主页 > 案例大全 > 论文方法写作-污水处理

论文方法写作-污水处理

2021-03-29 13:31:20

  一、工程设计概述

  (一)工程概况:

  某市新建设一座设计规模为50000m3/d市政污水处理厂,处理的污水主要包括城市生活污水及工业普通污水(新开发区大约20%工业普通污水)两部分。本次设计的污水处理系统为从污水进入系统管网开始,到处理后达标排出为止,工业污水需进行无害化处理再通入城市管网处理。

  建设工程包括自调节池开始至排水出口及污泥处理的新建构筑物、供水管网、设备及相应的辅助设施的建设,公辅设施主要有供配电、生产调度、电信、通风采暖空调设施,厂区内办公楼、职工食堂等。

  设计内容包括:

  ?水处理工艺方案确定

  ?土建构筑物的设计

  ?设备选型和运行控制系统设计

  ?污水处理站内部管网的设计

  (二)设计依据:

  1、某市新区50000m3/天市政污水处理厂设计任务书

  2、设计标准

  ?中华人民共和国《给排水设计规范》

  ?国家及地方其它相关环境保护法律、法规和技术政策

  ?中华人民共和国《污水综合排放标准》(GB8978-1996)

  ?《污水再生利用工程设计规范》(GB 50335-2002)

  3、设计资料

  1)污水量资料:

  2)水质参数如下表:

  设计出水水质30 10 20 6-9

  注:CODcr:化学需氧量;BOD5:五日生化需氧量;SS:悬浮物

  3)气象、水文资料:

  (1)大气压力

  夏季平均1004.8mbar

  (2)气温

  极端最高气温39.7℃

  极端最低气温-22.9℃

  最热月平均温度30.7℃

  最冷月平均温度-8.2℃

  (3)降雨量

  平均年总量569.9mm

  年最大降雨量158.1mm

  小时最大降雨量92.9mm

  (4)风向

  冬季主导风向西北为主

  夏季主导风向东南为主

  年主导风向西北

  最大风速:20m/s

  (5)抗震基本烈度8度

  (6)冻土深度-0.69m

  一年的冰冻期120日/年

  4、地质参数:

  本地区土壤类型主要是粘土,承载力大约为0.16Mpa,本设计的抗震等级为8级。

  5、水文资料:

  本地区主要河流的最高水位(汛期)为17.5m,最低水位(枯水期)为14.0m,正常水位平均值为16.0m,地下水水位为15m,土壤冰冻深度为69㎝。

  二、污水处理系统的工艺设计

  (一)污水处理系统

  1、污水处理工艺方案的确定:

  选择污水处理厂的工艺应该在考虑技术合理性、经济节能、环境协调的基础上,根据进水水质资料、出水水质的标准要求、设计规模的大小,以及自然气象的条件和相应的环保要求、水文地质条件、土地费用、消耗和人工成本等多方面综合因素统筹考虑,合理安排。

  城镇生活污水中主要处理的污染物为有机物,其中,该比值为0.6,已经0.3的接受值,因此采用生化处理工艺较适合。目前,生物法是国内外通用的比较经济适用的处理方法,比较常用的主要有以下三种:

  表1几种常见生物处理方法的比较

  由于该项目处理的污水包括城市污水和工业污水,污水量较大,两种水质条件变化较大,使得排水的变化大,且为间断排放,要求使用的工艺抗冲击能力较强。同时考虑维护操作控制要求简单,选择处理工艺时,最好选择,维护简单的成熟可靠技术。

  由上表三种常用工艺的比较来看,氧化沟一般不需设初始沉淀池,氧化沟的水力停留时间和污泥龄(污泥停留时间)较长,有机物去除较为彻底,,污泥一般不需要厌氧消化;并且还可以使磷和氮等有机物得到较好地去除。在技术上有很好的优势,具有净化程度高、耐冲击性能好、稳定运行、简单操作、运行管理容易、维修保养简单、投资少见效快、能耗低成本可控等特点。同时三沟式氧化沟是氧化沟的一种典型构造型式,其特点就是按照水质不同,按照时间顺序交替轮换运行,,易于调整运行、灵活方便。

  同时从资金的投资、土地的占地、运行成本的管理等几个方面综合考虑,本设计采用三沟式氧化沟法是非常合理地。

  2、其工艺流程如下图所示。

  (二)污泥处理系统

  1、污泥处理方案的确定:

  污水处理过程中会产生的大量的污泥,这是不可避免的。在污泥中有机物、病菌及寄生虫的含量比较高,比较容易腐化发臭,发臭的气体会对周围的空气造成影响,因此必须对污泥进行必要的处理及处置:对其中的有机物进行稳定的分解,使污泥稳定化;并进行无害化处理(主要包括杀灭致病细菌和寄生虫卵等有害物质);再进行浓缩、脱水处理,使污泥的体积降到最小,这样可以降低后续的处置费用;尽最大可能来回收利用污泥中的有用物质,达到废物利用的目的,使污泥中的资源得到有效的合理地利用。

  根据工程的污泥处理要求,为了降低污泥中的水分,同时缩小污泥的体积,工艺要求设置污泥浓缩池一座;同时需要设置两台泥浆提升泵,一备一用;为进一步降低含水率,污泥浓缩池的后面设置压滤机一台,污泥脱水之后,将经过压滤后的泥饼经输送机外运到填埋场进行填埋处理。

  根据城市污水处理厂工艺,有以下两种污泥处理工艺流程可供选择:

  (1)

  污泥经过压滤浓缩之后,进行中温厌氧消化,然后在污泥中投加混凝剂后进行脱水处理,从使污泥达到稳定的效果,厌氧消化产生的沼气燃烧后进行回收利用用于污泥消化的加温。污泥消化工艺是一种比较彻底的污泥无害处理工艺,但需要设计污泥消化池及消化池相应的沼气收集系统、加热系统、储存系统、搅拌设备等;另需配套消化池控制室、湿式储气柜等;系统比较复杂,运营费用较高、管理和控制复杂等缺点。

  (2)

  在一个系统中进行污泥浓缩、脱水的无害化处理,污泥首先进入浓缩机的入口处,在形成泥卷后添加混凝剂,之后在重力的作用下污泥中的水份进入到滤出液池,通过转鼓内的输送装置将浓缩后的污泥直接送至压滤机进行脱水处理,经脱水后的泥含水率可降至70%以下。

  基于以上情况,污泥消化脱水方案需要增加一整套污泥厌氧消化系统、污泥加热烘烤炉、沼气回收利用等相关的附属系统,因此污泥消化所耗费的能量会很大,基建投资增加也会相应的增大,并且对管理水平要求很高,对于中小型污水处理厂不经济。综上所述,本次污泥处理采用污泥浓缩脱水一体化工艺。

  2、污泥处理工艺流程

  由污水处理系统过滤出来的污泥流入污泥浓缩池进行浓缩,浓缩后的污泥经污泥泵加压送至压滤机脱水,脱水前加混凝剂,用以增加和改善污泥脱水性能。脱水后的泥饼要经过妥善外运、填埋处理。

  工艺流程如下图所示。

  三、污水处理生产设施设计说明

  根据《室外排水设计规范》(GB50014-2006)规定,在进行污水处理构筑物及进水井和粗格栅、污水提升泵、细格栅、沉砂池设计时,按混合后日最高设计流量设计。

  (一)污水处理系统

  1.闸门井

  格栅井前设置闸门井,可以通过提升调节进水量,遇到事故检修时,排出多余污水。

  主要设计参数:

  污水处理厂的进厂主管道的直径为1米,充满度达到75%,管内底标高为+17.500米,采用钢筋混凝土圆管。

  ?尺寸:

  ?型号:HZY-1200圆形弧面铸铁闸门

  ?起闭机型式:XLQ型手电两用螺杆式

  2.粗格栅间及提升泵房

  在进水泵房前设置格栅截流较大的悬浮物或漂浮物,设计两套格栅,定期转动。

  (1)粗格栅间

  格栅井中装有粗格栅除污机,能够把污水中较大的漂浮物去除掉,并且能够有效地挡截直径大于2cm的悬浮物或漂浮物,有利于下面工序的污水提升泵能正常运转。

  格栅间的地下部分采用了钢筋混凝土结构,地上部分采用矩形砖混结构。

  粗格栅间:1座,栅槽:2格;

  回转式格栅除污机:2台,型号是HG-1000型;

  设计的最大流量Qmax:0.7523米3/秒,K总=1.3;

  单格流量:

  栅前水深(h):0.8米

  过栅流速(V):0.9米/秒

  栅条间隙宽度(e):0.02米

  格栅安装倾角(α):60°

  格栅尺寸:L×B=3.78m×3.03m;

  控制方式:采用栅前、栅后双液位差,PLC自动控制的渣耙运动

  (2)污水提升泵房

  污水泵将污水提升到相应的高度以满足竖向水力流程的需要。

  主要设计参数:

  进水泵房:方形泵房1座,半地下式钢筋混凝土结构;

  泵房尺寸:L×B×H=21m×12m×6.5m

  设计流量:Qmax=1128L/s

  污水提升泵:

  台数:3台(2用1备)

  型号:14sh-28型卧式离心污水泵

  流量:

  扬程:12m

  电动葫芦:1台,起重量2t,功率4.5kw,起升高度15m。

  控制方式:起停根据液位变化由PLC自动控制。

  3.细格栅间

  设置细格栅间就是为了去除污水中的细小颗粒物,确保最终的出水水质,使后序处理流程能正常运行。

  格栅间地下部分采用钢筋混凝土结构,地上部分为矩形砖混结构。

  细格栅间:1座,栅槽:2格;

  循环式齿耙格栅除污机:2台,HG-1000型;

  设计流量:Qmax=752.3L/s

  栅前水深(h):0.8m;

  过栅流速(V):0.8m/s;

  栅条间隙宽度(e):5mm;

  格栅倾角(α):60°

  格栅间尺寸:L×B×H=4.65m×6.09m×5.1 m

  控制方式:根据栅前、栅后液位差,PLC自动控制渣耙运动

  4.曝气沉砂池

  去除细颗粒的污水进入沉砂池中,达到去除砂粒的目的,,防止砂粒在后续的构筑物中堆积。

  沉砂池大小:L×B×H=18m×4.9m×3.33m;

  设计流量:Qmax=752.3L/s;

  设备配置:2台T30型鼓风机(1用1备)

  电机功率:0.14kW

  4.氧化沟

  主要设计参数:

  池体结构:钢筋砼结构

  设计流量:Qmax=752.3L/s

  污泥回流比(R):68%

  组数:2组,每组3个沟

  结构尺寸:

  配水井:(接触池前设一组,收集氧化沟出水。)直径D=2.5m,深度H=3m

  5.接触消毒池

  使用臭氧消毒,以便把污水中的病原菌杀死。。

  设计流量:

  消毒时间:30min

  尺寸大小:

  6.消毒间

  消毒间采用液氯消毒法消毒,由氯瓶间、加氯机间和值班室组成,放置2台次氯酸钠配制投加装置,机房尺寸:,加氯量为10mg/l。

  (二)污泥处理系统

  1.回流和剩余污泥泵房

  设计流量:Qmax=752.3 L/s

  设备型号数量扬程(m)流量(m3/h)

  污泥回流提升泵LXB900型潜水排污泵2台(1用1备)20 7250

  剩余污泥提升泵50QW18-15型潜水排污泵2台(1用1备)22 1.98

  污泥泵房:半地下式钢筋砼结构。

  2.污泥浓缩池

  经过污水处理后的污泥流入污泥浓缩池进行浓缩,污泥浓缩池的设置2座浓缩池,总污泥量大约为567.3m3/d。浓缩后污泥量为148.28m3/d污泥浓度36.1g/l,含水率P2为95%。

  采用半地下式钢筋混凝土结构,为圆形辐流式连续流重力浓缩池,两座浓缩池的尺寸相同。每座尺寸:直径D为12.4米,总高H为3.0米,污泥浓缩时间24小时,采取间歇排泥方式工作。

  配套设备:浓缩机一台,型号NG11.3-D带有竖向栅条。

  3.污泥贮泥池

  采用钢筋混凝土结构,池子的尺寸大小:,贮泥池中选用QW型潜水排污泵2台。

  4.污泥脱水机房

  浓缩后的污泥经污泥泵加压送至厢式压滤机脱水,脱水前加絮凝剂,改善污泥脱水性能,处理后泥饼含水率可达68~75%。机房尺寸。

  配套两台(1用1备)污泥脱水机,采用带式压榨过滤机。配置加药机一套,经脱水后由皮带传送机送入卡车外运处理。

  四、厂区总平面布置设计说明

  1.布置原则

  本次设计的污水处理厂平面布置设计原则:工艺流程有序合理,设备、设施布局合理,顺应流程,尽量紧凑;管网布置避免曲折和提升,满足介质输送要求;总图布置考虑地形、地貌、风向等自然条件,结合进出水及排污泥方向、厂外道路和建筑物朝向等因素,方便生产运行,保证安全畅通,做到辅助建筑物、道路、绿化与建、构筑物关系协调。

  2.平面布置

  污水处理厂占地面积约93600平方米(东西方向约360米,南北方向约260米)。厂区整个平面布置,依据总图特点、城市污水处理技术流程、,建筑物特征由东向西分布,市区排水总管由东侧进入处理厂管网集水井,由北侧总排水口检修井将达标排水排放到河流中。

  污水处理系统是主要生产区域,位于厂区东侧,建有格栅间、提升泵房、曝气沉砂池、氧化沟、消毒池、消毒间等构筑物。

  污泥处理区位于场区西北部,设置单独出入口。主要包括污泥浓缩池、泥脱水机房等。

  污水处理厂运输出入口在南侧,北侧设有货物运输和消防车出入侧出口。

  3.厂区竖向设计

  依据现场条件进行场地竖向设计,场地整平后的绝对高度为21.0米,工作室内的高度比路面高出0.20米。场区采用连续式布置,场地设计坡度南高北低、东高西低。

  为了防止暴雨季节的集水,道路保持0.3-0.5%的坡降,工厂内安装了雨水口和雨水管。暴雨时,雨水坡降汇流至排水管网排出厂外。

  第二部分主要构筑物的计算书

  一、厂设计流量

  平均流量:

  最高日污水量:

  最高时污水量:

  二、闸门井

  尺寸:

  三、粗格栅

  设:栅前水深(h):0.8米,

  过栅流速(v):0.9米/秒,

  中格栅、栅条间隙(e):20毫米,

  格栅安装倾角α:60°

  ①栅条的间隙数

  ②栅槽的宽度

  设栅条宽度S为10mm

  ③进水渠道渐宽部分的长度计算:

  设:进水渠宽B1为0.6米,

  渐宽部分展开角α1为20o,

  此时进水渠道内的流速为0.88米/秒

  ④栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度计算

  ⑤过格栅后水头损失

  设k=3

  ⑥栅后槽总高度

  设:栅前渠道超高,

  栅前槽高:

  ⑦栅槽总长度、宽度

  =

  ⑧每日栅渣量取

  =0.752×0.05×86400/(1.3×1000)=2.499m3/d>0.2m3/d

  四、细格栅

  设:过栅流速(v)为0.9m/s,

  栅前水深(h)取0.8m,

  栅条间隙(e)为0.005m,

  格栅安装倾角(α)为60°。

  1.栅条间隙数:

  栅槽宽度

  设栅条宽S:S=0.01m

  2.进水渠道渐宽部分的长度

  设渐宽部分展开角α1=20°,进水渠宽B1=1.4m,此时进水渠道内的流速为0.50m/s

  ①栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度

  ②通过格栅的水头损失

  设k=3

  栅后槽总高度

  设栅前渠道超高h2为0.3m,

  栅前槽高:

  ③栅槽总长度、宽度

  ④每日栅渣量取W1=0.09m3

  =4.498m3/d>0.2m3/d

  五、曝气沉砂池

  曝气沉砂池的尺寸和砂斗的尺寸:

  ①池子总有效容积

  设t=3min

  =

  ②水流断面积

  设

  ③池总宽度

  设h2=2.3m

  ④每格池子宽度

  设n=2格

  介于1.0~1.5之间,达到了规定的要求。

  ⑤池长:

  ⑥单位时间空气消耗量

  设

  ⑦

  排砂采用的方式为泵吸式排砂机

  砂斗尺寸为:

  假定扩散装置距离池底约0.75米,斗底宽为0.35米,砂斗侧壁与水平面的倾角为60°,斗高h4为0.45米。

  则砂斗上口宽:

  设池底坡度为0.2坡的砂斗

  ⑧沉砂池总高度

  设超高

  六、氧化沟设计计算

  本设计采用T型三沟交替式氧化沟系统,沉砂池过来的水经过配水井进入氧化沟内,每条氧化沟之间相互连通,氧化沟可以将污泥和污水充分混合和推流。两侧沟上设有启闭式可调围堰,能将剩余污泥一般从中间的氧化沟中排放,其具体运行分为六个阶段,形成一个运行周期,每个阶段运行1.5小时;每周期历时9小时。

  T型氧化沟硝化与反硝化运行程序

  T型三沟交替式氧化沟运行程序可总结下表:

  表1六阶段反硝化运行程序

  ⑴混合液污泥浓度(X)

  ,代入各值得

  ⑵氧化沟总容积(v)计算

  污泥浓度为X=4000mg/L,污泥龄?c=15d,kd=0.05,y=0.56

  ①去除的BOD5浓度为Cr

  ②碳氧化、氮消化区容积V1计算

  ③反消化区所需污泥量

  取反消化速率

  {G}kg=656.33/0.026=25243

  ④反消化区容积

  =25243/4000/1000=6310.8≈6310m3

  ⑤氧化沟总容积

  氧化沟分两组,则每组三沟式氧化沟容积为V/2=V’

  氧化沟深度为H=2.73m,则每组氧化沟面积的平均值:

  三沟中每条沟的平面面积为

  取氧化沟为矩形断面,且单沟宽20m,则单沟直线段长度为

  平面尺寸如下图

  ⑶剩余污泥量的计算

  湿污泥量:

  取含水率P:99.2%

  水力停留时间

  在(10~24)之间,故符合要求。

  ⑷污泥负荷

  BOD5/(kg)在0.05~0.15之间,故符合要求。

  七.消毒池

  ①加氯量确定

  采用加氯量为8mg/L,则

  ②混合池的计算

  接触时间取30min,接触池的容积为

  ③

  ④加氯消毒设备

  本设计拟采取ZJ-1型加氯机作为消毒设备,共两台。在二级处理中,根据季节的不同加氯消毒的操作程序会有相应的变化,在水质较差的季节,譬如夏季,使用加氯的方法消毒。

  八、污水计量设备

  为使污水处理厂达到专业化、法制化的要求,提高运行效率与管理水平,污水量的变化情况应准确掌握,设计中采用水头损失小,精度高,操作简单的巴式计量槽作为污水计量设备,其测定范围为0.250~1.800 m3/s,

  主要部位尺寸如下:

  单位:m

  W B A C D H1 H2

  0.90 1.65 1.683 1.20 1.56 0,。76 0.53

  式中:流量Q(m3/s);上游H1水深(m)

  九.污泥浓缩池

  浓缩池设计简图如右图所示。

  ①浓缩污泥量的计算

  含水率P1=99.2%污泥浓度为10.1538g/L

  浓缩后,含水率为P2=97%则

  1

  ∴

  ②浓缩池的直径

  圆形辐流式重力浓缩池带有竖向栅条污泥浓缩机,浓缩污泥固体通量

  M取1kg/(m2×h)=24kg/(m2·d),浓缩池的面积

  采用2个污泥浓缩池

  每个池面积为,则浓缩池直径

  ③浓缩池工作部分高度h2

  取污泥浓缩时间T=24h,则

  ④超高h1 h1取0.3m

  ⑤缓冲层高h3 h3取0.3m

  ⑥浓缩池总高度H

  ⑦浓缩后污泥体积

  ⑧排泥斗的计算

  H5=1.20m

  ⑨各种管道的确定

  进泥管采用D=300mm,排泥也采用D=300mm,排上清液采用D=200mm

  十、贮泥池

  浓缩池排出含水率P2=98%的污泥151.28m3/d

  设贮泥时间为一天,池高h2=3.5m,则贮泥池表面积为

  设贮泥池宽B=6米,长L=9米。

  贮泥池底部为斗形,下底为1.0×1.0,高度h3=2m,

  设超高h1=0.5m,则贮泥池的总高H为

  H=h1+h2+h3=0.5+3.5++2=6.0m

  十一、部分其它建筑的计算

  1.鼓风机房

  鼓风机的大小需考虑到空气量和气压,以及产生的噪音问题。

  经过研究,本设计采用通用的LG60型空压机,一台工作一台备用,计两台,风量60m3/min,风压50kpa。

  2.配水井的计算

  ∴配水井直径为2m。

  3.污泥脱水机房

  污泥脱水前所需药剂存于药剂贮存间。脱水机、皮带输送机、泥浆泵、污泥搅拌机、贮泥罐等置于污泥脱水机房内。本设计使用763-D型带式压滤机作为污泥脱水设备,处理污泥能力为11 m3/h,一台工作一台备用,计2台,可工作20h/d。

  4.给排水设施及厂内道路

  由城市的自来水公司引入管道来提供生活用水。安装一个总水表。

  厂内道路呈环形设计,主干道宽9米,次干道宽4米,材质为沥青混凝土。

  十二、污水泵站的计算

  设计基本要求

  ①排水泵站的位置与附近建筑之间应保持不小于30m的距离,周围应设置围墙并绿化。

  ②泵站供电按二级负荷设计,规模宜按远期发展的最大水量设计。

  ③泵房设备选型,应考虑高效节能。

  b、泵房基本构成

  由集水池、水泵间、电机房、配电室、控制室、值班检修室组成。

  c、设计计算

  选用3台污水泵,其中一台备用。

  水泵扬程H≥h+h1+h2+h3

  h——水位高差;h1——吸水管路沿程损失;

  h2——出水管路沿程损失;h3——安全水头(0.5~1.0m)

  设计扬程H=10m

  1.水泵的选择

  根据污水提升的高度计算出的结果,假设泵站内的总损失为2m,吸压水管路的总损失为2m,则可确定水泵的扬程H为

  以最大时流量设计水泵提升流量,Q=1128L/s。

  本设计使用14sh-28型卧式离心泵,共4台,3用1备,单泵扬程12m,流量380 L/s,扬程12m。

  2.泵房设计

  本设计使用半地下式矩形结构设计泵房,可使泵房结构简易且占地面积较小。单排并列安置水泵,尺寸大小:2.226m×1.1m

  则泵房跨度为:因此取8米,

  长度为:因此取20米。

  水泵采取自灌式水泵,阀门安装在吸水管一侧,吸水管直径为350毫米,出水管管径为300毫米。

  3.集水间计算

  以隔水墙分隔集水间和机器间,以保持机器间的干燥,有利于设备运行。集水间的容积等于于1台泵5分钟的积水量:

  已知:有效水深采用H=2.4米

  则:集水池的面积F=114/2.4m=47.5

  另外,在建筑和电气设计中还采取了以下一些节能措施:

  (1)建筑节能

  在总的平面布置以及建筑单体设计中,应该充分考虑节能和环保的需求,,充分利用日照(太阳能),并且避开冬季主导风向,建筑布局时结合当地自然气候条件。单体设计中采取相应的节能构造措施,以满足《公共建筑节能设计标准》(GB 500189-2005)的要求。

  屋顶保温、外墙外保温、地面保温、外窗等节能设计详见本文中建筑设计节能章节。

  (2)节能和环保

  a.协同工艺专业合理选用电动机的功率和容量。

  b.采用节能环保的电器设备,优化控制接线的布局使电控系统自耗电降到最低。

  c.配置合理的电缆平米数,减少损耗。

  d.采用节能和环保的太阳能和高效的LED灯具照明,例如:非工作场所采用声光控开关,厂区路灯采用太阳能。

  e.采用变频调速技术,满足工艺需要同时降耗。