5万t/d城市污水处理SBR工艺设计方案-环境影响评价工程师-筑龙技能培训论坛

标签： SBR工艺城市污水处理

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第1章课程设计任务书
1.1 设计题目
50000m³/d城市污水处理厂设计
1.2 原始资料
1．处理流量Q=50000m3/d
2．水质情况：
BOD5=230mg/L； CODcr=400～500mg/L； SS=280mg/L； pH=6～9。
1.3 出水要求水质
污水处理厂的排放指标为：
BOD5：≤ 20 mg/L； CODcr：≤ 60 mg/；SS：≤ 20 mg/L； PH：≤ 6.0～9.0。
1.4 设计内容
1．方案确定
按照原始资料数据进行处理方案的确定，拟定处理工艺流程，选择各处理构筑物，说明选择理由，进行工艺流程中各处理单元的处理原理说明，论述其优缺点，编写设计方案说明书。
2．设计计算
进行各处理单元的去除效率估；各构筑物的设计参数应根据同类型污水的实际运行参数或参考有关手册选用；各构筑物的尺寸计算；设备选型计算，效益分析及投资估算。
3．平面和高程布置
根据构筑物的尺寸合理进行平面布置；高程布置应在完成各构筑物计算及平面布置草图后进行，各处理构筑物的水头损失可直接查相关资料，但各构筑物之间的连接管渠的水头损失则需计算确定。
4．编写设计说明书、计算书
1.5设计成果
1．污水处理厂总平面布置图1张（含土建、设备、管道、设备清单等）
2．处理工艺流程图1张
3．主要单体构筑物（沉砂池、初沉池、曝气池、二沉池）平面、剖面图2张
4．设计说明书、计算书一份

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第2章设计说明书
2.1城市污水概论
城市污水主要包括生活污水和工业污水，由城市排水管网汇集并输送到污水处理厂进行处理。
城市污水处理工艺一般根据城市污水的利用或排放去向并考虑水体的自然净化能力，确定污水的处理程度及相应的处理工艺。处理后的污水，无论用于工业、农业或是回灌补充地下水，都必须符合国家颁发的有关水质标准。
现代污水处理技术，按处理程度划分，可分为一级、二级和三级处理工艺。污水一级处理应用物理方法，如筛滤、沉淀等去除污水中不溶解的悬浮固体和漂浮物质。污水二级处理主要是应用生物处理方法，即通过微生物的代谢作用进行物质转化的过程，将污水中的各种复杂的有机物氧化降解为简单的物质。生物处理对污水水质、水温、水中的溶氧量、pH值等有一定的要求。污水三级处理是在一、二级处理的基础上，应用混凝、过滤、离子交换、反渗透等物理、化学方法去除污水中难溶解的有机物、磷、氮等营养性物质。污水中的污染物组成非常复杂，常常需要以上几种方法组合，才能达到处理要求。
污水一级处理为预处理，二级处理为主体，处理后的污水一般能达到排放标准。三级处理为深度处理，出水水质较好，甚至能达到饮用水质标准，但处理费用高，除在一些极度缺水的国家和地区外，应用较少。目前我国许多城市正在筹建和扩建污水二级处理厂，以解决日益严重的水污染问题。
2.2废水特性与水质分析
2.2.1 废水特性
城市污水是排入城市排水系统中各类废水的总称，主要由城市生活污水和生产污水以及其他排入城市排水管网的混合污水。在合流制排水系统中还包括雨水，在半分流制的排水系统中还包括初期雨水。城市污水中的污染物质，按化学性质来分，可分为无机性污染物质（如无机酸，碱、盐及重金属元素）和有机性污染物质（如腐殖质、脂肪等）；按物理形态来分，可分为悬浮固体、胶体和溶解物质，不同城市的污水中所含物质总类与形态不同，城市生活污水和工业废水的比例不同，其污水性质亦不同。
城市污水的性质主要是其物理性质，包括水温，颜色，气味，氧化还原电位等。
1.水温
由于城市下水道系统是敷设于地下的，因此城市污水的水温具有相对稳定的特征，一般在10~20℃之间，冬季比气温高，夏季比气温低。城市污水水温突然变化很可能是工业废水造成的，而水温的明显降低可能是由于大量雨水排入造成的。
2.颜色
城市污水的正常颜色为灰褐色，但实际上其颜色通常变化不定，这取决于城市下水道的排水条件和排入的工业废水的影响，大的管网系统由于污水在下水道停留时间过长，可能会发生厌氧反应，输入到污水处理厂的污水的颜色会变暗或显黑色。绿色、蓝色和橙色通常是由于电镀废水的排入造成的，白色则是洗衣废水造成的，而红色、蓝色和黄色等则多为印染废水所致。
3.气味
正常的城市污水具有发霉的臭位，在大管网系统或维护不好的下水道系统，城市污水将会有臭鸡蛋气味，这标志城市污水在下水道已经发酵，产生了硫化氢和其他产物。由于硫化氢气体危及人身安全，在下井下池作业时应严格按照防毒气安全操作规程进行。城市污水中有汽油、溶剂、香味等，可能是有工业废水排入。
4.氧化还原电位
正常的城市污水约+100mV的氧化还原电位，小于+40mV的氧化还原电位说明污水已经进入厌氧发酵或有工业还原剂的大量排入。氧化还原电位超过+300mV，指示有工业氧化剂废水排入。
2.2.2 水质分析
水质分析主要是城市污水的化学指标：
1.pH值
城市污水的pH值呈中性，一般为6.5~7.5。pH值的微小降低可能是由于城市污水在下水道中发酵所致。雨季较大时的pH值降低往往是城市酸雨造成的，这种情况在合流制排水系统中尤其突出。PH值的突然大幅度变化通常是工业废水的大量排入造成的。
2.生化需氧量（BOD）
生化需氧量是反映污水中有机污染物浓度的综合指标，是通过测定在指定的温度和指定的时间段内，微生物分解，氧化水中有机物所需氧量的数量来确定的。微生物的好氧分解速度很快，约至5天后其需氧量即达到完全分解需氧量的70%左右，因此，在实际操作中，用BOD5来衡量污水中有机物的浓度。城市污水BOD5在100~3000mg/L之间。
3.化学需氧量（COD）
城市污水的COD一般大于BOD5，两者的差值可反映城市污水中存在难以被降解的有机物的多少。BOD5/ COD比值常用来分析污水的可生化性，可生化性好的废水BOD5/ COD>0.3，小于此值的污水应考虑生化技术以外的污水处理技术，或对一般生化处理工艺进行试验改革。
COD是用化学方法测定的有机物浓度，它不像BOD5那样反映生化需氧量，另外，会有部分的无机物被氧化，使结果产生误差。在城市污水分析时，二者同时使用。
4.总有机碳（TOC）
总有机碳的分析主要是为解决快速测定和自动控制而发展起来的。总有机碳是用总有机碳仪在900℃高温下将水中有机物燃烧氧化计算出的总有机碳。
TOC与BOD5，COD有一定的关系，由TOC可推断出BOD5，COD值。
5.固体物质（SS，DS）
城市污水中的固体物质按其化学性质可分为有机物和无机物，按其物理组成可分为悬浮固体SS和溶解固体DS。
SS是污水的一项重要指标，包括漂于水面的漂浮物如油脂，果核等

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第3章污水工艺设计计算
3.1 污水处理系统
3.1.1格栅
1.设计说明
格栅的截污主要对水泵起保护作用，采用中格栅，提升泵选用螺旋泵，格栅栅条间隙为25mm。
设计流量：平均日流量Qd=5万m3/d=2008.3m3/h=0.58m3/s
Qmax=KzQd=1.50×0.58=0.87m3/s
设计参数：栅条间隙e=25.0mm，栅前水深h=1.2m，过栅流速v=0.6m/s，安装倾角a=75。
2.格栅计算
a.栅条间隙数n为
n=Qmax×(sina)1/2÷ehv=0.87×(sin75。)1/2÷（0.025×1.2×06）≈48条
b.栅槽有效宽度B
设计用直径为10mm圆钢为栅条，即S=0.01m。
B=S(n-1)+en=0.01×(48-1)+0.025×48=1.58m
原污水来水面埋深为-2.5m，栅槽深度3.7m。
选用 GH-2000链式格栅除污机2台，水槽宽度2.05m，有效栅宽1.7m，实际过栅流速v=0.71m/s，栅槽长度l=6.0m。
格栅间占地面积10.0×4.1=41.0m2
c.栅槽高度计算
过栅水头损失h1
h1=K×(s/e)4/3(v2/2g)×sina=3×(0.01/0.025)4/3×0.71×0.71×sin75./19.6=0.06m
设超高水深h3=0.3m则h=h1+h2+h3=1.2+0.06+0.3=1.56m
3.栅渣量计算
对于栅条间隙e=25mm的格栅，对与城市污水，每单位体积污水拦截污物为W1=0.05m3/103m3。每日渣量为：
W=Qmax W1×86400/(Kz×1000)=3.54m3/d
拦截污物量大于0.2 m3/d，须机械格栅。
污物的排除采用机械装置：∮300螺旋输送机，选用长度8.0m的一台。
3.1.2 污水提升泵站
1.设计说明：
采用SBR工艺方案，污水处理系统简单，对于新建污水处理厂，工艺管线可以充分优化，故污水只考虑一次提升。污水提升后入曝气沉砂池。然后自流通过SBR池、接触消毒池。设计流量Qmax=3132m3/h。
2.设计选型：
污水经消毒池处理后排入市政污水管道，消毒水面相对高程为±0.00m，则相应SBR池、曝气沉砂池水面相对高度分别为1.00和1.60m。
污水提升前水位为-2.50m，污水总提升泵流程为4.00m，采用3台螺旋泵两备一用，其设计提升高度为H=4.50m。设计流量Qmax=3132m3/h，单台提升流量为1566m3/h。
采用LXB―1400型螺旋泵3台，2用一备。该提升泵流量诶1500~1700m3/h。
3.提升泵房：
螺旋泵泵体室外安装，电机、减速机、电控机、电磁流量计显示器室内安装，另外考虑一定检修时间。
3.1.3 曝气沉砂池
1.设计说明：
污水经螺旋泵提升后进入平流曝气沉砂池，分为两格。
沉砂池池底采用多斗集砂。
设计流量Qmax=3132m3/h=0.87m3/s，设计水力停留时间t=2.0min，水平流速v=0.08m/s，有效水深H1=2.0m。
2.池体设计计算：
a.曝气沉砂池有效容积V
V=Qmax/60×t=2610/60×2.0=105m3
每格池的有效容积为53 m3
水流断面积A= 53/2=26.5m2；
b.沉砂池水流部分的长度L
L=V×t=0.08×2.0×60=9.60m
取L=10.0m。
则单格池宽为26.5/10=2.65 m
总池宽为2*2.65=5.3 m
3.曝气系统设计计算：
采用鼓风曝气系统，罗茨鼓风机供风，穿孔管曝气。
设计曝气量q=0.2m3/(m3.h)
空气用量Qa=qQmax=0.2×3132=940/h=15.67 m3/min
供气压力p=15kPa
穿孔管布置：于每格曝气沉砂池池长边两侧分别设置两根穿孔曝气管，每格两根，总共4根。
曝气管管径DN100mm，送风管管径DN150mm。
4.进水、出水及撇油
污水直接从螺旋泵出水渠进入，设置进水挡板，出水由池另一端淹没出水，出水端前部设出水挡墙，进出水挡墙高度均为1.5m。
在曝气沉砂池会有少量浮油产生，出水端设置撇油管DN200，人工撇除浮油，池外设置油水分离槽井。
5.排砂量计算：
对于城市污水曝气沉砂工艺，产生砂量约为x1=2.0~3.0m3/105m3
每天沉砂量Qs=Qmax×x1=75000×3.0×10-5=2.25m3/d
含水率为P=65%
假设储砂时间为 t=4.0d
则存砂所需要容积为
V=Qs×t=2.25×4.0=10.0m3
折算为 P=85.0%的沉砂体积为
V=10×(100-65)/(100-85)=23.3m3
每格曝气沉砂池设两个砂池，共四个砂斗，砂斗高2.65 m，斗底平面尺寸（0.5×0.5）m2。
砂斗总容积为V
V=4×2.65/3×（2.65×2.65+0.5×0.5+2.65×0.5）=30.39m3
每组曝气沉砂池尺寸为 L×B×H=10.0×5.3×5.4
3.1.4 SBR池设计计算
污水进水量50000m3/d，进水BOD5= 230 mg/L ，水温12～30℃，处理水质BOD5= 20 mg/L
1．参数拟定：
BOD―污泥负荷：NS=0.15kgBOD5/(kgMLSS.d);
反应池数： n=4;
反应池水深： H=5.5m;
主预反应区容积比：9：1
排出比： 1/m=1/3;
活性污泥界面以上最小水深：ε=0.5m;
2. 根据实际工程经验设计反应池运行周期各工序时间：
进水――曝气――沉淀――排水排泥――闲置
2h 4-5h 1h 1 h 0.5h-1 h
3．反应池容积计算：
a．污泥量计算：
MLSS =MLVSS/0.75=QSr/0.75Ns=50000*(230-20)/(1000*0.75*0.15)=93333kg
设沉淀后的污泥SVI=150ml/g，污泥的体积则为1.2*SVI* MLSS=16800 m3
b．SBR池反应池容积计算：
SBR池反应池容积 V=Vsi+Vf+Vb
式中 Vsi――代谢反应污泥的容积
Vf――反应池换水容积
Vb――保护容积
Vf为换水容积 Vf=50000/24*2=4167 m3
Vs=16800m3单池的污泥容积为：Vsi=16800/4=4200 m3

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结论与建议
一．结论
通过本次课程设计，有以下收获：
1.对多种处理工艺方法进行说明，是自己了解了各种方法的优缺点；
2.了解了本次设计所要选用的处理方法；
3.对选取各种所需的设备有了一定了解；
4.使自己对AutoCAD等设计软件有所掌握。
二.建议
1.由于是新建设的污水处理厂，所以要为以后城市的扩建作好准备，因流有部分土地用做二期建设；
2.在污水处理厂的周边多种树木，以用来减少污染，美化环境；
3.经常性的对处理后水的河流进行监测，以防止污水厂对河流有污染而失去建设污水处理厂的作用；
4.设计时既要考虑经济效益又要考虑环境效益。

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参考文献
1. 王彩霞主编. 土木建筑工程继续教育丛书．城市污水处理新技术. 北京：化学工业出版社.1990，127-156
2. 崔玉川，刘振江. 城市污水厂处理设施设计计算. 北京:化学工业出版社. 2004，245-268
3. 曾科，陆少鸣. 污水处理厂设计与运行. 北京:化学工业出版社.2001，99-120
4. 夏畅斌，尹奇德. 城市污水处理厂实习与设计. 长沙：吉林科学技术出版社.2004，99-108
5. 上海市政工程设计研究院主编. 给水排水设计手册.北京: 中国建筑工业出版社.2000，321-326
6. 高俊发.污水处理厂工艺设计手册.北京:化学工业出版社.2003，238-245
7．上海市政工程设计研究院主编.给水排水设计手册．北京:：中国建筑工业出版社．2000，225-235
8．陶俊杰.城市污水处理技术及工程实例．北京：化学工业出版社．2005，92-105
9．雷乐成.水处理新技术及工程设计．北京：化学工业出版社.．2001，201-205
10．闪红光.环境保护选用手册――水处理设备.．北京：化学工业出版社.．2001，209-215

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