污水處理系統(tǒng)設計.ppt

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1、典型污水處理系統(tǒng),南華大學 給水排水教研室,課程內(nèi)容,設計水質 設計水量 設計原則與廠址選擇 污水處理工藝流程選擇 污水處理廠的平面與高程布置 污水處理廠的配水與計量,污水處理廠的運行管理、水質監(jiān)控與自動控制 污水處理廠工藝設計實例 污水深度處理與回用 污泥的處理與污泥的最終處置 思考題 習題,設計水質,1. 生活污水的BOD5和SS設計值 BOD5=2035g/（人d） SS=3050g/（人d） 2. 工業(yè)廢水BOD5和SS值折合成人口當量計算 3. 設計水質濃度S 式中：S某污染物質在污水中的濃度，mg/L； as每人每日對該污染物質排出的總數(shù)，g； Qs每人

2、每日的排水量，以L計。,,返回,設計水量,1. 設計最大流量（m3/h或L/s） 除曝氣池外各處理構筑物與廠內(nèi)連接管渠的設計采用。 當污水處理廠進水用泵提升時，則用組合泵的工作流量作為設計最大流量，但應與設計流量相吻合。 2. 平均日流量（m3/d） 表示污水處理廠的公稱規(guī)模，并用于處理總水量，污泥總量、耗藥量、耗電量的計算。 3. 降雨時的設計流量（m3/d或L/s） 該流量包括旱天流量和截流n倍的初期雨水流量，用于校核初沉池。 4. 曝氣池容積用最大日平均時流量進行設計。,返回,設計原則,1. 工業(yè)廢水與城市污水處理的關系 工業(yè)廢水在廠內(nèi)進行局部處理，去除城市污水處理廠

3、不能有效去除的有毒有害物質，使工業(yè)廢水達到排入城市下水道的水質標準（CJ18-86）以后再與生活污水一起進入城市污水處理廠進行處理。 2. 設計步驟 （1）設計前期工作 a. 預可行性研究 預可行性研究是建設單位向上級送審的項目建議書的技術文件。 b. 可行性研究 概述 工程方案 工程投資估算及資金籌措 工程遠近期結合的考慮 工程效益分析 工程進度安排 存在問題及建議 附圖及附件 （2）擴大初步設計 設計說明書 工程量 材料及設備量 工程概算 擴初圖紙 （3）施工圖設計,返回,廠址選擇原則,根據(jù)城市發(fā)展的總體規(guī)劃，其廠址應考慮遠期發(fā)展規(guī)劃和留有擴建的余地，必須設在集中給水水

4、源的下游、夏季主風向的下風向，并與居民點有300m以上的距離； 應盡量少占農(nóng)田和不占良田； 盡量靠近回用水的主要用戶； 必須有適當?shù)牡赝撩娣e； 不宜設在受水淹的低洼處，并不受洪水威脅； 要充分利用地形，選擇有適當坡度的地區(qū)，減少土方工程量,返回,污水處理工藝流程選擇,工藝流程的選擇主要受以下因素的影響： 污水處理的程度； 工程造價與運行費用； 當?shù)氐淖匀粭l件； 原污水的水量與污水流入工況； 施工的難易程度與運行管理的技術條件 城市污水處理的典型工藝流程,返回,城市污水處理的典型工藝流程,返回,污水處理廠的平面與高程布置,平面布置的基本原則 高程布置的基本原則,返回,平面布置的基本原則

5、,以處理構筑物為主體，輔助建筑物應服從處理構筑物； 應滿足功能和水力上的要求； 各構筑物互相聯(lián)系應考慮日常管理工作的方便； 應考慮構筑物與建筑物之間的相互位置與間距； 構筑物之間的連接管道應走向簡捷、距離短； 土方量要基本平衡； 各種管線的理面布置避免相碰、互相干擾 。,返回,高程布置的基本原則,以距離最長、水頭損失最大的流程進行水力計算； 水力計算時以近期的Qmax作為設計流量來計算其水頭損失； 涉及遠期流量的管渠和設備時，應以遠期的Qmax計算； 控制點：受納污水水體的最高水位，然后逆處理流程向上倒推計算，以使洪水季節(jié)能自流排出； 污水、污泥流程應配合好，盡量減少需抽升的污泥量； 比例：橫

6、向1:500、縱向 1:501:100 水頭損失計算,返回,水頭損失計算-1,a. 溝管的沿程水頭損失：按所定的坡度計算 b. 局部水頭損失：按流速水頭的倍數(shù)計算 c. 堰上水頭按有關堰流公式計算 d. 自由跌落水頭 初沉池、二沉池： 0.10m 曝氣池：0.15m 計量堰： 0.150.20m e. 集水槽起端水深h0 集水槽為平底均勻集，自由跌水出流，見圖24-2,,圖24-2 沉淀池集水槽水頭損失計算圖,水頭損失計算-2,集水槽寬: 集水槽起端水深: 式中 Q集水槽設計流量(m3/s) 常對Q再乘以1.21.5的安全系數(shù) f. 明渠 出口處水深： 起端水深:,,,,返回

7、,污水處理廠的配水與計量,處理構筑物之間連接管渠的設計 配水設備：要求均勻配水 計量設備,返回,處理構筑物之間連接管渠的設計,1. 一般采用矩形鋼盤混凝土明渠或鋼盤混凝土管，或鑄鐵管 2. 管渠內(nèi)流速,返回,配水設備,1. 中管式配水井：和倒虹管式配水井常用于圓形構筑物的配水，對稱性好，配水效果較好 2. 倒虹管式配水井 3. 檔板式配水井 4. 渠道配水： （1）變渠道斷面配水 （2）對稱式渠道配水 （3）等斷面渠道配水,返回,中管式集配水井,返回,計量設備,巴氏計量槽 優(yōu)點：水頭損失小，不易發(fā)生沉淀，精度高 缺點：施工較難 薄壁堰 一般設在處理系統(tǒng)之后，比較穩(wěn)定可靠 電磁

8、流量計 結構簡單，安裝方便，工作穩(wěn)定，但價格昂貴,返回,污水處理廠的運行管理、水質監(jiān)控與自動控制,運行管理 對污水處理廠的運行，要切實做好控制、觀察、記錄與水質分析監(jiān)測工作 水質監(jiān)控 每日對每座處理構筑物的水溫、pH值、電導率、溶解氧、COD、BOD、TOD、TOC、氨氮以及曝氣池內(nèi)混合液(MLSS)等參數(shù)進行測定，并進行記錄 自動控制 采用自動監(jiān)測、自動記錄、自動操作、調節(jié)及集中控制技術,返回,污水處理廠工藝設計實例,實例平面布置 實例高程布置,返回,實例平面布置,B市污水處理廠總平面布置為泵站設于廠外，主要處理構筑物有：格柵、曝氣沉砂池、初次沉淀池、曝氣池、二次沉淀池等。該

9、廠未設污泥處理系統(tǒng)，污泥（包括初次沉淀池排出的生污泥和二次沉淀池排出的剩余污泥），通過污泥泵房直接送往農(nóng)田作為肥料使用。 該廠平面布置的特點是：布置整齊、緊湊。兩期工程各自成獨立系統(tǒng)，對設計與運行想互干擾較少。辦公室等建筑物均位于常年主風向的上風向，且與處理構筑物有一定距離，衛(wèi)生、工作條件較好。在污水流入初次沉淀池、曝氣池與二次沉淀池時，先后經(jīng)三次計量，為分析構筑物的運行情況創(chuàng)造了條件。利用構筑物本身的管渠設立超越管線，既節(jié)省了管道，運行又較靈活。 第二期工程預留地設在一期工程與廠前區(qū)之間，若二期工程改用不同的工藝流程或另選池型時，在平面布置上將受到一定的限制。泵站在濕污泥池均設于

10、廠外，管理不甚方便。此外，三次計量增加了水頭損失。 某污水處理廠平面圖,返回,某污水處理廠平面圖,返回,實例高程布置,污水處理高程 污泥處理高程,返回,污水處理高程-1,為了降低運行費用和便于維護管理，污水在處理構筑物之間的流動，以按重力流考慮為宜（污泥流動不在此例）。為此，必須精確地計算污水流動中的水頭損失，水頭損失包括： 1. 污水流經(jīng)各處理構筑物的水頭損失，主要產(chǎn)生在進口和出口和需要的跌水（多在出口處），而流經(jīng)處理構筑物本體的水頭損失則較小。 2. 污水流經(jīng)連接前后兩處理構筑物管渠（包括配水設備）的水頭損失。包括沿程與局部水頭損失。,污水處理高程-2,在對污水處理廠污水處理

11、流程的高程布置時，應考慮下列事項： （1）選擇一條距離最長，水頭損失最大的流程進行水力計算。并應適當留有余地，以保證在任何情況下，處理系統(tǒng)都能夠運行正常。 （2）計算水頭損失時，一般應以近期最大流量（或泵的最大出水量）作為構筑物和管渠的設計流量；計算涉及遠期流量的管渠和設備時，應以遠期最大流量為設計流量，并酌加擴建時的備用水頭。 （3）設置終點泵站的污水處理廠，水力計算常以接納處理后污水水體的最高水位作為起點，逆污水處理流程向上倒推計算，以使處理后污水在洪水季節(jié)也能自流排出，而水泵需要的揚程則較小，運行費用也較低。但同時應考慮到構筑物的挖土深度不宜過大，以免土建投資過大和增加施工上

12、的困難。還應考慮到因維修等原因需將池水放空而在高程上提出的要求。 （4）在作高程布置時還應注意污水流程與污泥流程的配合，盡量減少需抽升的污泥量。在決定污泥干化場、污泥濃縮池（濕污泥池）、消化池等構筑物的高程時，應注意它們的污泥水能自動排入污水入流干管或其他構筑物的可能。,污水處理高程-3,表24-1 污水流經(jīng)各處理構筑物的水頭損失,注：本表僅作為初步設計階段水頭損失的估算,污水處理高程-4,表24-2 處理構筑物之間連接管道渠水力計算表如下：,污水處理高程-5,污水處理流程高程計算成果圖如下：,,返回,污泥處理高程設計-1,（1）設計原則 a. 高程計算從控制點開始，一般從污泥脫水反推

13、至消化池的最高泥面標高，然后從沉淀池推算到消化前污泥投配池的最低泥位標高，最后確定污泥控制室污泥泵所需的揚程。 b. 污泥管道的水頭損失hf（m） 式中：L管長（m） v污泥流速（m/s） D管徑（m） CH哈森威廉姆斯系數(shù) c. 二級消化池的泥面標高是撇去上清液的泥面標高，而不是正常運行時的池內(nèi)泥面標高。,,污泥處理高程設計-2,（2）設計計算 a. 二沉池排出的剩余污泥由污泥泵站打入初沉池 b. 初沉池污泥重力流入污泥投配池的水頭損失hf（管長L=300m，管徑D=0.3m，流速v=1.5m/s） 初沉池至投配池的污泥排出自由水頭取1.5m。 則進投配池進泥

14、管道中心標高為： 6.7-（1.20+1.50）=4.0m c. 投配池污泥有效水深為2.0m，則投配池最低泥位標高為2.0m d. 由河中運泥船的最高標高確定貯泥池排泥管管中心標高為3.0m e. 貯泥池有效水深取2.0m，則貯泥池泥面標高為5.0m f. 消化池至貯泥池的水頭損失hf：鑄鐵管長L=70m，管徑D=200mm，管內(nèi)流速v=1.5m/s，所以有 消化池排至貯泥池的自由水頭取1.5m 消化池采用間歇排泥運行方式，一次排泥后泥面下降0.5m，所以排泥結束時消化池內(nèi)泥面標高為 式中0.1為進貯泥池的管道半徑，即貯泥池設計泥面與進泥管管底相平。 開始

15、排泥時泥面標高：7.8+0.5=8.3m g. 據(jù)以上計算結果，該廠污泥處理流程的高程圖如下圖（圖24-5）：,,,污泥處理流程高程圖,返回,污水深度處理與回用,原因 去除二級處理水中殘存SS的方法 去除二級處理水中殘存溶解性有機物的方法 去除二級處理水中溶解性無機鹽的方法 消毒 物化法脫氮除磷,返回,原因,處理出水中仍含有相當數(shù)量的污染物 BOD5：2030mg/L ；COD ：60100mg/L； SS：2030mg/L ； NH3-N：1525mg/L（城市污水未處理 前NH3-N：3040mg/L；城市污水活性污泥工藝NH3-N=2040%） P ：610mg/

16、L（城市污水中P=815mg/L； 其二級處理去除率一般P=(520)%）,返回,去除二級處理水中殘存SS的方法,（1）混凝沉淀：去除處理水中的SS和膠體?；炷齽┯昧看螅? 一般為50-100mg/L Al2（SO4）3 （2）過濾：1m的懸浮物。 應采用氣水反沖洗。 （3）反滲透：去除1000A幾A的顆粒。 （4）微濾機：去除幾百A幾+m的顆粒。,返回,去除二級處理水中殘存溶解性有機物的方法,溶解性有機物一般是丹寧、木質素、黑腐酸等難降解的有機物。 （1）活性炭吸附 （2）臭氧氧化處理,返回,去除二級處理水中溶解性無機鹽的方法,一般采用的處理方法： （1）反滲透：應首先對二級處理水進

17、行過濾和活性炭吸附進行前處理。 （2）電滲析：應進行過濾預處理，其溶解性有機物對電滲析影響較小。 （3）離子交換：應進行過濾預處理，適合于含鹽量100300mg/L小水量的場合。,返回,點擊此處觀看電滲析裝置工作過程,消毒,（1）液氯：5-10mg/L 點擊此處觀看液氯消毒工作過程 （2）臭氧：0初生態(tài)氧的氧化能力僅小于氟。點擊此處觀看臭氧消毒工作過程及臭氧與污水的混合反應器 （3）次氯酸鈉。 （4）紫外線：25003600A殺菌能力強，消毒快、效率高，不影響水的物理性質和化學成份，操作簡單。但不能解決消毒后管網(wǎng)中再污染的問題，電耗較大,返回,物化法脫氮除磷,（1）物化法脫氮 吹脫除

18、氨：氨氣脫除塔，NH4+和NH3存在比例。 當二級處理出水NH3-N為2535mg/L，則氨氣脫除塔出水的NH3-N為59 mg/L，其去除率為（7585）%，并對BOD、COD、SS、濁度都有一定去除。 （2）物化法除磷 金屬鹽混凝沉淀除磷。 鋁鹽除磷：Al2（SO4）3；聚合氯化鋁（PAC） 鋁酸鈉（NaAlO2）。 生成難溶的AlPO4。 鐵鹽除磷：FeSO4、FeCL3、Fe2(SO4)3 生成難溶的FePO4。 石灰混凝除磷,,點擊此處觀看氨氣脫除塔工作過程,返回,污泥的處理設計,重力濃縮池設計 點擊此處觀看連續(xù)式重力濃縮池工作過程 氣浮濃縮池設計 矩形氣浮池與回流加壓溶氣氣

19、浮工藝流程 污泥厭氧消化設計 消化池頂俯視圖及沼氣攪拌消化池工藝流程 污泥機械脫水 帶式壓濾機及離心脫水機,返回,重力濃縮池設計,池型：帶有刮泥機及攪動柵的連續(xù)式重力濃縮池 設計參數(shù)與要求： （1）初沉池污泥含水率95%97%，一般不經(jīng)過重力濃縮，直接進入下一污泥處理工藝處理 （2）固體通量：剩余活性污泥：3060Kg/（m2d） （3）濃縮后污泥含水率：剩余污泥為97%98% （4）濃縮時間大于12h，小于16h （5）有效水深一般取4m，但不小于3m （6）濃縮后上清液應返回水處理流程進行處理 （7）設計公式,返回,重力濃縮池設計公式,濃縮池面積：A=QC/G，Q污泥流量，m

20、3/d；C污泥固體濃度，g/L；G設計固體通量，kg/（ m2d ） 單池面積：A1=A/n，n池座數(shù) 濃縮池直徑：D=（4A1/）0.5 濃縮池工作部分高度：h1=TQ/（24A），T設計濃縮時間，h 濃縮池圓筒部分高度：H=h1+h2+h3，h2超高；h3緩沖層高度 濃縮池總高度：H總=H+H錐體+H泥斗 濃縮后污泥體積：V2=Q（1-P1）/（1-P2），P1進泥濃度；P2出泥濃度,返回,氣浮濃縮池設計,當用氣浮濃縮剩余活性污泥時，一般采用出水部分回流加壓溶氣的流程 設計參數(shù)與要求： （1）氣浮濃縮池面積 不投加化學混凝劑，表面負荷q=1.8m3/（ m2h ），污泥固體負荷G=5.0k

21、g/ （ m2h ），氣浮后污泥含水率為95%97% 混凝氣浮，表面負荷與固體負荷均可提高50%100%，氣浮后污泥含水率為94%96% 混凝劑投加量一般為2%3%（干污泥重） （2）池容 按水力停留2h核算（含反應時間） （3）進泥的含水率99.5%（包括回流） （4）池型 單座池處理污泥量100m3/h，一般采用圓形輻流式氣浮池，但每座池的處理能力小于1000m3/h，池深大于3m （5）氣固比 一般為0.030.04（重量比） （6）加壓溶氣裝置 （7）溶氣罐容積按加壓水停留時間13min確定，溶氣效率取50%，溶氣罐壓力2.94x1054.9x105Pa （8）設計公式,返回,氣浮濃縮

22、池設計公式,（1）氣浮池表面積A（m2） A=QC0/G，Q污泥量（m3/d），C0污泥濃度（kg/m3），G固體通量（kg/（ m2d ）） （2）加壓水回流量Qc（m3） P溶氣罐壓力（Pa），A/S氣固比，溶氣效率取50%，Cs空氣溶解度，空氣容重 （3）回流比R R=Qc/Q （4）總流量 QT=Q+RQ=Q（1+R） （5）過水斷面積 =QT/v，v水平流速（m/s） （6）氣浮池高度H H=h1+h2+h3，h1分離區(qū)高度，由過水斷面積計算（m），h2濃縮區(qū)高度，采用池寬的3/10，h3死水區(qū)高度，一般采用0.1m （7）校核 水力負荷q=QT/A（m3/（ m2h ） ） 停留時

23、間T=AH/QT（h）,返回,污泥厭氧消化設計,設計參數(shù)與設計要點 （1）污泥厭氧消化采用二級消化，一級消化池與二級消化池的容積比可采用1：1、1：2或3：2； （2）生污泥包括初沉池污泥和剩余活性污泥，進消化池污泥含水率為96%97%，二級消化后的污泥含水率一般為92%左右； （3）中溫消化溫度為3335 ，消化池容積按污泥投配率3%5%確定，即污泥在消化池內(nèi)停留時間為2030d； （4）消化池內(nèi)污泥一般采用氣通式（多路曝氣管式）沼氣攪拌，攪拌用氣量取57m3/（1000 m3池容min），在采用沼氣攪拌時，應同時設計水射式攪拌，以便于消化池啟動時的污泥攪拌； （5）消化池宜用池外加熱法，通

24、常采用套管式泥水熱交換器； （6）沼氣的產(chǎn)量與收集 沼氣的產(chǎn)量可按812倍污泥量計算（投入的污泥含水率為96%） 沼氣貯氣柜容積可按平均日氣產(chǎn)量地25%40%，即610h的平均產(chǎn)氣量來計算，常用低壓浮筒式濕式貯氣柜。 計算公式,返回,計算公式,（1）生污泥量為初沉池污泥與剩余污泥經(jīng)濃縮后的污泥量之和 （2）消化池容積V（m3） V=100V/P V每日投加生污泥量（ m3 /d），P污泥投配率（%） 每座消化池有效容積V0（ m3 ）： V0 =V/n，n一級消化池座數(shù) 每座二級消化池容積同一級消化池 （3）污泥消化耗熱量Q（w） Q=Q1+Q2+Q3 Q1提高生污泥溫

25、度的耗熱量（w），Q2池體耗熱量（w），Q3管道與套管式熱交換器等散發(fā)的熱量（w） 應分別計算出平均耗熱量和最大耗熱量Qmax （4）套管式熱交換器長度L（m） L=1.2Qmax/（DKTm） D內(nèi)管的外徑（m），K傳熱系數(shù)， Tm平均溫度的對數(shù)，,返回,污泥機械脫水,城市污水一般采用帶式壓濾脫水和離心脫水 帶式壓濾機要求進尼的含水率97%，一般投加2的AMP絮凝劑（以污泥干重計），濾液應返回處理，帶式壓濾機生產(chǎn)能力見表24-3。 離心脫水 一般采用臥式螺旋卸料離心脫水機 （1）投加AMP絮凝劑 初沉池與活性污泥的混合污泥揮發(fā)性固體75%，AMP投加量為污泥干重的0.1%0.5% （

26、2）進尼的含水率為90%92%，脫水后污泥含水率為75%80% （3）污泥脫水后分離液中懸浮物濃度一般為5001000mg/L，并應回到曝氣池處理。,返回,表24-3 帶式壓濾的產(chǎn)泥能力,返回,污泥的最終處置,方法有如下幾種： 農(nóng)肥利用與土地處理 污泥堆肥 污泥制造建筑材料 污泥裂解制化工原料 污泥填地與填海造地 投海,返回,思考題,1. 簡述污水處理系統(tǒng)的設計原則以及廠址選擇原理。 2. 簡述污水處理工藝流程選擇原則 3. 什么是污水處理場的平面布置？主要內(nèi)容是什么？ 4. 進行污水處理廠的平面布置，最主要的應考慮哪些問題？ 5. 什么是處理廠的高程布置？為什么要進行高程布置？進行處理廠的高程布置時主要考慮哪些問題？,返回,習題,1、普通消化池能否處理城市污水？為什么？分析厭氧接觸法處理城市污水的可行性。 2、城市污水二級處理出水水質如何？為什么城市污水二級處理對氮、磷的去除率低？ 3、城市污水二級處理出水中溶解性有機物主要有哪些？能否再采用好氧生物處理去除？通常采用何種處理方法去除？ 4、城市污水二級處理能否去除廢水中的無機鹽？對于二級處理水一般采用哪幾種脫鹽處理方法？ 5、簡述去除二級處理水中殘存SS的方法,返回,謝謝！,結束,