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1、第十一章水处理工艺系统 1 课程内容 北京高碑店污水处理厂设计水质设计水量设计原则与厂址选择污水处理工艺流程选择污水处理厂的平面与高程布置污水处理厂的配水与计量 污水处理厂的运行管理 水质监控与自动控制污水处理厂工艺设计实例污水深度处理与回用污泥的处理与污泥的最终处置思考题习题 2 北京高碑店污水处理厂 返回 3 设计水质 1 生活污水的BOD5和SS设计值BOD5 20 35g 人 d SS 30 50g 人 d 2 设计水质浓度S式中 S 某污染物质在污水中的浓度 mg L as 每人每日对该污染物质排出的总数 g Qs 每人每日的排水量 以L计 返回 4 设计水量 1 设计最大流量 m3
2、 h或L s 除曝气池外各处理构筑物与厂内连接管渠的设计采用 当污水处理厂进水用泵提升时 则用组合泵的工作流量作为设计最大流量 但应与设计流量相吻合 2 平均日流量 m3 d 表示污水处理厂的公称规模 并用于处理总水量 污泥总量 耗药量 耗电量的计算 3 降雨时的设计流量 m3 d或L s 该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 曝气池容积用最大日平均时流量进行设计 返回 5 设计原则 1 工业废水与城市污水处理的关系工业废水在厂内进行局部处理 去除城市污水处理厂不能有效去除的有毒有害物质 使工业废水达到排入城市下水道的水质标准 CJ18 86 以后再与生活污水一起进入
3、城市污水处理厂进行处理 2 设计步骤 1 设计前期工作a 预可行性研究预可行性研究是建设单位向上级送审的 项目建议书 的技术文件 b 可行性研究 概述 工程方案 工程投资估算及资金筹措 工程远近期结合的考虑 工程效益分析 工程进度安排 存在问题及建议 附图及附件 2 扩大初步设计 设计说明书 工程量 材料及设备量 工程概算 扩初图纸 3 施工图设计 返回 6 厂址选择原则 根据城市发展的总体规划 其厂址应考虑远期发展规划和留有扩建的余地 必须设在集中给水水源的下游 夏季主风向的下风向 并与居民点有300m以上的距离 应尽量少占农田和不占良田 尽量靠近回用水的主要用户 必须有适当的土地面积 不宜
4、设在受水淹的低洼处 并不受洪水威胁 要充分利用地形 选择有适当坡度的地区 减少土方工程量 返回 7 污水处理工艺流程选择 工艺流程的选择主要受以下因素的影响 污水处理的程度 工程造价与运行费用 当地的自然条件 原污水的水量与污水流入工况 施工的难易程度与运行管理的技术条件城市污水处理的典型工艺流程 返回 8 城市污水处理的典型工艺流程 返回 9 污水处理厂的平面与高程布置 平面布置的基本原则高程布置的基本原则 返回 10 平面布置的基本原则 以处理构筑物为主体 辅助建筑物应服从处理构筑物 应满足功能和水力上的要求 各构筑物互相联系应考虑日常管理工作的方便 应考虑构筑物与建筑物之间的相互位置与间
5、距 构筑物之间的连接管道应走向简捷 距离短 土方量要基本平衡 各种管线的布置避免相碰 互相干扰 返回 11 高程布置的基本原则 以距离最长 水头损失最大的流程进行水力计算 水力计算时以近期的Qmax作为设计流量来计算其水头损失 涉及远期流量的管渠和设备时 应以远期的Qmax计算 控制点 受纳污水水体的最高水位 然后逆处理流程向上倒推计算 以使洪水季节能自流排出 污水 污泥流程应配合好 尽量减少需抽升的污泥量 比例 横向1 500 纵向1 50 1 100水头损失计算 返回 12 水头损失计算 1 a 沟管的沿程水头损失 按所定的坡度计算b 局部水头损失 按流速水头的倍数计算c 堰上水头按有关堰
6、流公式计算d 自由跌落水头初沉池 二沉池 0 10m曝气池 0 15m计量堰 0 15 0 20me 集水槽起端水深h0集水槽为平底均匀集 自由跌水出流 见下图 13 沉淀池集水槽水头损失计算图 14 水头损失计算 2 集水槽宽 集水槽起端水深 式中Q 集水槽设计流量 m3 s 常对Q再乘以1 2 1 5的安全系数f 明渠出口处水深 起端水深 15 污水处理厂的配水与计量 处理构筑物之间连接管渠的设计配水设备 要求均匀配水计量设备 返回 16 处理构筑物之间连接管渠的设计 1 一般采用矩形钢盘混凝土明渠或钢盘混凝土管 或铸铁管2 管渠内流速 返回 17 配水设备 1 中管式配水井 和倒虹管式配
7、水井常用于圆形构筑物的配水 对称性好 配水效果较好2 倒虹管式配水井3 档板式配水井4 渠道配水 1 变渠道断面配水 2 对称式渠道配水 3 等断面渠道配水 返回 18 中管式集配水井 19 计量设备 巴氏计量槽优点 水头损失小 不易发生沉淀 精度高缺点 施工较难薄壁堰一般设在处理系统之后 比较稳定可靠电磁流量计结构简单 安装方便 工作稳定 但价格昂贵 20 污水处理厂的运行管理 水质监控与自动控制 运行管理对污水处理厂的运行 要切实做好控制 观察 记录与水质分析监测工作水质监控每日对每座处理构筑物的水温 pH值 电导率 溶解氧 COD BOD TOD TOC 氨氮以及曝气池内混合液 MLSS
8、 等参数进行测定 并进行记录自动控制采用自动监测 自动记录 自动操作 调节及集中控制技术 21 污水处理厂工艺设计实例 实例平面布置实例高程布置 22 实例平面布置 B市污水处理厂总平面布置为泵站设于厂外 主要处理构筑物有 格栅 曝气沉砂池 初次沉淀池 曝气池 二次沉淀池等 该厂未设污泥处理系统 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 通过污泥泵房直接送往农田作为肥料使用 该厂平面布置的特点是 布置整齐 紧凑 两期工程各自成独立系统 对设计与运行想互干扰较少 办公室等建筑物均位于常年主风向的上风向 且与处理构筑物有一定距离 卫生 工作条件较好 在污水流入初次沉淀池 曝气池与
9、二次沉淀池时 先后经三次计量 为分析构筑物的运行情况创造了条件 利用构筑物本身的管渠设立超越管线 既节省了管道 运行又较灵活 第二期工程预留地设在一期工程与厂前区之间 若二期工程改用不同的工艺流程或另选池型时 在平面布置上将受到一定的限制 泵站在湿污泥池均设于厂外 管理不甚方便 此外 三次计量增加了水头损失 某污水处理厂平面图 返回 23 某污水处理厂平面图 24 25 实例高程布置 污水处理高程污泥处理高程 返回 26 污水处理高程 1 为了降低运行费用和便于维护管理 污水在处理构筑物之间的流动 以按重力流考虑为宜 污泥流动不在此例 为此 必须精确地计算污水流动中的水头损失 水头损失包括 1
10、 污水流经各处理构筑物的水头损失 主要产生在进口和出口和需要的跌水 多在出口处 而流经处理构筑物本体的水头损失则较小 2 污水流经连接前后两处理构筑物管渠 包括配水设备 的水头损失 包括沿程与局部水头损失 27 污水处理高程 2 在对污水处理厂污水处理流程的高程布置时 应考虑下列事项 1 选择一条距离最长 水头损失最大的流程进行水力计算 并应适当留有余地 以保证在任何情况下 处理系统都能够运行正常 2 计算水头损失时 一般应以近期最大流量 或泵的最大出水量 作为构筑物和管渠的设计流量 计算涉及远期流量的管渠和设备时 应以远期最大流量为设计流量 并酌加扩建时的备用水头 3 设置终点泵站的污水处理
11、厂 水力计算常以接纳处理后污水水体的最高水位作为起点 逆污水处理流程向上倒推计算 以使处理后污水在洪水季节也能自流排出 而水泵需要的扬程则较小 运行费用也较低 但同时应考虑到构筑物的挖土深度不宜过大 以免土建投资过大和增加施工上的困难 还应考虑到因维修等原因需将池水放空而在高程上提出的要求 4 在作高程布置时还应注意污水流程与污泥流程的配合 尽量减少需抽升的污泥量 在决定污泥干化场 污泥浓缩池 湿污泥池 消化池等构筑物的高程时 应注意它们的污泥水能自动排入污水入流干管或其他构筑物的可能 28 污水处理高程 3 表24 1污水流经各处理构筑物的水头损失 注 本表仅作为初步设计阶段水头损失的估算
12、29 污水处理高程 4 表24 2处理构筑物之间连接管道渠水力计算表如下 30 污泥处理高程设计 1 1 设计原则a 高程计算从控制点开始 一般从污泥脱水反推至消化池的最高泥面标高 然后从沉淀池推算到消化前污泥投配池的最低泥位标高 最后确定污泥控制室污泥泵所需的扬程 b 污泥管道的水头损失hf m 式中 L 管长 m v 污泥流速 m s D 管径 m CH 哈森 威廉姆斯系数c 二级消化池的泥面标高是撇去上清液的泥面标高 而不是正常运行时的池内泥面标高 31 污泥处理高程设计 2 2 设计计算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头损失hf 管长L
13、300m 管径D 0 3m 流速v 1 5m s 初沉池至投配池的污泥排出自由水头取1 5m 则进投配池进泥管道中心标高为 6 7 1 20 1 50 4 0mc 投配池污泥有效水深为2 0m 则投配池最低泥位标高为2 0md 由河中运泥船的最高标高确定贮泥池排泥管管中心标高为3 0m 32 污泥处理高程设计 2 2 设计计算e 贮泥池有效水深取2 0m 则贮泥池泥面标高为5 0mf 消化池至贮泥池的水头损失hf 铸铁管长L 70m 管径D 200mm 管内流速v 1 5m s 所以有消化池排至贮泥池的自由水头取1 5m消化池采用间歇排泥运行方式 一次排泥后泥面下降0 5m 所以排泥结束时消化
14、池内泥面标高为式中0 1为进贮泥池的管道半径 即贮泥池设计泥面与进泥管管底相平 开始排泥时泥面标高 7 8 0 5 8 3mg 据以上计算结果 该厂污泥处理流程的高程图如下图 33 污水处理高程 污水处理流程高程计算成果图如下 34 35 污水深度处理与回用 原因去除二级处理水中残存SS的方法去除二级处理水中残存溶解性有机物的方法去除二级处理水中溶解性无机盐的方法消毒物化法脱氮除磷 36 原因 处理出水中仍含有相当数量的污染物BOD5 20 30mg L COD 60 100mg L SS 20 30mg L NH3 N 15 25mg L 城市污水未处理前NH3 N 30 40mg L 城市
15、污水活性污泥工艺 NH3 N 20 40 P 6 10mg L 城市污水中P 8 15mg L 其二级处理去除率一般 P 5 20 37 去除二级处理水中残存SS的方法 1 混凝沉淀 去除处理水中的SS和胶体 混凝剂用量大 一般为50 100mg LAl2 SO4 3 2 过滤 1 m的悬浮物 应采用气水反冲洗 3 反渗透 去除nm级的颗粒 4 微滤机 去除 m级的颗粒 返回 38 去除二级处理水中残存溶解性有机物的方法 溶解性有机物一般是丹宁 木质素 黑腐酸等难降解的有机物 1 活性炭吸附 2 臭氧氧化处理 返回 39 去除二级处理水中溶解性无机盐的方法 一般采用的处理方法 1 反渗透 应首
16、先对二级处理水进行过滤和活性炭吸附进行前处理 2 电渗析 应进行过滤预处理 其溶解性有机物对电渗析影响较小 3 离子交换 应进行过滤预处理 适合于含盐量100 300mg L小水量的场合 返回 40 消毒 1 液氯 5 10mg L 2 臭氧 0 初生态氧的氧化能力仅小于氟 3 次氯酸钠 4 紫外线 2500 3600nm 杀菌能力强 消毒快 效率高 不影响水的物理性质和化学成份 操作简单 但不能解决消毒后管网中再污染的问题 电耗较大 返回 41 物化法脱氮除磷 1 物化法脱氮吹脱除氨 氨气脱除塔 NH4 和NH3存在比例 当二级处理出水NH3 N为25 35mg L 则氨气脱除塔出水的NH3 N为5 9mg L 其去除率为 75 85 并对BOD COD SS 浊度都有一定去除 2 物化法除磷 金属盐混凝沉淀除磷 铝盐除磷 Al2 SO4 3 聚合氯化铝 PAC 铝酸钠 NaAlO2 生成难溶的AlPO4 铁盐除磷 FeSO4 FeCL3 Fe2 SO4 3生成难溶的FePO4 石灰混凝除磷 返回 42 污泥的处理设计 重力浓缩池设计气浮浓缩池设计污泥厌氧消化设计污泥机械脱水 返回
