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1、第十一章水处理工艺系统水处理工艺系统课程内容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水处理工艺系统北京高碑店污水处理厂北京高碑店污水处理厂返回水处理工艺系统设计水质设计水质1. 1. 生活污水的生活污水的BODBOD5 5和和SSSS设计值设计值BOD5=2035g/（人d）SS=3050g/（人d）2. 设计水质浓度S式中：式中：SS某污染物质在污水中的浓度，某污染物质在污水中的浓度，mg
2、/Lmg/L； a as s每人每日对该污染物质排出的总数，每人每日对该污染物质排出的总数，g g； Qs Qs每人每日的排水量，以每人每日的排水量，以L L计。计。返回水处理工艺系统设计水量设计水量1.设计最大流量（m3/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
3、时流量进行设计。返回水处理工艺系统设计原则设计原则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）施工图设计返回水处理工艺系统厂址选择原则厂址选择原则根
4、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水处理工艺系统污水处理工艺流程选择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水处理工艺系统城市污水处理的典型工艺流程城市污水处理
5、的典型工艺流程返回水处理工艺系统污水处理厂的平面与高程布置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水处理工艺系统平面布置的基本原则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。返回水处理工艺系统高程布置的基本原则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
6、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1:501:100水头损失计算返回水处理工艺系统水头损失计算水头损失计算-1a.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：0.150.20me.集水槽起端水深h0集水槽为平底均匀集，自由跌水出流，见下图水处理工艺系统沉淀池集水槽水头损失计算图沉淀池集水槽水头损失计算图 水处理工
7、艺系统水头损失计算水头损失计算-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1.21.5的安全系数f.明渠出口处水深：起端水深:水处理工艺系统污水处理厂的配水与计量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水处理工艺系统处理构筑物之间连接管渠的设计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.管渠内流速返回水处理工艺系统配水设备配水设备1.中管式配水井：和倒虹管式配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
8、）对称式渠道配水（3）等断面渠道配水返回水处理工艺系统中管式集配水井中管式集配水井水处理工艺系统计量设备计量设备 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，但价格昂贵水处理工艺系统污水处理厂的运行管理、水质监控污水处理厂的运行管理、水质监控与自动控制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)等参数进行测定，并进行记录自动控制 采用自
9、动监测、自动记录、自动操作、调节及集中控制技术水处理工艺系统污水处理厂工艺设计实例污水处理厂工艺设计实例实例平面布置实例高程布置水处理工艺系统实例平面布置实例平面布置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
10、与二次沉淀池时，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水处理工艺系统某污水处理厂平面图某污水处理厂平面图水处理工艺系统水处理工艺系统实例高程布置实例高程布置污水处理高程污泥处理高程返回水处理工艺系统污水处理高程污水处理高程-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
11、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. 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。 水处理工艺系统污水处理高程污水处理高程-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
12、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。水
13、处理工艺系统污水处理高程污水处理高程-3表24-1污水流经各处理构筑物的水头损失构筑物名称水头损失(cm)构筑物名称水头损失(cm)格栅沉砂池沉淀池：平流竖流辐流双层沉淀池曝气池：污水潜流入池污水跌水入池102510252040405050601020255050150生物滤池(工作高度为2m时)：1) 装有旋转式布水器2) 装有固定喷洒布水器混合流或接触池污泥干化场2702804504751030200350注：本表仅作为初步设计阶段水头损失的估算 水处理工艺系统污水处理高程污水处理高程-4表24-2处理构筑物之间连接管道渠水力计算表如下：设计点编号管渠名称设计流量(L/s)管渠设计参数尺寸
14、D(mm)或BH(m)h/D水深h(m)i流速v(m/s)长度l(m)123456789EEF3F3F3F3DDF2F2CCF1F1F1F1出厂管入灌溉渠出厂管出厂管沉淀池出水总渠沉淀池集水槽沉淀池入流管计量堰曝气池出水总渠曝气池集水槽计量堰曝气池配水渠往曝气池配水渠沉淀池出水总渠沉淀池集水槽沉淀池入流管计量堰沉淀池配水渠60060030015075/2150150600150300300300150150/2150150150100010006000.61.00.300.534500.841.00.60.550.840.856000.61.00.350.534500.81.50.80.80.
15、750.80.80.450.350.250.380.640.420.260.620.540.350.250.440.480.460.0010.00350.00280.00240.00281.011.370.941.070.943901002828104827528113水处理工艺系统污泥处理高程设计污泥处理高程设计-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
16、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。水处理工艺系统污泥处理高程设计污泥处理高程设计-2 （2）设计计算）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初沉池污泥重力流入污泥投配池的水头损失hf（管长（管长L=300m，管径管径D=0.3m，流速，流速v=1.5m/s） 初沉池至投配池的污泥排出自由水头取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：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
17、效水深为投配池污泥有效水深为2.0m，则投配池最低泥位标高为，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水处理工艺系统污泥处理高程设计污泥处理高程设计-2 （2）设计计算）设计计算e. 贮泥池有效水深取贮泥池有效水深取2.0m，则贮泥池泥面标高为，则贮泥池泥面标高为5.0mf. 消化池至贮泥池的水头损失消化池至贮泥池的水头损失hf：铸铁管长：铸铁管长L=70m，管径，管径D=200mm，管，管内流速内流速v=1.5m/s，所以有，所以有 消化池排至贮泥池的自由水头取消化池排至贮泥池的自由水头取
18、1.5m 消化池采用间歇排泥运行方式，一次排泥后泥面下降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，所以排泥结束时消化池内泥面标高为排泥结束时消化池内泥面标高为 式中式中0.1为进贮泥池的管道半径，即贮泥池设计泥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。面与进泥管管底相平。 开始排泥时泥面标高：开始排泥时泥面标高：7.8+0.5=8.3m g. 据以上计算结果，该厂污泥处理流程的高程图如下图：据以上计算结果，该厂污泥处理流程的高程图如下图： 水处理工艺系统污水处理高程污水处理高程污水处理流程高程计算成果图如下：水处理工艺系统水处理工艺系统污水深度处理与回用污水深
19、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水处理工艺系统原因原因处理出水中仍含有相当数量的污染物BOD5：2030mg/L；COD：60100mg/L；SS：2030mg/L；NH3-N：1525mg/L（城市污水未处理前NH3-N：3040mg/L；城市污水活性污泥工艺NH3-N=2040%）P：610mg/L（城市污水中P=815mg/L；其二级处理去除率一般P=(520)%）水处理工艺系统去除二级处理水中残存去除二级处理水中残存SS的方法的方法（1）混凝沉淀：去除处理水中的SS和胶体。混凝剂用量
20、大：一般为50-100mg/LAl2（SO4）3（2）过滤：1m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。返回水处理工艺系统去除二级处理水中残存溶解性有去除二级处理水中残存溶解性有机物的方法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）臭氧氧化处理返回水处理工艺系统去除二级处理水中溶解性无机盐去除二级处理水中溶解性无机盐的方法的方法一般采用的处理方法：（1）反渗透：应首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
21、处理，适合于含盐量100300mg/L小水量的场合。返回水处理工艺系统消毒消毒（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：25003600nm,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，电耗较大返回水处理工艺系统物化法脱氮除磷物化法脱氮除磷（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2535mg/L，则氨气脱除塔出水的NH3-N为59mg/L，其去除率为（7585）%，并对BOD、COD、SS、浊度都有一定去除。（2）物化法除磷金属
22、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。石灰混凝除磷返回水处理工艺系统污泥的处理设计污泥的处理设计 重力浓缩池设计重力浓缩池设计气浮浓缩池设计气浮浓缩池设计污泥厌氧消化设计污泥厌氧消化设计污泥污泥机械脱水机械脱水返回水处理工艺系统污泥污泥机械脱水机械脱水1.城市污水一般采用带式压滤脱水和离心脱水2.带式压滤机要求进泥的含水率97%，一般投加2的AMP絮凝剂（以污泥干重计），滤液应返回处理，带式压滤机生产能力见表24-3。3.离心脱水一般采用卧式螺旋卸
23、料离心脱水机（1）投加AMP絮凝剂初沉池与活性污泥的混合污泥挥发性固体75%，AMP投加量为污泥干重的0.1%0.5%（2）进尼的含水率为90%92%，脱水后污泥含水率为75%80%（3）污泥脱水后分离液中悬浮物浓度一般为5001000mg/L，并应回到曝气池处理。返回水处理工艺系统 带式压滤的产泥能力带式压滤的产泥能力污泥种类进泥含水率（%）聚合物用量污泥干重（%）产泥能力kg干污泥/（mh）泥饼含水率（%）生污泥初次污泥90950.090.22504006575初次污泥+活性污泥9296.50.150.51503007080消化污泥初次污泥91960.10.32505006575初次污泥+
24、活性污泥93970.20.51203507080返回水处理工艺系统污泥的最终处置污泥的最终处置方法有如下几种：农肥利用与土地处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与填海造地投海返回水处理工艺系统思考题思考题1. 简述污水处理系统的设计原则以及厂址选择原理。2. 简述污水处理工艺流程选择原则3. 什么是污水处理场的平面布置？主要内容是什么？4. 进行污水处理厂的平面布置，最主要的应考虑哪些问题？5. 什么是处理厂的高程布置？为什么要进行高程布置？进行处理厂的高程布置时主要考虑哪些问题？返回水处理工艺系统习题习题1、普通消化池能否处理城市污水？为什么？分析厌氧接触法处理城市污水的可行性。2、城市污水二级处理出水水质如何？为什么城市污水二级处理对氮、磷的去除率低？3、城市污水二级处理出水中溶解性有机物主要有哪些？能否再采用好氧生物处理去除？通常采用何种处理方法去除？4、城市污水二级处理能否去除废水中的无机盐？对于二级处理水一般采用哪几种脱盐处理方法？5、简述去除二级处理水中残存SS的方法返回水处理工艺系统
