水解酸化+SBR的设计计算

1前言SBR工艺早在20世纪初已有应用，由于人工管理的困难和烦琐未于推广应用。此法集进水、曝气、沉淀在一个池子中完成。一般由多个池子构成一组，各池工作状态轮流变换运行，单池由撇水器间歇出水，故又称为序批式活性污泥法。该工艺将传统的曝气池、沉淀池由空间上的分布改为时间上的分布，形成一体化的集约构筑物，并利于实现紧凑的模块布置，最大的优点是节省占地。另外，可以减少污泥回流量，有节能效果。典型的SBR工艺沉淀时停止进水，静止沉淀可以获得较高的沉淀效率和较好的水质。由SBR发展演变的又有CASS和CAST等工艺，在除磷脱氮及自动控制等方面有新的特点。但是，SBR工艺对自动化控制要求很高，并需要大量的电控阀门和机械撇水器，稍有故障将不能运行，一般必须引进全套进口设备。由于一池有多种功能，相关设备不得已而闲置，曝气头的数量和鼓风机的能力必须稍大。池子总体容积也不减小。另外，由于撇水深度通常有1.2—2米，出水的水位必须按最低撇水水位设计，故总的水力高程较一般工艺要高1米左右，能耗将有所提高。SBR工艺一般适用于中小规模、土地紧张、具有引进设备条件的场合。我国自九十年代中期开始，国家建设部属市政设计研究院和上海、北京、天津等市政设计研究院，开始了SBR工艺技术的研究和应用，但大部分处于试验研究和小型污水处理厂的应用阶段。目前，只有几座城市污水处理厂采用SBR法工艺处理城市混合污水，其处理效果较好，如：昆明市日处理污水量15万吨的第三污水处理厂，其工艺为SBR法ICEAS技术，自投产以来，运行正常，出水水质稳定，达到了设计标准。天津经济技术开发区污水处理厂所采用的DAT-IAT工艺是一种SBR法的变形工艺和中国目前最大的SBR法城市污水处理厂。该工艺为方案的确定是根据天津市政工程设计研究院和开发区、以及国内有关污水处理专家共同完成的，经过对国内外污水厂的考察并充分论证，认为SBR法DAT-IAT工艺能够克服天津开发区工业废水比重大、水质水量变化幅度大的水质特征，其处理后的水质能够满足国家的排放标准。2概述2.1设计任务本设计方案的编制范围是城市污水处理厂，日处理能力为350003m,内容包括设计计算说明书一份、污水处理厂工艺总平面图1张、污水处理厂污水和污泥高程图1张、主体构筑物平剖面图1张。2.2设计依据(1)《中华人民共和国环境保护法》和《水污染防治法》(2)《污水综合排放标准GB8978－1996》(3)《城市污水处理及污染防治技术政策》(4)《室外排水设计规范(1997年版)》GBJ14-87(5)《地表水环境质量标准》GHZB1-1999(6)《污水排入城市下水道水质标准》CJ3082-1999(7)《城市污水处理工程项目建设标准》建标［2001］77号(8)《污水综合排放标准》DB8978-1996(9)《辽宁省污水与废气排放标准》DB21-60-89(10)《城市给水工程规划规范》GB50282-98(11)《城市污水处理厂污水污泥排放标准》CJ3025-93(12)《城镇污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准》CJJ31-892.3阜新市概况2.3.1城市概况阜新市位于中国辽宁省的西北部，是一座新兴的工业城市，辽宁省的畜牧、油料、产糖基地和重点产粮地区，中国重要的能源基地之一，素有“煤电之城”之称。阜新市总面积10362km/m2，辖阜新蒙古族自治县、彰武县和海州、太平、新邱、清河门、细河五个区。海州区是全市政治、经济和文化的中心。全市现有人口190万人，其中市区人口77万人。阜新境内有汉、蒙古、满回、锡伯等24个民族。少数民族人口有27万人，其中蒙古族居多，达20万人，占全市总人口的11%。阜新气候属于北温带大陆季风气候区，四季分明，雨热同季，光照充足。2.3.2废水来源及主要污染物城市污水来源主要包括家庭污水、工业废水、矿业废水、农业废水、畜牧废水、及渗入之地下水等。由城市排水管网汇集并输送到污水处理厂进行处理。对于收集后的城市污水，含有家庭、工业、排泄和其它来源排放的各种污染物。主要包括有：固体悬浮污染物、持久有机污染物(POPs)、溶解盐(TDS)、营养物(N,P)、病原菌、病毒、寄生虫等。工业污水主要来自啤酒厂、化工厂以及其他工厂，工业废水包括生产污水和冷却水。这两种废水性质截然不同。冷却水要由工厂回收循环使用，一般不应排入城市排水管网。生产污水首先应由工厂综合利用，尽量减少排出量。生产污水中含有损害管道、妨碍城市污水处理工艺以及影响处理后的污水和污泥利用的污染物，工厂应进行预处理，水质达到排放标准后再排入城市排水管网。城市污水的污染，一般经历三个历史时期：病源污染期、总体污染期和新污染期。在病源污染期，城市污水主要是生活污水。由于污水中含有病菌和病毒，污水排入水体后往往会传染疾病。在总体污染期，随着工业的发展和人口的集中，城市污水量及所含的污染物种类不断增加。污水排入水体后，造成水体中悬浮物数量和生化需氧量越来越高，水体缺氧，水生生物灭绝。在新污染期，由于工业的高度发展，污水所含的污染物种类更加复杂。工业废水已日益成为城市污水处理中的主要对象。2.4设计规模、数据及相关资料2.4.1设计规模及要求日处理量为3.5000m3/d进水水质：5BOD150mg/lcrCOD300mg/lSS200mg/l出水水质：5BOD30mg/lcrCOD100mg/lSS30mg/l2.4.2气象资料气温：年平均气温8.7℃，夏季最高气温37.5℃，冬季最低气温-23.0℃。主导风向：西南最大风速：1.6m/s年平均降雨量：457.1mm年蒸发量：1941.8mm无霜期：180天最大冻土深度：1.4m2.4.3自然地理阜新市位于辽宁省西北部，东与铁岭毗邻，西与朝阳接壤，南与锦州、沈阳为邻，北与内蒙古相望，总面积10355km/m2。地理坐标为东经120°10`之间，北纬41°41`至42°56`之间，城市位于自东北向西南倾斜的盆地中，南有医巫闾山脉，北有小松岭山。新义铁路和细河东西横穿市区。阜新市海拔较高，地貌按其成因及形态组合分为平原、山地、丘陵三大类，其中平原较少，丘陵面积所占比重较大。市区是一个以盆地、丘陵为主体的地区，土壤较为贫瘠，天然植被残存较少，现已被大片人工植被所代替。阜新市接近内蒙古地区，属于大陆性气候，其特点是：春季干旱多风，夏季炎热少雨，秋季冷凉早霜，冬季严寒少雪。最大风速为16.0m/s全年日照时间为2903.8h。3工艺流程方案的选择污水处理工艺选择正确与否直接关系到工程的投资、经营成本，出水水质的达标，以及运行是否可靠。因此，选择适当的污水处理工艺是污水处理工程的关键。3.1工艺流程方案选择原则城市污水处理厂的工艺选择一般应遵循三条原则：(1)技术合理。应正确处理技术的先进性和成熟性的辨证关系。一方面，应当重视工艺所具备的技术指标的先进性，同时必须充分考虑适合中国的国情和工程的性质。城市污水处理工程不同于一般点源治理项目，它作为城市基础设施工程，具有规模大、投资高的特点，且是百年大计，必须确保百分之百的成功。工艺的选择更注重成熟性和可靠性，因此，我们强调技术的合理，而不简单提倡技术先进。必须把技术的风险降到最小程度。(2)经济节能。节省工程投资是城市污水处理厂建设的重要前提。合理确定处理标准，选择简捷紧凑的处理工艺，尽可能地减少占地，力求降低地基处理和土建造价。同时，必须充分考虑节省电耗和药耗，把运行费用减至最低。对于我国现有的经济承受能力来说，这一点尤为重要。(3)易于管理。城市污水处理是我国的新兴行业，专业人才相对缺乏。在工艺选择过程中，必须充分考虑到我国现有的运行管理水平，尽可能做到设备简单，维护方便，适当采用可靠实用的自动化技术。应特别注重工艺本身对水质变化的适应性及处理出水的稳定性。任何一种工艺总是有利有敝，关键在于适用性如何。在工程实践中，应该具体情况具体分析，因地制宜，综合比较，取长补短，作出较为优化的选择。3.2城市污水处理厂工艺方案比较及选择3.2.1工艺流程确定的原则①工艺流程在达标条件下，采用成熟可靠的工艺，技术先进且运行稳定。②布置合理，投资省，占地少，处理成本低。③尽量降低能耗，充分考虑给水，污泥的资源化，且能够综合利用。④尽量选用先进，高效设备，提高自动化水平，设置必要的监控设备。3.2.2污水处理工艺流程的确定污水处理工艺的选择正确与否直接关系到工程的投资，经营成本，出水水质的达标，以及运行是否可靠。因此，选择适当的污水处理工艺是污水处理工程的关键。3.2.3污水二级处理工艺的比较方案一与方案二主要差别在有否使用沉砂池和曝气池(方案一：普通活性污泥法，方案二：沉砂+SBR法)所采用的类型。平流沉砂池的作用是处理格栅没能处理掉的细小的悬浮物，减小后续处理构筑物的负荷，同时提高处理效果。另外，SBR反应池采用一个池子完成多道工序，不仅提高了处理效率，而且其体积小，无须设置大规模的污泥回流系统和二次沉淀池，减小了施工量。3.2.4本设计工艺流程的确定整个路线由预处理+生化处理工艺组成。主要设备选用高效，运行稳定操作维护容易的设备，以提高废水的处理效果，降低处理费用，使废水处理后达到排放标准的要求。预处理包括格栅+平流沉砂池主要是去除90%以上的SS和50%左右的COD以减轻生化处理的负荷。废水生化处理采用SBR活性污泥法处理工艺，不仅处理效果好，而且不用设置二次沉淀池和大规模污泥回流系统，节省资金。其流程见图3.1。粗格栅浓缩池提升泵房细格栅平流沉砂池池接触池脱水间溢流水剩余污泥干污泥外运图3-1流程图4主体构筑物的设计4.1粗格栅图4-1格栅示意图格栅作为污水处理中的预处理方法，应用广泛，可以有效去除污水中的较大悬浮物，保护后续处理设备稳定运行及提升泵的运转。[1]由于城市污水中含有大量较大的悬浮物，为此首先选用格栅作为去除较大悬浮物的手段，以保护提升泵的运转。Q=35000m3/d=0.405m3/s=1458m3/hKz=2.7/Q0.11=1.395Qmax=KzQ=1.395565.0405.0m3/s(1)栅条的间隙数(n)设栅前水深h=0.6m，过栅流速v=0.9m/s，栅条间隙b=50mm，格栅倾角α=60°：24.166.09.005.060sin565.0sinmaxbhvQn(4-1)圆整取17个删条数为18(2)栅槽宽度(B)取扁钢，栅条宽度S=10mm07.105.01811801.01bnnSBm(4-2)(3)进水渠道渐宽部分长度(L)其渐宽部分展开角1=20°94.02565.0max1vhhvQB进水渠宽m(4-3)177.020tan294.007.1tan2111BBl删前扩大段m(4-4)(4)栅槽与出水渠连接处的渐窄部分长度(2)l088.02177.0212llm(4-5)(5)通过格栅的水头损失(h1)设栅条断面为锐边矩形断面,删条形状系数83.1，增大系数K=3024.060sin81.929.005.001.083.1sin22342341kgvbShm(4-6)(6)栅槽总宽度(H)设栅前渠道超高h2=0.3m922.06.03.022.021hhhHm(4-7)(7)栅槽总长度(L)28.2088.00.160tan6.03.05.0177.00.160tan5.0321lhhlLm(4-8)(8)每日栅渣量(W)在格栅间隙50mm的情况下，设栅渣量为0.02m3/1000m3污水70.0395.1100002.0565.0864001000864001maxzKWQWm3/d0.2m3/d(4-9)所以采用机械清渣。选用BLQ-1500型格栅清污机，其技术参数为：格栅外型宽1500mm，栅条有效间隙15～100mm，安装角度60～90°，齿耙额定载荷100kg/m，适用井深4～12m，升降电机功率1.5kW，翻耙电机功率1