SBR法处理城镇生活污水的工艺设计.doc
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SBR法处理城镇生活污水的工艺设计.doc
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(2012届)
毕业论文(设计)
题 目:
SBR法处理城镇生活污水的工艺设计
学 院:
专 业:
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学 号:
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教 务 处 制
2012年月 日
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年月日
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论文(设计)作者签名:
签名日期:
年月
嘉兴学院本科生毕业论文(设计)生物与化学工程学院
摘要:
本文采用SBR工艺对城镇生活污水进行处理,设计进水水量为50000m3/d,COD200-300mg/L,BOD200-400mg/L,设计主要工艺流程为格栅、曝气沉砂池、间歇曝气反应池、浓缩池、消毒池。
根据设计参数对其主要构筑物进行设计计算,并绘制了工艺流程图、平面布置图、高程图和主要构筑物图。
结果表明:
经过该工艺处理后,COD的去除率是80%,BOD的去除率是95%,SS去除率是93%,TN去除率是70%,出水可达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)的一级B标准。
工程总投资13989.81万元,运行费用1577.58万元,折合吨水成本为0.86元/吨。
该工艺具有工艺简单、节省费用、出水质量高、防止污泥膨胀等特点,能带来良好的环境和社会效益。
关键词:
SBR法;生活污水;处理;设计
Abstract:
Inthispaper,theSBRprocessiscarriedouttotreatthesewage,designinfluentvolumeis50000m3/d,COD200-300mg/L,theBOD200-400mg/L,thedesignprocessarethegrille,aeratedgritchamber,intermittentaerationreactiontank,concentratedpool,disinfectantpool.Bedesignedandcalculatedinaccordancewiththedesignparametersofitsmainstructures,anddrawingtheprocessflowdiagram,layoutplan,elevationdiagram,andthemainstructuresdiagram.Theresultsshowedthat:
aftertheprocess,theremovalrateofCODis80%,theremovalrateofBODis95%,theremovalrateofSSis93%,theremovalrateofTNis70%,theeffluentcanreachtheurbanwastewatertreatmentplantemissionstandards(GB18918-2002),thelevelofBstandard.Theprojecttotalinvestmentare139,898,100yuan,theoperatingcostsare15.7758millionyuan,equivalenttothetonsofwatercostsare0.86yuan/ton.Theprocesshasthecharacteristicsofsimpleprocess,cost-saving,highwateroutletquality,preventingsludgebulking,itcanbringgoodenvironmentalandsocialbenefits.
Keywords:
SBR;sewage;treatment;design
II
嘉兴学院本科生毕业论文(设计)生物与化学工程学院
目录
摘要 I
Abstract II
1绪论 1
1.1SBR工作原理[1] 1
1.2SBR工艺特点[2,3] 1
2正文 3
2.1概述 3
2.1.1设计任务 3
2.1.2设计依据 3
2.1.3设计原则[4] 3
2.1.4设计水量及进出水水质 3
2.2污水处理要求及厂址的选择 4
2.2.1污水处理要求[5] 4
2.2.2污水处理厂厂址的选择 4
2.3污水处理厂工艺方案的选择 4
2.3.1方案选择的原则 4
2.3.2工艺方案选择 5
2.4工艺流程 5
2.4.1工艺流程图 5
2.4.1主要构筑物设计 5
2.5污水处理厂平面布置及高程布置 22
2.5.1污水处理厂平面布置[14] 22
2.5.2污水处理厂高程布置[11,15] 24
2.6工程总投资及运行费用[16] 27
2.6.1污水处理厂总投资估算 27
2.6.2运行费用 30
2.6.3工程的环境效益和社会效益 30
2.7施工要求及安全措施 31
2.7.1施工要求 31
2.7.2安全措施 32
3结论与展望 34
3.1结论 34
3.2存在问题 34
3.3展望 34
致谢 35
参考文献
1绪论
1.1SBR工作原理[1]
SBR法的核心是其反应池,该池将曝气池与沉淀池合二为一,即生化反应和泥水分离在同一反应池内完成。
SBR工艺的一个完整运行周期由五个阶段组成:
进水阶段、反应阶段、沉淀阶段、滗水阶段和闲置阶段。
1.进水阶段
进水阶段是反应池接纳废水的过程,当废水进入反应器后,池内水位逐渐上升,当到达最高水位或所设定的时间时,停止进水。
由于进水阶段仅流入废水,不排放处理水,因而反应池具有调节池的功能。
2.反应阶段
当废水注入达到预定容积后,可根据反应的目的进行曝气或搅拌,以达到降解有机物、硝化、脱氮除磷的目的。
若进行曝气,则系统处于好氧状态,通过好氧生物反应实现有机物氧化、氨氮硝化和吸磷反应。
若进行搅拌,并存在电子受体和电子供体的情况下,则系统处于缺氧状态,通过缺氧生物反应实现反硝化脱氮和缺氧吸磷。
若系统处于厌氧状态,通过厌氧反应实现有机物厌氧硝化、厌氧释磷。
3.沉淀阶段
停止曝气和搅拌,本阶段反应器相当于二沉池,混合液通过重力沉降实现固液分离。
由于在沉淀时反应器内是静止的,故沉淀效率很高。
4.滗水阶段
其目的是从反应器中排除上清液,一直滗到循环开始的最低水位,该水位离污泥层还要有一定的保护高度,以防止出水水质变差。
反应器底部沉降下来的污泥大部分作为下一个周期的回流污泥,过剩的污泥可在滗水阶段排除,也可在闲置阶段排除。
5.闲置阶段
沉淀之后到下个周期开始之前的期间称为闲置阶段。
为维持活性污泥的活性,必须进行搅拌或曝气,此时通常不进水,而是通过内源呼吸使微生物的代谢速度和吸附能力得到恢复,为下一个运行周期创造良好的初始条件。
如考虑节能或厌氧状态下释磷,也可以不进行搅拌或曝气。
1.2SBR工艺特点[2,3]
1.工艺简单,节省费用
SBR法以一个反应池取代了传统方法及其他变形方法中的调节池、初沉池、曝气池和二沉池,整体结构紧凑简单。
SBR反应池具有调节池的作用,可最大限度地承受高峰流量、高峰BOD浓度和有毒化学物质对系统的影响。
投资省,运行费用低,它要比传统活性污泥法节省基建投资额30%左右。
2.出水质量高
SBR在固液分离时水体接近完全静止的状态,不会发生短流现象,同时,在沉淀阶段整个SBR反应池容积都用于固液分离,较小的活性污泥颗粒都可以得到有效的固液分离,因此,SBR的出水质量高于其他的生物处理方法。
3.理想的推流过程使生化反应推力大效率高
在理想的推流式曝气池中,污水与回流污泥形成的混合液从池首端进入,呈推流状沿曝气池流动,从池末端流出,此间在曝气池的各断面上只有横向混合,不存在纵向的“返混”。
作为生化反应推动力的底物浓度,从进水的最高浓度逐渐降解到出水时的最低浓度,整个反应过程底物浓度没有被稀释,尽可能地保持了最大的推动力。
4.运行方式灵活,脱氮除磷效果好
处理流程短,控制灵活,可根据进水水质和出水水质控制指标处理水量,改变运行周期及工艺处理方法,适应性很强。
系统通过好氧/厌氧交替运行,能够在降解有机物的同时达到较好的脱氮除磷效果。
5.防止污泥膨胀的最好工艺
SBR反应过程基质浓度变化规律与推流式反应器是一致的,扩散系数低,易产生污泥膨胀的丝状细菌在SBR反应池中得到有效的抑制。
在较低负荷运行时,SBR中存在随时间而发生的较大基质浓度梯度,这一浓度梯度抑制了丝状菌的生长而有利于非丝状菌的生长,从而防止污泥的膨胀。
在高负荷运行时,非丝状菌反而增长较快,所以高负荷时要有适当的空载曝气时间。
同时,SBR反应池污泥指数较低,剩余污泥得到好氧稳定,有利于浓缩脱水。
6.耐冲击负荷、处理能力强
虽然SBR法对于时间来说是一个理想的推流过程,但是就反应器本身的混合状态来说仍属典型的完全混合式,因此具有耐冲击负荷和反应推动力大的优点。
2
2正文
2.1概述
2.1.1设计任务
(1)确定处理工艺;
(2)建筑物的尺寸设计计算、高程布置、平面布置;
(3)设备选择经济技术分析;
(4)绘制图纸(高程图、平面布置图、主体建筑物图等)。
2.1.2设计依据
《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)
《中华人民共和国水污染防治法实施细则》(1989.7.12)
《城市污水处理工程项目建设标准》(2001年修订版)
2.1.3设计原则[4]
(1)依照国家环境保护的基本国策,执行国家有关法律法规、政策、规范和标准。
(2)依据城市的整体规划,依据保护和改善环境、防止和减少污染、造福人民的原则,结合实际情况,对工业园区污水进行综合处理,满足现代化城市对环境的要求。
(3)依据城市基础设施统一规划、分期实施的方针,在废水处理系统和厂区的选择方面,充分考虑近、远期相结合,合理设计,并为远景发展留有余地。
(4)采用集中处理和分散处理相结合、以集中处理为主的原则,充分利用现有的污水设施,实行污水综合治理,设置污水处理厂并配套相应污水管道。
(5)处理构筑物尽可能布置紧凑以减少动力消耗,同时应根据河流的水位变化及环境容量,处理流程考虑多种运行方式。
(6)处理工艺力求技术先进、成熟、可靠、经济合理、高效节能、运行管理方便、简单、成本低、占地少。
(7)妥善处置污水处理过程中产生的栅渣、沉砂及污泥,避免二次污染。
(8)采用可靠的控制系统,做到技术可靠、经济合理、操作简便,以实现污水处理厂的科学管理。
2.1.4设计水量及进出水水质
(1)设计水量
该厂最大设计流量Qmax=50000×1.3=65000m3/d=0.75m3/s。
(2)进出水水质
本工程采用《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中的一级标准中的B标准。
进水水质及排放标准见表2-1。
表2-1进水水质及排放标准
项目
BOD5/(mg/L)
CODcr/(mg/L)
pH
SS/(mg/L)
氨氮(mg/L)
进水水质
200-400
200-300
8-10
200-400
50
排放标准
20
60
6-9
20
15
2.2污水处理要求及厂址的选择
2.2.1污水处理要求[5]
本次污水处理厂设计水量50000t/d,因为是城镇生活污水,污水通过SBR工艺处理后达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中的一级标准中的B标准后排放。
2.2.2污水处理厂厂址的选择
城镇污水处理厂厂址选择是城镇污水处理厂设计的前提,它与城市的总体规划、城市排水系统的走向、布置、处理后污水的出路都密切相关,应根据选址条件和要求综合考虑,选出适用的、系统优化、工程造价低、施工及管理方便的厂址[6,7]。
总之,污水处理厂位置的选择,应符合城市总体规划和排水工程总体规划的要求,并根据下列因素综合确定[8]:
(1)厂址必须位于集中给水水源下游,并应设在城市工业区、居住区的下游。
为保证卫生要求厂址应与城市工业区居住区保持约300m以上距离;
(2)厂址宜设在城市夏季最小频率风向的上风侧,及主导风向的下风侧;
(3)结合污水管道系统布置及纳污水域位置,污水处理厂选址宜设在城市低处,便于污水自流,沿途尽量不设或少设提升泵站;
(4)有良好的交通、运输和水电条件,有良好的工程地质条件,厂区地形不受水淹,有良好的防洪、排涝条件;
(5)尽量少拆迁、少占农田,同时因厂区规划有扩建的可能,应预留远期发展用地仁。
2.3污水处理厂工艺方案的选择
2.3.1方案选择的原则
污水处理厂的污水处理及污泥处理工艺方案选择原则如下:
(1)在常年运转中保证出水所要求的处理程度,处理效果稳定,技术成熟。
(2)基建投资和运行费用低、占地少、电耗省。
以尽可能少的投入取得尽可能大的效益。
(3)运行管理方便,运转灵活,并可根据不同的进水水质调整运行方式和参数,最大限度地发挥处理装置和构筑物的处理能力。
(4)便于实现处理过程的自动控制,提高管理水平。
2.3.2工艺方案选择
当前国内城镇污水处理厂绝大多数采用活性污泥法,这种方法能有效去除城镇污水中的各种污染物质,并且处理费用最低。
在活性污泥法中,目前使用最多的是传统活性污泥法,但是其处理流程较繁琐,特别是污泥处理复杂,占地面积大,管理人员多,因此排除了传统活性污泥法。
通过参照国内外的研究成果和污水处理厂的运行实践,在进行多方案比较的基础上,最终选择了SBR法。
2.4工艺流程
城镇生活污水经格栅过滤,过滤后的污水由提升泵定时定量提升到SBR反应池进行鼓风曝气处理,经SBR反应池处理后的达标上清水外排,经消毒、自然蒸发来用于树木草灌溉。
SBR池中的剩余污泥与格栅过滤的栅渣经厢式压缩机压干,消毒后外运作树木农肥。
这样既不影响污水处理效果,又可以大大节省投资,减少运行成本[9]。
2.4.1工艺流程图
图2-1工艺流程图
2.4.1主要构筑物设计
1.格栅[10]
格栅是由一组平行的金属栅条或筛网制成,安装在污水渠道、泵房集水井的进口处或污水处理厂的端部,用以截留较大的悬浮物或漂浮物,如纤维、碎皮、毛发、果皮、蔬菜、塑料制品等,以便减轻后续处理构筑物的处理负荷,并使之正常进行。
被截留的物质称为栅渣。
设计粗格栅的选择主要是决定栅条断面、栅条间隙、栅渣清除方式等。
格栅断面有圆形、矩形、正方形、半圆形等。
圆形水力条件好,但刚度差,故一般多采用矩形断面。
格栅按照栅条形式分为直棒式格栅、弧形格栅、辐流式格栅、转筒式格栅、活动格栅等;按照格栅栅条间距分为粗格栅和细格栅(1.5-10mm);按照格栅除渣方式分为人工除渣格栅和机械除渣格栅,目前,污水处理厂大多都采用机械格栅。
格栅的设计,应符合下列要求:
经初步核算每日栅渣量>0.2m3/d,所以采用机械格栅清渣。
我国过栅流速一般采用0.6-1.0m/s,此次设计采用1.0m/s。
国内机械格栅的安装角度一般为60°-70°,本设计采用60°。
格栅前渠道内水流速度一般取0.4-1.0m/s,本设计取栅前流速1m/s。
h
H
h
a
h
B
L
B
1000
H1/tanα
500
H
h
L
h
图2-2格栅示意图
(1)粗格栅
设计以最大流量为依据,设格栅设2座,则每座格栅设计流量为
Q=0.75/2=0.38m3/s
设计参数:
1、栅条净间隙b=40.0mm
2、栅前流速:
1m/s
3、栅前部分长度:
0.5m
4、格栅倾角α=60°
5、栅渣量:
W1=0.05m3/103m3污水
6、栅前水深:
h=1m
格栅设计计算:
①栅条间隙数n
式中Q—每台格栅的最大设计流量,m3/s;
α—格栅倾角,度;
h—栅前水深,m;
v—污水的过栅流速,m/s。
②栅槽宽度B
设计采用ø10圆钢为栅条,即S=0.01m。
由于
B1×h×v>Q
式中B1—进水渠道宽度,m
得
B1>0.38,取B1=0.4m
③通过格栅的水头损失h2
式中h0—计算水头损失,;
g—重力加速度;
k—格栅受污物堵塞使水头损失增大的倍数,一般取3;
ζ—阻力系数,其数值与格栅栅条的断面几何形状有关,对于圆形断面,。
④栅后槽总高度H
式中h1—栅前渠超高,一般取0.3m。
⑤栅槽总长度L
式中L1—进水渠宽,m;
L2—栅槽与出水渠连接处渐窄部分长度,m;
B1—进水渠宽,m;
α1—进水渐宽部分的展开角,一般取20º。
⑥栅渣量得计算
式中W—每日栅渣量,m3/d;
W1—单位体积污水栅渣量,m3/(103m3污水),当栅条间距为30-50mm时,W1=0.01-0.03,本
设计取0.03;
Kz—污水流量总变化系数。
所以采用机械格栅清渣,选择HF500型回转式固液分离机,共2台。
其技术参数见表2-2。
表2-2HF500型回转式固液分离机技术参数
型号
电机功率
kw
格栅宽度
mm
设备总宽
mm
栅条间隙
mm
安装角度
HF500
1.5
500
850
40
60°
(2)细格栅
设计参数:
1、栅条净间隙为b=10.0mm
2、栅前流速0.7m/s
3、栅前部分长度:
0.5m
4、格栅倾角α=60°
5、单位栅渣量:
W1=0.05m3/103m3污水
6、栅前水深h=1m
格栅设计计算:
①栅条间隙数n
式中Q—最大设计流量,m3/s;
α—格栅倾角,度;
h—栅前水深,m;
v—污水的过栅流速,m/s。
②栅操有效宽度B
本设计采用ø10圆钢为栅条,即S=0.01m。
由于
B1×h×v>Q
式中B1—进水渠道宽度,m
得
B1>0.38,取B1=0.4m
③通过格栅的水头损失h2
式中h0—计算水头损失,;
g—重力加速度;
K—格栅受污物堵塞使水头损失增大的倍数,一般取3;
ζ—阻力系数,其数值与格栅栅条的断面几何形状有关,对于圆形断面,。
④栅后槽总高度H
式中h1—栅前渠道超高,一般取0.3m。
⑤栅槽总长度L
式中L1—进水渠宽,m;
L2—栅槽与出水渠连接处渐窄部分长度,m;
B1—进水渠宽,m;
α1—进水渐宽部分的展开角,一般去20º。
⑥栅渣量得计算
式中W—每日栅渣量,m3/d;
W1—单位体积污水栅渣量,m3/(103m3污水);
Kz—污水流量总变化系数。
所以采用机械除渣,选择HF700型回转式固液分离机,共4台。
其技术参数见表2-3。
表2-3HF700型回转式固液分离机技术参数
型号
电机功率
kw
格栅宽度
mm
设备总宽
mm
栅条间隙
mm
安装角度
HF700
1.1
700
1050
10
60°
2.进水泵房[10]
设计参数:
(1)进水管管底高程为4.4m,管径为DN1600,充满度为0.75。
(2)出水管提升后水面高程为12.9m。
(3)泵房选定位置不受附近河道洪水淹没和冲刷,原地高程为7.7m。
进水泵房设计计算:
①污水流量
选择集水池与机械间合建式泵站,4台水泵(1台备用)每台水泵的容量为380/3=127L/s
②集水池容积
采用相当于一台泵6min的容量
V=127×60×6/1000=46m3
有效水深采用H=6.4m,找集水池面积为F=106m2
③选泵前扬程估算:
经过格栅的水头损失取0.5m。
集水池有效水深2m,正常按1m计。
集水池正常工作水位与所需提升经常高水位之间的高差:
12.9-﹙4.4+1.6×0.75-0.5-1)=8.8m
④水泵总扬程:
总水力损失为2.80m,考虑安全水头0.5m
H=2.8+8.8+0.5=12.1m
⑤一台水泵的流量为
根据总扬程和水量选用300QW900-7-37型潜污泵
表2-4300QW900-7-37型潜污泵参数
型号
流量
m3/h
转速
r/min
扬程
m
功率
kw
效率
%
出水口直径
mm
300QW900-7-37
900
980
7
37
54.1
300
3.曝气沉沙池[11]
沉砂池是城市污水处理厂必不可少的预处理设施,通常设置在细格栅之后。
由于城市污水的成分复杂,其中不可避免地会有一些油类或脂类物质。
若不经过预处理,可能会给后续生化装置的运行带来影响,如水中油脂的存在会加速橡胶膜片式曝气器上的橡胶膜片老化,降低溶解氧的转移效率;油脂附着在管道上会影响电磁流量计的测量精度等[12]。
而曝气沉砂池的沉沙中含有有机物的量低于5%,且由于池中设有曝气设备,它具有预曝气、脱臭、除泡作用以及加速污水中油类和浮渣的分离作用,对后续的反应池的正常运行及对沉沙的最终处置提供了有利条件。
设计参数:
(1)水平流速一般取0.08-0.12m/s;
(2)污水在池内的停留时间为4-6min,最大流量时为1-3min;
(3)池的有效水深为2-3m,宽深比为1-2,长宽比可达5,当池长比池宽大得多时,应考虑设置横向挡板;
(4)每立方米污水
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- SBR 处理 城镇 生活 污水 工艺 设计