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水质净化工艺设计

发布时间:2020-10-13 08:29

  水质净化工艺设计_工学_高等教育_教育专区。《水质净化工艺设计》大作业 姓 学 成 时 名 号 绩 间 叶嘉爵 2014.12.12 《水质净化工程设计》大作业任务书 在完成《水质净化工程设计》课程学习后,要求学生掌握给水处 理和污

  《水质净化工艺设计》大作业 姓 学 成 时 名 号 绩 间 叶嘉爵 2014.12.12 《水质净化工程设计》大作业任务书 在完成《水质净化工程设计》课程学习后,要求学生掌握给水处 理和污水处理的新工艺设计计算, 对于构筑物的设计达到或接近施工 图设计。为此,要求学生独立完成以下设计内容: 1.完成给水处理之深度处理臭氧-活性炭的工艺设计计算和构筑 物施工图设计。 2.完成污水处理之生化处理的新工艺设计计算和构筑物的施工 图设计。 要求编写计算书和绘制 A3 的设计图纸。设计图纸按施工图的深 度完成。以 A4 大小装订。 给水处理厂及污水处理厂的设计资料分别如下: 给水处理厂: 1.水厂净产水量为 编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 水温 色度 嗅和味 浑浊度 pH 总硬度 碳酸盐硬度 非碳酸盐硬度 总固体 细菌总数 大肠菌群 其它化学和毒理指标 mg/L(以 CaCO3 计) mg/L(以 CaCO3 计) mg/L(以 CaCO3 计) mg/L 个/mL 个/L NTU 项目 耗氧量(CODMn 法) 24.5 万 m /d。 单位 O2mg/l ℃ 分析结果 8 最高 30,最低 5 <15 度 无异常臭和味 最大 300, 最小 20, 月平均最大 130 7.0 125 95 30 200 >1100 800 符合生活饮用水标准 备注 3 2.水源为河水,原水水质如下所示: 3.河水洪水位标高 73.20 米,枯水位标高 65.70 米,常年平均水位标高 68.20 米。 4.气象资料: 年平均气温 22℃, 最冷月平均温度 4℃, 最热月平均温度 34℃, 最高温度 39℃, 最低温度 1℃。常年风向东南。 5.地质资料:净水厂地区高程以下 0~3 米为粘质砂土,3~6 米为砂石堆积层,再下层为红 砂岩。地基允许承载力为 2.5~4 公斤/厘米。 6.厂区地形平坦,平均高程为 70.00 米。 污水处理厂设计资料: 1.污水处理厂处理规模为 24.5 万 m /d。 2.城市污水的水质如下表所示: 项目 BOD5 150 CODCr 300 SS 200 TN 35 3 (除 pH 外,其余项目单位为 mg/ L) NH4 -N 25 + TP(以 P 计) 3.5 pH 6~9 3.污水处理厂出厂水水质应执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》 (GB18918-2002)一级 A 标准。 确定的污水处理厂出水水质如下: BOD5≤10mg/L , COD≤50mg/L, SS≤10mg/L, NH3-N 3≤5mg/L,PO4 -P≤0.50mg/L。 4. 污水处理厂厂区地形拟为平坦地形,标高为 75.00 米。 5. 全年平均气温 21.8℃, 最冷平均月气温 9.7℃, 最热月平均气温 32.6℃, 最高温度 38.7℃, 最低温度 0.0℃。 7. 夏季主风向:东南风。 第一部分 给水处理厂 ——臭氧活性炭工艺 设计说明书 一、概述 1.水厂净产水量为 24.5 万 m /d。 2.水源为河水,原水水质如下所示: 编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 水温 色度 嗅和味 浑浊度 pH 总硬度 碳酸盐硬度 非碳酸盐硬度 总固体 细菌总数 大肠菌群 其它化学和毒理指标 mg/L(以 CaCO3 计) mg/L(以 CaCO3 计) mg/L(以 CaCO3 计) mg/L 个/mL 个/L NTU 项目 耗氧量(CODMn 法) 单位 O2mg/l ℃ 分析结果 8 最高 30,最低 5 <15 度 无异常臭和味 最大 300, 最小 20, 月平均最大 130 7.0 125 95 30 200 >1100 800 符合生活饮用水标准 备注 3 3.河水洪水位标高 73.20 米,枯水位标高 65.70 米,常年平均水位标高 68.20 米。 4.气象资料: 年平均气温 22℃, 最冷月平均温度 4℃, 最热月平均温度 34℃, 最高温度 39℃, 最低温度 1℃。常年风向东南。 5.地质资料:净水厂地区高程以下 0~3 米为粘质砂土,3~6 米为砂石堆积层,再下层为红 砂岩。地基允许承载力为 2.5~4 公斤/厘米。 6.厂区地形平坦,平均高程为 70.00 米。 二、净水工艺流程的确定 根据《地面水环境质量标准》 (GB3838-02) ,原水水质符合地面水Ⅲ类水质标准,除浊 度,色度和菌落总数偏高外,其余参数均符合《生活饮用水卫生标准》 (GB5749-06)的规 定。水厂以地表水作为水源,工艺流程如图 1 所示。 三、臭氧活性炭工艺构筑物及设备形式选择 臭氧活性炭工艺的流程为原水经臭氧预氧化后经过常规处理, 然后滤池出水由提升泵房 提升至臭氧接触池, 在接触池内和臭氧接触反应后进入活性炭滤池, 经活性炭滤池处理后进 入清水池,然后由二泵房供给管网。因此除常规处理外,需增加臭氧化工艺和活性炭吸附两 大系统。新建构筑物应包括预臭氧接触池、砂滤水提升泵房、后臭氧接触池、活性炭滤池、 臭氧制备车间、反冲洗泵房、变配电间及炭库等。 1、臭氧化工艺系统 臭氧化法工艺系统由气源系统、臭氧发生系统、臭氧-水接触系统、尾气处理系统组 成。 1.1 气源系统 臭氧发生装置的气源可采用空气或氧气。氧气的供应方式可以在现场利用空气制取 (V-GOX) ,或采购高浓度液态氧(LOX)现场储存、经蒸发向发生器提供氧气。本设计以空 气为主要气源现场制氧,并设置液氧为备用气源。 主要设备:空气压缩机、储气罐、气体过滤设备、气体除湿干燥设备以及消声设备。 1.2 臭氧发生系统 臭氧发生装置应包括臭氧发生器、供电及控制设备、冷却设备以及臭氧和氧气泄露探 测及报警设备。臭氧发生装置必须设置在室内,尽可能设置在离臭氧接触池较近的位置,其 产量应满足最大臭氧加注量的要求,并应考虑备用能力。在设有臭氧发生器的建筑内,用电 设备必须采用防爆型。 主要设备:臭氧发生器、供电设备(调压器、升压变压器、控制设备等)及发生器冷却 设备(水泵、热交换器等) 。 1.3 臭氧接触池 臭氧接触池的个数或能够单独排空的分格数不宜少于 2 个; 臭氧接触池的接触时间, 应 根据不同的工艺目的和待处理水的水质情况,通过试验或参照相似条件下的运行经验确定; 臭氧接触池必须全封闭, 池顶应设置尾气排放管和自动气压释放阀, 池内水面与池内顶宜保 持 0.5~0.7m 的距离;臭氧接触池宜采用竖向流,可在池内设置一定数量的竖向导流隔板; 接触池出水宜采用薄壁堰跌水出流。 预臭氧接触池宜符合下列要求: (1)接触时间为 2~5min; (2)臭氧气体宜通过水射器抽吸后注入设于进水管上的静态混合器,注入点宜设 1 个; (3)抽吸臭氧水射器的动力水不宜采用原水,接触池设计水深宜采用 4~6m,导流隔板净 间距不小于 0.8m; (4)接触池出水末端应设置余臭氧监测仪。 主臭氧接触池宜符合下列要求: (1)接触池由 2-3 段接触室串联而成,由竖向隔板分开; (2)每段接触室由布气区和后续反应区组成,并由竖向导流隔板分开; (3)总接触时间应根据工艺目的确定,宜控制在 6~15min 之间,其中第一段接触室的接触 时间宜为 2min; (4)臭氧气体宜通过设在布气区底部的微孔曝气盘直接向水中扩散,气体注入点数与接触 室设置的段数一致; (5)曝气盘的布置应能保证布气均匀, 其中第一段布气区的布气量占总布气量的 50%左右。 接触池设计水深宜采用 5.5~6m, 布气区的深度与总长度之比宜大于 4, 导流隔板宜净距不小 于 0.8m。接触池出水末端应设置余臭氧监测仪; (6)接触池可采用钢筋混凝土结构,内涂耐臭氧腐蚀的防腐层。扩散设备国内常采用微孔 钛板、陶瓷滤棒、刚玉微孔扩散板等。 1.4 尾气处理系统 尾气中残余臭氧的量随臭氧同水的接触方法和处理水中维持的臭氧浓度有关, 一般约占 臭氧总投量的 1%~15%。臭氧尾气消除装置应包括尾气输送管、尾气中臭氧浓度检测仪、尾 气除湿器、抽气风机、剩余臭氧消除器,以及排放气体臭氧浓度监测仪及报警设备等。臭氧 尾气消除宜采用电加热分解消除、催化剂接触催化分解消除或活性炭吸附分解消除等方式, 以氧气为气源的臭氧处理设施中的尾气不应采用活性炭消除方式。 本设计采用活性炭吸附法 消除尾气。 主要设备:臭氧尾气除湿器、剩余臭氧消除器等。 2、活性炭吸附系统 活性炭吸附池可分为重力式和压力式。 活性炭吸附池选择的一般规则是: 当处理规模小 于 320m3/h 时,采用普通压力滤池;当处理规模≥320m3/h 时,一般采用重力式,如普通快 滤池、虹吸滤池、双阀滤池等;当处理规模≥2400m3/h 时,炭吸附池形式与过滤池形式配 套为宜。目前,国内已建成水厂活性炭池型多采用普通快滤池,近年计划新建的活性炭池型 有 V 形滤池,此外,已在国外得到广泛应用的翻板滤池也被引进国内,这三种滤池的特点比 较如下表所示: 池形 优点 1、采用双层滤料,滤料含污能力强; 2、可采用较高滤速; 3、有成熟的运转经验,运行稳定可靠; 4、反冲洗操作方便,设备比较简单。 1、采用V型槽进水,布水均匀; 2、运行自动化程度高,管理方便; 3、采用均质滤料,滤料含污能力高; 4、反冲洗时,滤料微膨胀,可减少滤池深度。 缺点 1、反冲洗易造成滤料损失; 2、反冲洗强度大, 冲洗水量大; 3、冲洗效果不如气水反冲洗。 普 通 滤 池 V 型 滤 池 1、土建费用、运行电耗较高; 2、占地面积大,施工要求高; 3、反冲洗水量较大(约占产水 量的2.6%) ; 4、滤料易损失; 5、水头损失较大,约2.0米。 1、初 期 设 备 投 资 比 其 他 滤 池 高; 2、单池面积不宜过大; 3、水头损失较大,约2.0米。 翻 板 滤 池 1、滤料可任意组合且含污能力高; 2、反冲洗效果好, 耗水量少 (约占产水量的1.6%) ; 3、土建结构简单、投资省、施工方便; 4、反冲洗时不会出现滤料流失现象; 5、运行自动化程度高,便于管理; 6、过滤周期长,过滤效果好。 通过比较,显然V型滤池和翻板滤池较普通滤池更优越。 V型滤池开发较早,工艺比较成熟,实际运行过程中,效果均较好。其主要缺点是反冲 洗耗水量大,构筑物结构比翻板滤池复杂,有跑料现象。同时了解到:V型滤池跑炭的主要 环节并不是在反冲洗阶段,而是发生在进水阶段。由于进水流经V型槽造成的水流扰动使炭 层表面部分旋起,进入漂浮状态,在排水槽上部的漂浮炭靠自重最终沉入排水槽后,最终在 滤池排水时造成炭的流失。翻板滤池作为一种较新的池型,表现出了构筑物简单,反冲洗水 量小等优点。其主要缺点表现为翻板阀采购、安装、操作均十分严格,由于滤池面积大,单 侧进出水,排水路线长,使反冲洗时间加大;为保证出水水质,初滤水排放时间较长。 经技术经济比较后,本设计中活性炭滤池选用翻板滤池。 活性炭吸附池的主要设计参数如下: (1)炭吸附池个数及单池面积应根据处理规模和运行管理条件经比较后确定,吸附池不宜 少于 4 个; (2)处理水与炭床的空床接触时间宜采用 10~15min,空床流速 6~20m/h,炭层最终水头 损失应根据活性炭的粒径、碳层厚度和空床流速确定; (3)炭层上水深一般取 1.5~2m,保护高度取 0.2~0.3m; (4)冲洗周期宜采用 3~6d。常温下,经常性冲洗时,冲洗强度宜采用 11~13L/(m2·s), 历时 8~12min,膨胀率为 15%~20%。定期大流量冲洗时,冲洗强度宜采用 15~18/(m2·s), 历时 8~12min,膨胀率为 25%~35%。为提高冲洗效果,可采用气水联合冲洗或增加表面冲 洗方式。冲洗水宜采用滤池出水或炭吸附池出水; (5)炭吸附池宜采用中、小阻力配水(气)系统。宜在活性炭层底部设 100mm 厚承托层, 并加设 300~500mm 厚、0.6~1.0mm 细石英砂层,以便截留碳层脱落的生物膜。 (6)炭再生周期应根据出水水质是否超过预定目标确定,并应考虑活性炭剩余吸附能力是 否能适应水质突变的情况。 炭吸附池中失效炭的运出和新炭的补充宜采用水力输送, 整池出 炭、进炭总时间宜小于 24h。 设计计算书 一、已知条件 某给水厂采用臭氧-生物活性炭联合进行饮用水深度处理,主要去除水中的有机物。原 水 OC 平均含量 C0=8mg/L,pH=7.0,水温 5~30℃,供水规模为 24.5 万 m /d,考虑 5%水厂自 用水量,则水厂设计水量为 Q=245000×(1+5%)m /d=257250m /d=10719m /h。 预臭氧接触池设计参数:臭氧投加量为 0.5~1.5mg/L,取 a1 =1.5mg/L=0.0015kg/m ; 3 3 3 3 3 接触时间取 t1 =4min;设计水深为 H1 =6m;投加方式为水射器一点投加。 主臭氧接触池设计参数:臭氧投加量为 1.5~2.5mg/L,取 a2 =2.5mg/L=0.0025kg/m ; 3 接触时间取 t 2 =10min;设计水深为 H 2 =6m;投加方式为微气泡扩散投加,三点投加。 活性炭滤池设计参数:接触时间为 TL =12min;滤速为 VL =10m/h;炭层厚度 H n =2m。 二、设计计算 1、臭氧投加 1.1 所需臭氧量 D D ? 1.06aQ (kgO3/h) 式中:D—臭氧需要量,kgO3/h; a —臭氧投量,kg/m3; Q—处理水量,m /h; 1.06—安全系数。 其中,Q=10719m /h; a ? a1 ? a2 ? 0.0015? 0.0025? 0.004kg/m 3 3 3 则: 所需臭氧量为: D ? 1.06aQ =1.06×0.004×10719=45.45kgO3/h 1.2 设备选型 选用三台型号为 CF-G-2 的空气源大型臭氧发生器,其中两台臭氧产量为 15kg/h(体积 为 3000 ? 2600 ? 2120 ) ,两台为 10kg/h(体积为 3600 ? 2750 ? 2120 ) ,两用一备。 1.3 接触池 1.3.1 预臭氧接触池 预臭氧接触池的容积按下式计算: V1 ? 式中,V — 预臭氧接触池的容积,m ; Q — 处理水量,m /h; 3 3 Qt 1 60 t1 — 接触时间,min,取 t1 ? 4min 。 则,预臭氧接触池的容积为: V1 ? Qt 1 10719 ? 4 ? 60 60 =714.6m ,取整数 715m 。 3 3 为保证维修时工厂均能继续正常工作,因此建设两座臭氧接触池,每座分 2 格,每座池容积 为 715÷2=358 m ,每格池容积为 358÷2=179 m ;有效水深为 6.0m;臭氧接触池为全封闭 钢筋砼结构,则 每座池的土建尺寸为 L ? B ? H ? 10m×6m×6m 每格尺寸为 L ? B ? H ? 5m×6m×6m 1.3.2 主臭氧接触池 主臭氧接触池的容积按下式计算: 3 3 V2 ? 式中,V — 预臭氧接触池的容积,m ; Q — 处理水量,m /h; 3 3 Qt 2 60 t 2 — 接触时间,min,取 t 2 ? 10min 。 则,预臭氧接触池的容积为: V2 ? Qt 2 10719 ? 10 ? 60 60 =1786.5m ,取整数 1786m 。 3 3 为保证维修时工厂均能继续正常工作,因此建设两座臭氧接触池,每座分 3 格,每座池容积 为 1786÷2=893 m ,每格池容积为 893÷2=446 m ;有效水深为 6.0m;臭氧接触池为全封 闭钢筋砼结构,则 每座池的土建尺寸为 L ? B ? H ? 12m×6.2m×6m 每格尺寸为 L ? B ? H ? 4m×6.2m×6m 3 3 1.4 臭氧投加装置 预臭氧采用水射器一点投加;主臭氧采用微气泡扩散 3 点投加。 1.4.1 射流用水泵选型 预臭氧用单组射流用水泵:Q=100m /h,H=30m,共三组(两用一备) ,配套电机功率 15KW, 安装在格栅间与预臭氧接触池之间。 1.4.2 微孔扩散板个数 n 臭氧化气流量为 Q 气=1000D/Y=1000×45.45/20=2272.5m /h 其中,D —臭氧需氧量; Y —臭氧化气浓度 Y 为 20~35 g/m ,取 Y=20g/m 折算成发生器工作状态下的臭氧化气流量 Q 气′=0.614 Q 气=0.614×2272.5≈1395 m /h 根据产品样本提供的资料,所选微孔扩散板的直径 d=0.2m,则每个扩散板的面积为: f=π d /4=3.14×0.2 /4=0.0314m 2 2 2 3 3 3 3 3 使用微孔钛板,微孔孔径为 R=40μ m,系数 a=0.19,b=0.066,气泡直径取 d 气=2mm,则气体 扩散速度: ω =(d 气-aR )/b=(2-0.19×40 )/0.066=20.46m/h 微孔扩散板的个数 n= Q 气′/(ω f)=1395/(20.46×0.0314)≈2172 个 1/3 1/3 1.5 尾气处理 本设计采用活性炭法,活性炭用量可按下式计算: G 炭= Q 气′C 尾×10 ×24t 炭/a 炭=1395×2×10 ×24×30/5≈402 kg 式中:G 炭—活性炭用量,kg; Q 气′—进入臭氧发生器的干燥空气量,m /h; C 尾—尾气臭氧浓度, g/m ,可取 C 尾=0.1Y=0.1×20 g/m =2 g/m ; a 炭—活性炭吸附容量,gO3/g,取 5g/g; t 炭—活性炭吸附工作周期,d,取 30d 左右。 活性炭吸附柱有效容积,按下式计算: V 炭= G 炭/γ 炭 3 3 3 3 -3 -3 =402/450=0.89 m 3 式中:V 炭—活性炭吸附柱的有效容积,m ; G 炭—活性炭用量,kg; γ 炭 3 —活性炭的容量,kg/m ,可取 450 kg/m 。 3 3 活性炭吸附柱的高度一般取 1.2m,直径 200~500mm,活性炭吸附柱应有 100%备用,以便轮 流工作或再生。 2、活性炭滤池 活性炭滤池具体设计参数: 滤池设四组 n=4, 每组分三格 N=3。 接触时间为 TL =10~15min; 滤速为 v L =10m/h;炭层厚度 H n =2m。采用两段式气水反冲洗,第一步气冲冲洗强度 q 1 气 =12L/(m ·s), 气冲时间 T 气=5min;第二步水冲强度 q 2 水2 =8L/(m ·s),单独水冲时间 T 水 2 =8min。冲洗时间共计 T=13min=0.22h。冲洗周期 T=5d。 2.1 活性炭滤池平面尺寸 每组滤池所需面积为 F= 10719 Q 2 = =268m n ? vL 4 ? 10 单格滤池面积为 f= F 268 2 = =90m N 3 则单格滤池平面尺寸为:L×B=18m×5m 每组滤池平面尺寸为:L×B=18m×15m 则滤池过滤时实际滤速为: v ? Q 10719 ? ? 9.9m / h nNf 4 ? 3 ? 90 2.3 接触时间 TL=Hn/ vL=2/10=0.2h=12min 式中:TL—活性炭滤池的接触时间,h; Hn—活性炭滤层厚度,m,取 Hn=2.5m; vL—活性炭滤池的滤速 m/h,取 vL=10m/h。 2.4 活性炭充填体积 V V=4FHn=4×268×2=2144m 3 2.5 每池填充活性炭的质量 G G= Vρ =2144×0.5=1072 t 式中:G—每池填充活性炭的质量,t; V—活性炭充填体积,m ; 3 ρ —活性炭充填密度 t/m ,取ρ =0.5t/m 。 3 3 2.6 活性炭滤池的高度 HL HL= Hn+H0 层+H1+H2=2+0.4+1.70+0.30=4.4m 式中:HL—活性炭滤池的总高度,m; Hn—活性炭滤层厚度,2m; H0 层—承托层厚度为 100mm,石英砂厚度为 300mm,则 H0 层=100+300=400mm=0.4m; H1—活性炭层以上的水深,m 取 H1=1.70m; H2—活性炭滤池的超高,m,取 H2=0.30m。 进水系统跌落差 0.2 m,进水总渠板顶超高 0.5 m,滤池主体部分总净高 5.1m。 2.7 反冲洗配水系统 滤池采用气水反冲洗,其中气冲强度 12 L/(m2·s),水冲强度 8 L/(m2·s) 。 反冲洗进水和进气采用气动蝶阀, 排水采用气动翻板阀。单格滤池宽度 5 m,每格滤池配备 一套 2×2 400×150 型翻板阀,每套含两组翻板,每组翻板开孔尺寸 L×H=2 400 mm×150 mm,共用一组连杆和气动启闭装置,气动装置设于排水槽上方。 采用大阻力配水系统,其配水干管采用方形断面暗渠结构。 (1)配水干渠 干渠始端流速 1.0~1.5 m/s,采用 V干 =1.5m/s; 干渠始端流量: Q干 = q冲 =fq=18×15×8=2160L/s=2.16 m /s 干渠断面积:A= Q干 / V干 =2.16/1.5=1.44 m ; 干渠断面尺寸采用 1.2×1.2=1.44 m2; 干渠壁厚采用δ ′=0.1m,干渠顶面应开设孔眼。 (2)配水支管 支管中心距离 s 为 0.2~0.3m,取 s=0.25m; 支管总数 n2=2L/s=2×18/0.25=144(根) ; 支管流量 Q 支=Q 干/n2=2.16/144=0.015 m /s; 支管直径采用 d 支=150mm; 流速 v 支=4Q 支/3.14d 支 =4×0.015/(3.14×0.15 )=0.85m/s 支管长度 l1 l1 ? 2 2 3 3 2 B ? ?1.5 ? 2 ? 0.1? 15 ? 1.7 ? ? 6.65m 2 2 核算 l1/d 支=6.65/0.15=44<60。 (3)支管孔眼 孔眼总面积Ω 与滤池面积 f 的比值α 为 0.20~0.25%,采用α =0.20%,则 Ω =α f=0.0020×18×15=0.54m ; 孔眼直径为 9~12mm,孔径取 d0=12mm=0.012m; 单孔面积ω =π d0 /4=3.14×0.012 /4≈1.13×10 m -4 2 2 -4 2 2 孔眼总数 n3=Ω /ω =0.54/(1.13×10 )≈4779 个; 每一支管孔眼数(分两排交错排列)为:n4= n3/n2=4779/144=33.2≈34 个; 孔眼中心距 s0=2l1/n4=2×6.65/34≈0.40m; 孔眼平均流速 v0=q/(10α )=8/(10×0.20)=4m/s。 2.8 反冲洗水箱 (1)容量 VV=1.5×(qft0×60)/1000=1.5×8×18×15×8×60/1000≈1555.2m 式中:V—反冲洗水箱容量,m ; q—反冲洗强度,L/(s·m ),取 q=8 L/(s·m ); f—单组活性炭滤池面积,m ; t0—滤池的有效冲洗历时为 8~12min,min,取 t0=8 min。 采用两个圆形水箱,则每个水箱的容量为:V′=V/2=1555.2/2=777.6m 水箱内水深,取 h 箱=4m,则圆形水箱直径为 3 2 2 2 3 3 D箱 ? (2)设置高度 4V ? ? ?h箱 4 ? 777 .6 ? 16 m 3.14 ? 4 1)水箱与滤池间冲洗管道的水头损失 h1 管道流量 Q 冲=q 冲=2.16 m /s; 管径采用 D 冲=1200mm,查水力计算表得:v 冲=2.794m/s,1000i=6.590, v 冲 /2g=0.40 管长 l 冲=70m; 冲洗管道上的主要配件及其局部阻力系数为: 水箱出口 1 个,ξ 1=0.50; 90 度弯头 2 个,ξ 2=2×0.60=1.20; DN1200 闸阀 3 个,ξ 3=3×0.06=0.18; 文氏流量计 1 个,ξ 4=1.00; 2 3 等径转弯流三通 3 个,ξ 5=3×1.5=4.5。 则, ?? ? 0.5 ? 1.20 ? 0.18 ? 1.00 ? 4.5 ? 7.38 2 h1=il 冲+∑ξ v /(2g)=6.590×70/1000+7.38×0.40≈3.41m 2)配水系统水头损失 h2 h2=8v 干 /(2g)+10v 支 /(2g)=8×1.5 /19.6+10×0.85 /19.6≈1.29m 3)承托层水头损失 h3 h3=0.022H0 层 q=0.022×0.4×8≈0.07m 4)滤料层水头损失 h4 h4=(ρ 2/ρ 1-1) (1-m0)Hn=(2.65/1-1) (1-0.41)×2≈1.95m 式中:h4—滤料层水头损失,m; ρ 2—滤料的密度,t/m ,石英砂为 2.65 t/m ; ρ 1—水的密度,t/m ; m0—滤料层膨胀前的孔隙率(石英砂为 0.41) ; Hn—活性炭滤层厚度,m。 5)备用水头 h5。取 h5=1.5m。 则,水箱底至冲洗排水箱的高差Δ Η 为 Δ Η = h1+ h2+ h3+ h4+ h5=3.41+1.29+0.07+1.95+1.5=8.22m 3 3 3 2 2 2 2 第二部分 污水处理厂 ——A-A-O 工艺 设计说明 一、有关设计参数: 1、水力停留时间 A-A-O 工艺的水力停留时间 t 一般采用 6-8h,设计中取 t=8h 2、曝气池内活性污泥浓度 曝气池内活性污泥浓度 X V 一般采用 2000-4000mg/L,设计中取 X V =3000mg/L。 3、回流污泥浓度: Xr ? 106 106 ?r ? ? 1.2 ? 12000 mg/L SVI 100 式中: X r ------回流污泥浓度(mg/L) SVI-------污泥指数,一般取 100 r-------系数,一般取 1.2 4、污泥回流比: X V ? R ? ? Xr 1? R 式中:R----污泥回流比 ? X r ----回流污泥浓度(mg/L), X ? ? fX ? 0.75 ?12000 ? 9000 mg / L r r 则有: 3000 ? 解得:R=0.5 S1 ? S 2 ?100% S1 R ? 9000 1? R 5、TN 去除率: e ? 式中 :e----TN 去除率(%) S 1 ---进水 TN 浓度(mg/L) S2 ---出水 TN 浓度(mg/L) 设计中取 S2 =15mg/L 则 e? 35 ? 15 ?100 % ? 57.1% 35 6、内回流倍数: R内 ? e 1? e 式中 : R内 ---内回流倍数 则有: R内 ? 0.571 ? 1.33 ,设计中取 R内 为 130% 1 ? 0.571 二、平面尺寸计算 1、总有效容积: V=Qt 3 式中: V---总有效容积( m ) 3 Q---进水总量( m / d ) ,按平均流量计; t----水力停留时间(d) 设计时采用双排设计,故 Q ? 0.5 ? 257250 m3 / d ? 128625 m3 / d 则 V ? Qt ? 128625 ? 8 ? 24 ? 42875 m3 厌氧、缺氧、好氧各段内水力停留时间的比值为 1:1:3,则每段的水力停留时间 分别为:厌氧池内水力停留时间 t1 ? 1.6h 缺氧池内水力停留时间 t2 ? 1.6h 好氧池内水力停留时间 t3 ? 4.8h 2、平面尺寸 曝气池总面积: A ? V h 2 式中:A----曝气池总面积( m ) h----曝气池有效水深(m) 设计中取 h=5m 42875 ? 8575 m 2 则 A? 5 超高取 0.5m,则曝气池总高为 5.5m A 每组曝气池面积: A1 ? N 式中 A1 ----每座曝气池表面积( m ) 2 N-----曝气池个数,设计中取 N=2 则 A1 =4287.5 m 2 每组曝气池共设置 5 廊道,第 1 廊道为厌氧段,第 2 廊道为缺氧段,最后 3 个廊 道为好氧段,每廊道宽度取 7.0m,则每廊道长 A 4287 .5 L? 1 ? ? 122 .5m BN 7?5 式中 L----曝气池每廊道长(m) B----廊道宽度(m) N----廊道数 验证是否符合要求: B/H=7/5=1.4,介于 1 和 2 之间,符合规定; L/B=122.5/7=17.5,大于 10,符合规定。 厌氧—缺氧—好氧池的平面布置如图: 122.5 三、进出水系统 1、曝气池进水设计 初沉池的来水通过 DN1200 管道送入厌氧-缺氧-好氧曝气池首端的进水渠道, 管道内的水流速度为 0.92m/s。在进水渠道内,水流分别流向两侧,从厌氧段进 入。 取进水渠道宽度为 2m,渠道内水深 1m,则渠道内最大水流速度: v1 ? Q Nb1h1 式中:Q----设计水量,Q=10719 m 3 /h=3.0 m 3 /s v1 ----渠道内最大水流速度(m/s) b1 ----进水渠道宽度(m),2m h1 ----进水渠道有效水深(m),1m N-----曝气池个数,设计中取 N=2 3.0 V1 ? ? 0.75m / s 2 ? 2 ?1 反应池采用潜孔进水,孔口面积 F? Q Nv2 2 式中 F----每座反应池所需的孔口面积( m ) Q ----设计水量,Q=10719 m 3 /h=3.0 m 3 /s v 2 ----孔口流速(m/s),一般采用 0.2-1.5m/s,取 0.5m/s N-----曝气池个数,设计中取 N=2 3.0 F? ? 3.0 m 2 2 ? 0 .5 F 3.0 ? 12(个) 设每个孔口尺寸为 0.5 ? 0.5,则孔口数: n ? ? f 0.5 ? 0.5 可取 n=12 个 2、曝气池出水设计 厌氧-缺氧-好氧曝气池的出水采用矩形薄壁堰,跌落出水,堰上水头: Qs H ?( )3 MB 2 g 2 式中 H----堰上水头(m) ,指的是污水最大流量与回流污泥量、 Qs ----每座反应池出水量( m 3 /s) 回流量之和; M----流量系数,一般采用 0.4-0.5 B----堰宽(m) ,与反应池宽度相等 设计中取 m=0.4,b=7m ? 2=14m 3.0 ? 0.74?160% 3 H ?( ) ? 0.30m 0.4 ?14? 2 ? 9.8 厌氧-缺氧-好氧曝气池最大出水流量为( 3.0 ? 0.74 ?160 % )=4.2 m3 / s , 出水管管径采用 DN1800,送往二沉池,管道内流速为 0.90m/s。 2 四、其他管道设计 1、污泥回流管 在本设计中,污泥回流比 0.5,从二沉池回流过来的污泥通过 2 根 DN500 的 回流管道分别进入首尾两端的厌氧段。管内污泥流速为 0.9 m/s。 2、硝化液回流管 硝化液回流比 200%,从二沉池出水至缺氧段首端,硝化液回流管道管径为 DN1000。管内流速为 0.9 m/s。 3、剩余污泥量 W ? aQ平Sr ? bVX v ? L r Q平 ? 0.5 式子中: W----剩余污泥量; a----污泥产率系数,一般采用 0.5-0.7; b----污泥自身氧化系数,一般采用 0.05-0.1; Q平 ----平均日污水流量,m3/d; Q平 =257250m3/d Lr----反应池去除的 SS 浓度(kg/m3) ,本设计假设 Lr =0.18 kg/m3; Sr----反应池去除 BOD5 浓度(kg/m3) ,本设计假设 Sr=0.12 kg/m3 设计中 a=0.6,b=0.7 W ? 0.6 ? 257250 ? 0.12 ? 0.06? 42875 ? 3 ? 0.18? 257250 ? 0.5 ? 33957 kg/d

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