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      中國水處理設計基礎指南-生活污水設計參數選擇

      中國水處理設計基礎指南-生活污水設計參數選擇
       1、有關術語

      污水:指在生產與生活活動中排放的水的總稱。

      排水量:指在生產過程中直接用于工藝生產的水的排放量。不包括間接冷卻水、廠區鍋爐、電站排水。

      一切排污單位:指本標準適用范圍所包括的一切排污單位。

      其他排污單位:指在某一控制項目中,除所列行業外的一切排污單位。

      BOD:生化需氧量。

      COD:化學需氧量。

      TOC:總有機碳。

      TOD:總需氧量。

      SS:懸浮物。

      TS:總固。

      TN:總氮。

      TP:總磷。

      MLSS:污泥濃度。

      SV:污泥沉降比。

      SVI:污泥體積指數。

      污泥負荷:單位時間內單位活性污泥所消耗的有機物的量。

      濾料容積負荷:每方濾料每天所承受進水中污染物的能力。

      濾料水力負荷:每方濾料每天通過的污水的體積。

      表面負荷:單位時間單位面積構筑物所能承受處理的污水體積。



      2、集水井設計:

      容積的確定,按大于日處理量之5分鐘之容積。根據現場安排尺寸設置水深,根據水深度確定截面積。提升泵選擇:選擇流量及數量應滿足一小時排空集水井。

      3、調節池設計:

      容積的確定,按日處理量之35%~50%確定。底部設一定坡度(大于0.05)坡向積水坑可設微孔曝氣,曝氣量確定:按5~6m3/(m2.h)設計或氣水比4/1確定。容積校驗根據,停留時間:V/Q即有效容積/流量,一般在8小時左右。泵的選擇考慮流量及揚程?諝鈹嚢铓馑龋1~3):1。消毒池V=30min以上量,鹵消毒5~8mg/L。中水池V日水量之25%~35%。

      4、接觸氧化池:

      容積的確定:一般按照前調節池容積之1/2計,根據現場確定池深及截面積。容積之校驗,有效容積之停留時間T=V/Q一般時間按水之BOD濃度計生活污水按大于等于3小時保險系數計算。內設半軟性填料,超高按0.3米,具體填料高度可以按照設計之池子高度確定。長寬比控制在2/1~1/1有效面積不宜大于100m2

      校驗按照單位體積填料消耗BOD5值來計算(依據填料之布置計算填料體積)進水BOD5值為Amg/l,出水BOD5值取Bmg/l,則BOD5的消減量為:(A-B)*Qkg/d,單位體積填料消耗BOD5值應<1.0kg/d

      校驗按照填料的容積負荷:Fr=0.2881×L0.7246應<3㎏/(m3.d),L為生物接觸氧化系統出水BOD5值。

      校驗按照污水與填料需要的接觸時間:t=24Lj/(1000Fr),Lj為生物接觸氧化系統進水BOD5值。污水與填料的實際接觸時間t停=V有效/Q應該>t

      接觸氧化池曝氣量的確定:接觸氧化池曝氣強度宜采用10-20m3/(m2.h),同時參考《建筑中水設計規范》(GB50336-2002)可知,接觸氧化池曝氣量可按BOD5的去除負荷計算,一般為40~80m3/kgBOD5風機風壓高于出水層0.5~1米

      接觸氧化高度確認:由下至上包括構造層、填料層、穩水層、超高。一般構造層高度控制在0.6m~1.2m添料層高度控制在2.5m~3.5m穩水層高度控制在0.4m~0.5m超高控制不小于0.5米

      其他:接觸氧化池底部應設放空管道,布氣系統設于池底

      5、二級接觸氧化(參看一級處理)

      6、曝氣生物濾池:

      容積確定:深度處理根據濾池表面負荷設計一般選擇2~6m3/m2.h(負荷選取低保險系數高)舉例:處理量按Q=10000m3/d,BOD容積負荷介于0.2~0.3kg/(m3.d);曝氣生物濾池座數不宜少于2座,最高座數以8~12座為宜;曝氣生物濾池單池表面面積以不高于50m2為宜;濾料粒徑以介于3~20mm之間為宜。濾池總面積:416.3/(2~6)=208~69m2。本工程取144m2即每座平面尺寸:6×6m2,共4座。

      容積校驗根據BOD容積負荷校核:10000×(20-10)/(144×3.3×103)=0.21kg/(m3.d),在要求范圍內。計算結果:4座平面尺寸為6.0×6.0m濾料高度3.3m的曝氣生物濾池。濾料粒徑取3~5,4~6mm。前者為濾層,高度為2.5m;后者為接觸層,高度為0.8m。濾池高度:配水區高度1.2m,濾板厚0.1m,承托層高度0.4m,濾料高度3.3m,清水區高度1.0m,超高0.5m。濾池總高度6.5m。

      曝氣量與鼓風機:曝氣生物濾池氣水比宜為(1~3):1或根據下面計算在曝氣生物濾池這樣的生物膜法反應器中,生物膜耗費的溶解氧總量一般為1~3mg/l。為使濾料表面的好氧菌膜維持良好的生物相,通過濾料層后的剩余溶解氧應保持在2~3mg/l,這樣要求污水進入濾料層前的溶解氧為4~6mg/l左右。微生物需氧量R包括合成用氧量和內源呼吸用氧量兩部分,即R=1.46ΔBOD+0.18P=328kg/d。式中R為微生物膜的需氧量,kg/d;ΔBOD為濾池單位時間內去除的BOD量,kg/d;P為活性生物膜數量。曝氣裝置氧轉移效率一般在5%~15%,本工程設計值選取20%;空氣密度ρ為1.293kg空氣/m3;空氣中氧含有重量OW為0.232kgO2/kg空氣;每天所需空氣量:GS=328/(0.2×0.232×1.293)=5467m3鼓風機風量Q=GS/(24×60)=3.8m3/min鼓風機風壓P=h1+h2+h3+h4+h5=2+1+45+8+1.0=57KPa,本工程鼓風機風壓選用59KPa。其中h1為空氣管道的沿程損失;h2為空氣管道的局部阻力損失;h3為空氣擴散裝置擴散深度;h4為空氣擴散裝置的阻力;h5為所在地區大氣壓。每座曝氣生物濾池由一臺鼓風機單獨供風,四座曝氣生物濾池共需四臺鼓風機,一臺鼓風機作為四臺鼓風機的備用風機,即工藝曝氣鼓風機共5臺。

      反吹系統:曝氣生物濾池反沖洗時,先氣洗(2倍曝氣量,氣水比3.7:1)5min,反沖線速度宜為0.4~0.8m3/(m2.min);再氣、水聯合反洗5min(氣洗反沖線速度宜為0.4~0.8m3/(m2.min),水洗反沖洗強度為8~16l/(m2.s)..進水之1.5-2倍);最后水洗5min,反沖洗強度為8~16l/(m2.s),完成后進入正常運行狀態。曝氣風速主管15米/秒,支管25米/秒。



      7、SBR池設計計算公式:

      A、反應池數及排出比(1/m):池數一般大于2個當設計水量小于500m3/d時可以設1座,排出比取1/m=1/2~1/5。

      B、設計負荷Ls及污泥濃度MLSS(X):標準負荷選取0.2~0.4kgBOD5/kgMLSS.d,延時負荷選取0.05~0.1kgBOD5/kgMLSS.d,污泥濃度選取2000~5000mg/l,X的選取與負荷成反比。反應池水深4~6米。

      C、容積及周期的確定:總容積V=QS/LsEX式中Q為最大日處理量(m3/d)。S為進入SBR池的BOD5濃度(mg/l),Ls為設計負荷,E為曝氣反應比=(nTA)/24其中n為每日周期數,TA為曝氣時間。X為污泥濃度。曝氣時間的確定TA=(24S)/(LsXm)式中m為排出比倒數。沉淀及排泥時間分別各取1小時。容積確定V=mQ/n

      D、需氧量的確定:經驗數據標準負荷選取0.5~1.5kg氧氣/kgBOD,延時負荷取1.5~2.5。曝氣量的確定,供氧量一般為需氧量的1.4倍。

      E、產泥量的確定:污泥干固體量(kg/d)=Q*SS*Y/1000式中Q污水流量m3/d,SS進水懸浮物含量mg/l,Y產率,高負荷(0.2~0.4kgBOD5/kgMLSS.d)取Y=1.0;低負荷(0.05~0.1kgBOD5/kgMLSS.d)取Y=0.75.

      8、電解槽的工藝設計:

      根據廢水流量及污染物種類和濃度,選定的板水比、極距、電流密度、電解時間等參數確定電解槽尺寸及整流器的容量。

      有效容積根據設計流量及停留時間確定V=Q*T,T電解時間的確定,對于連續電解一般取經驗數據停留20~30分鐘,對于間歇操作,T為輪換周期,包括注水時間沉淀排空時間和電解時間,一般為2~4小時。

      陽電極面積A可由選定的板水比和已求出的電解槽有效容積推得,也可由選定的電流密度i和電流I推得。

      電流I應根據廢水情況和要求的處理程度由試驗確定。對六價Cr廢水,也可用下式計算:I=KQC/S式中K——每克六價鉻還原成3價鉻所需的電量一般取4.5Ah/gCr左右,C——廢水含六價鉻濃度,mg/l,S——電極串聯數,在數值上等于串聯電極板數減1。

      電壓V電解槽的槽電壓等于極間電壓和導線上的電壓降之和,V=SV1+V2式中V1——極間電壓,一般3~7.5V。V2導線上的電壓降,一般為1~2V。

      選擇整流器設備時,電流和電壓值應分別比計算值大30%~40%,用以補償極板的鈍化和腐蝕等原因引起的整流器效率降低。

      電解槽長寬比取5~6:1,深寬比取1~1.5:1。電解槽進出水端要設配水和穩流措施,以均勻布水并維持良好流態。內置空氣攪拌,空氣量為0.1~0.3方/分鐘?諝馊氤厍耙。

      陽極在氧化劑和電流作用下,會形成一層鈍化膜,可以通過投加適量的Nacl,整加水流速度或采用機械去膜以及電極定期換向等方法防止鈍化。

      9、反滲透設備的部分國家標準:

      該標準進水要求含鹽率小于10000mg/l。

      反滲透膜:用特定的高分子材料制成,具有選擇性半透性能的薄膜,能在一定壓力作用下使水溶液中的水分子和某些組分透過,以達到純化、濃縮目的。

      反滲透組件:按一定技術要求將反滲透膜元件與外殼等其他部分組裝在一起的組合構件。

      脫鹽率、原水回收率、滲透水、濃縮水、保安過濾:保安過濾,由過濾精度小于或等于5mm的微濾濾芯構成的過濾器裝載反滲透設備前段,保證反滲透設備的進水水質滿足設備要求。

      產品型號:RO-J(卷式膜)/B(板式膜)/Z(中空膜)/G(管式膜)——S(小型)/M(中型)/L(大型)——1(一級反滲透)/2(二級反滲透)/3(三級反滲透)

      設備性能指標:設備脫鹽率≥95%(用戶有特殊要求的除外)

      原水回收率:小型≥30%,中型≥50%,大型≥70%

      操作溫度:溫度為影響產水量的主要指標,通常復合膜用4℃~45℃;乙酸纖維素膜適用4℃~35℃。

      操作壓力:根據工藝要求,操作壓力一般不大于3.5MPa.

      10、水解酸化池的設計

      適用于較低COD值,特別適用于難降解有機物的好氧預處理。

      參數選擇:水力負荷選擇0.5~2.5m3/(m2.h),有機負荷選擇1.95~8.8kgCOD/(m2.d)。停留時間一般根據COD確定,每100mg/l的COD選擇停留1小時。

      容積確定:容積等于流量與停留時間的乘積。

      11、機械絮凝池設計要點

      1.絮凝時間宜為15~20min;

      2.池內攪拌設3~4檔,漿板線速度由第一檔的0.5m/s逐步減至末檔的0.2m/s;

      3.水平攪拌軸設于池中水深1/2處,葉輪直徑應比絮凝池水深小0.3m,葉輪盡端與池子側壁間距≤0.2m;

      4.垂直攪拌軸設于池中間,其上漿板頂端設于池子水面下0.3m處,下漿板底端設于距池底0.3~0.5m處,漿板外緣與池側壁間距≤0.25m;

      5.水平軸式絮凝池每只葉輪的漿板數一般為4-6塊,漿板長度≤葉輪直徑的75%;

      6.每根攪拌軸上漿板總面積宜為水流截面積的10%~20%,不宜>25%,每塊漿板的寬度為漿板長的1/10~1/15,一般為10~30cm;

      7.池身一般為3~4m。

      12、混凝后的沉淀池設計數據

      1.面積負荷20~80m3/(d˙m2);2.停留時間1~4h;3.池深2~4.5m;4.池內流速2.5~15mm/s;5.進水渠流速0.15~0.6m/s;6.出水堰溢流負荷1~7L/(s˙m)。

      13、氣浮設計要點

      要求原水濁度≤100度及含有密度小的懸浮物質;(2)氣浮池的單格寬度不宜>10m,池長一般<15m為宜;(3)絮凝時間宜取10~15min;(4)接觸室的水上升流速一般取10~20mm/s;(5)接觸室內水停留時間宜≥60s;(6)進入接觸室的流速宜<0.1m/s;(7)分離室的水流向下流速一般取1.5~2.5mm/s。



      14、機械攪拌澄清池

      機械攪拌澄清池設計要點1)宜用于濁度長期低于5000度的原水,短時間內允許達到5000~10000mg/L;2)清水區高度為1.5~2.0m;3)清水區上升流速一般采用0.8~1.1mm/s,當處理低溫低濁水時可采用0.7~0.9mm/s;4)水在池中的總停留時間為1.2~1.5h,第一絮凝室和第二絮凝室的停留時間一般控制在20~30min

      15、斜板沉淀池:

      1.斜板垂直凈距一般采用80~120mm,斜管直徑一般采用50~80mm;

      2.斜板(管)長度為1~1.2m;

      3.傾角一般為60°;

      4.斜板(管)底部緩沖區高度一般為0.5~1m;

      5.斜板(管)上部水深一般為0.7-1m;

      6.池內停留時間:初次沉淀≤30min;二次沉淀≤60min。

      要求原水濁度長期低于1000度;

      斜管沉淀區液面負荷可采用9.0~11.0m3/(h˙m2);

      管徑為25~35mm,管長為1m;

      水平傾角采用60°;

      斜管上部清水區保護高度不宜小于1.5m。

      同向流斜板沉淀池設計要點

      同向流斜板沉淀池適用于渾濁度長期低于200度的原水;

      斜板沉淀區游人面負荷,應根據原水情況及相似條件水廠的運行經驗或試驗資料確定,一般可采用30~40m3/(h˙m2);

      斜板間距為35mm;斜板長度為2.0~2.5m,排泥區斜板長度不小于0.5m;

      沉淀區斜板傾角為40°,排泥區斜板傾角為60°。

      16、豎流式沉淀池設計數據

      1.池直徑或正方形邊長與有效水深的比值≤3,池直徑一般采用4~7m;

      2.當池直徑或正方形邊長<7m時,澄清水沿周邊流出。個別當直徑≥7m時,應設輻射式集水支渠;

      3.中心管內流速≤30mm/s;

      4.中心管下口的喇叭口和反射板要求:

      1)反射板板底距泥面≥0.3mm;

      2)反射板直徑及高度為中心管直徑的1.35倍;

      3)反射板直徑為喇叭口直徑的1.3倍;

      4)反射板表面對水平面的傾角為17°;

      5)中心管下端至反射板表面之間的縫隙高為0.25~0.5m,縫隙中心污水流速,在初次沉淀池中≤30mm/s,在二次沉淀池中≤20mm/s;

      5.排泥管下端距池底≤0.2m,管上端超出水面≥0.4m;

      6.浮渣擋板距集水槽0.25-0.5m,高出水面0.1~0.15m,淹沒深度0.3~0.4m。

      平流式沉淀池設計數據

      1.長寬比以3~5為宜;

      2.長與有效水深比一般采用8~12;

      3.池底縱坡一般采用0.01~0.02,機械刮泥時不小于0.005;

      4.初次沉淀池最大水平流速為7mm/s,二次沉淀池為5mm/s;

      5.進出口處擋板位置

      1)高出池內水面0.1~0.15m;

      2)進出擋板淹沒深度一般為0.5~1.0m;

      3)出口擋板淹沒深度一般為0.3~0.4m;

      4)擋板距進水口0.5~1.0m,距出水口0.25~0.5m;

      6.非機械刮泥時,緩沖層高度0.5m,機械刮泥時,緩沖層上緣宜高出刮泥板0.3m;

      7.刮泥機行進速度一般為0.6~0.9m/min;

      8.排泥管直徑為<200mm;

      9.入口整流墻的開孔總面積為過水斷面的6%~20%;

      10.出水鋸齒形三角堰,水面宜位于齒高的1/2處。

      17、沉砂池

      1.一般規定

      1)沉砂池去除對象是密度為2.65/cm3,粒徑在0.2mm以上的砂粒;

      2)城市污水沉砂量可按106m3污水沉砂15-30m3計算,其含水率為60%,其密度為1500kg/m3;

      3)砂斗容積應按2天內沉砂量計算,斗壁與水平傾斜角不小于55°;

      4)人工排沙管直徑≥200mm;

      5)沉砂池超高不宜<0.3m;

      6)沉砂池個數或分格數不應少于2。

      2.平流式沉砂池設計數據

      1)最大流速0.3m/s,最小流速0.15m/s;

      2)最大流量時停留時間一般為30~60s;

      3)有效水深一般為0.25~1m;

      4)每格寬度不小于0.6m;

      5)池底坡度0.01~0.02。

      3.豎流式沉砂池設計數據

      1)最大流速為0.1m/s,最小流速為0.02m/s;

      2)進水中心管最大流速0.3m/s;

      3)流量最大時停留時間一般為30-60s。

      4.曝氣沉砂池設計數據

      1)水平流速為0.1m/s;

      2)旋流速度為0.25~0.3m/s;

      3)流量最大時停留時間為1~3min;

      4)有效水深2~3m;

      5)曝氣量為0.1~0.2m3空氣/m3污水;

      6)寬深比1~2;

      7)長寬比可達5;

      8)空氣擴散裝置距池底0.6~0.9m。

      5.渦流式沉砂池設計數據

      1)水力葉面負荷約200m3/(h˙m2);

      2)水力停留時間為20-30s;

      3)進水渠道流速

      a.流量最大時的40%-80%時為0.6-0.9m/s;

      b.流量最小時>0.15m/s;

      c.流量最大時≤1.2m/s。

      4)進水渠道直段長度為寬度的7倍且不應<4.5m;

      5)出水渠道寬度為進水渠道的2倍;

      6)出水渠道與進水渠道夾角>270°;

      7)沉砂池規格



      污泥泵比進水泵小,一般80%回流到調節池一般進水的60%左右。

      空氣干管和主干管的經濟流速可采用10~15m/s;通向擴散裝置的空氣豎管和支管,其經濟流速一般采用4~5m/s;空氣管道的壓力損失一般控制在1.0m以內,其中,空氣管道的總壓力損失控制在0.5m以內。由于擴散裝置在使用過程中容易堵塞,故設計中一般規定空氣通過擴散裝置的阻力損失為0.5~0.6m,對豎管或穿孔管可酌情減少!ā段鬯幚順嬛镌O計與計算》P99工大出版社韓洪軍主編)

      另:

      空氣管道和空氣擴散裝置的壓力損失,一般控制在14.7kPa(1.5m)以內,其中空氣管道總損失控制在4.9kPa(0)以內,空氣擴散裝置的阻力損失為4.9~9.8kPa(0.5~1.0m)!潘こ痰谒陌鍼175

      一般的給水管道,d為100~200毫米,經濟流速為0.6~1.0米/秒;d為200~400毫米,經濟流速為1.0~1.4米/秒;壓力鋼管約為3~4米/秒,甚至5~6米/秒。僅供參考。

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