污泥处理工艺计算 2

第三章 污泥处理设计计算

5.1污泥处理(sludge treatment)的目的与处理方法 5.1.1污泥处理的目的

污水厂在处理污水的同时，每日要产生产生大量的污泥，这些污泥含有大量的易分解的有机物质，对环境具有潜在的污染能力，若不进行有效处理，必然要对环境造成二次污染。同时，污泥含水率高，体积庞大，处理和运输均很困难。因此，在最终处置前必须处理，以降低污泥中的有机物含量，并减少其水分。使之在最终处置时对环境的危害减少之限度。

1、减量：降低污泥含水率，减小污泥体积；

2、稳定(satabilization)：去除污泥中的有机物，使之稳定； 3、害化：杀灭寄生虫卵和病原菌； 4、污泥综合利用。

剩余污泥来自氧化沟，活性污泥微生物在降解有机物的同时，自身污泥量也在不断增长，为保持曝气池内污泥量的平衡，每日增加的污泥量必须排除处理系统，这一部分污泥被称作剩余污泥。剩余污泥含水率较高，需要进行浓缩处理，然后进行脱水处理。

5.1.2污泥处理的原则

1、城镇污水污泥，应根据地区经济条件和环境条件进行减量化、稳定化和无害化处理，并逐步提高资源化程度。

2、污泥的处置方式包括用作肥料、作建材、作燃料和填埋等，污泥的处理流程应根据污泥的最终处置方式选定。

3、污泥作肥料时，其有害物质含量应符合国家现行标准的规定。 4、污泥处理构筑物个数不宜少于2个，按同时工作设计。污泥脱水机械可考虑一台备用。

5、污泥处理过程中产生的污泥水应返回污水处理构筑物进行处理。 污泥处理过程中产生的臭气，宜收集后进行处理。

5.1.3 污泥处理方法的选择

污泥处理的一般方法与流程的选择、当地条件、环境保护要求、投资情况、运行费用及维护管理等多种因素有关。

5.2污泥泵房设计

污泥泵房的设计包括回流污泥泵的选择和剩余污泥泵的选择计算。

5.2.1 集泥池计算

回流污泥量为：Q1?RQ?0.8?1.50463?1.203704m3s?4333.3m3h 剩余污泥量为：Qs?524.76m3d?21.865m3h

总污泥量为：Q?Q1?Qs?4333.3?21.865?4355.165m3h

设计中选用5台（4用1备）回流污泥泵，2台（1用1备）剩余污泥泵。

4355.165则 每台回流泵的流量为：?1088.79m3h?302.4Ls

4泵房集泥池有效容积按不小于最大一台泵（回流泵）5分钟出水量计算，

302.4?5则 V??60?90.72m3

1000有效水深设为h?2.0m

V90.72集泥池的面积为：A???45.36m2

h2集泥池尺寸为：L?B?8?6m

5.2.2回流污泥泵的选择

二沉池水面相对地面标高为0.513m,厌氧池前的集配水井水面相对标高为2.538m，则污泥回流泵所需提升最小高度为：2.538-（-7.507）＝10.045m

选用350QW1200-18-90型的潜水排污泵，单台提升能力为1200m3/h，提升高度为18m,电动机转速n=990r/min,功率N=90kW，效率为82.5%，出口直径为350mm，重量为2000kg。

5.2.3剩余污泥泵的选择

竖流式浓缩池最高泥位（相对地面为）4.96m，剩余污泥泵房最低泥位为-7.057-2=-9.057m,则污泥泵静扬程为H0=4.96+9.057＝14.017m，污泥输送管道压力损失为2.0m，自由水头为1.0m，则污泥泵所需扬程为H=H0+2+1=17.017m。

选用50QW24-20-4型的潜水排污泵，单台提升能力为24m3/h，提升高度为20m,电动机转速n=1440r/min,功率N=4kW，效率为69.2%，出口直径为50mm，重量为121kg。

5.3污泥浓缩池

污泥处理的主要目的是去除污泥颗粒中的空隙水，减少污泥体积，从而降低后续处理构筑物和设备的负荷，减少处理费用。常用的污泥浓缩有重力浓缩法、

气浮浓缩法和离心浓缩法。

本设计中采用间歇式重力浓缩池中的竖流浓缩池。

5.3.1设计参数及原则

1、浓缩活性污泥时，重力式污泥浓缩池的设计，应符合下列要求： 1）污泥固体负荷宜采用30～60 kg/(m2·d)； 2）浓缩时间不宜小于12h；

3）由生物反应池后二次沉淀池进入污泥浓缩池的污泥含水率，为 99.2%～99.6%时，浓缩后污泥含水率可为97%～98%；

4）有效水深宜为4m；

采用栅条浓缩机时，其外缘线速度一般宜为1～2 m/min，池底坡向泥斗的坡度不宜小于0.05。

2、污泥浓缩池一般宜设置去除浮渣的装置。

3、当采用生物除磷工艺进行污水处理时，不应采用重力浓缩。

4、当采用机械浓缩设备进行污泥浓缩时，宜根据试验资料或类似运行经验确设计参数。

5、污泥浓缩脱水可采用一体化机械。

6、间歇式污泥浓缩池应设置可排出深度不同的污泥水的设施。

5.3.2竖流浓缩池

进入竖流浓缩池的剩余污泥量为524.76m3d?0.006m3s，设计中选用2

Q1?0.003m3s。座浓缩池，单池流量为：设计中浓缩前污泥含水率为P?99.3%，

浓缩后污泥含水率为P1?97%。

5.3.3竖流浓缩池的设计计算

1、中心进泥管面积 A?Q1 v0d0?4A?

式中 A——浓缩池中心进泥管面积，m2； v0——中心进泥管流速，一般小于0.03ms；

d0——中心进泥管直径，m。 设计中取 v0?0.03ms A? d0?0.003?0.1m2 0.034?0.1?0.357m，取d0?400mm 3.14 管内的实际流速为：v??4Q14?0.003??0.124ms?0.03ms ?d023.14?0.42 2、中心进泥管喇叭口与反射板之间的缝隙高度 h3?Q1 v1?d1式中 h3——中心进泥管喇叭口与反射板之间的缝隙高度，m； v1——污泥从中心进泥管喇叭口与反射板之间缝隙流出速度，一般采用0.02~0.03ms；

d1——喇叭口直径，一般采用d1?1.35d0?1.35?0.4?0.54m。 设计中取 v1?0.025ms h3?0.003?0.071m

0.025?3.14?0.543、浓缩后分离出来的污水量

q?QP?P99.3?971?0.003??0.0023m3s

100?P100?9714、浓缩池有效面积

F?Q16.36

??45.45m2v0.0001?3600式中 F——浓缩池水流面积，m2；

v——污水在浓缩池内上升流速，一般采用v?0.00005~0.0001ms。 F?5、浓缩池直径

0.0023?23m2 0.0001D?4??A?F???4??23?0.1?3.14?5.42m

有效水深：h2?vt

式中 h2——浓缩池有效水深，m；

t——浓缩时间，不小于12h。 设计中取t?12h

h2?0.0001?12?3600?4.32m 6、浓缩后剩余污泥量

Q2?Q1?100?P100?99.3?0.003??0.0007m3s?60.48m3d

100?P100?9717、浓缩池污泥斗容积

污泥斗设在浓缩池底部，采用重力排泥 h5??r2?r1??tan? 式中 h6——污泥斗高度，m； r2——浓缩池半径，m；

r1——污泥斗底部半径，一般用0.5m?0.5m； ?——污泥斗倾角，圆形池污泥斗倾角?55?。

设计中取污泥斗倾角??60?，r1?0.30m，r2?2.71m

h5??r2?r1??tan???2.71?0.30??tan60??4.17m

污泥斗容积为：

3.14?4.17??2.712?2.71?0.3?0.32??27.0m3

338、污泥在泥斗中的停留时间 V??h5??r12?r1r2?r22??T?V27.0??10.71h

3600Q20.0007?3600? 介于10～16之间，符合要求。 9、浓缩池总高度

H?h1?h2?h3?h4?h5

式中 h1——超高，m； h4——缓冲层高度，m。

设计中取超高h1?0.3m，缓冲层高度h4?0.4m

H?h1?h2?h3?h4?h5?0.3?4.32?0.071?0.4?4.17?9.161m

10、浓缩池溢流出水经过溢流堰进入出水槽，然后汇入出水管排出。出水槽流量q?0.0023m3s，设出水槽宽b?0.15m，水深为0.10m，则水流速为0.31ms。

溢流堰周长：c???D?2b??3.14??5.24?2?0.15??15.51m

溢流堰采用单侧90?三角形出水堰，堰宽0.16m，深0.08m。每格沉淀池有15.51?97个三角堰。三角堰的流量为： 0.160.0023 Q3??0.0000237m3s

97三角堰堰水深为：h??0.7Q3?0.7?0.000023711、排泥管

浓缩剩余污泥量为0.0007m3s，泥量小，采用间歇排泥方式，污泥斗容积污泥管道选用钢筋混凝土管，管径为DN200mm，每次排泥时间为0.5h，30.24m3，

每日排泥2次，间隔时间为12h。

0.0007?3600?12每次排泥量：q??60.48m3h?0.0168m3s

0.54q4?0.0168管内流速：v???0.54ms

?D23.14?0.202当为非满流时，查《给水排水设计手册》常用资料得流速为：v?0.86ms，坡度为：i?6.8‰。

浓缩池示意图见下图5—1

2525?0.010m

三角堰后自由跌落0.10m，则出水堰水头损失为0.10?0.01?0.11m。

图5-1 竖流浓缩池示意草图

5.4贮泥池 5.4.1贮泥池的作用

剩余污泥经浓缩后进入贮泥池，主要作用为： 1、调节污泥量； 2、药剂投加池； 3、预加热池。

5.4.2贮泥池的计算

贮泥池用来贮存来自浓缩池的污泥，Q?2Q2?0.0014m3s?120.96m3d。由于污泥量不大，本设计采用1座贮泥池，贮泥池采用竖流沉淀池构造。 1、贮泥池的容积

Qt V?

24N式中 t——贮泥时间，一般采用8~12h。

设计中取t?8h

120.96?8 V??40.32m3

241贮泥池设计容积：V?a2h2?h3?a2?ab?b2?

3?a?b? ?? h3?tan2式中 V——贮泥池设计容积，m3； a——污泥贮池边长，m； b——污泥斗底边长，m； h2——贮泥池有效水深，m；

h3——污泥斗高度，m；

?——污泥斗倾角，一般采用60?。

h2?2.5m， 设计中取??60?，污泥斗底为正方形，边长为b?1.0m a?3.5m，

h3?tan3.5??6??021?.0? 72m.11V?3.52?2.5??2.17??3.52?3.5?1.0?1.02??31.24?12.11?43.35m3?40.32m33 2、贮泥池高度计算

H?h1?h2?h3 式中 h1——贮泥池超高，m。

设计中取h1?0.3m H?0.3?2.?5贮泥池示意图如下图5—2

2.?17m4.

图5-2 贮泥池示意草图

3、管道部分设计

贮泥池中设DN?200mm的吸泥管两根。

5.5污泥脱水

污水处理过程中所产生的污泥，一般是带水的颗粒或絮状疏松结构。污泥经浓缩后，尚有97%的含水率，体积仍然庞大。因此，为了综合利用和最终处置，

需要对污泥进行干化和脱水处理，使污泥含水率降到85%以下，以缩减污泥体积。

在污泥脱水前要对污泥进行调整，改善污泥的脱水性能。工程上调整的主

要方法为投加絮凝剂，一般采用高分子絮凝剂。

污泥脱水的方法很多，一般有：真空过滤、板框压滤、带式压滤和离心过滤等。各种脱水机各有其优缺点如表5-1

表5-1 一些脱水机的主要特点 类型 优点 设备简单，操作方便，耗电少 缺点 主要设计和选择参数 适用条件 气候干燥、用地不紧张地区的小型污水处理厂 适用于采用干燥、焚烧、填埋处理的污泥，适用小型污水处理 占地面积大，受季节和气年蒸发量-年降雨量=污候影响较大，泥脱水量 劳动强度大 间歇式操作，生产效率低，设备投资大，劳动强度大，不能连续工作 污泥调节药剂费用大，运行费用高，泥饼含水率较高 压力： 污泥干化场 泥饼含水率低，构造简单，体积板框 小，节省后续处压滤机 理的费用，污泥调节药剂的投量少 连续生产，效率高，设备少，投带式 资较少，劳动强压滤机 度少，能耗维护费用低 0.2~0.4MPa 产泥率： 2~10kgm2?h 产泥率：初沉污泥+剩余污泥= ??120~350kgm2?h 初沉污泥= ??适用于大、中、小型、污水处理厂 机 械 脱 水 250~500kgm2?h 产泥率：初沉污泥= ?? 10~50kgm?h 连续生产，工作附属设备多，初沉污泥+腐殖= 效率高，运行稳工序复杂，运真空 20~40kgm2?h 定，可自动控制 行费用高 转鼓 剩余： 过滤机 10~15kgm2?h ?2???大、中、小型污水均可用，目前使用较少 ??效率高，基建费用少，占地少，离心 环境好，自动化脱水机 程度高，运行费用低 机械设备复根据离心机转速和泥饼杂，电耗大，含水率等参数计算 噪声大 发达国家使用较多，使用于大、中、小型污水处理厂

本设计中选用带式压滤机。

5.5.1设计参数及原则

1、污泥机械脱水的设计，应符合下列规定：

1）污泥脱水机械的类型，应按污泥的脱水性质和脱水要求，经技术经济比

较后选用；

2）污泥进入脱水机前的含水率一般不应大于98%；

3）消化后的污泥，可根据污水性质和经济效益，考虑在脱水前淘洗。 4）机械脱水间的布置，应按本规范第5章泵房中的有关规定执行，并应考虑泥饼运输设施和通道；

5）脱水后的污泥应设置污泥堆场或污泥料仓贮存，污泥堆场或污泥料仓的容量应根据污泥出路和运输条件等确定；

6）污泥机械脱水间应设置通风设施。每小时换气次数不应小于6次。 2、污泥在脱水前，应加药调理。污泥加药应符合下列要求：

1）药剂种类应根据污泥的性质和出路等选用，投加量宜根据试验资料或类似运行经验确定；

2）污泥加药后，应立即混合反应，并进入脱水机。 3、泥饼含水率一般可为75～80%。 4、压滤机的设计，应符合下列要求：

1）污泥脱水负荷应根据试验资料或类似运行经验确定，污水污泥可按本规范表5-2取值

表5-2 泥脱水负荷

污泥类别 污泥脱水负荷 kg/(m·h) 初沉原污泥 250 初沉消化污泥 300 混合原污泥 150 混合消化污泥 200

2）应按带式压滤机的要求配置空气压缩机，并至少应有1台备用； 3）应配置冲洗泵，其压力宜采用0.4~0.6MPa，其流量可按 5.5—11m3/[m（带宽）·h]计算，至少应有一台备用。

5.5.2污泥设计计算

1、脱水后污泥量 q?Q100?P1

100?P2式中 P2——脱水后污泥含水率。

设计中P2?75%

100?97?72.576m3d

100?95脱水后干污泥重量为：

q?120.96?

M?q?1?P2??1000?72.576??1?75%??1000?18144kgd?756kgh

2、加药量计算

本设计中用带式压滤机脱水的污泥，采用聚丙烯酰胺絮凝剂，对于混合污水污泥投加量按干污泥重的0.15%~0.5%计算，设计中取0.4%计算。 则 W?0.4%M?0.004?18144?72.576kgd

3、脱水机型号的选择

设计中选用3台DY—3000型带式压滤机，2用1备，带式压滤机的主要技术指标为800kgh，泥饼含水率75%。工作周期定为12小时。 则每次处理的泥量为：m?800?12?2?19200kgd

5.5.3附属设施计算

1、污泥贮池

V??V0?qT 式中 V?——污泥贮池容积，m3； T——排泥时间，h。

设计中采用间歇排泥，排泥时间T?2h，带式压滤机工作周期t?18h，

Q120.96脱水污泥量：q????6.72m3h

1818污泥贮池所需容积：V??120.96?6.72?2?107.52m3 设计中取2座污泥贮池，每座污泥贮池所需的容积为： V?107.52 V?????53.76m3

22污泥贮池采用圆形池体，体积计算如下：

D21?D2d2?h2???h????h?? V?? ?43?44?? h3?tan??D?d 2 h???h??h3 h??tan??d 2式中 V——污泥贮池的容积，m3；

D——污泥贮池的直径，m；

d——污泥斗的直径，m； h2——污泥贮池有效水深，m； h3——污泥斗高度，m；

?——污泥斗倾角，一般采用60?。

设计中D?4.0m d?1.0m h2?3.2m ??60?

4?1?2.60m 21 h??tan60???0.87m

2 h???0.87?2.6?3.47m

h3?tan60???421?4212?V?3.14??3.2???3.14??3.47?3.14??0.87?? 43?44??40.19?14.30?54.49m3?53.76m3污泥贮池高度：设计中取超高为h1?0.3m

H?h1?h2?h3?0.3?3.2?2.6?6.1m

污泥贮池示意图如图5—3

图5—3 污泥贮池平剖示意图

3、溶药系统 1）溶药罐容积

V1?W

1000nNb式中 V1——溶药罐容积，m3； n——每天配药次数； N——溶药罐个数；

b——溶液池药剂浓度，一般采用1%~2%。

设计中取n?1次，N?2个，b?1%

72.576 V1??3.63m3

1000?1?2?0.01采用JYB型玻璃钢溶药罐，外形尺寸?2000?1500，有效容积3.768m3。 溶解池容积：V2??0.2~0.3?V1 设计中取2个溶解池

V2?0.25V1?0.25?3.63?0.92m3 净尺寸为：?1100?1300。

聚丙烯酰胺溶剂困难，水解时间较长，设计中以聚丙烯酰胺水解时24h计。 2）搅拌装置

按每立方米池容输入功率20W计算，所需功率为： N?20V2?20?0.93?0.0186kW

搅拌器总效率?1采用0.75，搅拌器传动效率?2采用0.8，则搅拌轴所需电动机功率为

N??3）加药泵

采用四台耐腐蚀加药泵，溶药罐、溶解池各设2台，型号为50PWF，电机功率为1.1kW。

4）空气净化装置

污泥脱水过程中有臭味产生，设计中采用木屑和生物炭滤床的方式对空气进行净化。采用三组空气净化器，在每台带式压滤机上部设集气罩，由通风机将臭气送入净化器。

N?1?2?0.0186?0.031kW

0.75?0.8

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