某乙烯氧氯化法生产聚氯乙烯企业总排废水处理站工艺设计.doc 107页

'某乙烯氧氯化法生产聚氯乙烯企业总排废水处理站工艺设计III 内蒙古科技大学毕业设计说明书摘要随着社会经济的飞速发展和产业结构的不断升级，社会对聚氯乙烯产品的需求量越来越大，其被广泛应用于建筑、工业、农业以及日常生活中。目前，许多生产聚氯乙烯企业尚无明确的废水处理工艺，很大一部分废水甚至尚未经任何处理直接排放，从而导致严重的环境污染问题。本次毕业设计的题目是某乙烯氧氯化法生产聚氯乙烯企业总排废水处理站工艺设计，处理废水总量为21000。要求处理的主要污染物质是、、SS、磷化物、氯乙烯和色度。经处理后，出水排放要达到《污水综合排放标准》（GB-18918-1996）一级标准。设计处理该废水的方法是混凝沉淀、厌氧好氧相结合的处理工艺，利用混凝沉淀较大程度地降低悬浮物浓度，利用化学除磷减少后续生物处理的除磷负担，水解酸化池加SBR反应池的双重处理使废水排放达到标准。废水处理过程中产生的污泥采用传统的处理方法，经浓缩、消化和脱水后外运处置。关键词：聚氯乙烯废水；混凝沉淀；水解酸化；序批间歇式活性污泥法III 内蒙古科技大学毕业设计说明书AbstractWiththerapidsocio-economicdevelopmentandthecontinuousupgradingofindustrialstructure,thedemandforPVCisgrowinginthemodernsocietyandPVCareusedwidelyinconstruction,industry,agricultureanddailylife.Atthepresenttime,manyenterpriseswhichproducePVCdon’tmakeclearthePVCproductionwastewatertreatmentprocess,themostpartofthewastewaterisdischargeedwithoutanydirectemissions.,whichcausesseriousenvironmentalpollutionproblems.ThetitleofthisgraduationprojectisanethyleneproductionofPVCOxychloridetotalbusinessprocesswastewatertreatmentplantdesign,thetotalofthewastewatertreatmentis21000.Themainpollutionsubstanceswhicharerequiredareasfellows:SS,phosphide,vinylchlorideandchroma.Thequiltyoftheoftheeffluentdischargemeetsthe"IntegratedWastewaterDischargeStandard"(GB-18918-1996)standardlevel.afterthetreatment.Themethodofthisprojecttreatingthewastewateriscombiningcoagulation-sedimentationandanaerobicaerobictreatment.Theconcentrationofsuspendedsolidsisreducedrapidlywiththewayofcoagulation-sedimentation,chemicalphosphorusremovalcanreducethestessofthephosphorusremoval.TheuseofdoubletreatmentwhicharetheHydrolyticacidificationpoolandSBRreactiontankcanputthewastewatermeetthedischargestandards.Sludgeintheprocessofwastewatertreatmentistreatedwiththetraditionalapproach,anditismovedafterdigestionanddewatering.KeywordsPVCwaste，CoagulativePrecipitation，Hydrolyticacidification，SequencingBatchReactorsludgesystem(SBR)III 内蒙古科技大学毕业设计说明书III 内蒙古科技大学毕业设计说明书第一章绪论1.1设计原始资料1.1.1设计题目某乙烯氧氯化法生产聚氯乙烯企业总排废水处理站工艺设计1.1.2废水水量及处理规模根据设计任务书要求，本设计中该企业生产聚氯乙烯所产生的废水排放量为20000～22000m3/d，经处理后的出水水质要求达到国家行业标准规定中《污水综合排放标准》(GB8978—96)一级标准。1.1.3进水水质及出水水质要求表1.1进水水质及出水要求项目BOD5（mg/L）COD（mg/L）SS（mg/L）氯乙烯（mg/L）磷化物（mg/L）PH色度进水水质500～650900～11001500～170010～1240～505.5～6.5760倍出水水质要求≤30≤80≤70≤2.0≤1.06～9≤80倍1.1.4气象资料和地质条件1．气象资料：（1）年平均气温8℃；历年最高温度32℃，历年最低温度-25℃；（2）主要风向及风速：常年西北风（频率18%），历年冬季主导风向北风（频率10%）；历年平均风速5m/s，历年瞬时最大风速28m/s；（3）降水量：年平均降雨量90mm,历年最大降雨量211mm，年平均降雨天数80天。2．地质条件：该地区四季分明，最大冻土深度地下1米，地下水深10米。根据设计任务书要求，以及国家地震局、建设部震发办[1992]160号《关于发布中国地震烈度区划图(1990)》和《中国地震烈度区划图(1990)使用规定》的通知，该地区-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书地震烈度为8级。1.1聚氯乙烯企业总排废水的分析1.1.1废水的来源及排放要求乙烯氧氯化法生产聚氯乙烯工业废水指以氯气、乙烯、氧气为原料采用乙烯氧氯化法生产聚氯乙烯的生产工艺过程中排放的废水。随着当今社会对环境保护的要求越来越高，为贯彻执行《中华人民共和国环境保护法》、《中华人民共和国水污染防治法》、《中华人民共和国海洋环境保护法》,促进聚氯乙烯工业生产工艺和污染治理技术进步，防治水污染，我国特制订了《聚氯乙烯工业水污染物排放标准》,与该设计相关的废水污染物的排放浓度举例如下：表1.2聚氯乙烯企业水污染物最高允许排放限值(1996年7月1日起建设的企业)最高允许排放浓度,mg/LPH值总汞氯乙烯化学需氧量(CODcr)生化需氧量(BOD5〕悬浮物硫化物电石法电石废水一级----70016~9二级----2001三级----4002聚氯乙烯废水一级0.00521003070-二级0.005215060150-三级0.0052500250250-乙烯氧氯化法聚氯乙烯废水一级-2803070-二级-210060150-三级-5500250250-1.1.2废水处理程度的确定1．BOD5的去除率：式（1.1）2．COD的去除率：式（1.2）3．SS的去除率：-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书式（1.3）4．磷化物的去除率：式（1.4）5．氯乙烯的去除率：式（1.5）6．色度的去除率：式（1.6）1.1.1工艺设计的意义与目的聚氯乙烯是由氯乙烯单体通过自由基聚合而成的一种聚合物，英文名polyvinylchloride，缩写为PVC。其被广泛应用于生产型材、管材、管件、薄膜、板材、门窗、透明片、输血材料、电绝缘材料、电缆护套等塑料制品行业，另外在工业、建筑、农业、日用生活、公共事业等领域也有广阔的应用空间。因此，聚氯乙烯的生产在有机化工生产行业中占有重要的地位。随着我国经济的飞速发展和产业结构的不断升级，我国已经成为世界上PVC最大的生产国和消费国，年产值超过六百亿元人民币，使其在我国五大合成树脂中消费和产量均居首位。当然，在聚氯乙烯生产中难免会产出多种废水。目前，许多生产聚氯乙烯企业尚无明确的废水处理工艺，很大一部分废水甚至尚未经任何处理直接排放，从而导致严重的环境污染，所以解决生产聚氯乙烯企业所排废水的治理问题已成为影响化工生产工业发展的一个突出问题。本设计的目的就是通过研究各种废水处理方案，尤其是处理含磷废水的处理方法，各取所长，避其所短，设计出一套技术先进、经济合理并且实用高效的处理流程。对于先进的有创意的废水处理流程的推广可以在提高处理效果的同时节减开支，既改善了水体的环境条件，又减轻了企业废水处理的负担，而且与目前国家所推行的可持续发展战略也相符和，因而具有重要意义。-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书第一章设计方案的选择及确定1.1设计方案的选择废水处理过程是将废水中所含有的各种污染物与水分离或加以分解，使其净化的过程。废水处理的方法大体可分为：物理处理法、化学处理法、物理化学处理法和生物处理法。在选择废水处理方法时，必须了解废水中污染物的形态及含量，参考已有的相同水厂的工艺流程或通过实验确定[2]。1.1.1方案的初步选择目前，国内外的废水处理流程基本上是采用预处理加生化处理的方法。根据对本设计中进水水质的研究，同样需要经过预处理和生物处理。企业所排废水中悬浮物含量较高，为了能够达到其出水标准要求，同时减轻后续处理工艺的负担，在生物处理之前必须使悬浮物大量沉淀排出，因此需要设置初沉池。由于废水中含有一定量的氯乙烯，其不溶于水且比水轻，浮于水面，可在沉淀池上设置刮渣机，刮去浮油。在悬浮物、磷以及色度同时具有高去除率的要求下，可设置混凝沉淀池，以致能够达到较好的处理效果。废水中还含有较多量的磷，在选择处理方案时也应重点考虑除磷。磷不同于氮，不能形成氧化体或还原体，向大气放逐，但具有以固体形态和溶解形态互相转化的性能。根据这一性能，废水除磷技术可分为两种，一种是使磷称为不溶性的固体沉淀物，从污水中分离出去的化学除磷法；另一种是使磷以溶解态为微生物所摄取，与微生物称为一体，并随同微生物从污水中分离出去的生物除磷法。混凝沉淀除磷技术包括金属盐混凝除磷（铝盐除磷、铁盐除磷）和石灰混凝除磷。生物除磷技术的代表工艺是A/O工艺，此外A²/O工艺，SBR及其改良工艺，氧化沟工艺等也具有较强的除磷效果。还有弗斯特利普（Phostrip）除磷工艺，将生物除磷与化学除磷相结合，也具有很高的除磷效果。另外，近几年研究表明，在生物好氧除磷之前设置一厌氧池，作为吸附池，利用聚磷菌的“放磷”和“摄磷”功能原理，能够加强生物除磷的效果，更加提高了对BOD和COD的去除率。近年来，厌氧处理技术得到了很快的发展，常用的先进技术有厌氧接触工艺、上流式厌氧污泥床和厌氧过滤器。综合考虑，本设计中可采用混凝沉淀、厌氧处理、好氧生物处理的方案。根据进水水质和出水标准，结合同类废水的处理流程，现选定以下几种设计方案。-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书方案一：方案二：方案三：方案四：1.1.1方案的综合比较以上几种设计方案均是在本设计废水要求的条件下，采用当今较为先进的工艺组成，可行性研究如下：1．方案一方案一是采用厌氧和好氧相结合的方法处理生产聚氯乙烯企业废水，厌氧采用水解酸化池，好氧采用氧化沟工艺。在此对两个处理方法进行研究，确定其可行性。水解酸化池属于强化一级处理，其放弃了厌氧反应中甲烷发酵阶段，利用水解和产酸菌的反应，将不溶性有机物水解成溶解性有机物，减轻后续处理构筑物的负荷，使污泥与污水同时得到处理，可以取消污泥消化。水解酸化池有生物膜形式、活性污泥形式或两者结合的形式，有竖流式、平流式和折流式。-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书在整个水解酸化过程中，80%以上的进水悬浮物水解成可溶性物质，将大分子降解为小分子，不仅是难降解的大分子物质得到降解，而且出水BOD5/COD比值提高，降低了后续生物处理的需氧量和曝气时间。水解酸化池是一种高负荷厌氧生物处理单元，运行负荷是一般厌氧生物处理的3～5倍。水解酸化池构造简单，它起负荷调节、酸化（或分解）作用，而不像一般厌氧反应去除大量有机负荷，在水解酸化池内不安装复杂的配水和水流整流装置（如折流板、三相分离器、出水溢流堰），不产沼气无集气装置，进水不需预先调节水质、水量和水温。好氧阶段采用的是氧化沟工艺。氧化沟是活性污泥法的一种改行，其曝气池呈封闭的沟渠型，污水和活性污泥的混合液在其中进行不断的循环流动，因此又被称为“环形曝气池”、“无终端的曝气系统”。氧化沟污水处理技术作为一种革新的活性污泥法工艺，与其他生物处理工艺相比，有以下一些技术、经济方面的特点。图2.1氧化沟构造和工艺图严格地说，氧化沟不属于专门的生物除磷脱氮工艺。但是随着氧化沟技术的发展，它早已超出原先的实践范围，出现了一系列除磷脱氮技术与氧化沟技术相结合的污水处理工艺流程。按照运行方式，氧化沟可以分为连续工作式、交替工作式和半交替工作式。连续工作式氧化沟，如帕斯韦尔氧化沟、卡鲁塞尔氧化沟。奥贝尔氧化沟在我国应用比较多，这些氧化沟通过设置适当的缺氧段、厌氧段、好氧段都能取得较好的除磷脱氮效果。连续工作式氧化沟又可分为合建式和分建式。交替工作式氧化沟一般采用合建式，多采用转刷曝气，不设二沉池和污泥回流设施。交替工作式氧化沟又可分为单沟式、双沟式和三沟式，交替式氧化沟兼有连续式氧化沟和SBR工艺的一些特点，可以根据水量水质的变化调节转刷的开停，既可以节约能源，又可以实现最佳的除磷脱氮效果[3]。氧化沟具有以下特点：-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书（1）工艺流程简单，运行管理方便。氧化沟工艺不需要初沉池和污泥消化池。有些类型氧化沟还可以和二沉池合建，省去污泥回流系统。（2）运行稳定，处理效果好，能承受水量、水质的冲击负荷，对浓度较高的工业废水有较强的适应能力。氧化沟的BOD平均处理水平可达到95%左右。（3）可以除磷脱氮。可以通过氧化沟中曝气机的开关，创造好氧、缺氧环境达到除磷脱氮目的，脱氮效率一般＞80%。但要达到较高的除磷效果则需要采取另外措施。（4）污泥量少、性质稳定。由于氧化沟泥龄长。一般为20～30d，污泥在沟内已好氧稳定，所以污泥产量少从而管理简单，运行费用低。（5）基建投资省、运行费用低。和传统活性污泥法工艺相比，在去除BOD、去除BOD和NH3-N及去除BOD和脱氮三种情况下，基建费用和运行费用都有较大降低，特别是在去除BOD和脱氮情况下更省。同时统计表明在规模较小的情况下，氧化沟的基建投资比传统活性污泥法节省更多。在寒冷的气候条件下，因为表面曝气器会造成表面冷却或者结冰，降低污水的温度，而污水的温度降低，对生化反应尤其是硝化反应的影响较大，所以，在寒冷地区，采用氧化沟工艺，需要采取一些特殊措施，如将氧化沟加盖，而这些措施使氧化沟工艺在和其它工艺竞争中处于不利地位。2．方案二UASB(UpflowAnaerobicSludgeBlanket)是指升流式厌氧污泥床反应器废水厌氧生物处理技术。UASB反应器是集有机物去除及泥（生物体）、水（废水）和气（沼气）三相分离于一体的集成化废水处理工艺，其工艺的突出特征是反应器中可培养形成沉降性能较好的颗粒污泥、形成污泥浓度较高的污泥床，使其具有容积负荷高、污泥截流效果好、反应器结构紧凑等一系列优良的运行特性[4]。但在UASB工艺的应用中，存在对进水中高浓度SS不适应、污泥颗粒化需时较长的问题，同时当将其应用较低浓度废水的处理时，由于产气量较少，一方面对进水系统的要求较高，同时已出现泥水接触不良、死区容积较大的问题。进水中过高的SS进入UASB反应器，一方面不利于颗粒污泥与进水中有机污染物的充分接触而影响产气量；另一方面容易造成反应器的堵塞。因此，UASB反应器运行过程中，需对其进水中的悬浮固体浓度进行合理的控制。对低浓度废水而言，其废水中的SS/COD的典型值为0.5，一般不影响其处理效果，但应注意若废水的COD偏低，则也不利于反应器的正常运行（如因产气少而影响反应器的混合等）。对于高浓度有机废水而言，一般应将SS/COD的比值控制在0.5以下。-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书　　该废水有机物含量高，可生化降解性较好，根据对该废水的测试和水解酸化的研究，水解酸化反应可以提高废水的可生化性。故考虑加上一个水解酸化过程，在水解阶段，把固体物质降解为溶解性物质，大分子物质降解为小分子物质；酸化阶段把碳水化合物降解为脂肪酸。水解-酸化菌世代周期较短，故此降解过程迅速。由于厌氧发酵控制在水解酸化阶段,可避免因进一步发酵所带来的沼气,不会产生普通厌氧处理过程所产生的恶臭气体,并且避免了完全的厌氧反应对环境要求高,难于稳定运行的缺点。水解反应器对水质和水温变化适应能力较强，水解-好氧生物处理工艺效率高，能耗低，投资少，运行费低，简单易行。SBR是一种间歇式的活性污泥系统，其基本特征是在一个反应池内完成污水的生化反应、固液分离、排水、排泥。可通过双池或多池组合运行实现连续进出水。SBR通过对反应池曝气量和溶解氧的控制而实现不同的处理目标，具有很大的灵活性。SBR池通常每个周期运行4-6小时，当出现雨水高峰流量时，SBR系统就从正常循环自动切换至雨水运行模式，通过调整其循环周期，以适应来水量的变化。SBR系统通常能够承受3-5倍旱流量的冲击负荷。SBR工艺的特点：（1）SBR工艺流程简单、管理方便、造价低。SBR工艺只有一个反应器，不需要二沉池，不需要污泥回流设备，一般情况下也不需要调节池，因此要比传统活性污泥工艺节省基建投资30%以上，而且布置紧凑，节省用地。由于科技进步，目前自动控制已相当成熟、配套。这就使得运行管理变得十分方便、灵活，很适合小城市采用。（2）处理效果好。SBR工艺反应过程是不连续的，是典型的非稳态过程，但在曝气阶段其底物和微生物浓度变化是连续的（尽管是处于完全混合状态中），随时间的延续而逐渐降低。反应器内活性污泥处于一种交替的吸附、吸收及生物降解和活化的变化过程之中，因此处理效果好。（3）SBR工艺独特的运行工况决定了它能很好的适应进水水量、水质波动。（4）有较好的除磷脱氮效果。SBR工艺可以很容易地交替实现好氧、缺氧、厌氧的环境，并可以通过改变曝气量、反应时间等方面来创造条件提高除磷脱氮效率。（5）污泥沉降性能好。SBR工艺具有的特殊运行环境抑制了污泥中丝状菌的生长，减少了污泥膨胀的可能。同时由于SBR工艺的沉淀阶段是在静止的状态下进行的，因此沉淀效果更好。-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书SBR工艺可以根据所处理污水的性质及所需实现的处理目标的不同，选择相应的运行方式。根据处理目标的不同，SBR工艺可分为以有机物为主去除对象的基本运行模式以及以实现氮、磷去除为目标的脱氮、除磷和脱氮除磷运行模式。3．方案三方案三和方案一的区别在于将氧化沟换为A-O生物除磷工艺，其采用厌氧加好氧的处理工艺，能够保证较好的除磷效果。还有经其改进后的A2/O处理工艺，在厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境条件和不同种类的微生物菌群的有机配合，能同时具有去除有机物、脱氮除磷功能。但是，经过试验和运行实际发现，A-O工艺存在着下列问题：（1）除磷效率难于进一步提高，因为微生物对磷的吸收，即使是过量吸收，越是有一定限度的，特别是当进水BOD值不高或者废水中含磷量高时，由于污泥的产量低，将更是这样。（2）在沉淀池内容易产生磷的释放的现象，特别是当污泥在沉淀池内停留时间长时更是如此，应注意及时排泥和回流[2]。4．方案四方案四在前三种方案的基础上，综合各种废水处理工艺，将水解酸化池和SBR除磷反应池结合在一起。水解酸化的设计是合理的，水解酸化菌的世代周期较短，整个降解过程迅速，而且厌氧发酵控制在水解酸化阶段，可以避免进一步发酵产生臭气，有利于维护厂区的内部环境。SBR工艺采用间歇进水、间歇排水，SBR反应池有一定的调节功能，可以在一定程度上起到均衡水质、水量的作用。通过供气系统、搅拌系统的设计，自动控制方式的设计，闲置期时间的选择，可以将SBR工艺与调节、水解酸化工艺结合起来，使三者合建在一起，从而节约投资与运行管理费用。1.1工艺流程的确定1.1.1废水处理流程的确定-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书在上述各种除磷脱氮工艺中，对中小污水厂来讲，比较有发展前途的工艺是SBR工艺、氧化沟工艺。因为这两种工艺一般都不设初沉地，SBR工艺和合建式氧化沟工艺也不需要二沉地、污泥回流设施，因此，水、泥处理流程大为简化，可以达到占地少、能耗低、投资省。运行管理方便，符合当前污水处理工艺合建、简化发展的总趋势。而对于工业废水，特别是生产企业这样特殊水质的废水有很强的去除能力，处理效果能达到90%以上。结合近几年的工程实例，SBR工艺是处理工业废水比较合适的工艺流程。选择废水处理工艺，不仅要考虑废水中有害物质的组成，而且要了解所处理废水的水质、水量的瞬时变化情况，这些对选择废水处理工艺、处理设备和日后的运行管理都很重要。城市工业废水的处理方法与工艺流程的选择需进行详细的技术经济分析，确定最佳方案。首先应从改革工艺着手，尽可能减少废水量或降低废水浓度；其次是考虑综合利用的可能性，这不仅可以变废为宝，同时又降低了污染，减轻了处理的负荷。选择废水处理方法和流程时要因地制宜，同时要防止二次污染，保证废水处理后能达到预定的标准。从以上当前乙烯氧氯化法生产聚氯乙烯企业废水的资料来看，各种方法都有自己独到的优势，关键是要根据不同的废水水质来确定不同的组合，根据本次设计的废水水质，大致设计思路为：开始利用格栅和沉砂池去除少量粒径较大的悬浮固体，其后进入调节池调节水量、均化水质，利用潜污泵将污水提升。之后加混凝剂，混凝之后进入平流沉淀池进行沉淀，去除废水中大量的悬浮物，为后面的处理作准备，其中在平流沉淀池上设置刮泥刮渣机，去除表面的浮油。经过混凝沉淀之后，废液中还有许多难降解污染物，此时对其进行水解酸化，断裂难降解物质的化合键，提高其可生化性；最后对废液进行生化处理，采用SBR法比较适合，因为其特有的厌氧与好氧兼有的反应对废水中磷的去除尤为适合。出水达到排放标准，排入附近水体或市政排水管网。综上所述，本设计选择方案四作为废水处理的最优方案。1.1.1污泥处理流程的确定在废水处理系统中，典型的污泥处理工艺流程包括四个阶段。第一阶段为污泥浓缩，主要目的是使污泥初步减容，缩小后续处理构筑物的容积或设备容量；第二阶段为污泥消化，使污泥中的有机物分解，使污泥趋于稳定；第三阶段为污泥脱水，使污泥进一步减容，便于运输；第四阶段为污泥处置，采用某种适宜的途径，将最终的污泥予以消纳和处置。以上各阶段产生上清液或滤液其中含有大量的污泥物质，因而应送回污水处理系统中继续处理[1]。本设计废水中含磷量较高，所产生的污泥属于富磷污泥，污泥中的磷处于不稳定状态，一旦遇到厌氧环境，并存在易降解有机物时，便可大量释放出来。在污泥处理系统中，厌氧环境处处可见，浓缩池、消化池乃至脱水机或贮泥池中，皆存在厌氧环境。因此，要使污水处理系统得到较高的除磷效率，必须控制污泥处理区分离液中的磷的浓度。否则，这些磷将重新回到污水处理系统，导致除磷效果下降。常用的控制方法有二：一是控制污泥中的磷的释放；二是去除分离液中的磷。-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书浓缩工艺最好采用离心浓缩、絮凝机械浓缩或气浮浓缩池；污泥脱水的调质，最好采用无机混凝剂或有机高分子絮凝剂与无机混凝剂同时使用；当必须采用消化工艺时，可向消化池投加适量石灰或无机混凝剂，控制磷释放到消化池上清液中，称为磷的消化封闭。混凝沉淀池中产生的污泥占总产泥量的绝大多数，其有机物含量较高，必须进行消化处理。混凝沉淀池、水解酸化池和SBR反应池产生的污泥全部排入集泥井，集中后经提升泵提升进入气浮浓缩池进行浓缩，提高污泥的含固率。污泥经浓缩后进入好氧消化池进行消化作用，之后在进入污泥脱水间进行机械脱水，产生的泥饼外运。污泥浓缩池和消化池上清液以及脱水的滤液回流至调节池，同进水一起处理。将污水处理流程与污泥处理流程合并，具体工艺流程图见图2.2.图2.2废水厂处理工艺流程图-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书第一章废水处理构筑物设计计算1.1格栅的设计计算1.1.1设计说明污水的预处理设施主要包括格栅和沉砂池，它们常设置在污水处理工艺流程中的核心处理设施之前，虽然不能有力地去除污水中的溶解性有机污染物质，但对改善和提高后续核心处理设施的功效，往往是不可缺少的。格栅式由一组平行的金属栅条或筛网制成，安装在污水渠道上、泵房集水井的进口处理厂的端部，用以截流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。此设计中，采用细格栅，主要作用是拦截在聚氯乙烯生产中进入废水中的树叶、垃圾等杂质。1.1.2设计参数1．设计流量：。2．栅条间隙：。3．过栅流速：一般取0.6~1.0，本设计取0.9。4．格栅倾角：一般采用~，本设计5．格栅间工作台两侧过道宽度不应小于0.7。采用机械清除时，工作台正面过道宽度不应小于1.5。1.1.3设计计算1．栅槽宽度（1）栅条的间隙数,个式（3.1）式中——废水的最大设计流量，;——格栅倾角，（），取；——栅条间隙，，取；-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书——栅条间隙数，个；——栅前水深，，取；——过栅流速，，取。图3.1格栅设计计算示意图（单位：）格栅设两组，按两组同时工作设计，一格停用，一格工作校核。则：（个）（2）栅槽宽度设栅条宽度，则栅槽宽度为：式（3.2）2．通过格栅的水头损失（1）进水渠道渐宽部分的长度。设进水渠宽，其渐宽部分展开角度，进水渠道内的流速为。-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书式（3.3）（2）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度，（3）通过格栅的水头损失，式（3.4）式中——设计水头损失，；——计算水头损失，；——重力加速度，；——系数，格栅受污物堵塞时的水头损失增大倍数，一般采用3；——阻力系数，与栅条断面形状有关，可按手册提供的计算公式和相关系数计算。设栅条断面为锐边矩形断面，。3．栅后槽总高度，设栅前渠道超高4．栅槽总长度，-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书式中，为栅前渠道深，，则5．每日栅渣量，本设计格栅间隙为10，取污水。宜采用机械清渣。1.1.1格栅除污机的选用格栅选用两台回转式机械格栅，一用一备，型号为HG-1200，规格和主要技术参数见下表：表3.1格栅规格及主要技术参数表参数格栅宽度（mm）栅条间距（mm）整机功率(kW)栅条截面积格栅倾角HG-120012001.51.2钟式沉砂池的设计沉砂池的功能是利用物理原理去除污水中密度较大的无机悬浮物，如泥沙、煤渣等。沉砂池常见的形式有：平流式沉砂池、曝气式沉砂池、竖流式沉砂池及涡流式沉砂池。本设计采用国内通常采用的钟式沉砂池，其利用机械力控制水流流态与流速，加速砂粒的沉淀并使有机物随水流带走沉砂的装置。沉砂池由流入口、流出口、沉砂区、砂斗及带变速箱的电动机，-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书传动齿轮，压缩空气传送管和砂提升管以及排砂管组成。污水由流入口切线方向流入沉砂区，利用电机及传送装置带动转盘和斜坡式叶片，由于所受离心力的不同，把砂粒甩向池壁，掉入砂斗，有机物被送回污水中。调整转速，可达到最佳沉砂效果。沉砂用压缩空气经砂提升管，排砂管清洗后排除，清洗水回流至沉砂区，排砂达到清洁砂的标准。钟式沉砂池工艺图见图3.2。图3.2钟式沉砂池工艺图根据设计流量的大小，可选择调节池型号，选择300型，具体型号和尺寸见图3.3和表3.2。图3.3钟式沉砂池各部尺寸图-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书表3.2钟式沉砂池型号及尺寸表型号流量L/sABCDEFGHJKL3003103.051.00.611.200.301.550.450.300.450.801.351.1调节池的设计计算1.1.1设计说明工业企业所排出的废水，其水量和水质并不是稳定不变的，而且其变化幅度一般比城市污水相对较大。特别是在生产企业中，废水的产生量的大小会随着生产量的大小等因素波动变化。在废水处理系统中，水量和水质的变化将严重影响系统的正常工作，水质和水量的波动越大，处理效果越不稳定，甚至会使废水处理工艺过程遭受严重破坏，尤其是采用生物法处理废水时，微生物对废水中有毒物质非常敏感，超过所能接受的浓度，微生物的代谢作用就会受到抑制，甚至会造成微生物的死亡，即使是短时期的毒物冲击，也将引起处理水质的恶化。为了保证后续处理构筑物或设备的正常运行，减少水量和水质变动对废水处理工艺过程的影响，需对废水的水量和水质进行调节，设置调节池，使后续处理构筑物在运行期间内能够得到均衡的进水量和稳定的水质，并达到理想的处理效果。设置调节池的目的就是解决进水水量水质的变化与废水处理系统要求稳定的处理水量和水质这一矛盾的。调节池应该尽量减少或控制废水中各项指标的波动，提供后期处理过程的最佳条件。调节池的尺寸和形式应根据处理废水水量的大小及波动幅度而设定。水池的尺寸应足够大以完全吸收生产车间工作进度变化时引起的废水量的变化，并且可以降低定期排入的大量废液的浓度。工业废水处理系统设置调节池的主要目的有以下几个方面：(1).减少废水水量水质的变化对后续处理工艺的影响；(2).实现PH的完全控制，或者减少中和时所需要的化学药品的量；(3).控制进入市政系统的废水的排放速度，使负荷更均匀。(4).尽量避免有机物的变化对生物处理系统的冲击，防止高浓度的有毒物质进入生物处理系统；(5).尽量减小物化处理时废水流量的波动，使得化学药品的进料速度与进料装置的能力相符合；-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书1.1.1设计参数1．设计流量：2．设计水力停留时间：3．有效水深：h一般取2.0~5.0m，本设计取，超高取1.1.2设计计算1．调节池有效容积V：式（3.5）式中——废水的平均流量，m³/h——废水在调节池的停留时间，h2．调节池尺寸的计算设调节池为矩形，其有效水深采用5.0m，则池内水表面积为：设调节池池宽，则池长为：调节池进水管的管径选用，查水力计算表，得，。调节池池底设置集水坑，设池底坡度为，坡向集水坑，集水坑的尺寸为。整个调节池池体设于地下，采用钢筋混凝土结构，池顶加盖板，与地面相平。并应考虑防渗漏和防腐蚀的措施。以上尺寸为调节池内壁尺寸，施工时池壁厚为50，池底厚为100。具体尺寸见调节池详图。1.1.3污水提升设备废水进入调节池调节后，为便于后续的废水处理以自重流形式处理，故在调节池中设置潜污泵，进行污水提升。1．污水提升泵扬程的计算扬程可按下式计算：式（3.6）式中　——吸水地形高度，为集水池内最低水位与水泵轴线之高差；-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书——压水地形高度，为水泵轴线与输水点最高（即压水管出口处）之高差；、——污水通过吸水管路和压水路中的水头损失（包括沿程损失和局部损失）。应该指出，由于污水泵站一般扬程较低，局部损失占总损失比重较大，所以不可忽略不计。考虑到污水泵在使用过程中因效率下降和管道中因阻力增加的能量损失，在确定水泵扬程时，可增大安全扬程[5]。根据后文第五章中的高程计算，确定所需污水提升泵的扬程大约为8米，因此，污水提升泵扬程确定为10米。2．污水提升泵的选用本设计选用QW系列潜水排污泵，其主要适用于排送带固体及各种长纤维的淤泥、废水、城市生活污水。QW型无堵塞潜水排污泵是在引进国外先进技术的基础上，结合国内水泵的使用特点而研制成功的新一代泵类产品，具有节能效果显著、防缠绕、无堵塞、自动安装和自动控制等特点。在排送固体颗粒和长纤维垃圾方面，具有独特效果。该系列潜污泵采用独特叶轮结构和新型机械密封，能有效地输送含有固体物和长纤维。叶轮与传统叶轮相比，该泵叶轮采用单流道或双流道形式，它类似于一截面大小相同的弯管，具有非常好的过流性，配以合理的蜗室，使得该泵具有效率高、叶轮经动静平衡试验，使泵在运行中无振动。选用上海虹兴泵业制造有限公司生产的250QW500-10-30潜污泵，三台，两用一备，其性能参数详见表3.1：表3.1WQ型潜污泵的性能参数型号口径mm流量m³/h扬程m功率kW转速r/min效率%250QW500-10-30250500103098078.31.1.1调节池的搅拌设置在废水处理过程中，为使废水能够充分混合，避免悬浮物沉淀，调节池需安装搅拌设备进行搅拌。常用的方法有：水泵强制循环搅拌、空气搅拌和机械搅拌。-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书采用空气搅拌的调节池又称为是曝气调节池，在本设计中由于具有除磷要求，所以不适合采用曝气调节池。水泵强制循环搅拌，是在调节池底部设穿孔管，穿孔管与水泵压力水相连，用压力水进行搅拌。其优点是不需要再池内安装其他专用搅拌设备，并可根据悬浮物的沉积的程度随时调节压力水循环的强度。其缺点是穿孔管容易堵塞，检修也不太方便，影响使用。而且水泵强制循环搅拌只是适合于处理小水量污废水，本设计处理水量较高，所以最终采用潜水搅拌机进行机械搅拌。根据调节池的有效容积，选择8台JBJ—2200型折浆式潜水搅拌机，选用搅拌机相关参数如表3.2所示：表3.2JBJ-2200型搅拌机性能参数表参数型号叶轮直径(mm)电机功率(KW)水深h/mm主轴转速（r/min）JBJ-22002200225000511.1混凝沉淀池的设计计算1.1.1设计说明化学絮凝强化一级处理，是向污水中投加絮凝剂以提高沉淀处理效果的一级强化处理技术，该工艺由于受自然条件约束少、占地省、流程短、基建与运行费用低、操作简单而成为极具竞争力的废水处理方法。生产聚氯乙烯企业总排废水中污染物主要是悬浮物、胶体、磷和溶解性有机物，投加絮凝剂的一级处理能明显改善对悬浮及胶体有机物和磷的处理效果，提高了处理废水的水质，从而使原水的有机负荷降低，减少了后续出构筑物的的处理费用。该工艺特点如下：（1）通过投加絮凝剂，使微小的悬浮固体、胶体颗粒脱稳，聚集形成较大的颗粒，从而提高沉淀效率。（2）对悬浮物固体、胶体物质和磷的去除具有明显效果。一般固体去除率可达90%，BOD去除率为50%~70%。COD去除率为50%~60%，细菌去除率为80%~90%，总磷去除率为80%~90%。而使用常规初沉池时，其去除率分别为：悬浮固体50%~60%，BOD25%~40%，总磷10%。-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书（3）除磷效果好。一般单独采用生物除磷工艺很难满足出水含磷量低于0.5mg/L的排放要求。采用化学絮凝工艺的除磷效果将高于生物除磷，一般情况下，出水TP含量可满足低于0.5mg/L的排放要求（一级标准）。（4）采用化学絮凝工艺，使沉淀污泥的产量增加、浓度降低，初沉池产泥量增加50%~100%，污泥体积大，使污泥处理、处置的难度增加[6]。1.1.1混合池的设计计算1．混合池尺寸的计算混合池采用机械搅拌的混合方式，混合时间一般为10~60s，本设计采用60s。以聚合氯化铝作混凝剂，采用机械搅拌混合的方式，每座混合池有效容积：式（3.7）为提高浆板搅拌效率，混合池采用圆形。设混合池直径D=1.8m，则混合池水深为：取超高0.63m，则混合池总高为：H=2.87+0.63=3.50(m)2．搅拌器计算混合池壁设4块固定挡板，用带四叶的平浆板搅拌器[7]，每块挡板的宽度b=0.15m，其上、下缘离静止液面和池底都为0.4m，挡板长为：搅拌器设置两层，即，搅拌层间距采用1.0m。搅拌器直径，搅拌器距离池底高度为0.45m。搅拌器叶轮数。搅拌器宽度。搅拌器外缘线速度采用，搅拌器转速为：搅拌器旋转角速度：-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书计算轴功率：式（3.8）式中——水的相对密度，；——搅拌器半径；——重力加速度，；——阻力系数，0.2～0.5；需要轴功率：式（3.9）式中　——水的动力黏度，；——设计速度梯度，一般采用500～1000；计算结果，满足要求。传动机械功率取0.85，电动机功率：采用唐山清源环保机械（集团）公司生产地JBJ型折桨式混合搅拌机，两台。1.1.1机械絮凝池的设计计算废水与混凝剂在混合池内混合一分钟后直接溢流到凝聚池内进行凝聚，采用垂直轴式等径叶轮机械絮凝池，停留时间设为15分钟。-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书1．池体尺寸设计（1）有效容积W设计絮凝池池数n=2，絮凝时间采用15分钟，则：式（3.10）（2）池体平面尺寸为了便于安装搅拌叶轮，并根据沉淀池尺寸，絮凝池分为四格，每个内装设搅拌叶轮一个，各格之间设有过水孔的垂直隔墙导流，孔口位置采用上下交错位置排列，以使水流分布均匀。为加强搅拌效果，在池子周壁设四块固定挡板。絮凝池每格平面尺寸为：。絮凝池宽B=2.5m，长。（3）絮凝池高度H有效水深H´=，超高取ΔH=0.32m，则絮凝池总高度为：H=4.38+0.32=4.7m2．搅拌设备的设计计算（1）叶轮的构造参数叶轮直径D=80%B=2.5×0.8=2.0m，桨板长度取,,桨板宽度b=0.14m，每根轴上桨板数8块，内、外侧各4块。装置尺寸见下图（图3.4）-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书图3.4搅拌设备具体尺寸旋转桨面积与絮凝池过水断面积之比为：四块固定挡板宽×高=0.15m×1.2m，其面积与絮凝池过水断面积之比为：桨板总面积占絮凝池过水断面积：14.34%+6.58%=20.92%，小于25%，满足要求。叶轮半径：由叶轮半径与桨板宽度及桨板间净距之差可得：具体见图（图3.5）-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书图3.5叶轮与桨板具体尺寸（2）叶轮转数式（3.11）各格叶轮桨板中心点旋转直径为：式（3.12）式中——叶轮桨板中心点的线速，，，，第一排搅拌器转速：第二排搅拌器转速：第三排搅拌器转速：-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书第四排搅拌器转速：（3）叶轮旋转的角速度w：第一格：第二格：第三格：第四格：（4）叶轮功率：每个叶轮旋转时，克服水的阻力所消耗的功率式（3.13）式中——每个叶轮上的桨板数目；——桨板长度；——叶轮半径；——叶轮半径与桨板宽度之差；——叶轮旋转的角速度；——水的密度；——阻力系数，取1.20；——系数，。第一格外侧桨板：第一格内侧桨板：-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书第二格外侧桨板：第二格内侧桨板：第三格外侧桨板：第三格内侧桨板：第四格外侧桨板：第四格内侧桨板：所以，第一格叶轮：第二格叶轮：第三格叶轮：第四格叶轮：（5）所需电动机功率设四格的搅拌机叶轮合用一台电动机，则絮凝池所耗总功率为：搅拌器机械总功率，传动效率，则电动机所需功率为：-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书式（3.14）絮凝池具体尺寸布置见下图（图3.6，图3.7）：图3.6絮凝池平面图图3.7絮凝池剖面图-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书3.GT值水温时，，每格絮凝池有效容积为：式（3.15）则各格的速度梯度为：第一格：式（3.16）第二格：第三格：第四格：絮凝池平均梯度为：所以（在范围内）-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书1.1.1平流沉淀池的设计计算图3.8平流式沉淀池计算草图1．池子总表面积设表面水力负荷，池子总表面积为：式（3.17）2．沉淀部分的有效水深设沉淀时间，有效水深为：3．沉淀部分有效容积4．池长设最大设计流量时的水平流速，沉淀池的长度是：式（3.18）长深比为：（满足要求）5．池子总宽度6．池子个数（或分格数）-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书设2个池子，每个池子宽为：长宽比：（符合要求）7．污泥部分所需容积设两次排泥的时间间隔为（机械排泥），已知污水悬浮物浓度与去除率，污泥量可按下式计算：式（3.19）式中——设计日流量，；——进水与沉淀出水的悬浮物浓度，，在此经格栅和沉砂池后，；——污泥容重，一般取；——污泥含水率，。则单个沉淀池的污泥所需容积为：8．污泥斗容积污泥斗底采用，上口采用，污泥斗斜壁与水平面的夹角为，污泥斗的高度为：污泥斗容积为：-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书式（3.20）式中——斗上口面积，；——斗下口面积，。则：图3.9污泥斗平面尺寸9．污泥斗以上梯形部分污泥容积式（3.21）式中——污泥斗以上梯形部分上底长度，；——污泥斗以上梯形部分下底长度，。设池底坡度为0.01，梯形部分高度为：-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书则：10．污泥斗和梯形部分总污泥容积11．池子总高度设缓冲层高度，超高‘1.1水解酸化池的设计计算1.1.1设计说明水解酸化池是利用水解和产酸微生物，将污水中的固体、大分子和不易生物降解的有机物降解为易生物降解的小分子有机物，使得污水在后续的好氧单元能在较少的的能耗和较短的停留时间下得到处理。水解工艺是将厌氧发酵阶段过程控制在水解与产酸阶段。水解调节池是改进的升流式厌氧污泥床反应器，故不需要密闭的池子，不需要搅拌器，降低了造价。采用水解-活性污泥法与传统的活性污泥法相比，其基建投资、能耗和运行费用可分别节省30%左右。由于水解酸化池具有改善污水可生化性的特点，使得本工艺不仅适用于易生物降解的城市污水，同时更加适用于处理不易生物降解的某些工业废水，如纺织污水、印染污水、焦化污水、酿酒污水、化工污水、造纸污水等。水解酸化的目的，对于工业废水来说，主要是将其中难以生物降解的物质转变为易生物降解的物质，提高污水的可生化性，以利于后续的好氧生物处理[9]。虽然水解反应器的停留时间仅有2.5h，在相对较高的水力负荷下获得较高的悬浮物去除率，出水BOD/COD值有所提高，而且可取得高达40%、45%和80%的COD、、和SS去除率。设计的进水水质、出水水质、去除率如下：-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书表3.3水解酸化池处理效果参数表水质指标COD()()SS()进水450230288出水247.513857.6去除率45%40%80%1.1.1设计计算1．水解池的容积计算V==式（3.22）式中——设计流量，；——水力停留时间，取=2.5h。设计两组水解池，采用矩形结构。设水深h=4.0m，则该矩形反应器的池底面积，设水解池的池底为m，则该水解酸化池的容积为。2．水解池上升流速核算反应器的高度确定后，反应器的高度与上升流速之间的关系如下：式（3.23）式中——上升流速，；H——反应器的高度，m。。3．布水系统的设计计算为了保证水解酸化池运行负荷的均匀，设计良好的配水系统是很必要的。配水系统的作用在于使水在整个反应池面积上均匀分布,配水均匀性对反应池的处理效果影响很大。配水不均匀，部分污泥悬浮层膨胀不足，部分污泥悬浮层膨胀过甚，甚至会招致污泥悬浮层发生移动，造成污泥大量流失，影响处理效果[10]。水解池的水流上升流量为：-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书式（3.24）式中V——水解池的容积，；——水力停留时间，h。（1）干管的设计干管采用钢管，起端直径为300，此后逐段缩小,起端流速为：式（3.25）（2）支管的设计每根干管逐段分出12条支管，两两相对，相邻间距为3.5m，每根支管长1.75m，每根支管的进口流量为，支管直径选用100mm，采用钢管，查水力计算表得支管流速为，。每根支管再接分支管两根，每根长875mm，流量为，直径50mm，采用钢管，查水力计算表得分支管流速为，。每根分支管连接两根配水支管，每根长875mm，流量为，直径32mm，同样采用钢管，查表的配水支管的流速为，。(3)孔口的设计计算孔口流速采用，则孔口总面积，配水系统的开孔比。孔口直径采用10，每个孔口面积为,则孔口数。每根支管孔口数为，取12个孔，分两排布置，孔口向下与中垂线夹角交错排列，每排6个孔，孔中心距。穿孔支管孔口位置如图3.9所示。-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书图3.9穿孔支管孔口位置示意图4．配水系统的水头损失计算a.沿程水头损失的计算该配水管路可看作沿程均匀泄流，其中配水干管和配水支管均均匀泄流，最末端的输出流量。则可根据公式（3.25）计算沿程水头损失。式（3.26）式中——管道比阻，；——管道长度，；——管道起端总流量，。式（3.27）式中——管道粗糙系数，当采用钢管时；——管径，。则：-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书图3.10管道损失计算示意图a.局部水头损失的计算该配水系统的局部水头损失发生在配水系统出现的各个弯管、三通、四通以及阀门等，经粗略计算局部水头损失为：总水头损失为：式（3.28）5．出水收集的设计在出水槽上加设三角堰，出水设置在水解池的顶部，尽可能均匀的收集处理过的废水，出水槽可采用钢板制成，在出水槽上旁设置一根的排水管。6．排泥系统的设计a.产泥量的计算产泥系数：；设计流量：；进水COD浓度：；-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书COD的去除率：。则水解酸化池的总产泥量为：式（3.29）设污泥的含水率为98%，因含水率〉95%,所以，则污泥产量为：式（3.30）b.排泥系统的设计在出水端处设置排泥斗，每池设三个并列的排泥斗，斗下底设置直径为200mm的排泥管排泥。1.1配水井的设计计算1.1.1设计说明废水经水解酸化池处理后，需设4座生化反应池，且生化处理为间歇性操作，所以需要设一储水池即配水井对水量进行调节，并进行水量均匀分配。绝大多数配水设施采用水力配水，不仅构造简单，操作也很方便，无需人员操作即可自动均匀的配水。常见的水力配水设施有对称式、堰式和非对称式。对称式配水为构筑物个数成双数的配水方式，连接管线可以是明渠或暗管。其特点是管线完全对称（包括管径和长度），从而使水头损失相等。此配水方式的构造和运行操作均较简单。缺点是占地大、管线长，而且构筑物不能过多，否则会使造价增多。堰式配水是污水处理厂常用的配水设施。进水从配水井底中心进入，经等宽度堰流入各个水斗再流向各构筑物。这种配水井是利用宽度堰上水头相等、过水流量就相等的原理来进行配水的。堰可以是薄壁或厚壁的的平顶堰。其特点是配水均匀不受通向构筑物管渠状况的影响，即使是长短不同或局部损失不同也均能做到配水均匀，因而可不受构筑物平面位置的影响，可以对称布置也可以不对称布置。这种配水井的优点是配水均匀误差较小，缺点是水头损失较大。-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书非对称配水的特点是在进口处造成一个较大的局部损失（如孔口）入流等，让局部损失远大于沿程损失，从而实现均匀配水。其优点是构造和操作都较简单，缺点是水头损失较大，而且在流量变化时配水均匀程度也会随之变动，低流量时配水均匀程度就差，误差也大。1.1.1设计计算1．进水管管径配水井进水管的设计流量为，当进水管管径时，查水力计算表，得知，满足设计要求。2．配水井容积及尺寸计算SBR反应池的每个工作周期为8小时，进水时间为2个小时，4个SBR池可依次轮流进水，恰好可以不间断供水，维持处理工艺的正常运转，设配水井的储量为15分钟的来水，故配水井的有效容积为。设配水井水深为5m，则配水井半径为：，取3．矩形宽顶堰进水从配水井底中心进入，经等宽度堰流入四个水斗，再由四个主管道接入4座生化反应池，。配水采用矩形宽顶溢流堰至配水管。（1）堰上水头H：因单个出水溢流堰的流量也需要　一般大于采用矩形堰，小于采用三角堰，所以本设计采用矩形堰（堰高h取0.5m）。矩形堰的流量：式(3.31)式中——三角堰的流量，——堰上水头，m——堰宽，m,取堰宽；-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书——流量系数，通常采用0.327~0.332，取0.33则：（2）堰顶厚度B根据有关实验资料，当时，属于矩形宽顶堰。取，则（在2.5~10范围之间），所以，该堰属于宽顶堰。4．配水管管径配水井出水流量，出水管管径时，查水力计算表，得知。1.1SBR反应池的设计计算1.1.1设计说明1．概述SBR（SequencingBatchReactor）是序批式间歇活性污泥法（又称序批式反应器）的简称。它是目前国内外受到广泛重视、研究和应用日趋增多的一种污水生物处理新技术。随着城市建设和发展的生态化、乡村化，建设中小规模的污水处理设施易于使处理出水就地达标排放，避免因大规模集中排放而造成的对受纳水体的过大的生态压力，同时亦利于废水的分散回用，便于基建投资的筹措，其污水的收集与排放具有明显的分散和小型化的特点；此外，自20世纪90年代中期以来，水环境治理的主要任务已在严格控制工业废水排放和有机污染同时，十分强调水体富营养化的控制，废水中的氮、磷的控制已成为选择废水处理工艺必须考虑的问题。因此，SBR作为一种适用于中小规模处理和具有良好氮、磷去除效果的废水处理工艺变应运而生。-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书我国对SBR污水生物工艺的研究和应用始于20世纪80年代中期。1985年，上海市政工程设计研究院设计的我国第一座SBR工艺污水处理站投产使用，经多年的实际运行实践表明了良好的处理效果。此后，许多研究机构和高校对该工艺应用于不同废水处理中脱氮除磷效果的改进、污泥膨胀的控制、系统的自动化控制以及滗水装置的研制等进行广泛深入的研究，各地相继建成并投入运行了一大批SBR及其变形工艺的城市污水处理厂，并广泛应用于众多工业废水的处理。2．SBR工艺的流程和原理（1）基本工艺流程SBR工艺是由按一定时间顺序间歇操作运行并在单个反应器内完成全部操作和运行过程的处理工艺。传统意义上（经典）SBR工艺，其一个完整的运行周期包括五个阶段，按顺序依次运行组成：进水期、反应期、沉淀期、排水排泥期、闲置期。一个循环完成，后继以下一个循环，周而复始，运行不息。图3.11所示为SBR处理工艺一个运行周期内的操作过程。图3.11SBR法一个运行周期的操作程序工艺中除曝气池外，不许设置初沉池和二次沉淀池及回流泵等设施。进水期间，进水的水量、水质的变化，对处理后的水质的变化影响不大，故亦不需设置水量调节池。整个工艺显得简洁紧凑。a进水进程：当废水进入反应器内，池内水位逐渐上升，到最高水位乃停止。b反应过程：如果进行曝气，则工况处于好氧情况下，有好氧生物反应发生；如果进行搅拌，则处于缺氧情况下；如果既不曝气又不搅拌，则处于厌氧情况下。根据净化要求，统筹考虑三种情况，从而可促进一些重要的生化反应，诸如厌氧释磷、反硝化脱氮等过程的进行。c沉淀过程：停止曝气，也停止搅拌，混合液中污泥通过重力沉降实现固液分离，澄清的上层净化水待排除。由于静置沉降，因此沉淀效率颇高。d排放过程：-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书沉淀过程结束过将上清夜外排，池内水位逐渐下降，待水位达最小水位时停止。对所沉降下来的污泥将剩余部分外排，以便进一步处置与处理。f待机过程：为维持污泥的活性，必须进行搅拌或曝气是之再生；如考虑节能或在厌氧状态下释出磷，也可不进行搅拌或曝气。（2）基本原理从复合流态理论讲，在SBR反应器的一个运行周期内，反应期间的水力流态属于空间上的完全混合，同时由于在该期间反应器停止进水，因而其水力流态犹如连续流活性污泥曝气池属于空间上的推流式一样，其则属于时间上的推流式；此外，SBR按时间序列周期运行，因而在前后周期间，又属于理想的时间推流式，完全不存在返混现象。因而，该反应器具有周期内的空间尺度的完全混合与时间维度的理想推流式相结合、周期间则是序批间的理想推流、并以理想推流式反应器为显著特征的复合流态特征。这种复合流态特征不仅充分利用了完全混合流态和推流式所具有的一系列优点，同时克服了两者的不足。从反应动力学理论讲，在SBR反应器一个周期的运行过程中，微生物的成长依次经历了对数增长、慢速增长及内源呼吸等阶段，对有机污染物的去除也相应表现了零级和一级反应动力学。从理想沉淀池原理讲，以经典SBR运行方式操作的SBR工艺其沉淀期的沉淀过程堪称理想絮凝沉淀的典范。由于沉淀过程在无进水的情况下进行，属于完全意义上的静止沉淀，因而不仅使污泥絮凝作用得到充分发挥而可获得理想的沉淀效果，而且污泥沉降过程中不受外部因素的干扰，具有较快的沉降速度，可在较短时间内实现泥水的有效分离。从微生态多样性原则讲，SBR工艺的运行方式，尤其是按具有脱氮除磷功能方式运行时，决定了其反应器中多样性的微生态环境。通过反应器进水、反应、搅拌、沉淀和闲置等一系列不同的操作过程在同一空间、不同时段的运行，交替出现厌氧、好氧和缺氧的环境条件，利于使具有不同降解功能的微生物协同生长，从而使该工艺不仅具有高效的有机物处理率，同时具有良好的脱氮除磷效果，还可实现对难生物降解有机物的去除，由此强化了该工艺的处理功能，促进了系统运行的稳定性。（3）SBR除磷工艺流程由于本设计要求具有除磷功能，因此将其基本运行模式改进成为具有除磷功能的SBR工艺运行模式。运行方式如图3.12所示。-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书图3.12具有除磷功能的SBR法的操作程序在进水阶段，需要严格采用限量曝气的操作方式以使污泥在厌氧条件下，充分利用进水的基质，实现磷的释放。在该阶段，需设置搅拌设备进行良好的搅拌，使入流污水与前一周期留在池内的污泥充分混合接触，并控制良好的厌氧环境，聚磷菌在该阶段中进行磷的释放，为吸磷做准备，因此该混合液内的DO值应保持在0.2mg/L以下。第二阶段为曝气期，开启曝气系统为混合液曝气，该阶段工作状态为好氧，除进行BOD分解外，聚磷菌在该阶段将过量吸收磷，因而DO值应保持在2.0mg/L以上，以便促进磷的充分吸收。另外，该阶段曝气时间不宜太长，以免发生硝化，因为硝化产生出的磷酸盐会干扰前一阶段磷的释放，降低除磷率。将曝气阶段后的沉淀、排水、排泥三个阶段作时序和操作方式的改变，将基本运行方式中的沉淀、排水、排泥操作顺序改为沉淀排泥、排水的运行方式，即在沉淀阶段的同时进行排泥的操作，而将排水阶段作为最后一道工序进行。这样改进的主要目的是防止磷的二次释放，使聚磷菌在释磷之前便以剩余污泥的形式排出系统，从而保证有效地磷的去除效果。第四阶段为排水期，利用滗水器将上清液排出系统。按照此方式运行时，一般可获得90%左右的除磷效果，其运行周期一般应控制在6到10小时之间。（4）SBR工艺的性能特点SBR污水生物处理工艺师一项颇具竞争力的技术。1984-1985年美国国家环保局和日本下水道协会分别发表了SBR污水生物处理技术的评价报告，确认SBR具有以下特点：工艺流程简单，调节池容积小或可以不设调节池，不设二次沉淀池，无污泥回流；投资省，占地少，运行费用低；反应过程基质浓度梯度大，反应推动力大，处理效率高；耐有机负荷和有毒物负荷冲击能力强，运行方式灵活，静止沉淀，出水水质好；-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书厌氧（缺氧）和好氧过程交替发生，泥龄短且活性高，同时脱氮除磷。与传统的活性污泥法相比，SBR工艺具有如下优点：工艺简单、造价低；良好的处理效果；较高的脱氮除磷效果；良好的污泥沉降性能；良好的抗冲击负荷能力等。因此，SBR生物处理工艺备受中小型水处理工程青睐。不同类型SBR的特点总结如表3.4所示：表3.4不同类型SBR的特点总结特点经典SBRICEASCASSUNITANK沉淀性能好，处于理想沉淀状态是不是不是不是抑制污泥膨胀（选择性标准）强弱（通过选择段改善）弱（通过预反应改善）弱抑制难降解污水效率高（生态多样性）强弱弱（通过预反应改善）非常弱脱氮除磷效果（厌氧、缺氧和好氧等）N、PNN、P由于处于理想推流状态，有机物去除率高是不是不是不是不需二沉池和污泥的回流，工艺简单是是需要回流是连续进水不是是是是连续出水不是不是不是是1.1.1设计SBR进水的水质水量1．处理水量确定本设计的设计水量为21000。2．进水水质预处理及混凝沉淀池去除废水的60％后值为：水解酸化池去除废水BOD的40%，SBR进水的BOD为：-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书预处理及混凝沉淀池去除废水的55％后值为：水解酸化池去除废水COD的40%，SBR进水的COD为：预处理去除SS的10%，混凝沉淀池再去除80%，水解酸化再去除80%，SBR进水的SS为：同样的计算方法计算出SBR进水的P和色度：色度=760倍倍氯乙烯在平流沉淀池中利用刮油刮渣机已基本去除干净。所以，的进水水质与出水水质要求为：表3.5   SBR池进水水质及出水要求项目BOD5（mg/L）COD（mg/L）SS（mg/L）磷化物（mg/L）色度进水水质138247.557.66.08121.6倍出水水质要求≤30≤80≤70≤1.0mg/L≤80倍1.1.1设计计算1．运行周期说明SBR运行每一周期设为8h，其中不设闲置阶段。设反应器个数周期时间周期数-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书每周期处理水量其中，进水时间：式(3.32)根据滗水器性能设置，排水时间：反应曝气时间：为了便于设计和管理，反应曝气时间设计为，其中前1h不曝气，后3h曝气。反应时间比：2．SBR反应池容积计算（1）曝气池体积计算式(3.33)式中——设计污泥龄，取——污泥产率系数，取（Y=0.4~0.8）——污泥自身氧化系数，取（=0.04~0.75）（2）复核污泥负荷式(3.34)-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书（3）污泥体积的计算SBR反应池每运行一个周期所需的污泥量为：式(3.35)设沉淀后污泥的，则污泥体积为：式(3.36)（4）反应池进水容积（5）反应池容积的确定两种反应池容积计算方法所得结果基本一致，所以，最终确定SBR反应池的有效容积为。（6）反应池构造尺寸的说明设四个长方形SBR反应池，合建，每个池子长宽为，水深5.0m，超高0.5m，即池深5.5m。3．复核出水：式(3.37)-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书式中，为动力学参数，取值范围0.0168～0.0281。复核结果表明，出水达到设计要求。4．排泥量与排泥系统的设计计算（1）剩余污泥产量：剩余污泥由生物污泥和非生物污泥组成。剩余生物污泥计算公式：式(3.38)式中——出水SS中VSS所占比例，一般=0.75；——活性污泥自身氧化系数，与水温有关，水温为20时，，不同水温时应进行修正。本设计废水平均温度T=8：剩余生物污泥量：非生物污泥量：式(3.39)剩余污泥含水率按98%计算，湿污泥量：式（3.40)（2）排泥系统-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书每池池底坡向排泥坑坡度，池出水端池底设排泥坑一个，每池排泥坑中接出泥管DN300一根，剩余污泥在重力作用下排入集泥井。5．设计需氧量及曝气系统设计计算（1）设计需氧量计算SBR反应池需氧量计算式为式(3.41)式中——微生物代谢有机物需氧系数；——污泥需氧系数。根据类似工程经验数据，取，，需氧量为：式(3.42）（2）标准需氧量计算式（3.43）式中——20时氧在清水中饱和溶解度，；——氧总转移系数，；——氧在污水中饱和溶解度修正系数，；——因海拔高度不同而引起的压力系数，按下式计算；式（3.44）——所在地区大气压力，Pa；——设计污水温度，T=8；-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书——设计水温条件下曝气池内平均溶解氧饱和度，mg/L，按下式计算；式（3.45）——设计水温条件下氧在清水中饱和溶解度，mg/L；——空气扩散装置出的绝对压力，Pa，——空气扩散装置淹没深度，m；——气泡离开水面时含氧量，%，按下式计算；式（3.46）——空气扩散装置氧转移效率，%，可由设备样本查得；——曝气池内平均溶解氧浓度，。工程所在地大气压力应与大气压接近，设p为Pa，压力修正系数：微孔曝气头安装在距池底0.5m,淹没深度H=4.5m，其绝对压力为：式（3.47）微孔曝气器的氧转移效率为20%,气泡离开水面时含氧量：废水平均水温8，清水氧饱和度为11.81mg/L,曝气池内平均溶解氧饱和度：-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书式（3.48）标准需氧量：式（3.49）（3）空气用量：式（3.50）采用4座SBR池，每座。（4）曝气器的选用采用HSB型散流曝气器，选用曝气器的相关参数如表3.4。表3.6HSB型散流曝气器性能规格型号曝气量m³/h服务面积m²/个氧利用率外形直径mm动力效率HSB30~5237.2~7.6%6002.51-2.65按照每个曝气头的曝气能力，则每座池子至少需要曝气头个数531.42/30=17.71个，即18个。若按照每个曝气头的服务面积计算，则需要曝气头个数：个，综合考虑，则安装143个曝气头。（5）空气管路计算-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书按图3.25所示的曝气平面图，布置空气管道，在每个反应池中设1根空气支管，每根支管连接13个侧管，则每个侧管的空气扩散器的数目为：（个）每个空气扩散器的配气量为：将已布置的空气管路及布设的空气扩散器绘制成空气管路计算图（见图3.13），用以进行计算。图3.13空气管路计算图选择一条从鼓风机房开始的最远最长的管路作为计算管路。在空气流量变化处设计算节点，统一编号后列表进行空气管道计算，见表3.7。空气管道系统的压力损失为曝气器的压力损失为-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书管路富余压头为表3.7空气管路计算表管段编号管段长度(m)空气流量(m³/min)空气流速(m/s)管径(mm)配件管段当量长度(m)管段计算长度(m)压力损失9.8(/m)9.8()LD28-271.50.070.2340三通一个1.182.680.200.5427-261.50.130.4640三通一个1.182.680.220.5926-251.50.190.6940三通一个1.182.680.250.6725-241.50.260.9240三通一个1.182.680.270.7224-231.50.321.1540三通一个1.182.680.290.7823-221.50.381.3840三通一个1.182.680.310.8322-211.50.441.6140三通一个1.182.680.330.8821-201.50.501.8440三通一个1.182.680.360.9620-191.50.562.0740三通一个1.182.680.381.0219-181.50.622.3040三通一个1.182.680.401.0718-172.50.692.5340三通一个,弯头一个1.634.130.431.7817-162.01.382.9350三通一个1.183.180.150.4816-152.02.074.3950三通一个1.183.180.180.5715-142.02.765.8650三通一个1.183.180.210.6714-132.03.457.3250三通一个1.183.180.250.8013-122.04.148.7850三通一个1.183.180.270.8612-112.04.835.2370三通一个1.183.180.300.9511-102.05.525.9870三通一个1.183.180.331.05-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书10-92.06.216.7370三通一个1.183.180.361.149-82.06.907.4870三通一个1.183.180.391.24续表管段编号管段长度(m)空气流量(m³/min)空气流速(m/s)管径(mm)配件管段当量长度(m)管段计算长度(m)压力损失9.8(/m)9.8()8-72.07.598.2370三通一个1.183.180.421.347-62.08.288.9870三通一个1.183.180.451.436-56.08.979.7370弯头两个，三通一个，闸门一个、2.588.580.504.295-41.08.974.76100三通一个1.182.180.300.654-331.017.949.52100三通一个1.1832.180.6019.313-21.026.9114.28100三通一个2.182.641.02.642-120.035.8819.04100弯头两个，三通一个，闸门一个、2.5822.581.8842.45　合计87.10则曝气系统的总压力损失为：（6）鼓风机的选定空气扩散器安装在距池子0.5m处，因此，空气压缩机所需的压力为：式中，空气压力，空气扩散器距水面的距离，所以，总压力-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书根据所需空气量和所需压力，采用RRE-150型罗茨鼓风机，采用两台，一用一备。其具体规格参数见表3.8。表3.8RRE-150型罗茨鼓风机的规格参数型号口径（mm）转速（r/min）排气压力（KPa）进口流量（m³/min）轴功率（kW）电机功率（kW）RRE-150150A125058.836.949.5556．SBR反应池的运行控制进水开始与结束由水位控制，曝气开始由水位和时间控制，曝气结束由时间控制，沉淀开始与结束由时间控制，排泥的开始与结束也由时间控制，排水开始由时间控制，排水结束由水位控制。采用自动化管理设备，人、计算机、PLC和现场设备相互联系，计算机实现对全厂运行情况有序的、集中的管理，保证操作人员对整个系统的监控。7．滗水器的选型：滗水器是的生化反应的沉淀阶段，为排除与活性污泥分离后的上清液的专用设备。它广泛用于城市污水、化工、印染、食品等行业的污水处理工程。根据本设计可知，由于滗水器排水时间为2h，故出水管流量：结合SBR反应池的尺寸及曝气器的布置方式，选用湖北洪城通用机械股份有限公司生产地XB型旋转滗水器，其适用于各种大中型城市生活污水处理和各类工业水处理。其结构特点是：XB型旋转滗水器滗水深度可达4米，由全不锈钢或铝镁合金制作，水下部分为复合润滑轴承和带Y型密封圈的旋转接头，以保证密封性；它采用四连杆驱动机构，使堰口下降速度均匀。该滗水器运行过程处在最佳的堰口负荷范围内，且堰口处设有档渣板以确保出水水质。其机械部件少，运行费用低，并选用了先进的变频器和移动开关，可根据水质水量变化无限调节滗水时间与滗水器运行范围，可与中心控制室联网，实现全自动化运行管理。XB型滗水器可追随水位连续、定量排水，滗水深度大，动作平稳可靠，液面无搅动。整机耗能少，使用寿命长。-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书其具体规格参数见表3.9。表3.9XB型滗水器具体规格参数型号流量（）堰长L（m）滗水深度（m）功率（kW）100012355-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书第一章污泥处理构筑物设计计算1.1设计说明污泥是水处理过程的副产物，包括筛余物、沉泥、浮渣和剩余污泥等。污泥体积约占处理水量的0.3%~0.5%左右，如水进行深度处理，污泥量还可能增加0.5~1倍。污泥中含有大量的有害有毒物质，因此污泥需要及时处理与处置。污泥处理就是使污泥减量、稳定、无害化及综合利用。具体就是：确保水处理的效果，防止二次污染；使容易腐化发臭的有机物稳定化；使有毒有害物质得到妥善处理或利用；使有用物质得到综合利用，变害为利。根据污泥的性质与数量、投资情况与运行管理费用、环境保护要求以及有关法律与法规、城市农业发展情况及当地气候条件等情况综合考虑，确定最终的设计方案，废水处理系统中所产生的污泥斗集中到污泥集泥井，在由污泥提升泵送至污泥浓缩池，经浓缩后的污泥重力流到消化池，污泥消化后到脱水机房脱水，形成泥饼外运。1.2集泥井的设计计算1.2.1污泥产量[6]：1．混凝沉淀池污泥量：式（4.1）含水率为96%2．水解酸化池污泥量：，含水率98%3．SBR生化池剩余污泥量：，含水率98%1.2.2集泥井容积计算1．每天处理污泥总体积为式（4.2）-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书2．集泥井容积考虑到各构筑物间歇排泥，每日总排泥量为288.08，需在1.5h内抽送完毕，集泥井容积确定为污泥泵提升流量（684.6）的10min的体积，即有效容积为76.07。设有效容积占总容积的85%，则总容积为V=76.07/0.85=89.48，取90.0。设置一座集泥井，集泥井的有效泥深为5.0m，则其平面面积为，设为圆形，则集泥井直径。设计集泥井尺寸为，集泥井为地下式，池顶加盖，由潜污泵抽送，集泥井最高泥位-1.0m，最低泥位-6.0m，池底标高-6.0m，超高取1.0m。1.1污泥提升泵房的设计计算1.1.1污泥提升泵站扬程的计算污泥提升泵的扬程与污水提升泵扬程的计算相同，可按下式计算：式（4.3）式中——吸水地形高度，为集水池内最低水位与水泵轴线之高差；——压水地形高度，为水泵轴线与输水点最高（即压水管出口处）之高差；和——污水通过吸水管路和压水路中的水头损失（包括沿程损失和局部损失）。由第五章中的高程布置可知。吸泥管的水头损失，每日产生的污泥量为，则污泥泵提升流量，选用三台污泥提升泵，两用一备用，则每台污泥提升泵的提升流量，选用管径，设吸泥管的长为，，-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书则吸泥管的沿程水头损失，局部水头损失按沿程水头损失的30％计，，综上计算得。出泥管的水头损失，泵的出泥管的设计出水流量,选用管径,查水力计算表知（压泥管的流速一般不小于，符合要求），设压水管的管长为，则压水管的沿程水头损失，局部水头损失按沿程水头损失的30％计，则局部水头损失，综上计算得。在选泵时需考虑的安全扬程，则综上计算，该污泥泵站所需的扬程确定为。1.1.1污泥泵的选型选用上海虹兴泵业制造有限公司生产的200WQ400-10-22型潜污泵三台，两用一备，该泵性能参数见表4.1：表4.1200WQ400-10-22型潜污泵性能参数型号口径（mm）流量（m³/h）扬程（m）功率（kW）转速r/min效率%200WQ400-10-22200400102298077.81.2污泥浓缩池的设计计算1.2.1设计说明[6]污泥浓缩的目的在于去除污泥颗粒间的空隙水，以减少污泥体积，为污泥的后续处理提供便利条件。一般的污泥浓缩方法有：重力浓缩池、离心浓缩法和气浮浓缩法，微孔滤机浓缩及隔膜浓缩等方法。重力浓缩法：适用于活性污泥、活性污泥与初沉污泥的混合体以及消化污泥的浓缩，不宜用于脱氮除磷工艺产生的剩余污泥。重力浓缩池按其运行方式分为连续式重力浓缩池和间歇式重力浓缩池。连续式重力浓缩池可采用竖流式、辐流式沉淀池的形式，一般都是直径5-20m-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书圆形或矩形钢筋混凝土构筑物。可分为有刮泥机与污泥搅动装置的浓缩池，不带刮泥机的浓缩池，以及多层浓缩池等三种。间歇式重力浓缩池是间歇进泥，因此，在投入污泥前必须先排出浓缩池已澄清的上清液，滕出池容，故在浓缩池不同高度上应设多个上清液排出管。离心浓缩法：利用污泥中的固体、液体的比重差，在离心力场所受到的离心力的不同而被分离，此法占地面积小，造价低，但运行费用与机械维修费用较高。间歇操作管理麻烦，且单位处理污泥所需的池体积比连续式的大。气浮浓缩：按气浮原理，污水中的絮凝体由于吸附了大量的微气泡，使絮凝体的浮力加大，一起随气泡上浮，上浮后的絮凝体被设备刮除，澄清液从池底部排出，气浮浓缩池适用粒子易于上浮的疏水性污泥或悬浮液很难沉降且易于凝聚的场合。且适用于相对密度接近1.0的疏水性物质，如好氧消化污泥、接触稳定污泥、延时曝气活性污泥和一些工业的含油废水等，可将含水率为99.5%的活性污泥浓缩到94%~96%。气浮浓缩由于在好养状态中完成，而且持续时间较短，因此适用于脱氮除磷系统的污泥浓缩。初沉污泥、腐殖污泥、厌氧消化污泥等，由于相对密度较大，沉降性能好、絮凝性能差，不适于气浮浓缩。1.1.1污泥浓缩池的选择综合考虑，采用气浮浓缩池，气浮浓缩系统由加压泵、溶气罐、气浮池溶气释放器和排泥设备组成。本设计采用无回流式气浮浓缩，如图4.1所示。图4.1无回流气浮浓缩原理图1.1.2气浮浓缩池的设计计算1．污泥平均含水率为：可采用无回流加压溶气气浮浓缩。-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书2．确定溶气比：用全部污泥加压溶气，则溶气比为：式（4.4）式中——在1atm下（101325Pa），水中空气饱和溶解度，，空气在水中溶解度×空气容重，10时，——溶气效率，即回流加压水中，已达到空气饱和系数，一般为50%~80%——入流污泥固体浓度——所加压力，一般为，取，一般为0.005~0.04取0.8，入流污泥固体浓度，故，得（2~4之间）3．气浮池面积A：用表面水力负荷计算，取表面水力负荷（）则气浮池面积为：（污泥总流量为）4．用表面固体负荷校核式（4.5）结果在范围内，符合设计规定。5．气浮池池形计算一般当池子处理能力<100时，多采用矩形池（见图4.2）。-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书图4.2矩形气浮池浓缩池故本设计采用矩形池，长：宽=（3~4）：1，取长为8.0m，宽为2.5m，则表面积。6．气浮池有效水深气浮池有效水深决定于气浮停留时间，根据气浮停留时间与气浮污泥浓度的关系，可知，当气浮污泥固体浓度要求达到6%时，气浮停留时间T=80min，考虑1.5的安全系数，设计停留时间T=120min=2.0h，则式（4.6）7．气浮池总高H超高采用0.5m，刮泥机高度0.35m，则8．溶气罐容积一般加压水停留时间为1~3min，设计采用3min，溶气罐容积溶气罐直径：高度=1：（2~4），若D=0.9m，则高度式（4.7）-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书1.1消化池的设计计算1.1.1设计说明本设计所处理废水中的磷含量较高，导致污泥中也含有大量的磷。富磷污泥中的磷处于不稳定状态，一旦遇到厌氧环境，并存在易降解的有机物时，便可以大量释放出来。因此，要使污水处理系统得到较高的除磷效果，必须控制污泥处理区中磷的浓度，或采取一定的控制方法。在本设计中，采用好氧消化的方法并投加适量的石灰或无机混凝剂，控制磷释放到消化池上清液中。1.1.2好氧消化的工作原理好氧消化是将初次沉淀池等的剩余活性污泥混合后，持续曝气一段时间，其好氧微生物的生长阶段超过细胞合成期，达到自身氧化期即内源呼吸期。在进行内源呼吸的过程中，污泥中的细菌由于缺乏食物而逐渐死亡。这时死亡细菌体内含有的物质最大限度的被用于活细菌的养分。这一过程一直持续到污泥中细菌的养分全部用完。即污泥中只存在原有的无机非分解物质和细菌体内的非活性物质，如生物难于分解的细胞壁。这时便认为污泥的氧化分解作用停止，污泥也趋于稳定状态。好氧消化的目的是减少最后要处置的污泥量，使污泥稳定化。污泥量的减少时因为大部分污泥可经氧化转换成为挥发性物质、、。随着污泥中有机物VSS的数量减少，同时耗氧量也降至最低。其充氧方式可以用表面曝气机，也可以用鼓风曝气的任何形式（除微孔曝气）。除充氧外，还起搅拌作用，以免污泥发生沉淀，形成死区面产生厌氧消化。1.1.3好氧消化的优缺点1．优点：（1）污泥在敞开式的消化池中，不需要加温和投加任何物质的条件下，对污泥进行曝气，达到自身氧化。因此有机物质的可生物降解部分占MLVSS得80%被氧化去除，故消化程度高，产泥量少。（2）好氧消化的污泥生物稳定性比厌氧消化好，稳定后的最终产物没有臭味，不易被破坏，易于脱水处置。（3）消化时间短，反应速度快，构造简单，运行方便，易于管理，基建费比厌氧消化低。-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书（4）上清液BOD浓度低，一般为50-500mg/L。（5）消化污泥的肥分高，易被植物吸收。（6）对有毒物质不敏感，控制比较容易，很适合处理工业废水的污泥。（7）好氧消化是适应性较强的方法，易于操作，并能经得住负荷、pH、温度的变化。因而，适合在中、小型污水处理厂使用。2．缺点：（1）不能回收沼气。（2）对致病微生物与寄生虫的去除较差。（3）好氧消化需要长时间曝气，运行能耗高，运行费用高。（4）因好氧消化不加热，所以污泥有机物分解程度随温度波动大。1.1.1好氧消化池的设计1．污泥情况：总污泥量包括水处理中产生的全部污泥，经浓缩后污泥含水率以94%计，有机物为60%。2．运行方式：采用连续运行。3．停留时间和温度：4．好氧消化池池容计算（1）每天投入的污泥量为：（2）好氧消化池所需容积：（3）好氧消化池构造尺寸：设池深，取两座消化池，每池容积为：则池子直径为：考虑到泥液分离室容积，取。池的超高取1.0m，池底坡度i取0.25。5．供气量的计算-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书由于是混凝沉淀池与生物剩余活性污泥混合的污泥，取空气需要量为，采用鼓风曝气。每池需要的空气量为：共需空气量为机械曝气所需功率,取，则所需供气功率为：6．鼓风机选择根据风量和压力选择鼓风机。风量为。水深5m，管道及曝气器阻力损失取0.5m，所以鼓风机压力取。根据所需空气量和所需压力，采用RG-350型罗茨鼓风机，采用六台，四用两备。其具体规格参数见表4.2：表4.2RG-350型罗茨鼓风机的规格参数型号口径（mm）转速（r/min）排气压力（KPa）进口流量（m³/min）轴功率（kW）电机功率（kW）RG-350350A74058.8217.42602801.1贮泥池的设计计算浓缩后的污泥进入贮泥池，以便集中送到脱水间压滤。贮泥池设计为圆形。污泥经好氧消化后，体积会减少，设本设计经消化后体积减少，则消化后的污泥量为：污泥含水率为：-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书式（4.8）设计停留时间：HRT=8h；贮泥池所需体积式（4.9）贮泥池有效高度取3.0m，超高1.0m。则贮泥池直径为：取5.5m式(4.10)则实际容积：式(4.11)则贮泥池尺寸为：D×H=5.5m×4.0m污泥贮池除进出管外需设置泥位计、通风孔等。1.1污泥脱水的设计计算1.1.1设计说明[6]污水经过沉淀处理后会产生大量污泥，既使经过浓缩及消化处理，含水率仍高达80％多，体积很大，难以消纳处置，必须经过脱水处理，提高泥饼的含固率，以减少污泥堆置的占地面积。一般大中型污水处理厂均采用机械脱水。脱水机的种类很多，按脱水原理可分为真空过滤脱水、压滤脱水及离心脱水三大类。带式压滤脱水机是由上下两条张紧的滤带夹带着污泥层，从一连串有规律排列的辊压筒中呈S形经过，依靠滤带本身的张力形成对污泥层的压榨和剪切力，把污泥层中的毛细水挤压出来，获得含固量较高的泥饼，从而实现污泥脱水。带式压滤脱水机受污泥负荷波动的影响小，还具有出泥含水率较低且工作稳定启耗少、管理控制相对简单、对运转人员的素质要求不高等特点。-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书离心脱水机主要由转载和带空心转轴的螺旋输送器组成，污泥由空心转轴送入转筒后，在高速旋转产生的离心力作用下，立即被甩人转毂腔内。污泥颗粒比重较大，因而产生的离心力也较大，被甩贴在转毂内壁上，形成固体层；水密度小，离心力也小，只在固体层内侧产生液体层。固体层的污泥在螺旋输送器的缓慢推动下，被输送到转载的锥端，经转载周围的出口连续排出，液体则由堰四溢流排至转载外，汇集后排出脱水机。离心脱水机具有噪音大、能耗高、处理能力低等缺点。板框式压滤机是通过板框的挤压，使污泥内的水通过滤布排出，达到脱水目的。它主要由凹人式滤板、框架、自动—气动闭合系统测板悬挂系统、滤板震动系统、空气压缩装置、滤布高压冲洗装置及机身一侧光电保护装置等构成。一般板框式压滤机与其他类型脱水机相比，泥饼含固率最高，可达35％，如果从减少污泥堆置占地因素考虑，板框式压滤机应该是首选方案。1.1.1污泥脱水机的选型根据以上计算可知所需处理的污泥量为，选用由北京世纪国瑞环境工程技术有限公司（CGEET）生产的GLT-3型污泥脱水机三台，该脱水机处理能力为，两用一备，总工作时间为4.3h。相关技术参数见表4.3：表4.3GLT-3型污泥脱水机相关技术参数型号稀浆（%DS）处理量产绝干泥（kg/h）装机功率（kW）转数（PRM）运行总量（kg）GLT-30.5-58~1532~6003.040~54266本污泥脱水机中设有按设定要求进行自动清洗的装置，在清洗时不影响机械的运行和脱水效果。本系统配置投加干粉壮或液体壮絮凝剂的全自动制备装置，使所需的絮凝液在一台全自动絮凝液制备装置中连续制备而成。使用GLT污泥脱水装置只需少量能耗就可获得很高的脱水效果。它适用各行业不同类型的泥浆的脱水要求，GLT污泥脱水装置的技术性能与传统的基于离心、带压、真空吸、板筐压脱水方法有许多优越之处。-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书1.1鼓风机房的设计布置1.1.1设计说明本设计中鼓风机房主要提供SBR反应池和污泥消化池所需的空气。鼓风机房的设计计算是根据空气量和空气压力确定鼓风机的大小，然后据鼓风机的大小确定鼓风机房的大小，同时也得考虑防噪声的影响。本设计采用矩形半地下钢混结构，它具有布置紧凑、占地少、结构较省的特点。根据所需压力及空气量，决定采用RRE-150型罗茨鼓风机两台，一用一备，为SBR反应池供气；采用RG-350型罗茨鼓风机六台，四用两备。具体性能参数见表3.8和表4.2。1.1.2布置要求1．罗茨鼓风机应采取消声措施。2．同一供气系统中，应尽量选择同一型号的鼓风机，鼓风机备用台数：工作空压机≤3台，备用一台；工作空压机≥4台，备用两台。3．鼓风机房应设双电源，供电设备的容量，应按全部机组同时启动时的负荷计算。4．每台鼓风机应单设基础，基础间距应在1.5m以上。5．鼓风机房一般包括机器间、配电室、进风室（设空气净化设备）、值班室，值班室与机器间隔音设备和观察窗，还应设自控设备。6．鼓风机房内外应采取防止噪声的措施，使其符合《工业企业噪声卫生标准》和《城市环境噪声标准》。鼓风机房的布置，见图4.3。-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书图4.3鼓风机房布置剖面草图-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书第一章废水处理厂总体布置1.1废水厂总体布置概述废水处理厂的总体布置是指对废水厂内各构筑物及公用设施的空间布置。废水厂的各构筑物必须按照废水厂的处理水量和水质及处理后的出水水质要求等通过计算并结合结合实际情况确定。在布置过程中，需要从技术上是否可靠、经济上是否合理、维护管理是否方便等方面作比较，选定最优布置方案。当考虑因素复杂，不能用经验做出明显判断时，必须通过多方案比较，进行可行性研究后提出最终可行性方案。对水处理厂作总体布置时，必须考虑以下因素：1．用地的大小及几何尺寸形状；2．地形；3．土壤及地质条件；4．进厂污水管的方位；5．处理后污水的排放位置；6．厂内外道路及水运码头位置；7．污水处理厂处理工艺类型；8．污水处理要求和最终出路；9．运行管理要求；10．环境保护要求；11．可用于发展的预留地。一般说，污水处理厂的总体布置由下例四个部分组成：1．各种处理构筑物包括污水和污泥处理构筑物，如泵房、格栅井、沉砂池、沉淀池、曝气池、加氯消毒池和配水设施、污泥消化池、污泥浓缩成池和污泥脱水设施等。2．辅助构筑物如综合楼、值班室、化验室、锅炉房、食堂、浴室、车库、机修车间及仓库等。3．各种管线如处理构筑物之间的连接管及超越管道、给水管道、热力管道、沼气管道、厂内雨水管道、截留沟渠、电缆沟、电话或照明电路。4．道路及其他设施如车行运输道路、步行巡检道路、厂内绿化布置、消防设施、洗涤设施、围墙和大门等。-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书当然，污水厂作总体布置前，要求选定厂址和可用地的具体范围。污水厂的用地大小与污水厂的处理规模、采用的工艺流程有直接关系，而处理流程又与处理水质和处理要求有密切关系，以处理生活污水为主的城镇污水厂建设用地参照国家建设部颁布的《城镇污水厂处理工程项目建设标准》（2001）年执行，而对工业废水由于水质差异太大没有可比性，很难做出统一的规定，参照同行业已经有的处理厂用地面积更为可信。但工业废水厂的生产管理及辅助生产区用地面积的15%～30%，绿化面积应大于30%。1.1废水处理厂的平面布置1.1.1平面布置与处理流程的关系污水厂的处理流程布置是污水处理厂总体设计的主要内容。首先应满足按处理需求要确定的各个构筑物尺寸以及流经各个构筑物的水力要求。污水处理厂的流程布置除污水处理流程外，还应包括污泥处理流程，对于流程布置一般遵循以下原则：1．尽量减少水头损失。在一般情况下，污水进入污水处理厂经一次提升后，往往借助重力流流经各个构筑物，为了减小水头损失，构筑物间的布置应避免迂回曲折，并应尽可能缩短构筑物之间的距离。当然也考虑到土建要求和维修的通道。2．因地制宜，结合地形，注意土方平衡。由于厂内构筑物一般按重力流流动布置，当厂址处于丘陵地带时，可以利用地形的高低，顺坡布置构筑物，但要注意妥善处理交通运输问题。为减少土方的数量。对原有的洼地和塘浜地等，可按排布置泵房吸水井、调节池、深水曝气池、湿地污泥等埋深较大的构筑物，有时为了利用这些洼坑，亦可变构筑物的形式与只适应，如机械刮泥的沉淀池改为多斗重力排泥的形式等。对于地质条件变化较大的厂址，必须充分考虑具体的地址条件安排构筑物，尽量避免地基沉降的情况。此外亦应力求避免大量地基处理而增加工程造价。3．顺应进水方向和重视巡检方便。-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书污水处理厂的进水方向，一般在选定污水处理厂址时已经明确，进水管的方向受污水管网的布置和进水道路的制约，出水管则受污水排放水体位置的影响。厂内的构筑物宜顺应进水管方向，进水管方向在一侧而其出水管在相对一侧时宜做直线布置。当进出水在同一位置时作U字形式布置；进水方向在呈直角方向时，则宜做尺形布置。直线形式布置构筑物之间的管渠短，易于配水；U字形布置构筑物呈块状集中，但管渠比较曲折，当污水厂规模很大，构筑物之间有道路经过时，管渠的连接要考虑到与道路的交叉；曲尺形布置，构筑物的布置不如直线形和U形容易集中紧凑的布置。但当能顺应可用地形或在内档布置辅助建筑物时，也能做出紧凑的布置。总之要根据实际情况因地制宜地进行布置。此外，还要考虑到操作巡检工的巡检方便，即在平面和立面上（上下扶梯）都应使巡检的线路简洁，特别是化验水样采取人工取样时，更应考虑这方面要求。4．考虑远近结合。污水厂的分期建设有的是规模上的分期，有的是处理分级上的分期，当污水厂已确定分期建设时，总体和流程布置上应统筹考虑，使近期建设项目相对集中，避免早占地和分散占地，也应考虑到下期续建时整体上的合理性，在流程上应很好衔接，使施工和安装方便。在实际工程中，规模的分期往往是按模数比例安排的，为此，每期形成块状布置，如果分期不是太长，如泵房、鼓风机房等安装设备的建筑物往往按远期规模建造，设备则可按近期需要配置。1.1.1废水厂平面布置的原则废水厂平面布置得主要原则有：按功能分区，配置得当；功能明确，布置紧凑；顺流排列，流程简捷；充分利用地形，平衡土方，降低工程费用；必要时应预留适当余地，考虑扩建和施工可能；构（建）筑物布置应注意风向和朝向。详细来说，平面布置时应遵循以下原则：1．处理构筑物的布置应紧凑，节约用地并便于管理。2．处理构筑物应尽可能地按流程顺序布置，以避免管线迂回，同时应充分利用地形，以减少土方量。3．在布置总图时，应考虑安排充分的绿化地带，为污水处理厂的工作人员提供一个优美舒适的环境。4．经常有人工作的建筑物如办公、化验等用房应布置在夏季主风向的上风一方，在北方地区，并应考虑朝阳。5．总图布置应考虑远近期结合，有条件时，可按远景规划水量布置，将处理构筑物分为若干系列，分期建设。6．构筑物之间的距离应考虑敷设管渠的位置，运转管理的需要和施工的要求，一般采用5—10米。7．污泥处理构筑物应尽可能布置成单独的组合，以策安全，并方便管理。污泥消化池应距初次沉淀池较近，以缩短污泥管线，但消化池与其它构筑物之间的距离不应小于20米。贮气罐与其他构筑物的间距则应根据容量大小按有关规定办理。-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书8．变电站的位置宜设在耗电量大的构筑物附近，高压线应避免在厂内架空敷设。9．污水厂内管线种类很多，应综合考虑布置，以免发生矛盾，污水和污泥管道应尽可能考虑重力自流。自流管道应绘制纵断面图。10．如有条件，污水厂内的压力管线和电缆可合并敷设在一条管廊或管道沟内，以利于维护和检修。11．污水厂内应设超越管，以便在发生事故时，使污水能超越一部或全部构筑物，进入下一级构筑物或事故溢流。具体平面布置图见详图。1.1.1废水厂平面布置的内容平面布置的内容主要包括：各种构（建）筑物的平面定位；各输水管道、阀门的布置；排水管渠及检查井的布置；各种管道交叉位置；供电线路位置；道路、绿化、围墙及辅助建筑的布置等。1．首先对处理构筑物和建筑物进行组合安排（可按比例剪成硬纸块）。布置时对其平面位置、方位、操作条件、走向、面积等通盘考虑。安排时应对高程、管线和道路等进行协调。为了便于管理和节省用地、避免平面上的分散和零乱，往往可以考虑把几个构筑物和建筑物在平面、高程上结合起来，进行组合布置[12]。详见表5.1。表5.1管道离建（构）筑物最小距离/项目建筑物围墙和篱栅公路边缘高压电线杆支座照明电线杆柱上水干管>污水管雨水管上水干管（>）污水管雨水管3-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书2．生产辅助建筑物的布置，亦应尽量考虑组合布置，如机修车间与材料库的组合，控制室、值班室、化验室的组合等。3．预留面积的考虑。必要时预留生产设施的扩建用地。4．生活附属建筑物的布置，宜尽量与处理构筑物分开单独设置，可能时应尽量放在厂前区。应避免处理构（建）筑物与附属生活设施的风向干扰。5．道路、围墙及绿化带的布置。通向一般构（建）筑物应设置人行道，宽度；通向仓库、检修间等应设车行道，其路宽为，转弯半径为，厂区主要车行道宽；行车道边缘至房屋或构筑物外墙的最小距离为。道路纵坡一般为，不大于。污水厂布置除应保证生产安全和整洁卫生外，还应注意美观、充分绿化，在构（建）筑物处理上，应因地制宜，与周围情况相称，在色调上做到活泼、明朗和清洁。应合理规划花坛、草坪、林荫等，使厂区景色园林化，但曝气池、沉淀池等露天水池周围不宜种植乔木，以免落叶入池。7．管（渠）的平面布置。在各处理构筑物之间应有连通管（渠），还应有使各处理构筑物独立运行的管（渠）。当某一处理构筑物因故停止工作时使其后接的处理构筑物，仍能够保持正常的运行，污水厂应设置超越全部或部分处理构筑物，直接排放水体的超越管。此外还应设有给水管、空气管、消化管、蒸汽管及输配电线路等，这些管线有的敷设在地下，但大部分都在地上，对它们的安排，既要便于施工和维护管理，也要紧凑，少占用地。1.1废水处理厂的高程布置1.1.1高程布置的原则要求为了使废水能够在处理构筑物之间通畅流动，以保证处理厂正常运行，在进行平面布置的同时，必须进行高程布置，以确定各构筑物的标高，确定处理构筑物之间的连接管渠的标高，并绘制处理流程的纵断面图，为了使图纸醒目、协调，其比例一般采用，纵向1：50—1：100，横向一般与总平面图相同。图上应注明构筑物和管渠的尺寸、坡度、各节点水面，内底以及原地面和设计地面的高程。为了降低运行费用和便于维护管理，在整个废水处理过程中，应尽可能使污水和污泥为重力流，但在多数情况下，污泥往往需要提升。高程布置的一般规定如下：在进行高程布置时的应注意以下事项：-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书1．选择一条距离最长、水头损失最大的流程进行水力计算，并应适当留有余地，以保证在任何情况下，处理系统能够正常运行；2．污水尽量一次提升就应能靠重力通过净化构筑物，而中间不应再经加压提升；3．计算水头损失时，一般应以近期最大流量作为处理构筑物和管渠的设计计算流量；4．污水处理后污水应能自流排人下水道或水体，包括洪水季节(一般按25年一遇防洪标准考虑)；5．高程的布置既要考虑某些处理构筑物（如沉淀池、调节池、沉砂池等）的排空，但构筑物的挖土深度又不宜过太，以免土建投资过大和增加施工的困；6．高程布置时应注意污水流程和污泥流程的配合，尽量减少需抽升的污泥量。污泥浓缩池、消化池等构筑物高程的决定，应注意它们的污泥水能自动排人污水井或其他构筑物的可能性；7．进行构筑物高程布置时，应与厂区的地形、地质条件相联系。当地形有自然坡度时，有利于高程布置;当地形平坦时，既要避免二沉池埋人地下过深，又应避免沉砂池在地面上架得很高，这样会导致构筑物造价的增加，尤其是地质条件较差、地下水位较高时。1.1.1高程布置的主要内容废水处理站的高程布置的主要内容是通过计算确定水厂中主要控制点（水高、接管等）的标高，其包括：各处理构（建）筑物的标高（例如池顶、池底、水面等）；管线埋深或标高；阀门井、检查井井底标高；管道交叉处的管线标高；各种主要设备机组的标高；道路、地坪的标高和构筑物的复土标高等。在进行水厂高程布置计算时，所依据的主要技术参数是构筑物高度和水头损失。1．水头损失的确定在处理流程中，相邻构筑物的相对高差，取决丁这两个构筑物之间的水面高差，这个水面高差的数值就是流程中的水头损失，它主要由三部分组成，即构筑物自身的、连接管(渠)的及计量设备的水头损失等。所以进行高程布置时，应首先计算这些水头损失。而且计算所得的数值应考虑一些安全因素，以便留有余地。（1）处理构筑物中的水头损失构筑物的水头损失与构筑物种类、型式和构造有关。初步设计时，可按《给水排水设计手册》所列数据估算。污水流经处理构筑物的水头损失，主要产生在进口、出口和需要的跌水处，而流经构筑物本身的水头损失则较小。-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书表5.2污水处理构筑物自身水头损失的估算值构筑物名称水头损失/构筑物名称水头损失/格栅生物滤池（工作层时）装有旋转式布水器装有固定喷洒布水器沉砂池沉淀池平流竖流辐流混合池（槽）配水井曝气池污水潜流入池污水跌水入池接触池污泥干化场（2）构筑物连接管(渠)水头损失包括沿程与局部水头损失，可按下式计算确定。式（5.1）式中——沿程水头损失，m；——局部水头损失，m；——单位管长的水头损失，根据流量、瞥径和流速等查阅《给水排水没计手册》获得；——连接管段长度，m；——局部阻力系数，查设计手册；——连接管中流速，m/s。连接管中流速一般为0.6一1.2m/s，进人沉淀池时流速可以低些；进人曝气池或反应池时，流速可以高些。流速太低，会使管径过大，相应管件及附属构筑物规格亦增大；流速太高时，则要求管(渠)坡度较大，会增加填、控土方量等。确定管径时，必要时应适当考虑留有水量发展的余地。（3）计量设施的水头损失-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书计量槽、薄壁计量堰、流量计的水头损失可通过有关计算公式、图表或设备说明书确定。一般污水厂进、出水管上计量仪表中水头损失可按0.2m计算，流量指示器中的水头损失可按0.1~0.2m计算。2．水头损失的具体计算各个构筑物之间的连接管的水头损失以距离最长的、水头损失最大的流程管线即最不利管段为例进行水力计算。(1)SBR反应池到出水口之间的水头损失从单个SBR反应池到排水口处的管长为，则沿程水头损失为：（式中以及后文中的值在前面的计算中可查得）其中有一个三通产生局部损失，查得[6]，则：（式中以及后文中的值在前面的计算中可查得）。所以，此段总水头损失为：(2)配水井与SBR反应池之间的水头损失设配水井至SBR反应池的管道长为，则配水井与SBR反应池之间设置一个阀门，查得[6]，则所以，(3)水解酸化池与配水井之间的水头损失设水解酸化池至配水井间的管道长为，则：水解酸化池与配水井之间设置两个阀门和一个三通，则：-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书所以,(4)混凝沉淀池至水解酸化池之间的水头损失设混凝沉淀池到水解酸化池的管道长为，则：混凝沉淀池与水解酸化池之间设置一个阀门，则在水解酸化池中设置配水系统，在前面的配水系统计算中计算得。则(5)混合池到混凝沉淀池之间的水头损失设混合池到混凝沉淀池的管道长为，则：混合池与混凝沉淀池之间设置一个阀门，则所以，(6)调节池到混合池之间的水头损失设调节池到混合池的管道长为，则：调节池与混合池之间设置一个阀门，则-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书所以，根据以上的计算确定结果见下表：表5.3废水厂水头损失计算表名称设计流量(L/S)管径（mm）（‰）（m/s)管长(m)(m)(m)构筑物水头损失∑h排出口至SBR反应池243.066004.01.37450.1800.0080.188SBR反应池0.500.688SBR反应池至配水井243.066004.01.37180.0720.0110.771配水井0.200.971配水井至水解酸化池243.066004.01.37100.0401.011121.54005.61.29240.1340.0291.174水解酸化池0.301.474水解酸化至混凝沉淀池121.54005.61.29150.0840.0101.568混凝沉淀池1.002.568混凝沉淀池至混合池121.54005.61.2920.0110.0102.589混合池0.302.889混合池至调节池121.54005.61.29100.0560.0102.9551.1.1构筑物高程的确定1.计算污水厂处设计水面标高根据设计资料，采用相对标高进行计算，设地面为，排放口水面标高为。2.各处理构筑物的高程确定-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书从排放口往回推，然后根据各处理构筑物的之间的水头损失，推求其它构筑物的设计水面标高。经过计算各污水处理构筑物的设计水面标高见下表。再根据各处理构筑物的水面标高、结构稳定的原理推求各构筑物地面标高及池底标高。具体结果见表5.4和表5.5。表5.4各污水处理构筑物设计标高名称液面标高(m)超高(m)池底标高(m)水深排放口SBR反应池0.505.000配水井0.505.000水解酸化池0.504.000平流沉淀池2.5680.403.950絮凝池2.6480.324.380混合池2.8890.632.870调节池0.505.000表5.5各污泥处理构筑物设计标高名称液面标高(m)超高(m)池底标高(m)泥深(m)贮泥池2.51.03好氧消化池3.351.05气浮浓缩池4.00.851.152.85集泥井1.0　6具体高程布置图见详图。-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书第一章废水处理厂概预算概预算在实际工程中具有考察项目投资行为是否合理，并通过经济技术分析比较优选，使建设项目总费用最低、效益最佳的作用，因而概预算在工程中具有举足轻重的地位。本设计概预算主要分为基础建设投资和运行费用两部分。1.1基础建设投资1．估算范围及编制依据(1)估算范围污水处理厂污水处理工程、污泥处理工程、其他附属建筑工程、其他公用工程等。另外包括部分厂外工程(供电线路、通讯线路、临时道路等)。(2)编制依据A．本工程依据《全国统一市政工程预算定额》GYD-301-1999的标准，套用《全国市政工程预算定额X省市政工程单位估价表》中的定额基价，并对基价进行调整，调整系数为15.34%。土方工程计取地区材料基价系数，按《X省市政工程费用定额》中土石方工程费率计算。B．水解酸化-SBR工艺设计方案(3)材料价格构筑物材料价格根据目前市场价格，经调查分析综合测算后确定，如钢筋(综合)3300元/t；水泥325-425元/t；碎石80元/m3；中粗砂70元/m3；管材出厂价格按铸铁管3300元/t,普通焊接钢管4000元/t。国内设备按厂家出厂价格另加运杂费用，引进设备按到岸价另加国内运杂费用。2．单项构筑物工程造价计算根据给水排水手册（十）计算工程概预算与成本第一部分费用第一部分费用包括建筑工程费；设备、器材、工具等购置费；安装工程费。可查有关排水工程投资估算、概算指标确定。污水处理厂的日处理水量：21000m³/d。根据估算指标计算各单项构筑物工程造价等见下表。-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书表6.1单项构筑物工程造价估算表　编号工程或费用名称估算价格/万元　指标总造价建筑安装工程费设备工器具购置费工程建设其他费用基本预备费1格栅0.080.100.050.040.272钟式沉砂池0.100.300.020.010.433调节池5.460.790.840.717.794混合池0.610.510.150.131.395絮凝池4.381.870.840.717.796平流沉淀池6.931.271.100.9310.227水解酸化池3.933.476.385.3819.168配水井0.810.340.150.131.439SBR反应池8.288.752.291.9321.2510集泥井0.350.150.070.060.6211气浮浓缩池2.521.620.560.475.1712好氧消化5.0212.302.450.3820.1513贮泥池0.350.150.070.060.6214污泥脱水机房0.583.500.550.465.0915鼓风机房6.027.951.211.0216.1816加药间5.028.300.450.3814.1317食堂及职工宿舍7.000.841.060.899.7818综合楼7.470.761.110.9310.2719车库及门卫1.280.100.190.161.72　合计178.221.1劳动定员1.1.1生产组织根据企业要求，结合该厂具体情况，参考国家《城镇污水厂和附属设备设计标准》(CJJ131-89)，设立如下机构及人员。-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书生产机构:包括生产科、技术科、动力科、机修科与化验科。管理科室:设办公室、财务科、经营科、人保科等。技术人员配备以下专业：环境工程（或给排水）、电气、机械、工业自动化等。生产工人配备以下工种：运转工、机修工、电工、仪表工、泥（木）工、司机、杂工等。1.1.1劳动定员全厂劳动定员为25人。其中包括管理人员5人，生产工人20人。本厂生产必须连续运行，一经投产则不能停运，生产人员按“四班三运转”配备。1.1.2人员培训为了使本厂建成后高效运行，专业技术人员和技术工人应在国内和本厂工艺类似，运行管理好的城市污水处理厂进行实践培训。1.2运行费用1.2.1成本估算及有关单价1．综合电价0.7元/度；2．工资福利每人每年2.0万元/(人·年)；3．高分子絮凝剂1.9万元/吨；4．液氯0.1万元/吨；5．维修大修费率：大修提成率2.1%；维护综合费率1.0%。1.2.2运行成本估算1．动力费用式(6.1)2．工资福利费式(6.2)式中：A为职工每人每年的平均工资福利；N为劳动定员。3．折旧提成费式（6.3）式中：S为工程总投资；P为综合折旧提成率。-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书4．大修维护基金提成式(6.4)5．日程修理维护费式(6.5)6．管理费销售费和其他费用式(6.6)7．综合成本年处理成本：-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书参考文献1．城镇污水处理厂污染物排放标准.（GB18918-1996）2．张自杰，严煦世.排水工程（下）[M].中国建筑工业出版社，20073．北京水环境技术与设备研究中心,北京市环境保护科学研究室,国家城市环境污染控制工程研究中心主编.三废处理工程技术手册（废水卷）.化学工业出版社,2000.44．沈耀良，王宝贞.废水生物处理新技术.中国环境科学出版社，2006.35．姜乃昌.水泵与水泵站.中国建筑工业出版社，2001.66．崔玉川，刘振江，张绍怡等.城市污水厂处理设施计算[M].化学工业出版社，2004.87．中国市政工程东北设计研究院.给水排水设计手册（第5册）[M].中国建筑工业出版社，2000.108．中国市政工程东北设计研究院.给水排水设计手册（第6册）[M].中国建筑工业出版社，2000.109．韩魁声,齐杰,白春学,陈荣光等编著.污水生物处理工艺技术.大连理工大学出版社,2004.1210．严煦世，范瑾初主编.给水工程.中国建筑工业出版社，2007.211．禹华谦主编.工程流体力学（水力学）.西南交通大学出版社，2005.912．中国市政工程东北设计研究院.给水排水设计手册（第1、5、9、10册）[M].中国建筑工业出版社，2000.1013.NGWunJern.IndustrialWastewaterTreatment,UKLondon:ImperialCollegePress,200514.M.I.Badawya,MontaserY.Ghaly,TarekA.Gad-Allah,Advancedoxidationprocessesfortheremovaloforganophosphoruspesticidesfromwastewater[J].Desalination194(2006)166–17515.M.P.Ormad,N.Miguel,A.Claver,J.M.Matesanz,J.L.Ovelleiro，Pesticidesremovalintheprocessofdrinkingwaterproduction[J].Chemosphere71(2008)97–106-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书外文资料IndustrialWastewaterTreatmentNGWunJernNationalUniversityofSingaporePrefaceIndustrialwastewaterscanbeverydifferentfromsewageintermsoftheirdischargepatternsandcompositions.Notwithstandingthis,manyindustrialwastewatertreatmentplants,forexampleandlikesewagetreatmentplants,usebiologicalprocessesaskeyunitprocessesinthetreatmenttrain.Giventhevariationsinwastewatercharacteristics,ensuringthesebiologicalprocessesandupstream/downstreamunitprocessesareappropriatelydesignedpresentsagreatchallenge.Theproblemsintensifywheninformationonthewastewatersandtheirtreatmentislacking.Textbooksfrequentlyemphasizeonthetheoriesandequa-tionsusedindesigningunitprocesses.However,industrialwastewatersaresovariedthatitisdifficultfortheaspiringengineertoimaginewhyacertainpro-cessisselectedoveranother,orwhyaparticularvariantisevenselectedatall.Additionally,thereisascarcityofbookson“Asian”wastewatersandtreatmentfacilities,whichseemstobeincongruoustothegrowingdemandforAsia-focusedbooksbecauseofAsia’srapideconomicdevelopment.Thisbookisintendedtointroducethepracticeofindustrialwastewatertreat-menttoseniorundergraduateandpostgraduateenvironmentalengineeringstu-dents.Practitionersofthefieldmayalsofinditusefulasaquickoverviewofthesubject.Thebookfocusesonsystemsthatincorporateabiologicaltreatmentpro-cesswithinthetreatmenttrain,withthematerialofthebooklargelydrawnfromtheauthor’spracticeandresearchexperiences.Itdoesnotdelveintothedetailsoftheoryorthe“mathematics”ofdesign,butinsteaddiscussestheissuesconcerningindustrialwastewatertreatmentinanaccessiblemanner.Somepriorknowledgeofthetheorybehindtheunitprocessesdiscussedandthemannerinwhichtheyaresupposedtoworkisassumed.Adescriptionofatypicalsewagetreatmentplantisprovidedtoaffordreadersapointoffamiliarityandbasisforcomparisonsothatthedifferencescanbemoreapparent.Thebookapproachesthedevelpmentofsuit-abletreatmentstrategiesbyfirst-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书identifyingandaddressingimportantwastewatercharacteristics.Inthelatterpartofthebook,anumberofspecificwastewatersareidentifiedtoserveascasestudiessothatindividualtreatmentstrategiesandplantconceptscanbemoveclearlyillustrated.1．INTRODUCTION1.1.TheBackdropInmanypartsoftheworld,economic,socialandpoliticalproblemshavearisenfollowingrapidindustrialdevelopmentandurbanization,resultinginadverseeffectsonthequalityoflife.Urbanizationingeneralinitiallyplacespressureonandoverstrainspublicamenities.However,long-termandwiderissueswouldeventuallyalsobeencounteredasindustrializationandurbanizationexertpressureonthelargerresourcebasethatsupportsthecommunity.Thislargerresourcebaseincludesforestry,freshwaterandmarineresources,aswellasspacesuitableforfurtherdevelopment.Thedifficultiesassociatedwithenvironmentaldegradationoftenoriginatefromindustrialdevelopment.Theyareamplifiedbyrapidurban-izationthatisresponsibleforthegrowthofmanymajorcities.InAsia,urbaniza-tionisexacerbatedbylargerural–urbanmigrations.Thesemigrationsemergeinresponsetoperceivedopportunitiesforabetterlivelihoodinindustrialized,eco-nomicallyboomingurbanareas.Rapidindustrializationanditsconcentrationinornearurbancentershaveplacedveryhighpressuresonthecarryingcapacityoftheenvironmentatspecificlocations.Attheselocationswaterbodiessuchasrivers,lakes,andcoastalwatershavetypicallybeenseverelyaffected.Freshwaterisavitalnaturalresourcethatwillcontinuetoberenewableaslongasitiswellmanaged.Preventingpollutionfromdomestic,industrial,andagro-industrialactivitiesisimportanttoensurethesustainabilityofthelocale’sdevelopment.Undoubtedlythewaterpollutioncontroleffortswhichhavebeenunderwayinmanycountrieshavealreadyachievedsomesuccess.Neverthelesstheproblemsthatareconfrontedgrowincomplexityandintensity.Itisestimatedthat785millionpeopleinAsiandevelopingcountrieshavenoaccesstosustainablesafewater(Sawhney,2003).Thepollutionoffreshwaterbodieswiththeconse-quentdeteriorationinwaterqualitycanonlyworsenthesituation.Suchpollutionhasbeenbroughtaboutbythedischargeofinadequatelytreatedsewageandindus-trialwastewaters.Thisbookfocusesonthelatter.Perhapsnotunexpectedly,asthedemandformorewaterismet,the-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书volumesofwastewatercanalsobeexpectedtoincrease.Coastalwatersarealsounderpressureastheyreceiveeffluentsdis-chargeddirectlyintothemorindirectlyfromrivers.WhilemostcommunitiesinAsiadonotusecoastalwatersasasourceofpotablewater(viadesalination),thereisalreadyamovementtowardsthisdirection,asinthecaseofSingapore.Eventhoughcoastalwatersarenotyetamajorsourceofpotablewater,theyare,nevertheless,veryimportantsincetheysupportfisheriesandtourismindustries.TheecosystemsinmanyofAsia’scoastalwatersarefragile;damagetotheseecosystemsasaresultofpollutioncanadverselyaffectfisheryindustries.Thelatter,inmanyinstances,dependonmangroveforestsasspawninggroundsformarinelifewhicharesubsequentlyharvested.Industrialwastewaters(includingagro-industrialwastewaters)areeffluentsthatresultfromhumanactivitieswhichareassociatedwithraw-materialprocessingandmanufacturing.Thesewastewaterstreamsarisefromwashing,cooking,cool-ing,heating,extraction,reactionby-products,separation,conveyance,andqualitycontrolresultinginproductrejection.Waterpollutionoccurswhenpotentialpol-lutantsinthesestreamsreachcertainamountscausingundesiredalterationstoareceivingwaterbody.Whileindustrialwastewatersfromsuchprocessingorman-ufacturingsitesmayincludesomedomesticsewage,thelatterisnotthemajorcomponent.Domesticsewagemaybepresentbecauseofwashroomsandhos-telsprovidedforworkersattheprocessingormanufacturingfacility.Examplesofindustrialwastewatersincludethosearisingfromchemical,pharmaceutical,elec-trochemical,electronics,petrochemical,andfoodprocessingindustries.Examplesofagro-industrialwastewatersincludethosearisingfromindustrial-scaleanimalhusbandry,slaughterhouses,fisheries,andseedoilprocessing.Agro-industrialwastewaterscanbeverystrongintermsofpollutantconcentrationsandhencecancontributesignificantlytotheoverallpollutionloadimposedontheenvironment.Itisperhapsironicthattheveryresourceswhichpromotedindustrialdevelop-mentandurbanizationinthefirstplacecansubsequentlycomeunderthreatfromsuchdevelopmentandurbanizationbecauseofoverandinappropriateexploita-tion.Appropriatemanagementofsuchdevelopmentandresourcesisamatterofpriority.TheSouthJohorecoastwassuchacase(ASEAN/USCRMP,1991).Thiswasthen,economically,oneofthefastestgrowingareasinMalaysiaandpoten-tialdamagetotheenvironmentofsuchdevelopment,ifnotproperly-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书managed,wasrecognized.1.2.WhatisIndustrialWastewater?Tobeginthediscussiononindustrialwastewater,itmaybeusefultocompareindustrialwastewaterwithdomesticsewagesincedesignersofwastewatertreat-mentfacilitiesoftenbegintheircareersandalmostcertainlytheireducationinenvironmentalengineeringbylookingatsewageandsewagetreatmentplants.Thelattercanthenprovideafamiliarframeworkwhichthereadercanusetocompareindustrialwastewateranditstreatment.Domesticsewageiswastewaterdischargedfromsanitaryconveniencesinres-idential,office,commercial,factoriesandvariousinstitutionalproperties.Itisacomplexmixturecontainingprimarilywater(approximately99%)togetherwithorganicandinorganicconstituents.Theseconstituentsorcontaminantscomprisedsuspended,colloidalanddissolvedmaterials.Domesticsewage,sinceitcontainshumanwastes,alsocontainslargenumbersofmicro-organismsandsomeofthesecanbepathogenic.Waterbornebacterialdiseasesthatcanbepresentinsewageincludecholera,typhoidandtuberculosis.Viraldiseasescanincludeinfectioushepatitis.Inorganicconstituentsincludechloridesandsulphates,variousformsofnitrogenandphosphorous,aswellascarbonatesandbicarbonates.Proteinsandcarbohydratesconstituteabout90%oftheorganicmatterindomesticsewage.Thesearisefromtheexcreta,urine,foodwastes,andwastewaterfrombathing,washing,andlaundering,andbecauseofthelatter,soaps,detergents,andothercleaningproductscanbefoundaswell.Domesticsewagehasaflowpatternwhichtypicallyshowstwopeaks—inthemorningbeforethestartofworkinghoursandintheeveningafterthepopulationhasreturnedfromwork.Typicallythesehydraulicpeakswouldalsobecomemoredistinctasthesewageflowsconsid-eredcomefromsmallerpopulationsandconsequentlysmallersewernetworks.Variationsinsewagecharacteristicsacrossagivencommunitytendtoberela-tivelysmallalthoughvariationacrosscommunitiescanbemorereadilydetected.Notwithstandingthesevariations,thecompositionofdomesticsewageissuchthatitlendsitselfwelltobiologicaltreatmentintermsoftheavailabilityofandbal-ancebetweencarbonaceouscomponentsandnutrients.ThebiodegradabilityofsewagecanbeestimatedbyconsideringitsChemicalOxygenDemand(COD)andthecorrespondingBOD5(5dayBOD),andisindicatedbyitsCOD:BOD5andBOD5:N:Pratios.Thiswouldtypicallybeabout1.5:1and25:4:1respectively.-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书Thenitrogen,N,wouldtypicallybeintheformoforganicnitrogenandammonia-nitrogen(Amm-N).Nitrates(NO3-N)wouldnotbeexpectedtobepresentascon-ditionsinthesewerswouldbesuchthatnitrateformationisunlikelywhilenitratedegradationbecauseofanoxicreactionsislikely.Thephosphorous(P)wouldbeacombinationoforganicandphosphate(PO4)forms.ThepHofsewagewouldbewithintherangeof6–9andthisisgenerallyconsideredsuitableforbiologi-calprocesses.ExamplesofvaluesofBOD5,TSS(TotalSuspendedSolids),andTKN(TotalKjeldhalNitrogen)whichhavebeenusedforpurposesofplantdesignare250,300and40mgL−1respectively.Asindicatedearlierinthisparagraph,sewagecharacteristicscanvaryacrosscommunitiesandarawsewageBOD5of500mgL−1hasbeenencountered.2．NATUREOFINDUSTRIALWASTEWATERSInthepreviouschapteralargevarietyofindustrialwastewaterswasmentioned.Therearethosewithconstituentswhichareprimarilyinorganicandthuswouldnotbesuitableforbiologicaltreatment.Thefocusofthisbookisonthosewithquantitiesoforganicsrequiringremovalandwherebiologicaltreatmentisaviabletreatmentoption.Itisveryimportantforthedesignerandoperatorofawastewa-tertreatmentplanttohaveasmuchknowledgeofthewastewater’scharacteristicsaspossible.Thisistoensureasuitableplantdesignisdevelopedandthesubse-quentlyconstructedplantisappropriatelyoperated.Industrialwastewatercharacteristicswhichwouldrequireconsiderationincludethefollowing:(i)biodegradability;(ii)strength;(ii)volumes;(iv)variations;(v)specialcharacteristicswhichmayleadtooperationaldifficulties.3．THESEWAGETREATMENTPLANTEXAMPLE3.1.TheSTPTreatmentTrainAnywastewatertreatmentplant,withnoexceptionofthesewagetreatmentplant,isa-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书combinationofseparateunitprocessesarrangedinasequencesuchthateachwouldsupporttheperformanceofthedownstreamunitprocessorprocessesaswastewaterwithaparticularrangeofcharacteristicsprogressesthroughtheplant.Thissequenceofunitprocessesformsthetreatmenttrain.Attheendofthistreatmenttrain,theresultingeffluentisexpectedtomeetaspecifiedquality.Theamountoftreatment,andhencethecomplexityoftheplant,isdependentonthetreatedeffluentqualityobjectivesandthenatureoftherawwastewater.Notwith-standingthesizeandengineeringcomplexityofsomeofthesetreatmentplants,theunitprocessesintheseplantscanbeclassifiedintofivegroups:(i)Preliminarytreatment;(ii)Primarytreatment;(iii)Secondarytreatment;(iv)Tertiarytreatmentand;(v)Sludgetreatment.3.2.PreliminaryTreatmentThefrontboundarylimitofaSTPistypicallytheinletpumpstation.Theincomingsewerdischargethesewageintoapumpsumpandtheinletpumpsthereinwouldliftthesewageuptotheleveloftheheadworksintheplant.Theincomingsewerdrawsitssewagefromasewernetworkdesignedtocollectsewagefromalltheindividualsourceslocatedwithinitscatchment.TheinletpumpsumpsofSTPscanbedeepwiththedeeperpumpsumpsassociatedwiththelargerplants.Thisisbecausethelargerplantsservelargercommunitiesandthiswouldhavemeantmoreextensivesewernetworksandhencelargerdistancescovered.Thedepthofthepumpsumpisdeterminedbythenecessityforanappropriatehydraulicgradienttoensure,wherefeasible,gravityflowofsewageinthesewertowardstheSTP.ThereachabledepthoftheslopingsewerasittraveledfromitscatchmenttotheSTPwouldbeatitsgreatestjustwhenitreachestheinletpumpstation.OnoccasionswhendistancesarelargeandthesewerwouldhavebeentoodeepifitweretorununinterruptedfromcatchmenttoSTP,sewagepumpstationsmaybeinsertedatintervalstoliftthesewageandthentoallowittoflowbygravitytothenextpumpstationbeforebeingliftedagain.Preliminarytreatmenttakesplaceattheheadworks.Thisstagecanalsoincludeflowmeasurement,butdoesnotchangethequalityofthesewagesubstantiallyintermsofthe-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书typicallymonitoredeffluentqualityparameters(eg.BOD5).Itenhancestheperformanceofdownstreamprocessesbyremovingmaterialswhichmayinterferewithmechanical,chemical,orbiologicalprocesses.Forexampletheracksandcoarsescreensusedareintendedtoremoverelativelylargesizedsuspendedmaterialandsuchdevicestypicallyhavescreenaperturesof25mmorlarger.Thesedevicesmaybemanuallycleanedasinbasketscreensorautomat-icallycleanedasinmechanicallyrakedbarscreens.Materialcollectedonsuchscreenscanincluderagsandplasticbagsandthesecandamagedown-streammechanicalequipmentsuchaspumpsbybindingtheimpellers.Themate-rialcollectedontheseracksandscreenswouldberemovedregularlytoavoidodorousconditionsfromdevelopingandtopreventblindingofthescreenswhentoomuchmaterialhascollectedonit.3.3.PrimaryTreatmentPrimarytreatmentfollowsthepreliminarytreatmentstage.Thepurposeofpri-marytreatmentistoremovesettleablesuspendedsolids(SS)andtypicallyabout60%ofthesemaybesoremovedwithunaidedgravitysettling.WhileasmallportionofthecolloidalanddissolvedmaterialmayberemovedwiththeSS,thisisincidental.Notwithstandingthis,30∼40%oftheBOD5intherawsewagemayberemovedwiththeSS.Ingravityclarifiers,therelativelyquiescentcondi-tionsthereinwouldallowthesettleablesolidstosettletothebottomoftheclari-fierformingasludgelayerthere.Toachievesuchsettlingconditions,thesurfaceoverflowrateschosenfordesignandoperationofaclarifierusuallyrangefrom0.3to0.7mms−1.Inlargeclarifiersascrapperlocatednearthebaseoftheclari-fiermovesthesludgeintoahopperfromwhereitwouldbepumpedtothesludgetreatmentstage.Thesettledsewageexitstheclarifierbyoverflowingtheoutletweirs.Typicallytheseweirsextendaroundtheperipheryoftheclarifier.Thisistoaccommodatetheweiroverflowratedeemedappropriateforaparticulardesign.Wherethereissuchanecessity,theweirlengthmaybeextendedbysupportingthelaunderonbracketssomedistancefromthewalloftheclarifier.LargeSTPstypicallyoperateeithercircularorrectangularclarifierswhilethesmalleronescanuseeithercircularorsquareclarifiers.Primary(andsecondary)clarificationinSTPsistypicallyunaidedintermsofcoagulantuse.Wherecoagulantshavebeenused,SSandBOD5removalsupto90%and70%-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书respectivelyhavebeenachieved.Whiletheapplicationofcoagu-lantsonalargescaleinsewagetreatmentisrelativelyrareinAsia,ithasappearedwherethereisarequirementtoremovephosphorous.Thecoagulantmaythenbeinjectedbeforeprimaryclarificationorintothebiologicalaerationvessels.Whileprimarytreatmentisusuallyachievedwithgravityclarifiers,rotatingandstaticfinescreenshavebeenusedsometimes.Suchscreenstypicallyhavescreenopeningsofabout0.8mmto2.3mm.Sincefinescreensareoperatedathydraulicloadingratesanorderofmagnitudehigherthanthoseappliedonclarifiers,theyoccupymuchlessspaceforequipmentinstallation.Ifthesewagecontainssub-stantialquantitiesofO&G,thenthescreenwouldlikelytobelocatedaftertheO&Gtrap.ThisreducestheriskoftheO&Gcombiningwithfineparticulatesandblindingthefinescreen.FinescreensarenotexpectedtoremoveasmuchoftheSSandBOD5asprimaryclarifierswould.ConsequentlyaSTPwhichhasfinescreensinplaceofprimaryclarifierswouldneedtohaveitssecondarytreatmentstageappropriatelysized.Primaryclarifiersandscreenscanbemajorsourcesofmalodors.Avoidingover-designsespeciallyinclarifiers(resultinginoverlylonghydraulicretentiontimesandtheconsequentdevelopmentofsepticconditions)andgoodhousekeep-ingwouldhelpreducetheincidenceofsuchodors.Thedevelopmentofsepticconditionsinscreensislesslikelytooccursincethepassageofsewagethroughthescreendoesprovideadegreeofaeration.3.4.SecondaryTreatmentTheroleofthesecondarytreatmentistoremovethecolloidalanddissolvedmate-rialremainingafterthepreliminaryandprimarytreatmentstages.Insewagetreat-ment,thesecondarystagetypicallyincludesabiologicalprocess.Thelatter,oftenanaerobicsuspendedgrowthprocesswherethemicrobialpopulationusedtotreatthewastewaterissuspendedinthemixedliquorofthereactor,ishousedinanaerationvesselorreactorwhichhasbeendesignedtobecomplete-mix,plug-flow,oraconditionbetweenthesetwoextremes—arbitraryflow(seeSec.5.3fordiscussiononreactorconfigurations).Thesereactorvariantsbestsuitspecificprocessvariants.Thelatterincludethehigh-rateactivatedsludge,conventionalactivatedsludge,andextendedaerationprocess.Amongthedifferencesbetweentheseprocessvariants,twoimportantonesarethehydraulicretentiontime(HRT)andthecellresidencetime(CRT).Typicallythehigh-rateactivatedsludgepro-cesshastheshortest-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书HRTsandCRTsandtheseparameterswouldincreaseinmagnitudetowardstheextendedaerationprocess.Thismeans,foragivenreac-torvolume,thehigh-rateactivatedsludgesystemprocessesmoresewagethantheextendedaerationsystem.Thelattermakesupforthis“inefficiency”byusuallybeingamorestableprocessandthereforeeasiertooperate.Evenwithinthethreeprocessvariantsidentifiedabove,therearefurthervariants.Forexampletheoxi-dationditchandaeratedlagoonsaretwovariantsoftheextendedaerationprocessbuthousedindifferentreactordesigns—plug-flowandarbitraryflowrespec-tively.Allthesevariantshavethereactorsfollowedbysecondaryclarifiers.Thelatterservestoproduceatreatedeffluentwith50mgL−1SSorlowerandallowthereturnofbiomass(orbiosludge)collectedinthehoppersofsuchclarifierstothereactorssoastomaintainanadequatemicrobialpopulationormixedliquorsuspendedsolids(MLSS)therein.Whileaerobicsuspendedgrowthsystemsarecommontheyarebynomeanstheonlytypesusedforsewagetreatment.AttachedgrowthsystemssuchasthetricklingfilterandrotatingbiologicalcontactormayalsobeencounteredinSTPs.Thesesystemshavethemicro-organismsformingabiofilmonasupportmediumwhichistypicallyahighlyporousformedplasticshapewithalargesurfaceareatovolumeratio.Suchbiofilmsarenotsubmergedinsewage(eg.inthetricklingfilter)oronlyintermittentlysubmerged(eg.intherotatingbiologicalcontactor).Oxygenfortheaerobicprocessistransferredfromtheatmosphereintotheliquidfilmwhichformsonthebiofilm.-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书Fig.1.Activatedsludgeplantforsewagetreatmentwherethebioprocessisacombinationofsuspendedandattachedgrowth.Thesubmergedbiofilmsupportmodulesarelocatedalongalinerunninglongitudinallyanddownthecenterofthetank.3.5.SludgeTreatmentBiomassinexcessofthequantityrequiredformaintainingtheMLSSconcentra-tioninthereactorisremovedfromthesystemviatheexcesssludgeline.Thewastesludgecanbethickenedingravitythickenersandthenaerobicallyoranaer-obicallydigestedtoreducesolidscontentandtorenderthesludgesaferintermsofpathogenicorganisms(especiallyifthewasteactivatedsludgehadbeenmixedwithprimarysludgefromtheprimaryclarifiers.TypicallyanaerobicdigestionisusedatlargeSTPswhileaerobicdigestionwouldbeusedatthoseservingsmallcommunities.TheanaerobicprocessinSTPsisalmostalwaysusedfortreatingthesolidsratherthantheliquidstream.AnaerobicdigestersatlargeSTPs,asidefromreducingthequantityofsolidsrequiringfinaldisposal,alsooffertheopportunityforrecoveringenergyfromtheorganicsolids.Thedigestedsludgeisdewateredtoreducemoistureandhencevolume.Methodsusedincludedryingbeds,filterpresses,andcentrifuges.NowadaysdryingbedsarerarelyusedatlargeSTPsbecauseoftheirlargespacerequirements.Theresultingsludgecakefromthedewateringstageisdisposedoffasasoilconditioner,at-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书landfills,orincinerated.3.6.AnAlternativePlantConfigurationFig.2.Decanterassemblyinacyclicreactor(SBR)withtheoverflowweirinthedecanterhead(foreground)(decanteranddiffusersinstalledbutstilltobecommissioned).Thedecanterassemblyisarticulatedatthepointwherethedecanterheadmeetsthedecanterarmandwherethearmmeetsthedischargepipeexitingthereactor’swall.Theprecedingdescriptionhasacontinuousflowbiologicaltreatmentstage.Ifthisissubstitutedwithacyclicbiologicaltreatmentstagethensecondaryclarifiersarenotrequired.Theplantbeginswithcoarsetomediumscreensandmaceratingpumpsintheinletpumpsumpbeforethesewageentersoneofthechambersinthecyclicsequencingbatchreactor(SBR)sub-system.DonotethatanequalizationtankmaybefoundbetweentheinletpumpsumpandtheSBRtanks.SBRsmayoperatewithoneormoretanks(frequentlyasinglelargetankisconstructedandthisisthendividedintochambers).EachchamberreceivessewageinturnandeachwouldoperatethroughasequenceofFILL,REACT,SETTLE,DECANT,andIDLE.ThescreenedsewagethusenterstheSBR,istreated,andclarifiedbeforedischarge.Duringtreatment,airisprovidedtomain-tainaerobicconditions.Aerationcanbebysurfaceaeratorsorsubmergeddif-fusers.Giventheabsence-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书ofprimaryclarifiersinmanyofthesmallerSTPsusingtheSBR,theaerationcapacitywouldhavetoaccommodatethehigherpollutantloadreachingtheSBRchambers.Whereairdiffusersareused,airblow-erswouldsupplytheair.Thesearetypicallyprovidedwithatleastoneservingasstandby.Whileprimaryclarifiersmayormaynotbepresent,sec-ondaryclarifiersarecertainlyabsent.Giventheabsenceofthelatter,excesssludgewastinghastobefromdischargepointslocatednearthebaseoftheSBRcham-berswhileclarifiedeffluentisalsodecantedfromthechamberbutviaamovingweirordecanterarrangement.3.7.TertiaryTreatmentIncaseswhereplantsincludesomeformoftertiarytreatment,therecanbeunitprocessesfollowingthesecondaryclarifiersor,inthecaseofthecyclicsystems,powderorliquidform.Shoulditbeintheformerform,itwouldbemadeintoasolutionandtheninjectedintolabyrinthine-typechambers.Thelatterprovidebothmixingandthecontacttimenecessaryforthedisinfectanttoact.Wheresuchlabyrinthine-typetanksarenotused,mixingcanbeprovidedbyamechanicalstirrer,hydraulicjumpdownstreamofaweir,orinlinedosingandmixingofthedisinfectantbeforecontactinatank.3.8.SummaryMechanicalequipment,asidefromcontrolatpoint,wouldbeconnectedtothecentralcontrolpanelforoperationandmonitoringofallplantequipmentatasinglelocation.InsummaryaSTPwouldhaveapreliminarystagecomprisingscreeningtoremovegrossparticles,degrittingtoremovegrit,andpossiblyagreasetrapto4．THEINDUSTRIALWASTEWATERTREATMENTPLANT—PRELIMINARYUNITPROCESSESInindustrialwastewatertreatmentplants(IWTPs)thereisatreatmenttrainwithunitprocessesarrangedinamannersimilarbutnotnecessarilyidenticaltothatfoundinSTPs.ItisnecessarytobearinmindthatunitprocessespresentinaSTPcanallbepresentinanIWTPtreatmenttrainormanymaynotbepresent.UnitprocessesnottypicallyfoundinSTPsmayalsoappearinanIWTPtreatmenttrain.Muchdependsontheindustrialwastewater’scharacteristicsandtreatmentobjec-tives.ThiscanresultinsignificantdifferencesbetweenIWTPsandSTPs.Thelatter,becauseofthegreatersimilaritiesinsewagecharacteristics-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书fromlocationtolocation,tendtohaveamorerecognizablearrangementofunitprocessesandplantconfiguration(asdiscussedinChapter3).Differencesinthelattercanoftencomeaboutprimarilybecauseofplantsizeinsteadofthesewage’scharacteristics.Becauseofthedifferencesinindustrialwastewatercharacteristics,asdiscussedinChapter2,thisisnotsoforIWTPs.5．THEINDUSTRIALWASTEWATERTREATMENTPLANT—BIOLOGICALTREATMENT6．THEINDUSTRIALWASTEWATERTREATMENTPLANT—SLUDGEMANAGEMENT7．CHEMICALSANDPHARMACEUTICALSMANUFACTURINGWASTEWATERREFERENCESAhmed,M.F.&Mohammed,K.N.(1988)PollutingeffectsofeffluentdischargesfromDhakaCityontheRiverBuriganga.Proc.WaterPollutionControlinAsia.T.Panswad,C.Polpraset&K.Yamamoto),pp.123–129,IAWPRC,Pergamon,UK.ASEAN/USCRMP(1991)TechnicalPublicationsSeries6:TheCoastalEnvironmentalProfileofSouthJohore,Malaysia.65pp.,ICLARM,Philippines.Barril,C.R.,Tumlos,E.T.&Moraga,W.C.(1999)Seasonalvariationsinwaterqual-ityofLagunadeBay.Proc.AsianWaterqual1999(eds.C.F.Ouyang,S.L.Lo&S.S.Cheng),pp.890–895,IAWQ,Taiwan.……-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书中文译文工业废水处理NGWunJern新加坡国立大学前言工业废水在流量和组成方面和一般的污水完全不同。尽管如此，许多工业废水处理厂依然和污水处理厂一样，使用生物处理过程作为主要的处理单元。由于废水不稳定的特点，采用生物处理，使其在与前面后面的工艺衔接上提出了巨大的挑战。因此，当前面临的主要问题是废水处理信息的缺乏。书本中经常强调的理论知识可被设计单位所采用。但是，工业废水是如此的多样化以致工程师们能够轻易地确定某一工艺流程，或者说明为什么选择此工艺的所有理由。此外，由于亚洲经济的快速发展，有一系列废水处理方面的书籍好像已经与现实需求不相称了。这本书的编写目的是知道环境工程的本科学生和研究生如何设计工业废水处理。专业人员也可以从中快速地找到自己需要的有用信息。这本书的重点是采用了生物处理过程的方法的废水处理系统，这本书的材料主要取自作者的研究与实践经验。它不是讲简单了理论知识，而是讨论了有关工业废水处理中实际问题，其中，还设想了一些先进的知识、理论。1．绪论1.1背景在世界许多地方，随着工业迅速的发展和城市化速度的加快，经济，社会和政治等方面也存在问题，而对人们生活质量也造成了不良的影响。随着某些地区的城市化，社会对公共设施的需求也成了社会压力。但是，长期以来更为广泛的问题最终也确定为从城市的工业化进程带来的压力，包括资源以及社会方面。这需要较大的资源基础，包括林业、淡水、海洋资源以及进一步发展所要求的空间资源。而往往许多环境问题也随着工业发展随之而来，尤其在许多大城市。在亚洲，城市化加快了大量的城乡迁移，大量城镇人口迁入城市。这些移民认为生活在城市中能够有更多的机会，更好的生活。但人口密度的加大，城市的快速工业化寄予了当地环境很大的承载压力。在这些地区的-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书水体，如河流，湖泊和沿海水域通常都受到了严重影响。淡水是一个重要的自然资源，需要适当管理，必须保证它的可持续发展。必须防止来自工业和农业等活动的污染，确保在该地区的可持续发展性。毫无疑问，许多国际在水体污染控制方面的努力已经取得了一些成功。然而，在许多发展中国家仍然面临着很多复杂性和强度高的问题。据估计，在亚洲的发展中国家里，7.85亿人民无法经常获得安全饮水（Sawhney，2003年）。淡水的污染使水质恶化，带来环境局势的恶化。这种污染主要是由排放的未经适当处理的污水和工业废水所造成的。这本书所强调的重点是后者。理所当然的，水的需求量是越来越大，而废水的产生量也预期会增加。沿海水域也受到很大的威胁，因为当地的居民会直接或间接地从水体中得到疾病。虽然亚洲的大多数地区不再使用沿海水域作为饮用水源（通过海水淡化），但是已经有走向这个方向发展，如新加坡。即使沿海水域尚未成为一个主要的饮用水来源，然而，它们是非常重要的，因为这些地区还要支持渔业和旅游业。生态系统在许多亚洲的沿海水域是脆弱的，生态系统的破坏，污染会对渔业产生不利影响。后者，在许多情况下，依赖于红树林和海洋生物的产卵场中获得收入。工业废水（包括农业废水）的排放是指人类活动相关的原材料加工和制造所造成的。这些废水主要产生在洗涤，冷却，提取，分离，运输以及质量控制等方面。水体被污染时，发生潜在的聚合酶在这些河流中达到一定数量，造成水体的不良变化。虽然工业废水中可能包括一些生活污水，后者并非是主要组成部分。生活污水可能存在，因为工人在加工和制造，洗手间和居民区会提供污水。工业废水的例子包括：化学、制药所产生的废水，电子废水，石化产业废水，食品加工产业废水等。工业规模的农业废水包括畜牧业，屠宰场，渔业等产生的废水。工农业中所产生的废水中，污染物的浓度相当较大，从而大大提高了废水对环境的整体污染负荷。这也许对资源具有非常讽刺意味的挑战，促进工业发展和城市化摆在首位，可随后环境却受到了威胁，因为不适当的工业化。适当的管理和资源的保护发展是一个优先事项。在这种情况下，南部柔佛海岸（东盟/美CRMP，1991年），在当时是经济增长最快的一个领域，马来西亚的电业对环境的造成了严重损害，如果不妥善管理，势必得到影响。2.2什么是工业废水？在开始讨论工业废水，可能是有用的，这比较符合工业废水污水处理的要求，因为工程师进行废水处理设计往往是自己的职业生涯的开始，并几乎可以肯定的是他们所受的的教育是环境工程，主要是污水处理厂。-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书本书可以提供一个熟悉的框架，读者可以比较工业废水处理的各种方法。生活排放的污水包括水库，办公室，商业区，工厂和各种体制属性。它是一种复杂的混合物，主要是水（约99％）以及有机物和无机成分。这些污染物的组成成分有悬浮物，胶体和溶解的物质。因为它包含人类所排放的废物，还载有大量的微生物，其中还有一些可致病微生物。水溶的细菌性疾病，可包括霍乱，伤寒和肺结核。病毒性疾病包括传染性肝炎。无机成分包括氯化物和硫酸盐，各种形式的氮和磷。蛋白质和碳水化合物构成约90％的有机物生活污水。这些产生于粪便，尿液，食品废物和废水的沐浴，并由于后者，肥皂，洗涤剂，清洁用品和其他中也可以找到的。生物降解的污水可考虑其化学需氧量（COD）和相应的生化需氧量BOD（五天生化需氧量），并指出其COD:BOD和BOD5：N：P的比值。这通常是大约分别为1.5:1和25:4:1。氮，通常的形式：有机氮和氨氮。硝酸盐（硝态氮）将不会预计被作为约束条件，而硝酸盐是不可能退化的，因为缺氧反应是可能的。磷将是有机磷和磷酸盐的形式。污水的pH值范围在6到9之间，这通常被认为是适合生物生长的。2．工业废水的性质有些成分主要是无机物，因此不适合生物处理。这本书的重点是对那些大量有机物的去除和生物处理的可行性研究。重要的是尽可能多的了解废水的特点，确定一个合适的工艺流程，设计并建设适当的工程。工业废水的特点，需要考虑以下内容：（一）生物降解性;（二）强度;（二）流量;（四）水质变化;（五）可能导致处理上的困难的特殊性质。3．污水处理厂3.1污水处理过程任何一个污水处理厂，都是一系列处理设施结合在一起的过程，每个单元都为下一个处理工艺做辅助，最终达到处理目的。污水处理的过程包括：-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书（一）初步处理;（二）初级处理;（三）二级处理;（四）三级处理和;（五）污泥处理。4．工业废水处理厂-初步单元过程5．工业废水处理厂-生物处理6．工业废水处理厂-污泥处理7．化学品和药品生产废水……-103- 内蒙古科技大学毕业设计说明书致谢此次毕业设计能够顺利完成，首先要感谢敬双怡老师的指导与帮助，其次感谢大学中各位专业老师对我们的精心教诲，还要感谢周围同学们给予的很多帮助和支持。在设计的过程中，我们共同努力解决了很多问题，也收获了很多知识，在此我向所有帮我我的老师和同学表示衷心的感谢。转眼间大学四年就要结束了，在设计的过程当中才体会到自己知识的匮乏，许多只有实际应用当中才可能碰到的问题，在设计当中出现时，单纯的理论知识就无能为力了。经过三个多月的毕业设计，使我对给排水专业有了更深刻的认识。在我的整个毕业设计过程中，从课题的确定到设计工作的展开以及方案的修改和审阅，始终得到了敬双怡老师的悉心指导和关心支持，设计的每个环节都凝结了恩师大量的心血。通过本次毕业设计，使我熟悉并掌握了水处理工程设计程序、方法和相关技术规范，提高了我对废水处理工程设计计算、CAD绘图和设计计算说明书的编写能力，培养了严肃认真的科学态度和严谨求实的科学作风，能守纪律，善于与他人合作的敬业精神，树立了正确的设计思想、工程观点、生活观点、经济观点和全局观点，为以后的工作、学习奠定了基础。感谢内蒙古科技大学给我学习的机会，感谢我的母校这四年来对我精心的培养，我将以饱满的热情走向社会，为母校增光添彩，为社会做贡献。由于缺乏实际工程经验，加之设计者水平有限，设计中不妥之处在所在所难免，请各位老师、同学给予批评指正。-103-'