某高校实验楼污水处理工程初步设计-刘威风 37页

'吉林师范大学环境科学与工程学院毕业设计某高校实验楼污水处理工程初步设计刘威风（吉林师范大学环境科学与工程学院10级2班四平136000）指导老师：任百祥（教授）摘要：高校实验楼排出的废水主要有无机类废水和有机类废水，其中重金属离子，废有机溶剂危害性较大，不能直接排放，需要去除。从该实验楼排出的水量为18290m3/年。实验室废水具有水量与水质波动大，成分差别巨大，水质不稳定，排放时间和排放水量没有明显规律等特点，因此适合采用“先分类收集，再处理，最后集中排放”的处理原则。根据水质特点确定该工艺流程：螯合沉淀-改性PAC臭氧混凝工艺。无机酸碱废水首先进入水质调节池，使废水中的酸碱得到中和，使处理过程中的pH值保持稳定。含有重金属的废水进入絮凝沉淀池进行螯合沉淀。将这两类废水汇入水量调节池。有机废水直接进入水量调节池。将三种废水收集在调节池后，进入曝气池，鼓入臭氧，进入旋流式反应池，然后用改性PAC与臭氧联用的方法进行絮凝沉淀。最后经出水管排入下水道。经过分类处理使出水水质经处理后达到《污水综合排放标准（GB8978-1996）》中规定的一级标准后排放至下水管网。本设计具有操作简便，运行费用低等特点。关键词：实验室废水集中排放水质调节池螯合沉淀旋流式反应池VI 吉林师范大学环境科学与工程学院毕业设计APreliminaryDesignoftheLabSewageTreatmentProjectLiuWei-fengClass2Grade2010inCollegeofEnvironmentalScienceandEngineering,JilinNormalUniversity,JilinSiping136000)Directiveteacher:RenBai-xiang(Professor)Abstract:ThewastewaterfromLabbuildinginuniversityismainlyinorganicwastewaterandorganicwastewater.Thenocuousnessofheavymetalionsandwasteorganicsolventisbigger.Theycan"tbedischargeddirectly,andtheywillneedtoberemoved.Theamountofwastewaterwhichisfromthelabbuildingis18290m3/years.Thewastewaterhasthecharacteristicsofwaterquantitywaterqualityfluctuation,compositiondifferences,unstablequality,andthedischargeoftimeandcontenthadnoobviousregularity.Soitisappropriatetouse"firstclassifiedcollection,andprocessing,finallyconcentratedemissions".Accordingtothewaterqualitycharacteristics,wedeterminetheprocess:modifiedchelatingprecipitation-ozonePACcoagulationprocess.Inorganicacidandalkaliwastewaterpoursintothewaterqualityregulatingpoolfirstly,soastowastewaterofacidalkalineutralization,andthepHvalueintheprocessstability.Wastewatercontainingheavymetalspoursintotheflocculatingsettlingbasinforchelatingprecipitation.Thesetwokindsofwastewaterareimportedtheadjustivepool.VI 吉林师范大学环境科学与工程学院毕业设计Organicwastewaterispouredintotheadjustivepooldirectly.Aftertheyarecollectedinregulatingpool,thethreekindsofwastewaterarepouredintoAerationtank,thenozoneispassedintothepool,thevortexflowreactionpool,andthenevaluatedusingthemethodofmodificationofPACcombinedwithozoneflocculationprecipitation.Finallytheyarepouredintothesewerthroughtheoutletpipe.Afterclassifyingthewaterqualityoftheeffluentaftertreatment,itwillbeachievedthe"integratedwastewaterdischargestandard(GB8978-1996)"intheprovisionsofthestandardlevelafterdischargetosewers.Thisdesignhastheadvantagesofsimpleoperation,lowrunningcost.Keywords:laboratorywastewaterconcentrateddischargeWaterqualityregulatingpoolchelatingprecipitationthevortexflowreactionpoolVI 吉林师范大学环境科学与工程学院毕业设计目录1绪论11.1设计任务11.2设计基本材料21.3设计内容21.4设计要求21.5设计原则22.工艺流程选择分析42.1工艺流程图的确定42.2含有重金属的废水处理42.3含有有机物的废水的处理62.3.1处理原理62.3.2处理效果72.3.4方法特点72.4含有酸碱及无机类物质的废水的处理72.4.1处理的必要性72.4.2处理原则72.4.3处理原理72.4.4工艺流程82.4.5酸碱废水的回收利用82.5含银废水的处理8VI 吉林师范大学环境科学与工程学院毕业设计2.5.1废水现状82.5.2处理方法82.6混合溶液的处理83.计算说明书93.1水质调节池93.1.1调节池容积的确定93.1.2调节时间的确定93.2絮凝反应池93.3沉淀池133.3.1设计原则133.3.2沉淀池的设计与计算143.4水量调节池163.5曝气池193.5.1原理193.5.2设计计算193.6旋流式反应池203.6.1原理203.6.2设计参数203.6.3设计计算213.7高程布置213.7.1高程布置213.7.2高程的布置方法21VI 吉林师范大学环境科学与工程学院毕业设计3.7.3设计计算224.工程预算275.总结296.致谢30参考文献31附图38VI 吉林师范大学环境科学与工程学院毕业设计1绪论近年来，随着高校师资力量日益雄厚，招生规模不断扩大，实验室的课题研究，教学活动也更加频繁。那么从高校实验室排出的废水也随之而来。这些废水中常常含有各有污染物，主要包括：实验室生活污水、无机类污水（可能包含各种重金属离子、无机酸、碱、盐等）、有机类污水（可能包含醇类、脂类、醚类、芳香类、有机酸类等废有机溶剂）、颗粒污染物类污水（粘土颗粒物）、微生物类污水（实验室培养常规微生物，主要包括酵母菌、污水处理细菌等非病原体类微生物）等。这些废水水量与水质波动大，成分差别巨大。而且浓度也较高，排放时间和排放水量没有明显规律，波动较大。因此适合采用“先分类收集，再处理，最后集中排放”的原则,根据本实验楼水质特点，最终确定采用螯合沉淀-改性PAC臭氧混凝工艺。1.1设计任务1.1.1工程概况某高校地处我国东北地区中部，处于北温带，属于东部季风区中温带湿润区，大陆性季风气候明显，四季分明，春季干燥多大风，夏季湿热多雨，秋季温和凉爽，冬季漫长寒冷。全地区年平均日照时数为2678.9小时，太阳辐射年总量为123.736千卡/cm²，年平均气温为5.9℃，≥10℃积温平均为3078.5℃，年平均降水量为572.8mm，全年盛行西南风。项目实验楼为5层砖混式建筑，拥有水处理实验、微生物实验室、分析化学实验室以及大型仪器实验室等10个实验室，主要用来完成学生培养的教学任务和基础环境分析及材料分析任务。实验室废水水量与水质波动大，成分差别巨大。初步统计表明，主要包括：实验室生活污水、无机类污水（可能包含各种重金属离子、无机酸、碱、盐等）、有机类污水（可能包含醇类、脂类、醚类、芳香类、有机酸类等废有机溶剂）、颗粒污染物类污水（粘土颗粒物）、微生物类污水（实验室培养常规微生物，主要包括酵母菌、污水处理细菌等非病原体类微生物）。因此，在处理之前，应将各种废水分类储存或排放。各类水质及水量见下表。出水水质经处理后达到《污水综合排放标准（GB8978-1996）》中规定的一级标准后排放至下水管网[1]。31 吉林师范大学环境科学与工程学院毕业设计1.2设计基本材料表1实验室各类污水水质及水量Tab1Laboratoryofallkindsofsewagewaterqualityandwaterquantity水质项目pHCODcrBOD5SS氨氮水量实验室生活类6-9300-500200-300100-15010-3050m3/天无机类pH酸类碱类盐类重金属种类1-14盐酸、硫酸、硝酸（少量）磷酸（少量）NaOH，Ca(OH)2,NH3重铬酸钾、Na盐、铁盐、钙盐、锌盐少量铬、镉、铅、铜、钴10m3/年有机类主要包括：有机酸类、醇类、脂类、酮类、醚类及芳香类物质，可能含有少量有机磷农药、氯化物等。10m3/年颗粒污染物类主要成分为粘土颗粒水溶液，其中含有部分混凝剂（铁盐、铝盐、聚丙烯酰胺），浊度：10-300NTU，pH：7-9。10m3/年微生物类主要包括：酵母菌、实验室培养活性污泥菌种（细菌、丝状菌、漫游虫、钟虫等）等。10m3/年注：出水执行《污水综合排放标准（GB8978-1996）》排放标准中规定的一级标准。1.3设计内容（1）根据原始资料、水质水量，确定处理工艺流程；（2）对工艺中各构筑物进行工艺计算，确定其形式、数目和尺寸；（3）进行各处理构筑物的总体布置和污水处理流程的高程设计；（4）完成施工图初步的绘制（包括平面布置图、高程图、及主要构筑物设计施工图）；（5）编制设计说明书。（6）对工程投资、运行费用进行简单计算和概括。1.4设计要求出图4-5张（1号工程图），附设计说明书。构筑物总体布置要求节省用地、布置合理，工艺选择合理、实用，投资和运行费用省。1.5设计原则（1）严格执行环境法律法规的各项规定，使污水经处理后达到有关排放标准；（2）采用最新，运行安全，操作流程容易的工艺。(3)设计平面图时，布局力求合理通畅，尽可能节省占地；31 吉林师范大学环境科学与工程学院毕业设计(4)污水处理工艺应尽量操作运行与维护简单方便。(5)实现污水分类处理，量少污水可以储备（周期最长为1年）集中处置，但需要注意设计各实验室的污水分类收集设备与装置，避免由于不同类污水的掺混而导致处理难度增加。31 吉林师范大学环境科学与工程学院毕业设计2.工艺流程选择分析2.1工艺流程图的确定本着尽量降低工程投资和运行费用的原则，保证处理效果的前提下，处理实验废水采用物理化学方法处理。絮凝沉淀池水质调节池水量调节池旋流式反应池进水泵站曝气池图1工艺流程图Figure1thediagramofprocessflow2.2含有重金属的废水处理重金属废水里面含有少量铬、镉、铅、铜、钴等，如果直接排放，会对环境造成极大破坏和污染。因此排放之前必须加以去除，才能排放水体。对于这类废水的处理一般采用添加螯合试剂的方法。螯合试剂具有处理效果好，操作简便，市场供应充足，而且价格适宜等优点。其中螯合剂为DTCR。DTCR能与废水中汞、镉、铅、铬等重金属离子迅速反应，生成不溶水的螯合盐，再加入少量无机絮凝剂，形成絮状沉淀，从而达到捕集去除重金属的目的，形成一种新处理方法——螯合沉淀法。2.2.1螯合沉淀法(1)处理原理利用螯合剂与污水中的重金属离子反应，形成难溶解于水的螯合盐沉淀，同时加入适量絮凝剂，形成沉淀，从而将有害重金属离子去除。(2)螯合沉淀法的特点螯合沉淀法具有在31 吉林师范大学环境科学与工程学院毕业设计不增加设备的情况下，方法简便易行，去除效果好，絮凝效果佳，具有去除胶质重金属的作用，还有螯合沉淀法不受共存盐类的影响，污泥量少且稳定，安全性高，产生的污泥容易脱水等优点。(3）螯合沉淀法与普通沉淀法的比较表2螯合沉淀法与普通化学沉淀法的比较Tab2chelatingprecipitationmethodwascomparedwiththeaverageprecipitation[1]螯合沉淀法普通沉淀法处理原理重金属离子与捕集剂反应生成不溶水的螯合盐，再利用絮凝剂从而去除沉淀加入碱性物质使废水的PH值调至碱性，形成重金属氢氧化物，借助絮凝剂使其沉淀分离一般重金属去除很好一般Hg去除可处理至极低浓度去除效果差盐类影响无影响影响小有机物影响无影响无影响絮凝形成絮凝物粗大絮凝物细小沉降性能沉降快速沉降速度一般污泥再溶出性无再溶出之忧可再溶出连续处理可以一般成本低低建设费比较低一般废水处理费低高污泥处理费高低二次污染无有维护管理容易一般占地面积尚可尚可(4）螯合剂DTCR使用将DTCR稀释到1—2%的浓度。根据废水中的重金属离子的含量，确定总的投放量。可以连续或分批投加废水中，处理废水时DTCR和废水必须充分搅拌均匀，搅拌时间约为5-10分钟，处理废水时的pH调整在7-9之间效果最佳，并适量加入无机或有机絮凝剂[2]31 吉林师范大学环境科学与工程学院毕业设计。重金属沉淀物与水分离前一般静置10分钟左右，过滤后的水即为达标的水[2]。(5）DTCR处理重金属废水的工艺流程图絮凝剂过滤静置缓速搅拌搅拌PH调节DTCR废水处理之后图2.2DTCR处理重金属废水的工艺流程图Figure2.2theprocessflowdiagramoftheheavymetalwastewatertreatmentbyDTCR2.3含有有机物的废水的处理实验室中的有机废水中有机物主要包括：有机酸类、醇类、脂类、酮类、醚类及芳香类物质，可能含有少量有机磷农药、氯化物等。对于实验室的有机废水具有：排放量波动大，成分复杂，能够产生很大的危害性等特点。对于这类有机废水，如果采取生物方法，由于微生物新陈代谢产物溶解在水中的缘故,生物预处理出水会出现有机物浓度不降反而增加的现象，而且许多新陈代谢产物都是有许多分子量相对较小的有机物构成，而后续的传统处理工艺又对相对分子量较小的有机物处理效果不理想，影响了后续处理工艺的去除效果。所以生物处理方法对于有机物的处理效果很差，不宜采用。而物化法较之生物法能表现出明显的优势，因此可以采用。物化处理法是应用物理化学作用及其原理将废水中的污染物成分转化为无害物质，使废水得到净化的方法。如光化学混凝法、氧化—吸附法、焚烧法、萃取法、湿式催化氧化法、电化学法和膜分离法等。对于本次污水处理，可以采用改性的聚合氯化铝（PAC）与O3联用的方法[3]。2.3.1处理原理PAC经H2O2氧化改性后，增加其表面含氧酸性基团的数量，可以使本身表面极性增强，这样就可以增强对极性有机物的吸附去除效果；PAC经氨水还原改性后，增加了其表面碱性含氧基团的数量。这样就增强了其本身的疏水性，从而可以加大实验室废水中疏水性有机物的去除效果。而O3本身是一种强氧化剂，能将废水中分子量相对较大的有机物氧化，产物为分子量较小的有机物，进而这些小分子的有机物再次被PAC吸附，增强了去除效果[3]。31 吉林师范大学环境科学与工程学院毕业设计2.3.2处理效果只加O3对CODMn和UV254的去除效率分别为28.52%，31.58%，而氧化改性后的PAC与O3联用，对CODMn和UV254的去除效率分别为48.54%，46.35%，比单独投加氧化改性后的PAC时分别提高了9%，10%，由此可见氧化改性后的PAC和O3联用确实提高了有机物的去除率[3]。2.3.4方法特点(1)絮凝体成型快，活性好，过滤性好。(2)不需加碱性助剂，如遇潮解，其效果不变。(3)适应PH值宽，适应性强，用途广泛。(4)处理过的水中盐份少。(5)能除去砷、汞等重金属离子及放射性物质对水的污染。(6)有效成份高，便于储存，运输。(7)对管道设备无腐蚀性，2.4含有酸碱及无机类物质的废水的处理2.4.1处理的必要性由于无机酸碱废水还具有较强的腐蚀性，能够破坏水泥管道，因此必须要去除这些废水中的酸。所以废水不能直接排入城市排水管道，需经适当废水处理方可外排。2.4.2处理原则(1)对于浓度较高的酸碱废水，实行回收废水处理的传统方法。(2)对于浓度较低的酸碱废水，可以考虑实行中和法处理。2.4.3处理原理一般的废水都或多或少有一定的酸性或碱性，常常利用酸碱中和法处理，将排出的酸性废水与碱性废水直接混合，或者在酸性废水中加入碱性物质，或者在碱性废水中加入适当酸性物质将他们进行中和，并把废水的PH调到7左右。所以可以选择水质调节池。31 吉林师范大学环境科学与工程学院毕业设计2.4.4工艺流程对于含酸、碱的实验楼废水，可以采取中和法，将酸、碱废液混合一起进行中和直至pH=7.0，然后排放。为此，在进水泵站之后设置一个水质调节池，以提供酸、碱的废水中和的场所，使处理过程中PH保持稳定。当达到一定体积后，侧其PH值，如果达到7，就直接进入水量调节池排放；如果PH值大于7，加适量的酸；反之，PH小于7，可加入石灰乳等中和，待PH=7，然后达到标准进行排放。2.4.5酸碱废水的回收利用对于浓度较大含酸、含碱实验楼废水,可以进行回收重复使用。如酸碱浓度较小,可采用离子交换法、渗析法来进行回收酸碱。此外还可以含酸废水制取硫酸亚铁、硫酸铵等化工原料和化学肥料。在水处理工艺中，也可将酸性废水用于给水软化的磺化煤再生和用于水质稳定等[4]。2.5含银废水的处理2.5.1废水现状从实验楼排放的含银废水有一小部分，主要来自无机化学实验中的银量分析法、银镜反应等,主要以AgNO3和Ag(NH3)2+等形式存在。由于银是稀有金属，价格较贵，因此可以将含银的实验室废水收集在一块，用恰当的方法进行治理。2.5.2处理方法对于含银废水处理方法有多种，可将含银废水积累到一起，达到一定数量后，用电解法和化学法回收。也可以在废液中通过HCl调节PH值，加NaCl沉淀，得到的白色固体用硝酸洗涤后过滤回收[5]。2.6混合溶液的处理无机化学实验室中，有时会有一些混合有各种金属离子的混合溶液，此时可用分级沉降方法处理。根据各种金属离子最适宜的PH值，调整溶液的PH值，然后让其沉降数小时(4小时以上)，经过滤后，再处理另一种金属离子。要使处理液达到排液标准，还可在上述过滤液中通人硫化氢气体或加人硫化钠[6]。31 吉林师范大学环境科学与工程学院毕业设计3.计算说明书3.1水质调节池3.1.1调节池容积的确定假设酸碱废水欲加入药剂反应时间为2.5h,从实验室排出的碱性废水质量分数为1.3%，排水量为4m3/h,酸性废水的质量分数为0.5%,排水量为10m3/h，则调节池的有效容积V=m3设计中取h=3.0m调节池的面积经计算得：经计算得调节池的半径为1.9m,取调节池的半径为2.0m.3.1.2调节时间的确定如果废水水质变化有一定的规律性，则调节时间等于水量波动周期。实际过程中要求达到的均和后的最高允许浓度往往比平均浓度高，即没有必要是废水浓度完全均一。所以计算水质调节池容积时，使调节时间通常按4-8h考虑[7]。3.2絮凝反应池絮凝设备可分为两大类：水力和机械。水力型不能适应水量的波动；而机械型能根据流量变化进行水量调节，不足之处就是维修时工作量比较多。絮凝池形式的选择，应根据水质、水量、沉淀池形式、水厂高程布置以及维修要求等因素确定，絮凝过程就是在外力作用下，使具有絮凝性能微絮粒相互接触碰撞，而形成更大具有良好沉淀性能的大的絮凝体。目前国内使用较多的是各种形式的水力絮凝及其各种组合形式，主要有隔板絮凝、折板絮凝、网格絮凝、和穿孔旋流絮凝[4]。几种不同形式絮凝池的主要优缺点和适用条件参见表2.33.2.1往复式隔板絮凝池设计计算（1）设计要点1)污水在池中的絮凝时间为20～30min，但对于色度比较高高、不容易沉淀的粒径较小颗粒较多时，絮凝时间应相应较长。31 吉林师范大学环境科学与工程学院毕业设计2)池内流速应按变速设计，进口流速一般为0.5～0.6m/s，出口流速一般为0.2～0.3m/s。通常用改变隔板的间距以达到改变流速的要求。3)隔板之间间距应该在500mm以上，当池子较小时隔板之间的间距应该相应的调整，在进水管口处应设挡水的设施，防止水流过大冲击隔板。4)絮凝池超过一般采用0.3m。5)折板里面水流方向变化处的过水断面面积应为廊道处断面面积的1.2～1.5倍。6)排泥管直径应该在150mm以上。表3不同形式絮凝池比较Table3Differentformsflocculatingcomparison类型特点适用条件往复式隔板式絮凝池优点：絮凝效果好，构造简单，施工方便[8]；缺点：容积较大，水头损失较大，转折处钒花易破碎水量大于30000m3/d的水厂；水量变动小者回转式隔板式絮凝池优点：絮凝效果好，水头损失小，构造简单，管理方便；缺点：出水流量不宜分配均匀，出口处宜积泥水量大于30000m3/d的水厂；水量变动小者；改建和扩建旧池时更适用机械絮凝池优点：絮凝效果好，水头损失小，适应水质、水量的变化，适合于水量变化不大的水厂[8]。缺点：需机械设备和经常维修适用于各种规模的水厂折板式絮凝池优点：絮凝效果好，絮凝时间短，容积较小；缺点：构造较隔板絮凝池复杂，造价高流量变化较小的中小型水厂网格絮凝池优点：絮凝效果好，水头损失小，絮凝时间短；缺点：末端池底易积泥水量变化不变的水厂根据水质综合分析，选择往复式隔板式絮凝池。絮凝池采用平行直板，折板布置形式采用单通道。（2）设计参数廊道内流采用6档：v1=0.5m/s，v2=0.4m/s，v3=0.35m/s，v4=0.3m/s，v5=0.25m/s，v6=0.20m/s，絮凝时间：T=20min池内平均水深：H1=2.2m超高：H2=0.3m池数：n=2转弯处的过水断面面积，取廊道断面面积的1.2倍①　总容积的计算31 吉林师范大学环境科学与工程学院毕业设计式（3-1）=①　每池净平面面积F式（3-2）=②　池子宽度B池宽度取用3.92m③　池子长度包括絮凝池隔板厚度L=22.73/3.92=5.8m，隔板间距按廊道内流速不同分为6档：式（3-3）=取，则实际流速；式（3-4）=取，则实际流速；式（3-5）=取，则实际流速；式（3-6）=31 吉林师范大学环境科学与工程学院毕业设计取，则实际流速；式（3-7）=取，则实际流速；式（3-8）=取，则实际流速，廊道总数7条，水流转弯次数为6次。则池子长度（隔板间净距之和）L=式（3-9）=0.4+0.5+0.6+0.7+0.8+1.0=4m隔板厚度按0.30m计算，则池子总长度：L=4+0.30（7-1）=5.8m按廊道内的不同流速分为6段，分别计算水头损失。第一段水力半径：式（3-10）=槽壁粗糙系数，流速系数[9]式（3-11）==0.15故：式（3-12）31 吉林师范大学环境科学与工程学院毕业设计第一段廊道长度：第一段水流转弯次数：S1=3则絮凝池第一段的水头损失[10]为式（3-13）==0.150m同理求得第2,3，4,5,6，段的水力损失0.148m，0.147m，0.145m，0.141m，0.140m。总的水力损失h=0.150+0.148+0.147+0.145+0.141+0.140=0.871mGT值计算（t=20℃）式（3-14）==84s-GT=84×20×60=40800（在104~105范围内）①　池底坡度式（3-15）3.3沉淀池3.3.1设计原则(1)沉淀池的设计数据宜按本规范表3.1的规定取值。31 吉林师范大学环境科学与工程学院毕业设计表4沉淀池设计数据Table4Settlingponddesigndata沉淀池类型沉淀时间(h)表面水力负荷[m3/(m2·h)]每人每日污泥量(g/人·d)污泥含水率(%)固体负荷[kg/(m2·d)]初次沉淀池0.5~2.01.5~4.516~3695~97－二次沉淀池生物膜法后1.5~4.01.0~2.010~2696~98≤150活性污泥法后1.5~4.00.6~1.512~3299.2~99.6≤150沉淀池的超高不应小于0.3m。(3)沉淀池的有效水深宜采用2.0～4.0m。(4)当污泥斗排泥的过程中，每个污泥斗应有各自的闸阀和排泥管。污泥斗的斜壁与水平面的倾角，方斗宜为60°，圆斗宜为55°[11]。(5)排泥管的直径不应小于200mm。(6)初次沉淀池的出口堰最大负荷不宜大于2.9L/(s·m)；二次沉淀池的出水堰最大负荷不宜大于1.7L/(s·m)。(7)沉淀池应设置浮渣的撇除、输送和处置设施。3.3.2沉淀池的设计与计算(1)沉淀区的表面积A:A=式（3-16）式中：A-沉淀区表面积，mQ-最大设计流量，m/hq-表面水力负荷，取q=2.1m/(m.h)A=m(2)沉淀区有效水深h:h=qt式（3-17）式中：h-沉淀区有效水深，mt-沉淀时间，取1.0hh=2.131 吉林师范大学环境科学与工程学院毕业设计(3)沉淀区有效容积v:V=A=11.9(4)沉淀池长度L：L=3.6vtL=3.6式中：v-最大设计流量时的水平流速，取2.0mm/s(5)沉淀区的总宽度B：B==则>4，故符合要求。(6)沉淀池的数量n:n=个(7)污泥区的容积V=式（3-18）式中：c，c-沉淀池进水和出水的悬浮固体浓度，mg/L-污泥容重，取1000kg/mP-污泥含水率，%T-两次排泥的时间间隔，d(8)沉淀池的总高度H:H=h+h+h+h式（3-19）=+=0.3+2.1+0.5+1.0+0.5=4.4m式中：h-沉淀池超高，m取0.3mh-沉淀区的有效水深，mh-缓冲层高度，取0.5mh-污泥区高度，mh-贮泥斗高度，m-梯形部分的高度，m(9)贮泥斗的容积V:将贮泥斗的上口边长取0.8m边长为31 吉林师范大学环境科学与工程学院毕业设计V=式（3-20）=式中：V=贮泥斗的容积，mS,S-贮泥斗的上下口面积，m10）梯形部分污泥容积V:V=式中：V-贮泥斗以上梯形部分污泥容积-梯形上下底边长，m3.4水量调节池3.4.1平面尺寸的计算(1)调节池的有效面积调节池的有效容积，包括调节容积、消防贮水量和水厂自来水的调节量。则调节池的总有效容积为式（3-21）式中：V—调节池的总有效容积(m³)K—经验系数，一般采用10%～20%Q—设计供水量(m³/d)设计中取k=10%，经计算得：31 吉林师范大学环境科学与工程学院毕业设计调节池设1座，则调节池的有效容积V1为V1=调节池的平面尺寸：每座调节池的面积：式（3-22）式中：A—每座调节池的面积(㎡)h—调节池有效水深(m)设计中取h=3.0m调节池的面积经计算得：经计算得调节池的半径为3.8m,取调节池的半径为4.0m.调节池超高h1取为0.5m，调节池的总高度H经计算得：式（3-23）（2）调节池管道1)调节池进水管式（3-24）式中：D1—调节池进水管直径(m)V—进水管管内流速(m/s），一般采用0.7～1.0m/s设计中取v=0.8m/s经计算得：设计中取进水管管径为DN550mm。2)调节池的出水管由于实验室排出的水量不稳定，调节池出水管应按出水最大流量计31 吉林师范大学环境科学与工程学院毕业设计式（3-25）式中：Q1---最大流量(m³/h)K---时变化系数，一般采用1.3～2.5Q---设计水量(m³/d)设计中取时变化系数最大流量经计算得：出水管管径式（3-26）式中：D2---出水管管径V1V1---出水管管内流速(m/s)，一般采用0.7～1.0m/s设计中取出水管管径经计算得：=0.062m设计中取出水管管径为DN70mm。3)调节池的溢流管：溢流管的直径与进水管管径相同为DN550mm，在溢流管管端设喇叭口，管上不设阀门，出口设网罩，防止虫类进水池内。调节池的排水管调节池内的水在检修时需要放空，排水管的管径应按2h内将池水放空计算，排水管内流速按1.2m/s估计，则排水管的管径D3为式（3-27）式中：D3—排水管管径T—放空时间(h)V2—排水管内水流速度(m/s)排水管管径经计算得：31 吉林师范大学环境科学与工程学院毕业设计设计中取排水管的管径为DN200mm（3）调节池布置1)导流墙在清水池布置导流墙，以防止池内出现死角，每座清水池内导流墙设4条，间距5.0m，将清水池分成5格，砸导流墙底部每1.0m设0.1m×0.1m的过水方孔，使调节池排水方便。2)检查孔在清水池顶设圆形检查孔两个，直径为1200mm3)通气管为了使清水池内空气流通，保证水质新鲜，在清水池顶部设通气孔，通气孔共设20个，每格设4个，通气管的管径为200mm，通气管伸出地面高度高低错落,便于空气流通。4)覆土厚度清水池顶部应有0.5～1.0m的覆土厚度，并加以绿化，此处取覆土厚度为0.5m。3.5曝气池3.5.1原理含有机物的废水与经处理之后的酸碱废水，含有重金属的废水汇集到水量调节池之后，再将这些污水排入到曝气池，然后充入臭氧，目的就是使污水中鼓入的臭氧与下一阶段旋流式反应池中加入的改性PAC联用，从而更有效的去除污水中的有机物。3.5.2设计计算(1)曝气面积设三组曝气池，每组容量为V1，则式（3-27）=取池有效水深H为2m,则每组曝气池的面积F131 吉林师范大学环境科学与工程学院毕业设计式（3-28）=取宽B=2.5，则式（3-29）介于1-2之间，符合要求。池长L,L=设曝气池为3廊道式，则每廊道长（2）曝气池总高度取超高为0.5m=2.5+0.5=3.0m3.6旋流式反应池3.6.1原理旋流式反应池形状呈圆桶状，水流通过池子底部沿圆桶切线方向进入池子内部。水体在旋转的同时，高度不断上升，利用旋转过程中形成的漩涡流，进行絮凝。同时根据水力条件，水体流速逐渐减小。3.6.2设计参数(1)池子数量一般不少于2个；(2)絮凝反应时间一般为15～25min；(3)反应池内水深与直径的比H：D=10：9；(4)进口处流速0.6～1.0m/s31 吉林师范大学环境科学与工程学院毕业设计(5)出口处流速0.2～0.3m/s3.6.3设计计算反应池高设定4m,进水管直径设定为40mm，喷嘴直径为55mm,反应池直径设为2.6m.(1)喷嘴直径为d，则d=式（3-30）=(2)平面尺寸有效容积W式（3-31）=假定池子高度为4m,底面积为A，池子直径为D,则A=式（3-32）从而，D=3.7高程布置3.7.1高程布置在各处理工艺流程中，两构筑物之间水面高度之差即为流程中的水头损失，主要由构筑物自身、管道、计量设备等水头损失共同决定。水头损失应通过计算确定，并留有余地。3.7.2高程的布置方法（1）对两条距离比较近，但水头损失比较大的流程来进行水力计算。（2）以污水接纳的水体的最高水位为起点逆污水处理流程向上计算。31 吉林师范大学环境科学与工程学院毕业设计（3）在作高程布置时，还应注意污水流程与污泥流程积极配合。在高程计算中，有关构筑物及管段的水头损失的计算，下面列出了有关的计算水头损失的数据。表3.1流程水头损失Tab3.1Processwaterheadloss名称管径D（mm）流速V(m/s)管长L(m)摩擦损失(m)局部损失（m）总损失(m)进水泵房～水质调节池6501.1150.0120.160.172水质调节池0.200水质调节池～水量调节池6501.2050.0140.160.174进水泵房～絮凝沉淀池7000.9150.0200.200.220絮凝沉淀池0.400絮凝沉淀池～水量调节池8001.0050.0120.240.252进水泵房～水量调节池6500.88100.0130.270.283水量调节池0.200水量调节池～曝气池8501.9250.0370.330.367曝气池0.300曝气池～旋流式反应池8501.9550.0500.410.460旋流式反应池0.510旋流式反应池～下水道9002.00200.0800.440.5203.7.3设计计算(1)处理构筑物水头损失构筑物内的的水头损失与构筑物本身的的结构特点决定，具体根据设计手册进行估算，估算结果如下表所示。表3.2净水构筑物水头损失估算值Tab3.2Wateraffiliatedstructuresandpersonnelallocationtabledesign构筑物名称水头损失(m)构筑物名称水头损失(m)配水井0.12沉淀池0.15管式静态混合器0．3V型滤池2.50絮凝池0.40(2)连接管线水头损失由水力计算公式计算连接管线水头损失(包括沿程和局部)，计算常用的公式为：31 吉林师范大学环境科学与工程学院毕业设计式（3-33）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——连通管段长度(m)——局部阻力系数——连通管中流速(m/s)——重力加速度(m/s2)1）进水泵房至水质调节池连接管线水头损失①沿程水头损失进水泵站至水质调节池连接管采用DN650mm钢管，管长5m考虑浑水的因素，按查设计手册第1册水力计算表得‰，换算成相当于时的：经计算得：浑水管长15m算得沿程损失为：沿程损失为：②局部水头损失管路中，进口1个，局部阻力系数；急转弯管1个，；闸阀1个，；90º弯头1个，；出口1个，局部阻力系数，则局部阻力系数总计为：式（3-34）管内流速，则管路局部水头损失为：式（3-35）③总水头损失31 吉林师范大学环境科学与工程学院毕业设计式（3-36）2)进水泵房至水量调节池连接管线水头损失①沿程水头损失出水口至酸碱中和池连接管采用DN650钢管，管长l=10m(按最不利情况计算)。考虑浑水的因素，按查设计手册第1册水力计算表得‰，换算成相当于时的：经计算得：浑水管长40m算得沿程损失为：式（3-37）②局部水头损失管路中，进口1个，局部阻力系数；弯头2个，局部阻力系数；闸阀2个，；等径十字管(分支流)1个，局部阻力系数；出口1个，局部阻力系数，则局部阻力系数总计为：式（3-38）管内流速，则管路局部水头损失为：式（3-39）③总水头损失式（3-40）3)絮凝沉淀池至水质调节池连接管线水头损失①沿程水头损失絮凝沉淀池至调节池连接管采用钢管，管长l=5m(按最不利情况计算)，按查设计手册第1册水力计算表得‰，则絮凝沉淀池至调节池连接管沿程损失为：31 吉林师范大学环境科学与工程学院毕业设计式（3-41）②局部水头损失管路中，进口1个，局部阻力系数；弯头3个，局部阻力系数；闸阀1个，；出口1个，局部阻力系数，则局部阻力系数总计为：式（3-42）管内流速，则管路局部水头损失为：式（3-43）③总水头损失式（3-44）4)水量调节池至曝气反应池池连接管线水头损失①沿程水头损失水量调节池至旋流式反应池采用钢管，管长l=5m，按查设计手册第1册水力计算表得‰，则水量调节池至曝气池连接管沿程损失为：式（3-45）②局部水头损失管路中，进口1个，局部阻力系数；出口1个，局部阻力系数，则局部阻力系数总计为：式（3-46）管内流速，则管路局部水头损失为：式（3-47）③总水头损失式（3-48）31 吉林师范大学环境科学与工程学院毕业设计(3)处理构筑物高程确定首先计算水头损失，然后进行各构筑物高程布置。水质调节池地面标高为4.0m各净水构筑物水位标高由计算确定，计算结果如下表所示。表3.3净水构筑物水位标高计算Tab3.3Waterpurificationwaterlevelelevationstructurescalculation名称水头损失(m)水位标(m)连接管段构筑物沿程及局部构筑物进水泵房-水质调节池0.1723.828水质调节池0.2003.628水质调节池-水量调节池0.1743.454进水泵房-絮凝沉淀池0.2003.800絮凝沉淀池0.4003.400絮凝沉淀池-水量调节池0.2523.148进水泵房-水量调节池0.2833.717水量调节池0.2003.517水量调节池-曝气池0.3673.150曝气池0.2002.950曝气池-旋流反应池0.4602.490旋流反应池0.4002.090旋流反应池－下水道0.5201.57031 吉林师范大学环境科学与工程学院毕业设计4.工程预算4.1内部设施与设备造价4.1.1水池造价(1)调节池造价2座圆形调节池，每座调节池的容积为13.7m³，造价指标取1600元/m³，调节池造价为4.4万元。(2)高低水池造价1座絮凝沉淀池，容积为200m³，造价指标26000元/100m³，絮凝沉淀池造价为26000万元。(3)二级泵房造价选用2台12sh-9水泵，设备造价为24000采用半地下式泵房，建筑体积指标取40000元/100m³，二泵房总造价为4万元。(5)建筑间接费用建筑间接费为建筑直接费的20%，为33.44万元。(6)常年运转费包括1)药剂费式（4-1）经计算得：万元/年式中：a1—聚合氯化铝药剂的平均投加量；a2—臭氧的平均投加量；b1—聚合氯化铝药剂的单价；b2—臭氧的单价。2）螯合试剂投放量计算式（4-2）其中重金属离子当量=31 吉林师范大学环境科学与工程学院毕业设计G=100mg/L3）螯合试剂药剂费根据实验验证，处理200ml废水需螯合剂2ml，而10L1%DTCR约合10Kg，折合原液DTCR0.1Kg，约合1.8~2元。所以总药剂费=4）碱性药剂的投加式（4-3）式中：Q-废水流量，m3/dc1-废水含酸量，kg/m3a1-中和1kg酸所需的碱性药剂；a2-中和1kg酸性盐类所需的碱性药剂c2-废水中所需中和的酸性盐类量，kg/m3K-考虑部分药剂不能完全参加反应的加大系数，用石灰湿投时，K取1.05~1.10P-药剂的有效成分含量，一般生石灰含CaO60%~80%,熟石灰含Ca(OH)265%~75%,电石渣含CaO60%~70%G=31 吉林师范大学环境科学与工程学院毕业设计5.总结设计已经完成，我的毕业设计的题目是某高校实验楼污水收集及处理工程初步设计。根据实验楼污水水量与水质波动大，成分差别巨大，水质不稳定，排放时间和排放水量没有明显规律等特点，最终确定采用“先分类收集，再一一处理，最后集中排放”的方法处理。根据所给的资料，我对各种构筑物进行了选择。然后对构筑物的尺寸进行了合理计算，然后又设计了污水处理的平面布置图，最后又按照相应比例画出了整个工艺的高程图。通过毕业设计，我熟悉了污水处理工程方案的确定，工艺流程选择，起到模拟真实的工作的作用，同时在整个毕业设计过程中接触并学习到到许多新的的知识点，这就拓宽了我们的专业知识面，同时我也学会了如何通过参考文献，来解决工程问题。总之，毕业设计是十分重要的一个环节，它不仅系统地考察了大学四年所学的专业知识，而且加深了我们对知识的运用。通过这次系统的毕业设计，让我认识自己的不足之处，处理实际情况的缺乏，让我倍加珍惜学习的机会，知道自己以后要努力的方向，这样为我即将毕业后走入社会打下良好的基础。31 吉林师范大学环境科学与工程学院毕业设计6.致谢在我的导师任老师耐心指导下，我顺利地完成了本次毕业设计。从开始做到论文的排版完成，任老师给我很大的信心和支持。任老师为人随和，治学严谨、态度认真让我很受启发。从尊敬的任老师身上，我学到了更扎实、宽广的专业知识。通过这次设计，我温习了曾经学过的办公室自动化软件，CAD制图等，让我受益匪浅。我要向我的导师致敬，同时感谢学院各位老师四年来对我的耐心指点。您们教会了我专业知识的同时还给了我极大地帮助。我从你们身上学到的东西将使我受益一生，这将是我人生最宝贵的财富之一。感谢环境工程学院的各位同学，感谢你们在我设计过程中对我的支持与鼓励，与你们在一起的日子，是我人生中最美好的回忆。31 吉林师范大学环境科学与工程学院毕业设计参考文献[1]王祚祥.内燃机车中修清洗污水预处理方法探讨[J].铁道劳动安全与环保，2008,35(1)：35-37.[2]李定龙，姜晟.重金属废水处理的方案比较研究[J].工业安全与环保,2005,31(12):18-19.[3]黄廷林，周玉军，赵建伟，何文杰，韩宏大.改性PAC与O3联用去除原水中有机物的试验研究[J].西安建筑科技大学学报.2007,23(5):62-64.[4]朱晓珂.机电信息[C].北京：机械工业出版社.2009,12-17.[5]黄美荣，李振宇，李新贵.含银废液来源及其回收方法[J].同济大学材料学院，混凝土材料研究室，化学材料研究所.2005,2455（2）:9-12.[6]朱万强，陈文星，勾华，李华刚，张世仙.无机化学实验室污水污物处理方法探讨[J].遵义师范学院学报,2005,3853(5):73-75.[7]孙体昌，吕金生.水污染控制工程[M].第一版,北京:机械工业出版社,2009.[8]郑智勇.浅谈城市污水深度处理工艺―混合、絮凝、沉淀工艺的选择[J].科技创新导报.2011，(11):139-139.[9]吴持恭,水力学.第四版上册[M].北京:高等教育出版社,2007.[10]严熙世，范瑾初.给水工程.第四版[M].中国建筑工业出版社，1999.[11]高廷耀，顾国维，周琪.水污染控制工程.第三版下册[M].北京:高等教育出版社,2006.[12]中华人民共和国国家标准.污水综合排放标准（GB8978-1996）[Z]．2002.31'