污水处理设计说明书 41页

\n引言随着工业技术的飞速发展及生产规模的不断扩大，工业废水污染带来的水污染问题越来越严重，尤其是化工工业废水对环境造成的污染日益加剧。人们的日常生活离不开水，污水处理的程度与人类的生活息息相关，为使环境污染和生态破坏加剧趋势得到控制，就要对工业废水污染进行综合防治，所以，做好水处理工作是人类现在及今后必须做好的一项工作。工业废水的基本特征是：有机物含量高，富营养化，有的还含有重金属、有毒物质和可生化很低的有机物。因而，污水处理的主要对象为有机物（COD）、氨氮和磷酸盐，目前，以控制富营养化为目的的氮磷脱除已成为各国首要的奋斗目标。在此情况下，发展可持续污水处理工艺变得势在必行。所谓可持续污水处理工艺就是向着最小的COD氧化，最低的释放，最少的剩余污泥产量以及实现磷回收和处理重金属回收等方面努力。用比较综合的方式来解决污水处理问题，即污水处理不应该仅仅单一的实现水质改善，同时也需要综合考虑污水及所含污染物的资源化和能源化问题，且所采用的技术必须要以避免出现污染物的转移现象为前提，以低能耗、低成本为宗旨。我国污水处理产业发展进步较晚，建国以来到改革开放前，我国污水处理的需求主要是以工业和国防尖端使用为主。改革开放后，国民经济的快速发展，人民生活水平的显著提高，拉动了污水处理的需求。近年来通过不断的实践和改进，废水的处理技术有了很大的发展，人们对废水的处理过程和原理的认识更加深入，从我国的国情出发，我国的城市污水处理发展趋势表现在以下几个方面[1]；（1）中小城镇污水处理与治理问题开始受到重视；（2）工业废水处理逐渐转向全程控制；（3）氮磷营养物质的去除仍为重点也是难点；（4）水质控制指标越来越严；（5）污水处理从单独分散处理开始转为集中处理；（6）污水再生利用提上日程。\n\n第1章概述水是人类赖以生存的宝贵资源，随着全球人口急剧增长，工业发展迅速。全球水资源状况迅速恶化，“水危机”日趋严重。一方面，人类对水资源的需求以惊人的速度扩大；另一方面，日益严重的水污染蚕食大量可供消费的水资源。水环境一旦受到污染，将直接影响整个人类和其他生物的生存。随着社会的发展，科学技术也飞速发展，不少国家加大了对环境保护的投入，大力开展环境科学研究工作，研究和推广一些低污染和无污染的生产工艺，一些先进的污染治理技术，使环境污染问题在一定围得到了较好的解决，改善了人类生存和环境质量。1.1化工工业污水处理概况对于我国这样的一个工业大国来说，工业废水则是水污染的一个重要来源，工业废水中所含污染物主要为无机污染物和有机污染物两种，除此之外少量的重金属和放射性物质，例如电镀废水和矿物加工过程的废水中所含的大多都是无机污染物，食品或石油加工过程的废水含有大量的有机污染物，印染行业生产过程中产生的废水中既含有无机污染物又含有有机污染物。在工业污水中，化工工业污水占有很大的比例，大多化学试剂厂主要生产的是高纯试剂、光刻胶、印刷胶、锂电池电解液等，生产过程中排放的大多是高浓度废液，有机污染物浓度极高，其中的BOD、COD、SS较高，较难生化降解，高浓度废液必须先经预处理，再与其他废水混合送至化工基地废水处理厂进行二级处理。所以选择合理的水处理工艺显得尤为重要。常见的污水处理方法主要有物理法、化学法、物理化学法、生物法四大类。其中生物处理法是目前研究得较多、新技术层出不穷的方法，无论是好氧生物处理技术，还是厌氧生物处理技术都引起了研究人员的极大兴趣。因为用生物法利用的是微生物的新代谢作用，以污染物质为食料，将其代谢成诸如CO2、H2O、NH3、SO2等稳定的小分子，它的二次污染小，对处理生活污水及与之性质相近的有机污水有其独特的优势。因而，大多化工厂尤其是化学试剂厂都采用生物处理法来进行污水处理[18]。现代污水处理技术，按处理程度划分，可分为一级、二级和三级处理。一级处理，也称为预处理，主要去除污水中呈悬浮状态的固体污染物质，物理处理法大部分只能完成一级处理的要求。经过一级处理的污水，BOD一般可去除30%左右，达不到排放标准。二级处理，主要去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物质(BOD，COD物质)，去除率可达90%\n以上，使有机污染物达到排放标准。三级处理，进一步处理难降解的有机物、氮和磷等能够导致水体富营养化的可溶性无机物等[2]。1.2设计的目的及意义毕业设计是我们在毕业前的综合训练阶段，是总结在校期间学习成果，完成工程技术人才基本技能训练的一个重要环节，这将提高我们对大学四年里所学知识的综合应用能力，对我们今后的学习和工作都有很大的帮助。本次设计的设计容是化学试剂厂的污水处理，任何工厂都会产产生废水，废水如果未经处理直接排放，将对城市及其下游水体造成污染，若渗入地下，还会污染宝贵的地下水资源，这种污染是难以恢复的。尤其是化学试剂厂，所排放的都是高浓度废水，有机物含量很高，可生化性较低，污染程度大，所以化学试剂厂必须建设污水处理站对工厂排放的污水进行处理，从而去除BOD、COD、SS等，使其达到排放标准，以实现保护环境、回收有用物质、变废为宝的目的。除此之外，在设计的过程中能使我们掌握初步综合利用水处理单元解决实际问题的能力，根据设计所要达到的排放标准，确定污水处理站的处理工艺，并且在工艺的选择过程中强化我们对污水处理工艺全面了解。从而进一步来确定污水处理构筑物的类型与数量，对主要的水处理构筑物以及设备进行工艺设计计算，并根据计算数据来进行绘图。总之，本次设计是在解决水污染问题的同时培养设计者制定设计方案、设计计算、工程绘图、文件编辑、文字表达、文献查阅、计算机应用等方面的综合能力。1.3设计的基本思想在污水处理厂的设计中的一个首要及重要的任务就是污水处理工艺的选择，污水处理工艺的选择是决定污水处理厂投资和运行成本的很重要因素。目前，在污水处理领域，已经有了许多成熟的工艺，这些工艺都被广泛应用于各个领域的水处理，在新世纪到来之后，又有很多新的方法研究和应用，综合考虑在引用新方法的同时，也用成熟的工艺加以辅助，使设计方案合理化。现在很多设计者普遍存在着追求“新工艺”的倾向。污水厂处理工艺的选择，污应根据设计水质、水量和受纳环境容量或国家规定的排放标准，确定处理程度等因素来确定，同时也要根据污水处理厂投资和运行成本，过分强调污水处理工艺的先进是不足取的，实际上，有些污水处理厂采取的高投资、高运行费的“新工艺”，由于水质不稳定，水量波动大等缘故，并未收到理想的处理效果。所以，在设计过程中必须综合考虑，采用适合实际需要的处理工艺，而不是盲目追求新工艺新技术\n1.4设计原则污水处理工程设计过程当中应遵循下列原则：（1）执行国家关于环境保护的政策，符合国家地方的有关法规、规和标准；（2）污水处理工艺技术方案，达到治理要求的前提下应优先选择投资和运行费用少、运行管理简便的工艺；（3）所用污水、污泥处理技术和其他技术不仅要求先进，更要求成熟可靠；（4）和污水处理厂配套的厂外工程应同时建设，以使污水处理厂尽快完全发挥效益；（5）妥善处理污水净化过程中产生的污泥固体物，以免造成二次污染；（6）污水处理厂出水应尽可能回用，以缓解城市严重缺水问。1.5设计依据（1）国家有关水污染防治的政策法规与标准；（2）污水处理工程的设计服务围的污水产生、排放、水质水量特征；（3）污水处理后拟达到的排放标准；（4）污水或污泥的综合利用目标；（5）污水和污泥处理的总体工艺方案。\n\n第2章污水处理厂工艺方案的选择2.1设计任务2.1.1设计题目日处理水量810污水处理厂设计2.1.2设计资料（1）基本资料设计废水产生量为810/d。本方案设计的进水水质如下：:661.7mg/L:349.7mg/LSS:549.1mg/LCl:2480mg/LNH3－N：405.4mg/L油：5.48mg/L（2）气象资料[3]呼和浩特冻土层深为1.3m地下水位是12-20m年平均水温15~17℃呼和浩特多年平均降水量在410mm,降水量多集中在6~9月份呼和浩特常年风向：冬季，以NW为主；夏季，以SW、SSW为主。2.1.3设计容(1)据处理厂厂址选择工艺流程；(2)处理厂工艺流程设计说明；(3)处理构筑物型式选型说明；(4)处理构筑物或设施的设计计算；(5)主要辅助构筑物设计计算；(6)主要设备设计计算选择；\n(7)污水厂总体布置(平面或竖向)及厂区道路、绿化和管线综合布置；(8)处理构筑物、主要辅助构筑物设计图绘制；(9)编制主要设备材料表。2.1.4设计要求理论上要求出水水质应达到国家水污染物综合排放标准中的二级标准，根据《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002的中的二级标准，具体如下[4]：≤100mg/L；≤30mg/L；SS≤30mg/L；Cl≤0.5mg/LNH3－N≤405.4mg/L2.2污水处理工艺的选择2.2.1水质分析排放的污水为高浓度废水，有机污染物浓度极高，其中的BOD、COD、SS浓度较高，尤其是COD的浓度很高，较难生化降解，所以高浓度废液必须先经预处理，再与其他废水混合送至化工基地废水处理厂进行二级处理。所以所选择的工艺一定要具有可降解有机物的能力。2.2.2污水处理工艺选择原则（1）所采用的工艺必须是以低投资、低能耗、低成本为宗旨。（2）所采用的工艺要以避免出现污染物的转移现象为前提。（3）根据设计水质、水量和受纳环境容量或国家规定的排放标准，确定处理程度来选择合理的污水处理工艺。2.2.3污水处理工艺的确定生物处理法主要有活性污泥法、生物膜法、生物滤池，厌氧生物处理法等，其中从活性污泥法中派生出的工艺有：AB法、SBR法、氧化沟法、普通曝气法、A/A/O法、A/O法等，这是当前比较流行的几种工艺，除此之外，还有生物接触氧化法，这是从生物膜法中派生出的一中处理工艺[17]。AB法工艺对曝气池按高、低负荷分二级供氧，A\n级负荷高，曝气时间短，产生污泥量大，污泥负荷大；B级负荷低，污泥龄较长。A级与B级间设中间沉淀池。AB法尽管有系统运行稳定、节能的优点，但不适合低浓度水质，且具有很多缺点，例如，如果A段在运行中控制不好，很容易产生硫化氢、大粪素等恶臭气体，影响附近的环境卫生，还有当对除磷脱氮要求很高时，B段曝气池的进水含碳有机物含量的碳/氮比偏低，不能有效的脱氮，除此之外，污泥产率高，这给污泥的最终稳定化处置带来了较大压力。SBR工艺的过程是按时序来运行的，一个操作过程分五个阶段：进水、曝气、沉淀、滗水、闲置。由于SBR在运行过程中，各阶段的运行时间、反应器混合液体积的变化以及运行状态都可以根据具体污水的性质、出水水质、出水质量与运行功能要求等灵活变化。但是该工艺也据有一定的局限性：反应器容积利用率低、水头损失大、设备利用率低，不连续的出水，要求后续构筑物容积较大，有足够的接受能力。而且不连续出水，使得SBR工艺串联其他连续处理工艺时较为困难，还有峰值需氧量高，整个系统氧的利用率低。氧化沟污水处理的整个过程如进水、曝气、沉淀、污泥稳定和出水等全部集中在氧化沟完成，最早的氧化沟不需另设初次沉淀池、二次沉淀池和污泥回流设备。后来处理规模和围逐渐扩大，它通常采用延时曝气，连续进出水，所产生的微生物污泥在污水曝气净化的同时得到稳定，不需设置初沉池和污泥消化池，处理设施大大简化。传统氧化沟的脱氮，主要是利用沟溶解氧分布的不均匀性，通过合理的设计，使沟中产生交替循环的好氧区和缺氧区，从而达到脱氮的目的。其最大的优点是在不外加碳源的情况下在同一沟中实现有机物和总氮的去除，因此是非常经济的。但在同一沟中好氧区与缺氧区各自的体积和溶解氧浓度很难准确地加以控制，因此对除氮的效果是有限的，而对除磷几乎不起作用。另外，在传统的单沟式氧化沟中，微生物在好氧－缺氧－好氧短暂的经常性的环境变化中使硝化菌和反硝化菌群并非总是处于最佳的生长代谢环境中，由此也影响单位体积构筑物的处理能力。尽管氧化沟具有出水水质好、抗冲击负荷能力强、除磷脱氮效率高、污泥易稳定、能耗省、便于自动化控制等优点。但是，在实际的运行过程中，仍存在一系列的问题，例如污泥膨胀问题、泡沫问题、污泥上浮问题、流速不均及污泥沉积问题等。AO工艺法也叫厌氧好氧工艺法，A(Anacrobic)是厌氧段，用与脱氮除磷；O(Oxic)\n是好氧段，用于除水中的有机物。该工艺流程简单，勿需外加碳源与后曝气池，以原污水为碳源，建设和运行费用较低；反硝化在前，硝化在后，设循环，以原污水中的有机底物作为碳源，效果好，反硝化反应充分；曝气池在后，使反硝化残留物得以进一步去除，提高了处理水水质。该工艺由于没有独立的污泥回流系统，从而不能培养出具有独特功能的污泥，难降解物质的降解率较。此外如果要提高脱氮效率，必须加大循环比，因而加大运行费用。A/A/O法利用生物处理法脱氮除磷，可获得优质出水，是一种深度二级处理工艺。该工艺是一种最简单的同步脱氮除磷工艺，总的水力停留时间及总产占地面积少于其它的工艺，在厌氧的好氧交替运行条件下，丝状菌得不到大量增殖，无污泥膨胀之虞，SVI值一般均小于100，此外污泥中含磷浓度高，具有很高的肥效，运行中勿需投药，运行费低。该工艺的缺点是除磷效果难以提高，污泥增长有一定的限度也不易提高，特别是当P/BOD值高时更是如此；脱氮效果也难于进一步提高，循环量一般以2Q为限，不宜太高，否则增加运行费用[5]。生物接触氧化法与以上几种工艺相比具有以下几个优点：①BOD容积负荷高，污泥生物量大，相对而言处理效率较高，而且对进水冲击负荷（水力冲击负荷及有机浓度冲击负荷）的适应力强。②处理时间短。所以在处理水量相同的条件下，所需装置的设备较小，因而占地面积小。③能够克服污泥膨胀问题。生物接触氧化法同其他生物膜法一样，不存在污泥膨胀问题，对于那些用活性污泥法容易产生膨胀的污水，生物接触氧化法特别显示出优越性。容易在活性污泥法中产生膨胀的菌种（如球衣细菌等），在接触氧化法中，不仅不产生膨胀，而且能充分发挥其分解氧化能力强的优点。④可以间歇运转。当停电或发生其它突然事故后，生物膜对间歇运转有较强的适应力。长时间的停车，细菌为适应环境的不利条件，它和原生动物都可进入休眠状态，显示了对不利生长的环境有较强的适应力；一旦环境条件好转，微生物又重新开始生长、代谢。⑤维护管理方便，不需要回流污泥。由于微生物是附着在填料上形成生物膜，生物膜的剥落与增长可以自动保持平衡，所以无需回流污泥，运转十分方便。⑥剩余污泥量少通过以上几种工艺的比较并结合设计的要求发现生物接触法最适合本次设计，所以本次设计中所采用的污水处理工艺为生物接触氧化工艺[6]。\n2.3污水处理工艺流程简介2.3.1工艺流程叙述工业废水的水量和水质随时间的变化幅度较大。为了保证后续处理构筑物或设备的正常运行，因此要求对废水的水质及水量进行调节，均质，使其能够均匀进入后续处理单元，提高处理效果。因此。首先要需要设置调节池，对废水的水质及水量进行调节，均质。废水在进入调节池之前，需先流经格栅池截留较大的悬浮物或漂浮物，然后流经初沉池，初沉池是借助于污水中的悬浮物质在重力作用下可以下沉，从而与污水分离，初沉池可以去除悬浮物40%60%，去除BOD20%30%。初沉池采用平流式沉淀池。在流出调节池后污水先经提升泵房提升后进入生物接触氧化池进行生化处理，处理之后的污水再进入二沉池进行再次沉淀，二次沉淀池是整个污泥处理系统中非常重要的组成部分。整个污泥处理系统的处理效能与二沉池的设计和运行密切相关，在功能上要同时满足澄清和污泥浓缩两方面的要求，它的工作效果将直接影响系统的出水水质和回流污泥浓度。所以，二沉池在活性污泥系统中非常重要，二沉池选用竖流式沉淀池。经二沉池处理后的上部清水进入接触消毒池经消毒后由排水管排出，下部的污泥就进入污泥处理系统，污泥的最终处置有污泥填埋，污泥焚烧，污泥堆肥和污泥工业利用四种途径。该厂的污泥主要是由沉淀池和二沉池产生的，产生的污泥直接经污泥浓缩池和脱水间进行浓缩脱水，然后将泥饼外用。由于本次设计水量较小，工艺流程简单，主体构筑物少，运行较为灵活、稳定性好，基础投资省，运用费用低，操作管理方便。2.3.2工艺流程图设计的工艺流程如下图：\n图2-1污水处理工艺流程图\n第3章污水处理构筑物设计计算3.1格栅格栅是一组（或多组）相平行的金属栅条于框架组成，倾斜安装在进水的渠道，或进水泵站集水井的进口处，以拦截污水中较大的悬浮物及杂质，以保证后续处理构筑物或设备的正常工作[7]。3.1.1设计参数设计流量Q=810m3/d=33.75m3/h=9.375×m3/s设栅前流速v1=0.7m/s，过栅流速v2=0.9m/s设栅条宽度s=0.01m，格栅间隙b=20mm=0.02m单位栅渣量ω1=0.05m3栅渣/103m3污水格栅安装倾角α=60°3.1.2设计计算1．栅前水深：根据最优水力断面公式（3-1）式中：——设计最大流量,；——栅前槽宽,；——栅前流速,。则栅前槽宽由经验得：，则栅前水深为。2．栅条间隙数\n（3-2）式中：——最大设计流量，m3/s；——格栅倾角，格栅倾角一般采用45°～75°，这里取60°；——栅条间隙宽度，中格栅间隙宽度是10～40mm，这里取20mm；——栅前水深，m；——过栅流速，m/s。则栅条间隙数取n=7即栅条间隙数为73．栅槽有效宽度B=S(n-1)+bn（3-3）式中：——栅条宽度，m；n——栅条间隙数，个：B——栅条间隙，m。代入数据得：4．进水渠道渐宽部分长度（3-4）式中：——栅槽有效宽度，m；——进水渠道宽，取=0.1m；——其渐宽部展开角，一般采用20°。代入数据得：5．栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度\n=0.07m6．过栅水头损失设栅条边为矩形截面（3-5）式中：h0——计算水头损失，m；——阻力系数，其中ε=β（s/b）4/3——过栅流速，m/s；——格栅安装倾角。则原式变为：（3-6）式中：——形状系数，采用栅条断面是锐边矩形的栅条，即=2.42；——格栅手污物堵塞时，水头损失增大倍数，取=3。代入数据：h1==0.10m7．栅后槽总高度式中：——栅前水深，m；——过栅水头损失，m；——栅前渠道超高，一般取0.3m。代入数据得：=0.08+0.10+0.3=0.48m8．格栅总长度（3-7）式中：——进水渠道渐宽部位长度，m；\n——格栅槽与出水渠道连接处的渐窄部位的长度，其中。代入数据得：=0.14+0.07+0.5+1.0+0.38/tan60°=1.93m9．每日栅渣量ω=（3-8）式中：——每1000m3污水产栅渣量；——生活污水流量总变化系数。ω===0.027m3/d<0.2m3/d所以宜采用人工格栅清除。3.2初沉池初次沉淀池是借助于污水中的悬浮物质在重力作用下可以下沉，从而与污水分离，初次沉淀池出去悬浮物40%60%，去除BOD20%30%。本设计中初次沉淀池采用平流式沉淀池。3.2.1设计参数设计流量：Q=9.375表面水力负荷：q=1.5沉淀时间：t=1h3.2.2设计计算1．沉淀池总表面积（3-9）式中：——池子总表面积，m2；——设计流量，m3/h；\n——表面水力负荷，m3/(m2h)。A==22.52．沉淀池部分有效水深=qt（3-10）式中：——沉淀池部分有效水深，m；——沉淀时间，h,初沉池一般为1-2h。这里取t=1h。3．沉淀区有效容积（3-11）式中：——沉淀池部分有效容积，；Q——设计流量，/s；t——沉淀时间，h。=9.37513600=33.754．沉淀池池长L=vT3.6（3-12）式中：L——沉淀池池长，m；——最大设计流量时的水平流速，m/s，一般不大于5mm/s，取1.5mm/s；T——最大设计流量时的停留时间，设计中取T=1.5h。L=vT3.6=1.51.53.6=8.1m5．沉淀池总宽度B=（3-13）式中：A——池子总表面积，m2；L——沉淀池池长，m。\nB===2.78m6．沉淀池高度（3-14）式中：——超高取0.3m；——沉淀池有效水深，m；——缓冲层高度，m，有机械设备除油时，其上沿应高出刮板0.3m；——污泥区高度，m，一般采用污泥池高度与池底坡度的高度之和，设计中取0.8m。=0.3+1.5+0.3+0.8=2.9m3.3调节池调节池起均化污水水质的作用，池中可能设置隔板加强水力混合作用，但调节池不像反应池或沉淀池需要严格的均匀配水和水力条件。由于设计水量不是很大为达到好的效果，停留时间为8小时。3.3.1设计参数设计流量:Q=810m3/d=33.75m3/h水力停留时间：t=12h3.3.2设计计算1．调节池体积（3-15）式中：V——调节池的体积，；Q——设计流量，；T——停留时间，h。\n2．调节池面积调节池采用圆形A=（3-16）式中：A——调节池面积，；H——设调节池的有效水深h=3.5m，调节池的高度超过有效高度0.5m，则调节池的高度为4m，即该处工作水深取4m；调节池半径为3.4提升泵房3.4.1.设计参数设计流量：Q=33.75m3/h，泵房工程结构按远期流量设计3.4.2.设计计算采用生物接触氧化工艺方案，污水处理系统简单，对于新建污水处理厂，工艺管线可以充分优化，故污水只考虑一次提升。污水经提升后入生物接触氧化池，通过二沉池及接触池，最后由出水管道排出[16]。各构筑物的水面标高和池底埋深见第四章的高程计算。根据高程计算结果可知,提升泵的扬程为4.72m，废水平均流量为810m3/d，即33.75m3/h,通过查<<潜水排污泵行业标准>>可以确定所使用的泵的类型。设计过程中为了保证出现意外时，泵能正常工作，在泵的选择时需一用一备，自动联锁控制。所选用泵的型号为:80QW35-10-3,其各参数如下[8]:口径为80mm,流量为35m3/h，扬程为10m,功率为3kw。所选泵的流量接近于实际流量，扬程大于实际所需的扬程，故可以达到要求。占地面积为π52＝78.54m2，即为圆形泵房D＝10m,高12m,泵房为半地下式，地下埋深7m，水泵为自灌式。\n3.5生物接触氧化工艺接触氧化池主要由池体、填料床、曝气装置及进出水装置等构成。生物接触氧化法,就是在曝气池中填充块状填料，经曝气的废水流经填料层，使填料颗粒表面长满生物膜，废水和生物膜相接触，在生物膜的作用下，废水得到净化。生物接触法又名浸没式滤池，也称固定式活性污泥法，它是一种兼有活性污泥和生物膜法特点的废水处理构筑物，所以它兼有这两种处理法的优点[9]。3.5.1设计参数进水BOD=349.7mg/L；出水BOD=30mg/L；BOD去除率E=（349.7-30）/349.7=91.4%的容积负荷介于1.0~1.8这里取=1.53.5.2设计计算1．池体设计计算（1）生物接触氧化池有效容积（3-17）式中：V——有效体积，；Q——平均日污水量，；Sa——进水浓度，；Se——出水浓度，；——的容积负荷，。（2）池子总面积A=（3-18）\n式中：A——池子总面积，；H——填料层总高度，m，设计中取H=3m。A===57.55（3）池子分格数（3-19）式中：n——池子总格数；——单池面积，为了保证布水布气均匀每格池面积应25，取a=15。（取4个）（4）有效接触时间(3-20)式中：t——有效接触时间，h；f——单池池面积，计中取a=15；H——填料层总高度，m，设计中取H=3m；Q——平均日污水量，。=（5）池子总高（3-21）式中：——池子总高度，m；——池子超高，m，一般采用0.3~0.5m，设计中取=0.5m；——填料上水深，m，一般采用0.4~0.5m，设计中取=0.5m；——配水区高度，m,当勿需进入检修时，h3\n=0.5；当考虑进入检修时，h3=1.5m，设计中取=0.5m。=3+0.5+0.5+0.5=4.5m2．曝气系统设计计算由于设计池体面积大，并且微孔曝气器氧利用率较高，所以选择215型膜片曝气器，其主要参数为：直径为215mm、服务面积为0.35~0.75、空气量5~3、氧利用率18.4%~27.7%、阻力180~280mm。（1）需氧量(3-22）式中：——需氧量，kgO2/h；——氧化每千克所需氧的千克数，=0.35；——有机物降解量，mg/L，其中；——污水流量，。Qa==3.78（2）空气供应量（3-23）式中：——空气供应量，；——扩散器的氧转移系数，设计中取15%。其中0.28为标准状态下（0.1Mpa，20C）下1空气中氧的量（）。（3）汽水比校核15:1（符合汽水比的要求）取汽水比为15:1确定供气量\n（4）服务面积及曝气器数量的确定取服务面积0.5则每个池子的曝气器个数为：个每格布置30个以曝气器气量校核：满足1.5~3.0，所以符合条件的每格曝气器为30个。3.5.3管道1．空气管道计算[10]管道取外径为250mm，径为200mm的普通水煤气管(3-24)式中：——管空气流速，；d——空气管径，m。3.6二沉池二沉池是设置在生物处理构筑物后的沉淀池，是生物处理工艺中的一个重要组成部分。沉淀池常按水流方向来区分为平流式、竖流式及辐流式等三种。本次设计中，选用的是竖流式沉淀池。根据实际考虑二沉池，设计中采用两个池子[7]。3.6.1设计参数设计中的单池流量：3.6.2设计计算1．进水管面积（3-25）\n式中：——沉淀池中心进水管面积，；Q——中心进水管设计流量，；——中心进水管流速，，一般采用，取=。2．进水管直径式中：——中心进水管直径，m。设计中，进水管采用DN=125mm=0.125m，则可求出管外流速。3．进水管喇叭口与反射板之间的缝隙高度（3-26）式中：——中心进水管喇叭口与反射板之间的缝隙高度，m；——污水从中心管喇叭口与反射板之间缝隙流出速度,，一般采用0.02~0.03，设计中取；——中心喇叭口直径，m，一般采用=1.35=；反射板直径为m。4．沉淀区有效面积\n（3-27）式中：——沉淀部分有效断面，；v——污水在沉淀池流速，，设计中取沉淀的表面负荷=1.4，v==。5．沉淀池直径6．沉淀池有效水深（3-28）式中：——沉淀池有效水深，m；——沉淀时间，h，一般采用1~2h，设计中取t=2h；——表面负荷，设计中取=1.5。校核沉淀池直径与有效水深之比：符合要求7．污泥区容积（3-29）式中：——污泥部分所需容积，；——污水平均流量，；——污泥回流比，%，设计中取=50%；\n——曝气池中污泥浓度，；——二沉池排泥浓度，。式中：——污泥容积指数，一般采用70~150，设计中取；R——系数，一般采用1.2。设计中采用了2个竖流式沉淀池，单池污泥区容积8．污泥斗容积污泥斗设沉淀池的底部，采用重力排泥。排泥管伸入污泥底部，为防止污泥斗底部积泥，设计中采用污泥斗底部边长0.5m污泥斗倾角（3-30）（3-31）式中：——污泥斗容积，；——污泥斗高，m；——污泥斗上口边长，m，设计中取=5m；——污泥斗下口边长，m，设计中取=0.5m。\n污泥斗的容积可以满足污泥区的要求。9．沉淀池总高度式中：——沉淀池的高度，m；——沉淀池超高，m，一般采用0.3m；——沉淀池有效水深，m；——中心进水管喇叭口与反射板之间的缝隙高度，m.；——沉淀池缓冲层高度，m，一般采用0.3~0.5m，设计中取=0.3m；——污泥部分高度，m。3.7接触消毒池和加氯间本设计采用液氯消毒[11]。3.7.1．设计参数设计流量：Q′=810=33.75水力停留时间：T=0.5h设计投氯量为：ρ＝2.0mg/L平均水深：h=2.0m3.7.2．设计计算1.接触池容积：V=Q′T=33.750.5=16.88m3表面积：廊道总宽度取2m，即B=2m接触池长度L=取5m长宽比实际消毒池容积为V′=BLh=252=20m3\n池深取2＋0.3＝2.3m(0.3m为超高)经校核均满足有效停留时间的要求2.加氯量计算：设计最大加氯量为ρmax=2.0mg/L,每日投氯量为ω＝ρmaxQ=2.033.75=67.5mg/h=0.0675kg/h=1.62kg/d选用贮氯量为120kg的液氯钢瓶，每日加氯量为1.62kg,共贮用3瓶，每日加氯机1台，单台投氯量为1.5～2.5kg/h。3.8污泥浓缩池3.8.1设计参数设计流量为33.75；进水：浓度，污泥含水率设计浓缩后含水率：污泥固体负荷固体悬浮物浓度ss=591.5=0.5915；污泥浓缩时间为13h；贮泥时间：t=1h污泥固体负荷为20—50；每小时所产污泥量为Q=ssQ=0.591533.75=19.96设后续产生的污泥量为原污水中所含污泥量的60%污泥总流量为Q=19.961.5=29.943.8.2设计计算1．污泥浓缩池表面积[12]式中：——污泥总流量，；——污泥固体负荷，。\n2．浓缩池直径3．水力负荷4．有效水深式中：——水力负荷——污泥浓缩时间5．污泥浓缩池有效容积6．排泥量污泥浓缩后排出含水率：的污泥，则：按3h贮泥时间计泥量，则贮泥区所需容积7．泥斗容积（3-32）式中：——泥斗得垂直高度，m，设计中取0.8m；——泥斗得上口半径，m，设计中取0.7m；——泥斗得下口半径，m，设计中取0.3m。设池底坡度为0.18池底坡降为故池底可贮泥容积\n由上式得则总贮泥容积为：8．污泥浓缩池总高度（3-33）式中：——浓缩池有效水深，m；—浓缩池超高，m，设计中取0.3m；—缓冲层高度，m，设计中取0.2m；—泥斗得垂直高度，m，设计中取0.8m；——池底坡降，m。则浓缩池总高度为：9．浓缩池排水量3.9污泥脱水间3.9.1脱水污泥量的计算(3-34)(3-35)式中：——脱水后的污泥量，；——脱水前的污泥量，；——脱水前的污泥含水量；\n——脱水后的污泥含水量；——脱水后的干污泥量，。设计中，=96%，=75%。代入数据可得：则过滤面积为其中L为。3.9.2设计选型根据所需处理污泥量，选用IK-LD-70型污泥脱水机一台[13]。IK-LD-70型污泥脱水机的主要技术参数如下：处理量为50～120kg/h，含水量为60%～85%，功率为1.725kW，质量为850kg。3.10事故排放池设计事故排放池可容纳三天的污水，即T=3d[14]。设计流量为Q=810m3/d，则事故排放池的体积为：设计事故排放池长L=15m，宽B=15m，则其有效深度h为：事故排放池的总高度为:式中：——缓冲高度，m，设计中取0.3m。所以，事故排放池的最终尺寸为长为15m，宽为15m，深度为11.1m。\n\n\n第4章高程计算4.1污水构筑物高程计算4.1.1污水构筑物水头损失计算计算厂区污水在处理流程中的水头损失，根据工艺流程计算，结果见下表[15]：表4-1污水水头损失计算表名称流量（L/s）管径（mm）i（cm）V(m/s)管长（m）iL（m）ΣξΣξ（m）Σh（m）出厂管9.3751259.500.76360.34201.00.02950.3715接触池0.3接触池至二沉池9.3751259.500.7626.180.24875.920.17440.4232二沉池0.5二沉池至接触氧化池9.3751259.500.7634.640.32914.290.12050.6496接触氧化池0.5接触氧化池至提升泵房9.3751259.500.7610.300.09792.790.07630.3742提升泵房2提升泵房至调节池9.3751259.500.767.570.07193.170.09340.1653调节池0.2调节池至初沉池9.3751259.500.763.140.02981.50.04420.0740初沉池0.3初沉池至格栅9.3751259.500.761.520.01441.50.04420.0586格栅0.2进水管9.3751259.500.762.00.0192.00.05890.0779∑6.680\n4.1.2污水构筑物高程确定污水厂厂址处的地坪标高基本上在1左右，并作为相对标高0.00，根据进出水管必须在冻土层以下的原则确定排水管的水面标高为-2.0m，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。表4-2各污水处理构筑物的设计水面标高及池底标高表构筑物名称水面标高(m)池底标高(m)构筑物名称水面标高(m)池底标高(m)进水管-2.2-2.26生物接触池1.64-2.86格栅-2.28-2.48二沉池0-7.30初沉池-2.54-4.04接触消毒池-0.92-2.92调节池-2.91-6.41排水管-1.60-1.66提升泵房-3.28-4.074.2污泥构筑物高程计算4.2.1污泥构筑物水头损失计算计算厂区污水在处理流程中的水头损失，根据工艺流程计算，结果见下表[15]：表4-3污泥水头损失计算表名称设计流量（L/s）管径（mm）V(m/s)管长（m）直管损失（m）ΣξΣξ（m）Σh（m）二沉池至污泥浓缩池9.3752000.625.50.14625.840.10730.2535污泥浓缩池0.3污泥浓缩池至脱水间9.3752000.68.40.04871.50.020.0757\n4.2.2污泥构筑物高程确定表4-4各污泥处理构筑物的设计水面标高及池底标高表构筑物名称水面标高(m)池底标高(m)污泥浓缩池-0.65-4.37污泥脱水间-1.03-4.034.3泵的选型4.3.1污水提升泵的选型根据高程计算结果可知,提升泵的扬程为4.72m，废水平均流量为810m3/d，即33.75m3/h,通过查<<潜水排污泵行业标准>>可以确定所使用的泵的类型。设计过程中为了保证出现意外时，泵能正常工作，在泵的选择时需一用一备，自动联锁控制。所选用泵的型号为:80QW35-10-3,其各参数如下[8]:口径为80mm,流量为35m3/h，扬程为10m,功率为3kw。所选泵的流量接近于实际流量，扬程大于实际所需的扬程，故可以达到要求。4.3.2污水回流泵的选型通过计算知，污水回流泵的扬程为2.3m，废水回流流量为400m3/d，即16.7m3/h,通过查<<潜水排污泵行业标准>>可以确定所使用的泵的类型。选择泵时需一用一备，自动联锁控制。所选用泵的型号为:50QW20-10-1.5,其各参数如下:口径为50mm,流量为20m3/h，扬程为10m,功率为1.5kw。所选泵的流量接近于实际流量，扬程大于实际所需的扬程，故可以达到要求。\n结论本设计是依据工业大学本科毕业设计要求进行的，历时三个多月。由于初次接触污水处理工程的设计，所以在设计过程中从开始接到设计题目到前期准备，再到工艺计算和图纸绘制的完成，每走一步对我来说都是新的尝试与挑战。在整个设计过程中所运用的知识有很多，涵盖了大部分的专业知识，需要大量查阅资料，让自己头脑中先前模糊不清的概念有了更加清晰明确的理解，从而使设计能够顺利的进行下去。本次设计的容是化学试剂厂的污水处理。通过前期老师的指导和查阅相关资料，选取当前流行的几个污水处理工艺方案，通过对方案的全面比较和设计水质的分析，最终选择了生物接触氧化工艺并确定其工艺流程。根据工艺流程对各构筑物进行尺寸计算及选型，设计出平面图。然后通过计算阻力损失，进行高程计算，进而设计绘制出高程图。按照该工艺流程设计，废水处理站正常运行之后的出水水质理论上将达到国家水污染物综合排放标准中的二级标准。本次设计不是很成熟，可能会存在很多的问题，而存在问题的主要原因是自己专业知识的浅薄和实践经验的缺失。相信通过今后的不断学习，工作经验的不断积累，这些问题将逐一完善和解决。但总的来说，这次毕业设计的经历，使我受益匪浅，不仅使我加深了对污水处理系统的认识，系统的贯穿了大学以来所学的基础知识与专业知识，而且还学习了一定的设计思想和理念，培养了缜密的学习和做事的态度，养成了一个良好的逻辑有序的思考习惯。\n参考文献[1]周律，米金套，吴春旭，黎宇行.中小城市污水处理投资决策与工艺技术[M]..化学工业.2002：120-[2]买文宁、邢传宏、徐洪斌.有机废水生物处理技术及工程设计.：化学工业.2008：61-68[3]自杰.废水处理理论与设计[M]..中国建筑工业.2003:78-83[4]城镇污水处理厂污染物排放标准[J].国家环境保护总局.2002[5]买文宁，刑传宏，徐宏斌.有机废水生物处理技术及工程设计..化学工业.2008：96[6]韩魁生,齐杰，白春学，荣光.污水生物处理技术..理工大学.2004:78[7]韩洪军.污水处理构筑物设计与计算..工业大学。2002:158-200[8]闪红光.环境保护设备选用手册..化学工业.2002：437-472[9]余金申.生物接触氧化法处理废水.：科学技术.1993：25-47[10]魏秉华.给水排水设计手册..中国建筑工业.2000：1-145[11]希衡.水污染控制工程.修订版..冶金工业.1994:59-60[12]曾科，朴秋平、陆少鸣.污水处理厂设计与运行[J]..化学工业.2001：32-41[13]史惠祥.实用水处理设备手册..化学工业.2000：63-84[14]海，瑞征，振选.城市污水处理技术及工程实例[M]..化学工业.2002：13-14[15]贾绍义，柴诚敬.化工流体流动与传热[M]..化学工业.2007[16]HuifangWu,ShiheWang,HuoliangKong,TiantianLiu,MingfangXia.PerformanceofcombinedprocessofanoxicbaZedreactor-biologicalcontactoxidationtreatingprintinganddyeingwastewater.BioresourceTechnology98(2007)1501–150[17]YanJiao,QingliangZhao,WenbiaoJin,XiaodiHao,ShijieYou.Bioaugmentationofabiologicalcontactoxidationditchwithindigenousnitrifyingbacteriaforinsituremediationofnitrogen-richstreamwater.2011:990-995[18]HelenE,Muga,JamesR,Mihelcic,Sustainabilityofwastewatertreatmenttechnologies.2008:437-447.\n谢辞在本次设计中，我学到的不仅仅是专业知识，更多的是设计的思想和理念。首先，要感谢红霞老师，本次设计是在我的指导老师红霞老师的指导下完成的，是她给了我大力的支持与帮助，从最初我对本次设计的不了解到最后顺利的完成，这期间\n都离不开红霞老师的悉心指导；其次，还要感谢我们小组的其他成员，在设计的整个过程中，作为一个团队，我们分工查阅相关资料，相互讨论，共同进取，这种团体的力量激励我不断努力、不断进步；最后，衷心的感谢化工学院的每位老师，谢谢你们在学习上、生活中给予我的关心与支持。由于本人水平有限，毕业设计中难免会有错误和不当之处，请各位评审老师给予批评指正，我将不胜感激。