某生物制药厂废水处理工艺毕业设计说明书 44页

'某生物制药厂废水处理工艺毕业设计说明书目录引言1第一章概论211设计任务及依据2111设计任务2112设计依据212设计要求2121设计原则2122污水处理工程运行过程中应遵循的原则3第二章水质分析421水质组成4211进水水质4212出水水质422废水种类4221抗生素废水的水质特征4222抗生素废水的可生化降解性5第三章方案选择631选择方案原则632工艺比较分析6 321活性污泥法6322氧化沟法7323SBR法8324三种工艺的经济比较9325工艺流程图10第四章设计计算1141原始设计参数1142格栅11421设计说明11422中格栅计算11423格栅选型1243集水井和污水提升泵房13431设计说明13432设计选型13433提升泵房1344细格栅13441设计说明13442计算结果14443格栅选型1445调节池14451设计说明14452设计计算14 453设备1546曝气沉沙池15461设计说明15462沉砂池计算16463曝气设备1747气浮池17471设计说明17472气浮池计算17473气浮设备1748SBR反应池17481设计说明174811SBR说明174812SBR工艺特点184813工艺操作过程18482SBR反应池容积计算19483SBR反应池运行时间与水位控制20484排泥量及排泥系统21485需氧量及曝气系统设计计算21486滗水器2349接触消毒池24491设计说明24492设计参数24 493设计计算24410污泥处理系统254101污泥水分去除的意义和方法254102各个部分设计计算2541021集泥井2541022污泥浓缩池2641023污泥贮柜2741024污泥脱水机房2841025污泥棚28第五章污水处理厂的平面布置和高程布置2951构筑物及设备的重要设计参数2952污水处理厂的总平面布置30521布置原则30522平面布置3053污水处理厂的高程布置30531布置原则30532高程布置31533各构筑物设计计算3154工程投资估算32541工程投资32第六章工程效益3461工程的环境效益34 62工程的社会效益3463工程的经济效益34结论35参考文献36谢辞37 引言水是人类的生命之源它孕育和滋养了地球上的一切生物与我们人类密切相关的是淡水但是水环境中的淡水资源却很少仅占总量的253因此保护和珍惜水资源是整个社会的共同职责在我国淡水资源人均不超过2545立方米不到世界人均的14因此我们更应该保护和珍惜水资源20世纪以来医药工业的迅速发展给人类文明带来了飞跃与此同时在其生产过程中所排放出来的废水对环境的污染也日益加剧给人类健康带来了严重的威胁据文献报道医药废水成分复杂浓度和盐分高色度和毒性大往往含有种类繁多的有机污染物质这些物质中有不少属于难生化降解的物质可在相当长的时间内存留于环境中采用传统的处理工艺很难达标排放对于这些种类繁多成分复杂的有机废水的处理仍然是目前国内外水处理的难点和热点结合某生物制药厂污水特点通过调查收集资料和查阅文献以SBR法处理该制药厂所排放的污水处理后可以达标排放有利于当地水环境的良性循环第一章概论11设计任务及依据111设计任务本设计方案的编制范围是某生物制药厂废水处理工艺处理能力为1000内容包括处理工艺的确定各构筑物的设计计算设备选型平面布置高程计算经济技术分析完成绘制处理工艺流程组图各构筑物设计计算图处理工艺组合平面布置及高程布置图112设计依据1《中华人民共和国环境保护法》和《水污染防治法》 2《污水综合排放标准GB8978－1996》3《给水排水工程结构设计规范》GBJ69-844《毕业设计任务书》5《毕业设计大纲》12设计要求121设计原则1必须确保污水厂处理后达到排放要求2污水处理厂采用的各项设计参数必须可靠在设计中一定要遵守现行的设计规范保证必要的安全系数对新工艺新技术新结构和新材料的采用积极慎重的态度3污水处理厂设计必须符合经济的要求4污水厂设计应当力求技术合理在经济合理的原则下必须根据需要尽可能采用先进的工艺机械和自控技术但要确保安全可靠5污水厂设计必须注意近远期的结合设计时应为今后发展留有挖潜和扩建的条件6污水厂设计必须考虑安全运行的条件7污水厂的设计在经济条件允许情况下场内布局构建筑物外观环境及卫生等可以适当注意美观和绿化122污水处理工程运行过程中应遵循的原则在确保污水处理效果同时还应合理安排水资源的综合利用节约用地节约劳动力同时应当合理设计合理布局作到技术可行运行可靠经济合理第二章水质分析 21水质组成生物制药废水可分为冲洗废水提取废水和其他废水其中冲洗废水和提取废水含有未被利用的有机组分及染菌体也含有一定的酸碱有机溶剂需要处理后排放而其他废水主要为冷却水排放一般污染物浓度不大可以回用211进水水质某制药厂用生物法生产庆大霉素及土霉素进水水量及水质情况情况表2-1进水及水质废水种类水量m3dCODmgLBODmgLSSmgL庆大霉素土霉素1000200011008400212出水水质污水处理厂污水水质排放标准执行《城镇污水处理厂污染物排放国家三级标准》具体水质如表2-2所示表2-2处理要求废水种类水量m3dCODmgLBODmgLSSmgL庆大霉素土霉素1000120303022废水种类其中含有庆大霉素及土霉素抗生素属于抗生素类废水221抗生素废水的水质特征1COD浓度高是抗生素废水污染物的主要来源2废水中SS浓度较高其中主要为发酵的残余培养基质和发酵产生的微生物丝菌体对厌氧UASB工艺处理极为不利3存在难生物降解物质和有抑菌作用的抗生素等毒性物质对于有毒性作用的抑制物质厌氧生物处理比好氧处理具有一定的优势4硫酸盐浓度高一般认为好氧条件下硫酸盐的存在对生物处理没有影响 5水质成分复杂中间代谢产物和提取分离中残留的高浓度酸碱有机溶剂等化工原料含量高该类成分易引起PH值波动大色度高和气味重等不利因素影响厌氧反应器中甲烷菌正常的活性6水量较小但间歇排放冲击负荷较高由于抗生素分批发酵生产废水间歇排放所以其废水成分和水力负荷随时间有很大的变化这种冲击给生物处理带来极大的困难222抗生素废水的可生化降解性废水的可生化降解能力取决于BODCOD的比值BOD是指在好氧条件下微生物分解有机物质所需要消耗的溶解氧量而COD是指在酸性条件下用强氧化剂氧化水样中有机物和无机还原性物质所消耗的氧化剂的量以氧的毫克每升表示由于BOD采用微生物来降解有机物而降解率仅为144～786而COD采用的是强氧化剂对大多数的有机物可以氧化到85～95因此以重铬酸钾作为强氧化剂来测定COD时BODCOD的比值小于1根据资料介绍当废水BODCOD03时说明废水中有机物可生化降解但一般说来抗生素废水的BODCOD大于03因此抗生素废水可生化性比较好第三章方案选择31选择方案原则在工艺选择和设计时应充分考虑该厂废水的特点近期远期的可调性并用两级处理即物化处理与生化处理相结合该厂废水属于比较难处理的工业制药废水根据该厂原有设施运行经验及同类厂家运转经验采用物化和生化相结合处理工艺一级物化处理采用格栅调节池沉砂池气浮池主要去除废水沉淀物中和废水PH值调节水质水量生化处理拟采用SBR工艺系统 处理规模和原污水水质水量变化规律整体配备先进可靠的系统设备降低系统的维护工作量以保证系统的长期正常运转采用适当的自动化控制系统以保证处理效果和减少劳动力需求工程设计采用针对该厂水质特点的工艺方案工艺可靠设备配备先进运行费用合理工程整体档次高污泥处理也是关键由于污泥量很大本方案采用高品质带式压滤机提高污泥处理自动化程度同时也避免采用板框牙滤机所带来的人力多环境差处理能力低等缺陷32工艺比较分析近年来废水处理工艺主要有活性污泥法SBR法及氧化沟法下面就这几种工艺加以比较321活性污泥法传统活性污泥法又称普通活性污泥法是早期开始使用并一直沿用至今的运行方式它是当前国内外大型污水处理厂普遍采用的方法工艺流程简图见图3-1活性污泥法自20世纪初发明以来得到飞速的发展除普通活性污泥法以外近年来国内外应用较多的还有SBR法及氧化沟法传统活性污泥法的特点是1曝气池内污水浓度从池首至池尾是逐渐下降的由于在曝气池内存在这种浓度梯度污水降解反应的推动力较大效率较高对污水处理的方式较灵活2对悬浮物和BOD的去除率较高3运行较稳定 4推流式曝气池沿池长均匀供氧会出现池首供氧过剩池尾供氧不足增加动力费用且根据设计要求对氮的去除率较高而传统活性污泥法达不到要求传统活性污泥法的缺点是废水需要大量稀释运行中泡沫多易发生污泥膨胀剩余污泥量大去除率不高常必须采用二级或多级处理图3-1传统活性污泥法工艺流程简图322氧化沟法氧化沟是一种活性污泥法工艺但曝气池呈封闭的沟渠形污水和活性污泥混合液在其中循环流动因此被称为氧化沟又称环形曝气池它也属于活性污泥处理工艺的一种变形工艺一般不需要初沉池并且通常采用延时曝气工艺流程见图3-2氧化沟工艺具有以下特点1污水进入氧化沟可以得到快速有效地混合对水量水质的冲击负荷影响小2由于污泥龄较长污泥趋于好氧稳定3可以通过改变转盘转刷转碟的旋转方向转速浸水深度和转盘转刷转碟的安装个数等以调节整体的供氧能力和电耗使池内溶解氧值控制在最佳工况但有以下缺点循环式运行工况可以调节管理相对复杂2表曝法供氧设备养管量大3污水停留时间长泥龄长电耗相对较高图3-2氧化沟工艺流程323SBR法 序批式活性污泥法SBR是从充排式反应器发展而来的其工作过程是一个周期内把污水加入反应器中并在反应器充满水后开始曝气污水中的有机物通过生物降解达到排放要求后停止曝气沉淀一定时间将上清液排出如此反复循环[3]SBR法是近年来在国内外被引起广泛应用重视和日趋增多的一种污水生物处理技术SBR处理工艺包括五个处理程序分别为进水反应沉淀出水待机在该处理工艺中处理构筑物少可省去初沉池无二沉池和污泥处理系统与标准活性污泥法相比基建费用低主要适用于小型污水处理厂运行灵活可同时具有去除BOD和脱氮除磷的功能SBR法有以下优点SBR系统以一个反应池取代了传统方法中的调节池初次沉淀池曝气池及二次沉淀池整体结构紧凑简单系统操作简单且更具有灵活性投资省运行费用低它比传统活性污泥法节省基建投资额30左右SBR反应池具有调节池的作用可最大限度地承受高峰流量高峰BOD浓度及有毒化学物质对系统的影响SBR在固液分离时水体接近完全静止状态不会发生短流现象同时在沉淀阶段整个SBR反应池容积都用于固液分离SBR反应过程基质浓度变化规律与推流式反应器是一致的扩散系数低系统通过好氧厌氧交替运行能够在去除有机物的同时达到较好的脱氮除磷效果处理流程短控制灵活可根据进水水质和出水水质控制指标处理水量改变运行周期及工艺处理方法适应性很强系统处理构筑物少布置紧凑节省占地 SBR的缺点是对自动控制水平要求较高人工操作基本上不能实行正常运行自控系统必须质量好运行可靠对操作人员技术水平要求较高间歇周期运行带来曝气搅拌排水排泥等设备利用律较低增大了设备投资和装机容量由于具有以上优点SBR近年来在国内外得到了较广泛的应用但也有一些不足之处如在实际工作中废水排放规律和SBR间歇进水的要求存在不匹配问题特别是水量较大时需多套反应池并联运行增加了控制系统的复杂性[4]工艺流程见图3-3进水出水剩余污泥图3-3SBR法工艺流程324三种工艺的经济比较美国EPA在对SBR技术评估的基础上比较分析了传统活性污泥法SBR工艺氧化沟工艺的基建投资和运行费用见表3-1以相对值表示比较结果说明在一定的流量范围内当污水处理厂的规模增加时单位造价降低表3-1基建投资和运行费用污水处理流程基建投资元运行费用元3785md18925md3785md18975md传统活性法SBR氧化沟1007883100758110083 831009393以上两种规模的SBR污水处理厂的基建投资分别为传统活性污泥法的基建投资的78和75而SBR工艺投资与氧化沟是相当的略低于氧化沟其两者的运行费用是一样的当污水处理厂的规模较小时与传统的活性污泥法工艺相比SBR的运行费用也较省如处理规模分别为3785md和18925md其年度运行费用约为传统活性污泥法污水厂的83和93可见SBR在中小规模的处理厂是有优越性的所以本设计采用SBR工艺325工艺流程图图3-4本设计工艺流程图第四章设计计算41原始设计参数原水水量Q10004167mh4-1取流量总变化系数为Kz20设计流量QKzQ20×0011570023ms4-242格栅421设计说明格栅见图4-1一般斜置在进水泵站之前主要对水泵起保护作用截去废水中较大的悬浮物和漂浮物格栅按形状可分为平面格栅和曲面格栅两种按格栅栅条间隙可分为粗格栅50～100mm中格栅10～40mm细格栅3～10mm三种本设计采用中格栅栅条间隙取20mm图4-1格栅结构示意图 422中格栅计算1栅条的间隙数设栅前水深h03m栅前水深与栅前流速v1之间关系v1QBhB为渠道宽度过栅流速v05ms栅条间隙宽度b0010m格栅倾角α60onQsinα05bhv0023×sin60o050010×03×05143≈15个4-32栅槽宽度设栅条宽度S001BSn－1＋bn001×15－1＋001×15029m4-43进水渠道渐宽部分的长度设进水宽度B1020m其渐宽部分展开角度α120o进水渠道内的流速为045msl1B－B12tgα1029－0202×tg20o012m4-54栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度l2l120122006m5通过格栅的水头损失设栅条断面为锐边矩形断面h1βsbsinαkv22g242×0010010×sin60o×3×0521960033m4-6k36栅后槽总高度设栅前渠道超高h203m则有Hh＋h1＋h203＋0033＋030633m4-7 7栅槽的总长度Ll1＋l2＋05＋10＋hhtgα018＋05＋10＋03＋03tg60o203m4-88每日栅渣量在格栅间隙10mm时设栅渣量为每1000m污水023m3有W86400QW11000K864000023×0231000×20023m3d02m3d4-9采用机械清渣423格栅选型选HG-800型回转式格栅除污机电动机功率055kw栅条间距为10-50mm隔单栅倾斜角度为60-70该格栅结构紧凑体积小重量轻运行平稳维护方便可实行手动间断运行自动连续运行对工作时间和停车时间等运行周期可自动调节具有紧急停车和过载保护装置43集水井和污水提升泵房431设计说明本设计采用自灌式污水提升泵站与集水井合建集水池容积不应小于最大一台水泵5min的出水量如水泵机组为自动控制时每小时启动水泵不得超过6次考虑用3台水泵2用1备每台水泵的容量为174287L集水井容积采用相当于一台水泵6min的容量则W87×60×610003132m3有效水深取2m则集水池面积为F313221566m2 采用SBR工艺污水处理系统比较简单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曝气沉砂池然后自流到SBR池曝气沉砂池SBR池的相对于地面的高度分别为5m55m432设计选型污水提升前水位为-200m污水总提升流程75m采用IF型离心耐蚀泵设计提升高度为H8m设计流量Q4167m3h采用65-50-160型离心耐蚀泵1台该泵流量为125m3h扬程8m转速1450rmin轴功率056kw电动机型号Y802-4功率075kw效率η60433提升泵房泵房内设有维修间机电室操作室泵电机等在室内安装电控柜显示器在操作室内安装提升泵房占地面积为12m×6m工作间占地面积8m×3m起重机选LSX型手动单梁悬挂起重机起重量05t起升高度25m～12m跨度6m44细格栅441设计说明在沉砂池前设置细格栅主要作用是减少浮渣避免污水中含大量杂物堵塞管道为污水处理厂提供良好的运行条件计算过程与中格栅相同设栅前水深h04m过栅流速v09ms栅条间隙b0003m栅渣量为03m31000m3污水442计算结果1栅条的间隙数n≈20个2栅槽宽度BSn－1＋bn001×20－1＋0003×20025m3进水渠道渐宽部分长度进水宽度取B015mL025－0152×tg20o014m4栅槽与出水渠道连接处的渐宽部分长度l2l120142007m5通过格栅的水头损失h1014m 6栅后槽总高度取栅前渠道超高h203mHh＋h1＋h204＋014＋03084m7栅槽总长度L014＋007＋05＋10＋04＋03tg60o211m8每日栅渣量W86400×0023×031000×2029m3d02m3d9采用机械除渣443格栅选型选HG-800型回转式格栅除污机电动机功率055kw栅条间距为10-50mm隔单栅倾斜角度为60～70该格栅结构紧凑体积小重量轻运行平稳维护方便可实行手动间断运行自动连续运行对工作时间和停车时间等运行周期可自动调节具有紧急停车和过载保护装置45调节池451设计说明废水其水质水量都会随时变化且波动较大废水水质水量的变化对废水处理设备的功能发挥是不利的为解决这一问题设置了调节池以调节水质和水量452设计计算1池子的实际容积设废水在池内的停留时间T4h根据流量Q1000m3dT4h则池内的废水量为Q1Q24×T100024×41667m3h4-10得出调节池的有效容积为167m3设计用调节池的实际容积为V14×V14×1672338m34-11取V235m32池子的长宽 取池子的有效水深为h115m纵向隔板间距为1m则调节池的平面面积SVh123515157m24-12取宽为11m则长LSB32416143m4-13纵向隔板间距为1m所以隔板数为13个取调节池的超高h03m453设备为适应水质的变化设置沉渣斗沉渣斗倾角为4546曝气沉沙池461设计说明沉砂池功能是利用物理原理去除污水中比重较大的无机颗粒主要包括无机性的砂粒砾石和少量较重的有机物质沉砂池按流态分为平流式沉砂池竖流式沉砂池曝气沉砂池涡流式沉砂池等由于曝气沉砂池曝气的作用附着在砂粒上的有机污染物和污水中的油脂类物质会被去除这也是选择曝气沉砂池的目的污水经污水泵提升后进入曝气沉砂池共两座一用一备沉砂池池底采用多斗集砂沉砂由砂泵自斗底抽送到砂水分离器砂水分离器通入压缩空气洗砂污水回至提升泵前净砂直接卸入汽车外运图4-2曝气沉砂池示意图设计流量为Q0023m3s水力停留时间t30min水平流速取v006ms有效水深h22m462沉砂池计算池子总有效容积VQt×600023×3×60414m34-14水流断面积AQv10023006038m24-15 1池总宽度BAh20382019m取Bh215则B为3m4-162每个池子宽度设两座沉砂池n2格b3215m4-173池长LvA414038109m4-184每小时所需空气量设每m3污水所需空气量d02m3m3污水空气密度1293kgm3其中氧气占的质量含量为233则有qdQ360002×0023×36001656m3h4-19需要的空气量1656×1293×0233499kgO2h5沉砂室设计计算设沉砂斗为沿池长方向的梯形断面渠道沉砂斗体积为Voa＋a1×h31×L2沉砂室坡向沉砂斗的坡度为I01～05沉砂斗侧壁与水平面的夹角α≤55oa105mh3104mα55o则砂斗上口宽a2h3tg55o2×04tg55°106VO10605×04×1082337m34-20超高h1取03m则h3b－a1tg55o215－05×tg55o2071m4-21Hh1＋h2＋h303＋2＋071301m取30m4-22463曝气设备选SBQ-I型水下曝气机1台型号SBQ-I4叶轮直径1240mm转速1450rmin供氧量35kgh～50kgh电动机功率37kw外形尺寸700mm×50mm×658mm重量180kg主要特点充氧效率高建设投资省运转维修方便47气浮池471设计说明 气浮法是固液分离或液液分离的一种技术它是通过某种方法产生大量的微气泡使废水中密度接近与水的固体或液体污染物微粒粘附形成密度小于水的气浮体在浮力的作用下上浮至水面形成浮渣进行固液或液液分离气浮法用于从废水中去除比重小于1的悬浮物油类和脂肪并用与污泥的浓缩本设计采用加压溶气气浮法空气在加压条件下溶于水中再使压力降至常压把溶解的过饱和空气以微气泡的形式释放出来472气浮池计算1气浮池的有效水深取25m长为11m宽为11m2接触区下端水流上升流速取为20mms上端水流的上升速度为8mms水力停留时间为15min473气浮设备选用TS-I型溶气释放器规格8m溶气水支管接口直径25mm流量04主要特点释气完全在015MPa以上即能释放溶气量的99左右可在较低的压力下工作在02MPa以上时即能取得良好的净水效果节约能耗释出的气泡微细气泡平均直径为20-40气泡密集附着性能良好48SBR反应池481设计说明4811SBR说明设计方法有两种负荷设计法和动力设计法本工艺采用负荷设计法根据工艺流程论证SBR法具有比其他好氧处理法效果好占地面积小投资省的特点因而选用SBR法SBR是序批式间歇活性污泥法的简称该工艺由按一定时间顺序间歇操作运行的反应器组成其运行操作在空间上是按序排列间歇的污水连续按顺序进入每个池SBR反应器 的运行操作在时间上也是按次序排列的SBR工艺的一个完整的操作过程也就是每个间歇反应器在处理废水时的操作过程包括进水期反应期沉淀期排水排泥期闲置期五个阶段如图4-3这种操作周期是周而复始进行的以达到不断进行污水处理的目的对于单个的SBR反应器来说在时间上的有效控制和变换即达到多种功能的要求非常灵活图4-3SBR工艺操作过程图4812SBR工艺特点1工程简单造价低2时间上有理想推流式反应器的特性3运行方式灵活脱N除P效果好4良好的污泥沉降性能5对进水水质水量波动适应性好6易于维护管理4813工艺操作过程①进水期进水期是反应池接纳污水的过程由于充水开始是上个周期的闲置期所以此时反应器中剩有高浓度的活性污泥混合液这也就相当于活性污泥法中污泥回流作用SBR工艺间歇进水即在每个运行周期之初在一个较短时间内将污水投入反应器待污水到达一定位置停止进水后进行下一步操作因此充水期的SBR池相当于一个变容反应器混合液基质浓度随水量增加而加大充水过程中逐步完成吸附氧化作用SBR充水过程不仅水位提高而且进行着重要的生化反应充水期间可进行曝气搅拌或静止曝气方式包括非限制曝气边曝气边充水限制曝气充完水曝气半限制曝气充水后期曝气 ②反应期在反应阶段活性污泥微生物周期性地处于高浓度低浓度的基质环境中反应器相应地形成厌氧缺氧好氧的交替过程虽然SBR反应器内的混合液呈完全混合状态但在时间序列上是一个理想的推流式反应器装置SBR反应器的浓度阶梯是按时间序列变化的能提高处理效率抗冲击负荷防止污泥膨胀③沉淀期相当于传统活性污泥法中的二次沉淀池停止曝气搅拌后污泥絮体靠重力沉降和上清液分离本身作为沉淀池避免了泥水混合液流经管道也避免了使刚刚形成絮体的活性污泥破碎此外SBR活性污泥是在静止时沉降而不是在一定流速下沉降的所以受干扰小沉降时间短效率高④排水期活性污泥大部分为下周期回流使用过剩污泥进行排放一般这部分污泥仅占总污泥的30左右污水排出进入下道工序⑤闲置期作用是通过搅拌曝气或静止使其中微生物恢复其活性并起反硝化作用而进行脱水482SBR反应池容积计算设计处理流量Q4167m3h4-23BODCOD055属高浓度易生化有机废水设SBR运行每一周期时间为12h进水10h反应曝气60～70h取7h沉淀30h排水05h～10h取1h周期数 n2SBR处理污泥负荷设计为Ns04kgBODkgMLSS·d根据运行周期时间安排和自动控制特点SBR反应池设置3个1污泥量计算SBR反应池所需污泥量为MLSS36t4-24SBR工艺中一般取90～150设计沉淀后污泥的SVI污泥容积指数90mlgSVI在100以下沉降性能良好则污泥体积为Vs12·SVI·MLSS124-25SBR反应池容积VVVV4-26式中V代谢反应所需污泥容积mV反应池换水容积进水容积mV保护容积mVmVV31284m则V12844167V17007V4-272SBR反应池构造尺寸SBR反应池为满足运行灵活及设备安装需要设计为长方形一端为进水区另一端为出水区SBR反应池单池平面净尺寸为12×6m长比宽在11～21水深为30m池深35m单池容积为V12×6×3216m4-28则保护容积为V216-1701459m4-29 3个池总容积3V3×216648m4-30483SBR反应池运行时间与水位控制SBR池总水深30m按平均流量考虑则进水前水深为15m进水结束后30m排水时水深30m排水结束后15m30m水深中换水水深为15m存泥水深20m保护水深12m保护水深的设置是为避免排水时对沉淀及排泥的影响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水开始由时间控制排水结束由水位控制484排泥量及排泥系统1SBR产泥量SBR的剩余污泥主要来自微生物代谢的增值污泥还有很少部分由进水悬浮物沉淀形成SBR生物代谢产泥量为Δxa·Q·Srb·Xr·VaQ4-31式中a微生物代谢增系数kgVSSkgBODb微生物自身氧化率ld根据污泥性质参考类似经验数据设a070b005则有kgd假定排泥含水率为98则排泥量为QP984-32或QmdP9924-33 考虑一定安全系数则每天排泥量为90md2排泥系统剩余污泥在重力作用下通过污泥管路排入集泥井485需氧量及曝气系统设计计算1需氧量计算SBR反应池需氧量O计算式为Oa4-34式中a′微生物代谢有机物需氧率kgkgb′微生物自氧需氧率ldS去除的BODkgmS-经查有关资料表取a′050b′0190需氧量为RO53550825104325kgOd435kgOh2供气量计算设计采用塑料SX-1型空气扩散器敷设SBR反应池池底淹没深度H45mSX-1型空气扩散器的氧转移效率为EA8查表知20℃30℃时溶解氧饱和度分别为C917mgLC763mgL空气扩散器出口处的绝对压力Pb为P1014-35 空气离开曝气池时氧的百分比为O4-36曝气池中溶解氧平均饱和度为按最不利温度条件计算C7634-37水温20℃时曝气池中溶解氧平均饱和度为B4-3820℃时脱氧清水充氧量为R4-39式中污水中杂质影响修正系数取08078099β污水含盐量影响修正系数取0909097C混合液溶解氧浓度取c40最小为2气压修正系数1曝气池中溶解氧在最大流量时不低于20mgl取C20则计算得R13O13kgOhSBR反应池供氧量G为Gmmin4-40每立方污水供气量为G4-41反应池进水容积m去除每千克BOD的供氧量为 4-42S去除的BODkgm去除每千克BOD的供氧量为4-43486滗水器现在的SBR工艺一般都采用滗水器排水滗水器排水过程中能随水位的下降而下降使排出的上清液始终是上层清液为防止水面浮渣进入滗水器被排走滗水器排水口一般都淹没在水下一定深度目前SBR使用的滗水器主要有旋转式滗水器套筒式滗水器和虹吸式滗水器三种本工艺采用旋转式滗水器旋转式滗水器属于有动力式滗水器应用广泛本工艺采用XB-1800型旋转式滗水器设计滗水量Q20mh滗水深度H2m滗水时间t取1h滗水所需时间Th49接触消毒池491设计说明工业污水经过一级或二级处理后水质改善细菌含量也大幅度减少但其绝对值仍很可观并有存在病源菌的可能因此污水排入水体前应进行消毒目前用消毒剂消毒能产生有害物质影响人们的身体健康已广为人知氯化是当今消毒采用的普遍方法氯与水中有机物作用同时有氧化和取代作用前者促使去除有机物或称降解有机物而后者则是氯与有机物结合氯取代后形成的卤化物是有致突变或致癌活性的所以目前污水消毒一是要控制恰当的投剂量二是采用其他消毒剂代替液氯或游离氯以减少有害物的生成消毒设备应按连续工作设置消毒设备的工作时间消毒剂代替液氯或游离氯以减少有害物的生成 目前常用的污水消毒剂是液氯其次是漂白粉臭氧次氯酸钠氯片氯氨二氧化氯和紫外线等其中液氯效果可靠投配设备简单投量准确价格便宜其他消毒剂如漂白粉投量不准确溶解调制不便臭氧投资大成本高设备管理复杂其他几种消毒剂也有很明显的缺点所以目前液氯仍然是消毒剂首选492设计参数1水力停留时间T05h2设计投氯量一般为30～50mgl本工艺取最大投氯量为ρ50mgl493设计计算1设计消毒池一座池体容积VQ·T4167×052084m4-44设消毒池池长L50m池宽B21m设有效水深H2m超高03m实际消毒池容积VBLH4×3×224m满足有效停留时间的要求2加氯量的计算最大投氯量为50mgl则每日投加氯量为WρQ50×1000×105kgd4-45410污泥处理系统4101污泥水分去除的意义和方法污水处理厂的污泥是由液体和固体两部分组成的悬浮液污泥处理最重要的步骤就是分离污泥中的水分以减少污泥体积否则其他污泥处理步骤必须承担过量不必要的污泥体积负荷 污泥中的水分和污泥固体颗粒是紧密结合在一起的一般按照污泥水的存在形式可分为外部水和内部水其中外部水包括孔隙水附着水毛细水吸附水污泥颗粒间的孔隙水占污泥水分的绝大部分一般约为70～80其与污泥颗粒之间的结合力相对较小一般通过浓缩在重力的作用下即可分离附着水污泥颗粒表面上的水膜和毛细水约10～22与污泥颗粒之间的结合力强则需要借助外力比如采用机械脱水装置进行分离吸附水5～8含内部水则由于非常牢固的吸附在污泥颗粒表面上通常只能采用干燥或者焚烧的方法来去除内部水必须事先破坏细胞将内部水变成外部水后才能被分离4102各个部分设计计算41021集泥井1根据前面计算所知SBR产泥量为90mdP99则每日的总排泥量为V90m2集泥井尺寸设计设有效泥深为4m设计尺寸L×B6×424m集泥井为地下式池顶加盖有潜污泵抽送污泥池底相对标高-45m最高泥位-05m最低泥位-40m3污泥提升泵的选择选择QW型排泥泵功率15kW型号200QW400-7口径200mm质量200kg流量10m3h 最大流量15m3h扬程7m效率82141022污泥浓缩池降低污泥中的含水率可以采用污泥浓缩的方法来降低污泥中的含水率减少污泥体积能够减少池容积和处理所需的投药量减小用于输送污泥的管道和泵类的尺寸具有一定规模的污水处理工程中常用的污泥浓缩方法主要有重力浓缩溶气气浮浓缩和离心浓缩选用间歇式重力浓缩池图4-1带中心管间歇式浓缩池1污泥入流槽2中心管3出流堰4上清液排出管5闸门6吸泥管7排泥管1设计说明运行周期22h其中进泥20h浓缩150h排水和排泥30h闲置20h浓缩前污泥量为90m含水率P9902设计计算①容积计算浓缩150h后污泥含水率为965则浓缩后污泥体积为VV×CC90×1991965257m4-46则污泥浓缩池所需要的容积应不小于257901157m②工艺构造尺寸设计平面尺寸为5×5m 则净面积为25m设计浓缩池上部柱体高度为40m其中泥深为30m柱体部分污泥容积为75m浓缩池下部为锥斗上口尺寸5×5m2下口尺寸为1×1m2锥斗高为40m则污泥斗容积污泥浓缩池总容积为7516432393m1157m满足要求3排水和排泥①排水浓缩后池内上清液利用重力排放由站区溢流管道排入调节池浓缩池设4根排水管于池壁管径DN100mm于浓缩池最高水位处置一根向下每隔10m06m04m处设置一根排水管下面三根安装蝶阀②排泥浓缩后污泥泵抽送污泥贮柜污泥泵抽升流量10mh浓缩池最低泥位05m污泥贮柜最高泥位为45m则污泥泵所需静扬程为50m4设备选择选用150QW100-7型潜水式污泥泵1台该泵工作流量30mh扬程H7m转速n1430rmin电动机功率N3kW质量W100kg41023污泥贮柜浓缩后需排出污泥257md污泥贮柜容积应≥257m设污泥贮柜为φ4mH30m则贮泥有效容积为V可满足污泥贮存要求41024污泥脱水机房1污泥产量经过浓缩处理后产生含水量为965的干污泥257md2污泥脱水机选用DYQ300型带式压滤机1台购买2台使用1台备用1台该脱水机参数处理量22m3h滤带有效宽度3000mm滤带运行速度0540mmin主机功率15kW外型尺寸64×35×20m设备质量600kg 3干污泥饼体积V设泥饼的含水率为75VV×CC257×196517536m4-4741025污泥棚堆放浓缩后的污泥设计污泥厚度为4m覆盖面积L×B8×8644-48即占地面积取64第五章污水处理厂的平面布置和高程布置51构筑物及设备的重要设计参数1主要构筑物见表5-1表5-1主要构筑物序号名称规格数量备注1集水井Ф45mH3m1座钢混2提升泵房12m×6m×5m1间砖混3曝气沉砂池109m×3m×2m1座钢混4滤池205m×308mm1座钢混5SBR池12m×6m×35m3座钢混6气浮池11m×11m×25m1座砖混7调节池143m×10m×15m1座钢混8集泥井6m×4m×4m1座钢混9污泥浓缩池Ф5mH4m1座钢混10污泥脱水机房12m×9m×3m1座砖混11剩余污泥泵房8m×4m×3m1座砖混12提升污泥泵房9m×6m×3m1座砖混13回流污泥泵房8m×4m×3m1座砖混14储水池20m×10m× 3m1座钢混15机修车间及配电室20m×10m×4m1座砖混16办公楼2层300m21座砖混2主要设备见表5-2表5-2主要设备序号名称型号数量备注1中格栅e10mmα60o1台不锈钢2提升泵Q125m3hH8m1台耐腐蚀3细格栅e3mmα60o1台不锈钢4SBQ-I水下曝气机SBQ-I4平台尺寸700×50mm1台5旋转式滗水器XB-1800型Q20m3h2台6滚压带式压滤机DY500-N2980×850×1980mm1台7空压机Z-037Q03m3min1台8污泥提升泵200QW400-7Q10m3hH7m1台9潜水式污泥泵150QW100-7Q30m3hH7m1台52污水处理厂的总平面布置521布置原则①按功能分区配置得当②充分利用地形平衡土方降低工程费用③功能明确布置紧凑④顺流排列流程简捷⑤必要时应预留适当余地⑥构建筑物应注意风向和朝向522平面布置平面布置见附图153污水处理厂的高程布置 531布置原则①可能利用地形坡度使污水按处理流程在构筑物之间能自流尽量减少提升次数和水泵所需扬程②协调好站区平面布置与单体埋深以免工程投资增大施工困难和污水多次提升③注意污水流程和污泥流程的配合尽量减少提升高度④协调好单体构造设计与各构筑物埋深便于正常排放又利于检修排空532高程布置高程布置见附图2533各构筑物设计计算工艺流程见附图3格栅见附图4调节池见附图5沉沙池见附图6气浮池见附图7SBR反应池见附图8污泥浓缩池见附图9接触消毒池见附图10旋转式滗水器见附图1154工程投资估算541工程投资污水处理厂工程投资估算表见表5-3表5-3污水处理厂工程投资估算表序号费用名称估算价值万元合计万元土建工程安装工程设备购置工具 购置其他费用1格栅5008501082提升泵房100201002203曝气沉砂池30101001404配水井05005020755气浮池0500501051155SBR反应池6015901656调节池05005010657集泥井05005010658污泥浓缩池5005601159污泥脱水机房30078011710提升污泥泵房200810012811回流污泥泵房301012016012剩余污泥泵房200510012513污泥加药设备01020314计量槽内设备05011016续表5-3污水处理厂工程投资估算表序号费用名称估算价值万元合计万元土建工程安装工程设备购置工具购置其他 费用15综合楼20505030016机修车间及仓库50106017生产辅助设备201010010023018厂内建筑4000500100055019厂外配套工程10051520泥饼外运1010011021建设期贷款利息2000200022合计万元5335798828112102000111598第六章工程效益61工程的环境效益污水处理厂的建设是一项改善生态环境保障人民身体健康造福社会的重要工程主要工程效益就是环境效益我国环境保护已成为一项基本国策受到全社会的关注和重视污水处理工程是环境保护的重要措施之一对国民经济持续发展改善当地投资环境吸引外资是极其重要的该污水处理厂的建成将会对周围环境带来非常积极的影响降低了该生物制药厂周围一定面积内河流的污染程度改善了周围大气环境也减少了固体废物的排放量改善了周围人们的生活环境废水处理设备投产后处理废水已达到排放标准有利于保护环境62工程的社会效益1污水处理厂的建成将对提高城市基础建设水平改善和提高环境质量水平美化城市起到重要作用2处理厂投产后不仅解决了污染问题更有利地保护了自然环境同时安排就业社会效益也十分显著3经本工艺处理后的出水已经完全符合《城镇污水处理厂污染物排放国家三级标准》可以直接排放到附近河流63工程的经济效益 污水处理厂作为城市基础建设的重要组成部分本身并不产生直接的经济效益其效益主要体现在环境效益和社会效益上污水处理厂建设通过改善环境提高环境质量水平改善水质避免和减轻污水排放对工农业生产及国民经济发展所造成的经济损失等方面所产生的间接经济效益是巨大的具体体现在有利于改善投资环境吸引外资发展城市经济增加农渔业的产量提高农副产品和工业产品的质量结论通过对生物制药厂污水处理厂各个构筑物的设计得出经过处理后出水中的污染物含量均符合《城镇污水处理厂污染物排放国家三级标准》可以直接排放通过上面的生化处理可使河流的污染大大降低有利于河流流域水体功能的恢复地下水化学成分被恢复更重要的是污水经过处理后对整个生态环境的污染大大地降低不但能够保护人民的身体健康同时也可以为某间接带来改善投资环境吸引外资增加农副产品和工业产品的质量减少城市自来水厂的净化处理成本污水处理厂运行后每年产生的干污泥含有大量有利于植物生长的肥分将污泥作为农作物或园林绿化用的肥料除可获得一定的增产效果外还可改良土壤结构建设这座污水处理厂不但能够切实有效的保护水资源并能够促进水资源的可持续发展进而带动经济的可持续发展兴建某污水处理厂是一件功在当代利在千秋利国利民的事情势在必行参考文献[1]麦文宁生物化工废水处理技术及工程实例第一版北京化学工业出版社环境科学与工程出版中心2002245～254页[2]于尔捷张杰水排水工程设计手册2排水工程第一版北京中国建筑工业出版社1995 [3]冯生华城市中小型污水处理厂的建设与管理北京化学工业出版社20011[4]李亚峰尹士君给水排水工程专业毕业设计指南北京化学工业出版社20037[5]张志刚给水排水工程专业课程设计北京化学工业出版社20046[6]实用环境工程手册污水处理设备186-187页[7]实用环境工程手册污水处理设备76-77页[8]李海城市污水处理技术及工程实例北京化学工业出版社20025[9]实用环境工程手册污水处理设备[10]实用环境工程手册污水处理设备374页[11]实用环境工程手册污水处理设备209-211页[12]丁亚兰国内外废水处理工程设计实例第二版北京化学工业出版社1998[13]许泽美唐建国周彤水工业工程设计手册废水处理及再用第一版北京中国建筑工业出版社2002[14]于尔捷张杰给水排水工程快速设计手册2第一版北京中国建筑工业出版社1996[15]实用环境工程手册污水处理设备36-37页[16]实用环境工程手册污水处理设备37页-----工业大学本科毕业设计说明书内蒙古工业大学本科毕业设计说明书37 1进水粗格栅进水泵房细格栅沉砂池初沉池曝气池二沉池栅渣压榨鼓风机房加氯间回流污泥泵污泥浓缩池污泥消化池脱水机房剩余污泥泥饼外运回流污泥Cl2 栅渣外运出水鼓风机房加氯间栅渣压榨进水粗格栅进水泵房Cl2二沉池氧化沟沉砂池细格栅泥饼外运剩余污泥污泥浓缩脱水一体化出水加氯间鼓风机房栅渣压榨Cl2SBR反 应池沉砂池细格栅粗格栅进水泵房泥饼外运污泥浓缩脱水一体化栅渣压榨中格栅进水泵房细格栅调节池SBR反应池沉砂池气浮池鼓风机房污泥浓缩脱水剩余污泥 泥饼外运出水进水进水粗格栅进泵房细格栅沉砂池初沉池曝气池二沉池栅渣压榨鼓风机房加氯间回流污泥泵污泥浓缩池污泥消化池脱水机房剩余污泥泥饼外运 回流污泥Cl2渣外运'