河北中煤旭阳焦化有限公司污水处理工艺设计 毕业论文 34页

'目录引言11概况21.1区域概况21.1.1交通地理位置21.1.2社会条件21.1.3气候及水文条件31.2焦化厂概况31.3焦化厂废水概况31.3.1焦化厂废水来源31.3.2焦化厂废水组成41.4处理工程设计概况41.4.1废水处理水量及水质达标要求41.4.2设计依据51.4.3设计原则52处理工艺的选择与确定52.1处理工艺的选择52.1.1A/O法(缺氧-好氧)62.1.2A2/O法(厌氧-缺氧-好氧)62.1.3序批式活性污泥法(SBR)72.2处理工艺的确定72.2.1A2/O工艺除磷脱氮机理73各种处理构筑物的设计83.1重力除油池83.2浮选池93.3调节池103.4A2/O生化池103.5二沉池183.6混合反应池193.7混凝沉淀池20III 3.8污泥浓缩池204构筑物工艺参数及设备选型214.1主要构筑物214.1.1除油池214.1.2浮选池214.1.3调节池224.1.4A2/O生化池224.1.5二沉池224.1.6混合反应池224.1.7混凝沉淀池224.1.8污泥浓缩池234.2主要设备234.2.1泵类234.2.2鼓风机234.2.3生物填料234.2.4布水集水装置234.2.5压滤机234.2.6电控系统235废水处理构筑物的平面布置246工程投资额估算257运行费用估算277.1工程总投资277.2药剂消耗277.3电耗277.4折旧费277.5总运行费用278综合效益分析288.1经济效益288.2环境效益288.3社会效益28III 9工程实施计划28致谢29参考文献30III 引言焦化废水是在原煤高温干馏、煤气净化和化工产品精制过程中产生的废水，其成分复杂，含有大量的酚类、联苯、吡啶、吲哚和喹啉等有机污染物，还含有氰、无机氟离子和氨氮等有毒有害物质，污染物色度高，属较难生化降解的高浓度有机工业废水。因此焦化废水的处理，一直是国内外废水处理领域的一大难题。目前焦化废水一般按常规方法先进行预处理、然后进行生物脱酚二次处理。但是,焦化废水经上述处理后，外排废水中氰化物、CODCr及氨氮等指标仍然很难达标。针对这种状况,近年来国内外学者开展了大量的研究,找到了许多比较有效的焦化废水治理技术。这些方法大致分为物化法、生物法和化学法。然而化学法或物理化学法运行费用较高，只能作城市污水处理的一个补充手段。因此，生物法脱氮除磷工艺显得尤为重要。近年来，人们从微生物、反应器及工艺流程几方面着手,研究开发了生物强化技术:生物流化床，固定化生物处理技术及生物脱氮技术等。而采用生物脱氮处理技术是焦化废水去除氨氮最理想的方法。生物脱氮工艺有A/O(缺氧-好氧)、A2/O(厌氧-缺氧-好氧)、A/O2(缺氧-好氧-好氧)、SBR（间歇式活性污泥法）及其组合工艺等多种形式,采用的化学反应器也有活性污泥、生物膜、膜生物反应器等多种类型。这些技术的发展使得大多数有机物质实现了生物降解处理，出水水质得到了很大改善，使得生物处理技术成为一项很有发展前景的废水处理技术。生物法具有废水处理量大、处理范围广、运行费用相对较低等优点，改进后的新技术使焦化废水处理达到了工程应用要求，从而使得该技术在国内外广泛采用。但是生物降解法的稀释水用量大，处理设施规模大，停留时间长，投资费用较高，对废水的水质条件要求严格，废水的pH值、温度、营养、有毒物质浓度、进水有机物浓度、溶解氧量等多种因素都会影响到细菌的生长和出水水质，这也就对操作管理提出了较高要求。现根据公司产生废水水质现状，拟设计一套切实可行的方案，力求节省，处理后的废水力求达标排放，同时达到保护环境的目标，为同行业建立废水处理站提供一定的参考数据。31 1概况1.1区域概况1.1.1交通地理位置邢台市地处河北省南部，太行山脉南段东麓，化北平原西部边缘。位于北纬36。50`～37。47`，东经113。52`～115。49`之间，东以卫运河为界与山东省相望，西依太行山和山西省毗邻，南与邯郸市相连，北及东北分别与石家庄市、衡水市接壤。辖区东西最长处约185km,南北最宽处约80km,总面积12486km2。邢台市位于河北省南部，西倚太行山，东临华北大平原。京广铁路贯穿南北，与之并行的京深高速公路即将开通。境内公路四通八达，邢台机场已开始使用，交通便利，客货运输十分方便。邢台市交通运输便利。京广铁路、京九铁路、106、107、308国道和京深、高速公路贯穿南北；邢济、邢长、邢和、邢左公路横穿东西,成了铁路、公路纵横的交通运输网。河北中煤旭阳焦化公司河北中煤旭阳焦化公司位于河北省邢台市市区北8km处邢台县晏家屯镇石相村村西。其地理位置如下图1-1所示。图1-1河北中煤旭阳焦化公司地理位置图1.1.2社会条件31 邢台农业资源、水能资源、矿产资源都十分丰富。农业种植主要有小麦、玉米、谷子、棉花、花生等，素有“粮仓棉海”之称，是河北省粮棉主要产区之一。农林特产主要有栗子、核桃、苹果等；县域内的铁、菱镁、兰晶石、石墨、石膏、石灰石等矿产资源十分丰富，野沟门、朱庄两座较大型水库对邢台县进行农业灌溉、水产养殖，防洪抗洪提供了有力保障。工业生产有冶金、煤炭、电力、机械制造、建材、轻纺、化工等众多的骨干企业。全区矿藏丰富，现已查明的有30多种，其中17种储量位居河北省前5位。主要是：煤、铁、铜、石灰岩、石墨、石膏、瓷土、石英、蓝晶石、金钢沙、大理石等。其中煤炭储量25.3亿吨，铁矿石4.5×108吨，均在河北省占重要地位；石膏储量7.5×108吨，在华北居第一。1.1.3气候及水文条件本市属大陆性季风气候，年平均气温13℃，一月平均气温-3.1℃，七月平均气温26.7℃，极端最低气温-22.4℃，极端最高气温42℃。年日照2955小时。年平均降水量584毫米，多集中在七、八月份。早霜始于十月中旬，晚霜终于四月上旬，无霜期约200天。 邢台市地处太行山脉和华北平原交汇处，自西而东、山地、丘陵、平原阶梯排列以平原为主。西部的山区和山前丘陵区，位于太行山东麓，海拔在100m。全市河流分为子牙河、黑龙港和卫运河三大水系。子牙河系：有滏阳河、留垒河、沙洺河、七里河—顺水河、牛尾河、白马河、李阳河、小马河、北澧河、泜河、午河、北沙河、交河，滏阳新河等。黑龙港河系：有老漳河、小漳河、西沙河、索泸河、老沙河、清凉江、滏东排河等。卫运河掠东部边境而过，没有支流汇入。市内河流多为行洪排沥季节河。1.2焦化厂概况公司占地面积1500亩，总投资13.4亿元，现有员工1000余人，平均学历在大中专以上水平。整个工程由鞍山焦化耐火材料设计研究总院设计，于2003年11月破土动工，目前已经全部建成投产，形成焦炭产能1.2×106t/a；二期建设2座焦炉，产能为1.0×106t/a。5座焦炉全部建成后，总焦炭生产能力将达到2.2×106t/a，成为华北地区最大的焦炭生产基地。1.3焦化厂废水概况1.3.1焦化厂废水来源根据焦化厂煤气生产工艺的特点，该厂废水主要来自以下几个方面（如图1-2所示）：煤中的水分，水同煤中挥发成份一起进入煤气排送工序，煤气在冷却过程中，水和焦油形成混合冷凝液，经气液分离器和初冷器的水封排出到氨水机械化澄清槽，经澄清分离出焦油和氨水，氨水进入剩余氨水中间槽，多余的氨水送去蒸氨，形成蒸氨废水；在生产粗苯时形成粗笨分离水；全厂所有煤气水封直接排水；储配站煤气冷凝水；产生于焦化生产过程中的生产废水、蒸汽；厂内生活污水。31 图1-2焦化生产工艺流程与废水来源1.3.2焦化厂废水组成焦化废水是含芳香族化合物与杂环化合物的典型废水，有机污染物以酚类化合物为主，占有机污染物的一半以上，另外还有多环芳香族化合物和含氮、氧、硫的杂环化合物等；无机污染物主要以氢化物、硫氢化物、硫化物、氨盐等为主，属有毒有害高浓度有机废水，处理难度很大，尤其是未经脱酚蒸氨除油处理的废水，酚、NH3-N、油含量都很高，处理工艺复杂，运行费用高，而且最终出水COD、NH3-N、油难以达标排放。其中含有酚、氨氮、氰、苯、吡啶、吲哚和喹啉等几十种废染物，成分复杂，污染物浓度高、色度高、毒性大，性质非常稳定，是一种典型的难降解有机废水。1.4处理工程设计概况1.4.1废水处理水量及水质达标要求河北中煤旭阳焦化有限公司废水，通过对大水量的未经脱酚蒸氨除油等处理的焦化废水处理工艺，包括预处理和生化处理（硝化、反硝化）工艺，最终出水达到废水综合排放标准。处理后废水水质标准，按《污水综合排放标准》GB8978-1996和《钢铁工业水污染排放标准》GB13456-92二级标准执行。焦化废水包括煤气净化过程中产生的含酚氰废水、煤气管道冷凝水、粗笨分离水及厂内生活污水等。废水水量为100m3/h，每天运行24小时，即2400m3/d。水质如表1-1所示：31 表1-1进水水质主要参数表水指标pH值悬浮物mg/L挥发酚mg/L氰化物mg/LBOD5mg/LCODCrmg/L油类mg/L氨氮mg/L总氮mg/L进水6～980600201000350050220240废水处理后全部作为回用水回用于熄焦及煤场喷洒等工艺工程。设计出水指标如表1-2所示：表1-2出水水质主要参数表水指标pH值悬浮物mg/L挥发酚mg/L氰化物mg/LBOD5mg/LCODCrmg/L油类mg/L氨氮mg/L总氮mg/L出水6～9500.50.5601501025271.4.2设计依据（1）国家及地方有关环境保护法律、法规和技术政策；（2）《钢铁工业水污染排放标准》GB13456-92（3）《环境工程手册》（水污染防治卷）；（4）《建设项目环境保护设计规定》；（5）《给排水设计手册及设计规范》；1.4.3设计原则（1）遵循国家颁布的有关废水处理方面的设计规范，严格执行国家及地方现行的有关法规及经济技术政策。（2）工艺先进成熟，运行可靠，出水稳定达标。（3）操作简单，运行稳定，便于维修管理。（4）在保证处理效果的前提下，尽量降低建设投资。（5）力求减少能耗和材料消耗，并降低运行费用。2处理工艺的选择与确定2.1处理工艺的选择根据焦化厂废水水质的特点：水质变化幅度大，如NH3-N变化系数有些可高达2.7，化学需氧量（重铬酸钾法）COD变化系数可达2.3，酚氰浓度变化系数达3.3和3.4；有机物（以COD计）含量高，但生化需氧量BOD5/COD值偏低，一般为0.3～0.4，废水的可生化性差，而且废水中所含有机物也多为芳香族化合物和稠环化合物及少量吲哚、吡啶、喹啉等杂环化合物；酚类化合物会引起蛋白质变性沉淀，对生物细胞直接产生毒害作用，31 使生物细胞失去活力，蛋白质凝固，引起深部组织损伤、坏死，而多环与杂环类化合物多数也是致癌物质。针对这种状况，近年来国内外学者开展了大量的研究工作，找到了许多比较有效的焦化废水治理技术。这些方法大致分为生物法、化学法、物化法。然而，化学法或物理化学法运行费用较高，只能作城市污水处理的一个补充手段。在焦化废水处理过程中，生物法是经济、实效、无废染转移、易操作的典型工艺技术，其工艺构成多种多样，可分为活性污泥法、生物膜法和自然生物处理等。目前，国内普遍采用的污水处理工艺有活性污泥法，AB法工艺，A/O法和A2/O工艺，SBR工艺系列等。2.1.1A/O法(缺氧-好氧)缺氧池好氧池二沉池混合液回流排泥出水进水图1-2A/O法工艺流程简图污泥回流A/O处理工艺的实验室研究始于20世纪80年代末。常规活性污泥法脱氮能力差,若创造适宜的条件,培养富有亚硝化菌、硝化菌的活性污泥,NH3-N先氧化成NO2-,再氧化成NO3-,然后,再利用反硝化菌使硝酸盐,亚硝酸盐还原为氮气,达到氨氮无害化,这就是我们通常说的A/O法。影响A/O法普遍推广的因素很多，其中有水力停留时间长(约30h左右)、回流比大、投资和运行费用高等，活性污泥一旦受到冲击，需要较长时间才能恢复。A/O法最佳温度在北方地区冬季难以保证,这样也就很难保证出水水质。2.1.2A2/O法(厌氧-缺氧-好氧)A2/O法是在A/O法的基础上改进而发展起来的工艺，即在A/O法中增加一个厌氧段，可以减轻后续反硝化-硝化系统中NO2-N的积累，由于酸化(厌氧)作用将一部分难降解的有机物转化为易降解的有机物，提高了可生化性,为缺氧段提供了较好的碳源。对CODCr的去除率可达80%以上。废水经A2/O系统处理后，毒性可大大降低。该工艺流程简单，投资省，运行费用较低。它以原废水中的含碳有机物和内源代谢产物作为反硝化的碳源物质，既节省了投加外碳源的费用，也保证较高的碳氮比值，从而达到充分硝化。而在缺氧反硝化段，安装组合式填料，易于污泥附着，不易结团，可使污泥均匀分布，污泥浓度高，耐冲击，处理效果好且操作管理比较方便。目前,普遍认为A2/O工艺是处理焦化废水较好的一种工艺，也适合现有焦化处理设施的改造。研究对A2/O工艺与A/O工艺的比较实验表明A2/O工艺在NH331 -N去除和反硝化方面均优于A/O工艺，特别是反硝化率方面A2/O工艺是A/O工艺的两倍。2.1.3序批式活性污泥法(SBR)SBR是近年来开发的活性污泥新工艺，它在同一反应器内,通过程序化控制充水、曝气反应、沉淀、排水、排泥等五个阶段,顺序完成缺氧、厌氧和好氧过程，实现对废水的生化处理。实践证明SBR工艺用于处理高浓度和难降解的有机物及生物脱除氮、磷、硫时,均可获得比常规活性污泥法好得多的出水水质。用SBR工艺处理焦化废水结果表明，采用曝气段前后各进行一段缺氧处理的方式比采用其他方式(前置反硝化和后置反硝化)脱氮效果更好。4h的缺氧处理可使进水中的一些基质储存在生物体中，从而导致在第二次缺氧阶段进行反硝化。在以上条件下,NH3-N和CODCr的去除率分别为82.5%和65.2%。16h的曝气显著降低了甲酚、3,4-二甲酚和2-喹琳乙醇的浓度,但喹琳、异喹琳、吲哚和甲基喹琳的去除不明显。2.2处理工艺的确定根据中煤旭阳焦化有限公司废水的实际情况，通过多方面因素的综合考虑，焦化厂污水处理系统采用我国的焦化行业已得到广泛应用的A2/O工艺，对蒸氨废水、回收精制车间产品废水、地面废水、事故水、煤气水封冷凝水及生活污水等废水，通过预处理、经过生物处理、混凝反应沉淀和污泥处理等工序进行集中处理。2.2.1A2/O工艺除磷脱氮机理A2/O系统一般采用推流式活性污泥系统（见图1-3）。其工艺原理是：原污水首先进入厌氧区，兼性厌氧的发酵菌将污水中的可生物降解的大分子有机物转化为VFA（挥发性脂肪酸）这类分子量较小的中间发酵产物。聚磷菌可将菌体内积储的聚磷酸盐分解，并放出能量供专性好氧的聚磷菌在厌氧的“压抑”环境下维持生存，另一部分能量还可以供聚磷菌主动吸收环境中的VFA这类小分子有机物，并以PHB(聚β羟丁酸)形式再菌体内贮存起来。该段废水中BOD和COD会有一定下降，NH3-N也会又由于细胞的合成而被部分去除，但NO3-的含量基本保持不变。随后污水进入缺氧区，反硝化细菌就利用好氧区中经混合液回流而带来的硝酸盐，以及污水中可生物降解的有机物进行反硝化，达到同时去碳脱氮的目的。厌氧区和缺氧区都设有生物填料，以防止污泥沉积。接着污水进入曝气的好氧区，聚磷菌除了可吸收、利用污水中残剩的可生物降解的有机物外，主要是分解体内积的PHB，放出能量可供本省生长繁殖，还以主动吸收周围环境中的溶解性磷，并以聚磷菌盐的形式再体内贮积起来。此时排放的出水中溶解态的磷浓度已相当低，这有利于自养型的硝化细菌的生长繁殖，此时NH4+经硝化作用转化为NO3-31 。非磷酸菌的好氧异养菌虽然也能存在，但它们在厌氧区受到严重的压抑，在好氧区又得不到充分的营养，因此在与其它生理类群的微生物竞争中处于劣势。排放的剩余污泥中，由于含有大量的过量贮积聚磷酸盐的聚磷菌，污泥中磷含量很高，因此可较一般的好氧活性污泥大大提高磷的取出效果。图1-3A2/O工艺流程简图此法工艺流程较为简单，其基建费用和运行费用与传统的活性污泥发相比增加较少，但同时具有除磷脱氮的双重功能，较多应用于焦化废水处理脱氮工艺。3各种处理构筑物的设计3.1重力除油池焦化废水中含有大量的焦油，这些油类物质会阻碍可溶性有机物进入微生物细胞壁内，而且能封住菌胶团，有时污泥颗粒会因夹带油的颗粒而上浮到水面，严重影响生化效果。一般生物处理进水要求废水含油量不超过50mg/L，最好控制在20mg/L以下。除油设备一般采用平流式隔油池，可使油量降至20～50mg/L，废水在池中的停留时间为1.5～2h，水平流速为2～5mm/s。乳化油和分散性油可采用气浮法去除，除油效率为50%～70%。通常情况下，为了保证生化处理系统的效果，采用平流式隔油和气浮除油组合的方法。设计计算：污水设计流量Q=100m3/d；停留时间取T=2h(一般取1.5～2h)总容积V=QT=100×2=200(m3)池内污水流速v取2mm/s=7.2m/h过水断面面积31 Ac=Q/v=100/7.2=13.9(m2)隔油池间隔数n一般不少于2个，取3个n=Ac/(bh)=13.9/b×1.8=3则隔油池每个隔间宽度b=2.57m;隔油池有效长度L=vt=7.2×2=14.4m池宽B=13.9/1.8=7.7m池高超高h′=0.5m,总高度H=h+h′=1.8+0.5=2.3m3.2浮选池浮选除油主要是除去废水中得乳化油。本设计采用部分水加气浮选工艺。除油池出水经管道直接进入浮选池。溶气水为浮选池出水，浮选后水部分经泵加压进入溶气罐，在加压溶气罐中溶入压缩空气。充分溶气得浮选水经减压阀减压后进入浮选池。经释放器将水放出。废水中得乳化油与微气泡吸附并浮至浮选池表面，由浮选池刮油机收集到集油槽中，通过管道进到油水分离池中，浮选池内得油渣因比重大而沉于池底，定期用槽车外运。设计计算：回流比R=15%,则气浮池总流量Q1=Q(1+R)=100(1+0.15)=115(m3/h)接触室流速vs=15mm/s=54m/h,则接触室表面积As=Q1/vs=115/54=2.13(m2)表面负荷q=6m3/(m2·h),则分离室表面积Ac=Q1/q=115/6=19.2(m2)水平流速v=3.0mm/s=10.8m/h,过水断面w=Q1/v=115/10.8=10.65(m2)分离区高度h1=2.5m;死水区高度h2=0.2m,则气浮池高度H=h1+h2=2.5+0.2=2.7(m)水力停留时间t=15min池容V1=Qt=10015/60=25(m2)31 池长L=V/w=25/10.65=2.3(m)池宽B=10.65/2.5=4.1(m)分为2格，每格宽2.05m回流水量QR=m3/h;停留时间t=15min=0.25h,则溶气罐容积V2=QRt=15×0.25=3.75(m2)罐直径D=1.5m,则溶气罐高度3.3调节池除油池出水部分进入调节池中。调节池主要室焦化废水处理站的内部调节。当生物处理过程不稳定或系统发生障碍时，涞水不能进入下段处理构筑物时，有调节池贮存来水量；当系统运转政策后，再把废水进行处理。为了防止油渣等再调节池中沉淀影响事故调节池得正常运行，应定期进行人工清理。调节池设提升泵二台（一用一备）。本工程工艺处理设施运行时间为24小时连续运行，设计流量：Q=100m3/h本设计调节池采用半地下式，露出地面1m，有效容积按最大水量的4倍计算，其水力停留时间为4小时，其他设计参数计算如下：V有效=1004=400m3设计用调节池的实际容积为V=1.4×V有效=1.4×400=416(m3)h有效=3m；保护高度h=1m,则总深度H=h有效+h=3+1=4(m)设计为正方形调节池，则池宽为3.4A2/O生化池A2/O工艺是一种有回流的通过微生物（活性污泥）的生物化学反应来降解焦化废水中得有毒有害物质，降解废水中得COD的污染物含量的脱氮工艺。其主要设施有厌氧池、缺氧池和好氧池。设计计算:（1）设计参数计算31 BOD5负荷N=0.18kgBOD5/(KgMLSSd)SVI取100，r为与污泥在二沉池中停留时间、池深、污泥厚度等因素得系数，取r=1.2污泥回流比R=50%,则回流污泥浓度混合液悬浮固体浓度TN去除率混合液回流比取500%（2）反应池容积总水力停留时间各段水力停留时间和容积:厌氧∶缺氧∶好氧=1:3:6厌氧池水力停留时间厌氧池容积缺氧池水力停留时间缺氧池容积31 好氧池水力停留时间厌氧池容积（3）校核氮磷负荷好氧段总氮负荷[kgTN/(kgMLSSd)](符合要求)厌氧段总磷负荷[kgTN/(kgMLSSd)](符合要求)（4）剩余污泥量ΔX=PX＋PS式中：PX为生物污泥产量（Kg/d）,PS为非生物污泥产量（Kg/d）取污泥增殖系数Y=0.60，污泥自身氧化率Kd=0.05PX=Y×Q(S0－Se)－Kd×V×XV=0.60×2400×(1－0.05)－0.05×3333.33×4000×0.75=1368－500.0=868.0(kg/d)Ps=(TSS－TSSe)Q×50%=(0.08－0.02)×2400×50%=72(kg/d)（50%指PS占TSS的50%）ΔX=PX＋PS=868＋72=940(kg/d)（5）泥龄θc=XV/ΔX=4×3333.33/940=14.2(d)（6）反应池主要尺寸反应池总容积V=3333.33(m3)，有效水深h有效=4.0m；反应池总面积采用10廊道式推流式反应池，廊道宽b=4.0m；反应池长度；31 校核b/h=4.0/4.0=1(满足b/h=1～2)L/b=20.83/4.0=5.2(满足L/h=5～10)；取超高为0.8m，则反应池总高H=4.0+0.8=4.8(m)（7）反应池进、出水系统计算①进水管流量管道流速v1=0.8m/s管道过水断面积管径取DN为200mm.②回流污泥管回流污泥管设计流量管道流速取v2=0.8(m/s)管道过水断面积管径取回流污泥管管径DN为150mm.③进水井进水孔过流量孔口流速v=0.60m/s孔口过水断面积31 管径,取圆孔孔径为DN为300mm.进水井平面尺寸为:长×宽=2×2(m).④出水堰及出水井按矩形堰流量公式计算：Q3=0.42××b×H1.5=1.86×b×H1.5式中，b--堰宽，b=7.5m;H--堰上水头，m出水孔过流量4=3=0.182m3/s;流速v=0.6m/s过水断面孔口尺寸取2.0m0.8m；出水井平面尺寸取2.6m0.8m.⑤出水管反应池出水管设计流量Q5=Q3=0.182(m3/s)；管道流速v=0.8m/s管道过水断面管径,取出水管管径DN为550mm校核管道流速（8）曝气系统设计计算设计需氧量AORAOR=去除BOD5需氧量－剩余污泥中BODU氧当量+NH3-H硝化需氧量－剩余污泥中NH3-H的氧当量－反硝化脱氮产氧量31 碳化需氧量硝化需氧量反硝化脱氮产生得氧量总需氧量最大需氧量与平均需氧量之比为1.4，则去除每1kgBOD5需氧量标准需氧量采用鼓风曝气，微孔曝气器。曝气器敷设于池底，距池底0.2m，淹没深度H=3.8m31 ，氧转移效率=20%，计算温度T=30℃，将实际需氧量AOR换算成标准状态下的需氧量SOR。式中，--气压调整系数，，取值为0.909--曝气池内平均溶解氧，取=2mg/L--污水中饱和溶解氧与请水中饱和溶解氧之比，取0.95空气扩散器出口处绝对压力：空气离开好氧反应池时氧的百分比：好氧反应池中平均溶解氧饱和度：标准需氧量为：相应反应池最大时标准需氧量：好氧反应池平均时供气量最大时供气量：31 所需空气压力(相对压力)式中,h1+h2--供气管道沿程与局部阻力损失之和，取h1+h2=0.2mh3--曝气器淹没水头，h3=308mh4--曝气器阻力，取h4=0.4mΔh--富余水头，Δh=0.5mP=0.2+3.8+0.4+0.5=4.9(m)曝气器数量计算按供氧能力计算所需曝气器数量。式中，h1--按供氧能力所需曝气器个数qc--曝气器标准状态下，与好氧反应池工作条件接近时的供氧能力，kgO2/(h个)采用微孔曝气器，工作水深4.3m，在供风量为1～3m3/(h个)时，曝气器氧利用率EA=20%，服务面积0.3～0.75m2，充氧能力qc=0.14kgO2/(h个)，则：以微孔曝气器服务面积进行校核：（符合要求）供风管道计算供风干管采用树状布置流量流速管径，干管管径DN取为500mm（9）厌氧池设备选择：厌氧池设导流墙，将厌氧池分为两格，每格内设潜水搅拌机2台，所需功率按5W/m3池容计算.厌氧池有效容积31 混合全部污水所需功率为P=5×333.33=1666.5(W)缺氧池设备选择(以单组反应池计算)缺氧池设导流墙，将缺氧池分为6格，每格内设潜水搅拌机2台，所需功率按5W/m3池容计算.厌氧池有效容积V缺=1000m3混合全部污水所需功率为P=5×1000=5000（W）（10）污泥回流设备污泥回流比污泥回流量设回流污泥泵房一座，内设3台潜污泵（2用1备）。单泵流量（11）混合液回流设备混合液回流比回流量设回流污泥泵房一座，内设5台潜污泵（4用1备）。单泵流量3.5二沉池采用中心进水周边出水辐流式沉淀池(1)已知条件:设计流量反应池悬浮固体浓度二沉池底流生物固体浓度31 回流污泥比(2)设计计算沉淀部分水面面积F，根据生物处理段的特性，选取二沉池表面负荷，设一座二沉池.池子直径为与机械刮泥机配套，池子直径取为11m沉淀部分有效水深T为停留时间取1h;沉淀区有效容积沉淀池坡底落差（取池底坡度i=0.05）沉淀池周边（有效）水深沉淀池总高度式中,h1:超高，取0.3；h3:缓冲层，取0.3m；h5--挂泥板高度,取0.5m设池底的径向坡度为0.05，污泥斗半径上部半径,倾角,则污泥斗高度污泥斗容积31 3.6混合反应池二沉池出水一部分回流至缺氧段，剩余部分进入混合反应池的混合段，在此投加混凝剂聚合硫酸铁（PFS）、助凝剂聚丙烯酰胺（PAM），在混合搅拌机的搅拌下，混凝剂等药剂与废水充分混合反应，主要目的是使废水中的悬浮物形成较大的絮凝体，以便使其从废水中分离出来。设计参数：流量Q=100m3/h；停留时间HRT=5min，水深H=3.5m，超高h=0.3m有效容积，（取8.5m3）池面积S=8.5/3.5=2.43(m2)设计池为正方形，L=W=1.6m3.7混凝沉淀池混凝反应后的废水在混凝沉淀池中进行泥水分离，分离后的废水进入处理后吸水井；沉淀于池底的污泥经泵提升后送污泥浓缩池。流量Q=100m3/h停留时间HRT=1h，水深H=3.5m，超高h=0.5m有效容积池面积S=100/3.5=28.6(m2)设计池宽W=5m池长L=28.6/5=5.7(m)3.8污泥浓缩池采用辐流式浓缩池，用带栅条的刮泥机，采用静圧排泥。设计规定及参数：31 进泥含水率：当为初次污泥时，其含水率一般为95%～97%；当为剩余活性污泥时，其含水率一般为99.2%～99.6%。污泥固体负荷：负荷当为初次污泥时，污泥固体负荷宜采用80～120kg/(m2d)；当为剩余污泥时，污泥固体负荷宜采用10～35kg/(m2d)。浓缩时间不宜小于12h，但也不要超过24h。有效水深一般宜为4m，最低不小于3m。运行参数：设计流量：Q=940kg/d,设一座浓缩池；进泥浓度C1=8g/L出泥浓度C2=30g/L进泥含水率P1=99.2%出泥含水率P2=97.0%浓缩池污泥固体通量M=20Kg/(m2d)浓缩池面积池直径污泥浓缩时间：T=20h；池底坡度：i=0.05；坡降h4=0.2m浓缩池高度浓缩池总深度H=2.1+0.5+0.5+0.2=3.3(m)泥斗容积为0.2m34构筑物工艺参数及设备选型4.1主要构筑物4.1.1除油池结构类型：半地下式钢混结构数量：一座设计流量：Qarv=100m3/h尺寸：L×B×H=14.4×7.7×2.3(m)有效容积：V=200m331 4.1.2浮选池结构类型：地上钢混结构数量：一座设计流量：Qarv=100m3/h水力停留时间HRT=15min尺寸：L×B×H=2.3×4.1×2.7(m)有效容积：V=25m34.1.3调节池结构类型：半地下式钢混结构数量：一座设计流量：Q=100m3/h尺寸：L×B×H=10.2×10.2×4(m)有效容积：V=312.12m34.1.4A2/O生化池结构类型：半地下式钢混结构数量：一座设计流量：Q=100m3/h尺寸：A1池20.83×4.0m×4.0(m)；A2池20.83×12.0×4.0(m),O池20.83×24×4.5(m)有效容积：V=3333.33m34.1.5二沉池结构类型：半地下式钢混结构停留时间：1h尺寸：Φ11×2.34m有效容积：V=95.03m34.1.6混合反应池结构类型：半地下式钢混结构停留时间：HRT=5min尺寸：L×W×H=1.6×1.6×4(m)有效容积：V=8.96m34.1.7混凝沉淀池结构类型：半地下式钢混结构31 停留时间：HRT=1h，有效容积：V有效=Q·HRT=100×1=100m3尺寸：W×L×H=5×5.7×4(m)4.1.8污泥浓缩池结构类型：半地下式钢混结构数量：一座尺寸：Φ7.7×3.3(m)4.2主要设备4.2.1泵类（1）污水泵：型号：AS55-4CB性能：流量Q=100m3/h,扬程H=7.5m，功率P=5.5kW，不锈钢，耐酸耐热，自吸泵，一用一备。（2）回流污泥泵，功率：1.6kW，流量：29m3/h，扬程：7.6m，数量：3台(2用1备)。（3）回流污水泵，型号：BJ100-25，数量：5台（4用1备）。4.2.2鼓风机型号：RF-245Q=62.6m3/min,H=49Kpa,N=70kW；数量：3台(2用1备)4.2.3生物填料型号：￠350体积：333.3m34.2.4布水集水装置型号：非标数量：2套4.2.5压滤机型号：DY-1000数量：1台4.2.6电控系统型号：DK数量：2套31 5废水处理构筑物的平面布置在厂区内处理构筑物有：各处理单元构筑物；连通各处理构筑物之间的管，区及其它管线；辅助性建筑物；道路以及绿地等。现就在厂区平面规划，布置时，应考虑的一般原则阐述如下：（1）按功能分区，配置得当主要是指对生产，辅助生产，生产管理，生活福利等各部分布置，要做到分区明确，配置得当而又不过分独立分散。既有利于生产，又避免非生产人员在生产区通行或逗留，确保安全生产。（2）功能明确，布置紧凑首先应保证生产的需要，结合地形，地质，土方，结构和施工等因素全面考虑。布置时力求减少占地面积，减少连接管（渠）的长度，便于操作管理。（3）顺流排列，流程简捷指处理构筑物尽量按流程方向布置，避免与进（出）水方向相反安排；同时应充分利用地形，以减少土方量。远景设施的安排应在原始设计中仔细考虑，除了满足远景处理能力的需要而增加的处理池外，还应为改进出水水质的设施预留场地。各构筑物之间的连接管（渠）应以最短路线布置，尽量避免不必要的转弯和用水泵提升，严禁将管线埋在构筑物下面。目的在于减少能量（水头）损失，节省管材，便于施工和检修。（4）充分利用地形，平衡土方，降低工程费用某些构筑物放在较高处，便于减少土方，便于放空，排泥，又减少了工程量，而另一些构筑物放在较低处，使水按流程按重力顺畅输送。（5）必要时应预留适当余地，考虑扩建和施工可能。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。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（建）筑物布置应注意风向和朝向将排放异味，有害气体的构筑物布置在居住与办公场所的下风向；为保证良好的自然通风条件，建筑物布置应考虑主导风向。31 （7）在布置总图时，应考虑安排充分的绿化地带，为废水处理的工作人员提供一个优美舒适的环境。（8）废水处理设备应设计超高，以便在发生事故时，使废水能超越分部或全部构筑物，进入下一级构筑物或事故溢流。（9）配电室应尽可能布置成单独的组合，不仅安全，并方便管理。厂内管线种类很多，应综合考虑布置，以免发生矛盾。如有条件，厂内的压力管线和电缆可合并铺设在一条管廊或管道沟内，以利于维护和检修。总之，要合理布局、功能分区、配置得当、顺流排列、流程简捷、预留发展、平衡土方、降低工程费用。依据该原则，根据厂址的地形、地貌、道路等自然条件考虑进、出水走向，风向等因素使废水处理构筑物的平面布置合理。其平面布置图见附图A。6工程投资额估算参照有关建设定额及其它类似工程实际土建投资，编制本工程估算，实际工程费用以竣工决算为准。本工程有效占地面积约260m2土建工程由设计提供废水处理构筑物工艺图，由建设部门自行施工建设。小型焊合件及预埋铁、护拦、爬梯等包括在土建费中。土建部分、设备材料部分及其他部分投资见表6-1。31 表6-1工程投资估算表类别序号名称规格/尺寸估价（万元）备注（一）土建部分1废水吸水井100m3202隔油池130.41m339.1半地下、钢混结构3调节池47.79m37.7半地下、钢混结构4浮选池25.46m35.1半地上、钢混结构5A2/O生化池3333.3m3667半地下、钢混结构6二沉池95.03m319.0半地下、钢混结构7混合反应池10.24m32.1半地下、钢混结构8混凝沉淀池114m322.8半地下、钢混结构9污泥浓缩池48.9m39.7半地下、钢混结构10操作间156m29.3611其他3基础、绿化、通风等小计804.86（二）设备材料部分1潜水提升泵Q=100m3/h,5.5kW0.7两台，一用一备2污泥回流泵Q=50m3/h,5kW0.4两台，一用一备3鼓风机Q=62.6m3/min,70kW，4.4两台，一用一备4污泥抽吸泵Q=40m3/h,3.0kW1.6两台，一用一备5加药泵Q=0-10L/min，2.5kW1.2加碱、絮凝剂各两台，一备一用6污泥脱水机Q=224.8m3/d1.57滤料333.3m32.88微孔曝气器35.5型号:HWB-19中控仪表5010管道、阀门6.511护栏、爬梯2.812其它10小计118.431 7运行费用估算7.1工程总投资工程总投资见表7-1:表7-1工程总投资表项目项目投资/万元备注1土建部分804.862设备部分118.4含电气3总图80土方及公路4给水排水155设计费206其它57合计1043.267.2药剂消耗根据同组预算，及本设计处理工艺，预计年用药碱500t，单价为3000元/t，年药剂费为：500×3000=1500000元/年，每天药剂费用：1500000/365=4109.7元/d。7.3电耗由于废水处理需要供电，因此考虑电用量90kW/h，电费按0.5元/度计，则电费为：90×24×0.5=1080元/d。7.4折旧费固定资产的折旧费土建按20年计，每年40.24万元；设备按10年计，每年11.8万元，合计每年折旧费为52.04万元。7.5总运行费用工程运行费用分析见表7-2：表7-2工程运行费表序号名称标准运行费用/(元/d)1人员工资800元/(人.月)×5133.332电费0.5元/度×90kW/h10803药剂费300元/t×2.19t4109.74折旧费5204000元/3651425.7531 5维修费12500元/36534.25总计6783.03该焦化厂每天处理2400t废水的运行费用为：6783.03÷2400=2.83元/t废水8综合效益分析8.1经济效益废水处理厂建成后，可以免交排污费8万元，即219.18元/d。经处理后的废水可以回用，按回用率为100%，则回用水量为2400m3/d，节约自来水费用为：2400×0.55=1320元/d。经济效益显著。8.2环境效益焦化厂生产过程中产生的废水，其原废水成分复杂，污染物浓度高、色度高、毒性大，处理厂建成投产后，每年可少废水2400×365=88.07万吨，有利于保护环境，同时节省水资源，有利于水资源的循环利用。8.3社会效益废水处理设施投产后，不仅解决了废水对环境造成的废染问题，更有利的保护了自然环境，同时解决了5人的就业问题，创造了良好社会效益。9工程实施计划该工程若资金到位及时，自然条件较好（如雨水少、无地震、无大风等），施工顺利预计100天即可工程完工并投入正常使用。具体实施计划如下：施工图设计：20天；土建施工期及设备制作期：50天；设备安装、调试期：30天。为了保证施工图设计准确无误，缩短施工工期，需要建设单位及时配合完成以下工作：(1)水处理场区域总地形图及污水处理区工程地质钻探报告资料。(2)水管网总平面图。(3)工现场的三通一平工作。31 致谢时光飞逝，大学习生活即将过去，在这几年的学习过程中，无论在学习还是在为人处事上，我都取得了长足的进步。现在，毕业设计即将结束，我也将离开我深爱的学校，离开我敬爱的师长，我在这两年中取得的每一点进步都是和学院各位老师的谆谆教导分不开的。无论是学院的领导还是老师都给我很大的帮助和鼓励。老师们言传身教，呕心沥血，给予了我真诚的教诲和无私的帮助，不但使我顺利地完成了学业，而且使我懂得了许多人生的道理。在此，我向各位老师表达我最诚挚的敬意和衷心的感谢！衷心的感谢环境工程学院以及该院全体老师对我的悉心栽培。特别感谢杨景亮老师和李再兴老师对我耐心的指导、倾注心血的培养，令我感激不尽，铭记在心。两位老师严谨求实的治学态度，勤奋努力严于律己的工作作风，不断进取的科研精神使我耳濡目染受益终生。31 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