黑龙江省某石化公司污水处理及回用工程设计

哈尔滨理工大学毕业设计题目黑龙江省某石化公司污水处理及回用工程设计院、系化工学院环境工程系姓名于跃指导教师闫险峰系主任艾恒雨2016年6月25日哈尔滨理工大学学士学位论文I黑龙江省某石化公司污水处理及回用工程设计摘要本次设计针对黑龙江省某石化公司污水处理及回用工程，进行了全方面的理论分析，根据石化厂区排放的污水性质和排放标准以及回用水标准制定了一整套的处理方案。本厂排放的污水主要为石化废水，水中主要成分含有石油类污染物和硫化物，生活污水含量少，且COD、BOD5含量较高，B/C为024。根据本厂排放的石化废水的以上特点，本次设计设置隔油池、调节池、气浮池、水解池、氧化沟、沉淀池作为初步处理工艺，其中选用卡鲁塞尔型氧化沟作为生化处理阶段。为了使最终出水水质达到回用标准，需进行深度处理，所以又增设活性碳滤池和接触消毒池对污水进行深度处理，经计算，处理后的水质理论上达到回用标准。本设计说明书中内容包括污水处理规模、处理工艺流程、主要构筑物、厂区平面布置、交通运输、以及投资估算等。关键词石油化工，污水处理厂，污水回用，氧化沟哈尔滨理工大学学士学位论文IIDESIGNOFWASTEWATERTREATMENTANDREUSEPROJECTOFAPETROCHEMICALINDUSTRIESCOINHEILONGJIANGPROVINCEABSTRACTTHEDESIGNFORAPETROCHEMICALINDUSTRIESCOMPANYINHEILONGJIANGPROVINCESEWAGETREATMENTANDREUSEPROJECT,ANALYZESALLASPECTSOFTHETHEORY,ACCORDINGTOTHECHARACTERISTICSOFWASTEWATERANDDISCHARGESTANDARDOFPETROCHEMICALPLANTEMISSIONSANDWATERREUSESTANDARDSFORMULATEDASETOFTREATMENTSCHEMETHEFACTORYSEWAGEMAINLYFORPETROCHEMICALWASTEWATER,THEMAINCOMPONENTOFWATERCONTAININGPETROLEUMPOLLUTANTSANDSULFIDE,SEWAGEANDCODCONTENTOFLESS,HIGHERLEVELSOFBOD5,B/CTO024ACCORDINGTOTHEABOVECHARACTERISTICSOFTHEPETROCHEMICALWASTEWATERPLANTEMISSIONS,THISDESIGNSETTHESEPARATIONTANK,REGULATINGPOND,FLOTATIONTANK,HYDROLYSIS,OXIDATIONDITCHPROCESS,ASAPRELIMINARYSEDIMENTATIONTANK,THECARROUSELOXIDATIONDITCHASBIOCHEMICALTREATMENTSTAGEINORDERTOMAKETHEFINALEFFLUENTREUSESTANDARDS,THENEEDFORDEEPPROCESSING,SOTHEADDEDACTIVATEDCARBONFILTERANDDISINFECTIONCONTACTTANKOFSEWAGE,AFTERCALCULATION,AFTERTREATMENTWATERQUALITYTHEORYTOACHIEVETHERETURNOFTHESTANDARDTHEDESIGNSPECIFICATIONINCLUDESSEWAGETREATMENTSCALE,PROCESSINGPROCESS,THEMAINSTRUCTURES,PLANTLAYOUT,TRANSPORTATION,ANDINVESTMENTESTIMATESKEYWORDSPETROCHEMICAL,SEWAGETREATMENTPLANT,SEWAGEREUSE,OXIDATIONDITCH哈尔滨理工大学学士学位论文III目录摘要IABSTRACTII第1章绪论111废水特点分析112自然条件113国内外石化废水处理研究现状114氧化沟简介3第2章设计原则、设计任务及设计范围921设计原则922设计任务923设计范围1024本章小结10第3章污水处理工艺设计及计算1131设计污水量1132处理后的受纳水体1133工艺方案选择11331本项目污水特点11332处理工艺介绍1134格栅1235隔油池1436调节池1537气浮池1638水解池1939氧化沟20310沉淀池24311本章小结28第4章污泥处理系统2941污泥处理工艺方案的确定2942污泥处理工艺流程2943污泥泵房的设计29431设计说明29432设计计算30433污泥泵房的布置3044浓缩池的设计30哈尔滨理工大学学士学位论文IV441设计说明30442池体设计计算3145贮泥池的设计32451设计目的32452设计计算32453设备选型3246污泥脱水间的设计33461污泥脱水流程33462设计计算33463设备选型34464脱水间的布置3547本章小结35第5章深度处理及回用工程3651深度处理流程介绍3652活性碳滤池36521设计参数37522池体设计37523反冲洗管渠系统和输炭系统40524滤池管渠的布置41525冲洗水的供应44526反冲洗空气的供给4453接触消毒池与加氯间44531接触消毒池设计44532加氯间的计算4554清水池45541平面尺寸计算45542清水池管道设计46543清水池内部布置4755本章小结47第6章水头损失及高程计算4861总平面布置48611各建筑物之间水头损失48612污水高程计算48613各构筑物的地面高程4862管线、道路及绿化49621厂区管线49622工厂运输49623绿化49哈尔滨理工大学学士学位论文V63本章小结50第7章投资估算5171投资估算项目5172劳动定员与运行费用51721劳动定员51722建设费用51723运行费用估算5273本章小结53结论54致谢55参考文献56附录A57附录B61哈尔滨理工大学学士学位论文1第1章绪论11废水特点分析石化废水是石化产业生产过程中排放的废水，主要由石油化工原料及产品、副产物等构成，有机物含量相对较高。黑龙江省某石化公司排放的污水主要是石化污水和厂区生活废水，污水中含有石油类污染物、硫化物等，B/C为024，可利用水解酸化提升污水可生化性，再采取活性污泥法处理，最后经过深度处理过的废水，可以达到较好的水质，并用于回用生产1。12自然条件黑龙江省某石化公司污水厂拟建立在黑龙江省境内，黑龙江省地处于我们国家的东北方向，其地理位置在寒带与温带之间，其气候属于大陆性季风气候，一年中大部分时间的温度在2025之间。在每年的春季黑龙江省内风速较快风量较大。每年夏季温度达到最高，雨量较大。黑龙江省冬季时间最长，温度最低。每年冬季的平均气温大约为25，夏季平均气温为20左右，黑龙江省年降水量介于400650MM之间。水资源丰富省内河流较多。黑龙江省是中国最冷的省份。13国内外石化废水处理研究现状水资源的再生、回收和利用越来越被人们关注和重视，污水处理技术的发展应不仅仅是达标排放，未来的发展方向是排供结合，经过处理后的再生水作为自然资源进行循环利用，让自然生态中的水构成一个良性循环系统。国外在污水处理及回收的开发方面已取得的一些成果值得借鉴。他们一方面倡导节约用水，保护和科学开发水资源，另一方面研究开发了一些污水处理的新技术，例如日本绝缘材料公司已开发成功一种使用陶瓷膜过滤器的污水处理系统，该系统适用于中小型污水处理厂。美国AVANTA公司研制开发了SAF淹没曝气滤池生物膜法污水处理新技术1。相对DAFDISSOIVEDAIRFIOATATION工艺，SAF是同等规模DAF法处理污水能力的5倍，同时能减少建设成本50，减少运行成本90以上，据计算处理1T污水的费用不到015元人民币。目前，我国石化水污染处理技术的研究和应用已经取得了进展。本设计污水处理工艺拟采用生物法为主要处理工艺，故对生物法进行分析。预处理工艺中有物理法和化学法等2。哈尔滨理工大学学士学位论文2一、生物法目前，生物法处理污水常用以下4种具体方法好氧生物处理法、厌氧生物处理法、组合工艺及膜生物反应器工艺。1好氧生物处理法好氧生物处理是有氧存在下，好氧微生物降解有机物，使其无害化的一种处理手段。SCHOLZ等研究了膜生物反应器，由生物反应器与超滤膜单元相联接，油去除率可达9999，COD化学需氧量和TOC总有机碳去除率分别为97、98。王德河等介绍了采用循序间歇反应器SBR法为主体的处理工艺，运行结果表明，化学需氧量COD、生物需氧量BOD、固体悬浮物SS的去除率分别达到了95、98和95，并达到了排放标准3。2厌氧生物处理法在无氧的条件下，通过微生物的协同作用，把有机物最终分解为CO2和甲烷。各种厌氧工艺成功应用于污水处理的案例屡见不鲜。王庆伟研究表明，在厌氧升流式流化床反应器UBF中处理高浓度的垃圾渗滤液，反应器添加阳离子和颗粒污泥，能明显提高有机物去除效率。黄玉等探究在中温条件下，内循环反应器IC具有高效处理PTA对苯二甲酸污水的可能3。3组合工艺石油化工业产生的废水具有污染物种类多，含有酚、硫化物等生物抑制物质及水质情况复杂等特点。厌氧和好氧有效结合的组合工艺要比采用单一的好氧或者厌氧处理工艺的效果好，可达到排放要求并且应用广泛。陈美荣等研究缺氧兼氧好氧的二级生物法处理石油化工废水，出水含油、COD、BOD、MLSSMIXEDLIQUORSUSPENDEDSOLIDS分别低于10、100、30、70MG/L。邹茂荣等研究水解酸化好氧生物处理曝气生物滤池联用的工艺处理石油化工废水，结果表明出水水质好，氨氮、COD的去除率分别为734、928，酚类、油及硫化物的去除率均在90以上。关卫省等研究表明，采用上流式厌氧污泥床反应器UASB加曝气池的厌氧好氧组合处理石油化工废水，污染物去除率高4。4膜生物反应器工艺膜生物反应器MBR是一种由膜分离和生物处理两个单元相结合的一种水处理技术。目前在日本运行的膜生物反应器占全球的66。在膜分离生物反应器的应用中，98以上是好氧膜生物反应器，其中55以上是一体式膜生物反应器2。20世纪80年代以来，该技术愈来愈受到重视，成为水处理技术研究的一个热点。使用生物法处理废水，二次污染少、处理效率高、具有能耗少、污泥沉降性能好、出水水质好等优点，但对水质要求比较高、运行过程复杂、适用地区限制等缺点4。二、物理法常用于污水处理中的物理方法包括重力分离法、过滤法、离心分离法等。一般来说，物理法可作为其他方法的预处理或重要组合5。三、化学法化学处理法是经由化学反应去除废水中呈溶解、胶体状态的污染物或哈尔滨理工大学学士学位论文3将其转化为无害物质的废水处理法。以投加药剂产生化学反应为基础的处理单元有氧化还原、混凝、中和等以传质作用为基础的有萃取、吸附、吹脱、汽提、离子交换以及反渗透和电渗吸等。和生物处理方法比较而言，高效率、快速，可以除去比较多的污染物。另外，还具有容易实现自动检测、设备容易操作和控制、便于回收利用等优点。化学处理法能有效地去除废水中多种有毒的污染物6。研究高效、节能、环保的污水处理技术，系统开发不同工艺的有效组合，是石油化工废水处理技术研究的主要内容和发展方向。其核心是水资源的循环利用、实施生产清洁化，在源头和生产过程中抑制和减少污染物质的产生进行有效的末端治理，实现达标排放6。迄今为止我国大多数石化公司均采用活性污泥法处理石化污水。活性污泥法是一种高效的好氧生物处理法，其原理是利用好氧微生物的繁殖形成的污泥状絮凝物，其上栖息着的微生物群能吸附和氧化有机物以达到去除污水中COD、BOD的效果7。针对本次设计石化废水的水质和出水要求，根据国内外大量的理论研究和国内已建设运行石化污水处理厂实际情况，本设计选用活性污泥法作为主要工艺，活性污泥法不同类型见表11。表11活性污泥法主要工艺类型普通活性污泥法及变型氧化沟SBR工艺具体工艺普通活性污泥法硝化工艺A/O脱氮工艺A/O脱磷工艺A2/O脱氮除磷工艺AB法卡鲁塞尔氧化沟双沟式氧化沟三沟式氧化沟奥贝尔氧化沟一体化氧化沟传统SBR工艺ICEASCASTDATJATUNTANK14氧化沟简介氧化沟又名氧化渠，因其构筑物呈封闭的环形沟渠而得名。它是活性污泥法的一种变型。因为污水和活性污泥在曝气渠道中不断循环流动，因此有人称其为“循环曝气池”、“无终端曝气池”。氧化沟的水力停留时间长，有机负荷低，其本质上属于延时曝气系统8。以下为一般氧化沟法的主要设计参数水力停留时间1040小时；污泥龄1236天；有机负荷005015KGBOD5/KGMLSSD；容积负荷0204KGBOD5/M3D；活性污泥浓度20006000MG/L；沟内平均流速0305M/S哈尔滨理工大学学士学位论文4一、氧化沟的技术特点氧化沟利用连续环式反应池（CONTINUOUSLOOPREATOR,简称CLR）作生物反应池，混合液在该反应池中一条闭合曝气渠道进行连续循环，氧化沟通常在延时曝气条件下使用。氧化沟使用一种带方向控制的曝气和搅动装置，向反应池中的物质传递水平速度，从而使被搅动的液体在闭合式渠道中循环9。氧化沟一般由沟体、曝气设备、进出水装置、导流和混合设备组成，沟体的平面形状一般呈环形，也可以是长方形、L形、圆形或其他形状，沟端面形状多为矩形和梯形。氧化沟法由于具有较长的水力停留时间，较低的有机负荷和较长的污泥龄。因此相比传统活性污泥法，可以省略调节池，初沉池，污泥消化池，有的还可以省略二沉池。氧化沟能保证较好的处理效果，这主要是因为巧妙结合了CLR形式和曝气装置特定的定位布置，是式氧化沟具有独特水力学特征和工作特性91氧化沟结合推流和完全混合的特点，有力于克服短流和提高缓冲能力，通常在氧化沟曝气区上游安排入流，在入流点的再上游点安排出流。入流通过曝气区在循环中很好的被混合和分散，混合液再次围绕CLR继续循环。这样，氧化沟在短期内（如一个循环）呈推流状态，而在长期内（如多次循环）又呈混合状态。这两者的结合，即使入流至少经历一个循环而基本杜绝短流，又可以提供很大的稀释倍数而提高了缓冲能力。同时为了防止污泥沉积，必须保证沟内足够的流速（一般平均流速大于03M/S），而污水在沟内的停留时间又较长，这就要求沟内由较大的循环流量（一般是污水进水流量的数倍乃至数十倍），进入沟内污水立即被大量的循环液所混合稀释，因此氧化沟系统具有很强的耐冲击负荷能力，对不易降解的有机物也有较好的处理能力10。2氧化沟具有明显的溶解氧浓度梯度，特别适用于硝化反硝化生物处理工艺。氧化沟从整体上说又是完全混合的，而液体流动却保持着推流前进，其曝气装置是定位的，因此，混合液在曝气区内溶解氧浓度是上游高，然后沿沟长逐步下降，出现明显的浓度梯度，到下游区溶解氧浓度就很低，基本上处于缺氧状态。氧化沟设计可按要求安排好氧区和缺氧区实现硝化反硝化工艺，不仅可以利用硝酸盐中的氧满足一定的需氧量，而且可以通过反硝化补充硝化过程中消耗的碱度。这些有利于节省能耗和减少甚至免去硝化过程中需要投加的化学药品数量10。3氧化沟沟内功率密度的不均匀配备，有利于氧的传质，液体混合和污泥絮凝。传统曝气的功率密度一般仅为2030W/M3，平均速度梯度G大于100S1。这不仅有利于氧的传递和液体混合，而且有利于充分切割絮凝的污泥颗粒。当混合液经平稳的输送区到达好氧区后期，平均速度梯度G小于30S1，污泥仍有再絮凝的机会，因而也能改善污泥的絮凝性能11。哈尔滨理工大学学士学位论文54氧化沟的整体功率密度较低，可节约能源。氧化沟的混合液一旦被加速到沟中的平均流速，对于维持循环仅需克服沿程和弯道的水头损失，因而氧化沟可比其他系统以低得多的整体功率密度来维持混合液流动和活性污泥悬浮状态。据国外的一些报道，氧化沟比常规的活性污泥法能耗降低203011。另外，据国内外统计资料显示，与其他污水生物处理方法相比，氧化沟具有处理流程简单，操作管理方便；出水水质好，工艺可靠性强；基建投资省，运行费用低等特点11。二、氧化沟技术的发展自1920年英国SHEFFIELD建立的污水厂成为氧化沟技术先驱以来，氧化沟技术一直在不断的发展和完善。其技术方面的提高是在两个方面同时展开的一是工艺的改良；二是曝气设备的革新。氧化沟在国内外都发展很快。欧洲的氧化沟污水厂已有上千座，在国内，从20世纪80年代末开始在城市污水和工业废水中引进国外氧化沟的先进技术，从原来的日处理量3000立方米到目前10万吨以上的污水处理厂已比较普遍，氧化沟工艺已成为我国城市污水处理的主要工艺12。三氧化沟类型简介1传统氧化沟传统氧化沟主要是利用沟内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13。随着氧化沟工艺的反展，目前，在工程应用中比较有代表性的有形式有多沟交替式氧化沟（如三沟式，五沟式）及其改进型、卡鲁塞尔氧化沟及其改进型、奥贝尔ORBAL氧化沟及其改进型、一体化氧化沟等。他们都具有一定的脱氮除磷能力13。2PI型氧化沟PI（PHASEISOLATION）型氧化沟，即交替式和半交替式氧化沟，是七十年代在丹麦发展起来的，其中包括DE型、T型和VR型氧化沟，随着各国对污水处理厂出水氮，磷含量要求越来越严，因而开发出现了功能加强的PI型氧化沟，主要由KRUGER公司与DEMMARK技术学院合作开发的，称为BIODENITRO和BIODENIPHO工艺，这两种工艺都是根据A/O和A2/O生物脱氮除磷原理，创造缺氧/好氧，厌氧/缺氧/好氧的工艺环境，达到生物脱氮除磷的目的13。哈尔滨理工大学学士学位论文63DE型、T型氧化沟DE型氧化沟为双沟系统，T型氧化沟为三沟系统，其运行方式比较相似，都是通过配水井对水流流向的切换，堰门的起闭以及曝气转刷的调速，在沟中创造交替的硝化，反硝化条件，以达到脱氮的目的。其不同之处在于DE型氧化沟系统是二沉池与氧化沟分建，有独立的污泥回流系统；而T型氧化沟的两侧沟轮流作为沉淀池13。4VR型氧化沟VR氧化沟沟型宛如通常的环形跑道，中央有一小岛的直壁结构，氧化沟分为两个容积相当的部分，其水平形式如反向的英文字母C，污水处理通过二道拍门和二道出流堰交替起闭进行连续和恒水位运行。西安北石桥污水净化中心采用具有脱氮除磷的DE型氧化沟系统（前加厌氧池），一期工程处理能力为15万立方米/天，对各阶段处理效果实测结果表明，DE型氧化沟处理城市污水效果显著。COD、TN、TP的总去除效率分别达到875916，636669，850934，出水TN为90101MG/L,TP为042045MG/L,出水水质优于国家二级出水排放标准14。上述三种PI型氧化沟脱氮除磷工艺都有转刷的调速，活门、出水堰的启闭切换频繁的特点，对自动化要求高，转刷利用率低，故在经济欠发达的地区受到很大的限制。6奥贝尔氧化沟脱氮除磷工艺ORBAL氧化沟简称同心圆式，它也是分建式，有单独二沉池，采用转碟曝气，沟深较大，它的脱氮效果很好，但除磷效率不够高，要求除磷时还需前加厌氧池。应用上多为椭圆形的三环道组成，三个环道用不同的DO如外环为0，中环为1，内环为2，有利于脱氮除磷。采用转碟曝气，水深一般在4045M,动力效率与转刷接近，现已在山东潍坊、北京黄村和合肥王小郢的城市污水处理厂应用14。7传统的卡鲁塞尔氧化沟工艺卡鲁塞尔CARROUSEL氧化沟是1967年由荷兰的DHV公司开发研制的。它的研制目的是为满足在较深的氧化沟沟渠中使混合液充分混合，并能维持较高的传质效率，以克服小型氧化沟沟深较浅，混合效果差等缺陷。至今世界上已有850多座CARROUSEL氧化沟系统正在运行，实践证明该工艺具有投资省、处理效率高、可靠性好、管理方便和运行维护费用低等优点。CARROUSEL氧化沟使用立式表曝机，曝气机安装在沟的一端，因此形成了靠近曝气机下游的富氧区和上游的缺氧区，有利于生物絮凝，使活性污泥易于沉降，设计有效水深4045米，沟中的流速03米/秒。BOD5的去除率可达9599，脱氮效率约为90，除磷效率约为50，如投加铁盐，除磷效率可达9515。8单级卡鲁塞尔氧化沟哈尔滨理工大学学士学位论文7单级卡鲁塞尔氧化沟有两种形式一是有缺氧段的卡鲁塞尔氧化沟，可在单一池内实现部分反硝化作用，使用于有部分反硝化要求，但要求不高的场合。另一种是卡鲁塞尔A/C工艺，即在氧化沟上游加设厌氧池，可提高活性污泥的沉降性能，有效控制活性污泥膨胀，出水磷的含量通常在20MG/L以下。以上两种工艺一般用于现有氧化沟的改造，与标准的卡鲁塞尔氧化沟工艺相比变动不大，相当于传统活性污泥工艺的A/O和A2/O工艺15。9合建式卡鲁塞尔氧化沟缺氧区与好氧区合建式氧化沟式美国EIMCO公司专为卡鲁塞尔系统设计的一种先进的生物脱氮除磷工艺（卡鲁塞尔2000型）。它的构造上的主要改进是在氧化沟内设置了一个独立的缺氧区。缺氧区回流渠的端口处装有一个可调节的活门。根据出水含氮量的要求，调节活门张开程度，可控制进入缺氧区的流量。缺氧和好氧区合建式氧化沟的关键在与于对曝气设备充氧量的控制，必须保证进入回流渠处的混合液处于缺氧状态，为反硝化创造良好环境。缺氧区内有潜水搅拌器，具有混合和维持污泥悬浮的作用。在卡鲁塞尔2000型基础上增加前置厌氧区，可以达到脱氮除磷的目的，被称为A2/C卡鲁塞尔氧化沟。四阶段卡鲁塞尔BARDENPHO系统在卡鲁塞尔2000型系统下游增加了第二缺氧池及再曝气池，实现更高程度的脱氮。五阶段卡鲁塞尔BARDENPHO系统在A2/C卡鲁塞尔系统的下游增加了第二缺氧池和在曝气池，实现更高程度的脱氮和除磷。综上所述，厌氧，缺氧与好氧合建的氧化沟系统可以分为三阶段A2/O系统以及四、五阶段BARDENPHO系统，这几个系统均是A/O系统的强化和反复，因此这种工艺的脱氮除磷效果很好，脱氮率达9095，卡鲁塞尔3000型氧化沟也有较好的脱氮除磷效果。在此不加以详述15。10合建式一体化氧化沟合建式一体化氧化沟是指集曝气、沉淀、泥水分离和污泥回流功能为一体，无需建造单独二沉池的氧化沟。这种氧化沟设有专门的固液分离装置和措施。它既是连续进出水，又是合建式，且不用倒换功能，从理论上讲最经济合理，且具有很好的脱氮除磷效果。一体化氧化沟除一般氧化沟所具有的优点外，还有以下独特的优点工艺流程短，构筑物和设备少，不设初沉池、调节池和单独的二沉池；污泥自动回流，投资少、能耗低、占地少、管理简便；造价低，建造快，设备事故率低，运行管理工作量少；固液分离效果比一般二次沉淀池高，使系统在较大的流量浓度范围内稳定运行。哈尔滨理工大学学士学位论文8通过多方面对比，本设计拟采用卡鲁塞尔型氧化沟工艺作为生物处理阶段主工艺。卡鲁塞尔型氧化沟具有如下优点1满足在较深的氧化沟沟渠中使混合液充分混合，并能维持较高的传质效率，以克服小型氧化沟沟深较浅，混合效果差等缺陷。2该工艺具有投资省、处理效率高、可靠性好、管理方便和运行维护费用低等优点。3CARROUSEL氧化沟使用立式表曝机，曝气机安装在沟的一端，因此形成了靠近曝气机下游的富氧区和上游的缺氧区，有利于生物絮凝，使活性污泥易于沉降。4CARROUSEL氧化沟是一个完全混合曝气池，其浓度变化系数极小甚至可以忽略不计，进水将迅速得到稀释，因此它具有很强的抗冲击负荷能力。5对于氧化沟中的某一段具有某些推流式的特征，即在曝气器下游附近地段DO浓度较高，但随着与曝气器距离的不断增加则DO浓度不断降低（出现缺氧区）。这种构造方式使缺氧区和好氧区存在于一个构筑物内，充分利用了其水力特性，达到了高效生物脱氮的目的15。哈尔滨理工大学学士学位论文9第2章设计原则、设计任务及设计范围21设计原则1选择污水处理及深度处理工艺和污泥处理工艺方案，除了要分析其处理效率的适用情况外，还要考虑经济因素和环境因素等其他情况。2污水处理厂的工艺选择和工艺设计要实现运行方便、处理效率好、节能减排、低投资高回报和少占用土地的要求。3污水厂设置的机械设备、电器、仪表、控制器等应根据污水处理工艺流程需要选取最为合适的。与此同时也要发展和推广新技术。4平面布置应考虑以后扩建的可能。22设计任务1进、出水水质本污水处理厂出水水质要求达到石油炼制工业污染物排放标准（GB315702015）表一直接排放要求，水质参数详见表21。表21水质参数CODMG/LBOD5MG/LSSMG/LNH3NMG/L石油类MG/L硫化物MG/LPH进水水质30005000100012002003008011030080010020068出水要求6020704050MG/L1MG/L692处理程度的确定CODCR的去除率2150698BOD5的去除率22123SS的去除率233760NH3N的去除率2441石油类的去除率2585哈尔滨理工大学学士学位论文10硫化物的去除率262019523设计范围本次设计范围包括污水处理厂厂区范围内污水处理构筑物、污泥处理构筑物、污水深度处理系统构筑物、厂区道路、构筑物间的管道布置，以及污水厂其他辅助建筑物的全部设计。24本章小结本章根据污水处理厂进水水质和要求处理后达到的回用标准水质，计算出了主要待处理项目的去除率，并确定了污水处理厂的设计范围。哈尔滨理工大学学士学位论文11第3章污水处理工艺设计及计算31设计污水量设计污水量310/MD总变化系数2KZ最大污水量5H32处理后的受纳水体污水处理厂处理后的水进入污水深度处理工艺处理并流入清水池回用。33工艺方案选择331本项目污水特点本设计中黑龙江省某石化公司废水水质情况不乐观，COD、BOD5含量相比于其他污水较高，SS、石油类、硫化物以及氨氮含量也高于一般水平。通过查阅国内外大量的设计方案和实验数据并进行比较发现活性污泥法处理石油化工废水有很好的效果，尤其对COD，BOD，SS和氨氮均有很高的去除率，而且活性污泥法节能环保，无二次污染，建设和运行成本较低。这种方法目前在我国已经有了很广泛的应用，我国大多数石化污水厂均采用此法为主要处理方法，而且处理效果很好。本项目污水B/C为024，属于可生化性差的水质，在处理前应当采取一定措施提高废水的可生化性，也就是应当对废水进行水解酸化处理，提高其可生化性，以达到更好的处理效果。332处理工艺介绍卡鲁塞尔CARROUSEL型氧化沟工艺是一种完全混合式曝气池，属于活性污泥法中氧化沟的一种。卡鲁塞尔型氧化沟工艺与传统的活性污泥法不一样，它的水力流态是一种首尾相接的循环流，并采取延时曝气的方法充分的利用了其自身的水力特性，不仅能达到净化污水的目的，还能维持污泥稳定。卡鲁塞尔氧化沟不同于其他的氧化沟工艺，它不设置初沉池和污泥硝化池，结构简单。这种工艺具有普通活性污泥法的全部优点，能高效去除有机物，还具有脱氮的功能。卡鲁塞尔氧化沟工艺是一种高效、简单的污水处理工艺，国内外很多石化污水厂均采用这种工艺处理石化污水，哈尔滨理工大学学士学位论文12效果良好。针对本次设计进水出水的水质，卡鲁塞尔型氧化沟工艺更为适用，其流程图如图31。图31卡鲁塞尔型氧化沟工艺流程图34格栅1设计说明格栅是一种拦截污水中大块固体的设施，利用物理方法截污，以防止污水中的杂质对后续流程中的水泵造成破坏，本设计拟选用中格栅，格栅栅条间隙为25MM。工程设计流量平均日流量3133310/417/016/DQMDHMS总变化系数KZ12最大日处理量32333MAX2/5/4/DKZS设计参数栅前水深，栅条间隙，过栅流速1H20E，安装倾角06/VS7A2格栅计算A栅条数N33MAXIN014SIN5256QBHV根本设计取8根B实际污水过栅流速哈尔滨理工大学学士学位论文13341SIN014SIN7V05/258QMSEHV03M，或机械混合，搅拌浆叶线速度05M/S,混合时间30S；机械反应室（一级机械搅拌）或平流反应室或旋流反应室或涡流反应室，水流线速度从1015M/S，降至0305M/S，反应时间310MIN溶气罐每间气浮池配一个气浮罐，容器压力03055MP（表压）溶气时间13MIN，高度，直径24M气泡粒径30100UM混合室为使溶气水和絮凝水充分混合而设置，混合室停留时间3MIN气浮分离停留时间4060MIN，水平流速46MM/S，有效水深1525M,池宽一般为45M,3M,2M,长宽比为3左右，间数不小于2刮渣机链条链板式或行车式，刮板行进速度50100MM/S，推荐逆刮，也可以顺刮出水堰活动调节堰或薄壁堰2设计计算1药剂投放量327/1025/10/GMQKGH式中G按小时计投放的药剂量M每升待处理水投放的药剂量MG/LQ污水流量M3/H2溶气罐容积工程设计4个溶气罐与4个气浮池3283/605/6025WQTM式中W每个溶气罐的容积M3Q每个溶气罐的进水流量M3/HT停留时间，本设计取1INTIN3溶气罐直径哈尔滨理工大学学士学位论文183294625143WDMH式中D每个溶气罐的直径MW每个溶气罐的容积M3取14H罐体圆柱区域的高度，本设计取40核算符合要求；（）/0/28/2HD4理论溶解空气量33073630156TCKPL个式中C理论上单位水体可溶解的空气体积/MLP溶气罐内的压力的绝对值,取P03MPA；KT空气在不同温度下的溶解系数（查表32）表32溶解系数表温度KT值736KT值000377277510002952171200024317883000206151640001791317500014511705理论需气量33117361780213576/TCKPMLL（）水式中处理单位体积的废水所需要的理论空气量/L溶气罐表压6实际空气量33231/035760/4610745/QH式中CL理论所需空气量水9溶气效率，一般为取3/MH溶气罐进水量7供风量3333214756/QNH式中溶气罐数量13/每个溶气罐所需空气量每个溶气罐所需空气量富裕系数8反应室容积哈尔滨理工大学学士学位论文1933431/605/608WQTM式中；3反应室有效容积；3M/H处理水量。11INI反应室停留时间，一般为，取09分离池容积3352/260/60TQT式中流量。本工程设计中2Q3H1设计污水流量3/回流污水流量，本工程中1M5105Q水力停留时间。本工程设计中2TIN24TMIN325/6010/6WT10分离池有效长度，取14M；336/459LBH（）式中WM分离池的有效容积N4分离池间数，设计取BM一般取45M分离池单间池宽HM，一般为1525M这里取20M分离池的有效水深设计尺寸（MMM）145301170CM。出水堰堰上水头和集渣槽标高近似取12局部阻力损失337220145598FVHG38水解池本工程建造2座水解池，设计资料如下Q500M3/H进水水质COD5000MG/L，BOD1200MG/LSS300MG/L1池表面积取表面负荷Q10M3/（M2H）表面积3382/50150AQQ（）2有效水深设停留时间为4H有效水深T3单池有效容积339325041V4长宽的确定哈尔滨理工大学学士学位论文20设长25LM宽/10BAL5布水管设计采用的单个布水管可涉及区域面积为30/SM个每个水解池的布水管数/834NA个设计水流速度，布水管的直径为。0625VS926出水堰负荷本设计中三角形堰板与水平夹角为，堰上面的水深为9001单齿流量3402531434/QHM齿个数取32个/N个齿间距为0L7高度设超高为03M，则143H设计尺寸（长宽深）250局部阻力损失341218069FVMG39氧化沟1设计参数卡鲁塞尔CARROUSEL型氧化沟工艺是一种完全混合式曝气池，属于活性污泥法中氧化沟的一种。卡鲁塞尔型氧化沟工艺与传统的活性污泥法不同，它的水力流态是一种首尾相接的循环流，并采取延时曝气的方法充分的利用了其自身的水力特性，不仅能达到净化污水的目的，还能维持污泥稳定。卡鲁塞尔氧化沟不同于其他的氧化沟工艺，它不设置初沉池和污泥硝化池，结构简单。这种工艺具有普通活性污泥法的全部优点，能高效去除有机物，还具有脱氮的功能。卡鲁塞尔氧化沟工艺是一种高效、简单的污水处理工艺，国内外很多石化污水厂均采用这种工艺处理石化污水，效果良好。针对本次设计进水出水的水质，卡鲁塞尔型氧化沟工艺更为适用。卡鲁塞尔型氧化沟除了能高效的去除有机物降低污水的BOD、COD外，还能实现为污水脱氮的功能，而且卡鲁塞尔型氧化沟具备非常强的抗污水负荷冲击能力，它是一种多段连续处理系统，每个沟段都有自己的作用，相辅相成，可以达到一个很好的处理效果。污水进入卡鲁塞尔型氧化沟后与活性污泥充分混合，并一起在沟内循环流动，这样能让污泥中的微生物充分氧化水中有机物，以达到去除的目的。卡鲁塞尔型氧化沟的污水降解机制是非常有特点的，污泥稳定、降解效果好是它的优点。卡鲁塞尔型氧化沟的降解过程是非常适合生物絮凝的，由于其特殊的构造，活性污泥也易于沉淀。卡鲁塞尔型氧化沟还具有经济方面的优点，管理方便投资少。哈尔滨理工大学学士学位论文21综上所述，本设计拟选用卡鲁塞尔型氧化沟工艺作为生物处理单元处理石化废水。本设计中卡鲁塞尔型氧化沟采用的是表面推流式曝气机进行曝气，其工作原理是通过机械作用对污水进行推流搅拌，使其充氧。根据本工程污水量及水质特点，拟设计单座卡鲁塞尔型氧化沟，进水流量为3423120/19/QMDLS为确保污泥稳定，采用的污泥龄为。选取，设840/MSMGL其70是挥发性的。即，则。/07MLVS28V曝气池/DOG氧化，还原2346NNH可利用氧236/ON（NOD为硝化所需氧量）095其他参数5/AKGVSBOD108BD脱氮速率3012/DNQKGMLVS1KOM保持剩余碱度/ML7PH；3所需碱度7G碱度N氧化。产生碱度30碱度还原25硝化安全系数18脱硝温度修正系数2设计计算1碱度平衡计算1）由于设计的出水为，处理水中溶解性BOD5值可用5BOD20/MGL下列公式求得，此公式仅适用于氧化沟。则出水溶解性BOD534323552071464/EGL（）2）采用污泥龄18D，则日产泥量为34407/18RMAQSKDBT式中QM3/D氧化沟设计流量A污泥增长系数，0507，这里取550/GVSBODB，一般为00401，这里取01L/D污泥自身氧化率SR去除的浓度5BODTM污泥龄哈尔滨理工大学学士学位论文22设其中有124为氮，近似等于中用于合成部分为TKN012457312/KGD即中有用于合成。TKN36/ML需用于氧化的H04/需用于还原的3/OG为了保证脱硝效果，可适当放大脱硝NH3N至44MG/L。3）碱度平衡计算已知每去除产生碱度，且假设污水进水中碱度为51MGBD01/L，则剩余碱度为250/GL34578342564175/MGL计算所得剩余碱度以CACO3计，此值可使2PH2硝化区容积计算硝化速率为34620981505180981505184736/TNTONEKLD故泥龄34762WNTD采用安全系数为，故设计污泥龄为3006218D原假定污泥龄为18D，则硝化速率为3481568ND单位质基利用率3495056032/NBUKGBODMLVSDA式中1/DN硝化速率0507，取05污泥增长系数一般为，一般为00401，取01B污泥自身氧化率350074280/MLVSFSMGL所需的总量3511269363K哈尔滨理工大学学士学位论文23总量硝化容积3523936210468NVM353水力停留时间47TH3反硝化区容积12时，反硝化速率为3542012030391286407/TDNFQMKGNOKLVSD3553还原的总量12058/KG脱氮所需35658497MLVS脱氮所需池容3573620DNM358水力停留时间6351TH4氧化沟的总容积T总水力停留时间符合一般水力停留时间取值。7542NDT1024HV总容积33619604M5氧化沟的尺寸本设计氧化沟采用4，35M，宽7M，廊道式卡鲁塞尔氧化沟取池深。，则氧化沟总长02357其中好氧段长度为346157M。缺氧段长度为691弯道处长度359162M取46M360则单个直道长4654671467M，总池宽7428M未计算壁厚。故氧化沟总池长校核实际污泥负荷哈尔滨理工大学学士学位论文24361120596/4ASQSNKGBODMLSDXV6回流污泥量可由公式362RR求得式中，10G/L。则4/MLSG回流污泥浓度取（，实际取70）6710501本设计回流至厌氧池的污泥浓度为，则回流到氧化沟的污泥总量为。59Q7剩余污泥量363360410549/WVXKGDC如由池底排除，二沉池排泥浓度为/L则每个氧化沟产泥量为36435910MD8需氧量计算36524268EVQSOX2104159306/91/68OKGHKGH，查表得,，氧的饱和度，3T取00376SCML。0297/SCMGL采用表面机械曝气时，2时脱氧清水的充氧量为3662002031497861427/STTRCKGH查手册，选用直径电机功35DY型倒伞型叶轮表面曝气机，5,M率125KGO2/H，单座氧化沟所需数量5,NKW单台每小时最大充氧能力为为N，则，取台。8612N9局部阻力损失367220145598FVHG哈尔滨理工大学学士学位论文25310沉淀池1设计说明针对本工程的实际情况，沉淀池的选择应遵循原则，选用处理效果好且技术成熟、适合在黑龙江省使用的沉淀池。综上所述，本设计选用辐流式沉淀池作为二沉池加入到本工艺流程当中。辐流式沉淀池是一种中间进水周边出水的沉淀池，它在我国大多数地区都有着广泛的应用，根据资料统计，辐流式沉淀池的沉淀效率非常高，而且造价合适，故本设计选用此方案。2沉淀池设计计算1主要尺寸计算A池表面积设水力表面负荷为表面负荷Q3210/MHQ32105/MH沉淀池表面面积3682AX50Q（AI）单池面积拟设计建设2座沉淀池，则单池面积为369250IM池直径D，取D19M37041784IA实际池表面面积37122354IDM372867IANQ实际表面负荷37332MAX0/5QH沉淀部分有效水深（H2）取沉淀时间TH37418M沉淀部分有效容积（V）37522319684D哈尔滨理工大学学士学位论文26污泥斗部分尺寸计算设泥斗上半径，泥斗高，泥斗坡度，则泥斗下半径12RM61H602R37612042TGM泥斗容积3772222361119733HVRM池底锥体尺寸计算设池底坡度为（），则05I0I圆锥部分高度3784192537HRRI圆锥部分容积37922223411037943VRM沉淀池共可贮存污泥体积为31945V氧化沟产生污泥量为，设重力排泥时间间隔为天，则单35/WMD1个二沉池的必需存泥体积为符合要求。3803276TN1V沉淀池周边水深3812135052HM其中H3为超高取05M，H5为刮泥板高度，取05M。沉淀池总高度382246037185HM其中H003M，H2为周边水深。为超高校核经深比12符合条件。2943D2进水系统计算，并加设采用环形平底配水槽，等距设布水孔，孔径为10M短管。配水槽底配水区设挡水裙板，高。105ML8配水槽流量配水流量哈尔滨理工大学学士学位论文2738333MAX1150/028/QRMHS则单池配水流量30/24/S10M，水深12M，则设配水槽宽配水槽流速为38418017/2VSNBL设配水孔孔距为0M3SM则配水孔数量为，取189个3859850D配水孔眼流速V2386021409/94QSND槽底环形配水区平均流速V3387035/10VMSLB环形配水平均速度梯度G388122221369436ST其中导流絮凝区平均停留时间（360720S），设计取600S；30。水的粘度，10符合要求。3895783523T3出水渠设计计算，水深H12M，采用出水三角堰90，堰上设出水总渠宽10BM水头（）H1005M。即三角口底部至上游水面的高度每个三角堰的流量1Q390247247313305081/MS三角堰个数N1个，3910681Q取个采用双侧出水，取池壁厚为02M，则外圈堰长39212024587LRB内圈堰长39333M总堰长1284M哈尔滨理工大学学士学位论文28单块堰板长30M，则需堰板数为423LN块三角堰中心距L3941842097LMN4局部阻力损失395221450758FVHG5设备选型选用2台周边线速450CGBI型支墩式双周边传动刮吸泥机，驱动功率。0/MIN72KW311本章小结本章根据设计规范要求和污水厂实际情况等选用并设计了一套完整的处理流程，包括格栅、隔油池、调节池、气浮池、水解池、氧化沟、二沉池，这套方案理论上可以将废水处理到要求的水质，理论上从处理效果和经济方面都达到了比较好的程度。哈尔滨理工大学学士学位论文29第4章污泥处理系统41污泥处理工艺方案的确定在污水处理过程中，产生大量的污泥，污泥中含有大量的尚未分解的有机污染质和病原体，必须进行无害化稳定处理。目前城市污水处理厂一般采用污泥浓缩。污泥浓缩是降低污泥含水率、减少污泥体积的有效方法。污泥浓缩主要减缩污泥的间隙水。经浓缩后的污泥近似糊状，仍保持流动性，主要方法有沉降法、气浮法。本设计将剩余污泥进入污泥浓缩池中进行浓缩，便于污泥分配。浓缩分为重力浓缩和气浮浓缩，比较见表41。表41重力浓缩和气浮浓缩的比较项目适用场合运行费用管理与操作构筑物与设备占地重力浓缩主要用于浓缩初沉池污泥及初沉污泥和剩余污泥的混和污泥较低不需要太高的管理和操作水平复杂较少气浮浓缩主要用于浓缩比重接近1的活性污泥和腐殖污泥较高要求具有较高的管理和操作水平简单较多结合表41，本设计的污泥浓缩拟采用重力浓缩。浓缩后的污泥通过机械脱水，泥饼外运填埋。4