保险粉生产废水处理工程设计毕业论文

i 设计总说明设计总说明 保险粉废水的特点：酸碱性差异大，化学物质种类较多，但比较容易处理；再加 上地面的清洗废水和生活污水进行集中处理，达到处理水量为 140m3/d 。处理后排放 水质广东省地方标准水污染物排放限值 （ DB44/26-2001 ）中第二时段一级标准。 保险粉废水的化学物质基本上在调节池就处理完，而剩下的通过一系列的生物接 触反应来处理。鉴于该厂污水量较少和经过各种工艺的比较，就采用生物接触氧化法。 因为该工艺所受的限制较少，处理效果好运行稳定，投资少，可以使污水达到排放标 准排放的目的。 关键词：关键词：保险粉废水，接触氧化，混凝沉淀 ii Abstract The characteristics of insurance powder waste water:Sour lkalescence difference big, chemistry material the category be more, but more easy processing;And the ground clean waste water and life sewage carry on concentration processing and attain processing water quantity is the 140 m 3/d.The processing rear row turn on water quality Guangdong province place standard water pollution thing emissions limit value ( DB44/26-2001) medium two time one class standard. The chemistry material of insurance powder waste water is basically regulate pond processing over, but leave of pass a series of living creature contact reaction to processing.Owing to should factory sewage quantity less, craft adoption living creature contact oxidize a method.Because should the restriction be subjected to by craft less, processing effective circulate stability, investment little, can make sewage attain exhaustion standard emissions of purpose. Keywords： ： Insurance powder waste water contact oxidation coagulation sediment Mix the Ning precipitate iii 目目 录录 1 绪 论.1 1.1 背景 1 1.1.1 保险粉的基本情况.1 1.1.2 生产保险粉产出废水的主要生产环节.1 1.2 目的 2 1.3 国内外研究情况 2 2 设计处理能力.3 2.1 水量、水质状况 3 2.2 设计依据、原则.3 2.2.1 设计依据3 2.2.2 设计原则3 3 工艺选择与流程说明.4 3.1 工艺的比较.4 3.2 工艺流程.5 4 主要构筑物计算.7 4.1 筛网 7 4.1.1 设计说明7 4.1.2 安装要求7 4.1.3 筛网尺寸规格7 4.2 调节池.7 4.2.1 设计说明.7 4.2.2 设计要点8 4.2.3 设计计算.8 4.2.4 提升泵10 4.3 混凝沉淀工艺 10 4.3.1 混 凝10 4.3.2 溶液配制11 4.3.3 混凝沉淀池.12 4.4 生物接触氧化池 14 4.4.1 设计说明14 4.4.2 生物接触氧化池工作原理15 4.4.3 设计计算16 4.5 砂滤池的设计计算 18 4.5.1 设计说明18 4.5.2 设计计算18 4.5.3 滤池反冲洗水头损失20 4.5.4 砂滤池建设20 4.6 污泥浓缩池 21 4.7 脱水间 22 iv 4.8 设备房 22 5 土建设计.23 5.1 土建设计依据原则.23 5.2 土建工程结构类型设计.23 5.3 总平面布置.23 6 工程投资概算.24 6.1 土建部分 24 6.2 设备部分.24 6.3 其他费用部分 24 参考文献.26 致 谢.27 1 1 绪绪 论论 1.1 背景背景 1.1.1 保险粉的基本情况 保险粉学名连二亚硫酸钠，是无机化工产品中重要的还原性物质。保险粉的生产 主要有锌粉法和甲酸钠法。近 10 年来，我国保险粉生产迅速发展，生产能力位居世界 第一，这主要有两个方面的原因：一是近年来纺织工业的迅速发展，应用领域逐渐扩 大，造成保险粉需求的增长；二是我国保险粉生产方法的改变和技术的日益完善和成 熟，已由原来的“锌粉法”到“甲酸钠烧碱法”，再到“甲酸钠焦亚硫酸钠法”。甲酸钠 与焦亚硫酸钠合成保险粉技术特点是保护剂环氧乙烷的使用和合成母液的大量套用， 生产成本大幅度降低，无形中为我国保险粉产品的发展提供了广阔的空间。 1.1.2 生产保险粉产出废水的主要生产环节 （1）焦亚硫酸钠生产线 SO2洗涤废水。产出量约 1.11m3/天，其中的污染物主要 是亚硫酸和硫磺粉，pH 约 1-2，硫磺粉 900mg/L； （2）焦亚硫酸钠粉水膜除尘废水。产出量约 1.0m3/天，其中污染物主要是焦亚硫 酸钠； （3）碱洗塔废水。产出量约 12m3/天，其中的污染物主要是 Na2SO3和 Na2CO3，pH 约为 6； （4）废甲醇精馏残液。产出量约 10m3/天，其中污染物主要为甲酸钠、NaOH、环 氧乙烷及少量 Na2SO3、CH3OH 等，pH 超过 13； （5）精馏塔冲洗水。产出量约 40m3/天，水质较为简单，pH 约为 9； （6）锅炉麻石水膜除尘废水。建设单位配有一台 10 吨/小时锅炉，年消耗无烟煤 6000 吨。其中的污染物主要为 SO2和烟尘。由于使用了精馏废液作湿煤水，锅炉烟气 中还含有少量有机物。在采用水膜除尘时还会产生含有机物的除尘废水； 锅炉麻石除尘水循环使用一段时间后排放到废水处理系统进行综合处理。这部分 废水中的主要杂质为 SS、亚硫酸和有机物，水质比较简单，产出量平均 2 吨/天，补充 用水取自处理后的废水； （7）地面冲洗水 24 吨/天。含有较高的 SS、CODCr，水质与生活污水相近； 2 （8）员工生活污水。建设项目员工共 150 人，其中的污染物主要为 CODCr、BOD5、NH3-N 等。 1.2 目的目的 用物理，化学，生物的方法去处理保险粉废水中污染物，使出水水质达到广东省 地方标准水污染物排放限值 （ DB44/26-2001 ）中第二时段一级标准。减少了对 河流的污染，对有用物质的回收和对人类的健康起到一定的保证作用。 1.3 国内外研究情况国内外研究情况 国家环保总局对保险粉行业的残液处理问题非常重视，要求各生产厂家必须对残 液的处理去向作详细说明，进行不定期检查多种不成熟或处理不完全的方法，使各生 产厂家都在积极寻找新的残液处理方法。在保险粉的生产过程中,产生出一股流量很小， COD 浓度很高的有机废水，其组分复杂，含有以亚硫酸盐为主的多种无机物和有机物， 如甲酸钠 、邦特盐等。对于该类废水的处理，目前国内仍处于试验探索阶段 。 据市场人士称：“苛性钠的价格在今年二季度前将维持强劲走势，而且这种势头 可能延续到三季度。 ”自 2007 年以来苛性钠市场供求紧张的局面已促使苛性钠价格大 幅上涨，上涨幅度已达到。预计要到今年第四季度市场才可能出现走软的态势。这主 要因为今年底亚洲有较多数量的新建氯碱产能将投产，这在一定程度上会缓解苛性钠 供求紧张的局面。另据分析师们称，年美国住宅市场仍将维持疲软，这将使得氯衍生 物的需求前景仍较为黯淡。 3 2 设计处理能力设计处理能力 2.1 水量、水质状况水量、水质状况 （1）每日处理废水量为135.11m3/d，取Q140 m3/d 。即设计流量为5.83m3/h，也 即0.097 m3/min，0.002 m3/s。 （2）设计进出水水质根据生活污水来源和广东省地方标准水污染物排放限值 （ DB44/26-2001 ）中第二时段一级标准列出如表 1.1： 表表 1.1 设计进出水水质设计进出水水质 单位：（单位：（mg/L） SSCODcrBOD5氨氮磷酸盐 保险粉废水 8001000 地面冲洗废水 200400100 生活污水 200250100305 出水水质609020100.5 2.22.2 设计依据、原则设计依据、原则 2.2.1 设计依据 （1） 污水综合排放标准(GB 8978-1996) （2） 泵站设计规范(GB/T50265-97) （3） 水污染控制工程(下册) （4） 三废处理工程技术手册 2.2.2 设计原则 (1)认真惯彻执行国家关于环境保护的方针政策，遵守国家有关法规、规范、标准。 (2)根据污水水质和处理要求，合理选择工艺路线，要求处理技术先进，处理出水 水质达标排放。运行稳定、可靠。在满足处理要求的前提下，尽量减少占地和投资。 (3)设备选型要综合考虑性能、价格因素，设备要求高效节能，噪音低，运行可靠， 维护管理简便。 (4)废水处理站平面和高程布置要求紧凑、合理、美观，实现功能分区，方便运行 管理。 4 3 工艺选择与流程说明工艺选择与流程说明 3.1 工艺的比较工艺的比较 生化段的处理方法较常用的有 A/O（缺氧好氧）法、生物接触氧化法及间歇式 活性污泥法。 A/O(缺氧好氧)处理工艺主体部分是厌氧水解池和好氧反应池。它利用在缺氧条 件下的水解池代替传统活性污泥法中的初沉池。污水中的有机物通过缺氧段的微生物 选择作用，被吸附，首先在厌氧微生物的作用下水解，使有机污染物部分降解，接着 再进入好氧池，吸附在微生物体的有机物则在好氧段被氧化分解，使污水得到净化而 达标排放。由于 A 段微生物的筛选和对有机物的吸附作用，能部分地抑制 O 段丝状菌 生长，控制污泥膨胀。 生物接触氧化法技术的实质是将微生物固着生长的填料全部掩埋在污水中，污水 以一定的速度流经填料，并采用与曝气池相同的曝气方法向微生物提供氧化作用所需 要的溶解氧，并起到搅拌和混合作用。填料上长满生物膜，污水与生物膜相接触，在 生物膜微生物的作用下，污水得到净化。接触氧化法常用直流式鼓风曝气系统，其特 点是在填料下直接曝气，生物膜受到上升气流的冲击、搅动，加速脱落、更新，使其 经常保持较好的活性，可避免堵塞。该技术既相当于浸没在污水中的生物滤池，有相 当于曝气池中充填供微生物栖息的填料，所以生物接触氧化法又称为“淹没式生物滤 池”或“接触曝气池” 。 生物接触氧化法是一种介于活性污泥法与生物滤池之间的生物处理技术，具有两 者的优点。 其具有以下优点： （1）生物膜内微生物相当丰富，食物链长，既有数量众多的细菌，又有多种种属 的原生动物，甚至可以生长氧化能力较强的丝状菌而无污泥膨胀之忧； （2）生物膜活性较强。由于受到曝气的吹脱，生物膜具有较高的活性，可以有效 地抑制厌氧层的增值，有利于提高氧的利用率； （3）抗冲击负荷能力强。接触氧化池内生物量较高，对水质水量的骤变有较强的 适应能力，即使在间歇运动的条件下也能保持较好的处理效果； 5 （4）一部分微生物固着生长在填料表面，因此该法不需设置污泥回流系统，不存 在污泥膨胀问题，运行管理简便，易于维护； （5）接触氧化池内生物固体数量多，每平方米填料表面的活性生物膜量大 125g， 折算成 MLSS 则达到 13g/L。因此，生物接触氧化法可承受较高的有机容积负荷，处理 效率高，有利于减少池容，减少占地面积； （6）污泥量少，污泥颗粒大，易于沉淀。 间歇式活性污泥法又称为序批式活性污泥法，简称为 SBR 工艺，它的工艺特点是 将曝气池和沉淀池合而为一，生化反应呈分批进行，基本工作周期可由进水、反应、 沉淀、排水和闲置五个阶段组成。目前较常见的间歇式活性污泥法有 SBR 工艺、 CASS 工艺、CAST 工艺等。该种工艺能抑制污泥膨胀、产生的剩余污泥量较少，有一 定的脱氮作用。在实际应用中一般要 2 个或 2 个以上池子交替使用，对排水设备和控 制系统的要求较高。 比较以上三种工艺的优缺点，结合本工程废水特点，从设计资料、运行管理、操 作方便性及投资等多方面情况总何考虑后，决定本设计的废水生化处理方法采用生物 接触氧化法。 3.2 工艺流程工艺流程 保险粉废水中的酸碱性差别很大，所含化学物质也比较多，但很多化学物质之间会 相互反应，所以设置调节池 1 让它们进行充分的反应。由于这部分废水主要是呈现碱 性，加入一定浓度的硫酸，一方面可以调节废水的 pH，另一方面又可以跟其他物质反 应，比如与焦亚硫酸钠反应生成硫酸钠，二氧化硫和水。而调节池 2 则是让三股废水 充分混合，让水质均匀，减少后续工艺的负荷。 而鼓风机则要支持调节池和生物接触氧化池的需气量，因为调节池需要的空气量不 是很多，主要是以空气为动力来搅拌各股污水，使各股污水充分混合反应，所以在这 里就不另设鼓风机来提供调节池的需气量。 整个过程以化学和生物反应为主。 6 各 股 废 水 调节池 1 生物接触氧 化池氧化池 排放水 筛 网 鼓风机 加酸 砂滤池 混凝沉 淀 地 面 冲 洗 水 污泥浓缩池 污泥干化池 调节池 2 生 活 污 水 泥饼外运 筛网 图3.1 工艺流程图 7 4 主要构筑物计算主要构筑物计算 4.1 筛网筛网 4.1.1 设计说明 由于该厂废水处理流量太小，不能找到相应尺寸的格栅装备，因此本设计方案采 用筛网来进行拦截悬浮物。本设计采用 BS 型平板筛网，BS 型平板筛网具有刚性好、 多面挺直、截污性能优越、投资省等优点。 4.1.2 安装要求 （1）导轨长度根据工程情况确定，需要拼接时，采用对接双面焊缝。焊口错边量 小于 0.2 倍的槽钢腰厚。焊口必须取平。导轨在安装前必须调查。直线厚度公差为导轨 长度的 1/1000。 （2）导轨中心线垂直度公差值为导轨长度的 1/1000；导轨中心线与安装中心平面 的平行度公差值为 4。m （3）埋铁间距 L 不得大于 800mm，其尺寸和数量根据工程情况确定。 （4）要采用 2 个筛网 4.1.3 筛网尺寸规格 表表 4.1 筛网尺寸规格筛网尺寸规格 进水口 （宽长）/mm 筛网 （宽长）/mm 间隙 /mm 导轨 规格 500500600600 30 10 4.2 调节池调节池 4.2.1 设计说明 保险粉生产及其员工的生活废水在一天 24h 内排出的水量和水质是波动变化的， 高峰期和低峰期相差悬殊。调节池可调节均匀污水的水质和水量，削减高峰负荷，减 小处理构筑物的体积和节省投资费用。 8 4.2.2 设计要点 （1）调节池应采用封闭结构，设排风口，防沉淀措施宜采用水下搅拌方式。 （2）调节池产生污泥定期清理，与污水处理产生污泥一同处理。 （3）调节池水质酸碱性差异较大，池内设穿孔管进行预曝气，一方面避免污水在 池内停留时间过长厌氧发臭和提供化学需氧量；另一方面，各股污水在调节池中充分 混合，均衡水质。 （4）在调节池 1 使CODcr 去除率达到 40左右。而调节池 2 则把三股废水混合处 理，CODcr 大概去除 10。 4.2.3 设计计算 4.2.3.1 调节池 1： （1）调节池调节周期 T =12h （2）有效容积为： 每天保险粉废水量为 70m3/d ，按 10 小时计算调节池，则平均流量为： m3710/70/TWQ 停留时间按 4 小时计算，则调节池有效容积为： 有效= 712 = 84 m3 TQV （3）有效水深为 2 m，池面积为 42 m2，设池宽为 6m，池长为 7m. 设超高为 0.5m （4）最终定池体规格 7m6m2.5m 图 3-2 调节池示意图 图 4.1 调节池示意图 9 （5）调节池池采用半地埋式，池子地面部分标高 0.5m，池底地下标高-2m，进水 水面标高为 0.0m，出水水面标高为1.8m。 （6） 穿孔管道布置 采用空气搅拌，以使水质均匀，同时可防止悬浮物沉积于池底。假设调节池用于 空气搅拌的空气量约为 15m3 /h。 采用穿孔管管径为 38mm，在管壁两侧的下部开有 35mm 小孔，间距为 50100mm。安装在水面下 1.8m，距离池底 0.2m 处，穿孔管长度约为 6m。 采用 1 条主管，3 条分管，长为 6m，管的空气流量约为 15 m3 /h，穿孔管横向间 距为 2m。 供气量由生物接触氧化池提供。 4.2.3.2 调节池 2： （1）调节池调节周期 T =6h （2）有效容积为 每天总水量为 140m3/d ，按 10 小时计算调节池，则平均流量为： m31410/140/TWQ 停留时间按 6 小时计算，则调节池有效容积为： 有效= 146 = 84 m3 TQV （3）有效水深为 2 m，池面积为 42 m2，设池宽为 7m，池长为 6m. 设超高为 0.5m （4）最终定池体规格 7m6m2.5m （5）调节池池采用半地埋式，池子地面部分标高 0.5m，池底地下标高-2m，进水 水面标高为 0.0m，出水水面标高为1.8m。 （6） 穿孔管道布置 采用空气搅拌，以使水质均匀，同时可防止悬浮物沉积于池底。假设调节池用于 空气搅拌的空气量约为 7m3。 采用穿孔管管径为 38mm，在管壁两侧的下部开有 35mm 小孔，间距为 50100mm。安装在水面下 1.8m，距离池底 0.2m 处，穿孔管长度约为 6m。 采用 1 条主管，2 条分管，长为 4m，管的空气流量约为 7 m3 /h，穿孔管横向间距 为 1.5m。 供气量由生物接触氧化池提供。 10 4.2.4 提升泵 台湾川源股份有限公司生产的 SSP 型沉水式不锈钢排水泵采取不锈钢及工程塑料为 材质，具有质量轻以及耐磨、不腐蚀、坚固等特点。适用于提升酸碱性废水的运用。 表表 4.2 本设计选用提升泵技术参数如下：本设计选用提升泵技术参数如下： 型号功率 /kw 电压/V转数 /rmin-1 电频 /Hz 出口 直径 /mm 扬程 /m 流量 /m3h-1 质量 /kg SSP50.7 5-50 0.75220/380300050501013.8105 准备 2 台，1 台运行 1 台备用。 4.3 混凝混凝沉淀工艺沉淀工艺 4.3.1 混 凝 4.3.1.1 影响混凝效果的主要因素 影响混凝效果的因素比较复杂，其中主要由水质本身的复杂变化引起，其次还要 受到混凝过程中水力条件等因素的影响： （1）水质 废水中含有多种污染物，而且随生产的变化而变化； （2）pH 值 在不同的 pH 植条件下，铝盐与铁盐的水解产物形态不一样，产生 的混凝效果也不同； （3）水温 无机盐混凝剂的水解反应是吸热反应，水温低时不利于混凝剂的水解； 水的粘度也与水温有关，水温低时水的粘度大，致使水分子的布郎运动减弱，不利于 水中污染物质胶粒的脱稳和聚集； （4）水力学条件及混凝反应时间。 11 4.3.1.2 混凝剂的选择原则 （1）处理效果好，对希望去除的污染物有较高的去除率，能满足设计要求。为了 达到这一目标，有时需要两种或多种混凝剂及助凝剂的同时配合使用； （2）混凝剂及助凝剂的价格应适当便宜，需要的投加量应当适中，以防止由于价 格昂贵造成处理运行费用过高； （3）混凝剂的来源应当可靠，产品性能稳定，并应宜于储存和投加方便； （4）所有的混凝剂都不应对处理出水产生二次污染。当处理出水有回用要求时， 要适当考虑出水中混凝剂的残余量造成的轻微影响。 结合以上因素的考虑，通常采用实际废水水样由实验室烧杯实验，对宜于采用的 混凝剂及投加量来进行初步筛选确定。在有条件的情况下，一般还应对初步确定的结 果进行扩大的动态连续实验，以求得可靠的设计数据。 4.3.1.3 混凝沉淀的工艺 经过前面的工序后，废水中的细小悬浮物，SS 的浓度并没有得到降低，故采用混 凝沉淀的方法能有效而且大量地去除水中的悬浮物，大幅度降低 SS 的浓度，以利于后 续处理，实现达标排放。同时CODcr 去除率达到 10左右。 混凝沉淀的工艺流程是： 混凝剂混凝剂 配制配制 定量投加定量投加 混合混合 反应反应 沉淀沉淀 出水出水 原水原水 混凝剂的投加有湿法和干法两种。干法劳动条件差，不适用于吸湿性混凝剂，而 且对药剂粒度要求高，投配量难控制。湿法投加量容易调节，运行方便，但需要先把 药剂配成一定浓度的溶液，再投入水中。采用湿法投加，因此要设立溶解池和溶液池 以配制溶液，同时为减轻劳动强度，易于控制投配量，采用计量泵投加。 4.3.2 溶液配制 Q=95m3/d=3.96m3/h，配制的溶液浓度在 10%20%间，取溶液浓度为 c=15%，每 天配制次数为 n=1。 12 混凝剂选用硫酸铝（AS）和聚丙烯酰胺（PAM）混合使用，其中硫酸铝（AS）作 为混凝剂，而聚丙烯酰胺（PAM）则作为助凝剂，在溶液中它们的质量比约为 AS/PAM=80：1。 AS 最大投加量为 100mg/L，PAM 最大投加量为 1.25mg/L，则混凝剂的最大投加 量为 A=101.25mg/L。 （1）溶液池的容积 W1 W1=AQ/(417cn)=101.253.96/(417151)=0.064 (m3) 取 0.07 m3 有效高度为 1m，超高为 0.3m，溶液池的实际尺寸为 LWH=0.4m0.2m1m，其 有效容积 0.08 m3，置于室内地面上。 （2）溶解池容积 W2 溶解池为溶液池容积的 0.20.3 倍，取 0.3 倍，则 W2=0.3W1=0.30.08=0.24 m3 有效高度取 0.7m，超高为 0.3m，溶解池的实际尺寸为 LWH=0.6m0.4m1m， 其有效容积为 0.24m3。溶解池置于地面。 由于溶解池和溶液池的体积都比较小，所以直接采用耐酸碱的塑料罐而不需采用 钢筋混凝土，减少了支出而且方便。 （3）药剂和仓库 加药间、仓库与生物接触氧化池的鼓风机房合建，用人力车推车投药。 4.3.3 混凝沉淀池 混凝沉淀池采用竖流沉淀池，分为混合部分和接触部分，加药采用管道混合 器。 已知：设计沉速 u0.2mm/s，设计沉淀时间 t02h。 表面负荷 q00.72m3/(m2h)。 （1）沉淀池的流量 qmax： qmax=Q=140 m3/d=5.83m3/h=0.0016 m3/s 中心管过水断面面积 S： 取中心管流速 v030mm/s S= qmax / v0=0.0016/0.03=0.053m2 13 （2）中心管直径 d0： d00.259m 14 . 3 053 . 0 44 S 取 d00.26m （3）缝隙高度 h3： 取缝隙出流速度 v115mm/s 喇叭口直径 d11.35d01.350.260.351m h3qmax / (v1d1) =0.0016/(0.0153.140.351) =0.09m （4）沉淀区有效断面积 F： F= qmax /u=0.0016/0.0002=8m2 （5）沉淀池直径 D： D= 14 . 3 )053 . 0 84)(4 （ SF 3.2m 取 D=3.5m。 （6）沉淀池有效水深 h2： h2=3600ut0=36000.000221.44m 取 h21.5m （7）污泥斗所需容积 W： W= 1000)100( 100)(360024 0 0max pr TCCq = 1000)99100(1000 1100)70200(0011. 0360024 =1.24m3 （8）污泥斗容积 V： 取泥斗圆锥部分高度 h52m。 圆锥下底半径 r0.4m。 圆锥上底半径 R=D/2=2.7/2=1.35m。 14 V=h5(R2+Rr+r2)/3 =2(1.352+1.350.4+0.42)/3 =1.68 m3 校核：VW 合格 （9）沉淀池总高 H： 取保护高度 h10.3m，缓冲层厚 h40.6m。 H=h1+h2+h3+h4+h5 =0.3+1.5+0.09+0.6+2 =4.49m （10） 管道混合器 本设计通过管道混合器投加絮凝剂，型号为 JT 型管混合器。 出水 原水 投加药剂 图 4.2 JT 型管道混合器结构示意图 4.4 生物接触氧化池生物接触氧化池 4.4.1 设计说明 生物接触氧化法于 1971 年在日本首创，近年来，该技术在国内外都得到了较为广 泛的研究与应用，用于处理生活污水和某些工业有机废水，取得了良好的处理效果。 一般生物接触氧化池前要设沉淀池，以去除悬浮物，减轻生物接触氧化池的负荷； 生物接触氧化池可设砂滤池，以去除出水中挟带的生物膜，保证系统出水水质。CODcr 去除率可以达到 20左右。 生物接触氧化法的主要特点： 15 （1）由于填料的比表面积大，池内的充氧条件良好，生物接触氧化池内单位容积 的生物固体量高于活性污泥法曝气池的生物固体量，因此，生物接触氧化池具有较高 的容积负荷； （2）由于想当一部分微生物固着生长在填料表面，生物接触氧化法不需要设污泥 回流系统，也不存在污泥膨胀问题，运行管理简便； （3）由于生物接触氧化池内生物固体量多，水流属完全混合型，因此，生物接触 氧化池对水质水量的骤变有较强的适应能力； （4）由于生物接触氧化池内生物固体量多，当有机容积负荷较高时，其 F/M 比可 以保持在一定水平，因此，污泥产量可相当于或低于活性污泥法。 与传统的活性污泥法相比，具有如下几个方面的特征： （1）微生物相多样化，生物的食物链长，并能存活世代时间较长的微生物； （2）微生物量多，处理能力大，净化功能显著提高； （3）污泥沉降性能良好，易于固液分离； （4）耐冲击负荷，对水质、水量变动具有较强的适应性； （5）易于运行管理，减少污泥膨胀问题； 综上我们可得出，与活性污泥法相比，生物膜法的主要优点有： （1）不产生污泥膨胀问题； （2） 产生的污泥量较少； （3） 抗冲击负荷能力强； （4）运行管理较方便，动力消耗较少。 4.4.2 生物接触氧化池工作原理 生物接触氧化法原理：生物接触氧化法在池内设有填料，部分微生物以生物膜的 形式固着生长于填料表面，部分则是絮状悬浮生长于水中。因此，它兼有活性污泥法 与生物滤池的特点。生物接触氧化法中微生物所需的氧常通过人工曝气供给。生物膜 生长至一定的厚度后，近填料壁微生物将由于缺氧而进行厌氧代谢产生的气体几曝气 形成的冲刷作用会造成生物膜的脱落，并促进新生物膜的生长，形成生物膜的新陈代 谢，脱落的生物膜将随出水流出池外。 16 4.4.3 设计计算 图3-4 生物接触氧化池基本构造 进水 空气 进水装置 布气装置 格栅支架 填料 出水渠 固定水层 出水 图 4.3 生物接触氧化池基本构造 计算简图见图 4.3。 （1）池的有效容积（即滤料体积）V V=Q（SoSe）/Nv 式中：V滤池有效容积，m3； Q平均日污水量，m3/d； So进水 BOD5浓度，mg/L； Se出水 BOD5浓度，mg/L； Nv容积负荷，800g BOD5/（m3d）； 已知：Q=140 m3/d, So=100 mg/L, Se=20 mg/L, Nv=500gBOD5/(m3d) 则： V=140（20020）80031.5m3 取 32m3 （2）池总面积 F F=V/ 0 h 式中：F滤池总面积，m2； 滤料层总高度，m； 0 h 取=3m 0 h 17 F=32310.7 m225m2 所以本方案只采用单池设计 （3）污水与填料的接触时间 t 24 0 Q Fh t 式中： 有效接触时间，h；t 5.48h 取 5 .5h24 140 37.10 t （4）池总高度 H H= 0 h 1 h 2 h 3 h 式中：滤料层总高度，3m； 0 h 超高，m，0.3m； 1 h 填料上水深，m， 0.7m； 2 h 配水区高度，m，当采用多孔管曝气时，不进入 3 h 检修时 h3=0.5m,进入检修时 h3=1.5m；由于池子小，所以不必要进入检修。 取0.5m, =0.5m, =0.5m， 1 h 2 h 3 h H=3+0.3+0.7+0.5=4.5m （5）需气量 D=D0Q 式中：D需气量，m3/d； D0气水比， （1520） ：1 取 D0 15m3/ m3 D151402100 m3/d （6）空气管道系统计算 在生物接触氧化池中加的配水道设一根空气主管，主管上安装有曝气器。 采用膜片式微孔曝气器，曝气器安装在水面下 4m，距离池底 0.5 m 处，单一服务 面积为 13m2，曝气量为 3.4234m3/h，其相关数据参见表 4.3，则该池需要曝气器个 数： 3.73/1=3.73(个) 或 2100/(2410)=8.75(个) 取 9 个 18 曝气器纵向间距为 0.38m，横向间距为 0.38m。 表表 4.3 膜片式微孔曝气器规格及技术参数膜片式微孔曝气器规格及技术参数 名称规格 服务面积 (m2/个) 阻力系数(mm) 通气量 (m3/h) EA /% EP kg/(kWh) 膜片式曝气器230131475963.4234273844.5 以单一曝气器提供的气量为 10m3/h 考虑，单池曝气器提供的气量： 91024=2160 m3/d 2100m3/d 符合要求 空气管道阻力损失的具体计算，由于该曝气系统采用一根主管跟 9 个曝气器的形 式，所以空气管道总阻力损失就忽略不计算; 膜片式微孔曝气器的阻力损失为： 0.3899.8=33.52(Pa) 即 0.335kPa 曝气系统总压力损失为： 0.335kPa 为确保安全计，取 0.5kPa。 鼓风机所需压力为： 0.5+9.84.5=44,6(kPa) 鼓风机所需最大供气量为： 2100(2460)=1.46m3/min 根据所需压力和空气量再加上调节池的需气量，选择 ARB-50 罗茨鼓风机，每台 风机风压为 49.0kPa，风量为 1.98 m3/min，转速为 1450r/min, 鼓风机 1 台工作，1 台备 用。 4.5 砂滤池的设计计算砂滤池的设计计算 废水经过以上反应沉淀后，水中的污染物质虽然得到了进一步的去除，CODcr 去除 率为 5，但仍有一部分较细小的颗粒和其他物质悬浮在水中，为了达到深度处理的目 的，在以上工艺后应设置过滤工艺砂滤池。 4.5.1 设计说明 滤池的分类方法很多，按流速率池可分为慢滤池、快滤池和高速滤池。该设计的 流量不大，故采用普通快滤池。滤料采用粗沙、中沙和细沙，共三层；承托层采用砾 石。 19 4.5.2 设计计算 设计滤速取值范围为：4.824m/h， 本设计取值 5 m/h 冲洗强度取值范围为：1316 L / (s.m2), 本设计取值 13 L / (s.m2) 反冲洗时间取值范围为：610min， 本设计取值 10min 滤池工作时间为：24h， 停留时间：60min （1）滤池实际工作时间 T 为： T = TO - to t 1 = 24 60/60 10/60 = 22.83 h TO滤池工作周期时间，h; t 滤池停运后的停留时间，h； 0 t 1滤池反冲洗时间，h。 （2）则滤池面积 F 为： F = Q / V =5.83/ 5 =1.17 m2 取面积为 1.5m2 采用一个滤池，设计滤池长宽比为：L / B =1:1(单个滤池面积时，长宽比 2 30m 一般为 1:1) 所以取值长 L = 1.22m B = 1.22m （3）滤池总高 承托层（砾石）H1 = 0.3 m 滤料高度：粗沙 0.2m，粒径 4-10mm； 中沙 0.15 m ，粒径 2-4mm; 细纱 0.3 m , 粒径,mm1 滤料高度 H2 = 0.2+0.15+0.3=0.65m 滤料上水深 H3 =1.0 m 超高 H4 = 0.3m 滤板厚度 H5 = 0.1 m 滤池总高 H = H1 + H2 + H3 + H4 + H5 = 0.3+0.65+1.0+0.3+0.12.35 m 20 图 4.4 砂滤池示意图 4.5.3 滤池反冲洗水头损失 （1） 配水系水力损失为 g q h 2 1 10 2 2 设计支管直径 d=50mm，b(壁厚)=5mm,孔眼 d1=7mm，孔口流量系数=0.68，配水系统 开孔比=25%，q=13L/(sm2),代入上式得 h2=2.98m。 （2）经支承层水头损失计算如下（式中 H1为承托层厚度） mqHh086 . 0 133 . 0022 . 0 022 . 0 13 （3）滤料层水头损失及富余水头为 h4=2m （4）反冲洗水泵扬程 H=滤池高度+管道、滤层水头损失 H=2.15+2.98+0.086+2=7.22m 根据冲洗流量和扬程选择反冲洗水泵。 4.5.4 砂滤池建设 砂滤池采用半地埋式，池子地面部分标高 1m，池底地下标高-1.15m，进水水面标 高为 0.7m，出水水面标高为 0.5m。上层清水回用或直接排放。 21 4.6 污泥浓缩池 污泥浓缩用于降低污泥中水分，缩小污泥的体积，但仍保持其流体性质，有利于 污泥的运输、处理与利用。本设计选用间歇式重力浓缩池。 调节池、混凝沉淀池和砂滤池的排泥时间全为 1 天。 (1)浓缩池的面积 F: 系统 1 天的污泥量为 2m3，设浓缩池的有效深度 h1=1m F=V/ h1=2/1=2m2 (2)池的直径 D: D=1.6m 14 . 3 244 F (3)污泥斗尺寸 设污泥斗底部的半径 r=0.2m，污泥斗上部的半径 R=1.0m 污泥斗侧壁倾角 =60， 则污泥斗的高度： h2=tg(R-r)=(1.0-0.2)tg60=1.39(m) 取 1.4m (4)浓缩池总高度 取超高 h3=0.3m，缓冲层高度为 h4=0.3m，则总高为 H= h1+ h2+ h3 + h4 =1+1.4+0.3+0.3=3(m) 污泥入流槽；2-中心筒；3-出流堰；4-上清液排出口 ；5-闸门；6-吸泥管；7-排泥管 图5 污泥浓缩池 1污泥入流槽；2中心筒；3出流堰；4上清液排出口；5闸门 6吸泥管；7排泥管 图 4.5 污泥浓缩池 22 4.7 脱水间 脱水间采用板框压滤机压滤脱水，虽然压滤机脱水投资较小，但脱水效果好， 适合于运输或泥饼作进一步的处置。 本设计选用板框压滤机进行污泥脱水。 4.8 设备房 主要设备： 水泵 SSP50.75-50，一用一备, 流量 13.8m3/h,扬程 10m,转速 3000/rmin-1,电动机 功率 0.75KW。 ARB-50 罗茨鼓风机，一用一备，口径 200A，转速 1450/rmin-1，流量 1.98 m3/min, 电动机功率 3KW。 23 5 土建设计土建设计 5.1 土建设计依据原则土建设计依据原则 （1）依据现行建筑结构规范大全。 （2）满足工艺设计要求。 （3）符合城市的规划要求。 （4）总图布置及建（构）筑物符合防火、防洪要求。 5.2 土建工程结构类型设计土建工程结构类型设计 （1）依据假设地耐力进行设计，待工程地质勘探报告出来后，作施工图时考虑打 桩或基础换层加固基础。 （2）建筑物采用砖、混凝土结构，路面采用砼；构筑物采用钢筋混凝土结构。 （3）构筑物采用防水砼，砼抗渗等级 86，池内壁面批水泥砂浆，池外壁面贴彩釉 砖。 （4）超长结构设变形缝或后浇带，对于存在上浮问题的水池采取抗浮措施。 5.3 总平面布置总平面布置 （1）平面布置满足工艺流程各功能需要。 （2）污水尽量利用地势差自流，以节省动力消耗。 （3）布局合理，整体美观大方。 （4）污水厂内雨水顺路面流向围墙，从墙洞排入河中 （5）高程布置：结果参见附录图污水处理高程布置图。 24 6 工程投资概算工程投资概算 6.1 土建部分土建部分 表