水污染控制工程专业设计

1、 南京理工大学研究生课程设计 学 院： 环境与生物工程学院专 业： 环境工程 学 号： 512021481 学生姓名： 周艳 指导教师： 韩卫清 日 期： 2012.12 目录一、设计依据21.1废水相关资料21.2 国家现行标准及规范2二、 设计范围2三、 废水的水质与水量24.1 废水设计水量24.2废水的原水水质2四、排放标准2五、废水处理工艺的确定35.1 处理工艺的可行性论证35.2 流程说明3六、构筑物设计及设备选型56.1格栅56.2调节池76.3微电解池86.4水解酸化池86.5接触氧化池106.6二沉池126.7污泥浓缩池156.8脱水设备18七、工程造价估算197.1 直接

2、费用197.2 间接费用21八、运行费用估算21九、 技术经济指标21十、其它需要说明的问题22十一、附录22一、设计依据1.1 废水相关资料本次设计所需要处理的污水来自杭州武林机器厂。废水出自工厂的生活污水及经简单处理的生产废水1.2 国家现行标准及规范（1）水污染控制工程上、下册（2）给排水工程绘图标准（国标）（3）室外排水设计规范-2005（4）污水处理厂工艺设计手册（5）给排水手册第5册（6）污水综合排放标准（GB8978-1996）二、 设计范围本工程为处理量为300m3/d的废水处理站设计，处理后的废水达标后排放，涉及范围主要包括主体工程、辅助建筑（如泵房、库房、操作间、化验室等）

3、、附属工程、公用工程、分期工程、管网工程、排污口整治与规范化、分析仪器配置、场地道路与绿化工程等。涉及到废水处理站以外的管网设计由厂方自行解决。三、 废水的水质与水量 4.1 废水设计水量废水用量为每天300 m³/d。4.2废水的原水水质见表1为废水的原水水质表。表3.1化工厂废水主要污染物（pH 无量纲，mg/L）项目pHCODBOD5SSNH3-N苯二腈TP数值4-5500060030010010010四、排放标准污水处理厂出水水质指标执行城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）一级B标准，见表2。表3.2 污水处理厂出水水质指标（pH 无量纲，mg/L）项目C

4、ODBOD5SS氨氮总磷色度pH数值6010105(8)0.5306-9五、废水处理工艺的确定5.1 处理工艺的可行性论证由于该厂产生的废水主要是酸性高浓度有机废水，主要污染物为苯二腈，成分比较复杂，是一种典型的有机化工废水。在选择工艺时主要采取活性污泥法；通过铁碳微电解池使CN生成沉淀，以减少其对后续生化工段的毒害性，同时调节pH，并去除悬浮颗粒；采用水解酸化池代替常规的初沉池，通过水解酸化池将大分子有机物转化成小分子有机物，可提高废水的可生化性（B/C），除达到截留污水中悬浮物的目的外，还具有部分生化处理和污泥减容稳定的功能。5.2 流程说明（1）流程图（2）基本原理：1) 格栅是一组（或

5、多组）相平行的金属栅条与框架组成，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。2) 为了使管渠和构筑物正常工作，不受废水高峰流量或浓度变化的影响，需在废水处理设施之前设置调节池。对水量和水质的调节，调节污水pH值、水温，有预曝气作用，还可用作事故排水污泥排出出水3) 铁碳微电解是当将铁屑和碳颗粒浸没在酸性废水中时，由于铁和碳之间的电极电位差，废水中会形成无数个微原电池。这些细微电池是以电位低的铁成为阳极,电位高的碳做阴极,在含有酸性电解质的水溶液中发生电化学反应的。反应的结果是铁受到腐蚀变成二价的铁离子进入溶液。由于铁离

6、子有混凝作用,它与污染物中带微弱负电荷的微粒异性相吸,形成比较稳定的絮凝物(也叫铁泥)而去除。其中电位低的铁成为阳极，电位高的碳成为阴极。当将其浸入电解质溶液中时,由于Fe和C之间存在1.2V的电极电位差,因而会形成无数的微电池系统,在其作用空间构成一个电场，阳极反应生成大量的Fe2+进入废水,进而氧化成Fe3+,形成具有较高吸附絮凝活性的絮凝剂。阴极反应产生大量新生态的H和O,在偏酸性的条件下,这些活性成分均能与废水中的许多组分发生氧化还原反应,使有机大分子发生断链降解,从而消除了有机物尤其是印染废水的色度,提高了废水的可生化度,且阴极反应消耗了大量的H+生成了大量的OH-,这使得废水的pH

7、值也有所提高。通过铁碳曝气反应,消耗了大量的氢离子,使废水的pH值升高,为后续催化氧化处理创造了条件。4) 水解酸化工艺属于升流式厌氧污泥床反应器技术范畴。水解池内分污泥床区和清水层区，待处理污水以及滤池反冲洗时脱落的剩余微生物膜由反应器底部进入池内，并通过带反射板的布水器与污泥床快速而均匀地混合。污泥床较厚，类似于过滤层，从而将进水中的颗粒物质与胶体物质迅速截留和吸附。由于污泥床内含有高浓度的兼性微生物，在池内缺氧条件下，被截留下来的有机物质在大量水解产酸菌作用下，将不溶性有机物水解为溶解性物质，将大分子、难于生物降解的物质转化为易于生物降解的物质；同时，生物滤池反冲洗时排出的剩余污泥（剩余

8、微生物膜）菌体外多糖粘质层发生水解，使细胞壁打开，污泥液态化，重新回到污水处理系统中被好氧菌代谢，达到剩余污泥减容化的目的。 5) 在水污染控制领域，好氧生物处理广泛应用于去除废水中的有机物质。对于生物降解性能好的污水，可以采用生物膜法，也可以采用活性污泥法。生物膜法的优点是操作方便，耐冲击负荷，剩余污泥量少且易沉降分离。其缺点是投资较高，容积负荷较小，处理深度较低。活性污泥法设备简单、投资省、容积负荷和处理深度都较高。其缺点是耐冲击性较差，有时产生污泥膨胀，破坏了正常运行。6) 二沉池：泥水分离。得到的污泥中部分回流至好氧生化池，其余进入污泥浓缩池。7) 污泥浓缩池：进行污泥的消化，稳定及浓

9、缩。从沉淀池和其他池子出来的污泥呈液态，含水率常高于95，而如此高的含水率会有很大的体积，将会对后续的运输会产生很大的影响，为了减少污泥的体积和质量，要对污泥进行浓缩，浓缩可使剩余污泥的含水率约从99.2,下降到97.5，污泥体积缩到原来的1/3左右。浓缩后的溶液继续回流到中和混凝池中，污泥经脱水后再做进一步的处置。六、构筑物设计及设备选型6.1格栅（一）格栅的作用和位置格栅有一组平行的金属栅条，或筛网制成，安装在污水渠道，泵房等的进口处或污水处理厂的端部。用以截留较大悬浮物或漂浮物，以便减轻后续处理的处理负荷，并使之正常运行，被截留物质为栅渣。(二)计算中格栅：栅条间隙20mm，去除较大杂质

10、参数计算：设计流量Q=300m3/d，设总变化系数Kz=1.80，则最大设计流量Qmax=QKz=300m3/d×1.80=0.0054m3/s。(1)栅条间隙数设栅前水深h=0.4m，过栅流速v=0.8m/s，栅条间隙宽度b=0.020m，格栅倾角=60°，则(2)栅槽宽度设栅条宽度S=0.01mB=S(n-1)+bn=0.01(11-1)+0.020×11=0.32m (3)进水渠道渐宽部分长度设进水渠宽B1=0.20m，其渐宽部分展开角度1=20°(进水渠道内的流速为0.77m/s)(4)栅槽与出水渠道处的渐窄部分长度(m)(5)通过格栅的水头损失

11、设栅条断面为迎水面是半圆形的矩形断面 (6)栅后槽总高度设栅前渠道超高栅前槽高 (7)栅槽总长度 2、 选型表：6.1 格栅的设计参数栅条间距、栅条宽度20mm 10mm清渣方法及格栅种类机械清渣、回转式机械格栅格栅安装角度、渐扩角160度 20度栅条断面形状迎水面是半圆形的矩形栅条形状系数1.83污水通过栅条流速0.8m/s栅渣量W10.21m³/d栅槽宽度B0.32m栅后槽总高度H0.721m栅槽总长度L2.15m6.2调节池（一）调节池作用指的是用以调节进、出水流量的构筑物。 狭义定义:为了使管渠和构筑物正常工作，不受废水高峰流量或浓度变化的影响，需在废水处理设施之前设置调节池

12、。对于有些反应，如厌氧反应对水质、水量和冲击负荷较为敏感，所以对于工业废水适当尺寸的调节池，对水质、水量的调节是厌氧反应稳定运行的保证。调节池的作用是对水量和水质的调节，调节污水pH值、水温，有预曝气作用，还可用作事故排水。（二） 设计计算进水量Q=300×1.8m3/d=22.5m3/h设停留时间为4h设计采用长方形，长宽比为2，有效水深为4m则宽长L=2B=4.8m则设备选型调节池尺寸：L×B×H=4800mm×2400mm×4000mm6.3微电解池 铁碳微电解池根据填料填装方式分为整体式和框体式。整体式铁碳微电解池的填料由玻璃钢支撑板支

13、撑，框体式铁碳微电解池的填料由玻璃钢填料框装填。采用铁、炭流化床反应器对染料废水进行预处理,克服了固定床铁炭反应器表面易钝化、填料易结块及运行效果随运行时间的延长而逐步降低的不足。故本设计采用整体式流化床反应器。1 技术性能表6.2 铁碳微电解池技术性能处理水量铁碳容积总容积水力停留时间12.5m3 /h 20 m332 m3 4h2 参数表6.3 铁碳微电解池设计参数铁碳微电解池（12.5m3 /h）3000×6400铁碳比1:1上层水深1m布水布气层1m泥层高1.6m填料层高2.8m 故其工艺尺寸为：2.5 m×2 m×6.4m。6.4水解酸化池水解酸化池基本

14、设计参数如表6.4，6.5所示。表6.4 水解池水力停留时间对处理效果的影响表6.5 不同废水水解酸化池设计参数1.池总表面积A 取表面负荷q=1.0m3/m2h=15.0m22有效水深设停留时间t=4h有效水深h=qt=1.0×4=4.0m3.有效容积V=Ah=15.0×4.0=60.0 m34.长宽的确定设池长L=5.5 m池宽B= 3×=4.2m5.高度设超高为0.3m则H=h+h1 =4.3m水解酸化池设计停留时间为4h，有效容积为20 m3，工艺尺寸为：5.5 m×4.2 m×4.3m（超高0.3m）。水解酸化池泥层高2.5m。排泥位

15、置主要位于泥层上部，池底设有排砂设施，泥龄一般18天左右，设计污泥混合区浓度20g/L，泥区总体积约为12.5 m3，每天产干泥量约30kg。水解酸化对DO有严格的要求，一般在0-0.5，高于0.5变成了好氧，等于0是严格意义的厌氧即产甲烷阶段，因此水解酸化一般均要设置通入空气量，保证DO值。为提高水解酸化池酸化处理效果,水解酸化池中设置潜水搅拌机,避免污泥沉淀。无论是搅拌泵搅拌、脉冲搅拌等都没有问题。鼓风机不一定要，但如果后面的好氧池要用风机，建议将输气管接入酸化池并设置曝气软管，这样酸化池在必要时也可作好氧池用，也可作辅助搅拌用，在有机负荷高的情况下，适量的曝气不会对酸化造成影响的。6.5

16、接触氧化池生物接触氧化池平面一般采用矩形，其构造主要由池体、填料和进水布气装置。（一） 设计计算（1）确定设计参数平均时流量进水BOD5浓度取La=600mg/L出水BOD5浓度取Lt=10mg/LBOD5去除率根据试验资料确定填料容积负荷 有效接触时间 t=2h气水比 （二）生物接触氧化池设计计算有效容积滤池总面积设填料层总高度H=4m，分四层，每层高1m每格滤池面积设采用10格滤池，则每格滤池面积：每格滤池尺寸LB=4000mm3500mm校核有效接触时间滤池总高度填料层数m=4，填料层总高度H=4m设超高h1=0.6m，填料上水深h2=0.5m，涂料层间隙高h3=0.3m，配水区高度h4

17、=1.5m，则滤池总高度：污水在池内实际停留时间选用毫米蜂窝型玻璃钢填料，所需填料总体积采用多孔管鼓风曝气供氧，所需空气量：每格滤池所需空气量剩余活性污泥的量 设Y为0.6kgVSS/kgBOD(三） 设备选型表 6.6 设备选型有效容积118m3滤池总面积29.5m2滤池总高度7.5m滤池格数10格每格滤池尺寸LB4000mm3500mm填料类型毫米蜂窝型玻璃钢填料填料总体积120m3填料层总高度4m填料层层数4层实际停留时间2.16h曝气类型多孔管鼓风曝气所需总空气量450m3/d6.6二沉池(一)二沉池作用利用悬浮固体与污水的密度差进一步达到固液分离。（二）设计计算 由于该实验中用的生物

18、接触氧化法所产生的剩余污泥量少，因而用竖流式污泥沉淀池，池型为矩形，最大设计流量Qmax=0.0729m3/s，采用链带式刮泥机刮泥。（1）中心管面积设中心管内流速，采用4个池子则中心管面积（2）中心管直径（3） 中心管喇叭口与反射板之间的间隙高度 设污水由中心管喇叭口与反射板之间的间隙流出的速度，则中心管喇叭口与反射板之间的间隙高度：（4） 沉淀部分有效面积设表面负荷为，则上升流速沉淀部分有效面积（5） 沉淀池直径（6） 沉淀部分有效水深设沉淀时间t=1.5h，有效水深：径深比为：（7） 集水槽堰负荷校核设集水槽单边出水，则集水槽出水堰的堰负荷为：（8） 污泥部分所需容积初沉池处理后SS浓度

19、降为100mg/L，故二沉池进水后SS浓度降为100mg/L，设其去除率也为50%，排泥相隔时间为2h，Kz=1.8，污泥含水率为99.6%，容重近似为1。设产率系数，内源代谢系数，曝气池的平均，VSS与SS之比值f=0.7，污泥含水率96%每个沉淀池的污泥体积为：（9） 圆截锥部分容积设圆截锥底部半径r=0.4m，圆截锥侧壁倾角，则圆截锥部分的高度圆截锥部分容积（10） 池子总高度设沉淀池的超高，缓冲层的高度则池子总高度：2、设备选型表6.7 设备选型沉淀池类型竖流式沉淀池中心管直径0.88m沉淀池直径6m圆截锥部分容积40.2m3池子总高度8.315m6.7污泥浓缩池（一）污泥浓缩池的作用

20、 减少污泥体积，以便后续的单元操作。该工艺采用浮选浓缩池，因为其可将含水率99.6%的污泥浓缩到9496%，减少后续处理设备体积。 （二）计算 参数设计： 设二沉池进水SS为50mg/L，去除率为50%，进水300m3/d。污泥温度20，浮渣含固率要求达到4%。加压溶气的绝对压力为5kg/m2。（1） 沉淀池总污泥量初沉池：二沉池：剩余污泥：总污泥量：（2 ） 设计一座浮选池，单座浮选池流量为 采用矩形浮选池。当水温20时，空气溶解度，空气容重，溶气效率采用，固体负荷按不加混凝剂考虑，。 采用出水部分回流加压溶气浮选流程。溶气水压力下降到大气压时，理论上（3）释放的空气量为： 式中A大气压时释

21、放的空气量(kg/d)； Pt空气容重(g/L)； Cs在一定温度下，一个大气压时的空气溶解度(mg/L)； f实际空气溶解度与理论空气溶解度之比； P绝对大气压； R压力水回流量(m3/d)。（4）气浮的污泥干重为 式中S污泥干重(kg/d)； Q气浮的污泥量(m3/d)； Sa污泥浓度(kg/m3)。因此气固比可写成： （5）压力水回流量可按下式计算： 则 相当于367%。 （6） 总流量为 （7） 所需空气量为 当温度为0，一个大气压时，空气的容重为1.252kg/m3，则。 （8） 计算所得空气量为理论计算值，实际需要量应再乘以2。则为 气浮浓缩池表面积计算： 污泥干重为 设长宽比为4

22、，则 气浮池高度为 式中d1分离区高度(由过水断算出)(米)；d2浓缩区高度，一般最小值采用1.2m，或等于3/10的池宽(米)；d3死水区高度，一般采用0.1m。水平流速采用5mm/s=18m/h，（9）过水断面为按水力负荷进行核算：，在13.6范围内。按停留时间进行核算：>2。以上均接近一般设计规定。（10）溶气罐容积计算：按停留时间则罐高度采用3m时，罐直径为，采用D=0.6m罐高度与直径之比为在24之间，符合规定。剩余污泥量：设浓缩后的污泥含水率为99.9%（三）设备：浓缩池尺寸L×B×H=1320mm×330mm×927mm溶气罐D

23、15;H=520mm×1160mm气固比3%曝气机N=4kW链条式刮泥机1台螺旋推进式固体排放机1台6.8脱水设备（1） 脱水的作用 将污泥含水率降到80%以下的操作为脱水。脱水后的污泥有固体特性，成泥块状，能用车运输，便于最终处理运用。该工艺选用的是水平自动板杠压滤机。（二）设计计算 通过试验确定或参考类似的压滤运行数据，过滤机产率一般为。压滤脱水周期。（1）压滤机过滤面积七、工程造价估算 7.1 直接费用1. 土建工程费（构筑物、土建与设备基础） 项目建筑材料尺寸：长×宽×高（直径）m粗格栅井钢筋混凝土调节池钢筋混凝土氧化接触池钢筋混凝土气浮池钢筋混凝土高速消

24、化池钢筋混凝土脱水间钢筋混凝土设每立方米混凝土造价1000元，办公楼和仓库建造费25万，则土建费为49.75万。(2)建筑物费用序 号 建筑物数 量尺寸(长宽高)m每平方米价格(元)费用（万元）1厕所1间5×3×4.56002.14休息室1间6×6×46002.15自动化控制系统1间7×5×46002.16操场15×10 直径106008.6总计18.8(3)设备及材料费用表设备及材料名称数 量功率（KW）费用（万元）备 注粗格栅HG-4001台0.60.5AS75-4CB型污水泵5台7.50.753用2备32WQ12-15-1.5型污泥泵2台1.50.51备1用25WQ8-22-1.1型潜水式排污泵4台1.112备2用多孔管鼓风曝气4台7.54.816用4备FT400无动力浮筒旋转式滗水器2台 无4日本潜水式刮泥机2台0.7511用1备链条式刮泥机1台1.51螺旋推进式固体排放机1台0.751检测仪等2套20合计357.2 间接费用间接费用表序 号间接费用项目名称费 用（万元）1工程设计费5.02设备运输及安装费10.03工艺调剂及试运行费5.04不可预见费用10.05其他费用5.0共计35.0总投资=直接费用+间接费用=49.75+