处理含重金属的污水的工艺流程设计

/书目1设计任务和基本资料 21.1设计任务 22 工艺流程说明 22.1设计意义和原则 2设计原则 2设计目的 2设计的各构筑物的作用 32.2工艺流程图 32.3工艺流程的说明 43.设计计算 53.1格栅的设计 5设计过程 5栅格的处理效果 53.2泵房 53.3调整池的设计 53.4絮凝池的设计 6设计过程 6絮凝池的处理效果 93.5竖流沉淀池设计 9设计参数设定 10设计计算： 113.6生物接触氧化池 11设计过程 11生物接触氧化池的处理效率 123.7二沉池的设计 123.8污泥浓缩池的设计 143.9污泥压滤机 153.10经过流程处理后的出水水质 164.运行费用的核算 174.1主要构筑物 174.2建设运行的估算 185.总结 181设计任务和基本资料1.1设计任务本设计任务为重金属厂生产废水的处理，设计处理量2000m³/d。 依据厂方供应的试验数据，进水水质数据和《污水综合排放标准》gb8978-1996的标准值对比，要求重金属废水排放达到如下表1-1，表1-2，表1-3要求：表1-1项目PbCuCODcrSSPH进水80mg/l30mg/l400mg/l100mg/l10~12表1-2项目PbCuCODcrSSPH出水≤1mg/l≤1mg/l≤150mg/l≤150mg/l6~9表1-3项目PbCuCODcrSSPH处理效率98.75%98.75%62.5%————2 工艺流程说明2.1设计意义和原则2.1.1设计原则(1)严格执行环境爱惜的各项规定，确保经处理后污水的排放水质达到环保局有关规定。(2)接受先进、牢靠、简洁的工艺使先进性和牢靠性有机结合。(3)接受目前国内成熟的先进技术，尽量降低工程投资和运行费用。(4)平面布置和工程设计时，布局力求合理通畅，尽量节约占地。(5)废水处理站运行和维护管理操作应尽量简洁便利。2.1.2设计目的通过对生活污水处理工艺的设计，巩固学习成果，加深对污水处理课程内容的学习和理解，驾驭污水处理设计的方法，培育和提高计算、设计和绘图的实力。在老师的指导下，基本能独立完成生活污水的处理工艺设计，熬炼和提高分析和解决工程的实力。2.1.3设计的各构筑物的作用该设计的所选用的池主要有桨板式机械絮凝池、竖流式沉淀池、生物接触氧化池、二沉池。(1)桨板式机械絮凝池：絮凝效果好，水头损失小，可适应水质、水量的变更。大小量均适用，并适用于水量变更较大的水厂。(2）竖流式沉淀池：排泥便利，管理简洁，占地面积小。适用于处理水量不大的小型污水处理厂。(3）生物接触氧化池：体积负荷高，处理时间短；生物活性高，生物多样化，传质效果好；生物浓度高，污泥产量低，无需回流；出水稳定，动力消耗相对较低；挂膜比较便利，时间较短；无污泥膨胀问题。(4)二沉池：其作用主要是使污泥分别，使水澄清和进行污泥浓缩。其工作效果能够干脆影响活性污泥系统的出水水质和回流污泥浓度2.2工艺流程图废水格栅二沉池废水格栅二沉池浆板式机械絮凝池金属废水调整池泵房出水（废酸）加药竖流式沉淀池（废酸）加药竖流式沉淀池接触氧化池浆板式机械絮凝池污泥浓缩池池压滤机滤液外运污泥图2-1重金属废水处理流程图图2.2重金属废水处理工艺流程图2.3工艺流程的说明重金属废水经格栅预处理后进入金属废水调整池，废水在此稳定水量、匀整水质后，通过泵房将废水定量提升至浆板式机械絮凝池。在第一个絮凝反应池投加适量混凝剂，同时进行充分搅拌，流经沉淀池随沉淀物进入污泥浓缩池沉淀后以去除Cu，废水在其次个絮凝反应池投加适量废酸调整PH值，限制到9~9.5，达到最佳沉淀也避开反溶解，进行反应产生沉淀后，沉淀物进入污泥浓缩池，这样达到去除金属Pb的效果。然后废水自流进入生物接触氧化池后在二沉池进行固液澄清分别，上清液达到要求排放，下沉污泥经管道同样进入污泥浓缩池。污泥经浓缩池处理后经过压滤机，滤液流回到金属废水调整池进行处理，污泥则外运。3.设计计算3.1格栅的设计3.1.1设计过程设计参数：栅条宽度S=10mm，栅条间隙宽度（粗）b=16mm，栅前水深h=0.4m，过栅流速u=0.8m/s，安装倾斜角α=70º(1)格栅的间隙数量nQmax=0.023×1.3=0.03m³/sn=Qmax(Sinα)/buh=0.03(Sin70º)/0.016×0.4×0.8=6栅条框架内栅条数目为n-1=5条(2)格栅槽总宽度BB=S(n-1)+bn=0.01(6-1)+0.016×6=0.146m(3)过栅水头损失h2栅条形态选迎水面为半圆形的矩形，β=1.83=β(s/b)4/3=1.83(0.01/0.016)4/3=0.978m=0.978×0.8^2×Sin70º/2×9.81=0.03mh2=kh0=3×0.03=0.09m(4)栅后槽的总高度HH=h+h1+h2=0.4+0.3+0.09=0.79m(5)格栅的总长L取B1水渠宽度为0.03m.进水渠道渐宽绽开角度α1=20ºL1=（B-B1）/2tgα1=（0.146-0.03）/2tg20º=0.159mL2=0.5L1=0.5×0.159=0.08m,H1=h+h1=0.4+0.3+0.7mL=L1+L2+0.5+1.0+HI/tgα1=0.159+0.08+0.5+1+0.7/tg20º=3.66m(6)每日栅渣量WW1取0.05.K取1.5W=QmaxW1×86400/K1000=0.03×0.05×86400/1.5×1000=0.0864m³/d所以格栅的规格长宽高为L×B×H=3.66m×0.146m×0.79m3.1.2栅格的处理效果栅格的处理效果如表3-1表3-1格栅的进水水质、出水水质及处理效率项目PbCuCODcrSSPH进水80mg/l30mg/l400mg/l100mg/l10~12出水80mg/l30mg/l360mg/l95mg/l10~12处理效率——10%5%—3.2泵房选用2台型号为100-100单级立式管道泵,一备一用。流量为100m³/h扬程为12.5m，其参数见表3-2。表3-2泵房参数泵型号流量扬程(m)效率(%)转速(r/min)电机功率

(kw)汽蚀佘量

(m)(m3/h)(l/s)100-10010027.812.57629005.54.53.3调整池的设计设计参数：水力停留时间T=4h，设计流量Q=2000m³/d=83.3m³/h则Qmax=Q×1.3=83.3×1.3=108.29m³/h(1)调整池的有效容积V=QmaxT=108.29×4=433.16m³(2)调整池水面面积接受方形调整池，池长L=池宽B，设池长有效水深h=4m，超高为0.5m，池子的总高度H=4.5m则池面积：A=V/h=433.16/4=108.29m²(3)调整池的尺寸池长取L=10m，池宽取B=10m，则池子的尺寸为L×B×H=10m×10m×4.5m(4)搅拌设备的选择搅拌功率一般按1m³污水4~8W选配搅拌设备，该调整池取5W，则调整池配潜水搅拌机的总功率为433.16m³×5=2165.8W。则取一台2.2KW的潜水搅拌机安装在调整池进水端。(5)提升泵选择在调整池的集水坑中安装2台自动搅匀潜污泵，一用一备，水泵的基本参数为：水泵的流量Q=70m³/h；配电机功率5KW。3.4絮凝池的设计3.4.1设计过程设计参数：①絮凝时间为15—20min。机械絮凝池的深度一般为3～4m。絮凝池一般不少于2组。池内一般设3—4档搅拌机，每档可用隔墙或穿孔墙分隔，以免短流。②搅拌机桨板中心处线速度从第一档的0.5~0.6m／s，慢慢减小到末档的0.1~0.2m／s，不得大于0.3m/s。③每台搅拌器上桨板总面积宜为絮凝池水流截面积的10％-20％，不宜超过25％，以免池水随桨板同步旋转，减弱絮凝效果。④桨板长度不大于叶轮直径75％，宽度为10~30cm。桨板宽度和长度之比b／L=1／10-1／15，桨板宽度一般接受0．1-0．3m。⑤垂直轴式搅拌器的上桨板顶端应设于反应池水面下0．3m处，下桨板底端设于距池底0．3～0．5m处，桨板外缘和池侧壁间距不大于0．25m。⑥全部搅拌轴及叶轮等机械设备应实行防腐措施。轴承和轴架宜设于池外，以免进入泥沙，致使轴承严峻磨损和轴杆折断。1）反应池容积VQUOTEV==36.1m3Qmax——设计处理水量最大流量，m3/h；t——反应时间,通常15~20min，t=20min。2）反应池串联格数及尺寸反应池接受两排，3格串联，设置6台搅拌机。每格有效尺寸为：B=3.0m,L=3.0m,H=4.0mV=6B·L·H=6×3.0×3.0×4.0=216m3反应池超高取0.3m。池子总高度为4.3m。3）叶轮直径及桨板尺寸叶轮外缘距池子内壁距离取0.25m，叶轮直径为：D=3.0-0.25×2=2.5m桨板叶片宽度接受0.15m，桨板长度接受1.5m,每根轴上桨板数8块，内外侧各4块。旋转桨板面积和絮凝池过水断面面积之比为：池子四周设置4块固定挡板。固定挡板的宽为0.2m，高为1.8m，四块挡板的面积和絮凝池过水断面面积之比为：桨板总面积为水流截面积的10%~20%，符合要求。4）叶轮中心点旋转半径为：R=5）每台搅拌机桨板中心点旋转线速度取第一格：v1=0.5m/s其次格：v2=0.35m/s第三格：v3=0.2m/s每台搅拌机每分钟的转速为：第一格：QUOTEn1=其次格：QUOTEn1=第三格：QUOTEn1=隔墙过水孔面积。隔墙过水孔面积依据下一档桨板外缘线速度计算，则搅拌机外缘线速度分别为：其次格：QUOTEV2´=1.25W2=1.25*0.389=0.486m/s第三格：QUOTEV3´=1.25W3=1.25*0.222=0.278m/s每条生产线设计流量为Q=2000m3/d=0.023m3/s第一、其次格絮凝池间隔墙过水孔面积为QUOTE=0.047m2其次、第三格絮凝池间隔墙过水孔面积为QUOTEQUOTE=0.083m26）搅拌机功率计算设桨板相对水流的线速度为桨板旋转线速度的0.75倍，则相对于水流的叶轮转速为：w´1=w´2=w´3=取阻力系数CD=1.1，第一格絮凝池搅拌机所耗功率为：P1=135.34W其次格絮凝池搅拌机所耗功率为：P2=第三格絮凝池搅拌机所耗功率为：P3=三台搅拌机合用一台电动机时，电动机所耗的功率总和为：电动机总机械效率取1=0.75，传动效率取2=0.70，电动机功率为：p=7）絮凝池速度梯度G值核算（按水温15℃计，=1.14×10-3Pas）第一格：G1=QUOTE其次格：G2=QUOTEQUOTE第三格：G3=QUOTEQUOTE平均速度梯度：G=QUOTEQUOTEQUOTE，在104～105范围内。经过验算，速度梯度和平均速度梯度均较适合。3.4.2絮凝池的处理效果桨板式机械絮凝池的处理效果见表3-3、表3-4表3-3混凝沉淀池Ⅰ的进水水质、出水水质及处理效率项目PbCuCODcrSSPH进水80mg/l30mg/l360mg/l95mg/l10~12出水80mg/l1.2mg/l252mg/l28.5mg/l10~12处理效率096%30%70%—表3-4混凝沉淀池Ⅱ的进水水质、出水水质及处理效率项目PbCuCODcrSSPH进水80mg/l1.2mg/l252mg/l28.5mg/l10~12出水3.2mg/l0.048mg/l176.4mg/l8.55mg/l8.5~9.5处理效率96%96%30%70%—3.5竖流沉淀池设计设计参数设定设计2座竖流式沉淀池，中心进水，周边出水。取中心管流速为v0=0.03m/s，表面负荷1.0m3/m2·h，沉淀时间为2.0h，泥斗锥角50°,池底边长0.5m，超高为h1=0.4m，缓冲层高h4=0.3。设计计算：1）中心管计算最大设计流量Qmax=0.03m3/s，中心管有效面积f1=＝0.03/0.03=1m2直径d。=＝1.13m取缝隙流出的速度为v1=0.021m/s,喇叭口直径d1=1.35d=1.35×1.13=1.5m反射板直径d2=1.3d1=1.3×1.5=1.98m2）中心管喇叭口到反射板之间高度h3===0.303(m)3）沉淀区有效水深取废水在沉淀池中流速v=2m/h,沉淀时间t=1.5h；则沉淀区有效水深h2=vt=1.5×2.0=3.0m4）沉淀区总面积沉淀区有效断面积f2===54m2沉淀区总面积A=f1+f2=1+54=55m25）尺寸计算沉淀池直径D===8.37m，取D=8.4m；池径不宜过大，一般接受4~7m，不大于10m，故D=8.4m适合池直径和沉淀区高度比值D/h2=8.4/3=2.5<3(适合)6）污泥斗计算泥斗深h5=tg50°＝4.7（m）；泥斗容积为V=×4.7×(0.52＋8.42＋0.5×8.4)=117.5(m3)7）沉淀池总高度H=h1＋h2＋h3＋h4＋h5=0.4＋3＋0.303＋0.3＋4.7=8.703(m)从而得出竖流沉淀池的尺寸为直径D为8.4m,总高为8.703m3.6生物接触氧化池3.6.1设计过程设计参数进水COD浓度La=176.4mg/L出水COD浓度Le=58.2mg/L取一级生物接触氧化池的COD容积负荷M为1kgCOD/(m3·d)1）生物接触氧化池填料容积V=Q(La-Le)/M=2000*1.3*(0.1764-0.0582)/1=307.32，m3式中V——填料的总有效容积，m3；Q——日平均污水量，m3；La——进水COD浓度，mg/L；Le——出水COD浓度，mg/L；M——COD容积负荷率，gCOD/(m3·d)。2）生物接触氧化池总面积A=V/H=307.32/3=102.44m2式中A——接触氧化池总面积，m2；H——填料层高度，m，取3m。3）设一座接触氧化池，分3格，每格接触氧化池面积f=A/3=34.15m2每格池的尺寸长：8.26m宽：4.13m4）污水和填料接触时间 t=V/Q=307.32/2600*24=2.8h式中t——污水在填料层内的接触时间，h。5）接触氧化池总高度H0=H+h1+h2+(m-1)h3+h4=3.0+0.5+0.5+(1-1)×0.2+0.5=4.5m式中H0——接触氧化池的总高度，m；H——填料层高度，m，取3.0m；h1——池体超高，m，取0.5m；h2——填料上部的稳定水层深，m，取0.5m；h3——填料层间隙高度，m，取0.2m；m——填料层数，取为1层；h4——配水区高度，m，取0.5m。生物接触氧化池选用组合纤维填料，其主要技术参数如下表3-5：表3-5生物接触氧化池技术参数型号塑料环片直径(mm)填料直径(mm)单片间距离(mm)理论比表面积(m2/m3)ZV-150-80751508020006）需气量D=D0*Q=15*2600=39000m3D0——1m3污水需气量，一般取15~207）污泥产量按每去除1kgCOD产生0.15kg污泥计算，则生物接触氧化池的污泥产量W1为：W=(0.1764-0.0582)*2600*0.15=46.10kg/d3.6.2生物接触氧化池的处理效率生物接触氧化池的处理效率见表3-6表3-6生物接触氧化池的进水水质、出水水质及处理效率项目PbCuCODcrSSPH进水3.2mg/l0.048mg/l176.4mg/l8.55mg/l6~7出水0.96mg/l0.014mg/l58.2mg/l4.275mg/l7~8处理效率70%70%67%50%—3.7二沉池的设计1）二沉池的表面积n—设计的初沉池座数，此处取n=1，q0—水力表面负荷，一般取0.6—1.5。此处取q0=1.3m3/（m2/h）2）直径，此处取10.3m。3）沉淀池有效水深t—沉淀时间，范围1.5～2.5h。此处取t=2.3h。有效水深应接受2.0—4.0m，符合要求。4）沉淀区有效容积5）沉淀池坡底落差i—坡向污泥斗的底板坡度，取i=0.056）污泥斗以上圆锥体部分的污泥容积V17）污泥斗高度r1、r2分别为污泥斗上、下部分的半径，取r1=1m，r2=0.5mα—沉淀池底面和污泥斗壁的夹角，角度应大于55，此处取α=60。8）污泥斗容积9）污泥总体积=+=7.08+1.594=8.6710）沉淀池总高度Hh1—沉淀池超高，取h1=0.3m；h2—有效水深3m；h3—缓冲层高度，当直径大于20m时,接受机械排泥，取h3=0.3mh4—沉淀池底坡落差；h5—污泥斗高度。11）沉淀池池边高度所以该二沉池的尺寸为直径10.3m，总高4.68m.3.8污泥浓缩池的设计1）日产污泥量浓缩池污泥量为混凝沉淀池Ⅰ、Ⅱ和二沉池的污泥量之和，由初沉污泥量公式V1=100C0ηQmax/1000×(100-P)ρ计算得，其中C0为进水中悬浮物质量的浓度，η为沉淀池中的悬浮物的去除率，P为污泥的含水率，%；ρ为污泥的密度，以1000kg/m³计。竖流式沉淀池Ⅰ污泥量为：V1=100C0ηQmax/1000×(100-P)ρ=100×95×70×2600/1000×（100-97）×1000=576.3m³/d竖流式沉淀池Ⅱ污泥量为：V2=100C0ηQmax/1000×(100-P)ρ=100×28.5×70×2600/1000×(100-97)×1000=172.9m³/d二沉池的污泥量为：V3=100C0ηQmax/1000×(100-P)ρ=100×8.55×50×2600/1000×(100-99)×1000=111.5m³/d所以日产污泥量V=V1+V2+V3=576.3+172.9+111.5=860.35m³/d2）废水处理过程中日产污泥固体总量（污泥干重）V’=3%V1+3%V2+2%V3=3%×576.3+3%×172.9+2%×111.5=26.7m³/d3）混合污泥的总含水率P1P1=100%×V’/V=26.7/860.35×100%=96.9%4)浓缩池的面积AA=VC0/M,其中进泥浓度取C0=10g/L；浓缩池固体通量M为0.5～10kg/（m2•h），本设计取2.7kg/（m2•h），即64.8kg/（m2•d）。即A=VC0/M=860.35×10/64.8=91.9m²5)浓缩直径D==10.8m6)浓缩池高度浓缩池工作部分有效水深高度h2则h2=Vt/24A=860.35×14/24×91.9=5.4m池底坡度造成的深度h3设泥斗的上口直径D1为2m；池底坡度为0.05则h3=(D-D1)/2×0.05=(10.8-2)/2×0.05=0.22m泥斗高h4设D1为2m；下口D2直径为1.2m;则h4=（D1/2-D2/2）tg60°=（1-1.2/2）tg60°=0.69m.取缓冲高度h5=0.3m；超高h1=0.3m所以浓缩池的总高H=h1+h2+h3+h4+h5=0.3+5.4+0.22+0.69+0.3=6.9m7)浓缩后污泥的体积V’’浓缩后混合污泥含水率为96%，则V’’=V(1-P1)/(1-P2)=860.35(1-96.9%)/(1-96%)=666.7m³/d所以该浓缩池的尺寸为直径10.8m，总高为6.9m3.9污泥压滤机选择2米重型压渣机，其参数如下表3-7：表3-7重型压渣机参数主机功率11kw总装机容量21kw主机外型尺寸5500*2900*2700

(mm)主机重量13500kg滤带有效宽度2000mm耗气量0.1~0.25m3/h滤带冲洗水压力处理量20~35m3/h滤带张紧及纠偏气压耗水量12m3/h带速2-10m/min3.10经过流程处理后的出水水质经过一轮的工艺处理废水后，其水质状况见表3-8表3-8经工艺流程处理后最终出水水质状况项目PbCuCODcrSSPH进水3.2mg/l1.2mg/l252mg/l28.5mg/l6~7出水0.96mg/l0.36mg/l83.16mg/l14.25mg/l7~8处理效率70%70%67%50%—4.运行费用的核算4.1主要构筑物整个工艺流程的主要构筑物见表4-1表4-1工艺流程的主要构筑物序号名称规格尺寸单位数量1格栅L×B×H=3.66×0.15×0.79m³座12调整池L×B×H=10×10×5m³座13泵房H×R=5×3座14桨板式机械絮凝池L×B×H=3×3×4.3m³格125竖流式沉淀池D×H=84×8.703m³座46生物接触氧化池L×B×H=8.26×4.13×4.5m³格67二沉池D×H=10.3×4.683m³座18污泥浓缩池D×H=10.8×6.9m³座19压滤机H×R=2×3座14.2建设运行的估算工程投资估算见表4-2表4-2土建投资估算表序号名称尺寸数量结构价格/