印染废水污水处理厂设计毕设论文论文

湖北理工学院毕业设计（论文）PAGE32前言 1第一章设计任务书 21.1毕业设计题目 21.2 毕业设计目的 21.3毕业设计任务 21.4原始资料 21.4.1进水水量 21.4.2进水水质 21.4.3排放标准 21.4.4气象与水文资料 31.4.5厂区地形 31.5毕业设计成果 3第二章废水的处理方案和工艺流程 42.1废水性质 42.1.1废水来源 42.1.2废水特点 42.2方案确定 52.3工艺流程 62.3.1具体工艺流程如下 62.3.2流程说明 7第三章构筑物的设计与计算 83.1格栅和筛网 83.1.1设计参数 83.1.2设计计算 83.1.3格栅示意图 103.1.4格栅机的选型 103.1.5筛网 103.2调节池 113.2.1加酸中和 113.2.2池体积算 113.2.3布气管设置 123.3提升泵房 153.4水解酸化池 153.4.1介绍 153.4.2池体积算 153.4.3布水配水系统 163.5生物接触氧化池 183.5.1介绍 183.5.2填料的选择与安装 193.5.3池体的设计计算 193.5.4曝气装置 203.5.5进出水系统 233.6竖流式二沉池 233.6.1构造 233.6.2设计计算 243.6.3进出口形式 263.6.4排泥方式 263.7混凝反应池 273.7.1混凝剂的选择 273.7.2配制与投加 273.7.3混合方式 273.7.4反应设备——机械絮凝池 273.8消毒接触池 293.8.1消毒剂的选择 303.8.2消毒设施计算 313.9可行性达标分析 31第四章污泥的处理与处置 334.1污泥浓缩 334.1.1污泥量计算及浓缩池的选择 334.1.2池体计算 334.2贮泥池 344.2.1贮泥池的作用 344.2.2其他设计参数 344.3污泥泵房设计 354.3.1污泥泵的选择 354.3.2泵房设计 354.4污泥脱水机房 354.4.1设备选型 354.5污泥管道 37第五章平面与高程布置 385.1平面布置 385.1.1平面布置的一般原则 385.1.2主要构筑物建和筑物的尺寸 395.2高程布置 405.2.1水头损失的计算 40第六章工程项目概预算 426.1工程投资概预算 426.1.1建设费用 426.1.2 设备费用 436.1.3管材附件费用 446.1.4其他费用 446.2劳动定员、运行管理 456.2.1劳动定员 456.2.2运行费用 45总结 47致谢 48参考文献 49前言随着染料纺织工业的迅速发展，染料品种和数量日益增加，印染废水已成为水系环境重点污染源之一。据不完全统计，全国印染行业每年排放印染废水约有0.6×109印染废水主要来自退浆、煮幼是、漂白、丝光、染色、印花、整理工段。生产工段的特点决定了印染废水具有“高浓度、高色度、高pH、难降解、多变化”，五大特征。针对印染废水的五大特征日前国内对印染废水的生化处理工艺通常采用“水解酸化+好氧氧化”工艺。20世纪80年代开发的水解酸化工艺，能使废水中的部分有机物得到降解，分子量明显减小，生物降解性能明显提高.能提高后续的好氧处理效果，尤其对悬浮性COD去除率较高，经水解处理后，溶解性有机物比例发生了变化，水解出水溶解性COD比例可提高一倍。此外，该工艺可减少系统污泥产最，便于维护管理.当处理要求不高时，好氧处理可优选接触氧化法，以节省资金且操作管理方便。第一章设计任务书1.1毕业设计题目武汉市某600m3/d毕业设计目的综合运用所学的基本理论、基本知识和基本技能，对污水处理工程进行设计，分析解决实际问题，进行工程师所必需的综合训练，在不同程度上提高研究、查阅文件、撰写论文或设计说明书、计算书及工程设计绘图的能力。1.3毕业设计任务根据印染废水的特点及相关资料进行废水处理工程设计，具体内容有：1、污水处理工艺设计；2、污水处理构筑物设计；1.4原始资料1.4.1进水水量600m3/d1.4.2进水水质该染整有限公司废水主要来自生产过程中的煮炼、漂白、染色及整理等工段，使用的主要染料为：分散染料占70%，活性、直接及其它染料占30%。使用的助剂有：纯碱、元明粉、柔软剂、洗涤剂、双氧水、硫酸等。其生产工序为：坯布-煮炼-漂白-染色-整理-成品。排水水质状况为：Q=600m3/d，COD=1200mg/L，BOD5=400mg/L，PH=9.0，SS=400mg/L，NH3-N=30，色度1.4.3排放标准出水水质:项目pHCODcr(mg/L)BOD5(mg/L)SS(mg/L)NH3-N(mg/L)色度(倍)水质6-9100307015501.4.4气象与水文资料：风向：主导风向SE。水文：全年降雨量为1000mm；全年最高气温41℃，最低-8℃，年平均气温为极限冻土深度为60cm。1.4.5厂区地形：水处理厂选址区域地势平坦，平均地面标高为80.00m（黄海绝对标高）。厂区征地面积约90m×65m。接纳管道管底标高比污水厂地平面低3m。地下水位1.5毕业设计成果1、污水处理厂总平面布置图，1张；2、各单项处理构筑物工艺施工图及细部详图4张；3、工程设计说明及计算一份。第二章废水的处理方案和工艺流程2.1废水性质2.1.1废水来源该厂生产废水主要来自前处理及染色两个工序，前处理一般包括退浆、煮炼、丝光、漂白等。棉及棉纺织、机织产品在制成织物时，为使丝线光滑，并提高其强度和耐磨性能，需对线纱进行上浆。而在织物染色前，为使纤维和染料更好的亲和，又需将织物上的浆料退掉，产生退浆废水。退浆废水有一定的粘性、且呈碱性、有机污染物含量随浆料品种而异，一般都较高。其中化学PVA属于难生物降解物质。煮炼、丝光均在碱性条件下进行，以去除织物纤维上含有的草刺、果胶、蜡脂等，并使织物的纹络更清晰，其产生的废水呈碱性、有机污染物含量亦比较高。棉及棉混纺织物染色所用染料主要为：活性染料，使用的助剂主要有：烧碱、纯碱、硫酸、食盐、表面活性剂、匀染剂等。2.1.2废水特点（1）印染废水不是“一种”废水，而是一个大类，不同纤维（棉、毛、丝、麻、涤纶、腈纶、氨纶、棉纶等），所采用染料不同（活性、阳离子、分散、靛兰、酸性染料等），前处理和染色工艺不同，所用的助剂也不同，其污染种类和浓度相差很大，所以处理工艺和所选参数差别很大，例如针织、丝绸、毛纺、牛仔染整相对污染较低，棉印染、化纤印染浓度很高，二者相差很大。（2）水量大：无论从单位产品排水量或全行业排水总量均如此。（3）以有机污染为主，但是可生化性（B/C）低，处理难度高。（4）属高浓度有机废水，其中某些工序属极高浓度，例如退浆、煮炼、碱减量工序。（5）废水中的污染物主要是前处理工艺中的纤维残余物（纤维屑、胶质、蜡等）、残留于废水中的染料、几乎全部助剂。（6）基本上都是有害物质（指长远影响小于有毒污染物质）。由于染料上染率都很高，残留的经过废水处理基本分解，部分工艺用络化合物，但量较少，一般经处理后能达到排放标准。（7）绝大部分废水呈碱性，色泽较深，尤其染整废水，颜色随染料而异。（8）温度高、难以生物降解：印染废水的水温通常为30—40℃，甚至高达50℃2.2方案确定通常印染废水的处理方法有：物理法、化学法、生物法以及联用方法等。其中物理法中应用最多的是吸附法，它具有费用低、脱色效果较好，但应对吸附染料后的吸附剂的再生及废吸附剂的处理还是存在不小问题；化学法所需投加药剂量大，但投资占地省；生物法是一种较为普遍的处理方法。目前，国内外对印染废水以生物处理为主，占80%以上，尤以好氧生物处理法占大多数。而随着染料浆料的成分日益复杂，单纯的好氧生物处理难度越来越大，出水难以达标。此外，好氧法的高运行费用及剩余污泥处理或处置问题历来是废水处理领域没有解决好的一个难题。由于上述原因印染废水的厌氧生物处理技术开始受到人们的重视。而随着废水排放标准要求越来越严格，单独的生物处理难以达到排放要求。结合实际情况，采用生物处理为主，再辅以化学处理技术，组成一个完整的综合治理流程，既保留了生物处理方法可去除较大量有机污染物和一定颜色的能力、且基本稳定的特点又发挥了物理化学法去除颜色和剩余有机污染物能力的特点，而且运行成本相对较低。本设计采用厌氧水解酸化处理技术作为好氧生物处理工艺的预处理，共同组成厌氧水解——好氧的生物处理——混凝沉淀工艺。其中水解酸化——好氧工艺有如下特点：（1）抗冲击负荷能力较强，可广泛应用于有机物浓度高、水质水量变化较大的工业废水的处理。（2）污水经水解酸化后，B/C的比值有所升高，使其可生化性提高，便于后续生化处理。（3）该工艺稳定性好，污泥沉降性好，受外界气温变化影响小，便于操作、管理。（4）填料挂膜容易，老化、脱落的生物膜随着水力冲刷、曝气搅动自动脱落。（5）剩余污泥量小，也不存在污泥膨胀问题，运行管理方便。（6）附着在填料表面的微生物量大、种类多，并形成了从细菌—原生动物—后生动物的食物链，微生物代谢活性强，出水水质良好。好氧生物处理方法主要有A/O法、生物接触氧化法。水解酸化——A/O工艺——混凝沉淀：废水经调节池进入水解酸化池，水解池中接触填料。由于废水中含有染料等难降解的物质，且色泽较深，在水解酸化池中，利用厌氧型兼性细菌和厌氧菌，将废水中高分子化合物断链成低分子链，复杂的有机物转变为简单的有机物，从而改善后续的好养生化处理条件。实践表明，水解酸化处理单元对活性染料废水具有较好的脱色作用。厌氧—好氧处理工艺，它在传统的活性污泥法好氧池前段设置了缺氧池，是微生物在缺氧、好氧状态下交替操作进行微生物筛选，经筛选的微生物不但可有效去除废水中的有机物，而且抑制了丝状菌的繁殖，可避免污泥膨胀现象。在生化处理后串联混凝沉淀物化处理系统，可进一步脱色和去除水中的COD，以确保处理水水质达标排放。水解酸化——生物接触氧化——混凝沉淀：水解酸化将污水中的染料、助剂、纤维类等难降解的苯环类或长链大分子物质分解为小分子物质，同时有效降解废水中的表面活性剂，较好的控制后续好氧工艺中产生的泡沫问题。经水解酸化器处理后的出水进入接触氧化池。接触氧化池内设有填料，部分微生物以生物膜的形式固着生长于填料表面，部分悬浮生长于水中，兼有活性污泥和生物滤池的特点。废水经水解和接触氧化处理后采用混凝沉淀工艺进一步去除色度和降低废水中的COD值。A/O法与接触氧化池在BOD去除率大致相同的情况下，后者BOD体积负荷可高5倍，所需处理时间只有前者的1/5。根据实际经验，接触氧化法具有BOD容积负荷高，污泥生物量大，相对而言处理效率较高，而且对进水冲击负荷（水力冲击负荷及有机浓度冲击负荷）的适应力强。维护管理方便，工艺操作简便，基建费用低。由于微生物是附着在填料上形成生物膜，生物膜的剥落与增长可以自动保持平衡，所以无需回流污泥，运转十分方便。其污泥产量远低于活性污泥法。综上所述，确定厌氧水解酸化——生物接触氧化——混凝沉淀组合方案。2.3工艺流程2.3.1具体工艺流程如下：储泥室污泥浓缩池竖流式二沉池接触氧化池混凝沉淀池脱水间水解酸化池调节池筛网储泥室污泥浓缩池竖流式二沉池接触氧化池混凝沉淀池脱水间水解酸化池调节池筛网细格栅鼓风机房消毒池污泥回流泵滤液2.3.2流程说明废水通过格栅、筛网去除较大的悬浮物和漂浮物后进入调节池,在此进行水量的调节和水质的均衡，同时加酸中和，然后用泵提升至水解酸化池,该池仅控制在酸性发酵阶段,以提高废水的可生化性;水解酸化出水流入接触氧化池,在接触氧化池内经微生物作用去除绝大部分的有机物和色度后入沉淀池,沉淀池的污泥部分回流到水解酸化池,在池内进行增溶和缩水体积反应,使剩余污泥大幅减少,剩余污泥经浓缩后可直接脱水。为了得到更好的水质,生化出水再经混凝沉淀进行深度处理,达标排放。二沉池的剩余污泥经浓缩后脱水，泥饼外运，浓缩池的上清液及脱水的滤液则回流至污水处理系统。第三章构筑物的设计与计算3.1格栅和筛网格栅和筛网作为废水的预处理设备，常设置在污水处理工艺流程中的核心处理设施之前，用以截留水中的较大悬浮物或漂浮物，以减轻后续处理构筑物的负荷，用来去除那些可能堵塞水泵机组管道阀门的较粗大的悬浮物，并保证后续处理设施能正常运行的装置。3.1.1设计参数（1）污水处理系统前格栅栅条间隙，应符合下列要求：人工清除25～40mm机械清除16～25mm最大间隙40mm（2）在小型污水处理厂或泵站前原格栅(每日栅渣量小于0.2m3（3）格栅倾角一般用45°～75°。（4）通过格栅的水头损失一般采用0.08～0.15m。（5）过栅流速一般采用0.6～1.0m/s,栅前流速一般为0.4～0.9m/s。3.1.2设计计算（1）水量日变化系数kk=2.7/Q0.11=2.7/(600000/86400)0.11=2.18（2）栅条间隙数n设栅前水深h=0.3m，过栅流速v=0.9m/s，栅条净间隙b=0.02m，格栅倾角α=75°n=Qmaxsina1/2/(bhv)n=0.015×（sin75°）1/2/(0.02×0.3×0.9)=2.73所以n取4个其中：Qmax——最大设计流量（m3/s）Qmax=600×2.18/86400=0.015m3（3）格栅槽宽度B栅条断面为锐边矩形断面，栅条宽度s=0.01mB=s×（n-1）+b×n=0.01×（4-1）+0.02×4=0.11m，（4）进水渠道渐宽部分的长度L1设进水渠道宽B1=0.11m，其渐宽部分展开角度α1=20°，则进水渠道内的流速v=Qmax/(h×B1)v=0.015/0.3/0.11=0.45m/s,介于0.4～0.9m/s,符合规范要求。L1=(B-B1)/2tgα1L1=（0.26-0.11）/2tg20°=0.22m（5）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度L2L2=L1/2=0.22/2=0.11m（6）通过格栅的水头损失h1设栅条断面为圆形，β=1.79阻力系数∮=β·(s/b)4/3h1=h0·k=∮·(v2/2g)·k·sina=1.79×（0.01/0.02)4/3×(0.92/19.6)×3×sin75°=0.085m满足水头损失0.08～0.15的要求。其中k为格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数，一般取3。（7）栅后槽总高度H设栅前渠道超高h2=0.3mH=h+h1+h2=0.3+0.085+0.3=0.685m（8）栅槽总长度L栅前渠道深H1=h+h2=0.3+0.3=0.6mL=l1+l2+0.5+1.0+H1/tgα=0.22+0.11+0.5+1.0+0.6/tg75°=2.24m（9）每日栅渣量W在格栅间隙20mm的情况下，设栅渣量为每1000m3污水产0.0即w1=0.07m3W=Qmax·w1×86400/(kz×1000)W=0.015×0.07×24×60×60/(2.18×1000)=0.042＜0.2m3所以用人工清渣,取两座格栅。3.1.3格栅示意图图3-1格栅3.1.4格栅机的选型参考《给水排水设计手册》第11册，选择旋转式固液分离机，其安装倾角为75°进水流速0.9m/s,水头损失<19.6kPa,栅条净距15～40mm,取两座。3.1.5筛网（1)选定网眼尺寸污水中悬浮物为纤维类物质，所以筛网的网眼应小于2000μm。（2)筛网种类根据生产的产品规格性能，选用倾斜式筛网，筛网材料为不锈钢。水力负荷0.6～2.4m3/(min·m2)（3)所需筛网面积A水力负荷：q=0.8m3/(min·m2)，Qmax=1308m面积：F=Qmax/q=0.91/0.8=1.设计取F=1.43.2调节池纺织印染厂由于其特有的生产过程，造成废水排放的间断性和多边性，是排出的废水的水质和水量有很大的变化。而废水处理设备都是按一定的水质和水量标准设计的，要求均匀进水，特别对生物处理设备更为重要。为了保证处理设备的正常运行，在废水进入处理设备之前，必须预先进行调节。为了调节水质，在调节池底部设置搅拌装置，常用的两种方式是空气搅拌和机械搅拌，选用空气搅拌，池型为矩形。3.2.1加酸中和废水呈碱性主要是由生产过程中投加的NaOH引起的，原水PH为9，即[OH-]=10-5mol/l,加酸量Ns为Ns=Nz·a·k/a=1308×103×10-5×40×10-3×1.24×1.1/20×1=0.036kg其中Ns——酸总耗量，kg/h；Nz——废水含碱量，kg/h；a——酸性药剂比耗量，取1.24k——反应不均匀系数，1.1～池体积算1）参数：废水停留时间t=8h，采用穿孔空气搅拌，气水比3.5：12)调节池有效体积VV=Qmaxt=54.5×8=436m33)调节池尺寸设计调节池平面尺寸为矩形，有效水深为4米，则面积F=V/h=436/4=109设池宽B=8m，池长L=F/B=109/8=13.625m,取保护高h1=0.6m，则池总高度H=h+h1=4+0.6=43.2.3布气管设置（1）空气量DD=D0Q=3.5×600=2100m3/d=1.75m式中D0——每立方米污水需氧量，3.5m3/m3（2）空气干管直径dd=（4D/v）1/2=[4×0.029/(3.14×6)]1/2=0.078m,取80mm。校核管内气体流速v'=4D/d2=4×0.029/(3.14×0.082)=6.07m/s在范围5～10m/s内。（3）支管直径d1空气干管连接两支管，通过每根支管的空气量qq=D/2=0.029/2=0.015m则只管直径d1=（4q/v1）1/2=[4×0.015/(3.14×3)]1/2=0.079m,取80校核支管流速v1'=4q/d12=4×0.015/(3.14×0.0802)=2.98m在范围1～3m/s内。（4）穿孔管直径d2沿支管方向每隔2m设置两根对称的穿孔管，靠近穿孔管的两侧池壁各留1m，则穿孔管的间距数为(L-2×1)/2=（14-2）/2=6,穿孔管的个数n=(6+1)×2×2=28。每根支管上连有14根穿孔管。通过每根穿孔管的空气量q1=q/28=0.018/14=0.0013则穿孔管直径d2=（4q1/v2）1/2=[4×0.0013/(3.14×5)]1/2=0.018m，取校核流速v2'=4q1/d22=4×0.0013/(3.14×0.022)=4.14m/s在范围3～5m(5）孔眼计算孔眼开于穿孔管底部与垂直中心线成45°处，并交错排列，孔眼间距b=80mm，孔径=3mm，每根穿孔管长L=2m，那么孔眼数m=L/b+1=2/0.08+1=26个孔眼流速v3=4q1/2m=4×0.0013/(3.14×0.0032×26)=7.07m符合5～10m/s的流速要求。(6）鼓风机的选型①空气管DN=72mm时，风管的沿程阻力hh1=iLαTαP=11.5×38.6×1.00×1.0=443.9Pa式中i——单位管长阻力，查《给水排水设计手册》第一册，i=11.5Pa/mL——风管长度，mαT——温度为20℃时，空气密度的修正系数为1.00αP——大气压力为0.1MPa时的压力修正系数为1.0风管的局部阻力h2=ξv2/2g=3.0×7.592×1.205/(2×9.8)=6.12Pa式中ξ——局部阻力系数，查《给水排水设计手册》第一册得3.0v——风管中平均空气流速，m/sρ——空气密度，kg/m3②空气管DN=20mm时，风管的沿程阻力h1h1=iLαTαP=60.7×104×1.00×1.0=6312.8Pa式中i——单位管长阻力，查《给水排水设计手册》第一册，i= 60.7Pa/mL——风管长度，mT——温度为20℃时，空气密度的修正系数为1.00P——大气压力为0.1MPa时的压力修正系数为1.0风管的局部阻力h2=24×ξv2/2g=24×3.4×7.952×1.205/(2×9.8)=317.1Pa式中ξ——局部阻力系数，查《给水排水设计手册》第一册得3.4v——风管中平均空气流速，m/sρ——空气密度，kg/m3风机所需风压为443.9+6.12+6312.8+317.1=7080Pa≈7.08KPa。综合以上计算，鼓风机气量12.15m3/min，风压7.08KPaSSR型罗茨鼓风机主要用于水处理，气力输送，真空包装，以输送清洁不含油的空气。其进口风量1.18～26.5m3结合气量1.75×104m3表3-1SSR型罗茨鼓风机规格性能型号口径A转速r/min风量m3/min压力kPa轴功率Kw功率Kw生产厂SSR5章丘鼓风机厂3.3提升泵房水泵的选择①设计水量为600m3/d，设离心泵2台Q=600/24=29.2m3/h,所需扬程为②型号：50WQ/D242-1.5主要性能参数：流量：30m3功率：1.5kw转速：2840r/min泵重：58kg排出口径：50m3.4水解酸化池3.4.1介绍水解工艺是将厌氧发酸阶段过程控制在水解与产酸阶段。它取代功能专一的初沉池，对各类有机物去除率远远高于传统初沉池。因此，从数量上降低了后续构筑物的负荷。此外，利用水解和产酸菌的反应，将不溶性有机物水解成溶解性有机物、大分子物质分解成小分子物质，提高污水的可生化性，减少污泥产量，使污水更适宜于后续的好氧处理，可以用较短的时间和较低的电耗完成净化过程。3.4.2池体积算（1）池表面积FF=Qmaxq=（1308/24）×1.0=54.5其中Qmax——最大设计流量（m3/h）q——表面负荷，一般为0.8～1.5m3/(m2.h),取（2）有效水深hh=qt=1.0×4=4停留时间t一般在4～5h，本设计采用4h。（3）有效容积VV=Fh=54.5×4=218m设池宽B=8mL=F/B=54.5/8=6.8m取（4）池体总高HH=h+h2=4+0.3=4.3m其中h2是超高，取0.3m3.4.3布水配水系统（1）配水方式本设计采用大阻力配水系统，为了配水均匀一般对称布置，各支管出水口向下距池底约20cm，位于所服务面积的中心。查《曝气生物滤池污水处理新技术及工程实例》其设计参数如下：表3-2管式大阻力配水系统设计参数表干管进口流速1.0～1.5m/s开孔比0.2﹪～0.25﹪支管进口流速1.5～2.5m/s配水孔径9～12mm支管间距0.2～0.3m配水孔间距7～30mm（2）干管管径的设计计算Qmax=1308m3/d=54.5m3/h=0.015m3/s,干管流速v1=则干管横截面面积A=Qmax/v1=0.015/1.2=0.013m管径D1D1=(4A/)1/2=（4×0.013/3.14）1/2=0.128由《给排水设计手册》第一册选用DN=200mm的钢管校核干管流速：A=πD12/4=3.14×0.1282/4=0.015m2v1'=Qmax/A=0.015/0.015=1.2m/s,介于1.0～1.5m/s之间（3）布水支管的设计计算a．布水支管数的确定取布水支管的中心间距为0.3m，支管的间距数n=L/0.3=22/0.3=73.3≈73个，则支管数n=2×（73-1）=144根b．布水支管管径及长度的确定每根支管的进口流量q=Qmax/n=0.015/144=0.000126m3/s,支管流v2=则D2=（4q/πv2）1/2=[4×0.000126/(3.14×2.0)]1/2=0.0089m,取D2=10mm校核支管流速：v2'=4q/πD22=4×0.000126/(3.14×0.010)=1.61m/s,在设计流速1.5～2.5m/s之间，符合要求。（4）出水孔的设计计算一般孔径为9～12mm，本设计选取孔径9mm的出水孔。出水孔沿配水支管中心线两侧向下交叉布置，从管的横截断面看两侧出水孔的夹角为45°。又因为水解酸化池的横截面积为10×18=180m2，去开孔率0.2﹪，则孔眼总面积S=180×0.2﹪=配水孔眼d=9mm，所以单孔眼的面积为S1=πd2/4=3.14×0.0092/4=6.36×10-5所以孔眼数为0.36/（6.36×10-5）=5662个，每个管子上的孔眼数是5662/144=39个。3.5生物接触氧化池3.5.1介绍生物接触氧化也称淹没式生物滤池，其反应器内设置填料，经过充氧的废水与长满生物膜的填料相接触，在生物膜的作用下，废水得到净化。其基本结构如图：图3-2生物接触氧化池示意图（2）基本工艺生物接触氧化法通常分为一段法、二段法和多段法。而目前使用较多的是推流法。推流法是将一座生物接触氧化池内部分格，按推流方式进行。氧化池分格可使每格微生物与负荷条件（大小、性质）相适应，利于微生物专性培养驯化，提高处理效率。出水出水原水原水图3-3推流式接触氧化池3.5.2填料的选择与安装（1）填料的选择结合实际情况，选取孔径为25mm的的玻璃钢蜂窝填料，其块体规格为800×800×230mm，空隙率为98.7﹪，比表面积为158m2/m3,壁厚0.2mm（2）安装蜂窝状填料采用格栅支架安装，在氧化池底部设置拼装式格栅，以支持填料。格栅用厚度为4～6mm的扁钢焊接而成，为便于搬动、安装和拆卸，每块单元格栅尺寸为500mm～1000mm。3.5.3池体的设计计算（1）有效容积VV=24Q(La-Lt)/M=24×25（0.8-0.45）/2.2=95.5m其中Q——平均日废水量m3/d，600m3/d=La——进水COD的浓度mg/l，La=800mg/LLt——出水COD的浓度mg/l，Lt=450mg/LM——容积负荷，取2.2kgCOD/(m3·d)（2）氧化池总面积FF=V/H=95.5/3=31.8mH——填料总高度，一般取3m（3）氧化池格数nn=F/fn=31.8/9=3.5取4格f——每格氧化池面积，≤25m2采用氧化池平面尺寸采用3m×3m=9m（4）校核接触时间t=nfH/Q=4×9×3/25=4.3h>2h合格（5）氧化池总高度H0H0=H+h1+h2+（m-1）h3+h4=3+0.5+0.4+（3-1）×0.3+1.5=6.0m其中h1——保护高，0.5～0.6mh2——填料上水深，0.4～0.5mh3——填料层间隙高，0.2～0.3mh4——配水区高，不进检修者为0.5m，进入检修者为1.5mm——填料层数，取3污水在池内的实际停留时间t'=nf（H0-h1）/Q=4×9×(6.0-0.5)/25=7.92h.（6)需氧量DD=D0Q =15×600=9000mD0——每立方米污水需氧量，15～20m3/m每格氧化池所需空气量D1=D/4=9000/4=2250m（7)填料总体积V’选用直径为25mm的蜂窝型玻璃钢填料V'=nfH=4×9×3=108m33.5.4曝气装置曝气装置是氧化池的重要组成部分，与填料上的生物膜充分发挥降解有机污染物物的作用、维持氧化池的正常运行和提高生化处理效率有很大关系，并且同氧化池的动力消耗密切相关。按供气方式，有鼓风曝气、机械曝气和射流曝气，目前国内用得较多得是鼓风曝气。这种方法动力消耗低，动力效率较高，供气量较易控制，但噪声大。鼓风充氧设备采用穿孔管，孔眼直径为4～6mm，空口速度为5～10m/s，氧的利用率为6～7﹪。选用大阻力系统，布气比较均匀，安装方便，一次投资省。（1）总需氧量DD=D0Q=15×600=9.0×103m3/d=7.5m式中D0——每立方米污水需氧量，15～20m3/m3（2）空气干管直径dd=（4D/πv）1/2=[4×0.125/(3.14×12)]1/2=0.115m=115mm校核管内气体流速v'=4D/πd2=4×0.125/(3.14×0.1202)=11在范围10～15m/s内。（3）支管直径d1池体分为4格，每格连一根支管，通过每根支管的空气量qq=D/4=0.125/4=0.042md1=（4q/πv1）1/2=[4×0.042/(3.14×6)]1/2=0.094m,取校核支管流速v1'=4q/d12=4×0.042/(3.14×0.0952)=5.93m/s在范围5～10m/s内。（4）穿孔管直径d2沿支管方向每隔750mm设置两根对称的穿孔管，每根支管上连接3根穿孔管，通过每根穿孔管的空气量qq1=q/3=0.042/3=0.014则小支管直径d2=（4q1/πv2）1/2=[4×0.014/(3.14×4)]1/2=0.068m，取75mm孔眼直径采用Φ=3mm，间距为750mm，每根穿孔管上的孔眼数为2，孔眼流速v3=4q1/2πΦ2=4×0.014/(2×3.14×0.032)=9.9m/s符合5～10m/s的流速要求。（5)风机选型①空气管DN=250mm时，风管的沿程阻力h1h1=iLαTαP=5.9×20.4×1.00×1.0=120.36Pa式中i——单位管长阻力，查《给水排水设计手册》第一册，i=5.9Pa/mL——风管长度，mαT——温度为20℃时，空气密度的修正系数为αP——大气压力为0.1MPa时的压力修正系数为1.0风管的局部阻力h2=ξv2ρ/2g=3.32×6.172×1.205/(2×9.8)=6.44Pa式中ξ——局部阻力系数，查《给水排水设计手册》第一册得3.32v——风管中平均空气流速，m/sρ——空气密度，kg/m3②空气管DN=125mm时，风管的沿程阻力h1h1=iLTP=3.65×34×1.00×1.0=124.1Pa式中i——单位管长阻力，查《给水排水设计手册》第一册，i=3.65Pa/mL——风管长度，mαT——温度为20℃αP——大气压力为0.1MPa时的压力修正系数为1.0风管的局部阻力h2=32×ξv2ρ/2g=32×3.33×5.452×1.205/(2×9.8)=161.5Pa式中ξ——局部阻力系数，查《给水排水设计手册》第一册得3.33v——风管中平均空气流速，m/sρ——空气密度，kg/m3风机所需风压为120.36+6.44+124.1+161.5=412.4Pa综合以上计算，鼓风机气量12.15m3选R系列标准型罗茨鼓风机，型号为SSR—150表3-3SR型罗茨鼓风机规格性能型号口径A转速r/min风量m3/min压力KPa轴功率Kw功率Kw生产厂RMF-24025098078.09.81922沙鼓风机厂3.5.5进出水系统由于氧化池的流态基本上是完全混合型，因此对进出水的要求并不十分严格，满足下列条件即可：进、出水均匀，保持池内负荷均匀，方便运行和维护，不过多地占用池的有效容积等。当处理水量为1308m3/d时，采用廊道布水，廊道设在氧化池一侧，宽度取0.4m，出水装置采用周边堰流的方式。出水管道3.6竖流式二沉池3.6.1构造选用竖流式较合适，其排泥简单，管理方便，占地面积小。竖流式沉淀池，按池体功能的不同把沉淀池分为进水区、沉淀区、出水区、缓冲区和污泥区等五部分。废水由中心管上部进入，从管下部溢出，经反射板的阻拦向四周分布，然后在由下而上在池内垂直上升，上升流速不变。澄清水由池周边集水堰溢出。污泥贮存在池底泥斗内，由动力系统提升至污泥管支管外排。示意图如下：图3-4二沉池剖面草图图3-4二沉池剖面草图图3-4竖流式二沉池示意图3.6.2设计计算（1）每座沉淀池承受的最大水量qmax=Qmax/n=0.015/1=0.015m3f=qmax/v0=0.015m3/s/0.030=0.50m其中Qmax——最大设计流量，m3/sv0——中心管内流速，不大于30mm/s，取30mm/sn——沉淀池个数，采用1座（2）中心管直径d0d0=（4f/π）1/2=(4×0.50/3.14)1/2=0.87m,取为1.0m校核中心管流速f'=πd02/4=3.14×1.002/4=0.64m2v0'=qmax/f'=0.015/0.64=28mm/s满足要求。（3）中心管喇叭口与反射板之间的缝隙高度h3h3=qmax/v1πd1=0.018/(0.015×3.14×1.35)=0.28m其中v1——污水由中心管喇叭口语反射板之间的缝隙流出的速度，设v1=0.015m/sd1——喇叭口直径，取1.35m（4）沉淀部分有效断面积F表面负荷设q为1.5m3/(m2F=qmax/v=0.015/0.0005=30mv——污水在沉淀池中的流速，取v=0.5（5）沉淀池直径DD=[4(F+f)/π]1/2=[4×(30+0.5)/3.14]1/2=6.2m,取D=6m（6）沉淀部分有效水深h2停留时间t为2h，则h2=3600vt=0.0005×2×3600=3.6mD/h2=6/3.6<3，满足要求。（7）校核集水槽出水堰负荷：集水槽每米出水负荷为qmax/πD=15/3.14×6=0.96L/(s·m)<2.9L/(s·m)符合要求（8）沉淀部分所需总容积：W=qmax（C1–C2）T×20×60×60×100/r（100-P0）=42.4m3污泥含水率P0=99.5%进水悬浮物浓度C1=43.9出水悬浮物浓度C2=12两次清除污泥间隔时间T=2dr—污泥的容量（kg/m3），取1000kg/m3Kz—生活污水流量总变化系数每个池子所需污泥容积为42.4/1=10.6m（9）圆截锥部分容积V贮泥斗倾角取45°h5=（R-r）tg45°=(3-0.2)×1=2.8mV1=πh5(R2-r2)/3=3.14×2.8×(32-0.22)/3=37.5m3>10.6m其中R——圆截锥上部半径r——圆截锥下部半径h5——圆截锥部分的高度（10）沉淀池总高度H设超高h1和缓冲层h4各为0.3m，则H=h1+h2+h3+h4+h5=0.3+3.6+0.28+0.3+2.8=7.283.6.3进出口形式沉淀池的进口布置应做到在进水断面上水流均匀分布，为避免已形成絮体的破碎，本设计采取穿孔墙布置。沉淀池出口布置要求在池宽方向均匀集水，并尽量滗取上层澄清水，减小下层沉淀水的卷起，采用指形槽出水。进出水管道取DN=200mm3.6.4排泥方式选择多斗重力排泥，其排泥浓度高、排泥均匀无干扰且排泥管不易堵塞。由于从二沉池中排出的污泥含水率达99.6﹪，性质与水相近，故排泥管采用200mm3.7混凝反应池3.7.1混凝剂的选择本设计采用混凝沉淀处理，通过水中加入混凝剂达到去除各种悬浮物，降低出水的浊度和色度。结合实际情况，对比分析常用混凝剂，选用聚合氯化铝（PAC）。其特点是：碱化度比其他铝盐铁盐混凝剂低，对设备腐蚀较小混凝效率高耗药量少,絮体大而重，沉淀快。聚合氯化铝受温度影响小，适用于各类水质。3.7.2配制与投加配制方式选用机械搅拌。对于混凝剂的投加采用湿投法，湿投法中应用最多的是重力投加。即利用重力作用，将药液压入水中，操作简单，投加安全可靠。3.7.3混合方式混合方式设计的一般原则：混合的速度要快并在水流造成剧烈紊流的条件下加入药剂，混合时间控制在10～30s，适宜的速度梯度是500～1000s-1。混合池和后续处理构筑物之间的距离越近越好。尽可能与构筑物相连通。3.7.4反应设备——机械絮凝池机械絮凝主要优点是能够适应水量变化，水头损失少，如配上无极变速传动装置，更易使絮凝达到最佳状态。按照搅拌轴的安放位置，机械絮凝池可分为水平轴式和垂直轴式，此次设计选用垂直轴式。（1）絮凝池尺寸絮凝时间T取20min，絮凝池有效容积：W=QmaxT/n60=65.4×20/（1×60）=21.8m3其中Qmax——最大设计水量，m3/hQmax=1308m3/d=65.4mn——池子座数，1为配合沉淀池尺寸，絮凝池分为两格，每格尺寸2.5×2.5m。絮凝池水深：H=W/A=21.8/(2×2.5×2.5)=1.8m絮凝池取超高0.3m，总高度为2.1m。絮凝池分格隔墙上过水孔道上下交错布置，每格设一台搅拌设备。为加强搅拌设备，于池子周壁设四块固定挡板。（2）搅拌设备①叶轮直径取池宽的80﹪，采用2.0m。叶轮桨板中心点线速度采用：v1=0.5m/s，v2=0.35m/s；桨板长度取l=1.4m（桨板长度与叶轮直径之比l/D=1.4/2=0.7）；=桨板宽度取b=0.12m，每根轴上桨板数8块，内外侧各4块。装置尺寸详见图3-6。旋转桨板面积与絮凝池过水断面积之比为8×0.12×1.4/(2.5×5)=10.7﹪四块固定挡板宽×高为0.2×1.2m。其面积于絮凝池过水断面积之比为4×0.2×1.2/(2.5×5)=7.7﹪桨板总面积占过水断面积为10.7﹪+7.7﹪=18.4﹪,小于25﹪的要求。图3-5垂直搅拌设备②叶轮桨板中心点旋转直径D0D0=[（1000-440）/2+440]×2=1440mm=1.44m叶轮转速分别为n1=60v1/πD0=60×0.5/(3.14×1.44)=6.63r/min;w1=0.663rad/sn2=60v2/πD0=60×0.35/(3.14×1.44)=4.64r/min；w2=0.464rad/s桨板宽厂比b/l=0.12/1.4<1,查阻力系数Φ表3-4阻力系数b/l小于11～22.5～44.5～1010.5～18大于18Φ91.291.42Φ=1.10k=Φρ/2g=1.10×1000/(2×9.8)=56桨板旋转时克服水的阻力所耗功率：第一格外侧桨板:N01'=yklw13（r24-r14）/408=4×56×1.4×0.663(14-0.884)/408=0.090kw第一格内侧桨板：N01''=4×56×1.4×0.963（0.563-0.443）/408=0.014kw第一格搅拌轴功率：N01=N01'+N01''=0.090+0.014=0.104kw同理，可求得第二格搅拌轴功率为0.036kw③设两台搅拌设备合用一台电动机，则混凝池所耗总功率为∑N0=0.104+0.036=0.140kw电动机功率（取1=0.75，2=0.7）：N=0.140/(0.75×0.7)=0.26kw④核算平均速度梯度G及GT值（按水温20℃计，µ=102×10-6kg·s/m3）第一格：G1=（102N01/µW1）1/2=[102×0.104×106/(102×27.5)]1/2=62s第二格：G2=（102N02/µW2）1/2=[102×0.036×106/(102×27.5)]1/2=36s-1絮凝池平均速度梯度：G=（102N0/µW）1/2=[102×0.140×106/(102×55)]1/2=50s-1GT=50×20×60=6.0×104经核算，G和GT值均较合适。3.8消毒接触池污水经过以上构筑物处理后，虽然水质得到了改善，细菌数量也大幅度的减少，但是细菌的绝对值还十分可观，并有存在病原菌的可能。因此，污水再排入水体前，应进行消毒处理。3.8.1消毒剂的选择目前常用的污水消毒剂是液氯，其次是漂白粉、臭氧、次氯酸钠、氯片、氯氨、二氧化氯和紫外线等。其中液氯效果可靠、投配设备简单、投量准确、价格便宜。其他消毒剂如漂白粉投量不准确，溶解调制不便。臭氧投资大，成本高，设备管理复杂。其他几种消毒剂也有很明显的缺点，他们的比较见下表3-5。所以目前液氯仍然是消毒剂首选。本设计中选用液氯作为消毒剂。表3-5各种消毒方法比较消毒剂优点缺点适用条件液氯效果可靠、投配简单、投量准确，价格便宜氯化形成的余氯及某些含氯化合物低浓度时对水生物有毒害，当污水含工业污水比例大时，氯化可能生成致癌化合物适用于，中规模的污水处理厂漂白粉投加设备简单，价格便宜同液氯缺点外，沿尚有投量不准确，溶解调制不便，劳动强度大适用于出水水质较好，排入水体卫生条件要求高的污水处理厂臭氧消毒效率高，并能有效地降解污水中残留的有机物，色，味，等，污水中PH，温度对消毒效果影响小，不产生难处理的或生物积累性残余物投资大成本高，设备管理复杂适用于出水水质较好，排入水体卫生条件要求高的污水处理厂次氯酸钠用海水或一定浓度的盐水，由处理厂就地自制电解产生，消毒需要特制氯片及专用的消毒器，消毒水量小适用于医院、生物制品所等小型污水处理站3.8.2消毒设施计算1．设计参数设计流量：Q′=600m3/d×2.18=0.015水力停留时间：T=8h=480min设计投氯量为：ρ＝4.0mg/L有效水深：h=2超高:h2=0.3m隔板间隔：b=0.32．设计计算（1）接触池容积：V=Q′T=0.015×10-3×60×480=0.接触池表面积AA=V/h=0.432/2=0.216隔板数采用2个，则廊道总宽为B＝（2+1）×0.3＝0.9m取接触池长度L=A/B=0.216/1=0.216m取1m实际消毒池容积为V′=BLh=1×1×2=2m池深取2＋0.3＝2.3m(0.3m为超高)（2）加氯量计算：设计最大加氯量为ρmax=4.0mg/L,每日投氯量为ω＝ρmaxQ=4130810-3=5.23kg/d安排人工定期加氯3.9可行性达标分析处理单元指标CODBODSSNH3-N色度细格栅和筛网进水120040040030350出水120040020030350去除率0%0%50%00调节池进水120040020030350出水120040017530350去除率0%0%12.5%00水解酸化池进水120040017530350出水72022010015150去除率40%45%42%057%生物接触氧化池进水72022010015150出水144446015120去除率80%80%40%020%竖流式二沉池池进水144446015120出水140403515110去除率3%9%42%08%混凝沉淀池进水140403515110出水10030301545去除率28%25%14%059%接触消毒池进水10025301545出水10025301540去除率000011%排放标准≤100≤30≤70≤5≤50第四章污泥的处理与处置4.1污泥浓缩4.1.1污泥量计算及浓缩池的选择由出水效果可知，二沉池进水COD浓度为500mg/L,混凝池出水COD浓度为40mg/L,整体去除效率=（500-40）/500=92﹪。按每去除1kgCOD产生0.3kg污泥，整套工艺产生的污泥质量为1308×103×500×10-6×0.92×0.3=180.5kg/d。因为从混凝池排出的污泥的含水率为99.4﹪，则每天产生的湿污泥量Q=180.5/[1000×(1-99.4%)]=30.1m污泥浓缩主要有重力浓缩、气浮浓缩和离心浓缩三种工艺形式。目前国内以重力浓缩为主，其操作简便，维护、管理及动力费用低。根据运行方式不同重力浓缩分为连续式和间歇式，前者适用于大、中型污水处理厂，后者应用于小型污水厂。结合实际情况，选用间歇式重力浓缩池。4.1.2池体计算（1）浓缩池总面积AA=QC/M=30.1×8/35=6.88m2式中C——污泥固体浓度，8g/LM——浓缩池污泥固体通量，30～60kg/(m2·d),取35kg/(m2·d)（2）单池面积A1A1=A/n=6.88/1=6.88m2,取式中n——浓缩池个数（3）浓缩池直径DD=(4A1/π)1/2