《基于水解酸化+生物接触氧化法的工业生产污水处理厂工艺设计》7400字

基于水解酸化+生物接触氧化法的工业生产污水处理厂工艺设计摘要当今，由于市场经济的兴起和高速增长，大量企业产生的废弃物不断增多，污染日益严重，加大工业污水处理的资金投入势在必行。现拟设计为一个工业污泥处理厂，总处理容量大小约为2000m3/d，本设计中所选择的方式为水解酸化工艺+生物接触氧化工艺，该方法具有投入较省、处理效率较好、操作要求简单、以及出水水质较稳定的优势，是一个实用性的处理工业污泥的好办法。本设计中包括了污水处理方案的确定过程，对整个流程进行了详尽的阐述与描述，包括整个流程的所有单体的设计，以及图纸的绘制等。关键词：污水处理；工业废水；水解酸化；生物接触氧化法；目 录引言 1一、设计任务书 2（一）设计题目 2（二）设计资料 2（三）设计内容 2（四）设计成果 3二、污水处理工艺 4（一）污水处理工艺流程 4（二）工艺流程说明 5三、构筑物的设计及计算 6（一）溢流井 6（二）格栅 6（三）沉砂池 9（四）水解酸化池 11（五）生物膜法生物池生物接触氧化池 13（六）二沉池一竖流式沉淀池 15（七）接触消毒池 17（八）污泥脱水处理设施 20四、平面布置及高程布置 23五、附图 24参考文献 26引言以活性污泥法为代表的好氧技术首次在一些工程中得到应用。普通活性污泥的应用很难满足处理要求。另外，活性污泥法操作困难，残留污泥量大，污泥处理成本高[1]。但随着生物技术的进步，新的处理工艺（SBR、CASS、接触氧化、UASB等）在污水处理中得到了广泛的应用。这些工艺克服了一般活性污泥法的缺点，解决了投资大、不适合大规模应用的问题。近年来，厌氧-好氧工艺联合处理生物制药废水取得了良好的效果。经过厌氧处理后，废水的可生化性得到一定程度的改善，一些难生化的物质会被降解成小分子，污水经好氧处理后，有机质完全降解[2]。

水解氧化过程是不完全的厌氧过程，避免了要求严格、难以控制的甲烷生产过程，降低了环境要求，简化了操作系统，减少了投资。近年来，在水解氧化技术的许多处理中，这些应用的结果表明，水解氧化技术是经济的、可执行的、高浓度的有机废水处理难以分解的技[3]。以及适合我国国情的高效污水处理技术。接触氧化法是一种易于使用的膜处理方法，可使得废水被高效降解与处理。与活性污泥技术相比，它具有无污泥膨胀的处理、最小的污泥产生等优点[4]。但是，填充物料的选择对处理效果有很大的影响，同时工程价格也增加了。一、设计任务书（一）设计题目某工业生产污水处理厂工艺设计。（二）设计资料1.水量及水质（1）设计水量。（2）设计进出水水质见表1。表１工业生产废水处理设施的设计进水和出水的质量水质指标CODCr/（mg/L）BOD5/（mg/L）SS/（mg/L）NH3-N/（mg/L）TN/（mg/L）TP/（mg/L）pHT/（0C）进水水质860300200152016～912～25出水水质100207015200.56～912～25（三）设计内容1.工艺流程选择

（1）在这项工作中讨论了目前的有机废水处理程序，以及各废水处理设施的作用和相互作用。（2）设计数据被用来建立设计工艺流程。（3）每个处理构筑物的处理效率的计算与校核。

2.平面和立面的布局（1）在此基础上根据植物气象、工程地质、结构形式、网络等确定设计平面布局。（2）讨论高度布局的概念，并利用这些信息确定本设计的高度布局。（3）为了尽可能地节约土地，水平和高度布局应彻底解决工艺布局需求与设备实际可用面积之间的联系。3.结构工艺设计的计算（1）确定主要结构的形式和工艺尺寸。（2）计算容量和选择主要配套设备。（四）设计成果（1）计算说明。（2）污水处理厂的平面图。（3）污水处理厂的流程图。污水处理工艺污水处理工艺流程本次设计工艺流程如图1所示。溢流井溢流井工业污水

中格栅中格栅提升泵房提升泵房细格栅细格栅 栅渣外运平流式沉砂池平流式沉砂池 砂外运水解酸化池水解酸化池生物接触氧化池生物接触氧化池 回竖流式二沉池 流竖流式二沉池 污 泥 剩余污泥污泥浓缩池污泥浓缩池接触消毒池接触消毒池呈液态的氯气板框压滤机 滤饼板框压滤机 外运达标排放图1某工业生产污水处理工艺流程（二）工艺流程说明将室内各种水收集到自喷井内，改变水流方向，保证水流稳定，起到缓冲作用。人工细网可以堵塞污水管道中相对较小的悬浮物或漂浮物，避免堵塞设备；管网水箱的出水进入管网的水平空腔，有助于去除废水中的无机颗粒。水平格室通道连续流入水解氧化槽。大量丝状真菌可以形成三维结构的封闭生物网络，具有高洗净效果，废物垂直流入二沉池。可加入一定量的混凝剂，以利于土壤和水的分布。最后，将水排入标准容器。此外，垂直流的二沉池底部通过污泥切割器进入土壤浓缩池。污泥浓缩池的泥浆被干燥，并从板上的压力和框架上的过滤器中排出。过滤器返回处理容器，并作为固体废物运输至仓库[5]。三、构筑物的设计及计算（一）溢流井1.溢流井的作用

该井的目的是收集各种形式的内陆水，以转移和稳定河流。一些被污染的水样被注入通往污水处理厂的水井中。如果没有这样的井，那么通往处理厂的每条管道都必须是开放的，必须利用前进井来拦截污水。从处理厂到处理厂的管道数量将急剧减少，这是由于各种原因停止打井之前产生的管道横截面[6]。2.溢流井的设计及计算

设计流量为：

公式中：K为变化系数，取为。

取为设计坡面与水准面的夹角，填充度。设计管道直径：由，得。因填充度，所以取为设计进水管道直径。溢流井的直径为。（二）格栅1.格栅的作用

格栅被用来防止泵组、曝气机、管道阀门、配水装置和处理结构的输入和输出处的倒流和阻塞，以及减少处理后的浮渣并确保污水处理厂的正确运作[7]。

2.格栅的设计原则

（1）人工排渣和机械排渣是格栅排渣的两种类型，其中机械排渣最为常见。（2）一般来说，机械排渣不应少于2个单位。（3）通道前的格栅速率一般为0.3～0.8m/s。（4）格栅上的速率一般为0.5～1.1m/s。（5）格栅的倾斜角度通常在50°～80°之间。（6）通过格栅的平均水头损失为0.07～0.16m。

3.格栅中各结构设计计算

（1）中格栅

①可用的通道数量、通道的有效灌注深度、废水的流动速率：②格栅的间隙数量。

设为光栅槽宽度，为光栅条宽度，为光栅条间隙宽度。由，得，则，取为。③栅槽的整体高度为：

公式中：

h水在格栅前的全部深度（m）。h1栅栏上的水头损失（m），假设为。h2栅栏前的渠道整体高程（m），假设为。

④栅槽的整体长度为：L&=公式中：L1进水渠道渐宽部分长度（m），L2格栅通道的长度加上输出通道的渐变部分的长度（m），通常给定为。H1格栅前的通道总高度（m），假设为。a1进气道的膨胀角（°），设定为。B1进气道的总宽度（m），为。

⑤每日栅渣量为：公式中：

W1栅栏污泥量（m3栅栏污泥/103m3出水）。K总假设为，即工业废水流量的累积变异系数。

中格栅尺寸为

（2）细格栅。

①格槽宽度。

设栅槽宽度，栅条宽度，栅条间隙宽度。由，得，则，取为。②栅槽总高度为：

。

③栅槽总长度为：

L&=l公式中：L1进水渠道渐宽部分长度（m），；L2格栅通道的长度加上输出通道的渐变部分的长度（m），通常给定为。H1格栅前的通道总高度（m），假设为。a1进气道的倾斜度（°），设定为。B1进气道的整体宽度（m），为。④每日栅渣量为：公式中：

W1栅栏污泥量（m3栅栏污泥/103m3出水）。K总假设为，即工业污水流量的总变化系数。细格栅尺寸为。（三）沉砂池1.沉砂池的结构和作用

砂沉淀池用于净化废水中强无机纳米颗粒，如烟尘和淤泥，而不影响接下来处理程序的稳定运作，最受欢迎的沉淀池类型是对流沉淀池、臭氧沉淀池和旋转沉淀池，对流式沉淀池是早期突出的废水处理技术。本工艺选用的沉砂池为水平流沉砂池，能更好地屏蔽无机粒子，满足此设计的降解需求。2.沉砂池中各结构的设计规范与计算（1）水平速率与设计速率相同。最大速率为，而最小速率为。由于速率的巨大差异，无机颗粒会下沉，而生物颗粒不会。（2）在最大设计速率下，水箱中的污水必须至少保留三十秒，一般为20～60s。（3）设计的有效水深不得超过1.3m，每个单元的宽度不应小于0.5m。（4）沙池的最低高度必须是0.25m[8]。3.沉砂池结构的设计计算

（1）沉砂池整体长度为：（2）水流断面面积为：（3）沉砂池总宽度为：

取为，每格宽，则（4）有效水深为：沉砂斗容积为：

公式中：X1沉砂容量，取为；

T间隔时间（d），取为；

K总整体变化系数，取为。

（6）每个沉砂斗容积V0（有两个）（7）沉砂斗体积

为水准面的宽度，55°为坡面与水准面的夹角，为沉砂斗整体的高程，则沉砂斗开口大小为：

沉砂斗的大小V为：大于V0=0.03m3，符合设计要求。

（8）沉砂室高度

沉砂室的宽度，则：

沉砂室高度为：

（9）沉砂池总高度则沉砂池总高度为：h1为超高，取为。平流式沉砂池尺寸为。（四）水解酸化池１.水解酸化池的作用

(1)通过将大的有机物质转化为微小的分子，改善废水的生化特性。(2)从废水中去除COD，一些有机物会分解并产生自己的细胞，因为它是一种异养细菌，需要从大气中获得其分解所需的营养[9]。

2.水解酸化池各结构的设计方法与计算（1）水解池的整体容量为：

公式中：V水解池的体积（m3）；KZ整体变化系数，设定为；Q设计流量（m3/h）；HRT水力停留时间（h），设定为；

水解池分为四个单元，每个单元长，宽，有效水深为4.5m。每个单元的体积为100m3。水解酸化池的容量大小为。

（2）整个水解单元的速率向上校准

已知的反应堆高度：公式中：

v整体上升的速率大小（m/h）；

Q流量（m2/h）；

V水解池的尺寸大小（m3）；

HRT水力停留时间（h），取为。

水解反应器的上升速率，满足设计条件。

（3）分配水流的方式。

管道直径为，支撑管道为，支撑管道距离池子底部为100mm。

（4）日产污泥量为：

QYΔCOD+QfΔSS&=1000×0.17×0.860×20%+1000×0.3×0.200×20%&=41.24kg/d生物膜法生物池生物接触氧化池1.生物接触氧化池的作用

生物接触氧化法是一种水处理方法，通过使用生物膜作为载体（也称为填充物料）来净化有机废水。这项创新结合了活性污泥法和生物膜法的优点。在处理工业废水、水产养殖废水和家庭废水方面，在生化情况下可以获得良好的经济效益。高效率、节约能源、抗冲击负荷、易于操作和维护都是该工艺的特点。它通常被利用在废水处理设施和其他各种应用中。在未来的水质处理中，它将是至关重要的。清洁效率高、处理时间短、有机物流入负荷的波动、污泥回流、污泥屏障问题、以及易于操作和维护都是该工艺的特点[10]。

2.生物接触氧化池中各结构的设计及计算

（1）填充物料的体积大小为：公式中：

W填充物料的整体容量尺寸（m3）；

Q每日产生的平均的污染水量（m3/d）；

S0初始废水的BOD5数值（mg/L）；

Nw-BOD容积负荷率[gBOD5/（m3•d）]。（2）接触氧化池的总面积为：公式中：

A池整体面积大小（m2）；

H填充物料层的高程（m），取为。

（3）接触氧化池池格子数为：≈7格

n接触氧化池池格子数，取；

f每座池格子接触氧化池尺寸大小（m2），取。

（4）污水与填充物料的接触时间为：，（满足要求）

（5）接触氧化池的总高度为：

H0&=H+hH0接触氧化槽的整体高度（m）。h1极高（m），，本例中为。h2填充物料顶层部分的稳定水层深度（m），。h3填充层间隙高度（m），视为。m填充层数量h4配置水域结构的整体高程m），当，需要校核；当h4=0.5m，不需要校核。（6）接触氧化池尺寸。

1格：长，宽，高；

体积：；

总体积：；

生物接触氧化池的尺寸为。

二沉池一竖流式沉淀池1.二沉池的选择

用来分离悬浮物的结构被称为沉淀池。二次沉淀池在活性污泥处理中发挥了很大作用。其职责是将活性污泥从水中提取出来，澄清混合物，并在返回系统前将其浓缩。垂直流沉淀池是一个圆形或方形的沉淀池，与污水垂直流动。悬浮颗粒在圆锥形污泥池的底部沉淀，净化后的水在周边流向大坝。挡泥板和污水池安装在堰前，以收集污垢并确保废水质量[11]。2.竖流式沉淀池的结构计算

（1）中心管的尺寸与直径为：公式中：f1横截面积（m2）；

d0直径（m）；

qmax每一个池的最大规定速率（m3/s）；

v0污水的速率（m/s），取为。（2）沉淀池中心管道的高程为：

公式中：

h2有效沉淀高程（m）；

v废水在沉淀结构区向上流的速率（m/s）；

t沉淀时间（h）。

（3）沉淀池中心管道出口到折射壁的空隙高度为：公式中：h3间隙高度（m）；

v1空隙中污水向外流的速率（m/s），取为；

d1出口直径（m），。

（4）沉淀池整体截面面积和沉淀池直径为：≈26m公式中：f1沉淀区的截面尺寸（m2）；

f2沉淀池的截面尺寸（含中心管面积）（m2）；

D沉淀池的直径（m）；

（5）污泥斗的整体高度。

假定，截断点的直径为，则：公式中：h5污泥斗高度（m）。

（6）沉淀池总高度为：

公式中：

H池总高度（m）；

h1超高（m），一般采用；

h4一般采用。

（7）污泥区计算。W&=qC0，C1分别是废水流入时与沉淀废水流出的漂浮杂质浓度（kg/m3），其中；；P0污泥含水率（%），取为；

γ污泥容重（kg/m3），当其中在百分之九十五以上时，γ可取为；t第一次排出污泥与第二次排出污泥相差时间（h），取为。

（8）竖流式沉淀池尺寸为。

（七）接触消毒池1.接触消毒池的作用及选择

由于在污泥处理过程中，污泥可能会直接触到人体，并引起疾病，因此，需要定期或每月对污泥进行消毒。采用了巴氏消毒、石灰稳定、氯化、辐射消毒和其他污泥消毒技术。巴氏消毒法简单有效，但价格昂贵；石灰稳定法有较高的pH值控制，但也有一些缺点，因为pH值太高，无法灌溉农业区；加氯消毒法成本低廉，使用简单[12]。因此，这种工艺的消毒方法是加氯消毒。2.计算接触消毒池的设计和投加呈液态的氯气的数量

（1）投加呈液态的氯气投加数量的计算

在接触消毒池内呈液态的氯气投加数量采用，则每日投加量为：

公式中：q每日投加呈液态的氯气数量（kg/d）；

α投加系数，取为；

q1呈液态的氯气投加数量（mg/L）；

Q废水设计流量（m2/d）。

（2）投加呈液态的氯气器械。

呈液态的氯气由真空转子投加呈液态的氯气机加入。（3）平流式消毒接触池。

①消毒接触池仅一个池子容积为：

公式中：

V接触池仅一个池子容积（m3）；

Q1类似单槽污水的流量设计（m3/s）；

t整个消毒池的处理时间（s），本工艺假设的是。

②消毒接触池底面尺寸大小为：公式中：--消毒接触池每一个槽底面积（m2）；

h1消毒接触池整体水的深度（m），取为。

③消毒接触整个池深长度为：

L消毒接触池过道的整体长度（m）；

B消毒接触池过道的宽度（m），取为。

设计运用的是两个过道，所以消毒接触池整体池身长度为：检验长宽比31.23/1=31.23>10，符合此污水处理厂设计的需求。

④公式中：h1消毒接触池内整体的污水深度（m）；

h2超高（m），采用。

⑤流入与流出水流的管道设计规范。

每个消毒接触池的入口分流被认为有一个速率为，取的管道，对于综合输出采用。

接触消毒池整体容积大小为。（八）污泥脱水处理设施1.污泥脱水处理设施的作用及类型

为实现灌浆，采用了一个残余浆液罐、一个浆液浓缩器、一个框架过滤板和一个压榨机。在机械脱水方面，采用了一个完全自动化的框架式压滤机，效率高，劳动强度低。有效减少污泥中的污水的体积以及污泥的体积是污泥浓缩的初衷，降低了进一步处理和使用所需的处理池的大小和剂量。重力浓缩是一种基于固体重力的分层重力沉降技术。自由式、絮凝式、区域式和压缩式都是浓缩污泥的一些常用方式。带式过滤破碎机、带箱体压滤机是目前污水处理厂最常用的污泥脱水机器（见表2）。板框式压滤机的选择是基于项目的规模和污泥质量，以及能源效率等方面。表2主流脱水机械性能比较脱水机名称叠螺脱水机板框压滤机带式过滤破碎机卧螺离心机脱水方式游动环层蝶形螺旋脱水重力+剪力脱水加压脱水离心脱水低浓度污泥适应性可以不可以不可以不可以污泥浓缩池不需要需要需要需要污泥贮存池不需要需要需要需要用电量很小中大最大冲洗水用量很小小非常大小运行噪声、震动小大大极大维修管理操作时间短、便宜操作时间长操作时间长操作时间长污泥粘性要求低要求低要求高中絮凝剂使用使用使用使用干泥含水率＜80%＞80%＞80%＜80%污泥处理率＞95%85%～95%90%～95%90%～95%无人值守管理可以不可以不可以不可以2.污泥脱水处理中各结构的计算

（1）剩余污泥量的计算&X=10X在生物反应器中，混合溶液中悬浮颗粒的平均浓度（gMLSS/m3）；R回流污泥的流量与进水流量的比值，取为；

r回流污泥浓度，取为；

SVI污泥容积指数，取为；

∆X剩余污泥量（kg/d）；

V生物池容积（m3）；

θc活性污泥的总量与每日排放的污泥量之比（d）；

QW剩余污泥体积量（m3/d）；

ρ含有水分的污泥的密度，取为；

P含有水分的污泥含水率，取为。

（2）浓缩池的面积。

①固体通量法。

进人的为混合污泥，污泥固体通量，则采用1个浓缩池。

②水力负荷法。

设水力负荷，则因A2相较于A1略大，所以浓缩池表面积A为其中相对的一个，因此A=5.72m2。（3）浓缩池的直径为：（4）浓缩池的总高度。污泥浓缩时间，则污泥浓缩池的有效水深为：公式中：QW剩余污泥的整体体积大小（m3/d）；

t浓缩时间（h）。

②泥斗的整体垂向高度为：

公式中：R泥斗的上方开口半径，取为；r泥斗的下方开口半径，取为；

a污泥整体结构与水准面的倾斜度，取为。

设超高，缓冲层高，浓缩池的整体高程为：（5）泥斗的容积为：V（6）浓缩池的体积：污泥浓缩池的整体大小为。

四、平面布置及高程布置1.平面布置

在最大的工业区里，有两个出入口：主出入口在综合楼旁边，它是工厂与外界交流和人们进出的主要通道。它将整个工厂的人和物的流动分割开来，互不干扰，而且有不同的功能，使用和触摸都很简单。采用这种基本结构，考虑到风向、阳光、周围环境等因素，既解决了噪声污染的问题，空气以及水体污染的问题也有效地被解决了。工厂区域以