果汁厂废水处理毕业设计.pdf

'摘要果汁废水主要来自冲洗水果、粉碎、榨汁等工序，罐装工段的洗瓶、灭菌、破瓶损耗和地面冲洗等环节。废水中含有较高浓度的糖类、果胶、果渣及水溶物和纤维素、果酸、单宁、矿物盐等。果汁废水中含有的糖类主要为果糖、葡萄糖、蔗糖，三者所占的比例为2：1：1。废水中含有大量的有机酸，不同的生产工艺阶段，所产生的废水具有不同的特点，即使在同一阶段，废水水质也因产品不同而差异较大。本文介绍了有关IC+接触氧化法的处理流程和设计的计算、调节池、IC池、接触氧化池、污泥浓缩池等进行了精细的设计和计算。并对主要构筑物IC池、接触氧化池做了详细的说明。采用此工艺，不但使处理流程简洁，也节省了运行费用，在降低废水浓度的同时，还可以回收在处理过程中所产沼气作为能源的利用。以便我为进一步探讨效益资源型处理技术提供借鉴。本设计的设计水质如下：COD：5000mg/L，BOD5：2500mg/L，SS：500mg/L，PH：7～8。处理后的水质为COD：100mg/L，BOD5：20mg/L，SS：70mg/L，PH：6～9，达到GB8978-1996《污水综合排放标准》中的一级标准。关键词：果汁废水，IC反应器，接触氧化池，工程设计 ABSTRACTJuicewastewatercomesfromtheprocessesofwashing,smashing,squeezingthefruitsandwashingbottles,sterilization,bottlebreakingloss,cleaningthegroundinthesectionoffillingupandsoon.Wastewatercontainshighconcentrationofsugars,pectin,marc,water-solublematerialandcellulose,acid,tannin,mineralsalts,etc.Themaincarbohydrateinjuicewastewaterisfructose,glucose,sucrose,theproportionofthethreeis2:1:1Therearelotsoforganicacidsinwastewaterandthewaterhastheircharacteristicsindifferentsectionofproducing.Evenifinthesamesection,waterqualitywouldhavesignificantdifferencesbecauseofdifferentproducts.ThisarticleintroducesthecourseanddesignplanningofusingIC（internalcirculation）reactor,collaboratingwithbiologicalcontactoxidationprocess.Anditgivesadetaileddescriptionofthemainstructures,theICpoolandbiologicalcontactoxidationprocesspool.Usingthismethodtoprocessorganicwastewaterwithahighconcentration,thecriticalistobringupanaerobicgranularsludgewithgoodsettlementperformance.Adoptingthismethod,notonlycanwemakethecoursesimpler,butalsosavecosts.whilereducingtheconcentration,wecanrecyclethegastobeemergeinthecourse.soitcanofferreferencesformetomakefurtherdiscussionontheeffectivenessofresource-basedprocessingtechnology.Thequalityparametersofdesignwaterareasfollows:COD5000mg/L,BOD52500mg/L,SS500mg/L,PH6-9.Theresultsoftheoperationshowthequalityparametersoftheeffluentwaterafterthetreatmentareasfollows:COD100mg/L,BOD20mg/L,SS70mg/L,andPH6-9.Indicatingthatthequalityoftheeffluent5watermeetstherequirementsofthestandardofclass1inIntegratedWastewaterDischargeStandard(GB8978—1996).Keywords:syrupwastewater,watertreatment,ICreactor,biologicalcontactoxidationtank，Engineeringdesign。 江西理工大学2011届本科生毕业设计（论文）目录第一章综述...................................................................................41.1设计依据和任务................................................................................................................41.1.1设计题目........................................................................................41.1.2主要内容和要求：........................................................................41.1.3主要（技术）要求：....................................................................41.2果汁废水特点、研究背景与意义.....................................................51.2.1果汁废水特点................................................................................51.2.2研究背景与意义............................................................................61.3国内外果汁行业研究现状及发展趋势：.........................................71.4设计原则及要求..................................................................................91.4.1设计原则........................................................................................91.4.2设计范围......................................................................................101.4.3原则内容.....................................................................................101.4.4设计工作量.................................................................................10第二章工艺路线的确定及选择依据...........................................112.1处理方法比较....................................................................................112.1.1水解酸化工艺..............................................................................112.1.2UASB工艺..................................................................................112.1.3好氧处理工艺..............................................................................121 江西理工大学2011届本科生毕业设计（论文）2.1.4膜反应器......................................................................................132.1.5水解—好氧处理工艺..................................................................132.1.6厌氧—好氧联合处理技术..........................................................132.2不同处理系统的技术经济分析.......................................................142.3工艺的确定........................................................................................14第三章工艺流程设计计算...........................................................163.1设计流量的计算................................................................................163.2物料衡算............................................................................................163.3设备设计计算....................................................................................173.3.1格栅.............................................................................................173.3.2集水池的设计计算......................................................................213.3.3选泵..............................................................................................213.3.4调节池的设计计算......................................................................223.3.5IC池的设计计算..........................................................................263.3.6接触氧化池的设计计算..............................................................333.3.7二沉池的设计计算......................................................................413.3.8污泥浓缩池的设计计算..............................................................443.3.9集泥井设计..................................................................................463.3.10污泥脱水间................................................................................47第四章污水厂平面布置...............................................................484.1布置得一般原则：............................................................................484.2厂区平面布置形式............................................................................492 江西理工大学2011届本科生毕业设计（论文）第五章污水处理厂高程布置.......................................................505.1高程布置的原则................................................................................505.1.1高程布置时应考虑的因素..........................................................505.1.2计算内容......................................................................................515.1.3污泥处理高程计算内容：..........................................................515.1.4计算方法......................................................................................515.2管渠水力计算：................................................................................525.3构筑物水头损失................................................................................535.4污泥水力损失的计算........................................................................545.5污泥高程布置....................................................................................55第六章经济估算范围及编制依据...............................................566.1估算范围............................................................................................566.2编制依据............................................................................................566.3处理工程主要设备............................................................................576.4土建部分............................................................................................576.5工程总基建费....................................................................................586.6运行部分费用....................................................................................58第七章参考文献.............................................................................60第八章致谢...................................................................................61附录：文献翻译...............................................................................62_Toc294686668_Toc2946866703 江西理工大学2011届本科生毕业设计（论文）第一章综述1.1设计依据和任务1.1.1设计题目800立方米/天果汁厂废水处理工程设计设计基础资料：表1.1废水水质及排放标准项目CODCr(mg/L)BOD5(mg/L)SS(mg/L)pH原水500025005007～8排放标准≤100≤20≤706～9该厂位于南方某地，气候温润，地质条件良好，供电供水方便，出水直接排入污水厂边的河流中。1.1.2主要内容和要求：本设计以果汁工业废水中的COD、BOD、SS、pH等为处理对象。某天然果汁厂废水主要来源于洗果排放水、设备清洗废水、消毒清洗废水、果汁冷凝水、设备冷却水、空调冷却水、设备外部清洗水、地面清洗水及其他排放废水。1、污水处理方案的论证。包括污水处理基本工艺路线的确定，污水处理工艺流程论证和主要处理构筑物的选型。应尽量采用新工艺、新技术。论证主要进行技术比较也适当进行经济比较。2、污水处理（和污泥处理）工艺设计计算。3、本设计总体布置图和某些构筑物施工设计图4、经济估算。包括投资估算和运行费用及劳动定员的计算。1.1.3主要（技术）要求：相关外文翻译1篇；文献综述1篇；设计报告书（含设计说明书、计算书与4 江西理工大学2011届本科生毕业设计（论文）图纸）。1、进行该废水处理工程的设计，达到施工图设计要求；2、排放要求：达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级标准规定的排放要求；3、设计图纸应包括：①工艺流程图：各构筑物用相似图形表示；②总平面布置图：安排好工作区、生活区和办公区的相对位置关系；根据流程的前后关系合理布置处理构筑物；③系统管道联系图：在总平面布置图的基础上将水、气、固流体管道用不同的线型表示出来；④主体构筑物图：选取有流程中代表意义的主体构筑物进行图纸的绘制，要求画双线图，细节表示清楚。1.2果汁废水特点、研究背景与意义1.2.1果汁废水特点1、果汁废水构成企业废水组成较为复杂，一般都有十多种废水需要处理，他们是：洗果排放水、设备清洗废水、消毒清洗废水、果汁冷凝水、设备冷却水、空调冷却水、设备外部清洗水、地面清洗水及其他排放废水。2、主要废水水质描述1生产废水总排放池出口水质浓度，随企业的设备、工艺、管理的差异排水水质有较大波动。2生产设备清洗废水：清洗废水周期性集中排水，对污水处理设施有较大冲击，一般需将清洗设备的高浓度酸碱水、消毒水等先做预处理（中和），然后再排入污水处理系统。3超滤反冲产生的浓废水（锅底水）：其中固形物占5-8%，每天排放约25-35t，COD浓度60000-80000mg/L,个别情况达到10万mg/L以上。需单独预处理后出水后可引入污水站系统，进行集中处理。4消毒废水：设备清洗后需要消毒，消毒废水若直接排入污水处理系统，因其含有杀菌剂，将抑制生化过程的进行，导致微生物不能存活，所以这部分废水在直接排入生化系统前，需要在调节池中进行专门的处理，以保证系统正常运行。5果汁冷凝水：该水为稀果汁浓缩单元产生的废水，水量较大，清澈透明，5 江西理工大学2011届本科生毕业设计（论文）一般认为无污染，但分析证实该水COD为2000-2500mg/L，感官虽好，但污染较重。处理工艺只能用厌氧、好氧两级工艺。6洗果排放水：该部分废水排放量及排放水质各企业差别较大，就目前各企业的排放情况来看，此部分废水悬浮物很大、含泥量很高，必须经过预处理方能保证后续水处理设施的正常运行。表1.2废水中污染物浓度有机物浓度有机物浓度高，一般情况下COD>5000mg/L，BOD>2000mg/LSS（悬浮物）含有大量的果渣、果肉、果屑等物质，一般情况下SS>1000mg/L黏性含有果胶等胶体，废水黏性大水质、水量变化由于加工品种及产量经常变化，导致排放不均匀、水质水量变化大，COD变化值高时可达2000-3000mg/L，SS变化值可达1000-2000mg/L。水温20-25摄氏度1.2.2研究背景与意义水是生命之源，是人类赖以生存和发展的物质基础，是不可替代的宝贵资源。我国却是一个水资源十分短缺的国家，人均水资源占有量仅为世界平均水平的四分之一，严重制约着我国社会主义经济的发展。经济的腾飞是以环境的代价为前提的。随着近代我国社会主义经济的腾飞，社会主义工业呈现飞速发展，水资源污染尤其是工业废水污染也严重恶化。工业废水的污染以其污染大、污染物浓度高、废水排放量大、废水中含有多种有毒有害物质、废水成分复杂以及水量变化大等特点而成为目前我们所面临的主要问题。饮料工业作为食品行业的新型发展方向，是我国食品工业中发展最快的行业之一。1980年我国饮料总产量不足30万吨，1990年猛增到330万吨，到1997年，总产量已达1069万吨。品种也由单一的汽水发展成为包括碳酸饮料、啤酒及果汁饮料、蔬菜汁及蔬菜汁饮料、含乳饮料、植物蛋白饮料、瓶装饮用水、固体饮料、茶饮料和特殊用途饮料等在内的十大类。其中碳酸饮料、瓶装饮用水和果蔬汁饮料己形成三个最大的门类，而茶饮料和特殊用途饮料也正在迅速发展。其中，果蔬汁是指以新鲜水果或蔬菜(少数采用干果)为原料用压榨或其他方法取得的汁液。果蔬汁不仅可以直接饮用，而且可以配制各种调配饮料，还可以作为其他食品的原料。果蔬汁饮料始于19世纪末20世纪初，而工业化生产还是在20世纪末。果蔬汁的生产发展很快，目前果蔬汁已逐渐成为许多国家的主要饮料，因其对人体健康大有稗益，将成为世界饮料工业的发展方向。6 江西理工大学2011届本科生毕业设计（论文）在饮料工业上规模上档次的同时，由此而产生的废水及其对环境的污染也逐渐为人们所重视。饮料生产为典型的间歇生产，生产废水水质水量不稳定，结废水的处理带来了一定的困难。果汁废水主要来自冲洗水果、粉碎、榨汁等工序，罐装工段的洗瓶、灭菌、破瓶损耗和地面冲洗等环节。废水中含有较高浓度的糖类、果胶、果渣及水溶物和纤维素、果酸、单宁、矿物盐等果汁废水的水质和水量在不同季节有一定差别，处于高峰流量时的果汁废水，有机物含量也处于高峰。鉴于果汁废水自身的特性，果汁废水不能直接排入水体，因此果汁废水的处理是工业废水处理中重要的一个方面。食品工业废水本身无毒性,但含有大量可降解的有机物,废水若不经过处理排入水体会消耗水中大量的溶解氧,造成水体缺氧,使鱼类和水生生物死亡。废水中的悬浮物沉入河底在厌氧条件下分解,产生臭水恶化水质,污染环境。若将废水引入农田进行灌溉,会影响农产品的食用,并污染地下水源。废水中夹带的动物排泄物,含有虫卵和致病菌,将导致疾病传播,直接危害人畜健康。1.3国内外果汁行业研究现状及发展趋势：我国正在逐渐成为世界果汁生产大国。果汁加工厂每加工1吨原材料，就产生大量的废水，果汁废水的排放和对环境的污染已成为突出问题，引起了各有关部门的重视。因此解决果汁废水的污染问题势在必行。浓缩果汁生产废水属高浓度有机废水，具有固体杂质多，有机物含量高，BOD、COD值高、水质变化大等特点，如不处理就直接排放，将会对天然水体造成严重污染。目前，我国一般采用物化+生化处理的方法对果汁废水进行处理。由于果汁产业是近年新兴工业，果汁废水处理的研究相对于啤酒废水、酒精废水、淀粉废水等其它高浓度有机废水处理的研究来说有些滞后，相关的研究报道和工程实例也较少，已有工艺大多仿照其它高浓度有机废水的处理工艺设计。“七五”以来，我国对高浓度有机废水的处理工艺和技术进行了大量的研究和探索，特别是轻工业系统的设计院和科研单位，对高浓度果汁废水的处理进行了各方面的试验、研究和实践，取得了行之有效的成功经验，逐渐形成了以生化为主、生化与物化相结合的处理工艺。生化法中常用的有活性污泥法、生物膜法、厌氧与好氧相结合法、水解酸化与SBR相组合等各种处理工艺。这些处理方法与工艺各有其特点和不足之处，但各自都有较为成功的经验。目前还有不少新的处理方法和工艺优化组合正在试验和研究，有的已取得了理想的成效，不久将应用于实践。国外已将许多先进的生物处理技术应用于果汁废水的处理，如：应用升流式厌氧污泥反应器(UASB)、升流式厌氧滤池、中温、高温厌氧过滤器、生物转盘7 江西理工大学2011届本科生毕业设计（论文）反应器(RBC)等先进的生化处理系统对果汁废水进行处理，已取得了显著的成果。在德国，采用厌氧消化系统处理果汁加工厂的废水，整个处理流程由一个粗滤系统(去除果皮、砂子等沉淀物)、两个缓冲池(调节pH、氮、磷等营养物)、一个升流式污泥床反应器以及一个好氧池组成。在升流式污泥床反应器(UASB)中，梭状芽胞杆菌、芽胞杆菌、葡萄球菌等微生物能将废水中的有机污染物最终降解为甲烷及二氧化碳气体，使废水得到净化。经厌氧消化后，果汁废水中的COD被降解到一定程度，再经好氧池进一步降解，就可以使废水达到排放指标。厌氧阶段产生的沼气可作为能源使用，消化的污泥可用做肥料。当今世界能源短缺，这种可再生性的能源己引起人们的普遍关注。系统中UASB反应器的有机负荷COD为10～17kg/d,COD去除率达80%～90%。目前，由于果汁废水所带来的环境污染日趋严重，国内许多科研单位都把研究目光投向了果汁废水的处理研究，并取得了一定的成效。果汁废水中大多数的有机物可进行生化降解，废水的生化性好，有机物在微生物作用下，最终降解为和及微生物原生质等。另外生化处理工艺比较经济，所以目前国内果汁废水处理的主体仍是生化处理法，生化处理一般采用厌氧+好氧组合工艺。近几年的果汁废水处理工程实例主要有：林晓葱等利用SBR工艺处理果汁灌装生产废水，使出水达到广东省地方标准《水污染物排放限值》(DB44／26—2001)二时段一级标准，水质稳定；郑志伟等采用水解酸化一SBR工艺对浓缩果汁生产废水处理进行了试验研究，当进水COD浓度为3500～5000mg／L，pH为6．5～7．5，在水解酸化池水力停留时间为8h，SBR反应池MLSS浓度3500～4000mg／L，进水15min，曝气7h，沉淀1h，出水15min的条件下，出水COD去除率保持在97％以七，SS去除率达93％以上；刘子俊采用EIC+UASB+接触氧化工艺处理果汁废水。处理后出水水质：COD为58mg／L，SS为16mg／L，NH3一N为2.65mg／L，BOD5为13.5mg／L，TP为0.2mg／L，均低于《污水综合排放标准》(GB8978一1996)中的一级标准。该系统容易控制、运行稳定且产生污泥量少。周焕祥等利用UASB一接触氧化工艺处理果汁废水，最终出水达到《污水综合排放标准》(GB8978一1996)中的一级标准。目前一般使用的污水处理技术处理高浓度有机废水存在一定的局限性,因此必须用综合治理的理念既要大力发展处理技术,还要从源头防治,以减轻污染。今后,新工艺的开发和探索将是高浓度有机废水处理的一个重要问题。以下3个方向将在今后的污水处理中起到重要的作用:一是几种处理技术的联用。如先用絮凝、微电解、电化学催化氧化等技术破坏水中难降解的有机物,提高有机废水的可生化性,再交叉耦合生化方法,如SBR工艺、A/O工艺等对废水进行深度处理。二是由于废水成分复杂,单元处理装置难以达到处理要求的特点,发展具有8 江西理工大学2011届本科生毕业设计（论文）高效能、多功能、设备小型化更便于操作的组合处理装置。三是开发新工艺、新产品,以满足越来越严格的环保要求,适应环保发展的需要。1.4设计原则及要求1.4.1设计原则1、遵循满足当前、适当兼顾长远的设计原则，在设计处理规模中考虑一定的富余，以果汁厂发展的需要污水厂设计必须注意近远期的结合，不宜分期建设的部分，如配水井、泵房及加药间等，其土建部分应一次建成；在无远期规划的情况下，设计时应为以后的发展留有挖潜和扩建的条件。2、污水厂设计应当力求技术合理。在经济合理的原则下，必须根据需要，尽可能采用先进的工艺、机械和自控技术。采用高效可靠、操作管理简便、运行成本低廉、维护维修方便的工艺技术和设备。3、污水处理设备在运行中具有较大的灵活性和可调节性，以适应水量水质的变化。4、采用符合国情的简易自动控制技术，成本低廉，尽最大可能的减少操作工人的劳动强度。5、污水处理厂设计必须符合经济的要求。污水处理工程方案设计完成后，总体布置、单体设计及药剂选用等尽可能采用合理措施降低工程造价和运行管理费用，充分考虑企业的实际情况，积极稳妥地采用先进技术，使工程的设计、施工、运行管理都能够达到预期的效果。6、污水处理厂采用的各项设计参数必须可靠。设计时必须充分掌握和认真研究各项自然条件，如水质水量资料、同类工程资料。按照工程的处理要求，全面地分析各种因素，选择好各项设计数据，在设计中一定要遵守现行的设计规范，保证必要的安全系数。对新工艺、新技术、新结构和新材料的采用积极慎重的态度。工程设计选用质量稳定、性能可靠的设备，满足业主的要求，达到排放标准。7、执行国家关于环境保护的政策，符合国家的有关法规、规范及标准。8、要确保安全可靠。污水厂设计必须考虑安全运行的条件，如适当设置放空管、超越管线、沼气的安全储存等。9、要符合适用的要求。首先确保污水厂处理后达到排放标准。考虑现实的技术和经济条件，以及当地的具体情况(如施工条件)，在可能的基础上，选择的处理工艺流程、构(建)筑物型式、主要设备、设计标准和数据等，应最大限度地满足污水厂功能的实现，使处理后污水符合水质要求。9 江西理工大学2011届本科生毕业设计（论文）1.4.2设计范围污水处理工程的工艺、建筑、结构、电气、自控及污水站内辅助设施等设计。本设计范围包括处理站内所有设备及安装、构筑物、管线、电气、控制、照明等。1.4.3原则内容污水处理厂工艺设计流程设计说明一般包括以下内容:1、据城市或企业的总体规划或现状与设计方案选择处理厂厂址；2、处理厂工艺流程设计说明；3、处理构筑物型式选型说明；4、处理构筑物或设施的设计计算；5、主要辅助构筑物设计计算；6、主要设备设计计算选择；7、污水厂总体布置(平面或竖向)及厂区道路、绿化和管线综合布置；8、处理构筑物、主要辅助构筑物、非标设备设计图绘制；9、编制主要设备材料表。1.4.4设计工作量1、设计说明书一份。①设计概述、设计范围、设计任务与资料②污水水量与水质的计算、排水方案与处理方案的选择③污水厂污水管道平面布置、污水处理厂平面与高程布置④泵站设计计算与污水管道水力计算⑤污水处理厂工艺流程及各单体构筑物设计计算⑥经济技术核算。2、初步设计图纸。包括污水厂平面布置图、工艺高程图、污水总泵站布置图、各主要单元处理工艺的设计图纸等。10 江西理工大学2011届本科生毕业设计（论文）第二章工艺路线的确定及选择依据2.1处理方法比较果汁废水中大量的污染物是溶解性的糖类、果酸，这些物质具有良好的生物可降解性，处理方法主要是生物氧化法。有以下几种常用方法处理：常采用厌氧+好氧的组合工艺，如水解酸化十接触氧化，UASB十接触氧化，水解酸化+UASB+接触氧化、EIC+UASB+接触氧化工艺、IC+接触氧化工艺等，现将各种工艺作如下比较和说明。2.1.1水解酸化工艺水解酸化处理工艺是通过兼氧菌胞外酶的水解酸化作用，将不溶性大分子有机物分解为可直接进入微生物细胞体内的可溶性小分子有机物，使得处理后出水变得更易于被好氧菌降解。水解酸化对COD、SS都有较高的去除率，且抗冲击负荷能力强，常温下运行，运行费用低。水解工艺着眼于整个系统的处理效率和经济效益，放弃了厌氧反应中的甲烷发酵阶段，利用厌氧反应中的水解和产酸作用，使得污水、污泥一次得到处理。在整个过程中，因大量悬浮物水解成可溶物质，大分子降解为小分子，因此工艺中有一系列不同于传统工艺流程的特点:1、对于有机污染物有相对高的去除率，COD平均去除率为40%-50%，而悬浮性COD去除率更高为80%，对于悬浮物去除率高，出水SS低于50mg/L。这些因素对于各种后处理是非常有利的。如果用活性污泥法后处理，由于有机物的绝对数量减少了50%，则从理论上讲与传统活性污泥相比，停留时间和曝气量都可减少50%。2、污水经水解反应后，出水COD值有所提高，说明废水的可生化性提高了。经水解后，溶解有机物的比例发生了很大的变化，水解后出水溶解性比例提高了一倍。而一般经初沉后出水溶解性COD与BOD的比例变化较小。3、在大分子和不溶性物质分解的同时，污泥也发生了分解。水解反应器的污水和污泥可以同时得到处理。因此可以节约一定的基建投资和电耗。需要说明的是，水解酸化-好氧土艺中的水解过程与好氧AAO,AB工艺中的A段水解过程存在较大区别。首先是菌群不同。其次是反应器中的污泥浓度不同。以上差别造成了水解工艺是完全的水解，而后者仅仅发生部分水解。2.1.2UASB工艺11 江西理工大学2011届本科生毕业设计（论文）1、UASB是升流式厌氧污泥床反应器(UpflowAnaerobicSludgeBlanket)的英文简称。它运行的三个重要前提是:反应器内形成沉降性能良好的颗粒污泥和絮状污泥；有产气和进水的均匀分布所形成的良好自然搅拌作用；设计合理的三相分离器，使得沉淀性能良好的污泥能保留在反应器中。三相分离器是UASB反应器最有特点和最重要的装置，它同时具有两个功能:收集从分离器下来的消化区产生的沼气；使得分离器上的悬浮物沉淀下来。进水系统兼有配水和水力搅拌的作用，为了保证这两个功能的实现，需满足如下原则:进水装置的设计使分配各点的流量相同，确保单位面积的进水量基本相同，防止发生短路等现象；很容易观察到进水管的堵塞，当堵塞发现后，必须很容易被清除；尽可能的满足污泥床水力搅拌的需要，保证进水有机物与污泥迅速混合，防止局部产生酸化现象。UASB工艺的优点是:运转简单，适应高或低浓度的废水，可能有极高的COD容积负荷；其缺点在于:解决运转问题需要技巧，不适于废水具有高SS的情况。内循环厌氧反应器(InternalCirculation，IC)是第3代高效厌氧反应器。IC反应器是在UASB反应器的基础上发展起来的。与UASB反应器相比，它具有处理容量高、投资少、占地省、运行稳定等优点，因而受到各国水处理工作者的瞩目，被称为目前世界上处理效能最高的厌氧产甲烷反应器。适合处理高浓度的有机废水，产生沼气。2.1.3好氧处理工艺高浓度有机废水处理主要采用好氧处理工艺，主要由普通活性污泥法、生物滤池法、接触氧化法和SBR法。传统的活性污泥法由于产泥量大，脱氮除磷能力差，操作技术要求严，目前已被其他工艺代替。近年来，SBR和氧化沟工艺得到了很大程度的发展和应用。SBR工艺具有以下优点：运行方式灵活，脱氮除磷效果好，工艺简单，自动化程度高，节省费用，反应推动力大，能有效防止丝状菌的膨胀。生物接触氧化法是生物膜法中的一种典型工艺，生物膜法是使细菌、菌类等微生物和原生动物、后生生物等微型动物在滤料或某些载体上生长繁育，形成膜状生物污泥——生物膜。通过废水与生物膜接触，生物膜上的微生物摄取水中的有机物作为营养，从而使废水得到净化。从生物接触氧化工艺的特性而言，该法对废水水质、水量的变动具有较强的适应性，这已为多数工程实例所证实；在低温条件下，生物接触氧化法仍能保持较为良好的净化功能；而对低浓度的有机废水，该法也能够取得较好的处理效果。并具有动力费用低，污泥产量少、运行管理简单等优点。鉴于以上优点，生物接触氧化在果汁废水处理中得到了广泛的应12 江西理工大学2011届本科生毕业设计（论文）用。2.1.4膜反应器膜生物反应器(MBR)是一种由膜分离单元与生物处理单元相结合的新型水处理技术，主要有超过滤和反渗透方法。MBR法的基本原理是：通过膜分离装置代替普通活性污泥法中的二沉池，不仅能高效的进行固液分离，取得处理效果较好的出水水质；而且膜的截留作用有利于提高反应器内的微生物浓度，从而提高了容积负荷，节约了占地面积。与传统的生化处理技术相比，MBR具有以下主要特点：处理效率高、出水水质好；设备紧凑、占地面积小；易实现自动控制、运行管理简单。但膜技术需要专用设备，投资高，且膜易结垢堵塞，使用寿命也不长，尚不能得到广泛应用。2.1.5水解—好氧处理工艺水解酸化可以使废水中的大分子难降解有机物转变成为小分子易降解的有机物，出水的可生化性能得到改善，这使得好氧处理单元的停留时间小于传统的工艺。与此同时，悬浮物质被水解为可溶性物质，使污泥得到处理。水解反应工艺式一种预处理工艺，其后面可以采用各种好氧工艺，如活性污泥法、接触氧化法、氧化沟和SBR等。废水经水解酸化后进行接触氧化处理，具有显著的节能效果，COD/BOD值增大，废水的可生化性增加，可充分发挥后续好氧生物处理的作用，提高生物处理废水的效率。因此，比完全好氧处理经济一些。2.1.6厌氧—好氧联合处理技术厌氧处理技术是一种有效去除有机污染物并使其碳化的技术，它将有机化合物转变为甲烷和二氧化碳。对处理中高浓度的废水，厌氧比好氧处理不仅运转费用低，而且可回收沼气；所需反应器体积更小；能耗低，约为好氧处理工艺的10%～15%；产泥量少，约为好氧处理的10%～15%；对营养物需求低；既可应用于小规模，也可应用大规模。厌氧法的缺点式不能去除氮、磷，出水往往不达标，因此常常需对厌氧处理后的废水进一步用好氧的方法进行处理，使出水达标。常用的厌氧反应器有UASB、AF、FASB、IC等，UASB反应器与其他反应器相比有以下优点：①沉降性能良好，不设沉淀池，无需污泥回流②不填载体，构造简单节省造价13 江西理工大学2011届本科生毕业设计（论文）③由于消化产气作用，污泥上浮造成一定的搅拌，因而不设搅拌设备④污泥浓度和有机负荷高，停留时间短同时，由于大幅度减少了进入好氧处理阶段的有机物量，因此降低了好氧处理阶段的曝气能耗和剩余污泥产量，从而使整个废水处理过程的费用大幅度减少。2.2不同处理系统的技术经济分析不同处理方法的技术、经济特点比较，见表2.1。表2.1不同处理方法的技术、经济特点比较处理方法主要技术、经济特点好生物接触氧化采用两级接触氧化工艺，可防止高糖含量废水引起污泥膨胀法现象氧氧化沟工艺简单，运行管理方便，出水水质好，但污泥浓度高，污水停留时间长，基建投资大，曝气效率低，对环境温度要求工高艺SBR法占地面积小，机械设备少，运行费用低，操作简单，自动化程度高；但还需曝气能耗，污泥产量大。厌氧水解—好氧技节能效果显著，且BOD/COD值增大，废水的可生化性能增术加，可缩短总水力停留时间，提高处理效率，剩余污泥量少好氧厌氧—好氧技术技术上先进可行，投资小，运行成本低，效果好，可回收能源，产出颗粒污泥产品，有一定收益；工艺从表中可以看出对处理中高浓度的废水，厌氧比好氧处理不仅运转费用低，而且可回收沼气；所需反应器体积更小；能耗低，约为好氧处理工艺的10%～15%；产泥量少，约为好氧处理的10%～15%；对营养物需求低；既可应用于小规模，也可应用大规模。厌氧—好氧联合处理在高浓度有机废水处理方面有较大优点，故果汁废水厌氧—好氧处理技术是最好的选择。2.3工艺的确定综合以上各工艺优点，我选用了预处理/内循环厌氧反应器(IC)/生物接触氧化工艺，工艺流程如图2.1所示。14 江西理工大学2011届本科生毕业设计（论文）鼓风机房格栅生产废水集水井调节池IC池接触氧化池污泥浓缩池二沉池污泥脱水机出水垃圾填埋场图2.1工艺流程图此工艺的主要特点是：1、易沉降的SS在初次沉淀池中沉淀,降低了进入IC的SS浓度；2、IC系统的进水不需要调节pH值，不用气浮机进行预处理，可节约大量的加药费用；3、提高了厌氧段COD去除率，增加了沼气产量，减小了厌氧系统的加热费用；15 江西理工大学2011届本科生毕业设计（论文）第三章工艺流程设计计算3.1设计流量的计算平均流量：=800/d=33.33/h=0.0093/s2.7总变化系数：K(－平均流量，L/s)Z0.11Qa2.7=0.1193=1.64设计流量：QmaxQKQ1.64×800=1312m3/d=54.7/h=0.015/smaxZa3.2物料衡算COD去除量：整个系统流程中，进水COD浓度5000mg/L；出水COD浓度<100mg/L。3COD总去除量：800(5000100)103920kg/d5000100COD去除率：100%98%5000BOD去除量：整个系统流程中进水BOD浓度7000mg/L；出水BOD浓度20mg/L。3BOD总去除量：800(250020)101984㎏/d250020BOD去除率：100%99.2%2500SS去除量：整个系统流程中，进水SS浓度1500mg/L；出水SS浓度70mg/L。3SS总去除量：800(50070)10344㎏/d50070SS去除率：100%86%50016 江西理工大学2011届本科生毕业设计（论文）3.3设备设计计算3.3.1格栅格栅是由一组平行的金属栅条或筛网制成，安装在污水渠道上、泵房集水井的进口处或污水处理厂的端部，用以截留较大的悬浮物或漂浮物，主要对水泵起保护作用，另外可减轻后续构筑物的处理负荷。由于果汁生产中的悬浮物或漂浮物基本为果皮、果肉等较小的物质，所以本设计不设粗格栅，在集水井前设置一个链条式机械中格栅即可达到要求。1、设计参数取中格栅；栅条间隙d=10mm；栅前流速v0.7m/s；1过栅流速v0.9m/s；2格栅倾角α=60°；设计流量Q=800/d=0.0093/s，由于果汁废水为间歇性排水，顺势水量变化较大，在征得指导老师同意后，取变化系数为8，即：Q0.074/smax2、设计计算h2h1H1hHhh1B1B1B11500H110002tg图3.1格栅计算图17 江西理工大学2011届本科生毕业设计（论文）栅前水深栅前断面水力计算：根据最优水力断面2Bv11Q2得栅前槽宽2QB1v1得:B0.46m1栅前水深即为：B1h=0.23m2栅条间隙数Qsinmaxnbhv式中：Qmax------------设计流量，/sα-------------格栅倾角，度取60°b-------------栅条间隙，mh-------------栅前水深，mv-------------过栅流速，m/s0.074sin60n0.010,230.9n=33.26取n=34栅槽有效宽度设计采用φ10圆钢为栅条,即s=0.01mB=S(n-1)+bn式中：S--------------格条直径，m；n--------------格栅间隙数，个；18 江西理工大学2011届本科生毕业设计（论文）b--------------栅条间距，m，中格栅一般为15～25㎜，本设计选用15㎜；B=0.01×(34-1)+0.015×34=0.84m④进水渠道渐宽部分长度设进水渠道内流速为0.5m/s,则进水渠道宽Q0.074B0.64m1hv0.230.50渐宽部分展开角取为20°则BB1l12tan1式中：B--------------栅槽宽度，m--------------进水渠道宽度，m1--------------进水渠展开角，度0.840.64l12tan20=0.27m⑤栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度=/2=0.27/2=0.135m⑥过栅水头损失取k=3,β=1.79(栅条断面为圆形)，v=0.9m/s42sv32hkb()1d2g式中：k--------系数，水头损失增大倍数β--------系数，与断面形状有关S--------格条直径，m19 江西理工大学2011届本科生毕业设计（论文）d--------栅条间距，mmv2--------过栅流速，m/sα--------格栅倾角，度420.010.9h31.79（）310.01529.8h0.13m1⑦栅槽总高度取栅前渠道超高=0.3m栅前槽高=h+=0.53m则总高度H=h++=0.23+0.13+0.3=0.66m，取0.7m⑧栅槽总长度H1L=++0.5+1.0tan式中：L-----------栅槽总长度，ml1-----------进水渠道渐宽部分长度，ml2-----------栅槽与出水渠道连接处渐窄部分长度，mH1----------栅前渠道深，mB1----------进水渠道宽，mα----------进水渠道渐宽部分展开角，度，一般采用20°0.53L=0.27+0.135+0.5+1.0tan20=2.86m，取3m3、每日栅渣量QW1W=1000式中：Q-----------设计流量，/d----------栅渣量(/污水)，中格栅一般取0.1～0.01粗格栅用小值，细格20 江西理工大学2011届本科生毕业设计（论文）栅用大值，中格栅用中值，本设计采用W=0.05/d64000.05W1000=0.32/d>0.2/d所以本设计宜采用机械清渣。3.3.2集水池的设计计算在调节沉淀池之前和格栅之后设一集水池，其大小主要取决于提升水泵的能力，目的是防止水泵频繁启动。以延长水泵的使用寿命。本设计选用矩形集水池。1、设计参数本设计设水力停留时间HRT=2h,有效水深h3.0m,。12、设计计算①集水池容积V=Q/T=（800×1.64/24）×2109.4②集水池的总高H=hh=3.0+1.13+0.2=4.33m12③集水池的面积A=V/H=109.4/3.5=29.20取A=30，集水池长为6m，集水池的横截面为：L×B=6×5m²④则集水池尺寸L×B×H=6×5×4.333.3.3选泵1、选泵前总扬程估算21 江西理工大学2011届本科生毕业设计（论文）经过格栅的水头损失为0.13m,进水管渠内水面标高为-1.0m则格栅后的水面标高为：-1.0-0.18=-1.13m集水池的有效水深为3.0m则集水池的最低工作水位为：-1.13-3=-4.13m所需提升的最高水位为2.50m故集水池最低工作水位与所提升最高水位之间高差为：2.50-(-4.13)=6.63m泵站内的管线水头损失假设为2.0m,考虑自由水头为1.0m。则水泵总扬程为：H=6.63+1.50+2.0+1.0=11.13m2、选泵根据流量Q=54.7/h,扬程H=12m，拟选用100WQ-65-15-5.5型潜水泵；3、水泵的适用范围及性能特点适用范围：QW型潜污泵是在吸收国外先进技术的基础上，研制而成的潜水排污泵。适用于市政污水处理厂、泵站、工厂、医院、建筑、宾馆排水。性能特点：见表3.1表3.1WQ型潜污泵性能流量扬程转速电动机功率效率出口直径型号(/h)(m)(r/min)(kw)(%)(mm)100WQ-60-15-460151450477.4100选择集水池与机器间合建的矩形水泵站，考虑选用2台水泵，其中一台备用。选用100WQ-65-12-5.5型污水泵是合适的，机器间进行自然通风，在屋顶设置风帽。3.3.4调节池的设计计算本设计中果汁废水由于不同的加工过程时间不同，水质有较大的变化，因此在废水处理系统前，设置初沉调节池，用以进行水量的调节和水质的匀化，并兼具除尘效果。调节池的构造式和容量大小，应根据废水水质、水量变化情况和处理工艺的要求确定，以进行废水水量的调节和水质的均一。同时，废水的温度在此得到提升．满足IC厌氧反应器中温发酵条件。因为兼有调节水质的要求，可22 江西理工大学2011届本科生毕业设计（论文）以辅以曝气混合。所以本设计采用穿孔管空气搅拌的矩形调节池。1、设计参数水力停留时间T=8h;设计流量Q=1312/d=54.7/h=0.015/s。0.3～0.4kgDS/kgBOD5，含水率98％表3.2调节沉淀池进出水水质指标水质指标CODBODSS进水水质(mg/l)50002500500去除率（%）202020出水水质(mg/l)400020004002、设计计算①进水管设计2DvQ=max44Qmax取水流流速为0.5m/s，则管径应为D0.195m,v取管径为200mm铸铁管，则流速为0.48m/s，②容积计量V=Q×t=1312÷24×8=437.6取池子总高度H=4m,其中超高0.5m,有效水深h=3.5m③则池面积A=V/h=437.6/4=109.4，取池面积120池长取L=15m,池宽取B=8m；④池子总尺寸L×B×H=15×8×43、理论上每日的污泥量系统污泥产率为0.3～0.4kg/kg，含水率96％～98％。本设计中，污泥产率23 江西理工大学2011届本科生毕业设计（论文）以Y＝0.3kg/kg，含水率98％。则干污泥量用下式计算：WYQ(SS)(XX)QDS0e0e式中：W-----------污泥干重，kg/d；DSY-----------活性污泥产率，kg/kgQ-----------设计污水量，/d；S-----------进水BOD值，kg/；05S-----------出水BOD值，kg/；e5X-----------进水总SS浓度值，kg/；0X-----------出水SS浓度值，kg/；。e①污泥干重W＝0.3×1312×（2.50－1.75）+（0.50－0.40）×1312=426.4（kg/d）DS②污泥体积QS=W/(1-98%)×1000=426.4/(1000×0.02)=21.3DS设沿池宽度方向设两个污泥斗，设计倾角=50º，泥斗下口取1.0m×15m。斗高：h=（B/2-1）tan50°=2.38m③泥斗容积，，，，，，Vs=(1/3)×h(A+A+AA）式中：3Vs-----------泥斗容积，m；h-----------泥斗高，m；，2A-----------泥斗上口面积，m；，，2A-----------泥斗下口面积，m；④则泥斗体积24 江西理工大学2011届本科生毕业设计（论文）V=(1/3)×2.38×(120+1.0+1201.0）s3=22m>14.2，符合要求4、空气管计算33为加强污水混合程度，本设计采用穿孔管空气搅拌，空气量选6m（/mh）空气量为：QQ654.7×6=328.2/h=0.09/ss①空气总管Dv空气总管管径1取90mm，管内流速1为4QS40.9V18.1m/s122D3.140.081②空气支管空气支管共设4根，每根支管的空气流量q为Qs0.093q0.022m/s44Dv支管管径2取50mm，则管内流速2为4q40.022v11.46m/s222D3.140.052③穿孔管q3每根支管连接两根穿孔管，则每根穿孔管的空气流量1=0.011m/s，取v3=13m/s，管径D3为40.011D0.033m313取=30㎜，则40.11v15.6m/s323.140.03④风机选取查《排水工程》下册附录三得空气管道系统的总压力损失为：0.48kpa25 江西理工大学2011届本科生毕业设计（论文）各穿孔管的压力损失为3.0kpa，则总压力损失为：0.48＋3.0＝3.48kpa为安全起，设计取值为5.0kpa33则空压机所需压力p=(3-0.3)×5.0×10+5.0×10=18.5kpa又Q=5.4/minS由此条件可选择罗茨TRC-100型鼓风机，转速1750r/min，轴功率18.3kw，配套电机功率为22kw。⑤提升泵的选取根据流量Q=54.7/h,调节池池底标高为-1.0m（不包括污泥斗），而IC反应器水面标高为15.0m，泵站内的管线水头损失为0.216m,考虑自由水头为2.0m,则水泵总扬程为：H=14+1.0+0.216+2.0=17.216m。拟选用100WQ-80-20-7.5型潜水排污泵；⑥水泵的适用范围及性能特点适用范围：QW型潜污泵是在吸收国外先进技术的基础上，研制而成的潜水排污泵。适用于市政污水处理厂、泵站、工厂、医院、建筑、宾馆排水。性能特点：见表3.4表3.3WQ型潜污泵性能流量扬程转速电动机功率效率出口直径型号(/h)(m)(r/min)(kw)(%)(mm)100WQ-80-20-7.5802014507.5661003.3.5IC池的设计计算IC反应器，即内循环厌氧反应器，相似由2层UASB反应器串联而成。其由上下两个反应室组成。在处理高浓度有机废水时，其进水负荷可提高至35～50kgCOD/(·d)。与UASB反应器相比，在获得相同处理速率的条件下，IC反应器具有更高的进水容积负荷率和污泥负荷率，IC反应器的平均升流速度可达处理同类废水UASB反应器的20倍左右。本装置通过厌氧反应过程产生的沼气为推动力，以气带水的形式形成内水力循环，使微生物和废水充分接触，增强液流速度，提高反应效率。该装置操作方便，使用稳定，效率高，适合于高浓度有机废水的高效处理和沼气规模化生产。IC反应器几何尺寸：小型的IC反应器的高径比（H/D）一般为4～8，高度在15～20m，而大型的IC反应器高度一般在20～25m，因此高径比相对较26 江西理工大学2011届本科生毕业设计（论文）小，本设计的IC反应器的高径比为4。1、设计参数设计参数选取如下：IC池选用钢制结构，内部用环氧树脂防腐，外加石棉保温；第一反应室的容积负荷NV1＝35kgCOD/(·d)；第二反应室的容积负荷NV2＝12kgCOD/(·d)；污泥产率0.03kgMLSS/kgCOD；产气率0.35/kgCOD采用一根升流管和一根回流管,管径均为150mm。设计水量Q＝1312/d＝54.7/h=0.015m3/s反应器所需容积及主要尺寸的确定设计水质。表3.4进水水质CODcrBOD5SS进水水质/(mg/L)40001750400去除率/%959060出水水质/(mg/L)2001751602、设计计算①有效容积计算厌氧反应器有效容积的常用参数是进水容积负荷率和水力停留时间；本设计采用进水容积负荷率法，按中温消化（35～37C）、污泥为颗粒污泥等情况进行计算。Q(CC)0eVNV式中V-----------反应器有效容积，Q3max----------废水的设计流量，m/dN3V----------容积负荷率，㎏COD/（md）C30----------进水COD浓度，㎏/mC3e---------出水COD浓度，㎏/m27 江西理工大学2011届本科生毕业设计（论文）IC反应器的第一反应室去除总COD的80％左右，第二反应室去除总COD的20％。②第一反应室的有效容积Q(CC)80％0eV1＝Nv1312(4.000.20)80％＝353＝113.96m③第二反应室的有效容积Q(CC)20％0e＝Nv1312(4.000.20)20％＝123＝83.10m④IC反应器的总有效容积33V＝113.96+83.10＝197.05m，本设计设置的反应器容积为V＝200m。⑤IC反应器几何尺寸本设计的IC反应器的高径比为H/D=4。23DH4DV＝AH＝444V1/3D＝()＝3.97m，取4m，4H＝4×4＝16m。⑥IC反应器总容积负荷率Q(CC)0eNV＝V1312(4.000.20)＝2003＝24.93kgCOD/(m·d)]⑦IC反应器的底面积28 江西理工大学2011届本科生毕业设计（论文）22D3.144A＝＝＝12.56m2，则44⑧第二反应室高V283.05＝＝＝6.6m，取6.5mA12.56⑨第一反应室高＝H－＝16－6.5＝9.5m3、IC反应器的循环量进水在反应器中的总停留时间为：V200＝＝3.66h，取4h。Q54.7设第二反应室内液体升流速度为v=4m/h，则需要循环泵的循环量为：03Q=A×v=50.3m/h。环0第一反应室内液体升流速度一般为10～20m/h，主要由厌氧反应产生的气流推动的液流循环所带动。4、第一反应室产生的沼气量Q＝Q（C0－Ce）×0.8×0.35沼气＝1312×（4.00－0.20）×0.8×0.353＝1396m/d5、升流管和降流管从升流管提升的气液混合液,经气液分离器分离出的沼气由顶部排走,而液体则借重力经回流管进入第1厌氧反应室。在IC反应器的边界条件下,回流水流的流态相当于重力流。一般认为混合液的水头损失与清水相同,所以可以用水力计算方法进行设计计算。当IC反应器只设一根升流管和一根回流管时,则采用回流管直径与升流管直径相同。当有多根升流管共用一根回流管时,则回流管直径应大于一根升流管直径，本设计采用一根升流管和一根回流管,管径均可取为150mm。7、升流速度校核29 江西理工大学2011届本科生毕业设计（论文）3每立方米沼气上升时携带1～2m左右的废水上升至反应器顶部，则回流废33水量为1396～2792m/d，即68.2～116.4m/h，加上IC反应器废水循环泵循环33量50.3m/h，则在第一反应室中总的上升水量达到了118.5～166.6m/h，上流速度可达9.48～13.3m/h，可见IC反应器设计符合要求。8、IC反应器三相分离器设计三相分离器沉淀区固液分离是靠重力沉淀达到的，其设计的方法与普通二沉池设计相似，主要考虑沉淀面积和水深两相因素。根据Stokes公式：2()gds1p＝182(1.051)9810.1＝0.007118＝3.83cm/s＝138.2m/h＝0.0071g/（cm·s）；颗粒污泥密度取1.05g/cm3本设计选用矩形三相分离器，计算图如下图3.2图3.2三相分离器单元设计草图30 江西理工大学2011届本科生毕业设计（论文）‘‘计算B－B间的负荷可以确定相邻两上挡板间的距离。B－B间水流上升速‘度一般小于15m/h，则B－B间的总面积S为：Q50.3S＝＝＝3.35m21515式中S----------回流缝总面积Q----------IC反应器循环泵的流量。设三相分离器单元宽为2000mm，则IC器反应器内可安装2个三相分离器单元。设两上挡板间的间距b1＝450mm，三相分离器沉淀区斜壁倾斜度选50°，上挡板三角形与集气罩顶相距300mm，则：①三相分离器上挡板高度2（/tg50°）＋＝2000＝923.6mm设两相邻下挡板间的间距＝200mm；上下挡板间回流缝b＝150mm，板间3缝隙液流速度为30m/h；气封与下挡板间的距离b＝100mm；4‘两下挡板间距离=（C－C）b＝400mm，板间液流速度大于25m/h，则3②三相分离器下挡板高度h2＋b＋2（）＝20003tg50＝834.2mm9、进配水系统形式本工程采用无堵塞式进水分配系统。为了配水均匀一般采用对称布置，各支管出水口向着池底反射锥体，出水口距池底约20cm，位于服务面积的中心点。管口对准池底，使射流向四周均匀散布于池底，出水口支管直径约20mm，每个出水口的服务面积为1～3m2。单点配水面积S2i＝1.57m时，配水半径r＝0.71m。取进水总管中流速为1.6m/s，则进水总管管径为：54.7Q3600D＝2＝2×＝0.109m＝109mmv1.63.14取D=100mm，则进水流速为1.95m/s31 江西理工大学2011届本科生毕业设计（论文）配水口8个，配水口出水流速选为2.5m/s，则配水管管径54.754.736003600d＝2＝2＝31mmn83.142.5取d=30mm，则配水管水流速=2.6m/s10、出水系统设计采用溢流堰出水槽，槽宽0.2m,工程设计2条出水渠。设出水渠渠口附近流流量0.015速为0.2m/s，则出水渠水深＝＝＝0.188m流速渠宽20.20.211、排泥系统设计，取X＝0.05kgVSS/kgCOD，根据VSS/SS＝0.8，则X＝0.05/0.8＝0.06kgSS/㎏COD，污泥干重为：△X＝CXQS0r3＝4000×0.95×0.06×800×10＝182.4kgMLSS/d即每日产泥量182.4kg3设污泥含水率P为97％，因含水率>95％，设＝1000kg/m，则IC反应器：s①日产泥量为X182.43Q＝＝＝6.2m/d。S(1P)1000(197％)s这里假设第一反应室污泥浓度为8gSS/L，第二反应室为1.5gSS/L，则IC反应器中污泥总量为：G＝8V1＋1.5V2＝8×113.96＋1.5×83.10＝1036.3kgSS因此，IC反应器的污泥龄为1036.3/182.4＝5.7d在离三相分离器气封以下0.5m处设一排泥口，在反应器内设放空管，口径为500mm。12、产气量计算本设计中根据去除的COD量计算实际产气量3VVQ(CC)1.42QC10CH40ee式中32 江西理工大学2011届本科生毕业设计（论文）V-----------每降解1kgCOD产生的甲烷产量，取0.35m3CH4/kgCOD3Q-----------废水流量，m/d；----------进水COD浓度，mg/L；---------出水COD浓度，mg/L。3本设计中CH4的产量为V=1614.5mCH4由于沼气中除含外，还有、等其他微量气体。这里取沼气中的CH4含量：p=70%，那么气体产量1614.53V2306.4m/d0.713、反应器顶部气液分离器的设计IC顶部气液分离器的目的是分离气和固液，由于采用切线流状态，上部分离器中气和固液分离较容易，这里设计直径为3m的气液分离器，筒体高2m，下锥底角度150°，上顶高500mm。3.3.6接触氧化池的设计计算接触氧化池主要由池体、填料床、曝气装置及进出水装置等构成。1、设计参数生物接触氧化池2座；一般处理城市污水可用1.0～1.8kgBOD5/(m3·d)，处理BOD5≤500mg/L的污水时可用1.0～3.0kgBOD5/(m3·d)；3本设计取填料容积负荷为2.5kgBOD5/(m×d)因IC处理后的废水的有机物浓度属于低浓度废水，本次设计采用接触氧化法。填料高取H=3.5m，进水水质如下表所示。表3.5进水水质CODcrBOD5SS进水水质/(mg/L)200175160去除率/%6088.560出水水质/(mg/L)8020642、设计计算①填料容积负荷33 江西理工大学2011届本科生毕业设计（论文）0.7246N=0.2881SVe0.7246NVS()e0.2881式中3N-----------接触氧化的容积负荷,kgBOD5/(m×d);V-----------出水BOD5值,mg/l=20mg/l②污水与填料总接触时间t=24×S0/(1000×Nv)=24×175/(1000×2.5)=1.68h式中S-----------进水BOD5值，mg/L。03、接触氧化池尺寸设计①填料体积V33V=Qt=1312×1.68/24=91.8m，本设计取95m②总面积A总：22A=V/H=95/3.5=27.2m>25m总本设计池格数n取2格,则每格面积为27.2/2=13.6㎡取氧化池池宽B为4m，则每格氧化池长度L为：f13.6L3.4m，取为3.4m。B44、校核接触时间nBLH243.43.5t24241.74h，Q1312符合要求。式中t-----------氧化池有效接触时间，h5、进出水系统计算34 江西理工大学2011届本科生毕业设计（论文）本工程采用无堵塞式进水分配系统，池底进水。为了配水均匀一般采用对称布置，各支管出水口向着填料，位于服务面积的中心点。出水口支管直径约20mm，每个出水口的服务面积为1～3m2。单点配水面积S2i＝1.57m时，配水半径r＝0.71m。取进水总管中流速为1.6m/s，则进水总管管径为：QD＝2v54.73600＝2×1.63.14＝0.109m＝109mm取D=100mm，则进水流速为1.95m/s，配水口8个，配水口出水流速选为2.5m/s，则配水管管径：54.754.736003600d＝2＝2＝31mmn83.142.5取d=30mm，则配水管水流速=2.6m/sq"2.0L/(ms)本设计取出水堰负荷，则堰长L为：Q9.26L4.63mq"2.0采用90三角堰出水，堰口宽100mm，堰高50mm，堰口水面宽50mm。三角堰数量：n=L/0.05=92.6个，取93个。堰上水头取0.03m，集水槽宽：0.430.4B0.（9kQ）0.9(1.59.2610)0.18m集水槽水深：232Q(1.59.2610)h0.025m22gB9.80.18起端水深为：h1.73h0.043m0设出水渠自由跌落高度h0.2m135 江西理工大学2011届本科生毕业设计（论文）则集水槽总水深：Hhhh0.0250.0430.20.27m016、剩余污泥量在《生物接触氧化池设计规程》中推荐该工艺系统污泥产率为0.3～0.4kgDS/kgBOD5，含水率96％～98％。本设计中，污泥产率以Y＝0.3kgDS/kgBOD5，含水率98％。则干污泥量用下式计算：W=YQ(S0-Se)+(X0-Xh-Xe)QDS式中W-----------污泥干重，kg/d；DSY-----------活性污泥产率，kgDS/kgBOD5；3Q-----------污水量，m/d；3S0-----------进水BOD5值，kg/m；3S-----------出水BOD5值，kg/m；e3X-----------进水总SS浓度值，kg/m；03X-----------进水中SS活性部分量，kg/m；i3X-----------出水SS浓度值，kg/m；e设该污水SS中60％可为生物降解活性物质，泥龄SRT取3d，①污泥干重W＝0.3×1312×（0.150－0.0197）+（0.160－0.160×0.6－0.064）×DS1312=51.3（kg/d）②污泥体积3QS=W/(1-98%)×1000=51.3/(1000×0.02)=2.56mDS泥斗容积计算公式，，，，，，Vs=(1/3)×h(A+A+AA）3式中Vs-----------泥斗容积，m；36 江西理工大学2011届本科生毕业设计（论文）h-----------泥斗高，m；，2A-----------泥斗上口面积，m；，，2A----------泥斗下口面积，m；设计泥斗高h=0.5m37、则泥斗体积：33V=(1/3)×0.5×(27.2+1.0+27.21.0）=5.6m>2.56m，符合要求s超高h取0.5m，稳定水层高h取0.5m，底部构造层高h取0.8m，则池总高H：1240HhhhH=0.5+0.5+0.5+0.8+3.5=5.8(m)01238、则池尺寸：LBH=6.8m×4.0m×5.8m09、接触氧化池需气量计算生物接触氧化池应在填料下方满平面均匀曝气。采用微孔曝气时，水平误差每根不宜大于±2mm，全池不宜大于±3mm，且应有调节气量和方便维修的设施。33Q=D0×Q=15×1312=13120(m/d)=9.1(m/min)气式中3Q-----------需气量,m/min,气33333D0-----------1m污水需气量，m/m，一般为10～15m/m；本设计取10。3Q-----------污水日平均流量，m/d10、接触氧化池曝气强度校核Q/A=9.1/26.7气=0.34[m3/(m2×min)]=19.8[m3/(m2×h)]32满足《生物接触氧化法设计规程》要求范围的[10～20m/(m×h)].37 江西理工大学2011届本科生毕业设计（论文）3综合以上计算，接触氧化池总需气量Q＝9.1m/min，加上15%的工程预算气3QS=9.1×(1+15%)=10.47m/min11、空气管道设计①干管取干管流速为10m/s，则干管直径d为：g4Q气40.12d0.123mgv10g取d=150mm，则干管流速v为7.0m/s。gg②支管每格生物接触氧化池采用一根曝气支管向池中引入空气，取支管流速为5.0m/s，共有两格池子设两根支管。则支管直径为d为：j4Q气40.12d0.124mjnv25j取d=120mm，则支管流速v为5.3m/s。jj曝气装置选用HWB－1型微孔曝气器，其主要性能参数见表3.6。表3.46HWB-1型微孔曝气器性能参数型号直径厚度微孔孔隙曝气量服务氧利充氧动阻力损材料D/平均率/%/m3(h.面积用率力效率失/㎜/mmmm直径个)-1/m2个/%（O2）-1/kg.(kW.曝气托盘h)-1板HWB2003150502-40.3-0.20-24-7150-350陶瓷ABS-175由每格生物接触氧化池的供气量及HWB－1型可变微孔曝气器的通气量，计算所需曝气器的数量N为：442.8N73.8个2338 江西理工大学2011届本科生毕业设计（论文）取N为74个，则一级生物接触氧化池所需要曝气器为74×2=148个。③风机的选取空气管路的局部阻力损失，根据配件类型按下式1.2l=55.5KD0式中：l0----------管道的当量长度，mD----------管径，mK----------长度换算系数，本设计取ll+l折算成当量长度损失0，并计算出管道的计算长度0(m),空气管路的沿程3阻力损失，根据空气管的管径D(mm)，空气量m/min，计算温度℃和曝气池水深，查《排水工程》下册附录三求得，得空气管道系统的总压力损失为：S(h+h)12＝27.2×3.5＝0.095kpa微孔曝气器的压力损失为5.0kpa，则总压力损失为：0.095＋5.0＝5.095kpa为安全起，设计取值为5.0kpa则空压机所需压力33p=(5-0.3)×5.1×10+5.1×10=29.1kpaQ3即升压需要29.1kpa，又S=9.1m/min由此条件可选择RME-30型鼓风机，转速1150r/min，配套电机功率为50kw。12、校核BOD负荷BOD容积负荷为：3I=QS0/[V×1000]=1312×175/[95×1000]=2.42[kg/(m×d)]BOD去除负荷为：,3I=Q(S0-Se)/[V×1000]=1312×(175-20)/[95×1000]=2.14[kg/(m×d)]均符合设计要求。39 江西理工大学2011届本科生毕业设计（论文）13、填料选择计算本设计采用YCDT立体弹性填料,YCDT型立体弹性填料筛选的聚烯烃类和聚酰胺中的几种耐腐、耐温、耐老化的优质品种，混合以亲水、吸附、抗热氧等助剂，采用特殊的拉丝，丝条制毛工艺，将丝条穿插着固着在耐腐、高强度的中心绳上，由于选材和工艺配方精良，刚柔适度，使丝条呈立体均匀排列辐射状态，制成了悬挂式立体弹性填料的单体，填料在有效区域内能立体全方位舒展满布，使气、水、生物膜得到充分混渗接触交换，生物膜不仅能在运行过程中获得愈来愈大的比表面积，又能进行良好的新陈代谢，这一特征与现象是国内目前其他填料不可比拟的。由于该填料独特的结构形式和优良的材质工艺选择，使其具有使用寿命长、充氧性能好、耗电小、启动挂膜快、脱膜更新容易、耐高负荷冲击，处理效果显著、运行管理简便、不堵塞、不结团和价格低廉等优点。YCDT型立体填料与硬性类蜂窝填料相比，孔隙可变性大，不易堵塞；与软性类填料相比，材质寿命长，不粘连结团；与半软性填料相比，比表面积大，挂膜迅速、造价低廉。因此，该填料可确认是继各种硬性类填料、软性类填料和半软性填料后的第四代高效节能新颖填料。YCDT型立体填料材质特征如表3.7所示。表3.7YCDT填料材质特性结构部件材质比重断裂强力拉伸强度连续耐热脆化温度耐酸碱稳(MPa)温度(℃)(℃)定性丝条聚烯烃类0.93120N≥3080-100-15稳定中心绳(聚酰胺)0.9571.4DaN≥1580-100-15稳定14、主要技术参数：填料单元直径：150mm丝条直径：0.35mm3安装距离：150mm成膜后重量：50～100kg/m填料上容积负荷：2-3kgCOD/m3·d3比表面积：50～300m2/m空隙率：>99％填料安装：接触氧化池内填料安装的根数：长：0.15×(n+1)=3.4n=22宽：0.15×(n+1)=4.0n=2640 江西理工大学2011届本科生毕业设计（论文）则接触氧化池填料安装根数：(22×26)×2＝1144根，分三层填料，则共需长度为1.17m的填料3432根。3.3.7二沉池的设计计算二沉池是活性污泥处理系统的重要组成部分，其作用是泥水分离，使得混合液澄清，浓缩和回流活性污泥。其运行效果将直接影响活性污泥系统的出水水质和回流污泥浓度。在本次设计中沉淀池一般分平流式、竖流式和辐流式，本设计初沉池采用竖流式沉淀池。原有水力循环澄清池的沉淀周期长,能源消耗高,造成严重的资源浪费。现改成竖流式沉淀池之后,可以有效地降低能耗,同时可以提高沉淀的速率,节省了沉淀周期,为整个工艺流程节省了时间。1、设计参数表面负荷：q=1.5m3/(m2/h)，一般范围为1.0~2.0m3/(m2/h)。沉淀池水力停留时间t=2.h,二沉池一般范围为1.5~2.5h。污泥含水率为97%。池数n1个2、设计计算①中心管面积Qmax0.0152f0.5mv0.030式中：v0-----------中心管内流速，m/s，不大于0.03m/s取v0=0.03m/s。②中心管直径4f40.5d0.8m则有喇叭口直径和高度为1.35d，反射板直径为1.35×1.3d，反射板表面与水平面夹角为17°板底距泥面高度设0.3m。③中心管喇叭口与反射板之间的间隙高度Q0.015maxh0.25m3vd0.030.8041 江西理工大学2011届本科生毕业设计（论文）④总的有效沉淀面积Qmax54.72F36.5mv1.5式中：Q-----------最大设计流量，m3/h；maxv-----------污水在沉淀区上升流速，m/s在数值上等于表面水力负荷。⑤沉淀池直径4Ff436.50.5D6.9m8m，取7.0m⑥沉淀部分有效水深hqt1.523.0m2⑦沉淀部分所需容积Q(CC)T10012V11000(100P)01312(16064)51003=21m1000(10097)1000式中:Q3-----------日设计流量，mdT-----------两次清泥间隔时间，dC1-----------进水悬浮物浓度，mgLC2-----------出水悬浮物浓度，mgL33-----------污泥密度，kgm，一般取1000kgmp0-----------污泥含水率，%⑧圆锥体部分所需容积设圆锥体底部直径d=1.0m,圆锥体侧壁倾角=50º，则圆锥体部分的高度6.9h4Rrtg0.5tg503.5m2圆锥体部分所需容积42 江西理工大学2011届本科生毕业设计（论文）223.14223VhRRrr3.53.53.50.50.552.2m24333、池子总高度Hhhhhh12345=0.3+3.0+0.25+3.5+0.5=7.55m其中：设沉淀池的超高h1=0.3m，缓冲层的高度h5=0.5m。4、污泥斗总容积3VVV2152.263.2m125、进出水系统计算①进水部分设计33设计流量Q54.7m/h0.015(m/s)，设进水管设计流速v=0.5m/s14Q进40.015D0.229m进v0.631调整进水管管径D250mm，则进水流速v0.63m/s。进1②出水部分设计集水槽的设计，本设计考虑沉淀池为圆形断面，取集水槽距外缘距池边0.5m，集水槽壁厚采用0.15m。污水流量Q＝0.015m3/s，集水槽内的流量q＝Q=0.015m3/s。max集max采用周边集水槽，单侧出水，每池设一个出口，集水槽的宽度B：00.40.4B0.9Kq0.91.50.0150.20m0集式中：K-----------安全系数，取值1.5。集水槽的起点水深h：起h0.75B0.750.190.14m起043 江西理工大学2011届本科生毕业设计（论文）取超高0.3m，则集水槽起点总高为:0.14+0.3=0.44m。集水槽的终点水深h：终h1.25B1.250.200.25m终0取超高0.3m，则集水槽终点总高为:0.25+0.3=0.55m。③出水堰的计算采用90o直角三角形薄壁堰，堰上水头（三角口底部至上游面的高度）取为h＝0.03m，每个三角堰的流量q：155q1.4h21.40.0320.0002m3/s1三角堰个数n：q集0.015n75个q0.00021三角堰长度L：LD2B3.147.020.2020.7m0三角堰尺寸：H=2h=2×0.03=0.06mB=4h=4×0.03=0.12LBn0.12759m"LL,"LL20.79b0.16mn753.3.8污泥浓缩池的设计计算间歇式污泥浓缩池是一种圆形水池，底部有污泥斗。间歇式污泥浓缩池在工作时，先将污泥充满浓缩池，经静置沉降，浓缩压密后，池内形成上清液区，沉降区和污泥区。然后，从侧面分层排出上清液，浓缩后的污泥从底部泥斗排出。间歇污泥浓缩池用来污泥量较小的系统，浓缩池一般不小于两个，一个用于工作，另一个进入污泥，两池交替使用。为方便污泥的后续处理机械脱水，减小机械脱水中污泥的混凝剂用量以及机械脱水设备的容量，需对污泥进行浓缩处理，以降低污泥的含水率。本设计采用间歇式重力浓缩池，运行时，应先排除浓缩池中的上清液，腾出池容，再投入待44 江西理工大学2011届本科生毕业设计（论文）浓缩的污泥，为此应在浓缩池深度方向的不同高度上设上清液排除管。1、设计参数果汁废水处理过程产生的污泥来自以下几部分：Q调节沉淀池，1=21.3/d,含水率98%；QIC反应器，2=6.2/d,含水率97%；Q接触氧化池3=2.56/d,含水率98%；总污泥量为：Q=++=30.06/d平均含水率为：97.8%由于污泥量比较少，在集泥池中贮存三天，集中处理。固体负荷（固体通量）M一般为10～35kg/d取M=30kg/d；浓缩时间取T=12h；设计污泥量Q=90.18/d；浓缩后污泥含水率为97%；2、设计计算①浓缩池面积A=QC/M式中：3Q-----------污泥量（m/d）；C-----------污泥固体浓度（g/L）；M-----------浓缩池固体通量（kg/㎡d）。则A=30.06×6×3/30=18.0㎡采用两个污泥浓缩池，一个用于工作，另一个进入污泥，两池交替使用。②则浓缩池直径D4A/π418.0/3.144.79m222本设计取直径5m，则AπD/43.145.0/419.6m。③浓缩池工作部分高度污泥浓缩时间T=12h，则45 江西理工大学2011届本科生毕业设计（论文）TQ/241290.18/24h2.3m1A19.6⑤超高h2取0.5m。⑥缓冲层高h3取0.3m。⑦污泥斗高5.00.6htan55()3.14m423、浓缩池总高度HHhhhh2.30.50.33.146.24m12344、浓缩后污泥体积Q(1p1)30.063(10.978)3V66.12m21p10.9725、浓缩后分离出的污水量3qQV90.1866.1224.06m/d总2浓缩后的废水回流至进水管。3.3.9集泥井设计污水处理系统各构筑物所产生的污泥每日排泥一次，集中到集泥井，然后在由污泥泵打到污泥浓缩池，每三天集中处理一次。污泥浓缩池为间歇运行，运行周期为18h,其中各构筑物排泥、污泥泵抽送污泥时间为1.0～1.5h，污泥浓缩时间为12.0h,浓缩池排水时间为2.0h,闲置时间为0.5h～1.0h。3考虑各构筑物为间歇排泥，每次总排泥量为90.18m。即集泥井容积定为3390m.此外，为保证排泥能按其运行方式进行，集泥井容积应外加10m。则集3泥井总容积为90+10=100m。集泥井有效深度为3.0m，则其平面面积为V100A=33.3㎡H3设集泥井平面尺寸为5.7×5.7m。集泥井为地下式,池顶加盖，由污泥泵抽送污泥。46 江西理工大学2011届本科生毕业设计（论文）集泥井最高泥位为-1.5m,最低泥位为-4.5m池底标高为-4.50m。浓缩池最高泥位为2.74m。则排泥泵抽升的所需净扬程为7.24m，排泥泵富余水头1.0m，管道水头损失为0.24m，则污泥泵所需扬程为6.04+2.0+0.24=8.28m。污泥泵房混合污泥：3IC剩余污泥量：Q21.3m/d23调节池泥量：Q6.2m/d13接触氧化池泥量：Q=2.56m/d333每三天处理一次，总泥量为90.18m=3.76m/h选型：CP-5-0.75-50型沉水式污泥泵两台，一台备用。性能特点：见表3.8。表3.8CP型沉水式污泥泵性能流量扬程电动机功率出口直径型号效率（%）3(m/h)(m)(kw)(mm)CP（T）-50.75-5069750.75503.3.10污泥脱水间目前，常用的污泥脱水设备有板框压滤脱水机、带式压滤脱水机和离心脱水机。本设计采用带式压滤脱水机。带式压滤机的基本原理是通过设置一系列压辊及滚筒，将上下层滤带张紧，滤带间的污泥不断受挤压剪切后，加速泥水的分离。带式压滤机一般分为三个阶段，重力脱水段，楔形预压段，中/高压段。本设计设备选型：DY1000带式压滤机两台性能参数：滤带有效宽度1000mm泥饼含水率65%~85%用电功率1.5KW47 江西理工大学2011届本科生毕业设计（论文）第四章污水厂平面布置污水厂的平面布置包括：处理构筑物的布置、办公、化验、辅助建筑的布置、以及各种管道、道路、绿化等的布置。污水厂的平面布置图应充分考虑地形、风向、布置合理、便于规划管理。4.1布置得一般原则：1.处理构筑物的布置应紧凑，节约土地并便于管理；2.处理构筑物的布置应尽可能按流程顺序布置，以避免管线迂回，同时应充分利用地形以减少土方量；3.经常有人工作的地方如办公、化验等用房应布置在夏季主导风的上风向，在北方地区也应考虑朝阳，考虑安排充分的绿化地带；4.构筑物之间的距离应考虑敷设管渠的位置，运转管理的需要和施工的要求，一般采用5—10m；5.污泥处理构筑物应尽可能布置成单独的组合，以备安全，方便管理；6.变电所的位置应设在耗电量大的构筑物附近，高压线应避免在厂内架空敷设；7.污水厂应设置超越管以便在发生事故时，使污水能超越一部分或全部构筑物，进入下一级构筑物或事故溢流管；8.污水和污泥管道应尽可能考虑重力自流；9.在布置总图时，应考虑安排充分的绿化地带，为污水处理厂的工作人员提供一个优美舒适的环境；48 江西理工大学2011届本科生毕业设计（论文）10.总图布置应考虑远近期结合，有条件时可按远景规划水量布置，将处理构筑物分为若干系列分期建设。4.2厂区平面布置形式常见的水厂布置方式分直线型、折角型、回转型及密集型，下面就分别作简单介绍。1、直线型这是最常见的布置方式，从进水到出水，整个流程是直线。在设计大中型水厂时，如地形条件许可，最好采用直线型布置，一般以接近南北方向为流程轴线。若工程分期建设，可以每期一组为直线型，多期平行排列。2、折角型当进出水管由于地形，供水方向或厂外道路的限制而不能呈直线布置时，可用折角型布置，折角点一般选在清水池或吸水井。沉淀(澄清)池与滤池尽量布置为一个组合。在采用这种方式时，注意日后扩建如何与目前的流程相配合，因而要求在总体布局时，对日后如何衔接有所安排和设想。3、回转型此布置适用于进出水管在一个方向的时候，可根据条件从清水池将流程回转，也可以通过对沉淀池或澄清池的进出水管方向布置而将流程回转。一般只在小型水厂采用。4、密集型在大型水厂采用，其净水构筑物均采用密集布置，而在周围留出空地，以便充分绿化和日后发展用地。本设计采用回转型布置。具体平面布置见污水厂总平面图。49 江西理工大学2011届本科生毕业设计（论文）第五章污水处理厂高程布置5.1高程布置的原则高程布置的主要原则有两条：一是尽量利用地形特点使各构筑物接近地面高程布置，以减少施工量，节约基建费用。二是使废水和污泥尽量利用重力自流，以节省运行动力费用。5.1.1高程布置时应考虑的因素1、初步确定各构筑物的相对高差，只要选某一构筑物的绝对高程，其他构筑物的绝对高程也可确定。2、进行水力计算时，要选择一条距离最长、水头损失最大的流程，按远期最大流量计算。同时还应留有余地，以保证系统出现故障或处于不良工况时，仍能正常运行。3、当废水及污泥不能同时保证重力自流时，因污泥量较少，可采用泵提升污泥。4、高程布置应保证出水能排入受纳水体。废水处理厂一般以废水水体的最高水位作为起点，逆废水流程向上倒推计算，以使处理后废水在洪水季节也能自流排出。5、结合实际情况来考虑高程布置。如地下水较高，则应适当提高构筑物的50 江西理工大学2011届本科生毕业设计（论文）设置高度。5.1.2计算内容污水处理高程计算内容：1、各处理构筑物的水头损失（包括进出水渠道的水头损失）2、构筑物之间的连接管渠中的沿程与局部水头损失；3、各处理构筑物的高程。5.1.3污泥处理高程计算内容：1、各处理构筑物的水头损失（包括进泥和出泥渠道的水头损失）2、构筑物之间的连接管渠中的沿程与局部水头损失3、各污泥处理构筑物的高程。5.1.4计算方法1、计算水头损失时，以最大流量（涉及远期流量的管渠与设备，按远期最大流量考虑）作为构筑物与管渠的设计流量，还应考虑当某座构筑物事故停止运行时，与其并联运行的其他构筑物与有关连接管、渠能通过全部的流量。2、高程计算时，常以受纳水体的最高水位作为起点，逆污水处理流程向上倒推计算，以使处理后的污水在洪水季节也能自流排出，或以格栅为起点，顺污水处理流程推求各后续处理构筑物的高程，并校核是否满足重力排放要求和埋深的要求。如果排放水体最高水位较高时，应在污水处理水排人水体前设计泵站，水体水位高时抽水排放。如果水体最高水位很低时，可在处理水排人水体前设跌水井，处理构筑物可按最适宜的埋深来确定标高。3、对于平原城市可采用上述方法，即以受纳水体的最高水位作为起点，逆污水处理流程向上倒推计算，这可使污水厂水泵需要的扬程较小，运行费用也较小、但对于山地城市，如污水厂址远高于受纳水体的最高水位，则应先确定流程中最大构筑物的埋深，再依次推求各处理构筑物的标高，而使得整个处理流程埋深最小。4、在进行工艺设计时，处理构筑物的水头损失按有关工具书进行估算。污泥处理流程计算方法同污水处理流程一样，高程计算从控制点标高开始。污泥在管道中水头损失包括沿程水头损失和局部水头损失。由于目前有关污泥水力特征研究还不够，因此污泥管道水力计算主要是采用权益的经验公式或实验资料。51 江西理工大学2011届本科生毕业设计（论文）高层布置计算过程在污水处理工程中，为简化计算一般认为水流是均匀流。管渠水头损失主要有沿程水头损失和局部水头损失。沿程水头损失按下式计算：2vhLiLf2CR式中：h-----------为沿程水头损失，m；fL-----------为管段长度，m；R-----------为水力半径，m；v-----------为管内流速，ms；C-----------为谢才系数。简单计算过程Hhhh123=il=×50%-----------沿程水头损失i-----------坡度i=0.005-----------局部水头损失-----------构筑物水头损失2v局部水头损失为：hm2g式中-----------局部阻力系数。5.2管渠水力计算：二沉池至出水口有一个突然扩大和突然缩小，局部阻力系数为：0.10+0.77=0.87。接触氧化池至二沉池有一个突然扩大和突然缩小及两个90弯头，局部阻力系数为：0.480.9731.0723.593。IC反应器至接触氧化池有一个突然扩大、一个90弯头和一个突然缩小，局部阻力系数为：0.48+1.08+0.973=2.533。调节池至IC池有两个突然扩大和突然缩小，两个弯头，局部阻力系数取为52 江西理工大学2011届本科生毕业设计（论文）0.480.97322.906。集水池至调节池有一个突然扩大、一个90°弯头和一个突然缩小，局部阻力系数为：0.48+0.55+1.07=2.013。计算厂区内污水在处理流程中的水头损失，选最长的流程计算，结果见表5.1：表5.1水头损失管渠构筑流量管渠设计参数水头损失物名称L/sD/mmI/‰V/m/sL/m沿程局部合计二沉池15.220000.7600.0600.0300.090出水口接触氧化池二沉15.22002.00.7200.0400.1770.217池IC反应器接触氧15.22003.00.7250.0750.2050.275化池调节池IC反应15.22001.50.7250.0380.3060.344器集水井15.22001.50.7200.0200.1020.122调节池5.3构筑物水头损失由于各构筑物的水头损失比较多，计算起来比较烦琐，本设计中若在设计计算过程中计算了的就用计算的结果，若在设计计算过程中没计算的就用经验数值。构筑物水头损失见表5.2表5.2构筑物水头损失表构筑物名称水头损失（m）构筑物名称水头损失（m）细格栅0.13接触氧化池0.40调节池0.50二沉池0.40IC反应器0.50污水处理厂各构筑物高程布置如下表5.3所示表5.3高程布置53 江西理工大学2011届本科生毕业设计（论文）池底标高地面标高编号管渠构筑物名称水面标高（m）（m）（m）1出水口-1.00000.002二沉池3.75-3.500.003接触氧化池4.50-0.800.004IC反应器15.00-1.000.005调节池2.50-1.000.006集水井-1.13-4.130.007细格栅前-1.00——0.005.4污泥水力损失的计算1.85LVh2.49f1.17DCH式中D-----------污泥管径；L-----------输送距离；V-----------污泥流速；P-----------污泥含水率。由污泥泵提升处于紊流状态,1.85LVh6.82f1.17DCH各构筑物至集泥井的水力损失如表5.4所示。表5.4连接管道的水头损失管渠设计参数水头损失（m）流量管渠及构vmsLm筑物名称LsDmmI（‰）沿程局部合计调节池至0.752000.72200.0400.2540.294集泥井IC池至集0.222000.71.5150.0150.2010.216泥井54 江西理工大学2011届本科生毕业设计（论文）接触氧化0.032000.71.5150.0150.2010.216至集泥井集泥井至1.042000.72200.0400.1940.234浓缩池浓缩池至1.041000.71.5100.0150.1830.198脱水机房5.5污泥高程布置高程计算顺序是：确定二沉池、调节池等至集泥井的污泥是用吸泥泵提升高度；由脱水机房高程反推浓缩池高程；由浓缩池的高程反推集泥井高程；计算结果见下表5.5表5.5污泥处理构筑物标高构筑物地面标构筑物名称水面标高（m）池底标高（m）地面标高（m）高（m）集泥井-1.500.20-3.500.00浓缩池2.743.24-3.000.00脱水机房--4.000.000.0055 江西理工大学2011届本科生毕业设计（论文）第六章经济估算范围及编制依据6.1估算范围污水处理厂污水处理工程、污泥处理工程、其他附属建筑工程及其他公用工程等，另外包括厂外工程（供电线路、通风线路、临时道路等）。6.2编制依据1、市政工程采用2011年《全国市政工程预算定额》（江西省单位估价表2004版）。2、土建工程采用2011年《全国统一建筑工程预算定额》（江西省单位估价表2004版）。3、安装工程采用2011年《全国统一安装工程预算定额》（江西省单位估价表2004版）。4、其它费用及预备费参照1996年12月建设部《市政工程可行性研究投资估算编制办法》(试行)规定。5、材料价格56 江西理工大学2011届本科生毕业设计（论文）按2011年第三期江西省工程造价信息材料价格，不足部分按同类工程造价指标计列。6、设备价格生产厂家报价及参照《工程建设全国机电设备2001年价格汇编》计价。7、取费标准执行2004年《江西省建筑（装饰）安装工程费用定额》及2004年(江西省市政工程费用定额)，并按上级主管部门有关文件规定计算。8、设计费用设计费根据工程勘察设计费用标准(2002年修订本)的规定计算。6.3处理工程主要设备表6.1主要设备型号及价格设备名称型号数量单价（万元）总价（万元）格栅HF-11001座1.01.0污水提升泵100WQ-60-15-42台2.55鼓风机罗茨TRC-100型2台3.06.0微孔曝气器HWB-1型148个0.0121.776污水提升泵100WQ-80-20-7.52台2.55带式压滤机DY—10002套1020管道、阀门若干40仪表若干5污泥泵CP（T）-5-0.75-502台2.55吸泥泵CP-5-0.75-502台2.55合计92.7766.4土建部分表6-2各个构筑物的土建资金处理构筑物名个数尺寸（m）材料总价（万元）称集水井1个6.5×5.0×4.3砖混3.94调节池1个20×8×4.5钢混20.6IC池1个D=4，H=16钢制15.0接触氧化池2个6.8×5×4.8钢混16.3257 江西理工大学2011届本科生毕业设计（论文）竖流沉淀池1个D=7，H=7.5钢混8.1污泥浓缩池2个D=5，H=6.24钢混9.0集泥井1个5.7×5.7×4.7砖混3.6配电室1座6×3.5×3.5砖混4.3鼓风机房1座9.0×3.5×3.5砖混5.57泵房3座合建砖混13.2污泥脱水间1座8×6×3.5砖混4.38员工宿舍1座18×10×6砖混15.48餐厅1座18×10×6砖混15.48机修间1座14×10×4砖混8.6仓库1座18×10×4砖混10.5综合作业楼1个18×10×6砖混15.48合计1500㎡169.556.5工程总基建费该工程的直接投资费用为：W=92.776+169.55=263.32万元表6.3该工程的间接费项目计算价格（万元）设计费W×2.5%6.58调试费W×2.5%6.58安装费W×5%13.17项目管理费W×3%7.90不可预见费W×5%13.17单价：300元/m2，占地面积征地费180.001500×4m2工程间接费合计235.3则工程费用总计为：263.32+235.3=498.63万元工程总投资（按总计×1.1）为548.49万元。6.6运行部分费用运行费用包括电费、人工费、水费，但不包括折旧费及大修理费用。58 江西理工大学2011届本科生毕业设计（论文）电费通过各种设备的功率以及照明来算，本工程年消耗电量为17.8万KWh，每度电费按0.72元计，则每年电费为12.83万元。人工费废水处理站操作人员5人，按30000元/人年计，则每年的人工费为15万元。水费3每日用水20×0.3=6.0m计，按工业用水费用1.5元/t计，则有6.0×1.5×360=0.32万元。折旧费土建工程按10年折旧，设备按5年折旧，维修费用按1%计，每年的折旧总169.5592.776共费用为（）1.0135.86万元10533本设计中CH4的产量为V=1614.5m/d，沼气按照0.5元/m记，则节省成本CH429.06万元/年处理废水成本312.83150.3229.0635.863总计处理每m废水的成本为1.21元/m8003606.7效益分析果汁废水处理厂效益包括经济效益、社会效益和环境效益。该废水厂进水经过以及处理后，悬浮物的去除率为86%，BOD5的去除率为99.2%左右，CODcr的去除率为98%左右。建设该污水厂的主要三大效益分析如下。6.7.1环境效益该水处理厂为城市污水处理站，对改善城市的环境有重要的作用，环境治理的好坏直接影响着一个城市的良性发展。该市中有50%的污水排入当地的主干河流，使得水体的有机污染物严重超标，各项指标均超出了《地面水环境标准》中Ⅲ类水体的水质标准。因此要保护该河流的水质，使其满足和达到渔业、生活饮用水质标准的良好状态，有利于生活饮用、工业和渔业用水，以及该河流的生态系统稳定性。该污水处理厂处理的污水是工业废水，其中大部分都是可生化的有机废水。经该污水处理厂处理后的污水可达到国家以及排放标准，这样在降低了当地的河流的水体污染的同时又满足了下游地区饮用水和景观用水的质量。6.7.2社会效益工程的实施对该市的河流段的水质有明显的改善，同时也对该市的社会生产59 江西理工大学2011届本科生毕业设计（论文）产生巨大的影响。水质的改善将促进该市的旅游业的发展，有利于该市在经济全方位的发展，在国内及国际的声誉将会进一步提高。同时也会给下游地区带来巨大的经济效益，保障当地及下游地区人民的身体健康，保障当地的与其他地区的经济的和谐可持续发展。6.7.3经济效益污水处理厂作为一项环境治理项目，其本身并不产生直接的经济效益。该污水厂建成后将提高该市以及主干河流的环境质量，减轻污水排放所造成的污染危害。保护该市的饮用水源，降低自来水的处理成本，保护市民的健康。而产生的间接经济效益目前尚无法定量，定性的讲，其产生的间接经济效益是巨大的。同时该工程的实施有利于当地的渔业发展，在提高饮用水水质的同时有利于当地人民的健康。第七章参考文献1、张自杰.排水工程.北京：中国建筑工业出版社，20002、李圭白张杰.水质工程学.北京：中国建筑工业出版社，20063、中国市政工程西南设计研究院主编：给水排水设计手册第1册.北京：中国建筑工业出版社，20014、北京市市政工程设计研究院主编：给水排水设计手册第5册.北京：中国建筑工业出版社，20015、中国市政工程西北设计研究院主编：给水排水设计手册第10册.北京：中国建筑工业出版社，20016、中国市政工程华北设计研究院主编：给水排水设计手册第11册.北京：中国建筑工业出版社，20017、张智.给水排水工程毕业设计（论文）指南.北京：水利水电出版社，20008、韩洪军.水处理工程设计计算.北京：中国建筑工业出版社，20069、尹士君，李亚.水处理构筑物设计计算.北京：化学工业出版社，200710、邰生霞，乔庆云.给水排水工程设计实践教程，机械工业出版社，200711、《室外排水设计规范》GB50014－200660 江西理工大学2011届本科生毕业设计（论文）12、《给水排水制图标准》GB/T50106-2001.中华人民共和国建设部，200213、《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918－200214、《地面水环境质量标准》GB3838－200215、《中华人民共和国环境保护法》16、GB3838－2002《地面水环境质量标准》17、GB50335－2002《污水再生利用工程设计规范》18GJ31-89《城镇污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准》19、GB14554-93《恶臭污染物排放标准》20、DBJ08-23-91《污水泵站设计规范》21、GB8978-96《污水综合排放标准》第八章致谢在我一个月的毕业设计生活中，老师和同学们给予了我很多的帮助，在此我向他们表示衷心的感谢！首先，我要感谢王俊峰老师对我的耐心指导和悉心关怀。你给我们留下了深刻的印象；在给予我设计上的指导时，老师科学的思考方法和严谨的治学态度使我受益匪浅、终生难忘。在此，我衷心地祝愿老师你家庭和美，身体健康，万事如意，培养出更多更好的学生！其次，感谢四年来给予我教育的老师们。是他们让我对专业课和各项基础知识有了深入的了解，使我的知识得到了充实，也让我对本专业产生了浓厚的兴趣，使我对日后的工作充满了希望和信心。尤其对各门专业基础课及专业课有了更深的认识，为我以后的学习和帮助有了坚强的基础，也为我更好的从事本专业工作树立了信心。在此，我再一次衷心的感谢我所有的任课教师。再次，感谢指导我设计的每一位老师，他们在教会我知识的同时也教会了我们做人的道理和他们严谨的治学作风，让我受益非浅，并将伴随一生。我衷心祝愿资环学院的每一位老师，身体健康，事业有成，桃李满天下！最后，感谢我的同学们。他们在日常的学习生活中给予了我很多帮助，帮我度过了一个个难关，点点滴滴见真情，他们是我的好同学好朋友。祝他们早日飞61 江西理工大学2011届本科生毕业设计（论文）黄腾达一展宏图，也祝愿每一位同学能够在将来的工作中为江西理工大学争光添彩！感谢所有帮助过我的人！我爱我的大学，我爱我的老师，我爱我的同学，虽然大学即将结束，我并不感到惆怅，因为我在大学中得到了很多很多的知识，不仅仅是书本上的，还有更多做人的道理，我感谢我的老师我的同学我美丽的校园，是你们给予了我快乐，我会用我的努力，用我的一腔热血去奋斗，去建设我们的国家，为我们美丽的校园增光添彩！也不辜负老师对我们厚望。祝福我们美丽的校园明天会更好！附录：文献翻译62 江西理工大学2011届本科生毕业设计（论文）63 江西理工大学2011届本科生毕业设计（论文）64 江西理工大学2011届本科生毕业设计（论文）65 江西理工大学2011届本科生毕业设计（论文）66 江西理工大学2011届本科生毕业设计（论文）67 江西理工大学2011届本科生毕业设计（论文）68 江西理工大学2011届本科生毕业设计（论文）69 江西理工大学2011届本科生毕业设计（论文）70 江西理工大学2011届本科生毕业设计（论文）中国地球化学学报,1990,9(4):336-346中国青藏高原盐湖氢氧同位素的分布张保珍,张彭熹,冉隆德,杨文博中国科学院西宁盐湖研究所摘要:青藏高原上分布着大量的盐湖。从1976年我们已经遍布高原收集了几百个天然水域的样本并且进行试验研究水样中的氢氧同位素。研究结果显示，遍布高原盐湖中δD和δ18O值的变化范围分别是-64.1到+12.4‰和-11.19到+8.62‰。从不同类型各种矿化度的地表水、地下水、湖泊水中，可以推测出：青海湖中初始水氢和氧同位素的组成成分是δD=-55.0‰和δ18O=-10.0‰；藏北湖中初始水氢和氧同位素的组成成分是δD=-116.0‰和δ18O=-16.2‰；盐湖中的卤水通过持久的循环来源于雨水。油田水也为柴达木盆地中的盐湖做出过贡献。可以注意到青海湖和藏北地区水同位素蒸发线斜率是近似的。这归因于这些水体中同位素是在中纬度和高海拔的环境中演化的。关键词:氢同位素氧同位素盐湖青藏高原分布规律引言青藏高原被誉为“世界的屋脊”，是世界上最高的高原。众多的湖泊点缀着这个日渐隆升的高原，其中大部分都是盐湖。湖面海拔比海平面高出2800到5000米之间。那儿的盐湖已经引起了许多研究学者的广泛关注，因为这些盐湖富含稀有碱性金属元素。自然水域的循环肯定是导致高原上盐湖中这些元素富集的原因之一。在这个地区收集了数百个各种自然水域的样本。用MAT-251型质谱仪分析样本中氢和氧同位素的组成成分，为研究盐湖的形成提供基本的数据。实验氧和氢的天然水样稳定同位素分析气体制备系统的描述如下。氧气是通过二氧化碳-水平衡系统制取的（爱普斯坦，S和Majeda，T.1953年）。4毫升的水样。与从二氧化碳罐中取出的0.6巴二氧化碳相平衡。水样和二氧化碳在25C的恒温器中恒温振荡三个小时。然后用质谱仪分析二氧化碳的氧同位素的组成。氢气。是通过还原锌制取的。在420C的条件下，5微升的水样被转换成氢气。氢气71 江西理工大学2011届本科生毕业设计（论文）被活性炭吸收后，质谱仪便可测量出氢元素。元素组成是相对于标准平均大洋水给出的。所涉及的δD和δ18O的不确定性分别是±0.3‰和±0.05‰。结果在表1中列出。表1青藏高原上的各种天然水域中的氢氧同位素组成矿化度D18O样本号取样点抽样日期水域类型(g/l)(‰)(‰)T-1BangeL.7,1976雨水-10.9+1.22T-2DawacuoL.6,1978雪水-21.7-3.86冰雹T-3ZacangchakaL.9,1976-85.5-11.53雪水T-4Dongkacuo6,1978-27.9-5.51河水T-5.Zacangchaka8,1976-57.8-10.53温泉T-6Rongmaer5,1978温泉0.295-97.4-11.24T-7Qugong8,1978温泉-98.4-13.37T-8Yangbajing10,1978温泉-127.5-16.71T-9Bujue8,1976温泉-114.1-14.8泉水T-10xiamayidui8,1976-97.6-12.24泉水T-11Bamaoqiongzong4,1978-87.4-11.34泉水T-12Zazha7,1976-115.3-14.96泉水T-13Xiakangjian8,1978-98.1-12.81湖水T-14Segeerma8,1976湖水-117.5-14.43T-15LubuL.9,1978湖水0.140-94.9-12.76T-16ZuoyunL.9,1978湖水0.097-87.2-13.34T-17GuiL.9,1978湖水0.807-45.4-3.04湖水T-18ShenL.9,19780.306-54.3-4.34湖水T-19SongmuL.8,19780.264-51.6-6.01湖水T-20GongzhuL.9,19780.461-74.5-5.65湖水T-21BangongL.9,1978湖水0.461-51.4-3.44T-22Manicuo6,1976湖水1.514-66.2-6.36T-23Chamacuo7,1976湖水1.523-69.3-7.59T-24Kunzhongcuo9,1978湖水2.148-37.4-2.38湖水T-25Adacuo9,19780.294-64.1-5.16湖水T-26Oaangmaercuo9,19761.523-67.9-6.40湖水T-27CuonixiL.4,19785.084-4.4+3.51湖水T-28OaonidongL.4,1978湖水5.142-2.4+3.3072 江西理工大学2011届本科生毕业设计（论文）T-29Lamingcuo5,1976湖水11.659-45.2-2.89T-30namucuo6,1976湖水16.628-60.6-12.25T-31Saibucuo4,197815.108-57.6-3.86T-32QilinL.5,197820.854-33.2-4.00T-33Zaxipucu06,197821.031-51.5-4.70T-34DazeL.6,197833.743-52.9-6.49盐湖的分布盐湖分布于两个地质单元柴达木盆地图1盐湖和主要区域结构长轴的玫瑰图。1.深、大趋势的断层；2.盐湖长轴的趋势73 江西理工大学2011届本科生毕业设计（论文）图2为第二次盐形成阶段演示的核心部分的比较。1.岩盐；2.芒硝；3.砂质黏土；4.黏土；5.石膏；6.钾盐；7.硼酸盐；8.砂砾；9.淤泥.柴达木盆地在青海省，羌塘盆地在青藏的藏北高原。前者四周环绕着阿尔金山、祁连山和昆仑山。湖面海拔比海平面高出2800到3200米之间。后者位于昆仑山，冈底斯山和念青唐古拉山脉之间。湖面海拔在4300到5000米之间。主要的区域结构控制了盐湖的分布,其中大部分盐湖是从西北向东南走向延伸。盐湖位于盆地和山谷的断层。许多盐湖北岸陡峭，而其南部海岸平缓。许多盐湖位于深大断裂带附近，如扎藏岔喀、东措、杜加里、班戈断裂带，有些则分布在日图徕-洞桥冲断层。盐形成的年龄高原的北部是盐形成年代最古老的，南部是形成年代更近一些的。盐形成的两个阶段发生在柴达木盆地的青海-西藏高原北部边缘。第一阶段从第三纪中新世持续到上新世的结束。第二阶段从更新世晚期到当前。然而，西藏北部盐的形成只有第二阶段，目前这里的体系开始存放全新世的盐。盐湖的水化学特征这里描述的盐湖指的是湖泊的矿化度超过50g/1的。柴达木盆地的盐湖是以74 江西理工大学2011届本科生毕业设计（论文）前的干盐湖（干荒盆地）演化而来的。这个地区没有碳酸盐型的盐湖。硫酸盐和氯化物型的盐湖发育良好。藏北的盐湖是碳酸盐和硫酸盐型的。那里（藏北）还没有发现氯化物型的盐湖。藏北的盐湖相对年轻，矿化度相对较低。其中所含总固体量占50-394g/l，通常是100-200g/1。柴达木盆地盐湖含有（总固体量）约300g/l,最高可达到526g/l。卤水中主要阳离子的浓度依Na+>Mg2+>Ca2+>K+的顺序降低，那些主要的阴离子的浓度依C1->SO2-2--4>CO3+HCO3的顺序降低。碱金属，碱土金属，重金属和放射性重元素是高度浓缩的，特别是钾离子、镁离子、硼离子、锂离子、铷离子、铯离子。将在中国高原上的盐湖开采上述的资源。（表2）表2青藏高原上盐湖卤水中主要固体溶解的相对含量位置钠盐总钾盐总镁盐总硼盐总锂盐总铷盐总铯盐总氯盐总含量含量含量含量含量含量含量含量藏北盐0.3120.0360.0263.6x10-31.2x10-32.2x10-51x10-50.424湖柴达木0.2190.0160.0891x10-33.4x10-33.5xl0-55.8xl0-70.609盆地盐湖青藏高原上盐湖中δD和δ18O的分布高原上各种天然水域中的δD和δ18O各有不同，分别为-128.4到+12.4‰之间和-19.95到8.62‰之间。不同类型的水域中的δD和δ18O变化范围情况如下：18降水量：D-128.4-10.9‰O-19.95+1.22‰75 江西理工大学2011届本科生毕业设计（论文）图3.青藏高原上天然水域中δD和δ18O的变化图4青藏高原上降水量中δD和δ18O之间的关系1.青海降水量线；2.西藏降水量线；3.中国降水量线；*数据来自郑淑慧河水：δD-71.2-30.0‰δ18O-11.38-4.99‰地下热水:δD-127.5-62.7‰δ18O-16.71-9.66‰泉水:δD-117.5-40.3‰δ18O-14.96-8.38‰油田水δD-43.3-32.5‰δ18O+2.30+6.06‰湖水（淡水）:δD-94.9-2.40‰δ18O-13.34+3.51‰盐湖:δD-73.5+10.8‰δ18O-7.75+3.69‰76 江西理工大学2011届本科生毕业设计（论文）卤水湖:δD-64.1+12.4‰δ18O-11.19+8.62‰δD和δ18O的变化如图3所示。青藏高原上天然水域中的δD和δ18O值与世界降雨量中的值类似，倾向于左侧。这反应了中纬度气候干燥的特点。郑淑慧等以一百多条降水线δD和δ18O的数据为基础给出了一个中国降雨量线的方程。图5.雨线和青藏高原上盐湖中δD和δ18O之间的关系1.青海湖地区的蒸发线；2.西藏北部的蒸发线；3.柴达木盆地盐湖中的δD和δ18O；4.藏北盐湖中的δD和δ18O；5.地下热水中的δD和δ18O；6.地下水（藏北）中的δD和δ18O；7.油田水中的δD和δ18O；8.西藏北部各种湖泊中的δD和δ18O（平均）1980年在八个中国气象观测点和观测站提取的样本，δD=7.9δ18O+8.2这个方程与雨量方程线（δD=8.17δ18O+10.56）非常的相近，它是由国际原子能协会（国际原子能机构）从整个世界的气象观测点和观测站所提取的降水样品的δD和δ18O数据计算得来的。我们有超过青藏高原多年收集的降水样品的（δD和δ18O数据，得出雨线方程。这个方程如下：δD=7.4δ18O+19.4雨线的斜率接近（7.4）在拉萨气象台站获得的的雨线（的斜率）。雨线的斜率反映了高原雨水中δD和δ18O的关系。高海拔低气压区的水溶液相对亏损氘（图4）。高原盐湖中δD和δ18O之间的关系大体上表明了在δD和δ18O中的相对富集。右下角的雨线表述了盐湖卤水中δD和δ18O之间的关系（图5）。然而，不同地区的盐湖是不同的。例如，图5中，藏北的盐湖位于雨线的下方，只有一个点代表噶仁错接近附近的雨线。相反，大量代表柴达木盆地盐湖的点下斜接近雨77 江西理工大学2011届本科生毕业设计（论文）线。接下来的文中将要讨论可能的原因。藏北的湖泊发育良好，年代上比较新，与全新世的相一致。在矿化度方面，我们得出以下数据：淡水湖（M50g/l),δD=-49.7‰,δ18O=-2.60‰(26个湖泊的平均值)。在此基础上，我们已经在图5中标绘出蒸发线。藏北地区湖泊的蒸发线反映出了藏北湖水中δD和δ18O的演化。这条线与藏北雨线的交叉点可表示出藏北湖水中主要元素的组成(δD≈-116.0‰,δ18O≈-16.2‰)。δD和δ18O的值比较接近那些现代地热和温泉的值。综上所述，我们可以看出藏北盐湖成盐的解决方案均来自这个区域的雨水和在地壳中溶解的活性元素通过深大断裂的渗入深度。源于雨水的水，沿着它的起源地上升到地表，带来现代盐湖的材质。我们也能从藏北地热水域的水化学特征中得到同样的结论。地热水域富含锂、铯、铷、硼，Na+/K+约为10。西藏盐湖卤水中富含稀有碱金属阳离子和三价硼离子并且Na+/K+平均的比例约为10。相对于西藏的盐湖，柴达木盆地盐湖卤水中δD和δ18O的值有很大的变化范围。从演化的角度,柴达木盆地盐湖(张彭熹等,1987)计算结果表明现代盐湖盆地在晚更新世期间经历了一个盐滩阶段。在现代盐湖湖泊水域的表面是新形成的（图6）和且是在前体形成物上叠加的。在冰后期的全新世期间由于全球气候变暖，冰雪融化，地表和地下径流迅速增加，形成这些湖泊。因此，大多数盐湖如达布逊湖，大柴旦湖，柯柯湖和一些钾盐湖中卤水的δD和δ18O的值接近雨线附近，察汗斯拉图，马海，察尔汗盐湖中湖的表面有机物或间质性有机物远离雨线值。这论证了青藏高原初始水的蒸馏终端缺少氘。同时，盆地的一些地区发现了地表降水，地下水和油田水的混合。近两年来有关同位素知识的发展说明青海湖是一个微咸湖。从该湖的不同深度收集了接近300个样本。δD的平均值是+10.8‰，δ18O的平均值是+2.10‰。图5中标绘出了河水、地下水、青海湖水中δD和δ18O的平均值。基于合适的线性关系，我们可以建立湖泊地区的蒸发线（图5中的虚线）青海湖原始水中δD和δ18O的值比藏北盐湖中的值高很多。初始的δD是-55.0‰，δ18O是-10.0‰。δD和δ18O的值高是因为蒸发在一个高的起点发生。青海湖流域汇水面积相对较小。地表径流或是地下径流δD和δ18O的值比藏北的值更低。78 江西理工大学2011届本科生毕业设计（论文）图6.柴达木盆地Xitaijinarer湖沉积物横截面1.岩盐；2.泥浆；3.砂质黏土；4.含光卤石砂质黏土；5.钠镁矾图7.青海湖水体中δD和δ18O的垂直分布1.δD曲线；2.δ18O曲线；3.富含氘的湖水；4.缺乏氘的湖水图7阐明了青海湖水体中δD和δ18O的垂直分布。从这个图表中我们可以看出所供应的大量的地下水中缺乏氘。按照我们初步的估算，这种类型的水资源会比地表径流贡献更多。这样我们就可以假定青藏高原上所有的盐湖在演化的过程中曾接受大量的地下水流入。尤其，地热水域为含有大量锂、铷、铯、和硼资源盐湖的形成做出了很大贡献。总结1.青藏高原盐湖有机物中δD和δ18O的值分别在-64.1和+12.4‰之间，-11.19和+8.62‰之间变化。全世界雨水的δD和δ18O的值都在这个范围内变化。这个地区雨线的方程如下：δD=7.4δ18O+19.42.藏北盐湖初始水中氢和氧同位素的组成成分估计为δD=-116.0‰和δ18O=-16.2‰,反映了中晚更新世期间大气水同位素的组成成分。δD和δ18O的值大约接近于现在地下水的值（包括地热水）。3.对青藏高原盐湖盐形成的解决方案来自降雨量入渗的深度，随着温度的升高与围岩相互作用。从该解决方案发现，它们沿着路径向上通过深大断裂系统表面，从而沿着断裂系统形成广泛的盐湖。这些湖泊富含硼、锂、铷、铯。地下79 江西理工大学2011届本科生毕业设计（论文）水的供给是盐湖演化的关键。油田水也为柴达木盆地中某些盐湖做出过贡献。4.青海湖地区蒸发线的斜率与藏北湖区蒸发线的斜率相一致。高原湖水中同位素的组成成分在这两条蒸发线之间。这表明蒸馏水中的同位素是在中纬度高海拔的环境中演化的。参考文献爱普斯坦，S和Majeda,T.（1953）天然来源水中δ18O含量的变化.G.C.A.（4）：213-224.张彭熹等.（1987）柴达木盆地盐湖.北京科学出版社.郑淑慧等.（1982）中国降水稳定氢氧同位素研究.第二届全国同位素地球化学研讨会论文集，323-326.80'