阜新市啤酒废水处理工艺设计(4万m3d)

'引言水是生命之源，是地球上唯一不可替代的自然资源。我国人均水资源占有量仅为世界水平的1/4，水源不足、水体污染和水环境生态恶化已成为发展的制约因素。伴随着我国啤酒业的迅速发展，产量逐年上升。伴随啤酒产量大幅度上升同时，存在环境隐患有三点：一、啤酒厂向环境中排放了大量的有机废水；二、需要大量纯净水资源；三、排放废水里含较高浓度的有机物如蛋白质、脂肪、纤维、碳水化合物、废酵母、酒花残渣等有机无毒成分都来自啤酒生产原料。由以上三点可以看出，在我国多数城市水资源短缺，特别是阜新地区本身属于干旱地区，降雨量少，造成资源的巨大浪费；也降低了啤酒生产的原料利用率；排入天然水体后将消耗水中的溶解氧，既造成水体缺氧，还能促使水底沉积化合物的厌氧分解，产生臭气，恶化水质。据统计，每生产1吨啤酒需要10～30吨新鲜水，相应地产生10～20吨废水。我国现在每年排放的啤酒废水已达1.5亿吨。因此，在粮食缺乏，水和资源供应紧张的今天，积极响应国家节能减排号召，如何既有效地处理啤酒废水又充分利用其中的有用资源，已成为环境保护的一项重要研究内容。阜新市啤酒厂排放到细河废水给两岸居民生活环境带来很大压力，必须及时处理，达到正常排放标准。保证细河两岸生态平衡，居民安居乐业。特别近些年来，随着我市经济的快速发展及城市的“扩容”，全市对水的需求量也在与日俱增。随之而来，需求与供水之间的矛盾也自然地显现出来。为了更好地解决水源问题，满足全市经济发展与人们生活的需求，市委、市政府采取多项措施，不惜投入大量资金上水源工程，开发新的水源。同时，不断减少现有资源的污染，加大对工业、企业的废水进行处理，加大现有水源的科学管理和有效利用。因此阜新市啤酒厂污水处理及循环再利用迫在眉睫。 1概述1.1选题名称阜新市啤酒废水处理工艺设计（40000m3/d）1.2设计内容1）方案的选择和确定。2)总体布置，包括对主要构筑物进行规划设计，管网布置，设备及设施的选型和布置。3)对处理工艺中的主要构筑物进行详细设计（包括平面布置、剖面布置、高程计算）。4)进行工程投资经济概算。5)劳动定员，运行管理，运行费用分析。6)对所设计的内容进行预测和评价。1.3设计依据1)《中华人民共和国环境保护法》和《水污染防治法》2)《室外排水设计规范》GBJ14-873)《地表水环境质量标准》GHZB1-19994)《污水排入城市下水道水质标准》CJ3082-19995)《城市污水处理工程项目建设标准》建标[2001]77号6)《污水综合排放标准》GB8978-19967)《城市给水工程规划规范》GB50282-988)《城市污水处理厂污水污泥排放标准》CJ3025-939)《城市污水处理及污染防治技术政策》10)《建筑结构设计统一标准》11)《供配电系统设计规范》12)《控制室设计规定》13)《仪表配管、配线设计规定》14)《仪表系统接地设计规定》15）《啤酒工业污染物排放标准》GB19821-2005[3] 1.4水质水量及排放标准水量：40000m3/d表1-1进水水质Tab.1-1TableofIntakewaterquality进水成分CODcr/mg.L-1BOD5/mg.L-1SS/mg.L-1水质1350700450表1-2出水水质GB19821-2008≤50≤10≤20标准CODcr/mg.L-1BOD5/mg.L-1SS/mg.L-1Tab.1-2Tableofouttakewaterquality1.4.1地理位置阜新市接近内蒙古地区，属于大陆性气候，其特点是：春季干旱多风，夏季炎热少雨，秋季冷凉早霜，冬季严寒少雪。地理坐标东经120°10`，北纬41°41`至42°56`之间，城市位于自北向南倾斜的盆地中,东与铁岭毗邻，西与朝阳接壤，南与锦州沈阳为邻，北与内蒙相望，总面积10355平方公里。阜新市位于中国辽宁省的西北部，是一座新兴的工业城市，辽宁省的畜牧、油料、产糖基地和重点产粮地区，中国重要的能源基地之一，素有“煤电之城”之称。阜新市总面积10362km/m2，辖阜新蒙古族自治县、彰武县和海州、太平、新邱、清河门、细河五个区。海州区是全市政治、经济和文化的中心。全市现有人口190万人，其中市区人口77万人。阜新境内有汉、蒙古、满回、锡伯等24个民族。少数民族人口有27万人，其中蒙古族居多，达20万人，占全市总人口的11%。阜新气候属于北温带大陆季风气候区，四季分明，雨热同季，光照充足。1.4.2气象水文气温：年平均气温8.7℃；夏季最高气温：37.5℃；冬季最高气温：－23℃；主导风向：西南风；最大风速：1.6m/s；年平均降雨量：457.1mm；无霜期：180天；蒸发量：1941.8mm；最大冻土深度：1.4m。 2工艺流程的确定2.1工艺流程确定的原则废水处理工艺流程是指对废水处理所采用的一系列处理单元的有机组合形式。在废水工程设计中，处理工艺流程确定是重要环节。废水处理工艺流程设计是否合理，直接影响到处理效果好坏、操作管理的方便与否、工程投资大小和运行费用的高低。选择处理工艺流程是一项十分复杂的系统工程，必须对诸多影响因素加以综合考虑，并进行多方案的经济技术比较，必要时应当进行深入调查研究和试验研究工作，这样才能选定技术可行、先进、经济合理的处理工艺处理流程。确定废水处理工艺流程的主要依据是原废水水质、处理应达到的程度与工程投资、运行费用及建设条件等。一般来说，在进行废水处理工艺流程的最优化设计时，应以原废水水质、水量作为原始条件，以要求的处理水水质作为约束条件，以处理系统最低的总费用为目标函数。废水处理工艺流程的选择应综合考虑以下几方面问题：(1)工艺流程在达标条件下，采用成熟可靠的工艺，技术先进且运行稳定。(2)布置合理，投资省，占地少，处理成本低。(3)尽量降低能耗，充分考虑给水，污泥的资源化，且能够综合利用。(4)尽量选用先进，高效设备，提高自动化水平，设置必要的监控设备。2.2工艺流程的比较啤酒废水中含有污染物主要为有机物，可生化性好。从国内其他污水处理厂治理经验来看，大部分采用生物处理方法进行处理。根据阜新啤酒厂废水水质、财力、治理达到排放标准、自然条件，进行工艺比较和确定。2.2.1传统活性污泥法 传统活性污泥法，又称推流式活性污泥法，它是依据污水的自净作用发展而来的。污水在经过沉砂、初沉等工序进行一级处理后，进入推流式曝气池，在曝气和水力条件下，曝气池中的水均匀地流动，污水从入口流向出口，前端液流不与后端液流混合。在曝气池中，污水中的有机物绝大部分被微生物吸附、氧化分解，生成无机物，然后进入沉淀池。在这个过程中，随着环境的变化，生物反应速度是变化的，F/M值也是不断变化的，微生物群的量和质不断地变动，后行污泥的吸附、絮凝、稳定作用不断的变化，其沉降－浓缩性能也不断地变化[1]。图2-1传统活性污泥法工艺流程图传统活性污泥法的特点是[2]：①曝气池内污水浓度从池首至池尾是逐渐下降的，由于在曝气池内存在这种浓度梯度，污水降解反应的推动力较大，效率较高，对污水处理的方式较灵活。②对悬浮物和BOD的去除率较高。③运行较稳定。④推流式曝气池沿池长均匀供氧，会出现池首供氧过剩，池尾供氧不足，增加动力费用；且根据设计要求，对氮的去除率较高，而传统活性污泥法达不到要求。2.2.2SBR法序批式活性污泥法(SBR)是由美国Irvine在20世纪70年代初开发的。SBR工艺由按一定时间顺序间歇操作运行的反应器组成。SBR工艺的一个完整的操作过程，亦即每个间歇反应器在处理废水时的操作过程包括如下5个阶段：1)进水期；当废水进入反应器内，池内水位逐渐上升，到最高水位乃停止。2)反应期；如果进行曝气，则工况处于好氧情况下，有好氧生物反应发生；如果进行搅拌，则处于缺氧情况下；如果既不曝气又不搅拌，则处于厌氧情况下。根据净化要求，统筹考虑三种状态，从而可促进一些重要的生化反应，诸如厌氧释磷，反硝化脱氮等过程的进行。3)沉淀期；停止曝气，也停止搅拌，混合液中污泥通过重力沉降实现固液分离，澄清的上层净化水待排出。由于静置沉降，因此沉降效率高。4) 排水排泥期；沉降过程结束后将上清液外排，池内水位逐渐下降，待水位达最小水位时停止。对所沉降下来的污泥将剩余部分外排，以便进一步处置与处理。5)闲置期。为维持污泥的活性，必须进行搅拌或曝气使之再生；如果考虑节能或在厌氧状态下释出磷，也可不进行搅拌或曝气。SBR法的优点：1)不易产生污泥膨胀，特别是在污水进入生化处理装置期间，维持在厌气状态下，使得SVI（污泥指数）降低，而且还能节减曝气的动力费用。2)处理构筑物的构成简单，设备费、运转管理费也较连续式少。3)大多情况下，不需要流量调节池。4)曝气池容积较连续式也可缩小。如操作得当，可得出比连续式更好的处理水质；同时可以实现单池生物脱氮除磷的目的。2.3工艺流程的确定在啤酒生产过程中，糖化、发酵、浸麦、灌装及生产冷却等多道工艺不同程度地产生大量的废水，也有一定量的生活污水，且排放的水良波动很大，采用传统活性污泥法已经不能满足要求，针对这种情况，决定采用水解酸化—SBR法处理啤酒废水通过此法处理，处理后达到辽宁省污水排放标准一级B标准。超越管线水解池三级处理污水提升泵调节池细格栅出水SBR池啤酒废水泥饼外运重力浓缩池污泥脱水间污泥提升泵 3污水处理构筑物的设计计算3.1格栅格栅作为污水处理中的预处理方法，其作用是：可以有效去除污水中的悬浮物，以防止漂浮物阻塞构筑物的孔道，避免损坏闸门和管道或水泵等机械设备，保护后续处理设备稳定运行及污水提升泵的运转；因此，格栅起着净化水质和保护设备的双重作用。格栅的示意图如图3-1所示。图3-1格栅示意图Fig.3-1Thediagramofbarscreenmap3.1.1设计参数1)格栅可单独设置格栅井或与泵房合建设置在集水池内。采用机械除渣时，一般采用单独的格栅井。2)格栅宽度格栅的总宽度不宜小于进水管渠宽度的2倍，格栅空隙总有效面积应大于进水管渠有效断面面积的1.2倍。3)过栅流速 过栅流速一般采用0.8~1.0m/s，取1m/s。4)栅前水深设栅前水深h=0.5m。5)格栅倾角一般为45°~75°，取=60°。6)细栅条间隙一般为3~10mm，取b=0.01m。7)格栅工作平台人工清除时，工作平台应高出格栅前设计最高水位0.5m；机械清除时，工作平台应等于或稍高于格栅井的地面标高。3.1.2细格栅尺寸计算Qmax=Q=40000m3/d=0.463m3/s=463L/s1）栅条的间隙数n，采用两组细格栅。2）个(3-1)式中：Qmax—最大设计废水量m3/d；—格栅倾角；b—细栅条间隙m；h—栅前水深m；—过栅流速m/s；2）栅槽宽度B取扁钢，栅条宽度S=10mmB=S(n-1)+bn=0.01(80-1)+0.0180=1.6m(3-2)式中：S—栅条宽度mm；n—栅条的间隙数个；b—细栅条间隙m；B—栅槽宽度m；3）进水渠道渐宽部分长度L1其渐宽部分展开角=20°，进水渠内的流速为（0.4~0.9m/s），取0.8m/s。 进水渠水流截面积A===0.6m2(3-3)式中：Q—设计废水量m3/s；u—进水渠内的流速m/s；A—进水渠水流截面积m2；则进水渠宽B1===1.2m(3-4)式中：B1—进水渠宽m；h—栅前水深m；m(3-5)式中：L1—进水渠道渐宽部分长度m；—进水渠道渐宽部分长度的展开角度，一般采用20°4）栅槽与出水渠连接处的渐窄部分长度L2m(3-6)5）通过格栅的水头损失h1设栅条断面为锐边矩形断面式中：h1—格栅的水头损失m；β—形状系数；ξ—阻力系数；κ—系数，格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数；h0—计算水头损失m；m(3-7)6）栅槽后高度H设栅前渠道超高h2=0.3m m(3-8)7）栅槽总长度L(3-9)式中：H1—栅前渠道深m；h—栅前水深m；h2—栅前渠道超高；L—栅槽总长度；8）每日栅渣量W在格栅间隙10mm的情况下，设栅渣量为0.08m3/1000m3污水。>0.2m3/d(3-10)式中：W1—栅渣量m3/d；W—每日栅渣量m3/d；所以采用机械清渣。选用HG-1000型回转式格栅除污机，其技术参数为：耙齿间隙10mm，耙齿节距100mm，电机功率1.5kW，耙齿线速度2m/min，栅宽1000mm，设备总宽1180mm，安装角度75°，排渣口高度800mm，由杭州行氧环保成套设备有限公司生产。3.2调节池啤酒生产废水水质随时间而不断变化，有高峰流量和低峰流量，流量和水质不均匀给水处理设备带来不少困难或者使其无法保持在最优的工艺条件下运行，或者短期无法正常工作，甚至遭受破坏。为了改善废水处理设备的工作条件，在许多情况下需要进行水质调节。为水处理设备创造良好工作条件，使其处于最优化的运行状态。3.2.1调节池设计计算调节池的设计计算草图如下： 图3-2调节池设计计算草图Fig.3-2Calculationofregulatingsedimentationtankdesignsketches1）调节池总容积h(3-11)=×8=13320m3(3-12)式中：Q—设计废水量m3/d；T—周期h；取8小时V—调解池总容积m3；2）调节池总表面积有效水深为4.0m；超高为0.5m；h=4.0+0.5=4.5mm2(3-13)由于水量比较大，可分四个格子，单格的尺寸为：L=2B2B2=749m2B=20mL=40m由于调节池泥量较小，所以选吸泥机。选用PHX桁车式吸泥机：适用于矩形池子。技术参数： 型号：PHX16-20，池径/m：16-20m，标准池径/m：18m，池深H/m：3.5-5.0m，周边线速度/m.min-1：1.0m.min-1，驱动功率：0.55×2kw。PHX16吸泥质量：9280kg，PHX20吸泥质量：1160kg。PHX18吸泥质量=kgPHX桁车式吸泥机：用途：PHX桁车式吸泥机将沉降在池底的污泥收集至吸泥口，通过虹吸，边行车，边吸泥，经虹吸管将污泥排出池外，以便污泥回流或浓缩脱水。特点：结构简单。由于采钢板梁结构，比传统结构重量大大减轻，维护简单方便，运行费用低，新型的传动机构，减速机采用轴装式，安装方便，结构简单紧凑，效率高。3.3泵房选用500WL2490-9型潜水排污泵，其技术参数为：流量2490m3/h，扬程9m，转速490r/min，轴功率76.3kW，配用功率1kW10，效率80%，重量2800kg，本工艺选用排污泵2台，1用1备。3.4水解池图3-3水解酸化池示意图Fig.3-3Thediagramofthesketchmapinpoolisacidifiedinthehydrolysis由于废水中有机物含量较高，直接通过SBR池很难达到出水水质要求，而水解池具有改善污水可生化性的特点，能使废水中的大分子、难降解的有机物转变为易降解的小分子有机物，同时也可去除废水中的部分有机物并减少最终排放的剩余污泥量，所以废水在进入SBR池前先通过水解池。设计参数：水力停留时间HRT：2.5~4.5h，取3h；反应器高度H：4~6m，取5m； 反应器的升流速度V：0.5~1.8m/h；池长宽比2:11）反应器的体积V(3-14)m3式中：V—反应器体积m3；Kz—流量变化系数；HRT—水力停留时间h；Q—废水量m3/d；2）水解池的有效截面积Sm2(3-15)考虑到有效截面积太大不利于布水，同时考虑到设备检修，池体清洗，拟将水解池分为4格，每格面积：m2根据长宽比例确定：长=24m，宽12m。实际容积校核：122454=5760m3>5000m3符合要求3）水解池上升流速核算m/h(3-16)符合要求（0.5~1.8m/h）式中：V―上升流速，m/h；H―反应器高度，m；HRT―水力停留时间，h；4）BOD去除效率根据相关资料确定，去除率为35%水解池出水：700-70035%=555mg/L5）COD去除效率 根据相关资料确定，去除率为30%水解池出水：1350-135030%=945mg/L6）SS去除效率根据相关资料确定，去除率为70%，水解池出水：450-45070%=135mg/L7）产泥量W产活性污泥量(3-17)kg/h式中：―产泥系数；―进水COD浓度，kg/m3；―COD去除效率；取污泥含水率99.2%，m3/h(3-18)8）配水方式取配水管流速；支管分两格一格长20m，则设5个支管，支管间距4m。(3-19)m3/hm采用阻力小的配水系统，可减少水力损失和复杂程度，为了配水水均匀一般用对称布置，可减少各支管出水口向下距池底约200mm位于所服务面积中心管口对准池底所设反射锥射，使射流向四周散开，均布于池底，这种形式配水系统特点是采用较长的配水支管增加沿程阻力，以达到布水均匀的目的。只要设施安装正确，配水基本能达到均匀分布的要求。采用穿孔管布水器，配水支管出水口距池底200mm，位于服务面积的中心，出水管孔径为75mm9）出水设备水解池出水堰与沉淀池出水装置相同，即出水槽加设三角堰 ；采用矩形反应器时，出水采用几组平行出水堰的多槽出水方式；要避免出水堰过多，堰上水头低，三角堰易被漂浮固体堵塞；出水采用钢板矩形堰；排泥设备采用静压排泥装置，沿矩形池纵向多点排泥，排泥点设在污泥区中上部。污泥排泥采用定时排泥，每日1~2次，另外，由于反应器底部可能会积累颗粒物质和小砂砾，需在水解池底部设排泥管。3.5SBR工艺图3.4SBR工艺的流程Fig3.4SBR"stechnologydistancetravelledbyastreamofwateSBR是序批式间歇活性污泥法的简称。它在流程上只有一个基本单元，将调节池，曝气池和二沉池的功能集中在该池子上，兼有水质水量调节，微生物降解有机物和固液分离等功能。SBR工艺的一个完整的操作过程，也就是每个间歇反应器在处理废水时的操作过程，包括进水期、反应期、沉淀期、排水排泥期、闲置期五个阶段。这种操作周期是周而复始进行的，以达到不断进行污水处理的目的。但是只对于单个的SBR反应器来说，不存在空间上的控制要求，只存在时间上的有效控制和变换，即达到多种功能的要求，非常灵活。SBR工艺的操作过程：1)进水期进水期是反应池接纳污水的过程。由于充水开始是上个周期的闲置期，所以此时反应器中剩有高浓度的活性污泥混合液，这也就相当于活性污泥法中污泥回流作用。SBR工艺间歇进水，即在每个运行周期之初在一个较短时间内将污水投入反应器，待污水到达一定位置停止进水后进行下一步操作。因此，充水期的SBR池相当于一个变容反应器。混合液基质浓度随水量增加而加大。充水过程中逐步完成吸附、氧化作用。SBR工艺由于投入时间短，量大，易造成污染物积累，应控制进水时间。 SBR充水过程，不仅水位提高，而且进行着重要的生化反应。充水期间可进行曝气、搅拌或静止。曝气方式包括非限制曝气（边曝气边充水）、限制曝气（充完水曝气）半限制曝气（充水后期曝气）。2)反应期进水期后或充满水后，进行曝气或搅拌达到处理的目的（去除BOD、N、P等）。在反应阶段，活性污泥微生物周期性地处于高浓度、低浓度的基质环境中，反应器相应地形成厌氧—缺氧—好氧的交替过程。反应阶段值得一提的是，虽然SBR反应器内的混合液呈完全混合状态，但在时间序列上是一个理想的推流式反应器装置。SBR反应器的浓度阶梯是按时间序列变化的，而不是传统的活性污泥法按空间变化控制，不同批污泥不混合。能提高处理效率，抗冲击负荷，防止污泥膨胀。3)沉淀期相当于传统活性污泥法中的二次沉淀池，停止曝气搅拌后，污泥絮体靠重力沉降和上清液分离。本身作为沉淀池，避免了泥水混合液流经管道，也避免了使刚刚形成絮体的活性污泥破碎。此外，SBR活性污泥是在静止时沉降而不是在一定流速下沉降的，所以受干扰小，沉降时间短，效率高。4)排水期活性污泥大部分为下周期回流使用，过剩污泥进行排放，一般这部分污泥仅占总污泥的30%左右，污水排出，进入下道工序。5)闲置期作用是通过搅拌、曝气或静止使其中微生物恢复其活性，并起反硝化作用而进行脱水。SBR法主要性能特点：1）工艺简单，投资和运行费用低原则上SBR法的主体工艺设备，只有一个间歇反应器(SBR)。它与普通活泥法工艺流程相比，不需设二沉池、污泥回流设备，多数情况下可省去初沉池。为获得同样的处理效率SBR法的反应池理论上明显小于连续池的体积，且池越多，SBR的总体积越小。尤其是利用SBR法处理小城镇污水，要比用普通活性污泥法节省基建投资30%多，并且还具有布置紧凑，节约占地面积的特点。据美国GrundyCenter污水处理厂评价，采用SBR法在二级处理中建设费用节省了19%，整个污水厂的费用节省了8%。SBR由于不需要回流污泥而节省了能耗。 SBR如采用限制曝气方式运行，则在曝气反应之初，池内溶解氧浓度梯度大，氧气利用率也较高;在缺氧条件段，微生物可以有效地从硝酸盐中获得氧，这也节省了充氧量。2）污泥活性强，污泥的质量浓度高据报道，SBR系统中微生物的核糖核酸(RNA)含量比连续流活性污泥系统高3～4倍，RNA是微生物生长的基础，RNA高预示SBR系统微生物具有较强的活性。而在反应器内维持较高的污泥质量浓度对处理高浓度难降解有毒有害工业废水有利。3）对水量、水质变化的适应性强，有机物去除率高SBR系统是一种封闭系统，反应器中基质和微生物浓度是随时间变化的，在废水和生物污泥接触混合及曝气反应过程中，废水中基质的去除应由反应时间来决定，因此SBR对于时间来说类似理想的推流式反应器，而在反应过程中任一时刻其基质处于完全混合状态，故也兼有完全混合式反应器的特点。完全混合式曝气池耐冲击负荷且处理有毒或高浓度有机废水的能力强，而推流式曝气池具有生化反应推动力大的优点。间歇式进水和排水有调节缓和冲击负荷的作用，使SBR系统运行稳定。一些废水间歇排放且流量很小，或者水质波动极大，此时采用SBR法易取得良好的效果。还有少数特殊废水，其中含有只能通过“共代谢”途径才能降解的有机物，而SBR由于运行的序列性而能为“共代谢”提供条件，保证废水得以有效处理SBR有机物去除率高的主要原因是由于SBR系统对生长率高、适应性强的微生物生长有利，在SBR系统运行周期内微生物生存环境变化剧烈，它包括氧利用范围从厌氧经缺氧到高溶解氧状态，基质利用从饥饿到充足，合乎需要的微生物优先生长。4）静止沉淀效果好SBR的沉淀是在理想静沉条件下进行的，没有进出水流的干扰，可以避免短流和异重流的出现，是一种理想的静态沉淀，因此固液分离效果好，容易获得澄清的出水。剩余污泥含水率低，浓缩污泥含固率可达到2.5%～3%，这为后续污泥的处置提供了良好的条件。5）不易出现污泥膨胀限制曝气的SBR在反应阶段是时间上理想的推流状态，即底物的质量浓度梯度大，并且缺氧或厌氧与好氧状态交替出现，利于菌胶团细菌的增殖，抑制专性好氧丝状菌的过量繁殖，因此，限制曝气的SBR最不容易出现污泥膨胀。6）脱氮除磷效果好 生物脱氮过程是由好氧生物硝化和厌氧或缺氧反硝化两个生物化学过程组成。硝化过程是在有氧条件下，由亚硝化菌先将氨氮转化为亚硝酸盐氮，再由硝化菌进一步氧化为硝酸盐。亚硝化菌和硝化菌是自养菌，硝化过程需要有较高质量浓度的溶解氧和较低质量浓度的有机物。SBR在曝气反应后期，反应器内溶解氧质量浓度较高，而基质质量浓度已大幅度下降，废水中的氨氮在有机物去除的基础上完成硝化过程。反硝化过程是由兼性菌或厌氧菌完成，硝酸盐作为电子受体，各种碳水化合物作为电子供体进行无氧呼吸，在有机物被氧化分解的基础上将硝酸盐氮还原成氮气逸出。SBR工艺的时间序列性和运行条件上的较大灵活性为其脱氮除磷提供了得天独厚的条件，即SBR工艺在时间序列上提供了缺氧(DO=0，NOx>0)、厌氧(DO=0，NOx>0)和好氧(DO=0)的环境条件，使缺氧条件下实现反硝化，厌氧条件下实现磷的释放和好氧条件下的硝化及磷的过度摄取，从而有效地脱氮除磷。SBR的除氮、除磷效果见表3-2，本次设计采用SBR一般模式BOD5去除达到90%。3.5.1SBR设计计算设计参数：进水BOD5=555mg/L；Ls：高负荷0.1~0.4取0.4kgBOD/()；排出比：～，取；MLSS浓度X：1500~5000mg/L；取5000mg/L；反应器水深4.0~6.0m；取4.0m；安全高度=0.5m（50cm以上）；设反应器个数N=4；1）曝气时间TAh(3-20)—排出比；2)沉淀时间Ts(3-21)式中：—反应池有效水深，m；—安全水深，；Vmax—污泥界面沉降速度，m/h；3）排出时间TD沉淀时间在1.2~2.0h之间变化，排出时间1.5h左右，与沉淀时间合计3h。 4)进水时间hh(3-22)5)周期数的确定n1个周期所需时间h(3-23)(3-24)n以4计，则一个周期为6h式中：—周期时间，h；—反应器个数；6)单池反应器容积Vm3（3-25)7)进水变动的讨论根据进水时间为2h/周期（4池4周期的场合）和进水流量模式，一个周期的最大进水量变化比为r=1.5(3-26)式中：△q—进水变化量m3/d；V—反应器容积m3；—排出比；r—最大进水量变化比；考虑到流量的变动，反应器修正的容积为(3-27)反应器水深4m,则所需水面积为m2取反应器宽度B=20m,则反应器长度，取40m 8)反应器的运行水位计算如下：排水结束时水位m(3-28)基准水位m(3-29)高峰水位4m警报溢流水位m(3-30)污泥界面m(3-31)图3-5反应池水位Fig.3-5Thediagramoftankwater9)污泥量计算活性污泥法的产率系数a=0.5~0.65kgMLVSS/kgBOD5，衰减系数b=0.05~0.10d-； 555×92%=1035mg/L=0.5kg/m3Lr=40000×0.55=20000kg/dXA=40000×1.5×10-3=60kg/d△X=aLr-bXA=0.5520000-0.960=10994.6kg/d(3-32)根据有关资料查得SBR池SS去除率为50%～80%，本设计方案取SS去除率为75%；SS=13525%=34mg/LC=0.101×40000=4040kg/dS=C+△X=4040+10995=15035kg/d(3-33)式中：S—剩余污泥干固体量kg/d；C—非分解性悬浮物质量kg/d；△X—生物污泥积累量kgMLVSS/d；a—污泥的产率系数kgMLVSS/kgBOD5；b—污泥衰减系数d-；XA—反应器MLVSS量；10）湿污泥量QsQsm3/d=1504m3/d(3-34)式中：P—污泥含水率%，一般为99%；查阅资料BOD去除率为＞90%则取93%；出水水质：555－555×0.93=38mg/LCOD去除率为85%；出水水质：945－945×0.85=142mg/L;11)上清液排出装置日处理量40000m3/d，池数N=4，周期数n=3，排水时间TD=2h。则每池的排水负荷为：(3-35)m3/h选用BSF型浮筒式旋摆滗水器： 设备简介：BSF型浮筒式旋摆滗水器是SBR法处理城市污水和工业废水关键设备，该设备安装在水池中，随着浮筒和导流管夹筒位置的变化，使导流管进口处于和非滗水状态。其技术参数为：BSF10型滗水能力100m3/h，出水管直径250mm，滗水高度2～5m，功率5kW。12)需氧量OD按去除1kgBOD5需要1kgO2计算(3-36)式中：OD—需氧量kgO2/d；Q—设计进水量m3/d；S0—SBR池进水BOD5浓度mg/L；每池每周期需氧量OD11388kgO2/周期(3-37)式中：N—周期；n—反应器池数；以曝气3h时计，每小时所需氧量为463kgO2/h(3-38)13）供氧量SOR取计算温度20℃，混合液浓度CL=1.5mg/L，α=0.83，β=0.95，EA=15﹪，清水20℃的饱和溶解氧浓度Cs(20)=9.17，设曝气头距池底0.2m，则淹没水深为H=4.8m，空气离开反应器时氧的百分浓度为：(3-39)(3-40)曝气供气装置空气扩散器出口处绝对压力：Pb=1.013×105+9.8×103H=1.013×105+9.8×103×3.8=1.3854×105Pa(3-41) 曝气池混合液中平均氧饱和浓度20℃时CS(T)=Csmg/L(3-42)==435kgO2/h(3-43)14)供风量Gsm3/min(3-44)15)曝气设计计算供风量：m3/h。空气扩散器利用网状膜微孔空气扩散器；网状膜曝气器主要性能参数：型号：WM—180；水深：4~5m；供气量：2~2.5m3/h个，取2.5m3/h个；服务面积：0.5m2个；动力效率：Ep2.7~3.7kgO2/kw/h；EA12~15%kgO2/kw/h；阻力损失：150~200。支管（竖管）平均供气量：每组曝气池平面面积为：L=m，B=40m，S2800=m2；每个空气扩散器的服务面积为：m2；型网状膜曝气器直径58mm，则空气扩散器布置间距为：mm；16）空气管系统计算空气管管道布置：根据曝气池平面布置空气管道一根主干管上沿各组池宽方向设置4根干管，在每根干管上设5对配气竖管共10条配气竖管，全曝气池设40条配气竖管每根竖管的供气量为：m3/h；曝气池平面面积20×30×4=2400m2 ；每个空气扩散器的服务面积按0.5m2计，需空气扩散器数目：个，为安全计，本设计采用空气扩散器，每根竖管上安设的空气扩散器数目为：个，。每个空气扩散器的配气量为：m3/h。17）管径与水头损失计算表3-3长度换算表Tab.3-3Tableoflengthconversiontables配件长度换算系数配件长度换算系数三通：气流转弯1.33大小头0.1~0.2直流异口径0.42~0.67球阀2.0直流等口径0.33角阀0.9弯头0.4~0.7阐阀0.25选择一条从鼓风机房开始的最长的管路作为计算管路空气干管和支管以及配气竖管的管径，查《环境工程师设计手册》根据通气空气量和相应流速附录2、附录3加以确定沿程阻力损失。 图3-6从鼓风机房开始的最长的管路计算示意图Fig.3-6Thediagramofblowerfromthebeginningofthelongestlineofcalculationdiagram空气管道的沿程阻力损失：如干管2~1段的空气流量为347.2m3/h查附录2空气管计算图，直径为700mm，空气流速为15.6m/s。空气管道的沿程阻力损失，根据空气管的管径和空气量，查附录3求得为5.35×9.8kPa/1000m。2~1段当量长度(3-45)式中：L0—管道的当量长度m；K—长度换算系数，弯头0.4~0.7，取0.5；D—管径mm；m2~1段局部阻力损失：(3-46)式中：ξ—局部阻力系数； u—空气流速m/s；r—实际空气重度kg/m3；当温度为20℃，标准压力1.013×105KPa时，空气密度为1.205kg/m3条件下。r值可用下式换算：kg/m3异形管；四通一个==1.46m(3-47)以下管路系统计算同上，详细见表3-4。表3-4空气管系统计算Tab.3-4Tableofcalculationoftheaircontrolsystem编号管段长度/m空气流量空气流速u/m.s-1管径D/mm配件/个和ξ值管段当量长度L0/m沿程阻力损失9.8Pa/m局部阻力损失9.8Pa/mm3/hm3/min2-1220832347.216700四通1异形管1ξ=1.5ξ=0.1180.7213-2209702151.212.5500三通1ξ=0.1异形管1ξ=0.1121.51.64-38268844.84.5500四通1ξ=1.5异形管1ξ=0.1120.21.75-46235239.210300四通1ξ=1.56.51.2586-561680285.5300四通1ξ=1.56.50.752.37-66134422.45300四通1ξ=1.56.50.528-7667211.22.8300四通1ξ=1.56.50.120.69-863365.61.5300四通1ξ=1.5异形管1ξ=0.16.50.10.210-913.81682.82.5150闸门1ξ=0.1弯头3ξ=2.2530.273.95 三通1ξ=1.511-101.85841.42.8100四通1ξ=1.5异形管1ξ=0.11.80.50.6412-113.7560.932100四通1ξ=1.5异形管1ξ=0.11.80.270.3313-120.75280.473.550三通1ξ=1.5异形管1ξ=0.10.761.570.12514-130.75210.35350三通1ξ=1.50.761.20.0515-140.75140.23250三通1ξ=1.50.760.160.000316-150.7570.121.350三通1ξ=1.50.760.140.000117-160.753.50.581.550三通1ξ=1.50.760.120.000218-170.753.50.581.550三通1ξ=1.50.760.10.000319-180.753.50.581.550三通1ξ=1.50.760.060.000220-190.753.50.581.550三通1ξ=1.50.76//总的阻力损失：0.857kPa/m网膜空气扩散器压力损失为6Kpa则总压力损失为：Kpa。18）鼓风机选定供气量m3/h；池深为4m；空气扩散装置安装在距曝气池池底处；鼓风机所需压力为：Kpa 780780780650图3-7空气扩散装置Fig.3-7Thediagramofairdispersiondevices表3-5鼓风机选型Tab.3-5TableofBlowerSelection名称技术参数型号GM35L型离心鼓风机进口流量（m3/min）300进口压力/MPa0.098进口温度/℃20排气压力/MPa0.17轴功率/kW374电机型号JK1000-21990电机功率/kW440 3.6折板混合池及设计计算污水通过SBR池处理后，出水水质已经很好，但SS仍然较高，可对污水进行深度处理，进一步去除水中细小悬浮物、胶体物质以及残留微生物。设计采用混凝沉淀作为深度处理工艺，当进水水质好，出水水质优异时，可以超越该工艺。混凝的目的在于通过向水中投加一些药剂，使水中难以沉淀的胶体颗粒能相互聚合，长大至能自然沉淀的程度。本设计流量较大，采用折板混合池、隔板反应池和辐流沉淀池组合的方法达到混凝沉淀的效果，采用的混凝剂为工业硫酸铝。折板混合池是在混合池内设有数块隔板，水流通过隔板孔道时产生急剧的收缩和扩散，形成涡流，使药剂与原水充分混合。本设计在池中设三块隔板，隔板孔道交错设置，混合时间T取20s[12]。折板混合池结构见图4-9。图4-9折板混合池示意图Fig.4-9Theschematicofthemixedpooloffoldedplate(1)混合池有效容积（V）混合时间T=20s，设计流量Q=1667m3/h，两座池并联运行，n=2V===4.6m3(3-48)(2)各部分尺寸折板混合池分4个小格，每格设计长为1.2m，宽为0.6m，则池总面积为S=m2(3-49)水深1.6m，超高取0.4m，所以池高H为2m；两边隔板上开孔宽0.3m，中间隔板两侧开孔各宽0.15m。 溢流区长宽均设计为0.6m，设计每个隔板厚0.1m，则池总长L=(3-50)3.7隔板反应池及设计计算污水在折板混合池与混凝剂混合后，还要进入隔板反应池与混凝剂充分反应。隔板反应池反应效果好，管理维护简单。由于廊道宽逐渐增大，污水在廊道中流速不断减小，污水中的悬浮物和细小颗粒与混凝剂反应完全[13]。设计反应时间T=20min，超高H2=0.3m，池数n=2。隔板反应池内流速应按变速设计，进口流速一般为0.5~0.6m/s，出口流速一般为0.2~0.3m/s。本设计隔板反应池廊道内流速采用5档，=0.6m/s，=0.5m/s，=0.4m/s，=0.3m/s，=0.2m/s，计算草图见图4-10。图4-10隔板反应池示意图Fig.4-10Theschematicoftheseparatorsreactiontank(1)总容积（V）V===556m3(3-51)(2)各廊道尺寸，流速单池流量m3/s(3-52)单池容积(3-53) 第一条廊道流速=0.6m/s，过水断面面积(3-54)设计第一条廊道宽a1=0.5m，则有效水深(3-55)第二条廊道流速=0.5m/s，过水断面面积(3-56)水深H=0.65m，第二条廊道宽。(3-57)以此方法计算，第三条廊道=0.4m/s，，；第四条廊道=0.3m/s，，；第五条廊道=0.2m/s，，。(3)总过水断面面积（）(3-58)=0.39+1.16+1.45+1.93+2.89=3.37m2(4)池子长度（L’）L’===82.5m(3-59)考虑到占地因素，池子长宽比不宜过大，因此每档间隔设为2条廊道，这样池总长度变为原来的一半，即(3-60)(5)池子宽度（B）隔板间净距之和为B’=2()=2(0.5+0.7+0.9+1.1+1.7)=9.8m(3-61)每座隔板反应池有十条廊道，转弯9次隔板厚按0.2m计，则池子总宽B=9.8+0.2(10-1)=11.6m。(3-62)3.8辐流沉淀池污水经过隔板反应池后通过管道流入辐流沉淀池，在辐流沉淀池中絮凝体充分沉降下来，污泥经抽泥机排走，运往垃圾处理厂。辐流式沉淀池可分为中心进水型和周边进水型两种。周边进水辐流式沉淀池进水槽断面较大，而槽底的孔口较小，布水时水头损失集中在孔口上，配水渠内浮渣难于排除，容易结壳，如果池径很大，进口的布水和导流装置设计不当，则周边进水沉淀池会发生短流现象，严重影响效果。因此本设计选用中心进水辐流式沉淀池[10]。污水中悬浮物按水解池去除率70%，SBR去除率75%计算， 则二级处理出水悬浮物浓度为c·1=mg/L，考虑混凝过程形成絮凝体可能导致悬浮物浓度的升高，所以辐流沉淀池进水悬浮物浓度取c1=40mg/L，设计出水悬浮物浓度c2=6mg/L。图4-11辐流沉淀池示意图Fig.4-11Theschematicofthedesflowsedimentationtank3.8.1设计计算(1)沉淀部分水面面积(F)设池数n=2个，表面水力负荷取，则F===556m2(3-63)(2)池子直径(D)(3-64)(3)沉淀部分有效水深（h2）取沉淀时间t=1.5h，则(3-65)(4)沉淀部分有效容积（V’）(3-66)(5)污泥部分所需容积（V）进水悬浮物浓度c1=40mg/L，出水悬浮物浓度c2=6mg/L，污泥容重取1.0t/m3，排泥周期取T=1.5d，污泥含水率取=96%。则 (3-67)(6)污泥斗容积（V1）设污泥斗高度h5=1m，污泥斗上口半径r1=2m，下口半径r2=1m，(3-68)(7)污泥斗以上圆锥体部分污泥容积（V1’）设池底坡度为0.03，污泥斗上口直径d1=4m，池半径R=20.75m，圆锥体高度h4=，则(3-69)，符合要求(8)沉淀池总高度（H）超高h1=0.3m，缓冲层高度取h3=0.5m，则(3-70)3.8.2设备选型选用CG-40CT型单周边传动提耙式刮泥机两台，由唐山清源环保机械公司生产。(1)适用范围和特点该机适用于给排水工程中辐流中心支墩沉淀池的污泥排除，更适于冶金和矿山污水处理的污泥排除。该机为中心支墩式单臂周边传动，设有过载保护报警装置和过载时电动或液压提耙装置，可与微机联网。(2)设备选型及技术参数 表4-9CG-40CT型单周边传动提耙式刮泥机主要技术参数Tab.4-9ThemaintechnicalparametersofCG-40CTsingletransmissiontothesurroundingMudScraperRake型号池径/m刮泥驱动功率/kW提耙速度/提耙高度/周边线速度/CG-40CT40112500-40033.9接触消毒池及设计计算废水经过一级或二级处理后，水质改善，细菌含量也大幅度减少，但其绝对值仍很可观，并有存在病源菌的可能。因此，污水排入水体前应进行消毒。消毒池主要是利用物理或化学方法杀灭废水中的病原微生物，以防止其对人类及畜禽的健康造成危害对生态环境造成污染。采用液氯消毒，多廊道式接触池[7]。如图3-4所示。图3-4接触池示意图Plan3-4contacttanksketchmap3.9.1设计计算(1)接触消毒池的设计水量（）m3/d=1667m3/h=0.463m3/s(2)接触消毒池容积（）消毒时间取t=20min，则(3-71) (3)接触消毒池池深（）有效水深m，取，取超高=0.3m，则：(3-72)(3)接触消毒池净平面面积（）(3-73)(5)接触消毒池的总廊道长（）消毒池中水平流速取=0.1m/s(3-74)(6)采用5廊道，单廊道长（）(3-75)(7)接触消毒池隔板间净间距和（）(3-76)单廊道净间距设隔墙每座厚0.2m，则池子的总宽(3-77)3.9.2设备选型选用HSB-10K型二氧化氯发生器4台，三用一备，由青岛海晟环保技术有限公司生产。(1)适用范围和特点HSB型二氧化氯发生器采用当前国际上先进的亚氯酸钠化学制备二氧化氯，使产物中二氧化氯产率高达95%以上。该发生器占地面积小，操作管理简单，使用安全可靠，运行成本低。电动型发生器适用于水量较为稳定的情况，可在恒定加药量的情况下自动运行，一般无需专人看管，对医院污水、中水处理以及水质水量较为稳定的情况尤为适合。 (2)设备选型及技术参数表4-10HSB-10K型二氧化氯发生器主要技术参数Tab.4-10ThemaintechnicalparametersofHSB-10Kchlorinedioxidegenerator型号中水处理能力/ClO2额定发生量/NaClO2配制浓度/%HCl配制浓度/%额定功率/kW安装方式HSB-10K10001000025304柜式3.10计量装置为了提高污水厂的工作效率和管理水平，并积累技术资料，以总结运转经验，为今后处理厂的设计提供可靠依据，必须设置计量设施，正确掌握污水量、污泥量、空气量，以及动力消耗等。气体流量和耗电量有现成的计量装置可资应用，污水和污泥量的计量设备的选择应遵循水头损失小、精度高。操作简便，并且不宜沉积杂物的原则。在本设计中采用先进的在线计量仪器，不单独建设计量堰、计量槽等构筑物。此外，还需对曝气供氧量、加药量等设置计量装置，以便监控运行状态。 4.污泥处理4.1设计说明浓缩的目的是降低污泥的含水率，减少污泥体积，以利于后续处理与利用。选择污泥浓缩方法时，除考虑方法本身特点外，还应考虑污泥本身性质、来源和最终处置方法等。常用的方法及其特点如下：重力浓缩法优点：贮泥能力强，动力消耗小，运行费用低，操作简便。缺点：占地面积大，浓缩效果差，浓缩后污泥含水率高，易发酵产生臭气。适用范围：用于浓缩初沉池污泥，初沉污泥和剩余活性污泥的混合污泥。气浮浓缩法优点：占地面积小，浓缩效果好。缺点：动力消耗、操作要求高。适用范围：浓缩过程中易发生污泥膨胀、易发酵的活性污泥和生物膜法污泥。③离心浓缩法优点：占地面积很小，处理能力大，浓缩后污泥含水率低，全封闭，无臭气发生。缺点：专用离心机价格高，操作管理要求高。适用范围：用于难以浓缩的活性污泥，和场地小卫生要求高、浓缩后污泥含水率很低的场合。综合考虑各种因素后，决定选用重力浓缩法。4.2污泥处理系统设计计算4.2.1污泥浓缩池及设计计算1）浓缩池面积：(4-1)式中：—污泥量m3/d； C—污泥固体浓度kg/m3，0.5%kg/L=5kg/m3；—污泥固体通量kg/m2·d，取30kg/m2·d；Q=W+Qs=12.6+1503=1516m3/d；A=m2(4-2)式中：W—水解池产泥量m3/h；QS—SBR池湿污泥量m3/h；图4-1重力浓缩池示意图Fig.5-1Thediagramofthegravitationalforceenrichsthesketchmapinpool2）浓缩池直径设计采用n=4个圆形辐流池，单池面积m2(4-3)浓缩池直径m(4-4)实际面积m2＞63.25m2符合要求。(4-5)3）浓缩池工作部分有效水深(4-6) —浓缩时间≥12h，取12hm(4-7)超高h3=0.3m，缓冲层高度h1=0.3m。4）浓缩池有效水深H1：m(4-8)5）浓缩池高度H：H=h1+h2+h3=0.3+3+0.3=3.6m(4-9)6）浓缩后污泥体积V1(4-10)式中：——需浓缩污泥量；——进泥污泥含水率；——浓缩后污泥含水率；=505m3(4-11)7）澄清液量Vm3(4-12)8）浓缩后污泥有效容积V0m3(4-13)式中：―排泥间隔，h9）设计污泥斗容积V1污泥斗下底半径r2=1m，污泥斗上底半径r1=3.5m斗壁与水平面倾角为60°；污泥斗高度：m(4-14)m3(4-15)式中：r1―污泥斗上部半径，m； r2―污泥斗下部半径，m；10）设计污泥斗以上圆锥体部分污泥容积V∥池底坡度造成的深度：h4=m(4-16)(4-17)m3式中：R―浓缩池半径，m；―池底坡度，一般为0.05～0.10，取0.08；m3>符和要求(4-18)11）浓缩池总高度H总(4-19)=7.98m式中：―超高，取0.3m；―圆锥体高度,m；―污泥斗高度,m；4.3污泥提升泵房设计污泥提升泵房面积8×6m。污泥提升泵选型见表4-1。[23]污泥脱水、干化的作用是去除污泥中的大量水分，从而缩小其体积。经过脱水、干化处理，污泥含水率能从96%左右降至60%～80%左右，其体积降为原来的～，有利于运输和后续处理。废水处理中产生的污泥经浓缩后，污泥含水率仍然很高，体积较大，不宜直接外排。故采用带式压滤机进行机械脱水，以使污泥含水率降低至75%左右。表4-1污泥提升泵选型Tab4-1Tableofumpupgradeselection 名称技术参数型号65QW30-35额定流量（m3/h）39额定扬程/m31.2功率/kW7.5泵重/kg160带式压滤机具有能连续或间歇生产、操作管理简单、附属设备较少等优点，在国内外应用广泛。进泥量为100m3/d，含水率为97%；出泥饼：Gw==710.7m3/d(4-20)泥饼干重：W=8525%=21m3/d污泥脱水机房：设计污泥脱水机房的面积为15m×9m。选用DY-2000型带式压滤机，功率2.2kW。表4-2带式压滤机选型Tab.4-2Tabofwithfilterselection名称技术参数型号DY2000型带式压滤机（一用一备）电机功率/kw2.2滤带有效宽度/mm2000滤带运行速度（m/min）0.4~4滤带泥饼含水率%70~80%产泥量kg/（h.m2）50~500生产厂家：山东淄博颜山环保工程有限公司。5污水厂平面布置5.1平面布置一般原则该污水处理厂为新建工程，总平面布置包括：污水与污泥处理工艺构筑物及设施的总平面布置，各种管线、管道以及渠道的平面布置，各种辅助建筑物与设施的平面布置。总平面布置适应遵守以下几点原则： (1)污水及污泥处理构筑物是处理站的主体，应布局合理，其投资少及运行方便。应尽量应用厂区地形，使废水及污泥在各处理构筑物之间靠重力自流，同类构筑物之间配水均匀，切换简单，管理方便，不同构筑物之间距离适宜，衔接紧凑，一般在5~10m，污泥干化机脱水设备应在下风向，干化污泥能从旁门运走。(2)合理布置生产附属设备，泵房尽量集中，靠近处理构筑物，鼓风机房要靠近曝气池，和办公室保持必要的距离，以防止噪音干扰，变电所靠近最大的用户，有必要的堆煤场地，机修间应位于各主要设备附近。此外应合理布置车库，化验室等。(3)办公构筑物应与处理构筑物保持一定的距离，位于上风向。(4)废水及污泥采用明渠输送，以便检修，管线要短，曲折少，交叉少。(5)处理站应有给水设备，排水管线及雨水管，厂内废水排入总泵站的吸水池，雨水管则接于总出水渠中。(6)处理站内必须设置事故排水渠以及超越管线，以及在停电及某些构筑物检修时，废水能越过检修构筑物而进入下一处理构筑物，或直接进入事故水渠。(7)处理站最好有双电源、变电所应有备用设备，一般不允许在厂架设高压线。(8)厂区内应有通向各处理构筑物及附属建筑物的道路，最好设置运输污泥的旁门或后门，厂区内应绿化和美化。(9)平面布置应考虑将来的发展，留有余地。(10)尽量采用自动化、半自动化、机械化操作。(11)废水、污泥应有计算设备，以便积累运行数据。(12)严寒地区应有防冻设备[18]。厂房间的防火距离，主要是保证一旦失火时，火焰蔓延到相邻厂房时，消防队能顺利进入现场灭火[19]。为保证充分的自然采光和通风，建筑物间距不小于15m，如有15m以上土高建筑物，则间距不应该小于两相邻建筑物高度之和的一半。厂内人行道的宽度根据上下班通过人数而定，一般1.8~2.0m。主要厂房应有出口和露天场地，以利消防车通过以及在其他特殊情况的使用。公路宽度不应小于5m，能允许两辆大卡车面对面通过也要考虑输送线路的循环性，避免交通堵塞。5.2总论 总之，总图布置设计时，必须遵守国家最新颁布的有关法令，如环境保护、工业卫生、安全防火等法律和规定，并及时征得城市规划部门和消防监督机构的同意。总图布置方法是根据生产需要，考虑到上述各种因素，选择几个方案进行技术论证和经济比较。具体做法可用样片法、模型法、物料运量法、相对位置法等，进行分析比较，择优录用[20]。根据废水生产的来源和污泥处理工艺流程，污水处理厂位置和布置参见《平面布置图》。6污水处理站高程布置6.1布置原则(1)尽可能利用地形坡度，使污水按处理流程在构筑物之间能自流，尽量减少提升次数和水泵所需扬程。(2)协调好厂区平面布置与各单体埋深，以免工程投资增大、施工困难和污水多次提升。(3)注意污水流程和污泥流程的配合，尽量减少提升高度。(4)协调好单体构造设计与各构筑物埋深，便于正常排放，又利检修排空。6.2高程布置任务①确定泵房，构筑物及连接管道标高；②确定各构筑物内液面标高。原则：①保证污水在各构筑物之间顺利自流；②需算各构筑物之间的水头损失；③按最大水流，最大损失计算6.3高程计算(1)沿程阻力损失（）式中：——沿程损失，m；——单位管长的水头损失，根据流量、管径和流速等查阅《给水排水设计手册》获得；L——连接管段长度，m。 (2)局部阻力损失（）式中：——局部损失，m；——局部阻力系数，查阅《给水排水设计手册》获得；——连接管中流速，m/s；g——重力加速度，m/s2。(1)各构筑物的损失各构筑物的损失见下表表6-3各构筑物水头损失表构筑物名称序号水头损失(m)污水提升泵房60.25细格栅50.20调节池40.25水解池30.30SBR池20.70三级处理10.35(2)各段管路的水头损失各段管路的水头损失见表6表6-4管路水头损失计算表管段流量(m3/h)管径(mm)管长(m)1000i流速(m/s)局部水头损失(m)沿程水头损失(m)1—21656500155.2613.22.260.253.452—3828.0400135.381.091.800.300.803—4849.640022.211.51.820.0360.2654—516565003.7413.22.260.0450.039 5—616565002.0813.22.260.0350.022则总损失为=0.25+3.45+0.35+0.30+0.80+0.704+0.036+0.265+0.3+0.045+0.039+0.25+0.035+0.022+0.20+0.15=9.29m由于水头损失小于所选污水提升泵的扬程，所以所选的污水提升泵满足要求。7主要仪表SBR池（1）COD在线测控仪（2）MLSS在线测控仪（3）PH在线测控仪（4）液位在线测控仪（5）DO在线测控仪消毒池在消毒池出口处配置在线余氯测定仪和流量计。污泥浓缩池（1）PH值测定仪：PHG-21B型工业酸度计2只（2）水温计：选用WXG型可调式电解点玻璃水银温度计8劳动定员及投资估算（1）生产产组织污水处理厂隶属于公用事业部门，生产受市环保部门监督，根据国家《城镇污水厂和附属设备设计标准》CJJ139—89。结合该厂具体情况，设立如下机构及人员：生产机构，管理科室，技术人员，生产工人。（2）人员编制根据生产规模、工艺要求及设备的自动化程度，污水处理厂定员81人，详见下表表7-1人员编制表 部门岗位班次每班人数人数生产部门污水处理设施2612污泥处理设施248发电设施2612控制室3412化验室3721技术行政管理办公室144辅助生产及勤杂人员——2612总计————3781(3)人员培训为了使本厂建成后能稳定、高效运行，专业技术人员和技术工人应在国内和本厂工艺类似且运行管理好的污水处理厂进行培训。劳动安全(1)地下水池加盖和护栏。(2)运转设备加护罩、消声器和防护栏。(3)用电设备采用接零保护，防止触电。(4)在运行车间，工人不能出现明火。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、其他办公工程等。另外包括厂外工程（供电线路、通风线路、临时道路）[16]。编制依据本工程依据《辽宁省市政工程费用定额》的标准，套用《全国工程预算定额辽宁省市政工程单价估价表》中的定额基价，并对基价进行调整，调整系数15.34%，土方工程计取地区材料计价系数，按《辽宁省市政工程费用定额》中土方工程费率计算。材料价格建筑材料价格根据市场当时价格，经调查分析综合测算后确定，如钢筋2800元/吨，水泥280元/吨，锯材2100元/吨，碎石80元/m3，中粗砂70元/m3，管材出厂价格按铸铁管3000元/吨，钢管4500元/吨。 项目总投资项目总投资+工程造价+动态投资工程造价分为：建筑工程费用、设备购置费用、设备安装工程费用、工具用具购置费用及其他费用[17]。动态投资：建设期间贷款利息。表5-1污水处理厂投资估算表序号工程或费用名称估算价值/万元合计万元土建工程安装工程设备购置工具购置其他费用一第一部分费用543205770————15181水处理工程费410158600————1168①格栅25840————73②进水泵房351550————100③曝气沉砂池4525100————170④SBR工艺20070260————530⑤三级处理7030100————200⑥接触消毒池351050————952污泥处理工程13347170————350①集泥井14620————40②污泥泵房22830————60③污泥浓缩池351550————100④污泥贮柜22830————60⑤污泥脱水间301040————80⑥污泥棚10————————10二第二部分工程费————————5050三预备费————————5050四建设期贷款————————5050五工程总投资543205770——1501668运行费用 (1)电费污水处理厂日耗电8471kw·h，电费按0.8元/(kw·h)计算，则电费为元/天。(2)人工费污水厂定员81人，人均工资收入按1000元/月计算，则每天支出费用为：81(3)折旧费元/天(4)维修费按折旧费的10%计算，则维修费为元/天(5)运行费运行费用包括电费、人工费、折旧费及维修费，则运行费用合计8952.8元/天。9工程的环境、经济效益分析工程的环境效益污水处理站的建设是一项改善生态环境、保障人民身体健康、造福社会的重要工程，主要工程效益就是环境效益。我国环境保护已成为一项基本国策，受到全社会的关注和重视。污水处理工程是环境保护的重要措施之一，对国民经济持续发展、改善当地投资环境、吸引外资是极其重要的。该污水处理站的建成，将会对周围环境带来非常积极的影响，降低了污水处理站周围一定面积内河流的污染程度，改善了周围大气环境，也减少了固体废物的排放量，改善了周围人们的生活环境。废水处理设备投产后，处理废水已达到排放标准，有利于保护环境。工程的经济效益污水处理站的建设改善了环境，改善水质，避免和减轻污水排放对工农业生产及国民经济发展所造成的经济损失等方面所产生的间接经济效益是巨大的。同时摘掉了排污大户的帽子，作到了节能减排，保证了细河两案的生态环境平衡作出了贡献。 10结论本次设计中，根据设计要求及设计条件，在指导老师的指导下查阅了大量的相关资料，结合国内现有的水处理工艺及已有的技术水平提出水处理方案:SBR工艺水处理方案。 首先提出几个可行方案，然后从方案的技术及经济等进行比较，选择最优的方案为本次设计中所选的水处理工艺。结合当地水的性质和处理水的性质，根据要求达到的处理效果，选择相对应的处理构筑物和停留时间机管道长度，算出各构筑物和管道的尺寸。根据环境因素布设整个处理系统，在这基础上可求得相应的处理设备及其他组成部分所损耗的动力，选择相应的动力装置及其他的附属设施。在设计中我们仅从理论上考虑问题，与实践的差距还很大，为了更好地把理论知识应用于实践中去，我们应该多参加实践，在实践中深化知识，这样所学的专业理论知识才能更好地指导生产实践。在本次设计中还有很多的问题有待于解决，特别是工艺过程的选择与运行中所造成的局部阻力损失的计算等。在以后的研究中不仅要从现有的技术出发，我们还要在实践中发现问题、解决问题，有效地把理论知识越实践相结合起来，充分发挥我们的聪明才智，研究出一个确实有效的水处理方案，为我国的环保事业作出自己应有的贡献。 参考文献[1]高廷耀，顾国维.水污染控制工程上册[M].第2版.北京：高等教育出版社，1999.[2]高峻发，王社平.污水处理厂工艺设计手册[M].北京：化学工业出版社，2003.8.[3]丁亚兰.国内外废水处理工程设计实例.第二版.北京：化学工业出版社，1998[4]许泽美，唐建国，周彤.水工业工程设计手册废水处理及再用.第一版.北京：中国建筑工业出版社，2002[5]罗固源.水污染物化控制原理与技术.第一版.北京：化学工业出版社，2003[6]于尔捷，张杰.给水排水工程快速设计手册2.第一版.北京：中国建筑工业出版社，1996[7]王洪臣，扬向平.城市污水处理厂运行控制与维护管理.第一版.北京：科学出版社，1999[8]韩相奎，周春生，姚秀芹.SBR法处理中药废水的试验研究[M].环境科学，1996，17(1)：65～67［9］蔡不忒，包洪新.SBR法处理豆制品废水的试验研究[M].上海环境科学，1993，12(12)：33～35［10］刘永松.SBR法处理啤酒生产废水[M].上海环境科学，1991，10(8)：12～14［11］龚竹如，曹斡虎，蒋鸿明.SBR法处理锦纶废水[M].上海环境科学，1991，10(6)：26～28［12］江希流，华小梅.SBR法处理甲胺磷农药生产废水研究[M].环境科学研究，1996，9(1)：46～48[13]高廷耀，顾国维.水污染控制工程下册[M].第2版.北京：高等教育出版社，1999.[14]LarryD.BenefieLd，CLiffordW.RandaLL.BioLogicaLProcessDesignforWastewaterTreatment[M].Prentice-HaLL，Inc，CLiffsN.J.1980.[15]dwardS.Rubin,CliffI.Davidson.IntroductiontoEngineering&theEnvironment.北京：清华 附录A耐化学性的革兰阴性菌不同在水净化系统的消毒系摘要背景：医药所用的纯净水必须防止微生物污染和焦精。即使这个系统（连续运作阶段）采用了额外的清洁和消毒方式，铜绿假单胞菌、荧光假单胞菌、假单胞菌产、假单胞菌picketti、黄杆菌黄花、不动杆菌lowffi和假单胞菌感染都被分离，然后从十级净化系统中鉴定。评估在消毒过程中所使用的以及那些用于调整系统中化学规格参数的化学试剂的效率，超过可识别的细菌，对于最初90%不活泼的微生物量（十进制还原时间）所必须的消磨时间的动力因素（D-value）是由实验决定的。方法：铜绿假单胞菌、荧光假单胞菌、假单胞菌产、假单胞菌picketti、黄杆菌黄花、不动杆菌lowffi和假单胞菌在内部被称为（野生）细菌。假单胞菌感染ATCC11568，假单胞菌产INCQS，铜绿假单胞菌ATCC15442，荧光假单胞菌ATCC3178、假单胞菌pickettiATCC5031、枯草芽孢杆菌ATCC937和大肠埃希氏大肠杆菌ATCC25922，在25°C，0.5%柠檬酸，0.5%盐酸，70%乙醇，0.5%酸性亚硫酸钠，0.4%氢氧化钠，0.5%次氯酸钠，或者2.2%过氧化氢和0.45%过氧乙酸的混合物，被用作评价抵抗力的标准细菌。结果：消毒杀菌剂的效率会因为浓度和减少十进制对数种群（n周期）的接触时间而不同。要杀死90%的初始种群（或一个十进制对数周期），所必须的时间（D值）绿脓成(i)0.5%柠檬酸,D=3.8min;(ii)0.5%盐酸,D=6.9min;(iii)70%乙醇,D=9.7min;(iv)0.5%亚硫酸钠,D=5.3min;(v)0.4%氢氧化钠,D=14.2min;(vi)0.5%次氯酸钠,D=7.9min; (vii)过氧化氢(2.2%)和过氧乙酸(0.45%)的混合物,D=5.5min.结论：在这个系统中，过氧化氢和过氧乙酸的混合物接触反应180分钟，一个纯理论的六个十进制对数周期的减少，在水的纯化贮藏箱和配水回路中实现。在水的净化系统和和清洁动力之间的接触时间应该被重复检验以达到足够的微生物减少量（超过六个十进制对数周期）。背景水在制药行业是主要原料之一，它有可能被用作一种赋形剂，或者被用作产品的重组，在合成过程中，在最终产品的生产过程中或者作为导管残渣，设备，主要的包装材料的清洁剂。[1]。纯净水在大多数制药方案的筹备和其他应用如：清洁半关键设备，清洗设施和设备中叶经常用到。它常被用作医院里腹膜透析方案的主要成分，在营养方案（包括婴儿配方中）以及医院护理方案中准备的液体营养方案，用于小孩和虚弱病人的治理。根据所制药品的用途，所要求的水质量的等级不同。对水质量的控制，尤其是微生物质量的控制，是一个主要的烦恼，制药行业捐献的大量的资源以提升和维持水精华系统[1]。出于这一理由，每个与健康产品相关的制药，化学和微生物机械设备，必须依赖恰当的水精华系统，允许它达到它独特的要求，尤其是针对那些与储存和内部分配相关的问题。这一过程一定要保证供应，并根据所要求的质量和追踪所得的要求质量消费点。可饮用水可能被用于化学合成和清洁制药制造设备的早期阶段，除非有明确的技术或者对更高级别的水的质量要求。用于的注射的水是当水用作一种手段以及在使用前用于溶解和稀释物质筹备注射用（已灭菌的WFI）时，为筹备管理注射内服药的水。在杀菌和筹备医用产品以前负责清洁医用设备的纯净水（满足内霉素测试）而不是那些要求利用的水，例如那些由纯净水产生的无菌以及/或者不致热透析方案的水。在表1中，在流动层中进行的单位实验，通过一个典型的水精华系统从源头和饮用水中获得的纯净水达到了由1978/1990由巴西卫生部发布的官方指令所制定的标准[2]。根据USP24[3]（见表1），水净化系统必须生效，以预防热原形成。在细菌学标准1.0中，内霉素单元（EU/mL）要求无菌的纯净水在使用高压蒸汽灭菌器前用于洗涤关键性设备。在产生，储存和循环过程的背景条件下，水净化系统易受黏性的生物膜和微生物建立的影响，这也将成为可行的微生物或流动的水中内霉素的不理想层次的源泉。最近研究表明，几乎所有的大的水净化系统都能引起生物膜形成管道。 生物膜被定义为一个微生物社区，与胞外高分子材料频繁隔绝，遵循一个液体表面。他们在空间的潮湿表面上发展，在未经消毒的条件下，设备和机器操纵着有机问题（例如在制药，化妆品，或是食品工厂，医院，厨房，水管，通风管道等）[3]。生物膜能传播系统内的微生物从而有助于增加颗粒细菌，对总有机碳的水平有所提高。污染会影响制药行业或者医院环境的整个过程。这些系统要求频繁的消毒过程和微生物控制以确保水中恰当的微生物质量（在使用点上的微生物限制）（USP28）[4]。在革兰氏阴性菌发酵饮用水中，标准显示，饮用水中，总大肠菌必须小于一形成菌落单元每100ML。无论是巴西联邦[2]标准还是USP28[4]包括包括革兰阴性非发酵菌。例如对假单胞菌属，在纯净水中生物膜和肠毒素的主要成分之一[5]。这一研究的姆在在于分析从水净化系统中收集的微生物的抵抗能力（现在起称为内部微生物）。对当前在水净化系统中所使用的消毒制度进行了测试并突出，这些系统中的微生物控制。然后将这一抵抗能力与标准微生物进行比较。图1.一个典型的流程图净化系统，包括阶段，从那里供水点进行采样随后器具表1：USP标准以注射用水和纯净水（注射用水）纯净水注射用水电导率<1.3微秒/厘米（25℃）<1.3微秒/厘米（25℃） 总有机物浓度<0.5 ppm<0.5 ppm细菌100 CFU/ml10个/毫升内毒素非指定<0.25欧盟/毫升技术方法在前面的写诉[6]微生物分离并确定了来自13个供水点的典型净化系统（图1）。已查明的微生物分别为：铜绿假单胞菌、荧光假单胞菌、假单胞菌产、假单胞菌picketti、黄杆菌黄花、不动杆菌lowffi和假单胞菌在内部被称为（野生）细菌。假单胞菌感染ATCC11568，假单胞菌产INCQS，铜绿假单胞菌ATCC15442，荧光假单胞菌ATCC3178、假单胞菌pickettiATCC5031、枯草芽孢杆菌ATCC937和大肠埃希氏大肠杆菌ATCC25922，保持营养株上一期胰蛋白酶大豆琼脂（TSA的，Difco公司倾斜的表面，美国）在4°C，每月传输。培养24小时在TSA生长在30-35°C间有收获的大豆胰蛋白酶肉汤（TSB的，Difco公司，美国）离心（1000 g/15分钟/4℃），培养24小时在TSA生长在30-35°C间有收获的大豆胰蛋白酶肉汤（TSB的，Difco公司，美国）离心（1000 g/15分钟/4° C）和悬浮在生理盐水（0.95克/毫升氯化钠加0.1克/毫升蛋白胨）到最后的人口（由倒板）的106CFU/mL（菌落形成单位/毫升）。这些悬浮分别为D值测试中[6,7]。从每个专区文化，殖民地被转移到表面的Cetrimide琼脂基地（Difco公司）在培养板和30-18-24°C间35小时利用微生物的鉴定试验先前已经描述[6]从枯草芽孢杆菌ATCC9372的繁殖速率，1 mL的采样，转移到无菌生理盐水99毫升（0.9％氯化钠为（稀释比例为1:100）稀释的目的，并不断搅拌下磁15分钟，稀释重复（1:100），导致最后的解决方案稀释10-4。一个5毫升样品被转移到一个小烧瓶，受到热休克（80° C/10的min和突然浸泡在水/冰浴）。最初的解决方案（稀释后两次以前，10-4）当时稀释无菌生理盐水到10-5，10-6，10-7，10-8，和10-9，为点算后各1 mL的稀释转移到无菌培养皿，8毫升无菌板计数琼脂（PCA）的浇在板材，其次是温柔的混合。板块孵育24h/35℃）和的菌落计数。七种不同的化学溶液（浓度消毒剂出现在为W/V）进行了测试，试剂在此基础上被选为化学剂（参考表2）用于每个的WPS，化学试剂一步用于pH值控制和脱氯也测试验证他们是否造成任何损失的微生物的可行性。十进制减少时间（D值）是时间的间隔要求，根据一套既定的条件，提供一小数点后一位数（1 LOG10的组，n=1）或90 ％减少在最初可行的细菌群体（生物负荷）[8]当接触到测试消毒剂（化学剂在最后的工作液浓度）。决心对D值涉及转移1一24小时悬挂毫升一个标准的为100毫升的消毒剂菌株解决方案及保存在恒定搅拌，控制温度（25℃±1.0℃）。初始浓度。细菌（否）暴露在消毒剂约105至106个/毫升，ð-值结果绘制日CFU/ml为×时间（分钟），请参考图2，3，4，5，6,7。表2：化学试剂/浓度[％]，pH值，使用点，接触时间（分钟）和水溶液中的每个净化目的化学剂浓度[％]pH值使用点接触时间（分钟）目的过氧化氢+过氧乙酸2.2+0.452.1反渗透，去离子180消毒剂乙醇 70.07.2采样点1消毒剂次氯酸钠0.511.9储罐循环分布 60消毒剂钠1.04.0多媒体过滤器柔软剂，碳过滤器脱氯氢氧化钠0.412.8反渗透，连续去离子30 pH值的调整柠檬酸0.52.4反渗透30pH值的调整酸0.50.3电离30pH值的调整定期（1营养形式分钟和5分钟孢子形式），1毫升样品的混合物（消毒剂溶液和悬浮微生物）转给标准化状态。对于过氧化氢和过氧乙酸溶液次氯酸钠1毫升灭活剂-过氧化物酶1％和1％硫代硫酸钠，分别-加入8毫升，以保证电信标准化局与幸存者无干扰的完全灭活消毒剂增长，当时的最终体积10毫升（8毫升+1毫升TSB的失活剂+1毫升混合微生物悬浮和消毒剂剂）。乙醇和其他化学测试的解决方案并没有灭活，灭活实现了当样品接触与9 TSB的 毫升（灭活稀释），最后的量则10毫升（9+1毫升TSB的混合物悬浮微生物剂和消毒剂毫升）。使用技术协议倒板，幸存者进行了评价在生理盐水稀释（104，103，102，101，100），它是必须强调指出的初步接触30秒之间的微生物菌株及消毒剂解决办法是足以降低2登录周期的最初人口。阴性对照为9 mL的电信标准化局加1毫升的一失活剂，以保证媒体不育。正控制是由细菌悬浮液中加入0.1毫升电信标准化局到9.9毫升在试管中，保证微生物生存能力。每个消毒剂和试验应变法重复至少四次。每四株bacte里亚尔悬浮采样暴露于相同的化学剂，准备从哪个幸存者的D-值进行了测定（图2，3，4，5，6，7）曲线。图2.表示的标准和室内微生物减少对不同消毒剂图3.图形表示的标准和室内针对不同的消毒液微生物还原 十进制减少时间（D值），时间间隔必须减少一个十进制数的初始细菌群体，在指定的消毒剂浓度（在25℃恒温），采用线性部分的存活曲线斜坡回归到负倒数线（LOG10的菌落形成单位对应的曝光时间，以化学解决方案。图4.标准和室内的微生物的图形表示不同杀菌剂减少。 附录B '