100m3-d制皂生产废水处理工艺设计

'100m3/d制皂生产废水处理工艺设计摘要：制皂生产废水也称为皂化废水，主要来源于原料预处理、粗油脂的提取和精制、制皂等过程，即清洗、破乳、碱炼、盐析、碱析等工序。废水中的主要有机污染物为油脂、甘油等，它们以浮油、乳化油、分散油和溶解油等状态存在，因而造成废水含油量高，具有较高的COD、BOD、SS等。本设计中采用隔油-气浮-两级接触氧化法处理制皂废水。废水首先在隔油池中去除大部分的浮油，然后进入混凝气浮池，通过向其中投加破乳剂、混凝剂等使乳化油破乳并混凝，再通过加压溶气气浮将混凝絮体及其它剩余的部分杂质去除。出水随后进入两级接触氧化池进行进一步的处理。通过该工艺处理后，出水达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）二级排放标准。本设计中对100m3/d制皂生产废水处理工艺中的各构筑物进行了设计计算，并根据所得参数进行了设备选型，最后绘制污水处理工艺的平面布置图及高程布置图。关键词:制皂生产废水；隔油池；气浮；生物接触氧化 ProcessDesignofTreating100m3/dSoapWastewaterAbstract：Thewastewaterofsoapproductionisknownassaponificationwastewater.Saponificationwastewatermainlycomefromtherawmaterialspre-treatment,crudeoilsextractingandrefining,saponification,etc,thatiscleaning,demulsification,alkalirefining,salting-out,alkalianalysis,etc.themainorganicpollutantsinthewastewaterareoil,glycerolandsoon,whichpresentinthestateofslickoil,emulsifiedoil,dissolvedoilanddispersedoilinthewastewater,resultinginahighoilcontentofwastewaterwithhighCOD,BOD,SSandsoon.ThecombanetiontreatmentprocessofGreasetrap-flotation-Contactoxidationisadoptedinthispaper.Firstofall,wastewaterinthegreasetraptoremovemostoftheoilslick,andthenentertheflotationtank,wheredemulsifieddosage,coagulantareaddedtoemulsifieoilforcoagulation,andwastewaterenterflotationtank,theflotationfuriandotherredusialimpuritiescanberemoved.Thenwastewaterentersthetwo-stepcontactoxidationpondforfurthertreatment.TheeffluentcouldmeettherequreiedII-levelof"Integratedwasterwaterdischargestand"(GB8978-1996).Inthispapertheprocessfortreating100m3/dsaponificationwastewaterhasbeendesigned,eachstructuresofthisprocessaredesignedandoperatingparametersarecalculated.Andtherelatingequipmentischoosebasedonthecalculatedresult.theichnographydiagram,processflow-chartweredrawn.Keywords：SoapWastewater;Greasetrap;Flotationttank;ContactOxidation; 目录1绪论11.1设计的背景及目的11.2制皂生产废水的来源与特征11.3制皂生产废水处理的现状和发展11.4本设计所选工艺51.4.1工艺流程51.4.2工艺说明52处理工艺设计122.1废水处理设计原则122.2废水水质水量122.3构筑物的设计计算122.3.1格栅122.3.2隔油池142.3.3集水池的设计162.3.4混凝气浮池162.3.5生物接触氧化设计212.3.6沉淀池252.3.7集泥井的设计292.3.8污泥浓缩池的设计312.3.9污泥脱水设备的选型322.4构筑物平面布置332.4.1一般说明332.4.2平面布置一般遵循的原则332.5构筑物高程布置342.5.1一般说明342.5.2高程布置一般遵循的原则352.5.3污水、污泥处理各构筑物水头损失352.5.4.污水、污泥处理流程高程362.5.5.污水、污泥泵的选型383结论40致谢42附录43I 西安石油大学本科毕业设计（论文）1绪论1.1设计的背景及目的肥皂作为现代生活的一种洗涤用品，受到大多数人们的喜爱。近年来，肥皂等各种洗涤剂的生产量大幅度的增加。2003年，我国洗涤剂用品的产量达到449.63万吨，总产值474.36亿元。但同时其生产过程中产生的废水成为令人担忧的问题。传统的肥皂生产企业在生产过程中伴随着废水、废气等“三废”的产生和排放，废水包括工艺废水和冷却废水。据统计，生产1t肥皂直接产生约30t废水，并且水质波动幅度大废水中的COD、BOD等污染物浓度很高且含有部分不利于微生物生长的盐类。这些废水若不经过处理而直接排放，将严重污染受纳水体。因此，我们必须对其进行治理，使其达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）的二级排放标准。1.2制皂生产废水的来源与特征皂化废水是当前日用化工厂生产肥皂时产生的工业废水。皂化废水主要来源于原料预处理、提取粗油脂、粗油脂的精制、制皂等过程，即清洗、破乳、碱炼、盐析、碱析等工序。废水成分主要为油脂、甘油、色素、磷脂、动植物纤维、污泥等杂质及少量无机盐类。废水中的主要有机污染物为油脂、甘油等[1~4]，它们以浮油、乳化油、分散油和溶解油等状态存在于废水中，因而造成废水含油量高，具有较高的COD、BOD、SS等。其各项水质如下表1-1所示：表1-1制皂生产废水的水质特性参数指标制皂废水的参数值排放标准值BOD52300≤30CODCr7000≤150SS3000≤150pH6-96~9动植物油1000≤15注：表中排放标准值为《污水综合排放标准》（GB8978-1996）二级排放标准限值要求。除pH外，表中其它项目的单位为mg/L。1.3制皂生产废水处理的现状和发展国内外对污水的处理研究得较多，新技术层出不穷，流行的污水生物处理工艺有：活性污泥法、AB法、SBR法、生物膜法、氧化沟法、普通曝气法、A/A/O法、A/O法等，这几种工艺都各有其特点[5]43 西安石油大学本科毕业设计（论文）。另外，还有各种化学和物理化学处理方法。但由于制皂生产过程产生的废水具有以下特点：第一，制皂工艺为间歇性生产，废水水质、水量波动较大，且废水中污染物浓度很高；第二，废水中油含量高。传统的混凝-普通活性污泥法处理不可行，用改进的混凝-SBR法处理也难以实现达标排放[6]。在我国制皂废水处理中，较常采用的废水处理工艺为：缓冲-调节-曝气沉淀-生物转盘[2]。但随着工业废水排放标准的提高，此处理工艺已很难满足现行要求。但目前国内外针对制皂生产废水的处理研究较少，大多数理论尚处于实验阶段。1.3.1UNITANK+接触氧化工艺处理制皂废水根据对污水水质的分析，污水中含有大量的油脂和甘油，必须先经过隔油池将大部分浮油去除。由于污水间歇排放，隔油池还具有调节水量的作用。污水中除含有大量的浮油外，还含有部分的分散油、溶解油及其它可混凝的杂质，为了将这部分污染物质去除，隔油池出水后进入混凝气浮池。通过投加破乳剂、混凝剂使乳化油破乳并混凝和加压溶气气浮，将其中的分散油、溶解油及其它部分杂质去除。经隔油池和混凝气浮池处理后，出水中还含有少量的油类及其它可生物降解的物质，采用交替式好氧UNITANK系统和接触氧化池进行生物处理，废水处理工艺流程如图1-1所示[6]。进水泥饼外运生物接触氧化池交替式生物处理池图1-1制皂生产废水处理工艺流程图提升隔油池混凝气浮池沉淀池污泥井污泥脱水上清液回流加药浮油回收污泥浓缩浮渣回收接城市污水管道1.3.2过滤、气浮、物化预处理并匹配传统活性污泥法好氧生化工艺处理制皂废水借鉴某集团公司海外制皂厂成功的处理经验，采用物理化学结合生化法综合处理生产废水。物化法采用PE管过滤去除废水中皂粉，加压射流气浮去除废水中悬浮颗粒及乳化油。生化法采用传统活性污泥法。工艺流程见图1-2，可根据实际运行需要调整运行状态[7]。废水处理站采用集散式计算机控制系统，操作简单，管理方便。43 西安石油大学本科毕业设计（论文）调节池PE管过滤一级气浮二级气浮生化池气提井二沉池浓缩池带式压滤机皂化废水回流污泥剩余污泥浮渣干泥、渣外运处置滤渣滤液出水达标外排图1-2废水处理工艺流程1.3.3脱硫-混凝-膜过滤法处理制皂废水将皂化废水引入循环槽，用泵打入脱硫除尘塔，与锅炉烟气接触，脱硫除尘液回至循环槽，溢流液至贮水池，用泵抽至澄清池，在此加入专用混凝剂，沉淀污泥自池底排出，上清液流入中间槽。废水经膜组件过滤，渗透液外排，浓缩液返回至中间槽循环，浓缩到一定程度，导入澄清池[8]。工艺流程如图1-3所示。锅炉烟气排放气脱硫除尘塔贮水池混凝澄清池中间槽循环槽皂化废水混凝剂污泥处理膜组件出水图1-3脱硫-混凝-膜过滤法处理制皂废水的工艺流程通过实验表明，该工艺对制皂废水的处理技术上可行，可实现废物的充分利用，且无二次污染。但膜过滤法需要专用设备，投资大，滤膜的再生困难，再生率低，运行成本较高。1.3.4混凝沉淀—生化处理—接触过滤—活性炭吸附工艺处理洗涤剂生产废水43 西安石油大学本科毕业设计（论文）针对某日化企业洗衣粉生产废水特点，其废水处理工艺流程如图1-4所示[9]。管道冲洗水其它废水集水井事故水池调节池管道混合器FeCl3、CaCl2、NaOH机械反应器PAM一沉池中和槽水解酸化池接触氧化池二沉池HCl或NaOH空气搅拌曝气管道混合器石英砂过滤器曝气生物碳过滤器FeCl3反冲洗水池外排图1-4合成洗涤剂生产废水处理工艺流程车间管道冲洗所产生的高浓度废水，经调节池格栅井由闸板控制进入事故水池储存，再用泵送入调节池与其它废水混合，由系统逐步消化。其它废水经格栅拦截较大悬浮物后，进入调节池，经均衡调节后，由泵提升，在管道混合器内与投加的FeCl3、CaCl2和NaOH混合，此后在机械反应器内反应、絮凝(由pH值控制系统自动调节NaOH计量泵，将pH值控制在最佳范围内)，生成的沉淀物在PAM的作用下形成较大絮凝体，在一沉池内沉淀下来，大部分LAS和磷酸盐得到去除。然后废水进中和槽，将pH值控制在6.5～7.5。中和后的废水在水解酸化池内利用兼氧菌分解大分子有机物，使其断环开链，提高废水可生化性；好氧生物处理采用生物接触氧化。接触氧化池出水经二沉池沉淀后进入集水井，由泵提升至石英砂过滤器，再进入生物炭过滤器，以进一步去CODcr和磷酸盐，出水从反冲洗水池排放。一沉池和二沉池排出的污泥经污泥浓缩池浓缩后，由带式压滤机脱水。43 西安石油大学本科毕业设计（论文）1.4本设计所选工艺1.4.1工艺流程经过大量的查阅资料，了解到制皂生产废水的主要成分和特点（BOD、COD和SS含量高，废水间歇排放）、以及处理制皂生产废水的主要方法和工艺。并且经过比较，最后确定采用隔油—两级接触氧化法处理工艺，其工艺流程如图1-5所示，出水水质能够满足《污水综合排放标准》（GB8978-1996）二级排放标准的要求，即出进水一级生物接触氧化池格栅隔油池混凝气浮池加药浮油回收泥饼外运二级生物接触氧化池终沉池外排集泥井污泥脱水上清液回流污泥浓缩池浮渣回收图1-5制皂生产废水处理工艺流程中沉池水COD浓度≤150mg/L，BOD5浓度≤30mg/L，SS≤150mg/L，动植物油≤15mg/L，pH值为6～9。制皂生产废水首先经格栅去除一些较大的悬浮物和漂浮物。由于废水中含有大量的油脂和甘油，污水接着进入隔油池以去除大部分浮油。由于污水间歇排放，隔油池还具有调节水量的作用。为了保证隔油池的正常工作，池表面加盖，以防火、防雨、防爆、保温并防止油气散发污染大气。在寒冷季节，利用循环冷却水在隔油池表面进行喷淋，以提高废水温度，增大油的流动性。污水中除含有大量的浮油外，还含有部分的分散油、溶解油及其它可混凝的杂质，为了将这部分污染物质去除，隔油池出水后进入混凝气浮池。通过投加破乳剂、混凝剂使乳化油破乳并混凝和加压溶气气浮，将其中的分散油、溶解油及其它部分杂质去除。出水最后经两级接触氧化处理，以达到进一步降低出水的各项指标达标排放的目的。1.4.2工艺说明制皂厂的废水经清污分流后，冷却水、洗涤水和生活污水直接进人地下城市管网，而含油较高的制皂废水需经过适当的处理才能达标外排。43 西安石油大学本科毕业设计（论文）本工艺中采用隔油-两级生物接触氧化法处理废水，出水达标排放的技术路线。1.4.2.1格栅格栅作为污水处理中的预处理设施，应用广泛。采用该处理装置可以有效去除污水中的较大悬浮物，保护后续处理稳定运行及提升泵的正常运转。1.4.2.2隔油池隔油池是去除水中常用的构筑物，其常用的形式有平流式隔油池、斜板式隔油池。平流式隔油池具有构造简单、便于管理、油水分离效果稳定的特点[5]。废水从池子的一端流入池子，以较低的流速(2~5mm/s)流经池子，流动过程中，密度小于水的油粒浮出水面，密度大于水的颗粒杂质沉于池底，水从池子另一端流出。在隔油池的出水端设置集油管。在出水的一侧的水面上设集油管。集油管一般用直径为200-300mm的钢管制成，沿长度在管壁的一侧开弧度为60°~90°的槽口.集油管可以绕着轴线转动，平时槽口位于水面上，当浮油层积到一定厚度时，将集油管开槽方向转向水面以下，让浮油进入管内，导出池外。为了能及时排油及排除底泥，在大型隔油池中还应设置刮油刮泥机。刮油刮泥机由钢丝绳或链条牵引，移动速度不大于2m∕min。刮集到池前部污泥斗中的沉渣通过排泥管适时排出。排泥管直径不大于200mm，管端可接压力水管进行冲洗。池底应有0.01~0.02的坡度，污泥斗倾角为45°.隔油池宜设由非燃料材料制成的盖板，为了防火、防雨和保温。在寒冷地区集油管及油层内宜设加热设施。隔油池每个格间的宽度，由于刮泥刮油机跨度规格的限制，一般为2.0m、2.5m、3.0m、4.5m、6.0m。采用人工清除浮油时，每个格间的宽度不宜超过6.0m。本设计中隔油池用于去除废水中的大部分浮油。由于污水间歇排放，隔油池同时还具有调节水量的作用。1.4.2.3加压溶气气浮法加压溶气气浮法是目前常用的气浮处理方法。该法是使空气在加压的条件下溶解于水，然后通过将压力降至常压而使过饱和溶解的空气以细微气泡的形式释放出来，使其与水中的固体或液体污染物粘附，形成密度小于水的气浮体，在浮力作用下，上浮至水面形成浮渣，进行固液分离或液液分离。在气浮过程中可以通过投加混凝剂、助凝剂等化学药剂提高气浮效果。1)加压溶气气浮法根据加压空气与水的混合方式的不同分为:进水加压泵溶气罐减压气浮池出水加药空气①全部加压溶气流程43 西安石油大学本科毕业设计（论文）②部分污水加压溶气流程进水加压泵溶气罐减压气浮池出水加药空气③部分污水回流加压溶气流程加压泵溶气罐减压气浮池出水水加药回流污水空气进水根据进水水质和对处理后水质要求，经过技术经济比较，确定气浮流程。上述三种流程中，部分污水加压溶气气浮流程因处理效果较差，一般不宜采用，其余两种流程的比较详见表1-2[10]。表1-2全部污水和部分污水回流加压溶气气浮流程比较项目全部污水部分污水回流备注溶气水量比/%10030~50投药量（mg/L）60左右30左右按聚合铝计药剂经过路线泵-溶气罐-气浮池直接进入气浮池对矾花影响程度较大破碎无影响分离池体积比11.3~1.5空气来源压缩机压缩机能耗比10.7~0.5处理效果较好好对处理含油较高的废水时，应优先考虑采用部分污水回流加压溶气流程。2)溶气方式:水泵吸水管吸气溶气式水泵出水管射流溶气式空压机供气式水泵吸水管吸气溶气式在经济和安全方面都不理想，已很少使用。水泵出水管射流溶气的优点是不需另设空压机，没有空压机带来的油污染和噪声。因此43 西安石油大学本科毕业设计（论文）对溶气方式，宜采用水泵出水管射流溶气式。本设计中通过在混凝气浮池中投加破乳剂、混凝剂使乳化油破乳并混凝和加压溶气气浮，将其中的分散油、溶解油及其他部分杂志去除。1.4.2.4生物接触氧化法生物接触氧化法是生物膜法的一种形式，是在生物滤池的基础上，从接触曝气法改良演变而来的，因此又称为“浸没式滤池法”、“接触式曝气法”等。生物接触氧化法是指经曝气的废水流经长满生物膜的填料，废水和生物膜相接触，在生物膜生物的作用下而得到净化的废水生物处理技术。生物接触氧化法兼有活性污泥法和生物膜法的优点。它具有以下特点：(1)由于填料的比表面积大，池内的充氧条件良好。生物接触氧化池内单位容积的生物固体量高于活性污泥法曝气池及生物滤池。因此，生物接触氧化池具有较高的容积负荷。(2)不需要污泥回流，不存在污泥膨胀问题，运行管理方便。(3)由于生物固体量多，水流又属完全混合型，因此生物接触氧化池对水质水量的骤变有较强的适应能力。(4)生物接触氧化池有机容积负荷较高时，其F/M保持在较低水平，污泥产率较低。生物接触氧化法的处理工艺通常可以分为：(1)一段法也称一氧一沉法。原水进入生物接触氧化池进行处理，而后进入二沉池进行泥水分离。在此流程中，氧化池的流态具有完全混合型的特点，全池填料上的生物膜厚度几乎相等，BOD负荷大体相同。氧化池中剩余的营养物（F）与活性微生物重量（M）之比F/M在1.19~3.57之间，微生物处于对数生长期和生长率下降期的前期。生物膜生长较快，活性较大，降解有机物的速率较高。(2)二段法二段法亦称二氧二沉法。原水经过第一生物接触氧化池处理后，流入中间沉淀池进行泥水分离，上层处理水进入第二接触氧化池，最后流入二次沉淀池进行泥水分离。二段法能适应原水水质的变化，使处理水水质趋于稳定。每座氧化池的流态基本属于完全混合型，能提高生化效率，缩短生物氧化时间。二段法流程中，第一氧化池的F/M一般控制在2.1，此时微生物繁殖率高，活力强，吸附氧化有机物的能力也高，可以提高处理效果。在第二接触池F/M一般为0.5左右，微生物处于生长率下降阶段后期或内源呼吸阶段。(3)多段法多段法是由三级或多于三级的生物接触氧化池组成的系统，原水依次进入各级接触氧化池，而后流入二次沉淀池进行泥水分离。在这种处理流程中，由于设置了多级氧化池，因此将生化过程中的高负荷、中负荷和低负荷明显分开了，能够提高总的生化效果。(4)推流法43 西安石油大学本科毕业设计（论文）推流法是将一座生物接触氧化池内部分格，氧化池分格后，可使每格微生物与负荷条件相适应，利于微生物专性培养驯化，提高处理效果。通常当污水有机负荷较低，水量较大时，选用一段法较合适。当有机负荷较高，采用二段法或推流法比较好[11]。本设计中选用二段法。生物接触氧化法的关键是布气、布水和填料的选择。本工艺采用中心式鼓风接触氧化池。填料采用一种悬浮式、颗粒状、比表面积大的新型填料。由于悬浮式填料与气水完全混和流化，不存在结团和堵塞的问题，布气布水自行均匀，悬浮填料可以直接投入池中，无需增加任何安装支架。在接触氧化池悬浮填料的下方设有曝气管，对废水进行曝气，保证生物膜生长良好，充分降解有机物。由于生物膜受到上升气流的搅动，衰老的生物膜易于脱落，生物膜新陈代谢快，能保持较高的生物活性。生物接触氧化处理系统的基本组成部分是生物接触氧化池(包括配套的曝气装置)和泥水分离设施.1、生物接触氧化池生物接触氧化池由池体、填料及支架、布水系统和曝气装置等部分组成，其构造如图1-6所示。①池体池体的作用是容纳处理水量和围挡填料，并承受填料、曝气装置等的重量。池的高度由填料、布水布气层、稳定水层的厚度来决定。同时还要考虑曝气设备的供气压力和提升高度。通常，氧化池填料高度为3.0~3.5m，池的总高约为4.5~5.0m。②填料及支架填料时生物膜栖息的场所，是氧化池的主要组成部分，直接影响生物接触氧化法的处理效果。一般要满足：有一定的生物膜附着力；比表面积大；空隙率大；水流流态良好，利于发挥传质效应；阻力小，强度大；化学和生物稳定性好，经久耐用；截留悬浮物质能力强；不溶出有害物质，不引起二次污染；与水的比重相差不大，以免增大氧化池的负荷；经济合理；支架式支撑和固定填料的部件。由于支架长期浸泡在水中，要有良好的防腐处理。43 西安石油大学本科毕业设计（论文）③曝气装置这是氧化池的重要组成部分，它关系到生物膜降解有机污染物的效果、氧化池的正常运行和生化处理的效率，还与氧化池的动力消耗密切联系。曝气管采用负复合橡胶软管，固定架为不锈钢，风管为ABS和UPVC，曝气系统直接设在填料底部。④布水系统由于氧化池的流态基本为完全混合型，对进水要求不十分严格。一般为管道进水。常用的进水有顺流式（水与空气同向）和从顶部进水的逆流式（水与空气逆向）。接触氧化池的类型：按充氧与接触方式分，有分流式和直流式；按受压力方式分，有重力式和加压式；按水流循环方式分，有填料内循环和外循环式。2、泥水分离设施氧化池出水悬浮物质含量为150~250mg/L，其中大部分是随水流出的衰老生物膜。因此必须要有泥水分离系统。污水中有机污染物质的去除导致了污泥增长污泥负荷越高，新污泥合成率越大；污泥负荷率越低，新污泥合成率越小。氧化池内的微生物工况往往处于生长率上升阶段的后期和内源呼吸阶段的前期。生物接触氧化法采用的泥水分离设施有竖流式、气浮、斜板（管）和接触沉淀四种。1.4.2.5沉淀池沉淀池是分离悬浮固体的一种常用构筑物。沉淀池设在生物处理构筑物后面，用于沉淀分离活性污泥或去除生物膜法中脱落的生物膜，是生物处理工艺中的一个重要组成部分。本设计采用竖流式沉淀池。竖流式沉淀池外形多为圆形，亦有呈方形和多角形的。污水由中心管进入，从下部进入池内，自下而上流动，澄清后的处理水从池子上部溢流而出。按功能，竖流式沉淀池由水流部分（澄清部分）、污泥部分（泥斗）、缓冲层、保护水层组成。竖流式沉淀池占地面积小，排泥方便，管理简单。当圆形竖流式沉淀池的直径超过8m，可采用中心转动的机械刮泥方式。此时，池的总深度为2.5~3.5m，底坡约为0.1。当池的直径较小（小于8m），且埋深较大时，亦可考虑池顶设置潜污水泵定期抽吸泥斗污泥。1.4.2.6污泥处理43 西安石油大学本科毕业设计（论文）污水处理过程中所产生的污泥含水率很高，体积较大，不利于后续处理，因此，应采取有效措施进行减容处理。污泥浓缩就是最有效、最经济的减容方法，其主要目的是去除污泥颗粒的空隙水，减少污泥体积，从而降低后续处理构筑物和设备的负荷，减少处理费用。污泥经浓缩后，尚有约95%一97%的含水率，体积仍很大，为了综合利用和最终处理，需对污泥进行脱水处理，污泥经脱水后，其体积减至浓缩前的1/10，脱水前的1/5，大大降低了后续污泥处置的难度。目前国内新建的处理厂，绝大部分采用带式压滤脱水机，该方法具有具有出泥含水率低且稳定、能耗少、管理不复杂等特点。将经脱水后的污泥外运，可作建筑材料等[5]。本设计主要是通过对制皂生产废水治理现状及发展趋势的了解，选出适合本设计要求的处理方法及其辅助设备，继而进行设计计算，并使得处理后的废水达标排放。43 西安石油大学本科毕业设计（论文）2处理工艺设计2.1废水处理设计原则本设计遵循如下设计原则：（1）工艺先进成熟，运行可靠，出水稳定达标。（2）操作简单，运行稳定，便于维修管理。（3）在保证处理效果的前提下，尽量降低建设投资。（4）力求减少能耗和材料消耗，并降低运行费用。（5）充分考虑工程的分期建设，力求处理站设施布局合理，整齐美观，体现绿色环保设施特点。（6）占地面积尽量减少。2.2废水水质水量（1）废水水质设计废水水质参见1-1。（2）设计流量设计废水流量Q=100m3/d，平均流量Q=4.16m3/h=1.16×10-3m3/s，K总为1.5～2.0之间，取总变化系数Kz=2.0；则：2.3构筑物的设计计算2.3.1格栅格栅对较大悬浮物去除效果好，因为污水中大多数悬浮物（尤其是漂浮物）为不易生物降解或降解需时间较长的物质，在生物处理构筑物内不易去除，而且会造成不良影响，所以，本设计设格栅减轻后续生物处理构筑物的处理负荷，保证后续生物处理构筑物或设备的正常运行[12]。格栅的计算草图见图2-1。设计说明：栅条的断面主要根据过栅流速确定，过栅流速一般为0.6～1.0m/s，槽内流速0.5m43 西安石油大学本科毕业设计（论文）/s左右。如果流速过大，不仅过栅水头损失增加，还可能将已截留在栅上的栅渣冲过格栅，如果流速过小，栅槽内将发生沉淀。此外，在选择格栅断面尺寸时，应注意设计过流能力只为格栅生产厂商提供的最大过流能力的80%，以留有余地。αB1h2H1hh1HH2H1/tgαL2L11000B1α2α1B图2-1格栅计算草图2.3.1.1格栅的尺寸设计本设计中由于水量太小，格栅的设计计算从简。取格栅宽度B=0.6m，栅条间距b=10mm ，栅前水深h=0.5m,栅条宽度S=0.01m。（2-1）式中：B－格栅宽度，m；b－栅条间隙，m；S—栅条宽度，m；h－栅前水深，m。由式（2-1）有：n=30取格栅的长度L=0.8m，格栅的安装倾角为60°。2.3.1.2每日栅渣量的计算由于格栅间隙为16mm，取W1=0.10m3/103m3，则：43 西安石油大学本科毕业设计（论文）(2-2)式中：W1—栅渣量，m3/(103m3污水)，取0.1～0.01,粗格栅用小值，细格栅用大值，中格栅用中值。因为每日栅渣量0.01m3/d<0.2m3/d，宜采用人工清渣方式。2.3.1隔油池隔油池用于去除废水中的大部分浮油。废水经过隔油池处理后的水质如表2-2所示。设计数据：Qmax=8.3m3/h表2-2隔油池进、出水水质特性水质参数BOD5CODcrSS动植物油进水（mg/L）2600700023001000出水（mg/L）72817501380300去除率（%）72.075.040.070.0本设计中选用平流式隔油池。采用废水的停留时间计算法。2.3.2.1隔油池的总容积（2-3）式中：Q—隔油池设计流量，m3/h;T—废水在隔油池中的停留时间，h，设计中取4h。W=8.3×4=33.2m32.3.2.2过水断面面积（2-4）式中：v0—废水在隔油池中的水平流速，mm/s，一般取2~5。2.3.2.3有效池长43 西安石油大学本科毕业设计（论文）（2-5）式中：h2—隔油池的工作水深，m，一般为1.0~1.5m；B—隔油池的宽度，m，设计中取3.0m。取L=12m2.3.2.4尺寸校核隔油池的长宽比不宜小于4，比为0.3~0.5．上述设计符合条件。2.3.2.5隔油池的高度（2-6）h1—池水面上的池壁超高，一般不小于0.4m。2.3.2.6其它部分设计(1)平流式隔油池进水段设计进水段主要作用在于降低流速和稳定水流，可能减少湍流.进水段的宽度和水深与分离段相同，长度一般不少于2m，应设置消能整流设施.。(2)池底应有坡向泥斗0.01~0.02的坡度，泥斗倾角不应小于45°。(3)选型号为NGN链板式刮油刮泥机一台。该种刮泥机适用于平流式沉淀池、平流式隔油池中回收浮渣浮油、排除池底污泥，是初步净化水质的一机两用的专用设备，链板式刮油刮泥机为连续运行，刮一次≤8小时。其性能参数如下表2-3所示。(4)排泥阀用于排放池底的沉淀物，选PNF型排泥阀，规格为DN150。(5)平流式隔油池出水段设计出水段主要作用在于稳定并保持分离段的水力条件，提高出水质量。出水段的宽度和水深与分离段相同，出水段一般分为两格，每格长度在1m左右，并设固定式或可调式出水堰板。(6)设计中隔油池采用集油管收油，其中心线标高一般在设计水面下60mm。表2-3NGN型刮油刮泥机性能参数型号池长/m池宽/m电机功率/kw刮板间距/m刮泥速度/(mm/s)NGN1231.521643 西安石油大学本科毕业设计（论文）2.3.1集水池的设计集水池是汇集准备输送到调节池或其他构筑物去的污水或污泥的一种小型贮水池。它的有效容积根据水量变化、水泵能力和水泵工作情况等因素确定，一般不可小于最大一台泵5分钟的出水量。由于水量Qmax=8.3m3/h，设计集水池的容积为8m3，池子的有效水深2m，池径2.3m。2.3.4混凝气浮池通过在混凝气浮池中投加破乳剂、混凝剂使乳化油破乳并混凝和加压溶气气浮，将其中的分散油、溶解油及其他部分杂志去除。采用部分污水回流加压溶气气浮池，回流水来自处理后的出水。压力溶气气浮池的主要设计计算内容包括所需空气量、加压溶气水量、溶气罐尺寸和气浮池主要尺寸。设计数据：Qmax=100m3/d表2-4混凝气浮池进、出水水质特性水质参数BOD5CODcSS动植物油进水（mg/L）72817501380300出水（mg/L）473112091195去除率（%）35.036.034.068.32.3.4.1气浮所需空气量设计气浮池加压溶气系统时最基本的参数是气固比，气固比的定义是溶解空气量（A）与原水中悬浮固体含量（S）的比值，可用下式表示：气固比选用涉及原水水质、出水要求、设备、动力等因素，对于所处理的废水最好经过气浮试验来确定气固比。无试验资料时一般取值0.005~0.06，废水中悬浮固体浓度不高时取下限，高时可采用上限[13]。本设计中取A/S=0.01。每日流入气浮池的总固体量：每日需气总量：折合单位体积污水所需气量：则需气量Qv=2.3m3/d=0.0016m3/min43 西安石油大学本科毕业设计（论文）2.3.4.2空气压缩机的选型根据需气量Qv=0.0016m3/min，选型号为ZW–0.05/7的空气压缩机2台，一台备用。其性能参数如表2-5所示。表2-5空气压缩机性能参数表型号容积流量m3/min排气压力Mpa功率KWHP气筒容量L净重Kg长×宽×高mmZW–0.05/70.050.70.550.753670800×350×6802.3.4.3溶气罐所需的工作压力P及回流水量Qr（2-7）（2-8）式中：1.3—空气密度(20℃，一个大气压)，kg/m3；co—大气压力下，以体积表示的空气在水中的溶解度，ml/L；（如表2-4所示）f—溶气罐中空气的饱和百分比，一般为0.5~0.8;p—溶气罐工作时的绝对压力，atm；pa—溶气罐工作时的表压，kPa；ci—废水中悬浮固体浓度，mg/L;Ｑr—加压溶气的回流水量，m3/d。表2-6大气压力下空气在水中的溶解度co温度（℃）0102030co（ml/L）29.222.818.715.7设计中取Qr/Q=0.3，则由式（2-7）知：p=3.39atmpa=242.2kPa溶气罐的工作压力不宜过高，一般在2~4atm之间，上述设计符合要求。则：2.3.4.4溶气罐容积43 西安石油大学本科毕业设计（论文）（2-9）式中：T—水在溶气罐中内停留（溶气）时间，min，一般取3~5min。取溶气罐的有效高度h0=2.5m，则罐的直径D：选TR-2型溶气罐2个，一个备用，其性能如下：表2-7TR-3型溶气罐性能表型号罐直径（㎜）流量适用范围（m3/h）适用工作压力（kPa）进水管公称直径（㎜）出水管公称直径（㎜）罐总高（㎜）TR-22003~6202.7~506.7540502550水与空气的实际接触时间T0：溶气罐的实际过流密度q：2.3.4.5气浮池的尺寸设计1)气浮分离室的主要尺寸分离室的容积：43 西安石油大学本科毕业设计（论文）（2-10）式中：T—分离室水力停留时间，min；分离室的表面积：（2-11）式中：q—分离室表面负荷，m3/（m2·h）。取A1=8.0m2分离室水深：分离室的长度：气浮池采用平流式，且为一组两格。为与刮渣机配套，取每格宽度B=2.0m，则：分离室的总高度H：取超高H2=0.3m，则：H=H1+H2=1.4+0.3=1.7m2)接触室的主要尺寸接触室的表面积：（2-12）式中：v2—接触室水流的上升流速，mm/s，一般取10~20mm/s。已知接触室的宽度2B=4m，则：取L2=0.8m接触室的水深与分离室相同，即H1=1.4m。接触室的表面积实际为：43 西安石油大学本科毕业设计（论文）气浮池的最终尺寸：总长度总宽度2B=4m总深度H=1.7m2.3.4.6药剂量的计算及加药装置的优选①药剂量的计算根据现场经验知聚丙烯酰胺（PAM）的投加量：3mg/L当聚丙烯酰胺调制成密度为ρ=1.0g/cm3的溶液时，由于本设计中的水量Q=1.16L/s，从而可知加药量为：则日需药量的体积：每小时所需药液量：②根据加药量进行加药装置的选择：选择型号为HLJYJ-500型加药装置一台，该设备性能参数如下：外形尺寸：2500mm×2500mm×2400mm机组数量：一箱两泵溶液箱容积：1m3泵型号及技术参数：型号J-W流量1.6L/s压力2MPa功率0.3KW2.3.4.7溶气释放器表2-8TS型释放器性能表型号规格Dr（㎜）接口尺寸Dg（㎜）不同压力下的流量（m3/h）作用范围（㎝）196（kPa）294（kPa）392（kPa）TS-78-Ⅰ15150.320.380.4225TS-78-Ⅱ25200.700.830.9335TS-78-Ⅲ32251.301.691.7750TS-78-Ⅳ40252.132.522.7560TS-78-Ⅴ50403.474.004.5070溶气释放器是把溶气罐工作压力下溶解于水中的空气，在常压条件下以微气泡的形式释放到气浮接触室的重要装置，它可以代替溶气罐出口处的减压阀。TS型释放器性能表如表2-8所示。43 西安石油大学本科毕业设计（论文）查表知，溶气罐工作压力为294kPa时，TS-78-Ⅱ型释放器的的出流量为0.83m3/h，所需释放器个数。因为溶气罐的实际工作压力275kPa<294kPa，故选用n=4个较为安全。2.3.4.8刮渣机的选型选型号为TY-2型链条式刮渣机一台，其性能参数如下：表2-9链条式刮渣机的性能参数刮渣机型号气浮池池净宽(m)刮板间距减速机型号电机功率(kw)电机转速r.p.m行走速度m/minTY-2型2.5-4.5＜2mSWED型摆线减速机1.515004-52.3.5生物接触氧化设计生物接触氧化池设计要点[13]：(1)生物接触氧化池一般不应少于2座。(2)设计时采用的采用的BOD5负荷最好通过实验确定。也可以采用经验数据，城市污水一般取1.0~1.8kgBOD5/（m3/d），石化、食品、工业、农业废水取0.8~1.5kgBOD5/（m3/d）。(3)污水在池中的停留时间不应小于1~2h（按有效容积计）。(4)每单元的接触氧化池面积不宜大于25m2，以保证布水、布气均匀。(5)填料层高度一般大于3.0m。当采用蜂窝填料时，应分层装填，每层高度为1m，蜂窝孔径应不小于25mm；当采用小孔径填料时，应加大曝气强度，增加生物膜脱落速度。(6)气水比控制在（15~20）：1。2.3.5.1生物接触氧化池尺寸（1）一级接触氧化池设计数据：Q=100m3/d表2-10一级接触氧化池进、出水水质特性水质参数BOD5CODcrSS动植物油进水（mg/L）473112091195出水（mg/L）9523520031去除率（%）79.979.078.067.0有效容积：（2-13）式中：43 西安石油大学本科毕业设计（论文）Q—日平均污水量，m3/d；S0、S1—进、出水BOD5浓度，g/L；Nw—有机负荷率，kgBOD5/（m3/d）。生物接触氧化池的总面积F：（2-14）H—填料层总高度，一般采用3.0m。采用1座，则池子的尺寸为：L×B=4.0m×2.1m校核反应时间：池深：（2-15）式中：H0—滤池总高度，m；h1—超高，m，0.5~0.6m：h2—填料层上水深，m，0.4~0.5m；h3—填料层间隙高，m，一般为0.2~0.3m；m—填料层数，取2层；h4—填料至池底的高度，m，一般采用0.5m。（2）二级接触氧化池设计数据：Q=100m3/d表2-11二级接触氧化池进、出水水质特性水质参数BOD5CODcSS动植物油进水（mg/L）9523520031出水（mg/L）2471647去除率（%）74.769.868.076.0设计计算同一级接触氧化池。有效容积：43 西安石油大学本科毕业设计（论文）总面积：采用1座池子，则池子的尺寸：L×B=2m×1.5m校核反应时间：池深：H02=4.8m2.3.5.2供气系统采用在填料下直接曝气方式，曝气充氧装置采用多孔管。管径在距池底0.3m处，孔径取5.0mm，孔在管的两侧排列。①一级接触氧化池所需空气量（2-16）式中：P0—1m3污水需气量，m3/m3，一般取15~20。每池设多孔管2根，管长4.0m，管中心间距1.0m，孔距50mm，每根管有出气孔80个。每根支管所需空气量：孔口空气流速：②二级接触氧化池需空气量：每池设2根支管，管长2.0m，管中心间距0.5m，孔距50mm，每根管有出气孔40个。每根支管所需空气量：.孔口空气流速：43 西安石油大学本科毕业设计（论文）③各反应池充气管管径一级接触氧化池：P1=75m3/hq1=37.5m3/h设空气在干管流速V1=10m/s;支管流速v1=4m/s：则：干管直径取D1=50mm校核支管直径取d1=55mm校核二级接触氧化池P2=62.5m3/hq2=31.3m3/h设空气在干管流速V2=10m/s;支管流速v2=4m/s：则：干管直径取D2=45mm校核支管直径取d2=50mm校核2.3.5.3鼓风机的选型一级接触氧化池的需气量P1=75m3/h=0.05m3/min二级接触氧化池的需气量P2=62.5m3/h=0.04m3/min选L41WD型罗茨鼓风机2台，一台备用。其性能参数如表2-12所示。风机外形尺寸：1615mm×850mm×2200mm重量：580kg43 西安石油大学本科毕业设计（论文）表2-12罗茨鼓风机设备规格型号口径（mm）转速（r/min）气压（kPa）进口流量（m3/min）轴功率（kW）配套电动机型号配套电动机功率（kW）L41WD30A14509.8660.20Y112M-642.3.6沉淀池在一级接触氧化池和二级接触氧化池后各有一座沉淀池，即中沉池和终沉池。采用竖流式，其结构如图2-1，计算草图如图2-2所示。由于生物接触氧化法的二次沉淀池进水中悬浮物（污泥）主要由脱落的生物膜组成，一般为150~250mg/L，细碎质轻呈絮片状，沉降性能较差。因此采用较低的上升流速。上升流速一般为0.25~0.30mm/s，即表面负荷为1.0m3/(m2·h)。2.3.6.1中沉池中心管面积：（2-17）式中：f—中心管截面积，m2；Q—每池设计流量，m3/s；v0—中心管内流速，m/s，一般不大于0.03m/s；由于污水是由泵提升进入沉淀池的，即其设计流量：Q=100m3/d=1.16×10-3m3/s，则有：43 西安石油大学本科毕业设计（论文）中心管直径：（2-18）式中：d—中心管直径，m；中心管喇叭口下缘至反射板的垂直距离h3，设流过该缝隙的污水流速为0.02m/s，喇叭口直径=1.35=1.350.26=0.35m，则：（2-19）式中：h3—中心管喇叭口与反射板之间的间隙高度，m；v1—污水由中心管喇叭口与反射板之间的间隙流出的速度，m/s，在初沉池中不大于30mm/s，在二沉池中不大于20mm/s；d1—喇叭口直径，m；沉淀池的有效面积：（2-20）式中：43 西安石油大学本科毕业设计（论文）F—沉淀部分有效面积，m2；v—污水在沉淀区上升流速，m/s，在数值上等于表面水力负荷，取1.10m3/(m2·h)。v=1.10m/h=0.0003m/s沉淀池直径：（2-21）式中：D—沉淀池直径，m，池子直径与有效水深之比不大于3.0，池子直径不宜大于8.0m，一般采用4.0~7.0m。取D=2.0m沉淀部分有效水深：式中：h2—沉淀池有效水深，m，竖流式沉淀池有效水深也就是中心管浸入水下的深度；t—沉淀时间，h，生物膜法取1.5~2.5h。取t=2.0h径深比：（符合要求）集水槽堰负荷校核设集水槽单边出水，则集水槽出水堰的堰负荷为：沉淀池出水最大堰负荷，二沉池不宜大于1.7L/(m·s)，上述设计符合要求。污泥部分所需容积：已知污水悬浮物浓度与去除率，污泥量可按下式计算：43 西安石油大学本科毕业设计（论文）（2-22）式中：C0、C1—沉淀池进水、出水的悬浮物浓度，kg/m3;P0—污泥含水率，%；—污泥容重，kg/m3，含水率在95%以上时，可取1000kg/m3；Q—设计日流量，kg/d;T—两次排泥的时间间隔，d，初沉池一般采用2d：二沉池可按2h考虑；机械排泥初沉池和生物膜法处理后的二沉池可按4h考虑。取P0=98，t=4h，则：圆截锥部容积：（2-23）式中：V2—圆截锥部容积，m3；R—圆截锥上部半径，m；r—圆截锥下部半径，m；h5—污泥室圆锥部分高度，m；设圆截锥底部直径d为0.4米，截锥高度为，截锥侧壁倾角，则池子总高度：（2-24）式中：43 西安石油大学本科毕业设计（论文）H—沉淀池总高，m；h1—沉淀池超高，m，一般取0.3m；h3—中心管喇叭口与反射板之间的间隙高度，m；h4—缓冲层高度，m，一般为0.3~0.5m。取h1=0.3mh4=0.5mH=0.3+2.2+0.05+0.5+0.95=4.0m2.3.6.2终沉池设计计算同中沉池。中心管面积f=0.04m中心管直径d=0.26m中心管喇叭口与反射板之间的间隙高度h3=0.05m沉淀部分有效面积F=3.9m2沉淀池直径D=2.0m污泥部分所需容积则取h5=0.95m，池子总高度H=4.0m沉淀池采用周边进水，周边出水形式，进水管直径D=350mm，出水管直径D=300mm，每池各有排泥管，放空管1根。排泥管D=200mm，放空管D=300mm，排渣系统一套（浮渣漏斗，排渣管，出渣井和出渣管）各配有中心刮泥机一台。沉淀池排泥周期为1天，采用重力排泥方式将污泥排入集泥井，两座沉淀池共用一个集泥井。2.3.7集泥井的设计集泥井中的污泥主要来自一级生物接触氧化池的剩余污泥、二级生物接触氧化池剩余污泥和隔油池每天排放的污泥量。依据以往制皂废水处理站的经验有：浓缩前含水率99.6%；浓缩后含水率97%；干泥浓度为0.2～0.3g/L；密度为：1000kg/m3。因此对于日处理量为100m3的污水站，干泥浓度取0.3g/L。总的干泥质量：43 西安石油大学本科毕业设计（论文）总的湿泥质量：将湿泥的质量换算为体积：浓缩前污泥含水率为99.6%，含泥量为0.4%，处理湿污泥质量为：，换算为体积。由此可推求出含水率为99.6%的湿泥浓度是C99.6%。则每天产生的污泥量Q1=7.5m3/d。2.3.7.1集泥井的容积（2-25）式中：—集泥井的容积—进入集泥井的污泥量，m3/d；t—排泥时间，d，设计中取8h。2.3.7.2集泥井的有效水深（2-26）式中：—集泥井有效水深，；—集泥井容积，；—集泥井底边长，。设集泥井采用方形池体，底边长a=4.0m，则有：取h=3.8m2.3.7.3集泥井高度（2-27）式中：—集泥井高度，；43 西安石油大学本科毕业设计（论文）—集泥井超高，，一般采用0.3；—集泥井有效水深，；2.3.8污泥浓缩池的设计污水处理过程中所产生的污泥含水率很高，体积较大，不利于后续处理，因此，应采取有效措施进行减容处理。污泥浓缩就是最有效，最经济的减容方法，其主要目的是：去除污泥颗粒的空隙水，减少污泥体积，从而降低后续处理构筑物和设备的负荷，减少处理费用。本设计采用重力浓缩池，其构造简单，操作方便，动力消耗小，运行费用低。2.3.8.1浓缩池的面积A（2-28）式中：V—污泥量，7.5；C99%—污泥固体浓度，4；M—浓缩池固体通量，一般是27。2.3.8.2浓缩池直径2.3.8.3浓缩池工作部分高度h1（2-29）式中：h1—浓缩池工作部分高度，一般宜为4m，最低不小于3m；T—污泥浓缩时间，不宜小于12h，但也不要超过24h；A—浓缩池面积，0.74m2。取T=12h则：2.3.8.4浓缩池总高度43 西安石油大学本科毕业设计（论文）式中：h1—浓缩池工作部分高度，m；h2—超高，m，设计中取0.5m；h3—缓冲层高度，m，一般为0.3~0.5m；浓缩后污泥体积：2.3.9污泥脱水设备的选型目前常用的脱水机械主要有：真空转鼓过滤机、板框压滤机、带式压滤机、离心机。各种脱水机的主要特点见表2-13所示。表2-13常用脱水机主要特点名称特点适用范围真空转鼓过滤机能够连续生产，可以自动控制，构造复杂，附属设备多，运行费用高应用较少，适用于工业企业板框压滤机构造简单，劳动强度大，不能连续工作适合小型污泥处理装置带式压滤机可以连续工作，脱水效率高，噪音小、能耗低、操作管理方便应用广泛，适合大中小型污泥处理装置离心泵构造简单，脱水效果好，动力消耗大，噪音较大应用广泛，适合大中小型污泥处理装置通过以上的比较与选择决定选用板框式的压滤机。2.3.9.1压滤机的面积计算A由于污泥池停留时间是12h，故设压滤机每天工作2次（n=2），每次工作1h（t=1）。因此，可计算出每次每小时的处理量V：m3式中：V2—浓缩后的污泥体积，m3；P—污泥含水率，97%；V—浓缩后污泥量，m3/h；L—压滤机产率，一般是2～4，本设计取3。43 西安石油大学本科毕业设计（论文）2.3.9.1压滤机的选型由于压滤面积A=5m2，出于安全考虑选用市售过滤面积接近的设备。选FBXY5-8/600型压滤机2台，一台备用。其性能参数如下所示：过滤面积：8m2；滤池容积：0.12m3滤池厚度：30㎜；滤板数量：14个；过滤压力：≤0.6Mpa；吹气压榨压力：≤0.8Mpa；电机功率：34KW；重量：1840kg；外型尺寸：2360×870×1190mm。2.4构筑物平面布置污水处理工艺平面布置主要是将各处理单元构筑物，连接各处理构筑物之间的管渠及其它管线进行合理布置。2.4.1一般说明2.4.1.1各处理单元构筑物的平面布置处理单元构筑物是污水处理工程的主体建筑物，在做平面布置时，应根据各构筑物的功能要求和水利要求，结合地形和地址条件，确定它们在厂区内平面的位置[14]。（1）力求处理工艺流程布置简短、顺畅，避免连接各处理构筑物的管线迂回反复，尽量减少管线的长度，降低沿程水头损失。处理构筑物宜布置成直线型，受场地或地形限制不能按直线布置时，应注意建设时构筑物间的相互衔接。（2）在处理构筑物之间应保持一定的间距，以保证敷设连接管、渠的规范要求。通常一般间距可取5～20m。（3）各处理构筑物在平面布置时，应考虑适当紧凑。2.4.1.2管道及渠道的平面布置（1）在各处理构筑物之间，设有贯通、连接的管、渠。（2）污水处理厂内各种管渠应全面安排，避免相互干扰。处理构筑物间的输水、输泥和输气管线的布置应使管渠长度短、水头损失小、流行通畅、不易阻塞和便于清通。2.4.2平面布置一般遵循的原则（1）处理构筑物的布置要紧凑，各处理单元可毗邻布置连成一片，节约用地；（2）处理构筑物应尽可能的按流程布置，以免管线迂回，同时应充分利用地形，以减少土方量；43 西安石油大学本科毕业设计（论文）（3）远景设置的安排应在原始设计中仔细考虑，除了满足远景处理能力的需要而增加的处理构筑物外，还应为改进出水水质的设施设置留地；（4）经常有人工作的建筑物如办公室、化验室等用房应布置在夏季主风向的上风一方，在北方地区应考虑朝阳；（5）在布置总平面图时，应考虑安排充分的绿化地带；（6）构筑物之间的距离应尽可能考虑敷设管渠所需的位置；（7）污泥处理构筑物应尽可能布置成单独的区域，以确保安全并方便管理。污泥消化池应距污泥浓缩池较近，以缩近污泥管线；（8）变电站的位置宜设在耗电量大的构筑物附近，高压线应避免在工艺区内架空敷设；（9）污水管线种类很多，应考虑综合布置，以免发生矛盾；（10）应设置超越管，以便发生事故时，使污水能超越部分构筑物或全部构筑物，进入下一级构筑物或事故溢流；（11）污水处理的占地面积，虽处理方法和构筑物选型的不同，有很大差异。但应尽可能减少占地面积；根据工艺设计要求，本设计中的平面布置，主要是对主要构筑物以及连接构筑物之间的管渠进行布置。2.5构筑物高程布置污水处理厂的平面布置确定了各处构筑物的平面位置，而其相对应的纵向高程位置则须有废水处理厂的高程布置来确定。为了使污水与污泥尽可能按重力在处理流程中通畅流动，应避免使某些构筑物和用泵提升后的有关标高及其相应的水面标高产生矛盾，因此确定各处理构筑物和其他构筑物的标高，正确选定各连接管渠的尺寸、标高、急转弯半径，以求水头损失最小，是废水处理高程布置的主要任务。2.5.1一般说明污水处理高程布置的主要任务是：确定各处理构筑物的标高，确定处理构筑物之间连接管渠的尺寸及其标高，通过计算确定各部位的水面标高，从而能够使污水沿处理流程构筑物之间通畅地流动，保证污水处理的正常运行。水力计算时，应选择一条距离最长、水头损失最大的流程进行计算，并适当留有余地，以防止淤积时水头而造成涌水现象，影响处理系统的正常运行。（1）计算水头损失时，原则上应以最大设计流量计算（按远期最大流量考虑），对大中型规模的处理厂，按设计的平均流量计算，按远期的最大流量来校核，留有充分的池面超高（最大流量时的水位不致溢出池子）。同时作为各构筑物之间的连接管渠应按最大流量设计，当某座构筑物停运时，雨区并联运行的构筑物与有关的连接管渠能通过全部流量。43 西安石油大学本科毕业设计（论文）（2）高程计算时，常以受纳水体的最高水位或下游用水的水位要求作为起点，由下游倒推向上游计算，以使处理后的废水在洪水季节也能自流排出，使废水处理厂的总提升泵房的扬程最小。如果下游水位较高，应抬高全处理厂的运行水位，是水泵扬程加大或在最后排出口设置泵站提升排水。应进行充分的经济技术比较确定。当排水水位不受限制时，应以处理构筑物埋深限制来确定标高(全厂的土方平衡)。（3）在高程布置与平面布置时，都应注意废水处理流程与污泥流程的相互协调，应尽量减少提升的污泥量，并考虑污泥处理设施排出的废水能自流进泵站集水池。（4）绘制纵断高程图所采用的比例：纵向，横向～。2.5.2高程布置一般遵循的原则（1）污水处理流程在常年绝大多数时间里能自流排放水体；（2）计算各处理构筑物的水头损失时，应选择距离最长，水头损失最大的流程进行水利计算。考虑最大时流量、雨天流量和事故时流量的增加，并应当适当留有余地，以保证在任何情况下，处理系统能够运行正常。计算设计远期流量和管渠等设备时，应以远期最大设计流量为设计流量，并酌情增加扩建时的备用水头；（3）设置终点泵站的污水处理工艺，以使处理后的污水在洪水季节也能自流排出，而水泵需要的扬程则较小，运行费用也较低，但同时应考虑到因维修等原因需将水放空而在高程上提出的要求；（4）在留有余地的前提下，全程水头损失及原污水提升泵站的全扬程都应力求最小；（5）在作高程布置时，还应注意污水流程与污泥流程的配合，尽量减少需要提升的污泥量。2.5.3污水、污泥处理各构筑物水头损失水处理系统中各构筑物水头损失见表2-13。表2-13污水处理各构筑物水头损失构筑物名称水头损失/cm构筑物名称水头损失/cm格栅沉沙池沉淀池：平流竖流辅流双层沉淀池10~2510~2520~4040~5050~6010~20曝气池：废水潜流入池废水跌流入池生物滤池（工作高度为2m时）装有旋转补水器装有固定喷洒补水器混合池或接触池污泥干化厂25~5050~100270~280450~47510~30200~350本设计中污水处理各构筑物水头损失见表2-14。43 西安石油大学本科毕业设计（论文）表2-14各构筑物水头损失构筑物名称水头损失/m格栅0.15隔油池0.30混凝气浮池0.30生物接触氧化池0.30竖流式沉淀池0.40污泥浓缩池0.502.5.4.污水、污泥处理流程高程本设计中各构筑物之间连接管渠的水力计算。水头损失计算过程1)沿程水头损失（2-37）式中—计算管渠长度，m；—每米管渠水头损失，m/m。2)局部水头损失（2-38）式中—局部阻力系数，可由相关资料查得。3)污泥水头损失（2-39）式中L—计算管渠长度，m；—污泥平均流速，m/s；—管径，m；—Harsen-Williams系数，其值与污泥浓度有关。污泥管道的水头损失计算也可采简便的方法，即按清水计算，并乘以比例系数。在紊流状态下，污泥含水率大于98％是，污泥管道的水头损失可定为清水的2-4倍；含水率为90%－92%时，为清水的6-8倍。高程计算过程如下：设地面高程为±0.00m，处理水外排，外排水面高程设为+1.0m。（污水）（1）出厂管水位1.0m（2）终沉池出水水位2.01m跌水1.0m43 西安石油大学本科毕业设计（论文）沿程水头损失0.006m局部水头损失0.003m合计1.0+1.0+0.006+0.003=2.009m（3）终沉池中水位2.41m终沉池水头损失0.40m合计2.01+0.40=2.41m（4）二级接触氧化池出水水位2.42m沿程水头损失0.006m局部水头损失0.002m合计2.41+0.006+0.002=2.42m（5）二级接触氧化池中水位2.72m氧化池水头损失0.30m合计2.42+0.30=2.72m（6）中沉池出水水位2.73m沿程水头损失0.003m局部水头损失0.003m合计2.72+0.003+0.003=2.726m（7）中沉池中水位3.13m中沉池水头损失0.40m合计2.73+0.40=3.13m（8）一级接触氧化池出水水位3.14m沿程水头损失0.006m局部水头损失0.002m合计3.13+0.006+0.002=3.138m（5）一级接触氧化池中水位3.44m氧化池水头损失0.30m合计3.14+0.30=3.44m（6）混凝气浮池进水水位3.45m沿程水头损失0.008m局部水头损失0.002m合计3.44+0.002+0.008=3.45m（7）混凝气浮池中水位3.75m气浮池水头损失0.30m合计3.45+0.30=3.75m（8）集水池中水位-1.0m43 西安石油大学本科毕业设计（论文）（9）隔油池进水水位-0.99m沿程水头损失0.005m局部水头损失0.002m合计-1.0+0.005+0.002=-0.993m（10）隔油池中水位-0.69m隔油池水头损失0.30m合计-0.99+0.30=-0.69m（11）格栅进水水位0.46m格栅水头损失0.15m跌水1.0m合计-0.69+0.15+1.0=0.46m（污泥）（1）污泥脱水机房高程1.5m考虑机高1.19m设为1.5m（2）污泥出浓缩池高程-1.0m沿程水头损失0.009m局部水头损失0.002m设为-1.0m（3）污泥进浓缩池高程2.40m污泥浓缩池水头损失0.50m考虑池工作部分高度3.40m设其高程为2.40m（4）集泥井的高程-0.60m（5）污泥出终沉池高程-0.50m（6）污泥出中沉池高程-0.40m2.5.5.污水、污泥泵的选型2.5.5.1污水泵扬程计算与选型由上述污水高程计算知，在集水池与混凝气浮池之间要用泵提升，扬程：H=3.75-（-1.0）=4.75m。选上海博禹泵业有限公司生产的LW型立式排污泵。其性能参数如表2-15所示。43 西安石油大学本科毕业设计（论文）表2-15LW型立式排污泵性能参数型号口径mm流量m3/h扬程m功率kw转速r/min效率%25LW9-5-1.532952.2282540.02.5.5.2污泥泵扬程计算与选型在污泥高程计算中，集泥井的污泥要用泵1提升至浓缩池，扬程H1=2.90-（-0.60）=3.5m。在浓缩池和脱水机房之间用泵2提升，扬程H2=2.40-（-1.0）=3.4m。由于两个泵的扬程基本相同，选型号为HWF80-65-160型的无泄露耐腐蚀离心泵2台，技术参数如下：进口直径：65mm；出口直径：50mm；叶轮直径：125mm；流量范围：6.3~25m3/h；扬程范围：5~20m；转速：2900r/min；功率：3.0kw43 西安石油大学本科毕业设计（论文）3结论根据设计任务书中的有关要求，本设计根据制皂生产废水的水量和水质特点，针对性的选择了隔油-两级接触氧化法处理工艺，并对该处理工艺中的主要构筑物（见表3-1）及设备进行了设计和计算，并绘制了平面布置图和高程、流程图，达到了设计要求。表3-1主要处理构筑物一览表编号构筑物名称平面尺寸/m个数备注1格栅5.19×0.091人工清渣2隔油池12.0×3.013集水池2.014混凝气浮池4.0×2.815一级接触氧化池4.0×2.116中沉池D=2.017二级接触氧化池2.0×1.518终沉池D=2.019集泥井4.0×4.0110污泥浓缩池D=1.2111污泥脱水房2.4×0.9112鼓风机房4.0×2.01现对本次设计进行总结如下：（1）本设计处理的制皂生产废水是一种高浓度的含油废水，其COD、BOD、SS等浓度较高，因此选用隔油-两级接触氧化的处理工艺是合理的。（2）据相关资料显示，制皂废水经本设计中的处理工艺处理后，废水的各项排放指标达到《污水综合排放标准》要求的二级标准。43 西安石油大学本科毕业设计（论文）参考文献[1]水处理工程典型设计实例[M].化学工业出版社，2004.[2]陆杰，徐高田．UNITANK系统处理制皂废水[J]．工业用水与废水，2001，(2)：37-40．[3]邢海涛，赵谨．香皂制造厂废水处理工程运行效果分析[J]．工业水处理，2004，(9)：47-60．[4]徐新阳、于锋.污水处理工程设计[M]，化学化工出版社，2006．[5]高廷耀，顾国维.水污染控制工程[M].上册、下册高等教育出版社．[6]陆杰，徐高田，蒋海涛，等．UNITANK+接触氧化工艺处理制皂废水[J]．环境科学与技术，2001，(5)：8-9．[7]李伟明，曾光明，张惠英，等．制皂废水物化处理的探讨[J]．湖南大学学报，2002，(4)：68-73．[8]史红文，夏畅斌，李晓湘，等．制皂工业废水处理新工艺[J]．化工环保，2001，21(4)：1-3．[9]邹茂荣，彭永臻，李长青，等.抚顺洗涤剂化工厂废水处理工程设计[J].工业水处理，2004，(9)：100-112.[10]王良均，吴孟周，等.污水处理技术与工程实例[M].中国石化出版社，2006，138-163.[11]阮文权.废水生物处理工程设计实例详解[M]，化学工业出版社，2006，278-287.[12]尹士君，李亚峰.水处理构筑物设计与计算[M]，化学化工出版社.[13]韩洪军．污水处理构筑物设计与计算[M]．哈尔滨工业出版社，2002.[14]张自杰.排水工程[M].中国建筑工业出版社.43 西安石油大学本科毕业设计（论文）致谢经过半年的忙碌和工作，本次毕业设计已经接近尾声，作为一个本科生的毕业设计，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有导师的督促指导，以及一起工作的同学们的支持，想要完成这个设计是难以想象的。首先要感谢李老师在整个毕业设计过程中对我的悉心教导和支持。她自始至终都以较高的热情和较强的责任心投入到我的毕业设计中，即使在百忙之中也会抽出休息的时间来指导我的毕业设计，李老师的这种积极的态度使我受益匪浅。这不仅能使我的毕业设计得以顺利的完成，而且对我也是一精神榜样。尤其在对构筑物的计算完善上,李老师不厌其烦地给我提出许多宝贵的意见，使我对设备规格和材料的选型上有了进一步的认识。李老师严谨的治学态度以及对学生无微不至的关怀，使我懂得学以致用的方法，让我更深刻的认识到，能够将学到的理论知识很好地用于实践之中才是学习的关键，深信这次毕业设计对我以后的学习以及知识的运用都有很重要的意义。对李老师这种精神和态度，我再次致上我深深地敬意。在毕业设计完成之际，对在整个毕业设计过程中帮助、支持和鼓励我的老师和同学再次一并献上我深深地敬意和祝福。43 西安石油大学本科毕业设计（论文）附录A：废水处理工艺平面布置图B：废水处理工艺流程、高程图43'