水污染控制工程课程论文轧钢废水处理工艺设计

'环境工程设计轧钢废水工艺设计西南大学研究生课程考试答卷纸考试科目环境工程设计院、所、中心资源环境学院专业或专业领域环境工程研究方向级别2010级学年第一学年学期秋姓名黄小娟学号112010320001790类别全日制硕士（①全日制博士②全日制硕士③教育硕士④高师硕士⑤工程硕士⑥农推硕士⑦兽医硕士⑧进修)2010年12月20日研究生院(筹)制24 环境工程设计轧钢废水工艺设计目录摘要2关键词2文献综述2正文81处理工艺的确定81.1设计参数81.1.1设计任务81.1.2处理要求81.1.3水质81.1.4设计原则81.2废水处理工艺设计82工艺流程的计算92.1格栅92.1.1设计参数92.1.2设计计算92.2调节池设计计算102.2.1设计参数102.2.2设计计算102.3旋流沉淀池设计计算102.3.1旋流沉淀池设计参数102.3.2旋流沉淀池计算112.4化学除油器设计计算142.4.1化学除油器的基本参数142.4.2化学除油器设计计算142.5清水池和污泥浓缩池的设计计算162.5.1清水池162.5.2重力浓缩池162.6平面布置及高程布置的设计172.6.1平面布置172.6.2高程布置172.6.3高程的估算183总结18参考文献19附图2024 环境工程设计轧钢废水工艺设计轧钢废水处理工艺设计黄小娟112010320001790西南大学资源与环境学院，重庆400716摘要：概述了轧钢废水的主要污染物的来源和处理概况，并分析了物理处理法和化学处理法存在的问题及改进措施。根据轧钢废水的的水量、水质选用合适的处理工艺，并对选用的各种处理构筑物进行设计和计算、废水处理站的平面和布置高程布置。关键词：轧钢废水；工艺；设计TheRollingWastewaterTreatmentProcessHuangXiaojuanCollegeofResourcesandEnvironment,SouthwestUniversity,Chongqing　400716,ChinaAbstract：Briefintroductionofthesourcesandthetreatmentmethodsoftherollingwaterpollutants.Andanalyzedtheproblemsofphysicaltreatment,aswellaschemicaltreatment.Andthenproposetheimprovementsofthetreatmentmethods.Accordingtowaterqualityandquantity,chooseappropriatetreatmentprocess,designandcalculateontherangeoftreatmentstructures.Keywords：rollingwastewater;method;design文献综述1.轧钢废水污染物的来源轧机在轧制钢材的过程中，轧机轧辊辊道和轧制钢材的表面必须进行喷淋冷却。大量的氧化铁皮带入系统中，各润滑点含油类物质大量带入系统，在周检或检修过程中亦有油类物质进入水体。此外润滑点漏油、油压系统渗油或生产过程中油管爆裂尤其易造成系统油类冲击负荷。另一类污染物来源是固体杂质等废弃物和特殊污染物如清洗剂、洗涤液等。这些废水如果直接排放，不仅污染环境，而且造成水资源严重浪费[1-2]。2.处理概况轧钢水水质外观多为棕红色乳浊液，pH一般在6.8-7.2之间，回水SS一般在100-300mg/L左右，油含量一般在40-80mg/L左右。其处理方法一般为“一沉、二平、三过滤”，“一沉”是指一级旋流沉淀，主要是去除大的氧化铁皮；“二平”24 环境工程设计轧钢废水工艺设计指平流沉淀或斜管沉淀，主要去除颗粒粒径较小的杂质；“三过滤”指的是高速过滤器、磁滤等[1]。根据处理过程中的手段不同，可以分为物理法和化学法两种。2.1物理法处理物理法处理是以沉淀为基础的工艺过程，按基于重力沉淀理论，比重大于水的颗粒杂质等可以沉降，比重小于水的颗粒杂质、油类上浮水体表面，经隔油、吸附措施，从而达到处理的目的。其典型工艺流程布置为：旋流池—平流池—高梯度磁化过滤器或沙滤器。但从现场使用的情况来看，以旋流—沉淀这种模式的处理工艺存在一定的局限性，重力沉淀无法保证溶于水中细小颗粒和乳化物的去除，回水的不均衡和水位的波动使上浮的大粒径或由小颗粒聚集而成的大颗粒油珠难于收集，使得平流池的出水水质油含量较大(一般为20～30mg/L)，后继过滤处理造成滤器滤料或钢毛的板结，局部出现短流、堵塞，严重影响水质，目前这是一个普遍现象[1]。2.2化学法处理含油轧钢废水在产生的过程中，由于油水之间的紊流使水中的杂质和表面的活性物质吸附在油珠的表面，使之具有固定的吸附层和可移动的扩散层，组成了稳定的双电层和带电性，其双电层的电位阻碍着油珠的相互凝结，使整个体系的总能量降低，而保持稳定的胶体状态难以去除。通过投加化学药剂使之破乳。如各种高聚物、表面活性剂、吸附剂、铁盐或镁盐添加剂等。当药剂投加到水体后，其作用机理是通过表面活性剂显著降低水的表面张力和界面张力，以改变体系表面状态，中和水中胶体的表面电荷，减少扩散层厚度，消除或降低电位，使之脱稳而相互凝结。另外，为了防止工业循环冷却水结垢、腐蚀以及细菌滋生等问题[3]，通常在冷却水中加入缓蚀剂、阻垢剂、杀菌剂等化学药剂，即水质稳定剂。在实际水处理过程中，利用药剂之间的协同作用，可提高水质的稳定效果，能降低生产成本[4]。3.现场技术的应用及存在的问题3.1物理法技术应用及存在的问题3.1.1物理法技术应用24 环境工程设计轧钢废水工艺设计物理方法处理轧钢含油废水应用方法较多，应用较为广泛的如旋流、平流、磁滤或旋流、平流、砂滤器，马钢80年代末和90年代初一些轧钢系统大量选用了旋流、平流、磁滤工艺，现场运行效果不佳并逐步将磁滤改成砂滤，但基本没有解决根本问题，平流池的出水一般为SS一般在50mg/L左右，油含量一般在20～30mg/L左右。主要为细小油粒和乳化油，容易造成滤料的板结。关键是以平流沉淀为基础工艺中，水体在平流的停留时间是个关键，受占地面积的影响，处理后水质不佳。3.1.2运行过程中存在问题（1）水量对处理效果的影响轧钢厂在轧制过程中由于冲氧化铁皮等原因，造成平流池来水不均，水量变化时，磁水器的磁化强度不能相应改变，平流池配水区域容易造成冲击流对沉淀区的工作产生不良影响，影响出水水质，加重了过滤设备的负荷。（2）小颗粒和乳化油对处理效果的影响平流池对细小颗粒和乳化状态的油类无法处理，势必将负荷转移给后继过滤系统，造成过滤器截污能力下降，影响出水水质。（3）平流池抓泥对处理效果的影响为保证平流池处理效果，工艺要求平流池每天必须抓泥，目前一般采用龙门吊抓斗抓泥，抓泥时将泥浆翻起，对平流池出水水质产生影响。采用重力排泥或吸泥泵排泥时，污泥的含水滤较高，对污泥的处理不利。（4）物理处理方法从使用到现在，运行过程中暴露的问题较多，特别对老旧系统，由于轧线设备润滑点漏油较严重，这些系统水质对轧线设备和钢材表面质量产生不良影响。马钢中板厂、初轧厂、三轧带钢车间等系统目前在原有的工艺流程基础上通过投加化学除油剂进行化学除油，取得了较好的成效。3.2化学法技术的运用及存在的问题3.2.1化学法技术应用化学除油方法应用条件较好，处理水质稳定，承受水量负荷和污染物负荷的变化能力比化学处理方法要强，药剂投加浓度10-15mg/L，处理后水质外观清澈，细小颗粒油粒和乳化状态油类得以有效去除，经过化学除油器后，SS小于15mg/L，油含量小于10mg/L，可以考虑省去过滤环节也能满足生产。3.2.2化学法存在的问题（1）加药量对处理效果的影响24 环境工程设计轧钢废水工艺设计加药量的调节范围一般控制在10-15mg/L之间，根据生产线设备工作状况和油类泄露情况，回水水质变化范围较大，可以根据现场化验数据合理调整加药泵出药量刻度控制加药量。加药量小时，出水水质明显下降；加药量偏大时，形成的絮花大而松散，比重轻，不易沉降，影响出水水质。（2）水量变化对处理效果的影响由于生产水量的变化，对化油器的沉降产生一些不良影响，在选用直径35mm孔径的化学斜管沉淀器中，当进水（斜管沉淀器）SS在60-80mg/L,其进水处理负荷控制在10-12m3/m2h左右为宜，上升流速为2.8-3.3mm/s，处理效果较稳定，当进水流量增大时，相应上升流速增大，容易造成絮体带出斜管区使出水质变差。出现这种情况时，短时间可以通过增大药量来保证水质，长时间运行对成本和设备都不利。(3)药剂与水体的混合对处理效果的影响药剂的混合均匀程度对处理效果影响程度也较大，均匀和快速的混合有利于药剂和废水的碰撞，有利于矾花的形成，一般搅拌机的转速控制在120-140r/min。转速过快即搅拌强度过大，容易打碎絮体。(4)排泥对处理效果的影响排泥工作对水处理构筑物的影响是非常显著的，排泥不及时或排泥不净，容易造成构筑物有效容积的减小，对化学斜管沉淀器则易产生泥斗和斜管的积泥，造成局部短流和死水，同时长时间势必导致斜管压塌、配水区堵塞。正常的排泥周期8h/次，排泥时间8min/次，当然这不是教条的，可以通过对排泥水的观察确定，排水变清即可。(5)水温对处理效果的影响水温对处理效果的影响也较为明显，尤其在系统停产或检修后恢复生产时表现的非常明显，主要原因是进水水温和系统中水温的温度差而产生的异重流使处理器中产生水流紊动，造成絮体沉降困难并易被带出使水质变差。克服这一方面对水质的影响最好的办法是逐步加大进水量同时短时间加大药量。4.改进措施4.1化学处理法改进措施[5]（1）水量波动大，24 环境工程设计轧钢废水工艺设计加药量变化大，既不能保证水质稳定而且容易损坏加药计量泵。应合理使用进水流量调节阀门并尽快安装使用单台除油器单独控制阀门使来水水量保持稳定，且使系统处于长期工作状态。（2）药剂量太大，药剂费用高。且人工加配药劳动强度过高，如能根据来水水量变化连续自动加药，则不但能降低劳动强度还可保证加药效果，使出水水质稳定。（3）泥浆进入污泥浓缩池后，浓度太大并粘结成块容易堵塞泥浆泵，用板框式压滤机挤压后泥饼不易脱落，考虑在污泥系统投加黏泥剥离剂，以保证后续工序畅通。（4）加药管路管线长、弯道多，药剂易沉积堵塞影响加药效果。应考虑尽量缩短管线、减少弯道，保证药剂按标准投加保证出水水质。4.2循环水处理现场技术改进措施4.2.1重力旋流沉淀处理重力旋流沉淀池（旋流井）广泛应用于钢铁企业连铸、轧钢浊循环处理系统中，是浊循环水处理系统中重要的处理构筑物。它的作用是去除绝大部分的氧化铁皮，同时去除少量浮油。旋流井去除氧化铁皮的效果，决定整个系统水处理效果。如果大量氧化铁皮未去除，将造成水泵、水管、阀门冲刷严重，降低使用寿命，同时将堵塞化学除油器等设备。旋流井的原理：含氧化铁皮的污水，以重力流方式沿切线方向进入沉淀池。污水在池内旋转下降，然后稳流上升，大块铁皮进入沉淀池后，立即下沉。其它颗粒随着水流的旋转和上升被卷入沉淀池中央，大部分沉降，小部分较细颗粒被水流带出。沉淀的颗粒用抓斗抓出，同时用除油机除去部分浮油。八钢棒材厂采用重力旋流池运行良好，同时具有操作方便、占地面积小，投资小等优点，取得了良好的效果[6]。4.2.2磁分离处理磁分离水处理工艺是在常规工艺的基础上，加入磁化处理装置，以降低系统的腐蚀率、污垢沉积率以及污垢热阻值，并具有一定的杀菌作用。磁分离水处理装置，首先是利用水的离心、重力和浮力分离技术完成大颗粒和浮油的分离；其次是采用永磁性材料直接贴在罐壁上，形成磁场，其中关键技术是污泥与磁性材料的分离，它采用离心分离与软帘阻尼相结合，永磁性材料直接与污水接触，实现了悬浮物与磁铁动态自动脱离的重大突破，24 环境工程设计轧钢废水工艺设计同时利用水离心原理和磁本身的磁絮凝及磁阻垢原理，完成了细小颗粒的沉淀分离，保持了端区动态稳定，动态排放污泥的双重效果。邯钢集团型棒材厂一车间针对回用水微细悬浮物含量比较高的特点，增加了稀土磁盘分离净化废水设备可将磁性物质除去，达到净化废水，循环利用的目的[7]。济南钢铁公司利用“埋入式磁分离水处理装置”处理济钢中板厂轧钢浊循环污水，使中板厂净循环重复利用率达到98.4%，使济钢中板厂净浊循环实现用水“零”排放的目标[8]。4.2.3卧螺离心机处理卧螺离心机是根据离心脱水的原理设计的。离心机内设转鼓，转鼓旋转所产生的离心力可以促使悬乳液中比重较大的固体以远远高于重力沉淀池中的速度沉降到机器转筒的内表面上。在几秒钟内，沉降后的固体便被脱水到所需要的干度。鞍钢1780mm热连轧工程水处理设计过程中，首次将卧螺离心机应用于轧钢废水处理中。实践证明，卧螺离心机应用于轧钢废水处理，具有其它脱水方法不可比拟的优点，虽然一次性投资较大，但是设计施工简便，运输和处理成本低，是一种国内外普遍认可的理想的轧钢污泥脱水方法[9]。4.2.4生物处理生物处理废水是将水中的有机物(碳氢化合物)代谢分解为无害的水和二氧化碳。根据轧钢废水的特性，将“倍加清”生物定向菌种应用于曝气池及生物滤池处理稀含油废水，通过生物曝气池提高废水的可生化性，最终通过生物滤池及核桃壳过滤器，确保出水水质。宝钢2030冷轧废水经生物处理，最高除油效果可达98%以上，一般均可在85%以上，CODCr去除率也可保持在90%以上。另外，该厂还同时采用了陶瓷无机膜超滤和离心式脱水机等技术，取得了较好废水处理效果，也实现了冷轧废水处理的国产化[10]。5.轧钢废水处理研究新技术曹福等[11]开展了电凝聚处理轧钢乳化液废水的试验研究，试验中采用铝极板，将乳化油废水放入水槽中，调整废水的pH值，并投入一定比例的NaCl。通电，进行电解一段时间后，取出一定体积的水样静置30min，然后对除油效果进行测试。通过对乳化液废水的电解试验，探索出一种新的乳化液处理方法。运行实践证明电凝聚与其它方法相比，具有工艺简单，设备自动化程度高，且操作容易，不引入新的污染物等优点。姜湘山等研制出内构式多级稀土磁盘废水处理器，24 环境工程设计轧钢废水工艺设计是对磁盘废水处理器的一种创新。在同水量同水质情况下，内构式磁盘处理器与外构式磁盘处理器相比，前者可节省设备投资费20%左右，维护管理费减少3%，但运行电费因设备重量增加而提高3%，总体上内构式优于外构式磁盘废水处理器。刘怀胜[12]介绍了其它循环水处理方法，如化学药剂处理、静电水处理、膜处理以及臭氧处理等新处理技术。　　正文1处理工艺的确定1.1设计参数1.1.1设计任务6000m3/d（即0.0694m3/s）的轧钢废水处理工艺设计。1.1.2处理要求钢铁工业废水的排放执行GB13456—92《钢铁工业水污染物排放标准》一级标准：SS≤70mg/L，油≤8mg/L。1.1.3水质SS油单位mg/Lmg/L进水水质20030出水水质≤70≤81.1.4设计原则（1）严格执行国家环境保护有关规定，按规定的排放标准，使处理后的废水达到各项水质指标且优于排放标准；（2）处理系统有较大的灵活性，以适应污水水质、水量的变化；（3）要做到方案对比，占地面积小，做到投资省；（4）处理工艺流程简单，争取做到组合式设备化，以方便管理。1.2废水处理工艺设计轧钢废水中经过旋流沉淀池处理后的水一部分用泵送车间冲氧化铁皮，另外一部分水用泵送到化学除油器处理。废水中主要的污染物为氧化铁皮和含油类物质，氧化铁皮的含量大约为：200mg/L，油类物质大约为：30mg/L。其工艺流程24 环境工程设计轧钢废水工艺设计产生的废水经处理后，进行回收利用，在设计中确定我采用的工艺流程如下图1。一次旋流沉淀池化学除油器清水池集中进行处理调节池废水格栅废渣废渣回用图1轧钢废水处理工艺流程图Fig.1Treatmentflowchartoftherollingwastewater2工艺流程的计算2.1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。一般情况下，分粗细两道格栅。本污水处理项目采用的型式为：链式机械格栅除污机。2.1.1设计参数由进水量而得，设计参数如下：设计流量：Q设=0.069m3/s栅条宽度S＝10.0mm；栅条间隙宽度d＝3.0mm；栅前水深h＝1.0m；过栅流速v＝0.6m/s；栅前渠道流速vb＝0.9m/s；α＝60°2.1.2设计计算格栅的间隙数：则栅条数目为n-1=34个格栅建筑宽度：进水渠道渐宽部分长度（l1）：取进水渠道宽B1＝0.2m，渐宽部分展开角α1＝20°，此时进水渠道流速为0.75m/s24 环境工程设计轧钢废水工艺设计渠道与出水渠道连接处的渐窄部分长度（l2）：过栅水头损失（h1）：因栅条为矩形截面，取k=3，并将已知数据带入式得：取栅前渠道超高h2为0.3m，则栅前槽总高为：则栅后槽总高度为：栅槽总长度：2.2调节池设计计算2.2.1设计参数流量Q=250/h；时间T=2.0h；池宽B=10m；2.2.2设计计算（1）调节池有效容积：V=QT=250×2=500（2）调节池尺寸：该池设为矩形，其有效水深采用5.0m，调节池面积为：F=V/5=500/5=100池宽B取10m，则池长L为：L=F/B=100/10=10m保护高h1=0.5m，池总高H=0.5+5.0=5.5m。2.3旋流沉淀池设计计算2.3.1旋流沉淀池设计参数污水处理水量为250m3/h；污水中SS含量为200mg/L；处理后出水中的SS≤70mg/L；24 环境工程设计轧钢废水工艺设计旋流沉淀池的去除效率为：η==65%；表面负荷的确定，用于去除轧钢废水中的氧化铁皮(SS)时，其取值可以采用30~40m3/(m2·h)，根据沉降效率和表面负荷的关系曲线查得表面负荷q=45m3/(m2·h)。2.3.2旋流沉淀池计算（1）沉淀区总面积计算下旋式重力旋流沉淀池的总面积是由中心圆筒旋流区面积和外环沉淀区面积两部分组成，可按以下公式计算：A=A1+A2式中：A——旋流沉淀池的总面积，m2；A1——旋流沉淀池的有效面积，m2；A2——旋流沉淀池中心圆筒的面积，m2。（2）旋流沉淀池有效面积计算旋流沉淀池的有效面积计算公式为：A1=式中：Q——处理水量，m3；q——表面负荷，m3/(m2·h)；——修正系数。说明：在一般的旋流沉淀池中，中心圆筒的直径为3.5m，整个旋流沉淀池的直径大约取为12m，根据旋流沉淀池的直径估计值其修正值取为0.55。计算可得：A1=250/（0.55×45）=10.1m2（3）中心圆筒面积计算确定中心旋流圆筒直径的确定应根据铁皮抓斗尺寸来确定，一般的经验公式为：D=B+1式中：D——中心圆筒的直径，m；B——抓斗的直径，m。如选用1m3抓斗时，直径B取为3.5m，0.5m3抓斗则直径B取为2.3m24 环境工程设计轧钢废水工艺设计，在一般的旋流沉淀池中，中心圆筒的直径为3.5m左右，则取B=2.3m，中心圆筒的直径D=3.3m，取值计算为3.5m，中心圆筒的面积为：A2=πD2/4=9.6m2因此旋流沉淀池的总面积为：A=A1+A2=10.1+9.6=19.7m2旋流沉淀池的总直径为：d=5.0m（4）有关沉淀时间t值的确定说明有关文献认为，含氧化铁皮和含油废水中的氧化铁皮颗粒，较粗者其沉降速度较快，颗粒细的则比较缓慢，针对不同的轧钢，连铸车间的含氧化铁皮及含油废水的水质情况，下旋型重力旋流沉淀池的沉淀时间采用15～20min为宜，另外在我国很多工程设计中，对下旋型重力旋流沉淀池的停留时间，一般都采用8~12min，总之在含氧化铁皮和含油的废水处理系统中，越来越多地采用旋流池+冷却塔处理流程，所以对旋流池出水水质氧化铁皮颗粒含量在70mg/L以下就可以了，相应的处理效率达到65%以上，根据不同的轧钢车间的含氧化铁皮和油废水水质情况，采用不同的停留的时间，以确保下一步工艺流程的运行。根据轧废水水质确定旋流沉淀池的停留时间t为10min。（5）有效容积的确定计算旋流沉淀池的有效容积是为氧化铁皮沟的沉淀和分离的空间，应根据废水的流量和沉淀时间确定。计算公式为：V=Qt/60式中：V——旋流沉淀池的有效容积，m3；Q——处理废水水量，m3/h；t——停留时间，min。计算可得：V=Qt/60=250×10/60=41.67m3（6）有效工作水深的计算24 环境工程设计轧钢废水工艺设计旋流沉淀池的有效工作水深计算公式为：H=V/A1式中：H——旋流沉淀池的有效工作水深，m；V——旋流沉淀池的有效容积，m3；A1——旋流沉淀池的有效面积，m2。计算可得：H=V/A1=41.7/10.1=4.1m，取值为4m。（7）沉渣区的设计计算沉渣量的计算公式为：W=式中：W——干沉渣量，t/h；C1——进水中氧化铁皮含量，mg/L；C2——出水中氧化铁皮含量，mg/L；Q——处理水量，m3/h。计算得：W==0.033t/h湿渣的计算公式为：W1=式中：P——湿沉渣含水率，一般为80%；r——湿污泥密度，t/m3，一般为2.2~3.0t/m3。计算可得：W1==0.055m3/h按最多堆积8h，沉渣区的体积为0.72m3，则沉渣区深度为0.72/9.6=0.24m。氧化铁皮坑的设计容积为50m3，尺寸为5×5×2m，超高为0.3m。（8）旋流沉淀池总深确定进水管离水面的距离为0.2m，有效工作水深为4m，底部的沉渣的高度为24 环境工程设计轧钢废水工艺设计0.24m，在进水口离顶部的距离取为3m，则旋流沉淀池的总高度为0.2+4+0.24+3=7.44m。（9）进水管直径计算一般认为重力旋流沉淀池进水的动能应能使中心旋流筒水流的环流速度在0.2~0.3m/s为适宜，为保证此环流速度，需要进水口处的氧化铁皮沟和进水口流速在2～3.5m/s。设计中取进水区流速为V=3m/s，进水管截面计算公式为：A3=Q/V计算可得：A3=250/（3600×3）=0.023m2进水管直径为：d==0.17m，取直径为200mm。2.4化学除油器设计计算2.4.1化学除油器的基本参数根据环保设计公司设备出厂的化学除油器的型号确定选择MHCYG型号的化学除油器,在安装设计说明书中确定安装尺寸见表1。表1设备外形及安装尺寸Table1EquipmentOutlineandinstallationsize分类型号处理水量(T/h)外形尺寸长×宽×高（mm）连运重量（T）装机容量(KW)MHCYG型MHCYG-1001004120×4120×4100703.71MHCYG型MHCYG-2002005600×5600×45001043.71MHCYG型MHCYG-3003006700×6700×50001416.31MHCYG型MHCYG-4004007700×7700×52001786.68MHCYG型MHCYG-5005008600×8600×55002057.5MHCYG型MHCYG-6006009300×9300×59002507.52.4.2化学除油器设计计算（1）表面负荷的确定选MHCYG-300型，所以化学除油器的表面负荷计算公式为：q=Q/F=250/（6.7×6.7）=5.57m/h式中：Q——处理水量，m3/h；F——化学除油器的表面积，m2。24 环境工程设计轧钢废水工艺设计（2）高度的确定(1)h1为水面到池子顶部的超高，根据经验公式取为0.3m；(2)h2为斜板上层的清水。经验公式中一般取值在0.5~1.0范围内。计算中取值为0.8m；(3)h3为斜板的高度。斜板在规格中的一般长度为1.0~1.2m。斜板在安装时，安装角度为60°。在设计中取斜板长度为1.0m，为了确保沉淀效果较好。则斜板的垂直高度为h3=1×sin60°=0.87m，取值为0.8m；(4)h4为斜板下层的缓冲层高度。根据经验取值中一般取值在0.5~1.0m之间，设计时取值为0.5m；化学除油器的总高度为5.0m，因此污泥斗的垂直高度为：h5=5.0-0.3-0.8-0.8-0.5=2.6m倾斜角度取为45°。（3）停留时间的确定斜板区上部水深0.8m，斜板的垂直高度也为0.8m，停留时间计算公式为：t=计算可得：t=60(0.8+0.8)/5.6=17.1min，停留时间取值为17min。（4）污泥的容积污泥的容积计算公式为：V=式中：Q——处理水量，m3/h；C0——进水浓度，mg/L；C1——出水浓度，mg/L；T——排泥周期，d，取1d；P——湿沉渣含水率，一般为80%；r——湿污泥的密度，t/m3，取1.5；24 环境工程设计轧钢废水工艺设计n——化学除油器的座数，取1。计算可得：V=0.46m3（5）污泥部分所需的容积V1=h5（a2+aa1+a12）/3式中：V1——锥体部分容积，m3；a——污泥斗上部边长，m；a1——污泥斗下部边长，m。计算可得：V1=h5（a2+aa1+a12）/3=2.6×（6.72+6.7×1.5+1.52）/3=49.6m32.5清水池和污泥浓缩池的设计计算2.5.1清水池清水池是一个收集处理后的废水的容积，其作用是收集和贮存清水的目的，其尺寸是根据其收集的水量而确定。因为在车间处理中，需要一部分水进入车间重复利用，还有一部分水进入整个污水处理厂进行深度处理，然后外排。其进入污水处理厂的水量根据各个厂的回收利用效率而确定的，循环水系统的容积约为每小时循环水量的1/3~1/5，此处设计集水池的容积为75m3。清水池应符合以下几个要求：（1）水深不宜大于3.0m，设计时取值为2.0m；（2）壁高超高不小于0.3m。则设计清水池的尺寸为10×3×2.5m，其中水深2m，超高0.3m，跌水高度为0.2m。2.5.2重力浓缩池重力浓缩池总面积计算公式为：A=式中：A——浓缩池总面积，m2；Q——污泥量，m3；C——污泥固体浓度，计算时取值为6t/m3；G——浓缩池污泥固体通量，计算过程取值为80~120t/m2。24 环境工程设计轧钢废水工艺设计计算可得：A=2.25m2浓缩池直径为：D=1.7m，此处取为2m。浓缩池的工作部分高度一般设计时不小于3m，一般取值为4m，因泥量较小，设计浓缩池的工作高度为3.5m，浓缩时间为12h，超高为0.3m，缓冲层高度为0.3m，则浓缩池的总高度为4.1m。在化学除油器的污泥量很小，设计时污泥脱水间设计2台板框压滤机，一用一备，压滤后的污泥用运输车输送到填埋场或焚烧。污泥脱水间的厂房尺寸为：20×10×5m。2.6平面布置及高程布置的设计2.6.1平面布置（1）总平面布置原则总平面布置包括：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、管道及渠道的平面布置，各种辅助建筑物与设施的平面布置。总图平面布置时应遵从以下几条原则。①处理构筑物与设施的布置应顺应流程、集中紧凑，以便于节约用地和运行管理。②工艺构筑物（或设施）与不同功能的辅助建筑物应按功能的差异，分别相对独立布置，并协调好与环境条件的关系（如地形走势、污水出口方向、风向、周围的重要或敏感建筑物等）。③构（建）之间的间距应满足交通、管道（渠）敷设、施工和运行管理等方面的要求。④管道（线）与渠道的平面布置，应与其高程布置相协调，应顺应污水处理厂各种介质输送的要求，尽量避免多次提升和迂回曲折，便于节能降耗和运行维护。⑤协调好辅建筑物，道路，绿化与处理构（建）筑物的关系，做到方便生产运行，保证安全畅道，美化厂区环境。（2）总平面布置参见附图（平面布置图）。2.6.2高程布置24 环境工程设计轧钢废水工艺设计（1）高程布置原则①充分利用地形地势及城市排水系统，使污水经一次提升便能顺利自流通过污水处理构筑物，排出厂外。②协调好高程布置与平面布置的关系，做到既减少占地，又利于污水、污泥输送，并有利于减少工程投资和运行成本。③做好污水高程布置与污泥高程布置的配合，尽量同时减少两者的提升次数和高度。④协调好污水处理厂总体高程布置与单体竖向设计，既便于正常排放，又有利于检修排空。（2）高程布置图见附图。2.6.3高程的估算从清水池开始往回计算，设清水池底部与地面平齐，清水池底部高程即为0m。清水池到化学除油器的水头损失设为0.3m，化学除油器的出水口的高程应为5.2m，其顶部的高程为5.5m，底部的高程为0m。从化学除油器到旋流式沉淀池的水头损失也设为0.3m，那么旋流式沉淀池的出水口高程为5.8m，顶部高程为6.1m，底部高程为-1.34m。轧钢废水经氧化铁皮沟进入到旋流式沉淀池的总长度约为500m，考虑到氧化铁皮颗粒比较大，可能会在氧化铁皮沟中沉淀下来，故氧化铁皮沟的坡度设计为0.002，则沿程水头损失为1000×0.002=1m。设置污水池的深度为2.5m，那么需要提升的扬程6.8m，即h=6.8m。表2各设备的高程（单位：m）Table2Theelevationofthedevice(m)名称底面高程出水高程进水高程水面高程顶部高程格栅0水泵+1.375+1.0751.375调节池+0.4+5.6+5.9+5.6+5.9旋流沉淀池-1.84+5.3+5.6+5.3+5.6化学除油器0+4.7+5.3+4.7+5.0清水池0+2.2+4.7+2.2+2.5重力浓缩池-3.8-0.30-0.3+0.33总结24 环境工程设计轧钢废水工艺设计在城市下水道和污水处理厂建设较完善的城市，废水首先在工厂作预处理，达到城市下水道排放标准后进行集中处理。废水经过预处理再排放可改善污水水质，降低城市污水厂处理负荷，同时便于根据不同的废水水质采取不同的预处理手段。轧钢废水中含有大量的氧化铁皮和含油类物质，所以采用一次旋流沉淀加化学除油器的方法可以较好的处理此废水。从本次课程设计中我学到很多知识，通过查阅资料，了解了一些关于水处理的现状及方向，并且通过本次课程设计进一步巩固和加深了本科及研究生一年级学到的水处理方面的专业知识，学会了各种处理工艺的选择方法，以及所选工艺的设计计算，为以后的学习深造打下了基础。参考文献[1]李坤.轧钢废水处理技术的现状分析[J].南方金属.2008,161(2):17-19.[2]王江,李正要,韩静涛.轧钢含油废水的处理方法[J].环境工程,2008,26(4):79-80.[3]齐冬子.敞开式循环冷却水系统的化学处理[M].北京:学工业出版社,2001.[4]刘怀胜.钢铁企业循环冷却水处理技术的研究[J].工业安全与保,2006,32(3):33-34.[5]杨秀莉.轧钢废水的化学处理法初探.四川冶金,2004,3:37-39.[6]王鹏庆,李万坤.八钢棒材浊循环水处理重力旋流沉淀池的设计[J].新疆钢铁,2005,(3):20-21.[7]刘宏宇,梁海涛,梁永祥,等.稀土磁盘在轧钢废水处理中的应用[J].冶金设备,2004,(1):62-64.[8]刘统民,李永成.炼钢轧钢外排污水回用的可行性研究[J].冶金设备,2005,(5):66-68.[9]于淼.卧螺离心机在轧钢生产废水处理中的应用[J].鞍钢技术,2002,(2):60-62.[10]蔡圣贤,徐正,朱锡恩,等.宝钢2030冷轧含油废水处理新技术[J].宝钢技术,2004,(增刊):17-19.[11]曹福,刘红.电凝聚处理轧钢乳化液废水的研究[J].工业水处理,2006,26(2):24-26.[12]姜湘山,李慧星.新型内构式稀土磁盘废水处理器的研制与应用[J].环境污染治理技术与设备,2003,4(5):93-94.[13]张仁志,褚华宁,韩恩山,等.氨氮废水处理技术的发展[J].中国环境管理干部学院学报,2005,15(3):91-94.[14]阮文权.废水生物处理工程设计实例详解[M].北京:化学工业出版社,2006..[15]伊士君,李亚峰等,水处理构筑物设计与计算[M],1994.[16]高廷耀,顾国维.水污染控制工程(下册)[M].北京:高等教育出版社,1999(2):15-17.[17]张希衡,水污染控制工程[M].北京:冶金工业出版社,1993(2):26-50.[18]魏先勋.环境工程设计手册(修订版)[M].湖南:湖南科学技术出版社,2002.[19]张自杰.排水工程[M].中国建筑工业出版社,北京:1999.[20]阮文权.废水生物处理工程设计实例详解[M].北京:化学工业出版社,2006.[21]周敬宣.环保设备及课程设计[M].北京:化学工业出版社,2007.24 环境工程设计轧钢废水工艺设计附图附图一链条式机械格栅除污机（单位：m）附图二格栅水力计算简图（单位：m）24 环境工程设计轧钢废水工艺设计附图三调节池（单位：m）附图四下旋式旋流沉淀池（单位：m）24 环境工程设计轧钢废水工艺设计附图五化学除油器（单位：m）附图六轧钢废水处理平面布置图24 环境工程设计轧钢废水工艺设计附图七工艺流程高程布置图24'