某印染厂废水处理工艺设计

'科技学院课程设计报告(2011--2012年度第2学期)名称：水污染控制工程课程设计题目：某印染厂废水处理工艺设计院系：动力工程班级：环工09k2学号：091905010229学生姓名：朱梓丰指导教师：苏金坡设计周数：1周成绩：日期：2012年7月5日 水污染控制工程课程设计目录1设计任务的概况.2工艺流程的选择.2.1设计原则.2.2处理方法的选择.2.2.1传统活性污泥法.2.2.2生物接触氧化法.2.2.3SBR工艺.2.2.4方案定夺.3.1工艺流程..3.2处理工艺特点.4各构筑物设计计算.4.1格栅.4.1.1设计参数.4.1.2设计计算.4.2污水提升泵房.4.2.1设计参数.4.2.2设计计算.4.3初沉池（平流式）.4.3.1设计参数.4.3.2设计计算.4.4曝气池（推流式）.4.4.1设计参数.4.4.2设计计算.4.5二沉池（竖流式）.4.5.1设计参数.4.5.2设计计算.4.6污泥浓缩池.4.6.1设计参数.4.6.2设计计算.4.7污泥脱水机房.4.7.1设计参数4.7.2设计计算.5心得体会.6参考文献.18 水污染控制工程课程设计1设计题目：某印染厂Q=33000m3/d,主要污染物COD=951mg/L,BOD5=393mg/L,SS=200mg/L，色度560。要求出水水质COD£60mg/L,BOD5£20mg/L,SS£20mg/L,色度40。2工艺流程的选择2.1设计原则(1).本设计方案严格执行国家有关环境保护的各项规定,废水处理后必须确保各项出水水质指标均达到城市废水排放要求。(2).针对本工程的具体情况和特点,采用成熟可靠的处理工艺和设备,尽量采用新技术、新材料,实用性与先进性兼顾,以实用可靠为主。(3).处理系统运行应有较大的灵活性和调节余地,以适应水质、水量变化。(4).管理、运行、维修方便,尽量考虑操作自动化,减少劳动强度。(5).在不影响处理效果的前提下,充分利用原有的构筑物和设施,节省工程费用,减少占地面积和运行费。(6).降低噪声,改善废水处理站及周围环境。(7).本处理工艺流程要求耐冲击负荷,有可靠的运行稳定性。2.2处理方法的选择一般城市生活污水的处理工艺包括传统活性污泥法、生物接触氧化法和SBR工艺等，下列将它们分别进行比较2.2.1传统活性污泥法污水→集水池→泵站→初沉池→曝气池→二沉池→排放根据本项目的原水水质和处理要求，必须采用生化处理方能达到排放所要求的处理程度，在大规模的城市污水处理厂中应用最为广泛的生化法处理是传统活性污泥法工艺以及由此派生出来、种类繁多的变形工艺。传统活性污泥法处理污水基本原理是：首先利用生活污水中的好氧微生物进行培养，形成适于降解污染介质，并具有相当规模微生物群落，即活性污泥；再通过这些好氧微生物群落（活性污泥）来代谢有机污染介质，达到处理和净化污水的目的[4]。但传统的活性污泥法耐冲击负荷低，泥量大，占地面积大，土建投资高等缺点，已逐渐被新的生化处理工艺所代替。2.2.2生物接触氧化法污水→集水池→泵站→曝气沉砂池→接触氧化池→二沉池→排放18 水污染控制工程课程设计生物接触氧化法是在池内设置填料，池底曝气，充氧的污水浸没全部填料，并以一定的流速流经填料。填料上长满生物膜，污水与生物膜相接触，在生物膜微生物的作用下，污水得到净化。因此，生物接触氧化法是一种介于活性污泥法和生物膜法之间的处理工艺，又称为“淹没式生物滤池”。生物接触氧化池法的中心处理构筑物是接触氧化池，接触氧化池是由池体、填料、布水装置和曝气系统等几部分组成，生物膜受到上升气流的冲击、搅动，加速脱落、更新，使其经常保持较好的活性，可避免堵塞。生物接触氧化法对废水的水质、水量的变化有较强的适应性，和活性污泥法相比，管理较方便，生态系稳定，剩余污泥量少。2.2.3SBR工艺污水→集水池→泵站→曝气沉砂池→SBR池→排放常规活性污泥系统由曝气池、沉淀池、回流污泥系统和供养设备四部分组成。进入70年代以来，随着科技的发展、微机与自控技术设备的进步与普及，人们对常规活性污泥法工艺进行改革，推出序批式活性污泥法、即SBR工艺。SBR工艺采用可变容器间歇式反应器，省去了回流污泥系统及沉淀设备，曝气与沉淀在同一容器中完成，利用微生物在不同絮体负荷条件下的生长速率和生物脱氮除磷机理，将生物反应器与可变容积反应器相结合而成的循环活性污泥系统。这是SBR工艺的一种革新形式。SBR工艺是在同一生物反应池中完成进水、曝气、沉淀、撇水、闲置四个间段，其所经历时间周期，根据进水水质水量预先设定或及时调整。实践证明，这种工艺过程，其处理效果可达到常规活性污泥法处理标准。SBR工艺具有工艺简单，运行可靠，管理方便，造价低廉等优点，电脑自控要求高，对设备、阀门、仪表及控制系统的可靠性要求高。2.2.4方案定夺综观以上几点可知每个方案都能达到处理水质的要求，BOD5，SS，COD5，NH3-N去除都能达到出水水质，在技术上都是可行的。由于传统活性污泥法运行方便，投资省，该污水处理要去除BOD5与SS，COD5，NH3-N，所以采用传统活性污泥法[2]。再考虑到厌氧池+氧化沟处理工艺占地较大，投资较多，生活杂用水等,水质及其稳定性要求高,因此根据小区生活污水水质、水量以及小区功能和环境要求,长期安全可靠地运行，我们选择合理、可靠的传统活性污泥法处理工艺。3.1工艺流程18 水污染控制工程课程设计栅渣外运砂外运风机房出水曝气池二沉池污水泵房计量槽沉砂池格栅原污水剩余污泥回流污泥污泥池泥饼外运污泥浓缩池污泥脱水机房污泥泵房图2.1工艺流程3.2处理工艺特点活性污泥法是处理城市生活污水最广泛使用的方法，它能从污水中去除溶解的和胶体的可生物降解的有机物以及能被活性污泥吸附的悬浮固体和其它一些物质[9]。它既适用于大流量的污水处理，也适用于小流量的污水处理。运行方式灵活，日常运行费用较低，但管理要求较高。活性污泥法本质上与天然水体的自净过程相似，二者都为好氧生物过程，只是它的净化强度大，因而活性污泥法是天然水体自净作用的人工化和强化。该污水处理系统所处理的是小区的生活污水，设计流量为80000吨/天，属于中小型污水处理厂。废水主要来源于小区居民的日常生活排放的卫生间粪便冲洗水、淋浴水、厨房废水以及日常清洗废水。污水中多为用机污染物，无机物污染物、重金属以及氮、磷含量甚少。活性污泥法由曝气池，沉淀池，污泥回流系统和剩余污泥排除系统所组成，各级处理效果与总处理效果比较好，出水水质达标。4各构筑物设计计算4.1格栅4.1.1设计参数18 水污染控制工程课程设计栅前水深h=0.5m,过栅流速v=0.8m/s格栅间隙e=0.02m,格栅倾角α=60°栅条宽度s=0.01m格栅的建筑宽度为0.5m,长度为2.2m栅渣量污水4.1.2设计计算（1）栅条的间隙数　0.3820.516　　75.03,取76　（2）栅槽宽度取2.3m　　（3）进水渠道渐宽部分的长度设进水渠宽1.9m，其渐宽部分展开角度，　　（4）栅槽与出水渠道连接处的渐宽部分长度　　（5）通过格栅的水头损失　　设栅条断面为锐边矩形断面,取k=3h0：计算水头损失k：系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增加倍数，取k=3β：阻力系数，与栅条断面形状有关，当为矩形断面时β=2.4218 水污染控制工程课程设计取栅前渠道超高,栅前槽高栅槽总长度：h=h+h1+h2=0.3+0.4+0.081=0.781m每日栅渣量：取〉0.2m/d宜采用机械清渣方式。（9）计算草图图3.1格栅4.2污水提升泵房4.2.1设计参数设计参数：进水管管底标高-1.80m，管径D=600mm，充满h/d=0.3，水面标高-1.62m，地面标高2.76m。选择集水池与机器间合建式的圆型泵站，考虑3台水泵（其中1台备用）。18 水污染控制工程课程设计设计内容：每台水泵的容量为Qmax/2=516/2=258（L/s）,集水池容积相当于采用一台泵6min的容量：W=258*60*6/1000=92.88（m）。有效水深采用H=2.0m，则集水池面积为46.44m。出水管管线水头损失：a）总出水管：Q=516L/s，选用管径500mm，v=1.94m/s，1000i=9.88。当一台水泵运转时，Q=258L/s，v=0.97m/s〉0.7m/s。设总出水管管中心埋深1.0m，局部损失为沿程损失的30%,则泵站外管线水头损失为：[320+（3.26-2.76+1.0）]*9.88*1.3/1000=4.129mb）水泵总扬程：泵站内的管线水头损失假设为1.5m，考虑自由水头为1.0m，则水泵的总扬程为：H=1.5+4.129+9.609+1.0=16.239（m）c）选泵：选用250WD污水泵3台（其中1台备用），水泵参数如下：Q=180.5—278l/sH=12—17m转数n=730转/分轴功率N=37—64KW配电动机功率70KW效率=69.5—73%允许吸上真空高度H=4.2—5.2m叶轮直径D=460mm（4）泵房草图图3.2提升泵房4.3初沉池（平流式）8.1.4平流沉砂池（设2组）长度:设平流沉砂池设计流速为0.25m/s停留时间t=40s，则，18 水污染控制工程课程设计沉砂池水流部分的长度：L=v*t=0.25*40=10m水流断面面积:A=Qmax/v=0.516/0.25=2.064m池总宽度:设n=2格，每格宽b=1.2m，则，B=n*b=2*1.2=2.4m（未计隔离墙厚度，可取0.2m）有效深度:h2=A/B=2.064/2.4=0.86m沉砂室所需的容积:V=Qmax*T*86400*X/（kz*10）V—沉砂室容积，m；X—城市污水沉砂量，取3m砂量/10m污水；T—排泥间隔天数，取2d；K—流量总变化系数，为1.35。代入数据得：V=86400*0.516*2*3/（1.35*10）=1.98m，则每个沉砂斗容积为V=V/（2*2）=1.98/(2*2)=0.495m.沉砂斗的各部分尺寸：设斗底宽a1=0.5m，斗壁与水平面的倾角55°，斗高h3ˊ=0.5m，则沉砂斗上口宽：a=2h3ˊ/tg55°+a1=2*0.5/1.428+0.5=1.2m沉砂斗的容积：V0=（h3ˊ/6）*（a2+a*a1+a12）=0.5/6*（1.22+1.2*0.5+0.52）=0.35m3=V这与实际所需的污泥斗的容积很接近，符合要求；沉砂室高度:采用重力排砂，设池底坡度为0.06，坡向砂斗，L=(L-2*a)/2=(10-2*1.2)/2=3.8mh3=h3ˊ+0.06L=0.5+0.06*3.8=0.728m池总高度:设沉砂池的超高为h1=0.3m,则H=h1+h2+h3=0.3+0.64+0.728=1.67m进水渐宽及出水渐窄部分长度：进水渐宽长度L=（B-B）/2tg=（2.4-1.0）/(2*tg20°)=1.92m出水渐窄长度L=L=1.92m18 水污染控制工程课程设计（14）计算草图图3.3初沉池[3]4.4曝气池（推流式）4.4.1设计参数设计流量Q=33000m3/d设2座4.4.2设计计算（1）水处理程度计算原污水的BOD5值为393mg/L,经初次沉淀池处理BOD5按降低30%考虑，则进入曝气池的污水，其BOD5值为Sa＝393×（1－30％）＝275.1mg/L计算去除率，设处理水中非溶解性BOD5=7.1bXaCe=4.5mg/L，式中:b——活性污泥自身氧化系数，典型值为0.08——活性微生物在处理水中所占比例，一般取0.4Ce——二沉池出水SS,Ce=20mg/L即处理水中溶解性BOD5值为20-4.5=15.5mg/L去除率为18 水污染控制工程课程设计==0.944=94.4%（2）曝气池的计算　　按BOD5—污泥负荷法计算①—污泥负荷率的确定　　拟定采用的BOD5—污泥负荷率为0.3kgBOD5/(kgMLSS.d)　　②确定混合液污泥浓度　　根据已确定的LS值，查表得相应的SVI值为100-150，取值120X=式中R=污泥回流比取50%---是考虑污泥在二次沉淀池中停留时间，池深，污泥厚度等因素的有关系数，一般取值1.2左右代入数值X==3333mg/L3300mg/L　　③确定曝气池容积式中Q----设计流量33000m3/dSa---原污水的BOD5值mg/LSa=275.1mg/LX---曝气池内混合液悬浮固体浓度(MLSS)mg/LX=3300mg/L　④确定曝气池各部位尺寸设4组曝气池,每组容积为　　取池深为h=4.5m,则每组曝气池面积为　　取池宽b=4.5m,则b/h=4.5/4.5=1.0，介于～之间，　　符合规定,扩散装置可设在廊道的一侧　　池长L=A/b=480.7/4.5=106.8m　　L/b=106.8/4.5=23.74﹥10，符合规定18 水污染控制工程课程设计　　设单廊道式曝气池,单廊道长,介于～之间,合理取超高0.5m,则池总高度为H总=4.5+0.5=5.0m⑤水力停留时间　⑥计算每天排除的剩余污泥量：⑴按表观污泥产率计算：　Y取0.6kgMLVSS/kgBOD5,污泥泥龄取10d系统排出的以挥发性悬浮固体计的干污泥量：计算总排泥量：计算曝气池的需氧量：⑥计算草图18 水污染控制工程课程设计图3.4曝气池（3）曝气系统的计算（鼓风曝气）设曝气池有效水深6.0m，曝气扩散器安装距池底0.2m,则扩散器上静水压4m，其他有关各项参数：—修正系数，(0.80.85)取0.82；--修正系数（0.90.97）取0.95；C—混合液溶解氧浓度，取2.0mg/L；ρ—压力修正系数，取1.0；EA—空气扩散器的氧转移效率，取12%；扩散器压力损失：4kPa,20摄氏度水中溶解氧饱和度为9.17mg/L，计算曝气池内平均溶解氧饱和度采用网状模型中微孔空气扩散器，敷设于距池底0.2m处，淹没水深4.0m，计算温度为30℃，查表得水中溶解氧饱和度Cs(20)=9.17mg/LCs(30)=7.63mg/L空气扩散器出口处的绝对压力Pb=P+9.8H=1.013+9.8=1.405Pa空气离开曝气池面时，氧的百分比=100%=　　式中Cs---在大气压力条件下氧的饱和度mg/L,最不利温度条件按30℃考虑，代入各值得Csb(30)=7.63计算鼓风曝气池时脱氧清水的需氧量　　=498.5kg/h曝气池供氧量18 水污染控制工程课程设计Gs=4.5二沉池（竖流式）4.5.1设计参数设计进水量：Q=0.516m3/s表面负荷：qb范围为1.0—1.5m3/m2.h，取q=1.0m3/m2.h；水力停留时间：T=1.8h，采用池数4.5.2设计计算（1）中心管尺寸设中心管内流速　　则每池最大设计流量中心管面积中心管直径喇叭口直径为d1=1.35d=1.35×1.48=2.00反射板直径为d2=1.3d1=1.3×2.00=2.60（2）沉淀部分有效断面积F　　　　　设污水在池内的上升流速为（3）沉淀池直径和总面积18 水污染控制工程课程设计　　　　　A==73.7+1.72=75.42（4）沉淀池有效水深　　　设沉淀时间（5）校核池径水深　　　　D/h2=9.80/4.54=2.16≤3（符合要求）（6）校核集水槽每米出水堰的过水负荷　　　　符合要求，可不另设辐射式集水槽（7）池子圆锥部分有效容积　　设圆锥底部直径0.4m，截锥高度为，截锥侧壁倾角为　　　　　（8）中心管喇叭口到反射板之间的间隙高度设废水从间隙流出的速度=0.02/s，一般不大于0.02/s　（9）沉淀池总高度　　设池子保护高度h1=0.3,缓冲层高度(泥面低),则　　（10）计算草图18 水污染控制工程课程设计图3.5二沉池4.6污泥浓缩池4.6.1设计参数初沉池污泥量二沉池污泥量浓缩池中的污泥总量为:V1+V2=44.55+59.4=103.95m3/d混合污泥含水率:98.7%浓缩后污泥含水率:96%污泥浓缩时间：T=16h贮泥时间：t=1.5h4.6.2设计计算(1)计算污泥浓度　　混合污泥含水率:98.7%　　C1=（1-0.987）×103=13㎏/m3　　浓缩后污泥含水率:96%18 水污染控制工程课程设计(2)浓缩池面积　　　　污泥固体通量查表,取　　采用单个浓缩池浓缩池直径为取6m(3)浓缩池有效水深=(4)校核水力停留时间浓缩池有效体积污泥在池中停留时间符合要求(5)确定污泥斗尺寸每个泥斗浓缩后的污泥体积每个贮泥区所需容积泥斗容积=m3式中：——泥斗的垂直高度，=(r1-r2)tg60°=0.69mr1——泥斗的上口半径，取1.0mr2——泥斗的下口半径，取0.6m18 水污染控制工程课程设计设池底坡度为0.05，池底坡降为h5=故池底可贮泥容积=因此，总贮泥容积为（满足要求）(6)浓缩池总高度浓缩池的超高取0.30m，缓冲层高度取0.50m则浓缩池的总高度H为=3.08+0.30+0.50+0.69+0.1=4.67m(7)浓缩池计算草图图3.6污泥浓缩池4.7污泥脱水机房加压过滤是通过对污泥加压，将污泥中的水分挤出，作用于泥饼两侧压力差比真空过滤时大，因此能取得含水率较低的干污泥。此处选用板框压滤机对污泥进行机械脱水，该设备构造简单、推动力大，适用于各种性质的污泥，且形成的滤饼含水率低。板框压滤机的设计主要包括其面积的设计[1]。过滤压力为0.392—0.49Mpa,污泥经污泥泵直接压入。18 水污染控制工程课程设计4.7.1设计参数污泥量Q=107.84m3/d压滤机的过滤能力L:过滤消化污泥时为2—4kg干污泥/(/h)，取3含水率P=96%过滤周期为1.5—4h4.7.2设计计算过滤机的过滤面积5心得体会水污染控制工程是环境工程专业的主干课程，它几乎涵盖了水污染处理的所有的基本处理原理，是每个学习环境工程专业的学生必须学习的一门主干课程。通过这次的水污染控制工程课程设计，我了解了一个污水处理厂基本的污水处理流程，我自己亲手设计了一个污水处理厂，这让我既兴奋，又倍感压力。我在课后通过到图书馆查资料，上网查污水处理的相关信息。我整天忙碌着，自己在电脑上将一个一个的文字敲入键盘。拿着计算器要算各种数据。在设计的过程中，我遇到了很多问题，包括word里面的很多编辑技巧，excel里面的基本常用的函数调用，我还请教了很多学习成绩好的同学，他们都很热心的帮助我解决了上述问题，我感到很高兴，我感受到了同学们的关心。通过自己设计污水处理厂，我对污水处理的原理现在有了比较清晰的了解，这让我对课堂上老师讲的知识有了更进一步的了解，也让我感到了我国的水污染问题越来越严重。我国是一个缺水大国，如何解决水资源短缺的问题已受到全世界人民共同关注的话题，作为一名学习环保的学生，我认为我有必要努力解决水资源短缺的责任，如何节约用水，将水循环起来使用，为更多的人创造更多的水资源，是我们每个环保工作者应该解决的问题。7参考文献[1]郑铭.环保设备-原理/设计/应用（第二版）.化学工业出版社.2007.1～149[2]佟玉衡.实用废水处理技术.化学工业出版社.1998.55～157[3]高廷耀，顾国维.水污染控制工程下册（第二版）.高教出版社.1989.58～14718 水污染控制工程课程设计[4]崔玉川，袁果.污水处理工艺设计计算.水利电力出版社.1988.423～492[5]周迟骏，王连军.实用环境工程设备设计.兵器工业出版社.1993.100～123[6]张浩勤，陆美娟.化工原理上册（第二版）.化学工业出版社.2006.73～110[7]张自杰.环境工程手册·水污染防治卷.高等教育出版社.1996.68～89[8]金儒霖，刘永龄.污泥处置.中国建筑工业出版社.2000.36～6418'