100m3-d制皂生产废水处理工艺设计.doc

100m3 /d 制皂生产废水处理工艺设计制皂生产废水处理工艺设计 摘摘 要：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。 关键词关键词: : 制皂生产废水；隔油池； 气浮；生物接触氧化 Process Design of Treating 100 m3/d Soap Wastewater Abstract：The wastewater of soap production is known as saponification wastewater. Saponification wastewater mainly come from the raw materials pre-treatment, crude oils extracting and refining, saponification, etc, that is cleaning, demulsification, alkali refining, salting-out, alkali analysis, etc. the main organic pollutants in the wastewater are oil, glycerol and so on, which present in the state of slick oil, emulsified oil, dissolved oil and dispersed oil in the wastewater, resulting in a high oil content of wastewater with high COD, BOD, SS and so on. The combanetion treatment process of Grease trap- flotation - Contact oxidation is adopted in this paper. First of all, wastewater in the grease trap to remove most of the oil slick, and then enter the flotation tank, where demulsified dosage, coagulant are added to emulsifie oil for coagulation, and wastewater enter flotation tank, the flotation furi and other redusial impurities can be removed. Then wastewater enters the two-step contact oxidation pond for further treatment. The effluent could meet the requreied II-level of “ Integrated waster water discharge stand “ (GB8978-1996).In this paper the process for treating 100m3/d saponification wastewater has been designed, each structures of this process are designed and operating parameters are calculated. And the relating equipment is choose based on the calculated result. the ichnography diagram, process flow-chart were drawn. Keywords：Soap Wastewater; Grease trap; Flotation ttank ; Contact Oxidation; I 目目 录录 1 绪论绪论1 1.1 设计的背景及目的1 1.2 制皂生产废水的来源与特征1 1.3 制皂生产废水处理的现状和发展1 1.4 本设计所选工艺5 1.4.1 工艺流程5 1.4.2 工艺说明.5 2 处理工艺设计处理工艺设计12 2.1 废水处理设计原则12 2.2 废水水质水量12 2.3 构筑物的设计计算12 2.3.1 格栅12 2.3.2隔油池.14 2.3.3集水池的设计.16 2.3.4 混凝气浮池16 2.3.5 生物接触氧化设计21 2.3.6 沉淀池.25 2.3.7 集泥井的设计29 2.3.8 污泥浓缩池的设计31 2.3.9污泥脱水设备的选型.32 2.4 构筑物平面布置33 2.4.1 一般说明.33 2.4.2 平面布置一般遵循的原则.33 2.5 构筑物高程布置34 2.5.1 一般说明.34 2.5.2 高程布置一般遵循的原则.35 2.5.3 污水、污泥处理各构筑物水头损失35 2.5.4. 污水、污泥处理流程高程36 2.5.5. 污水、污泥泵的选型.38 3 结论结论40 致谢致谢42 附录附录43 西安石油大学本科毕业设计（论文） 1 1 绪论绪论 1.1 设计的背景及目的设计的背景及目的 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14，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： 表表 1-1 制皂生产废水的水质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 BOD5230030 CODCr7000150 SS3000150 pH6-969 动植物油100015 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。另外，还有各种化学和物理化学处理方法。 西安石油大学本科毕业设计（论文） 2 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。 1.3.1 UNITANK+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 UN ITAN K 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。 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。 进水 泥饼外运 生物接触氧化池 交替式生物处理池 图图 1-1 制皂生产废水处理工艺流程图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 西安石油大学本科毕业设计（论文） 3 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。 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， 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 图图 1-2 废水处理工艺流程废水处理工艺流程 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 图图 1-3 脱硫脱硫-混凝混凝-膜过滤法处理制皂废水的工艺流程膜过滤法处理制皂废水的工艺流程 西安石油大学本科毕业设计（论文） 4 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 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。 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 6.57.5。 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。 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 图图 1-4 合成洗涤剂生产废水处理工艺流程合成洗涤剂生产废水处理工艺流程 西安石油大学本科毕业设计（论文） 5 1.4 本设计所选工艺本设计所选工艺 1.4.1 工艺流程工艺流程 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，即出水 COD 浓度150mg/L，BOD5浓度30mg/L，SS150mg/L，动植物油 15mg/L，pH 值为 69。 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。本工艺中采用隔油-两 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 图图 1-5 制皂生产废水处理工艺流程制皂生产废水处理工艺流程 中沉池 西安石油大学本科毕业设计（论文） 6 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(25mm/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 6090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 2mmin。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 0.010.02 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: 全部加压溶气流程 进水 加压泵 溶气罐减压气浮池 出水 加药 空气 西安石油大学本科毕业设计（论文） 7 部分污水加压溶气流程 部分污水回流加压溶气流程 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 1-210。 表表 1-2 全部污水和部分污水回流加压溶气气浮流程比较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/%1003050 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11.31.5 空气来源压缩机压缩机 能耗比10.70.5 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。因此对溶气 进水 加压泵 溶气罐减压气浮池 出水 加药 空气 加压泵溶气罐减压气浮池 出水 水 加药 回流污水 空气 进水 西安石油大学本科毕业设计（论文） 8 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 1.193.57 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 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 西安石油大学本科毕业设计（论文） 9 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。 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 3.03.5m，池的总高约为 4.55.0m。 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 西安石油大学本科毕业设计（论文） 10 的部件。由于支架长期浸泡在水中，要有良好的防腐处理。 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。 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 150250mg/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 2.53.5m，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 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 西安石油大学本科毕业设计（论文） 11 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。 西安石油大学本科毕业设计（论文） 12 2 处理工艺设计处理工艺设计 2.1 废水处理设计原则废水处理设计原则 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=1.1610-3m3/s，K总为 1.52.0 之间，取总变化系数 Kz=2.0； 则： maxz 3 3 3 Q = QK =100m /d2.0 =200 m /d =8.3 m /h 2.3 构筑物的设计计算构筑物的设计计算 2.3.1 格栅格栅 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 0.61.0m/s， 槽内流速 0.5m/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 西安石油大学本科毕业设计（论文） 13 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。 B1 h2 H1 h h1 H H2 H1/tgL2L11000 B1 21 B 图图 2-1 格栅计算草图格栅计算草图 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）B=S(n-1）+bn 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： 0. 6=0. 01(n-1）+0. 01n 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 西安石油大学本科毕业设计（论文） 14 由于格栅间隙为16mm，取W1=0.10m3/103m3，则： (2-2) 3 W= 100 0.10 = =0.01m /d 1 QW 1000 1000 式中： W1栅渣量，m3/(103m3污水)，取0.10.01,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/d0.2m3/d，宜采用人工清渣方式。 2.3.2 隔油池隔油池 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 =8.3 m3/h 表表 2-2 隔油池进、出水水质特性隔油池进、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）W=QT 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=8.34=33.2m3 2.3.2.2 过水断面面积 （2-4） 0 0 6 . 3 v Q A 式中： v0废水在隔油池中的水平流速，mm/s，一般取 25。 西安石油大学本科毕业设计（论文） 15 2 0 2 . 1 26 . 3 3 . 8 mA 2.3.2.3 有效池长 （2-5） 2 Bh W L 式中： h2隔油池的工作水深，m，一般为 1.01.5m； B隔油池的宽度，m，设计中取 3.0m。 取 L=12mmL 1 . 11 0 . 10 . 3 2 . 33 2.3.2.4 尺寸校核 4 3 12 B L 33 . 0 3 1 2 B h 隔油池的长宽比不宜小于 4，比为 0.30.5上述设计符合条件。 2.3.2.5 隔油池的高度 （2-6） 12 H=h +h =0.5+1.0 =1.5m 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 0.010.02 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。 西安石油大学本科毕业设计（论文） 16 (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。 表表 2-3 NGN 型刮油刮泥机性能参数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) NGN1231.5216 2.3.3集水池的设计集水池的设计 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 =100 m3/d 表表 2-4 混凝气浮池混凝气浮池进、出水水质特性进、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（%）35.036.034.068.3 2.3.4.1 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： )g ) 原水中悬浮固体总量（ 减压释放的气体总量（g S A 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 0.0050.06，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： -3 i QC =100 3000 10 =300kg/d 每日需气总量： 西安石油大学本科毕业设计（论文） 17 折合0.01 3003/ gi GQC A Skg d 3 3 1.32.3/md 单位体积污水所需气量： 33 g V =2.3 1000.03(/)mm空气污水 则需气量 Qv=2.3m3/d=0.0016 m3/min 2.3.4.2 空气压缩机的选型 根据需气量 Qv=0.0016 m3/min，选型号为 ZW0.05/7 的空气压缩机 2 台，一台 备用。其性能参数如表 2-5 所示。 表表 2-5 空气压缩机性能参数表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 KW HP气筒容量 L 净重 Kg 长宽高 mm ZW0.05/70.050.70.550.753670800350680 2.3.4.3 溶气罐所需的工作压力 P 及回流水量 Qr （2-7） 0 1.3 (1)Qr i cfpA ScQ （2-8） 101.325 101.325 a p p 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 0.50.8; 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; r加压溶气的回流水量，m3/d。 表表 2-6 大气压力下空气在水中的溶解度大气压力下空气在水中的溶解度 co 温度（）0102030 co （ml/L）29.222.818.715.7 设计中取 Qr /Q=0.3，则由式（2-7）知： 1.3 18.7 (0.71) 0.010.3 1000 p p=3.39atm 101.325 3.39 101.325 a p p 西安石油大学本科毕业设计（论文） 18 pa =242.2kPa 溶气罐的工作压力不宜过高，一般在 24atm 之间，上述设计符合要求。 则： 3 r Q =100 0.3=30m /d 2.3.4.4 溶气罐容积 （2-9） r V=Q T 式中： T水在溶气罐中内停留（溶气）时间，min，一般取 35min。 3 30 4 V0.08m 24 60 取溶气罐的有效高度 h0 =2.5m，则罐的直径 D： 0 4 D h 4 0.08 3.14 2.5 0.20m V 选 TR-2 型溶气罐 2 个，一个备用，其性能如下： 表表 2-7 TR-3 型溶气罐性能表型溶气罐性能表 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-220036202.7506.7540502550 水与空气的实际接触时间 T0： 2 2 4 3.14 0.22.5 4 30 0.0026 3.8min o o r D h T Q d 溶气罐的实际过流密度 q： 西安石油大学本科毕业设计（论文） 19 2 2 3 24 0.3 4 30 3.14 24 0.2 4 39.8/ r Q q m A 3 （m h） 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： （2-10）)( r QQTV 式中：T分离室水力停留时间，min； 3 10030 12010.83 24 60 Vm 分离室的表面积： （2-11） q QQ A r 1 式中： q分离室表面负荷，m3/（m2h） 。 取 A1=8.0 m2 2 1 10030 1.81 24 3 Am 分离室水深： 1 1 10.83 1.4 8.0 V Hm A 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： 1 1 8.0 2.0 22 2 A Lm B 分离室的总高度 H： 取超高 H2=0.3m，则： H=H1+H2=1.4+0.3=1.7m 2) 接触室的主要尺寸 接触室的表面积： （2-12） 2 2 v QQ A r 西安石油大学本科毕业设计（论文） 20 式中： v2接触室水流的上升流速，mm/s，一般取 1020mm/s。 2 2 10030 0.15 24 10 3.6 Am 已知接触室的宽度 2B=4m，则： 取 L2=0.8m 2 2 0.15 0.04 24 A Lm B 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： 2 02 A =2BL =4 0.8=3.2m 气浮池的最终尺寸： 总长度 12 L=L +L =2.0+0.8=2.8m 总宽度 2B=4m 总深度 H=1.7m 2.3.4.6 药剂量的计算及加药装置的优选 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 =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： 0 q = Q 3=1.16 3=3.48mg/s 则日需药量的体积： 3 3.48 3.6 24 V300.70.3 1 mqt cmL 每小时所需药液量： 0.3 0.0125 / 24 V qL h T 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：2500mm2500mm2400mm 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 0.3KW 2.3.4.7 溶气释放器 表表 2-8 TS 型释放器性能表型释放器性能表 西安石油大学本科毕业设计（论文） 21 不同压力下的流量（m3/h）型号规格 Dr（） 接口尺寸 Dg（）196（kPa ） 294（kPa ） 392（kPa ） 作用范围 （） TS-78-15150.320.380.4225 TS-78-25200.700.830.9335 TS-78-32251.301.691.7750 TS-78-40252.132.522.7560 TS-78-50403.474.004.5070 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。 查表知，溶气罐工作压力为 294kPa时，TS-78-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 Qr51.52 n3 0.8324 0.83 个 275kPa294kPa，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： 表表 2-9 链条式刮渣机的性能参数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/min TY-2 型2.5-4.52mSWED 型摆 线减速机 1.515004-5 2.3.5 生物接触氧化设计生物接触氧化设计 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 1.01.8kg BOD5/（m3/d） ，石化、食品、工业、农业废水取 0.81.5kg BOD5/（m3/d） 。 (3) 污水在池中的停留时间不应小于 12h（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（1520）：1。 2.3.5.1 生物接触氧化池尺寸 西安石油大学本科毕业设计（论文） 22 （1）一级接触氧化池 设计数据：Q=100m3/d 表表 2-10 一级接触氧化池一级接触氧化池进、出水水质特性进、出水水质特性 水质