毕业设计（论文）-12000m3d城市生活污水处理厂设计.pdf

本科毕业设计(论文) 题题目目: :12000m 3/d 城市生活污水处理厂设计 学学院院: :化学工程学院 专专业业: :环境工程 班班级级: :1002051 学学号号: :100205101 学生姓名学生姓名：边佳 指指导教师导教师: :陈健强职称:讲师 二一四年五 月 二十日 12000m 3/d 城市生活污水处理厂设计 摘要 随着社会进步，人们对于城市污水的处理的 要求愈加严格。 除了基本的去除 污水中 bod 和 ss 的要求外，通常还要求脱氮除磷，以保护水体环境。本设计即 采用了众多脱氮除磷工艺中较为经济合理的 aao 工艺对进入污水厂的污水进行 处理。设计污水处理厂处理所在城市生活污水，日处理能力 10 万方，有效去除 水中 bod、 ss 以及氮、 磷元素， 出水质量将达到国家污水综合排放标准二级标准。 本设计对污水处理厂处理流程、处理构筑物、以及高程进行了初步设计。 关键词：a2/o，生物脱氮除磷，水污染治理，城市污水 abstract with social progress, the demand for peoples treatment of the municipal sewage is stricterexcept the demands of bod and ss in the sewage, demand denitrification get rid of the phosphorus yet usually to go besides a basic one, in order to protect the water body environment .w have adopted a2o craft to deal with the sewage which enters the sewage factory in this design. this paper introduces the principles of biological phosphorus and nitrogen removal with the a2o process and describes the flow chart of this process which is then analyzed in detail key word:a2/o ，biological phosphorus and nitrogen removal，wastewater treatment municipal wastewater. 目录目录 第 1 章 绪论.1 1.1 概况.1 1.2 设计范围.2 1.3 设计任务.2 1.4 设计资料.2 第 2 章 污水处理厂设计初步.4 2.1 设计方案的确定 1.4 2.2 污水量及污水处理程度的计算 . 5 2.3 污水处理厂位置的选择7 2.4 污水处理工艺流程的选择 7 第 3 章 污水厂的一级处理.9 3.1 格栅的设计计算 9 3.2 沉砂池的设计计算 11 3.3 隔油池的设计计算 15 第 4 章 污水的二级处理倒置 a 2/o 工艺. 29 4.1 传统 a 2/o 工艺的缺点及改进 29 4.2 参数校核30 4.3 基本参数30 4.4 好氧池计算 32 4.5 缺氧池计算 33 4.6 厌氧池计算 35 4.7 曝气池尺寸的计算 35 4.8 剩余污泥量的计算37 4.9 进出水的设计 38 4.10 曝气系统的计算 39 第 5 章 污水的后续处理.45 5.1 二沉池的设计计算 45 5.2 消毒接触池设计计算50 第 6 章 污泥处理.54 6.1 污泥量的计算.54 6.2 污泥浓缩池的计算 55 6.3 储泥池的设计59 6.4 消化池设计计算 61 6.5 污泥脱水80 第 7 章 污水总泵站.83 7.1 综述83 7.2 水泵的设计计算 84 7.3 集水井的计算 85 7.4 泵站附属设施的计算87 7.5 泵房布置的计算89 第 8 章 污水处理厂平面高程布置 92 8.1 污水厂平面布置 92 8.2 污水厂高程布置 93 8.3 土建与公共工程 96 第 9 章 污水厂投资估算与经济评价 99 9.1 投资估算99 9.2 劳动定员99 9.3 运行费用核算100 致谢.105 参考文献.106 南京林业大学本科生毕业设计 1 第第 1 章章 绪论绪论 1.1 概况概况 在我国，随着城市人口的增加和工农业生产的发展，污水排放量也日益增加， 水体污染相当严重，而且几乎遍及全国各地。到 2000 年底，全国设市的 663 个 城市中有 310 个建有污水处理设施， 建设污水处理厂 427 座， 年污水处理量 113.6 亿立方米，污水处理率只有 34.23%。城市内河道大都已成为污水退路，有的已 成为污水沟渠， 城市地下水也受到不同程度的污染。 严重的水污染破坏生态环境， 直接威胁人民的生活和身体健康，影响工农业生产，已成为不亚于洪灾、旱灾， 甚至更为严重的灾害。同时，也使城市十分紧张的水资源短缺状况更为严重， 使 可以再利用的水资源不能进入再利用的良性循环。因此，加快我国城市污水处理 发展，改善城市水环境质量，缓解城市水资源供求矛盾，已迫在眉睫。 本次设 计选用的是 a2/o 工艺处理生活污水， 本项目在国内外研究的现状及其主要工艺。 生物脱氮除磷技术由于具有同时脱除 c、n、p 且处理成本低等优点而得到广泛应 用。各国学者根据厌氧、缺氧、好氧等池子的大小、排列、数量增减以及混合液 循环和回流方式的变化，开发出了一系列生物除磷工艺和技术，其中有很多工艺 是由 a2/o 工艺改进而来，如 vip 工艺、uct 工艺以及 jhb 等。另外，还有通过 对曝气供氧的控制在空间和时间上形成厌氧与缺氧环境的氧化沟工艺和 sbr 工 艺。在这些生物除磷脱氮工艺中，目前发展并应用于工程实践的有：bardenpho 工艺、a/o 工艺、muct 工艺、sbr 工艺、phoredox 工艺和氧化沟工艺等，各种工 艺都是尽可能将除磷和脱氮过程分开以排除相互干扰。 虽然有些工艺几乎完全解 决了两者之间的主要矛盾，但工艺变得复杂了，增加了构筑物以及处理成本。 随着近代生物学的发展以及人们对生物技术的掌握， 脱氮除磷技术由以单纯工艺 改革向着以生物学特性研究、促进工艺改革的方向发展，以达到高效低耗。 南京林业大学本科生毕业设计 2 1.2 设计范围设计范围 由于属中小型城镇， 以前没有污水处理设施， 本次设计范围只针对城市污水， 不涉及城市雨水的处理。包括污水泵站、污水及污泥处理的方案选则、技术经济 分析、工业设计及部分主要构筑物施工图设计、工程概算等。 1.3 设计任务设计任务 1分析自然现状的排水条件，经济合理的确定城市排水体制。 2泵站的数量和规模。 3确定污水厂位置和规模。 4管网的水力计算。 5.确定污水和污泥的处理流程，进行各构筑物的设计计算。 6.进行经济概算，成本核算。 7.绘制相关图纸。 1.4 设计资料设计资料 1.2.1污水水质及排放标准 根据设计单位估算，日排水量为 12000m3/d 污水水质及排放标准 项 目 指标 进水水质 （mg/l） 排放标准 （mg/l） bod523030 codcr430120 ss320150 动植物油3015 氨氮3020 ph6969 南京林业大学本科生毕业设计 3 1.2.2 地形资料 某市位于长江下游，境内有滁河、秦淮河、水阳江、石臼湖、固城湖等大江、大河、大湖。沿江、 河、湖两岸是平原圩区，腹地是丘陵山区，江河、圩洲、山丘相互交错，地形比较复杂。该市土 地总面积 6597 平方公里， 江河水面占 11.4%。 某市属亚热带季风气候， 雨量充沛， 年降水 1200 毫米，四季分明，冬季受欧亚大陆气团影响较深，天气晴朗、寒冷、干燥。夏季受欧亚大陆低压 区影响，天气炎热，雨水充沛。春秋两季是冬、夏交替过程中的季节，多以干燥凉爽天气为主。 年平均温度 15.4c，年极端气温最 9 高 39.7c，最低-13.1c，年平均降水量 1106 毫米。 日最大降水量：198.5 毫米（1931.7.24 小时最大降水量 68.2 毫米，最长连续降水日 177.3 毫米 /12 日。主导风向为东北西南向，夏季以东南风为主，风向、风速：年均风速 3.6 米/秒，最大 风速 27.8 米/秒（1934.7.1n.w、极大风速 39.9 米/秒（1934.7.1n.w）。4 厂址及场地情况 某市地形以平原为主，污水处理厂拟用地较为平整，占地面积 20 公顷，厂区地域标高 10 米（黄海高程）。原污水将通过管网输送至污水厂，来水水管底标高度为 9 米（于地下 1 米） 南京林业大学本科生毕业设计 4 第第 2 章章 污水处理厂设计初步污水处理厂设计初步 2.1设计方案的确定设计方案的确定1 对生活污水的处理方案主要是采用生物法中的 a2/o、sbr 和 ab 法。这些 处理工艺都各自有各自的优缺点。 1）a2/o 工艺a2/o 工艺活性污泥反应池由厌氧、缺氧、好氧三部分组成， 其基本原理是原污水和含磷回流污泥进入厌氧反应池进行磷的释放和吸收低分 子量有机物；在缺氧池，以进水中的有机物为碳源，利用混合液回流带入的硝酸 盐进行反硝化脱氮；然后从缺氧池进入曝气池，进一步去除 bod,，进行硝化反 应和磷的过量吸收；在沉淀池中进行泥水分离，富磷污泥通过排剩余污泥把磷排 出处理系统，达到生物脱磷的目的地。 2）sbr 工艺sbr 工艺也称为间歇曝气活性污泥工艺或序批式活性污泥 工艺， 它的污水处理机制与普通活性污法完全相同，其区别在于源污水不是顺次 流经各个处理单元， 而是放流到单一反应池内， 随时间顺序实现不同目的的操作。 早在1914年到1920年期间， 国外就建成若干座采用活性污泥法的污水处理装置， 采取间歇式运行方式。1920 年后，由于种种原因，未得到广泛应用。70 年代起， 随着监控和监测技术的发展以及 sbr 工艺本身的特点，使 sbr 技术再度得到重 视。由于 sbr 法中，曝气及沉淀汇集在同一池内，节约了二次沉淀池和污泥 回流系统（但曝气池体积、曝气动力设备均要增加），在中小规划污水处理中是 较好的处理工艺。 3）ab 法ab 法是一种生物吸附降解两段活性污泥法，a 段负荷高， 曝气时间短， 约 0.5 h， 污泥负荷高达 26 kg bod5/kgmlssd， b 段 （可按 a2/o 设计）污泥负荷较低，为 0.10.3 kg bod5/kgmlssd；该法对有机物、氮和磷 都有一定的去除率。它适用于进水浓度高（通常要求进水 bod5250 mg/l）、 处理程度较高、水质水量变化大的污水。小型污水处理站似乎没必要用 ab 法， 因为 ab 法有两段污泥回流系统，管理起来较麻烦。与 a2/o 工艺比较起来 ab 法建设比较困难，运行管理复杂，因为它分为两部分 a 段和 b 段。 南京林业大学本科生毕业设计 5 综上，在充分考虑处理效果，运行条件和经验条件等各方面因素的情况下。 选择应用 a2/o 工艺流程对进行污水处理厂的设计 。a2/o 法有以下特征： 1.最简单的同步脱氮除磷工艺，总的水力停留时间小于其它同类工艺； 2.svi 值较低，污泥易于沉淀，一般情况下，不产生污泥膨胀现象； 3.污泥中含磷浓度高，具有很高的肥效； 4.运行中勿需投药，两个 a 段只需要轻微搅拌，以不增加溶解氧为度，运行 费用低。 对于污水处理过程中产生的污泥，本设计采用二级消化处理的方法，使污泥 中有机物质变为稳定的腐殖质，同时减少污泥体积，并改善污泥的性质，使之易 于脱水，破坏和控制致病微生物，并获得有用的副产品-沼气。厌氧消化处理是 根据消化过程中沼气产生的规律进行设计的。 它具有节省污泥加温和搅拌所需能 量的优点。 2.2污水量及污水处理程度的计算污水量及污水处理程度的计算 2.2.1 污水设计流量污水设计流量 1总变化系数 kz 10003 . 1 10005 7 . 2 53 . 2 11. 0 d d d d z q q q q k 式中 qd平均日生活污水流量，l/s。 2居民污水平均流量 qd qd= qn 式中 南京林业大学本科生毕业设计 6 q排水区域平均日居民生活污水量标准，l/(capd)； n排水区域在设计使用年限终期所服务的人口数，cap。 kz=2.7/70.830.11=1.69 取设计流量为 q=1.2 万 m3/d=0.1389m3/s 即 w=1.2 万吨/d 2.2.2 污水处理程度的计算污水处理程度的计算 1进水水质 表 2-1 进水水质（单位：mg/l） ： phcodbod5ss氨氮动植物油 694302303203030 由于受纳水体水质资料有限，故污水中污染物处理程度根据城镇污水处 理厂污染物排放标准 gb18918-2002中规定，污水排放口出水水质达到污水二 级处理标准，即： 表 2-2 出水水质（单位：mg/l） ： phcodbod5ss氨氮动植物油 6912030302010 则 ss 处理程度: %93.75%100 320 20320 ss e bod5的处理程度: %96.86%100 230 30230 5 bod e cod 处理程度： %09. 27%100 430 120430 cod e 动植物油处理程度： %33.3%100 50 2030 tn e 南京林业大学本科生毕业设计 7 tp 处理程度： %7 . 66%100 30 1030 e 2.3污水处理厂位置的选择污水处理厂位置的选择 制定城市污水处理系统方案时，污水处理厂厂址选择是重要的环节。它与城 市的总体规划、城市排水系统的走向、布置和处理后污水的出路都密切相关。 它 对周围环境卫生、处理厂基本建设投资及运行费用都有很大的影响。当污水处理 厂的厂址有多种方案可供选择时，应从管道系统、泵站、污水处理厂各处理单元 为出发点，进行综合的技术经济比较与最优化分析，并通过有关专家的反复论证 再进行确定。 污水处理厂厂址选择应遵循下列原则： 1.无论采用什么处理工艺，应与选定的污水处理工艺相适应，尽量少占农田 和不占良田。 2.厂址必须位于集中给水水源下游，并设在城镇、工厂厂区及生活区的下游 和夏季主导风向的下风向。为保证卫生要求，厂址应距街区净距大于 500 米。 3.当处理后的污水或污泥用于农业、工业或市政时，应考虑与用户靠近便于 运输。当处理水排放时，应与受纳水体靠近，但不低于最高洪水位。 4.要充分利用地形以满足处理构筑物高程布置的要求，减少土方工程量。若 有可能，采用重力自流以节省动力费用。降低处理成本。 5.根据城市总体发展规划，处理厂的选择应考虑远期发展的可能性，留有适 当的发展余地。并选择土质好的地方，便于施工。 6.因为该地区属于平原，并且年主导方向为东南风，地质主要为黏土，污水 排在东面，所以污水厂选择建在城市东北方向上据城市边缘 500m 以上的位置。 2.4污水处理工艺流程的选择污水处理工艺流程的选择 本设计的处理对象为有生活污水和工业废水组成的城市污水， 其中主要污染 物质为悬浮物 ss 和呈胶体及溶解状态的有机物,即 bod、cod 及氮的化合物。 传统活性污泥法虽然对 bod、cod、ss 等指标都有良好的去除效果，但其脱氮 南京林业大学本科生毕业设计 8 率只有 2040%，远不能满足本设计中脱氮 60%的要求。因此，本设计拟采用 具有脱氮特性的倒置 a2/o 法。 倒置 a2/o 法即缺氧-厌氧-好氧活性污泥脱氮系统，是在 80 年代初开创的 工艺流程 a/o 法的改进工艺，其主要特点是将反硝化反应器放置在系统之首。 由于流程简单，装置少，无需外加碳源，因此，本工艺建设费用和运行费用 均较低。 本设计流程的一级处理是由格栅，旋流沉砂池和初沉池所组成，其作用是去 除污水中呈悬浮状的固体污染物。 经过一级处理的污水， bod5一般只去除20% 30%，达不到排放标准，它属于二级处理的预处理而已。 二级处理系统是城市污水处理厂的核心部分， 它的主要作用是去除呈胶体和 溶解状态的有机污染物（以 bod5或 cod 示）。通过二级处理，污水中的 bod5 可降至 20mg/l,一般可达到排放水体和灌溉农田的要求。 污泥(sludge)是污水处理过程的副产品，也是必然产物。它含有大量有机物， 富有肥分，可作为农肥使用，但又因其含有细菌、寄生虫卵以及从污水中带来的 重金属离子等，需要作稳定化与无害化处理，否则会造成二次污染。对污泥处理 系统多采用厌氧消化、 脱水、 干化等技术组成的系统。 本设计采用厌氧两级消化， 产生的沼气可直接用于消化池的搅拌及附近化工厂。 消化后的污泥经脱水干化后 外运利用，可获得一定的经济效益。 南京林业大学本科生毕业设计 9 第第 3 章章 污水厂的一级处理污水厂的一级处理 3.1格栅的设计计算格栅的设计计算 本设计中单独设置细格栅池。 格栅：设计流量 qs0.1389m3/s，过栅流速取 0.7m/s，格栅倾角 600，栅前 水深 1.0m，栅条间隙 b=0.01m。格栅选取锐边矩形栅条。 1.栅条间隙数 max sinq n nbhv 式中 n格栅最大间隙数个数； q设计流量，m3/s；l/s。 格栅倾角，； b栅条间隙，m； h栅前水深，m； v过栅流速，m/s； n设计的格栅组数，组。 设计中取60，b0.01m，v0.7m/s，h1.0m n= max sinq nbhv = .70.8001. 01 60sin1389. 0 w=23.08 个，取 24 个。 2.栅槽宽度 bnnsb) 1( 式中 b栅条槽宽度，m； s每根格栅条宽度，m，一般采用 0.0050.01m。 设计中取 s0.01m 南京林业大学本科生毕业设计 10 b=0.01（24-1）+0.0124=0.47m 3.通过栅条的水头损失 sin 2 2 3 4 1 g v b s kh 式中 h1格栅水头损失，m； 格栅条的阻力系数，锐边矩形取 2.42； k格栅受污物堵塞时的水头损失增大系数，一般采用 k=3。 60sin .892 .70 1.00 1.00 4.223 2 3 4 1 h 0.1455m，取 0.15 介于 0.080.15 之间，符合要求 4.格栅部分总长度 1 1.00.5 h l tg +l1+l2 试中： l为栅槽总长度； h1为栅前明渠高度； l1为栅前渐宽处长度； l2栅后渐窄处长一般为 l1的一半； 取 h2超高为 0.3m 设进水渠道宽 b1=0.25m 进水渠展开角度取1=20 h1=0.8+ h2 l1m tg .30 202 .250.470 l=1+0.5+ 60 .30.80 tg +0.3+0.15=2.585m 5.每日栅渣量 南京林业大学本科生毕业设计 11 1000 86400 1max z k wq w 式中 w每日栅渣量，m3/d； w1 每 日 每 10m3污 水 的 栅 渣 量 （ m3/103m3污 水 ） ， 一 般 采 用 0.050.10m3/103污水。 设计中取 w1=0.10m3/103m3，因为工业废水流量较小，可取日变化系数 1.69 10009.61 86400.10389.10 w=0.71m3/d 应采用机械清渣及皮带输送机或无轴输送机输送栅渣， 采用机械栅渣打包机 将栅渣打包，汽车运走。选用 gsly-500 型回转式机械格栅除污机，电机功率 0.75kw。 3.2沉砂池的设计计算沉砂池的设计计算 目前采用较多的沉砂池有平流沉砂池，曝气沉砂池和旋流沉砂池，本设计选 用平流沉砂池。污水在池内沿水平方向流动，具有构造简单、截留无机颗粒效果 好的优点。 3.2.1 沉砂池基本尺寸计算沉砂池基本尺寸计算 1.沉砂池长度 lvt 式中 l沉砂池长度，m； v水平流速 0.15-0.3m/s，取 0.2 m/s； t停留时间 30-60s，取 30s。 l=0.230=6m,取 6m。 2.水流断面积 南京林业大学本科生毕业设计 12 max q a v 式中 a水流过水断面面积，m2； 6945. .20 1389. 0 oa ，取 0.7m2 3 .沉砂池宽度 bnb 式中 b沉砂池宽度，m； n沉砂池数量，取 2； b每格宽度，至少为 0.6m，取 0.9m。 b=20.9=1.8 有效水深 2 a h b 式中 h2沉砂池有效水深，一般采用 0.25-1.2m。 h2389. 0 .81 7 . 0 m 3.2.2 沉砂室的计算沉砂室的计算 1.沉砂室所需容积 6 10 86400 txq v 式中 平均流量，m3/s； x城市污水沉砂量，m3/106m3污水，一般采用 30m3/106m3污水； t清除沉砂的间隔时间，d，一般取 12d。 设计中取 t=2d，x=30m3/106m3污水， 南京林业大学本科生毕业设计 13 每个沉砂斗容积 v0 n v v 0 式中 v0每个沉砂斗容积，m3； n沉砂斗数量，2 个，每格 1 个。 13.20 2 261.40 0 v 2.沉砂斗上口宽度 1 3 2 a tg h a 式中 a沉砂斗上口宽度，m； h沉砂斗高度，m； 沉砂斗壁与水平面的倾向，一般采用圆形沉砂池=55，矩形沉砂 池 60； a1沉砂斗低宽度，m，一般采用 0.40.5m 设计中取 h3=0.5m ，a1=0.4m，=600 3.沉砂斗容积 ）（ 2 11 2 3 / 0 3 aaaa h v 式中 v0/沉砂斗有效容积，m3。 3322/ 0 213. 02217. 04 . 04 . 09 . 09 . 0 3 5 . 0 mmv）（ 4.沉砂室高度 采用机械排砂，65swb30-15 型，15kw，设池底坡度为 i=0.01，坡向砂斗， 332 hhil 南京林业大学本科生毕业设计 14 l2= 式中 h3沉砂室高度，m； h3=0.5+0.012.55=0.5255m 取 0.526m i= 5.池总高度 123 hhhh 式中 h1超高，m，取 0.3m； h=0.3+0.389+0.526=1.215m 6.验算最小流速,在最小流量只用一格工作时 min min 1min q v n 式中 vmin最小流速，m/s； qmin最小流量，m3；设最小流量为最大流量的一半 n1最小流量时工作的沉砂池数目； wmin最小流量时沉砂池中的水流断面面积； qmin=0.1389/1.69=0.0822 m3/s smv/15. 0211. 0 .38909 . 01 07375. 0 min 3.2.3 进出水计算进出水计算 1.出水装置 出水采用沉砂池末端薄壁出水堰跌落出水， 出水堰可保证沉砂池内的水位标 高恒定，堰上水头 3 2 2 1 1 2 gmb q h 式中 南京林业大学本科生毕业设计 15 h1堰上水头，m； q1沉砂池内的设计流量，m3/s； m 流量系数，一般采用 0.40.5； b2堰宽，m，等于沉砂池的宽度。 设计中取 m=0.4，b2=1.8m。 出水堰后自由跌落 0.15m， 出水流入出水槽， 经管道连接初沉池的集配水井。 管径 dn450mm，管内流速 0.8738m/s，水力坡度不计。 排砂装置 采用吸砂泵排砂， 吸砂泵设置在沉砂斗内， 借助空气提升将沉砂排出沉砂池， 吸砂泵管径 dn=300mm。 进水装置 进水采用潜孔进水，潜孔尺寸 0.9m0.2m。 过孔流速 水头损失 取为 hf=0.05m。 砂水分离器 lssf-320 型砂水分离器，3.7kw。 3.3隔油池隔油池的设计计算的设计计算 污水厂设计流量 q设=0.1389m3/s，本设计拟采平流式隔油池。初次沉淀池主 要对污水中以无机物为主体的比重大的固体悬浮物进行沉淀分离。大约去除 ss40%55%，同时可去除 bod5去除 2030%，动植物油 80%。 南京林业大学本科生毕业设计 16 平流式隔油池设计 隔油池是分离废水中的浮油及泥沙的构筑物， 它是利用油于水之间的密度差 异进行油水分离的。 隔油池也是用上浮方法去除废水中相对密度小于 1 的浮油的 构筑物。在隔油池中，相对密度小于 1，粒径较大的油品杂质上浮于水面，与水 分离；相对密度大于 1 的杂质则沉入池底。所以，隔油池同时又是沉淀池，但主 要起隔油作用。和沉淀池类似，它也有平流式，竖流式及斜板斜管式。我国目前 多采用的是平流式隔油池，个别地方采用斜板斜管或其它形式的隔油池。 重力型隔油池是处理含油废水的最常用的设备， 其处理过程是将含油废水置于池 中进行油水重力分离，然后，撇除废水表面的油脂。理论上重力分离过程可以用 斯托克斯公式表示。但是由于常发生紊流和短循环，重力分离器的实际效率依赖 于合理的水利设计和废水停留时间。 停留时间越长， 漂浮油与水的分离效果越好。 停留时间小于 20min 时，油水的分离效率低于 50%，如果延长停留时间可以改 善分离情况。 隔油池水面的浮油可以用集油管排出， ，也可采用机械撇除，小隔油池也可采用 人工撇油。 隔油池的类型及特征隔油池的类型及特征 隔油池的种类很多，按照其构造和除油原理的不同可以分为平流式隔油池， 斜板式隔油池，斜管式隔油池，下水道式隔油池，排洪沟式隔油池，吸油插板式 隔油池、隔油井、压力差自动配撇油装置、高效隔油器等。目前，国内外普遍采 用的是普通平流隔油池和斜板斜管隔油池。 (1) 平流式隔油池(api) 平流式隔油池由池体，刮油刮泥机和集油管等几部分组成，普通平流隔油池 的构造如图 3 所示。废水从一端进入，从另一端流出，由于池内水平流速很小， 相对密度小于 1.0 而粒径较大的油品杂质在浮力的作用下上浮，并且，聚集在池 的表面，通过设在池表面的集油管和刮油机收集浮油。而相对密度大于 1.0 的杂 质沉于池底。 集油管设于出水口一侧的水面上。集油管一般直径为 200-300mm 的钢管制成。 南京林业大学本科生毕业设计 17 沿管的长度在管壁的一侧开有切口，其宽度一般是对应中心角为 60，集油管 可以绕管轴转动，由螺杆控制。平时切口向上并位于水面以上，当水面浮油达到 一定厚度时(一般不大于 0.25m)，转动集油管，使切口浸入水面油层一下，浮油 即自行进入管内，并沿集油管流向池外。 刮油机通常是由链条或钢丝绳牵引的。在用链条牵引时，隔油机在池面上起 刮油作用，将浮油刮向池的末端；而在池的底部可以起刮泥机作用，将下沉的油 泥刮向池出口端的泥斗中，通过排泥管适时排出，排泥管一般直径为 200mm，池 底向污泥斗的坡度为 0.01-0.02，污泥斗深度一般为 0.5m，底宽不小于 0.4m， 倾面倾角不小于 45-60。隔油池的进水一端一般采用穿孔墙进水，出水端采 用溢流堰。 由于受到刮油机规格的限制， 隔油池的每格间的宽度一般为 6.0， 4.5， 3.0， 2.5， 2.0 几种。 这种隔油池的优点是构造简单，这种隔油池占地面积大，停留时间长(1.5-2h),水 平流速为 2-5mm/s。由于操作维护容易，运行管理方便，除油效果稳定，因此应 用比较广泛；缺点是池的容积较大，排泥困难，其可能取出的粒径最小为 100-150m。 进水管 配水槽 进水阀 链带式刮油刮泥机 集油管 出水槽 出水管 图 1-2 平流式隔油池结构示意图 南京林业大学本科生毕业设计 18 (2)斜板斜管隔油池 根据浅层理论，隔油池也有采用 图 3 斜板隔油池 出水管 斜板 集油管 布水板 进水管 穿孔墙 斜板斜管 式的，斜板(斜管)隔油池由进水管，布水设施，斜板(斜管)组，出水管和集油管 等几部分组成。其构造如图 3 所示。池内放置聚酯玻璃钢制斜板，倾斜角度不小 于 45， 板间距为 20-50mm， 斜板有平板和波纹板等形式。 斜板采用异向流形式， 废水流由上而下流经斜板，而油珠则逆水而上浮，所以属于逆向流。在波纹板内 分离出来的油粒沿波纹板的峰顶向上浮， 上浮的油流出斜板(斜管)后在水面形成 油膜，经集油管排走。而泥渣则沉入峰底，滑落到池底。 由于设置了隔板，提高了单位池容积的分离表面，斜板间水流成层流状态， 雷诺数小于 2000，所以油水分离效果较好，并且，废水在池内的停留时间短， 一般为 30min，仅为平流式隔油池的四分之一到二分之一，因此，容积和占地面 积大大的减少(比平流式隔油池少三分之二)。 而且除油效果大大提高， 实验证明， 这种隔油池能够分离的粒径为 60m 的油珠， (平流式隔油池能够分离 100-150m 的油珠)。用斜板隔油池处理炼油厂的污水时，表面负荷为 0.6-0.8m 3/(m2h)，出 水含油量可控制在 50mg/l 以内。 斜板式隔油池又分为平行板式隔油池(ppi)和波纹板式隔油池(cpi)。 平流式隔油池稍加改进，即在其池内安装许多倾斜的平衡板，便成了平行板 隔油池。斜板间距为 10cm。这种隔油池的特点是油水分离迅速，占地面积小(只 南京林业大学本科生毕业设计 19 有平流式隔油池的二分之一)，但是结构复杂，维护清理较困难。 波纹斜板隔油池是平行板隔油池的改进型。它将平行板改成波纹斜板，板间 距为 2-4 cm 倾斜角为 45，水流沿板面向下，油滴沿板下表面向上流动，汇集 于集油区，用集油管排出，处理水从溢流堰排出。这种隔油池的效率高，停留时 间仅 30min 左右，占地面积小，只有平行板隔油池的三分之二。 这两种设备与平流隔油池不同之处在于分离槽中安置了倾斜板， 可以有效地 减少油珠垂直上升的距离，使油珠在倾斜板下表面聚集成较大的油滴。波形斜板 隔油池和平流隔油池相比有明显的优点：其占地面积仅有平流隔油池的 15%-20%，甚至费用也较低。使用过两类(平流和斜板)隔油池的一家大型炼厂的 经验表明，较小的尺寸不利于油滴的粗粒化，且破乳的停留时间较少，有时还会 导致斜板的严重污染。 斜管斜板式隔油池与平流式隔油池相比较，它们的优点是污水停留时间短，池体 容积小，占地面积小，能够去除的油滴的粒径较小，处理效率高。目前我国的一 些新建的含油废水处理站，多采用这种形式的隔油池，选择斜板材料应耐腐蚀、 不沾油、光洁度好。池内应设置清洗斜板的设施。 3.3.2.23.3.2.2 设计方案的选择设计方案的选择 目前，在我国的炼油废水处理工艺中，一般应用平流式隔油池和斜板斜管式隔油池，其中以平 流式隔油池为主，因为这种隔油池构造简单，运行管理方便，维护容易，除有效果稳定，重力隔 油池对去除降脂和非乳化油有相同的效果， 生活污水处理的标准设备是平流式隔油池。 它是根据 美国石油协会的 api 制定的定定性标准而设计的。本设计方案处理生活污水采用平流是隔油池。 2.2 平流隔油池设计中常用的数据和措施 停留时间 t，一般采用 1.5-2h； 水平流速 v，一般采用 2-5mm/s； 隔油池每格宽度 b 采用 2m，2.5m，3m，4.5m，6m。当采用人工清除浮油时，每格宽3m。国 内各大炼厂一般采用 4.5m，且已有定型设计。 隔油池超高 h1，一般不小于 0.4m，工作水深为 h2为 1.5-2.0m。人工排泥时，池深应包括污泥层 厚度。 隔油池尺寸比例：单格长宽比(l/b)4,深宽比(h2/b)0.4。 南京林业大学本科生毕业设计 20 刮板间距不小于 4m，高度 150-200mm，移动速度 0.01m/s. 在隔油池的出口处及进水间浮油聚集，对大型隔油池可设集油管收集和排除。集油管管径为 200-300mm，纵缝开度为 60，管轴线在水平面下 0-50mm，小型池装有集油环。 用机械刮泥时，集泥坑深度一般采用 0.5m，底宽不小于 0.4m，侧面倾角为 45-60。 池底坡度 i，当人工排泥时池底坡度为 0.01-0.02，坡向集泥坑；机械刮泥时，采用平底，即 i=0。 隔油池水面以上的油层厚度不大于 0.25m。 隔油池的除油效率一般在 60%以上，出水含油量为 100-200mg/l。若后续浮选法，出水含油量小 于 50mg/l。 为了安全，防火、防寒、防风沙，隔油池可设活动盖板。 在寒冷地区，集油管内应设有直径为 25mm 的加热管，隔油池内也可设蒸汽加热管。 3.3.2.33.3.2.3 设计计算设计计算 已知条件 炼油厂含油废水流量为 q=12000m3/d，入水含油浓度为 30mg/l，拟用平流式隔油池。 2.3.2 计算方法及过程：按油滴的上浮速度计算 (1)污水中油珠的设计上浮速度： 斯托克斯公式：u= 2 0y d 18 g 式中：u静水中相应于直径为 d 的油珠的上浮速度(一般不大于 3m/h)，cm/s； 水中悬浮杂质碰撞引起的阻力系数， 当悬浮物浓度为 c 时， = 24 24 c104 8c . 0 104 ， 一般可取=0.95； d油滴粒径(可以上浮的油滴的最小粒径)，cm； g重力加速度，g=981cm/s2； 水的绝对粘度，pas; 实际油珠非球形的形状修正系数，一般可取=1.0； y，0水和油珠的密度，g/cm3； 假设要去除的油滴最小粒径为 d0=100m， 假设温度为 25， 则可由图 1 和图 2 分别查出 25是 南京林业大学本科生毕业设计 21 水的密度以及水的绝对粘度，得：y=0.998g/cm3，=0.0098g/cm3s。又知 25时油的密度为 0.920g/cm3；所以可以根据上式计算油珠的上浮速度为： 2 33 3 2 2 0 01 . 0 920g/cm . 0 cm/98g . 0 scm/0098g . 0 18 s /981cm95 . 0 18 d g u y =0.04cm/s=40m/s (2)隔油池的表面面积： ()池内水流的水平流速： 一般可以去池内水平流速15u，而且不宜大于 0.9m/min(15mm/s)，在本次设 计中取=2.57mm/s, () 隔油池表面修正系数 按照一般公式求出的隔油池表面面积一般往往偏小， 这是因为实际的隔油 南京林业大学本科生毕业设计 22 池容积利用率不是 100%，而且又要受水流紊动的影响，因此要乘如一个大于 1 的系数。 予以矫正。值与系数/u 有关，可由表 1 查得。 今 u = m/s0.04 10/57mm/s . 2 =6.425，由表 1 取， 表 1 表面积修正系数与速度比/u 的关系 /u20151063 1.741.641.441.371.28 所以：=48 . 1 610 37 . 1 44 . 1 425 . 6 37 . 1 所以，根据隔油池表面面积公式 a=q/u 式中：a隔油池表面面积，m 2； q设计中的含油废水流量，m 3/h。 求得，隔油池的表面面积为： a= 2 3 m 9 . 513 100/360004cm/s . 0 h/00m5 48 . 1 u q (3)隔油池水流横断面面积 根据公式 a0=q/， 式中：a0隔油池水流横断面面积，m 2。 求得隔油池水流横断面面积为： a0= 2 3 m04.54 1000/3600s /57mm . 2 h/00m5q (4) 隔油池有效水深 本次设计采用机械清除浮油，设隔油池每格宽为 b=4.5m，格数为 n=7 个， 则根据公式 h2= a0/nb， 式中 h2隔油池有效水深，m； 南京林业大学本科生毕业设计 23 n隔油池分格数，个； b隔油池每格宽，m。 求得隔油池有效水深为 h2=m72 . 1 5m . 4 7 4.04m5 nb a 2 0 1.5m 2 h=1.72m2m(符合要求) (5) 隔油池有效池长 根据公式 l=,h u 2 式中：l隔油池的有效池长，m； 上浮速度修正系数，一般取 0.9； 已知 h2=1.72 m，则求得隔油池的有效池长为： l=12.9m1.85 04 . 0 9 . 0 10s /57mm . 2 h u 2 = = 由另一种方法也可求得有效池长，即根据公式 l=, nb a 则求得隔油池的有效池长为： l=m29.16 5 . 47 13m5 nb a 平流式隔油池尺寸要求 h2:b=0.30.4，l:b4; 今已知 h2=1.72m，b=4.5m，则 h2:b=1.72:4.5=0.38(符合要求) 但是由上面两种方法求得的有效池长分别为 16.29m 和 12.9m， 其中按照长宽比计49 . 2 5m . 4 9m.12 ，41 . 4 5m . 4 6.29m1 ， 所以应取有效池长 l=16.29m。 (6)隔油池总高度 本设计中隔油池设有机械刮油，除渣机，所以池底坡度为 i=0，而且 池底无积泥。 南京林业大学本科生毕业设计 24 根据公式 h=h1+h2 式中：h隔油池总高度，m； h1隔油池超高，(一般不小于 0.4m)，m。 今取隔油池超高 h1=0.5m，所以，求得隔油池的总高度为： h=h1+h2=0.5m+1.85m=2.35m (7)出水含油浓度 取平流式隔油池的一般除油效率为 e=60%， 所以根据公式： 式中：c出水含油浓度，mg/l； c0入水含油浓度，mg/l； e隔油池除油效率，%，一般平流式取 60%。 求得出水含油浓度为： c=c0e=15mg/l60%=9mg/l (8)采用链带式刮油刮泥机 实践表明，以前采用的钢丝绳刮油刮泥机收油速度慢、效率低，且可靠 性差，设备利用率低，无法清除沉于池底的油泥。链带式刮油刮泥机在平流隔油 池中应用效果良好，机械结构合理，运行稳定，操作简单，安装方便除油效果显 著。图3为链带式刮油刮泥机结构图 9。 采用链带式刮油机刮油，并将浮油推向池末端，而在池的底部 可起到刮泥的作用(将下沉的油泥刮向池的进口端污泥斗) 8。 南京林业大学本科生毕业设计 25 图 1-4 刮油刮泥机结构 (9)为了保证隔油池正常工作， 池表面通常用盖板覆盖， 覆盖的作用包括防火、 防雨、保温及防止油气散发污染大气。在冬季，为了增大油的流动性，隔油池内 设有蒸汽加温措施。 2.3.4平流式隔油池的设计结果 3.3.3 集水集水及及配水井设计配水井设计 平流式隔油池总共 2 组，在隔油池进水端设集配水井，污水在集配水井中部的配 水井平均分配，然后流进隔油池。 1.配水井的中心管径 2 2 4 q d 项目表面面积水流横断面面积有效水深有效池长总高度每隔宽分隔数 数值513.9m 2 54.04 m 2 1.72m16.29m2.3m4.5m7 南京林业大学本科生毕业设计 26 式中 d2配水井内中心管直径，m； v2配水井内中心管上升流速，m/s，一般采用 v20.6m/s。 设计中取配水井中心管内污水流速 v2=0.7m/s md50276. 0 .70 389.104 2 设计中取 500mm； 配水井直径 2 2 3 3 4 d v q d 式中 v3配水井内污水流速（m/s） ，一般取 v0.20.4m/s； d3配水井直径，m。 设计中取 v30.2m/s 065. 1.50 .20 389.104 2 3 d,取 1.1m。 集水井直径取 2.4m。 2.进水管 隔油池采用下端进水，下端出水。进水管道采用钢管，管径 dn500mm，管 内流速 v=0.7m/s，水力坡度 0.169%，进水管道顶部设穿孔花墙处的管径为 800mm。 3.出水堰 隔油池出水经过出水堰跌落进入集水槽，然后汇入出水管道排水集水井。 出 水堰采用双侧 90三角形出水堰，齿深 0.05m，间距 0.15m，外侧三角堰距沉淀 池内壁 0.4m，三角堰直径为 19.6m，共有 247 个三角堰。内侧三角堰距离挡渣板 0.4m，三角堰直径为 18.7m，共 235 个三角堰。两侧三角堰宽度 0.6m，三角堰后 自由跌落 0.10.15m，三角堰有效水深为 (1)当=0.0210.200m 时，单个堰口过堰流量计算公式如下： 南京林业大学本科生毕业设计 27 q=1.4 2.5（m3/s） 式中各符号的如下： q过堰流量（m3/s） ； 过堰水深（m） ； (2)当=0.3010.350m 时，单个堰口过堰流量计算公式如下： 式中 q过堰流量（m3/s） ； 过堰水深（m） ； 式中 h1三角堰水深，m，一般采用三角堰高度的 1/22/3。 三角堰堰后自由跌落 0.15m，则堰上水头损失 0.1842m。 4.堰上负荷 1 1 2d q q 式中 q1堰上负荷，l/（sm） ，一般小于 2.9l/（sm） ； d1三角堰出水渠道平均直径，m。 5.出水挡渣板 三角堰前设有出水浮渣挡渣板，利用刮泥机桁架上的浮渣刮板收集。挡渣板 高出水面 0.2m，伸入水下 0.4m，在挡渣板旁设一个浮渣收集装置，采用管径 南京林业大学本科生毕业设计 28 dn300mm 的排渣管排出池外。 6.出水渠道 出水槽设置在沉淀池四周，设置一个总出水口，双侧收集三角堰出水，出水 槽宽 0.5m，深 0.7m，有效水深 0.40m，水平流速 0.69m/s，出水槽将三角堰出水 汇集送入出水管道，出水管道采用钢管，dn500mm，管内流速 0.7m/s，水力坡 度不计。 8.排泥管 排泥管管径 dn200mm。 南京林业大学本科生毕业设计 29 第第 4 章章 污水的二级处理污水的二级处理倒置倒置 a2/o 工艺工艺 4.1传统传统 a2/o 工艺的缺点及改进工艺的缺点及改进 污水处理要达到 gb18918-