水污染控制工程课程设计-2000m3假发制品废水处理厂的初步设计.doc

水污染控制工程课程设计水污染控制工程课程设计 题 目 2000m3/d 假发制品废水处理厂的初步设计 院 系 化学与环境工程学院 专 业 环境工程 姓 名 年 级 a1131 指导教师 二零一四年 五 月 1 摘要摘要 本次课程设计的题目为假发制品废水处理厂初步设计，主要任务是完成该 污水处理厂的平面布置、高程布置和各处理构筑物的初步设计。 初步设计要完成设计说明书一份，污水处理厂平面布置图 1 张、 污水处理 构筑物高程布置图 1 张。该污水处理厂工程规模为 2000 立方米/日，进水水质 为：codcr=900mg/l，bod5=250mg/l，ss=250mg/l，色度=400 倍，ph=4.0。 本次设计采用微电解生物接触氧化法处理色度高、酸性大且可生化性差 的假发制品废水。处理流程为：废水经过格栅到调节池，再到微电净水器，然 后到初沉池，后进入生物氧化池，再进入二沉池，废水经接触消毒池后排入自 然水体。工程实践表明,微电解工艺作为预处理系统,不仅收到了良好的脱色效果,还 显著地提高了废水的可生化性,降低了运行成本,出水各项指标均达到国家 gb89781996 一级排放标准。 关键词：关键词：生物接触氧化法；微电解；污水处理 2 目录目录 摘要1 1 设计任务书.4 1.1 工程设计资料.4 1.2 设计任务.5 1.3 基本要求5 1.4 毕业设计图纸内容及张数.5 2 设计说明书6 2.1 假发制品的来源及水质特点.6 2.1.1 假发制品废水来源.6 2.1.2 废水水量与水质特点.6 2.2 废水处理方案的选择.7 2.2.1 废水处理方法的选择.7 2.3 污水处理工艺原理及工程说明.8 2.3.1 粗格栅.9 2.3.2 调节池.10 2.3.3 微电净水器.13 2.3.4 沉砂池.13 2.3.5 配水井.15 2.3.6 初沉池.15 2.3.7 生化池.17 2.3.8 配水井.19 2.3.9 二沉池.19 2.3.10 接触消毒池.20 3.设计计算书.21 3.1 粗格栅间.21 3.1.1 设计参数.21 3.1.2 设计计算.22 3.2 集水池和泵房23 3.2.1 设计参数.23 3.2.2 集水池设计计算24 3.2.3 水泵扬程计算.24 3.3 细格栅.25 3.3.1 设计参数.25 3 3.3. 2 设计计算26 3.4 沉砂池.27 3.4.1 设计参数27 3.4.2 设计计算.27 3.5 配水井.30 3.5.1 设计参数：.30 3.5.2 设计计算.30 3.6 初沉池.32 3.6.1 设计参数：.32 3.6.2 设计计算32 3.7 厌氧池.34 3.7.1 设计参数34 3.7.2 设计计算.34 3.8 缺氧池.34 3.8.1 设计参数34 3.8.1 设计计算35 3.9 曝气池.35 3.9.1 设计参数设计参数.35 3.9.2 污水处理程度的计算.36 3.9.3 曝气池的计算与各部位尺寸的确定.36 3.10 配水井.38 3.10.1 设计参数.38 3.10.2 设计计算.38 3.11 二沉池.40 3.11.1 设计参数.40 3.11.2 设计计算40 3.12 消毒池42 3.12.1 设计参数.42 3.12.2 设计计算.42 3.13 高程计算.43 结论45 参考文献46 附录47 4 1 设计任务书设计任务书 1.1 工程设计资料工程设计资料 （1）工程概况 江西某城市拟筹建假发制品厂，该厂废水量为 2000m3/d。假发制品是以人 体的毛发为原料，通过酸洗、水洗、脱色、染色和整洗等工艺制成。由此产生 的假发制品废水则含有大量的强氧化剂、染料、发胶以及少量的表面活性剂和 柔软剂等，具有色度高、酸性大、可生化性差、和水质水量波动性大等特点。 经当地环保部门批准，污水排放标准执行污水综合排放标准 （gb8978- 1996）一级标准。 （2）工程设计规模 1）设计水量 总水量： q总=2000m3/d 2）进水水质 进水水质参考同类案例，具体进水水质如表 1 所示。 表 1 进水水质 指标 codcr（mg/l ） bod5（mg/l ） ss（mg/l ） 色度（倍） ph 值 数值9002502504004.0 3）处理目标 经当地环保部门审批，污水排放标准执行污水综合排放标准 （gb8978- 1996）一级标准，具体出水水质如表 2 所示。 表 2 出水水质 指标codcr（mg/lbod5（mg/lss（mg/l色度（倍） ph 值 5 ） 数值10020705069 1.2 设计任务设计任务 （1）根据以上资料，确定最佳处理工艺，对该污水处理工程进行初步设计。 （2）设计范围为污水处理工艺系统。 （3）完成废水处理的工艺和构筑物设计，编写设计说明书和计算书（包括高程 计算和构筑物设计计算） 。 （4）完成设图纸 2 张（平面布置图和高程布置图） 。 1.3 基本要求基本要求 （1）设计者必须独立思考，独立完成全部设计。 （2）按时按质完成设计任务要求。 （3）设计方案严格执行有关环境保护的规定，污水处理后必须保证出水指标均 达到当地环保部门核准的污水排放标准。 （4）采用经济合理的处理工艺，保证处理效果，并节省投资和运行管理费用。 （5）设计新颖美观、布局合理。 1.4 毕业设计图纸内容及张数毕业设计图纸内容及张数 （1） 污水处理厂平面布置图，1 张（3 号图纸） ； （2） 污水处理构筑物高程布置图，1 张（3 号图纸） ； 6 2 设计说明书设计说明书 2.1 假发制品的来源及水质特点假发制品的来源及水质特点 2.1.1 假发制品废水来源假发制品废水来源 随着社会的发展和人们生活水平的提高，配戴假发已发展为一种美的时尚。 特别是在欧美国家，各种假发已成为普通人日常生活和节日庆典的必备品，而 且更新越来越频。中国是世界上最大的假发生产地，据预测，未来 10 年，中国 发制品将保持 15%20%的年增长率。2015 年，中国发制品总产值将达到 20 亿美元。假发加工过程中使用了大量的化学药剂，这些化学品成分复杂、种类 繁多。目前大多数假发生产厂家往往对生产过程中产生的废水没有进行有效的 净化处理便予以排放，而这些排放的废水中的大多数成分对水体生物有毒害作 用，严重污染了环境。 假发制品加工过程中产生的废水来源主要有： （1）蚀酸工序产生的含酸废水，即用硫酸浸泡头发上的油脂、污物，然后 用碱中和、冲洗所排放的废水； （2）染色废水，即头发用强碱、高温染色后，从染色槽中倾倒出的高碱带 色废水； （3）洗发废水，头发染色后用清水冲洗头发上的附色，然后再用洗发剂和 柔软剂清洗、处理所排放的废水； （4）车间冲洗废水和生活废水。 2.1.2 废水水量与水质特点废水水量与水质特点 本次研究是以江西省某假发制品厂为基地进行的。该厂主要生产发制品， 废水排放量为 2000 m3/d 。 废水中的污染物质主要包括生产中使用的原料（毛发） 、染料（含苯、酚和 胺）和助剂（烧碱、表面活性剂、螯合剂和均染剂）等，如果直接排放将造成 7 受纳水体的严重污染，使水体内生态系统遭受严重破坏。 （1）因在染色工艺中使用大量的中性染料，故原水的色度高，高达 400 倍。 （2）因在酸洗工艺中投加大量的浓硫酸，故原水的酸性大( ph 值达到 4. 0) 。 （3）由于在生产过程中投加大量的 naclo、( 浓) h2so4、h2o2、nas2o3、焦磷酸钠、氨水以及少量的柔软剂、表面活性剂和无 机助剂, 同时人体毛发在加工过程中会脱落发胶、油脂、胶蛋白和维生素等， 因此原水成分复杂且可生化性差( bod 5 / cod = 0. 278) , 有些物质对微生物可 能有毒害作用, 抑制微生物的生长。 2.2 废水处理方案的选择废水处理方案的选择 2.2.1 废水处理方法的选择废水处理方法的选择 废水处理特点： （1）bod 5 / cod = 0. 278 0.6m，池总宽 b=2b=6m （4）有效水深： 29 m （介于 0.251m 之间）8 . 0 6 8 . 4 2 b a h （6）沉砂斗所需容积 kz txq v 6 max 10 86400 式中：v 沉砂斗所需容积（m3） ； x 城市污水沉砂量,m3/106m3 污水,取x=30m3/106m3； t 清除沉砂的间隔时间d，取t=2d； kz污水流量总变化系数，取kz 1.3 设计中取 x=30 m3/106m3 污水，t2d m340.11 103 . 1 302859 . 2 86400 6 v （7）每个沉砂斗容积 v, m3 设每一分格有 2 个沉砂斗，共有 2n=22=4 个沉砂斗，则 m343. 1 42 4 .11 2 0 n v v （8）沉砂斗上口宽a 式中：hd 沉砂斗的高度,m； a1 沉砂斗的底宽,m； 斗壁与水平方向的倾角. 设计中取 hd =0.7m ，a1 =0.2m ，=60 m0 . 12 . 0 60tan 7 . 02 a （9）沉砂斗实际容积vo 33222 11 2 m43 . 1 m473 . 1 2 . 02 . 00 . 10 . 17 . 0 3 1 3 1 aaaahv do （10）沉砂室高度 h3 采用重力排砂，设池底坡度为 0.015，坡向砂斗。沉砂室有两部分组成：一 部分为沉砂斗，另一部分为沉砂池坡向沉砂斗的过渡部分 1 an 2 aa at hd 30 m9 . 4 2 2 . 01212 2 2 . 02 2 al l (0.2 为二沉砂斗之间隔壁厚) m77 . 0 9 . 4015 . 0 7 . 0015 . 0 23 lhh d （11）沉砂池总高度 h 321 hhhh 式中：h 沉砂池总高度，m； h1 沉砂池超高，m，一般采用 0.30.5m. 设计中取 h1=0.3m m87 . 1 7735. 08 . 03 . 0h （12）验算最小流速 min v 在最小流量时，只用 1 格工作 n1=1 m3/s10 . 1 360024 190000 2 1 2 1 _ min qq s/m15 . 0 s/m55 . 0 121 10 . 1 21 min min hbn q v 式中：qmin最小流量（m/s） ； n1 最小流量时工作的沉砂池的数目（个） 。 （12）计算草图如下： 31 于于于于 图图 32 平流式沉沙池平流式沉沙池 3.5 配水井配水井 s m h m d m q k q z 33 3 max 859. 267.102912470001900003 . 1 3.5.1 设计参数：设计参数： 设计流量 2.859m3/h 水斗个数 2 个 堰上水头 0.618m 堰顶厚度 1.8m 堰高 0.5m 堰宽 1.8m 流量系数 0.33 配水漏斗上口口径 1.8m 3.5.2 设计计算设计计算 在污水行进的过程中不可避免的遇到分流的现象，此时则需设置配水井， 配水井不只起到分流的作用，而且还具有减压及均匀水质的功能。为此必要时 必须设置配水井。 32 （1）进水管管径 d1 配水井进水管的设计流量为m3/s，当进水管管径为859 . 2 max q 时，查水力计算表，得知 v=0.91m/s0.6m/s。 （6）配水漏斗上口口径 d 按配水井内径 1.5 倍设计， d=1.5d1=1.52000=3000mm 33 3.6 初沉池初沉池 3.6.1 设计参数：设计参数： 座数：3 座（中央进水辐流式沉淀池） 辐流式沉淀池的主要设计参数： 设计进水量： s m h m d m q k q z 333 _ max 859 . 2 67.102912470001900003 . 1 表面负荷： qb范围为 2-2.5 m3/ m2.h ，取 q=2.0 m3/ m2.h ，t=2h 运行参数： 沉淀池直径 d=46.74m 有效水深 h24m 池总高度 h=5.9m 贮泥斗容积 vw247m3 3.6.2 设计计算设计计算 （1）沉淀池面积: 按表面负荷计算：m228.7151 23 10291.67 n max b q q a （2）沉淀池直径：（取 d=47m）mm a d1674 . 6 4 14 . 3 28.171544 (3) 有效水深为：4m=2 2.0=tq=h b2 （介于 612）11.75 4 47 2 h d （4）贮泥斗容积： 贮泥时间采用 tw=4h(机械排泥)，初沉池污泥区所需存泥容积： 3 0 10max 2474 )97100(10001000 100)20200(67.10291 )100(1000 100)(24 mt p ccq vw 设池边坡度为 0.05，进水头部直径为 2m，则： 34 1.1m0.051)-(220.05r)-(rh4 h4沉淀池底坡落差，。m 锥体部分容积为： 332222 4 m260m 2 . 557)112222(1 . 114 . 3 3 1 )rrrr(h 3 1 v （5）初沉池总高度： 取初沉池缓冲层高度 h3=0.5m，超高为 h1=0.3m 则初沉池总高度 5.9m1 . 10.543 . 0hhhhh 4321 （6）校核堰负荷： 径深比 9 . 10 3 . 04 46.74 32 hh d 介于 6-12 之间，符合要求 堰负荷 )/(2)/(17.101 4714 . 3 3 2859 n mslmsl d q 要设双边进水的集水槽 辐流式沉淀池设计计算草图如图 4 所示 35 图图 33 辐流式沉淀池辐流式沉淀池 3.7 厌氧池厌氧池 3.7.1 设计参数设计参数 设计流量：最大日最大时流量 s m h m d m q k q z 333 max 43 . 1 83.5145123500 2 1900003 . 1 2 设计座数/格数：2 座（每座两格） 水力停留时间：t=1h (12h) 3.7.2 设计计算设计计算 （1）厌氧池容积： m383.5145183.5145 max tqv （2）厌氧池尺寸：水深取为 h=4.5m。 则厌氧池面积：m252.1143 5 . 4 83.5145 h v a 池长取 36m，则池宽,取 32m。76.31 36 52.1143 l a b 厌氧池分为两格，设每格为三廊道式厌氧池，则每廊道长为 36 米，宽为 5.33 米。 考虑 0.5m 的超高，故池总高为 h=h+0.5=4.5+0.5=5.0m。 3.8 缺氧池缺氧池 3.8.1 设计参数设计参数 设计流量：最大日最大时流量 36 s m h m d mq k q z 333 max 43 . 1 83.5145123500 2 1900003 . 1 2 设计座数/格数：2 座(每座 2 格) 水力停留时间：t=1h 3.8.1 设计计算设计计算 （1）缺氧池容积： m83.5145183.5145 max tqv （2）缺氧池尺寸：水深取为 h=4.5m； 则缺氧池面积：m252.1143 5 . 4 83.5145 h v a 池长取 36m，则池宽m 取 32m。76.31 36 52.1143 l a b 缺氧池分为两格，设每格为三廊道式缺氧池，则每廊道长为 32 米，宽为 5.33 米。 考虑 0.5m 的超高，故池总高为 h=h+0.5=4.5+0.5=5.0m。 3.9 曝气池曝气池 3.9.1 设计参数设计参数设计参数设计参数 本设计采用传统推流式曝气池 设计座数：两座（每座两格） 设计进水量： s m h m d mq k q z 333 max 43. 183.5145123500 2 1900003 . 1 2 bod 污泥负荷率：0.30bod5/(kgmlssd) 混合液污泥浓度：3333mg/l 水力停留时间： 1.8h 污泥龄：8.33d 剩余污泥量： dkgx/5505 37 工艺参数： 长：l=38.6m 宽：b=6.0m 有效水深：5.0m 实际停留时间 1.8h 校核：，满足宽深比 12 的设计要求；，满足长宽1 0 . 5 0 . 6 h b 43 . 6 0 . 6 6 .38 b l 深比 612 的设计要求。 3.9.2 污水处理程度的计算污水处理程度的计算 原污水 bod5值（s0）为 150mg/l，经初沉池及缺氧池、厌氧段处理，按 降低 25考虑，则进入曝气池的污水，其 bod5值（s）为： s150 （1-25）112.5mg/l 计算去除率，对此，首先按式 bod55 （1.42bxc ）=7.1bxc 计e e 算处理水中的非溶解性 bod5值,上式中 c 处理水中悬浮固体浓度，取用综合排放一级标准 20mg/l;e b-微生物自身氧化率，一般介于 0.05-0.1 之间，取 0.09； x-活性微生物在处理水中所占比例，取值 0.4 得 bod57.1 0.09 0.4 205.1mg/l. 处理水中溶解性 bod5值为：20-5.114.9mg/l 去除率87%100 5 . 112 9 . 14112.5 3.9.3 曝气池的计算与各部位尺寸的确定曝气池的计算与各部位尺寸的确定 (1)曝气池按 bod 污泥负荷率确定 拟定采用的 bod-污泥负荷率为 0.3kgbod5/(kgmlssd)但为稳妥计，需加 以校核，校核公式： ns= sefk2 k2值取 0.0230,se=14.9mg/l,=0.87,f=75 . 0 mlss mlvss 代入各值， 38 bod5/(kgmlssd)ns295kg . 0 0.87 0.7514.90.0230 计算结果确证， ns 取 0.30 是适宜的 (2)确定混合液污泥浓度（x） 根据已确定的 ns 值，查相关资料得相应的 svi 值为 120-140，取值 120 根据式 x=r r1 r svi 106 x-曝气池混合液污泥浓度 r-污泥回流比 取 r=1.2,r=50，代入得： x=mg/lr r1 r svi 106 3333 0.51 2 . 10.5 120 106 (3)确定曝气池容积，由公式代入各值得： nsx qs v m313895 33333 . 0 5 . 11213500 v 根据活性污泥的凝聚性能，混合液污泥浓度（x）不可能高于回流污泥浓 度（xr） 。 mg/l100002 . 1 120 10 r svi 10 66 r x0.6m/s。 （6）配水漏斗上口口径 d 按配水井内径 1.5 倍设计， d=1.5d1=1.52000=3000mm 3.11 二沉池二沉池 3.11.1 设计参数设计参数 设计进水量： s m h m d m q k q z 33 3 max 859 . 2 67.102912470001900003 . 1 座数： 6 座（中央进水辐流式沉淀池） 表面负荷： qb范围为 0.51.5 m3/ m2.h ，取 q=1.5 m3/ m2.h 水力停留时间（沉淀时间）：t=2.5 h 3.11.2 设计计算设计计算 （1）沉淀池面积: 按表面负荷计算： m21144 245 . 16 247000 max b nq q a （2）沉淀池直径：mm a d1638.17 14 . 3 114444 有效水深为：h1=qbt=1.5 2.5=3.75m4m （介于 612）18.10 75 . 3 17.38 1 h d （3）贮泥斗容积： 42 为了防止磷在池中发生厌氧释放，故贮泥时间采用 tw=2h，二沉池污泥区 所需存泥容积： 3max 2573 6100003333 333367.102915 . 0122 ) x)1 (2 m nxx qrt v r w ）（ ）（ 设池边坡度为 0.05，进水头部直径为 2m，则： h4mr d 904 . 0 05 . 0 ) 1 2 17.38 (05 . 0 ) 2 ( h4沉淀池底坡落差，m 锥体部分容积为： 3222 4 m364 11 2 38.17 ) 2 38.17 (14 . 3 0.904 3 1 )rrrr(h 3 1 v 另需一段柱体装泥，设其高为 h3，则： m93 . 1 ) 2 38.17 ( 3642573 h 2 3 （4）二沉池总高度： 取二沉池缓冲层高度 h5=0.5m，超高为 h2=0.3m 则二沉池总高度 hh1+h2+h3+h4+h5=3.75+0.3+1.93+0.904+0.5=7.38m 则池边总高度为 h=h1+h2+h3+h5=3.75+0.3+1.93+0.5=6.48m （5）校核堰负荷： 径深比 6.18m 0.51.933.75 38.17 531 hhh d 在 6-12 之间，符合要求。 堰负荷 )./(2.9)./(31.14 638.1714 . 3 10291.67 n mslmsl d q 双边进水即可。 （1）辐流式沉淀池设计计算草图如图 5 所示。 43 h1 h2 h4 h5 h3 d i=0.05r 图 34 辐流式沉淀池计算草图 3.12 消毒池消毒池 s m h m d m q k q z 33 3 max 859. 267.102912470001900003 . 1 3.12.1 设计参数设计参数 设消毒池 1 座/2 格 设计流量 10291.67m3/h 平均水深 h=4m 水力停留时间 t=0.5h 设计投加氯量 5mg/l 3.12.2 设计计算设计计算 (1)接触池容积 3 max 8 . 51455 . 067.10291mt q v 表面积 2 45.1286 4 8 . 5145 m h v a 设每格三廊道接触池，每廊道宽 b=5.5m 接触池长度m bn a l98.38 5 . 56 45.1286 长宽比,介于 612 之间，符合要求。1 . 7 5 . 5 98.38 b l 实际消毒池容积 3 36.5145498.385 . 56mhlbnv (2)加氯计算 44 设最大加氯量为=5.0mg/l max 每日投氯量为 w=245.010291.6710-3=1235kg q maxmax 24 （6）计算草图如图所示 进水 l b 出水 图 35 平流式接触消毒池设计 3.13 高程计算高程计算 厂区内污水在处理流程中的水头损失如表 6： 使用普通铸铁管，绝对粗糙度为 0.25 表 6 构筑物及管渠水力计算表 kf=0.75 名称流量 m3/s 管径 mm 流速 m/s l m re 弯头 个 hf m 粗格栅 0.2 细格栅 0.3 细格栅至沉砂池 2.85920000.91051.601060.013200.0137 沉砂池 0.2 沉砂池至配水井 1.4302.85920000.91051.601060.013200.0137 配水井 0.6 配水井至初沉池0.95313000.716408.161050.022800.104 初沉池 0.6 初沉池至厌氧池 2.85920000.910 51.601060.013200.0137 45 厌氧池至曝气池 2.85920000.91051.601060.013200.0137 曝气池 0.3 曝气池至配水井2.85920000.910751.601060.013210.205 配水井至二沉池0.5710000.726636.371050.016800.197 二沉池 0.6 二沉池至消毒池 2.85920000.910231.601060.013200.063 消毒池 0.3 出水管2.85920000.910101.601060.013200.0274 由于该地区地面冻土层厚 7 厘米，进出水管应埋于冻土层下，根据进出水管管径算出 设计管中心高程，然后根据各构筑物间的水头损失，推出其他构筑物的设计水面高程，经 计算，各污水构筑物的设计水面高程见表 7： 表 7 各构筑物地面高程及池底高程 序号构筑物名称水面高程 （m） 池底高程 （m） 水深 （m） 建筑物高程 （m） 1进水管2.443.34 46 2粗格栅前 -2.44 0.67 3粗格栅后 -2.64 0.47 4细格栅前4.613.940.674.91 5细格栅后4.313.940.374.91 6沉砂池4.0272.3570.84.227 7初沉池3.109 -1.1 4.03.409 8厌氧池2.495 -2.005 4.52.795 9缺氧池2.395 -2.105 4.52.795 10曝气池2.595 -2.705 5.02.595 11二沉池0.993 -2.83 3.751.293 11消毒池0.63 -3.67 4.00.63 13出水管0.00 结论结论 世界任何国家的经济发展，都会推进社会进步、促进工农业生产能力得到 提高，使人民生活得到进一步改善，但是也随之带来不同程序的环境污染。城 市污水也是造成环境污染的来源之一。