毕业设计说明书机械工业生产废水处理工艺设计.docx

中北大学信息商务学院2012届本科毕业设计说明书目 录1 绪论11.1 研究的目的和意义11.2 机械工业生产废水的危害11.3 机械工业生产废水处理现状21.3.1物理法21.3.2物理化学法31.3.3化学法31.4 设计任务61.4.1 本毕业设计课题的目的和要求61.4.2 本毕业设计课题的技术要求与数据72 设计原理82.1 工艺流程的选择82.1.1 方案设计原则82.2.1 方案概述及流程82.2.2 两工艺方案的工艺特点比较92.3 工艺方案确定103 设计计算113.1 格栅的设计113.1.1 设计说明113.1.2格栅设计计算133.2 污水提升泵房的设计153.2.1 设计说明153.2.2 设计计算163.3 隔油池设计163.3.1 设计说明163.3.2 设计计算173.4 气浮池设计193.4.1 设计说明193.4.2 设计计算223.5 调节池设计233.5.1 设计说明233.5.2 设计计算233.6 鼓风机房的设计243.7 配水井的设计243.7.1 设计说明243.7.2 设计计算253.8 接触氧化池设计263.8.1 设计说明263.8.2 设计计算273.9 沉淀池设计303.9.1 设计说明303.9.2 设计计算313.10 隔板絮凝池333.10.1 设计说明333.10.2 设计计算343.11 二沉池设计373.11.1设计说明373.11.2设计计算373.12 污泥浓缩池设计403.12.1 设计说明403.12.2 浓缩池池体计算403.13污泥脱水间的设计434 设计总结44参考文献45致 谢48第iii页 共iii页1 绪论1.1 研究的目的和意义机械工业生产过程中设备运转和生产过程中要使用大量的油或脂，因而会产生许多含油废水1。机械工业生产废水中含有机械加工过程中的润滑、冷却、传动等系统产生的冷却液；机械零件加工前清洗过程中产生的有机清洗液；机械加工车间冲刷地面、设备等排出的含油废水；机械生产现场产生的喷漆废水等，这些废水均为高浓度的有机废水2。机械工业生产所产生的含油废水量大而广，含油乳化废液具有乳化稳定性非常高，含油量和codcr值也非常高，含有大量表面活性剂、有机污染物浓度高，间歇排放且排放量大，量少但成分复杂、污染强度大等特点3。若不进行处理直接排放会对环境造成严重的污染。而且人们对环境认识不断深入，国家对环保的要求也日趋严格。因此，开发经济有效的机械工业生产废水处理技术是当务之急。1.2 机械工业生产废水的危害机械工业生产废水对环境的污染表现在对生态系统及自然环境(土壤、水体)的严重影响。污染水体4：油类物质漂浮在水面，形成一层薄膜，能阻止空气中的氧溶解于水中，使水中的溶解氧减少，致使水体中浮游生物等因缺氧而死亡，也妨碍水生植物的光合作用，从而影响水体的自净作用，甚至使水质变臭，破坏水资源的利用价值。对于鱼、虾、贝类长期在含油污水中生活将导致其肉内含有油味，而不宜食用，严重时由于油膜蒙在鱼鳃上影响呼吸作用，导致窒息而死亡，而且在水体表面的聚结油还有可能燃烧产生安全问题。污染土壤：含油废水流到土壤中，由于土层对油的吸附和过滤作用，会在土壤颗粒上形成油膜，使空气难于透入，阻碍土壤微生物的繁殖，破环土层的团粒结构，影响农作物生长5。污染大气环境：废乳化液中含有挥发性有机物，在各种自然因素作用下，一部分组分和分解产物可挥发进入大气；油类腐化会产生恶臭气味，污染水体上空和周围的大气环境；同时，因扩散和风力的作用，可使污染范围扩大。危害生态环境：废乳化液中通常含有油类、乳化剂（表面活性剂）、亚硝酸钠及它们的分解产物，这些分解产物中存在多种有毒和致癌物质，如苯并芘、苯并蕙、多氯联苯类、多环芳烃等，这些物质可进入食物链，对食物链中的生物具有“三致”危害6。1.3 机械工业生产废水处理现状目前, 我国对机械加工中排放的高浓度、乳化严重的含油废水仍未得到很好处理。主要原因是随着技术的不断提高, 乳化液的稳定性越来越高, 破乳越来越困难, 这类废水成分复杂、可生化性较差、且有一定毒性。目前处理这类废液主要采用物理化学法, 如化学氧化分解、药剂电解、活性炭吸附及反渗透等处理技术7,8。化学氧化分解法是目前国内外广泛使用的高效水处理方法。该方法经济、简便, 具有对原水水质要求低、处理工艺和设备简单、操作方便、设备维护量小、能耗低、运行处理效果稳定、脱色效果好、有机物分解彻底、对大中小型企业废乳化液处理皆适用等优点而被普遍应用9。目前机械工业生产废水一般经破乳、油水分离、过滤和活性炭吸附后,废水中油含量能达到排放标准，再与全厂废水混合后cod值亦能够达标排放。目前采用化学法、超滤法、电凝聚法处理乳化液废水的成套装置已在机械工厂中推广使用。机械工业生产废水处理按其处理原理分为物理法、化学法、物理化学法和生物化学法10。1.3.1物理法废乳化液的物理处理方法主要包括重力法和膜分离法。重力法是指利用废乳化液中油和水的密度差，在重力作用下，对漂浮油和分散油进行重力分离。重力法通常只用于去除废乳化液中的浮油，以作预处理之用。膜分离技术是利用特殊制造的多孔材料的拦截作用，以物理截留的方式去除水中一定颗粒大小的污染物10。yushuili等11采用由无机纳米级矾土修饰的聚亚乙烯基氟化物超滤膜来净化含油废水，结果显示，经过超滤处理后，油含量低于1mg/l，悬浮固体含量低于1mg/l，达到了回注标准。song chengwen等12将管状碳母体碳化制成的微孔过滤碳膜用于处理含油废水，在最佳工艺条件（孔径为1.0m，操作透过压为0.10mpa，流通率为0.1m/s）下处理含油废水，油去除率高达97%，出水油含量低于10mg/l，达到了国家废水排放标准。1.3.2物理化学法(1)吸附法吸附法是利用多孔吸附剂对废乳化液的溶解油进行物理吸附（范德华力）或化学吸附（化学键力）或是交换吸附（静电力）来实现油水分离。常用的吸附剂有活性炭、活化煤、活性白土、磁铁砂、硅藻土、焦炭、纤维、高分子聚合物及吸附树脂等。活性炭是一种优良的吸附剂，表面积高达51052.5106m2/kg，具有较好的处理效果。隋博远等13采用混凝吸附工艺处理机械加工废乳化液，在进水cod为1500035000mg/l，油类为2000040000mg/l 的情况下，其处理结果为：废乳化液中油类浓度降至89mg/l，cod浓度降至90110mg/l。但由于活性炭的吸附容量有限，成本较高，再生困难，所以一般只用于废乳化液的深度净化处理。(2)气浮法气浮法是在油水悬浮液中释放大量的微气泡（10120m），依靠表面张力作用将分散于水中的微小油滴粘附于微气泡上，使气泡的浮力增大上浮，达到分离的目的。当污水中含有的表面活性物质造成悬浮液严重乳化时，为提高分离效果，可在浮选前向水中加入絮凝剂进行破乳。陆斌等14采用两级混凝-气浮-生物接触氧化工艺处理金属加工行业乳状液废水，结果表明，在废水进水平均cod浓度为9820mg/l，油类浓度为2350mg/l的情况下，出水平均cod浓度为43.7mg/l，油类为2.04mg/l，cod平均去除率为99.55%，油类去除率为99.91%，出水各项指标均达标。1.3.3化学法(1)酸化法对于机械加工乳化液的配制，通常选用阴离子类表面活性剂，配制的废乳化液一般为水包油型（o/w型），油滴表面往往覆盖一层带有负电荷的双电层，当酸溶于水时会产生质子中和该双电层，从而减少了油滴表面的电荷，破坏其稳定性，并促使其产生凝聚作用形成油层，达到破乳的目的15。另外，废乳化液通常呈弱碱性，通过调节废水的ph 值至34，可使废乳化液中存在于油水界面上的高碳脂肪酸或高碳脂肪醇脂类的表面活性剂与酸生成不溶于水的脂肪酸或脂肪醇类，从而达到破乳的目的。酸化法的优点是分离出的油质较好，成本低廉，方法简单，出水水质也较好。王浪等15采用投加硝(hno3)对废乳化液进行处理，在原水cod为290000mg/l，ph为8左右的情况下，调节ph=3，单独投加hno3，投加量为6ml/l时，cod的去除率可达97.80%，且乳油体积较小，处理效果良好。(2)絮凝法絮凝法是采取投加混凝剂来破坏乳化液的稳定性。由于乳化液中的胶体相互聚集，形成絮凝体，絮凝体在重力或浮力的作用下沉降或上升，与水分离，达到破乳的目的。絮凝法是目前国内外普遍用来提高水质处理效率的一种既经济又简便的水质处理方法。倪伟敏等16采用投加聚合硫酸铁（pfs）和聚合氯化铝（pac）处理废乳化液，结果表明，在进水cod为700035000mg/l的情况下，pfs投加量为0.460.56mg/l，pac 投加量为1.53.5mg/l 时，cod 去除率可达94%以上，处理效果较好。田禹等17依托实际废水处理工程，采用石灰+ 聚丙烯酰胺（pam）的破乳剂组合对高浓度、酸性乳化液进行处理，在原水cod 平均浓度为32424mg/l，浊度为3500ntu 的情况下，投加石灰40g/l，pam10ml/l 后，乳化液浊度去除率达到98%，cod 去除率达到34%。(3)聚沉法聚沉法也称盐析法，是指向乳化液中投加无机盐类的电解质，电解质可以很快离解成正、负离子，使油珠扩散层中阳离子由于排斥作用被赶到吸附层，压缩油水界面的双电层，同时减少了电荷，导致双电层被破坏，油珠脱稳，油珠间吸引力得到恢复而相互聚集，达到破乳目的。涂湘激等18采用聚沉法对高浓度超稳定废乳化液进行处理，在原水cod 平均浓度为107662.3mg/l，石油类为10950 mg/l的情况下，cod 最大去除率为70%，石油类最大去除率为93.5%。田禹等19依托实际废水处理工程，采用投加氯化钙（cacl2）处理高浓度含油乳化液，其原水cod平均浓度为30000mg/l，浊度为4000ntu，在40、cacl2投量为8g/l、反应时间为10min的条件下处理效果最佳，浊度去除率可达91%，cod去除率为30%。(4)高级氧化法高级氧化法是指利用强氧化剂如o3、cl2、h2o2、kmno4、fenton试剂等氧化分解含油废乳化液中的油和乳化剂等污染物质，达到净化污水的一种方法。在废乳化液处理工艺中，应用最为看好的是fenton及其组合处理工艺。fenton试剂是fe2+和h2o2的混合物，h2o2 在fe2+的催化作用下离解出强氧化性的羟基自由基(oh)，可氧化降解废乳化液中的有机物，形成co2、h2o等无机物质，从而达到降解废水的目的。李春程等20采用微电解fenton 法处理含油废乳化液，其原水cod 浓度为72160mg/l，在最佳运行条件(ph=3.5，h2o2投加量为30ml，铁屑投加量为45g，fe/c为3.0， 反应时间为30min)下，cod 去除率高达97.61%，处理效果较好。王浪等15采用破乳+fenton 试剂法对机械厂磨床车间含油废乳化液进行处理（原水cod 浓度为290000mg/l，bod5浓度为28000mg/l，ph在8 左右），经投加适量的破乳剂处理后，再向废乳化液中投入最佳量的fenton 试剂（双氧水投加量为100ml/l，fe2+ 投加量为1000mg/l）氧化处理，最终出水cod 浓度为684mg/l，总去除率达99.76%；并且可生化性大大提高，bod5/cod从0.094 提高到0.47，可与生活污水混合后继续处理。(4)电解絮凝气浮法电解絮凝气浮法包括电絮凝和电气浮。电絮凝是利用溶解性电极电解废乳化液，由于在电场作用下，从溶解性阳极可溶解出金属离子（常用al、fe 作阳极），这种金属离子通常能发生水解作用，生成具有絮凝作用的氢氧化物，通过吸附、凝聚、沉降除去废乳化液中的乳化油或溶解油，以达到除油的目的。电气浮是利用阴阳极产生的微小气泡在上升过程中可作为浮选的载体，使废乳化液中油珠上浮与水分离。电气浮的阳极通常采用不溶性阳极（如石墨、不锈钢等），其工作原理为：在外加电场的作用下，溶液中阳离子（如h+）移向阴极，产生氢气，阴离子（如oh-）移向阳极，产生氧气。方淑颖21进行了电解法处理废乳化液的试验研究，采用石墨电极和铁电极的混合电极，间隔布置（极板间距为1518mm），具有电气浮和电絮凝双重功效。在最佳工艺条件（电流密度为1.0a/dm2，ph=7，nacl 投加量为15g/l）下，电解15min后，可使废乳化液中cod的去除率最高可达95.3%，乳化油的去除率可达97.6%。(5)生物化学法利用微生物的代谢作用，使废乳化液中的有机物作为营养物质被吸收、转化，其余部分被生物氧化分解成简单的无机或有机物质，如co2、n2、ch4 等，从而使废水得到净化。朱靖22等采用sbr作为废乳化液处理工艺的主体单元，进一步处理混凝气浮处理的出水，根据工程实践运行表明，处理后出水水质可满足污水综合排放标准（gb8978-2008）二级标准。w. scholz和 w.fuchs23采用mbr作为处理含油废水的主体工艺，处理后的出水可达到排放标准。1.4 设计任务1.4.1 本毕业设计课题的目的和要求（1）课题：机械工业生产废水处理工艺设计（2）本设计的目的是让学生对机械加工行业的工艺流程、污染物产生情况、常用的污水处理工艺进行初步的了解，同时培养学生独立研究分析问题能力，进一步提高污水处理工程的工艺选择、参数计算、工程制图的专业水平，同时训练学生综合应用所学专业知识、查阅分析文献资料、独立设计污水处理工程的能力。了解和掌握污水处理工程设计的基本程序，学会工艺确定的原则和方法，掌握构筑物设计计算方法、设计说明书编制、图纸绘制方法等。要求学生树立正确的指导思想及严谨的科学态度，按学校毕业设计要求完成毕业设计，掌握机械生产加工行业的生产工艺流程、废水中污染物产生情况、常用的机械生产加工废水处理工艺。1.4.2 本毕业设计课题的技术要求与数据（1）设计水量：250m3/h（2）设计进水水质：该水为机械工业生产废水，主要污染物有油类、codcr等。codcr=50000mg/l，石油类为1000mg/l，bod5=150mg/l，ss=400mg/l，ph=6-9，温度为50。（3）出水水质：codcr300mg/l，石油类8 mg/l，bod530mg/l,ss40mg/l，ph=6-9。2 设计原理2.1 工艺流程的选择2.1.1 方案设计原则1.积极采用新技术、新设备，使技术改革后运行更可靠、更稳定、维修更方便，服务年限更长。2.做到占地面积少，投资少，运行费用低。3.自动化程度高，劳动强度低，操作方便。4.处理过程不产生二次污染，出水达到国家排放标准。2.1.2 方案概述及流程（方案一）混凝气浮+生物接触氧化法处理机械工业生产废水接触氧化法是一种浸没型生物膜法，实际上是生物滤池和曝气池的综合体。生物接触氧化法又称浸没曝气式生物滤池。生物接触氧化法的处理构筑物是生物接触氧化池。氧化池内存在滤料，这些填料淹没在废水中，水中的有机物被微生物吸附、氧化分解和转化为新的生物膜。和其他生物膜一样，该法的生物膜也经历挂膜、生长、增厚、脱落等更替过程。一部分生物膜脱落后变成活性污泥，在循环流动过程中，吸附和氧化分解废水中的有机物，多余的脱落生物膜随水流到二次沉淀池中除去，达到净化废水的目的23。其工艺流程如图2.1废水压滤机接触氧化池隔油池储 槽格栅调节池气浮池剩余污泥药剂药剂污泥储池沉淀池污泥回流废渣外运达标排放图2.1 生物接触氧化法处理机械工业生产废水工艺流程图（方案二）：隔油+气浮+过滤+吸附工艺处理机械工业生产废水吸附是一种物质附着在另一种物质表面上的过程。它可以发生在气液、气固、液固两相之间。吸附法是利用吸附剂的多孔性和大的比表积，将废水中的溶解油和其他溶解性有机物吸附表面，从而达到油水分离的目的。常见的吸附剂是活性炭，其对油的吸附容量为3080mg/g。其工艺流程如图2.2污泥池浮油收集机油水分离机附塔污泥干化池调节隔油池机械过滤池活性炭吸附塔集水池气浮处理设备机械格栅废水回用栅渣外运浮油污泥浮渣油回收污泥焚烧排至集水池废水回至调节隔油池滤液pac pam图2.2 吸附法处理机械工业生产废水工艺流程图2.1.3 两工艺方案的工艺特点比较混凝气浮+生物接触氧化法和隔油+气浮+过滤+吸附工艺都是处理机械工业生产废水常用的方法。两种方法各有优缺点。两种工艺的优缺点见表2.1表2.1 两方案工艺特点比较工艺方案优点缺点生物接触氧化法1.有较高的容积负荷，净化效果好2.操作简单，运行稳定，易于维护管理，污泥生成量少。3.不但可去除有机物，还可脱氮、除磷，可作为三级处理技术1.滤料间水流缓慢，接触时间长2.水力冲刷力小，生物膜只能自行脱落3.剩余污泥往往恶化处理水质，动力费高吸附法1.净化效率高，操作简单，2.对工业废水中的有毒有害物质、不易被微生物降解的污染物有很好的处理效果。3吸附的物质通过脱附可回收再利用1. 由于活性炭的吸附容量限，成本较高，再生困难，所以一般只用于废乳化液的深度净化处理2.容易造成填料堵塞，设备稳定性较差。2.2 工艺方案确定两个处理工艺的前几个处理方法都相同，就是在最后深度处理时所选用的工艺不同。综合上述方案的技术及经济的比较情况，可以看出方案一与方案二各有自己的优势与不足，都能达到处理要求。从达标要求、流程简洁、易于实现自动化控制、经济性等方面来考虑，生物接触氧化工艺优于使用吸附法，因而推荐选用混凝气浮+生物接触氧化法来处理机械工业生产废水。3 设计计算3.1 格栅的设计3.1.1 设计说明(1)设计概述格栅是由一组（或几组）平行的金属栅条或者筛网制成，安装在污水渠道、泵房集水井的进口处或者污水处理厂的端部，用以截流悬浮物或漂浮物。按形状分为平面格栅和曲面格栅。本设计中选用中格栅、平面格栅、人工清渣。从运行角度看，格栅应能利用格栅前后水位差自动工作，且格栅的提升高度不宜大于5.0m24。格栅设计要点：格栅的栅条间隙应根据水泵允许通过污物的能力来确定。污水处理系统设计中，设两道格栅，一般在泵前设一道中格栅，在泵房后设一道细格栅，同时格栅栅条间隙应符合：人工清除的为2540mm；机械清除的为1625mm；最大间隙40mm。栅渣量在无当地运行资料时，可参考如下数据：格栅间隙1625mm，栅渣截留量为0.100.05m3/103m3污水；格栅间隙3050mm，栅渣截留量0.030.01m3/103m3污水。截留量即每1000m3污水截留栅渣量，栅渣的含水率为80%，密度约为960kg/m3。每日栅渣量大于0.2m3时，一般采用机械清渣，同时机械格栅不宜少于2台，并一台备用。格栅前，水流速度一般为0.40.6m/s，过栅流速一般为0.61.0m/s，格栅倾角一般为4570，而机械除渣格栅一般为6070，特殊类型的可达90。通过格栅的水头损失一般采用0.080.15m。放置格栅的深度超过7m，宜选用钢丝绳型格栅机，深度在2m或2m以下宜采用弧格栅，中等深度宜采用链式除污机。单台格栅机工作宽度一般不大于3.0m，超过时可采用多台。栅条的高度一般按正常高水位决定，栅条的高度应比正常高水位高出1.0m以上。格栅间必须设置工作台，台面高出栅前最高设计水位0.5m。工作台两侧过道宽度应小于0.7m，工作台正面过道宽度不应小于1.21.5m.(2)设计参数： 设计流量q=250m3/d=0.069m3/s栅前流速 v1=0.7m/s 过栅流速 v2=0.8m/s渐宽部分展开角度 1=20 栅条宽度 s=0.01m栅条间隙 d=0.016m 栅前部分长度 0.5m格栅倾角 =60 单位栅渣量 w1=0.05m3/103m3hhh1h1h2h2h1/tgal1l212b1b1 格栅的示意图如图3.1所示图3.1 格栅示意图3.1.2 格栅设计计算(1)确定格栅前水深 根据最优水力断面公式 q1=b12v12 (3-1)栅前槽宽 b1=2q1v1=20.0690.6=0.48(m) 则栅前水深 h=b12=0.482=0.24(m)(2)格栅间隙数n=q1sindhv2 (3-2)=0.069sin600.0160.240.8=20.9(个) （取n=21）式中 ：q1最大设计水量，m3/s； 格栅的安装倾角； d格栅间隙，m； h栅前水深，m； v2过栅流速，m/s。(3)格栅的建筑宽度 b=sn-1dn (3-3) =0.01(21-1)+0.01621=0.536(m) 式中：d格栅间隙，m； s栅条宽度，m； n格栅的间隙数。(4)进水渠道渐宽部分长度 l1=b-b12tg (3-4)=0.536-0.472tg20=0.1(m)式中：b1 进水渠道宽度，m； b格栅的建筑宽度，m；进水渠道渐宽部分的展开角度，一般取20。(5)栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度 l2=l12=0.12=0.5(m) (3-5)式中：l2格栅槽与出水渠道连接处的渐窄部位长度，一般l2=0.5l1； l1 进水渠道渐宽部位的长度，m。(6)通过格栅的水头损失采用格栅栅条断面为矩形，取k=3。 h1=kh0=kv222gsin=sd43v222gsin (3-6) =32.420.010.016430.8229.8sin60=0.1(m)式中：计算水头损失，m； 污水流经格栅的速度，m/s； 阻力系数，其值与格栅栅条的断面几何形状有关； 格栅的放置倾角； 重力加速度，m/s2 k截污后水头损失增大倍数，一般取3； 栅条的断面形状系数 s栅条宽度，m； d格栅间隙，m；(7)栅后槽总高度取栅前渠道超高h2=0.3m， h=h+h1+h2=0.24+0.1+0.3=0.64 (3-7)式中：h 栅前水深，m； h1格栅的水头损失，m；h2格栅前渠道超高，一般h2=0.3m。(8)栅槽总建筑长度 l=l1+l2+1.0+0.5+ htan (3-8) =0.1+0.05+1.0+0.5+0.64tan60=2.02(m)式中：l1进水渠道宽度，m；l2格栅槽与出水渠道连接处的渐窄部位长度，一般l2=0.5l1； 格栅前的渠道高度，m； 格栅的安装倾角。(9)每日栅渣量取w1=0.03m3栅渣/103m3废水 w=q1w1864001000kz (3-9)=0.0690.038640010001.45=0.12m3d式中： w1栅渣量，m3 /103m3废水； kz污水流量总变化系数。因为栅渣量小于0.2m3/d，人工除渣就行。3.2 污水提升泵房的设计3.2.1 设计说明(1)泵房的设计依据如下所示：水泵的选择应根据水量、水质和所需扬程等因素确定，一般应符合一下要求； 水泵宜选同一型号。当水量变化大时，应考虑水泵大小搭配，但型号不宜过多，或采用可调速电动机；泵房内工作泵不宜少于2台。污水泵房内的备用泵台数应根据地区重要性、泵房特殊性、工作泵型号和台数等因素来确定，但不得少于1台。雨水泵房一般不设备用泵；应采取节约能好措施；水泵吸水管及出水管的流速，应符合以下要求： a.吸水管流速为0.71.5m/s； b.出水压力管流速为0.82.5m/s。3.2.2 设计计算(1)污水经提升后进入隔油池，气浮池，然后自流通过生物接触氧化池。设计流量qmax=250m3h 。(2)污水提升前水位为，污水总提升扬程为：1.8+4.93+3.259.98m。选4pwl污水泵3台，另备用1台，单台泵提升能力72120m3/h，扬程1210.5m，电动机功率7.5kw，转速960r/min，外形尺寸1000mmmm。污水提升泵房占地面积为20.015.0=300.0(m2)。(3)集水池容积：按一台泵最大流量时5min出流量设计，则集水池的体积： v=250605=20.8m3 (3-10) 面积：取有效水深h为2m，则面积 f=vh=20，82=10.4m2 (3-11) 集水池长度取5m，则宽取b=fl=10。45=2.2m (3-12) 保护水深为1.0m 则实际池深为3.0m3.3 隔油池设计3.3.1 设计说明 (1)设计概述隔油池的作用是利用自然浮上法分离、去除含油废水中可浮性油类物质的构筑物。目前常用的隔油池有平流式隔油池和斜板式隔油池两类。这里选用平流式隔油池。废水由进水管流入配水槽后，通过布水隔墙上的孔墙上的孔洞或窄缝从挡油板的下方进入池内。在流经隔油池的过程中，由于流速降低，相对密度小于1而粒径较大的可浮油粒在浮力作用下便浮到水面，并聚集在池表面，通过设在池表面的刮油机和集油管收集起来，相对密度大于1的油粒则随时悬浮物下沉池底25。(2)设计参数： 每格宽度：b=5m 工作水深：h2=1.5m 停留时间：t=1.8h 水平流速：v=3mm/s池底坡：i=0 池壁超高：h1=0.4m 3.3.2 设计计算隔油池示意图如图3.2图3.2 隔油池示意图(1)油粒的上浮速度油粒的上浮速度可用修正后的斯托克斯公式 v0=g181-0d02 (3-13)式中：v0-油粒的上浮速度，m/s 1和0-分别为水和油粒的密度，g/cm3 d0-油粒的直径，m -水的动力粘度，pas -考虑水中悬浮固体对油粒的吸附而引入的修正系数，一般可按水中ss浓度的高低取0.90.95 v0=0.95981180.00980.0098-0.920.012=0.04cm/s(2)隔油池的表面积 a=aqv0 (3-14)式中：q-废水设计流量，m3/h v0-油粒上浮速度，m/h a-与池容积利用率和水流紊动状况有关的修正系数，按水速v与上浮速度v0之间的比查表，这里取1.44 a=1.44250m3/h0.04cm/s3600100=250m2(3)隔油池的水流横断面面积 a0=qv=250m3/h3mm/s36001000=23.15m2 (3-15)式中 ：a0隔油池的水流横断面面积q隔油池的废水设计流量,m3/h废水在隔油池中的水平流速,mm/s(4)总有效容积：w = qt = 250m3/h1.8h=450( m3) (3-16)式中：w隔油池的总容积，m3q隔油池的废水设计流量，m3/ht废水在隔油池内的设计停留时间，一般采用1.52.0h(5)隔油池格间数n为： n=a0bh=23.154.51.5=3.4 取4 (3-17)(6)隔油池的有效长度l： l=3.6vt (3-18) =3.631.8=19.4(m) (7)隔油池的有效水深h2 h2=a0nb (3-19) 式中：a0隔油池的水流横断面面积，m2 n-隔油池隔间数 b-隔油池每格宽，m h2=23.1544.5=1.29m有效水深一般大于1.5m所以这里取1.5(8)隔油池总高度h 设采用池壁超高h1=0.4m,设采用机械刮泥，池底坡i=0 h=h1h2 (3-20) =0.41.5=1.9m (9)出水含油浓度 取平流式隔油池的一般除油效率为e=70% c=c01-e (3-21)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 c=10001-70%=300mg/l3.4 气浮池设计3.4.1 设计说明(1)设计概述气浮法是一种有效的固液和液液分离法。气浮法是通过空气鼓入水中产生的微小气泡与水中的悬浮物粘附在一起，形成水气颗粒三相混合体系，靠气泡的浮力一起上浮到水面而实现固液和液液分离的操作，在进行浮选操作时，有时还需随水质不同同时加入相应的浮选剂或混凝剂23。气浮设备是一类在水中通入或产生大量的微细气泡，使空气以高度分散的微小气泡形式附着在悬浮物颗粒上，造成密度小于水的状态，利用浮力原理使其浮在水面，从而实现固-液分离的水处理设备。气浮方式可分为散气气浮、溶气气浮（包括真空气浮法）与电解气浮法。加压溶气气浮设备主要有空气饱和设备、空气释放及与废水相混合的设备、固-液或液-液分离设备三部分组成26。根据原水中所含悬浮物的种类、性质、处理效率，可分为全部加压溶气气浮、部分加压溶气气浮和回流加压溶气气浮三种。目前加压力溶气气浮法应用最广，与其它气浮设备相比，具有以下特点：在加压条件下，空气溶解度大，供气浮用的气泡数量多，能够确保气浮效果；溶入的气体经骤然减压释放，产生的气泡不仅微细、粒度均匀、密集度大，而且上浮稳定，对液体扰动小，因此特别适用于对疏松絮凝体、细小颗粒的固液分离；工艺过程及设备比较简单，便于管理、维护；特别是部分回流式，处理效果显著、稳定，并能较大地节约能耗。气浮池的示意图如图3.3所示(2)设计要点根据试验选定的混凝剂及其投加量和完成絮凝的时间及难易程度，确定反应形式和反应时间，一般较沉淀反应时间短，取510min为宜。应充分研究探讨待处理水的水质，在有条件的情况下，应进行小水型试验或模型试验，并根据试验结果选择适当的溶气压力及回流比（指溶液气水量与待处理水量的比值）。通常溶气压力取0.20.4mpa，回流比取5%25%。应根据对处理水质的要求，确定气浮池的池型。反应池宜与气浮池合建。为避免打破絮体，应注意水流的衔接。进入气浮池接触室的流速宜控制在0.1m/s以下。气浮分离室需根据带气絮体上浮分离的难易程度选择水流（向下）流速，一般取1.53.0mm/s，即分离室的表面负荷率取5.410.8m3/(m2h)。气浮池的有效水深一般取2.02.5m,池中水流停留时间一般为1020min。气浮池的长宽比无严格要求，一般以单格宽度不超过10m,长度不超过15m为宜。气浮池集水应力求均匀，一般采用穿孔集水管，集水管的最大流速宜控制在0.5m/s左右。lh图3.3 气浮池示意图接触室必须为气泡与絮体提供良好的接触条件，其宽度还应考虑易于安装和检修的要求。水流上升速度一般取1020mm/s，水流在室内的停留时间不宜小于60s。接触室内的溶气释放器应根据确定的回流量、溶气压力及各种型号释放器的作用范围选定。压力溶气罐一般采用阶梯环作填料，通常填料层高度取11.5m。这时罐直径一般根据过水截面负荷率选取100200m3/(m2h)，罐高为2.53.0m。罐内水深0.81.0m。浮渣一般采用刮渣机定期排除。集渣槽可设置在池的一端、两端或径向。刮渣机的行车速度宜控制在5m/min以内。本设计采用平流式气浮池，溶气方式为压力溶气。3.4.2 设计计算(1)溶气水量qr即qr=576m3d=24m3h(2)实际供气量度qa溶气压力取消200400kpa,按300kpa计算，溶气效率取0.7。kt取20时空气的溶解系数2.4310-2.qa=qrktp=242.4310-23000.7=249.9lh (3-22)(3)空压机额定供气量qa 安全与空压机效率系数取胜1.4 qa=1.4249.9=349.86lh=5.831lmin (3-23)(4)溶气罐溶气时间取5min，则溶气罐有效容积 lc=acbc=2.452.5=0.98m (3-24)设计溶液气罐2个，并联运行，则单罐容积为1.0m3,溶气罐有效高度取1.5m,则直径d为 d=1.041.53.14=0.92m (3-25)(5)贮气罐 为避免空气压缩机频繁启动，应设置贮气罐，取贮气罐有效容积为0.8m3,可调压力倍数为2。共设两组，并联运行。(6)接触室表面积ac 取vc=15mm/s ac=240+2415360010-3=4.89m2 (3-26)两座并联运行，则单座接触室面积ac=2.45m2。(7)分离室表面积as 取vs=1.8mm/s as=240+241.8360010-3=40.7m2 (3-27)两座并联运行，则单座分离室表面积 as=20.4m2 (8)气浮池平面尺寸分离室宽度bs取3.0m,慢分离室长 ls=asbs=20.43.0=6.8m (3-28)接触室宽度bc取3.0m,则接触室长 lc=acbc=2.453.0=0.82m (3-29)单座气浮池平面尺寸为长宽=7.623.0m(9)有效水深取2.5m，空压机额定供气量5.054l/min。根据溶气罐的工作压力和贮气罐的可调压力倍数，要求空压机的工作压力为400800kpa。选zw-0.015/7型，供气量15l/min,排气压力700kpa。3.5 调节池设计3.5.1 设计说明(1)设计概述工业废水与城市废水的水质、水量都随时间不断变化，流量和浓度的不均匀往往给处理设备带来不少困难，或者使其无法保持在最优的工艺条件下运行。为了改善废水处理设备的工作条件，在许多情况下需要对水量进行调节，水质进行均和。调节池的目的是给处理设备创造良好的工作条件，使其处于最优的稳定运行状态，同时还能减小设备容积，降低成本 27。调节池可设于泵前或泵后。当进水管埋得较浅而废水量又不大时，与泵站吸水井合建较为经济，否则，应单独建造于泵后。建于泵站前时泵站容量较小。废水自流进入调节池时，进水管应等于或高于最高水位。为了保证均匀，可采用水泵抽吸或浮子排水方式。(2)设计参数：设计周期t=8.0h调节池有效容积v=qt=2508=2000m3调节池有效水深h=3.5m3.5.2 设计计算调节池表面积 a ta=24s0lsmx (3-30) =2412000.445000=3.6h设计调节池长宽分别为24m,则调节池实际有效水深为3.3m，设计超高0.6m，保护水深0.5m，则调节池深度为4.4m 。3.6 鼓风机房的设计 砂水分离后，通入汽水混合液洗砂,气和水分别冲洗或联合冲洗。气和水的冲洗强度均为,则用气量为。洗砂用压缩空气与曝气沉砂池，均来自鼓风机房。鼓风机总供气量为。选用d36型罗茨鼓风机三台，二用一备，单台。鼓风机房占地（9.04.0）m2。3.7 配水井的设计3.7.1 设计说明(1)配水方式绝大多数配水设施采用水力配水，不仅构造简单，操作也很方便，无需人员操作即可自动均匀配水。常见的水力配水设施有对称式、堰式和非对称式。对称式配水为构筑物个数为双数的配水方式，连接管线可以是明渠或暗管。其特点是管线完全对称（包括管径和长度），从而水头损失相等。此配水方式的构造和运行操作均较简单。缺点是占地大、管线长，而且构筑物不能过多，否则会使造价增加较多。堰式配水是污水处理厂常用的配水设施。进水从配水井底中心进入，经等宽度堰流入各个水斗在流向各构筑物。这种配水井是利用等宽度堰上水投相等，过水流量就像等原理来进行配水。堰可以是薄壁或厚壁的平顶堰。其特点是配水均匀不受通向构筑物灌渠状况的影响，即使是长短不同或局部损失不同也能做到配水均匀，因而可不受构筑物平面位置的影响，可以对称布置也可以不对称布置。这种配水井的优点配水均匀误差小，缺点是水头损失较大。非对称配水的特点是在进口处造成一个较大的局部损失（如孔口）入流等，让局部损失远大于沿程损失，从而实现均匀配水。