水污染控制工程课程论文毛纺废水的工程设计.doc

文献综述21概述51.1设计依据及设计任务51.2设计水量51.3处理程度61.4去除率61.5工艺流程的确定62污水处理系统的设计计算72.1进水格栅间的设计72.2调节池的设计92.3集水井与污水提升泵的设计112.4水解酸化池的设计112.5配水井的设计122.6生物接触氧化池的设计132.7沉淀池的设计143污泥处理系统设计计算163.1污泥浓缩脱水163.2污泥脱水174高程设计计算175工程建设费用21毛纺废水的工程设计宋官勇西南大学资源环境学院，重庆400715摘要：说明了毛纺废水的严重污染，对毛纺废水的工艺进行了简单的选择。在此基础上，进行了采用生物接触氧化工艺的工程设计。 关键词：毛纺废水；工程设计文献综述污水处理工程设计是一个综合性极强的系统工程, 涉及的学科多, 相关部门多, 其中任何一个环节不合理都会给工程设计带来影响和造成不同程度的损失1。污水处理工程主要考虑一下两个方面：1、处理规模：工艺设计和污水的流量有着密切的关系，小流量和大流量的工艺有着显著的差别。2、污水处理工程的进出水水质：工业排水受国家标准和行业标准的控制，有行业标准的优先执行行业标准，有地方标准的优先执行地方标准。目前世界上使用最多的是活性污泥法,其中又有不同的模式,如传统活性污泥法、阶段曝气法、曝气沉淀池、A B 法、A O 法等。当然,也有采用其它方法的如:生物膜法、物理化学法以及自然处理法、生物接触氧化法等。总的来说一个有五种比较成熟的处理方法，活性污泥法、生物膜法、氧化塘、序批式曝气法（SBR法）和下水道内部处理2。每种处理工艺方法均有其各自的特点及适应范围,应根据当地的各种不同条件和要求选择处理形式。毛纺废水是毛纺加工过程中染色工艺之后形成的一种较难处理的工业废水，由于其色度深，COD高等特点以及废水中的有机组分大多以芳烃及杂环化合物为母体，并带有显色基团(如-N=N-、-N=O)及极性基团(如-SO3Na、-OH、-NH2)3若直接排放将对周围水体造成严重污染。毛纺废水所用染料均是水溶性的，所以采用物理化学.混凝法去除效果也并不好，其中成分复杂，难降解物质多，可生化性差，对微生物具有明显的毒害作用，一般的生化物化处理工艺也难以处理达标。在毛纺废水进行预处理之后，只是把废水中的悬浮物和浮石渣除去，并调节了水温、水质、水量为以后的处理创造了更好的条件。但要达到废水的排放标准还需要进行深度处理，进一步除去印染废水中的有机物、色度及COD。深度处理的方法有物理化学法、化学法和生物法。1、 物理化学法1) 吸附法。吸附法是依靠吸附剂的吸附作用来脱除染料分子，处理后出水水质好，无二次污染。2) 膜分离法。膜分离技术是近几十年发展起来的新技术，它是利用特殊制造的多孔材料的拦截能力，主要以浓度梯度、电势梯度及压力梯度作为推动力，通过膜对混合物中各组分选择渗透作用的差异进行分离、提纯的富集方法。2、化学法1) 化学氧化法。化学氧化法是目前研究比较成熟的方法。它是将染料分子的不饱和基团氧化断开，形成分子量较小的有机物或无机物，使染料失去发色能力。2) 电化学法。电化学处理技术是指在外加电场的作用下，在特定的电化学反应器内，通过一定的化学反应、电化学过程或物理过程，产生大量的自由基，利用自由基的强氧化性对废水中的污染物进行降解的过程。3) 絮凝法。絮凝法是以胶体化学为基础的去除水中污染物的方法。3、生物处理法生物处理法是利用微生物酶来氧化或还原染料分子，破坏其不饱和键及发色基团。微生物处理法有好氧法和厌氧法。根据具体需要，本工程需采用效率较高的人工净化。主要包括活性污泥法与生物膜法。其中活性污泥法采用较为普遍，是目前国内外城市污水处理的主体工艺。传统活性污泥法净化已有较丰富的实践经验和技术资料，运行可靠，处理效果好，但是也存在能耗较多和费用高等特点，所以，许多国家都在为节省污水处理的能耗费用寻求新技术、新设备或对传统流程改革更新，在我国也有许多正在进行实验和已经开始采用，改革更新的活性污泥法流程和技术，如A-B两段曝气法、氧化沟、A/O脱氮工艺、A2/O同步脱氮除磷工艺、微孔曝气、纯氧曝气、深井曝气、分段曝气等都各自具有不同的优点。生物接触氧化法具有生物膜法的基本特点，但又与一般生物膜法不尽相同。一是供微生物栖附的填料全部浸在废水中，所以生物接触氧化池又称淹没式滤池。二是采用机械设备向废水中充氧，而不同于一般生物滤池靠自然通风供氧，相当于在曝气池中添加供微生物栖附的填料，也可称为曝气循环型滤池或接触曝气池。三是池内废水中还存在约 25的悬浮状态活性污泥，对废水也起净化作用。因此生物接触氧化法是一种具有活性污泥法特点的生物膜法，兼有生物膜法和活性污泥法的优点。生物接触氧化池内的生物膜由菌胶团、丝状菌、真菌、原生动物和后生动物组成。在活性污泥法中，丝状菌常常是影响正常生物净化作用的因素；而在生物接触氧化池中，丝状菌在填料空隙间呈立体结构，大大增加了生物相与废水的接触表面，同时因为丝状菌对多数有机物具有较强的氧化能力，对水质负荷变化有较大的适应性，所以是提高净化能力的有力因素。生物接触氧化工艺的优点：1) BOD5负荷高，MLSS量大，相对地效率较高，并且对负荷的急剧变动适应性强；2) 处理时间短。在处理水量相同的情况下，所需装置设备较小，因而占地面积小；3) 维护管理方便，无污泥回流，没有活性污泥法中所容易产生的污泥膨服；4) 易于培菌驯化，较长时期停运后，若再运转时生物膜恢复快；5) 适应于低浓度污水处理；6) 剩余污泥量少。缺点：1) 填料上的生物膜数量需视BOD负荷而异。BOD负荷高，则生物膜数量多；反之亦然。因此不能借助于运转条件的变化任意地调节生物量和装置的效能；2) 生物摸量随负荷增加而增加，负荷过高，则生物膜过厚，易于堵塞填料。所以，必须要有负荷界限和必要的防堵塞冲洗措施；3) 大量产生后生动物（如轮虫类等）。若生物膜瞬时大块地脱落，则易影响处理水水质；4) 组合状的接触填料会影晌均匀地曝气与搅拌。综上所述：在本次设计中采用生物接触氧化法。生物接触氧化( biocontact oxidation) 技术是一种在上世纪70年代被研究者们开发出来的污水处理技术。生物接触氧化工艺是一种集生物膜技术与活性污泥技术于一体的生物污水处理技术。因此其兼有两种技术的优缺点4。生物接触氧化法（biological contact oxidation process）是从生物膜法派生出来的一种废水生物处理法，即在生物接触氧化池内装填一定数量的填料，利用栖附在填料上的生物膜和充分供应的氧气,通过生物氧化作用，将废水中的有机物氧化分解，达到净化目的。1概述1.1设计依据及设计任务1.1.1设计题目毛纺废水处理工程工程设计1.1.2设计依据1、国家污水综合排放标准（GB8978-1996）2、地面水环境质量标准（GB3838-88）3、室外排水设计规范（GBJ14-87，97年修订版）4、城镇污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准（CJJ31-89）5、板框压滤机污水污泥脱水设计规范（CECS75：95）1.2设计水量Q=2000m3/d1.3处理程度满足国家二级排放标准。表1进出水质一览表BOD5(mg/L)CODCr(mg/L)SS(mg/L)PH色度进水出水35020750100250707 6950501.4去除率去除率公式为：式中：C0进水物质浓度；Ce出水物质浓度。(1)BOD5去除率：(2)CODcr去除率：；(3)SS去除率：；1.5工艺流程的确定本工艺设计流程图为：图1选定的工艺流程图2污水处理系统的设计计算2.1进水格栅间的设计本设计采用中细两种格栅，一道中格栅、一道细格栅。2.1.1粗格栅设栅前水深h=0.15m，过栅流速为，栅条间隙为b=0.025m，格栅倾角。1、栅条间隙数n为：2、格栅宽度：采用栅条规格为1050mm3、进水渠道渐宽部分长度：设进水渠宽4、出水渠道渐窄部分：5、水头损失：取则6、栅后槽中高度：取，则栅槽总长度：采用人工清渣。如附图1 。2.1.2细格栅设栅前水深h=0.15m，过栅流速为，栅条间隙为b=0.005m，格栅倾角。1、栅条间隙数n为：2、格栅宽度：采用栅条规格为1050mm3、进水渠道渐宽部分长度：设进水渠宽4、出水渠道渐窄部分：5、水头损失：取则6、栅后槽中高度：取，则栅槽总长度：采用人工清渣。如附图2。2.2调节池的设计本设计采用矩形调节池，两侧进水，中间出水，底部布有曝气穿孔管，既调节水量，又调节水质。采用停留时间算法，停留时间一般为68h，本设计采用6h。2.2.1调节池的设计计算1、调节池有效容积：2、调节池尺寸：采用矩形调节池，有效水深采用5m，则调节池的面积为：池宽B取8.0m，则池长L为：保护高，池总高：3、采用穿孔管空气搅拌，气水比为3.5：1空气量：空气总管D1取100mm，管内流速为：在1015m/s范围内，满足规范要求。空气支管D2，共设8根支管，每根支管的空气量q为：支管内的空气流速v2应在510m/s范围内，选v25m，则支管管径D2为：取D250mm，则v2为：穿孔管D3，每根支管连接两根穿孔管，则每根穿孔管的空气流量为：取D330mm，则v3为：4、孔眼计算：孔眼开于穿孔管底部与垂直中心线成45，并交错排列，孔眼间距b=100mm，孔径，穿孔管一般为4m，孔眼数m=74个，则孔眼流速为：5、管路阻力计算：沿程阻力，局部阻力布气孔阻力为h3：总需水头：安装水深4.5m。如附图3。2.3集水井与污水提升泵的设计本设计为节省投资及占地面积，污水提升泵选用潜污泵。主要设计参数：1、设计流量：Q=2000m3/d=0.0231m3/s2、集水井尺寸：LBH=6.53.23.5m3、集水井有效容积 V=10m3（单泵10min流量）4、污水提升泵 流量：Q=65m3/h扬程：H=15m功率：N=5.5KW台数：2台5、电动葫芦型号： MDI3-12D台数 1台集水井为地下式钢筋砼结构。水泵的工作由集水井中水位自动控制。2.4水解酸化池的设计水解池一般可采用矩形或圆形结构。对于圆形反应器，在同样的面积下其周长比正方形的少12%，但是圆形反应器的这一优点仅仅在采用单个池子时才成立。当建立两个或两个以上反应器时，矩形反应器可以采用公用壁。由于本设计采用一个水解酸化池，所以采用圆形水解酸化池。1、容积：采用停留时间算法，设计停留时间为2.5t2、直径：取有效水深4.0m，超高0.5m3、上升流速的核算：符合要求。4、反应器的布水系统：布水形式采用一管多孔的布水形式，一个进水点服务的最大面积为1m2。5、出水收集设备：水解池出水堰与沉淀池出水装置相同，即汇水槽上加设三角堰，出水槽的尺寸为：BH0.2m0.3m。如附图4。2.5配水井的设计本设计采用圆形溢流配水井。1、进水管径D1：,取D=200mm，则v0.92m/s，满足设计要求。2、矩形宽顶堰：进水从配水井底中心进入，经等宽度堰流入两个水斗，再由管道接入两座后续处理构筑物，每个后续处理构筑物的分配水量应为：堰上水头损失，因单个出水溢流堰的流量为：，一般大于100l/s采用矩形堰，小于100l/s采用三角堰，所以本设计采用三角堰（堰高h取0.3m）。矩形堰的流量：q三角堰流量，m3/sH堰上水头，mb堰宽，m，取堰宽b0.6mm0流量系数，通常采用0.3270.332则3、配水管管径D2：设D2150mm，q0.0115m3/s，则流速为：v=0.65m/s。4、配水漏斗上口口径：。如附图5。2.6生物接触氧化池的设计本设计采用一段式生物接触氧化池，共分两座，每座分为8格。每座氧化池均采用矩形结构，中间设有廊道，方便管道的布置。管道两侧各有4格氧化池。1、确定设计参数：污水量：Q=2000m3/d=83m3/h进水BOD5浓度:La=350mg/l出水BOD5浓度:Lt=20mg/lBOD5去除率：根据试验资料确定：a、填料容积负荷：b、有效接触时间：t=3hc、汽水比：2、生物接触氧化池计算：有效容积（填料容积）：氧化池总面积：设H=3m，分三层，每层高1m每格氧化池面积：分2座，每座8格每个氧化池尺寸：校核有效接触时间：氧化池总高度：污水在池内的实际停留时间：选用25mm蜂窝型玻璃钢填料，所需填料容积：采用多孔管鼓风曝气供氧，所需气量：每座所需空气量：每格氧化池所需空气量：曝气系统的计算见下表格。如附图6。2.7沉淀池的设计竖流沉淀池适用于水量较小，用地紧张的小型污水处理厂、处理站等。由于本设计的水量较小，用地较为紧张，符合竖流沉淀池的适用条件，所以采用竖流式沉淀池。1、中心管面积：设=0.03m/s，采用一个竖流式沉淀池，最大设计流量：2、中心管直径：取d0=1m。3、中心管喇叭口与反射板之间的缝隙高度：设=0.02m/s，m4、沉淀部分有效断面积：设表面负荷，则5、沉淀池直径：采用D=7m。6、沉淀池部分有效水深：设t=2h7、校核集水槽出水堰负荷，集水槽每米出水堰负荷为：，符合要求。8、污泥区计算：9、圆截锥部分容积：设圆截锥体下底直径0.4m，则10、沉淀池总高度：设超高及缓冲层各为0.3m如附图7。3污泥处理系统设计计算3.1污泥浓缩脱水本设计采用间歇式重力浓缩池一座。3.1.1污泥浓缩池的设计参数本设计采用重力浓缩池。水解酸化池产泥：1.83m3/d沉淀池产泥：7.2 m3/d污泥总产量：9.03 m3/d污泥固体负荷采用：2580浓缩后的污泥含水率：97污泥停留时间：10h有效水深：4m污泥室容积和排泥时间：8h3.1.2污泥浓缩池的设计计算1、污泥池的总面积：2、浓缩池直径：取D=2m。3、浓缩池工作部分的高度：，采用1m。4、浓缩池总高度：超高，缓冲均为0.3m污泥浓缩池采用。5、浓缩后污泥体积：3.2污泥脱水采用BAJZ15A/800-50型板框压滤机进行脱水，每天运行12次。如附图8。4高程设计计算地面标高0.000m，进厂污水管DN=300mm，标高-2.000m，出厂污水管DN=300mm，标高-5.000。以上两管标高均为管底标高。各构筑物内水头损失：格栅：0.10.25m竖流沉淀池：0.40.5m接触池：0.10.3m调节池：0.2m水解酸化池：0.3m全厂采用2种管径参数如下：1、污水管网沉淀池：L=5m沿程损失：局部损失：沉淀池出口：总损失：2、沉淀池：水面高程：池顶高程：池底高程：2、 沉淀池集水井：L=20m沿程损失：局部损失：沉淀池进口：集水井出口：总损失：4、集水井： 沉淀池内部损失：0.4m水面高程：池顶高程：池底高程：5、集水井氧化池：L=4.3m 集水井内部损失：0.1m沿程损失：局部损失：集水井进口： 氧化池出口：总损失：6、氧化池：水面高程：池顶高程：池底高程：7、氧化池配水井：L=3.8m氧化池内部损失：0.3m沿程损失：局部损失：氧化池进口：配水井出口：总损失：8、配水井：水面高程：池顶高程：池底高程：9、配水井水解酸化池：L=2.5m配水井内部损失：0.1m沿程损失：局部损失：配水井进口：水解池出口：总损失：10、水解酸化池：水面高程：池顶高程：池底高程：11、水解酸化池细格栅：L=2.24m水解池内部损失：0.3m沿程损失：局部损失：水解池进口：细格栅出口：总损失：12、细格栅：水面高程：池顶高程：池底高程：13、细格栅栅前水面高程：池顶高程：池底高程：14、进厂管粗格栅：进厂管：-2m格栅上游水位：-2m池底高程：池顶高程：栅后水面高程：池底高程：15、调节池：接口处水头损失：0.2m水面高程：池顶高程：池底高程：16、泵房集水池：水面高：-2.228m提升到细格栅前水面高：-1.3043m二者高差：0.924m1m5工程建设费用该处理工程的建设费用主要包括设备投资、土