水污染控制工程课程论文制药废水处理工艺设计.doc

1 目目 录录 1.1.文献综述文献综述3 1.11.1 制药废水的水质特征制药废水的水质特征.3 1.21.2 制药废水的处理方法制药废水的处理方法.3 1.31.3 制药废水的处理工艺及选择制药废水的处理工艺及选择.6 2.2.水质分析水质分析6 2.12.1 水质组成水质组成.6 2.22.2 进水水质进水水质.6 2.32.3 出水水质出水水质.7 2.42.4 处理效率处理效率.7 2.52.5 可生化降解性分析可生化降解性分析.7 3.3.方案选择方案选择7 3.13.1 方案选择原则方案选择原则.7 3.23.2 工艺比较分析工艺比较分析.8 3.33.3 工艺流程确定工艺流程确定.11 4.4.设计计算设计计算13 4.14.1 粗格栅粗格栅.13 4.24.2 细格栅细格栅.15 4.34.3 调节池调节池.17 4.44.4 涡流沉砂池涡流沉砂池.20 4.54.5 SBRSBR 反应池反应池22 4.64.6 接触池与加氯间接触池与加氯间.30 4.74.7 集泥井与污泥泵房集泥井与污泥泵房.33 4.84.8 污泥浓缩池污泥浓缩池.35 4.94.9 污泥脱水机房污泥脱水机房.38 5.5.平面布置和高程布置平面布置和高程布置39 5.15.1 构筑物及设备的重要设计参数构筑物及设备的重要设计参数.39 5.25.2 平面布置平面布置.40 5.35.3 高程布置高程布置.42 6.6.投资估算及效益分析投资估算及效益分析44 附图附图 1 1.46 附图附图 2 2.47 2 制药废水处理工艺设计制药废水处理工艺设计 摘要：摘要：本文结合制药废水的水质特征总结了制药废水现今常用的处理工艺，进 而根据本次设计的水量、水质参数，通过分析、比选，确定采用经典SBR工艺 进行污水处理，并对此工程的设计、计算进行了详细的说明，为绘制平面图、 高程图提供了依据。 关键词：关键词：制药废水、经典SBR、污水处理 The Design of Pharmaceutical Wastewater Treatment Process Abstract：This paper summarizes pharmaceutical wastewater treatment processes commonly used today according to the water quality. To combine with this design, and through the analysis, compare to elects, determining that it uses the Classical SBR craft to carry on the sewage treatment. This article explains the projects design particularly, which contains the design and calculation, and provides the basis to protract the plant district plan and the system elevation drawing . Key words：Pharmaceutical wastewater Classic SBR Sewage Treatment 3 1.1.文献综述文献综述 1.11.1 制药废水的水质特征制药废水的水质特征 制药工业废水主要包括抗生素生产废水、合成药物生产废水、中成药生产 废水以及各类制剂生产过程的洗涤水和冲洗废水四大类。其废水的特点是成分 复杂、有机物含量高、毒性大、色度深和含盐量高等，特别是生化性差且间歇 排放，属难处理的工业废水。随着我国医药工业的发展，制药废水已逐渐成为 重要的污染源之一，如何处理该类废水已成为当今环境保护的一个难题。 1.21.2 制药废水的处理方法制药废水的处理方法 制药废水的处理方法大致可归纳为以下几种:物化处理、化学处理、生化处 理以及多种方法的组合处理等，各种处理方法均具有各自的优势及不足。 1.2.11.2.1 物化处理物化处理 根据制药废水的水质特点，在其处理过程中需要采用物化处理作为生化处 理的预处理或后处理工序。目前应用的物化处理方法主要包括混凝、气浮、吸 附、氨吹脱、电解、离子交换和膜分离法等。 1.2.1.11.2.1.1 混凝法混凝法 该技术是目前国内外普遍采用的一种水质处理方法，它被广泛用于制药废 水预处理及后处理过程中，如硫酸铝和聚合硫酸铁等用于中药废水等。高效混 凝处理的关键在于恰当地选择和投加性能优良的混凝剂，近年来混凝剂的发展 方向是由低分子向聚合高分子发展，由成分功能单一型向复合型发展。 1.2.1.21.2.1.2 气浮法气浮法 气浮法通常包括充气气浮、溶气气浮、化学气浮和电解气浮等多种形式。 哈药总厂使用涡凹气浮装置对制药废水进行预处理，在适当药剂配合下，COD 的平均去除率在 15%左右。 1.2.1.31.2.1.3 吸附法吸附法 常用的吸附剂有活性炭、活性煤、腐殖酸类、吸附树脂等。武汉健民制药 厂采用煤灰吸附两级好氧生物处理工艺处理其废水。结果显示，吸附预处理 对废水的 COD 去除率达 41.1%，并提高了 BOD5/COD 值。 1.2.1.41.2.1.4 膜分离法膜分离法 膜技术包括反渗透、纳滤膜和纤维膜，可回收有用物质，减少有机物的排 放总量。 该技术的主要特点是设备简单、操作方便、无相变及化学变化、处理 效率高和节约能源等。 1.2.1.51.2.1.5 电解法电解法 该法处理废水具有高效、易操作等优点而得到人们的重视，同时电解法又 有很好的脱色效果。 1.2.21.2.2 化学处理化学处理 应用化学方法时，某些试剂的过量使用容易导致水体的二次污染，因此在 设计前应做好相关的实验研究工作。化学法包括铁炭法、化学氧化还原法、深 度氧化技术等。 1.2.2.11.2.2.1铁炭法铁炭法 4 工业运行表明以Fe-C作为废水的预处理步骤,其出水的可生化性可大大提高。 1.2.2.2Fenton1.2.2.2Fenton试剂处理法试剂处理法 亚铁盐和H2O2的组合称为Fenton试剂，它能有效去除传统废水处理技术无 法去除的难降解有机物。随着研究的深入，又把紫外光（UV）、草酸盐（C2O42- ）等引入Fenton试剂中，使其氧化能力大大加强。 1.2.2.31.2.2.3氧化法氧化法 该法能提高废水的可生化性，同时对COD有较好的去除率。结果显示，经臭 氧氧化的废水不仅BOD5/COD的比值有所提高，而且COD的去除率均为75%上。 1.2.2.41.2.2.4氧化技术氧化技术 又称高级氧化技术，它汇集了现代光、电、磁、材料等各相近学科的最新 研究成果，主要包括电化学氧化法、湿式氧化法、超临界水氧化法、光催化氧 化法和超声降解法等。其中紫外光催化氧化技术具有新颖、高效、对废水无选 择性等优点，尤其适合于不饱合烃的降解，且反应条件也比较温和，无二次污 染，具有很好的应用前景。与紫外线、热、压力等处理方法相比，超声波对有 机物的处理更直接，对设备的要求更低，作为一种新型的处理方法，正受到越 来越多的关注。 1.2.31.2.3生化处理生化处理 生化处理技术是目前制药废水广泛采用的处理技术，包括好氧生物法、厌 氧生物法、好氧-厌氧等组合方法。 1.2.3.11.2.3.1好氧生物处理好氧生物处理 由于制药废水大多是高浓度有机废水，进行好氧生物处理时一般需对原液 进行稀释，因此动力消耗大，且废水可生化性较差，很难直接生化处理后达标 排放，所以单独使用好氧处理的不多，一般需进行预处理。常用的好氧生物处 理方法包括活性污泥法、深井曝气法、吸附生物降解法(AB法)、接触氧化法、 序批式间歇活性污泥法(SBR法)、循环式活性污泥法(CASS法)等。 a.a.深井曝气法：深井曝气法：它是一种高速活性污泥系统，该法具有氧利用率高、占地 面积小、处理效果佳、投资少、运行费用低、不存在污泥膨胀、产泥量低等优 点。此外，其保温效果好，处理不受气候条件影响，可保证北方地区冬天废水 5 处理的效果。 b.ABb.AB法：法：AB法属超高负荷活性污泥法。AB工艺对BOD5、COD、SS、磷和氨氮 的去除率一般均高于常规活性污泥法。其突出的优点是A段负荷高，抗冲击负荷 能力强，对pH 和有毒物质具有较大的缓冲作用，特别适用于处理浓度较高、水 质水量变化较大的污水。 c.c.生物接触氧化法：生物接触氧化法：该技术集活性污泥和生物膜法的优势于一体，具有容 积负荷高、污泥产量少、抗冲击能力强、工艺运行稳定、管理方便等优点。很 多工程采用两段法，目的在于驯化不同阶段的优势菌种，充分发挥不同微生物 种群间的协同作用，提高生化效果和抗冲击能力。在工程中常以厌氧消化、酸 化作为预处理工序,采用接触氧化法处理制药废水。 d.SBRd.SBR 法：法：SBR 法具有耐冲击负荷强、污泥活性高、结构简单、无需回流、 操作灵活、占地少、投资省、运行稳定、基质去除率高、脱氮除磷效果好等优 点，适合处理水量水质波动大的废水。此外，反应池中投加PAC的SBR强化处理 工艺,可明显提高系统的去除效果。 1.2.3.21.2.3.2厌氧生物处理厌氧生物处理 目前国内外处理高浓度有机废水主要是以厌氧法为主，但经单独的厌氧方 法处理后出水COD仍较高，一般需要进行后处理(如好氧生物处理)。目前仍需加 强高效厌氧反应器的开发设计及进行深入的运行条件研究。在处理制药废水中 应用较成功的有上流式厌氧污泥床(UASB)、厌氧复合床(UBF)、厌氧折流板反应 (ABR)、水解法等。 a.UASBa.UASB法：法：UASB反应器具有厌氧消化效率高、结构简单、水力停留时间短、 无需另设污泥回流装置等优点。 b.UBFb.UBF法法：UBF具有反应液传质和分离效果好、生物量大和生物种类多、处 理效率高、运行稳定性强的特征，是实用高效的厌氧生物反应器。 c.c.水解酸化法：水解酸化法：水解池全称为水解升流式污泥床(HUSB),它是改进的UASB。 水解池较之全过程厌氧池有以下优点：不需密闭、搅拌，不设三相分离器，降 低了造价并利于维护；可将污水中的大分子、不易生物降解的有机物降解为小 分子、易生物降解的有机物，改善原水的可生化性；反应迅速、池子体积小， 基建投资少，并能减少污泥量。 6 1.2.3.31.2.3.3预处理预处理- -厌氧厌氧- -好氧及其他组合处理工艺好氧及其他组合处理工艺 由于单独的好氧处理或厌氧处理往往不能满足要求，而厌氧-好氧、水解酸 化-好氧等组合工艺在改善废水的可生化性、耐冲击性、投资成本、处理效果等 方面表现出了明显优于单一处理方法的性能，因而在工程实践中得到了广泛用。 此外，随着膜技术的不断发展，膜生物反应器(MBR)在制药废水处理中的应 用研究也逐渐深入。MBR综合了膜分离技术和生物处理的特点，具有容积负荷高、 抗冲击能力强、占地面积小、剩余污泥量少等优点。 1.31.3 制药废水的处理工艺及选择制药废水的处理工艺及选择 制药废水的水质特点使得多数制药废水单独采用生化法处理根本无法达标， 所以在生化处理前必须进行必要的预处理，一般应设调节池，调节水质水量和 pH，且根据实际情况采用某种物化或化学法作为预处理工序，以降低水中的 SS、盐度及部分COD，减少废水中的生物抑制性物质，并提高废水的可降解性， 以利于废水的后续生化处理。 预处理后的废水，可根据其水质特征选取某种厌氧和好氧工艺进行处理， 若出水要求较高，好氧处理工艺后还需继续进行后处理。具体工艺的选择应综 合考虑废水的性质、工艺的处理效果、基建投资及运行维护等因素，做到技术 可行、经济合理。因此，总的工艺路线为预处理-二级生化处理（厌氧、好氧） -(后处理)组合工艺。 2.2.水质分析水质分析 2.12.1 水质组成水质组成 制药废水可分为冲洗废水、提取废水和其他废水。其中冲洗废水和提取废 水含有未被利用的有机组分及染菌体，也含有一定的酸碱有机溶剂，需要处理 后排放，而其他废水主要为冷却水排放，一般污染物浓度不大，可以回用。 2.22.2 进水水质进水水质 进水水质参数如下： 7 项目 设计流量 m3/d CODcr mg/L BOD5 mg/L SS mg/L 参数 5000800500250 2.32.3 出水水质出水水质 出水拟达到国家污水综合排放标准（GB89781996）一级标准要求，具体 参数如下： 项目 CODcr mg/L BOD5 mg/L SS mg/L 参数 1002070 2.42.4 处理效率处理效率 根据进水出水水质参数计算拟达到的处理效率如下： 项目 CODcrBOD5SS 处理效率% 87.59672 2.52.5 可生化降解性分析可生化降解性分析 废水的可生化降解能力取决于BOD5/ CODcr的比值，BOD5是指在好氧条件下， 微生物分解有机物质所需要消耗的溶解氧量，而CODcr是指在酸性条件下，用强 氧化剂氧化水样中有机物和无机还原性物质所消耗的氧化剂的量，以氧的毫克 每升表示。由于BOD5采用微生物来降解有机物，而降解率仅为14.478.6%，而 CODcr采用的是强氧化剂，对大多数的有机物可以氧化到8595%，因此以重铬 酸钾作为强氧化剂来测定CODcr时，BOD5/ CODcr的比值小于1。根据资料介绍， 当废水BOD5/ CODcr0.3时，说明废水中有机物可生化降解。本次设计进水BOD5/ CODcr=0.625，因此可生化性比较好。 3.3.方案选择方案选择 3.13.1 方案选择原则方案选择原则 （1）废水处理设计和其他工程设计一样，应符合适用的要求，首先必须确 8 保污水处理后达到排放要求。考虑现实的经济和技术条件，以及当地的具体情 况（如施工条件）。在可能的基础上，选择的处理工艺流程、构（建）筑物形 式、主要设备设计标准和数据等。 （2）废水处理采用的各项设计参数必须可靠。设计时必须充分掌握和认真 研究各项自然条件，如水质水量资料、同类工程资料。按照工程的处理要求， 全面地分析各种因素，选择好各项设计数据，在设计中一定要遵守现行的设计 规范，保证必要的安全系数。对新工艺、新技术、新结构和新材料的采用积极 慎重的态度。 （3）废水处理设计必须符合经济的要求。 （4）废水处理设计应当力求技术合理。在经济合理的原则下，必须根据需 要，尽可能采用先进的工艺、机械和自控技术，但要确保安全可靠。 （5）废水处理设计必须注意近远期的结合，不宜分期建设的部分，如配水 井、泵房及加药间等，其土建部分应一次建成；在无远期规划的情况下，设计 时应为今后发展留有挖潜和扩建的条件。 （6）废水处理设计必须考虑安全运行的条件，如适当设置分流设施、超越 管线、甲烷气的安全储存等。 （7）废水处理设计在经济条件允许情况下，场内布局、构（建）筑物外观、 环境及卫生等可以适当注意美观和绿化。 3.23.2 工艺比较分析工艺比较分析 根据该设计的出水水质标准，并且BOD5/ CODcr0.3，所以制药废水可进行 生化处理。目前，可用于制药废水二级生化处理的方法有很多，而人工条件下 的处理法中，活性污泥法因其应用范围逐渐扩大、处理效果不断提高、工艺设 计和运行管理更加科学化而成为城市污水、有机工业废水的有效处理方法和污 水生物处理的主流方法。所以本设计选用活性污泥法进行处理。活性污泥法主 要工艺类型如下表： 工艺类型工艺类型优点优点缺点缺点适用范围适用范围 氧化沟法氧化沟法 1、设计灵活，结构 形式多样 1、占地面积大 2、电耗高，污水处 各种处理规模 9 2、对水温、水质、 水量的变动有较强的 适应性 3、污泥产率低，且 已达到稳定状态，勿 须进行污泥消化 4、运行得当可达到 脱磷除氮的效果。 理费用高。 普通曝气池普通曝气池污水处理效果好不能达到脱氮除磷各种处理规模 AB法法 1、出水水质稳定 2、能很好地适应水 质变化 3、可达到脱磷除氮 的效果。 若不能保证A段正常 运行，B段不能发挥 效应，处理效果易受 影响。 中小处理规模 AAO法法 1、出水水质稳定 2、冲击负荷强 3、脱氮除磷效果较 好。 1、占地面积大 2、运行管理较复杂 中大处理规模 SBR法法 1、出水水质好 2、运行方式灵活 3、具有很强的脱氮 除磷功能 4、运行管理简单， 全自化控制。 1、部分关键设备和 自控系统要求严格 2、设备闲置率较高。 中小处理规模 本设计设计流量为5000 m3/d ，属于中小型处理规模，且进水污染物值较 小，处理要求较低。鉴于以上的特点，并结合活性污泥法主要工艺类型表，对 于该设计，SBR法及氧化沟法为首先考虑的工艺方案。 这两种工艺都具有以下优点： （1）都属完全混合型，具有较高的耐冲击负荷的能力； 10 （2）一般不设初沉池，工艺简化，节省占地； （3）一般采用低负荷延时曝气方式运行，处理效果好，污泥好氧稳定，同时可 减少污泥产量（如果污泥出路可靠，也可适当提高负荷） 。 氧化沟目前常用的有卡鲁塞尔氧化沟、奥贝尔氧化沟、三沟及双沟等交替 式氧化沟等几种形式，其中以前两种更为常用。氧化沟的共同特点是污水在循 环水池中流动，曝气方式主要采用表曝方式（近年来，也有鼓风曝气方式的氧 化沟，也被称作氧化沟池型的普曝，结合了氧化沟及微孔曝气的优点） 。 SBR工艺包括传统SBR法、ICEAS工艺、DAT-IAT工艺、CAST工艺、UNITANK工 艺等不同方法。从严格意义上讲，交替式运行的氧化沟实际上也是SBR工艺的一 种。SBR法与氧化沟相比又具有以下优点： （1）反应池内存在DO、BOD5浓度梯度，有效控制活性污泥膨胀。 （2）工艺流程简单、造价低。主体设备只有一个序批式间歇反应器，无二沉池、 污泥回流系统，调节池、初沉池也可省略，布置紧凑、占地面积省。 （3）SBR池池深也不受限制，必要时可适当加深。 （4）工艺过程中的各工序可根据水质、水量进行调整，运行灵活。 （5）运行效果稳定，污水在理想的静止状态下沉淀，需要时间短、效率高，出 水水质好。 （6）氧化沟的曝气设备表曝机在运行时，溅起水花较大，对周围环境产生 不利影响。某些特殊情况下，对污水厂有很高的环保要求，反应池上部需要加 盖或增设上部建筑，以隔绝臭气，这样则会影响表曝的曝气效率。 （7）在北方严寒地区，冬季室外气温较低，氧化沟的表曝曝气方式也不适宜。 （8）SBR 法系统本身也适合于组合式构造方法，利于废水处理厂的扩建和改造。 综合上述各种因素，在该设计中采用 SBR 工艺。SBR 各类型特点见下表： 特点经典SBR ICEASCASSUNTANK 沉淀性能好，处 于理想沉淀状态 是不是不是不是 抑制污泥膨胀强弱（通过选择池弱（通过预反应弱 11 （选择性准则）改善）段改善） 处理难降解废水 效率高（生态多 样性） 强弱弱（通过预反应 段改善） 非常弱 除磷脱氮效果 （厌氧、缺氧和 好氧等） N、P N N、P 由于处于理想推 流状态，有机物 去除率高 是不是不是不是 不需二沉池和污 泥回流，工艺简 单 是是需要回流是 连续进水不是是是是 连续出水不是不是不是是 故，结合本设计实际条件，确定选用经典SBR工艺。 3.33.3 工艺流程确定工艺流程确定 3.3.13.3.1污水处理工艺流程污水处理工艺流程 根据既定污水处理工艺，设两套方案如下： 方案1：进水粗格栅提升泵房细格栅调节池沉砂池SBR反应池 紫外消毒池出水 方案2：进水粗格栅细格栅调节池沉砂池SBR反应池接触池排 放 针对该设计，方案1与方案2理论上都可行，但考虑到节省成本与占地面积， 本设计采用方案2。因为方案1中，粗格栅后设一座提升泵房，同时调节池集水 12 坑内还需设泵提升出水，这点造成浪费。对于像该设计这样的，构筑物偏少的 工艺流程，工艺管线可以充分优化，故污水只考虑一次提升不需要二次提升； 并且方案1中选用紫外消毒池，紫外消毒池受到处理规模、设备技术性能及投资 运行费等方面的限制，使用并不广泛。因此，该设计采用方案2，调节池后一次 提升污水同时选用接触池加氯消毒。 3.3.23.3.2污泥处理工艺流程污泥处理工艺流程 在污水处理过程中，产生大量的污泥，含有大量的有毒有害物质，如寄生 虫卵、病原微生物、细菌、合成有机物及重金属离子等；有用物质如植物营养 素（但、磷、钾） 、有机物及水分等。因此，污泥处理的目的是使污泥减量、稳 定、无害化及综合利用。 污泥处理方案的选择，应根据污泥的性质和数量，投资情况与运行管理费 用，环境保护要求及有关法律法规，城市农业发展情况及当地气候条件等情况， 综合考虑后选择。 污泥处理可供选择的方案大致有： 生污泥浓缩消化自然干化最终处置 生污泥浓缩自然干化堆肥最终处置 生污泥浓缩消化机械脱水最终处置 生污泥浓缩机械脱水干燥焚烧最终处置 生污泥湿污泥地最终处置 生污泥浓缩消化最终处置 本设计污水处理规模较小，且采用 SBR 工艺排泥量小，排泥接近稳定。根 据目前的工程实践经验和技术水平，当污泥处理规模较小的情况下,采用消化池 系统在运行效果及经济效益上并不理想。另外，为减少用地，避免对周围环境 产生不良影响，适用机械脱水工艺。 所以，本设计优先采用：生污泥浓缩机械脱水最终处置的污泥处理工 艺。 3.3.33.3.3污泥的最终处置污泥的最终处置 污泥最终处置和利用的方法有：作为农肥利用、建筑材料利用、焚烧，填 13 地与填海造地利用以及排海。随着经济的发展，环境问题日益受到越来越多的 关注，污泥处置成为一个重要问题，如处置不当会造成二次污染，影响周围环 境。焚烧耗资很大一般不采用，本设计推荐采用目前国际上广泛采用的方法， 即将污泥外运至污水厂附近的垃圾填埋场进行卫生填埋。 3.3.43.3.4工艺流程图示工艺流程图示 综上，确定本次制药废水处理总工艺流程如下： 4.4.设计计算设计计算 4.14.1 粗格栅粗格栅 4.1.14.1.1 设计说明设计说明 粗格栅一般斜置在进水泵站之前，主要对水泵起保护作用，截去生活水中 较大的悬浮物，以减轻后续处理构筑物的负荷，用来去除那些可能堵塞水泵机 组驻管道阀门的较粗大的悬浮物，并保证后续处理设施能正常运行。它本身的 水流阻力并不大，水头损失只有几厘米，阻力主要产生于筛余物堵塞栅条，一 般当格栅的水头损失达到 1015 厘米时就该清洗。 （1）格栅栅条间隙，应符合下列要求： 人工清除 2540mm 机械清除 1625mm 泥饼外运 污泥脱水机房 进水 加氯间 调节 池 （内 含提 升泵） 污泥浓缩池 粗 格 栅 细 格 栅 涡 流 沉 砂 池 SBR 反应池 鼓风机房 接 触 池 集泥井及污泥泵房 栅渣、沉砂外运 出水 上清液回流 14 最大间隙 40mm （2）在大型污水处理厂或泵站前原大型格栅(每日栅渣量大于 0.2m3),一般 应采用机械清渣。 （3）格栅倾角一般用 450750。机械格栅倾角一般为 600700， （4）通过格栅的水头损失一般采用 0.080.15m。 （5）过栅流速一般采用 0.61.0m/s。 4.1.24.1.2 设计参数设计参数 设计流量 Q=5000m3/d=208.3 m3/h=57.9L/s=0.0579m3/s 变化系数 KZ=1.5 最大设计流量 Q1=QKZ=7500 m3/d =312.5 m3/h=86.8L/s =0.0868 m3/s 栅前流速 v1=0.7m/s，过栅流速 v2=0.9m/s 栅条宽度 s=0.01m，格栅间隙 e=20mm 栅前部分长度 0.5m，格栅倾角 =60 单位栅渣量 W1=0.07m3栅渣/103m3污水 4.1.34.1.3 设计计算设计计算 （1）确定格栅前水深，根据最优水力断面公式计算得： 2 1 2 1 1 vB Q 栅前槽宽50.0 7.0 0868.02 v 2 1 1 1 Q B 则栅前水深m B h25.0 2 50.0 2 1 （2）栅条间隙数 (取 n=18)95.17 9.025.002.0 60sin0868.0sin 2 1 ehv Q n （3）格栅宽度 B mennsB53.01802.0)118(01.0)1( （4）进水渠道渐宽部分长度 L1 （其中 1为进水渠展开角）m BB L04.0 20tan2 50.053.0 tan2 1 1 1 15 （5）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度m L L02.0 2 1 2 （6）过栅水头损失 h1 设格栅条断面为矩形断面，k=3 42.2 khh 01 sin 2 2 0 g v h 3 4 )(b s mk g v b s khh103.0360sin 6.19 9.0 ) 02.0 01.0 (42.2sin 2 )( 2 3 4 2 3 4 01 （7）栅后槽总高度 H 取栅前渠道超高 h2=0.3m， 则栅前槽总高度 H1=h+h2=0.25+0.3=0.55m 栅后槽总高度 H=h+h1+h2=0.25+0.103+0.3=0.653m （8）格栅总长度 L L=L1+L2+0.5+1.0+0.55/tan=0.04+0.02+0.5+1.0+0.55/tan60=1.88m （9）每日栅渣量 W m3/d0.2 m3/d35.0 10005.1 8640007.00868.0 1000 86400 11 Kz WQ W 所以宜采用机械格栅清渣。选用的格栅和清渣机械为 HZG 型回转式格栅除污机。 （10）计算草图如下 16 4.24.2 细格栅细格栅 4.2.14.2.1 设计说明设计说明 细格栅设在粗格栅后，拦截粗格栅未截流的悬浮物或漂浮物，并保证后续 处理设施能正常运行。其设计要求与粗格栅相似。 4.2.24.2.2 设计参数设计参数 最大设计流量 Q1=QKZ=7500 m3/d =312.5 m3/h=86.8L/s =0.0868 m3/s 栅前流速 v1=0.7m/s，过栅流速 v2=0.9m/s 栅条宽度 s=0.01m，格栅间隙 e=10mm 栅前部分长度 0.5m，格栅倾角 =60 单位栅渣量 W1=0.07m3栅渣/103m3污水 4.2.34.2.3 设计计算设计计算 （1）确定格栅前水深，根据最优水力断面公式计算得： 2 1 2 1 1 vB Q 栅前槽宽50.0 7.0 0868.02 v 2 1 1 1 Q B 则栅前水深m B h25.0 2 50.0 2 1 （2）栅条间隙数 (取 n=36)9.35 9.025.001.0 60sin0868.0sin 2 1 ehv Q n （3）格栅宽度 B mennsB71.03601.0)136(01.0)1( （4）进水渠道渐宽部分长度 L1 （其中 1为进水渠展开角）m BB L29.0 20tan2 50.071.0 tan2 1 1 1 （5）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度m L L145.0 2 1 2 17 （6）过栅水头损失 h1 设格栅条断面为矩形断面，k=3 42.2 khh 01 sin 2 2 0 g v h 3 4 )(b s mk g v b s khh26.0360sin 6.19 9.0 ) 01.0 01.0 (42.2sin 2 )( 2 3 4 2 3 4 01 （7）栅后槽总高度 H 取栅前渠道超高 h2=0.3m， 则栅前槽总高度 H1=h+h2=0.25+0.3=0.55m 栅后槽总高度 H=h+h1+h2=0.25+0.26+0.3=0.81m （8）格栅总长度 L L=L1+L2+0.5+1.0+0.55/tan=0.29+0.145+0.5+1.0+0.55/tan60=2.25m （9）每日栅渣量 W m3/d0.2 m3/d35.0 10005.1 8640007.00868.0 1000 86400 11 Kz WQ W 所以宜采用机械格栅清渣。选用 XGS 型旋转格栅除污机。 （10）计算草图如下 4.34.3 调节池调节池 18 4.3.14.3.1 设计说明设计说明 调节池设置在污水处理系统前，以均和水质，存盈补缺，进水一般为重力 流，出水用泵提升。本设计调节池与细格栅间合建，细格栅栅后渠道连接调节 池进水渠。该调节池集水坑内所设自动搅匀潜污泵兼有搅匀调节池内污水和一 次提升污水保证后续设施中水体重力自流的作用。 （1）池中最高水位不高于进水管设计高度，最低水位为死水位。 （2）调节池的形状多为方形或圆形池，以利于形成完全混合状态。本设计 采用方形池。 （3） 结合经验值及成本预算，本设计调节池容积按 SBR 反应池一周期运 行时间，HRT=6h 进行计算。 4.3.24.3.2 设计参数设计参数 最大设计流量 Q1=QKZ=7500 m3/d =312.5 m3/h=86.8L/s =0.0868 m3/s 4.3.34.3.3 设计计算设计计算 （1）调节池容积 V 结合经验值及成本预算，本设计调节池容积按 SBR 反应池一周期运行时间， HRT=6h 进行计算 则 3 1 1875 4 1 7500 24 6 mQV （2）调节池结构尺寸 设调节池有效水深 h=5.0m 采用方形池，池长 L 与池宽 B 相等，则池表面积 A 2 375 5 1875 m h V A 则mABL4.19375 在池底设集水坑，池底以 i=0.01 的坡度坡向集水坑，调节池计算示意图如下 19 （3）潜污泵的选型 调节池集水坑内所设自动搅匀潜污泵兼有搅匀调节池内污水和一次提升污 水保证后续设施中水体重力自流的作用。故所需水泵扬程计算如下： 污水扬程为 H5=H1H2H3H4 H1为吸水管 DN=200,管长 3.0m。 查水力计算表得 v=1.01m/s j=20.8, 则吸水管沿程水头损失 hi=3.020.8/1000=0.06m， 吸水管局部阻力系数:进口 0.45，闸阀 0.2，渐缩管 0.16， 则m g v hj04.0 8.92 01.1 )16.02.045.0( 2 22 H1=hihj=0.1m H2为出水管 DN=200，管长 12m.。 查水力计算表得 v=2.02m/s i=82.0 则出水管沿程水头损失为 hi=1282/1000=0.98m 出水管局部阻力系数：合计为 12.6 则m g v hj60.2 8.92 02.2 6.12 2 22 H2=hihj=3.58m H3为调节池最低水位与布水器设计高程的水位差。 调节池最低水位为-9.50m，布水器设计高程 0m，则两者水位差 H3=9.50m。 20 H4为布水器所需配水压力。 由高程图估算可知 H4=7m 所以所需扬程 H5=H1H2H3H4=0.1+3.58+9.50+7.0=20.10m 考虑富余水头，本设计取 22m。 污水泵扬程 H5=22m，流量 Q=7500 m3/d =312.5 m3/h 选用 JYWQ 型自动搅匀潜污泵 2 台，一用一备。其基本参数如下： 型号排出口 径 （mm） 流量 （m3/h ） 扬程 （m） 搅匀直 径 （mm） 转速 （r/min） 功率 （kw） 效率 （%） 200-350-25-3200-3720035025320014503773 （4）潜水搅拌机的选型 根据调节池容积，搅拌功率一般按 1m3污水 48w 选配搅拌设备，本设计取 5w， 则搅拌机总功率为 18755=9.375kw 则选用 3 台潜水搅拌机，其型号为 QJB4/6-320/3-960/C/S，其主要技术参数为： 额定功率 4kw，额定电流 10.3A，叶轮直径 320mm，叶轮转速 960r/min。 将 3 台潜水搅拌机分别安装在调节池进水端及中间部位。 4.44.4 涡流沉砂池涡流沉砂池 4.4.14.4.1 设计说明设计说明 沉砂池的作用是从污水中将比重较大的颗粒去除，其工作原理是以重力分 离为基础，故应将沉砂池的进水流速控制在只能使比重大的无机颗粒下沉，而 有机悬浮颗粒则随水流带走。 沉砂池常见形式优缺点见下表: 名称 工艺优点工艺缺点 平流沉砂池 结构简单/动力消耗小/沉砂效果好沉砂有机物含量大（约 15%） ， 沉砂后继处理难度大 曝气沉砂池 结构简单/沉砂效果好沉砂有机物含量较少（小于 10%）/动力消耗大 竖流沉砂池沉砂效果较差沉砂有机物含量较大（大于 21 10%）/沉砂后继处理难度大 涡流沉砂池 结构简单/动力消耗小/沉砂效果好沉砂有机物含量较少（小于 10%） 综合考虑采用沉砂效果好，结构简单能耗低的涡流沉砂池。 4.4.24.4.2 设计参数设计参数 （1）水力叶面负荷约 200m3/(hm2)； （2）水力停留时间为 2030s； （3）进水渠道流速 最大流量的 40%-80%时为 0.60.9m/s； 流量最小时0.15m/s； 流量最大时1.2m/s。 （4）进水渠道直段长度为宽度的 7 倍且不应270，以最大限度地延长水流在沉砂池中 的停留时间，达到有效除砂目的。两种渠道均设在沉砂池上部以防扰动砂子； （7）沉砂池前应设格栅。沉砂池下游设堰板或巴式计量槽，以保持沉砂池 内所需要的水位。 （8）沉砂池规格: 设计流量（104m3/d）0.380.951.502.654.57.611.418.926.5 沉砂池直径（m）1.832.132.443.053.664.885.496.107.32 沉砂池深度（m）1.121.121.221.451.521.681.982.132.13 砂斗直径（m）0.910.910.911.521.521.521.521.521.83 砂斗深度（m）1.521.521.521.682.032.082.132.442.44 驱动机构（W）0.560.860.860.750.751.51.51.51.5 浆板转速(r/min)202020141413131313 4.4.34.4.3 设计计算设计计算 （1）涡流沉砂池选择 根据最大设计流量 Q1=QKZ=7500 m3/d =312.5 m3/h=86.8L/s =0.0868 22 m3/s，所以选择的涡流式沉砂池各部分尺如下： 设计流量（104m3/d） 0.95 沉砂池直径（m） 2.13 沉砂池深度（m） 1.12 砂斗直径（m） 0.91 砂斗深度（m） 1.52 驱动机构（W） 0.86 浆板转速(r/min) 20 （2）进水渠道计算 取进水渠道的流速 v=0.9 m/s，则进水渠道断面积 s=Q/v=0.0868/0.9=0.0964 m2。取 s=0.1 m2 ，Bh=0.40.25，超高 0.25m， 则 H=0.25+0.25=0.5m，进水渠道长度 L=4.5m 出水渠道与进水渠道的夹角为 360 度，出水渠道宽度 B1=0.8m。 沉砂池前后都设堰板，保持沉砂池内所需要的水位。 沉砂池去除的有机物量为 5%。 （3）排砂方法 涡流沉砂池排砂有三种方式：第一种是用砂泵直接从砂斗底部经吸水管排 除；第二种是用空气提升器，即在桨板传动轴中插入一空气提升器；第三种是 在传动轴中插入砂泵，泵及电机设在沉砂池顶部。 本工程采用 XCS 型旋流沉砂池除砂机，配套采用气提砂泵排砂。 4.54.5 SBRSBR 反应池反应池 4.5.14.5.1 设计说明设计说明 SBR 工艺是间歇式活性污泥系统，又称序批式活性污泥系统。SBR 工艺的 曝气池，在流态上属完全混合，在有机物降解上，却是时间上的推流，有机物 是随着时间的推移而被降解的，其基本操作流程由进水、反应、沉淀、出水和 闲置等五个基本过程组成，从污水到闲置结束构成一个周期，在每个周期里上 述过程都是在一个设有曝气或搅拌的反应器内依次进行的。其一周期操作过程 示意如下： 23 这种操作周期是周而复始进行的，以达到不断进行污水处理的目的。SBR 工艺的具体操作过程如下： （1）进水期 进水期是反应池接纳污水的过程。由于充水开始是上个周期的闲置期，所 以此时反应器中剩有高浓度的活性污泥混合液，这也就相当于活性污泥法中污 泥回流作用。SBR 工艺间歇进水，即在每个运行周期之初在一个较短时间内将 污水投入反应器，待污水到达一定位置停止进水后进行下一步操作。因此，充 水期的 SBR 池相当于一个变容反应器。混合液基质浓度随水量增加而加大。充 水过程中逐步完成吸附、氧化作用。SBR 充水过程，不仅水位提高，而且进行 着重要的生化反应。充水期间可进行曝气、搅拌或静止。曝气方式包括非限制 曝气（边曝气边充水） 、限制曝气（充完水曝气）半限制曝气（充水后期曝气） 。 （2）反应期 在反应阶段，活性污泥微生物周期性地处于高浓度、低浓度的基质环境中， 反应器相应地形成厌氧缺氧好氧的交替过程。虽然 SBR 反应器内的混合液 呈完全混合状态，但在时间序列上是一个理想的推流式反应器装置。SBR 反应 器的浓度阶梯是按时间序列变化的。能提高处理效率，抗冲击负荷， 防止污泥膨胀。 （3）沉淀期 相当于传统活性污泥法中的二次沉淀池，停止曝气搅拌后，污泥絮体靠重 力沉降和上清液分离。本身作为沉淀池，避免了泥水混合液流经管道，也避免 了使刚刚形成絮体的活性污泥破碎。此外，SBR 活性污泥是在静止时沉降而不 SBR 工艺一个运行周内的基本操作过程 进水期 反应期 沉淀期 排水排泥期 闲置期 曝气/不曝气 曝气 静置，不曝气 排水、排泥 污泥活化 进水 曝气 24 是在一定流速下沉降的，所以受干扰小，沉降时间短，效率高。 （4）排水期 活性污泥大部分为下周期回流使用，过剩污泥进行排放，一般这部分污泥 仅占总污泥 的 30%左右，污水排出，进入下道工序。 （5）闲置期 作用是通过搅拌、曝气或静止使其中微生物恢复其活性，并起反硝化作用 而进行脱水。 4.5.24.5.2 设计参数设计参数 进出水水质参数见下表（水温 1230） 项目 CODcr mg/L BOD5 mg/L SS mg/L 参数 800500250 最大设计流量 Q1=QKZ=7500 m3/d =312.5 m3/h=86.8L/s =0.0868 m3/s BOD-污泥负荷 NS=0.45kgBOD/(kgMLSSd) 混合液浓度 MLSS,X3000mg/L 排出比 1/m=1/4 反应池个数 N=2 4.5.34.5.3 设计计算设计计算 （1）曝气时间 A T h mXN S T s A 0.3 3000345.0 5002424 0 式中 进水平均 BOD5，mg/L 0 S （2）活性污泥界面的初始沉降速度 max V 设 计算水温 20 hmXtV/8.1300020104.7104.7 7.147.14 max 25 （3）沉淀时间 S T h V mH TS0.1 8.1 5.0)4/1(5)/1( max 式中 活性污泥界面上的最小水深，本设计取 0.5m H反应池内水深，本设计取 5m （4）排水时间 D T hTD0.1 （5）周期数的确定 1 个周期所需时间hTTTT DSAC 0.50.10.10.3 周期次数 8.4 0.5 2424 C T n 取 n=4，则每 1 周期为h n TC6 4 2424 （6）进水时间 F T hTF0.1 （7）污泥量计算 kgNSrQMLVSSMLSS s 10667100045.075.0/)20500(750075.0/75.0/ 1 设沉淀后的污泥 SVI=150ml/g 污泥的体积则为 3 1920106671502.12.1mMLSSSVI （8）反应器容积 V 3 1 37507500 24 4 mQ nN m V （9）进水变动的讨论 125.0 4 15.11 m r V q 式中 超出反应器容量的污水进水量q 26 r1 个周期内最大流量变化系数 1.21.5，本设计取 1.5 考虑到流量的变动，反应器修正的容积V 3 75.4218)125.01(3750)1(m V q VV 则所需水面面积为 2 844 5 75.4218 m H V （10）反应池结构尺寸 SBR 反应池为满足运行灵活及设备安装需要，设计为长方形，一端为进水区， 另一端为出水区。 SBR 反应池单池平面尺寸为（3525）m2，水深 5.0m，池深 6.0 m。 单池容积为 V=35255.5=4812.5m3。 二池总容积 3 96252mVV （11）反应器的运行水位设计计算 排水终了水位 1 h m m V q Hh33.3) 4 1 1( 125.01 1 5) 1 1( 1 1 1 正常水位 2 h m V q Hh44.4 125.01 1 5 1 1 2 峰值水位 3 h 设为反应池内水深 mHh5 3 报警、溢流水位 4 h mhh5.55.055.0 34 污泥界面高度 s h mhhs83.25.033.3 1 27 （12）需氧量 )/( 2s NQSrbQSraVXbQSraQ 式中 微生物代谢有机物需氧率，取 0.53 a 微生物自氧需氧率，1/d，取 0.15 b 则dkgOQ/310848.07500）45.0/1（15.048.0750053.0 22 则 1 个周期需氧量 D O dkgO nN Q OD/5.388 24 3108 2 2 则以曝气时间为周期的需氧量hTA0.3 D O hkgO T O O A D D /5.129 0.3 5.388 2 （13）供氧量 水温 1230，设最不利计算水温 30，混合液 DO 浓度为 2mg/L。 根据需氧量、污水温度以及大气压的换算，供氧能力为 EA=10% 曝气池内平均溶解氧饱和度 )