[工学]徐州造纸厂8000m3d造纸废水处理及资源化工程设计.doc

*毕业设计（论文）徐州造纸厂8000m3/d造纸废水处理及资源化工程设计摘 要制浆造纸过程中的许多工艺环节都有废水的产生，这些废水不仅对环境有危害，同时也大大提高了成本。为了解决这些问题，寻求一种合理的治理方法显得尤为重要。本设计针对徐州造纸厂的情况，按照国家和环保部门的要求，该厂需要对其生产工艺进行改造，同时对其产生的污水进行处理后资源化利用，实现污水的零排放要求。为此，企业需要投资建设一座污水处理和资源化设施。由资料知纸厂生产过程中产生的废水COD为1800mg/l，BOD为700mg/l，SS为1500mg/l。结合相关资料中造纸废水处理方法及工艺，根据废纸制浆造纸废水特点，以及污水排放标准，本厂废水处理方案确定为微孔筛网过滤物化预处理生化法。通过筛网 ，气浮去除大部分的SS,再经水解酸化将废水中难降解的有机物转化成可降解的有机物，之后的接触氧化法结合了活性污泥和生物膜的优点，提高了处理效率。关键词：造纸废水，处理方法，接触氧化法，零排放XUZHOU PAPETERIES 8000M3/D WASTEWATER TREATMENT AND PAPER-BASED RESOURCES ENGINEERING DESIGNABSTRACTWastewater is generated in many aspects during the papermaking process . The wastewater is not only hazardous to the environment, but also greatly increased the cost. So, to solve these problems, finding a reasonable method of treatment is especially important.The design is for the case of paper mills in Xuzhou, in accordance with the state and the requirements of environmental protection department .The plant needs to transform its production process, at the same time the sewage generated to carry out their treatment of the use of resources and achieve zero emissions. To this end, enterprises need to invest in the construction of a sewage treatment and resources facilities. Information known by the paper mill, wastewater produced consists COD to 1800 mg/l , BOD to 700 mg/l, SS for 1500 mg/l. Relevant information in the paper combined with wastewater treatment methods and technology, according to the characteristics of the waste paper pulp and paper wastewater, and effluent standards, waste water treatment plant as a microscopic filter screen - physical-chemical pre-treatment - chemical or biological method at last. Through the screen, .most of the SS were removed, then acid hydrolysis of waste water in the refractory organic matter into biodegradable organic matter, followed by the contact oxidation combined with activated sludge and biology of the advantages of increased processing efficiency.KEY WORDS: paper wastewater, treatment methods, contact oxidation, zero emissions technology6目录前言1第1章 绪论21.1造纸工业废水的产生21.2 造纸废水基本处理方法31.3 徐州造纸厂相关资料5第2章 处理工艺确定82.1 概述82.2 工艺比较82.3 方案确定11第3章 筛网143.1 筛网的设计说明143.2 具体设计14第4章 调节池设计154.1 调节池设计说明154.1.1 水量均衡调节（均衡池）154.1.2 水质均衡调节（均质池）164.2调节池的几种形式174.3 调节池具体设计计算174.4 泵站18第5章 气浮池205.1 气浮池设计说明205.1.1 加压溶气气浮法工艺流程205.1.2 加压溶气气浮法的特点215.2 气浮池的具体设计计算21第6章 污泥浓缩池256.1 概述256.2 设计规定及数据256.3 设计参数26第7章 高程布置297.1 高程布置297.1.1 高程布置的基本原则297.1.2 污水流动中的水头损失297.2 高程计算307.2.1 污水管路的计算307.2.2 污泥管路的计算33结论35谢 辞36参考文献37外文资料翻译38前言有效应用各种废水处理技术,将其有机结合起来,形成一套完备的处理工艺是解决废水污染问题的关键。目前,在国家大力推进节能减排工作的环保形势下,针对废水污染问题,有关部门研发了废纸造纸废水“零排放”处理工艺。这样不仅提高了效率也节省了运行的成本。徐州造纸厂是一家私营股份制企业，该厂筹建于20世纪80年代中期，年产值0.7亿元，拥有6条国内先进的生产线。主要产品为高中低档瓦楞原纸。按照国家和环保部门的要求，该厂需要对其生产工艺进行改造，同时对其产生的污水进行处理后进行资源化利用，实现污水的零排放要求。为此，企业需要投资建设一座污水处理和资源化设施。本次设计主要包括：造纸废水处理及资源化工艺流程选择；工艺流程设计计算；工艺设计经济分析；计算书及说明书的编制；图纸的绘制等。根据毕业设计的特点，方案论证阶段主要进行方案的技术比较（如处理效果、技术合理性和技术先进性），也可适当进行经济比较（如构筑物容积、占地面积、药剂消耗和运行管理复杂程度等）。整个毕业设计应达到初步设计的要求。 第1章 绪论1.1 造纸工业废水的产生备料过程中的废水 以木材为原料的制浆厂，备料废水主要包括洗涤水以及湿法剥皮机排出水。废水中主要含有树皮，泥砂，木屑以及木材中的水溶性物质包括果胶，多糖，胶质及单宁等。 不同的制浆方法，对木片大小及厚度要求不相同，备料废水量及水质也不相同。 以稻草或麦草为原料的制浆厂，在备料时为防止草屑与尘土造成大气污染，一般都要设除尘设施，除尘器水封几除尘器排除灰尘的洗涤都要产生废水，废水中除含有悬浮固体外，还含有一定量草屑中的可溶性物质。蒸煮废水 植物纤维原料经化学蒸煮后，一般可得50%-80%的纸浆，其余的20%-50%的物质溶于蒸二者煮液中。蒸煮结束时，提取蒸煮液。在减法制浆中，此液呈黑色，故称“黑液”；而在酸法制浆中，此液呈红色，故称为“红液”。均为制浆废液。主要成分为木素，糖类，及蒸煮所用的化学药剂。污冷凝水化学法制浆过程中，蒸煮锅放汽和放锅排出的蒸汽，经直接接触冷凝器或表面冷凝器冷却 产生是污冷凝水，主要含有甲醇，乙醇，丙酮，丁酮及糠醛等污染物；硫酸盐法制浆过程，还有硫化氢及有机硫化物。制浆纤维原料是针叶木时，冷凝液表面还会漂有一层松节油。黑液与红液的化学品与热能回收之前，蒸发浓缩过程中产生的污冷凝水是浆厂污冷凝水的另一来源。机械浆及化学机械浆废水洗浆，筛选废水洗浆过程中，设备的跑，冒，滴，漏和洗浆机及相关的贮槽洗水是洗浆废水的主要来源浆料经洗涤提取蒸煮液后，再经筛选，去除其中杂质。其实，不管是化学法，机械法，还是化学机械法所得粗浆中都会含有生片，木节，粗纤维及非纤维素细胞，甚至还有沙砾，金属屑等，因此都要进行筛选和净化。这一工艺环节需要大量的水，而且筛选后还要浓缩排水，它们是筛选废水的主要来源。废纸回用过程中产生的废水废纸经过,碎解-净化-筛选-浓缩等几个阶段才能制成纸浆。一般用水力碎浆机，碎解废纸，再经疏解机将小纸片疏解分散，然后进入净化，筛选机浓缩工序。废水脱墨要使用化学药品，还要用洗涤法或用浮选法洗除纸浆中的油墨粒子。漂白废水漂白废水分两类：一类是以氧化漂白剂破坏木素及有色物质是结构，使其溶解，从而提高纸纯度与白度；另一类是以漂白剂改变有色物质分子上是发色基的结构，使其脱色，但不涉及纤维组分损失。造纸废水废纸造纸以废板纸、废报纸、废书刊纸等为主要原料，生产多种规格的白板纸、箱板纸、瓦楞纸等产品。生产工艺根据产品不同有一定的差异，废水排放主要来源于筛选、浓缩及纸机白水等工序，当有脱墨工艺时，排出脱墨废水。1.2 造纸废水基本处理方法 气浮或沉淀法采用气浮或沉淀方法，通过投加混凝剂，可去除绝大部分SS，同时去除大部分非溶解性COD及部分溶解性COD和BOD5。其典型的处理工艺流程如下：废水筛网集水池气浮或沉淀排放气浮和沉淀均为物化处理方法，处理效果与选用的设备、工艺参数、混凝剂等有关，其COD去除率一般高于制浆中段水的COD去除率，通常能达到70%85%。对吨纸废水排放量150m3、浓度较低的中小型废纸造纸企业，通过气浮或沉淀处理，出水水质指标可达到或接近国家排放标准。气浮和沉淀法各自的优缺点比较见表2。气浮与沉淀法比较1.2-1处理方法优 点缺 点气浮1.处理效果稳定、可靠2.占地面积小3.污泥量少，易于脱水4.土建费用低1.设备费用较高2.运行电耗略高沉淀1.处理方法成熟、稳定2.电耗较低3.操作较简单 1.占地较大2.污泥需经浓缩后脱水最近几年来，在气浮法中高效浅层气浮异军突起。高效浅层气浮具有水力停留时间短(5min)、池体水深浅(仅500mm)、处理效果好等优点。它应用浅池理论和“零速度”原理，彻底改变了传统推流式气浮池的进出水及污泥分离方式，废水在气浮池中处于相对静止状态，微气泡吸附污泥后可垂直向上浮起，固形物上浮速度为410cm/min，可在短时间内获得优质出水，其SS、COD去除率可略高于沉淀法，对中型规模的废水处理有其一定的优越性。 物化与生化处理相结合对于吨纸废水排放量较低、废水含COD较高的大中型废纸造纸企业，期望通过单级气浮或沉淀的物化方法达到国家一级排放标准有较大的难度，因为可溶性COD、BOD5主要需通过生化方法才能有效去除。一般，当执行COD100mg/L的排放标准时，原水COD浓度不宜超过600800mg/L；当执行COD150mg/L的排放标准时，原COD浓度不宜超过8001000mg/L。因此，在原水SS和COD浓度较高时，应在一级物化处理之后接生化方法处理，使处理出水最终达到国家排放标准的要求。物化加生化处理方法的典型工艺流程如下：虽然无污泥膨废水筛网调节沉淀或气浮A/O或接触氧化二沉池排放A/O(缺氧好氧)处理工艺，通过缺氧段的微生物选择作用，只是对有机物进行吸附，吸附在微生物体的有机物则在好氧段被氧化分解。因此A段停留时间短，约在4060min。由于A段微生物的筛选和对有机物的吸附作用，能有效地抑制O段丝状菌生长，控制污泥膨胀。当废水经过混凝沉淀或气浮处理后，A/O工艺的有机负荷为0.5kgCOD/(kgMLSSd)时，其COD去除率可达90%左右。宁波中华纸业有限公司的废纸造纸废水的COD在15003000mg/L，经混凝沉淀加A/O生化法处理，出水COD为60100mg/L，各项指标均达到国家排放标准的要求。生物接触氧化法具有挂膜快、无污泥回流系统、无污泥膨胀危害、日常运行管理容易等优点，在中小型有机废水处理中应用较多。宁波八方集团造纸厂1104t/d黄板纸生产废水，采用气浮加生物接触氧化法处理工艺，取得了良好的效果，各项指标均达到国家一级排放标准。但是在相同条件下，接触氧化法处理效果不如活性污泥法，胀，但在二沉池需要更低的表面负荷，而且填料的定期更换问题也应引起重视。1.3 徐州造纸厂相关资料1.概述徐州造纸厂是一家私营股份制企业，该厂地处徐州市西郊，苏鲁豫皖四省交界处，东临西绕城京福高速公路，南临连霍高速公路约3公里。该厂筹建于20世纪80年代中期，年产值0.7亿元，拥有6条国内先进的生产线。主要产品为高中低档瓦楞原纸。该造纸厂地处淮河流域，生产过程中产生的废水，经故黄河，汇合至大运河，直接影响国家南水北调工程。按照国家和环保部门的要求，该厂需要对其生产工艺进行改造，同时对其产生的污水进行处理后进行资源化利用，实现污水的零排放要求。为此，企业需要投资建设一座污水处理和资源化设施。2、水量、水质资料污水厂进水水量为8000m3/d，进水出水质见表1。（出水水质满足制浆造纸工业税污染物排放标准GB3544-2008中现有造纸企业污染物排放标准要求）表1.3-1 进、出水水质情况（除pH外，单位mg/L）单位：mg/LCODcrBOD5SSpH进 水180070015006-9出 水10030506-9 3.地质资料该厂区地处徐州市西部，所处地区地质良好，厚度4.511m，地基承载能力为1kgcm2，地震烈度小于6度。多年主导风向为北风和西北风。夏季主导风向为东南风。夏季平均风速1.8ms；冬季平均风速1.6ms；气温：最冷月平均为-3.5；最热月平均为32.5；最大冻土深度为0.16m；降水量多年平均为每年987mm； 蒸发量多年平均为1010mm； 地下水水位为地面下5-6m。4.用地资料污水厂选址处于厂外，区域地势较平坦、开阔，占地为一500m300m的矩形区域。处理厂厂址内相对地面标高为0.00，污水厂污水进水总管管底标高（进水泵房处）为-1.00米。第2章 处理工艺确定2.1 概述造纸过程中的废水主要来自打浆，纸机前筛选和抄造等工序。造纸机在生产过程中纸料网上流动时，浆料中添加的辅助化学品和助剂一部分保留在浆料中，另一部分则随着用于悬浮纤维的水流向网下。从网上纸料中脱除的水称为白水。白水含有纤维碎屑，小纤维，颜料，半纤维，淀粉及染料。半纤维素主要形成废水的COD及BOD5；次要形成SS；油墨、染料等主要形成色度及COD。这些污染物综合反映出废水的SS、COD指标均较高。厌氧法可处理有机物浓度较高的废水，节省能源并能副产甲烷，可回收能源，剩余污泥量较少，因此，在造纸废水处理中应用较多。好氧生物处理是造纸废水处理中应用最广泛的方法，如活性污泥法、深井曝气法、SBR、接触氧化法等应用较为普遍。但由於造纸废水处理难度大，排放标准日趋严格，单靠一种方法很难达到排放要求，因此，在工程中常用组合处理工艺，如厌氧好氧生物处理工艺、酸化水解好氧生物处理工艺、深井曝气SBR处理工艺、生物处理物化处理工艺等。对一些浓度高、对生物具有抑制作用的废水，采用湿式空气氧化法（WAO）是行之有效的，其原理是将溶于水或悬浮於水中的有机物，在高温高压下用空气进行氧化，大幅度降低化学耗氧量。湿式空气氧化法温度为150300度，压力为1.515MP，并加入合适的催化剂，用此方法处理难以用生化法处理的硝基苯废水可以获得良好效果，但投资和运行费用很高。治理总是被动的，应从改革生产工艺着手推行清洁生产，从源头减少污染物排放才是最根本和最有效的途径。2.2 工艺比较通过实际调查和查询各种资料，目前造纸废水的处理主要采用以下几种工艺：厌氧好氧处理工艺；SBR处理工艺；两极深井曝气（AB）处理工艺；UASB生物接触氧化处理工艺；酸化水解好氧处理工艺。各处理工艺简介和比较：(1)SBR工艺的主要特点是：工艺流程简单，造价低。调节池容积小或可不设调节池。不设二沉池。投资省，比普通活性污泥工艺基建省30以上。反应过程基质浓度梯度大，反应推动力大，处理效率高。耐有机负荷和有毒负荷冲击能力强，运行方式灵活，静止沉淀，出水水质好。厌氧、缺氧和好氧交替发生，泥龄短且活性高，同时脱氮、除磷。对进水水质、水量的波动具有较好的适应性。但SBR工艺运行管理难度大，运行费用高，需有专业人员操作管理，还需经常检测水质情况，不适用工矿企业的污水处理站。(2)深井曝气工艺深井曝气工艺的实际装置直径为1.06.0m，深度为50150m。由于水深很大，可以促进氧的传递速率，从而提高了曝气池处理污水的负荷，使微生物能够降解大分子的有机物。另外，深井曝气可以大大减少占地面积，适用于大城市污水处理厂的建造。但由于池深太大，施工非常困难，而且，还要考虑渗透污染地下水的问题。(3)AB工艺的性能特点AB工艺是目前运用比较广泛的工艺，它具有以下优点：处理效果好，出水水质高。出水水质波动小，耐冲击负荷能力强。脱氮除磷效果好。但AB工艺的流程比较复杂，设有两个曝气池，两个二沉池，基建投资比较高。据近几年的研究表明，AB工艺只适合处理高BOD的污水，而对于我国目前46以上的污水处理厂BOD小于200mg/l，而氨氮在2550之间的污水处理现状来说一般不宜采用AB工艺，不如采用一段A-O工艺可能更加经济实用。(4)厌氧好氧工艺前已说明厌氧好氧工艺的优点，而且（3）中也表明，在BOD低的情况下一段A-O工艺更经济使用一些。但厌氧好氧工艺也面临着被新工艺冲击的威胁，因为：厌氧反应器构造复杂、占地面积大，需加填料、需投养料，投资高。停留时间长，降解速度慢，对环境敏感。因此，传统的厌氧工艺已不适合当代废水处理的需要。(5)酸化水解好氧工艺前面说明酸化水解好氧两段式生物处理工艺具有了厌氧好氧工艺的优点，可以达到厌氧好氧工艺的处理效果，而且它避开了厌氧过程中对环境条件敏感、降解速度慢、消耗时间长的产甲烷阶段，摒弃了大容积的控制条件严格的厌氧反应器，只在生物反应池前端隔离出水解阶段，在水解酸化过程中，将难降解的大分子有机物质水解酸化为小分子有机物，提高了废水的可生物降解性，减轻了后续处理的有机负荷，从而减少了供氧量，使好氧处理的溶解氧量减少了30。酸化水解好氧工艺具有以下特点：工艺流程简单，运行管理容易，占地小，投资少。产生的活性污泥沉淀性很好，含水率低，可部分抑制丝状菌的繁殖，不易产生污泥膨胀。(6)UASB反应器具有厌氧消化效率高、结构简单等优点。UASB能否高效和稳定运行的关键在于反应器内能否形成微生物适宜、产甲烷活性高、沉降性能良好的颗粒污泥。但在采用UASB法处理庆大霉素、金霉素、卡那霉素、洁霉素、谷氨酸、维生素B12等制药生产废水时，通常要求SS含量不能过高。以保证COD去除率可在8590以上。二级串联UASB的COD去除率可达到90以上。采用加压上流式厌氧污泥床(UASB)处理废水时，氧浓度显著升高，加快了基质降解速率，提高了处理效果，如采用UASB处理贝塔美松等制药废水。UASB主要特点在于无载体，主要由反应区、沉淀区、气室三部分组成。反应区包括底部高浓度的污泥床和污泥床上部浓度较低的悬浮污泥层；反应区上部设置三相分离器。三相分离器的主要作用是将反应过程中产生的气体、污泥固体以及处理废水加以分离，将沼气引入气室、将固体导入反应区，将处理水引入出水区。厌氧污泥床的混合采用进水冲击以及反应产生的沼气搅拌进行，一般采用多点进水。综述UASB特点：污泥浓度高，平均为30-40g/L；有机负荷高，水力停留时间小，中温消化；设置三相分离器，无污泥回流设备；无混合搅拌设备；无载体，避免堵塞等问题，也减少造价；反应器存在短流，影响处理能力；难以适应高悬浮物含量污水；运行启动时间长，对水质与负荷突然变化较敏感。2.3 方案确定造纸废水处理主要污染物COD、BOD、SS，而COD、BOD、SS主要是纤维在生产过程中分解而引起的，也可以说是由SS引起的，废纸制浆造纸工艺更突出。废水中的悬浮物主要是长纤维、短纤维、填料及少量的杂细胞组成。根据废纸制浆造纸废水这一特点，以及污水排放标准，本厂废水处理方案确定为微孔筛网过滤物化预处理生化法。 就可回用，考虑到减少投资规模及降低处理成本，本方案确定，废水经微孔水力筛及气浮处理出水共8000立方米/天，其中3000立方米/天，直接回用到制浆系统（水质可满足工艺要求），其余5000立方米/小时经生化处理后，一部分回用到抄纸系统，多余部分达标排放，此时全厂生产废水的回用水量最高可达到75%（6000立方米/天），此指标在国内属于领先水平。（国家环保局仅要求白水回用效率达70%）。处理工艺中主要采用物化与生化处理相结合的方法，针对废水水质及回用水质要求，对废水进行分级处理。利用微孔水力筛过滤废水回收可利用的纸纤维。经一级气浮装置去除悬浮物后，部分废水（3000m3/d）即回用到制浆工序中，剩余废水（5000m3/d）通过自流送至生物接触氧化池，接触氧化池内设置曝气系统和组合填料，利用填料上的微生物去除废水中的有机物、氨氮、色度等，生物接触氧化池的出水自流进入二次混凝气浮装置，废水在气浮前部设置管道混合器，与药剂充分混合、反应后在气浮池内进行上浮分离，出水通过出水管收集自流进入清水池，清水水质保证达到国家污水排放一级标准要求及造纸抄纸生产用水标准的需要。气浮的污泥排入污泥储存池。污泥储存池的污泥定期送入泥脱水装置进行脱水，脱水污泥外运处置。处理出水排入清水池供回用，多余清水排放。（废水回用工艺及设备不在本设计范围内）工艺流程图如下：初沉调节池提升泵房中沉池接触氧化池二沉池污泥浓缩池离心脱水机鼓风机房泥饼外运筛网氧化塘气浮池污泥提升泵房水解酸化池池此造纸废水处理工艺的特点是：此造纸废水处理工艺的特点是：(1) 将气浮池放在生化法的前面，先去除了大部分的悬浮有机物，后续生化法的负荷大大降低了.(2) 使用水解（酸化）法将难降解有机物降解为易降解的有机物，提高废水的可生化性。(3) 由于水解池出水水质已有改善，且出水要求不高，采用高负荷活性污泥法，占地面积小，曝气时间短，运行费用低。(4) 污泥处理选用离心脱水机，占地面积小，运行稳定，管理方便。各构筑物的处理效率表2-1 各构筑物的处理效率构筑物COD(mg/L)BOD(mg/L)SS(mg/L)进水出水去除率进水出水去除率进水出水去除率筛 网1800164010%7006408%1500127515%初沉调节池1640148010%64058010%1275102020%气浮池148089040%58040630%102031070%水解酸化池+中沉池89044550%40620050%接触氧化池+二沉池4458980%2002886%7012*毕业设计（论文）第3章 筛网3.1 筛网的设计说明造纸废水中含有的细小纤维，不能被格栅截留也难于通过沉淀去除，它们会缠住水泵叶轮，堵塞填料。这种呈悬浮状的细纤维可用筛网或捞毛机去除。筛网或捞毛机可有效的去除和回收废水中的羊毛，棉及化学纤维杂质，具有简单，高效，不加化学药剂，运行费低，占地面积小及维修方便等优点。3.2 具体设计筛网通常用金属丝或化学纤维编制而成，有转鼓式，转盘式，振动式，回转帘带式和固定式倾斜筛多种形式。筛孔尺寸可根据需要，一般为0.151.0mm。转盘式滤网是国外用于从纺织工业废水中回收纤维的装置。废水沿渠道1流入配水鼓2，通过底部的环形封信均匀地溢向钝锥形穿孔盘3，并沿盘面的流向周边，到漫流到具体有孔眼的圆周带后，即通过孔眼流入盘下方的明渠6，并从那里排出。纤维杂质被截留在盘面上。运行时钝锥形盘缓速转动。接留在盘面上的纤维杂质由纤维刮集器4将其刮集到输送带5上予以回收。盘面上孔眼直径3.5毫米，盘直径2500毫米，滤水能力可达120140m/h。13 第4章 调节池设计4.1 调节池设计说明废水水量和水质的均衡调节。由生产装置排出的工业废水，其水量和水质随生产过程而变化，有连续均匀的，有不均匀的，也有间歇的。水质、水量调查，就是确定废水水量和水质随时间的变化规律。通常对于连续稳定生产过程，其排放废水的水量和水质也较均匀稳定，可进行24h的调查，而对于非连续稳定的生产过程，调查时间不得少于1个完整的操作周期。均衡调节的目的，就是解决进水水量、水质的变化和废水处理装置稳定的处理能力、出水达到稳定水质间的矛盾。均衡调节包括水量均衡和水质均衡。4.1.1 水量均衡调节（均衡池）通过水量均衡调节主要达到如下目的。首先是减小进入废水处理装置废水流量的波动，使处理废水时所用化学品的加料率稳定，适合加料设备的能力；其次是减少由于进入废水装置的废水流量变化所引起的处理装置负荷的变化，以便稳定运行，并稳定出水水质。1.均量池的形式废水流量调节方法通常有线内调节与线外调节两种。线内均量调节如图4.1.1所示，进水为重力流，进水用泵抽，池中水位不断变化，最高水位与最低水位之差一般为23m。线内均量池受进水管高程限制，最高水位不能高于进水管，所以线内调节池埋深较大，施工和排泥较难。但调节水量只需一次，相对来说，能耗较低。线外均量调节如图4.1.2所示，均量池设在旁线上，出水主泵按平均流量设计，集水井多余的废水由辅泵抽至调节池。当废水来量小于平均流量时，则均量池中废水回流至集水井。均量池标高不受进水管高度限制，可设在地上，施工和排泥方便，但被调节的水量需二次提升，能耗较高。2.均量池容（1）间歇排放的小量废水可按均衡时间等于排放周期，即均量池容积相当于一个周期累积排水的总体积。（2）按水量变化曲线，由逐时水量累计曲线求出均量池容积。首先根据水量变化曲线，求得1天的水量累计曲线。连接曲线的起点和终点，该直线即为均量池的平均出水水量累计线，从进水曲线上距出水水量累计线最远点作切线并平行于出水线，然后过切点作平行于纵坐标的直线与出水线相交，则此交点与切点间线段在纵坐标上的投影即为所求均量池的容积。但在实际工程中需乘以1.11.2的系数。图4.1.1线内均量池4.1.2 水质均衡调节（均质池）水质均衡调节是期望排出的废水在污染物浓度和组分上都达到均衡，因此，不仅要求均质池有足够大的容积，而且还应考虑水质均和的措施，以便使在不同时段进入池内的废水都能达到完全混合的目的。混和通常采用动力混合与水力混合两种方式。动力混合方法有水泵搅拌混合、空气搅拌混合、机械搅拌混合等，一般采用后两种方法较多。水力混合一般无需额外消耗动力，其运行费用低，设备简单，但池的结构复杂，混合的均匀程度不够稳定。水力混合多采用异程式均质池，它使同一时间进入池内的每一质点的水流的流程长短各异，使前后进入池内的水流相互混合，从而达到均质的作用。常见的异程式均质池有折流式圆形、方形、穿孔导流槽式均质池。4.2调节池的几种形式（1） 水槽沿对角线方向设置，废水由左右两侧进入池内后，经过不同的时间才流出水槽，使水槽中的废水是在不同的时间内流进来的，就是说浓度都是不相同的，这样就达到自动调节的目的，为了防止废水在池内短路，可以在池内设置若干纵向隔板，废水中的悬浮物会在池内沉淀，可设沉渣斗，通过排泥管定期排出池外，如果调节池的溶积很大，需要设置的沉渣斗过多，管理太麻烦，可考虑将调节池做成半底，用压缩空气搅拌废水，以防止沉淀，调节池的有效水深采取1.5-2m，纵向隔板间距为1-1.5m。（2） 池内设置许多折流短墙，使废水在池内来回折流，配水槽设在调节池上，通过许多孔口溢流，投配到调节池的前后各个位置内，使废水在池内得到混合、均衡，调节池的起端入流量可控制在1/31/4流量，剩余的流量可通过其他各投配口等量投入到池内。（3） 池子由两个或三个池子组成，池内装设空气管道，每池间歇独立运行，轮流倒用，第一池充满水后，水流入第二池，第一池内的水用空气搅拌均匀后，用泵抽升到后续构筑物，抽空再循抽第二池的水，这种池基建费用很大。（4） 用堰顶溢流出入，则这种形式的调节池只调节水质的变化，而不能调节水量的变化，如后续处理设备要求处理水量均匀，则需使调节池内的水位能自由波动，以便贮存，补充短缺，在采取重力自流的情况下，要求调节池内的最低水位超过后续处理构筑物的最后水位，出水采用浮子定量设备。4.3 调节池具体设计计算图4.3-1调节池示意图（1）调节池容积计算由于设计资料没有给出具体污水量变化曲线，所以采用以下方法处理。取调节池停留时间为8h,则调节池容积为所需调节池的容积V=QT=8000824=2666.7m3（2）取池子的有效水深H=4.0 m 则调节池的平面面积S=VH=666.7 m取宽B=15 m 则长L=SB=45 m设两座。4.4 泵站泵站位于调节池后，泵的选型是泵站设计的关键，泵的选型选用QW系列潜水排污泵。QW系列潜水排污泵时在消化吸收国外同类产品先进技术的基础上研制成功的，具有高效、防缠绕、无堵塞、自动耦合，高可靠性和自动控制等优点，在排送固体颗粒和长纤维垃圾方面具有独特功能。QW系列潜水排污泵结构紧凑，并设置了各种状态显示，保护装置，使得泵运行安全可靠。QW系列潜水排污泵主要用于市政工程、工业、医院、建筑、宾馆、饭店等行业，用于排送带固体及各种长纤维的淤泥，废水，城市生活污水。（包括有腐蚀性、侵蚀性介质的场合）。QW系列潜水排污泵体积小，结构紧凑。效率高，可以根据用户要求进行水位自动控制，并备有自动保护装置及控制柜。设筛网前水位为-0.8m。筛网的水力损失为0.02m，则筛网后水位为-0.82m.由高程计算得知，从筛网间到初沉调节池的总阻力损失为=0.23m则调节池水位为-0.82-0.23=-1.05m，即需要提升的最高水位为6.18m，故h3=6.18-（-1.05）=7.23m。取0.5m的自由水头，则水泵的扬程为:H=7.23+0.5=7.73m泵的选择主要考虑占地面积小，不堵塞等方面，综合以上因素考虑，污水提升泵房选用200QW2501518.5型，两用一备。规格如下：出水口直径200mm流量250m3/h扬程15m18第5章 气浮池5.1 气浮池设计说明气浮法是一种有效的固-液和液-液分离方法，常用于对那些颗粒密度接近或小于水的细小颗粒的分离。水和废水的气浮法处理技术是在水中形成微小气泡形式，使微小气泡与水中悬浮颗粒黏附，形成水-气-颗粒三相混合体系，颗粒黏附上气泡后，形成表观密度小于水的漂浮絮体，絮体上浮至水面，形成浮渣层被刮除，以此实现固液分离。气浮法处理工艺必须满足下述基本条件：必须向水中提供足够量的细微气泡；必须使废水中污染物质能形成悬浮状态：必须使气泡与悬浮的物质产生黏附作用。有了上述三个基本条件，才能完成气浮处理过程达到污染物质从水中去除的目的。采用的气浮设备按水中产生气泡的方式的不同可分为布气气浮设备，溶气气浮设备和电气浮设备等多种类型。加压容气气浮设备是目前应用最广泛的一种气浮设备。5.1.1 加压溶气气浮法工艺流程空气在加压条件下溶于水中，再使压力降至常压，把溶解得过饱和空气以微气泡的形式释放出来。加压溶气气浮工艺由空气饱和设备，空气释放设备和气浮池等组成。其基本工艺流程有全溶气流程，部分溶气流程和回流加压溶气流程三种。回流加压气浮设备是将澄清液经过泵加压到（3-4）105Pa，由泵出水管段引入空气后，送往压力容器罐，使空气充分溶于水中，然后经过释放器后与原水混合进入浮上池进行气浮分离。在压力释放器中，加压溶气水压力降至常压，溶于水中的空气以微细的小气泡形式释放出来与悬浮物相粘附，并上浮至水面，浮渣用设在表面的刮渣装置刮除，澄清水由浮上分离池底部的集水系统引出。对于徐州造纸厂来说，选择回流溶气系统工艺流程是最佳选择，本设计即采用这种溶气方式。5-1回流溶气系统工艺流程5.1.2 加压溶气气浮法的特点加压溶气气浮法与电解气浮法和散气气浮法相比具有一下的特点。水中的空气溶解度大，能提供足够的微气泡，可满足不同要求的固液分离，确保取出效果。经减压释放后产生的微泡粒径（20100um），粒径均匀，微气泡在气浮池中上升速度很慢，对池水扰动较小，特别适用于絮凝体松散细小的固体分离。设备和流程都比较简单，维护管理方便。5.2 气浮池的具体设计计算确定基本设计参数处理水量Q=333.3 m3/h 水中悬浮固体浓度Sa=720mg/l水温30时大气压力空气在水中的饱和溶解度Ca=0.021g/l假设溶气水量占处理水量的比值R=50溶气罐内的停留时间T=3min溶气压力P=0.35M Pa浮选池上升流速vs=1.2mm/s填料罐过流密度I=3000 m3/（md）气浮池内接触时间tc=5min气浮池内浮选时间ts=30min（1）确定溶气水量QR=RQ=166.7 m3/h由于加压溶气系统的溶气效率一般取0.60.8，本设计采用f=0.6气固比（Aa/S）=Ca（fP-1）QR/SaQ=0.021103（0.635-1）166.7/（720333.3）=0.016水处理中气固比（Aa/S）参数的 典型范围可以在0.0050.060之间选用。（2）气浮池的设计接触区容积Vc=（Q+ QR）tc=（333.3+166.7）5/60=41.7 m3分离区容积Vs=（Q+ QR）ts=（333.3+166.7）30/60=250 m3气浮池有效水深H=Vsts=0.0012 6030=2.2m接触区面积Ac和长度LcAc=Vc/H=18.9 取池宽B=15m 则接触区长度Lc= Ac/ B=1.26 m分离区面积As和长度LsAs=Vs/H=113.6 则分离区长度Ls= Vs/ B=7.57 m浮选池进水管：Dg=300 v=4（Q+ QR）/Dg2=4（333.3+166.7）/3.140.32=1.97m/s浮选池出水管：Dg=150的穿孔管，小孔流速取v1=1.0m/s小孔面积s：S=（Q+ QR）/3600 v1=（333.3+166.7）/36000.1=0.14 m取小孔直径D1=15 则空数为n= 4S/D12=40.14/3.140.0152=793空口向下，与水平成45夹角，分二排交错排列。集渣槽集渣槽设在气浮池末端，宽0.5m深0.6m。渣从底部钢管连接回用装置。（3) 溶气罐的设计溶气罐容积V= QRT=166.73/60=8.3 m3溶气罐直径D=(4QR）/I=4166.724/3.143000=1.3 m溶气罐高度h=2h1h2h3h4 =20.3+0.25+1.0+1.0=2.85 m式中，h1 罐顶底封头高度（根据罐直径而定）取0.3 mh2 布水区高度，一般取0.2-0.3 mh3贮水区高度，一般取1.0 m h4填料层高度，一般取1.0-1.3 m压力溶气罐选型：表5.2-1型号罐径流量范围m3/h进水管径出水管径罐高度（包括支脚）TR-141400151-2002503003610（4）空压机选型溶入的空气量：空气在水中的溶解度服从亨利定律 V=10-5KTP=10-52.0610-2（3.5+1）105=9.310-2气/I水空压机所需额定气量Qg=736V QR/1000f=7369.210-2166.7/(10000.6） =19 m3/h= 0.32m3/min选用的空压机表5.2-2型号气量(m3/min)最大压力/MPa电动机功率/Kw配套使用气浮池范围(m3/d) Z-0.36170.360.7340000（5）刮渣选型为去除气浮池中的浮渣，需设刮渣设备刮渣选用TQ-7型行车式撇渣机。(实用环境工程手册.污水处理设备史惠祥主编)适用条件：本设备适用于水处理工程中对敞口隔油池液面的浮油和平流式沉淀池或浮选池面的浮渣泡沫等漂浮物的撇除。为防止雨点打碎浮渣，池上可架设顶棚。表5.2-3刮渣机型号气浮池净宽/m轨道中心距/m驱动减速机型号TQ-77-87.23-8.23SJWD电机转速/（r/min）行走速度/（m/min）轨道型号/kg/m电机功率/kw15004.8 111.5（6）混合池计算（考虑与气浮池合建）取混合时间为3min有效容积：W=333.3/20.2=16.5m3则混合池尺寸可取为7.52.21.0（m）与接触室共壁下缘距池底高度取h=0.3m第6章 污泥浓缩池6.1 概述污泥中含有大量水分，浓缩可以降低其含水量。通过污泥浓缩，能够减小池容积和处理所需的投药量，缩小用于输送污泥的管道和泵类的尺寸。在具有一定规模的污水处理厂中常用的污泥浓缩方法主要是重力浓缩和气浮浓缩两种。本设计用的是重力浓缩。初沉池出泥含水率为98%，中间沉淀池与二次沉淀池出泥含水率为98%，浓缩污泥出泥含水率为95%；采用重力间歇浓缩池，排泥时间为7天；污泥固体负荷取80kg/(m2d)；浓缩时间不宜小于12h，但也不要超过24h。6.2 设计规定及数据1、进泥含水率：当为初次沉淀池时，其含水量一般为95%97%；当为剩余活性污泥时，其含水率一般为99.299.6%。2、污泥固体负荷：当为初次沉淀池时，污泥固体负荷宜采用80120kg/(m3/d)；当为剩余活性污泥时，污泥固体负荷宜采用3060kg/(m3/d)。3、浓缩后污泥含水率：由曝气池后二次沉淀进入污泥浓缩池的污泥含水率，当采用99.299.6%时，浓缩后污泥含水率宜为9798%。4、浓缩时间一般不宜小于12h，但也不要超过24h。一般1016h。5、有效水深一般宜为4m，最低不小于3m。6、污泥室容积和排泥时间，应根据排泥方法和两次排泥间隔时间而定，当采用定期排泥时，两次排泥时间一般可采用8h。7、集泥设施：辐流式污泥浓缩池的集泥设施，当采用吸泥机时，池底坡度可采用0.003；当采用吸泥机时，不宜小于0.01.不设刮泥设备时,池底一般设有泥斗。其泥斗与水平面的倾角，应小于50度。刮泥机的回转角度为0.754r/h，吸泥机的回转速度为1r/h，其外缘线速度一般宜为12m/min。同时在刮泥机上可安设栅条，以便提高浓缩效果，在水面设除浮渣装置。8、构造及附属设施一般采用水密性钢筋混凝土建造。设污泥投入管、排泥管、排上清液管，排泥管最小管径采用150mm，一般采用铸铁管。9、浓缩池的上清液，应重新回流到初沉池前进行处理，其数量和有机物含量应参与全厂的物料平衡计算。6.3 设计参数重力浓缩池设计参数6.3-1污 泥种 类进泥浓度%出泥浓度%水力负荷m3/m2.d固体负荷kg/m2.d固体捕捉率 %溢 流TSS/ mg/L初 沉池 泥1.07.05102433901448598301000滴滤生物膜污泥1.04.0262635508092201000剩 余活性污泥0.21.5242410356085201000初沉池与剩余污泥混合污泥0.52.04641025808592300800浓缩池尺寸的确