化妆品废水处理回用工程设计毕业设计.doc

毕业设计说明书 作 者： 学 号： 063497 系： 能源与能源与环环境工程学院境工程学院 专 业： 环境工程 题 目： 化妆品废水处理回用工程设计 指导者： 评阅者： 年 月 日 毕业论文中文摘要 化妆品废水处理回用工程设计化妆品废水处理回用工程设计 摘要：摘要： 化妆品工业在我国迅猛发展的同时，排出了大量的化妆品废水，给环境造成 了极大的威胁。本设计为某化妆品废水处理回用设计。化妆品废水水质的主要特 点是含有大量的有机物，属高浓度有机废水，故其生化需氧量也较大。不经处理 会对环境造成巨大污染，故要求处理后的排放水要严格达到国家二级排放标准, 即：BOD 20mg/L ，COD 100 mg/L ，SS 70mg/L ，Ph=69。 本文分析了化妆品生产中废水产生的环节，污染物及主要污染来源，并从好 氧、厌氧生物处理两方面来考虑了废水治理工艺，提出了 UASB+CASS 的组合工艺 流程。出水符合标准，处理后的水经过滤、消毒达到回用目的。 该处理工艺具有结构紧凑简洁，运行控制灵活，抗冲击负荷，污泥量小等特 点，实践表明该组合工艺处理性能可靠，投资少，运行管理简单。为化妆品工业 废水处理提供了一条可行途径。具有良好的环境效益和社会效益。 关键词： 化妆品废水 UASB CASS 毕业论文外文摘要 TitleTitle The Wastewater Treatment And Reuse Design of Beijing YanJing Beer Group Company AbstractAbstract With the rapid development of brewery industry in china, more brewery wastewater is discharged, which endangers environment. This design is one beer waste treatment and reuse system. The degree of the design is in a preliminary phase. The main distinguishing feature of the beer waste water is that it contains the massive organic matters, so it belongs to the high concentration organic waste water. It could pollute the environment if drained before treatment, so it request the beer waste water which drained must be strictly treated to the two effluence standard in the country, which is as following: BOD 20mg/L,COD100MG/L,SS70mg/L, pH =69. This paper analyzes the generation process of wastewater, the major contaminats and their major sources in beer production. It also introduces the primary biological processing techniques of aerobic and anaerobic. According to the product scale of beer brewery, the main standard of draining waternatural materials, and so on, the main process technology of the beer waste water disposal station is defined as UASB+CASS. that drains out can reaches the standard. The water was managed reach the aim of circle using by filtrate and antisepsis. This technology of wastewater treatment has many traits: Such as ,well-knit structure, pithy quick control, lasting attacked, less sledge capacity. Practice idiactes that the composed craft has reliable function, its running and management is uncomplicated. KeywordsKeywords： beer waste water, UASB , CAST 目目 次次 1 1 绪论绪论1 1 1.1 工厂概况 .1 1.2 研究现状 .1 1.3 研究背景与意义 .4 1.4 本设计工程概况 .4 2 2 工艺路线的确定及选择依据工艺路线的确定及选择依据6 6 2.1 化妆品废水的处理工艺比较.6 2.2 回用水处理的工艺 .8 2.3 处理工艺路线的确定12 2.4 本设计工艺流程13 3 3 化妆品化妆品废水处理构筑物设计与计算废水处理构筑物设计与计算1515 3.1 格栅的设计计算 15 3.1.1 格栅的作用15 3.1.2 设计参数 15 3.1.3 设计计算 15 3.2 集水池的设计 18 3.2.1 设计说明 18 3.2.2 设计参数 19 3.2.3 设计计算 19 3.3 泵房的设计19 3.3.1 设计说明19 3.3.2 设计参数 20 3.3.3 设计计算 20 3.4 水力筛的设计 21 3.4.1 设计说明21 3.4.2 设计参数 21 3.4.3 设计计算 21 3.5 调节池 22 3.5.1 设计说明 22 3.5.2 设计参数 22 3.5.3 设计计算 22 3.6 UASB 反应池的设计23 3.6.1 设计说明24 3.6.2 设计参数26 3.6.3 UASB 反应器的设计计算 .26 3.7 CAST 反应池36 3.7.1 设计说明36 3.7.2 设计参数36 3.7.3 设计计算37 3.8 混凝池的设计与计算 45 3.8.1 设计说明45 3.8.2 设计参数 46 3.8.3 设计计算 46 4.1 混合单元数 48 4.2 混合时间 48 4.4 校核 GT 值 .48 5.4 栅条设计 49 a.竖井隔墙孔洞尺寸50 b.各段水头损失51 c.各段停留时间52 3.9 过滤池的设计与计算 53 3.9.1 设计说明 53 3.9.2 设计参数 53 3.9.3 设计计算 53 3.10 加氯间的设计与计算 .57 3.10.1 设计说明 .57 3.10.2 设计参数 .58 3.10.3 设计计算 .58 4 4 污泥部分各处理构筑物设计与计算污泥部分各处理构筑物设计与计算5858 4.1 集泥井.58 4.1.1 设计说明 58 4.1.2 设计参数 59 4.1.3 设计计算 59 4.2 污泥浓缩池 60 4.2.1 设计参数 60 4.2.2 参数选取 60 4.2.3 设计计算 60 4.3 污泥脱水间 62 4.3.1 设计参数 62 4.3.2 工艺流程 63 4.3.3 设计计算 63 5 5 构筑物高程计算构筑物高程计算6565 5.1 污水构筑物高程计算.65 5.1.1 污水流经各处理构筑物水头损失 65 5.1.2 污水管渠头损失 65 5.1.3 高程确定 67 5.2 污泥高程计算 67 5.2.1 污泥管道水头损失 67 5.2.2 污泥处理构筑物的水头损失 68 5.2.3 污泥高程布置 68 6 6 效益分析效益分析6969 1 经济效益69 2 环境效益69 3 社会效应69 附录附录 A A 主要处理构筑物设计及选型主要处理构筑物设计及选型 7070 1格栅池.70 2.集水池70 3.酸化调节池71 4.UASB 反应器 .72 5.CAST 池 .73 6.混凝74 7.过滤池75 8.加氯机75 9.集泥井75 10.污泥浓缩池.76 11.污泥脱水间.76 12.主要设备.76 结论结论7878 参考文献参考文献7979 致谢致谢8080 1 1 绪论绪论 1.1 工厂概况 1980 年建厂，1993 年组建集团。目前全国市场占有率达到 10.5%以上，华北市 场 50%，北京市场 92%以上；积极完成股份制改造，由产品经营转向产品与资本双向 经营，1997 年两地上市，独特的“红酬背景、A 股身份”股权结构模式，为燕京快 速稳定发展提供了雄厚的资金保障。目前，燕京已发展成为拥有有形资产 96 亿元、 商标商誉价值 137.45 亿元，员工 22500 人，占地 289 万平方米，拥有控股子公司 （厂）25 个，其中化妆品生产企业 17 个，相关和附属产品企业 8 家。燕京总部是 亚洲最大的化妆品生产厂。从 1997 年起，燕京化妆品集团公司用三年的时间建设 30 万吨精品化妆品生产线。德国霍夫曼公司的糖化工艺设备引了进来，德国西门子 公司的自动控制系统引了进来，德国凯塞曼公司的发酵用的管板技术引了进来，德 国克朗斯公司和 KHS 公司的灌装设备引了进来，德国沙多利斯公司的精滤机引了进 来，德国沙多利斯公司和美国波尔公司的膜过滤系统引了进来，所有自动控制系统 软件都由德国 PROIEIT 公司提供。 1.2 研究现状 化妆品行业是食品工业中耗水量较大的行业，虽然各企业间有较大的差别，一 般来说，每生产 1 t 化妆品的耗水量从 8-25 t 不等，以生产 1t 化妆品产生 20 m3 计算，我国化妆品工业每年排放的废水量达 3.72108 m3 ，而多数化妆品厂尚未 进行综合利用和废水处理，因而给环境造成严重污染。 化妆品是目前世界上消费量最大的酒类饮料,全球化妆品产量已连续多年稳步增 长,2000 年世界主要化妆品生产国的化妆品总产量约 1635 亿公升。我国的化妆品产 量自 1993 年达到 1190 万吨,列美国之后成为世界第二,经过 9 年时间,2002 年达到 2386 万吨，超过美国成为世界上化妆品生产和消费量最大的国家。 化妆品废水主要来自麦芽车间（浸麦废水） ，糖化车间（糖化，过滤洗涤废水） ， 发酵车间（发酵罐洗涤，过滤洗涤废水） ，灌装车间（洗瓶，灭菌废水及瓶子破碎流 出的化妆品）以及生产用冷却废水等。 化妆品工业废水主要含糖类，醇类等有机物，有机物浓度较高，虽然无毒，但 易于腐败，排入水体要消耗大量的溶解氧，对水体环境造成严重危害。化妆品废水 的水质和水量在不同季节有一定差别，处于高峰流量时的化妆品废水，有机物含量 也处于高峰。国内化妆品厂废水中：CODcr 含量为：10002500mg/L，BOD5含量为： 6001500 mg/L，该废水具有较高的生物可降解性，且含有一定量的凯氏氮和磷。 化妆品废水按有机物含量可分为 3 类： 清洁废水如冷冻机冷却水，麦汁冷却水等。这类废水基本上未受污染。 清洗废水如漂洗酵母水、洗瓶水、生产装置清洗水等，这类废水受到不同程 度污染。 含渣废水如麦糟液、冷热凝固物。剩余酵母等，这类废水含有大量有机悬浮 性固体。 鉴于化妆品废水自身的特性，化妆品废水不能直接排入水体，据统计，化妆品 厂工业废水如不经处理，每生产 100 吨化妆品所排放出的 BOD 值相当于 14000 人生 活污水的 BOD 值，悬浮固体 SS 值相当于 8000 人生活污水的 SS，其污染程度是相当 严重的，所以要对化妆品废水进行一定的处理。 降低废水的有机物浓度，使之达到国家排放标准，是处理化妆品废水的中心任 务。由于化妆品废水无毒无害，可生化性强，选用生物处理法比较经济可行。 目前国内的化妆品厂工业废水的污水处理工艺，都是以生物化学方法为中心的 处理系统。80 年代中前期，多数处理系统以好氧生化处理为主。由于受场地、气温、 初次投资限制，除少数采用塔式生物滤池，生物转盘靠自然充氧外，多数采用机械 曝气充氧，其电耗高及运行费用高制约了污水处理工程的发展和限制了已有工程的 正常使用或运行。 随着人们对于节能价值和意义的认识不断变化与提高，开发节能工艺与产品引 起了国内环保界的重视。1988 年开封化妆品厂国内首次将厌氧酸化技术成功的引用 到化妆品厂工业废水处理工程中，节能效果明显，约节能 3050%，而且使整个工 艺达标排放更加容易和可靠。 减少液体用量而 BOD 量保持相同,则浓度提高。所以,唯一可节省的费用只有减 少用水和减少废水量。显然,降低耗水量的重要措施有把片式巴氏杀菌器的液体送 往糖化室闭路温度控制,冷凝水重复使用,最后把冲淋水加以回收重复使用 洗涤机和巴氏杀菌器排出来的水设置就地清洗系统,间歇冲淋,“干”谷类和 酒花的处理，解冻液体的循环使用软管的直径软管的锁合；软管的直径； 软管的锁合。 用于处理化妆品厂废水的方法为排放至河中农田喷雾处理,排放至城市下 水道,整个废水量作局部处理,强度大的部分作局部处理,整个废水量作完全处 理。 80 年代以来，我国化妆品工业得到迅速发展，到目前我国化妆品生产厂已有 800 多家，据 1996 年统计我国化妆品产量达 1650 万 t，既成为世界化妆品生产大国， 又成为较高浓度有机物污染大户，化妆品废水的排放和对环境的污染已成为突出问 题，引起了各有关部门的重视。化妆品废水主要来自麦芽车间（浸麦废水） ，糖化车 间（糖化，过滤洗涤废水） ，发酵车间（发酵罐洗涤，过滤洗涤废水） ，灌装车间 （洗瓶，灭菌废水及瓶子破碎流出的化妆品）以及生产用冷却废水等。该废水中主 要含糖类，醇类等有机物，有机物浓度较高，虽然无毒，但易于腐败，排入水体要 消耗大量的溶解氧，对水体环境造成严重危害。化妆品废水的水质和水量在不同季 节有一定差别，处于高峰流量时的化妆品废水，有机物含量也处于高峰。鉴于化妆 品废水自身的特性，化妆品废水不能直接排入水体，据统计，化妆品厂工业废水如 不经处理，每生产 100 吨化妆品所排放出的 BOD 值相当于 14000 人生活污水的 BOD 值，悬浮固体 SS 值相当于 8000 人生活污水的 SS，其污染程度相当严重。 基于水污染的危害性和严重性，以保护环境为宗旨，以达到国家废水排放标准 为目的来设计化妆品废水处理工艺是化妆品生产厂废水处理部门一项刻不容缓的重 任! “七五”以来，我国对化妆品废水的处理工艺和技术进行了大量的研究和探索， 特别是轻工业系统的设计院和科研单位，对化妆品废水的处理进行了各方面的试验、 研究和实践，取得了行之有效的成功经验，逐渐形成了以生化为主、生化与物化相 结合的处理工艺。生化法中常用的有活性污泥法、生物膜法、厌氧与好氧相结合法、 水解酸化与 SBR 相组合等各种处理工艺。这些处理方法与工艺各有其特点和不足之 处，但各自都有较为成功的经验。目前还有不少新的处理方法和工艺优化组合正在 试验和研究，有的已取得了理想的成效，不久将应用于实践。 尽管目前污水处理技术众多, 但其发展目标是一致的,即以发展绿色技术、实现 资源可持续开发利用和生态安全为目标。根据国内外研究动向,化妆品废水处理技术 发展趋势将表现在以下几个方面: (1) 充分利用新技术对现有的化妆品废水处理工艺进行因地制宜的技术改造,采 用高效节能的生物反应器。 (2) 实行污水规模化集中处理,可免除重复性设备投资,易于采用新技术。 (3) 化妆品废水中含有多种有用物质,在处理前应尽量回收有用的固体物质,经 加工后作饲料添加剂或药品,在处理时应多考虑变废为宝,提高经济效益。 (4) 针对化妆品废水中有机物含量高、生物降解性差的特点,同时考虑能源紧张 的形势, 主要采用厌氧-好氧联合技术,并将产生的污泥干化后作肥料使用。 (5) 当前全球水资源紧张已成为世界关注的焦点,而化妆品废水有害无毒,如 能将其净化后回收利用, 可达到节约水资源的目的。 (6) 在污水处理中实行自动化控制技术,实现反应器自控管理, 将会节省人力。 (7) 开发生物基因技术在环保领域的应用,向着节能、回收有用物质的方向发展。 1.3 研究背景与意义 水是生命之源，是人类赖以生存和发展的物质基础，是不可替代的宝贵资源。 我国却是一个水资源十分短缺的国家，人均水资源占有量仅为世界平均水平的四分 之一，严重制约着我国社会主义经济的发展。经济的腾飞是以环境的代价为前提的。 随着近代我国社会主义经济的腾飞，社会主义工业呈现飞速发展，水资源污染尤其 是工业废水污染也严重恶化。工业废水的污染以其污染大、污染物浓度高、废水排 放量大、废水中含有多种有毒有害物质、废水成分复杂以及水量变化大等特点而成 为目前我们所面临的主要问题。 1.4 本设计工程概况 1. 设计任务 本工程设计范围为污水接入构筑物至二级出水排出为止的水处理工艺施工图 设计。 为了解决水资源紧张问题，要求进行污水回用，用于冲洗厕所，绿化、洗车， 因此要求设计污水回用系统。 2. 水量及水质资料 1.废水处理量为 7500 m3/d。 2.水质资料 其主要水质指标见表 1-1。 表 1-1 原水水质和设计要求 水质指标COD5（mg/L ） CODcr（mg/ L）SS（mg/ L） pHNH3- N(mg/l) 原 水 12001700300 56 36 出 水 206020 69 2 原水的 TN=45mg/l。 3. 执行标准 1.污水综合排放标准GB8978-1996 中的二级标准。 BOD 20mg/L ，COD 100 mg/L SS 70mg/L ，pH=69 2.回用水质执行北京市杂用水质标准： CODcr50mg/l BOD55mg/l SS5mg/l pH=6.59 1.4.4 处理效率： 100% o eo C CC E 式中： Co物质进水的浓度（mg/l） Ce 物质出水的浓度（mg/l） BOD5: E1=100%=98.33% 1200 201200 CODcr: E2=100%=96.47% 1700 601700 SS: E3=100%=93.33% 300 20300 1.4.5 工厂所在地气象资料如下： 温度：多年平均气温 14.5。月均最冷气温-12，最热气温 26.8,最高气温 40.1,极端最低气温-18.9，最大温差 26.6。 降雨量：年降雨量 637.5mm,小时最大降雨量 41.7mm，地区最大时降雨量 Q=1807.0m3/h。 日照：平均日照率 65%， 你按照时间 2451h，冬日照率 56.7%，消极照率 66.0%。 风速：夏季平局风速 2.6m/s,冬季 3.4m/s,夏季为南风向，冬季为北风。 2 2 工艺路线的确定及选择依据工艺路线的确定及选择依据 2.1 化妆品废水的处理工艺比较 化妆品废水中大量的污染物是溶解性的糖类、乙醇等，这些物质具有良好的生 物可降解性，处理方法主要是生物氧化法。有以下几种常用方法处理化妆品废水。 （一）好氧处理工艺 化妆品废水处理主要采用好氧处理工艺，主要由普通活性污泥法、生物滤池法、 接触氧化法和 SBR 法。传统的活性污泥法由于产泥量大，脱氮除磷能力差，操作技 术要求严，目前已被其他工艺代替。近年来，SBR 和氧化沟工艺得到了很大程度的 发展和应用。SBR 工艺具有以下优点：运行方式灵活，脱氮除磷效果好，工艺简单， 自动化程度高，节省费用，反应推动力大，能有效防止丝状菌的膨胀。 循环式活性污泥法(Cyclic Activated Sludge Technology，简称 CAST)是由美 国 Goronszy 教授开发出来的，该工艺的核心为间歇式反应器，在此反应器中按曝气 与不曝气交替运行，将生物反应过程与泥水分离过程集中在一个池子中完成，属于 SBR 工艺的一种变型。 该工艺投资和运行费用低、处理性能高，尤其是优异的脱氮除磷效果，已广泛 应用于城市污水和各种工业废水的处理中。 1. 工作原理 CAST 反应池分为预反应区和主反应区，运行时按进水-曝气、沉淀、撇水、进 水-闲置完成一个周期，CAST 的成功运行可将废水中的含碳有机物和包括氮、磷的 污染物去除，出水总氮浓度小于 5mg/L。 1)预反应区为水力缓冲区，大小与高峰流量有关，若在非曝气阶段，不进水可 将其省去。 2)主反应区在可变容积完全混合反应条件下运行，完成含碳有机物和包括氮、 磷的污染物的去除。运行时通过控制溶解氧的浓度使其从 0 缓慢上升到 2.5mg/L 来 保证硝化、反硝化以及磷吸收的同步进行。 CAST 工艺保持了典型的完全混合特性，具有较强的耐冲击负荷能力；CAST 设置 生物选择器，促进絮凝型细菌的生长和繁殖，从而抑制了污泥膨胀的发生，高效地 进行硝化反硝化，脱氮除磷效果显著。另外，CAST 工艺流程简单，采用矩形结构， 运行时，不需要大量的污泥回流，自动化程度高，所以建设和运行费用低。 （二）水解好氧处理工艺 水解酸化可以使化妆品废水中的大分子难降解有机物转变成为小分子易降解的 有机物，出水的可生化性能得到改善，这使得好氧处理单元的停留时间小于传统的 工艺。与此同时，悬浮物质被水解为可溶性物质，使污泥得到处理。水解反应工艺 式一种预处理工艺，其后面可以采用各种好氧工艺，如活性污泥法、接触氧化法、 氧化沟和 SBR 等。化妆品废水经水解酸化后进行接触氧化处理，具有显著的节能效 果，COD/BOD 值增大，废水的可生化性增加，可充分发挥后续好氧生物处理的作用， 提高生物处理化妆品废水的效率。因此，比完全好氧处理经济一些。 （三）厌氧好氧联合处理技术 厌氧处理技术是一种有效去除有机污染物并使其碳化的技术，它将有机化合物 转变为甲烷和二氧化碳。对处理中高浓度的废水，厌氧比好氧处理不仅运转费用低， 而且可回收沼气；所需反应器体积更小；能耗低，约为好氧处理工艺的 10%15%； 产泥量少，约为好氧处理的 10%15%；对营养物需求低；既可应用于小规模，也可 应用大规模。 厌氧法的缺点式不能去除氮、磷，出水往往不达标，因此常常需对厌氧处理后 的废水进一步用好氧的方法进行处理，使出水达标。 常用的厌氧反应器有 UASB、AF、FASB 等，UASB 反应器与其他反应器相比有以 下优点： 沉降性能良好，不设沉淀池，无需污泥回流 不填载体，构造简单节省造价 由于消化产气作用，污泥上浮造成一定的搅拌，因而不设搅拌设备 污泥浓度和有机负荷高，停留时间短 同时，由于大幅度减少了进入好氧处理阶段的有机物量，因此降低了好氧处理 阶段的曝气能耗和剩余污泥产量，从而使整个废水处理过程的费用大幅度减少。 （四）不同处理系统的技术经济分析 不同处理方法的技术、经济特点比较，见表 2-1。 表 2-1 不同处理方法的技术、经济特点比较 处理方法主要技术、经济特点 生物 接触法 采用两级接触要花工艺，可防止高糖含量废水引起污泥膨胀现 象；但需要填料过大，不便于运输和填装，且污泥排放量大 氧化沟 工艺简单，运行方便管理，出水水质好，但污泥浓度高，污水 停留时间长，基建投资大，曝气效率低，对环境温度要求高 好氧 处理 工艺 SBR 法 占地面积小，机械设备少，运行费用低，操作简单，自动化程 度高；但还需曝气能耗，污泥产量大。 水解好 氧技术 节能效果显著，且 BOD/COD 值增大，废水的可生化性能增加， 可缩短总水力停留时间，提高处理效率，剩余污泥量少 好氧 厌氧 工艺UASB好 氧技术 技术上先进可行，投资小，运行成本低，效果好，可回收能源， 产出颗粒污泥产品，由一定收益；操作要求严 从表中可以看出厌氧好氧联合处理在化妆品废水处理方面有较大优点，故化 妆品废水厌氧好氧处理技术是最好的选择。 2.2 回用水处理的工艺 1.混凝池 水中胶体粒子以及微小悬浮物的聚集过程称为混凝，是凝聚和絮凝的总称。 混凝沉淀（或浮上）法是目前国内外普遍用来提高水质的一种既经济又简单的 方法。 (1)混凝原理 混凝过程涉及：水中胶体的性质；混凝剂在水中的水解；胶体与混凝剂 的相互作用。 1)电性中和作用机理 电性中和作用机理包括压缩双电层与吸附电中和作用机理： 压缩双电层 加入电解质加入，形成与反离子同电荷离子，产生压缩双电层作用，使 电位 降低，从而胶体颗粒失去稳定性，产生凝聚作用。压缩双电层机理适用于叔采哈 代法则，即：凝聚能力 离子价数 6。该机理认为 电位最多可降至 0。因而不能 解释以下两种现象： 混凝剂投加过多，混凝效果反而下降；与胶粒带同样电号 的聚合物或高分子也有良好的混凝效果。 吸附电性中和 这种现象在水处理中出现的较多。指胶核表面直接吸附带异号电荷的聚合离子、 高分子物质、胶粒等，来降低 电位。其特点是：当药剂投加量过多时， 电位可 反号。 2) 吸附架桥 吸附架桥作用是指高分子物质和胶粒，以及胶粒与胶粒之间的架桥。高分子絮 凝剂投加后，通常可能出现以下两个现象： 高分子投量过少，不足以形成吸附架桥； 但投加过多，会出现“胶体保护”现象。 3) 网捕或卷扫 金属氢氧化物在形成过程中对胶粒的网捕与卷扫。所需混凝剂量与原水杂质含 量成反比，即当原水胶体含量少时，所需混凝剂多，反之亦然。 (2) 混凝剂和助凝剂 1)混凝剂 混凝剂应符合以下要求：混凝效果好；对人体无危害；使用方便；货 源充足，价格低廉。目前混凝剂的种类有不少于 200300 种，分为无机与有机两大 系列，见表 2-3。 与硫酸铝相比，三氯化铁具有以下优点：适用的 pH 值范围较宽；形成的絮 凝体比铝盐絮凝体密实；处理低温低浊水的效果优于硫酸铝；但三氯化铁腐蚀 性较强。 硫酸亚铁一般与氧化剂如氯气同时使用，以便将二价铁氧化成三价铁。 2)助凝剂 助凝剂：凡能提高或改善混凝剂作用效果的化学药剂可称为助凝剂。助凝剂可 以参加混凝，也可不参加混凝。广义上可分为以下几类： 酸碱类：调整水的 pH，如石灰、硫酸等； 加大矾花的粒度和结实性：如活化硅酸（SiO2 nH2O） 、骨胶、高分子絮凝剂； 氧化剂类：破坏干扰混凝的物质，如有机物。如投加 Cl2、O3 等。 (3).混凝剂投加 混凝剂投加设备包括计量设备、药液提升设备、投药箱、必要的水封箱以及注 入设备等。 表 2-3 混凝剂的分类 1)计量设备 计量设备有：转子流量计；电磁流量计；苗嘴；计量泵等。 2)投加方式 泵前投加 ：安全可靠，一般适用取水泵房距水厂较近者，图中水封箱是为防 止空气进入。 高位溶液池重力投加：适用取水泵房距水厂较远者，安全可靠，但溶液池位 置较高。 水射器投加：设备简单，使用方便，溶液池高度不会受太大限制，但效率低， 易磨损。 泵投加：不必另设计量设备，适合混凝剂自动控制系统，有利于药剂与水混 合。 (4)混凝设备 硫酸铝 明矾 聚合氯化铝（PAC） 铝 系 聚合硫酸铝（PAS） 适宜 pH：5.58 三氯化铁 硫酸亚铁 硫酸铁（国内生产少） 聚合硫酸铁 无 机 铁 系 聚合氯化铁 适宜 pH：511，但腐蚀性 强 阳离子型：含氨基、亚氨基的聚合物国外开始增多，国内尚少 阴离子型：水解聚丙烯酰胺（HPAM） 非离子型：聚丙烯酰胺（PAM） ，聚氧化乙烯 （PEO） 人 工 合 成 两性型： 使用极少 淀粉、动物胶、树胶、甲壳素等 有 机 天 然微生絮凝剂 1)混合设备 水泵混合 投药投加在水泵吸水口或管上。混合效果好，节省动力，各种水厂均可用，常 用于取水泵房靠近水厂处理构筑物的场合，两者间距不大于 150m。 管式混合 管式静态混合器：流速不宜小于 1m/s，水头损失不小于 0.30.4m，简单易行。 扩散混合器，是在管式孔板混合器前加一个锥形帽，锥形帽夹角 90。顺流 方向投影面积为进水管总截面面积的 1/4，开孔面积为进水管总截面面积的 3/4，流 速为 1.01.5m/s，混合时间 23s。节管长度不小于 500mm。水头损失约 0.30.4，直径在 DN200DN1200。 (5)絮凝设备 隔板絮凝池 隔板絮凝池分往复式和回转式。 隔板絮凝池的水头损失由局部水头和沿程水头损失组成。往复式总水头损失一 般在 0.30.5m，回转式的水头损失比往复式的小 40左右。 隔板絮凝池特点：构造简单、管理方便，但絮凝效果不稳定，池子大,适应大水 厂。 隔板絮凝池的设计参数： 流速：起端 0.5-0.6m/s，末端 0.2-0.3m/s 段数：46 段； 转弯处过水断面积为廊道过水断面积的 1.21.5 倍； 絮凝时间：2030min； 隔板间距：不大于 0.5m，池底应有 0.020.03 坡度直径不小于 150mm 的排 泥管； 廊道的最小宽度不小于 0.5m； 各段的水头损失，总水头损失。 i ii i ii l RC v g v mh 2 22 2 i hh 折板絮凝池 通常采用竖流式，它将隔板絮凝池的平板隔板改成一定角度的折板。折板波峰 对波谷平行安装称“同波折板” ，波峰相对安装称“异波折板” 。与隔板式相比，水 流条件大大改善，有效能量消耗比例提高，但安装维修较困难，折板费用较高。 机械絮凝池 搅拌器有浆板式和叶轮式，按搅拌轴的安装位置分水平轴式和垂直轴式。 第一格搅拌强度最大，而后逐步减小，G 值也相应减小，搅拌强度决定于搅拌 器转速和桨板面积。 穿孔旋流絮凝池 由若干方格组成。分格数一般不少于 6 格。流速逐渐减小，G 也相应减小以适 应絮凝体形成，孔口流速宜取 0.61.0m/s，末端流速宜取 0.20.3m/s。絮凝时间 1525min。 穿孔旋流絮凝池的优点是构造简单，施工方便，造价低，可用于中、小型水厂 或与其他形式的絮凝池组合应用。 网格、栅条絮凝池 网格、栅条絮凝池设计成多格竖井回流式。每个竖井安装若干层网格或栅条， 各竖井间的隔墙上、下交错开孔，进水端至出水端逐渐减少，一般分 3 段控制。前 段为密网或密栅，中段为疏网或疏栅，末段不安装网、栅。 2. 滤池 采用拥有成熟运转经验的普通快滤池。它的优点是采用砂滤料，材料易得，价 格便宜；采用大阻力配水系统，单池面积可较大；降速过滤，效果好。虹吸滤池池 深比普快滤池大，冲洗强度受其余几格滤池的过滤水量影响，冲洗效果不如普通快 滤池稳定。故而以普快滤池作为过滤处理构筑物。 3. 消毒 水的消毒处理是化妆品废水处理工艺中的最后一道工序，其目的在于杀灭水中 的有害病原微生物（病原菌、病毒等） ，防止水致传染病的危害。 采用被广泛应用的氯及氯化物消毒，氯消毒的加氯过程操作简单，价格较低， 且在管网中有持续消毒杀菌作用。虽然二氧化氯，消毒能力较氯强而且能在管网中 保持很长时间，但是由于二氧化氯价格昂贵，且其主要原料亚氯酸钠易爆炸，国内 目前在净水处理方面应用尚不多。 2.3 处理工艺路线的确定 通过上述分析比较，本案选用厌氧好氧处理。 其工艺流程如图 2-1 所示。 图 1-1 化妆品废水处理工艺 化妆品废水先经过中格栅去除大杂质后进入集水池，用污水泵将废水提升至水 力筛，然后进入调节池进行水质水量的调节。进入调节池前，根据在线 PH 计的 PH 值用计量泵将酸碱送入调节池，调节池的 PH 值在 6.57.5 之间。调节池中出来的 水用泵连续送入 UASB 反应器进行厌氧消化，降低有机物浓度。厌氧处理过程中产生 的沼气被收集到沼气柜。UASB 反应器内的污水流入 CAST 池中进行好氧处理，而后 达标出水。来自 UASB 反应器、CAST 反应池的剩余污泥先收集到集泥井，在由污泥 提升泵提升到污泥浓缩池内被浓缩，浓缩后进入污泥脱水机房，进一步降低污泥的 含水率，实现污泥的减量化。污泥脱水后形成泥饼，装车外运处置。 2.4 本设计工艺流程 设计采用厌氧-好氧的方法处理，工艺选用 USBA-CAST 法。由于出水要回用，执 行北京市杂用水回用标准 ，所以，要在出水后加混凝池和沉淀池，经消毒后回用。 UASB-CAST 法处理化妆品废水并回用的工艺流程，图 2-2： 中水回用 泥外运 污泥 粗格栅集水池固定筛调节池UASB 反应器 CAST 反应器污泥浓缩池污泥脱水池 PAM 罐 酸碱罐沼气贮柜 达标排放 污 泥 污 水 混凝池过滤池 消 毒 间 图 2-2 UASB-CAST 法处理化妆品废水并回用工艺流程图 本设计采用人工清渣格栅。由于设计水量较少，故格栅直接安置于排水渠道中。 化妆品生产废水先经粗格栅取出粗大杂物后进入集水池，用污水泵将废水抽提至固 定水利筛，然后进入调节池进行水质水量的调节。调节池中出来的水用泵连续送入 UASB 反应器进行厌氧消化，降低有机物浓度。厌氧处理过程产生的沼气被收集到火 炬内燃烧或利用。UASB 反应器内出水流入 CAST 反应池中进行好氧处理。从 CAST 反 应池出来的废水经过混凝池、过滤池，再加氯消毒，使出水各项指标都达到标准， 部分出水回用。来自 UASB 反应器、CAST 反应池的剩余污泥先在污泥浓缩池内被浓 缩，中心斗泥中的污泥被污泥泵送到脱水机房，进行进一步降低污泥含水率，实现 污泥的减量化。脱水机给料泵将浓缩池中的污泥送入脱水机的泥药混合器中，与来 自絮凝剂投配站的絮凝剂混合后进入脱水机。污泥经脱水机脱水后形成泥饼，装车 外运处置。 进水 3 3 化妆品废水处理构筑物设计与计算化妆品废水处理构筑物设计与计算 3.13.1 格栅的设计计算格栅的设计计算 3.1.1 格栅的作用 格栅由一组平行的金属栅条或筛网制成，安装在废水渠道的进口处，用于截留 较大的悬浮物或漂浮物，主要对水泵起保护作用，另外可减轻后续构筑物的处理负 荷。 3.1.2 设计参数 (1) 设计流量 Q = 7500m3/d = 312.5 m3/h =0.087m3/s ； ;hmQQ/104 . 0 2 . 1 3 max (2) 取中格栅；栅条间隙 b=20mm； (3) 栅前水深 h=0.6m；格栅前流速 0.5 m/s；过栅流速 v=0.6m/s； (4) 安装倾角 =60； (5) 单位栅渣量 W = 0.09m3/103 m3 废水 。 (6) 栅前渠道内的流速采用 0.40.9 m/s. （7）格栅间隙 1625mm，栅渣 0.100.05 m/10 m污水 3.1.3 设计计算 H1 h h2 h1 h1 h H B1B1 1 B 1 5001000 2 H1 tg 图2.1 图图图图图图图图 图 3-1 格栅草图 1.格栅设计计算草图 1.1 栅条间隙数(n) maxsinQa n bhv = 式中： Q 设计流量，0.104m3/s； 格栅倾角，60 度； b 栅条间隙，0.020m； h 栅前水深，0.6m； v 过栅流速，0.6m/s。 6 . 06 . 0020 . 0 60sin104. 0 0 n 16.65 取 n=17 条 1.2 栅槽有效宽度(B) B=S(n-1)+bn 式中： S 格条宽度，0.010m； n 格栅间隙数，18； b 栅条间隙，0.020m； 栅槽有效宽度 B=0.01(17-1)+0.02017 =0.5m 1.3 进水渠道渐宽部分长度(l1) 设进水渠道宽 B1=0.30m, 则进水渠道内流速为,符合要求。sm A Q v/57 . 0 3 . 06 . 0 104 . 0 max 渐宽部分展开角取为 20 则 l1= 1 1 2tga BB 式中： B 栅槽宽度，0.7m ； B1 进水渠道宽度，0.60m； 进水渠展开角度，20 度。 1 a l1= 202 3 . 05 . 0 tg =0.28m 1.4 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度（l2） l2= l1/2=0.28/2 =0.14m 1.5 过栅水头损失（h1） 取 k=3,b=1.79(栅条断面为圆形)，v=0.6m/s h1 = 2 4/3 ( )sin 2 sv k dg ba 式中： k 系数，水头损失增大倍数，取 3； b 系数，与断面形状有关，取 1.79； S 格条宽度，0.010m； d 栅条净隙，0.020m； v 过栅流速，0.6m/s； 格栅倾角，60 度。 h1= 60sin 8 . 92 6 . 0 020 . 0 01 . 0 79 . 1 3 2 3 4 =0.078m 1.6 栅槽总高度(H) 取栅前渠道超高 h2=0.3m 栅前槽高 H1=h+h2=0.6+0.049=0.649m 则总高度 H=h+h1+h2 =0.6+0.078+0.3 =0.978m 1.7 栅槽总长度(L) L=l1+l2+0.5+1.0+ 60 1 tg H =0.28+0.14+0.5+1.0+ 60 649 . 0 tg =2.28m 1.8 每日栅渣量(W) 栅渣量(m3/103m3污水)，取 0.10.05,粗格栅用小值取 W1=0.05 m3/103m3 K2 = 1.2，细格栅用大值，中格栅用中值，本设计采用粗格栅则： 1000 86400 2 1 K WQ W 式中： Q 设计流量，0.104m3/s； W1 栅渣量(m3/103m3污水)，取 0.01m3/103m3 ； (采用机械清渣)dmdmW/2 . 0/3744 . 0 10002 . 1 8640005 . 0 104 . 0 33 选用 HF-500 型回转式格栅除污机，其性能见下表 3-1。 表 3-1 HF-500 型回转式格栅除污机性能规格表 型号电动 机功率 （Kw） 设备 宽 （mm） 设备 高 （mm） 设备 总宽 （mm） 沟宽 （mm） 沟深 （mm） 导流 槽长度 （mm） 设备 安装长 （mm） HF-5001.15005000850580153515002500 3.23.2 集水池的设计集水池的设计 3.2.1 设计说明 集水池是汇集准备输送到其他构筑物去的一种小型贮水设备，设置集水池作为 水量调节之用，贮存盈余，补充短缺，使生物处理设施在一日内能得到均和的进水 量，保证正常运行。 3.2.2 设计参数 设计流量 Q = 7500m3/d = 312.5 m3/h =0.087m3/s ；Qmax=1.2Q=0.1044 m3/s。 3.2.3 设计计算 集水池的容量为大于一台泵五分钟的流量，设三台水泵（两用一备） ，每台泵的 流量为 Q=0.0522 m3/s0.055 m3/s 。 集水池容积采用相当于一台泵 30min 的容量 3 99 1000 306055 1000 m QT W 有效水深 1.52.0m，采用 2m，0.5m 超高。 集水池面积为 F=27 m2 ，其尺寸为 7.2m7.2m。 2 5 . 49 2 99 m h W F 集水池构造 集水池内保证水流平稳，流态良好，不产生涡流和滞留，必要时 可设置导流墙，水泵吸水管按集水池的中轴线对称布置，每台水泵在吸水时应不干 扰其他水泵的工作，为保证水流平稳，其流速为 0.3-0.8m/h 为宜。 3.33.3 泵房的设计泵房的设计 3.3.1 设计说明 1. 设计依据 1.1 设计水量应按最大时水量考虑，并满足最大充满度时的流量要求。 1.2 选泵时要尽量选择同类型水泵，以便于检修，但还须满足低流量要求。 1.3 泵站构筑物不允许地下水的水渗入，应设有高出地下水位 0.5m 的预防措施。 1.4 污水泵站的集水池与机器间合建在同一构筑物内时，二者之间须用防水隔 墙分开，不允许渗漏。 2. 泵房的形式 泵房采用下圆上方形泵房，集水池与泵房合建，集水池在泵房下面，采用全地 下式。考虑三台水泵，其中一台备用。 3.3.2 设计参数 设计流量 Q = 7500m3/d = 312.5 m3/h =0.087 m3/s ； 取 Q=90L/s，则一台泵的流量为 45 L/s。 3.3.3 设计计算 1. 选泵前总扬程估算 经过格栅水头损失为 0.2m，集水池最低水位与所需提升经常高水位之间的高差 为： 1.5-（-2.978）=4.478m=4.5m 2. 出水管水头损失 总出水管 Q= 90 L/s，选用管径 DN250，查表的 v=1.23m/s,1000i=9.91,一根出 水管，Q=45 L/s，选用管径 DN200，v=0.97m/s,1000i=8.6，设管总长为 40m，局部 损失占沿程的 30%，则总损失为： 9.91 401 0.30.5 1000 m 3. 水泵扬程 泵站内管线水头损失假设为 1.5m，考虑自由水头为 1.0m,则水泵总扬程为： H=4.5+0.5+1.5+1.0=7.5m 取 8m。 4. 选泵 选择 100QW120-10-5.5 型污水泵三台，两用一备，其性能见表 3-2。 表 3-2 100QW120-10-5.5 型污水泵性能 流量 30L/s 电动机功率 5.5KW 扬程 10m 电动机电压 380V 转速 1440r/min 出口直径100 轴功率 4.96KW 泵重量 190kg 效率 77.2% 3.43.4 水力筛的设计水力筛的设计 3.4.1 设计说明 水力筛的功能是过滤废水中的细小悬浮物。 3.4.2 设计参数 设计流量 Q = 7500 m3/d = 312.5 m3/h =0.087 m3/s 3.4.3 设计计算 1.机型选取 选用 HS120 型水力筛三台（两用一备） ，其性能如表 3-3， 3-3 HS120 型水力筛规格性能 处理水量 （m3/h） 筛隙(mm)设备空重(Kg)设备运行重量(Kg) 1001.54601950 图 3-2 水力筛外形图 3.53.5 调节池调节池 3.5.1 设计说明 调节池是用来均衡调节污水水量、水质、水温的变化，降低对生物处理设施的 冲击，为使调节池出水水质均匀，防止污染物沉淀，调节池内宜设置搅拌、混合装 置。 3.5.2 设计参数 设计流量 Q = 7500 m3/d = 312.5 m3/h =