环境管理_硝基苯废水处理工艺设计方案

目 录 第一章第一章 处理工艺的文献综述处理工艺的文献综述 2 2 1.1 含硝基苯废水对环境的危害 2 1.2 处理硝基苯的技术方法现状 3 1.2.1 物理法3 1.2.2 化学法3 1.2.3 生物法4 第二章第二章 工程设计资料与依据工程设计资料与依据 5 5 2.1 废水水量.5 2.2 设计进水水质 .5 2.3 设计出水水质 .5 2.4 设计依据.6 2.5 设计原则与指导思想.6 第三章第三章 工艺流程的确定工艺流程的确定6 6 3.1 废水的处理工艺流程.6 3.2 工艺流程说明 .7 3.3 工艺各构筑物去除率说明 .8 第四章第四章 构筑物设计计算构筑物设计计算9 9 4.1 设计水量的确定9 4.2 调节池9 4.3 微电解塔.10 4.4 FENTON 氧化池.12 4.5 中和反应池.13 4.6 沉淀池14 4.7 生活污水格栅 .16 4.8 生活污水调节池18 4.9 生化处理系统 .19 4.10 二沉池21 4.11 污泥浓缩池.22 第五章第五章 构筑物及设备一览表构筑物及设备一览表 2525 5.1 主要构筑物一览表 25 5.2 主要设备一览表25 第六章第六章 管道水力计算及高程布置管道水力计算及高程布置2626 6.1 平面布置及管道的水力计算26 6.2 泵的水力计算及选型.29 6.3 高程布置和计算31 第七章第七章 参考文献参考文献 3434 第一章第一章 处理工艺的文献综述处理工艺的文献综述 1.1 含硝基苯废水对环境的危害 硝基苯，分子式为 C5H6NO2，相对分子量为 123，相对密度(水=1)1.20，熔 点在 5.7，沸点是 210.9。硝基苯是淡黄色透明油状液体，有苦杏仁味，不 溶于水，溶于乙醉、乙醚、苯等多数有机溶剂。用于溶剂，制造苯胺、染料等。 环境中的硝基苯主要来自化工厂、染料厂的废水废气，尤其是苯胺染料厂排出 的污水中含有大量硝基苯。 硝基苯在水中具有极高的稳定性，由于其密度大于水，进入水体后会沉入 水底，长时间保持不变。又由于其在水中有一定的溶解度，所以造成的水体污 染会持续相当长的时间。硝基苯类化合物化学性能稳定，苯环较难开环降解， 常规的废水处理方法很难使之净化。因此，研究硝基苯类污染物的治理方法和 技术十分必要。 1.2 处理硝基苯的技术方法现状 1.2.1 物理法 对含高浓度硝基苯的工业废水，采用物理手段处理既可降低硝基苯的浓度， 改善废水的可生化性，又可以回收部分硝基苯，实现资源利用最大化。主要的 物理处理方法有：吸附法、萃取法和汽提法。 对于吸附法，硝基苯废水处理研究中颗粒状活性炭、炉渣、有机膨润土等 都是应用较多的吸附剂。赵钰等1在用活性炭吸附法处理含芳香族硝基化合物 的染料废水的工程试运行中，COD 平均值由 209mg/L 下降至 119mg/L。 对于萃取法，目前一般采用多级萃取法或萃取法与其他方法协同处理。林 中祥等人2用 N5O3苯做萃取剂对硝基苯生产废水进行处理，萃取两次可使硝 基苯含量达国家一级排放标准。 对于汽提法，用于处理高浓度硝基苯废水，工艺上较为可行。于桂珍等3利 用汽提吸附法处理硝基苯废水，实验表明，硝基苯的去除率可达 90%以上， 汽提后的废水经碳黑吸附，废水中硝基苯含量可降至 10mg/L 以下，效果较好 1.2.2 化学法 针对于处理硝基苯的化学法主要有电化学法和高级氧化法。电化学氧化的 基本原理有两种:一是直接电化学反应，指通过阳极氧化使污染物在电极上发生 转化或燃烧，把有毒物质转变为无毒物质，或把非生物相容的有机物转化为生 物相容的物质，例如芳香化合物的开环氧化等。二为间接电化学转化，指利用 电极表面产生的强氧化性活性物种使污染物发生氧化还原转变。宋卫健等4以 DSA 类电极作为阳极，对模拟硝基苯废水进行的降解实验证明，在电流密度 15mA/cm2条件下，CODcr 的去除率可达到 90%以上。也有樊红金等5对催化铁 内电解法处理硝基苯废水降解动力学特性进行了研究。结果表明,降解过程符合 准一级动力学规律。进水浓度、pH 值和反应温度强烈影响硝基苯的降解速率。 高级氧化技术近年来的发展非常迅速，有臭氧氧化，Fenton 试剂氧化，湿 式氧化等。针对硝基苯废水，报道较为集中的是 Fenton 试剂氧化。Fenton 氧化 体系由过氧化氢和催化剂 Fe2+构成。Fenton 氧化法处理废水的原理是：在酸性 溶液中，在 Fe2+催化剂作用下，H2O2能产生活泼的.OH，从而引发和传播自由 基链反应，加快有机物和还原性物质的氧化。余宗学6采用 Fenton 试剂对间硝 基苯生产废水进行预处理，在最佳反应条件下，废水中硝基苯类化合物的转化 率在 89%以上，废水色度的去除率在 80%以上，COD 的去除率也在 60%以上， 同时，废水可生化性有了较大的提高 另外，利用微电解和 Fenton 试剂氧化的工程实例报道也很多，徐续等7利 用微电解和 Fenton 试剂氧化后，将 COD 为 5000mg/L 的硝基苯废水处理达标， COD 总去除率为 97%；李欣等8利用微电解和 Fenton 试剂氧化处理硝基苯制药 废水，当原水的 pH 值为 23、H2O2 投加量为 500600 mg/L 时,调节预处理 出水 pH 值至 78 并经沉淀处理后，对 COD 和硝基苯类物质的总去除率分别 可达 47%和 92%。后续混合废水经 SBR 工艺处理后出水水质能满足国家污水排 放标准。 1.2.3 生物法 硝基苯类化合物被认为是生物难以降解的物质，但利用生物的变异性，近 年来环境工作者筛选出了一些特异性菌种用于处理硝基苯废水。王竟等9在研 究假单胞菌 JX165 对硝基苯的好氧降解时发现，在废水中细胞的质量浓度为 9mg/L，pH 为 7，温度为 30摇床转速为 100r/min，反应时间为 2h 的条件下， 在以硝基苯为惟一碳、氮源的培养基中硝基苯的去除率为 98.5%。 第二章第二章 工程设计资料与依据工程设计资料与依据 2.1 废水水量 根据生产工艺及相关资料，生产废水的排放量为 150 m3/d，工作方式为 24 小时工作制，生活污水 300m3/d 排放。 2.2 设计进水水质 （1）生产废水：200 m3/d 污染因子污染因子污染物浓度污染物浓度(mg/L) COD4380 pH(无量纲)3 甲苯类100 硝基苯50 盐分9000 （2）生活污水：490 m3/d 2.3 设计出水水质 出水水质达到污水综合排放标准 （GB89781996）三级标准后后排入 污染因子污染因子污染物浓度污染物浓度(mg/L) COD400 pH(无量纲)77.5 SS400 BOD5250 NH3-N40 建设单位所在化工园区的污水处理厂进行进一步生化处理，具体排放要求如下： 污染因子污染因子污染物浓度污染物浓度(mg/L) COD500 pH(无量纲)69 BOD5300 SS400 甲苯类0.5 硝基苯5.0 NH3-N25 盐分8000* (注：盐分接管标准8000 mg/L 后排入业主所在化工园区的污水处理厂处理) 2.4 设计依据 建设方提供的水质水量及排放标准资料； 污水综合排放标准 （GB89781996） ； 室外排水设计规范 （GBJ1487） ； 给水排水设计手册(第二版) ； 类似工程的经验、工艺参数和试验结果。 2.5 设计原则与指导思想 采用先进合理的处理工艺，保证污水达到最好的处理效果； 工艺许可的条件下尽量减少投资和用地面积； 操作维护简单； 操作运行可靠，运行费用控制较低。 第三章第三章 工艺流程的确定工艺流程的确定 3.1 废水的处理工艺流程 根据文献调查的结果并且结合类似工程的设计、操作参数，考虑到该企业 废水中含有大量的有机物，COD 很高，可生化性极差，同时废水排放量不是很 大，因此综合多种因素考虑，决定采取物化处理与生化处理相结合的处理工艺， 以化学法为主，操作简单，自动化程度高，COD、有机物去除率高，结合厌氧 好氧技术，可以确保稳定达标排放。确定如下流程： 工艺流程如图 1 所示 生产废水调节池1微电解塔Fenton氧化池中和反应池 调节池2厌氧池好氧池二沉池 接管至园区 污水处理厂 铸铁屑+活性炭粒 H2O2 Ca(OH)2溶液 污泥回流 剩余污泥 污泥 生活污水 沉淀池 格栅 图 1 硝基苯废水处理工艺流程 污泥处置流程见图 2 沉淀池 二沉池 污泥 污泥 污泥浓缩池污泥脱水机 泥饼外运处置 滤液上清液 至调节池2 图 2 硝基苯废水处理工艺污泥的处理流程 3.2 工艺流程说明 由于该废水 COD、硝基苯的浓度很高，所以在处理工艺上采取的方法是以 物理化学处理为核心，通过物化+生化的组合有效地去除了 COD 及特征污染物 硝基苯、甲苯，排水达到污水综合排放标准三级标准。现将流程说明如下： 含有硝基苯和甲苯的生产废水，在调节池中均质均量，以减缓对后续物化 处理系统的冲击，在水质水量调节后，进入 pH 调整池，将生产废水的 pH 调整 至 3 左右，以利于微电解操作。微电解塔利用铁炭构成的原电池进行微电解， 有效的去除硝基苯和甲苯，随微电解塔出水中的大量 Fe2+在 Fenton 氧化池中作 为 H2O2 的催化剂，进一步去除硝基苯、甲苯及其微电解产物，Fenton 氧化是 利用高级氧化技术有效的去除 COD 和特征污染物的方法，效率高，操作成本 低。 在经过微电解和氧化后，废水中的 COD 和特征污染物迅速下降，此时废 水中依然含有大量的 Fe2+、Fe3+离子，对其进行中和操作，可以产生大量的胶 状絮体以进一步的去除废水的 COD。至此，生产废水的物理化学处理完成。 在完成生产废水的物化处理后，在调节池中接入生活废水进行稀释配水， 进入生化系统。生化系统采用厌氧好氧处理工艺，可确保各项指标达到污 水综合排放标准三级标准。 沉淀池的污泥和二沉池污泥排入污泥浓缩池，经浓缩减量后由压滤泵压入 板框压滤机脱水，脱至含水率 75左右。污泥浓缩池上清液和压滤机滤液进入 调节池再处理。处理系统产生的污泥必须由危险固体废弃物处置中心进行妥善 处置。 3.3 工艺各构筑物去除率说明 根据文献报道，结合确定的工艺流程，可以对 COD 和特征污染物的去除 率进行确定。 流出构筑物的污染物浓度(mg/L) 污染因子及 去除率调整池 1 微电 解塔 Fenton 氧化池 中和反 应池 沉淀 池 调节 池 2 厌氧 池 好 氧 池 二沉 池 COD4380394225622306219321931316658500 COD 去除率%01035105025500 甲苯10040870.840.5 甲苯去除率%0608050400305040 硝基苯5012.58.7587.57.565.55 硝基苯去除 率% 0753086.250208.310 第四章第四章 构筑物设计计算构筑物设计计算 4.1 设计水量的确定 生物处理池之前，各构筑物按最大日最大时流量设计，已知该厂生产废水 流量 Q=200 m3/d，废水流量总变化系数 Kz=1.2，故最大设计流量为： ，按照工作 8h 计算， 3 maxz QKQ1.2 200240(m /d) 3 max 240 Q=30/ 8 mh 4.2 调节池 (1)设计说明 调节池设计计算的主要内容是确定调节池的容积，该容积应当考虑能够容 纳水质变化一个周期所排放的全部水量。调节池采用机械搅拌方式使水质均衡， 防止沉淀。 (2)设计计算 （1）池子总有效容积 设停留时间 t=12h tqV vmax 式中：最大设计流量，； maxv q/hm3 t水力停留时间，h。 3 30 12360()Vm （2）池子表面积 )m( h V A 2 式中：A调节池池表面积，； 2 m V调节池的有效容积， 3 m ； h调节池的有效水深，m。调节池的有效水深 22.5m，现取 h=2.5m。则调节池的面积为： 2 360 144() 2.5 Am （3）调节池尺寸 根据池体表面积为 144m2，现选择池长为 16m，池宽为 9m，池深超高 0.5m。调节池尺寸为 1693(m) （4）搅拌设备 在调节池中增加搅拌设备，以均衡水质，提高中和反应的效率。选用机械 搅拌，在池的对角上设置两个潜水搅拌器。 4.3 微电解塔 微电解塔运行的最佳工艺条作为：pH 值为 3，反应时间 60min，Fe:C（质 量比）=5:1，铁屑粒径 510 目左右。 （1）微电解塔的有效容积 )m( tQV 3 式中： Q设计流量，；h/m3 t废水停留时间，h，为了得到最佳的 COD 去除率，本设计 选用的反应时间为 60min。 3 30 130()Vm （2）单座微电解塔的有效容积 设 2 座微电解塔，串联使用，每座微电解塔为升流操作，每座微电解塔的 有效容积 3 1 30 15() 2 Vm （3）微电解塔的直径 4V h 式中： h微电解塔的有效水深，本设计选定为 5m。 ；高径比为 5/2=2.5 4 15 1.952( ) 5 m （4）微电解塔高度 承托层高 0.15m，填料层厚 5m，超高 0.5m，H=0.15+5+0.5=5.65。故微电解塔 的尺寸为 H为 5.652m。 （5）操作条件 升流速度 v 2 4Q v 式中：Q设计流量， h/m3 微电解塔直径，m 2 4 30 10/ 2 vm h （6）配水系统 配水干管系统：每个微电解池进水量 4.2L/s，反冲洗强度为 14L/(sm2)，反 冲洗时间为 6min。则干管的流量为，采用管径 2 2 14( )43.96 / 2 t qfqL s 为 200mm，流速为 4.18m/s。 支管：干管的中心距离为 0.7m，总的支管数为，支管的进 2 2 5.76 0.7 水量，取支管直径为 50mm，管内流速为 3.74m/s。支管的长度 43.96 7.33 / 6 L s 为 2m 和 1.9m 孔眼布设：支管的孔眼数与微电解塔面积比 K 为 0.5%，孔眼总面积为 ，设孔眼的直径为 10mm，每个孔眼的面积为 22 2 0.5%( )0.0157 2 Fm 78.5mm2，孔眼总数为，每个支管上孔眼数为 34，每根支 15700 200 78.5 k F N s 管孔眼布置成两排，与垂线成 45向下交错排列。 孔眼间距为 2 0.06 34 m 反冲洗系统：反冲洗水箱体积；反冲1.51.5 3.14 14 6395.6VfqtL 洗水箱高，反冲洗水箱水深 3m。 6060 14 6 2.52 2 10002 1000 Fq t Hm F 名称参数规格材料说明 2m 5.65m 铸铁防腐 微电解塔 直径 高度 填料粒径 填料厚度 升流速度 510 目 5m 10m/h Fe:C=5:1(质量比) 填料根据铸铁 屑的消耗随时 添加 布水系统 干管直径 支管直径 穿孔率 200mm 50mm 0.5% UPVC 反冲洗系统 反冲洗水箱体积 反冲洗水箱高度 395.6L 2.52m UPVC 4.4 Fenton 氧化池 在微电解后利用 Fenton 试剂进行氧化，以加强对甲苯、硝基苯这两个特征 污染物的去除效果。由于微电解塔出水中含有大量的 Fe2+在此不必再次投加硫 酸亚铁。对硝基苯的去除率可达 85%，对 COD 的去除率接近 40% 1、氧化池尺寸设计 （1）氧化池的有效容积 )m( tQV 3 式中： Q设计流量，；h/m3 t废水停留时间，h，为了得到最佳的 COD 去除率，本设计 选用的反应时间为 90min。 ，分两个氧化池，V1=45/2=22.5m3 3 30 1.545()Vm （2）氧化池的面积 )m(h/VA 2 1 式中： h微电解池的有效水深，本设计选定为 2.5m。 2 22.5/2.59()Am （3）氧化池尺寸 设氧化池长为 4.5m，宽为 2m。4.522.5（m） 氧化池采用机械搅拌，使反应充分。 （4）氧化剂的选用 Fenton 试剂中，使用 H2O2为氧化剂，根据文献报道值，投加 30%H2O2的 量为 500mg/L，水量为 30m3/h，故此 H2O2加入量为 15kg/h，由计量泵定量加 入。 (5)双氧水计量泵计算 根据氧化剂的用量计算，可以确定计量泵的大小，双氧水的密度为 1.14g/L。则计量泵的流量为，考虑计量泵的放大，选 33 15/ 13.2 / 1.14 10/ kg h L h kg m 40%的格度，计算知计量泵的大小为 33L/h，考虑设备选型的便利，因此选用 40L/h 的计量泵。型号为 JX-40/8。 4.5 中和反应池 在进行微电解+氧化后，生产废水中的特征污染物明显降低，CODcr下降， 此时，水中含有大量的 Fe2+和 Fe3+离子，加入 Ca(OH)2后，产生大量的 Fe(OH)2 和 Fe(OH)3具有明显的混凝作用，可以进一步的去除 COD，同时调整将 pH 调 整到 67 以有利于后续的生化处理，氧化池出水 pH 为 5。中和药剂石灰乳。 选用在线 pH 计做为控制，型号为 BYS01 型，数量 2 台，一备一用。 （1）中和反应池有效容积 )m( tQV 3 式中： Q设计流量，；h/m3 t废水停留时间，h，本设计选用的反应时间为 1h。 3 30 130()Vm （2）中和反应池的面积 2 / ()AV h m 式中： h微电解池的有效水深，本设计选定为 2m。 2 30/215()Am （3）中和反应池尺寸 设中和反应池长为 5m，宽为 3m，池深超高 0.5m。中和反应池的尺寸为 532.5（m） 。中和反应池采用机械搅拌，使反应充分。 （4）中和药剂的投加 投加的 Ca(OH)2主要用于和氧化反应出水中的 Fe3+反应，对于 H+所致的 pH 变化可以忽略，以生成大量的 Fe(OH)3，起到混凝作用。根据微电解池出水 pH 可以计算出水中的 Fe2+， 。进水 pH 为 3，经过微电解池的处理，出水 pH 提 高至 5，则，消耗 H+的量为，3H+Fe3+，故 353 (1010 ) 30 1030/mol h Fe3+为 10mol，Fe3+3OH-，故消耗 OH-30mol，折算成纯 Ca(OH)2为 15mol， 的投加量为 1.11kg/h，考虑 Ca(OH)2的纯度在 7075%，因此投加的 2 ()Ca OH Ca(OH)2量为 1.59kg/h。 （5）投加方式的确定 将 Ca(OH)2配成 10%的乳液进行投加，则需要乳液的体积为 ，选用计量泵定量投加，泵的大小为 33 1.59 100.115.9/mh ，泵的流量为，考虑计量泵的放大， 3 15.90.439.75/mh 3 39.75 17.75 / 2.24 10 L h 选 40%的格度，计算知计量泵的大小为 44.4L/h。为了便于选型，选用 63L/h 的 计量泵。型号为 JX63/5 4.6 沉淀池 在中和反应后，进行泥水分离，选用竖流式沉淀池 （1） 中心管过水断面面积 )m( nv Q A 2 0 1 式中：Q最大设计流量，；s/m3 v 中心管下降流速，。 0 s/m n池淀池数。 2 1 30/3600 0.083() 0.1 Am （2）中心管直径 1 44 0.083 0.325( ) 3.14 A dm （3）中心管喇叭口直径 1 1.350.44( )ddm （4）反射板直径 21 1.30.572( )ddm （5）沉淀区有效断面面积 )m( nv Q A 2 2 式中： v污水的上升流速，一般采用 0.51mm/s，取s/m 0.6mm/s。 2 2 3 30/3600 13.9() 0.6 10 Am （6）沉淀池总面积 2 12 13.90.08313.98()AAAm （7）沉淀池的直径 44 13.98 4.22( ) 3.14 A Dm 施工时为了方便，D 取 4.0m。 （8）沉淀区的高度 )m(vt6 . 3h2 式中：t沉淀时间，一般采用 12h，本设计选 1.5h。 )m(3 . 35 . 1106 . 03600h 3 2 校验：，符合竖流式沉淀池的设计要求。 2 /4.22/3.31.283D h （9）中心管喇叭口到反射板的距离 )m( dnv Q h 11 3 式中： v 污水由中心管与反射板之间缝隙的出流速度，一般 1 m/s 不大于 0.02。设计中取 0.02。m/sm/s 3 30/3600 0.33( ) 0.02 3.14 0.4 hm （10）污泥斗的高度 )m(tg 2 r2/D h5 式中： r 污泥斗下部半径，m，一般取 0.3m； 污泥斗倾角，一般大于 60，取 60。 )m(5 . 160tg 2 3 . 02 h5 （11）污泥斗容积 )m(4 . 7)3 . 03 . 022(5 . 1 3 )rRrR(h 3 V 32222 51 （12）沉淀池总高度 54321 hhhhhH 式中： 沉淀池超高，m，一般取 0.3m。 1 h 缓冲层高度，m，有机械刮泥设备时，取 0.3m。 4 h 0.33 1.55.63( )Hm (13)沉渣量 设=55%，P=96% 3 100100 400 0.55 30 0.165/ 1000(100)1000 4 1000 ss CQ Wmh P 4.7 生活污水格栅 为了阻挡生活废水中粗大的物体进入后续处理系统，有必要设置格栅对其 进行处理。选择粗格栅。对于生活污水的最大流量 Qmax可以根据生活污水的日 变化系数 Kz进行确定，Qmax=1.4490 m3/d =686m3/d=0.01m/s。选用中格栅进 行设计计算。 (1)栅条间隙数： max sin n = Q b h v 式中：n格栅间隙数； Qmax最大设计流量，m3/s； 栅条间隙，取 20mm； b 栅前水深，取 0.4m； h v过栅流速，取 0.4m/s； 格栅倾角，度； 0.01sin60 2.913 0.020.40.4 n 。 (2)栅槽宽度： B=S(n1)bn 式中：B栅槽宽度，m； S格条宽度，取 0.01m。 B=0.01 (3 1)0.02 30.08m (3)格栅栅前进水渠道减宽部分长度： 若进水渠宽 B1=0.05m，减宽部分展开角 1=20。 ，则此进水渠道内的流 速 V1=0.25m/s max Q B h 0.01 0.1 0.4 L1= 0.08m 1 tan20 BB 。 0.080.05 tan20 。 (4)细格栅栅槽后与出水渠道连接处渐窄部分长度： =0.04m 1 2 L = 2 L0.08 2 (5)过栅水头损失：设栅条断面为锐边矩形。 43 2 1 h=ksin 2 sv eg 式中：h粗格栅水头损失，m； 系数，当栅条断面为矩形时取 2.42； k系数，一般取 k=3。 =0.061m 4 2 3 0.010.4 h=3 2.42sin60 0.022 9.8 。 (7)栅槽总高度： H=h0+h1+h2 =0.3+0.4+0.061=0.761m (8)栅槽总长度： L=L1+0.5+0.8+1.0+L2 1 tan H 式中：L栅槽总长度， L1格栅距出水渠连接处减宽部分长度； L2细格栅距出水渠连接处减窄部分长度。 L=0.08+0.5+0.80+1.0+0.04=2.87m 0.781 tan60。 (9)每日栅渣量： max0 86400 w= 1000 Qw k 总 式中：w每日栅渣量，m3/d； w0栅渣量 m3/103m3污水，一般为 0.10.01 m3/103m3，细格栅取 0.1 m3/103m3粗栅取 0.05 m3/103m3。 ，故使用人工清渣。 3 0.01 0.05 86400 w =0.0288m /d 1.5 1000 4.8 生活污水调节池 在进行物化处理后，用生活污水进行配水，进一步稀释有毒污染物的浓度， 以利于进行生化处理。对于生活污水的最大流量 Qmax可以根据生活污水的日变 化系数 Kz 进行确定，Qmax=686m3/d。进入调节池的水量包括两部分：一是竖流 式沉淀池的出水和进行配水的生活污水。其总流量为 Q=30+28.6=58.6m3/h 调节池的尺寸 （1）池子总有效容积 设停留时间 t=12h tqV vmax 式中：最大设计流量，； maxv q /hm3 t水力停留时间，h。 3 58.6 12703.2()Vm （2）池子表面积 )m( h V A 2 式中：A调节池池表面积，； 2 m V调节池的有效容积， 3 m ； h调节池的有效水深，m。调节池的有效水深 22.5m，现取 h=2.5m。则调节池的面积为： 取 280m2 2 703.2 281.3() 2.5 Am， （3）调节池尺寸 根据池体表面积为 280m2，现选择池长为 28m，池宽为 10m，池深超高 0.5m。调节池尺寸为 28103(m) 4.9 生化处理系统 生化系统的进水水质及水量：进入生化系统的水量按照日平均流量为 进水水质计算 3 200490 Q=28.75/ 24 mh ； 进水水质进水水质(mg/L) 进水水量进水水量(m3/d) CODBOD5SSNH3-N 生产废水生产废水 2002193767.530020 生活废水生活废水49040025040040 进入生化系统进入生化系统69092040029334.2 1)BOD5 污泥负荷为 0.13kgBOD5/(kgMLSS.d)；污泥指数 SVI 为 150 2)回流污泥浓度：污泥回流比 R=100% 66 1010 16600/ 150 Xrrmg L SVI ， 3)曝气池内混合液的污泥浓度： 1 66003300/ 11 1 R XXrmg L R 4)TN 的去除率， 8040 0.5 80 0.5 :100% 1 0.5 R 内 确定回流比为 5）尺寸计算 曝气池有效容积厌氧池的体积 3 0 690 400 643.4m 0.13 3300 S QL V N X ， Va=V/3=214.5m3；曝气池有效水深 4m；曝气池总面积 2 643.5 161m 4 T V S H 设 2 个廊道，每个廊道宽 b=4m，故每个廊道的长为，总 161 20.1m nb2 4 S L 长 L 为 20.12=40.2m。校核：L510b；b=12H；b/H=4/4=1.均符合要求。 池深超高 0.5m，实际池深为 4.5m。因此厌氧池尺寸为 (m)， 曝气池的尺寸为 20.184.5(m)。 水力停留时间采用 A:O=1:4,所以厌氧段停留 3.36h， V482.5 t16.8h Q28.75 ， 好氧段停留 13.44h。 6）剩余污泥 =a0.5 rrr WQLbVXQS 降解 BOD 产生的污泥 1=a 0.55 690 (0.40.1)113.9/ r WQLkg d 内源呼吸消耗的污泥 ， 0.75 33002475/XvfXmg L 2 0.05 690 2.47585.4/WbVXvkg d 不可生物降解和惰性悬浮固体 3 0.50.5 690 (0.40.2)69/ r WQSkg d 每天生成的活性污泥为 W1-W2=113.9-85.4=28.5kg/d 故总剩余污泥为： 123 113.985.46996.6/WWWWkg d 湿污泥体积：设含水量为 99.2%，则， 3 s 96.6 Q =12.1/ 1000(1)1000 (1 0.992) W md P 690 2.475 60 28.5 d 泥龄 7）最大需氧量 2000 () ()0.12 ()0.12 0.56 rkkekkee OaQ LLb Q NNXwb Q NNNOXwc Xw 2 1 690(0.4 0.1) 4.6690 1.3(0.025 0) 0.12 27.45 4.6690(0.025 0 0.005) 0.12 27.45 0.56 1.42 27.45229/Okg d 若空气密度为空气中含有氧量为 21%，则所需理论空气量： 3 1.293/kg m ， 33 229 843.4(/ )35.1(/ ) 1.293 0.21 mdmh 本设计中选取氧的利用率为 20%，安全因素采用 1.5，设计所需空气量为： 33 35.1 1.5263.25(/ )4.4(/min) 0.2 mhm 选用 D2216-7/2000 型罗茨鼓风机，其性能参数见下表： 型号进气量 3 /minm功率 kW D2216-7/20007 3 /minm5.5 8）曝气器所需数量 c c c q O h 24 式中 h1 按供氧能力所需曝气器个数（个） ； Oc由式（3.4.4-1）所得曝气器污水标准状态下生物处理需氧量 （kgO2/d） ； qc 曝气器标准状态下，与曝气器工作条件接近时的供氧能力 （kgO2/h个 ）; 选择钟罩式微孔曝气器，服务面积为 0.5m2曝 229 53 2424 0.18 c c c O h q 个， 气池面积为 161m2，故纵的曝气头数为 53161/0.5=17066 个 9) 污泥泵的选择 根据计算，每天产生剩余污泥 96.6kg/d，选择 PN 型泥浆泵，型号为 PN1, 主要参数见下表 型号流量 m3/h扬程 m功率 kW PN17.21614123 4.10 二沉池 考虑本设计水量较小，不适宜使用辐流式沉淀池，故此选用平流式沉淀池。 二沉次池体尺寸计算 (1)池表面积： A= q Q max 式中：A池表面积，m2； Qmax最大设计流量，m3/h ； 水力表面负荷，本设计 0.8m3/m2h 。 q 2 48.75 A=60 .94m 0.8 (2)沉淀部分有效水深： h2=qt 式中：t沉淀时间，本设计取 t=3h。 h2=0.83=2.4m （3）沉淀部分的有效容积 V=Qmaxt=48.752=97.5m3 （4）池长 设水平流速为 3.7mm/s，L=vt3.6==19.98m （5）池子总宽度 校核长宽比 L/B=19.98/3.05=6.554 60.94 3.05 19.98 A Bm L ， （6）污泥部分容积 污泥容积参照生活污水进行设计计算，设 T=2d，污泥含水率为 95%， 12 0 () 100 (100) Q CCT V 6 3 48.75 24 (400200) 10100 2 9.36 (10095) Vm （7）污泥斗容积 泥斗尺寸为 f1=3.053.05=9.3m2；f2=0.50.5=0.25m2。 4 (3.050.5) tan602.21 2 hm 2233 1 2.21 (9.30.259.3 0.25)64.889.36 3 Vmm （8）污泥斗以上的梯形部分 h4=(19.98+0.3-4.5)0.01=0.1578m （9）沉淀池总高 设超高为 0.3m，无机械刮泥设备，故此缓冲层高 0.5m，据此 H=h1+h2+h3+h4=0.3+2.4+0.5+0.1578=3.36m 4.11 污泥浓缩池 a.污泥量： 进入污泥浓缩池的污泥包括两部分，一是沉淀池的污泥，二是二沉池的剩 余污泥，总泥量 W=W1+W2=96.6+3.96=100.6 m/d=4.2 m/h。由于污泥量较小， 本设计采用一座间歇式重力浓缩池。 b.浓缩池各部分尺寸的确定 (1)浓缩池有效容积： V=Q.T 式中: Q设计污泥量，m3/h； T浓缩时间，本设计取 16h。 m3 3 4.2 1667.2Vm (2)池断面面积： 拟采用有效水深 h2=5.5m 2 2 67.2 12.2 5.5 V Am h 44 12.2 3.94 3.14 A Dm (3)圆锥体体积的确定： 设，则： 1 50 ,r =1m 。 1 3 3.94 1 h =tan50tan501.75 22 Dr m 。 2222 3 311 3.14 1.753.943.94 11 V =9.4m 32423242 hD rrD 锥 (4)所需柱体体积： V柱=V-V锥=12.2-9.4=2.84m3 (5)h2= 22 44 2.84 0.32 3.14 3.94 V m D 柱 (6)浓缩池总高度： H=h1+h2+h3=0.3+5.5+1.75=7.55m (7)浓缩后污泥量： 1 2 100 100 P qV P 式中：q浓缩后污泥量，m3； P1浓缩前污泥的含水率； P2浓缩前污泥的含水率。 3 10099.4 67.220.2 10098 qm (8)浓缩后泥位： 泥占柱体体积 V， V=q- V锥=20.2-9.4=10.8m3 则泥在柱体中的高度 h4为： h4= 22 44 10.8 0.89 3.14 3.94 V m D ， (9)水区高度： h5=h2-h4=5.5-0.89=4.61m 本设计采用带式压滤机机械脱水。 (11)板框压滤机 a.浓缩后污泥量： 按浓缩后的污泥量 V=10.8m3计算； b.脱水工艺及脱水设备的选择 (1)脱水工艺 污泥脱水主要采用机械压缩方法，采用 PAM 作为脱水剂，投加量为 3ppm，脱 水用量为： 10.31 97%3%9.27Mkg 式中：97%为污泥的浓缩后的含水率 压滤机过滤能力 W 采用 3kg 干泥/ m3d.并且每天工作 8h，其压滤面积为： m2 10.8 10001 97%13.5 3 8 A (2)压滤机的选择 选用 2 台 BAJ20-635/25 型自动板框压滤机，1 用 1 备，其性能参数如下： 型号过滤面积框内尺寸滤板外形尺寸 mm BAJ20-635/2520 635635 45377012601200 第五章第五章 构筑物及设备一览表构筑物及设备一览表 5.1 主要构筑物一览表 序号名称参数规格(m)数量说明 1调节池LBH16931 座钢砼、防腐 2微电解塔H5.6522 座铸铁、防腐 3Fenton 氧化池LBH4.522.51 座钢砼、防腐 4中和反应池LBH532.51 座钢砼 5沉淀池DH4.225.631 座钢砼 6格栅LBH2.870.080.761 座钢砼 7调节池LBH1510.431 座钢砼 8厌氧池LBH1 座钢砼 9好氧池LBH20.184.51 座钢砼 10二沉池LBH19.983.053.361 座钢砼 11污泥浓缩池DH3.947.551 座钢砼 5.2 主要设备一览表 序号名称型号数量说明 JX-63/52 台 JZ-1000/3.2 2 台 1计量泵 JX-40/8 2 台 一备一用 2污泥泵PN12 台 一备一用 80F-15 2 台 3污水泵 2 PW 1 2 2 台 一备一用 4罗茨鼓风机D2216-7/20002 台一备一用 5曝气头钟罩式微孔17066 个 6pH 计BYS014 个一备一用 7板框压滤机BAJ20-635/252 台一备一用 第六章第六章 管道水力计算及高程布置管道水力计算及高程布置 6.1 平面布置及管道的水力计算 室外排水设计规范第三章第二节中规定：排水管道的最大设计流速： 非金属管道为5 m/s。本设计中选用v=1.0m/s。 已知生产废水流量为 240m3/d，约为 0.008m3/s，充满度 h/D=0.7 ) s/m(v .wQ 3 ) s/m(Ricv 6/1 R n 1 c ) s/m(iwR n 1 Q 32/13/2 式中：Q设计流量，；s/m3 w过水断面面积，； 2 m v水流流速，；s/m c谢才系数； R水力半径，D/4，m； n管道粗糙系数，查给水排水设计手册第五册，铸铁排水管 n=0.013； i设计坡度； 已知，充满度h/d=0.7，h=0.7d，h-0.5d=0.2d，=66.44 . 0 d5 . 0 d2 . 0 cos 则过水断面面积： 2 2 3602 0.495 3604 d wd 所以 0.495 d 1、管段1，2（进水管，调节池至pH调整池） 设计流量为8.3L/s，设流速为 1.0s/m 则 2 0.0083 0.0083() 1.0 Q wm v 取 150mm 0.0083 0.154( )154() 0.495 dmmm 校核： 0.0388( ) 4 d Rm 管径取 D=150mm，粗糙度 n=0.013，得 i=0.006，v=0.79m/s。 2、管段 3（pH 调整池至微电解池） 流量 Q=8.3L/s，流速为 1.67。s/m 2 0.0083 0.00497() 1.67 Q wm v 取 125mm。 0.00497 0.126( )126() 0.495 dmmm 校核： 0.0375( ) 4 d Rm 管径取 D=125mm，粗糙度 n=0.013，得 i=0.03,v=1.32m/s。 3、管段 4、5、6、7（微电解池至氧化池，氧化池至中和池，中和池至沉淀池， 沉淀池至调节池） 同管段 1、2，i=0.014,v=0.9，D=100mm。sm/ 5、管段 8（生活污水至调节池） 流量 Q=686m3/d，设流速 v=1.0m/s 2 0.0073 0.0073() 1 Q wm v 取 150mm。 0.0073 0.152( )152() 0.495 dmmm 校核： 0.0375( ) 4 d Rm 管径取 D=150mm，粗糙度 n=0.013，得 i=0.06,v=0.72m/s。 6、管段 9（调节池至厌氧池） 流量 Q=8L/s，设流速 v=1.88m/s 2 0.008 0.0043() 1.88 Q wm v 取 125mm。 0.0043 0.112( )112() 0.495 dmmm 校核： 0.031( ) 4 d Rm 管径取 D=125mm，粗糙度 n=0.013，得 i=0.03,v=1.32m/s。 7、管段 10、11、12（厌氧池至好氧池，好氧池至二沉池，排水管） 流量 Q=8L/s，设流速 v=1.0m/s 2 0.008 0.008() 1 Q wm v 取 150mm。 0.008 0.159( )159() 0.495 dmmm 校核： 0.0375( ) 4 d Rm 管径取 D=150mm，粗糙度 n=0.013，得 i=0.06,v=0.72m/s。 管道水力计算结果一览表 管 段 （） v q/L s D（mm）V（）s/m长度(m)水力坡度 i 1（进水管）8.31500.79 20.014 2 8.3 1500.79 20.014 3 8.3 1251.32 2 0.03 4 8.3 100 0.920.014 5 8.31000.920.014 6 8.31000.920.014 7 8.31000.920.014 87.31500.72 2 0.06 9 7.3 1501.32 2 0.03 10 7.3 150 0.722 0.06 11 7.3 150 0.7220.06 12（出水管） 7.3 150 0.7220.06 6.2 泵的水力计算及选型 在工艺流程中，污水两处需要泵的提升，一处在 pH 调整池与微电解塔间， 另一处在调节池和生化池间。现对这两处的泵进行水力计算，并进行设备选型。 1、调节池与微电解塔间的泵 调节池的液面高度为-0.5m，微电解塔的有效高度为 5m，泵的实际提升高度 z 为 5.5m。下面计算各部分的水头损失： (1)吸水管的流量为 8.3L/s，选择管径为 100mm，根据管道水力计算， v=0.96m/s，i=0.019。局部阻力系数查表得：滤水网8.5，90弯管 1 0.294，水泵入口前得渐缩管0.1，吸水管长 2.0m