某生物制药厂废水处理毕业设计--优秀给排水毕业设计绝不雷人.doc

内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 目 录 引 言.1 第一章 概 论.2 1.1 设计任务及依据 2 1.1.1 设计任务.2 1.1.2 设计依据.2 1.2 设计要求 2 1.2.1 设计原则.2 1.2.2 污水处理工程运行过程中应遵循的原则.3 第二章 水质分析.4 2.1 水质组成 4 2.1.1 进水水质.4 2.1.2 出水水质 4 2.2 废水种类 4 2.2.1 抗生素废水的水质特征.4 2.2.2 抗生素废水的可生化降解性.5 第三章 方案选择.6 3.1 选择方案原则 6 3 .2 工艺比较分析 .6 3.2.1 活性污泥法.6 3.2.2 氧化沟法 7 3.2.3 sbr 法.8 3.2.4 三种工艺的经济比较.9 3.2.5 工艺流程图 .10 第四章 设计计算11 4.1 原始设计参数 .11 4.2 格栅 .11 4.2.1 设计说明 .11 4.2.2 中格栅计算 .11 4.2.3 格栅选型12 4.3 集水井和污水提升泵房 .13 4.3.1 设计说明13 4.3.2 设计选型13 4.3.3 提升泵房13 4.4 细格栅 .13 4.4.1 设计说明 .13 4.4.2 计算结果 .14 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 4.4.3 格栅选型 .14 4.5 调节池 .14 4.5.1 设计说明14 4.5.2 设计计算 14 4.5.3 设备 .15 4.6 曝气沉沙池 .15 4.6.1 设计说明 .15 4.6.2 沉砂池计算16 4.6.3 曝气设备17 4.7 气浮池 .17 4.7.1 设计说明17 4.7.2 气浮池计算17 4.7.3 气浮设备 .17 4.8 sbr 反应池17 4.8.1 设计说明17 4.8.1.1 sbr 说明17 4.8.1.2 sbr 工艺特点18 4.8.1.3 工艺操作过程18 4.8.2 sbr 反应池容积计算19 4.8.3 sbr 反应池运行时间与水位控制.20 4.8.4 排泥量及排泥系统 .21 4.8.5 需氧量及曝气系统设计计算 .21 4.8.6 滗水器 .23 4.9 接触消毒池 .24 4.9.1 设计说明24 4.9.2 设计参数 .24 4.9.3 设计计算 .24 4.10 污泥处理系统 25 4.10.1 污泥水分去除的意义和方法 25 4.10.2 各个部分设计计算 25 4.10.2.1 集泥井 25 4.10.2.2 污泥浓缩池 26 4.10.2.3 污泥贮柜 27 4.10.2.4 污泥脱水机房 28 4.10.2.5 污泥棚 28 第五章 污水处理厂的平面布置和高程布置.29 5.1 构筑物及设备的重要设计参数 .29 5.2 污水处理厂的总平面布置 .30 5.2.1 布置原则30 5.2.2 平面布置30 5.3 污水处理厂的高程布置 .30 5.3.1 布置原则30 5.3.2 高程布置31 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 5.3.3 各构筑物设计计算 .31 5.4 工程投资估算 .32 5.4.1 工程投资32 第六章 工程效益.34 6.1 工程的环境效益 .34 6.2 工程的社会效益 .34 6.3 工程的经济效益 .34 结 论35 参考文献.36 谢 辞37 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 1 引引 言言 水是人类的生命之源，它孕育和滋养了地球上的一切生物。与我们人类密切相 关的是淡水。但是，水环境中的淡水资源却很少，仅占总量的 2.53%。因此，保护 和珍惜水资源，是整个社会的共同职责。在我国，淡水资源人均不超过 2545 立方米， 不到世界人均的 1/4，因此我们更应该保护和珍惜水资源。 20 世纪以来，医药工业的迅速发展，给人类文明带来了飞跃。与此同时，在其 生产过程中所排放出来的废水对环境的污染也日益加剧，给人类健康带来了严重的 威胁。据文献报道，医药废水成分复杂、浓度和盐分高、色度和毒性大，往往含有 种类繁多的有机污染物质，这些物质中有不少属于难生化降解的物质，可在相当长 的时间内存留于环境中。采用传统的处理工艺很难达标排放。对于这些种类繁多、 成分复杂的有机废水的处理，仍然是目前国内外水处理的难点和热点。 结合某生物制药厂污水特点，通过调查收集资料和查阅文献，以 sbr 法处理该 制药厂所排放的污水，处理后可以达标排放，有利于当地水环境的良性循环。 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 2 第一章 概 论 1.1 设计任务及依据 1.1.1 设计任务 本设计方案的编制范围是某生物制药厂废水处理工艺，处理能力为 1000,dm3 内容包括处理工艺的确定、各构筑物的设计计算、设备选型、平面布置、高程计算、 经济技术分析。完成绘制处理工艺流程组图、各构筑物设计计算图、处理工艺组合 平面布置及高程布置图。 1.1.2 设计依据 （1）中华人民共和国环境保护法和水污染防治法 （2）污水综合排放标准 gb89781996 （3）给水排水工程结构设计规范 （gbj69-84） （4）毕业设计任务书 （5）毕业设计大纲 1.2 设计要求 1.2.1 设计原则 （1） 必须确保污水厂处理后达到排放要求。 （2） 污水处理厂采用的各项设计参数必须可靠。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） 污水处理厂设计必须符合经济的要求。 （4） 污水厂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） 污水厂设计必须注意近远期的结合，设计时应为今后发展留有挖潜和扩建 的条件。 （6） 污水厂设计必须考虑安全运行的条件。 （7） 污水厂的设计在经济条件允许情况下，场内布局、构（建）筑物外观、环 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 3 境及卫生等可以适当注意美观和绿化。 1.2.2 污水处理工程运行过程中应遵循的原则 在确保污水处理效果同时，还应合理安排水资源的综合利用，节约用地，节约 劳动力。同时应当合理设计、合理布局，作到技术可行、运行可靠、经济合理。 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 4 第二章第二章 水质分析水质分析 2.1 水质组成 生物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。 2.1.1 进水水质 某制药厂用生物法生产庆大霉素及土霉素，进水水量及水质情况情况： 表 2-1 进水及水质 2.1.2 出水水质 污水处理厂污水水质排放标准执行城镇污水处理厂污染物排放国家三级标准 ， 具体水质如表 2-2 所示。 表 2-2 处理要求 2.2 废水种类 其中含有庆大霉素及土霉素抗生素，属于抗生素类废水。 2.2.1 抗生素废水的水质特征 1 (1)cod 浓度高，是抗生素废水污染物的主要来源。 (2)废水中 ss 浓度较高。其中主要为发酵的残余培养基质和发酵产生的微生物 丝菌体。对厌氧 uasb 工艺处理极为不利。 废水种类水量 （m3/d） cod(mg/l)bod(mg/l)ss(mg/l) 庆大霉素+土霉素1000200011008400 废水种类水量 （m3/d） cod(mg/l)bod(mg/l)ss(mg/l) 庆大霉素+土霉素10001203030 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 5 (3)存在难生物降解物质和有抑菌作用的抗生素等毒性物质。对于有毒性作用的 抑制物质，厌氧生物处理比好氧处理具有一定的优势。 (4)硫酸盐浓度高。一般认为，好氧条件下硫酸盐的存在对生物处理没有影响。 (5)水质成分复杂。中间代谢产物和提取分离中残留的高浓度酸、碱、有机溶剂 等化工原料含量高。该类成分易引起 ph 值波动大、色度高和气味重等不利因素， 影响厌氧反应器中甲烷菌正常的活性。 (6)水量较小但间歇排放，冲击负荷较高，由于抗生素分批发酵生产，废水间歇 排放，所以其废水成分和水力负荷随时间有很大的变化，这种冲击给生物处理带来 极大的困难。 2.2.2 抗生素废水的可生化降解性 废水的可生化降解能力取决于 bod/cod 的比值，bod 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 cod 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 bod 采用微生物来降解有机物，而降解率仅为 14.478.6%，而 cod 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 cod 时，bod/cod 的比值小于 1。根据资料介绍，当废水 bod/cod0.3 时，说明废水中有机物可生化降解。但一般说来抗生素废水的 bod/cod 大于 0.3，因此抗生素废水可生化性比较好。 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 6 第三章 方案选择 3.1 选择方案原则 在工艺选择和设计时应充分考虑该厂废水的特点，近期、远期的可调性，并用 两级处理，即物化处理与生化处理相结合。该厂废水属于比较难处理的工业制药废 水。根据该厂原有设施运行经验及同类厂家运转经验，采用物化和生化相结合处理 工艺。一级物化处理采用格栅、调节池、沉砂池、气浮池，主要去除废水沉淀物， 中和废水 ph 值，调节水质、水量。生化处理拟采用 sbr 工艺系统。 处理规模和原污水水质水量变化规律。 整体配备先进可靠的系统设备，降低系统的维护工作量，以保证系统的长期正 常运转。采用适当的自动化控制系统，以保证处理效果和减少劳动力需求。 工程设计采用针对该厂水质特点的工艺方案。工艺可靠，设备配备先进，运行 费用合理，工程整体档次高。 污泥处理也是关键。由于污泥量很大，本方案采用高品质带式压滤机，提高污 泥处理自动化程度，同时也避免采用板框牙滤机所带来的人力多、环境差、处理能 力低等缺陷。 3 .2 工艺比较分析 近年来，废水处理工艺主要有：活性污泥法、sbr 法及氧化沟法。下面就这 几种工艺加以比较。 3.2.1 活性污泥法 传统活性污泥法，又称普通活性污泥法，是早期开始使用并一直沿用至今的运 行方式。它是当前国内外大型污水处理厂普遍采用的方法。工艺流程简图见图 3-1。 活性污泥法自 20 世纪初发明以来，得到飞速的发展。除普通活性污泥法以外，近年 来国内外应用较多的还有 sbr 法及氧化沟法。 传统活性污泥法的特点是： 2 （1）曝气池内污水浓度从池首至池尾是逐渐下降的，由于在曝气池内存在这种 浓度梯度，污水降解反应的推动力较大，效率较高，对污水处理的方式较灵活。 （2）对悬浮物和bod 的去除率较高。 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 7 （3）运行较稳定。 （4）推流式曝气池沿池长均匀供氧，会出现池首供氧过剩，池尾供氧不足，增 加动力费用；且根据设计要求，对氮的去除率较高，而传统活性污泥法达不到要求。 传统活性污泥法的缺点是废水需要大量稀释，运行中泡沫多，易发生污泥膨胀， 剩余污泥量大，去除率不高，常必须采用二级或多级处理。 图 3-1 传统活性污泥法工艺流程简图 3.2.2 氧化沟法 氧化沟是一种活性污泥法工艺，但曝气池呈封闭的沟渠形，污水和活性污泥混 合液在其中循环流动，因此被称为“氧化沟” ，又称“环形曝气池” ，它也属于活性 污泥处理工艺的一种变形工艺，一般不需要初沉池，并且通常采用延时曝气。工艺 流程见图 3-2。 氧化沟工艺具有以下特点： （1）污水进入氧化沟，可以得到快速有效地混合，对水量、水质的冲击负荷影 响小； （2）由于污泥龄较长，污泥趋于好氧稳定； 进水 粗 格 栅 进 水 泵 房 细 格 栅 沉 砂 池 初 沉 池 曝 气 池 二 沉 池 栅渣压榨鼓风机房加氯间 回流污泥泵 污泥浓缩池污泥消化池脱水机房 剩余污泥 泥饼外运 回流污泥 cl2 栅渣外运 出水 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 8 （3）可以通过改变转盘、转刷、转碟的旋转方向、转速、浸水深度和转盘、转 刷、转碟的安装个数等，以调节整体的供氧能力和电耗，使池内溶解氧值控制在最 佳工况。 但有以下缺点： （1） 循环式，运行工况可以调节，管理相对复杂； （2） 表曝法供氧，设备养管量大； （3） 污水停留时间长，泥龄长，电耗相对较高。 图 3-2 氧化沟工艺流程 3.2.3 sbr 法 序批式活性污泥法（sbr）是从充排式反应器发展而来的，其工作过程是： 一个周期内把污水加入反应器中，并在反应器充满水后开始曝气，污水中的有机物 通过生物降解达到排放要求后停止曝气，沉淀一定时间将上清液排出，如此反复循 环3。sbr 法是近年来在国内外被引起广泛应用重视和日趋增多的一种污水生物处 理技术。sbr 处理工艺包括五个处理程序，分别为：进水、反应、沉淀、出水、待 机。在该处理工艺中，处理构筑物少，可省去初沉池，无二沉池和污泥处理系统。 与标准活性污泥法相比，基建费用低，主要适用于小型污水处理厂。运行灵活，可 同时具有去除 bod 和脱氮除磷的功能。 sbr 法有以下优点。 sbr 系统以一个反应池取代了传统方法中的调节池、初次沉淀池、曝气池及二 次沉淀池，整体结构紧凑简单，系统操作简单且更具有灵活性。投资省，运行费用 栅渣压榨 细 格 栅 进 水 泵 房 粗 格 栅 进水 沉 砂 池 氧 化 沟 二 沉 池 出水 cl2 加氯间鼓风机房 剩余污泥 污泥浓缩脱水一体化 泥饼外运 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 9 低，它比传统活性污泥法节省基建投资额 30%左右。 sbr 反应池具有调节池的作用，可最大限度地承受高峰流量、高峰 bod 浓度 及有毒化学物质对系统的影响。 sbr 在固液分离时水体接近完全静止状态，不会发生短流现象，同时，在沉淀 阶段整个 sbr 反应池容积都用于固液分离。 sbr 反应过程基质浓度变化规律与推流式反应器是一致的，扩散系数低。 系统通过好氧/厌氧交替运行，能够在去除有机物的同时达到较好的脱氮除磷效 果。 处理流程短，控制灵活，可根据进水水质和出水水质控制指标处理水量，改变 运行周期及工艺处理方法，适应性很强。 系统处理构筑物少、布置紧凑、节省占地。 sbr 的缺点是：对自动控制水平要求较高，人工操作基本上不能实行正常运行， 自控系统必须质量好，运行可靠；对操作人员技术水平要求较高；间歇周期运行带 来曝气、搅拌、排水、排泥等设备利用律较低，增大了设备投资和装机容量。 由于具有以上优点，sbr 近年来在国内外得到了较广泛的应用。但也有一些不 足之处，如在实际工作中，废水排放规律和 sbr 间歇进水的要求存在不匹配问题， 特别是水量较大时，需多套反应池并联运行，增加了控制系统的复杂性4。工艺流 程见图 3-3。 进水 出水 剩余污泥 图 3-3 sbr 法工艺流程 3.2.4 三种工艺的经济比较 美国 epa 在对 sbr 技术评估的基础上，比较分析了传统活性污泥法、sbr 工 艺、氧化沟工艺的基建投资和运行费用，见表 3-1（以相对值表示） 。比较结果说明 栅渣压榨鼓风机房 粗 格 栅 进 水 泵 房 细 格 栅 沉 砂 池 sbr 反 应 池 加氯间 污泥浓缩脱水一体化 cl2 泥饼外运 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 10 在一定的流量范围内，当污水处理厂的规模增加时，单位造价降低。 表 3-1 基建投资和运行费用 基建投资/元运行费用/元污水处理流程 3785m /d 3 18925m /d 3 3785m /d 3 18975m /d 3 传统活性法 sbr 氧化沟 100 78 83 100 75 81 100 83 83 100 93 93 以上两种规模的 sbr 污水处理厂的基建投资分别为传统活性污泥法的基建投资 的 78%和 75%。而 sbr 工艺投资与氧化沟是相当的，略低于氧化沟，其两者的运行 费用是一样的。当污水处理厂的规模较小时，与传统的活性污泥法工艺相比，sbr 的运行费用也较省。如处理规模分别为 3785 m /d 和 18925 m /d，其年度运行费用 33 约为传统活性污泥法污水厂的 83%和 93%，可见 sbr 在中、小规模的处理厂是有优 越性的，所以本设计采用 sbr 工艺。 3.2.53.2.5 工艺流程图工艺流程图 图 3-4 本设计工艺流程图 栅渣压榨 中 格 栅 进 水 泵 房 细 格 栅 调 节 池 sbr 反 应 池 沉 砂 池 气 浮 池 鼓风机房 污泥浓缩脱水 剩余污泥 泥饼外运 出水 进水 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 11 第四章第四章 设计计算设计计算 4.1 原始设计参数 原水水量 q=1000=41.67m 3/h （4- dm3 1） 取流量总变化系数为 kz=2.0 设计流量 qmax=kz.q=2.00.01157=0.023m/s （4- 2） 4.2 格栅 4.2.1 设计说明 格栅（见图 4-1）一般斜置在进水泵站之前，主要对水泵起保护作用，截去废 5 水中较大的悬浮物和漂浮物。格栅按形状可分为平面格栅和曲面格栅两种，按格栅 栅条间隙可分为粗格栅（50100mm） ，中格栅（1040mm） ，细格栅（310mm） 三种。本设计采用中格栅，栅条间隙取 20mm。 图 4-1 格栅结构示意图 4.2.2 中格栅计算 （1）栅条的间隙数 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 12 设栅前水深 h=0.3m，栅前水深与栅前流速 v1之间关系 v1=qmax/bh（b 为渠道 宽度） ，过栅流速 v=0.5m/s，栅条间隙宽度 b=0.010m，格栅倾角 =60。 n=qmax(sin)0.5/bhv=0.023(sin60)0.5/(0.0100.30.5)=14.315 个 （4-3） （2）栅槽宽度 设栅条宽度 s=0.01 b=s（n1bn=0.01(151)0.0115=0.29m （4-4） （3）进水渠道渐宽部分的长度 设进水宽度 b1=0.20m，其渐宽部分展开角度 1=20，进水渠道内的流速为 0.45 m/s。 l1=(bb1)/2tg1=(0.290.20)/2tg20=0.12m （4-5） （4）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度 l2=l1/2=0.12/2=0.06m （5）通过格栅的水头损失 设栅条断面为锐边矩形断面 h1=(s/b) sinkv2/2g=2.42(0.01/0.010) sin6030.5 2/19.6=0.033m 3 4 3 4 （4- 6） k=342 . 2 （6）栅后槽总高度 设栅前渠道超高 h2=0.3m，则有 h=hh1h2=0.30.0330.3=0.633m （4- 7） （7）栅槽的总长度 l=l1l20.51.0（h+h ）/tg=0.180.51.0(0.30.3)/tg60=2.03m 2 （4- 8） （8）每日栅渣量 在格栅间隙 10mm 时，设栅渣量为每 1000m 污水 0.23m3，有 3 w=86400qw1/1000k =86400 0.0230.23/10002.0=0.23 m3/d0.2 m3/d maxz 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 13 （4- 9） 采用机械清渣。 4.2.3 格栅选型 选 hg-800 型回转式格栅除污机，电动机功率 0.55kw，栅条间距为 10-50 mm。 隔单栅倾斜角度为：60 -70 。该格栅结构紧凑、体积小、重量轻、运行平稳、维护 方便，可实行手动间断运行、自动连续运行，对工作时间和停车时间等运行周期可 自动调节，具有紧急停车和过载保护装置。 6 4.3 集水井和污水提升泵房 4.3.1 设计说明 本设计采用自灌式污水提升泵站，与集水井合建，集水池容积不应小于最大一 台水泵 5min 的出水量，如水泵机组为自动控制时，每小时启动水泵不得超过 6 次。 考虑用 3 台水泵（2 用 1 备） ，每台水泵的容量为 174/2=87 l。集水井容积采用相当 于一台水泵 6min 的容量，则 w=87606/1000=31.32 m3，有效水深取 2m，则集水 池面积为 f=31.32/2=15.66 m2。 采用 sbr 工艺，污水处理系统比较简单，工艺管线可以充分优化，故污水只考 虑一次提升。污水经提升后入曝气沉砂池，然后自流到 sbr 池。曝气沉砂池、sbr 池的相对于地面的高度分别为 5m、5.5m。 4.3.2 设计选型 污水提升前水位为-2.00m，污水总提升流程 7.5m，采用 if 型离心耐蚀泵，设计 提升高度为 h=8m，设计流量 qmax=41.67m3/h。 采用 65-50-160 型离心耐蚀泵 1 台。该泵流量为 12.5m3/h，扬程 8m，转速 1450 r/min，轴功率 0.56kw，电动机型号 y802-4，功率 0.75kw，效率 =60%。 7 4.3.3 提升泵房 泵房内设有维修间，机电室，操作室。泵，电机等在室内安装，电控柜、显示 器在操作室内安装。提升泵房占地面积为 12m6m，工作间占地面积 8m3m。起 重机选 lsx 型手动单梁悬挂起重机，起重量 0.5t，起升高度 2.5m12m，跨度 6m。 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 14 4.4 细格栅 4.4.1 设计说明 在沉砂池前设置细格栅主要作用是减少浮渣，避免污水中含大量杂物堵塞管道， 为污水处理厂提供良好的运行条件 。计算过程与中格栅相同。设栅前水深 8 h=0.4m，过栅流速 v=0.9m/s，栅条间隙 b=0.003m，栅渣量为 0.3m3/1000m3污水。 4.4.2 计算结果 （1）栅条的间隙数：n20 个 （2）栅槽宽度：b=s（n1）bn=0.01(201)0.00320=0.25m （3）进水渠道渐宽部分长度：进水宽度取 b =0.15m，l =(0.250.15) 11 /2tg20=0.14m （4）栅槽与出水渠道连接处的渐宽部分长度 l2=l1/2=0.14/2=0.07m （5）通过格栅的水头损失：h1=0.14 m （6）栅后槽总高度：取栅前渠道超高 h2=0.3m，h=hh1h2=0.40.140.3=0.84 m （7）栅槽总长度：l=0.140.070.51.0(0.40.3)/tg60=2.11m （8）每日栅渣量：w=864000.0230.3/（1 0002）=0.29m3/d0.2m3/d （9）采用机械除渣。 4.4.3 格栅选型 选 hg-800 型回转式格栅除污机，电动机功率 0.55kw，栅条间距为 10-50mm。 隔单栅倾斜角度为：60 70 。该格栅结构紧凑、体积小、重量轻、运行平稳、维 护方便，可实行手动间断运行、自动连续运行，对工作时间和停车时间等运行周期 可自动调节，具有紧急停车和过载保护装置。 9 4.5 调节池 4.5.1 设计说明 废水其水质水量都会随时变化，且波动较大。废水水质水量的变化对废水处理设 备的功能发挥是不利的。为解决这一问题，设置了调节池，以调节水质和水量。 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 15 4.5.2 设计计算 （1）池子的实际容积： 设废水在池内的停留时间 t=4h 根据流量 q=1000m3/d t=4h 则池内的废水量为 q1=q/24t=1000/244=166.7m3/h （4-10） 得出调节池的有效容积为 167m3 设计用调节池的实际容积为 v=1.4v=1.4167=233.8m3 （4- 有效 11） 取 v=235m3 有效 （2）池子的长宽 取池子的有效水深为 h1=1.5m，纵向隔板间距为 1m 则调节池的平面面积 s=v/ h1=235/1.5157m2 （4-12） 取宽为 11m，则长 l=s/b=324/16=14.3m （4- 13） 纵向隔板间距为 1m，所以隔板数为 13 个 取调节池的超高 h=0.3 m 4.5.3 设备 为适应水质的变化，设置沉渣斗。沉渣斗倾角为 45。 4.6 曝气沉沙池 4.6.1 设计说明 沉砂池功能是利用物理原理去除污水中比重较大的无机颗粒，主要包括无机性 的砂粒、砾石和少量较重的有机物质。沉砂池按流态分为：平流式沉砂池、竖流式 沉砂池、曝气沉砂池、涡流式沉砂池等。由于曝气沉砂池曝气的作用附着在砂粒上 的有机污染物和污水中的油脂类物质会被去除，这也是选择曝气沉砂池的目的。 污水经污水泵提升后进入曝气沉砂池，共两座，一用一备。沉砂池池底采用多 斗集砂，沉砂由砂泵自斗底抽送到砂水分离器，砂水分离器通入压缩空气洗砂，污 水回至提升泵前，净砂直接卸入汽车外运。 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 16 图 4-2 曝气沉砂池示意图 设计流量为 qmax=0.023 m3/s，水力停留时间 t=3.0min，水平流速取 v=0.06m/s， 有效水深 h2=2m. 4.6.2 沉砂池计算 池子总有效容积：v=qmaxt60=0.023360=4.14m3 （4-14） 水流断面积：a=qmax/v1=0.023/0.06=0.38m2 （4-15） （1）池总宽度：b=a/h2=0.38/2=0.19 m，取 b:h2=1.5，则 b 为 3m。 （4- 16） （2）每个池子宽度：设两座沉砂池 n=2 格，b=3/2=1.5m。 （4- 17） （3）池长：l=v/a=4.14/0.38=10.9m （4- 18） （4）每小时所需空气量：设每 m3污水所需空气量 d=0.2 m3/m3污水，空气密度 1.293 kg/m3，其中氧气占的质量含量为 23.3%，则有 q=dqmax3600=0.20.0233 600=16.56 m3/h （4-19） 需要的空气量：16.561.2930.233=4.99kgo2/h （5）沉砂室设计计算：设沉砂斗为沿池长方向的梯形断面渠道，沉砂斗体积为 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 17 vo=(aa1)h3l/2，沉砂室坡向沉砂斗的坡度为 i=0.10.5，沉砂斗侧壁与水平 面的夹角 55，a1=0.5m，h3=0.4m，=55，则砂斗上口宽 a=2h3/tg55=20.4/tg55=1.06。 vo=(1.06+0.5)0.410.8/2=3.37m3 （4- 20） 超高 h1取 0.3m，则 h3=(ba1)tg55/2=(1.50.5)tg55/2=0.71m （4- 21） h=h1h2h3=0.320.71=3.01m，取 3.0m （4- 22） 4.6.3 曝气设备 选 sbq-i 型水下曝气机，1 台。型号：sbq-i/4，叶轮直径 1240 mm，转速 1450r/min，供氧量 3.5kg/h5.0kg/h，电动机功率 3.7kw，外形尺寸 700mm50mm658mm，重量 180kg。主要特点：充氧效率高、建设投资省、运转 维修方便。 10 4.7 气浮池 4.7.1 设计说明 气浮法是固液分离或液液分离的一种技术。它是通过某种方法产生大量的微气 泡，使废水中密度接近与水的固体或液体污染物微粒粘附，形成密度小于水的气浮 体。在浮力的作用下，上浮至水面形成浮渣，进行固液或液液分离。气浮法用于从 废水中去除比重小于 1 的悬浮物、油类和脂肪，并用与污泥的浓缩。 本设计采用加压溶气气浮法。空气在加压条件下溶于水中，再使压力降至常压， 把溶解的过饱和空气以微气泡的形式释放出来。 4.7.2 气浮池计算 （1）气浮池的有效水深取 2.5m，长为 11m，宽为 11m。 （2）接触区下端水流上升流速取为 20mm/s，上端水流的上升速度为 8mm/s， 水力停留时间为 15min。 4.7.3 气浮设备 选用 ts-i 型溶气释放器，规格 8m，溶气水支管接口直径 25mm，流量 0.415 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 18 。主要特点：释气完全，在 0.15mpa 以上即能释放溶气量的 99%左右，可在较hm3 低的压力下工作，在 0.2mpa 以上时即能取得良好的净水效果，节约能耗，释出的 气泡微细，气泡平均直径为 20-40，气泡密集，附着性能良好 m 11 4.8 sbr 反应池 4.8.1 设计说明 4.8.1.1 sbr 说明 设计方法有两种：负荷设计法和动力设计法，本工艺采用负荷设计法。根据 12 工艺流程论证，sbr法具有比其他好氧处理法效果好，占地面积小，投资省的特点， 因而选用sbr法。sbr是序批式间歇活性污泥法的简称。该工艺由按一定时间顺序间 歇操作运行的反应器组成。其运行操作在空间上是按序排列、间歇的。污水连续按 顺序进入每个池，sbr反应器的运行操作在时间上也是按次序排列的。sbr工艺的一 个完整的操作过程，也就是每个间歇反应器在处理废水时的操作过程，包括进水期、 反应期、沉淀期、排水排泥期、闲置期五个阶段，如图4-3。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。对于单个的sbr反应器来说,在时间上 的有效控制和变换，即达到多种功能的要求，非常灵活。 图4-3 sbr工艺操作过程图 4.8.1.2 sbr 工艺特点 (1)工程简单，造价低； (2)时间上有理想推流式反应器的特性； (3)运行方式灵活，脱n除p效果好； (4)良好的污泥沉降性能； (5)对进水水质水量波动适应性好； 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 19 (6)易于维护管理。 4.8.1.3 工艺操作过程 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）。 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。 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是在一定流速 下沉降的，所以受干扰小，沉降时间短，效率高。 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。 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。 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 20 4.8.2 sbr 反应池容积计算 设计处理流量 q=41.67(m3/h) （4- 23） bod/cod=0.55 属高浓度易生化有机废水 设sbr运行每一周期时间为12h，进水1.0h，反应(曝气)（6.07.0h）取7h，沉淀 3.0h，排水（0.5h1.0h）取1h。 周期数: n=2 12 24 sbr 处理污泥负荷设计为 ns=0.4 kgbod/(kgmlssd) 根据运行周期时间安排和自动控制特点，sbr反应池设置3个。 (1)污泥量计算 sbr反应池所需污泥量为 mlss= 75 . 0 mlvss s r n sq 75 . 0 =） 4 . 075 . 0 10)301100(1000 3 kg（667.3566 3 . 0 1070 =3.6(t) （4- 24） （sbr工艺中一般取90150）设计沉淀后污泥的svi（污泥容积指数）=90ml/g， svi在100以下沉降性能良好。 13 则污泥体积为： vs=1.2svimlss=1.2 （4-)( 2 . 35835671090 33 m 25） sbr 反应池容积 v =v +v +v （4- sifb 26） 式中 v 代谢反应所需污泥容积m si 3 v 反应池换水容积（进水容积）m f 3 v保护容积m b 3 v =( m ) f 67.411 24 1000 3 v =v /3=128.4(m ) sis 3 进水 粗 格 栅 进 泵 房 细 格 栅 沉 砂 池 初 沉 池 曝 气 池 二 沉 池 栅渣压榨鼓风机房加氯间 回流污泥泵 污泥浓缩池污泥消化池脱水机房 剩余污泥 泥饼外运 回流污泥 cl2 渣外运 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 21 则 v =128.4+41.67+v =170.07+v （4- bb 27） (2) sbr反应池构造尺寸 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（净）尺寸为126m （长比宽在1/12/1） 2 水深为3.0m 池深3.5m 单池容积为 v =1263=216(m ) （4- 3 28） 则保护容积为 v =216-170.1=45.9(m ) （4- b 3 29） 3个池总容积 =3v =3216=648(m ) （4- v 3 30） 4.8.3 sbr 反应池运行时间与水位控制 sbr池总水深3.0m,按平均流量考虑，则进水前水深为1.5m，进水结束后3.0m, 排水时水深3.0m,排水结束后1.5m。 3.0m水深中，换水水深为1.5m,存泥水深2.0m,保护水深1.2m,保护水深的设置是 为避免排水时对沉淀及排泥的影响。 进水开始与结束由水位控制，曝气开始由水位和时间控制，曝气结束由时间控 制，沉淀开始与结束由时间控制，排水开始由时间控制，排水结束由水位控制。 4.8.4 排泥量及排泥系统 (1) sbr产泥量 sbr的剩余污泥主要来自微生物代谢的增值污泥，还有很少部分由进水悬浮物沉 淀形成。sbr生物代谢产泥量为 x = aqsrbxrv =a=()q （4- ns sq bsq r r s n ba r s 31） 式中: a 微生物代谢增系数，kgvss/kgbod; 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 22 b 微生物自身氧化率，l/d 根据污泥性质，参考类似经验数据，设a=0.70，b=0.05,则有： (kg/d)25.61510107010) 4 . 0 05 . 0 7 . 0( 33 x 假定排泥含水率为98%，则排泥量为 q = s )1 (103p x = (p=98%) （4-)/( 8 . 30 %)981 (10 25.615 3 3 dm 32） 或，q =(m /d) (p=99.2%) （4- s 9 . 76 %) 2 . 991 (10 25.615 3 3 33） 考虑一定安全系数，则每天排泥量为 90 m /d 3 (2)排泥系统 剩余污泥在重力作用下通过污泥管路排入集泥井。 4.8.5 需氧量及曝气系统设计计算 (1) 需氧量计算 sbr反应池需氧量o 计算式为 2 o =a （4- 2 )/( srrr nsqbsqavxbsq 34） 式中: a 微生物代谢有机物需氧率，kg/kg b 微生物自氧需氧率，l/d s 去除的bod (kg/m )s =- r5 3 r0 s r s 经查有关资料表，取a=0.50，b=0.190,需氧量为： r=o 333 2 10107010 4 . 0 1 190 . 0 101070100050 . 0 =535+508.25 =1043.25（kgo /d） 2 =43.5（kgo /h） 2 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 23 (2)供气量计算 设计采用塑料sx-1 型空气扩散器，敷设sbr反应池池底，淹没深度 h=4.5m。sx-1 型空气扩散器的氧转移效率为ea=8%。 查表知20，30时溶解氧饱和度分别为c=9.17mg/l，c= 7.63mg/l， )20(s)30(s 空气扩散器出口处的绝对压力pb为： ph b 35 108 . 910013 . 1 =1.01 （4-35）)(10263 . 1 5 . 2108 . 910 535 a p 空气离开曝气池时，氧的百分比为 o （4-% 6 . 19 %)81 (2179 %)81 (21 )1 (2179 )1 (21 a a t e e 36） 曝气池中溶解氧平均饱和度为：（按最不利温度条件计算） c) 4210066 . 2 ( 5 )30( tb ssb op c =7.63（ （4-)/(25 . 8 63 . 7 1 . 1) 4210066 . 2 10263 . 1 5 5 lmg ot 37） 水温20时曝气池中溶解氧平均饱和度为： b （4-)/( 1 .1017 . 9 1 . 1lmg sb 38） 20时脱氧清水充氧量为： r （4- 20 )20( 0 024 . 1 )( t jsb sb ctc cr 39） 式中: 污水中杂质影响修正系数，取0.8(0.780.99) 污水含盐量影响修正系数，取0.9(0.90.97) c混合液溶解氧浓度，取c=4.0 最小为2 j 气压修正系数 =1 标 p p 曝气池中溶解氧在最大流量时不低于 2.0mg/l，取 c =2.0，则计算得： j 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 24 r = 0 )2030( 2 024 . 1 )0 . 273.100 . 19 . 0(8 . 0 1 . 10 o =1.3o =1.3（kg o /h） 2 6 . 56 5 . 43 2 sbr反应池供氧量g 为： s g =（m /min） （4- s 3 . 39)/( 3 . 2358 08 . 0 3 . 0 6 . 56 3 . 0 30 hm e r a 3 40） 每立方污水供气量为： g /= （4- sf v污水）空气 33 /( 6 . 56 67.41 3 . 2358 mm 41） 反应池进水容积（m） f vh/ 3 去除每千克bod 的供氧量为： 5 = （4- rf s sv g ）空气 5 3 /( 9 . 52 070 . 1 67.41 3 . 2358 kgbodm 42） s 去除的bod （kg/m ） r5 3 去除每千克bod 的供氧量为 5 （4-)/27 . 1 070 . 1 67.41 6 . 56 52 0 kgbodkgo sv r rf （ 43） 4.8.6 滗水器 现在的sbr 工艺一般都采用滗水器排水。滗水器排水过程中能随水位的下降而 下降，使排出的上清液始终是上层清液。为防止水面浮渣进入滗水器被排走，滗水 器排水口一般都淹没在水下一定深度。 14 目前sbr 使用的滗水器主要有旋转式滗水器，套筒式滗水器和虹吸式滗水器三 种。本工艺采用旋转式滗水器。旋转式滗水器属于有动力式滗水器，应用广泛。 本工艺采用xb-1800型旋转式滗水器。 设计滗水量：q=20m /h，滗水深度：h=2m；滗水时间t取1h。滗水所需时间t= 3 内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 25 h08 . 2 20 67.41 4.9 接触消毒池 4.9.1 设计说明 工业污水经过一级或二级处理后，水质改善，细菌含量也大幅度减少，但其绝 对值仍很可观，并有存在病源菌的可能。因此，污水排入水体前应进行消毒。目前， 用消毒剂消毒能产生有害物质，影响人们的身体健康已广为人知，氯化是当今消毒 采用的普遍方法。氯与水中有机物作用，同时有氧化和取代作用，前者促使去除有 机物或称降解有机物，而后者则是氯与有机物结合，氯取代后形成的卤化物是有致 突变或致癌活性的。所以，目前污水消毒一是要控制恰当的投剂量，二是采用其他 消毒剂代替液氯或游离氯，以减少有害物的生成。消毒设备应按连续工作设置。消 毒设备的工作时间、消毒剂