毕业设计（论文）-炼油工业废水处理技术与回用工艺设计.doc

辽宁工程技术大学毕业设计（论文）1 前言1.1概述近年来，随着水资源的日益短缺和有关节水法规的陆续出台，炼化企业普遍开展了节水与废水回用工作，并多数取得了丰硕的成果。如每吨原油的新鲜水耗水量基本降低到0.8t以下、废水的平均排放量降低到0.5t以下、循环水利用率达到95%以上、汽提净化水回用率达到60%以上。然而，在喜悦于节水减排获得丰硕成果的同时，也不得不面对着废水回用成本高、投资大、原油性质变差及水量减少后的水质难以达标等诸多问题，特别是在国家和地方的排水标准日益提高的形势下，这些问题表现得越发突出。炼油工业废水主要含有油、COD、BOD5、挥发酚、CN-、S2-、SS、氨氮等污染物。目前，国内大多数炼油厂均采用传统的“老三套”工艺对其进行净化处理，即原水经隔油、气浮絮凝后，再经生化处理而排放。这种传统的工艺流程基本上可以保证处理后的水中除氨氮外的其他各项污染物指标达到国家规定的排放标准，但对氨氮的降解及总氮的去除却不尽人意。通过调查研究，我们发现由于在石油炼制的蒸馏、催化等工艺过程中需加入一定量的氨，因而产生的废水中也含有一定量的氨氮，一般为100mg/L左右，而“老三套”工艺对氨氮的去除效率甚微，因此出水中的氨氮含量常常高于地方规定的25mg/L的排放标准，对环境造成严重污染。因此在本设计中我才采用一种新型工艺，即A/O工艺。我们认为A/O法能够对炼油废水中的氨氮进行有效的降解和脱除，只要运行条件控制适当，出水中各项污染物指标均可达到国家规定的排放标准。1.2选题的目的及意义1.2.1选题的目的 其目的主要有两个，其一是随着炼油工业的日益扩张，废水的处理和回用变得举足轻重。在炼油工业过程中产生的废水进入环境后，会对人体，水体，土壤，动物等产生巨大的危害，会严重影响人与自然的和谐共存，会对环境造成不可逆转的危害，因此，我们必须重视炼油废水的危害，加强对此类废水的处理力度，尽量的减少其对环境的危害，为人与环境的和谐共存创造有利的条件。而且污水处理及回用一直是国内外重点研究的课题，因为水资源是有限的，如何变废为宝便成了节约用水的一项重要措施。而炼油工业产生的废水成分又极为复杂，故要想很好的处理炼油工业产生的废水并加以回用就谨慎严格的设计。其二就是毕业设计是本专业学生在完成全部课堂教学之后所进行的一项极为重要的实践性教学环节。旨在通过具体的工程实践，进一步深入理解、掌握和综合运用所学的专业理论知识，进行污水处理设计基本技能的训练，培养分析问题和解决问题的能力，从而全面实现本专业学生的质量管理目标。此次毕业设计的课题是“炼油工业废水处理技术与回用工艺设计”，本次设计进水为炼油工业废水，处理水量为4.5104m3/d，其进水水质参数如表1，进水中的浮油含量达10%，生物二级处理应达到污水综合排放标准GB8978-1996，最终处理后的出水水质应达到辽宁省地方标准DB 211627-2008，内容涉及到污水处理、处理水回用等各方面的专业知识以及应用计算机进行CAD绘图的实际应用能力。在独立进行课题设计时，将对本专业知识加深理解，也将了解到环境工程专业在国内外的最新发展状况和技术的发展趋势。表1 进水水质参数Table 1 influent water quality parameters主要指标CODcr（mg/L）BOD5（mg/L）SS（mg/L）氨氮（mg/L）pH温度（OC）污水水质55001500200656-1015-451.2.2选题的意义 本课题的意义在于对炼油工业废水的处理、处理水回用的设计、方案比较，为炼油工业废水寻找到对其合适的处理系统方案，实现“低能耗、低运行费用、低排放量”的三低污水处理的最佳方案。找出目前设计中存在的不合理的因素，对今后的炼油工业废水处理系统设计起个指导作用，为设备的管理人员提供借鉴，配合正在进行的标准化工作，为其提供参考，从而为整个污水处理，特别是处理水回用节约用水方面的工作奉献一份力量。1.3炼油废水的处理现状目前炼油废水主要采用隔油、浮选、生化为主的“老三套”处理工艺或在该基本上的改进工艺。隔油单元多数采用平流斜板式隔油池或除油罐平流式隔油池两级隔油设施，部分新建企业采用了先进的油水分离设施，隔油处理后出水的石油类物质的质量浓度一般可低于200mg/L，多数可达到100mg/L以下。浮选单元多数采用两级（加压）全溶气气浮、部分回流式溶气气浮、涡凹气浮等工艺。为保证良好的除油效率并降低能耗、减少占地，目前老设施改造或新建流程中多选用一级涡凹气浮（有效去除大粒径油滴）二级部分回流式溶气气浮（去除小粒径油滴）组合工艺，经两级浮选处理后出水的石油类物质的质量浓度一般可达到20mg/L以下，可满足后续生化处理的要求。生化单元多数采用两级生化工艺，以切实保证排放废水的稳定达标，并为废水回用装置提供优质水源。少数老企业由于加工原油的种类较为优良、生产流程简单、废水来水水质较好，目前还采用这一级生化处理工艺；但随着原油品种的变化，废水水质的污染加重，多数企业已被怕降一级生化处理工艺逐步改造为二级生化处理工艺。据中国石油化工股份有限公司（中石化）二十多家炼化企业的调查，目前较多采用的炼油废水生化处理工艺有A/O工艺、氧化沟工艺和传统活性污泥工艺。A/O工艺对有机物的处理效果较为稳定，COD去除率可达90%，同时具有良好的脱氮功能，污泥膨胀和丝状菌繁殖问题小，总水力停留时间相对较短，适于新建废水场或对场地较为富裕的废水场的改造。氧化沟（动态塘）工艺是通过在氧化池内形成多个A/O串联，可保持较高COD去除率，具有流程简单、管理控制方便、投资和运行费用较低等优点，适于氨氮浓度较低废水的处理。传统活性污泥法的反应器按充氧方式不同可分为分建式表面曝气池（表曝池）和推流式古风曝气池。表曝池是早期建设的产物，由于存在COD去除率低、不耐高负荷冲击（进水COD要严格控制在800没过没过mg/L以下）、因曝气量难以调节导致溶解氧不足、池内泥水混合不均匀等严重问题，目前大部分已闲置、拆除、改造成鼓风曝气池或挪用作沉淀池。推流式鼓风曝气池多作为两级生化中的第一级，一直保持着较高的COD去除率。为提高污泥浓度和处理负荷，许多企业向池中添加了各种生物填料，形成了膜法操作。除此之外，部分企业选用了循环式活性污泥法（CASS）、生物滤塔（池）、接触氧化、氧化塘等处理工艺，少数企业为保证废水的达标率还增加了后浮选、曝气生物滤池、活性炭过滤等后续处理手段。1.4 节水与废水回用近年来，随着水资源的短缺、水费的上涨以及国家节水减排的总体要求，炼化企业率先展开了用水强化管理、中水串级使用和废水回用工作，并取得了明显的效果。根据2008年中石化炼化企业的初步统计，每吨原油的新鲜水耗水量平均达到0.65t、废水平均排放量达到0.35t、循环水利用率达到95%以上、汽提净化水回用率达到60%以上。具体表现在以下几个方面：（1） 生产装置全面节水。大部分企业都自觉地开展了清洁生产审核工作，通过生产装置的节能改造和管理意识的提高，从降低蒸汽、循环水、脱盐水消耗等方面挖掘节水潜力。如采用装置热联合的方法提高脱盐水制水率，降低化学水系统的新鲜水消耗；采用更新循环水冷却塔及旁滤设备、提高浓缩倍数的方法降低新鲜水补充量；对给排水管网进行补漏，减少系统损失等。（2） 中水串级使用。工艺装置排水循环利用、直接或经简单处理后作为其他装置用水使用是最为经济有效的节水减排途径。经调查，目前几乎所有的电脱盐装置的工艺注水均全部或大部分采用了汽提净化水，在消化了40%50%高浓度废水的同时，相应减少了等量的化学水消耗；部分企业采用采用含硫废水（或汽提净化水）作为常减压、催化裂化、焦化等装置的富气洗涤用水以及气体回收原料气水洗、含硫废水原料罐的水封用水等；少数企业将汽提净化水进一步回用到加氢装置上。此外，多数企业都对焦化装置进行了改造，使冷焦水、且焦水得到循环使用；某些企业将脱臭处理后的汽提废碱液回用作柴油碱洗水、循环水系统和锅炉排污水等用作锅炉冲灰水等。（3） 废水回用。自2004年以来，炼油废水回用得到了快速发展。以中石化为例，截止到2007年底，有近20家炼化企业不同程度地开展了废水回用工作。其中将达标废水适度处理后回用作循环水补水的占绝大多数，少数试试了废水深度脱盐处理回用作工业用水或锅炉给水。典型流程包括：曝气生物滤池处理多介质过滤消毒；生物活性炭处理过滤消毒；膜生物反应器处理消毒；过滤消毒先进的循环水药剂处理；以及在上述工艺的基础上再进行超滤（或连续微滤）反渗透脱盐处理等。据分析，部分企业废水处理厂出水不够稳定、尚未建立完善的废水分流网、双模（超滤反渗透）法的预处理技术尚不成熟是目前进一步提高炼油废水回用率和扩大回用规模的制约因素。1.5 炼油废水处理面临的主要问题1.5.1 排放标准日趋严格随着我国国民经济的快速发展、与国际间合作的加深，以及所面临的越来越多的环保问题，特别是2008年以来所发生的太湖蓝藻等事件，促使国家和地方对工业企业排水提高了更高的要求。据不完全统计，北京、江苏、辽宁、河北、辽宁等许多省市都颁布了严格的废水排放标准并已正式实施。从控制指标看，不仅要求排水COD指标控制在60ml/L以下（甚至50mg/L以下），对氨氮和总氮也提出了严格的指标限制。但就这几项指标而言，控制标准以严于中水回用标准，对现有炼化废水的稳定达标排放造成极大的技术难度和时间紧迫性的双重压力。1.5.2 废水水质日趋恶劣随着原油的不断开发利用，重质原油的产量越来越大，其密度、黏度、硫含量、酸值随之上升。据近几年对原油市场的初步统计，全球高酸原油的产量已占到总开发量的5.5%，并在以年均0.3%的速率递增；高硫原油的开发量及其所占比例则更高。由于原油资源的日益短缺以及劣质原油所具有的明显价格优势，对劣质原油的集中或规模化加工已成为炼化发展的趋势。与此同时，随着我国国民经济的迅速发展，能源需求的增加与石油资源短缺的矛盾将越发突出，从石油资源的来源、原油性质的变化以及提高经济效益等方面的综合考虑，中国石化产业都将面临加工高硫、高酸原油的形势。首先，国内含酸原油的品种和数量在呈上升趋势，胜利、辽河、克拉玛依三个老油田均属于高酸油田，开采量不断增加；北疆、渤海、蓬莱油田等原油的酸值均已超过3.0ml/L。其次，随着我国对国外原油进口依存度的增加、全球原油重质化的趋势以及原油价格的不断飙升和高硫、高酸等劣质原油的地位价格优势，越来越多的炼化企业将面临这集中加工或增大对高硫、高酸等劣质原油的掺炼比例。如金陵、茂名、镇海、广州石化等沿海沿江企业已开始掺炼多巴、魁托、马林等产地的高硫、高酸原油，且有不断提高掺炼比的趋势。由于高硫、高酸原油的特性，特别是环烷酸含量的显著增加，造成废水乳化严重、除油效率低、水质不稳定，极易冲击不稳定、极易冲击和影响现有的后续生化处理设施等系列问题，使现有传统的炼油废水处理流程难以适应。初步表现在：（1）高浓度含硫废水比例增加，使废水处理场进水中的COD、挥发酚浓度、NH3-N浓度将显著提高，主要脱碳工艺将变为脱碳脱氮工艺；废水中有机胺含量将增加，并将在废水处理过程中发生水解，生成一定量的NH3-N。（2）电脱盐装置排水的乳化现象加重，盐含量、油含量、COD均将明显增加，且生化性能下降，将影响废水处理厂的除油和生化处理单元的运行效果。（3）废水处理厂进水水质波动加剧、水质变差、高浓度废水冲击频繁增加，影响废水达标的稳定性。1.5.3 含盐废水达标困难中国炼油企业一直以来都极为重视节水减排工作，更是明确采用“清污分流”、“污污分流”和“污污分治”的处理原则，使多数企业的含油废水获得了高比例回用（甚至于“零排放”），而随之带来的含盐废水处理达标排放问题也显得出来。此前，国内绝大多数炼油企业都将含盐废水和含油废水混合处理，虽然含盐废水的可生化性较差，但两者混合后，由于微生物的协同作用，采用两级生化处理，出水一般可以满足COD小于等于100ml/L的排放标准。但对含盐废水单独处理时，由于以下几个方面的原因，处理出水满足达标、特别是稳定实现排水COD小于等于60ml/L的排放要求难度较大：首先，含盐废水中含有13%20%的不可生化降解有机物，采用现有的常规生化处理工艺，即使将废水处理厂的生化处理负荷设计到足够低、停留时间延长到足够长，也难以稳定实现排水COD小于等于60ml/L的排放要求；其次，多数石化企业都存在碱渣的问题，尽管碱渣排放量较小，一般只有0.10.2m3/h，但由于污染负荷已经占整个废水处理厂污染负荷的20%50%，并带有严重的恶臭气味，将碱渣纳入含盐废水处理系统势必导致含盐废水处理负荷的增加和冲击性影响的加大；第三，含盐废水的重要来源是电脱盐排水，由于近几年加工原油种类的日趋重质化、酸质化以及一些破乳化药剂的加入，导致电脱盐废水的乳化现象加重、难生化降解性增加，且伴随排水的高温性质，对含盐废水的除油和生化处理效果都产生不良的影响；第四，来自油品罐区的切水一般也表现出高含油、高乳化、高污染的特性，对含盐废水的处理也将带来较大的冲击性影响。1.5.4 废水回用成本高随着废水回用技术的成熟，炼化企业的废水回用得到了蓬勃发展。按照废水性质和回用水质要求，目前炼油达标废水的回用处理主要分为适度处理和深度脱盐处理两个类型，分别是：适度处理消毒后进入循环水系统；适度处理双膜（超滤或微滤+反渗透）脱盐处理后作为工业给水或锅炉给水。根据已实施的废水回用工程调查，目前普遍存在着装置投资高、制水成本大的问题。据初步测算，在未计入废水达标处理费用的前提下，采用适度处理流程每日每吨回用水投资约0.30.5万元、每吨水直接运行成本1.52.0元；采用双膜法脱盐流程，每日每吨水投资将进一步增加到5万元以上，已远远高于新鲜水费。1.6 炼油废水处理对策1.6.1 从源头挖掘节水减排潜力实践证明，从源头上减少生产用水量是最为经济有效的节水减排途径。尽管经过多年的节水宣传、强化管理以及企业间成功经验的交流，各企业在新鲜水的单耗上均有了不同程度降低，但仍存在较大的潜力。特别是在以下几个方面要得到进一步加强。（1）企业给排水平衡的细化与分析由于原油性质及加工流程的不同，各企业同类装置及生产总用水情况存在较大的差异，为获得最大的节水效果，企业必须细化各装置及整个生产过程的给排水平衡，并依据装置用水性质要求分析废水循环利用、中水串级使用和降级使用、蒸汽热联合等的可能性，并通过不断开展清洁生产达到源头进一步节水、降耗和减排的目的，如：含硫废水用作催化裂化和焦化装置的富气洗涤水或常压塔顶注水；焦化装置冷焦水进行闭路循环；常减压等装置低温低压蒸汽进行合理利用等。（2）突出重点与低成本措施炼化企业新鲜水的用水分布依次为蒸汽自备（约占50%）、循环水补水（约占35%）、工艺用水（约占10%以下）、生活及其他用水（约占5%），企业节水的重点主要应在于蒸汽系统和循环水系统。对于蒸汽系统，除了采取提高蒸汽利用率、降低消耗量外，最为重要的是建立和完善蒸汽凝结水收集管网；选用先进的节能疏水阀；将基本无污染的高压透平凝结水与一般性工艺凝结水分开后全部收回；对一般工艺凝结水集中收集后，采用焦炭吸收、活性炭吸附、阻截等除油和离子交换、电磁过滤器除铁等处理手段，以及严密的水质在线检测等设施，使凝结水高比例回用作锅炉补水。经粗算，采用该措施后，凝结水的总回收率可提高到70%以上。对于循环水体统，需要重点关注三个方面。其一是围绕提高系统浓缩倍率开展工作，如对补充水采取软化处理，降低硬度和碱度；根据循环水水质特性筛选合适的处理药剂；完善旁滤处理设施，在不增加处理总量的基础上提高对悬浮胶体、浊度的去除，必要时增设去除有机物、硬度、总盐浓度等手段，以改善循环水水质。其二是降低系统损失，主要措施包括对循环水管道进行查漏和补漏，寻找泄漏的原因（水质腐蚀、管线材质），并建立有效的防渗处理和有效措施；对回水压力较低的机泵冷却循环水尽可能集中收集、用泵增压后返回循环水系统；改善冷却塔体和填料结构、提高淋水密度、增加和选用有效的收水器，对塔壁做防腐和堵漏处理、对风机增加或完善倒流系统、降低风阻和水压等，控制冷却塔风吹损失系数在0.04%以下；选用高效旁滤设施，如高性能的多介质过滤器、纤维束过滤器等，将旁滤反冲洗水量控制在过滤水量的3%以下。其三是将废水处理厂深度或适度处理出水用作系统补充水，减少系统新鲜水的补充量。（3）汽提净化水高比例回用根据现有国内外炼化企业节水的先进经验和用水水质分析，工艺软化用水中的多数可由低含盐的含硫废水或汽提净化水替代。如含硫废水直接用作催化裂化和焦化装置的富气洗涤水或常压塔顶注水；汽提净化水回用作电脱盐注水等措施已得到普遍应用；分质处理后的加氢型汽提净化水已回用作各加氢装置的工艺注水。含硫废水或汽提净化水的回用不仅能减少大量化学水的消耗，同时废水中的高浓度挥发酚、低分子醇等有机物因被萃取返回到物料中而使其浓度得以降低，从而达到节水、减污的双重效果。随着原油硫含量的增加以及因满足油品质量升级要求所带来的加工流程的延伸，炼化企业的高浓度含硫废水量越来越大，甚至已超过含油废水。因此，含硫废水和汽提净化水的高比例回用无论对水资源利用还是污染负荷削减均具有重大的意义。据初步统计，目前一些节水型企业的汽提净化水回用比例已高达80%，而有些企业还停留在40%的水平，确有较大潜力可挖。1.6.2 实施装置排水分级控制与高浓度废水预处理（1）对装置排水进行分级控制废水处理厂正常运行的关键是保持来水水质的稳定，主要污染因子（如石油类、硫化物、氨氮以及COD）的浓度控制在设计指标范围内，而能够实现该目的的根本措施是对装置排水实施分级控制、分级管理、确定量化控制指标。废水分级控制可及时回收装置物料、减少挥发和互相混合的损失，防止不同性质和含量的废水交叉污染，避免废水输送过程中乳化现象的加重，是污染源削减的最有效措施。鉴于炼油装置存在较大的共性，可通过对多家典型企业的典型生产装置的排水情况进行系统调查和分析，并在充分借鉴国内外先进的管理经验和技术上可靠、经济上可行的预处理措施的基础上，按照装置规模、生产工艺、进料种类等对排水实施分级管理和控制，确定装置排水量及石油类等特征污染物的控制值，以作为企业或炼油系统的标准规范予以严格监督、考核和管理。（2）对高浓度废水进行预处理为适应当前形势下废水的稳定达标及回用需要，炼化企业应对全厂高浓度废水进行重点关注，如碱渣废水、含硫废水（特别是未建有汽提预处理装置的企业）、罐区脱水、电脱盐排水等，并建设必要的预处理或单独处理装置进行处理。如采用催化湿式氧化或高温湿式氧化工艺处理碱渣等高浓度废水，在保证近100%脱硫率的基础上，可将出水COD控制在4000ml/L以下，使废水处理厂的总有机物负荷削减20%以上。对脱臭后的碱渣废水、汽提净化水或罐区切水等高浓度废水，采用混合后进行SBR等生化预处理的措施。混合处理的好处是一方面可保证废水中的盐质量浓度低于6g/L，满足生物处理法的限制要求（盐质量浓度必须控制在10g/L以内）；同时又从源头降低了有机污染物负荷，可减缓高浓度废水对下游废水处理厂的冲击。对于乳化现象越来越重的电脱盐排水，企业应单独设置预处理装置，并结合原油性质、头家的缓蚀剂和破乳剂类型筛选废水除油药剂及油水分离设施，控制预处理出水中的乳化油浓度，以避免对废水处理厂除油设施产生影响。1.6.3 对废水处理厂进行适度改造和补充完善我国许多炼化企业建厂时间早，经过多年的运行和数次扩容改造后，废水处理厂已显现出处理工艺不完善、构筑设施陈旧、处理单元之间不匹配、流程长、能耗高、运行费用大等问题。为适应当前形势的需要，炼化企业应对全厂现有环保设施及运行状况进行全面的调查和分析，以作为总体改造方案的依据，并加以落实。具体包括：（1） 调查废水处理厂来水水质的稳定性，分析全厂高浓度废水特别是非正常工况下的高浓度废水的排水量，确定是否需要建设或完善现有储存、调节或预处理设施。（2） 分析废水厂总体流程的合理性，考察废水处理厂现有流程是否可以满足达标排放或废水回用的整体需要，确定前处理或后处理单元有否增加设施的必要。（3） 对废水处理厂的单元处理设施进行完善和局部改造，在对废水处理厂各单元处理设施的运行状况进行调查和分析的基础上，进行完善化改造，使各单元设施的功能得到最大程度的发挥。如浮选单元的溶气释放和废水提升方式、生化单元的构筑结构优化及生物强化（提高污泥浓度和投加特殊菌种）、污泥浓度与污泥回流方式等的合理型改造等。1.7 本设计研究方案及预期结果含油污水在正常情况下经过格栅，去除大粒径漂浮物后，流入气浮池池，大雨和事故时，多余含油污水至调节池储存，待高峰流量过后，再用泵逐步送往气浮池。经气浮池去除部分浮油后，含油污水自流入初沉池进行一级沉淀处理，在自流入生化池进行生化处理去除氨氮、CODcr和BOD5，为了达到更严格的标准需依次要进行二次沉淀和絮凝沉淀，最后将处理水经过消毒和沙滤回收利用。具体的工艺流程如下： 图1 炼油废水的工艺流程图 Fig 1 refining wastewater process flow diagram 初步预测经以上工艺处理之后，污水可以达标排放，并且有望使的去除率达到99%，的去除率达到99.3%，SS去除率为90%，氨氮去除率为84.6%。2 编制依据和设计内容2.1自然状况2.1.1气象资料 A 市位于辽宁省东部，属于鲁东气候区。气候特点是：年降水量适中，气温较低，夏季凉爽而潮湿，冬季寒冷而湿润。年降水量650900 毫米，年降水日数8097 天，气温10期间降水量约540800 毫米。平均暴雨日数23.5 天，一日最大降水量达130470 毫米，局部在470 毫米以上。年平均相对湿度在70以上，为全省相对湿度的高值区。全区年平均气温14，年最低气温-10，年最高气温36。月平均最高气温38，月平均最低气温-8，月平均气温13。温度在0以上的天数40 天。热量资源属全省的低值区。夏季受台风影响，平均每年在2 次左右。由于半岛南北沿海及半岛内陆所处位置及地形的差异，受海洋影响的程度差别较大，气候分异明显。常年主导风向：东南风。2.1.2地质资料（1） 排水管网干管处一般性资料土壤性质为粘土，冰冻深度-0.50 米，地下水位8 米；（2） 污水总泵站和污水处理厂址处土壤性质为亚粘土，冰冻深度-0.50 米，地下水位8 米；（3） 城市各区中各类地面与屋面的比例由于城市被火车道自东向西所贯穿，城区被分为南北两部分，命名为区区。两区的屋面与地面比例按区：各种屋面占55%，混凝土与沥青路面占10%计算；区：各种屋面占50%，混凝土与沥青路面占15%计算。2.2研究设计内容 按照A 市提供的设计资料和任务书，本次设计主要范围包括：排水体制的确定、污水管道定线、管网水力计算、方案技术经济比较、污水厂设计、城市污水总泵站工艺设计、处理厂平面图布置、污水和污泥高程布置和工程概预算等。3 构筑物的平面设计计算3.1格栅的设计3.1.1 设计说明格栅的主要作用是将污水中的大块污物拦截,以免其对后续处理单元的机泵和工艺管线造成损坏。它是由一组平行的金属栅条或筛网制成，被安装在污水渠道、泵房集水井的进口处或污水处理厂的端部，用以截留较大悬浮物，以便减轻后续处理构筑物的处理负荷，并使之正常运行。本设计中，格栅与明渠(channel)连接，提升泵站的来水首先进入稳压井，再进入格栅渠道。如图3-1-1所示： 图3-1-1 格栅设计草图Fig 3-1-1 grille design sketch3.1.2 设计计算（1）处理规模Q=4.5104m3/d=1875m3/h=0.52m3/s=520L/s 总变化系数Kf=1.361.3 当Kf0.2，所以清渣方式采用机械清渣。（11）选型根据计算数据选择回转式HFGS-500型机械格栅，该格栅的参数如表3-1-1所示表3-1-1 回转式HFGS-500型机械格栅参数Table 3-1-1. HFGS - 500 rotary type mechanical grille parameters参数尺寸参数尺寸安装角度6075有效宽度k1（mm）500耙齿节距（mm）100水槽宽度k3（mm）750电机功率（kv）0.75设备总宽k4（mm）1080过水流量（T/h）1125水槽深度H（mm）10008000液体流量（m/s）0.53.2 调节池的设计3.2.1 设计说明调节池亦称调节均化池，是用以尽量减少污水进水水量和进水水质对整个污水系统影响的处理构筑物。在调节池容积计算上，应当考虑能够容纳水质变化一个周期所排放的全部水量，例如，一处小区排放生活污水和工业废水，上午排放的污水污染物高，呈强碱性，下午排放的污水污染物低，呈酸性，则调节池的容积应取这天上午和下午水量之和，这样均和，可使二股pH值不同的污水中和而进行自身调节。如水质无明显的变化周期，而水量又不很大，则调节池的容积越大越有利于调节，这一关系可以从图3-2-1所示的某处排放的污水pH值变化曲线中清楚看到，图上所示的瞬时和经8h及24h调节均和后pH值的变化情况，从图中可见，调节的效果是十分明显的。图3-2-1 不同均和时间污水pH值的调节效果Fig 3-2-1 different pH value of all the time and adjust sewage effect当废水水质和水量都有一定的变化时，我们主要根据水质变化的周期性来计算调节池容积，当然，也应根据实际情况予以考虑。3.2.2 设计要求（1）调节池一般容积较大，应适当考虑设计半地下式或地下式，还应考虑加盖板。（2）调节池埋入地下不宜太深，一般为进水标高以下2m左右，或根据所选位置的水文地质特征来决定。南方地下水位过高的平原地区，调节池深度太深而使地下水所产生的浮力对调节池放空时会产生较大浮力；此外，深度太大，对土建要求相应较高，土方挖掘会有一定困难，土建投资相对较大。（3）调节池的设计，应与整个污水处理工程各处构筑物的布置相配合。（4）调节池应以一池二格（或多格）为好，便于调节池的维修保养。（5）调节池的埋深与污水排放口埋深有关，如果排放口太深，调节池与排放口之间应考虑设置集水井，并设置一级泵站进行一级提升。（6）调节池设计中可以不必考虑大型泥斗、排泥管等，但必须设有放空管和溢流管，必要时还应考虑设超越管。3.2.3设计计算（1）调节池的体积Vm3 3-2-1式中：T停留时间，取3h；k经验系数，k=1.4。（2） 调节池面积Am2 3-2-2式中：H有效水深，根据本设计水量需要取4.7m；超高，取0.3m。（3） 调节池的长Lm式中：B调节池的宽，取25m。3.3 气浮池的设计计算3.3.1 设计说明气浮工艺与沉淀、澄清工艺相比，对那些难以沉淀的轻浮絮体的去除更显有效。再者，由于他有曝气充氧过程，可以去色、嗅，增加水中溶解氧，其结果更能有效的去除有机物，这些正是深度处理要达到的目的。气浮法的处理构筑物称为气浮池。气浮池一般分单池式和双池室两种，在单池式气浮装置中，液体的溶气和杂质的上浮，同在一个池内发生；双池式气浮装置是由入流和分离两个部分组成，入流部分是产生气泡并粘附杂质颗粒的，分离部分则供浮渣上浮分离，从而使水得到澄清。另外，还有多池式气浮装置。压力溶气气浮法应用最广，这是由于随着压力的增大，空气在水中的溶解度也不断在增加，气泡量足以满足气浮的需要，而且经骤然减压，释放出的气泡平稳、微细（初始颗粒约80）、密集度大，气浮净化效果较好。同时在操作过程中，气泡与水的接触时间还可人为加以控制。另外，此法工艺比较简单，造价较低，管理、维修也较方便。压力溶气气浮装置的工艺流程如下图所示，水泵将原水加压（一般为），送入密闭的压力溶气罐。与此同时，空气通过空压机加压后也一并压入压力溶气罐。在罐中气水在压力下充分接触湍动，使空气溶解于水中。溶气水通入气浮分离室，经过溶气释放器的骤然减压消能促使气体以微气泡的形式稳定释出，并粘附于水中的杂质颗粒上一起上浮至水面。浮渣由刮渣机或自流排入集渣槽。清水则由气浮池下部收集后出流。上述流程是将原水全部加压溶气的，故称全溶气式。有时原水全部加压，经释放器的急剧消能会破坏水中的絮体，使气浮净水效果变差。为了避免这种情况，并节省全部原水加压时所消耗的能量，原水可直接进入气浮池，而仅以气浮池出水中的5%20%的水进行回流加压溶气，这种形式称为部分回流式，目前应用较广泛。该设计采用平流式部分回流压力溶气气浮池，装置系统如图3-3-1。图3-3-1 部分回流式压力溶气气浮装置系统1凝絮池；2气浮池；3集渣槽；4集水管；5回流水泵；6溶气罐；7空压机；8溶气水管；9溶气释放器Fig 3-3-1 part back to flow pressure dissolved vapor floating device system1 - coagulation flocculent pool; 2 - floating pool; 3 - sets scrap chamfer; 4 - set conduit; 5 - reflux pump; 6 - dissolve tank;7 - air compressor; 8 - dissolved gas pipes; 9 - dissolved air releaser 3.3.2 设计计算（1）气浮池所需空气量 L/h 3-3-1式中：试验条件下的释气量，取60； 试验条件下的回流比，取15%； 水温校正系数，一般为1.11.3，取1.2。（2）所需空压机额定空气量 m3/min 3-3-2式中：安全系数，一般为1.21.5，取1.2。 选用B-0.6-7型空压机两台。（3）加压溶气所需水量 m3/h 3-3-3式中：p选定的溶气压力，取； 溶气效率，取85%； 溶解度系数。选用S150-50型水泵五台，四用一备。 150-50双吸泵是中开式离心泵，供输送清水和物理化学性质类似于水的纯净液体之用。 泵扬程从9.5米至120米，流量为90m3/h至6300m3/h，液体的最高温度不得超过80摄氏度。允许最大进口压力0.6MPa 。 实际回流比 3-3-4（4）压力溶气罐 压力溶气罐选用四座，则 m 3-3-5式中：I溶气罐过流密度，取。 选用标准填料罐规格m 实际过流密度m3/m2h 3-3-6n-d图3-3-2 TR型压力溶气罐外型1进水管；2进水管；3进气管；4放气管；5取样管；6放空管；7水位计；8视镜；9压力计；10液位控制器；11安全阀Fig 3-3-2 TR diapHgram pressure dissolve tank appearance1 - feed lines; 2 - feed lines; 3 - the intake pipe; 4 - put tracheal; 5 - sampling tubes; 6 - torching; 7 - water meter; 8 - as a mirror; 9 - pressure gauge; 10 - level controller; 11 - the relief valve选择TR-12型溶气罐，如图3-3-2，其尺寸为：罐直径为D0=12m；总高为H=4.277m；H1=0.668m；=3-30；D0=0.84m；进水管直径为200mm；出水管直径为250mm；进气管直径为15mm；放气管直径为25mm；取样管直径为20mm；放空管直径为50mm；水位计直径为20mm。（5）接触室尺寸 气浮池的个数 N=4 单池表面积m2 3-3-7式中：接触室上升流速，=16mm/s，停留时间T=70s。 取池宽=8.4m，则接触池长m 接触室出口断面高m 接触室气水接触水深m 圆整取m 接触室总水深m（6）分离室表面积 m2 3-3-8 取池宽m，则分离室长度 m 取m 分离室水深 m式中：气浮分离速度，mm/s； t气浮池分离室停留时间，取60。（7）气浮池的容积W m3 3-3-9（8）时间校核 接触室气水接触时间 s60s 符合 气浮池总停留时间T 3-3-10（9）气浮池集水管采用穿孔管，按公式的分配流量确定管径，并令孔眼水头损失h=0.3m，按公式计算出孔口流速、孔眼尺寸和个数。（10）释放器的选择与布置根据pa，回流水量m3/h，选择TV-型释放器，当pa时，单只出水量m3/h，则每池释放器个数为 3-3-11取18只，两排交错布置接触室内。3.4 平流式初沉池的设计3.4.1 设计说明初沉池是对污水中的以无机物为主体的比重大的固体悬浮物进行沉淀分离，平流沉淀池由进水装置、出水装置、沉淀区、污泥区及排泥装置组成，如图3-4-1所示，污水从池的一端进入，按水平方向在池内流动，从池另一端溢出，污水中悬浮物在重力作用下沉淀，在进水处的底部设贮泥斗。图3-4-1 平流式沉淀池草图1进水槽；2进水孔；3进水挡板；4出水挡板；5出水槽；6排泥管；7排泥闸门；8链带；9可转动的排渣管槽；10导轨；11支撑；12浮渣室；13浮渣管Fig 3-4-1 flat streaming traps sketch1 - into the cistern; 2 - into holes; 3 - fill baffle; 4 - effluent baffle; 5 - a cistern; 6 - row mud tube; 7 - row mud gate; 8 - chain belt; 9 - moveable slag discharge tube slot; 10 - guide; 11 - support;12 - scum room; 13 - scum tube3.4.2设计计算（1）沉淀区表面积A m2 3-4-1式中：q表面水力负荷，取。（2）沉淀池的有效深度 m 3-4-2式中：t沉淀时间，取t=2h。（3）沉淀区有效容积V m3 3-4-3（4）沉淀池长度L m 3-4-4式中：v最大设计流量时的水平流速m/s5mm/s。（5）沉淀区总宽度B m 3-4-5 取45m（6）沉淀池数量n 3-4-6式中：b每座池宽，取5m。（7）污泥区容积 =191m3 3-4-7式中：进入沉淀池时污水中悬浮物的浓度。设气浮池悬浮物去除率为30%，则mg/L；出水时悬浮物浓度，设初沉池悬浮物去除率为60%， mg/L；污泥容重，当含水率为95%以上时，取；污泥含水率，取95%；T排泥周期，一般为2d。（7）沉淀池总高度H m 3-4-8 式中：沉淀池超高，=0.3m；无机械刮泥设备时缓冲层高度m；贮泥斗高度，取污泥斗上口边长m，下口边长m， 污泥斗倾角，则m；污泥斗上方梯形高度，取梯形部分坡度i=0.01，则 m。（8）污泥斗的容积 m3 3-4-9（9）贮泥斗以上梯形部分污泥容积 m3 3-4-10式中：污泥斗上面梯形的上底边长长度，m；污泥斗上面梯形的下底边长长度，m。3.5 A/O（缺氧-好氧）生化反应池的设计3.5.1 设计说明基于脱氮的考虑，本设计采用二级处理中的新工艺，即A/O 法。处理工艺采用缺氧好氧活性污泥法，即A/O法延长曝气时间，它将缺氧反硝化反应置于该工艺之首，所以又称为前置反硝化生物脱氮工艺，使出水完全硝化，同时还有一个系列采用除氮工艺，增加内回流，回流量达400%，提高了出水的除氮效果，扩大处理水的再利用。流程图如下。这是目前实际工程中应用较多的一种简单实用的生物脱氮工艺。生物脱氮的基本原理是在传统的二级处理中将有机氮转化成为氨氮的基础上，通过硝化和反硝化菌的作用，将氨氮转化成亚硝态氮、硝态氮、在通过反硝化作用将硝态氮转化成氮气，从而达到污水脱氮目的。A/O 工艺具有流程简单，工程造价低的特点。其主要工业特征是将脱氮池设置在去除碳过程的前端，是脱氮过程一方面更直接利用进水中的有机碳源而省去外加碳源；另一方面则通过曝气池混合液回流，使其中的NO3-在脱氮池内反硝化，使氮得以去除。A/O 工艺流程图见图3-5-1。图3-5-1 A/O工艺流程图Fig 3-5-1 flow diagram of A/O process 3.5.2 生化反应池主要尺寸计算（1）有效容积 m3 3-5-1式中：污水设计水量，m3/d；BOD污泥负荷（/MLSS计），一般为，取0.15kg/(kgd)；X混合液污泥含量（以MLSS计），一般为20005000mg/L，取3500mg/L； 进水含量，mg/L，mg/L。按照缺氧段与好氧段的容积之比1：（34），这里取1：4，