某乙烯氧氯化法生产聚氯乙烯企业总排废水处理站工艺设计.doc

某乙烯氧氯化法生产聚氯乙烯企业总排废水处理站工艺设计III内蒙古科技大学毕业设计说明书摘 要随着社会经济的飞速发展和产业结构的不断升级，社会对聚氯乙烯产品的需求量越来越大，其被广泛应用于建筑、工业、农业以及日常生活中。目前，许多生产聚氯乙烯企业尚无明确的废水处理工艺，很大一部分废水甚至尚未经任何处理直接排放，从而导致严重的环境污染问题。本次毕业设计的题目是某乙烯氧氯化法生产聚氯乙烯企业总排废水处理站工艺设计，处理废水总量为21000。要求处理的主要污染物质是、SS、磷化物、氯乙烯和色度。经处理后，出水排放要达到污水综合排放标准（GB-18918-1996）一级标准。设计处理该废水的方法是混凝沉淀、厌氧好氧相结合的处理工艺，利用混凝沉淀较大程度地降低悬浮物浓度，利用化学除磷减少后续生物处理的除磷负担，水解酸化池加SBR反应池的双重处理使废水排放达到标准。废水处理过程中产生的污泥采用传统的处理方法，经浓缩、消化和脱水后外运处置。关键词：聚氯乙烯废水；混凝沉淀；水解酸化；序批间歇式活性污泥法AbstractWith the rapid socio-economic development and the continuous upgrading of industrial structure, the demand for PVC is growing in the modern society and PVC are used widely in construction, industry, agriculture and daily life. At the present time,many enterprises which produce PVC dont make clear the PVC production wastewater treatment process, the most part of the waste water is dischargeed without any direct emissions., which causes serious environmental pollution problems.The title of this graduation project is an ethylene production of PVC Oxychloride total business process wastewater treatment plant design ,the total of the waste water treatment is 21000.The main pollution substances which are required are as fellows: SS, phosphide, vinyl chloride and chroma.The quilty of the of the effluent discharge meets the Integrated Wastewater Discharge Standard (GB-18918-1996) standard level. after the treatment . The method of this project treating the waste water is combining coagulation- sedimentation and anaerobic aerobic treatment. The concentration of suspended solids is reduced rapidly with the way of coagulation-sedimentation, chemical phosphorus removal can reduce the stess of the phosphorus removal.The use of double treatment which are the Hydrolytic acidification pool and SBR reaction tank can put the waste water meet the discharge standards. Sludge in the process of waste water treatment is treated with the traditional approach, and it is moved after digestion and dewatering.Keywords PVC waste，Coagulative Precipitation，Hydrolytic acidification， Sequencing Batch Reactor sludge system(SBR) 内蒙古科技大学毕业设计说明书第一章 绪论1.1 设计原始资料1.1.1 设计题目某乙烯氧氯化法生产聚氯乙烯企业总排废水处理站工艺设计1.1.2 废水水量及处理规模根据设计任务书要求，本设计中该企业生产聚氯乙烯所产生的废水排放量为2000022000m3/d，经处理后的出水水质要求达到国家行业标准规定中污水综合排放标准(GB 897896)一级标准。1.1.3 进水水质及出水水质要求表1.1 进水水质及出水要求项目BOD5 （mg/L） COD（mg/L）SS （mg/L）氯乙烯（mg/L）磷化物（mg/L） PH色度进水水质500650 9001100150017001012 4050 5.56.5760倍出水水质要求308070 2.0 1.0 6980倍 1.1.4 气象资料和地质条件1气象资料：（1）年平均气温8；历年最高温度32，历年最低温度-25；（2）主要风向及风速：常年西北风（频率18%），历年冬季主导风向北风（频率10%）；历年平均风速5m/s，历年瞬时最大风速28 m/s；（3）降水量：年平均降雨量90mm,历年最大降雨量211mm，年平均降雨天数80天。 2地质条件：该地区四季分明，最大冻土深度地下1米，地下水深10米。根据设计任务书要求，以及国家地震局、建设部震发办1992160号关于发布中国地震烈度区划图(1990)和中国地震烈度区划图(1990)使用规定的通知，该地区地震烈度为8级。1.2 聚氯乙烯企业总排废水的分析1.2.1 废水的来源及排放要求乙烯氧氯化法生产聚氯乙烯工业废水指以氯气、乙烯、氧气为原料采用乙烯氧氯化法生产聚氯乙烯的生产工艺过程中排放的废水。随着当今社会对环境保护的要求越来越高，为贯彻执行中华人民共和国环境保护法、中华人民共和国水污染防治法、中华人民共和国海洋环境保护法,促进聚氯乙烯工业生产工艺和污染治理技术进步，防治水污染，我国特制订了聚氯乙烯工业水污染物排放标准,与该设计相关的废水污染物的排放浓度举例如下： 表1.2 聚氯乙烯企业水污染物最高允许排放限值(1996年7月1日起建设的企业)最高允许排放浓度,mg/LPH值总汞氯乙烯化学需氧量(CODcr)生化需氧量(BOD5悬浮物硫化物电石法电石废水一级-700169二级-2001三级-4002聚氯乙烯废水一级0.00521003070-二级0.005215060150-三级0.0052500250250-乙烯氧氯化法聚氯乙烯废水一级-2803070-二级-210060150-三级-5500250250-1.2.2 废水处理程度的确定1BOD5的去除率： 式（1.1）2COD的去除率： 式（1.2）3SS的去除率： 式（1.3）4磷化物的去除率： 式（1.4）5氯乙烯的去除率： 式（1.5）6色度的去除率： 式（1.6）1.2.3 工艺设计的意义与目的聚氯乙烯是由氯乙烯单体通过自由基聚合而成的一种聚合物，英文名polyvinyl chloride，缩写为PVC。其被广泛应用于生产型材、管材、管件、薄膜、板材、门窗、透明片、输血材料、电绝缘材料、电缆护套等塑料制品行业，另外在工业、建筑、农业、日用生活、公共事业等领域也有广阔的应用空间。因此，聚氯乙烯的生产在有机化工生产行业中占有重要的地位。随着我国经济的飞速发展和产业结构的不断升级，我国已经成为世界上PVC最大的生产国和消费国，年产值超过六百亿元人民币，使其在我国五大合成树脂中消费和产量均居首位。当然，在聚氯乙烯生产中难免会产出多种废水。目前，许多生产聚氯乙烯企业尚无明确的废水处理工艺，很大一部分废水甚至尚未经任何处理直接排放，从而导致严重的环境污染，所以解决生产聚氯乙烯企业所排废水的治理问题已成为影响化工生产工业发展的一个突出问题。本设计的目的就是通过研究各种废水处理方案，尤其是处理含磷废水的处理方法，各取所长，避其所短，设计出一套技术先进、经济合理并且实用高效的处理流程。对于先进的有创意的废水处理流程的推广可以在提高处理效果的同时节减开支，既改善了水体的环境条件，又减轻了企业废水处理的负担，而且与目前国家所推行的可持续发展战略也相符和，因而具有重要意义。第二章 设计方案的选择及确定2.1 设计方案的选择废水处理过程是将废水中所含有的各种污染物与水分离或加以分解，使其净化的过程。废水处理的方法大体可分为：物理处理法、化学处理法、物理化学处理法和生物处理法。在选择废水处理方法时，必须了解废水中污染物的形态及含量，参考已有的相同水厂的工艺流程或通过实验确定2。2.1.1 方案的初步选择目前，国内外的废水处理流程基本上是采用预处理加生化处理的方法。根据对本设计中进水水质的研究，同样需要经过预处理和生物处理。企业所排废水中悬浮物含量较高，为了能够达到其出水标准要求，同时减轻后续处理工艺的负担，在生物处理之前必须使悬浮物大量沉淀排出，因此需要设置初沉池。由于废水中含有一定量的氯乙烯，其不溶于水且比水轻，浮于水面，可在沉淀池上设置刮渣机，刮去浮油。在悬浮物、磷以及色度同时具有高去除率的要求下，可设置混凝沉淀池，以致能够达到较好的处理效果。废水中还含有较多量的磷，在选择处理方案时也应重点考虑除磷。磷不同于氮，不能形成氧化体或还原体，向大气放逐，但具有以固体形态和溶解形态互相转化的性能。根据这一性能，废水除磷技术可分为两种，一种是使磷称为不溶性的固体沉淀物，从污水中分离出去的化学除磷法；另一种是使磷以溶解态为微生物所摄取，与微生物称为一体，并随同微生物从污水中分离出去的生物除磷法。混凝沉淀除磷技术包括金属盐混凝除磷（铝盐除磷、铁盐除磷）和石灰混凝除磷。生物除磷技术的代表工艺是A/O工艺，此外A/O工艺， SBR及其改良工艺，氧化沟工艺等也具有较强的除磷效果。还有弗斯特利普（Phostrip）除磷工艺，将生物除磷与化学除磷相结合，也具有很高的除磷效果。另外，近几年研究表明，在生物好氧除磷之前设置一厌氧池，作为吸附池，利用聚磷菌的“放磷”和“摄磷”功能原理，能够加强生物除磷的效果，更加提高了对BOD和COD的去除率。近年来，厌氧处理技术得到了很快的发展，常用的先进技术有厌氧接触工艺、上流式厌氧污泥床和厌氧过滤器。综合考虑，本设计中可采用混凝沉淀、厌氧处理、好氧生物处理的方案。根据进水水质和出水标准，结合同类废水的处理流程，现选定以下几种设计方案。方案一：方案二：方案三：方案四：2.1.2 方案的综合比较以上几种设计方案均是在本设计废水要求的条件下，采用当今较为先进的工艺组成，可行性研究如下：1方案一方案一是采用厌氧和好氧相结合的方法处理生产聚氯乙烯企业废水，厌氧采用水解酸化池，好氧采用氧化沟工艺。在此对两个处理方法进行研究，确定其可行性。水解酸化池属于强化一级处理，其放弃了厌氧反应中甲烷发酵阶段，利用水解和产酸菌的反应，将不溶性有机物水解成溶解性有机物，减轻后续处理构筑物的负荷，使污泥与污水同时得到处理，可以取消污泥消化。水解酸化池有生物膜形式、活性污泥形式或两者结合的形式，有竖流式、平流式和折流式。在整个水解酸化过程中，80%以上的进水悬浮物水解成可溶性物质，将大分子降解为小分子，不仅是难降解的大分子物质得到降解，而且出水BOD5/COD比值提高，降低了后续生物处理的需氧量和曝气时间。水解酸化池是一种高负荷厌氧生物处理单元，运行负荷是一般厌氧生物处理的35倍。水解酸化池构造简单，它起负荷调节、酸化（或分解）作用，而不像一般厌氧反应去除大量有机负荷，在水解酸化池内不安装复杂的配水和水流整流装置（如折流板、三相分离器、出水溢流堰），不产沼气无集气装置，进水不需预先调节水质、水量和水温。好氧阶段采用的是氧化沟工艺。氧化沟是活性污泥法的一种改行，其曝气池呈封闭的沟渠型，污水和活性污泥的混合液在其中进行不断的循环流动，因此又被称为“环形曝气池”、“无终端的曝气系统”。氧化沟污水处理技术作为一种革新的活性污泥法工艺，与其他生物处理工艺相比，有以下一些技术、经济方面的特点。图2.1 氧化沟构造和工艺图严格地说，氧化沟不属于专门的生物除磷脱氮工艺。但是随着氧化沟技术的发展，它早已超出原先的实践范围，出现了一系列除磷脱氮技术与氧化沟技术相结合的污水处理工艺流程。按照运行方式，氧化沟可以分为连续工作式、交替工作式和半交替工作式。连续工作式氧化沟，如帕斯韦尔氧化沟、卡鲁塞尔氧化沟。奥贝尔氧化沟在我国应用比较多，这些氧化沟通过设置适当的缺氧段、厌氧段、好氧段都能取得较好的除磷脱氮效果。连续工作式氧化沟又可分为合建式和分建式。 交替工作式氧化沟一般采用合建式，多采用转刷曝气，不设二沉池和污泥回流设施。交替工作式氧化沟又可分为单沟式、双沟式和三沟式，交替式氧化沟兼有连续式氧化沟和SBR 工艺的一些特点，可以根据水量水质的变化调节转刷的开停，既可以节约能源，又可以实现最佳的除磷脱氮效果3。氧化沟具有以下特点：（1）工艺流程简单，运行管理方便。氧化沟工艺不需要初沉池和污泥消化池。有些类型氧化沟还可以和二沉池合建，省去污泥回流系统。（2）运行稳定，处理效果好，能承受水量、水质的冲击负荷，对浓度较高的工业废水有较强的适应能力。氧化沟的BOD 平均处理水平可达到95%左右。（3）可以除磷脱氮。可以通过氧化沟中曝气机的开关，创造好氧、缺氧环境达到除磷脱氮目的，脱氮效率一般80%。但要达到较高的除磷效果则需要采取另外措施。（4）污泥量少、性质稳定。由于氧化沟泥龄长。一般为2030 d，污泥在沟内已好氧稳定，所以污泥产量少从而管理简单，运行费用低。（5）基建投资省、运行费用低。和传统活性污泥法工艺相比，在去除BOD、去除BOD和NH3-N及去除BOD和脱氮三种情况下，基建费用和运行费用都有较大降低，特别是在去除BOD和脱氮情况下更省。同时统计表明在规模较小的情况下，氧化沟的基建投资比传统活性污泥法节省更多。在寒冷的气候条件下，因为表面曝气器会造成表面冷却或者结冰，降低污水的温度，而污水的温度降低，对生化反应尤其是硝化反应的影响较大，所以，在寒冷地区，采用氧化沟工艺，需要采取一些特殊措施，如将氧化沟加盖，而这些措施使氧化沟工艺在和其它工艺竞争中处于不利地位。2方案二UASB(Upflow Anaerobic Sludge Blanket)是指升流式厌氧污泥床反应器废水厌氧生物处理技术。UASB反应器是集有机物去除及泥（生物体）、水（废水）和气（沼气）三相分离于一体的集成化废水处理工艺，其工艺的突出特征是反应器中可培养形成沉降性能较好的颗粒污泥、形成污泥浓度较高的污泥床，使其具有容积负荷高、污泥截流效果好、反应器结构紧凑等一系列优良的运行特性4。但在UASB工艺的应用中，存在对进水中高浓度SS不适应、污泥颗粒化需时较长的问题，同时当将其应用较低浓度废水的处理时，由于产气量较少，一方面对进水系统的要求较高，同时已出现泥水接触不良、死区容积较大的问题。进水中过高的SS进入UASB反应器，一方面不利于颗粒污泥与进水中有机污染物的充分接触而影响产气量；另一方面容易造成反应器的堵塞。因此，UASB反应器运行过程中，需对其进水中的悬浮固体浓度进行合理的控制。对低浓度废水而言，其废水中的SS/COD的典型值为0.5，一般不影响其处理效果，但应注意若废水的COD偏低，则也不利于反应器的正常运行（如因产气少而影响反应器的混合等）。对于高浓度有机废水而言，一般应将SS/COD的比值控制在0.5以下。该废水有机物含量高，可生化降解性较好，根据对该废水的测试和水解酸化的研究，水解酸化反应可以提高废水的可生化性。故考虑加上一个水解酸化过程，在水解阶段，把固体物质降解为溶解性物质，大分子物质降解为小分子物质；酸化阶段把碳水化合物降解为脂肪酸。水解-酸化菌世代周期较短，故此降解过程迅速。由于厌氧发酵控制在水解酸化阶段,可避免因进一步发酵所带来的沼气,不会产生普通厌氧处理过程所产生的恶臭气体,并且避免了完全的厌氧反应对环境要求高,难于稳定运行的缺点。水解反应器对水质和水温变化适应能力较强，水解-好氧生物处理工艺效率高，能耗低，投资少，运行费低，简单易行。SBR是一种间歇式的活性污泥系统，其基本特征是在一个反应池内完成污水的生化反应、固液分离、排水、排泥。可通过双池或多池组合运行实现连续进出水。SBR通过对反应池曝气量和溶解氧的控制而实现不同的处理目标，具有很大的灵活性。SBR池通常每个周期运行4-6小时，当出现雨水高峰流量时，SBR系统就从正常循环自动切换至雨水运行模式，通过调整其循环周期，以适应来水量的变化。SBR系统通常能够承受3-5倍旱流量的冲击负荷。SBR工艺的特点：（1）SBR工艺流程简单、管理方便、造价低。SBR工艺只有一个反应器，不需要二沉池，不需要污泥回流设备，一般情况下也不需要调节池，因此要比传统活性污泥工艺节省基建投资30%以上，而且布置紧凑，节省用地。由于科技进步，目前自动控制已相当成熟、配套。这就使得运行管理变得十分方便、灵活，很适合小城市采用。（2）处理效果好。SBR工艺反应过程是不连续的，是典型的非稳态过程，但在曝气阶段其底物和微生物浓度变化是连续的（尽管是处于完全混合状态中），随时间的延续而逐渐降低。反应器内活性污泥处于一种交替的吸附、吸收及生物降解和活化的变化过程之中，因此处理效果好。（3）SBR工艺独特的运行工况决定了它能很好的适应进水水量、水质波动。（4）有较好的除磷脱氮效果。SBR工艺可以很容易地交替实现好氧、缺氧、厌氧的环境，并可以通过改变曝气量、反应时间等方面来创造条件提高除磷脱氮效率。（5）污泥沉降性能好。SBR工艺具有的特殊运行环境抑制了污泥中丝状菌的生长，减少了污泥膨胀的可能。同时由于SBR工艺的沉淀阶段是在静止的状态下进行的，因此沉淀效果更好。SBR工艺可以根据所处理污水的性质及所需实现的处理目标的不同，选择相应的运行方式。根据处理目标的不同，SBR工艺可分为以有机物为主去除对象的基本运行模式以及以实现氮、磷去除为目标的脱氮、除磷和脱氮除磷运行模式。3方案三方案三和方案一的区别在于将氧化沟换为A-O生物除磷工艺，其采用厌氧加好氧的处理工艺，能够保证较好的除磷效果。还有经其改进后的A2/O 处理工艺，在厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境条件和不同种类的微生物菌群的有机配合，能同时具有去除有机物、脱氮除磷功能。但是，经过试验和运行实际发现，A-O工艺存在着下列问题：（1）除磷效率难于进一步提高，因为微生物对磷的吸收，即使是过量吸收，越是有一定限度的，特别是当进水BOD值不高或者废水中含磷量高时，由于污泥的产量低，将更是这样。（2）在沉淀池内容易产生磷的释放的现象，特别是当污泥在沉淀池内停留时间长时更是如此，应注意及时排泥和回流2。4方案四方案四在前三种方案的基础上，综合各种废水处理工艺，将水解酸化池和SBR除磷反应池结合在一起。水解酸化的设计是合理的，水解酸化菌的世代周期较短，整个降解过程迅速，而且厌氧发酵控制在水解酸化阶段，可以避免进一步发酵产生臭气，有利于维护厂区的内部环境。SBR工艺采用间歇进水、间歇排水，SBR反应池有一定的调节功能，可以在一定程度上起到均衡水质、水量的作用。通过供气系统、搅拌系统的设计，自动控制方式的设计，闲置期时间的选择，可以将SBR工艺与调节、水解酸化工艺结合起来，使三者合建在一起，从而节约投资与运行管理费用。2.2 工艺流程的确定2.2.1 废水处理流程的确定在上述各种除磷脱氮工艺中，对中小污水厂来讲，比较有发展前途的工艺是SBR工艺、氧化沟工艺。因为这两种工艺一般都不设初沉地，SBR工艺和合建式氧化沟工艺也不需要二沉地、污泥回流设施，因此，水、泥处理流程大为简化，可以达到占地少、能耗低、投资省。运行管理方便，符合当前污水处理工艺合建、简化发展的总趋势。而对于工业废水，特别是生产企业这样特殊水质的废水有很强的去除能力，处理效果能达到90%以上。结合近几年的工程实例，SBR工艺是处理工业废水比较合适的工艺流程。选择废水处理工艺，不仅要考虑废水中有害物质的组成，而且要了解所处理废水的水质、水量的瞬时变化情况，这些对选择废水处理工艺、处理设备和日后的运行管理都很重要。城市工业废水的处理方法与工艺流程的选择需进行详细的技术经济分析，确定最佳方案。首先应从改革工艺着手，尽可能减少废水量或降低废水浓度；其次是考虑综合利用的可能性，这不仅可以变废为宝，同时又降低了污染，减轻了处理的负荷。选择废水处理方法和流程时要因地制宜，同时要防止二次污染，保证废水处理后能达到预定的标准。从以上当前乙烯氧氯化法生产聚氯乙烯企业废水的资料来看，各种方法都有自己独到的优势，关键是要根据不同的废水水质来确定不同的组合，根据本次设计的废水水质，大致设计思路为：开始利用格栅和沉砂池去除少量粒径较大的悬浮固体，其后进入调节池调节水量、均化水质，利用潜污泵将污水提升。之后加混凝剂，混凝之后进入平流沉淀池进行沉淀，去除废水中大量的悬浮物，为后面的处理作准备，其中在平流沉淀池上设置刮泥刮渣机，去除表面的浮油。经过混凝沉淀之后，废液中还有许多难降解污染物，此时对其进行水解酸化，断裂难降解物质的化合键，提高其可生化性；最后对废液进行生化处理，采用SBR法比较适合，因为其特有的厌氧与好氧兼有的反应对废水中磷的去除尤为适合。出水达到排放标准，排入附近水体或市政排水管网。综上所述，本设计选择方案四作为废水处理的最优方案。2.2.2 污泥处理流程的确定在废水处理系统中，典型的污泥处理工艺流程包括四个阶段。第一阶段为污泥浓缩，主要目的是使污泥初步减容，缩小后续处理构筑物的容积或设备容量；第二阶段为污泥消化，使污泥中的有机物分解，使污泥趋于稳定；第三阶段为污泥脱水，使污泥进一步减容，便于运输；第四阶段为污泥处置，采用某种适宜的途径，将最终的污泥予以消纳和处置。以上各阶段产生上清液或滤液其中含有大量的污泥物质，因而应送回污水处理系统中继续处理1。本设计废水中含磷量较高，所产生的污泥属于富磷污泥，污泥中的磷处于不稳定状态，一旦遇到厌氧环境，并存在易降解有机物时，便可大量释放出来。在污泥处理系统中，厌氧环境处处可见，浓缩池、消化池乃至脱水机或贮泥池中，皆存在厌氧环境。因此，要使污水处理系统得到较高的除磷效率，必须控制污泥处理区分离液中的磷的浓度。否则，这些磷将重新回到污水处理系统，导致除磷效果下降。常用的控制方法有二：一是控制污泥中的磷的释放；二是去除分离液中的磷。浓缩工艺最好采用离心浓缩、絮凝机械浓缩或气浮浓缩池；污泥脱水的调质，最好采用无机混凝剂或有机高分子絮凝剂与无机混凝剂同时使用；当必须采用消化工艺时，可向消化池投加适量石灰或无机混凝剂，控制磷释放到消化池上清液中，称为磷的消化封闭。混凝沉淀池中产生的污泥占总产泥量的绝大多数，其有机物含量较高，必须进行消化处理。混凝沉淀池、水解酸化池和SBR反应池产生的污泥全部排入集泥井，集中后经提升泵提升进入气浮浓缩池进行浓缩，提高污泥的含固率。污泥经浓缩后进入好氧消化池进行消化作用，之后在进入污泥脱水间进行机械脱水，产生的泥饼外运。污泥浓缩池和消化池上清液以及脱水的滤液回流至调节池，同进水一起处理。将污水处理流程与污泥处理流程合并，具体工艺流程图见图2.2.图2.2 废水厂处理工艺流程图第三章 废水处理构筑物设计计算3.1 格栅的设计计算3.1.1 设计说明污水的预处理设施主要包括格栅和沉砂池，它们常设置在污水处理工艺流程中的核心处理设施之前，虽然不能有力地去除污水中的溶解性有机污染物质，但对改善和提高后续核心处理设施的功效，往往是不可缺少的。格栅式由一组平行的金属栅条或筛网制成，安装在污水渠道上、泵房集水井的进口处理厂的端部，用以截流较大的悬浮物或漂浮物，如纤维、碎皮、毛发、果皮、蔬菜、塑料制品等。此设计中，采用细格栅，主要作用是拦截在聚氯乙烯生产中进入废水中的树叶、垃圾等杂质。3.1.2 设计参数1设计流量：。2栅条间隙：。3过栅流速：一般取0.61.0，本设计取0.9。4格栅倾角：一般采用，本设计5格栅间工作台两侧过道宽度不应小于0.7。采用机械清除时，工作台正面过道宽度不应小于1.5。3.1.3 设计计算1栅槽宽度（1）栅条的间隙数,个 式（3.1）式中 废水的最大设计流量，;格栅倾角，（），取 ； 栅条间隙，取 ； 栅条间隙数，个； 栅前水深，取 ； 过栅流速，取 。 图3.1 格栅设计计算示意图（单位：）格栅设两组，按两组同时工作设计，一格停用，一格工作校核。则： （个）（2）栅槽宽度设栅条宽度，则栅槽宽度为： 式（3.2）2通过格栅的水头损失（1）进水渠道渐宽部分的长度。设进水渠宽，其渐宽部分展开角度，进水渠道内的流速为。 式（3.3）（2）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度，（3）通过格栅的水头损失， 式（3.4）式中 设计水头损失，；计算水头损失，；重力加速度，；系数，格栅受污物堵塞时的水头损失增大倍数，一般采用3；阻力系数，与栅条断面形状有关，可按手册提供的计算公式和相关系数计算。设栅条断面为锐边矩形断面，。3栅后槽总高度，设栅前渠道超高 4栅槽总长度，式中，为栅前渠道深，则5每日栅渣量，本设计格栅间隙为10，取污水。宜采用机械清渣。3.1.4 格栅除污机的选用格栅选用两台回转式机械格栅，一用一备，型号为HG-1200，规格和主要技术参数见下表：表3.1 格栅规格及主要技术参数表参数格栅宽度（mm）栅条间距（mm）整机功率(kW)栅条截面积格栅倾角HG-12001200 1.53.2 钟式沉砂池的设计沉砂池的功能是利用物理原理去除污水中密度较大的无机悬浮物，如泥沙、煤渣等。沉砂池常见的形式有：平流式沉砂池、曝气式沉砂池、竖流式沉砂池及涡流式沉砂池。本设计采用国内通常采用的钟式沉砂池，其利用机械力控制水流流态与流速，加速砂粒的沉淀并使有机物随水流带走沉砂的装置。沉砂池由流入口、流出口、沉砂区、砂斗及带变速箱的电动机，传动齿轮，压缩空气传送管和砂提升管以及排砂管组成。污水由流入口切线方向流入沉砂区，利用电机及传送装置带动转盘和斜坡式叶片，由于所受离心力的不同，把砂粒甩向池壁，掉入砂斗，有机物被送回污水中。调整转速，可达到最佳沉砂效果。沉砂用压缩空气经砂提升管，排砂管清洗后排除，清洗水回流至沉砂区，排砂达到清洁砂的标准。钟式沉砂池工艺图见图3.2。图3.2 钟式沉砂池工艺图根据设计流量的大小，可选择调节池型号，选择300型，具体型号和尺寸见图3.3和表3.2。图3.3 钟式沉砂池各部尺寸图表3.2 钟式沉砂池型号及尺寸表型号流量L/sABCDEFGHJKL3003103.051.00.611.200.301.550.450.300.450.801.353.3 调节池的设计计算3.3.1 设计说明工业企业所排出的废水，其水量和水质并不是稳定不变的，而且其变化幅度一般比城市污水相对较大。特别是在生产企业中，废水的产生量的大小会随着生产量的大小等因素波动变化。在废水处理系统中，水量和水质的变化将严重影响系统的正常工作，水质和水量的波动越大，处理效果越不稳定，甚至会使废水处理工艺过程遭受严重破坏，尤其是采用生物法处理废水时，微生物对废水中有毒物质非常敏感，超过所能接受的浓度，微生物的代谢作用就会受到抑制，甚至会造成微生物的死亡，即使是短时期的毒物冲击，也将引起处理水质的恶化。为了保证后续处理构筑物或设备的正常运行，减少水量和水质变动对废水处理工艺过程的影响，需对废水的水量和水质进行调节，设置调节池，使后续处理构筑物在运行期间内能够得到均衡的进水量和稳定的水质，并达到理想的处理效果。设置调节池的目的就是解决进水水量水质的变化与废水处理系统要求稳定的处理水量和水质这一矛盾的。调节池应该尽量减少或控制废水中各项指标的波动，提供后期处理过程的最佳条件。调节池的尺寸和形式应根据处理废水水量的大小及波动幅度而设定。水池的尺寸应足够大以完全吸收生产车间工作进度变化时引起的废水量的变化，并且可以降低定期排入的大量废液的浓度。工业废水处理系统设置调节池的主要目的有以下几个方面：(1).减少废水水量水质的变化对后续处理工艺的影响； (2).实现PH的完全控制，或者减少中和时所需要的化学药品的量；(3).控制进入市政系统的废水的排放速度，使负荷更均匀。 (4).尽量避免有机物的变化对生物处理系统的冲击，防止高浓度的有毒物质进入生物处理系统； (5).尽量减小物化处理时废水流量的波动，使得化学药品的进料速度与进料装置的能力相符合；3.3.2 设计参数1设计流量：2设计水力停留时间：3有效水深：h一般取2.05.0m，本设计取，超高取3.3.3 设计计算1调节池有效容积V： 式（3.5）式中 废水的平均流量，m/h 废水在调节池的停留时间，h2调节池尺寸的计算设调节池为矩形，其有效水深采用5.0m，则池内水表面积为：设调节池池宽，则池长为：调节池进水管的管径选用，查水力计算表，得，。调节池池底设置集水坑，设池底坡度为，坡向集水坑，集水坑的尺寸为。整个调节池池体设于地下，采用钢筋混凝土结构，池顶加盖板，与地面相平。并应考虑防渗漏和防腐蚀的措施。以上尺寸为调节池内壁尺寸，施工时池壁厚为50，池底厚为100。具体尺寸见调节池详图。3.3.4 污水提升设备废水进入调节池调节后，为便于后续的废水处理以自重流形式处理，故在调节池中设置潜污泵，进行污水提升。1 污水提升泵扬程的计算扬程可按下式计算： 式（3.6）式中 吸水地形高度，为集水池内最低水位与水泵轴线之高差； 压水地形高度，为水泵轴线与输水点最高（即压水管出口处）之高差； 、污水通过吸水管路和压水路中的水头损失（包括沿程损失和局部损失）。应该指出，由于污水泵站一般扬程较低，局部损失占总损失比重较大，所以不可忽略不计。考虑到污水泵在使用过程中因效率下降和管道中因阻力增加的能量损失，在确定水泵扬程时，可增大安全扬程5。根据后文第五章中的高程计算，确定所需污水提升泵的扬程大约为8米，因此，污水提升泵扬程确定为10米。2污水提升泵的选用本设计选用QW系列潜水排污泵，其主要适用于排送带固体及各种长纤维的淤泥、废水、城市生活污水。QW型无堵塞潜水排污泵是在引进国外先进技术的基础上，结合国内水泵的使用特点而研制成功的新一代泵类产品，具有节能效果显著、防缠绕、无堵塞、自动安装和自动控制等特点。在排送固体颗粒和长纤维垃圾方面，具有独特效果。该系列潜污泵采用独特叶轮结构和新型机械密封，能有效地输送含有固体物和长纤维。叶轮与传统叶轮相比，该泵叶轮采用单流道或双流道形式，它类似于一截面大小相同的弯管，具有非常好的过流性，配以合理的蜗室，使得该泵具有效率高、叶轮经动静平衡试验，使泵在运行中无振动。选用上海虹兴泵业制造有限公司生产的250QW500-10-30潜污泵，三台，两用一备，其性能参数详见表3.1：表3.1 WQ型潜污泵的性能参数型号口径mm流量m/h扬程m功率kW转速r/min效率%250QW500-10-30250500103098078.33.3.5 调节池的搅拌设置在废水处理过程中，为使废水能够充分混合，避免悬浮物沉淀，调节池需安装搅拌设备进行搅拌。常用的方法有：水泵强制循环搅拌、空气搅拌和机械搅拌。采用空气搅拌的调节池又称为是曝气调节池，在本设计中由于具有除磷要求，所以不适合采用曝气调节池。水泵强制循环搅拌，是在调节池底部设穿孔管，穿孔管与水泵压力水相连，用压力水进行搅拌。其优点是不需要再池内安装其他专用搅拌设备，并可根据悬浮物的沉积的程度随时调节压力水循环的强度。其缺点是穿孔管容易堵塞，检修也不太方便，影响使用。而且水泵强制循环搅拌只是适合于处理小水量污废水，本设计处理水量较高，所以最终采用潜水搅拌机进行机械搅拌。根据调节池的有效容积，选择8台JBJ2200型折浆式潜水搅拌机，选用搅拌机相关参数如表3.2所示：表3.2 JBJ-2200型搅拌机性能参数表参数型号叶轮直径(mm)电机功率(KW)水深h/mm主轴转速（r/min）JBJ-22002200225000513.4 混凝沉淀池的设计计算3.4.1 设计说明 化学絮凝强化一级处理，是向污水中投加絮凝剂以提高沉淀处理效果的一级强化处理技术，该工艺由于受自然条件约束少、占地省、流程短、基建与运行费用低、操作简单而成为极具竞争力的废水处理方法。生产聚氯乙烯企业总排废水中污染物主要是悬浮物、胶体、磷和溶解性有机物，投加絮凝剂的一级处理能明显改善对悬浮及胶体有机物和磷的处理效果，提高了处理废水的水质，从而使原水的有机负荷降低，减少了后续出构筑物的的处理费用。 该工艺特点如下： （1）通过投加絮凝剂，使微小的悬浮固体、胶体颗粒脱稳，聚集形成较大的颗粒，从而提高沉淀效率。 （2）对悬浮物固体、胶体物质和磷的去除具有明显效果。一般固体去除率可达90%，BOD去除率为50%70%。COD去除率为50%60%，细菌去除率为80%90%，总磷去除率为80%90%。而使用常规初沉池时，其去除率分别为：悬浮固体50%60%，BOD25%40%，总磷10%。 （3）除磷效果好。一般单独采用生物除磷工艺很难满足出水含磷量低于0.5mg/L的排放要求。采用化学絮凝工艺的除磷效果将高于生物除磷，一般情况下，出水TP含量可满足低于0.5mg/L的排放要求（一级标准）。 （4）采用化学絮凝工艺，使沉淀污泥的产量增加、浓度降低，初沉池产泥量增加50%100%，污泥体积大，使污泥处理、处置的难度增加6。3.4.2 混合池的设计计算1混合池尺寸的计算混合池采用机械搅拌的混合方式，混合时间一般为1060s，本设计采用60s。以聚合氯化铝作混凝剂，采用机械搅拌混合的方式，每座混合池有效容积： 式（3.7）为提高浆板搅拌效率，混合池采用圆形。设混合池直径D=1.8m，则混合池水深为： 取超高0.63m，则混合池总高为：H=2.87+0.63=3.50(m)2搅拌器计算混合池壁设4块固定挡板，用带四叶的平浆板搅拌器7，每块挡板的宽度b=0.15m，其上、下缘离静止液面和池底都为0.4m，挡板长为：搅拌器设置两层，即，搅拌层间距采用1.0m。搅拌器直径，搅拌器距离池底高度为0.45m。搅拌器叶轮数。搅拌器宽度。搅拌器外缘线速度采用，搅拌器转速为：搅拌器旋转角速度：计算轴功率： 式（3.8）式中 水的相对密度，； 搅拌器半径； 重力加速度，； 阻力系数，0.20.5；需要轴功率： 式（3.9） 式中 水的动力黏度，；设计速度梯度 ，一般采用5001000；计算结果，满足要求。传动机械功率取0.85，电动机功率： 采用唐山清源环保机械（集团）公司生产地JBJ型折桨式混合搅拌机，两台。3.4.3 机械絮凝池的设计计算废水与混凝剂在混合池内混合一分钟后直接溢流到凝聚池内进行凝聚，采用垂直轴式等径叶轮机械絮凝池，停留时间设为15分钟。1池体尺寸设计（1）有效容积W设计絮凝池池数n=2，絮凝时间采用15分钟，则： 式（3.10）（2）池体平面尺寸 为了便于安装搅拌叶轮，并根据沉淀池尺寸，絮凝池分为四格，每个内装设搅拌叶轮一个，各格之间设有过水孔的垂直隔墙导流，孔口位置采用上下交错位置排列，以使水流分布均匀。为加强搅拌效果，在池子周壁设四块固定挡板。絮凝池每格平面尺寸为：。 絮凝池宽B =2.5m，长。（3）絮凝池高度H 有效水深H= ， 超高取H = 0.32m， 则絮凝池总高度为：H = 4.38+0.32= 4.7m2搅拌设备的设计计算 （1）叶轮的构造参数 叶轮直径D=80%B=2.50.8=2.0m， 桨板长度取, ,桨板宽度b=0.14m，每根轴上桨板数8块，内、外侧各4块。装置尺寸见下图（图3.4）图3.4 搅拌设备具体尺寸旋转桨面积与絮凝池过水断面积之比为：四块固定挡板宽高=0.15m1.2m，其面积与絮凝池过水断面积之比为：桨板总面积占絮凝池过水断面积：14.34%+6.58%=20.92% ，小于25%，满足要求。叶轮半径：由叶轮半径与桨板宽度及桨板间净距之差可得：具体见图（图3.5）图3.5 叶轮与桨板具体尺寸（2）叶轮转数 式（3.11） 各格叶轮桨板中心点旋转直径为： 式（3.12）式中 叶轮桨板中心点的线速，第一排搅拌器转速：第二排搅拌器转速：第三排搅拌器转速：第四排搅拌器转速：（3）叶轮旋转的角速度w：第一格：第二格：第三格：第四格：（4）叶轮功率 ：每个叶轮旋转时，克服水的阻力所消耗的功率 式（3.13）式中 每个叶轮上的桨板数目；桨板长度；叶轮半径；叶轮半径与桨板宽度之差；叶轮旋转的角速度；水的密度；阻力系数 ，取1.20；系数 ，。第一格外侧桨板：第一格内侧桨板：第二格外侧桨板：第二格内侧桨板：第三格外侧桨板：第三格内