200m3d茶多酚生产废水SBR.doc

设计总说明设计总说明 茶多酚是一种理想的食品天然抗氧化剂 具有抗癌治病 防衰老 防辐射 消除人 体自由基等多种生理功效 广泛用于食品 油脂 医药 化工等行业 近年来 对于茶多酚 的提取方法多见于报道 论文以茶多酚生产废水为研究对象 针对该废水有机物浓度 高 含生物毒性物质和含盐量高等特点提出了预处理 水解酸化 SBR 后处理的组 合工艺 投加聚铝对混合废水进行预处理 CODcr 和茶多酚的去除率都非常的高 由于该 废水中所含大都为天然物质 该工艺是废水通过水解酸化池后 提高废水的可生化性 由于该废水中所含大都为天然物质 其分子质量较大 而采用水解酸化可使水中的高 分子物质在产酸菌的作用下分解为小分子 减少好氧处理的负荷 同时在厌氧条件下 也可使废水中残留的茶多酚得到部分降解 在预处理阶段对茶多酚的去除是否完全对 于废水处理的效果是至关重要的 但是在预处理阶段很难将茶多酚去除完全 而好氧 对茶多酚基本没有降解作用 虽然水解酸化对茶多酚的降解率很低 但为了尽可能地 降低茶多酚的浓度和减小出水的色度 水解酸化池应采用较长的停留时间 因为 SBR 法的处理设施十分简单 管理非常方便去除有机物效率很高 基建费用明 显低于常规活性污泥法 所以本工艺采用 SBR 法 废水中的 COD 和 BOD 主要是在 SBR 池中去除 茶多酚废水经预处理和生化处理后水质得到了明显改善 但出水仍然不能达 标 尤其是色度较大 所以可采用混凝沉淀进行后处理 混凝沉淀试验采用聚合铝作混凝 剂 有关试验结果表明 对厌氧 24h 好氧生化 12h 的出水进行混凝沉淀处理 最佳投 药量为 80mg L 沉淀 1 0h 后 COD 可降到 80mg L 出水色度 50 倍 出水清澈透明 完全达到该地区的废水排放标准 关键字关键字 茶多酚 抗氧化剂 预处理 水解酸化 SBR 法 ABSTRACT Tea polyphenols is an ideal natural foods anti oxidant which has many physiological functions such as anticancer and treating disease anti aging radiation protection and eliminating human body free radical etc and has been widely used in foods fats medicine and chemical industry The extrdction of tea polyphenols has been reported much for the past few years Tea Polyphenols TP production wastewater is characterized by high CODcr high salinity bio toxicity etc a three stage treatment process is proposed including pretreatment anaerobic hydrolysis and SBR and post treatment Adding polyaluminum chloride into the mixed wastewater the removal efficiency of CODcr and TP is very efficiency In this process first the wastewater runs through the hydrolysis acidification pool there is stuffing so that the BOD5 CODcr can be increased As the wastewater contained mostly natural substances so they have larger molecular weight hydrolysis and acidification of the water can polymer substances in the acid producing bacteria to decompose under small molecules reduce the load of aerobic treatment while under anaerobic conditions can also enable the wastewater residual TP partial degraded In preprocessing stage the TP removed entirely so the wastewater treatment effect is essential But the pretreatment stage it is difficult to completely remove TP TP and aerobic basic right without degradation Although acid hydrolysis of tea polyphenols the degradation rate is very low However in order to reduce as much as possible the TP concentrated and decreased water color hydrolysis acidification should adopt a longer duration because the treatment facilities is very simple and very convenient management of highly efficient removal of organic matter infrastructure costs significantly lower than conventional activated sludge process so we choose the technology SBR wastewater COD and BOD can mainly removed in the SBR pond TP wastewater pretreatment and biochemical treatment has been markedly improved but the water is still not fulfilled especially larger color Therefore available upon coagulation flocculation tests used for the polymerization of aluminum coagulants the test results show that right anaerobic 24 h 12 h aerobic biochemical water for the coagulation treatment the best dosage of 80 mg L Precipitation 1 0 h after COD can be reduced to 80 mg L water color 50 times the water is clear fully meet the region s wastewater discharge standards Key words Tea polyphenols anti oxidant pretreatment hydrolysis and acidification SBR 目目 录录 1 概述概述 1 2 设计资料设计资料 2 2 1 生产工艺及废水的来源 2 2 2 废水特点 2 2 3 废水水量 2 2 4 废水水质 2 3 设计依据及工艺选择设计依据及工艺选择 3 3 1 设计依据 3 3 1 1 设计思想 3 3 1 2 设计原则 3 3 2 污水处理工艺选择 4 3 2 1 废水的主要组成 4 3 2 2 处理工艺的选择 4 3 2 3 预处理 4 3 2 4 生化处理 5 3 2 5 后处理 5 3 2 6 中 小型城市污水处理厂的优选工艺 6 3 2 7 各设备的具体说明 7 3 3 各段去除率的估算 8 4 污水处理构筑物的设计污水处理构筑物的设计 10 4 1 调节池 10 4 1 1 设计说明 10 4 1 2 参数选择 10 4 1 3 设计计算 10 4 2 化学絮凝池 12 4 2 1 已知条件 12 4 2 2 设计计算 12 4 3 旋流式絮凝池 13 4 3 1 已知条件 13 4 3 2 设计计算 13 4 4 异向斜流板沉淀池 14 4 4 1 已知条件 14 4 4 2 设计计算 15 4 5 水解酸化池 18 4 5 1 设计说明 18 4 5 2 参数选择 19 4 5 3 设计计算 19 4 6 SBR 工艺的设计计算 22 4 6 1 已知条件 22 4 6 2 主要参数选择 22 4 6 3 计算污泥量 22 4 6 4 其他参数 23 4 6 5 剩余污泥与排出 26 4 6 6 曝气设备选择 29 4 6 7 潜水射流曝气机选择 30 4 7 溶药池 2 31 4 7 1 已知条件 31 4 7 2 设计计算 31 4 8 污泥浓缩池 32 4 8 1 设计说明 32 4 8 2 已知条件及参数选择 33 4 8 3 设计计算 33 5 构建物设备一览表构建物设备一览表 36 6 生化处理系统的总体布置生化处理系统的总体布置 39 6 1 平面布置 39 6 2 高程布置 39 6 2 1 高程布置原则 39 6 2 2 高程计算 40 6 2 3 高程布置结果 参见附图 2 40 7 投资估算投资估算 41 7 1 土建工程 万元 41 7 2 设备部分 万元 41 7 3 其它费用 万元 42 7 4 总投资为 474 968 万元 42 结论结论 43 参考文献参考文献 44 致谢致谢 45 1 1 概概 述述 茶多酚是茶叶中酚类及而其衍生物的总称 主要以儿茶素为主 是一种天然抗氧 化剂 近几年 北京 上海 浙江 江苏 福建等一些发达省市先后建立了研究 开 发 生产茶多酚基地 产品也相继问市 但概括起来说大多规模小 产量低 目前 国内生产规模和技术含量较高的有江苏无锡绿宝生物制品有限公司 海南群力药业有 限公司 罗氏 上海 精细化工有限公司等 据报道 2002 年全国生产茶多酚约 400 吨 全世界生产茶多酚约 1600 吨 比上年增长都在 100 以上 中国产量仅占世界产 量的 25 美英等少数发达国家产量相对较大 用量也大 根据掌握的资料 2002 年 生产的茶多酚全部销售一空 茶多酚目前国内销售价格 根据其规格和质量不同 一般在 500 元 公斤到 1200 元 公斤之间 平均价格在 50 万元 吨左右 国际市场价格约在 7 万美元 吨一 10 万美元 吨之间 同时茶多酚精品 茶多糖等产品也及具开发潜力 1 公斤茶多酚精品 中提取的儿茶素单体 EGCG ECG 的价值超过 10 万美元 目前全球年消耗量约为 1600 吨 其中美国约 500 吨 日本约 400 吨 西欧约 400 吨 其它地区和国家约 300 吨 按照历年的发展速度 茶多酚的年需要量都是成倍的 增长 欧美 东南亚 南美等地区和国家的增长速度都相当快 未来几年 国内外茶 多酚需求量将迅速攀升 全球茶多酚年需求量将达到 6000 吨以上 特别是中国的需求 量增加将最快 预计将达 1000 吨以上 投资茶多酚这个朝阳产业无疑将为国内茶叶深 加工企业提供巨大商机 1 目前关于茶多酚的提取应用也日益得到人们关注 在茶多酚的提取过程中 产生 的废水具有有机物浓度高 色度大 多环大分子芳香类化合物含量高 处理难度大的 特点 目前在国内外尚无成熟的处理工艺 本设计资料来源于某茶多酚生产厂 按照 工程项目的设计规范和要求 设计出日处理 200 吨污水的详细工艺路线 污水主要来 源 速溶茶过程中的蒸汽冷凝水和地面冲洗水 茶多酚生产过程中沉淀上清液和沉淀 冲洗水以及地面冲洗水 2 2 2 2 设计资料设计资料 2 1 生产工艺及废水的来源生产工艺及废水的来源 污水主要来源 速溶茶过程中的蒸汽冷凝水和地面冲洗水 茶多酚生产过程中沉 淀上清液和沉淀冲洗水以及地面冲洗水 2 2 废水特点废水特点 由茶多酚的生产工艺可知 废水的成分与茶叶中的水溶性成分基本相同 其中有 机酸 糖分 氨基酸和果胶物质可生化性较好 生物碱的可生化性还有待研究 但它的 含量较少 茶多酚在废水中的含量最高 因而着重考察了对茶多酚的去除方法及废 水可生化性的变化 2 3 废水水量废水水量 污水处理设计规模为 处理水量为 200m3 d 2 4 废水水质废水水质 原水进水水质如下 BOD5 900 1500mg L COD 1700 2000mg L pH 4 2 5 5 茶多酚含量 TP 600 1000mg L 色度 倍 500 1200 要求经过 主要处理设备处理后 出水水质参数如下 BOD5 20mg L COD 100mg L pH 6 9 色度 倍 50 处理后废水的各项指标达到国家标准 污 水综合排放标准 GB8978 1996 一级标准和地方污水排放要求 3 3 3 设计依据及工艺选择设计依据及工艺选择 3 1 设计依据设计依据 3 1 1 设计思想 1 结合污水处理站接纳污水水量水质的实际情况选择处理设备和设计参数 确 保污水处理系统在运行中具有较大的灵活性和调整余地 以适应水质水量的变化 2 处理系统采用经工程实践证明是行之有效 技术经济效益明显 适应性强 管理简单 效果稳定的型式 充分保证处理后出水达标排放 3 污水和污泥处理设备选用新材料 低能耗 高效率 易维护 性能价格比高 的优质产品 4 操作控制按处理工艺过程要求尽量考虑自控 降低运行操作的劳动强度 使 污水处理站运行可靠 维护方便 提高污水处理站运行管理水平 5 充分利用现有条件 因地制宜节约占地和减少工程投资 6 平面布局和工程设计时 结合现有场地 力求布局紧凑简洁 整齐美观 7 所采用的工艺 设备要求处理效率高 能够生产水质稳定 故障率低 3 1 2 设计原则 1 尽量利用目前已经建设好的土建结构和其它配套设施 争取在对原来构筑物基 础上通过引入新型 高效的设计理念 处理工艺 设备来满足水处理达标的要求 基 本上能够省去建设新的污水处理系统的投资和麻烦 2 所采用的工艺 设备要求处理效率高 能够生产水质稳定 故障率低 3 对于工艺中所采用的设备要求工况稳定 能耗低 完全能满足生产要求 4 工程在保证出水水质达标的情况下 尽量选择投资较少的方案和工艺 并考 虑能够配合将来的扩建处理系统的建设 5 在考虑投资费用的同时兼顾将来运行费用 6 在整体改造思路中考虑全套污水处理系统自动化水平提高 4 3 23 2 污水处理工艺选择污水处理工艺选择 3 2 1 废水的主要组成 由茶多酚的生产工艺可知 废水的成分与茶叶中的水溶性成分基本相同 其中有 机酸 糖分 氨基酸和果胶物质可生化性较好 生物碱的可生化性还有待研究 但它的 含量较少 茶多酚在废水中的含量最高 因而着重考察了对茶多酚的去除方法及废 水可生化性的变化 茶多酚对细菌 包括厌氧 好氧及兼性细菌 有很强的抑制作用 茶多酚的抑菌能力 与其浓度呈正比 且与立体结构有关 一般脂型儿茶素 如 EGCG ECG 等 抑菌效果 强于其他组分 有资料表明 茶多酚对大肠杆菌的最低抑制浓度为 1000mg L 而 ECG EGCG 等对金黄色葡萄球菌的最小抑制浓度分别为 160 250mg L 但茶多酚的 抑菌作用有很强的选择性 可抑制有害菌群的生长 但对霉菌 酵母菌等正常菌群则 有维持菌群平衡的作用 因而 有关资料报道 儿茶素虽然对细菌有抑制作用 但在 厌氧条件下也可使污泥驯化 4 3 2 2 处理工艺的选择 某茶多酚生产厂废水原采用活性污泥法处理 但处理装置每运行 10d 左右就出现 菌胶团解体的现象 在试验中废水不经预处理而直接进行好氧生化处理时 在温度为 35 的条件下一般 5 9d 也出现了菌胶团解体现象 由此可知 对该废水直接进行好 氧生化处理是不可行的 而实测该废水 BOD5 COD 0 55 可生化性较好 与试验现象 不吻合 分析其原因主要是由于在测定 BOD5时由于稀释作用使得茶多酚的浓度和毒 性降低 但这一点没有反映到 BOD5 COD 中 5 3 2 3 预处理 废水中的茶多酚在一定的 pH 值下会和金属离子 如 Al3 Ca2 等 反应生成难溶化 合物 和某些过渡金属离子会发生显色反应 如投加含 Fe2 Fe3 的混凝剂时会生成有 色络合物 水的颜色会由黄色变成墨绿色 并且有酸臭味 反应式如下 6R OH FeCl3 H3 Fe OR 6 绿色 3HCl 为避免色度的产生 分别采用聚合氯化铝 PAC 和 Al2 SO4 3进行比较试验 一方面 这两种物质可与茶多酚生成难溶化合物 另一方面通过絮凝作用去除水中呈胶体和微 小悬浮状态的有机和无机物质 减小了生化处理的负荷 由于废水偏酸性 投加 5 Ca OH 2一方面可调节废水的 pH 值 另一方面 Ca2 也和茶多酚反应生成难溶化合物 进一步减少水中茶多酚的含量 为后续生化处理的顺利进行提供了条件 投加 PAC 和 Al2 SO4 3对茶多酚有较好的去除效果 PAC 的最佳投量为 250mg L 对 COD 的去除 率为 29 左右 对茶多酚的去除率为 85 左右 Al2 SO4 3的最佳投量为 500mg L 对 COD 的去除率为 35 左右 对茶多酚的去除率为 86 左右 考虑到 Al2 SO4 3投量为 500mg L 会导致水中硫酸盐含量过高 影响后续厌氧生化处理的效果 所以建议在实 际工程中采用 PAC 作混凝剂 但由于该反应可逆 不能完全去除废水中的茶多酚 试 验中发现如采用二次沉淀则可完全去除茶多酚 沉淀后的上清液用 Fe2 检测时不出现 显色反应 沉淀后上清液的 BOD5 COD 0 57 与进水相差不大 但因茶多酚的去除将 大大改善废水的可生化性 3 2 4 生化处理 由于该废水中所含大都为天然物质 其分子质量较大 而采用水解酸化可使水中 的高分子物质在产酸菌的作用下分解为小分子 减少好氧处理的负荷 同时在厌氧条 件下也可使废水中残留的茶多酚得到部分降解 有关资料表明 儿茶素在厌氧条件下 停留 3d 酸化率仅为 30 由此可见茶多酚的可生化性很差 水解酸化阶段 COD 的降 解率也很低 停留时间为 24h 时对 COD 的去除率仅为 9 5 但水解酸化出水的 BOD5 COD 值从进水的 0 57 提高到 0 68 左右 提高了 19 3 主要是由于水解酸化可 将果胶 糖分等有机高分子降解为小分子 便于后续好氧处理 在厌氧出水进入好氧 后 由于曝气充氧使茶多酚在很短的时间内全部被氧化 在好氧阶段当停留时间为 12h 出水 COD 从 1056mg L 降到 161mg L 去除率为 85 但出水呈红色且色度 50 倍 分析原因主要是由于水中一部分在预处理中尚未沉淀下来的茶多酚在生化处理时 很难被降解 只能被空气氧化 由酚类变成醌类 茶红素而呈现红色 因而在预处理 阶段对茶多酚的去除是否完全对于废水处理的效果是至关重要的 由于在预处理阶段 很难将茶多酚去除完全 而好氧对茶多酚基本没有降解作用 虽然水解酸化对茶多酚 的降解率很低 但为了尽可能地降低茶多酚的浓度和减小出水的色度 水解酸化池应 采用较长的停留时间 3 2 5 后处理 茶多酚废水经预处理和生化处理后水质得到了明显改善 但出水仍然不能达标 尤 6 其是色度较大 为此 可采用化学氧化 活性炭吸附和混凝沉淀进行后处理 化学氧化采用的氧化剂为 NaClO 活性炭试验采用投加粉末活性炭 这两者都存 在投药量过大 不经济的问题 混凝沉淀试验采用聚合铝作混凝剂 有关试验结果表明 对厌氧 24h 好氧生化 12h 的出水进行混凝沉淀处理 最佳投药量为 80mg L 沉淀 1 0h 后 COD 可降到 80mg L 出水色度 50 倍 出水清澈透明 完全达到该地区的废水排放标准 6 3 2 6 中 小型城市污水处理厂的优选工艺 中 小型城市污水处理厂的优选工艺是氧化沟和 SBR 它们的共同特点是 1 去除有机物效率很高 有的还能脱氮 除磷或既脱氮又除磷 而且处理设施 十分简单 管理非常方便 是目前国际上公认的高效 简化的污水处理工艺 也是世 界各国中小型城市污水处理厂的优选工艺 2 在 10 104m3 d 规模以下 氧化沟和 SBR 法的基建费用明显低于常规活性污 泥法 A O 和 A2 O 法 对于规模为 5 10 104m3 d 的污水厂 氧化沟与 SBR 法的基 建费用通常要低 10 15 规模越小 两者差距越大 这对缺少资金建污水厂的中 小城市很有吸引力 3 即使在 10 104m3 d 规模以下 氧化沟和 SBR 法的电耗和年运营费用仍高于 常规活性污泥法 但如果与基建费用一起来比较 基建费加上 20 年的运营费总计还是 比常规活性污泥法低些 规模越小 低得越多 规模越大 差距越小 当规模为 10 104m3 d 时 两类工艺的总费用大致相当 因此 对于中小型污水厂采用氧化沟与 SBR 法在经济上是有利的 4 氧化沟与 SBR 工艺通常都不设初沉池和污泥消化池 整个处理单元比常规 活性污泥法少 50 以上 操作管理大大简化 这对于技术力量相对较弱 管理水平相 对较低的中小型污水处理厂很合适 5 氧化沟和 SBR 工艺的设备基本上实现了国产化 在质量上能满足工艺要求 价格比国外设备便宜好几倍 而且也省去了申请外汇进口设备的种种麻烦 6 氧化沟和 SBR 工艺的抗冲击负荷能力比常规活性污泥法好得多 这对于水质 水量变化剧烈的中小型污水厂很有利 正是由于上述种种原因 氧化沟和 SBR 在国内外都发展很快 美国环保局 EPA 把 污水处理厂的建设费用或运营费用比常规活性污泥法节省 15 以上的工艺列为革新替 7 代技术 由联邦政府给予财政资助 SBR 和氧化沟工艺因此得以大力推广 已经建成 的污水厂各有几百座 欧州的氧化沟污水厂已有上千座 澳大利亚近 10 多年建成 SBR 工艺污水厂近 600 座 在国内 氧化沟和 SBR 工艺已成为中小型污水处理厂的首选工 艺 7 由以上资料最后确定废水处理流程如图 出水SBR 调节池混凝池水解酸化池沉淀池 污泥浓缩池 溶药池 溶解池 混凝池 溶药池 溶解池 沉淀池 图 3 1 工艺流程图 3 2 7 各设备的具体说明 1 调节池 工业污水的水量和水质都随时间而变化 且变化幅度较大 为了保证后续处理构 筑物或设备正常运行 需对污水的水量和水质进行调节 池内安装潜污泵 1 台 提升 污水至后续处理构筑物 为了防止悬浮固体的沉积 采用空气搅拌 搅拌还可以去除 废水中的异味 防止出现厌氧情况 并可去除部分 COD 总停留时间 6 小时 2 水解酸化池 本设计的厌氧处理法不同于传统的厌氧生物处理法 其水力停留时间较短 只完成 水解和酸化两个过程 酸化也可能不十分彻底 它利用水中大量悬浮的厌氧污泥与污 水进行充分接触后进行吸附 絮凝及生化反应 对污水中可生化性很差的某些高分子 物质和不溶性物质通过水解酸化 降解为小分子物质和可溶性物质 提高可生化性和 BOD5 COD 值 使得出水变得更易于被好氧菌降解 8 厌氧水解池的主要特点为 1 动力消耗低 2 有机容积负荷高 3 污泥产量低 沉降性解好 污泥处理装置小 投资省 运行费用少 将难降解的复杂有机物转化为易降解的简单有机物 提高后续好氧处理 3 混凝沉淀池 混凝沉淀法具有过程简单 操作方便 效率高 投资少的特点 其基本原理是 在混凝剂的作用下 通过压缩微颗粒表面双电层 降低界面 电位 电中和等电化学 过程 以及桥联 网捕 吸附等物理化学过程 将废水中的悬浮物 胶体和可絮凝的 其它物质凝聚成 絮团 再经沉降设备将絮凝后的废水进行固液分离 絮团 沉入沉降 设备的底部而成为泥浆 顶部流出的则为色度和浊度较低的清水 4 污泥浓缩池 由于沉淀池 厌氧水解池 好氧池 混凝沉淀池排出的污泥含水率很高 其中大 部分为污水 因此污泥的体积非常大 对污泥的脱水处理造成困难 污泥浓缩的目的 为减容 即减少污泥中的污水量 以减轻脱水设备的负担 3 33 3 各段去除率的估算各段去除率的估算 表表 3 1 指标工序COD mg L BOD5 mg L SS mg L PHTP mg L 调节池 进水200011005504 2 5 51000 出水190010005004 6950 效率5 10 10 5 混凝沉淀池 1 进水190010005004 6950 出9190 效率21 14 5 30 80 水解酸池 进9190 出9171 9 效率9 9 50 10 SBR 进9171 出水16020706 92 效率88 3 97 8 65 7 98 混凝沉淀池 2 进水160206 9 出水 100 20 706 9 效率 20 30 20 排放标准10020706 9 注 续上 10 4 污水处理构筑物的设计污水处理构筑物的设计 4 14 1 调节池调节池 4 1 1 设计说明 调节出主要目的是调节水量与匀和水质 消除污水的流量和水质在时间上的不均 匀性 保证不给后续流程带来不必要的冲击负荷 使整个处理设施持续稳定的发挥处 理效率 设计污水量为 200 m3 d Kz 2 0 最大设计流量为 Qmax 16 7 m3 d 4 1 2 参数选择 停留时间 t 6h 有效水深 h2 2 5m 池壁超高 h1 0 5m 底部坡度 0 01 泥斗上 方边长为 1 5m 下方边长为 1m 安全出头 h2 0 8m 管中流速为 u 2m s 4 1 3 设计计算 1 容积 废水在调节池内的高峰期停留时间为 8h 则调节池的容积为 V Qt 16 7 6 100m3 1 建筑尺寸 图 4 1 调节池 设计有效水深为 h2 2 5m 则有效面积为 A D h 100 2 5 40 m2 取长宽为 10m 4m 池壁超高为 h1 0 5m 底部坡度 0 01 泥斗高 h3 0 5m 泥斗上方边长为 1 5m 下方边长为 1m 底部坡度落差 h4 则调节池总高为 H h1 h2 h3 h4 0 5 2 5 0 5 10 1 5 0 01 11 3 58m 取 3 6m 调节池建筑尺寸为 L B H 10m 4m 3 6m 2 选择泵的计算过程 8 a 扬程 H m 的确定 采用潜水泵 其扬程必须满足 H h h1 h2 h 调节池最低水位和所提升的最高水位之差 m h1 出水管路的沿程损失 包括局部损失 m h2 安全出头 m 一般采用 0 5 1 0m 已知 h 2 5m 取 h2 0 8m 4 1 2 1 h 2 e ll u d d 取水的流速为 u 2m s 则出水管直径为 4 2 4Q4 0 005 d u3 14 2 0 054m54mm 取 D 100mm 则 m s 22 44 0 005 0 1 Q u D 0 64 预算出水管的总长度为 4 5m 出口阻力系数为e 1 采用两个标准弯头 l 查 化工原理 8 上册 得 m 4 3 22 0 1 357 e e l lD d 4 4 4 3 0 1 0 64 1000 6 4 10 1 005 10 e du R 因 2 5 103 Re 105 故 得 4 5 02 0 3164 0 25 0 e R h1 2 2 e e d ll u 12 2 0 640 02 4 57 1 20 1 0 68m 则 H h h1 h2 2 5 0 68 0 8 3 98m 4 24 2 化学絮凝池化学絮凝池 4 2 1 已知条件 设计污水量为 200 m3 d Kz 2 0 最大设计流量为 Qmax 16 7 m3 d 采用混凝剂 PAC 250mg L 药剂再溶药池的浓度一般为 10 20 溶药池体积一般为溶液池的 0 2 0 3 4 2 2 设计计算 1 溶药池采用两个交替使用 其单个体积 W1 4 6 3 1 24 100AQAQ Wm 1000 1000CN417CN A 混凝剂 mg L Q 处理水量 16 7 m3 h C 溶液浓度 15 N 每昼夜配量浓液的次数 2 6 次 2 溶液池形状采用矩形 尺寸为 3 1 250 16 7 W0 33m 417 15 2 长 宽 高 0 8 0 8 0 6m 其中包括超高 0 1m 2 溶解池 溶解池的容积是 9 W2 0 3W1 0 115 m3 长 宽 高 0 8 0 24 0 6 m 采用重力投加设施 4 34 3 旋流式絮凝池旋流式絮凝池 4 3 1 已知条件 设计污水量为 200 KZ 2 0 最大设计流量为 Q 16 7 絮凝时间 T 12 3 m d 3 m h 13 10 15 絮凝池个数 N 2 10 minmin 4 3 2 设计计算 1 总容积 W 3 4 7 QT16 7 12 W 3 34 6060 m 2 池子直径 D 采用池内水深与直径之比为 H D 10 9 则 D 4 8 3 3 6w3 6 3 34 n2 3 14 1 24m 3 池子高度 H 池内水深 H 4 9 1010 D1 24 99 1 38m 保护高度 H 0 2m 则 H H H 1 38 0 2 1 58 4 10 m 图 4 2 旋流式絮凝池 a b 4 进水管喷嘴直径 D 喷嘴流速采用 V 2 2 3 msms 4 11 44 16 7 d0 0384m 3600 n v3600 2 Q 5 出水口直径 D0 出水口流速采用 V0 0 3 ms 14 4 12 0 44 16 7 0 01m 3600 n v3600 2 Q 0 D 6 水头损失 H 喷嘴水头损失 H1 2 2 2 v h10 06v0 060 24m 2g 为流量系数采用 0 9 池内水头损失 H2 H2 0 1m 出口处水头损失 H3 H3 22 v0 3 0 50 00225m 2g2 为出口处局部阻力系数 采用 0 5 所以 H H1 H2 H3 0 24 0 1 0 00225 0 342m 7 GT值 水温 200C 水的动力黏滞系数 1 029 10 4 KG S 2 m 速度梯度为 G 4 13 1 h1000 0 342 67 9 6060 S T GT 67 9 12 60 48918 在 1 10 4 1 10 5范围内 4 44 4 异向斜流板沉淀池异向斜流板沉淀池 4 4 1 已知条件 设计污水量为 200 3 d Kz 2 0 m 最大设计流量为 Qmax 16 7 m3 d 4 62 10 3 m3 s 液面上升流速选用 2 5mm s 颗粒沉降速度 U0 0 3 mm s 采用斜板垂直间距 50 mm 长 L 1 0m倾斜角为 600沉淀有效系数为 0 93 15 4 4 2 设计计算 1 清水区净面积 A A 4 14 4 62 1 86m 0 0025 MAX Q V 2 斜管部分的面积 A A 4 15 3 1 86 2m 0 93 A 斜板部分平面尺寸 宽 长 采用 B L 1 2 m2 3 进水方式 沉淀池的进水由边长 L 2 0m一侧进入 4 管内流速 V0 4 16 0 0 2 5 V2 89 sinsin60 V mm s V0 3 0mm s 5 池宽调整 池宽 B B LCOS 1 0 5 1 5m 斜管支承系统采用钢筋混凝土柱 小梁及角钢架 6 斜管间的距离和块数 取管长 1m l 4 17 2 21 000 sin l l lll uVV 2 l 60sin 1 4 42 0 2 l 计算得2 0 11ml 每块斜管间水平距离 X 2 Tg 0 11 1 73 0 07m 取 X 0 10m l 斜管块数为 N L X 1 2 0 1 1 21 块 7 板内沉淀时间 T T L 60V0 1000 60 3 5 56min 8 斜管沉淀池体积计算 沉淀池前端进水部分 1 0 5m l 16 后端死水区长度 2 COS60 1 0 5 0 5m ll 沉淀池总长 L L l1 l2 2 0 5 0 5 3m 斜管下部配水区及中和层高度之和 H1 0 5m 斜管上部清水区高度取 H2 0 7m 斜管上部超高 H3 0 2m 斜管自身高度 H4 0 87m 沉淀池贮泥斗采用 2 个 底坡 45 设泥斗上宽 1m 下宽 0 2m 斗高为 H5 1 0 5 TG45 0 4m 沉淀池总高为 H H1 H2 H3 H4 H5 2 67m 建筑尺寸为 L B H 3m 1 5m 2 67m 9 进口配水 进口采用穿孔墙配水 穿孔流速为 0 1m s 单个孔眼面积 W0 孔眼的直径采用 D 25mm W0 0 785 0 0252 0 00049m2 2 d 4 孔眼的总面积 0 孔眼采用流速 V1 0 2m s 0 Q V1 4 62 10 3 0 2 2 31 10 2 m2 孔眼总数 N0 N0 0 W0 2 31 10 2 0 00049 47 个 孔眼实际流速为 V 4 62 10 3 47 W0 0 20m s 孔眼布置 孔眼布置为 8 排 每排 47 8 6 个 B 1 5m 水平方向孔眼净距离取 0 15m 每排 8 个所占宽度为 8 0 15 0 025 8 1 4m 剩余宽度为 B 1 4 0 1m 不用集水槽而采用出水堰 10 沉淀池水力条件复核 11 断面水力半径 R 过水断面面积 湿周 17 过水断面面积 沉淀单元 W B 2 X 150 2 10 750cm2 水流湿周 P 2 50 10 120cm 故 R 750 120 6 25cm 雷诺数 RE 因 V 3mm s 0 3cm s V 0 0101cm s 20 得雷诺数为 RE VR V 0 3 6 25 0 0101 185 6 200 4 18 弗劳特数 FR FR 4 19 22 4 0 3120 1 47 10 750 981 v p wg 由于弗劳特数在 10 3 10 4之间 满足斜管沉淀池的水流稳定性和层流的要求 3 每日产泥量 W 沉淀池的每日污泥量应等于生物接触氧化池的产泥量 a 产泥系数 r 0 3kg干泥 kgCOD d 设计流量 Q 400m3 d 16 7 m3 h 生物接触氧化池 BOD5去除量为 1000 14 5 145mg L 产泥量为 X RQSr 0 3 400 145 17 4 kg干泥 D 0 725kg干泥 h b 设污泥含水率为 99 因含水率 P 95 取 1000kg m3 则每日污泥产量为 4 20 3 17 4 1 74 1 99 1000 Wmd 5 选择污泥泵的计算过程 12 a 扬程的确定 采用潜污泵 其扬程必须满足 H H H1 H2 H 沉淀池最低水位和所提升的最高水位之差 m H1 出水管路的沿程损失 包括局部损失 m H2 安全出头 m 已知 H 2 4 m 取 H2 0 5m 18 H1 4 21 2 2 d d ll u e 取水的流速为 U 2m s 则出水管直径为 取 D 100 mm 44 0 005 0 05454 3 14 2 Q dmmm u 则 22 44 0 005 0 64 0 1 Q um s D 预算出水管的总长度为 60m 出口阻力系数为 e 1 采用三个标准弯头 查 l 化工原理 上册 12 得 4 22 m d l Dl e e 5 10351 033 4 23 4 3 0 1 0 64 1000 6 4 10 1 005 10 e du R 因 2 5 103 Re 105 故 4 24 02 0 3164 0 25 0 e R 得 H1 2 2 e e d ll u 4 25 2 0 640 02 60 10 5 13 1 20 1 m 则 H H H1 H2 2 5 3 1 0 5 6 1m 选择 11 2 1B AH 型渣浆泵 13 表 4 1 型号流量 m3 h 扬程 m 11 2 1B AH12 6 28 86 58 4 54 5 水解酸化池水解酸化池 4 5 1 设计说明 水解酸化池优点 1 有利于改善有机物的结构 提高溶解性 COD 改善可生化降解性 2 抗负荷冲积性 抗毒性较强 19 3 不需要搅拌器 造价低 产生污泥量少 无臭味等 4 5 2 参数选择 停留时间 HRT 6h 水解酸化池高为 H 4 0m 超高 H1 0 3m 填料上层高度 H2 0 7m 填料至池底高度 H3 1m 填料高 H0 2 0m 4 5 3 设计计算 计算草图 h0h3h2h1 图 4 3 水解酸化池 1 池体体积 停留时间 HRT 6h 则 V QT 16 7 6 100 2 m3 100 m3 水解酸化池高为 H 4 0m 则水解池面积为 A V H 100 4 25 m2 水解池分两个单池 则每个单池面积为 A 25 2 12 5 m2 取宽为 B 2 0m 则长 L A B 12 5 2 0 6 25m L B 6 25 2 0 3 12 2m s 符合要求 3 排水系统计算 溢流堰的设计计算 单个水解池的处理水量为 2 3L s 溢流负荷为 1 2L m s 取 f 1 2 L m s 则堰上水面总长为 L q f 2 3 1 2 2 0m 溢流堰数为 n1 L B 2 0 2 0 1 每个堰口长度为 400mm 共有堰口数为 n2 2 0 0 4 5 QI Q n2 2 3 10 3 5 0 46 10 3 m3 s 每堰上水头 h QI 1 4 0 4 0 46 10 3 1 4 0 4 0 04m 在 0 027 0 043 之间 符合要求 单池排水渠长 L 3m 出水渠 B 1 0m 水深 0 3m 4 水解酸化池内填料 填料尺寸 L B H 6 25m 2 0m 2 0m 选择半软填料 其具有较强的重新布水 布气能力强 传质效果好 对有机物去除 效果高 而抗腐蚀 不容易堵塞 安装方便灵活 还具有节能降低运行费用的优点 14 表 4 2 材质理论比表面 m3 m3 规格 高醛度维纶纤维 2472 排行距 120mm 束距 60mm 5 排泥管的设计 产泥量的设计计算 产泥系数 r 0 3kg 干泥 kgCOD d 设计流量 Q 400 m3 d 16 7 m3 h 进水 COD 浓度 S0 1500mg L 1 50kg m3 CODcr去除率 E 9 8 12 产泥量为 21 X rQSr rQS0E 0 3 400 1 50 0 09 16 2kg 干泥 d 0 675 kg 干泥 h 每池产泥量 X1 X 2 0 675 2 0 338kg 干泥 h 设污泥含水率为 99 因含水率 P 95 取 1000kg m3 则污泥产量为 3 16 21 1 62 1000 1 99 S Qmd 6 排泥系统设计 排泥管选用 DN150mm 两池合用排泥管 DN200mm 该管按每天一次排泥时间为 4min 设计充满度为 0 4 则管内污泥流速为 22 1 62 4 4 240 0 96 3 14 0 150 4 Q Vm s D 0 7m s 4 26 7 选择污泥泵 采用潜污泵 其扬程必须满足 H h h1 h2 h 水解池最低水位和所提升的最高水位之差 m h1 出水管路的沿程损失 包括局部损失 m h2 安全出头 m 一般采用 0 5 1 0m 取 h 4 5m h2 0 8m 预算出水管的总长度为 50m l h1 il 1 10 0 02 50 1 1 1 1m H h h1 h2 4 5 1 1 0 8 6 4m 选择 11 2 1B AH 型渣浆泵 15 表 4 3 型号流量 m3 h 扬程 m 11 2 1B AH12 6 28 86 58 建筑尺寸 L B H 6 25m 2m 4 0m 22 4 64 6 SBRSBR 工艺的设计计算工艺的设计计算 SBR 是序批式活性污泥法 它的基本特征是在一个反应池中完成污水的生化反应 沉淀 排水 排泥 不仅省去了初沉池和污泥消化池 还省去了二沉池和回流污泥泵 房 处理设施比氧化沟还要简单 4 6 1 已知条件 设计污水量为 200 m3 d Kz 2 0 最大设计流量为 Qmax 16 7 m3 d 进水 BOD 933mg L 水温 200 250 4 6 2 主要参数选择 设计规模 Q 200 m3 d 总变化系数 Kz 2 0 进水 BOD5 Lj 933 mg L 进水 CODCr Cj 1365mg L 进水 SS Sj 175mg L 出水 BOD5 Lch 20 mg L 出水 CODCr Cch 160 mg L 出水 SS Sch 70mg L 设计最低水温 T 15 按最低温度计算池容和曝气量以满足冬季需要 污泥指数 SVI 150 mL g 按 污泥指数取值 附表取值 16 一个完整周期的时间周期时长 TC 6 h 每天单池最多运行周期次数周期数 N 4 次 天 反应池反应阶段的反应时间 TF 4h 沉淀池 亦反应池 沉淀阶段的沉淀时间 Ts 1h 沉淀池 亦反应池 滗水阶段的滗水时间 Tch 1h 池水深度 H 4 5h 安全高度 Hf 0 3m 预留堰口至污泥界面的高度 以防止污泥被带出 保护层水深 Hp 0 25 m 堰口淹没深度 以防止浮渣被带出 4 6 3 计算污泥量 设计水量 Qd KdQ Qd 400 m3 d 好氧泥龄 CN 3 4F 1 10315 T 其中 BOD5 1200kg d F 1 8 CN 6 1d 反应泥龄 CF CN 1 2 9Nd 0 75Lj OVc 式中 Nd Nj 0 05 Lj Lch NCH 4 26 23 CF 5 2d 缺氧泥龄 CD CD CF CN CD 1 1 总泥龄 C C CF TC TF C 7 7d 污泥产率系数 Y Y K 0 75 0 6Sj Lj 0 8 0 17 0 75 CF1 072T 15 1 0 17 CF1 072T 15 K 0 9 4 27 其中 K 0 9 0 95 Y 0 781 kgSS kgBOD5 反应池污泥总量 ST ST Qd CY Lj Lch 1000 4 28 ST 400 7 8 0 74 1205 1000 2342 4kg 计算反应池池容 给定最高日最高时流量 Qh Qh 16 7m3 h 实际沉淀时间 T s T s Ts Tch 1 6 4 29 T s 1 83h