【环境工程专业】【毕业论文】日处理60吨4B酸生产废水的工艺及工程设计【整理版】.doc

I 2020 届 届 毕业设计毕业设计 日处理 60 吨 4B 酸生产废水的工艺及工程设计 II 摘摘 要要 针对 4B 酸废水具有的色度高 生化指标差的特性 在资料分析的基础上 运用树 脂吸附技术 确定设计方案 并进行理论计算分析 本设计采用调节池对污水进行预 处理后通过提升泵房后用树脂吸附法对 4B 酸进行吸附 完成吸附后的废水通过中和曝 气池对吸附废水进行中和处理 中和后的上清液排入集水池 集水池中的污水沉降后 排入城市污水管网 中和后的污泥输送至污泥浓缩池进行浓缩处理 结果表明 该组 合工艺对 4B 酸废水的色度 CODcr 有良好的处理效率 进水水质为 COD 浓度为 10000 12000mg L 色度 200 倍左右 pH 值为 1 2 出水水质为 COD 浓度为 400mg L 色度在 20 倍左右 pH 值为 6 9 其中 COD 的去除率达到 90 以上 色度的去除率为 90 且对 废水中的 4B 酸进行回收 每吨 4B 酸废水中能够回收 5kg 经过中和处理后的出水水质 达到国家 污水综合排放标准 GB8978 96 中的三级标准 可以排入城市污水管网 进行后续处理 关键词 关键词 树脂吸附法 4B 酸废水 中和曝气池 调节池 III 4B daily processing 60 tons of acid production process and engineering design of wastewater ABSTRACT 4B acid for wastewater with high color poor biochemical characteristics based on data analysis using resin adsorption techniques to determine the design and theoretical calculation The design uses a regulation pool after pretreatment of sewage pumping station for later use by increasing resin acid adsorption method 4B after completion of the wastewater through the adsorption and aeration tanks in wastewater on the adsorption and treatment during and after the last Clear liquid into the collecting tank set a sewage pond after settling into urban sewage pipe network during and after the sludge transported to the sludge thickener for enrichment processing The results show that the combined process of acid wastewater 4B chroma CODcr good efficiency water quality for the COD concentration of 10000 12000mg L about 200 times the color pH value of 1 2 the water quality The COD concentration of 400mg L about 20 times in color pH value of 6 9 where the removal rate of COD reached 90 and color removal rate was 90 and the 4B acid wastewater For recycling waste water per ton of acid can be recovered 4B 5kg and after the treatment the effluent quality to the national Integrated Wastewater Discharge Standard GB8978 96 in the three standard Can be discharged into urban sewage pipe network for further processing Keywords Resin adsorption 4B acid wastewater in and aeration tank regulation pool 目录目录 1 绪论 1 1 1 我国水资源现状 1 1 2 化工行业废水概况 1 1 3 4B 酸治理技术难点 2 1 4 课题设计意义 2 2 4B 酸处理技术 3 2 1 物理化学法 3 2 1 1 高级氧化法 3 2 1 2 萃取法 4 2 1 3 树脂吸附法 5 2 2 生物处理法 5 3 设计部分 6 3 1 设计水量与设计标准 6 3 1 1 设计水量与水质 6 3 1 2 设计标准 7 3 2 工艺流程与主要设计参数 7 3 2 1 工艺流程的确定 7 3 2 2 流程说明 7 3 2 3 工艺特点 8 3 3 污水处理构筑物的设计 9 3 3 1 调节池的设计 9 3 3 2 污水提升泵房的设计 10 3 3 3 吸附塔的设计 11 3 3 4 中和池的设计 13 3 4 污泥处理构筑物的设计 15 3 4 1 浓缩池的设计 15 3 4 3 污泥脱水车间的设计 17 3 5 处理效果 17 3 6 污水处理厂平面布置 18 3 6 1 平面布置原则 18 3 7 高程设计 20 3 7 1 高程设计原则 20 3 8 投资估算及运行费用 20 3 8 1 工程总投资 20 3 8 2 运行费用 21 结论 22 参考文献 22 致谢 错误错误 未定义书签 未定义书签 附录 24 附录 A 工艺流程图 附录 B 高程图 附录 C 平面布置图 附录 D 构筑物图 1 绪论绪论 1 1 我国水资源现状我国水资源现状 我国是一个干旱缺水严重的国家 人均水资源量不足 2300m3 仅为世界平均水平 的四分之一 是全球人均水资源最贫乏的国家之一 而且 我国水资源时空分布很不 平衡 长江流域及其以南地区人口占全国的 54 国土面积只占全国的 36 5 但是 水资源却占了 81 其以北地区 人口占 46 国土面积占全国的 63 5 水资源量 仅占全国的 19 属于资源性缺水 目前 全国年缺水总量约为 300 亿至 400 亿立方 米 每年因缺水造成的直接经济损失达 2000 亿元 少产粮食 700 亿至 800 亿公斤 1 水资源短缺已成为制约我国经济社会发展的主要因素 随着人口的增长以及用水量的大幅度增加 中国的水环境问题日趋严重 同时 水污染又加剧了水资源短缺的局面 目前 全世界每年约有 4200 多亿立方米污水排入 江河湖海 全国七大江河中 淮河 黄河 海河的水质最差 均有 70 的河段受到污 染 长江岸边形成了许多污染带 在干流 21 个城市中 重庆 岳阳 武汉 南京 镇 江 上海 6 市累计形成了近 600km 的污染带 长度占长江干流污染带总长的 73 在 全国 7 大水系的 407 个重点监测断面中 只有 38 1 的断面满足国家 地表水环境质 量标准 规定的 类水质要求 2 水质恶化较为严重 给我国可持续发展的实施带 来了负面效应 1 2 化工行业废水概况化工行业废水概况 随着经济的高速发展 化工产品生产过程对环境的污染加剧 对人类健康的危害 也日益普遍和严重 其中特别是精细化工产品 如制药 染料 日化等 生产过程中排出 的有机物质 大多都是结构复杂 有毒有害和生物难以降解的物质 因此 化工废水 处理的难度较大 化工废水的基本特征为极高的 COD 高盐度 对微生物有毒性 是 典型的难降解废水 是目前水处理技术方面的研究重点和热点 化工废水的特征分析 如下 1 水质成分复杂 副产物多 反应原料常为溶剂类物质或环状结构的化合物 增加了 废水的处理难度 2 2 废水中污染物含量高 这是由于原料反应不完全和原料 或生产中使用的大量溶剂 介质进入了废水体系所引起的 3 有毒有害物质多 精细化工废水中有许多有机污染物对微生物是有毒有害的 如卤 素化合物 硝基化合物 具有杀菌作用的分散剂或表面活性剂等 4 生物难降解物质多 B 比 C 低 可生化性差 5 废水色度高 废水处理技术已经经过了 100 多年的发展 污水中的污染物种类 污水量是随着 社会经济发展 生活水平的提高而不断增加 污水处理技术也随着科学技术的发展而 发生了日新月异的变化 同时 旧的污水处理技术也不断被革新和发展着 尤其现在 的化工废水中的污染物是多种多样的 往往用一种工艺是不能将废水中所有的污染物 去除殆尽的 用物化工艺将化工废水处理到排放标准难度很大 而且运行成本较高 化工废水含较多的难降解有机物 可生化性差 而且化工废水的废水水量水质变化大 故直接用生化方法处理化工废水效果不是很理想 3 1 3 4B 酸治理技术难点酸治理技术难点 1 COD 浓度高难以降解 4B 酸生产基本原料是苯系 以及苯胺 硝基苯 酚类等 产品回收率低 废水 COD 高 并且 BOD5 COD 比值较低 一般在 0 2 0 4 4 之间 可生化性差 如何提高 COD 去除率是 4B 酸废水极待解决的难题之一 2 色度高脱色困难 国内外对 4B 酸脱色方法进行了大量的研究 如絮凝法 吸附法 氯气和次氯酸钠 法 对不同的废水都能取得效果 但是由于染料厂生产的染料和中间体品种多 类别 复杂 疏水性 亲水性 阳离子 阴离子等各种类型染料都在混合废水中 造成治理 技术上的困难 活性炭吸附 虽然有一定效果 但投资 能耗 运转费太高 很难实 现工业化 所以高效脱色成为 4B 酸废水处理又一技术难题 1 4 课题设计意义课题设计意义 本文针对我国 4B 酸的特点及处理技术进行分析和研究 在资料分析的基础上 寻 求不同处理工艺的特点 运用废水处理组合工艺 确定设计方案 优化设计参数和设 计条件 经理论计算 处理后的 4B 5 酸废水达到 污水综合排放标准 GB8978 96 中 3 的三标准 6 2 4B 酸处理技术酸处理技术 精细化工行业排放的废水水量大 成分复杂 难降解有机物含量高 具有毒性 是一类污染严重且较难处理的工业废水 处理此类废水往往需要对其中的有用成分进 行充分的利用 国内外现在通常用吸附法对染料中间体废水进行吸附 回收废水中的 有用成分 利用树脂吸附法吸附效率最高可达 90 以降低工厂对废水处理这一块的投 资 达到尽可能的降低成本的效果 废水经过中和曝气池处理后使 COD 的浓度降低到 排放标准 目前处理染料中间体废水和芳香族磺酸类废水主要采用的处理方法主要有 氧化法 萃取法 树脂吸附法 生化处理法等 2 1 物理化学法物理化学法 2 1 1 高级氧化法高级氧化法 高级氧化法可使化合物的结构转变 色度降低 降低 COD 和 TOC 提高 BOD COD 比值 目前环境科学领域研究最活跃的是应用高级氧化技术 AOP 来处理高 浓度 难以生物降解的废水 在水溶液中产生以羟基自由基为主的强氧化自由基 快 速分解难降解污染物 并显著提高废水的可生化性 用于芳香磺酸类有机化工废水处 理的高级氧化技术主要有以下几种 1 Fenton 试剂氧化法 Fenton 试剂氧化法属于均相催化氧化法 它用双氧水为氧化剂 2 价铁为催化剂 整个反应体系关键是通过 Fe 在反应中起激发和传递作用 使链反应能持续进行 直至 双氧水耗尽 反应中激发出氧化能力仅次于 F 的羟基自由基 OH 对于芳香族物质 来说 OH 基的作用是破坏芳香核 形成脂肪族化合物 后者在大多数情况下比取代 的芳香物可生化降解性好 随后 脂肪族化合物向无机物质形态转化 转化的程度与 双氧水的剂量有关 Fenton 试剂氧化法不仅可有效降低芳香磺酸类有机化工废水的 COD 值 而且可明显地提高其 BOD COD 比值 2 臭氧氧化法 臭氧氧化法在近 20 年来的废水处理中得到较多关注 在碱性条件下 臭氧和水中 4 有机物主要通过自由基反应来降解有机物 臭氧对不同分子结构的芳香磺酸类物质具有不同的氧化降解效率 为增强臭氧氧 化效率 臭氧往往与催化剂 UV 等相结合 除了 Fenton 试剂和臭氧氧化法外 湿式氧化法和光催化氧化法也被用来处理芳香 族磺酸基废水 高级氧化技术 AOP 用于处理芳香磺酸类有机化工废水具有适应性强 能快速和较彻底地降解有机物或提高废水的可生化性的特点 但 AOP 的主要问题是反 应条件比较苛刻 运行费用高 Fenton 试剂和臭氧氧化法药剂消耗量大 催化剂无法 回收 湿式氧化法需要高温 高压设备 能耗大 光催化氧化反应选择性差 废水浊 度高时透光率低 处理难以见效 因此 只有进一步改善反应条件 降低运行费用 AOP 才可能有望成为经济有效的废水处理技术 2 1 2 萃取法萃取法 萃取法 7 是利用混合物中各成分在两种互不相溶的溶剂中分配系数不同而达到分 离的方法 芳香族磺酸化合物属强 Lewis 酸 其酸性接近于无机酸 水溶性大 用普 通萃取法难以奏效 络合萃取法则对该种废水具有较好的处理效果 络合萃取法处理 芳香族磺酸基有机化工废水是利用胺类化合物特别是叔胺类萃取剂能与芳香磺酸类化 合物形成络合物而脱离水相的机理 在碱性条件下 络合物又会发生分解反应 使萃 取剂得到再生 鲁军 8 等使用萃取剂 N235 和稀释剂 煤油 对主要成分为 4 4 二硝基 对苯乙烯 2 2 二磺酸的 DSD 酸生产废水进行处理 当 pH l 萃取剂和稀释剂按废水 萃取 剂 N235 稀释剂 煤油 20 2 5 体积比 比例投加时 COD 去除率为 86 4 对高 浓度 J 酸废水应用络合萃取法进行处理 COD 去除率可达 95 9 液膜分离技术是新 开发的可应用于废水治理的萃取技术 在表面活性剂的作用下将萃取剂制成油包水型 的液珠 污染物在载体作用下透过膜层进入萃取内相 分层后将萃取相破乳即可得到 浓缩液 同时回收有机相 络合萃取法和液膜萃取法处理芳香磺酸类有机化工废水 是选用了与待分离回收 物质发生化学反应的萃取剂进行化学萃取 因此 具有良好的选择性 单向迁移性及 快速高效等特点 达到消除污染和回收资源的双重目的 但萃取过程中可能存在着有 机溶剂的溶解和夹带流失到水相 不仅使运行成本增加 同时还可能因潜在的有毒污 5 染物造成新的污染 2 1 3 树脂吸附法树脂吸附法 吸附法以其能够选择性地富集某些化合物而受到广泛关注 它是利用多孔固体物 质具有的高比表面积或所带有的功能基团 通过分子间作用力 对废水中的污染物进 行有效的分离 采用的吸附剂有活性炭 粉煤灰 改性纤维素 黏土矿物 硅胶和树 脂等 芳香族磺酸化合物一般是强极性 在广泛的 pH 范围内以离子态存在 很难被疏 水性的吸附剂吸附 比如在工业水处理中被大量使用的活性炭 自 20 世纪 60 年代以 来 随着大孔结构离子交换树脂和吸附树脂的出现 大孔树脂克服了活性炭等吸附剂 所存在的缺点 较好地解决了吸附选择性差 解吸再生困难和物理化学稳定性差等问 题 已被广泛应用于有机废水的治理 针对芳香磺酸类有机化工废水的特点 科学工 作者通过相关文献 10 合成出具有不同物理和化学结构的大孔树脂 用来处理该类废水 并取得了良好的效果 树脂吸附法处理废水具有工艺简单 操作方便 利于综合利用和变废为宝等特点 在保护环境的同时回收了资源 是处理芳香磺酸类有机工业废水 11 的有效方法之一 今后 合成具有高吸附容量 高选择性的大孔树脂 12 13 是该法处理芳香磺酸类有机化 工废水的研究重点 2 2 生物处理法生物处理法 芳香族磺酸基化合物是一类生化性较差的化合物 尤其是结构复杂的多环化合物 或多取代基化合物 目前关于该类物质的生物降解报道较少 偶氮染料做为一类重要 的芳香族磺酸基化合物 利用生物法对其进行脱色及矿化有不少研究报道 本文作者 利用分离选育的高效菌株 Pannonibacter SP W 降解对氨基苯磺酸 能够实现其彻底矿 1 化 JOERY 等分离选育出具有高降解性能的假单胞菌 Pseudomonos 应用于多取代芳香族 磺酸物质的降解 但微生物对营养物质 pH 温度等条件有一定要求 难以适应芳香 磺酸类有机工业废水水质波动大 盐含量高及毒陛大等特点 KULLA 等发现 Xenophilus 和 entiphaga 菌株能以 corboxy orange I 和 corboxy orange II 为唯一碳 源和能源生长 说明菌株可以对偶氮染料的中间产物 即磺酸基芳香胺类化合物进行 降解 HaugI 等利用降解 6 氨基 2 萘磺酸的菌群在厌氧环境下 Mordant Yellow 还原脱 6 色 并可以利用厌氧一好氧过程对其彻底矿化 对于彻底处理偶氮染料废水和磺酸基 芳香胺类有机废水很有意义 Kudlich 等对芳香族的邻位羟基苯胺的自氧化进行了报道 认为这些化合物在有氧条件下自氧化 生成相应的萘醌或者聚合物 更难降解 有重 新着色的现象 后来也有文献报道 这个发现给偶氮染料中间产物及磺酸基芳香胺类 化合物在好氧条件下不易降解提供了一个很好的解释 Xu 等对 Shewanella 菌降解 12 S 酸性大红进行了研究 可实现偶氮还原产生的磺酸基芳香胺类化合物的开环降解 并 首次提出微氧概念 在微氧环境下对酸性大红 GR 进行了彻底的矿化 这与以前的厌氧 还原脱色 好氧矿化降解的报道一致 微氧环境可以实现局部缺氧也可以提供有氧环 境 实现了厌氧还原和好氧矿化直接的接力 避免自氧化过程的发生 最近几年也有很多报道把反应器的使用引入偶氮染料的彻底矿化 更加容易控制 厌氧 好氧过程 取得了较好的效果 Khehra 等利用 Stenstrophomonas 菌属 pseudomonas 菌属和 Baeillas 菌属通过缺氧 好氧问歇式反应器使染料 C I 酸性红 88 脱色并得到降解 是关于以萘磺酸为母体的偶氮染料彻底降解的报道 Coughlin 等利 用菌株 ICX 和 SAD4i 最早在好氧生物膜反应器中将含萘磺酸的偶氮染料酸性橙 7 矿化 不需要外加碳源和氮源 且缺氧条件抑制降解 这在以后很少报道 Zhao 等利用白腐 真菌对 4 羟基 苯磺酸和酸性橙 7 进行降解 发现前者可以被降解 后者生成的 1 2 萘醌也会消失 但是没有确定是彻底矿化还是生成其他中间产物好 3 设计部分设计部分 3 1 设计水量与设计标准设计水量与设计标准 3 1 1 设计水量与水质设计水量与水质 本设计处理的对象是 4B 酸生产废水 本方案将主要针对 CODcr 色度 PH 和 4B 酸浓度等几项指标进行设计 力求达到排放标准 设计水量和水质如下 设计水量 设计处理水量 Q 60m d 0 694L s 3 废水变化系数 Kz 1 2100002001 23642 3 1 2 设计标准设计标准 处理后 水质应达到国家 污水综合排放标准 GB8978 96 中的 3 级标准 即 CODcr 500mg L pH 6 9 3 2 工艺流程与主要设计参数工艺流程与主要设计参数 3 2 1 工艺流程工艺流程的确定的确定 本设计采用的工艺流程见图 3 1 调节池 污水提升泵房 吸附塔中和曝气池 污泥浓缩池 集水池 污泥外运 污 水 上清液 污泥 排入城市污水管网 石灰 图图 3 1 工艺流程图工艺流程图 3 2 2 流程说明流程说明 4B酸废水首先进入调节池将废水调节至合适的条件后废水进入吸附塔 上柱液自酸 水池经泵和转子流量计 使流量达到吸附塔的标准流量 通过阀门控制后实现双接串联 8 顺流吸附 检查阀门将稀碱配置槽中配好的约1 2m 温度55度 质量分数为5 的氢氧 3 化钠水溶液经管道过滤器 泵和转子流量计 以2 0m h 流速 通过底阀逆流进柱 柱 3 顶放空阀关闭 碱液从柱顶回流至脱附液池 以此流量使碱液在柱体内逆流循环1 5 h 逆流循环结束 转换阀门 调整流速 使稀碱脱附液以0 9m h 的速度柱顶进入顺流 3 脱附 洗脱液至4B 高浓脱附液槽 高浓脱附液经泵间隙输送至4B 酸车间回用 热水 脱附将2 5 m 55 的热水经流量计以2 0m h 的流速逆流进柱 约需15 min 后 柱中 33 树脂面被浸没 切换阀门调节流量至0 9m h 进行顺流脱附操作 柱顶放空阀关闭 3 前部分1 5m 洗水进入脱附液槽用于车间回用 后部分1 0m 洗水可用于配制下批稀碱 33 脱附液 或全部送生产车间回用 当槽中热水快抽完时 可适当添加冷水至柱中或用 吸附出水顺流冲洗树脂柱层 达到降温和使柱体满水的目的 最后一部分洗水停留于柱 中 在进入下一次吸附操作前 保持洗水充满树脂柱层 至此脱附操作全部完成 中和反应池的污泥排人污泥压滤机 通过带式压滤机进行机械脱水后泥饼外运 压 滤机产生的上清液流到集水新处理 避免产生二次污染 3 2 3 工艺特点工艺特点 大孔吸附树脂的特点 吸附树脂是一种特殊的大孔树脂 他以吸附为基本特征 大 部分不具有功能而没有任何交换中心 作用与吸附剂活性炭相似 可以再生 大孔树 脂的合成方法是以普通石油化工原料的单烯类单体为骨架 与作为交联剂的双烯类单 体发生悬浮共聚反应 同时为了获得多孔的结构 在聚合时配合使用不带双链 不参 加共聚 又能与单体混溶 使其聚体溶胀或沉淀的有机溶剂作为制孔剂 在带有分散 剂的水中 搅拌加热控制颗粒大小而得 从大量研究工作表明 树脂吸附法处理有机 废水具有如下特点 1 适用范围宽 适用性好 废水中有机物浓度从几个到上万 mg L 均 可进行处理 且吸附效果不受溶液中有机盐的影响 2 比表面积大 吸附效率高 解吸再生容易 大孔树脂对有机物的吸附率高达 99 以上 不产生二次污染 解吸常用 酸碱或有机溶剂 解吸率一般可达 95 以上 3 树脂性能稳定 适用寿命长 树脂有 较高的耐氧化 耐酸碱 耐有机溶剂的性能 可在 150 摄氏度以下长期适用 在正常 情况下损耗率小于 5 4 有利于综合治理 变废为宝 采用树脂吸附可以回收利用 污染物 节约开支 增加效益 5 工艺简单 不需要特殊设备 技术容易掌握 操 作方便 运行费用低 由于这些特点 吸附树脂在处理高浓度 难降解的有机工业废 9 水方面发张迅速 尤其在酚类 胺类 有机酸类 硝基物卤代物等方面去的重大进展 3 3 污水处理构筑物的设计污水处理构筑物的设计 3 3 1 调节池的设计调节池的设计 4B 酸厂由于其特有的生产过程 造成废水排放的间断性和多变性 使排出废水的 水质和水量在一日内 甚至每班内都有很大的变化 而废水处理设备都是按一定的水 质和水量标准设计的 要求均匀进水 特别对生物处理设备更为重要 为了保证处理 设备的正常运行 在废水进入处理设备之前 必须预先进行调节 将不同时间排出的 废水 贮存在同一水池内 并通过机械或空气的搅拌达到出水均匀的目的 调节池具 有预沉淀 预曝气 降温和贮存临时事故排水的功能 最终使调节池的出水 PH 值在 1 2 之间 温度在 35 以下 1 调节池有效容积 V Qt 计算得 V 250 4 1000m 3 2 调节池尺寸 矩形 有效水深采用 h 5 0m 2 调节池面积 F V h2 计算得 F 1000 5 0 200m 2 取池宽 B 10 0m 则池长 L F B 20m 保护高 h 0 6m 池总高 H 0 6 5 0 5 6m 1 3 空气管计算 空气量 Qs 250 3 5 875m h 0 243m s 33 空气总管 D 150mm 1 1 2 1 44 0 243 13 8 3 14 0 0225 S Q Vm s D 管内流速 空气支管 共设 8 根支管 每根支管的空气流量 q 为 q Qs 8 计算得 q 0 243 8 0 030375m s 管内流速为 v 5m s 3 10 22 2 44 0 030375 0 087990 3 14 5 q DmDmm v 取 4 穿孔管计算 每根支管连接两根穿孔管 则每根穿孔管的空气流量 0 0151875 m s 取 10m s 1 q 3 3 v 1 33 3 44 0 0151875 0 044 45 3 14 10 q DmDmm v 取 5 孔眼计算 孔眼开于穿孔管底部与垂直中心线成 45 处 并交错排列 孔眼间距 b 100mm 孔径 4mm 穿孔管长一般为 4m 孔眼数 n 74 个 1 2 0 0151875 16 34 3 14 0 00474 44 q vm s n 2 孔眼流速 图图 3 23 2 调节池调节池 3 3 2 污水提升泵房污水提升泵房的设计的设计 考虑到水力条件 工程造价和布局的合理性 采用长方形泵房 为充分利用时间 选择集水池与机械间合建的半地下式泵房 这种泵房布置紧凑 占地少 机构省 操 作方便 水泵及吸水管的充水采用自灌式 其优点是启动及时可靠 不需引水的辅助 设备 操作简便 14 19 泵的选择及集水池的计算 1 平均秒流量 Q Q 60000L 86400S 0 699L s 2 最大秒流量 Q1 11 Q QK 0 699 1 2 0 833L s 1总 3 考虑 3 台水泵 每台水泵的容量为 0 833 3 0 277L s 4 集水池容积 采用相当于一台泵 7 5 小时的容量 W W 0 277 7 5 60 60 1000 7 50m 3 集水池面积 F W H 7 50 2 3 75m 2 5 扬程估算 集水池最低工作水位与所需提升最高水位之间的高差h h h D h D h H h 01 45 35 2 0 0 75 0 03 2 10 53m 其中 H 集水池有效水深 m 取 H 2m h 出水管提升后的水面高程 m 取 h 45m 00 h 进水管管底高程 m 取 h 35m 11 D 进水管管径 mm 由设计任务书 D 200mm h D 进水管充满度 由设计任务书 h D 0 75 h 经过调节池的水头损失 m 取 h 0 03 由于资料有限 出水管的水头损失只能估算 设总出水管管中心埋深 0 9 米 局部 损失为沿线损失的 30 则泵房外管线水头损失为 0 558m 泵房内的管线水头损失假设为 1 5 米 考虑自由水头为 1 米 则水头总扬程 Hz 1 5 0 558 10 53 1 13 588m 选用 550TU L 型污水水泵三台 每台 Q 1350 L s 扬程 H 10 45m 集水池有效水深2m 吸水管淹没深度0 4m 喇叭口口径1 2m 取泵房地下部分高 6 2m 地上部分6 3m 共12 5m 3 3 3 吸附塔的设计吸附塔的设计 3 3 3 1 吸附塔吸附塔 每批处理 30 m3 吸附 10h 流速 2 5BV h 每塔树脂用量 1 2 m3 增强聚丙烯塔身 外径 750 20 塔内有效截面积为 0 40 m2 树脂层高度为 3 0 m 树脂下垫层高度 0 70m 6 层不同粒径的鹅卵石和石英沙层 树脂层上空间大于 0 50m 裙座高度约 12 0 70m 塔总高约 5 1m 树脂用量 3 6 m3 1 吸附塔 4B 酸废水处理工艺中所用三只吸附塔 均为立式增强聚丙烯填料塔 内装 0 75 m3苯乙烯系大孔吸附树脂 树脂层下垫 70 cm 共 6 层不同粒径的鹅卵石和石英 沙层 塔中有测温装置 塔顶和塔身配有观察视镜 2 上柱液池 容积 30m3 为增强聚丙烯卧式贮槽或水泥混凝土结构 内加防腐涂层 3 脱附液槽及热水洗槽 均为增强聚丙烯材质 低浓脱附液槽及热水槽最好外保温 此外 本项目只进行简易工程设计 不包括土建 主要设备的数量 规格和材质 见表 3 2 表 3 2 4B 酸废水处理装置主要设备一览表 序 号设备名称主要规格数 量材 质 1 上柱液池 V 15m31 增强聚丙烯 2 吸附塔 外 630 20 H4600 3 增强聚丙烯 3 高浓脱附液池 V 1 5m31 增强聚丙烯 4 低浓脱附液池 V 1 2m32 增强聚丙烯 5 热水洗槽 V 1 2m32 增强聚丙烯 6 热水槽 V 1 5m31 增强聚丙烯 7 液碱计量槽 V 1 0m31 聚丙烯塑料 8 上柱液泵 Q 10m3 h H 35m2 氟塑料 并联 9 高浓脱附液泵 Q 10m3 h H 25m 1氟塑料 10 低浓脱附液泵 Q 10m3 h H 25m 2氟塑料 并联 11 热水泵 Q 10m3 h H 25m 2一般材质 并联 12 塔前管道过滤器并联 2 防腐材质 3 3 3 2 吸附和脱附操作吸附和脱附操作 吸附 每一吸附塔中填装 0 7 m3吸附树脂 经管道过滤器过滤后的废水 CODCr为 10 000 15 000 mg L 废水经上柱液泵 P101 以 1 5 m3 h 流量进入树脂吸附塔 以双塔串 联方式顺流吸附 批处理量为 15 m3 吸附操作时间约 10 h 吸附出水经中和后进入管 网 经吸附处理后的废水 CODCr降至 1000mg L 脱附 每批吸附操作结束后 将首塔中的残留废水排放至废水集中池 用 50 热 水逆流进塔将树脂床预热至 45 50 排尽塔内残液 后用预先配制好并加热至 55 60 的 4 稀碱液顺流脱附 脱附剂用量为 1 m3 控制脱附流量为 1 m3 h 收集脱 附液至高浓脱附液槽 V0201 碱脱完毕后 用 1 BV50 热水洗塔 洗水进入热水槽 V0209 用于配制下一批低浓脱附剂 再用 1 BV5 氨水进一步脱除树脂塔中的吸附残 13 留物 最后用 1 BV 冷水洗塔 必要时可从吸附出水池中泵入 2 BV 出水冲洗树脂床层 以进一步去除塔中过高的残留碱性 树脂再生完毕可进行下一批吸附操作 吸附塔吸 附流程简图见图 3 3 所示 图图 3 33 3 吸附简图吸附简图 3 3 4 中和池的设计中和池的设计 中和曝气池是在池体的一侧通入空气 使污水沿池旋转前进 从而产生与主流垂 直的横向环流 向曝气池中加入石灰和铁泥 再通过曝气装置曝气 使石灰和铁泥可 以与 4B 酸废水中的氯离子和硫酸根离子充分反应 从而降低硫酸根和氯离子的浓度 4B酸废水池 树脂吸附塔一 树脂吸附塔二 树脂吸附塔三 洗脱液罐 含4B盐高浓脱附液回用 处理出水排入中和曝气池 14 空气干管 支管 扩散设备 支座 i 0 1 0 图图 3 4 中和曝气池中和曝气池 1 池子总有效容积 V V max Q60 式中 最大设计流量 0 883 max QsL max QsL t 最大设计流量时的流行时间 min 一般为 1min 3min 此处取 t 2 则 30 V max Q60 3 m 2 水流断面面积A max Q A v 式中 最大设计流量时的水平流速 m s 取 0 08 m s v 则 0 833 0 08 10 41 v Q A max 2 m 3 池子总宽度 B H A B 式中 H 设计有效水深 m 一般值为 2m 3m 取 H 2 m 则 10 41 2 5 205m H A B 4 池子单格宽度b B b n 式中 n 池子分格数 个 取 n 2 15 则 5 205 2 2 6m n B b 5 校核宽深比 2 6 2 1 3 在 1 1 5 范围内 符合要求 2 h b 6 池长L V L A 99 96 10 41 9 60 m A V L 6 中和池总高度H 0 3 2 0 0 0 8 3 1 mH 7 中和池容积V h 10 41 2 6 27 066 Vlb 3 m 考虑到吸附塔中脱附时需要大量的洗脱水 所以设计 3 个中和曝气池 2 用 一 个备用 采用行车式排砂机 配备一台 40PV SP 型液下渣浆泵 有关参数见 3 3 表 3 3 40PV SP 型液下渣浆泵技术参数 最大功率 kw流量 h 3 m 扬程 m转速 r min 叶轮直径 mm 1519 44 43 24 5 28 51000 2200188 风机选择 选用 D30 28 20 2000 罗茨鼓风机 2 台 1 备 1 用 配以 JO271 6 型电 动机 功率为 17kw 其技术参数见下表 表 3 4 D30 28 20 2000 罗茨鼓风机技术参数 风量 min 3 m 转速 nr min 静压力 mm 水柱轴功率 kW 7 90295040006 6 注 1mm 水 9 8Pa 调节废水pH 值至6 5 7 5 并投石灰溶液等 投加量0 3 左右 混合均匀后关闭 爆气装置 进行沉淀 上清液排入集水池 沉降后排入污水管网 污泥即使压滤外运 压滤出水进入集水池 16 3 4 污泥处理构筑物的设污泥处理构筑物的设计计 3 4 1 浓缩池的设计浓缩池的设计 污泥浓缩池的主要作用是将污泥的含水率降到不小于85 浓缩后的污泥仍具有一 般液体的主要特性 可以用大多数的泵输送 污泥浓缩池采用间歇式重力浓缩池 运行周期为12 0h 其中进泥1 0 1 5h 浓缩 10h 排水和排泥2 0h 闲置0 5 1 0h 1 浓缩后的污泥体积 含水水率降为 96 8 则 2 P 1 1 2 1 1 QP V P 计算得 67 5 1 0 96 1 0 9 27 1 V 3 m 2 浓缩池表面积 取有效深度 3 5m 1 H 1 V A H 计算得单个浓缩池 19 28 2 9 6 1 A 2 m 3 单个浓缩池直径 4A D 计算得 D 3 5m 5 排泥斗体积计算 取 1 5m 4 H 2 4 2 12 D H V 计算得 4 8 2 V 3 m 6 浓缩池高度计算 超高 0 3 m 缓冲层高度 0 3m 3 H 2 H 则总高度 H 1 H 2 H 3 H 4 H 计算得 H 3 5 0 3 0 3 1 5 5 6m 17 0 3 3 85 1 3 图图 3 53 5 污泥浓缩池污泥浓缩池 3 4 2 贮泥池贮泥池的设计的设计 浓缩后会排出污泥为 2 7 h 则贮泥池的容积应大于 27 可选择贮泥池的尺 3 m 寸为 3m 3m 3m 容积为 27 3 m 贮泥池设置超声波液位计 根据液位自动启动污泥提升泵 距池底 0 5m 处对角线 设置有两台 QJB2 2 8 型潜水搅拌器 用于贮泥池内污泥的搅拌 电机功率 2 2kW 台 贮泥池内的污泥提升泵采用 WQ25 10 1 5 型不堵塞潜水排污泵 共计两台 一用 一备 单台流量 Q 25 h 扬程 H 10m 电机功率 N 1 5kW 3 m 3 4 3 污泥脱水车间的设计污泥脱水车间的设计 1 污泥产量 中和曝气池的干污泥产量为 16 875kg 干 h 经浓缩池浓缩后为含水 P 96 8 的污泥共 27 d 3 m 2 带式压滤机 根据所需处理污泥量 选用 DYQ 2000 型脱水机一台 该脱水机处理能力为 430kg 干 h 则工作时间 9 7h 脱水机技术指标见表 3 5 表 3 5 DYQ 带式压滤机 型号有效宽度速度电动机 控制器型 号 冲洗耗水 量 DYQ 500A500mm0 5m minJJTY21 LP90 2 4 h 3 m 18 41 5 功率 气动部分流 量 处理能力外形尺寸 mm重量 1 1kw0 2 h 3 m50kg hm 2 3000 1250 16503000kg 4 脱水机房面积 脱水机房建筑尺寸为 15 0 9 0 m 2 5 污泥棚 紧靠污泥脱水机房处设计一个污泥棚 用以暂时贮存脱水后的污泥 并适当干化 污泥棚容积按照一天排泥量设计 则需要 V 20 于是其尺寸为 3 m 3 0m 3 0m 3 0m 3 5 处理效果处理效果 日产生高浓度有机废水 60 吨 废水中主要污染物为残余 4B 酸产品 废水 CODCr 为 10 000 15 000 mg L pH 值为 1 2 色度约 200 倍 废水经简单过滤后 直接进入树 脂吸附塔 双塔串联操作 塔内装填大孔或超高交联吸附树脂 废水以一定流速通过 树脂床层 4B 酸被吸附和富集 出水 CODCr降至 1000mg L 以下 CODCr去除率大于 90 本工艺经小试和放大试验 4B 酸废水批处理量为 30m3 每批吸附操作后 对已达 饱和的前塔用稀碱液脱附再生 得到含有 4B 盐的高浓脱附液 直接回用于生产工艺中 本处理工艺设计为三塔连续操作 双塔串联吸附 第三塔同时脱 废水处理前后水质 变化情况见表 3 6 表 3 6 4B 酸进出水效果比较 项 目处理前处理后去除率 CODCr10 000 15 000 mg L400 mg L 90 pH 值1 21 2 色 度200 倍 90 回收 4B 酸5 kg m3废水 每日回收量 300 kg 年回收量 90 吨 处理后的污水达到国家 污水综合排放标准 GB8978 96 中的 3 级标准 即 CODcr 500mg L 19 pH 6 9 3 6 污水处理厂平面布置污水处理厂平面布置 污水处理厂包括生产性的处理构筑物和泵站 鼓风机房 药剂间 化验室等建筑 物 以及辅助性的修理间 仓库 办公室 值班室等 在厂区内还有道路系统 室内 外照明系统和美化的绿化设施 根据流程 地质条件 进行平面布置 根据处理厂的规模大小 采用 1 1000 的比例尺的地形图绘制总平面图 3 6 1 平面布置原则平面布置原则 该污水处理厂为新建工程 总平面布置包括 各处理工艺构筑物及设施的总平面 布置 各种管线 管道的平面布置 各种辅助建筑物与设施的平面布置 总平面布置 遵守以下几点原则 1 污水处理厂构筑物及辅助构筑物的布置应紧凑 节约用地和便于管理 池型的选择应考虑减少占地 利于构筑物及辅助构筑物的协调 构筑物及辅助构筑物单体数量除按计算要求确定之外 亦应利于相互间的协调 和总图的协调 构筑物及辅助构筑物的布置除按工艺流程和进出水方向顺捷布置外 还应考虑 与外界交通 气象 人的居住环境和发展规划的协调 做好功能划分和局部利用 2 构筑物及辅助构筑物之间的距离应按交通 管道铺设 基础施工和运行管理 需要考虑 3 管线布置尽量沿道路与构筑物及辅助构筑物平行布置 便于施工与检修 4 做好建筑 道路 绿地与工艺构筑物的协调 做到既使生产运行安全方便 又使厂区环境美观 向外界展示优美的形象 5 具体做好以下布置 污泥浓缩池应与办公区或厂前区分离 配电应靠近引入点或耗电量大的构筑物及辅助构筑物 并便于管理 重力流管线应尽量避免迂回曲折 6 合理布置生产附设备 泵房尽量集中 靠近处理构筑物 鼓风机房要靠近曝 气池 和办公室保持必要的距离 以防止噪声干扰 此外 应合理布置汽车库 化验 20 室等 7 办公构筑物应与处理构筑物保持一定距离 位于上风向 8 废水及污泥采用明渠输送 以便检修 管线要短 曲折少 交叉少 9 处理站应有给水设备 排水管线 厂内废水排入总泵站吸水池 雨水管则接 于总出水渠中 10 处理品站内必须设置事故排水渠以及超越管线 以便在停电及某些构筑物检 修时 废水能越过检修构筑物而进入下一处理构筑物 或直接进入事故水渠 11 处理站最好设有双电源 变电所应有备用设备 一般不允许在厂区架设高压 线 12 场区内应有通向各处构筑物的及附属构筑物的道路 最好设置运输污泥的旁 门或门 厂区内应绿化和美观 13 平面布置应考虑将来的发展 留有余地 3 7 高程设计高程设计 3 7 1 高程设计原则高程设计原则 1 尽量使废水和污泥在各构筑物之间以重力流流动 避免不必要的跌水 减少提 升泵数 还应考虑废水厂扩建时预留的储备水头 2 在进行高程布置时 应考虑土方平衡 3 浓缩池 污泥脱水间的高程确定 应注意污泥水能自流排入泵站集水池和其他 污水处理构筑物 4 废水厂出水管不受洪水顶托 3 8 投资估算及运行费用投资估算及运行费用 估算指标采用于 1989 年 1 月 1 日试行的建设部文件 88 建标字第 182 号关于发 布试行 城市基础设施工程投资估算指标 排水工程 3 8 1 工程总投资工程总投资 本项目工程总投资包括土建 设备费 管道 阀门及配件 仪表 树脂及工程建 21 设中的其他费用 各项投资估算见表 3 7 B 酸工业废水处理装置主要设备分别见表 3 8 表 3 7 日处理 60 吨 4B 酸废水工程投资估算一览表 项 目土建和 设备 管 道阀门及 配件 电气仪 表 树 脂 投入费用 其 他合 计 投资额 万元 30432151064 表 3 8 4B 酸废水处理装置主要设备一览表 序 号设备名称主要规格数 量材 质 1 废水池 V 20m31 钢筋砼内涂防腐层 2 上柱液泵 Q 10m3 h H 35m2 氟塑料 3 吸附塔 外 630 20 H4600 3 增强聚丙烯 4 脱附液池 V 1 5m31 增强聚丙烯 5 洗水池 V 1 5m31 增强聚丙烯 6 热水槽 V 1 5m31 增强聚丙烯 7 氨水配制计量罐 V 1 0m31 聚丙烯塑料 8 脱附液泵 Q 10m3 h H 25m 2氟塑料 9 塔前管道过滤器 2 3 8 2 运行费用运行费用 运行成本包括废水处理药剂消耗 水耗 能耗 树脂折算消耗 设备折旧费和人 工费等 另有 4B 酸资源化回收附加值部分 各项费用及消耗估算列于表 3 9 表 3 9 4B 酸废水处理成本估算 项 目处理成本 元 吨回收价值 元 吨备 注 22 废水 废水 氨水 以 NH3计 2 4 60 kg d 1200 元 t 树脂消耗2 8 7 0 万元 t 水电 人工5 0参照其它工程 设备折旧 9 0 设备 42 万元 平 均按 5 年计算 回收 4B 酸75 0 按 15 元 kg 总计19 275 0 表中数据估算方法表中数据估算方法 1 NH3 H2O