硝基苯废水处理工艺设计方案(DOC 34页).doc

硝基苯废水处理工艺设计方案 1 目 录 第一章第一章 处理工艺的文献综述处理工艺的文献综述 2 2 1 1 含硝基苯废水对环境的危害 2 1 2 处理硝基苯的技术方法现状 3 1 2 1 物理法 3 1 2 2 化学法 3 1 2 3 生物法 4 第二章第二章 工程设计资料与依据工程设计资料与依据 5 5 2 1 废水水量 5 2 2 设计进水水质 5 2 3 设计出水水质 5 2 4 设计依据 6 2 5 设计原则与指导思想 6 第三章第三章 工艺流程的确定工艺流程的确定 6 6 3 1 废水的处理工艺流程 6 3 2 工艺流程说明 7 3 3 工艺各构筑物去除率说明 8 第四章第四章 构筑物设计计算构筑物设计计算 9 9 4 1 设计水量的确定 9 硝基苯废水处理工艺设计方案 2 4 2 调节池 9 4 3 微电解塔 10 4 4 FENTON 氧化池 12 4 5 中和反应池 13 4 6 沉淀池 14 4 7 生活污水格栅 16 4 8 生活污水调节池 18 4 9 生化处理系统 19 4 10 二沉池 21 4 11 污泥浓缩池 22 第五章第五章 构筑物及设备一览表构筑物及设备一览表 2525 5 1 主要构筑物一览表 25 5 2 主要设备一览表 25 第六章第六章 管道水力计算及高程布置管道水力计算及高程布置 2626 6 1 平面布置及管道的水力计算 26 6 2 泵的水力计算及选型 29 6 3 高程布置和计算 31 第七章第七章 参考文献参考文献 3434 硝基苯废水处理工艺设计方案 3 第一章第一章 处理工艺的文献综述处理工艺的文献综述 1 1 含硝基苯废水对环境的危害 硝基苯 分子式为 C5H6NO2 相对分子量为 123 相对密度 水 1 1 20 熔 点在 5 7 沸点是 210 9 硝基苯是淡黄色透明油状液体 有苦杏仁味 不 溶于水 溶于乙醉 乙醚 苯等多数有机溶剂 用于溶剂 制造苯胺 染料等 环境中的硝基苯主要来自化工厂 染料厂的废水废气 尤其是苯胺染料厂排出 的污水中含有大量硝基苯 硝基苯在水中具有极高的稳定性 由于其密度大于水 进入水体后会沉入 水底 长时间保持不变 又由于其在水中有一定的溶解度 所以造成的水体污 染会持续相当长的时间 硝基苯类化合物化学性能稳定 苯环较难开环降解 常规的废水处理方法很难使之净化 因此 研究硝基苯类污染物的治理方法和 技术十分必要 1 2 处理硝基苯的技术方法现状 1 2 1 物理法 对含高浓度硝基苯的工业废水 采用物理手段处理既可降低硝基苯的浓度 改善废水的可生化性 又可以回收部分硝基苯 实现资源利用最大化 主要的 物理处理方法有 吸附法 萃取法和汽提法 对于吸附法 硝基苯废水处理研究中颗粒状活性炭 炉渣 有机膨润土等 都是应用较多的吸附剂 赵钰等 1 在用活性炭吸附法处理含芳香族硝基化合物 的染料废水的工程试运行中 COD 平均值由 209mg L 下降至 119mg L 对于萃取法 目前一般采用多级萃取法或萃取法与其他方法协同处理 林 中祥等人 2 用 N5O3 苯做萃取剂对硝基苯生产废水进行处理 萃取两次可使硝 基苯含量达国家一级排放标准 对于汽提法 用于处理高浓度硝基苯废水 工艺上较为可行 于桂珍等 3 利 用汽提 吸附法处理硝基苯废水 实验表明 硝基苯的去除率可达 90 以上 汽提后的废水经碳黑吸附 废水中硝基苯含量可降至 10mg L 以下 效果较好 硝基苯废水处理工艺设计方案 4 1 2 2 化学法 针对于处理硝基苯的化学法主要有电化学法和高级氧化法 电化学氧化的 基本原理有两种 一是直接电化学反应 指通过阳极氧化使污染物在电极上发生 转化或燃烧 把有毒物质转变为无毒物质 或把非生物相容的有机物转化为生 物相容的物质 例如芳香化合物的开环氧化等 二为间接电化学转化 指利用 电极表面产生的强氧化性活性物种使污染物发生氧化还原转变 宋卫健等 4 以 DSA 类电极作为阳极 对模拟硝基苯废水进行的降解实验证明 在电流密度 15mA cm2条件下 CODcr 的去除率可达到 90 以上 也有樊红金等 5 对催化铁 内电解法处理硝基苯废水降解动力学特性进行了研究 结果表明 降解过程符合 准一级动力学规律 进水浓度 pH 值和反应温度强烈影响硝基苯的降解速率 高级氧化技术近年来的发展非常迅速 有臭氧氧化 Fenton 试剂氧化 湿 式氧化等 针对硝基苯废水 报道较为集中的是 Fenton 试剂氧化 Fenton 氧化 体系由过氧化氢和催化剂 Fe2 构成 Fenton 氧化法处理废水的原理是 在酸性 溶液中 在 Fe2 催化剂作用下 H2O2能产生活泼的 OH 从而引发和传播自由 基链反应 加快有机物和还原性物质的氧化 余宗学 6 采用 Fenton 试剂对间硝 基苯生产废水进行预处理 在最佳反应条件下 废水中硝基苯类化合物的转化 率在 89 以上 废水色度的去除率在 80 以上 COD 的去除率也在 60 以上 同时 废水可生化性有了较大的提高 另外 利用微电解和 Fenton 试剂氧化的工程实例报道也很多 徐续等 7 利 用微电解和 Fenton 试剂氧化后 将 COD 为 5000mg L 的硝基苯废水处理达标 COD 总去除率为 97 李欣等 8 利用微电解和 Fenton 试剂氧化处理硝基苯制药 废水 当原水的 pH 值为 2 3 H2O2 投加量为 500 600 mg L 时 调节预处理 出水 pH 值至 7 8 并经沉淀处理后 对 COD 和硝基苯类物质的总去除率分别 可达 47 和 92 后续混合废水经 SBR 工艺处理后出水水质能满足国家污水排 放标准 1 2 3 生物法 硝基苯类化合物被认为是生物难以降解的物质 但利用生物的变异性 近 年来环境工作者筛选出了一些特异性菌种用于处理硝基苯废水 王竟等 9 在研 硝基苯废水处理工艺设计方案 5 究假单胞菌 JX165 对硝基苯的好氧降解时发现 在废水中细胞的质量浓度为 9mg L pH 为 7 温度为 30 摇床转速为 100r min 反应时间为 2h 的条件下 在以硝基苯为惟一碳 氮源的培养基中硝基苯的去除率为 98 5 第二章第二章 工程设计资料与依据工程设计资料与依据 2 1 废水水量 根据生产工艺及相关资料 生产废水的排放量为 150 m3 d 工作方式为 24 小时工作制 生活污水 300m3 d 排放 2 2 设计进水水质 1 生产废水 200 m3 d 污染因子污染因子污染物浓度污染物浓度 mg L COD4380 pH 无量纲 3 甲苯类100 硝基苯50 盐分9000 2 生活污水 490 m3 d 2 3 设计出水水质 出水水质达到 污水综合排放标准 GB8978 1996 三级标准后后排入 污染因子污染因子污染物浓度污染物浓度 mg L COD400 pH 无量纲 7 7 5 SS400 BOD5250 NH3 N40 硝基苯废水处理工艺设计方案 6 建设单位所在化工园区的污水处理厂进行进一步生化处理 具体排放要求如下 污染因子污染因子污染物浓度污染物浓度 mg L COD500 pH 无量纲 6 9 BOD5300 SS400 甲苯类0 5 硝基苯5 0 NH3 N25 盐分8000 注 盐分接管标准 8000 mg L 后排入业主所在化工园区的污水处理厂处理 2 4 设计依据 建设方提供的水质水量及排放标准资料 污水综合排放标准 GB8978 1996 室外排水设计规范 GBJ14 87 给水排水设计手册 第二版 类似工程的经验 工艺参数和试验结果 2 5 设计原则与指导思想 采用先进合理的处理工艺 保证污水达到最好的处理效果 工艺许可的条件下尽量减少投资和用地面积 操作维护简单 操作运行可靠 运行费用控制较低 硝基苯废水处理工艺设计方案 7 第三章第三章 工艺流程的确定工艺流程的确定 3 1 废水的处理工艺流程 根据文献调查的结果并且结合类似工程的设计 操作参数 考虑到该企业 废水中含有大量的有机物 COD 很高 可生化性极差 同时废水排放量不是很 大 因此综合多种因素考虑 决定采取物化处理与生化处理相结合的处理工艺 以化学法为主 操作简单 自动化程度高 COD 有机物去除率高 结合厌氧 好氧技术 可以确保稳定达标排放 确定如下流程 工艺流程如图 1 所示 生产废水调节池1微电解塔Fenton氧化池中和反应池 调节池2厌氧池好氧池二沉池 接管至园区 污水处理厂 铸铁屑 活性炭粒 H2O2 Ca OH 2溶液 污泥回流 剩余污泥 污泥 生活污水 沉淀池 格栅 图 1 硝基苯废水处理工艺流程 污泥处置流程见图 2 沉淀池 二沉池 污泥 污泥 污泥浓缩池污泥脱水机 泥饼外运处置 滤液上清液 至调节池2 图 2 硝基苯废水处理工艺污泥的处理流程 3 2 工艺流程说明 由于该废水 COD 硝基苯的浓度很高 所以在处理工艺上采取的方法是以 物理化学处理为核心 通过物化 生化的组合有效地去除了 COD 及特征污染物 硝基苯废水处理工艺设计方案 8 硝基苯 甲苯 排水达到 污水综合排放标准 三级标准 现将流程说明如下 含有硝基苯和甲苯的生产废水 在调节池中均质均量 以减缓对后续物化 处理系统的冲击 在水质水量调节后 进入 pH 调整池 将生产废水的 pH 调整 至 3 左右 以利于微电解操作 微电解塔利用铁炭构成的原电池进行微电解 有效的去除硝基苯和甲苯 随微电解塔出水中的大量 Fe2 在 Fenton 氧化池中作 为 H2O2 的催化剂 进一步去除硝基苯 甲苯及其微电解产物 Fenton 氧化是 利用高级氧化技术有效的去除 COD 和特征污染物的方法 效率高 操作成本 低 在经过微电解和氧化后 废水中的 COD 和特征污染物迅速下降 此时废 水中依然含有大量的 Fe2 Fe3 离子 对其进行中和操作 可以产生大量的胶 状絮体以进一步的去除废水的 COD 至此 生产废水的物理化学处理完成 在完成生产废水的物化处理后 在调节池中接入生活废水进行稀释配水 进入生化系统 生化系统采用厌氧 好氧处理工艺 可确保各项指标达到 污 水综合排放标准 三级标准 沉淀池的污泥和二沉池污泥排入污泥浓缩池 经浓缩减量后由压滤泵压入 板框压滤机脱水 脱至含水率 75 左右 污泥浓缩池上清液和压滤机滤液进入 调节池再处理 处理系统产生的污泥必须由危险固体废弃物处置中心进行妥善 处置 3 3 工艺各构筑物去除率说明 根据文献报道 结合确定的工艺流程 可以对 COD 和特征污染物的去除 率进行确定 流出构筑物的污染物浓度 mg L 污染因子及 去除率调整池 1 微电 解塔 Fenton 氧化池 中和反 应池 沉淀 池 调节 池 2 厌氧 池 好 氧 池 二沉 池 COD4380394225622306219321931316658500 COD 去除率 01035105025500 硝基苯废水处理工艺设计方案 9 甲苯10040842 42 41 670 840 5 甲苯去除率 0608050400305040 硝基苯5012 58 7587 57 565 55 硝基苯去除 率 0753086 250208 310 第四章第四章 构筑物设计计算构筑物设计计算 4 1 设计水量的确定 生物处理池之前 各构筑物按最大日最大时流量设计 已知该厂生产废水 流量 Q 200 m3 d 废水流量总变化系数 Kz 1 2 故最大设计流量为 按照工作 8h 计算 3 maxz QKQ1 2 200240 m d 3 max 240 Q 30 8 mh 4 2 调节池 1 设计说明 调节池设计计算的主要内容是确定调节池的容积 该容积应当考虑能够容 纳水质变化一个周期所排放的全部水量 调节池采用机械搅拌方式使水质均衡 防止沉淀 2 设计计算 1 池子总有效容积 设停留时间 t 12h tqV vmax 式中 最大设计流量 maxv q hm3 t 水力停留时间 h 3 30 12360 Vm 2 池子表面积 硝基苯废水处理工艺设计方案 10 m h V A 2 式中 A 调节池池表面积 2 m V 调节池的有效容积 3 m h 调节池的有效水深 m 调节池的有效水深 2 2 5m 现取 h 2 5m 则调节池的面积为 2 360 144 2 5 Am 3 调节池尺寸 根据池体表面积为 144m2 现选择池长为 16m 池宽为 9m 池深超高 0 5m 调节池尺寸为 16 9 3 m 4 搅拌设备 在调节池中增加搅拌设备 以均衡水质 提高中和反应的效率 选用机械 搅拌 在池的对角上设置两个潜水搅拌器 4 3 微电解塔 微电解塔运行的最佳工艺条作为 pH 值为 3 反应时间 60min Fe C 质 量比 5 1 铁屑粒径 5 10 目左右 1 微电解塔的有效容积 m tQV 3 式中 Q 设计流量 h m3 t 废水停留时间 h 为了得到最佳的 COD 去除率 本设计 选用的反应时间为 60min 3 30 130 Vm 2 单座微电解塔的有效容积 设 2 座微电解塔 串联使用 每座微电解塔为升流操作 每座微电解塔的 有效容积 3 1 30 15 2 Vm 硝基苯废水处理工艺设计方案 11 3 微电解塔的直径 4V h 式中 h 微电解塔的有效水深 本设计选定为 5m 高径比为 5 2 2 5 4 15 1 952 5 m 4 微电解塔高度 承托层高 0 15m 填料层厚 5m 超高 0 5m H 0 15 5 0 5 5 65 故微电解塔 的尺寸为 H 为 5 65 2m 5 操作条件 升流速度 v 2 4Q v 式中 Q 设计流量 h m3 微电解塔直径 m 2 4 30 10 2 vm h 6 配水系统 配水干管系统 每个微电解池进水量 4 2L s 反冲洗强度为 14L sm2 反 冲洗时间为 6min 则干管的流量为 采用管径 2 2 14 43 96 2 t qfqL s 为 200mm 流速为 4 18m s 支管 干管的中心距离为 0 7m 总的支管数为 支管的进 2 2 5 76 0 7 水量 取支管直径为 50mm 管内流速为 3 74m s 支管的长度 43 96 7 33 6 L s 为 2m 和 1 9m 孔眼布设 支管的孔眼数与微电解塔面积比 K 为 0 5 孔眼总面积为 设孔眼的直径为 10mm 每个孔眼的面积为 22 2 0 5 0 0157 2 Fm 78 5mm2 孔眼总数为 每个支管上孔眼数为 34 每根支 15700 200 78 5 k F N s 管孔眼布置成两排 与垂线成 45 向下交错排列 孔眼间距为 2 0 06 34 m 反冲洗系统 反冲洗水箱体积 反冲1 51 5 3 14 14 6395 6VfqtL 硝基苯废水处理工艺设计方案 12 洗水箱高 反冲洗水箱水深 3m 6060 14 6 2 52 2 10002 1000 Fq t Hm F 名称参数规格材料说明 2m 5 65m 铸铁防腐 微电解塔 直径 高度 填料粒径 填料厚度 升流速度 5 10 目 5m 10m h Fe C 5 1 质量比 填料根据铸铁 屑的消耗随时 添加 布水系统 干管直径 支管直径 穿孔率 200mm 50mm 0 5 UPVC 反冲洗系统 反冲洗水箱体积 反冲洗水箱高度 395 6L 2 52m UPVC 4 4 Fenton 氧化池 在微电解后利用 Fenton 试剂进行氧化 以加强对甲苯 硝基苯这两个特征 污染物的去除效果 由于微电解塔出水中含有大量的 Fe2 在此不必再次投加硫 酸亚铁 对硝基苯的去除率可达 85 对 COD 的去除率接近 40 1 氧化池尺寸设计 1 氧化池的有效容积 m tQV 3 式中 Q 设计流量 h m3 t 废水停留时间 h 为了得到最佳的 COD 去除率 本设计 选用的反应时间为 90min 分两个氧化池 V1 45 2 22 5m3 3 30 1 545 Vm 2 氧化池的面积 m h VA 2 1 硝基苯废水处理工艺设计方案 13 式中 h 微电解池的有效水深 本设计选定为 2 5m 2 22 5 2 59 Am 3 氧化池尺寸 设氧化池长为 4 5m 宽为 2m 4 5 2 2 5 m 氧化池采用机械搅拌 使反应充分 4 氧化剂的选用 Fenton 试剂中 使用 H2O2为氧化剂 根据文献报道值 投加 30 H2O2的 量为 500mg L 水量为 30m3 h 故此 H2O2加入量为 15kg h 由计量泵定量加 入 5 双氧水计量泵计算 根据氧化剂的用量计算 可以确定计量泵的大小 双氧水的密度为 1 14g L 则计量泵的流量为 考虑计量泵的放大 选 33 15 13 2 1 14 10 kg h L h kg m 40 的格度 计算知计量泵的大小为 33L h 考虑设备选型的便利 因此选用 40L h 的计量泵 型号为 JX 40 8 4 5 中和反应池 在进行微电解 氧化后 生产废水中的特征污染物明显降低 CODcr下降 此时 水中含有大量的 Fe2 和 Fe3 离子 加入 Ca OH 2后 产生大量的 Fe OH 2 和 Fe OH 3具有明显的混凝作用 可以进一步的去除 COD 同时调整将 pH 调 整到 6 7 以有利于后续的生化处理 氧化池出水 pH 为 5 中和药剂石灰乳 选用在线 pH 计做为控制 型号为 BYS01 型 数量 2 台 一备一用 1 中和反应池有效容积 m tQV 3 式中 Q 设计流量 h m3 t 废水停留时间 h 本设计选用的反应时间为 1h 3 30 130 Vm 2 中和反应池的面积 硝基苯废水处理工艺设计方案 14 2 AV h m 式中 h 微电解池的有效水深 本设计选定为 2m 2 30 215 Am 3 中和反应池尺寸 设中和反应池长为 5m 宽为 3m 池深超高 0 5m 中和反应池的尺寸为 5 3 2 5 m 中和反应池采用机械搅拌 使反应充分 4 中和药剂的投加 投加的 Ca OH 2主要用于和氧化反应出水中的 Fe3 反应 对于 H 所致的 pH 变化可以忽略 以生成大量的 Fe OH 3 起到混凝作用 根据微电解池出水 pH 可以计算出水中的 Fe2 进水 pH 为 3 经过微电解池的处理 出水 pH 提 高至 5 则 消耗 H 的量为 3H Fe3 故 353 1010 30 1030 mol h Fe3 为 10mol Fe3 3OH 故消耗 OH 30mol 折算成纯 Ca OH 2为 15mol 的投加量为 1 11kg h 考虑 Ca OH 2的纯度在 70 75 因此投加的 2 Ca OH Ca OH 2量为 1 59kg h 5 投加方式的确定 将 Ca OH 2配成 10 的乳液进行投加 则需要乳液的体积为 选用计量泵定量投加 泵的大小为 33 1 59 100 115 9 mh 泵的流量为 考虑计量泵的放大 3 15 90 439 75 mh 3 39 75 17 75 2 24 10 L h 选 40 的格度 计算知计量泵的大小为 44 4L h 为了便于选型 选用 63L h 的 计量泵 型号为 JX 63 5 4 6 沉淀池 在中和反应后 进行泥水分离 选用竖流式沉淀池 1 中心管过水断面面积 m nv Q A 2 0 1 式中 Q 最大设计流量 s m3 硝基苯废水处理工艺设计方案 15 v 中心管下降流速 0 s m n 池淀池数 2 1 30 3600 0 083 0 1 Am 2 中心管直径 1 44 0 083 0 325 3 14 A dm 3 中心管喇叭口直径 1 1 350 44 ddm 4 反射板直径 21 1 30 572 ddm 5 沉淀区有效断面面积 m nv Q A 2 2 式中 v 污水的上升流速 一般采用 0 5 1mm s 取s m 0 6mm s 2 2 3 30 3600 13 9 0 6 10 Am 6 沉淀池总面积 2 12 13 90 08313 98 AAAm 7 沉淀池的直径 44 13 98 4 22 3 14 A Dm 施工时为了方便 D 取 4 0m 8 沉淀区的高度 m vt6 3h2 式中 t 沉淀时间 一般采用 1 2h 本设计选 1 5h m 3 35 1106 03600h 3 2 校验 符合竖流式沉淀池的设计要求 2 4 22 3 31 283D h 硝基苯废水处理工艺设计方案 16 9 中心管喇叭口到反射板的距离 m dnv Q h 11 3 式中 v 污水由中心管与反射板之间缝隙的出流速度 一般 1 m s 不大于 0 02 设计中取 0 02 m sm s 3 30 3600 0 33 0 02 3 14 0 4 hm 10 污泥斗的高度 m tg 2 r2 D h5 式中 r 污泥斗下部半径 m 一般取 0 3m 污泥斗倾角 一般大于 60 取 60 m 5 160tg 2 3 02 h5 11 污泥斗容积 m 4 7 3 03 022 5 1 3 rRrR h 3 V 32222 51 12 沉淀池总高度 54321 hhhhhH 式中 沉淀池超高 m 一般取 0 3m 1 h 缓冲层高度 m 有机械刮泥设备时 取 0 3m 4 h 0 33 30 20 33 1 55 63 Hm 13 沉渣量 设 55 P 96 3 100100 400 0 55 30 0 165 1000 100 1000 4 1000 ss CQ Wmh P 4 7 生活污水格栅 为了阻挡生活废水中粗大的物体进入后续处理系统 有必要设置格栅对其 进行处理 选择粗格栅 对于生活污水的最大流量 Qmax可以根据生活污水的日 硝基苯废水处理工艺设计方案 17 变化系数 Kz进行确定 Qmax 1 4 490 m3 d 686m3 d 0 01m s 选用中格栅进 行设计计算 1 栅条间隙数 max sin n Q b h v 式中 n 格栅间隙数 Qmax 最大设计流量 m3 s 栅条间隙 取 20mm b 栅前水深 取 0 4m h v 过栅流速 取 0 4m s 格栅倾角 度 0 01sin60 2 913 0 020 40 4 n 2 栅槽宽度 B S n 1 bn 式中 B 栅槽宽度 m S 格条宽度 取 0 01m B 0 01 3 1 0 02 30 08m 3 格栅栅前进水渠道减宽部分长度 若进水渠宽 B1 0 05m 减宽部分展开角 1 20 则此进水渠道内的流 速 V1 0 25m s max Q B h 0 01 0 1 0 4 L1 0 08m 1 tan20 BB 0 080 05 tan20 4 细格栅栅槽后与出水渠道连接处渐窄部分长度 0 04m 1 2 L 2 L0 08 2 5 过栅水头损失 设栅条断面为锐边矩形 硝基苯废水处理工艺设计方案 18 43 2 1 h ksin 2 sv eg 式中 h 粗格栅水头损失 m 系数 当栅条断面为矩形时取 2 42 k 系数 一般取 k 3 0 061m 4 2 3 0 010 4 h 3 2 42sin60 0 022 9 8 7 栅槽总高度 H h0 h1 h2 0 3 0 4 0 061 0 761m 8 栅槽总长度 L L1 0 5 0 8 1 0 L2 1 tan H 式中 L 栅槽总长度 L1 格栅距出水渠连接处减宽部分长度 L2 细格栅距出水渠连接处减窄部分长度 L 0 08 0 5 0 80 1 0 0 04 2 87m 0 781 tan60 9 每日栅渣量 max0 86400 w 1000 Qw k 总 式中 w 每日栅渣量 m3 d w0 栅渣量 m3 103m3污水 一般为 0 1 0 01 m3 103m3 细格栅取 0 1 m3 103m3粗栅取 0 05 m3 103m3 故使用人工清渣 3 0 01 0 05 86400 w 0 0288m d 1 5 1000 4 8 生活污水调节池 在进行物化处理后 用生活污水进行配水 进一步稀释有毒污染物的浓度 以利于进行生化处理 对于生活污水的最大流量 Qmax可以根据生活污水的日变 化系数 Kz 进行确定 Qmax 686m3 d 进入调节池的水量包括两部分 一是竖流 式沉淀池的出水和进行配水的生活污水 其总流量为 Q 30 28 6 58 6m3 h 硝基苯废水处理工艺设计方案 19 调节池的尺寸 1 池子总有效容积 设停留时间 t 12h tqV vmax 式中 最大设计流量 maxv q hm3 t 水力停留时间 h 3 58 6 12703 2 Vm 2 池子表面积 m h V A 2 式中 A 调节池池表面积 2 m V 调节池的有效容积 3 m h 调节池的有效水深 m 调节池的有效水深 2 2 5m 现取 h 2 5m 则调节池的面积为 取 280m2 2 703 2 281 3 2 5 Am 3 调节池尺寸 根据池体表面积为 280m2 现选择池长为 28m 池宽为 10m 池深超高 0 5m 调节池尺寸为 28 10 3 m 4 9 生化处理系统 生化系统的进水水质及水量 进入生化系统的水量按照日平均流量为 进水水质计算 3 200490 Q 28 75 24 mh 进水水质进水水质 mg L 进水水量进水水量 m3 d CODBOD5SSNH3 N 生产废水生产废水 2002193767 530020 生活废水生活废水49040025040040 进入生化系统进入生化系统69092040029334 2 1 BOD5 污泥负荷为 0 13kgBOD5 kgMLSS d 污泥指数 SVI 为 150 2 回流污泥浓度 污泥回流比 R 100 66 1010 16600 150 Xrrmg L SVI 硝基苯废水处理工艺设计方案 20 3 曝气池内混合液的污泥浓度 1 66003300 11 1 R XXrmg L R 4 TN 的去除率 8040 0 5 80 0 5 100 1 0 5 R 内 确定回流比为 5 尺寸计算 曝气池有效容积厌氧池的体积 3 0 690 400 643 4m 0 13 3300 S QL V N X Va V 3 214 5m3 曝气池有效水深 4m 曝气池总面积 2 643 5 161m 4 T V S H 设 2 个廊道 每个廊道宽 b 4m 故每个廊道的长为 总 161 20 1m nb2 4 S L 长 L 为 20 1 2 40 2m 校核 L 5 10b b 1 2H b H 4 4 1 均符合要求 池深超高 0 5m 实际池深为 4 5m 因此厌氧池尺寸为 6 7 2 7 1 5 m 曝气池的尺寸为 20 1 8 4 5 m 水力停留时间采用 A O 1 4 所以厌氧段停留 3 36h V482 5 t16 8h Q28 75 好氧段停留 13 44h 6 剩余污泥 a0 5 rrr WQLbVXQS 降解 BOD 产生的污泥 1 a 0 55 690 0 40 1 113 9 r WQLkg d 内源呼吸消耗的污泥 0 75 33002475 XvfXmg L 2 0 05 690 2 47585 4 WbVXvkg d 不可生物降解和惰性悬浮固体 3 0 50 5 690 0 40 2 69 r WQSkg d 每天生成的活性污泥为 W1 W2 113 9 85 4 28 5kg d 故总剩余污泥为 123 113 985 46996 6 WWWWkg d 湿污泥体积 设含水量为 99 2 则 硝基苯废水处理工艺设计方案 21 3 s 96 6 Q 12 1 1000 1 1000 1 0 992 W md P 690 2 475 60 28 5 d 泥龄 7 最大需氧量 2000 0 12 0 12 0 56 rkkekkee OaQ LLb Q NNXwb Q NNNOXwc Xw 2 1 690 0 4 0 1 4 6 690 1 3 0 025 0 0 12 27 45 4 6 690 0 025 0 0 005 0 12 27 45 0 56 1 42 27 45229 Okg d 若空气密度为空气中含有氧量为 21 则所需理论空气量 3 1 293 kg m 33 229 843 4 35 1 1 293 0 21 mdmh 本设计中选取氧的利用率为 20 安全因素采用 1 5 设计所需空气量为 33 35 1 1 5263 25 4 4 min 0 2 mhm 选用 D22 16 7 2000 型罗茨鼓风机 其性能参数见下表 型号进气量 3 minm功率 kW D22 16 7 20007 3 minm5 5 8 曝气器所需数量 c c c q O h 24 式中 h1 按供氧能力所需曝气器个数 个 Oc 由式 3 4 4 1 所得曝气器污水标准状态下生物处理需氧量 kgO2 d qc 曝气器标准状态下 与曝气器工作条件接近时的供氧能力 kgO2 h 个 选择钟罩式微孔曝气器 服务面积为 0 5m2曝 229 53 2424 0 18 c c c O h q 个 气池面积为 161m2 故纵的曝气头数为 53 161 0 5 17066 个 9 污泥泵的选择 根据计算 每天产生剩余污泥 96 6kg d 选择 PN 型泥浆泵 型号为 PN1 主要参数见下表 硝基苯废水处理工艺设计方案 22 型号流量 m3 h扬程 m功率 kW PN17 2 1614 123 4 10 二沉池 考虑本设计水量较小 不适宜使用辐流式沉淀池 故此选用平流式沉淀池 二沉次池体尺寸计算 1 池表面积 A q Q max 式中 A 池表面积 m2 Qmax 最大设计流量 m3 h 水力表面负荷 本设计 0 8m3 m2 h q 2 48 75 A 60 94m 0 8 2 沉淀部分有效水深 h2 qt 式中 t 沉淀时间 本设计取 t 3h h2 0 8 3 2 4m 3 沉淀部分的有效容积 V Qmaxt 48 75 2 97 5m3 4 池长 设水平流速为 3 7mm s L vt 3 6 3 7 1 5 3 6 19 98m 5 池子总宽度 校核长宽比 L B 19 98 3 05 6 55 4 60 94 3 05 19 98 A Bm L 6 污泥部分容积 污泥容积参照生活污水进行设计计算 设 T 2d 污泥含水率为 95 12 0 100 100 Q CCT V 硝基苯废水处理工艺设计方案 23 6 3 48 75 24 400200 10100 2 9 36 10095 Vm 7 污泥斗容积 泥斗尺寸为 f1 3 05 3 05 9 3m2 f2 0 5 0 5 0 25m2 4 3 050 5 tan602 21 2 hm 2233 1 2 21 9 30 259 3 0 25 64 889 36 3 Vmm 8 污泥斗以上的梯形部分 h4 19 98 0 3 4 5 0 01 0 1578m 9 沉淀池总高 设超高为 0 3m 无机械刮泥设备 故此缓冲层高 0 5m 据此 H h1 h2 h3 h4 0 3 2 4 0 5 0 1578 3 36m 4 11 污泥浓缩池 a 污泥量 进入污泥浓缩池的污泥包括两部分 一是沉淀池的污泥 二是二沉池的剩 余污泥 总泥量 W W1 W2 96 6 3 96 100 6 m d 4 2 m h 由于污泥量较小 本设计采用一座间歇式重力浓缩池 b 浓缩池各部分尺寸的确定 1 浓缩池有效容积 V Q T 式中 Q 设计污泥量 m3 h T 浓缩时间 本设计取 16h m3 3 4 2 1667 2Vm 2 池断面面积 拟采用有效水深 h2 5 5m 2 2 67 2 12 2 5 5 V Am h 硝基苯废水处理工艺设计方案 24 44 12 2 3 94 3 14 A Dm 3 圆锥体体积的确定 设 则 1 50 r 1m 1 3 3 94 1 h tan50tan501 75 22 Dr m 2222 3 311 3 14 1 753 943 94 11 V 9 4m 32423242 hD rrD 锥 4 所需柱体体积 V柱 V V锥 12 2 9 4 2 84m3 5 h2 22 44 2 84 0 32 3 14 3 94 V m D 柱 6 浓缩池总高度 H h1 h2 h3 0 3 5 5 1 75 7 55m 7 浓缩后污泥量 1 2 100 100 P qV P 式中 q 浓缩后污泥量 m3 P1 浓缩前污泥的含水率 P2 浓缩前污泥的含水率 3 10099 4 67 220 2 10098 qm 8 浓缩后泥位 泥占柱体体积 V V q V锥 20 2 9 4 10 8m3 则泥在柱体中的高度 h4为 h4 22 44 10 8 0 89 3 14 3 94 V m D 9 水区高度 硝基苯废水处理工艺设计方案 25 h5 h2 h4 5 5 0 89 4 61m 本设计采用带式压滤机机械脱水 11 板框压滤机 a 浓缩后污泥量 按浓缩后的污泥量 V 10 8m3计算 b 脱水工艺及脱水设备的选择 1 脱水工艺 污泥脱水主要采用机械压缩方法 采用 PAM 作为脱水剂 投加量为 3ppm 脱 水用量为 10 31 97 3 9 27Mkg 式中 97 为污泥的浓缩后的含水率 压滤机过滤能力 W 采用 3kg 干泥 m3 d 并且每天工作 8h 其压滤面积为 m2 10 8 10001 97 13 5 3 8 A 2 压滤机的选择 选用 2 台 BAJ20 635 25 型自动板框压滤机 1 用 1 备 其性能参数如下 型号过滤面积 框内尺寸 滤板 外形尺寸 mm BAJ20 635 2520 635 635 453770 1260 1200 第五章第五章 构筑物及设备一览表构筑物及设备一览表 5 1 主要构筑物一览表 序号名称参数规格 m 数量说明 1调节池L B H16 9 31 座钢砼 防腐 2微电解塔H 5 65 22 座铸铁 防腐 3Fenton 氧化池L B H4 5 2 2 51 座钢砼 防腐 4中和反应池L B H5 3 2 51 座钢砼 硝基苯废水处理工艺设计方案 26 5沉淀池D H4 22 5 631 座钢砼 6格栅L B H2 87 0 08 0 761 座钢砼 7调节池L B H15 10 4 31 座钢砼 8厌氧池L B H6 7 2 7 1 51 座钢砼 9好氧池L B H20 1 8 4 51 座钢砼 10二沉池L B H19 98 3 05 3 361 座钢砼 11污泥浓缩池D H3 94 7 551 座钢砼 5 2 主要设备一览表 序号名称型号数量说明 JX 63 52 台 JZ 1000 3 2 2 台 1计量泵 JX 40 8 2 台 一备一用 2污泥泵PN12 台 一备一用 80F 15 2 台 3污水泵 2 PW 1 2 2 台 一备一用 4罗茨鼓风机D22 16 7 20002 台一备一用 5曝气头钟罩式微孔17066 个 6pH 计BYS014 个一备一用 7板框压滤机BAJ20 635 252 台一备一用 第六章第六章 管道水力计算及高程布置管道水力计算及高程布置 6 1 平面布置及管道的水力计算 室外排水设计规范 第三章第二节中规定 排水管道的最大设计流速 非金属管道为5 m s 本设计中选用v 1 0m s 已知生产废水流量为 240m3 d 约为 0 008m3 s 充满度 h D 0 7 硝基苯废水处理工艺设计方案 27 s m v wQ 3 s m Ricv 6 1 R n 1 c s m iwR n 1 Q 32 13 2 式中 Q 设计流量 s m3 w 过水断面面积 2 m v 水流流速 s m c 谢才系数 R 水力半径 D 4 m n 管道粗糙系数 查 给水排水设计手册 第五册 铸铁排水管 n 0 013 i 设计坡度 已知 充满度h d 0 7 h 0 7d h 0 5d 0 2d 66 4 4 0 d5 0 d2 0 cos 则过水断面面积 2 2 3602 0 495 3604 d wd 所以 0 495 d 1 管段1 2 进水管 调节池至pH调整池 设计流量为8 3L s 设流速为 1 0s m 则 2 0 0083 0 0083 1 0 Q wm v 取 150mm 0 0083 0 154 154 0 495 dmmm 校核 0 0388 4 d Rm 管径取 D 150mm 粗糙度 n 0 013 得 i 0 006 v 0 79m s 2 管段 3 pH 调整池至微电解池 流量 Q 8 3L s 流速为 1 67 s m 硝基苯废水处理工艺设计方案 28 2 0 0083 0 00497 1 67 Q wm v 取 125mm 0 00497 0 126 126 0 495 dmmm 校核 0 0375 4 d Rm 管径取 D 125mm 粗糙度 n 0 013 得 i 0 03 v 1 32m s 3 管段 4 5 6 7 微电解池至氧化池 氧化池至中和池 中和池至沉淀池 沉淀池至调节池 同管段 1 2 i 0 014 v 0 9 D 100mm sm 5 管段 8 生活污水至调节池 流量 Q 686m3 d 设流速 v 1 0m s 2 0 0073 0 0073 1 Q wm v 取 150mm 0 0073 0 152 152 0 495 dmmm 校核 0 0375 4 d Rm 管径取 D 150mm 粗糙度 n 0 013 得 i 0 06 v 0 72m s 6 管段 9 调节池至厌氧池 流量 Q 8L s 设流速 v 1 88m s 2 0 008 0 0043 1 88 Q wm v 取 125mm 0 0043 0 112 112 0 495 dmmm 校核 0 031 4 d Rm 管径取 D 125mm 粗糙度 n 0 013 得 i 0 03 v 1 32m s 7 管段 10 11 12 厌氧池至好氧池 好氧池至二沉池 排水管 流量 Q 8L s 设流速 v 1 0m s 2 0 008 0 008 1 Q wm v 取 150mm 0 008 0 159 159 0 495 dmmm 硝基苯废水处理工艺设计方案 29 校核 0 0375 4 d Rm 管径取 D 150mm 粗糙度 n 0 013 得 i 0 06 v 0 72m s 管道水力计算结果一览表 管 段 v q L s D mm V s m长度 m 水力坡度 i 1 进水管 8 31500 79 20 014 2 8 3 1500 79 20 014 3 8 3 1251 32 2 0 03 4 8 3 100 0 920 014 5 8 31000 920 014 6 8 31000 920 014 7 8 31000 920 014 87 31500 72 2 0 06 9 7 3 1501 32 2 0 03 10 7 3 150 0 722 0 06 11 7 3 150 0 7220 06 12 出水管 7 3 150 0 7220 06 6 2 泵的水力计算及选型 在工艺流程中 污水两处需要泵的提升 一处在 pH 调整池与微电解塔间 另一处在调节池和生化池间 现对这两处的泵进行水力计算 并进行设备选型 1 调节池与微电解塔间的泵 调节池的液面高度为 0 5m 微电解塔的有效高度为 5m 泵的实际提升高度 z 为 5 5m 下面计算各部分的水头损失 1 吸水管的流量为 8 3L s 选择管径为 100mm 根据管道水力计算 v 0 96m s i 0 019 局部阻力系数查表得 滤水网 8 5 90 弯管 1 硝基苯废水处理工艺设计方案 30 0 294 水泵入口前得渐缩管 0 1 吸水管长 2 0m 2 3 吸水管水头损失为 2 1 0 98 0 019 2 8 50 2940 1 0 47 2 9 8 hm 2 出水管的流量为 8 3L s 选择管径为 80mm 根据管道水力计算 v 1 67m s i 0 0804 90 弯管 0 294 出口 1 0 出水管长 4 0m 4 5 因此出水管水头损失为 2 h 2 2 1 67 0 0804 4 8 50 294 1 0 1 72m 2 9 8 h 3 微电解池的水头损失计算 布水系统的水头损失 2 2 1114 0 95 210210 0 65 0 5 q hm gkg 承托层水头损失 0 220 22 0 15 140 462hHqm 滤料的水头损失 1 1 1 2 5 1 1 0 41 54 4hm Hm 因此微电解塔的水头损失 h5 h1 h2 h3 h4 1 5 0 95 0 462 4 4 7 0m 3 水泵总扬程 H H Z h5 5 5 0 47 1 72 7 0 14 7m 放大 1 1 倍后 水泵的扬 2 h 3 h 程为 15 0m 流量为 30m3 h 根据此时计算的水头损失 可以选择 pH 调整池的泵 扬程为 17 1m 流量 为 30m3 h 选择 F 型金属耐腐蚀泵 型号为 80F 15 参数见下表 型号流量 m3 h扬程 m电机功率 kW叶轮直径 mm 80F 1533 5 6517 5 12 04127 2 调节池和生化池间的泵 调节池的有效水深为 2 5m 生化池的有效水深为 4m 调节池的液面高度为 0 5m 生化池的液面高为 4m 故泵的提升高度为 4 5m 下面计算各部分的水 硝基苯废水处理工艺设计方案 31 头损失 1 吸水管的流量 16 3L s 选择进水管管径为 150mm v 0 96m s i 0 0123 吸水管长 1 5m 局部阻力系数查表得 滤水网 8 5 90 弯管 0 294 水泵入口前得渐缩管 0 1 1 2 3 吸水管水头损失为 2 1 0 96 0 0123 1 5 8 50 2940 1 0 44 2 9 8 hm 2