造纸废水处理工艺设计

1、第2章工程概述2.1. 工程概况随着造纸工业的不断发展，我国造纸工业废水的排放量日益增大，废水中含有大量的纤维素冰素和各种化学药品，耗氧量大，是环境的主要污染源之一。我国造纸工业废水排放量占工业废水的1/6，对我国人民生活与生态环境造成了严重的影响。因其废水浓度高，COD、BOD含量大，其处理方法较一般工业废水有所不同。因此对造纸厂污水处理工程进行设计，对我国的可持续发展具有积极意义。设计水量本次课题是对造纸厂废水进行处理设计，该厂废纸造纸废水量：每天需处理废水约5000t。2.1.2设计水质该厂主要以废纸为原料，因此废水水质为废纸造纸污水。主要来自废纸的碎浆、筛选、浮选及抄纸过程中产生的废水

2、，废水中的主要成份是细小悬浮性纤维、造纸填料、废纸杂质和少量果胶、蜡、糖类，以及造纸生产过程中添加的各类有机及无机化合物。造纸废水COD、BOD的来源有木质素、纤维、糖类、醇类，有不溶性的固形物，也有溶解性的。 造纸废水的悬浮物SS的来源有化学沉淀物、纤维。废水中不溶物有比水轻的，如纤维素、半纤维素、胶粒、塑料等，也有比水重的，如砂、滑石粉、碳酸钙沉淀等。从物理的角度看，造纸废水是相密度差比较大的三类物相分散系。 对造纸厂废水状况调查，其废水水质如下： PHCODBODSS色度2510145160100根据造纸工业水污染物排放标准（GB35442001），处理后的废水应达到如下标准：PHCOD

3、BODSS色度6-9<=100<=60<=1002.2. 工艺设计的原则和依据设计原则工艺方案的选择对于废水处理设施的建设、确保处理设施的处理效果和降低运行费用发挥着最为重要的作用，因此需要结合设计规模、废水水质特性以及当地的实际条件和要求，选择技术可行、经济合理的处理工艺技术，经全面技术经济分析后优选出最佳的总体工艺方案和实施方式。在废水处理设施的总体工艺方案确定中，遵循以下原则：(1)  所选工艺必须技术先进、成熟，对水质变化适应能力强，运行稳定，能保证出水水质达到工厂使用标准及国家废水排放标准的要求。(2)  所选工艺应减少基建投

4、资和运行费用，节省占地面积和降低能耗。(3)  所选工艺应易于操作、运行灵活且便于管理。根据进水水质水量，应能对工艺运行参数和操作进行适当调整。(4)  所选工艺应易于实现自动控制，提高操作管理水平。(5)  所选工艺应最大程度减少对周围环境的不良影响（气味、噪声、气雾等）2.2.2设计依据(1).中华人民共共和国环境保护法(2).中国造纸工业水污染排放标准（GWPB2-1999）(3).污水综合排放标准（GB8978-1996）(4).给排水设计手册（GBJ14-1996）(5).地面水环境质量标准（GB3838-88）(6).制浆

5、造纸工业环境保护行业政策、技术政策和污染防治对策第3章工艺的选择3.1. 造纸废水处理工艺的介绍目前，国内主要采用的造纸废水处理工艺有：传统活性污泥法、UASB工艺、SRB工艺以及生物接触氧化法等。(1)传统活性污泥法活性污泥法是废水生物处理中使用最广泛的一种方法。传统的活性污泥处理法存在污泥膨胀现象，膨胀一旦发生，二沉池中的活性污泥和已净化的废水难以分开，大量污泥流失，出水难以达标。污泥膨胀现象成因复杂、控制起来较难，使得污泥处置成了多数造纸厂在废水处理达标后遇到的又一难题。鉴于此，中国林业科学院在实施国家“九五”科技攻关项目中，借鉴国外经验开发出了解决这两大难题的序列动态曝气活性污泥法技术

6、。经过实验室小试、中试和工业现场运行试验，污泥膨胀难题得到了妥善解决。该项技术发挥了厌氧菌、兼氧菌和好氧菌轮流交替降解污染物的作用，促使更多的有机污染物彻底降解为CO2逸入空气，因而废水经生化处理后，污泥减少了4/5，大大减轻了企业污泥处理负担，基本避免了污泥带来的二次污染问题。另外，该项技术的投资比普通活性污泥法节省20%，占地节省30%，运行费用节省10%，因而对中小纸厂更有实用价值。活性污泥系统有效运行的基本条件是： 废水中含有足够的可容性易降解有机物； 混合液含有足够的溶解氧； 活性污泥在池内呈悬浮状态； 活性污泥连续回流、及时排除剩余污泥，使混合液保持一定浓度的活性污泥； 无有毒有害

7、的物质流入。 典型的活性污泥法是由曝气池、沉淀池、污泥回流系统和剩余污泥排除系统组成。(2) SBR工艺SBR是序列间歇式活性污泥法是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术，又称序批式活性污泥法。与传统污水处理工艺不同，SBR技术采用时间分割的操作方式替代空间分割的操作方式，非稳定生化反应替代稳态生化反应，静置理想沉淀替代传统的动态沉淀。它的主要特征是在运行上的有序和间歇操作，SBR技术的核心是SBR反应池，该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，无污泥回流系统。SBR工艺具有工艺简单，运行可靠，管理方便，造价低廉等优点，电脑自控要求高，对设备、阀门、仪表及控制系统的性能要求高。

8、SBR工艺一般适用于小规模、土地紧张、具有引进设备条件的场合。(3) 厌氧法厌氧法是在无氧的条件下，通过厌氧微生物降解代谢来处理废水的方法。它是由多种微生物共同作用，利用厌氧微生物将污水或污泥中的有机物分解并生成甲烷和二氧化碳等最终产物的过程。在不充氧的条件下，厌氧生物和兼性(好氧兼厌氧)生物降解有机污染物，又称厌氧消化或发酵，分解的产物主要是沼气和少量污泥。厌氧生物处理法耐冲击负荷能力很高，处理水的稳定性好;剩余污泥的量最少，还能回收沼能源。但厌氧微生物的培养驯化时间较长，对有机物分解不彻底，一般不能一步满足排放标准，还需进行后处理。目前常用的厌氧反应器有UASB和IC厌氧反应器。在UASB

9、反应器中，生物固体的浓度和生物活性都很高，能达到很高的负荷和处理效率。有人因用UASB处理废水，当水力停留时间为6h时，COD和硫酸盐的去除率分别达到了66%和73%；虽然UASB的负荷和处理效率高，但是UASB处理制浆黑液还是不可行的，因为黑液中的污染物是难于生物降解的。IC厌氧反应器的运作原理是：预酸化后的废水从IC厌氧反应器底部切线进入，在底部混合区与内循环水和膨胀的颗粒污泥充分有效地混合，使得进水有机物浓度得到稀释和调节。此时水、颗粒污泥和产生的沼气三相充分混合造成污泥膨胀，大大提高了污泥的生化反应效率(是UASB的两倍)，使反应器可以承受较高的有机物负荷，从而增加有机物的去除率。IC

10、厌氧反应器具有抗负荷冲击能力强、承受悬浮物浓度高、占地省、能耗低、运行费用少、启动快、操作简单、易于实现自动化控制等特点，在造纸废水处理中可取代UASB作为厌氧处理系统的关键设备以划。（4）气浮/沉淀法沉淀法和气浮法都是用来除去废水中悬浮物的方法。沉淀法是指利用重力沉淀的作用将悬浮物除去；而气浮法是利用高度分散的小气泡作为载体去粘附废水中的污染物，使其密度小于水而上浮到水面实现固液或液液分离的过程。与沉淀法相比，气浮法具有占地少、泥渣不易腐化、出水水质好、浮渣含水率低、所需药剂量少等优点，但是气浮法电耗较大。制浆造纸废水中的悬浮物质主要是由树皮、纤维、纤维束、爆咪斗以及徐料组成。据报道，在英国

11、纸厂首选沉降法，平均可以去除80%以上的悬浮物质，初级净化器的设计平均为70%80%(悬浮物去除率)；采用溶气气浮法处理造纸废水，TSS去除率可以达到65%95%。目前，我国使用的最多、效果较好的气浮法是浅层气浮法。广东造纸采用CQJ型超效浅层气浮净水器处理新闻纸机白水。结果表明，在混凝剂PAC和絮凝剂PAM用量分别为400ppm和1015ppm，气浮器入口SS为，CODCr为时，SS和CODCr去除率分别为8.5%和81.8%，每台日处理量5760m3/d，回收白水4930 m3/d。从这些数据可看出，浅层气浮处理造纸白水具有效率高、投资少、运行可靠的特点，是一种高效的废水处理设施。（5）

12、生物接触氧化法生物接触氧化法是从生物膜法派生出来的一种废水生物处理法，即在生物接触氧化池内装填一定数量的填料，利用栖附在填料上的生物膜和充分供应的氧气,通过生物氧化作用,将废水中的有机物氧化分解,达到净化目的。19世纪末,德国开始把生物接触氧化法用于废水处理，但限于当时的工业水平，没有适当的填料，未能广泛应用。到20世纪70年代合成塑料工业迅速发展,轻质蜂窝状填料问世,日本、美国等开始研究和应用生物接触氧化法。中国在70年代中期开始研究用此法处理城市污水和工业废水，并已在生产中应用。 生物接触氧化法是以附着在载体（俗称填料）上的生物膜为主，净化有机废水的一种高效水处理工艺。具有活性污泥法特点的

13、生物膜法，兼有活性污泥法和生物膜法的优点。在可生化条件下，不论应用于工业废水还是养殖污水、生活污水的处理，都取得了良好的经济效益。该工艺因具有高效节能、占地面积小、耐冲击负荷、运行管理方便等特点而被广泛应用于各行各业的污水处理系统。生物接触氧化法具有生物膜法的基本特点，但又与一般生物膜法不尽相同。一是供微生物栖附的填料全部浸在废水中，所以生物接触氧化池又称淹没式滤池。二是采用机械设备向废水中充氧，而不同于一般生物滤池靠自然通风供氧，相当于在曝气池中添加供微生物栖附的填料，也可称为曝气循环型滤池或接触曝气池。三是池内废水中还存在约 25的悬浮状态活性污泥，对废水也起净化作用。因此生物接触氧化法是

14、一种具有活性污泥法特点的生物膜法，兼有生物膜法和活性污泥法的优点。生物接触氧化技术的主要特征是： 工艺方面a 由于生物接触氧化池内生物固体量多，水流完全混合，故对冲击负荷和水质的骤变有较强的适应能力，运行稳定；由于填料比表面积大，池内充氧条件良好，池内单位容积的生物固体量较高，因此，生物接触氧化池具有较高的容积负荷；b 生物接触氧化法容积负荷高，占地面积小，建设费用较低；c 生物接触氧化法污泥产量较低，无需污泥回流，不存在污泥膨胀问题； d 生物接触氧化法有时脱落一些细碎生物膜，沉淀性能较差，容易造成出水中的悬浮固体浓度稍高，一般可达到30mg/L左右。 运行方面a 对冲击负荷有较强的适应能力

15、，在间歇运行条件下，仍能够保持良好的处理效果，对排水不均匀的企业更具有实际意义；b 操作简单、运行方便、易于维护管理，无需污泥回流，不产生污泥膨胀现象，污泥生成量少，污泥颗粒较大，易于沉淀。 功能方面生物接触氧化处理技术具有多种净化功能，除有效地去除有机污染物外，如果运行得当还能够用以脱氮，因此，可以作为三级处理技术。生物接触氧化处理技术的主要缺点是:如果设计或运行不当，填料可能堵塞，此外，布水曝气不均匀，可能在局部部位出现死角。同时作为生物膜法的一种，接触氧化法与曝气生物滤池工艺相比，有很大的相似之处。其生物反应原理是一致的，都具有生物活性高(泥龄短)、传质条件好、充氧效率高、有丝状菌存在、

16、有较高的生物膜浓度的优点，且从曝气方式和填料的类型来看，这两者是完全一致的。最主要的差别是接触氧化工艺需采用沉淀池沉淀接触氧化池出水携带的生物膜残片，而曝气生物滤池采用的是填料过滤或辅以滤头收水的方法去除悬浮物。. 造纸废水处理的研究方案在实际和理论研究中一些比较常见的对于造纸废水的处理工艺有以下几种：a. 气浮-接触氧化工艺，流程如下：b. 混凝沉淀-A/O工艺，流程如下：c. 水解酸化好氧生物工艺，流程如下：d. CASS工艺，流程如下：高浓度水调节池水解酸化池CASS池出水e. 混凝气浮-A/O工艺，流程如下：. 处理工艺的确定上述几种处理工艺是实际中应用比较广发且取得一定功效的，它们在

17、处理废水的应用中各有优缺点，根据原始数据，本着工艺简单、经济，操作方便，处理效果显著的原则，本次设计采用“浅层气浮+生物接触氧化”的工艺，此工艺具有以下特点：(1)该工艺物化方法采用超效浅层气浮,集凝聚、气浮、撇渣、沉淀、刮泥为一体,具有效率高,处理效果好的特点。(2)该工艺生物处理采用接触氧化法,具有以下优点:体积负荷高,处理时间短,节约占地面积;生物活性高,且有较高的微生物浓度;污泥产量低,不需要污泥回流;出水水质好而稳定;动力消耗低;不存在污泥膨胀问题。(3)实践应用中证明, "气浮-接触氧化工艺"对于造纸废水具有良好的处理效果,根据监测结果表明,出水水质CODCr&

18、lt;100mg/L,BOD5<60 mg/L, SS<100mg/L,达到国家相应排放标准。本污水处理设计规模较大，每天排放污水量大，污染物浓度较偏低，因此应该选择处理效果稳定、产泥少、节能的方法。结合上述几种工艺的特点，选择接触氧化工艺比较合适。 从COD和BOD的浓度上看B/C的值远小于0.3，COD的浓度远大于BOD的浓度，SS的浓度偏低，因此污水的可生化性不高，污水中难被好氧细菌分解的有机物含量比较大，完全有必要使用厌氧进行处理，一方面厌氧可以进一步提高废水的可生化性，另一方面，厌氧对于高浓度废水的COD去除效率是非常高的，而且厌氧处理负荷高、能耗很小、产污泥量也非常少，

19、直接带来占地少、一次性投资少、运行费用少、污泥处理费用少的优点。根据实验和国内外实际情况采用“物化处理+生化处理”，即在生化处理前，利用物化处理降低污水中COD和BOD的浓度，可大大降低悬浮物的含量，提高废水的可生化性。高效浅层气浮池能有效去除污水中的悬浮固体，且对废水中溶解性COD的也有一定的去除效果。因此，本次设计最终采用的工艺是：“高效浅层气浮+水解酸化+生物接触氧化”。3.4. 工艺流程3.4.1处理工艺流程本方案处理工艺流程见图废水 格栅集水池浅层气浮池接触氧化池二沉池部分回用达标排放贮泥池泥池带式压滤机水解酸化池污泥回流上清液回流3.4.2工艺流程说明（1）车间废水经明沟自流入集水

20、池，在明沟内设置格栅，以截流粗大的悬浮物；（2）用泵将集水池中的废水打入气浮池，经过浮选后，部分纸浆运至车间回用；（3）废水经气浮池后，流入水解酸化池，将难讲解的大分子有机物分解为易于降解的小分子有机物或CO2和H2O，大大提高污水的可生化性；（4）废水流入接触氧化池，废水中的有机物在有氧条件下，被好氧细菌分解为CO2和H2O，从而出去有机物；（5）废水经过生化处理后，自流进入二沉池，生化处理阶段脱落的生物膜在此进行沉淀分离，上层清夜排出，底部污泥排入污泥处理系统，部分污泥回流至水解酸化池；（6）气浮池和二沉池中的剩余污泥用泵打入污泥浓缩池，以减少污泥处理体积，再用泵打入污泥脱水间进行脱水，干

21、泥外运。浓缩池上清液及压滤机滤水一起排入集水井，同废水一起进行处理。3.4.3工程设计的说明（1）格栅格栅是为了回收废水中的纤维并降低废水中SS的含量，一般在工艺的前端设置，降低后续工艺的负荷。（2）集水井集水井是设置在筛网之后的集水系统，是为了方便污水的提升以及缓冲污水的流量变化。（3）高效浅层气浮池高效浅层气浮池利用浅池理论和“零速度”原理,汇集了凝集、气浮、刮渣、沉淀、刮泥等多项功能于一体。该气浮设备水深只有400 mm,水停留时间在3 min左右,溶气压力比传统气浮高,一般为4.55.5 kg/cm2,因而达到较高的处理效率与效果。该设备在水质处理、白水回收和纤维回收中能发挥更大的效能

22、。高效浅层气浮工艺的特点：1.待处理水停留时间较短,仅为3 min。2.处理效率高,尤其是处理高浊度水。3.单位面积的处理量为250 m3/(m2·d),处理能力大。4.可以设置为多层,并可以直接设置在地面上或架空设置,占地面积小。5.有效水深约0.4 m,且与处理能力基本无关,构筑物总高度降低（4）水解酸化池 由于该废水中含有大分子、好氧菌难以去除的物质。在废水进入好氧生化之前设置水解酸化池。通过对菌种的筛选与优化，靠水解产酸菌作用可以迅速降解水中有机物，提高污水的可生化性，从而提高后续生化处理的效果。（5）接触氧化池 由于大部分有机物均被厌氧处理去除，为确保出水稳定达标，在厌氧处

23、理后接一短时生物触氧化池。生物触氧化池有以下特点：1)供微生物固着生长的填料，全部掩没在污水之中，相当于一种浸没在污水中的生物滤池，所以又称为淹没式生物滤池。2)采用与曝气池相似的曝气方法，提供微生物氧化有机物所需要的氧量，并起搅拌混合作用。相当于在曝气池中添加填料，供微生物栖息繁殖，所以又称接触曝气池。3)净化污水主要依靠填料上的生物膜的作用，但池内尚存在一定浓度类似活性污泥的悬浮生物量，对污水也有一定的净化作用。所以，生物接触氧化池是一种具有活性污泥法特点的生物膜法处理构筑物。它综合了曝气池和生物滤池两者的优点。4）生物接触氧化池具有容积负荷高、停留时间短、有机物去除效果好、运行管理简单和

24、占地面积小等优点。但如果设计或运行不当容易引起滤料堵塞。生物接触氧化池已在我国城市污水和工业废水处理中获得广泛应用。它除可以用于污水的二级处理外，尚可用污水的三级处理和水源微污染的预处理。（6）二沉池二沉池内实现泥水分离，使好氧微生物回流至接触氧化池，以维持好氧细菌浓度。上清液完全达标排放。一般在设计沉淀池时，选用平流式和辅流式沉淀池。为了使沉淀池内水流更稳、进出水配水更均匀、存排泥更方便，本设计采用流辐流式二次沉淀池。采用采用中心处进水，池中心出排泥，周边出水。（7）贮泥池污泥池用来储存沉淀池和气浮池的污泥，以便进一步进入带式压滤机进一步进行污泥处理。经过一系列的中和处理、生物处理及沉淀处理

25、后，污水中悬浮物、沉淀物、有机和无机杂质已基本得到去除，净化水排出后剩余的污泥进入污泥浓缩池。污泥是污水处理过程中的副产物，其中含有大量水分，为了便于污泥的运输和进一步处理与处置，达到减量、稳定、无害化等目的，需先对污泥进行浓缩处理。（8）带式压滤机污泥脱水、干化的作用是去除污泥中的大量水分，从而缩小其体积，减轻其重量。经过脱水、干化处理，污泥含水率能从96%左右降到60%80%左右，其体积降为原体积的1/101/5，有利于运输和后继处理。因此，国内外均比较重视污泥的脱水、干化技术。多数国家普遍采用的脱水机械为板框式压滤机、带式压滤机和离心机。污泥脱水中板框压滤机由于过滤能力较低，劳动强度大，

26、操作管理复杂等因素，不是理想选择。带式压滤机具有能连续或间歇生产、操作管理简单、附属设备较少等优点，在国内外应用广泛。本设计采用带式压滤机，污泥含水率能降至80%左右，体积已大大缩小，脱水后污泥可以直接外用。（9）机房及办公室为方便操作，设计机房及办公室，带式压滤机、加药装置、现场电控、实验及值班室等均置于机房及办公室内。第4章工艺计算4.1. 主要构筑物格栅格栅是一种最简单的过滤设备，也是最常用的拦污设备。一般置于进水渠道上或泵站集水池的进口处，主要去除污水中较大的悬浮物或漂浮物。(1)格栅间隙数 nQmax最大设计流量，m3/s； 格栅倾角，度（°）；b栅条间隙，m; h栅前水深

27、，m;v污水的过栅流速，m/s ×Q/24×3600=1.2×5000/24×3600=0.07 m3/s设h=0.4 m，过栅流速=0.7 m/s，栅条间隙宽度1 m，倾角=60°n=0.07×sin60°1/2/0为安全考虑，取n=27个(2) 格栅槽宽度BB=S(n-1)+bnS栅条宽度，m; 取S=0.01 m1×27=0.5m;(3) 通过格栅的水头损失 h2ho计算水头损失 ，m； g重力加速度，m/s2k格栅受污物堵塞使水头损失增大的倍数，一般取3；阻力系数；设栅条断面为锐边矩形断面，则h01)4/3

28、×(2/2×9.81)×sin60°=52mh252=0.156m(4) 栅后槽总高度HH=h+h1+h2h1栅前渠超高，一般取H=0.4+0.3+0.156=0.8560.9m(5) 栅槽总长度L L1进水渠渐宽部分的长度，m；L2栅槽与出水渠连接处渐窄部分长度，m；B1进水渠宽，m；1进水渐宽部分的展开角，一般取20°取B1=0.35 m，则进水渠内流速为Qmax/(B1×h1)=0.07/(0.35×0.3)=0.67m/s; 在0.9 m/s 之间，符合要求。L1=(0.5-0.35)/2×tan20

29、76;= L2=H=0.3+0.4=L=0.21+0.105+1.0+0.5+0.7/tan60°=(6) 每日栅渣量WW每日栅渣量，m3/d；W1单位体积污水栅渣量，m3/10 m3污水；一般取，细格栅取大值，粗格栅取小值；KZ污水流量总变化系数。当栅渣间距 b=10时，W1，W=86400×0.07×/1000×1.2=3m3/d0.2 m3/d 宜采用机械清渣综上所述，选用NC-500型机械格栅，选用2座，一备一用。NC型机械格栅采用机械清渣结构，机构紧凑，只要采用不同的耙齿，就可以对不同的污水进行固液分离。电器控制简单，操作实现自动化，能耗省，劳

30、动强度低。除污动作连续，除渣干净，分离效率高，噪声低。格栅的过流部件全部采用不锈钢材制作，耐腐蚀，经久耐用。NC型格栅适用于造纸厂、毛纺厂、制革厂、印染厂等，对污水进行预处理，起到保护后级污水处理设施，降低后级处理负荷作用，是提高处理效率的关键。NC型机械格栅技术参数为：设备宽度：500，有效栅宽：6380，有效栅隙：20，运动速度：3m/min，电机功率：0.25kw，安装角度：60°根据经验数值对SS的去除率为：40保险起见，我们认为该步骤对BOD5，COD不去除。这样经过斜网后出水的水质为：COD =2510 mg/L，BOD5 = 145mg/L，SS=96 mg/L。.2集

31、水池集水井的设计以自流1h不溢流为限，即水力停留时间（HRT）为1h；水流量Q=5000 m3/d=210 m3/h。1. 集水井的整容积的计算V = Q×h = 210×1 = 210 m3式中：h 水力停留时间，h；Q 水流量，m3/h；V 集水井体积，m3。2. 集水井尺寸设计计算考虑到建设成本及设计水位，集水井的深度H取5m 。集水井的面积S = V/H = 42。集水井的设计为圆形，所以可计算的直径D为。集水井设计尺寸为：高H = 5m，直径D =。3. 污水泵选型根据污水的性质，选用YW型液下式排污泵。YW型液下式排污泵具有结构先进、排污能力强等优点，配备液位自

32、动控制柜，使用极为方便。适用化工、石油、制药、采矿、造纸工业、水泥厂、炼钢厂、电厂、煤加工工业，以及城市污水处理厂排水系统、市政工程等行业。根据污水的流量，选用型号为200YW250-11-15的水泵，配置两台，一用一备，其具体参数见表4-1。表 01 200YW250-11-15液下式排污泵技术参数流量/m3/h扬程/m转速/r/min功率/kW水泵控制器型号轴功率电机功率3009145015DFK-154 高效浅层气浮池 本次设计的所采用的气浮池是高效浅层气浮池，它不仅具有水力停留时间较短，表面负荷高，处理效果稳定,运行灵活,可根据废水量的变化来调节回流水量、药剂量大小的特点，还能对溶解性

33、的COD有一定的处理效果，能够提高污水的可生化性，降低后续处理的负荷。根据污水的水量：Q=Qmax/24=5000/24=3/h,选用型号为RQF250的浅层气浮池，配置一台，其具体技术参数见表4-2。表4-2RQF250高效浅层气浮池技术参数池径（mm）处理量（m/h）总功率（kw）工作负载（t）配容器系统功率（kw）反应罐尺寸D×H(m)反应罐搅拌功率（kw）反应罐工作重量（t）加药搅拌功率2台（kw）900025046× 本次设计课题的原始资料显示，污水中溶解性的COD含量较多，根据有关资料，添加絮凝剂或助凝剂后高效浅层气浮池对污水中的溶解性的COD、BOD的去除率分

34、别可达到31.6%和43.3%，SS的去除率达到80%以上。因此，经过高效浅层气浮池处理后，出水中污染物的含量如表4-3：表4-3高效浅层气浮池进出水水质项目BOD5/(mg/L)COD/(mg/L)SS/(mg/L)进水145251096出水4 水解酸化池废纸再生造纸废水成分复杂,可生化性差(BOD5/CODCr<0.3),属于较难处理的工业废水。若采用单一的好氧处理工艺很难达到理想的处理效果,因此在好氧处理前利用水解细菌、产酸细菌将废水中的纤维素、半纤维素、多糖、还原糖、配涂料废水中的改性淀粉、部分木质素及其衍生物转化为易于生物降解的小分子物质,提高污水的可生化性,降低后续好氧处理的

35、负荷,为后续好氧处理创造条件。水解酸化池采用上流式污泥床反应器(UASB)。UASB具有以下优点:启动速度快,处理时间短;污泥产率低;CODCr去除率高。本设计容积负荷Nv取5 KgCOD/（m3·d），COD的除去率在70%以上，对SS无除去。根据资料显示，由废水特点可知，水解酸化处理废水后，废水中溶解性BOD将会增加，B/C可提升到左右，则UASB的出水BOD含量大概为250mg/L，UASB的设计进、出水水质见表4-4。表44 UASB反应器进出水水质项目BOD5/(mg/L)COD/(mg/L)SS/(mg/L)进水1出水250515(1)参数选取设计参数选取如下：容积负荷（

36、NR） 10kg COD/(m3.d) （常温情况下）kg MLSS/kg CODm3/kg COD(2)反应器容积计算UASB有效容积 V=QS。/Nv=(5000×)/10=860m³式中：S0-进水中有机物浓度，kg COD/m3 Q-进水流量，m3/d NV-反应区有机物容积负荷，取NV=10kg COD/(m3.d)从布水均匀性和经济性考虑，将UASB设计成圆形池子，施工方便，处理效果好。取水力负荷 q=0.9m3/(m3.h)qm3/(m3.h)。则横截面积为：A=Q/q=208/0.9=231.1 有效水深：h=V/A=m 取h=4.0m采用2座相同的UASB

37、反应器,则A1=A/2=115D=(4A1/)½=m 取D= 横截面积 S=D²/4=（3） 实际表面水力负荷q=Q/A2=208/（×2）=0.85<1.0 符合要求。(3)配水系数设计 本系数设计为圆形布水器，每个UASB反应器设60个布水点，采用连续均匀进水。参数每个池子的流量：Q0=Q/2=208/2=104 m3/h圆环直径计算：每个孔口服务面积 a=A2/18=/60=2.0 a在13m2之间，符合要求。可设4个圆环，最里面的圆环设4个孔口，中间设8和16个孔口，最外面设32个孔口。 内圈4个孔口设计服务面积：S1=4a=4×2=8折合

38、为服务区圆点直径:D1= (4S1/)½=m用此直径作一虚圆，在该虚圆内等分面积处设计实圆环，其上布4个孔口。则圆的直径计算如下： 则d1=(2S1/)½=2.3m中圈8个孔口设计服务面积：S2=8a=16 折合服务圆直径为D2=4（S1+S2）/½=m中间圆环的直径如下： (D2²-d2²)/4=S2/2则d2=4.5m 中圈16个孔口设计服务面积：S3=16a=32折合为服务圆直径：D3=4（S1+S2+S3）/½=m则外圆环的直径d3计算如下：(D3²-d3²)/4=S3/2则 d3=m 外圈32个孔口设计服

39、务面积：S4=32a=64折合为服务圆直径：D4=4（S1+S2+S3+S4）/½=12.4m则外圆环的直径d3计算如下：(D4²-d4²)/4=S4/2则 d4=m计算草图如下：(4)三相分离器的设计 设计说明三相分离器主要具有气，液，固三相分离的功能。一般设在沉淀区的下部。三相分离器是UASB反应器污水厌氧处理工艺的主要特点之一，它同时具有传统废水生物处理工艺中的二沉池与污泥回流及气体收集的功能，因而三相分离器的合理设计是保证UASB反应器正常有效运行的一个重要内容。三相分离器的设计主要包括沉淀区，回流缝，气液分离器的设计。沉淀区设计三相分离器的沉淀区设计同二

40、次沉淀池的设计相似，主要是考虑沉淀区的面积和水深。面积根据废水水量和表面负荷来决定。由于沉淀区的厌氧污泥及有机物还可以发生一定的生化反应，产生少量气体，这对固液分离器不利，故设计时应满足以下要求：a. 沉淀区水力表面负荷/h。b.沉淀器斜壁角度约为500，使污泥不致积聚，尽快落入反应区内。c.进入沉淀区前，沉淀槽底缝隙的流速2m/h。d. 总沉淀水深应。e2h。如果以上条件均能满足，则可达到良好的分离效果。沉淀器（集气罩）斜壁倾角=500沉淀区面积A=D²/4=,表面水力负荷：q=Q/A=208/(2×)=0.85<1.0,符合要求。回流缝设计取h1=0.3m，h2=

41、0.5m,h3=1.5m,如图所示：，式中： b1-下三角集气罩水平宽度，m。 -下三角集气罩斜面的水平夹角。 H3-下三角集气罩的垂直高度，m。b1=mb2=D-2b1=6.22×1.26= A.下三角集气罩之间的污泥回流逢中混合液的上升流速V1可用下 式计算： V1=Q1/S1 式中： Q1-反应器中废水流量，m3/h； S1-下三角形集气罩回流逢面积，m2；V1=4 Q1/2b2² =m/hV1<2m/s,符合设计要求B.上下三角形集气罩之间回流逢中流速(V2)可用下式计算： V2=Q1/S2，式中： Q1-反应器中废水流量，m3/h；S2 -上三角形集气罩回流

42、逢之间面积，m2； 取回流逢宽CD=,上集气罩下底宽CF= 则 DH=CD×sin50°=DE=2DH+CF = =S2=(CF+DE)CD/2 =2则 V2= Q1/S2 =1.60m/h<V1<2m/h 故符合设计要求C.确定上下三角形集气罩相对位置及尺寸，由图可知： CH=CDsin40°=m AI=DItg50°=(DE-b2)×tg50° = 8)×tg50° =m 故 h4=CH+AI=0.77+= h5=由上述尺寸可计算出上集气罩上底直径为： CF-2h5tg40°=6.0-2&

43、#215;1.0×tg40°= BC=CD/sin40°°= DI=(DE-b2)=)=8m AD=DI/cos50°=8/cos50°=4m BD=DH/cos50°°= AB=AD-BD=4-1.43=1m气液分离器的设计d=(气泡)，T=20° r1=/cm3,rg=1.2×10-3g/cm3 V=2/s, = V1 =/cm·s一般废水的>净水的,故取=0.02g/cm·s 由斯托克斯工式可得气体上升速度为：Vb = =/h Va=V2=/h 则Vb/ Va=

44、> ,故满足设计要求。(5)其他设计出水系统设计出水系统的作用是把沉淀区液面的澄清水均匀的收集并排出，出水是否均匀对处理效果有很大的影响。 采用锯齿形出水槽，槽宽0.2m,槽高排泥系统设计产泥量为：5950×0.85×0.1×1000×10-3=kgMLSS/d，含水率为98%，则产泥量为：Q=505.8/1000× m3/dkgMLSS/d kgMLSS/d,可用150mm排泥管，每天排泥一次。产气量计算每日产气量：5950×0.85×0.5×1000×10-3=m3/d4 接触氧化池这是本设计最

45、重要的处理工序，有机物的分解主要是在接触氧化池内完成的。氧化池对废水中BOD、COD的去除率可达到78%和85%以上，部分微生物以生物膜的形式生长在填料表面，部分则是絮状悬浮生长于水中。生物接触氧化池的进出水的各项指标见表4-5。表 45 生物接触氧化池进出水水质项目BOD5/ (mg/L)COD/ (mg/L)SS/ (mg/L)进水250515出水60100 确定设计参数平时污水量 Q=5000m3/d=208m3/hBOD5去除率 n=78% 进水BOD5浓度 La=250mg/l出水BOD5浓度 Lt=55mg/l<60mg/l 已达标 根据试验资料确定a. 填料容积负荷 M=1

46、.5kgBOD5/m3·db. 有效接触时间 t=2hc. 气水比 Do=15m3/m3 生物接触氧化池计算有效容积VV=Q(La-Lt)/M=5000(250-55)/1500=650m3滤池总面积F设H=3m，分为3层，每层高1m，故 F=V/H=650/3=217m2H滤料总高度，取3m 分为2座生物接触氧化池，每座分为6格。则每座的面积为：F0=F/2=217/2=108.3m2 每格的面积为：f=F0/6=m2<25m2 符合要求每格滤池尺寸: L×B=m×3.6m 有效接触时间t滤池格数有2×6=12个t=nfH/Q=12×1

47、8×3/208=h 滤池总高度Hoh1超高，m，h1，取；h2填料上水深，h2，取；h3填料层隙高度，h3，取；m填料层数，取3层；h4配水区高度，当采用多管曝气时，不考虑进入检修者，h4=0.5 m；考虑进入检修者，h4=1.5 m，取1.5 m H0=3+0.5+0.5+(3-1) ×0.3+1.5=6.1m污水在池内实际停留时间t=nf(H0-h1)/Q=12×18×(6.1-0.5)/208=h 填料选择填料要求比表面积大，空隙率大，水力阻力小，强度大，化学和生物稳定性好，能经久耐用。目前常用的是聚氯乙烯塑料、聚丙烯塑料、环氧玻璃钢等做成的蜂窝状

48、和波纹板状填料。选用30的蜂窝形玻璃钢填料,所需填料体积：V=nfH=12×18×3=648m3蜂窝玻璃钢填料规格：孔径：30，密度：2527kg/m3，壁厚：，比表面积：145 m2/m3，孔隙率：98.8%，适用进水BOD5：200300mg/L 采用多孔管鼓风曝气供氧,所需空气量：D=D0Q=15×5000=75000m3/d每格滤池所需空气量：D1=D/n=75000/12=6250m3/d=m3/h 空气管路计算 风机选择每池采用2台罗茨鼓风机，一备一用，选用TSE-200型。具体参数为：转速：800r/min；升压：；流量：3/min；配套电机：Y16

49、0M-4，功率：11kW。 风管系统计算采用在填料下直接曝气方式，曝气充氧的扩散采用多孔管，管设在距池底0.7 m，孔径取5.0，孔在管的两侧交错排列。需氧量 a去除1kgCOD的需氧量，取2/kgCOD；Q进水量，m3/d；b微生物的自身氧化系数，2/kgMLSS；XMLSS浓度，X=4kg/m3 ；V池容积，m3Qa=0.75×5000(250-55)+0.12×4×650=/h查得水中溶解氧饱和度分别为 气出口处的绝压（Pb）为氧转移效率为E=10%，则空气离开氧化池时氧的百分比为：温度为20时，池中的溶解氧饱和度为，池中平均溶解氧饱和度为。温度为20时，脱

50、氧清水充氧量为：R0=RtCs(20)/ (Cs(30)- CL(T-20)=/h氧转移折算系数，； 氧溶解折算系数，；密度，/L； CL废水中实际溶解氧浓度，2mg/L；Rt需氧量。供气量 Qa=R03/h每池所需空气量 Qal3/h每单元格所需空气量 Qali3/h每格有4根支管，管长，孔距50mm，每根管有出气孔100个。每根支管所需空气量：qa3/h孔口空气流速：v=4qa2n=m/s设空气干管流速v=8m/s，支管流速u=5m/s，则干管直径：D=(4Qal/3600×3.14v)1/2 取D=245mm校核：v= 4Qal2=m/s支管直径：d=(4qa/3600

51、5;3.14u)1/2 取d=65mm校核：u= 4qa2综上，干管：D=245mm， 支管：d=65mm，u=/s 为增加充氧效果,池底应设置可变微孔曝气器，其型号为：ZH215型。曝气管外径215，用65ABS管接通。通气量：10m3/套h，服务面积：2 m2/套。接触氧化池内共设置109套。 布水系统采用导流廊道设进水流速，进水管径。每单元格各有一导流廊道，沿单格的长边，长，宽，导流墙高，距池底。出水系统出水采用过水孔，与导流廊道相对在另一长边，设出口流速过水孔所需面积：S=Q/vb2 充满度为，则2过水孔尺寸每单元格又过水孔5个，孔中心间距，孔宽，孔高过水孔尺寸×0.12m

52、水流方式水从过水孔流入下一个单格的导流廊道，整个反应池呈推流式 。 出水渠设渠宽，流速/s，则有效水深：H=Q/vb=5000/(24×3600)/0.2×0.4=则实际槽深0.2+0.5=0.7m 槽坡度为，长具体结构尺寸为5.2m×0.4m×0.7m经生物接触氧化池后，CODcr：mg/L；BOD5：55mg/L4.1.6二沉池二沉池主要是处理出水的悬浮物，经过二沉池后出水的SS达到了设计所规定的出水指标。本次设计采用辐流式沉淀池。1. 有关设计参数取值1) 水力表面负荷q一般在1.01.5m3/m2·h，设计取3/m2·h。2)

53、 沉淀个数n=1，沉淀时间T=3h。3) 沉淀池超高取h1取。4) 缓冲层高度h3取。5) 刮泥板高度h5取。6) 污泥回流比R取。7) 稳流筒中流速v筒一般0.03m/s，设计取/s。2. 二沉池尺寸计算1) 池表面积A计算 A = Q/q = 5000/（） = m22) 池直径D计算 D=（4A/）1/2=（）1/2=1 m设计采用中心传动式刮泥机。3) 部分有效水深h2计算h2 = q × T = 1.1×3 = m式中：q 水力表面负荷，m3/m2·h；T 沉淀时间，h。3. 沉淀部分有效容积计算V = D2×h2/4= 3.14×1

54、2= m34. 沉淀池底坡落差h4计算设池底坡度i。 h4 = i×（D/22）= 0.05×（1/22）= 0.29m5. 沉淀池周边（有效）水深H0计算H0 = h2+ h3 + h5= 4.3 m式中：h2 部分有效水深，m； h3 缓冲层高度，m；h5 刮泥板高度，m。6. 沉淀池总高度计算 H = H0+ h4 + h1= 4.3+0.29= 4.89 m二沉池对废水中污染物有一定的去除率，但由于废水在经过生物接触氧化处理后已经可达标排放，所以不予考虑，因此，上述的设计可对本次课题所设定的废水进行处理并达标排放。.7 贮泥池1. 剩余污泥量计算一般情况下接触氧化法不用回流，所以剩余污泥量就是各去除悬浮物的构筑物产生的污泥量之和，主要来自气浮池和二沉池的污泥，以及UASB反应器去除COD产生的污泥，接触氧化池无剩余污泥。1) 气浮池日产污泥体积计算污泥含水率为95%，已知体积V1 在气浮池中计算得V1 = m3/d。2) 二沉池日产污泥体积计算二沉池的剩余污泥的含水率为96%。根据公式：计算可得V2 = 6 m3/d。3) UASB反应器日产污泥体积计算日产污泥质量W3计算与下：W2 = 5 000×