重金属污水处理流程规划

目录

1设计任务与基本资料.....................................2

L1设计任务.......................................................2

2工艺流程阐明..........................................2

2.1设计意义和原则...............................................2

设计原则.................................................................2

设计目的.................................................................2

设计的各构筑物的作用.....................................................3

2.2工艺流程图...................................................3

2.3工艺流程的阐明................................................4

3.设计计算..............................错误！未定义书签。

3.1格栅的设计...............................错误!未定义书签。

设计过程...............................................错误!未定义书签。

栅格的处理效果...........................................................5

3.2泵房..........................................................5

3.3调整池的设计..................................................5

3.4絮凝池的设计..................................................6

设计过程.................................................................6

絮凝池口勺处理效果.........................................................9

3.5竖流沉淀池设计................................................9

设计参数设定错误!未定义书签。

设计计算：..............................................错误!未定义书签。

3.6生物接触氧化池..............................................11

设计过程.................................................................11

生物接触氧化池的处理效率...............................................12

3.7二沉池的设计.................................................12

3.8污泥浓缩池的设计.............................错误!未定义书卷。

3.9污泥压滤机...................................错误!未定义书卷。

3.10通过流程处理后的出水水质...................错误!未定义书卷。

4.运行费用的核算.........................错误!未定义书签。

4.1重要构筑物...................................错误!未定义书签。

4.2建设运行的估算..............................错误!未定义书卷。

5.总结.....................................................18

1设计任务与基本资料

L1设计任务

本设计任务为重金属厂生产废水日勺处理，设计处理量2023m3/d。

根据厂方提供的试验数据，进水水质数据和《污水综合排放原则》

gb8978-1996的原则值对比，规定重金属废水排放抵达如下表1-1,表1-2,表1-3

规定:

表1-1

项目PbCuCODcrSSPH

进水80mg/l30mg/l400mg/l100mg/l10'12

表1-2

项日PbCuCODcrSSEH

出水Wlmg/1Wlmg/1W150mg/lW150mg/16〜9

表1-3

项目PbCuCODcrSSPH

处理效率98.75%98.75%62.5%——

2工艺流程阐明

2.1设计意义和原则

2.1.1设计原则

(1)严格执行环境保护的各项规定，保证经处理后污水的排放水质抵达环境

保护局有关规定。

(2)采用先进、可靠、简朴的工艺使先进性和可靠性有机结合。

(3)采用目前国内成熟H勺先进技术，尽量减少工程投资和运行费用。

(4)平面布置和工程设计时，布局力争合理畅通，尽量节省占地。

(5)废水处理站运行和维护管理操作应尽量简朴以便。

2.1.2设计目的

通过对生活污水处理工艺的设计，巩固学习成果，加深对污水处理课程内容

日勺学习与理解，掌握污水处理设计的J措施，培养和提高计算、设计和绘图的J能力。

在教师日勺指导下，基本能独立完毕生活污水日勺处理工艺设计，锻炼和提高分析和

处理工程的能力。

2.1.3设计的各构筑物的作用

该设计的所选用的池重要有桨板式机械絮凝池、竖流式沉淀池、生物接触氧

化池、二沉池。

(1)桨板式机械絮凝池：絮凝效果好，水头损失小，可适应水质、水量的变

化。大小量均合用，并合用于水量变化较大的水厂。

(2)竖流式沉淀池：排泥以便，管理简朴，占地面积小。合用于处理水量不

大的小型污水处理厂。

(3)生物接触氧化池：体积负荷高，处理时间短；生物活性高，生物多样化,

传质效果好；生物浓度高，污泥产量低，无需回流；出水稳定，动力消耗相对较

低；挂膜比较以便，时间较短；无污泥膨胀问题。

(4)二沉池：其作用重要是使污泥分离，使水澄清和进行污泥浓缩。其工作

效果可以直接影响活性污源系统口勺出水水质和回流污泥浓度

2.2工艺流程图

图2.2重金属废水处理工艺流程图

2.3工艺流程的阐明

重金属废水经格栅预处理后进入金属废水调整池，废水在此稳定水量、均匀

水质后，通过泵房将废水定量提高至浆板式机械絮凝池。在第一种絮凝反应池投

加适量混凝剂，同步进行充足搅拌，流经沉淀池随沉淀物进入污泥浓缩池沉淀后

以清除Cu,废水在第二个絮凝反应池投加适量废酸调整PH值，控制到9〜9.5,

抵达最佳沉淀也防止反溶解，进行反应产生沉淀后，沉淀物进入污泥浓缩池，这

样抵达清除金属Pb的效果。然后废水自流进入生物接触氧化池后在二沉池进行

固液澄清分离，上清液抵达规定排放，下沉污泥经管道同样进入污泥浓缩池。污

泥经浓缩池处理后通过压滤机，滤液流回到金属废水调整池进行处理，污泥则外

运。

3.设计计算

3.1格栅的设计

3.1.1设计过程

设计参数：

栅条宽度S=10mnb栅条间隙宽度（粗）b=16mm,栅前水深h=0.4m,

过栅流速u=0.8m/s,安装倾斜角a=70'

(1)格栅日勺间隙数量n

0^=0.023X1.3=0.03m3/s

n=CL,4(Sina)/buh=0.034(Sin70°)/0.016X0.4X0.8=6

栅条框架内栅条数目为n-l=5条

(2)格栅槽总宽度B

B=S(n-1)+bn=0.01(6-1)+0.016X6=0.146m

⑶过栅水头损失h2

栅条形状选迎水面为半圆形的矩形，3=1.83

彳二B(s/b)l/AL83(0.01/0.016)4/3=0.97Sm

=a978xo.8^2XSin70°/2X9.81=0.03m

h2=kho=3X0.03=0.09m

(4)栅后槽的总高度H

H=h+hi+h2=0.4-0.3+0.09=0.79m

(5)格栅口勺总长L

取Bl水渠宽度为0.03m,进水渠道渐宽展开角度a尸20°

L,=(B-BJ/2tga尸(0.M6-0.03)/2tg20°=0.159m

L2=0.5LFO.5X0.159=0.08m,Hi=h+hi=0.4+0.3+0.7m

L=L+L2+O.5+1.0+Hytga1=0.159+0.08+0.5+1+0.7/tg20°=3.66m

⑹每日栅港量W

W1取0.05.K取1.5

W=QmxMX86400/K1000

=0.03X0.05X86400/1.5X1000=0.0864n3/d

因此格栅口勺规格长宽高为LXBXH=3.66mXO.146mX0.79m

3.1.2栅格的处理效果

栅格的处理效果如表3-1

表3-1格栅的进水水质、出水水质及处理效率

项目PbCuCODcrSSPH

进水80mg/130mg/l400mg/l1OOmg/110^12

出水80mg/130mg/l360mg/195mg/110~12

处理效率——10%5%—

3.2泵房

选用2台型号为100-100单级立式管道泵，一备一用。流量为100n?/h扬程

为12.5m,其参数见表3-2。

表3-2泵房参数

流量扬程效率转速电机功率汽蚀余量

泵型号

(m3/h)(1/s)(m)(%)(r/min)(kw)(m)

100-10010027.812.57629005.54.5

3.3调整池的设计

设计参数：水力停留时间T=4h,设计流量Q=2023m3/d=83.3m3/h

则Qw-QX1.3=83.3X1.3=108.29m3/h

(1)调整池的有效容积

3

V=QuaJ=108.29X4=433.16m

(2)调整池水面面积

采用方形调整池，池长L二池宽B,设池长有效水深h=4m,超高为0.5m,池

子日勺总高度H=4.5m

则池面积：

A=V/h=433.16/4=108.29m2

(3)调整池的尺寸

池长取L=10m,池宽取B=10m,则池子日勺尺寸为

LXBXH=10mX10mX4.5m

(4)搅拌设备日勺选择

搅拌功率一般按1n?污水4〜8W选配搅拌设备，该调整池取5W,则调整池配

3

潜水搅拌机日勺总功率为433.16mX5=2165.8WO则取一台2.2KW日勺潜水搅拌机

安装在调整池进水端。

(5)提高泵选择

在调整池的J集水坑中安装2台自动搅匀潜污泵，一用一备，水泵的基本参数

为：水泵欧I流量Q=70n?/h；配电机功率5KW。

3.4絮凝池的设计

3.4.1设计过程

设计参数：

①絮凝时间为15—20min。机械絮凝池的深度一般为3〜4m。絮凝池一般不

少于2组。池内一般设3—4档搅拌机，每档可用隔墙或穿孔墙分隔，以免短流。

②搅拌机桨板中心处线速度从第一档的0.5、0.6m/s,逐渐减小到末档的

0.CO.2m/s,不得不不大于0.3m/So

③每台搅拌器上桨板总面积宜为絮凝池水流截面积的I10%-20%,不合适超

过25%,以免池水随奖板同步旋转，减弱絮凝效果。

④桨板长度不不不大于叶轮直径75%,宽度为10^30cmo桨板宽度与长度之

比b/L=l/10-1/15,桨板宽度一般采用0.1-0.3m。

⑤垂直轴式搅拌器日勺上桨板顶端应设于反应池水面下0.3nl处，下桨板底端

设于距池底0.3〜0.5nl处，桨板外缘与池侧壁间距不不不大于0.25m。

⑥所有搅拌轴及叶轮等机械设备应采用防腐措施。轴承与轴架宜设于池外,

以免进入泥沙，致使轴承严重磨损和轴杆折断。

1）反应池容积V

_Qmax/108.3*20

v=36.1m

6060

Qmax——设计处理水量最大流量，"7h；

反应时间，一般15~20min,t=20mino

2）反应池串联格数及尺寸

反应池采用两排，3格串联，设置6台搅拌机。每格有效尺寸为:

B=3.0m,L=3.0m,H=4.0m

V=6B•L・H=6X3.0X3.0X4.0=216m3

反应池超高取0.3m°池子总高度为4.3m。

3）叶轮直径及桨板尺寸

叶轮外缘距池子内壁距离取0.25m,

叶轮直径为：D=3.0-0.25X2=2.5m

桨板叶片宽度采用0.15m,桨板长度采用1.5m,每根轴上桨板数8块，内外

侧各4块。

旋转桨板面积与絮凝池过水断面面积之比为："'3=24%

4.0*3.0

池子周围设置4块固定挡板。固定挡板日勺宽为0.2m,高为1.8m,四块挡板

的面积与絮凝池过水断面面积之比为：4*302*1L5R=i2%

4.0*3.0

桨板总面积为水流截面积的10g20%,符合规定。

4）叶轮中心点旋转半径为：R=1250-550+550=990/??/77

2

5）每台搅拌机桨板中心点旋转线速度取

第一格：V]=0.5m/s第二格：v2=0.35m/s第三格：v3=0.2m/s

每台搅拌机每分钟口勺转速为:

60vl60*05

第一格:nl===5.3177min

2兀R2兀*0.9

第二格:=3.92/7min

2兀R2兀*0.9

加="出

第三格:g1=2.13r/min

2KR2兀*0.9

隔墙过水孔面积。隔墙过水孔面积按照下一档桨板外缘线速度计算，J1I1S

拌机外缘线速度分别为：

第二格:V2Z=1.25W2=1.25*0.389=0.486m/s

第三格：V3'=L25W3=1.25*0.222=0.278m/s

每条生产线设计流量为Q=2023m3/d=0.023m3/s

第一、第二格絮凝池间隔墙过水孔面积为竺”二0.047nl之

0.486

第二、第三格絮凝池间隔墙过水孔面积为竺”二0.083m2

0.278

6）搅拌机功率计算

设桨板相对水流的线速度为桨板旋转线速度的0.75倍，则相对于水流的叶

轮转速为:

0.57vl0.75*0.5

WZ1==0.461me//s

r()0.9

0.57v20.75*0.35

wz2==0.291raJ/5

-00.9

，3二还0.75*0.2

w=0.166%//s

rO0.9

取阻力系数C/l.l,

第一格絮凝池搅拌机所耗功率为：Pl=135.34W

第二格絮凝池搅拌机所耗功率为:

P2=*0.291*0.291*0.291=46.23卬

0.4163

第三格絮凝池搅拌机所耗功率为:

135.34

P3二*0.166*0.166*0.166=8.54^

0.291*0.291*0.291

三台搅拌机合用一台电动机时，电动机所耗的功率总和为:

\p=135.34+46.23+8.54=190.11W

电动机总机械效率取T］尸0.75,传动效率取112=0.70，电动机功率为:

190.11

P二=0.362次卬

1000*0.75*0.7

7）絮凝池速度梯度G值核算（按水温15℃计，有1.14X10午/吟）

g%*3=5Hs

第一格：Gl=40

1.14/1000*216

蛤2^^Ms

第二格：G2=

1.14/1000*216

«54*3

第三格:G3=--一-——=10.18/s

1.14/1000*216

190.11

平均速度梯度：G=27.72/s

1.14/1000*216

Gt=27.72x20x60=33266,在io,〜及范围内。

通过验算，速度梯度与平均速度梯度均较适合。

3.4.2絮凝池的处理效果

桨板式机械絮凝池的处理效果见表3-3、表3-4

表3-3混凝沉淀池I的进水水质、出水水质及处理效率

项目PbCuCODcrSSPH

进水80mg/l30mg/l360mg/l95mg/l10〜12

出水80mg/l1.2mg/1252mg/128.5mg/110~12

处理效率096%30%70%—

表3-4混凝沉淀池H的进水水质、出水水质及处理效率

项目PbCuCODcrSSPH

进水80mg/l1.2mg/l252mg/128.5mg/l10^12

出水3.2mg/l0.048mg/1176.4mg/l8.55mg/l8.5~9.5

处理效率96%96%30%70%——

3.5竖流沉淀池设计

设计参数设定

设计2座竖流式沉淀池，中心进水，周围出水。取中心管流速为vo=O.03m/s,

表面负荷1.0m7m2-h,沉淀时间为2.Oh,泥斗隹角50°,池底边长0.5m,超高

为hi=0.4m,缓冲层高ht=0.3。

设计计算：

1）中心管计算

最大设计流量0^=0.03m7s,

中心管有效面积f尸=0.03/0.03=lm2

%

直径d。==1.13m

取缝隙流出的速度为V!=0.021m/s,

喇叭口直径d1=l.35d=l.35X1.13=1.5m

反射板直径d2=l.3d1=1.3X1.5=1.98m

2）中心管喇叭口到反射板之间高度

Qmax0.03

113==0.303(m)

匕4乃0.021*1.5*3.14

3）沉淀区有效水深

取废水在沉淀池中流速v=2m/h,沉淀时间t=1.5h；

则沉淀区有效水深h2=vt=l.5X2.0=3.0m

4）沉淀区总面积

沉淀区有效断面积f2二&吧=」"二54k

v2/3600

沉淀区总面积A=fi+f2=1+54=55nle

5）尺寸计算

沉淀池直径D二秒二1^二8.37m,取D=8.4m；

池径不合适过大，一般采用4~7nb不不不大于10m,故D=8.4m适合

池直径与沉淀区高度比值D/h2=8.4/3=2.5<3（适合）

6）污泥斗计算

84-05

泥斗深h5=tg50°=4.7（m）；

2

泥斗容积为V=1X4.7X（0.52+8.42+0.5X8.4）=117.5（m3）

3

7)沉淀池总高度

H=hl+h2+h3+h4+h5=0.4+3+0.303+0.3+4.7=8.703(m)

从而得出竖流沉淀池IT、J尺寸为直径D为8.4叫总高为8.703m

3.6生物接触氧化池

3.6.1设计过程

设计参数

进水COD浓度L“=176.4mg/L

出水COD浓度L=58.2mg/L

取一级生物接触氧化池的COD容积负荷M为lkgCOD/(m3•d)

1)生物接触氧化池填料容积

V=Q(La-Le)/M=2023*l.3*(0.1764-0.0582)/1=307.32,m

式中v——填料H勺总有效容积，/；

Q——日平均污水量，哈

L——进水COD浓度，mg/L；

L——出水COD浓度，mg/L；

M——COD容积负荷率，gC0D/(m3・d)。

2)生物接触氧化池总面积

A=V/H=307.32/3=102.44m2

式中A一一接触氧化池总面积，m2；

H----填料层高度，m,取3m。

3)设一座接触氧化池，分3格，每格接触氧化池面积

f=A/3=34.15n

每格池的尺寸长:8.26m宽:4.13m

4)污水与填料接触时间

t=V/Q=307.32/2600*24=2.8h

式中t——污水在填料层内/、J接触时间，ho

5)接触氧化池总高度

%=H+hi+hz+(mT)th+hi

=3.0+0.5+0.5+(1-1)X0.2+0.5=4.5m

式中Ho——接触氧化池Mj总高度，m；

H——填料层高度，m,取3.0m；

hi---池体超高，m,取0.5m；

h,——填料上部的稳定水层深，m,取0.5m：

七一一填料层间隙高度，m,取0.2m；

m——填料层数，取为1层；

hi----配水区高度，m,取0.5m。

生物接触氧化池选用组合纤维填料，其重要技术参数如下表3-5：

表3-5生物接触氧化池技术参数

塑料环片直径填料直径单片间距离理论比表面枳

型号

(mm)(mm)(nun)(m2/mJ)

ZV-150-8075150802023

6)需气量

D=DO*Q=15*2600=39000m3

Do——1m3污水需气量，一般取15~20

7)污泥产量

按每清除IkgCOD产生0.15kg污泥计算，则生物接触氧化池的污泥产量W.

W=(0.1764-0.0582)*2600*0.15=46.10kg/d

3.6.2生物接触氧化池的处理效率

生物接触氧化池的处理效率见表3-6

表3-6生物接触氧化池的进水水质、出水水质及处埋效率

项目PbCuCODcrSSPH

进水3.2mg/10.048mg/1176.4mg/l8.55mg/16~7

出水0.96mg/10.014mg/l58.2mg/l4.275mg/17~8

处理效率70%70%67%50%—

3.7二沉池的设计

1）二沉池H勺表面积

2max108.33〃?'/〃

A=-....=---------------=83.3362

nq。1x1.3/??/（tn~//?）

n—设计［1勺初沉池座数，此处取n=l,

qo水力表面负荷，一般取0.61.5o此处取q0=1.3m3/（布/h）

2）直径

八14Al14x108.33加21八々山人的mQ

D=---=J-----------=10.3/z?,此处取10.3m。

AVV3.14

3)沉淀池有效水深

32

h2=<70•/=1.3/n/(m•/z)x2.3/?=3.0〃z

t一沉淀时间,范围L5〜2.5h。此处取t=2.3h°

有效水深应采用2.0—4.0m,符合规定。

4)沉淀区有效容积

3

V=A-/?2=83.33加工x3.0/H=249.99/H

5)沉淀池坡底落差

、・J03—2、

)」=(---)X0.05=0.207/7?

i一坡向污泥斗的底板坡度.取i=0.05

6)污泥斗以上圆锥体部分的污泥容积VI

V)二告"箱+Ry+42)=如等圆2、(5.152+5.15乂1+12)=7.08加

7)污泥斗高度

h5=(/]—r2)-lane)=(l.z/z-0.5/77)xian6()()=0.87/77

rl、r2分别为污泥斗上、下部分的半径，取rl=Im,r2=0.5m

。一沉淀池底面与污泥斗壁的夹角，角度应不不大于55°,此处取。二60°。

8)污泥斗容积

2

V)=•(1十々十r2)=3.14,.87x(J2+05xl+O52)=i594〃J

9)污泥总体积

33

V=匕+V2=7.0863+i.594m=8.67m

10)沉淀池总高度H

H=h\Ih2ih3i〃4i/?5=0.3mi3.0mi0.3/??I0.207;??i0.87???=4.6&〃

hl-沉淀池超高，取hl=0.3m；h2一有效水深3m；

h3—缓冲层高度，当直径不不大于20nl时，凫用机械排泥，取h3=0.3m

h4一沉淀池底坡落差；h5一污泥斗高度。

11)沉淀池池边高度

H'=/?,+h2+h3=0.3m+3.0m+0.3m=6m

因此该二沉池『、J尺寸为直径10.3m,总高4.68m.

3.8污泥浓缩池的设计

1)日产污泥量

浓缩池污泥量为混凝沉淀池I、n和二沉池的污泥量之和，由初沉污泥量公

式\，1二1000)](^^/1000乂(100—)P计算得，其中co为进水中悬浮物质量的浓

度，n为沉淀池中口勺悬浮物的清除率，P为污泥的含水率，%；P为污泥内密度,

以lOOOkg/nF计。

竖流式沉淀池I污泥量为：Vl=100C0nQmax/1000X(100-P)P=100X95X70

X2600/1000X(100-97)X1000=576.3n?/d

竖流式沉淀池H污泥量为:V2=100C0nQmax/lOOOX(100-P)P=100X28.5

X70X2600/1000X(100-97)X1000=172.9m3/d

二沉池的污泥量为:V3=100C0nQmax/lOOOX(100-P)P=100X8.55X50X

2600/1000X(100-99)X1000=111.5m3/d

因此日产污泥量V=V1+V2+V3=576.3+172.9+111.5=860.35nF/d

2)废水处理过程中日产污泥固体总量(污泥干重)

V'=3%V1+3%V2+2%V3=3%X576.3+3%X172.9-2%Xlll.5=26.7m3/d

3）混合污泥日勺总含水率Pl

P1=1OO%XV'/V=26.7/860.35X100%=96.9%

4)浓缩池H勺面积A

A=VC0/M,其中进泥浓度取C0=10g/L；浓缩池固体通量M为0.5〜10kg/(m2•

h),本设计取2.7kg/(m2・h),即64.8kg/(m2・d)。

即A=VC0/M=860.35X10/64.8=91.9m2

5)浓缩直径

D=J4A/3.14=10.8m

6)浓缩池高度

浓缩池工作部分有效水深高度h2

则h2=Vt/24A=860.35X14/24X91.9=5.4m

池底坡度导致的深度h3

设源斗的上口直径D1为2m：池底坡度为0.05

则h3=(D-Dl)/2X0.05=(10.8-2)/2X0.05=0.22m

泥斗高h4

设D1为2m；下口。2直径为1.2m;

则h4=(D1/2-D2/2)tg600=(1-1.2/2)tg60°=0.69m.

取缓冲高度h5=0.3m；超高hl=0.3m

因此浓缩池的总高H=hl+h2+h3+h4+h5=0.3+5.4+0.22+0.69+0.3=6.9m

7)浓缩后污泥的体积V，'

浓缩后混合污泥含水率为96%,则

V''=V(1-P1)/(1-P2)=860.35(1-96.9%)/(>96%)=666.7m3/d

因此该浓缩池的I尺寸为直径10.8nb总高为6.9m

3.9污泥压滤机

选择2米重型压渣机，其参数如下表3-7：

表3-7重型压渣机参数

主机功率llkw

总装机容量21kw

主机外型尺寸5500*2900*2700(mm)

主机重显13500kg

滤带有效宽度2023mm

耗气量0.TO.25m3/h

滤带冲洗水压力

处理量20〜35m3/h

滤带张紧及纠偏气压

耗水量12m3/h

带速2-10m/min

3.10通过流程处理后的出水水质

通过一轮欧I工艺处理废水后，其水质状况见表3-8

表3-8经工艺流程处理后最终出水水质状况

项目PbCuCODcrSSPH

进水3.2mg/11.2mg/1252mg/128.5mg/16〜7

出水0.96mg/10.36mg/183.16mg/114.25mg/17〜8

处理效率70%70%67%50%——

4.运行费用的核算

4.1重要构筑物

整个工艺流程的重要构筑物见表4-1

表4-1工艺流程的重要构筑物

序号名称规格尺寸单位数量

1格栅LXBXH=3.66X0.15X0.79m3座1

2调整池LXBXII=10X10X5m3座1

3泵房UXR=5X3座1

4桨板式机械絮凝池LXBXII=3X3X4.3m3格12

5啜流式沉淀池DXH=84X8.703m3座4

6生物接触氧化池LXBXII=8.26X4.13X4.5m3格6

7二沉池DXH=10.3X4.683mJ座1

8污泥浓缩池DXH=10.8X6.9m3座1

9压滤机HXR=2X3座1

4.2建设运行的估算

工程投资估算见表4-2

表4-2土建投资估算表

序号名称尺寸数量构造价格/万元

1调整池10mX10mX5m1钢混4.E

2泵房5X31钢混3

3桨板式机械絮凝池3X3X4.312钢混30

4竖流式沉淀池84X8.7034钢混7

5生物接触氧化池8.26X4.13X4.56钢混12

6二沉池10.3X4,6831钢混3

7污泥浓结池10.8X6.91钢混6

8压滤机2X31钢混2.E

小计（I）68

每日电耗见表表4-3

表4-3运行每日电耗

工作单台功率每日工作电价（元/

设备名称日电耗（度）日电费（元）

台数（KW）时间（h）度）

竖流式沉淀池43161920.7134.4

桨板式机械絮凝池120.416