【《对硝基苯酚污水处理的工艺开发设计》28000字（论文）】

对硝基苯酚污水处理的工艺开发设计摘要：对硝基苯酚（PNP）废水作为一类难降解、具有高毒性的有机废水，对人体、动植物以及生态环境都会产生严重的危害。本文综述了对硝基苯酚废水的来源、特性以及目前国内外处理技术的发展现状，并对几个废水处理工艺进行了深入研究与分析，初步确定了针对PNP废水的三套处理方案，从技术指标、经济指标等方面进行比对，最终得出“预处理+气浮+水解酸化+SBR+曝气生物滤池+消毒”的处理工艺，可以有效地去除污水中的SS、有机物等污染物，出水可以达到国家二级排放标准。在工艺设计计算和设备选型全部完成的基础上，绘制了厂区平面布置图、工艺流程图以及核心构筑物图、高程图、带控制点流程图等。关键词：对硝基苯酚污水；工艺设计；处理技术目录目录TOC\o"1-3"\h\u3000m3/d对硝基苯酚污水处理的工艺开发与设计 目录 第1章文献综述 第1.1节废水概述 第1.2节废水处理技术现状 1.2.1预处理技术 1.2.2生化处理技术 1.2.3深度处理技术 第2章工艺设计 第2.1节工艺概况 第2.2节设计依据 第2.3节工艺流程设计 2.3.1核心工艺比选 2.3.2工艺流程说明 第3章构筑物设计计算 第3.1节格栅 3.1.1设计说明 3.1.2进出水水质 3.1.3设计计算 3.1.4设备选型 第3.2节事故池 3.2.1设计说明 3.2.2设计参数 3.2.3设计计算 第3.3节调节池 3.3.1设计说明 3.3.2设计参数 3.3.3设计计算 3.3.4设备选型 第3.4节Fenton氧化池 3.4.1设计说明 3.4.2进出水水质 3.4.3设计计算 第3.5节混凝沉淀 3.5.1设计说明 3.5.2进出水水质 3.5.3设计计算 第3.6节气浮池 3.6.1设计说明 3.6.2设计参数 3.6.3进出水水质 3.6.4设计计算 3.6.5设备选型 第3.8节水解酸化池 3.8.1设计说明 3.8.2进出水水质 3.8.3设计计算 第3.9节SBR 3.9.1设计说明 3.9.2进出水水质 3.9.3设计参数 3.9.4设计计算 第3.10节曝气生物滤池 3.10.1设计说明 3.10.2进出水水质 3.10.3设计参数 3.10.4设计计算 第3.11节二氧化氯消毒池 3.11.1设计说明 3.11.2设计计算 第3.12节污水提升泵房 第3.13节本章小结 第4章污泥处理系统设计计算 第4.1节集泥井 4.1.1工艺流程日总产泥量 4.1.2集泥井设计 4.1.3污泥输送泵选型 第4.2节污泥浓缩池 4.2.1设计参数 4.2.2辐流式浓缩池设计计算 第4.3节污泥脱水机房 4.3.1设计参数 4.3.2设计计算 第4.4节污泥提升泵房 第4.5节本章小结 第5章污水处理厂的布置 第5.1节污水处理平面布置 5.1.1平面布置原则 5.1.2本污水处理厂布置 5.1.3厂区管线及道路布置 第5.2节污水处理高程布置 5.2.1高程布置说明 5.2.2构筑物水力损失 5.2.3管道总水头损失 5.2.4污水处理高程设计 第5.3节污泥处理高程布置 5.3.1污泥管道总水头损失 5.3.2构筑物内部水力损失 5.3.3污水处理泥线高程布置 第6章污水处理厂经济评估 第6.1节工程概算 6.1.1土建费用 6.1.2设备费用 6.1.3管道填埋及厂区绿化费用 6.1.4建设施工管理费用 6.1.5厂区设计费用 6.1.6不可预见费用 6.1.7总工程投资 第6.2节运行成本计算 6.2.1用电费用 6.2.2药剂费用 6.2.3工资费用 6.2.4生产用水费用 6.2.5折旧及维护费用 6.2.6其他费用 6.2.7总运行费用 第7章结论与展望 参考文献 第1章文献综述第1.1节废水概述（1）PNP理化性质PNP属于硝基芳烃化合物，无味，不易挥发，易溶于有机溶剂和强碱。随着溶液pH值改变，PNP水溶液呈现出的颜色也会改变。溶液呈酸性时，PNP的水溶液为无色液体。溶液呈碱性时，PNP的水溶液为黄色液体，并且色度会随着碱性增强而逐渐变深。当pH小于4.0时PNP以分子态存在，当pH大于8.0时PNP以离子态存在，当pH处于该pH区间内时[1]，PNP以分子态和离子态形式共存。（2）PNP废水来源PNP是一种被广泛应用的精细化学品中间体[2]，主要应用于染料、油漆、石油化工等行业中。同时还被广泛用于合成制备药品、显影剂[3]。除此以外，工业生产硝基苯产生的废水、杀虫剂通过光解作用、大气中的苯和NO的光化学反应等过程也会产生PNP[4]。（3）PNP废水危害PNP废水具有高毒性。在PNP浓度较低的环境下会使细胞中的蛋白质变性进而失活[5]。人体摄入或者是皮肤接触都会导致其在人体中富集，当积累量达到一定值时人会出现中毒甚至死亡，具有“三致”作用。因此[6]，我国已将PNP列为我国治理的重点污染物之一。第1.2节废水处理技术现状1.2.1预处理技术预处理主要涉及物理相互作用和一般化学反应，目的是去除废水中的SS和有机物，从而减少进入生物处理设施的有机负荷。（1）吸附法吸附法是利用具有多孔结构的吸附剂来处理废水，将一种或多种组分富集在吸附剂表面，进而达到分离的目的。郭俊元等发现[7]，在反应时间为90min，pH=6的条件下对废水中对PNP的去除率高达93.9%。王亚非[8]等通过制备生物炭K2CO3来活化花椒籽废渣进而去除PNP，发现对对硝基苯酚的吸附容量为406mg/g。瞿策[9]研究发现，随着草酸浓度的逐渐增加，吸附剂对PNP的吸附能力呈现先增加后减小的趋势，当草酸溶液浓度达到0.5mol/L时对污染物的吸附率可达98%。吸附法的不足之处是吸附剂可再生较难且对高浓度污染物去除效果一般。（2）萃取法萃取法是利用对PNP在废水和有机溶剂间溶解度的不同，使污染物脱离水相，进而达到去除的目的。万辉等合成了离子液体萃取剂来萃取酚类污染物[10]，其作用机理是当酚溶液在pH<pKa时，萃取剂的F原子与酚类有机物分子的-OH间形成氢键，提高了萃取效率。史得军等使用萃取法分离烃类和酚类化合物[11]，研究发现，酚类化合物的加标回收率可达93%~108%。戴猷元等提出，可以利用络合萃取法处理含酚废水[12]。刘欢等用磷酸三丁酯络合萃取废水中的酚[13]，用含5%TBP的正辛醇进行萃取，发现去除效率可达93%。崔冰等[14]进一步研究发现PNP的分配比随电性参数的增大而增大，且疏水性参数越大，分配比也就越高。萃取法的缺点是：成本较高；易引发二次污染，不易大规模使用。（3）化学氧化法化学氧化法可分为传统化学氧化法和高级氧化法。传统化学氧化法是利用氧化剂的氧化能力去除污染物。高级氧化法是通过产生自由基来降解水中污染物。KMnO4氧化是一种传统化学氧化法，在降解过程中无毒，且最终还原产物为不溶性的MnO2，可以协助去除污染物，易分离。许云在pH=2.0，对硝基苯酚浓度为200mg/L的条件下反应[15]，发现PNP降解率可达99%。孙波等用活性氧化剂催化高锰酸钾，发现去除速率可提高104-106倍[16]。Fenton氧化是一种高级氧化技术，它是通过形成的羟基自由基来降解废水中的PNP[17]。赵曦蕾研究发现对硝基酚的去除率可达95%以上[18]。汤茜将活性组分以羧基络合来合成非均相Fenton催化剂的方法[19]，发现其去除率很高。臭氧氧化法也是一种高级氧化技术，它的原理是在大量氢氧根离子存在的条件下，臭氧分解成氧气和羟基自由基，去除PNP。直接氧化法是指臭氧直接与有机物发生反应，间接氧化法是指利用产生的羟基自由基来分解有机物[20]。卢平采用超声波强化γ-Al2O3催化臭氧氧化法处理废水[21]，发现去除效率可达96.4%。臭氧氧化法的优点是反应迅速且氧化性强、不易产生二次污染，缺点是能耗大、成本高、臭氧利用率低。电化学氧化法的原理是通过电场作用或电极的电催化作用产生自由基，进而氧化有机污染物。周海涛等[22]发现钢板阳极材料在一定的条件下对苯酚的去除率为89.51%，TOC的去除率为70.57%。张玮用改性Ti/PbO2作为阳极材料，石墨板作为阴极材料，发现苯酚的去除率可达99%以上[23]。电化学氧化法的优点为试剂用量少、易于后续处理及自动控制且不易产生二次污染，缺点为电耗较大且处理成本高。光催化氧化法的原理是在紫外光照射时，使作为催化剂的半导体的价带电子跃迁，形成光生电子和光致空穴，发生光催化反应。SwarnalathaB等用不同催化剂对2，6-二硝基苯酚进行了非均相光催化氧化，研究发现2，6-二硝基苯酚的去除率为70.3%[24]。1.2.2生化处理技术生化处理通常作为废水处理中的二级处理工艺，用于去除废水中的有机物。由于具有运行费用低、可大规模使用、不易形成二次污染的优点而被广泛使用。（1）生物法生物法是指在废水中使微生物以有机污染物作为碳源进行自身的生长繁殖，从而去除PNP，达到净化废水的目的。Jiang等利用电极结合某种特定细胞来处理废水，效果良好[25]。Wang等采用了厌氧与好氧相结合的方法治理酚类废水，结果表明酚类化合物的去除率最高可达100%[26]。王宏等筛选出对硝基酚降解菌，发现对PNP的降解率可达到21.7%[27]。张辰媛等用对硝基酚驯化硝化菌，结果发现，驯化后该菌对PNP的去除率高达普通硝化菌的33倍[28]。（2）好氧生物处理好氧和厌氧生物处理法的区别是是否在氧气充足的情况下微生物将有机污染物分解。活性污泥法主要通过污泥的吸附絮凝作用和微生物的代谢作用来净化水体，降解有机物的过程主要包括吸附和稳定两个阶段，吸附主要是由活性污泥中的多糖类黏性物质吸附呈悬浮态物质，稳定主要是依靠微生物的生命代谢活动。戴宁等发现经过苯酚驯化后的活性污泥处理后苯酚的去除率可达99%以上[29]。SBR是按间歇曝气的方式来处理活性污泥，SBR反应器首先进水，当进水体积达到设置容积后开始曝气，这一阶段主要是为了使废水中的有机物利用氧气进行硝化反应，将NO3-转化为NO2-后开始搅拌，这一阶段是为了发生反硝化过程进行脱氮。曝气和搅拌阶段也可以同步进行，经过静置使泥水分离，最后出水达到去除废水中污染物的目的。Zhang等在反应器中投加苯酚和三氯乙烯，实现苯酚的有效去除[30]。任燕飞利用臭氧氧化技术与SBR工艺共同处理，对苯酚的去除率提高了近30%。生物膜法是通过生物膜上的好氧或兼性微生物通过好氧代谢作用来降解有机污染物，最终产物是水和二氧化碳等。生物接触氧化法通过曝气为微生物提供氧气，并将填料投入曝气池内，Fang等通过接种苯酚降解菌来生物强化，发现其降解废水中对总酚的耐受力明显提高。（3）厌氧生物处理潘尚磊采用UASB反应器，以城市污水处理厂的活性污泥作为接种源对苯酚、邻、间、对-苯二酚的去除效果进行研究，结果表明酚类化合物去除率接近100%[31]。陈春茂等发现，投加泥炭土可以提高UASB反应器的运行性能和冲击能力，总酚的去除率可达91.37%[32]。1.2.3深度处理技术当废水中污染物浓度较高时，只使用预处理和生化处理方法不能达到排放要求，因此通常需要进行深度处理。氧化法氧化法中通常使用的氧化剂有次氯酸钠、液氯、高锰酸钾、臭氧、过氧化氢等等。刘春萌利用Fenton试剂去除水中的难降解有机物，研究发现当过氧化氢投加量为12mL，硫酸亚铁为0.15g，pH为4时对COD的去除效果最好[33]。膜分离法膜分离技术具有操作简单、过程环保无污染等优点。不仅可以达到出水标准，而且可以回收部分原料，但其缺点是投资费用较高以及使用寿命短。肖萍研究出了脱盐速率最大且脱盐时间最短时的条件来处理废水[34]。

工艺设计第2.1节工艺概况一染料企业，污水排放量为3000m3/d，其中主要包含的污染物为对硝基苯酚，设计一个污水处理系统，经过一系列的处理之后，应达到GB8978-1996中的国家二级排放标准。表2-1污水进水水质（单位：mg/L）污染物项目pHPNPCODTOC色度SSBOD进水1.5500010000-1400033003002003000③设计目标：出水达到初级再生水的水质标准。具体水质如表2-2所示。表2-2污水出水水质（单位：mg/L）污染物项目pHPNPCODTOC色度SSBOD进水6-9＜0.5＜200＜20＜200＜180＜30第2.2节设计依据1.《室外排水设计规范》（GB50014-2006）2.《工程建设项目环境保护设计规范》（GB50483-2009）3.《建筑给排水设计规范》（GB50015-2010）4.《给排水工程构筑物结构设计规范》（GB50069-2002）5.《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）6.《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）7.《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）8.《石油化工企业设计防火规范》（GB50160-2018）9.《建筑设计防火规范》（GB50016-2014）10.《地下工程防水技术规范》（GB50108-2008）11.《构筑物抗震设计规范》（GB50191-2012）12.《石油化工工程防渗技术规范》（GBT50934-2013）第2.3节工艺流程设计2.3.1核心工艺比选（1）生产技术路线评述①树脂吸附+微电解+芬顿氧化+UASB厌氧池+好氧池+二沉池某企业先对PNP废水进行预处理[35]，经过树脂吸附后，大量PNP在树脂中被氢氧化钠脱附。再采用微电解－Fenton氧化－中和沉淀方法大幅度降低COD和色度，提高废水的可生化性，接下来再采用生化处理，实现达标排放。此工艺不适用于污染物浓度高的废水。②水解酸化+Fe-C微电解+生物接触氧化+二沉池河北某印染企业废水经过预处理后先进入水解酸化池将难降解酚类化合物降解为小分子物质，接着进入铁碳滤池使亚铁离子等与污染物反应，再经过生化处理，实现达标排放。此工艺的优点是运行稳定、管理简单且污染物去除率较高，缺点是由于工艺较多，投资费用较高。③混凝气浮+水解酸化+MBR+反渗透某企业主要产品为纺织品，排放废水中难降解有机物浓度较高[37]，经过预处理、生化处理后，经保安过滤器和RO系统深度处理，达标排放。此工艺的优点是去除效果好，缺点是一次性投资较高。分析以上企业的处理工艺可知，在污染物浓度较高的废水中，单纯使用生化处理工艺不能达标排放，因此目前一般采用组合工艺，即先经过预处理使废水中的有机物浓度变低后再进行生化处理，可以满足排放要求。（2）初步选择工艺工艺流程一：图2-1工艺流程图1工艺流程二：图2-2工艺流程图2工艺流程三：图2-3工艺流程图3（3）工艺比选表2-4生化处理工艺比较比较方法方案一（SBR）方案二（生物接触氧化法）方案三（MBR法）工艺特点无二沉池，工艺能较好适应水质水量波动兼有活性污泥和生物膜法的特点，容积负荷高，抗冲击负荷，可间歇运行，无污泥膨胀问题出水水质好，对SS、COD去除较好，但长期运行会出现膜溶解、膜污染占地面积小较小小维护与设备管理流程复杂、管理要求高、运行维护难度大，对设备性能要求高，如空气堰对自控的要求比较高存在填料易堵塞，布水、曝气不均匀的问题，增加维护和运行难度膜污染及膜维护、更换膜组件增加了维护和运行管理的困难工程造价较高，后期投资大高，填料价格较高，投资大较高，膜材料维护、更换增加造价运行成本一般一般较高，能耗大，后期维护费用高对比三种方案的生化处理工艺可知，MBR属于成本及后期维修、运行费用较高的工艺，虽然其出水水质较好，但在其他两个工艺也能保证出水水质达标的情况下，不优先考虑。而生物接触氧化法存在布水、曝气不均匀以及维护与设备管理较麻烦的问题，因此经过对比选择SBR作为本项目的生化处理工艺。通过以上对三种方案的综合考虑，最终选择方案一作为本项目采用的工艺。2.3.2工艺流程说明①预处理阶段包括格栅、Fenton氧化、混凝、沉淀、气浮。格栅是由一组平行的金属栅条或筛网制成，用以截流较大的悬浮物或漂浮物。工业污水中一般会含有难溶的有机物，通过格栅去除有较大的有机物提高后续设备的处理能力。Fenton氧化是在酸性条件下H2O2在Fe2+的催化作用下发生一系列反应后，生成具有极强氧化能力的羟基自由基·OH与废水中有机物进行的自由基反应，。混凝和沉淀用来去除污水中的特征有机物，通过向水中投加一些药剂，使水中难沉淀的胶体颗粒能互相聚集，进而沉淀被去除。气浮法是以微小气泡作为载体，进而去除水中污染物。②生化处理阶段包括水解酸化、SBR。水解酸化工艺是将难降解的大分子物质转化为易降解的小分子物质的过程。SBR将传统的曝气池、沉淀池由空间上的分布改为时间上的分布，形成一体化的构筑物。③深度处理阶段指的是曝气生物滤池、接触消毒池。在污水经过预处理和生化处理两个阶段后，水中大部分的有机污染物被去除，通过曝气生物滤池可以有效去除污水中的难降解有机污染物。虽然水质得到了极大改善，但仍会存在病毒，因此需要对其进行二氧化氯消毒，通过设计消毒剂使用量以及消毒设备工作时间等参数来达到深度处理的目的。

第3章构筑物设计计算第3.1节格栅3.1.1设计说明格栅用以截留污水中较大的悬浮物或漂浮物[41]。本次设计采用中格栅，以减少污染物的负荷。3.1.2进出水水质表3-1 格栅进出水水质水质指标CODSSPNP色度TOCBOD进水140002005000300倍33003000去除率010％0000出水140001805000300倍330030003.1.3设计计算格栅的设计示意图如图3-1所示。图3-1格栅示意图设栅前水深h为0.3m，栅条间隙e为0.016m，栅条宽度s为0.01m，过栅流速v=0.3m/s，过栅流量：Q=表3-2格栅设计基础参数类别设计处理流量（m3/h）格栅数n（座）栅条间隙e（m）过栅流速v(m/s)格栅倾角α经验数值——0.010~0.0400.345º～75º设计值12520.0160.360º栅条间隙数n=Q式中，n——格栅栅条间隙数，个；Q——设计流量，0.0347m3α——格栅倾角，60°；e——格栅栅条间隙，0.016m；h——格栅栅前水深，0.3m；v——格栅过栅流速，0.3m/s。n=栅槽有效宽度B设栅条宽度s=0.01m，则栅槽宽度为：B=s（3）栅槽总长度L①进水渠道渐宽部分的长度L1取进水渠宽B1=0.2m，其渐宽部分展开角度α1=20°，则：L②栅槽与出水渠连接处的渐缩部分长度L2L③栅前渠道深H1取栅前渠的超高h2=0.3m，则：H=④栅槽总长度LL=（4）格栅的水头损失h1ℎ1式中：h1——过栅水头损失，m；h0——计算水头损失，m；g——重力加速度，9.81m/sk——格栅受污染物堵塞后时水头损失增大倍数，取k=3；ζ——阻力系数，与栅条断面形状有关。设栅条断面为锐边矩形断面，β=2.42，代入数据得：ℎ（5）栅后槽总高度H=（6）每日栅渣量W=86400Q式中：Kz——变化系数，取1.3；W1——栅渣量，本设计中格栅间隙为0.016m，取W1=0.10W=由于W>0.2m3.1.4设备选型采用NC型机械格栅[42]，一用一备，具体参数如下表3-3所示表3-3中格栅主要参数表格栅型号有效栅宽/mm有效栅隙/mm运动速度/（m/min）水流速度/（m/s）电机功率/kwNC-4003005-203≤10.25第3.2节事故池3.2.1设计说明由于废水出水水质、水量波动较大，为了避免发生事故时水量和水质产生很大的变化而对后续处理工艺产生影响，因此设置事故池接纳事故废水。3.2.2设计参数（1）设计流量Q=（2）停留时间t=3h3.2.3设计计算（1）有效容积V=125×3=375m3（2）池表面积设池高度取H=5m，超高0.5m，则池表面积A为：A=则事故池的尺寸为L=10m，B=9m，H=5m。第3.3节调节池3.3.1设计说明调节池的主要作用是使各股废水进行充分混合，均衡水质，并为后续处理单元提供稳定处理水量。3.3.2设计参数（1）设计流量Q=（2）停留时间t=8h3.3.3设计计算调节池的设计示意图如图3-2所示。图3-2调节池设计示意图调节池容积V所设计调节池的实际容积为有效容积的1.2倍，则V=调节池尺寸调节池有效水深设计为5m，超高为0.5m。A=取池长L为20m，池宽B为12m，池高H=5+0.5=5.5m，则调节池的尺寸为L=20m，B=12m，H=5.5m。进出水管设计水量为34.7L/s，设进出水管径为400mm，管道材质为碳钢，取管道充满度为0.7，则管内流速为：u=4Q3.3.4设备选型根据调节池的有效容积，搅拌功率一般按1m3污水4～8W选配搅拌设备[43]。本工程取5W，则调节池选配潜水搅拌机的总功率为1200×5=6kW。选择2台QJB型潜水搅拌机（不锈钢），一用一备，主要性能参数见表3-4。表3-4QJB型潜水搅拌机主要性能参数表ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>闪红光</Author><Year>2002</Year><RecNum>71</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[35]</style></DisplayText><record><rec-number>71</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="szppfavt1raswweawwzvwfd35e2szr5zr2ap"timestamp="1524964538">71</key></foreign-keys><ref-typename="Book">6</ref-type><contributors><authors><author><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">闪红光</style></author></authors></contributors><titles><title><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">环境保护设备选用手册</style></title></titles><dates><year>2002</year></dates><pub-location><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">北京</style></pub-location><publisher><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">化学工业出版社</style></publisher><urls></urls></record></Cite></EndNote>潜污泵型号额定功率/（kW）额定电流/（A）叶轮直径/（mm）转速/（r/min）质量/（kg）QJB7.5/6-640/3-303/C/S7.5300640303389第3.4节Fenton氧化池3.4.1设计说明化学原理为：Fe2+Fe3+RH+∙OH→R∙+R∙+Fe2+通过投加氧化剂形成中间产物，从而达到去除污染物的目的。3.4.2进出水水质表3-5Fenton氧化池进出水水质水质指标CODSSPNP色度TOCBOD进水140001805000300倍33003000去除率50%40％95%50%50%50%出水7000108250150倍165015003.4.3设计计算机械混合槽通过投加设备投入氢氧化钠调整污水的PH值至3左右，在线PH值监控仪2套，型号PE-7ES；碱投加设备1套；池体一套：设计处理能力3000m3/d，池体结构：钢制（加强级防腐、抗渗），反应时间取0.5h，则混合槽的有效容积为：V=QT=池体的尺寸为：池长10m，池宽2.5m，高2.5m，其中保护高为0.5m。Fenton氧化池①池体结构：钢制（加强级防腐、抗渗）,设计处理能力3000m3/d，通过两套投加设备依次投入硫酸亚铁和双氧水，水力停留时间1h，则池体的有效容积为：V=QT=池体的尺寸为：池长10m，池宽5m，高2.5m，其中保护高为0.5m。②每日投加氧化剂的量的计算FeSO4的投加率为0.1kg/m3，则每天投加的量为：W由于投加的H2O2/FeSO4=4:1，则每天投加的H2O2量为：W双氧水的H2O2浓度为25%，则每天需要的双氧水量为：WpH值调整混合槽Fenton试剂为氧化反应结束后，pH值约为5，投入一定碱剂进行中和反应，使污水的pH值为6.5；本设计投加的碱剂为NaOH，反应时间取0.5h，则混合槽的有效容积为：V=QT=池体尺寸：池长10m，池宽2.5m，高2.5m，其中保护高为0.5m。每kg污水的PH值由5升至6.5所需投加的NaOH的量为0.08kg/m3,则每天所要投加的NaOH的量为：W通过水力搅拌混合调整PH值，在线PH值监控仪2套，碱投加设备1套。产泥量计算进水COD为14000mg/L,COD去除率为50%，按每去除1kgCOD产生0.3kg干污泥进行估算，每天去除COD量为：14000×50%×3000×干污泥重：W根据污泥含水率为95%，则湿污泥重：W取ρsV（5）进出水管设进水管径为400mm，管道材质为碳钢，取管道充满度为0.7，则管内流速为：u=设出水管径为300mm，管道材质为碳钢，取管道充满度为0.6，则管内流速为：u=第3.5节混凝沉淀3.5.1设计说明（1）混凝混凝处理包括凝聚和絮凝两个阶段[45]，混凝处理的工艺流程为：（2）沉淀池本设计选择平流式沉淀池[46]，对于本例中的水质水量很适用。3.5.2进出水水质表3-6混凝沉淀进出水水质水质指标CODSSPNP色度TOCBOD进水7000108250150倍16501500去除率80%80％80%50%60%80%出水140021.65075倍6603003.5.3设计计算药剂选择选择药剂需要考虑的因素为：处理效果好，能满足设计要求价格便宜，投加量适中，防止费用过高产品性能稳定，易于储存，投加方便不产生二次污染在水处理过程中，混凝剂主要分为铝盐和铁盐两大类，铝盐作为混凝剂时形成矾花的速度快，且颗粒的粒径和密度都比较大，因此有很好的沉淀效果。铁盐形成的矾花比重大，易沉降，适宜的pH值范围与铝盐类似，约为5-9。但是铁系混凝剂处理后的水的色度比用铝盐高。因此，此处选择聚合氯化铝（PAC）作为混凝剂、聚丙烯酰胺（PAM）为助凝剂，按一定的顺序投加可以发挥药剂的最大效果。（2）药剂投加量①PAC投加量PAC药液浓度为10%，最大投加量50mg/L，平均投加量30mg/L，配制5次/d。PAC平均投加量计算：m②PAM投加量PAM药液浓度为15%，最大投加量3mg/L，平均投加量2mg/L，配制5次/d。PAM平均投加量计算：m（3）PAC配制储存设施①溶解池体积W1：W1式中：a——药品投加量；Q——设计处理水量；b——药液浓度，10%；n——每日配制的次数，取5次。W溶解池设置1座。设计池深H为5m，超高取0.5m，池体设计为圆柱体，则溶解池底面面积、直径为：A=D=②储液池尺寸大小与溶解池设计一致，设置1座。③搅拌机选型选择JBJ型折浆式混合搅拌机，一用一备，其搅拌机主要技术参数为：表3-7JBJ型折浆式混合搅拌机主要性能参数叶轮直径/（mm）电机功率/（kW）主轴转速/（r/min）浆形22002251四叶45°斜浆（4）PAC加药装置的选择拟采用加药装置进行药剂配置、存储、投加，通过查阅相关选型书籍，选用JY型加药机。其主要参数如表3-8。表3-8JY型加药机主要性能参数ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>闪红光</Author><Year>2002</Year><RecNum>71</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[35]</style></DisplayText><record><rec-number>71</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="szppfavt1raswweawwzvwfd35e2szr5zr2ap"timestamp="1524964538">71</key></foreign-keys><ref-typename="Book">6</ref-type><contributors><authors><author><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">闪红光</style></author></authors></contributors><titles><title><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">环境保护设备选用手册</style></title></titles><dates><year>2002</year></dates><pub-location><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">北京</style></pub-location><publisher><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">化学工业出版社</style></publisher><urls></urls></record></Cite></EndNote>型号外形尺寸/（m）投加量/（L/h）投加方法搅拌机功率/（kW）搅拌桶容积/L溶液桶容积/LJY-31.55×1.55×2.6030~390计量泵0.5510002000PAC投加设备选型PAC投加流量为：q选用两台EH375单级螺杆泵，一用一备，具体参数如表3-9。表3-9单级螺杆泵主要性能参数ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>闪红光</Author><Year>2002</Year><RecNum>71</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[35]</style></DisplayText><record><rec-number>71</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="szppfavt1raswweawwzvwfd35e2szr5zr2ap"timestamp="1524964538">71</key></foreign-keys><ref-typename="Book">6</ref-type><contributors><authors><author><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">闪红光</style></author></authors></contributors><titles><title><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">环境保护设备选用手册</style></title></titles><dates><year>2002</year></dates><pub-location><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">北京</style></pub-location><publisher><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">化学工业出版社</style></publisher><urls></urls></record></Cite></EndNote>[47]螺杆泵型号工作流量/（m3/h）转速/（r/min）轴功率/（kW）电机功率/（kW）进口直径/（mm）出口直径/（mm）EH3754.52170.521.56550PAM配制储存设施①PAM溶解池体积W1’：W溶解池设置1座。设计池深H’为1.5m，超高取0.5m，为了为后续设置搅拌装置，使溶液搅拌均匀，池体设计为圆柱体，则溶解池底面面积、直径为：AD②储液池尺寸大小与溶解池设计一致，设置1座。PAM加药装置的选择拟采用加药装置进行药剂配置、存储、投加，通过查阅相关选型书籍，选用JY型加药机。其主要参数如表3-10。表3-10JY型加药机主要性能参数ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>闪红光</Author><Year>2002</Year><RecNum>71</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[35]</style></DisplayText><record><rec-number>71</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="szppfavt1raswweawwzvwfd35e2szr5zr2ap"timestamp="1524964538">71</key></foreign-keys><ref-typename="Book">6</ref-type><contributors><authors><author><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">闪红光</style></author></authors></contributors><titles><title><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">环境保护设备选用手册</style></title></titles><dates><year>2002</year></dates><pub-location><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">北京</style></pub-location><publisher><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">化学工业出版社</style></publisher><urls></urls></record></Cite></EndNote>型号外形尺寸/（m）投加量/（L/h）投加方法搅拌机功率/（kW）搅拌桶容积/L溶液桶容积/LJY-31.55×1.55×2.6030~390计量泵0.5510002000PAM投加设备选型PAM投加流量为：q采用单级螺杆泵，外配流量计量设施，选用两台EH600单级螺杆泵，一用一备，具体参数如表3-11。表3-11单级螺杆泵主要性能参数螺杆泵型号工作流量/（m3/h）转速/（r/min）轴功率/（kW）电机功率/（kW）进口直径/（mm）出口直径/（mm）EH630.202840.020.552520混合池设计混合池尺寸设计所设计的混合池为圆柱形，混合时间一般为10~60s，取混合时间T=60s，池数n=1。混合池容积W：W=设混合池直径D=2.0m，则混合池深度H为：H=因为HD=0.662=0.33<0.66混合池超高0.5m，混合池总高H=0.66+0.5=1.16m。进出水管设计混合池池设计进出水量为125m3/h=34.7L/s，设进出水管径为300mm，管道材质为碳钢，取管道充满度为0.6[42]，则管内流速为：v=混合池搅拌机及螺杆泵选型混合池搅拌机采用ZJ型折桨式搅拌机，其主要参数如下：型号：ZJ-750，搅拌功率3kW，浆叶一般距池底250mm。废水与药剂在混合池中充分混合后，通过螺杆泵输送至沉淀池中。螺杆泵选用两台EH4500单级螺杆泵，一用一备，具体参数如表3-12。表3-12单级螺杆泵主要性能参数[46]螺杆泵型号工作流量/（m3/h）转速/（r/min）轴功率/（kW）电机功率/（kW）进口直径/（mm）出口直径/（mm）EH45001552541722200150（9）反应池设计综合比较各种絮凝池优缺点，在本次设计中选用机械絮凝池。机械搅拌反应池设计流量为Q=125m3/h，设计示意图如图3-3。图3-3机械搅拌反应池设计示意图反应池容积V=QT式中：T——混合时间，本例取21min；Q——处理水量，125m3/h；n——池数，1个；则V=反应池尺寸反应池分为3格，每格尺寸为L×B×H=2.3×2.3×3（m），超高取0.3m，则V池子总高度为3.3m。③搅拌设备a.叶轮直径及桨板尺寸叶轮直径设计1.84m[45]。桨板长度取l=1.2m，桨板宽度取b=0.15m。则lD每个叶轮内外侧各4块桨板，内外间距为S=0.3米，则桨板面积过水断面面积叶轮直径r2外=D图3-4叶轮尺寸由叶轮半径与桨板宽度之差有：rrrb.叶轮转数n0其中：D0取v1=0.5ms，v2=0.35msnnn浆板转动时所消耗功率N01、N02、N03：第一格外侧浆板：N'01第一格内侧桨板：N''第一格搅拌轴功率为：N同理分别可计算出N02、N03，分别为0.052kW、0.018kW。总功率：N选择四台型号为Y801-4的电动机，三用一备，转速为1390r/min，额定功率为0.55kW。④G值和GT值校核设水温t=20℃，查得μ=1.02×10-3Pa·s，则第一格：G第二格：G第三格：G反应池平均速度梯度：G即GT=70.66×21×60=8.9×104，在104~105之间，设计合理。⑤进出水管机械搅拌反应池设计进水量为125m3/h=34.7L/s，设进出水管径为300mm，管道材质为碳钢，取管道充满度为0.6[48]，则管内流速为：v=（10）沉淀池①沉淀池尺寸A.设计负荷和池面积图3-5平流式沉淀池设计示意图取t=1h，表面负荷q=1.5m3/(m2·h)，则池底面积为：A=设计沉淀池个数n=2，则单个沉淀池所需地面积为：AB.沉淀池长、池宽、水深池宽B取3m，则池长L=按水平流速校核（初沉池最大水平流速为7mm/s）,则水平流速：v=有效水深：h=qt=1.5×1=1.5m校核：LB=14Lℎ=141.5泥斗设计图3-6泥斗设计尺寸示意图A.产泥量本设计中的污染物多为有机物质，在经过混凝后可沉降大部分，污泥含水率为95%。W=Q×(式中：Q——污水流量，取125m3/h；γ——污泥容重，取γ=1000kg/m3；C1——进水悬浮物浓度，取108mg/L；P——污泥含水率，取95%；C2——出水悬浮物浓度，取21.6mg/L。B.污泥斗高度设计污泥顶边长为3.0m，污泥底边长为0.5m，污泥斗角度为67°ℎC.泥斗体积V==10.47mD.污泥停留时间t=V因此排泥时间为每2d排一次。池体总高度设缓冲层高1.0m,沉淀池保护水深取0.5m，超高取0.5m，已知有效水深为1.5m，泥斗高度为3m，则H=1.5+3+1.0+0.5+0.5=6.5m出水堰设计：取堰口负荷为200m3l=每根支渠长度为：l穿孔墙设计：本设计中取穿孔花墙开孔率为9%，穿孔墙高3m，则穿孔花墙孔的总面积为：A采用直径为100mm的孔，则所需孔数为：n=A100个孔，设计为横向排布10个，纵向（深）10个出水三角堰的设计：设计三角堰堰口角度为90°，堰上水头H1则单个三角堰的流量为：q三角堰总个数：n=每条出水堰所含三角堰个数为n则三角堰中距为l设备选型排泥采取机械排泥方式。通过查阅环保设备选用手册，根据沉淀池设计池宽选用PGT-3型刮泥撇渣机，其具体参数见表3-13。表3-13PGT型行车式提靶刮泥撇渣机主要技术参数机型池宽B（m）池深H（m）行车速度（m/min）运行功率（kW）设备质量（kg）PGT-333~3.50.6~1.22.25约3500进出水管设进出水管径为200mm，管道材质为碳钢，取管道充满度为0.6，则管内流速为：u=第3.6节气浮池3.6.1设计说明气浮法是以微小气泡作为载体，吸附水中的杂质颗粒，使其视密度小于水，然后颗粒被气泡夹带浮升至水面与水分离去除的方法。本设计采用部分回流加压溶气气浮池，设置两座，一用一备。3.6.2设计参数加压溶气气浮法设计示意图见图3-7。;;图3-7平流式气浮池设计示意图气浮池主要设计参数包括接触池上升流速、分离室停留时间和回流比等，具体如表3-14所示。表3-14气浮池设计基础参数[49]类别设计处理流量/（m3/h）池数n/座接触池上升流速VC/(mm/s)分离室停留时间t/min回流比R经验值————10~2010~2010%~20%设计值1252202019%3.6.3进出水水表3-15气浮池进出水水质水质指标CODSSPNP色度TOCBOD进水140021.65075倍660300去除率20%20％50%10%20%20%出水112017.32567.5倍5282403.6.4设计计算（1）主要工艺指标①气浮池所需空气量Qg式中：Qg——所需空气量，kg/h；Q——设计处理流量，125m3/h；γ——空气容重，设平均水温为20℃，即γ=1.164g/L;CS——20℃下，一个大气压下空气的溶解度CSf——溶气效率，取0.8[49]；P——溶气压力，取P=0.4MPa=4atm；R——溶气水回流比，19%；Q②所需空压机额定气量Qg’Qg式中：Qg'——空压机额定气量，mΦ'——安全系数，一般为1.2~1.5，取1.4[49]Q加压溶气所需水量QrQr=1000×Qg式中：Qr——加压溶气所需水量，mkT——溶解度系数，查表可得20℃水kQ（2）气浮池本体气浮接触室A.接触室表面积ACAC式中：Qr——加压溶气水量，20m3/h；VC——接触池上升速度，取20mm/s。AB.接触室长度LCLC式中：AC——接触室表面积，2m2；BC——分离室宽度，本设计取4m。L②气浮分离室A.分离室表面积AS=Q+Qr式中：Q——废水设计处理流量，125m3/h；Qr——加压溶气水量，20m3/h；Vs——分离室水流向下速度，本设计取1.67mm/s。AB.分离室长度LSLS式中：AS——分离室表面积，24.1m2；BS——分离室宽度，4m。L长宽比LS/BS=6/4=1.5m，符合分离室长宽比在（1-2）:1的要求。C.气浮池有效水深HH=V式中：VS——分离室水流向下速度，；t——气浮池分离室停留时间，20min。H=0.00167×20×60=2.1m气浮池有效水深为2.1m，在2~3m之间，符合要求。D.气浮池总长度LL=E.气浮池总高度HH'=ℎ1+式中：H’——气浮池高高度，m；h1——超高，通常为0.3~0.4m，取h1=0.3m；h2——有效水深，h2=H=2.1m；h3——池底出水管预留高度，取h3=0.3m；HF.气浮池容积WW=（3）溶气设备①压力溶气罐A.溶气罐直径DD=4QπI（3-式中：D——溶气罐内径，m；——过流密度，一般为100~200m2/(m3·h)，取152m2/(m3·h)[49]；D=B.溶气罐高度ZZ=Z1+式中：Z——溶气罐高度，m；Z1——罐顶、底封头高度，m；Z2——罐内布水区高度，一般为0.2~0.3m，取Z2=0.2m；Z3——罐内贮水区高度，一般为1.0m；Z4——罐内填料区高度，本设计采用阶梯环Z4=1.2m。Z=ℎ1+式中：h1——曲面高度，mm；h2——直边高度，mm；S——壁厚，mm由D=400mm可得：ZZ=2×0.133+0.25+1.0+1.2=2.716m（4）气浮池集水管、集渣槽①进/出水管设进出水管径为200mm，管道材质为碳钢，取管道充满度为0.6，则管内流速为：v=②回流管回流水量为23.75m3/h，设回流管管径为100mm，则回流管内流速为：v=③集水系统A.集水管采用下部集水穿孔管出水方式，集水管沿池宽方向排列。设计相邻集水管中心距为0.4m，则所需水管根数为：每根集水管流量为：Q0=(Q+Qr)÷14=（125+20）÷14=10.3m3/h取集水管中流速为0.3m/s，则集水管管径为：D=B.穿孔设计设穿孔管，孔眼水头损失h=0.3m，则孔流速为：（3-29）式中：——出孔流速，；——孔眼流速系数，0.94；——重力加速度，9.8m/s2。取，则每根集水管的孔口总面积S为：设计单孔孔眼直径为0.02m，单个孔眼面积为3.14×10-4m2，则每根集水管孔眼数为：集水管有效长度为6.8m，孔眼沿管长两侧开孔，两侧孔径的中心线呈45°夹角，则每根集水管孔距为：④集渣槽集渣槽断面一般不小于200mm。3.6.5设备选型（1）空压机与离心泵选型①空压机选型选用两台Z-0.030/5型活塞式空气压缩机，一用一备。表3-16活塞式空气压缩机主要性能参数[47]型号额定气量/（m3/min）排气量/（m3/min）转速/（r/min）电动机功率/（kW）Z-0.030/50.02160.03011000.35离心泵选型加压溶气所需水量为20m3/h[47]，一用一备。具体参数如表3-17所示。表3-17单级单吸式离心泵主要性能参数ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>闪红光</Author><Year>2002</Year><RecNum>71</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[35]</style></DisplayText><record><rec-number>71</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="szppfavt1raswweawwzvwfd35e2szr5zr2ap"timestamp="1524964538">71</key></foreign-keys><ref-typename="Book">6</ref-type><contributors><authors><author><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">闪红光</style></author></authors></contributors><titles><title><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">环境保护设备选用手册</style></title></titles><dates><year>2002</year></dates><pub-location><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">北京</style></pub-location><publisher><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">化学工业出版社</style></publisher><urls></urls></record></Cite></EndNote>[47]离心泵型号运行流量/（m3/h）压头/（m）转速/（r/min）电机功率/（kW）进口直径/（mm）出口直径/（mm）IS80-50-200A23.41114501.58050（2）溶气设备选型填料罐直径为400mm，所设计加压溶气所需水量Qr为20m3/h，选用两罐TR-4型压力溶气罐，一用一备，管内部填料选用应用较广的聚丙烯阶梯环填料。（3）释放器选型释放器常选用TV型释放器，所设计加压溶气所需水量Qr为20m3/h，溶气罐内溶气压力为0.4MPa，最终选用TV-3型释放器，流量为5.91m3/h，则单座气浮池所需释放器的个数为20÷5.91=3.38≈4个（4）气浮池刮渣机选型选用桥式刮渣机去除浮渣，集渣槽尺寸取L×B×H=500×5500×700（mm），排渣管取DN350mm。本设计选用机械式桥式刮渣机，选用TQ型桥式刮渣机，具体型号为TQ-5[47]。第3.8节水解酸化池3.8.1设计说明本次设计水解反应器为矩形池，水解单池的尺寸过大时会显著使布水不均匀，从而影响反应器效率。为了便于设备维护检修和布水均匀，本设计采用分格的反应器[51]。图3-8水解酸化池计算图3.8.2进出水水质表3-18水解酸化池进出水水质水质指标CODSSPNP色度TOCBOD进水112017.32567.5倍528240去除率50%80％80%40%40%25%出水5603.5540.5倍316.81803.8.3设计计算反应器尺寸根据水力停留时间确定水解池的容积V=K式中：KZ——总变化系数，取KQ——设计流量，m3HRT——水力停留时间，h，工业废水一般取2-4h，取3h。因此，V=1×125×3=375设计一组分为两格的水解酸化池。设单格池的宽度为5m，水深4m，每格水解池的池长为：l=2×5=10m因此，该组水解池的容积为:V池高为5.0m。水解池上升流速的核算水解反应池的上升流速应该保持在：v=0.5−1.8m/h反应器高度确定后，可以通过下式来计算水解池内废水的上升流速：v=Q式中：v——上升流速，m/h；H——反应器高度，m；HRT——水力停留时间，h。v=H配水方式本设计采用分支式配水方式，采用穿孔管布水器实现分支配水。布水器对称地布置于反应池底，使配水尽量均匀化。（3）出水堰设计水解池出水装置为90°三角溢流堰出水，出水堰具体设计如下：堰长取堰口负荷为150m3m∙dl=因此共设计六条出水渠，即长度方向上每格设置两条2.5m长的出水堰，宽度方向两格池各设置一条出水堰。出水三角堰堰上水头ℎ单个三角堰的流量约为：q1三角堰个数：n=则每米堰板设置堰口数量为：n=取n=3个堰口下缘与出水槽水面之距为50-70mm，此处取70mm。三角堰中距为l集水水槽宽BB=0.9×Q式中：B——堰上水头，m；Q'——实际流量，m集水槽设计流量Q0=1.2−1.5Q'B=0.9×集水槽的深度集水槽的临界水深：ℎkℎ集水槽的起端水深：ℎ0=1.73ℎℎ取ℎ0ℎ集水槽总高计算值为：h=为便于施工，取出水槽深度为500mm。（4）进出水管设计①进水管设计已知每格水解池进水流量Q水在管中的流速取为v1d1=式中：d1v1——过堰的水流流速d1因此，取DN200管。出水管设计取水在管中的流速为v2=0.6m/s[52]d2式中：d2——出水总管的直径，mmv2——过堰的水流流速d故，取DN300管。（4）污泥产生量考虑到进出水的颗粒性有机物浓度的差值即为悬浮物浓度的去除量，在不考虑微生物增殖的情况下，每日污泥产生量可由以下公式计算：△X=Q×SS×f×(1−f式中：△X——污泥产生量，kg；Q——进水流量，m3/d；SS——固体悬浮物浓度，mg/L；f——污泥去除率，取50%；fa——污泥水解率，取30%。△X=3000×17.3×0.5×1−0.3÷1000=18.2kg第3.9节SBR3.9.1设计说明SBR法的工艺设备结构比较简单，其主要的设备有滗水器、曝气系统和替他的辅助设施。设计为完全混合型反应池，反应池墙壁采用钢筋混凝土材质[48]。3.9.2进出水水质表3-19SBR进出水水质水质指标CODSSPNP色度TOCBOD进水5603.5540.5倍316.8180去除率85%90％80%70%80%90%出水840.35112.2倍63.4183.9.3设计参数高负荷间歇进水的BOD污泥负荷一般为0.1~0.4kgBODkgMLSS∙d,此处设计值取为Ls=0.25kgBODkgMLSS∙d。其余参数拟定如下：反应池数N=2；反应池水深H=5m（一般为4-6m），排出比图3-9所示为SBR反应池中个工作过程的示意图。图3-9SBR过程示意图3.9.4设计计算（1）反应池运行周期内各工序时间分配计算SBR进水BOD5浓度为CS曝气时间（3-38）其中，TA-一个周期的曝气时间(h)；GS-进水的平均；GA-曝气池内MLSS浓度；Ls-BOD-污泥负荷；1/m-排出比。所以，单周期内曝气工序时间为：②沉淀时间：Ts=1h③排出时间：TD在1.0-1.5h范围内，取1h。④进水时间式中：TC-一个运行周期所需要的时间，h；N-每个系列反应池个数。⑤单周期时长为：TC≥TA+TS+TD=2.76+1+1=4.76h所以，周期次数n为：因此设计反应池每天的运行周期为6次，那个单周期的运行时长为T=24/6=4h（2）反应池容积(3-39)式中，n、1/m——意义同上；N——池的个数；V——反应池有效容积，；Qs——废水流量，。则反应器容积为：（3）进水变动的讨论进水量的单周期内变化比值最大为γ=1.5，由单周期超出的进水量△Q与V相比可得：△QV为了应对来水量的波动，各反应池的池容需要进行修正，修正后的单池容积为：V反应池水深5m，则单池必要的水面积A为150m2设计单池底面尺寸为L×B=15m×10m，池宽与池长之比在1:1-1:2的范围内，因此上述设计值有效。（4）反应器高度设计设计运行水位如图3-10所示：图3-10SBR运行水位设计示意图排水结束时水位基准水位高峰水位警报溢流水位污泥界面ℎ水池总高为（6）滗水器设计①反应器个数N=2,单池每日运行的周期数为n=6，则单池排出的水量负荷可通过下式计算：②1池设2台排出装置，每台负荷量为：Q’=4.2÷2=2.1（m3/min）③滗水器的性能应当在γ=1.5时也能够顺利出水，所以其排水的性能为：Q’’=Q’×γ=2.1×1.5=3.15（m3/min）（7）排泥系统设计①剩余污泥量该工艺单元的剩余污泥由两部分组成，一部分是微生物代谢过程中产生的过量污泥，还有一少部分是来水中的悬浮颗粒物沉降所得。由微生物代谢新增的污泥量通过下式计算：△X=αQSr−bXr−b式中：a-微生物体代谢的增长系数，；b-微生物体对于自身的氧化率，。废水BOD进水浓度为180mg/L，SBR处理单元的设计去除率为90%，则设a=0.70，b=0.05，则有：污泥含水率为99%，排泥量为取为30m3/d。污泥排放系统选取ZNQ系列泥浆潜水泵，主要技术参数如下：表3-21ZNQ泥浆潜水泵主要技术参数ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>闪红光</Author><Year>2002</Year><RecNum>71</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[35]</style></DisplayText><record><rec-number>71</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="szppfavt1raswweawwzvwfd35e2szr5zr2ap"timestamp="1524964538">71</key></foreign-keys><ref-typename="Book">6</ref-type><contributors><authors><author><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">闪红光</style></author></authors></contributors><titles><title><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">环境保护设备选用手册</style></title></titles><dates><year>2002</year></dates><pub-location><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">北京</style></pub-location><publisher><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">化学工业出版社</style></publisher><urls></urls></record></Cite></EndNote>[43]流量（m3/h）功率（kW）扬程(m)转速(rps)口径（mm）温度（℃）颗粒（mm）材质30-10003-13210-601440-299050-300＜140＜500高耐磨合金（5）曝气装置设计膜片式曝气是鼓风曝气器中的一类，当反应池需要进行曝气时，鼓风机启动，膜片在风压的作用下鼓起，微孔渐渐开启，从而实现布气和搅拌的作用。风机停止工作时，由于橡胶材质具有良好的弹性，不气会启动收起，呈闭合的状态，从而避免了污泥堵塞布气孔的问题ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>北京水环境技术与设备研究中心</Author><Year>2000</Year><RecNum>72</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[36]</style></DisplayText><record><rec-number>72</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="szppfavt1raswweawwzvwfd35e2szr5zr2ap"timestamp="1524964956">72</key></foreign-keys><ref-typename="Book">6</ref-type><contributors><authors><author><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">北京水环境技术与设备研究中心</style></author></authors></contributors><titles><title><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">三废处理工程技术手册（废水卷）</style></title></titles><dates><year>2000</year></dates><pub-location><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">北京</style></pub-location><publisher><styleface="normal"font="default"charset="134"size="100%">化学工业出版社</style></publisher><urls></urls></record></Cite></EndNote>[48]。表3-20膜片式微孔曝气器主要技术参数表直径（mm）通气阻力(mmH2O)通气量(m3﹒h/个)服务面积（m2/个）充氧动力效率kg/（kW﹒h）氧利用率（%）材质520/230147~5963.42~341~33.427~38合成橡胶需氧量计算：以1kgBOD需要1kgO2OD=1.0QSCS=1.0×3000×180×10-3=540kgO2/d每池每周期所需氧量：曝气时间TA=2.76h，每小时所需的氧量：根据需氧量、废水温度以及大气压力计算供氧能力（3-41）其中，每小时需氧量（kg/h）；清水T1（℃）的氧饱和浓度，mg/L；以曝气装置的性能为基点的清水温度，℃；混合液的水温，℃；的修正系数，本次设计取0.83；氧气的饱和温度的修正系数，0.95；清水T2温度时的氧饱和状态时的浓度，mg/L；混合液的溶解氧，mg/L；P—处理厂的大气压（mmH设T为20℃，DO为1.5mg/L，池深5m，故所需供氧能力为：由供氧能力求取曝气供气量：（3-42）式中，氧利用率（%）；空气密度；空气的氧重量；氧利用率以18%计，则（8）进出水管设进水管径为300mm，取管道充满度为0.6，则管内流速为：v=设出水管径为400mm，取管道充满度为0.6，则管内流速为：v=第3.10节曝气生物滤池3.10.1设计说明经前面工艺处理后难降解有机污染物得到有效去除，为曝气生物滤池稳定运行提供良好的处理环境。3.10.2进出水水质表3-22曝气生物滤池进出水水质水质指标CODSSPNP色度TOCBOD进水840.35112.2倍63.418去除率90%30％80%40%80%80%出水8.40.2450.27.3倍12.73.63.10.3设计参数曝气生物滤池的设计参数具体如表3-23所示。表3-23曝气生物滤池设计基础参数类别经验值设计值设计处理流量/m3/h-125池数n/座-2滤料高/m2~4.53BOD5容积负荷NV/kgBOD5/(·d)2~42过滤速率/m3/(m2·h)2~86曝气速率/m3/(m2·h)4~157.64冲洗水强度/m3/(m3·h)20~8020冲洗气强度/m3/(m3·h)20~80303.10.4设计计算所设计的曝气生物滤池如图3-11所示。图3-11曝气生物滤池设计示意图滤池尺寸设计①曝气生物滤池体积容积负荷NV选用2kgBOD5/（m3·d），则滤料体积V为：V=Q②曝气生物滤池面积A滤料高h3为3.0m，则面积A为：③滤池尺寸滤池每格用方形，则边长a为：取滤池超高h1为0.8m，稳水层高h2为1.0m，滤料高h3为3.0m，承托层h4为0.3m，配水室高h5为1.2m，则滤池最高H为：水力停留时间t空床水力停留时间为：t=实际停留时间为：式中：——滤料层空隙率，一般为0.5。⑤校核污水水力负荷Nq曝气量计算及曝气管设计需氧量OR=0.82×式中：OR——单位质量的BOD需氧量，kgO——滤池去除可溶性BOD，mg/L；BOD——滤池进水的BOD，18mg/L；X0——进水悬浮物浓度，0.35mg/L。A.溶解性BOD计算设K20=0.3，，VSS/SS=0.7，进水溶解性BOD5/进水总BOD5=0.5。夏季28℃时生化反应常数为：出水SS中BOD5量为（Xe为出水SS浓度）出水溶解性BOD5量为：去除溶解性BOD5为：B.实际需氧量计算夏季单位BOD需氧量为：O夏季实际需氧量为：AOR=0.025kgO2/h标准需氧量换算（3-34）式中：SOR——标准需氧量，kgO2/h；AOR——实际需氧量，kgO2/h；Cs——标准条件下清水中溶解氧的饱和度，mg/L，9.2mg/L；——气压调整系数，工程所在地区实际大气压为1.01×105Pa，故=1；——污水传氧速率与清水传氧