2000td化工废水处理工程设计

第1章绪论1.1课题研究背景 水是我们能在地球生存的几大必要因素之一，是大自然母亲给予我们的礼物，水是孕育生命的源泉。但是在地球上水并不是无穷的，地球上的水虽然很多但是有97%以上为海水是人类不能直接使用的，大约有2.6%的淡水资源存在于南北两极的冰川中，这些冰川都是人类难以直接使用的，人类可直接从自然中利用的淡水资源大约为300万立方千米仅仅只占总水量的0.2%。[3]淡水对于我们来说是一种极为有限的资源。近些年来随着社会与工业的发展，化工产业越来越多，化工废水对地球环境的污染也越来越重，现如今水资源的匮乏让化工废水的处理变得刻不容缓。众所周知我国的基本国策之一就是“环境保护”，它也是社会经济可持续发展的核心之一。我们不能为了金山银山而丢了绿水青山，我们时刻都应该要有这种态度。1.2课题研究的目的和意义随着国家经济的发展，化工厂等工厂成为国家的用水大户，每年在化工厂中所消耗的水资源是巨大的。化工厂生产当中水是重要的一个环节，但是在用水的过程中许多水被污染还有流失，水的重复使用的效率很低，据不完全统计每年化工厂外排污水都够西部几个省的用水，浪费了大量水资源的同时，如果废水没有得到及时处理的话也会对环境造成不同程度的污染。地球水资源的有限性是不可忽视的问题，水资源的稀缺对这些化工厂的生产肯定会造成一定的影响。为了保持企业与生态的的可持续运发展，提高企业经济效益和减少对自然环境的污染，以对化工废水进行处理是必要的行为。经过一系列处理后的水可以作为循环水的补水或动力脱盐的补水，从而实现污水重复回收利用，避免水资源的浪费。[5]1.3化工废水的主要来源和危害以及处理方法1.3.1废水主要来源[3]（1）在生产过程中化工原料未完全进行反应，从而与水混合形成污染性废水。（2）生产过程中副反应所产生的副产品，化工反应通常不能反应完全一般都伴随着许多的副反应，副反应所产生的废料一般都很难通过物化等方法分离出来，通常作为随着反应器中的清洗水混合形成废水一起排出容器。（3）生产过程中所排出的废水。例如蒸馏或者气提过程中的排水，以及酰洗或者碱洗中所用的水。（4）冷却水。直接冷却的话冷却水会带走一些化工产品形成化工废水排出，如果采用间接冷却的话，温度较高可能会形成热污染，而且为了保证冷却水系统中不产生腐蚀和结构时一般向冷却水系统中投加一定的水质稳定剂，这些药剂也会随冷却水排出形成废水之一。（5）设备和管道的泄漏。化工产品运输过程中由于管道的老化或破损，导致产品外露与雨水混合流入下水道形成一定废水。（6）容器设备的清洗。1.3.2化工废水的危害（1）固体污染物的危害：若未经处理排放进入水体会造成水体恶化然后改变水体的颜色，然后污染物会淤积河道，危害水中生物影响渔业，如果用这些废水来灌溉则会堵塞土壤中的毛细血管影响土壤的通气性，土壤中没有空气和水资源的流动，土壤结成板块不利于农作物的生长。（2）有机污染物的危害：有机污染物进入水体破坏水中的生态平衡，有机物在水中处于缺氧的状态然后进行厌氧降解，生成一些有毒气体或有毒物质造成水中的动植物大面积死亡，然后死亡的动植物的尸体恶化形成一个恶性循环，水质恶化，严重影响了水中的生态环境。（3）容易造成水体富营养化：当含有大量氮、磷等有机物排入水体时导致水中像蓝藻等水生植物营养过剩，蓝藻、水葫芦等植物疯狂繁殖，水生植物在繁殖过程中会大大地消耗水中的溶解氧，水中氧气不足导致大量水中动物缺氧然后死亡，而且大量藻类覆盖在水面阳光难以照入水中，许多在水中的动植物也因此受到一定影响。动植物相继死亡，尸体腐烂污染水体，使水体发臭，污染环境。（4）有毒污染物的危害：进入水体后水中动植物吸入水中的有毒性物质，人类通过饮水和使用水中动植物导致有毒物质进入人体，严重危害人体健康。（5）热污染。1.3.3化工废水的处理方法化学处理法化学法是利用废水中污染物的有些化学性质使之进行相应的化学反应，然后对废水中的污染物进行再回收、分离或者达到消除的处理，其中主要包括还原氧化法、酸碱法、电化学法、离子交换法、渗析法等这些化学法来对化工废水进行相应的处理。中和法处理中和法主要是用来处理那些水中含有酸或碱的化工废水，运用一定的化学方法对废水的酸碱度进行调节，使得碱性废水pH值一般维持在11左右,使得酸性废水的pH值一般在2左右。但是化工厂排放废水的pH一般为中性（6-8）左右，中和法通常用的方法有酸碱废水混合中和法，过滤中和法以及投加相关药品中和法。化工废水厂中大部分使用的酸碱中和剂有盐酸、生石灰、碳酸钙、烧碱和纯碱等，其中碳酸钙、盐酸和烧碱是比较常用的几样中和剂。氧化还原法废水中的有机物大多数都是可氧化或者可还原的物质，利用它们的这些性质，可把水中一些具有毒性的物质变成为无毒或者毒性较轻的物质，从而达到废水处理的目废水水质得到改变。通常氧化的方法有以下几种方法：臭氧氧化法；湿式氧化法；声化学氧化法等。臭氧法优点是对于一些含有酚的废水处理效果比较明显，缺点是投入资金较大；湿式氧化法是指在高温高压下空气中的氧气具有较强的氧化性，利用这个性质来处理废水中的某些有机物时就是湿式氧化法，此方法处理效果较比臭氧氧化法来说较好、且能氧化处理的范围比较广、氧化速度快而且处理后的物料还能回收利用。生化学氧化是利用超声波来进行氧化，是多种处理方法一起融合进行的，能够更好的处理难降解有机物。（3）絮凝法在絮凝沉淀池中通过向废水中投加一定量的絮凝剂例如PAM、PAC等来破坏水体中胶体颗粒之间的稳定状态，打断胶体之间的联系，使水中的胶体互不相连然后形成絮状物质。在去除悬浮物的同时对于去除废水中的浊度、色度以及有机物和污染物都能有不错的效果。，该处理方法主要是利用胶体粒子本来具有的化学性质，以及混凝剂与胶体粒子之间存在着一定关系。通常使用的混凝剂有某些无机盐和有机合成物。物理处理法物理法是指利用废水中污染物的物理性质将固液分离，然后进行回收处理，通常物理处理方法就是膜分离法和物理吸附法。膜分离是指利用一些有机纤维膜或者生物膜对废水进行处理将污染物分开，污染物分离后其生化状态不发生改变，且适用范围较广，装置简单。常见的膜分离方法主要有反渗透，电渗析，液膜分离法等。吸附法是指气体或者液体在流动的过程中，与多孔的颗粒进行接触多孔颗粒有选择性的吸收流动物质中的成分，从而达到污水处理的目的。吸附的作用力主要是静电力和化学引力。常见的吸附剂有活性炭、有机纤维材料等。生物处理法通常废水中许多有机物都是可以通过微生物降解，从而达到对废水中成溶解或胶体的物质的处理，生物处理法就是这个意思。我们可以根据参与处理的微生物的种类有所不同，可以将生物处理法分为好氧和厌氧两种处理方法。还可以根据微生物在水中的状态不同，可以将生物处理法分为三种，其中比较常见的活性污泥法和生物膜法这两种；还有就是存在于两者之间一种方法名为生物-接触氧化法。好氧生物处理法通过微生物来吸收水中的污染物，然后在生物体细胞外溶解然后再进入细胞内进行分解，在处理了废水中的微生物的同时细菌也在不断的增长。厌氧生物处理法在缺氧的环境下，废水中的有机物被废水中所存在的许多微生物进行厌氧分解，厌氧生物处理法就是这个意思，这些微生物称为厌氧微生物，厌氧生物处理相比于好氧生物处理法，其特点是在处理过程中所产生污泥较少，而且在厌氧的条件会产生像甲烷等可回收利用的可燃性气体。活性污泥法废水中不仅仅只有有机物还有许多的悬浮在废水的微生物，废水中的微生物群体可吸附废水中的有机物然后有机物进入微生物体内进行氧化降解。活性污泥法主要分为三个主要阶段：微生物吸附阶段、微生物氧化有机物阶段以及絮凝沉淀阶段，微生物吸附阶段是包括微生物的繁殖和吸附在污泥上然后吸附废水中的可吸附有机物；氧化阶段是指对吸附的有机物充分利用进入身体内的有机物进行厌氧或者好氧处理从而达到降解水中污染物的效果，然后释放能量；絮凝阶段是指有机体的凝聚沉淀。生物膜法利用好氧微生物和原生动物、后生生物等形成的生物膜对废水中的有机物进行吸附和氧化降解。生物膜的形成过程如下：先将一定量的污水提前放入滤池，微生物具有很强的繁殖能力，微生物会附着在污泥上，为了防止有毒物质或者大分子物质进入细胞内，微生物会产生许多的生物膜，这些生物膜就是废水处理生物膜的来源。生物接触氧化生物接触氧化法相比于活性污泥法和生物膜法来说都有一定的区别，通常是位于这两种方法之间，载体通常是池中的某些填料。此方法一般的工作流程为：废水再进行处理之前先进行一段时间曝气，与放置在填料内的生物膜及悬浮池中的活性污泥进行充分接触，混合在活性污泥中微生物和水中的生物膜对污水进行两次处理，经过这两部分的处理后降解水中污染的目的，该方法具有耐冲击负荷、效率高的优点。表1-1各种处理方法的目的及运行分类处理方法处理目的及运用物理法格栅去除粗大或细小悬浮物，预处理微滤去除细小或极细小悬浮物，中间或深度处理调节水质水量均衡，预处理重力沉淀去除不、难溶性物质、悬浮物，预处理阶段气浮去除油脂、悬浮物等，预处理或中间处理离心分离去除水中的不溶悬浮物质、还有一些胶体，预处理或中间处理超滤去除极细小悬浮物、胶体，深度处理化学及物理化学法中和酸、碱中和，调整pH值，预处理絮凝去除悬浮物、部分溶解性有机物脱色，中间或深度氧化还原去除胶体，溶解性物质，重金属，中间或深度化学沉淀去除水中溶解性物质如重金属，中间或深度处理吸附去除溶解性物质，脱色、除臭，中间或深度处理离子交换去除可离解物质、重金属，中间或深度处理电渗析去除可离解物质如盐类，中间或深度处理反渗透去除可离解物质如盐类，中间或深度处理生物法活性污泥去除胶体、可溶解性有机物、水中重金属离子；中间或深度生物膜法去除胶体、可溶解性有机物、一些重金属离子；中间深度处理接触氧化去除胶体、可溶解性有机物、一些重金属离子；中间或深度处理厌氧处理去除水中悬浮物、胶体及溶解性有机物；预处理或中间处理生物塘去除胶体及溶解性物质；深度处理土壤处理去除胶体及溶解性物质；深度处理三类处理方法在实际运行过程中并不是单独运行的，往往是三种方法联合应用可以取得较好的处理效果。1.4微生物处理工艺分析1.4.1A/O法AO法是为了简便所以把AnoxicOxic缩写为此，用汉语来说讲做厌氧好氧工艺。厌氧段和好氧段是A/O法的两部分，厌氧段用A来表示，在此段的池中可以去除水中大量的氮磷等物质；好氧段用O来表示，通过微生物处理从而去除废水的有机物。该工艺的优点在于不仅能较大程度的去除水中的有机性污染物质，同时还能脱氮除磷减少了后续的处理负担，以活性污泥法作为基底然后加入了厌氧水解的技术，A/O法比传统活性污泥法更为先进。通常情况下都是把缺氧池与好氧池直接串联在一起，缺氧池在好氧池的前面，其中缺氧池中的溶解氧很低，一般都不到0.2mg/l，好氧池中有一定的曝气系统，像水中输入空气，然后使得水中的溶解氧一般能达到3mg/l左右就能满足运行条件。许多有机悬浮大分子污染物和可溶性有机物在经过缺氧段之后变成容易被微生物的吸收的小分子有机物和有机酸，许多有机污染物从原来不溶变成可溶的状态，这些在缺氧段水解所产生的产物随着废水进入好氧池，池中有许多的好氧菌可将废水中的有机小分子和有机酸吸附进入细胞内后进行有微生物的有氧氧化处理，有了这些过程可提高污水的可生化性及氧的效率；在缺氧段，水中许多的含氮有机物被异养菌吸收然后进行氨化，使得有机物中的N或者氨基游离出来形成氨气、NH4+，因为好氧池中有曝气系统所以池中的氧气供应比较充足，NH3、NH4+被自养菌通过\t"/item/AO%E6%B0%B4%E5%A4%84%E7%90%86%E5%B7%A5%E8%89%BA/_blank"硝化作用氧化为NO3-，然后硝酸根溶解在混合液中，随着混合液回流系统返回至厌氧段池，在缺氧环境下，NO3-被异氧菌的反硝化作用还原为稳定的氮气（N2）。从而C、N、O三者在生态中的循环得到实现，从而实现污水无毒无害处理。

图1-1A/O法工艺流程1.4.2A2/O法A2/O法是指厌氧-缺氧-好氧三段一起串联运用的处理方法的简称，相比A/O法来说该处理工艺在处理前段增加了一段厌氧生物处理反应池，其主要目的是让废水中的难降解性有机污染物被厌氧微生物经过厌氧生物处理后变成可降解有机物，微生物可处理的有机物变多，废水的可生化性大大提高然后难降解有机物变成后续阶段可使用的碳源，从而达到高效的去除水中BOD、COD、N、P，达到出水的指标。图1-2A2O工艺主体流程图1.4.3SBR法SBR是序批活性污泥处理工艺的简称，主要是一种间歇曝气运行的活性污泥处理工艺。SBR是在反应池中周期性地完成生物降解和污泥水分离的废水处理工艺。SBR工艺的核心部分就是一个池子——SBR反应池，进水、曝气、沉淀、排水和空转是这个池子中所需进行的五个阶段。这五个阶段是SBR工艺的一个处理周期。且SBR具有均质池、初次沉淀池、微生物降解池、二次沉淀池等功能。不需要设有另外的污泥回流系统。SBR法更适用于污水是间歇式的排放状态或是废水的排放流量变化较大的场合。进入水中后,搅拌一段时间和缺氧的条件下,好氧细菌在池塘里第一次使用废水中的微量溶解氧和有机物在水中有氧氧化分解,然后停止有氧氧化处理时在水中溶解氧耗尽。反硝化细菌利用原来废水中的可利用碳源进行反硝化、反硝化、脱氮、沉淀和分离水中残留的硝酸盐。脱氮后，聚磷细菌再释放磷;然后进行曝气，硝化细菌进行硝化反应，积累磷的细菌吸收水中的磷，曝气一段时间后停止曝气，进行静态沉淀，当污泥沉淀下来，提取上层洁净水，然后进入下一个循环，重新开始。1.4.4氧化沟氧化沟是一种在活性污泥法的基础上进行一定改良的生物处理工艺，，废水进入氧化沟在不断曝气且空气处于循环流动的状态下完成生物处理降解，通常在沟里存在定向控制的曝气和相关搅动装置，作用为向混合液传递水平速度，从而使废水在氧化沟中完成内循环状态流动，然后达到生物降解的效果。1.5生物处理工艺比较表1-2各生物工艺的比较工艺优点缺点经济效益A/O池子体积负荷高，废水的停留时间较短，占地面积相比其他工艺来说小。各个池中微生物的活性高，浓度高，处理效果较好。产泥较少，不用长期排泥。工艺的出水水质比较好且水质比较稳定。不产生污泥膨胀。工艺运行简单，操作简单，耐冲击负荷。损耗低污泥没有回流，须外加污泥才能使得工艺进行，且对于一些难降解性有机物去除率一般不高。氮及其有机物的去除率不是特别高，如果需要提高脱氮效率需要增加内循环比，增加了其运行费用。影响因素较多，例如：水力停留时间；污泥浓度；污泥龄；进水总氮浓度。投资费用较低，人工和电力运行费用相比其他工艺来说优势明显。规模越大优势越明显。工艺简单，人工操作容易不需要很大的自动化投资。A2/O工艺在所有脱氮除磷的工艺中是比较简单的一种，废水的停留时间比较短，处理水量多。因为池中是采用好氧和厌氧条件交替运行的，细菌的生存条件受到影响，抑制了细菌的繁殖，且其污泥膨胀系数一般都大于100。因为池中的污泥进行了脱氮除磷，污泥中虽然该工艺脱氮除磷很简单，但是除磷的效率一般都不能再提高，污泥的增长速度也不易提高。脱氮效率亦是如此，不容易进一步提高，内循环量的取值范围为2Q-4Q，最好的取值为2Q，太高太低都不好。3.经过A2O池的水一该工艺需要建造的构筑物较多所以工程造价比较高，而且污泥的回流量较大，能耗较高，降解过程中所产生的甲烷等沼气经济利用效率都比较低.续表1-2含有较大浓度的，具有较好的做肥料的性质，可以达到废物利用的效果。4.A2只需要略微的搅拌，标准为不增加溶解氧为度，其运行费用比较低。般都要保持一定浓度溶解氧,水力停留时间应该减少，同时要防止厌氧状态和污泥释放出磷的现象出现，但是溶解氧的浓度过高也会有一定的影响。SBR工艺因为在SBR反应池中有非常理想的推流系统使得其反应推动力很大，池中好氧，厌氧状态交替进行，使得净化效率提高。废水经过SBR处理后废水水质非常稳定，静置沉淀的状态非常的完美，沉淀时间比较短，沉淀效率很高。因为SBR属于完全混合工艺系，统比较耐冲击负荷。因为SBR主要是一体化处理工艺，处理设备比其他工艺来说要少很多，构造简单，而且非常便于操作和维修。可根据水质水量灵活调节自动化控制高。排水时间短，需要专门的排水装置滗水器，且对装置要求高。浮渣问题比较难解决。4.后处理设备要求高。自动化程度高；由于构筑物较少基建费用投资较少。氧化沟1.该工艺结合具有推流和完全混合的性质，比较克服短流还有能够提高缓冲能力。2.能耗较低污泥容易膨胀的问题相比其他工艺占地面积大。污泥容易上浮问题。水体容易产生泡沫问题。存在细菌污染问题。因为占地面积大，所欲土地基建费用较高，虽然自动化程度较低，可与二沉池相合建，但是相比较下不是特别合适那些土地密集的地区。1.6工艺的选择及设计内容考虑基建费用、运行费用和相应的废水指标选择A/O法处理，但是一级A/O法不能达到国家相应的化工废水排放标准，所以采用二级A/O法串联处理，混合液由一段好氧区回流至一段缺氧区前端，混合液由两段好氧区回流至两段缺氧区前端，实现生物反硝化功能；强化生物除磷回流污泥由好氧段末端回流至厌氧池前端，保证污泥浓度回流污泥由两段缺氧区回流至1段好氧区，除了选择的A/O工艺的设计计算，设计还包括格栅，初沉池，A/O池（厌氧、好氧池），二次沉池，普通石英砂快滤池，接触消毒池，竖流式污泥浓缩池等构筑物，进行各构筑物的设计计算，完成厂区的平面布置，并绘制出相应的构筑物单体设备图纸，构筑物的高程图，经过一系列处理后使得废水达到排放标注最受收纳入自然水体。第2章原始数据与工艺路线2.1设计规模由于该化工厂每日所生产废水相差不是很大，所以按照化工厂最日平均污水量2000t/d为处理水量，当然一般来说构筑物都有预留水量的设计所以即使水量超过日平均水量也可以运行。2.2废水原始指标表2-1废水原始数据废水水量（t/d）pHCOD（mg/l）BOD（mg/l）TN(mg/l）母液以及其他废水20002.0—3.03废水处理指标执行的标准为：GB8978-1996《中华人民共和国污水综合排放标准》中的二级排放标准。表2-2废水排放标准排放指标BODCODpH氨氮排放标准301006-9602.4废水各指标的去除率2.4.1BOD去除率2.4.2COD去除率2.4.3TN去除率2.5工艺流程的设计图2-1工艺流程图该工艺流程以A/O池作为核心，采用两个A/O池串联使用[1]。工艺流程分为三级处理阶段：一级处理：利用废水中污染物的物理性质，排除那些悬浮在废水中的固体物质，主要构筑物有格栅、平流式初沉池。二级处理：为了去除水中的有机性的污染物（BOD、COD等），氮磷等有机物，经过二级处理之后达到排放标准后排放，主要构筑物为A/O池、二沉池。二级处理在净水的同时还排放出具有很大价值的废料污泥可以作为废料，但是难免有些污泥中含有重金属离子在使用前应该检测，避免二次污染。三级处理：设有快滤池和接触氧化池，其主要目的是为了让废水中悬浮物进一步去除，接触消毒池是利用液氯的氧化性来去除水中的细菌体。2.6各构筑物的类型及主要作用2.6.1各构筑物的类型1.格栅：设计为细格栅，型号为回转式机械格栅。2.初沉池：附带链条式刮泥机的平流式初沉池。3.二沉池：辐流式沉淀池，采用的是中间进水两边出水。4.污泥浓缩池：设计选用的竖流式污泥浓缩池。5.快滤池：采用单层石英砂滤料。6.接触氧化池：采用液氯消毒。7.污泥脱水装置：两台带式压滤机。2.6.2各构筑物的作用表2-3各构筑物的主要作用构筑物名称作用格栅阻隔水中粒径较大的悬浮性难溶性固体，然后刮渣机去除栅渣。调节池调节水量水质，也防止水中有些有毒物质影响后续处理。中和池调节废水pH。初沉池除去水中固体性悬浮污染物。A/O池去除水中溶解性有机污染物（BOD、COD、氨氮等）。二沉池泥水分离，分离出上清水。快滤池去除为处理完全的悬浮性固体。接触氧化池消毒，去除水中的细菌体然后排放。第3章各构筑物设计计算第3章各构筑的设计计算3.1格栅的设计计算3.11设计说明格栅由一组或一组平行的金属格栅、塑料挂钩或金属网格、框架及相关装置组成。它倾向于安装在污水渠、泵房集水井的进口或污水处理结构的前端，拦截污水中较大的浮物和悬浮物。3.12设计参数（1）设计流量Q=2000m³/d,设总变化系数K2=1.203.13设计计算（1）格栅槽的总宽度式中：B-格栅槽的总宽度.mS-栅条宽度，mB-栅条间隙，mn-格栅间隙数格栅间隙数n可由此式决定：式中：Qmax-最大设计流量b-栅条间隙.h-栅前水深α-格栅安装倾角v-污水流经格栅流速计算：采用栅距为10mm的细格栅，则b=0.01m，Q=2000m³/d=0.02m³/s，假设栅前水位h=0.5m，v污水流经速度取0.6m/s，安装倾角a取60°。则间隙数=6.2取整数设为7，则n=7.则格栅总宽度=0.19mS取得是20mm圆形钢条。（2）过栅水头损失计算公式：h2=kh0h0=式中：-阻力系数=4.51k-系数格栅受污染物堵塞后k=3（3）栅后槽的总高度HH=h+h1+h2式中：h-栅前水深h1-格栅前渠道超高，一般取0.3m则H=0.5+0.3+0.21=1.01m（4）格栅槽的总长度式中：L1-进水渠道渐宽部分长度L2=0.5L1=0.62m代入数据得：（5）每日栅渣量代入数据算出：W=0.067m³/d格栅的栅渣量较少所以采用人工清渣。图3-1格栅的计算草图3.2调节池的设计计算3.21设计说明（1）因为化工废水的水质变化较大，调节池为后续的污水处理提供了污水负荷的缓冲能力，可以防止后续处理系统中废水负荷的突然变化。（2）因为化工废水的水量波动较大，调节池可以使进入处理系统的污水水量变化较小，可以使处理污水时所用化学品的加速效率更加的稳定。（3）如果废水为酸碱性废水，需要对废水进行一定的pH调节，调节池在控制污水的pH值，稳定水质方面都有一定的作用，根据废水性质的不同可利用污水自身的中和能力减少中和作用中化学品的消耗量。（4）有的化工废水中含有一些有毒性物质，调节成可以防止废水中的有毒性物质直接进入生物化学处理系统。3.22设计参数停留时间t为12h，总水量2000m3/d。（1）调节池的有效容积Q=1000m³/d（2）调节池的水面面积：取池子的总高度为4.5m，其中超高0.5m，有效水深h=4m，则池面积A=V/h=1000/4=250㎡（3）调节池的尺寸：设调节池的长L取25m，所以尺宽B为10m，则池子的总容积为L×B×H=25×10×4.5=1125m³。（4）调节池的搅拌器为了使废水能够充分的混合，所以在调节池下设有一台型号为LFJ-350反应搅拌机。（5）调节池的提升泵设计流量Q=23L/s，净扬程为12m，所选泵的123D-25离心泵性能如下：表1提升泵的性能参数流量101m³/d级数5扬程107.5m转数2950轴功率40.6kw电动机功率45kw效率73%重量372kg3.3中和池的设计计算3.3.1设计参数（1）停留（中和）时间t=1h，设计流量Q=83.33m³/h取85m³/h（2）有效水深h=4m，超高h1=0.3m。3.3.2设计计算有效容积V=Qt=85m³，设计为矩形则面积为。设计取22㎡，取长为5.5m，则宽为4m，实际体积V1=L×B×H=94.6m³采用的是投加石灰石进行中和，然后使得pH值达到6-8.3.4初沉池的设计计算3.4.1设计参数（1）池子的超高至少采用0.3m。（2）沉淀池的缓冲层高度一般在0.4m上下浮动。（3）设计初次沉淀池的污泥区容积时一般选用不大于2d的污泥计算。（3）初次沉淀池应设置排渣设施。（4）池底纵坡，采用机械刮泥时的坡度一般大于0.005，选取时为0.01左右。（5）表面负荷q=2处理流量Q=2000m³/d3.4.2设计计算（1）设计池的表面积代入数据得A=43m2取整为45m2（2）沉淀区有效水深式中：h2-沉淀区有效水深。t-沉淀时间取1.5h则沉淀区的有效水深h2=2×1.5=3m（3）沉淀部分有效容积（4）沉淀池的长度式中：v-是最大设计流量时的水平流速，所以设计取v=2.5m/st-沉淀时间则L=3.6×2.5×1.5=13.5m（5）沉淀区的总宽度B取整为3.5m（6）污泥区的容积式中：N-废水厂所处理的人数，设500人的化工厂S-每人每日污泥量，取0.5 T-两次清泥污泥间隔时间，设2d则污泥区的容积（7）污泥斗的设计计算式中：f1-斗上口面积f2-斗下口面积-污泥斗高度，=则取4.5m³（8）池子的总高度式中：h1-超高h3-缓冲层高度h4-污泥区高度h4=h4’+h4”=1.73+0.15=1.88m，取整为1.9m则H=0.3+0.5+3+1.9=5.7m图3-4平流式初沉池的设计图3.5A/O池的设计计算采用污泥龄和硝化速率来进行计算（动力学计算）设计参数：Q=2000m³/dBOD5=500mg/l,COD5=1500mg/l好氧区容积V1 式中：Q-设计流量，m³/dS0-进水BOD5浓度，mg/l-固体停留时间S-出水时所含溶解性BOD5浓度Kd-内源代谢系数，为0.05Xv-混合液挥发性悬浮固体浓度（MLVSS）f为混合液中VSS与SS之比取0.7，x为混合液悬浮物固体浓度，取4000mg/l出水溶解性BOD5为使出水所含BOD5降到20mg/l，出水溶解性BOD5浓度S应为：设进水TSS/VSS=0.7，VSS=120mg/l则设计污泥龄首先确定硝化速率，pH取7.2则式中：-氧的半速速率取1.3N——NH3-N浓度→最小污泥龄k-安全系数取k=3→综上所述：好氧区的体积为取整为1560m³。（2）缺氧区的容积V2式中：NT-需要还原的硝酸盐氮量，kg/dqdnt-反硝化速率A.需要还原的硝酸盐氮量。微生物同化作用去称的总氮Nw→则需要还原的硝酸盐氮量B.硝化速率式中：-温度系数取1.08-20°时的反硝化速率常数取0.12kg则综上所述缺氧区的容积为取整为645m³（3）A/O池的总容积（4）剩余污泥量式中：a-污泥产率系数，kg/kgBOD5，取a=0.6b-污泥自身氧化速率，一般为0.05.Lr-生物反应池去除BOD5浓度，kg/m³。Sr-反应器去除的SS浓度，kg/m³。代入数据得（5）活性污泥量则（6）回流污泥浓度式中：r-与停留时间、池深、污泥浓度有关的系数，一般为r=1，2取r=1SVI-污泥体积指数取SVI=150则（7）曝气池混合液浓度R-污泥回流比，取R=100%代入得X=（8）设计中取好氧池的长L=26m，宽B=16m，则高H=3.75m；缺氧池的长L=10.75m，宽B=16m，高H=3.73m图3A/O池计算草图3.6二沉池的设计计算3.6.1设计要求水池直径与有效水深之比宜为6-12，水池直径不宜大于50m。宜采用机械排泥，排泥机械旋转速度宜为1r/h-3r/h，刮泥板的外缘线速度不宜大于3m/min。当水池直径较小时可采用多斗排泥。缓冲层高度，非机械排泥时宜为0.5m，机械排泥时，应根据刮泥板高度确定。坡向泥斗的底坡不宜小于0.0设计计算设计参数：设计流量Q=2000m³/d=83.3m³/h，设两个辐流式沉淀池(一用一备）（1）沉淀池表面积式中：n-沉淀池运行个数。q-污泥负荷，取1.5m³/㎡·h→（2）池子直径代入数据得D=8.4m，取整为9m。（3）实际水面面积→F=63.58㎡实际污泥负荷：符合要求。（4）沉淀池有效水深式中：t-为沉淀时间取t=1hh1=1.5×1=1.5m径深比：符合要求。（5）污泥部分所需容积R为污泥回流比取0.8代入数据得Xr=6300mg/l采用间歇性排泥，排泥间隔为2h。（6）污泥斗的计算式中：r-污泥斗上半部直径,r取1m。r1-污泥斗下半部直径,r1取0.5m。倾角一般为60°所以h5=（1-0.5）tan60°=0.87m污泥斗体积代入数据 V5=1.6m³（7）污泥斗以上圆锥底部采用机械刮泥的方法，池底坡度为0.05则污泥斗锥形体的体积为（8）沉淀池的总高度设超高为0.3m，缓冲层高度为0.3m则总高度H=0.3+0.3+1.5+0.9+0.5=3.5m（9）排泥装置二沉池连续刮泥机，采用周边传动的挂泥机将泥刮至污泥斗，在二沉池的衔架上设有i=10%的污泥流动槽。图2辐流式二沉池设计图3.7普通快滤池的设计计算设计参数：滤池工作时间设为24h，冲洗周期为1h则滤池的实际工作时间为T=24-0.1×24/T=21.6h滤池面积滤池的滤料采用石英砂单层滤料，一般的设计滤速为8-10m/h,取滤速为8m/h滤池面积：F=Q/VT=2000/8×21.6=11.6㎡设滤池个数为2个，单个滤池的面积为5.8㎡设计采用L=2.5m，B=2m的尺寸，则滤池的实际面积为5㎡.实际滤速符合设计滤速范围。校核强制设计滤速V2：滤池高度H=H1+H2+H3+H4式中：H1-承托层高度H2-滤料层高度H3-滤层上水深H4-超高，一般采用0.3m设计中分别取H1=0.4m，H2=0.5m,H3=1.5m，H4=0.3m。所以H=0.4+1.5+0.5+0.3=2.7m。滤池的配水系统计算①最大粒径滤料的最小流化态的流速式中：-最大粒径滤料的最小流化态流速（m/s)d-滤料粒径μ-水的动力粘度设计采用d=0.0012m，m0=0.38，Φ=0.98，μ=0.001代入得=1.09cm/s②反冲洗的相关计算反冲洗强度k-为安全系数，取k=1.2代入得q=10×1.2×1.09=13.08l/(s/㎡)反冲洗水量→干管始端流速式中：D-干管管径，取0.8m所以Vg=0.06m/s③配水支管根数式中：l-滤池长度直管中心间距，一般为0.25-0.3m，取0.25m则=20所以配水支管的根数为20根。3.8接触氧化池的设计计算设计采用加氯消毒，在水中能长时间地保持一定数量的余氯，从而达到持续消毒。消毒剂的投加①加氯剂的计算处理出水采用液氯消毒，液氯的投加量6-15mg/l，本设计中液氯投加量采用10mg/l，每日的加氯量为：式中：-液氯投加量（mg/l）设计流量，20000m³/d则q=20kg/d②加氯设备液氯由真空转子加氯机加入，选用两台ZL-Ⅱ型转子加氯机，一用一备则每小时的加氯量为：20/24=0.833kg/h（2）接触池的设计计算A.消毒池的容积：V=Qt式中：t-消毒接触时间，取t=30minQ=2000m³/d=83.3m³/h=1.39m³/min→V=30×1.39=41.7m³B.消毒池的平面尺寸式中：-设计水深，取2.0m则池子的接触面积F=41.7/2=20.83㎡，取整为21㎡。设池子的长为7m，宽为3mC.池高H=h1+h2h1-超高，取0.3m则H=2.3m（3）进水部分接触池的进水管采用DN150mm。（4）混合方法采用管道混合的方法，加氯管线直接加入接触池进水管，加氯点后接D=150mm的静态混合器。3.9污泥处理车间的设计计算采用竖流式污泥浓缩池，浓缩前污泥含水率为99%，浓缩后污泥含水率为97%。设计参数：采用一个污泥浓缩池，进入浓缩池的剩余污泥量为0.0015m³/s3.9.1竖流式浓缩池的设计计算（1)中心进泥管式中：-中心进泥管流速，一般进水流速都小于或等于0.03m/s，采用0.02m/s→算的进泥管的管径为：==0.3m（2）中心进泥管喇叭口与反射板之间的缝隙高度式中：-污泥从中心管喇叭口与反射板间缝隙流出的速度，一般采用0.02-0.03m/s，设计去0.02m/s。-喇叭口直径，一般采用=1.35×0.3=0.405m→=0.0589m取整为0.06m（3）浓缩后分离出的污水量q式中：P-污泥浓缩前的含水率，一般为99%。P0-污泥浓缩后的含水率，一般为97%。=0.001m³/s（4）浓缩池水流部分面积式中：v-污水在浓缩池内上升的流速，一般为0.00005-0.0001m/s，设计中取0.00005m/s（5）浓缩池的直径D===5.056m取整为5.1m（6）有效水深h2=vt式中：t为浓缩时间，一般浓缩时间为10-16h。本设计中去t=12hh2=0.00005×12×3600=2.16m（7）浓缩后的剩余污泥量每天脱水处理后的剩余污泥量为Q总=0.0005×86400=43.2m³/d（8）竖流式浓缩池污泥斗的容积计算采用重力排泥法，污泥斗位移浓缩池的下部，污泥斗的高h5则h5=tanα（R-r)式中：α-污泥斗的安装倾角，设α=60°污泥浓缩池的半径，R=D/2=2.55mr-污泥斗的底部半径设为0.5mh5=tan60°(2.55-0.5)=3.551m取为3.6m可得污泥斗的容积V：代入数据得V==29.833m³取整为30m³（9）污泥在污泥斗中停留时间T=（10）浓缩池的总高度式中：h1-超高，一般取超高为0.3mh4-缓冲层的高度，设计中取0.5m代入数据得总高度h=0.3+2.16+0.06+0.5=3.02m。3.9.2污泥脱水处理污泥进入脱水机之前含水率一般为95%-97%，体积很大，为了便于综合利用和最终处置，因此需要对污泥进行脱水处理，使其的含水率降至60%-80%，从而大大缩小污泥的体积。污泥脱水计算脱水后污泥量：Q=式中：Q0-污泥脱水前的污泥量，Q0=43.2m³/dp1-脱水前污泥含水率，为97%p2-脱水后污泥含水率，为75%可得Q=5.184m³/d脱水后的干污泥重量→M=5.184×（1-75%）×1000=1296kg/d污泥脱水后形成泥饼，然后用货车进行运输，分离液返回处理系统前端进行再次处理。脱水机的选择机械脱水的方法有真空吸滤法，压滤法和离心法。脱水机械主要有：真空转鼓过滤机，板框压滤机，带式压滤机等。设计参数：过滤流量Q=43.2m³/d，设置两台污泥脱水机，一用一备，每台每天需要工作八小时。则每台压滤机的处理量q=43.2/8=5.4m³/h加药量的计算：加入絮凝剂-(PAM)聚丙烯酰胺，投加量以干固体的0.4%计W=0.4%×（43.2×3%+125×5%）×60%=0.0181t污泥脱水机的型号及性能：DYⅠ-1000型带式压滤机滤带的有效宽度为1000mm，滤带运行速度为0.8-9m/min，重力过滤面积为3.1㎡。电动机功率为3KW。附各构筑物设备型号一览表表3-1各构筑物一览表构筑物尺寸m数量备注格栅5.31×1.01×0.191调节池25×10×4.51中和池5.5×4×4.31采用投加石灰石初沉池13.5×3.5×5.41采用皮带刮泥机好氧池20×15.6×52缺氧池13×10×52二沉池D=9，H=3.52一用一备快滤池2.5×2×2.72接触池7×3×2.31采用液氯消毒第4章废水处理厂的平面布置第4章废水处理厂的平面布置4.1废水处理构筑物的平面布置废水处理构筑物是处理厂的主题构筑物，应该根据各构筑物的功能要求和水力要求，结合地形和地质条件，请确定他们在场内的位置，需要考虑的原则有：①贯通、链接个处理构筑物之间的管道、渠道，使之便捷、直通，避免迂回曲折。②土方量做到基本平衡，并避开劣质土壤地段。③在处理构筑物之间，应保持一定的间距，以保证敷设连接管、渠道的要求，一般间距的取值可取的范围为5-10m，有些构筑物应安装相关规定确定。④各构筑物在平面布置上，应考虑尽量设计的紧凑点。⑤污泥处理构筑物应该尽可能的单独设计布置，为了以后方便管理，最后污泥处理车间应位于厂区的下风向。4.1.1管道和渠道的平面布置原则①在各处理构筑物之间，设有贯通或者连接的管道和渠道，此外，还应该设有能够使各处理构筑物独立运行的管道或渠道，当某一处理构筑物因故停止工作时。要保证后续的处理构筑物仍能继续保持正常的运行。②应设置超越全部处理构筑物然后直接排放水体的超越管线。③在厂区内应该还设有空气管线、沼气管线、给水管线及输配电线路。这些管线中有的敷设在地下，但是大部分管线都铺设在地面上，尽量设计紧凑少占用地。4.1.2辅助建筑物的平面布置原则废水处理厂除了废水处理构筑物以外还有像办公楼，集中控制室，仓库，宿舍，食堂等其他的辅助建筑，这些也是废水处理厂不可或缺的一部分。①这些辅助建筑物的尺寸大小应该按照废水厂的具体情况和条件而定。位置应该根据方便、安全等原则确定。②宿舍、食堂、办公楼等工人活动办公区应该与处理构筑物保持一定的距离，一般位于厂区的上风口。③操作控制室应该布置在使工人能够便于观察的地方。4.2废水处理厂的高程布置4.2.1布置原则①认真计算管道沿程损失、局部损失，各处理构筑物、计量设备及联络管渠的水头损失;要考虑雨季和丰水期或者水量较大时情况。②要考虑废水处理厂的长期发展，水量增加是有预留水头。③避免各处理构筑物之间跌水等浪费水头的现象，充分地利用地形高差，实现自流。④在设计计算过程中并且留有余量的前提下，应该力求全程的水头损失及提升泵站的扬程，以降低运行的费用。⑤要注意到排放水位的时候一定不能选取每年的最高水位，最高水位的出现时间都比较短，易造成常年水头浪费，而是应该选择经常出现的高水位作为排放水位。⑥应尽可能使污水处理工程的出水管渠高程不受洪水顶托，并能自流。4.2.2各构筑物的水头损失表4-1各构筑物的水头损失构筑物名称水头损失（m）构筑物名称水头损失（m）格栅0.2二级A/O池0.4调节池0.2二沉池0.5中和池0.3微滤池0.28初沉池0.5接触氧化池0.3一级A/O池0.4注：表中各个构筑物的理论水头损失，与实际水头损失可能有一定的差别，但是差距不是很大可以用理论值来进行计算。表4-2各构筑物高程计算表名称流量（L/s）管径（mm）IV(m/s）管长（m）IL（m）（m）出水口23.1500接触池至出水口23.15000.00150.84800.121.000.0360.156接触池0.3微滤池至接触池23.14000.00180.9400.0722.120.0880.159微滤池0.28二沉池至微滤池23.14000.0030.9300.096.180.260.297二沉池0.5二级A/O池至二沉池23.14000.0030.9200.064.220.1820.242二级A/O池0.4一级A/O池至二级A/O池23.14000.0030.9100.034.220.1820.212一级A/O池0.4初沉池至一级A/O池23.14500.00281.05200.0565.000.280.34初沉池0.5中和池到初沉池23.15000.00251.2200.056.520.480.53中和池0.3调节池到中和池23.15000.00251.2300.0757.260.530.68调节池0.2格栅至调节池23.15500.00251.2500.1257.50.550.68格栅0.2表5-3构筑物的设计标高构筑物名称池底标高（m）水面标高（m）接触消毒池-11.3普通快滤池-0.542.15二沉池0.033.54二级A/O池0.774.52一级A/O池1.385.13初沉池2.125.92中和池3.157.15调节池4.138.13废水提升泵房-4.5-4.5格栅-4.0-3.0第5章废水处理厂构筑物设备费用核算第5章废水处理厂构筑物设备费用核算5.1废水处理厂各建筑物工程造价预算项目需要的总费用=第一部分所需费用+第二部分所需费用+第三部分所需费用。第一部分所需费用土建费用第一部分所需费用包括各建筑物的土木建造费用；相关设备、建筑材料等采购费；安装费。表5-1各构筑物土建费序号构筑物名称数量容积（m³）单价（万元）总价（万元）备注1格栅间1500.0212调节池110000.0330钢筋水泥铸3提升泵房1300.020.6存放提升泵4中和池1950.0252.375钢筋水泥铸5初沉池1255.150.037.65钢筋水泥铸6A/O池222050.02861.74钢筋水泥铸7二沉池2850.035.1钢筋水泥铸8快滤池1270.051.35钢筋水泥铸9接触氧化池148.30.0351.69钢筋水泥铸10污泥浓缩池181.70.032.45钢筋水泥铸11脱水间11000.022板框间12办公楼12500.0512.5钢筋混凝土13加药间，控制室1700.053.5钢筋水泥铸14控电房1200.051钢筋水泥铸总计133.04设备购置费第二部分所需费用包括各个工艺设备的购置费用，如下表所示：表5-2各工艺设备的购置费序号名称数量型号或类型单价（万元）总价（万元）1格栅2HZGS-5005.5112提升泵2123D-250.20.43链条刮泥机13GR13884周边转动刮泥机1ZBG-10115离心鼓风机3D60-58.8266污泥回流泵4100WQ-65-151.567加药泵2SG15-2.8-300.10.28污泥脱水机1DYQ-20002020总计.3各个构筑物的安装费安装费预计为4万元。则第一部分所需的费用为：189.645万元。5.1.2第二部分所需费用第二部分的所需费用包括土地迁移费用、建造所用的电费、招标管理费、管理费等等，安装一般的建造经验来说一般为第一部分所需费用的40%。则为189.645×40%=75.858万元。5.1.3第三部分所需费用第三部分主要包括工程预备费、价格因素预备费、流动资金贷款利息。工程预备费一般取第一部分所需费用的10%，则189.645×10%=18.9645万元；价格因素预备费一般去第一部分所需费用的5%，189.645×5%=9.4822万元；流动资金利息取10%则为18.9645万元。则第三部分所需费用为18.9645×2+9.4822=47.4112万元。所以厂区工程总投资为三部分费用的总和为312.91425万元5.2废水处理成本计算5.2.1电费电费单价为1元/度，总的电费预计为30万/年。5.2.2员工年薪此废水厂为该该化工厂的附属厂，招聘人数大约10人，平均年薪定5万/年，则总的员工年薪总共为5×10=50万。5.2.3污泥处理费用和用药费脱水后污泥的的产量为1296kg/d=1.296t，根据七家子污水处理厂可得污泥处理的费用大概为200元/d，则一年污泥处理费用为200×365×1.296=9.4608万元。废水厂用药主要为接触消毒池中投加液氯，还有投加一定的PAM、PAC助凝剂，则设每吨水的处理费用为0.3元/t，则一年的用药费为0.3×365×2000=7.3万元5.2.4构筑物维护和维修费维修费一般为第一部分所需费用的3%，则维护和维修费为189.645×3%=5.698万元。综上所述，则废水厂工作一年废水的处理费用为5.698+30+7.3+9.4608+50=72.4588万元废水的处理成本：724588/（365×2000）=0.9925元/t结论结论到此本次毕业设计接近尾声，本次设计的对象是某化工厂每天所产的2000t化工废水，通过查阅相关资料和文件，确定废水排放指标，选择相应的工艺流程，进行工艺构筑物的设计计算，然后练习CAD的相关技能，进行图纸的绘制，然后还有工艺经济的计算，通过这次设计对工程设计有了初步的了解。本设计的工艺流程为：格栅→调节池→中和池→一级A/O池→二级A/O池→二沉池→快滤池→接触消毒池→出水。污泥通过排放到污泥处理车间之后通过污泥浓缩，污泥脱水，污泥消毒，然后运输处理，避免对环境再次造成