16000m3d某园区新建印染废水深度处理回用工艺设计

16000m3/d某园区新建印染废水深度处理回用工艺设计16000m3/d某园区新建印染废水深度处理回用工艺设计【摘要】当今社会印染纺织类企业数量众多，每年产生的印染废水数量庞大，如果不进行有效处理将会对环境造成严重破坏，对于企业而言，对印染废水进行处理回用不仅能够减少废水对环境的影响，还能降低企业自身的水资源消耗，对于节能环保有重要意义。现有一排水16000m3/d的园区需对印染废水做深度处理回用，由于来源广泛及污染物多样，使得印染废水成分十分复杂，且水质变化很大、有机物含量较高、色度高等特征，如果直排，将会对人类的健康发展和生态环境造成极大危害，同时浪费水资源,结合该园区废水水质，决定采用混凝沉淀接水解酸化作为预处理，常规活性污泥法作为主体工艺，深度处理采用臭氧氧化和生物接触氧化法以确保出水可以达到回用标准,在确保经济效益最大化的基础上，设计有关印染废水处理工艺方案，达到安全排放的目标，印染废水经本工艺处理后的排水水质符合国家相关标准的回用水标准。【关键词】印染废水回用臭氧氧化生物接触氧化【Abstract】Nowadays,therearealargenumberofprintinganddyeingtextileenterprises,whichproducealargenumberofprintinganddyeingwastewatereveryyear.Ifnoteffectivelytreated,itwillcauseseriousdamagetotheenvironment.Forenterprises,thetreatmentandreuseofprintinganddyeingwastewatercannotonlyreducetheimpactofwastewaterontheenvironment,butalsoreducetheirownwaterconsumption,whichisofgreatsignificanceforenergyconservationandenvironmentalprotection.Theexisting16000m3/Dparkneedstodoadvancedtreatmentandreuseofprintinganddyeingwastewater.Duetothewiderangeofsourcesandvariouspollutants,thecompositionofprintinganddyeingwastewaterisverycomplex,andthewaterqualitychangesgreatly,theorganiccontentishigh,andthecolorishigh.Ifdischargeddirectly,itwillcausegreatharmtohumanhealthdevelopmentandecologicalenvironment,andwastewaterresourcesatthesametime,Combinedwiththewastewaterqualityofthepark,itisdecidedtoadoptcoagulationsedimentationandhydrolysisacidificationasthepretreatment,conventionalactivatedsludgeasthemainprocess,andozoneoxidationandbiologicalcontactoxidationastheadvancedtreatmenttoensurethattheeffluentcanmeetthereusestandard,Onthebasisofensuringthemaximumeconomicbenefit,designthetreatmentprocessschemeofprintinganddyeingwastewatertoachievethegoalofsafedischarge.Thedrainagewaterqualityofprintinganddyeingwastewatertreatedbythisprocessmeetsthereusestandardofrelevantnationalstandards.【Keyword】PrintinganddyeingwastewaterReuseOzonationBiologicalcontactoxidation目录TOC\o"1-3"\h\u设计计算书 设计计算书项目概况1.1概述作为全球纺织品制造和出口的重要国家，近些年来，中国的印染业规模越来越庞大，印染业的发展带动了GDP的增长，解决了大量就业，但与此同时也暴露很多问题，由于印染的过程中需要用到大量的化学染剂和水以及其他高污染物质，印染行业成为了国内较为严重的污染行业，每年印染企业排出的废水约达20亿吨，这些印染废水通常具有来源广泛，成分复杂，水量巨大，水质变化大的特点，且大部分印染废水有机物含量较高，色度较高，含有重金属和酚类等有毒物质。这些印染废水如果不经有效处理就从企业直接排放，将会给人类健康和自然环境带来巨大压力。根据相关统计数据，加工印染一吨纺织品所消耗的一百多吨水中约有百分之八十至百分之九十在印染程序结束之后被作为废水排放，这些废水又因为印染的织物不同而在水质上存在差异，有的碱度极高，有的色度极高，还有些废水纤维和油脂含量高，属于较难处理污水。针对这些印染废水的处理排放，国内外已经发展出了较多且较为全面的处理技术，国内对于印染废水的处理一般以生物法为主，辅之以物理法和化学法，近年来，随着化纤织物的发展和印染处理技术的进步，新型染料、PAV浆料、新型助剂等一些难以生化降解的有机物得以大量进入印染废水，增加了处理难度。COD的去除效率在原有生物处理系统中从75%降低至55%，甚至更低。废水处理中存在的另一大难题，是色度的去除，过去的生物化学处理方法在此方面效率低下。国外以日本、美国和英国为代表一般以生化联合物化的工艺路线为主流处理工艺，生化法的特征在于COD去除率高、污泥产量小、工艺较成熟、运行费用较低等。这些处理方法针对印染废水中的有机污染物一般可以有效去除，但是对于印染废水中的特征污染物则需要一些特定的处理方法，以达到更好的处理效果。1.2工程概况浙江某工业园区主要以印染企业为主,印染废水占园区污水处理总量的70%以上。近年来，由于园区印染企业经济的快速发展，印染废水排放量大幅增加，为满足增加的处理水量要求，该园区将新建处理量为16000m3/d污水处理厂对新增的印染废水进行处理。同时，为响应国家对节能减排及环境保护的号召，该园区新建印染废水处理厂将采用深度处理工艺，处理后的生产废水要求达到回用标准，75%回用至生产车间做冲洗用水，25%可用于园区绿化灌溉、道路浇洒。新建印染废水处理厂设计进水水质为：CODCr≤1600（mg/L）,BOD5≤600（mg/L）,SS≤500,pH为8～12，色度≤400（倍），处理后的出水能够达到《纺织染整工业水污染物排放标准》（GB4287-2012）、《纺织印整工业回用水水质》（FZ/T01107-2011）、《城市污水再生利用城市杂用水水质》（GB/T18920-2002）要求。1.3污染源分析印染废水一般具有有机污染物浓度高、污染物种类多、成分复杂、色度高等特点。染料分子中含有较多能与水分子形成氢键的活性染料和中性染料等，除此之外印染废水中还常常带有染料助剂、表面活性剂、胶粘剂、稳定剂等有害物质。该园区企业主要生产棉及棉混纺产品，产生的污水具有COD浓度高，BOD浓度高，悬浮物多，难降解有机物多，色度大，碱性强等特点，在实际处理中往往水量也十分可观，因此处理起来有较高难度，而且随着近年来对印染废水处理回用的要求加强，对印染废水的深度处理也成为处理过程中不可或缺的一环。设计依据及原则2.1设计依据本设计遵循的主要标准、规范有：①《纺织染整工业水污染物排放标准》（GB4287-2012）；②《纺织印整工业回用水水质》（FZ/T01107-2011）；③《城市污水再生利用城市杂用水水质》（GB/T18920-2002）；④《浙江省地方标准》（DB33/887-2013）；⑤《水污染治理工程技术导则》（HJ2015-2012）；⑥《污水综合排放标准》（GB8978-2002）；⑦《给水排水设计手册》（排水手册）；⑧《总图制图标准》（GB/T50103-2010）；⑨《建筑给水排水设计规范》（GB50015-2010）；⑩《给水排水工程构筑物结构设计规范》（GB50069-2002）。2.2设计原则本设计遵循的设计原则有：（1）符合国家对于环境保护的政策，符合国家及地方的有关标准；（2）采用先进的技术和高效的设备，工艺要求安全可靠、经济合理；（3）采用成熟可靠的工艺流程和处理构筑物，保证良好的出水水质；（4）污水厂处理构筑物布局合理，建设投资少，能耗低，运行费用低；（5）应考虑污水处理排出的污泥处理系统的设计，防止导致二次污染。设计参数及工艺选择3.1设计参数本设计中该印染企业每日废水排放量为16000m3/d，污水中污染物的含量如下表3-1所示：表3-1设计进水水质污染物指标CODcr(mg/L)BOD5(mg/L)悬浮物SS(mg/L)pH色度进水水质≤1600≤600≤5008~12≤4003.2排放标准出水水质要求应满足下表3-2的各污染物含量要求，如下表所示：表3-2出水水质指标污染物指标CODcr(mg/L)BOD5(mg/L)悬浮物SS(mg/L)pH色度出水水质≤50≤15≤306.5~8.5≤25污水经过处理后，污水中的主要污染物排出水质达到《纺织染整工业水污染物排放标准》（GB4287-2012）、《纺织印整工业回用水水质》（FZ/T01107-2011）、《城市污水再生利用城市杂用水水质》（GB/T18920-2002）要求。3.3工艺比选及工艺选择针对印染废水的处理，国内外主要采用的是生物方法，同时将物理法和化学法作为辅助方法进行预处理或深度处理。因为印染废水中有机物含量普遍较高，直接用生物法进行处理去除有机物的效果并不理想，所以采用合适的方法进行预处理就显得尤为重要，有效的预处理不仅可以提高后续工艺的处理效率，而且还可以大大降低污水处理方案的制定难度。另外，在对印染废水的处理过程中，由于处理目标不同，很多时候还需要加上深度处理阶段对出水水质进行进一步优化，对于印染废水来说，除了某些特殊污染物，色度是较为普遍的一个问题，在色度的去除方面，深度处理具有极佳的效果。总体而言，在确定处理工艺方面主要分成三个方面来进行比选：预处理工艺+主体处理工艺+深度处理工艺。目前较为主流的预处理方法有混凝沉淀法、气浮法、吸附法、水解酸化法等，混凝沉淀法是污水处理中比较基础和重要的方法，通过向水中投加药剂，使水中难以沉淀的颗粒相互聚集形成胶体，然后与水中杂质结合形成更大的絮凝体,絮凝体吸附力强，可以吸附悬浮物、部分细菌和溶解性物质。通过吸附使得絮凝体体积增大而下沉。气浮法则是利用高度分散的微小气泡来黏附废水中的各类微小杂质，被黏附的杂质随气泡升至水面形成泡沫浮渣，通过刮渣机刮除即可去除水中污染物。吸附法则是利用多孔性固体吸附剂将废水中的各种污染组分吸附聚集，再通过适宜溶剂、加热或吹气的方法将被吸附组分进行解吸，以达到分离和富集的目的，这种方法主要用于除去废水中的微量污染物，应用范围包括脱色，除臭味，脱除重金属、各种溶解性有机物、放射性元素等。在预处理阶段还有一种方法比较常用，那就是水解酸化，对于可生化性差，生化降解性差的废水，一般可以先通过水解酸化将废水中不溶或难溶的有机物分解成大分子物质，提高污水的可生化性，从而使后续生化处理单元的污染物去除率提高。综合上述预处理工艺和处理印染废水的特征，决定采用混凝沉淀和水解酸化的联合工艺作为作为污水的预处理方法。混凝沉淀先出去水中部分胶体和悬浮物，接着通过水解酸化提高污水可生化性，是后接的生物处理效率提高。对于主体处理工艺的选择，在实际操作中除了要考虑处理效果的好坏，还需要注重对经济性的选择，在主体处理工艺方面，通过筛选得到了三种主流工艺以进行下一步比选，第一种工艺是间歇活性污泥法，也就是通常所说SBR法，在SBR处理法中，废水分批次进入反应池，依次经历五个独立阶段：进水、反应、沉淀、排水和闲置。水位控制进水和排水，反应和沉淀则由时间控制，一个周期的运行时间依据进水水质具体情况、水量和出水要求而定。这种处理方法与连续流法相比具有更快的反应速度、更高的处理效率以及更强的耐负荷冲击能力。SBR法虽然有上述优点，但本身也存在装置费用高，处理水量小等缺陷。第二种主体处理工艺是吸附再生法，这种处理工艺可以使活性污泥初期的处理能力发挥充分作用，在短时间内通过吸附作用除去废水中的各类有机物杂质，再通过固体液体的分离使得废水得到有效净化，这种处理方法对BOD的去除效果显著，一般可以达到85%~90%。这种方法对基建投资的要求较低，抗冲击负荷的能力也强，但是在实际操作中需要考虑到部分污泥的回流，另外一方面，由于吸附时间短，因此其处理效率相较于传统方法略低。第三种主体工艺就是常规活性污泥法，这种方法就是将废水和活性污泥充分曝气搅拌，通过活性污泥中的微生物对废水中的有机污染物进行分解，这种方法需要向废水中连续通入空气，同时污泥也需要进行回流，但这种方法成本低，技术成熟，处理效率高。综合考量水质水量，在主体工艺的选择方面，决定选择常规活性污泥法。由于该项目对废水的最终处理标准是达到回用的标准，因此深度处理也是不可或缺的一个环节，在深度处理阶段，主要针对的是废水中特殊污染物以及色度的去除，深度处理部分有三种处理方法进行比选，第一种是臭氧氧化法，这种方法是向废水中通入臭氧，通过臭氧的强氧化性达到消毒杀菌及脱色的目的，臭氧氧化法在实际操作中还要建立相应的臭氧发生间，另外制备臭氧也需要相应的设备，因此前期成本会有所提高，但是臭氧氧化法速度快效果好，尤其对于脱色更是效果显著。第二种方法是膜分离技术，这是近些年兴起的一项新技术，通过膜的选择透过性，将废水中的污染物质去除，这种反应过程是一个物理过程，不需要添加化学药剂，十分环保，效果也很明显，但是价格较昂贵。第三种是生物接触氧化法，在这种方法中废水和生物膜接触，生物膜上的微生物将使废水得到净化，因此该方法也叫做“淹没式生物滤池，这是一种介于活性污泥法与生物滤池两者之间的生物处理法，具有活性污泥法特点的生物膜法，兼有二者的优点。综合考虑，由于污水处理的目标是实现零排放进行污水回用，因此深度处理技术采用臭氧氧化工艺和生物接触氧化法以确保出水水质达标。3.4工艺流程简介综上所述，经过各段工艺比选后，污水处理厂最终确立的处理工艺流程图如下：图3-1污水处理站工艺流程图工艺流程为：印染废水先经过机械格栅，筛去粗大颗粒及体积较大悬浮物；接着废水进入综合调节池，向调节池中投加废酸调节pH值以满足后续生物处理的酸碱度要求，同时通过调节池也可进行水量的调节，便于下一步处理稳定高效；经过水质水量调节的废水下一步流入混凝沉淀池，向混凝沉淀池中投加混凝剂使废水中的部分悬浮物、动植物油和胶体得到去除，接着废水流入水解酸化池，在水解酸化池中将废水中的难溶性有机物进行分解，便于后续生物处理；接着废水再通入曝气池，在曝气池的活性污泥中的微生物的作用下对有机物进行处理，处理后的废水流入二沉池进行沉淀，同时二沉池中的部分活性污泥要进行回流进入曝气池中以确保生物处理工段的效果，此时废水中的有机物含量已大幅下降；接着废水继续流入臭氧氧化池，在臭氧的强氧化性作用下杀菌脱色，此时出水已基本满足要求，但是出于回用的目的，最后再接一个接触氧化池，使出水的有机物含量进一步降低，以达到回用标准，最后通过终沉池沉淀出水。污泥处理阶段：将混凝沉淀池、二沉池、终沉池的剩余污泥通过污泥泵抽入污泥收集池，经浓缩后再用污泥脱水机脱水外运。四、构筑物设计及设备选型4.1水处理构筑物设计计算及设备选型4.1.1格栅格栅，是一种简单的过滤设备，由一组或多组平行的金属栅条制成框架，斜置于污水流经的渠道中，是污水处理工艺中必不可少的物理处理设备。格栅通常设于污水处理厂所有处理构筑物或泵站之前，作用是截留污废水中粗大的悬浮物或漂浮物，阻止对后续处理构筑物造成不必要的损耗，防止管道、阀门或水泵的堵塞。同时在考虑到印染废水的强碱性，通常要求选用耐腐蚀性的格栅型号，提高设备的使用年限，减少维护维修成本。栅条间隙数（n）（4.1-1）式中：Qmax——最大日流量（m3/s)α——格栅倾角b——栅条间隙宽度(m)h——栅前水深(m)v——过栅流速(m/s)本设计中设栅前水深h=0.4m，过栅流速v=0.9m/s，栅条间隙宽度b=0.021m，格栅倾角α=60°，则：栅槽宽度（B）（4.1-2）式中：S——栅条宽度(m)n——栅条间隙数b——栅条间隙宽度(m)本设计中设栅条宽度S=0.01m,则：进水渠道渐宽部分的长度（4.1-3）式中：B——栅槽宽度(m)B1——栅条宽度(m)α1——渐宽展开角度本设计中设进水渠宽B1=0.6m，其渐宽展开角度α1=20°，则：栅槽与出水渠道连接处渐窄部分的长度通过格栅的水头损失（h1）（4.1-4）式中：β——形状系数，取2.42S——栅条宽度(m)b——栅条间隙宽度(m)v——过栅流速（m/s）α——格栅倾角k——系数，取3本设计中设栅条断面为锐边矩形断面，形状系数β=2.42，k=3，栅条宽度S=0.01m，过栅流速v=0.9m/s，栅条间隙宽度b=0.021m，格栅倾角α=60°，则：栅后槽总高度（H）(4.1-5)式中：h——栅前水深（m）h1——过栅水头损失（m）h2——栅前渠道超高（m）本设计中设栅前渠道超高h2=0.3m，则：栅槽总长度（L）（4.1-6）式中：l1——进水渠道渐宽部分长度（m)l2——栅槽与出水渠道连接处渐窄部分的长度(m)H1——栅前水深加栅前渠道超高(m)α——格栅倾角每日栅渣量（W）（4.1-7）式中：Kz——污水流量总变化系数Qmax——最大日流量（m3/s)W1——每1000m3污水产栅渣量本设计中在格栅间隙21mm的情况下，设栅渣量为每1000m3污水产0.1m3，则：因W＞0.2m3/d，所以宜采用机械清渣。本设计拟采用SGL800型号链式格栅除污机，栅宽800mm，栅高700-2000mm，功率1.1KW。图4-1格栅进水管管径本设计进水采用DN500mm铸铁管，查手册得v=0.95m/s；1000i=2.71m。过栅流速符合0.6~1.0m/s要求，可以选用。出水管管径本设计出水采用DN500mm铸铁管，查手册得v=0.95m/s；1000i=2.71m。过栅流速符合0.6~1.0m/s要求，可以选用。4.1.2提升泵房提升泵房用于提升污水厂的污水，以保证污水能在后续处理构筑物内畅通的流动，它由机器间、集水池、水泵组、辅助间等组成，集水池可以在一定程度上调节来水的不均匀性，以便水泵较均匀工作。提升泵房可以使废水以重力自流的形式流入后续处理构筑物中，减少构筑物建设成本。按进水管设计流量：Q＝16000m3/d＝667m3/h，考虑选用3台泵（2用1备），则每台水泵的设计流量为Q＝333.5m3/h。（1）集水池尺寸集水池的容积：(4.1-8)式中：Q——单台水泵的设计流量(m3/s)t——蓄水时间（min)本设计中按一台泵最大流量时的5min出水量设计（最高水位和最低水位之间的容积），则：集水间的面积为：（4.1-9）式中：V——集水池容积（m3)h——有效水深（m）本设计中有效水深取h=3m，则：集水池宽度取3m，则长度为9.3÷3＝3.1m，超高取0.5m，则集水池尺寸为L×B×H＝3.1m×3m×3.5m。（2）水泵总扬程根据后续高程计算，得出提升泵房的设计扬程至少为11m，根据流量和扬程选定提升泵的型号为200HWG-10型卧式混流泵，设备3台，2用1备。

（3）泵房尺寸泵体、电机、减速机、电控柜、电磁流量计显示器室内安装，另外考虑一定的检修空间，提升泵房尺寸为6m×4m×4m。设备选型采用设备类型为200HWG-10型卧式混流泵，数量为3台(2用1备)，性能为单台泵的设计流量Q=360m3/h，扬程H=12m，功率为15KW。4.1.3综合调节池由于印染废水水质复杂，出水不稳定，因此需要建立调节池。调节池的作用有：调节水量和水质；调节废水的pH值、水温等；对印染废水进行预曝气；还可用作事故池。本设计采用对角线出水调节池，其优点为：出水槽沿对角线方向设置，同一时间流入池内的废水，由池的左、右两侧经过不同时间流到出水槽，达到自动调节的目的。计算：(1)调节池容积（V）(4.1-10)式中：Q——设计水量（m3/h)T——停留时间（h）本设计中设计水量Q=16000m3/d=666.7m3/h，停留时间T设为6h，则：(2)调节池水面面积(4.1-11)式中：V——调节池容积（m3)h——有效水深（m）本设计中取池总高H=5.5m，其中超高0.5m，有效水深h=5m，则池面积为：(3)调节池尺寸取池宽B=25m，则池长则调节池尺寸为L×B×H=32m×25m×5.5m调节池的搅拌器采用搅拌器对底部污泥进行搅拌，防止悬浮物沉淀，影响调节池正常运行。池底设有集水坑，水池底以i=0.1的坡度坡向集水坑。设备选用型号为LFJ-350搅拌机4台，使废水混合均匀。进水管管径本设计进水采用DN500mm铸铁管，查手册得v=0.95m/s；1000i=2.71m。符合要求，可以选用。出水管管径本设计出水采用DN500mm铸铁管，查手册得v=0.95m/s；1000i=2.71m。符合要求，可以选用。4.1.4混凝沉淀池混凝沉淀池分为加药反应和沉淀两个部分，加药反应通过添加合适的混凝剂和絮凝剂以形成较大的絮体，然后与水中杂质结合形成更大的絮凝体,絮凝体吸附力强，可以吸附悬浮物、部分细菌和溶解性物质。通过吸附使得絮凝体体积增大而下沉。整个混凝沉淀的工艺流程为将配置好的混凝剂通过定量投加的方式投入原水，并快速实现原水和混凝剂的均匀混合，然后进入沉淀池内进行固液分离。通过混凝沉淀工艺可以降低印染废水的浊度、色度，除去多种高分子有机污染物等。混凝剂的投加又分为湿投法和干投法，本设计采用湿投法，使得混凝剂与水更容易充分混合，投量易于调节运行方便。计算：1.絮凝池：池体尺寸池体容积W（4.1-12）式中：Q——设计流量（m3/h)t——絮凝时间（min)本设计中，絮凝时间t=24min,则：池平面尺寸絮凝池分格采用n=4絮凝池各格的平面尺寸为絮凝池宽度B=5.0m,长度L=池高H有效水深（4.1-13）式中：W——池体容积（m3)n——池格数B——池宽(m)l’——单格池长(m)本设计中池超高取则：则絮凝池总高为2.沉淀池（1）池子总表面积：（4.1-14）式中：A——池的总面积（m2)Qmax——最大设计流量（m3/s)q’——表面负荷(m3/m2·h)本设计中，q’取1.5，则：沉淀部分有效水深：（4.1-15）式中：h2——沉淀部分有效水深(m)t——沉淀时间（h)本设计中t取2h，则：（3）沉淀部分有效容积：（4.1-16）式中：V’——沉淀部分有效容积（m3)本设计中Qmax为0.185m3/s,t=2h,则：（4）池长：（4.1-17）式中L——池长（m）v——最大设计流量时的水平流量（mm/s)（5）池子总宽度：池子个数：式中b——每个池子宽度（m)（7）污泥部分所需容积：（4.1-18）式中：V——污泥部分所需的容积C1——进水悬浮物浓度C2——出水悬浮物浓度Kz——生活污水总变化系数γ——污泥密度（t/m3），取1.0p0——污泥含水率（%）（8）单个池污泥所需容积：池子总高度：式中：H——池总高度mh1——超高mh3——缓冲层高度mh4——污泥部分高度m（10）污泥斗容积（4.1-19）式中V1——污泥斗容积（m3)f1——斗上口面积（m2)f2——斗下口面积（m2)h4”——泥斗高度（m)污泥斗以上梯形部分污泥容积（4.1-20）式中V2——污泥斗以上梯形部分污泥容积（m3)L1——梯形上顶长（m)L2——梯形下底长（m）H4’——梯形高度（m）沉淀池污泥区总容积：所以，设两座平流沉淀池，每座设置两格污泥斗，池宽7.0m,长32.4m,高6.5m,有效水深3.0m。设备选用：YHGSM-3链式刮泥机，刮泥速度0.6m/min，电机功率为3.5kW；设置三台（2用1备）。进水管管径本设计进水采用DN250mm铸铁管，查手册得v=0.94m/s；1000i=6.04m。符合要求，可以选用。出水管管径本设计出水采用DN350mm铸铁管，查手册得v=0.96m/s；1000i=4.05m。符合要求，可以选用。4.1.5水解酸化池水解酸化池放弃了厌氧反应中甲烷发酵阶段，利用水解和产酸菌的反应,将不溶性有机物水解成溶解性有机物，减轻后续处理构筑物的负荷，使污泥与污水同时得到处理，可以取消污泥消化。在整个水解酸化过程中，80%以上的进水悬浮物水解成可溶性物质，将大分子降解为小分子，不仅是难降解的大分子物质得到降解，而且出水BOD5/COD比值提高，降低了后续生物处理的需氧量和曝气时间。水解反应器对水质和水温变化适应能力较强，水解好氧生物处理工艺效率高，能耗低，投资少，运行费低，简单易行。计算：水解酸化池容积：（4.1-21）式中V——水解酸化池容积，m3Qmax——最大日流量，m3/hHRT——水力停留时间，h,取6h单格水解池尺寸：印染废水的处理中，将水解池分为n=8格每格长l=10m，宽为b=10m，有效水深h1=5.2m则每格水解池容积为520m3,8格水解池总容积为4160m3上升流速校核：反应器高度H=6m；反应器的高度与上升流速之间的关系如下：（4.1-22）式中：v——上升流速（m/h)Q——设计流量（m3/h)V——水解池容积（m3)A——反应器表面积（m2)HRT——水力停留时间，h，取6h则水解反应器的上升流速v=0.5-1.8m/h,v符合设计要求。配水方式采用总管进水，管径为DN500，池底分支式配水，支管为DN250，支管上均匀排布小孔为出水口，支管距离池底100mm，均匀布置在池底。进水堰设计已知每格沉淀池进水流量堰长设计（4.1-23）式中：Q’——每格沉淀池进水流量（m3/s）q’——出水堰负荷(L/(s·m))本设计中取出水堰负荷q’=1.2L/(s·m)，取堰长L=2m，则：出水收集出水采用钢板矩形堰排泥系统设计采用静压排泥装置，沿矩形池纵向多点排泥，排泥点设在污泥区中上部。污泥排放采用定时排泥，每日1-2次，另外，由于反应器底部可能会累计颗粒物质和小砂砾，需在水解池底部设排泥管。进水管管径选取DN200mm铸铁管，v=0.82m/s，1000i=2.71m本设计进水采用DN200mm铸铁管，查手册得v=0.75m/s；1000i=5.13m。流速符合要求，可以选用。出水管管径本设计出水采用DN200mm铸铁管，查手册得v=0.75m/s；1000i=5.13m。流速符合要求，可以选用。4.1.6曝气池曝气池是利用活性污泥法进行的污水处理法，池内提供一定的污水停留时间，满足好氧微生物所需要的氧量以及污水与活性污泥充分接触的混合条件。曝气池主要由池体、曝气系统和进出\t"/item/%E6%9B%9D%E6%B0%94%E6%B1%A0/_blank"水口三个部分组成。曝气方法可分为两种，主要有鼓风曝气和\t"/item/%E6%9B%9D%E6%B0%94%E6%B1%A0/_blank"机械曝气。鼓风曝气是利用风机或空压机向曝气池充入一定压力的空气，一方面供应生化反应所需要的氧量，同时保持混合液悬浮固体均匀混合。机械曝气机械曝气也称为表面曝气，机械曝气器大多以装在曝气池水面的叶轮快速转动，进行表层充氧。污泥浓度的确定取污水负荷Ns＝0.3kgBOD5/kgMLVSS·d，则取污泥指数SVI＝120①混合液污泥浓度X（MLSS）为：（4.1-24）式中：R——污泥回流比r——污泥综合指数本设计中，R=50%，r=1.2，则：②混合液挥发性悬浮物浓度X’(MLVSS)（4.1-25）式中：f——MLVSS/MLSS系数X——混合液污泥浓度（kg/m3)本设计中f取0.7，X取3.3,则：③污泥回流浓度Xr（4.1-26）式中：SVI——污泥指数，取120r——污泥综合指数，取1.2则：（2）核算污泥回流比（3）容积负荷Nv（4.1-27）式中：X’——混合液挥发性悬浮物浓度（kg/m3)Ns——污水负荷(kgBOD5/kgMLVSS·d)本设计中，X’=2.3，Ns=0.3，则：（4）曝气池容积V（4.1-28）式中：Q——设计流量X’——混合液挥发性悬浮物浓度（kg/m3)Ns——污水负荷(kgBOD5/kgMLVSS·d)则：（5）水力停留时间（6）剩余污泥量（4.1-29）式中：a——污泥产率系数，取0.6b——污泥自身氧化率，取0.05（7）污泥龄θc（4.1-30）式中：V——曝气池容积（m3)X’——混合液挥发性悬浮物浓度（kg/m3)△X——剩余污泥量则：（8）池体结构设计选用推流式曝气池，廊道式、鼓风曝气。确定曝气池各部分尺寸：①曝气池尺寸设4组曝气池，每组容积为2261/4=565.25m3，取池有效水深为4m，则每组曝气池面积：取曝气池宽度B=5m，则B/H＝5/4＝1.25，符合要求，则池长L＝28.26m.②设曝气池为三廊道式，则每廊道长为：③曝气池总高度Hc为了使曝气池在运行中更具有灵活性，在进水方式中设计成既可从池首进水，按传统污泥法运行，又可沿配水槽多点分散进水，按阶段曝气法进行，还可沿配水槽集中从池中部某点进水，按生物吸附再生法进行。本设计采用池首进水的方法。（9）曝气系统的计算①需氧量计算（4.1-31）式中：a’——微生物分解有机物需氧量b’——污泥自身氧化需氧量②去除每kgBOD5需氧率量△O2（4.1-32）式中：a’——微生物分解有机物需氧量b’——污泥自身氧化需氧量Ns——污水负荷(kgBOD5/kgMLVSS·d)③最大需氧量O2max最大需氧量变化系数K=1.2（4.1-33）式中：a’——微生物分解有机物需氧量b’——污泥自身氧化需氧量K——最大需氧量变化系数，取1.2则：④供气量计算采用YMB-1型膜片式微孔曝气装置，距池底0.2m，故淹没水深为3.8m，最高水温采用30℃。·溶解氧饱和度Cs，水温20℃，Cs（20）=9.17mg/L，水温30℃，Cs（30）=7.63mg/L·空气离开曝气池面，氧的百分比Ot，EA—氧转移率取18%。·曝气池混合液平均饱和浓度Csb（T），按最不利温度考虑T=30℃：·20℃时，脱氧清水充氧量：·曝气池平均充气量（4.1-34）式中：R0——脱氧清水充氧量EA——氧转移率，取0.18选用C15-1.2离心风机，2台（1用1备）流量为15m3/min，转速2940r/min，功率为11KW。(10)进水管管径本设计进水采用DN250mm铸铁管，查手册得v=0.94m/s；1000i=6.04m。符合要求，可以选用。出水管管径本设计出水采用DN250mm铸铁管，查手册得v=0.94m/s；1000i=6.04m。符合要求，可以选用。4.1.7二沉池沉淀池设在曝气池之后，用于将曝气池反应后沉淀物分离，实现污水的污染物分离。本设计选择斜板沉淀池。沉淀区尺寸（4.1-35）式中：Q——设计流量n——池子数q’——水面负荷设水面负荷q’=4m3/(m3·h)，池子n＝2个，则沉淀池水面面积池子尺寸(3)池内停留时间t设h2＝0.5m，h3＝1m×sin60°＝0.866m(4)污泥部分所需容积（4.1-36）式中：c1、c2——进水和出水的悬浮固体浓度（mg/L)γ——污泥容重（kg/m3)P——污泥含水率（%）n——池子数(5)污泥斗容积V1设a1＝0.8m(6)沉淀池总高度H设h1＝0.054m，h4＝0.5m(7)污泥量(4.1-37)式中：c1、c2——进水和出水的悬浮固体浓度（mg/L)γ——污泥容重（kg/m3)P——污泥含水率（%）(8)排污泵选型选用型号为150WL250-18-22立式污泥泵，2台（1用1备）。污泥泵的基本参数流量Q=250m3/h，扬程H＝18m，功率22kW。(9)进水管管径本设计进水采用DN350mm铸铁管，查手册得v=0.94m/s；1000i=2.71m。符合要求，可以选用。(10)出水管管径本设计出水采用DN350mm铸铁管，查手册得v=0.94m/s；1000i=4.05m。符合要求，可以选用。4.1.8臭氧氧化池臭氧氧化池又称臭氧接触池，是利用臭氧气体扩散到处理污水中并使之与水全面接触和完成反应的处理构筑物。接触池主要是将废水中的细菌进行消毒处理，主要原理是臭氧对废水中的细菌及病原体的强氧化作用。（1）臭氧发生器的计算水处理的臭氧需要量QO3可按下式计算：(4.1-38)式中：Q——处理水量（m3/h)C——臭氧投加量(mg/L)采用空气作为气源生产臭氧化空气，其臭氧浓度（体积分数）约为0.6%~1.2%，而生产臭氧的经济浓度为10~14gO3/m3，相当于标准状态下体积分数约为0.47%~0.65%，根据下式求臭氧化干空气量：（2）臭氧接触池的计算接触池容积：（4.1-39）式中：T——污水停留时间，取15minQ——设计水量通常接触池的深度取3m，超高0.5m，臭氧氧化空气在池内的上升速度小于4~5mm/s，因此接触池尺寸为：长宽比取1:2，则（3）臭氧发生器选型本设计臭氧发生器根据臭氧需求量选择CK10000型臭氧发生器，臭氧产生量为10000g/m3,功耗为20KW。(4)进水管管径本设计进水采用DN500mm铸铁管，查手册得v=0.94m/s；1000i=2.71m。符合要求，可以选用。(5)出水管管径本设计出水采用DN500mm铸铁管，查手册得v=0.94m/s；1000i=2.71m。符合要求，可以选用。4.1.9接触氧化池（1）有效容积计算（4.1-40）式中：Q——设计水量（m3/d)ρso——进水BOD5浓度ρse——出水BOD5浓度Nv——填料容积负荷Qmax=16000m3/d,进水BOD5浓度：ρso=150mg/l,出水BOD5浓度：ρse=15mg/l填料容积负荷：Nv=1500gBOD5/(m3·d)则：接触氧化池的总面积和单座池面积计算取填料高度h0=3.0 m ，分三层每层高1.0m 单座氧化池面积，设氧化池格数n=20单格池面积≤25m2满足要求单格池平面尺寸6m×4m池深计算取超高h1=0.6m,填料上部的稳定水层深度h2=0.5m,填料至池底的高度h3=1.5m(需入内检修）可得：h=h0+h1+h2+h3=3.0+0.6+0.5+1.5=5.6m（4）有效停留时间计算实际停留时间（5）空气量计算及管道布置取D0=20m3/m3得每格需气量根据曝气器的服务面积，选择微孔曝气器。(6)进水管管径本设计进水采用DN125mm铸铁管，查手册得v=0.77m/s；1000i=10.1m。符合要求，可以选用。(7)出水管管径本设计出水采用DN125mm铸铁管，查手册得v=0.77m/s；1000i=10.1m。符合要求，可以选用。4.1.12终沉池终沉池是为贮存水厂中净化后的清水，常设置在污水处理厂水处理工艺中出厂前最后一道工序。终沉池作用是让过滤后的洁净澄清的滤后水沿着管道流往其内部进行贮存，并在清水中再次投加入液氯进行一段时间消毒，对水体的大肠杆菌等病菌进行杀灭以达到灭菌的效果。（1）终沉池尺寸设终沉池水力停留时间为1h，故终沉池有效容积为则终沉池尺寸设计为L×B×H＝13.34m×10m×5.0m（水池超高0.5m）。(2)进水管管径本设计进水采用DN500mm铸铁管，查手册得v=0.95m/s；1000i=2.71m。流速符合要求，可以选用。(3)出水管管径本设计出水采用DN500mm铸铁管，查手册得v=0.95m/s；1000i=2.71m。流速符合要求，可以选用。4.2泥处理构筑物设计计算及设备选型4.2.1污泥浓缩池为方便污泥的后续机械脱水，减小机械脱水中污泥的混凝剂用量以及机械脱水设备的容量，需先对污泥进行浓缩处理，降低污泥的体积。本设计采用连续式重力浓缩池，池型为圆形辐流式。设计污泥量进水COD浓度为1600mg/L，出水COD浓度为50mg/L，整体去除率为η=96.9%按每去除1kgCOD产生0.3kg污泥，整套工艺产生的污泥量为浓缩池表面积（4.2-1）式中：Q——污泥产量（kg/h)C——污泥固体浓度，取8g/LM——浓缩池污泥固体负荷量，取30kg/（m2·h)产生污泥量为7441.9kg/d，约为310.1kg/h，则：（3）浓缩池直径（4）浓缩池工作部分高度(4.2-2)式中：T——污泥浓缩时间，取20hQ——污泥产量（kg/h)A——浓缩池表面积（m2)（5）浓缩池总高度取超高h1为0.3m，缓冲层高度h3为0.3m，池底坡度i＝0.05，污泥斗下底直径D1＝1.0m，上底直径D2＝2.0m。则池底坡度造成的深度污泥斗高度浓缩池总高度（6）浓缩后污泥体积（4.2-3）式中：P1——进入浓缩池污泥含水率，取98%P2——出浓缩池污泥含水率，取96%因此浓缩池设计尺寸为直径D＝12.0m,总高度H＝6.0m。浓缩后污泥选用芬兰沙林SS0210型低扬程污泥泵输送至污泥脱水机，功率2.0kW，转速570r/min，五台（四用一备）。4.2.2污泥脱水系统将污泥含水率降低到80%以下的操作称为污泥脱水，脱水后的污泥具有固体特性，成泥块状，能装车运输，以便最终处置与利用，本设计拟采用卧式离心脱水机。（1）贮泥池设计浓缩后排出的污泥量为Q＝3721m3/d＝155m3/h，设污泥在贮泥池的停留时间T＝2h。设贮泥池的尺寸为Φ9m×H5m，则贮泥池的有效容积为：满足污泥贮存要求。贮泥池除进泥管，还应设置泥位计。（2）脱水机房设计根据所处理的污泥量，采用SWT30型号卧式离心沉降脱水机7台（6用1备），处理能力为30m3/h，电动机功率55KW，脱水间尺寸为L×B×H＝15m×12m×3m。4.2.3污泥泵房排出污泥由地下管道通过污泥泵提升至污泥浓缩池中，因此处理厂设一座污泥泵房。（1）污泥泵扬程污泥浓缩池最高泥位（相对地面）为4.3m，剩余污泥泵房最低泥位－4.0m则污泥泵静扬程为H0=4.3＋4.0＝8.3m污泥输送管道压力损失为2.0m，自由水头为1.0m则污泥泵所需扬程为H=H0＋2＋1＝11.3m（2）污泥泵选型污泥泵选NL150—12立式污泥泵4台（3用1备），流量Q＝100~150m3/h，H＝11~13m，N＝18.5kW（3）污泥泵房尺寸污泥泵房尺寸为L×B×H＝8m×6m×3m。4.3构筑物设计计算汇总表4-1构筑物设计尺寸汇总表序号构筑物名称尺寸备注1格栅2.12m×0.7m×0.8m2提升泵房集水池3.1m×3m×3.5m3综合调节池32m×25m×2.5m4絮凝池沉淀池5m×5m×3.5m32.4m×7m×6.5m4座2座5水解酸化池10m×10m×5.2m8座6曝气池28.26m×5m×4.5m4组7二沉池15.3m×6m×6.42m2座8臭氧氧化池10.5m×5.3m×3.5m9接触氧化池6m×4m×5.6m20格10终沉池13.34m×10m×5m10污泥浓缩池Φ10.3m×4.6m11污泥脱水间15m×12m×3m12污泥脱水间贮泥池Φ9.0m×5.0m13污泥泵房8.0m×6.0m×3.0m五、总体布置5.1污水处理厂平面布置5.1.1布置原则污水处理厂的平面布置包括：处理构筑物的布置、办公化验等其他辅助建筑物的布置、管道道路绿化等的布置。平面布置原则：①处理构筑物的布置应该紧凑，尽量减少构筑物和建筑物之间的连接管渠的长度和占地面积，以减少基建费用，节约土地，便于管理；②处理构筑物的布置应尽可能按照工艺流程顺序布置，以避免管线迂回，尽量避免把管线埋在构筑物下，方便检修和施工。同时尽量利用地形以减少土方量；③污泥处理的构筑物应尽可能布置成单独的组合，方便管理；④办公楼和化验等建筑物应布置在夏季主导风的上风向，在北方地区应考虑朝阳，设绿化带隔开办公区和水处理工作区；⑤在布置总图时，应考虑安排充分的绿化带，平面布置要满足施工和运行的要求。5.1.2平面布置（1）处理构筑物的布置污水厂的平面布置主要任务是合理安排处理构筑物分布方式，理论上是将水处理构筑物按照污水处理流程的顺序，按照计算书计算结果进行直线型布置，这样的布置方式可以使构筑物之间的管线最短，水头损失最小，管理方便，也有利于后续的扩建活动，然而也应该根据实际情况更改方案，但始终遵循最经济的原则。（2）附属建筑物的布置污水厂内除了处理构筑物，还需设置一些附属建筑物，如办公楼、综合楼、化验楼、维修间、配电间等。生活区的建筑物布置在远离水处理构筑物的区域内，综合楼应布置在水厂门附近，维修区的建筑物应靠近生产区，可用道路将其分开。污泥处理系统设置于下风向，生活区设置在上风向，各功能区分布清晰，界限分明。（3）道路、管线和绿化的布置厂区道路布置：主厂道由厂外道路与厂内办公楼连接的道路组成，道宽10.0m，两侧设绿化；车行道只要布置在构筑物间，道宽5.0m，呈环状布置，以便车辆回城。管线管渠布置：各构筑物之间设有链接贯通的管、渠，此外还应该设置使各构筑物独立工作的管线，当发生突发状况时，其后续构筑物能正常运行；应设置超越全部处理构筑物，直接排放水体的超越管；厂区内还应设有空气管路，配电线路，对这些管线的安排应符合占地少，便于施工的原则。厂区绿化布置：在厂门附近，办公楼等门前空地预留扩建场地，修建草坪和花坛；利用生活区和工作区的带状空地进行绿化；沿污水厂一周种植四季青树；在厂区道路两边设置绿化带。5.2污水处理厂高程布置5.2.1布置原则高程布置是通过整个处理系统的水力损失计算后，以便确定各个构筑物之间的管线长度和各个构筑物的高程。高程布置的主要内容是确定各个构筑物的标高和水面标高，各种连接管渠的尺寸和标高等。高程布置的一般原则有：①为保证污水在构筑物和管线内能顺利自流，必须精准计算各构筑物间的水头损失，包括沿程损失、局部损失和构筑物本身的水头损失，此外还应考虑预留污水厂扩建的储备损失。②进行水力损失计算时，需选择距离最长、损失最大的流程，按最大流量进行计算。③污水厂出水管高程需在不受水体洪水顶托的情况下，顺利自流出管。④污水厂竖向布置，应充分考虑土方成本，并在最经济的条件下有利排水。5.2.2高程布置要计算污水处理厂各个构筑物的高程，必须准确计算出工艺流程的水力计算，并根据每一部分的水力损失确定泵和风机的选型。（1）水部分水力计算本设计的设计流量为Q＝16000m3/d＝0.185m3/s，废水在管路中的流速v＝1.0m/s计算公式①沿程阻力损失②局部阻力损失弯管和阀门等局部阻力损失表5-1局部阻力系数表名称名称名称45°弯头0.35截止阀全开6.0止回阀6.690°弯头0.75旋塞24.9水泵滤水网2~3三通1.0~1.5孔板4.4楔形阀门全开0.2管接头0.04喷嘴1.2方形闸门半开4.02活接头0.04文丘里管0.24蝶形泥阀2~3闸阀全开半开0.170.2~0.6突然扩大缩小20.5渐缩管0.16~0.22管弯头0.04节流阀32.6伴滤阀1.5~4.2设计计算格栅到提升泵房进水管的平均流速由水泵和进水管的直径确定，流速取v＝1.0m/s，处理水量为667m3/d则进水管直径为圆整后进水管管径取D＝500mm的铸铁管。取管长3m，则沿程阻力损失管路出口，则局部阻力损失为格栅的构筑物水力损失取则该段总的水力损失为提升泵房到综合调节池进水管的平均流速由水泵和进水管的直径确定，流速取v＝1.0m/s，处理水量为667m3/d则进水管取D=500mm的铸铁管，。取管长12m，则沿程阻力损失管路出口，2个90°弯头，一个止回阀，则局部阻力损失为提升泵房集水池的构筑物水力损失取则该段总的水力损失为调节池到混凝沉淀池进水管的平均流速由水泵和进水管的直径确定，流速取v＝1.0m/s，处理水量为667m3/d则进水管取D＝250mm的铸铁管4根，。取管长15m，则沿程阻力损失管路出口，则局部阻力调节池的构筑物水力损失取则该段总的水力损失为混凝沉淀池到水解酸化池进水管的平均流速由水泵和进水管的直径确定，流速取v＝1.0m/s，处理水量为667m3/d则进水管取D＝200mm的铸铁管8根，。取管长10m，则沿程阻力损失管路出口，布水孔板，则局部阻力混凝沉淀池的构筑物水力损失取则该段总的水力损失为水解酸化池到曝气池进水管的平均流速由水泵和进水管的直径确定，流速取v＝1.0m/s，处理水量为667m3/d则进水管取D＝250mm的铸铁管4根，。取管长14m，则沿程阻力损失管路出口，则局部阻力水解酸化池的构筑物水力损失取则该段总的水力损失为曝气池到二沉池进水管的平均流速由水泵和进水管的直径确定，流速取v＝1.0m/s，处理水量为667m3/d则进水管取D＝350mm的铸铁管2根，。取管长10m，则沿程阻力损失管路出口，则局部阻力曝气池的构筑物水力损失取则该段总的水力损失为二沉池到臭氧氧化池进水管的平均流速由水泵和进水管的直径确定，流速取v＝1.0m/s，处理水量为667m3/d则进水管取D＝500mm的铸铁管，。取管长15m，则沿程阻力损失管路出口，2个90°弯头，则局部阻力二沉池的构筑物水力损失取则该段总的水力损失为臭氧氧化池到接触氧化池进水管的平均流速由水泵和进水管的直径确定，流速取v＝1.0m/s，处