【《颜料生产厂废水处理的主要构筑物设计计算过程案例》7700字】

颜料生产厂废水处理的主要构筑物设计计算过程案例目录TOC\o"1-3"\h\u25763颜料生产厂废水处理的主要构筑物设计计算过程案例 1174261.1.1设计说明 343781.1.2设计参数 33091.1.4设备选型 481271.2.2设计参数 4231091.2.3设计计算 4511.2.4设备选型 415591.3.1设计说明 5173791.3.2设计参数 685541.3.4设备选型 678361.1.2设计参数 7255061.1.3设计计算 7303651.1.4设备选型 8317481.5混凝沉淀池的设计计算 8281241.5.1设计说明 8129551.5.2设计参数 9297501.5.3设计计算 991661.5.4设备选型 1130721.6.1设计说明 12127781.6.2设计计算 1267431.6.3设备选型 13126731.7.1设计说明 1376541.7.2设计参数 1365271.7.4设备选型 1484611.8.1设计说明 1495401.8.2设计参数 15271771.8.3设计计算 15821.8.4设备选型 17171461.9二沉池的设计计算 1742301.9.1设计说明 17144741.9.2设计参数 17232841.9.3设计计算 18325151.9.4设备选型 1984211.10污泥浓缩池的设计计算 19167071.10.1设计说明 19321361.10.2设计参数 1987761.10.3设计计算 20210701.10.4设备选型 2198811.11活性炭吸附塔的设计计算 21293431.12附属构筑物的设计计算 22161221.12.1加药间 2272991.12.2在线检测间 22272781.12.3污泥脱水间 223001.12.4鼓风机房和配电间 22238111.13构（建）筑物的设计汇总表 23175621.14主要设备汇总表 23181601.1集水池的设计计算102491.1.1设计说明本设计的集水池是用来汇集和储存工艺废水，促进后续处理的正常运行。102491.1.2设计参数有效水深h1取0.5m；池底坡度i的范围为0.01~0.02，本设计坡度i取0.01；周期T为24h，在水质无显著变化的周期，且水量不是很大的时候，集水池容积越大就会越有利于调节；超高h2取0.1m。1.1.3设计计算（1）设计水量：（1.1-1）最大设计水量：（1.1-2）（3）集水池容积：（1.1-3）（4）集水池表面积：（1.1-4）（5）集水池高：（1.1-5）（6）集水池尺寸：（1.1-6）102491.1.4设备选型本设计选用2台潜污泵，其中1用1备，性能参数如下表4-1所示。表4-1潜污泵的性能参数型号流量扬程功率转速电压AS10-2CB15m3/h1.5m1.1KW2900r/min380V1.2

调节池的计算1.2.1

设计说明颜料生产厂由于其行业专门的生产过程，导致每天排放的废水时间不固定，所以每天或者每班乃至每个小时所排放的废水流量都不一样。但是污水处理设备的设计标准是固定的，所以要求流入的水量要固定。所以为了确保后续各个构筑物可以正常运行，在颜料污水进入各个处理构筑物之前，先要对污水进行调节，把颜料生产厂每一个时间段所排放的污水，都储存在一个池子里面，并通过机械或空气的搅拌，使得所有时间内的出水量都均匀一致，完成这种工作的就是调节池。此外，调节池也可以进行预沉淀、预曝气、降温和贮存临时事故排水。102491.2.2设计参数水力停留时间T=0.5h；有效水深h1取0.7m；超高h2取0.5m。102491.2.3设计计算（1）调节池有效容积：（1.2-1）（2）调节池表面积：（1.2-2）（3）调节池高：（1.2-3）（4）调节池尺寸：102491.2.4设备选型（1）潜污泵本设计选用2台潜污泵，其中1用1备，性能参数如下表4-3所示：表4-2潜污泵的性能参数型号规格流量功率电压扬程转速AS10-2CB15m3/h1.1KW380V1.5m2900r/min（2）搅拌机本设计选择2台潜水搅拌机，其中1用1备，性能参数如下表4-4所示。表4-3搅拌机的性能参数型号规格叶轮直径功率电流转速推力重量QJB0.37/6-230/3-980/C/S230mm0.37KW2.5A980r/min138N30kg（3）酸加药装置本设计选用BS型定量加药装置，包括：贮罐，计量泵，搅拌器。性能参数如下表4-5所示。表4-4加药装置的性能参数型号有效容积贮罐直径高度基础尺寸总重量BS-=2\*ROMANII2.00m32000mm1800mm2000×1460mm550kg（4）2套型号为PE-7ES的在线pH值监测仪。1.3芬顿氧化池的设计计算1.3.1设计说明芬顿试剂是把Fe2+作为催化剂和把H2O2作为化学氧化剂。将试剂投入废水中，可生成强氧化的羟基，还可生成有机的自由基，该自由基可以破坏强氧化的羟基并被氧化分解。本设计中颜料污水进入芬顿氧化池，进一步对废水中含有难降解有机物进行氧化，然后分解成小分子的有机物和无机物。根据《高甲苯废水的处理实例研究》芬顿氧化池对色度的去除率为50%，表4-5芬顿氧化池进出水质表水质指标CODmg/L苯胺类mg/L硝基苯类mg/L色度mg/L设计进水水质800010001500300设计出水水质2800100150150设计去除率%659090501.3.2设计参数水力停留时间T为4h；有效水深h1取2.0m；超高h2取0.4m。1.3.3设计计算（1）池体有效容积：（1.3-1）（2）池高：（1.3-2）（3）池面积：（1.3-3）（4）池体尺寸：L×B×H=3m×2m×2.5m（5）每天投加氧化剂量：每天投加0.1kg/m3的FeSO4量为：（1.3-4）由于投加的H2O2/FeSO4=4:1，则投加的H2O2量为：（1.3-5）每天需要25%的双氧水量为：（1.3-6）1.3.4设备选型本设计选用BS型定量加药装置，包括：贮罐，计量泵，搅拌器。性能参数如下表4-10所示。表4-6加药装置的性能参数型号有效容积贮罐直径高度基础尺寸总重量BS-=2\*ROMANII2.00m32000mm1800mm2000×1460mm550kg1.4调节池2的设计计算1.1.1设计说明此处的调节池作用和上一个有相同的地方也有不同的地方，调节池的作用一方面是调节废水的水量，对进入的废水有较强的缓冲能力；另一方面调节废水的水质，可以通过添加某些化学药品来控制废水的pH。本设计的调节池2收集来自芬顿氧化池的出水，pH值为5左右，偏酸性，不利于进行后续反应，因此通过湿法投加碱性试剂来进行中和，使废水的pH值能够调整达到6~9。表4-7调节池2进出水质表水质指标pH设计进水水质2—4设计出水水质6—9设计去除率%-102491.1.2设计参数（1）水力停留时间T=0.5h；（2）有效水深h1取2.0m；（3）超高h2取0.5m。102491.1.3设计计算（1）调节池有效容积：（1.4-1）（2）调节池表面积：（1.4-2）（3）调节池高：（1.4-3）（4）调节池尺寸：（5）每天投加NaOH量：每kg废水的pH值升到6~9所要投加0.8kg/m3的NaOH量，则每天需要投加的NaOH量为：（1.4-4）102491.1.4设备选型（1）潜污泵本设计选用2台潜水排污泵，其中1用1备，性能参数如下表4-12所示：表4-8潜水排污泵的性能参数型号规格流量扬程功率转速电压AS10-2CB15m3/h1.5m1.1KW2900r/min380V（2）搅拌机本设计选择2台潜水揽拌机，其中1用1备，性能参数如下表4-13所示。表4-9搅拌机的性能参数型号规格叶轮直径功率电流转速推力重量QJB0.37/6-230/3-980/C/S230mm0.37KW2.5A980r/min138N30kg（3）碱加药装置本设计选用BS型定量加药装置，包括：贮罐，计量泵，搅拌器。性能参数如下表4-14所示。表4-10加药装置的性能参数型号有效容积贮罐直径高度基础尺寸总重量BS-=2\*ROMANII2.00m32000mm1800mm2000×1460mm550kg（4）2套型号为PE-7ES的在线pH值监测仪。181601.5混凝沉淀池的设计计算1.5.1设计说明混凝沉淀池是沉淀池中的一种，本设计的混凝沉淀池分为混凝反应池和沉淀池，将两个池子合建。混凝过程通过投加混凝药剂和助凝药剂至所处理的废水中，把原本难以被降解的颗粒物质吸引结合起来，让其形成胶体，通过这种方法使其完成降价，并与废水中的其他杂质充分结合形成更加大的絮凝体。这种絮凝体往往有着强大的吸附能力，可以吸附一定的苯胺类以及硝基苯类，附带的还能吸收一些微生物有毒物质以及其他小颗粒，在吸附过程中絮凝体本身的体积也不断变大，最后带着其所吸附的物质一起沉降。根据本设计废水量的条件选用斜板沉淀池，该沉淀池的品质较好，所产生的污泥比较容易处理，所占面积小。表4-11混凝沉淀池进出水质表水质指标CODmg/LSSmg/L苯胺类mg/L硝基苯类设计进水水质1680750100150设计出水水质84022557.5设计去除率%507095951.5.2设计参数絮凝体流速范围为15~30cm/s，停留时间T范围为15~30min；本设计的絮凝体流速取20cm/s，停留时间T取30min；斜板沉淀池的设计表面负荷q0范围为3~6m3/(m2·h)，本设计取3m3/(m2·h)；斜板的垂直距离范围为80~100mm，斜管的管孔直径范围为50~80mm；斜板的长度l范围为1.0~1.2m，斜板区底部的缓冲层h4采用0.5~1.0m，斜板上部的有效水深h2采用0.5~1.0m；故本设计l取1.2m，h4取1.0m，h2取1.0m；超高h1取0.5m；斜板倾斜角采用60°；本设计沉淀池选用重力排泥，两次排泥的间隔时间t’取1d；池内停留时间不超过30min。1.5.3设计计算1.6.3.1混凝反应池反应池有效容积：（1.5-1）（2）反应池尺寸反应池长度：L=αZh式中，α—系数，本设计取1.5；Z—搅拌器的排数，本设计取1；h—池体有效水深，本设计取1.0m。（1.5-2）反应池宽度:（1.5-3）总宽度：（1.5-4）反应池的尺寸：1.5.3.2斜板沉淀池（1）沉淀池表面积：（1.5-6）（2）池子平面尺寸：本设计采用方形池（1.5-7）（3）池内停留时间：（1.5-8）式中，h3—斜板自身垂直高度，m；本设计h3=sin60°l=0.866m。（1.5-9）（4）污泥容积：（1.5-10）式中，ρ0—污泥含水率，%，本设计选用的污泥含水率为97%；γ—污泥的容重，本设计取1000kg/m3；（1.5-11）（5）污泥斗容积：（1.5-12）式中，a—上底面边长，m，本设计a=1.4m；b—下底面边长，m，本设计b=0.5m；h5—泥斗高度，m，（1.5-13）（1.5-14）经核算，V1=3.71m3>V=1.12m3，所以采用1个污泥斗，则V=1.24m3（6）沉淀池总高度：（1.5-15）则沉淀池的尺寸：1.5.4设备选型（1）搅拌机本设计选用2台PLB型的伞形立式搅拌机，其中1用1备，性能参数如下表4-16所示。表4-12搅拌机的性能参数表型号叶轮直径工作范围功率PLB-500500mmΦ1~Φ3m0.37~0.75kw（2）PAC、PAM加药装置本设计PAC、PAM的投加药量分别为100mg/L和0.8mg/L，则所需要药剂PAC和PAM分别为53.28kg/d和0.43kg/d。本设计选用湿法投加，易调节。将这两种混凝剂投加到溶药箱里溶解，再直接将该溶解液流到管中进入池子。本设计选用BS型定量加药装置，包括：贮罐，计量泵，搅拌器。性能参数如下表4-17所示。表4-13加药装置的性能参数型号有效容积贮罐直径高度基础尺寸总重量BS-=2\*ROMANII2.00m32000mm1800mm2000×1460mm550kg（3）刮泥机本设计选用型号为XBC-J30的刮泥机，性能参数如下表4-18所示。表4-14刮泥机的性能参数表型号处理量进水管管径出水管管径排泥管管径刮泥机功率XBC-J3030m3/hDN125mmDN125mmDN200mm0.55kw1.6

水解酸化池计算102491.6.1设计说明根据所给的废水水质，设计进水COD为2800mg/L根据相关工程实践经验，预计COD去除效率为40％，因此，出水COD为2800×（1－40％）＝1650mg/L.102491.6.2设计计算（1）水解池的容积V（1.6-1）S—废水的COD(mg/L)Q—废水的排放量（m3/d）Nv—COD的容积负荷kg/m3.d）

工程中的经验范围为2－2.5，本设计采用1.5COD水解池的有效面积F（1.6-2）H—水解酸化池的水深，一般应该大于5.5－6m,这里取6.5m（其中有效水深为5.5m）

设计尺寸为（长×宽×高）4m×2m×1.5m

检验停留时间HRT（1.6-3）填料的选择理想的填料应该满足以下条件：a比表面积大b挂膜容易c防腐性能强，耐用d维护方面填料的容积：（1.6-4）

填料的高度（1.6-5）填料选择为软性前卫状填料，立体竖状分布，填料间间隙为60mm，中心绳距离为120mm。配水系统设计配水孔的面积（1.6-6）池子宽度为4m,取孔数目n=50个(孔间距为30mm),因此单孔的直径d为（1.6-7）102491.6.3设备选型表4-15搅拌机的性能参数型号规格叶轮直径功率电流转速推力重量QJB0.85/8-260/3-740/C260mm0.85KW3.2A740r/min165N65kg181601.7厌氧池的设计计算1.7.1设计说明厌氧池是指在缺少氧气的情况下，污水中的有机物碰到厌氧池里的厌氧菌，然后被厌氧菌以及其他的微生物水解以及酸化以及甲烷化，使得污水中的有机物被处理掉，还能使得污水中的污染物的降解难度变低本设计综合调节池出水进入生化处理的第一个工艺厌氧池，可以进一步对废水中的硝基苯类、苯胺类等物质进行去除。根据《高甲苯废水的处理实例研究》厌氧水解池对苯胺类的去除率为40%。表4-16厌氧池进出水质表水质指标CODmg/L苯胺类mg/L硝基苯类mg/L设计进水水质126057.5设计出水水质75635设计去除率%4040301.7.2设计参数（1）容积负荷Nv取1.0kgCOD/(m3·d)；（2）有效水深h取1.2m；（3）超高h1取0.5m；（4）厌氧池装液量为70%～90%；（5）水力负荷V2取0.1～0.9 m3/(m2·h)。1.7.3设计计算（1）厌氧池的有效容积：（1.7-1）（2）厌氧池的面积：（1.7-2）可知厌氧池半径为2.7m（3）厌氧池的总容积：（1.7-3）（4）体积有效系数：（1.7-4）符合有机负荷要求。水力停留时间：（1.7-5）水力负荷率:（1.7-6）符合要求。（7）剩余污泥量：设计进水的COD为973.37mg/L，去除率为40%，一般产率按照0.05~0.1kgVSS/COD，取0.1kgVSS/COD计算：COD消减量=1280×40%×25.75×103/106=19.48kg（1.7-7）K=19.48×0.1/(1-99%)=195kg1.7.4设备选型本设计的厌氧池中选用2台潜水搅拌机，其中1用1备，性能参数如下表4-24所示。表4-17潜水搅拌机的性能参数型号叶轮直径叶轮功率电机功率额定电流轴向推力质量QJB0.85/8-260/3-740C*260mm740rpm0.85kw3.2A165N55/65kg181601.8生物接触氧化池的设计计算1.8.1设计说明生物接触氧化池接受来自上个构筑物厌氧池处理的废水，进一步对废水中的大部分的有机物进行去除。根据《高甲苯废水的处理实例研究》生物接触氧化池对苯胺类的去除率为85%。表4-18接触氧化池进出水质表水质指标CODmg/L苯胺mg/L硝基苯类mg/L设计进水水质75635设计出水水质3780.451.5设计去除率%5085701.8.2设计参数填料层的总高度取3m；曝气强度选取范围为10~20m3/(m2·h)；溶解氧含量范围为2.5~3.5mg/L，且气水比大约为（10~15）：1；废水在该池中的有效接触时间不应少于2小时，本设计选取HRT为4h；（5）生物接触氧化池从上往下分为超高、稳水层、填料层和构造层。超高h1不小于0.5m，稳水层高h2范围为0.4~0.5m，填料层高h3范围为2.5~3.5m，构造层层高h4范围为0.6~1.2m，故本设计超高h1取0.5m，稳水层高h2取0.5m，填料层高h3取3.0m，构造层层高h4取1.0m；（6）污泥产量为0.11MLSS/kgCOD。1.8.3设计计算（1）氧化池的有效容积：（1.8-1）（2）氧化池的面积：（1.8-2）取池长L为3m，则池宽B为2m。氧化池总高：（1.8-3）（4）氧化池尺寸：（5）实际停留时间：（1.8-4）符合要求。（6）剩余污泥量：进水的COD为681.36mg/L，去除率为40%，污泥产率为0.11；COD消减量=756×50%×56.4×103/106=21.3kg/d（1.8-5）K=21.3×0.11/(1-99%)=231.3kg/d，取0.2343t/d（1.8-6）（7）曝气量计算：气水比取15:1，鼓风机供氧，所需空气量：（1.8-7）对曝气强度进行校核：（1.8-8）符合要求，存在于10～20m3/m2·h之间。

（8）空气管道设计①总管：取空气流速v为0.9m/s（1.8-9）则接触氧化池进空气管径为90mm，出空气管径也为90mm。②空气干管：取空气流速为v为15m/s（1.8-10）③空气支管设置4根支管，则（1.8-11）每根支管的孔眼的直径ψ取10mm，孔眼的流速v取10m/s，则通气量：（1.8-12）孔眼数：（1.8-13）孔眼之间的距离为100mm，则支管长度为（1.8-14）1.8.4设备选型（1）曝气器本设计选用HWB型号的微孔曝气器，性能参数如下表4-26所示：表4-19HWB-Ⅲ型微孔曝气器规格和性能参数直径厚度微孔平均直径孔隙率曝气量服务面积阻力损失200mm20mm150μm45～50%2～4m3/(h·个）0.3～0.7m2/个150～350mmH2O（2）鼓风机本设计选择2台SSR-150型号的罗茨鼓风机，其中1用1备，性能参数如下表4-27所示。表4-20罗茨鼓风机的性能参数型号风量转速升压配套电动机功率SSR-150333m3/h970r/min49kPa11.60kW181601.9二沉池的设计计算1.9.1设计说明本设计选用竖流沉淀池，用于除去脱落的生物膜或者用于沉淀分离活性污泥。表4-21二沉池进出水质表水质指标CODmg/LSSmg/L设计进水水质3781000设计出水水质359.110设计去除率%5991.9.2设计参数（1）中心管流速小于30mm/s，本设计v0取20mm/s；（2）废水从反射板和中心管的喇叭口的中间流出的速度v1不大于40mm/s，本设计v1取20mm/s；（3）中心管下口设置的反射板的板底距离泥面大于0.30m；且中心管下口设置的喇叭口的直径和喇叭口的高度取中心管直径的1.35倍；同时反射板直径是喇叭口直径的1.3倍；（4）池的直径不宜过大，选用范围为4~7m，最大可达到10m；（5）池的圆口直径或池的正方形边长与有效水深h比小于3。1.9.3设计计算（1）中心管的面积取中心管的流速v0=20mm/s，池子个数n=1，（1.9-1）（2）中心管的直径（1.9-2）（3）喇叭口与反射板之间的高度（1.9-3）式中，d1—喇叭口的直径，m，d1=1.35d=0.78m。（1.9-4）（4）沉淀区有效面积取表面负荷取v为0.6m3/(m2·h)，（1.9-5）（5）沉淀池直径（1.9-6）（6）沉淀池有效水深取沉淀时间为5.0h，h2=3600vt=3600×0.00017×5=3.06m经校核<3,符合要求。（7）污泥部分取清除污泥间隔时间为1d，污泥来自厌氧池和生物接触氧化池。K总=K厌+K接=0.192+0.1694=0.3614t（1.9-7）V=K总/ρ=0.3614×103/1000=0.3614m3（1.9-8）式中，ρ—污泥密度，取1000kg/m3。（8）圆锥部分容积取圆锥下部的半径r为0.3m，倾斜角55°，圆锥高度：（1.9-9）（1.9-10）(1.402+1.40×0.3+0.32)16.40m3>0.3614m3，符合要求。（9）总高度H=h1+h2+h3+h4+h5=0.3+1.61+0.13+0.3+1.61=3.8m（1.11-11）式中，h1—超高，m，本设计取0.3m；h4—缓冲高度，m；本设计取0.3m。1.9.4设备选型（1）污泥回流泵本设计选用2台污泥回流泵，其中1用1备，性能参数如下表4-29所示。表4-22污泥回流泵的性能参数型号叶轮直径电机功率扬程QJB-W1.5400mm1.5kW0.25~0.86m（2）剩余污泥泵本设计选用2台剩余污泥泵，其中1用1备，性能参数如下表4-30所示。表4-23剩余污泥泵的性能参数型号流量转速扬程轴功率效率重量NL50-820-30m3/h1450r/min8-9m1.5kw42%63kg181601.10污泥浓缩池的设计计算1.10.1设计说明污泥浓缩是对污泥进行处理的第一个步骤，主要是为了对污泥的含水率进行降低。本设计采用间歇式的竖流浓缩池。1.10.2设计参数（1）污泥浓缩的时间取12h；（2）有效水深最低不小于1.0m；（3）本设计浓缩池不设置刮泥机，故污泥斗和水平面的倾斜角取55°；（4）浓缩池分为沉淀区和泥斗两部分组成，平均每天进泥一次，排泥一次；（5）超高H3取0.5m；（6）缓冲层高度H4取0.2m。1.10.3设计计算（1）剩余污泥量：①初沉池：V初沉池=1.12m3/d②二沉池：V二沉池=0.3614m3/d则V总=V初沉池+V二沉池=1.1814m3/d（1.10-1）（2）浓缩池的尺寸：本设计污泥浓缩过程中的上升速度0.07m/s，浓缩前的污泥含水率为97%，浓缩后的污水含水率为95％，泥斗的底部直径d取400mm。（1.10-2）式中，Q—污泥量，m3，即Q=V总；C—污泥浓度，kg/L，则；M—污泥通量，范围为25~80kg/(m2·d)，故本设计M取45kg/(m2·d)。（1.10-3）污泥浓缩池直径D＝2m①有效水深：（1.10-4）②泥斗的高度：（1.10-5）③泥斗的容积：（1.10-6）④分离出来的污泥量：（1.10-7）⑤总高：（1.10-8）1.10.4设备选型本设计选用2台污泥螺旋泵，其中1用1备，主要用于将污泥运到脱水间进行脱水，性能参数如下表4-31所示。表4-24污泥螺旋泵的性能参数型号合理流量范围最佳工作转速配套电机功率G85-130~35m3/h300~720r/min15kw181601.11活性炭吸附塔的设计计算1.11.1设计说明吸附塔中填充的特种吸附材料能将废水中的苯胺及硝基苯吸附在材料表面，实现有毒及难生化物质的脱除。吸附饱和后，再利用特定的脱附剂对吸附材料进行脱附处理，使吸附材料得以再生，如此不断循环进行。吸附出水为去除苯胺及硝基苯的废水。1.11.2设计参数（1）采用固定床吸附；（2设空流塔流速0.0015m/s；（3）碳密度为400kg/m3；（4）承托层高h1取0.4m；1.11.3设计计算（1）活性炭吸附塔的有效容积：（1.11-1）（2）活性炭吸附塔塔的直径：（1.11-2）式中，VG—体积流量，m3/s；u—设计点空塔流速，m/s，查图得0.0015m/s，且本设计取设计点的空塔流速是泛点流速的50%。（3）活性炭吸附塔的有效水深：（1.11-3）（4）活性炭吸附塔的高度：H=h+h1+h2=0.7+0.4+0.5=1.6m（1.11-3）（5）填料层：本设计选用