200噸每天污水處理工程設計【含CAD圖紙+文檔】

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摘要 酚是一種理想的食品天然抗氧化劑 具有抗癌治病 防衰老 防輻射 消除人體自 由基等多種生理功效 廣泛用于食品 油脂 醫(yī)藥 化工等行業(yè) 近年來 對于茶多酚的提 取方法多見于報道 論文以茶多酚生產廢水為研究對象 針對該廢水有機物濃度高 含生物毒性物質和含鹽量高等特點提出了預處理 水解酸化 SBR 后處理的組合工 藝 投加聚鋁對混合廢水進行預處理 CODcr 和茶多酚的去除率都非常的高 由于該廢水 中所含大都為天然物質 該工藝是廢水通過水解酸化池后 提高廢水的可生化性 由于 該廢水中所含大都為天然物質 其分子質量較大 而采用水解酸化可使水中的高分子 物質在產酸菌的作用下分解為小分子 減少好氧處理的負荷 同時在厭氧條件下也可 使廢水中殘留的茶多酚得到部分降解 在預處理階段對茶多酚的去除是否完全對于廢 水處理的效果是至關重要的 但是在預處理階段很難將茶多酚去除完全 而好氧對茶 多酚基本沒有降解作用 雖然水解酸化對茶多酚的降解率很低 但為了盡可能地降低 茶多酚的濃度和減小出水的色度 水解酸化池應采用較長的停留時間 因為 SBR 法的處理設施十分簡單 管理非常方便去除有機物效率很高 基建費用明 顯低于常規(guī)活性污泥法 所以本工藝采用 SBR 法 廢水中的 COD 和 BOD 主要是在 SBR 池中去除 茶多酚廢水經預處理和生化處理后水質得到了明顯改善 但出水仍然不能達 標 尤其是色度較大 所以可采用混凝沉淀進行后處理 混凝沉淀試驗采用聚合鋁作混凝 劑 有關試驗結果表明 對厭氧 24h 好氧生化 12h 的出水進行混凝沉淀處理 最佳投 藥量為 80mg L 沉淀 1 0h 后 COD 可降到 80mg L 出水色度 50 倍 出水清澈透明 完全達到該地區(qū)的廢水排放標準 關鍵字 茶多酚 抗氧化劑 預處理 水解酸化 SBR 法 Abstract Tea polyphenols is an ideal natural foods anti oxidant which has many physiological functions such as anticancer and treating disease anti aging radiation protection and eliminating human body free radical etc and has been widely used in foods fats medicine and chemical industry The extrdction of tea polyphenols has been reported much for the past few years Tea Polyphenols TP production wastewater is characterized by high CODcr high salinity bio toxicity etc a three stage treatment process is proposed including pretreatment anaerobic hydrolysis and SBR and post treatment Adding polyaluminum chloride into the mixed wastewater the removal efficiency of CODcr and TP is very efficiency In this process first the wastewater runs through the hydrolysis acidification pool there is stuffing so that the BOD5 CODcr can be increased As the wastewater contained mostly natural substances so they have larger molecular weight hydrolysis and acidification of the water can polymer substances in the acid producing bacteria to decompose under small molecules reduce the load of aerobic treatment while under anaerobic conditions can also enable the wastewater residual TP partial degraded In preprocessing stage the TP removed entirely so the wastewater treatment effect is essential But the pretreatment stage it is difficult to completely remove TP TP and aerobic basic right without degradation Although acid hydrolysis of tea polyphenols the degradation rate is very low However in order to reduce as much as possible the TP concentrated and decreased water color hydrolysis acidification should adopt a longer duration because the treatment facilities is very simple and very convenient management of highly efficient removal of organic matter infrastructure costs significantly lower than conventional activated sludge process so we choose the technology SBR wastewater COD and BOD can mainly removed in the SBR pond TP wastewater pretreatment and biochemical treatment has been markedly improved but the water is still not fulfilled especially larger color Therefore available upon coagulation flocculation tests used for the polymerization of aluminum coagulants the test results show that right anaerobic 24 h 12 h aerobic biochemical water for the coagulation treatment the best dosage of 80 mg L Precipitation 1 0 h after COD can be reduced to 80 mg L water color 50 times the water is clear fully meet the region s wastewater discharge standards Key words Tea polyphenols anti oxidant pretreatment hydrolysis and acidification SBR 目 錄 1 概述 1 2 設計資料 2 2 1 生產工藝及廢水的來源 2 2 2 廢水特點 2 2 3 廢水水量 2 2 4 廢水水質 2 3 設計依據及工藝選擇 3 3 1 設計依據 3 3 1 1 設計思想 3 3 1 2 設計原則 3 3 2 污水處理工藝選擇 4 3 2 1 廢水的主要組成 4 3 2 2 處理工藝的選擇 4 3 2 3 預處理 4 3 2 4 生化處理 5 3 2 5 后處理 5 3 2 6 中 小型城市污水處理廠的優(yōu)選工藝 6 3 2 7 各設備的具體說明 7 3 3 各段去除率的估算 8 4 污水處理構筑物的設計 10 4 1 調節(jié)池 10 4 1 1 設計說明 10 4 1 2 參數選擇 10 4 1 3 設計計算 10 4 2 化學絮凝池 12 4 2 1 已知條件 12 4 2 2 設計計算 12 4 3 旋流式絮凝池 13 4 3 1 已知條件 13 4 3 2 設計計算 13 4 4 異向斜流板沉淀池 14 4 4 1 已知條件 14 4 4 2 設計計算 15 4 5 水解酸化池 18 4 5 1 設計說明 18 4 5 2 參數選擇 19 4 5 3 設計計算 19 4 6 SBR 工藝的設計計算 22 4 6 1 已知條件 22 4 6 2 主要參數選擇 22 4 6 3 計算污泥量 22 4 6 4 其他參數 23 4 6 5 剩余污泥與排出 26 4 6 6 曝氣設備選擇 29 4 6 7 潛水射流曝氣機選擇 30 4 7 溶藥池 2 31 4 7 1 已知條件 31 4 7 2 設計計算 31 4 8 污泥濃縮池 32 4 8 1 設計說明 32 4 8 2 已知條件及參數選擇 33 4 8 3 設計計算 33 5 構建物設備一覽表 36 6 生化處理系統的總體布置 39 6 1 平面布置 39 6 2 高程布置 39 6 2 1 高程布置原則 39 6 2 2 高程計算 40 6 2 3 高程布置結果 參見附圖 2 40 7 投資估算 41 7 1 土建工程 萬元 41 7 2 設備部分 萬元 41 7 3 其它費用 萬元 42 7 4 總投資為 474 968 萬元 42 結論 43 參考文獻 44 致謝 45 1 1 概 述 茶多酚是茶葉中酚類及而其衍生物的總稱 主要以兒茶素為主 是一種天然抗氧 化劑 近幾年 北京 上海 浙江 江蘇 福建等一些發(fā)達省市先后建立了研究 開 發(fā) 生產茶多酚基地 產品也相繼問市 但概括起來說大多規(guī)模小 產量低 目前 國內生產規(guī)模和技術含量較高的有江蘇無錫綠寶生物制品有限公司 海南群力藥業(yè)有 限公司 羅氏 上海 精細化工有限公司等 據報道 2002 年全國生產茶多酚約 400 噸 全世界生產茶多酚約 1600 噸 比上年增長都在 100 以上 中國產量僅占世界產 量的 25 美英等少數發(fā)達國家產量相對較大 用量也大 根據掌握的資料 2002 年 生產的茶多酚全部銷售一空 茶多酚目前國內銷售價格 根據其規(guī)格和質量不同 一般在 500 元 公斤到 1200 元 公斤之間 平均價格在 50 萬元 噸左右 國際市場價格約在 7 萬美元 噸一 10 萬美元 噸之間 同時茶多酚精品 茶多糖等產品也及具開發(fā)潛力 1 公斤茶多酚精品 中提取的兒茶素單體 EGCG ECG 的價值超過 10 萬美元 目前全球年消耗量約為 1600 噸 其中美國約 500 噸 日本約 400 噸 西歐約 400 噸 其它地區(qū)和國家約 300 噸 按照歷年的發(fā)展速度 茶多酚的年需要量都是成倍的 增長 歐美 東南亞 南美等地區(qū)和國家的增長速度都相當快 未來幾年 國內外茶 多酚需求量將迅速攀升 全球茶多酚年需求量將達到 6000 噸以上 特別是中國的需求 量增加將最快 預計將達 1000 噸以上 投資茶多酚這個朝陽產業(yè)無疑將為國內茶葉深 加工企業(yè)提供巨大商機 1 目前關于茶多酚的提取應用也日益得到人們關注 在茶多酚的提取過程中 產生 的廢水具有有機物濃度高 色度大 多環(huán)大分子芳香類化合物含量高 處理難度大的 特點 目前在國內外尚無成熟的處理工藝 本設計資料來源于某茶多酚生產廠 按照 工程項目的設計規(guī)范和要求 設計出日處理 200 噸污水的詳細工藝路線 污水主要來 源 速溶茶過程中的蒸汽冷凝水和地面沖洗水 茶多酚生產過程中沉淀上清液和沉淀 沖洗水以及地面沖洗水 2 2 2 設計資料 2 1 生產工藝及廢水的來源 污水主要來源 速溶茶過程中的蒸汽冷凝水和地面沖洗水 茶多酚生產過程中沉 淀上清液和沉淀沖洗水以及地面沖洗水 2 2 廢水特點 由茶多酚的生產工藝可知 廢水的成分與茶葉中的水溶性成分基本相同 其中有 機酸 糖分 氨基酸和果膠物質可生化性較好 生物堿的可生化性還有待研究 但它的 含量較少 茶多酚在廢水中的含量最高 因而著重考察了對茶多酚的去除方法及廢 水可生化性的變化 2 3 廢水水量 污水處理設計規(guī)模為 處理水量為 200m3 d 2 4 廢水水質 原水進水水質如下 BOD 5 900 1500mg L COD 1700 2000mg L pH 4 2 5 5 茶多酚含量 TP 600 1000mg L 色度 倍 500 1200 要求經過 主要處理設備處理后 出水水質參數如下 BOD 5 20mg L COD 100mg L pH 6 9 色度 倍 50 處理后廢水的各項指標達到國家標準 污 水綜合排放標準 GB8978 1996 一級標準和地方污水排放要求 3 3 3 設計依據及工藝選擇 3 1 設計依據 3 1 1 設計思想 1 結合污水處理站接納污水水量水質的實際情況選擇處理設備和設計參數 確 保污水處理系統在運行中具有較大的靈活性和調整余地 以適應水質水量的變化 2 處理系統采用經工程實踐證明是行之有效 技術經濟效益明顯 適應性強 管理簡單 效果穩(wěn)定的型式 充分保證處理后出水達標排放 3 污水和污泥處理設備選用新材料 低能耗 高效率 易維護 性能價格比高 的優(yōu)質產品 4 操作控制按處理工藝過程要求盡量考慮自控 降低運行操作的勞動強度 使 污水處理站運行可靠 維護方便 提高污水處理站運行管理水平 5 充分利用現有條件 因地制宜節(jié)約占地和減少工程投資 6 平面布局和工程設計時 結合現有場地 力求布局緊湊簡潔 整齊美觀 7 所采用的工藝 設備要求處理效率高 能夠生產水質穩(wěn)定 故障率低 3 1 2 設計原則 1 盡量利用目前已經建設好的土建結構和其它配套設施 爭取在對原來構筑物基 礎上通過引入新型 高效的設計理念 處理工藝 設備來滿足水處理達標的要求 基 本上能夠省去建設新的污水處理系統的投資和麻煩 2 所采用的工藝 設備要求處理效率高 能夠生產水質穩(wěn)定 故障率低 3 對于工藝中所采用的設備要求工況穩(wěn)定 能耗低 完全能滿足生產要求 4 工程在保證出水水質達標的情況下 盡量選擇投資較少的方案和工藝 并考 慮能夠配合將來的擴建處理系統的建設 5 在考慮投資費用的同時兼顧將來運行費用 6 在整體改造思路中考慮全套污水處理系統自動化水平提高 4 3 2 污水處理工藝選擇 3 2 1 廢水的主要組成 由茶多酚的生產工藝可知 廢水的成分與茶葉中的水溶性成分基本相同 其中有 機酸 糖分 氨基酸和果膠物質可生化性較好 生物堿的可生化性還有待研究 但它的 含量較少 茶多酚在廢水中的含量最高 因而著重考察了對茶多酚的去除方法及廢 水可生化性的變化 茶多酚對細菌 包括厭氧 好氧及兼性細菌 有很強的抑制作用 茶多酚的抑菌能力 與其濃度呈正比 且與立體結構有關 一般脂型兒茶素 如 EGCG ECG 等 抑菌效果 強于其他組分 有資料表明 茶多酚對大腸桿菌的最低抑制濃度為 1000mg L 而 ECG EGCG 等對金黃色葡萄球菌的最小抑制濃度分別為 160 250mg L 但茶多酚的 抑菌作用有很強的選擇性 可抑制有害菌群的生長 但對霉菌 酵母菌等正常菌群則 有維持菌群平衡的作用 因而 有關資料報道 兒茶素雖然對細菌有抑制作用 但在 厭氧條件下也可使污泥馴化 4 3 2 2 處理工藝的選擇 某茶多酚生產廠廢水原采用活性污泥法處理 但處理裝置每運行 10d 左右就出現 菌膠團解體的現象 在試驗中廢水不經預處理而直接進行好氧生化處理時 在溫度為 35 的條件下一般 5 9d 也出現了菌膠團解體現象 由此可知 對該廢水直接進行好 氧生化處理是不可行的 而實測該廢水 BOD5 COD 0 55 可生化性較好 與試驗現象 不吻合 分析其原因主要是由于在測定 BOD5 時由于稀釋作用使得茶多酚的濃度和毒 性降低 但這一點沒有反映到 BOD5 COD 中 5 3 2 3 預處理 廢水中的茶多酚在一定的 pH 值下會和金屬離子 如 Al3 Ca 2 等 反應生成難溶化 合物 和某些過渡金屬離子會發(fā)生顯色反應 如投加含 Fe2 Fe 3 的混凝劑時會生成有 色絡合物 水的顏色會由黃色變成墨綠色 并且有酸臭味 反應式如下 6R OH FeCl3 H 3 Fe OR 6 綠色 3HCl 為避免色度的產生 分別采用聚合氯化鋁 PAC 和 Al2 SO4 3 進行比較試驗 一方面 這兩種物質可與茶多酚生成難溶化合物 另一方面通過絮凝作用去除水中呈膠體和微 小懸浮狀態(tài)的有機和無機物質 減小了生化處理的負荷 由于廢水偏酸性 投加 5 Ca OH 2 一方面可調節(jié)廢水的 pH 值 另一方面 Ca2 也和茶多酚反應生成難溶化合物 進一步減少水中茶多酚的含量 為后續(xù)生化處理的順利進行提供了條件 投加 PAC 和 Al2 SO4 3 對茶多酚有較好的去除效果 PAC 的最佳投量為 250mg L 對 COD 的去除 率為 29 左右 對茶多酚的去除率為 85 左右 Al 2 SO4 3 的最佳投量為 500mg L 對 COD 的去除率為 35 左右 對茶多酚的去除率為 86 左右 考慮到 Al2 SO4 3 投量為 500mg L 會導致水中硫酸鹽含量過高 影響后續(xù)厭氧生化處理的效果 所以建議在實 際工程中采用 PAC 作混凝劑 但由于該反應可逆 不能完全去除廢水中的茶多酚 試 驗中發(fā)現如采用二次沉淀則可完全去除茶多酚 沉淀后的上清液用 Fe2 檢測時不出現 顯色反應 沉淀后上清液的 BOD5 COD 0 57 與進水相差不大 但因茶多酚的去除將 大大改善廢水的可生化性 3 2 4 生化處理 由于該廢水中所含大都為天然物質 其分子質量較大 而采用水解酸化可使水中 的高分子物質在產酸菌的作用下分解為小分子 減少好氧處理的負荷 同時在厭氧條 件下也可使廢水中殘留的茶多酚得到部分降解 有關資料表明 兒茶素在厭氧條件下 停留 3d 酸化率僅為 30 由此可見茶多酚的可生化性很差 水解酸化階段 COD 的降 解率也很低 停留時間為 24h 時對 COD 的去除率僅為 9 5 但水解酸化出水的 BOD5 COD 值從進水的 0 57 提高到 0 68 左右 提高了 19 3 主要是由于水解酸化可 將果膠 糖分等有機高分子降解為小分子 便于后續(xù)好氧處理 在厭氧出水進入好氧 后 由于曝氣充氧使茶多酚在很短的時間內全部被氧化 在好氧階段當停留時間為 12h 出水 COD 從 1056mg L 降到 161mg L 去除率為 85 但出水呈紅色且色度 50 倍 分析原因主要是由于水中一部分在預處理中尚未沉淀下來的茶多酚在生化處理時 很難被降解 只能被空氣氧化 由酚類變成醌類 茶紅素而呈現紅色 因而在預處理 階段對茶多酚的去除是否完全對于廢水處理的效果是至關重要的 由于在預處理階段 很難將茶多酚去除完全 而好氧對茶多酚基本沒有降解作用 雖然水解酸化對茶多酚 的降解率很低 但為了盡可能地降低茶多酚的濃度和減小出水的色度 水解酸化池應 采用較長的停留時間 3 2 5 后處理 茶多酚廢水經預處理和生化處理后水質得到了明顯改善 但出水仍然不能達標 尤 6 其是色度較大 為此 可采用化學氧化 活性炭吸附和混凝沉淀進行后處理 化學氧化采用的氧化劑為 NaClO 活性炭試驗采用投加粉末活性炭 這兩者都存 在投藥量過大 不經濟的問題 混凝沉淀試驗采用聚合鋁作混凝劑 有關試驗結果表明 對厭氧 24h 好氧生化 12h 的出水進行混凝沉淀處理 最佳投藥量為 80mg L 沉淀 1 0h 后 COD 可降到 80mg L 出水色度 50 倍 出水清澈透明 完全達到該地區(qū)的廢水排放標準 6 3 2 6 中 小型城市污水處理廠的優(yōu)選工藝 中 小型城市污水處理廠的優(yōu)選工藝是氧化溝和 SBR 它們的共同特點是 1 去除有機物效率很高 有的還能脫氮 除磷或既脫氮又除磷 而且處理設施 十分簡單 管理非常方便 是目前國際上公認的高效 簡化的污水處理工藝 也是世 界各國中小型城市污水處理廠的優(yōu)選工藝 2 在 10 104m3 d 規(guī)模以下 氧化溝和 SBR 法的基建費用明顯低于常規(guī)活性污 泥法 A O 和 A2 O 法 對于規(guī)模為 5 10 10 4m3 d 的污水廠 氧化溝與 SBR 法的基 建費用通常要低 10 15 規(guī)模越小 兩者差距越大 這對缺少資金建污水廠的中 小城市很有吸引力 3 即使在 10 104m3 d 規(guī)模以下 氧化溝和 SBR 法的電耗和年運營費用仍高于 常規(guī)活性污泥法 但如果與基建費用一起來比較 基建費加上 20 年的運營費總計還是 比常規(guī)活性污泥法低些 規(guī)模越小 低得越多 規(guī)模越大 差距越小 當規(guī)模為 10 104m3 d 時 兩類工藝的總費用大致相當 因此 對于中小型污水廠采用氧化溝與 SBR 法在經濟上是有利的 4 氧化溝與 SBR 工藝通常都不設初沉池和污泥消化池 整個處理單元比常規(guī) 活性污泥法少 50 以上 操作管理大大簡化 這對于技術力量相對較弱 管理水平相 對較低的中小型污水處理廠很合適 5 氧化溝和 SBR 工藝的設備基本上實現了國產化 在質量上能滿足工藝要求 價格比國外設備便宜好幾倍 而且也省去了申請外匯進口設備的種種麻煩 6 氧化溝和 SBR 工藝的抗沖擊負荷能力比常規(guī)活性污泥法好得多 這對于水質 水量變化劇烈的中小型污水廠很有利 正是由于上述種種原因 氧化溝和 SBR 在國內外都發(fā)展很快 美國環(huán)保局 EPA 把 污水處理廠的建設費用或運營費用比常規(guī)活性污泥法節(jié)省 15 以上的工藝列為革新替 7 代技術 由聯邦政府給予財政資助 SBR 和氧化溝工藝因此得以大力推廣 已經建成 的污水廠各有幾百座 歐州的氧化溝污水廠已有上千座 澳大利亞近 10 多年建成 SBR 工藝污水廠近 600 座 在國內 氧化溝和 SBR 工藝已成為中小型污水處理廠的首選工 藝 7 由以上資料最后確定廢水處理流程如圖 出水 SBR 調節(jié)池 混凝池 水解酸化池沉淀池 污泥濃縮池 溶藥池 溶解池 混凝池 溶藥池 溶解池 沉淀池 圖 3 1 工藝流程圖 3 2 7 各設備的具體說明 1 調節(jié)池 工業(yè)污水的水量和水質都隨時間而變化 且變化幅度較大 為了保證后續(xù)處理構 筑物或設備正常運行 需對污水的水量和水質進行調節(jié) 池內安裝潛污泵 1 臺 提升 污水至后續(xù)處理構筑物 為了防止懸浮固體的沉積 采用空氣攪拌 攪拌還可以去除 廢水中的異味 防止出現厭氧情況 并可去除部分 COD 總停留時間 6 小時 2 水解酸化池 本設計的厭氧處理法不同于傳統的厭氧生物處理法 其水力停留時間較短 只完成 水解和酸化兩個過程 酸化也可能不十分徹底 它利用水中大量懸浮的厭氧污泥與污 水進行充分接觸后進行吸附 絮凝及生化反應 對污水中可生化性很差的某些高分子 物質和不溶性物質通過水解酸化 降解為小分子物質和可溶性物質 提高可生化性和 BOD5 COD 值 使得出水變得更易于被好氧菌降解 8 厭氧水解池的主要特點為 1 動力消耗低 2 有機容積負荷高 3 污泥產量低 沉降性解好 污泥處理裝置小 投資省 運行費用少 將難降解的復雜有機物轉化為易降解的簡單有機物 提高后續(xù)好氧處理 3 混凝沉淀池 混凝沉淀法具有過程簡單 操作方便 效率高 投資少的特點 其基本原理是 在混凝劑的作用下 通過壓縮微顆粒表面雙電層 降低界面 電位 電中和等電化學 過程 以及橋聯 網捕 吸附等物理化學過程 將廢水中的懸浮物 膠體和可絮凝的 其它物質凝聚成 絮團 再經沉降設備將絮凝后的廢水進行固液分離 絮團 沉入沉降 設備的底部而成為泥漿 頂部流出的則為色度和濁度較低的清水 4 污泥濃縮池 由于沉淀池 厭氧水解池 好氧池 混凝沉淀池排出的污泥含水率很高 其中大 部分為污水 因此污泥的體積非常大 對污泥的脫水處理造成困難 污泥濃縮的目的 為減容 即減少污泥中的污水量 以減輕脫水設備的負擔 3 3 各段去除率的估算 表 3 1 指標工序 COD mg L BOD5 mg L SS mg L PH TP mg L 調節(jié)池 進水 2000 1100 550 4 2 5 5 1000 出水 1900 1000 500 4 6 950 效率 5 10 10 5 混凝沉淀池 1 進水 1900 1000 500 4 6 950 出水 1500 855 350 8 9 190 效率 21 14 5 30 80 水解酸池 進水 1500 855 350 8 9 190 出水 1365 933 175 6 9 171 9 效率 9 9 50 10 SBR 進水 1365 933 175 6 9 171 出水 160 20 70 6 9 2 效率 88 3 97 8 65 7 98 混凝沉淀池 2 進水 160 20 6 9 出水 100 20 70 6 9 效率 20 30 20 排放標準 100 20 70 6 9 注 續(xù)上 10 4 污水處理構筑物的設計 4 1 調節(jié)池 4 1 1 設計說明 調節(jié)出主要目的是調節(jié)水量與勻和水質 消除污水的流量和水質在時間上的不均 勻性 保證不給后續(xù)流程帶來不必要的沖擊負荷 使整個處理設施持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)揮處 理效率 設計污水量為 200 m3 d K z 2 0 最大設計流量為 Qmax 16 7 m3 d 4 1 2 參數選擇 停留時間 t 6h 有效水深 h2 2 5m 池壁超高 h1 0 5m 底部坡度 0 01 泥斗上 方邊長為 1 5m 下方邊長為 1m 安全出頭 h2 0 8m 管中流速為 u 2m s 4 1 3 設計計算 1 容積 廢水在調節(jié)池內的高峰期停留時間為 8h 則調節(jié)池的容積為 V Qt 16 7 6 100m 3 1 建筑尺寸 圖 4 1 調節(jié)池 設計有效水深為 h2 2 5m 則有效面積為 A D h 100 2 5 40 m 2 取長寬為 10m 4m 池壁超高為 h1 0 5m 底部坡度 0 01 泥斗高 h3 0 5m 泥斗上方邊長為 1 5m 下方邊長為 1m 底部坡度落差 h4 則調節(jié)池總高為 H h 1 h2 h 3 h 4 0 5 2 5 0 5 10 1 5 0 01 11 3 58m 取 3 6m 調節(jié)池建筑尺寸為 L B H 10m 4m 3 6m 2 選擇泵的計算過程 8 a 揚程 H m 的確定 采用潛水泵 其揚程必須滿足 H h h 1 h 2 h 調節(jié)池最低水位和所提升的最高水位之差 m h1 出水管路的沿程損失 包括局部損失 m h2 安全出頭 m 一般采用 0 5 1 0m 已知 h 2 5m 取 h2 0 8m 4 1 21 elud 取水的流速為 u 2m s 則出水管直徑為 4 2 4Q0 5du312 4m5 取 D 100mm 則 m s22 0 D 6 預算出水管的總長度為 4 5m 出口阻力系數為 e 1 采用兩個標準彎頭 l 查 化工原理 8 上冊 得 m 4 3 20 357 eelld 4 4 43164 10 euR 因 2 5 103 Re 105 故 得 4 5 02 3 250 e h1 edlu 12 20 64 57 10 0 68m 則 H h h 1 h 2 2 5 0 68 0 8 3 98m 4 2 化學絮凝池 4 2 1 已知條件 設計污水量為 200 m3 d K z 2 0 最大設計流量為 Qmax 16 7 m3 d 采用混凝劑 PAC 250mg L 藥劑再溶藥池的濃度一般為 10 20 溶藥池體積一般為溶液池的 0 2 0 3 4 2 2 設計計算 1 溶藥池采用兩個交替使用 其單個體積 W1 4 6 31240AQWmCN417 A 混凝劑 mg L Q 處理水量 16 7 m 3 h C 溶液濃度 15 N 每晝夜配量濃液的次數 2 6 次 2 溶液池形狀采用矩形 尺寸為 31506 7Wm4 長 寬 高 0 8 0 8 0 6m 其中包括超高 0 1m 2 溶解池 溶解池的容積是 9 W2 0 3W1 0 115 m3 長 寬 高 0 8 0 24 0 6 采用重力投加設施 4 3 旋流式絮凝池 4 3 1 已知條件 設計污水量為 200 K Z 2 0 最大設計流量為 Q 16 7 絮凝時間 T 123m d 3m h 13 10 15 絮凝池個數 N 2 10 minin 4 3 2 設計計算 1 總容積 W 3 4 7 QT16 72 40 m 2 池子直徑 D 采用池內水深與直徑之比為 H D 10 9 則 D 4 8 3 w n2314 2 3 池子高度 H 池內水深 H 4 9 10D 9 8m 保護高度 H 0 2m 則 H H H 1 38 0 2 1 58 4 10 圖 4 2 旋流式絮凝池 a b 4 進水管噴嘴直徑 D 噴嘴流速采用 V 2 2 3 mss 4 11 4416 7d 0 384m360nv302Q 5 出水口直徑 D0 出水口流速采用 V0 0 3 s 14 4 12 04416 70 1m36nv32Q 0D 6 水頭損失 H 噴嘴水頭損失 H122vh10 6 0 24mg 為流量系數采用 0 9 池內水頭損失 H2 H2 0 1m 出口處水頭損失 H3 H3 22v0 5 5mg 為出口處局部阻力系數 采用 0 5 所以 H H 1 H 2 H 3 0 24 0 1 0 00225 0 342 7 G T 值 水溫 200C 水的動力黏滯系數 1 029 10 4 KG S 2 m 速度梯度為 G 4 13 1h10 367 960ST GT 67 9 12 60 48918 在 1 10 4 1 10 5 范圍內 4 4 異向斜流板沉淀池 4 4 1 已知條件 設計污水量為 200 3 d K z 2 0 m 最大設計流量為 Qmax 16 7 m3 d 4 62 10 3 m3 s 液面上升流速選用 2 5mm s 顆粒沉降速度 U0 0 3 mm s 采用斜板垂直間距 50 mm 長 L 1 0m 傾斜角為 600 沉淀有效系數 為 0 93 15 4 4 2 設計計算 1 清水區(qū)凈面積 A A 4 14 4 621 8m05MAXQV 2 斜管部分的面積 A A 4 15 3 1 829 斜板部分平面尺寸 寬 長 采用 B L 1 2 m2 3 進水方式 沉淀池的進水由邊長 L 2 0m 一側進入 4 管內流速 V0 4 16 00 2 5 89 sini6Vms V0 3 0mm s 5 池寬調整 池寬 B B LCOS 1 0 5 1 5m 斜管支承系統采用鋼筋混凝土柱 小梁及角鋼架 6 斜管間的距離和塊數 取管長 1ml 4 17 22100sinllluV 2 l 6si 4 2 l 計算得 2 0 11ml 每塊斜管間水平距離 X 2 Tg 0 11 1 73 0 07m 取 X 0 10ml 斜管塊數為 N L X 1 2 0 1 1 21 塊 7 板內沉淀時間 T T L 60V0 1000 60 3 5 56min 8 斜管沉淀池體積計算 沉淀池前端進水部分 1 0 5ml 16 后端死水區(qū)長度 2 COS60 1 0 5 0 5ml 沉淀池總長 L L l1 2 2 0 5 0 5 3m 斜管下部配水區(qū)及中和層高度之和 H1 0 5m 斜管上部清水區(qū)高度取 H2 0 7m 斜管上部超高 H3 0 2m 斜管自身高度 H4 0 87m 沉淀池貯泥斗采用 2 個 底坡 45 設泥斗上寬 1m 下寬 0 2m 斗高為 H5 1 0 5 TG45 0 4m 沉淀池總高為 H H 1 H 2 H 3 H 4 H 5 2 67m 建筑尺寸為 L B H 3m 1 5m 2 67m 9 進口配水 進口采用穿孔墻配水 穿孔流速為 0 1m s 單個孔眼面積 W0 孔眼的直徑采用 D 25mm W0 0 785 0 0252 0 00049m 22d4 孔眼的總面積 0 孔眼采用流速 V1 0 2m s 0 Q V 1 4 62 10 3 0 2 2 31 10 2 m2 孔眼總數 N0 N0 0 W0 2 31 10 2 0 00049 47 個 孔眼實際流速為 V 4 62 10 3 47 W0 0 20m s 孔眼布置 孔眼布置為 8 排 每排 47 8 6 個 B 1 5m 水平方向孔眼凈距離取 0 15m 每排 8 個所占寬度為 8 0 15 0 025 8 1 4m 剩余寬度為 B 1 4 0 1m 不用集水槽而采用出水堰 10 沉淀池水力條件復核 11 斷面水力半徑 R 過水斷面面積 濕周 17 過水斷面面積 沉淀單元 W B 2 X 150 2 10 750cm 2 水流濕周 P 2 50 10 120cm 故 R 750 120 6 25cm 雷諾數 RE 因 V 3mm s 0 3cm s V 0 0101cm s 20 得雷諾數為 RE V R V 0 3 6 25 0 0101 185 6 200 4 18 弗勞特數 FR FR 4 19 2240 31 707598vpwg 由于弗勞特數在 10 3 10 4 之間 滿足斜管沉淀池的水流穩(wěn)定性和層流的要求 3 每日產泥量 W 沉淀池的每日污泥量應等于生物接觸氧化池的產泥量 a 產泥系數 r 0 3kg 干泥 kgCOD d 設計流量 Q 400m3 d 16 7 m 3 h 生物接觸氧化池 BOD5 去除量為 1000 14 5 145mg L 產泥量為 X RQS r 0 3 400 145 17 4 kg 干泥 D 0 725 kg 干泥 h b 設污泥含水率為 99 因含水率 P 95 取 1000kg m 3 則每日污泥產量為 4 20 317 4 9 0Wd 5 選擇污泥泵的計算過程 12 a 揚程的確定 采用潛污泵 其揚程必須滿足 H H H 1 H 2 H 沉淀池最低水位和所提升的最高水位之差 m H1 出水管路的沿程損失 包括局部損失 m H2 安全出頭 m 已知 H 2 4 m 取 H2 0 5m 18 H1 4 21 2dlue 取水的流速為 U 2m s 則出水管直徑為 取 D 100 mm40 5 4531Qdmu 則 22 6 sD 預算出水管的總長度為 60m 出口阻力系數為 e 1 采用三個標準彎頭 查l 化工原理 上冊 12 得 4 22 mdlDlee 5 03 3 4 23 430164 1 euR 因 2 5 103 Re 105 故 4 24 02 250 eR 得 H1 2edlu 4 25 20 64 601 5 3 1m 則 H H H 1 H 2 2 5 3 1 0 5 6 1m 選擇 11 2 1B AH 型渣漿泵 13 表 4 1 型號 流量 m 3 h 揚程 m 11 2 1B AH 12 6 28 8 6 58 4 5 水解酸化池 4 5 1 設計說明 水解酸化池優(yōu)點 1 有利于改善有機物的結構 提高溶解性 COD 改善可生化降解性 2 抗負荷沖積性 抗毒性較強 19 3 不需要攪拌器 造價低 產生污泥量少 無臭味等 4 5 2 參數選擇 停留時間 HRT 6h 水解酸化池高為 H 4 0m 超高 H1 0 3m 填料上層高度 H2 0 7m 填料至池底高度 H3 1m 填料高 H0 2 0m 4 5 3 設計計算 計算草圖 h0321 圖 4 3 水解酸化池 1 池體體積 停留時間 HRT 6h 則 V QT 16 7 6 100 2 m 3 100 m3 水解酸化池高為 H 4 0m 則水解池面積為 A V H 100 4 25 m2 水解池分兩個單池 則每個單池面積為 A 25 2 12 5 m2 取寬為 B 2 0m 則長 L A B 12 5 2 0 6 25m L B 6 25 2 0 3 12 2m s 符合要求 3 排水系統計算 溢流堰的設計計算 單個水解池的處理水量為 2 3L s 溢流負荷為 1 2L m s 取 f 1 2 L m s 則堰上水面總長為 L q f 2 3 1 2 2 0m 溢流堰數為 n1 L B 2 0 2 0 1 每個堰口長度為 400mm 共有堰口數為 n 2 2 0 0 4 5 QI Q n2 2 3 10 3 5 0 46 10 3 m 3 s 每堰上水頭 h Q I 1 4 0 4 0 46 10 3 1 4 0 4 0 04m 在 0 027 0 043 之間 符合要求 單池排水渠長 L 3m 出水渠 B 1 0m 水深 0 3m 4 水解酸化池內填料 填料尺寸 L B H 6 25m 2 0m 2 0m 選擇半軟填料 其具有較強的重新布水 布氣能力強 傳質效果好 對有機物去除 效果高 而抗腐蝕 不容易堵塞 安裝方便靈活 還具有節(jié)能降低運行費用的優(yōu)點 14 表 4 2 材質 理論比表面 m 3 m3 規(guī)格 高醛度維綸纖維 2472 排行距 120mm 束距 60mm 5 排泥管的設計 產泥量的設計計算 產泥系數 r 0 3kg 干泥 kgCOD d 設計流量 Q 400 m3 d 16 7 m3 h 進水 COD 濃度 S0 1500mg L 1 50kg m 3 CODcr 去除率 E 9 8 12 產泥量為 21 X rQS r rQS0E 0 3 400 1 50 0 09 16 2kg 干泥 d 0 675 kg 干泥 h 每池產泥量 X 1 X 2 0 675 2 0 338kg 干泥 h 設污泥含水率為 99 因含水率 P 95 取 1000kg m3 則污泥產量為 36 21 62 0 9 SQd 6 排泥系統設計 排泥管選用 DN150mm 兩池合用排泥管 DN200mm 該管按每天一次排泥時間為 4min 設計充滿度為 0 4 則管內污泥流速為 221 640 9 3 5QVmsD 0 7m s 4 26 7 選擇污泥泵 采用潛污泵 其揚程必須滿足 H h h 1 h 2 h 水解池最低水位和所提升的最高水位之差 m h1 出水管路的沿程損失 包括局部損失 m h2 安全出頭 m 一般采用 0 5 1 0m 取 h 4 5m h 2 0 8m 預算出水管的總長度為 50m l h1 i l 1 10 0 02 50 1 1 1 1m H h h1 h2 4 5 1 1 0 8 6 4m 選擇 11 2 1B AH 型渣漿泵 15 表 4 3 型號 流量 m 3 h 揚程 m 11 2 1B AH 12 6 28 8 6 58 建筑尺寸 L B H 6 25m 2m 4 0m 22 4 6 SBR 工藝的設計計算 SBR 是序批式活性污泥法 它的基本特征是在一個反應池中完成污水的生化反應 沉淀 排水 排泥 不僅省去了初沉池和污泥消化池 還省去了二沉池和回流污泥泵 房 處理設施比氧化溝還要簡單 4 6 1 已知條件 設計污水量為 200 m3 d K z 2 0 最大設計流量為 Qmax 16 7 m3 d 進水 BOD 933mg L 水溫 200 250 4 6 2 主要參數選擇 設計規(guī)模 Q 200 m3 d 總變化系數 Kz 2 0 進水 BOD5 Lj 933 mg L 進水 CODCr Cj 1365mg L 進水 SS Sj 175mg L 出水 BOD5 Lch 20 mg L 出水 CODCr Cch 160 mg L 出水 SS Sch 70mg L 設計最低水溫 T 15 按最低溫度計算池容和曝氣量以滿足冬季需要 污泥指數 SVI 150 mL g 按 污泥指數取值 附表取值 16 一個完整周期的時間周期時長 TC 6 h 每天單池最多運行周期次數周期數 N 4 次 天 反應池反應階段的反應時間 TF 4h 沉淀池 亦反應池 沉淀階段的沉淀時間 Ts 1h 沉淀池 亦反應池 潷水階段的潷水時間 Tch 1h 池水深度 H 4 5h 安全高度 Hf 0 3m 預留堰口至污泥界面的高度 以防止污泥被帶出 保護層水深 Hp 0 25 m 堰口淹沒深度 以防止浮渣被帶出 4 6 3 計算污泥量 設計水量 Qd KdQ Qd 400 m 3 d 好氧泥齡 CN 3 4F 1 10315 T 其中 BOD5 1200kg d F 1 8 CN 6 1d 反應泥齡 CF CN 1 2 9Nd 0 75Lj OVc 式中 N d Nj 0 05 Lj Lch NCH 4 26 23 CF 5 2d 缺氧泥齡 CD CD CF CN CD 1 1 總泥齡 C C CF TC TF C 7 7d 污泥產率系數 Y Y K 0 75 0 6Sj Lj 0 8 0 17 0 75 CF1 072T 15 1 0 17 CF1 072T 15 K 0 9 4 27 其中 K 0 9 0 95 Y 0 781 kgSS kgBOD5 反應池污泥總量 ST ST Qd CY Lj Lch 1000 4 28 ST 400 7 8 0 74 1205 1000 2342 4kg 計算反應池池容 給定最高日最高時流量 Qh Qh 16 7m 3 h 實際沉淀時間 T s T s Ts Tch 1 6 4 29 T s 1 83h 反應池池容 間歇進水 V V STSVI Hf Hp Hf Hp 2 62400QhHT s 1 Tch Tc 4 30 STSVI N 1 2 1300T s V 550m3 4 6 4 其他參數 缺氧反應時段 TD TD TF 1 CN CD 4 31 TD 0 8h 好氧反應時段 TO TO TF TD 4 32 24 TO 3 2h 間歇進水潷水深度 H H 24Qh H N V 4 33 H 0 82m 高水位時污泥濃度 NWT NWT ST V 4 34 NWT 4 26g L 低水位時污泥濃度 NWL NWL ST H V HL 指剛進水時曝氣混合的濃度 4 35 NWL 5 21 g L 污泥負荷 FW FW Lj CY Lj Lch TC TF 4 36 FW 0 337 kgBOD5 kgMLSS d 水力停留時間 t t 24V Qd 4 37 t 33 0h 間歇進水方式池數選擇 n 盡可能同時滿足 1 n 2 n 2 格 單池容積 Vi Vi V n Vi 275m3 單池面積 Fi Fi Vi H Fi 61m2 單池貯水容積 Vi Vi Vi H H 4 26 Vi 50 m3 計算最低水位 HL H H HL 3 68m 計算最低泥位 Hs H Hp H Hf Hs 3 13m 單池寬度 B 按方形池分割方案 B F i n 1 2 按反應池與沉淀池合建方式 一體化池 25 B 5 5m 單池長度 L Fi B L 11 1m 方形池實際總面積 As As nBL 未考慮隔墻面積 As 122m2 方形池實際總體積 Vs As Hz 未考慮隔墻體積 Vs 623 m3 池子超高 H1 取 0 6 0 8m 取 0 6m 池子總深度 Hz H H1 Hz 5 1m 單池進水流量 Qj Vi 2 進水時間按 2h 計算 Qj 25 m3 h 單池設潷水器臺數 nb nb 1 臺 單臺潷水器流量 Qb Vi nb Tch Qb 50m3 h 排水溝溝底比池底高 H0 根據工程條件確定排水溝溝底高程后即得到 H0 H0 1 20m 排水終了前排水溝水深 根據排水溝坡度和潷水流量計算確定 0 6m 最大水頭 Hmax H H0 溝底比池底低時 H max H H0 Hmax 2 70m 最小水頭 Hmin Hmax H Hmin 1 9m 單臺潷水器流量要求 Qa 1 10 Qb 按規(guī)定設備能力富裕 10 Qa 55m3 h 占反應池體積之比 P 100 CD C P 14 2 生物選擇器單池體積 V1 P Vi V1 39m3 26 生物選擇器單池長度 L1 P L 寬度與反應池相同 L1 2 7m 回流比 R 30 回流時間 TR 指每周期運轉時間 一般與進水時間相同 TR 2 0h 回流泵設計流量 QR R Qj 3600 TR QR 0 03 m3 s 回流泵設計揚程需 HR 經阻力計算確定 HR 6 0mH2O 回流泵同時運行臺數 nR 指單池運行臺數 nR 1 臺 回流泵備用臺數 nR1 指單池備用臺數 nR1 0 單臺回流泵設計流量 QR1 QR1 QR nR QR1 0 033 m3 s 回流泵有效功率 Nc 1000QR1 HR 102 Nc 1 9KW 回流泵綜合效率 Z 將泵效率和電機效率相乘得到綜合效率 Z 68 0 回流泵需配電機功率 Nb Nc Z Nb 2 9KW 回流泵配電機額定功率 Ne 按電機產品功率參數選擇或與回流泵配套購置 Ne 5 5KW 4 6 5 剩余污泥與排出 污泥增值系數 a 0 5 0 7 a 0 7 污泥自身氧化率 b 0 04 0 1 b 0 04 每天污泥凈產量 SGw ST C SGw 304 2kg d 27 去除每千克 BOD 產泥量 x a b Fw x 0 581 kg kgBOD 剩余污泥排出濃度 NW1 根據污泥性質確定 NW1 8 0 g L 每天排剩余污泥體積 VSG SGw NW1 VSG 38m3 d 單池周期排泥體積 Vsi VSG n N Vsi 5m3 每次排泥時間 Tp 10min 剩余污泥泵設計流量 Qs Vsi 60Tp 一般在排水后期排泥 Qs 0 003 m3 s 剩余污泥泵設計揚程 Hs 需經阻力計算確定 Hs 9 0 mH 2O 剩余污泥泵選用臺數 ns 指單池運行臺數 ns 1 臺 單臺泵設計流量 Qs1 Qs ns Qs1 0 008m3 s 剩余污泥泵有效功率 Nc 1000Qs1 Hs 102 Nc 0 7kw 剩余污泥泵綜合效率 Z 將泵效率和電機效率相乘得到綜合效率 Z 74 1 剩余泵需配電機功率 Nb Nc Z Nb 0 9kw 剩余泵配電機額定功率 按電機產品功率參數選擇或與回流泵配套購置 Ne 4kw 耗氧量計算 每天去除 BOD 的量 BOD Qd Lj Lch 1000 BOD 365 kg d 碳的氧當量 a 根據污水性質試驗確定 或參照同類項目取值 a 1 466 28 活性污泥含氮量 P P 12 5 氨氮的氧當量 b 4 6 細菌細胞的氧當量 不考慮反消化回收的氧 c 1 42 反消化回收氧系數 d d 2 90 每天排出的活性污泥量 Vss x BOD Vss 212kg d 設計需氧量 AOR a BOD b NH c p b Vss d NO NH 每天去除總氮的量 AOR 112kg d 去除每千克 BOD 耗氧量 Ro AOR BOD Ro 0 31 kg kgBOD 折算為 20 標準供氣量 曝氣器氧轉移效率 E E 20 氣泡離開水面的氧百分比 Ot 21 1 E 79 21 1 E Ot 17 5 曝氣器的安裝高度 H1 H1 0 05m 當地大氣壓 P0 101300 Pa 曝氣器的絕對壓力 Pb P0 9800 H H1 Pb 145400 Pa 設計最低水溫下氧飽和度 根據 含氧量與溫度關系 表選取或插值法求取 Cs 10 15mg L 氧的平均濃度 Csm Cs Pb 202600 100Ot 42 Csm 11 28 mg L 20 下的氧平均濃度 Csm T0 10 11mg