环境工程毕业设计--制浆造纸废水处理站的设计.doc

I 制浆造纸废水处理站的设计 摘要：造纸废水已成为水体污染重要污染源。该类废水有机物浓度高、悬浮物多， 因此厌氧技术成为造纸废水处理中不可缺少的关键技术。 结合造纸废水的水质特点及传统废水处理工艺，本设计把成熟处理方法和先进 技术以及节能装置相结合，选用 UASB+SBR 的联合处理工艺，污水经过纤维回收机， 再进入调节池调节水量及 pH，再由 UASB 进行厌氧处理，后进入 SBR 池进行好氧 处理，通过处理，该废水可达标排放，处理后的污水再排入城市污水管道。本设计 对造纸废水的处理具有一定的借鉴意义。 本设计主要包括：设计说明书（主要内容有工艺流程设计、处理构筑物和设备 的设计计算、投资估算等） ；设计图纸（包括绘制平面布置图、高程布置图、管道布 置图和主要构筑物详图等） 。 关键词：造纸废水； UASB+SBR 工艺；设计 II The Design Of Treatment Plant Of Pulp And Papermaking Wastewater Abstract: Become of high organic concentrations and suspended solids, the papermaking wastewater has been one mainly pollution source of water. And the method of anaerobic technology is adopted to treat papermaking wastewater by degrees. According to characteristics of papermaking wastewater, traditional wastewater treatment process and advanced Energy-Saving device, this paper elects the joint UASB + SBR process to treat sewage: fiber is recycled from sewage by Fiber- -Recycling machine, re-entry adjustment pool of water and pH, and then carried out by the UASB anaerobic treatment, the following is to enter the SBR tank for aerobic treatment, through treatment, the wastewater can be discharged, treated and then discharged into the sewage pipeline. The design of wastewater treatment of paper making has a certain reference. This design include: the design specification (the design process mainly to deal with the design of structures and equipment, the investment estimates, etc.); design drawings (including floor plan drawing, elevation layout, piping layout and details of major structures such as ). Keywords: Papermaking wastewater, UASB + SBR Process, Design III 目录 第 1 章 前言.1 1.1 造纸废水的简介.1 1.1.1 引言.1 1.1.2 造纸废水处理的实际意义1 1.1.3 国内外研究现状.1 1.1.4 处理工艺现状1 1.1.5 工程设计方案的选择原则3 1.2 设计概况4 1.2.1 设计名称4 1.2.2 设计内容4 1.2.3 设计主管单位4 1.2.4 设计编制原则4 1.2.5 工程技术采用的主要技术规范和标准5 第 2 章 工程概况6 2.1 设计的基本规划.6 2.1.1 处理方案的选择.6 2.1.2 污水治理规划与对策6 2.1.3 污水处理系统的设计规模6 2.1.4 水质目标6 2.2 工程技术参数.7 2.2.1 设计规模7 2.2.2 污水量变化系数.7 2.2.3 设计水质指标7 2.2.4 设计水的排放效果.7 2.2.5 污水的排放.7 2.3 厂址选择7 IV 2.3.1 厂址选择条件7 2.3.2 交通运输和水电.8 第 3 章 工程计算9 3.1 工程设计9 3.1.1 处理工艺9 3.1.2 工艺流程9 3.1.3 工艺说明9 3.1.4 处理水的去向10 3.1.5 污泥的处理及出路.10 3.2 主要构筑物的设计计算.10 3.2.1 纤维回收机.10 3.2.2 集水调节池.11 3.2.3 UASB 反应器的设计13 3.2.4 SBR 反应器的设计17 3.2.5 污泥浓缩池的设计.22 第 4 章 管道计算25 4.1 管道的选型计算25 4.1.1 污水管道的选型原则25 4.1.2 污水管道的选型.25 4.1.3 污泥管道的选型.25 第 5 章 总体设计26 5.1 平面布置26 5.2 管道水力损失计算.27 5.3 高程布置27 5.3.1 高程布置原则27 5.3.2 高程确定28 5.4 仪表及自控设计29 5.4.1 设计说明29 V 5.4.2 设计标准29 5.4.3 系统构成30 5.4.4 中心控制室.30 第 6 章 工程概算31 6.1 人员配置31 6.2 废水处理厂造价概算31 6.3 经济概算32 第 7 章 安全与节能34 7.1 环保措施34 7.2 节约能源34 第 8 章 结论与建议35 8.1 结论35 8.2 建议35 致谢36 参考文献37 1 第 1 章 前言 1.1 造纸废水的简介 1.1.1引言 随着我国造纸业的迅速发展，造成环境污染尤其是水的污染越来，据统计资料 显示，目前我国有大中小型造纸厂总数 10000 余家，年排放废水量高达 40 多亿立方 米，占全国工业总排放量的 18.6%；从废水中污染物排放量看，排放废水中 COD 约 占全国工业 COD 总排放量的 44.0%；从色度排放量看，制浆造纸业、纺织印染和制 革更是稳居前三位。所以制浆造纸废水的排放给环境带来了极大压力，也带来了一 系列与经济发展不相适应的问题。在许多地区，制浆造纸带来的污染已经或正在成 为当地主要的污染源。如何在保证造纸业健康发展的同时，改善人们生活和居住环 境，提高生活质量，加快社会主义经济建设步伐，是当前国民经济发展的一项重要 任务。随着我国造纸业的迅速发展，造纸废水污染将不断加剧，其污染防治迫在眉 睫。 1.1.2造纸废水处理的实际意义1-2 造纸废水由于有机物浓度高的特点，带来严重的水质污染问题，不仅影响经济发 展，而且还危及生态安全，并对人的生命健康产生有害影响。鉴于造纸废水具有很大 的危害性，所以必须经过专门的污水处理厂进行净化、消毒等处理，才能排入城市水 管道或环境水体，这样才能保证良好生态环境和人民的身体健康。 1.1.3国内外研究现状 国外造纸发达国家对于制浆造纸废水的治理一直不遗余力，从环境立法上对废 水排放更是从严要求。 我国制浆造纸工业产量持续增长已居世界第三位，导致森林资源匮乏，不得不 以非木纤维尤其是禾草原料制浆造纸再加是企业规模过小，设备简陋工艺落后，从 而导致造纸业污染及其严重，甚至有“一个小造纸厂污染一条河”的说法。 所以造纸废水的有效处理和排放是目前的迫切需求。 1.1.4处理工艺现状3 目前制浆造纸废水处理按其流程，可分为以下处理工艺： 一级处理工艺由滤池、调节池组成。由于制浆造纸废水有机污染物浓度高，悬 2 浮物高，为了降低二级处理工艺的污染负荷量，采用化学混凝和絮凝气浮工艺或沉 淀处理工艺作为强化一级处理的系统也日趋增多。 二级处理工艺目前主要以生物厌氧处理和生物好氧处理为主导工艺。生物厌氧 处理多为上流式厌氧污泥床反应器(UASB)，而好氧部分选择性比较大，有活性污泥 法、生物膜法、氧化沟法、SBR 法和两段活性污泥法等。为了降低制浆造纸废水的 处理成本，减少污水处理的投资费用，实际处理工程中经常进行各种处理方法的组 合，最大限度的发挥各段处理工艺的优势，提高处理效果。而近年来我国对环境质 量要求进一步提高，对造纸行业排放水要求更加严格，二级生物处理法处理后的制 浆造纸废水再进行三级处理，使处理后的水更加清澈，成为可再用的资源。 三级处理技术措施主要有混凝沉淀法、过滤法、活性碳吸附法和化学氧化法等。 制浆造纸废水主要污染成分为有机污染物，属于高浓度有机废水，因此制浆造纸废水 生化处理工艺已成为制浆造纸废水处理系统最重要的组成部分之一。 制浆造纸废水的化处理技术与其它工业废水处理和城市污水处理技术一样，主 要是利用微生物的吸附作用和新陈代谢作用原理处理废水，微生物以废水中有机物 为营养源，通过微生物一系列的生物过程，将高分子复杂的有机污染物分解为低分 子简单物质，使废水经生化处理后达标排放。 在制浆造纸废水二、三级处理工艺中常用以下几种处理机制： (1)上流式厌氧污泥床反应器(UASB) 上流式厌氧污泥床反应器(UASB)是厌氧处理的一个有代表性的形式。在这种反 应器中，废水从底部均匀进入并向上运动，反应器下部为浓度较高的污泥床，上部 为浓度较低的悬浮污泥床。正常情况下，有机物负荷可达到 l5kg COD/m3.d，COD 去除率为 90%左右时，其污泥负荷可高达 30-50kg COD/m3.d。在利用 UASB 反应器 处理造纸废水时，有机物体积负荷率、营养平衡状况和碱度对厌氧污泥粒化特性的 影响很大。目前，该技术己被广泛用于城市污水、制糖废水、石油化工废水、造纸 废水、印染废水、制革废水等工业废水处理。 (2)氧化沟法(DO) 氧化沟法是一种新型活性污泥法，其曝气池呈封闭的沟渠形，废水和活性污泥 的混合液在曝气渠道中不断循环流动，因此被称为“氧化沟”。氧化沟采用的水力停 留时间长达 1040h，污泥龄一般大于 1d，有机负荷低，仅为 0.050.15kgBOD/kgVSS .d，悬浮状有机物在氧化沟内可以被彻底的降解，因而已实质上相当于延时曝气活 3 性污泥法。目前，该技术己被广泛用于城市污水、石油化工废水、造纸废水、印染 废水、制革废水等工业废水处理。 (3)间歇式活性污泥法(SBR) SBR 是间歇式活性污泥法的简称。它是近年来在国内外被引起广泛重视和研究 日趋增多的一种污水生物处理新技术。废水在同一反应池内按时间顺序实现进水、曝 气、沉淀、排水、闲置五个阶段。与传统活性污泥法相比， SBR 技术采用时间分割 的操作方式替代空间分割的操作方式，非稳定生化反应替代稳态生化反应，静置理想 沉淀替代传统的动态沉淀。它的主要特征是在运行上的有序和间歇操作，SBR 技术的 核心是 SBR 反应池，该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，无污泥回 流系统。不设二沉池和污泥回流设备，不设调节池，将厌氧消化（或缺氧） 、好氧分 解和沉降集中在同一反应器中，通过控制时间程序完成处理运行。SBR 是完全混合式 曝气，具有调节水质和水量的功能。近年来，SBR 法处理造纸废水逐渐被应用和推广。 (4)吸附生物降解法(AB 法) AB 工艺是吸附生物降解(Adsorption-Biodegradation)工艺的简称。其由 A 段 吸附絮凝池和 B 段生物氧化两个曝气池串联而成。两段有各自的沉淀池和独立的 污泥回流系统。A 段为吸附段，该段曝气池有机负荷高，停留时间短，在缺氧(兼氧)环 境下工作;B 段为生物氧化段，B 段曝气池在低负荷下运行。AB 法与传统的生物处 理法相比，在去除效率、运行稳定性、工程投资和运行费用方面均具有明显的优势。 近年来被广泛应用于城市污水处理和工业废水处理中。 (5)生物接触氧化法 生物接触氧化法目前在制浆造纸废水处理工艺得到较多的应用。它是生物滤池(生物 膜法)和活性污泥法的结合产物。与活性污泥法不同的是生物接触氧化法在氧化池中， 大部分微生物附着在固体填料表面上，形成两种悬浮附着微生物共生的形态。生 物接触氧化法用于较高工业废水处理中，一般采用两段处理流程，两段法流程对于 水量、水质的冲击负荷具有很强的耐冲击能力。制浆造纸废水由于废水排放的瞬间 性和有机污染负荷变化较大，因此采用一段法在第一段氧化池中的微生物遭受毒害 时，导致处理能力降低，而对第二段影响较小，出水水质仍保持稳定。 1.1.5工程设计方案的选择原则4 工程设计方案的选择应遵循三条原则： 4 （1）技术合理 应正确处理技术的先进性和成熟性的辨证关系。一方面，应该重视工艺所具备的 技术指标的先进性，同时充分考虑中国的国情和工程的性质。造纸废水的水量大，危 害也较大，所以要考虑工艺的成熟性和可靠性，在提倡技术先进的同时，要首要考虑 技术的合理，把风险降到最低。 （2）经济节能 节省工程投资是污水处理厂建设的重要前提。合理确定处理标准，选择简捷紧凑 的处理工艺，尽可能的减少占地，力求降低地基处理和土建造价。同时，必须充分考 虑节省电耗和药耗，把运行费用减至最低。对于我国现有的经济承受能力来说，这一 点尤为重要。 （3）易于管理 造纸废水的处理在我国还处于较低的水平，专业人才相对缺乏，在工艺选择过 程中，必须充分考虑到我国现有的运行管理水平，尽可能的做到设备简单，维护方 便，适当采用可靠实用的自动化技术。 1.2 设计概况 1.2.1设计名称 制浆造纸废水处理系统的设计 1.2.2设计内容 设计水量 3000m3/d 制浆造纸废水处理系统 1.2.3设计主管单位 西南科技大学环境与资源学院环境工程系 1.2.4设计编制原则 本工程方案的编制遵循以下原则： （1）认真贯彻国家关于环境保护工作的方针和政策，符合国家的有关法律、规 范、标准。 （2）在总体规划的指导下，采取统一规划，使工程建设与城市发展相协调，既 保护环境又最大限度的发挥工程效益。 （3）采用适合本地区条件的技术，选用高效节能的污水处理工艺，并充分利用 污水厂厂址地形，因地制宜地采用现代化技术，提高管理水平，做到投资省、运行 5 费用低、技术可靠、运行稳定。 （4）妥善处理、处置污水处理过程中产生的污泥，避免二次污染 （5）选择国内或国外先进、可靠、高效、运行管理方便、维修简便的排水专用 设备和控制系统。 1.2.5工程技术采用的主要技术规范和标准 污水综合排放标准 (GB89781996) 城市污水处理厂污水污泥排放标准 (CJ3025-93) 污水综合排放标准 (GB8978-1996) 水污染物排放标准 (GB4426-89) 造纸废水污染物排放标准 （GB3544-2001） 工业厂房墙板设计与施工规程 （JGJ2-79） 造混凝土泵送施工技术规程 （JGJ/T10-95） 施工现场临时用电安全技术规范 （JGJ46-88） 建筑施工安全检查标准 （JGJ59-99） 工程技术标准 工程制图标准 6 第 2 章 工程概况 2.1 设计的基本规划 2.1.1处理方案的选择 UASB-SBR 工艺相对于其它处理工艺来说，污水处理效果更加稳定可靠，工艺控 制调节灵活，工艺流程先进、简洁、可靠，便于操作管理，工程实施切实可行，运行 维护管理方便，投资运行费用节省，整体工艺协调优化，积极稳妥地引进、采用先进 的污水处理和污泥处理的新工艺、新技术和新材料。 UASB-SBR 工艺采用先进的节能技术，降低污水处理厂的能耗及运行成本，并且 采用先进、可靠的自动化控制技术，提高污水处理厂的管理水平，保证污水处理工艺 运行在最佳状态，尽可能减轻工人的劳动强度。 根据以上分析，本次制浆造纸废水处理工艺选用 UASB-SBR 工艺。 2.1.2污水治理规划与对策 为保证该污水处理厂能够顺利收集造纸废水，在建厂的同时进行污水管道、污水 提升泵站和污水截流措施的配套建设。 污水管道和污水提升泵站的能力应考虑截流倍数。 2.1.3污水处理系统的设计规模 根据排放污水的量，本设计采用 3000m3/d 的设计流量。 2.1.4水质目标 水质目标的确定取决于污水经处理排放后对排放点的影响，根据设计要求，出水 水质要达到造纸工业水污染物排放标准GB3544-2001 中的一级标准。 表表 2-1 一级排放标准主要指标一级排放标准主要指标 出水标准 生化需氧量(BOD5)100mg/L 化学需氧量(CODCr)400mg/L pH69 7 SS100mg/L 2.2 工程技术参数 2.2.1设计规模 总规模：3000m3/d 2.2.2污水量变化系数 由于该造纸厂污水的最大排放量 Qmax=3000m3/d，因此本设计以 3000m3/d 的流 量设计。 2.2.3设计水质指标 表表 2-2 污水主要水质指标污水主要水质指标 水质指标 生化需氧量(BOD5)2500mg/L 化学需氧量(CODCr)6500mg/L pH910 SS650mg/L 2.2.4设计水的排放效果 表表 2-3 设计水出水指标设计水出水指标 进水出水去除率 CODCr6500 400mg/L94% BOD52500100g/L96% SS650 100mg/L85% PH9-107 2.2.5污水的排放 该厂处理后出水的出路：由于经处理后的污水有机物含量还是比较高，不能直 接排入江河或直接回用，所以应该将处理水排入市政下水道，经城市污水处理厂处 理后排入江河或经过再次处理而直接回用。 2.3 厂址选择 8 2.3.1厂址选择条件 污水处理厂尽量建造在造纸厂附近，这样能减少管道的布置，节约成本，同时 有利于与城市管道的连接，方便处理后出水的排放； 自然条件的选择应该与当地的气候、风向、人文、管理选择有关，选择位置应 该在下风向。 气象与水文资料如下： 风向：多年主导风向西南风 气温：最冷月平均气温 1.00C 最热月平均气温 32.00C 极端气温，最高为 35.00C，最低气温-1.00C，最大冻土深度 0.1cm 水文：降水量多年平均为每年 800mm 蒸发量多年平均为每年 680mm 地下水位，地面下 5-6m 地质：厂区周围工程地质良好，适合于建造污水处理厂 2.3.2交通运输和水电 厂内应有规划道路，方便污泥的外运。 供水系统是市政的自来水供水系统，职工的取暖系统和天然气运输管道连接， 电源采用变电站出来的交流电压。 9 污水调节池 SBR 污泥浓缩池 城市污水管 道 泥饼外运污泥脱水系统UASB 纤维回收机 第 3 章 工程计算 3.1 工程设计5-15 3.1.1处理工艺 本设计采用 UASB-SBR 工艺，其工艺简单实用，成本低，效率高，构筑物少， 处理效果稳定，耐冲击，占地少，低耗高效，管理方便，维护简单，是处理造纸废 水较合理、有效的方案。 3.1.2工艺流程 图图 3-1 污水处理工艺流程污水处理工艺流程 3.1.3工艺说明 (1) 污水的预处理：纤维回收机、调节池 (2) 污水的生化处理：UASB、SBR 池 (3) 污泥处理：污泥浓缩池，污泥脱水机房 (4) 处理出水的退水渠 (5) 供电系统 (6) 监控系统 (7) 厂区基础设施：照明、道路 10 3.1.4处理水的去向 经处理后的污水，可通过出水管渠排入城市污水管道，使其进入城市污水处理 系统进一步处理。 3.1.5污泥的处理及出路 泥饼是主要固体废弃物，检验确认完全无害后，可作农肥或供园林部门用非于 娱乐场所绿化。污泥最终处理如作为肥料出售使用，宜通过一套生产治理做成复合 肥，装袋后再投入市场。如泥饼检验不合格，可运往城市垃圾卫生填理厂统一处理。 3.2 主要构筑物的设计计算 3.2.1纤维回收机 1. 工作原理 本设计拟采用 15-20 微米孔隙过滤。微滤机是一种机械过滤的装置，有传动装 置、溢流堰布水器、冲洗水装置等主要部件组成。滤网为不锈钢丝网，其工作原理 是将处理水从水管口进入溢流堰布水器，经短暂稳流后，由出水口均匀溢出，分布 在反方向旋转的滤筒滤网上，水流与滤筒内壁产生相对剪切运动，固形物被截流分 离，顺着筒内螺旋导向板翻滚，由滤筒另一端排出。从滤网滤出的废水在滤筒两侧 的防护罩导流作用下从正下方出水槽中流走。该机滤筒外配有冲洗水管，用压力水 （3Kg/cm2）呈扇形喷射以冲洗疏通滤网，保证滤网始终保持良好的过滤能力。 2. 设备特点 （1）结果简单，运转平稳，维修方便，寿命长； （2）过滤能力大，效率高，一般废水纤维回收率大于 80%； （3）占地小、费用低、低速运转、自动保护、安装方便、节水节电； （4）全自动连续工作，不需专人看管，回收纤维浓度可达 12%以上； （5）通过换不同网目的滤网可代替浓缩机和圆网脱水机使用。 3. 设备选型 根据 Q=125m3/h 所以本设计选择 KWLJ 系列纤维回收机（山东滕州市科 创轻共机械有限公司）。 11 图图 3-2 纤维回收机示意图纤维回收机示意图 表表 3-1 纤维回收机性能参数纤维回收机性能参数 型号 过滤面 积m2 过滤水能 力T/H 滤筒转 速r/min 电机功 率 （KM） 滤筒直 径mm 滤筒有效 长度mm SS去除 率% COD去 除率% KWLJ514150-3004-63150035007035 4.进出水水质情况 表表 3-2 纤维回收机进出水水质情况表纤维回收机进出水水质情况表 进水水质mg/L去除率出水水质mg/L COD6500354225 BOD2500102250 SS65070195 3.2.2集水调节池 1. 设计说明 调节池在污水处理中的最佳位置，应依据每个处理系统的具体情况而定。水量 调节池实际上是一座变水位的贮水池，进水一般为重力流，出水用泵提升。池中最 高水位不高于进水管的设计高度，水深一般为 6m 左右，最低水位为死水位。调节 12 池的形状宜为方形或圆形，以利形成完全混合状态 。长池宜设多个进口和出口。调 节池中应设冲洗装置、溢流装置、排出漂浮物和泡沫装置，以及洒水消泡装置。出 口宜设测流装置，以监控所调节的流量。 2. 设计计算 （1）在 24 小时周期内的污水平均流量为： m3/h 3000 125 24 Q q T （2）调节池的有效容积 设计有效停留时间为 t=6h =1256=750 ()qtV 1 3 m 考虑增加理论调节池容积的 10%20。则调节池的容积应为： =1.2=1.2750=900()V 1 V 3 m （3）调节池的尺寸 设调节池内的有效水深为 6m ,超高 0.5 米，调节池出水由水泵提升。根据计算 的调节池容积，考虑到进水的标高，确定调节池的尺寸为： 采用方形池，池长 L 与池宽 B 相等。则池表面积为： 900 150 6 V A h L=B=12.3m 取 L=B=13m 在池底设集水坑，设池底以 i=0.01 的坡度坡向集水坑，给水坑设计为 2m2m。 3. 潜水搅拌机的选配 为了防止污水中的悬浮物的沉积和使污水均匀，可采用水泵强制循环进行搅拌， 也可以采用专用的搅拌设备进行搅拌。根据调节池的有效容积，搅拌功率一般按 1 污水 48W 选配搅拌设备。 3 m 该工程取 4W，调节池选配潜水搅拌机的总功率为： 9004 =3600（W） 选择 3 台(二用一备）潜水搅拌机 ，单台设备的参数为： 功率：2.2 kw 叶轮直径:320mm 叶轮转速:740r/min 型号：QJB022-320（永嘉扬子江泵业有限公司） 13 图图 3-3 潜水搅拌机示意图潜水搅拌机示意图 4. 进出水水质情况 表表 3-3 调节池进出水水质情况表调节池进出水水质情况表 进水水质mg/L去除率出水水质mg/L COD4225103802.5 BOD2250102025 SS1955185.25 pH9-106-9 3.2.3UASB 反应器的设计 1 设计参数选择 （根据给水排水常用数据手册 ） 容积负荷 Nv8 Kg/(md) 污水停留时间 6 小时 3 污泥产率：0.1kgMLSS/kgCOD 产气率：0.5 m/kgCOD 3 2 设计计算 （1）.反应器有效容积计算 03000 3.8025 1426 8v QS V N m3 (注：S0为进水 COD 浓度) （2）.截面积计算 为了方便 UASB 内三相分离器的设计与施工，将 UASB 设计为方形池 14 子。取 UASB 高（H）为 6 米，超高取 0.5 米 则：A/H1426/6238 r V 考虑在发生意外事故的时候能不影响工艺的运行同时可以很好的维修, 因此在这里设计了两座 UASB 反应器。 则：实际截面积 =119120 2 A A 设计反应器尺寸为： 12m10m （3）布水系统设计 若每个孔口的服务面积设计为 4.0,则单座反应器所需要的布水孔有： 个 120 30 4.04.0 A 布水管安在距池底 0.6m 处。 为便于安装，取 5 行管道，6 个布水孔/根。布水孔行距 2m、列距 2m （4）三相分离器的计算 为了方便布局，本反应器拟设计 5 个三相分离器。 沉淀区的设计 注意事项 a.沉淀区表面水力负荷沉淀器(集气罩)斜壁倾角取 50 0 沉淀区面积为: 2 2 1224Sm 回流缝的设计 取 则， 1230.3 ,0.5 ,0.7hm hm hm 3 1 0.7 0.6 tantan50o h bm C 图图 3-4 三相分离器简图三相分离器简图 15 由此可得 ：b 2=20.62=0.8m 上下三角形集气罩之间回流逢中流速(V2)可用下式计算： V=Q/S， 则下三角集气罩之间的污泥回流缝中的混合液的上升液流速 1 3000 24 2 5 1.3/ 12 0.8 Q Vm h S 取回流逢宽 CD=0.5m,上集气罩下底宽 CF=1m 则: DH=CDsin50=0.38m DE=2DH+CF=20.38+1 =1.76m 2 2S =2aCD=2 12 0.5=12m 则 净水的 ,故取 =0.02g/cms 由斯托克斯公式可得气体上升速度为： Vb = 2 1 () 18 g g d = 32 0.95 9.81(1.03 1.2 10 ) 0.01 18 0.02 =0.266cm/s=9.58m/h Va=V2=1.04m/h 0.78 9.2,5.2 0.15 b a VBC VAB ，所以符合要求。 b a VBC VAB 3 出水系统设计 采用锯齿型出水槽出水,槽宽取 0.2 米,槽高取 0.4 米。 4 排泥设计计算 污泥量为:3802.50.60.1300010 =684.45kgMLSS/d 3 每日的产泥量 684.45kgMLSS/d,则每个 UASB 日产泥量为 342.225kgMLSS/d。 剩余污泥含水率按 99%计算，每天排放湿污泥量： （干泥） ， 684.45 0.6845 1000 tt 33 0.6845 68 100%99% mm 可用 100排泥管排泥,每天排泥一次，采用重力排泥。 5产气量计算 每日产气量：3802.50.60.53000103422.25 33 /md 每日的产气量 3422.25,则每个 UASB 日产气量为 1711.125。 3 /md 3 /md 选取 125mm 排气管排气，并将排出气体用集气罐收集。 6进出水水质情况 表表 3-4 UASB 反应器进出水水质反应器进出水水质 17 进水mg/L去除率出水mg/L COD3802.560%1521 BOD5202555%911.25 SS185.2520%148.2 3.2.4SBR 反应器的设计 1. 设计说明 经过 UASB 和沉淀池处理后的污水，COD、BOD 含量仍然还很高，要达到 排水标准，必须要进一步处理，本设计选择了好氧处理。本设计拟用 4 个 SBR 反应池，每个池子运行周期为 6h 2. 设计简图 图图 3-5 SBR 示意图示意图 3. 设计计算 确定参数 （根据给水排水常用数据手册 ） 池内污水温度为 20；污泥泥龄取 10d；池内混合液挥发性悬浮附体 （MLVSS）与混合液悬浮固体（MLSS）之比为：f=0.8；池中的 MLSS 取 X=2000 mg/L；污泥负荷率 Ls 取值为 0.25kgBOD /kg.MLSS.d；SVI 值=60；反应周期：SBR 5 周期采用 T=6h，周期数 n=4；期内时间的分配，反应池数为 N=4；进水时间： T/N6/41.5h 反应时间：3.0h；静沉时间：1.0h ，排水时间：0.5h； 一周期进水量 3 0 30006 187.5 24244 QT Qm N 反应池有效容积 00 3 1 187.5 911.25 341.7 2000 0.25s Q S Vm XL 反应池最小水量 3 min10341.7 187.5154.2VVQm 18 反应池中污泥体积 1 3 66 60 2000 341.7 41 1010 X SVIXV Vm 由于,所以符合要求 minx VV 校核周期进水量，应满足下式： 01 66 60 2000 11341.7300.7 1010 SVIX QV 因为=187.5300.7，所以符合要求 0 Q 确定单座反应器的尺寸 SBR 有效水深取 5.0m，超高 0.5m，则 SBR 总高度为 5.5 m，SBR 的面积为 341.7/568.34m 取 70m2 2 则令其长宽：10m7m SBR 反应池的最低水位： 154.2 2.2 10 7 m SBR 反应池中污泥高度为： 2.20.591.61m 41 0.59 10 7 m 由于 SBR 最低水位与污泥位之间距离差为 1.61m，大于 0.5m 的缓冲层， 所以符合要求。 4. 污泥产量计算 按污泥泥龄计算： 3 350 4 2000 4 101120/ 10c VXn Xkg d 剩余污泥按含水率 99%计算，每天排放湿污泥量： 3 1120112 1.12112m 100010099 tt . （干泥）， % -% 5. 鼓风曝气系统计算 确定需氧量 O2 取,活性污泥微生物分解有机物过程需氧率 b 250.5/akgOkgBOD =0.12kgO2/(kgMLSS.d),活性污泥微生物内源代谢过程的需氧率： Se=100mg/L 3 0.8 20001600/1.6/vXfXmg Lkg m 3 144 341.71366.8VVm 代入公式： 20 () ev Oa Q SSb X V 19 得：0.53000（911.25100） 2 O 10000.121.61366.81329.3kg/d 2 O 供氧速率 R/24=1329.3/24=55.4kg/h 2 O 2 O 供气量的计算 已知 SBR 池有效水深为 5m，采用鼓风曝气，设曝气扩散器安装距池底 0.2m，则扩散器上静水压 4.8m，其他相关参数选择： 值取 0.7， 值取 0.95，=1，曝气设备堵塞系数 F 取 0.8，采用管式微 孔扩散设备，EA=18%，扩散器压力损失：4 kPa，20 0C 水中溶解氧饱和度为 9.17 mg/L。 a. 扩散器出口处绝对压力： Pd=P+9.8103H=(1.013105+9.81034.8)Pa=1.48105Pa b. 空气离开 SBR 池面时，气泡含氧体积分数计算： 0 21(1)21 (1 0.18) 100%100%17.9% 7921(1)7921 (1 0.18) A A E E c. 20 0C 时 SBR 池混合液中平均氧饱和度计算： mg/L 0 5 55 1.48 1017.9 ()9.17 ()10.6 2.023 10422.026 1042 d s s P cc e. 将计算需氧量换算为标准条件（20 0C，脱氧清水）下充氧量： 2(20) (20)20 20 55.4 9.17 ( )1.0240.7 (0.95 1 10.62.0) 1.0240.8 s s T s O C O C TCF =112.4kg/h f. 供气量计算 3 112.4 2230/ 0.280.28 18% s s A o Gmh E 每个 SBR 池需要供气量为： =9.3 m3/min 3 2230 557.5/ 44 sG mh 3布气系统的计算 一个反应池的平面面积为：10770 曝气设备的选择原则： 在实际工程应用中，多数采用微孔曝气，且微孔曝气效率高，能耗少。不 易造成微孔堵塞。 曝气管安在距池底 0.4m 处。 20 设气速度为：150，则需要的曝气头个数为：min/L /9.3 1000/15062nv个 曝气池面积为 70，为便于安装，取 5 行管道，14 个曝气头/根。曝气头 2 m 行距 0.5m、列距 0.71m. 图图 3-5 单个单个 SBR 反应池布气系统设计简图反应池布气系统设计简图 6. 设备选型 （1）曝气设备的选型：根据供气量选择公称直径 DN=40mm 的微孔曝气管。 （2）空压机的选择：供气量需要，考虑到设备的性能， 3 70 150 /min630/Lmh 取 1.2 的安全系数，这供气量为： 33 630 1.2756/12.6/minmhm 4 个反应池共需供气量：12.64=50.4 m3/min 由以上条件可以选择空压机：TRE150 （二台，一用一备） 表表 3-5 TRE150 性能参数性能参数 型号口径/mm转速/r/min 理论流量 /m /min 3 进口流量/m 3 /min 轴功率 /KW/h 电机功率 /KW/h TRE15015012506065.072.190 （3）空气管道的选择 池内的曝气支管中最大设计气速为： 21 33 180 /min0.18/min10.8/Lmmh 查给水排水管材实用手册得： 支管：时， 3 10.8/Qmh80DNmm0.6/m s 2 0.0117(/)immH O m 主管道： ， 33 54/2108/Qmhmh 时， 3 108/Qmh125DNmm2.26/m s 2 0.0776(/)immH O m （4）出水管道的选择 计算参数：出水管中水流一般控制在 0.82.5m/s 之间，但在任何情 况下就不小于 0.7m/s，设出水管坡度=0.003，充满度为 h/d=0.5，取 v=1m/s。 流量,即 Q=104L/s 时， 3 187.5 375/ 0.5 Qmh 由公式 Q=，得5 . 0 4 2 v d 44 0.104 0.515515 0.53.14 1 0.5 Q dmmm v 根据以上的计算结果，选择管径相近的管道，因此选择 PVC-U 系列， 公称直径 DN=520mm,则： v= 5 . 0 4 2 d Q 2 4 0.104 1/ 3.14 0.5150.5 m s 在 0.82.5m/s 之间，符合规定。所有构筑物之间用该管径的管道连 接。 出水管道水淹深度： 187.5 2.68 70 Q hm S 7. 进出水水质情况 表表 3-6 SBR 反应器进出水水质情况表反应器进出水水质情况表 进水水质去除率%出水水质 CODmg/L 1521 75%380.25 BOD5 mg/L 911.25 90%91.125 22 SS mg/L 148.2 35%96.33 3.2.5污泥浓缩池的设计 1. 设计说明 设污泥浓缩池一座，收集生化处理池中的污泥，并进行处理，这些污泥含水 率很高。对于小型污水处理站，采用间歇式重力浓缩池。间歇式重力浓缩池进泥、 排泥是间歇进行的。在池子上部设置上清液排出管。运行时，应先排除上清液， 然后排除污泥，排空池容，再投入下一个循环。 2. 污泥浓缩池示意图 图图 3-6 浓缩池示意图浓缩池示意图 3. 设计计算 设计参数： 进泥浓度：10g/L；污泥含水率 P199.0，污泥总流量： Q1800kg/d=180m3/d=7.5m3/h；设计浓缩后含水率 P2=95.0；污泥固体负荷： qs=45kgSS/(m2.d)；污泥浓缩时间：T=12h；贮泥时间：t=4h （1）浓缩池池体计算 浓缩池所需表面积 2 40 45 1800 m q Q A s W 浓缩池直径 m1 . 7 3.14 0444A D 水力负荷 23 )/(19 . 0 )./(5 . 4 55 . 3 180 2323 2 hmmdmm A Q u w 有效水深 h1=uT=0.19 12=2.28m 浓缩池有效容积 V1=A h1= 3.143.5522.28=90.2(m3) （2）排泥量与存泥容积 浓缩后排出含水率 P295.0的污泥,则 Q w=hmdmQ p p w /5 . 1/36180 95100 99100 100 100 33 2 1 按 4h 贮泥时间计泥量，则贮泥区所需容积 V24Q w4 1.56() 3 m 泥斗容积 )( 3 2 221 2 1 4 3 rrrr h V =)5 . 05 . 011 ( 3 6 . 114 . 3 22 = 2.93(m3) 式中 h4泥斗的垂直高度，取 1.6m r1泥斗的上口半径，取 1 m r2泥斗的下口半径，取 0.5m 设池底坡度为 0.08，池底坡降为 h5=m2 . 0 2 )21 . 7(08 . 0 故池底可贮泥容积 )( 3 2 111 2 1 5 4 rrRR h V = 322 59 . 3 )1155 . 3 55 . 3 ( 3 2 . 014 . 3 m 因此，总贮泥容积为 24 Vw= V3 + V4=2.93+3.59=6.52m3 V26() （满足要求） 3 m （3）浓缩池总高度 浓缩池的超高 h2取 0.30m，缓冲层高度 h3取 0.30m，则浓缩池的总高度 H 为 54321 hhhhhH =2.28+0.30+0.30+1.6+0.2=4.68(m) （4）浓缩池排水量 Q=Qw-Q w=7.5-1.5=6(m3/h) 4. 设备选型 由于回流污水的量少，故难以准确计算出所需管道的管径，因此本设计取规 定的最小管径，选用 UPVC 系列，公称直径 DN=100mm. 根据污泥量选择排泥设备为：NL80-12 型立式泥浆泵 其参数为： 表表 3-7 泥浆泵的参数泥浆泵的参数 型号流量扬程转速重量 NL80-12 80120hm / 31113m1450min/r145Kg 第 4 章 管道计算 4.1 管道的选型计算 4.1.1污水管道的选型原则 根据规定，为确定管系在良好的水力条件下工作，必须满足下列几个水力要素 的要求： （1）管道坡度： 污水的标准坡度、最小坡度，见规范中的表。其中 25 最大坡度不大于 0.15(长度小于 1.5m 的管段可不受此限)。 （2）管道流速： 为使悬游物在污水中的杂质不致于沉在管底，并且使水 流能及时地冲刷管壁的污物，必须有一个最小保证流速。 （3）管道充满度：所谓充满度指管道中的水深 h 与管径 d 的比值。 规范中规定沟道、管道都有一个充满度的限值。 4.1.2污水管道的选型 （1） 计算参数 设进出水管管道坡度=0.0037,吸水管中的流速常采用 0.71.5m/s，本 设计取 v=1m/s，取管道充满度为 h/d=0.8。 （2） 计算选型取最大设计流量 Q=125m3/h,即 Q=35L/s 时，由公式 Q= ， 5 . 0 4 2 v d 得： 44 0.035 0.236236 0.83.14 1 0.8 Q dmmm v 根据以上的计算结果，选择管径相近的管道，因此选择 UPVC 系列，公称直 径 DN=250mm，所有构筑物之间用该管径的管道连接。 4.1.3污泥管道的选型 由于污泥（含水率 99%）属塑性流体，层流状态下阻力较大，紊流状态下阻力 较小。所以设计输泥管道时，通常采用较大流速。输泥管道最小流速为 1.02.0 ，取设计流速为，设计流量为，充满度sm/smv/5 . 1 33 180/0.00208/Qmdms 为 h/d=0.5。由于产生的污泥量少，故难以准确计算出所需管道的管径，因此本设计 取规定的最小管径，选用 UPVC 系列，公称直径 DN=140mm. 第 5 章 总体设计 5.1 平面布置 26 污水处理站的平面布置就是将站内各种构筑物及附属建筑设施的相对位置的平 面布局。它包括：污水与污泥处理工艺构筑物及设施的总平面布置，各种管线、管 道及渠道的平面布置，各种辅助建筑物与设施的平面布置。总体平面布置时应遵从 以下几条原则： （1） 处理构筑物与设施的布置应顺应流程、集中紧凑，以便于节约用地和运 行管 理。 （2） 工艺构筑物（或设施）与不同功能的辅助建筑物应按功能的差异，分别 相对独立布置，并协调好与环境条件的关系（如地形走势、污水出口方 向、风向、周围的重要或敏感建筑物等） 。 （3） 构（建）之间的间距应满足交通、管道（渠）敷设、施工和运行管理等 方面的要求。 （4） 管道（线）与渠道的平面布置，应与其高程布置相协调，应顺应污水处 理厂各种介质输送的要求，尽量避免多次提升和迂回曲折，便于节能降 耗和运行维护。 （5） 协调好辅建筑物，道路，绿化与处理构（建）筑物的关系，做到方便生 产运行，保证安全畅道，美化厂区环境。 （6） 整个构筑物建成地埋式，池顶留有人孔和设备孔，即地埋式。地上建筑 物有配电室、控制室和加氯间等，池顶覆土绿化，并留有人孔。整个工 艺在流程上污水采用一次提升。 （7） 处理站内应有通风措施。 （8） 构筑物基础采用钢筋混凝土板基础，池壁采用钢筋混凝土整体现浇，材 料采用 C25 混凝土，内掺水泥渗量 10%UEA 膨胀剂和抗渗剂，构筑物抗 渗标号 P8，抗冻标号 D100。 （9） 构筑物内抹面为 5 道刚性防水，外喷刷防水涂料，涂料颜色与周围环境 协调。 5.2 管道水力损失计算 沿程水力损失为: ilh 1 其中： -管道长度，ml D-管径，mm -流量，m3/hQ 27 局部水力损失为： g v h 2 2 2 其中：-局部阻力系数 -流速，m/sv 根据管道沿程损失计算软件：鸿业水力计算工具计算粗略得出各管道沿程水力 损失如下表 表表 4-1 各构筑物间管道的水头损失表各构筑物间管道的水头损失表 管渠设计参数 管渠 Q（m3/h ） DN（mm ） 1000i（m/sv ） （m）l （m 1 h ） （m 2 h ） 纤维回收机调节池1252502.30.840.0090.0028 调节池UASB1252502.30.8440.10820.0325 UASBSBR 反应池1252502.30.8480.11250.0337 由于污泥排泥量很少，所以污泥的排泥流量很小，因此对于污泥管道的水力损 失这里取 0.10m 5.3 高程布置 5.3.1高程布置原则 （1） 充分利用地形地势及城市排水系统，使污水经一次提升便能顺利自流通 过污水处理构筑物，排出厂外。 （2） 协调好高程布置与平面布置的关系，做到既减少占地，又利于污水、污 泥输送，并有利于减少工程投资和运行成本。 （3） 注意污水与污泥高程布置的配合，尽量同时减少两者的提升次数和高度。 （4） 协调好污水处理厂总体高程布置与单体竖向设计，既便于正常排放，又 有利于检修排空。 5.3.2高程确定 28 设计调节池处的地坪标高作为相对标高0.00，按设计要求，确定池底埋深- 6.50m，再计算出设计水面标高为 6-6.50-0.50m，然后根据各处理构筑物的之间的 水头损失，推求其它构筑物的设计水面标高。经过计算各污水处理构筑物的设计水 面标高见下表。再根据各处理构筑物的水面标高、结构稳定的原理推求各构筑物地 面标高及池底标高。具体结果见污水、污泥处理高程图。 设构筑物水头损失： 0 h 表表 5-1 各构筑物水头损失表各构筑物水头损失表 构筑物 水头损失 （m） 0 h 纤维回收机0.200 调节池0.200 UASB0.160 SBR 反应池0.200 浓缩池0.100 地面高程为 0m；调节池最高水位-0.50m； 120 hhhh (1)纤维回收机最高水位为：进水管标高+0.50m，出水管标高-0.40m (2)出水后由泵提升 3 m，UASB 最高水位为： 3-0.50-0.160-0.1082-0.0325= 2.1993m (3)出水经 UASB 后，SBR 反应池最高水位为： 2.1993-0.200-0.1125-0.0337= 1.8531m (4) 出水经 SBR 反应池后，浓缩池最高水位为 1.8531-0.100-0.100= 1.6531m 表表 5-1 各污水处理构筑物的设计水面标高及池底标高各污水处理构筑物的设计水面标高及池底标高 构筑物名称水面标高 (m) 池底标高 (m) 构筑物名称水面标高( m) 池底标高(m) 29 纤维回收机进水管+0.50-UASB+2.20-3.80 纤维回收机出水管-0.40-SBR 池+1.85-4.15 调节池-0.50-6.50污泥浓缩池+1.65-2.73 由于调节池水位较低，为克服系统所带来的水头损失，因而在调节池内采用潜 污泵对废水进行提升，提升高度为 3 米，根据给水排水设计手册第 11 册，选用 QW 型潜水排污泵。 用途：QW 型离心式潜污泵是在吸收国外先进技术的基础上，研制而成的新型 潜水排污泵。供水送水水温不超过 40，pH 值 4-10，海拔高度不超过 1000m，带 有固体及各种长纤维的污泥、废水、生活污水以及腐蚀性、侵蚀性介质，适用于市 政污水处理厂、泵站、工厂、医院、建筑、宾馆排水。 其主要性能参数见表 5-2： 表表 5-2 QW 型离心式潜污泵性能型离心式潜污泵性能 型号 流 量 m3/h 扬 程 m 转 速 r/min 电动机 功 率 kW 效 率 % 出 口 直 径 mm 重 量 kg 生