皮革废水处理工艺的初步设计(共30页)

精选优质文档-倾情为你奉上皮革废水处理工艺的初步设计李雯（陕理工化学与环境科学学院环境工程专业1101班，陕西 汉中）指导老师：刘智峰摘要：制革工业生产工段繁多，加工过程中需要添加多种化学品，从而导致废水是一种成分复杂、高浓度的有机废水，主要含有COD、BOD、SS、表面活性剂、Cr6+、S2- 鞣制剂等高浓度污染物，选用科学合理的废水处理工艺尤为重要。本设计以汉中市某皮革厂废水处理为设计对象，设计处理水量为800m3/d，设计进水水质为：BOD52500mg/L，CODCr5000mg/L，SS3000mg/L，S2-=30mg/L，总铬为20mg/L。本设计采用生物处理法中生物接触氧化池工艺，工艺流程为：进水-格栅-沉砂池-调节池-沉淀池-气浮-2级接触氧化-二沉池-出水，处理过程中产生的污泥通过污泥压缩，污泥脱水，最终形成饼泥外运。工艺简单可靠，操作方便，从而使出水水质达到国家污水综合排放标准( GB89781996) 中的二级排放标准。 关键词：制革废水 接触氧化 混凝 气浮 废水处理The preliminary design of leather waste water treatment process Li Wen(Grade 11,Class 01,Major Environmental engineering,Chemical and Environmental sciences Dept.,Shanxi University of Technology,Hanzhong ,Shanxi)Tutor:Liu ZhifengAbstract:Forawiderangeoftheproductionsectionofleatherindustry,theprocessneedstoaddavarietyofchemicals,resultinginwastewaterishighconcentrationsoforganicswithcomplexcomposition.MainlycontaininghighconcentrationsofpollutantssuchasCOD,BOD,SS,surfactant,Cr,Stanningagents,etc,scientificandrationalchoiceofwaste water treatment processisparticularlysignificant.The design of water treatment to 800m3 / d, the design influent quality: less than or equal to 2500mg / L of BOD5,CODcr is less than or equal to 5000mg / L, the SS is equal to or less than 3000mg / L, S2-=30mg/L and total chromium is20mg/L. The design uses biological contact oxidation process of biological treatment.And the sewage treatment process was designed to be:influent - grid - sand trap - water regulating tank - sedimentation - flotation tank -biological contactoxidation tank - secondary sedimentation tank - effluent.The process is simple and reliable, and thus resorted to water quality up to the national secondary discharge standard of Integrated Waste water Discharge Standard. Keywords:tannerywaste water ,biological contactoxidation,coagulation,air flotation,waste water treatment目录 前言 伴随着制革工业快速而稳定的发展，我国正在慢慢成为世界制革生产的大国，及皮革贸易市场最活跃、最具发展潜力的市场之一。制革行业同时也是产生大量污水的行业，制革污水不仅废水量大，而且是一种成分复杂、高浓度的有机废水，COD、Cr、BOD5、硫化物、氨氮、悬浮物等污染物的含量非常高，是较难治理的工业废水之一。选用科学合理的处理工艺能够有效地降低废水中各类污染物的含量，使其达到排放标准后排放，从而减少对环境的污染。制革废水的特点表现在以下几个方面： （1）水量水质波动大； （2）可生化性好； （3）悬浮物浓度高，易腐败，产生污泥量大； （4）废水含S2+和铬等有毒化合物。现今制革工业的生产一般包括水洗、浸灰脱毛、脱脂、脱灰、软化、鞣制、染色加工、干燥、整饰等几个工段，整个皮革加工过程中需要添加多种化学品，从而使得废水中含有油脂、可溶性蛋白、动植毛发、植物纤维、有机无机固形物、硫化物、铬、盐类、表面活性剂、染料、大量悬浮物等多类污染物质和有毒物质。皮革废水的主要来源是鞣制前准备，鞣制中以及其它的湿加工工段。其中污染最为严重的是浸灰脱毛废水、脱脂废水、铬鞣废水，这3类废水约占总废水量的50%1，但却包含了绝大多种类的污染物,在浸灰脱毛工段投加碱性物质等产出的高浓度含硫废水和铬鞣工段产出的含铬废水，是导致综合废水中的Cr6+、S2-浓度较高，碱性较强，会对后续工段的生化处理产生抑制或毒性作用。当废水中Cr6+浓度含量达到17mg/L 时，就会对活性污泥的活性产生影响2，所以在制革废水的处理中前期预处理是非常重要的。废水的前期预处理不仅是为了去除非溶解性悬浮物，而且最重要的是将Cr6+、S2-等离子浓度降至最低，以保证后续生物处理阶段的顺利进行。95%的国内制革业通过物理化学法+生物二级处理工艺3，能使处理后的废水达到国家污水综合排放标准(GB89781996) 中的二级排放标准。根据设计地区的水环境保护目标使排放标准达到二级标准即可。我国皮革行业与环境污染有关的问题： （1）制革清洁生产工艺的研究，使污染尽量的消除在生产工艺中，少排或不排污染物质，以最小的投入得到最大的产出；（2）制革污水处理技术，若排水去向不是地表水，而是城市污水处理厂，目前的污水处理技术应该说是可以解决制革行业的污染问题的，主要是有些研究污染治理技术的工程技术人员对制革废水的性质不太了解的原因；也就是说目前国内的污染治理技术和制革厂的经济能力是不太协调的。经济能力决定着制革废水处理出水的排放是否达到一级标准。（3）制革废水的排放标准问题，因为制革污水的特殊性，其治理难度也较大，就应该依据时代的发展，科学技术的发展，提出合理的、符合当前环境的污水排放标准，不然将影响皮革行业的正常发展。在这一点上，主要体现在现在制革行业已进入微利时代，竞争激烈，如果在污水处理方面使其所排放的污水都要达到一级标准，投资太大，背负的包袱就会越大，因此也就很难在制革生产的技术、设备的技术改造有所发展。 （4）铬的回收利用研究，金属铬这类资源在南非的储量最多，但也只够开采几百年，而铬用在制革的加工过程约占其生产量的1/34，并且在制革的加工过程中有1/3都随着污水被排放掉了。在污水处理方面，废铬液回收技术上基本不存在问题，问题在于铬液回收后制革生产长不愿再用，会对成品革的质量有一定程度的影响，因此就存在着对回收的铬液再加工成铬粉，然后利用到皮革生产中的研究或者用在其它领域的开发研究上，不过在该方面需要政府政策以及资金上的支持。 （5）制革污泥的综合利用开发研究, 制革行业每所所产生的制革污泥大约有5000万吨。而环保方面刚好对制革业污泥的排放没有要求，只是对制革行业的污水排放要求达到污水综合排放标准，所能查到的是对于农用污泥的标准要求，即含铬量1000mg/kg干污泥。制革的污泥中含有大约70%的有机物，若制革污泥中不含铬，其利用前景依然是非常广阔的。每1kg干污泥含有约3000大卡的热量，可以进行热能的回收，但如果含铬，在进行焚烧时，Cr3+会被转化成Cr6+，而Cr6+的毒性更大5；制革污泥还可进行厌氧发酵处理，进行沼气能源回收，经厌氧发酵后的制革污泥，又是非常好的农用肥料，用在农田中，可以防止土地的板结；也可以加入桔杆直接发酵，用作农肥。因此目前来说含铬污泥必须单独处理。1设计任务1.1设计水质水量 汉中某皮革厂生产线处理带毛羊皮每张将产生0.25kg的废水，兰湿皮每张将产生0.075kg废水，在此标准下建厂每天将产生770t废水，生产废水中各类污染物含量见表1.1。表1.1 设计进出水水质污染物名称CODCrBOD5SS总铬S2-进水浓度/（mg/L）2600-50001200-25002000-300020301.2排放标准根据厂区所在地的水质保护目标可知该区水质保护标准为类，废水经处理后达到国家污水综合排放标准(GB89781996)中的二级排放标准（见表1.2）。表1.2 出水水质排放标准污染物名称CODCrBOD5SS总铬S2-进水浓度/（mg/L）3001001501.51.01.3设计范围根据该皮革厂现有生产规模和实际情况，设计处理能力800m3/d计算，日处理流量Q=800m3/d，即33.3m3/h，设计处理水量以40m3/h计算。1.4设计内容(1) 根据原始资料，了解废水的水质、水量特点及排放要求；(2) 通过分析数据和技术经济比较，确定较为合理的污水处理工艺；(3)选择适宜的设计参数，对工艺中构筑物和设备进行工艺计算，确定构筑物的工艺尺寸以及主要构造，选择主要设备的规格、型号及配置；(4)进行各处理构筑物的总体布置和污水处理流程的高程设计；(5)施工图的初步绘制（包括平面布置图、高程图、及主要构筑物设计施工图）；1.5设计依据 (1)该厂的进水水质水量资料； (2)中华人民共和国污水综合排放标准（GB8978-1996）；(3)给水排水快速设计手册；1.6设计原则 (1)严格执行环境保护的各项规定，确保经过处理后的排放水的水质达到国家相关标准的要求； (2)针对本工程的具体情况和特点，采用目前国内成熟的先进技术，力求运行安全可靠、操作管理简单、处理效率高、经济成本合理，使先进性、可靠性和经济性有效的结合；(3)工艺构筑物和建筑物应布置合理，工艺流畅，节约土地；(4)污水处理工艺应尽量操作运行与维护简单方便。(5)注意周围环境的保护，避免二次污染。2.工艺流程2.1工艺流程的选择 传统的制革废水处理技术是将各个工序的废水收集混合后，进行集中处理，这种处理技术浪费资源，投资高，并且在生皮加工过程中脱毛浸灰工段产生的较高浓度含硫废水和铬鞣工段产生的含铬废水，对处理综合废水是很不利的。较为合理的处理技术是将各工段的废水分类进行处理并回收有价值的资源，然后与其他废水混合后统一处理。皮革加工企业废水的处理方法一般都有如下两个部分： （1）先针对不同性质、污染较大的废水进行分流与预处理。一般为物化处理和物理处理方法的组合； （2）综合处理。归纳为物理方法、化学方法、物化方法和生物方法等几种方法组合。 1.单项处理技术 脱脂废水：脱脂废水中的油脂含量，COD和BOD等污染指标很高。处理方法有酸提取法、离心分离法或者溶剂萃取法。广泛使用的是酸提取法，加硫酸调pH值至3-4进行破乳，通入蒸汽加盐搅拌，并在40-60温度下静置23小时，油脂逐渐上浮形成油脂层。回收油脂可达95%，COD去除率可达90%以上。一般进水含油量810g/L，出水含油量小于0.1g/L。回收后的油脂经深加工转化为混合脂肪酸可用于制皂。 浸灰脱毛废水：浸灰脱毛废水中含蛋白质、石灰、硫化钠、固体悬浮物，含总COD的28%，总硫离子的93%，总SS的70%。处理方法有酸化法、化学沉淀法和氧化法。生产中多采用酸化法，在负压条件下，加硫酸调pH值至44.5，产生硫化氢气体，用氢氧化钠溶液吸收，生成硫化碱回用，废水中析出的可溶性蛋白质经过滤、水洗、干燥变成产品。硫化物去除可达90%以上，COD、SS分别降低85%和95%6。其成本低廉，生产操作简单，易于控制，并缩短生产周期。 铬鞣废水：铬鞣废水主要污染物是重金属铬离子，处理方法有碱沉淀法和直接循环利用。国内的90%的制革厂采用碱沉淀法，将石灰、氢氧化钠、氧化镁等加入废铬液中，反应、脱水得含铬污泥，用硫酸溶解后可再回用到鞣制工段，但此法适用于大型制革厂，且回收铬泥中的可溶性油脂、蛋白质等杂质会影响鞣制效果。 2.综合废水处理工艺及其问题分析 皮革加工工段产生的废水先适当预处理，综合废水质量浓度仍然较高，COD在2 0003 000 mg/L，Cr（）的质量浓度在1.215.6 mg/L，S2的质量浓度在4.218.0 mg/L。因此，在进入生化处理系统前，还需要进行前处理。前处理的工艺主要有气浮处理和混凝沉淀等。经过气浮或者混凝沉淀处理后，废水中的S、Cr等对生化有抑制物质均可以降至要求以内，BOD/COD值约在0.350.40左右，生物降解性较好。目前皮革企业应用较多或者准备推广使用的生化工艺有传统活性污泥法、生物接触氧化法、氧化沟、双层生物滤池、SBR法、CASS工艺和水解酸化CAST工艺等，各有优点与缺点7。（1）传统活性污泥法：在皮革废水的处理中，活性污泥法的应用是相当普遍的，如西德的Wam制革污水处理厂、Lonis Sonwe-izer皮革厂，日本“室”皮革株式会社，国内北京东风制革厂、上海富国皮革有限公司、哈尔滨制革厂等采用活性污泥法。该法对BOD5去除率在90以上，COD在6080间，色度在5090间，S在8598间。传统活性物泥法处理效率高，适用于处理要求高且水质相对稳定的污水，但要求进水质量浓度尤其是有抑制物质量浓度不能高，而制革废水中的硫化物及铬在超过一定浓度时对生化有抑制；不适应冲击负荷，需要高的动力和基建费用；占地面积也大，一般的企业难以承受；同时对废水中的氨氮处理效果不佳。如今也有一些企业在使用活性污泥法的同时，改进其中的部分工艺，使得处理效果得到提高。（2）生物接触氧化法：生物接触氧化法是生物膜处理方法中的一种，其具有较强的耐冲击负荷能力，污泥生成量少，无污泥膨胀，易维护管理。广东江门制革厂，扬州制革厂采用此法。该法对有机物去除率BOD5在95左右，COD在92左右，S在98左右8。但是如设计不当，容易产生堵塞，维护也比较困难。一旦出现问题，出问题的系统就得停止运行才能进行维护。（3）氧化沟：氧化沟法是活性污泥法的一种变种工艺。氧化沟处理制革废水，处理效果稳定，操作管理简单，运行成本较低，日益受到人们的重视。氧化沟有多种池型：CARROUSEL型、Orbel型、双沟型和三沟型。江苏南京制革厂、浙江大众制革有限公司、湖北十堰制革厂等均采用氧化沟技术，该法对BOD5去除率在95以上，S在99100，SS在75左右 。但氧化沟的处理效果并不稳定，具有一定的地域性，比较适宜于温度较高的南方，对于北方，冬季运行就可能有问题。根据浙江大众皮革有限公司的运行来看，温度适宜时处理效果比较好。（4）双层生物滤池：双层生物滤池是新开发的一种生物处理技术，可省去生物处理过程中必不可少的二次沉淀池。该法结构简单，高负荷运行，江苏吴江制革厂采用此法。该法对SS去除率在95，BOD5在98，COD在90，Cr（）在96以上，S在969。根据广州绢麻厂生物滤池运行的情况来看，此类工艺需要确定合适的回流比、选择合适的滤料，运行费用比较大。（5）SBR法：SBR法全称是间隙式活性污泥法，是在单一的反应器中，按照时间顺序进行进水、反应（曝气）、沉淀、出水、待机（闲置）等基本操作，从污水流入开始到待机时间结束为一个周期，这种周期周而复始，从而达到污水处理的目的。浙江圣雄皮业有限公司、江山制革厂采用了此工艺。江山制革厂SBR工艺对COD、S2、SS、Cr的去除率分别为93.3%、99.0%、90.3%、99.4%。近年来，该工艺在制革废水处理中的推广和使用得到了加强。（6）CASS工艺：CASS法是一种间歇式活性污泥法，降解有机物原理与SBR法大致相同，不同之处在于CASS法将反应池分三个区：厌氧区、兼氧区和主反应区。浙江平阳水头的皮革综合污水处理厂使用此工艺。但此工艺用于工业废水的处理效果得不到业内人士的肯定。（7）水解酸化CAST工艺：为生化处理采用厌氧和好氧相结合的工艺。厌氧采用接触式水解酸化工艺，可提高废水的可生化性，同时去除部分COD和SS10。好氧采用CAST工艺，是改良的SBR工艺，具有有机物去除效率高、抗冲击负荷能力强等特点。此工艺正在推广中。2.2工艺方案的确定 根据设计依据、原则和厂方生产的实际情况，处理废水的重点在污染源的控制，推行清洁生产技术，减少污染源，减少排污总量。在有效控制污染源的基础上，引进成熟的先进制革废水治理技术。现确定该皮革厂制革废水处理工艺方案如下：依据厂方水质数据可知废水可生化性BOD/COD值为0.5，大于0.25，可生化性好，同时废水中总铬以及硫含量较小，因此该厂的污水处理采用物化+生物接触氧化法处理工艺，具体工艺流程为：进水格栅沉砂池调节池沉淀池气浮2级接触氧化二沉池出水，在制革废水经格栅拦截，沉砂池沉淀后进入调节池之前投加亚铁盐，目的是去除废水中含有的铬离子与硫离子，后继续进行余下工艺处理，使处理废水达到标准后排放。混凝沉淀池所出的污泥中含有重金属铬，故该部分污泥交由危险品处置中心处理。该设计工艺方案的优点是占地面积少、投资小、工艺先进、操作简易、可降低运行成本、且处理效果好，具有显著的经济效益、社会效益、环境效益。2.3工艺流程图2.3.1废水的处理流程脱水干化单独处理废水格栅沉砂池混凝沉淀池气浮池二级生物接触氧化池出水二沉池一级生物接触氧化池调节池污泥浓缩池废水带式压滤机干泥外运亚铁盐2.4工艺说明2.4.1除铬原理说明 含铬废水来源于制革生产中的铬鞣和复鞣工序，本工程设计日生产废水总铬浓度为20mg/l。 (1)反应机理Cr（)为两性物质,溶于酸和强碱,在碱性条件下,生成氢氧化铬沉淀,根据化学平衡理论： (1) (2) (3) 反应（2）是生成OH-的一个过程，反应（3）是消耗OH-的一个过程，由Ca(OH)2来提供氢氧根。由铁和铬氢氧化物的pH值表(表2.1)以及溶度积表（表2.2），表明在该反应过程中的沉淀物都可在碱性环境下完全沉淀。表2.1 pH值沉淀物沉淀完全时pH值沉淀开始溶解的pH值Fe(OH)34.114Cr(OH)36.812表2.2 溶度积沉淀物Fe(OH)3Cr(OH)3Ca(OH)2溶度积常数33.210-3836.310-3125.510-6 通过以上的化学反应机理，从理论上来说，当pH在8.5时，加碱沉淀法是完全可以将含铬废水中的铬离子沉淀出来的，上层清液也是完全可以达到污水排放标准的，所以本设计选择使用氢氧化钙来调节pH。 (2)工艺操作 在调节池中加Ca(OH)2，pH控制在8.5，接着废水流入混凝沉淀池中，静置沉淀2h，可生成氢氧化铬沉淀，再用压滤机将沉淀压成铬饼储存，滤液及上清液将会排到气浮池中。由于污泥中含有重金属物质，因此存储的泥饼应交由危险品处置中心处理，不能自行处置。2.4.2除硫原理说明 废水中的硫化物来自脱毛浸灰工序，其中含有大量的石灰、毛渣、蛋白质、蛋白质的水解产物和硫化碱。本工程设计日处理S2-浓度为30mg/l。 （1）反应机理 （2）工艺操作 含硫废水经过调节池调节水质水量，进入混凝沉淀池之前投加亚铁盐，会在沉淀池中S2-与 Fe2+反应结合将生成FeS 沉淀，沉淀通过固液分离，脱硫后的废水会进入气浮池。分离出的固体排入污泥存储池，经脱水压缩后外运。2.4.3废水处理说明污水自厂区经明沟自流入污水处理站，先经过自动格栅拦截大块固体污染物，如羊毛、碎肉、革屑等。接着进入快速沉淀池沉砂池中。在此，污水中比重高于1.5的固体污染物将按重力沉降原理，率先沉入池底，然后利用气提装置，污泥被提升到污泥浓缩池。大块固体污染物除去后的皮革废水自流入预曝气调节池内，废水在预曝气调节池内得到充分的均质、均量。生产工艺中皮革处于不同的酸碱环境，产生的废水按照时段，pH值会呈现出不同的变化，经过调节池的调节，废水的pH值将维持在69之间，便于后续生化工艺处理。调节池按照气水比6:1的比例进行鼓风曝气，充分混合废水，如此一来既可以保持待处理废水水质稳定，又能氧化S2-和苯酚，同时对水中有机物会有一定的去除效果。废水经过调节池后进入混凝沉淀池，进入混凝沉淀池前投加亚铁盐，Cr6+、S2-与其反应生成络合共沉体，达到去除目的，为减少运行成本可按照生产程序决定是否投加该药剂，即铬鞣工序出水投加，其他出水不加药剂。在混凝沉淀池中沉淀物单独收集脱水，交由危险品处置中心处理。经混凝沉淀后的废水自流入一体化气浮装置中，相对密度接近于1的SS利用浮选法原理浮到水面上，由刮渣机去除。经过多级固液分离的皮革废水由水泵自动提升到好氧处理系统中进行生化处理，即经过两级生物接触氧化，该过程将大幅度降低COD、BOD等高浓度有机物。经过有效去除SS、Cr6+、S2-、苯酚、表面活性剂、洗涤剂的废水具有良好的生化性能，设计完善的好氧处理系统能高效地消化COD、BOD等高浓度有机物，保证经过处理的水中COD、BOD可以达标排放。经过多级好氧处理的废水自流入二沉池内，主要去除生化系统中产生的细菌以及细小的悬浮固体，出水达标后排放。该工艺能最大程度去除污染物，出水达标排放；自动化程度高，操作简便，选用工艺设备精良，设备故障率低，维护方便，费用少；工艺成熟，运行可靠，没有污泥膨胀现象，自动化加药，准确、量少，运行费用低。2.4.4污泥处理气浮泵以及生物接触氧化池、二沉池中沉淀的污泥经污泥浓缩池浓缩，经过提升泵进入经过带式压滤机脱水干化后集中处理，干化后的污泥外运处理。污泥浓缩池上清液及带式压滤机反洗水自流入调节池内做进一步循环处理。2.4.5工艺预计处理效果表2.1 构筑物处理效果数据表阶段沉砂池混凝沉淀气浮生化处理二沉池COD/(mg/L)处理前5000300020001400210处理后300020001400210126去除率40%33%30%85%40%BOD/(mg/L)处理前250020001400840126处理后2000140084012688去除率20%30%40%85%30%SS/(mg/L)处理前30001500750450360处理后1500750450360144去除率50%50%40%20%60%S2-处理前30153处理后1530.79去除率50%80%70%总铬处理前2010处理后101去除率50%90%3构筑物的设计计算3.1格栅的计算由于制革废水的排放很不稳定，废水中含有大量皮毛纤维、血块、油脂、碎皮等其它大块悬浮物，因此废水进入处理系统之前设置设机械格栅用于拦截生产过程中产生的毛发、羊皮、革屑等大块固体污染物，以免堵塞减少后续设备运行负荷，保证后续处理正常运行。格栅示意图见图3.1。3.1.1设计参数 设栅前水深h=0.3m， 过栅流速v=0.6m/s, 采用细格栅，栅条间距b=0.01m, 格栅倾角=60， 设计处理流量Q=800m3/d=33.3m3/h=0.012m3/s图3.1 格栅示意图3.1.2设计计算 1.栅槽宽度栅条宽度s=0.01式中： 栅槽宽度，m； 格条宽度，m； 栅条净间距，粗格栅b=50100mm,中格栅b=1040mm,细格栅b=1.510mm； n格栅间隙数； Qmax最大设计流量，m3/s； 格栅倾角，度； 栅前水深，m； 过栅流速，m/s，一般取0.61.0m/s； 经验系数。2.通过格栅的水头损失式中 ： 设计水头损失； 计算水头损失，m； 重力加速度，； 系数，格栅受污物堵塞时水头增大倍数，一般采用3； 阻力系数，其值与栅条断面形状有关，当为圆形时， 在0.080.15m范围内，符合要求。3.栅槽高度式中，栅后槽总高度,； 为栅前水深，； 栅前渠道超高，一般采用。4.栅槽总长度 式中，栅前槽高，； 进水渠道流速为 进水渠渐宽展开角为，格栅结构图见图3.1， 水深 则 式中：栅槽总长度，； 进水渠道渐宽部分的长度，； 进水渠宽，； 进水渠道渐宽部分的展开角度，一般可采用； 栅槽与出水渠道连接处渐窄部分长度，； 栅前渠道深，；每日栅渣量计算：所以要选择人工除渣。式中：每日栅渣量，； 栅渣量（污水），取0.10.01，粗格栅用小值，细格栅用大值，中格栅用中值，本处取0.1 生活污水流量总变化系数，见表3.1。表3.1 生活污水流量变化系数平均日流量L/s46101525407012020040075016002.32.22.12.01.891.801.691.591.511.401.301.20 综上所计算的格栅的相关数据，结合格栅适用条件及特点比较，所以选用型号为HF-800-5000格栅1台，其规格和性能如下表3.2。表3.2 HF-800-5000型自动格栅的规格和性能型号格栅宽度（mm)栅条间距（mm)过栅流速（m/s)功率（kW)安装角度（）HF-800-500080010.51.01.160 采用间歇运行的方式，与调节池潜水泵联动运行。潜水泵工作时，自动格栅每30min运行15min；潜水泵不工作时，自动格栅每1h运行15 min。3.2沉砂池的计算沉砂池用于沉淀相对密度大于1.5的固体污染物，主要是自动格栅未拦截的细沙、细小毛皮等，以免影响后续处理构筑物的正常运行。根据设计数据，本设计中的沉砂池用平流式沉砂池，主体形式就是加深加宽了的明渠，其基本形式如图3.2。3.2.1设计参数设置1座沉砂池；沉砂池最大设计流量为Qmax=0.011m3/s；污水在池内的水平流速v=0.15m/s；在池内的停留时间为t=60s；沉砂池每格宽度b=0.6m；沉砂池超高h1=0.3m；有效水深为h2=1m；贮沙斗的高度h3=1m。图3.2 平流式沉砂池示意图3.2.2设计计算1.沉沙部分的长度L式中：沉砂部分长度，m； 最大设计流量时的速度，m/s； 最大设计流量时的停留时间，s。2.水流断面面积A式中：水流断面面积，m2； 最大设计流量，m3/s。3.池总宽度B式中：池总宽度，m； 每格宽度，设两格，m。4. 贮砂斗所需容积V式中：沉砂斗容积，m3； 城镇污水的沉砂量，一般采用0.03L/m3（污水）； 排砂时间的间隔，d，取T=2d； 污水流量的总变化系数，取1.2。5.贮砂斗上口宽b2设贮砂斗底宽b1=0.5m，斗壁与水平面的倾角为606.贮砂室的高度h4假设采用重力排沙，池底设6%坡度坡向沙斗，则7.池总高度H式中：池总高度，m； 超高，m。 在沉砂池中，废水总停留时间为20min，设置1座，连续运行，降低废水的流速，外形尺寸大小为14.5m1.2m2.6m(包含格栅)，混凝结构。排泥方式由电磁阀控制，气提装置自动排泥。3.3调节池的计算皮革厂污水排放最大水量与平均水量相差很大，工作班制时长不等，每段排水水质也极不均匀。而污水处理24小时运行，要求能有一个相对稳定的进水水质，既利于微生物生存，有能使污水处理能稳定达标,故在设置调节池用于调节水质、水量，同时调节pH值，去除Cr3+、S2-、苯酚等污染物，并进行鼓风曝气。可以减轻后续处理工段的负荷，并且防止悬浮物大量沉淀于池底减少调节池有效容积11。具体表现在以下几个方面：a.适当缓冲有机物的波动以避免生物处理系统中的冲击负荷；b.适当控制pH值或减小中和需要的化学药剂量；c.当工厂不生产时还能保证水处理系统的连续供水；d. 控制废水向城市管道系统的排放量，使废水负荷分配比较均匀；e.避免高浓度有毒废水进入生物处理厂；f.调节由于季节的变化而引起的流量变化。3.3.1设计参数调节池采用穿孔曝气管曝气，气水比6:1，停留时间取16小时，超高。3.3.2设计计算1.设计进水量Q：2.停留时间t：取设计停留时间3.有效容积V：4.有效水深h：有效水深采用5.池子的面积F：6.池子的平面尺寸： 取长宽比为2：1，采用7.池子的总高度H：8.池子的几何尺寸：采用调节池外形尺寸为18.29m10m4m，有效容积640m3，停留时间16h，连续运行，混凝结构，1座，内置2台潜水泵。3.4混凝沉淀池的计算沉淀池是分离悬浮固体的构筑物，作为废水处理中的预处理构筑物，用来去除废水中的SS、COD以及各种沉淀物，可降低后续生物处理构筑物的有机负荷。原理是在混凝剂的作用下，使废水中的胶体和细微悬浮物凝聚成絮凝体，然后予以分离除去的水处理法。混凝沉淀法在水处理中的应用是非常广泛的12，它既可以降低原水的浊度、色度等水质的感观指标，又可以去除多种有毒有害污染物。本设计混凝沉淀池选用斜管式混凝沉淀池，斜管沉淀池用于去除相对密度接近于1.5的悬浮固体，具有去除效率高、停留时间短、占地面积小等优点。在混凝沉淀池中投加硫酸亚铁量：200300mg/L，COD去除率60% ，S2-去除率 90%，SS去除率80%13。3.4.1设计参数废水流量Q=800m3/d=40m3/h=0.011m3/s；设计表面负荷1.5m3/(m2h)；进水悬浮物浓度C1=1500mg/L,出水悬浮物浓度C2=750mg/L；斜管斜长一般采用1.01.2m，取1.0m；斜管孔径一般为80100mm；取80mm；池边超高h1=0.3m；斜管区上部水深h2=1.0m，一般采用0.5m1.0m；斜管自身垂直高度和h3=1.0m，一般为0.8661.0m；斜管区底部缓冲层高度h4=0.5m，一般采用0.5m1.0m；3.4.2设计计算 1.沉淀池的表面积A式中：最大的设计流量，m3/h； 池数，n=1； 斜管面积利用系数； 表面水力负荷，m3/(m2h)，取1.5计算。 根据表面积和池体形状计算圆形池体的直径或矩形池体的长宽，本设计方案选用矩形池体，依据计算结果斜管沉淀池的尺寸LB为8.5m3.5m。2.池内停留时间t式中：池内停留时间，h； 斜管上部清水区高度，m，一般取0.71.0m，此处取1.0m； 斜管自身垂直高度，m，一般为0.8661.0m，此处取1.0m。3.污泥部分所需的容积V设T=2d式中：、沉淀池进水和出水的悬浮固体浓度，mg/L； 污泥容重，kg/m3,含水率在95%以上时，可取1000kg/m3； 污泥含水率，一般为95%98%，取95%； 两次排泥的时间间隔。4.污泥斗的容积V设a1=0.5m式中：贮泥斗容积，m3； 、贮泥斗的上下口面积，m2；5. 斜管混凝沉淀池总高度H式中：沉淀池总高度，m； 沉淀池超高，m，一般取0.3m； 沉淀区有效水深，m，通常是2.04.0m,计算得2.0m； 缓冲层高度，m； 污泥区高度，m。 斜管沉淀池的外形尺寸LBH为8.5m3.5m5.39m，设置1座，钢筋混凝土结构。连续运行，设计停留时间为1.33h，填料形式为50PVC斜管，填料数量：40m2。通过手动排泥，每天一次，每次5min。3.5气浮池的计算用于去除相对密度接近于1的SS以及表面活性剂、洗涤剂、硫化物、苯酚等。本设计选用平流式气浮池，溶气方式是压力溶气。平流式气浮池是目前最常用的一种形式，反应池与气浮池合建，具有池身浅、造价低、构造简单、运行方便的优点；加压气浮是依靠无数气泡去黏附絮粒，由于气水混合物和液体之间的不平衡，产生了一个垂直向上的浮力，将固体悬浮物带到水面14。因此对凝聚的要求可适当减低，能节约混凝剂量和减少反应时间。3.5.1设计参数 气浮处理的废水量Q=40m3/h， 加压压力P取3kg/cm2；回流比R=0.25；接触室水流上升流速uc=10mm/s=36m/h；分离室表面负荷q=6m3/(m2h)；分离室水平流速us=2.5mm/s=9m/h；气浮池有效高度h=1.5m3；气浮池蓄水区高度h2=0.5m；池内停留时间t=20min。3.5.2设计计算1.回流容气水量QR: 式中：气浮处理的废水量，m3/h； 澄清液回流比，%；2.气浮池接触室的表面积Ac选定接触室中水流的上升流速uc后式中：接触室的表面积，m2； 气浮处理废水量，m3/h； 回流加压水量，m3/h； 接触室中水流的上升流速，m/h。3.分离室的表面积As式中： 气浮处理废水量，m3/h； 回流加压水量，m3/h； 分离室水平流速，m/h。4.气浮池高度H：5.溶气罐的容积V6.溶气罐高度h式中：罐顶、底封头高度(根据罐直径而确定)，m； 布水区高度，一般为0.20.3m，； 贮水区高度，一般取1.0m； 填料层高度，一般取1.01.3m。 根据计算结果并考虑实际处理情况，通过查找环境保护设备选用手册可选用一体化气浮装置1套，规格是QF-40。整个气浮池的尺寸为8m6m4m。设备包括设备主体1套、行车式刮渣机1台、溶气水泵2台、溶气罐1只、释放器TV-型4只、加药装置1套。设备外形尺寸6m2m2m，溶气罐外形尺寸0.8m2.8m，加药装置外形尺寸1.945m0.7m1.8m。释放器参数Q=2.5m3/h个,溶气水泵参数：Q=12.5m3/h，H=50m，N=5.5kW。设备与调节池水泵联动，自动运行，操作方便。3.6生物接触氧化池的计算生物接触氧化池内设填料，填料上长满生物膜，污水在与生物膜接触的过程中，水中的有机物被微生物吸附、氧化分解和转化为新的生物膜，从而去除COD、BOD等高浓度有机污染物。从填料上脱落的生物膜，随水流入到二沉池后被去除，污水得到净化。空气通过设在池底的布气装置进入水流，随气泡上升时向微生物供氧，见图3.3生物接触氧化法是介于活性污泥法和生物滤池二者之间的污水生物处理技术，兼有活性污泥法和生物膜法的特点，具有以下优点：（1） 由于填料的比表面积大，池内的充氧条件良好。生物接触氧化池内单位容积的生物固体量高于活性污泥法曝气池以及生物滤池。因此生物接触氧化池具有较高的容积负荷15。（2） 生物接触氧化法不需要污泥回流，不存在污泥膨胀问题，运行管理简单方便。（3） 由于生物固体量多，水流又属于完全混合型，因此生物接触氧化池对水质水量的骤变有较强的适应能力。（4） 生物接触氧化池有机容积负荷较高时，其F/M保持在较低水平，污泥产率较低。根据进水水质和处理程度（见表2.1）在废水流入该阶段构筑物前的BOD/COD为0.60.3，污水可生化性好，确定该设计才用二级式生物接触氧化工艺，具体是一级接触氧化池二级接触氧化池。第一级接触氧化池内的微生物处于对数增长期和减速增长期阶段，生物膜增长较快，有机负荷较高，有机物降解速率也较大；二级接触氧化池内微生物处在生长曲线的减速增长期后段或生物膜稳定期，生物膜增长缓慢，处理水水质逐步提高。生物接触氧化池工艺设计的主要内容是计算填料的有效容积和池子的尺寸，计算空气量和空气管道系统。目前一般是在用有机负荷计算填料容积的基础上，按照构造要求确定池子的尺寸、池数以及池子的分级。3.6.1设计参数设每级接触氧化池数为1个，一级接触氧化池设计停留时间：10h；二级接触氧化池设计停留时间：8h；气水比：40:1；填料容积负荷取1.5kgBOD5/( m3/d)；超高h1=0.5m。图3.3 生物接触氧化池构造示意图3.6.2设计计算1.生物接触氧化池的有效容积V式中：设计污水处理量，m3/d； 、进水、出水BOD5，mg/L,可查表2.1得到； 填料的容积负荷，kgBOD5/( m3/d)。2.生物接触氧化池的总面积A和每个池子的面积A1式中：填料高度，一般采用3.0m； 池数。3.池深h式中：超高，0.5m； 填料上水深取0.5m， 填料至池底的高度，一般采用0.5m。4.有效停留时间t式中：设计污水处理量，m3/h。5.供气量D每格需氧量D1式中：1m3污水需气量，m3/m3。6.曝气系统 本系统采用拱形微孔曝气装置，能有效提高氧气转化率，保证氧气消耗。铺设于距池底0.2m 处。该空气扩散装置的各项参数如下： 每个空气扩散器的服务面积为0.250.55 m2；动力效率4.465.19kgO2/kWh；氧的利用率(水深3米)为18.4%27.7%。 a.每格需气量 q1=D1=200m3/h，每格曝气池的平面面积为63.465/4=15.866 m2；每个空气扩散器的服务面积按0.3 m2 计算，则每个池子所需空气扩散器的总数为15.866/0.3=53 个，为了安全计，本设计采用54个，则整个生物接触氧化池共设置432个。 b.每个空气扩散器的配气量为200/54=3.7m3/h。 c.每个池子管路布置 一根干管连结4根支管，每根支管下有10根分配管。每根支管的输气量为200m3/h；每根分配管的输气量为200/10=20m3/h；每根分配管上的空气扩散器的个数为54/10=5 个。空气支管直径：(v支管气流最小流速，取10m/s)取 接触氧化池内置150mm3000mm弹性填料，能有效增大好氧菌群与氧气的接触面积。池底设置拱形微孔曝气装置，能有效提高氧气转化率，保证好氧菌群的氧气消耗。单个生物接触氧化池的外型尺寸为10.6m6.3m4.5m，钢筋混凝结构。3.7二沉池的计算二沉池设设在生物处理构筑物后面，用于沉淀分离活性污泥或去除生物膜法中脱落的的生物膜，是生物处理工艺中的一个重要组成部分。本设计二沉池采用圆形竖流式沉淀池见图3.4。设置两座。3.7.1设计参数设置2座二沉池；中心管内流速v0=0.01m/s；间隙流出速度v1=0.02m/s；表面水力负荷q=1.5m3/(m2h)；通过表2.1查得沉淀池进水和出水的悬浮固体浓度分别为360mg/L和144mg/L；污泥的含水率为95%；沉淀池超高h1为0.3m。图3.4 竖流式沉淀池示意图3.7.2设计计算1.中心管截面积f1与直径d0式中：中心管截面积，m2； 中心管直径，m； 每组最大设计流量，m3/h； 中心管内流速，m/s。2.中心喇叭口到反射板之间的间隙高度h3式中：间隙高度，m； 间隙流出速度，m/s； 喇叭口直径，m。3.沉淀池面积f2和池径D式中：沉淀区的面积，m2。 表面水力负荷，m3/(m2h)，取q=1.5m3/(m2h)； 沉淀池面积（含中心管面积），m2； 沉淀池直径，m；4.沉淀区的容积Vw式中：、沉淀池进水和出水的悬浮固体浓度，mg/L,可查表2.1得到； 污泥容重，kg/m3,含水率在95%以上时，可取1000kg/m3； 污泥含水率，一般为95%98%，取95%； 两次排泥的时间间隔，生物膜法后二沉池取4h。5.沉淀池的总高度式中：沉淀池总高度，m； 沉淀池超高，m，一般取0.3m； 沉淀区有效水深，m，通常是2.04.0m,计算得2.25m； 缓冲层高度，m，无机械刮泥设备时为0.5m，有机械刮泥设备时，其上缘应高出刮板0.3m； 污泥区高度，m； ； 其中6.贮泥斗的容积V1式中：贮泥斗的容积，m3； 、贮泥斗上、下口面积，m2。 二沉池采用竖流式沉淀池，设置2座，外形尺寸为4.2m5.05m，钢筋混凝结构，连续运行，通过手动排泥，每天一次，每次5min。3.8污泥浓缩池的计算用来存储废水处理工艺中产生的污泥，依据重力沉降原理，浓缩污泥，便于后续带式压滤机处理污泥。污泥浓缩的方法通常有五种：重力浓缩，气浮浓缩、离心浓缩、带式浓缩机浓缩和转鼓浓缩机浓缩等。（1）重力浓缩重力浓缩本质上是一种沉淀工艺，属于压缩沉淀。在污水处理厂中一般将初沉污泥和二沉污泥混合后采用重力浓缩，这样可以提高重力浓缩池的浓缩效果，重力浓缩池固体表面负荷根据取决于二种污泥的比例。重力浓缩可以分为间歇式和连续式两种，间歇式重力浓缩主要用于小型污水处理厂，连续式重力浓缩主要用于大、中型污水处理厂。（2）气浮浓缩根据气泡形成的方式，气浮可以分为：压力溶气气浮、生物溶气气浮、涡凹气浮、真空气浮、化学气浮、电解气浮等，在污泥处理中压力溶气气浮工艺已广泛应用于剩余活性污泥浓缩中。（3）离心浓缩离心浓缩工艺的动力是离心力，离心力是重力的5003000倍。现在普遍采用的是卧螺式离心机。与离心脱水的区别在于离心浓缩用于浓缩活性污泥时，一般不需加入絮凝剂调质，只有当需要浓缩污泥含固率大于6时，才加入少量絮凝剂。而离心脱水机要求必须加入絮凝剂进行调质。（4）带式浓缩机浓缩带式浓缩机主要用于污泥浓缩脱水一体化设备的浓缩段。重力带式机械浓缩机主要由框架、进泥配料装置、脱水滤布、可调泥耙和泥坝组成。其浓缩过程是这样的：污泥进入浓缩段时被均匀摊铺在滤布上，好似一层薄薄的泥层，在重力作用下泥层中污泥的表面水大量分离并通过滤布空隙迅速排走，而污泥固体颗粒则被截留在滤布上。带式机械浓缩机通常具备很强的可调节性，其进泥量、滤布走速，泥耙夹角和高度均可进行有效地调节以达到预期的浓缩效果。污泥浓缩脱水一体化设备浓缩过程是关键控制环节，因此水力负荷显得更为重要。一般，设备厂家通常会根据具体的泥质情况提供水力负荷或固体负荷的建议值。应当注意的是，不同厂商设备之间的水力负荷可以相差很大，质量一般的设备只有2030m3/(m带宽h)，但好的设备可以做到5060m3/(m带宽h)甚至更高，设备带宽最大为3.0m。在没有详细的泥质分析资料时，设计选型的水力负荷可按4045m3/(m带宽h)考虑。（5）转鼓机械浓缩转鼓转筛机械浓缩机或类似的装置主要用于浓缩脱水一体化设备的浓缩段，转鼓机械浓缩是将经化学混凝的污泥进行螺旋推进脱水