实验室05Lh印染废水处理装置设计

目 录1 设计目的、原则及依据11.1 设计目的11.2 设计原则11.3 设计依据11.3.1 设计标准11.3.2 实验室硬件条件12 设计范围23 项目概况34 废水的水质与水量44.1 进水流量44.2 原水水质45 排放标准56 废水处理工艺66.1 废水工艺的确定66.2 工艺介绍66.2.1 微电解技术66.2.2 芬顿氧化技术86.2.3 改良A2/O工艺107 构筑物设计及设备选型137.1 调节池137.2 微电解池147.2.1 反应池容积及形状计算147.2.2 反应池其他附属设备要求157.3 Fendon反应池157.4 初沉池设计157.5 改良A2/O法设计187.5.1 生化区容积187.5.2 污泥量计算197.5.3 污泥泥龄c207.5.4 内回流比RN217.5.5 需氧量的计算217.5.6 反应池主要尺寸237.6 二沉池257.6.1 沉淀区计算257.6.2 污泥区计算267.6.3 沉淀池总高277.6.4 进出水系统的计算277.7 污泥浓缩消化设计287.7.1 混合污泥含水率287.7.2 污泥浓缩池尺寸287.7.3 浓缩后污泥体积Q缩297.8 清水池307.9 高程布置及阻力损失308 投资估算328.1 直接费用328.1.1 板材费用328.1.2 管道费用338.1.3 设备费用338.2 间接费用348.3 第二部分费用348.4 工程预备费用349 图纸35参考文献361 设计目的、原则及依据1.1 设计目的A复习和进一步理解所学的水污染控制工程课程内容，初步理论联系实际，培养分析问题和解决问题的能力。B了解并掌握污水处理工程设计的基本方法、步骤和技术资料。C训练和培养污水处理的基本计算方法及绘图的基本技能。D提高综合运用所学理论知识独立分析和解决问题的能力。E为实验室的设计小型模拟水污染处理全套装置，以便于后来人的学习运用。1.2 设计原则遵循设计依据并在实验室整体规划的指导下，结合处理要求，同统一规划设计小型污水处理设施，充分发挥建设项目的环境和经济效益。1.3 设计依据1.3.1 设计标准污水处理厂工艺设计手册(第二版)给水排水设计手册 （第5册） 城市排水给水排水设计手册 （第6册） 工业排水水污染控制工程（第二版）下册 高廷耀版给排水工程绘图标准GB/T 501-20011.3.2 实验室硬件条件实验室可容纳小型模拟工程的面积（长1.2m宽0.6m）0.72m2，高度不限。2 设计范围本工程为处理量为的实验用印染废水处理工程方案设计，涉及到废水处理的方案原理设计、各模拟构筑物的单体尺寸设计、流程设计、总体造价等。本项目前期主要工作是污水处理方案的原理选择、各单体构筑物的计算选型、方案校核及确定，在前期工作的基础上，完成工程的模拟图纸、废水实验室模拟组合工艺建设经济预算与可实现性的估计。3 项目概况 水污染控制工程作为环境工程专业本科学生的必修课程，是本专业学生必须学好和掌握的一门专业学科。而作为工程类学科，存在理论和实际工程应用结合的难题，只有将学到的知识应用于实际，才能加深学生对所学知识的理解，并熟悉掌握与应用理论知识。然而，现实的经济、环境条件不允许我们建立一个大型的水污染处理工厂来开展我们的学习。所以，为了充分利用仅有的硬件条件、为了节约资源、更为了将书本所学与实际接轨实现理论学习与实践体验相结合，特开展本次小型模拟实验室处理废水的工程设计。所处理的模拟废水是实验室配制的高浓度印染废水，废水可生化性较差，并含有超标的氮磷元素需要脱除。本实验室项目，主要针对连续微小连续流废水中BOD、氮、磷的去除。4 废水的水质与水量4.1 进水流量进水流量Q =0.5L/h4.2 原水水质原水水质见表4-1：表4-1 原水水质色度COD(mg/L)BOD5(mg/L)TP(mg/L)氨氮(mg/L)pH500800150050100203040-6011本设计中，进水水质指标均取平均值，即：表4-2 设计选取进水指标色度COD(mg/L)BOD5(mg/L)TP(mg/L)氨氮(mg/L)pH5001150752550115 排放标准 根据当地环保局的要求，该印染污水经处理后，在总排放口执行纺织工业水污染物排放标准中的新建企业水污染物排放限值标准，主要指标达到：表5-1 处理后水质色度COD(mg/L)BOD5(mg/L)TP(mg/L)氨氮(mg/L)pH5010060215696 废水处理工艺6.1 废水工艺的确定本次课程设计主要针对废水中COD、BOD、氮、磷的去除，考虑到印染废水难降解，可生化性很低。在水处理中，可采用氧化或还原的方法改变废水中某些有毒有害化合物中元素的化合价以及改变化合物分子结构，使剧毒的化合物变为微毒或无毒的化合物，使难于生物降解的有机物转化为可以生物降解的有机物。因而在生化处理前先对废水进行氧化还原处理，以降低废水COD并提高废水可生化性。本次采用微电解加芬顿氧化技术，后续生化处理采用改良的A2/O工艺。6.2 工艺介绍6.2.1 微电解技术A 微电解定义微电解是指低压直流状态下的电解，可以有效除去水中的钙、镁离子从而降低水的硬度，同时电解产生可灭菌消毒的活性氢氧自由基和活性氯，且电极表面的吸附作用也能杀死细菌。特别适用于高盐、高COD、难降解废水的预处理。B 微电解原理微电解就是利用铁-碳颗粒之间存在着电位差而形成了无数个细微原电池。这些细微电池是以电位低的铁成为阴极,电位高的碳做阳极,在含有酸性电解质的水溶液中发生电化学反应的。反应的结果是铁受到腐蚀变成二价的铁离子进入溶液。对内电解反应器的出水调节PH值到9左右，由于铁离子与氢氧根作用形成了具有混凝作用的氢氧化亚铁,它与污染物中带微弱负电荷的微粒异性相吸,形成比较稳定的絮凝物(也叫铁泥)而去除。为了增加电位差，促进铁离子的释放,在铁-碳床中加入一定比例铜粉或铅粉。经微电解后，BOD/COD升高了，那是因为一些难降解的大分子被碳粒所吸附或经铁离子的絮凝而减少。不少人以为微电解可有分解大分子能力,可使难生化降解的物质转化为易生化的物质，并搬出理论依据是“微电解反应中产生的新生态H可使部分有机物断链，有机官能团发生变化”。但用甲基澄和酚做试验并没有证实微电解有分解破化大分子结构能力。如果要让铁碳床有分解有机大分子能力,一般需要加入过氧化氢,酸性废水与铁反应生成亚铁离子,亚铁离子与过氧化氢形成Fenton试剂，生成羟基自由基具有极强的氧化性能，将大部分的难降解的大分子有机物降解形成小分子有机物等。同样，反应要在酸性的条件下才能进行。C 微电解填料废水的铁内电解法的原理非常简单,就是利用铁-碳颗粒之间存在着电位差而形成了无数个细微原电池。这些细微电池是以电位低的铁成为阳极而腐蚀,电位高的碳做阴极,在含有酸性电解质的水溶液中发生电化学反应的。反应的结果是铁受到腐蚀变成二价的铁离子进入溶液。对内电解反应器的出水调节PH值到9左右，由于铁离子与氢氧根作用形成了具有混凝作用的氢氧化亚铁,它与污染物中带微弱负电荷的微粒异性相吸,形成比较稳定的絮凝物(也叫铁泥)而去除。如果要让铁碳床有分解有机大分子能力,一般需要加入过氧化氢,酸性废水与铁反应生成亚铁离子,亚铁离子与过氧化氢形成Fenton试剂，生成羟基自由基具有极强的氧化性能，将大部分的难降解的大分子有机物降解形成小分子有机物等。同样，反应要在酸性的条件下才能进行。根据工程试验，铁碳床微电解刚开始的效果很理想,特别是处理酸性的有机废水。传统上微电解工艺所采用的微电解材料一般为铁屑和木炭，使用前要加酸碱活化，使用的过程中很容易钝化板结，又因为铁与炭是物理接触，之间很容易形成隔离层使微电解不能继续进行而失去作用，这导致了频繁地更换微电解材料，不但工作量大成本高还影响废水的处理效果和效率。另外，传统微电解材料表面积太小也使得废水处理需要很长的时间，增加了吨水投资成本，这都严重影响了微电解工艺的利用和推广。新型催化活性微电解填料有具有高电位差的金属合金融合催化剂并采用高温微孔活化技术冶炼生产而成，具有铁炭一体化、熔合催化剂、微孔架构式合金结构、比表面积大、比重轻、活性强、电流密度大、作用水效率高等特点。作用于废水，可高效去除COD、降低色度、提高可生化性，处理效果稳定，可避免运行过程中的填料钝化、板结等现象。D 微电解作用微电解对色度去除有明显的效果。这是由于电极反应产生的新生态二价铁离子具有较强的还原能力,可使某些有机物的发色基团硝基NO2 、亚硝基NO 还原成胺基NH2 ,另胺基类有机物的可生化性也明显高于硝基类有机物;新生态的二价铁离子也可使某些不饱和发色基团(如羧基COOH、偶氮基-N=N-) 的双键打开,使发色基团破坏而除去色度,使部分难降解环状和长链有机物分解成易生物降解的小分子有机物而提高可生化性。此外,二价和三价铁离子是良好的絮凝剂,特别是新生的二价铁离子具有更高的吸附-絮凝活性,调节废水的pH 可使铁离子变成氢氧化物的絮状沉淀,吸附污水中的悬浮或胶体态的微小颗粒及有机高分子,可进一步降低废水的色度,同时去除部分有机污染物质使废水得到净化。微电解处理废水自诞生以来，便引起国内外环保研究学者的关注，并进行了大量的研究!已有很多专利和实用技术成果。最近几年，微电解处理工业废水发展十分迅速，现已用于印染、电镀、石油化工、制药、煤气洗涤、印刷电路板生产等工业废水及含砷、含氟废水的处理工程，并收到了良好的经济效益和环保效果。微电解工艺对废水的脱色有良好处理的效果，且以废治废，运行费用低，因此在我国将具有良好的工业应用前景。6.2.2 芬顿氧化技术A Fendon试剂Fenton试剂是由Fe2+和H2O2组成的组合体系，实质上是在酸性条件下（pH=25），H2O2在Fe2+催化作用下能产生具有高氧化活性的羟基自由基（OH）。OH的氧化电位达到 2.8 V，仅次于氟的氧化电位（2.87V），而大于O3（2.07V）和ClO2的氧化电位（1.50V）。 OH能使大多数有机物降解和矿化，尤其对毒性大、一般氧化剂难以氧化降解或生化难降解的有机废水具有较强的氧化能力和较高的降解率。目前，世界公认的Fenton反应机理是由基机理。机理如下，其中式 ( 6-1 ) 为自由基反应链的开始。Fe2+H2O2 Fe3+OH+OH- （6-1）链的传递：Fe3+H2O2 Fe2+HO2+H+Fe2+OH Fe3+OH-HO2+Fe3+ Fe2+O2+H+OH+R-H R+H2OFe3+R R+Fe2+链的终止：OH+OH H2O2HO2+HO2 H2O2+O2OH+O2 O2+OH-Fe3+O2 Fe2+O2HO2+Fe3+ Fe2+O2+H+HO2+Fe2+H+ Fe3+H2O2HO2+O2+H+ O2+H2O2B Fenton工艺由微电解工艺处理的废水，在联合Fenton试剂体系处理，能达到以下三个优点：（1）利用微电解后废水中存在的Fe2+，直接投加适量的H2O2，就形成了Fenton试剂；两种方法联合使用不仅使处理效果大大的提高，而且无须另外投加含有Fe2+的药剂，充分利用了废水中的Fe2+，既节省药剂费用，又达到以废治废的环保要求。（2）微电解反应可以使环状有机物断环，废水中部分大分子有机物被转化为小分子，有利于后续Fenton反应的进行，减轻了Fenton反应的处理负荷；同时Fenton反应可以去除或破坏一部分微电解作用难以降解的有机物。（3）微电解反应后的pH值环境正好有利于Fenton反应的发生，不需再另行调节溶液pH值，省时省力又节省成本。6.2.3 改良A2/O工艺A 传统A2/O工艺A2/O工艺亦称A-A-O工艺，是英文Anaerobic-Anoxic-Oxic第一个字母的简称（生物脱氮除磷）。按实质意义来说，本工艺称为厌氧-缺氧-好氧法，生物脱氮除磷工艺的简称8。 A2/O工艺是流程最简单，应用最广泛的脱氮除磷工艺。污水首先进入厌氧池，兼性厌氧菌将污水中的易降解有机物转化成VFAs。回流污泥带入的聚磷菌将体内的聚磷分解，此为释磷，所释放的能量一部分可供好氧的聚磷菌在厌氧环境下维持生存，另一部分供聚磷菌主动吸收VFAs，并在体内储存PHB。进入缺氧区，反硝化细菌就利用混合液回流带入的硝酸盐及进水中的有机物进行反硝化脱氮，接着进入好氧区，聚磷菌除了吸收利用污水中残留的易降解BOD外，主要分解体内储存的PHB产生能量供自身生长繁殖，并主动吸收环境中的溶解磷，此为吸磷，以聚磷的形式在体内储存。污水经厌氧，缺氧区，有机物分别被聚磷菌和反硝化细菌利用后浓度已很低，有利于自养的硝化菌的生长繁殖。最后，混合液进入沉淀池，进行泥水分离，上清液作为处理水排放，沉淀污泥的一部风回流厌氧池，另一部分作为剩余污泥排放。 下图6-1和图6-2分别示意了脱氮和除磷的机理。图6-1 生物脱氮过程图6-2 除磷机制的作用过程本工艺在系统上可以称为最简单的同步脱氮除磷工艺，总的水力停留时间少于其他同类工艺。而且在厌氧-缺氧-好养交替运行条件下，不易发生污泥膨胀。 运行中切勿投药，厌氧池和缺氧池只有轻缓搅拌，运行费用低。 该工艺处理效率一般能达到：BOD5和SS为90%95%，总氮为70%以上，磷为90%左右，一般适用于要求脱氮除磷的大中型城市污水厂。但A2/O工艺的基建费和运行费均高于普通活性污泥法，运行管理要求高，所以对目前我国国情来说，当处理后的污水排入封闭性水体或缓流水体引起富营养化，从而影响给水水源时，才采用该工艺。 本工艺具有如下特点： a本工艺在系统上可以称为最简单的同步脱氮除磷工艺，总的水力停留时间少于其他同类工艺； b在厌氧（缺氧）、好氧交替运行条件下，丝状菌不能大量增殖，无污泥膨胀之虞，SVI值一般均小于100； c污泥中含磷浓度高，具有很高的肥效； d运行中勿需投药，两个A断只用轻缓搅拌，并不增加溶解氧浓度，运行费用高。但是采用传统A2/O工艺进行处理时普遍存在以下问题：a 混合液的回流方式在工程上不好处理,如用泵回流则电耗较高，同时,混合液回流也给污水厂的日常生产运行及曝气管路布置等带来了不便； b 回流污泥中富含的硝酸盐对生物除磷产生了不利影响；c 碳源不足导致氮的去除率不高。因此基于A2/O工艺，进行改进，进而有了改良A2/O工艺。B 改良A2/O工艺图6-3 倒置A2/O工艺流程框图改良A2/O工艺综合了A2/O工艺和改良UCT的优点，它在传统A2/O工艺之前增加了预缺氧池，二沉池的污泥回流至预缺氧池，回流挟带的硝酸盐在预缺氧池中得到反硝化，降低了回流污泥中硝酸盐对厌氧释磷的影响，对除磷有利。其技术特点有：a出水水质高改良 A2/O 工艺工艺原理是针对高效生物脱氮除磷，工艺运行可靠，节省化学药剂使用。 b运行管理方便改良 A2/O 工艺抗冲击负荷能力强，运行稳定。 c污泥肥效高改良 A2/O 工艺剩余污泥含磷量3%5%，肥效高，可利用作污泥堆肥。7 构筑物设计及设备选型本次设计框图如下：图7-1 印染废水设计流程框图7.1 调节池A 调节池有效容积V1V1=Q T1 （7-1）式中：Q设计流量，L/h，本设计取Q=0.5L/h； T1设计调节池停留时间，h，取4.0h。则：V1=Q T1=0.54.0=2LB 调节池尺寸设计设调节池的有效水深为10cm，则调节池的面积A：A=V1h1 （7-2）式中：V1调节池有效容积，L/h； h1调节池的有效水深，cm，取10cm。因此：A=V1h1= 2/10000.1=0.02m2=200cm2调节池选用圆柱形，则底面直径D1：D1=4A=4200=15.96 cm取16cm。设超高为1cm，则调节池的实际水深为H2=10+1=11 cm。后面的酸碱调节池尺寸与此调节池相同。C 加酸酸化废水呈碱性主要是由生产过程中投加的NaOH引起的，原水的pH为11，即：OH-=10-3mol/L，需要将其调节至pH为3，即H+= 10-3mol/L，则加酸量Na：Na=98( kaOH-+H+2) （7-3）式中：k酸碱中和反应的不均匀系数，1.11.2； a酸碱中和反应摩尔比，本设计用硫酸中和，取a =0.5。则加酸量：Na=981.20.510-3+10-32=0.1078 g/h表7-1 调节池设计尺寸调节池各部分尺寸调节池各部分尺寸调节池直径D1/cm16加酸量Na/（g/h）4.91调节池有效容积V1/L2调节池有效水深h1/cm107.2 微电解池7.2.1 反应池容积及形状计算 根据研究表明1-5，微电解反应的时间及Fe、C比营根据实际水质确定，其中反应时间从30min到2h不等，设计中根据实际需要，取微电解反应池体积为4.5L，在中间位置留有高为50mm、70mm、90mm、110mm、130mm处留有对应出水孔，以利于运行过程中，根据进水水质及实际需求调整微电解反应时间。反应池采用直径100mm的圆柱形反应池，总高度为160mm,填料为Fe/C混合物。7.2.2 反应池其他附属设备要求 微电解反应池采用曝气混合的方式进行混合增大反应接触面积，提高反应速率。进水采用蠕动泵控制流量，出水采用重力自流。7.3 Fendon反应池 根据以往的研究经验1,2,6,7显示，Fendon反应的速率和处理效果与反应时间和Fendon试剂投加量有关，本工艺采用的是Fendon-生化联合工艺，其中Fendon处理段的主要目的是提高废水的可生化性。因此，应控制Fendon段的反应时间不能过久，使得废水的有机质含量过低，导致生化处理不能正常运行，具体停留时间及药剂投加量应在实际运行过程中加以调试，设计过程中，参考以往的实验结论，设计反应池体积为4.5L，同时留有高为50mm、70mm、90mm、110mm、130mm处留有对应出水孔，使得运行过程中，可以对停留时间加以有效调整，以提高整体处理效果。反应池采用直径100mm的聚合树脂圆柱材料，总高度为150mm。采用曝气混合的方式，同时通过加液管添加Fendon试剂。7.4 初沉池设计A 沉淀池有效断面积F沉淀池有效断面积F计算公式如下9：F=QT2h2 （7-4）式中：h2初沉池有效深度，cm； T2初沉池沉淀时间，h。初沉池沉淀时间1.02.5h，本设计中选择沉淀时间为2h(实际沉淀时间127.2min)，取有效水深h2=6cm，则：F=QT2h2=0.510-32610-2=0.0167m2=166.7 cm2B 中心管面积f中心管面积f计算公式：f=Qv0 （7-5）式中：v0中心管流速，cm/s； 本设计中选用竖流式初沉池，其中心管最大流速不超过30mm/s1。取中心管流速v0=30mm/s，则中心管面积f：f=Qv0=500/36000.03=4.63cm2中心管直径d0：d0=4f=44.63=2.43 cm取d0=2.5cm。校核面积f=14d02=142.52=4.91cm2中心管流速v0=Qf=500/36004.91=0.0283cm/sC 喇叭口直径d1查阅设计手册可知，喇叭口直径d1为中心管直径的1.35倍，即d1=1.35d0则：d1=1.35d0=1.352.5=3.375 cmD 中心管喇叭口与反射板之间的缝隙高度h3：h3=Qv1d1 （7-6）式中：v1喇叭口与反射板之间水流流速，mm/s，取v1=0.09 mm/s。则：h3=Qv1d1=500/36000.09/103.375=1.46 cm取h3=1.5 cm。E 池子直径D2D2=4(F+f）=4（166.7+4.91）=14.78 cm取D2=15cm。对池子直径D2和有效水深h2之比校核，即Dh2=1563，符合规范要求。校核集水槽出水堰负荷，集水槽每米出水堰负荷为： QD2=0.5/36000.15=2.9510-4L/(sm)667 cm3 符合设计要求H 沉淀池总高度H设超高h5为1.5cm，缓冲层高度h6也为1.5cm。则：H=h2+h3+h4+h5+h6=1.5+6+1.5+1.5+11.3=21.3 cm表7-2 沉淀池各主要部分尺寸初沉池各部分尺寸初沉池各部分尺寸沉淀池有效面积F/cm2166.7沉淀池有效深度h2/cm6喇叭口直径d1/cm3.375中心管面积f/cm24.91池子直径D2/cm15喇叭口与反射板间距h3/cm1.5初沉池污泥斗容积V3/L0.766初沉池污泥体积V2/L0.667污泥斗高h4/cm11.3沉淀池总高H/cm21.37.5 改良A2/O法设计生化处理阶段设计基本参数：表7-3 各污染物浓度污染物CODBOD5TPNH3-N含量（mg/L）30018020507.5.1 生化区容积A 曝气池混合液浓度XX=XRRR+1 （7-7）污泥负荷为NS =0.15 kg BOD5/( kgMLSSd)式中：R污泥回流比，取50%10； XR回流污泥浓，mg/L，取10000mg/L。则：X=XRRR+1=100000.50.5+1=3333.3 mg/LB 生化池有效容积V4好氧区停留时间T41取6h，则其有效容积V41为：V41=QT3=0.56=3L生化池各段停留时间的按下比例计算：A1：A2：O =1：1：311则缺氧区停留时间T42取2h，厌氧区停留时间T43也取2h，则：缺氧区容积V42：V42=QT42=0.52=1L厌氧区容积V43：V43=V42=1L预反硝化容积V40：为保证系统除磷的效果，在厌氧段前增设预硝化反应阶段，水力停留时间为2030min，本设计中取T40=30min。则：V40=QT40=0.50.5=0.25L生物反应池总容积V4：V4=V40+V41+V42+V43=3+1+1+0.25=5.25L生物反应池总停留时间T4：T4=V4Q=5.250.5=10.5hC 校核负荷污泥LBOD 污泥负荷可根据以下公式计算： LBOD=Q（S0-Se）XV41 （7-8）式中：S0生化池进水BOD浓度，mg/L； Se生化池出水BOD浓度，mg/L。 则：LBOD=Q（S0-Se）XV41=0.52410-30.18-0.023.33310-3=0.192kg BOD5/( kgMLSSd)750 cm37.6.3 沉淀池总高沉淀池总高度H2：设超高 h11=1 cm，缓冲层高度 h6=1.5cm，则：H2=h8+h9+h10+h11+h6=3.5+7+0.13+1+1.5=13.13 cm沉淀池池边高度H：H=h8+h11+h6=6 cm7.6.4 进出水系统的计算采用周边集水槽，单侧集水，每池只有一个总出水口13。A 出水渠设计计算集水槽宽度b2=0.9(kq集)0.4=0.9（1.50.510003600）0.4=2.5mm取b2为3mm。集水槽起点水深h起=1.25b=4.75mm集水槽终点水深h终=0.75b=0.753=2.25mm槽深取6.5mm2，超高取3.5mm集水槽总高度H为6.5+3.5=1 cmB 出水堰计算出水堰流堰，采用出水90三角堰堰上水头（即三角堰底部至上游水面的高度）H3=0.021m每个三角堰的流量qq=1.4H32.5=1.40.0212.5=8.9510-5m3/s三角堰的个数nn=Qq=0.51000/36008.9510-5=1.5510-3因而，取n=1。表7-6 二沉池尺寸二沉池各部分尺寸二沉池各部分尺寸二沉池有效面积A2/cm2346沉淀池有效深度h8/cm3.5污泥容积V5/L0.75污泥区总容积V总/L0.855沉淀池总高H/cm15集水槽宽度b2/mm3集水槽总高H/cm1三角堰个数17.7 污泥浓缩消化设计7.7.1 混合污泥含水率初沉污泥的含水率为95%-97%，剩余污泥的含水率为99.2%-99.6%14。本设计中初沉污泥含水率P1取97%，剩余污泥含水率P2取99.6%。初沉池每隔4小时拍一次泥，因此每天排湿污泥量Q2为：Q2=4V2=60.667=4L/dW2=Q211-P1=410.03=0.12kg/d式中：1污泥密度，g/L，取1000g/L，下同。剩余污泥量Q3：Q3=W111-P2=0.58510000.004=0.146L/d两者混合后含水率P为：P=1-W1+W2W11-P1+W21-P2100%=1-0.585+1201201-0.97+0.5851-0.996100%=97.1%7.7.2 污泥浓缩池尺寸污泥总量：Q泥=Q2+Q3=4.146L/d污泥浓缩池面积A3A3=Q泥CM (7-22)式中：C固体浓度，g/L； M固体通量，g/(m2d)。则：A3=Q泥CM=4.14629.2710-320=6.0710-3m2=60.7cm2A 浓缩池直径采用圆形建造，直径为：D4=(4A)0.5=(460.7)0.5=8.79cm取9cm。校核面积A3=924=63.6cm2B 浓缩池高度浓缩池工作部分高度：h13=TQ泥24A (7-23)式中：T6浓缩池浓缩时间，h，取10h。则：h13=TQ泥24A=1041462460.7=28.46cm取28.5cm。浓缩池总高度H3：取缓冲层h14=3cm，超高h15=3cm。H3=h13+h14+h15=28.5+3+3=34.5cm7.7.3 浓缩后污泥体积Q缩 假设污泥浓缩后含水率P3为92%。Q缩=Q泥(1-P)(1-P3)=4.146(1-0.971)(1-0.92)=1.50L/d表7-7 污泥浓缩池设计值设计部分计算值设计部分计算值混合污泥含水率P/%97.10%污泥浓缩池面积A3/cm263.6浓缩池高度h13/cm28.5浓缩后污泥体积Q缩/（L/d）1.57.8 清水池水力停留时间为2h，故所需容积V6为1L。取其高度h16为10cm，超高为10cm，底面为圆形，则：底面直径D5=4V6h16=4100010=11.3cm7.9 高程布置及阻力损失平均流速为0.61.0m/s，本设计中管道流速为0.6m/s设计流量为Q=0.5L/h，则管径为：d4=4Qv=40.51000/36000.6=5.43m本设计中选内径为8mm的软管，在满流状态下，管内流速v=4Qd42=40.51000/3600（8/1000）2=2.7610-3m/s阻力计算表7-8 水头损失计算汇总表名称沿程损失/cm局部损失/cm总损失/cm清水池至二沉池出口21.53.5二沉池出口至好氧池20.82.8好氧池至缺氧池0.600.6缺氧池至厌氧池0.600.6厌氧池至预硝化池0.600.6预硝化池出口至预硝化池进水口0.600.6预消化池出口至初沉池20.82.8初沉池至调节池10.51.5调节池至Fenton池10.51.5Fenton池至Fe/C催化池20.52.5Fe/C催化池至调节池10.51.5各构筑物的高程如下：取清水池水面标高为0cm。表7-4 各构筑物标高运算图处理构筑物水面标高/cm池底标高/cm池顶标高/cm调节池16.4+1.5=17.917.9-16=1.917.9+1=18.9Fe/C催化池13.9+2.5=16.416.4-15=1.416.4+1.5=17.9芬顿池12.4+1.5=13.913.9-15=-1.113.9+1.5=15.4调节池10.9+1.5=12.412.4-10=2.412.4+1=13.4初沉池8.1+2.8=10.910.9-20.3=-9.410.9+1.5=12.4预消化池7.5+0.6=8.18.1-5=3.18.1+1=9.1厌氧池6.9+0.6=7.57.5-5=2.57.5+1=8.5缺氧池6.3+0.6=6.96.9-5=1.96.9+1=7.9好氧池3.5+2.8=6.36.3-5=1.36.3+1=7.3二沉池0+3.5=3.53.5-12.13=-8.633.5+1=4.5对于水泵，假设进水水位标高为-15cm，水泵进出口水头损失总和为80cm需要的水泵扬程H：H=15+17.9+80=112.9 cm8 投资估算8.1 直接费用8.1.1 板材费用A 圆柱形板材面积本设计中底面为圆形的池有调节池、Fe-C微电解柱，芬顿反应池，碱调节池，清水池。它们的总面积为： S1=(R2+2Rh）=30.082+20.080.11+20.12+20.10.165=0.282m2B 生化部分板材面积 本设计中生化部分池底面为矩形，四个区总面积为：S2=ab+2ah+2bh=58.518.3+218.36+258.516104=0.316 m2C 沉淀池及浓缩池板材面积竖流式初沉池材料面积：S3=40.1050.15+0.012+0.0752+0.010.131+0.0750.131=0.116m2幅流式二沉池材料面积：S4=40.210.06+0.042+0.082+0.040.081+0.080.081+20.1060.105=0.176 m2同理浓缩池材料面积：S5=0.207 m2故需要的板材总面积为S=S1+S2+S3+S4+S5=1.097m2为方便计算总面积取1.1m2板材总费用为A1=1.10.226=165元8.1.2 管道费用本设计中选用软管：对于污水管道选用8mm软管，药剂管选用8mm软管，对于污泥管道选用12mm软管。污水管道总长l1：假设每个构筑物间水平距离为20cml1=90.21.5=2.7m药剂管总长l2：l2=0.341.5=1.8 m混合液回流管总长l3：l3=0.11+0.33+0.1521.5=1.2m污泥管道总长l4：l4=0.10+0.601.5+0.231.5=2m管道总费用A2=2.7+1.8+1.24+26=35元8.1.3 设备费用a 蠕动泵本设计中需要3台泵，一用一备，故一共需要6台泵，总费用为：a=4006=2400元b 曝气头本设计中需要2个曝气头，一用一备，一共需要4个，总费用为：b=9004=3600元c 搅拌设备本设计中需要5台搅拌设备，一用一备，一共需要10台，总费用为：c=10500=5000设备总费用A3：A3=a+b+c=2400+3600+5000=11000故直接费用A：A=A1+A2+A3=165+35+11000=11200元8.2 间接费用间接费用为直接费用的30%15，则间接费用B为：B=30%A=112000.3=3360元8.3 第二部分费用第二步费用C为直接费用的10%15，则：C=A10%=1120010%=1120元8.4 工程预备费用工程预备费用为第一部分及第二部分费用的10%，则为D=A+B+C10%=11200+3360+11200.1=1568元则总投资费用M为：M=A+B+C+D=11200+3360+1120+1568=17248元本设计中折合为1.73万元。表8-1 费用统计表来源费用合计直接费用板材费用16511200管道费用35设备费用蠕动泵*32400曝气头*23600搅拌设备*105000间接费用3360第二部分费用1120工程预备费用1568总费用172489 图纸 本设计高程图、平面图及单体图见附图。参考文献1 丁绍兰, 龚贵金, 杜虎. 微电解-Fenton氧化联合处理印染废水系统工艺的研究J. 陕西科技大学学报（自然科学版）. 2012,30(5):1-4.2 刘勇健, 姜兴华, 庄虹. 铁元素在铁炭微电解-Fenton试剂深度处理印