水处理工程设计实例.doc

环境工程概论第七章水处理工程设计实例实例一 印染废水处理工程设计实例一、基础资料1，废水水量；10000m3/d2，废水水质： 表91 印染废水水质PHBOD5CODcrTSSSS色度NP酚CuCrPb硫化物11.530070012001003001.80.133.01.22.20.80.04二、设计原则和工艺流程的确定 印染废水 格栅 调节池 集水井 泵房 曝气池 二沉池 氧化池 泵房 气浮 出水 上清液 污泥浓缩池 凝聚池 脱水机 泥饼 滤液图91 印染废水处理工艺流程三、全过程设计计算1 调节池 设计流量为Q10000m3/d416.7m3/h，设调节时间为3h, 则所需调节池有效容积为 V3416.7m3=1250.1m3，取调节池有效水深为5m,则池表面积A1250.1/5=250m2，设计时采用每格尺寸为11.2m11.2m，则设计需要250/11.211.21.99格，实际采用2格。2 集水井 设计流量Q10000m3/d，总变化系数为1.2，则设计流量Qmax12000m3/d=500 m3/h=138.9 l/s。设污水泵房选三用一备泵，则每台泵的流量为138.9/3=46.3(l/s)。集水井有效容积按照一台泵流量的5min水量进行计算，则V46.3605/1000=13.89m3。 取集水井有效水深为2m,则其表面积A13.89/2=6.94m，取集水井宽度为B=1.5m，则其长度L=7/1.5=4.7m,取超高为1.0m、浮渣高0.5m，则实际深度为H=2.0+1.0+0.5=3.5m。3 污水泵 选用三用一备，则每台工作泵的设计流量为166.68m3/h=46.3l/s。泵所需自由水头H12m，从集水井底到曝气池高H23.5+4.5=8m，管路水头损失H3=2.0m, 未计水头损失H4=1.0m，则泵需要的总扬程高度为H2+8+2+1=13m。4 曝气池 采用分建式矩形回流管曝气池。设计流量Q10000 m3/d=416.7m3/h,进水BOD5300 mg/l，曝气时间为T5h, 污泥负荷率Ls取0.3 kgBOD5 / kgMLss.d，污泥浓度MLSS=4g/l。采用6座曝气池，则每座曝气池的处理流量为10000/6=1666.7 m3 /d /69.5 m3/h。 曝气区设计：有效容积为V169.55=347.25m3，底部锥体容积V2按照曝气区容积的2计算为2%347.25=6.95 m3，则总有效容积为V=V1+V2=347.25=6.95=354.2 m3。 取曝气池有效水深H14.5m，则每池表面积为F1=V/H1=354.2/4.5=78.17m2。采用正方形池型，尺寸为9m9m81 m2。实际曝气时间为T=994.5/69.45=5.25 h。去曝气池超高H2为1.2 m，则池总高度为H4.5+1.2m=5.7 m。 实际每个曝气池总容积为5.799=461.7 m3。 污泥回流设计：污泥回流倍数RMLSS / RSS-MLSS，其中混合液活性污泥浓度MLSS4 g/l，回流污泥浓度RSS=6 g/l(含水率为99.4%)。则R4/6-4=2，回流比为200。导流窗：导流水量Q1(1+2)Q369.45=208.35m3/h。设窗口区水流速度为v1=100mm/s=360 m/h，则窗口总过水面积为F4=Q1/v1=208.35/360=0.58 m。设每池采用两个回流窗口，则每个回流窗口的面积为F50.58/2=0.29m。设窗口深度b1=0.7m,则窗口水深H4=F5/b1=0.29/0.7=0.414 m，采用0.42 m。 导流区设计：设导流区混合液水流下降速度v2=36 m/h，则导流区过流面积F2=Q1/v2=208.35/36=5.79 m，设导流区的宽度与曝气池相同，则导流区长度L=F2/b=5.79/9=0.64 m，采用0.65 m。则导流区尺寸为：0.65m9m1.7m。5 曝气设备的选择与设计 每池每天去除BOD5的总量为(BOD5进BOD5出)Q124(0.3-0.03)69.4524=450 kgBOD5/d。需氧量计算公式为：R=a(BOD5进BOD5出)bMLSS。对于印染废水a=0.6,b=0.06。则R0.64500.06354.24355 kgO2/d=14.8 kgO2/h。实际考虑安全系数为1.5，则R=1.514.8=22.2 kg/h。根据R=Ro(CswCl)1.024(T-20)/Cso，式中水温T30，Cl=1.0 mg/l，Cso7.6 mg/l，0.5，CswCsoP/7607.60.85745/760=6.33 mg/l。则Ro=51.9 kgO2/h。曝气叶轮直径与其供氧能力的关系式为：Ro=0.379V2.8D1.88.kd，式中v为叶轮搅拌速度，取4.5m/s，kd取1.11，则计算结果叶轮直径D1.38m，实际取1.5m。叶轮功率N叶0.0804vm3D2.0516.85kw，选择PE150型高强度表面曝气机，直径为1.5m，叶片数为6，当v=4.5m/s时其供氧能力为52 kgO2/h，稍对于51.91 kgO2/h。配备电机功率为30kw。6 二沉池设计 每池处理水量为69.45m3/h，设沉淀时间为1.5h，在MLSS为4g/l时二沉池内水流上升流速采用0.28mm/s=1.01m/h。则沉淀池容积为69.451.5=104.2m3，沉淀池的表面积为F69.45/1.01=68.76m2，设二沉池的宽度与曝气池相同，则其长度为68.76/9=7.65m。有效水深为104.175/97.65=1.51m。二沉池超高取0.3m，缓冲层高度为0.5m，污泥斗采用一只，上部尺寸为9m、下部尺寸为2m，则其高度为3.5m，实际取4.95m，则污泥斗容积(99)(22)4.95/2199.24m3。二沉池总高度为H0.3+1.52+0.5+4.95=7.2m。混合液及回流污泥的总流量为69.45(1+2)20.8.35m3/h，污水中浓度为4g/l，则每h沉淀的污泥量为208.344833.5 kg，若含水率为99.5%，则污泥的体积为833.5/5=166.7m3,则污泥储存时间为199.24/166.7=1.2h。7 剩余污泥计算 按照一般理论计算数值偏大，按照经验公式计算：剩余污泥量为进水BOD5总量(0.550.65)，则剩余污泥量为100003000.651800 kg/d，采用2000 kg/d。设其含水率为99.4%，则每天排放的剩余污泥量为2000/6333.3m3/d，13.89m3/h。(1) 营养物质计算 投加比例按照BOD5：N：P100：5：1计算。废水中BOD5为300 mg/l，按照去除100计算，则N需要量为100003005/100246.25 kg/h150 kg/d。相应地P的需要量为30 kg/d。印染废水中含有的N、P，根据有关资料为：N1.8 mg/l，P0.17 mg/l。则废水中含：N18 kg/d=0.75 kg/h;P=1.7 kg/d=0.07 kg/h。生活污水中含有的N、P按照工厂4200人计算，男女比例为1：1，排水量标准为每人每天50l,则生活污水总量为42000.05210m3/d=8.75m3/h，考虑安全系数取9m3/h=216m3/d。根据一般资料，生活污水中的N含量为17.230.1 mg/l，取25 mg/l；P含量为8.518.2 mg/l，取15 mg/l。则生活污水N、P总含量为：N5.4 kg/d;P3.24 kg/d。需要添加的N、P量：N150185.4=126 kg/l；P301.73.2425.06 kg/d。加入N物质为硫酸铵，分子量为132，N为28，则硫酸铵需要量为126132/28594 kg/d；加入P物质为磷酸三钠，分子量为164，P31，则需要量为25.06164/31132.58 kg/d。8 氧化脱色系统设计 污水流量Q10000m3/d=416.7m3/h。加氯量按照60 mg/l计算，则每天加氯量为600 kg/d。加氯级为ZJL型转子加氯机。9 污泥浓缩池设计 采用间断静止浓缩池，设计浓缩时间为10h，每天排放的剩余污泥量为333.3m3/d13.89m3/h，浓缩后污泥含水率为98。则浓缩池所需总容积为13.8910138.9m3。采用二只浓缩池，交替使用，则每池容积为69.45m3，采用的尺寸为直径为4.8m，有效深度为4m，则实际容积为3.144.84.84/472.3m3。浓缩后的污泥量为13.89(10099.4)/(10098)4.17m3/h100m3/d。10 脱水设备设计 选用板框压滤机二台，根据经验数据酶h每m2滤布可出干污泥3.15 kg，则按照每天24h运转计算每台板框压滤机所需的过滤面积为2000 kg/3.15242=13.25m2，采用15m2。污泥预处理时投加混凝剂进行调理，根据经验数据投加三氯化铁(有效含量为45)是，投加量按照35 kg/T污泥计算。实际取用4 kg/T污泥；投加固体聚合铝时投加量为0.50.6 kg/T污泥，取用0.55 kg/T污泥；投加液体聚合铝，有效含量为810，投加量为2.53.0 kg/T污泥，取用2.8 kg/T污泥。则：投加的三氯化铁量为4.167416.67 kg/h400 kg/d；投加的聚合铝量为4.1670.552.29 kg/h55 kg/d；投加的液体聚合铝量为4.1672.811.67 kg/h280 kg/d。脱水后的污泥量：浓缩后的污泥量为4.167m3/h，脱水前的含水了为98，脱水后的含水率取84，则脱水后的污泥量为4.167(10098)/(10084)0.521m3/h=12.25m3/d。若储存7天，则所需污泥堆场面积为90m2。11 药剂及储存设计 营养物质储存：N采用硫酸铵，每天用量为594 kg，即213.84t/年，按照储存15天计算，则每次需要储存594158.9t，硫酸铵的比重为1.77，则每次需要储存的体积为8.9/1.775.03m3，设堆高1m，则所需的堆场面积为5m2，实际需要8m2的用地。P采用磷酸三钠(12个结晶水)，每天用量为132.58 kg，储存15天，则每次储存量为132.58151.99t，其比重为1.62，则每次需要堆放的体积为1.99/1.661.228m3，设堆高为0.5m，则所有堆场面积为1.228/0.52.46m3，实际需要5m2的用地。 凝聚剂储存：采用液体的PAC，每天用量为280 kg，储存30天，则每次需要储存280308.4t，PAC液体比重为1.20，则所需体积为8.4/1.27m3。需要10m3的储存池。液氯：每天加氯量为600 kg，储存15天，共计储存9t，采用1t的液氯钢瓶11只，则所需仓库面积为12m2。12 气浮池设计 废水理流量为1000t/d，分成3组，每组处理废水量为416.7/3=138.9m3/h。采用全加压工艺、溶气时间为34min，取3.5min。则溶气罐容积为138.93.5/60=8.1m3。设高度为4.5m，则直径为1.5m。则实际溶气时间为3.43这。溶气所需空气量按照处理水量的3计算，则所需气量为138.93=4.167m3/h。实际溶气量：水温为25，溶气压力为3.5 kg/cm2，空气在水中的溶解度为60ml/l，而当压力为0时的空气溶解度为17.4ml/l。则实际溶气量为(6017.4)138.95.917m3/h，设溶气效率为60(一般为5065)，则需要的空气量为5.917/0.6=0.165m3/min。选用Z0.184/7型空压机三台。溶气水泵的选用：流量为138.9m3/h，扬程为41.3m(溶气压力为35m、管道损失3m、气浮池高度3.3m)。选用6sh9A水泵六台，三用三备。流量为111.6180m3/h；扬程为43.835m，功率为28kw。气浮池池体的设计：表面负荷率设为4m3/m2.h，停留时间为40min。则气浮池容积为138.940/60=92.6m3。气浮池表面积为A138.9/434.7m2。有效水深为92.6/34.72.67m，采用3m。设超高0.3m，则总高3.3m。取气浮池宽度为4.5m，则池长为L34.7/4.5=7.7m。 穿孔集水管：取每根集水管出水流量为25m3/h，则需要138.9/256根集水管。选用释放器：每只释放器流量为4.2m3/h，则需要138.9/4.233.1只，采用34只，分两排布置，则每排为17只。药剂储存及高位药剂箱：投加PAC，浓度为810，投加量为300 mg/l，则每天使用量为100000.33000 kg/d125 kg/h，按照储存20天计算，则每次储存60t。PAC的比重为1.2，则所需储存池容积为60/1.250m3。高位塑料药剂箱容积按照一班考虑。则每班需要的PAC为12581000 kg，所需容积为1t/1.2=0.833m3，采用1m1.2m0.7m的塑料箱一只。碱药剂：30的NaOH，投加量为100 mg/l，每天用量为1t，储存20天，则每次储存量为20t。液碱比重为1.33，则储存池容积为20/1.3315m3。高位碱药剂箱，按照一班考虑。需要量为41.78333.6 kg。则需要高位药剂象容积为333.6/1.330.26m3。13 电耗、原料消耗计算 电耗:装机367kw，使用268kw。 原料消耗：磷酸三钠47t/年；硫酸铵214t/年；液体PAC101t/年；液氯216t/年。废水处理成本分析： 药剂消耗费用：(1)液氯：单价为540元/t，则每天324元；(2)液体PAC：单价为400元/t，则每天为100元；(3)磷酸三钠，单价900元/t，则每天119元；硫酸铵单价185元/t，则每天110元。电费：设照明用电功率为80kw/班，则总用电量为268248026603kw.h，按照每度电0.4元计算，则每天电费2641元。工资：10人，600元/月。则每天200元。总计费用为：32410011911026412003494元/天。每处理1t废水0.35元。四、设计小结通过设置调节池对印染废水的水质和水量有很好的均衡作用，保证了后续处理设施的高效运行；(2)合建式曝气池具有结构紧凑、耐冲击负荷能力较强及处理效果较好等优点；(3)加氯化学氧化可以确保废水达标排放(特别是废水的色度)；(4)污泥经过浓缩、脱水等处理大大较少了污泥的处置量，可有效地防治二次污染。实例二 腈纶废水处理工程设计一、基础资料 某大型油田化工总厂因丙烯腈工程的扩建和3万吨腈纶工程的新建将产生350m3/h含氰污水。污水水量和水质情况： 表92 腈纶废水水质序号 项 目丙烯腈 装置 腈纶装置 聚合溶剂回收纺丝 1 流量(m3/h) 125 70 55 100 2pH值 6.81 4-5 6-12 6-8 3BOD5( mg/l) 4801033 180 11 4CODcr( mg/l)15003030 240 55 5总碳(TOC)( mg/l) 683 180 70 6总悬浮物(TSS)( mg/l) 120 343 36 11 7总氮(TN)( mg/l) 0 250 120 20 8氨氮(NH3-N)( mg/l) 150 0 0 0 9硫氰酸钠(NaSCN)( mg/l) 40 360 40 10丙烯腈(ACN)( mg/l) 356 0 0 11低聚物(bSPN)( mg/l) 200 36 20 12氰化物(Cyanide)( mg/l) 5 3 0.6 0.1 13硫化物(SulpHate)( mg/l)1365 90 118 14氯化物(Chloride)( mg/l) 899 30 14 15温度()常 温35-40 35-4035-40二、设计原则和工艺流程确定1 污水处理工艺的确定(1) 处理要求 表93 腈纶废水主要污染物去除效果分析 污染物种类进水*（ mg/L）出水（ mg/L）去除量（ mg/L）去除率（） CODcr1323100122392.4 BOD54495039988.9 NH3N*1382511381.9 氰化物2.60.52.180.8 硫化物761.07598.7 所以在处理工艺的选择上有较高的要求。(2)工艺选择及其依据 根据含氰污水的水质特性及其具有较高的浓度冲击和毒性冲击的特点。通过对其他同类型污水处理工程的类比分析，对该污水处理工程的工艺简述如下。丙烯腈、腈纶生产污水是属难处理的化工污水之一，由于某些成分对微生物有抑制和毒害作用，降解缓慢，所以要使CODcr、NH3N、氰化物等多项指标达到排放要求采用单一的处理方法往往不能奏效，需采用生物、化学、生物物理等综合处理方法；否则，如采用一种方法会造成基建或运行费过大的问题。如采用单一化学氧化的方法，会造成运行费用过高，采用单一生物法会造成基建费过高。对于难处理的石油化工污水可以采用多种方法相结合的工艺流程，对不同的处理阶段和不同的污染物采用相应的处理方法进行有效的处理，达到高效、经济、合理。由于污水的组成复杂，本工程采用化学法进行预处理，采用生物法进行主体处理，采用生物物理法进行后续处理，最终达到采用较低投资和运行成本，实现处理出水达标的目的。预处理系统：为了排除高浓度及毒性的冲击，在预处理系统中必须设置事故池。在含氰污水中主要防治氰根浓度的冲击问题，一般情况下未经含氰污水驯化后的微生物对氰根的承受能力为12 mg/L，经含氰污水驯化后的微生物对氰根的承受能力为35 mg/L。当污水中的氰根含量大于5 mg/L时，微生物将产生中毒，在生化反应池中活性污泥会产生离散、上浮现象，微生物失去活性，出水水质恶化。由于丙烯腈、腈纶生产污水中氰根浓度一般小于5 mg/L，当生产系统出现故障或某工程的操作失误会造成生产污水中氰根含量大于5 mg/L时，处理系统将这一现象视为事故状态。预处理中将事故状态的高浓度含氰污水排入事故池，采用小流量逐步排出的方法，再进入处理系统。其二，通过化学混凝气浮去除部分悬浮固体及胶状物质（一部分低聚合物）；混凝气浮对去除污水中悬浮物和胶状物是一种最有效的方法之一。在凝聚剂和助凝剂的作用下不仅能去除悬浮物和胶状物，同时还能去除一部分大分子结构的溶解性有机物。去除污水中的大分子结构的溶解性有机物采用混凝的化学法已被公认，然后通过生物水解酸化作用把剩余的大部分大分子有机物转化为小分子物质，即可提高BOD/COD比值，约为20，COD的去除率可达到3040，使主体处理系统发挥更大的能力。主体处理系统：主体处理系统处理效果的好坏直接影响到能否达标的关键。选择具有同时去除C和N的生化工艺是比较经济而有效的方法。3、后续处理系统：根据处理后出水水质要求达到COD100 mg/L，NH3N25 mg/L等排放标准，在预处理、主体处理系统后，还必须加入后续处理系统来保证出水水质达标。在化工污水的处理过程中，一般通过预处理和主体处理系统后污水中的易生物降解物质均被去除，而存下一部分为难生物降解物质，如部分残留的大分子有机物(如低聚合物等)和微生物代谢物质，而这部分物质浓度低（接近排放标准值），这些物质主要以COD值出现在水中，在普通的生化反应池内难以降解；在后续处理系统中必须选择具有对难降解物质能有效去除的工艺，才能保证处理后出水达标排放，同时还需为水资源的回用打好基础。(2) 工艺流程图丙烯腈污水 1集水池 1中和池 1事故池 混凝气浮池 3集水池 腈纶污水 2集水池 2中和池 2事故池 水解酸化池 SBR反应池 生物活性炭滤塔 陶粒压滤器 出水图92 腈纶废水处理工艺流程(4)工艺说明 预处理系统：丙烯腈装置生产污水进入1集水池，当污水中氰化物浓度5 mg/L时，通过事故泵把污水打入1事故池，反之污水进入1中和池。根据类似污水处理工程的经验，污水经中和后可直接进行生化处理，但考虑到为生化处理减轻压力，污水经中和后进入混凝气浮池。腈纶装置污水进入2集水池，当污水中氰化物浓度5 mg/L时，通过事故泵把污水打入2事故池，反之污水进入2中和池。由于腈纶装置生产污水中含有较难处理的有机物如低聚物（bSPN），根据类似污水进行的混凝沉淀小试经验，当投加适量的凝聚剂和高分子助凝剂可使污水中COD削减2030。丙烯腈、腈纶生产污水经混凝气浮后COD可从1323 mg/L降至1058 mg/L，去除率为20。根据混凝气浮的原理通过投加适量的凝聚剂和助凝剂可使污水的悬浮物和一部分大分子结构的有机物去除，如部分的低聚合物。凝聚剂采用碱式氯化铝， 投加量为50 mg/L，碱式氯化铝不仅有较宽的PH适应范围并能与污水中硫化物进行反应。助凝剂采用聚丙烯酰胺，投加量为1 mg/L。污水经混凝气浮后进入3集水池。丙烯腈和腈纶生产污水经中和、混凝气浮后进入3集水池再用提升泵打入调节罐，污水经调节后水质和水量将得到稳定，污水再进入水解酸化池。水解酸化反应是微生物在厌氧条件下对有机物产生生化反应的前二个阶段，一般微生物在厌氧条件下对有机物产生四个阶段反应，其中水解与酸化阶段可称为水解酸化反应。水解酸化反应必须在厌氧条件下有机物被水解细菌和酸化细菌分解的一种生化反应。厌氧和兼性厌氧微生物的胞外酶对有机物进行水解，可使大分子有机物得到分解，生成可以被微生物利用的小分子的有机物。酸化反应是厌氧和兼性厌氧微生物对可利用的有机物使其转化为有机酸、醇、醛以及CO2、H2等简单物质。水解酸化反应一般可去除3040的COD，同时还能提高BOD/COD的比值，更有利于好氧生化处理。水解酸化反应池出水COD为741 mg/L，去除率为30，NH3N的浓度将会升高，由于水解酸化反应使大部分有机物得到分解，其中含N有机物在分解时N在氨化菌的作用下产生NH3N，从污水中的TN含量分析除少量用于生物机体合成，大部分的TN还存在于污水中，其浓度为138 mg/L。关于BOD的去除量，由于水解酸化反应中BOD值有一定量的提高，用进出水中的BOD作为去除可能不真实。在此采用BOD/COD的比值估算水解酸化出水的BOD值，原污水BOD/COD的比值为0.34，酸化出水BOD/COD提高20为0.41，出水BOD为302 mg/L。在酸化反应中由于污水可能缺磷，需要投加5 mg/L的磷，以供生物生长的需要。 主体处理系统：丙烯腈、腈纶生产污水经预处理后，在主体处理系统内主要解决的污染指标为CODcr、NH3N。采用什么样的生化处理工艺是对COD、NH3N能否达标的关键，一般具有生物脱氮功能的工艺有：活性污泥法：(A/O工艺、氧化沟工艺、SBR工艺等);生物膜法(接触氧化A/O工艺、塔滤、生物转盘等)。其中，SBR工艺是一种将反应、沉淀、回流各工序放在同一个反应池内进行，提供一种以时间顺序为工作中心的污水处理工艺技术，主要用于污水水质水量变化较大的处理系统。图93 SBR工作模型示意 根据SBR工艺运行模式，其操作由进水、曝气反应、沉淀、排出和闲置5个基本过程，从进水至闲置间的工作时间为一个周期。在一个周期内的5个过程都在一个反应池内按程序完成，整个处理系统可以通过二个或二个以上的反应池进行组合交替完成。由于SBR工艺流程短，反应过程在一个池内按时间程序完成，所以在时间程序中进水阶段可以降低曝气强度使池内产生缺氧状态，而曝气阶段的时间可根据实际反应时间而定。通过时间顺序可以对缺氧、好氧的比例进行调整，使处理系统更适应水质的变化和达到期望的出水标准；通过时间程序可控制沉淀出水水质，根据活性污泥的实际沉淀时间使出水SS浓度更低。 图94 SBR工艺运行周期 采用SBR工艺更适应本工程实施并具有如下优点：（1）SBR工艺由于具备可调性、管理灵活性更适应水质的变化，同时SBR工艺具有较强的脱氮能力和耐冲击能力，使出水水质更为稳定。（2）SBR工艺流程简单，构筑物少，更适合改造工程的实施，可减少工程投资和运行管理费用。（3）由于SBR工艺不仅具有缺氧、好氧功能，更重要的是具有严格的推流型反应过程更适应对难分解有机物的降解。在SBR反应池内需投加硝化反应中必须的碱度和反硝化反应中易被生物分解的甲醇。 后续处理系统：为了出水水质能更有保证达到排放标准，后续处理系统的设置是必不可少的。后续处理系统采用臭氧生物活性炭工艺和压力陶粒过滤装置，臭氧生物活性炭工作原理为：污水中难分解的有机物通过活性炭的吸附作用，进入活性炭的内孔，再通过臭氧分解与活性炭内孔的好氧和兼性微生物进行长时间的分解，并使活性炭内孔恢复吸附能力。生物活性炭具有吸附、分解、再生、吸附的循环过程，活性炭不需要更换，可长期使用直至活性炭破碎流失。压力陶粒过滤装置与普通的砂滤器不同，陶粒为多孔材料，具有较大的吸附力，材料强度近次于石英砂，但质量轻于石英砂；采用陶粒作为过滤材料具有滤速高、不易堵塞、反冲洗强度低和节能等优点。压力陶粒过滤装置主要去除臭氧生物活性炭反应装置流出的SS。三、全工艺过程设计与计算1 丙烯腈污水 1集水池设计 1集水池用于收集丙烯腈生产污水。设计最高时污水流量为125m3/h，设计水力停留时间HRT4h，则其有效容积为1254500m3。设2只池子，则每只为250m3。设计尺寸为：L20m，B5.0m，H有效2.5m，超高0.5m。总尺寸为：20(长)5(宽)3(深)m2。搅拌推进装置：2台，功率：1.5KW。 1中和池设计 1中和池调节丙烯腈污水的PH。设计流量为125m3/h，设计HRT1h，设计有效容积为125m3。设计尺寸为：202.53.0，超高为0.5m。搅拌推进装置：1台，功率：1.5KW。 1事故池设计 1事故池当丙烯腈生产污水中CN5 mg/L时，污水进入事故池，随后采用小流量逐步排出的方法，进入1集水池。设计HRT4h，则有效容积为500m3，有效尺寸：81.1m，超高为1.0m，则实际容积为502.4m3。 搅拌推进装置：1台，功率：2.5KW。2 腈纶污水 1集水池设计 2集水池收集腈纶生产污水。设计流量为225m3/h，设计HRT4h，则有效容积为900m3。共设4个池子。每池尺寸为：204.53.0m，其中超高为0.5m。 搅拌推进装置：2台，功率：1.5KW。 2中和池设计 2中和池调节腈纶污水的pH。设计停留时间HRT1h，设2个池子，每池设计尺寸：202.52.8m，其中超高为0.5m。搅拌推进装置：1台，功率：1.5KW， 2事故池设计 2事故池当腈纶生产污水中CN5 mg/L时，污水进入事故池，随后采用小流量逐步排出的方法，进入2集水池。设计2个池子，每池尺寸为：81.1m，超高为1m，实际有效容积为10004.8m3，实际HRT为4.47h。搅拌推进装置：1台，功率：2.5KW。3 混合污水 混合污水：设计流量为350m3/h，进水水质为：COD1323g/l，BOD5449 mg/l，TSS135 mg/l，CN=2.6 mg/l，NH3N138 mg/l。 混凝气浮池设计 设2个混凝气浮池，每池处理量为175m3/h，采用全加压式工艺，溶气时间为3min，则每个溶气罐的容积为1753/608.75m3。设溶气罐的总高度为5m，则直径为1.5m，实际溶气时间为3.03min。 若溶气所需的空气量按照被处理污水量的3进行计算，则总需空气量为350310.5m3/h，每个溶气罐所需空气量为5.3m3/h。每个溶气罐实际溶气量为：(60-17.4)350/220007.46m3/h。设溶气效率为60，则每罐需要7.46/0.612.4m3/h的空气流量。气浮池池体设计：取表面水力负荷率q4m3/m2.h，HRT 40min，则总容积为35040/60233.4m3，设2个池子，每池容积为116.7m3。每池表面积A175/443.8m2,H有效116.7/43.82.67m，取超高为0.3m，取B5m，则L43.8/58.76m则每池总尺寸为：8.7653mm3。集水管数：175/257根，释放器个数：175/443.75个，取44个，分为2排布置，每侧22个。混凝剂：PFS，投加量：50 mg/L，助凝剂：聚丙烯酰胺，投加量：1 mg/L。去除率：COD25，BOD530，NH3N5，CN20，TSS85。则出水水质为：COD992.3 mg/l，BOD5314.3 mg/l，NH3N131.1 mg/l，CN2.08 mg/l，TSS20.3 mg/l。 水解酸化反应池设计 设计流量为350 m3/h，设计HRT4h，则所需容积为1400 m3,设4个池子，则每池需要350m3，总尺寸为：2063.5m，其中超高为0.5m。搅拌推进装置：4台，功率：1.5KW。去除率：COD30，BOD515，NH3N5，CN70。则出水水质为：COD694.4 mg/l，BOD5267.2 mg/l，NH3N124.5 mg/l，CN0.62 mg/l。磷酸投加量（PO4m3）：按10 mg/L投加量计， SBR反应池设计 共计设计5个池子，每池容积为840m3 ，有效尺寸为： 504.54.3m，超高为0.5m。SBR反应池分5组交替运行，每天工作周期：4（详见运行周期图），每周期工作时间：6h，进水：1.2h，曝气反应：3.8h（进水同时曝气可达5h），沉淀 0.5h，排水 0.5h，排出比：23，反硝化投加甲醇比：1.25 mg甲醇/ mg.NOx-N，硝化投加碱度（以CaCO3计）：7.14 mgCaCO3/ mgN，总需氧量：8757 kgO2/d，微孔曝气系统氧利用率： 15，供气量：160m3/min，COD污泥产率：0.2 kgCOD/ kgMLSS，污泥泥龄：30天，排泥量：1215 kg/d。每次进水量为1.2350420m3，每次COD量4200.6944291.6 kg，每次BOD5量为420267.2112.2 kg。而SBR池内MLSS总量为：52.5gMLSS/l84010500 kgMLSS。则Ls(COD)291.624/105003.80.18 kgCOD/ kgMLSS.d；Ls(BOD5)112.224/105003.80.067 kgBOD5/ kgMLSS.d。 生物活性炭反应池设计 结构尺寸：80005000mm，总有效容积：800m3活性炭：480m3COD容积负荷：1.55 kgCOD/m3.d，出水COD：103 mg/L，去除率：30，出水BOD5：5 mg/L，需氧量：258 kgO2/d。微孔曝气系统氧利用率： 15%，供气量：3m3/min 压力陶粒过滤装置设计 压力过滤装置8座，陶粒：60m3，粒径：24mm，出水COD： 93 mg/L，去除率：10，出水BOD5： 25 mg/L，出水SS： 40 mg/L4 处理后最终出水水质 CODcr 93 mg/L，BOD5 25 mg/L，NH3-N 17 mg/L， CN 0.4 mg/L， TSS 40 mg/L5 运行费用计算 主要机电设备实际用电量计算主要机电设备的实际使用率和事故状态使用率(按10%)计算列表如下： 表94 腈纶废水处理主要机电设备的实际使用率序号 名 称电机功率 (KW)数 量 (台)使用率 (%)实际使用功率 (KW) 1液下搅拌推进装置 1.5 10 100 15 2液下搅拌推进装置 2.5 2 10 0.5 3(1).鼓风机 175 1 100 175(2).鼓风机 175 1 23 40.25 4鼓风机 7.5 1 100 7.5 5事故泵 30 2 10 6 6(1).3#集水井污水提升泵 30 1 100 30(2).3#集水井污水提升泵 30 1 60 18 7气浮加压泵 15 4 100 60 8(1).生物活性炭反应池进水泵 30 1 100 30(2).生物活性炭反应池进水泵 30 1 60 18 9(1).压力陶粒过滤池进水泵 30 1 100 30(2).压力陶粒过滤池进水泵 30 1 60 18 10反冲洗泵 37 2 20 15 11厂内污水泵 11 1 100 11 12气浮刮渣机 1.5 4 100 6合计 48.25 每m3污水耗电量为480.25(KW)350(m3/H)=1.37(KWH/m3)。 药剂耗量计算药剂品种有：次氯酸纳、氢氧化纳、硫酸、磷酸、碱式氯化铝、PAM、甲醇。次氯酸钠：每天的用量根据事故发生量而定。氢氧化钠：按pH值而定。盐酸：按pH值而定。磷酸：86 kg/d(按10 mg/L投加量计)。碱式氯化铝：420 kg/d(按50 mg/L投加量计)。PAM：126 kg/d(按气浮1 mg/L，污泥脱水0.5 mg/L计)。甲醇：435 kg/d(按投加30计)。CaO：按补充60计，按CaCO3折算为CaO，投加量为3570 kg/d。四、设计小结(1)含氰污水选用预处理，主体处理和后续处理工艺具有抗冲击 能力强、去除难分解物质和氨氮效率高、出水水质好等特点。(3) 预处理工艺对事故状态的高毒性污水采用小流量排放逐步处理的方式，对正常浓度和含氰含低聚物等难分解物质进行混凝气浮和水解酸化处理，具有去除率高和调整BOD/COD值的特点，有利于主体处理工艺。(4) 主体处理工艺采用世界上较先进的SBR工艺技术，具抗冲击，氨氮去除率高，运行管理灵活等优点。(5) 后续处理采用生物活性炭新技术，可有效去除难分解物质的残留，使出水水质低于排 放标准，有利于污水的综合利用。实例三 制糖废水处理工程设计一、基础资料设计进水量：根据业主提供的资料，糖厂有二个排放口，水量情况如下：第一排放口，Q13696.4m3/d,第二排放口，Q21095.1m3/d总排放量QiQ1Q24791.5 m3/d200 m3/h设计进水水质：第一排放口，CODcr3540.2 mg/l, SS975 mg/l, pH7.81第二排放口，CODcr32636.2 mg/l,SS3208 mg/l, pH4.48排放标准： CODcr160 mg/l, SS70 mg/l, pH69二、设计原则和工艺流程的确定 制糖废水具有有机污染浓度高，可生化性较好的特点。根据这一特点在选择处理工艺时，要充分考虑处理工艺的投资成本和运行成本，以得到较好的投资效益和环境效益。在采用生物处理技术时，当废水的CODcr达到1500 mg/l以上时，厌氧生物技术将明显优于好氧生物技术，二者的运行成本之比约为1：3，而且厌氧生物技术还具有以下一些特点：处理设备负荷高，占地小;产生的剩余污泥量少，而且剩余污泥的脱水性能好;对废水中的营养物需求量少;不要对高浓度废水进行稀释.厌氧生物技术在处理高浓度废水具有明显优势的同时，也有它的不足。厌氧处理后的出水CODcr等有机污染物浓度高于好氧，无法达到排放要求。因此，需要将二种技术加以组合，才能达到理想的目的。 UASB发明后，目前已成为应用最为广泛的厌氧处理方法。根据表1的比较和本工程废水特征，厌氧处理技术采用UASB工艺。废水经过厌氧处理后尚不能达到排放要求，还需采用好氧处理，由于处理的对象主要是含碳有机废水，无须脱氮除磷，因此，采用采用常规的活性污泥法。由于废水中含有较高的SS，为减轻UASB的负荷，在进UASB前，对废水进行气浮处理。 沼气 脱硫 沼气利用进水 调节池 气浮池 pH调整池 UASB 曝气池 二沉池 排放 图95 制糖废水处理工艺流程 表95 制糖废水处理各段工艺处理效果预测位置CODcr ( mg/l)去除率(%)SS ( mg/l)去除率(%)第一排放口3540.2975第二排放口32636.23208调节池平均出水10190.11485.4气浮出水71333014990UASB出水107085好氧出水160857055三、全过程工艺设计计算1 调节池设计 调节池数为1只，停留时间为6 h，有效容积为1200 m3 。自动格栅为1 台，栅 距为5 mm，功率为0.4 kW；手动格栅1 台，不锈钢材质，栅距为5mm，提升水泵3台，2用1备，单泵流量为110 m3/h，单泵功率：7.5kW2 UASB 反应池设计 采用常温消化，设计容积负荷为8 kgCODcr/ m3.d，有效容积为4280 m3 ，反应池数为2只，三相分离器2只，温度传感器2只，沼气脱硫装置2只。3 涡流气浮池设计 气浮池数为2只，单池处理能力为110 m3/h，单池功率为4 kW，加药装置2只，4 曝气池设计 曝气池数为2只，污泥负荷为 0.4 kgCODcr/ kgSS.d，污泥浓度为3500 mg/l，有效容积为3670 m3，单池容积为1835 m3，有效水深为4.5m，曝气头数为1230 只5 沉淀池设计 沉淀池数为2只，表面负荷为1 m3 /m3 .h，池子直径为12。刮泥机2只，单机功率为1.5kw6 回流污泥井设计 回流量为140 /m3 .h，回流泵数 3 台，2用1备，单泵流量为70 /m3 .h，单泵功率为5.5kW。污泥井尺寸：5。7 污泥浓缩池设计 污泥浓缩池数为2只，浓缩池尺寸：10，浓缩池水深为4 m，浓缩机2台，单机功率1.5kW。8 污泥均衡池设计 污泥均衡池数为1只，均衡池尺寸：10，均衡池水深为3 m，液下搅拌机1台，单机功率为2.2kW。9 脱水机房及堆棚设计 离心机2台,单机功率为18.5kW。螺杆泵2台，加药系统2套，计量泵2 台。皮带运输机2台。机房及堆棚尺寸：1410m 10 气罐设计 储气罐数为2只，罐直径：8，罐深：7m，液位标尺2只，11 鼓风机房设计 供氧量为2465 kg/d，供气量为 42 m3/min，鼓风机数为4台，3用1备。单机功率为18.5kW，机房尺寸：156 m。12 pH调节池设计 停留时间为0.5h，酸加注泵2台，1用1备。加注量为 6 L/min，功率为0.4 kW。酸储槽容积4 m3。碱加注泵2台，1用1备，加注量为6 L/min，0.4 kW，碱储槽容积为 4 m313 运行费用计算药剂与用水：0.30元/m3,0.30元48001440元/d电费：用电量为2719.8Kw.h/d,按0.60元/Kw.h计，1613.9元/d.人工工资：8006/22=218元/d.合计：1440+1613.9+218=3271.9元/d。14 工程投资计算 工程总投资约1500万元，即3131元/(m3/d)。四、设计小结本处理系统通过对高浓度有机废水进行预处理，有效地去除了废水中的悬浮态有机物，大大降低了后续生化处理的负荷；采用UASB来处理高浓度有机废水具有占地少、处理能力强、耐冲击负荷等特点，同时也为后续好氧生化处理达标提供了可靠的保证。实例四 机械加工废水处理工程设计一、基础资料某拖拉机内燃机有限公司主要生产拖拉机和内燃机二大部分产品，公司内生产拖拉机和内燃机二块在地理位置和生产车间布局方面都相对独立。由于生产过程中需要润滑，清洁和冲洗等过程，会排出相应的生产废水；同时全厂职工在生产活动中排出相应的生活污水（浴室、食堂、厕所），因此，整个公司的废水有生产废水和生活污水二部分组成。 拖制部废水水质：CODcr=78216 mg/l，BOD5=18.883.0 mg/l ，SS=67189 mg/l NH3-N=5.0510.1 mg/l ，动植物油1.67.8 mg/l，pH值=6.469.33 内制部废水水质: CODcr=2111230 mg/l, BOD5=74.52.7 mg/l , SS=103276 mg/l NH3-N=3.439.91 mg/l ,动植物油24.795.5 mg/l,pH值=6.917.69 以上数据表明，拖内公司的废水水质波动大，设计进水水质： 拖制部废水水质：CODcr=130 mg/l；BOD5=44 mg/l ；SS=115 mg/l；NH3-N=7 mg/l ；动植物油=3 mg/l。 内制部废水水质：CODcr=746 mg/l；BOD5=164 mg/l ；SS=167 mg/l；NH3-N=6.7 mg/l ；动植物油=49.6 mg/l 根据上述实测数据以及二大块的排水量，加权平均后得：CODcr=318 mg/l BOD5=81 mg/l ；SS=131 mg/l；NH3-N=6.9 mg/l ；动植物油=17.2 mg/l。通过对污废水分流及对冲洗水的控制，预测今后废水的浓度会有所提高，用水量有所降低，因确定以下参数作为新建污水站的设计值。CODcr=350 mg/l；BOD5=90 mg/l ；SS=150 mg/l；NH3-N=7 mg/l ；动植物油=50 mg/l。 处理后出水水质：采用污水综合排放标准(DB31/199-1997) 中第二类指标值。即CODcr100 mg/l ；BOD530 mg/l ； SS* 70 mg/l；NH3-N15 mg/l ；动植物油15 mg/l(SS* 采用第一类指标值)。 设计水量：拖内公司现有的二个排放口都无计量设备，废水量只能按常规从公司的用水量来预测。公司目前的用水量如表96。 表96 机械加工公司用水量分析部门用途日平均用水量日最高用水量时最高用水量拖制部浴室120 m3/d140 m3/d28 m3/h食堂115/235 m3/d125/265 m3/d25/53 m3/h生产2900 m3/d3100 m3/d200 m3/h小计3135/3255 m3/d3365/3505m3/d253/281 m3/h内制部浴室190 m3/d250 m3/d50 m3/h食堂25/215 m3/d35/285 m3/d5/55 m3/h生产800 m3/d1000 m3/d80 m3/h小计1015/1205 m3/d1285/1535 m3/d135/185 m3/h用水量合计4150/4460 m3/d4650/5040 m3/d388/466 m3/h排水量*合计3320/3568 m3/d3720/4032