环境工程课程设计-某印染厂4200m3d废水处理工程方案设计 31页

南京理工大学课程设计题目:某印染厂4200m3/d废水处理工程方案设计学院：环境与生物工程学院专业：环境工程班级：学号：学生姓名：指导教师：起讫日期：2016.01.06～2016.01.20n目录1设计背景11.1设计任务11.2设计范围11.3项目概况11.3.1印染废水的来源11.4水文条件31.5气象条件31.6污水水质31.7出水指标31.8标准与规范32污水处理工艺及其流程42.1工艺选择原则42.2工艺确定43进水泵站的设计与选型53.1泵选型原则53.2泵的选型53.3水泵扬程验证64一级处理构筑物的计算74.1格栅74.1.1格栅的选择74.1.2格栅设计计算74.2初沉池104.2.1初沉池的选择104.2.2初沉池的设计计算105二级处理构筑物的选择与设计计算125.1芬顿催化氧化池125.1.1催化氧化原理：125.1.2装置选型135.2A²/O工艺145.2.1A²/O工艺的选择145.2.2A²/O工艺的设计计算145.2.3好氧池145.2.4厌氧池155.2.5缺氧池155.3二沉池16n5.3.1二沉池的选择165.3.2二沉池的设计计算176污泥处理与处置186.1污泥处理工艺的选择186.1.2初沉污泥与活性污泥合并处理186.1.3富磷污泥的处理工艺186.2污泥浓缩186.2.1离心浓缩工艺196.2.2机械离心浓缩原理196.2.3离心浓缩机选型206.2.4污泥浓缩效果设计计算206.3污泥脱水216.3.1离心式脱水机216.3.2混凝剂的选用与投加量226.3.3离心脱水机对污泥的脱水效果237主要构筑物与设备选型247.1主要构筑物一览表247.2主要设备与器材一览表248经济耗费预算258.1工程造价估算258.1.1直接费用：258.1.2间接费用：268.2运行费用估算268.3技术经济指标279其他需要说明的问题279.1卫生防护与安全措施279.2场地绿化279.3双方分工279.4施工期与进度安排。27nn1设计背景1.1设计任务完成某印染厂4200m3/d废水处理工程方案设计及工艺流程图、高程图、平面布置图及好氧池单体图绘制。综合运用所学的基本理论、基本知识和基本技能。对污水处理工程进行设计，分析解决实际问题，在不同程度上提高研究、查阅文件、撰写论文或设计说明书、计算书及工程设计绘图的能力。1.2设计范围本工程为日处理量为4200m3的污水处理站设计，主体工程为化工厂废水的一、二级处理工程以及污泥处理，涉及工艺流程的选择、场地规划、处理构筑物的设计与建造、设备选择、部分污水管网路线设计等。处理后的废水达标后排放，涉及到废水处理站以外的管网设计由厂方自行解决。1.3项目概况1.3.1印染废水的来源随着印染房子工业的迅速发展，印染工业品种和数量日益增加，印染废水已经成为水体环境重点污染源之一。印染废水中的污染物主要来自织物纤维本身和加工过程使用的染化料，在印染生产的前处理过程中排出退浆废水、煮炼废水、漂白废水和丝光废水，染色印花过程排出染色废水、皂洗废水和印花废水，整理过程排出整理废水。现介绍各工序排出的废水。1）前处理产生的废水退浆废水。退浆是用化学药剂将织物上所带的浆料退除（被水解或酶分解为水溶性分解物），同时也除掉纤维本身的部分杂质。退浆废水是碱性有机废水，含有浆料分解物、纤维屑、酶等，其COD、BOD5都很高。退浆废水水量较少，但污染较重，是前处理废水有机污染物的主要来源。当采用淀粉浆料是，废水的BOD5含量约占印染废水的45%左右；当采用PVA或CMC化学浆料时，废水的BOD下降，但COD很高，废水更难处理。PVA浆料是造成印染废水处理效果不好的主要原因之一。煮炼废水。煮炼是用烧碱和表面活性剂等的水溶液，在高温（120℃）和碱性（PH=10~13）条件下，对棉织物进行煮炼，去除纤维所含的油脂、蜡质、果胶等杂质，以保证漂白和染整的加工质量。煮炼废水呈强碱性，含碱浓度约为0.3%，呈深褐色，BOD5和COD值较高。漂白废水。漂白是用次氯酸钠、双氧水、亚氯酸钠等氧化剂去除纤维表面和内部的有色杂质。漂白废水的特点是水量大，污染程度较轻，BOD5和COD均较低，属较清洁废水。④第27页n丝光废水。丝光是将织物在氢氧化钠浓溶液中进行处理，以提高纤维的张力强度，增加纤维表面的光泽，降低织物的潜在收缩率和提高对染料的亲和力。丝光废水一般经蒸发浓缩后回收，由末端排出的少量丝光废水碱性较强。2）染色和印花废水染色废水。染色废水的主要污染物是染料和助剂。由于不同的纤维原料和产品需要使用不同的染料、助剂和染色方法，加上各种染料的上染率不同和染液的浓度不同，使染色废水水质变化很大。染色废水的色泽一般较深，且可生化性差。其COD一般为300~700mg/L，BOD5/COD一般小雨0.2，色度可高达几千倍。印花废水。印花废水主要来自配色调浆、印花滚筒、印花筛网的冲洗废水，以及印花后处理时的皂洗、水洗废水。由于印花色浆中的浆料量比染料量多几倍到几十倍，故印花废水中除染料、助剂外，还含大量浆料，BOD5和COD都较高。由于印花滚筒镀筒时使用重铬酸钾，滚筒剥落时有三氧化铬产生。这些含铬的雕刻废水应单独处理。整理废水。整理废水含有树脂、甲醛、表面活性剂等。整理废水数量较小，对全厂混合废水的水质水量影响也小。3）印染废水的特点水量大。以有机污染为主。除酸、碱外，废水中的大部分污染物是天然或合成有机物。处理难度大。印染品种的变化以及化学浆料的大量使用，使废水含难生物降解的有机物，可生化性差。因此，印染废水是较难处理的工业废水之一。④部分废水含有毒有害物质。如印花雕刻废水中含有六价铬，有些印染（如苯胺类印染）有较强的毒性。⑤COD高，可生化性差，印染生产基本原料是苯系、萘系、蒽醌系以及苯胺、硝基苯、酚类等，废水COD浓度高，BOD5/COD值较低（一般小于0.25）。同时，一般的活性污泥不容易适应多变的印染中间体废水，影响生物的降解能力。⑥盐度高。在印染生产过程中，会产生大量的无机盐，同时印染也要通过盐析来回收印染，但加入水中的无机盐基本无法回收，都随生产废水排出，根据生产印染的品种和工艺的不同，印染工业废水中的含盐量在12~15g/L，有的甚至高达20%，而普通的活性污泥耐盐度1~2g/L，通常无法适应印染工业废碎的高盐环境。⑦色度高、组分复杂，由于印染厂生产的印染和中间体品种多，颜色多，且疏水性、亲水性、阳离子、阴离子等等各种类型的印染都在混合废水中，加上PVA浆料和新型助剂的使用，致使印染工业废水难于生化处理。4）印染废水的危害印染废水含大量的有机污染物，排入水体将消耗溶解氧，破话水生态平衡，危机鱼类和其他水生生物的生存。沉于水底的有机物，会因厌氧分解而产生硫化氢等有害气体，恶化环境。在使用化学氧化法去除色度时，虽然能使水溶性印染的发色基被破坏而褪色，但其余物的影响仍然存在。印染废水发部分偏碱性，进入农田，会使土地盐碱化；染色废水的硫酸盐在土壤的还原条件下可转化为硫化物，产生硫化氢。第27页n1.4水文条件江苏地处江淮沂沐泗五大河流下游，长江横穿江苏省南部，江水系江苏省最可靠的水资源。境内有太湖、洪泽湖、高邮湖、骆马湖、白马湖、石臼湖、微山湖等大中型湖泊、以及大运河、淮沐河、串场河、灌河、盐河、通榆运河、灌溉总渠和通扬运河等支河，河渠纵横，水网稠密。南京市平原河网湖荡密布，山区建有山塘水库，江河湖泉相得益彰。长江穿城而过，沿江岸线总长近200公里，秦淮河、金川河萦绕其间，玄武湖、莫愁湖点缀城中，水域面积占总面积的11%以上。1.5气象条件南京市位于长江下游中部富庶地区，江苏省西南部，地理坐标为北纬31°14″至32°37″，东经118°22″至119°14″。南京市平面位置南北长、东西窄，成正南北向。南面是低山、岗地、河谷平原、滨湖平原和沿江河地等地形单元构成的地貌综合体。南京市属亚热带季风气候，雨量充沛，年降水1200毫米，四季分明，年平均温度15.4°C，年极端气温最高39.7°C，最低-13.1°C，年平均降水量1106毫米，相对湿度76%，无霜期237天。年降水日数112～133天，年平均气温为15.7～16.8℃，风向季节变化明显，冬半年盛行西北风，夏半年盛行东南风。1.6污水水质设计原污水水质如表1所示：表1原污水水质色度COD（mg/L）BOD5（mg/L）TP（mg/L）氨氮（mg/L）SS（mg/L）pH5001500100255030011已知设计污水处理量为4200m³/d1.7出水指标设计要求污水出水指标如表2所示：表2出水指标色度COD（mg/L）BOD5（mg/L）TP（mg/L）氨氮（mg/L）SS（mg/L）pH5010060215706~91.8标准与规范1《污水综合排放标准》（GB8978-1996）;2《城镇污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准》（GJ31-89）3《给水排水制图标准》（GB/T50106-2002);第27页n4《室外排水设计规范》（GB0101-2005，GBJ14-87）;5《建筑给水排水设计规范》(GB50015-2003)6《废水处理设备与材料手册》化学工业出版社潘涛主编7《水污染控制工程》第三版高廷耀主编2污水处理工艺及其流程2.1工艺选择原则处理工艺方案的优化选择，对于污水处理厂的建设、确保污水处理厂的处理效果和降低运行费用最为关键，因此有必要根据确定的标准和一般原则，从整体优化的观念出发，结合该化工厂的设计规模、污水水质特性以及实际条件和要求，选择技术切实可行、经济合理的处理工艺方案。经全面技术经济比较后优选出最佳的总体工艺方案和实施方式。设计的污水处理工程工艺方案的确定应该遵循以下原则：（1）技术成熟，处理效果稳定，保证出水水质达到国家规定排放要求。（2）基础设施和运行费用低，经济性好，以尽可能少的投入取得尽可能大的效益。（3）运行管理方便，运转灵活，并可根据不同的进水水质和出水水质要求调整运行方式和工艺参数，最大限度的发挥处理装置和处理构筑物的处理能力。（4）选定工艺的技术及设备先进可靠。便于实现过程自动控制，提高管理水平，降低劳动强度和人工费用。2.2工艺确定目前国内比较常用的印染污水处理工艺，一般采用物化、生化（或絮凝一生化一吸附）工艺技术路线，包括生物活性污泥池处理法、物理化学处理法和膜处理法等。一级处理以絮凝为主，二级处理主要采用生化技术，有表曝、空曝、接触氧化、生物转盘等。其中我国纺织印染废水处理多采用混凝沉淀、气浮、砂滤等物化处理技术。对于废水，不溶或难溶的染料微粒，通常用絮凝方法使之沉降，絮凝沉降时间相当快，一级混凝装置基本满足工艺要求。但如不变更絮凝剂，二级、三级混凝有机物去除率就不会增加太多，第二、三级污水净化程度下降，而运行费用却要成倍的增加，处理效果不理想，经济上不划算。另外活性炭吸附技术固然有相当效果，但由于国内活性炭再生困难，投资、能耗、运转费较高，处理成本昂贵，处理费达20多元／吨，经济上不合理，很难被企业所采用到工业化生产中去。由于此印染厂排放的水具有污染物浓度较高，可生化性（BOD5/COD<0.3）较差，有机磷含量与氨氮含量都较高，因此需选择能够处理高浓度，难降解且对于脱氮除磷效果好的污水处理工艺。第27页n本设计方案先将出厂污水进行简单的一级处理，及设置格栅和短时初沉池。由于污水可生化性低，因此在进行生物处理前先进行水解酸化处理降低污水中COD含量，提高生物降解性能。经水解酸化处理的污水进入二级污水处理，即A²/O生物脱氮除磷工艺，后再经二沉池排出污水，污泥经离心浓缩、调理、脱水进行处理。简易版流程图见下图1，废水处理工艺流程高程图见附件1：图1工艺流程图简图3进水泵站的设计与选型3.1泵选型原则（1）使所选泵的型式和性能符合装置流量、扬程、压力、温度、汽蚀流量、吸程等工艺参数的要求。（2）必须满足介质特性的要求。（3）对输送易燃、易爆有毒或贵重介质的泵，要求轴封可靠或采用无泄漏泵，如磁力驱动泵、隔膜泵、屏蔽泵对输送腐蚀性介质的泵，要求对流部件采用耐腐蚀性材料，如AFB不锈钢耐腐蚀泵，CQF工程塑料磁力驱动泵。（4）对输送含固体颗粒介质的泵，要求对流部件采用耐磨材料，必要时轴封用采用清洁液体冲洗。（5）机械方面可靠性高、噪声低、振动小。（6）经济上要综合考虑到设备费、运转费、维修费和管理费的总成本最低。3.2泵的选型流量由于本设计流量不大，并且WL系列水泵具有高效、、高可靠、体积小、重量轻、效率高、流量大、结构简单、输液无脉动、性能平稳、容易操作和维修方便等特点，故采用2台泵，其中一台备用。因此采用矩形泵站，地下部分采用矩形或梯形，上部为矩形。第27页n应用绿化带或建筑物进行隔离，并且宽度不应小于30m，还应考虑泵房内的排水和通风。下表即为我们组所选的水泵，其有关参数如下：表3150WL190-18-18.5水泵的参数水泵型号流量Q（m3/h）扬程(m)转速r/min电机功率/Kw效率%汽蚀余量/m排出口径/吸入口径150WL190-18-18.519018147022722.7150/2503.3水泵扬程验证假设各构筑物水头损失及构筑物之间的水头损失如表4：表4构筑物及之间的水头损失构筑物水头损失（m）出场管0.2水解池0.2厌氧池0.2曝气池0.6二沉池0.4初沉池0.5表5管路水头损失各个管路水头损失（m）出水管初沉池0.3初沉池水解池0.4水解池厌氧池0.4厌氧池好氧池0.3好氧池二沉池0.3二沉池出水0.3第27页n所以总水头损失。出水口最高水位为10m，则集水井的最高水位为10+4.1=14.1m.泵站管路系统损失以1.5m计，泵内损失以2.0m计，自由水头以1.0m计，所需扬程：10+4.1-2.5+4.5=16.4m<18m(水泵扬程)满足要求。4一级处理构筑物的计算4.1格栅4.1.1格栅的选择格栅由一组或数组平行的金属栅条、塑料齿钩或金属筛网、框架及相关装置组成，倾斜安装污水渠道、泵房集水井的进口处或污水处理厂的前端。用以截留污水中较大悬浮物或漂浮物，放置堵塞和缠绕水泵机组、曝气器、管道阀门、处理构筑物配水设施、进出水口，减少后续处理产生的浮渣，保证污水处理设施的正常运行。格栅设计的主要设计参数是确定栅条间隙宽度，栅条间隙宽度与处理规模、污水的性质及后续处理设备选择有关。一般以不堵塞水泵和污水处理厂的处理设备，保证整个污水处理系统能正常运行为原则。多数情况下污水处理厂设置有两道格栅，第一道格栅间隙较粗一点，通常设置在提升泵前面，栅条间隙根据水泵要求确定，一般采用16~40mm。第二道格栅间隙较细，一般设置在污水处理构筑物前，栅条间隙一般采用1.5~10mm。有时甚至采用粗、中、细三道格栅。被格栅截留的物质称为栅渣，栅渣的数量与服务地区的情况、污水排水系统的类型、污水流量以及栅条的间隙等因素有关。本设计采用一道平面中格栅和一道细格栅，两者同时使用，并且采用机械清渣。4.1.2格栅设计计算（1）第一道中格栅：1.故格栅的间隙数量：2.格栅总宽度：第27页n1.栅条的断面形状取锐边矩形，则阻力系数：2.那么计算水头损失：则过栅水头损失：3.栅后槽的总高度：4.进水渠道渐宽部位的长度：7.格栅槽与出水渠道连接处的渐宽部位的长度：格栅的总长度：8.每日栅渣量：（2）第二道细格栅：1.故格栅的间隙数量：2.格栅总宽度：3.栅条的断面形状取锐边矩形，则阻力系数：第27页n那么计算水头损失：则过栅水头损失：4.栅后槽的总高度：5.进水渠道渐宽部位的长度：格栅槽与出水渠道连接处的渐宽部位的长度：格栅的总长度：6.每日栅渣量：格栅水力计算简图如图2：图2格栅水力计算简图第27页n机械清渣：由《给水排水设计手册（第二版）》第11册第521页查知，选用两台GH-700链条回转式多耙格栅除污机，其规格及性能如下表6：表6GH-700链条回转式多耙格栅除污机的规格和性能参数型号格栅宽度（）格栅净距（mm）安装角a（°）过栅流速（）电动机功率（KW）GH-7007005600.40.55-1.14.1初沉池4.2.1初沉池的选择沉淀池是应用沉淀作用去除水中悬浮物的一种构筑物。沉淀池在废水处理中广为使用。它的型式很多，按池内水流方向可分为平流式、竖流式和辐流式三种。初沉池选用平流式沉淀池。平流式沉淀池呈长方形，污水从池的一端流入，水平方向流过池子，从池的另一端流出。在池的进口处底部设贮泥斗，其他部位池底设有坡度，坡向贮泥斗，也有整个池底都设置成多都排泥的形式。为使入流污水均匀、稳定地进入沉淀池，进水区应有消能和整流措施，入流处的挡板，一般高出池水水面0.15~0.2m，挡板的浸没深度应不少于0.25m，一般用0.5~1.0m，挡板距流入槽0.5~1.0m。出水堰不仅可控制沉淀池内的水面高度，而且对沉淀池内水流的均匀分布有直接影响。沉淀池整个出流堰的单位长度溢流量应相等。锯齿形三角堰应用最普通，水面宜位于齿高的1/2处。为适应水流的变化或构筑物的不均匀沉降，堰板安装孔应便于上下调节堰口高度，使出口堰保持水平状态。堰前应设置档渣板，以阻拦漂浮物，同时应设置浮渣收集和排除装置。挡板应高出水面0.15~0.2m，浸没在水面下0.3~0.4m，距出水口处0.25~0.5m。设计流量采用4200m³/d=175m³/h，排泥间隔为2d，采用链带式刮泥机。4.2.2初沉池的设计计算1）沉淀池表面积A：根据水污染控制工程（Ⅱ）表10-5表面水力负荷q的取值范围2.0~4.5m³/(m².h)取q=2.0m³/(m².h)2）沉淀池有效水深h2根据水污染控制工程（Ⅱ）表10-5沉淀时间t的取值范围0.5~1.5h取沉淀时间为t=1.0h,3）沉淀池有效容积V第27页n4）沉淀池长度L设水平流速v=5mm/s,5）沉淀区的总宽度B6）沉淀池数量n设每个沉淀池宽b=4.5m校核长宽比（符合要求）7）污泥区的容积SS=350初沉池SS的去除率为50%，污泥含水率为96%，8）沉淀区的总高度Hh1取0.3m无机械刮泥设备h3取0.5m9）贮泥斗的容积V110）贮泥斗以上梯形部分污泥容积V2第27页n初沉池水利计算简图如下图3所示：图3初沉池示意图初沉池对SS、BOD5、COD去除率分别为50%、20%、20%，三者浓度这时候分别可达150mg/L,80mg/L,1200mg/L.4二级处理构筑物的选择与设计计算5.1芬顿催化氧化池5.1.1催化氧化原理：均相Fenton催化法主要用到Fenton试剂，其由亚铁盐和过氧化氢组成。过氧化氢(H2O2)与二价铁离子Fe2+的混合溶液具有强氧化性，因此具有高效去除难降解有机污染物的芬顿试剂，在印染废水、含油废水、含酚废水、焦化废水、含硝基苯废水、二苯胺废水等废水处理中体现了很广泛的应用。人们采用了一个较广泛引用的化学反应方程式来描述芬顿试剂中发生的化学反应：Fe2++H2O2→Fe3++OH－+·OH从上式可以看出，1mol的H2O2与1mol的Fe2+反应后生成1mol的Fe3+，同时伴随生成1mol的OH－外加1mol的羟基自由基。正是羟基自由基的存在，使得芬顿试剂具有强的氧化能力。据计算在pH=4的溶液中，OH·自由基的氧化电势高达2.73V。在自然界中，氧化能力在溶液中仅次于氟气。因此，持久性有机物，特别是通常的试剂难以氧化的芳香类化合物及一些杂环类化合物，在芬顿试剂面前全部被无选择氧化降解掉。1975年，美国著名环境化学家WallingC系统研究了芬顿试剂中各类自由基的种类及Fe3+在Fenton试剂中扮演的角色，得出如下化学反应方程：第27页nH2O2+Fe3+→Fe2++O2+2H+O2+Fe3+→Fe2++O2·可以看出，芬顿试剂中除了产生1mol的OH·自由基外，还伴随着生成1mol的过氧自由基O2·，但是过氧自由基的氧化电势只有1.3V左右，所以，在芬顿试剂中起主要氧化作用的是OH·自由基。染料废水是一种典型的持久性难降解有机废水，传统的废水处理技术很难适应该类有机污染废水的有效处理。Fenton氧化技术在有机废水处理过程中产生OH·，诱发链反应，并几乎无选择性地与废水中的有机污染物反应、有机污染物矿化为C02、H20和无机盐，被认为是处理持久性难降解有机污染物最具有发展前景的废水处理技术之一。生物法是废水处理的传统方法。由于微生物具有易获得、易培养、易变异、繁殖快、适应性强等特性，且通过特定条件的驯化培养还可适应含毒废水的水质条件，故生物法在印染废水的处理中也经常使用。5.1.2装置选型1）结构形式半地下式钢砼结构净尺寸8000mm×4000mm×4000mm有效水深：3.5m有效容积：112m3水力停留时间：6h2）配套设备（1）布水器：型号：UPVC穿孔管数量：1套（2）收水器：型号：不锈钢三角堰板数量：1套（3）高分子组合填料：型号：φ150×1600mm数量：60m3（4）填料支架型号：50角钢+φ14螺纹钢（沥青防腐）数量：1套经试验经验所得，芬顿催化氧化段对COD的去除率为91.83%。第27页n5.2A²/O工艺5.2.1A²/O工艺的选择A²/O工艺或称AAO工艺，是英文anaerobic-anoxic-oxic第一个字母的简称，在第一个处理系统中同时具有厌氧区、缺氧区、好氧区，能够同时做到脱氮除磷和有机物的降解。污水进入厌氧反应区，同时进入的还有从二沉池回流的活性污泥，聚磷菌在厌氧条件下释磷，同时转化易降解COD、VFA为PHB，部分含氮有机物进行氨化。污水经过第一个厌氧反应器进入缺氧反应器，本反应器的首要功能是进行脱氮。硝态氮通过混合液内循环由好氧反应器传输过来，通常内回流量为2~4倍原污水流量，部分有机物在反硝化菌的作用下利用硝酸盐作为电子受体而得到降解去除。混合液从缺氧反应区进入好氧反应区，混合液中的COD浓度已基本接近排放标准，在好氧反应区除进一步降解有机物外，主要进行氨氮的硝化各磷的吸收，混合液中硝态氮回流至缺氧反应区，污泥中过量吸收的磷通过剩余污泥排除。该工艺流程简洁，污泥在厌氧、缺氧、好氧环境中交替进行，丝状菌不能大量繁殖，污泥沉降性能好。该处理系统出水中磷浓度基本可达1mg/L一下，氨氮也可达到8mg/L以下。5.2.2A²/O工艺的设计计算表7查知网得去除率项目进入A²/O时浓度mg/L厌氧池去除率%厌氧池去除后浓度mg/L缺氧池去除率%缺氧池去除后浓度mg/L好氧池去除率%好氧池去除后浓度mg/LCOD98989.181674.916823.97BOD58008010726723.76氨氮508463828.525512.83BOD5/COD=80:98=0.82>0.35可生化性较高，可用生物法处理污水。5.2.3好氧池设计参数：（取自设计手册第二版187页表4-20）1.水利停留时间HRT:tA=8h2.BOD5污泥负荷：Ns=0.18kgBOD5/（kgMLSS*d）（0.15~0.2）3.回流比：R=0.54.污泥浓度：X=3500mg/L（3000~5000）5.回流污泥浓度XR第27页nXR=10500mg/L1.由氨氮去除率求内回流比Rn2.池区有效容积VA：3.池区有效深度HA=3m4.池池有效面积S总：10.池区长度LA：设有6廊道曝气池，廊道宽7m5.2.4厌氧池1.水利停留时间HRT：tAN设在厌氧池与好氧池水力停留时间之比为：2.池区有效容积VAN:m³3.池区有效水深HAN=3m4.池区长度LAN设池区宽度为7m5.2.5缺氧池1．水利停留时间HRT：tDN设在缺氧池与好氧池水力停留时间之比为：第27页n2.池区有效容积VDN:3.池区有效水深HDN=3m4.池区长度LDN设池区宽度为7m5.剩余污泥量△X6.需氧量O2：取a’=0.5b’=0.15(来自水控书144页）根据BOD5=0.68BODL=0.68bCOD则相当于进水BOD5=80+0.68x98=146.64出水BOD5=23.76+0.68x23.97=40.06=958.82kg/d=39.95kg/h5.2二沉池5.3.1二沉池的选择二沉池也选用平流式沉淀池。二沉池是活性污泥系统的重要组成部分，其作用主要是使污泥分离，使混合液澄清、浓缩和回流活性污泥。其工作效果能够直接影响活性污泥系统的出水水质和回流污泥浓度。5.3.2二沉池的设计计算1）池表面积第27页n根据水污染控制工程（Ⅱ）表10-5，q取0.6m3（m2h）-1m22）沉淀区有效水深根据水污染控制工程（Ⅱ）表10-5，沉淀时间t取3h3）沉淀区有效容积4）二沉池水平流速取2mm/s则沉淀池长度符合。5）总宽度6）沉淀池数量每个池宽4.5m，则校核：符合符合7）污淀区容积每个污泥区的容积：8）贮泥斗的容积则贮泥斗以上梯形部分污泥容积：第27页n贮泥斗及梯形容积之和：9）沉淀池总高度5污泥处理与处置6.1污泥处理工艺的选择6.1.2初沉污泥与活性污泥合并处理在城镇污水生物处理中，产生的污泥主要为初沉污泥和剩余活性污泥。初沉池污泥和二沉池剩余活性污泥，因富含有机物，容易腐化、破坏环境，必须妥善处理。处理的目的在于：（1）降低含水率，使其变流态为固态，同时减少数量；（2）稳定有机物，使其不易腐化，避免对环境造成二次污染。6.1.3富磷污泥的处理工艺富磷污泥指二级处理时A2/O工艺生物除磷产生的剩余活性污泥，含磷量可达4%~5%，污泥中的磷处于不稳定状态，一旦遇到厌氧环境，便可大量释放出来，故不能采用重力浓缩。要使污水处理系统得到较高的除磷效率，必须控制污泥处理区分离液中TP浓度。我们采用常用的控制污泥中磷释放的措施：因为无特殊需要，富磷污泥不采用污泥消化，应经浓缩后直接脱水。浓缩工艺离心浓缩方式；污泥脱水的调质，采用有机高分子混凝剂调理。6.2污泥浓缩污泥浓缩可使污泥初步减容，使其体积减小为原来的几分之一，为后续处理处置带来方便。首先，经浓缩后，可使污泥管的管径减小，输送泵的容量减小。此工艺中，浓缩之后直接脱水，可减少脱水机台数，并降低污泥调质所需的絮凝剂投加量。6.2.1离心浓缩工艺因为二级处理时A2/O工艺生物除磷产生的剩余活性污泥为富磷污泥，为了避免长时间厌氧导致释磷，不因采用重力浓缩。离心浓缩过程封闭在离心机内进行，因而一般不会产生恶臭。对于富磷污泥，在污泥的处理方式上采用转鼓浓缩和离心组合工艺脱水，缩短了污泥中的磷的停留时间，使磷在缺氧的情况下还没来得及二次释放，就已经被包含在污泥中进行了浓缩脱水，减少出水中的磷的排放浓度，提高了出水水质。表8列出了几种浓缩方法的处理性能比较：第27页n表8几种浓缩方法的比能耗和含水率浓缩方法污泥类型浓缩后含水率（%）比能耗干固(kw·h/t)脱除(kw·h/t)重力浓缩初沉污泥90~951.750.20重力浓缩剩余活性污泥97~988.810.09气浮浓缩剩余活性污泥95~971312.18转鼓式离心浓缩剩余活性污泥91~922112.29无转鼓离心浓缩剩余活性污泥92~951171.23从表8中可以看出，由于对印染厂出水的水质要求增加了磷和氨氮的控制要求，机械浓缩才能达到控制水质指标的理想效果，具有处理效率高、运行高度连续化、定量化特点。6.2.2机械离心浓缩原理该印染厂污泥机械浓缩采用的是转鼓式机械浓缩机，见图5。剩余污泥中杂物被污泥切碎机粉碎后，由进料螺杆泵输送至絮凝反应器与絮凝剂充分混合、反应，污泥颗粒变成较大絮体。浓缩转鼓外蒙一层滤布，进入转鼓的污泥絮体在重力和离心力的双重作用下，污泥中空隙水透过滤布形成滤液排至反冲系统，较大的污泥絮体则被滤布截留，从而完成污泥浓缩过程。第27页n图5离心浓缩机结构图6.2.3离心浓缩机选型浓缩机选用GDT-25转鼓式浓缩机，参数见表9：表9GDT-25转鼓式浓缩机性能规格及尺寸表机体材质不锈钢（SUS304）筛钢规格(目)30-80混合液处理量(m2/h)进入浓度（SS，0.6~2.0%）12~25绝干量D.S(kg/h)150~240污泥出流浓度(%)3.5~11使用功率(kw)转鼓驱动机30调理搅拌机11转鼓转速(r/min)4000外观参考尺寸(mm)L1LWH3150410011902200参考重量(kg)7006.2.4污泥浓缩效果设计计算1）污泥含水率第27页n初沉池污泥含水率取P=95%（95%~97%）二沉池污泥含水率取P=99.2%（99.2%~99.6%）混合后的含水率计算P混=98.6%2）每日产生污泥量初沉池每日污泥量ΔX1=（1500×0.2+100×0.2+300×0.5）×4200/1000=1974Kg/d=141m3/d二沉池（包含A²/O）每日产生污泥量：同理：ΔX2=416.36m3/d；；混合后ΔX=ΔX1+ΔX2=557.36m3/d3）浓缩效果混合污泥含水率取P=98.6%;含固率1-P=1.4%，采用离心浓缩可使混合污泥的含固率达9%，则污泥体积：（141+75.06）×1.4%=V×9%，得V=33.61m³，污泥体积减少了93.3%6.3污泥脱水污水经过沉淀处理后会产生大量污泥，即使经过浓缩及消化处理，含水率仍较高，体积很大，必须经过脱水处理，提高泥饼的含固率，以减少污泥堆置的占地面积。脱水机的种类很多，按脱水原理可分为真空过滤脱水、压滤脱水及离心脱水三大类。我们选用的是离心式脱水机。6.3.1离心式脱水机离心脱水机主要由转鼓和带空心转轴的螺旋输送器组成，污泥由空心转轴送入转筒后，在高速旋转产生的离心力作用下，立即被甩入转鼓腔内。污泥颗粒比重较大，因而产生的离心力也较大，被甩贴在转鼓内壁上，形成固体层；水密度小，离心力也小，只在固体层内侧产生液体层。固体层的污泥在螺旋输送器的缓慢推动下，被输送到转鼓的锥端，经转鼓周围的出口连续排出，液体则由堰口连续“溢流”排至转鼓外，形成分离液，汇集后靠重力排出脱水机。离心脱水机具有噪音大、能耗高、处理能力低，对运行人员的素质要求也比较高等缺点。但随着科技进步，离心式脱水机的脱水技术在有了长足进展，例如瑞典AlfaLaval公司生产的螺旋离心式脱水机，其泥饼含固率可达30％以上，而且操作是在全封闭的环境中进行，脱水机周围没有任何污泥及污水存在，也没有恶臭气味，可以大大改善运行人员的工作环境。拟采用LW355型卧式螺旋离心脱水机。表10LW355型卧式螺旋离心脱水机系列规格转鼓转速r/min功率kw整机质量kg外形尺寸mmLW355LW355x146040002223402985x2037x1020第27页n离心脱水工艺流程，见图6：图6离心脱水工艺流程6.3.2混凝剂的选用与投加量离心脱水机当采用无机低分子混凝剂时，分离效果很差，铁盐还会对设备有较强烈的腐蚀，铝盐虽不会腐蚀，但调质效果比较差。目前一般均采用有机高分子混凝剂，常用的有机高分子絮凝剂是聚丙烯酰胺，俗称PAM。当污泥有机物含量高时，一般选用离子浓度低的阳离子型聚丙烯酰胺。污泥为初沉污泥与活性污泥的混合生污泥，其有机高分子混凝剂的投加量一般为污泥干重的0.1%~0.5%，脱水后的污泥含水率可达75%~80%。污泥采用卧式螺旋离心脱水时PAM的投加量见表5-4：表11卧式螺旋离心脱水时PAM的投加量污泥生污泥厌氧消化污泥种类初沉污泥活性污泥初沉+活性初沉污泥初沉+活性PAM0.1~0.350.2~0.750.2~0.50.3~0.50.35~0.75(%)(0.2)(0.4)(0.3)(0.3)(0.4)第27页n6.3.3离心脱水机对污泥的脱水效果污泥进入离心机强，应通过8mm的细格栅，工艺中原水已通过很细的格栅，故该处可免除污泥格栅。表5-5系各种污泥的离心脱水效果统计。表12离心机对各种污泥的脱水效果污泥种类泥饼含固率(%)固体回收率(%)干污泥加药量(kg/t)生污泥初沉污泥28~3490~952~3活性污泥14~1890~956~10混合污泥18~2590~953~7厌氧消化污泥初沉污泥26~3490~952~3活性污泥14~1890~956~10混合污泥17~2490~953~8经过上一步的浓缩，混合污泥的含固量已经达到9%，再经过卧式螺旋离心脱水机，泥饼含固率可达25%则污泥体积：33.61×9%=V×25%，得V=12.1m³/d，污泥体积再次减少减64%，泥饼每日产量为12.1m³/d综合以上计算以及所采用的工艺设备，各污染物去除率及最终浓度如下表：表13污染物的最终排放浓度池体污物BOD5CODSSTP氨氮色度进水出水去除率进水出水去除率进水出水去除率进水出水去除率进水出水去除率进水出水去除率初沉池100%8020%1500120020%30015050%25250%50500%5005000%芬顿池80800%12009891%1501500%25250%50500%50010080%厌氧池80800%9889.19%1501500%25250%50468%1001000%缺氧池807210%89.174.916%1501500%25250%4628.538%1001000%好氧池7223.767%74.923.968%1501500%251.2595%28.512.8551005050%二沉池23.721.410%23.921.610%1506060%1.250.250%12.812.80%50500%经处理后的污水其各项污染物浓度都达到了环保局所规定的排放标准。第27页n7主要构筑物与设备选型7.1主要构筑物一览表表14主要构筑物一览表序号构筑物型号、规格、主要技术参数数量结构与材质1集水池3000×3200×25001砖混防腐1初沉池18000×4500×7000mm1钢筋砼防腐2水解酸化池8000×4000×4000mm1钢筋砼3厌氧池11000×7000×3000mm1钢筋砼4缺氧池11000×7000×3000mm1钢筋砼4好氧池11000×6000×3000mm1钢筋砼5二沉池21600×4500×6680mm1钢筋砼合计占地面积430.2m27.2主要设备与器材一览表表15主要设备仪器一览表系统序号设备名称型号、规格、主要技术参数单位数量备注价格（万元）预处理系统1.1提升泵150WL190-18-18.5，190m3/h台21用1备0.11.2液位控制器MAS－Ⅱ只42用2备0.41.3pH计topHitHCPS401台10.071.4搅拌器LFJ-100I台21.81.5碱液投加泵AHA22台10.06生化处理系统2.1综合水池提升泵WQ5-10-0.75台21用1备0.22.2液位控制器MAS－Ⅱ只21用1备0.22.3水解池布水器UPVC穿孔管套122.4水解池收水器不锈钢三角堰板套132.5高分子组合填料φ150×1600mmm363.852.6水解池填料支架50角钢+φ14螺纹钢套2防腐处理3第27页n2.7罗茨鼓风机L64LD台21用1备102.8微孔曝气器Φ225个4852.9中间提升泵WQ5-10-0.75台21用1备0.52.10液位控制器MAS－Ⅱ只21用1备0.12.11电磁流量计0~50m3/h个10.06污泥处理系统3.1GDT-25转鼓式浓缩机GDT-25台21用1备123.2LW355型卧式螺旋离心脱水机LW355台21用1备14其他4.1管道系统套1164.2电控系统套154.3自控系统套1314.4防腐保温套1不计入10总118.146万元8经济耗费预算8.1工程造价估算8.1.1直接费用：1）土建工程费（构筑物、土建与设备基础）表16土建费用概算表序号项目内容单位结构／型号单价（万元）总价（万元）1格栅池m3钢筋砼0.060.52提升泵房m3钢筋砼0.061.443水解池m3钢筋砼0.067.684厌氧池m3钢筋砼0.0613.865缺氧池m3钢筋砼0.0613.865好氧池m3钢筋砼0.0611.88第27页n6初沉池m3钢筋砼0.0634.027二沉池m3钢筋砼0.0638.968值班室m3砖混0.052.79设备房m3砖混0.05610加药间m3砖混0.053.611配电间m3砖混0.053.6总计134.52）设备器材与仪器仪表费由表15知设备总费用118.146万元，则直接费用共计：252.646万元。8.1.2间接费用：（1）设计费（包括工艺、土建与非标设备等）20万（2）安装、调试与培训费5万（3）技术服务费（可研、污染源调查、试验研究等）5万（4）技术使用费（专利、专有技术）100万（5）远征费（100公里以上可加收设计、调试远征费）18万（6）其它费用（场地绿化、道路铺设、排污口整治等）30万（7）管理费10万（8）不可预见费20万（9）税金10万则间接费用总计128万，工程总造价=252.646+128=380.646万元8.2运行费用估算以下预算为一年的运行费用：1）动力费1.3+7.5×2+15×1+0.55+0.75×2+0.75）×24×365×0.88=20.16万元2）工资福利费（元/人·年）：定员为7人，管理人员为2人，职工5人。人员人均工资按5000元／月计，每年需42万元。3）折旧费(=固定资产×折旧率)（81.8+147.71）×5%=11.48万4）大修及维护费按工程设备投资的2.5%计算147.71×2.5%=3.7万5）一年运行费用为77.34万元。第27页n8.3技术经济指标1、处理能力：50000m3/d2、主要构筑物去除率如下表：表17主要构筑物去除率池体污物BOD5CODTP氨氮SS色度初沉池20%20%0%0%50%0%芬顿催化氧化池0%91.83%0%0%0%80%A²/O厌氧区0%9%0%8%0%0%A²/O缺氧区10%16%0%38%0%0%A²/O好氧区67%68%95%55%0%50%二沉池10%10%0%0%60%0%最终的去除率99%99%95%74%89%90%3、工程总投资：380.646万元4、处理成本：运行费用每年77.34万元，每吨水处理成本0.42元。5、人员编制与生产班次设施24小时全天候运行，工作人员5人轮班操作。6、土地面积：430.2m29其他需要说明的问题9.1卫生防护与安全措施办公楼内设置分析实验室，且办公楼位于全年季风主导风向上风向，避免了设施排放出的臭气对工作生活产生的影响。主要设施主体位于地面之下，管理运行方便，几乎没有泄露事故发生的可能。各设施的设计均采用了较高的保险系数，防止水质水量的变化对处理设施的冲击。9.2场地绿化门口设有花坛，对办公环境起了改善作用。设施之间的道路两旁设有绿化带，种植景观树和草坪。各构筑物之间种有大面积长青树木，是本工程主要绿化面积，对环境空气质量起改善作用。9.3双方分工厂方负责主体工程之外的管网设置，我方负责全部主体工程的详细建设。9.4施工期与进度安排约7个月时间完成所有工程施工。第27页