硅钢碱性废水处理工程——毕业设计 67页

摘要硅钢碱废水主要含有油和铁屑等悬浮物，水呈碱性，常用中和、气浮法结合生物处理的工艺达到除油降COD的目的。马钢采用了二级反应、二级气浮及生物接触氧化法的工艺，此工艺出水水质好，达到国家一级排放标准。而涟钢的工艺采用了二级中和槽、高效澄清池和过滤器，对于含油量大的污水，除油效果并不理想。本设计中的污水水量200m3/h,含油量3000mg/L，COD=1000mg/L，SS=400mg/L，pH=9-13，出水水质要求达到国家一级排放标准。参考马钢的工艺，考虑设计水量较小，采用SBR生物处理，其工艺流程简单，运转灵活，基建费用低；处理效果好，出水水质稳定；具有较好的除磷脱氮效果；污泥沉降性能良好；对水质水量变化的适应性强。本工艺固定投资包括土建费、设备器材费、安装费、管理费、工程预备费等其他费用，工程总投资达196.6万元；污水处理成本包括动力费、劳力费、药剂费、检修维修费、折旧费等其他费用，综合成本为0.94元/m3。关键词：碱性废水SBR反应池冷却塔经济性分析nAbstractAlkalinesilicon-wastewatercontainingoilandironfilingsandothermajorsuspensions.Waterwasalkaline.NeutralizationandflotationcombinedwithbiologicaltreatmentprocessoftentousedtoachievethepurposeofdegreasingandCODreduction.MaanshanIronandSteelCompanyusestwolevelreactor,twolevelflotationandbiologicalcontactoxidationprocess.Thisprocesseffluentqualitybettermeetingthenationalemissionstandards.TheprocessLIANGANGusestwolevelneutralizationtank,highefficiencyclarifiersandfilters.Forthehighcontentofoil-water,degreasingisnotideal.Thedesignrateofthesewagewateris200m3/h,oilcontentof3000mg/L,COD=1000mg/L,SS=400mg/L,pH=9-13,effluentdischargestandardsrequiredtoachievethenationallevel.ReferenceMaanshanIronandSteelCompanyprocess,consideringthesmalldesignrate,SBRbiologicaltreatmentisused.Theprocessissimple,flexibleoperation,lowcostinfrastructure;treatmenteffect,waterqualityandstability;phosphorusandnitrogenremovalwithgoodresults;sludgesettlementgoodperformance;onadaptabilitytochangesinwaterqualityandquantity.Thefixedinvestmentprocesscostsincludecivilengineeringcosts,equipmentandmaterialcosts,installationfees,managementfees,reservefundandotherprojectcosts.Projecttotalinvestmentof1.966millionyuan;Sewagetreatmentcostsincludepowercosts,laborcosts,pharmacycosts,repairmaintenance,depreciationfeesandothercosts.Overallcostis0.94yuan/m3.Keywords:alkalinewater;Reactorcoolingtower;SBRreactor;EconomicAnalysisn目录第1章绪论11.1前言11.2硅钢碱废液中主要污染物11.2.1悬浮物11.2.2油类11.3硅钢碱废液处理方法现状21.3.1物理法21.3.2物理化学法31.3.3化学法41.3.4生物法51.4SBR污水生物处理技术51.4.1SBR的工艺流程51.4.2SBR工艺的优越性6第2章碱废液处理工艺的分析与选择82.1马钢硅钢碱废液处理工艺82.1.1工艺流程82.1.2碱废水处理系统操作运行方式82.2涟钢冷轧厂碱液处理工艺92.3工艺选择102.3.1工艺流程102.3.2辅助系统11第3章工艺计算123.1概要123.1.1设计任务与目的123.1.2设计原始资料123.1.3药剂和加药设备123.1.4污水提升泵133.1.5污泥提升泵房133.2设计计算133.2.1调节池133.2.2反应池143.2.3折板絮凝池143.2.4一级气浮池183.2.5二级气浮池203.2.6中间水池213.2.7冷却塔213.2.8SBR反应器243.2.9排放水池313.2.10鼓风机房313.2.11污泥处理系统33第4章总体布置414.1平面布置41n4.1.1平面布置时的注意事项414.1.2主要构筑物一览表424.1.3布置结果424.2高程布置424.2.1高程布置时的注意事项434.2.2高程计算434.2.3布置结果46第5章经济性分析475.1固定投资预算475.1.1第一部分费用475.1.2第二部分费用505.1.3第三部分费用505.1.4工程总投资合计505.2污水处理成本505.2.1动力费505.2.2工资福利费515.2.3检修维修费515.2.4药剂费用515.2.5折旧费525.2.6行政管理费和其他费用525.2.7综合成本52附录53n第1章绪论1.1前言硅钢生产过程中的清洗脱脂工艺段采用的清洗方式为碱喷洗、碱刷洗、高压水喷洗、水刷洗、水喷洗、热风干燥等。硅钢表面清洗是硅钢生产的重要环节,其表面清洗质量直接影响硅钢的质量，清洗一方面是要清洗掉钢板表面的灰尘及铁锈,更重要的是要清洗掉钢板表面的油污,以利于硅钢的表面处理。碱洗水中的润滑油脂与金属粉尘、氧化铁皮颗粒等悬浮物粘合在一起，形成铁油混合物。由于冷却水水量大，使用后温升较高，出水水质变化大，铁油混合物在浓度高时形成了具有较大粘性的“油泥”，而在浓度低时形成低浓度含油废水，具有很大的危害。废水及污泥需进行一定的处理后才能达到排放标准。1.2硅钢碱废液中主要污染物硅钢碱液的主要污染物是水中的悬浮物和油份，以及因此而产生的具有很高粘性的“油泥”。1.2.1悬浮物废液中大量悬浮物的主要成分为粗、细氧化铁皮、泥砂等杂质，水中悬浮物粒径分布情况可参考表1-1。表1-1国内部分冶金企业碱洗液中氧化铁皮粒度组成表粒径/mm含量/%粒径/mm含量/%<0.00753.870.085一0.0953.510.0075一0.0157.500.095一0.112.830.015一0.0221.820.11一0.121.360.022一0.03116.650.12一0.154.970.031一0.0419.540.15一0.185.450.041一0.0751.950.18一0.251.850.075一0.0850.97>0.2537.71.2.2油类钢铁企业含油废水中所含的油分主要为润滑油脂以及液压油，一般油品在水中成浮油、分散油、乳化油、溶解油和油一固体物五种不均匀状态分布。n根据来源和油类在水中的存在形式不同含油废水分为四类:（1）浮油。以连续相漂浮于水面，形成油膜或油层。油在水中以W/O型存在，这种油的油滴粒径较大，油粒粒径>100um;（2）分散油。以含润滑油为主体的废水，以微小油滴悬浮于水中，油在水中以O/W型存在，不稳定，经静置一定时间后往往变成浮油，其油滴粒径为10-100um;（3）乳化油。以乳化油为主体的废水，油在水中以O/W型存在，水中往往含有表面活性剂使油成为稳定的乳化液，油滴粒径极微小，一般小于10um，大部分为0.1-20um;（4）溶解油。是一种以化学方式溶解的微粒分散油，油粒直径比乳化油还要细，有时可小到几纳米。1.3硅钢碱废液处理方法现状1.3.1物理法应用物理作用没有改变废水成分的处理方法称为物理处理法。操作单元（OperatingUnits）：调节（Adjust）、离心分离（CentrifugalSeparation）、除油（OilElimination）、过滤（Filtration）等。废水经过物理处理过程后并没有改变污染物的化学本性，而仅使污染物和水分离。物理处理法的重点是去除废水中的矿物质和大部分固体悬浮物、油类等。物理处理法包括重力分离、离心分离、粗粒化、过滤等方法。（1）重力分离法重力分离法是典型的初级处理方法，是利用油和水的密度差及油和水的不相溶性，在静止或流动状态下实现油珠、悬浮物与水分离，分散在水中的油珠在浮力作用下缓慢上浮、分层，油珠上浮速度取决于油珠颗粒的大小，油与水的密度差，流动状态及流体的粘度。重力分离法的特点是:能接受任何浓度的含油废水，同时除去大量的污油和悬浮固体等杂质，但处理出水往往达不到排放标准。在稳定的流速和油含量的特定条件下，可作为二级处理的预处理。常用的设备是隔油池，包括平流隔油池(APD)、斜板隔油池(PPI)、波纹斜板隔油池或称高效除油器(EPI)[1]。(2)离心分离法n借施加离心力来加速油水分离的有效技术很多。在离心分离机里，靠设备转动产生的离心力使液体沿环状路径运动。在水力旋流器里，液体是靠对着水力旋流器的环状结构的切向喷射被迫进入环流运动。离心分离是利用油水间的密度差进行分离，常常用来分离分散油。离心分离的优点是设备体积小、重量轻、除油效率高;缺点是高流速产生的紊流将部分分散油剪碎，使之成为更细的分散物，加上停留时间短，因此对分离水中乳化油不是很有效的。其次运转费用很高。它适用于污水量小、占地受到严格限制的海上采油平台和油船等场合[2]。(3)粗粒化所谓粗粒化是指含油废水通过一个装有粗粒化材料的设备时，油珠粒径由小变大的过程。粗粒化方法技术关键是粗粒化材料。从材料的形状来看，可分为纤维状和颗粒状;从材料性质看，可分为亲油疏水性和亲水性。粗粒化方法除油的效果，与表面活性剂的存在和多少有关，有微量表面活性剂的存在，能抑制粗粒化的效果，因而该法对含有表面活性剂的乳状含油废水的除油会失效。粗粒化法无需外加化学试剂，无二次污染，设备占地面积小，且基建费用较低，但出水含油量较高，如处理油含量大于loomg/L的废水时，出水含油量一般高于10m留L，常需再进行深度处理[3]。(4)过滤技术一般用做二级处理或深度处理，除油和悬浮物。常见的颗粒介质过滤技术有多层滤料过滤技术、双向过滤技术、移动床过滤技术等。该技术出水水质好、设备投资小，操作方便，但反冲洗操作要求较高。纤维过滤技术以纤维材料为滤料，有纤维球过滤器和纤维束过滤器，后者可在30nl儿滤速和3N0TL原水浊度下，使水中的悬浮物、液体大分子、有机物、细菌、病毒等降到最低限度[4]。膜分离技术中的交叉流膜介质过滤器处理含油水时，含油水沿膜平行流动，流动力阻止其中的固体颗粒堵塞膜，反冲洗水量几乎为零。它比旋流器和浮选器的除油效率高，但比气浮技术的设备和运行费用高。0.2um-0.8um陶质膜、0.03um聚矾膜、0.2um聚醚矾膜和无孔纤维素结晶膜是美国介绍的4种有发展前景的膜材料[5]。1.3.2物理化学法废水中的污染物在处理过程中是通过相转移的变化而达到去除的目的的处理方法称为物理化学处理。操作单元（OperatingUnits）：混凝（Coagulation）、气浮（Floatation）、吸附(Adsorption)、离子交换(IonExchange)、电渗析(Electro-dialysis)、扩散渗析(DiffusionDialysis)、反渗透(ReverseOsmosis)、超滤(UltraFiltrate)等。污染物在物化过程中可以不参与化学变化或化学反应，直接从一相转移到另一相，也可以经过化学反应后再转移通常包括气浮和吸附法两种。(l)气浮法气浮法是使大量微细气泡吸附在欲去除的颗粒(油珠)上，利用浮力将污染物带出水面，从而达到分离目的的方法。是因为空气微泡由非极性分子组成，能与疏水性的油结合在一起，带着油滴一起上升，上浮速度可提高近千倍，所以油水分离效率很高。n目前使用的气浮法包括加压气浮法、变压气浮法、叶轮气浮法和扩散板气浮法等。加压气浮工艺是用加压泵将加有混凝剂的含油废水打人加压溶气罐中，同时与注人溶气罐的压缩空气混合后上浮。其缺点是能耗高、絮凝剂用量大且占地面积大。变压气浮装置是由气浮装置、浮选装置和溶气系统组成，它集凝聚、气浮、撇油、沉淀和刮泥为一体，是适宜于含油废水深度处理的水质净化设备，但工艺还不成熟[6]。(2)吸附法吸附法主要是利用固体吸附剂去除废水中多种污染物。根据固体表面吸附力的不同，吸附可分为表面吸附、离子交换吸附和专属吸附三种类型[7]。表面吸附是因为固体具有巨大的表面积和表面能而存在表面吸附作用，它属于一种物理吸附:吸附质由于静电作用，每吸附一部分离子，同时也放出等当量的离子，这种吸附是离子交换吸附，它属于物理化学吸附。近年来有学者还提出了专属吸附。1.3.3化学法应用化学原理和化学作用将废水中的污染物成分转化为无害物质，使废水得到净化的方法称为化学处理。操作单元（OperatingUnits）：中和（Neutralization）、化学沉淀（ChemicalPrecipitation）、药剂氧化还原（ChemicalOxidationReduction）、臭氧氧化(OzoneOxidation)、电解(Electrolysis)、光氧化法(Photo-Oxidation)等。污染物在经过化学处理过程后改变了化学本性，处理过程中总是伴随着化学变化。化学处理方法主要用于处理废水中不能单独用物理方法或生物方法去除的一部分胶体和溶解性物质。所采用的化学处理方法主要有:混凝沉淀、电化学法等。（1）混凝沉淀法混凝沉淀法是借助混凝剂对胶体粒子的静电中和、吸附、架桥等作用使胶体粒子脱稳，在絮凝剂的作用下，发生絮凝沉淀以去除污水中的悬浮物和可溶解性污染物质。油田采出水中的乳化油通常占含油量的10%，它是一种水包油型乳化油。并且在石油开采过程中加入一定分散剂，使得乳化油呈稳定状态。因此，要达到油水分离的目的，首先应破乳。混凝沉淀法就是通过向含油废水中加入化学混凝剂，使含油废水破乳。经过处理后，油颗粒发生凝聚，粒径变大，浮力也随之增大，促使油水产生分离，而以悬浮物为主的矾花则下沉得以去除。目前，我国各大油田所采用的絮凝剂多为含高价阳离子的铝盐，同时辅以一些有机高分子助剂，从中和、架桥两方面协同作用使水质达到处理要求。(2)电化学法n电气浮法是一种利用电化学方法去除水中的悬浮物、油类、有机物等有害杂质的废水处理单元操作。它是将正负相同的多组电极安插于废水中，当通以直流电时，产生电解、颗粒极化、电泳、氧化、还原、电解产物间及废水间的相互作用等。按阳极材料是否溶解可将电气浮法分为电凝聚气浮和电解气浮。当采用可溶性材料如铁、铝等作阳极时，称为电凝聚气浮。当用不溶性或惰性材料如石墨、铂、二氧化钉等作阳极时，则称为电解气浮。1.3.4生物法利用微生物的代谢作用氧化、分解、吸附废水中可溶性的有机物及部分不溶性有机物，并使其转化为无害的稳定物质从而使水得到净化的方法称为生物处理。操作单元（OperatingUnits）：好氧生物处理(AerobicBiologicalTreatment)、厌氧生物处理(AnaerobicBiologicalTreatment).生物处理过程的实质是一种由微生物参与进行的有机物分解过程，分解有机物的微生物主要是细菌，其它微生物如藻类和原生动物也参与该过程，但作用较小。废水经隔油池和气浮处理后，可采用活性泥法、滴滤法、曝气法或接触氧化法等生化方法处理。一种代表性的工艺流程见图1-1[8]。国外也有报道在经APT隔油池和气浮处理后采用氧化塘法进一步处理，气浮单元出水含油量为40mg/L，在氧化塘停留时间超过20天后，出水含油量低于18mg/L。生化曝气池溶气气浮API隔油池废液二沉池处理水图1-1废水处理工艺流程1.4SBR污水生物处理技术1.4.1SBR的工艺流程SBR工艺的核心处理设备是一个序批式间歇反应器(SBR反应器),整个运行周期由进水、反应、沉淀、出水和闲置5个基本工序组成,所有工序都在一个设有曝气或搅拌装置的反应器内依次进行。处理过程中,不断进行这种操作周期,以实现污水处理的目的。反应器进水前处于静止或待机状态,沉淀后的上清液已经排空,反应器内还贮存着高浓度的活性污泥混合液,其实质是连续流活性污泥法的污泥回流功效。整个进水工艺完成后方开始搅拌或曝气,此时,反应器起到了缓冲和调节水质水量的作用,因此SBR工艺对污染负荷变动影响小,对水质、水量变化的适应性好。进水完成后,开始反应操作。可以根据不同的要求来选择具体方法,控制曝气时间可以实现硝化、磷的吸收以及氨氮、SS和BOD的去除等不同的要求[9];控制曝气或搅拌强度可以使反应器内维持厌氧或缺氧状态,实现硝化、反硝化过程[10]。n沉淀工序的作用相当于CFS工艺的二沉池,曝气或搅拌完成后,反应器处于静止状态,活性污泥进行重力沉淀和上清液分离。此时,污泥沉淀接近理想沉淀,避免连续出水带走密度小、活性好的污泥颗粒,普通活性污泥工艺的VSS/SS为0.6左右,而SBR工艺的VSS/SS可以提高到0.8以上。因此,SBR工艺沉降时间短、沉淀效率高,污泥能够保持较好的活性。沉降时间由不同的污水类型及出水水质要求而定,一般为1h～2h[11]。沉淀完成后,排出上清液,恢复到周期开始时的最低水位。剩余清液可以用作循环水或稀释水,起到缓冲作用;反应池底部的大部分活性污泥用于下一周期的回流污泥使用,剩余污泥排放。与其他工艺不同,SBR反应器有一个闲置阶段,其作用是微生物通过内源呼吸恢复活性,溶解氧浓度下降,起到一定的反硝化作用而进行脱氮,为下一周期创造良好的初始条件。由于经过闲置期后的微生物处于一种饥饿状态,活性污泥的比表面积很大,因而在新的运行周期的进水阶段活性污泥便可发挥其较强的吸附能力对有机物进行初始吸附去除。另外,待机工序可使池内溶解氧进一步降低,为反硝化工序提供良好的工况。1.4.2SBR工艺的优越性SBR工艺鉴于其独特的序批式特点,有许多其他工艺无法比拟的特性,与普通活性污泥法相比,其优越性在于:(1)工艺流程简单,运转灵活,基建费用低。SBR工艺中主体设备就是一个SBR反应器,所有操作都在这个反应器中进行,只是在不同时间段内分别进行泥水混合、有机物氧化、硝化、脱氮、磷的吸收与释放以及泥水分离等,所以SBR污水处理系统构筑物少,基建费用低。此外,随着自动化技术的不断发展,工艺的运行管理也变得更加简单。(2)处理效果好,出水水质稳定。SBR工艺在时间上具有理想的推流式反应器特性,反应器中的基质和微生物浓度随时间不连续变化,其运行是典型的非稳态过程。在曝气反应阶段,反应器内的混合也处于完全混合状态,但其基质和微生物浓度的变化在时间上是一个推流过程,且呈现出理想的推流状态。Ngwwn-Jern指出:如果为了去除生活污水中的有机物,用SBR法曝气15min就够了,用SBR工艺处理啤酒废水的试验,经2h的曝气便将反应器中的COD从2000mg/L降到150mg/L[12]。(3)具有较好的除磷脱氮效果。SBR工艺通过不同工序时间上的优化组合,可以实现厌氧、缺氧、好氧状态的交替出现,很好地满足了生物除磷脱氮的理论条件。沈耀良、赵丹介绍了SBR工艺脱氮除磷功能的改进运行方式,指出在曝气和沉淀阶段之间增加一个停曝阶段,可强化反硝化作用;可改变沉淀、排水和排泥的运行程序和操作方式,以防止磷的提前释放[13]。陈红、李昊翔在考察SBR工艺各阶段运行时间、碳氮比对氮磷去除率的影响后,指出SBR工艺在进水搅拌阶段使磷得到充分的释放;在停曝搅拌阶段混合液得到了充分的反硝化,提高了脱氮效果,同时由于抑制了聚磷菌释放磷而提高了除磷效果[14]。n(4)污泥沉降性能良好。SBR反应器中基质浓度梯度大,污泥泥龄短,厌氧、缺氧、好氧状态同时存在,这些条件有助于改善污泥沉降性能,控制丝状菌的过度繁殖,减少污泥膨胀。(5)对水质水量变化的适应性强。单独的进水期使污水在反应器中充分混合,对污水负荷起到缓冲调节作用,如果在特定时间内浓度冲击负荷较大时,也可以回流上周期的处理水进行稀释。n第2章碱废液处理工艺的分析与选择2.1马钢硅钢碱废液处理工艺2.1.1工艺流程酸碱废水来自硅钢各机组排放的废水,酸碱废水采用分开处理的工艺,其中酸废水处理最大能力60m3/h,碱废水处理最大能力120m3/h。碱性废水主要进水参数:PH值:9-13，Oil:3000mg/l，NaSiO2:6000mg/l（按SiO2计），温度：60-80℃。硅钢排放的碱性废水流入碱废水调节池，调节池的出水用泵提升到一级反应池，在一级反应池内投加Ca(OH)2控制PH值为10左右，使水中大量硅酸盐转化为硅酸钙沉淀物，水池内投加PACPAM，促使硅酸钙絮凝，压缩油颗粒双电层，降低电位，使废水中乳化油破乳，便于气浮分离。出水进入絮凝池，投加PAM形成大的矾花，经过一级气浮池后污泥同微气泡一起浮出水面，经撇渣机撇进浮渣收集槽。一级气浮池底部污泥定期排至浮渣收集槽。一级气浮池出水不能达标排放，需进一步降低水中油和悬浮物。出水进入二级反应池，投加硫酸，将PH值降至7左右，进一步压缩油颗粒双电层而破乳，出水进入二级絮凝池，投加PAC和PAM形成大的矾花，进入二级气浮池去除油和悬浮物，大量污泥同气泡一起浮出水面，经撇渣机撇进浮渣收集槽。二级气浮池底部污泥定期排至浮渣收集槽。二级气浮池出水进入中间水池，中间水池内一部分水送气浮罐形成溶气水供气浮装置用，一部分送冷却塔冷却，出水进入接触生物氧化池，降解COD后出水经沉淀池后进入排放水池。气浮浮渣收集池内污泥定期泵送至污泥浓缩池进一步处理。2.1.2碱废水处理系统操作运行方式弱碱废水提升泵共有2台，提升泵电机为变频电机，采用变频器调节控制，出水总流量控制在100～120M3/h之间并可调。一级反应池出水pH值小于9.0时，石灰乳投加气动阀自动开启。当一级反应池出水PH值大于9.6时，石灰乳投加气动阀自动关闭或人工操作。二级反应池出水pH值大于8.0时，浓硫酸投加气动阀自动开启。当二级反应池出水pH值小于6.5时，浓硫酸投加气动阀自动关闭或人工操作。当中间水池pH值大于6或小于9时，中间水池回流气动阀关闭或人工操作；当中间水池pH值小于6或大于9时，中间水池回流气动阀开启，回流至碱废水调节池。n碱废水送冷却塔提升泵为2台，水池水位在大于3.2米时，工作泵自动开启；水池水位降至低水位2.0米时，工作泵停止或人工操作。碱性废水泵硫酸，pH=7二级气浮池调节池浮渣收集槽中间水池二级絮凝池二级反应池PACPAMPAM一级气浮池一级反应池Ca(OH)2pH=10絮凝池浮渣收集槽气浮罐冷却塔接触生物氧化池沉淀池排放水池图2-1碱废液处理工艺流程图2.2涟钢冷轧厂碱液处理工艺涟钢冷轧厂的各机组产生的工业废水主要为含油、乳化液废水、含酸、碱废水、含铬废水，同时循环水处理站过滤器反洗排水也排至废水处理站，经处理达标后排至全厂排水管网部分流到污水处理厂部分外排。废水总量最大为300m3/h，碱废水处理量平均200m3/h，最大处理能力300m3/h，各机组排放的碱废水、循环水站排出的过滤器反洗水流入两个碱废水调节池，调节池的出水用泵提升至第一级中和槽、一级中和槽出水自流到第二级中和槽。中和槽中投加酸碱药剂并加以曝气处理，使废水中的Fe2+转化为更易沉淀的Fe(OH)3。二级中和槽出水通过分配槽流入反应澄清池，分配槽中投加絮凝剂，使絮体进一步增大，提高沉淀效果。澄清池出水排入最终中和池。废水在最终中和池经投加药剂调节pH值，自流至中间水池，中间水池的水用泵送至核桃壳过滤器过滤，其出水自流至回用排放水池，水质如不达标时可以通过泵回流到废水调节池重新进行处理。过滤器反洗排水则排放至碱系统调节池。澄清池的污泥通过污泥泵定时输送至高密度污泥罐和浓缩池，输送至高密度污泥罐的污泥与按废水pH值投加的石灰液混合后自流至碱废水一级中和槽。另外的污泥输送至浓缩池浓缩。工艺流程简图2-2。n碱废水调节池（曝气）中和药剂（曝气）核桃壳过滤器回用排放水池最终pH调节池一、二级中和槽絮凝剂pH调节剂高效反应澄清池图2-2碱废水处理工艺简图2.3工艺选择2.3.1工艺流程碱废水中含有油、碱和铁离子(相当部分为二价铁离子),涟钢冷轧厂碱液处理工艺中出水除油的步骤简单，达不到要求。马钢处理工艺中用絮凝沉淀法除铁效果较好。本工艺中利用溶气气浮除油，提高水中DO量并加石灰除铁。碱液进入曝气调节池中，利用调节池的曝气装置，可氧化部分有机还原性物质，降解部分COD，氧化二价铁，并且一、二级中和罐的溶解氧（DO）供应不上Fe2+转化成Fe3+所需要的DO将影响后续处理工艺。用泵将废水提升至一级反应池，一级絮凝池出水到一级气浮池，紧接着二级反应池、絮凝池、气浮池。反应池中投加中和药剂，并加以曝气处理，提供足够的DO，气浮池中的浮渣经撇渣机撇进浮渣收集槽。二级反应池出水加絮凝剂进入絮凝池，完成絮凝过程，并在气浮池中完成固液分离，使出水中油和悬浮物达标。中间水池起调节作用，保证SBR间歇进水的稳定性，其出水一部分进入气浮罐，用于气浮池；一部分进入SBR反应池，降解COD，出水排入集中水池，外排。工艺图2-3如下：n碱性废水泵硫酸，pH=7二级气浮池调节池浮渣收集槽中间水池二级絮凝池二级反应池PACPAC一级气浮池一级反应池Ca(OH)2pH=10一级絮凝池浮渣收集槽气浮罐冷却塔SBR反应池排放水池图2-3碱废液处理工艺图2.3.2辅助系统2.3.2.1污泥处理设施含油及碱污泥主要来自絮凝池和SBR反应池,这两部分污泥经重力式污泥浓缩后,进行二级厌氧消化处理，后由污泥泵送板框压滤机脱水,经脱水后的泥饼含水率小于75%,干泥外运。滤液流入碱废水调节池。2.3.2.2废油回收设施废油回收系统主要收集气浮池上部通过刮油刮渣机将这部分废油先储存在浮渣收集槽内,最后进入贮油槽内设蒸汽间接加热后,进入废油分离槽加酸进行油水分离后,上部浮油自流至废油槽,下部废水进入碱废水调节池,废油外卖。2.3.2.3曝气用低压空气供给系统该系统主要由2台罗茨鼓风机组成,用于向碱废水处理系统中的SBR反应池提供低压空气进行曝气。n第3章工艺计算3.1概要3.1.1设计任务与目的本课题通过对马钢硅钢碱废水处理系统的调研，对现有工艺各段进行检测和分析，发现可能存在的问题，并提出改进措施，最终确定200m3/h硅钢碱废水合理处理的工艺及设计参数，进行工艺设计。所选用的污水处理工艺为：废水从进水到曝气调节池，由污水泵进入一级反应池，一级絮凝池，一级气浮池，然后进入二级反应池，二级絮凝池，二级气浮池，经过中间水池，再进入SBR反应池，最后排入水体。污泥处理流程为：从SBR反应池排出的污泥进入污泥井，通过潜污泵送入浓缩池，接着进入消化池，然后进入脱水机房，最后外运处置。废水处理后的出水要达到国家污水综合排放标准（GB8978—1996）中的一级排放标准。本设计所选择的二次气浮和SBR工艺完全能达到所期望的处理效果。3.1.2设计原始资料由于钢材在轧制或进行其他后处理工序（如：涂层、退火等）前必须进行酸洗和碱洗，以去除钢材表面的氧化铁和油脂，所以碱性废水会含有大量的油。要是不经过处理就直接排放的话将会造成水体严重污染。进水水量为：4800m3/d；进水水质为：Oil=3000mg/L，COD=1000mg/l,SS=400mg/l,水温60～80℃,pH=9-13；出水水质要求：COD≤100mg/l，SS≤70mg/l,Oil≤8mg/L,pH=6-9。3.1.3药剂和加药设备混凝药剂采用硫酸铝[Al2(SO4)3·18H2O],必要时助凝剂采用活化硅酸。中和药剂采用硫酸。除铁氧化剂采用石灰[Ca(OH)2],也可起中和作用。小型加药设备主要由计量泵，搅拌器，溶药罐，输药软管等组成，用于投加含各种药剂的溶液。加药设备采用RYZ-1200型加药溶药设备，溶药罐直径1200mm,高度1500mm,容量1.5m3n，搅拌机功率0.37kw,转速1390r/min，进水管直径DN25mm，出液管直径DN32mm，料斗容积100L，设2台。此特性为：溶药罐中设置液位检测仪，当最低液位时，自动关闭出液阀，同时打开进水阀；当进水达到设定液位时，打开搅拌机后即开启输送器，由恒速电机带动的双螺旋输送杆开始加药，通过控制输送器运行时间，精确控制药剂投加量；至最高液位后，便自动关闭进水阀，延时一定时间后搅拌停止，即完成一个工作周期。此外，采用POLYMETRONpH表监测反应池中的pH值，控制中和药剂的投入量。POLYMETRONpH表由变送器9135和电极8350组成，具有多种温度补偿方式并可由用户编辑温补系数。8350探头采用耐腐蚀、耐高温材料，适用于苛刻的条件。POLYMETRONpH表9135型的性能规格：量程0-14pH，精度±0.05pH，被测介质温度0-110度，压力小于106Pa，探头阻抗150-500Ω，工作温度-20-60度。全投药过程采用自动化控制，减少人工误差和劳力成本。加药间尺寸B×L×H=5×8×4(m)，仓库尺寸B×L×H=3×5×4(m)3.1.4污水提升泵本次工艺流程较为复杂，故污水考虑二次提升。流入的污水水温在60～80℃，pH=9-13，所以要求泵具有耐腐蚀、耐高温的特点。第一次提升流量Q=200m3/h，扬程H=4.55m，选用KWPh80-250型水泵3台，二用一备，流量Q=22-113m3/h,转速1450r/min,扬程H=4-20m,电动机功率2.2-11kw，效率77%，叶轮外径D=100mm。第二次提升流量Q=200m3/h，扬程H=1.91m，选用KWPk100-250型水泵3台，二用一备，流量Q=35-111m3/h,转速960r/min,扬程H=1.5-9m,电动机功率1.1-4kw，效率75%，叶轮外径D=180-260mm。第二次提升泵前设集水井，可起调节冷却塔进水量的作用，集水井有效水深取2m，直径取2m，保护高0.5m。3.1.5污泥提升泵房由污泥提升泵将从二级消化池出来的污泥提升至污泥脱水设备，由计算可得需要提升的污泥高度为7m，则可选用IP50-32-250型污水泵2台，一用一备，其流量为6.3m3/h，扬程12.5m，转速1450r/min，功率2.2kw，汽蚀余量3.0m。3.2设计计算3.2.1调节池设计参数：设计流量Q=200m3/h，停留时间T=1hn有效容积：V=ＱＴ＝200×1=200m3调节池设为矩形，有效水深为4.0米，则池面积A=V/H=50m2，取池宽B为6米,保护高h1取0.5，则池体总高H：H=H0+h1=4.5m池中设集水坑，长为2m，宽0.8m，深度为0.8m。池结构尺寸：B×L×H=6×9×5.3(m).3.2.2反应池废水经污水泵提升后，到达反应池，并向池中投加石灰，以便于铁离子的去除，并在池中设搅拌机，起加速反应和混合的作用。流量Q=200m3/h，停留时间T=1h，则反应池有效容积为：V=QT=200m3选用WFJ-300（卧式）型反应搅拌机，桨叶直径为3m，浆板长度为4m，安装轴离水底的高度为1.75m，反应池尺寸B×L×H=3.6×13.5×4.2(m)一座3.2.3折板絮凝池3.2.3.1折板尺寸及布置折板絮凝池的优点是：水流在同波折板之间曲折流动或在异波折板直接缩、放流动且连续不断，以至形成众多的小漩涡，提高了颗粒碰撞絮凝的效果。在折板的每一个每一个转角处，两折板之间的空间可以视为CSTR型单元反应器。众多的CSTR型单元反应器串联起来，就接近推流型（PF型）反应器。因此，从总体上看，折板絮凝池接近于推流型。与隔板絮凝池相比，水流条件大大改善，亦即在总的水流能量消耗中，有效能量消耗比例提高，故所需絮凝时间可以缩短。本设计采用单通道折板絮凝池。设计参数：流量Q=200m3/h=0.056m3/s，总絮凝时间为20min，有效水深取3米，单池宽B=2m。布置：设2座池并联，每座设计流量Q1=100m3/h，每段絮凝区分为串联运行的二格，第一、二段采用相对折板，第三段采用平行折板。折板布置采用单通道。折板尺寸见图3-1，布置见图3-2，板宽采用500mm，夹角120°，板厚60mm。n图3-1折板尺寸计算图图3-2絮凝池折板布置图3.2.3.2各段絮凝区计算1）第一段絮凝区：设通道宽为1.0m，设计流速v1=0.35m/s,则峰距为b1：b1=0.056/(0.35×1.0)=0.16m谷距b2=b1+2c=0.16+0.25×2=0.66m则边峰距b3:b3=[B-2b1-3(t+c)]/2=[2-2×0.16-3(0.03+0.25)]/2=0.42m侧边谷距：b4=b3+c=0.42+0.25=0.67m中间部分谷速:v2=0.056/(0.66×1.0)=0.1m/s侧边峰速:v1′=0.056/(0.42×1.0)=0.13m/s侧边谷速:v2′=0.056/(0.67×1.0)=0.1m/s水头损失计算：①中间部分：渐放段损失：h1=§1(v12-v22)/2g=0.5(0.352-0.12)=0.0029m渐缩段损失：h2=[1+§2-(F1/F2)2]v12/2g=[1+0.1-(0.16/0.66)2]0.352/2g=0.0065m如图布置，每格有6个减缩和渐放，故每格水头损失为：h=6(0.0029+0.0065)=0.0564m②侧边部分:渐放段损失：h1′=§1(v1′2-v2′2)/2g=0.5(0.132-0.12)=0.00018m渐缩段损失：h2′=[1+§2-(F1′/F2′)2]v12/2g=[1+0.1-(0.42/0.67)2]0.132/2gn=0.00061m每格有6个减缩和渐放，故每格水头损失为：h′=6(0.00018+0.0061)=0.0047m①进口及转弯部分：共一个进口，一个上转弯和二个下转弯，上转弯处水深H4为0.2m，下转弯水深H3为1.0m，进口流速取v3=0.3m/s上转弯流速：v4=0.056/0.2×0.1=0.28m/s下转弯流速：v5=0,056/1.0×1.0=0.056m/s上转弯取1.8，下转弯及进口取3.0，则每格进口及转弯损失h〞为：h〞=3×0.32/2g+2×3×0.0562/2g+1.8×0.282/2g=0.0219m②总损失：每格总损失：∑h=h+h′+h〞=0.0564+0.0047+0.0219=0.083m第一絮凝区总损失：hf1=2h=2×0.083=0.166m第一絮凝区停留时间：T1=2×1.0×2×3.4/0.056×60=4.0min第一絮凝区平均G1值：G1=(rhf1/60uT1)1/2=(1000×0.166/60×1.029×10-4×4.0)1/2=82s-11）第二段絮凝区：设通道宽为1.2m，设计流速v1=0.25m/s,则峰距为b1：b1=0.056/(0.25×1.2)=0.19m谷距b2=b1+2c=0.19+0.25×2=0.69m则边峰距b3:b3=[B-2b1-3(t+c)]/2=[2-2×0.19-3(0.03+0.25)]/2=0.39m侧边谷距：b4=b3+c=0.39+0.25=0.64m中间部分谷速:v2=0.056/(0.69×1.2)=0.07m/s侧边峰速:v1′=0.056/(0.39×1.2)=0.12m/s侧边谷速:v2′=0.056/(0.64×1.2)=0.07m/s水头损失计算：(与第一段絮凝区计算基本相同)中间水头损失：h=6(0.003+0.0054)=0,0504m侧边水头损失：h′=6(0.00024+0.00054)=0.0047m进口及转弯水头损失：进口流速取v3=0.3，上转弯流速v4=0.056/0.2×0.12=0.233m/s，下转弯流速：v5=0.056/1.0×1.2=0.047m/s则每格进口及转弯损失h〞为：h〞=3×0.32/2g+2×3×0.0472/2g+1.8×0.2332/2g=0.019m每格总损失：∑h=h+h′+h〞=0.0504+0.0047+0.019=0.0741m第二絮凝区总损失：nhf2=2h=2×0.0741=0.1482m第二絮凝区停留时间：T2=2×1.2×2×3.4/0.056×60=4.9min第二絮凝区平均G1值：G2=(rhf2/60uT2)1/2=(1000×0.1482/60×1.029×10-4×4.9)1/2=70s-11）第三段絮凝区第三絮凝区采用平行直板，布置见图:平均流速取0.1m/s通道宽度：b=0.056/0.1×0.455=1.23m水头损失：共一个进口及三个转弯，流速采用0.1m/s，§=3.0则单格损失为：h=4×3.0×0.12/2g=0.0061m总水头损失：hf3=2h=2×0.0061=0.0183m停留时间：T3=2×1.23×2×3.4/0.056×60=5.0min速度梯度：G3=(rhf3/60uT3)1/2=(1000×0.0183/60×1.029×10-4×5.0)1/2=24.3s-13.2.3.3排泥系统计算采用穿孔管排泥，管材采用塑料管。孔眼间距，一般采用0.3-0.8m，孔眼直径采用0.02-0.03m，孔眼向下与垂线成45度交叉排列。管与管之间的中心距采用1.5-2.0m。穿孔管横向布置，穿孔管长8m。穿孔管的排泥阀门采用手动杠杆式快开阀门。排泥阀开启周期为5天。穿孔管的孔眼采用等间距布置，计算如下：孔眼间距S取0.4m，则孔眼个数m=L/S-1=19个。孔眼直径采用d=0.025m，则孔眼总面积：∑ω0=md2π/4=19×0.0252×3.14/4=0.009m2不均匀度ms取0.70，则对应的孔口总面积与穿孔管截面积之比Kω为0.38.则穿孔管面积：ω=∑ω0/Kω=0.009/0.38=0.024m2又ω=D02π/4得穿孔管直径D0为150mm，管壁厚度δ=0.005m,则孔口阻力系数ξδ=（d/δ）0.7=3.1,则穿孔管末端流速为：v={2g(H-0.2)/[ξδ（1/Kω）2+2.5+λL(m+1)(2m+1)/6D0m2+(λl/D1+ξ)D04/D14]}0.5=1.6m/sλ取0.05,H有效水深为4m,无孔输泥管长度l取10m，管径D1为200mm穿孔管末端的流量为：Q=ωv=0.024×1.6=0.0384m3/s穿孔管第一孔眼处水头损失：h0=ξδ(v/Kω)2/2g=0.27m穿孔管段的沿程损失为：h1=[2.5+λL(m+1)(2m+1)/6D0m2]v2/2g=0.46mn无孔输泥管段沿程损失：h2=λlD04v2/2gD1D14=0.46m无孔输泥管局部损失：h3=ξD04v2/2gD14=0.21m总损失为1.4m保护高取0.5m,池尺寸B×L×H=2×8×4.8(m)3.2.4一级气浮池3.2.4.1设计说明气浮法固液分离或液液分离的一种技术。它是通过某种方法产生大量的微气泡，使其与废水中密度接近于水的固体或液体污染物微粒粘附，形成密度小于水底气浮体，在浮力的作用下，上浮至水面形成浮渣，进行固液或液液分离。气浮法用于从废水中去除比重小于1的悬浮物、油类和脂肪，并用于污泥的浓缩。有电解气浮法，散气气浮法，溶气气浮法。加压溶气气浮法是目前应用最广泛的一直气浮方法。空气在加压条件下溶于水中，再使压力降至常压，把溶解的过饱和空气以微气泡的形式释放出来。其工艺油空气饱和设备、空气释放设备和气浮池等组成。与其他方法相比，它具有以下特点：（1）水中的空气溶解度大，能提供足够的微气泡，可满足不同要求的固液分离，确保去除效果。（2）经减压释放后产生的气泡粒径小（20-100um）、粒径均匀、微气泡在气浮池中上升速度很慢、对池扰动小，特别使用于絮凝体松散、细小的固体分离。（3）设备和流程都比较简单，维护管理方便。3.2.4.2设计要点（1）要充分研究原水水质，分析采用气浮工艺的合理性。（2）在有条件的情况下，应对原水进行气浮实验室实验或模型实验。（3）根据实验结果选择恰当的溶气压力及回流比。通常溶气压力选用0.2-0.4MPa，回流比取5%-10%。（4）根据实验选定的絮凝剂种类及其投加量和完成絮凝的时间及难易程度，确定絮凝的形式和絮凝时间。通常絮凝时间取10-20min。（5）为避免打碎絮凝粒，絮凝池易与气浮池连建。进入气浮接触室的水流尽可能分布均匀，流速一般控制在0.1m/s。（6）接触室应对气泡与絮粒提供了良好的接触条件，其宽度还应考虑安装和检修的要求。水流上升速度一般取10-20mm/s，水流在室内的停留时间不宜小于60s。（7）接触室内的溶气释放器，需根据确定的回流水量、溶气压力及各种型号的释放器的作用范围确定合适的型号与数量，并力求布置均匀。（8）气浮分离室应根据带气絮粒上浮分离的难易程度确定水流（向下）流速，一般取1.5-2.5mm/s，即分离室表面负荷率取5.4-9.0m3/（m2·h）。（9）气浮池的有效水深一般取2.0-2.5m，池中水流停留时间一般为15-30min。n（10）气浮池的长宽比无严格要求，一般以单格宽度不超过10m，池长不超过15m为宜。(11)气浮池排渣，一般采用刮渣机定期排除。集渣槽可设置在池的一端、二端或径向。刮渣机的行车速度宜控制在5m/min以内。（12）气浮池集水应力求均布，一般采用穿孔集水管，集水管内的最大流速宜控制在0.5m/s。（13）压力溶气罐一般采用阶梯环为填料，填料层高度通常采用1.0-1.5m。罐直径一般根据水截面负荷率100-200m3/（m2·h）选取，罐高度在2.5-3.5m之间。3.2.4.3设计计算（1）设计参数：流量Q=200m3/h，进水悬浮物SS=400mg/l，油3000mg/l，一级处理后悬浮物SS=120mg/l，油300mg/l，由实验得每千克去除物需气体。絮凝时间采用15min，回流比R取10%，接触室上升流速采用20mm/s，气浮分离速度采用2mm/s，溶气罐过流密度取150m3/(h·m2)，溶气罐压力定为0.25MPa，气浮分离室停留时间为16min。（2）计算A/SA/S=每日释放的空气质量/每日流入气浮池的悬浮物,空气密度为1.3kg/m3，则20L空气的质量为0.02×1.3=0.026kg，即A/S=0.026/3.4=0.0076（3）每日气浮池接纳的总固体量QsQs=200×24×(400+3000)×10-3=16320kg/d（4）每日需气量QgGg=A×Qs/S=0.0076×16320=124kg/d,折合为Qg=95.4m3/d=0.066m3/min（5）空气压缩机所需额定气量QRˊQRˊ=Qg/60×1000=0.066×1.4=0.093m3/min,故选用Z-0.10/10-D1型空压机一台，为安全计，增设一台备用，其排水量为0.1m3/min,排气压力1.0MPa,转速1180r/min，储气罐容积0.04m3，外形尺寸B×L×H=330×860×720(mm)，电动机为YC90S-2型，功率1.1Kw。（6）加压溶气水量Qp=RQ=10%×200=20m3/h，同时根据所需压力，选取IS65-50-160A型号水泵（额定流量为23.4m3/h，扬程为28m）一台，为安全计增设一台备用。（7）压力溶气罐直径D=(4Qp/3.14I)1/2=(4×20/3.14×150)1/2=0.41m，选用标准填料罐，TR-4型溶气罐一只,其直径为400mm，总高3315mm，工作压力为0.2-0.5MPa,过水流量为319-565m3/d，进水直径80mm，出水直径100mm，进气管径14mm，地脚螺栓间距405mm，地脚螺栓孔数-孔径3×20。（8）气浮接触室尺寸接触室平面面积Ac=(Q+Qp)/Vc=(200+20)/20×0.001×3600=3.1m2n接触室宽度选用bc=0.6m，则接触室长度（即气浮池宽度）B=Ac/bc=3.1/0.6=5.1m接触室出口的堰上流速以不超过接触室上升速度为宜，故堰上水位H2=bc=0.6m（1）气浮分离室尺寸分离室平面面积Ac=(Q+Qp)/Vs=(200+20)/2×0.001×3600=30.6m2分离室长度Ls=As/B=30.6/5.1=6.0m（2）气浮池水深H=Vst/1000=2×16×60/1000=1.92m（3）气浮池容积W=(As+Ac)H=(30.6+3.1)×1.92=64.7m3总停留时间:T=60w/(Q+Qp)=60×64.7/(200+20)=17.6min接触室气水停留时间：tc=(H-Hc)/Vc=(1.92-0.6)/0.02=66s(＞60s)（4）气浮池集水管集水管采用穿孔管，沿池长方向均布四根，管间距1.02m，每根管的积水量q=(Q+Qp)/4=55m3/h，选用管径D=200mm，管中最大流速为0.51m/s。若允许气浮池与后续处理有0.3米的水位差（及允许穿孔管孔眼有近于0.3米的水头损失），则集水口的流速Vo=u(2gh)1/2=0.97(2×9.8×0.3)=2.35m/s，每根集水管的孔口总面积w=q/Vo=55/0.64×2.35×3600=0.0101m2，式中为孔口收缩系数，取0.64。设孔口直径为15mm，则每孔面积w0=0.000177m2，孔数n=w/w0=57，取60只。气浮池长6.0m，穿孔管有效长度取5.7m，则孔距l=L/n=5.7/60=0.095m。（5）释放器的选型根据选定的溶气压力0.25MPa及回流溶气水量20m3/h，选定TV-Ⅱ型释放器，直径200mm,这时该释放器的出流量为2.32m3/h，则释放器的个数N=20/2.32=9，采用单行布置，释放器间距为5.1/9=0.57m。（6）集渣槽设于气浮池进水端，宽0.5m。采用桥式刮渣机逆向刮渣，刮渣机选用TQ-6型。其规格是：气浮池净宽5-6m,轨道中心距5.23-6.23m,电动机功率1.1Kw,轨道型号11kg/m.则池体结构尺寸为：池尺寸B×L×H=5.1×6.6×2.8(m)，保护高取0.8m。3.2.5二级气浮池（1）设计参数：流量Q=200m3/h，进水悬浮物SS=120mg/l，油300mg/l，二级处理后悬浮物SS=30mg/l,油30mg/l，其余参数同一级气浮池。（2）计算A/SA/S=每日释放的空气质量/每日流入气浮池的悬浮物,空气密度为1.3kg/m3，则20L空气的质量为0.02×1.3=0.026kg，即A/S=0.026/0.42=0.062n（3）每日气浮池接纳的总固体量QsQs=200×24×(120+300)×10-3=2016kg/d（4）每日需气量QgGg=A×Qs/S=0.062×2016=124.992kg/d,折合为Qg=96.15m3/d=0.067m3/min（5）空气压缩机所需额定气量QRˊQRˊ=Qg￡/60×1000=0.067×1.4=0.093m3/min,故选用Z-0.10/10-D1型空压机一台，为安全计，增设一台备用，电动机为YC90S-2型。其余计算同一级气浮池。3.2.6中间水池流量Q=200m3/h，停留时间T=3h，则水池有效容积为：V=QT=600m3，取有效水深5m，保护高取0.5m，则池体结构为L×B×H=12×10×5.5m3.2.7冷却塔采用圆形逆流式机械通风冷却塔已知条件：流量Q=200m3/h，进水温度t1=47℃，出水温度t2=32℃，根据保证率90%，求得当地气象参数：干球温度θ=25.7℃，湿球温度τ=22.8℃，相对湿度ψ=80%，大气压力99.3kPa。选用三层错排塑料折波淋水填料，填料高H=1200mm，尾高Z=2.5m，淋水填料的热力特性N=1.57λ0.74，阻力特性△P/ρ1g。3.2.7.1热力计算（1）求不同气水比λi时的冷却数Ni值△t=47-32=15℃当△t=15℃时，在0.5～1.2范围内。选λ=1.2、1.4、1.6三组。由K=1-t2/[586-0.56(t2-20)]=1-32/[586-0.56(32-20)]=0.945,tm=(t1+t2)/2=(47+32)/2=39.5℃又τ1=22.8，ψ=1，P=99.3kPa，查空气含热量计算图得：i1=69kJ/kg;同样，由P、ψ=1、t1和t2查图得i1〞=242.8kJ/kg，i2〞=112.3kJ/kg。又求得i2=i1+Cw△t/Kλ,im=(i1+i2)/2。则计算出：1/(i2〞-i1)、1/(i1〞-i2)、1/(im〞-im)。则N=Cw△t/6K[1/(i1〞-i1)+4/(im〞-im)+1/(i1〞-i2)]按λ=1.2、1.4、1.6三种情况求出相应的N值，列于表3-1中。（2）求气水比λD按上表3-1求得的λ值与其对应的N值，即λ1=1.2时，N1=0.98;λn2=1.4时，N=0.94;λ3=1.6时，N=0.91，绘出N=f(λ)关系曲线于淋水填料热力特性曲线图上，由交点得出设计气水比λD=0.67。表3-1N值计算表序号条件t(℃)i〞(kJ/kg)P=93.3kPai(kJ/kg)P=93.3kPai〞-i(kJ/kg)1/(i〞-i)N1λ=1.2i232i169i2〞-i143.30.02310.98△t=15im39.5im96.7im〞-im70.80.0141K=0.945i147i2124.4i1〞-i2118.40.00842λ=1.4i232i169i2〞-i143.30.02310.94△t=15im39.5im92.7im〞-im74.80.0134K=0.945i147i2116.5i1〞-i2126.30.00793λ=1.6i232i169i2〞-i143.30.02310.91△t=15im39.5im89.8im〞-im77.70.0129K=0.945i147i2110.5i1〞-i2132.30.0076（3）求进塔空气量G=λDQ=0.67×200×103=134×103kg/h由θ=25.7，ψ=80%，P=99.3查给水排水设计手册第4册，得空气密度=1.15kg/m3。将G换成体积流量，得G′=134×103/3600×1.15=42.8m3/s（4）求塔的段数和面积设塔内平均风速为vm=1.5m/s，则塔的总面积F为F=G′/vm=42.8/1.5≈30m2设单段塔，冷却塔断面尺寸取D=6.0m3.2.7.2空气动力计算（1）通风阻力计算塔内湿空气的平均密度ρm=0.98×1.15=1.13kg/m3n（0.98是考虑空气进入塔内，温度升高并且分布不均匀的系数）淋水密度：q=200/30=6.7m3/(m2h)每段塔的空气量：g=G′=42.8m3/s进风口面积：FA=3.5×3.5=12.25m2淋水装置的截面积，等于塔内的截面积：F1=30m2除水器气流通过断面积：F2=20m2配水系统气流通过断面积：F3=22m2风筒收缩后断面积:F4=12m2风筒出口断面积：F5=15m2导风装置长度：L=4.5m各部分的通风阻力计算见表3-2，得通风总阻力：H=41.12Pa表3-2通风阻力计算序号部位阻力系数ζ风速v(m/s)H=ζρmv2/2(Pa)1进风口ζ10.55v1=g/FA3.493.792导风装置ζ21.2038v2=0.5v11.752.083进入淋水填料气流转弯ζ30.5v3=g/F11.430.574折波淋水填料ζ4v41.523.265配水装置ζ51.1017v5=g/F31.952.366除水器ζ61.625v6=g/F22.144.207风机进风口(减缩管形)ζ70.19v7=g/F43.571.378风筒出口ζ80.76v8=g/F52.853.50∑H41.12（2）通风机选择将空气按密度ρ=1.2kg/m3换算得：GD=30×1.15/1.2=28.75m3/s根据GD=28.75m3/s和H=41.12Pa,选用LF47型风机，风机叶片角度2度，叶轮直径4700mm。效率η1为83%，取机械效率η2为0.9.安全系数K=1.2，则电机功率为：N=GDHK/η2η1=28.75×41.12/0.83/0.9=1.6kW3.2.7.3淋水填料选用折波形淋水填料。其板面为突出折波和圆锥体突头（高25mm）。折波间距12mm，锥体间距75mm，片厚0.4mm。每米厚度上约33片，单元高度400mm，设三层组装，高度为1200mm。利用板面上的圆锥体来保持片与片的距离，折板拼装时用粘结剂连接。各层间布置成错排，错排在热力和阻力性能上较好，填料整体刚性也好。n折波型的板面加强了水和空气的扰流，其散热面积较大。板面上的圆锥突头能使两片之间落下的水流层层溅开，增加了散热面。3.2.7.4配水系统采用旋转管式配水系统，该系统由旋转布水器组成。它由给水管、旋转体和配水管组成。给水管用法兰固定相接，并通过轴承与旋转体相连，有密封止水设施。旋转体用以承受布水器的全部重量，并使布水器转动。在旋转体四周沿辐射方向等距离接出若干根配水管，水流通过配水管上的小圆孔喷出，推动配水管在与出水相反的方向旋转，从而将热水均匀洒在淋水填料上。配水管转速取25r/min，开孔总面积为配水管截面的0.6倍，取四根配水管，管径DN100mm，则开孔总面积为0.0047m2。管嘴直径取20mm，管嘴长20mm，则孔数为N=0.0047×4/3.14/0.022=15个。间距为2576/15=170mm。该系统由于是转动的，所以对于每单位面积的淋水填料是间歇配水，更有利于热量的交换和空气的对流、气流阻力的减少及配水效果的提高。3.2.7.5除水器从冷却塔排出的湿空气中，带有一些水分，其中一部分是混合于空气中的水蒸气，不能用机械方法分离；另一部分是随气流带出的雾状小水滴，通常可用除水器来分离回收，以减少水量损失，同时改善塔周围环境。采用BO-42/150型除水器。弧形除水器利用惯性分离原理，当细小水滴被塔内气流携带上升遇到弧片时，因接近饱和状态的气流相对质量较大，运动惯性大，在惯性作用下，撞击到除水器的弧片上，被分离和回收。3.2.7.6集水池在冷却塔底部设置一个储水池，以利于出水的稳定。池有效水深设1.5m，L×B×H=6.5×6.5×2m。池底设0.5×0.5×0.5的集水坑，坡度为0.008，坡向集水坑。坑内设排空管DN200，排泥管DN150。集水池水面上0.3m处设溢流管DN150。则冷却塔结构尺寸为：L×B×H=6.5×6.5×8.0m。3.2.8SBR反应器设计参数：进水流量Q=200m3/h，进水CODcr＝700mg/l，ＳＳ＝30mg/l，油30mg/l，出水CODcr≤100mg/l,油≤8mg/l。3.2.8.1SBR反应池容积计算（１）曝气时间：设X=4000mg/l,Ns=0.2kgBOD/(kgMLSS·d),1/m=1/4,则nTa=24S0/mNsX=24×700/（4×0.2×4000）=5.25h,取5.5h式中Ns:BOD-SS负荷X:MLSS浓度1/m:排出比（１）沉淀时间：当X＞3000mg/l时,由u=4.6×104×X-1.26=1.3m/h水温为10℃时,ε=0.5,则ts=(h+ε)/u=(H/m+ε)/u=(5/4+0.5)/1.3=1.35h,取1.5h式中u:污泥界面沉降速度h:滗水深度，取H/mH:有效水深，取5mε:安全水深,取0.5m（２）排出时间：h=H/m=1.25m,取排出速度为v=1.5m/h.则td=h/v=0.83h=50min（３）周期:T≥ta+ts+td=12h（４）单个反应池有效容积:设2组反应器，每组2个，则N=4，单个反应器进水时间为4h,则V=mQ/nN=4×200×4/2×4=400m3式中n:每日周期数取2有效水深为5m,单池平面面积为：400/5=80m2。保护高取0.5,SBR单池尺寸为：L×B×H=10×8×5.5m。3.2.8.2SBR反应池运行时间与水位控制排水结束时水位污泥界面（设计流量时）标准水位高峰水位溢流水位图3-3SBR水位控制图SBR反应池总水深5.0m，按平均流量考虑，则进水前水深为3.6mn，进水结束后5.0m，排水时水深5.0m，排水结束后3.6m。5.0m水深中，损失水深h为1.4m，存泥水深h1为2.0m，保护水深ε为1.6m，保护水深的设置是为避免排水时对沉淀及排泥的影响。见图3-3。进水开始与结束由水位控制，曝气开始由水位和时间控制，曝气结束由时间控制，沉淀开始与结束由时间控制，排水开始由时间控制，排水结束由水位控制。3.2.8.3排水系统设计SBR反应池的排水系统主要靠滗水器排水，滗水器是SBR工艺中的关键设备，本设计采用BFR浮动滗水器，它由浮箱、伸缩管、进出水管、气动阀、空气压缩机等组成。采用浮筒结构，浮筒下方为进水口，该结构可保证进水口始终能取到上清液。滗水器随着水位的降低而下降，直至达到设计最低水位，上清液经过滗水器排出。滗水器排水均匀，不会扰动已沉淀的污泥层。滗水器计算：每池滗水器水负荷按下式计算：Qd=Q/Nntd=4800/(4×2)×0.83=498m3/h=20.75m3/h式中：Q为设计流量N为SBR池子个数n为一天内SBR池子循环周期数td为SBR池设计排水时间每池设1台滗水器，每台滗水器负荷20.75m3/h，选用BFR100型浮动滗水器,其出水管直径100mm，排水管掩埋深度距池底800mm，排水量为25m3/h。3.2.8.4排泥量及排泥系统（1）SBR产泥量：SBR的剩余污泥主要来自微生物代谢的增值污泥，还有很少部分由进水悬浮物沉淀形成。SBR生物代谢产泥量为：W=aQSr-bXrV=(a-b/Ns)QSr式中：a为微生物代谢增长系数b为微生物自身氧化率根据工业废水性质，一般a取0.31-0.72,b取0.05-0.18，本设计取a=0.65,b=0.10，则有W=(a-b/Ns)QSr=（0.65-0.10/0.2）×4800×600×10-3=432kg/d假定排泥含水率为98%，则排泥量为：Qs=W/(1-P)=432×10-3/(1-98%)=21.6m3/d(2)排泥系统每池池底坡向排泥坑坡度i=0.01,池出水端池底设（1.0×1.0×0.5）m3n排泥坑一个，每池排泥坑中接排泥管DN200一根，排泥管安装高程相对地面为0.4m，相对于最低水位1.03m，剩余污泥在重力作用下排入集泥井。3.2.8.5需氧量及曝气系统（1）需氧量计算SBR反应池需氧量Q2计算公式为：Q2=a′QSr+b′XV=a′QS+b′XSr/Ns式中：a′为微生物代谢有机物需氧率，kg/kgb′为微生物自养需氧率，1/d根据工程经验取a′0.45，取b′取0.15，则Q2=a′QSr+b′XV=a′QS+b′QSr/Ns=0.45×4800×0.6+0.15×4800×0.6/0.2=3456(kgO2/d)=144(kgO2/h)(2)供气量计算设计采用KBB型盘式橡胶曝气器，直径215mm，淹没深度4.5m,每个供气量为1-3m3/h，服务面积为0.5m2，氧利用率为20.9-31.0%，阻力损失为1.2-2.3kPa。查表知20℃，30℃时溶解饱和度分别为CS(20)=9.17mg/l，CS(30)=7.63mg/l。空气扩散器出口处的绝对压力为：P=1.1013×105+9.8×103×H=1.1013×105+9.8×103×4.5=1.454×105Pa空气离开曝气池时氧的百分比为：21(1-EA)/[79+21(1-EA)]=21(1-25%)/[79+21(1-25%)]=16.6%曝气池由溶解氧平均饱和度为（按最不利温度条件计算）：Csb(30)=Cs(Pb/2.066×105+Qt/42)=7.63×(1.454×105/2.066×105+16.6/42)=1.1×7.63=8.4mg/l水温20℃时曝气池中溶解氧平均饱和度为：Csb(20)=1.1×9.17=10.1mg/l20℃时脱氧清水充氧量为：R0=Q2Csb(20)/[α(βρCsb(T)-Cj)1.124T-20]式中：a=0.82,β=0.95，Cj=2.0，ρ=1.0，则计算得：R0=144×10.1/[0.82×(0.95×1.0×8.4-2.0)×1.12430-20]=92.2(kgO2/h)SBR反应池供气量Gs为:Gs=R0/0.3EA=92.2/0.3×0.25=1229m3/h(3)空气管计算空气管的平面布置如图3-4所示，鼓风机房出来的空气供气干管，在相邻两个SBR池底隔墙上设两根供气管，为两个SBR池供气。在每根供气支管上设10n条配气竖管，为SBR池配气。4池共4根供气支管，40条配气竖管。每个扩散器的服务面积为0.5m2，则单池需要曝气器的个数为：n=80/0.5=160个单个供气量为：q=1229/4×160=1.92m3/h(符合)则单池每根配气管安装KBB型盘式橡胶曝气器16个，每池共160个曝气器，全池共640个曝气器。空气支管供气量为：Qz=1229/4=307.25m3/h=5.12m3/min由于SBR反应池交替运行，六根空气支管不同时供气，故空气干管供气量亦为10.24m3/min。供气干管供气支管供气支管图3-4SBR空气管的平面布置图3.2.8.6空气管道系统空气管道的最不利管线计算，如图3-5所示。111210987654321228029130图3-5空气管道的最不利管线计算扩散器布置如图3-6：n假设管路富余压头为0.10m，即100mmH2O，KBB型盘式橡胶曝气器压力损失取2.0kPa，即200mmH2O。空气管路计算结果见表3-3。计算表中包括鼓风机房干管及支管。图3-6扩散器布置图由计算表得：空气管路总水头损失为：∑h=212.19mmH2O则曝气系统总压力损失为：h=212.19+200+100=512.19mmH2O表3-3空气管路计算表管段编号管段长度空气流量空气流速管径配件当量长度计算长度压力损失9.8（Pa/m）9.8（Pa）L（m）GSm3/hV(m/s)D(m)l0(m)L+l0ih28-270.51.92_50三通一个1.181.680.380.64n27-260.53.84_50三通一个1.181.680.380.6426-250.55.76_50三通一个1.181.680.380.6425-240.57.68_50三通一个1.181.680.380.6424-230.59.6_50三通一个1.181.680.380.6423-220.511.52_50三通一个1.181.680.380.6422-210.513.44_50三通一个1.181.680.380.6421-200.515.36_50三通一个1.181.680.380.6420-190.517.28_50三通一个1.181.680.380.6419-180.519.2_50三通一个1.181.680.380.6418-170.521.12_50三通一个1.181.680.380.6417-160.523.04_50三通一个1.181.680.380.6416-150.524.96_50三通一个1.181.680.380.6415-140.526.88_50三通一个1.181.680.380.6414-130.528.8_50三通一个1.181.680.380.6413-4.530.724.0880弯头二4.458.951.7115.3n12个，三通一个，异形管一个12-11130.724.3580弯头一个0.621.620.71.1311-10161.444.3580三通一个0.881.880.711.3310-9192.165.1080三通一个0.881.880.711.339-81122.886.7980三通一个0.881.880.711.338-71153.68.4980三通一个0.881.880.711.337-61184.3210.1980三通一个0.881.880.711.336-51215.0411.8980三通一个0.881.880.711.335-41245.7613.5980三通一个0.881.880.711.334-31276.4815.2980三通一个0.881.880.711.333-24307.210.87100三通一个，阀门一个，异形管一个3.197.193.1222.432-10.5307.210.87100弯头一个2.032.531.23.031-07.5614.49.66150三通一个1.168.660.887.620-290.5921.614.49150三通一个1.161.660.881.4629-3015122910.87200三通、阀、止回阀各一个11.426.44.5118.8合计212.193.2.9排放水池流量Q=200m3/h，停留时间T=1h，则水池有效容积为：V=QT=200m3，取有效水深4m，保护高取0.5m，则池体结构为L×B×H=9×6×4.5mn3.2.10鼓风机房3.2.10.1鼓风机房的规定（1）污水处理厂采用空气扩散器曝气时，宜设置单独的鼓风机房。鼓风机房内应设有操作人员的值班室、配电室和工具室，必要时尚应设水冷却系统和隔声的维修场所。机房应设双电源、供电设备、工具室和必要的公共设施和指示报警装置。（2）鼓风机的选型应根据使风压、单机容量、运行管理和维修等条件确定。在同一供气系统中，应选用同一类型的鼓风机。在前层曝气或风压大于等于5mH2O，单机容量大于等于80m3/min时，设计宜选用离心鼓风机，但应详细核算各种工作条件时鼓风机的工作点，不得接近鼓风机的振区，并宜设有风量调节装置。鼓风机进风处应有净化装置，进风口应高出地面2m左右，可以四面为百叶窗的进风箱，进风管的内壁应有防腐层，进风道内壁应光洁。（3）鼓风机的设置台数，应根据气温、污水量和负荷的变化等，对供气量的不同需要确定。鼓风机房应设置备用鼓风机，工作鼓风机台数在4台或者4台以上时，应设2台备用鼓风机，备用鼓风机应按设计配置的最大机组考虑。（4）鼓风机根据产品本身和空气扩散器的要求，设置空气除尘设施。鼓风机进风管口的位置宜高于地面。大型鼓风机房宜采用风道进风。风管系统包括有风机出口至充氧装置（曝气头）的管道，一般用焊接钢管。曝气池的风管一联成环网，以增加灵活性，风管接入曝气池（或沉砂池）时，管顶应高出水面至少0.5m，以免回水。风管中空气流速一般采用：干、支管10～15m/s，流速不宜过高，以免发出噪音。计算温度采用鼓风机的排风温度（参照风机资料），在寒冷的地区空气如需加温时，采用加温后的空气温度计算，一般用蒸汽在曝气池前的管段加热。（5）鼓风机应按产品要求设置供机组启闭、使用的回风管道和阀门，每台鼓风机出口管路宜有防止气水回流的安全保护措施。（6）计算鼓风机的工作压力时，应考虑曝气器局部堵塞、进出风管路系统压力损失和实际使用时阻力增加等因素。（7）鼓风机与输气管道连接处宜设置柔性连接管。空气管道应在最低点设置排除水分（或油分）的放泄口。鼓风机出口气温大于60℃时，输气管道宜采用焊接钢管，并应设温度补偿措施。（8）大中型曝气池输气总管宜采用环状布置。（9）大中型鼓风机应设置单独的基座，并不应与机房基础相连接。鼓风机房内的起重设备和机组布置，可按本规范第4.3.3条和4.3.4条的有关规定执行；机组基础间通道宽度不应小于1.5m。（10）n鼓风机房内外的噪声应分别符合现行的《工业企业噪声卫生标准》和《城市区域环境噪声标准》的有关规定。应有必要的防噪措施，安装在吸风和出风管道的消声器。3.2.10.2鼓风机设计计算（1）供风量本处理站需提供压缩空气的处理构筑物为SBR，其需气量1229m3/h。（2）供风风压空气扩散装置安装在距池底0.2m处，根据计算SBR反应池管路系统风压损失为0.512mH2O，则鼓风机所需出风压力为：Pa=H1+H2+H3式中：H1—SBR反应池所需风压；H2—空气管路系统风压损失；H3—曝气系统富余风压取0.1mH2O即Pa=H1+H2+H3=（0.512+0.1+4.8）×9.8=53KPa3.2.10.3鼓风机的选择综合以上计算，鼓风机总供风量及风压为：Q=1229m3/h=20.48m3/min,P=53KPa拟选用L52LD型罗茨鼓风机两台，一用一备，为曝气系统供气，其技术参数为：转速n=1450r/min，口径DN200mm，出风量26.8m3/min，出风升压58.8KPa，轴功率39.8kw。机组安装占地（安装尺寸）面积L2047mm×B660mm，机组高830mm。3.2.10.4鼓风机房布置鼓风机房平面尺寸（8.0m×5.0m），鼓风机房净高5.0m。鼓风机房含机房两间，值班（控制）室一间（5.0m2）。鼓风机机组间距不小于1.5m。鼓风机不专设风道，新鲜空气直接从建筑窗上部的进风百叶窗进入，由鼓风机进风过滤器除尘。鼓风机在出风支管上装设压力表及安全阀，鼓风机由值班室和中控室均可控制3.2.11污泥处理系统设计参数：SBR污泥含水率P1=98%，混合污泥固体负荷G=50kg/m2d，浓缩后污泥含水率P2=97%，浓缩停留时间T=20h，有效水深H1＞3m，污泥固体浓度C=6g/L，工艺：生污泥→浓缩→消化池→机械脱水→最终处置3.2.11.1集泥井考虑各构筑物为间歇排泥，每日总排泥量为135m3/dn，需在1.5h内抽送完毕，集泥井容积确定为污泥泵提高流量135m3的30min的体积，即3m3。此外，为保证SBR排泥能按其运行方式进行，集泥井容积应外加10m3，则集泥井总容积为13m3。集泥井有效泥深为2.0m，则平面面积为：A=13/2=6.5m2设计集泥井采用圆形池子，则集泥井的直径为：D=(4A/3.14)1/2=2.9m,取3m则实际面积A0=3.14D2/4=3.14×32/4=7.1m2水面超高为0.8m，则实际高度为2.8m。3.2.11.2重力浓缩池污泥浓缩池最常用的有两种，即重力浓缩池和浮选浓缩池，浮选浓缩池具有较好的浓缩效果，能把含水率99.5%的活性污泥浓缩到94%～96%，其含水率低于采用重力浓缩达到的含水率，但所需机械设备多、投资大，运行管理操作等较麻烦，且运行费用高。而重力浓缩池可浓缩二沉池的剩余活性污泥，当活性污泥含水率在99.2%～99.6%时，经浓缩后可以达到96%～97%之间，已经能够满足脱水机的脱水要求。重力浓缩池具有构造简单，机械设备少，运行费用低等特点，故本设计选用重力浓缩池。一般大型污水厂采用辐流式浓缩池，带搅拌栅的刮泥机刮泥，浮渣刮排装置，线速度不大于2m/min，出水应为周边式。设计固体负荷不宜超过50kg/(m2•d)(以好氧活性污泥为主)，或100kg/(m2•d)(初沉池)，浓缩时间分别不少于24h和12h。由于本设计选用的是间歇式污泥浓缩池，而且坡度较大，所以无需设置刮泥机刮。进水管应伸入到池下3.5m处。重力式污泥浓缩池的设计要求：（1）污泥固体负荷宜采用30～60kg/m2•d。（2）污泥浓缩时间采用不宜小于10h。（3）由曝气池后二次沉淀池进入污泥浓缩池的污泥含水率，当采用99.2%～99.6%时浓缩后污泥含水率宜为97%～98%。（4）有效水深一般宜为4m。（5）采用刮泥机排泥时，其外缘线速度一般宜为1～2m/min，池底坡向泥斗的坡度不宜小于0.05。（6）采用刮泥机时刮泥机上应设置浓集栅条。注:浓缩生产污水时，可由试验或者参照相似活性污泥的实际运行数据确定。（7）污泥浓缩池一般宜有去除浮渣的装置。（8）当湿污泥作肥料时，污泥浓缩与贮存可采用湿污泥地。湿污泥地有效深度一般宜为1.5m，池底坡向排出口坡度采用不宜小于0.01。湿污泥池容积应根据污泥量和运输条件等确定。（9）间歇式污泥浓缩池和湿污泥地，应设置可排出深度不同的污泥水的设施。n设二个污泥浓缩池。污泥浓缩池采用间歇式重力浓缩池，运行周期为24.0h，其中进泥1.0-1.5h，浓缩20.0h，排水和排泥2.0h，闲置0.5-1.0h。絮凝池污泥量为113.4m3/d，则浓缩前污泥量为Q=21.6+113.4=135m3/d，混合污泥含水率为P=99%。浓缩池顶端设置横梁，穿通两池，在池中心横梁上安置排泥系统闸门，以便控制排泥。（1）设计计算：1）污泥体积浓缩20.0h后，污泥含水率为97%，则浓缩后污泥体积为：V2=Q(1-P1)/(1-P2)=135×(1-99%)/(1-97%)=45m3/d则污泥浓缩池所需容积应不小于45+113.4=158.4（m3）2）工艺构造尺寸设计污泥浓缩池两个，为安全计，单池污泥容积不应小于80m3，设计平面尺寸5×5（m），则净面积为25m2。设计浓缩池上部柱体高度4.0m，其中泥深3.5m。则二个池子柱体部分污泥容积2×25×3.5=175m3。浓缩池下部为锥斗，上口尺寸5×5（m2），下口尺寸为0.5×0.5（m2），锥斗高2.250m，则污泥斗容积为：2×1/3×(52×2.5-0.52×0.25)=41.6m3污泥浓缩池总容积为：175+41.6=216.6m3>158.4m3,满足要求。浓缩池保护高为0.5m，锥件斜面倾角为45度，污泥浓缩池构造尺寸见图3-7。图3-7污泥浓缩池构造尺寸（2）排水和排泥1）排水n浓缩后池内上清液利用重力排放，由溢流管道排入调节池。浓缩池设3根排水管于池外，管径DN150mm。于浓缩池最高水位处置一根，每隔1.0m，0.6m设置一根排水管，。2）排泥浓缩后污泥泵抽送入污泥脱水间，污泥泵所顶静扬程为9.5m。选用2PN污泥泵一台，该泵Qb60m3/h，Hb17.5mH2O，转速n1450r/min，电动机功率N10kw，质量W150kg，污泥泵房占地尺寸。3.2.11.3污泥厌氧消化池本设计采用二级消化工艺,选用定容式消化池，上进下溢流排泥方式。消化池停留天数为30天，其中一级消化20天，二级消化10天。消化池控制温度为33～35℃，计算温度35℃，新鲜污泥年平均温度为17.3℃，日平均温度为12℃。一级消化池进行污泥搅拌与加热，设有集气设备，不排出上清液，有机物的分解主要在此进行，产气量占总产气量的80%。污泥重力排入二级消化池，二级消化池不加热和搅拌，消化温度保持在20～26℃，池子设集气设备并撇除上清液，产气量占总产气量的20%。消化池的池型选圆柱型，见图3-8。图3-8消化池外形及尺寸消化池容积计算一级消化池总容积：污泥投配率取5%V=45/5%=900m3采用2座一级消化池，每座池子容积为：V1=V/2=450m3消化池直径D采用10m，集气罩直径d1采用2m，池底下锥底直径d2采用2m，集气罩高度h1采用2m，上锥体高度h2采用3m，消化池池体高度h3应大于D/2=5m，取6m，下锥体高度h4采用1m。则消化池总高度为：nH=h1+h2+h3+h4=2+3+6+1=12m一级消化池消化池各部分容积计算：集气罩容积：V1=3.14d12h1/4=3.14×4×2/4=6.28m3弓形部分容积：V2=3.14h2(3D2+4h22)/24=3.14×3(4×102+4×32)/24=171.13m3圆柱部分容积：V3=3.14D3h3/4=3.14×102×6/4=471m3下锥体部分容积:V4=3.14h4[(D/2)2+(D/2)(d2/2)+(d2/2)2]/3=3.14×1×[(10/2)2+(10/2)×(2/2)+(2/2)2]/3=32.45m3则消化池的容积为：V0=V3+V4=471+32.45=503.45450m3二级消化池总容积为：污泥投配率取10%V=45/10%=450m3采用一座二级消化池，其各部分尺寸同一级消化池。1）消化池各部分表面积计算池盖表面积：集气罩表面积为:F1=3.14d12/4+3.14d1h1=15.7m2池顶表面积:F2=3.14(4h22+D)/4=42.39m2则池盖表面积为：F1+F2=58.09m2池壁表面积：F3=3.14Dh3=3.14×10×6=188.4m2池底表面积：F4=3.14l(D/2+d2/2)=3.14×4.1(10/2+2/2)=77.244m22）消化池热工计算提高新鲜污泥温度的耗热量：中温消化温度TD=35℃，新鲜污泥年平均温度为Tsn=17.3℃，日平均最低温度为Tsd=12℃，每座一级消化池投配的最大生污泥量为：V〞=450×5%=22.5m3/d则全年平均耗热量为：Q1=V〞(TD-Tsn)1000/24=22.5×(35-17.3)1000×1.163/24=19.3kw最大耗热量为：Qmax=22.5×(35-12)×1000×1.163/24=25.077kw消化池池体的耗热量：消化池各部分传热系数采用：池盖K=0.8w/(m2·℃)，池壁在地面以上部分为K=0.7w/(m2·℃)，以下部分K=0.52w/(m2·℃)，池外介质为大气时，全年平均气温为TA=11.6℃，冬季室外计算温度为TA′=-9℃；池外介质为土壤时，分别为TB=12.6℃，TB′=4.2℃。则池盖部分全年平均耗热量为：Q2=FK(TD-TA)1.2=58.09×0.7×(35-11.6)×1.2×1.163=1328wn最大耗热量为：Q2max=58.09×0.7×[35-(-9)]×1.2×1.163=2497w取池体在地面以上高度为8m，地面以下为4m，则池壁在地面以上的部分全年平均耗热量为：Q3=FK(TD-TA)1.2=0.5×219.8×0.6(35-11.6)1.21.163=2153w最大耗热量为：Q3max=0.5×219.8×0.6×[35-(-9)]×1.2×1.163=4049w地面以下部分全年平均耗热量为：Q4=(0.5×219.8+77.244)×0.45×(35-12.6)×1.2×1.163=2632.7W最大耗热量为：Q4max=(0.5×219.8+77.244)×0.45×(35-4.2)×1.2×1.163=3620w则每座消化池体全年平均耗热量为：Qv=1328+2153+2632.7=6113.7w最大耗热量为：Qmax=2497+4049+3620=10166w每座消化池总耗热量：全年平均耗热量：∑Q=6113.7+19300=25413.7W最大耗热量：∑Qmax=10166+25077=35243w1）热交换器计算：采用池外套管式泥-水热交换器，回流比为1：2，则回流消化污泥量：Qs2=22.5×2/24=1.9m3/h进入热交换器的总污泥量：Qs=Qs1+Qs2=1.9+22.5/24=2.8m3/h生污泥日平均温度为12℃，则与消化污泥混合后的温度为：Ts=(1×12+2×35)/3=27.33℃热交换器的套管长度：L=1.2Qmax/3.14DKTmD取DN40,K=6OO,Tm=48℃=1.2×35243/3.14×0.04×600×48=11.7m设每根长4，则根数为：N=11.7/4=3根池盖、池壁的保温材料采用硬质聚氨酯泡沫塑料。2）沼气混合搅拌计算：采用多路曝气管式（气通式）沼气搅拌，则搅拌用气量：单位用气量采用6m3/min·1000m2池容，则用气量:q=6×450/1000=2.7m3/min=0.045m3/sn曝气立管管径：立管流速采用12m/s，则所需立管的总面积为：0.045/12=0.004m2选用立管的直径为DN40时，每根断面A=0.0013m2，所需立管的总数：N=0.004/0.0013=3.08根取3根核算立管的实际流速为：v=0.045/3×0.0013=11.5m/s（满足要求）3.2.11.4污泥脱水设备设计污泥机械脱水时，应遵守以下规定：①污泥脱水机械的类型，应按污泥的脱水性质和脱水要求，经技术经济比较后选用。②污泥进入脱水机前的含水率一般不大于98%。③经消化后的污泥，可根据污水性质和经济效益，考虑脱水前淘洗。④机械脱水间的布置，应按本规范第四章的有关规定执行，并应考虑泥饼运输设施和通道。⑤脱水后的污泥应设置泥饼外运堆场贮存，堆场的容量应根据污泥出路和运输条件等确定。⑥机械脱水应考虑通风设施。污泥在脱水前，应加药处理。污泥加药应符合以下要求：①药剂的种类应根据污泥的性质和出路等选用，投加量由试验或者参照相似污泥的数据确定。②污泥加药后，应立即混合反应，并进入脱水机。注：生产污水是否加药处理，由试验或参照类似污泥的数据确定。③压滤机宜采用箱式压滤机、板框压滤机、带式压滤机或微孔挤压脱水机，其泥饼产率和泥饼含水率，应由试验或参照相似污泥的数据确定。泥饼含水率一般可为75%～80%。污泥机械脱水方法有真空吸滤法、压滤法和离心法等，其基本原理相同。污泥机械脱水是以过滤介质两面的压力差作为推动力，使污泥水分被强制通过过滤介质，形成过滤液；而固体颗粒被截留在介质上，形成滤饼。从而达到脱水的目的。真空过滤脱水目前应用较少，使用的机械称为真空过滤机，它能够连续生产，运行平稳，可自动控制。但其附属设备较多，工序较复杂，运行费用较高;压滤脱水采用板框压滤机，它的结构较为简单，过滤推动力大，但是不能用于连续运行，间歇操作，劳动强度大；用于污泥滚压脱水的设备是带式压滤机，其主要特点是把压力施加在滤布上，用滤布的压力和张力使污泥脱水，而不需要真空或加压设备，动力消耗少，可以连续生产，与板框压滤机相比产率高。采用带式压滤机，污泥在消化过程中由于分解而使污泥体积减少，按消化污泥中有机物含量占60%，n分解率50%，污泥含水率95%来计算，则由于含水率降低而剩余的污泥量为：Q=Q0(100-P1)/(100-P2)=100×(100-97)/(100-95)=60m3/d分解污泥容积：Q1=60×0.6×0.5=18m3/d消化后剩余污泥量：Q2=60-18=42m3/d=1.75m3/h选用压滤机为DYQ-1000B型，处理量为3～5m3/h，功率1.5kw。主传动系统一般采用无级调速，用交流电动机-摩擦盘无级调速器-蜗轮减速机直联二级减速，实现滤带速度的无级调速。带式压滤机应设置以下保护装置：（1）当冲洗水压小于0.4MPa时，滤带不能被冲洗干净会影响循环使用，并自动停机并报警。（2）滤带张紧采用气压时，当气源压力小于0.5MPa，滤带的张紧压力不足，应自动停机并报警。（3）运行中滤带偏离中心，超过40mm无法矫正时，应自动停机并报警。（4）机器侧面及电气控制柜上，设置紧急停机按钮，用于紧急情况下停机。上述自动停机的含义为：主电机停止转动，同时进泥的污泥泵、加药泵也停止转动；但冲洗水泵、空压机泵不停。每台脱水机冲洗用水量35m3/h；单台系统总功率N=36.90kW；脱水机房尺寸为L×B×h=（15.0×8.0×8.0）m3。n第4章总体布置4.1平面布置4.1.1平面布置时的注意事项平面布置的内容主要包括：各种构（建）筑物的平面定位；各种输水管道、阀门的布置；排水管渠及检查井的布置；各种管道交叉位置；辅助设备的布置等。1、平面布置原则(1)按功能分区。配置得当。要做到分区明确、配制得当，而又不过分独立分散，确保安全生产。在(2)功能明确、布置紧凑。首先应保证需要，结合多方面因素全面考虑。布置时力求减少占地面积，减少连接管长度。(3)顺流排列，流程简捷。指处理构（建）筑物尽量按流程方向布置，避免与进（出）水方向相反安排，各构筑物之间的连接管（渠）应以最短路线布置，尽量避免不必要的转弯和用水泵提升，严禁将管线埋在构（建）筑物下面，目的在于减少能量（水头）损失，节省管材，便于施工和检修。(4)充分利用位置。某些构筑物放在较高处，便于放空，派泥，又减少了工程量，而另一些构筑物放在较低处，使水按流程按重力顺畅输送。(5)保证良好的自然通风条件。2、平面布置平面布置是在工艺设计计算之后进行的，根据工艺流程、单体功能要求及单体平面图形进行，图上应有构（建）筑物一览表、占地面积指标表及必要的说明，比例尺一般为1：（200-500），图上应有坐标轴线或者放格控制网。(1)首先对处理构筑物进行组合安排。布置时对其平面位置、方位、操作条件、走向、面积等统盘考虑。安排时应对高程、管线和道路进行协调。构筑物在平面上、高程上组合起来，进行组合布置。构筑物的组合原则如下：a.对工艺过程有利或者无害，同时从结构，施工角度看也是允许的，可以组合，如曝气池（或氧化池）与沉淀池的组合，反应池与沉淀池的组合，调节池与浓缩池的组合。b.关系密切的构筑物可以组合成一座构筑物等。c.为了集中管理和控制，实验室可以节省很多不必要的设备，有些建筑物可以忽略，有些设备建成一体化。(2)n污泥区的布置。由于污泥的处理和处置一般与污水处理相互独立，且污泥处理过程卫生条件比污水处理差，一般将污泥处理放在厂区后部，若污泥处理过程中产生沼气，则应按消防要求设置防火间距。由于污泥来自于污水处理部分，而污泥处理脱出的水分又要送到调节池或初沉池中，必要时，可考虑某些污泥处理设施与污水处理设施的组合。本实验中污泥可人工将其打捞，然后放在贮泥池中，晾干在处理。(3)管（渠）的平面布置。在各处理构筑物之间应有连通管（渠），还应有使各处理构筑物独立运行的管（渠）。当某一处理构筑物因故停止工作时候，使其后接按处理构筑物，仍能够保持正常的运行应设超越全部或部分处理构筑物，直接排放水体的超越管。4.1.2主要构筑物一览表表4-1主要构筑物一览表编号名称尺寸（m×m）单位数目1调节池6×9座12一级反应池3.6×13.5座13一级絮凝池2×8座24一级气浮池5.1×6.6座15二级反应池3.6×13.5座16二级絮凝池2×8座27二级气浮池5.1×6.6座18冷却塔6.5×6.5座19中间水池10×12座110SBR反应池8×10座411排放水池6×9座1121#集泥井D=3座113污泥浓缩池5×5座214一级消化池D=10座215二级消化池D=10座116脱水机房8×15座117加药间5×8座118库房3×5座119鼓风机房5×8座120溶气间3×5座121集水井D=2座1222#集泥井D=2座14.1.3布置结果布置结果见设计图中。4.2高程布置n4.2.1高程布置时的注意事项在对污水处理流程的高程布置时，应考虑下列事项：（1）选择一条距离最长、水头损失最大的流程进行水力计算，并应适当留有余地，以保证在任何处理情况下处理系统能够正常运行。（2）污水尽量经一次提升就应能靠重力通过构筑物。（3）计算水头损失时，以近期最大流量作为处理构筑物和管的设计流量。（4）污水处理后应能自流排入下水道或者水体，包括洪水季节。（5）高程的布置既要考虑某些处理构筑物的排空，但构筑物的挖土深度又不宜过大，以免土建投资过大和增加施工的难度。（6）高程布置时应注意污水流程和污泥流程的结合，尽量减少需提升的污泥量。污泥浓缩池、消化池等构筑物高程的确定，应注意它们的污泥排入污水井或者其他构筑物的可能性。（7）进行构筑物高程布置时，应与厂区的地形、地质条件相联系。当地形有自然坡度时，有利于高程布置；当地形平坦时，既要避免沉砂池在地面上架的很高，这样会导致构筑物造价的增加，尤其是地质条件较差、地下水位较高时。4.2.2高程计算4.2.2.1水处理构筑物高程水力计算污水厂污水的水头损失主要包括：水流经各处理构筑物的水头损失；水流经过连接前后两构筑物的管渠的水头损失，包括沿程损失与局部损失；水流经过量水设备的损失。初步设计依据规定的水头损失范围估算，如表4-2。表4-2构筑物自身水头损失构筑物名称自身水头损失/m构筑物名称自身水头损失/m调节池0.40水池0.40反应池0.60SBR反应池0.60絮凝池0.60集泥井0.20气浮池0.60污泥浓缩池0.60冷却塔0.80污泥消化池0.80n选择一条最不利的管线作为水头损失的计算管段，并适当的留有余地，以保证在任何情况下，处理系统均能够正常运行；污水尽量经一次提升就应能重力自流通过构筑物，而中间不应再经加压提升；计算水头损失，一般应以近期最大流量作为构筑物和管渠的设计计算流量；处理污水应能自流排入水体；高程布置既要考虑某些构筑的排空，但构筑物的挖土深度又不宜过大，以免增加土建费用和施工难度；高程布置要注意污水流程和污泥流程的配合，尽量减少提升的污泥量。污泥浓缩池、消化池等构筑物的决定，应注意他们的污泥自动排入污水井中或其他构筑物的可能性；进行构筑物高程布置时，当地形有自然坡降时，有利于高程布置；当地形平坦时，避免末端处理构筑物埋入地下太深，又避免首端构筑物在地面上架的太高，这样会导致构筑物造价的增加，尤其是地质条件差、地下水位较高时。查给水排水设计手册第一册，可得铸铁管的水力计算相关参数。以管段2-3为例：流量为200m3/h，长度为17m，选定管径为300mm，流速为0.786m/s，可得坡度为0.0034，又应为一般设计当中选用ζ弯=0.59，ζ阀=0.45，ζ进=0.5，ζ出=1.0，则管道总损失为：h=h1+h2=∑il+∑ζv2/2g=0.18m总损失=管段总损失+构筑物损失=0.243+0.4=0.643m。同理可得其他管段损失。高程计算：池底标高=水面标高-有效水深；池顶标高=水面标高+超高。具体计算见表4-3、和表4-4，表4-5。由表可得出：第一次水泵提升高度4.55m,冷却塔出水口高度为2.41m,则第二次水泵提升为1.91m。可由此选出污水提升泵的型号。表4-3水处理构筑物之间管道水力计算管段长度l/m流量m3/h管径mm1000i流速m/s降落量h1/m总局部损失系数ζ局部损失h2/m总损失h/m1-215.342003003.410.790.0523.720.1170.172-3172003003.410.790.0583.720.1170.183-402003003.410.790.0000.000.0000.004-528.512003003.410.790.0973.720.1170.215-612.792003003.410.790.0443.720.1170.166-702003003.410.790.0000.000.0000.007-862003003.410.790.0201.950.0620.088-914.252003003.410.790.0492.550.0800.139-1039.92003003.410.790.1363.130.0990.2310-1113.452003003.410.790.0463.130.0990.14表4-4水处理构筑物高程计算（泵一级提升）名称管段损失m构筑物损失m总损失m地面标高m有效水深m水面标高m构筑物顶部标高m构筑物底部标高mn二级气浮池0.000.600.600.002.000.501.00-1.50二级絮凝池0.160.600.760.004.301.101.60-3.20二级反应池0.210.600.810.003.701.862.36-1.84一级气浮池0.000.600.600.002.002.683.180.68一级絮凝池0.180.600.780.004.303.283.78-1.02一级反应池0.170.600.570.003.704.054.550.35调节池-0.400.500.004.000.501.00-3.50表4-5水处理构筑物高程计算（泵二级提升）名称管段损失m构筑物损失m总损失m地面标高m有效水深m水面标高m构筑物顶部标高m构筑物底部标高m排放水池0.140.400.740.004.00-0.50.00-4.50SBR反应池0.230.600.630.005.000.240.74-4.76中间水池0.130.400.930.005.000.881.38-4.12冷却塔0.080.800.880.001.501.817.81-0.194.2.2.2污泥处理构筑物高程水力计算污泥处理构筑物的高程计算与水处理构筑物的高程计算类似：总损失=管段总损失+构筑物损失n高程计算：池底标高=水面标高-有效水深；池顶标高=水面标高+超高。具体计算见表4-6，和表4-7。表4-6污泥处理构筑物之间管道水力计算管段长度流量m3/s管径mm流速m/s污泥密度kg/m3动力粘度kg/m.s屈服强度kg/m2水头损失m12-132.900.0020.150.091.000.0010.010.04013-147.200.0010.150.041.010.0100.40.10214-154.570.0010.150.041.030.0180.50.079本污泥处理流程中，应用管道输送污泥的水力计算，计算出水头损失，且在本设计中污泥量少，管线距离短，则考虑经济和自流的条件，本设计可采用重力自流式，无需再设污泥提升泵。表4-7污泥处理构筑物高程计算名称管段损失m构筑物损失m总损失m地面标高m有效水深m水面标高m构筑物顶部标高m构筑物底部标高m二级消化池0.0790.8000.8790.005.50-0.505.00-7.00一级消化池0.1020.8000.9020.005.500.3795.88-6.12污泥浓缩池0.0400.6000.6400.003.501.281.78-4.47集泥井-0.2000.2000.002.00-0.620.18-2.624.2.3布置结果布置结果见设计图纸。n第5章经济性分析5.1固定投资预算5.1.1第一部分费用第一部分费用包括建筑工程费；设备、器材、工具等购置费；安装工程费。可查有关排水工程投资估算、概算指标确定。1.钢材费构筑物上的人行道采用花纹钢板，宽为1m，则各构筑物所需花纹钢板面积为：（1）反应池13.5×1+7.2×1×2=27.9m2（2）絮凝池8×1×2+4×2×1×2=32m2（3）气浮池6.6×1+5.1×1×2=16.8m2（4）SBR反应池10×1×2+32×1×2=84m2（5）污泥浓缩池5×1+5×1×2=15m2则总需钢板面积为：27.9+32+16.8+84+15=175.7m2钢板厚0.012m，密度为7.93×103kg/m3，单价为4710元/t。则钢板费用为：175.7×0.012×7.93×4710=7.9万元2.钢筋混凝土费本设计中，各构筑物采用钢筋混凝土建造，各池子所需钢筋混凝土体积及各造价费用见表5-1。表5-1构筑钢筋混凝土建造费计算表名称数目尺寸容积（m3）钢混单价元/m3造价（万元）B(m)L(m)H(m)壁厚b（m）调节池16.09.05.30.2438.166002.290反应池23.613.54.20.3086.186005.171絮凝池22.08.04.80.2446.086002.765气浮池25.16.62.80.3039.316002.359冷却塔16.56.58.00.3062.406003.744中间水池110.012.05.50.2458.086003.485nSBR反应池48.010.05.50.30237.6060014.256排放水池16.09.04.50.2432.406001.944集泥井1D(m)=3.02.80.246.336000.380污泥浓缩池25.05.06.250.3037.506002.250污泥消化池3D(m)=10.012.00.30339.1260020.347总计58.990此外，脱水机房，鼓风机房，加药间，溶气间，库房等，均用钢筋混凝土构建。估算为20万元。则钢筋混凝土费合计为：20+58.99=78.99万元3.设备费各设备及其费用见表5-2。表5-2设备及其费用编号名称型号参数数量生产厂家单价/万元总价/万元1罗茨鼓风机L52LD转速n=1450r/min，口径DN200mm，出风量26.8m3/min，出风升压58.8KPa，轴功率39.8kw2山东临沂市风机厂2.004.002桥式刮渣机TQ-6气浮池净宽5-6m,轨道中心距5.23-6.23m,电动机功率1.1Kw,轨道型号11kg/m2宜兴市平舜环保设备厂0.150.303污水提升泵KWPh80-250流量Q=22-113m3/h,转速1450r/min,扬程H=4-20m；3阿里巴巴网站0.080.24KWPk100-250流量Q=35-111m3/h,转速960r/min,扬程H=1.5-9m3阿里巴巴网站0.080.244污泥提升泵IP50-32-250流量为6.3m3/h，扬程12.5m，转速1450r/min2阿里巴巴网站0.080.165管道及附件2.00n6带式压滤机DYQ-1000B处理量为3～5m3/h，功率1.5kw1山东诸城市国一轻工机械有限公司5.005.007橡胶曝气盘KBB供气量为1-3m3/h，服务面积为0.5m2，氧利用率为20.9-31.0%，阻力损失为1.2-2.3kPa640宜兴市平舜环保设备厂0.0042.568搅拌机WFJ-300桨叶直径为3m，浆板长度为4m，安装轴离水底的高度为1.75m2山东诸城市国一轻工机械有限公司0.601.209溶气罐TR-4直径400mm工作压力为0.2-0.5MPa,过水流量为319-565m3/d1宜兴市平舜环保设备厂0.500.5010清水泵IS65-50-160A额定流量为23.4m3/h，扬程为28m2阿里巴巴网站0.080.1611释放器TV-Ⅱ直径200mm,出流量为2.32m3/h18宜兴市平舜环保设备厂0.010.1412加药溶药设备RYZ-1200溶药罐直径1200mm,高度1500mm,容量1.5m3，搅拌机功率0.37kw,转速1390r/min1阿里巴巴网站1.21．213POLYMETRONpH表9135型量程0-14pH，精度±0.05pH，被测介质温度0-110度，压力小于106Pa1宜兴市平舜环保设备厂0.70.7总计18.4n另外考虑设备安装费1万元，则第一部分费用为：78.99+1+18.4+7.9=106.29万元5.1.2第二部分费用第二部分费用包括建设单位管理费、征地拆迁费、工程监理费、供电费、设计费、招投标管理费等。根据有关资料统计，按第一部分费用的50%计。106.29×50%=53.1万元5.1.3第三部分费用第三部分费用包括工程预备费、价格因素预备费、建设期贷款利息、铺底流动资金。工程预备费按第一部分费用的10%计，则106.29×10%=10.63万元价格因素预备费按第一部分费用的5%计，则106.29×5%=5.31万元贷款期利息按贷款、铺底流动资金按20%计，则106.29×20%=21.26万元第三部分费用合计：10.63+5.31+21.26=37.2万元5.1.4工程总投资合计项目总投资=第一部分费用+第二部分费用+第三部分费用106.29+53.1+37.2=196.6万元5.2污水处理成本污水处理厂成本通常包括工资福利费、电费、药剂费、折旧费、检修维修费、行政管理费以及污泥综合利用收入等项费用。5.2.1动力费各设备功率如下表5-3。n表5-3各设备功率表名称单机功率kw使用数量使用功率kwL52LD型罗茨鼓风机39.8139.8TQ-6桥式刮渣机1.122.2KWPh80-250型污水泵8216KWPk100-250型污水泵224IP50-32-250型污泥泵2.212.2DYQ-1000B压滤机1.511.5搅拌机1.122.2清水泵2.212.2总计70.1用电按每千瓦0.5元计，则一年的电耗费用为：E1=70.1×0.5×24×365=30.7万元/年5.2.2工资福利费此工艺流程有20个主要构筑物，采用3班制，每班人数为6人，其中加药间，溶气间，鼓风机房各有一名操作工人，其余人负责检查处理构筑物的运行情况。检修人员3人，运输人员2人。职工每人每年的平均工资福利按25000计算，则工资福利费为：E2=25000×23=57.5万元/年5.2.3检修维修费为保证设备可以安全连续的运行，设备和构筑物需进行定期的检修和故障时的及时抢修。检修维修费按工程总投资的2%计。则检修维修费为：E3=196.6×2%=3.9万元/年5.2.4药剂费用除铁、絮凝加药投加量按20ppm计，石灰价格为1500元/吨，PAC价格2000元/吨，则除铁絮凝加药费用为：20×1500×10-6+20×2000×10-6＝0.07元/m3水每天进水为4800m3，则药剂费用为每天336元。例外考虑每年实验费用1万元，中和药剂费用每天100元，则药剂总费用为：（336+100）×365+1=16.9万元/年则固定投资总预算为：E4=16.9+2.64+25.4=44.94万元n5.2.5折旧费按工程总投资的3%计，则折旧费为：E5=196.6×3%=5.9万元/年5.2.6行政管理费和其他费用E6=(E1+E2+E3+E4+E5)P7=(30.7+57.5+3.9+44.94+5.9)×15%=21.44万元/年5.2.7综合成本年处理的水量为：200×24×365=1752000m3则污水处理总成本为：30.7+57.5+3.9+44.94+5.9+21.44=164.38万元/年则单位处理成本为：164.38/1752000=0.94元/m3n致谢时光匆匆，如白驹过隙。转眼间，毕业设计接近了尾声，在这近一学期的学习中，我学到了很多宝贵的东西。通过毕业设计，将所学的理论知识同实际问题相结合，开拓了我的思维，学会了如何去发现问题解决问题。在此毕业设计完成之际，我要表达内心的几份感谢。首先非常感谢我的指导老师孟海玲老师和未来的研究生导师张新喜教授在我的毕业设计过程中给予的指导、关心与帮助。他们以渊博的知识、严谨的治学态度、缜密的思维能力、精益求精的工作作风、娴熟的操作技巧深刻地影响着我。在老师的帮助下，我不仅积累了丰富的知识，更学到了很多终身受用的做人的道理。我将随身携带着它们，勇敢的踏上新的人生之路。同时感谢我的师兄师姐和我们学院的同学们在我毕业设计过程中给予我的无私的帮助。最后，要感谢养育我的父母，感谢您们给我提供良好的学习条件，您们对我如山的厚爱和殷切的鼓励给我不断进取的勇气。n参考文献[1]桑义敏，李发生，何绪文等.含油废水性质及其处理技术[J].化工环保，2004，24(增刊):94-97[2]严应政.含油污水的处理[J].西北建筑工程学院学报，1997，(2):43-47[3]梁丹，李春旺，田沛哲.含油废水的处理[]J.现代制造工程，2003，(增刊):39-40[4]阎志刚.含油废水处理的工艺要求[]J.科技情报开发与经济，2003，13(10):190-191[5]ChenASC，FlynnJT，greaseandsuspendedsolidsfromproducedwaterwithceramicmicro-filtration[J].SPEProductionEngineering.1991(6):131-135[6]侯士兵，玄雪梅，贾金平等.含油废水处理技术的研究与应用现状[]J.上海化工，2003，(9):11-14[7]戴树桂环境化学〔M]北京高等教育出版社,1997[8]MadiaE,S,etal.TreatingofProducedWaterforSurfaceDischargeattheArunGasCondensatefield[R].SPEInternationalSymposiumonOilfieldChemistry,SanAntonioTexas,1995[9]龙焰,沈东升.SBR法处理生活工业综合污水的可行性研究[J].浙江大学学报,2004,30(5):500-504[10]杨麒,李小明.SBR系统中同步硝化反硝化好氧颗粒污泥的培养[J].环境科学,2003,24(4):94-98[11]金兆丰,许竟成.城市污水回用技术手册[M].北京:化工工业出版社,2004:206-215[12]汪大翠,雷乐成.水处理新技术及工程设计[M].北京:化学工业出版社,2001:156-211[13]沈耀良,赵丹.强化SBR工艺脱氮除磷效果的若干对策[J].中国给水排水,2000,16(7):23-25[14]陈红,李昊翔.强化序批示活性污泥工艺脱氮除磷的实验研究[J].浙江大学学报(工学版),2004,38(9):1235-1238n附录膜处理含油废水废水处理和废水减量化M.Cheryana,N.RajagopalanbaAgriculturalBioprocessLaboratory,UniversityofIllinois,1302W.PennsylvaniaAvenue,Urbana,IL61801,USAbIllinoisWasteManagementandResearchCenter,1E.HazelwoodDrive,Champaign,IL61820,USA摘要利用Theuseofmembranestotreatoil±wateremulsionsisincreasing,especiallyinapplicationswherethevalueoftherecovered膜处理乳化油废水的实例正在增加，特别是在循环水的处理中，其应用价值高，例如，再循环水清洁剂和加工剂。当用Forseparationofoilemulsionsas当当油乳剂作为分离的末端处理时，treatment,membranesaremorelikelywhereprocessvolumesarelessthan50000gal(190处理膜更有可能被用于处理容量小于每天50000加仑（一百九十平方米）的废水。对于与传统的化学处理系统结合起来集中处理污泥的混合动力系统，膜也是很有用的。本文综述了这些应用过程的若干案例研究，并讨论了在应用膜处理含油废水时可能带来的问题和潜力。关键词：微滤超滤废物处理油性废水materialsishigh,eg,recyclingaqueouscleanersandmachiningcoo1.导言在美国，Arecentreportonthegenerationofliquidindustrial最近的一份关于一代液体工业废物的报告指出，美国有7000多个水厂各排放超过每天100万加仑（37500立方米）的废水[1]，污水处理系统中大约80％是电力排放的污水和10％的城市污水。尽管所有的其他来源仅占其余的10％，但排放的污水水质还是有很大的差别。市政污水处理厂的出水通常经过初级和二级处理后外排，而电力公司的排水大多只是重复使用的循环水。相比之下，工业废水体积可能会比较低，但含有较高浓度的污染物。在大多的行业中，油脂（O＆G）是一个共同的污染物，如表1所示。据报告，Industriessuchassteel,aluminum,food,textile如钢铁，铝，食品，纺织，leather,petrochemicalandmetal®nishingaresom皮革，石化和金属制品行业，它们的出水中油脂含量高。表1石油和某些工业废水的油脂含量（改编自帕特森[16]）工业源油脂浓度（毫克/升）concentration(mg/l)热轧机20冷轧机700冷轧冷却剂2088-48742铝轧制5000-50000成型生产200000食品加工3830食品加工（鱼）520-13700渲染14-3551洗毛1605-12260鞣废水，隐藏固化40200金属加工4000-6000炼油厂10-3200n政府法规允许城市污水处理厂排入地表水的油脂值越来越严格。例如，美国新法规中特别提出，对金属产品和机械制造业（飞机，航天，电子设备，五金，移动工业设备，弹药，固定工业设备），限制出水中的油类和油脂排放量最高为35毫克/升每天。此外，月排放平均量不能超过17毫克/升。早期由于没有严格的限制，仅对于排入沿海航道和地表水的污水，它们的排放制度比公有污水处理厂（POTW）的更严格。现在，新的工厂也受到更严格的排放制度限制而不是现有资源的限制，例如，现有生产水排放源要求限制油脂水平不超过48毫克/升（平均值连续30天），相比较的，新工厂需要遵守一个新的限制29毫克/升[2]。废水中的油脂可以存在数几种形式：自由，分散或乳化[3]，视颗粒大小的不同而定。在油水混合液中，自由油的特点是液滴的体积尺寸大于150毫米，分散油的液滴体积大小范围是20-150毫米，乳化油的液滴体积大小小于20毫米。废水中油脂浓度的测量是通过美国环境保护机构的记录实验得出的，而不是取决于特殊物质的存在性，这些特殊物质的化合物集团基于某一个特定的萃取溶剂，萃取溶剂是通常使用的氟利昂和正己烷。因此，“油脂”这词相当广泛，它可以包括动物和植物原油，脂肪酸，石油伦碳氢化合物，表面活性剂，酚类化合物，环烃酸等。2．含油废水的常规处理废油处理的常规做法包括重力分离和脱脂，溶气气浮法，脱乳化法，絮凝沉淀法。脱脂后用重力分离是去除水中自由油的有效方法，油水分离器如API隔油池和其他种类的是普遍接受的一种有效的，低成本的，简便的处理步骤。然而，这些用于消除小油滴和乳液效果不理想。附着在固体颗粒表面的油可以通过在初级澄清池中沉淀去除。溶气浮选法（DAF）是用空气来增加较小油滴的浮力和提高分离效果。DAF进水中的乳化油利用化学，热能或二者合用的方法破乳，DAF单元通常采用化学试剂来促进凝结，增加絮状物的大小以加快分离。废水中乳化油通常在重力分离前用化学预处理来破乳[4-6]，废水被加热以降低粘度，密度差异和突出削弱界面稳定油相。其次是对油分子进行酸化和增补阳离子聚合物/明矾中和负电荷，再onoildroplets,followedbyraisingthepHtothe再次是提高pH值到碱性，产生无机盐絮凝物。由此产生的吸附有油的絮凝物和水实现分离，随后污泥浓缩和污泥脱水。在某些情况下，污泥可进一步处理。通常而言，超高分子絮凝物如丙烯酰胺丙烯酸酯共聚物可用于提高油去除率和减缓絮凝延迟。化学处理的改进经常围绕最佳混合化学品的挑选和以降低经营成本为目的的工艺优化[7]这二个问题。破乳物理方法包括：加热，离心，预涂层过滤，纤维滤床，超滤和反渗透，以及电化学法。离心通常适用于油泥，因此它在特定情况下可应用于油性污泥的稀释。预涂层过滤和凝聚过滤器也已成功的应用于破乳[8]。通常情况下，预涂层过滤和凝聚过滤器用于处理20-100毫米大小的分离碎木屑粒子。电凝聚和电浮法是在一个电子域中结合化学和物理原理实现乳液分离。3.传统方法的局限性Gravityseparationisthemostcommonprimary重力分离是最常见的含油污水处理方法，如果最终的出水不符合规定的排放标准，需用二次处理用来降低排水中融解，乳化的和分散的油。在DAF或沉淀后用化学破乳剂来去除额外的油。化学破乳剂如果合理运用是有效的，但有几个缺点：1.treatmentofoilywastewater.11这个过程是很容易受到进水质量的变化的影响。2.它要求在每个站点专用化，以确定类型和所需的化学品的数量。n3.它需要严密控制和熟练的操作，以实现优化运行。4.它产生大量的污泥。5.该设备占用面积大。6.经营成本也很高，则它的采用取决于适用性。7.由于进水需要酸化处理，则可能有腐蚀问题。8.由于化学料线的堵塞可能会出现机械故障[7].9.污水中溶解固体含量增加。10.它更适合大容量，例如每天大于300000加仑（1135立方米）的水量，且在较小的设施与更少的资源下也很难经营和维持10.。Thermaltreatment(evaporationandincineration)is热处理（蒸发和焚烧）更为普遍，且更适合许多类型的油乳剂，它的缺点是高能量损耗和考虑到，从蒸发器的蒸汽气流中会带走油，因此有必要对冷凝物进行处理而带来的处理成本的增加。此外，在适当粒度范围内，凝聚过滤器和预涂层过滤更有效减少污水中高含量的油脂。由于逐渐吸附水中的凝聚媒体，这将导致凝聚过滤器会遇到中毒和效益的损失这些些问题，同时，产生Theextravolu额外体积的污泥是预涂层过滤和电凝术的另一问题。4．膜技术Membraneprocessessuchasmicro®ltration(MF),膜技术如微滤（MF）、超滤（UF），纳米过滤（NF）和反向反渗透（RO）正越来越多地应用于含油污水的处理中。在这三大类含油废物—自由漂浮油，不稳定的油/水乳液，和高度稳定的油/水乳化—膜技术对稳定乳化液最有用的，特别是可溶于水的含油废物[9]。另一方面，自由油可以很容易地用以引力为动力的机械分离装置去除。不稳定的油/水乳液可以用机械或化学破碎，然后重力分离。图1是一个通用图式，以超滤为基础的油性废物处理系统。去除大颗粒和自由油的预处理的是必要，特别是使用薄通道膜时。膜的单元通常是采用半批次循环使用，当干净渗透液被去除时，流进的废水以同一比率添加到该进程的池中，从而保持稳定的水量。同时，含有油脂的滞留物循环至反应池中。当油、油脂和其他悬浮物达到反应池中一定的预定浓度时，进水停止，滞留物进行集中处理。通常，反应池中一个最终集中量的体积只有初始含油污水体积的3-5%，该系统通常需要定期清洗。图1膜处理含油废水的典型图式[9]膜技术有几个好处，其中包括：fedtotheprocesstank.1.这项技术应用更广泛，跨越广泛的产业。n2.该膜扮演的是一个积极的障碍拒绝，Thus,thequalityofthetreatedwate因此，处理后水（渗透液），其水质更均匀，进水的Thesevariationsmaydecreaseflux进水变化可能会改变流量，但一般不会影响其出水的水质。3.没有需要多余的化学物质，使分相采油更容易。4.膜可用于进程管理，让废水经处理后可循环在一个工厂内。5.浓缩液浓度高达40-70％，通过超滤或微滤可获得油和固体截留物，Sincemostoilyw由于大多数含油废物含有0.1-1％的石油，这意味着其后被外运或处理的垃圾量必须减少到的初始供给量的1/40-1/200。6.膜设备具有更小的体积。7.与热处理相比能源成本较低。ThesystemisthenusuallyMembraneshaveseveraladvantages,amongthem:2.5.6.ments.8．8.该设备可以高度自动化，不需要高度熟练的操作。在25℃，通过科克的管状模单元可获得的通量约50升/米，此时进料中油的浓度和滞留物浓度各为1-2％和60％。合成油脂倾向于异味少和高通量的膜，天然油脂需要低通量和多异味的膜[9]。化学膜的性质对于通量有着重大的影响，例如，自由油疏水性涂层可以导致小通量（乳化油通常没有什么大问题，除非是集中到使膜破裂的水平，以致油流出）。亲水膜吸引水而不是石油，致使通量要高得多。疏水膜可以使用，但通常是在一个管状的结构中，可以允许一个高程度的波动（错流速度）来维持运行，以尽量减少油量和起润湿膜的作用。孔径相当于50000-200000MWCO的膜会产生少于10-100ppm的油，除非有高浓度水溶性表面活性剂或极性溶剂存在。孔径为0.1微米的微滤膜也有被应用的，特别是在渗透时，如果有必要恢复表面活性剂时即可用。如果含油废水盐含量wateristoohighfordirectreuseofthepermeateinthe太高了，不利于直接利用渗透时，可以利用反渗透或NF（纳米过滤）。膜过程中有一些限制：1.处理成本几乎是呈直线上升并有可能超过一定的规模。因此对于非常大的出水体积，资本成本可以很高。2.高分子膜在使用过程中会遭受污染和退化，因此，它们可能要频繁更换，这可能会增加生产营运成本。鉴于上述缺点，含油废水的膜处理，有时会与其他处理方法结合来处理残渣，这是也是一个商业上的成功，一个全球超过3000聚合超滤/微滤设施和超过75无机/陶瓷类单元的成功。据报道，根据应用的严重程度，即使是聚合膜也只能持续用3-7年，部分原因是由于低清洗频率。膜技术得到了越来越广泛的接受有两个原因：它始终能得到可合乎标准的排放水质和它简单的操作过程。根据系统容量，废水处理设备费用为每人每天5-20加仑（$1300-5300每立方米每天），而经营成本0.3-1.5美分每加仑（$0.79-3.96每立方米）[9]。5.应用表2归类的油源表明了来自各行业工业废水水质的特点。膜在下述行业中的应用大致可分为两类：管末处理和循环运行。下面的案例研究提供了创新的方式，膜技术已经被应用在废物处理中。表2含油废物的来源含油废物的来源工业性质碱性/酸性清洁剂金属制造，钢铁，金属清洗，工业洗衣由于表面活性剂，一般具有很高的乳化;难处理地板清洗所有行业来自泄漏的液压和切削液，喷涂等产生的油雾气，不同类型的混合油，含自由油和乳化油二种形式n机器冷却剂金属和金属制造（例如，钢铁铝轧制），机械加工通常呈乳化态，难以处理动植物脂肪裂解、炼解食用油，洗涤剂制造，渲染，鱼类加工，纺织（羊毛精练），皮革（隐藏处理）明胶，槽车清洗既有自由油，又有乳化油，难以处理cultyoftreatmentvaries来自油轮洗油、泄漏，钻井，各种加工步骤的油石油炼制，石油钻探既有自由油，又有乳化油，难以处理5.1特种化学品制造业一个脂肪酸制造商每天产生60000-105000加仑（230-400立方米）污水，含有脂肪、油脂（FOG）3000-4000毫克/升，其中主要以脂肪的形式存在[10]。本地条例的FOG限制是100毫克/升。这个污染源来自气压冷凝器溢流、脱水、分馏，冷凝水来自天然甘油浓缩器和水解器上的表面冷凝器以及脂肪酸蒸馏塔。合并后的废水pH值达到了3.5且其乳化液不能按常规酸裂化、破乳、冷却或离心过滤。Dissolvedair¯otationwassuccessfulinseparat-溶气气浮成功地分离了乳液，但是此过程存在一个棘手的、高处理费用的难处理漂浮物。cracking,emulsionbreakers,coolingorcentrifuga-用50000截留分子量（MWCO）和超滤膜单元进行的辅助试验表明，渗透可以净化FOG30毫克/升。超滤可去除98％长链脂肪酸（C10-C18）和75%C6和C8的短链脂肪酸。在浓缩中可得到最高浓度为45000毫克/升的FOG（10倍浓度）。脂肪酸层经分离可得到深层的修复，此时通量可得到每时每平方米85升。一个超滤水厂全面示意图如图2所示。据作者报告，此厂已成功地运行了五年以上了。由于最初的主要问题是在脂肪酸光纤模块上不适宜使用用陶瓷化合物，因此，耐脂肪酸必须开发使用环氧树脂。由于同样的原因，生产的PVC阀和耦合器也不得不被替换。图2超滤水厂处理含油废水全图（改编自丹格尔等，[10]）表3报告了运行中的经济问题，不包括其收入的处理费用已计算出，约为进料费用的千分之十加仑（2.65元/立方米）。n表3膜处理脂肪酸废水（费用1989美元，改编自丹格尔等，[10]）Membranetreatmentoffattyacidwastewater(costsin1989US项目费用（$）资本成本包括工程设计、设备及安装1500000摊销资本（年度）220000膜更换（年度）54000劳动（年度）80000电力（每年）25000清洗化学品（年度）6000年度总费用（摊销资本营运）385000脂肪酸修复成本68000每年净成本3170005.2金属制造和相关行业应用于金属制造行业的管末膜处理技术5.2.fabricationindustriesisfrequentlycitedasasuccess-常常被视为一项成功的处理技术，例如，位于罗杰斯维尔的生产转盘和悬挂驱动器的TRW公司，在金属汽车零部件生产期间，它们产生的含油生产水含有自由油和乳化油。其中，来自加工、裁剪、珩磨和液压运行过程的合成液体常含有乳化油。生产废水需在一个反应器中进行油均质化、酸解、重力分离等预处理。环境法规的变化致使TRW寻找其他处理方法，因为现有的处理方案没有能力满足FOG、BOD、COD和金属离子的排放标准[11]。TRW评价了两个备选方案：dischargestandardsforFOG,BOD,COD,andmetals1.膜物理分离技术[11].TRWevaluatedtwoalternatives:2.化学处理（酸/明矾）and2.Aschematicforthechemical/alumtreatmentisin图3是一种化学/明矾处理原理图。图3化学/明矾处理原理图表4显示了每天500加仑（1.9立方米）废水的估计投资和运营成本。实际上，与化学/明矾处理比较，膜过程中产生的残渣量高些。然而，化学/明矾处理需要相当多的费用，因为炉，洗涤器和其他工艺设备都必须包括在内。这也增加n了过程的复杂性，继而需要额外人力资源。相反，虽然在忽视维修和膜更换，其成本可能被低估这种情况下，但膜过程远远简单这一事实是不容忽视的（图1）。TRW,however,even-实际上，TRW公司在生物降解后选用了超滤，主要原因是这一进程简单。表4Comparisonofcosts(1986$)fortreatingmachiningandcutting治疗和切割加工含油废水成本比较（1986$）（改编自Dang等。[11]）资本成本项目超滤系统酸/明矾系统设备94000214000管道1400026000电气800014000仪表50009000杂项50009000小计126000272000应急（20％）2500054000总资本成本151000326000每年的营运及维修电机功率7500$1000锅炉运行-$2500化学品1500$15500残渣处理28800-油回收收入-（$9000）经营者的工资-$25000每年的营运成本37000$35000而另一个比较超滤和电凝在铁路行业经济性的研究透露了一些有趣的细节[12]。铁路维护站的生产废水设施中使用了溶气气浮和重力分离，超滤和电凝用来改善油水分离效果，减少污泥量和运营成本，同时满足外排水质量要求。表5提供了各种方案的一些费用细节。DAF单元的经营成本是$13.82/1000加仑（3.65美元/立方米），使它成为各种处理方案中最昂贵的。现场调查试验显示，有效的电凝系统必须是建立在进水的变化基础上，经调整得到最佳的出水水质。据分析，电凝产生的污泥的体积约2％，而超滤管状空心光纤单元的残留物体积为0.4％。qualityaftervarioustreatmentoptionsarepresentedinTable6.表6显示了各种处理方案后的出水水质。超滤渗透明显优胜在可获得O＆G的下限值，且渗透的O＆G水平并不受进水值的影响。表5铁路行业含油污水处理设备的资本成本[12]Capitalcostsforequipmenttotreatrailroadindustryoilywastewater[中空纤维（RomiconHF32-5）管（Koch-HFM276）电凝固化CURE容量（gpm）501505015050150资本费用（$）320000960000210000620000134047204855经营成本（$/1000gal）5.95.64．73.97.527.3（$/m3）1.561.481.241.031.991.931.99TheUFpermeateisclearlysuperiorinterms目前的各种方案的净资产与操作时间相比是很敏感的，当操作时间只有12周/年时常用电凝法，当工作时间期望是52周/年时常用超滤系统。表6铁路工业废水的出水水质Effluentqualityofrailroadindustry空心纤维超滤管状超滤电凝DAF油和油脂（1053024n毫克/升）化学需氧量（毫克/升）750375780742总悬浮物（毫克/升）＜1＜13049UFT铝和钢铁工业在其冶炼过程中能产生相当量的含油废水，其含油废水主要含有溶解性油。对于这种污水，Sonksen已经将超滤和反渗透与普通的化学处理结果进行了比较[13]。如表7所示，进水水质为：pH值为5-10，O＆G为0.5-5％，水温为25℃和43℃.分析表中的数据显示，膜的处理总费用远高于报告表5中，也高于化学处理。这部分是因为这些处理这些废水的膜产生的污垢花费有较高的劳动力和化学制品成本。污垢产生的原因是不确定的，但被怀疑是由于自由油和金属离子作用的结果。超滤的残渣是含油率40-50％的浓缩物。在处理成本中一个显著的遗漏是化学处理过程中的污泥的处置，在本报告中，污泥是填埋处置的。此外，较高的油脂值在排放中是被允许的，然而，在目前的监管环境，较高的污泥处置成本和更低的许可油脂排放值可能会打破赞成膜过程的经济学。表7化学处理和膜处理的经营成本比较（$/1000加仑的废水）（1978$）（改编从Sonksen等。[13]）项目化学处理超滤超滤和反渗透折旧费2.582.442.69电力费0.120.470.62蒸汽费0.10.190.19劳动力费1.732.02.0化学药剂费2.01.481.48维修及保养费1.540.920.92膜替换费―1.612.3总单元操作费8.079.1110.2水循环费―0.051.37预计油回收费5.35.35.3净处理费用2.773.763.53另一个例子是每月40000加仑（151立方米）冷却水的处理进程，冷却水中来自机床厂的油占总体积的5-6％。MembrexESP螺旋膜模块系统处理后的浓缩物体积减少到4000-6000加仑（15-23立方米），其中油占30-50%。而渗透液中的FOG和总石油烃（TPH）各自小于75和10ppm，在膜自身处理成本小于每1000加仑（$3.2/立方米）废水12元，其中包括膜置换，预滤，膜清洗剂，电和劳动力的费用。在安装超滤系统之前，工厂处理这种废水花费13.55美元/gal（264元/立方米），即每年$480000。现在只需为占初始体积十分之一的滞留物花费处理成本，净节省值是每年$430000[9,14]。6.膜处理含油废水时存在的问题及潜力未来，超滤和微滤在处理油水乳化液中的应用肯定会逐渐增加。据预测，大多数的增长将会发生在循环水的高价值应用中，例如再循环水清洁剂和加工剂。虽然膜享有独特的优势领域，如在进程内循环水清洁剂和加工剂。应该记住，有数以百计的清洁配方，每个配方在应用前必须进行严格的测试和制定完善n的维护程序，以弥补失去的表面活性。在这个角色中，膜只不过是用来分离或分馏废水组成成分，希望得到更多有用的和低污染的出水，但不能化学分解或改变污染物。至少，它可以削减运输和处理成本，可以呈渗透流排入下水道。仅结合使污染物减量化的预处理方式，膜处理技术或许没有完全消除污染，但相对于其他处理方法，膜技术可得到较快的成本回报，操作简单，出水质量保持良好的，效果明显，同时，它也可以大幅度减少化学品的使用。当油乳剂作为分离的末端处理时，膜更有可能用于处理体积不足每天50000加仑（190立方米）的废水。Beyondthese¯owrates(dependingonthein¯uentoil除了这些流量限制（取决于进水中油脂的含量，和总悬浮固体量），澄清前的化学处理结合污泥脱水技术，成为更经济的方案。膜结合普通化学处理的混合动力系统对DAF中的污泥进行浓缩，这种方法中膜显示出了益处。反渗透和纳米过滤对废水处理中的出水深度处理是有益的，并且被大量应用，而超滤结合反渗透和碳处理可能在处理小流量时被逐渐应用。这一趋势将主要应用在处理直接排向地表水和沿海地区的污水处理厂和在水资源缺乏的地区。毫不奇怪，污垢是膜处理污水中经常被提到的最重要的限制因素，已经有人尝试提出缓解这一问题的几种方法，其中有使用振动或离心设备来加强膜的表面剪切力以降低浓度差，使膜阳离子表面亲水性提高，以及对进料进行预处理[9,43]。然而，这些方法毫无疑问地增加了膜模块的经济投入。相反，在初级进程中，它们可采用混合使用计划，使用更便宜的聚合物螺旋或管状设计替代，之后由特定的模块对处理后期的进料进行浓缩，使其体积更小。这可能拓宽膜的适用性，使之适用于高油高固体含量的污水。使用创新预处理可以显著地扩展膜的经济处理体积，同时，更严格的环境规章制度也应有助于更快地采用膜技术。