造纸废水处理工艺流程与设计毕业论文 51页

造纸废水处理工艺流程与设计毕业论文目录刖§1第一章造纸废水处理概述与工艺设计21.1造纸废水概述及污染指标21.1.1造纸废水概述21.1.2造纸废水污染指标21.2制浆造纸废水的来源及特点31.2.1蒸煮工段废液31.2.2中段水31.2.3白水31.3造纸废水基本处理现状及前景31.3.1化学法在造纸废水处理中的应用31.3.1.1碱回收41.3.1.2酸析回收木质素41.3.2生物法在造纸废水处理中的应用41.3.2」活性污泥处理41.3.2.2厌氧法41.3.2.3稳定糖处理51.3.2.4真菌技术51.3.2.5固定化细胞与酶51.4造纸废水处理基本工艺51.4.1物理处理方法51.4.2生物处理工艺5第二章本次设计工艺流程及主要构筑物9n2.1本次设计进出水水量及水质标准92.2本次设计工艺流程图92.3主要构筑物介绍102.3.1斜虑网102.3.2调节池102.3.3初沉池102.3.4预酸化池102.3.5IC反应器102.3.6SBR好氧生化处理112.3.7浅层气浮122.4污水厂平面和高程布置122.4.1平血布置122.4.2高程布置1315第三章设计计算书3.1废水水质水量153.2斜虑网的设计与计算153.3.1设计概述153.3.2设计计算163.2调节池设计与计算153.4沉淀池的设计与计算163.4.1采用中心进水辐流式沉淀池163.4.2设计参数173.4.3设计计算173.4.4进水系统计算193.4.5出水系统计算203.5预酸化池的设计与计算213.5.1池体计算21n3.5.2进水配水系统213.6IC厌氧池的设计与计算233.6.1设计参数23362反应器所需容积及主耍尺寸的确定233.6.3IC反应器进水配水系统的设计263.6.4出水系统设计263.6.5排泥系统设计263.6.6产气量计算273.7SBR池的设计与计算273.7.1设计参数273.7.2池体设计与计算273.7.3曝气系统设计与计算293.7.4供气量303.7.5空气管道系统计算313.7.6淳水器系统计算313.8加压溶气气浮池的设计与计算323.8.1设计参数323.8.2设计计算32第四章污泥处理系统354.1污泥处理系统354.2贮泥池364.3脱水机房37第五章高程计算38第六章总结40致谢41参考文献42附录42n-LX.—1—刖5造纸业是传统的用水大户，也是造成水污染的重要污染源Z-O口前，我国造纸工业废水排放中COD排放量均居各类工业排放量的首位，造纸工业对水环境的污染最为严重，它不但是我国造纸工业污染防治的首要问题，也是我国工业废水进行达标处理的首要问题。据统计，我国县及县以上造纸及纸制品工业废水排放量占全国工业总排放量的18.6%,其中处理排放达标量占造纸企业废水总排放量的49.3%,排放废水中COD约占全国工业COD总排放量的44.0%山。近年经过多方不懈努力,造纸工业水污染防治已取得了一定的成绩，虽然纸及纸板产量逐年增加，但排放废水中的COD去除率逐年降低。由此看出，造纸工业初步实现了“增产减污”的目标，但是造纸行业约占排放总量50%的废水尚未进行达标处理，废水污染防治任务还很繁重。造纸工业在制浆过程中，只利用原料中的纤维部分，其余约一半左右原料有机物被溶解成废液排掉，造成坏境污染和资源浪费。我国造纸污水排放量占工业废水的1/6,COD和SS均占1/4,对造纸废水处理势在必行。制浆造纸工业是用水大户，亦是废水排放大户。不同原料、工艺、工段的废水有很大差别，而单独某种处理方法也很难将废水处理后达标排放或冋用，所以如何根据废水的特性寻找最佳处理工艺以及组合显得尤为重要。此外，节水技术以及废水的综合利用也是比较热门的解决造纸用水及废水处理方法。n第一章造纸废水处理概述与工艺设计1」造纸废水概述及污染指标1.1.1造纸废水概述目前国内废纸再生造纸主要生产纸板和再生新闻纸，主要工艺流程为碎浆、净化、筛选、浓缩、贮浆、打浆、上网、压榨、烘干、卷取等，再生新闻纸的生产则增加了脱墨工艺。废纸废水主要來口于如下工序：碎浆废水、脱墨废水、洗浆废水、抄纸口水以及工厂的生活废水等。这些废水中含有的污染物主要有4类：①还原性物质，如木质索、无机盐等，以COD为指标；②可生物降解物质，为半纤维索、树脂酸、低分了糖、醇、有机酸和腐败性物质等，以BOD为指标；③悬浮物，如细小纤维、无机填料等，以SS为指标；④色素类，如油墨、染料和木质素等，以色度表示。废水的处理就是要用可靠的技术、较少的费用使COD、BOD、SS和色度降低到国家或地方环保部门允许的范围。1-1-2造纸废水污染指标悬浮物：造纸工业中所称的悬浮物包括可沉降悬浮物和不沉降悬浮物两种，主要是纤维和纤维细料（即破碎的纤维碎片和杂细胞）。易生物降解有机物［2】：在制浆和漂白过程中溶出的原料组分，一般是易于生物降解的，其中包括低分了量的半纤维素、甲醇、醋酸、蚁酸、糖类等。难生物降解有机物：制浆造纸厂排水中的难牛物降解有机物主要来源于纤维原料屮所含的木索和大分子碳水化合物。浆厂难生物降解的物质通常是带色的。毒性物质：浆厂排放的污染物中有许多有毒物质，主要有：黑液中含有的松香酸和不饱和脂肪酸；冷凝液中含有的对鱼类特别有毒的成分如硫化氢、甲基硫、甲硫酉迷；漂白碱抽提废水屮的多种氮化有机化合物，其屮剧毒的二噁英已引起广泛注o酸碱物质：制浆废水中酸碱物质可明显改变接受水体的pH,碱法制浆废水pH值为9〜10；漂白废水的pH值变化很大，可低于2,可高于12；Ku某些酸法浆厂的废水pH值则低至1.2-2.0o色度：制浆废水中所含残余木素是高度带色的。n1.2制浆造纸废水的来源及特点1.2.1蒸煮工段废液即碱法制浆产生的黑液和酸法制浆产生的红液。我国绝大部分造纸厂采用碱法制浆而产生黑液，这里将黑液作为主要的研究对彖。黑液中所含的污染物占到了造纸工业污染排放总量的90%以上，且具有高浓度和难降解的特性，它的治理一直是一大难题。黑液中的主要成分有3种，即木质素、聚戊糖和总碱。木质素是一类无毒的天然高分子物质，作为化工原料具有广泛的用途，聚戊糖可用作牲畜饲料。1.2.2中段水制浆中段废水是指经黑液提取后的蒸煮浆料在筛选、洗涤、漂白等过程中排出的废水，颜色呈深黄色，占造纸工业污染排放总量的8%〜9%,吨浆COD负荷310kg左右。屮段水浓度高于生活污水，BOD和COD的比值在0.20至U0.35之间，可生化性较并，有机物难以生物降解且处理难度大。中段水中的有机物主要是木质素、纤维素、有机酸等，以可溶性COD为主。其中，对环境污染最严重的是漂口过程中产生的含氯废水，例如氯化漂白废水、次氯酸盐漂白废水等。次氯酸盐漂白废水主要含三氯甲烷，还含有40多种其他有机氯化物，其中以各种氯代酚为最多，如二氯代酚、三氯代酚等。1.2.3白水白水即抄纸工段废水，它來源于造纸车间纸张抄造过程。白水主要含有细小纤维、填料、涂料和溶解了的木材成分，以及添加的胶料、湿强剂、防腐剂等，以不溶性COD为主，可生化性较低，其加入的防腐剂有一定的毒性。白水水量较大，但其所含的有机污染负荷远远低于蒸煮黑液和中段废水。现在儿乎所有的造纸厂造纸车间都采用了部分或全封闭系统以降低造纸耗水量，节约动力消耗，提高口水冋用率，减少多余白水排放。1.3造纸废水基本处理现状及前景1.3.1化学法在造纸废水处理中的应用据统计，我国90以上的造纸企业为年产5000t以下的小草浆厂，这些小草浆厂多采用碱法制浆。通常每生产It纸浆，可排放10n?左右浓黑液，总固形物含量达130g/L,其屮有机物占70%,主要是碱木素以及半纤维素的水解产物；无机物占总固形物的30%左右，主要是NaOH、Na2SO、Na2S这部分制浆黑液对环境危害极大，其有机污染负荷量占全部造纸污水负荷的90%以上。目前，解决黑液污染的n措施主要是碱回收技术和酸析回收木质素。1.3.1.1碱回收所谓碱回收技术也就是将黑液中有机物烧掉，以消除污染，并回收碱。当前，在一些造纸工业发达的国家，碱的回收率已达95〜98%,并冃黑液燃烧后产生的蒸汽可发电，也可供制浆系统使用。碱冋收率高的一些大型硫酸盐纸浆厂的生产过程中，不需外购商品碱。纤维原料碱回收规模愈人，经济效益与能源利用率也越人。因此，此法适用于一些生产规模较大的造纸厂。而我国现有造纸厂多为中小型碱法草浆造纸厂，规模较小，采用现有的碱冋收技术效果不显著。1.3.1.2酸析回收木质素废黑液木质晶素酸析冋收木质素［习后，不仅大大降低了黑液中的污染物含量（其COD降解率可达75%）和色度（木质素含量高的水有黄色及气味），同时可冋收木质素。木质素可作为染料分离剂、吸附剂、螯合剂、油的冋收佐剂，并在沥青乳胶体以及聚合物中应用。戴友芝研处表明：酸析用酸口J用化工行业的酸洗废酸，治理成本低。酸析最适pH为3.4〜4.5,温度为50〜60°C,加酸过程中会产生大量泡沫，所以酸析反应设备的有效容积按60%设计。1.3.2生物法在造纸废水处理中的应用1.3.2.1活性污泥处理造纸废水含大量有机物，废水可生化性好，所以活性污泥法⑷在造纸污水处理中得到广泛的应用。陈让福等用好氧活性污泥处理造纸废水得到很好的效果，用盐酸和石灰产生的CO?来控制pH,对设备腐蚀性小，该法对废水中BOD、COD、SS去除率分别达89、78和85%。活性污泥法的缺点是污泥易膨胀，但有实验表明：往污泥中投加粉状褐煤能改善污泥沉降性能和生化降解能力。1.3.2.2厌氧法庆氧法〔习适用于石灰草浆蒸煮废液、碱法制浆废水等。因为这些废水pH、COD、色度都高，而BOD/COD比值低，直接好氧生化较困难。李彦春试验结果表明：用厌氧一酸析组成的流程处理小型草浆纸厂的蒸煮废液，效果显著,在进水COD10g/L,负荷4kgCOD/n?・d条件下运行，COD和BOD的总去除率分别达到77和80%,脱色率达90%on1.3.2.3稳定糖处理用稳定塘处理造纸废水基建投资少，运行费用低，易管理，处理效果好。曹勇报道:风眼莲和喜旱莲子草对废纸再生纸浆废水COD具有较好的净化效果,且能增加水体溶解氧浓度，但对色度和木质索去除作用不明显。1.3.2.4真菌技术在造纸废水处理中的应用木质素是一类结构复杂的天然有机化合物，不易被细菌降解。国际上研究最多并表现出高效降解能力的是担子菌纲的口腐菌，其中黄抱原毛平革菌是研究得最深入的一个典型种〔6〕。广州华南理工大学筛选出一株自腐菌,用它处理蔗渣浆漂白废水,可明显降低废水色度、COD与BODo造纸废水中纤维素含量也很高，如何联合利用降解木质素与纤维素的菌，处理造纸废水，并使之变废为宝，将是一个有意义的研究方向。1.3.2.5固定化细胞与酶固定化细胞和固定化酶处理废水是近年来发展起來的水处理新技术。木质索是植物残体中最难分解的组分，在常规生物处理工艺中去除效率很低，而用固定化细胞法可选择性地固定优势菌种，提高难降解有机物的降解效率。华南理工人学用吸附固定化白腐菌连续处理蔗渣浆漂白废水，COD去除率可达88.7%。1.4造纸废水处理基本工艺1.4.1物理处理方法采用气浮或沉淀方法，通过投加混凝剂⑺，可去除绝大部分SS,同吋去除大部分非溶解性COD及部分溶解性COD和BOD5o气浮和沉淀均为物化处理方法，处理效果与选用的设备、工艺参数、混凝剂等有关，其COD去除率一般高于制浆中段水的COD去除率，通常能达到70%〜85%。对吨纸废水排放量＞150n?、浓度较低的中小型废纸造纸企业，通过气浮或沉淀处理,出水水质指标叮达到或接近国家排放标准。1.4.2生物处理工艺(1)酸化一SBR法处理造纸废水：其主要处理设备是酸化柱和SBR反应器。这种方法在处理造纸废水吋，在厌氧反应中，放弃反应时间长、控制条件要求高的甲烷发酵阶段，将反应控制在酸化阶段，这样较之全过程的厌氧反应具有以下优点：①由于反应控制在水解、酸化阶段反应迅速，故水解池体积小；②不需要收集产生的沼气，简化了构造，降低了造价；③对于污泥的降解功能完全和消化池一样，产生的剩余污泥量少。同时，经水解反应后溶解性COD比例大幅度增加，有利于微生物对基质的摄取，在微生物的代谢过程中减少了n一个重要环节，这将加速有机物的降解，为后续生物处理创造更为有利的条件；④酸化一SBR法处理造纸废水效果比较理想，去除率均在94%以上，最高达99%以上⑻。(1)UASB—好氧接触氧化工艺处理造纸废水：此处理工艺中主要处理设备是上流式厌氧污泥床和好氧接触氧化池。上流式厌氧污泥床能耗低、运行稳定、出水水质好，有效地降低了好氧生化单元的处理负荷和运行能耗。好氧处理对废水中SS和COD均有较高的去除率，这是因为废水经过厌氧处理后仍含有许多易生物降解的有机物。上流式厌氧污泥床和好氧接触氧化池相串联的造纸废水处理工艺具有处理效率高、运行稳定、能耗低、容易调试和易于每年的重新启动等特点。只耍投加占厌氧池体积1/3的厌氧污泥菌种，就能够保证污泥菌种的平稳增长，经过3个月的调试UASB即可达到满负荷运行。整个工艺对COD的去除率达96.6%,对悬浮物的去除率达97.3%〜98%,该工艺非常适合在造纸废水处理中推广应用。(2)生物接触氧化法处理造纸废水：该工艺采用水解酸化作为生物接触氧化的预处理，水解酸化菌通过新陈代谢将水中的固体物质水解为溶解性物质，将大分子有机物降解为小分子有机物。水解酸化不仅能去除部分有机污染物，而且提高了废水的可生化性，有益于后续的好氧生物接触氧化处理。该工艺在处理方法、工艺组合及参数选择上是比较合理的，充分利用各工序的优势将污染物质转化、去除。然而，如果由丁某些构筑物的构造设计考虑不周会影响运行效果，致使出水水质不理想。但是此处理方法在设计和运行中会出现以下问题：①主要是沉淀污泥不能及吋排除，因此，在设计采用水解酸化处理悬浮物浓度高的污水时，可增设污泥斗的数量以便及吋排除沉淀污泥。另外，随着微生物量的増加在软性生物填料的中间部位形成了污泥团，使得传质面积减小。针对污泥淤积情况，在水解酸化池前可壇设一级混凝气浮以去除水中的悬浮物，经此改进后水解酸化池能长期、稳定、有效地运行，其出水能收到较好的效果。②如果废水中污染物浓度较高或前处理效果不理想，生物接触氧化池前端的有机物负荷较高，使得供氧相对不足，此时该处的生物膜呈灰白色，处于严重的缺氧状态，而池末端成熟的好氧生物膜呈琥珀黄色。同吋，水中的生物活性抑制性物质浓度也较高，对微生物也冇一定的抑制作用。这些因索使得生物接触氧化池没有发挥岀应有的作用，处理效果不理想。③在调试运行过程中，生物接触氧化池中生物膜脱落、气泡直径变大(曝气方式为微孔曝气)、出水浑浊、处理效果恶化的现象时冇发生。经研究、分析、验证发现这是由于负荷波动或操作不当造成溶解氧不足而引起的。溶解氧不足使得生物膜由好氧状态转变为厌氧状态，其附着力下降，在空气气泡的搅动下生物膜大量脱落，导n致水粘度壇加、气泡直径增大、氧转移效率下降，这又进一步造成缺氧，如此形成恶性循环致使处理效果恶化。④在调试运行初期，发生这种现象吋一般是增大供气量以提高供氧能力來消除缺氧，结果由于气泡搅动强度增大，造成了更大范围的生物膜脱落、水粘度更大、氧转移效率更低，非但没能提高供氧能力反而使情况更糟。正确的处理措施应是减小曝气量，待脱落的生物膜随水流流出后再逐渐増加曝气量使溶解氧浓度恢复到原有水平，若水温适宜则2〜3d后生物膜就口J恢复正常。(1)内循环UASB反应器一氧化沟工艺处理造纸废水：此工艺采用厌氧和好氧相串联的方式，厌氧采用内循坏UASB技术，好氧处理用地有一处狭长形池塘，为了降低土建费用，因地制宜，采用氧化沟工艺。本处理工艺的关键设备是UASB反应器。该反应器是利用厌氧微生物降解废水中的有机物，其主体分为配水系统，反应区，气、液、固三相分离系统，沼气收集系统四个部分。厌氧微生物对水质的要求不象好氧微生物那么宽，最佳pH为6.5-7.S,最佳温度为35°C-40°C[9Jo这就耍求废水进入UASB反应器之前必需进行酸度和温度的调节。这无形中增加了电器、仪表专业的设备投资和设计难度。内循坏UASB技术是在普通UASB技术的基础上增加一套内循环系统，它包括回流水池及回流水泵。UASB反应器的出水水质一般都比较稳定，在回流系统的作用下重新冋到配水系统。这样一來能提高UASB反应器对进水水温、pH值和COD浓度的适应能力，只需在UASB反应器进水前对其pH和温度做一粗调即可。UASB反应器采用环状穿孔管配水，通过三相分离器出水，并在三相分离器的上方增加侧向流絮凝反应沉淀器，它由玻璃钢板成60。安装而成，能在最人程度上截留三相分离出水中的颗粒污泥。(2)UASB—SBR法处理造纸废水：木处理工艺主耍包括UASB反应器和SBR反应器。将UASB和SBR两种处理单元进行组合，所形成的处理工艺突出了各自处理单元的优点，使处理流程简洁，节省了运行费用，而把UASB作为整个废水达标排放的一个预处理单元，在降低废水浓度的同吋，可回收所产沼气作为能源利用。同时，由于大幅度减少了进入好氧处理阶段的有机物量，因此降低了好氧处理阶段的曝气能耗和剩余污泥产量，从而使整个废水处理过程的费用大幅度减少。并XUASB池正常运行后，每天产生大量的沼气，将其回收作为热风炉的燃料，可供饲料烘干使用。UASB去除COD达7500kg/d,以沼气产率为0.5m3/kgCODi|-算，UASB产气量为3500m3/d（甲烷含量为55%〜65%）。沼气的热值约为22680kJ/m3煤的热值为21000kJ/t计算,则In?沼气的热值相当于lkg原煤，这样可节煤约4t/d左右，年收益约为39.6万元。UASB+SBRn法处理工艺与水解酸化一SBR处理工艺相比冇以下优点：①节约废水处理费用：UASB取代原水解酸化池作为整个废水达标排放的一个预处理单元，削减了全部进水COD的75%,从而降低后续SBR池的处理负荷，使SBR池在废水处理量增加的情况下，运行周期同样为10h,废水也能达标排放。也就是说，耗电量并没有随废水处理量的增加而增加。②节约污泥处理费用：废水经过UASB处理后，75%的有机物被去除，使SBR处理负荷大大降低，产泥量相应减少，污泥处理量大大减少，节约污泥处理费用。n第二章本次设计工艺流程及主要构筑物2.1本次设计进出水水量及水质标准该公司目前有三条纸机在生产，第四条生产线尚未建成投产，考虑到公司的实际情况以及发展规划，木次污水处理站设计处理规模确定为20000m3/do根据近年來的进水水质统计资料，以及企业清洁生产水平逐步提升带來废水水质的变化，确定本次工程初步设计进水水质如下表2-1所示：表2-1设计水质水量和排放标准水质标指CODCr/mg-L1bod5/mg-L'1nh3-n/mg-L1SS/mg-L'1TN/mg-L1TP/I・1mg-LpH进水水质<3500500<35<1000<40<5.06~9排放标准<60<10<5<10<10<0.56〜9去除率％9&39985.79975902.2本次设计工艺流程图黑液中段水丄一＞白水污泥外运・图2.1工艺流程图1-斜虑网2-调节池3-初沉池4-提升泵5-预酸化池6-IC反应器7-SBR池8-气浮池9-出水池10-达标排放/冋用11-污泥泵房12-浓缩污泥池13-带式脱水机2.3主要构筑物介绍2.3.1斜虑网n筛网主要用于截留尺寸在数毫米至数十毫米的细碎悬浮杂物，尤其适用于分离和回收废水中的纤维类悬浮物。这类污染物容易堵塞管道、孔洞或缠绕水泵叶轮。用筛网分离具有简单、高效、运行费用低廉等优点。2.3.2调节池因为本设计是造纸废水，设计调节池作用冇三：(1)需设计调节池来均匀水质水量，为后期处理，污水处理工艺正常运行做准备；(2)调节池同吋又可以做事故池來用，如果后面污水处理设备在维修检查过程时调节池可以暂时来储存工艺污水；(3)造纸过程中各个阶段产生的污水水温不同，调节池可以调节水温，使水温处于一个恒温状态有利于后面生物处理。2.3.3初沉池初沉池采用圆形中心进水、周边出水的辐流式沉淀池，直径24m,池底坡度为0.05,表面负荷为1.0m3/(m2-h),配套1台全桥式周边传动刮泥机，功率为2x2.2kW；沉降污泥在初沉池依靠刮泥机收集到初沉池中部，再由污泥泵输送到污泥浓缩池。2.3.4预酸化池预酸化池有效容积为1458m3,污水有约2h的预酸化时间。池内设有一台双曲面搅拌器，功率5.5kWo预酸化池给污水创造了一定的厌氧环境发生水解酸化，在这一过程中仅发生厌氧的初级处理，即只是将难降解的有机底物(COD)分解成容易降解的有机底物(COD)o为了保证后续IC反应塔的正常运行，必须控制预酸化池的酸化度在30%〜50%之间。2.3.5IC反应器内循环厌氧反应器(简称IC反应器)是90年代由荷兰Paques公司在UASB反应器的基础上开发出來的新一代高效厌氧反应器，负荷约在20〜30kg/(m3-d)oIC反应器实际上是由底部和上部2个UASB反应器串联叠加而成，下部为高负荷区，上部为低负荷区，利用沼气上升带动污泥循坏。自1996年用于造纸废水处理以來，发展极快，在厌氧工程项目中所占的比例已经超过了UASB。2000年，福建南平纸业在国内率先采用了IC反应器，短短的8年，国内许多大型的制浆造纸厂都采用了IC反应器处理废水，造纸工业也成为了IC反应器应用最多的领域之一。木系统污水经过预酸化后泵送至IC反应塔进行生化反应，IC供料泵配有备用浆，保证污水供应。反应器内部部件主要有布水器、2个三相分离器、上升n管、下降管；四个重要的工艺过程集合在同一个反应器内，这四个工艺过程如下：a.进液和混合一布水系统;b.流化床反应室；c.内循环系统；d.深度净化反应室。整个IC反应器内部没有运转部件，不会消耗额外的屯能，这是其优势之一,有利于降低污水处理的费用。有机污染物被厌氧微生物降解后，最终转化为沼气，其中去除的COD有约2%转化为颗粒污泥，整个生物厌氧反应过程口J描述为：COD^CH4T+CO2T+新生厌氧污泥。IC反应器与UASB相比，优点在于其容积负荷高，水利停留时间短；处理相同COD总量时，相对UASB反应器体积更小，投资更省，加之4〜8倍的高径比，山地更省，非常占地面枳紧张的企业；内循环技术的采用，致使污泥活性高，繁轴快，为反应器的快速启动提供了条件。IC启动期一般为1〜2个月，而UASB启动期达4〜6个月；同时具有抗负荷能力强，具有缓冲pH的能力，出水稳定性好等有点。IC反应器被认为目前处理效能最高的厌氧反应器。目前IC反应器技术工艺成熟，但在设计和引用时还有一些需注意：在构造上，IC反应器更为复杂，施工和安装要求高，难度大，口后的维护管理较麻烦;高径比大，三相分离器要求更为严格；耍求有良好的配水系统和前处理设施，进水需要pH和温度的调节；应设避雷措施。2.3.6SBR好氧生化处理SBR是序批式间歇活性污泥法(SequencingBatchReactor)的简称，丁七十年代由美国开发，并很快在全世界得到广泛应用。我国于八十年代中期开始研究应用，目前国内已有为数不少的城市污水和工业污水处理都已采用SBR工艺。SBR池在不同时间发挥不同的作用，污水进入该单元后按顺序进行不同处理过程。一般来说，一个运行周期包括4个阶段：进水、反应(曝气)、沉降与浇水（排水及排泥）。本系统采用的SBR法具有以下几个特征：a.可省去二次沉淀池和污泥冋流设备等，与标准活性污泥法比较，设备构成简单，布置紧凑，基建和运行费用低，维护管理方便；b.泥水分离沉淀是在静止或接近静止状态下进行的，固液分离稳定；na.不易产生污泥膨胀，特别是在污水进入生化处理装置期间，维持在厌氧状态下，使SVI降低，而且还能节减曝气的动力费用；b.在反应器的一个运行周期中，能够设立厌氧、好氧条件，实现生物脱氮除磷的目的；e・加深池深时，与同样的BOD-SS负荷的其他方式比较，占地面积较小;f.耐冲击负荷，处理有毒或高浓度有机废水的能力强；g.SBR法系统本身适用于组件式构造方法，有利于处理的扩建与改造。综上所述，SBR法的工艺特征顺应当代污水处理所要求的简易、高效、节能、灵活多功能的发展趋势，也符合“三低一少"技术要求。即低建设费用、低运行费用、低操作管理需求，二次污染物排放少的污水处理技术。2.3.7浅层气浮气浮分离是将空气与水在一定的压力和条件下，使气体极大限度地溶入水屮，力求处于饱和状态，然后把所形成的压力溶气水通过特殊装置释压，把压能转化为动能，气体脱离水分了引力的朿缚，急速产生大量的微气泡，与水中的悬浮物（经过加药后的絮凝体）充分接触，在絮粒的“网捕1“包卷1“架桥''作用下，气泡和悬浮物形成一个稳定的夹气絮体，其视密度远小于水，因此夹气絮体很快升至水面，悬浮物在液面结聚成浮渣，把浮渣进行刮集，清除即达到了固液分离的目的。采用部分溶气工艺或者全溶气工艺的气浮设备，其溶气水的释压与原水的混合，微气泡与悬浮物的接触粘附及形成载体后的上升过程都是在同容器内完成的，也就是说混合反应和分离反应是和继完成。2.4污水厂平面和高程布置2.4.1平面布置处理构筑物是污水处理厂的主体建筑物，在对它们进行平面布置吋，应根据各构筑物的功能和水力要求结合当地地形地质条件，确定它们在厂区内的平面布置。污水处理工程的平面布置一般遵守如下原则：（1）处理构筑物的布置应紧凑，节约用地并便于管理。（2）处理构筑物应尽可能地按流程顺序布置，以避免管线迂冋，同时应充分利用地形，以减少土方量。（3）经常有人工作的建筑物如办公，化验等用房应布置在夏季主风向的上风一方，在北方地区，并应考虑朝阳。n（4）在布置总图时，应考虑安排充分的绿化地带，为污水处理厂的工作人员提供一个优美舒适的环境。（5）总图布置应考虑远近结合，有条件时，可按远景规划水量布置，将处理构筑物分为若干系列，分期建设。（6）构筑物之间的距离应考虑敷设管渠的布置，运转管理的需要和施工的要求，一般采用5到10米。（7）污泥处理构筑物应尽可能布置成单独的组合，以策安全，并方便管理。（8）变电站的位置应设在耗电量大的构筑物附近，高压线应避免厂内架空敷设。（9）污水厂内管线种类很多，应综合考虑布置，以免发生矛盾，污水和污泥管道应尽可能考虑重力自流。（10）如冇条件，污水厂内的压力管线和电缆可合并敷设在一条管廊或管沟内，以利于维护和检修。（11）污水厂内应设超越管，以便在发生事故时，使污水能超越一部分或全部构筑物，进入下一级构筑物或事故溢流。在污水厂内主干道应尽量成环，方便运输。主干宽6〜9m,次干道宽3〜4m,人行道宽1.5m〜2.0m曲率半径9m,有30%以上的绿化。2.4.2高程布置污水处理工程的污水处理流程高程布置的主耍任务是确定各处理构筑物和泵房的标高，确定处理构筑物之间连接管渠的尺寸及其标高；通过计算确定各部位的水面标高；从而使污水能够在处理构筑物之间顺畅的流动，保证污水处理工程的正常运行。为了降低运行费用和使维护管理，污水在处理构筑物之间的流动以按重力流考虑为宜，厂内高程布置的主要特点是先确定最大构筑物的地面标高，然后根据水头损失，通过水力计算，递推出前后构筑物的各项控制标高。污水处理工程的高程布置一般遵守如下原则：(1)认真计算管道沿程损失、局部损失、各处理构筑物、计量设备及联络管渠的水头损失；考虑最大吋流量，事故流量的增加，并留有一定的余地；还应当考虑到当某座构筑物停止运行时，与其相邻的其余构筑物及其连接管渠能通过全部流量。(2)避免处理构筑物之间跌水等浪费水头的现象，充分利用地形高差，实现自流。(3)在认真计算并留有余量的前提下，力求缩小全程水头损失及提升泵站n的扬程，以降低运行费用。(1)需要排放的处理水，在常年大多数时间能够自流排入水体。注意排放水位不一定选取水体多年最高水位，因为其出现时间短，易造成常年水头浪费,而应选取经常出现的高水位作为排放水位，当水体水位高于设计排水位吋，可进行短时间的提升排放。(2)应尽可能使污水处理工程的出水渠不受水体洪水的顶托，并能自流。处理装置及构筑物的水头损失(3)尽可能利用地形坡度，使污水按处理流程在构筑物之间能自流，尽量减少提升次数和水泵所需扬程。(4)协调好站区平面布置与各单体埋深，以免工程投资增大、施工困难和污水多次提升。(5)注意污水流程和污泥流程的配合，尽量减少提升高度。(6)协调好单体构造设计与各构筑物埋深，便于正常排放，又利检修排空。n第三章设计计算书3.1废水水质水量某造纸长废水水质情况如下：废水流量为：Qmax=20000m3/d=833m3/h=0.23m3/s3.2斜虑网的设计与计算表3-1污水初级处理所用的三种网筛网筛种类筛网水力负荷(m3/min•mJ)筛渣组分(含固体重％)悬浮物去除率(%)孔类网眼人小(um)材料倾斜式转鼓式离心式中中细冲250〜1500250〜1500100〜500不锈钢网0.6〜2.40.005-0.0400.010〜0.05010〜1510〜250.05〜0.110〜3015〜3060〜703.2.1设计概述本次设计主要采用水力筛网。水力筛网的构造见图2。转动筛网呈截顶圆锥形，中心轴呈水平状态，锥体则呈倾斜状态。污水从圆锥体的小端进入，水流在从小端到人端的流动过程中，纤维状污染物被筛网截留，水则从筛网的细小孔中流入集水装置。曲于整个筛网呈圆锥体，被截留的污染物沿筛网的倾斜面卸到固定筛上。这种筛网利用水的冲击力和重力作用产生旋转运动。图3.1水力筛网简图3.2.2设计计算n(1)已知条件该造纸长污水处理的污水量Q=20000m3/d,污水的pH值为6〜9,其中含冇悬浮不溶浆草类物质。(2)选定网眼尺寸筛网中网眼尺寸选择小于2000um,此工艺中选用60目。(3)选定网筛种类根据表5中给的资料，其筛网材料选择不锈钢，水力负荷为0.6〜2.4m3/(minm2)o(4)所需筛网面积A由表5选定水力负荷q=1.5m'/(mirrm2),已知污水量Qmax=20000m3/d=13.8m3/(min-m2),故所需筛网面积A=Q/q=9.25m2o(5)筛网台数设每台筛网面积为10m2,选择6台左右布置与转动筛网内部。3.3调节池设计与计算常用的调节池是变水位贮水池，进水为重力流，出水以水泵提升。池中最高水位应不高于进水管的设计水位。(1)调节池池容V=07=833x2=1666m3T-…一为设计调节池储水时间，取2h(2)池深一般在5m左右，取5m(3)池表而积则表而积A=K=1^66=333.2m2h5(4)池长贝ljL=24m,B=14m(5)采用搅拌器对底部污水进行搅拌，防止悬浮物沉淀，影响调节池正常运行。3.4沉淀池的设计与计算3.4.1采用中心进水辐流式沉淀池n3.4.2设计参数①当污水由水泵提升时按水泵的最大组合流量计算，当污水自流进入时，应按最大设计流量计算。②沉淀池的格数不应小于2座，并应按并列系列设计，水量较小时可考虑一座工作，一座备用。③设计流量时水平最大流速应为0.3m/s,最小流速应为0.15m/s,最大设计流量时,污水在池内停留时间不应小于30s,一般为30〜60s。④设计有效水深不应大于1.2m,一般采用0.2〜1.0m,每格宽度不宜小于0・6m。⑤除渣一般采用机械方法，采用人工时，排渣管直径不应小于200mmo⑥沉淀池超高不宜小于0.3m。⑦沉淀池个数n=2；出水堰负荷1.7L/s-m(146.88m3/m-d)；沉淀时间T=2h；h3为缓冲层高度，取0.5m；h5为刮泥板高度，取0.5m。污泥斗下半径r2=lm,上半径n=2m；剩余污泥含水率Pi=99.2%。3.4.3设计计算(1)沉淀区的表而积A心鲁-龄833肿q•表面水力负荷取1.0m3/(m2-h)o(2)单池面积A单池=—==416.5/7?2（取420m2）n（3）池直径]4x420V3.14=23」加（4）沉淀部分有效水深h2混合液在分离区泥水分离，该区存在絮凝和沉淀两个过程，分离区的沉淀过程会受进水的紊流影响，取h2=3m0（5）沉淀部分有效容积3」4x24?4x3=1356.5〃?'（6）沉淀池地坡落差（取低坡度为i=0.05）力4=ixD~20.05xI20.5/77（7）沉淀池周边水深n?4Ho=瓜+力3+力5=3+0.5+0.5=4m>4m(=—=6>6,满足规定)H。4（8）沉淀部分所需容积V按悬浮物去除50%计，则（G—C?）x864007^x100_^maxK2r（0-p）n式中n沉淀池个数，个，n=2；T-一…污泥在污泥斗内贮存时间,d,取T=4h=0.17d；Ci进水悬浮物浓度c,=1000mg/L=1000xl0_6t/m3；C2出水悬浮物浓度c2=500xl0~6t/m3,50%Cl；©……污水总变化系数，1.29；r污泥容重（〃"）,取1.0；P污泥含水率（％）,取98%oV=0.23x=34m3/d(1000-500)x86400x0.17x1001.29xlx(100-98)xl06x2n(9)污泥斗容积污泥斗高度〃6=(斤一巧)xfga=(2-l)xfg60=1.73加%=^-(r^+rtr2+^}=3-14^L73x(22+2xl+l2)=12.7/m3池底可储存污泥体积为：V2=^x(/?2+/?^+r12)=3，l4^<0,5x(132+13x2+22)=78m3共可储存污泥体积：V14-V2=12.7+78=90.7m3>34m3(10)沉淀池总高度H=0.47+4+1.73=6.2m3.4.4进水系统计算(1)设计流量单池设计流量416n?/h(0.12m3/s)进水管设计流量:0・12x(l+R)=0.12x1.5=0.18m3/s管径Di=500mm,V)==0.92m/sD(兀（2）进水竖井进水井径采用1.2m,出水口尺寸0.3xl.2n）2,共6个沿井壁均匀分布。出水口流速冬0.1803x1.2x6-0.083m/^(<0A5m/s)（3）紊流筒计算筒中流速叫=0.03〜0.02加/$,（取0.03m/s）紊流筒过流面积f=9越二吐=6.0肿紊流筒直径2=-2.8mn3.4.5出水系统计算(1)环形集水槽内流量q集=0.12m'/s(2)环形集水槽设计采用单侧集水环形集水槽：槽宽b=0.9x伙•弧)*=0.9x(1.4x0.!2)°4=0.44m其屮k为安全系数，釆用1.2〜1.5。设槽屮流速v=0.5m/s设计环形槽内水深0.4m,集水槽总高度为0.4+0.4(超高)=0.8m,采用90。三角堰。(3)岀水溢流堰的设计(采用出水三角堰90。)(4)堰上水头(即三角口底部至上游水而的高度)Hi=0.04m(5)每个三角堰流量q】=1.343W.247=1.343X0.04247=0.0004733屛/$(6)三角堰个数山1q,0.0004733=253.5个(设计时取254个)(7)三角堰中心距必/D-2肛3.14x(24-2x0.44)“2歸1q254254图3・3三角堰n3.5预酸化池的设计与计算3.5.1池体计算(1)设计参数流量Q=833m3/h=0.23m3/s；水力表面负荷q=l.0m3/m2-h；根据温度不同污水水解率在30%-70%之间变化取50%；进水水质BOD5=500mg/L,COD=3500mg/L,SS=500mg/L(按去除50%)。(2)池表面积：采用两个，则表面积A==_§33=4i7m2Nq2x1(3)水解酸化池屮各物质去除率停留时间/h2.533.5COD去除率/%43.041.340.6BOD去除率/%29.833.128.1SS去除率/%82.674.879设停留时间t=3.5h；有效水深h=^/=l.0><3.5=3.5m(4)有效容积：V=Ah=417x3.5=1458m3(5)长度的确定：有效尺寸确定LxB=25mxl7m实际高度H=4.3m(6)布水管设布水点服务区面积sFn?/个；每个池布水点个数n=A/s==417个3.5.2进水配水系统(1)进水配水系统主要功能nn水解池良好运行•的垂要条件之一是保障污泥和废水之间的充分接触，因此系统底部的布水系统应该尽可能地均匀。水解反应器进水管的数量是一个关键的设计参数，为了使反应器底部进水均匀，有必耍采用将进水均匀分配到多个进水点的分配装置。（2）配水方式本设让采用大阻力配水系统，为了配水均匀一般对称布置，各支管出水口向下距池底约20cm,位于所服务面积的中心。查《曝气生物滤池污水处理新技术及工程实例》其设计参数如下：表3-2管式大阻力配水系统设计参数干管进口流速1.0〜1.5m/s开孔比0.2%〜0.25%支管进口流速1.5~2.5m/s配水孔径9〜12mm支管间距0.2〜0.3m配水孔间距7〜30mm（2）干管管径的设计计算Q=0.23m3/s去干管流速为1.4m/s,则干管横切面积为:eQ0.23Air2S=一==0.16m每根支管的长度为：/=———=——°"%?=8mv1.4所以管径D4S714v0164x0.23i.45m/s,介于1.0〜2.5m/s之间nr=045m（取450mm）校核：心即黑3.14X0.452《给排水设计手册》第一册选用DN=450mm的钢管（3）布水支管的设计计算75去布水支管的中心间距为0E则支管的间距数为“届"个支管数为（56-1）X2=ll0根每根支管的进口流量g二器=0.002n?/s所以采用管径为DN40mm的布水支管，则流速为：v=—=—=；=1.59m/s，介十1.5〜2.5m/s之I可S兀0.042x3.14n(4)出水孔设计一般孔径在9—12mm之间，本设计选取12mm孔径的岀水孔。出水孔沿配水支管中心线两侧向下交叉布置，从管的横断面看两侧出水孔夹角为45%取开孔比为0.2%,则孔眼总面积为：S=417x0.002=0.830?又因为配水孔眼为12mm,所以单个孔眼面积为：S,3.14x0.01()24=7.85xl0'5m2所以孔眼数为命“0573个，每根管子上有孔眼器=52个实际孔眼数为52x202=10504个(4)污泥量每日沉淀污泥量W70x(1—0.5)x200001000=700kg污泥体积为700(1-0.98)x1000=35m3/d(含水率为98%)3.6IC厌氧池的设计与计算3.6.1设计参数设计参数选取如下：第一反应室的容积负荷Nvi=35kgCOD/(m3-d)；第二反应室的容积负荷Nv2=12kgCOD/(m3d)；污泥产率0.03kgMLSS/kgCOD；产气率0.35m3/kgCOD,对COD去除率为90%。3.6.2反应器所需容积及主要尺寸的确定(1)有效容积木设计采用进水负荷率法，按中温消化(35〜37°C)、污泥为颗粒污泥等情况进行计算。一Q(C°-Q)N、、式屮V——反应器冇效容积，m3Q——废水的设计流量，m3/d；Nv……容积负荷率，kgCOD/（m3-d）；nCo——进水COD浓度，kg/m3；Ce……出水COD浓度，kg/m3oIC反应器第一反应室去除总COD80%左右，第二反应室去除总COD20%。=1440加'”_Q(Co-Ce)_20000(3.5-0.35)x0.80V——N、,35Q(C()_G=20000(3.5-0.35)x0.20=〔。厶。加3瓦~12"mIC反应器的总有效容积为V=1440+1050=249011?（取3000）。本设计设置两个相同的IC反应器，则每个反应器容积为V9=3000/2=1500n?。（2）IC反应器几何尺寸本设计的IC反应器的高径比为2.5V=AH=也二血44贝iJd=（J1L）i/3=9.14〃2（取10m）25兀H=2.5xl0=25m每个IC反应器总容积负荷率：IC反应器的底面积4=空='1你1°2=85.25加2,贝IJ44第二反应室高比上=1500/2=88加（取9m）,贝ijA85.25第一反应室高H、=H-H?=25-9=16m（3）IC反应器的循环量进水在反应器中的总停留时间为r=-=^=3.6/iQ833设第二反应室内液体升流速度为4m/h,则需要循环泵的循坏量为341m3/ho第一反应室内液体升流速度一般为10〜20m/h,主耍rfl厌氧反应产生的气流推动的液流循环所带动。第一反应室产生的沼气量为Q；召气=Q(C“—CJxO.85xO.35=20000x(3.5-0.35)x0.8x0.35=17640”/d每立方米沼气上升时携带1〜2n?左右的废水上升至反应器顶部，则回流废水量为n17640〜35280m3/d,即735〜1470m3/h,加上IC反应器水循环泵循环量341ms/h,则在第一反应室屮总的上升水量达到了1076〜1811m3/h,上流速度可达12.6〜21.24m/ho符合IC反应器设计符合要求。(4)IC反应器第一反应室的气液固分离儿何尺寸①沉淀区设计三相分离器沉淀区固液分离是靠重力沉淀达到的，其设计的方法与普通二沉池设计相似，主要考虑沉淀而积和水深两相因素。根据Stokes公式：(几一卩)如；(1.05—1)x981x0.12v===5.17cm/s=135.7/71//718〃18x0.0071//=0.0071g/(cms)；颗粒污泥密度取1.05g/cm3计算B—B'间的负荷可以确定相邻两上挡板间的距离。B-B4间水流上升速度一般小丁•20m/h,则B—B间的总面积S为：5=-^-=—=17m22020式中Q为IC反应器循环泵的流量。设一个三相分离器单元宽为1800mm,则每个IC反应器内可安装5个三相分离器单元。设两上挡板间的间距bi=450mm,三相分离器沉淀区斜壁倾斜度选50°,上挡板三角形与集气罩顶相距300mm,则2(hi/tg50。)+bi=1800三相分离器上挡板高度：hi=804.4mm设两相邻下挡板间的间距b2=200mm；上下挡板间回流缝b3=150mm,板间缝隙液流速度为30m/h；气封与下挡板间的距离b4=100mm；两下挡板间n距离(c—C)b5=400mm,板间液流速度大于25m/h,则=1800三相分离器下挡板高度：h2=715mm①反应器顶部气液分离器的设计IC顶部气液分离器的目的是分离气和固液，由于采用切线流状态，上部分离器屮气和固液分离较容易，这里设计直径为3ni的气液分离器，筒体高2m,下锥底角度65。，S上顶高500mm。3.6.3IC反应器进水配水系统的设计(1)配水系统形式木工程采用无堵塞式进水分配系统。取进水总管中流速为l・6m/s,则进水总管管径：833/2D=°｛緒T°Ex129m（取200mm）则出水渠水深=流量流速x渠宽833/200004x03x0.2=0.173m配水口8个，配水口出水流速选为2.5m/s,则配水管管径:833/2=2xa——2°°°°——二0.046m=46mm（取150mm）8x3.14x2.5364出水系统设计出水渠宽取0.3m,工程设计4条出水渠。设出水渠渠口附近流速为0.2m/s,3.6.5排泥系统设计取X，=0.05kgVSS/kgCOD,根据VSS/SS=0.8,贝UX=0.05/0.8=0.06kgSS/kgCODo产泥量为:AX=XQSr=17640x0.9x0.06x20000x10-3=19051kgMLSS/d每Fl产泥量19051kgMLSS/d,污泥含水率P为98%,因含水率＞95%,ps=1000kg/m3,则每个IC反应器日产泥量为：476.3m3/do_AX_19051/2n_q(1_P)_1000x(1-98%)这里假设第一反应室污泥浓度为100gSS/L,第二反应室为20gSS/L,则IC反应器屮污泥总量为：G=100Vi+20V2=100x1440+20x1050=165000kgSS因此，IC反应器的污泥龄为165000/19051=9d在离两级三相分离器下三角以下0.5m处各设一排泥口,管经为150mm,在反应器设放空管，口径为250mm。3.6.6产气沼气收集管采用150mm。3.7SBR池的设计与计算3.7.1设计参数①设计污水量采用最大日污水量计算；②反应池数原则上不少于2个；③池水深为4〜6m,—般可取5m,池宽与池长比为(1:1)〜(1:2)；④安全高度最小不小于0.5m,参考德国资料和国内情况，选用0.6〜0.9；⑤已知条件：污水进水20000m3/d,进水BOD为500mg/L,水温20°C,处理水质BOD<10mg/L；⑥综上，SBR反应池设置4个，排除比l/m=l/2.5,反应池水深H=5m。3.7.2池体设计与计算(1)污水处理程度的计算原污水经过初次沉淀池的处理，SS按降低50%,BOD5按去除25%考虑，则进入SBR池的BOD5值：S“=500x(1—0.25)=375加g/LSS值为：C、=1000x(1—0.5)=500加g/L其中，水中非溶解性BOD5含量:BOD5=lAbXaCe式中：b……微生物口身氧化率，一般在0.05-0.10Z间，取&=0.08；nX“……活性微生物在处理水中所占的比例，取X广0.4；Ce处理水中悬浮固体浓度，mg/L,Ce=mg仏。BOD,=7.1x0.08x0.4x10=2.27mg/L出水屮BOD5的总含量lOmg/L,故处理水中溶解性BOD5含量SeSe=10-2.27=7.73mg/L则B06去除率E为"乎二弓护“979(1)BOD5-污泥负荷率2的确定为保证曝气池在低温季节也能取得良好的处理效果，故拟定采川的BOD5-污泥负荷率为0.2kgBOD,/kgMLSS-d。(2)确定混合液污泥浓度XRvxlO'(1+R)・SV750%xl.2xl06(1+50%)x120=3333mg]L式屮：SVI——污泥体积指数，一般为(100—120)mg/L,取5V/=120mg/L；R……污泥冋流比，取/?=50%；r-一…选取有关因素系数,取厂=1.2。(1)曝气吋间2佗NsxmxCA24x375"0.2x2.5x3333=5.4/1式中：Cs进水平均BOD5(mg/L),375mg/L；CASBR池内MLSS浓度(mg/L),3333mg/L；NsBOD污泥负荷，0.2kgBODjkgMLSSd；1/m……排出比,设为1/2.5o(2)沉淀时间初期沉降速度vmax=7.4xl04xrxC/L7=7.4xl04x20x3333_L7=1.5m//zHx丄+s5x丄+0.6因此，沉降时间为m一2Q=1.73/?max1.5式屮：H反应池内水深，本设计取5m；n式中：Cs进水平均BOD5(mg/L),375mg/L；CASBR池内MLSS浓度(mg/L),3333mg/L；NsBOD污泥负荷，0.2kgBODjkgMLSSd；1/m……排出比,设为1/2.5o(1)沉淀时间初期沉降速度vmax=7.4xl04xrxC/L7=7.4xl04x20x3333_L7=1.5m//zHx丄+s5x丄+0.6因此，沉降时间为m一2Q=1.73/?max1.5式屮：H反应池内水深，本设计取5m；nS……超高，取为0.6m°（6）排水时间沉淀时间在1.73h,排水时间在2h左右，与沉淀时间合计为4h,因此排水时间取为2ho（7）一个周期所需时间Tc>5.4+4=9.4h（取T=10h）所以周期数为n=24/10=2.4（8）进水时间7>=—=2.5/iN4式屮：N——SBR反应池个数（9）反应器容积m2、V=Qx——=20000x-^-=6250m3nxN2x4反应池水深5m,则反应池表面积为^y^=1250m2（取1300m2）取BxL=30mx45m（10）SBR池污泥产量VSBR池生物代谢产泥量为AX=a-Q-St-b-XrV=a-QSr-b-Q^式中a……微生物代谢增殖系数，kgMLSS/kgBOD,取0.8；b……微生物自身氧化率，1/d,取0.05；Sr——每日的有机污染物降解量，kg/d,S,=So-S°。△X—b・Q•善=（0.8-晋）x20000x（375—10）x107=4015kg/d假定污泥含水率为99%,则污泥量为Q10’x(1—0.99)_401・5m/d3.7.3曝气系统设计与计算SBR池运行方式本设计共设立4个曝气池，4座建在一起。所有池子从一侧进水，每池进n水采用配水管配水使水分布均匀。出水采用一根出水管，污泥采用潜污泵提升设于每池的池尾。(1)需氧量计算SBR反应池需氧量计算式02=672-5r+Z?-XV=0.5x20000x(375-10)xl0_3+0.19x^x20000x(375-10)xl0~曝气池混合液屮平均氧饱和度=10585^O2/rf=44kgO2/h式屮：O2——混合液需氧量kgO2/d；a——微生物代谢冇机物需氧率，kg/kg,取a=0.5；b……微生物自养需氧率，1/d,取b=0.19；Sr……去除的BOD5,kg/m3,(Sr=S0-Se)o3.7.4供气量采用WM-180型网状膜微孔空气扩散器，每个空气扩散器的服务面积0.5m2,敷设于距池底0.2m处，淹没深度4.8m,计算温度定为30°C,查得20°C和30°C时，水小饱和溶解氧值为：Cs(20)=9.17mg/LC5,30)=7.63mg/Lo(1)空气扩散器出口处的绝对压力Pb按下式计算Pb=1.013xl05+9.8xl03xH=1.013xl05+9.8xl03x4.8=1.48xl05(Pa)(2)空气离开水面时氧的百分比Q,=21x(1_£)*]oo%=21x(1-0.08)%100%=19.6%2.026X105S)=763x(iS+12$=9.0mg/L42'79+21x(1—5)79+21x(1-0.08)n(4)换算成20°C条件下脱氧清水的充氧量:r二RC年°)°~a[j3pC(T)-c]x].024T-2Q441x9.170.82x(0.95x1.0x9.0-2)x1.024'°=594.35kg/h式屮：a污水屮杂质影响修正系数，取0.82(0.78〜0.99)；污水含盐量影响修正系数，取0.92(0.9〜0.97)；c……混合液溶解氧浓度，取c=2；p气压修正系数/?=1.0。相应的最大时需氧量为/?Omax=1.177?0=1.17x594.35=695.39kg/h(4)曝气池平均时供气量n594.350.3x0.08=24764m3/h(4)曝气池最大时供气量:A0539=28974.58m每个空气扩散器的配气量为：竺匕=11.58n?/h253.7.6淳水器系统计算(1)澤水器撇水堰槽设计设计撇水堰板高为300mm,挡水板上段180mm,下段300mm,底板宽250〜300mm,在淳水器竖立时，后壁上沿高程比前壁上沿高50mm0在最高水位开始排水时，撇水堰顶浸入水而H=100mm。开始排水时为澤水器的最大撇水量,堰下游为沉没出流，Qimax=0.42x2gx0.13/2x3600=211.7n?/h。溼水器最小设计流量按H-50mm计算。随着水位下降，撇水槽内水位也随之降低。当H-50mm时，流量按非沉没堰计算：Qimin=mx2gxl/2xH/2=0.416x2gx1/2x0.05/2x3600=74.lm3/ho/h0.3Ea0.3x0.08(5)去除lKgBOD5的供气量2424764x——=60.3m3空气/kgBODs8575(6)In?污水的供气量2424764x=29.7空气/n?污水2000(7)本系统空气总用量28974.58m3/h3.7.5空气管道系统计算在相邻两SBR的隔墙上设两根空气支管，为4个SBR池子供气。在每根支管上设25条配气竖管，为SBR池配气。在曝气池廊道的一侧布设一条空气主干管，每个SBR池设两根供气支管分别在池的两侧。每根配气竖管上安装扩散器25个，每池共625个扩散器。(1)每个扩散器的服务面积为：A=^-=2m2/个625(2)每根空气竖管供气量为：28974.58=289.75b?/力100n（2）下降管设计下降管设计原则：①按澤水器宽度B均匀分布；②下降管根数为偶数；③下降管间距＜1.0m；④下降管直径按撇水堰单宽流量计算。设计下降管流速:v=2.0m/s下降管：D=150mm,最大流速：Qimax=211.7m3/h时,vmax=3.33m/s；最小流速：Qlmin=74.1m3/h时,vmin=1.17m/So（3）水平管设计水平管D=300mmo下降管根数n=6,间距为lm。水平管长：L=nxLl+2L2,贝0L=6520mm。式中L1下降管之间的间距，Ll=1000mm；L2……外侧下降管中心至水平管管端的距离，取L2=260mmo3.8加压溶气气浮池的设计与计算3.8.1设计参数（1）溶气压力0.2〜0.4MPa,释气量取40〜45ml/L,回流比25%〜50%。（2）为获得充分的共聚气浮效果，一般混合时间取2〜3min,反应时间5〜lOmino（3）进入气浮池接触室的水流速度控制在0.lm/s以Fo（4）接触室水流上升速度控制在10〜20mm/s；水流在接触室停留时间不应小于60s；接触室高度Hi在1.5〜2.0m。（5）气浮分离室水流向卜•流速一般为1.5〜3.0mm/so（6）一般单格池宽不超过10mo（7）压力溶气罐填料层高取1〜1.5m,罐高2.5〜3.0m。3.8.2设计计算（1）气浮所需空气量2Qy=QR'a（y=833x0.3x40x1.2=11995m3/h式中Q……气浮池设计水量，833m3/h；R……冋流比，取30%；{……释气量，取40L/m3；n屮水温校正系数为1.0〜1.3,取1.2。n(1)加压溶气水量0,2736〃PKf11995-736x0.3x2.43x10_2x0.9=2483n?/h式屮p——选定到溶气压力，取0.3MPa；Kt……溶解度系数，根据水温查表7；71——溶气效率，用阶梯环作填料到溶气罐可查表8。表3・3不同温度下的值温度厂C010203040kt3.77x10-2.95X10-22.43X10-22.06X10-21.79x10-表3・4阶梯环填料到水温、压力与溶气效果到关系水温/°C102030溶气压力/MPa0.20.30.40.20.30.40.20.30.4溶气效率/%778481859()90929898(2)接触室表面积Ac选定接触室小水流到上升流速vc=20mm/s,按下式计算4_Q+Qp_(833+2483)/3600_/1/C_2——:—4t)mc20x1O'3(3)分离室表面积As选定分离室向下平均水流速度vs=2.0mm/s,按下式计算人=迪=(833+2483)/3600“60卄5vs2x107设4座气浮池，L=14,B=8mo(4)气浮池净容积W选定池的平均水深H=2m,按下式计算W=(4+)/7=(46+460)x2=1012m3(5)根据《中华人民共和国国家标准室外排水设计规范》第8.2.9条，气浮池可采用矩形或圆形。采用矩形时，气浮池应设置反应段，反应时间宜为10〜15min；有效水深宜为2.0~2.5m,超高不应小于0.4m；污水在气浮池分n离段停留时间不宜大于l.Oh；池内应设刮沫机，刮沫机的移动速度宜为15m/mino(1)溶气罐直径Dd选定过流密度I=3000m3/(m2*d),按下式计算门404x2483“冷3.14x3000-24一巾(2)溶气罐高ZZ=2Z)+Z2+Z3+Z4=7.4m式中Zi罐顶、底封头高度，取2.5；Z]布水区高度，一般取0.2〜0.3m,取0.2m；Z3……贮水区高度，取1.0m；Z4填料层高度，采用阶梯环时，取1.2ino260x1000(3)空压机额定气量eXm'/min)=1.2x11995=0.24m3/min60x1000式屮屮'……安全系数，一般为1.2〜1.5,取1.2。n第四章污泥处理系统4.1污泥处理系统降低污泥中的含水率，可以采用污泥浓缩的方法来降低污泥中的含水率。本设计采用采用竖流式浓缩池，浓缩来自IC厌氧反应池和SBR池的剩余污泥,浓缩前的含水率为99%,浓缩后污泥含水率为96%,浓缩部分上升流速为0.lmm/s,浓缩时间t=12h,池数为n=2。(1)每个浓缩池的污泥量476.3+401.52=438.9m3/d=5.09L/s(2)浓缩池有效水深肉=vt=0.0001x12x3600=4.32m(取5m)(3)中心管的计算设中心管流速为0」m/s,则中心管面积f为:5.09x1077"~0J=0.0509m2中心管管径d为:则中心管流速为:(4)浓缩池分离出来的污水流量Q(P1-p2)=5.09x(99-96)=382L/s100-“2100-96(5)浓缩池冇效而积尸=纟=竺“dm?v0.1(6)浓缩池尺寸LxB=6mx6m(7)浓缩后的剩余污泥量(8)浓缩池污泥斗容积n设污泥斗夹角a=50°,斗底直径为ln),则斗高：__xtan50。=3.43m(取3m)〜2容积v^^(/?2+/?r+r2)^3,14X3,57x(2.92+2.9x0.125+0.1252)=32.8m3(2)污泥在污泥斗屮停留时间V32.8.二二7.2h4.57(3)池子总高H=何+h°++打+“5式中山——污泥池冇效水深(m),取5m；h2——污泥斗高度(m),3m；h3保护高度(m),取0.6m；h4缓冲层高(m),取0.5m；h5——中心管与反射板之间的高度，0.5m。贝ij：H=5+3+0.6+0.5+0.5=9.6m(4)进泥来自IC厌氧反应池和SBR池的污泥经污泥提升泵提升后由浓缩池上部中心管进入，经过喇叭口，进入浓缩池，进泥管管径定为300mmo(5)出水水由上部的上清液排出管排岀，因在投入污泥前必须先排除浓缩池已澄清的上清液，腾岀池容，故在浓缩池上设上清液排出管，排出管管径定为300mmo(6)出泥经过浓缩后的污泥由污泥斗下部的排泥管排出，排泥管管径定为300mm。4.2贮泥池贮泥池可以调节来口初沉池、水解酸化池、气浮池及浓缩池的污泥量，以便后续脱水处理。本设计采用矩形贮泥池，池数11=2。(1)进入贮泥池的污泥量直接排入的泥量为：©二①+孑煜厶二织伽诃n来自污泥浓缩池的污泥量为：Q2=2*x24=5.09x24=122.2m3/d则贮泥量为：Q二Q|+Q2=536.2n?/d(1)贮泥池尺寸设贮泥池的贮存时间t=8h,则贮泥池体积为:=2=5362=1?86ms-33单池体积为：V-匕二=178-6-89.3m322取池高hi=3m,贮泥池表面积:=29.8m2厂V89.3F=—=3设贮泥池池宽B=3m,则池长为：.F29.8ooL=—==9.9mB3贮泥池底部为斗形，下底为f=0.6mx0.6m,高度h2=2m,则污泥斗容积:匕=处(尸+/+何)=-x(29.8+0.36+729.8x0.36)=27.3m3实际有效容积：V=Fh}+V2=29.8x3+27.3=116.7m3>89.3m3设超高h3=0.3,则贮泥池的总高为：H=h、+h2+力3=3+2+0.3=5.34.3脱水机房污泥量Q泥=536.2n?/d,则选择双网带式压滤机7台，其屮一台备用，工作周期为13h,每台压滤机处理能力为8m3/h,可处理污泥量：Q=6x13x8=624>Q泥。n第五章高程计算5.1污水系统高程计算（1）构筑物水头损失构筑物水头损失见表5-1o表5-1构筑物水头损失构筑物名称水头损失（m）构筑物名称水头损失（m）斜滤网0.2IC反应池0.5调节池0.7SBR池0.8沉淀池0.8气浮池0.8水解酸化池0.8（2）管渠水力计算管渠水力计算见表5・2。表5・2污水管渠水力计算表名称流呆管径1V管长沿程局部合计(L/s)(mm)(m/s)(m)(m)(m)(m)出水口至气浮池23010001.000.8300.080.080.16气浮池至SBR池23010001.000.880.300.1760.38SBR池至IC反应池2305001.800.980.000.1680.17IC反应池至酸化池2305002.701.2100.200.3060.21酸化池至沉淀池2305001.800.980.050.0770.12沉淀池至调节池23010001.800.9150.080.1530.23调节池至斜滤网2305001.600.9200.120.3080.13（3）污水处理高程布置污水处理排出口标高为-0.8,以排出口为起点，沿污水处理流程向上到推计算，以使处理后的污水能自流排出。计算结果见表5・3。n表5・3构筑物及管渠水面标高计算表名称上游标高(m)下游标高(m)水而标髙(m)地面标高(m)出水口至气浮池-0.64・0.80.00气浮池1.725-0.641.3550.00气浮池至SBR池1.8851.80.00SBR池2.1851.8851.3550.00SBR至IC反应池20.5552.1850.00IC反应池22.35520.55519.5550.00IC至酸化池3.35522.3550.00酸化池3.5553.3553.4550.00酸化池至沉淀池3.3553.5550.00沉淀池3.6553.3553.4550.00沉淀池至调节池1.4553.6550.00调节池1.7551.4551.6550.00调节池至斜滤网0.3551.7550.00斜滤网0.5000.3550.3550.00计算结果满足自流排放要求。污水高程布置见高程布置总图。n第六章总结根据生产实习的考察，本设计采用厌氧和好氧工艺组合，充分发挥各自的处理特长，在确保达标排放。这次毕业设计使我深深地认识到：工科毕业生做设计工作所耍求的严谨性,对于工程二字的沉重性，我开始意识到工程二字要求我们对专业知识冇很深地了解，在熟练掌握专业知识的基础上灵活运用。本次设计为某造纸废水处理，是一个真实性课题，在重新熟悉课木和认真查阅资料的基础上，并结合设计任务书的要求，我对本设计造纸废水处理的工艺流程提出了多种方案，在反复的比较下，最终确定了一个最优方案。在这个过程中，我逐渐懂得了如何运用专业性眼光去看待问题，分析问题和解决问题。在工艺流程确定后，就开始了对所选构筑物的设计计算，通过老师的指导和自己的计算，我对污水处理中所用到的一些构筑物有了更深的认识，在高程的计算中自己遇到了不少问题，但在老师的精心指导和自己的努力下，最终问题都一一得到解决，也使自己对污水处理流程有了一个清晰的认识。这次毕业设计是自C四年所学知识的一个综合应用，是一次难得的学习机会，使自己受益匪浅。木次毕业设计是在李红艺老师的精心指导下，由我独立完成的。本次毕业设计是我大学四年所学知识的回顾与总结。同吋，通过该次毕业设计，我亦从指导老师处学到了许多的常规设计方法，设计思想，并懂得了在做设计中如何去查资料与应用资料。了解了本专业各方面的设计课题与设计方法，这次使我的知识面更加广阔与完整。可以这样说：在李老师的耐心指导和自己的努力下，我完成了毕业设计应完成的任务，达到了毕业设计的教学要求。在这里，万分的感谢各位老师的辛勤栽培和其他同学的热情的帮助！但曲于时间仓促及本人水平有限，本次设计中难免冇各种错误与不足，还琨各位老师批评指正与谅解。我将在以后的学习与工作中不断改正，不断吸取经验教训，不断完善自我，以感谢老师们的关心与教导。最后，诚挚地感谢指导老师的关心与指导。祝各位老师力事如意，工作顺利！毕业设计可以说是对我大学4年学习和实践成果的考核和总结，是每一个大学毕业生必修的课程，它不仅让我们学到了很多在课堂上没有学到的知识，还让我们从实践中探索经验，增长了动手能力。在这几个月里我通过自己的努n力和思考以及李红艺老师的耐心指导和帮助，本着严谨求实、开拓创新的精神,完成了这次大学4年里最后的设计实践。这次设计是我在大学里第一次从理论构思到实际工程论证大型的设计实践，它使我更深刻的理解了在大学里学到的知识。这不仅是学习的总结，而且是人生的总结。至此设计已完成，本次设计能顺利的完成，首先离不开***老师耐心指导,正是老师的指导，使我学到了更多的知识，了解了更多给污水处理工程设让中应该注意、应该避免的问题，使我对专业知识的认识更加深入、更加透彻；也正是老师的帮助，才使我不断的优化设计工艺、简化流程，使设计做的更加完美。同时也感谢同学们的热情帮助，使我在设计中少走了许多弯路。由于经验冇限，加之时间仓促，疏漏错误之处在所难免，恳请各位老师批评指正。最后对大学几年以来始终关心和爱护我们的各位领导和老师表示感谢和敬意，今后我将更加努力的做好本职工作，向老师交一份合格的答卷！n参考文献1.中国造纸学会.中国造纸年鉴[M].北京：中国轻工业出版社，2003.2.马承愚等.高浓度难降解有机废水的治理与控制.北京：化学工业出版社，2006.3.武书斌工业碱木质素的化学改型及其应用技术研究.中科院生态环境研究中心，博士后研究工作报告1995.4.代学民等.浅谈活性污泥法的发展和演变[J]•河北建筑工程学院学报，2004,(02).5.任南其等.厌氧生物技术原理与应用[M].北京，化学工业岀版社,2004,57〜71.6.杨卿等.制浆造纸工业废水厌氧生物处理的现状[J].西南造纸，2003,(03).7.BarrosAL,PizzolatoTM.Decolorizingdyewastewaterfromtheagateindustry[J].MineralsEngineering,2006,21(19)：87一90.8.化学工业出版社.水处理工程典型设计实例[M].北京，化学工业出版社,2002年1月.9.买文宁.生物化工废水处理技术与运行[M].北京，化学工业出版社，2002.10.T尔捷等•给水排水工程快速设计手册(2)—排水工程[S].北京：中国建筑工业出版社,1996.11.中华人民共和国建设部.《给水排水制图标准》GB/T50106-2001.北京：中国计划出版社，2001.12.尹士君，李亚峰.污水处理构筑物设计与计算.北京：化学工业出版社，2007：318-320.13.高廷耀等•水污染控制工程下册(第二版)[M].北京，高等教育出版社,2001.14.Wanghailei.TheeffectofbioaugmentationontheperformanceofsequencingbatchreactorandsludgecharacteristicsinthetreatmentprocessofpapermakingwastewaterBioprocessandBiosystemsEngineeringVolume23,Number52000.11.15.SusanaPenhaIsolinaCabralGoncalves,ManuelaMatos,AmeliaRuteSantos,FranciscoFranco&HelenaMariaPinheiro・Evaluationofanintegratedanaerobic/aerobicSBRsystemforthetreatmentofwooldyeingeffluentsBiodegradationVolume16,Number12005.2.16.环境科学出版中心•水处理工程设计实例[M].北京，化学工业出版社，2002.22〜235.17.刘熹水解酸化■生物接触氧化工艺处理废水的效果环境与健康杂志2005年5n月第22卷第3期.1.《给水排水设计手册》（第1、3、5、6、9、11、12册），中国建筑工业出版社.2.张统•污水处理工艺及设计计算[M].北京，中国建筑工业出版社，2001,96〜115.3.阮文权等•废水生物处理工程设计实例详解.北京，化学工业出版社，2006.n附图1:幅流式沉淀池附图2：调节池附图3：水解酸化池附图4：IC反应器附图5：SBR池平而图附图6：SBR池剖面图附图7：气浮池附图8：污泥浓缩池附图9：平面图附图10：高程图