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- 2022-04-26 发布
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项城国际制革厂废水处理工艺设计说明书1.1产业总述1.1.1企业概况项城华丰国际皮革城,是由华坚国际(BVI)股份投资。主要以生产加工皮革为主。工厂占地总面积约150亩,位于省项城市。主要业务是毛皮加工至蓝皮。公司拥有目前国最先进的污水循环处理系统,以及国外进口的先进去肉机、片皮机、全自动加工流水线一批。蓝皮日生产加工能力5000,约150000尺。n原料皮水洗浸水脱毛浸灰去肉净面水洗软化水洗浸酸铬鞣削匀中和染色加油整饰成品图1.1制革生产基本工艺流程框图1.1.2皮革生产工艺流程为1.1.3制废水来源在生产过程量的蛋白质、脂肪转移到废水、废渣中;同时在加工过程中采用的大量化工原料,如酸、碱、盐、硫化钠、石灰、铬鞣剂、加脂剂、染料等,其中有相当一部分进入废水之中。这些加工过程产生的废液多是间歇排出,其排出的废水是制革工业污染的最主要来源。制革废水主要来自于准备、鞣制和其它湿加工等三个加工工段:鞣前准备工段n在该工段中,污水主要来源于水洗、浸水、脱毛、浸灰、脱灰、软化、脱脂等。主要污染物有三类:一是有机废物,包括泥浆、蛋白质、油脂等;二是无机废物,包括盐、硫化物、石灰、Na2CO3、NH4+、NaOH等;三是有机化合物,包括表面活性剂、脱脂剂等。鞣前准备工段的废水排放量约占制革总废水量的50%以上,污染负荷占总排放量的60%左右,是制革废水的主要来源鞣制工段在该工段中,废水主要来自水洗、浸酸、鞣制。主要污染物为无机盐、重金属铬等。其废水排放量约占制革总废水量的25%左右;鞣后湿整饰工段在该工段中,废水主要来自水洗、挤水、染色、加脂、喷涂机的除尘污水等,其主要污染物为染料、油脂、有机化合物等,废水排放量约占制革总废水量的25%左右。表1.1各生产工序产生的废水及其成分序号工序加入辅料作用废水成分1浸水渗透剂、防腐剂使皮恢复鲜皮状态血、水渗性蛋白、盐等2脱脂脱脂剂、表面活性剂去除皮表面及肉部油脂表面活性剂、蛋白、盐等3脱毛浸灰石灰膏、硫化钠去掉表皮及毛,并使松散胶原纤维皮膨胀硫化钠、石灰、硫氢化钠、蛋白质、毛、油脂等4水洗—洗掉表面的灰硫化钠、石灰、硫氢化钠、蛋白质、毛、油脂等5片皮—分层皮块等6灰皮洗水—洗掉表面灰皮块等7脱灰铵盐、无机酸脱去皮肉外部灰,中和裸皮铵盐、钙盐、蛋白质等8软化及洗水酶及助剂皮身软化,降低皮温酶及蛋白质等9浸酸NaCl、无机酸、有机酸对鞣皮酸化酸、食盐等10鞣制铬粉及助剂、碳酸氢钠使胶原稳定铬盐、硫酸钠、碳酸钠等n11水洗——铬盐、硫酸钠、碳酸钠等12中和水洗染料、有机酸、加脂剂及助剂中和酸性皮中性盐13染色加脂—上色,并使革柔软丰满染料、油脂、有机酸等1.1.4废水特点①废水水量波动大制革工业用水量非常大,一般情况下,根据产品品种和生坯类别的不同,每生产1t原料皮需要用水60-120t。这些用水除一小部分被原皮吸收,绝大部分使用之后形成废水排放,所以制革工业废水排放量也是非常大的;同时由于废水通常是间歇式排放,所以废水水量和水质的波动非常大。以占制革总耗水量的68%的黄牛皮为例,其每吨皮工艺耗水就达89吨,仅9次水洗工艺就耗水70吨,见表1.2黄牛皮加工中各工序耗水量统计表工序流水洗水洗池浸水浸灰灰皮水洗去肉后水洗脱灰软化水洗浸酸与铬鞣削匀皮水洗复鞣水洗中和水洗染色加脂水洗其它合计耗水量t/d1636416152210.5120.540.51.510.521.589n由于皮革生产工序的不同,在每天的生产中都会出现多次排水高峰,通常每天会出现5h左右的高峰排水。一般高峰排水量为日平均排水量的2-4倍。废水水质变化同水量变化一样差异很大,随生产品种、生皮种类、工序交错而变动,显示出污染物排放的无规律性。②制革综合废水可生化性较好沸水中含有大量的原皮上可溶性蛋白脂肪等有机物和甲酸等低分子添加有机物,BOD5/COD比值通常在0.40~0.45。但是,由于含有较高浓度的Cl_和SO42-,高盐度引起的渗透压增加了对微生物的抑制作用;硫酸盐的存在,爱厌氧环境下不还原成S2-而增加了废水的处理难度。因此,选择生物处理技术必须从分考虑高盐度和高硫酸盐对生化反应过程的影响。③悬浮物浓度高,易腐败,产生污泥量大制革工业加工每吨原皮得到的成革约为300kg其余原料中约有200kg以上成为皮边毛,蓝边皮和皮屑;大量原皮上的去肉和渣进入废水,废水中的悬浮物浓度高达数千毫克每升。高浓度的悬浮固体不但造成废水高浓度有机物,增加了固液分离难度而且产生大量的邮寄污泥,污泥中还夹带着原皮上的泥沙污血和生产过程中添加的石灰和盐类,污泥体积占废水量的5%以上。制革污泥的处理处理及处置室制革废水处理的难点之一。④废水污染负荷制革废水的污染负荷非常高,其成分复杂、耗氧量高、悬浮物多、色深,含有蛋白质、脂肪、染料等有机物和铬、硫化物、氯化物等无机盐类,并随工段、工艺、工序的不同而变化很大。同时废水中有毒、有害废水比重比较大。制革加工各工段污水水质状况见表2-3所示:表1.3制革加工污水水质情况参数表工段准备工段鞣制工段整理工段共计用水比例/%482824100污染物参数质量分数kg/t比例%质量分数kg/t比例%质量分数kg/t比例%质量分数kg/t比例%CODcr140~153718450~8025198~241100BOD557.5~72803.54.811.5~14.515.472.590SS10071.5107.23021.3140100S2-87.999.10.10.9——8100Cr3+——787.5112.58100n1.2设计要求表1.4设计进水水质序号项目指标1BOD52500mg/L2COD6000mg/L345678SSpHS2-总铬NH3-NTKN2000mg/L6~1210010~2080100污水处理厂出水水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB8987-2002)的一级A标准;表1.5设计出水水质序号项目指标1BOD5≤20mg/L2COD≤60mg/L3SS20mg/L4pH6~125S2-1.06总铬0.17NH3-N158Cr6+0.059TN20本设计处理量:3000m3/dn1.3处理工艺的比较与选择1.3.1制革废水处理工艺概况传统的制革废水处理技术是将各工序废水收集混合,采用物理、化学、生物等手段集中处理,把废水中的油脂、蛋白质和各种化工材料作为废物处理掉,浪费资源,投资高,且生皮加工过程中脱毛浸灰工段产生的高浓度含硫废水和铬鞣工段产生的废铬液,对处理废水是非常不利的。故比较合理的是“原液单独处理、综合废水统一处理”,工艺路线,将脱脂废水、浸灰脱毛废水、铬鞣废水分别进行处理并回收有价值的资源,然后与其他废水混合统一处理。但对于小型制革厂采用这种方法,工艺流程长、费用高,仍可进行集中处理。1.3.2常用的生化处理活性污泥法:工艺成熟,运行比较稳定,但运行管理复杂,工艺技术要求高,微生物的活动易受干扰破坏。如活性污泥易受毒物影响,易受高负荷冲击,可能产生污泥膨胀,曝气时间长,曝气池体积大,占地面积大,基建投资大,脱色脱氮效果差。接触氧化法:占地少,管理方便,耐冲击负荷,不产生污泥膨胀但填料费用高。氧化沟:对污染物去除率高,脱氮效果好,管理方便,用氧化沟可以考虑不用预处理,处理水能够达标排放,但此法占地面积大。适用氧化沟处理制革污水时,由于污水中含有表面活性剂,不能使用表面曝气。生物滤池,生物转盘:适用于中小型制革厂,设备简单,管理方便,但一次性投资较高,净化效果受温度影响大。1.3.3工艺的选择要选用哪种生物处理工艺,除了考虑水质特点,还要兼顾处理水量、处理要求和场地面积等因素。从表1看出,目前用于处理制革废水的比较成熟的工艺是氧化沟、SBRn和生物接触氧化法,其技术参数比较全面。氧化沟的运行负荷非常低,处理效果好,且停留时间长、稀释能力强、抗冲击负荷能力强,故氧化沟是符合上述条件的最佳首选技术,又考虑到当地制革企业多,污染比较严重,综合经济环境等多方面考虑,本设计采用氧化沟技术,并在氧化沟前设置UASB厌氧池。1.3.4工艺流程图的确定工艺流程流程图如下:图1.2工艺流程图1.3.5含铬废液的处理含铬废水含有有害金属铬,对其单独进行处理。铬废液出来后,进入储存池,在进入中和沉淀池进调节,然后再对其进行压滤脱水,最后的得到铬泥,装袋回收,既不污染环境,又能节约资源,废液在中和沉淀过程中的的上清液排除,进入综合废水处理工艺的调节池,作为综合废水和其他废水一快处理1.4设计工艺所选的构筑物以及机械设备的参数1.4.1细格栅格栅是由一组平行的金属栅条制成的金属框架,斜置在废水流经的渠道上,或泵站集水池的进口处,用以截阻大块的呈悬浮或漂浮状态的固体污染物,以免堵塞水泵和沉淀池的排泥管。n水泵处理系统前格栅栅条间隙,应符合下列要求:人工清除25~40mm机械清除16~25mm最大间隙40mm在大型污水处理厂或泵站前原大型格栅(每日栅渣量大于0.2m3),一般应采用机械清渣。格栅倾角一般用450~750。机械格栅倾角一般为600~700,通过格栅的水头损失一般采用0.08~0.15m。过栅流速一般采用0.6~1.0m/s。本设计所取格栅参数栅条间隙0.01m,格栅倾角取=600,栅前水深取h=0.15m,过栅流速取v=0.6m/s栅条间隙数48个,栅条宽度S=1m,栅槽总长度L=5.1m,栅后槽总高度H=0.57m,每日栅渣量W=0.2m3/d。机械清渣。水头损失0.115m。1.4.2调节池设置一座调节池,设计流量:Q=3000m3/d=125m3/h调节池停留时间:8.0h调节池有效容积:v=QT=125=1000m3,调节池水面面积:调节池有效水深取4m,超高0.5m则A=V/H=1000/4=125m2,调节池宽B长L=10m25m1.4.3提升泵房设计泵房作用提升泵房是设置于污水处理厂用来提升污水的泵站,用以提高污水的水位,保证污水能在整个污水处理流程过程中流过,作用是为后续的工艺提供水流动力,从而达到污水的净化。提升泵房设计说明1)泵房进水角度不大于45度。2)相邻两机组突出部分得间距,以及机组突出部分与墙壁的间距,应保证水泵轴或电动机转子再检修时能够拆卸,并不得小于0.8m。如电动机容量大于55KW时,则不得小于1.0m,作为主要通道宽度不得小于1.2m。3)泵站为半地下式,直径D=10m,高12m,地下埋深7m。。选泵结果根据泵房池底标高,和初沉池水面标高可算出,泵的扬程为10米,流量为35L/s,根据流量与扬程可选用下列泵:100QW70-10-4的潜污泵2台,两用一备。其参数为:排出口径100mm,流量70m3/h,扬程10m,电动机功率4kw,效率74.4%,转速1440r/min。n1.4.4初沉池本设计选的是平流式沉淀池,平流式沉淀池一般是一个矩形结构的池子,常称为矩形沉淀池。整个池子可分为进水区、沉淀区、出水区和排泥区,设计流量:Q=3000/d=125/h=0.0347m3/s,设表面负荷q=2.0/(m2·h)池子总面积A=m2,池子总宽度3m,水平流速取4.5m/s,池子宽度3m,池子总高度6.2m,池子长度24.3m,SS去除率40%,排泥量120m3,每三个小时排一次泥。1.4.5UASB设计概述本设计氧化沟前选用的厌氧装置是UASB,一种处理污水的厌氧生物方法,又叫升流式厌氧污泥床,污水自下而上通过UASB。反应器底部有一个高浓度、高活性的污泥床,污水中的大部分有机污染物在此间经过厌氧发酵降解为甲烷和二氧化碳。因水流和气泡的搅动,污泥床之上有一个污泥悬浮层。反应器上部有设有三相分离器,用以分离消化气、消化液和污泥颗粒。消化气自反应器顶部导出;污泥颗粒自动滑落沉降至反应器底部的污泥床;消化液从澄清区出水。UASB负荷能力很大,适用于高浓度有机废水的处理。运行良好的UASB有很高的有机污染物去除率,不需要搅拌,能适应较大幅度的负荷冲击、温度和pH变化。优点: 1)污泥床生物量多,折合浓度计算可达20~30g/L; 2)容积负荷率高,在中温发酵条件下,废水在反应器的水力停留时间较短,因此所需池容大大缩小。3)设备简单,运行方便,勿需设沉淀池和污泥回流装置,不需要充填填料,也不需在反应区设机械搅拌装置,造价相对较低,便于管理,且不存在堵塞问题。相关设计数据本设计取4座UASB1)参数选取:设计参数选取如下:容积负荷(Nv)9.0kgCOD/(m3·d);n污泥产率0.1kgMLSS/kgCOD;产气率0.5m3/kgCOD2)设计水质表1.6UASB反应器进出水水质指标水质指标CODBOD进水水质(mg/l)48002000去除率(%)8085出水水质(mg/l)9603003)设计水量Q=3000m3/d=125m3/h=0.0347m3/s4)有关尺寸直径D=8.5m,布水孔取24个,每个UASB每日产泥量为W=1152/4=282㎏MLSS/d可用200mm的排泥管,每天排泥一次。每日产气量:1860×0.75×0.5×5000×10-3=3487.5m3/d1.4.6氧化沟本设计选用的生物处理设施为卡鲁塞尔氧化沟,卡鲁塞尔氧化沟工艺发展较为成熟。具有以下优点:Carrousel氧化沟具有以下几个主要优点:(1)在处理某些工业废水时尚需预处理,但在处理城市污水时不需要预沉池;(2)污泥稳定,不需消化池可直接干化;(3)工艺极为稳定可靠;(4)工艺控制极其简单;(5)系统性能显示,BOD降解率达95%~98%,COD降解率达90%~95%,同时具有较高的脱氮除磷功效;(6)Carrousel氧化沟系统不再使用卧式转刷曝气机而采用立式低速搅拌机,使沟式可增加到5m甚至8m,从而使曝气池的占地面积大大减小;(7)Carrousel氧化沟从“田径跑道”式向“同心圆”式转化,池壁共用,降低了占地面积和工程造价。相关参数总污泥龄:30dMLSS=4000mg/L,MLVSS/MLSS=0.7则MLVSS=2800曝气池:DO=2mg/L进水水质:为400mg/LSS=1200mg/LTN=100mg/L设计出水水质:为20mg/LTN=20mg/LSS=20mg/LNH3=15mg/L好氧区容积好氧区水力停留时间21.7h污泥负荷剩余污泥量反硝化容积n水力停留时间21.7氧化沟的总容积5419.7m3氧化沟宽度4m有效水深设计直线段长度35m需氧量89.74kg/h采用转刷曝气机型号JZT2-5I-41.4.7二沉池二次沉淀池(简称二沉池)是整个活性污泥法系统中非常重要的组成部分,整个系统的处理效能与二沉池的设计和运行密切相关,在功能上要同时满足澄清(固液分离)和污泥浓缩(提高回流污泥的含固率)两个方面的要求,他的工作效率将直接影响系统的出水水质和回流污泥的浓度。根据流量污水性质等因素考虑本设计取得是竖流二沉池设计依据本设计二沉池采用竖流沉淀池,竖流沉淀池适用于水量较小,用地紧的小型污水处理厂、处理站等。1)竖流式沉淀池池面多呈圆形或正方形,为了池水流分布均匀,池径不宜过大,一般采用4~7米,不大于10米,池子直径与有效水深之比一般不大于3。2)沉淀池的超高不应小于0.3m。3)污泥斗的斜壁与水平面的倾角在55~60°。4)排泥管直径不应小于200mm。5)中心管流速v0不宜大于30.0mm/s,喇叭口与反射板间的间隙流速v1不应大于40mm/s。设计参数设计流量Q=3000m3/d=125m3/h=0.0347m3/s进水SS:C0=180mg/L出水SS:C1=20mg/L污泥含水率P0=99%污泥容重r0:当P0≥95%时,r0=1000kg/m3沉淀区表面积41.76m2沉淀区有效水深3m沉淀池直径7.5mn沉淀池的总高度9.3m中心管直径1.1m中心管面积0.87m21.4.8加氯消的确定城市污水经过一级或二级处理(包活性污泥法和膜法)后,水质改善,细菌含量也大幅度减少,但其绝对值仍很可观,并有存在病源菌的可能。因此,污水排入水体前应进行消毒。消毒剂的选择见下表:表1.7消毒剂优缺点比较消毒剂优点缺点适用条件液氯效果可靠、投配简单、投量准确,价格便宜氯化形成的余氯及某些含氯化合物低浓度时对水生物有毒害,当污水含工业污水比例大时,氯化可能生成致癌化合物。适用于,中规模的污水处理厂漂白粉投加设备简单,价格便宜。同液氯缺点外,沿尚有投量不准确,溶解调制不便,劳动强度大适用于出水水质较好,排入水体卫生条件要求高的污水处理厂臭氧消毒效率高,并能有效地降解污水中残留的有机物,色,味,等,污水中PH,温度对消毒效果影响小,不产生难处理的或生物积累性残余物投资大成本高,设备管理复杂适用于出水水质较好,排入水体卫生条件要求高的污水处理厂次氯酸钠需要特制氯片及专用的消毒器,消毒水量小适用于医院、生物制品所等小型污水处理站n用海水或一定浓度的盐水,由处理厂就地自制电解产生,消毒经过以上的比较,并根据现在污水处理厂现在常用的消毒方法,决定使用液氯毒。1.4.9鼓风机房计算选型供气管道的总压力损失为:h1=0.4m;曝气器阻力损失取大值:h2=0.4m;曝气器安装在距池底1m处,安装深度5.1m,h3=5.1m,则池子所需压力:H=h1+h2+h3=0.5+0.5+4.8=5.9m风压P=ρgh=1000×9.8×5.8=56.84kPa,风量所以接触氧化池供气选用RD-150型鼓风机2台,工作一台,备用一台。1.4.10污泥回流泵房污泥回流量Q=Qmax=30000.67=2010采用100QW70-10-4型号的潜污泵2台,一台备用,流量100m3/h,扬程7m,转速1430r/min电动机功率3kw,效率75.4%,出口直径100mm,重量125kg,亚太泵业集团生产,尺寸,长宽高分别为664mm,360mm,760mm。泵房的尺寸为长宽高分别为5000mm,2500mm,4000mm1.4.11剩余污泥泵房流量Q=52.8m3/d=2.2m3/h可采用50QW15-22-2.2潜污泵2台,一台备用,流量15m3/h,扬程22m,转速2840r/min电动机功率2.2kw,效率58.4%,出口直径70mm,亚太泵业集团生产,尺寸,长宽高分别为398mm,240mm,6830m泵房的尺寸为长宽高分别为,5000mm,4000mm,4000mmn1.4.12污泥浓缩池污泥浓缩池概述为方便污泥的后续处理机械脱水,减小机械脱水中污泥的混凝剂用量以及机械脱水设备的容量,需对污泥进行浓缩处理,以降低污泥的含水率。本设计采用间歇式重力浓缩池.本设计的污泥浓缩池采用重力浓缩池设计依据1)进泥含水率:当为初次污泥时,其含水率一般为95%~97%;当为剩余活性污泥时,其含水率一般为99.2%~99.6%。2)污泥固体负荷:负荷当为初次污泥时,污泥固体负荷宜采用80~120kg/(m2.d)当为剩余污泥时,污泥固体负荷宜采用30~60kg/(m2.d)。3)浓缩时间不宜小于12h,但也不要超过24h。4)有效水深一般宜为4m,最低不小于3m运行参数污泥固体通量:G=30浓缩后的污泥含水率:95%污泥停留时间:t=20h污泥流量:Q=52.8m3/d浓缩池面积浓缩池的直径有效水深3.0m浓缩池的高度3.1m主要设备参数表1.8主要设备参数名称规格数量功率kw细格栅JT型阶梯式格栅除污机42.2鼓风机3L52WC230栅渣压榨机SY型栅渣压榨机21.5转刷曝气机JZT2-5I-487.5潜水推进器可提升式QD250-4型164周边传动刮泥机ZBG-40型22.2n潜污泵4/3C-AH230中心转动刮泥机1脱水机GD-1000型带式压滤机48.8加药泵单螺杆泵LG60-1型27.5输送机水平螺旋21.1带式压滤机DY—2000水位仪自动式41.5污水厂平面高程布置1.5.1平面布置各处理单元构筑物的平面布置: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时,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,确定它们在厂区的平面布置应考虑*9:贯通,连接各处理构筑物之间管道应直通,应避免迂回曲折,造成管理不便。土方量做到基本平衡,避免劣质土壤地段在各处理构筑物之间应保持一定产间距,以满足放工要求,一般间距要求5~10m,如有特殊要求构筑物其间距按有关规定执行。各处理构筑物之间在平面上应尽量紧凑,在减少占地面积。1.5.2管线布置应设超越管线,当出现故障时,可直接排入水体。厂区还应有给水管,生活水管,雨水管。辅助建筑物:污水处理厂的辅助建筑物有泵房,鼓风机房,办公室,集中控制室,水质分析化验室,变电所,存储间,其建筑面积按具体情况而定,辅助建筑物之间往返距离应短而方便,安全,变电所应设于耗电量大的构筑物附近,化验室应原理机器间和污泥处理构筑物,以保证良好的工作条件,化验室应与处理构筑物保持适当距离,并应位于处理构筑物夏季主风向所在的上风中处。在污水厂主干道应尽量成环,方便运输。主干宽6~10m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。n1.5.3高程布置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。根据氧化沟的设计水面标高,推求各污水处理构筑物的水面标高,根据和处理构筑物结构稳定性,确定处理构筑物的设计地面标高。污水处理工程的高程布置一般应遵守如下原则: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;考虑最大时流量,雨天流量和事故时流量的增加,并留有一定的余地;还应考虑当某座构筑物停止运行时,与其并联运行的其余构筑物及有关的连接管渠能通过全部流量。考虑远期发展,水量增加的预留水头。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。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的扬程,以降低运行费用。需要排放的处理水,在常年大多数时间里能够自流排放水体。注意排放水位不一定选取水体多年最高水位,因为其出现时间较短,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放水位时,可进行短时间的提升排放。应尽可能使污水处理工程的出水管渠高程不受水体洪水顶托,并能自流1.6经济技术分析1.6.1土建费用及主要设备材料费用土建费用造价列表表1.9土建费用造价列表名称规格数量造价(万元)平流沉池长×宽×高=24.3m×3m×3m体积=218.7m313.5n调节池长×宽×高=25m×10m×4m14氧化沟长×宽×高=194m×4m×7m11500二沉池直径7.5m,深9.3m,2287.88UASB直径=8.5m,高=8m,4200造价总和1995.38主要设备清单表1.10主要设备清单名称规格数量功率kw细格栅JT型阶梯式格栅除污机42.2鼓风机3L52WC230栅渣压榨机SY型栅渣压榨机21.5转刷曝气机Y200L-487.5潜水推进器可提升式QD250-4型164周边传动刮泥机ZBG-40型22.2潜污泵4/3C-AH20.75中心转动刮泥机φ=7.3m125脱水机GD-1000型带式压滤机48.8加药泵单螺杆泵LG60-1型27.5输送机水平螺旋21.1带式压滤机DY—2000型12.5水位仪自动式4合计费用450万直接投资费用1)由于商家的资料不全且涉及到估计数值,根据经验值和同水量的水厂进行比较基本设备费用在40%左右,考虑未计算的构筑物取1000万元。因此,本污水处理厂总计一次性基建投资为:1995.38+450+600=3045.38万元此为直接投资。考虑到不可预见费用及调试费用的存在,乘以1.1的系数,从而得出直接投资为:3045.38×1.1=3350万元2)运行费用计算电价:基本电价为0.5元/(kWh),工资福利:每人每年1.2万元n电表综合电价(元/d)为:21296×0.5=10648,即每月电费(元)为:10648×30=319440,每年电费为383.3万元。3)工资福利开支全厂27人,共计费用(万元/年)为:27×1.2=32.44)生产用水水费开支污水厂每天用水50m3,水费(万元)为:50×365×1.0=1.835)运费每天外运含水率75%的湿泥60m3(1m3泥约为1t),运价为0.4元/(t·km),费用(万元/年)为:60×0.4×10×365=8.766)维护维修费维护维修费取率按3.1%计,则每年维护修理费用(万元/年)1995.38×3.1%=60.0万元7)管理费用(383.3+32.4+1.83+8.76+60.0)×8%=38.902(万元/年)8)运行成本核算合计每年运行费用为497.292万元,则每立方米污水的治理成本为0.17元。n2项城市国际皮革厂废水处理工艺设计计算书2.1污水处理构筑物的计算2.1.1细格栅的计算设计参数式(2.1)式中Qmax——最大设计流量,Qmax=m3/s式(2.2)——格栅倾角,度,取=600h——栅前水深,m,取h=0.15me——栅条间隙,m,取e=0.01mn——栅条间隙数,个v——过栅流速,m/s,取v=0.6m/s格栅设两组,按两组同时工作设计,一格停用,一格工作校核。则:=47.8648式(2.3)栅槽宽度B设栅条宽度S=10mm则栅槽宽度式(2.4)==0.95(m)可取1m通过格栅的水头损失h式(2.5)式(2.6)n式(2.7)式中——过栅水头损失,m——计算水头损失,mg——重力加速度,9.81k——系数,格栅受污物堵塞后,水头损失增大的倍数,一般采用k=3——阻力系数,与栅条断面形状有关,,当为矩形断面时,=2.42。0.067m式(2.8)栅后槽总高度H设栅前渠道超高=0.15+0.067+0.3=0.052m式(2.9)栅槽总长度L进水渠道渐宽部分的长度L1,设进水渠宽B1=0.7m,其渐宽部分展开角度α1=300,=0.347(m)式(2.10)栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度nL2=L1/2=0.174(m)式(2.11)式中为栅前渠道深L=0.347+0.174+0.5+1.0+=5.1(m)式(2.12)⑥每日栅渣量W式(2.13)式中——每日栅渣量——栅渣量(污水)取0.07,粗格栅用小值,细格栅用大值,中格栅用中值——生活污水流量总变化系数W==0.2m3/dn图2.1格栅计算草图采用人工清渣2.1.2调节池的计算调节池是用来均衡调节水质水量,水温变化,降低对生物处理设备的冲击,,防止污染物沉淀的装置。调节池有搅拌混合装置。设计流量:Q=3000m3/d=125m3/h调节池停留时间:8.0h调节池有效容积:v=QT=125=1000m3式(2.14)调节池水面面积:调节池有效水深取4m,超高0.5m则A=V/H=1000/4=125调节池长度宽B长L=10m25m为适应水质的变化,设置沉渣斗,由于电镀废水的悬浮物较少,所以按长度方向设置沉渣斗一个,共两个沉渣斗,沉渣斗倾角为45°。n2.1.3提升泵房的设计泵房概述泵房采用自灌式,污水泵房常年运转,采用自灌式及时可靠,管理方便。平均秒流量式(2.15)选择集水池与机器间合建的方形泵站,考虑使用三台水泵(两用一备),每台水泵容量为集水池容积采用相当于一台水泵6min的容量,式(2.16)由于调节池与泵房和合建,此集水池可以不考虑选泵前总扬程的估算经过格栅的水头损失为0.067m,取为0.07m由出水管到初沉池的水头损失提推算出初沉池的水面高程升后的水面高程为调节池低到初沉池的液面高度,即为水泵说学要的的扬程泵站的管线水头损失假设为1.0m,考虑自由水头0.5m,则水泵的总扬程为式(2.17)选泵选用QW型潜水排污泵,因为潜水排污泵适中、小流量,中、低扬程,适用于雨水、污水、合流泵站,而且QW系列潜水排污泵高效、防缠绕、无堵塞、自动耦合,高可靠、自动控制、并设置了各种状态显示保护装置等优点,泵的性能覆盖面大,泵与电机共轴,结构紧凑,便于维修。参照《给排水设计手册》QW型系列潜水排污泵型普图,最终选泵结果如下:根据泵房池底标高,和初沉池水面标高可算出,泵的扬程为10米,流量为35L/s,根据流量与扬程可选用下列泵:100QW70-10-4的潜污泵2台,两用一备。其参数为:排出口径100mm,流量70m3/h,扬程10m,电动机功率4kw,效率74.4%,转速1440r/min。2.1.4初沉池的计算平流式沉淀池具有以下优点:n1)可就地取材,造价低。2)操作管理方便,施工较简单。3)适应性强,潜力大,处理效果稳定。带有机械排泥设备时,排泥效果好平流式沉淀池是使用最早的一种沉淀设备,由于它结构简单、运行可靠,对水质适应性强,故目前仍在采用。通过对平流式沉淀池的研究,可以帮助理解各种沉淀设备的原理、水力学条件及工艺参数。平流式沉淀池一般是一个矩形结构的池子,常称为矩形沉淀池。整个池子可分为进水区、沉淀区、出水区和排泥区1)进水区通过混凝处理后的水先进入沉淀池的进水区,进水区设有配水渠和穿孔墙,配水渠墙上配水孔的作用是使进水均匀分布在整个池子的宽度上,穿孔墙的作用是让水均匀分布在整个池子的断面上。2)沉淀区沉淀区是沉淀池的核心,其作用是完成固体颗粒与水的分离。3)出水区出水区的作用是均匀收集经沉淀区沉降后的出水,使其进入出水渠后流出池外。为保证在整个沉淀池宽度上均匀集水和不让水流将已沉到池底的悬浮固体带出池外,必须合理设计出水渠的进水结构。4)污泥区和排泥措施污泥区的作用是收集从沉淀区沉下来的悬浮固体颗粒,在此我们采用的是静水压力排泥。静水压力法是利用池的静水位,将污泥排出池外。设计参数及计算过程:1)设计流量:Q=3000/d=125/h=0.0347m3/s式(2.18)2)池体尺寸:a.池子总面积A,设表面负荷q=2.0/(㎡﹒h)㎡式(2.19)b.沉淀部分有效水深,沉淀时间取t=1.5h=qt=2×1.5=3.0m式(2.20)nc.沉淀部分有效容积=A=62.5×3.0=187.5d.池长,水平流速取4.5mm/s(4.0(符合要求)长深比:=8.1(符合要求围8~12)3)污泥部分(采用静水压力排泥)a.污泥部分所需容积本设计取SS的去除率为40%则日产泥量可计算为:V=Q×C×40%式(2.23)其中C为进水悬浮物浓度,则V=3000×103×2000×10-6×0.4=2400kg/d式(2.24)污泥含水率为98%则日排泥量为m3/d,没3个小时排一次泥,每次排泥120/8=15m3b.污泥斗容积:污泥斗上口采用3000mm×3000mm污泥斗下口宽采用500mm×500mm,污泥斗斜壁面与水面夹角为上口面积3.0×3.0=9.0m2,下口面积0.5×0.5=0.25m2排泥管直径:式(2.25)污泥斗高度:tan=2.17m污泥斗容积:式(2.26)c.泥斗以上梯形部分容积(设池底坡度为0.01:梯形部分高度:污泥斗以上梯形部分容积:n污泥都和梯形部分污泥容积式(2.27)大于15m3,符合要求4)池子总高度缓冲层高(0.3~0.5),超高式(2.28)2.1.5UASB的设计计算设计说明UASB,即上流式厌氧污泥床,集生物反应与沉淀于一体,是一种结构紧凑,效率高的厌氧反应器。它的污泥床生物量多,容积负荷率高,废水在反应器的水力停留时间较短,因此所需池容大大缩小。设备简单,运行方便,勿需设沉淀池和污泥回流装置,不需充填填料,也不需在反应区设机械搅拌装置,造价相对较低,便于管理,且不存在堵塞问题。设计参数1)参数选取:设计参数选取如下:容积负荷(Nv)9.0kgCOD/(m3·d);污泥产率0.1kgMLSS/kgCOD;产气率0.5m3/kgCOD2)设计水质表2.1UASB反应器进出水水质指标水质指标CODBOD进水水质(mg/l)48002000去除率(%)8085出水水质(mg/l)9603003)设计水量Q=3000m3/d=125m3/h=0.0347m3/s设计计算1)反应器容积计算nUASB有效容积:V有效=式(2.29)式中:Q--设计流量,m3/sS0--进水COD含量,mg/lNv--容积负荷,kgCOD/(m3·d)V有效=3000×4.8/9.0=1600m3将UASB设计成圆形池子,布水均匀,处理效果好取水力负荷q=0.6[m3/(m2·h)]则A==125/0.6=208.3m2式(2.30)H==1600/208.3=7.68m取H=8m式(2.31)采用4座相同的UASB反应器 则A1==208.3/4=52.1m2式(2.32)D==(4×52.1/3.14)1/2=8.15m,取D=8.5m式(2.33)则实际横截面积为=πD2=×3.14×8.52=56.72m2式(2.35)实际表面水力负荷为q1=Q/A=125/(4×56.72)=0.55<1.0故符合设计要求2)配水系统设计 本系统设计为圆形布水器,每个UASB反应器设36个布水点参数 每个池子流量:Q=125/4=31.25m3/h设计计算查有关数据,对颗粒污泥来说,容积负荷大于4m3/(m2n.h)时,每个进水口的负荷须大于2m2,则布水孔个数必须пD2/4n>2 即n<пD2/8 取n=24个则每个进水口负荷 a=пD2/4n=3.148.58.5/4/24=2.363m2,a在1~3m2之间,符合设计要求布水系统设计计算草图见下图:图2.2UASB布水系统计算草图可设3个圆环,最里面的圆环设4个孔口,中间设8个,最外围设12个孔口a.圈4个孔口设计服务面积:=4×2.363=9.45m2,折合为服务圆的直径为:=(4×9.45/3.14)1/2=3.47m式(2.36)用此直径作一个虚圆,在该圆等分虚圆面积处设一实圆环,其上布4个孔口,则圆的直径计算如下: 则d1=n=(4×9.45/3.14)1/2=2.45m式(2.37)b.中圈8个孔口设计,服务面积:S2=8×2.63=18.9m2,折合成服务圆直径为: =6.0m中间圆环直径计算如下: π(6.02-d22)=S2则d2=4.9m式(2.38)c.外圈12个孔口设计,服务面积:S3=12×2.363=35.46m2,折成服务圈直径为:=8.5m式(2.39)外圆环的直径d3计算如下:π(9.502-d32)=S3则d3=7.36m式(2.40)3)相分离器设计计算三相分离器设计计算草图见下n图2.3三相分离器计算图设计说明 UASB的重要构造是指反应器三相分离器的构造,三相分离器的设计直接影响气、液、固三相在反应器的分离效果和反应器的处理效果。对污泥床的正常运行和获得良好的出水水质起十分重要的作用,根据已有的研究和工程经验,三相分离器应满足以下几点要求:沉淀区的表面水力负荷<1.0m/h;三相分离器集气罩顶以上的覆盖水深可采用0.5~1.0m;沉淀区四壁倾斜角度应在45~60之间,使污泥不积聚,尽快落入反应区;沉淀区斜面高度约为0.5~1.0m;进入沉淀区前,沉淀槽底缝隙的流速≤2m/h;总沉淀水深应≥1.5m;水力停留时间介于1.5~2h;分离气体的挡板与分离器壁重叠在20mm以上;以上条件如能满足,则可达到良好的分离效果。设计计算本设计采用无导流板的三相分na沉淀区的设计沉淀器(集气罩)斜壁倾角 θ=60°沉淀区面积: A=3.14=3.14=56.72式(2.41)表面水力负荷q=Q/A=0.55<1.0m3/(m2.h) 符合要求式(2.42)回流缝设计 h2的取值围为0.5—1.0m, h1一般取0.5,取h1=0.5m h2=0.7m h3=3.0m 依据图8中几何关系,则 b1=h3/tanθ式中:b1----------下三角集气罩底水平宽度,m;θ----------下三角集气罩斜面的水平夹角;h3----------下三角集气罩的垂直高度,m;b1===1.732mb2=8.5-2×1.44=5.04m式(2.43)下三角集气罩之间的污泥回流逢中混合液的上升流速V1可用下式计算:V1=Q1/S1式中:Q1----------反应器中废水流量,m3/h;S1----------下三角形集气罩回流逢面积,m2V1=(125/4)/(3.14×5.622/4)=1.57m/hV<2m/h,符合设计要求式(2.44)上下三角形集气罩之间回流逢中流速(V2)可用下式计算:V2=Q1/S2,式中:Q1----------反应器中废水流量,m3/h;S2----------上三角形集气罩回流逢之间面积,m2取回流逢宽CE=1.0m,上集气罩下底宽CF=6mEH=CE=1.0=0.866EQ=CF+2EH=8+20.866=7.732=π(CF+EQ)CE/2n=3.14(8+9.732)/2=21.56式(2.45)则V2=125/4/21.56=1.45m/hV27.5m(池子直径)符合要求7)校核集水槽出水堰负荷,集水槽每米出水堰负荷为:q0=qmax/πD=0.74<2.9L/(s,符合要求。8)污泥区计算:W=式(2.73)式(2.74)r为污泥容量t/m3p0污泥含水率,取99%9)污泥斗高度及容积:取α=55°,设圆截锥体下底直径d=0.8m,则h5=(D/2-d/2)tan55=(3.75-0.4)tan55=4.67m式(2.75)10)沉淀池总高度:H=h1+h2+h3+h4=0.3+3+0.39+0.3+4.67=8.66式(2.72)式中H——沉淀池总高度,m;nh1——池子超高,m;取为0.3m;h2——沉淀池有效水深,m;h3——中心喇叭口至反射板的垂直距离,m;h4——缓冲层高,取为0.3m;h5——污泥斗高度,m;2.1.8接触消毒池的计算设计说明设计流量Q=3000m3/d=125m3/h;水力停留时间T=1h;设计投氯量为C=10mg/L设计计算设置消毒池一座 池体容积VV=QT=125×1=125m3式(2.73)消毒池长L=15m,每格池宽3=m,长宽比L/b=5接触消毒池有效水深设计为H1=m 实际消毒池容积V1=135m3,满足要求有效停留时间的要求。加氯量计算 设计最大投氯量为10mg/L;每日投氯量为W=30kg/d=1.25kg/h。选用贮 氯量60kg的液氯钢瓶,每日加氯量为0.5瓶,共贮用10瓶。每日加氯机两台,一用一备;单台投氯量为0到2kg/h。选用REGAL210加氯机,型号NO.17A,加氯量0至2mg/L,进水流量1.75m3/h,进水压力0.162MPa,背压力0MPa,进水管DN200mm出水管DN20mm,生产厂家,科力新技术发展总公司。2.1.9清水池的计算设置清水池一座,有效容积V=BL=515=225m3式(2.74)n2.2污泥系统的计算2.2.1污泥回流泵房的计算污泥回流量Q=Qmax=30000.67=2010式(2.75)采用100QW70-10-4型号的潜污泵2台,一台备用,流量100m3/h,扬程7m,转速1430r/min电动机功率3kw,效率75.4%,出口直径100mm,重量125kg,亚太泵业集团生产,尺寸,长宽高分别为664mm,360mm,760mm。泵房的尺寸为长宽高分别为5000mm,2500mm,4000mm2.2.2剩余污泥泵房的计算流量Q=52.8m3/d=2.2m3/h可采用50QW15-22-2.2潜污泵2台,一台备用,流量15m3/h,扬程22m,转速2840r/min电动机功率2.2kw,效率58.4%,出口直径70mm,亚太泵业集团生产,尺寸,长宽高分别为398mm,240mm,6830m泵房的尺寸为长宽高分别为,8000mm,6000mm,4000mm。2.2.3污泥重力浓缩池的计算为方便污泥的后续处理机械脱水,减小机械脱水中污泥的混凝剂用量以及机械脱水设备的容量,需对污泥进行浓缩处理,以降低污泥的含水率。本设计采用间歇式重力浓缩池.设计依据1)进泥含水率:当为初次污泥时,其含水率一般为95%~97%;当为剩余活性污泥时,其含水率一般为99.2%~99.6%。2)污泥固体负荷:负荷当为初次污泥时,污泥固体负荷宜采用80~120kg/(m2.d)当为剩余污泥时,污泥固体负荷宜采用30~60kg/(m2.d)。3)浓缩时间不宜小于12h,但也不要超过24h。4)有效水深一般宜为4m,最低不小于3m。设计参数n污泥固体通量:G=30浓缩后的污泥含水率:95%污泥停留时间:t=20h污泥流量:Q=52.8m3/d设计计算1)污泥池的总面积式(2.76)式中Qp——污泥量(m3/d);C——污泥固体浓度(g/L);G——污泥固体通量2)浓缩池直径:式(2.77)取D=4.8m。3)浓缩池工作部分有效水深:式(2.78)4)浓缩池总高度:超高h3=0.3m,缓冲h4=0.3mH=h1+h2+h3=0.3+2+0.3=3.1m式(2.79)5)浓缩后污泥量式(2.80)2.2.4贮泥池的计算采用矩形贮泥池,贮存来自初沉池UASB和浓缩池污泥。来自初沉池的污泥量Q1=120m3/d;UASB的污泥量Q2=1152/6=19m3/d式(2.81)剩余污泥量Q3=52.8m3/dQ=Q1+Q2+Q3=365m3/d式(2.82)n设停留时间是8h,则池子体积为V=365824=121.7池深取3.5m,则面积A=34.8m2,取长和宽分别为6m和6m另附假药设备2.2.5脱水机房采用带式压滤机将污泥脱水,设计选用两台带式压滤机,一台备用。则每台处理污泥流量为:式(2.83)选用DY—2000型带式压滤机两台,工作参数如下:滤带有效宽度2000毫米;滤带运行速度0.4-4m/min,进料污泥含水率95-98%,滤饼含水率70-80%,产泥量50-500kg/h·㎡用电功率2.2kW,重量5.5吨,外形尺寸(长×宽×高):4970×2725×1895根据以上数据设计污泥脱水机房:尺寸为(长×宽×高):10000mm×8000mm×8000mm2.3高程计算2.3.1筑物的水头损失说明表2.2主要构筑物水头损失构筑物水头损失cm设计值cm细格栅10~2520调节池10~2520初沉池20~4030氧化沟25~5030UASB二沉池配水井集水井10~3040~5010~3020~4020502025n污水流经连接前后两处理构筑物的管渠(包括配水设施)时产生的水头损失,包括沿程和局部水头损失沿程水头损失的计算公式如下:式(2.84)式中i坡度,可查给水排水手册得;L为管长,单位为m。局部水头损失的计算公式如下:式(2.85)式中:ξ为局部阻力系数,查设计手册;v为管流速,0.6~1.2m/s;2.3.2水头损失计算污水干管直径和系数的确定:Qmax=3000m3/d=0.035m3/s式(2.86)流速取值围应大于0.6m/s,本设计取1m/s.干管直径式(2.87)所以D=211mm,取管径为250mm。校核:式(2.88)查管道水力学算图得知,管道坡度i=0.037计算厂区污水在处理流程中的水头损失,选最长的流程计算,结果见下表表2.3污水厂水头损失计算表设计流量(L/s)管径(mm)iV(m/s)管长l(m)il(m)ΣξΣξ(m)Σh(m)出水井至消毒池352500.00320.71200.0643.310.0840.148消毒池0.3消毒池至二沉池17.52000.00600.78200.1206.150.2090.329n二沉池0.5二沉池至配水井17.52000.00600.78100.0063.840.1180.124配水井0.2配水井至氧化沟352500.00320.71600.1923.110.0790.271氧化沟0.5氧化沟至集水井352000.00320.71800.2562.810.7150.328集水井0.25集水井至厌氧池8.752000.00250.45100.0254.220.0430.068厌氧池0.3厌氧池至配水井8.752000.00250.45250.0634.400.0450.108配水井0.2配水井至初沉池352500.00320.71270.0865.330.1360.222初沉池0.3初沉池至泵房352500.00320.7180.0264.840.1230.149提升泵房2.5Σ=6.8提升泵房至调节池353500.00320.718调节池0.20细格栅0.20ΣΣ=7.076表2.4各污水处理构筑物的设计水面标高及池底标高构筑物称水面标高(m)池底标高(m)出厂管37.14n消毒池38.2937.29二沉池43.0038.23氧化沟44.0940.00厌氧池48.4140.41初沉池45.2442.54提泵房38.8834.98调节池39.0034.88细格栅前39.5838.93细格栅后39.4039.00n结论水污染是我国面临的主要环境问题之一。随着我国成功加入WTO,我国的工农业生产将得到迅猛发展,工农业废水的排放量也将日益增加。废水中所含的COD、BOD、SS、色度以及各种金属有毒有害物质从水体中排出,直接污染地表水,对生态环境构成极大的危害,同时也危害到我们人类自身,因此工农业生产废水必须经治理后达标排放,皮革废水是一类污染物种类多、成分复杂的高浓度有机废水,其处理有物化和生物两种途径;目前的工业处理设施多采用预处理和生物法结合在一起处理。作者倾向于预处理—氧化沟组合工艺对制革废水进行综合处理。目前,我国制革废水处理在处理率和达标率方面都存在许多问题。随着排放标准的不断严格,制革行业将面临更加严峻的环保问题,且污泥的处理又是非常棘手的问题。因此,力图在生产环节减少污染物,研究采用清洁生产工艺是制革行业的发展方向。n参考文献[01]高廷耀等,水污染控制工程(上、下册)。:高等教育,2007[02]高俊发,污水处理厂工艺设计手册。:化学工业,2002[03]中华人民国国家标准,污水综合排放标准(GBJ8978-1996)[04]洪军,污水处理构筑物设计与计算。工业,2002.3[05]力平等,污水处理新工艺与设计计算实例。:科学,2001[06]给排水设计手册编委会,给排水设计手册。:中国建筑工业,1996[07]乃昌,泵与泵站。:中国建筑工业,2007[08]士君,水处理构筑物设计与计算。:化学工业,2004[09]钱易等,现代废水处理技术。:中国科学技术,1992[10]林生等,环境工程专业毕业设计指南。:中国水利水电,2002[11]自杰,排水工程(下册)。:中国建筑工业,2000[12]先勋,环境工程设计手册。:科学技术,2002[13]希衡,废水治理工程。:冶金工业,1984[14]顾夏声等,水处理工程。:清华大学,2001n致这是一个复杂而艰难的设计,我想以我个人能力单独完成这个任务是不可能的。在这里我首先要的的指导老师罗老师,是他在这次设计给了我莫大的帮助。每次我有了疑问就去找罗老师解答,罗老师总是不厌其烦的给我讲解。我去找罗老师的次数很多,不在工作时间的话就询问,一至于我都不好意识取打扰罗老师,罗老师有自己的的课程,有自己的生活,但是她不论何时何地帮助自己学生让我很感激,我想自己在设计中遇到很多麻烦,别人一定也会遇到,想一想罗老师带了十几个毕业生,那是怎样的麻烦,但罗老师总是多自己的学生耐心细心,关爱有加,是使生们在设计中解决了不少困难,所以,我能有这份毕业设计,罗老师是贡献最大的人。其次,我也要感在这次实习中环境与工程系的诸位指导老师,比如xxx老师,xxx老师,xxx老师等等,可以看出看出,他们每一个人都像罗老师一样辛苦,都有自己带的学生,但是当罗老师不在的时候,我也请教过这些老师问题,老师们总是耐心的指导,不会置之不理,想一想这些老师真够辛苦的!老师们在这个毕业设计期间是最辛苦的,既要指导学生,又准备答辩工作,再次感罗老师,感环境与工程系的全体!四年城建的学习生活注定将成为我人生中的一段重要旅程。四年来,我的师长、我的领导、我的同学给予我的关心和帮助,使我终身收益,我真心地感他们学生:xxx