水污染課程設(shè)計(jì)某城市滲濾液處理廠設(shè)計(jì)完整版

1、水污染控制工程課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目某城市生活垃圾填埋場(chǎng)滲濾液處理廠設(shè)計(jì)系部環(huán)境科學(xué)與學(xué)院專業(yè)班級(jí)環(huán)境工程組員指導(dǎo)教師設(shè)計(jì)時(shí)間二一四 年 六 月 八 日小組任務(wù)分配前 言隨著城市建設(shè)的發(fā)展、居民生活水平的有所提高，城市生活垃圾產(chǎn)生量與日俱增。這些垃圾不僅污染環(huán)境、破壞了城市景觀，同時(shí)傳播著疾病，威脅人類的生命安全，以成為社會(huì)公害之一。因此，城市生活垃圾問(wèn)題是我國(guó)和世界各大城市面臨的重大環(huán)境問(wèn)題。到1999年，我國(guó)的城市生活垃圾已達(dá)1.4億噸，并且以每年810的速度遞增，人均日產(chǎn)生的垃圾已超過(guò)1kg，接近工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家水平。 根據(jù)我國(guó)垃圾處理"無(wú)害化、減量化、資源化" 的原

2、則，將有一大批生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)要新建。而垃圾滲濾液是否處理達(dá)標(biāo)排放,是衡量一個(gè)填埋場(chǎng)是否為衛(wèi)生填埋場(chǎng)的重要指標(biāo)之一。一個(gè)不合格的垃圾填埋場(chǎng)，就是一個(gè)大的污染源，如不及時(shí)對(duì)其進(jìn)行收集、處理，將造成對(duì)地下水、地表水及垃圾填埋場(chǎng)周圍環(huán)境的污染和影響。尤其是它對(duì)地下水源和土壤的污染更為嚴(yán)重。一些舊的垃圾填埋場(chǎng)由于沒(méi)有采取防滲措施，產(chǎn)生的滲濾液滲入地下水中，造成對(duì)地下水的嚴(yán)重污染。其污染延續(xù)時(shí)間可以長(zhǎng)達(dá)數(shù)十年，甚至上百年。一旦地下水源和周圍土壤被其污染，想用人工方法實(shí)施再凈化，技術(shù)上將非常困難，其費(fèi)用也極其昂貴，難以實(shí)施，從而嚴(yán)重威脅到人的生活和生產(chǎn)。我國(guó)衛(wèi)生填埋起步較晚，起初主要以氨吹脫+厭氧+好氧

3、為主，運(yùn)行成本較高（1520元/噸），出水一般可達(dá)到垃圾滲濾液三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。2000年以后，由于經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，新建的滲濾液處理廠一般遠(yuǎn)離城區(qū)，滲濾液沒(méi)有條件排入城市污水管網(wǎng)，因此處理要求也相應(yīng)提高，一般需要處理到二級(jí)甚至一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。此時(shí)的滲濾液若僅靠生物處理無(wú)法達(dá)到處理要求，一般采取生物處理深度處理的方法。代表性的工程實(shí)例有廣州新豐、重慶長(zhǎng)勝橋等。 廣州新豐滲濾液處理廠采用的是 UASB+SBR+反滲透處理工藝，處理規(guī)模為500 m3/d，工程投資約6000萬(wàn)，處理成本約25元/m3。重慶長(zhǎng)勝橋滲濾液處理廠采用的是反滲透的處理工藝，處理規(guī)模500m3/d，工程投資約3700萬(wàn)，處理成本約10元

4、/m3。北京市垃圾填埋場(chǎng)主要以反滲透為主。目 錄第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)31.1 設(shè)計(jì)目的31.2 設(shè)計(jì)任務(wù)及內(nèi)容31.3 設(shè)計(jì)資料5第二章 工藝流程的設(shè)計(jì)及說(shuō)明72.1 工藝流程的選擇與確定72.1.1 滲濾液處理工藝現(xiàn)狀72.1.2 滲濾液處理工藝比較72.2 工藝流程說(shuō)明8第三章 處理構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)計(jì)算93.1 污水處理部分9 格柵的設(shè)計(jì)計(jì)算93.1.2 調(diào)節(jié)池設(shè)計(jì)計(jì)算113.1.3 吹脫塔設(shè)計(jì)計(jì)算123.1.4 ABR池設(shè)計(jì)計(jì)算143.1.5 SBR池設(shè)計(jì)計(jì)算163.1.6 混凝沉淀池的設(shè)計(jì)計(jì)算233.2 污泥處理部分343.2.1 污泥濃縮池設(shè)計(jì)計(jì)算343.2.2 吸附塔設(shè)計(jì)計(jì)算393.2.

5、3 消毒池的設(shè)計(jì)計(jì)算41第四章 管道設(shè)計(jì)與計(jì)算424.1 污水管道水力計(jì)算424.2 污水管道水頭損失的計(jì)算43第五章 污水處理廠的總體布置435.1 平面布置設(shè)計(jì)435.1.1 平面布置原則435.1.2 平面布置圖445.2 高程布置設(shè)計(jì)455.2.1 高程布置原則455.2.2 高程布置圖46第六章 總結(jié)466.1 結(jié)論466.2 個(gè)人心得47主要參考文獻(xiàn)48第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)1.1 設(shè)計(jì)目的1、通過(guò)課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生掌握水處理工藝選擇、工藝計(jì)算的方法，掌握平面布置圖、高程圖及主要構(gòu)筑物的繪制方法，掌握設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的寫(xiě)作規(guī)范。2、本設(shè)計(jì)是水污染控制工程教學(xué)中一個(gè)重要的實(shí)踐環(huán)節(jié)，要求綜合運(yùn)用所

6、學(xué)的有關(guān)知識(shí)，在設(shè)計(jì)中掌握解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力，并進(jìn)一步鞏固和提高理論知識(shí)。1.2 設(shè)計(jì)任務(wù)及內(nèi)容 設(shè)計(jì)任務(wù)：根據(jù)已知資料，進(jìn)行污水處理廠的設(shè)計(jì)。要求確定污水處理方案和流程，計(jì)算各處理構(gòu)筑物的尺寸和選擇設(shè)備，布置污水處理廠總平面圖和高程圖。要求污泥處理工藝采用：“污泥濃縮污泥消化污泥脫水”或“污泥前濃縮污泥消化污泥后濃縮污泥脫水”或“污泥濃縮污泥一級(jí)消化污泥二級(jí)消化污泥脫水”工藝。設(shè)計(jì)要求：需上交的設(shè)計(jì)成果包括1、設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)；2、設(shè)計(jì)圖紙（平面圖、流程高程圖、主要構(gòu)筑物圖）。設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)和圖紙的具體要求如下：1. 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)主要內(nèi)容：（1） 說(shuō)明城市基礎(chǔ)資料、設(shè)計(jì)任務(wù)、工程規(guī)模、水質(zhì)水量、工藝

7、流程和選擇理由，根據(jù)規(guī)范選擇設(shè)計(jì)參數(shù)、計(jì)算主要構(gòu)筑物的尺寸和個(gè)數(shù)、確定主要設(shè)備（特別是曝氣設(shè)備及系統(tǒng)的計(jì)算和選型）的型號(hào)和數(shù)量等；（2）要求對(duì)各構(gòu)筑物進(jìn)行計(jì)算各構(gòu)筑物的計(jì)算過(guò)程、主要設(shè)備（如水泵、鼓風(fēng)機(jī)等）的選取、污水處理廠的高程計(jì)算（各構(gòu)筑物內(nèi)部的水頭損失查閱課本或手冊(cè)，構(gòu)筑物之間的水頭損失按管道長(zhǎng)度計(jì)算）等；說(shuō)明書(shū)中應(yīng)畫(huà)出構(gòu)筑物簡(jiǎn)圖、標(biāo)注計(jì)算尺寸。要求：（1）計(jì)算步驟要詳細(xì)，先給出完整的計(jì)算公式和列出設(shè)計(jì)參數(shù)，然后帶入公式進(jìn)行認(rèn)真計(jì)算。（2）書(shū)寫(xiě)認(rèn)真、語(yǔ)句通順。要杜絕字跡潦草的現(xiàn)象。（3）封面及正文用紙規(guī)格、格式要符合規(guī)定。（4）說(shuō)明書(shū)采用左側(cè)裝訂（一律用訂書(shū)機(jī)裝訂）。（5）嚴(yán)禁抄襲。特別

8、提示：對(duì)于計(jì)算錯(cuò)誤、書(shū)寫(xiě)不認(rèn)真、字跡潦草、用紙及裝訂不規(guī)范、不符合要求的說(shuō)明書(shū)，一律要求進(jìn)行重新計(jì)算和重寫(xiě)；對(duì)于雷同的說(shuō)明書(shū)全部返回重做。否則不能考核成績(jī)。2. 設(shè)計(jì)圖紙（1）污水處理廠總平面布置圖1張（1#圖）。 要求以計(jì)算或選定尺寸按一定比例繪出全部處理構(gòu)筑物、及附屬建筑物、道路、綠化、廠界。廠區(qū)內(nèi)構(gòu)筑物布置要合理，可按功能劃分成幾個(gè)區(qū)域（如：污水處理區(qū)、污泥處理區(qū)、辦公及輔助區(qū)等）。標(biāo)注構(gòu)筑物外形尺寸、平面位置（可用相對(duì)坐標(biāo)（x, y）表示，以某點(diǎn)的相對(duì)坐標(biāo)為零點(diǎn)）。 繪出各種管渠、閥門(mén)、檢查井等（例如：污水管、放空管、排泥管、回流污泥管、超越管、總事故管、空氣管、上清液管、沼氣管等）。

9、標(biāo)注管徑、渠道尺寸、長(zhǎng)度和坡度。 在右上角繪出指北針。 繪制管線等圖例 列表說(shuō)明圖中構(gòu)（建）筑物的名稱、數(shù)量和尺寸。 圖紙布局要美觀。（2）污水處理廠高程布置圖1張（1#圖）。 在污水與污泥處理流程中，要求沿污水、污泥在處理廠中流動(dòng)的最長(zhǎng)路程繪制流程中各處理構(gòu)筑物、連接管渠的剖面展開(kāi)圖（從污水進(jìn)廠的粗格柵起，至處理后的排水渠）。 圖中要畫(huà)出設(shè)計(jì)地面線、構(gòu)筑物中水面線及標(biāo)高，標(biāo)注各構(gòu)筑物的頂部、底部及水面線標(biāo)高，標(biāo)注構(gòu)筑物名稱、連接管的管徑。 在圖紙左側(cè)畫(huà)出高程標(biāo)尺線。 圖紙布局要美觀。圖紙嚴(yán)禁抄襲。對(duì)于圖面（平面圖、流程高程圖）雷同的圖紙全部返回重做。對(duì)于設(shè)計(jì)錯(cuò)誤較多、繪圖不認(rèn)真、不符合要求者

10、要求重畫(huà)，否則不能考核成績(jī)。（3）選取污水處理廠的一個(gè)主要核心構(gòu)筑物，繪制其平面、立面和剖面圖（1#圖）。1.3 設(shè)計(jì)資料1基本情況城市生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)的滲濾液來(lái)自進(jìn)場(chǎng)垃圾的含水和降雨。滲濾液的水質(zhì)特點(diǎn)是隨不同地區(qū)垃圾組成的不同而變化；隨季節(jié)不同，降水量的大小而變化；隨填埋場(chǎng)投入使用年限不同而變化(滲濾液的BOD5/COD由0.6降為0.1左右；COD值由20000 mg/L降為1000 mg/L左右；NH4+-N由1000 mg/L上升至20002500 mg/L左右等)。2設(shè)計(jì)依據(jù)(1) 廢水水量及水質(zhì)：廢水水量：500 m3/dCOD=7000 mg/LBOD5=2000 mg/LSS

11、=6167 mg/LNH4+-N：2000 mg/LCl-=2388 mg/LpH：6.2水溫20 oC色度 ：2000倍重金屬離子不超標(biāo)(2) 氣象水文資料：風(fēng)向：春季：南風(fēng)（東南）夏季：南風(fēng)（東南、西南）秋季：南風(fēng)、北風(fēng)冬季：西北風(fēng)氣溫：年平均氣溫：78 oC最高氣溫：34 oC最低氣溫：-10 oC凍土深度：60 cm地下水位：4-5 m地震裂度：6級(jí)地基承載力：各層均在120 kPa以上(3) 擬建污水處理廠的場(chǎng)地：為40×60平方米的平坦地，位于填埋場(chǎng)人員辦公室的南方。滲濾液自流到污水廠邊的集水池（V=20 m3,池底較污水廠地平面低6.00 m）。處理后出水管的管底標(biāo)高比

12、污水廠低5米。3 處理后出水水質(zhì)要求處理后水質(zhì)要求：COD150 mg/LBOD560 mg/LSS70 mg/LNH4+-N25 mg/LpH：69色度100倍4. 處理目標(biāo)要求表1-1滲濾液處理程度 項(xiàng)目(單位)COD（mg/L） BOD5（mg/L）NH3-N（mg/L）SS（mg/L）色度(倍)進(jìn)水水質(zhì)70002000200061672000出水水質(zhì)150602570100去除率97.9%97%98.8%98.9%95%第二章 工藝流程的設(shè)計(jì)及說(shuō)明2.1 工藝流程的選擇與確定2.1.1 滲濾液處理工藝現(xiàn)狀目前，用于廢水處理的工藝很多，但由于滲濾液的濃度高和成分復(fù)雜，對(duì)處理工藝提出了特殊

13、的要求。通常而言，垃圾滲濾液的基本處理工藝在充分利用生化處理的經(jīng)濟(jì)優(yōu)越性的原則上，還需將幾個(gè)不同的處理工藝單元進(jìn)行優(yōu)化組合，從而取得經(jīng)濟(jì)和社會(huì)生態(tài)的雙重效益，因?yàn)閮H僅依靠單一的處理工藝很難達(dá)到嚴(yán)格的出水要求或者對(duì)產(chǎn)生殘余物的再處置要求。工藝方案路線滲濾液處理工藝按流程可分為預(yù)處理、生物處理、深度處理和后處理（污泥處理和濃縮液處理）。應(yīng)根據(jù)滲濾液的進(jìn)水水質(zhì)、水量及排放標(biāo)準(zhǔn)選擇具體的處理工藝組合方式。主要的組合方式有以下幾種：1、預(yù)處理+生物處理+深度處理+后處理2、預(yù)處理+深度處理+后處理3、生物處理+深度處理+后處理預(yù)處理包括生物法、物理法、化學(xué)法等，處理目的主要是去除氨氮和無(wú)機(jī)雜質(zhì)，或改善滲

14、濾液的可生化性。生物處理包括厭氧法、好氧法等，處理對(duì)象主要是滲濾液中的有機(jī)污染物和氨氮等。深度處理包括納濾、反滲透、吸附過(guò)濾、高級(jí)化學(xué)氧化等，處理對(duì)象主要是滲濾液中的懸浮物、溶解物和膠體等。深度處理應(yīng)以膜處理工藝為主，具體工藝應(yīng)根據(jù)處理要求選擇。后處理包括污泥的濃縮、脫水、干燥、焚燒以及濃縮液蒸發(fā)、焚燒等，處理對(duì)象是滲濾液處理過(guò)程產(chǎn)生的剩余污泥以及納濾和反滲透產(chǎn)生的濃縮液。2.1.2 滲濾液處理工藝比較由于本設(shè)計(jì)的廢水水質(zhì)濃度較高，要求污染物去除率高。厭氧生物處理工藝中，分析比較UASB和ABR反應(yīng)器的性能特點(diǎn)，總的來(lái)說(shuō)，ABR反應(yīng)器具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、能耗低、抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)、處理效率高等一系列優(yōu)

15、點(diǎn)。且ABR處理滲濾液應(yīng)用較廣，極適用于處理高濃度廢水且工藝較成熟，而且不需設(shè)混合攪拌裝置，不存在污泥堵塞問(wèn)題。啟動(dòng)時(shí)間短，運(yùn)行穩(wěn)定，與SBR工藝的結(jié)合運(yùn)用十分成熟，適合此次滲濾的厭氧處理。好氧生物處理中SBR工藝是現(xiàn)在較為成熟的，且本次設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)水量也滿足SBR的處理要求，同時(shí)SBR對(duì)有機(jī)物和氨氮都具有很高的去除率。綜合考慮，我們選擇采用ABRSBR處理工藝。 對(duì)厭氧生物處理部分的UASB和ABR法進(jìn)行比較，如表1-2。表1-2 UASB與ABR的比較工藝UASBABR優(yōu)點(diǎn)1.無(wú)混合攪拌設(shè)備 2.污泥床不填載體，節(jié)省造價(jià)及避免因填料發(fā)生堵賽問(wèn)題3.內(nèi)設(shè)三相分離器，通常不設(shè)沉淀池，被沉淀區(qū)分離

16、出來(lái)的污泥重新回到污泥床反應(yīng)區(qū)內(nèi)，通常可以不設(shè)污泥回流設(shè)備1. 占地面積小，操作簡(jiǎn)單，碳酸低2. 系統(tǒng)的處理效果和運(yùn)行的穩(wěn)定性高3. 不需要安裝三相分離器， 只要一臺(tái)污泥回流泵即可。4. 控制上要求低， 容易控制， 不需要顆粒污泥5. 污泥流失量少缺點(diǎn)1.污泥床內(nèi)有短流現(xiàn)象，影響處理能力2.對(duì)水質(zhì)和負(fù)荷突然變化較敏感，耐沖擊力稍差。1.自動(dòng)化控制要求高。2.2 工藝流程說(shuō)明進(jìn)水活性炭吸附塔沉淀池絮凝池沼氣回收系統(tǒng)加藥間格柵消毒池混合池調(diào)節(jié)池吹脫塔調(diào)節(jié)池 出水SBR池ABR池吸收塔污泥濃縮池圖2-1滲濾液處理工藝流程圖采用吹脫法與ABR+SBR法相結(jié)合的深度處理工藝流程，如圖2-1所示。第三章

17、處理構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)計(jì)算3.1 污水處理部分3.1.1格柵的設(shè)計(jì)計(jì)算1、作用 去除可能堵塞水泵機(jī)組及管道閥門(mén)的較大懸浮物，并保續(xù)處理設(shè)施能正常運(yùn)行。是由一組或多組平行柵條與框架組成傾斜安裝進(jìn)水的渠道，或進(jìn)水泵站集水井的進(jìn)口處，以攔截水中粗大懸浮物及雜質(zhì)，故格柵的攔污主要是對(duì)水泵起保護(hù)作用。2、設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)流量Q=500m³/d=0.14m³/s柵前流速0.7m/s過(guò)柵流速0.9m/s柵條寬度s=0.01m格柵間隙e=20mm柵前部分長(zhǎng)度0.5m格柵傾角=60º單位格柵量0.05m³柵渣/10³m³污水3、設(shè)計(jì)計(jì)算（1）確定格柵前水深根據(jù)最

18、優(yōu)水里斷面公式（3-1）（3-1）(2) 柵條間隙數(shù)，由公式（3-2） （3-2）（3） 柵槽有效寬度，由公式（3-3） （3-3）（4） 進(jìn)水渠道有效寬部分長(zhǎng)度,由公式(1-4) （3-4）其中：（5） 柵槽與出水渠道連接處的漸寬部分長(zhǎng)度（6） 過(guò)柵水頭損失因柵條邊為矩形截面，取k=3,則根據(jù)公式（3-5） （3-5）其中，-阻力系數(shù)，與柵條斷面形狀有關(guān)，當(dāng)為矩形斷面時(shí)=2.42 K-系數(shù)，格柵受污染物堵塞后，水頭損失增加倍數(shù)，取k=3（7） 柵后槽總高度(H)取柵前渠道超高0.3m則柵前槽總高度0.4+0.3=0.7m則柵后槽總高度0.8m（8）格柵總長(zhǎng)度取2400mm（9） 每日柵渣量

19、（3-6）3.1.2 調(diào)節(jié)池設(shè)計(jì)計(jì)算1、調(diào)節(jié)池的作用本次設(shè)計(jì)設(shè)置兩個(gè)調(diào)節(jié)池，一個(gè)用于吹脫塔前，用石灰調(diào)節(jié)pH值至11，增加游離氨的量，使吹脫效果增加，去除更多的氨氮。另一個(gè)用于吹脫塔后，用酸將pH值降低至8左右，達(dá)到后續(xù)生物處理所適宜的范圍。兩個(gè)調(diào)節(jié)池使用同一種尺寸。同時(shí)對(duì)滲濾液水質(zhì)、水量、酸堿度和溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，使其平衡。一般所用的堿性藥劑有Ca(OH)2、CaO或NaOH，雖然NaOH做藥劑效果更好一點(diǎn)，但考慮到成本問(wèn)題本設(shè)計(jì)用CaO作試劑。2、設(shè)計(jì)參數(shù)平均流量：=29.2 m3/h停留時(shí)間：t=6h3、設(shè)計(jì)計(jì)算 （1）調(diào)節(jié)池容積： V= ·t （3-7）式中：V調(diào)節(jié)池容積，m3；

20、最大時(shí)平均流量，； t停留時(shí)間， 計(jì)算得：調(diào)節(jié)池容積V=29.2×8=233.6m3（2）調(diào)節(jié)池尺寸： 調(diào)節(jié)池的有效水深一般為1.5m2.5m，設(shè)該調(diào)節(jié)池的有效水深為2.5m，調(diào)節(jié)池出水為水泵提升。采用矩形池，調(diào)節(jié)池表面積為： （3-8）式中：A調(diào)節(jié)池表面積，m2；V調(diào)節(jié)池體積，m3； H調(diào)節(jié)池水深，m。計(jì)算得：調(diào)節(jié)池表面積 m2 ，取95m2 取池長(zhǎng)L=19m，則池寬B=5m。考慮調(diào)節(jié)池的超高為0.3m，則調(diào)節(jié)池的尺寸為：19m×5m×2.8m=266 m3，在池底設(shè)集水坑，水池底以i=0.01的坡度滑向集水3.1.3 吹脫塔設(shè)計(jì)計(jì)算1、設(shè)計(jì)說(shuō)明 吹脫塔是利用吹

21、脫去除水中的氨氮，在塔體中，使氣液相互接觸，使水中溶解的游離氨分子穿過(guò)氣液界面向氣體轉(zhuǎn)移，從而達(dá)到脫氮的目的。NH3溶解在水中的反應(yīng)方程式為：NH3+H2ONH4+OH-從反應(yīng)式中可以看出，要想使得更多的氨被吹脫出來(lái)，必須使游離氨的量增加，則必須將進(jìn)入吹脫塔的廢水pH值調(diào)到堿性，使廢水中OH-量增加，反應(yīng)向左移動(dòng)，廢水中游離氨增多，使氨更容易被吹脫。所以在廢水進(jìn)入吹脫塔之前，用石灰將pH值調(diào)至11，使廢水中游離氨的量增加，通過(guò)向塔中吹入空氣，使游離氨從廢水中吹脫出來(lái)。 圖3.1 吹脫塔示意圖吹脫塔內(nèi)裝填料，水從塔頂送入，往下噴淋，空氣由塔底送入，為了防止產(chǎn)生水垢，所以本次設(shè)計(jì)中采用逆流氨吹脫塔

22、，采用規(guī)格為25×25×2.5mm的陶瓷拉西環(huán)填料亂堆方式進(jìn)行填充。吹脫塔示意圖如圖3.1所示。 表3-1 吹脫塔進(jìn)出水水質(zhì) 單位：（mg/L）項(xiàng)目CODBOD5NH3-NSS進(jìn)水水質(zhì)7000200020006167去除率30%40%80%50%出水水質(zhì)490012004003083.52、設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)流量=500m3/d=29.2 m3/h=8.11×10-3 m3/s設(shè)計(jì)淋水密度q=100 m3/（m2·d）氣液比為2500m3/m3廢水3、設(shè)計(jì)計(jì)算（1）吹脫塔截面積 A= （3-9）式中：A吹脫塔截面積，m2； 設(shè)計(jì)流量，m3/d；q設(shè)計(jì)淋水密度，

23、m3/（m2·d）。計(jì)算得：吹脫塔截面積A=7m2吹脫塔直徑D=2.98m 取3 m（2）空氣量設(shè)定氣液比為2500 m3/m3水，則所需氣量為：700×2500=1.75×106 m3/d=20.25m3/s（3）空氣流速v=20.25/7=2.89m/s（4）填料高度采用填料高度為5.0m，考慮塔高對(duì)去除率影響的安全系數(shù)為1.4，則填料總高度為5×1.4=7.0 m.3.1.4 ABR池設(shè)計(jì)計(jì)算1、設(shè)計(jì)說(shuō)明ABR池采用常溫硝化。廢水在反應(yīng)器內(nèi)沿折流板作下向流動(dòng)。下向流室水平截面僅為上向流室水平截面的四分之一，所以，下向流室水流速大，不會(huì)堵塞。而上向流

24、室過(guò)水截面積大，流速慢，不僅能使廢水與厭氧污泥充分混合，接觸反應(yīng)，又可截留住厭氧活性污泥，避免其流失，保持反應(yīng)器內(nèi)厭氧活性污泥高濃度。在上、下向流室隔墻下端設(shè)置了一個(gè)45°轉(zhuǎn)角，起到對(duì)上向流室均勻布水的作用，共設(shè)計(jì)了6個(gè)上下向流室，11塊擋板。ABR池示意圖如圖3.4.1所示。圖3.2 ABR池示意圖表3-2 ABR進(jìn)出水水質(zhì) 單位：（mg/L）項(xiàng)目CODBOD5NH3-NSS進(jìn)水水質(zhì)490012004003083.5去除率85%30%5%90%出水水質(zhì)735840380308.352、設(shè)計(jì)參數(shù)有效水深設(shè)為Hh=2.5m，超高H2=0.3m停留時(shí)間HRT=465/29.2=16h。e

25、產(chǎn)氣率，取e=0.25m3氣/kgCOD；ECOD去除率，去E=85%。3、設(shè)計(jì)計(jì)算（1）上向流室截面積A1 （3-10）式中：A1上向流室截面積，m2；Qmax設(shè)計(jì)流量，m3/d；V1上向流室水流上升速度，一般為13m/h，取V1=1.5m/h。計(jì)算得：上向流式截面積m2取上向流室寬度B1=4m，則其長(zhǎng)度L1=5m。反應(yīng)上向流室和下向流室的水平寬度比為5:1，即下向流室寬度B2=0.8m，長(zhǎng)度與上向流室相同為L(zhǎng)2=5m。（2）下向流室流速V2 （3-11）式中：V2下向流室流速，m/h；Qmax設(shè)計(jì)流量，m3/d； B2下向流室寬度，m； L2下向流室長(zhǎng)度，m。計(jì)算得：下向流室流速V2=m/

26、h 有效水深設(shè)為Hh=2.5m，超高H2=0.3m，頂部厚度0.2m，則總水深H=3.0m，ABR池尺寸為：31m×5m×3.0m=465m3，停留時(shí)間HRT=465./29.2=16h。在6個(gè)上向流室的頂部中央各設(shè)一個(gè)沼氣出口，尺寸為150mm，并設(shè)計(jì)有300mm長(zhǎng)的直管段。為防止氣體外泄，把出水槽方向設(shè)計(jì)為向下。（3）產(chǎn)氣量G （3-12） 式中：G產(chǎn)生的沼氣量，m3/h； e產(chǎn)氣率，取e=0.25m3氣/kgCOD；Q max 設(shè)計(jì)流量，m3/d；S0進(jìn)水平均COD，mg/L；ECOD去除率，去E=85%。計(jì)算得：產(chǎn)氣量G=0.25×29.2×49

27、00×10-3×0.85=30.404 m3/h 每天產(chǎn)生的沼氣量為729m3/d。3.1.5 SBR池設(shè)計(jì)計(jì)算1、設(shè)計(jì)說(shuō)明SBR 工藝是一種按間歇曝氣方式來(lái)運(yùn)行的活性污泥污水處理技術(shù)，又稱序批式活性污泥法。核心是SBR 反應(yīng)池，SBR法的工藝設(shè)備是由曝氣裝置、上清液排出裝置（潷水器)，以及其他附屬設(shè)備組成的反應(yīng)器。與傳統(tǒng)污水處理工藝不同，SBR技術(shù)采用時(shí)間分割的操作方式替代空間分割的操作方式，非穩(wěn)定生化反應(yīng)替代穩(wěn)態(tài)生化反應(yīng)，靜置理想沉淀替代傳統(tǒng)的動(dòng)態(tài)沉淀。它的主要特征是在運(yùn)行上的有序和間歇操作，SBR技術(shù)的核心是SBR反應(yīng)池，該池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，

28、無(wú)污泥回流系統(tǒng)。表3-3 SBR進(jìn)出水水質(zhì) 單位：（mg/L）項(xiàng)目CODBOD5NH3-NSS進(jìn)水水質(zhì)735840380308.35去除率85%90%85%90%出水水質(zhì)110.25845730.92、設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)流量Qmax=700 m3/d=29.2 m3/h=8.10×10-3 m3/s；BOD5污泥負(fù)荷Ls=0.2kgBOD/(kgMLSS·d)；排水比 ；反應(yīng)池水深H=5m；安全高度=0.6m；污泥濃度MLSS=3000mg/L；需氧量系數(shù)a=1.0kgO2/kgBOD5；池寬與池長(zhǎng)之比為1：1；反應(yīng)池?cái)?shù)N=2；3、設(shè)計(jì)計(jì)算 （1）曝氣時(shí)間TA （3-13） 式中

29、：TA曝氣時(shí)間，h； S0進(jìn)水平均BOD5，mg/L； LsSBR污泥負(fù)荷，一般為0.030.4kgBOD/(kgMLSS·d)； 排水比（反應(yīng)池總?cè)莘e與充水容積之比）一般為26； X反應(yīng)器內(nèi)混合液平均MLSS濃度，mg/L。 計(jì)算得：曝氣時(shí)間（2）沉淀時(shí)間TS （3-14） （3-15） 式中：Ts沉淀時(shí)間，h； 排水比； 安全高度； Vmax活性污泥界面的初始沉降速度，m/h；H反應(yīng)器水深，m； X反應(yīng)器內(nèi)混合液平均MLSS濃度，mg/L。 計(jì)算得：污泥界面初始沉降速度Vmax =4.6×104×3000-1.26=1.91m/h 沉淀時(shí)間 （3）排出時(shí)間TD

30、=2h（4）周期數(shù)n一周期所需時(shí)間TCTA+TS+TD=8.4+0.97+2=11.37h周期數(shù)n= 取n=2，則TC=12h（5）進(jìn)水時(shí)間 （3-16） 式中：TF進(jìn)水時(shí)間，h； TC一個(gè)周期所需時(shí)間，h； N一個(gè)系列反應(yīng)池?cái)?shù)量。 計(jì)算得：進(jìn)水時(shí)間TF=h（6）反應(yīng)池容積V （3-17） 式中：V各反應(yīng)池容積，m3； N反應(yīng)池的個(gè)數(shù)； n周期數(shù)； Qmax日最大廢水處理量，m3/d。 計(jì)算得： 反應(yīng)池容積（7）反應(yīng)池尺寸： 單個(gè)反應(yīng)池面積A=m2 因SBR池長(zhǎng)和池寬比一般在1:11:2 所以取SBR池長(zhǎng)L=15m，則SBR池寬B=10m。（8）鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng) 需氧量 需氧量Oa為有機(jī)物(BOD

31、)氧化需氧量O1、微生物自身氧化需氧量O2、保持好氧池一定的溶解氧O3所需氧量之和。即Oa=O1+O2+O3 =aQmax（S0-Se） （3-18） 式中：需氧量，kgO2/d；a需氧量系數(shù)，kgO2/kgBOD5,取a=1.0；Qmax設(shè)計(jì)流量，m3/d；S0進(jìn)水BOD5，kg/ m3；Se出水BOD5，kg/ m3。 計(jì)算得：需氧量=1.0×700×(840-84)×10-3=529.2kgO2/d 周期數(shù)n=2，反應(yīng)池?cái)?shù)N=2，則每個(gè)池一個(gè)周期的需氧量 = kgO2/d 以曝氣時(shí)間TA=8.4h為周期的需氧量為 kgO2/d 供氧量設(shè)計(jì)算水溫為20

32、6;C，混合液DO 濃度CL =1.5mg/L，微孔曝氣器的氧轉(zhuǎn)移率EA=15%，設(shè)曝氣頭距池底0.2m，則淹沒(méi)水深為4.8m。查表得：20°C時(shí)溶解氧在水中飽和溶解度：Cs(20)=9.17mg/L30°C時(shí)溶解氧在水中飽和溶解度：Cs(30)=7.63mg/L微孔曝氣器出口處的絕對(duì)壓力：Pb=P0+9.8×103×HA （3-19）式中：Pb曝氣器出口處的絕對(duì)壓力Pb，Pa；P0大氣壓力，P0=1.013×105Pa；HA曝氣器裝置的安裝深度，本設(shè)計(jì)采用HA=4.8m。計(jì)算得：曝氣器出口處的絕對(duì)壓力Pb=1.013×105+9.8

33、×103×4.8=1.483×105Pa則空氣離開(kāi)曝氣池時(shí)氧的百分比為 ×100% (3-20)式中：Ot空氣離開(kāi)反應(yīng)池時(shí)氧的百分比，%；EA空氣擴(kuò)散器的氧轉(zhuǎn)移效率，對(duì)于微孔曝氣器，取15%。計(jì)算得：空氣離開(kāi)反應(yīng)池時(shí)氧的百分比Ot =18.43%曝氣池中的平均溶解氧飽和度為 (3-21)式中：Csm鼓風(fēng)曝氣池內(nèi)混合液溶解氧飽和度的平均值，mg/L；Cs在大氣壓條件下氧的飽和度，mg/L；Pb空氣擴(kuò)散裝置出口處的絕對(duì)壓力，Pa；Ot空氣離開(kāi)反應(yīng)池時(shí)氧的百分比。計(jì)算得：30°C時(shí)混合液溶解氧飽和度的平均值Csm(30)=8.82 mg/L20

34、76;C時(shí)混合液溶解氧飽和度的平均值Csm(20)=10.61 mg/L溫度20°C時(shí)，脫氧清水的充氧量為 (3-22)式中：Ro脫氧清水的充氧量，kgO2/h；Rt需氧量，kg/L；Csm鼓風(fēng)曝氣池內(nèi)混合液溶解氧飽和度的平均值，mg/L。氧轉(zhuǎn)移折算系數(shù)，一般=0.80.85，取=0.85；氧溶解折算系數(shù)，一般=0.90.97，取=0.97；密度，kg/L，為1.0 kg/L；CL廢水中實(shí)際溶解氧濃度，mg/L；計(jì)算得：充氧量Ro=21.98 kg O2/h 供風(fēng)量 鼓風(fēng)空氣量： (3-23)式中：GS鼓風(fēng)空氣量，m3/h；EA空氣擴(kuò)散器的氧轉(zhuǎn)移效率，對(duì)于微孔曝氣器，取15%。Ro脫

35、氧清水的充氧量，kgO2/h；計(jì)算得：鼓風(fēng)空氣量GS=523kg/h=406m3/h(空氣密度為1.29kg/m3) 布?xì)庀到y(tǒng)單個(gè)反應(yīng)池平面面積為10m×6m，設(shè)每個(gè)曝氣器的服務(wù)面積為2m2。曝氣器的個(gè)數(shù)：個(gè)，取總曝氣器個(gè)數(shù)為64個(gè)。 每個(gè)SBR池需要曝氣器32個(gè)。設(shè)空氣干管流速u(mài)1=15m/s，干管數(shù)量n1=1；支管流速u(mài)2=10m/s，支管數(shù)量n2=3；小支管流速u(mài)3=5m/s，小支管數(shù)量n3=8。管道直徑： (3-24)式中：D管道直徑，m；n管道數(shù)量；u管道內(nèi)空氣流速，m/s。GS鼓風(fēng)空氣量，m3/h；計(jì)算得：空氣干管直徑D1=0.098m，選用DN120mm鋼管空氣支管直徑

36、D2=0.069m，選用DN80mm鋼管空氣小支管直徑D3=0.060m，選用DN70mm鋼管 鼓風(fēng)機(jī)供氣壓力估算 曝氣器的淹沒(méi)深度H=4.8m?？諝鈮毫浪?P=9.8(1.5+H)=61.74(kPa) 校核估算的空氣壓力值管道沿程阻力損失估算 (3-25)式中：阻力損失系數(shù)，取4.4。 取空氣干管長(zhǎng)L為60m，管內(nèi)氣體流速v1=15m/s則其沿程阻力損失 取空氣支管長(zhǎng)L為5m，管內(nèi)氣體流速v2=10m/s,則其沿程阻力損失取空氣支管長(zhǎng)L為7.5m，管內(nèi)氣體流速v3=5m/s,則其沿程阻力損失，所以空氣管路沿程阻力損失為 設(shè)空氣管道的局部阻力損失為,則空氣管路的壓力損失總和為 取膜片式微孔

37、曝氣器的最大壓力損失為hf=2.9kPa，則鼓風(fēng)機(jī)的供氣壓力為：61.74（kPa）故鼓風(fēng)機(jī)的供氣壓力可采用61.74kPa,選擇一臺(tái)風(fēng)機(jī)曝氣，則風(fēng)機(jī)能力為：G=GS=2434m3/h（10）上清液排出裝置池?cái)?shù)N=2，周期n=2d，排出時(shí)間Td=2h，則每池的排水負(fù)荷 (3-26)式中：QD每個(gè)反應(yīng)池的排水負(fù)荷，m3/h；Qmax設(shè)計(jì)流量，m3/d；n周期數(shù)； TD排水時(shí)間，hN反應(yīng)池?cái)?shù)；計(jì)算得：每池的排水負(fù)荷QD = =87.5 m3/h3.1.6 混凝沉淀池的設(shè)計(jì)計(jì)算1、設(shè)計(jì)說(shuō)明本次設(shè)計(jì)的滲濾液色度為2000倍，pH值為6左右。由于高分子混凝劑具有良好的絮凝效果、脫色能力和操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，

38、一般優(yōu)先考慮使用高分子混凝劑。根據(jù)常用混凝劑的應(yīng)用特性，選用聚合氯化鋁(PAC)作為混凝劑，混凝劑的投加采用濕投法。聚合氯化鋁適宜pH59，對(duì)設(shè)備腐蝕性小，效率高，耗藥量小、絮體大而重、沉淀快，受水溫影響小，投加過(guò)量對(duì)混凝效果影響小，適合各類水質(zhì)，對(duì)高濁度廢水十分有效，因此適合本次設(shè)計(jì)。本次選擇的聚合氯化鋁混凝劑為液態(tài)。表3-4 混凝沉淀池進(jìn)出水水質(zhì) 單位：（mg/L）項(xiàng)目(單位)COD（mg/L） BOD5（mg/L）NH3-N（mg/L）SS（mg/L）色度(倍)進(jìn)水水質(zhì)110.25845730.92000去除率50%50%20%60%95%出水水質(zhì)55.14245.612.41002、設(shè)

39、計(jì)參數(shù)混凝劑最大投量，取=40mg/Ln每日配制次數(shù)，一般為26次，取n=2C噴口出流系數(shù)，一般為0.90.95，取C=0.9 g重力加速度，9.81m/s2溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)，一般取10%20%，取=10%2、設(shè)計(jì)計(jì)算（1）混凝劑用量計(jì)算 （3-27） 設(shè)計(jì)中取日處理水量Qmax=700m3，最大投加量amax=40mg/L，平均amax=30mg/L。計(jì)算得：（2）混合設(shè)備混合方式有水泵混合、隔板混合和機(jī)械混合等。本次設(shè)計(jì)處理水量較小，因此采用槳板式機(jī)械混合池，設(shè)置兩個(gè)混合池，一用一備。 混合池有效容積W （3-28）式中：W混合池有效容積，m3；Q設(shè)計(jì)流量，m3/d；T混合時(shí)間，取T=1min

40、。計(jì)算得： 混合池有效容積W=0.49m3（2）混合池高度H有效水深： （3-29）式中：H有效水深，m；W混合池有效容積，m3；D混合池直徑，D=0.7m。 計(jì)算得：有效水深H=1.3m混合池池壁設(shè)4塊固定擋板，每塊寬度b=1/10D=0.07m，其 上、下邊緣離靜止液面和池底皆為0.15m，擋板長(zhǎng)h=1.32×0.15=1m?；旌铣爻呷?0.5m，則混合池總高度為： H= H+=1+0.5=1.5m（3）絮凝設(shè)備：由于本次設(shè)計(jì)使用的混凝劑為液態(tài)聚合氯化鋁。根據(jù)本次設(shè)計(jì)的水量和水質(zhì)，選擇垂直軸式等徑葉輪機(jī)械絮凝池，絮凝池設(shè)置兩個(gè)，一備一用。 池體尺寸 a. 單池有效容積V （3-

41、30）式中：V絮凝池有效容積，m3；Qmax設(shè)計(jì)流量，m3/h；T絮凝時(shí)間，一般為1015min，取T=15min；n絮凝池?cái)?shù)，n=2。計(jì)算得： 單池有效容積V=3.65m3b. 池平面尺寸為配合沉淀池尺寸，絮凝池分為三格，每格尺寸為0.8m×0.8m，即絮凝池的寬度B=0.6m，則長(zhǎng)度L=3×0.8=2.4m。c. 池高h(yuǎn) （3-31）式中：h絮凝池高，m；V絮凝池有效體積，m3；L絮凝池長(zhǎng)度，m。計(jì)算得：池高絮凝池超高取0.17m，則絮凝池總高度H=2.7m。（2）攪拌設(shè)備 葉輪構(gòu)造參數(shù)葉輪直徑D取池寬的75%，采用D=0.45m；葉輪槳板中心點(diǎn)線速度采用：=0.5m/

42、s，=0.35m/s，=0.2m/s；槳板長(zhǎng)度=0.32m(槳板長(zhǎng)度與葉輪直徑之比/D=0.32/0.45=0.7)；槳板寬度b=0.1m；葉輪槳板中心點(diǎn)旋轉(zhuǎn)直徑D0=0.32m。每根軸上槳板數(shù)8塊，內(nèi)、外側(cè)各4塊。旋轉(zhuǎn)槳板面積與絮凝池過(guò)水?dāng)嗝婷娣e之比為： %=%=17.8%， 符合25%要求。 葉輪轉(zhuǎn)速n （3-32）式中：n葉輪轉(zhuǎn)速，r/min；葉輪槳板中心點(diǎn)線速度，m/s；D0葉輪上槳板中心點(diǎn)旋轉(zhuǎn)直徑，m。計(jì)算得葉輪轉(zhuǎn)速分別為：n1=29.8r/minn2=20.9r/minn3=11.9r/min 葉輪旋轉(zhuǎn)的角速度 （3-33） 式中：葉輪旋轉(zhuǎn)角速度，rad/s； 葉輪槳板中心點(diǎn)線速度

43、，m/s； D0葉輪上槳板中心點(diǎn)旋轉(zhuǎn)直徑，m。 計(jì)算得：第一格葉輪角速度=3.12rad/s 第二格葉輪角速度=2.19rad/s 第三格葉輪角速度=1.25rad/s 槳板功率P0n 由槳板寬長(zhǎng)比b/=0.1/0.32=0.31<1，查表得：阻力系數(shù)CD=1.10內(nèi)側(cè)槳板旋轉(zhuǎn)的功率： （3-34）外側(cè)槳板旋轉(zhuǎn)的功率： （3-35） 槳板功率： （3-36）式中：y每個(gè)葉輪上的槳板數(shù)目，此處y=4個(gè)； 槳板長(zhǎng)度，m； k系數(shù)； r2外葉輪外緣旋轉(zhuǎn)半徑，m； r1外葉輪外緣旋轉(zhuǎn)半徑與槳板寬度之差，m；外側(cè)槳板旋轉(zhuǎn)的功率，kW； 內(nèi)側(cè)槳板旋轉(zhuǎn)的功率，kW； 槳板功率，kW； r2內(nèi)葉輪內(nèi)緣旋

44、轉(zhuǎn)半徑，m； r1內(nèi)葉輪內(nèi)緣旋轉(zhuǎn)半徑與槳板寬度之差，m； 葉輪旋轉(zhuǎn)角速度，rad/s。 計(jì)算得： 第一格外側(cè)槳板旋轉(zhuǎn)功率 =2.17×10-3kW 第一格內(nèi)側(cè)槳板旋轉(zhuǎn)功率 =4.22×10-4kW 第一格槳板功率=2.17×10-3+4.22×10-4=2.59×10-3 kW 第二格外側(cè)槳板旋轉(zhuǎn)功率 =7.51×10-4kW 第二格內(nèi)側(cè)槳板旋轉(zhuǎn)功率 =1.67×10-4kW 第二格槳板功率=7.51×10-4+1.67×10- 4=9.18×10-4 kW 第三格外側(cè)槳板旋轉(zhuǎn)功率 =1.40&

45、#215;10-4kW 第三格內(nèi)側(cè)槳板旋轉(zhuǎn)功率 =3.10×10-5kW 第三格槳板功率=1.40×10-4+3.10×10-5=1.71×10- 4 kW 所需電動(dòng)機(jī)功率P 設(shè)三臺(tái)攪拌器合用一臺(tái)電動(dòng)機(jī)，則絮凝池所消耗總功率為： =+= 2.59×10-3+9.18×10- 4+1.71×10- 4=3.68×10-3kW 電動(dòng)機(jī)功率 （3-37） 式中：P電動(dòng)機(jī)功率，kW； P0絮凝池消耗總功率，kW； 攪拌設(shè)備總機(jī)械效率，一般取=0.75 傳動(dòng)效率，一般為0.60.95，取=0.8。 計(jì)算得：電動(dòng)機(jī)功率P=6.

46、13×10-3kW （3）核算平均速度梯度G值及GT值 水溫20ºC時(shí)，水的動(dòng)力黏度Pa·s 每格絮凝池的有效容積W=1.22 m3 水流速度梯度 （3-38） 式中：G水流速度梯度，s-1； P電動(dòng)機(jī)功率，W； 水的動(dòng)力黏度，Pa·s； W每格絮凝池的有效容積，m3。 計(jì)算得： 第一格速度梯度：G1=47.4 s-1 第二格速度梯度：G2=31.0 s-1第三格速度梯度：G3=20.5s-1 絮凝池平均速度梯度：G=31.3 GT=31.3×15×60=2.82×104經(jīng)核算，G值均在2070s-1范圍之內(nèi)，符合要求；GT值在1×1041×105的范圍內(nèi)，符合要求。3.混凝沉淀池：圖3.3 豎流式沉淀池由于反應(yīng)階段生成了較大絮體，因此廢水從絮凝池出來(lái)后送入混凝沉淀池進(jìn)行沉淀分離。經(jīng)過(guò)一段沉淀時(shí)間，處理后的水被澄清后流出，污泥沉在池底，進(jìn)而達(dá)到分離目的。根據(jù)處理水的水量水質(zhì)，選擇豎流式沉淀池，沉淀池設(shè)置兩個(gè)。沉淀池為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，池底設(shè)計(jì)成截