水污染課程設計某城市滲濾液處理廠設計

1、水污染控制工程課程設計報告題目某城市生活垃圾填埋場滲濾液處理廠設計系部環(huán)境科學與學院專業(yè)班級環(huán)境工程組員指導教師設計時間二一四 年 六 月 八 日前 言隨著城市建設的發(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，同時傳播著疾病，威脅人類的生命安全，以成為社會公害之一。因此，城市生活垃圾問題是我國和世界各大城市面臨的重大環(huán)境問題。到1999年，我國的城市生活垃圾已達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1kg，接近工業(yè)發(fā)達國家水平。 根據(jù)我國垃圾處理"無害化、減量化、資源化" 的原則，將有一大

2、批生活垃圾衛(wèi)生填埋場要新建。而垃圾滲濾液是否處理達標排放,是衡量一個填埋場是否為衛(wèi)生填埋場的重要指標之一。一個不合格的垃圾填埋場，就是一個大的污染源，如不及時對其進行收集、處理，將造成對地下水、地表水及垃圾填埋場周圍環(huán)境的污染和影響。尤其是它對地下水源和土壤的污染更為嚴重。一些舊的垃圾填埋場由于沒有采取防滲措施，產(chǎn)生的滲濾液滲入地下水中，造成對地下水的嚴重污染。其污染延續(xù)時間可以長達數(shù)十年，甚至上百年。一旦地下水源和周圍土壤被其污染，想用人工方法實施再凈化，技術上將非常困難，其費用也極其昂貴，難以實施，從而嚴重威脅到人的生活和生產(chǎn)。我國衛(wèi)生填埋起步較晚，起初主要以氨吹脫+厭氧+好氧為主，運行成

3、本較高（1520元/噸），出水一般可達到垃圾滲濾液三級標準。2000年以后，由于經(jīng)濟的飛速發(fā)展，新建的滲濾液處理廠一般遠離城區(qū)，滲濾液沒有條件排入城市污水管網(wǎng)，因此處理要求也相應提高，一般需要處理到二級甚至一級排放標準。此時的滲濾液若僅靠生物處理無法達到處理要求，一般采取生物處理深度處理的方法。代表性的工程實例有廣州新豐、重慶長勝橋等。 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，處理成本約25元/m3。重慶長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，處理成本約10元/m3。北京

4、市垃圾填埋場主要以反滲透為主。目錄第一章設計任務書31.1 設計目的31.2 設計任務及內(nèi)容31.3 設計資料5第二章工藝流程的設計及說明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 工藝流程說明8第三章處理構筑物的設計計算93.1 污水處理部分9格柵的設計計算93.1.2 調(diào)節(jié)池設計計算113.1.3 吹脫塔設計計算123.1.4 ABR池設計計算143.1.5 SBR池設計計算163.1.6 混凝沉淀池的設計計算233.2 污泥處理部分343.2.1 污泥濃縮池設計計算343.2.2 吸附塔設計計算393.2.3 消毒池的設計計算4

5、1第四章管道設計與計算424.1 污水管道水力計算424.2 污水管道水頭損失的計算43第五章污水處理廠的總體布置435.1 平面布置設計435.1.1 平面布置原則435.1.2 平面布置圖445.2 高程布置設計455.2.1 高程布置原則455.2.2 高程布置圖46第六章總結466.1 結論466.2 個人心得47主要參考文獻48第一章 設計任務書1.1 設計目的1、通過課程設計，使學生掌握水處理工藝選擇、工藝計算的方法，掌握平面布置圖、高程圖及主要構筑物的繪制方法，掌握設計說明書的寫作規(guī)范。2、本設計是水污染控制工程教學中一個重要的實踐環(huán)節(jié)，要求綜合運用所學的有關知識，在設計中掌握解

6、決實際工程問題的能力，并進一步鞏固和提高理論知識。1.2 設計任務及內(nèi)容設計任務：根據(jù)已知資料，進行污水處理廠的設計。要求確定污水處理方案和流程，計算各處理構筑物的尺寸和選擇設備，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“污泥濃縮污泥一級消化污泥二級消化污泥脫水”工藝。設計要求：需上交的設計成果包括1、設計說明書；2、設計圖紙（平面圖、流程高程圖、主要構筑物圖）。設計說明書和圖紙的具體要求如下：1. 設計說明書主要內(nèi)容：（1） 說明城市基礎資料、設計任務、工程規(guī)模、水質(zhì)水量、工藝流程和選擇理由，根據(jù)規(guī)范選擇設

7、計參數(shù)、計算主要構筑物的尺寸和個數(shù)、確定主要設備（特別是曝氣設備及系統(tǒng)的計算和選型）的型號和數(shù)量等；（2）要求對各構筑物進行計算各構筑物的計算過程、主要設備（如水泵、鼓風機等）的選取、污水處理廠的高程計算（各構筑物內(nèi)部的水頭損失查閱課本或手冊，構筑物之間的水頭損失按管道長度計算）等；說明書中應畫出構筑物簡圖、標注計算尺寸。要求：（1）計算步驟要詳細，先給出完整的計算公式和列出設計參數(shù)，然后帶入公式進行認真計算。（2）書寫認真、語句通順。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）說明書采用左側裝訂（一律用訂書機裝訂）。（5）嚴禁抄襲。特別提示：對于計算錯誤、書寫不認真

8、、字跡潦草、用紙及裝訂不規(guī)范、不符合要求的說明書，一律要求進行重新計算和重寫；對于雷同的說明書全部返回重做。否則不能考核成績。2. 設計圖紙（1）污水處理廠總平面布置圖1張（1#圖）。 要求以計算或選定尺寸按一定比例繪出全部處理構筑物、及附屬建筑物、道路、綠化、廠界。廠區(qū)內(nèi)構筑物布置要合理，可按功能劃分成幾個區(qū)域（如：污水處理區(qū)、污泥處理區(qū)、辦公及輔助區(qū)等）。標注構筑物外形尺寸、平面位置（可用相對坐標（x, y）表示，以某點的相對坐標為零點）。 繪出各種管渠、閥門、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）。標注管徑、渠道尺寸、長度和坡度

9、。 在右上角繪出指北針。 繪制管線等圖例 列表說明圖中構（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的最長路程繪制流程中各處理構筑物、連接管渠的剖面展開圖（從污水進廠的粗格柵起，至處理后的排水渠）。 圖中要畫出設計地面線、構筑物中水面線及標高，標注各構筑物的頂部、底部及水面線標高，標注構筑物名稱、連接管的管徑。 在圖紙左側畫出高程標尺線。 圖紙布局要美觀。圖紙嚴禁抄襲。對于圖面（平面圖、流程高程圖）雷同的圖紙全部返回重做。對于設計錯誤較多、繪圖不認真、不符合要求者要求重畫，否則不能考核成績。（

10、3）選取污水處理廠的一個主要核心構筑物，繪制其平面、立面和剖面圖（1#圖）。1.3 設計資料1基本情況城市生活垃圾衛(wèi)生填埋場的滲濾液來自進場垃圾的含水和降雨。滲濾液的水質(zhì)特點是隨不同地區(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設計依據(jù)(1) 廢水水量及水質(zhì)：廢水水量：500 m3/dCOD=7000 mg/LBOD5=2000 mg/LSS=6167 mg/LNH4+-

11、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(2) 氣象水文資料：風向：春季：南風（東南）夏季：南風（東南、西南）秋季：南風、北風冬季：西北風氣溫：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級地基承載力：各層均在120 kPa以上(3) 擬建污水處理廠的場地：為40×60平方米的平坦地，位于填埋場人員辦公室的南方。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高比污水廠低5米。3 處理后出水水

12、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. 處理目標要求表1-1滲濾液處理程度 項目(單位)COD（mg/L） BOD5（mg/L）NH3-N（mg/L）SS（mg/L）色度(倍)進水水質(zhì)70002000200061672000出水水質(zhì)150602570100去除率97.9%97%98.8%98.9%95%第二章 工藝流程的設計及說明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雜，對處理工藝提出了特殊的要求。通常而言，垃圾滲濾液的

13、基本處理工藝在充分利用生化處理的經(jīng)濟優(yōu)越性的原則上，還需將幾個不同的處理工藝單元進行優(yōu)化組合，從而取得經(jīng)濟和社會生態(tài)的雙重效益，因為僅僅依靠單一的處理工藝很難達到嚴格的出水要求或者對產(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）。應根據(jù)滲濾液的進水水質(zhì)、水量及排放標準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、預處理+生物處理+深度處理+后處理2、預處理+深度處理+后處理3、生物處理+深度處理+后處理預處理包括生物法、物理法、化學法等，處理目的主要是去除氨氮和無機雜質(zhì)，或改善滲濾液的可生化性。生物處理包括厭

14、氧法、好氧法等，處理對象主要是滲濾液中的有機污染物和氨氮等。深度處理包括納濾、反滲透、吸附過濾、高級化學氧化等，處理對象主要是滲濾液中的懸浮物、溶解物和膠體等。深度處理應以膜處理工藝為主，具體工藝應根據(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，處理對象是滲濾液處理過程產(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計的廢水水質(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反應器的性能特點，總的來說，ABR反應器具有構造簡單、能耗低、抗沖擊負荷能力強、處理效率高等一系列優(yōu)點。且ABR處理滲濾液應用較廣

15、，極適用于處理高濃度廢水且工藝較成熟，而且不需設混合攪拌裝置，不存在污泥堵塞問題。啟動時間短，運行穩(wěn)定，與SBR工藝的結合運用十分成熟，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，且本次設計的設計水量也滿足SBR的處理要求，同時SBR對有機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。對厭氧生物處理部分的UASB和ABR法進行比較，如表1-2。表1-2 UASB與ABR的比較工藝UASBABR優(yōu)點1.無混合攪拌設備 2.污泥床不填載體，節(jié)省造價及避免因填料發(fā)生堵賽問題3.內(nèi)設三相分離器，通常不設沉淀池，被沉淀區(qū)分離出來的污泥重新回到污泥床反應區(qū)內(nèi)

16、，通?？梢圆辉O污泥回流設備1.占地面積小，操作簡單，碳酸低2. 系統(tǒng)的處理效果和運行的穩(wěn)定性高3. 不需要安裝三相分離器， 只要一臺污泥回流泵即可。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1.污泥床內(nèi)有短流現(xiàn)象，影響處理能力2.對水質(zhì)和負荷突然變化較敏感，耐沖擊力稍差。1.自動化控制要求高。2.2 工藝流程說明進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法相結合的深度處理工藝流程，如圖2-1所示。第三章 處理構筑物的設計計算3.1 污水處理

17、部分3.1.1格柵的設計計算1、作用去除可能堵塞水泵機組及管道閥門的較大懸浮物，并保續(xù)處理設施能正常運行。是由一組或多組平行柵條與框架組成傾斜安裝進水的渠道，或進水泵站集水井的進口處，以攔截水中粗大懸浮物及雜質(zhì)，故格柵的攔污主要是對水泵起保護作用。2、設計參數(shù)設計流量Q=500m³/d=0.14m³/s柵前流速0.7m/s過柵流速0.9m/s柵條寬度s=0.01m格柵間隙e=20mm柵前部分長度0.5m格柵傾角=60º單位格柵量0.05m³柵渣/10³m³污水3、設計計算（1）確定格柵前水深根據(jù)最優(yōu)水里斷面公式（3-1）（3-1）(2

18、) 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） 進水渠道有效寬部分長度,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度（6） 過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，當為矩形斷面時=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）格柵總長度取2400mm（9） 每日柵渣量 （3-6）3.1.2 調(diào)節(jié)池設計計算1

19、、調(diào)節(jié)池的作用本次設計設置兩個調(diào)節(jié)池，一個用于吹脫塔前，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。另一個用于吹脫塔后，用酸將pH值降低至8左右，達到后續(xù)生物處理所適宜的范圍。兩個調(diào)節(jié)池使用同一種尺寸。同時對滲濾液水質(zhì)、水量、酸堿度和溫度進行調(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，但考慮到成本問題本設計用CaO作試劑。2、設計參數(shù)平均流量：=29.2 m3/h停留時間：t=6h3、設計計算 （1）調(diào)節(jié)池容積： V= ·t （3-7）式中：V調(diào)節(jié)池容積，m3；最大時平均流量，； t停留時間， 計算

20、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。計算得：調(diào)節(jié)池表面積 m2 ，取95m2 取池長L=19m，則池寬B=5m?？紤]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，在池底設集水坑，水池底以i=0.01的坡度滑向集水3.1.3 吹脫塔設計計算1、設計說明 吹脫塔是利用吹脫去除水中的氨氮，在塔體中，使氣液相互接

21、觸，使水中溶解的游離氨分子穿過氣液界面向氣體轉移，從而達到脫氮的目的。NH3溶解在水中的反應方程式為：NH3+H2ONH4+OH-從反應式中可以看出，要想使得更多的氨被吹脫出來，必須使游離氨的量增加，則必須將進入吹脫塔的廢水pH值調(diào)到堿性，使廢水中OH-量增加，反應向左移動，廢水中游離氨增多，使氨更容易被吹脫。所以在廢水進入吹脫塔之前，用石灰將pH值調(diào)至11，使廢水中游離氨的量增加，通過向塔中吹入空氣，使游離氨從廢水中吹脫出來。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，所以本次設計中采用逆流氨吹脫塔，采用規(guī)格為25×25×

22、;2.5mm的陶瓷拉西環(huán)填料亂堆方式進行填充。吹脫塔示意圖如圖3.1所示。表3-1 吹脫塔進出水水質(zhì) 單位：（mg/L）項目CODBOD5NH3-NSS進水水質(zhì)7000200020006167去除率30%40%80%50%出水水質(zhì)490012004003083.52、設計參數(shù)設計流量=500m3/d=29.2 m3/h=8.11×10-3 m3/s設計淋水密度q=100 m3/（m2·d）氣液比為2500m3/m3廢水3、設計計算（1）吹脫塔截面積 A=（3-9）式中：A吹脫塔截面積，m2；設計流量，m3/d；q設計淋水密度，m3/（m2·d）。計算得：吹脫塔截面

23、積A=7m2吹脫塔直徑D=2.98m 取3 m（2）空氣量設定氣液比為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池設計計算1、設計說明ABR池采用常溫硝化。廢水在反應器內(nèi)沿折流板作下向流動。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，不會堵塞。而上向流室過水截面積大，流速慢，不僅能使廢水與厭氧污泥充

24、分混合，接觸反應，又可截留住厭氧活性污泥，避免其流失，保持反應器內(nèi)厭氧活性污泥高濃度。在上、下向流室隔墻下端設置了一個45°轉角，起到對上向流室均勻布水的作用，共設計了6個上下向流室，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進出水水質(zhì) 單位：（mg/L）項目CODBOD5NH3-NSS進水水質(zhì)490012004003083.5去除率85%30%5%90%出水水質(zhì)735840380308.352、設計參數(shù)有效水深設為Hh=2.5m，超高H2=0.3m停留時間HRT=465/29.2=16h。e產(chǎn)氣率，取e=0.25m3氣/kgCOD；ECO

25、D去除率，去E=85%。3、設計計算（1）上向流室截面積A1（3-10）式中：A1上向流室截面積，m2；Qmax設計流量，m3/d；V1上向流室水流上升速度，一般為13m/h，取V1=1.5m/h。計算得：上向流式截面積m2取上向流室寬度B1=4m，則其長度L1=5m。反應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，長度與上向流室相同為L2=5m。（2）下向流室流速V2 （3-11）式中：V2下向流室流速，m/h；Qmax設計流量，m3/d； B2下向流室寬度，m；L2下向流室長度，m。計算得：下向流室流速V2=m/h 有效水深設為Hh=2.5m，超高H2=0.3m，

26、頂部厚度0.2m，則總水深H=3.0m，ABR池尺寸為：31m×5m×3.0m=465m3，停留時間HRT=465./29.2=16h。在6個上向流室的頂部中央各設一個沼氣出口，尺寸為150mm，并設計有300mm長的直管段。為防止氣體外泄，把出水槽方向設計為向下。（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 設計流量，m3/d；S0進水平均COD，mg/L；ECOD去除率，去E=85%。計算得：產(chǎn)氣量G=0.25×29.2×4900×10-3×0.85=30.

27、404 m3/h 每天產(chǎn)生的沼氣量為729m3/d。3.1.5 SBR池設計計算1、設計說明SBR 工藝是一種按間歇曝氣方式來運行的活性污泥污水處理技術，又稱序批式活性污泥法。核心是SBR 反應池，SBR法的工藝設備是由曝氣裝置、上清液排出裝置（潷水器)，以及其他附屬設備組成的反應器。與傳統(tǒng)污水處理工藝不同，SBR技術采用時間分割的操作方式替代空間分割的操作方式，非穩(wěn)定生化反應替代穩(wěn)態(tài)生化反應，靜置理想沉淀替代傳統(tǒng)的動態(tài)沉淀。它的主要特征是在運行上的有序和間歇操作，SBR技術的核心是SBR反應池，該池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，無污泥回流系統(tǒng)。表3-3 SBR進出水水質(zhì) 單位：（

28、mg/L）項目CODBOD5NH3-NSS進水水質(zhì)735840380308.35去除率85%90%85%90%出水水質(zhì)110.25845730.92、設計參數(shù)設計流量Qmax=700 m3/d=29.2 m3/h=8.10×10-3 m3/s；BOD5污泥負荷Ls=0.2kgBOD/(kgMLSS·d)；排水比；反應池水深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；池寬與池長之比為1：1；反應池數(shù)N=2；3、設計計算（1）曝氣時間TA （3-13） 式中：TA曝氣時間，h； S0進水平均BOD5，mg/L；

29、LsSBR污泥負荷，一般為0.030.4kgBOD/(kgMLSS·d)；排水比（反應池總容積與充水容積之比）一般為26； X反應器內(nèi)混合液平均MLSS濃度，mg/L。 計算得：曝氣時間（2）沉淀時間TS （3-14） （3-15） 式中：Ts沉淀時間，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反應器水深，m； X反應器內(nèi)混合液平均MLSS濃度，mg/L。 計算得：污泥界面初始沉降速度Vmax =4.6×104×3000-1.26=1.91m/h 沉淀時間 （3）排出時間TD=2h（4）周期數(shù)n一周期所需時間TCTA+TS+TD=8.

30、4+0.97+2=11.37h周期數(shù)n= 取n=2，則TC=12h（5）進水時間 （3-16） 式中：TF進水時間，h； TC一個周期所需時間，h； N一個系列反應池數(shù)量。 計算得：進水時間TF=h（6）反應池容積V （3-17） 式中：V各反應池容積，m3； N反應池的個數(shù)； n周期數(shù)； Qmax日最大廢水處理量，m3/d。 計算得： 反應池容積（7）反應池尺寸： 單個反應池面積A=m2 因SBR池長和池寬比一般在1:11:2 所以取SBR池長L=15m，則SBR池寬B=10m。（8）鼓風曝氣系統(tǒng)需氧量 需氧量Oa為有機物(BOD)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

31、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設計流量，m3/d；S0進水BOD5，kg/ m3；Se出水BOD5，kg/ m3。 計算得：需氧量=1.0×700×(840-84)×10-3=529.2kgO2/d 周期數(shù)n=2，反應池數(shù)N=2，則每個池一個周期的需氧量= kgO2/d 以曝氣時間TA=8.4h為周期的需氧量為 kgO2/d供氧量設計算水溫為20°C，混合液DO 濃度CL =1.5mg/L，微孔曝氣器的氧轉移率

32、EA=15%，設曝氣頭距池底0.2m，則淹沒水深為4.8m。查表得：20°C時溶解氧在水中飽和溶解度：Cs(20)=9.17mg/L30°C時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壓力：Pb=P0+9.8×103×HA （3-19）式中：Pb曝氣器出口處的絕對壓力Pb，Pa；P0大氣壓力，P0=1.013×105Pa；HA曝氣器裝置的安裝深度，本設計采用HA=4.8m。計算得：曝氣器出口處的絕對壓力Pb=1.013×105+9.8×103×4.8=1.483×105P

33、a則空氣離開曝氣池時氧的百分比為×100% (3-20)式中：Ot空氣離開反應池時氧的百分比，%；EA空氣擴散器的氧轉移效率，對于微孔曝氣器，取15%。計算得：空氣離開反應池時氧的百分比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空氣擴散裝置出口處的絕對壓力，Pa；Ot空氣離開反應池時氧的百分比。計算得：30°C時混合液溶解氧飽和度的平均值Csm(30)=8.82 mg/L20°C時混合液溶解氧飽和度的平均值Csm(20)=10.61 mg/

34、L溫度20°C時，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鼓風曝氣池內(nèi)混合液溶解氧飽和度的平均值，mg/L。氧轉移折算系數(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廢水中實際溶解氧濃度，mg/L；計算得：充氧量Ro=21.98 kg O2/h供風量 鼓風空氣量： (3-23)式中：GS鼓風空氣量，m3/h；EA空氣擴散器的氧轉移效率，對于微孔曝氣器，取15%。Ro脫氧清水的充氧量，kgO2/h；計算得：鼓風空氣量GS=523kg/h=4

35、06m3/h(空氣密度為1.29kg/m3)布氣系統(tǒng)單個反應池平面面積為10m×6m，設每個曝氣器的服務面積為2m2。曝氣器的個數(shù)：個，取總曝氣器個數(shù)為64個。 每個SBR池需要曝氣器32個。設空氣干管流速u1=15m/s，干管數(shù)量n1=1；支管流速u2=10m/s，支管數(shù)量n2=3；小支管流速u3=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鼓風空氣量，m3/h；計算得：空氣干管直徑D1=0.098m，選用DN120mm鋼管空氣支管直徑D2=0.069m，選用DN80mm鋼管空氣小支管直徑D3=0.060m，

36、選用DN70mm鋼管鼓風機供氣壓力估算 曝氣器的淹沒深度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 取膜片式微孔曝氣器的最大壓力損失為hf=2.9kPa，則鼓風機的供氣壓力為：61.74（

37、kPa）故鼓風機的供氣壓力可采用61.74kPa,選擇一臺風機曝氣，則風機能力為：G=GS=2434m3/h（10）上清液排出裝置池數(shù)N=2，周期n=2d，排出時間Td=2h，則每池的排水負荷 (3-26)式中：QD每個反應池的排水負荷，m3/h；Qmax設計流量，m3/d；n周期數(shù)； TD排水時間，hN反應池數(shù)；計算得：每池的排水負荷QD = =87.5 m3/h3.1.6 混凝沉淀池的設計計算1、設計說明本次設計的滲濾液色度為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、脫色能力和操作簡單等優(yōu)點，一般優(yōu)先考慮使用高分子混凝劑。根據(jù)常用混凝劑的應用特性，選用聚合氯化鋁(PA

38、C)作為混凝劑，混凝劑的投加采用濕投法。聚合氯化鋁適宜pH59，對設備腐蝕性小，效率高，耗藥量小、絮體大而重、沉淀快，受水溫影響小，投加過量對混凝效果影響小，適合各類水質(zhì)，對高濁度廢水十分有效，因此適合本次設計。本次選擇的聚合氯化鋁混凝劑為液態(tài)。表3-4 混凝沉淀池進出水水質(zhì) 單位：（mg/L）項目(單位)COD（mg/L） BOD5（mg/L）NH3-N（mg/L）SS（mg/L）色度(倍)進水水質(zhì)110.25845730.92000去除率50%50%20%60%95%出水水質(zhì)55.14245.612.41002、設計參數(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=2

39、C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)量分數(shù)，一般取10%20%，取=10%2、設計計算（1）混凝劑用量計算 （3-27） 設計中取日處理水量Qmax=700m3，最大投加量amax=40mg/L，平均amax=30mg/L。計算得：（2）混合設備混合方式有水泵混合、隔板混合和機械混合等。本次設計處理水量較小，因此采用槳板式機械混合池，設置兩個混合池，一用一備?；旌铣赜行莘eW （3-28）式中：W混合池有效容積，m3；Q設計流量，m3/d；T混合時間，取T=1min。計算得： 混合池有效容積W=0.49m3（2）混合池高度H有效水深： （3-

40、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。 計算得：有效水深H=1.3m混合池池壁設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）絮凝設備：由于本次設計使用的混凝劑為液態(tài)聚合氯化鋁。根據(jù)本次設計的水量和水質(zhì)，選擇垂直軸式等徑葉輪機械絮凝池，絮凝池設置兩個，一備一用。池體尺寸 a.單池有效容積V （3-30）式中：V絮凝池有效容積，m3；Qmax設計流量，m3/h；T絮凝時間，一般為

41、1015min，取T=15min；n絮凝池數(shù)，n=2。計算得： 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，則長度L=3×0.8=2.4m。c.池高h（3-31）式中：h絮凝池高，m；V絮凝池有效體積，m3；L絮凝池長度，m。計算得：池高絮凝池超高取0.17m，則絮凝池總高度H=2.7m。（2）攪拌設備葉輪構造參數(shù)葉輪直徑D取池寬的75%，采用D=0.45m；葉輪槳板中心點線速度采用：=0.5m/s，=0.35m/s，=0.2m/s；槳板長度=0.32m(槳板長度與葉輪直徑之比/D=0

42、.32/0.45=0.7)；槳板寬度b=0.1m；葉輪槳板中心點旋轉直徑D0=0.32m。每根軸上槳板數(shù)8塊，內(nèi)、外側各4塊。旋轉槳板面積與絮凝池過水斷面面積之比為： %=%=17.8%， 符合25%要求。葉輪轉速n （3-32）式中：n葉輪轉速，r/min；葉輪槳板中心點線速度，m/s；D0葉輪上槳板中心點旋轉直徑，m。計算得葉輪轉速分別為：n1=29.8r/minn2=20.9r/minn3=11.9r/min葉輪旋轉的角速度 （3-33） 式中：葉輪旋轉角速度，rad/s；葉輪槳板中心點線速度，m/s； D0葉輪上槳板中心點旋轉直徑，m。 計算得：第一格葉輪角速度=3.12rad/s 第

43、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 由槳板寬長比b/=0.1/0.32=0.31<1，查表得：阻力系數(shù)CD=1.10內(nèi)側槳板旋轉的功率： （3-34）外側槳板旋轉的功率： （3-35） 槳板功率： （3-36）式中：y每個葉輪上的槳板數(shù)目，此處y=4個；槳板長度，m； k系數(shù)； r2外葉輪外緣旋轉半徑，m； r1外葉輪外緣旋轉半徑與槳板寬度之差，m；外側槳板旋轉的功率，kW；內(nèi)側槳板旋轉的功率，kW；槳板功率，kW；r2內(nèi)葉輪內(nèi)緣旋轉半徑，m； r1內(nèi)葉輪內(nèi)緣旋轉半徑與槳板寬度之差，m；葉輪旋轉角速度，rad/s。 計算得： 第一格外

44、側槳板旋轉功率=2.17×10-3kW 第一格內(nèi)側槳板旋轉功率=4.22×10-4kW 第一格槳板功率=2.17×10-3+4.22×10-4=2.59×10-3 kW 第二格外側槳板旋轉功率=7.51×10-4kW 第二格內(nèi)側槳板旋轉功率=1.67×10-4kW 第二格槳板功率=7.51×10-4+1.67×10- 4=9.18×10-4 kW 第三格外側槳板旋轉功率=1.40×10-4kW 第三格內(nèi)側槳板旋轉功率=3.10×10-5kW 第三格槳板功率=1.40×

45、;10-4+3.10×10-5=1.71×10- 4 kW所需電動機功率P 設三臺攪拌器合用一臺電動機，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 電動機功率 （3-37） 式中：P電動機功率，kW； P0絮凝池消耗總功率，kW；攪拌設備總機械效率，一般取=0.75傳動效率，一般為0.60.95，取=0.8。 計算得：電動機功率P=6.13×10-3kW（3）核算平均速度梯度G值及GT值 水溫20ºC時，水的動力黏度Pa·s 每格

46、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電動機功率，W；水的動力黏度，Pa·s； W每格絮凝池的有效容積，m3。 計算得： 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階段生成了較大絮體，因

47、此廢水從絮凝池出來后送入混凝沉淀池進行沉淀分離。經(jīng)過一段沉淀時間，處理后的水被澄清后流出，污泥沉在池底，進而達到分離目的。根據(jù)處理水的水量水質(zhì)，選擇豎流式沉淀池，沉淀池設置兩個。沉淀池為鋼筋混凝土結構，池底設計成截頭圓錐。豎流式沉淀池結構如圖3.3所示。 （1）中心管計算a.最大秒流量qmax （3-39） 式中：qmax最大秒流量，m3/s；n沉淀池數(shù)，取n=2。Qmax設計流量，m3/d； 計算得：最大秒流量qmax =4.055×10-3 m3/s b.中心管有效過水斷面積A1 （3-40） 式中：A1中心管有效過水斷面積，m2； qmax最大秒流量，m3/s；污水在中心管內(nèi)的

48、流速，一般取0.03m/s。 計算得：中心管有效過水斷面積A1=0.135m2 c.中心管有效直徑d0 （3-41） 式中：d0中心管有效直徑，m； A1中心管有效過水斷面積，m2。 計算得：中心管有效直徑d0=0.41m，取d0=0.45m 喇叭口直徑=0.6m；反射板直徑=0.78 m（2）中心管高度h2（沉淀池的工作高度） （3-42） 式中：h2中心管高度，m；污水在沉淀區(qū)的上升速度，取=0.0005m/s； t沉淀時間，取t=1.5h。計算得：中心管高度h2=0.0005×1.5×3600=2.7m （3）中心管喇叭口與反射板之間的縫隙高度h3（3-43） 式中：h3中心管喇叭口與反射板之間的縫隙高度，m； qmax最大秒流量，m3/s； 喇叭口直徑，m。污水由中心管與反射板之間縫隙的出流速度，取=0.02m/s； 計算得：中心管喇叭口與反射板之間的縫隙高度h3=0.22m（4）沉淀池工作部分有效斷面積A2 （3-44） 式中：A2沉淀池工作部分有效斷面積，m2； qmax最大秒流量，m3/s；污水在沉淀區(qū)的上升速度，取=0.0005m/s。計算得：沉淀池工作部分有效斷面積A2=16.22m2（5）沉淀池總面積A=