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1、某皮毛厂综合废水处理工程设计I / 681 绪论1.1.1 引言1.1.2设计依据1.1.3设计原则2.1.4 设计任务及要求2.1.4.1 设计题目2.设计基础资料2.1.4.4 设计要求3.2污水处理方案的设计说明 4.2.1 方案的比较4.2.1.1 生物处理工艺的选择 42.1.2 厌氧处理工艺的比较 52.2工艺流程说明6.2.2.1 废水处理过程 6.3污水处理工艺设计计算说明 93.1 格栅.9.3.1.1 设计说明9.3.1.2 设计主要参数 10设计计算1.03.2 调节池133.2.1 设计说明1.33.2.2 设计主要参数 1.33.2.3 设计计算 1.3.3.3 污水
2、提升泵 1.5.3.4 初沉池 1.5.3.4.1 设计说明 1.5.3.4.2 设计主要参数 1.53.4.2 设计计算 1.6.3.5 气浮池 1.9.3.5.1 设计说明 1.9.3.5.2 设计参数 1.9.3.5.3 设计计算 2.0.3.6上流式厌氧污泥床反应器（UASB的设计223.6.1 设计说明 2.2.设计参数 2.2.3.6.3 设计计算 2.2.3.7 A2/O 脱氮除磷工艺 3.13.7.1 设计说明 3.1.3.7.2 设计主要参数 3.2设计计算 3.2.3.8 二沉池 4.3.3.8.1 设计说明 4.3.3.8.2 设计主要参数 4.43.8.3 设计计算 4
3、.4.3.9 消毒设施的计算 4.73.9.1 消毒剂的投加 4.73.9.2 平流式接触消毒池 4.74 污泥处理系统 4.9.4.1 竖流式浓缩池 4.9.4.1.1 设计参数 4.9.4.1.2 设计计算 5.0.4.2 污泥脱水机房 5.4.4.2.1 设计计算 5.4.4.3 污水处理厂选址 5.64.3.1 污水厂选址应当遵循的原则 5.64.4 污水处理厂的平面布置 5.64.4.1 污水处理单元构筑物平面布置 5.64.4.2 管、渠平面布置 5.65 高程布置 5.7.5.1 高程布置的原则 5.75.2 高程计算 5.7.6 公用工程 5.8.6.1 给水排水 5.8.6.
4、2 供配电 5.9.7 污水厂的工程投资概算 5.98 综合效益分析 6.2.8.1 环境效益分析 6.2.8.2 经济损益分析 6.2.8.2.1 收益 6.2.8.2.2 运行费用 6.3.IV / 681 绪论1.1引言人们的生命之所以离不开水，是因为水资源是人类生命之源。伴随着国家的 建设发展，污水的排放量越来越多，水污染问题日益突出。在这种情况下，污水 治理成为环境保护的首要任务。本次设计是石家庄市某皮毛厂综合污废水的工艺工程设计，要求根据对该化 工厂排放废水的水质、水量的分析，选择设计一套适合于该皮毛企业排放废水的 处理工艺，为了减轻皮毛硝染废水对环境的污染，需制定一个合理的工艺流
5、程。 因此该处理厂采用“UASB+O+消毒”工艺。其中A2O工艺是常用的污水处理工 艺，是我国污水处理厂最广泛应用的同步脱氮除磷工艺之一。本工艺是由厌氧/好氧除磷系统和缺氧/好氧脱氮系统相结合而成，所以具有良好的脱氮除磷效果。 由于该废水中BOD,CO浓度不符合进入好氧处理工艺要求，所以在好氧处理之前 必须先经过厌氧反应器对废水水质进行处理，使之BOD和COD的浓度达到A20工艺的进水要求。进而将气浮池、UASB和A2O工艺进一步相结合，更好的去除 皮毛废水中难降解的物质，使废水处理后达标排放。1.2设计依据(1) 毕业设计任务书(2) 给水排水设计手册(3) 污水综合排放标准(GB8978-
6、1996(4) 给水排水工程概预算与经济评价手册(5) 建设项目环境保护设计规定(6) 给水排水工程建构筑物结构设计规范 (GB50069-2002(7) 给水排水工程管道结构设计规范(GB50332-2002(8) UASB反应器污水处理工程技术规范( 9)城镇污水处理厂污染物排放标准 ( GB18918-2002)( 10)有关皮毛废水处理厂的相关技术资料1.3 设计原则(1) 污水处理厂的设计应该根据工厂排放的污水的 COD BOD和其他污染物 质，在确保经过处理后的污水水质能达到国家排放标准要求的前提下， 并且选择 适合于该化工企业的处理工艺。(2) 设计计算时所采用的设计参数务必根据
7、当地的实际情况来定，并要符 合最新的设计规范要求。(3) 在进行平面布置时，应考虑到占地面积的大小，应该尽可能多的考虑 利用空间立体布局， 各构筑物应尽量的紧凑一些， 可修建成地下式为了减少占地 面积，同时，在保证能安全运行的前提下，尽可能减少工程的造价。(4) 在设计污水处理站时，要充分考虑工厂未来的发展及规划，为了远期 的发展和扩建保留部分土地。(5) 设计时需要考虑到运行和工人的安全问题，在适当位置设分流超越管 线，尤其是在UAS皈应器中产生沼气的储存或排放。尽量降低单个处理构筑物 发生事故时对于整个系统造成的影响。1.4 设计任务及要求1.4.1 设计题目某皮毛厂综合废水处理工程设计1
8、.4.2 设计基础资料( 1 )基本设计参数( 2)某硝染厂日排综合废水 400 吨，污水收集管网建设齐全。现拟建设一2 / 68座废水处理站，使处理后出水达到城镇污水处理厂污染物排放标准 (GB18918-2002标准中一级A标准要求，出水达标排放。(3) 设计规模：500m3/d。(4) 自然条件：该区域属温暖带大陆性季风气候。多年平均气温13.3 C； 极端最高气温39.3 C；极端最低气温-18.4 C ;多年平均降雨量549mm最大冻 土深度490mm主导风向为西北风。(5) 进水水质表1-1进水水质pHCOD (mg/L)BOD (mg/L)SS (mg/L)氨氮(mg/L)8-1
9、02000800100070设计要求(1) 本课题在对国内已建成投运的印染厂处理站进行充分调研基础上，针对 石家庄市某皮毛厂综合污废水特征筛选出适合该厂污废水水质的最佳处理工艺 技术路线，最终完成该厂综合废水处理站的工程设计工作。出水水质要求经过处理后的污水水质满足国家城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002标准中一级A标准。表1-2出水水质pHCOD ( mg/L)BOD(mg/L)SS (mg/L)氨氮(mg/L)6-9w 50w 10w 10W5(3)计算书要求：字数15000-20000字；设计图纸：6张及以上2污水处理方案的设计说明2.1 方案的比较皮毛废水是难处理的工
10、业废水之一，具有高浓度的污染物，复杂的成分。根据设 计所给设计资料以及出水的水质要求标准， 单一使用一种工艺可能很难达到出水 要求，因此采用多种工艺进行污水处理工作。生物处理工艺的选择（1）SBR工艺优点：流程简单，造价低；不需要设二沉池、污泥回流系统；对水质 水量的变化，适应性强。缺点：自动化控制的要求比较高；排水时间短，排水时不需要沉淀污泥 层，因此需专门排水设备，并且此设备要求非常高；对后续处理设备要求大： 如消毒设备、接触池溶积等都很大；没设沉淀池，容易产生浮渣。（5）水头损失大。（2）A/0工艺优点：流程相对简单，以原污水为碳源，所以不需外加碳源和曝气池，建 设和运行费用低；反硝化在
11、前，硝化在后需要设内循环，将原污水中的有机底 物作碳源，因此污水处理效果好，反硝化反应很充分；曝气池在后，使反硝化 残留物得到进一步去除，提高了处理水的水质。缺点：因无独立的污泥回流系统，则不能培养出有特殊功能的污泥，因此 对于难降解物质其降解率较低；脱氮率比较低，如提高脱氮率会提高运行费用， 导致运行不方便。（3）A7o工艺优点：运行中不需投药，两个 A段只需轻缓搅拌，运行费用低；目前， 在能同时去除有机物、脱氮除磷的工艺中，该工艺的流程最简单，总的水力停留 时间也低于其它工艺；在厌氧一缺氧一好氧的交替运行下， 丝状菌并不会大量 繁殖，SVI值一般小于100，因而不会发生污泥膨胀；不同种类微
12、生物菌群和 厌氧、缺氧、好氧三种不同环境条件的有机配合， 使其能同时具有脱氮除磷和去 除有机物的功能2 o缺点：污泥内的回流量大，能量消耗较高；沼气的回收及利用经济效益 比较差。厌氧处理工艺的比较(1) 厌氧生物滤池(AF)优点：处理污水能力较高；滤池内可保持十分高的微生物浓度； 不需 要另外设泥水分离设备，出水后 SS较低；设备简单、操作方便。缺点：滤料的费用较贵；滤料容易堵塞，尤其是下部分，生物膜很厚， 堵塞后没有简单而有效的清洗方法。(2) 上流式厌氧污泥床反应器(UASB优点：UASB反应器内污泥浓度高；其有机负荷高，水力停留时间较长， 采用中温发酵时，容积负荷为10kgCOD/m3.
13、d左右；没有混合搅拌设备，靠发 酵过程中产生沼气的上升而运动， 使污泥床上部污泥处于悬浮状态，同时对下部 的污泥层也伴随一定程度的搅动；污泥床不需填载体，节省造价和避免因填料 发生的堵赛问题；UASB内设三相分离器，通常不设置沉淀池，因为被沉淀区 分离出的污泥重新回到污泥床反应区内，一般可不设污泥回流设备。缺点：进水中悬浮物需要适当的控制，不宜过高，通常控制在100mg/l以下；污泥床内有短流现象，影响其处理能力；对水质和负荷突然变化比较 敏感，耐冲击力稍差一些。因此，根据上述比较，由于皮毛厂处理废水具有高浓度的污染物 ，复杂的成 分,并且含有较高浓度的COD SS及氨氮，所以该设计采用“UA
14、SB+2/O+消毒” 工艺进行处理。2.2工艺流程说明废水处理过程废水经管道先汇入中细格栅，捞除、沉淀废水里的动物毛渣等以及 较大的悬 浮物；之后进入PH调节池，可调节水量以及废水的 PH;随后污水经提升泵房进 入初次沉淀池再除去较小悬浮物，同时可去除部分B0D5使水体得到更进一步的 净化；然后进入投加混凝剂的气浮池除去绝大部分 SS同时去除大部分非溶解 性COD及部分溶解性COD和BOD5;出水后进入UASB将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，可降低污水中COD以便进入A20生物处理池；从UASB中流出后污水进入 A2O生物处理池，反应池中有好氧、 厌氧两类菌
15、属，吸附降解同步去除有机污染物，可将大分子有机物降解成易生化降 解的小分子有机物，改善废水的可生化性。再经二次沉砂池将污泥回流至A2O反应器中，剩余污泥进入污泥浓缩池，将污泥浓缩并进入污泥脱水机房将污泥脱水 后外运。最后污水通过接触消毒池，在接触消毒池中加氯消毒，即可出水，出水 水质可达到标准。工艺流程图原污水 中细格斓力口酸 PH宵节池|UASB污泥脱水房一污泥外运A-A-0曝气加氯二沉池 接魁消毒池I出水图2-1废水处理工艺流程图8 / 68表2-1各处理单元的预期处理效果处理单元名称废水量COD去除率(%)浓度(mg/L)BOD氨氮SS3(m/d)浓度(mg/L)去除率(%)浓度(mg/
16、L)去除率(%)浓度(mg/L)去除率(%)PH系统进水50020008007010008-10中和调节池出水500200080070900107.5初沉池5008805654032.5631090907.5气浮池UASB出水50013285108806345507.5A2/O 及二沉池出水50031.68768.64924.25938.1828系统出水50031.688.644.258.18标准值 50 10 58,符合要求。（5）沉淀区总宽度为：式中A沉淀区表面积，卅；L 沉淀池长度，m。为了保证污水在池内的均匀分布，池长与池宽之比不小于 4， 则L/B=14.4/0.97=14.84 4
17、,符合要求。（6）沉淀池的座数为：式中b每座或每格沉淀池宽度，与刮泥机有关，一般采用510m。（7）污泥区的容积为：式中Co、Ci沉淀池进水与出水的悬浮物固体浓度，mg/L;丫 一一污泥容重，kg/m3，取1000;Po污泥含水率，取96%;T 两次排泥时间间隔，初沉池按 2d考虑。在初沉池中SS去除率只能到达40%55%以上，因此取C1为450mg/L, 去除率为 50%。（8）沉淀池总高度H=h1 h2 h3h4式中hi沉淀池超高，m； 般取0.3m；h2沉淀区的有效水深，m；h3缓冲层高度，m；无刮泥机时，取0.5m ;有刮泥机设备时，其 上缘应高出刮板0.3m,取 0.3m； 一般采用
18、机械排泥，机械刮泥时坡度为 0,排泥 机械的进行速度为 0.31.2m/min；h4污泥区高度，m；h4/ 为贮泥斗高度；机械刮泥时坡度为0, h 4为梯形部分的高度。设污泥的斗低0.5mx 0.5m，上口 2mx 2m,污泥斗倾角60， 因为i=0.01,贝U取 0.2mH=0.31.50.50.21.30=3.80m（9）贮泥斗的容积为：式中S、S?贮泥斗的上下口面积，川；（课本）（10）出水堰出水堰采用90三角形出水堰，顶宽0.16m，高0.08m,间距0.1m,共有20 个三角堰。堰后自由跌落范围在 0.10.15m,则三角堰有效水深为：18 / 68取三角堰后自由跌落0.12m,贝U
19、出水堰水头损失为0.15m3.5气浮池设计说明气浮法对于那些很难用沉淀法去除的污染物有很好的去除效果，并且其浮渣含水率较低，此外其处理效果很稳定，污泥量少，易于脱水。由于平流式气浮池 造价较低，构造简单，管理方便，所以采用平流式气浮池如图3-2,根据流量大小选用YJY-S-30型气浮池。图3-2平流式气浮池原一水设计参数待处理废水量悬浮物固体浓度气固比溶气压力空气在水中的饱和溶解度Q=500m3/dSS=1000mg/LAa/S=0.02P=4.2atm（ 324.3KP）Ca=18.5溶气罐内停留时间Ti=3min气浮池内接触时间T2=5minTs=30minV=0.09m/minf=0.6
20、分离室内停留时间浮选池上升流速溶气效率3.5.3 设计计算（1）确定溶气水量 按溶气效率确定溶气水量 按回水比确定溶气水量，回水比 R=25%50%，取30%则，Qr=RQ=0.3 x 500=150m3/d2）气浮池分离区设计接触区的容积为：则，分离区的容积为：则, 气浮池有效水深为：H=V X Ts=0.09X 30=2.7m 分离区面积As和长度L2 （取池宽B=2m）为：则分离区长度为 : 接触区面积As和长度Li则接触区长度为： 浮选池进水管 :Dg=200mmV=0.9947m/s 浮选池出水管 :Dg=150mm 集水管小孔面积（取小孔的流速为 Vi=1m/s）为：则，取小孔的直
21、径 D1=0.015m，则小孔数为：孔口需要取整数 n=43 ,且孔口向下，与水平成 45角，分两排交错排列 . 浮渣槽宽度L3,取L3=0.8m;浮渣槽深度hi=0.5m,槽底坡度Z =0.05,坡向排泥管采用 Dg=100mm3.6 上流式厌氧污泥床反应器（UASB）的设计设计说明UASB反应器主要由反应区、三相分离器与气室三部分组成。 通过厌氧反应 的三个阶段，污水内的有机物将被分解，同时产生沼气，气体在上升过程中不断 的合并，形成较大的气泡，起到循环和搅拌的作用，更有利于反应器中颗粒污泥 的形成及其稳定性。UASB的进出水水质见下表：表3-3 UASB反应器进出水水质BOE5COD氨氮
22、SS进水5408807090去除率808550出水1081327045UASB反应器的有效容积，其中包括沉淀区和反应区。设计Nv=10kgCOD/（m3 -d），反应器的高度一般都为46m。（污水生物处理应用技术及 工程实例）UASB的池形有方形、圆形和矩形，圆形反应器虽具有结构稳定的特 点，但建造圆形反应器与矩形、方形反应器相比较为复杂，因此本设计选用矩形 池。设计参数设计流量为：Q=500m3/d=20.83m3/h=5.8L/sUASB勺产气率为 0.45Nm/kgCODUASB生的污泥率为0.1VSSkg/COD （规范）设计计算（1） UASB反应器所需要的容积及主要尺寸UASB 反
23、应器的有效容积为：式中，Q设计流量，m3/d;Co进水的有机物浓度，kgCOD/m3;3 Nv容积负荷，本次设计取为 10kgCOD/（m d）。选择反应器的有效高度为h=4 m,则横截面积为：矩形长宽比小于 2:1 时效果更为良好，运行费用也越低。 （课本） 因此反应 池长应设为 5 米，池宽设为 5 米。反应池的高度为： 4.5 米（其中保护超高为 o.5 米）。UASB反应池的容积为：UASB反应池的有效容积为：（2）水力停留时间（HRT）和水力负荷率（Vr）为：对于颗粒污泥，水力负荷 Vr只需在0.10.9m3/ （ni h）（规范）之间均符 合要求。（3）三相分离器的设计I图3-3三
24、相分离器计算草图 沉淀区的设计UASB反应器中重要组成部分之一是三相分离器。它有3个主要部分是气封、 沉淀区以及回流缝，相对应的三个功能区是气液分离、固液分离以及污泥回流。 沉淀区的表面负荷为：0.83 （选自桌面规范）符合要求 回流缝的设计在本设计中，与短边平行，每池沿长边设2个集气罩，构成了 2个分离单元, 因此反应池设2个三相分离器。三相分离器长度B=6m，每个单元宽度为：设上下三角形集气罩的斜面水平角度应在4560之间，取a =55。（规范）取 h3=1.2m。贝9,其中，bi下三角形的集气罩底宽度，m；b单元三相分离器的宽度，m ；b2相邻两个下三角形集气罩间的水平距离，m ；h3下三角形的集气罩垂直高度，m。回流缝中混合液的上升流速应该小于 2.0m/h，为了保证使回流缝以及沉淀区的水流稳定。（污水生物处理技术应用技术及工程实例）下层集气罩之间缝隙水流的速度为：上层集气罩之间缝隙水流的速度为：将上三角形集气罩下端和下三角斜面之间的水平回流缝宽度取b3=0.5m因为满足viV22m/h,所以符合要求。 气液分离的设计设 AB=0.5m 则，沿 AB 方向的水流速度为：