建筑工程设计芦荟饮料废水处理工程设计.docx
《建筑工程设计芦荟饮料废水处理工程设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《建筑工程设计芦荟饮料废水处理工程设计.docx（35页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
建筑工程设计芦荟饮料废水处理工程设计
《水污染控制工程课程设计》
题目：
某芦荟饮料生产企业废水处理工程
专业：
环境工程专业
同组成员：
1.设计任务书
1.1工程概况
某芦荟开发有限公司系生产加工芦荟系列产品的企业。
该公司采用美国先进技术对芦荟进行提炼、稳定、浓缩等深加工处理，同时建立起了种植、加工、销售一条龙的产业体系。
在加工处理过程中产生一定量的生产废水，该废水主要来源于清洗芦荟、冲洗机械等工序，会同厂区的生活污水一同构成了该企业的主要污染源。
公司领导出于高度的社会责任感和环保意识，决心将这部分废水进行综合治理，达到当地环保部门的排放要求。
1.11处理水量
根据该公司提供的数据，确定废水的水量Q=500m3/d即31m3/h（以每天工作16小时计）。
其中，生产废水350m3/d，约占总水量的70%；生活污水150m3/h约占总水量的30%。
1.1.2原水水质
根据该公司提供的数据，确定生产废水和生活污水的水质如下：
CODcr≤610mg/l
BOD5≤250mg/l
PH6～9
SS140mg/l
1.1.3排放水水质
处理后水质执行国家《污水综合排放标准》（GB8978-1996）的一级排放标准，即：
CODcr≤100mg/l
BOD5≤30mg/l
PH6～9
SS70mg/l
2、工程概况
2.1项目背景
某芦荟开发有限公司系生产加工芦荟系列产品的企业。
该公司采用美国先进技术对芦荟进行提炼、稳定、浓缩等深加工处理，同时建立起了种植、加工、销售一条龙的产业体系。
在加工处理过程中产生一定量的生产废水，该废水主要来源于清洗芦荟、冲洗机械等工序，会同厂区的生活污水一同构成了该企业的主要污染源。
公司领导出于高度的社会责任感和环保意识，决心将这部分废水进行综合治理，达到当地环保部门的排放要求。
根据该公司提供的数据，确定废水的水量Q=500m3/d即31m3/h（以每天工作16小时计）。
其中，生产废水350m3/d，约占总水量的70%；生活污水150m3/h约占总水量的30%。
污水处理厂的排放标准为国家《污水综合排放标准》（GB8978-1996）的一级排放标准。
该处理废水的进水情况
污染物组分
BOD5CODssPH
进水浓度mg/l
≤250≤6101406~9
3、设计内容
3.1废水产生概况
该公司污水主要是生产废水和生活废水形成的混合废水。
生产废水主要来源于清洗芦荟、冲洗机械等工序产生的。
而生活污水主要是厂区的生活用水所产生的污水。
此类污水中，含有大量的芦荟渣、糖类、酸类、有机物等，还含有生活污水中产生的化合物、尿素、氨氮等。
未经处理的水直接排放会产生环境影响。
此次设计流程主要是去除该废水中的废渣悬浮物、有机物、氨氮等。
3.2水质特征
在该废水中，主要污染物是生产废水中的有机物。
由于生产工艺的因素，生产废水的间歇排放，废水中的COD值波动较大，生产中废料排放造成的污染负荷有时很大，不同工作日的废水COD值可相差数倍之多。
3.3预期目标
污水处理厂的排放标准为国家《污水综合排放标准》（GB8978-1996）的一级排放标准。
污染物组分
进水浓度（mg/l）
出水浓度（mg/l）
COD
≤610
≤100
BOD5
≤250
≤30
悬浮物
140
70
PH
6~9
6~9
3.4设计依据和设计思路
3.4.1设计依据
《污水综合排放标准》（GB8978-1996）
《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）
《室外排水设计规范》（GB50014-2006）
《建筑给水排水设计规范》（GB50015-2003）
《给排水工程结构设计规范》（GBJ69-84）
《水处理设备技术条件》（JB2932-1996）
《水处理设备性能试验标准》（GB/T13922-1992）
3.4.2设计思路
该废水主要是生产废水和生活废水，废水的BOD5/COD=0.41＞0.3，所以该废水可以使用生化法进行处理。
各个工艺的比较
工艺
优点
缺点
AO工艺法
流程简单；停留时间短
能耗低；运行稳定
占地较小；操作管理简单
难降解物质的降解率较低
工艺的灵活性差
脱氮效率低
要求进水总氮＜30mg/l
UASB法
负荷高，总容积小
反应器内有短流现象
能耗低，不需搅拌
启动的时间长
反映池内污泥浓度高
池内的构造复杂
易形成颗粒污泥
接触氧化池
负荷高；不需污泥回流
无污泥膨胀问题
运行管理较简单
对水量水质波动有较强的适应力；剩余污泥少
维修较麻烦
填料易老化
剩余污泥不易排走
SBR
工艺组成简单；耐冲击负荷
无污泥回流设备
反应推动力大
运行操作灵活
无污泥膨胀，易维护
具有良好的脱氮除磷效果
排水时间短
无法达到大型污水处理项目
由于该废水处理中，对悬浮物的去除效果要求没有很高，主要处理BOD、COD，并且处理的废水的流量也较小，对于接触氧化池的工艺，SS较小时，生物膜固着载体较少，导致生物膜比重较小，易脱膜，挂膜不稳定。
而对于AO工艺法和UASB法处理较大流量的废水。
SBR工艺简单，占地面积小，易维护，处理小型污水的效果好，也有脱氮除磷的效果。
所以经过多方面对比，选用SBR的工艺方法。
3.5工艺流程
附录一
3.6工艺流程说明
3.6.1.格栅
倾斜安装在污水渠道、泵房集水井的进口或污水处理厂的前端，用来截留污水中较大漂浮物和悬浮物，如：
纤维、碎皮、毛发、果皮、蔬菜、木片、木条、塑料制品等，防止堵塞和缠绕水泵机组、曝气器、管道阀门、处理构筑物配水设施、进出水口，减少后续处理产生的浮渣，保证污水处理设施的正常进行。
3.6.2.调节池
调节污水，使其水量和水质较稳定，为后续的水处理系统提供一个稳定和优化的操作条件。
具体来说，1提供对污水处理的负荷的缓冲能力，防止处理系统负荷的急剧变化。
2.减少进入处理系统污水的流量波动，使处理污水时所用化学品的加料速率稳定，适合加料设备的能力。
3.在控制污水的PH值、稳定水质方面，可利用不同污水自身的中和能力，减少中和作用中化学品的消耗量。
4.防止高浓度的有毒物质直接进入生物化学处理系统。
5.当工厂或其他系统暂停排放污水时，仍能对处理系统继续输入污水，保证系统的正常运行。
3.6.3.SBR
是属于“注水-反应-排水”类型的反应器，在流态上属于完全混合，但有机污染物却是随着反应时间的推移而被降解的。
其操作流程为进水、反应、沉淀、出水、闲置五个几本过程组成的，从污水流入到闲置结束构成一个周期，所有处理过程都是在同一个设有曝气或者搅拌装置的反应器内依次进行的，混合液始终留在池中，从而不需另外设置沉淀池。
其工艺特点是沉淀性能好，有机物去除效率高，难降解废水处理效率高，不易发生丝状菌膨胀，可除磷或者脱氮，不需二沉池及污泥回流系统。
SBR主要应用于城市生活污水、工业废水，特别是难降解工业废水的处理，以及小城镇的市政污水。
3.6.4.接触消毒池
由于该废水是生产废水和该工厂的生活污水，废水处理后可以进行回用，如冲洗厕所、灌溉花圃用水等，所以经SBR处理后的出水需要进行消毒才可再利用。
3.6.5.斜板沉淀池
斜管沉淀池是指在沉淀区内设有斜管的沉淀池。
具有沉淀效率高，停留时间短，占地面积少。
满足澄清（固液分离）和污泥浓缩（提高回流污泥的含固率）两方面的要求，它的工作效果将直接影响系统的出水水质。
3.6.6.污泥浓缩池
减少污泥体积，以便后续的单元操作。
污泥由中心管流入池中部，上清液从溢流堰流出，浓缩后的污泥从池底排出。
浓缩池垂直方向存在3个明显区域：
上部为澄清区，该区固体浓度极低；中部为阻滞区，该区浓度与入流污泥浓度相同，基本恒定，不起浓缩作用，但厚度对下部压缩区有很大影响；下部为压缩区，由于重力的作用，污泥中的空隙水被挤出，固体浓度从上到下逐渐提高。
3.6.7贮泥池
浓缩后的剩余污泥进入贮泥池，然后经过投泥泵进入消化池处理系统，用于调节污泥量，由于消化池采用污泥泵投加，贮泥池起到泵前调节池的作用，平衡前后处理装置的流量。
3.6.8污泥脱水间
将污泥含水率降低到80%以下，脱水后的污泥具有固体特征，成泥块状，能装车运输，便于最终处置与利用。
3.7处理效果预测
处理物质
BOD5
COD
SS
粗格栅
进水浓度（mg/l）
250
610
140
去除效率（%）
0
0
2
出水浓度（mg/l）
250
610
137.2
细格栅
进水浓度（mg/l）
250
610
137.2
去除效率（%）
0
0
3
出水浓度（mg/l）
250
610
133
调节池
进水浓度（mg/l）
250
610
133
去除效率（%）
7
5
3
出水浓度（mg/l）
232.5
579.5
129.01
SBR
进水浓度（mg/l）
232.5
579.5
129.01
去除效率（%）
95.8
90.5
84
出水浓度（mg/l）
9.765
55.05
20.64
二沉池
进水浓度（mg/l）
9.765
55.05
20.64
去除效率（%）
6
5
10
出水浓度（mg/l）
9.1791
52.2975
18.576
消毒池
≤30
≤100
70
3.8各单元计算书
3.8.1粗格栅
设计中选择1组格栅，N=1，每个格栅的的设计流量为0.0086m3/s,流量系数为1.5,进水流量Q=0.0086×1.5=0.0129m3/s
1.根据公式Qmax=vhB1计算
式中：
B1——进水宽度（m）
Qmax——设计流量（m3/s）；
v——栅前流速，取v=0.6m/s;
h——栅前水深（m）
B1=
=0.207m,h=B1/2=0.104m
2.格栅的间隙数
式中：
n——格栅栅条间隙数（个）
Qmax——最大设计流量（m3/s）
e——栅条间隙（m）
h——栅条水深（m）
α——格栅安装倾角（°）
v——格栅过栅流速（m/s）
设计中取h=0.104m,v=0.6m/s，e=0.04m,α=60°
n=
=5（个）
3.格栅槽总宽度B
B=S（n-1）+en
式中B——格栅槽宽度（m）
S——栅条宽度（m）
e——栅条间隙（m）
n——栅条间隙数（m）
设计中取s=0.02m
B=0.02（5-1）+0.04×5=0.28m
4.进水渠道渐宽部分的长度
L1=
式中L1——进水渠道渐宽部分的长度（m）
B1——进水明渠（m）
α1——渐宽处角度（°）
设计中取B1=B/2=0.14m，α1=20°
L1=
=0.19m
5.出水渠道渐窄部分的长度
L2=
式中L2——出水渠道渐窄部分的长度（m）
α2——渐宽处角度（°）α1=α1
L2=
=0.19m
6.通过格栅的水头损失
h1=kβ（
）4/3
sinа
式中h1——水头损失（m）
β——格栅的阻力系数，查表得β=2.42
k——格栅受污染物堵塞时的水头损失增大系数，一般采取k=3
ξ—阻力系数，其数值与格栅栅条的断面几何形状有关，对于圆形断面，
g—重力加速度；
h1=3×2.42×（
）4/3
sin60°=0.046m
7.栅后明渠的总高度
H=h+h1+h2
式中H——栅后明渠的总高度（m）
h2——明渠超高（m），一般采用0.3~0.5m
设计中取h2=0.3m
H=0.104+0.046+0.3=0.45m
8.格栅槽总长度
L=L1+L2+0.5+1.0+
式中L——格栅槽总长度（m）
h1——格栅明渠的深度（m）
L=0.19+0.19+0.5+1.0+
=2.11m
9.每日栅渣量
W=
式中W——每日栅渣量（m3/d）
W1——每日每103污水的栅渣量（m3/103m3污水），一般采用0.1-0.01m3/103m3污水
设计中取W1=0.01m3/103m3污水,Q=0.0129m3/d
W=
=0.011m3/d＜0.2m3/d所以可以运用人工清渣
3.8.2细格栅
设计中选择1组格栅，N=1，每个格栅的的设计流量为0.0086m3/s,流量系数为1.5,进水流量Q=0.0086×1.5=0.0129m3/s
1.根据公式Qmax=vhB1计算
式中：
B1——进水宽度（m）
Qmax——设计流量，（m3/s）；
v——栅前流速，取v=0.6m/s;
h——栅前水深（m）
B1=
=0.207m,h=B1/2=0.104m
2.格栅的间隙数
式中：
n——格栅栅条间隙数（个）
Qmax——最大设计流量，（m3/s）
e——栅条间隙，（m）
h——栅条水深，（m）
α——格栅安装倾角，（°）
v——格栅过栅流速（m/s）
设计中取h=0.104m,v=0.6m/s，e=0.01m,α=60°
n=
=20（个）
3.格栅槽总宽度B
B=S（n-1）+en
式中B——格栅槽宽度（m）
S——栅条宽度，（m）
e——栅条间隙，（m）
n——栅条间隙数，（m）
设计中s=0.015m
B=0.015（20-1）+0.01×20=0.485m
4.进水渠道渐宽部分的长度
L1=
式中L1——进水渠道渐宽部分的长度（m）
B1——进水明渠（m）
α1——渐宽处角度（°）
设计中取B1=B/2=0.2425m，α1=20°
L1=
=0.333m
5.出水渠道渐窄部分的长度
L2=
式中L2——出水渠道渐窄部分的长度（m）
α2——渐宽处角度（°）α1=α2
L2=
=0.333m
6.通过格栅的水头损失
h1=kβ（
）4/3
sinа
式中h1——水头损失（m）
β——格栅的阻力系数，查表得β=2.42
k——格栅受污染物堵塞时的水头损失增大系数，一般采取k=3
ξ—阻力系数，其数值与格栅栅条的断面几何形状有关，对于圆形断面，
g—重力加速度；
h1=3×2.42×（
）4/3
sin60°=0.198m
7.栅后明渠的总高度
H=h+h1+h2
式中H——栅后明渠的总高度（m）
h2——明渠超高（m），一般采用0.3~0.5m
设计中取h2=0.3m
H=0.104+0.198+0.3=0.602m
8.格栅槽总长度
L=L1+L2+0.5+1.0+
式中L——格栅槽总长度（m）
H1——格栅明渠的深度（m）
L=0.333+0.333+0.5+1.0+
=2.40m
9.每日栅渣量
W=
式中W——每日栅渣量（m3/d）
W1——每日每103污水的栅渣量（m3/103m3污水），一般采用0.1~0.01m3/103m3污水
设计中取W1=0.1m3/103m3污水,Q=0.0129m3/d
W=
=0.11m3/d＜0.2m3/d所以可以运用人工清渣
3.8.3调节池
1.进水量Q=46.5m3/h=0.0129m3/s
2.水力停留时间t=8h
3.调节池有效容积V
V=Qt
式中Q——进水量m3/h
T——水力停留时间h
V=Qt=46.5×8=372m3
4.有效水深h=5m
5.调节池的面积F
F=
式中V——调节池的有效容积（m3）
h——调节池的有效水深（m）
F=
=74.4m2
6.调节池的超高h1=0.5m
7.调节池的总高度H
H=h+h1
式中h——调节池的有效水深（m）
h1——调节池的超高（m）
H=5+0.5=5.5m
设计中，调节池的池长为9m，池宽为8.5m
3.8.4.SBR
1.BOD-污泥负荷率
SBR反应池在高负荷运行时，BOD-污泥负荷Ns一般采用0.1~0.4kgBOD/（kgMLSS·d）之间，设计中取Ns=0.2kgBOD/（kgMLSS·d）
2.曝气池内混合液污泥浓度
反应池内污泥浓度X一般采用1500~5000mg/l之间，设计中取X=3000mg/l
3.排出比1/m
排出比1/m值每一周的排水量与反应池容积之比，一般采用1/4-1/2之间，设计中采取1/2
4.曝气时间
TA=
式中TA——曝气时间（h）
Sa——进水BOD浓度（mg/l）
TA=
=3.8h
5.沉淀时间
停止曝气后，初期沉降速度
Vmax=7.4×104×t×X-1.7
式中Vmax——沉降速度（m/h）
t——水温（°）
当水温为10°时
Vmax=7.4×104×10×3000-1.7=0.91m/h
当水温为20°时
Vmax=7.4×104×20×1500-1.7=1.82m/h
沉淀时间
Ts=
式中TS——沉淀时间（h）
H——反应池内水深（m）
ε——安全高度（m），一般采用0.3~0.5m
设计中取ε=0.5m，H=6m
水温为10°时
Ts=
=3.8h
水温为20°时
Ts=
=1.9h
6.排出时间
排出时间为Td=2.0h
7.进水时间
设计中进水时间Tr=2.0h
8.一个周期所需时间
T=Ta+Ts+TD+TI
T=3.8+3.8+2.0+2.0=11.6h
9.曝气池个数
设计中可以N=2个
10.每天周期次数
n=
式中n——每天周期次数
n=
=2
11.每组曝气池的容积
V=
式中V——每组曝气池容积（m3）
V=
=375m3
12.曝气池的平面尺寸
F=
式中F——单组曝气池的面积（m2）
H——曝气池的有效水深（m）
F=
=62.5m2，设计中取63m2
设每组曝气池的池长为8m，则池宽为8m
13.曝气池的总高度
曝气池的水深为4.0m，超高为0.5m，则曝气池的总高度H1为
H1=6.0+0.5=6.5m
3.8.5二沉池（斜板沉淀池）
该废水的水量较少，设计中选择一组沉淀池，沉淀池为一格
1.沉淀池部分有效面积
F=
Q0=
式中F——沉淀部分有效面积（m2）
Q——设计流量（m3/s）
Q0——单池设计流量（m3/s）
q1——表面负荷（m3/m2·h），一般采用3~6m3/m2·h
设计中取q1=3m3/m2.h，n=1，Q=0.0129m3/s
Q0=
=0.0129m3/s
F=
=17m2
2.沉淀池边长
a=
式中a——沉淀池边长（m）
a=
=4.1m
3.沉淀池内停留时间
t=
式中t——沉淀池内停留时间（min）
h2——斜板区上部水深（m），一般采用0.5-1.0m
h3——斜板区高度（m），一般采用0.866m
设计中取h2=0.5m
t=
=27.32min
4.污泥区所需容积
V1=
式中V1——污泥部分所需容积（m3）
Q0——污水平均流量（m3/s）
R——污泥回流比（%）
X——曝气池中污泥浓度（mg/L）
Xr——二沉池排泥浓度（mg/L）
设计中取Q0=0.0129m3/s，R=50%
Xr=
r
X=
Xr
式中SVI——污泥容积指数，一般采用70~150
R——系数，一般采用1.2
设计中取SVI=100
Xr=
×1.2=12000mg/l
X=
×12000=4000mg/l
V1=
=
=69.66m3设计中取70m3
设计中采用1个斜板沉淀池，单池污泥区容积V0=70m3
5.污泥区高度
二沉池排泥采用刮吸泥机排泥，池底采用平底。
污泥区高度
h5=
式中V0——污泥区容积（m3）
F——沉淀池有效面积（m2）
设计中取V0=70m3，F=17m2
h5=
=4.12m
6.沉淀池总高度
H=h1+h2+h3+h4+h5
式中H——沉淀池总高度（m）
h1——沉淀池超高（m），一般采用0.3~0.5m
h4——斜板区底部缓冲层高度（m），一般采用0.5~1.0m
设计中取h1=0.3m，h4=0.5m
H=0.3+0.5+0.866+0.5+4.12=6.286m设计中取6.286m
7.进水集配水井
配水井的中心管直径
D2=
式中D2——配水井中心管直径（m）
V2——配水井中心管内污水流速（m/s），一般采用v2≥0.6m/s
Q——进水流量（m3/s）
设计中取v2=0.6m/s，Q=Q+RQ0=0.0129+0.0129×0.5=0.01935m3/s
D2=
=0.2m
配水井直径
D3=
式中D3——配水井直径（m）
v3——配水井内污水流速（m/s），一般采用0.2~0.4m/s
设计中取v3=0.2m/s
D3=
=0.4m
集配水井直径
D1=
式中D1——集配水井直径（m）
V1——集水井内污水流速（m/s），一般采用0.2~0.4m/s
设计中取V1=0.2m/s
D1=
=0.53m
8.进水渠道
废水进水流量较小，设置为进水渠道的流速为0.4m/s
9.进水穿孔花墙
废水进水量小，设置穿孔花墙过孔流速为0.05m/s
10.出水堰
出水堰采用单侧90°三角形出水堰，三角堰顶宽0.16m，深0.08m，每格沉淀池有300个三角堰
H1=0.7Q12/5
式中Q1——三角堰流量（m3/s）
H1——三角堰上水深（m）
H1=0.7×
2/5=0.0125m
取三角堰后自由跌落0.15m，则出水堰水头损失0.163，设计中取0.16m
3.8.5剩余污泥量计算
V=
式中Q——设计流量m3/h
C1——进水悬浮物浓度kg/m3
C2——出水悬浮物浓度kg/m3
γ——污泥容重kg/m3，一般采用1000kg/m3
p0——污泥含水率%
设计中取T=12h，p0=97，
V=
=24.2m3
曝气池有2组，曝气池的总污泥量Q1=2×24.2=48.3m3/d=0.00056m3/s
3.8.6污泥浓缩池
设置两组污泥浓缩池，进入二沉池的剩余污泥为，0.00056m3/s，采取4天进行一次排泥，进入浓缩池的流量为0.00112m3/s
1.
升级会员 