某皮毛厂综合废水处理工程设计概述.docx
《某皮毛厂综合废水处理工程设计概述.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《某皮毛厂综合废水处理工程设计概述.docx（51页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
某皮毛厂综合废水处理工程设计概述
某皮毛厂综合废水处理工程设计
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程。
因此该处理厂采用“UASB+A²/O+消毒”工艺。
其中A²/O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,COD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A²/O工艺的进水要求。
进而将气浮池、UASB和A²/O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》（GB8978-1996）
（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UASB反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
1.4.2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℃；极端最高气温39.3℃；极端最低气温-18.4℃；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
pH
COD（mg/L）
BOD（mg/L）
SS（mg/L）
氨氮（mg/L）
8-10
2000
800
1000
70
1.4.4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。
（2）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
pH
COD（mg/L）
BOD（mg/L）
SS（mg/L）
氨氮（mg/L）
6-9
≤50
≤10
≤10
≤5
（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。
2.1.1生物处理工艺的选择
（1）SBR工艺
优点：
①流程简单，造价低；②不需要设二沉池、污泥回流系统；③对水质水量的变化，适应性强。
缺点：
①自动化控制的要求比较高；②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；③对后续处理设备要求大：
如消毒设备、接触池溶积等都很大；④没设沉淀池，容易产生浮渣。
（5）水头损失大。
（2）A/O工艺
优点：
①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；②反硝化在前，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；③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：
①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；②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）A2/O工艺
优点：
①运行中不需投药，两个A段只需轻缓搅拌，运行费用低；②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；③在厌氧—缺氧—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；④不同种类微生物菌群和厌氧、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]。
缺点：
①污泥内的回流量大，能量消耗较高；②沼气的回收及利用经济效益比较差。
2.1.2厌氧处理工艺的比较
（1）厌氧生物滤池（AF）
优点：
①处理污水能力较高；②滤池内可保持十分高的微生物浓度；③不需要另外设泥水分离设备，出水后SS较低；④设备简单、操作方便。
缺点：
①滤料的费用较贵；②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：
①UASB反应器内污泥浓度高；②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.d左右；③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；④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；⑤UASB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：
①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；②污泥床内有短流现象，影响其处理能力；③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“UASB+A²/O+消毒”工艺进行处理。
2.2工艺流程说明
2.2.1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BOD5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A²O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。
2.2.2工艺流程图
图2-1废水处理工艺流程图
表2-1各处理单元的预期处理效果
处理单元
名称
废水量
（m3/d）
COD
BOD5
氨氮
SS
PH
浓度
（mg/L）
去除率
（%）
浓度
（mg/L）
去除率
（%）
浓度
（mg/L）
去除率
（%）
浓度
（mg/L）
去除率
（%）
系统进水
500
2000
800
70
1000
8-10
中和调节池出水
500
2000
800
70
900
10
7.5
初沉池
气浮池
500
880
56
540
32.5
63
10
90
90
7.5
UASB出水
500
132
85
108
80
63
45
50
7.5
A²/O及二沉池出水
500
31.68
76
8.64
92
4.25
93
8.1
82
8
系统出水
500
31.68
8.64
4.25
8.1
8
标准值
≤50
≤10
≤5
≤10
6-9
污水处理工艺设计计算说明
3.1格栅
3.1.1设计说明
格栅是工厂污水进入处理站得时候经过的第一个处理构筑物。
栅条的断面主要是由过栅流速来确定，过栅流速一般是0.6～1.0m/s，（城市设备计算书）槽内流速在0.5m/s左右。
如果流速过大，不仅过栅水头损失会加大，还可能将已截留在栅上的栅渣冲过格栅，如果流速过小，栅槽内将发生沉淀。
如前面所述，因此本设计选用平面矩形格栅，图3-1为计算草图。
图3-1格栅计算草图
3.1.2设计主要参数
设计处理水量：
Q=500m3/d=0.0058m3/s；
进水：
pH8-10，COD=2000mg/L，BOD5800mg/L，SS1000mg/L，氨氮70mg/L。
3.1.3设计计算
（1）细格栅的栅条间隙数量
式中，n——格栅栅条的间隙个数，个；
Q——设计流量，m3/s；
α——格栅的倾角，o；
e——格栅栅条的间隙，m；
h——格栅的栅前水深，m；
v——格栅的过栅流速，m/s。
过栅流速采用0.6m/s，Q=500m3/d=0.0058m3/s，栅条间隙e=0.01m，栅前水深为0.10m，格栅安装倾角α=60o，（课本56）则
（2）格栅槽的有效宽度（B）
式中，B——格栅槽有效宽度，m；
S——每根格栅条的宽度，m。
则
取S=0.01m，
取0.2m
（3）进水渠道渐宽部分的长度
设进水渠道宽为B1=0.10m，渐宽部分展开角=20o，此时进水渠道内的流速是：
则进水渠道渐宽部分长度为：
（4）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度为：
（5）水通过格栅的水头损失为：
式中，h1——水头损失，m；
β——格栅条的阻力系数，栅条断面为矩形断面时:
β=2.42；
k——格栅受污物堵塞后，水头损失增大的倍数，一般采用k=3。
课本
（6）栅槽的总高度为：
式中，H——栅槽的总高度，m；
h2——栅前渠道超高，m，一般采用0.3-0.5m，本设计取h2为0.3m。
（7）栅槽的总长度为：
式中，L——栅槽的总长度，m；
H1——栅前槽高，m，H1=h+h2。
（8）每日栅渣量
式中，W——每日栅渣量，m3/d;
ω1——栅渣量，取ω1=0.1m3/103m3污水。
清除栅渣的方式，可以分为人工清渣和机械清渣。
当每天产生污泥量较多的时候，即污泥量大于时，通常会采用机械清渣，从而减少人工除渣的劳动量。
由于本设计的污泥量小于，为了节省成本，所以采用人工清渣的方式。
课本
3.2调节池
3.2.1设计说明
调节池可以提供污水处理负荷缓冲能力，以防止处理系统负荷的急剧变化；减轻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；在调节污水的pH值及稳定水质方面，可利用不同污水自身的中和能力，减少中和作用中的化学品消耗量，因此本设计采用PH调节池,稳定水质的同时，加入酸性试剂，调节污水的PH值。
3.2.2设计主要参数
（1）设计流量为Q=500m3/d=20.83m3/h；
（2）水力停留时间取T=8h；（课本）
（3）有效水深为2.5m。
3.2.3设计计算
（1）调节池容积为：
V=QT=20.83×8=166.64m3
（2）调节池面积
池子的总高度取H=3m，其中超高为0.5m，有效水深为h=2.5m，则池子的面积为：
调节池长取10m，宽取7m，则调节池实际面积为：
107=70
（3）调节池的总高度
调节池的实际有效深度为：
取=2.5m
取超高0.5m，则调节池实际的总高度H=2.5+0.5=3m
（4）潜水搅拌机总功率
根据调节池有效容积，搅拌功率通常按照1m3污水4～8W选择配搅拌设备。
则本次设计选择5W.
W总=166.645=833.2W
选择一台晨容环保公司出产的QJB型潜水搅拌机（不锈钢）功率为833.2W，将其安装在调节池内。
表3-1潜水搅拌器电动机性能
型号
功率（kW）
电流（A）
叶轮直径（mm）
叶轮转速
（r/min）
重量（kg）
QJB0.85/8-260/3-740c/s/p
0.85
4
260
740
55
（5）潜污泵的选择（设备规范
调节池集水坑内设2台QW系列潜污泵（1用1备），水泵的基本性能参数见表3-2。
表3-2水泵的基本性能
型号
流量（m3/h）
扬程（m）
转速（r/min）
电动机功率（kw）
50QW24-20-4
24
20
1440
4
3.3污水提升泵
主要参数：
Q=500m3/d=20.83m3/h=5.8L/s
选用WGLF型立式污水污物泵2台，（一用一备）流量为35m3/h
集水池的容积采用相当于一台水泵5min的流量，即为：
因此选用65WGLF-Ⅱ-8液下立式污水泵2台,（一用一备）（设备规范）
单泵流量为：
35m3/h。
设计扬程为：
7
3.4初沉池
3.4.1设计说明
初次沉淀池是一级处理厂的主体处理的构筑物，按水流方向可分为平流式、竖流式、辐流式三种。
平流式沉淀池具有对冲击负荷以及温度变化的适应能力较强，施工简单，造价低的优点，平流式沉淀池通常设机械刮泥设备。
该皮毛厂污水处理适用于平流式沉淀池。
3.4.2设计主要参数
（1）设计流量为Q=500m3/d=20.83m3/h；
（2）表面水力负荷q=1.5m³/（㎡·h）；
（3）最大设计流量时停留时间t=2h；
（4）最大设计流量时水平流速v=2mm/s。
3.4.2设计计算
（1）沉淀区水面积（有效的沉积面积）为：
式中Q——最大的设计流量，m³/h；
q——表面水力负荷，m³/（㎡·h）；初沉池一般取1.5m³/（㎡·h）-3m³/（㎡·h）二沉池一般取1.0m³/（㎡·h）-2.0m³/（㎡·h）。
因此取1.5m³/（㎡·h）。
则，
==13.89㎡
（2）沉淀区有效水深为：
h2=qt
式中q——表面水力负荷，m³/（㎡·h）；初沉池一般取1.5m³/（㎡·h）-3m³，取1.5m³/（㎡·h）；
t——沉淀时间，h；初沉池一般采用1h-2h，取1h；沉淀区的水深一般取2m-4m。
则，
h2=1.5×1=1.5m
（3）沉淀区有效容积为：
V'=A×h2=13.89×1.5=20.83m³
（4）沉淀区长度为：
L=3.6vt
式中v——最大设计流量时水平流速，mm/s，一般不大于5mm/s,取2mm/s；
t——最大设计流量时停留时间，s，t一般取1.5h-2.0h，取2h，平流式沉淀池的长度通常为30-50m。
则，
L=3.6×2×2=14.4m
长深比不应小于8，9.6＞8，符合要求。
（5）沉淀区总宽度为：
式中A——沉淀区表面积，㎡；
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，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5～10m。
（7）污泥区的容积为：
式中C0、C1——沉淀池进水与出水的悬浮物固体浓度，mg/L;
γ——污泥容重，kg/m³，取1000；
P0——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＋h3＋h4
式中h1——沉淀池超高，m；一般取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；一般采用机械排泥，机械刮泥时坡度为0，排泥机械的进行速度为0.3～1.2m/min；
h4——污泥区高度，m；
h4＇——为贮泥斗高度；机械刮泥时坡度为0，h4〞为梯形部分的高度。
设污泥的斗低0.5m×0.5m，上口2m×2m,污泥斗倾角60°，
因为i=0.01，则
取0.2m
H=0.3＋1.5＋0.5＋0.2＋1.30=3.80m
（9）贮泥斗的容积为：
式中S1、S2——贮泥斗的上下口面积,㎡；（课本）
（10）出水堰
出水堰采用90o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0.1～0.15m，则三角堰有效水深为：
取三角堰后自由跌落0.12m，则出水堰水头损失为0.15m。
3.5气浮池
3.5.1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
3.5.2设计参数
待处理废水量Q=500m³/d
悬浮物固体浓度SS=1000mg/L
气固比Aa/S=0.02
溶气压力P=4.2atm（324.3KP）
空气在水中的饱和溶解度Ca=18.5
溶气罐内停留时间T1=3min
气浮池内接触时间T2=5min
分离室内停留时间Ts=30min
浮选池上升流速V=0.09m/min
溶气效率f=0.6
3.5.3设计计算
（1）确定溶气水量
①按溶气效率确定溶气水量
②按回水比确定溶气水量，回水比R=25%～50%，取30%。
则，
Qr=RQ=0.3×500=150m³/d
（2）气浮池分离区设计
①接触区的容积为：
则，
②分离区的容积为：
则,
③气浮池有效水深为：
H=V×Ts=0.09×30=2.7m
④分离区面积As和长度L2（取池宽B=2m）为：
则分离区长度为:
⑤接触区面积As和长度L1
则接触区长度为：
⑥浮选池进水管:
Dg=200mmV=0.9947m/s
⑦浮选池出水管:
Dg=150mm
⑧集水管小孔面积（取小孔的流速为V1=1m/s）为：
则，
取小孔的直径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.
⑨浮渣槽宽度L3,取L3=0.8m；浮渣槽深度h1=0.5m,槽底坡度ζ=0.05，坡向排泥管采用Dg=100mm。
3.6上流式厌氧污泥床反应器（UASB）的设计
3.6.1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3-3UASB反应器进出水水质
BOD5
COD
氨氮
SS
进水
540
880
70
90
去除率
80
85
50
出水
108
132
70
45
UASB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4～6m。
（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。
3.6.2设计参数
设计流量为：
Q=500m3/d=20.83m3/h=5.8L/s
UASB的产气率为0.45Nm3/kgCOD。
UASB产生的污泥率为0.1VSSkg/COD。
（规范）
3.6.3设计计算
（1）UASB反应器所需要的容积及主要尺寸。
UASB反应器的有效容积为：
式中，Q——设计流量，m3/d；
C0——进水的有机物浓度，kgCOD/m3；
Nv——容积负荷，本次设计取为10kgCOD/（m3·d）。
选择反应器的有效高度为h=4m，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0.5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0.1～0.9m3/（m2·h）（规范）之间均符合要求。
（3）三相分离器的设计
图3-3三相分离器计算草图
①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
②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45°～60°之间，取α=55o。
（规范）取h3=1.2m。
则，
其中，b1——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
升级会员 