浙江某镇皮革制碱混合废水处理设计.docx

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浙江某镇皮革制碱混合废水处理设计

浙江某镇皮革、制碱混合废水处理

学生：

王芳长江大学化学与环境工程学院

指导老师：

班兴文长江大学化学与环境工程学院

[摘要]制革废水中BOD，COD的值都比较高，使得水中有机污染物的浓度过高，溶解氧过度消耗，水质下降，因此，采用较科学的工艺处理制革废水已极为重要。

本设计为浙江某镇皮革、制碱废水处理设计。

主要去除制革废水中的悬浮物、氨氮，并且利用生物处理方法，有效去除BOD、COD。

本设计采用氧化沟工艺，该工艺具有以下优点：

能有效去机污染物，溶解氧利用率很高，BOD、COD的去除率也很高，污泥产量低，污泥体积指数也低，容易沉淀，占地面积小，操作运行方便。

在处理厂内，污水经调节池，格栅间，钟式沉砂池，初次沉淀池，卡鲁塞尔氧化沟系统，二次沉淀池等构筑物处理达到国家综合污水排放标准GB8978-1996后排放。

剩余活性污泥经浓缩池，脱水车间处理后，产生的泥饼外运。

[关键词]制革废水卡鲁塞尔氧化沟污泥浓缩

TheDesignofLeatherWastewaterTreatmentPlant

Student:

WangfangChemistryandenvironment

engineeringcollegeofYangtzeuniversity

Academicteacher:

BanXingwenChemistryandenvironment

engineeringcollegeofYangtzeuniversity

AbstractLeatherwastewaterinsideBOD,theCODvalueisallhigher,makingwaterinsidethedensityoftheorganismpollutantoverhigh,fusetheoxygenexcesssiveconsume,thefluidmatterdescends,therefore,adoptionthanthecraftofsciencehandlesthewastewaterofleatherisalreadyextremelyimportant.ThisdesignisasometowninZhejiangleather,systemalkaliliquidwasteprocessingtodesign.Doawaywithprimarilytheleatherwastewaterdiscardtheaquaticfloatsthething,ammonianitrogen,andmakeuseofthelivingcreaturehandlesmethod,doawaywiththeBOD,CODeffectively.Thisdesignadoptionoxidizestheditchcraft,thatcrafthasbelowadvantage:

Cangotothemachinepollutanteffectively,fusetheoxygenutilizationveryhigh,theBOD,CODdoesawaywiththeratetooveryhigh,thedirtymireyieldislow,thedirtymirephysicalvolumeindexnumberislowtoo,precipitateeasily,covertheareasmall,operatetocirculatetheconvenience.Inhandlefactory,dirtywaterthroughregulatethepond,spacegrid,theclocktypesinksthesandpond,thefirsttimeprecipitatesthepond,theCarrouseloxidizestheditchsystem,precipitatingtwotimespondetc.BuildinghandlestoattainthenationsynthesizesdirtywaterexhaustionstandardrearrowsGB8978-1996sput.Liveanddirtymireinsurplusafterconcentratedpond,dehydratecarhandles,theoutputdirtpiecarriesoutside.

[keyphrase]LeatherwastewaterCarrouseloxidizestheditchMudconcentrating

前言

针对目前水污染严重问题，特别是现在许多制革污水的直接排入水体造成水体污染特别严重。

一些高浓度的制革废水，其含碱量大，有机物降解困难，一旦它被排入水体，引起水体BOD5和CODcr增加，复氧速度减慢，水体溶解氧减少，微生物繁殖加快，恶性循环，水体积毒越来越严重，最终导致水体变黑变臭。

因此针对制革废水难降解，难处理等问题，我们在指导老师的辅导下，利用某公司的制革废水指标测定数据，设计出我们自己的处理工艺和流程。

本课程的目的就是寻找一种有效的方法，使制革工业排放的废水在节约资源的条件下更好的达到国家排放标准。

我在设计的过程中大量查找有关方面的书籍，通过进行对比，在原有的传统技术的基础上采用卡鲁塞尔氧化沟工艺。

通过实验证明我们的设计方法是非常有效的，对污水处理效果很好，达到了本次设计的目的。

通过本次设计，我加深了对专业知识的了解，且对制革废水处理工艺有了进一步的认识，对各个构筑物的设计、管路计算、高程布置、平面规划及设计有了更全面的认识。

浙江某镇皮革、制碱混合废水处理

1、选题背景

制革污水是环境污染的重要污染源之一，它对环境和生态的破坏都十分严重。

制革污水中含有大量的，毒性较大的铬及其他金属元素，BOD，COD等有机负荷也很高，悬浮物浓度高，制革生产过程是按批次生产而非连续的流水线生产，因此其废水的水质，水量都随时间的变化较大，在不同的时候，水质的差别很大，流量的不匀系数为1.7左右。

而且制革工艺不同，其污水成分差异很大造成处理工艺也不尽相同，不可能有一种有效又相对固定的处理方法，这就要求污水处理系统必须有足够的耐污染冲击负荷和耐水力冲击负荷的能力，因此我们应积极研究出一种适合水质、水量根本情况，对水质、水量有较强适应能力的工艺流程。

2、工程概述

2.1、设计任务

（1）设计一座皮革制碱污水处理厂；

（2）编制污水处理厂说明书；

（3）计算各构筑物和主要建筑物尺寸；

（4）绘制污水处理厂管道布置图以及各构筑物简图。

2.2、设计依据及原则：

2.2.1设计依据：

（1）该厂的进出水水质水量资料；

（2）《中华人民共和国污水综合排放标准》（GB8978-1996）；

（3）《给水排水快速设计手册》；

2.2.2设计原则：

（1）严格执行环境保护的各项规定，确保经过处理后的排放水的水质达到国家相关标准的要求；

（2）针对本工程的具体情况和特点，采用目前国内成熟的先进技术，力求运行安全可靠、操作管理简单、处理效率高、经济成本合理，使先进性、可靠性和经济性有机的结合起来；

（3）构筑物和建筑物布置合理，工艺流畅，节约土地；

（4）注意周边环境的保护，避免二次污染。

2.3、设计水质水量及排放标准

2.3.1设计水量：

平均设计水量Q=38000m3/d；

2.3.2进水水质：

皮革制碱污水处理厂进水水质见表1：

表1进水水质表

BOD5（mg/l）

SS（mg/l）

COD（mg/l）

NH3-N（mg/l）

170

150

400

50

2.3.3出水水质：

处理后排放水水质要求见表2：

表2出水水质表

BOD5（mg/l）

SS（mg/l）

COD（mg/l）

NH3-N（mg/l）

30

30

100

15

3、工艺流程

3.1、工艺选择

根据处理污水的性质和特点，拟采用生物处理方法。

本设计采用Carrousel氧化沟为主要的处理构筑物。

Carrousel氧化沟系统是多沟串联氧化沟系统，在每组沟渠的转弯处安装有表面曝气机，兼有供氧和推流搅拌的作用，污水在沟道内转折巡回流动，处于完全混合状态有机物不断氧化得以去除。

由于氧化沟的长度较长，水中溶解氧的水平会产生较大的差距，从而可在氧化沟中形成富氧区、低氧区进而能够形成生物脱氮的环境。

当有机负荷低时，还可以停用其中的若干曝气机，在保证水流搅拌混合循环的前提下，节约能源消耗。

此工艺在我国已经得到了大量的应用，实践证明该工艺具有设备简单，管理方便，运行稳定，处理水质好的优点。

3.2、工艺流程图

外运

废水

排出

污泥回流

污泥外运

3.3工艺说明

（1）调节池：

在调节池的入口设置pH监测仪。

废水在进入水解酸化池之前主要通过降温装置使温度降到40℃以下，以保证微生物的正常代谢。

其作用是调节水质水量。

（2）格栅：

通过拦截较大的污染物来初步去除难处理的污染杂质。

沉砂池：

去除比较大的无机颗粒。

在沉砂池中部设置格栅，主要是去除一些大的杂物，在池的前段开始加酸，通过搅拌机搅动使酸碱充分反应。

沉砂池内不设曝气管，格栅机械清渣。

（3）初次沉淀池：

减轻后续处理设备的负荷，保证生物处理设备净化功能的正常发挥。

（4）卡鲁塞尔型氧化沟：

Carrousel氧化沟系统是六廊道串联氧化沟系统，在每组沟渠的转弯处安装有表面曝气机，兼有供氧和推流搅拌的作用，污水在沟道内转折巡回流动，处于完全混合状态有机物不断氧化得以去除。

（5）二次沉淀池：

使泥水得到分离，处理水得到澄清。

（6）集泥井：

收集上一级构筑物产生的污泥。

4、制革废水各单元设计说明书

4.1调节池

（1）设计日平均水量为：

38000m3/d；停留时间：

6h；有效水深:

3m；超高：

0.3m；容积加大系数：

0.7。

图1调节池示意图

（2）由图可知流量在12~18h时段较高

（3）调节池的尺寸

A=WT/h=2614.77m2

（4）设长为80m,则宽为33m

纵向隔板间距采用6.5m,将池分为5格

4.2格栅的设计计算

4.2.1设计参数：

栅前流速v1=0.7m/s

污水通过栅条流速v2=0.3m/s

栅条宽：

S=0.01m

栅条间隙D=0.01m

单位栅渣量：

w=0.05m3/103m3

格栅倾角取600

4.2.2设计与计算

（1）确定栅前水深，由最优水力断面公式

（2）每日栅渣量

w=Qw1=38000*0.05/1000=1.9m3/d>0.2m3/d

所以采用机械格栅

（3）格栅数量

设两组并列的格栅，每组50个

（4）栅槽的宽度：

B2=s（n-1）+dn=0.01（50-1）+0.025*50=1.74m

（5）栅条高度：

超高采用h1=0.3m,则栅条高度

H1=h+h1=0.56+0.3=0.86m

（6）通过格栅的水头损失：

阻力系数，与栅条的形状有关，当为矩形断面时，β=2.42

h1=kh0=3*0.00283=0.0085m≈0.01m

k—格栅受污泥堵塞时水头损失增大倍数，取3

（7）栅槽总高度

H=h+h1+h2=0.56+0.3+0.01=0.87m

图2格栅示意图

（8）栅槽总长度

L=l1+l2+1.0+0.5+H1/tan450

=0.85+0.43+1.0+0.5+0.86/tan600

=3.3m

L2=l1/2=0.86/2=0.43m

l1—进水部分渐宽部分长度

l2—栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度

α1-进水渠道渐宽部分展开角，取200

4.3、沉砂池的设计

选用钟式沉砂池Q=440L/S，停留时间t=20~30s,取t=25s,有效水深h=Q/A=1.05m

查表选取型号550，则相关参数如下：

A

B

C

D

E

F

G

H

J

K

L

3.65

1.5

0.75

1.5

0.4

1.7

0.6

0.51

0.58

0.8

1.45

图3钟式沉砂池示意图

4.4沉淀池的设计与计算（采用竖流式沉淀池）

4.4.1设计参数：

沉淀时间t=1.5h；中心管内流速v0=0.03m/s；污水在沉淀区的上升流速一般在0.0005~0.001m/s之间，这里取0.0008m/s。

4.4.2设计与计算

（1）Q=38000/86400=0.44m3/s=1583.3m3/h

（2）中心管面积与直径

采用8座沉淀池，设每座池中心管面积14.7/8=1.84m2

f1—中心管截面积，m2

d0—中心管直径，m

Q1—每个池的最大设计流量，m3/s

V0—中心管内的流速

（3）沉淀池的有效沉淀高度，即中心高度

h2=vt×3600=0.0008×1.5×3600=4.32m

v—污水在沉淀区的上升流速

t—沉淀时间，初沉淀池取1.0—2.0h,取1.5h

h2—有效沉淀高度

（4）中心管喇叭口到反射板之间的间隙高度

d1=1.35d0=1.35*1.5=1.925

v=0.04m/s

h3—间隙高度

v1—间隙流出速度，一般不大于40mm/s

d1—喇叭口直径

（5）反射板直径

d2=1.3d1=1.3*1.9=2.47m

（6）沉淀池总面积及沉淀池直径

①每座沉淀池的沉淀区面积

f2=Q’/V=（0.44/8）/0.0008=69m2

每座池的总面积为阿A=f1+f2=83.7m2

②每座池的直径

（7）污泥斗及污泥斗高度

取α=600，截斗直径0.4m,则

h5=（10-0.4）tan600/2=7.6m

缓冲层高度h4,取0.3m

（8）沉淀池的总高度

H=h1+h2+h3+h4+h5=0.3+4.3+0.23+0.3+7.6=12.7m

h1—超高，取0.3m

图4竖流式沉淀池示意图

4.5氧化沟的设计与计算

4.5.1.设计参数

污泥龄Qc=15d；污泥产泥系数Y=0.5kgMLSS/kgBOD5；

污泥浓度X=4000mg/l；污泥自身氧化率Kd=0.05d-1；

水流量Q=38000m3/d；

氧化沟进水BOD5:

L0=170；Le=30mg/l；

污泥含水率p=99.2%。

4.5.2设计与计算

（1）氧化沟总容积计算

①硝化区的容积计算

②氧化沟总容积

K—具有活性作用的污泥的总污泥量的比例

（2）氧化沟采用6廊道式卡鲁塞尔氧化沟，取池深H=4m，超高取0.3m，宽b=8m

则沟总长=V/Hb=20727.2/（4*8）=647.73m

弯道处长度：

5*4*π+16+12π=116.5m

则单个直道长：

（647.725-116.5）/6=88.5m

故氧化沟总池长：

88.5+8+16=112.5≈113m

总池宽：

6*8=48m（未计池壁厚），壁宽0.5m

总池宽B=515m

（3）剩余污泥量计算

①剩余活性污泥量

②湿污泥量

③水力停留时间

t=24V/Q=2.4*20727.2/38000=13h在10—24之间，符合要求。

④污泥负荷

在0.05~0.15之间，所以符合要求。

（4）最大需氧量的计算

符合要求最大需氧量计算。

（5）曝气设备

采用泵型叶轮曝气器：

①标准供氧量

R0—标准需氧量，kg/h

T—设计温度，OC

1.024—温度系数

α，β—修正系数，取α=0.9，β=0.95

CS（T）—温度TOC时，界面处溶解氧的浓度，mg/l

C—标准大气压条件下氧的饱和度

查表可知：

Cs（20OC）=9.17mg/l,Cs（15OC）=10.15mg/l

②对泵型叶轮曝气器有

Qos—泵型叶轮在标准条件下的充氧量，kg/h;

V—叶轮转速，m/s;

D—叶轮直径

Kn—池型修正系数；

20oc时脱氧清水的需氧量Ros

Ros=（11780*9.17）/[0.9（0.95*1*9.17-2）1.024（20-20）]

=17883.58kg/d=745.15kg/h

查设备手册，符合上述计算，选用PE193泵型高强度表面曝气机，其各项参数为：

叶轮直径1930MM;电机额定功率：

55kw;转速为：

34.5—51.6r/min；清水充氧量：

48—130kg/h；提升力：

1037—2993kgf；叶轮升降动程：

+180—100mm；重量：

3t；叶轮运行的最佳外缘线速度：

4.5—5m/s。

取v=5.5m/s，查表得对矩形池修正系数K1=0.9，K2=1.34；

Qos=0.379*0.9*52.8*1.931.88=107.63kg/h

③曝气机数量

氧化沟采用PE193泵型高强度表面曝气机8台，7用1备。

（6）污泥回流系统的设计

回流污泥量QR

QR=37287m3/d

X0—进水悬浮物固体浓度，由于初沉淀池去除SS效率为50%

X0=150

50%=75mg/l

XR—回流污泥浓度，8000mg/l

X—混合液固体浓度

回流比R=QR/Q=37287/38000=0.98

图5氧化沟示意图

4.6二沉池的计算与设计（采用幅流式沉淀池）

4.6.1设计参数

q0—表面负荷，取1.5m3/（m2*h）

n—二沉池数量，取2

t—沉淀时间，取2.0h

i—坡度，取0.1

4.6.2设计与计算

（1）单池表面积和池径

考虑到D值，并查设备手册，确定选用ZG—30型周边传动刮泥机，

电动机功率2.2KW,w=1.5~2.5

（2）二沉池有效水深h2

h2=q0t=1.5

2.0=3m<4m

（3）二沉池有效容积V’

V’=A1h2=527.8

3=1583.4m3

（4）单池每日污泥体积V

C1—混合液污泥浓度值，4000mg./l=4

10-3t/m3

C2—排出水污泥浓度值，30mg./l=0.03

10-3t/m3

KZ—变化系数，取1.5

r—污泥密度，取1t/m3

p—污泥含水率，99.2%

刮泥机的周边线速度w=2.0m/min

（5）设计泥斗容积

①设r1=2.0m,r2=1m,α=600

h5=（r1-r2）tanα=1.73m

h5—污泥斗高度,m

泥斗以上部分圆锥部分体积V2

②斜底坡高：

h4=（R-r1）I=（13-2）

0.1=1.1m

③贮泥区总体积V

V=V1+V2=12.68+229.11=241.8m3>196.4m3

（6）二沉池总高度H

设超高h1=0.3m,缓冲层高h3=0.3m

H=h1+h2+h3+h4+h5=0.3+3+0.3+1.1+1.73

=6.43m

（7）二沉池周边总高度H’

H’=h1+h2+h3=3.6m

图6二沉池示意图

4.7集泥井的计算与设计

因处理回流的污泥量较大，采用较大的停留时间，则泥井的容积较大；采用1d的停留时间。

4.7.1设计参数：

集泥井污泥流量：

Qs=190m3/d；集泥井有效水深：

h1=3.5m；超高h2=0.5m。

4.7.2设计与计算

集泥井的直径：

4.8浓缩池的设计与计算

4.8.1设计参数

流入污泥的含水率P1=99.2%;

处理后的污泥含水率P2=95%

浓缩池的面积A

为防止雨水的影响，流量加大20%设计

污泥流量QS=190m3/d

污泥固体浓度C=8g/l

固体通量M=45kg/（m2d）

4.8.2设计与计算

（1）浓缩池的总面积

（2）浓缩池的直径D

（3）刮泥机选择及数据修正

由以上数据，查设备手册，确定选择NG—8型浓度刮泥机

设备参数：

池径为：

D’=8m

池周边深为：

H=3.5~4

周边线速度w=1.5m/min

驱动功率W=0.8

则池面积A’=πD'2/4=50.24m2

（4）浓缩池有效水深h2

设污泥停留时间T=10~18h,取T=15h

（5）浓缩池总高度H

设超高h1=0.5m;缓冲层高度h3=1.0m;

泥斗高度h4=1.4m

斜坡高度h5=[（D’-d1）/2]×0.1=0.25m

浓缩池总高度：

H==h1+h2+h3+h4+h5=0.5+2.4+1+1.4+0.25=5.55m

浓缩池周边高度：

H’=h1+h2+h3=3.9m

2.5

图7污泥浓缩池示意图

4.9脱水车间的设计

4.9.1设计参数：

流入污泥的含水率为95%，流量：

Q=190m3/d

处理后的污泥含水率为70%

4.9.2计算与设计

（1）脱水过滤产率为

L—过滤产率，kg.m-2.S-1

W—单位体积滤液产生的滤饼干重，kg/m3

P—过滤压力，N/m2

μ—滤液动力粘液层度，N*S/m2

γ—比阻，m/kg

m—过滤时间tc与过滤周期之比

t—过滤周期，s

C0—原污泥中固体物质浓度，g/ml

CK—滤饼量，ml

C0=1-95%=5%=0.05g/ml

CK=1-70%=30%=0.3g/ml

W=0.06g/ml=60g/l

一般取过滤压力P≤0.59Mpa,取P=0.59Mpa,

查表得200C时，μ=0.001N*S/m2,查阅相关比阻实验报告

γ=46.4

1011m/kg,取过滤时间tc=35min,过滤周期t=90min,则m=tc/t=0.389

（2）设压滤机每天工作4h,则每小时处理的污泥量为

W—原污泥干固体重量，kg/h

α—安全系数，常用α=1.5

（3）所需过滤机面积为：

查设备手册选用BAS20-635-45型自动板框压滤机，压滤机面积为20m2/台

所以需要1台

5、污水处理厂平面与高程布置

5.1各构筑物自身水头损失：

各构筑物自身水头损失如表3所示，其水头损失包括流经构筑物时的水头损失以及出口堰的水头损失。

表3各构筑物水头损失表

构筑物

水头损失（m）

调节池

0.2

格栅

0.01

钟式沉砂池

0.2

竖式初沉池

0.45

氧化沟

0.8

辐流式二沉池

0.55

集泥井

0.1

浓缩池

0.5

5.2管道沿程水力损失的计算

5.2.1从调节池到格栅

（1）设计水量为0.44m3/s,设流速为0.9m/s

D=

则管径为0.78m，查管道表管径D=800mm=0.8m

回算v=0.88m/s

（2）沿程水力损失为:

还曾-威廉公式

l-管道长度，m

D-管径q-流量

C-系数，选择铸铁管，取120

取l=20m，代入公式得：