处理含重金属的污水的工艺流程设计.docx

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处理含重金属的污水的工艺流程设计

1设计任务与基本资料

1.1设计任务

本设计任务为重金属厂生产废水的处理，设计处理量2000m³/d。

根据厂方提供的实验数据，进水水质数据和《污水综合排放标准》gb8978-1996的标准值对比，要求重金属废水排放达到如下表1-1，表1-2，表1-3要求：

表1-1

项目

CODcr

进水

80mg/l

30mg/l

400mg/l

100mg/l

10~12

表1-2

项目

CODcr

出水

≤1mg/l

≤150mg/l

6~9

表1-3

项目

CODcr

处理效率

98.75%

62.5%

——

2工艺流程说明

2.1设计意义和原则

2.1.1设计原则

（1）严格执行环境保护的各项规定，确保经处理后污水的排放水质达到环保局有关规定。

（2）采用先进、可靠、简单的工艺使先进性和可靠性有机结合。

（3）采用目前国内成熟的先进技术，尽量降低工程投资和运行费用。

（4）平面布置和工程设计时，布局力求合理通畅，尽量节省占地。

（5）废水处理站运行和维护管理操作应尽量简单方便。

2.1.2设计目的

通过对生活污水处理工艺的设计，巩固学习成果，加深对污水处理课程内容的学习与理解，掌握污水处理设计的方法，培养和提高计算、设计和绘图的能力。

在教师的指导下，基本能独立完成生活污水的处理工艺设计，锻炼和提高分析和解决工程的能力。

2.1.3设计的各构筑物的作用

该设计的所选用的池主要有桨板式机械絮凝池、竖流式沉淀池、生物接触氧化池、二沉池。

（1）桨板式机械絮凝池：

絮凝效果好，水头损失小，可适应水质、水量的变化。

大小量均适用，并适用于水量变化较大的水厂。

（2）竖流式沉淀池：

排泥方便，管理简单，占地面积小。

适用于处理水量不大的小型污水处理厂。

（3）生物接触氧化池：

体积负荷高，处理时间短；生物活性高，生物多样化，传质效果好；生物浓度高，污泥产量低，无需回流；出水稳定，动力消耗相对较低；挂膜比较方便，时间较短；无污泥膨胀问题。

（4）二沉池：

其作用主要是使污泥分离，使水澄清和进行污泥浓缩。

其工作效果能够直接影响活性污泥系统的出水水质和回流污泥浓度

2.2工艺流程图

（

图2.2重金属废水处理工艺流程图

2.3工艺流程的说明

重金属废水经格栅预处理后进入金属废水调节池，废水在此稳定水量、均匀水质后，通过泵房将废水定量提升至浆板式机械絮凝池。

在第一个絮凝反应池投加适量混凝剂，同时进行充分搅拌，流经沉淀池随沉淀物进入污泥浓缩池沉淀后以去除Cu，废水在第二个絮凝反应池投加适量废酸调节PH值，控制到9~9.5，达到最佳沉淀也避免反溶解，进行反应产生沉淀后，沉淀物进入污泥浓缩池，这样达到去除金属Pb的效果。

然后废水自流进入生物接触氧化池后在二沉池进行固液澄清分离，上清液达到要求排放，下沉污泥经管道同样进入污泥浓缩池。

污泥经浓缩池处理后经过压滤机，滤液流回到金属废水调节池进行处理，污泥则外运。

3.设计计算

3.1格栅的设计

3.1.1设计过程

设计参数：

栅条宽度S=10mm，栅条间隙宽度（粗）b=16mm，栅前水深h=0.4m，

过栅流速u=0.8m/s，安装倾斜角α=70º

（1）格栅的间隙数量n

Qmax=0.023×1.3=0.03m³/s

n=Qmax

（Sinα）/buh=0.03

（Sin70º）/0.016×0.4×0.8=6

栅条框架内栅条数目为n-1=5条

（2）格栅槽总宽度B

B=S（n-1）+bn=0.01（6-1）+0.016×6=0.146m

（3）过栅水头损失h2

栅条形状选迎水面为半圆形的矩形，β=1.83

=β（s/b）4/3=1.83（0.01/0.016）4/3=0.978m

=0.978×0.8^2×Sin70º/2×9.81=0.03m

h2=kh0=3×0.03=0.09m

（4）栅后槽的总高度H

H=h+h1+h2=0.4+0.3+0.09=0.79m

（5）格栅的总长L

取B1水渠宽度为0.03m.进水渠道渐宽展开角度α1=20º

L1=（B-B1）/2tgα1=（0.146-0.03）/2tg20º=0.159m

L2=0.5L1=0.5×0.159=0.08m,H1=h+h1=0.4+0.3+0.7m

L=L1+L2+0.5+1.0+HI/tgα1=0.159+0.08+0.5+1+0.7/tg20º=3.66m

（6）每日栅渣量W

W1取0.05.K取1.5

W=QmaxW1×86400/K1000

=0.03×0.05×86400/1.5×1000=0.0864m³/d

所以格栅的规格长宽高为L×B×H=3.66m×0.146m×0.79m

3.1.2栅格的处理效果

栅格的处理效果如表3-1

表3-1格栅的进水水质、出水水质及处理效率

项目

CODcr

进水

80mg/l

30mg/l

400mg/l

100mg/l

10~12

出水

80mg/l

30mg/l

360mg/l

95mg/l

10~12

处理效率

—

10%

—

3.2泵房

选用2台型号为100-100单级立式管道泵,一备一用。

流量为100m³/h扬程为12.5m，其参数见表3-2。

表3-2泵房参数

泵型号

流量

扬程

（m）

效率

（%）

转速

（r/min）

电机功率

（kw）

汽蚀佘量

（m）

（m3/h）

（l/s）

100-100

100

27.8

12.5

2900

5.5

4.5

3.3调节池的设计

设计参数：

水力停留时间T=4h，设计流量Q=2000m³/d=83.3m³/h

则Qmax=Q×1.3=83.3×1.3=108.29m³/h

（1）调节池的有效容积

V=QmaxT=108.29×4=433.16m³

（2）调节池水面面积

采用方形调节池，池长L=池宽B，设池长有效水深h=4m，超高为0.5m，池子的总高度H=4.5m

则池面积：

A=V/h=433.16/4=108.29m²

（3）调节池的尺寸

池长取L=10m，池宽取B=10m，则池子的尺寸为

L×B×H=10m×10m×4.5m

（4）搅拌设备的选择

搅拌功率一般按1m³污水4~8W选配搅拌设备，该调节池取5W，则调节池配潜水搅拌机的总功率为433.16m³×5=2165.8W。

则取一台2.2KW的潜水搅拌机安装在调节池进水端。

（5）提升泵选择

在调节池的集水坑中安装2台自动搅匀潜污泵，一用一备，水泵的基本参数为：

水泵的流量Q=70m³/h；配电机功率5KW。

3.4絮凝池的设计

3.4.1设计过程

设计参数：

①絮凝时间为15—20min。

机械絮凝池的深度一般为3～4m。

絮凝池一般不少于2组。

池内一般设3—4档搅拌机，每档可用隔墙或穿孔墙分隔，以免短流。

②搅拌机桨板中心处线速度从第一档的0.5~0.6m／s，逐渐减小到末档的0.1~0.2m／s，不得大于0.3m/s。

③每台搅拌器上桨板总面积宜为絮凝池水流截面积的10％-20％，不宜超过25％，以免池水随桨板同步旋转，减弱絮凝效果。

④桨板长度不大于叶轮直径75％，宽度为10~30cm。

桨板宽度与长度之比b／L=1／10-1／15，桨板宽度一般采用0．1-0．3m。

⑤垂直轴式搅拌器的上桨板顶端应设于反应池水面下0．3m处，下桨板底端设于距池底0．3～0．5m处，桨板外缘与池侧壁间距不大于0．25m。

⑥所有搅拌轴及叶轮等机械设备应采取防腐措施。

轴承与轴架宜设于池外，以免进入泥沙，致使轴承严重磨损和轴杆折断。

1）反应池容积V

=36.1m3

Qmax——设计处理水量最大流量，m3/h；

t——反应时间,通常15~20min，t=20min。

2）反应池串联格数及尺寸

反应池采用两排，3格串联，设置6台搅拌机。

每格有效尺寸为：

B=3.0m,L=3.0m,H=4.0m

V=6B·L·H=6×3.0×3.0×4.0=216m3

反应池超高取0.3m。

池子总高度为4.3m。

3）叶轮直径及桨板尺寸

叶轮外缘距池子内壁距离取0.25m，

叶轮直径为：

D=3.0-0.25×2=2.5m

桨板叶片宽度采用0.15m，桨板长度采用1.5m,每根轴上桨板数8块，内外侧各4块。

旋转桨板面积与絮凝池过水断面面积之比为：

池子周围设置4块固定挡板。

固定挡板的宽为0.2m，高为1.8m，四块挡板的面积与絮凝池过水断面面积之比为：

桨板总面积为水流截面积的10%~20%，符合要求。

4）叶轮中心点旋转半径为：

5）每台搅拌机桨板中心点旋转线速度取

第一格：

v1=0.5m/s第二格：

v2=0.35m/s第三格：

v3=0.2m/s

每台搅拌机每分钟的转速为：

第一格：

n1=

第二格：

n1=

第三格：

n1=

隔墙过水孔面积。

隔墙过水孔面积按照下一档桨板外缘线速度计算，则搅拌机外缘线速度分别为：

第二格：

V2´=1.25W2=1.25*0.389=0.486m/s

第三格：

V3´=1.25W3=1.25*0.222=0.278m/s

每条生产线设计流量为Q=2000m3/d=0.023m3/s

第一、第二格絮凝池间隔墙过水孔面积为

=0.047m2

第二、第三格絮凝池间隔墙过水孔面积为

=0.083m2

6）搅拌机功率计算

设桨板相对水流的线速度为桨板旋转线速度的0.75倍，则相对于水流的叶轮转速为：

w´1=

w´2=

w´3=

取阻力系数CD=1.1，

第一格絮凝池搅拌机所耗功率为：

P1=135.34W

第二格絮凝池搅拌机所耗功率为：

P2=

第三格絮凝池搅拌机所耗功率为：

P3=

三台搅拌机合用一台电动机时，电动机所耗的功率总和为：

电动机总机械效率取

1=0.75，传动效率取

2=0.70，电动机功率为：

7）絮凝池速度梯度G值核算（按水温15℃计，

=1.14×10-3Pa

s）

第一格：

G1=

第二格：

G2=

第三格：

G3=

平均速度梯度：

，在104～105范围内。

经过验算，速度梯度与平均速度梯度均较适合。

3.4.2絮凝池的处理效果

桨板式机械絮凝池的处理效果见表3-3、表3-4

表3-3混凝沉淀池Ⅰ的进水水质、出水水质及处理效率

项目

CODcr

进水

80mg/l

30mg/l

360mg/l

95mg/l

10~12

出水

80mg/l

1.2mg/l

252mg/l

28.5mg/l

10~12

处理效率

96%

30%

70%

—

表3-4混凝沉淀池Ⅱ的进水水质、出水水质及处理效率

项目

CODcr

进水

80mg/l

1.2mg/l

252mg/l

28.5mg/l

10~12

出水

3.2mg/l

0.048mg/l

176.4mg/l

8.55mg/l

8.5~9.5

处理效率

96%

30%

70%

—

3.5竖流沉淀池设计

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