处理含重金属的污水的工艺流程设计.docx

1、处理含重金属的污水的工艺流程设计1 设计任务和基本资料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2000m/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PbCuCODcrSSPH进水80mg/l30mg/l400mg/l100mg/l1012表1-2项目PbCuCODcrSSPH出水1mg/l1mg/l150mg/l150mg/l69表1-3项目PbCuCODcrSSPH处理效率98.75%98.75%62.5%2 工艺流程说明2.1设计意义和原则2.1

2、.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和理解，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

3、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工艺流程图废

4、水格栅二沉池浆板式机械絮凝池金属废水调节池泵房出水（废酸）加药竖流式沉淀池（废酸）加药竖流式沉淀池接触氧化池浆板式机械絮凝池污泥浓缩池池压滤机滤液外运污泥图2-1 重金属废水处理流程图(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99.5，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

5、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=70(1)格栅的间隙数量nQmax=0.0231.3=0.03m/sn= Qmax (Sin) /buh=0.03 (Sin70)/0.0160.40.8=6栅条框架内栅条数目为n-1=5条(2)格栅槽总宽度BB=S(n-1)+

6、bn=0.01(6-1)+0.0166=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，=1.83=(s/b) 4/3=1.83(0.01/0.016) 4/3=0.978m=0.9780.82Sin70/29.81=0.03mh2 =kh0=30.03=0.09m(4)栅后槽的总高度HH=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1=20L1=（B-B1）/2tg1=（0.146-0.03）/2tg20=0.159mL2=0.5L1=0.50.159=0.08m, H1=h+h1=0.4+0.3+0

7、.7mL=L1+L2+0.5+1.0+HI/tg1=0.159+0.08+0.5+1+0.7/ tg20=3.66m(6)每日栅渣量WW1取0.05. K取1.5W= Qmax W186400/K 1000 =0.030.0586400/1.51000=0.0864m/d所以格栅的规格长宽高为LBH=3.66m0.146m0.79m3.1.2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PbCuCODcrSSPH进水80mg/l30mg/l400mg/l100mg/l1012出水80mg/l30mg/l360 mg/l95 mg/l1012处理效率10%

8、5%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100m/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)100-10010027.812.57629005.54.53.3调节池的设计设计参数：水力停留时间T=4h，设计流量Q=2000 m/d=83.3 m/h则Qmax=Q1.3=83.31.3=108.29 m/h(1)调节池的有效容积V=QmaxT=108.294=433.16 m(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

9、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=108.29m(3)调节池的尺寸池长取L=10m，池宽取B=10m，则池子的尺寸为LBH=10m10m4.5m(4)搅拌设备的选择搅拌功率一般按1 m污水48W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433.16 m5=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=70 m/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：絮凝时间为1520mi

10、n。机械絮凝池的深度一般为34m。絮凝池一般不少于2组。池内一般设34档搅拌机，每档可用隔墙或穿孔墙分隔，以免短流。搅拌机桨板中心处线速度从第一档的0.5 0.6 ms，逐渐减小到末档的0.10.2ms，不得大于0.3m/s。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。桨板长度不大于叶轮直径75，宽度为1030cm。桨板宽度和长度之比bL=110-115，桨板宽度一般采用01-03m。垂直轴式搅拌器的上桨板顶端应设于反应池水面下03m处，下桨板底端设于距池底0305m处，桨板外缘和池侧壁间距不大于025m。所有搅拌轴及叶轮等机械设

11、备应采取防腐措施。轴承和轴架宜设于池外，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VV=36.1 m3Qmax设计处理水量最大流量，m3/h；t反应时间,通常1520min，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=4.0mV=6BLH=63.03.04.0 =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=3.0-0.252=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

12、各4块。旋转桨板面积和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，四块挡板的面积和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：R=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

13、=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=0.083m26）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：w1=w2=w3=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：p=7）絮凝池

14、速度梯度G值核算（按水温15计，=1.1410-3Pas）第一格：G1=第二格：G2=第三格：G3=平均速度梯度：G=，在104105范围内。经过验算，速度梯度和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 混凝沉淀池的进水水质、出水水质及处理效率项目PbCuCODcrSSPH进水80mg/l30mg/l360mg/l95mg/l1012出水80mg/l1.2 mg/l252 mg/l28.5 mg/l1012处理效率096%30%70%表3-4 混凝沉淀池的进水水质、出水水质及处理效率项目PbCuCODcrSSPH进水80mg/l1.

15、2mg/l252 mg/l28.5mg/l1012出水3.2mg/l0.048 mg/l176.4mg/l8.55mg/l8.59.5处理效率96%96%30%70%3.5竖流沉淀池设计3.5.1设计参数设定设计2座竖流式沉淀池，中心进水，周边出水。取中心管流速为v0=0.03m/s，表面负荷1.0m3/m2h，沉淀时间为2.0h，泥斗锥角50,池底边长0.5m，超高为h1=0.4m，缓冲层高h4=0.3。3.5.2设计计算：1）中心管计算最大设计流量Qmax=0.03m3/s，中心管有效面积f1=0.03/0.03=1m2直径d。=1.13m取缝隙流出的速度为v1=0.021m/s,喇叭口直

16、径d1=1.35d=1.351.13=1.5m反射板直径d2=1.3d1=1.31.5=1.98m2）中心管喇叭口到反射板之间高度h3=0.303(m)3）沉淀区有效水深取废水在沉淀池中流速v =2m/h,沉淀时间t =1.5 h；则沉淀区有效水深 h2=vt=1.52.0=3.0m4）沉淀区总面积沉淀区有效断面积f2= =54m2沉淀区总面积A= f1 + f2 = 1+54 =55m25）尺寸计算沉淀池直径D = =8.37 m，取D=8.4 m；池径不宜过大，一般采用47m，不大于10m，故D=8.4m适合池直径和沉淀区高度比值D/ h2=8.4/3=2.5 3 (适合)6）污泥斗计算泥

17、斗深h5=tg504.7（m）；泥斗容积为V=4.7(0.528.420.58.4)=117.5 (m3)7）沉淀池总高度H=h1h2h3h4h5=0.430.3030.34.7=8.703(m)从而得出竖流沉淀池的尺寸为直径D为8.4m,总高为8.703m3.6 生物接触氧化池3.6.1设计过程设计参数进水COD浓度La =176.4mg/L出水COD浓度Le =58.2mg/L取一级生物接触氧化池的COD容积负荷M为1kgCOD/(m3d)1） 生物接触氧化池填料容积 V=Q(La-Le)/M=2000*1.3*(0.1764-0.0582)/1=307.32，m3式中 V填料的总有效容积

18、，m3；Q日平均污水量，m3；La进水COD浓度，mg/L；Le出水COD浓度，mg/L；MCOD容积负荷率，gCOD/(m3d)。2）生物接触氧化池总面积A=V/H=307.32/3=102.44 m2式中 A接触氧化池总面积，m2； H填料层高度，m，取3m。3）设一座接触氧化池，分3格，每格接触氧化池面积 f=A/3=34.15 m2 每格池的尺寸 长：8.26m 宽：4.13m4）污水和填料接触时间 t=V/Q=307.32/2600*24=2.8 h式中 t污水在填料层内的接触时间，h。5）接触氧化池总高度H0=H+h1+h2+(m-1)h3+h4 =3.0+0.5+0.5+(1-1

19、)0.2+0.5=4.5m式中 H0接触氧化池的总高度，m； H填料层高度，m，取3.0m； h1池体超高，m，取0.5m； h2填料上部的稳定水层深，m，取0.5m； h3填料层间隙高度，m，取0.2m； m填料层数，取为1层； h4配水区高度，m，取0.5m。生物接触氧化池选用组合纤维填料，其主要技术参数如下表3-5：表3-5 生物接触氧化池技术参数型号塑料环片直径(mm)填料直径(mm)单片间距离(mm)理论比表面积(m2/m3)ZV-150-80751508020006）需气量D=D0*Q=15*2600=39000m3D01 m3污水需气量，一般取15207） 污泥产量按每去除1kg

20、COD产生0.15kg污泥计算，则生物接触氧化池的污泥产量W1为：W=(0.1764-0.0582)*2600*0.15=46.10kg/d3.6.2生物接触氧化池的处理效率生物接触氧化池的处理效率见表3-6表3-6 生物接触氧化池的进水水质、出水水质及处理效率项目PbCuCODcrSSPH进水3.2 mg/l0.048 mg/l176.4mg/l8.55 mg/l67出水0.96 mg/l0.014mg/l58.2mg/l4.275 mg/l78处理效率70%70%67%50%3.7二沉池的设计1）二沉池的表面积n设计的初沉池座数，此处取n=1，q0水力表面负荷，一般取0.61.5。此处取q

21、0=1.3m3/（m2/h）2）直径，此处取10.3m。3）沉淀池有效水深 t 沉淀时间，范围1.52.5h。此处取t=2.3h。有效水深应采用2.04.0m，符合要求。4）沉淀区有效容积5）沉淀池坡底落差i坡向污泥斗的底板坡度，取i=0.056）污泥斗以上圆锥体部分的污泥容积V17）污泥斗高度r1、r2分别为污泥斗上、下部分的半径，取r1=1m，r2=0.5m沉淀池底面和污泥斗壁的夹角，角度应大于55，此处取=60。8）污泥斗容积9）污泥总体积 = + =7.08 +1.594 = 8.67 10）沉淀池总高度H h1沉淀池超高，取h1=0.3m； h2有效水深3m；h3缓冲层高度，当直径大

22、于20m 时,采用机械排泥，取h3=0.3mh4沉淀池底坡落差； h5污泥斗高度。11）沉淀池池边高度 所以该二沉池的尺寸为直径10.3m，总高4.68m.3.8污泥浓缩池的设计1）日产污泥量浓缩池污泥量为混凝沉淀池、和二沉池的污泥量之和，由初沉污泥量公式V1=100C0Qmax/1000(100-P)计算得，其中C0为进水中悬浮物质量的浓度，为沉淀池中的悬浮物的去除率，P为污泥的含水率，%；为污泥的密度，以1000kg/m计。竖流式沉淀池污泥量为：V1=100C0Qmax/1000(100-P)=10095702600/1000（100-97）1000=576.3 m/d竖流式沉淀池污泥量为

23、：V2=100C0Qmax/1000(100-P)=10028.5702600/1000(100-97) 1000=172.9 m/d二沉池的污泥量为：V3=100C0Qmax/1000(100-P)=1008.55502600/1000(100-99) 1000=111.5 m/d所以日产污泥量V=V1+V2+V3=576.3+172.9+111.5=860.35 m/d2）废水处理过程中日产污泥固体总量（污泥干重）V=3%V1+3%V2+2%V3=3%576.3+3%172.9+2%111.5=26.7 m/d3）混合污泥的总含水率P1P1=100%V/V=26.7/860.35100%=

24、96.9%4) 浓缩池的面积AA=VC0/M,其中进泥浓度取C0=10g/L；浓缩池固体通量M为0.510kg/（m2 h），本设计取2.7kg/（m2 h），即64.8kg/（m2 d）。即A= VC0/M=860.3510/64.8=91.9m5) 浓缩直径D=10.8m6) 浓缩池高度浓缩池工作部分有效水深高度h2 则h2=Vt/24A=860.3514/2491.9=5.4m池底坡度造成的深度h3设泥斗的上口直径D1为2m；池底坡度为0.05则h3=(D-D1)/20.05=(10.8-2)/20.05=0.22m泥斗高h4设D1为2m；下口D2直径为1.2m;则h4=（D1/2-D2

25、/2）tg60=（1-1.2/2）tg60=0.69m.取缓冲高度h5=0.3m；超高h1=0.3m所以浓缩池的总高H=h1+h2+h3+h4+h5=0.3+5.4+0.22+0.69+0.3=6.9m7) 浓缩后污泥的体积V浓缩后混合污泥含水率为96%，则V=V(1-P1)/(1-P2)=860.35(1-96.9%)/(1-96%)=666.7 m/d所以该浓缩池的尺寸为直径10.8m，总高为6.9m3.9污泥压滤机选择2米重型压渣机，其参数如下表3-7：表3-7 重型压渣机参数主机功率11kw总装机容量21kw主机外型尺寸5500*2900*2700(mm)主机重量13500kg滤带有效

26、宽度2000mm耗气量0.10.25m3/h滤带冲洗水压力0.3-0.5mpa处理量2035m3/h滤带张紧及纠偏气压0.3-0.8mpa耗水量12m3/h带速2-10m/min3.10经过流程处理后的出水水质经过一轮的工艺处理废水后，其水质情况见表3-8表3-8 经工艺流程处理后最后出水水质情况项目PbCuCODcrSSPH进水3.2 mg/l1.2 mg/l252 mg/l28.5 mg/l67出水0.96 mg/l0.36 mg/l83.16 mg/l14.25 mg/l78处理效率70%70%67%50%4.运行费用的核算4.1主要构筑物整个工艺流程的主要构筑物见表4-1表4-1 工艺

27、流程的主要构筑物序号名称规格尺寸单位数量1格栅LBH=3.660.150.79m座12调节池LBH=10105 m座1 3泵房HR=53座1 4桨板式机械絮凝池LBH=334.3 m格12 5竖流式沉淀池DH=848.703 m座4 6生物接触氧化池LBH=8.264.134.5 m格6 7二沉池DH=10.34.683 m座1 8污泥浓缩池DH=10.86.9m座1 9压滤机HR=23座1 4.2建设运行的估算工程投资估算见表4-2 表4-2 土建投资估算表序号名称尺寸数量结构价格/万元1调节池10m10 m5m1钢混4.52泵房531钢混33桨板式机械絮凝池334.312钢混304竖流式沉淀池848.7034钢混75生物接触氧化池8.264.134.56钢混12 6二沉池10.34.6831钢混37污泥浓缩池10.86.91钢混68压滤机231钢混2.5小 计（）68每日电耗见表表4-3表4-3