有机工业回用水处理工艺设计下.docx

1、有机工业回用水处理工艺设计下第四章 工艺设计4.1 高浓度有机废水预处理工程规模及排放标准4.1.1 高浓度有机废水预处理工程规模根据三维集团公司的招标文件，本次高浓度废水的预处理工程的设计处理规模为500m3/d（0.0058 m3/s），处理以后的废水经公司污水排放总管进入废水处理站进一步处理。4.1.2 高浓度有机废水排放标准根据招标文件要求，本次高浓度废水处理的废水排放标准为COD1000mg/L，pH值在6-8。4.2 废水分类收集根据3.2废水水质分析，将废水中去离子废水采用管道收集，其余废水采用罐车收集后集中运输到废水收集B池。见废水收集池及配套设备一览表4-1.表4-1废水收集

2、池及配套设备一览表名称尺寸大小有效水深有效池容废水收集A池1074.53.5m245m3废水收集B池1074.53.5m245m3配套设备Q流量H扬程台数K功率备注提升泵15m3/h121台1.5kw25m3/h101台2.2kw液位计全量程超声波液位计（0-6m）2台防腐电磁流量计流量（0-30m3/h）2台防腐废水收集A池主要收集管道输送来的去离子废水，废水收集B池主要收集其他各车间输送的高浓度有机废水。废水收集A池四周设置溢流配水堰。所有废水收集池均设计为地埋，便于将来进行臭气处理的收集，同时减少占地面积。4.3 高级化学氧化4.3.1 臭氧发生器简介高级化学氧化是本系统中非常重要的部分

3、，在本次高浓度废水处理工程中选用目前成熟的臭氧氧化技术进行高浓度废水的高级氧化技术，本次选择的臭氧发生器的电源及放电部分选择进口原材料制作而成，能源有效利用率较高。19生产的放电管选择易散热材质，水冷型放电管在外侧水冷，水冷却保证了设备的正常运行和臭氧浓度的稳定，能源有效利用率高；系统匹配优越，热量产生少。臭氧发生器主要技术参数见表4-2。4.3.2 高级化学反应器的设计 反应器反应时间： 60min规格尺寸： 1.56.5，1.56.0反应器内控制臭氧浓度 100mg/L数量： 2套材质： 316L不锈钢材质填料 4 m3 配套设备臭氧发生器型号（暂定） NPA800W臭氧发生器总装机功率

4、15KW臭氧发生器运行负荷 15KW。臭氧发生器数量 1台臭氧发生量 800g/h 附属设备臭氧浓度在线检测仪 GM6000 1台臭氧泄漏在线检测仪 F200IAQ-O3 1台臭氧发生器的PLC控制系统 1套表4-2臭氧发生器的主要技术参数系 统 技 术 参 数型号NPA800W主机部分臭氧产量（g/h）800臭氧浓度（mg/L）20气源空气供气量（m3/min）0.25主机尺寸（mm）1500/750/1680发生器总耗电量（kw）4.8调节范围（%）10100冷却水系统冷却供水压力 MPa0.2-0.30冷却回水压力 MPa0.25冷却供水温度 20-25冷却回水温度 30循环冷却水流量

5、m3/h0.75电气参数及工作环境环境温度（）-3050相对湿度（%RH）90进气压力露点（0C）60噪音（dB）50气源压力（Mpa）0.5出口压力Mpa0.1电源（VHz）38050接地电阻()4接口尺寸循环冷却水进出口尺寸DN25气体进出口尺寸DN204.4 改良CASS好氧生化系统利用改良的CASS好氧生化系统，将CASS的生物选择区改造成预曝气区，并将生物选择区和好氧区共建，进一步减少了固定投资。4.4.1容积采用容积负荷法计算2021 22： 式中： Q-设计水量，500m3/d Nw-混合液MLSS污泥浓度（kg/m3），一般取2.5-4.0 kg/m3，设计为4.0kg/m3

6、Ne-BOD5-泥负荷，一般为0.05-0.2(kgBOD5/kgMLSSd),设计为0.1 kgBOD5/kgMLSSd Sa-进水BOD5浓度，40000mg/L Se-出水BOD5浓度，25000mg/L f-混合液中挥发性悬浮固体浓度与总悬浮固体浓度的比值，一般为0.7-0.8，设计为0.75则： ，取1200m3设计为池子个数N12（个）则单池容积为12002600m3。4.4.2 外形尺寸池内最大水深一般为3-5m，设计为H=5.0m。则单格池面积A： =120m2运行周期设计为12h，则1日内循环的周期数N22412=2.0则池内设计最高水位至滗水机排放最低水位之间的高度H1：=

7、1.04m，取1.0m池内混液污泥浓度设计为Nw =4g/L污泥体积指数SVI=150则滗水结束时泥面高度H2： H2=HNwSVI10-3=5.0415010-3=3m。撇水水位和泥面之间的安全距离H3： H3=H-(Hl+H2)=5.0-(1.0+3)=1m池子超高取H4=0.5m则池总高度H0=H+0.5=5.5m取宽B=15m，则长L=42015=28m4.4.3 选择区容积CASS池中间设1-2道隔墙，将池体分隔成微生物选择区和主反应区两部分。靠进水端为生物选择区，其容积为CAST池总容积的20%左右，另一部分为主反应区。选择器的类别不同，对选择器的容积要求也不同。设计在CASS池内

8、设两道隔墙，按长度方向分为厌氧区，兼氧区，好氧区，长度比要求按1:5:30设计，分别为1.0m，4.0m，23.0m。4.4.4 连通孔口尺寸在厌氧区和好氧区的隔墙底部设置连通孔，连通预反应区与主反应区水流，连通孔数的确定为=2孔口面积 式中：H1设计最高水位至滗水机排放最低水位之间的高度，0.8m; V孔口流速（20-50m/h），取v=40m/h L1选择区的长度，5.0m。则：m2孔口尺寸设计为：1.0m0.6m4.4.5需氧量计算 式中： -混合液需氧量，kg/d -活性污泥微生物对有机污染物氧化分解过程的需氧率，即活性污泥微生物每代谢1kgBOD所需氧量，以kg计，取0.5; Q-污

9、水流量，500m3/d Sr-经活性污泥微生物代谢活动被降解的有机污染物量，以BOD计，Sr=（3000025000）10-3； -活性污泥微生物通过内源代谢的自身氧化过程的需氧率，即每kg活性污泥每天自身氧化所需氧量，以kg计，取0.15； V-曝气池容积，8400m3； -单位曝气池容积内的挥发性悬浮固体（MLVSS）量，取2.5kg/m3。 则：4.4.6设计及设备参数鼓风机 2台，一用一备 供风量 35m3/min功率 40kw出口风压 58.8kpa空气过滤器 1套转速 1000r/min图4-1 CASS流程图4.5 好氧沉淀池该沉淀池采用中心进水，周边出水的幅流式沉淀池，采用刮泥

10、机。1设计参数 设计进水量：Q=500 m3/d 表面负荷：qb范围为1.01.5 m3/ m2.h ，取q=1.0 m3/ m2.h 固体负荷：qs =140 kg/ m2.d 水力停留时间（沉淀时间）：T=2.5 h 堰负荷：取值范围为1.52.9L/s.m，取2.0 L/(s.m)2设计计算（1）沉淀池面积:按表面负荷算： m2（2）沉淀池直径： 有效水深为 h=qbT=1.02.5=2.5m4m （介于612）（3）贮泥斗容积： 为了防止磷在池中发生厌氧释放，故贮泥时间采用Tw=2h，二沉池污泥区所需存泥容积： 则污泥区高度为 （4）沉淀池总高度： 取沉淀池缓冲层高度h3=0.4m，超

11、高为h4=0.3m则池边总高度为 h=h1+h2+h3+h4=2.5+1.7+0.4+0.3=4.9m设池底度为i=0.05，则池底坡度降为 则池中心总深度为H=h+h5=4.9+0.53=5.43m （5）校核堰负荷： 径深比 堰负荷以上各项均符合要求（6）辐流式沉淀池计算草图如下：图4-2 辐流式沉淀池图4-3 辐流式沉淀池设计草图4.6 两级厌氧生化反应池废水经好氧生化处理后，重力自流入集水井，用提升泵输送至两级厌氧生化处理系统，针对废水的特性（部分废水对厌氧微生物有一定的毒性），我们将厌氧设计为两级（两相），第一级厌氧体积明显大于第二级厌氧，增加了系统对有毒因子的耐受力，同时也增加了系

12、统对有毒因子的调控能力。234.6.1 一级厌氧1.设计参数设计流量：500m3/d每小时21m3设计有机负荷为Nv=4.78kgBOD/(m3d),则厌氧池有效容积为：500*24.5/4.78= 2556m32.厌氧池的形状及尺寸厌氧池的池形有矩形、方形和圆形。圆形厌氧池具有结构稳定的特点，但是建造圆形厌氧池的三相分离器要比矩形和方形的厌氧池复杂得多。因此本次设计先用矩形厌氧池，设计两个。设计厌氧池有效高度为h=11m，则横截面积S=1278/11=116m2设计厌氧池长取12.5m，则可取L=9.3m本工程中设计反应器总高度为H=11m,其中超高0.5m。停留时间和水力负荷率V2T=(1

13、27821)=122.76h V2=(50024)116=0.18m3/(m2h)对于颗粒污泥，水力负荷V2=0.10.9 m3/(m2h),符合要求。3、进水分配系统的设计本次设计采用一管多点的布水方式，布水点数量与处理废水的流量、进水浓度、容积负荷等因素有关。为配水均匀，出水孔孔径一般为1020mm,常采用15mm，孔口向下或与垂线成呈45方向，为了使穿孔管各孔出水均匀，要求出口流速不小于2m/s。本厌氧池采用连续进料方式，布水孔孔口向下，有利于避免管口堵塞，而且由于厌氧池底部反射散布作用，有利于布水均匀。为了增强污泥与废水之间的接触，减少底部进水管的堵塞，建议进水点距厌氧池底200250

14、mm，本次设计布水管离厌氧池底部200mm。4、排泥系统的设计一般认为，排出剩余污泥的位置在厌氧池的1/2高度处，但大都推荐把排泥设备安装在靠近厌氧池的底部，也有人在三相分离器下0.5m处理设计排泥管，以排除污泥床上面部分的剩余絮状污泥，而不会把颗粒污泥排走，对于厌氧池排泥系统，必须同时考虑在上、中、下不同位置设排泥设备，应根据生产运行中的具体情况考虑实际的排泥要求，来确定排泥位置。本次设计在三相分离器下0.5m开始设置三个排泥口。厌氧池每三个月排泥一次，污泥排入集泥池中。4.6.2 二级厌氧1.设计参数设计流量：500m3/d每小时21m3设计有机负荷为Nv=2.84kgBOD/(m3d),

15、则厌氧池有效容积为：500*10.5/2.84= 1856m32.厌氧池的形状及尺寸厌氧池的池形有矩形、方形和圆形。圆形厌氧池具有结构稳定的特点，但是建造圆形厌氧池的三相分离器要比矩形和方形的厌氧池复杂得多。因此本次设计先用矩形厌氧池，设计两个。设计厌氧池有效高度为h=10m，则横截面积S=928/10=92.8m2设计厌氧池长取10.5m，则可取L=9.3m；本工程中设计反应器总高度为H=10m,其中超高0.5m。停留时间T T=(185621)=89.66h水力负荷率V2 V2=(50024)116=0.18m3/(m2h)对于颗粒污泥，水力负荷V2=0.10.9 m3/(m2h),符合要

16、求。4.7 兼氧二级好氧SBR沉淀池的主要目的是确保处理出水达到规定的要求。设计参数日处理水量500m3,21m3/h，进水水质BOD2000mg/L（原水25000mg/L经cass、好氧、两级厌氧后）出水水质BOD500mg/L去除率75%，是可以达到的运行周期取29.2小时，（6小时进水、18小时曝气进水同时曝气、3.1小时沉淀、3.1小时滗水）采用水解池出水自流入SBR池，因为设3个SBR池。计算单池体积一个SBR池运行周期处理水613.2/3=204.4m3单池容积= V进+ V泥V进=205m3 式中Q单池周期进水量205m3Lj进水BOD=2000mg/L(原水25000mg/L

17、)Nw污泥负荷 取0.7kgBOD/KGMLSS.dFw混合液污泥浓度 取4000mg/L V单=146+205=351m3（按350m3计）选定每池尺寸：L*B*H=10*7*5.5=385350超高0.5m，故全池深6m池内最低水位：5.5-205/（10*7）=2.57排泥量及排泥系统（1）SBR产泥量SBR的剩余污泥主要来自微生物代谢的增值污泥，还有很少部分由进水悬浮物沉淀形成。SBR生物代谢产泥量为=式中： a微生物代谢增系数，kgVSS/kgBOD b微生物自身氧化率，l/d根据生活污泥性质，参考类似经验数据，设a=0.70，b=0.05,则有：假定排泥含水率为P=99.2%，则排

18、泥量为：考虑一定安全系数，则每天排泥量为60m3/d。需氧量及曝气系统设计计算（1）需氧量计算SBR反应池需氧量O2计算式为O2= （327）式中：a微生物代谢有机物需氧率，kg/kg b微生物自氧需氧率，l/dSr去除的BOD5(kg/m3)经查有关资料表，取a=0.50，b=0.190,需氧量为：（2）供气量计算设计采用塑料SX-1型空气扩散器，敷设SBR反应池池底，淹没深度H=4.5m。SX-1型空气扩散器的氧转移效率为EA=8%。查表知20，30时溶解氧饱和度分别为， 空气扩散器出口处的绝对压力Pb为： （329）空气离开反应池时，氧的百分比为：Ot=19.6%=7.63()=1.17

19、7.63=8.93(mg/)水温20时曝气池中溶解氧平均饱和度为：=1.179.17=10.73(mg/L) （332）20时脱氧清水充氧量为： （333） 式中：污水中杂质影响修正系数，取0.8(0.780.99)污水含盐量影响修正系数，取0.9(0.90.97) Cj混合液溶解氧浓度，取c=4.0 最小为2 气压修正系数=1反应池中溶解氧在最大流量时不低于2.0mg/L,即取Cj=2.0，计算得：SBR反应池供气量Gs为:每立方污水供气量为:V反应池进水容积(m3/h)去除每千克BOD5的供气量为:Sr去除的BOD5(kg/m3)去除每千克BOD5的供氧量为: 空气管计算鼓风机房出来的空气

20、供气干管，平均曝气深度下的总供气量 10m3/min, 曝气棒数量 72根,服务面积1.5m2/根。滗水器现在的SBR工艺一般都采用滗水器排水。滗水器排水过程中能随水位的下降而下降，使排出的上清液始终是上层清液。为防止水面浮渣进入滗水器被排走，滗水器排水口一般都淹没在水下一定深度。目前SBR使用的滗水器主要有旋转式滗水器，套筒式滗水器和虹吸式滗水器三种。本工艺采用旋转式滗水器。旋转式滗水器属于有动力式滗水器，应用广泛，适合大型污水处理厂使用。本工艺采用XPS-07型旋转式滗水器，处理量25 m3/h，最大滗水深度3m。风机系统设计在本次工程中不再单独设置风机房，采用不锈钢彩钢棚，风机与一级好氧

21、的供风共用一个风机。二级好氧生化系统用风：总供气量15m3/min，共设1台罗茨风机；罗茨风机附设隔音罩、空气过滤器、消声器、安全阀等，在出风管上设置止回阀和闸阀；系统设变频系统以降低能耗。24设计及设备参数鼓风机 2台 ，一用一备供风量 35m3/min（与一级好氧合用）功率 40kw出口风压 58.8kpa空气过滤器 1套转速 1000r/min4.8 污泥浓缩池污泥浓缩池25设置1座圆形污泥浓缩池，经浓缩后的污泥经管道连接至污泥脱水机房，再作进一步脱水处理。浓缩池上清夜和脱水洗液均汇集至调节池，经污水处理系统进行处理。污泥总量 123.6 kg SS/d浓缩后混合污泥含水率 97%98%

22、浓缩后混合污泥体积 0.3-0.5m3/d池子个数 1 个浓缩池直径 3m有效水深 3.0 m污泥浓缩时间 45h污泥处置污泥经重力浓缩后排入废水处理总站的污泥脱水间进行进一步脱水处理。264.9水处理设备一览表水处理设备一览表见4-4表4-4 设备一览表1 提升泵Q=12m3/h h=15m进口316L不锈钢台1Q=12m3/h h=15m进口316L不锈钢台2Q=25m3/h h=15m进口316L不锈钢台32 搅拌泵Q=12m3/h h=5m进口316L不锈钢台43 污泥回流泵Q=25m3/h h=8m进口316L不锈钢台34 进水格网0.5*0.5m非标316L不锈钢m215 调节池曝

23、气搅拌曝气管及附件非标池内316L不锈钢，池外304不锈钢套26 溢流堰 非标316L不锈钢米2107 滗水器h=2m，Q=30m3/h非标316L不锈钢套38 沼气收集管道DN65、DN80、DN100DN125、DN150316L不锈钢m1359 点火装置压力传感、电子自动点火及控制系统套110 厌氧布水系统包括管道、阀门、法兰、弯头等非标316L不锈钢套211 臭氧反应器1.5*6.0m非标316L不锈钢个112 臭氧反应器1.5*6.5m非标316L不锈钢个112 反应器法兰1.5*10非标316L不锈钢片814 反应器附件尾气处理分解、催化剂、填料、布气装置、止回阀等非标316L不锈

24、钢套215 臭氧发生器臭氧=800g/h四川恒泰不锈钢套116 风机Q=35m3/min，P=58.8kpa标设含隔声罩等套217 曝气管及附件进口硅橡胶曝气管(德国)非标液面下风管为316L不锈钢套3进口硅橡胶曝气管(德国)非标液面下风管为316L不锈钢套218 风管干管和支管 304不锈钢套119 加药装置非标316L不锈钢套220 变频器标设进口个221 DO仪整套防腐进口自净、防腐套222 pH计整套防腐进口自净、防腐套323 液位计含显示仪进口自净、防腐套324 臭氧浓度监测进口防腐个125 臭氧泄漏检测进口防腐个126 电磁流量计0-30m3/h 进口套527 电磁阀DN65、DN

25、80、DN100DN125、DN150标设 批128 法兰及螺栓DN65、DN80、DN100DN125、DN150316L不锈钢批129 阀门DN65、DN80、DN100DN125、DN150、DN250标设316L不锈钢批130 管道DN65、DN80、DN100DN125、DN150 批131 管道保温非标批132 烟囱非标镀锌个1第五章设计总结本课题在了解工业有机高浓度废水处理技术及现有工艺的基础上，提出采用高级氧化反应、CASS好氧生化反应、两级厌氧生化反应及兼氧反应的工艺处理含有机高浓度废水。通过以三维集团股份有限公司各分厂有机废水中的污染物浓度为水样进行设计，得到以下结论：1、

26、根据处理效率核算表5-1 各单元操作处理效果分析去除率处理单元COD去除（%）进口COD（mg/L）出口COD（mg/L）设计容积负荷kgCOD/(m3.d)高级化学氧化0.014000039600好氧处理0.0639600372241.58一级厌氧0.653722413028.44.78二级厌氧0.813028.42605.682.84兼氧0.82605.68521.1361.41备注：1）高级化学氧化仅对部分废水进行，处理效率综合考虑，按3%计算； 2）为达到确保系统运行稳定，处理费用最优，从运行参数进行调控，将好氧去除COD的水平控制在1000mg/L左右；2、由于部分有机污染物对厌氧微

27、生物的毒性明显强于好氧微生物，且水质变化大，依据目前国内高浓度有机废水的生物处理技术的实际应用，三维公司多年处理高浓度有机废水的状况，该类废水在进行生化处理前必须先进行高级化学氧化，降低废水的毒性，提高废水生化性，减轻冲击负荷，结合有机污染物对微生物的特性，将废水的好氧放置在厌氧生化处理前。参考文献1.崔玉川等.城市污水厂处理设施设计计算。M北京：化学工业出版社，2003 2.张自杰主编。废水处理理论与设计。M北京：中国建筑工业出版社，2003 3.李圭白 张杰主编。水质工程学。M北京：中国建筑工业出版社，2005 4.金兆丰 余志荣主编。污水处理组合工艺及工程实例M。北京：化学工艺出版社，2003 5.组织编写（第二版）。水处理工程典型设计实例。M北京：化学工业出版社，2004 6.南国英 张志刚主编。给水排水工程专业工艺设计。M北京：化学工业出版社，2004 7.孙慧修主编。排水工程 上册 （第三版）M。北京：中国建筑工业出版社，1998 8.张自杰主编。排水工程 下册 （第三版）。M北京：中国建筑工业出版社，1996 9. 陈德强，高级氧化法处理难降解有机废水研究进展, J 环境保护科学, 第31卷,总第13