环境科学本科生毕业论文

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河北大学2010届本科生毕业论文（设计）

本科生毕业论文（设计）

：学 院 化学与环境科学学院 学科门类 理学 专 业 环境科学 学 号 2006435027 姓 名 任建飞 指导教师 李占臣

题目

2010年5月30日

某泡皮厂废水处理站工艺设计

摘 要

对规模为1000m/d的某泡皮厂废水进行工艺设计。根据污水原始资料及《室外排水设计规范》（GB50014-2006），最终确定采用“水解酸化＋混凝沉淀＋臭氧接触氧化＋砂滤＋生物接触氧化池” 工艺方案。

原水首先进入格栅,用以去除大块污染物,以免其对后续处理单元或工艺管线造成损害。格栅后有集水调节池，污水自流入水解酸化池，处理进水中有机物，改善废水的可生化性能，使BOD5/CODCr提高 ，污水提升泵提升污水进入混凝沉淀装置，废水经泵前进入特制的管道混合反应器，在这里，让废水在反应器中与混凝剂充分混合，由于特殊设计的参数，可以使废水在进入混凝处理系统后得以最充分有效的发生凝聚反应。然后废水进入臭氧氧化处理单元，依靠臭氧分子的强氧化作用，降低废水中的有机物含量，同时对回用系统进行杀菌，抑制水体变质，然后废水进入混合滤床，用以对臭氧氧化后出现的悬浮物进行分离，以得到更高水质的回用水。污水流入生物接触氧化处理系统，进行有机物的去除及SS的去除。

剩余污泥经污泥提升泵提升至重力浓缩池，以降低污泥含水率，减小污泥体积。污泥经浓缩后，进入脱水机房进一步脱水。

在完成污水和污泥处理构筑物的设计计算后,根据平面布置的原则,综合考虑各方面因素进行了污水处理构筑物的总平面布置。

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关键词：泡皮废水；混凝同向流；臭氧接触氧化工艺；生物接触氧化工艺；污泥浓缩。

Technological design for bubble tannery wastewater treatment plant

ABSTRACT

This study is to design a bubble tannery waste water of 1000m/d. According to the sewage raw data and "outdoor drainage design" (GB50014-2006), ultimately determine the use of "Coagulation + acidification + + sand filtration, ozone oxidation and biological contact oxidation pool" process plan.

The raw water first enters the grill, with removes the bulk pollutant, in order to avoid it creates the harm to the following processing unit or the craft pipeline. Catchment after adjusting pool grill, waste water from the pond into the acidification, treatment of influent organic matter to improve the biodegradability of wastewater performance, so that BOD / COD increase, sewage lift pump upgrade sewage into the coagulation unit, waste water through the pump before into a special channel mixing reactor, where, for water in the reactor and the coagulant mixing, due to special design of the parameter can make the wastewater entering the coagulation system can be most fully and effectively after the occurrence of condensation reactions. And then into the ozone oxidation of waste water treatment unit, relying on strong oxidation of ozone molecules and reduce the organic content in waste water, reuse the same time, sterilization system, inhibit the deterioration of water and waste water into the mixed filter bed, which appeared after the ozone oxidation suspended solids separation, in order to get a higher quality of reuse water. The sewage flows in bio-contact oxidation system to eliminate the organic matter and ss.

The excess sludge is promoted to the gravity concentration basin by a sludge lift pump to cuts the sludge moisture content and reduces the sludge volume. After concentration, the sludge enters the dehydrated engine room to be dehydrated further.

After completing the calculation about the sewage and the sludge treatment constructions，according to the principle of plane layout and various factors，a plane arrangements is made for the sewage treatment plant.

Key words：Papermaking wastewater；Combined Oxidation Ditch；Sequencing Batch Reactor；Bio-contact oxidation process；Sludge thickening.

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目 录

摘要 ………………… ...………………………………...… I ABSTRACT ......................................... II １ 序言 ......................................... 1

1.1 选题背景及意义 ....................................................................... 1 1.2 生产与排水概况 ....................................................................... 1 1.3 水平衡分析 ............................................................................... 2

２ 设计原则、依据及内容 ......................... 3

2.1 设计原则 ................................................................................... 3 2.2 设计内容 ................................................................................... 3

３ 设计条件 ..................................... 4

3.1 设计处理规模 ........................................................................... 4 3.2 设计进水水质 ........................................................................... 4 3.3 设计出水水质 ........................................................................... 4

４ 工艺设计 ..................................... 5

4.1 工艺选择 ................................................................................... 5 4.2 工艺描述 ................................................................................... 9 4.3 主要工艺单元简介 ................................................................. 10 4.4 各单元处理效果分析 ............................................................. 14

５ 构筑物设计计算 .............................. 16

5.1 格栅 ......................................................................................... 16 5.2 集水调节池 ............................................................................. 17 5.3 水解酸化池 ............................................................................. 17

5.4 一体化设处理系统……..……………………………..….….18 5.5 生物接触氧化池 ..................................................................... 19 5.6 沉淀池 ..................................................................................... 23 5.7 清水池 ..................................................................................... 24 5.8 污泥浓缩池 ............................................................................. 25

5.9 污泥脱水机房 ......................................................................... 27 5.10 构筑物及设备一览表 ........................................................... 27

6 污水处理站总体布置 ........................... 28

6.1 平面布置原则 ......................................................................... 28 6.2 高程布置 ................................................................................. 28

７ 公用工程 .................................... 30

7.1 给排水管道设计 ..................................................................... 30 7.2 消防 ......................................................................................... 30 7.3 电气系统设计 ......................................................................... 30 7.4 工程概算 ................................................................................. 31

8 结论 ......................................... 33 参考文献: ....................................... 34 致 谢 ......................................... 35

１ 序言

1.1 选题背景及意义

某泡皮厂采用分散自主经营模式，各经营点生产过程中产生一定量的废水，无处理措施，废水无法进入市政管网，对环境有一定的污染。为根治污染，降低污染物排放量，某县县政府于2008年11月下发通知，暂停某村的梳绒生产与经营。为了使当地梳绒业经济有序发展，形成规模经济，提高人民生活水平，在不增加环境污染的基础上，县政府鼓励该村规范梳绒业的经营方式，拟采用集中管理模式，即对生产区进行统一规划、统一管理，同时将生产过程中产生的废水采用合理有效的措施进行处理后，实现循环回用，不再对环境造成污染。根据该村往年经营状况以及今后的发展规划，拟集中建设梳绒与毛皮浸泡生产基地，建设毛皮浸泡池600座及相应褪毛生产设施，同时建设污水处理与回用系统，本方案在原有方案和工艺验证性试验基础上进行设计。

1.2 生产与排水概况

某村的梳绒业原料主要为羊皮，产地主要集中在内蒙、甘肃、新疆等地，另有部分内蒙古国等国外进口羊皮。其季节性较强，因夏季、秋季羊毛中含绒量较少，而冬春季节羊绒量最多，所以，当年冬季至次年4月份为生产旺季，其余时节则为淡季。其生产流程如下：

泡皮池体尺寸3.0m×4.0m×1.2m（B×L×H），可加工羊皮1200-1500张，加入水量在3.0m3左右，根据生皮预处理程度不同，即有干皮和湿皮两种，其浸泡周期分别为1或2天，此泡皮过程俗称“回鲜”，此过程完成后，将池内水放空，并将羊皮控干。在褪毛工序中所用药品为白灰（有效成份为CaO和MgO）、烧碱（有效成份NaOH），加工一批羊皮的用量分别为250Kg、75 Kg，需水量大约为1.0 m3。因此，生产过程中的用水工序为泡皮和溶药段，排水工序为泡皮段的放水、沥水工序。

在泡皮过程中，毛皮中的油脂、血污、泥沙、盐类、杀菌剂等进入水体而排出。根据组织进行的验证性试验，泡皮后外排综合水质如下：

COD，1000～3500 mg/L SS，800～1000 mg/L，

1.3 水平衡分析

该项目以实现循环回用，即“零排放”为最终目的，项目建成后，该村梳绒集中生产区将不向环境排放废水。下面将水平衡分析如下，该分析以一批（一池）羊皮的加工为基础。

图1-2 系统水平衡图

２ 设计原则、依据及内容

2.1 设计原则

2.1.1贯彻执行国家有关环境保护的政策，按照国家颁布的有关法规、规范及标准进行设计。

2.1.2根据废水水质、回用要求，采用可靠的工艺技术，力求系统操作强度低、管理方便，选用性能可靠、能耗低的设备。

2.1.3在工程设计中优先考虑运行成本、操作管理和工程投资三方面因素，选用运行成本低，操作管理方便，工程投资节省的方案。

2.2 设计依据

1.某村梳绒行业整体规划；

2.《泵站设计规范》（GB/T50265-97）； 3.《工业企业设计卫生标准》（GBZ1-2002）； 4.《室外排水设计规范》（GB50014-2006）； 5.《工业建筑防腐蚀设计规范》（GB50046-95）； 6.《建筑抗震设计规范》（GB5001-2001）； 7.《低压配电设计规范》（GB50054-95）；

8.《通用用电设备配电设计规范》（GB50055-93）； 9.《工业与民用供配电系统设计规范》（GB50052-95）； 10.其它相关的设计规范。

2.2 设计内容

本设计内容指梳绒行业废水处理站的设计，设计范围自污水排放口至回用水出口，具体内容如下：

1）处理站工艺设计；

2）主体构筑物、设施、设备选型设计； 3）电气及自动控制设计；

4）其它配套设施设计（安全、照明、道路、绿化等）； 5）处理站工程投资估算与成本分析等。

3.1 设计处理规模

根据该村梳绒行业整体发展规划及生产用水排水情况分析，设施利用率以70%计，单池排水周期1-2d，确定本处理站的设计处理能力为

Qd=1000 m3/d Qh=42 m3/h

3.2 设计进水出水水质

根据验证行试验结果，确定本项目设计进水水质主要指标见表3-1。

表3-1 设计进水水质 单位：mg/L

气象条件：

（1）该区平均气压为730.2mmHg柱。 （2）年平均气温为16.1℃ （3）冬季最低为6℃。 （4）常年主导风向为西北风。

（5）最大风速为32m/s，平均为1.6m/s，历史最高台风12级。 水文及地质条件：

土壤为砂质粘土，抗压强度在1.5以上。

污水经处理后回用，其主要指标见表3-2。

表3-2 设计处理出水水质 单位：mg/L

泡皮，泡皮用水COD在120-200mg/L。

4.1 工艺选择

参考泡皮废水的工艺设计要求，根据进水水质分析及出水要求，进行不同污水处理方案的对比分析，确定最优方案。

4.1.1 污水特性及工艺技术分析

该类废水具有如下特点：

1.含有大量的盐分，根据原料不同其含盐量不同。 2.有机污染物主要以油酯和血污为主。

3.水量较小，水量波动较大，集中在冬春季节排放，夏季、秋季生产量极小，水量极不稳定。

4.夏季废水中含盐量高，血浆蛋白含量低，冬季废水中含盐量低，血浆蛋白含量高。 根据上述水质分析和生产要求，污水处理站需要去除悬浮物、COD等污染物，并有以下分析：

首先，废水中SS是构成COD的主要因素之一，通过验证性试验，表明，混凝处理泡皮废水，COD去除率可在50%。

根据进水水质废水可生化性强，BOD5/CODCr比值高，及出水要求，单一工艺不足以满足处理要求，拟采混凝沉淀＋臭氧氧化＋SBR、混凝沉淀＋臭氧氧化＋氧化沟、混凝沉淀＋臭氧氧化＋生物接触氧化法三种方案。在三者之间进行优化比较，选出最优方案。

4.1.1.1 SBR法

SBR法是间歇曝气式活性污泥法，又称序批式活性污泥法，英文是Sequencing Batch Reactor，因此简称SBR法。SBR活性污泥法是在单一的反应器内，按时间顺序进行进水，反应（曝气），沉淀、出水、待机（闲置）等基本操作，从污水的流入开始到待机时间结束为一个周期操作，这种周期周而复始，从而达到污水处理的目的序：

[4]

。SBR 反应池工作程

图3-1 SBR反应池工作程序

（1）工艺特点： SBR法的工艺特点如下：

处理构筑物少，可省去初沉池；无二沉池和污泥回流系统。与标准活性污泥法相比，基建费、运行费用较低，且维护管理方便，主要适用于小型污水处理站。

运行操作灵活，效果稳定。SBR在运行过程中，可以根据水质水量的变化通过时间上的有效控制来满座多功能的要求，通过调节曝气时间来满足出水水质要求。

SBR的进水工序均化了污水逐时变化的水质水量，一般不需设调节池。

SBR工艺从时间上来说是一个理想的推流式过程，但是就反应器本身的混合状态仍属于完全混合式，因此具有耐冲击负荷和反应推动力大的优点。

污泥的SVI值较低，一般不会产生污泥膨胀。

通过时间上的灵活控制，易实现厌氧、缺氧、好氧状态交替的环境条件，可同时具有去除BOD和脱氮除磷的功能。

固液分离效果好，SBR的活性污泥沉淀，是在静止或接近静止的状态下进行的，因此处理水质优于连续式活性污泥法。

SBR的运行操作、参数控制应实施自动化管理。

易与物化工艺结合，SBR运行的阶段性使其与混凝、投加吸附剂等提高处理效率的物化工艺相结合提供了便利。

（2）存在的问题：

SBR法虽有很多优点，但也存在其不足之处：

1.连续进水时，对于单一的SBR反应器需要较大的容量调节。 2.对于多个SBR反应器，其进水和排水的阀门自动切换频繁。 3.无法达到大型污水处理项目之连续进水、出水的要求。 4.设备闲置率高。

5.污水提升水头损失较大，电耗量大。 6.对自动化程度要求很高。

4.1.1.2 一体化氧化沟

一体化氧化沟又称合建式氧化沟(Combined Oxidation Ditch)，是本世纪末发展起来的一种污水处理新技术

[6]

。氧化沟是一种变形的活性污泥系统，活性污泥在闭合的曝气渠

道中循环流动，通过活性污泥中的微生物对污水中的有机污染物不断地进行降解和去除，达到净化污水的目的一体化氧化沟则集曝气沉淀、泥水分离和污泥回流功能为一体，无需建造单独的二沉池。一体化氧化沟的曝气净化与固液分离操作在同一个构筑物中完成，污泥自动回流，设备和池容利用率为100％，连续运行。

图3-2一体化氧化沟工艺图

(1)工艺特点:

一体化氧化沟的工艺特点如下：

1）工艺流程短，构筑物和设备少，不设初沉池和单独的二沉池，污泥自动回流。 2）处理效果稳定可靠，硝化和脱氮作用明显，并有一定的除磷效果，但除磷效果差。 3）产生的剩余污泥量少，性质稳定，污泥不需消化，易脱水。 4）建造快，设备事故率低。

5）固液分离效率比一般二沉池高，池容小，能使整个系统在较大的流量和浓度范围内稳定运行。

6）污泥回流及时，减少了污泥膨胀的可能。 (2)存在的问题:

一体化氧化沟工艺在管理控制及维修耗能方面均存在不足之处。

1）系统控制难度大：由于一体化氧化沟工艺集多种功能于一体，系统的充氧、混合、流速、沉淀等因素相互制约，控制难度较大。表现为：污泥回用量无法控制，很难根据系统运行情况及时调整；发生污泥上浮、流失，不易采取补救措施，无法强制回流保证系统的正常运行；污水处理系统的运行状况的理化和生物指标的监测，采样点的选取较难掌握；需多次调整运行方案，最终形成较完善的运行方案。

2）设备能耗大、维修难度大：为了保证沟内水的一定流速，需安装大功率的水下推进器和曝气转刷装置，沟内水流阻力大，增加了运行动力消耗。水下推进器位置不易选取，开启后，由于回流污泥闸板上方墙壁的阻挡，对回流的混合液产生反作用，打破污泥沉淀条件，致使泥水分离区部分污泥沉淀效果差。水下设备维修和保养困难，需要降低水位才能进行。

4.1.1.3 生物接触氧化法

接触氧化技术是一种好氧生物膜法工艺。接触氧化池内设有填料，部分微生物以生物膜的形式 固着生长于填料表面，部分则是絮状悬浮生长于水中。在接触氧化池中，微生物所需要的氧气来自水中，而废水则自鼓入的空气中不断补充失去的溶解氧。空气多通过

设在池底的穿孔布气管进入水流，当气泡上升时向废水供应氧气，同时借以回流池水其工艺图如图3-3所示。

[7]

。

初次沉淀池 生物接触氧化池 二次沉淀池

图3-3生物接触氧化法基本流程示意

(1)工艺特点:

生物接触氧化法的特点：

1）由于填料的比表面积大，池内的充氧条件良好，生物接触氧化池内单位容积的生物固体量都高于活性污泥法曝气池及生物滤池，因此生物接触氧化池具有较高的容积负荷。

2）由于相当一部分微生物固着在填料表面，生物接触氧化法不需要设污泥回流系统，也不存在污泥膨胀问题，运行管理简便。

3）由于生物接触氧化池内生物固体量多，水流属完全混合型，因此生物接触氧化池对水质水量的骤变有较强的适应能力。

4）由于生物接触氧化池内生物固体量多，当有机容积负荷较高时，其F/M比可以保持在一定水平，因此污泥产量可相当于或低于活性污泥法。

(2)存在的问题:

1）当接触氧化池体积较大时，很难实现完全混合的水力状态。

2）生物接触氧化池中填料易堵塞、老化，而且填料上容易产生集泥现象。

4.1.2 污水处理工艺的确定

经以上对一体化氧化沟法、SBR法、生物接触氧化法工艺的对比，可以看出： 一体化氧化沟工艺简单，不需初沉池和污泥消化池，生物池和二沉池合建，省去污泥回流系统。但其基建费用投资高，系统控制难度大及设备能耗大、维修难度大。

SBR工艺的主要反应器是序批式间歇反应器，不需另外设二沉池，污泥回流设备，可省略调节池和初沉池，但其采用间歇曝气，处理污水不连续，处理水量小，耗电量大，对自动化程度要求高。

生物接触氧化法处理工艺与技术设计兼具生物滤池和活性污泥曝气池双重作用。污泥

产量低于活性污泥法，无产生污泥膨胀的问题并且出水水质稳定，该法通常具有运行简便、抗冲击能力强的优点。

综合考虑本工程的进水特性，建设规模、处理要求、工程投资、运行费用等情况，经过技术和经济比较，确定选用生物接触氧化法处理工艺。

化学方法处理废水具有操作简单、管理方便、处理效果好等优点，是近年来发展起来的用于去除高SS有机废水的较好方法，包括电化学方法、臭氧氧化等高级氧化处理技术，根据试验结果，两种方法用于混凝预处理后的泡皮废水，COD去除率可在35%，去除效果较好。同时考虑一次性投资和运行费用问题，建议采用“混凝+臭氧氧化+生物接触氧化池”为主的处理工艺。

系统运转正常后，盐的平衡分析如图4-1，系统最终的盐平衡量在2%左右。

带出盐量21Kg

生产与水处理系统

补充清水1.0 m3

说明：1.该平衡分析是以加工一批毛皮为基础；2.毛皮中带入的盐份以21Kg计。

图4-1盐平衡图

4.2 工艺描述

工艺流程如图4-2所示。

综合废水

图4-2泡皮废水处理工艺流程示意图

整体工艺流程为：泡皮完成排放的废水收集进入调节池进行均质均量，并去除部分泥沙等大比重悬浮物，在调节池前设格栅，以清除大的悬浮物，出水进入水解酸化池，对水中的COD进行初步降解后由泵提升进入一体化处理系统，经过混凝沉淀去除胶体颗粒、臭氧高级氧化进一步去除水中的胶体颗粒及部分溶解性的油脂等污染物和过滤工序去除SS后，进入充氧池，通过空气的氧化氧化作用，再去除部分COD后，通过澄清池，将沉淀物沉淀出去后，上清液进入混合滤池过滤后则进入清水池储存以供回用。系统产生的污泥进入污泥浓缩池后，由板框脱水机脱水和污泥慢滤池处理后进行综合处置。

4.3 主要工艺单元简介 4.3.1 集水池

用于收集各系统排水，起到均质均量的作用，集水池前设格栅和隔油池。隔油池分两格，底部连通，顺流进水，逆流出水。

主要构筑物：集水池 数量 1座

结构形式 钢筋混凝土 有效容积 150m3 主要设备：机械格栅 数量 1套 材质 碳钢防腐 格栅间隙 B=10mm

4.3.2 水解酸化池

水解酸化池能截留吸附进水中颗粒物质与胶体物质，将截留的不溶性有机物水解为可溶性物质，将大分子难生物降解的物质转化为易于生物降解的物质(如有机酸类)。水解酸化池的设置可以提高造纸废水的可生化性。

在水体形成厌氧的情况下，通过厌氧菌对水中的COD进行降解。 主要构筑物：水解酸化池 数量 1座 结构形式 钢筋混凝土 有效容积 160m3 主要设备：提升泵 数量 1台

规格 Q=48m3/h H=10m 功率1.5KW

4.3.3 一体化处理系统

通过污水水质分析和研究，在本方案中一体化处理系统采用了专门技术。共含以下三个处理单元：

1、混凝同向流单元

废水经泵前进入特制的管道混合反应器，在这里，让废水在反应器中与混凝剂充分混合，由于特殊设计的参数，可以使废水在进入混凝处理系统后得以最充分有效的发生凝聚反应，由于优化的投加比例及投药位置，可使投药量控制在最低水平。在进入泥水分离系统以后，采用“同向流”技术，具有占地面积小分离效率高的特点，与普通混凝相比，具有以下优点：①占地面积小，建设速度快②能最大限度地去除废水中的固形物和大分子染料、表面活性剂；③易于沉降，出水清澈透明。同时与气浮相比，具有操作简单、运行费用低（体现在药剂费和电费方面）的优点。

主要设备：混凝反应系统 数量 1套 规格 Q=48m3/h 污泥泵

数量 1台

规格 Q=15m3/h H=10m 功率1.5KW

2、臭氧氧化处理单元

依靠臭氧分子的强氧化作用，降低废水中的有机物含量，同时对回用系统进行杀菌，抑制水体变质。“臭氧＋混合滤床”联合技术应用于废水深度处理领域，得到了较好的效果。

设备配置

臭氧发生器及配套 1套 规格 SDL-DT3 功率 N＝6.0kW； 3、混合滤床

用以对臭氧氧化后出现的悬浮物进行分离，以得到更高水质的回用水。本方案中采用高效混合滤料。这种滤料可起到有效的“吸附－过滤－再生”循环作用，它对污水中一些难去除的物质，如表面活性剂、难生物降解有机物和重金属离子等具有较高的处理效率，同时具有硬度大、抗腐蚀性好、密度大、机械强度高、载污能力强、使用周期长的特点。这种滤料由于采用了合理的配比，在得到较好的出水水质情况下，可保持长期有效的使用寿命。

设备配置

填料 1批 反冲洗泵 数量 1台

规格 Q=150m3/h H=13m 功率3KW

4.3.4 生物接触氧化池

生物接触氧化法又称为浸没曝气池式生物滤池，生物接触氧化池内设置填料，填料淹没在废水的水流中，填料上长满生物膜。在废水与生物膜接触过程中，水中的有机物被微生物吸附，氧化分解和转化为新的生物膜。从填料上脱落的生物膜随水流到二次沉淀他后被去除，废水得以净化。在接触氧化池中，微生物所需要的氧气来自水中，而废水则自鼓入的空气中不断补充失去的溶解氧。空气多通过设在池底的穿孔布气管进入水流，当气泡上升时向废水供应氧气，同时借以回流池水。该技术是在生物滤池的基础上发展起来的〔10-11〕。其处理工艺与技术设计兼具生物滤池和活性污泥曝气池双重作用。污泥产量低于活性污泥法，无产生污泥膨胀的问题并且出水水质稳定，处理废水通常在所需BOD5去除率为60%左右时较为经济。在废水流量较小、有机负荷较低时更为如此。与活性污泥法相比，该法通常具有运行简便、抗冲击能力强的优点。

主要构筑物

生物接触氧化池 1座 结构形式 钢筋混凝土 有效容积 155m3

设备配置

曝气盘 1批 鼓风机 数量 1台

规格 Q=402m3/h 风压=53.9KPa 功率11.0KW

4.3.5 沉淀池

用于充氧池后泥水分离 主要构筑物

澄清池 1座 结构形式 钢筋混凝土 有效容积 60m3 设备配置

污泥泵 1台 数量 1台

规格 Q=15m3/h H=10m 功率1.5KW

4.3.6 滤池

用于安全过滤 主要构筑物

滤池 1座 结构形式 钢筋混凝土 有效容积 50m3

4.3.7 清水池

由于该项目中生产用水间歇性较强，为了保证系统中水满足回用，要建清水池。泡皮废水经过二级处理后，水质改善，细菌含量大幅度减少，但细菌的绝对值仍很客观，并且有存在病原菌的可能，为防止对人类健康产生危害和对生态造成污染，在污水排入水体前应进行消毒处理。

接触池的作用是保证消毒剂与水有充分的接触时间，使消毒剂发挥作用，达到预期的杀菌效果，设计合理的接触池应使污水的每个分子都有相同的停留时间。采用的消毒方法不同，接触停留时间、形式也不同。目前，污水处理中最常用的消毒方法仍是氯消毒法，其次还有投加次氯酸钠，臭氧化法及紫外线消毒等。本次设计采用应用较普遍的加氯消毒法，接触池为矩形隔板式。

主要构筑物： 回用水池 数量 1座 结构形式 钢筋混凝土

有效容积 150m3

4.3.8 污泥浓缩脱水系统

系统排出的污泥含水率很高，一般在99.5%左右，流动性好，运输极不方便，需送至污泥浓缩池进行浓缩，去除一部分污泥颗粒间隙水（游离水），从而降低了后续脱水处理过程中污泥的体积。浓缩后含固率达到97%，污泥体积大幅度地减少，然后送入脱水机进行污泥脱水，脱出泥饼干度20%可进行综合处置。浓缩池上清液和污泥脱出水进入调节池。

主要构筑物：污泥浓缩池 数量 1座 结构形式 钢筋混凝土 有效容积 80m3 主要设备：污泥泵 数量 1台

规格 Q=15m3/h H=10m 功率1.5KW 板框脱水机 数量 1套 规格 DL-6

4.4 各单元处理效果分析

表4-1各单元处理效果表

另附调试运行过程中实验数据（河北大学实验室测定）：

５ 构筑物设计计算

5.1 格栅

设计流量：Qmax1000过栅流速：V0.5m/s，栅前流速：/2442 m3/h0.012m3/s，

V =0.1m/s，格栅间隙净宽：b10mm，格栅倾角：60

3栅条采用断面形状为圆形的钢条，直径：S20mm，单位栅渣量：0.03m栅渣/103m3

污水，格栅采用地埋式。如图5—1所示：

图5—1 隔栅计算图

栅条间隙数

设栅前水深h=0.4m

Qmaxsin0.012sin60

n6个

bvh0.010.40.5

2）栅槽宽度

BSn1bn0.02610.0160.16m

3）进水渠道渐宽部分长度

设进水渠道宽B1=0.1m，其渐宽部分展开角度 1=20°

L1

BB10.160.1

0.098m

2tan12tan20

L10.0980.049m22

4）栅槽与出水渠道连接处渐窄部分长度

L2

5）过栅水头损失

因栅条断面为圆形，形状系数为β=1.79

sh1

b

V0.020.5

sinK1.79sin6030.152g0.0129.8

2



6）栅后槽的总高度 设栅前渠道超高h2=0.3m

Hhh1h20.40.150.30.85m

7）栅槽总长度

LL1L21.00.5H1

2.16



0.0980.0491.00.5

0.40.3

tg60

8）每日渣量

W10000.031030.03m3/d0.2m3/d

采用人工清渣

5.2 集水调节池

1)调节池有效容积：设停留时间T＝3.5h，

VTQ3.542147m3 取150m

3

2)调节池的尺寸：规划其有效水深h=4.0m，采用方形池，则池表面积

AV

38m2

所以

L=B=A6.2m（取6.2m）

在池底设集水坑，水底以i=0.01的坡度坡向集水坑。 3)水头损失

42v26060h0.000007m

2g2g

4)调节池前采用LXB-900型螺旋提升泵二台，一用一备。单台扬程4m，螺旋外径100mm，提升流量为48m3/h,转速为480r/min,配用功率为2.2KW。

2

5.3 水解酸化池

水解酸化池采用局部完全混合式、总体推流式结构。池内分两层挂丝长为150 mm的弹性立体填料。

5.3.1 有关设计参数

a、Q=1000m/d=42m/h

MLSS.d) b、BOD5污泥负荷：N2 kgBOD5/(kg

3

3

c、污泥浓度XMLSS700mg/L

5.3.2 反应池容积、尺寸

V

QS01000220

＝157m3 取160m3 NX2700

反应池总水力停留时间：

t

V1603.8hQ1000

反应池体积V=160m3 设有效水深h=4.0m 有效面积S=V/h=160/4=40m2 廊道宽 b＝5m 应池长度L

S40

8m B5

取超高为1.0m，则反应池总高 H＝4.0+1.0＝5.0 m 1）进水管

反应池进水管段计算流量：Q=0.012m/s 管道流速 ：v=0.4 m/s

管道过水断面积 A= Q/v=0.012/0.4=0.03m2 取进水管管径DN25mm 1）出水：提升泵 数量 1台

规格 Q=42m3/h H=10m 功率1.5KW

3

5.4 一体化处理系统

一体化池体体积尺寸： 8m*8m*4m

通过污水水质分析和研究，在一体化处理系统采用了专门技术。共含以下三个处理单

元：

1、混凝同向流单元 主要设备：混凝反应系统 数量 1套 规格 Q=48m3/h 污泥泵

数量 1台

规格 Q=15m3/h H=10m 功率1.5KW 反应池体积V17*m3

设有效水深h4.0m

有效面积SV/h170/442.5m2

2、臭氧氧化处理单元 设备配置

臭氧发生器及配套 1套 规格 SDL-DT3 功率 N＝6.0kW； 反应池体积V56m3

设有效水深h4.0m

有效面积SV/h56/414m2

3、混合滤床 设备配置

填料 1批 反冲洗泵 数量 1台

规格 Q=150m3/h H=13m 功率3KW 反应池体积V28m3

石英砂体积V14m3 设有效石英砂深h2.0m 有效面积SV/h14/27m2

5.5 生物接触氧化池 5.5.1 设计参数

Q=42m3

/h,进出水BOD5浓度ρSO=127.65mg/l ρSE=19.15mg/l BOD5/m3·h

有机容积负荷0.7kg

5.5.2 有效容积(即填料体积)V

V

qvsose1000127.6519.15103103155m3

Nv0.7

5.5.3 反应池尺寸

反应池总面积: 取填料层高度为H=3m 则

A

设计1座反应池，每池8格。

单池面积：

f

A156

56m2N1 f567m2n8 V155252m2 取56m H3

单格面积：

a1

池平面尺寸：单格尺寸长取2m，格宽7/2=3.5m；单格尺寸：2m3.5m 池深：

H0Hh1h2h330.50.515m

其中：h1—超高，取0.5m；

h2—填料层上水深，取0.5m； h3—填料至底部高度，取1.0m。 停留时间：t=V/Q=155/42=3.7h

5.5.4 供气系统

采用在填料下直接曝气方式，曝气充氧的扩散装置采用多孔管。管设在距池底0.7m

处，孔径取5.0mm，孔在管的两侧交替排列。 1）需氧量

0.127650.019150.124155OaaQS0SebXV0.751000

155.8kg/d6.49kg/h

其中上式：

a—去除1kgCOD的需氧量，kgO2/kgCOD 此处a取0.75 kgO2/kgCOD； So Se—进、出水BOB浓度，kg/m

3

Q—进水量，m/d；

b—微生物自身氧化系数，kgO2/kgMLSS，此处b取0.12 kgO2/kgMLSS； X—XLSS浓度，kg/m，此处取4 kg/m； V—池容积，m3。

3

3

3

查得水中溶解氧饱合度分别为Cs(20)=9.17mg/L,Cs(30)=7.63mg/L 气出口处的绝对压力(Pb)为:

Pb1.0131059.84.41031.444105Pa

氧转移效率(E)为10%,则空气离开曝气池时氧的百分比为:

Ot



211E100%19.3%79211E



温度为20C时，反应池中的溶解氧饱合度为9.17mg/L，温度为30C时池中的平均溶氧饱合度为7.63mg/L。

温度为20C时，脱氧清水的充氧量为：



Ro式中：

Cs30CL1.024T20RtCs20



6.499.17

302012.1kg/h0.80.917.6321.024

—氧转移折算系数（0.8—0.85取0.8）；

—氧溶解折算系数（0.9—0.97取0.9）； —密度，1.0kg/h；

CL—废水中实际溶解氧浓度，mg/L（一般为2 mg/L）；

Rt—需氧量O=3.14kg/h。

a

供氧量为：

Qa

R012.1

402m3/h0.3E0.30.1

每单元格所需空气量：

Qa1i

Qa1402

50.2m3/h88

每格有4根支管，管长5m，管中心间距1m，孔距50mm，每根管有出气孔100个。 每支管所需空气量：

qa1

Qa1i50.212.55m3/hn4

孔口空气流速：

v

4qa1412.551.77m/s22

3600dn36000.005100

2）充气管管径

qa112.55m3/h

设空气干管游速V=10m/s；支管流速v=5m/s：则 干管直径：

D

校核：

4Qa4502

0.133m取140mm；

3600V360010

4Qa14502

9.06m/s22

3600D36000.14

V

支管直径：

d

校核：

4qa1412.55

0.030m取30mm；

3600v36005

4qa1412.55

4.93m/s22

3600d36000.03

v

5.5.5 出水系统

1）过水孔所需面积

S

2）充满度为0.6，则

Qi42

0.058m2vb0.23600

S0.058

0.098m20.60.6

S

2）过水口尺寸 每单元格有过水孔2个，孔中心距为1m 3）孔宽b=0.2m,孔高

h

S0.098

0.25mbn0.22

过水孔尺寸0.2m0.25m

图5—3 接触氧化池结构图（单位m）

5

5.6 沉淀池

设计普通辐流式沉淀池 1）沉淀部分水面面积F

根据生物处理段的特性，选取二沉池表面负荷q0.5(m3/(m2h)) 设计两座沉淀池，n=2

F

Q4242m2nq0.52

2）池子直径 D

3）沉淀部分的有效水深h2 设沉淀时间：t2.5h

D

4F





442



7.31m

h2qt0.52.51.25m

4）沉淀池总高度 污泥斗高度

设池底的径向坡度为0.1, 污泥斗直径D22.0m上部直径 D14.0m,倾角600

h5r1r2tan21tan601.73m

坡底落差

h4Rr10.053.720.050.085m

污泥斗容积

V1

h5

3

r

2

2

1r1r2r22



1.73

3

2

2

21112.67m3



池底可贮存污泥体积

V2

h4

3

RRr1r12

0.085

3

3.7

2

3.72222.23m3

沉淀池共可贮存污泥体积为

VV1V212.672.2314.90m3

沉淀池总高度 设超高 h1=0.3m, 缓冲层高度h30.50m

Hh1h2h3h4h50.31.250.50.0851.733.87m

池体计算图如图5-5所示：

图5—5 沉淀池设计计算图

5.7 清水池

接触时间t=5h，设计接触池各部分尺寸 1）接触池容积

V＝Qmaxt425210m3

2）尺寸的确定

接触池水深h2.0m，单格宽b=2m，设4格 则池宽B24＝8m 池长L3）复核池容

由以上计算，接触池宽B248m，长L=13.2m，水深h=2.0m 池容

VLhB211.2m3208.3m3

210

13.2m 82

池体尺寸如图5-5所

图5-6 隔板接触池计算图（单位m）

5.8 污泥浓缩池

3

含水率P=32(kg/m3) 199.4%，固体浓度C06(kg/m)，浓缩后污泥固体浓度为 CU

(即污泥含水率 P2=97.5%), 采用重力浓缩。由于大部分悬浮物都在超效气浮装置处回收故污泥浓缩池可根据施工的方便来设计.

1）浓缩池面积A

设计浓缩池面积为16m 2）浓缩池直径

设计采用圆形辐流污泥浓缩池 直径

2

D

3）污泥量

A4





164



4.51m

A

QwC0

G

QW——污泥量，m3/d； Co——污泥固体浓度，kg/m3； G——污泥固体通量，kg/( m2.d)；

浓缩污泥为剩余污泥,污泥固体通量选用 27(kg/(m2.d)故

Qw

3）浓缩池深度H

取浓缩时间T=16h，则

AG1627

72m3/dC06

h2

1672

3m

2416

4）池底坡度造成的深度

h4

D4.51i0.010.025m22

5）污泥斗高度

设池底的径向坡度为0.01, 污泥斗直径D1=4m上部直径 D12m,倾角60

h5

D1D2

tan6001.21m2

6）有效水深

取超高h2=0.3m，缓冲层高度h3=0.3m

H1h1 h2 h3 3.00.30.33.63m

符合规定，取4m。 7）浓缩池总深度

HH1 h4 h53.6000.0251.214.84m

8）浓缩后污泥体积

V

QW(1P72(199.4%)1)17.3m3/d

(1P2)(197.5%)

池体尺寸如图5-7所示

图5-7 重力浓缩池计算图

5.9 污泥脱水机房

过滤流量104.2m3/d

设置2台压滤机（一台备用），每天工作18h，则压滤机处理量Q104.2/185.8m3/h选择DYQ1000B型带式压滤脱水机.

进污泥浓缩后含水率为97.5％，经压滤后脱水泥饼含水率降为80％。大大降低污泥外运

处理费用。

5.10 构筑物及设备一览表

序号 名称 1 格栅 2 集水调节池 3 水解酸化池 4 一体化设备 5 生物接触氧化池6 沉淀池 7 清水池 8 污泥浓缩池

序号 名称 1 格栅 2 螺旋提升泵 3 一体化设备 4 三叶罗茨鼓

风机 5 潜水排污泵 6 潜水电泵 7 螺杆泵 8

带式压滤机

表5—1 主要构筑物设施表

规格m3

数量 备注

2.16×0.40×0.85 1 地下/钢硂(前端深0.3米，后端深

0.85米) 6.2×6.2×4.0 1 地下/钢硂 8×20×4.0 1 半地下/钢硂

8×8×4.0 1 地上 16×3.5×5

1 半地下/钢硂 7.31×3.87

2 半地下/钢硂 13.2×8×2

1 半地下/钢硂 4.51×4

1

地下/钢硂

表5—2 主要设备表

单位 数量 备注

台 1 栅条间隙宽度b＝10mm，人工清理污物 台 3 两用一备，将污水从调节池输到一体化

套 1 ——

台 2 一用一备为生物接触氧化池提供曝气 台 2 一用一备，将脱水滤液输到生物接触氧化池 台 2 一用一备，把污泥从气浮装置池调到污泥浓缩

间

台 2 一用一备，把污泥从沉淀池输到污泥浓缩间

套

2

一用一备污泥，脱水用

6 污水处理站总体布置

6.1 平面布置原则

(1) 总图平面布置时应遵从以下几条原则〔13-14〕 ○1污水处理站构（建）筑物应紧凑，节约用地和便于管理；

○2构（建）筑物之间的距离应满足管道敷设，施工和运行管理等方面的要求； ○3管道（线）布置与其高程布置相协调，顺应各种水质输送要求，尽量避免多次提升和迂回曲折，便于节能耗能和运行维护；

○4 协调好建筑、道路、绿地于工艺构筑物的协调，做到即使生产运行安全，又使区环境美观，向外界展现优美的形象。

(2)管线设计

进水管道根据造纸厂设置完成。 (3)平面布置情况

本次设计主污水处理构筑物位于该厂东南角，在主导风的上风向。参见厂区平面布置图6-1。

5

10

66

66

78

9

10

11

厂 区 绿 化

道 路

图6-1污水处理站平面布置图

6.2 高程布置

污水处理站污水处理高程布置的主要任务是：确定各处理构筑物和泵房的标高，确定

处理构筑物之间连接管渠的尺寸及其标高，通过计算确定各部分的水面标高，从而能够使污水沿处理流程在处理构筑物之间通畅地流动，保证污水处理站的正常运行。

布置原则

○1尽可能利用构筑物之间的自流，尽量减少提升次数和水泵所需扬程；

○2协调好厂内平面的布置于各种单体埋深，以免工程投资增大、施工难度和污水提升次数变多；

○3注意污水流程和污泥流程的配合，尽量减少提升高度；

○4协调好单体构造设计和各构筑物埋深，便于正常排放，又利于检修维护〔15〕。

高程图：

７ 公用工程及经济技术分析

7.1 给排水管道设计

设计依据：

污水处理站的给排水按《建筑给水排水设计规范》(GBJ15-88)、《室外排水设计规范》(GBJ14-87)、《建筑给水排水设计规范》(GBJ15-88)等相关规范设计。管道的布置敷设应满足以下要求：

1）给水管

污水处理场内给水管道，主要是站内生活用水、泵房、加药间等冲洗溶解用水，以及冲洗水池用水。本系统单独成为一个管道系统，自美林生厂区给水系统接入。接入前加装计量水表。管道采用PPR给水管， 管道布置应力求短而直，避免不必要的水头损失。

2）排水管

本工程排水系统包括三个方面，一是站内的地面雨水的排除，二是生产废水的排除，包括沉淀池、清水池的排空、泵房飞水的排除等。站内雨水经收集后排除污水处理站外，生产废水经管道收集后排入集水池，进入污水处理流程。

3）生产工艺管线

各个处理构筑物之间的联通管，一部分为承压管指各种泵的出水管，采用钢管焊接，要求焊缝均匀平整，管道敷设横平竖直，做到美观大方。一部分为各构筑物的联通管，尽量考虑架空敷设，以减少水头损失。在穿越道路灯设施时埋地，管道的管径通过流量充分考虑各构筑物件修饰所引起超负荷运转的可能。

7.2 消防

污水处理站的消防设计按《建筑设计防火规范》（GBJ16-87）进行设计。操作间及机房内设干粉灭火器，大的建筑物内按规定设消火栓及安全通道。建、构筑物的耐火等级、防火间距等在相应的建筑或结构等设计中亦按相关规定设计。

7.3 电气系统设计

1）设计依据

○1《10KV及以下变电所设计规范》（GB50053-94） ○2《供配电系统设计规范》（GB50052-95） ○3《低压配电设计规范》（GB50054-95） ○4《通用用电设备配电设计规范》（GB50055-93） ○5《电力工程电缆设计规范》（GB50217-94） ○6《建筑物防雷设计规范》（GB50057-94）

○7《3-110KV高压配电装置设计规范》（GB50060-92） ○8与本工程相关的其他设计规范

○9工艺提供的设备表、工艺流程图及平面布置图

2）设计范围

○1马达控制中心及变配电装置设计； ○2用电设备供电及控制系统设计； ○3污水处理站电缆敷设设计； ○4电气系统接地设计； ○5防雷及接地设计；

○6室内照明、道路照明及室外各构筑物照明设计。 3）供电电源

由甲方提供的动力电源：采用380V 50Hz/220V 50Hz低压电源供电。由低压配电柜分配至各处理单元设备。

4）设备启动和控制方式

为保证污水处理站污水处理过程的安全可靠性和生产的连续性，使污水厂的管理和操作人员能够全面有效的管理和监控整个污水处理站的运行过程，提高污水处理站管理的自动化水平，自动控制系统采用目前在国内外污水处理站广泛应用的PLC控制系统,配以相应的仪表检测设备，对污水处理全过程进行实时管理和监控。

该工程中符合较小，采用直接启动方式。 5）电线缆敷设及设计

电缆按技术先进，经济合理，安全适用，便于施工和维护的原则进行设计，根据设备容量额定电流，并按电机运行时电压降在5%内及电机启动式启动设备的母线电压降在15%内选择电缆截面。室内电缆敷设采用穿管或桥架沿墙敷设，在电缆沟内沿角钢支架敷设；室外电缆敷设采用电缆沟与直埋相结合的方式，在电缆沟内沿角钢支架敷设，过道路穿钢管保护。

7.4 工程概算

7.4.1 工程运行费用分析

见表7-4。

表7-4 运行费用分析表

7.4.2 1）经济效益

本项工程投入运行后，废水实现循环回用，彻底解决了当地疏绒行业的污染问题，从而保留当地的梳绒业，促进当地的经济发展，其效益是不可估量的。

2）环境效益

由于污水经处理实现循环回用，每年减排COD200吨（以年生产200天计），同时节约清水用量20万吨/年，为节能减排做出了突出贡献。

3）社会效益

该村的梳绒业发达，但是分散性较强，该项目实施，将提高当地疏绒行业的组织管理水平，该处理站的建成，有效解决了该区域的废水污染问题，为该地区该行业起到了表率作用，具有显著的社会效益。

8 结论

本设计采用生物接触氧化法工艺处理污水。现对本次设计的工艺特色、技术改进方向概括如下，并做了总结和建议。

本次毕业设计对进水水质进行了系统分析，把进水各水质质标与《室外排水设计规范》（GB50014-2006）对比，确定了出水水质及污水处理程度。根据进水水质分析以及出水要求，最终确定水解酸化＋混凝沉底＋臭氧接触养化＋生物接触氧化工艺为最佳方案。根据最优方案的工艺流程图，依次对工艺中各构筑物进行了设计说明、设计计算，并绘制了各构筑物的计算图。其中格栅采用回转式机械格栅人工清渣，水解酸化池提高污水的可生化性COD的去除率可以达到30%，混凝沉淀采用絮凝剂PAC，加速污泥沉淀降低水体的COD，臭氧接触氧化利用强氧化性脱色，砂滤池过滤掉大块悬浮污泥，经此三项COD的去除率可以达到69%，生物接触氧化池利用生化处理污水COD的去除率可以达到40%，最后参考总平面布置原则，按照任务书要求，对污水处理构筑物进行了总平面布置，绘制了厂区平面布置图。

在本次设计的制作过程中，不但进行了工艺的对比分析，更做了大量的计算和绘图工作，对各方面能力进行了综合的培养，提高了分析和解决工程实际问题的能力。

参考文献:

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致 谢

本设计是在李占臣老师的悉心指导下完成的。李老师严谨的治学态度、勤勉求实的工作作风让我受益匪浅。李老师严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样，李老师循循善诱的教导和不拘一格的思路给与我无尽的启迪，在设计过程中李老师提出的很多宝贵意见让设计得以顺利完成，再次谨向李老师致以最诚挚的感谢！同时非常感谢河北德龙环境工程有限公司对我的帮助，德龙公司为我提供了提供了良好的实习环境，为我的设计提出了很多优秀的意见，在此我对德龙公司表示真挚的感谢。

值此论文完成之际，谨向关心我的各位老师、帮助我的同学、朋友们表示诚挚的谢意。最后感谢我的学校——河北大学化学与环境科学学院四年来对我的大力栽培。

2010年5月30日