气浮水解SBR工艺处理化妆品厂废水(2)模板.doc

气浮-水解-SBR工艺处理化妆品厂废水专业：环境工程班级：级1班姓名：xxxx 目 录引 言.31设计标准依据及要求.61.1设计依据.61.2设计标准. .61.3设计任务.72污水处理方案确实定.82.1 设计思绪.82.2方案比较.82.3 方案确定.83 污水处理系统设计计算.103.1 格栅设计.103.1.1设计参数.103.1.2设计计算.103.2 调整池设计.143.2.1设计参数.143.2.2设计计算.153.3 气浮池设计.153.3.1设计说明.153.3.2设计参数.163.3.3设计计算.163.4 水解池设计.193.4.1设计说明.193.4.2设计参数.203.4.3设计计算.203.5SBR反应池设计.223.5.1设计说明.223.5.2第一级SBR反应池.243.5.3第二级SBR反应池.294 污泥处理系统设计.344.1污泥浓缩池.344.1.1污泥浓缩池作用.344.1.2设计参数.344.2贮泥池及污泥泵.354.2.1贮泥池作用.354.2.2设计计算.354.3污泥脱水.364.3.1污泥脱水作用.364.3.2设计选型.375 污水处理站平面及高程部署.385.1 污水处理站平面部署.385.1.1各处理单元构筑物平面部署.385.1.2辅助构筑物.395.2 污水处理站高程部署.395.2.1高程部署任务及标准.395.2.2污水处理高程计算.406 污水泵站设计.426.1泵站设计.426.2选泵.427所选设备及各池池型总结.438工程概算及效益分析.448.1工程初步投资预算.448.2经济效益分析.448.3环境效益分析.44结 论.46致 谢.47参考文件.48摘 要此次设计目标是对化妆品废水进行初步设计，以处理化妆品行业废水带来环境污染问题。化妆品生产过程中排放大多全部是结构复杂、有毒有害和生物难以降解有机物污染物质，其中COD浓度高达上万，BOD浓度高达数千mg/L，如不妥善处理，将会对环境造成严重污染和破坏。针对其废水量小及化妆品行业废水特点，考虑成本、处理技术、进出水水质等原因，最终确定气浮水解SBR法处理工艺。本步骤首先设有格栅、调整池，对污水进行预处理，去除水中较大悬浮颗粒和调整水质水量。气浮能有效地去除废水中大部分LAS和乳化状态油, 同时去除由油类物质引发 CODCr，有利于后续生化处理工序。二级处理采取水解酸化/SBR联合工艺，可有效地去除废水中SS和CODcr。SBR法是一个间歇运行废水生物处理工艺，该法含有适应性强，操作运行灵活等特点，适合于化妆品生产废水处理。经过格栅、调整池，水解酸化池、SBR处理系统处理工艺，出水可达广州市污水排放标准一级标准。 本文对格栅、调整池、气浮池、SBR反应器及污泥浓缩池进行计算，编制设计说明书，并绘制工艺步骤、构筑物平面及高程、关键构筑物共五张图纸。关键词：化妆品行业废水；气浮；水解酸化；SBR处理系统。AbstractThe purpose of this design is the preliminary design of cosmetics industry wastewater, to solve the problem of environmental pollution caused by cosmetics industry waste water. Chemical emissions from the production process are mostly complex, poisonous and harmful and difficult to degrade toxic organic compounds and biological pollutants, including concentrations as high as tens of thousands of COD, BOD concentrations up to several thousand mg / L. If not treated properly, will cause serious pollution and destruction to the environment. In view of its wastewater quantity was small and cosmetics industry wastewater characteristics, consider the cost, processing technology, access to water quality and other factors, ultimately determine the process as air -flotation - Hydrolysis-SBR. First, the process has a grill, adjust the pool, pretreatment of wastewater to remove larger suspended particles in water and adjust the quality and quantity. Floating can effectively remove most of the oil LAS and emulsification state, and remove material CODCr caused by oil, benefit to the follow-up biochemical treatment processes.Secondary treatment using hydrolysis acidification-sbr-contact oxidation/SBR joint process, can effectively remove the water in the SS and CODcr. Through the grille, regulation pool, hydrolysis acidification tank, SBR treatment systems in cities such as secondary treatment process, effluent can reach the level of the Guangzhou City wastewater discharge standards, the level of emission standards. Combined with the local actual condition, sludge treatment adopted: sludge concentration, mechanical dewatering process flow. In this paper regulation ponds, floating pool, SBR reactor and sludge concentration pool design specification is calculated, formulate, and rendering process, structures plane and elevation, the main structures of five drawing. Keywords: Cosmetics industry wastewater; gas flotation; hydrolysis acidification; SBR treatment system. 引 言伴随经济高速发展，化妆品逐步从奢侈品变为了家居生活必需品1。过去20年内，化妆品生产过程对环境污染加剧，对人类健康危害也日益普遍和严重，其中尤其是精细化工产品(如制药、染料、日化等)生产过程中排出有机物质，大多全部是结构复杂、有毒有害和生物难以降解物质2。所以，化工废水处理难度较大。1.化妆品废水起源及水质特征1.1化妆品生产废水起源化妆品可划分为通常液态单元、膏霜乳液单元、粉单元、气雾剂及有机溶剂单元、蜡基单元和其它单元等。化妆品基础润肤原料关键分为：植物油类、蜡类、烃类、合成油脂和脂肪酸、脂肪醇和脂类；另外，还含有乳化剂、增稠剂、抗氧化剂、防腐杀菌剂和香精色素等。化妆品生产操作单元般是不连续，可分为粉碎、研磨、粉末制品混合、乳化和分散、分离和分级、物料输送、加热和冷却、灭菌和消毒、产品成型和包装、容器清洗等3。除厂内生活污水外，化妆品生产废水关键起源以下：(1)清洗冲洗废水。如产品或中间产物精制过程中洗涤水，更换产品或是间歇反应时反应设备或反应釜洗涤用水、洗瓶水等，其中关键成份是原料、产品及中间产物和副产物等。(2)产品加工过程工艺排水。生产过程中形成废水如蒸馏残液、结晶母液、过滤母液等废水4。1.2化妆品生产废水关键特点：(1)水量不大，污染物浓度高。通常情况下，关键生产设备每使用一次就需清洗，方可重新生产。所以，废水产生是间歇性，水量不会很大，但水量及水质波动较大。(2) 水质成份复杂，每一个产品需要原料或半成品原材料全部不一样，工艺步骤较长，副产物较多，使得废水中污染物组分繁多复杂，增加了废水处理难度。(3)难降解物质及有毒有害物质多。比如，化妆品原料中滑石粉、钛白粉、高岭土等粉料或多或少掺杂有害元素铅、汞、砷等，可引发人体急性或慢性中毒；指甲油中所含树脂、成膜剂、助溶剂、稀释剂等成份对人体也有不一样程度危害性。(4)生物难降解物质多，可生化性差，增加了废水处理难度5。(5)废水色度高5。2.废水处理现实状况及趋势现在常规处理方法有物理法（包含过滤法、混凝沉淀法和气浮法等）、化学法（利用化学反应作用以去除水中有机物、无机物杂质。关键有化学混凝法、化学氧化法、电化学氧化法等）和生物法（利用微生物新陈代谢作用降解转化有机物过程）。伴随日用化学工业发展，污染物成份日渐复杂，废水中含有大量有机污染物，如仅采取物理或化学方法是极难达成治理要求。日化行业在生产步骤上总体污染相对较轻, 向环境排放污染物中以废水为主, 关键污染指标为 SS、COD、动植物油脂和表面活性剂7。在沿海发达地域,当地政府管理严格, 企业多已配套建立了污水处理设施, 采取处理方法关键有接触氧化法、活性污泥法、厌氧 /好氧生物法等, 这些处理方法基础上满足了企业达标排放要求。鉴于化妆品生产废水复杂特征，组合工艺结合多种工艺优点，不仅节省投资，降低运行成本，降低企业处理废水开支，而且能缩短处理时间，提升处理效率，确保出水达成工业废水排放要求。所以，组合工艺在化妆品生产废水处理中不仅是主流技术，而且前景依旧良好。3. 本设计目标和意义 总而言之，化工生产废水排放是水环境毒物污染重关键点源，化妆品废水向环境中排放污染物中以废水为主, 关键污染指标为SS、COD、动植物油脂和表面活性剂。鉴于日化行业废水特点，假如直接排放一定会对环境和大家健康造成危害，所以必需要处理达标后才能排放。而本设计意义就是经过了解化妆品废水部分基础情况和常见处理工艺，针对化妆品废水特点设计一套有效安全而且经济处理工艺，使其出水水质能达成广州市污水排放标准一级标准，对降低其中污染物对环境污染，有着很关键环境保护意义，而且对于其它化妆品企业废水处理站设计提供一定参考价值。1 设计标准依据及要求1.1设计依据（1）广州市污水排放标准；（2）建设项目环境保护管理条例；（3）水污染防治法；（4）国家及地方相关规范和法规：室外排水设计规范（GB50101-）城镇污水处理厂隶属建筑和隶属设备设计标准建筑给水排水设计规范（GBJ15-88）工业企业总平面设计规范1.2 设计标准(1)严格实施相关环境保护各项要求，使处理后各项指标达成或优于广州市污水排放标准一级排放标准。(2)针对废水水质特点采取优异、合理、成熟、可靠处理工艺和设备，最大可能发挥投资效益，采取高效稳定水处理设施和构筑物，尽可能降低工程造价，同时结合企业生产情况，对污水进行综合治理。(3)尽可能减低电耗及运行管理费用，降低土建投资，确保工程环境效益，社会效益和经济效益实现。(4)工艺设计和设备选型能够在生产过程具较大灵活性和调整余地，能适应水质水量改变，确保出水水质稳定，达标排放。(5)建筑构筑物部署合理顺畅，降低噪声，消除异味，改善周围环境。(6)努力争取以最小经济代价实现治理目标。1.3设计任务（1）废水起源：某化妆品企业生产废水和生活污水。（2）水量：生产废水为100 m3/d，生活污水来自职员食堂和日常生活用水，水量为150 m3d。水量波动系数为1.2。（3）进出水水质：出水水质达成广州市污水排放标准一级标准。具体进出水水质如表1-1所表示。表1-1 进出水水质要求水质指标CODCrBOD5SSNH3-NLAS动植物油进水浓度 (mg/l)600035003001225100出水浓度 (mg/l)60206010510依据表1-1，能够计算出各项污染物去除效率，结果以下：（1）BOD5去除率 =(3500-20)/3500100%= 99.4 %（2）CODcr去除率 =(6000-60)/6000100%= 99%（3）SS去除率 =(300-60)/300100%=80 %（4）动植物油去除率 =(100-10)/100100%= 90 %（5）NH3-N去除率 =(12-10)/12100%= 16.7 %（6）LAS去除率 =(25-5)/25100%= 80 % 在选择步骤时，最少要确保所选步骤有如上处理效果，才能达成此次设计基础要求。2污水处理方案确实定2.1设计思绪依据化妆品废水特点及处理难点，设计思绪大致以下：（1）水中SS等物理性污染物，通常采取物理方法如气浮池、沉淀池等工艺去除。结合本水质特点，选择合理工艺单元、构筑物及其型式。（2）对于难降解COD，单纯采取好氧或是厌氧方法极难确保出水达标。故拟采取水解酸化/SBR法联合工艺，同时选择经济合理组合方法和构筑物型式。（3）工艺方案确定后，具体构筑物选型和设计时，要尽可能做到组合优化，比较正确设计好各构筑物。2.2 方案比较依据废水特点和出水要求，暂定以下两种污水处理方案。（1）工艺1：水解酸化SBR工艺处理步骤废水格栅调整池气浮池水解酸化池SBR处理系统出水 该工艺中SBR集进水，反应，沉淀，出水于一体，所以不需再设传统活性污泥法中沉淀池和回流污泥泵等装置。该法对水质水量改变适应能力强，操作灵活，耐冲击负荷，可预防污泥膨胀，运行管理自动化，可脱氮除磷，出水水质好，且占地面积和基建投资小，所以，尤其适适用于中小水量污水处理8。不仅对BOD，COD去除率能达成95%以上，而且还能够脱氮除磷，不易产生污泥膨胀。（2）工艺2：UASB生物接触氧化工艺步骤废水格栅集水井提升泵厌氧污泥床反应器UASB生物接触氧化池二次沉淀池清水池出水该工艺中生物接触氧化法是一个介于活性污泥法和生物滤池之间生物膜法工艺，其特点是在池内设置填料，池底曝气对污水进行充氧，并使池体内污水处于流动状态，以确保污水和污水中填料充足接触，因为填料和支架存在，曝气系统发生故障时维修困难，重新挂膜相对困难。氧化池出水需设置泥水分离系统，通常设二沉池，整个系统复杂，操作管理不够方便。2.3 方案确定 表2-1 生物接触氧化工艺和SBR工艺对比项目生物接触氧化工艺SBR工艺技术可行性沉淀效果较差，易造成出水SS超标。固液分离根本，表面水力和固体负荷低，沉淀效率高，出水水质有确保。操作管理整个系统复杂，操作管理不够方便。系统操作简单且更含有灵活性，维修方便，开启快速。投资设备较多，一次性投资较大。形式简单，一次性投资较小。运行费用较高较低依据以上比较选择SBR法处理工艺。污水处理步骤以下：废水格栅调整池气浮池水解酸化池SBR处理系统出水污泥处理步骤以下：污泥浓缩池污泥泵污泥脱水外运泥饼3 污水处理系统设计计算3.1 格栅设计格栅是污水处理第一道工序，通常倾斜架设在其它处理构筑物之前或泵站集水池进口处渠道中，它作用关键是拦截可能堵塞水泵机组和阀门污水中较大悬浮物、漂染物、纤维物质和固体颗粒物质，起着净化水质和保护设备双重作用9，为后续处理减轻负担，通常化妆品生产废水中含有大颗粒固体及漂浮物故能够在废水处理设施进水口处设置格栅以确保后续处理设施能正常运行。在本步骤中，采取一道细格栅来确保处理效果。3.1.1设计参数：设计流量Q=250m3/d =0.003m3/s；最大设计流量Qmax=0.0031.2=0.004m3/s；栅前流速0.40.9m/s10；现取值为v=0.4m/s；过栅流速0.61.0m/s；现取值为v1=0.6m/s；栅条宽度s=0.01m ；格栅间隔b=6mm；栅前部分长度0.5m ；格栅倾角=75栅前宽度0.5m；栅前渠道超高h2=0.3m； 渐宽部分展开角度=20；单位栅渣量=0.01m3 栅渣/103m3污水。3.1.2 设计计算 （1）栅前槽宽（B）确定格栅前水深，依据最优水力断面公式Q=计算得栅前槽宽B=0.14m 则栅前水深h=0.07m 式中：Q1格栅流量，m3/s；v栅前流速，m/s。（2）栅条间隙数（n） 式中：格栅倾斜角，(75)；格栅净间距，m；栅前水深，m；1过栅流速，m/s。图3-1格栅设计计算示意图(3)栅槽宽度 式中：栅条宽度，m；栅条间隙数，个；格栅净间距，m。(4)进水渠道渐宽部分长度 式中：栅槽总宽度，m；栅前槽宽，m；渐宽部分展开角度，(20)。校核栅前流速： m/s，符合要求（5）栅槽和出水渠道连接处渐窄部分长度 式中：进水渠道渐宽部分长度，m。（6）经过格栅水头损失（）设栅条断面形状为两头半圆矩形，见下表3-1查得=1.67表3-1 阻力系数计算公式栅条断面形状公式形状系数矩形2.42带半圆矩形1.83圆形1.79两头半圆矩形1.67 式中： 形状系数 栅条宽度，m； 格栅间距，m； 1过栅流速，m/s； 系数，格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数，通常采取数值为3； 格栅倾斜角，（75）。（7）栅后槽总高度（H）： 式中：栅前水深，m； 经过格栅损失，m； 超高，通常采取0.3m。（8）栅槽总长度（L）：式中：进水渠道渐宽部分长度，m； 栅槽和出水渠道连接处窄部分长度，m； 栅前渠道深，m； 格栅倾角（75）。（9） 每日栅渣量（W）： 在格栅间隙6mm情况下，设栅渣量为每1000m3污水产0.1m3 每日栅渣量小于0.2 m3/d,所以采取人工清渣。式中：栅渣量污水； 污水流量总改变系数。细格栅选择宜兴市成套环境保护设备厂生产YCSG型除污精细格栅，不锈钢材质。3.2调整池设计一样对物化处理设备，水量和水质波动越大，过程参数难以控制，处理效果越不稳定。在这种情况下，应在废水处理系统之前设置均化调整池，用以进行水量调整和水质均化，以确保废处理正常运行。均化调整能够提升废水可处理性，降低在生化处理过程中可能产生冲击负荷11。本设计调整作用目标：（1）提供对有机负荷缓冲能力，预防生物处理系统负荷急剧改变；（2）控制PH值，以减小中和作用中化学品用量；（3）减小对物理化学处理系统流量波动，使化学品添加剂速率适合加料设备定额。本设计选择矩形平面对角线出水调整池。表3-2 调整池进出水水质指标表水质指标CODBOD5SS进水水质(mg/l)60003500300去除率（%）151530出水水质(mg/l)510029752103.2.1设计参数设计流量Q=12.5m3/h水力停留时间T=8h；有效水深1.52.0m；长宽比小于4:1。3.2.2设计计算(1)调整池有效容积：V=QT=12.58=100m3 式中：W调整池容积，m3；Q设计流量，m3/h；T混合时间，h。(2)调整池尺寸：取池子总高度H=2m,其中超高0.5m,有效水深h=1.5m则池面积A=V/h=100/1.5=67m3池长取L=12m,池宽取B=6m则池子总尺寸为LBH=12 m7 m2 m纵向隔板间距为1.5m，将池宽分为4格。沿调整池长度方向设3个沉渣斗，沿宽度方向设2个沉渣斗，沉渣斗倾角取。3.3气浮池设计3.3.1设计说明气浮池功效是提供一定容积和池表面积，使微气泡和水中悬浮颗粒充足混合、接触、粘附、并使带气颗粒和水分离。同时减轻后续处理构筑物压力。气浮能有效地去处废水中乳化状态油, 同时去除由油类物质引发 CODCr。依据废水特该气浮池采取部分回流平流式气浮池，其造价低，结构简单，管理方便12。表3-3 气浮池进出水水质指标水质指标CODBODSS动植物油LAS进水水质(mg/l)5100297521010025去除率（%）3015719550出水水质(mg/l)3570252960512.53.3.2设计参数 处理废水量Q=12.5m3/h; 反应时间510 min ；现取值为t=10min; 分离室停留时间1020 min;现取值为ts=10min;接触室上升流速1020 mm/s；现取值为vc=10mm/s; 气浮分离速度1.53.0 mm/s；现取值为 vs=2.0 mm/s; 回流比5%25%；现取值为R=25; 溶气压力0.20.4 MPa;现取值为0.3MPa; 填料罐过流密度25005000 m3/(m2.d)取I=3500m3/(m2.d) ；试验条件下释放量40。3.3.3设计计算（1）气浮所需空气量QgQg=Q Re=12.525%401.3=163L/h 式中：Q气浮池设计水量，m3/h；R试验条件下回流比，% ；e试验条件下释气量，L/m3；水温校正系数，取1.11.3。（2）空气压缩机所需用释气量Qg：Qg=Qg/(601000)=1.4163/60000=0.004m3/min式中：安全系数，通常取1.21.5 。选择空压机Z-0.025/6两台（一用一备）。（3）加压溶气水量Qp（m3/h）p：Qp= 式中：Qp 加压溶气水量, m3/h；P选定溶气压力，MPa；取0.3MPa；Kt溶解度系数,；依据水温查表取2.43；溶气效率通常取0.60.8 。表3-4不一样温度下Kt值13温度（）010203040Kt 3.7710-22.9510-22.4310-22.0610-21.7910-2选择3BA-6泵两台（一用一备），单台流量Q=3070 m3/h，配用电机JO2-61-2，功率N=17kW。（4）接触池表面积Ac：接触室上升流速c =10mm/s，则接触室平面面积：Ac= 式中：Q气浮池设计水量，m3/h；Qp加压溶气水量，m3/h。接触室宽度选择bc=0.80m，则接触室长度(气浮池宽度)： B=接触室出口堰上流速1 选择10mm/s, 则堰上水位Hc=bc=0.8m。（5）气浮池分离尺寸：sAs= 式中：vs气浮分离速度，通常为1.53.0 mm/s；取 vs=1.5mm/s;Q气浮池设计水量，m3/h；Qp加压溶气水量，m3/h。分离室长度 Ls=对矩形分离室长宽比通常取(12)：1，所以符合要求。 (6)气浮池净容积W选定池平均水深 H为2.5m，则 V=（Ac+As）H=(1.2+8) 2.5=23m3（7）容器罐直径(Dd)过流密度( I )取3500/(=145.8/( Dd= =0.6m 选择标准直径 Dd = 700 mm,TR-7型压力容器罐一只。 （8）容器罐高Z=2Z+Z+Z+Z 式中：Z罐顶,底封头高度(依据罐直径而定)m；Z布水区高, 通常取0.20.3m取0.3；Z贮水区高, 通常取1.0m；Z填料层高, 当采取阶梯环时,可取1.01.3m 取1.3m。Z=2Z+Z+Z+Z=20.0125+0.3+1.0+1.3=2.625m（9）气浮集水管：集水管采取穿孔管,全池共用一根，管积水量 q=, V0=0.97=3.4m/s每根集水管孔口总面积 w=设孔口直径为20mm，则每孔面积 =0.0003m 2孔口数： n=只气浮池长为4m，穿孔管有效长度L取3.6m，则孔距： l=（10）溶气释放器 依据溶气压力0.3MPa、溶气水量30.3m3/h情况，可选择TJ-型溶气释放器四只（三用一备），释放器安装在距离接触室底部约5cm处中心。3.4水解池设计3.4.1设计说明复杂厌氧消化过程可分三个阶段。在本设计中仅有前两个阶段，属于不完全厌氧消化。水解酸化是一个不根本有机物厌氧转化过程,其作用在于使复杂不溶性高分子有机物经过水解酸化,转化为溶解性低分子有机物,为后续厌氧处理中产乙酸、 产氢和产甲烷微生物或好氧处理准备易于氧化分解有机底物 (改善废水可生化性14)。所以, 它常作为好氧生物处理前预处理。水解酸化优势：一是对高中浓度污水运转费用低；二是采取现代高负荷厌氧反应器，处理污水所需反应器体积小；三是可应用于不一样规模污水处理工程；四是能耗低；五是污泥产生量小；六是对营养物需求低。水解酸化池工艺分为膜法和泥法，本设计采取前者，即水解酸化菌附着于池内填料上生长，水流经过填料时，生物膜即吸附水中有机物完成生物反应。表3-5 水解池进出水水质指标水质指标CODBODLAS进水水质(mg/l)3570252912.5去除率（%）604065出水水质(mg/l)142815174.43.4.2 设计参数设计流量：Q=250m3/d=10.4m3/h；取停留时间通常为45h。这里取t=5h；最经济最优运行反应器高度为46m；反应器上升流速为Vr=0.51.8m/s；容积负荷q通常在0.81.5 m3（m2.h）出水管孔最小直径不宜小于15mm,通常在1525mm之间。3.4.3设计计算（1）池表面积A：A= m2