印染厂废水处理基本工艺设计.doc

科 技 学 院

课程设计汇报
( -- 年度第2 学期)

名 称： 水污染控制工程课程设计
题 目： 某印染厂废水处理工艺设计
院 系： 动力工程
班 级： 环工09k2
学 号：
学生姓名： 朱梓丰
指导老师： 苏金坡
设计周数： 1周

成 绩：

日期： 7 月 5 日
目 录
1 设计任务概况 .
2 工艺步骤选择 .
2.1 设计标准 .
2.2 处理方法选择 .
2.2.1 传统活性污泥法 .
2.2.2 生物接触氧化法 .
2.2.3 SBR工艺 .
2.2.4 方案定夺 .
3.1 工艺步骤 ..
3.2 处理工艺特点 .
4 各构筑物设计计算 .
4.1 格栅 .
4.1.1 设计参数 .
4.1.2 设计计算 .
4.2 污水提升泵房 .
4.2.1 设计参数 .
4.2.2 设计计算 .
4.3 初沉池（平流式） .
4.3.1 设计参数 .
4.3.2 设计计算 .
4.4 曝气池（推流式） .
4.4.1 设计参数 .
4.4.2 设计计算 .
4.5 二沉池（竖流式） .
4.5.1 设计参数 .
4.5.2 设计计算 .
4.6 污泥浓缩池 .
4.6.1 设计参数 .
4.6.2 设计计算 .
4.7污泥脱水机房 .
4.7.1 设计参数
4.7.2 设计计算 .
5 心得体会 .
6 参考文件 .

1设计题目：某印染厂Q=33000m3/d, 关键污染物COD=951mg/L, BOD5=393mg/L,SS=200mg/L，色度560。要求出水水质COD£60mg/L, BOD5£20mg/L, SS£20mg/L, 色度40。
2 工艺步骤选择
2.1 设计标准
(1).本设计方案严格实施国家相关环境保护各项要求,废水处理后必需确保各项出水水质指标均达成城市废水排放要求。
(2).针对本工程具体情况和特点,采取成熟可靠处理工艺和设备,尽可能采取新技术、新材料,实用性和优异性兼顾,以实用可靠为主。
(3).处理系统运行应有较大灵活性和调整余地,以适应水质、水量改变。
(4).管理、运行、维修方便,尽可能考虑操作自动化,降低劳动强度。
(5).在不影响处理效果前提下,充足利用原有构筑物和设施,节省工程费用,降低占地面积和运行费。
(6).降低噪声,改善废水处理站及周围环境。
(7).本处理工艺步骤要求耐冲击负荷,有可靠运行稳定性。

2.2 处理方法选择
通常城市生活污水处理工艺包含传统活性污泥法、生物接触氧化法和SBR工艺等，下列将它们分别进行比较
2.2.1 传统活性污泥法
污水→集水池→泵站→初沉池→曝气池→二沉池→排放
依据本项目标原水水质和处理要求，必需采取生化处理方能达成排放所要求处理程度，在大规模城市污水处理厂中应用最为广泛生化法处理是传统活性污泥法工艺和由此派生出来、种类繁多变形工艺。传统活性污泥法处理污水基础原理是：首先利用生活污水中好氧微生物进行培养，形成适于降解污染介质，并含有相当规模微生物群落，即活性污泥；再经过这些好氧微生物群落（活性污泥）来代谢有机污染介质，达成处理和净化污水目标[4]。
但传统活性污泥法耐冲击负荷低，泥量大，占地面积大，土建投资高等缺点，已逐步被新生化处理工艺所替换。
2.2.2 生物接触氧化法
污水→集水池→泵站→曝气沉砂池→接触氧化池→二沉池→排放
生物接触氧化法是在池内设置填料，池底曝气，充氧污水浸没全部填料，并以一定流速流经填料。填料上长满生物膜，污水和生物膜相接触，在生物膜微生物作用下，污水得到净化。所以，生物接触氧化法是一个介于活性污泥法和生物膜法之间处理工艺，又称为“淹没式生物滤池”。
生物接触氧化池法中心处理构筑物是接触氧化池，接触氧化池是由池体、填料、布水装置和曝气系统等几部分组成，生物膜受到上升气流冲击、搅动，加速脱落、更新，使其常常保持很好活性，可避免堵塞。
生物接触氧化法对废水水质、水量改变有较强适应性，和活性污泥法相比，管理较方便，生态系稳定，剩下污泥量少。
2.2.3 SBR工艺
污水→集水池→泵站→曝气沉砂池→SBR池→排放
常规活性污泥系统由曝气池、沉淀池、回流污泥系统和供养设备四部分组成。进入70年代以来，伴随科技发展、微机和自控技术设备进步和普及，大家对常规活性污泥法工艺进行改革，推出序批式活性污泥法、即SBR工艺。
SBR工艺采取可变容器间歇式反应器，省去了回流污泥系统及沉淀设备，曝气和沉淀在同一容器中完成，利用微生物在不一样絮体负荷条件下生长速率和生物脱氮除磷机理，将生物反应器和可变容积反应器相结合而成循环活性污泥系统。这是SBR工艺一个革新形式。
SBR工艺是在同一生物反应池中完成进水、曝气、沉淀、撇水、闲置四个间段，其所经历时间周期，依据进水水质水量预先设定或立即调整。实践证实，这种工艺过程，其处理效果可达成常规活性污泥法处理标准。SBR工艺含有工艺简单，运行可靠，管理方便，造价低廉等优点，电脑自控要求高，对设备、阀门、仪表及控制系统可靠性要求高。
2.2.4 方案定夺
综观以上几点可知每个方案全部能达成处理水质要求，BOD5，SS，COD5，NH3-N去除全部能达成出水水质，在技术上全部是可行。因为传统活性污泥法运行方便，投资省，该污水处理要去除BOD5和SS，COD5，NH3-N，所以采取传统活性污泥法[2]。再考虑到厌氧池+氧化沟处理工艺占地较大，投资较多，生活杂用水等,水质及其稳定性要求高,所以依据小区生活污水水质、水量和小区功效和环境要求, 长久安全可靠地运行，我们选择合理、可靠传统活性污泥法处理工艺。
3.1 工艺步骤
栅渣外运
砂外运
风机房

出水
曝气池
二沉池
污水泵房
计量槽
沉砂池
格栅
原污水

剩下污泥
回流污泥
污泥池

泥饼外运
污泥浓缩池
污泥脱水机房
污泥泵房

图2.1 工艺步骤

3.2 处理工艺特点
活性污泥法是处理城市生活污水最广泛使用方法，它能从污水中去除溶解和胶体可生物降解有机物和能被活性污泥吸附悬浮固体和其它部分物质[9]。它既适适用于大流量污水处理，也适适用于小流量污水处理。运行方法灵活，日常运行费用较低，但管理要求较高。活性污泥法本质上和天然水体自净过程相同，二者全部为好氧生物过程，只是它净化强度大，所以活性污泥法是天然水体自净作用人工化和强化。
该污水处理系统所处理是小区生活污水，设计流量为80000吨/ 天，属于中小型污水处理厂。废水关键起源于小区居民日常生活排放卫生间粪便冲洗水、淋浴水、厨房废水和日常清洗废水。污水中多为用机污染物，无机物污染物、重金属和氮、磷含量甚少。
活性污泥法由曝气池，沉淀池，污泥回流系统和剩下污泥排除系统所组成，各级处理效果和总处理效果比很好，出水水质达标。

4 各构筑物设计计算
4.1 格栅
4.1.1 设计参数
栅前水深h=0.5m, 过栅流速v =0.8m/s
格栅间隙e=0.02m, 格栅倾角α=60°
栅条宽度s=0.01m
格栅建筑宽度为0.5m,长度为2.2m
栅渣量污水
4.1.2 设计计算
（1） 栅条间隙数
　0.382
0.516　
　75.03,取76　
（2） 栅槽宽度
取2.3m　　
（3） 进水渠道渐宽部分长度
设进水渠宽1.9m，其渐宽部分展开角度，

（4） 栅槽和出水渠道连接处渐宽部分长度

（5） 经过格栅水头损失
　　设栅条断面为锐边矩形断面, 取k=3

h0：计算水头损失
k：系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增加倍数，取k=3
β：阻力系数，和栅条断面形状相关，当为矩形断面时β=2.42
取栅前渠道超高,栅前槽高
栅槽总长度：h=h+h1+h2=0.3+0.4+0.081=0.781m

每日栅渣量：
取
〉0.2 m/d
宜采取机械清渣方法。

（9） 计算草图

图3.1 格栅

4.2 污水提升泵房
4.2.1 设计参数
设计参数：进水管管底标高-1.80m，管径D=600mm，充满h/d=0.3，
水面标高-1.62m，地面标高2.76m。
选择集水池和机器间合建式圆型泵站，考虑3台水泵（其中1台备用）。
设计内容：每台水泵容量为Qmax/2=516/2=258（L/s）,集水池容积相当于采取一台泵6min容量：W=258*60*6/1000=92.88（m）。有效水深采取H=2.0m，则集水池面积为46.44m。
出水管管线水头损失：
a）总出水管：Q=516L/s，选择管径500mm，v=1.94m/s，1000i=9.88。当一台水泵运转时，Q=258L/s，v=0.97m/s 〉0.7m/s。设总出水管管中心埋深1.0m，局部损失为沿程损失30%,则泵站外管线水头损失为： [320+（3.26-2.76+1.0）]*9.88*1.3/1000=4.129m
b）水泵总扬程：泵站内管线水头损失假设为1.5m，考虑自由水头为1.0m，则水泵总扬程为：
H=1.5+4.129+9.609+1.0=16.239（m）c）
选泵：选择250WD污水泵3台（其中1台备用），水泵参数以下：
Q=180.5—278l/s H=12—17m 转数n=730转/分 轴功率N=37—64KW 配电动机功率70KW 效率=69.5—73% 许可吸上真空高度H=4.2—5.2m 叶轮直径D=460mm

（4） 泵房草图

图3.2 提升泵房

4.3 初沉池（平流式）
8.1.4 平流沉砂池（设2组）
长度:设平流沉砂池设计流速为0.25 m/s停留时间t=40s，则，
沉砂池水流部分长度： L =v*t=0.25*40=10m
水流断面面积: A=Qmax/v=0.516/0.25=2.064m
池总宽度 : 设n=2 格，每格宽b=1.2m，则，
B=n*b=2*1.2=2.4m（未计隔离墙厚度，可取0.2m）
有效深度: h2=A/B =2.064/2.4=0.86m
沉砂室所需容积: V= Qmax*T*86400*X/（kz*10）
V—沉砂室容积，m；X—城市污水沉砂量，取3 m砂量/10m污水；
T—排泥间隔天数，取2d；K—流量总改变系数，为1.35。
代入数据得：V=86400*0.516*2*3/（1.35*10）=1.98 m，则每个沉砂斗容积为V=V/（2*2）=1.98/(2*2)=0.495 m.
沉砂斗各部分尺寸：
设斗底宽a1=0.5 m，斗壁和水平面倾角55°，斗高h3ˊ=0.5m，则
沉砂斗上口宽：a=2 h3ˊ/tg55°+a1
=2*0.5/1.428+0.5 =1.2m
沉砂斗容积：V0 = （h3ˊ/6）*（a2+ a* a1+ a12）
=0.5/6*（1.22+ 1.2* 0.5+ 0.52）
=0.35m3 = V
这和实际所需污泥斗容积很靠近，符合要求；
沉砂室高度:
采取重力排砂，设池底坡度为0.06，坡向砂斗，
L=(L-2*a)/2=(10-2*1.2)/2=3.8m
h3 = h3ˊ+0.06 L=0.5+0.06*3.8=0.728m
池总高度:
设沉砂池超高为h1=0.3m,则
H= h1+h2+h3=0.3+0.64+0.728=1.67m
进水渐宽及出水渐窄部分长度：
进水渐宽长度 L=（B-B）/2tg
=（2.4-1.0）/(2*tg20°)=1.92m
出水渐窄长度 L= L=1.92m

（14） 计算草图

图3.3 初沉池[3]

4.4 曝气池（推流式）
4.4.1 设计参数
设计流量Q=33000m3/d
设2座
4.4.2 设计计算
（1） 水处理程度计算
原污水BOD5值为393mg/L,经首次沉淀池处理BOD5按降低30%考虑，则进入曝气池污水，其BOD5值为
Sa＝393×（1－30％）＝275.1 mg/L
计算去除率，设处理水中非溶解性BOD5=7.1bXaCe=4.5 mg/L
，式中:
b——活性污泥本身氧化系数，经典值为0.08
——活性微生物在处理水中所占百分比，通常取0.4
Ce——二沉池出水SS,Ce=20mg/L
即处理水中溶解性BOD5值为
20-4.5=15.5mg/L
去除率为
==0.944=94.4%
（2） 曝气池计算
　　 按BOD5—污泥负荷法计算
①—污泥负荷率确实定
　　确定采取BOD5—污泥负荷率为0.3kg BOD5/(kgMLSS.d)
　　②确定混合液污泥浓度
　　依据已确定LS值，查表得对应SVI值为100-150，取值120
X=
式中 R= 污泥回流比 取50%
---是考虑污泥在二次沉淀池中停留时间，池深，污泥厚度等原因相关系数，通常取值1.2左右
代入数值X==3333mg/L3300mg/L
　　③确定曝气池容积

式中 Q---- 设计流量33000m3 /d
Sa---原污水BOD5值 mg/L Sa=275.1mg/L
X---曝气池内混合液悬浮固体浓度(MLSS)mg/L X=3300mg/L
　 ④确定曝气池各部位尺寸
设4组曝气池,每组容积为

　　取池深为h=4.5m,则每组曝气池面积为

　　取池宽b=4.5m,则 b/h=4.5/4.5=1.0， 介于～之间，
　　符合要求,扩散装置可设在廊道一侧
　　池长
L=A/b=480.7/4.5=106.8m
　　L/b=106.8/4.5=23.74﹥10，符合要求
　　设单廊道式曝气池,单廊道长,介于～之间,合理
取超高0.5m,则池总高度为
H总=4.5+0.5=5.0 m
⑤水力停留时间

⑥计算天天排除剩下污泥量：
⑴按表观污泥产率计算：　Y取0.6kgMLVSS/kgBOD5,污泥泥龄取10d
系统排出以挥发性悬浮固体计干污泥量：
计算总排泥量：

计算曝气池需氧量：
⑥计算草图

图3.4 曝气池

（3） 曝气系统计算（鼓风曝气）
设曝气池有效水深6.0m，曝气扩散器安装距池底0.2m,则扩散器上静水压4m，其它相关各项参数：—修正系数，(0.8 0.85) 取0.82；--修正系数 （0.9 0.97）取0.95； C—混合液溶解氧浓度，取2.0mg/L；ρ—压力修正系数，取1.0；EA—空气扩散器氧转移效率，取12%；扩散器压力损失：4kPa,20摄氏度水中溶解氧饱和度为9.17mg/L，
计算曝气池内平均溶解氧饱和度
采取网状模型中微孔空气扩散器，敷设于距池底0.2m处，淹没水深4.0m，计算温度为30℃，查表得水中溶解氧饱和度
Cs(20)=9.17mg/L Cs(30)=7.63mg/L
空气扩散器出口处绝对压力
Pb=P+9.8H =1.013+9.8=1.405Pa
空气离开曝气池面时，氧百分比
=100%=

　　式中Cs---在大气压力条件下氧饱和度 mg/L , 最不利温度条件按30℃考虑，代入各值得
Csb(30)=7.63
计算鼓风曝气池时脱氧清水需氧量
　　=498.5kg/h
曝气池供氧量
Gs=

4.5 二沉池（竖流式）
4.5.1 设计参数
设计进水量：Q=0.516m3/s
表面负荷：qb范围为1.0—1.5 m3/ m2.h ，取q=1.0 m3/ m2.h；
水力停留时间：T=1.8h，采取池数
4.5.2 设计计算
（1） 中心管尺寸
设中心管内流速
　　则每池最大设计流量

中心管面积

中心管直径

喇叭口直径为
d1 =1.35d=1.35×1.48=2.00
反射板直径为
d2 =1.3 d1=1.3×2.00=2.60
（2） 沉淀部分有效断面积 F
　　　　　 设污水在池内上升流速为

（3） 沉淀池直径和总面积

　　　A==73.7+1.72=75.42
（4） 沉淀池有效水深
　　　设沉淀时间

（5） 校核池径水深
　　　　D/h2=9.80/4.54=2.16≤3
（符合要求）
（6） 校核集水槽每米出水堰过水负荷

　 　符合要求，可不另设辐射式集水槽
（7） 池子圆锥部分有效容积
　　设圆锥底部直径0.4m，截锥高度为，截锥侧壁倾角为

　（8） 中心管喇叭口到反射板之间间隙高度
设废水从间隙流出速度=0.02/s，通常小于0.02/s

　（9） 沉淀池总高度
　　设池子保护高度h1=0.3,缓冲层高度(泥面低),则

（10） 计算草图

图3.5 二沉池
4.6 污泥浓缩池
4.6.1 设计参数
初沉池污泥量
二沉池污泥量
浓缩池中污泥总量为:V1+V2=44.55+59.4=103.95 m3/d
混合污泥含水率:98.7%
浓缩后污泥含水率:96%
污泥浓缩时间：T=16h
贮泥时间：t=1.5h
4.6.2 设计计算
(1) 计算污泥浓度
　　 混合污泥含水率:98.7%
　　 C1 =（1-0.987）×103 =13㎏/m3
　　 浓缩后污泥含水率:96%

(2) 浓缩池面积
　　　　 污泥固体通量查表,取

采取单个浓缩池 浓缩池直径为
取 6m
(3) 浓缩池有效水深
=
(4) 校核水力停留时间
浓缩池有效体积

污泥在池中停留时间

符合要求
(5) 确定污泥斗尺寸
每个泥斗浓缩后污泥体积

每个贮泥区所需容积

泥斗容积
= m3
式中：
——泥斗垂直高度，=( r1 -r2)tg60°=0.69m
r1——泥斗上口半径，取1.0m
r2——泥斗下口半径，取0.6m
设池底坡度为0.05，池底坡降为
h5=
故池底可贮泥容积
=
所以，总贮泥容积为

（满足要求）
(6) 浓缩池总高度
浓缩池超高取0.30m，缓冲层高度取0.50m
则浓缩池总高度H为
=3.08+0.30+0.50+0.69+0.1=4.67m
(7) 浓缩池计算草图

图3.6 污泥浓缩池

4.7污泥脱水机房
加压过滤是经过对污泥加压，将污泥中水分挤出，作用于泥饼两侧压力差比真空过滤时大，所以能取得含水率较低干污泥。此处选择板框压滤机对污泥进行机械脱水，该设备结构简单、推进力大，适适用于多种性质污泥，且形成滤饼含水率低。板框压滤机设计关键包含其面积设计[1]。过滤压力为0.392—0.49Mpa,污泥经污泥泵直接压入。
4.7.1 设计参数
污泥量 Q=107.84 m3/d
压滤机过滤能力L:过滤消化污泥时为2—4kg干污泥/( /h)，取3
含水率 P=96%
过滤周期为1.5—4h
4.7.2 设计计算
过滤机过滤面积

5 心得体会
水污染控制工程是环境工程专业主干课程，它几乎涵盖了水污染处理全部基础处理原理，是每个学习环境工程专业学生必需学习一门主干课程。
经过这次水污染控制工程课程设计，我了解了一个污水处理厂基础污水处理步骤，我自己亲手设计了一个污水处理厂，这让我既兴奋，又倍感压力。我在课后经过到图书馆查资料，上网查污水处理相关信息。我整天忙碌着，自己在电脑上将一个一个文字敲入键盘。拿着计算器要算多种数据。在设计过程中，我碰到了很多问题，包含word里面很多编辑技巧，excel里面基础常见函数调用，我还请教了很多学习成绩好同学，她们全部很热心帮助我处理了上述问题，我感到很快乐，我感受到了同学们关心。经过自己设计污水处理厂，我对污水处理原理现在有了比较清楚了解，这让我对课堂上老师讲知识有了更深入了解，也让我感到了中国水污染问题越来越严重。
中国是一个缺水大国，怎样处理水资源短缺问题已受到全世界人民共同关注话题，作为一名学习环境保护学生，我认为我有必需努力处理水资源短缺责任，怎样节省用水，将水循环起来使用，为更多人发明更多水资源，是我们每个环境保护工作者应该处理问题。
7 参考文件
[1] 郑铭 .环境保护设备-原理/设计/应用（第二版）.化学工业出版社 ..1～149
[2] 佟玉衡 .实用废水处理技术 .化学工业出版社 .1998 .55～157
[3] 高廷耀，顾国维 .水污染控制工程 下册（第二版）.高教出版社 .1989 .58～147
[4] 崔玉川，袁果 .污水处理工艺设计计算.水利电力出版社 .1988 .423～492
[5] 周迟骏，王连军 .实用环境工程设备设计 .兵器工业出版社 .1993 .100～123
[6] 张浩勤，陆美娟.化工原理 上册（第二版）. 化学工业出版社 ..73～110
[7] 张自杰 .环境工程手册·水污染防治卷 .高等教育出版社 .1996 .68～89
[8] 金儒霖，刘永龄 .污泥处理 .中国建筑工业出版社 . .36～64