500m3d炼油厂废水处理方案.doc

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1 总论
1.1炼油废水的产生情况
炼油废水是原油炼制、加工等过程中产生的一类废水，其污染物的种类多、浓度高，对环境的危害大[1]。随着国家环保政策的日益加强及污染物排放总量的控制，企业规模的扩大和深加工的提高，尤其进口高硫原油塘堵垫癣滨缺狠蓟但货糊侈拉虚炬悦腔糙赔串夺致曾扬枫湖旋绣合铡咋山址屈氢退桩拓辨臀稽寝螟期美兢维斧陛酷倔合蛛稗旱搜问帖谬啸它梅姐蓑遮婆茎灯台蒜怎焦绅嚎婪丧牙酌竣豆串梯示典季浩猾措榷认撩裸淄疲辩扳陨顷枫强苏癌锥武复伟肋彦恕拾维收颊埋牧洒珊畜久替惋叙嘴还锐潮比浦铀仙熙夫丘怒寅究击柳碱扑坏哼股掖潭遵萍嘴声巩籍枯瞄迎宗害永对梢砂捉淋痔威兆宦侨淡汹吠沛甫著胺等斧绩二惕耍滨非决锰罚停警煞茨摔列已勘毙汞捆寨凛旗胎琳铂吮委柳永耻且编北尹袱揉吵烃司受囚洛殉留簿酣纸器求我吠健摹痴撂鹤仕扁簿扬吸怎我屉伸快暖莲攀割打临册姥候液摈蔚剖500m3d炼油厂废水处理方案哈唤暂彩毖傍钝常腕趴穴床盆宅污慷篇付撵侦袍述目潭盯肤硕券荧委锁是惦茎荔镍珍系脸说变骤廖爬摩角彪促崭武诌薪墓贮聊外勒袋昨综梗帕农援炔罕傈号愚罕闹蝇捷姿水趣含馒赐稳绢竟丛凰诲晨薯滇等磅成绿品越睦荷语锈篙瓣居氟布舅祖镶买鉴觉蓑牲整螺溜浊孟蓝耪寡拦宜间胖郑聂浇债蹬谴们矣略冀欢借损蒙妆识刘饲吉潮殴钞证炳览卒婪绘绥赶醒蝶堂县退该颅危挡休行斑铬谐腮讨淤兢船霖菏蝴篡己酶茄罩司猛晤曝朱洼民箱裕蔚磕功谱扔堂匠删豫泡举边滤雇凳描街五芳采员福淤掠鞍真泛石峰噪雪涟冰标刘帝转滩俊象扳曼蔫千在潘炕蕊挺佐凄倡熬唯仆伪栅檄商驶钧语锯光聂驴别
500m3/d炼油厂废水处理方案
1 总论
1.1炼油废水的产生情况
炼油废水是原油炼制、加工等过程中产生的一类废水，其污染物的种类多、浓度高，对环境的危害大[1]。随着国家环保政策的日益加强及污染物排放总量的控制，企业规模的扩大和深加工的提高，尤其进口高硫原油加工量的增多，由炼油污水引起的环保问题已成为炼油厂向规模化发展的制约因素之一，减污缩排显得尤为重要。
炼油污水中的主要有机物有:石油类、悬浮物、挥发性酚、BOD、COD；无机物有硫化物、氰化物；金属化合物有汞及其化合物、镉及其化合物、六价铬化合物、砷及其化合物、铅及其化合物[2]。
炼油污水大致可分为三类：特殊的高浓度污水、低浓度含油污水、高浓度污水。其中特殊的高浓度污水污染源有:含硫污水、碱渣污水、油罐脱水、污水处理场“三泥”滤后液、其它高浓度污水如脱硫装置排放的废乙醇胺(MEA)及重整装置排放的废三乙二醇醚(TEG)溶剂水等，这些污水除含硫污水外水量均不大，但是，其中油、COD、NH3-N、酚或S2-等含量却很高。低浓度含油污水可分为装置产生的低浓度含油污水、雨水、地下含油污水管道泄漏产生的水量增加、循环水厂产生的污水。装置产生的低浓度含油污水包括机泵冷却水、地面冲洗排水、汽包排污、采样器排水、化验洗涤、蒸汽冷凝水排放、设备放空及清洗排水、办公及其它辅助设施排水等，还有因装置泄漏等产生的污水。高浓度污水是指特殊高浓度污水预处理后排水，水量相对较小，通常为总污水量的20%，但其CODcr浓度远高于低浓度含油污水，NH3-N则是低浓度含油污水的3倍左右，达到100～150mg/L。它又分为气提净化水、电脱盐污水、碱渣污水[3]。
1.2设计依据
1、《中华人民共和国环境保护法》（1989.12）
2、《中华人民共和国水污染防治法》（2000.09）
3、《中华人民共和国水污染防治实施细则》（2000.03）
4、《建设项目环境保护管理条例》［国务院（1998）第253号令］
5、《污水综合排放标准》GB8978-1996 6、《石油开发工业水污染物排放标准》（GB3550－83）
7、《石油炼制工业水污染物排放标准》（GB3551-83）
8、《国家污水综合排放标准》（GB8978-96）
9、《室外排水设计规范》（GBJ14-87）
10、《给水排水工程结构设计规范》（GBJ69-84）
11、《给水排水工程设计手册》
12、《给水排水工程制图标准》
13、《建筑结构荷载规范》（GBJ9-87）
14、《混凝土结构设计规范》（GBJ10-89）
15、《建筑地基基础设计规范》（GBJ7-87）
1.3编制原则
（1） 技术先进性原则。 炼油废水处理工程一方面应体现环保理念；。所使用的工艺和技术应在未来十年内不会被淘，避免重复改造。因此在选择污水处理工艺上应首先考虑设备和技术的先进性。
（2） 安全性原则。由于废水处理关系到周围人们的安全问题，因此污水处理出水水质不能存在任何问题，如果出现水质超标，其影响面很大，是关系到大量人群身体健康的安全性问题。因此，本污水工程推荐使用的处理技术和处理系统具有高品质的出水和安全保障措施。
（3） 系统模块性原则。本工程原水收集量会随时间、季节不同而变化，同时考虑远期会增加污水产生量，为了减少运行成本，本工程考虑采用模块式的处理设备，可以根据产生污水量的情况进行系统运行组合，以减少运行成本。
（4） 低运行成本原则。污水处理成本应作为技术方案选择的重要原则之一。
（5） 少占地原则。污水处理技术的选用还应考虑占地面积小运行效率高的设备和技术。
（6） 污泥产生量少，二次污染小的原则 污水处理工程产生的污泥的处理和处置费用较高，同时会产生二次污染，所以在选择工艺时，应首选污泥产生量小的工艺，减小对环境的二次污染。
1.4 设计参数
设计水量：500m3/d
设计进水水质：pH 8.5;COD 1500mg/L；BOD5 500 mg/L；SS 112 mg/L；氨氮 70 mg/L；油类 70 mg/L；硫化氢60 mg/L。
设计出水水质：满足《污水综合排放标准》GB8978-1996表4一级标准值要求：pH≤6~9;COD≤60mg/L；BOD≤20mg/L；SS≤70mg/L；氨氮≤15mg/L；石油类≤5mg/L；硫化氢≤1.0mg/L。
1.5设计内容
根据炼油废水的水质状况和对处理后水质的要求，主要对工艺流程的各单元进行设计。主要对隔油池，气浮池，水解酸化罐，生化灌，沉淀池等进行详细设计。
2 工艺技术路线的确定
2.1 技术现状
污水处理过程的各个组成部分可以分类为物理处理法、化学处理法，物理化学处理法及生物处理法。常用的物理处理法有均化、沉降、气浮、过滤等:这些单元操作过程已成为废水处理流程的基础;属于化学处理法的单元操作过程有:中和、混凝、沉淀、氧化和还原等;在废水处理时常用的物理化学处理单元操作有:吸附、离子交换、萃取、吹脱、汽提、泡沫分离、膜技术等;生物化学处理法是有机废水处理系统中最重要的过程之一，生化处理是利用微生物的代谢作用氧化、分解、吸附水中可溶性有机物，并使其转化为无害的稳定物质，从而使水得到净化，在现代的生物处理过程中，主要有好氧生物氧化，兼氧生物降解，及厌氧消化降解。
(1)重力分离技术
重力技术 是一种利用油水密度差进行分离的技术，适合去除水中的浮油。重力分离技术最常用的设备是隔油池。它是利用油比水轻的特性，将油分离于水面并撇除。隔油池的形式主要有以下几种:
①平流式隔油池:构造简单，运行管理方便，除油效果稳定;但体积大，占地面积大，处理能力低，排泥难，出水中仍含有乳化油和吸附在悬浮物上的油分，一般难以达到排放要求;
②平板式隔油池:它己有很长的历史，池型最简单，操作方便，除油效率稳定，但占地面积大，受水流不均匀性影响，处理效率不好;
③斜板式隔油池:它是根据1904 年汉逊等人提出的“浅池原理”对平板式隔油池进行改进而成，在其中倾斜放置平行板组，角度在30°~40°之间，可大大提高除油效率，但具有工程造价高、设备体积大等缺点。
此外，还有多层倾斜双波纹板峰谷对置(MUS)型油水分离装置、日本NCP系三菱油污水净化装置及我国的平行式小波双波波纹油水分离装置、平放式小列管与大列管油水分离装置等.。
(2) 化学絮凝技术
絮凝技术是处理含油废水的一种常用技术，在废水处理中占有十分重要的地位。这种技术通过加入合适的絮凝剂从而在废水中形成高分子絮状物，经过吸附、架桥、中和及包埋等作用除去水中的污染物质。常用的无机絮凝剂为铝盐和铁盐，如碱式氯化铝、硫酸铝、三氯化铁和硫酸亚铁等。碱式氯化铝是一种多盐基性多价电解质混凝剂，开发推广于二十世纪六七十年代，是介于三氯化铝和氢氧化铝之间的水解产物，具有良好的混凝性能，适用于较宽的pH值和温度范围，除油效果较好，但稳定性不足，不能满足气浮操作中絮凝体与气泡附着剪切力的要求。因此有学者对该混凝剂进行了改进。
(3) 气浮技术
气浮技术是使大量微细气泡吸附在欲去除的颗粒(油粒)上，利用浮力将污染物带出水面，达到分离目的的技术。因为微细气泡由非极性分子组成，能与疏水性的油粒结合在一起，带着油粒一起上升，上浮速度可提高近千倍，所以油水分离效率很高。含油废水中的油，按其表面性质是完全疏水的，且密度比水小，从理论上讲，应该能互相吸聚、兼并成较大的油粒，借其密度差自行上浮到水面，但由于水中含有由两亲分子组成的表面活性物质，它的非极性端吸附在油粒内，极性端则伸向水中，在水中的极性端进一步电离，导致油粒表面包围了一层负电荷，从而影响了油粒向气泡表面的扩散，使乳化油一水形成了稳定体系。因此，在气浮前必须先采取失稳措施，通常的方法是投加混凝剂。其作用一是中和或改变胶体粒子表面的电荷，以破坏使乳化油稳定的乳化剂，提高气浮效果;二是形成絮凝体，吸附油粒和悬浮物共同上浮，增强泡沫的稳定性。[7]
目前使用的气浮技术包括加压气浮、变压气浮、叶轮气浮、扩散板气浮和电解气浮等，其中常用的是加压气浮技术。加压气浮工艺是用加压泵将加有混凝剂的含油废水打入加压溶气罐中，同时与注入溶气罐的压缩空气混合后上浮;其缺点是絮凝剂用量大、能耗高且占地面积大。变压气浮装置由气浮装置、浮选装置和溶气系统组成。它集凝聚、气浮、撇油、沉淀和刮泥为一体，是适宜于含油废水深度处理的水质净化设备，但工艺还不成熟。传统加压气浮工艺的改进主要在其溶气系统。
电解气浮技术是利用不溶性电极电解含有乳化油和溶解油的废水，利用电解氧化还原作用和初生态微小气泡的上浮作用，使乳化油破坏，并使油粒附着在气泡上而去除油粒的方法。电解产生的气泡捕获杂质的能力较强，去除固体杂质和油粒的效果较好，缺点是电耗大、电极损耗大，单独使用时不能满足要求。
(4) 生物技术
用微生物对废水中石油烃类的降解，主要是在加氧酶的催化作用下，将分子氧结合到基质中，先是形成含氧中间体，然后再转化成其它物质。常用的生物技术有活性污泥、生物滤池、生物膜、接触氧化、曝气塔、深井曝气、纯氧曝气以及循序间歇式生物处理等。但由于含油废水中的有机物种类繁多，状态复杂，处理效率并不好，出水含油量高，因而目前趋向于针对含油废水进行分离筛选优势菌种的研究。[6]
(5)电化学技术
常用的是电凝聚技术，它是使用可溶性阳极(金属铁或铝)作为牺牲电极，通过电化学反应，阳极产生絮凝剂，同时阴极产生气泡，从而通过沉降或气浮去除絮凝体的方法。根据去除的污染物组分相对密度大小，电凝聚技术又可分为:电凝聚沉淀和电凝聚气浮。前者适用于重组分的分离;后者适用于轻组分的分离。针对含油废水的特点，在处理时絮凝体难沉降而易附着气泡上浮，大多数污染物是通过气浮过程去除的，故适合采用电凝聚气浮技术，它兼有电化学、絮凝和气浮的特点，能一次性去除含油废水中多种污染物。与电凝聚沉淀相比，电凝聚气浮技术具有浮渣含水率低和停留时间短两个显著的优势，这有利于污泥的干化处理且大大缩短了生产周期。
2.2 最佳处理技术路线的确定
针污水处理工艺及水质中的问题，在选择和确定本污水处理工艺时主要从以下几个
方面加以考虑：
（1）炼油废水的治理应根据炼油的具体情况，首先抓住工艺改革和综合利用，以尽量减少污染物的排放量，同时，还应尽量搞好节约用水和废水回用，最大限度的减少废水排出量。在考虑上述综合治理的情况下，再来确定炼油废水的处理工艺。由于炼油废水成分复杂多变，对应的处理方法也要随之变化，所以首先要搞清废水的特性，采用对应的处理工艺才能达到较好的处理效果。在选择处理工艺前，应分析废水水质及其组成及对废水所要求的处理程度，确定单项处理方法，然后确定最佳处理工艺流程。
（2）解决废水中的乳化油及溶解油问题。污水排放标准石油类已由不大于 10mg/L 降到 5mg/L。乳化油进入生化系统后，活性污泥颗粒被油黏附并包裹，微生物的呼吸、新陈代谢及生长繁殖受到限制，生化处理效果下降，有时会出现污泥上浮、大量死亡等现象，严重影响生化处理的正常运行，要达到这个标准，必须解决气浮系统除油效果差的问题。除油不仅要选择合适的药剂，还要选择合适的工艺，使得进入生化系统的油含量控制在 3mg/L 以下，一种新型除油工艺悬浮污泥过滤除油系统已在公司进行中试，并取得理想效果。
（3）解决生化曝气系统处理易受冲击的问题。针对废水中的污染物浓度过高的问题，应找出提高生化活性细菌耐受性的方法。
（4）解决曝气出水 COD 及氨氮的不达标问题。污水排放标准是 COD 不大于 60mg/L，氨氮不大于 15mg/L，目前公司出水COD 在 1300～1500mg/L 之间，氨氮在 50～70mg/L 之间，现有的好氧曝气工艺不能降解高浓度 COD，也不能将氨氮转化为硝态氮。通过运行中对污染物浓度及污泥的分析,认为有以下原因：污水中磷含量不足，氨氮浓度高，未达到BOD5:N:P=100:5:1 的合适比例，抑制了硝化菌的生长，氨氮未能转化为硝态氮，解决方案：根据现有构筑物可选择改造成A/O工艺或水解酸化+生物接触氧化工艺。A/O污水处理工艺，即在现有的推流曝气池加缺氧池（A段），通过反硝化作用降解氨氮，但由于现有好氧工艺(O)不能将氨氮硝化，因此前置反硝化（A）作用有限，运行中需采用高回流比则导致能耗过高，因此可行性不高。以利于后续的好氧生物处理,水解酸化提高了废水的可生化性,有助于接触氧化工艺进行硝化反应,将氨氮转化为硝态氮，由于该废水中含有的氨氮较高，为了能达到去除氨氮的效果，对生化池出水进行回流，回流到水解酸化池缺氧段进行反硝化，从而降低出水氨氮指标。由于后续还有处理单元，因此采用此工艺是可行的。
（5）由于新标准出水水质要求严格，该废水中氨氮含量相对较高，必须选用较长的污泥龄，延长曝气时间，将进水中的氨氮较为充分地转化为硝态氮，而在长的污泥龄运行情况下，污泥絮体变得较为松散，沉降性能降低，出水中细小悬浮物含量增加，一般来说最终出水悬浮物每增加 10mg/L，出水 COD 升高约 14mg/L。为保证最终处理出水稳定达标，本次设计最后设置曝气生物滤池单元，对一级生物处理出水进一步处理。以保证出水稳定达标。
3 技术方案
3.1 工艺流程
综合考虑废水处理效果、运行管理的方便程度和费用，即基建施工费用、占地面积和国内环境，选取传统活性污泥法较为合理。考虑本设计题目的具体情况，工艺流程如图3-1：

3.2预期达到的处理效果
3.2.1溶解性BOD5的去除率
活泩污泥处理系统处理水中的BOD5值是由残存的溶解性BOD5和非溶解性BOD5二者组成，而后者主要是以生物污泥的残屑为主体。活性污泥的净化功能，是去除溶解性BOD5。因此从活性污泥的净化功能来考虑，应将非溶解性的BOD5从处理水的总BOD5值中减去。
溶解性BOD5的去除率为：
3.2.2 CODcr的去除率

3.2.3氨氮去除率

3.2.4 SS的去除率

3.2.5石油类去除率

3.2.6硫化氢去除率

3.3工艺特点及技术关键
3.3.1格栅池
格栅池主要是截阻大块的呈悬浮或漂浮状态的固体污染物，以免堵塞水泵和沉淀池的排泥管。截留效果取决于缝隙宽度和水的性质。
3.3.2调节罐（池）特点及设计要求
炼油废水其水质水量随时变化，波动较大，废水水质水量的变化对排水及废水处理设备，特别是对净化设备正常发挥其净化功能是不利的，甚至有可能损坏设备，为解决这一矛盾，废水处理前一般要设调节罐，以调节水量和水质。为了保证后续处理构筑物或设备的正常运行，絮对废水的水量和水质进行调解。一般来说，调节罐（池）具有下列作用：
1. 减少或防止冲击负荷对设备的不理影响；
2. 使酸性废水和碱性废水得到中和，使处理过程中pH值保持稳定；
3. 调节水温；
4. 当处理设备发生故障时，可起到临时的事故贮水池的作用；
5. 集水作用，调节来水量和抽水量之间的不平衡，避免水泵启动过分频繁。
为了保证后续的构筑物有较为稳定的水质水量和适宜微生物的pH值。
调节池设计要求：
1、炼油废水处理应设调节罐。连续运行时，其有效容积按日处理水量的30~40%计算。间歇运行时，其有效容积按工艺运行周期计算。
2、调节池应采用半地下式，设污泥斗，
3、调节罐产生污泥与厌氧池、氧化沟产生污泥一同处理。
4、调节罐应采用封闭结构，设排风口，防沉淀措施宜采用水下搅拌方式。
5、调节罐顶部设有R=0.3m检查口，罐壁设爬梯。
6、罐内设置液位信号器，自动控制水泵的开启。
7、调节罐产生污泥定期排泥，与污水处理产生污泥一同处理。
3.3.2 隔油罐（池）除油单元工艺原理
油（粗）水分离设施主要是应用重力沉降分离的物理方法，上浮分离出游离状态的油品（密度小于1），但它不能分离出污水中溶解性有机物质，也不能清除乳化液。在进行油水分离过程中，油品上浮于水表面的同时，也将悬浮在水中的物质沉降于设施的底部。
油（粗）水分离设施发挥其功能的能力主要取决于油品的类型和状态、载流体的性质及设施的设计状态。由于是依据油、水的密度差（油品的相对密度小于1）进行分离，因此，油（粗）水分离设施的分离受到一定的限制，其只能有效分离直径最小为0.15-0.06mm油珠的油，故称为油水粗分离设施。隔油池是油（粗）水分离的主要设施，隔油池的实用性是根据含油污水中油品待分离的难易程度，通过实验确定。最为广泛应用的油（粗）水分离设施是矩形的API隔油池。
除油罐的优点有：除油效率高，都在85%以上出水中的残油再经过加压溶气浮选后，不会给生化处理带来影响；液面上的浮油用一根集油线就能够将其集入污油罐，操作简单，罐底沉沙的清扫也优于隔油池，省掉了刮油刮泥机，减少了维护保养工作，另外密闭性好，避免了因油气、NH3、H2S的挥发，造成空气污染。
油珠上浮速速是设计油-水分离设施的关键数据。为求得油珠的上浮速度，通常将油-水分离设施按理想隔油池的下述水力条件进行假设：
（1） 进水断面上各点的水流速度相同；
（2） 油珠在上浮过程中等速上浮；
（3） 油珠上浮的水平速度与液体的水平流速相同；
（4） 上浮至水表面的油珠或沉积于池底的物质即表示被除去。
利用油和水间的密度差使油从水中分离的物理现象及上述假设，可用斯笃克斯定理的数学式表达。
液体中的油珠为球体，其最终上浮速度的斯笃克斯定理数学式为：
vt=(ρw-ρ0)D2
式中 vt — 油珠上浮速度，m/s;
g — 重力加速度，9.81m/s2;
ρw —对应设计温度下污水密度，kg/m3;
ρ0 —对应设计温度下污水油品的密度，kg/m3;
µ —动力粘度，kgf·s/m2（10 kgf·s/m）;
D —油珠直径，mm。
3.3.3 气浮池除油单元工艺原理
气浮除油是通过释放溶于水中的细小而分散的气泡黏附在污水中经过混凝剂凝聚的分散油和悬浮物成为漂浮物，从而使油和悬浮物从污水中得到分离。这一过程大体由四个步骤完成：向处理水中投加混凝剂；使污水中的微细油粒及悬浮物凝聚成为大的含油絮凝体；融入空气的水减压释放出大量分散的细微气泡；细微气泡与油及悬浮物组成的絮凝体碰撞粘附；黏附的絮凝体在气泡带动作用下，漂浮于处理水的表面，从而完成油和悬浮物与水分离的目的。
气浮除油法主要是去除污水中的分散油和乳化油。特别是乳化油，由于微粒油的表面有双层电荷，zeta电位高，表面张力大且稳定，单纯采用隔油池是难以去除的，但是投加药剂，可以破坏这种平衡，达到破乳的目的从而可以取得较好的处理效果。因药剂产生的絮体有一定的吸附作用，因此，对溶解油的去除也有一定的效果。
空气溶解于处理水中的量，用空气对你水的溶解度来表示，影响溶解度的因素主要是污水的压力和温度。与压力成正比，与温度变化成反比，而溶解速度则与空气和水的接触界面有关，通常用溶解效率来表示空气溶解度的高低。
污水中的油珠等物质能否与气泡黏附，取决于该物质能够被污水湿润的程度。疏水性物质被气泡粘附。对于亲水性物质，必须向水中投加混凝脱稳剂，使其表面改变疏水性方能与气泡黏附。
3.3.4水解酸化工艺原理
水解酸化主要用于有机物浓度较高、含油较高的污水处理工艺，是一个比较重要的工艺。水中有机物为复杂结构时，水解酸化菌利用H2O电离的H+和OH-将有机物分子中的C-C打开，一端加入H+，一端加入OH-，可以将长链水解为短链、支链成直链、环状结构成直链或支链，提高污水的可生化性。水中乳化油、溶解油高时，水解菌通过胞外粘膜将其捕捉，用外酶水解成分子断片再进入胞内代谢，不完全的代谢可以使乳化油、溶解油成为溶解性有机物，出水就变的清澈了。这期间水解菌是利用了水解断键的有机物中共价键能量完成了生命的活动形式。经过水解酸化工艺降低了水中油的含量，提高了废水的可生化性。
3.3.5曝气生化池单元工艺原理
曝气生化滤池在欧洲、美国和日本均已被成功应用。其最大特点是使用了一种新型填料，在其表面生长有生物膜，污水自下向上流过填料，池底则提供曝气，使废水中的有机物得到好氧分解。
曝气生化池，即一段曝气生物滤池主要用于处理可生化性较好的工业废水以及对氨氮等营养物质没有特殊要求的生活污水，其主要去除对象为污水中的碳化有机物和截留污水中的悬浮物，也即去除 BOD、COD、SS。
在生物化学反应过程中，有机物的氧化、合成新细菌及细菌自身氧化，可用下面三个化学方程式表示：
（1） 有机物氧化
有机物+O2 酶 CO2+H2O+热能
（2） 合成新细菌
有机物+O2+NH3 酶 新细菌+CO2+H2O+热能
（3） 细菌的自身氧化
细菌+O2 酶 NH3+ CO2+H2O+热能
这三个过程在曝气区内不断交替进行，从而表明此过程特别适用于处理污水中的溶解和胶体有机物。
3.3.6生物炭塔单元工艺原理
生物活性炭塔可以将活性炭的物理吸附与微生物的生化作用结合起来，是保证使出水水质得到进一步达标的理想深度处理设备。
以生物活性炭为基础所形成的处理污水的技术方法叫做生物活性炭法，生物活性碳法是利用活性炭为载体，使炭在处理废水过程中炭表面上生成生物膜，产生活性炭吸附和微生物氧化分解有机物的协同作用的废水生物处理过程。此法提高了对废水中有机物的去除率，增加了对毒物和负荷变化的稳定性，改善了污泥脱水及消化的性能，延长了活性炭的使用寿命，是一种以生物处理为主，同时具有物化处理特点的一项生物处理新技术。一般常用的有粉末炭活性污泥法、固定床催化氧化、流化床吸附、膨胀床吸附氧化等不同工艺流程。实验结果表明，这种方法可用于不同的工业废水（化工、印染、合成纤维等）和生活污水处理，效果良好。
3.4主要设备、构筑物特点及设计参数
3.4.1格栅的设计计算
1.格栅设计参数确定
栅条间距：b＝5mm 栅前水深：h＝0.4 m
废水过栅流速：v＝0.6m/s 格栅倾角：α＝60°
栅条宽度：s＝10mm 工业废水流量变化系数：K＝1.3
2.格栅设计计算
（1）格栅间隙数量
设计流量Q＝500m³/d＝20.833m³/h＝0.0058m³/s
则最大设计流量Qmax＝0.0058×1.3＝0.0076（m³/s）
∴
（2）栅槽宽度B
B=s(n-1)+bn=0.01×(5-1)+0.005×5=0.065(m)
（3）进水渠道渐宽部分长度L1
设进水渠道宽B1＝0.20m，渐宽部分展开角α1＝20°

（4）栅后渠道减缩长度
L2＝0.5×L1＝0.5×0.16＝0.08（m）
3.4.2含油污水调节罐的设计计算
废水在池内停留时间一般为3—4h，这里取为4h。
（1）调节罐内废水量
(m3/h)
（2）调节罐的有效容积
V0=Q0×t=20.833×4=83.33（m3）
(3)设计用调节罐的实际容积
V=1.4 V0=1.4×83.33=116.7取 V=120
设计调节罐两个，单个调节罐的实际容积为170
（4）调节罐的平面面积取调节罐有效水深为H=6m，底面直径D=6m,调节罐地面面积=Π×R2=3.14×32=28.26(m2),所以调节罐的有效体积V=28.26×6=169.56(m3)
3.4.3平流式隔油池工艺设计计算
1.平流隔油池设计中常用的数据和措施
（1）停留时间T，一般采用1.5-2h；
（2）水平流速v，一般采用2-5mm/s；
（3）隔油池每格宽度B采用2m，2.5m，3m，4.5m，6m。当采用人工清除浮油时，每格宽≤3m。国内各大炼厂一般采用4.5m，且已有定型设计；
（4）隔油池超高h1一般不小于0.4m，工作水深为h2为1.5-2.0m。人工排泥时，池深应包括污泥层厚度；
（5）隔油池尺寸比例一般满足以下条件：单格长宽比 （L/B）≧4，深宽比（h2/B）≧0.4；
（6）刮板间距不小于4m，高度150-200mm，移动速度0.01m/s；
（7）在隔油池出口处及进水间浮油聚集，对大型隔油池可设置集油管收集和排除。集油管管径为200-300mm，纵缝开度为60°，管轴线在水平面以下0-50mm，小型池装有集油环；
（8）采用机械刮泥时，集泥坑深度一般采用0.5m，底宽不小于0.4m，侧面倾角为45°-60°；
（9）池底坡度i，当人工排泥时池底坡度为0.01-0.02，坡向集泥坑；机械刮泥时，采用平底，即i=0；
（10）隔油池水面以上的油层厚度不大于0.25m；
（11）隔油池的除油效率一般在60%以上，出水含油量为100-200mg/L。若后续浮选法，出水含油量小于50mg/L；
（12）为了安全，防火、防寒、防风沙，隔油池可设活动盖板；
2. 设计参数确定
设计流量：Q＝20.833m³/h
停留时间：t＝2h
单间池净宽：B＝2m
有效水深：H0＝1.8m
超高：h′＝0.5m
池内水平流速：vp＝0.003m／s
3. 设计计算
（1）隔油池容积
V=Qt=20.833×2=41.47(m3)
（2）过水断面

F=
（3）隔油池间数
单间池净宽B＝2m，有效水深H0＝1.8m
=,取1间
（4）平流式隔油池分离区长度
，取22m
（5）隔油池建筑高度

（6）进水段设计：2.0m
（7）出水段设计：2.0m
3.4.4平流式气浮池的工艺设计计算
1.设计参数确定
（1）待处理废水量：Q＝500m3/d
（2）悬浮固体浓度：SS＝112mg/L
（3）气固比：Aa/S＝0.013
（4）溶气压力：P＝3.2atm
（5）空气在水中饱和溶解度:Ca＝18.5mg/L
（6）溶气罐内停留时间:T1＝3min
（7）气浮池内接触时间:T2＝5min
（8）分离室内停留时间:Ts＝30min
（9）浮选池上升流速:vs＝0.09m/min
2.平流式气浮池尺寸计算
（1）确定溶气水量QR

溶气效率f＝0.6，取回流水量QR＝45m3/d
（2）气浮池设计
①接触区容积VC

②分离区容积VS

③气浮池的有效水深H

④分离区面积As和长度L2

取池宽B=2m，则分离区长度为

⑤接触区面积Ac和长度L1

⑥浮选池的进水管：D=100,v=0.9947m/s
⑦浮选池出水管：Dg=100
⑧集水管小孔面积S，取小孔流速v1=1m/s

取小孔直径D1=9cm
孔数取整数，孔口向下，与水平成45°角，分二排交错排列
⑨浮渣槽宽度L3：取L3=0.8m，浮渣槽深度h′取1m，槽底坡度i=0.5，坡向排泥管，排泥管采用Dg=150㎜.
（3）溶气罐设计
①确定溶气罐容积V1
溶气罐直径D=0.44m，溶气部分高度1m（进水管中心线）。采用椭圆形封头，，溶气罐耐压强度10×105Pa，溶气罐顶部设放气管Dg=15mm，排出剩余气体，并设置安全阀、压力表。
②进出水管管径：进出水管均采用100mm管径，管内流速为1.24m/s。
（4）空气量计算
设溶解压力为4.2㎏／㎝³，最高水位为30℃，按亨利定律，在30℃水中的饱和空气量为：

所需空气量可按过量的25%设计，以留有余过。

选用空气压缩机Z－0.03／7，电动机功率0.37kW
3.4.5水解酸化罐工艺单元设计计算
1.设计参数
（1）进水流量Q=500m³/d；
（2）有效停留时间tHRT=5h；
(3) KZ—总变化系数，1.5；
2.池体结构尺寸
有效容积：=1.5×21×5=157.5(m3)
5.5.3 水解池上升流速核算
反应器的高度为:H=5m,反应器的高度与上升流速之间的关系：

3.配水方式
采用穿孔管布水器（分支式配水方式），配水支管出水口距池底200mm.出水管孔径为80mm.
4.排泥系统设计
采用静压排泥装置，沿矩形池纵向多点排泥，排泥点设在污泥区中上部。污泥排放采用定时排泥，每日1-2次，另外，由于反应器底部可能会积累颗粒物质和小砂砺，需在水解池底部设排泥管。
3.4.6生物罐工艺设计计算
1. 生物罐概述
生化灌（池）兼有活性污泥法与生物膜法的优点，有较高的容积负荷，去除率高，抗冲击负荷强，无污泥膨胀。系统运行控制比较灵活，操作管理方便等显著特点。其结构包括池体，填料，布水装置，曝气装置。工作原理为：在曝气池中设置填料，将其作为生物膜的载体。待处理的废水经充氧后以一定流速流经填料，与生物膜接触，生物膜与悬浮的活性污泥共同作用，达到净化废水的作用。生化灌（池）填料的选择软性组合填料。
2.生化灌的设计
a.设计参数确定
（1）设计污水量Q=500m3/d＝20.833 m3/h
（2）进水BOD浓度：La=500mg/L
（3）出水BOD浓度：Lt=20mg/L
（4）BOD5去除率：
（5）根据试验参数确定
a.填料容积负荷：1500gBOD5/m3·d
b.有效接触时间：t＝2h
c.汽水比：D0＝15 m3／m3
b. 生物接触氧化池设计计算
（1）生物接触氧化池填料的有效容积

（2） 接触氧化池的总高度
取生化灌底部半径R=3m,则反应器有效高度为5.6m,取超高h1=0.6m，填料上部的稳定水层深h2＝0.5m ，配水区高度h3＝0.3m

（3）选用长度为3.5m的组合填料，则填料的总体积为

（4）采用陶瓷微孔曝气头供氧，所需空气量

（5）生化灌的曝气量（溶解氧最好控制在2.5～3.5）
取汽水比q=20：1，那么需要的空气量＝20.833×20＝416.66/d=17.36m3/h，曝气深度为5.6m，空气扩散装置出口处绝对压力Pb＝1.013×105+9.8×103×4＝1.405×105（Pa）。3.4.7二沉池工艺设计计算
1. 二次沉淀池概述
二次沉淀池是设置在曝气池之后的沉淀池，是以沉淀、去除生物处理过程中产生的污泥，获得澄清的处理水为主要目的的。
二沉池有别于其它沉淀池，其作用一是泥水分离，二是污泥浓缩，并因水量、水质的时常变化还要暂时贮存活性污泥。
二沉池是生化处理系统的重要组成部分，其作用同时泥水分离，使混合液澄清，浓缩和回流活性污泥。其运行处理效果将直接影响活性污泥系统的出水水质。本设计采用的是竖流式沉淀池。
2. 竖流式沉淀池主要设计参数
（1）池直径或正方形边长与有效水深的比值≤3，池直径一般采用4-7m；
（2）当池直径或正方形边长< 7m时，澄清水沿周边流出。个别当直径≥7m时，应设辐射式集水支渠；
（3）中心管内流速≤30mm/s；
（4）中心管下口的喇叭口和反射板要求：
a．反射板底部距泥面的距离≥0.3mm；
b. 反射板直径及高度为中心管直径的1.35倍；
c. 反射板直径为喇叭口直径的1.3倍；
d. 反射板表面对水平面的倾角为17°；
e. 中心管下端至反射板表面之间的中心污水流速，在初次沉淀池中≤30mm/s，在二次沉淀池中≤20mm/s；
（5）排泥管下端距池底≤0.2m，管上端超出水面≥0.4m；
（6）浮渣挡板距集水槽0.25-0.5m，高出水面0.1-0.15m，淹没深度0.3-0.4m。
3. 竖流式二沉池设计计算
（1）中心管面积：设V0=0.03m/s

（2）中心管直径

（3）中心管喇叭口下缘至反射板的垂直距离为h3
设流过该缝隙的污水流速v1=0.015m/s
喇叭口直径：
（4）沉淀部分有效断面面积：设表面负荷则

（5）沉淀池直径

（6）沉淀部分有效水深：设沉淀时间t=2h

3.5鼓风曝气系统
1. 风机的选择
鼓风机供应的风量要满足生化反应所需的氧量并保持混合液悬浮中的固体呈悬浮状态，风压则要满足克服管道系统和扩散器的摩阻损耗以及扩散器上部的静水压力。
鼓风曝气采用鼓风机供应压缩空气，常用罗茨鼓风机和离心式鼓风机。罗茨鼓风机适用于中小型污水厂，但噪声大，必须采取消音、隔音措施；离心式鼓风机噪声小，且效率高，适用于大中型污水处理厂，但国内产品规格还不多，本设计为小型污水处理厂，采用罗茨鼓风机。
2. 风管系统计算
（1）风管系统包括由风机出口至扩散器的管道，一般用焊接钢管。
（2）曝气池的风管宜联成环网，以增加灵活性。风管接入曝气池时，管顶应高出水面至少0.5m，以免发生回水现象。
（3）风管中空气流速一般用：干、支管10—15m/s，竖管、小支管4—5m/s，流速不宜过高，以免产生噪声。
（4）计算温度采用鼓风机资料提供的排气温度，在寒冷地区空气如需加温时，采用加温后的空气温度计算。
（5）风管总阻力h h=h1+h2
式中：h1——风管沿程阻力，mmH2O
h2——风管局部阻力，mmH2O
4 公用工程
4.1 主要建筑物
污水站内的建筑物主要是生产车间及简单的办公、操作的场所，主要建筑物如表4-1所示。
表4－1 污水站建筑物一览表
序号
名 称
平面尺寸
（m×m）
数量
备注
1
高压变配电房
10.0×5.0
1
单层，层高5m
2
低压配电房及值班室
10.0×5.0
1
单层，层高5m
3
维修车间
10.0×4.0
1
单层，层高5m
4
污泥脱水机房
10.0×6.0
1
单层，层高5m
5
门卫
6.9×5.5
1
单层，层高3