天津爱普生有限公司油墨废水处理工艺设计 毕业设计论文

天津爱普生有限公司油墨废水处理工艺设计 毕业设计论文 天津爱普生有限公司油墨废水处理工艺设计 DESIGN OF INK WASTEWATER TREATMENT PROCESS FOR TIANJIN EPSON CO., ITD. 专 业:环境工程 姓 名: 指导教师姓名: 申请学位级别:学士 论文提交日期:2012年6月10日 学位授予单位:天津科技大学 摘要 油墨废水是一种污染大、难处理的废水，其主要污染物为油性墨、水性墨、淀粉颗粒及微量不溶性杂质。油墨废水的特点为油污含量高，COD含量高，色度高，难生物降解。这种废水如果不加治理，会对环境和人类造成极大危害。 本设计采用水解酸化法和生物接触氧化法综合处理油墨废水。利用生物接触氧化技术，池内生物固体量多，充氧条件好，故可以很大程度地去除水中的COD。由于油墨废水中含有大量难降解有机物，所以用水解酸化法能很好的提高废水的可生化性，解决了传统生物法不能处理难降解有机物的问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ，大大提高了处理效率。 本设计选用的处理工艺为:首先通过格栅进行大颗粒物拦截，然后通过集水池调节废水流量和pH值，再通过提升泵进入水解酸化池进行初步处理，进入生物接触氧化池去除大量COD，最后经消毒池，出水达到国家油墨废水一级排放 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 (GB25463-2010)。污泥进入污泥浓缩池，经压滤机浓缩处理后干泥外运。本设计对采用的各主要构筑物、污泥处理系统等进行了选型设计与计算，并绘制了工艺流程图等相关图纸。 关键词:油墨废水;废水处理;水解酸化;生物接触氧化技术 I ABSTRACT Ink wastewater, a type of wastewater with high contamination and difficulty to treat, characterized by high oil content, high COD, deep color and refractory to biodegradation, contains oily ink, aqueous ink, starch granule and marginala in soluble impurities. Humans and whole environment would be greatly jeopardized if the ink wastewater is not treated. Ink wastewater will be comprehensively treated through hydrolytic acidification and bio-contact oxidation process in this design. It uses bio-contact oxidation technique, with high bio matter and great oxygen filling conditions, to deeply remove COD in wastewater. Because of amounts of non-biodegradable organics in ink wastewater, bio-contact oxidation can make non-biodegradable ones became biodegradable ones and solve the problem that traditional bio filter process is hard to remove non-biodegradable organics, greatly improving the efficiency of treatment. The treatment technology of this design reads as follows. First at all, before the flow of wastewater and pH are adjusted through collecting tank, the grille will block large particles. In the second place, the wastewater will be preliminarily treated in hydrolytic acidification pond from the house of lift pump, and then it is deeply treated in bio-contact oxidation pond. Finally, the wastewater enters into sedimentation tank to subside and reach the first-level of the ink wastewater pollutant discharge standards (GB25463-2010). The sludge enters into the sludge concentration pool and it is shipped out after the concentration processing through the pressure filter. The main structure, the sludge treatment, etc. are devised and calculated in this design and the relevant drawings such as the flow diagram for process are drafted also. Keywords: Ink wastewater; Wastewater treatment; Hydrolytic acidification; Bio-contact oxidation technique II 目录 第一章 绪论 ...................................................................................................................... 1 第二章 设计说明书 .......................................................................................................... 3 第一节 工程概述........................................................................................................... 3 第二节 油墨废水处理概况 ........................................................................................... 4 第三节 本设计工艺流程确定 ....................................................................................... 9 第三章 设计计算书 ........................................................................................................ 18 第一节 格栅 ................................................................................................................ 18 第二节 调节池 ............................................................................................................ 19 第三节 水解酸化池 ..................................................................................................... 21 第四节 生物接触氧化池 ............................................................................................. 22 第五节 沉淀池 ............................................................................................................ 22 第六节 污泥浓缩池 ..................................................................................................... 24 第七节 设备选型......................................................................................................... 26 第八节 消毒设施......................................................................................................... 27 第四章 高程布置 ............................................................................................................ 29 第五章 平面布置 ............................................................................................................ 32 第一节 处理单元构筑物的平面布置 .......................................................................... 32 第二节 管渠的平面布置 ............................................................................................. 32 第三节 厂区道路和围墙设计 ..................................................................................... 33 第四节 辅助建筑物 ..................................................................................................... 34 第五节 本设计废水处理厂的平面布置 ...................................................................... 34 第六章 成本估算 ............................................................................................................ 35 第一节 投资估算......................................................................................................... 35 第二节 废水处理成本计算 ......................................................................................... 36 第七章 环境经济损益分析 ............................................................................................. 38 参考文献 .............................................................................................................................. 41 III 致谢 ...................................................................................................................................... 43 附录 ...................................................................................................................................... 44 IV 天津科技大学2012届本科生毕业设计 第一章 绪论 一、 油墨废水简介 水是生命的源泉，是社会经济发展的命脉，它同土地、能源等要素一起构成人类经济与社会发展的基本条件。 油墨废水是一种污染大、难处理的废水。其特点为油污含量高，COD含量高，色度高，难生物降解。其主要污染物为油性墨、水性墨、淀粉颗粒及微量不溶性杂质。生产油墨常使用乙醇、异丙醇、丁醇、丙醇、丁酮、醋酸乙酯、醋酸丁酯、甲苯、二甲苯等有机溶剂。总之，油墨废水污染严重，是工业废水治理的 [1]一个重要环节。 随着我国印刷和包装业的快速发展，使得处在印刷和包装业上游的油墨工业发展很快。我国油墨的综合生产能力近年来一直维持在每年22万t以上，油墨总 10%，并每年以10 %以上的速度递增。据中国石油和化产量占世界油墨的5 %, 学工业协会统计，2008年我国油墨产量已突破40万t。到目前，我国油墨产量位于美国、德国、日本之后，居世界的第四位。据估计，全国大大小小油墨厂总数已经超过800家，主要分布在经济较发达和印刷厂比较集中的地区，如珠江三角 [2]洲、长江中下游、渤海湾和胶东地区。所以，随着油墨相关行业的发展，处理油墨废水逐渐成为处理工业废水中一个必不可少的元素，我国自2010年10月1 [3]日起实施《油墨工业废水排放标准》(GB25463-2010)，自实施起，油墨工业企业的水污染物排放不再执行《废水综合排放标准》(GB8978-1996)。 二、 天津爱普生公司简介 天津爱普生有限公司于1989年成立，系中日合资企业，生产打印机用关键部件，主要产品有针式打印机用打印头和喷墨打印机用墨盒。其主要废水来来源于生产墨盒的过程，此过程会产生大量的水性油墨废水，故针对这种废水进行治理。 (一) 地理环境 天津爱普生有限公司坐落于天津市区。天津北起蓟县黄崖关，南至滨海新区翟庄子沧浪渠，南北长189公里;东起滨海新区洒金坨以东陡河西干渠，西至静海县子牙河王进庄以西滩德干渠，东西宽117公里。天津市域面积11917.3平方公里，疆域周长约1290.8公里，海岸线长153公里，陆界长1137.48公里。天津市地处华北平原东北部，东临渤海，北枕燕山，北与首都北京毗邻，距北京120公里，是拱卫京畿的要地和门户。东、西、南分别与河北省的唐山、承德、廊坊、沧州地区接壤。对内腹地辽阔，辐射华北、东北、西北13个省市自治区， 1 天津科技大学2012届本科生毕业设计 对外面向东北亚，是中国北方最大的沿海开放城市。 (二) 气候条件 天津地处北温带位于中纬度亚欧大陆东岸，主要受季风环流的支配，是东亚季风盛行的地区，属温带季风性气候。虽临近渤海湾，但半封闭的内海海湾对天津的气候影响不大。主要气候特征是，四季分明，春季多风，干旱少雨;夏季炎热，雨水集中;秋季气爽，冷暖适中;冬季寒冷，干燥少雪，因此，春末夏初和秋天是到天津旅游的最佳季节。天津的年平均气温约为11.6,13.9度，7月最热，月平均温度27.8度;1月最冷，月平均温度-4.3度。年平均降水量在360,970毫米之间，(1949,2010)平均值是600毫米上下，降水稀少。最大冻土深度为80cm。 2 天津科技大学2012届本科生毕业设计 第二章 设计说明书 第一节 工程概述 一、设计依据及原则 (一)设计依据 (1)该厂的进出水水质水量资料; (2)《油墨工业水污染物排放标准》(GB25463-2010); (3)《给水排水快速设计 手册 华为质量管理手册 下载焊接手册下载团建手册下载团建手册下载ld手册下载 》; (4)有关设备材料厂商的设备、材料报价及仪表、控制设备的报价等; 5)《室外排水设计规范》(GB(50014-2006); (6)《废水综合排放标准》(GB8978-96); (7)《机械设备安装工程施工及验收规范》(TJ 231-78); (8)《地下工程防水技术规范》(GBJ 16-1987); (9)《低压配电装置及线路设计规范》(GB 50054-1992); (10)《电器装置的继电保护和自动装置设计规范》(GB 50062-1992); (11)国家建筑标准设计《给水排水标准图集》(合订本S1、S2、S3); (12)国家建筑标准设计《矩形钢筋混凝土清水池》(96S824); (13)《城市区域环境噪声标准》(GB 3096-93); (14)《恶臭污染物排放标准》(GB 14554-93); (15)其它有关的废水处理设计规范与国家及地方标准等; 16)有关的土建及工程施工、安装定额等。 ( (二)设计原则 (1)严格执行国家有关环境保护的各项规定，废水处理后必须确保各项出水水质指标均达到城市废水排放要求。 (2)在不影响处理效果的前提下，充分利用原有的构筑物和设施，节省工程费用，减少占地面积和运行费。针对本工程的具体情况和特点，采用成熟可靠的处理工艺和设备，尽量采用新技术、新材料，实用性与先进性兼顾，以实用可靠为主。 (3)本处理工艺流程要求耐冲击负荷，有可靠的运行稳定性。 (4)降低噪声，改善废水处理站及周围环境。 (5)针对本工程的具体情况和特点，采用成熟可靠的处理工艺和设备，尽量采用新技术、新材料，实用性与先进性兼顾，以实用可靠为主。 3 天津科技大学2012届本科生毕业设计 (6)处理系统运行应有较大的灵活性和调节余地，以适应水质、水量变化。 (7)本处理工艺流程要求耐冲击负荷，有可靠的运行稳定性。 二、设计水质水量及排放标准 (一)设计水量 3平均设计水量Q=5000m/d (二)进水水质 废水处理厂进水水质见表2-1所示。 表2-1进水水质 COD BOD PH SS 项目 总磷 总氮 色度 cr5 2000 500 1.2 60 7~8 400 1000 指标 (mg/L) (三)出水水质 处理程度执行《油墨工业废水污染物排放标准》(GB25463-2010)中的一级标准，见表2-2所示。 表2-2出水水质 COD BOD PH SS 项目 总磷 总氮 色度 cr5 150 30 1.0 50 6~9 70 80 指标 (mg/L) 第二节 油墨废水处理概况 油墨废水是在包装印染行业中产生的废水，是一种污染大、难处理的废水。其特点为油污含量高，COD含量高，色度高，难生物降解。其主要污染物为油性墨、水性墨、淀粉颗粒及微量不溶性杂质。生产油墨常使用乙醇、异丙醇、丁醇、丙醇、丁酮、醋酸乙酯、醋酸丁酯、甲苯、二甲苯等有机溶剂。因此采取必要措施减少油墨废水对环境的影响是迫在眉睫。 目前国内外对油墨废水处理已做了大量的工作，物理法、化学法，生物法都 4 天津科技大学2012届本科生毕业设计 得到了应用，然而单种方法处理其成本高、效果差。国内现阶段处理油墨废水主要有化学混凝、铁屑微电解、混凝气浮—接触氧化、混凝气浮,微电解,SBR、 [4]化学氧化,混凝等组合工艺，各有其优缺点。 一、 生物处理法 生物处理法主要用于工业废水的二级处理，但由于油墨废水的难生物降解特性，单一的生物法就很难满足处理的需求。但随着废水处理技术的改进，逐渐解决了这一难题。天津爱普生公司利用酸化水解过程配合生物法处理油墨废水达到了很好地处理效果。 总的来看，生物法具有废水处理量大、处理范围广、运行费用相对较低等优点，为了迎合这种方法在油墨废水处理工艺上的应用，故革新了技术，从而使得该技术在国内外广泛采用。但是生物降解法处理设施规模大，停留时间长，投资费用较高，对废水的水质条件要求严格，废水的pH值、温度、营养、有毒物质浓度、进水有机物浓度、溶解氧量等多种因素都会影响到细菌的生长和出水水质，这也就对操作管理提出了较高要求。 (一)序批式活性污泥法(SBR) SBR是序批式活性污泥法的简称，它是从加入及排放反应器发展而来的，SBR 的核心是SBR反应池，该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一体。所谓序列包括两层含义: 1、不同SBR 池的运转是按顺序进行，由于废水大都是连续或半连续排放，SBR为2个池或多个池交替运行，因此，从总体上废水连续按顺序依次进入每个反应器，它们相互协调作为一个有机的整体完成废水净化功能。但对每一个SBR池是间歇进水的。 2、每个SBR的运行操作分阶段、按时间次序进行。 SBR工艺特点: 1、 SBR 处于好氧/厌氧的交替运行过程中，能够在去除碳物质的同时 实现脱氮除磷。 2、 SBR处理工艺系统布置紧凑、节省占地;运行稳定性好，能承受较 大的水质水量冲击。 3、 可抑制丝状菌生长繁殖，不易发生污泥膨胀，污泥指数SVI 较低， 有利于活性污泥的沉淀和浓缩。 4、 SBR 装置结构简单，运转灵活，操作管理方便。 5、 采用SBR 法处理小城镇废水，要比用普通活性污泥法节省基建投资 5 天津科技大学2012届本科生毕业设计 30%。 6、 各项运行控制参数都能通过计算机加以控制，易于实现系统优化运 行。 7、 投资省，运行费用低。 (二)周期循环曝气活性污泥法(CASS) 周期循环延时曝气活性污泥法，简称CASS，是80年代初在澳大利亚发展起来的。在SBR池内增加了一个生物选择器是CASS最大的特点，实现了连续进水(沉淀期、排水期仍连续进水)，间歇排水。 设置生物选择器的主要目的是使系统选择出絮凝性细菌，生物选择器的容积约占整个池子的10%。生物选择器的工艺过程遵循活性污泥的基质积累——再生理论，使活性污泥在选择器中经历一个高负荷的吸附阶段，这种吸收阶段又称为基质积累，随后在主反应区经历一个较低负荷的基质降解阶段，以完成整个基质 [5]降解的全过程和污泥再生。 CASS工艺特点: (1)工艺流程简单，占地面积小，投资较低。 (2)沉淀效果好。实验和工程中曾遇到SV高达96%的情况，只要将沉淀阶段的时间稍作延长，系统运行不受影响。 (3)不易发生污泥膨胀。CASS反应池中存在着较大的浓度递度，而且处于缺氧、好氧交替变化之中，这样的环境条件可选择性地培养出茵胶团细菌，使其成为曝气池中的优势茵属，有效地抑制丝状茵的生长和繁殖，克服污泥膨胀，从而提高系统的运行稳定性。 (4)剩余污泥量小，性质稳定。CASS法泥龄为25~30天，所以污泥稳定性好，脱水性能佳，产生的剩余污泥少。 (三)A/O法 缺氧—好氧废水处理工艺，简称A/O工艺，该工艺具有较强的适应能力，其特点是脱氮效果较好，不产生污泥膨胀，耐冲击负荷，排泥量少，高容积负荷，特别适合于中小型废水处理站选用。A/O工艺由缺氧池和好氧池串联而成，可以在去除有机物的同时取得良好的脱氮效果。该工艺的显著特点是将脱氮池设置在除碳过程的前部，其工艺流程为，先将废水引入缺氧池，把原废水中的有机物作为回流污泥中的反硝化菌的碳源，将回流混合液中的大量硝态氮(NO—x-N)还原成N:，从而脱氮;废水继续进入好氧池，大部分有机物在此得到降解，好氧池后设置二沉池，部分沉淀污泥回流至缺氧池，为缺氧过程提供充足的微生物，同时将好氧池内混合液回流至缺氧池，以保证缺氧池有足够的硝酸盐。A/O工艺虽 6 天津科技大学2012届本科生毕业设计 然具有适应能力强、耐冲击负荷、处理效果稳定可靠等优点，但是由于此工艺对 [6]水质要求严格，不适用于可生化性差的水体，故不适用油墨废水处理。 法工艺特点: A/O 1、 脱氮除磷效果稍差，脱氮效率70,80%，除磷只有20,30%，但BOD去 除率较高，可达95%。 2、 缺氧池在前，废水中的有机碳被反硝化菌所利用，可减轻其后好氧池的 有机负荷。 3、 该工艺还可以在中间隔以档板，以降低 工程造价 工程造价外文文献工程造价三级复核钢结构工程造价指标建设工程造价管理讲义黄色壁纸中文 。 4、 好氧在缺氧池之后，可以使反硝化残留的有机污染物得到进一步去除， 提高出水水质。 2(四)A/O 2A/O是Anaerobic-Anoxic-Oxic的英文缩写，它是厌氧—缺氧—好氧生物脱氮除磷工艺的简称。A2/O工艺于70年代由美国专家在厌氧—好氧除磷工艺(A/O)的基础上进一步改造而开发出来的，其核心是在厌氧-好氧工艺(A/O)中间加一缺氧池，将好氧池流出的一部分混合液回流至缺氧池前端。该工艺同时具有脱氮除磷的目的。 2A/O工艺特点 1、 该工艺运行费用较高，所以当处理后的废水排入封闭性水体或缓流水体 引起富营养化，从而影响给水水源时，才采用该工艺。 2、 该工艺处理效率显著，对氮磷有极好的去除效率，一般适用于要求脱氮 除磷的大中型城市废水厂。 (五)酸化水解-生物接触氧化工艺 利用厌氧过程中的水解酸化阶段产酸菌的作用，将废水中各种大分子等有机化合物转变成能被生物降解的小分子有机化合物，提高BOD /COD的值，从而5Cr改善废水的可生化性。废水经过水解酸化后，B/C由原来的0.16左右提高到0.35以上，大大提高了废水的可生化性，为后续生物接触氧化处理及达标排放创造了有利条件。生物接触氧化对冲击负荷有较强的适应性，污泥生成量少，池内生物膜经驯化后，适应能力很强，COD去除率高。经水解酸化后的生物接触氧化平均Cr 去除率达90%以上，达到排放标准。 二、 物理法 (一) 吸附法 吸附法就是采用吸附剂除去污染物的方法。煤渣(活性炭)具有良好的吸附性能和稳定的化学性质，是最常用的一种吸附剂。经实验可发现，煤渣具有对油 7 天津科技大学2012届本科生毕业设计 墨废水很好的吸附效果。在水温28度，原废水pH值下，40-60目的煤渣对COD的cr去除率可以达到88%，色度可达20倍。 (二) 铁屑微电解工艺 [7]张涛等采用铁屑微电解工艺对一家油墨生产企业油墨废水作了试验研究。原水首先用HCl调节pH后，得到沉降预处理，COD从5000,8000 mg/L降到Cr 800,1000 mg/L，色度从不透光降到160倍。出水再经微电解和石灰乳中和沉淀。通过对微电解主要工艺参数:pH、焦炭量、铁屑量、反应时间的静态和动态试验，得到微电解的最佳工艺条件:pH为4.0、铁屑量10 %、焦炭用量占填料量16.67%、反应时间60 min。废水的COD再次去除50%，色度去除90%。原水经Cr 沉降预处理和铁屑微电解两段处理，COD去除率达85%，色度的去除率达Cr 95%。 三、 化学法 (一) UV/Fenton法 采用HSO，CaO，HO，FeSO?7HO，紫外光对照对油墨废水进行处理，242242 同时达到降低COD值及脱色效果，并探讨了各因素对结果的影响。脱色阶段:Cr 根据FeSO?7HO的投加量，相应加入CaO，形成Fe(OH)絮状沉淀。结果表明，422 当条件为pH=3，HO:FeSO?7HO=12，紫外光照射时间为2 h，FeSO?7HO 在224242脱色阶段与氧化阶段加人量的比值为1?1 时，COD去除率达93.1 %，脱色率已Cr [8]达90 %。 (二) 化学混凝/混凝沉淀法 化学混凝和絮凝是用来处理废水中自然沉淀法难以沉淀去除的细小悬浮物及胶体微粒，以降低废水的浊度和色度，但对可溶性有机物无效，常用于油墨废水的深度处理。该法处理费用低，既可以间歇使用也可以连续使用。 混凝法的关键在于混凝剂。目前一般采用聚合硫酸铁作混凝剂，对COD的Cr [9]去除效果较好，但对色度、F-的去除效果较差。吴敦虎等对pH 4.5,6.5、COD6000,17000 mg/L、色度100,350 倍、SS 200,6500 mg/L、外观呈蓝紫Cr 色的油墨废水进行了混凝法脱色试验。对混凝剂种类及投药量、pH、助凝剂种类及投药量等工艺条件进行了优选。其中最佳混凝条件如下:混凝剂为聚合氯化铁，投药量为100 mg/L，pH 适用范围为4.8,5.5。助凝剂为阳离子聚丙烯酰胺，分子量为1500 万，离子度40 %，投药量0.4 mg/L，处理后的废水脱色率达到97.0 %以上。 小结: 油墨废水治理技术能否成功应用，主要受3个因素制约:处理效果、投资运 8 天津科技大学2012届本科生毕业设计 行费用以及是否会造成二次污染。目前的处理方法已经能逐渐同时满足以上三个因素，这些处理方法它们各有优缺点，必须要因地制宜地选择适合自身特点的技术方法，并加以改进，以实现降低成本并达到良好处理效果的要求。 第三节 本设计工艺流程确定 一、概述 油墨废水治理的基本原则是:优先考虑印染工艺改革和技术革新，推广清洁生产工艺，尽量减少各生产工序的排污，对废水的水质、水量实行总量控制，以减轻末端废水处理系统的负荷，根据处理手段的不同，油墨废水处理方法可分为:生化法和物化法。 二、油墨废水处理方法比较 油墨废水油污含量高，COD含量高，色度高，难生物降解。其主要污染物为油性墨、水性墨、淀粉颗粒及微量不溶性杂质。 由于物化法由于要消耗大量的化学药剂，运行成本非常高，所以很少采用。现在普遍采用生化法。 生化法可分为普通活性污泥法，A/O法，酸化水解+生物接触氧化，SBR法，其主要特点如下: 1、 普通活性污泥法在过去采用较普遍，但是由于油墨废水的可生化性差，难以 使COD及氨氮达标。 2、 A/O法对氨氮有很好的去除效果，但由于油墨废水的COD较高，可生化性差， 难以使COD达标。 3、 SBR法操作复杂，针对性不强，同时去除COD和氨氮的效果不好。 24、 A/O法虽然能够处理难生物降解的废水，并能较好的处理氮和磷，但由于处 理费用较高，管理较复杂，所以不适于处理氮磷含量较少的油墨废水。 5、 酸化水解+生物接触氧化法不但解决了油墨废水可生化性差，难以直接生物 处理的难题，而且能去除废水中少量的氮磷。此法利用厌氧和好氧的结合以 达到普通A/O处理无法达到的效果，能够大量去除COD同时也节约了费用，作 [10]为处理油墨废水的首选 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 。 四、 工艺流程说明 根据以上油墨废水的特点，并结合国内外先进油墨废水处理技术，选用酸化水解+生物接触氧化的生化法处理油墨废水。 (一)工艺流程图 9 天津科技大学2012届本科生毕业设计 根据以上分析与方案比选，选定该项目废水处理工艺为水解酸化+生物接触氧化生化结合的处理工艺，精细化后工艺流程图见2-1。 调节池 水解酸化池 生物接触氧化池 油墨废水 格栅 消毒池 沉淀池 出水 图2-1 油墨废水处理流程 (二)污泥工艺 污泥处理工艺主要包括污泥浓缩、污泥脱水两部分，见图2-2。 水解酸化池 二沉池 上清液 污泥浓缩池 污泥泵 滤液 污泥脱水机 调节池 理 回生化处干泥出厂 图2-2污泥处理流程 四、主要工艺原理 (一) 水解酸化原理 水解酸化是一种厌氧反应工艺，它利用水解和产酸微生物，将废水中的固体、大分子和不易生物降解的有机物降解为易于生物降解的小分子有机物，使得废水在后续的好氧单元以较少的能耗和较短的停留时间下得到处理。 废水首先流入水解酸化池，由于废水的B/C比较低，故可生化性性较差，需要通过水解酸化改善废水的可生化性。水解酸化菌利用HO电离的H+和-OH将有2 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，提高废水的可生化性。水中SS高时，水解 10 天津科技大学2012届本科生毕业设计 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SS成为溶解性有机物，出水就变的清澈了。 废水经过水解酸化池停留时间为2.5h时，分别可取得高达45.7%、42.3%和93.0%的COD、BOD和SS去除率，大大的改善了废水的可生化性，为后续的生5 物接触氧化减轻负荷。同时能去除少量的氮磷。 另外经水解处理后，溶解性有机物比例发生了很大变化，水解出水溶解性COD比例可以提高一倍以上。众所周知，微生物对有机物的摄取只有溶解性的小分子物质才可直接进入细胞体内，而不溶性大分子物质首先要通过细胞外酶的分解才可直接进入微生物体内的代谢过程。所以废水经水解处理后，有机物在微生 [11]物的代谢途径上减少了一个重要环节，无疑将加速有机物的降解。 影响水解酸化的因素: (1) PH值:对于水解酸化处理系统来说，由于浓度低不存在酸的抑制问题， 因此，可以不控制pH值的范围，一般pH在6.5-7.5之间。 (2) 温度:水解处理工艺对温度无特殊要求，通常在常温下运行，也可获得较 为满意的水解。 (二)生物接触氧化 生物接触氧化法，是一种用于处理废水的生物反应器，内部填充有惰性过滤材料，材料表面生长生物群落，利用好氧微生物处理废水。 在反应器中，有机物被微生物生化降解，去除率较高。同时，废水中的氨氮被硝化菌氧化为亚硝酸盐和硝酸盐。通过硝化后另一部分混合液经二沉池进行固 [12]液分离，清液回到调节池进一步处理后排放。 -废水中的NH，在好氧条件下，自养型亚硝化菌与硝化菌将NH氧化为NO333N的过程，是生物脱氮的第一步，其生物化学反应式为: 亚硝化单胞菌 +-2NH+ + 3O -----------?2NO + 4HO + 4H 4222 硝化杆菌 2 +-2NO + O-------------? NO 23 硝化菌在硝化放能过程中，获得能量同时，部分氨被同化为细胞组织，需消耗废水中的碱度，每氧化lg氨氮，将消耗碱度(以CaCO计)7.lg。 3 硝化反应总生物化学反应式: + --11NH++37O+4CO+HCO?CHNO+21NO+20HO+42H422357232 影响硝化过程的主要因素见表2-3。 11 天津科技大学2012届本科生毕业设计 表2-3 影响硝化过程的主要因素 因素 影响效果 pH值 当pH值为8.0,8.4时(20?)，硝化作用速度最快。 温度 温度高时(最适宜水温为35?)，硝化速度快。 负荷过高，会使生长速率较高的异养型菌迅速繁殖，所以为BOD负荷 若BOD5 要充分进行硝化，BOD负荷应维持在0.3kg(BOD)/kg(SS)×d以55 下。 溶解氧 氧是生物硝化作用的电子受体，其浓度太低将不利于硝化反应进行。 -1污泥停留硝化菌的增殖速度很小，其最大比生长速率为 v,0.3,0.5d(温度时间 20?，pH8.0,8.4)。在实际运行中，污泥停留时间一般应取?2。 五、工艺流程特点 本工艺采用“水解酸化+生物接触氧化”为主体工艺处理油墨废水，有如下特点: [13](1) 工艺路线成熟，处理效果稳定可靠。 (2) 对难生物降解，色度高的废水有特效。 (3) 运行费用低，且处理效果较好，废水经生物法处理后，色度去除率高达 99. 8% ，COD 去除率可达90% 。 (4) 本工艺采用水解酸化技术，不仅改善废水可生化性，而且能去除少量氮 磷。 (5) 抗冲击负荷能力强，运行稳定。 六、主要构筑物介绍 (一)调节池 对于有些反应，如厌氧反应对水质、水量和冲击负荷较为敏感，所以对于工业废水适当尺寸的调节池，对水质、水量的调节是厌氧反应稳定运行的保证。调节池的作用是均质和均量，一般还可考虑兼有沉淀、混合、加药、中和和预酸化等功能。 调节池的主要作用: 12 天津科技大学2012届本科生毕业设计 1、 调节水量和水质。 2、 调节废水pH值、水温。 3、 有预曝气作用。 4、 可用作事故排水池。 一般车间不连续排水时都要做成有水量缓冲功能的，若有多股水，水质差别较大，尤其是pH这样进生化系统必须调整到正好这样的参数有很大变化时，应考虑均质。 无论是工业废水，还是生活污水，水量水质在一日24小时内都有变化。一般认为，对大、中型城市废水处理厂而言，因其服务区域大，区域内住宅、商店、办公楼、机关等不同类型建筑物的排水变化规律不同，有互补作用，再加上废水管网对水量水质的均衡作用，所以城市废水处理厂不设调节池，调节池主要 [14]在工业废水处理站内作为均衡水量和水质的预处理构筑物而被大量应用。 综上，本工艺选用的调节池不带曝气设备和污泥斗，只用作调节水质和水量。 (二)格栅 格栅主要用于截留废水中粗大的悬浮物或漂浮物，防止其后处理构筑物的管道阀门或水泵堵塞造成伤害。格栅是由一组平行的金属栅条或筛网制成，安装在废水渠道上、泵房集水井的进口处或废水处理厂的端部，用以截流较大的悬浮物或漂浮物，如纤维、碎皮、毛发、果皮、蔬菜、塑料制品等。一般情况下，分粗细两道格栅，粗格栅的作用是拦截较大的悬浮物或漂浮物，以便保护水泵;细格栅的作用是拦截粗格栅未截流的悬浮物或漂浮物。格栅结构如图2-3。 图2-3格栅结构示意图 格栅栅条间的空隙宽度可根据清除污物的方式和水泵的要求来设定，人工清除格栅间隙一般为16,25mm。沉砂池或沉淀池前的格栅一般采用15-30cm，最大为40cm。常用的机械清渣设备有三种，即链条式、移动式及钢丝绳牵引式格栅清污机。 13 天津科技大学2012届本科生毕业设计 按格栅栅条间距的大小不同，格栅分为粗格栅、中格栅和细格栅3类。按格栅的清渣方法，有人工格栅和机械格栅两种。格栅设备一般用于废水处理的进水渠道上或提升泵站集水池的进口处，主要作用是去除废水中较大的悬浮或漂浮物，以减轻后续水处理工艺的处理负荷，并起到保护水泵、管道、仪表等作用。 综上，本工艺由于没有大颗粒悬浮物，所以只采用一座细格栅，用于拦截小粒径颗粒。 (三)水解酸化池 水解酸化主要用于有机物浓度较高、SS较高的废水处理工艺，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HO电离的H和OH将有2 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，提高废水的可生化性。水中 SS 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 SS 成为溶解性有机物，出水就变的清澈了。但是 COD 在表象上是不一定有变化的，所以在设计时选择的参数和废水中有机物的性质是至关重要的，长期的运行控制可以让菌种产生诱导酶定向处理有机物，这样在调试阶段工艺控 [15]制好以后，处理效果就会大大提高。 水解酸化池在实际是要考虑的因素有:水解停留时间、搅拌方式、循环方式、污泥回流方式、设计负荷、出水酸化度、污泥消解能力等 水解酸化池具体作用: 1、可将大分子物质转化为小分子物质，将环状结构转化为链状结构，进一步提高了废水的BOD/COD比，增加了废水的可生化性，为后续的好氧生化处理创造了良好的环境。 2、水解酸化处理有机废水，取其厌氧处理的前两个阶段(水解阶段、酸化阶段)，不需密封及搅拌，在常温下进行即可提高废水的可生化性。 3、由于水解酸化反应迅速，故池容小，停留时间短，水解酸化反应能适应较大的水质范围，出水水质稳定。 (四)生物接触氧化池 生物接触氧化(Bio-contact oxidation)由浸没在废水中的填料和人工曝气系统构成的生物处理工艺。在有氧的条件下，废水与填料表面的生物膜反复接触， [16]使废水获得净化。 14 天津科技大学2012届本科生毕业设计 生物接触氧化法是一种介于活性污泥法与生物接触氧化之间的生物膜法工艺，其特点是在池内设置填料，池底曝气对废水进行充氧，并使池体内废水处于流动状态，以保证废水与废水中的填料充分接触，避免生物接触氧化池中存在废水与填料接触不均的缺陷。 生物接触氧化池的填料具有如下特性: 1、填料应采用对微生物无毒害、易挂膜、比表面积较大、空隙率较高、氧转移性能好、机械强度大、经久耐用、价格低廉的材料。 2 、当采用炉渣等粒状填料时，填料层下部0.5m高度范围内的填料粒径宜采用50~80mm，其上部填料粒径宜采用20~50mm。 3 、当采用蜂窝填料时，孔径宜采用25~30mm。材料宜为玻璃钢、聚氯乙烯等。 4 、不同类型的填料可组合应用。 5 、填料上的污泥浓度与负荷，如表2-3所示。 表2-3填料上的污泥浓度与负荷 填料种类 填料上污泥浓度(kgMLSS/m2) 填料层有机负荷(kgBOD/m3?d) 5软性填料 0.5,1.5 2.0,3.0 半软性填料 1.5,2.0 1.5,2.0 纤维束组合填料 0.5,2.5 2.0,2.5 弹性立体填料 2.5,3.0 1.5,2.0 悬浮填料 3.5,5.5 6.5,9.5 生物接触氧化法中微生物所需氧由鼓风曝气供给，主要由曝气鼓风机和专用曝气器组成，生物膜生长至一定厚度后，填料壁的微生物会因缺氧而进行厌氧代谢，产生的气体及曝气形成的冲刷作用会造成生物膜的脱落，并促进新生物膜的生长，此时，脱落的生物膜将随出水流出池外。 [17]生物接触氧化法具有以下特点: 1、剩余污泥量少，不存在污泥膨胀问题，运行管理简便。 2、由于填料比表面积大，池内充氧条件良好，池内单位容积的生物固体量较高，因此，生物接触氧化池具有较高的容积负荷。 3、由于生物接触氧化池内生物固体量多，水流完全混合，故对水质水量的骤变有较强的适应能力。 (五)沉淀池 15 天津科技大学2012届本科生毕业设计 沉淀池是应用沉淀作用去除水中悬浮物的一种构筑物。它的类型很多，按池 [18]内水流方向可分为平流式、竖流式和辐流式三种。 1、平流式沉淀池 由进、出水口、水流部分和污泥斗三个部分组成。平流式沉淀池多用混凝土筑造，或用砖石衬砌的土池。平流式沉淀池构造简单，沉淀效果好，工作性能稳定，使用广泛，但占地面积较大。若加设刮泥机或对比重较大沉渣采用机械排除，可提高沉淀池工作效率。 2、竖流式沉淀池 池体平面为圆形或方形。废水由设在沉淀池中心的进水管自上而下排入池中，进水的出口下设伞形挡板，使废水在池中均匀分布，然后沿池的整个断面缓慢上升。悬浮物在重力作用下沉降入池底锥形污泥斗中，澄清水从池上端周围的溢流堰中排出。溢流堰前也可设浮渣槽和挡板，保证出水水质。 3、辐流式沉淀池 池体平面多为圆形，也有方形的。直径较大而深度较小，直径为20,100米，池中心水深不大于4米，周边水深不小于1.5米。废水自池中心进水管入池，沿半径方向向池周缓慢流动。悬浮物在流动中沉降，并沿池底坡度进入污泥斗，澄清水从池周溢流入出水渠。 小结 本工艺由于需要保证较高的出水水质，故选用竖流式沉淀池作为二沉池。 (六)污泥浓缩池 污泥浓缩是降低污泥含水率、减少污泥体积的有效方法。污泥浓缩主要减缩污泥的间隙水。经浓缩后的污泥近似糊状，仍保持流动性。 减少水处理构筑物排出的污泥的含水量，以缩小其体积的一种污泥处理方法。适用于含水率较高的污泥。例如活性污泥，其含水率高达99,左右。当污泥含水率由99,降至96,时，污泥的体积可缩小到原来的1/4。为了对污泥有效地、经济地进一步处理，须先进行浓缩。浓缩后的污泥含水率一般为95,97,。污泥浓缩中所排出的污泥水含有大量有机物质，一般混入原废水一起处理，不能直接排放，以免污染环境。 污泥浓缩的方法有沉降法、气浮法和离心法。 1、 重力浓缩法 16 天津科技大学2012届本科生毕业设计 采用污泥浓缩池，有连续式和间歇式两种。浓缩池的构造类似沉淀池，大多采用直径为5,20米的圆池，内设搅拌机械作缓慢搅拌。污泥在浓缩池中的停留时间，一般为12小时左右。浓缩池的表面污泥固体负荷率，视污泥性质而不 2同，初次沉淀池污泥为100,150公斤/(米?日)，活性污泥为20,40公斤/(米2?日)。在浓缩池中，固体颗粒借重力下降，水分从泥中挤出，浓缩污泥从池底排出，污泥水从池面堰口外溢(连续式)或从池侧出水口流出。 2、 气浮浓缩法 气浮浓缩法和重力浓缩法相反，使污泥颗粒附上微细气泡而上浮至水面，然后用刮板将浓缩污泥刮入排泥槽，污泥水则从池底流出。对于颗粒比重仅略大于1的污泥，如活性污泥和需气消化法的污泥，本法尤为适用。气浮浓缩常用溶气气浮法，设备有气浮池、加压泵、溶气罐和减压释气器(阀)。溶气压力一般为0.3,0.5兆帕。每平方米气浮池每日处理的固体量，对一般废水污泥为100,200 [19]公斤，对活性污泥为25,100公斤。为提高气浮浓缩效果，亦可投加混凝剂。 小结 本设计采用较为普遍的重力浓缩法进行污泥浓缩，在保证效果的同时缩小了成本。 17 天津科技大学2012届本科生毕业设计 第三章 设计计算书 第一节 格栅 一、设计标准 [20]一般在废水处理系统前设置的格栅，其栅条间隙为 1) 机械清除时，3-10mm; 2) 最大间隙，10mm。 3栅渣含水率一般取80%，容重960kg/m。 格栅安装倾角一般为45?-75?，过栅流速一般采用0.7-1.2m/s，格栅前流水速度一般为0.4-0.9m/s。 二、格栅的设计说明 格栅安装角度均为60º。 3 33日处理量5000m，Q=0.058m/s，Qmax=0.110m/s，取Kz=1.9 三、格栅的具体设计计算 主要介绍细格栅的设计计算 (一)栅条的间隙数 设栅前水深h=0.50m，过栅流速v=0.7m/s，栅条间隙宽度b=0.005m，格栅倾角=60?，格栅设2组，按2组同时工作设计，一格停用一格工作校核。 则栅条的间隙数: 。Q,sin0.110，sin60maxn(3-1) ,,,58.5bhv0.005，0.5，0.7 取 n=59个 (二)栅槽宽度B 设栅条宽度 S=10mm(0.01m)，则栅槽宽度: ，，B=s(n-1)+bn=0.01(59-1)+0.00559=0.875(m) (3-2) 18 天津科技大学2012届本科生毕业设计 (三)进水渠道渐宽部分长度 设进水渠道宽B=0.50m，渐宽部分展开角 =20º，此时进水渠道内的流速1,1 为0.58m/s B,1.025,0.50B1,,,0.72(m) (3-。l1tg2tg2，201, 3) (四)栅槽与出水渠道连接部分处的渐窄的部分长度 0.72l1(m) (3-4) ,,,0.36l222 (五)过栅水头损失 设栅条为矩形断面，取k=3 2v,sink,,h12g 420.010.7。3(3-5) ,3，2.24，()，sin60,0.058(m)0.022，9.81 (六)栅后槽总高度 取栅前渠道超高h=0.3m，栅前槽高H=h+h=0.5+0.3=0.8m 212 H,h，，,0.5，0.058，0.3,0.86(m)(3-6) hh12 (七)栅槽总长度 (3-7) (八)每日栅渣量 333,0.10m/10mW1 ，86400QW0.11，0.10，8640013max(3-8) W,,,0.56m/d1.69，1000，1000Kz 3栅渣量大于0.2m/d，所以采用机械刮泥设备。 第二节 调节池 一、调节池的体积V V=qT (3-9) 3式中 V——调节池的体积(m) 3 q——实际流量(m/s) T——调节时间(h) 19 天津科技大学2012届本科生毕业设计 设计中取T=2h，则 3V=0.058×2×3600=417.6(m) 二、调节池的面积A V/H (3-10) 2式中 A——调节池的面积(m) H——调节池有效水深(m) 设计中取H=2.0m，则 2A=417.6/2=208.8(m) 三、调节池池长L A (3-11) L,B 式中 L——调节池池长(m) B——调节池池宽(m) 设计中取B=12m，则 L=208.8/12=17.4(m) 四、隔板数n B (3-12) n,1.5 式中 n——隔板数(格) (格)n取8个 2调节池有效水深取2.0m，面积为208.8m，取池宽为12m，池长为17.4m， 纵向隔板间距为1.5m，将池宽分8格。 五、理论上每日的污泥量 Q(C,C)max01W, 1000(1,P)0 (3-13) 3式中 Q——最大设计流量(m/s) max 3 C——进水悬浮物浓度(kg/m) 0 3 C——出水悬浮物浓度(kg/m) 1 P——污泥含水率，取值97% 0 33设计中取C=100kg/m，C=70kg/m，则 01 3 (m/d) 六、污泥斗尺寸 20 天津科技大学2012届本科生毕业设计 22取污泥斗尺寸为1×1m，污泥斗倾角取45?，污泥斗上口面积为2×2m，则污泥斗的高度为: h=1(m) 1 污泥斗的容积为 1 (3-14) V,h(f，f，ff)111212 33式中 V——污泥斗的容积(m) 1 h——污泥区高度(m) 1 2 f——污泥斗的上口面积(m) 1 21 f——污泥斗的下口面积(m) 2 33 (m)>0.032mV,，0.75，(0.16，0.01，0.16，0.01),0.051 3污泥斗的最小尺寸为0.032m，因此合格。 3七、进水布置 进水起端中间设进水堰，堰长为池长2/3，堰宽为0.5m，高1.6m。 八、出水设置 出水直接用清水泵从最低水位处将废水打进下一个构筑物中，泵进口设置在污泥斗上口正上方。 第三节 水解酸化池 水解池的容积 V=KQHRT (3-15) Z 3式中 V——水解池容积，m K——总变化系数，1.5 Z 3 Q——设计流量，m/h HRT——水力停留时间，h，取4h 3则V=1.5208.34=1249.8m 油墨废水中水解池，分为4格，每格长为12.5m，宽为5m，设备中有效水 33深高度为4m，则每格水解池容积为312.5m，4格水解池体积为1250m。 污泥量:已知污泥产率0.3kg干污泥/(1kgCOD去除) W=0.3×(2000-500)×5000/1000=2250kg/d 21 天津科技大学2012届本科生毕业设计 第四节 生物接触氧化池 一、水质情况 进水水质 COD=500mg/L pH=6-9 BOD=200mg/L SS=80mg/L 出水水质 COD=150mg/L pH=6-9 BOD=30mg/L SS=50mg/L 33Q=2400m/d ，取容积负荷M=0.8kg/(m×d) 。 二、设计计算 (一)接触氧化池容积 3 m(3-16) (二)取填料层高 取填料层高H=7.3m，则面积 (3-17) 取氧化池格数=6，每格面积 合格(3-18) 取每格4.0m×6.0m (三)接触时间 取填料充填率为75% (3-19) (四)填料总高度 取h=0.6，h=0.5，h=0.2，h=1.5，填料层数m=7层 1234 则总高度 (3-20) hhh,,,,,,超高,h--填料上水深，填料层间隙高，配水区高度1234 3选用25φ玻璃钢蜂窝填料，总体积V’=nfH=4×16×3=192m 33Dmm=15/O用多孔管鼓风曝气供氧气水比取。 3则 D=DQ=15×2400=36000m/d 0 3每格 D=D/n=9000 m/d 10 (五)污泥产量 已知污泥产率0.2kg干污泥/(1kgCOD去除) 可得污泥产量为 0.2×(500-150)×5000/1000=350kg/d 第五节 沉淀池 22 天津科技大学2012届本科生毕业设计 一、竖流式沉淀池 沉淀时间为t=1.5h，设计上升流速为0.7mm/s。 采用1个沉淀池，最大设计流量为 3q,0.110m/smax 中心管内流速取为0.03m/s，则 v0 中心管面积为 q0.112 maxAm(3-21) ,,,3.6710.03v0 中心直径为 A44，3.671d,,,2.16m(3-22) 0,3.14 喇叭口直径为 m (3-23) d,1.35d,1.35，2.16,2.9210 反射板直径为 d,1.3d,3.80m (3-24) 21 (一)沉淀池有效水深 沉淀池有效水深即中心管高度 h,vt,2.52，1.5,3.78(3-25) 2 (二) 中心管喇叭口至反射板之间间隙高度 中心管喇叭口至反射板之间间隙高度为(v取0.03m/s) 1 q0.110maxh,,,0.57m(3-26) 3,vd0.03，3.14，2.0511 (三)沉淀池总面积及沉淀池直径 每个沉淀池沉淀区面积 q0.112max(3-27) A,,,157.14m2v0.0007 沉淀池沉淀总面积 2A,A，A,3.67，157.14,160.81m(3-28) 12 设两座沉淀池，取D=10m则d=1.52，d=2.05，d=2.67(池径大于7m，为012 集水均匀，可设置辐射式的集水槽与池边环形集水槽相通) (四)污泥斗高度 23 天津科技大学2012届本科生毕业设计 。取截头圆锥下部直径为2m，污泥斗倾角为，则 30 10,2。h,，tan30,2.3m 52 污泥斗容积为 h,225V,(R，Rr，r) 13 ，2.3,222,，(5，5，1，1),74.6m(3-29) 3 设8小时排泥一次 (五)沉淀池总高度 Hh,h，h，h，h，,0.3，3.78，0.57，0.27，2.3,7.22m12345 (六)集水系统 '为收集处理水，沿池周边设排水槽并增设辐射排水槽，槽宽为=0.2m，排b水槽内径D=6m，槽周长 '(3-30) C,,D,4b,,，6,4，0.2,18.04m 辐射槽长 'L,4，2，(8.0,0.66),58.72m(3-31) 排水槽总长 ''C，L L==18.04+42.72=60.76m (3-32) 排水槽每米负荷为 q5.3max,,1.31(L/m s)< 1.5 (L/m s) (3-33) L4.04 符合设计要求。 第六节 污泥浓缩池 一、具体计算 剩余污泥 ,X,P，PXS (3-34) 24 天津科技大学2012届本科生毕业设计 P,YQ(S,S),kVX;edVX0 P,(TSS,TSS)，50%;Se (3-35) 取污泥增殖系数Y=0.6，污泥自身氧化率kd=0.05，将各值代入: P=0.65000(0.5-0.2)-0.053.3=1525kg/d x Ps=(400-70)=165kg/d Q=1525kg/d+165kg/d =1690kg/d 3Q’==211.25m/d (一) 污泥浓缩池面积A QC20 A==(211.25×5)/27=40(m) (3-36) G 33式中，Q---污泥量，m/d， Q=211.25(m/d); C---污泥固体浓度，g/L，取Co=5 g/L; o 22 G---污泥固体通量， kg/(m?d)，取G,27kg/(m?d) (二)污泥浓缩池直径D 2池面积A=50(m) 1 4A4，501则，浓缩池直径D===7.1(m) 取D=7.5m ,, (三)浓缩池工作部分高度h 2 取污泥浓缩时间T=16h，则 QT h==(211×16)/(24×40)=3.6(m) (3-37) 224A (四)超高h 1 取h=0.3m 1 (五)缓冲层高度h 3 取h=0.3m 3 (六)污泥斗的设计 取池底坡度i=0.14，污泥斗上底直径D=2m下底直径D=1m，则池底坡 12 0取污泥斗与水平面之间的倾角为75，则污泥斗高度度造成的深度 h=(D/2-D/2)×i=(7/2-2/2) ×0.14=.0.35(m) (3-38) 41 00 h=(D/2-D/2) ×tan75=(2/2-1/2) ×tan75=1.86(m) 512 体积 25 天津科技大学2012届本科生毕业设计 (七)浓缩池总高度H H=h+h+h+h+h=0.3+3.6+0.3+0.35+1.86=6.41(m) 12345 (八)浓缩后污泥体积V 取污泥浓缩前含水率P=99.2% ，污泥浓缩后含水率P=97%，则 21 ，，211.25，1,0.992Q1,P，，31 V===56(m/d) (3-1,P1,0.972 39) 33设1小时排泥 V’=56/24=2.3m 小于3.4m ， 合格 (九)进泥管和排泥管的设计 (1)进泥管 33浓缩池的污泥流入量Q=211(m/d)=0.0031(m/s) 1 24，0.00314Q,d1由v=Q得d===0.081(m)=81(mm) (3-40) 1,V43.14，0.6 取进泥管直径d=100mm 1 (2)排泥管 33每个浓缩池的污泥排出量Q=211/2=105.5(m/d)=0.00016(m/s) 2 24Q4，0.0016,d2由v=Q得d===0.058(m)=58(mm) 2,V43.14，0.6 取排泥管直径d=70mm2 (十)刮泥设备 选用ZXG-16型中心传动悬挂式刮泥机3台，2用1备。ZXG-16型中心 传动悬挂式刮泥机的技术参数: 池深:3.6-4.8m，周边线速度:1.3-2m/min 驱动功率:0.75kw ，D=2400mm，D=1750mm 12 污泥斗高:1200mm，设备质量:7450kg 。 第七节 设备选型 一、脱水设备 选用DY2000型带式压滤脱水机2台(1用1备)，DY2000型带式压滤脱水 机的主要技术参数: 26 天津科技大学2012届本科生毕业设计 3处理能力:9-12m/h，滤带宽度:2200mm，滤带速度:0.5-5m/min，清洗用水 3水量:小于30m/h，清洗用水水压:大于0.4MPa，气压:0.3-0.6MPa，泥饼含水量:65-85%，化学调节剂用聚丙烯酰胺，其添加率为0.5-0.8%。 二、曝气设备 鼓风机房选用罗茨鼓风机，型号SWR-100，共2台，一备一用。空气量为 34.95m/min，压力为0.05MPa;功率为1.1kw。 三、污水泵 已知水量为5000m3/d，选用QS120-10-5.5潜水泵，共用两台。 四、污泥泵 3已知污泥量为211m/d，选用40QYGL15-15-1.5型污泥泵，共用两台，一用一备。 第八节 消毒设施 一、说明 储存在氯瓶中的液氯经加氯机投放在废水中，加药后的废水在接触池中混合接触30分钟后，充分混合消毒后，废水达标排放。具体工艺流程见图3-1。 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废水的每个分子都有相同的停留时间，也就是说水流属于100%的推流。采用的消毒方法不同，接触池停留时间、形式也不同。接触池如图3-2所示。 氯瓶 加氯机 污水 接触池 排放 混合池 图3-1 消毒工艺流程图 27 天津科技大学2012届本科生毕业设计 图3-2 接触池示意图 二、投药装置和消毒装置 (一)设计参数 1(投加量7mg/l。 2(储药量为16瓶。 3(加氯机不少于2套，间距0.7m，高于地面15m。 4(加氯间每小时换气8-12次，排风扇安装在低处，进气孔在高处。 5(漏氯检测器安装在位置不高于室内地面35cm。 (二)工艺计算 1(加氯量G 2400 G,0.001，7，,0.7(kg/h)(3-41) 24 2(储氯量W (3-42) W,16，24，G,16，24，0.7,248.8(kg) 3(加氯机和氯瓶 采用投加量为0-20kg/h的加氯机2台，一用一备，轮换使用。液氯的储存选用容量为1000kg的钢瓶共1只。 4(氯库外事故池 氯库外事故池中长期贮水，水深1.5m。 (三)加氯间和氯库的通风设备 根据加氯间，氯库工艺设计 1(加氯间总容积V 1 3V,4.5，0.5，3.6,8.1(m)(3-43) 1 2(氯库容积V 2 3V,9.6，0.5，4.5,21.6(m)(3-44) 2 (四)接触池 1、设计参数 (1) 氯与废水的混合接触时间为30分钟。 3(2) 接触池容积按最大小时废水量设计(Q=396m/h)。 max (3) 接触池采用矩形隔板式。 (4) 矩形隔板式接触池的隔板应纵向分隔，当水流长度:宽度=72:1，池长:单格宽=18:1，水深:宽度(h/b)?1.0时接触效果最好。 2、工艺计算 28 天津科技大学2012届本科生毕业设计 (1) 接触池容积V (3-45) n=2，每座池容积V (2) 采用矩形隔板式接触池两座 1 (3-56) (3) 设接触池水深 h=2米，单个宽b=5米，则池长L (3-47) 接触池出水设溢流堰。 第四章 高程布置 在废水厂内，各处理构筑物之间，水流一般是依靠重力流动的，前面构筑物中的水位应高于后面构筑物中的水位，两构筑物之间的水面高差即为流程中的水头损失(包括构筑物本身、连接管道，计量设备等的水头损失)。在废水处理厂，如果进水沟道和出水沟道之间的水位差大于整个处理厂需要的总水头，处理厂内就不需设置废水提升泵站。反之，就必须设置泵站。水头损失应通过计算确定，并留有余地。 废水厂的高程布置就是确定各构筑物的高程。当地形有利，厂区有自坡度时，充分利用，以减少填、挖土方量，甚至不用泵站。废水处理厂的高程布置还要确定消化池、污泥脱水设备等和污泥有关的设施的高程。 一、高程布置原则 1.用地形坡度，是废水处理流程在构筑物之间能自流，尽量减少提升次数和水泵所需的扬程。 2.好站区平面布置与各单体埋深，以免工程投资增大，施工困难和废水多次提升。 3.意废水流程的污泥流程的配合，尽量减少提升高度。 4.调好单体构造设计与各构筑物埋深，便于正常排放，有利检修排空。 二、高程计算 构制物本身水头损失，见计算。 废水流经连接前后两处理构筑物的管渠(包括配水设施)时产生的水头损失，包括沿程和局部水头损失。沿程水头损失的计算公式如下: h,i，L (5-1) 1 29 天津科技大学2012届本科生毕业设计 式中i坡度，取0.002;L为管长，单位为m。 局部水头损失的计算公式如下: 2vh,,ξ (5-2) 22g 式中: ξ为局部阻力系数，取0.9; v为管内流速，m/s，0.7m/s 1、加氯接触池 沿程水头损失:0.002100=0.2m 局部水头损失: 加氯池水头损失:0.2m 合计:0.2+0.2+0.0225=0.423m 水位=0.423m 2、沉淀池 沿程水头损失:0.0029=0.018m 局部水头损失: 竖流沉淀池水头损失:0.5m 合计0.018+0.0225+0.5=0.541m 水位=0.423+0.541=0.964m 3、生物接触氧化池 沿程水头损失:0.00218=0.036m 局部水头损失: 生物接触氧化池水头损失:4.5m 合计0.036+0.0225+4.5=4.559m 水位=0.964+4.559=5.523m 4、水解酸化池 沿程水头损失:0.002m 局部水头损失: 水解酸化池水头损失:0.4m 合计0.03+0.0225+0.4=0.453m 水位=0.453+5.523=5.976m 5、调节池 沿程水头损失:0.00221=0.042m 30 天津科技大学2012届本科生毕业设计 局部水头损失: 调节池水头损失:0.5m 合计0.5+0.0225+0.042=0.565m 水位=0.565+5.976=6.541m 6、格栅 沿程水头损失:0.00218.75=0.0375m 局部水头损失: 格栅水头损失:0.1m 合计0.1+0.0225+0.0375=0.16m 水位=6.541+0.16=6.701m 栅前水头0.0225+0.0027.5=0.038m 小结:构筑物各部分水头损失总结如表4-1所示。 表4-1 构筑物各部分水头损失表 构筑物名称 沿程水头 局部水头 构制物本身总水头损失水位高度 (m) (m) 损失(m) 损失(m) 水头损失(m) 0.0375 0.0225 0.1 0.16 6.701 格栅 0.042 0.0225 0.5 0.565 6.541 调节池 0.03 0.0225 0.4 0.453 5.976 水解酸化池 0.036 0.0225 4.5 4.559 5.523 生物接触氧化池 0.018 0.0225 0.5 0.541 0.964 竖流式沉淀池 0.2 0.0225 0.2 0.423 0.423 消毒接触池 31 天津科技大学2012届本科生毕业设计 第五章 平面布置 第一节 处理单元构筑物的平面布置 处理构筑物事务水处理厂的主体建筑物，在作平面布置时，应根据各构筑物的功能要求和水力要求，结合地形和地质条件，确定它们在厂区内平面的位置，对此，应考虑: (1)功能分区明确，管理区、废水处理区及污泥处理区相对独立。 (2)构筑物布置力求紧凑，以减少占地面积，并便于管理。 (3)考虑近、远期结合，便于分期建设，并使近期工程相对集中。 (4)各处理构筑物顺流程布置，避免管线迂回。 (5)变配电间布置在既靠近废水厂进线，又靠近用电负荷大的构筑物处，以节省能耗。 (6)建筑物尽可能布置为南北朝向。 (7)厂区绿化面积不小于30,，总平面布置满足消防要求。 (8)交通顺畅，使施工、管理方便。 (9)拟建厂区所在地气候条件，如风向等。 厂区平面布置除遵循上述原则外，还应根据城市主导风向，进水方向、排水方向，工艺流程特点及厂区地形、地质条件等因素进行布置，既要考虑流程合理，管理方便，经济实用，还要考虑建筑造型，厂区绿化及与周围环境相协调等因素。 第二节 管渠的平面布置 32 天津科技大学2012届本科生毕业设计 厂区主要管道有废水管道、污泥管道、超越管道、雨水管道、厂区给水管、厂区废水管及电缆管线等，设计如下: 一、废水管道 废水管道为各废水处理构筑物连接管线及厂区废水管道，管道的布置原则是线路短，埋深合理。厂区废水管道主要是排除厂区生活废水、生产废水、清洗废水、构筑物数量大，厂区废水经废水管收集后接入厂区进水泵房，与进厂废水一并处理。 二、污泥管道 污泥管道主要为氧化沟出泥管，污泥泵房出泥管以及脱水机房污泥管。管道设计时考虑污泥含水率相对较低的特点，选择适当的管径及设计坡度以免淤积。 三、事故排放管 在泵房格栅前调置事故排放管，一旦格栅或水泵发生故障以及需检修时，关闭格栅前后闸门，进厂废水可通过事故排放管溢流临时排入渭河。 四、超越管 主要在进水泵房溢流井设事故超越管(直接排放)，以便在进水泵房发生事故时废水能全部构筑物 五、雨水管道 为避免产生积水，影响生产，在厂区设雨水排放管，厂区雨水直接排入渭河。 六、厂区给水管 厂内给水由城市给水管直接接入，给水管道的布置主要考虑各处生活饮用和消防用水。废水厂的理构筑物的冲洗，辅助建筑物的用水绿化等用深度处理出水。 七、电缆管线 厂内电缆管线主要采用电缆沟形式敷设，局部辅以穿管埋地方式敷设。 第三节 厂区道路和围墙设计 33 天津科技大学2012届本科生毕业设计 为便于交通运输和设备的安装、维护，厂区内主要道路宽为5米，次要道路为3,4米，道路转弯半径一般均在6米以上。道路布置成网格状的交通网络。每个建、构筑物周边均设有道路。路面采用混凝土结构。 废水处理厂围墙:采用花池围墙，以增加美观，围墙高2.1m。 第四节 辅助建筑物 废水处理厂内的辅助建筑物有:泵房、办公室、值班室、配电室、机修车间等。他们是废水处理厂不可缺少的组成部分。其建筑面积大小应按具体情况与条件而定。 辅助构筑物的位置应根据方便、安全等原则确定。 在废水处理厂内应合理的修筑道路，方便运输，广为植树绿化美化厂区，改善卫生条件，改变人们对废水处理厂“不卫生”的传统看法。按规定，废水处理厂厂区的绿化面积不得少于30%。 第五节 本设计废水处理厂的平面布置 根据废水处理厂平面布置的原则，本设计废水处理厂的平面布置采用分区的方法，共分四区:厂前区、废水处理水区、污泥处理区和中水处理区。 一、 厂前区布置 厂前区布置设计力争创造一个舒适、安全、便利的条件，以利于工作人 员的活动。设有办公室、值班室、配电室、机修车间等。建筑物前留有适当 空地可作绿化用。 二、 水区布置 水区布置设计采用“一”型布置，其优点是布置紧凑、分布协调、条块分 明。同时对辅助构筑物的布置较为有利。 三、 泥区布置 泥区布置考虑到空气污染，将泥区布置在夏季主导风向的下风向，同 时，远离人员集中地区。脱水机房接近厂区后门，便于污泥外运。 小结 34 天津科技大学2012届本科生毕业设计 在厂区平面布置时，主要根据各构筑物的功能和流程的要求，结合厂址地形、地质条件、进出水方向的可能来进行布置。在平面布置中根据进水方向(处理厂西北角)，就近设废水进水泵房，而根据排放水体方向及考虑夏季主导风向将废水处理构筑物依其流程由北向南布置，形成处理厂生产区。作为辅助生产构筑物的维修间设在进水泵房东侧，办公室位于进厂大门的西侧，内设化验室，会议室。厂区绿化用地较多，可改善厂内卫生条件。 第六章 成本估算 第一节 投资估算 3该废水处理厂(5000 m/d)工程总投资为万元，土建部分工程计算表如表6-1所示，设备部分工程概算表如表6-2所示。 表6-1 单位工程概算表(土建) 33序号 名称 数量 总容积(m) 单价(元/m) 总价(元) 1 细格栅 1 3.36 400 1344 2 调节池 1 417.6 500 20800 3 水解酸化池 4 1249.8 500 624900 4 生物接触氧化池 6 1062.5 600 637500 5 二沉池 2 941.19 600 564714 6 接触池 2 198 400 79200 7 脱水机房 1 400 400 160000 8 污泥浓缩池 1 186.4 400 74560 35 天津科技大学2012届本科生毕业设计 9 其他 -- -- -- 200000 总计:236.3万元 表6-2 单位工程概算表(设备) 序号 名称 数量(个，套) 单价(元) 总价(万元) 1 废水提升泵 2 6000 1.2 2 刮吸泥机 3 9000 2.7 3 机械格栅除污机 2 8000 1.6 6 浓缩机 1 5000 0.5 7 鼓风曝气机 2 5000 1.0 8 污泥脱水机 2 8000 1.6 9 污泥泵 2 6000 1.2 10 加药设备 2 8000 1.6 11 各种仪表 - - 5.0 12 配电设备 - - 10.0 13 其他设备 - - 5.0 总计:30.4万元 三、其他费用 1(管材:50万元; 2(设备安装:40万元; 3(设计费:10万元; 4(调试费:20万元; 5(不可预见费:70万元; 上述五项费用共计190万元。 综上，本工程直接投资总计:456.7万元 第二节 废水处理成本计算 废水处理厂成本通常包括工资福利费、电费、药剂费、折旧费、检修维修费、行政管理费以及污泥综合利用收入等项费用。 36 天津科技大学2012届本科生毕业设计 一、动力费 E=8760Nd/k (6-1) 1 式中:N-废水处理厂内的水泵、空压机或鼓风机及其他设备的功率总和(不 包括备用设备)，kW k-废水量总变化系数 d-电费单价 0.87元 则: E=8760Nd/k=8760×17.6×0.87/1.9=7.06万元 1 二、工资福利费 E=AN=36000×30=108万元 (6-2) 2 式中，A为职工每人每年的工资福利;N为劳动定员。 三、折旧提成费 E=0.84SP=0.84×456.7×8.6%=32.99万元 (6-3) 34 式中，S为工程总投资;P为综合折旧提成费 四、大修维护基金提成 E=0.84SP=0.84×456.7×6.4%=24.55万元 (6-4) 45 五、日程修理维护费 E=0.84SP=0.84×369.67×5%=15.53万元 (6-5) 56 六、管理费销售费和其他费用 E=(E+E+E+E+E)P(6-6) 6123456 =(7.06+108+32.99+24.55+15.53)×15%=28.22万元 七、综合成本 年处理成本:ΣE=216.38万元 年处理量:ΣQ=365Q=182.5万吨 3 单位处理成本:ΣE/ΣQ=216.38/182.5=1.2元/m 37 天津科技大学2012届本科生毕业设计 第七章 环境经济损益分析 一、工程概述 本工程项目为天津市爱普生有限公司油墨废水处理工程，设计处理规模为 35000m/d。 本项目投资包括污水处理厂围墙以内的全部土建、设备及安装工程全部工程费。总造价456.7万元。 二、环境效益 天津市爱普生有限公司油墨废水处理工艺的设计是改善环境，造福社会，造福子孙后代的环境保护工程，主要的工程效益体现为环境效益。 保护环境已经成为我国的一项基本国策，越来越受到社会的关注和重视。建设天津市爱普生有限公司油墨废水处理系统改造及完善工程是保护天津海河周边，及渤海海域的重要举措之一，对于国民经济的发展，改善当地的投资环境都是十分重要的。 38 天津科技大学2012届本科生毕业设计 工程建成后，预计污染物每年的消减量为: 3376.25吨 化学需氧量COD减少: 生化需氧量BOD减少: 846吨 5 总悬浮物SS减少: 602.25吨 磷酸盐减少: 0.365吨 氨氮减少: 18.25吨 由此可见，工程建成后将将会大大降低对海河河水和渤海湾的污染，环境效益显著。 三、经济效益 本工程出水全部回用于城市二次用水和工业用水，主要用于原厂生产油墨用水，年节水约50万吨，按照每吨自来水5元计算，年节约水费250余万元，两年即可收回投资，经济效益显著。 四、社会效益 油墨废水具有污染浓度高、治理难度大的特点。随着污水排放标准的日益严格，油墨废水的治理是当今环境保护工作亟需解决的问题。天津市爱普生有限公司做到了油墨废水的深度处理，加强了油墨废水治理的力度，做到了有污必治，而且响应了国家的号召，逐步减少污水排放量直至不向海河排放一滴污水。实现了污水的回用资源化，使企业实现节能减排，有利于实现建立资源节约、环境友好型企业的目标。 39 天津科技大学2012届本科生毕业设计 40 参考文献 [1] 梁文兴，梁劲洪(油墨废水处理研究[J](环境，2005:83-85( [2] 杜芬，马立新(印染废水处理工艺工程实例[J](环境工程，2009，27(1):18- 19( [3] GB25463-2010，油墨工业水污染物排放标准[S](2010-09-27( [4] 甄豪波，程建华，吴振强(油墨废水处理研究进展[J](广东化工，2011， 38(2):108-110( [5] 周本省(工业水处理技术[J]. 化学工业出版社，1997， 10(4):50-52. 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Technol.，2007，37:315-337( 42 致谢 首先我要感谢我的指导老师康建伟和贾青竹老师，没有她们耐心并且一丝不苟的教导，我不可能完成今天的论文。老师的细致严谨的工作态度一直是我学习的榜样，我会继续用这种态度来面对今后的工作。同时我还要感谢王昶老师，李桂菊老师，赵瑞华老师和商平老师，他们不仅在我撰写论文的时候给了我很大启发，也在我四年的工作和学习生活中给了我莫大帮助。 其次，我要感谢我的室友们，我们不远万里从祖国各个地方来到这里，这是缘分，也是一段最真挚的友谊。是你们陪伴我度过大学四年的美好时光，帮助我度过各种困难，并在我最无助的时候激励我。四年里，我们从没有发生任何不愉快，像一家人一样分享这美好的青春，无论今后路有多远，我总会停下来想想你们，这将给我莫大的鼓舞。 最后，我要感谢我的父母。是你们把我抚养成人，并给我提供机会上大学。养育之恩，无以回报，我只想对你们说，没有你们，就没有今天的我。 在论文的最后，我想感谢所有曾经帮助过我的人，感谢您们不求回报的帮助，请在这里接受我诚挚的谢意。 43 附录 附录一 生物接触氧化池平面图及剖面图，图号A1 附录二 竖流式二沉池平面图及剖面图，图号A1 附录四 总平面布置图，图号A1 附录五 高平面布置图，图号A1 44