環(huán)境工程畢業(yè)設計（論文）某乙烯生產(chǎn)企業(yè)廢水處理工藝設計

1、引 言水是人類的生命之源。它孕育和滋養(yǎng)了地球上的一切生物，并從各個方面為人類服務。水的用途大致有以下幾個方面：生活用水、工業(yè)用水、農(nóng)業(yè)用水、漁業(yè)用水、交通運輸用水等。一般情況下，與人類生產(chǎn)和生活密切相關的前三種用水不能大規(guī)模取用海洋咸水，而只能取用淡水。以石化工業(yè)為例，它的快速發(fā)展對人民生活的提高以及社會經(jīng)濟的增長起到了舉足輕重的作用，但不可否認的是，發(fā)展的同時，石化工業(yè)所帶來的環(huán)境污染問題也比較突出。因為行業(yè)的特殊性，石化污染物排放量大、成分復雜、危害性強，對環(huán)境所造成的影響十分嚴重。乙烯是石油化工的主要代表產(chǎn)品，乙烯裝置生產(chǎn)的三烯和三苯是其他有機原料及三大合成材料的基礎原料1。由于乙烯裝置

2、是生產(chǎn)石油化工有機原料的基礎，是石油化學工業(yè)的龍頭，所以它的生產(chǎn)規(guī)模、產(chǎn)量和技術標志著一個國家石油化工的發(fā)展水平，因此乙烯裝置污染的防治便成為石油化工環(huán)保的重要一環(huán)。只有環(huán)境管理工作的加強，預防治理的有效運行加之科學合理的推行清潔生產(chǎn)、資源回收，將污染降低到最小，這樣石化工業(yè)作為國民經(jīng)濟的重中之重才能更好的服務于社會2。為解決現(xiàn)已存在的經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境不相協(xié)調(diào)的問題，改善因乙烯生產(chǎn)企業(yè)所造成的的水體環(huán)境，提高人民的生活質(zhì)量，因此需要進行污水管網(wǎng)和污水處理廠建設。以下部分是按照某乙烯生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)情況和遠期規(guī)劃進行的污水處理廠的設計。 1 乙烯廢水簡介1.1 乙烯工業(yè)概述乙烯是石油化工的龍頭，是非

3、常重要化工原料，作用和地位沒有其它的原料可以替代。乙烯的工業(yè)下游的衍生物，比如說聚乙烯、聚丙烯等等這些產(chǎn)品和國民經(jīng)濟及人們的日常生活密不可分。因此，乙烯是石油化學工業(yè)最重要的基礎原料之一，由乙烯裝置及其下游裝置生產(chǎn)的“三烯三苯”是生產(chǎn)各種有機化工產(chǎn)品和合成樹脂、合成纖維、合成橡膠三大合成材料的基礎原料3。工業(yè)上采用的乙烯生產(chǎn)方法有石油烴裂解，乙醇催化脫水、焦爐煤氣分離等。由于石油和天然氣資源豐富，大規(guī)模生產(chǎn)乙烯成本低、質(zhì)量好。因此，大量乙烯主要用石油烴裂解法生產(chǎn)。乙醇催化脫水法、焦爐氣分離法只有小量生產(chǎn)。在石油化學工業(yè)中，烴類熱裂解和隨后分離獲得乙烯、丙烯等原料的設備統(tǒng)稱為乙烯裝置。乙烯裝置在

4、生產(chǎn)乙烯的同時，副產(chǎn)大量的丙烯、丁烯和丁二烯、芳烴(苯、甲苯、二甲苯)，稱為石油化學工業(yè)基礎原料的主要來源。除生產(chǎn)乙烯外，約70%的丙烯、90%的丁二烯、30%的芳烴均來自乙烯副產(chǎn)。以“三烯”（乙烯、丙烯、丁二烯）和“三苯”（苯、甲苯、甲苯）總量計，約65%來自乙烯裝置。正因為乙烯生產(chǎn)在石油化學工業(yè)基礎原料生產(chǎn)中所占的主導作用，常常將乙烯生產(chǎn)作為衡量一個國家石油化工生產(chǎn)水平的標志4。1.2 乙烯工業(yè)廢水的來源乙烯裝置通常包括兩部分，即前段的裂解、急冷段，和后段裂解氣分餾及精制段。裂解段的主要設備為裂解爐和急冷塔。不同型式的裂解爐其乙烯收率不盡相同，但其污染源基本一致。廢氣污染源為裂解爐煙氣及燒

5、焦氣；廢水為裂解爐清洗廢水；固體廢物為清焦廢渣。所不同的是，不同類型的裂解其清焦周期及方式有所不同，這可能會影響到燒焦煙氣、清焦廢水和清焦廢渣的產(chǎn)生量。但總體差異較小。分離段可采用順序分離流程，前脫丙烷及前加氫分離流程等。不管是哪種流程，其產(chǎn)品目標均是一致的，污染源變化不大。為了脫除裂解氣中的硫，確保乙烯產(chǎn)品的質(zhì)量，無論哪種技術，均需設置工藝水汽提單元及堿洗塔。工藝水汽提廢水和堿洗塔廢堿液即為乙烯裝置的主要廢水污染源。對于工藝水汽提廢水，大部分經(jīng)蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生蒸汽，送乙烯裂解爐回用作稀釋蒸汽，其余送生化處理系統(tǒng)處理。廢堿液是乙烯裝置較難處理的一個污染源，其cod值通?？蛇_到10000ppm，硫

6、化物的含量可達到15000ppm，工程上必須對其進行預處理。目前，比較成熟的預處理工藝為高溫濕式氧化法處理工藝，該工藝采用氧化法原理將廢水中的硫轉(zhuǎn)化為亞硫酸鈉和硫代硫酸鈉5。1.3 乙烯工業(yè)廢水的特點及危害乙烯工業(yè)生產(chǎn)過程中，產(chǎn)生的污水水量較大，污水中所含的有機污染物成分復雜，濃度高，波動大，主要有含油污水、含硫污水、含酚污水等， cod和bod含量都較高。由于乙烯廢水含有大量的含油、含硫、含酚物質(zhì)的特點，因此廢水的危害主要表現(xiàn)在：油類物質(zhì)漂浮在水面，形成一層薄膜，能阻止空氣中的氧溶解于水中，使水中的溶解氧減少，致使水體中浮游生物等因缺氧而死亡，也妨礙水生植物的光合作用，從而影響水體的自凈作用

7、，甚至使水質(zhì)變臭，破壞水資源的利用價值。對于魚、蝦、貝類長期在此類污水中生活將導致其體內(nèi)內(nèi)含有油、酚及硫類物質(zhì)，而不宜食用，而且在水體表面的聚結油和硫化物之還有可能燃燒產(chǎn)生安全問題。1.4 乙烯工業(yè)廢水治理技術進展針對乙烯污水的特點，目前處理工藝主要采用生化法，其中活性污泥法使用較為廣泛。對于來自各個裝置的污水，首先采用預處理，將其污染物含量較大程度的去除，然后將各裝置的廢水收集，集中處理。乙烯裝置產(chǎn)生的廢堿液是一種典型的高濃度、難生物降解的有機工藝廢水，含有油、揮發(fā)酚、硫化物和無機鹽，cod值高達數(shù)萬甚至數(shù)十萬，ph值不小于10，須對其進行適當?shù)念A處理后才可排放。國內(nèi)外的諸多研究結果證明，濕

8、式空氣氧化法是較理想的廢堿液預處理方法，經(jīng)此法處理后的廢堿液不再具有惡臭氣味，cod值大幅下降，后經(jīng)生化系統(tǒng)適當處理便可達標排放。濕式空氣氧化法又分為低壓、中壓、高壓法。低壓濕式空氣氧化法(lpwao)因具有氧化工藝簡單、操作簡便、運行成本低等優(yōu)點，而被國內(nèi)外乙烯裝置廣泛采用。經(jīng)預處理后，廢水集中處理時，采用格柵、沉砂、隔油、氣浮、曝氣、二沉池及過濾等方法，對乙烯廢水進一步處理，使處理后的廢水達到可排放的標準6。2 設計說明書2.1 概述2.1.1 設計任務 完成某乙烯生產(chǎn)企業(yè)污水處理系統(tǒng)的設計。設計范圍為污水處理廠工程。2.1.2 設計依據(jù)依據(jù)畢業(yè)設計任務書的要求進行設計。2.1.3 采用的

9、主要規(guī)范和標準(1)給排水設計手冊第一冊常用資料；(2)給排水設計手冊第五冊城鎮(zhèn)排水；(3)給排水設計手冊第十冊器材與裝置；(4)給排水設計手冊第十一冊常用設備；(5)室外排水設計規(guī)范(gb/ 500142006)；(6)給水排水制圖標準(gb/t501062001)；(7)山東省半島流域水污染物綜合排放標準(db37/6762007)。2.1.4 設計要求2.1.4.1 污水處理廠設計原則(1)污水廠的設計首先必須確保污水經(jīng)過污水廠處理后達到排放要求?？紤]現(xiàn)實的經(jīng)濟和技術條件，以及當?shù)氐木唧w情況（如施工條件），在可能的基礎上，選擇合適的處理工藝流程、構筑物形式、主要設備設計標準和數(shù)據(jù)等。(2

10、)污水處理廠采用的各項設計參數(shù)必須可靠。設計時必須充分掌握和認真研究各項自然條件，如水質(zhì)水量資料、同類工程資料。按照工程的處理要求，全面地分析各種因素，選擇好各項設計數(shù)據(jù)，在設計中一定要遵守現(xiàn)行的設計規(guī)范，保證必要的安全系數(shù)。 (3)污水處理廠設計必須符合經(jīng)濟的要求。污水處理工程方案設計完成后，總體布置、單體設計及藥劑選用等盡可能采用合理措施降低工程造價和運行管理費用。(4)污水廠設計應當力求技術合理。在經(jīng)濟合理的原則下，必須根據(jù)需要，盡可能采用先進的工藝、機械和自控技術，但要確保安全可靠。(5)污水廠設計必須注意近遠期的結合，不宜分期建設的部分，如配水井、泵房及加藥間等，其土建部分應一次建成

11、；在無遠期規(guī)劃的情況下，設計時應為今后發(fā)展留有挖潛和擴建的條件。(6)污水廠的設計在經(jīng)濟條件允許情況下，場內(nèi)布局、構筑物外觀、環(huán)境及衛(wèi)生等可以適當注意美觀和綠化。2.1.4.2 污水處理工程運行過程中應遵循的原則在保證污水處理效果同時，正確處理城市、工業(yè)、農(nóng)業(yè)等各方面的用水關系，合理安排水資源的綜合利用，節(jié)約用地，節(jié)約勞動力，考慮污水處理廠的發(fā)展前景，盡量采用處理效果好的先進工藝，同時合理設計、合理布局，作到技術可行、經(jīng)濟合理。2.1.5 設計規(guī)模(1)污水廠的處理水量按最高日最高時流量設計。(2)污水廠的日處理量：污水量遠期為10000m3/d，近期8000m3/d，污水廠主要構筑物擬分為二

12、組，每組處理規(guī)模為5000m3/d。2.1.6 設計參數(shù)進水水質(zhì)(mg l-1)出水水質(zhì)(mg l-1)bod5500-60030cod800-1000100油180-2005揮發(fā)酚40-600.5苯40-600.1ss180-20070ph6-96-9表2-1 進出水水質(zhì)table 2-1 water quality of influent and effluent 該水經(jīng)處理后，水質(zhì)符合山東省半島流域水污染物綜合排放標準(db37/6762007)，2010年1月1日起執(zhí)行標準中的二級標準。2.2 工藝比較和選擇2.2.1 常見工藝的比較2.2.1.1 活性污泥法活性污泥法工藝是一種廣泛應

13、用而行之有效的傳統(tǒng)污水生物處理法，也是一項極具發(fā)展的污水處理技術，這體現(xiàn)在它對水質(zhì)水量的廣泛適應性，靈活多樣的運行方式，良好的可控性，以及通過厭氧或缺氧的設置使之具有生物脫氮、除磷的效能等方面?；钚晕勰喾ǖ闹饕獌?yōu)點是能以相對合理的費用得到優(yōu)良的出水水質(zhì)，這是因為排放之前細胞物質(zhì)就從廢水中去除；主要缺點是可控制性差。要達到期望的水質(zhì)，往往需要復雜的操作能，提高微生物對環(huán)境和水質(zhì)變化的適應能力。2.2.1.2 生物膜法生物膜法是一類生物處理法的統(tǒng)稱，包括生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、生物接觸氧化、曝氣生物濾池及生物流化床法等其共同特點是微生物附著生長在濾料或填料表面，形成生物膜。生物法的主要優(yōu)點固著于固體表

14、面上的生物膜對廢水水質(zhì)、水量的變化有較強的適應性，操作穩(wěn)定性好；不會發(fā)生污泥膨脹，運轉(zhuǎn)管理較方便；由于微生物固著于固體表面，即使增殖速度慢的微生物也能生長繁殖；有機物代謝對較多的轉(zhuǎn)移為能量，合成新細胞即剩余污泥量較少。主要缺點活性生物難以人為控制，因而在運行方面靈活性較差；由于載體材料的比表面積小，故設備容積負荷有限，空間效率較低7。2.2.2 工藝流程的選擇根據(jù)任務書所給的原始資料，并結合實際情況，通過上述比較分析，本設計采用活性污泥法，工藝流程見圖2-2隔油池沉砂池提升泵格 柵原 水均質(zhì)調(diào)節(jié)池二沉池 曝氣池反洗廢水氣浮池砂濾池回收污油污油池 回流污泥浮渣出水 水機械脫水濃縮池初次污泥填 埋

15、貯泥池機械脫水濃縮池 剩余活性污泥圖2-2 工藝流程圖figure 2-2 the craft flow chart2.3 污泥處理工藝2.3.1 污泥水分去除的意義和方法污水處理廠的污泥是由液體和固體兩部分組成的懸浮液。污泥處理最重要的步驟就是分離污泥中的水分以減少污泥體積，否則其他污泥處理步驟必須承擔過量不必要的污泥體積負荷。污泥中的水分和污泥固體顆粒是緊密結合在一起的，一般按照污泥水的存在形式可分為外部水和內(nèi)部水，其中外部水包括孔隙水、附著水、毛細水、吸附水。污泥顆粒間的孔隙水占污泥水分的絕大部分（一般約為70%80%），其與污泥顆粒之間的結合力相對較小，一般通過濃縮在重力的作用下即可分

16、離。附著水（污泥顆粒表面上的水膜）和毛細水（約10%22%）與污泥顆粒之間的結合力強，則需要借助外力，比如采用機械脫水裝置進行分離。吸附水（5%8%，含內(nèi)部水）則由于非常牢固的吸附在污泥顆粒表面上，通常只能采用干燥或者焚燒的方法來去除。內(nèi)部水必須事先破壞細胞，將內(nèi)部水變成外部水后，才能被分離。2.3.2 污泥處理工藝的選擇污水生物處理過程中將產(chǎn)生生物污泥，有機物含量較高且不穩(wěn)定，易腐化，并含有寄生蟲卵，若不妥善處理和處置，將造成二次污染。污泥處理需要達到的要求如下：(1)減少有機物，使污泥穩(wěn)定化；(2)減少污泥體積，降低污泥后續(xù)處理費用；(3)減少污泥中有毒物質(zhì)；(4)利用污泥中可用物質(zhì)，化害

17、為利；污泥處理單元技術及其組合工藝流程雖然多種多樣，但有些處理工藝，如好氧消化、熱處理、焚燒等耗能大、技術復雜、維護困難、運行費用昂貴。結合本工程實際，污泥處理與處置宜選用技術成熟耗能低的技術路線，采用衛(wèi)生填埋為最終處置方式8。2.3.3 污泥最終處置污泥的最終處置，目前我國城市污水處理廠都經(jīng)無害化處理隨意堆放或用于農(nóng)田，國外許多國家對污泥處置采用較多的方法是焚燒、填埋、堆肥和投海。焚燒技術雖然具有處理迅速、減容多（70%90%）、無害化程度高、占地面積小等優(yōu)點；但一次性投資巨大，操作管理復雜，且能耗高，不太適合我國的國情。污泥衛(wèi)生填埋、終結覆蓋，是污水處理廠脫水污泥較為有效的方案，但其滲濾液

18、的cod和bod值較高，需進行處理，否則會造成二次污染9。根據(jù)本工程實際情況，采用將脫水泥餅外運填埋。2.4 污水處理構筑物設計2.4.1 細格柵和提升泵房 格柵用以截留水中較大的懸浮物或漂浮物，以減輕后續(xù)處理構筑物的負荷，用來去除那些可能堵塞水泵機組和管道閥門的較粗大的懸浮物，并保證后續(xù)處理設施能正常運行的裝置。提升泵房用以提高污水的水位，保證污水能在整個污水處理流程中流過，從而達到污水的凈化。(一)設計參數(shù)(1)水泵處理系統(tǒng)前格柵柵條間隙，應符合下列要求：人工清除 2540mm；機械清除 1625mm；最大間隙 40mm。(2)在大型污水處理廠或泵站前的大型格柵(每日柵渣量大于0.2m3)

19、，一般應采用機械清渣。(3)格柵傾角一般用4575，機械格柵傾角一般為6070；(4)通過格柵的水頭損失一般采用0.080.15m。(5)過柵流速一般采用0.61.0m/s。(二)運行參數(shù)柵前流速 0.7m/s 過柵流速 0.9m/s柵條寬度 0.01m 柵條凈間距 0.01m柵前部分長度 0.56m 格柵傾角 60o柵槽有效寬度 0.79m 格柵間隙數(shù) 40水頭損失 0.10m 每日柵渣量 0.33m3/d(三)提升泵房說明(1)泵房進水角度不大于45度。(2)相鄰兩機組突出部分得間距，以及機組突出部分與墻壁的間距，應保證水泵軸或電動機轉(zhuǎn)子再檢修時能夠拆卸，并不得小于0.8。如電動機容量大于

20、55kw時，則不得小于1.0m，作為主要通道寬度不得小于1.2m。(3)泵站為半地下式，直徑d10m，高12.35m，地下埋深9m。(4)水泵為潛水式。2.4.2 沉砂池(一)沉砂池設計 常用的沉砂池有：平流式、豎流式、曝氣式、渦流式式和多爾式。沉砂池的作用是從污水中將比重較大的無機顆粒去除，以免影響后續(xù)處理構筑物的正常運行。其工作原理是以重力分離為基礎，故應將沉砂池的進水速度控制在只能是比重大的無機顆粒下沉，而有機懸浮顆粒則隨水流帶走。本設計采用平流式沉砂池。(二)沉砂池運行參數(shù)沉砂池長度 6m 沉砂池總寬 4.0m有效水深 0.29m 沉砂槽容積 0.11m3沉砂槽底寬 0.2m 沉砂槽上

21、口寬 0.7m 水力停留時間 30s 沉砂池水頭損失 0.33m 2.4.3 隔油池(一)隔油池設計 常用乙烯裝置產(chǎn)生的廢水中，含油污水占有較大比例，因此設置隔油池。隔油是重力分離法的一種，其原理是在重力的作用下，使廢水中所含的油以及其它物質(zhì)根據(jù)不同的相對密度自行分離，相對密度小于1的上浮，相對密度大于1的則下沉，隔油可以使廢水中的浮油和粗分散油與水分離，且回收油品10。本設計設置一平流式隔油池。(二)隔油池運行參數(shù) 隔油池長度 34.56m 隔油池總寬 12m有效水深 2.4m 隔油池總高 2.7m水力停留時間 2h 隔油池水頭損失 0.35m2.4.4 氣浮池(一)氣浮池設計 由于隔油池只

22、能去除含油廢水中的浮油和粗分散油，對于細分散油、乳化油去除效果很差，所以隔油后一般緊跟著氣浮處理。氣浮法的關鍵是在水中通入或產(chǎn)生大量的微細氣泡，使微小氣泡與水中懸浮的顆粒黏附，形成水氣顆粒三相混合體系，顆粒黏附上氣泡后，形成表觀密度小于水的漂浮絮體，絮體上浮至水面，形成浮渣層被刮除，以此實現(xiàn)固液分離11。本設計使用加壓溶氣氣浮法，設置一平流式氣浮池。(二)氣浮池運行參數(shù)氣浮池長度 15m 氣浮池總寬 4m有效水深 2.5m 氣浮所需空氣量 135.1m3/d氣固比 0.005 氣浮池水頭損失 0.3m2.4.5 均質(zhì)調(diào)節(jié)池(一)均質(zhì)調(diào)節(jié)池設計 由于乙烯生產(chǎn)所產(chǎn)生的廢水來源廣，特別當裂解原料發(fā)生

23、改變、工藝方法變更時，或者裝置開停工初期和檢修期間，廢水水量和水質(zhì)變化很大，故在廢水處理場設置均質(zhì)池十分必要。它的作用是：緩沖進水量峰值；均勻廢水中的污染物（cod、bod、ss等）；調(diào)節(jié)ph值；對暴雨水提供儲存容量。 內(nèi)設潛水攪拌器，ph監(jiān)測系統(tǒng)，加酸加堿系統(tǒng)。(二)均質(zhì)調(diào)節(jié)池運行參數(shù)均質(zhì)池長度 52m 均質(zhì)池總寬 10m有效水深 4.5m 均質(zhì)池總高 5.0m均質(zhì)調(diào)節(jié)周期 8h 均質(zhì)池水頭損失 0.25m2.4.6 曝氣池(一)曝氣池設計 活性污泥法處理流程包括曝氣池、沉淀池、污泥回流及剩余污泥排除系統(tǒng)等基本組成成分，污水和回流的活性污泥一起進入曝氣池形成混合液。曝氣池是一個生物反應器，通

24、過曝氣設備充入空氣，空氣中的氧氣溶入污水并使活性污泥混合液產(chǎn)生好氧代謝反應。曝氣設備不僅傳遞氧氣進入混合液，同時起攪拌作用而使 呈懸浮狀態(tài)，這樣，污水中的有機物、氧氣和微生物能充分進行傳質(zhì)和反應。隨后混合液流入沉淀池，混合液中的懸浮固體在沉淀池中進行固液分離，流出沉淀池的就是凈化水。曝氣池設置兩座。(二)曝氣池運行參數(shù)曝氣池長度 52m 曝氣池總寬 11.8m有效水深 4.0m 曝氣池供氣量 4325m3/d鼓風機出口風壓 45.7kpa 曝氣池水頭損失 0.4m2.4.7 二沉池(一)二沉池設計 二沉池是整個活性污泥法系統(tǒng)中非常重要的組成部分，整個系統(tǒng)的處理效能與二沉池的設計和運行密切相關，

25、在功能上要同時滿足澄清和污泥濃縮兩個方面的要求，它的工作效果將直接影響系統(tǒng)的出水水質(zhì)和回流污泥濃度。設置兩座二沉池。(二)二沉池運行參數(shù)二沉池長度 52m 二沉池總寬 5.6m有效水深 2.88 固體負荷 140kg/(m2d)表面負荷 1.44m3/(m2h) 水力停留時間 2h堰負荷 2.0l/sm 二沉池水頭損失 0.5m2.4.8 砂濾池(一)砂濾池設計 設置砂濾池作為污水的深化處理，主要除去污水中的油，懸浮固體和活性污泥。其主要機理有兩個方面：一是濾料的攔截作用，污水中的懸浮固體和油的較大顆粒在濾料表面攔截，較小的顆粒則被懸浮固體堵塞濾料形成的小孔隙“篩網(wǎng)”截留下來；二是濾料的凝聚作

26、用，污水中的懸浮固體和油與濾料碰撞接觸時，由于分子吸引力的作用，被吸附于濾料表面或濾料表面的絮凝物上。本設計采用普通快濾池，設置3個快濾池。(二)砂濾池運行參數(shù)砂濾池長度 4.5m 砂濾池寬度 3.0m有效水深 1.77m 濾速 10m/h沖洗強度 14l/(s m2) 沖洗時間 6min砂濾池水頭損失 2.7m2.5 污泥處理構筑物設計2.5.1 貯泥池(一)功能為污泥濃縮、脫水調(diào)蓄部分剩余污泥。防止污泥在濃縮脫水過程中發(fā)生磷的釋放，本工程采用機械濃縮，而不采用重力濃縮。因此，儲泥池的停留時間不宜過長，最好控制在30min以內(nèi)。(二)設計參數(shù)剩余污泥量：812.5m3/d停留時間：12h池子

27、的有效深度為4.0m2.5.2 污泥濃縮池(一)功能采用豎流式濃縮池，用帶柵條的刮泥機，采用靜壓排泥。(二)設計參數(shù)(1)進泥的含水率：當為初次污泥時，其含水率一般為95%97.5%，當為剩余活性污泥時，含水率一般為99.2%99.6%。(2)污泥的固體負荷：當為初次污泥時，污泥的固體負荷采用80120kg/ (m2d)，當為剩余污泥時，污泥的固體負荷采用3060kg/ (m2d)。(3)濃縮時間不小于12h，但也不超過24h。(4)有效水深為4m，最低不小于3m。2.6 污水廠選址及平面、高程布置2.6.1 污水廠選址未經(jīng)處理的污水任意排放，不僅會對水體產(chǎn)生嚴重污染，而且直接影響城市發(fā)展和生

28、態(tài)環(huán)境，危及國計民生。所以，在污水排入水體前，必須對污水進行處理。而且工業(yè)廢水排入城市批水管網(wǎng)時，必須符合一定的排放標準。最后流入管網(wǎng)的污水統(tǒng)一送至污水處理廠處理后排入水體。在設計污水處理廠時，選擇廠址是一個重要環(huán)節(jié)。廠址對周圍環(huán)境、基建投資及運行管理都有很大影響。選擇廠址應遵循如下原則：(1)為保證環(huán)境衛(wèi)生的要求，廠址應與規(guī)劃居住區(qū)或公共建筑群保持一定的衛(wèi)生防護距離，一般不小于300米。(2)廠址應設在城市集中供水水源的下游不小于500米的地方。(3)廠址應盡可能設在城市和工廠夏季主導風向的下方。(4)要充分利用地形，把廠址設在地形有適當坡度的城市下游地區(qū)，以滿足污水處理構筑物之間水頭損失的

29、要求，使污水和污泥有自流的可能，以節(jié)約動力。(5)廠址如果靠近水體，應考慮汛期不受洪水的威脅。(6)廠址應設在地質(zhì)條件較好、地下水位較低的地區(qū)。(7)廠址的選擇要考慮遠期發(fā)展的可能性，有擴建的余地。2.6.2 平面布置2.6.2.1 各處理單元構筑物的平面布置污水處理廠包括生產(chǎn)性的處理構筑物和泵站鼓風機房藥劑間化驗室等建筑物，以及輔助性的修理間倉庫辦公室值班室等。在廠區(qū)內(nèi)還有道路系統(tǒng)室外照明系統(tǒng)和美化的綠化設施。在各構筑物和建筑物的個數(shù)和尺寸確定以后，根據(jù)流程和廠區(qū)的地形地質(zhì)條件，進行平面布置。在平面布置時，應考慮以下原則：(1)布置應緊湊，以減少處理廠占地面積和連接管(溝道)的長度，并應考慮

30、工作人員的方便。(2)各處理構筑物之間的連接管(溝道)應避免交叉，并考慮施工檢修方便。(3)同類構筑物之間配水均勻，切換簡單，管理方便，不同構筑物之間距離適宜，銜接緊湊，一般在510m，污泥干化脫水設備應在下風向，干化污泥能從旁門運走。(4)辦公構筑物應與處理構筑物保持一定的距離，位于上風向。(5)考慮分期施工和擴建的可能性，留有適當?shù)臄U建余地。2.6.2.2 管線布置(1)應設超越管線，當出現(xiàn)故障時，可直接排入水體。(2)廠區(qū)內(nèi)還應有給水管，生活污水管，雨水管。(3)廢水及污泥采用明渠輸送，以便檢修，管線要短，曲折少，交叉少。2.6.2.3 場內(nèi)道路(1)主要車行道的寬度：單車道為3.54.

31、0m，雙車道為6.07.0m，并應有回車道。(2)車行道的轉(zhuǎn)彎半徑宜為6.010.0m。(3)人行道的寬度宜為1.5m2.0m。2.6.3 高程布置 在污水場內(nèi)，各處理構筑物之間，水流一般是依靠重力流動的，前面構筑物中的水位應高于后面構筑物中的水位，兩構筑物之間的水面高差即為流程中的水頭損失(包括構筑物本身連接管道計量設備等的水頭損失)。在污水處理廠，如果進水溝道和出水溝道之間的水位差大于整個處理廠需要的總水頭，處理場內(nèi)就不需要設置廢水提升泵站。反之，就必須設置泵站。廠內(nèi)高程布置的主要特點是先確定最大構筑物的地面標高，然后根據(jù)水頭損失，通過水力計算，遞推出前后構筑物的各項控制標高。根據(jù)曝氣池設

32、計水面標高，推求各污水處理構筑物的水面標高。根據(jù)處理構筑物結構穩(wěn)定性，確定處理構筑物的設計地面標高12。3 設計計算書3.1 污水處理系統(tǒng)計算3.1.1 格柵(一)設計參數(shù)：(按遠期流量設計)設計流量q=0.116m3/s，柵前流速v1=0.7m/s，過柵流速v=0.9/s；柵條寬度s=0.01m，格柵間隙e=0.01m；柵前部分長度0.5m，格柵傾角=60；柵渣量w=0.33m3/d(二)設計計算(1)確定格柵前水深，根據(jù)最優(yōu)水力斷面公式計算得柵前槽寬則柵前水深：(2)柵條間隙數(shù)：(取n=40)(3)柵槽有效寬度：b2=s(n-1)+bn=0.01(40-1)+0.0140=0.79m 所以

33、總槽寬為：0.79+0.200.99m（考慮中間隔墻厚0.20m）(4)進水渠道漸寬部分長度：（其中1為進水渠展開角）(5)柵槽與出水渠道連接處的漸窄部分長度：(6)過柵水頭損失h1：因柵條邊為矩形截面，取k=3，則 其中 =(s/e)4/3 h0：計算水頭損失 k：系數(shù)，格柵受污物堵塞后，水頭損失增加倍數(shù)，取k=3 ：阻力系數(shù)，與柵條斷面形狀有關，當為矩形斷面時=1.67(7)柵后槽總高度h：取柵前渠道超高h2=0.3m，則柵前槽總高度：h1=h+h2=0.29+0.3=0.59m柵后槽總高度：h=h+h1+h2=0.29+0.18+0.3=0.77m(8)格柵總長度：l=l1+l2+0.5

34、+1.0+0.59/tan=0.56+0.28+0.5+1.0+0.59/tan60=2.68m(9)每日柵渣量：w=m3/d（可以機械格柵清渣）3.1.2 污水提升泵房(一)設計參數(shù)設計流量：q=115.7l/s，泵房工程結構按最大日最大時流量設計。(二)泵房設計計算采用活性污泥法，污水處理系統(tǒng)簡單，對于新建污水處理廠，工藝管線可以充分優(yōu)化，故污水只考慮一次提升。污水提升前水位-5.23m（即泵站吸水池最低水深），提升后5.12m（即隔油池水面標高）。所以，提升凈揚程z=5.12-(-5.23)=10.35m水泵水頭損失取2m從而需水泵揚程h=z+h=12.35m根據(jù)流量416.7m3/h=

35、115.7l/s，采用6臺100wdl-15型立式污水泵，4用2備。該泵提升流量120m3/h，揚程13m，轉(zhuǎn)速為1450r/min，功率7.5kw。占地面積為52=78.54m2，即為圓形泵房d=10m，泵房為半地下式，地下埋深9m，水泵為自灌式。3.1.3 沉砂池(一)設計參數(shù)設計流量：q=10000m3/d=116l/s設計流速：v=0.20m/s水力停留時間：t=30s(二)設計計算(1)沉砂池長度：l=vt=0.2030=6.0m(2)水流斷面積：a=q/v=0.116/0.20=0.58m2(3)池總寬度：設計n=2格，每格取b=2.0m，池總寬度b=2b=4.0m(4)有效水深：

36、h2=a/b=0.58/2.0=0.29m （介于0.251m之間）(5)貯泥區(qū)所需容積：設計t=2d，即考慮排泥間隔天數(shù)為2天，則每個沉砂斗容積（每格沉砂池設兩個沉砂斗）其中x1：污水沉砂量3 m3/105m3，k：污水流量總變化系數(shù)1.5(6)沉砂斗各部分尺寸及容積：設計斗底寬a1=0.2m，斗壁與水平面的傾角為60，斗高hd=0.5m，則沉砂斗上口寬：沉砂斗容積： （略大于v1=0.1m3，符合要求）(7)沉砂池高度：采用重力排砂，設計池底坡度為0.06，坡向沉砂斗長度為 則沉泥區(qū)高度為h3=hd+0.06l2 =0.5+0.062.65=0.66m 池總高度h ：設超高h1=0.3mh

37、=h1+h2+h3=0.3+0.29+0.66=1.25m在沉砂池出設置一砂水分離器，砂水混合液從分離器一端頂部輸入水箱，混合液中比重較大的如砂粒等到將沉積于槽形底部，在螺旋葉片的推動下。砂粒沿斜置的u型槽底提升，離開液面后繼續(xù)推移一段距離，在砂粒充分脫水后經(jīng)排砂口卸至盛砂桶，而與砂分離的水則從溢流口排出，達到分離目的。3.1.4 隔油池(一)設計參數(shù)設計流量：q=10000m3/d=0.116 m3/s設計流速：v=0.01m/s水力停留時間：t=2h(二)設計計算(按油珠的上浮速度計算)(1)隔油池的表面積a：a=a q/u =1.44416.7/(0.1v)=166.68m2 其中：q含

38、油廢水設計流量，m3/h u油珠上浮速度，m/h v廢水在池內(nèi)的水平流速，m/h a修正系數(shù)，取v/u=10時，a=1.44(2)隔油池的有效長度：l=a(v/u)h=1.44102.4=34.56mh單個格之間的工作水深 b寬度 h/b宜取0.30.4（取0.4） (3)池總寬度：設計n=2格，每格寬取b=6m，池總寬度b=2b=12m(4)過水斷面面積fc： fc=q/v=416.7/18=23.16m2(5)有效水深：h1=2.4m 取超高為0.3m則h=h1+h2=2.4m+0.3=2.7m選用pj-j型刮油刮泥機，電動機功率為：行走0.370.55kw，卷揚0.75kw，行走速度1m

39、/min，卷揚提板速度2m/min。3.1.5 氣浮池(一)設計參數(shù)氣浮池的有效水深通常為2.02.5m廢水在反應池中的停留時間一般為515min廢水在接觸室中的上升速度為1020mm/s，水力停留時間為12min廢水在氣浮分離室的停留時間一般為1020min，其表面負荷約為68m3/ (m2h)(二)設計計算(1)氣浮所需空氣量進入氣浮池時懸浮物固體濃度已較低，此時選用氣固比a=(a/s)為0.0050.006，選用a=0.005則 其中：qr加壓溶氣水的流量，m3/dsa廢水中的懸浮固體濃度，g/ m3cs在一定溫度下，一個大氣壓時的空氣溶解度，ml/l，取18.7nf加壓溶氣系統(tǒng)的溶氣效

40、率，取0.9(2)接觸室的表面積ac ac=(q+qr)/uc= (416.7+135.1)/72=7.67m2其中：ac接觸室的表面積，m2 q氣浮處理的廢水量，m3/hqr回流加壓水量，m3/huc接觸室水流的上升速度，m/h，取72 m/h(3)分離室的表面積asas=q/q=416.7/8=52.1m2其中：as分離室的表面積，m2q氣浮處理的廢水量，m3/h q分離室表面負荷，m3/(m2h)氣浮池的凈容積v=( ac+ as)h=(7.67+52.1)3=179m3 h選定池的平均水深（分離室水深），選3.5m。有效水深為2.5m，超高為0.5m，池底安裝集水管所需高度，取0.5m

41、。氣浮池的規(guī)格 l=15m b=4m選擇gm-4型刮沫機，行走速度為5.0或7.5m/min，電動機功率為1.5kw。3.1.6 均質(zhì)調(diào)節(jié)池(一)設計參數(shù)周期t=8h，水流速度為2mm/s，有效水深定為h=4.5m，超高為0.5m。(二)設計計算均質(zhì)調(diào)節(jié)池有效容積v=8416.7/7.2=463m3均質(zhì)調(diào)節(jié)池規(guī)格設為 l=52m b=10m h=5m選用bqt075型低速潛水推流器2臺，葉輪直徑1800mm，電動機功率為7.5kw,轉(zhuǎn)速為47r/min。3.1.7 曝氣池(一)設計參數(shù)經(jīng)前期處理后bod約為200mg/l，處理場大氣壓為標準大氣壓，曝氣池污水溫度為20，mlvss/mlss為0

42、.8，回流污泥懸浮固體濃度取10000mg/l，曝氣池中的mlss取3000mg/l，污泥泥齡取15天。估算出水中bod濃度約為15mg/l。(二)設計計算(1)計算曝氣池容積： 按污泥泥齡計算，取污泥負荷0.25kgbod/(kgmlssd) 取曝氣池v=2500 m3(2)計算曝氣池的水力停留時間：t=v/q=250024/10000=6h(3)計算每天排除的剩余污泥量：按表觀污泥產(chǎn)率計算 計算系統(tǒng)排除的以揮發(fā)性懸浮固體計的干污泥量：按污泥泥齡計算 排放濕污泥量計算剩余污泥含水率按99%計算，每天排放濕污泥量：500/1000=0.5t(干泥)， 0.5/(100%-99%)=50m3(4

43、)計算污泥回流比r曝氣池中懸浮固體（mlss）濃度：3000mg/l，回流污泥濃度：10000mg/l 10000qr=3000(q+qr) r=qr/q=43%(5)計算曝氣池的需氧量 (6)空氣量計算 本設計采用鼓風曝氣，設曝氣池有效水深為4.0m，曝氣擴散器安裝距池底0.2m，則擴散器上靜水壓3.8m，其它相關參數(shù)選擇：值取0.7，值取0.95，=1，曝氣設備堵塞系數(shù)f取0.8，采用管式微孔擴散設備，ea=18%，擴散器壓力損失：4kpa，20水中溶解氧飽和度為9.17mg/l。擴散器出口處絕對壓力 pd=p+9.81000h=138000pa空氣離開曝氣池面時，氣泡含氧體積分數(shù)為 20

44、時曝氣池混合液中平均氧飽和度為 把計算需氧量換算成標準條件下（20，脫氧清水）充氧量曝氣池供氣量為 (7)鼓風機出口風壓計算 選擇一條最不利空氣管路計算空氣管的沿程和局部壓力損失，如果管路壓力損失5.5kpa(計算省略)，擴散器壓力損失4kpa，則出口風壓為 p=h+h1+h2=3.89.8+4+5.5+3(安全余量)=49.7kpa(8)曝氣池規(guī)格 橫斷面有效水深取39m，超高取0.5m。此設計取有效水深為4m，表面積則為616.7 m2，取長l=52m，寬b=11.8m，h=4.5m。(9)空氣管系統(tǒng)計算選擇一條從鼓風機房開始最長的管路作為計算管路，在空氣流量變化處設計算節(jié)點，統(tǒng)一編號列表

45、計算。每個曝氣池面積為312m2，采用固定式微孔空氣擴散器，一個曝氣頭的服務面積為0.50.75，通過嘗試計算得：每1個曝氣池設置2根曝氣干管，每根干管設8支干管，每根支干管設有4支管，每根支管設有8曝氣頭，則1個曝氣池共有曝氣頭：2848=512個每個曝氣頭的服務面積為：312/512=0.61符合要求。選擇3臺風機，2用1備，則單臺風機風量：2163m3/h(36m3/min)。選擇re-150型羅茨鼓風機，進口壓力為58.4kpa，口徑為150a，曝氣量為39.5m3/min，電動機功率為70kw。3.1.8 二沉池(一)設計參數(shù)表面負荷：范圍為1.01.5 m3/(m2h)，取=1.4

46、4 m3/(m2h)固體負荷：=140kg/(m2d)水力停留時間（沉淀時間）：t=2h堰負荷：取值范圍為1.52.9l/s m，取2.0水平流速v取2mm/s， 表面水力負荷q取0.4mm/s，污泥區(qū)貯泥時間為2h。(二)設計計算(1)沉淀池的表面積 a=q/q=416.7/1.44=290 m2(2)二沉池的有效水深 h1=qt/a=qt=2.88m(3)沉淀區(qū)的長寬 l=3.6vt1=3.67.22=51.84m 取l=52mb=a/l=290/52=5.6m(4)二沉池污泥區(qū)容積 vs=rqts=43416.72=358.4 m3 其中：vs污泥斗容積，m3 r最大污泥回流比ts污泥在

47、二沉池中的濃縮時間，h則污泥區(qū)高度為： h2= vs/a=358.4/290=1.24m 取二沉池緩沖層高度h3=0.4m，超高為h4=0.3m，坡度差h5=0.43m二沉池總高度為 h=h1+h2+h3+h4+h5=2.88+1.24+0.4+0.3+0.43=5.25m3.1.9 砂濾池(一)設計參數(shù)濾速v=10m/h，沖洗強度q=14l/(sm2)，沖洗時間為6min。(二)設計計算(1)濾池面積及尺寸：濾池工作時間為24h，沖洗周期為12h。濾池實際工作時間t=24-0.124/12=23.8h(式中只考慮反沖洗停用時間，不考慮排放初濾水時間)，濾池面積為 f=q/vt=10000/(

48、1023.8)=42.02m2采用濾池數(shù)n=3，布置成單行排列，每個濾池面積為 f=f/n=42.02/3=14m2采用濾池長寬比：l/b=1.5 采用濾池尺寸：l=4.5m，b=3m 校核強制濾速：v1=nv/(n-1)=15m/h(2)濾池高度支承層高度：h1，采用0.45m濾料層高度：h2 ，采用0.7m砂面上水深：h3，采用1.7m保護高度：h4，采用0.30m故濾池高度：h= h1+h2+h3+h4=3.15m(3)配水系統(tǒng)（每只濾池）干管干管流量：q1=fq=1414=196l/s采用管徑:dn=500mm干管始端流速：vg=1.0m/s支管支管距中心間距：采用a0=0.25m每池

49、支管數(shù)： n1=2l/a=24/0.25=32根每根支管入口流量：q2= q1/n1=196/32=6.13l/s采用管徑：d2=70mm支管始流速度： v2=1.59m/s孔眼布置：支管孔眼總面積與濾池面積之比k采用0.25%孔眼總面積： fk=kf=0.25%=3214=0.035m2=35000mm2 采用孔眼直徑： dk=9mm每個孔眼面積： fk=(/4) dk2=63.5mm2 孔眼總數(shù)： nk= fk/ fk=35000/63.5=552個每根支管孔眼數(shù)：nk= nk/ n1=552/32=18個支管孔眼布置設2排，與垂線成45度夾角向下交錯排列每根支管長度： l1=0.5(b-

50、 dn)=1.25m每排孔眼中心距： ak= 2l1/nk=0.139m孔眼水頭損失：支管壁厚采用：=5mm 流量系數(shù)：=0.68 水頭損失：(4)洗砂排水槽洗砂排水槽中心距，采用a0=1.5m排水槽根數(shù)： n2=3.0/1.5=2根排水槽長度： l0=l=4.5m每槽排水槽： q0=q l0 a0=144.51.5=94.5l/s采用三角形標準斷面槽中流速，采用v0=0.6m/s橫斷面尺寸： 排水槽厚度，采用=0.05m砂層最大膨脹率： e=45%砂層厚度： hs=0.7m洗砂排水槽頂距砂面高度：h= e hs+2.5x+0.075=0.94m洗砂排水槽總平面面積：fo=2x l0 n0=2

51、0.204.52=3.6 m2 (5)濾池各種管渠計算進水：進水總流量： q1=10000m3/d=0.116m3/s采用進水渠斷面： 渠寬b1=0.4m，水深為0.35m渠中流速：v1=0.83m/s 各個濾池進水管流量： q2=0.116/3=0.039 m3/s 采用進水管直徑： d2=250mm 管中流速： v2=0.80m/s沖洗頭： 沖洗水總流量： q3= fq=1414=196l/s=0.196m3/s 采用管徑： d3=350mm 管中流速： v3=2.04m/s 清水： 清水總流量： q4= q1=0.116m3/s 清水渠斷面： 同進水渠斷面 每個濾池清水管流量： 0.039m3/s 采用管徑： d3=200mm 管中流速： v5=1.24m/s排水：排水流量： q6= q3=0.196m3/s 排水渠斷面： 寬度 b6=0.5m，渠中水深為0.4m 渠中流速： v6=0.98m/s沖洗水箱： 沖洗時間：t=6min 沖洗水箱容積： w=1.5qft=106m3 水箱底至濾池配水管間的沿途及局部損失之和h1=