硝基苯廢水處理方案

1、硝基苯廢水處理工藝設(shè)計(jì)方案目 錄第一章 處理工藝的文獻(xiàn)綜述 . 31.1含硝基苯廢水對(duì)環(huán)境的危害 . 31.2處理硝基苯的技術(shù)方法現(xiàn)狀 . 31.2.1 物理法 . 31.2.2 化學(xué)法 . 41.2.3 生物法 . 4第二章 工程設(shè)計(jì)資料與依據(jù) . 52.1 廢水水量 . 52.2 設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì) . 52.3 設(shè)計(jì)出水水質(zhì) . 52.4 設(shè)計(jì)依據(jù) . 62.5 設(shè)計(jì)原則與指導(dǎo)思想 . 6第三章 工藝流程的確定. 63.1 廢水的處理工藝流程 . 63.2 工藝流程說明 . 73.3 工藝各構(gòu)筑物去除率說明 . 8第四章 構(gòu)筑物設(shè)計(jì)計(jì)算. 94.1 設(shè)計(jì)水量的確定 . 9 南京工業(yè)大學(xué)環(huán)境學(xué)院

2、 - 1 -硝基苯廢水處理工藝設(shè)計(jì)方案4.2 調(diào)節(jié)池 . 94.3 微電解塔 . 104.4 FENTON氧化池 . 124.5 中和反應(yīng)池 . 134.6 沉淀池 . 144.7 生活污水格柵 . 164.8 生活污水調(diào)節(jié)池 . 184.9 生化處理系統(tǒng) . 194.10 二沉池 . 214.11 污泥濃縮池 . 22第五章 構(gòu)筑物及設(shè)備一覽表 . 255.1 主要構(gòu)筑物一覽表 . 255.2 主要設(shè)備一覽表 . 25第六章 管道水力計(jì)算及高程布置 . 266.1 平面布置及管道的水力計(jì)算 . 266.2 泵的水力計(jì)算及選型 . 286.3 高程布置和計(jì)算 . 31第七章 參考文獻(xiàn) . 34

3、南京工業(yè)大學(xué)環(huán)境學(xué)院 - 2 -硝基苯廢水處理工藝設(shè)計(jì)方案第一章 處理工藝的文獻(xiàn)綜述1.1含硝基苯廢水對(duì)環(huán)境的危害硝基苯，分子式為C5H6NO2，相對(duì)分子量為123，相對(duì)密度(水=1)1.20，熔點(diǎn)在5.7，沸點(diǎn)是210.9。硝基苯是淡黃色透明油狀液體，有苦杏仁味，不溶于水，溶于乙醉、乙醚、苯等多數(shù)有機(jī)溶劑。用于溶劑，制造苯胺、染料等。環(huán)境中的硝基苯主要來自化工廠、染料廠的廢水廢氣，尤其是苯胺染料廠排出的污水中含有大量硝基苯。硝基苯在水中具有極高的穩(wěn)定性，由于其密度大于水，進(jìn)入水體后會(huì)沉入水底，長時(shí)間保持不變。又由于其在水中有一定的溶解度，所以造成的水體污染會(huì)持續(xù)相當(dāng)長的時(shí)間。硝基苯類化合物化

4、學(xué)性能穩(wěn)定，苯環(huán)較難開環(huán)降解，常規(guī)的廢水處理方法很難使之凈化。因此，研究硝基苯類污染物的治理方法和技術(shù)十分必要。1.2處理硝基苯的技術(shù)方法現(xiàn)狀1.2.1 物理法對(duì)含高濃度硝基苯的工業(yè)廢水，采用物理手段處理既可降低硝基苯的濃度，改善廢水的可生化性，又可以回收部分硝基苯，實(shí)現(xiàn)資源利用最大化。主要的物理處理方法有：吸附法、萃取法和汽提法。對(duì)于吸附法，硝基苯廢水處理研究中顆粒狀活性炭、爐渣、有機(jī)膨潤土等都是應(yīng)用較多的吸附劑。趙鈺等1在用活性炭吸附法處理含芳香族硝基化合物的染料廢水的工程試運(yùn)行中，COD平均值由209mg/L下降至119mg/L。對(duì)于萃取法，目前一般采用多級(jí)萃取法或萃取法與其他方法協(xié)同處

5、理。林中祥等人2用N5O3苯做萃取劑對(duì)硝基苯生產(chǎn)廢水進(jìn)行處理，萃取兩次可使硝基苯含量達(dá)國家一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于汽提法，用于處理高濃度硝基苯廢水，工藝上較為可行。于桂珍等3利用汽提吸附法處理硝基苯廢水，實(shí)驗(yàn)表明，硝基苯的去除率可達(dá)90%以上，汽提后的廢水經(jīng)碳黑吸附，廢水中硝基苯含量可降至10mg/L以下，效果較好 南京工業(yè)大學(xué)環(huán)境學(xué)院 - 3 -硝基苯廢水處理工藝設(shè)計(jì)方案1.2.2 化學(xué)法針對(duì)于處理硝基苯的化學(xué)法主要有電化學(xué)法和高級(jí)氧化法。電化學(xué)氧化的基本原理有兩種:一是直接電化學(xué)反應(yīng)，指通過陽極氧化使污染物在電極上發(fā)生轉(zhuǎn)化或燃燒，把有毒物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o毒物質(zhì)，或把非生物相容的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為生物相容的物

6、質(zhì)，例如芳香化合物的開環(huán)氧化等。二為間接電化學(xué)轉(zhuǎn)化，指利用電極表面產(chǎn)生的強(qiáng)氧化性活性物種使污染物發(fā)生氧化還原轉(zhuǎn)變。宋衛(wèi)健等4以DSA類電極作為陽極，對(duì)模擬硝基苯廢水進(jìn)行的降解實(shí)驗(yàn)證明，在電流密度15mA/cm2條件下，CODcr的去除率可達(dá)到90%以上。也有樊紅金等5對(duì)催化鐵內(nèi)電解法處理硝基苯廢水降解動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行了研究。結(jié)果表明,降解過程符合準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)規(guī)律。進(jìn)水濃度、pH值和反應(yīng)溫度強(qiáng)烈影響硝基苯的降解速率。高級(jí)氧化技術(shù)近年來的發(fā)展非常迅速，有臭氧氧化，F(xiàn)enton試劑氧化，濕式氧化等。針對(duì)硝基苯廢水，報(bào)道較為集中的是Fenton試劑氧化。Fenton氧化體系由過氧化氫和催化劑Fe2+構(gòu)成

7、。Fenton氧化法處理廢水的原理是：在酸性溶液中，在Fe2+催化劑作用下，H2O2能產(chǎn)生活潑的.OH，從而引發(fā)和傳播自由基鏈反應(yīng)，加快有機(jī)物和還原性物質(zhì)的氧化。余宗學(xué)6采用Fenton試劑對(duì)間硝基苯生產(chǎn)廢水進(jìn)行預(yù)處理，在最佳反應(yīng)條件下，廢水中硝基苯類化合物的轉(zhuǎn)化率在 89%以上，廢水色度的去除率在80%以上，COD的去除率也在60%以上，同時(shí)，廢水可生化性有了較大的提高另外，利用微電解和Fenton試劑氧化的工程實(shí)例報(bào)道也很多，徐續(xù)等7利用微電解和Fenton試劑氧化后，將COD為5000mg/L的硝基苯廢水處理達(dá)標(biāo)，COD總?cè)コ蕿?7%；李欣等8利用微電解和Fenton試劑氧化處理硝基苯

8、制藥廢水，當(dāng)原水的pH值為23、H2O2 投加量為500600 mg/L時(shí),調(diào)節(jié)預(yù)處理出水pH值至78并經(jīng)沉淀處理后，對(duì)COD 和硝基苯類物質(zhì)的總?cè)コ史謩e可達(dá)47%和92%。后續(xù)混合廢水經(jīng)SBR工藝處理后出水水質(zhì)能滿足國家污水排放標(biāo)準(zhǔn)。1.2.3 生物法硝基苯類化合物被認(rèn)為是生物難以降解的物質(zhì)，但利用生物的變異性，近年來環(huán)境工作者篩選出了一些特異性菌種用于處理硝基苯廢水。王竟等9在研究假單胞菌JX165對(duì)硝基苯的好氧降解時(shí)發(fā)現(xiàn)，在廢水中細(xì)胞的質(zhì)量濃度為9mg/L，南京工業(yè)大學(xué)環(huán)境學(xué)院 - 4 -硝基苯廢水處理工藝設(shè)計(jì)方案pH為7，溫度為30搖床轉(zhuǎn)速為100r/min，反應(yīng)時(shí)間為2h的條件下，

9、在以硝基苯為惟一碳、氮源的培養(yǎng)基中硝基苯的去除率為98.5%。第二章 工程設(shè)計(jì)資料與依據(jù)2.1 廢水水量根據(jù)生產(chǎn)工藝及相關(guān)資料，生產(chǎn)廢水的排放量為150 m3/d，工作方式為24小時(shí)工作制，生活污水300m3/d排放。 2.2 設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)（1）生產(chǎn)廢水：200 m3/d（2）生活污水：490 m3/d2.3 設(shè)計(jì)出水水質(zhì)出水水質(zhì)達(dá)到污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)（GB89781996）三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)后后排入建設(shè)單位所在化工園區(qū)的污水處理廠進(jìn)行進(jìn)一步生化處理，具體排放要求如下：南京工業(yè)大學(xué)環(huán)境學(xué)院 - 5 -硝基苯廢水處理工藝設(shè)計(jì)方案(注：鹽分接管標(biāo)準(zhǔn)8000 mg/L后排入業(yè)主所在化工園區(qū)的污水處理廠處理)2.

10、4 設(shè)計(jì)依據(jù)建設(shè)方提供的水質(zhì)水量及排放標(biāo)準(zhǔn)資料； 污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)（GB89781996）； 室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范（GBJ1487）； 給水排水設(shè)計(jì)手冊(第二版)； 類似工程的經(jīng)驗(yàn)、工藝參數(shù)和試驗(yàn)結(jié)果。2.5 設(shè)計(jì)原則與指導(dǎo)思想采用先進(jìn)合理的處理工藝，保證污水達(dá)到最好的處理效果； 工藝許可的條件下盡量減少投資和用地面積； 操作維護(hù)簡單； 操作運(yùn)行可靠，運(yùn)行費(fèi)用控制較低。第三章 工藝流程的確定3.1 廢水的處理工藝流程根據(jù)文獻(xiàn)調(diào)查的結(jié)果并且結(jié)合類似工程的設(shè)計(jì)、操作參數(shù)，考慮到該企業(yè)廢南京工業(yè)大學(xué)環(huán)境學(xué)院 - 6 -硝基苯廢水處理工藝設(shè)計(jì)方案水中含有大量的有機(jī)物，COD很高，可生化性極差，同時(shí)廢水排放

11、量不是很大，因此綜合多種因素考慮，決定采取物化處理與生化處理相結(jié)合的處理工藝，以化學(xué)法為主，操作簡單，自動(dòng)化程度高，COD、有機(jī)物去除率高，結(jié)合厭氧好氧技術(shù)，可以確保穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。確定如下流程：工藝流程如圖1所示鑄鐵屑+活性炭粒HO圖1 硝基苯廢水處理工藝流程污泥處置流程見圖2沉淀池二沉池圖2 硝基苯廢水處理工藝污泥的處理流程3.2 工藝流程說明由于該廢水COD、硝基苯的濃度很高，所以在處理工藝上采取的方法是以物理化學(xué)處理為核心，通過物化+生化的組合有效地去除了COD及特征污染物硝基苯、甲苯，排水達(dá)到污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)將流程說明如下：含有硝基苯和甲苯的生產(chǎn)廢水，在調(diào)節(jié)池中均質(zhì)均量，以

12、減緩對(duì)后續(xù)物化處理系統(tǒng)的沖擊，在水質(zhì)水量調(diào)節(jié)后，進(jìn)入pH調(diào)整池，將生產(chǎn)廢水的pH調(diào)整至3左右，以利于微電解操作。微電解塔利用鐵炭構(gòu)成的原電池進(jìn)行微電解，有效南京工業(yè)大學(xué)環(huán)境學(xué)院 - 7 -硝基苯廢水處理工藝設(shè)計(jì)方案的去除硝基苯和甲苯，隨微電解塔出水中的大量Fe2+在Fenton氧化池中作為H2O2的催化劑，進(jìn)一步去除硝基苯、甲苯及其微電解產(chǎn)物，F(xiàn)enton氧化是利用高級(jí)氧化技術(shù)有效的去除COD和特征污染物的方法，效率高，操作成本低。在經(jīng)過微電解和氧化后，廢水中的COD和特征污染物迅速下降，此時(shí)廢水中依然含有大量的Fe2+、Fe3+離子，對(duì)其進(jìn)行中和操作，可以產(chǎn)生大量的膠狀絮體以進(jìn)一步的去除廢水

13、的COD。至此，生產(chǎn)廢水的物理化學(xué)處理完成。在完成生產(chǎn)廢水的物化處理后，在調(diào)節(jié)池中接入生活廢水進(jìn)行稀釋配水，進(jìn)入生化系統(tǒng)。生化系統(tǒng)采用厭氧好氧處理工藝，可確保各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。沉淀池的污泥和二沉池污泥排入污泥濃縮池，經(jīng)濃縮減量后由壓濾泵壓入板框壓濾機(jī)脫水，脫至含水率75左右。污泥濃縮池上清液和壓濾機(jī)濾液進(jìn)入調(diào)節(jié)池再處理。處理系統(tǒng)產(chǎn)生的污泥必須由危險(xiǎn)固體廢棄物處置中心進(jìn)行妥善處置。3.3 工藝各構(gòu)筑物去除率說明根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，結(jié)合確定的工藝流程，可以對(duì)COD和特征污染物的去除率進(jìn)行確定。南京工業(yè)大學(xué)環(huán)境學(xué)院 - 8 -硝基苯廢水處理工藝設(shè)計(jì)方案第四章 構(gòu)筑物設(shè)計(jì)計(jì)算4.1 設(shè)計(jì)

14、水量的確定生物處理池之前，各構(gòu)筑物按最大日最大時(shí)流量設(shè)計(jì)，已知該廠生產(chǎn)廢水流量Q=200 m3/d，廢水流量總變化系數(shù)Kz=1.2，故最大設(shè)計(jì)流量為：Qmax=按照工作8h計(jì)算，Qmax=KzQ=1.2200=240(m3/d)，240=30m3/h 84.2 調(diào)節(jié)池(1)設(shè)計(jì)說明調(diào)節(jié)池設(shè)計(jì)計(jì)算的主要內(nèi)容是確定調(diào)節(jié)池的容積，該容積應(yīng)當(dāng)考慮能夠容納水質(zhì)變化一個(gè)周期所排放的全部水量。調(diào)節(jié)池采用機(jī)械攪拌方式使水質(zhì)均衡，防止沉淀。(2)設(shè)計(jì)計(jì)算（1）池子總有效容積 設(shè)停留時(shí)間t=12hV=qvmaxt式中：qvmax最大設(shè)計(jì)流量，m3/h；t水力停留時(shí)間，h。V=301=2（2）池子表面積A=V2(m

15、) h336m0( )式中：A調(diào)節(jié)池池表面積，m2；V調(diào)節(jié)池的有效容積，m；h調(diào)節(jié)池的有效水深，m。調(diào)節(jié)池的有效水深22.5m，現(xiàn)取h=2.5m。則調(diào)節(jié)池的面積為：A=360=144(m2) 2.53（3）調(diào)節(jié)池尺寸南京工業(yè)大學(xué)環(huán)境學(xué)院 - 9 -硝基苯廢水處理工藝設(shè)計(jì)方案根據(jù)池體表面積為144m2，現(xiàn)選擇池長為16m，池寬為9m，池深超高0.5m。調(diào)節(jié)池尺寸為16×9×3(m)（4）攪拌設(shè)備在調(diào)節(jié)池中增加攪拌設(shè)備，以均衡水質(zhì)，提高中和反應(yīng)的效率。選用機(jī)械攪拌，在池的對(duì)角上設(shè)置兩個(gè)潛水?dāng)嚢杵鳌?.3 微電解塔微電解塔運(yùn)行的最佳工藝條作為：pH值為3，反應(yīng)時(shí)間60min，F(xiàn)e

16、:C（質(zhì)量比）=5:1，鐵屑粒徑510目左右。（1）微電解塔的有效容積V=Qt(m3)式中： Q設(shè)計(jì)流量，m3/h；t廢水停留時(shí)間，h，為了得到最佳的COD去除率，本設(shè)計(jì)選用的反應(yīng)時(shí)間為60min。V=301=3m03( )（2）單座微電解塔的有效容積設(shè)2座微電解塔，串聯(lián)使用，每座微電解塔為升流操作，每座微電解塔的有效容積V1=30=15(m3) 2（3）微電解塔的直徑= 式中： h微電解塔的有效水深，本設(shè)計(jì)選定為5m。5/2=2.5 =1.95m2(；高徑比為)（4）微電解塔高度承托層高0.15m，填料層厚5m，超高0.5m，H=0.15+5+0.5=5.65。故微電解塔的尺寸為H×

17、;為5.65×2m。南京工業(yè)大學(xué)環(huán)境學(xué)院 - 10 -硝基苯廢水處理工藝設(shè)計(jì)方案（5）操作條件 升流速度vv=4Q23式中：Q設(shè)計(jì)流量，m/h微電解塔直徑，mv=430=10m/h 22（6）配水系統(tǒng)配水干管系統(tǒng)：每個(gè)微電解池進(jìn)水量4.2L/s，反沖洗強(qiáng)度為14L/(sm2)，反2沖洗時(shí)間為6min。則干管的流量為qt=fq=14()2=43.96L/s，采用管徑2為200mm，流速為4.18m/s。支管：干管的中心距離為0.7m，總的支管數(shù)為量22=5.76，支管的進(jìn)水0.743.96=7.33L/s，取支管直徑為50mm，管內(nèi)流速為3.74m/s。支管的長度為62m和1.9m孔眼

18、布設(shè)：支管的孔眼數(shù)與微電解塔面積比K為0.5%，孔眼總面積為2F=0.5%()2=0.0157m2，設(shè)孔眼的直徑為10mm，每個(gè)孔眼的面積為2F15700=200，每個(gè)支管上孔眼數(shù)為34，每根支78.5mm2，孔眼總數(shù)為Nk=s78.52管孔眼布置成兩排，與垂線成45°向下交錯(cuò)排列。 孔眼間距為=0.06m34反沖洗系統(tǒng)：反沖洗水箱體積V=1.5fqt=1.53.14146=395.6L；反沖60F'qt60146=2.52m，反沖洗水箱水深3m。洗水箱高H=F2100021000南京工業(yè)大學(xué)環(huán)境學(xué)院 - 11 -硝基苯廢水處理工藝設(shè)計(jì)方案4.4 Fenton氧化池在微電解后

19、利用Fenton試劑進(jìn)行氧化，以加強(qiáng)對(duì)甲苯、硝基苯這兩個(gè)特征污染物的去除效果。由于微電解塔出水中含有大量的Fe2+在此不必再次投加硫酸亞鐵。對(duì)硝基苯的去除率可達(dá)85%，對(duì)COD 的去除率接近40%1、氧化池尺寸設(shè)計(jì)（1）氧化池的有效容積V=Qt(m3)式中： Q設(shè)計(jì)流量，m3/h；t廢水停留時(shí)間，h，為了得到最佳的COD去除率，本設(shè)計(jì)選用的反應(yīng)時(shí)間為90min。V=301.=5（2）氧化池的面積A=V1/h(m2)式中： h微電解池的有效水深，本設(shè)計(jì)選定為2.5m。A=22.5/2.=5m29 (（3）氧化池尺寸設(shè)氧化池長為4.5m，寬為2m。4.5×2×2.5（m）氧化池

20、采用機(jī)械攪拌，使反應(yīng)充分。（4）氧化劑的選用Fenton試劑中，使用H2O2為氧化劑，根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道值，投加30%H2O2的量為500mg/L，水量為30m3/h，故此H2O2加入量為15kg/h，由計(jì)量泵定量加入。(5)雙氧水計(jì)量泵計(jì)算南京工業(yè)大學(xué)環(huán)境學(xué)院 - 12 -3V1=45/2=22.5m3 4m5(，分兩個(gè)氧化池，)硝基苯廢水處理工藝設(shè)計(jì)方案根據(jù)氧化劑的用量計(jì)算，可以確定計(jì)量泵的大小，雙氧水的密度為1.14g/L。15kg/h=13.2L/h33則計(jì)量泵的流量為1.1410kg/m，考慮計(jì)量泵的放大，選40%的格度，計(jì)算知計(jì)量泵的大小為33L/h，考慮設(shè)備選型的便利，因此選用40L/

21、h的計(jì)量泵。型號(hào)為JX-40/8。4.5 中和反應(yīng)池在進(jìn)行微電解+氧化后，生產(chǎn)廢水中的特征污染物明顯降低，CODcr下降，此時(shí)，水中含有大量的Fe2+和Fe3+離子，加入Ca(OH)2后，產(chǎn)生大量的Fe(OH)2 和Fe(OH)3具有明顯的混凝作用，可以進(jìn)一步的去除COD，同時(shí)調(diào)整將pH調(diào)整到67以有利于后續(xù)的生化處理，氧化池出水pH為5。中和藥劑石灰乳。選用在線pH計(jì)做為控制，型號(hào)為BYS01型，數(shù)量2臺(tái)，一備一用。（1）中和反應(yīng)池有效容積V=Qt(m3)式中： Q設(shè)計(jì)流量，m3/h；t廢水停留時(shí)間，h，本設(shè)計(jì)選用的反應(yīng)時(shí)間為1h。V=301=3m03( )（2）中和反應(yīng)池的面積2 A=V/

22、h (m)式中： h微電解池的有效水深，本設(shè)計(jì)選定為2m。A=30/=21m52( )（3）中和反應(yīng)池尺寸設(shè)中和反應(yīng)池長為5m，寬為3m，池深超高0.5m。中和反應(yīng)池的尺寸為5×3×2.5（m）。中和反應(yīng)池采用機(jī)械攪拌，使反應(yīng)充分。（4）中和藥劑的投加投加的Ca(OH)2主要用于和氧化反應(yīng)出水中的Fe3+反應(yīng)，對(duì)于H+所致的pH變化可以忽略，以生成大量的Fe(OH)3，起到混凝作用。根據(jù)微電解池出水pH可以計(jì)算出水中的Fe2+，。進(jìn)水pH為3，經(jīng)過微電解池的處理，出水pH提高至南京工業(yè)大學(xué)環(huán)境學(xué)院 - 13 -硝基苯廢水處理工藝設(shè)計(jì)方案5，則，消耗H+的量為(10-3-10

23、-5)30103=30mol/h，3H+Fe3+，故Fe3+為10mol，F(xiàn)e3+3OH-，故消耗OH-30mol，折算成純Ca(OH)2為15mol，Ca(OH)2的投加量為1.11kg/h，考慮Ca(OH)2的純度在7075%，因此投加的Ca(OH)2量為1.59kg/h。（5）投加方式的確定將Ca(OH)2配成10%的乳液進(jìn)行投加，則需要乳液的體積為1.59103÷0.1=15.9m3/h，選用計(jì)量泵定量投加，泵的大小為15.9÷0.4=39.75m3/h，泵的流量為39.75=17.75L/h，考慮計(jì)量泵的放大，2.24103選40%的格度，計(jì)算知計(jì)量泵的大小為44

24、.4L/h。為了便于選型，選用63L/h的計(jì)量泵。型號(hào)為JX63/54.6 沉淀池在中和反應(yīng)后，進(jìn)行泥水分離，選用豎流式沉淀池（1） 中心管過水?dāng)嗝婷娣eA1=Q(m2) nv0式中：Q最大設(shè)計(jì)流量，m3/s；v0中心管下降流速，m/s。n池淀池?cái)?shù)。A1=30/3600=0.08m32( )0.1（2）中心管直徑d=3=0.32m5( ) （3）中心管喇叭口直徑d1=1.35d=（4）反射板直徑d2=1.3d1=0.572(m)南京工業(yè)大學(xué)環(huán)境學(xué)院 - 14 - 0.4m4 ()硝基苯廢水處理工藝設(shè)計(jì)方案（5）沉淀區(qū)有效斷面面積A2=Q(m2) nv式中： v污水的上升流速，m/s，一般采用0.

25、51mm/s，取0.6mm/s。 A2=30/36002=13.9m( )-30.610（6）沉淀池總面積A=A1+A2=13.9+0.083=13.98(m2)（7）沉淀池的直徑D=8=4.22m( ) 施工時(shí)為了方便，D取4.0m。（8）沉淀區(qū)的高度h2=3.6vt(m)式中：t沉淀時(shí)間，一般采用12h，本設(shè)計(jì)選1.5h。 h2=36000.610-31.5=3.3(m)校驗(yàn)：D/h2=4.22/3.3=1.28<3，符合豎流式沉淀池的設(shè)計(jì)要求。（9）中心管喇叭口到反射板的距離h3=Q(m) nv1d1式中： v1污水由中心管與反射板之間縫隙的出流速度，m/s，一般不大于0.02m/

26、s。設(shè)計(jì)中取0.02m/s。h3=30/3600=0.33m( )0.023.140.4D/2-rtg(m) 2 （10）污泥斗的高度 h5=式中： r 污泥斗下部半徑，m，一般取0.3m； 污泥斗傾角，一般大于60°，取60°。h5=2-0.3tg60=1.5(m) 2南京工業(yè)大學(xué)環(huán)境學(xué)院 - 15 -硝基苯廢水處理工藝設(shè)計(jì)方案（11）污泥斗容積V1=h5(R2+Rr+r2)=1.5(22+20.3+0.32)=7.4(m3) 33（12）沉淀池總高度H=h1+h2+h3+h4+h5式中： h1沉淀池超高，m，一般取0.3m。h4緩沖層高度，m，有機(jī)械刮泥設(shè)備時(shí)，取0.3

27、m。+3.+3+0.2+0.3=31.m5 5 H=0.3(13)沉渣量設(shè)=55%，P=96%W=100CssQ1004000.5530=0.165m3/h 1000(100-P)1000410004.7 生活污水格柵為了阻擋生活廢水中粗大的物體進(jìn)入后續(xù)處理系統(tǒng)，有必要設(shè)置格柵對(duì)其進(jìn)行處理。選擇粗格柵。對(duì)于生活污水的最大流量Qmax可以根據(jù)生活污水的日變化系數(shù)Kz進(jìn)行確定，Qmax=1.4×490 m3/d =686m3/d=0.01m/s。選用中格柵進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。(1)柵條間隙數(shù)：式中：n格柵間隙數(shù)；Qmax最大設(shè)計(jì)流量，m3/s；b柵條間隙，取20mm；h柵前水深，取0.4m；v

28、過柵流速，取0.4m/s；格柵傾角，度；n=60=2.9130.4南京工業(yè)大學(xué)環(huán)境學(xué)院 - 16 -硝基苯廢水處理工藝設(shè)計(jì)方案(2)柵槽寬度：B=S(n1)bn式中：B柵槽寬度，m；S格條寬度，取0.01m。B=0.01(3-1)+0.023=0.08m(3)格柵柵前進(jìn)水渠道減寬部分長度：若進(jìn)水渠寬B1=0.05m，減寬部分展開角1=20。，則此進(jìn)水渠道內(nèi)的流速Q(mào)max0.01V1=Bh=0.10.4=0.25m/sL1=B-B10.08-0.05= 0.08m tan20。tan20。L10.08=0.04m 22(4)細(xì)格柵柵槽后與出水渠道連接處漸窄部分長度： L2=(5)過柵水頭損失：設(shè)

29、柵條斷面為銳邊矩形。 sv2h=k sine12g式中：h粗格柵水頭損失，m；系數(shù)，當(dāng)柵條斷面為矩形時(shí)取2.42； k系數(shù)，一般取k=3。20.010.4h=32.42 sin60。=0.061m 29.80.02(7)柵槽總高度：H=h0+h1+h2 =0.3+0.4+0.061=0.761m(8)柵槽總長度：H1L=L1+0.5+0.8+1.0+L2 tan式中：L柵槽總長度，L1格柵距出水渠連接處減寬部分長度； L2細(xì)格柵距出水渠連接處減窄部分長度。 L=0.08+0.5+(9)每日柵渣量：南京工業(yè)大學(xué)環(huán)境學(xué)院 - 17 - 0.781+0.80+1.0+0.04=2.87m 。tan6

30、0硝基苯廢水處理工藝設(shè)計(jì)方案w=Qmaxw086400 k總1000式中：w每日柵渣量，m3/d；w0柵渣量m3/103m3污水，一般為0.10.01 m3/103m3，細(xì)格柵取0.1 m3/103m3粗柵取0.05 m3/103m3。w =0.010.0586400=0.0288m3/d，故使用人工清渣。 1.510004.8 生活污水調(diào)節(jié)池在進(jìn)行物化處理后，用生活污水進(jìn)行配水，進(jìn)一步稀釋有毒污染物的濃度，以利于進(jìn)行生化處理。對(duì)于生活污水的最大流量Qmax可以根據(jù)生活污水的日變化系數(shù)Kz進(jìn)行確定，Qmax=686m3/d。進(jìn)入調(diào)節(jié)池的水量包括兩部分：一是豎流式沉淀池的出水和進(jìn)行配水的生活污水

31、。其總流量為Q=30+28.6=58.6m3/h 調(diào)節(jié)池的尺寸（1）池子總有效容積 設(shè)停留時(shí)間t=12hV=qvmaxt3 式中：qvmax最大設(shè)計(jì)流量，m/h；t水力停留時(shí)間，h。61=2 V=58.（2）池子表面積A=V2(m)h 370m3.2 ()式中：A調(diào)節(jié)池池表面積，m；V調(diào)節(jié)池的有效容積，m；h調(diào)節(jié)池的有效水深，m。調(diào)節(jié)池的有效水深22.5m，現(xiàn)取h=2.5m。則調(diào)節(jié)池的面積為：A=703.2=281.m32(，)280m2 取2.532（3）調(diào)節(jié)池尺寸根據(jù)池體表面積為280m2，現(xiàn)選擇池長為28m，池寬為10m，池深超高0.5m。南京工業(yè)大學(xué)環(huán)境學(xué)院 - 18 -硝基苯廢水處理

32、工藝設(shè)計(jì)方案調(diào)節(jié)池尺寸為28×10×3(m) 4.9 生化處理系統(tǒng)生化系統(tǒng)的進(jìn)水水質(zhì)及水量：進(jìn)入生化系統(tǒng)的水量按照日平均流量為Q=200+490=28.75m3/h； 進(jìn)水水質(zhì)計(jì)算1)BOD5污泥負(fù)荷為0.13kgBOD5/(kgMLSS.d)；污泥指數(shù)SVI為150106106r=16600mg/L， 2)回流污泥濃度：Xr=污泥回流比R=100% SVI150R1Xr=66003300mg/L 1+R1+180-400.5=0.5，確定回流比為:R內(nèi)=100% 4)TN的去除率=801-0.53)曝氣池內(nèi)混合液的污泥濃度：X=5）尺寸計(jì)算曝氣池有效容積V=QL06904

33、00=643.4m3，厭氧池的體積NSX0.133300V643.5=161m2 H4S161=20.1m，總長設(shè)2個(gè)廊道，每個(gè)廊道寬b=4m，故每個(gè)廊道的長為L=nb24Va=V/3=214.5m3；曝氣池有效水深4m；曝氣池總面積ST=L為20.1×2=40.2m。校核：L>510b；b=12H；b/H=4/4=1.均符合要求。 池深超高0.5m，實(shí)際池深為4.5m。因此厭氧池尺寸為6.7×2.7×1.5(m)，曝氣池的尺寸為20.1×8×4.5(m)。水力停留時(shí)間t=氧段停留13.44h。 6）剩余污泥V482.5=16.8h，采用

34、A:O=1:4,所以厭氧段停留3.36h，好Q28.75W=aQLr-bVXr+0.5QSr南京工業(yè)大學(xué)環(huán)境學(xué)院 - 19 -硝基苯廢水處理工藝設(shè)計(jì)方案降解BOD產(chǎn)生的污泥W1=aQLr=0.55690(0.4-0.1)=113.9kg/d內(nèi)源呼吸消耗的污泥Xv=fX=0.753300=2475mg/L，W2=bVXv=0.056902.475=85.4kg/d不可生物降解和惰性懸浮固體W3=0.5QSr=0.5690(0.4-0.2)=69kg/d每天生成的活性污泥為W1-W2=113.9-85.4=28.5kg/d故總剩余污泥為：W=W1-W2+W3=113.9-85.4+69=96.6k

35、g/d濕污泥體積：設(shè)含水量為99.2%，則，Qs=W96.6=12.1m3/d 1000(1-P)1000(1-0.992)6902.475=60d 28.5泥齡=7）最大需氧量'O2=aQ(L0-Lr)+b'Q(Nk0-Nke)-0.12Xw-b'Q(Nk0-Nke-NOe)-0.12Xw0.56-c'Xw O2=1690(0.4-0.1)+4.66901.3(0.025-0)-0.1227.45-4.6690(0.025-0-0.005)-0.1227.450.56-1.4227.45=229kg/d 若空氣密度為1.293kg/m3，空氣中含有氧量為21%

36、，則所需理論空氣量：229=843.4(m3/d)=35.1(m3/h) 1.2930.21本設(shè)計(jì)中選取氧的利用率為20%，安全因素采用1.5，設(shè)計(jì)所需空氣量為：35.11.5=263.25(m3/h)=4.4(m3/min) 0.2選用D22×16-7/2000型羅茨鼓風(fēng)機(jī)，其性能參數(shù)見下表：8）曝氣器所需數(shù)量 南京工業(yè)大學(xué)環(huán)境學(xué)院 - 20 -硝基苯廢水處理工藝設(shè)計(jì)方案hc=Oc24qc式中 h1 按供氧能力所需曝氣器個(gè)數(shù)（個(gè)）；Oc由式（3.4.4-1）所得曝氣器污水標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下生物處理需氧量 （kgO2/d）；qc 曝氣器標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，與曝氣器工作條件接近時(shí)的供氧能力 （kgO2

37、/h·個(gè) ）;選擇鐘罩式微孔曝氣器，服務(wù)面積為0.5m2hc=Oc229曝=53個(gè)，24qc240.18氣池面積為161m2，故縱的曝氣頭數(shù)為53×161/0.5=17066個(gè)9) 污泥泵的選擇根據(jù)計(jì)算，每天產(chǎn)生剩余污泥96.6kg/d，選擇PN型泥漿泵，型號(hào)為PN1,主要參數(shù)見下表4.10 二沉池考慮本設(shè)計(jì)水量較小，不適宜使用輻流式沉淀池，故此選用平流式沉淀池。 二沉次池體尺寸計(jì)算(1)池表面積：QmaxA=q' 式中：A池表面積，m2；Qmax最大設(shè)計(jì)流量，m3/h ；q'水力表面負(fù)荷，本設(shè)計(jì)0.8m3/m2·h 。A=48.75=60 .94

38、m2 0.8(2)沉淀部分有效水深：h2=qt式中：t沉淀時(shí)間，本設(shè)計(jì)取t=3h。南京工業(yè)大學(xué)環(huán)境學(xué)院 - 21 -硝基苯廢水處理工藝設(shè)計(jì)方案h2=0.8×3=2.4m（3）沉淀部分的有效容積V=Qmaxt=48.75×2=97.5m3（4）池長設(shè)水平流速為3.7mm/s，L=vt×3.6=3.7×1.5×3.6=19.98m（5）池子總寬度B=A60.94=3.05m， 校核長寬比L/B=19.98/3.05=6.55>4 L19.98（6）污泥部分容積污泥容積參照生活污水進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，設(shè)T=2d，污泥含水率為95%， V=Q(C1-C

39、2)100T(100-0)48.7524(400-200)10-61002V=9.36m3(100-95)（7）污泥斗容積泥斗尺寸為f1=3.05×3.05=9.3m2；f2=0.5×0.5=0.25m2。(3.05-0.5)tan60=2.21m2 1V=2.21(9.32+0.252=64.88m3>9.36m33 h4''=（8）污泥斗以上的梯形部分h4=(19.98+0.3-4.5)×0.01=0.1578m（9）沉淀池總高設(shè)超高為0.3m，無機(jī)械刮泥設(shè)備，故此緩沖層高0.5m，據(jù)此H=h1+h2+h3+h4=0.3+2.4+0.5+

40、0.1578=3.36m4.11 污泥濃縮池a.污泥量：進(jìn)入污泥濃縮池的污泥包括兩部分，一是沉淀池的污泥，二是二沉池的剩余污泥，總泥量W=W1+W2=96.6+3.96=100.6 m³/d=4.2 m³/h。由于污泥量較小，本設(shè)計(jì)采用一座間歇式重力濃縮池。南京工業(yè)大學(xué)環(huán)境學(xué)院 - 22 -硝基苯廢水處理工藝設(shè)計(jì)方案b.濃縮池各部分尺寸的確定(1)濃縮池有效容積：V=Q.T式中: Q設(shè)計(jì)污泥量，m3/h；T濃縮時(shí)間，本設(shè)計(jì)取16h。 V=4.216=67.2m3m3(2)池?cái)嗝婷娣e：擬采用有效水深h2=5.5mA=Vh=67.2=12.2m225.5D=3.94m(3)圓錐

41、體體積的確定：設(shè)=50。,r1=1m，則：h50。 D-r12=tan50。 3.94-13=tan2=1.75mh22V3DDr1r13.141.753.9423.94錐=3 2+ 4+ 23 2+ 14+ 12=2=9.4m3(4)所需柱體體積：V柱=V-V錐=12.2-9.4=2.84m3(5)h2=4V柱D2=42.843.143.942=0.32m(6)濃縮池總高度：H=h1+h2+h3=0.3+5.5+1.75=7.55m(7)濃縮后污泥量：q=V100-P1100-P2式中：q濃縮后污泥量，m3； P1濃縮前污泥的含水率；南京工業(yè)大學(xué)環(huán)境學(xué)院 - 23 -硝基苯廢水處理工藝設(shè)計(jì)方

42、案P2濃縮前污泥的含水率。q=67.2100-99.4=20.2m3 100-98(8)濃縮后泥位：泥占柱體體積V，V=q- V錐=20.2-9.4=10.8m3則泥在柱體中的高度h4為：4V，410.8=0.89m h4=D23.143.942(9)水區(qū)高度：h5=h2-h4=5.5-0.89=4.61m本設(shè)計(jì)采用帶式壓濾機(jī)機(jī)械脫水。(11)板框壓濾機(jī)a.濃縮后污泥量：按濃縮后的污泥量V=10.8m3計(jì)算；b.脫水工藝及脫水設(shè)備的選擇(1)脫水工藝污泥脫水主要采用機(jī)械壓縮方法，采用PAM作為脫水劑，投加量為3ppm，脫水用量為：M=10.3(1-97%)3%=9.27kg式中：97%為污泥的

43、濃縮后的含水率壓濾機(jī)過濾能力W采用3kg干泥/ m3·d.并且每天工作8h，其壓濾面積為：A=1000(1-97%)10.8=13.5m2 38(2)壓濾機(jī)的選擇選用2臺(tái)BAJ20-635/25型自動(dòng)板框壓濾機(jī)，1用1備，其性能參數(shù)如下：南京工業(yè)大學(xué)環(huán)境學(xué)院 - 24 -硝基苯廢水處理工藝設(shè)計(jì)方案第五章 構(gòu)筑物及設(shè)備一覽表5.1 主要構(gòu)筑物一覽表5.2 主要設(shè)備一覽表南京工業(yè)大學(xué)環(huán)境學(xué)院 - 25 -硝基苯廢水處理工藝設(shè)計(jì)方案第六章 管道水力計(jì)算及高程布置6.1 平面布置及管道的水力計(jì)算室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范第三章第二節(jié)中規(guī)定：排水管道的最大設(shè)計(jì)流速：非金屬管道為5 m/s。本設(shè)計(jì)中選用v

44、=1.0m/s。已知生產(chǎn)廢水流量為240m3/d，約為0.008m3/s，充滿度h/D=0.7Q=w.v(m3/s)v=cRi(m/s) c=Q=1wR2/3i1/2(m3/s) n11/6R n式中：Q設(shè)計(jì)流量，m3/s；w過水?dāng)嗝婷娣e，m2；v水流流速，m/s；c謝才系數(shù)；R水力半徑，D/4，m；n管道粗糙系數(shù)，查給水排水設(shè)計(jì)手冊第五冊，鑄鐵排水管n=0.013；i設(shè)計(jì)坡度；已知，充滿度h/d=0.7，h=0.7d，h-0.5d=0.2d，cos=0.2d=0.4，=66.4° 0.5d360-2d2=0.495d2 則過水?dāng)嗝婷娣e：w=3604所以 d=1、管段1，2（進(jìn)水管，

45、調(diào)節(jié)池至pH調(diào)整池）設(shè)計(jì)流量為8.3L/s，設(shè)流速為 1.0m/s南京工業(yè)大學(xué)環(huán)境學(xué)院 - 26 -硝基苯廢水處理工藝設(shè)計(jì)方案則 w=d=Q0.0083=0.0083(m2) v1.03=0.154m(=)d=0.038m8( )4 ( 取)150mm 1m54m校核： R=管徑取D=150mm，粗糙度n=0.013，得i=0.006，v=0.79m/s。2、管段3（pH調(diào)整池至微電解池）流量Q=8.3L/s，流速為1.67m/s。w=d=Q0.0083=0.00497(m2)v1.67=0.126(m)=126(mm) 取125mm。 d=0.037m5( )4校核： R=管徑取D=125m

46、m，粗糙度n=0.013，得i=0.03,v=1.32m/s。3、管段4、5、6、7（微電解池至氧化池，氧化池至中和池，中和池至沉淀池，沉淀池至調(diào)節(jié)池）同管段1、2，i=0.014,v=0.9m/s，D=100mm。5、管段8（生活污水至調(diào)節(jié)池）流量Q=686m3/d，設(shè)流速v=1.0m/sw=d=Q0.0073=0.007m32()v1=0.152(m)=152(mm) 取150mm。 d=0.037m5( )4校核： R=管徑取D=150mm，粗糙度n=0.013，得i=0.06,v=0.72m/s。6、管段9（調(diào)節(jié)池至厭氧池）流量Q=8L/s，設(shè)流速v=1.88m/sw=d=Q0.008

47、=0.004m32()v1.88=0.112(m)=112(mm) 取125mm。 南京工業(yè)大學(xué)環(huán)境學(xué)院 - 27 -硝基苯廢水處理工藝設(shè)計(jì)方案校核： R=d=0.03m1( )4管徑取D=125mm，粗糙度n=0.013，得i=0.03,v=1.32m/s。 7、管段10、11、12（厭氧池至好氧池，好氧池至二沉池，排水管） 流量Q=8L/s，設(shè)流速v=1.0m/s w= d=Q0.008=0.008(m2)v10.159(m)=159(mm) 取150mm。 d=0.037m5( )4校核： R=管徑取D=150mm，粗糙度n=0.013，得i=0.06,v=0.72m/s。管道水力計(jì)算結(jié)

48、果一覽表6.2 泵的水力計(jì)算及選型在工藝流程中，污水兩處需要泵的提升，一處在pH調(diào)整池與微電解塔間，南京工業(yè)大學(xué)環(huán)境學(xué)院 - 28 -硝基苯廢水處理工藝設(shè)計(jì)方案另一處在調(diào)節(jié)池和生化池間?，F(xiàn)對(duì)這兩處的泵進(jìn)行水力計(jì)算，并進(jìn)行設(shè)備選型。1、調(diào)節(jié)池與微電解塔間的泵調(diào)節(jié)池的液面高度為-0.5m，微電解塔的有效高度為5m，泵的實(shí)際提升高度z為5.5m。下面計(jì)算各部分的水頭損失：(1)吸水管的流量為8.3L/s，選擇管徑為100mm，根據(jù)管道水力計(jì)算，v=0.96m/s，i=0.019。局部阻力系數(shù)查表得：濾水網(wǎng)18.5，90°彎管20.294，水泵入口前得漸縮管30.1，吸水管長2.0m。吸水管

49、水頭損失為0.982h1=0.0192+(8.5+0.294+0.1)=0.47m 29.8（2）出水管的流量為8.3L/s，選擇管徑為80mm，根據(jù)管道水力計(jì)算，v=1.67m/s，i=0.0804。90°彎管40.294，出口51.0，出水管長4.0m，因此出水管水頭損失h2為 1.672=1.72m h2=0.08044+(8.5+0.294+1.0)29.8（3）微電解池的水頭損失計(jì)算：布水系統(tǒng)的水頭損失h=21q2114()=()=0.95m； 2g10k2g100.650.5承托層水頭損失h=0.22Hq=0.220.1514=0.462m；濾料的水頭損失h=(1-1)(

50、1-m)H=(2.5-1)(1-0.41)5=4.4m 因此微電解塔的水頭損失h5=h1+h2+h3+h4=1.5+0.95+0.462+4.4=7.0m（3）水泵總揚(yáng)程HHZ+h2+h3+h55.5+0.47+1.72+7.014.7m，放大1.1倍后，水泵的揚(yáng)程為15.0m，流量為30m3/h根據(jù)此時(shí)計(jì)算的水頭損失，可以選擇pH調(diào)整池的泵，揚(yáng)程為17.1m，流量南京工業(yè)大學(xué)環(huán)境學(xué)院 - 29 -硝基苯廢水處理工藝設(shè)計(jì)方案為30m3/h,選擇F型金屬耐腐蝕泵，型號(hào)為80F-15，參數(shù)見下表2、調(diào)節(jié)池和生化池間的泵調(diào)節(jié)池的有效水深為2.5m，生化池的有效水深為4m。調(diào)節(jié)池的液面高度為-0.5m，生化池的液面高為4m，故泵的提升高度為4.5m。下面計(jì)算各部分的水頭損失：（1）吸水管的流量16.3L/s，選擇進(jìn)水管管徑為150mm。v=0.96m/s，i=0.0123，吸水管長1.5m，局部阻力系數(shù)查表得：濾水網(wǎng)18.5，90°彎管20.294，水泵入口前得漸縮管30.1。吸水管水頭損失為0.962h1=0.01231.5+(8.5+0.294+0.1)=0.44m 29.8（2）出水管的流量為16.3L/s，選擇管徑為100mm，根據(jù)管道水力計(jì)算，v=1.88m/s，i=0.