《基于水解酸化+生物接觸氧化法的工業(yè)生產(chǎn)污水處理廠工藝設(shè)計》7400字

基于水解酸化+生物接觸氧化法的工業(yè)生產(chǎn)污水處理廠工藝設(shè)計摘要當(dāng)今，由于市場經(jīng)濟(jì)的興起和高速增長，大量企業(yè)產(chǎn)生的廢棄物不斷增多，污染日益嚴(yán)重，加大工業(yè)污水處理的資金投入勢在必行。現(xiàn)擬設(shè)計為一個工業(yè)污泥處理廠，總處理容量大小約為2000m3/d，本設(shè)計中所選擇的方式為水解酸化工藝+生物接觸氧化工藝，該方法具有投入較省、處理效率較好、操作要求簡單、以及出水水質(zhì)較穩(wěn)定的優(yōu)勢，是一個實用性的處理工業(yè)污泥的好辦法。本設(shè)計中包括了污水處理方案的確定過程，對整個流程進(jìn)行了詳盡的闡述與描述，包括整個流程的所有單體的設(shè)計，以及圖紙的繪制等。關(guān)鍵詞：污水處理；工業(yè)廢水；水解酸化；生物接觸氧化法；目 錄引言 1一、設(shè)計任務(wù)書 2（一）設(shè)計題目 2（二）設(shè)計資料 2（三）設(shè)計內(nèi)容 2（四）設(shè)計成果 3二、污水處理工藝 4（一）污水處理工藝流程 4（二）工藝流程說明 5三、構(gòu)筑物的設(shè)計及計算 6（一）溢流井 6（二）格柵 6（三）沉砂池 9（四）水解酸化池 11（五）生物膜法生物池生物接觸氧化池 13（六）二沉池一豎流式沉淀池 15（七）接觸消毒池 17（八）污泥脫水處理設(shè)施 20四、平面布置及高程布置 23五、附圖 24參考文獻(xiàn) 26引言以活性污泥法為代表的好氧技術(shù)首次在一些工程中得到應(yīng)用。普通活性污泥的應(yīng)用很難滿足處理要求。另外，活性污泥法操作困難，殘留污泥量大，污泥處理成本高[1]。但隨著生物技術(shù)的進(jìn)步，新的處理工藝（SBR、CASS、接觸氧化、UASB等）在污水處理中得到了廣泛的應(yīng)用。這些工藝克服了一般活性污泥法的缺點，解決了投資大、不適合大規(guī)模應(yīng)用的問題。近年來，厭氧-好氧工藝聯(lián)合處理生物制藥廢水取得了良好的效果。經(jīng)過厭氧處理后，廢水的可生化性得到一定程度的改善，一些難生化的物質(zhì)會被降解成小分子，污水經(jīng)好氧處理后，有機(jī)質(zhì)完全降解[2]。

水解氧化過程是不完全的厭氧過程，避免了要求嚴(yán)格、難以控制的甲烷生產(chǎn)過程，降低了環(huán)境要求，簡化了操作系統(tǒng)，減少了投資。近年來，在水解氧化技術(shù)的許多處理中，這些應(yīng)用的結(jié)果表明，水解氧化技術(shù)是經(jīng)濟(jì)的、可執(zhí)行的、高濃度的有機(jī)廢水處理難以分解的技[3]。以及適合我國國情的高效污水處理技術(shù)。接觸氧化法是一種易于使用的膜處理方法，可使得廢水被高效降解與處理。與活性污泥技術(shù)相比，它具有無污泥膨脹的處理、最小的污泥產(chǎn)生等優(yōu)點[4]。但是，填充物料的選擇對處理效果有很大的影響，同時工程價格也增加了。一、設(shè)計任務(wù)書（一）設(shè)計題目某工業(yè)生產(chǎn)污水處理廠工藝設(shè)計。（二）設(shè)計資料1.水量及水質(zhì)（1）設(shè)計水量。（2）設(shè)計進(jìn)出水水質(zhì)見表1。表１工業(yè)生產(chǎn)廢水處理設(shè)施的設(shè)計進(jìn)水和出水的質(zhì)量水質(zhì)指標(biāo)CODCr/（mg/L）BOD5/（mg/L）SS/（mg/L）NH3-N/（mg/L）TN/（mg/L）TP/（mg/L）pHT/（0C）進(jìn)水水質(zhì)860300200152016～912～25出水水質(zhì)100207015200.56～912～25（三）設(shè)計內(nèi)容1.工藝流程選擇

（1）在這項工作中討論了目前的有機(jī)廢水處理程序，以及各廢水處理設(shè)施的作用和相互作用。（2）設(shè)計數(shù)據(jù)被用來建立設(shè)計工藝流程。（3）每個處理構(gòu)筑物的處理效率的計算與校核。

2.平面和立面的布局（1）在此基礎(chǔ)上根據(jù)植物氣象、工程地質(zhì)、結(jié)構(gòu)形式、網(wǎng)絡(luò)等確定設(shè)計平面布局。（2）討論高度布局的概念，并利用這些信息確定本設(shè)計的高度布局。（3）為了盡可能地節(jié)約土地，水平和高度布局應(yīng)徹底解決工藝布局需求與設(shè)備實際可用面積之間的聯(lián)系。3.結(jié)構(gòu)工藝設(shè)計的計算（1）確定主要結(jié)構(gòu)的形式和工藝尺寸。（2）計算容量和選擇主要配套設(shè)備。（四）設(shè)計成果（1）計算說明。（2）污水處理廠的平面圖。（3）污水處理廠的流程圖。污水處理工藝污水處理工藝流程本次設(shè)計工藝流程如圖1所示。溢流井溢流井工業(yè)污水

中格柵中格柵提升泵房提升泵房細(xì)格柵細(xì)格柵 柵渣外運(yùn)平流式沉砂池平流式沉砂池 砂外運(yùn)水解酸化池水解酸化池生物接觸氧化池生物接觸氧化池 回豎流式二沉池 流豎流式二沉池 污 泥 剩余污泥污泥濃縮池污泥濃縮池接觸消毒池接觸消毒池呈液態(tài)的氯氣板框壓濾機(jī) 濾餅板框壓濾機(jī) 外運(yùn)達(dá)標(biāo)排放圖1某工業(yè)生產(chǎn)污水處理工藝流程（二）工藝流程說明將室內(nèi)各種水收集到自噴井內(nèi)，改變水流方向，保證水流穩(wěn)定，起到緩沖作用。人工細(xì)網(wǎng)可以堵塞污水管道中相對較小的懸浮物或漂浮物，避免堵塞設(shè)備；管網(wǎng)水箱的出水進(jìn)入管網(wǎng)的水平空腔，有助于去除廢水中的無機(jī)顆粒。水平格室通道連續(xù)流入水解氧化槽。大量絲狀真菌可以形成三維結(jié)構(gòu)的封閉生物網(wǎng)絡(luò)，具有高洗凈效果，廢物垂直流入二沉池?？杉尤胍欢康幕炷齽?，以利于土壤和水的分布。最后，將水排入標(biāo)準(zhǔn)容器。此外，垂直流的二沉池底部通過污泥切割器進(jìn)入土壤濃縮池。污泥濃縮池的泥漿被干燥，并從板上的壓力和框架上的過濾器中排出。過濾器返回處理容器，并作為固體廢物運(yùn)輸至倉庫[5]。三、構(gòu)筑物的設(shè)計及計算（一）溢流井1.溢流井的作用

該井的目的是收集各種形式的內(nèi)陸水，以轉(zhuǎn)移和穩(wěn)定河流。一些被污染的水樣被注入通往污水處理廠的水井中。如果沒有這樣的井，那么通往處理廠的每條管道都必須是開放的，必須利用前進(jìn)井來攔截污水。從處理廠到處理廠的管道數(shù)量將急劇減少，這是由于各種原因停止打井之前產(chǎn)生的管道橫截面[6]。2.溢流井的設(shè)計及計算

設(shè)計流量為：

公式中：K為變化系數(shù)，取為。

取為設(shè)計坡面與水準(zhǔn)面的夾角，填充度。設(shè)計管道直徑：由，得。因填充度，所以取為設(shè)計進(jìn)水管道直徑。溢流井的直徑為。（二）格柵1.格柵的作用

格柵被用來防止泵組、曝氣機(jī)、管道閥門、配水裝置和處理結(jié)構(gòu)的輸入和輸出處的倒流和阻塞，以及減少處理后的浮渣并確保污水處理廠的正確運(yùn)作[7]。

2.格柵的設(shè)計原則

（1）人工排渣和機(jī)械排渣是格柵排渣的兩種類型，其中機(jī)械排渣最為常見。（2）一般來說，機(jī)械排渣不應(yīng)少于2個單位。（3）通道前的格柵速率一般為0.3～0.8m/s。（4）格柵上的速率一般為0.5～1.1m/s。（5）格柵的傾斜角度通常在50°～80°之間。（6）通過格柵的平均水頭損失為0.07～0.16m。

3.格柵中各結(jié)構(gòu)設(shè)計計算

（1）中格柵

①可用的通道數(shù)量、通道的有效灌注深度、廢水的流動速率：②格柵的間隙數(shù)量。

設(shè)為光柵槽寬度，為光柵條寬度，為光柵條間隙寬度。由，得，則，取為。③柵槽的整體高度為：

公式中：

h水在格柵前的全部深度（m）。h1柵欄上的水頭損失（m），假設(shè)為。h2柵欄前的渠道整體高程（m），假設(shè)為。

④柵槽的整體長度為：L&=公式中：L1進(jìn)水渠道漸寬部分長度（m），L2格柵通道的長度加上輸出通道的漸變部分的長度（m），通常給定為。H1格柵前的通道總高度（m），假設(shè)為。a1進(jìn)氣道的膨脹角（°），設(shè)定為。B1進(jìn)氣道的總寬度（m），為。

⑤每日柵渣量為：公式中：

W1柵欄污泥量（m3柵欄污泥/103m3出水）。K總假設(shè)為，即工業(yè)廢水流量的累積變異系數(shù)。

中格柵尺寸為

（2）細(xì)格柵。

①格槽寬度。

設(shè)柵槽寬度，柵條寬度，柵條間隙寬度。由，得，則，取為。②柵槽總高度為：

。

③柵槽總長度為：

L&=l公式中：L1進(jìn)水渠道漸寬部分長度（m），；L2格柵通道的長度加上輸出通道的漸變部分的長度（m），通常給定為。H1格柵前的通道總高度（m），假設(shè)為。a1進(jìn)氣道的傾斜度（°），設(shè)定為。B1進(jìn)氣道的整體寬度（m），為。④每日柵渣量為：公式中：

W1柵欄污泥量（m3柵欄污泥/103m3出水）。K總假設(shè)為，即工業(yè)污水流量的總變化系數(shù)。細(xì)格柵尺寸為。（三）沉砂池1.沉砂池的結(jié)構(gòu)和作用

砂沉淀池用于凈化廢水中強(qiáng)無機(jī)納米顆粒，如煙塵和淤泥，而不影響接下來處理程序的穩(wěn)定運(yùn)作，最受歡迎的沉淀池類型是對流沉淀池、臭氧沉淀池和旋轉(zhuǎn)沉淀池，對流式沉淀池是早期突出的廢水處理技術(shù)。本工藝選用的沉砂池為水平流沉砂池，能更好地屏蔽無機(jī)粒子，滿足此設(shè)計的降解需求。2.沉砂池中各結(jié)構(gòu)的設(shè)計規(guī)范與計算（1）水平速率與設(shè)計速率相同。最大速率為，而最小速率為。由于速率的巨大差異，無機(jī)顆粒會下沉，而生物顆粒不會。（2）在最大設(shè)計速率下，水箱中的污水必須至少保留三十秒，一般為20～60s。（3）設(shè)計的有效水深不得超過1.3m，每個單元的寬度不應(yīng)小于0.5m。（4）沙池的最低高度必須是0.25m[8]。3.沉砂池結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算

（1）沉砂池整體長度為：（2）水流斷面面積為：（3）沉砂池總寬度為：

取為，每格寬，則（4）有效水深為：沉砂斗容積為：

公式中：X1沉砂容量，取為；

T間隔時間（d），取為；

K總整體變化系數(shù)，取為。

（6）每個沉砂斗容積V0（有兩個）（7）沉砂斗體積

為水準(zhǔn)面的寬度，55°為坡面與水準(zhǔn)面的夾角，為沉砂斗整體的高程，則沉砂斗開口大小為：

沉砂斗的大小V為：大于V0=0.03m3，符合設(shè)計要求。

（8）沉砂室高度

沉砂室的寬度，則：

沉砂室高度為：

（9）沉砂池總高度則沉砂池總高度為：h1為超高，取為。平流式沉砂池尺寸為。（四）水解酸化池１.水解酸化池的作用

(1)通過將大的有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為微小的分子，改善廢水的生化特性。(2)從廢水中去除COD，一些有機(jī)物會分解并產(chǎn)生自己的細(xì)胞，因為它是一種異養(yǎng)細(xì)菌，需要從大氣中獲得其分解所需的營養(yǎng)[9]。

2.水解酸化池各結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法與計算（1）水解池的整體容量為：

公式中：V水解池的體積（m3）；KZ整體變化系數(shù)，設(shè)定為；Q設(shè)計流量（m3/h）；HRT水力停留時間（h），設(shè)定為；

水解池分為四個單元，每個單元長，寬，有效水深為4.5m。每個單元的體積為100m3。水解酸化池的容量大小為。

（2）整個水解單元的速率向上校準(zhǔn)

已知的反應(yīng)堆高度：公式中：

v整體上升的速率大?。╩/h）；

Q流量（m2/h）；

V水解池的尺寸大?。╩3）；

HRT水力停留時間（h），取為。

水解反應(yīng)器的上升速率，滿足設(shè)計條件。

（3）分配水流的方式。

管道直徑為，支撐管道為，支撐管道距離池子底部為100mm。

（4）日產(chǎn)污泥量為：

QYΔCOD+QfΔSS&=1000×0.17×0.860×20%+1000×0.3×0.200×20%&=41.24kg/d生物膜法生物池生物接觸氧化池1.生物接觸氧化池的作用

生物接觸氧化法是一種水處理方法，通過使用生物膜作為載體（也稱為填充物料）來凈化有機(jī)廢水。這項創(chuàng)新結(jié)合了活性污泥法和生物膜法的優(yōu)點。在處理工業(yè)廢水、水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水和家庭廢水方面，在生化情況下可以獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。高效率、節(jié)約能源、抗沖擊負(fù)荷、易于操作和維護(hù)都是該工藝的特點。它通常被利用在廢水處理設(shè)施和其他各種應(yīng)用中。在未來的水質(zhì)處理中，它將是至關(guān)重要的。清潔效率高、處理時間短、有機(jī)物流入負(fù)荷的波動、污泥回流、污泥屏障問題、以及易于操作和維護(hù)都是該工藝的特點[10]。

2.生物接觸氧化池中各結(jié)構(gòu)的設(shè)計及計算

（1）填充物料的體積大小為：公式中：

W填充物料的整體容量尺寸（m3）；

Q每日產(chǎn)生的平均的污染水量（m3/d）；

S0初始廢水的BOD5數(shù)值（mg/L）；

Nw-BOD容積負(fù)荷率[gBOD5/（m3?d）]。（2）接觸氧化池的總面積為：公式中：

A池整體面積大?。╩2）；

H填充物料層的高程（m），取為。

（3）接觸氧化池池格子數(shù)為：≈7格

n接觸氧化池池格子數(shù)，??；

f每座池格子接觸氧化池尺寸大?。╩2），取。

（4）污水與填充物料的接觸時間為：，（滿足要求）

（5）接觸氧化池的總高度為：

H0&=H+hH0接觸氧化槽的整體高度（m）。h1極高（m），，本例中為。h2填充物料頂層部分的穩(wěn)定水層深度（m），。h3填充層間隙高度（m），視為。m填充層數(shù)量h4配置水域結(jié)構(gòu)的整體高程m），當(dāng)，需要校核；當(dāng)h4=0.5m，不需要校核。（6）接觸氧化池尺寸。

1格：長，寬，高；

體積：；

總體積：；

生物接觸氧化池的尺寸為。

二沉池一豎流式沉淀池1.二沉池的選擇

用來分離懸浮物的結(jié)構(gòu)被稱為沉淀池。二次沉淀池在活性污泥處理中發(fā)揮了很大作用。其職責(zé)是將活性污泥從水中提取出來，澄清混合物，并在返回系統(tǒng)前將其濃縮。垂直流沉淀池是一個圓形或方形的沉淀池，與污水垂直流動。懸浮顆粒在圓錐形污泥池的底部沉淀，凈化后的水在周邊流向大壩。擋泥板和污水池安裝在堰前，以收集污垢并確保廢水質(zhì)量[11]。2.豎流式沉淀池的結(jié)構(gòu)計算

（1）中心管的尺寸與直徑為：公式中：f1橫截面積（m2）；

d0直徑（m）；

qmax每一個池的最大規(guī)定速率（m3/s）；

v0污水的速率（m/s），取為。（2）沉淀池中心管道的高程為：

公式中：

h2有效沉淀高程（m）；

v廢水在沉淀結(jié)構(gòu)區(qū)向上流的速率（m/s）；

t沉淀時間（h）。

（3）沉淀池中心管道出口到折射壁的空隙高度為：公式中：h3間隙高度（m）；

v1空隙中污水向外流的速率（m/s），取為；

d1出口直徑（m），。

（4）沉淀池整體截面面積和沉淀池直徑為：≈26m公式中：f1沉淀區(qū)的截面尺寸（m2）；

f2沉淀池的截面尺寸（含中心管面積）（m2）；

D沉淀池的直徑（m）；

（5）污泥斗的整體高度。

假定，截斷點的直徑為，則：公式中：h5污泥斗高度（m）。

（6）沉淀池總高度為：

公式中：

H池總高度（m）；

h1超高（m），一般采用；

h4一般采用。

（7）污泥區(qū)計算。W&=qC0，C1分別是廢水流入時與沉淀廢水流出的漂浮雜質(zhì)濃度（kg/m3），其中；；P0污泥含水率（%），取為；

γ污泥容重（kg/m3），當(dāng)其中在百分之九十五以上時，γ可取為；t第一次排出污泥與第二次排出污泥相差時間（h），取為。

（8）豎流式沉淀池尺寸為。

（七）接觸消毒池1.接觸消毒池的作用及選擇

由于在污泥處理過程中，污泥可能會直接觸到人體，并引起疾病，因此，需要定期或每月對污泥進(jìn)行消毒。采用了巴氏消毒、石灰穩(wěn)定、氯化、輻射消毒和其他污泥消毒技術(shù)。巴氏消毒法簡單有效，但價格昂貴；石灰穩(wěn)定法有較高的pH值控制，但也有一些缺點，因為pH值太高，無法灌溉農(nóng)業(yè)區(qū)；加氯消毒法成本低廉，使用簡單[12]。因此，這種工藝的消毒方法是加氯消毒。2.計算接觸消毒池的設(shè)計和投加呈液態(tài)的氯氣的數(shù)量

（1）投加呈液態(tài)的氯氣投加數(shù)量的計算

在接觸消毒池內(nèi)呈液態(tài)的氯氣投加數(shù)量采用，則每日投加量為：

公式中：q每日投加呈液態(tài)的氯氣數(shù)量（kg/d）；

α投加系數(shù)，取為；

q1呈液態(tài)的氯氣投加數(shù)量（mg/L）；

Q廢水設(shè)計流量（m2/d）。

（2）投加呈液態(tài)的氯氣器械。

呈液態(tài)的氯氣由真空轉(zhuǎn)子投加呈液態(tài)的氯氣機(jī)加入。（3）平流式消毒接觸池。

①消毒接觸池僅一個池子容積為：

公式中：

V接觸池僅一個池子容積（m3）；

Q1類似單槽污水的流量設(shè)計（m3/s）；

t整個消毒池的處理時間（s），本工藝假設(shè)的是。

②消毒接觸池底面尺寸大小為：公式中：--消毒接觸池每一個槽底面積（m2）；

h1消毒接觸池整體水的深度（m），取為。

③消毒接觸整個池深長度為：

L消毒接觸池過道的整體長度（m）；

B消毒接觸池過道的寬度（m），取為。

設(shè)計運(yùn)用的是兩個過道，所以消毒接觸池整體池身長度為：檢驗長寬比31.23/1=31.23>10，符合此污水處理廠設(shè)計的需求。

④公式中：h1消毒接觸池內(nèi)整體的污水深度（m）；

h2超高（m），采用。

⑤流入與流出水流的管道設(shè)計規(guī)范。

每個消毒接觸池的入口分流被認(rèn)為有一個速率為，取的管道，對于綜合輸出采用。

接觸消毒池整體容積大小為。（八）污泥脫水處理設(shè)施1.污泥脫水處理設(shè)施的作用及類型

為實現(xiàn)灌漿，采用了一個殘余漿液罐、一個漿液濃縮器、一個框架過濾板和一個壓榨機(jī)。在機(jī)械脫水方面，采用了一個完全自動化的框架式壓濾機(jī)，效率高，勞動強(qiáng)度低。有效減少污泥中的污水的體積以及污泥的體積是污泥濃縮的初衷，降低了進(jìn)一步處理和使用所需的處理池的大小和劑量。重力濃縮是一種基于固體重力的分層重力沉降技術(shù)。自由式、絮凝式、區(qū)域式和壓縮式都是濃縮污泥的一些常用方式。帶式過濾破碎機(jī)、帶箱體壓濾機(jī)是目前污水處理廠最常用的污泥脫水機(jī)器（見表2）。板框式壓濾機(jī)的選擇是基于項目的規(guī)模和污泥質(zhì)量，以及能源效率等方面。表2主流脫水機(jī)械性能比較脫水機(jī)名稱疊螺脫水機(jī)板框壓濾機(jī)帶式過濾破碎機(jī)臥螺離心機(jī)脫水方式游動環(huán)層蝶形螺旋脫水重力+剪力脫水加壓脫水離心脫水低濃度污泥適應(yīng)性可以不可以不可以不可以污泥濃縮池不需要需要需要需要污泥貯存池不需要需要需要需要用電量很小中大最大沖洗水用量很小小非常大小運(yùn)行噪聲、震動小大大極大維修管理操作時間短、便宜操作時間長操作時間長操作時間長污泥粘性要求低要求低要求高中絮凝劑使用使用使用使用干泥含水率＜80%＞80%＞80%＜80%污泥處理率＞95%85%～95%90%～95%90%～95%無人值守管理可以不可以不可以不可以2.污泥脫水處理中各結(jié)構(gòu)的計算

（1）剩余污泥量的計算&X=10X在生物反應(yīng)器中，混合溶液中懸浮顆粒的平均濃度（gMLSS/m3）；R回流污泥的流量與進(jìn)水流量的比值，取為；

r回流污泥濃度，取為；

SVI污泥容積指數(shù)，取為；

?X剩余污泥量（kg/d）；

V生物池容積（m3）；

θc活性污泥的總量與每日排放的污泥量之比（d）；

QW剩余污泥體積量（m3/d）；

ρ含有水分的污泥的密度，取為；

P含有水分的污泥含水率，取為。

（2）濃縮池的面積。

①固體通量法。

進(jìn)人的為混合污泥，污泥固體通量，則采用1個濃縮池。

②水力負(fù)荷法。

設(shè)水力負(fù)荷，則因A2相較于A1略大，所以濃縮池表面積A為其中相對的一個，因此A=5.72m2。（3）濃縮池的直徑為：（4）濃縮池的總高度。污泥濃縮時間，則污泥濃縮池的有效水深為：公式中：QW剩余污泥的整體體積大?。╩3/d）；

t濃縮時間（h）。

②泥斗的整體垂向高度為：

公式中：R泥斗的上方開口半徑，取為；r泥斗的下方開口半徑，取為；

a污泥整體結(jié)構(gòu)與水準(zhǔn)面的傾斜度，取為。

設(shè)超高，緩沖層高，濃縮池的整體高程為：（5）泥斗的容積為：V（6）濃縮池的體積：污泥濃縮池的整體大小為。

四、平面布置及高程布置1.平面布置

在最大的工業(yè)區(qū)里，有兩個出入口：主出入口在綜合樓旁邊，它是工廠與外界交流和人們進(jìn)出的主要通道。它將整個工廠的人和物的流動分割開來，互不干擾，而且有不同的功能，使用和觸摸都很簡單。采用這種基本結(jié)構(gòu)，考慮到風(fēng)向、陽光、周圍環(huán)境等因素，既解決了噪聲污染的問題，空氣以及水體污染的問題也有效地被解決了。工廠區(qū)域以