课程设计任务书

课程名称：        水污染控制工程                           

题    目：     3000m3／d印染废水的处理              

学    院：  环化学院    系：  环境工程      

专业班级：                                   

学    号：                                   

学生姓名：                                    

起讫日期：                                   

指导教师：        职称：   教授             

学院审核（签名）：                            

审核日期：                                   

          目录

第一部分 印染废水处理工艺设计说明书........................................................................... 1

第一章 概述..................................................................................................................... 1

1.1印染废水概述和特点............................................................................................ 1

1.2印染废水处理常用方法概述.................................................................................. 1

1.2.1物化法....................................................................................................... 1

1.2.2生化法....................................................................................................... 2

1.2.3组合工艺.................................................................................................... 3

第二章 设计任务说明书................................................................................................... 3

1.设计任务书.................................................................................................................... 3

1.1设计任务.............................................................................................................. 3

1.2设计内容.............................................................................................................. 3

1.3设计资料.............................................................................................................. 4

1.4设计原则.............................................................................................................. 4

1.5设计要求.............................................................................................................. 4

2.处理工艺的选择与确定.................................................................................................. 5

2.1方案确定的原则.................................................................................................. 5

2.2污水处理工艺流程的确定..................................................................................... 5

2.3主要构筑物的选择................................................................................................ 6

2.3.1格栅........................................................................................................... 6

2.3.2 调节池...................................................................................................... 6

2.3.3 水解酸化池............................................................................................... 6

2.3.4生物接触氧化池......................................................................................... 7

2.3.5 沉淀池...................................................................................................... 7

2.3.6 污泥浓缩池............................................................................................... 8

2.3.7污泥脱水.................................................................................................... 8

第三章  处理构筑物设计................................................................................................. 9

3.主要构筑物及设备的设计与计算.................................................................................... 9

3.1 格栅.................................................................................................................... 9

3.1.1 格栅尺寸................................................................................................... 9

3.1.2 通过格栅的水头损失 ........................................................................... 9

3.1.3 栅后槽的总高度  .............................................................................. 10

3.1.4 栅栅的总长度 ..................................................................................... 10

3.1.5 每日栅渣量 ....................................................................................... 11

3.2集水池................................................................................................................ 11

3.3 调节池.............................................................................................................. 12

3.4混凝沉淀池........................................................................................................ 13

3.5水解酸化池........................................................................................................ 15

3.6生物接触氧化池计算.......................................................................................... 17

3.6.1生物接触氧化池填料容积.......................................................................... 17

3.6.2生物接触池总面积的确定.......................................................................... 17

3.6.3生物接触氧化池座数确定.......................................................................... 17

3.6.4污水实际水力停留时间............................................................................. 17

3.6.5生物接触氧化池池深................................................................................. 18

3.6.6生物接触氧化池池内设施设计................................................................... 18

3.6.7生物接触氧化池的出水水质...................................................................... 19

3.7沉淀池............................................................................................................... 19

3.8 污泥浓缩池....................................................................................................... 21

3.9 污泥脱水机房.................................................................................................... 23

3.10 附属建筑物...................................................................................................... 23

3.10.1维修、配电间........................................................................................ 23

3.10.2值班室、电控间...................................................................................... 23

第四章 平面布置以及高程布置....................................................................................... 23

4.1总平面布置........................................................................................................ 23

4.1.1．总平面布置原则..................................................................................... 23

4.1.2．管线设计............................................................................................... 24

4.2高程布置............................................................................................................ 24

第五章 管道及高程水力计算.......................................................................................... 25

5.1管道材质的选择................................................................................................. 25

5.2管径的计算........................................................................................................ 25

5.3 各处理构筑物水力计算...................................................................................... 26

管内流速的计算................................................................................................ 26

阻力损失计算................................................................................................... 26

设计体会与存在的问题................................................................................................... 29

参考文献........................................................................................................................ 30

第一部分 印染废水处理工艺设计说明书

第一章 概述

1.1印染废水概述和特点

印染废水是指印染加工过程中各工序所排放的废水混合成的混合废水，印染废水水质随原材料、生产品种、生产工艺、管理水平的不同而有所差异。

印染行业是我国传统产业，是我国用水大户，又是污染大户，印染行业生产过程中排放的“三废”尤其是废水治理不当将会对环境造成严重污染；另一方面，随着印染工艺和产品结构的改变，印染水质也发生了变化，处理难度也随之加大，为此需要对印染废水进行分析研究，不断创新、改进和提高印染废水治理工艺水平，和选择使用的工艺路线。

印染产品按纤维分为棉印染布、棉混纺印染布和纯化纤印染布三类。常用的染料有直接染料、酸性染料、活性染料、还原染料、硫化染料等，助剂（化学药剂）通常有表面活性剂（洗涤剂）和整理剂。近年来，水耗、能耗仍居高不下，且废水回用率不足10%，处于各行业的最低水平，已经危及到可持续发展战略的实施目前仍有不少印染企业染料、浆料、淡碱的回收率低，导致废水可生化性较差，资源浪费严重。其水质BOD(生物需氧量)与COD比值一般较低，可生化而又不易生化。同时，曝气池活性污泥对多变化的染料中间体废水的驯化、适应也较难，影响生物降解能力。这些原因是印染废水难以被有效降解，净化后的水质COD值仍然偏高的症结所在。

印染废水具有色度大、有机污染物含量高；水质变化范围大；pH值和碱度变化大；可生化性能差；水温水量变化大等特点。寻求简单而有效地处理方法、提高COD去除率、脱色等都是处理印染废水时需要考虑的问题。

1.2印染废水处理常用方法概述

1.2.1物化法

    利用加入絮凝剂、助凝剂，在特定的构筑物内进行沉淀或气浮，去除污水中的污染物。但该类方法由于药剂费用高、去除污染物不彻底。污泥量大且难以进一步处理，会产生一定的“二次污染”，一般不单独使用，仅作为生化处理的辅助工艺；物化工艺常用的主要有絮凝沉淀和气浮，二者单独使用时均难以达标排放。

絮凝沉淀：通过加入絮凝剂、助凝剂，使胶体在一定的外力扰动下相互碰撞、聚集，形成较大絮状颗粒，从而使污染物被吸附去除。常用的处理设施有竖流沉淀池、斜管沉淀池、辐流沉淀池等。絮凝沉淀一般可去除40%～50%的CODcr、60%～80%的色度。

气浮：是以微小气泡作为载体，黏附水中的杂质颗粒，使其密度小于水，然后颗粒被气泡携带浮升至水面，与水分离去除的方法。主要设施有传统溶气气浮、CAF涡凹气浮、超浅层气浮等。气浮一般可去除45%～60%的CODcr、60%～80%的色度。

1.2.2生化法

    利用微生物的作用，是污水中的微生物被吸附、降解而去除的一种处理方法。由于其降解污染物彻底、运行费用相对较低，基本不产生“二次污染”等特点，被广泛应用于印染废水处理中。常见生物处理工艺有厌氧-好氧二相生物接触氧化工艺。

生物接触氧化法又称浸没式曝气生物滤池，是在生物滤池的基础上发展演变而来的。目前，生物接触氧化法在有机工业废水生物处理（尤其是印染废水）、小型生活污水处理中得到广泛应用，成为小量工业废水、生活污水处理的主流工艺之一。

生物接触氧化池内设置填料，池底设置曝气器，长满生物膜的填料淹没在污水中，并与污水、空气进行三相传质，水中的有机物被微生物吸附、降解，并被同化成新的生物膜。老化的生物膜在气、水剪切作用下从填料上脱落，随水进入二沉池后泥水分离，污水得到净化。

生物接触氧化法是介于活性污泥法和生物滤池二者之间的污水生物处理技术，兼有活性污泥法和生物膜法的特点。

①填料比表面积大，单位容积的生物固体量高于活性污泥法曝气池及生物滤池，加之其充氧条件好，因此，生物接触氧化池具有较高的容积负荷。

②生物接触氧化法不需要污泥回流，不存在污泥膨胀问题，运行管理简便。

③由于生物固体量多，水流又属完全混合型，因此生物接触氧化池对水质水量的骤变有较强的适应能力。

④生物接触氧化池有机溶积负荷较高时，其F/M保持在较低水平，污泥产率较低。

当生物接触氧化采用厌氧-好氧二相生物处理时，能将厌氧、好氧的技术特点集成整合，从而有效提高工艺处理效果。生物厌氧（或水解酸化）能将印染废水中大部分难降解有机污染物分解成易降解小分子有机物，改善废水的可生化性。同时借助曝气供氧，好氧微生物逐步降解废水中各种易降解的有机污染物。通过厌氧、好氧作用的组合，实现包括大部分难降解有机物在内的各种有机物的去除。

1.2.3组合工艺

    充分整合物化方法、生化方法的优点，构建物化-生化组合工艺、生化-物化组合工艺。常见的组合工艺有混凝-好氧生物处理、厌氧-好氧-气浮或活性炭处理。

①混凝-好氧生物处理：印染废水含有大量浆料、染料、助剂、表面活性剂等难降解有机物，易采用混凝沉淀去除，从而提高废水的可生化性，促进后续生物处理。这种处理工艺的不足是投药量较大、产泥较多、运行成本偏高。

②厌氧-好氧-气浮或活性炭吸附处理：印染废水含有大量浆料、染料、助剂、表面活性剂等难降解有机物，可以通过厌氧水解酸化和好氧生物处理去除绝大部分有机物，但有可能存在小部分难降解有机物（尤其是染料）难以去除，需要后续串联混凝气浮或活性炭吸附，确保出水水质。该工艺与前述物化-生化处理工艺相比，投药量、产泥量均明显降低，但水解酸化或厌氧阶段的水力停留时间需相对增加，厌氧池的体积要适当加大。

第二章 设计任务说明书

1.设计任务书

1.1设计任务

南昌市污水处理厂处理某厂印染废水3000 m³/d的工艺设计。

1.2设计内容

1、污水处理厂的工艺流程的确定；

2、主要处理构筑物的工艺计算；

3、污水处理厂平面布置与高程控制

1.3设计资料

印染废水流量3000 m³/d。其进水水质如表1，污水处理后的水质要求达到《纺织染整工业水污染物排放标准》（GB4287-2012），具体数值如表2。

表1  污水进水水质表

表1-1《纺织染整工业水污染物排放标准》（GB4287-2012）

1.4设计原则

1.按照国家给排水设计标准设计

2.按照国家城市污水处理标准设计

3.按照国家污水排放标准设计

4.废水处理设施运行稳定、运行费用低廉、管理维护方便，且具有较大的适用性、耐冲击负荷性，可以满足一定水质水量的变化；

5.废水经处理后出水应尽可能回用，以缓解城市严重缺水问题；

6.尽量减少工程占地；污水处理设备布局合理、紧凑、美观漂亮。

1.5设计要求

    （1）设计参数选择合理。

    （2）设计说明书要求计算机打印出来，条理清楚，计算准确，并要求附有设计计算示意图。

    （3）图纸布局紧凑合理，可操作性强。格式规范，表达准确、规范。标注及说明全部用仿宋体书写。

   （4）同组同学不得有抄袭现象。

2.处理工艺的选择与确定

2.1方案确定的原则

    （1）根据废水特点，选择合理成熟的工艺路线，既要做到技术可靠确保处理后出水达标排放，还要结构简单、操作方便、易于维护管理。

（2）污水处理站方案设计中，在保证处理效果前提下，充分考虑城市寸土寸金的现实，尽量减少占地面积，降低基建投资及日常运行费用。

（3）平面布置和工程设计时，布局力求合理通畅、合理工程建设标准，做到降低能耗和处理成本。

（4）本设计力求达到工艺先进、运行稳定、管理简单、能耗低、维修方便、造价低、施工方便、排泥量少等特点，且无二次污染。

2.2

2.2污水处确定工艺流程的因素

    在确定工艺流程时，一般要考虑以下因素：

① 废水处理程度

这是废水处理工艺流程选择的主要依据，而废水处理程度又取决于废水的水质特征、处理后水的去向。废水的水质特征，表现为废水中所含污染物的种类、形态及浓度，它直接影响废水处理的程度及工艺流程。各种受纳水体对处理水的排放要求各不相同，由各种水质的标准规定，它决定了废水处理厂对废水的处理程度。

② 建设及运行费用

考虑建设与运行费用时，应以处理水达到水质标准为前提。在此前提下，工程建设及运行费用低的工艺流程应得到重视。此外，减少占地面积也是降低建设费用的重要措施。

③ 工程施工难易程度

工程施工的难易程度也是选择工艺流程的影响因素之一。如地下水位高，地质条件差的地方，就不宜选用深度大、施工难度高的构筑物。

④ 当地的自然条件和社会条件

当地的地形、气候等自然条件对废水处理流程的选择具有一定的影响。如当地气候很冷，则应采用在采取适当的技术措施后，在低温季节也能正常运行，并保证取得达标水质的工艺。

⑤ 废水水量

除水质外，废水的水量也是影响因素之一。对于水量、水质变化大的废水，应选择耐冲击负荷强的工艺，或考虑设立池等缓冲设施以减少不利影响。综上所述，废水处理流程的选择应综合考虑各项影响因素，进行多种方案的技术经济对比才能得出合理的结论。

⑥ 在具体确定某工厂废水的处理流程前，首先要调查以下各点：

ⅰ.所含污染物的种类及来源；

ⅱ.循环利用及减少废水量的可能性；

ⅲ.回收利用废水中有毒有害物质的可能性；

ⅳ.废水排入城市下水道系统的可能性。

2.3工艺流程的确定

印染废水治理工艺流程中，是由若干不同作用的治理单元组成的，为了满足流程的处理效果，要求各个单元均应发挥其应有的作用和去除污染物的能力。

国内普遍采用生化法处理印染废水，对于水资源紧缺，排放要求高的地区采用生化与物理化学相结合的方法以减小废水污染物的排放量。印染废水处理一般都要设置调节池，以调节废水不同时段不同排放量对处理构筑物的冲击，由于印染废水的可生化性较低，往往设置水解酸化池降解高分子物质，水解酸化的目的是对印染废水中可生化性差的某些高分子物质和不溶解物质通过水解酸化，降解为小分子物质和可溶性物质,提高可生化性，而生物接触氧化也能很好的去处废水中的COD和BOD。

对比设计水质：CODcr 1400mg/L；BOD5 400mg/L；SS 500mg/L；色度500倍；PH7.0～10.0和处理出水水质：CODcr≤80mg/L；BOD≤20mg/L；SS≤50mg/L；色度≤30； pH值为6.0～9.0。可以看出该废水主要以有机物为主，不含有有害物质，废水的可生化性较差，需要去除色度。各污染物的最小去除率分别：CODcr—94.2％，BOD5—95％，SS—90％，色度—94%。

所以采用以下流程：

2.4主要构筑物的选择

2.4.1格栅

格栅是一种最简单的过滤设备，由一组或多组平行的栅条制成的框架，斜置于废水流经的渠道中。格栅设于污水处理所有构筑物之前，或设在泵站前，格栅用以去除废水中较大的悬浮物、漂浮物、纤维物质和固体颗粒物质，以保证后续处理单元和水泵的正常运行，减轻后续处理单元的负荷，防止阻塞排泥管道。对于印染厂的废水，水中含有大量的长约1-200mm的纤维类杂物，所以在格栅的选择上我们采用10~20mm的栅条间距，本工艺采用回转式机械格栅以去除较大的悬浮物。在格栅间配一台螺旋输送机输送栅渣。螺旋格栅压榨输送出的栅渣经螺旋运输送入渣斗，打包外运。

2.4.2 调节池

印染废水的排放废水的PH为7~10，为了更好的满足后续处理工艺的要求，需要将废水的PH调节到6~9，在调节池的进出口设置pH值自动检测仪，对废水进行监控，同时连接到自动加酸系统，通过自动加酸对废水进行调节。

2.4.3混凝沉淀池

    混凝沉淀法用于印染废水处理，以降低废水的色度，去除多种高分子物质、胶状有机物、重金属有毒物质如汞、镉和铅等，以及导致水体富营养化的物质，如磷 等可溶性无机物。纺织印染废水中含有大量染料、助剂和浆料、洗涤剂和其他化学物质，其中染料多数呈胶体状态，采用混凝法处理效果显著。

2.4.4 水解酸化池

水解酸化池可将大分子物质转化为小分子物质，水解酸化处理有机废水，不需密封及搅拌，在常温下进行即可提高废水的可生化性。由于水解池中的污泥停留时间可达15～20d，且处于厌氧状态，因此污泥得到了很好的稳定，既减少了整个流程产生的污泥量，又增加厌氧区降解有机物的能力。

2.4.5生物接触氧化池

    生物接触氧化法又称浸没式曝气生物滤池，是在生物滤池的基础上发展演变而来的。目前，生物接触氧化法在有机工业废水生物处理（尤其是印染废水）、小型生活污水处理中得到广泛应用，成为小量工业废水、生活污水处理的主流工艺之一。

生物接触氧化池内设置填料，池底设置曝气器，长满生物膜的填料淹没在污水中，并与污水、空气进行三相传质，水中的有机物被微生物吸附、降解，并被同化成新的生物膜。老化的生物膜在气、水剪切作用下从填料上脱落，随水进入二沉池后泥水分离，污水得到净化。

生物接触氧化法是介于活性污泥法和生物滤池二者之间的污水生物处理技术，兼有活性污泥法和生物膜法的特点。

①填料比表面积大，单位容积的生物固体量高于活性污泥法曝气池及生物滤池，加之其充氧条件好，因此，生物接触氧化池具有较高的容积负荷。

②生物接触氧化法不需要污泥回流，不存在污泥膨胀问题，运行管理简便。

③由于生物固体量多，水流又属完全混合型，因此生物接触氧化池对水质水量的骤变有较强的适应能力。

④生物接触氧化池有机溶积负荷较高时，其F/M保持在较低水平，污泥产率较低。

当生物接触氧化采用厌氧-好氧二相生物处理时，能将厌氧、好氧的技术特点集成整合，从而有效提高工艺处理效果。生物厌氧（或水解酸化）能将印染废水中大部分难降解有机污染物分解成易降解小分子有机物，改善废水的可生化性。同时借助曝气供氧，好氧微生物逐步降解废水中各种易降解的有机污染物。通过厌氧、好氧作用的组合，实现包括大部分难降解有机物在内的各种有机物的去除。

2.3.6 沉淀池

    沉淀池的形式有平流式、竖流式和辐流式沉淀池。其作用是从污水中去除沙子，渣量等比重较大的颗粒，以免这些杂质影响后续处理构筑物的正常运行。工作原理是以重力分离为基础，即将进入沉淀池的污水流速控制在只能使比重大的无机颗粒下沉，而有机悬浮颗粒则随水流带走。

    平流式沉淀池静压排泥时，若不设刮泥机，采用多斗则结构复杂。竖流式沉淀池一般可采用单斗静压排泥，不需排泥机械。辐流式沉淀池一般可采用刮泥机或吸泥机。通过对各个沉淀池的比较，本设计沉淀池采用竖流式沉淀池。

2.3.7 污泥浓缩池

浓缩池的形式有重力浓缩池、气浮浓缩池和离心浓缩池等。重力浓缩池是污水处理工艺中常用的一种污泥浓缩方法，按运行方式分为连续式和间歇式，前者适用于大中型污水厂，后者适用于小型污水厂和工业企业的污水处理厂。浮选浓缩适用于疏水性污泥或者悬浊液很难沉降且易于混合的场合，例如，接触氧化污泥、延时曝起污泥和一些工业的废油脂等。离心浓缩主要适用于场地狭小的场合，其最大不足是能耗高，一般达到同样效果，其电耗为其它法的10倍。从适用对象和经济上考虑，故本设计采用气浮浓缩池。形式采用间歇式的，其特点是浓缩结构简单，操作方便，动力消耗小，运行费用低，贮存污泥能力强。采用水密性钢筋混凝土建造，设有进泥管、排泥管和排上清夜管。

2.3.8污泥脱水

    污泥机械脱水与自然干化相比较，其优点是脱水效率较高，效果好，不受气候影响，占地面积小。常用设备有真空过滤脱水机、加压过滤脱水机及带式压滤机等。本设计采用带式压滤机，其特点是：滤带可以回旋，脱水效率高；噪音小；省能源；附属设备少，操作管理维修方便，但需正确选用有机高分子混凝剂。

另外，为防止突发事故，设置事故干化场，使污泥自然干化。

3.平面布置

3.1平面布置原则

（1）处理构筑物的布置应紧凑，节约用地并便于管理。

（2）处理构筑物应尽可能地按流程顺序布置，以避免管线迂回，同时应充分利用地形，以减少土方量。

（3）经常有人工作的建筑物如办公，化验等用房应布置在夏季主风向的上风一方，在北方地区，并应考虑朝阳。

（4）在布置总图时，应考虑安排充分的绿化地带，为污水处理厂的工作人员提供一个优美舒适的环境。

（5）总图布置应考虑远近结合，有条件时，可按远景规划水量布置，将处理构筑物分为若干系列，分期建设。

（6）构筑物之间的距离应考虑敷设管渠的布置，运转管理的需要和施工的要求，一般采用5到10米。

（7）污泥处理构筑物应尽可能布置成单独的组合，以策安全，并方便管理。

（8）变电站的位置应设在耗电量大的构筑物附近，高压线应避免厂内架空敷设。

（9）污水厂内管线种类很多，应综合考虑布置，以免发生矛盾，污水和污泥管道应尽可能考虑重力自流。

（10）如有条件，污水厂内的压力管线和电缆可合并敷设在一条管廊或管沟内，以利于维护和检修。

（11）污水厂内应设超越管，以便在发生事故时，使污水能超越一部分或全部构筑物，进入下一级构筑物或事故溢流。

4高程布置概述

4.1高程布置主要任务

确定各处理构筑物和泵房的标高，确定处理构筑物之间连接管渠的尺寸及其标高，通过计算确定各部位的水面标高，从而能够使污水沿处理流程在处理构筑物之间通畅地流动，保证污水处理厂的正常运行。

4.2 高程布置原则

（1）选择一条距离最长，水头损失最大的流程进行水力计算。并应适当留有余地，以保证在任何情况下，处理系统都能够运行正常。

（2）计算水头损失时，一般应以近期最大流量作为构筑物和管渠的设计流量；计算涉及远期流量的管渠和设备时，应以远期最大流量为设计流量，并酌加扩建时的备用水头。

（3）设置终点泵站的污水处理厂，水力计算常以接纳处理后污水水体的最高水位作为起点，逆污水处理流程向上倒退计算，以使处理后污水在洪水季节也能自流排出，而水泵需要的扬程则较小，运行费用也较低。但同时应考虑到构筑物的挖土深度不宜过大，以免土建投资过大和增加施工上的困难。还应考虑到因维修等原因需将池水放空而在高程上提出的要求。

（4）在作高程布置时还应注意污水流程与污逆流程的配合，尽量减少需抽升的污泥量。在决定污泥干化场，污泥浓缩池，消化池等构筑物的高程时，应注意它们的污泥水能自动排入污水入流干管或其它构筑物的可能。

第二部分设计计算书

第一章 工艺设计和计算

1.1格栅

（1）格栅设计参数：

① 格栅栅条间隙宽度，粗格栅，机械除渣时宜为16~25mm，人工除渣时宜为25~40mm。

② 污水过栅流速宜采用0.6~1.0m/s。

③格栅的安装角度，机械除渣时宜为60°~90°，人工除渣时宜为,30°~60°。

（2）格栅尺寸设计

1）设计平均日流量

2)设计最大日流量

3）栅条间隙数n  

   式中：——栅条间隙数，个；

         ——格栅倾角，，取= 60；

         ——栅条间隙， ，取=0.01；

         ——栅前水深，，取=0.4；

         ——过栅流速，，取=0.8；

         ——生活污水流量总变化系数，根据设计任务书取1.5。

   则   （取=16个）

 4）有效栅宽

                                  

  式中：——栅条宽度，，取s=0.01 。

   则  =0.01×（16-1）+0.0116=0.31

（2）通过格栅的水头损失

   

  式中：——过栅水头损失，；

        ——计算水力损失，;

        阻力系数，栅条形状选用圆形断面所以，其中=1.79；

         ——系数，格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数，一般采用=3；

         ——重力加速度，，取=9.81；

则：,在0.08~0.15之间，符合设计要求。

（3）栅后槽的总高度     

                                  

  式中：——栅前渠道超高，，取=0.3。

  则： =0.4+0.3+0.15=0.85m

（4）栅栅的总长度

                                                                   

式中： ——进水渠道渐宽部分的长度，，；

      ——进水渠宽，，；

      ——进水渠道渐宽部分的展开角度，，取=20；

       ——栅槽与进水渠道连接处的渐窄部分长度，， ；

        H2——栅前渠道深，，.

则：=

    =

=

（5） 每日栅渣量

                                 

式中：——单位体积污水栅渣量，，取=0.1

则：   

格栅的日栅渣量为：0.2 , 宜采用机械清渣。

1.2集水池

（1）提升泵

1）设计原则和参数：

水泵提升的静扬程为调节池水位与水泵集水池的最低水位H2之差，集水池有效水深2.0m，通过中格栅水头损失0.2m，集水池最高水位取进水管水位，进水管充满度为1.0。水泵吸水管和压水管水头损失估算为3.0m，自由水头取1.0m，

2）选泵：

选用100LC-20型水泵2台，1用1备，其各项性能参数如表1所示：

表1 100LC-20型水泵性能参数

(2)集水池设计：

工艺原则说明：

防止水泵频繁启动。以延长水泵的使用寿命。按一台泵最大流量时6分钟的出流量设计。

）设计参数：

水力停留时间HRT=1h, 有效水深4.0m , 超高0.5m

3）集水池尺寸设计：

?集水池容积V：

                           

?集水池高度H:

                            

?集水池面积A：

                             

取长L：9m;宽B：5m。

则平面尺寸：

几何尺寸：

1.3 调节池

（1）工艺原则说明：

调节水量、均质水质，确保水处理效果稳定，调节PH等的作用

（2）设计参数：

①调节池有效水深为2.0~5.0m；

②调节池停留时间一般为6~12小时，不小于6小时；

③调节池保护高度0.3~0.5m。

（3）调节池尺寸设计

1) 调节池有效容积V：

                      

式中：V——调节池容积，m3；

      T——调节池中污水停留时间，取8h.

2）调节池面积A：

                      

式中:h——调节池有效水深,取3.5m；超高h1=0.5m。

3) 调节池长L：

                     

取23m。

4）调节池高H：

                     

5）调节池曝气搅拌系统

由于印染废水水质变化较大，故须设曝气系统调节水质。还起搅拌混合作用，防止污水中悬浮物沉积在池底。

曝气量G：

池子取正方形，所以平面尺寸：，几何尺寸：。

1.4混凝沉淀池

混凝沉淀包括投配设备、混合搅拌设备、反应沉淀设备。拟将配好的药剂溶液通过计量泵从罐式投配装置打入反应沉淀设备，在混合搅拌装置的作用下混合沉淀。本工程采用的混凝剂为硫酸亚铁，絮凝剂为PAM，助凝剂NaOH。

1．混凝药剂的投配系统

1）硫酸亚铁溶解池W1和溶液池W2：

式中：a——药剂投加量，mg/L,a=20 mg/L；

      c——药剂溶液浓度，%，取10%；

n——混凝剂每日配置次数，次，取n=1。

2）PAM溶解池W3和溶液池W4：

式中：a——药剂投加量，mg/L,a=0.3 mg/L；

      c——药剂溶液浓度，%，取1%；

n——混凝剂每日配置次数，次，取n=1。

    硫酸亚铁、PAM投加设备采用计量泵并设自动控制装置，自动控制加药量。

3）NaOH溶解池W5和溶液池W6：

式中：a——药剂投加量，mg/L,a=20 mg/L；

      c——药剂溶液浓度，%，取5%；

n——混凝剂每日配置次数，次，取n=1。

由于混凝剂、絮凝剂、助凝剂的投药量都较小，故溶解池和溶液池合并设计。各个溶解池都需设搅拌装置。溶解池采用钢结构防腐。

故设混凝剂溶解池外部尺寸为1.0×1.0×1.5m ，絮凝剂溶解池外部尺寸为0.5×0.5×1.5m，故设助凝剂溶解池外部尺寸为2.0×1.0×1.5m。

2．混合设备

本设计采用机械混合，混合池和混凝反应池合建。混合时间一般为10~30s。

1）搅拌池有效容积V：

式中：t——混合时间，s,取30s；

      h——有效水深，m,取1m。

设计混合池为矩形，采用砖混结构。取超高为0.5m，混合池内部尺寸为0.5×1.0×1.5m；外部尺寸为1.0×1.6×1.8m。

3．反应设备

反应设备采用竖流折板反应池，与后续沉淀池合建。

1）设计参数

①反应池宜设计成三级连续反应室，三级的容积设计应逐级成倍递增：V1：V2：V3 =1：2：4；

②反应沉淀时间一般为15~30min；

③反应室的总水头损失约为30～35cm。

2）反应池总容积V：

式中：T——反应时间，min,取30min；

3）每格反应池总容积：

反应池采用钢混结构，取超高为0.5m，有效水深为3.0m。每格反应池内部尺寸分别为1.0×4.0×3.5m、2.0×4.0×3.5m、4.0×4.0×3.5m。

（4）反应池尺寸确定

反应池外部尺寸为8.0×4.6×3.9m。

（5）混凝沉淀法的去除率如下：

CODCr=1400×(1-55%)=630mg/L

BOD5=400×(1-15%)=340mg/L

  SS=500×(1-35%)=325mg/L

色度=500×（1-84.3%）=78.5mg/L

混凝池沉淀池出水水质：

1.5水解酸化池

（1）反应池容积

反应池采用有机负荷进行计算

  

式中：V—反应器的有效容积，m3；

      Q—废水流量，m3/d；

 q—容积负荷，kgCOD/(m3d)，这里取q＝3.5 kgCOD/(m3d)；

S0—进水有机物浓度，取最大值1400mg CODCr/L

 （2）反应池尺寸的确定

  反应器的形状有圆形、方形、矩形,这里采用方形反应器；污床高度一般为3～8m，这里取高度为H=6m；用钢板焊制或者用钢筋混凝土建造。

HRT：水力停留时间，h，取HRT＝8h；

反应器的宽度B计算：

B＝=  取2m

反应器的长度L计算：

反应器的上升流速v计算：

v==m/h

(3)布水配水系统

A.配水方式

本设计采用大阻力配水系统，为了配水均匀一般对称布置，各支管出水口向下，距池底约20cm，位于所服务面积的中心。

（4）水解酸化池的出水水质

水解酸化池的脱色率为40%~70%，本工艺取50%

水解酸化池在水力停留时间为8h的污染物去除时间如下表：

所以从水解酸化池中出来的水质为：

CODCr=630×（1-25%）=472.5mg/L

BOD5=340×(1-15%)=289mg/L

SS=325×(1-50%)=162.5mg/L

色度=78.5×（1-70%）=23.55mg/L

水解酸化池的出水水质：

1.6生物接触氧化池计算

1.6.1生物接触氧化池填料容积：

            

    式中:W为填料的总有机容积，m³；Q为日平均污水流量，m³/d；

         So为进生物接触池前污水BOD5值，289mg/L；

         Se为出水BOD5值，20mg/L

         Nw为BOD5容积负荷率，gBOD5/﹙m³·d﹚，取2000 gBOD5/﹙m³·d﹚。

1.6.2生物接触池总面积的确定

              

    式中：A为生物接触池总面积m²；

          H为填料高度，m，一般取3m 。

1.6.3生物接触氧化池座数确定

             =5(座)

式中，f为每座生物接触池面积，m²，取单池面积25m2（设计尺寸为5m×5m）；n为生物接触池座数，一般n≥2，本设计为6座。

1.6.4污水实际水力停留时间

式中，t为污水在生物接触氧化池内实际停留时间，h。

1.6.5生物接触氧化池池深

                H=mHo+h1+h2+(m-1)h3+h4

                   =3×1＋0.6＋0.5＋﹙3-1﹚×0.2＋0.5

                   ＝5.0 m

式中，Ho为生物接触氧化池单层滤料高度，m，取1m；

      h1为超高，m，一般为0.5～0.6m，设计取0.6m；

      h2为填料上部稳定的水层深，m，一般为0.4～0.5m，设计取0.5m；

      h3为填料层的间隙高度，m，一般为0.2～0.3m，设计取0.2m；

      h4为配水区高度，m，当考虑需要入内检修时，h4=1.5m；当不需要入内检修时，h4=0.5m；本设计不考虑检修人孔，故取0.5m；m为填料层数，取3层。

1.6.6生物接触氧化池池内设施设计

（1）填料与安装

填料采用Φ25mm蜂窝型玻璃钢材料，所需填料容积V=2×25×7＝350m3

（2）进水设施

 进水配水采用廊道配水，廊道设在氧化池一侧，宽度1m，①则廊道内水流速度：

         

式中，v为廊道内水流速度，mm/s；B为廊道宽度，m；b为廊道高度，m。

(3)空气管道布置

采用多孔鼓风曝气供氧，所需氧量：

        D=D0Q=15×125=1875m3/h

式中，D0为1m³污水需气量，m³/ m³，D0值宜大于10，一般取15～20 m³/ m³，本设计取15 m³/ m³。

所以每座所需空气量

本工艺采用微孔曝气法，因支气管内速度要求在10~15m/s的范围内。所以支气管的截面积A为

                  

支气管直径D：    本工程设计采用27mm的支气管。

每根支气管内的流量q

                        

每根支气管的孔眼计算：

本工艺采用的微孔曝气法，孔眼直径Φ=6mm，又速度要求在5~10m/s的范围内，本工艺采用10m/s。所以

因此，每根支气管上有26个孔。

1.6.7生物接触氧化池的出水水质

生物接触氧化池污染物的去除率约为：

所以生物接触氧化池的出水水质为

CODCr=472.5×(1-80%)=94.5mg/L

BOD5=289×(1-93.5%)=18.785mg/L

1.7二沉池

    本设计二沉池采用竖流式沉淀池，其计算过程如下：

 ①中心管截面积   

  设n=2，有两个沉淀池

              

  则 

式中：—中心管内流速，m/s，≤30mm/s，本设计取30mm/s，即0.03m/s。

②中心管直径：

③中心管喇叭口到反射板之间的间隙高度：

 

   式中：—废水从间隙流出的速度，m/s，一般不大于0.04m/s，本设计取0.04m/s；

            —喇叭口直径，m，=1.35=1.35×1.06=1.431m。

④沉淀池的有效断面面积，即沉淀区面积：

                      

式中：—表面水力负荷，，如无沉淀试验资料，则取0.5～1.0mm/s，本设计取0.0007m/s。

⑤沉淀池池径：

  取10m           

⑥沉淀池的有效水深，即中心管的高度

m

 式中：t—沉淀时间，h，一般采用1.0～2.0h，本设计取1.5h。

⑦每天产生污泥量

                       

式中：、—分别为进出水悬浮物浓度，mg/L；

             —污泥容重，，含水率在95%以上时，取1000；

             P0—污泥含水率，在95%～97%之间，取97%

       则每天总产污泥量

 

⑧贮泥斗容积

               

式中：h5—贮泥斗圆锥部分高度；

R—圆锥上底半径，R=0.5D=m；

r—圆锥下底半径，r为0.2~0.25，取r=0.25。

取污泥斗倾角α=45°

h5=(R－r)tanα=（4.25－0.25）×tan45°=4m

                                                 

⑨沉淀池总高度

式中：h1 —池子超高,ｍ,取为0.3m；

h2 —沉淀池有效水深，m；

h3 —中心喇叭口至反射板的垂直距离，m；

h4—缓冲层高，有反射板时取0.3m；

h5—污泥斗高度，m；

1.8 污泥浓缩池

（1）设计参数

①生物膜法后固体负荷（固体通量）G为0.5～10kg/（m2·h），取G=1kg/m2·h=24kg/m2·d；

②浓缩时间取T=20h；

③浓缩后污泥含水率为p1=97%

（2）设计计算

  ①浓缩池池体计算

设浓缩前污泥含水率99%，浓缩20h后，污泥含水率为97%。

则浓缩后污泥体积

=

 =27+9=36m3/d=1.5 m3/h

②浓缩池总面积

                      

         式中：c—进泥浓度，取c=10g/L；                    

           G—浓缩池固体通量，0.5～10kg/（m2·h），取G=1.0 kg/（m2·h），

               即 24 kg/（m2·d）。                                                                                                

③浓缩池直径

    取D=4.5m

⑤浓缩池工作部分高度

      

          式中：T—污泥浓缩时间，h，取20h；

    ⑥排泥量与存泥容积

        污泥量

m3/d=0.5m3/h                       

      式中：—进泥含水率，取99%；

            —浓缩后污泥含水率，97%～98%，取P2=97%。

      按4h贮泥时间计泥量，则贮泥区所需容积

                           =4＝40.5＝2.0m3

  泥斗容积

               

                                                    

      式中： h4—泥斗的垂直高度，取1.2m；

                 r1—泥斗的上口半径，取1.1m；

                 r2—泥斗的下口半径，取0.6m；

设池底坡度为0.06，池底坡降

                                               m 

                    

    =                                       m3

因此，总贮泥容积

m3

⑦浓缩池总高度

      浓缩池的超高h2取0.30m，缓冲层高度h3取0.30m，则浓缩池的总高度H为                              =2.0+0.30+0.30+1.2+0.075=3.875 m                    

⑧浓缩池排水量 

      m3/h

1.9活性炭吸附脱色

 在排水口前端铺设活性炭，吸附脱色，去除大量的SS和色度。

1.10 污泥脱水机房

①污泥脱水机

选用ZWL-350型离心脱水机两台，一用一备，电机功率14kW。

②脱水机房的平面尺寸为 ：6m×4.4m。

1.11 附属建筑物

     污水处理厂除污水处理和污泥处理所必需的构筑物外，还包括诸如办公室、维修间、仓库、锅炉房以及其他附属设施和生活服务设施。

1.11.1维修、配电间

维修、配电间的平面尺寸为：6m×4.4m。

1.11.2值班室、电控间

值班室、电控间的平面尺寸为：6m×4.4m。

第二章 管道及高程水力计算

2.1管道材质的选择

管道材质有铸铁、不锈钢管、PVC等。废水的进水、出水管、污泥管采用镀锌钢管，曝气管、加药管采用聚氯乙烯材质的PVC管。

管线设计

1）污水管

各处理构筑物间均根据流量等要求选用合适管径和材质的管道，本处理工艺大多使用碳钢管。

2）管道埋深

压力管道：在车行道之下，埋深1.0~1.5 m，不得小于1.0 m；在其它位置0.5~1.0 m，不宜大于1.0 m。

重力流管道：由设计计算决定，但不宜小于1.0(车行道下)和0.5（一般区域）。

 2.2管径的计算

1） 废水总管管径D：

式中:v——管内流速,m/s，取1.0m/s。

取管径D=150mm。

实际流速v：

废水总管选择公称直径为150mm。

2） 废水支管管径d1（调节池到混凝沉淀池）；

式中:v——管内流速,m/s，取1.0m/s。

取管径d1=150mm。

实际流速v：

废水支管选择公称直径为150mm。

3)污泥管管径计算：

污泥间歇性排放，设计污泥管管径为200mm。

污泥回流管，设计管径为150mm。

4)曝气管：

调节池曝气总管管径为100mm，支管管径为50mm。

SBR池曝气总管管径为100mm，支管管径为50mm。

4) 加药管：

硫酸亚铁加药管管径为25mm。

PAM加药管管径为25mm。

NaOH加药管管径为25mm。

2.3 各处理构筑物水力计算

2.3.1管内流速的计算

式中：  Qmax——管内最大流量（m3/s），本设计取Qmax=0.052m3/s；

d——管道直经（mm），本设计取d=250mm，壁厚为5mm的铸铁管。

2.3.2阻力损失计算

1）沿程阻力损失计算公式：

式中：  ——沿程阻力系数；

——管道长度（m）。

2）局部阻力损失计算公式：

式中    ——局部阻力系数；

——管内流速（m/s）。

当v＜1.2 m/s时,

（1）进水渠至格栅

    ① 沿程阻力损失

取

    ② 局部阻力损失

管道入口，出口。

H1=0.021+0.086=0.107m

（2）格栅至调节池

① 沿程阻力损失

取L=0.5m

② 局部阻力损失

管道入口，出口。

H2=0.005+0.086=0.091m

（3）调节池至提升泵房

① 沿程阻力损失

取L=24m

② 局部阻力损失

管道入口，出口，两个弯头。

H3=0.247+0.158=0.405m

（4）提升泵房至调节池

① 沿程阻力损失

取L=34m

② 局部阻力损失

一个阀门，管道入口，出口，三个弯头。

H4=0.35+0.440=0.790m

（5）调节池至混凝沉淀池

① 沿程阻力损失

取L=5m

② 局部阻力损失

两个个阀门，管道入口，出口，一个弯头。

H5=0.051+0.44=0.4911m

（6）混凝沉淀池至水解酸化池

① 沿程阻力损失

取L=5.6m

② 局部阻力损失

一个阀门，管道入口，出口，两个弯头。

H6=0.057+0.4=0.457m

（7水解酸化池至二生物接触氧化池

① 沿程阻力损失

取L=8m

② 局部阻力损失

两个阀门，管道入口，出口，三个弯头。

H7=0.081+0.441=0.522m

（8）水解酸化池至二沉池

① 沿程阻力损失

取L=5m

② 局部阻力损失

一阀门，管道入口，出口，两个弯头

2.3.3高程水力计算

泵前按废水进口计算，泵后按倒推计算，即起点为出水渠。

1）出水渠

出水渠出口管底标高：0.1m

出水渠进口管底标高：3.1m

进口水面标高：3.2m

表2-各构筑物水头损失及高程

2.4物料衡算

根据上面的计算步骤，绘制物料衡算如下

表3-物料衡算

2.5各构筑物一览表

表4-各构筑物一览表

设计体会与存在的问题

通过本次设计让我系统地了解了做工程设计的基本步骤，也让我对环境工程这个专业有了更深的理解，课本上的一些原理通过本次设计后也得到了具体的了解。设计完成后，让我最有体会的就是，无论自己以后从事什么工作，都要预先全面顾虑，安排好以后的各项任务，认真做好每项工作，特别是对于工程设计，不仅要考虑设计方案的可能性，而且要准确先进，所以对于设计中的每个计算都要认真反复核算，最后进行多方面认证得出结论。从本设计的结论我们可以知道这套印染废水处理工艺能使得出水达标，而且管理和运行比较简便，处理费用相对目前处于较低的水平。但是本设计中同时也存在着以下几个问题：

① 设计中采用了化学混凝，所加药剂比较多，但是混凝剂的投加量受很多因素决定，如废水pH值，有机物浓度和药剂浓度等，所以投加量应该由实验确定，而本设计由于没有原水水样做实验样品，所采用的药剂投加量是根据经验数据得出的，可能会和实际有所出入，所以在投入使用时，还应做实验进一步确定。

②由于印染废水的色度非常大，目前大都采用物理化学和生物化学方法加以处理，但是其处理效果有时很不稳定，所以加快印染废水处理技术的研究还有待进一步发展，比如可以采取光催化氧化法，电磁波辐射法等，破坏其人工合成的高分子长链有机物质，提高其生化性，再经过后续的生物法进一步处理，可能会成为印染废水处理中较为有前景的处理方法。

③由于没有做工程的经验，对于设计中遇到的一些问题不能得到很好的解决，因此产生设计的不合理性。

④由于知识浅薄，一些细节的计算没有算，已经算的也是一小部分。

参考文献

[1]     高廷耀等．水污染控制工程[M]．高等教育出版社，2006。

[2]     给水排水设计手册(第二、六、九、十、十一册)[M]. 北京：中国建筑工业出版社，1986。

[3]     贺延龄.废水的厌氧生物处理[M].中国轻工业出版社，2001。

[4]     污水处理的工程实例[M].化学工业出版社，2001。

[5]     水处理工程典型设计实例[M].化学工业出版社，2001。

[6]     给排水设计实例[M].化学工业出版社，2002。

[7]     张忠祥等.废水生物处理新技术.清华大学出版社，2004

[8]     王国华,任鹤云.工业废水处理工程设计与实例[M].化学工业出版社.2004

[9]     污水处理厂工艺设计手册[M]. 北京：中国建筑工业出版社，1986

致谢

通过这次课程设计，让我了解到做一个设计需要计算哪些方面、如何计算、如何设计等方面的知识。这让我学会了理论与实践的结合，对于我以后的学业和工作都很到了很大的帮助。万老师丰富的学识、严谨的治学态度、一丝不苟的工作作风让我学习到了很多在课堂上学不到的东西。

由于本人知识、经验和设计水平有限，文中有很多不妥合理的地方，很多细节未能计算到，期望以后能更全面更准确的完成每一个设计。在此特别感谢万金保教授，邬龙伟学姐以及同学们，他们为我提供了大量的帮助。