3000m3-d印染廢水處理廠設計

3000m3-d印染廢水處理廠設計,3000m3-d印染廢水處理廠設計,m3,印染,廢水處理,設計 摘 要 本印染廢水處理廠設計規(guī)模 3000m3/d，設計水質水量為：Q=3000m3/d ，CODcr=700～1000mg/L， PH=7.5~10.0，SS=500～800 ㎎/l，色度400～600 倍。經處理后，應達到下列出水水質：COD≤100mg/L，色度≤40倍，SS≤50mg/L, 要求處理后水質達到《山東省地方標準 紡織染整工業(yè)水污染物排放標準》 ( DB37/ 533－2005) 標準中B級標準： COD≤60mg/l，SS≤30mg/l，色度≤30倍。 印染廢水的特征可概括為：有機物濃度高、成分復雜、可生化性較差、色度深、堿性大、PH高、水質變化大。 本工程方案設計依據有關環(huán)境保護在污水中的要求，采用混凝沉淀—水解酸化—接觸氧化工藝處理紡織印染廢水，在詳細方案比較的基礎上，選擇了如下處理工藝流程： 經設計可知COD=94.0%, ηSS=96.2%,色度95%。 經技術經濟分析，此方案投資總額869萬元，廢水處理成本為2.8元/ m3。 關鍵詞： 紡織印染廢水 混凝 水解酸化 接觸氧化 Abstract The designing scale of waste water treatment plant is3000 m3/d, the designing quality and quantity of water are: Q=3000m3/d ，COD=700～1000mg/L ,PH=7.5～10 ,SS=500～800 ㎎/l ,Color degree=400～600 times. After disposing of it, the quality of water should attain the following standards: COD≤60mg/L，SS≤30mg/L，Chroma ≤ 30 times，reaching the B standard of (DB37/533-2005）of local standards of Shandong Province Textile industrial water pollutant discharge standards. The design of this project is in accordance with requirements of the environmental protection in the wastewater. It uses the coagulation- sedimentation -hydrolytic acidification – contact oxidation process to deal with the wastewater in textile printing. Based on comparison of the detailed program, we select the following processes: Through designing, we can know that the result of COD is 94%,ηSS is 96.2%,color degree is 95%. After technical and economic analyzing, the investment amount of this project is 8.69million Yuan, and the cost of disposal of waste water is 2.8 Yuan/ t. It not only gains good economic and social benefits, but also fully puts the ideas of saving land economically, improving virescence and reducing energy consuming into the practice while designing, which is in conformity with new era environmental needs. KEY WORDS: Textile printing and dyeing wastewater; Coagulation sedimentation; Hydrolytic acidification ;Contact oxidation  目 錄 目 錄 4 前 言 8 第一章 綜述 9 1.1印染廢水的產生及特點 9 1.2印染廢水的處理 11 1.2.1印染廢水處理的通用方法 11 1.2.2針織印染廢水的產生與處理 12 1.3設計依據和原則 13 1.3.1設計依據 13 1.3.2設計原則 14 第二章 工藝流程的選擇 14 2.1懸浮物的去除 14 2.2 堿度的去除 14 2.3有機物的去除 14 2.3.1生化處理方法的選擇 14 2.3.2物化方法的選擇 15 2．4色度的去除 15 2.5工藝流程的確定 16 2.6 達標分析 16 第三章 各處理單元的計算和設計 17 3.1格柵的設計計算 17 3.1.1格柵的作用 17 3.1.2格柵的分類 18 3.1.3格柵的設計參數 18 3.1.4格柵的計算 18 3.2調節(jié)池的設計計算 20 3.2.1調節(jié)池的作用 20 3.2.2調節(jié)池的計算 21 3.3混凝沉淀池的設計計算 22 3.3.1混凝的作用 22 3.3.2混凝的原理 22 3.3.3混凝劑的選擇 23 3.3.4脫色劑的選擇 23 3.3.5助凝劑的選擇 23 3.3.6投藥池的容積計算 24 3.3.7混合池的設計計算 24 3.3.8處理后的水質 26 3.3.9一級沉淀池的設計計算 26 3.4曝氣系統(tǒng)的設計計算 31 3.4.1對曝氣系統(tǒng)的要求 31 3.4.2曝氣類型 31 3.4.3鼓風曝氣系統(tǒng) 31 3.5水解酸化池的設計計算 34 3.5.1水解酸化池的作用 34 3.5.2水解酸化池的計算 34 3.6接觸氧化池的設計計算 37 3.6.1接觸氧化池的大體構造 37 3.6.2生物接觸氧化法的特點 37 3.6.3接觸氧化池的設計計算 38 3.7二級沉淀池的設計計算 40 3.8污泥濃縮池的設計計算 42 3.8.1濃縮目的 42 3.8.2常用的污泥濃縮方法 42 3.8.3重力濃縮池的計算 44 3.8.4濃縮池的日常管理 46 3.8.5異?，F象分析與對策 46 3.9脫水系統(tǒng)的設計計算 47 3.9.1脫水目的 47 3.9.2常用機械 47 3.9.3本設計采用板框壓濾機 48 3.10污泥的焚燒處理 48 第四章 平面布置和高程布置設計 49 4.1平面布置 49 4.1.1平面布置原則 49 4.2高程布置 50 4.2.1高程設計任務及原則 50 4.2.2高程布置結果 51 第五章 投資估算與效益分析 53 5.1工程概預算 53 5.1.1主要設備列表 53 5.1.2 土建設計及安裝工程要求 54 5.1.3 設計預算 56 5.1.4經濟技術核算 56 總結 62 參考文獻 63 致 謝 65 附圖一 平面布置圖 附圖二 高程布置圖 附圖三 污泥濃縮池圖 附圖四 調節(jié)池圖 附圖五 輻流沉淀池圖 附圖六 接觸氧化池圖 前 言 在經濟快速發(fā)展和社會日益進步的今天，污染已經成為全球所關心的問題。解決環(huán)境污染是當今社會必須要考慮的問題。隨著生產技術的更新換代帶來印染廢水的增加及其水質的變化，印染廢水排放量大，污染物濃度高，是工業(yè)廢水中較難治理的廢水之一。紡織印染行業(yè)是水污染大戶，研究、開發(fā)、推行低投入的水污染治理措施勢在必行，怎樣處理好印染廢水，選擇怎樣的工藝流程是比較經濟和合理有效的，已經成為全世界所共同研究和開發(fā)的項目。目前，在發(fā)達國家已有比較先進的處理工藝和方法，這些方法一般都是建立在經濟比較寬裕的基礎上的。而發(fā)展中國家的經濟比較緊張，沒有寬裕的資金可以用來進行一些經濟效益不是很明顯、一般只有社會效益項目的開發(fā)和利用。所以，尋找經濟和有效的印染廢水的處理工藝是必然的。我國目前印染廢水處理用得較多的是生物膜法，物理方法和化學作為輔助，排水也可以達到《紡織染整工業(yè)水污染排放標準》（GB4287-92）的Ⅰ級標準，對我國的環(huán)保事業(yè)是一個比較重要的支持。生物處理方法是目前世界上應用比較廣泛的方法，因其具有環(huán)保高效的特點，因而被世界很多國家所接受和運用。 本設計是針對某地印染廠排放的廢水特點，經過了多方的比較和選擇，選定以混凝沉淀—水解酸化—接觸氧化為主的處理方案，在后面的正文中會提供相關的具體說明和解釋。 本設計對混凝沉淀—水解酸化—接觸氧化工藝的特點、工藝流程、各處理單元工藝尺寸的計算、平面布局、土建管理及人員編制、成本分析等方面進行闡述。 本設計共分五個部分：綜述，工藝流程的確定，設計計算、投資估算與效益分析。其中設計說明包括設計依據、設計規(guī)模、范圍和設計原則、工藝流程說明及處理方案論證，設計計算包括主要構筑物設計計算、輔助構筑物設計計算和附屬構筑物設計說明。并附6張圖紙：調節(jié)池圖、水解酸化池圖、高程圖、平面布置圖、接觸氧化池圖、污泥濃縮池圖。 由于本人的水平有限，資料搜集的廣度和深度有一定的局限性，設計書中難免會有一些不妥之處，敬請老師給出寶貴的改進意見。 第一章 綜述 1.1印染廢水的產生及特點 印染是對紡織材料進行再加工的過程，包括預處理、染色、印花和整理等四個過程。印染廢水是指印染廠、毛紡廠、針織廠等在生產過程中排出的各種廢水的總稱。由于紡織材料種類繁多，生產產品的花樣更多，在生產過程中使用的染料、助劑等化工原料的種類非常多。 印染廢水的水質復雜，污染物按來源可分為兩類：一類來自纖維原料本身的夾帶物；另一類是加工過程中所用的漿料、油劑、染料、化學助劑等。分析其廢水特點，主要為以下方面。 （1）水量大、有機污染物含量高、色度深、堿性和ph大、水質變化劇烈。因化纖織物的發(fā)展和印染后整理技術的進步，使PVA漿料、新型助劑等難以生化降解的有機物大量進入印染廢水中，增加了處理難度。 （2）由于不同染料、不同助劑、不同織物的染整要求，所以廢水中的ph值、CODCr、BOD5、顏色等也各不相同，但其共同的特點是BOD5/CODCr值均很低，一般在20%左右，可生化性差，因此需要采取措施，使BOD5/CODCr值提高到30%左右或更高些，以利于進行生化處理。 （3）印染廢水中的堿減量廢水，其CODCr值有的可達10萬mg/L以上，ph值≥12，因此必須進行預處理，把堿回收，并投入酸降低其ph值，經預處理達到一定要求后，再進入調節(jié)池，與其它的印染廢水一起進行處理。 （4）印染廢水的另一個特點是色度高，有的可高到4000倍以上。所以印染廢水處理的行政任務之一就是進行脫色處理，為此需要研究和選用高效脫色菌、高效脫色混凝劑和有利于脫色的處理工藝。 （5）印染行業(yè)中，PVA漿料和新型助劑的使用，使難生化降解的有機物在廢水中含量大量增加。特別是PVA漿料造成的CODCr含量占印染廢水總CODCr的比例相當大，而水處理用的普通微生物對這部分CODCr很難降解。因此需要研究和篩選用來降解PVA的微生物。 此外，因生產的間斷運行，故存在著水量水質的波動；對于大量使用還原染料、硫化染料、冰染料等的廢水，其化學絮凝效果相對較差。因此處理工藝要考慮這些因素，要有一定的適應水量、水質負荷變化的能力。 印染過程的四個工序都排出廢水，如預處理階段排出退漿廢水、煮煉廢水、漂白廢水，染色階段排出染色廢水，印花階段排出印花廢水和皂洗廢水。 退漿廢水：水量較小，但污染物濃度高，其中含有各種漿料、漿料分解物、纖維素、淀粉、堿和各種助劑。退漿廢水呈堿性，PH值在12左右。上漿以淀粉為主的（棉布）退漿廢水，其COD、BOD值都很高，可生化性較好；上漿以聚乙烯醇（PVA）為主的（如滌棉經紗）退漿廢水，COD高而BOD低，廢水可生化性較差。 煮煉廢水：水量大，污染物濃度高，其中含有纖維素、果酸、蠟質、油脂、堿、表面活性劑、含氮化合物等，廢水呈堿性，水溫高，呈褐色。 漂白廢水：水量但，但污染較輕，其中含有殘余的漂白劑、少量醋酸、硫代硫化鈉等。 絲光廢水：含堿量高，NaOH含量3%~5%，多數印染廠都通過蒸發(fā)濃縮回收，所以，絲光廢水一般很少排出，經過多次重復使用最終排出的廢水仍呈強堿性，BOD、COD、SS均較高。 染色廢水：水量較大，水質因所用染料的不同而不同，其中含漿料、染料、助劑、表面活性劑等，一般呈強堿性，色度很高，COD較BOD高得多，可生化性較差。 印花廢水：水量較大，除印花過程的廢水外，還包括印花后的皂洗、水洗廢水，污染物濃度較高，其中含有漿料、染料、助劑等，BOD、COD均較高。 印染廢水的特征可概括為：有機物濃度高、成分復雜、可生化性較差、色度深、堿性大、PH高、水質變化大。印染行業(yè)是工業(yè)廢水排放大戶，全國排放量為300~400萬m3/d，因此，是污染負荷較大的行業(yè)之一。 1.2印染廢水的處理 1.2.1印染廢水處理的通用方法 生物處理技術 生物處理法，包括厭氧生物處理法和好氧生物處理法，好氧生物處理法中常有的有表面曝氣活性污泥法、高濃度活性污泥法、生物轉盤、生物接觸氧化、生物鐵法和SBR等為提高廢水的可生化性，缺氧、厭氧工藝往往應用于印染廢水氧化工藝處理之前。活性污泥法是目前使用最多的一種方法，有推流式活性污泥法和表面曝氣池等?；钚晕勰喾ň哂型顿Y相對較低，處理效果較好等優(yōu)點。生物接觸氧化法具有容積負荷高，占地小，污泥少，不產生絲狀菌膨脹，無需污泥回流，管理方便，填料上易保存降解特殊有機物的專性微生物等特點，因而近年來在印染廢水處理中被廣泛采用。 印染廢水成分復雜，處理難度較大，在實際工程中常采用組合處理工藝。對可生化性較好的印染廢水，采用一級或二級生物處理工藝；對可生化性一般的廢水，可采用厭氧生物處理與好氧生物處理相結合的工藝，也可采用好氧生物處理與物化法串聯工藝；一些含有對微生物具有毒害或抑制作用的廢水，先采用物化法進行預處理，再進行生物處理；排水量較小時，也可采用純物化劑處理工藝。隨著科技的發(fā)展，新的污水處理工藝不斷發(fā)展，如投菌生物處理法、高效絮凝劑、高效脫色劑等對提高廢水的處理效率具有較大的幫助。另一方面改革生產工藝，采用無廢少廢工藝，從源頭上消除污染，是更積極主動的方法，也是可持續(xù)發(fā)展的必由之路。 物化處理與其他處理技術 印染廢水處理中，常用的物化處理工藝主要是混凝沉淀法與混凝氣浮法。此外，電解法，生物活性炭法和化學氧化法等有時也用于印染廢水處理中。混凝法是印染廢水處理中采用最多的方法，有混凝沉淀和混凝氣浮法兩種。常用的混凝劑堿式氯化鋁，聚合硫酸鐵等?；炷▽θコ鼵OD和色度都有較好的效果。作為廢水的深度處理，混凝法設置在生物處理構筑物之后，具有操作運行靈活的優(yōu)點。在印染廢水處理中，也可將混凝法設置在生物處理之前，也有其獨特的優(yōu)點。 化學氧化法 紡織印染廢水的特征之一是帶有較深的顏色。主要由殘留在廢水中的染料所造成。此外，有些懸浮物，漿料和助劑也能產生顏色。這對排放和回用都很不利。為此，必須進一步進行脫色處理。常用的脫色處理法有氧化法和吸附法兩種。氧化脫色發(fā)有氯氧化法，臭氧化法和光氧化法三種?；瘜W氧化法一般作為深度處理設施，設置在工藝流程的最后一級。主要目的是去除色度，同時也降低部分COD，經化學氧化法處理后，色度可降到50倍以下，COD去除率較低，一般僅5%~15% 電解法 借助于外加電流的作用產生化學反應，把電能轉化為化學能的過程稱為電解。利用電解的化學反應，使廢水中的有害雜質轉化而被去除的方法稱為廢水電解處理法，簡稱電解法。電解法以往多用于處理含氰、含鉻電鍍廢水，近年來才開始用于處理紡織印染廢水的治理，但尚缺乏成熟的經驗。 活性炭吸附法 活性炭吸附技術在國內用于醫(yī)藥，化工和食品等工業(yè)的精制和脫色已有多年歷史。70年代開始用于工業(yè)廢水處理。生產實踐表明，活性炭對水中微量有機污染物具有卓越的吸附性，它對紡織印染，染料化工，食品加工和有機化工等工業(yè)廢水都有良好的吸附效果。一般情況下，對廢水中以BOD,COD等綜合指標表示的有機物，都與獨特的去除能力。所以，活性炭吸附法已經逐步成為工業(yè)廢水二級或三級處理的主要方法之一。 本次設計針對的是印染廢水中的針織印染廢水。 1.2.2針織印染廢水的產生與處理 1、針織產品的織造 針織產品是由一根根紗線變成線圈互相吊套連接而成的。它不像機織產品尺寸穩(wěn)定，其縱橫尺寸都可伸縮，尺寸不穩(wěn)定，有較大的延伸性。針織用紗由于要形成圈，必須柔軟，而且粘度要小，故針織用紗不需上漿。針織坯布是由紗線通過經編機和緯編機完成的。 2、針織產品的印花和染色工藝 由于針織坯布紗線不含漿料，故針織坯布不需退漿。但是為了去除織物上的天然雜物，需經過煮煉工序，為了去除織物上的色素及剩余雜質等，還需經過漂白工序?；w針織產品一般不需經過漂白。 棉針織產品染色與印花工藝過程與棉機織產品基本一樣。棉針織產品的印花和印染過程排放煉漂廢水和印染廢水，混合后稱為針織印染廢水。針織印染廢水與機織印染廢水相比，ph值、色度與有機污染物濃度均較低。 1.3設計依據和原則 1.3.1設計依據 1、設計處理水量：Q=3000t/d 2、廢水水質：該水為針織印染廠的廢水，主要污染物為COD、色度等CODCr=700~1000mg/L； SS=500~800 mg/L；ph=7.5~10.0；色度：400~600倍 3、排放水質：要求處理后水質達到《山東省地方標準 紡織染整工業(yè)水污染物排放標準》 ( DB37/ 533－2005) 標準中B級標準： COD≤60mg/l，SS≤30mg/l，色度≤30倍。 1.3.2設計原則 1、根據廢水特點，選擇合理的工藝路線，做到技術可靠、結構簡單、操作方便、易于維護檢修。 2、在保證處理效果的前提下，盡量減少占地面積，降低基建投資及日常運行費用。 3、廢水處理設備選用性能可靠、運行穩(wěn)定、自動化程度高的節(jié)能優(yōu)質產品，確保工程質量及投資效益。 第二章 工藝流程的選擇 2.1懸浮物的去除 由于廢水的SS值相對較低，因此在預處理部分設置細格柵來去除較大的懸浮物等?；炷恋沓睾蜕锾幚沓鼐商幚硪徊糠諷S，使其值降至一定標準。 2.2 堿度的去除 印染廢水的水質呈堿性，可在格柵后設置調節(jié)池，保證一定的勻質勻量時間，以達到一定要求的PH值。 2.3有機物的去除 2.3.1生化處理方法的選擇 常用的生化處理工藝有各種類型的活性污泥法和生物膜法， 表2-1 兩種生化方法的工藝特點及費用比較 項目 接觸氧化法 延時曝氣法 工 藝 特 點 出水水質 良 優(yōu) 流程 無污泥回流系統(tǒng)，較簡單 有污泥回流系統(tǒng) 過程控制 沒在污泥膨脹現象，易于控制 控制不好有污泥膨脹上浮現象 負荷 負荷高，污泥濃度高 低負荷，長停留時間 占地面積 曝氣池容積相對較小，但需設污泥濃縮池 曝氣池容積較大 污泥產量及處置 污泥產量較大，污泥需進行濃縮，然后脫水 污泥產量小，絮凝沉降性能相對好；不需濃縮，可直接脫水 與后續(xù)脫色流程的組合 可在二沉池前直接投混凝劑進行脫色，簡便易行，節(jié)省費用 追求高效脫色時可用吸附法 費 用 基建投資 元/（m3/d） 500 688 直接處理成本 元/（m3/d） 0.37 0.40 本設計針對的針織印染廢水量較小，因此考慮采用生物膜法中的生物接觸氧化法。（資料2 P65） 2.3.2物化方法的選擇 常用的物化處理工藝還有混凝沉淀和混凝氣浮法，色度和COD去除率在50%左右。本設計采用混凝沉淀法。 2．4色度的去除 常用的方法有活性炭吸附法和混凝法，由于活性炭再生需要昂貴的費用，因此本設計考慮混凝法。 2.5工藝流程的確定 廢水首先經過預處理，即格柵和調節(jié)池，去除微量懸浮物和水質水量的調節(jié)。由于印染廢水中的染料會對生物池中的微生物的活性有抑制作用，故讓廢水先進行物化處理，經過混凝沉淀池，使得廢水的色度和有機物濃度得到一定的去除后，再進行生物處理。另外，由于印染廢水的可生化性不高，故令混凝池出來的水進入水解酸化池，使廢水中的有機大分子分解成小分子，從而提高其可生化性，之后再通入接觸氧化池進行好氧處理，使其COD和色度達到要求。 大致流程如下： 圖2-1 工藝流程圖 2.6 達標分析 表2-2達標分析 項目 CODcr SS 色度 PH 調節(jié)池 進水 1000 800 600 7.5～10.0 出水 1000 800 600 7～8 去除率 0 0 0 混凝 沉淀池 進水 1000 800 600 7～8 出水 500 120 300 7～8 去除率 50% 85% 50% 水解池 進水 500 120 300 7～8 出水 300 100 150 7～8 去除率 40% 17% 50% 接觸 氧化池 進水 300 100 150 出水 60 80 30 7～8 去除率 80% 20% 80% 7～8 二沉池 進水 60 80 30 7～8 出水 60 30 30 7～8 去除率 62.5% 綜上列表，二級沉淀池出水符合《山東省地方標準 紡織染整工業(yè)水污染物排放標準》 ( DB37/ 533－2005) 標準中B級標準：COD≤60mg/l，SS≤30mg/l，色度≤30倍 第三章 各處理單元的計算和設計 3.1格柵的設計計算 3.1.1格柵的作用 除去廢水中較大的懸浮物、漂浮物、纖維物質和固體顆粒物質，從而保證后續(xù)處理構筑物的正常運行，減輕后續(xù)處理構筑物的處理負荷。 3.1.2格柵的分類 按照柵條間隙，可分為粗格柵（50~100mm）、中格柵（10~40mm）、和細格柵（3~10mm）；按照柵渣清除方式，可分為人工清除格柵、機械清除格柵和水力清除格柵。（資料2 P280） 3.1.3格柵的設計參數 1）格柵前渠道內的水流速的一般采用0.4~0.9m/s,此處取v1=0.6m/s; 2）過柵流速一般采用0.6~1.0m/s，此處取v=0.8m/s; 3）格柵傾角一般采用45o~75o，此處取60o（資料2 P283） 3.1.4格柵的計算（資料2 P284） 格柵計算尺寸圖見圖2: （1）進水渠尺寸（B1，h） 廢水實際流量Q=3000t/d=3000m3/d 印染水的設計水量Qmax=2Q=6000 m3/d=0.0694 m3/s 令進水渠寬與水深的關系為B1=2h,且B1h=Qanx/v1=0.0694/0.6=0.116m2 故h=0.24m,B1=0.48m （2）柵條的間隙數（n） 已求得柵前水深h=0.24m，設過柵流速v=0.8m/s,格柵傾角，柵條間隙寬度b=0.01m 故n==個 (3)柵槽寬度（B） 設柵條寬度S=0.01m 故B=Sn+(n-1)b==0.69m (4)通過格柵的水頭損失（h1） 計算水頭損失h0= ,其中由于柵條斷面形狀選擇迎水面為半圓形的矩形： 查得此斷面的形狀系數，阻力系數 得m 格柵受污物堵塞時水頭損失增大倍數一般取3 故m (5)柵后槽總高度(H) 柵前渠道超高取0.3 故m （6）柵槽總長度(L) 進水渠道漸寬部分的展開角度一般取 進水渠道漸寬部分的長度m 柵槽與出水渠道連接處的漸窄部分長度m 柵前渠道深m 故m 設置長寬為4m的格柵間 3.2調節(jié)池的設計計算 3.2.1調節(jié)池的作用 印染廢水具有水質、水量和酸堿度等水質指標隨排水時間大幅度波動的特點。調節(jié)池針對印染廢水的以上特點，可以調節(jié)其水質水量，使處理構筑物和管渠不受廢水高峰流量和濃度變化的沖擊，另外，可以對呈堿性的廢水進行PH調節(jié)。 3.2.2調節(jié)池的計算 （1）調節(jié)池容積：由于印染廢水的停留時間需在10h以上，故令停留時間t=12h 得調節(jié)池的容積V=Qt=12512=1500m3 (2)調節(jié)池尺寸： 有效水深取5m，池面積為300m2,池寬取12m，池長為25m。 （3）穿孔管曝氣：空氣量Qs=125625m3/h=0.174m3/s 空氣總管D1取150mm,管內流速v1=10m/s V1在 10~15m/s范圍內，滿足規(guī)范要求。 空氣支管D2:共設8根支管，每根支管的空氣流量為 q= 支管內的空氣流速v2應在5~10m/s范圍內，選v2=5m/s，則支管徑 =0.075m=75mm 取D2=100mm,則 穿孔管D3:每根支管連接六根穿孔管，則每根穿孔管的空氣流量 ，取v3=5m/s 取D3=32mm, 則 孔眼計算：孔眼開于穿孔管底部與垂直中心線成45°處，并交錯排列，孔眼間距b=100mm,孔徑=4mm，穿孔管長一般為4mm,孔眼數m=74個，則孔眼流速 v= 管路阻力計算：沿程阻力h1=103.5mm，局部阻力h2=216mm， 布氣孔阻力h3 式中 1.2----布氣孔局部阻力系數； ----空氣密度為1.205kg/m3 v----孔管流速，m/s g----重力加速度，m/s2 = 穿孔管安裝水深H0=4.4m 總需水頭H=H0+h1+h2+h3=4.4+0.1035+0.216+0.0012=4.72m （4）出水泵的選型：QW型潛水排污泵 根據實際流量Q=3000 m3/d=125 m3/h,故選擇的型號為： 100W120-10,其參數為流量120 m3/h,揚程10m,轉速1440r/min，出口直徑100mm,重量150kg。 3.3混凝沉淀池的設計計算 3.3.1混凝的作用 通過向水中投加一些藥劑（通常稱為混凝劑及助凝劑）使水中難以沉淀的膠體顆粒能相互聚合，長大至能自然沉淀的程度。還可投加一些有機脫色劑，使廢水中的色度得到一定的去除。 3.3.2混凝的原理 混凝處理包括凝聚和絮凝兩個階段。在凝聚階段水中的膠體雙電層被壓縮失去穩(wěn)定而形成較小的微粒；在絮凝階段這些微粒互相聚結（或由于高分子物質的吸附架橋作用相助）形成大顆粒絮體，這些絮體在一定的沉淀條件下可以從水中分離去除。 3.3.3混凝劑的選擇 考慮因素（1）處理效果好，對希望去除的污染物有較高的去除率，能滿足設計要求；（2）混凝劑及助凝劑的價格應適當便宜，需要的投加量應當適中，以防止由于價格昂貴造成處理運行費用過高；（3）混凝劑的來源應當可靠，產品性能比較穩(wěn)定，并應宜于儲存和投加方便；（4）所有的混凝劑都不應對處理出水產生二次污染。 綜上因素考慮，選擇聚合氯化鋁（PAC）。(資料2 )PAC的特點有凈化效率高，耗藥量少，過濾性能好，對各種工業(yè)廢水適應性較廣；溫度適應性高，PH適應范圍寬（可在PH=5~9的范圍內），因而可不投加堿劑；使用時操作方便，腐蝕性小，勞動條件好；設備簡單，操作方便，成本較三氯化鐵低；是無機高分子化合物。 3.3.4脫色劑的選擇 采用絮凝脫色劑，代號脫色Ⅰ號。 它的特點有屬于聚胺類高度陽離子化的有機高分子混凝劑，液體產品固含量70%，無色或淺黃色透明粘稠液體貯存溫度5~45℃，使用PH值7~9，按1：50~1：100稀釋后投加，投加量一般為20~100mg/L，也可與其他混凝劑配合使用對于印染廠、染料廠、油墨廠等工業(yè)廢水處理具有其他混凝劑不能達到的脫色效果 3.3.5助凝劑的選擇 采用聚丙烯酰胺（PAM）（資料10《城鎮(zhèn)》 P442） 它的特點有在處理高濁度水時效果顯著，既可保證水質，又可減少混凝劑用量和一級沉淀池容積。目前被認為是處理高濁度水最有效的高分子絮凝劑之一，并可用于水廠污泥脫水；聚丙烯酰胺水解體的效果比未水解的好，生產中應盡量采用水解體，水解比和水解時間應通過試驗求得；與常用混凝劑配合使用時，應視原水濁度的高低按一定的順序先后投加，以發(fā)揮兩種藥劑的最大效果；聚丙烯酰胺固體產品不易溶解，宜在有機械攪拌的溶解槽內配制溶液，配制濃度一般為2%，投加濃度0.5%~1%；聚丙烯酰胺中丙烯酰胺單體有毒性，用于生活飲用水凈化時，其產品應符合優(yōu)等品要求；是合成有機高分子絮凝劑，為非離子型。通過水解構成陰離子型，也可通過引入基團制成陽離子型。 3.3.6投藥池的容積計算（資料2 P437） (1)混凝劑PAC投藥池容積（W1） 混凝劑最大用量a=10mg/L 處理水量Q=3000m3/d=125m3/h 藥液濃度b取10% 每天配制溶液次數n=3 (2)助凝劑PAM投藥池容積（W2） 助凝劑最大用量a=10mg/L 處理水量Q=3000m3/d=125m3/h 藥液濃度b取10% 每天配制溶液次數n=3 3.3.7混合池的設計計算（資料2 P437） 將混合池分為兩個部分，其中一個加入混凝劑PAC，另一個加入助凝劑PAM.采用機械攪拌混合池，設計要點如下：為加強混合效果，除池內設有快速旋轉槳板外，還可在周壁上加設固定擋板四塊，每塊寬度采用（1/10~1/12）D(D為混合池直徑)，其上下緣離靜止液面和池底皆為1/4D; 混合池內一般設帶兩葉的平板攪拌器，攪拌器離池底0.5~0.75 D0(D0為攪拌器直徑)當H(有效高度)：D1.2時，攪拌器設1層；當H：D>1.3時，攪拌器可設兩層；如H：D的比例很大，則可多設幾層；每層間距（1.0~1.5）D0，相鄰兩層槳板采用90°交叉安裝； 攪拌器直徑D0=（1/3~2/3）D；攪拌器寬度B=(0.1~0.25)D （1）混合池有效容積（W） 混合時間T=8min 混合池流量Q=3000m3/d=2.08m3/min 設兩個池子即n=2 故W=QT/n=8.32m3 設混合池長寬均為2m,即l=w=2m 混合池水深H=W/lw=2.1m 當量直徑D==2.26m 混合池壁設四塊固定擋板，每塊寬度1/10D=0.23m,其上下緣離靜止 液面和池底皆0.6m,擋板長為2.1m-1.2m=0.9m 混合池超高0.5m,混合池全高為2.1m+0.5m=2.6m (2)攪拌器外緣線速度v=3m/s 攪拌器直徑D02/3D,D0=1.5m 攪拌器距池底高度采用0.7m,攪拌葉數Z=2,攪拌器寬度B=0.413m，攪拌器層數e=1。 攪拌器轉速 攪拌器旋轉角速度 阻力系數C取0.5，水的容重=1000kg/m3，攪拌器半徑R0=D0/2=1.5/2=0.75m重力加速度g=9.81m/s2 計算軸功率 水的動力粘度取水溫20℃的，設計速度梯度G取500 需要軸功率 KW ，滿足要求。 傳動機械效率一般取0.85 電動機功率 3.3.8處理后的水質 設計混凝池可使廢水色度和COD值均減小50%，即CODmg/L 3.3.9一級沉淀池的設計計算 （1）沉淀池的選擇： 表3-1 各種沉淀池比較（資料2 P312） 池型 優(yōu)點 缺點 適用條件 平 流 式 沉淀效果好 對沖擊負荷和溫度變化的適用能力較強 施工簡易，造價較低 池子配水不易均勻 采用多斗排泥時，每個泥斗需要單獨設排泥管各自排泥，操作量大；采用鏈帶式刮泥機排泥時，鏈帶的支撐機和驅動件都浸于水中，易銹蝕 適用于地下水位高及地質較差地區(qū) 適用于大中小型污水處理廠 豎 流 式 排泥方便，管理簡單 占地面積小 池子深度大，施工困難 對沖擊負荷和溫度變化的適用能力較差 造價較高 池徑不宜過大，否則布水不勻 適用于處理水量不大的小型污水處理廠 輻 流 式 多為機械排泥，運行較好，管理較簡單 排泥設備已趨定型 機械排泥設備復雜，對施工質量要求高 適用于地下水位較高地區(qū) 適用于大中型污水處理廠 斜 流 式 生產能力大，處理效率高； 停留時間短，占地面積??； 構造復雜，斜板、斜管造價高，須定期更換，易堵塞； 固體負荷不宜過大，耐沖擊負荷能力較差 綜上分析，本設計采用輻流式沉淀池，并且，周邊進水的輻流式沉淀池是一種沉淀效率較高的池型，與中心進水周邊出水的輻流式沉淀池相比，其設計表面負荷可提高1倍左右。因此，本設計采用周邊進水的輻流式沉淀池。 （2）沉淀池的計算：(資料5 P53) 設計參數：輻流沉淀池設計流量取最大設計流量，初次沉淀池表面負荷去1.0~1.5m3/m2.h,二次沉淀池表面負荷取0.7~1.0m3/m2.h，沉淀效率40%~60%； 池直徑一般大于10m,有效水深大于3m; 進水處設閘門調節(jié)流量，進水中心管流速大于0.4m/s，進水采用中心管淹沒式潛孔進水，過孔流速0.1~0.4m/s，潛孔外側設穿孔擋板式穩(wěn)流罩，保證水流平穩(wěn)； 出水處設擋渣板，擋渣板高出池水面0.15~0.2m,排渣管直徑大于0.2m，出水周邊采用鋸齒三角堰，匯入集水渠，渠內水流速為0.2~0.4m/s; 排泥管設于池底，管徑大于200mm,管內流速大于0.4m/s，排泥靜水壓力1.2~2.0m，排泥時間大于10min 池底坡度一般采用0.05~0.10 圖3-1 輻流沉淀池 沉淀部分水面面積（F） 其中，最大設計流量Qmax=2Q=6000m3/d=250 m3/h 池數n=1 表面負荷q’=1.0 m3/m2.h 故 池子直徑（D） 故 =17.8m(取D=18m) 實際水面面積（F） 實際表面負荷（） 0.98 m3/m2.h 單池設計流量（Q0） Q0=Q/n=250/1=250m3/h 校核堰口負荷（） 0.61L/s.m<4.34 L/s.m 符合要求 校核固體負荷（） 其中，混合液懸浮物濃度（MLSS）Nw=3kg/m3 污泥回流比R=0 =70.9kg/m2.d<150 kg/m2.d 符合要求 澄清區(qū)高度（） 其中，沉淀時間t=2h 1.97m 污泥區(qū)高度（） 其中，污泥停留時間t’=4h(資料4 P138) 底流濃度Cu=6kg/m3 池邊水深（） 設緩沖層高度為0.3m =1.97+2.6+0.3=4.87m 沉淀池高度（H） 設池底坡度為0.06，污泥斗直徑d=2m 池中心與池邊落差h3==0.48m 超高h1=0.3m 污泥斗高度h4=1.0m H=h1+h2+h3+h4=0.3+4.87+0.48+1.0=6.65m 沉淀池污泥量（） 進水流量 其中，沉淀池有效容積3 沉淀時間t=2h 干污泥量 其中，沉淀池進水懸浮物含量為800mg/L 沉淀池出水懸浮物含量為120mg/L m3/h 去除污泥量 其中，含水率為%時的污泥量為 去除污泥含水率%=95% m3/h 3.4曝氣系統(tǒng)的設計計算 3.4.1對曝氣系統(tǒng)的要求（資料1 P337） 供氧量在滿足曝氣池設計流量時生化反應的需氧量以外，還應使混合液含有一定剩余DO值，一般按2mg/L計； 使混合液始終保持懸浮狀態(tài)，不致產生沉淀，一般應使池中平均水流速度在0.25m/s左右； 設施的充氧能力應便于調節(jié)，有適應需氧變化的靈活性； 在滿足需氧要求的前提下，充氧裝置的動力效率和氧利用率應力求較高； 充氧裝置應易于維修，不易堵塞，出現故障時，應易于排除； 充氧裝置一般是選用易于購到的可靠產品，附有清水試驗的技術資料； 應考慮氣候、環(huán)境因素，如結冰、噪聲、臭氣問題等。 3.4.2曝氣類型 大體分為兩類，一類是鼓風曝氣，是指采用曝氣器----擴散板或擴散管在水中引入氣泡的曝氣方式。另一類是機械曝氣，是指利用葉輪等器械引入氣泡的曝氣方式。根據污水性質、環(huán)境要求、管理水平、經濟核算，工程設計中可選用鼓風曝氣、機械表面曝氣、射流曝氣等方式，一般宜選用鼓風曝氣式。 3.4.3鼓風曝氣系統(tǒng) 鼓風曝氣系統(tǒng)由鼓風機、空氣擴散裝置（曝氣器）和一系列連通的管道組成。鼓風機將空氣通過一系列管道輸送到安裝在池底部的曝氣器，經過曝氣器使空氣形成不同尺寸的氣泡。氣泡在擴散裝置出口處形成，尺寸則取決于空氣擴散裝置的形式，氣泡經過上升和隨水循環(huán)流動，最后在液面處破裂，這一過程中產生氧向混合液中轉移的作用。（資料2 P503） （1）空氣擴散裝置的選定 在選定空氣擴散裝置時，要考慮下列各項因素： 空氣擴散裝置應具有較高的氧利用率（Ea）和動力效率（Ep）,具有較好的節(jié)能效果； 不易堵塞 ，出現故障易排除，便于維護管理； 構造簡單，便于安裝，工程造價及裝置本身成本都較低。 此外，還應考慮廢水水質、地區(qū)條件以及曝氣池型、水深等。 微孔曝氣器的主要性能特點是產生微小氣泡，氣、液接觸面大，氧利用率較高，一般可達10%以上；其缺點是氣壓損失較大，易堵塞，送入的空氣應預先通過過濾處理。選用YMB型微孔曝氣器，它是由優(yōu)質合成橡膠制成，具有較高的優(yōu)質速度，充氧效率高，不易產生堵塞，不怕銹蝕。（資料3 P385） 表3-2 YMB-Ι的規(guī)格及性能參數 直徑D/mm 膜片平均孔徑/ 空氣量/m3.個-1 服務面積/m2.個-1 氧利用率/% 充氧能力（O2）/kg.(m3.h)-1 動力效率（O2）/kg.(kW.h)-1 260 80~100 1.5~3 0.5~0.75 18.4~27.7 0.112~0.185 3.46~5.19 （2）鼓風機的選定 國內目前常用風機1 羅茨鼓風機：TS系列低噪聲羅茨鼓風機，R系列羅茨鼓風機，L系列羅茨鼓風機；2 離心鼓風機：高速單級污水處理離心鼓風機，C系列污水處理離心鼓風機。 鼓風機應選用高效、節(jié)能、使用方便、運行安全，噪聲低、易維護管理的機型。 （3）鼓風機機房 污水處理廠采用鼓風曝氣系統(tǒng)時，宜設置單獨的風機房。也可根據情況設置敞開式風機站，或采用密閉隔音結構風機房。機房宜布置在曝氣池附近。機房內可設有值班室、配電室、工具室，對單級離心鼓風機房應設有冷卻或風冷卻系統(tǒng)。機房內值班室宜有單獨出入口，宜用雙層玻璃，并應有良好的隔聲措施。機房頂板及內墻應采用吸聲效果較好的材料貼面。 機房內值班室應有必要的通訊手段和機房內主要設備工況的指示或報警裝置。當機房內不設值班室時，機房主要設備工況的指示或報警裝置均應引進總值班室。 （4）供風管道 的鋪設要求： 水面以上供風干、支管可采用UPVC-FRP復合管（加強聚氯乙烯+2mm玻璃布）或FRP管、鋼管。水下供風支管也可采用加強聚氯乙烯UPVC管。 供風管道為鋼管時，必須對管道內進行嚴格防腐處理，管道外也宜做防腐處理。管內防腐可采用厚δ=150μ的鋁合金熱噴涂或其它方法。 布氣支管允許水平高度誤差值±10mm。 微孔曝氣器底盤與布氣支管連接后，底盤平面與管軸線水平誤差不應大于5mm。 微孔曝氣器固定支架應可調。調整后同一曝氣池內曝氣器盤面標高最大誤差不應大于5mm，兩曝氣池之間的曝氣器盤面標高，最大誤差不應大于10mm或按設計要求。 供風支管的間距應通過計算確定，但不宜小于0.5m。 為便于檢修和更換曝氣頭，也可采用可提式微孔曝氣器裝置。 曝氣支管末端應有排除氣、水混合物之立管，管端伸出水面，管徑不宜小于5mm，支管與立管連接處孔洞直徑以3-5mm為宜，管上設有閥門。 微孔曝氣器的固定支架，應有足夠的錨固力，與池底板進行錨固應考慮所受浮力。 微孔曝氣器安裝前，應將供風干管、支管等所有管道吹掃干凈。 3.5水解酸化池的設計計算 3.5.1水解酸化池的作用 印染廢水的可生化性較低，通過酸化水解可使廢水中的有機大分子分解成小分子，有利于后續(xù)有氧細菌的分解作用，從而提高廢水的可生化性，有利于改善后續(xù)好氧生化處理的效果 3.5.2水解酸化池的計算 （1）有效容積（V） 設停留時間HRT=16h 污水流量Q=3000 m3/d=125 m3/h 設置兩個水解酸化池，即n=2 故有效容積V=QHRT/2=1000 m3 (2) 去除率計算（） 第一個水解酸化池： 其中，有效容積V=1000m3 容積負荷M=300 g BOD5/(m3·d) 廢水流量Q=3000m3/d 最大進水COD濃度La=500mg/L 最大出水COD濃度為Lt 求得第一個水解酸化池的最大出水COD濃度Lt=400mg/L 去除率=（500-400）/500=20% 第二個水解酸化池 ： 其中，有效容積V=1000m3 容積負荷M=300 gCOD /(m3·d) 廢水流量Q=3000m3/d 最大進水COD濃度La=400mg/L 最大出水COD濃度為Lt 求得第二個水解酸化池的最大出水COD濃度Lt=300mg/L 去除率=（400-300）/400=25% 即：經過兩個水解酸化池的處理，印染廢水中COD的含量300mg/L (3)實際池子體積（W） 設兩個水解酸化池的長（l）為20m，寬(w)為10m 則有效水深h=W/lw=5m 令池子超高為0.5m 故實際池子體積W=m2 （4）水解酸化池需氧量（Oc） 每個水解酸化池處理的污水量Q=3000m3/d， 處理的COD濃度L=100mg/L=0.1kg/m3 因此，處理的COD的量q=QL ==300kg/d 設此厭氧環(huán)境中，分解1kgCOD需要0.5kgO2 故Oc=150kg/d （5）風機總供風量(Q) 式中 Q – 風機總供風量（m3/d）； 0.28 – 標準狀態(tài)（0.1Mpa，20BC）下每立方米空氣中含氧量 （kgO2/m3）； ε – 曝氣器氧的利用率，以25%計 Oc–需氧量，150kg/d /d=1.49m3/min 表3-3 TSB-50型號羅茨式鼓風機 轉速/(r/min) 升壓/KPa 流量/(m3/min) 配套電機型號 配套電機功率/KW 機組最大重量/kg 1450 49.0 1.48 Y100L2-4 3 140 （6）曝氣器數量（hc） 式中 hc— 按供氧能力所需曝氣器個數（個）； Oc –曝氣器污水標準狀態(tài)下生物處理需氧量（kgO2/d）； qc – 曝氣器標準狀態(tài)下，與曝氣器工作條件接近時的供氧能力（kgO2/h·個 ） 式中0.28 – 標準狀態(tài)（0.1Mpa，20BC）下每立方米空氣中含氧量 （kgO2/m3）； q –YMB型微孔曝氣器的空氣量，2m3/個 kgO2/m3 （7）產泥量計算（Q’） 水解池的污泥產率為0.07kg/kgCOD，進水COD濃度為500mg/L 出水COD濃度為300mg/L 去除COD為500 mg/L-300mg/L=200mg/L=0.2kg/m3 由COD產泥量為W=0.070.23000=42kg/d 產干泥體積V=W/1000=0.042m3/d 含水率為99%，故污泥產量Q’=0.042/(1-99%)=4.2m3/d （8）填料的選定 一般而言，可生化性好的廢水選用彈性填料，對于可生化性較低的廢水一般選用組合填料。印染廢水的可生化性不高，故選用組合填料。組合填料是在軟性填料的基礎上改進的另一類型填料，由纖維束、塑料環(huán)片、套管、中心繩組成。（資料3 P399）纖維束在中間塑料環(huán)片的支撐下，避免了纖維束中心結團現象，同時又能起到良好的布水、布氣作用。傳質效果好，氧利用率高。 3.6接觸氧化池的設計計算 3.6.1接觸氧化池的大體構造 圖3-2 接觸氧化池 3.6.2生物接觸氧化法的特點(資料5 P81) 由于填料比表面積大，池內充氧條件好，氧化池內單位容積的生物量高于活性污泥法曝氣池及生物濾池，因此，它可以達到較高的容積負荷； 由于相當一部分微生物固著生長在填料表面，不需要設污泥回流系統(tǒng)，也不存在污泥膨脹問題，運行管理簡便； 由于池內生物固著量多，水流屬完全混合型，因此它對水質水量的驟變有較強的適應能力； 因污泥濃度高，當有機容積負荷較高時，其F/M仍保持在一定水平，因此污泥產量可相當于或低于活性污泥法。 3.6.3接觸氧化池的設計計算(資料2 P607) (1) 氧化池的有效容積（V） 式中， 平均日污水量Q=3000 進水COD濃度La=300mg/L 出水COD濃度Lt=60mg/L 容積負荷M= 720g COD/(m3·d) 故 停留時間t’=16h 即：經過接觸氧化池的處理，印染廢水中COD的含量60mg/L (2)氧化池總面積（F） 取接觸氧化填料層總高度H=3m,則接觸氧化池總面積： 故 （3）每格氧化池面積（f） 取接觸氧化池格數n=2,則每格接觸氧化池面積： 故 每格接觸氧化池尺寸為20m10m （4）校核接觸時間（t） 已求得每格氧化池面積f=200m2,濾料層總高度H=3m,平均日污水量Q=3000m3/d 故 （5）氧化池總高度（H0） 氧化池有效水深h=V/f=5m 設超高為0.5m 故H0=5+0.5=5.5m （6）接觸氧化池需氧量（Oc） 每格接觸氧化池處理的污水量Q=3000m3/d， 處理的COD濃度L==120mg/L=0.12kg/m3 因此，處理的COD的量q=QL= =360kg/d 設此厭氧環(huán)境中，分解1kgCOD需要1.5kgO2 Oc=540kg/d （7）風機總供風量(Q) 式中 Q – 風機總供風量（m3/d）； 0.28 – 標準狀態(tài)（0.1Mpa，20BC）下每立方米空氣中含氧量 （kgO2/m3）； ε – 曝氣器氧的利用率，以25%計 Oc–需氧量，