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生物特征序批式反應(yīng)器處理含有合成有機(jī)化合物廢水 市政工程 環(huán)境工程專業(yè) 康涅狄格大學(xué) storrs ct 06269 2037 美國(guó) bchemical研發(fā) 環(huán)境科學(xué) 輝瑞全球研發(fā) groton ct 06340 美國(guó)在 2004年 5 月 19日接受 2004年 10月 29日修改 2004年 11月 4日接納 2005年 1月 1日 在網(wǎng)上發(fā)布 摘 要 利用生物的物理和生化特性具有三個(gè)實(shí)驗(yàn)室規(guī)模序列間歇式反應(yīng)器 SBR 處理 合成廢水 固體停留時(shí)間 SRT 為 20 天 對(duì)此進(jìn)行研究 綜合廢水中含有生源化合 物和 22 種促發(fā)有機(jī)化合物 選擇代表著多種化學(xué)結(jié)構(gòu)不同的 N P 和 S 功能團(tuán)體 在為期兩天的水力停留時(shí)間 HRT 里 氧化還原電位 ORP 在 100 缺氧 和 100 mv 需氧 中不斷的循環(huán) 缺氧 好氧 SBR 工藝 雖然仍處在一種電位范圍在分別在 126 18 和 249 18 MV 的好氧序批式生物膜 SBBR 和 好氧 SBR 中 但是相比之 下 在好氧 SBR 和 SBBR 的工藝中產(chǎn)生了大量的可沉降性能差的污泥 而在缺氧 好氧 SBR 工藝中產(chǎn)生的具有優(yōu)秀的可沉淀性的顆粒污泥 而且在缺氧 好氧 SBR 工藝 的反器中都有很高的 COD 100 鈣和 cg 分別是 平衡液相和氣相濃度的一種化學(xué)物質(zhì) 以減少可能由揮發(fā)而產(chǎn)生的損失 大量的飼料 和生物有機(jī)源化合物分批儲(chǔ)存于 4 C 下 綜合進(jìn)水含 Ca 400 mg L 1 COD 總量 42 mg L 1的總 N 17 毫克 L 1的氨氮 6 mg L 1的磷 和 2 個(gè)或 5 mg L 1混合廢水 表 1 合成飼料在間歇式反應(yīng)器中的特點(diǎn) 有機(jī)化合物 濃度 mg L 濃度 mgbCOD L 群落的種 類和功能 無(wú)機(jī)化合物 濃度 mg L 來(lái)源于生物 脫脂奶粉 300 300 酵母膏 50 50 各種有機(jī)化合物 丙烯 2 5a 2 7 6 8 線性脂肪 氨基酸 MgSO4 7H2O 102 5 抗壞血酸 2 1 8 異性芳香 碳素 CaCl2 2H2O 58 8 苯甲酸 2 5a 3 9 9 8 芳香族羰 NaCl 178 0 4 氯酚 2 5a 3 2 8 0 芳香烴 鹵化物 NH4 2 SO4 94 3 環(huán)己酮 2 5 2 環(huán)狀脂肪 碳素 K2HPO4 33 7 氯乙酸 2 0 5 線性脂肪 鹵素 NaHCO3 126 0 乙二胺 2 2 1 線性脂肪胺 MnSO4 H2O 1 2 乙烯 2 1 1 線性脂肪 磷脂酰 FeSO4 7H2O 5 3 磷酸酶 1 氨酸 2 2 1 芳香胺 CuCl2 2H2O 0 5 4 3 硝基苯甲酸 2 5a 2 7 6 8 芳香硝基 ZnSO4 7H2O 0 9 n 硝基甲烷 2 2 2 線性脂肪 亞硝基 NiSO4 6H2O 0 4 氨基三乙酸 2 1 1 線性脂肪胺 NH4 6Mo7O24 4H2 O 0 2 戊醇 2 5 5 線性脂肪 酒精 肌酸 2 0 7 線性脂肪 磷酸化酶 氮雜環(huán)己烷 2 5 3 環(huán)狀脂肪胺 磺酸 2 0 0 線性脂肪 氨基化合物 牛磺酸 2 1 3 線性脂肪 磺酸鹽 茶堿 2 5a 1 8 4 5 異芳香胺 苯磺酸 2 3 2 線性脂肪 磺酸鹽 三氟乙酸 2 0 3 芳香烴 鹵化物 尿嘧啶 2 1 4 芳香胺 尿素 2 0 0 線性脂肪 氨基化合 物 a 進(jìn)水劑量這些化合物由 2家增加至 5毫克左旋在 111天以后 b估計(jì)或理論化學(xué)需氧量值 實(shí)測(cè) 387 5毫克 L 1 和理論 397毫克 L 1 總進(jìn)水 COD基本相同 2 2 間歇式反應(yīng)爐 在 3 個(gè)工作容積為 3 升的 SBR 反應(yīng)器中進(jìn)行運(yùn)行 在每一個(gè)周期添加 1 5L 飼料 溶解液 即 50 容積交換比率 開(kāi)始培養(yǎng) 相等的分量的溶液 每份 ca 含量是 500 mg L 1COD 在康涅狄格的三個(gè)生活 工業(yè)污水處理廠取樣 康涅狄格大學(xué)水污染防治 設(shè)施 stamford 水污染防治設(shè)施 輝瑞和廢水處理廠 投入到在反應(yīng)器中 兩周后加入 了混合污水的所有反應(yīng)堆化合物飼料已經(jīng)改變 所有反應(yīng)器中在產(chǎn)生沉淀前的那階段是通過(guò)固體的消耗來(lái)控制的 固體停留時(shí) 間是 20 天 該反應(yīng)堆保持在室溫 21 C 2 C 自動(dòng) PH 調(diào)節(jié)器控制 pH 值 pH 值 7 8 jenico 股份有限公司 ca 在曝氣期間氣泡風(fēng)口提供氧氣濃度超過(guò) 2 毫克 l 1 時(shí) 所有即時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集 pH 值 ORP 和有時(shí)候需氧量 通過(guò)在個(gè)人電腦上暗轉(zhuǎn) labview v 6 1 軟件 國(guó)家文書(shū) 德州 進(jìn)行集中控制 圖 1 氧化還原電位 ORP 被 跟蹤 其中一個(gè)指標(biāo)是溶解氧 DO 因?yàn)檫@是在控制生物生長(zhǎng)過(guò)程中 它是最敏感 5 的 尤其在低需氧濃度 皓和黃 1996 年 fuerhacker et al 2000 年 反應(yīng)器 1 中運(yùn)行在缺氧 好氧的條件下 2 號(hào)反應(yīng)器最初的運(yùn)行模式與反應(yīng)堆 1 相 同 在第 48 天 提供一個(gè)水面積來(lái)讓它們附著生長(zhǎng) 這樣就產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定而有效率的 處理工藝 生物膜可以在塑性介質(zhì)上生長(zhǎng) 圓筒中有四個(gè)大小相等的間隔廂 內(nèi) 8 8 直 徑 高度 表面積 500 m2 m 3 密度 0 98 g cm 3 kaldnes ri 添加占據(jù) 50 的反應(yīng) 液量 生物膜的支持塑性介質(zhì) 磨頭四個(gè)車廂大小相等 內(nèi) 8 8 12 30 直徑 高度 表面 積 500 m2 m 3 密度 0 98 g cm 3 kaldnes ri 占據(jù) 50 的反應(yīng)器中反應(yīng)液的容 量 這個(gè)填料的目的是給它們附著生長(zhǎng)形成更多的小生境來(lái)提供機(jī)會(huì) 以達(dá)到更高 效率來(lái)去除混合廢水 當(dāng)生物量結(jié)構(gòu)發(fā)生重大變化之后 一個(gè)黑色混合液體反應(yīng)堆中 產(chǎn)生了 反應(yīng)堆 2 后來(lái) 67 日 領(lǐng)有有故意缺氧階段好氧序批式生物膜 SBBR 反 應(yīng)堆 3 操作下完全需氧的條件下 即無(wú)故意缺氧周期 詳細(xì)介紹列在表 2 表 2 SBR在不同階段的運(yùn)行的條件 階段 I II III IV 運(yùn)行的天 數(shù) 1 97 98 122 123 138 139 340 停留時(shí)間 d 2 1 0 5 0 5 總的運(yùn)行 時(shí)間 h 24 12 6 6 運(yùn)行的周 期 飼 料 厭 氧 曝 氣 導(dǎo) 出 沉 淀 物 飼 料 厭 氧 曝 氣 沉 淀 物 的 導(dǎo) 出 飼 料 厭 氧 曝 氣 沉 淀 物 的 導(dǎo) 出 飼 料 厭 氧 曝 氣 沉 淀 物 的 導(dǎo) 出 缺氧 好 氧 SBR h 1 15 7 1 1 6 4 1 1 2 2 1 1 1 3 1 好氧 SBBR h 1 22 1 1 10 1 1 4 1 1 4 1 好氧 SBR h 1 22 1 1 10 1 1 4 1 1 4 1 注 在運(yùn)行期間添料率是固定的 所以 停留時(shí)間隨著整個(gè)運(yùn)行周期的時(shí)間而縮短 6 2 3 生物活性 相對(duì)于多種廢水的微生物活性用現(xiàn)存的透氣性測(cè)試技術(shù)來(lái)量化 描述了早期的厭 氧 好氧 SBR 法 Chandran and Smets 2000 Hu et al 2002 and Hu et al 2003 簡(jiǎn)單地 說(shuō) 生物等分 50 毫升 每個(gè)反應(yīng)堆取兩個(gè)樣品 懸浮物質(zhì)通入大概 2 分鐘的氧氣來(lái)維 持高于 15 mg L 1 的溶氧率 然后停止曝氣加入定量的培養(yǎng)基 5 mg L 1的氨氮 醋酸 或者的 SOCS 減少 在這樣的水平 原因是氧化襯底測(cè)量了探頭 連續(xù)錄 4 赫茲由一 臺(tái)個(gè)人計(jì)算機(jī)接口 因?yàn)榕囵B(yǎng)基的耗氧溶解氧的下降曲線通過(guò)溶解氧探測(cè)儀以 4HZ 的頻率通過(guò)一臺(tái)溶解氧監(jiān)測(cè)器的電腦界面被連續(xù)的紀(jì)錄下來(lái) 運(yùn)行線性回歸的衰退 率校正以確定具體的氧攝取率 酸 并更正為源耗氧量在 3 硝基原液 10 g l 注射醋酸 來(lái)研究 3 硝基龍 50 mg L 1 沖擊載荷對(duì)醋酸的降解的影響 類似呼吸描述曲線被收 集和分析 降解 3 硝基呼吸檢測(cè)期間由于其極其緩慢動(dòng)力學(xué)未被觀察 未觀察數(shù)據(jù) 未顯示 2 4 微生物計(jì)數(shù) 微生物計(jì)數(shù)是用較早前報(bào)道的記數(shù)技術(shù)稍作修改而來(lái)的 Magbanua et al 1998 2 4 1 培養(yǎng)基制備 三種培養(yǎng)基 磷酸鹽生理鹽水緩沖液 PBS 改良過(guò)的 R2A 培養(yǎng)基中 和一個(gè)事先 在 121 C 下蒸過(guò) 15 分鐘的對(duì)照培養(yǎng)基 PBS 液加入連續(xù)的生物稀釋液中 改良過(guò)的 R2A 培養(yǎng)基含有酪氨基酸 葡萄糖 蛋白胨 3 可溶性淀粉 酵母味素 均在 500 毫克左 旋 1 元 丙酮酸鈉 磷酸氫 均在 300 mg L 1的每項(xiàng) 和 50 mg L 1的硫酸鎂 被選為有 代表性的培養(yǎng)基去等量化總異養(yǎng)菌密度 具體基板培養(yǎng)液中加入醋酸或一份廢水 例 如 苯甲酸 3 硝基 茶堿和 4 氯苯酚 無(wú)機(jī)化合物的培養(yǎng)基包含生物所必需的宏量和 微量元素至終濃度為 100 mg L 1的化學(xué)需氧量 醋酸被選定為陽(yáng)性對(duì)照 因?yàn)榇蟛糠?的異養(yǎng)菌在活性污泥系統(tǒng)消耗掉醋酸 尼爾森和尼爾森 2002 2 4 2 生物稀釋法 來(lái)自反應(yīng)堆的生物樣本 10 000 g 離心連續(xù) 5 分鐘 球懸浮在一個(gè) 20 毫米的磷酸 鹽緩沖和使用探針式聲波發(fā)生器 余志科學(xué) 型號(hào) 100 在位置 1 1 W 功率輸出 來(lái) 分散 3 個(gè)階段并有 30 秒的冷卻時(shí)間 96 井板全部用 180 l 無(wú)菌磷酸鹽緩沖液 PBS 7 稀釋制備無(wú)菌性油水井 在第一排每五個(gè)相鄰的稀釋板中加入 20 l 的生化標(biāo)本 生產(chǎn) 5 個(gè)含 10 1 稀釋的混合溶液 混合和稀釋反復(fù)進(jìn)行并連續(xù)轉(zhuǎn)移到稀釋板 在另外五個(gè) 稀釋板上做一個(gè)新的 10 倍稀釋 到 10 8 倍的稀釋水平 最后制作出 5 8 個(gè)稀釋板 進(jìn)行稀釋生物系列和 1 8 個(gè)含鹽水無(wú)菌控制的稀釋板 象上的步驟準(zhǔn)備相同的稀釋 板 然后用于接種試驗(yàn) 2 4 3 試板接種 在所有的試板上分別無(wú)菌性地充滿 90 l 測(cè)試溶劑 隨后 試板接種 從 6 稀釋板 5 個(gè)含有稀釋的生物液 1 個(gè)含無(wú)菌生理鹽水 以每口井接種 10 每一個(gè)相應(yīng)的稀釋 程度的稀釋板 即第一排 從 10 1 稀釋后 第二排從 10 2 稀釋等 導(dǎo)致稀釋 10 2 通過(guò) 測(cè)試板到達(dá) 10 9 在加入 10 l 細(xì)胞增殖吸水劑 1 溶液 Roche 公司 應(yīng)用科學(xué) 印第安 納波利斯 前 試驗(yàn)板 分別置于 35 C 下 6 天 吸水的測(cè)定 是基于減少呼吸道的無(wú)色 唑鹽吸水 1 四 3 4 碘 2 4 硝基苯 5 tetrazolio 1 3 苯 磺酸鈉 以有色可溶 性甲的代謝活性細(xì)胞 每個(gè)測(cè)試板還分別收到 90 l 井測(cè)試溶劑作為補(bǔ)充物和養(yǎng)料 測(cè)試板接種之前一天對(duì)其進(jìn)行檢查 2 4 4 最可能的數(shù)目測(cè)定 由黃色產(chǎn)物產(chǎn)出的光密度 WST 還原 波長(zhǎng)為 450 nm 或濁度 波長(zhǎng)為 520nm 只有 R2A 計(jì)數(shù) 每個(gè)試板上用酶標(biāo)儀 分子器件 桑尼維爾 CA 來(lái)測(cè)試細(xì)菌的生長(zhǎng) 加上兩倍的標(biāo)準(zhǔn)偏差的背景吸光度試板測(cè)得其高于平均水平 MPN 是按標(biāo)準(zhǔn)方法 APHA et al 1998 來(lái)計(jì)算每個(gè)基板基于稀釋 有多少?gòu)?fù)制井 又有多少稀釋程度來(lái)計(jì) 算的 基于這樣的假設(shè) 每個(gè)細(xì)菌細(xì)胞有類似的幾何尺寸和密度 主管量分?jǐn)?shù) fXB Hi 的 一個(gè)具體的襯底上 然后作為近似為 在這里 XB Hi 表示是高密度的細(xì)菌負(fù)責(zé)降解 Si 襯底 2 5 分析程序 反應(yīng)堆氧化還原電位 ORP 聯(lián)機(jī)記錄各種停留時(shí)間 ORP 的電極用 zobell 的標(biāo) 準(zhǔn)溶液 APHA et al 1998 進(jìn)行了校準(zhǔn) 生物量濃度和反應(yīng)池出水水質(zhì)用市售試劑 8 HACH COD 小瓶子 Loveland 鈷 來(lái)測(cè)定化學(xué)需氧量 混合液懸浮固體 污泥 含量用 標(biāo)準(zhǔn)方法 APHA et al 1998 測(cè)定 氨氮分析用氨氣敏電極 HNU Systems MA NO2 濃度 硝態(tài)氮和 氮含量測(cè)定用比色法和離子色譜法 分別 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)方法 APHA et al 1998 有機(jī)促發(fā)的化合物中 只有苯甲酸 3 硝基茶堿 與 4 氯酚可檢測(cè)一高效 液相色譜法 在整個(gè)運(yùn)行期定期監(jiān)測(cè) 3 硝基苯甲酸 茶堿 與 4 氯酚濃度測(cè)定高效液 相色譜法 HPLC Jasco 東京 日本 按順序經(jīng)分離梯度洗脫 0 3 分鐘 10 甲醇 3 20 分鐘 65 個(gè) 占 90 1 20 25 分鐘 65 個(gè) 占 90 1 25 30 分鐘 10 甲醇 而 30 40 分 鐘 10 甲醇 以 ZORBAX SB C18 柱 安捷倫公司 美國(guó)加州 Palo Alto CA 和紫外 二 極管陣列檢測(cè) 分別檢出 0 6 倍 0 6 倍 0 4 和 0 4 mg 每升 絮團(tuán)粒度的分布測(cè)定三 份 有 770 accusizer 光學(xué)顆粒粒度 圣巴巴拉 鈣 的決議 0 5 500 m 每個(gè)測(cè)量長(zhǎng)達(dá) 30 秒 并用了 50 毫升的生物量 對(duì) 污泥體積指數(shù) SVI 進(jìn)行了測(cè)定 用每種標(biāo)準(zhǔn)方法 APHA et al 1998 通過(guò)記錄每個(gè)顆粒在量筒中的沉降時(shí)間測(cè)量顆粒沉降速度 摩 根羅斯等 1997 年 9 3 結(jié)果 3 1 氧化還原電位概況 在三個(gè)反應(yīng)堆中記錄的 OPR 讀數(shù)存在巨大的差異 在在缺氧 好氧 SBR 工藝中 為期兩天的停留時(shí)間 ORP 循環(huán)于 100 缺氧階段 和 100 毫伏 好氧階段 之間 圖 2 雖然這是相當(dāng)接近 在有氧 SBBR 與 SBR 反應(yīng)池為 126 18 和 249 18 MV 的 ORP 的價(jià)值在好氧 SBBR 與 SBR 反應(yīng)中沒(méi)有明顯變化 數(shù)據(jù)未顯示 相比之下 ORP 的價(jià)值觀起了很大的變化 HRT 減少到 0 5 天 在缺氧 好氧 SBR 工藝是在 400 到 0 毫伏 第三階段 之間 黑色混合液體顏色在反應(yīng)堆內(nèi)變化 之后的曝氣延長(zhǎng)了 一個(gè)多小時(shí) 而無(wú)氧混合時(shí)間減為 1 小時(shí) 第四階段 因此 ORP 的值增大 并維持 100 350 之間 50 毫伏在兩個(gè)階段 分別見(jiàn)于 圖 2 圖 2 ORP 概況缺氧 好氧 SBR 工藝 在第一階段 HRT 2 d 第三 HRT 0 5 D 與分別 2 小時(shí)缺氧攪 拌和曝氣 和第四 HRT 0 5 D 與 1 小時(shí)缺氧攪拌 和 3 h 曝氣 3 2 污泥顆粒沉降 從第 62 天起 只有在缺氧 好氧 SBR 工藝中開(kāi)始產(chǎn)生淺褐色顆粒污泥 由于停 10 留時(shí)間減少到 1 0 至 0 5 天 顆粒顯性視覺(jué)估計(jì)平均直徑 1 2 毫米 最大直徑為 5 0 毫 米 相比之下 污泥平均粒徑在好氧 SBR 和后 SBBR 分別 0 320 0 023 和 0 359 0 018 毫米 根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)粒徑在好氧 SBR 工藝中 在后 SBBR t 0 05 p 值為 0 08 n 3 顆粒逐漸消失后 181 天之后 未能倒入泵中 顆粒最高沉降速度相應(yīng)的最大尺寸 平均一個(gè)單個(gè)顆粒的沉降速率為 38 3 m h 1 n 3 符合標(biāo)準(zhǔn)較早前報(bào)道 摩根羅斯等 1997 32 3 38 8 m h 1 好氧顆粒污泥 只有缺氧 好氧 SBR 工藝 符合最高的沉降速度 對(duì)良好的污泥沉降特性進(jìn)行了觀察 在整個(gè)運(yùn)行期 平均污泥體積指數(shù) SVIs 在 缺氧 好氧 SBR 工藝 好氧 SBBR 與 SBR n 5 時(shí) 從 296 天至 337 天 中分別為 98 31 340 208 和 239 176 3 3 化學(xué)需氧量和氨氮 在整個(gè)操作期間 20 天的目標(biāo) SRT 非常好的去除了 COD 90 在大約 400 毫克每升的進(jìn)水化學(xué)需氧量 分別在缺氧 好氧 好氧 SBR 工藝 SBBR 三個(gè)反應(yīng)堆實(shí) 現(xiàn)廢水濃度 38 14 37 19 和 36 16 毫克每升時(shí) 圖 3A 條 相比之下比較 COD 去除率 出水殘留氮和物種隨不同反應(yīng)堆和停留時(shí)間而變化 后 50 天出水氨氮 濃度在缺氧 好氧 SBR 工藝已接近其檢測(cè)限 MDL 為 0 1 mg 每升時(shí) 還有一個(gè)重 要的因素即氨氮濃度 10 5 毫克每升 可在好氧 SBR 法 圖乙 產(chǎn)生大量的硝化抑制作 用 也注意到 SBBR 在好氧 48 天后生物膜媒體一天增加出水氨氮濃度 如果 HRT 后 減少到一天 二期 沒(méi)有明顯的出水水質(zhì)明顯變化 然而 進(jìn)一步減少停留時(shí)間為 0 5 天 缺氧 好氧 SBR 工藝 第三階段 擁有最長(zhǎng)的積累期 會(huì)導(dǎo)致暫時(shí)性銨積累 污水平均硝 酸鹽濃度 圖 116 在缺氧 好氧 SBR 工藝 好氧后 SBBR 與 SBR 分別為 11 3 23 9 和 26 9 毫克每升時(shí) 只有在缺氧 好氧 SBR 工藝 見(jiàn)圖 4 中分別揭示大量脫 氮 74 在整個(gè)運(yùn)行期 流體 COD A 組 氨氮 B 組 硝酸鹽 氮 小組 C 與生物反應(yīng)池 小組四 集中分布在缺氧 好氧 SBR 工藝 好氧后 SBBR 和好氧 SBR 工藝 11 圖 3 注 在整個(gè)運(yùn)行期 流體 COD A組 氨氮 B組 硝酸鹽 氮 小組 C 與生物反應(yīng)池 小組四 集中 分布在缺氧 好氧 SBR工藝 好氧后 SBBR 和好氧 SBR工藝 圖 4 注 污水 3 硝基濃度分布在缺氧 好氧 SBR工藝 好氧后 SBBR 好氧 SBR工藝 實(shí)線代表 名義進(jìn)水 SOC的濃度 虛線代表的方法檢測(cè)限 誤差柱狀圖是重復(fù)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算 12 3 4 特定有機(jī)化合物的結(jié)局 精心挑選的 SOCS 高濃度污水在處理期間被跟蹤調(diào)查 在整個(gè)運(yùn)行期間 任何反 應(yīng)堆污水中苯甲酸鈉 茶堿 4 氯酚均未檢出 即使在其進(jìn)水濃度增至 500 毫克每升的 每天 111 數(shù)據(jù)未顯示 事實(shí)上 在缺氧 好氧 SBR 工藝中茶堿只是在填料期結(jié)束后 的較短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn) 在好氧 SBR 工藝其去除比有氧 SBBR 緩慢 圖 5 相較于上述 化合物 發(fā)現(xiàn)在所有反應(yīng)后 廢水的 3 硝基 進(jìn)水濃度增至 500 毫克 L 天 1 天 111 圖 4 不過(guò) 由于長(zhǎng)時(shí)間曝光 300 天 其廢水濃度成為大幅降低生物的建議 圖 5 注 在缺氧 好氧 SBR工藝 好氧后 SBBR 和好氧 SBR工藝 在 24小時(shí)運(yùn)行周期 第一期 HRT 2 d 改變污水茶堿濃度 3 5 微生物活性 具體的 SOCS 在反應(yīng)池中 除了對(duì)微生物存活的對(duì)比還要研究 COD 和 N 直 接測(cè)量縱橫率 在缺氧 好氧 SBR 和好氧后 SBBR SOURNH4 沒(méi)有統(tǒng)計(jì)上的差異 但在好氧 SBR 工藝它是最高的 0 012 g O2 h 1 g 1 XCOD 見(jiàn)表 3 t 0 05 p 150 我們研究的結(jié)果顯示在交 替缺氧 好氧條件下可以有效控制污泥膨脹 這可能是新陳代謝的選擇 Grady 等 1999 所有有機(jī)充填物 苯甲酸 3 硝基 茶堿和 4 氯酚在整個(gè)運(yùn)行時(shí)期例行監(jiān)測(cè) 所有 反應(yīng)堆中的苯甲酸 茶堿和 4 氯酚徹底清除 在好氧 SBR 法中有以兩年來(lái)最快的茶 堿清除率 建議在上級(jí)有氧代謝降解大多數(shù)有機(jī)物 污水中當(dāng) 3 硝基濃度低于 1 毫 克每升時(shí) 只有經(jīng)過(guò) 300 天的運(yùn)行 高濃度的生物量在兩天的停留時(shí)間后 平均污泥濃 度為證 1300 0 5 四激素應(yīng)用 從 171 天 以后 達(dá)到 800 毫克細(xì)胞 公升 適用于 50 天 至 97 天 圖 3D 經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期馴化可以改善降解能力 在另一方面 為期一個(gè)月的在好 氧 SBR 和后 SBBR 中完成氨氮的觀察 缺氧 好氧 SBR 工藝 圖 3 顯示物或代謝抑 制硝化作用 可更有效地清除 顯然 SOCS 在 有交替缺氧 好氧條件下和在好氧條件 下可以得到同樣良好的去除 同樣另一個(gè)好處是提高脫氮效果 高等 SOURNH4從好氧 SBR 工藝中展示了生物在足夠的通氣下快速氨氧化 相 比之下 最低 SOURNH4發(fā)生在缺氧 好氧 SBR 法第三階段這是符合長(zhǎng)期污水酸銨 圖 3B 及亞硝酸鹽 數(shù)據(jù)未顯示 這些結(jié)果表明 在一個(gè)足夠長(zhǎng)的充氣期間 我們可以實(shí) 15 現(xiàn)完全硝化 該醋酸鹽在缺氧 好氧 SBR 工藝中 顯著低于有機(jī)物的需氧 見(jiàn)表 3 醋 酸在缺氧 好氧 SBR 工藝中 同樣是非常低 3 02 可能的話 醋酸的有氧代謝少交 替呼吸或發(fā)酵代謝在此氧化還原反應(yīng)循環(huán)中無(wú)處不在 在另一方面 低醋酸鹽可顯示 不完全氧化 儲(chǔ)存和代謝 往往就是遵循循環(huán)厭氧 好氧環(huán)境 一個(gè)假設(shè)的平均細(xì)胞干重 10 12 克 球形細(xì)胞密度相等 水 計(jì)算物質(zhì)濃度分別 為 410 140 和 250 毫克每升時(shí) 在缺氧 好氧 SBR 工藝 好氧 SBR 工藝 及后 SBBR 分別基于表 4 這些是公平與實(shí)驗(yàn)測(cè)量污泥濃度值 949 966 和 856 毫克倉(cāng)庫(kù)每 升時(shí) 分別 考慮到適用 20 天的調(diào)整期活躍分?jǐn)?shù)將減少低于 1 因此 液體中出現(xiàn)培養(yǎng) 基量化 magbanua 等 1998 表 4 缺氧 好氧 SBR 好氧 SBBR 好氧 SBR MPN mL 1 fxB Hi MPN mL 1 fxB Hi MPN mL 1 fxB Hi R2A 4 1 1 3 E 08 2 5 0 2 E 08 1 4 0 6 E 08 醋酸鹽 1 2 0 7 E 07 3 02 3 44 8 5 0 E 07 34 34 0 7 2 2 3 E 07 53 33 34 57 安息香酸鹽 2 3 1 1 E 07 5 52 5 57 4 1 1 7 E 06 1 65 1 39 6 0 0 4 E 06 4 44 0 52 茶堿 1 4 0 1 E 07 3 45 0 60 3 7 1 3 E 05 0 15 0 10 4 5 1 4 E 06 3 30 2 15 4 氯酚 9 0 1 8 E 04 0 02 0 01 6 8 3 3 E 04 0 03 0 03 1 4 0 2 E 04 0 01 0 3 硝基苯甲酸 鹽 1 0 0 1 E 07 2 42 0 51 9 0 2 1 E 04 0 04 0 02 6 5 0 4 E 04 0 05 0 01 我們的研究結(jié)果顯示 同樣良好的去除的 SOC 可在缺氧 好氧 SBR 工藝中實(shí)現(xiàn) 因?yàn)樵诤醚?SBR 法中 可以提高脫氮和更好的污泥沉降性能 在有氧條件下 可以強(qiáng) 制去除氨氮和許多的 SOCS 但少量的 SoC 在缺氧 好氧 SBR 工藝中的去除是沒(méi)有 必要 只要有足夠的好氧分?jǐn)?shù)維持在缺氧 好氧循環(huán)階段 有氧分?jǐn)?shù)至少為 60 以同 樣的情況在我們的缺氧 好氧 SBR 工藝在第四期 被推薦 grady 等 1999 16 5 結(jié)論 主要結(jié)論如下工作 1 研究好氧 SBR 工藝和后 SBBR 后 缺氧 有氧的交替促進(jìn)形成具有優(yōu)良沉 降性的污泥顆粒 2 取消對(duì)幾個(gè)試驗(yàn)的 SOCS 好氧 缺氧循環(huán) 污水中的苯甲酸 茶堿和 4 氯酚均 17 低于整個(gè)運(yùn)行期間的檢測(cè)限 而一貫長(zhǎng)期馴化期間所需的 3 硝基被去除 3 主管生物組分的 SOC 退化 例如 4 氯酚和 3 硝基 顯著低于其進(jìn)水 COD 雖 然液體提供了一個(gè)很好的近似異養(yǎng)分?jǐn)?shù) 4 最高具體氨氧化率分別見(jiàn)于好氧 SBR 工藝 最低具體醋酸氧化率分別觀察在 缺氧 好氧 SBR 工藝伴隨著非常低 3 02 醋酸主管有氧量分?jǐn)?shù) 5 在平等固體停留時(shí)間 進(jìn)水條件下 總體比較各反應(yīng)堆顯示缺氧 好氧循環(huán) SBR 法優(yōu)越 因?yàn)樗谙嗤?SOC 和脫氮效果下 同時(shí)顯示出了污泥良好的沉降性能
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
外文參考文獻(xiàn)譯文及原文
學(xué) 院 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院
專 業(yè) 環(huán) 境 工 程
年級(jí)班別
學(xué) 號(hào)
學(xué)生姓名
指導(dǎo)教師
20xx年6月2日
摘要
酚是一種理想的食品天然抗氧化劑,具有抗癌治病、防衰老、防輻射、消除人體自由基等多種生理功效,廣泛用于食品、油脂、醫(yī)藥、化工等行業(yè).近年來(lái),對(duì)于茶多酚的提取方法多見(jiàn)于報(bào)道。論文以茶多酚生產(chǎn)廢水為研究對(duì)象，針對(duì)該廢水有機(jī)物濃度高，含生物毒性物質(zhì)和含鹽量高等特點(diǎn)提出了預(yù)處理－水解酸化－SBR－后處理的組合工藝.投加聚鋁對(duì)混合廢水進(jìn)行預(yù)處理，CODcr和茶多酚的去除率都非常的高.由于該廢水中所含大都為天然物質(zhì),該工藝是廢水通過(guò)水解酸化池后，提高廢水的可生化性. 由于該廢水中所含大都為天然物質(zhì)，其分子質(zhì)量較大，而采用水解酸化可使水中的高分子物質(zhì)在產(chǎn)酸菌的作用下分解為小分子，減少好氧處理的負(fù)荷，同時(shí)在厭氧條件下也可使廢水中殘留的茶多酚得到部分降解。在預(yù)處理階段對(duì)茶多酚的去除是否完全對(duì)于廢水處理的效果是至關(guān)重要的。但是在預(yù)處理階段很難將茶多酚去除完全，而好氧對(duì)茶多酚基本沒(méi)有降解作用，雖然水解酸化對(duì)茶多酚的降解率很低，但為了盡可能地降低茶多酚的濃度和減小出水的色度，水解酸化池應(yīng)采用較長(zhǎng)的停留時(shí)間。
因?yàn)镾BR法的處理設(shè)施十分簡(jiǎn)單，管理非常方便去除有機(jī)物效率很高,基建費(fèi)用明顯低于常規(guī)活性污泥法,所以本工藝采用SBR法, 廢水中的COD和BOD主要是在SBR池中去除. 茶多酚廢水經(jīng)預(yù)處理和生化處理后水質(zhì)得到了明顯改善，但出水仍然不能達(dá)標(biāo)，尤其是色度較大,所以可采用混凝沉淀進(jìn)行后處理,混凝沉淀試驗(yàn)采用聚合鋁作混凝劑，有關(guān)試驗(yàn)結(jié)果表明，對(duì)厭氧24h、好氧生化12h的出水進(jìn)行混凝沉淀處理，最佳投藥量為80mg/L，沉淀1.0h后COD可降到80mg/L，出水色度＜50倍，出水清澈透明，完全達(dá)到該地區(qū)的廢水排放標(biāo)準(zhǔn)。
關(guān)鍵字: 茶多酚,抗氧化劑,預(yù)處理,水解酸化,SBR法 Abstract
Tea polyphenols is an ideal natural foods anti - oxidant, which has many physiological functions such as anticancer and treating disease, anti - aging, radiation protection and eliminating human body free radical, etc, and has been widely used in foods, fats, medicine and chemical industry. The extrdction of tea polyphenols has been reported much for the past few years。Tea Polyphenols(TP)production wastewater is characterized by high CODcr,high salinity,bio-toxicity,etc. a three-stage treatment process is proposed including pretreatment,anaerobic hydrolysis and SBR,and post treatment.Adding polyaluminum chloride into the mixed wastewater,the removal efficiency of CODcr and TP is very efficiency .In this process, first, the wastewater runs through the hydrolysis acidification pool, there is stuffing. so that the BOD5/CODcr can be increased.
As the wastewater contained mostly natural substances, so they have larger molecular weight, hydrolysis and acidification of the water can polymer substances in the acid-producing bacteria to decompose under small molecules, reduce the load of aerobic treatment, while under anaerobic conditions can also enable the wastewater residual TP partial degraded. In preprocessing stage,the TP removed entirely, so the wastewater treatment effect is essential. But the pretreatment stage it is difficult to completely remove TP, TP and aerobic basic right without degradation, Although acid hydrolysis of tea polyphenols, the degradation rate is very low, However, in order to reduce as much as possible ,the TP concentrated and decreased water color, hydrolysis acidification should adopt a longer duration. because the treatment facilities is very simple and very convenient management of highly efficient removal of organic matter, infrastructure costs significantly lower than conventional activated sludge process,so we choose the technology SBR, wastewater COD and BOD can mainly removed in the SBR pond. TP wastewater pretreatment and biochemical treatment has been markedly improved, but the water is still not fulfilled, especially larger color, Therefore available upon coagulation, flocculation tests used for the polymerization of aluminum coagulants, the test results show that right anaerobic 24 h, 12 h aerobic biochemical water for the coagulation treatment, the best dosage of 80 mg / L, Precipitation 1.0 h after COD can be reduced to 80 mg / L, water color<50 times, the water is clear, fully meet the region's wastewater discharge standards.
Key words: Tea polyphenols,anti – oxidant,pretreatment,hydrolysis and acidification,SBR
目 錄
1 概述 1
2 設(shè)計(jì)資料 2
2.1生產(chǎn)工藝及廢水的來(lái)源 2
2.2廢水特點(diǎn) 2
2.3 廢水水量 2
2.4廢水水質(zhì) 2
3 設(shè)計(jì)依據(jù)及工藝選擇 3
3.1設(shè)計(jì)依據(jù) 3
3.1.1設(shè)計(jì)思想 3
3.1.2設(shè)計(jì)原則 3
3.2污水處理工藝選擇 4
3.2.1廢水的主要組成 4
3.2.2 處理工藝的選擇 4
3.2.3 預(yù)處理 4
3.2.4生化處理 5
3.2.5 后處理 5
3.2.6 中、小型城市污水處理廠的優(yōu)選工藝 6
3.2.7各設(shè)備的具體說(shuō)明 7
3.3各段去除率的估算 8
4 污水處理構(gòu)筑物的設(shè)計(jì) 10
4.1調(diào)節(jié)池 10
4.1.1設(shè)計(jì)說(shuō)明 10
4.1.2參數(shù)選擇 10
4.1.3設(shè)計(jì)計(jì)算 10
4.2化學(xué)絮凝池 12
4.2.1已知條件 12
4.2.2.設(shè)計(jì)計(jì)算 12
4.3 旋流式絮凝池 13
4.3.1 .已知條件 13
4.3.2.設(shè)計(jì)計(jì)算 13
4.4異向斜流板沉淀池 14
4.4.1 .已知條件 14
4.4.2.設(shè)計(jì)計(jì)算 15
4.5水解酸化池 18
4.5.1 設(shè)計(jì)說(shuō)明 18
4.5.2參數(shù)選擇 19
4.5.3設(shè)計(jì)計(jì)算 19
4.6 SBR工藝的設(shè)計(jì)計(jì)算 22
4.6.1已知條件 22
4.6.2主要參數(shù)選擇 22
4.6.3計(jì)算污泥量 22
4.6.4其他參數(shù) 23
4.6.5剩余污泥與排出 26
4.6.6曝氣設(shè)備選擇 29
4.6.7潛水射流曝氣機(jī)選擇 30
4.7溶藥池2 31
4.7.1 .已知條件 31
4.7.2.設(shè)計(jì)計(jì)算 31
4.8 污泥濃縮池 32
4.8.1設(shè)計(jì)說(shuō)明 32
4.8.2已知條件及參數(shù)選擇 33
4.8.3設(shè)計(jì)計(jì)算 33
5 構(gòu)建物設(shè)備一覽表 36
6 生化處理系統(tǒng)的總體布置 39
6.1平面布置 39
6.2高程布置 39
6.2.1 高程布置原則 39
6.2.2高程計(jì)算 40
6.2.3 高程布置結(jié)果(參見(jiàn)附圖2) 40
7 投資估算 41
7.1土建工程：（萬(wàn)元） 41
7.2設(shè)備部分：（萬(wàn)元） 41
7.3其它費(fèi)用（萬(wàn)元） 42
7.4總投資為：474.968萬(wàn)元 42
結(jié)論 43
參考文獻(xiàn) 44
致謝 45
摘要 酚是一種理想的食品天然抗氧化劑 具有抗癌治病 防衰老 防輻射 消除人體自 由基等多種生理功效 廣泛用于食品 油脂 醫(yī)藥 化工等行業(yè) 近年來(lái) 對(duì)于茶多酚的提 取方法多見(jiàn)于報(bào)道 論文以茶多酚生產(chǎn)廢水為研究對(duì)象 針對(duì)該廢水有機(jī)物濃度高 含生物毒性物質(zhì)和含鹽量高等特點(diǎn)提出了預(yù)處理 水解酸化 SBR 后處理的組合工 藝 投加聚鋁對(duì)混合廢水進(jìn)行預(yù)處理 CODcr 和茶多酚的去除率都非常的高 由于該廢水 中所含大都為天然物質(zhì) 該工藝是廢水通過(guò)水解酸化池后 提高廢水的可生化性 由于 該廢水中所含大都為天然物質(zhì) 其分子質(zhì)量較大 而采用水解酸化可使水中的高分子 物質(zhì)在產(chǎn)酸菌的作用下分解為小分子 減少好氧處理的負(fù)荷 同時(shí)在厭氧條件下也可 使廢水中殘留的茶多酚得到部分降解 在預(yù)處理階段對(duì)茶多酚的去除是否完全對(duì)于廢 水處理的效果是至關(guān)重要的 但是在預(yù)處理階段很難將茶多酚去除完全 而好氧對(duì)茶 多酚基本沒(méi)有降解作用 雖然水解酸化對(duì)茶多酚的降解率很低 但為了盡可能地降低 茶多酚的濃度和減小出水的色度 水解酸化池應(yīng)采用較長(zhǎng)的停留時(shí)間 因?yàn)?SBR 法的處理設(shè)施十分簡(jiǎn)單 管理非常方便去除有機(jī)物效率很高 基建費(fèi)用明 顯低于常規(guī)活性污泥法 所以本工藝采用 SBR 法 廢水中的 COD 和 BOD 主要是在 SBR 池中去除 茶多酚廢水經(jīng)預(yù)處理和生化處理后水質(zhì)得到了明顯改善 但出水仍然不能達(dá) 標(biāo) 尤其是色度較大 所以可采用混凝沉淀進(jìn)行后處理 混凝沉淀試驗(yàn)采用聚合鋁作混凝 劑 有關(guān)試驗(yàn)結(jié)果表明 對(duì)厭氧 24h 好氧生化 12h 的出水進(jìn)行混凝沉淀處理 最佳投 藥量為 80mg L 沉淀 1 0h 后 COD 可降到 80mg L 出水色度 50 倍 出水清澈透明 完全達(dá)到該地區(qū)的廢水排放標(biāo)準(zhǔn) 關(guān)鍵字 茶多酚 抗氧化劑 預(yù)處理 水解酸化 SBR 法 Abstract Tea polyphenols is an ideal natural foods anti oxidant which has many physiological functions such as anticancer and treating disease anti aging radiation protection and eliminating human body free radical etc and has been widely used in foods fats medicine and chemical industry The extrdction of tea polyphenols has been reported much for the past few years Tea Polyphenols TP production wastewater is characterized by high CODcr high salinity bio toxicity etc a three stage treatment process is proposed including pretreatment anaerobic hydrolysis and SBR and post treatment Adding polyaluminum chloride into the mixed wastewater the removal efficiency of CODcr and TP is very efficiency In this process first the wastewater runs through the hydrolysis acidification pool there is stuffing so that the BOD5 CODcr can be increased As the wastewater contained mostly natural substances so they have larger molecular weight hydrolysis and acidification of the water can polymer substances in the acid producing bacteria to decompose under small molecules reduce the load of aerobic treatment while under anaerobic conditions can also enable the wastewater residual TP partial degraded In preprocessing stage the TP removed entirely so the wastewater treatment effect is essential But the pretreatment stage it is difficult to completely remove TP TP and aerobic basic right without degradation Although acid hydrolysis of tea polyphenols the degradation rate is very low However in order to reduce as much as possible the TP concentrated and decreased water color hydrolysis acidification should adopt a longer duration because the treatment facilities is very simple and very convenient management of highly efficient removal of organic matter infrastructure costs significantly lower than conventional activated sludge process so we choose the technology SBR wastewater COD and BOD can mainly removed in the SBR pond TP wastewater pretreatment and biochemical treatment has been markedly improved but the water is still not fulfilled especially larger color Therefore available upon coagulation flocculation tests used for the polymerization of aluminum coagulants the test results show that right anaerobic 24 h 12 h aerobic biochemical water for the coagulation treatment the best dosage of 80 mg L Precipitation 1 0 h after COD can be reduced to 80 mg L water color 50 times the water is clear fully meet the region s wastewater discharge standards Key words Tea polyphenols anti oxidant pretreatment hydrolysis and acidification SBR 目 錄 1 概述 1 2 設(shè)計(jì)資料 2 2 1 生產(chǎn)工藝及廢水的來(lái)源 2 2 2 廢水特點(diǎn) 2 2 3 廢水水量 2 2 4 廢水水質(zhì) 2 3 設(shè)計(jì)依據(jù)及工藝選擇 3 3 1 設(shè)計(jì)依據(jù) 3 3 1 1 設(shè)計(jì)思想 3 3 1 2 設(shè)計(jì)原則 3 3 2 污水處理工藝選擇 4 3 2 1 廢水的主要組成 4 3 2 2 處理工藝的選擇 4 3 2 3 預(yù)處理 4 3 2 4 生化處理 5 3 2 5 后處理 5 3 2 6 中 小型城市污水處理廠的優(yōu)選工藝 6 3 2 7 各設(shè)備的具體說(shuō)明 7 3 3 各段去除率的估算 8 4 污水處理構(gòu)筑物的設(shè)計(jì) 10 4 1 調(diào)節(jié)池 10 4 1 1 設(shè)計(jì)說(shuō)明 10 4 1 2 參數(shù)選擇 10 4 1 3 設(shè)計(jì)計(jì)算 10 4 2 化學(xué)絮凝池 12 4 2 1 已知條件 12 4 2 2 設(shè)計(jì)計(jì)算 12 4 3 旋流式絮凝池 13 4 3 1 已知條件 13 4 3 2 設(shè)計(jì)計(jì)算 13 4 4 異向斜流板沉淀池 14 4 4 1 已知條件 14 4 4 2 設(shè)計(jì)計(jì)算 15 4 5 水解酸化池 18 4 5 1 設(shè)計(jì)說(shuō)明 18 4 5 2 參數(shù)選擇 19 4 5 3 設(shè)計(jì)計(jì)算 19 4 6 SBR 工藝的設(shè)計(jì)計(jì)算 22 4 6 1 已知條件 22 4 6 2 主要參數(shù)選擇 22 4 6 3 計(jì)算污泥量 22 4 6 4 其他參數(shù) 23 4 6 5 剩余污泥與排出 26 4 6 6 曝氣設(shè)備選擇 29 4 6 7 潛水射流曝氣機(jī)選擇 30 4 7 溶藥池 2 31 4 7 1 已知條件 31 4 7 2 設(shè)計(jì)計(jì)算 31 4 8 污泥濃縮池 32 4 8 1 設(shè)計(jì)說(shuō)明 32 4 8 2 已知條件及參數(shù)選擇 33 4 8 3 設(shè)計(jì)計(jì)算 33 5 構(gòu)建物設(shè)備一覽表 36 6 生化處理系統(tǒng)的總體布置 39 6 1 平面布置 39 6 2 高程布置 39 6 2 1 高程布置原則 39 6 2 2 高程計(jì)算 40 6 2 3 高程布置結(jié)果 參見(jiàn)附圖 2 40 7 投資估算 41 7 1 土建工程 萬(wàn)元 41 7 2 設(shè)備部分 萬(wàn)元 41 7 3 其它費(fèi)用 萬(wàn)元 42 7 4 總投資為 474 968 萬(wàn)元 42 結(jié)論 43 參考文獻(xiàn) 44 致謝 45 1 1 概 述 茶多酚是茶葉中酚類及而其衍生物的總稱 主要以兒茶素為主 是一種天然抗氧 化劑 近幾年 北京 上海 浙江 江蘇 福建等一些發(fā)達(dá)省市先后建立了研究 開(kāi) 發(fā) 生產(chǎn)茶多酚基地 產(chǎn)品也相繼問(wèn)市 但概括起來(lái)說(shuō)大多規(guī)模小 產(chǎn)量低 目前 國(guó)內(nèi)生產(chǎn)規(guī)模和技術(shù)含量較高的有江蘇無(wú)錫綠寶生物制品有限公司 海南群力藥業(yè)有 限公司 羅氏 上海 精細(xì)化工有限公司等 據(jù)報(bào)道 2002 年全國(guó)生產(chǎn)茶多酚約 400 噸 全世界生產(chǎn)茶多酚約 1600 噸 比上年增長(zhǎng)都在 100 以上 中國(guó)產(chǎn)量?jī)H占世界產(chǎn) 量的 25 美英等少數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家產(chǎn)量相對(duì)較大 用量也大 根據(jù)掌握的資料 2002 年 生產(chǎn)的茶多酚全部銷售一空 茶多酚目前國(guó)內(nèi)銷售價(jià)格 根據(jù)其規(guī)格和質(zhì)量不同 一般在 500 元 公斤到 1200 元 公斤之間 平均價(jià)格在 50 萬(wàn)元 噸左右 國(guó)際市場(chǎng)價(jià)格約在 7 萬(wàn)美元 噸一 10 萬(wàn)美元 噸之間 同時(shí)茶多酚精品 茶多糖等產(chǎn)品也及具開(kāi)發(fā)潛力 1 公斤茶多酚精品 中提取的兒茶素單體 EGCG ECG 的價(jià)值超過(guò) 10 萬(wàn)美元 目前全球年消耗量約為 1600 噸 其中美國(guó)約 500 噸 日本約 400 噸 西歐約 400 噸 其它地區(qū)和國(guó)家約 300 噸 按照歷年的發(fā)展速度 茶多酚的年需要量都是成倍的 增長(zhǎng) 歐美 東南亞 南美等地區(qū)和國(guó)家的增長(zhǎng)速度都相當(dāng)快 未來(lái)幾年 國(guó)內(nèi)外茶 多酚需求量將迅速攀升 全球茶多酚年需求量將達(dá)到 6000 噸以上 特別是中國(guó)的需求 量增加將最快 預(yù)計(jì)將達(dá) 1000 噸以上 投資茶多酚這個(gè)朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)無(wú)疑將為國(guó)內(nèi)茶葉深 加工企業(yè)提供巨大商機(jī) 1 目前關(guān)于茶多酚的提取應(yīng)用也日益得到人們關(guān)注 在茶多酚的提取過(guò)程中 產(chǎn)生 的廢水具有有機(jī)物濃度高 色度大 多環(huán)大分子芳香類化合物含量高 處理難度大的 特點(diǎn) 目前在國(guó)內(nèi)外尚無(wú)成熟的處理工藝 本設(shè)計(jì)資料來(lái)源于某茶多酚生產(chǎn)廠 按照 工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)規(guī)范和要求 設(shè)計(jì)出日處理 200 噸污水的詳細(xì)工藝路線 污水主要來(lái) 源 速溶茶過(guò)程中的蒸汽冷凝水和地面沖洗水 茶多酚生產(chǎn)過(guò)程中沉淀上清液和沉淀 沖洗水以及地面沖洗水 2 2 2 設(shè)計(jì)資料 2 1 生產(chǎn)工藝及廢水的來(lái)源 污水主要來(lái)源 速溶茶過(guò)程中的蒸汽冷凝水和地面沖洗水 茶多酚生產(chǎn)過(guò)程中沉 淀上清液和沉淀沖洗水以及地面沖洗水 2 2 廢水特點(diǎn) 由茶多酚的生產(chǎn)工藝可知 廢水的成分與茶葉中的水溶性成分基本相同 其中有 機(jī)酸 糖分 氨基酸和果膠物質(zhì)可生化性較好 生物堿的可生化性還有待研究 但它的 含量較少 茶多酚在廢水中的含量最高 因而著重考察了對(duì)茶多酚的去除方法及廢 水可生化性的變化 2 3 廢水水量 污水處理設(shè)計(jì)規(guī)模為 處理水量為 200m3 d 2 4 廢水水質(zhì) 原水進(jìn)水水質(zhì)如下 BOD 5 900 1500mg L COD 1700 2000mg L pH 4 2 5 5 茶多酚含量 TP 600 1000mg L 色度 倍 500 1200 要求經(jīng)過(guò) 主要處理設(shè)備處理后 出水水質(zhì)參數(shù)如下 BOD 5 20mg L COD 100mg L pH 6 9 色度 倍 50 處理后廢水的各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 污 水綜合排放標(biāo)準(zhǔn) GB8978 1996 一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和地方污水排放要求 3 3 3 設(shè)計(jì)依據(jù)及工藝選擇 3 1 設(shè)計(jì)依據(jù) 3 1 1 設(shè)計(jì)思想 1 結(jié)合污水處理站接納污水水量水質(zhì)的實(shí)際情況選擇處理設(shè)備和設(shè)計(jì)參數(shù) 確 保污水處理系統(tǒng)在運(yùn)行中具有較大的靈活性和調(diào)整余地 以適應(yīng)水質(zhì)水量的變化 2 處理系統(tǒng)采用經(jīng)工程實(shí)踐證明是行之有效 技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益明顯 適應(yīng)性強(qiáng) 管理簡(jiǎn)單 效果穩(wěn)定的型式 充分保證處理后出水達(dá)標(biāo)排放 3 污水和污泥處理設(shè)備選用新材料 低能耗 高效率 易維護(hù) 性能價(jià)格比高 的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品 4 操作控制按處理工藝過(guò)程要求盡量考慮自控 降低運(yùn)行操作的勞動(dòng)強(qiáng)度 使 污水處理站運(yùn)行可靠 維護(hù)方便 提高污水處理站運(yùn)行管理水平 5 充分利用現(xiàn)有條件 因地制宜節(jié)約占地和減少工程投資 6 平面布局和工程設(shè)計(jì)時(shí) 結(jié)合現(xiàn)有場(chǎng)地 力求布局緊湊簡(jiǎn)潔 整齊美觀 7 所采用的工藝 設(shè)備要求處理效率高 能夠生產(chǎn)水質(zhì)穩(wěn)定 故障率低 3 1 2 設(shè)計(jì)原則 1 盡量利用目前已經(jīng)建設(shè)好的土建結(jié)構(gòu)和其它配套設(shè)施 爭(zhēng)取在對(duì)原來(lái)構(gòu)筑物基 礎(chǔ)上通過(guò)引入新型 高效的設(shè)計(jì)理念 處理工藝 設(shè)備來(lái)滿足水處理達(dá)標(biāo)的要求 基 本上能夠省去建設(shè)新的污水處理系統(tǒng)的投資和麻煩 2 所采用的工藝 設(shè)備要求處理效率高 能夠生產(chǎn)水質(zhì)穩(wěn)定 故障率低 3 對(duì)于工藝中所采用的設(shè)備要求工況穩(wěn)定 能耗低 完全能滿足生產(chǎn)要求 4 工程在保證出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)的情況下 盡量選擇投資較少的方案和工藝 并考 慮能夠配合將來(lái)的擴(kuò)建處理系統(tǒng)的建設(shè) 5 在考慮投資費(fèi)用的同時(shí)兼顧將來(lái)運(yùn)行費(fèi)用 6 在整體改造思路中考慮全套污水處理系統(tǒng)自動(dòng)化水平提高 4 3 2 污水處理工藝選擇 3 2 1 廢水的主要組成 由茶多酚的生產(chǎn)工藝可知 廢水的成分與茶葉中的水溶性成分基本相同 其中有 機(jī)酸 糖分 氨基酸和果膠物質(zhì)可生化性較好 生物堿的可生化性還有待研究 但它的 含量較少 茶多酚在廢水中的含量最高 因而著重考察了對(duì)茶多酚的去除方法及廢 水可生化性的變化 茶多酚對(duì)細(xì)菌 包括厭氧 好氧及兼性細(xì)菌 有很強(qiáng)的抑制作用 茶多酚的抑菌能力 與其濃度呈正比 且與立體結(jié)構(gòu)有關(guān) 一般脂型兒茶素 如 EGCG ECG 等 抑菌效果 強(qiáng)于其他組分 有資料表明 茶多酚對(duì)大腸桿菌的最低抑制濃度為 1000mg L 而 ECG EGCG 等對(duì)金黃色葡萄球菌的最小抑制濃度分別為 160 250mg L 但茶多酚的 抑菌作用有很強(qiáng)的選擇性 可抑制有害菌群的生長(zhǎng) 但對(duì)霉菌 酵母菌等正常菌群則 有維持菌群平衡的作用 因而 有關(guān)資料報(bào)道 兒茶素雖然對(duì)細(xì)菌有抑制作用 但在 厭氧條件下也可使污泥馴化 4 3 2 2 處理工藝的選擇 某茶多酚生產(chǎn)廠廢水原采用活性污泥法處理 但處理裝置每運(yùn)行 10d 左右就出現(xiàn) 菌膠團(tuán)解體的現(xiàn)象 在試驗(yàn)中廢水不經(jīng)預(yù)處理而直接進(jìn)行好氧生化處理時(shí) 在溫度為 35 的條件下一般 5 9d 也出現(xiàn)了菌膠團(tuán)解體現(xiàn)象 由此可知 對(duì)該廢水直接進(jìn)行好 氧生化處理是不可行的 而實(shí)測(cè)該廢水 BOD5 COD 0 55 可生化性較好 與試驗(yàn)現(xiàn)象 不吻合 分析其原因主要是由于在測(cè)定 BOD5 時(shí)由于稀釋作用使得茶多酚的濃度和毒 性降低 但這一點(diǎn)沒(méi)有反映到 BOD5 COD 中 5 3 2 3 預(yù)處理 廢水中的茶多酚在一定的 pH 值下會(huì)和金屬離子 如 Al3 Ca 2 等 反應(yīng)生成難溶化 合物 和某些過(guò)渡金屬離子會(huì)發(fā)生顯色反應(yīng) 如投加含 Fe2 Fe 3 的混凝劑時(shí)會(huì)生成有 色絡(luò)合物 水的顏色會(huì)由黃色變成墨綠色 并且有酸臭味 反應(yīng)式如下 6R OH FeCl3 H 3 Fe OR 6 綠色 3HCl 為避免色度的產(chǎn)生 分別采用聚合氯化鋁 PAC 和 Al2 SO4 3 進(jìn)行比較試驗(yàn) 一方面 這兩種物質(zhì)可與茶多酚生成難溶化合物 另一方面通過(guò)絮凝作用去除水中呈膠體和微 小懸浮狀態(tài)的有機(jī)和無(wú)機(jī)物質(zhì) 減小了生化處理的負(fù)荷 由于廢水偏酸性 投加 5 Ca OH 2 一方面可調(diào)節(jié)廢水的 pH 值 另一方面 Ca2 也和茶多酚反應(yīng)生成難溶化合物 進(jìn)一步減少水中茶多酚的含量 為后續(xù)生化處理的順利進(jìn)行提供了條件 投加 PAC 和 Al2 SO4 3 對(duì)茶多酚有較好的去除效果 PAC 的最佳投量為 250mg L 對(duì) COD 的去除 率為 29 左右 對(duì)茶多酚的去除率為 85 左右 Al 2 SO4 3 的最佳投量為 500mg L 對(duì) COD 的去除率為 35 左右 對(duì)茶多酚的去除率為 86 左右 考慮到 Al2 SO4 3 投量為 500mg L 會(huì)導(dǎo)致水中硫酸鹽含量過(guò)高 影響后續(xù)厭氧生化處理的效果 所以建議在實(shí) 際工程中采用 PAC 作混凝劑 但由于該反應(yīng)可逆 不能完全去除廢水中的茶多酚 試 驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)如采用二次沉淀則可完全去除茶多酚 沉淀后的上清液用 Fe2 檢測(cè)時(shí)不出現(xiàn) 顯色反應(yīng) 沉淀后上清液的 BOD5 COD 0 57 與進(jìn)水相差不大 但因茶多酚的去除將 大大改善廢水的可生化性 3 2 4 生化處理 由于該廢水中所含大都為天然物質(zhì) 其分子質(zhì)量較大 而采用水解酸化可使水中 的高分子物質(zhì)在產(chǎn)酸菌的作用下分解為小分子 減少好氧處理的負(fù)荷 同時(shí)在厭氧條 件下也可使廢水中殘留的茶多酚得到部分降解 有關(guān)資料表明 兒茶素在厭氧條件下 停留 3d 酸化率僅為 30 由此可見(jiàn)茶多酚的可生化性很差 水解酸化階段 COD 的降 解率也很低 停留時(shí)間為 24h 時(shí)對(duì) COD 的去除率僅為 9 5 但水解酸化出水的 BOD5 COD 值從進(jìn)水的 0 57 提高到 0 68 左右 提高了 19 3 主要是由于水解酸化可 將果膠 糖分等有機(jī)高分子降解為小分子 便于后續(xù)好氧處理 在厭氧出水進(jìn)入好氧 后 由于曝氣充氧使茶多酚在很短的時(shí)間內(nèi)全部被氧化 在好氧階段當(dāng)停留時(shí)間為 12h 出水 COD 從 1056mg L 降到 161mg L 去除率為 85 但出水呈紅色且色度 50 倍 分析原因主要是由于水中一部分在預(yù)處理中尚未沉淀下來(lái)的茶多酚在生化處理時(shí) 很難被降解 只能被空氣氧化 由酚類變成醌類 茶紅素而呈現(xiàn)紅色 因而在預(yù)處理 階段對(duì)茶多酚的去除是否完全對(duì)于廢水處理的效果是至關(guān)重要的 由于在預(yù)處理階段 很難將茶多酚去除完全 而好氧對(duì)茶多酚基本沒(méi)有降解作用 雖然水解酸化對(duì)茶多酚 的降解率很低 但為了盡可能地降低茶多酚的濃度和減小出水的色度 水解酸化池應(yīng) 采用較長(zhǎng)的停留時(shí)間 3 2 5 后處理 茶多酚廢水經(jīng)預(yù)處理和生化處理后水質(zhì)得到了明顯改善 但出水仍然不能達(dá)標(biāo) 尤 6 其是色度較大 為此 可采用化學(xué)氧化 活性炭吸附和混凝沉淀進(jìn)行后處理 化學(xué)氧化采用的氧化劑為 NaClO 活性炭試驗(yàn)采用投加粉末活性炭 這兩者都存 在投藥量過(guò)大 不經(jīng)濟(jì)的問(wèn)題 混凝沉淀試驗(yàn)采用聚合鋁作混凝劑 有關(guān)試驗(yàn)結(jié)果表明 對(duì)厭氧 24h 好氧生化 12h 的出水進(jìn)行混凝沉淀處理 最佳投藥量為 80mg L 沉淀 1 0h 后 COD 可降到 80mg L 出水色度 50 倍 出水清澈透明 完全達(dá)到該地區(qū)的廢水排放標(biāo)準(zhǔn) 6 3 2 6 中 小型城市污水處理廠的優(yōu)選工藝 中 小型城市污水處理廠的優(yōu)選工藝是氧化溝和 SBR 它們的共同特點(diǎn)是 1 去除有機(jī)物效率很高 有的還能脫氮 除磷或既脫氮又除磷 而且處理設(shè)施 十分簡(jiǎn)單 管理非常方便 是目前國(guó)際上公認(rèn)的高效 簡(jiǎn)化的污水處理工藝 也是世 界各國(guó)中小型城市污水處理廠的優(yōu)選工藝 2 在 10 104m3 d 規(guī)模以下 氧化溝和 SBR 法的基建費(fèi)用明顯低于常規(guī)活性污 泥法 A O 和 A2 O 法 對(duì)于規(guī)模為 5 10 10 4m3 d 的污水廠 氧化溝與 SBR 法的基 建費(fèi)用通常要低 10 15 規(guī)模越小 兩者差距越大 這對(duì)缺少資金建污水廠的中 小城市很有吸引力 3 即使在 10 104m3 d 規(guī)模以下 氧化溝和 SBR 法的電耗和年運(yùn)營(yíng)費(fèi)用仍高于 常規(guī)活性污泥法 但如果與基建費(fèi)用一起來(lái)比較 基建費(fèi)加上 20 年的運(yùn)營(yíng)費(fèi)總計(jì)還是 比常規(guī)活性污泥法低些 規(guī)模越小 低得越多 規(guī)模越大 差距越小 當(dāng)規(guī)模為 10 104m3 d 時(shí) 兩類工藝的總費(fèi)用大致相當(dāng) 因此 對(duì)于中小型污水廠采用氧化溝與 SBR 法在經(jīng)濟(jì)上是有利的 4 氧化溝與 SBR 工藝通常都不設(shè)初沉池和污泥消化池 整個(gè)處理單元比常規(guī) 活性污泥法少 50 以上 操作管理大大簡(jiǎn)化 這對(duì)于技術(shù)力量相對(duì)較弱 管理水平相 對(duì)較低的中小型污水處理廠很合適 5 氧化溝和 SBR 工藝的設(shè)備基本上實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化 在質(zhì)量上能滿足工藝要求 價(jià)格比國(guó)外設(shè)備便宜好幾倍 而且也省去了申請(qǐng)外匯進(jìn)口設(shè)備的種種麻煩 6 氧化溝和 SBR 工藝的抗沖擊負(fù)荷能力比常規(guī)活性污泥法好得多 這對(duì)于水質(zhì) 水量變化劇烈的中小型污水廠很有利 正是由于上述種種原因 氧化溝和 SBR 在國(guó)內(nèi)外都發(fā)展很快 美國(guó)環(huán)保局 EPA 把 污水處理廠的建設(shè)費(fèi)用或運(yùn)營(yíng)費(fèi)用比常規(guī)活性污泥法節(jié)省 15 以上的工藝列為革新替 7 代技術(shù) 由聯(lián)邦政府給予財(cái)政資助 SBR 和氧化溝工藝因此得以大力推廣 已經(jīng)建成 的污水廠各有幾百座 歐州的氧化溝污水廠已有上千座 澳大利亞近 10 多年建成 SBR 工藝污水廠近 600 座 在國(guó)內(nèi) 氧化溝和 SBR 工藝已成為中小型污水處理廠的首選工 藝 7 由以上資料最后確定廢水處理流程如圖 出水 SBR 調(diào)節(jié)池 混凝池 水解酸化池沉淀池 污泥濃縮池 溶藥池 溶解池 混凝池 溶藥池 溶解池 沉淀池 圖 3 1 工藝流程圖 3 2 7 各設(shè)備的具體說(shuō)明 1 調(diào)節(jié)池 工業(yè)污水的水量和水質(zhì)都隨時(shí)間而變化 且變化幅度較大 為了保證后續(xù)處理構(gòu) 筑物或設(shè)備正常運(yùn)行 需對(duì)污水的水量和水質(zhì)進(jìn)行調(diào)節(jié) 池內(nèi)安裝潛污泵 1 臺(tái) 提升 污水至后續(xù)處理構(gòu)筑物 為了防止懸浮固體的沉積 采用空氣攪拌 攪拌還可以去除 廢水中的異味 防止出現(xiàn)厭氧情況 并可去除部分 COD 總停留時(shí)間 6 小時(shí) 2 水解酸化池 本設(shè)計(jì)的厭氧處理法不同于傳統(tǒng)的厭氧生物處理法 其水力停留時(shí)間較短 只完成 水解和酸化兩個(gè)過(guò)程 酸化也可能不十分徹底 它利用水中大量懸浮的厭氧污泥與污 水進(jìn)行充分接觸后進(jìn)行吸附 絮凝及生化反應(yīng) 對(duì)污水中可生化性很差的某些高分子 物質(zhì)和不溶性物質(zhì)通過(guò)水解酸化 降解為小分子物質(zhì)和可溶性物質(zhì) 提高可生化性和 BOD5 COD 值 使得出水變得更易于被好氧菌降解 8 厭氧水解池的主要特點(diǎn)為 1 動(dòng)力消耗低 2 有機(jī)容積負(fù)荷高 3 污泥產(chǎn)量低 沉降性解好 污泥處理裝置小 投資省 運(yùn)行費(fèi)用少 將難降解的復(fù)雜有機(jī)物轉(zhuǎn)化為易降解的簡(jiǎn)單有機(jī)物 提高后續(xù)好氧處理 3 混凝沉淀池 混凝沉淀法具有過(guò)程簡(jiǎn)單 操作方便 效率高 投資少的特點(diǎn) 其基本原理是 在混凝劑的作用下 通過(guò)壓縮微顆粒表面雙電層 降低界面 電位 電中和等電化學(xué) 過(guò)程 以及橋聯(lián) 網(wǎng)捕 吸附等物理化學(xué)過(guò)程 將廢水中的懸浮物 膠體和可絮凝的 其它物質(zhì)凝聚成 絮團(tuán) 再經(jīng)沉降設(shè)備將絮凝后的廢水進(jìn)行固液分離 絮團(tuán) 沉入沉降 設(shè)備的底部而成為泥漿 頂部流出的則為色度和濁度較低的清水 4 污泥濃縮池 由于沉淀池 厭氧水解池 好氧池 混凝沉淀池排出的污泥含水率很高 其中大 部分為污水 因此污泥的體積非常大 對(duì)污泥的脫水處理造成困難 污泥濃縮的目的 為減容 即減少污泥中的污水量 以減輕脫水設(shè)備的負(fù)擔(dān) 3 3 各段去除率的估算 表 3 1 指標(biāo)工序 COD mg L BOD5 mg L SS mg L PH TP mg L 調(diào)節(jié)池 進(jìn)水 2000 1100 550 4 2 5 5 1000 出水 1900 1000 500 4 6 950 效率 5 10 10 5 混凝沉淀池 1 進(jìn)水 1900 1000 500 4 6 950 出水 1500 855 350 8 9 190 效率 21 14 5 30 80 水解酸池 進(jìn)水 1500 855 350 8 9 190 出水 1365 933 175 6 9 171 9 效率 9 9 50 10 SBR 進(jìn)水 1365 933 175 6 9 171 出水 160 20 70 6 9 2 效率 88 3 97 8 65 7 98 混凝沉淀池 2 進(jìn)水 160 20 6 9 出水 100 20 70 6 9 效率 20 30 20 排放標(biāo)準(zhǔn) 100 20 70 6 9 注 續(xù)上 10 4 污水處理構(gòu)筑物的設(shè)計(jì) 4 1 調(diào)節(jié)池 4 1 1 設(shè)計(jì)說(shuō)明 調(diào)節(jié)出主要目的是調(diào)節(jié)水量與勻和水質(zhì) 消除污水的流量和水質(zhì)在時(shí)間上的不均 勻性 保證不給后續(xù)流程帶來(lái)不必要的沖擊負(fù)荷 使整個(gè)處理設(shè)施持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)揮處 理效率 設(shè)計(jì)污水量為 200 m3 d K z 2 0 最大設(shè)計(jì)流量為 Qmax 16 7 m3 d 4 1 2 參數(shù)選擇 停留時(shí)間 t 6h 有效水深 h2 2 5m 池壁超高 h1 0 5m 底部坡度 0 01 泥斗上 方邊長(zhǎng)為 1 5m 下方邊長(zhǎng)為 1m 安全出頭 h2 0 8m 管中流速為 u 2m s 4 1 3 設(shè)計(jì)計(jì)算 1 容積 廢水在調(diào)節(jié)池內(nèi)的高峰期停留時(shí)間為 8h 則調(diào)節(jié)池的容積為 V Qt 16 7 6 100m 3 1 建筑尺寸 圖 4 1 調(diào)節(jié)池 設(shè)計(jì)有效水深為 h2 2 5m 則有效面積為 A D h 100 2 5 40 m 2 取長(zhǎng)寬為 10m 4m 池壁超高為 h1 0 5m 底部坡度 0 01 泥斗高 h3 0 5m 泥斗上方邊長(zhǎng)為 1 5m 下方邊長(zhǎng)為 1m 底部坡度落差 h4 則調(diào)節(jié)池總高為 H h 1 h2 h 3 h 4 0 5 2 5 0 5 10 1 5 0 01 11 3 58m 取 3 6m 調(diào)節(jié)池建筑尺寸為 L B H 10m 4m 3 6m 2 選擇泵的計(jì)算過(guò)程 8 a 揚(yáng)程 H m 的確定 采用潛水泵 其揚(yáng)程必須滿足 H h h 1 h 2 h 調(diào)節(jié)池最低水位和所提升的最高水位之差 m h1 出水管路的沿程損失 包括局部損失 m h2 安全出頭 m 一般采用 0 5 1 0m 已知 h 2 5m 取 h2 0 8m 4 1 21 elud 取水的流速為 u 2m s 則出水管直徑為 4 2 4Q0 5du312 4m5 取 D 100mm 則 m s22 0 D 6 預(yù)算出水管的總長(zhǎng)度為 4 5m 出口阻力系數(shù)為 e 1 采用兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)彎頭 l 查 化工原理 8 上冊(cè) 得 m 4 3 20 357 eelld 4 4 43164 10 euR 因 2 5 103 Re 105 故 得 4 5 02 3 250 e h1 edlu 12 20 64 57 10 0 68m 則 H h h 1 h 2 2 5 0 68 0 8 3 98m 4 2 化學(xué)絮凝池 4 2 1 已知條件 設(shè)計(jì)污水量為 200 m3 d K z 2 0 最大設(shè)計(jì)流量為 Qmax 16 7 m3 d 采用混凝劑 PAC 250mg L 藥劑再溶藥池的濃度一般為 10 20 溶藥池體積一般為溶液池的 0 2 0 3 4 2 2 設(shè)計(jì)計(jì)算 1 溶藥池采用兩個(gè)交替使用 其單個(gè)體積 W1 4 6 31240AQWmCN417 A 混凝劑 mg L Q 處理水量 16 7 m 3 h C 溶液濃度 15 N 每晝夜配量濃液的次數(shù) 2 6 次 2 溶液池形狀采用矩形 尺寸為 31506 7Wm4 長(zhǎng) 寬 高 0 8 0 8 0 6m 其中包括超高 0 1m 2 溶解池 溶解池的容積是 9 W2 0 3W1 0 115 m3 長(zhǎng) 寬 高 0 8 0 24 0 6 采用重力投加設(shè)施 4 3 旋流式絮凝池 4 3 1 已知條件 設(shè)計(jì)污水量為 200 K Z 2 0 最大設(shè)計(jì)流量為 Q 16 7 絮凝時(shí)間 T 123m d 3m h 13 10 15 絮凝池個(gè)數(shù) N 2 10 minin 4 3 2 設(shè)計(jì)計(jì)算 1 總?cè)莘e W 3 4 7 QT16 72 40 m 2 池子直徑 D 采用池內(nèi)水深與直徑之比為 H D 10 9 則 D 4 8 3 w n2314 2 3 池子高度 H 池內(nèi)水深 H 4 9 10D 9 8m 保護(hù)高度 H 0 2m 則 H H H 1 38 0 2 1 58 4 10 圖 4 2 旋流式絮凝池 a b 4 進(jìn)水管噴嘴直徑 D 噴嘴流速采用 V 2 2 3 mss 4 11 4416 7d 0 384m360nv302Q 5 出水口直徑 D0 出水口流速采用 V0 0 3 s 14 4 12 04416 70 1m36nv32Q 0D 6 水頭損失 H 噴嘴水頭損失 H122vh10 6 0 24mg 為流量系數(shù)采用 0 9 池內(nèi)水頭損失 H2 H2 0 1m 出口處水頭損失 H3 H3 22v0 5 5mg 為出口處局部阻力系數(shù) 采用 0 5 所以 H H 1 H 2 H 3 0 24 0 1 0 00225 0 342 7 G T 值 水溫 200C 水的動(dòng)力黏滯系數(shù) 1 029 10 4 KG S 2 m 速度梯度為 G 4 13 1h10 367 960ST GT 67 9 12 60 48918 在 1 10 4 1 10 5 范圍內(nèi) 4 4 異向斜流板沉淀池 4 4 1 已知條件 設(shè)計(jì)污水量為 200 3 d K z 2 0 m 最大設(shè)計(jì)流量為 Qmax 16 7 m3 d 4 62 10 3 m3 s 液面上升流速選用 2 5mm s 顆粒沉降速度 U0 0 3 mm s 采用斜板垂直間距 50 mm 長(zhǎng) L 1 0m 傾斜角為 600 沉淀有效系數(shù) 為 0 93 15 4 4 2 設(shè)計(jì)計(jì)算 1 清水區(qū)凈面積 A A 4 14 4 621 8m05MAXQV 2 斜管部分的面積 A A 4 15 3 1 829 斜板部分平面尺寸 寬 長(zhǎng) 采用 B L 1 2 m2 3 進(jìn)水方式 沉淀池的進(jìn)水由邊長(zhǎng) L 2 0m 一側(cè)進(jìn)入 4 管內(nèi)流速 V0 4 16 00 2 5 89 sini6Vms V0 3 0mm s 5 池寬調(diào)整 池寬 B B LCOS 1 0 5 1 5m 斜管支承系統(tǒng)采用鋼筋混凝土柱 小梁及角鋼架 6 斜管間的距離和塊數(shù) 取管長(zhǎng) 1ml 4 17 22100sinllluV 2 l 6si 4 2 l 計(jì)算得 2 0 11ml 每塊斜管間水平距離 X 2 Tg 0 11 1 73 0 07m 取 X 0 10ml 斜管塊數(shù)為 N L X 1 2 0 1 1 21 塊 7 板內(nèi)沉淀時(shí)間 T T L 60V0 1000 60 3 5 56min 8 斜管沉淀池體積計(jì)算 沉淀池前端進(jìn)水部分 1 0 5ml 16 后端死水區(qū)長(zhǎng)度 2 COS60 1 0 5 0 5ml 沉淀池總長(zhǎng) L L l1 2 2 0 5 0 5 3m 斜管下部配水區(qū)及中和層高度之和 H1 0 5m 斜管上部清水區(qū)高度取 H2 0 7m 斜管上部超高 H3 0 2m 斜管自身高度 H4 0 87m 沉淀池貯泥斗采用 2 個(gè) 底坡 45 設(shè)泥斗上寬 1m 下寬 0 2m 斗高為 H5 1 0 5 TG45 0 4m 沉淀池總高為 H H 1 H 2 H 3 H 4 H 5 2 67m 建筑尺寸為 L B H 3m 1 5m 2 67m 9 進(jìn)口配水 進(jìn)口采用穿孔墻配水 穿孔流速為 0 1m s 單個(gè)孔眼面積 W0 孔眼的直徑采用 D 25mm W0 0 785 0 0252 0 00049m 22d4 孔眼的總面積 0 孔眼采用流速 V1 0 2m s 0 Q V 1 4 62 10 3 0 2 2 31 10 2 m2 孔眼總數(shù) N0 N0 0 W0 2 31 10 2 0 00049 47 個(gè) 孔眼實(shí)際流速為 V 4 62 10 3 47 W0 0 20m s 孔眼布置 孔眼布置為 8 排 每排 47 8 6 個(gè) B 1 5m 水平方向孔眼凈距離取 0 15m 每排 8 個(gè)所占寬度為 8 0 15 0 025 8 1 4m 剩余寬度為 B 1 4 0 1m 不用集水槽而采用出水堰 10 沉淀池水力條件復(fù)核 11 斷面水力半徑 R 過(guò)水?dāng)嗝婷娣e 濕周 17 過(guò)水?dāng)嗝婷娣e 沉淀單元 W B 2 X 150 2 10 750cm 2 水流濕周 P 2 50 10 120cm 故 R 750 120 6 25cm 雷諾數(shù) RE 因 V 3mm s 0 3cm s V 0 0101cm s 20 得雷諾數(shù)為 RE V R V 0 3 6 25 0 0101 185 6 200 4 18 弗勞特?cái)?shù) FR FR 4 19 2240 31 707598vpwg 由于弗勞特?cái)?shù)在 10 3 10 4 之間 滿足斜管沉淀池的水流穩(wěn)定性和層流的要求 3 每日產(chǎn)泥量 W 沉淀池的每日污泥量應(yīng)等于生物接觸氧化池的產(chǎn)泥量 a 產(chǎn)泥系數(shù) r 0 3kg 干泥 kgCOD d 設(shè)計(jì)流量 Q 400m3 d 16 7 m 3 h 生物接觸氧化池 BOD5 去除量為 1000 14 5 145mg L 產(chǎn)泥量為 X RQS r 0 3 400 145 17 4 kg 干泥 D 0 725 kg 干泥 h b 設(shè)污泥含水率為 99 因含水率 P 95 取 1000kg m 3 則每日污泥產(chǎn)量為 4 20 317 4 9 0Wd 5 選擇污泥泵的計(jì)算過(guò)程 12 a 揚(yáng)程的確定 采用潛污泵 其揚(yáng)程必須滿足 H H H 1 H 2 H 沉淀池最低水位和所提升的最高水位之差 m H1 出水管路的沿程損失 包括局部損失 m H2 安全出頭 m 已知 H 2 4 m 取 H2 0 5m 18 H1 4 21 2dlue 取水的流速為 U 2m s 則出水管直徑為 取 D 100 mm40 5 4531Qdmu 則 22 6 sD 預(yù)算出水管的總長(zhǎng)度為 60m 出口阻力系數(shù)為 e 1 采用三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)彎頭 查l 化工原理 上冊(cè) 12 得 4 22 mdlDlee 5 03 3 4 23 430164 1 euR 因 2 5 103 Re 105 故 4 24 02 250 eR 得 H1 2edlu 4 25 20 64 601 5 3 1m 則 H H H 1 H 2 2 5 3 1 0 5 6 1m 選擇 11 2 1B AH 型渣漿泵 13 表 4 1 型號(hào) 流量 m 3 h 揚(yáng)程 m 11 2 1B AH 12 6 28 8 6 58 4 5 水解酸化池 4 5 1 設(shè)計(jì)說(shuō)明 水解酸化池優(yōu)點(diǎn) 1 有利于改善有機(jī)物的結(jié)構(gòu) 提高溶解性 COD 改善可生化降解性 2 抗負(fù)荷沖積性 抗毒性較強(qiáng) 19 3 不需要攪拌器 造價(jià)低 產(chǎn)生污泥量少 無(wú)臭味等 4 5 2 參數(shù)選擇 停留時(shí)間 HRT 6h 水解酸化池高為 H 4 0m 超高 H1 0 3m 填料上層高度 H2 0 7m 填料至池底高度 H3 1m 填料高 H0 2 0m 4 5 3 設(shè)計(jì)計(jì)算 計(jì)算草圖 h0321 圖 4 3 水解酸化池 1 池體體積 停留時(shí)間 HRT 6h 則 V QT 16 7 6 100 2 m 3 100 m3 水解酸化池高為 H 4 0m 則水解池面積為 A V H 100 4 25 m2 水解池分兩個(gè)單池 則每個(gè)單池面積為 A 25 2 12 5 m2 取寬為 B 2 0m 則長(zhǎng) L A B 12 5 2 0 6 25m L B 6 25 2 0 3 12 2m s 符合要求 3 排水系統(tǒng)計(jì)算 溢流堰的設(shè)計(jì)計(jì)算 單個(gè)水解池的處理水量為 2 3L s 溢流負(fù)荷為 1 2L m s 取 f 1 2 L m s 則堰上水面總長(zhǎng)為 L q f 2 3 1 2 2 0m 溢流堰數(shù)為 n1 L B 2 0 2 0 1 每個(gè)堰口長(zhǎng)度為 400mm 共有堰口數(shù)為 n 2 2 0 0 4 5 QI Q n2 2 3 10 3 5 0 46 10 3 m 3 s 每堰上水頭 h Q I 1 4 0 4 0 46 10 3 1 4 0 4 0 04m 在 0 027 0 043 之間 符合要求 單池排水渠長(zhǎng) L 3m 出水渠 B 1 0m 水深 0 3m 4 水解酸化池內(nèi)填料 填料尺寸 L B H 6 25m 2 0m 2 0m 選擇半軟填料 其具有較強(qiáng)的重新布水 布?xì)饽芰?qiáng) 傳質(zhì)效果好 對(duì)有機(jī)物去除 效果高 而抗腐蝕 不容易堵塞 安裝方便靈活 還具有節(jié)能降低運(yùn)行費(fèi)用的優(yōu)點(diǎn) 14 表 4 2 材質(zhì) 理論比表面 m 3 m3 規(guī)格 高醛度維綸纖維 2472 排行距 120mm 束距 60mm 5 排泥管的設(shè)計(jì) 產(chǎn)泥量的設(shè)計(jì)計(jì)算 產(chǎn)泥系數(shù) r 0 3kg 干泥 kgCOD d 設(shè)計(jì)流量 Q 400 m3 d 16 7 m3 h 進(jìn)水 COD 濃度 S0 1500mg L 1 50kg m 3 CODcr 去除率 E 9 8 12 產(chǎn)泥量為 21 X rQS r rQS0E 0 3 400 1 50 0 09 16 2kg 干泥 d 0 675 kg 干泥 h 每池產(chǎn)泥量 X 1 X 2 0 675 2 0 338kg 干泥 h 設(shè)污泥含水率為 99 因含水率 P 95 取 1000kg m3 則污泥產(chǎn)量為 36 21 62 0 9 SQd 6 排泥系統(tǒng)設(shè)計(jì) 排泥管選用 DN150mm 兩池合用排泥管 DN200mm 該管按每天一次排泥時(shí)間為 4min 設(shè)計(jì)充滿度為 0 4 則管內(nèi)污泥流速為 221 640 9 3 5QVmsD 0 7m s 4 26 7 選擇污泥泵 采用潛污泵 其揚(yáng)程必須滿足 H h h 1 h 2 h 水解池最低水位和所提升的最高水位之差 m h1 出水管路的沿程損失 包括局部損失 m h2 安全出頭 m 一般采用 0 5 1 0m 取 h 4 5m h 2 0 8m 預(yù)算出水管的總長(zhǎng)度為 50m l h1 i l 1 10 0 02 50 1 1 1 1m H h h1 h2 4 5 1 1 0 8 6 4m 選擇 11 2 1B AH 型渣漿泵 15 表 4 3 型號(hào) 流量 m 3 h 揚(yáng)程 m 11 2 1B AH 12 6 28 8 6 58 建筑尺寸 L B H 6 25m 2m 4 0m 22 4 6 SBR 工藝的設(shè)計(jì)計(jì)算 SBR 是序批式活性污泥法 它的基本特征是在一個(gè)反應(yīng)池中完成污水的生化反應(yīng) 沉淀 排水 排泥 不僅省去了初沉池和污泥消化池 還省去了二沉池和回流污泥泵 房 處理設(shè)施比氧化溝還要簡(jiǎn)單 4 6 1 已知條件 設(shè)計(jì)污水量為 200 m3 d K z 2 0 最大設(shè)計(jì)流量為 Qmax 16 7 m3 d 進(jìn)水 BOD 933mg L 水溫 200 250 4 6 2 主要參數(shù)選擇 設(shè)計(jì)規(guī)模 Q 200 m3 d 總變化系數(shù) Kz 2 0 進(jìn)水 BOD5 Lj 933 mg L 進(jìn)水 CODCr Cj 1365mg L 進(jìn)水 SS Sj 175mg L 出水 BOD5 Lch 20 mg L 出水 CODCr Cch 160 mg L 出水 SS Sch 70mg L 設(shè)計(jì)最低水溫 T 15 按最低溫度計(jì)算池容和曝氣量以滿足冬季需要 污泥指數(shù) SVI 150 mL g 按 污泥指數(shù)取值 附表取值 16 一個(gè)完整周期的時(shí)間周期時(shí)長(zhǎng) TC 6 h 每天單池最多運(yùn)行周期次數(shù)周期數(shù) N 4 次 天 反應(yīng)池反應(yīng)階段的反應(yīng)時(shí)間 TF 4h 沉淀池 亦反應(yīng)池 沉淀階段的沉淀時(shí)間 Ts 1h 沉淀池 亦反應(yīng)池 潷水階段的潷水時(shí)間 Tch 1h 池水深度 H 4 5h 安全高度 Hf 0 3m 預(yù)留堰口至污泥界面的高度 以防止污泥被帶出 保護(hù)層水深 Hp 0 25 m 堰口淹沒(méi)深度 以防止浮渣被帶出 4 6 3 計(jì)算污泥量 設(shè)計(jì)水量 Qd KdQ Qd 400 m 3 d 好氧泥齡 CN 3 4F 1 10315 T 其中 BOD5 1200kg d F 1 8 CN 6 1d 反應(yīng)泥齡 CF CN 1 2 9Nd 0 75Lj OVc 式中 N d Nj 0 05 Lj Lch NCH 4 26 23 CF 5 2d 缺氧泥齡 CD CD CF CN CD 1 1 總泥齡 C C CF TC TF C 7 7d 污泥產(chǎn)率系數(shù) Y Y K 0 75 0 6Sj Lj 0 8 0 17 0 75 CF1 072T 15 1 0 17 CF1 072T 15 K 0 9 4 27 其中 K 0 9 0 95 Y 0 781 kgSS kgBOD5 反應(yīng)池污泥總量 ST ST Qd CY Lj Lch 1000 4 28 ST 400 7 8 0 74 1205 1000 2342 4kg 計(jì)算反應(yīng)池池容 給定最高日最高時(shí)流量 Qh Qh 16 7m 3 h 實(shí)際沉淀時(shí)間 T s T s Ts Tch 1 6 4 29 T s 1 83h 反應(yīng)池池容 間歇進(jìn)水 V V STSVI Hf Hp Hf Hp 2 62400QhHT s 1 Tch Tc 4 30 STSVI N 1 2 1300T s V 550m3 4 6 4 其他參數(shù) 缺氧反應(yīng)時(shí)段 TD TD TF 1 CN CD 4 31 TD 0 8h 好氧反應(yīng)時(shí)段 TO TO TF TD 4 32 24 TO 3 2h 間歇進(jìn)水潷水深度 H H 24Qh H N V 4 33 H 0 82m 高水位時(shí)污泥濃度 NWT NWT ST V 4 34 NWT 4 26g L 低水位時(shí)污泥濃度 NWL NWL ST H V HL 指剛進(jìn)水時(shí)曝氣混合的濃度 4 35 NWL 5 21 g L 污泥負(fù)荷 FW FW Lj CY Lj Lch TC TF 4 36 FW 0 337 kgBOD5 kgMLSS d 水力停留時(shí)間 t t 24V Qd 4 37 t 33 0h 間歇進(jìn)水方式池?cái)?shù)選擇 n 盡可能同時(shí)滿足 1 n 2 n 2 格 單池容積 Vi Vi V n Vi 275m3 單池面積 Fi Fi Vi H Fi 61m2 單池貯水容積 Vi Vi Vi H H 4 26 Vi 50 m3 計(jì)算最低水位 HL H H HL 3 68m 計(jì)算最低泥位 Hs H Hp H Hf Hs 3 13m 單池寬度 B 按方形池分割方案 B F i n 1 2 按反應(yīng)池與沉淀池合建方式 一體化池 25 B 5 5m 單池長(zhǎng)度 L Fi B L 11 1m 方形池實(shí)際總面積 As As nBL 未考慮隔墻面積 As 122m2 方形池實(shí)際總體積 Vs As Hz 未考慮隔墻體積 Vs 623 m3 池子超高 H1 取 0 6 0 8m 取 0 6m 池子總深度 Hz H H1 Hz 5 1m 單池進(jìn)水流量 Qj Vi 2 進(jìn)水時(shí)間按 2h 計(jì)算 Qj 25 m3 h 單池設(shè)潷水器臺(tái)數(shù) nb nb 1 臺(tái) 單臺(tái)潷水器流量 Qb Vi nb Tch Qb 50m3 h 排水溝溝底比池底高 H0 根據(jù)工程條件確定排水溝溝底高程后即得到 H0 H0 1 20m 排水終了前排水溝水深 根據(jù)排水溝坡度和潷水流量計(jì)算確定 0 6m 最大水頭 Hmax H H0 溝底比池底低時(shí) H max H H0 Hmax 2 70m 最小水頭 Hmin Hmax H Hmin 1 9m 單臺(tái)潷水器流量要求 Qa 1 10 Qb 按規(guī)定設(shè)備能力富裕 10 Qa 55m3 h 占反應(yīng)池體積之比 P 100 CD C P 14 2 生物選擇器單池體積 V1 P Vi V1 39m3 26 生物選擇器單池長(zhǎng)度 L1 P L 寬度與反應(yīng)池相同 L1 2 7m 回流比 R 30 回流時(shí)間 TR 指每周期運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間 一般與進(jìn)水時(shí)間相同 TR 2 0h 回流泵設(shè)計(jì)流量 QR R Qj 3600 TR QR 0 03 m3 s 回流泵設(shè)計(jì)揚(yáng)程需 HR 經(jīng)阻力計(jì)算確定 HR 6 0mH2O 回流泵同時(shí)運(yùn)行臺(tái)數(shù) nR 指單池運(yùn)行臺(tái)數(shù) nR 1 臺(tái) 回流泵備用臺(tái)數(shù) nR1 指單池備用臺(tái)數(shù) nR1 0 單臺(tái)回流泵設(shè)計(jì)流量 QR1 QR1 QR nR QR1 0 033 m3 s 回流泵有效功率 Nc 1000QR1 HR 102 Nc 1 9KW 回流泵綜合效率 Z 將泵效率和電機(jī)效率相乘得到綜合效率 Z 68 0 回流泵需配電機(jī)功率 Nb Nc Z Nb 2 9KW 回流泵配電機(jī)額定功率 Ne 按電機(jī)產(chǎn)品功率參數(shù)選擇或與回流泵配套購(gòu)置 Ne 5 5KW 4 6 5 剩余污泥與排出 污泥增值系數(shù) a 0 5 0 7 a 0 7 污泥自身氧化率 b 0 04 0 1 b 0 04 每天污泥凈產(chǎn)量 SGw ST C SGw 304 2kg d 27 去除每千克 BOD 產(chǎn)泥量 x a b Fw x 0 581 kg kgBOD 剩余污泥排出濃度 NW1 根據(jù)污泥性質(zhì)確定 NW1 8 0 g L 每天排剩余污泥體積 VSG SGw NW1 VSG 38m3 d 單池周期排泥體積 Vsi VSG n N Vsi 5m3 每次排泥時(shí)間 Tp 10min 剩余污泥泵設(shè)計(jì)流量 Qs Vsi 60Tp 一般在排水后期排泥 Qs 0 003 m3 s 剩余污泥泵設(shè)計(jì)揚(yáng)程 Hs 需經(jīng)阻力計(jì)算確定 Hs 9 0 mH 2O 剩余污泥泵選用臺(tái)數(shù) ns 指單池運(yùn)行臺(tái)數(shù) ns 1 臺(tái) 單臺(tái)泵設(shè)計(jì)流量 Qs1 Qs ns Qs1 0 008m3 s 剩余污泥泵有效功率 Nc 1000Qs1 Hs 102 Nc 0 7kw 剩余污泥泵綜合效率 Z 將泵效率和電機(jī)效率相乘得到綜合效率 Z 74 1 剩余泵需配電機(jī)功率 Nb Nc Z Nb 0 9kw 剩余泵配電機(jī)額定功率 按電機(jī)產(chǎn)品功率參數(shù)選擇或與回流泵配套購(gòu)置 Ne 4kw 耗氧量計(jì)算 每天去除 BOD 的量 BOD Qd Lj Lch 1000 BOD 365 kg d 碳的氧當(dāng)量 a 根據(jù)污水性質(zhì)試驗(yàn)確定 或參照同類項(xiàng)目取值 a 1 466 28 活性污泥含氮量 P P 12 5 氨氮的氧當(dāng)量 b 4 6 細(xì)菌細(xì)胞的氧當(dāng)量 不考慮反消化回收的氧 c 1 42 反消化回收氧系數(shù) d d 2 90 每天排出的活性污泥量 Vss x BOD Vss 212kg d 設(shè)計(jì)需氧量 AOR a BOD b NH c p b Vss d NO NH 每天去除總氮的量 AOR 112kg d 去除每千克 BOD 耗氧量 Ro AOR BOD Ro 0 31 kg kgBOD 折算為 20 標(biāo)準(zhǔn)供氣量 曝氣器氧轉(zhuǎn)移效率 E E 20 氣泡離開(kāi)水面的氧百分比 Ot 21 1 E 79 21 1 E Ot 17 5 曝氣器的安裝高度 H1 H1 0 05m 當(dāng)?shù)卮髿鈮?P0 101300 Pa 曝氣器的絕對(duì)壓力 Pb P0 9800 H H1 Pb 145400 Pa 設(shè)計(jì)最低水溫下氧飽和度 根據(jù) 含氧量與溫度關(guān)系 表選取或插值法求取 Cs 10 15mg L 氧的平均濃度 Csm Cs Pb 202600 100Ot 42 Csm 11 28 mg L 20 下的氧平均濃度 Csm T0 10 11mg