環(huán)境工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(論文)-某市化工廠廢水處理工程設(shè)計

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. 烏市化工廠廢水處理工程設(shè)計 目 錄 第一篇 設(shè)計說明書………………………………………………………………………………………………1 1 緒論………………………………………………………………………………………………………………1 1.1 化工廢水的產(chǎn)生…………………………………………………………………………………………… 1 1.2 化工廢水的特點……………………………………………………………………………………………1 1.3化工廢水的危害……………………………………………………………………………………………1 1.4 設(shè)計任務(wù)……………………………………………………………………………………………………2 1.4.1 課程設(shè)計題目…………………………………………………………………………………………2 1.4.2 項目概況………………………………………………………………………………………………2 1.4.3 污染物來源與去向……………………………………………………………………………………2 1.4.4 水量水質(zhì)特點及排放規(guī)律……………………………………………………………………………2 1.4.5 編制依據(jù)………………………………………………………………………………………………2 1.4.6編制原則………………………………………………………………………………………………3 1.4.7設(shè)計要求………………………………………………………………………………………………3 2工藝分析及方案的選擇和比較…………………………………………………………………………………4 2.1 工藝分析……………………………………………………………………………………………………4 2.2物化處理部分……………………………………………………………………………………………… 4 2.3 生物處理部分……………………………………………………………………………………………… 7 2.4折點氯化法……………………………………………………………………………………………8 3方案的確定…………………………………………………………………………………………9 3.1確定污水處理方案原則……………………………………………………………………………………9 3.2 工藝處理方案選擇……………………………………………………………………………………… 10 4 廢水處理方案設(shè)計…………………………………………………………………………………………12 4.1格柵………………………………………………………………………………………………………12 4.1.1 設(shè)計參數(shù)……………………………………………………………………………………………12 4.1.2設(shè)計計算………………………………………………………………………………………………12 4.2提升泵房 ………………………………………………………………………………………………… 12 4.2.1設(shè)計參數(shù)………………………………………………………………………………………………12 4.2.2設(shè)計計算………………………………………………………………………………………………12 4.3 調(diào)節(jié)池……………………………………………………………………………………………………12 4.3.1設(shè)計參數(shù)………………………………………………………………………………………………13 4.3.2設(shè)計計算………………………………………………………………………………………………13 4.4 混凝反應(yīng)池………………………………………………………………………………………………13 4.4.1 設(shè)計參數(shù)………………………………………………………………………………………………13 4.4.2設(shè)計計算………………………………………………………………………………………………13 4.5導(dǎo)流快速沉淀分離系統(tǒng)…………………………………………………………………………………13 4.5.1設(shè)計參數(shù)………………………………………………………………………………………………13 4.5.2設(shè)計計算………………………………………………………………………………………………13 4. 6 pH調(diào)節(jié)池…………………………………………………………………………………………………13 4.6.1設(shè)計參數(shù)………………………………………………………………………………………………13 4.6.2設(shè)計計算………………………………………………………………………………………………13 4.7 吹脫塔……………………………………………………………………………………………………13 4.7.1設(shè)計參數(shù)………………………………………………………………………………………………13 4.7.2設(shè)計計算………………………………………………………………………………………………13 4.8 水解酸化池………………………………………………………………………………………………14 4.8.1設(shè)計參數(shù)………………………………………………………………………………………………14 4.8.2設(shè)計計算………………………………………………………………………………………………14 4.9導(dǎo)流曝氣生物過濾系統(tǒng)…………………………………………………………………………………14 4.9.1內(nèi)錐即下向流對流接觸氧化區(qū)設(shè)計概況……………………………………………………………14 4.9.1.1設(shè)計參數(shù)………………………………………………………………………………………… 14 4.9.1.2設(shè)計計算 …………………………………………………………………………………………14 4.9.2 外錐即上向流曝氣生物過濾法過濾區(qū)設(shè)計概況……………………………………………………14 4.9.2.1設(shè)計參數(shù)………………………………………………………………………………… ………14 4.9.2.2設(shè)計計算…………………………………………………………………………………………14 4.9.3 導(dǎo)流沉降無泵污泥回流區(qū)設(shè)計概況…………………………………………………………………14 4.9.3.1設(shè)計參數(shù) …………………………………………………………………………………………14 4.9.3.2設(shè)計計算…………………………………………………………………………………………15 4.9.4導(dǎo)流曝氣生物過濾法處理池池體設(shè)計 ……………………………………………………………15 4.10清水池設(shè)計………………………………………………………………………………………………15 4.11貯泥池設(shè)計………………………………………………………………………………………………15 4.12污泥處理房屋設(shè)計………………………………………………………………………………………16 4.13配電間……………………………………………………………………………………………………16 4.14噪聲………………………………………………………………………………………………………16 4.15凈化排出口設(shè)計…………………………………………………………………………………………16 4.16管道防腐設(shè)計……………………………………………………………………………………………16 4.17 主要構(gòu)筑物占地面積匯總表……………………………………………………………………………16 5工程建設(shè)費用投資概算………………………………………………………………………………………17 5.1土地造價概算……………………………………………………………………………………………17 5.2 設(shè)備造價概算……………………………………………………………………………………………17 5.3 工程總造價概算…………………………………………………………………………………………18 6 運行費用計算分析…………………………………………………………………………………………… 19 6.1電費………………………………………………………………………………………………………19 6.2藥劑費……………………………………………………………………………………………………19 6.3人工費……………………………………………………………………………………………………19 6.4噸水運行費………………………………………………………………………………………………18 第二篇 設(shè)計計算書……………………………………………………………………………………………20 1設(shè)計資料………………………………………………………………………………………………………20 1.1設(shè)計題目及任務(wù)…………………………………………………………………………………………20 1.2設(shè)計出水水質(zhì)……………………………………………………………………………………………20 1.3設(shè)計進水水質(zhì)……………………………………………………………………………………………20 2工藝設(shè)計………………………………………………………………………………………………………22 3主要構(gòu)筑物設(shè)計計算…………………………………………………………………………………………22 3.1 格柵………………………………………………………………………………………………………22 3.1.1設(shè)計概述………………………………………………………………………………………………22 3.1.2設(shè)計參數(shù)………………………………………………………………………………………………22 3.1.3設(shè)計計算………………………………………………………………………………………………22 3.2提升泵房…………………………………………………………………………………………………23 3.2.1設(shè)計概述………………………………………………………………………………………………23 3.2.2設(shè)計參數(shù)………………………………………………………………………………………………23 3.2.3設(shè)計計算………………………………………………………………………………………………23 3.3調(diào)節(jié)池……………………………………………………………………………………………………24 3.3.1設(shè)計概述………………………………………………………………………………………………24 3.3.2設(shè)計參數(shù)………………………………………………………………………………………………24 3.3.3設(shè)計計算………………………………………………………………………………………………24 3.4混凝反應(yīng)池………………………………………………………………………………………………24 3.4.1設(shè)計概述………………………………………………………………………………………………24 3.4.2設(shè)計參數(shù)………………………………………………………………………………………………24 3.4.3設(shè)計計算………………………………………………………………………………………………24 3.5導(dǎo)流快速沉淀分離系統(tǒng)…………………………………………………………………………………25 3.5.1設(shè)計概述………………………………………………………………………………………………25 3.5.2設(shè)計參數(shù)………………………………………………………………………………………………25 3.5.3設(shè)計計算………………………………………………………………………………………………25 3.6 pH調(diào)節(jié)池………………………………………………………………………………………………… 26 3.6.1設(shè)計概述………………………………………………………………………………………………26 3.6.2設(shè)計參數(shù)………………………………………………………………………………………………26 3.6.3設(shè)計計算………………………………………………………………………………………………26 3.7 吹脫塔……………………………………………………………………………………………………26 3.7.1設(shè)計概述………………………………………………………………………………………………26 3.7.2設(shè)計參數(shù)………………………………………………………………………………………………27 3.8水解酸化池………………………………………………………………………………………………27 3.8.1設(shè)計概述………………………………………………………………………………………………27 3.8.2設(shè)計參數(shù)………………………………………………………………………………………………27 3.8.3設(shè)計計算………………………………………………………………………………………………27 3.9導(dǎo)流曝氣生物過濾系統(tǒng)………………………………………………………………………………27 3.9.1內(nèi)錐即下向流對流接觸氧化區(qū)設(shè)計概況……………………………………………………………28 3.9.1.1設(shè)計參數(shù) …………………………………………………………………………………………28 3.9.1.2 設(shè)計計算 …………………………………………………………………………………………28 3.9.2外錐即上向流曝氣生物過濾法過濾區(qū)設(shè)計概況……………………………………………………29 3.9.2.1設(shè)計參數(shù) …………………………………………………………………………………………29 3.9.2.2設(shè)計計算 …………………………………………………………………………………………29 3.9.3導(dǎo)流沉降無泵污泥回流區(qū)設(shè)計概況…………………………………………………………………29 3.9.3.1設(shè)計參數(shù)…………………………………………………………………………………………30 3.9.3.2設(shè)計計算…………………………………………………………………………………………30 3.9.4導(dǎo)流曝氣生物過濾法污水處理池池體設(shè)計…………………………………………………………30 3.10 清水池設(shè)計………………………………………………………………………………………………31 3.11 貯泥池設(shè)計………………………………………………………………………………………………31 3.12 污水處理房屋設(shè)計………………………………………………………………………………………31 3.13配電間……………………………………………………………………………………………………31 3.14 噪聲………………………………………………………………………………………………………31 3.15 凈化水排出口設(shè)計………………………………………………………………………………………31 3.16管道防腐設(shè)計……………………………………………………………………………………………31 4 高程設(shè)計計算…………………………………………………………………………………………………32 5參考文獻………………………………………………………………………………………………………33 第三篇 小論文……………………………………………………………………………………………………34 1 導(dǎo)流曝氣生物過濾法的原理…………………………………………………………………………………34 2 導(dǎo)流曝氣生物過濾法的影響因素……………………………………………………………………………36 3 導(dǎo)流曝氣生物過濾法的優(yōu)點………………………………………………………………………………37 3.1工藝創(chuàng)新 …………………………………………………………………………………………………37 3.2脫氮除磷典型性…………………………………………………………………………………………37 3.3投資運行經(jīng)濟性…………………………………………………………………………………………38 3.4處理穩(wěn)定性………………………………………………………………………………………………38 3.5操作簡單性………………………………………………………………………………………………38 3.6適應(yīng)性強 …………………………………………………………………………………………………38 4 結(jié)論……………………………………………………………………………………………………………38 參考文獻…………………………………………………………………………………………………………39 第四篇 附圖……………………………………………………………………………………………………40 附圖1 化工廢水處理設(shè)計平面布置圖…………………………………………………………………………40 附圖2 化工廢水處理設(shè)計管線布置圖…………………………………………………………………………40 附圖3 化工廢水處理設(shè)計高程布置圖…………………………………………………………………………40 附圖4 導(dǎo)流曝氣生物濾池布置圖……………………………………………………………………………40 附圖5 水解酸化池布置圖………………………………………………………………………………………40 致謝………………………………………………………………………………………………………………41 . 第一篇 設(shè)計說明書 1 緒論 1.1 化工廢水的產(chǎn)生 化學(xué)工業(yè)廢水主要來自石油化學(xué)工業(yè)、煤炭化學(xué)工業(yè)、酸堿工業(yè)、化肥工業(yè)、塑料工業(yè)、制藥工業(yè)、染料工業(yè)、橡膠工業(yè)等排出的生產(chǎn)廢水?；U水污染防治的主要措施是：首先應(yīng)改革生產(chǎn)工藝和設(shè)備，減少污染物，防止廢水外排，進行綜合利用和回收；必須外排的廢水，其處理程度應(yīng)根據(jù)水質(zhì)和要求選擇。一級處理主要分離水中的懸浮固體物、膠體物、浮油或重油等?？刹捎盟|(zhì)水量調(diào)節(jié)、自然沉淀、上浮和隔油等方法。二級處理主要是去除可用生物降解的有機溶解物和部分膠體物，減少廢水中的生化需氧量和部分化學(xué)需氧量，通常采用生物法處理。經(jīng)生物處理后的廢水中，還殘存相當數(shù)量的COD，有時有較高的色、嗅、味，或因環(huán)境衛(wèi)生標準要求高，則需采用三級處理方法進一步凈化。三級處理主要是去除廢水中難以生物降解的有機污染物和溶解性無機污染物。常用的方法有活性炭吸附法和臭氧氧化法，也可采用離子交換和膜分離技術(shù)等。各種化學(xué)工業(yè)廢水可根據(jù)不同的水質(zhì)、水量和處理后外排水質(zhì)的要求，選用不同的處理方法。 1.2 化工廢水的特點 化工廢水的基本特征為極高的COD、高鹽度、對微生物有毒性，是典型的難降解廢水，是目前水處理技術(shù)方面的研究重點和熱點?；U水的特征分析如下： (1)水質(zhì)成分復(fù)雜，副產(chǎn)物多，反應(yīng)原料常為溶劑類物質(zhì)或環(huán)狀結(jié)構(gòu)的化合物，增加了廢水的處理難度； (2)廢水中污染物含量高，這是由于原料反應(yīng)不完全和原料、或生產(chǎn)中使用的大量溶劑介質(zhì)進入了廢水體系所引起的； (3)有毒有害物質(zhì)多，精細化工廢水中有許多有機污染物對微生物是有毒有害的，如鹵素化合物、硝基化合物、具有殺菌作用的分散劑或表面活性劑等； (4)生物難降解物質(zhì)多，BOD/COD低，可生化性差； (5)廢水色度高。 1.3 化工廢水的危害 工業(yè)廢水造成的污染主要有：有機需氧物質(zhì)污染，化學(xué)毒物污染，無機固體懸浮物污染，重金屬污染，酸污染，堿污染，植物營養(yǎng)物質(zhì)污染，熱污染，病原體污染等。許多污染物有顏色、臭味或易生泡沫，因此工業(yè)廢水常呈現(xiàn)使人厭惡的外觀。 1.4 設(shè)計任務(wù) 1.4.1 課程設(shè)計題目 某市化工廠廢水處理工程設(shè)計 1.4.2 項目概況 某化工廠是一家規(guī)模巨大的化工產(chǎn)品生產(chǎn)基地，市環(huán)保局領(lǐng)導(dǎo)出于對保護環(huán)境，節(jié)約資源的考慮，決定籌建污水處理工程，將生產(chǎn)階段部分所排污水收集、處理達標后排放，同時回收部分氨水。“變廢為寶”在節(jié)約水資源，節(jié)省日常開支的同時，最大限度的保護了周圍的環(huán)境，有助于把該化工廠建設(shè)成一個高水平的現(xiàn)代化綠色企業(yè)，達到經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益的有機統(tǒng)一，構(gòu)建一個良好的生態(tài)環(huán)境，為企業(yè)的長遠發(fā)展打下堅實的基礎(chǔ)。 1.4.3 污染物來源及去向 污水主要來源于化工產(chǎn)品生產(chǎn)過程中排放出來的廢水，即工藝廢水、冷卻水、廢氣洗滌水等。 該污水經(jīng)處理后，可優(yōu)于中華人民共和國《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）中的一級標準，回用于生產(chǎn)工序，具體出水指標如表1。 表1 出水水質(zhì) 項目 pH CODCr BOD5 SS NH3-N CN 硫化物 mg/L 6.5~7.5 30 10 10 10 0.5 0.5 1.4.4 水量水質(zhì)特點及排放規(guī)律 水量：本項目生產(chǎn)廢水排放總量約3500m3/d。 水質(zhì)：根據(jù)甲方提供的水質(zhì)確定需要處理的外排終端廢水水質(zhì)如表2。 表2 外排終端廢水水質(zhì) 項目 pH CODCr BOD5 SS NH3-N CN 硫化物 mg/L 7~9 1100 450 350 450 8 2.5 排放規(guī)律：污水間歇排放，排放時間相對較集中，水質(zhì)、水量變化較大。 1.4.5 編制依據(jù) 1) 《城鎮(zhèn)污水廠污染物排放標準》GB18918－2002 2) 《污水綜合排放標準》GB8978－1996 3) 《室外排水設(shè)計規(guī)范》GBJ14－87 4) 《建筑給水排水設(shè)計規(guī)范》GBJ15－88 5) 《建筑中水設(shè)計規(guī)范》GB50336－2002 6) 《給水排水工程結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GBJ69－84 7) 《城市污水再生利用　城市雜用水水質(zhì)》GB/T18920－2002 8) 《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》GB3838－88 9) 《工業(yè)與民用建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GBJ11－89 10) 《構(gòu)筑物抗震設(shè)計規(guī)范》GBJ50191－93 11) 《室外給水排水和煤氣熱力工程抗震設(shè)計規(guī)范》TJ32－78 12) 《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》JGJ/-T16－92 13) 《繼電保護和自動裝置設(shè)計技術(shù)規(guī)程》SDJ6－83 14) 《電力設(shè)備接地設(shè)計技術(shù)規(guī)程》SDJ8－83 15) 《給水排水管道工程施工及驗收規(guī)范》GB50268－97 16) 《給水排水構(gòu)筑物施工及驗收規(guī)范》GBJ141－90 17) 《機械設(shè)備安裝工程施工及驗收通用規(guī)范》GB50231－98 18) 《現(xiàn)場設(shè)備、工業(yè)管道焊接工程施工及驗收規(guī)范》GBJ236－82 19) 《工業(yè)自動化儀表工程施工及驗收規(guī)范》GBJ93－86 20) 《電氣裝置施工及驗收規(guī)范》GBJ232－82 21) 國家及省、地區(qū)有關(guān)法規(guī)、規(guī)定及文件精神。 1.4.6 編制原則 1) 嚴格遵守國家及地方有關(guān)環(huán)保法律法規(guī)和技術(shù)政策，污水經(jīng)處理后達到《污水綜合排放標準》，并符合當?shù)丨h(huán)境保護有關(guān)規(guī)定； 2) 考慮站內(nèi)排水系統(tǒng)現(xiàn)狀，總體設(shè)計布局合理，并與綠化和美化環(huán)境有機結(jié)合； 3) 在總體規(guī)劃指導(dǎo)下，結(jié)合實際情況，發(fā)揮工藝優(yōu)勢，做到技術(shù)先進、工藝合理，盡量減少投資和占地； 4) 在污水處理站的設(shè)計中貫徹節(jié)能的原則，最大限度地降低污水和污泥的處理成本，以保證運行費用低，自動化程度高，便于維護管理和操作； 5) 最大限度地降低二次污染。 1.4.7 設(shè)計要求 1) 根據(jù)以上資料，對該化工廢水處理廠進行擴大初步設(shè)計； 2) 編寫設(shè)計說明計算書； 3) 圖紙繪制：污水處理廠平面布置圖；污水處理廠管線布置圖；污水處理工藝高程布置圖；主要構(gòu)筑物圖2張。 2 工藝分析及方案的選擇和比較 2.1 工藝分析 根據(jù)以上污水資料及編制原則，考慮采用最適宜本污水的治理方案。為了達到經(jīng)濟效益與環(huán)境效益的和諧統(tǒng)一，決定對污水采用以下工藝進行處理，處理工藝分析如下： 本項目處理的重點在于對廢水中總氰及氨氮的處理，由于此處氨氮的濃度高達500 mg/L，而排放標準要求達到一級排放（即NH3-N≤10 mg/L），若采用單獨的化學(xué)方法或常規(guī)的生物方法都很難達到處理要求，因此，考慮使用化學(xué)處理 + 生物處理相結(jié)合的處理工藝。 對于常用的去除總氰的方法目前最成熟有效的工藝為絮凝沉淀法，即在廢水中投加適量的絮凝劑，加以攪拌以促進廢水中含氰物質(zhì)及懸浮物與藥劑的混合，氫離子及懸浮物與絮凝劑發(fā)生反應(yīng)絮凝成團，生成沉淀物質(zhì)，并在重力的作用下沉降于池底，通過污泥外排得以去除。 對于常用的去除氨氮的方法主要有：生物硝化法、氨吹脫法、折點氯化法、離子交換法等；其中，生物硝化法適合中、低濃度的含氨廢水；吹脫法（包括蒸氣吹脫法）去除高濃度的含氨廢水在煉鋼、石油化工、化肥、有機化工等行業(yè)應(yīng)用很廣泛；吹脫法、折點氯化法、離子交換法可以運用于處理中濃度的含氨廢水。 2.2 物化處理部分 經(jīng)過有關(guān)資料對比，對于本項目高濃度的含氨廢水，較為經(jīng)濟、有效的方法為吹脫法；廢水經(jīng)吹脫后，不僅脫掉了大部分游離氨，還去除了部分BOD、COD、SS及濁度，對后續(xù)生化處理有利。氨吹脫法包括空氣吹脫法和蒸氣吹脫法兩種，蒸氣吹脫法雖然效率較高，但能耗大，需增設(shè)蒸氣鍋爐，設(shè)備復(fù)雜，維護工作量大；由于該站建在年平均氣溫較高的地區(qū)，因而不存在空氣吹脫法常見的低溫下吹脫無法正常進行和冬季吹脫塔結(jié)冰的問題，故可采用空氣吹脫法。 吹脫法用于脫除水中氨氮，即將氣體通入水中，使氣液相互充分接觸，使水中溶解的游離氨穿過氣液界面，向氣相轉(zhuǎn)移，從而達到脫除氨氮的目的。常用空氣作載體。水中的氨氮，大多以氨離子（NH4+）和游離氨（NH3）保持平衡的狀態(tài)而存在。其平衡關(guān)系式如下： NH4++OH-NH3+H2O（1） 氨與氨離子之間的百分分配率可用下式進行計算： Ka=Kw/Kb=（CNH3CH+）/CNH4+（2） 式中：Ka——氨離子的電離常數(shù)； Kw——水的電離常數(shù)； Kb——氨水的電離常數(shù)； C——物質(zhì)濃度。 式（1）受pH值的影響，當pH值高時，平衡向右移動，游離氨的比例較大，當pH值為11 左右時，游離氨大致占90％。 由式（2）可以看出，pH值是影響游離氨在水中百分率的主要因素之一。另外，溫度也會影響反應(yīng)式（1）的平衡，溫度升高，平衡向右移動。表3 列出了不同條件下氨氮的離解率的計算值。表中數(shù)據(jù)表明，當pH值大于10時，離解率在80%以上，當pH值達11時，離解率高達98%且受溫度的影響甚微。 表3 不同pH、溫度下氨氮的離解率% pH 20℃ 30℃ 35℃ 9.0 25 50 58 9.5 60 80 83 10.0 80 90 93 11.0 98 98 98 氨吹脫一般采用吹脫池和吹脫塔2類設(shè)備，但吹脫池占地面積大，而且易造成二次污染，所以氨氣的吹脫常采用塔式設(shè)備。 吹脫塔常采用逆流操作，塔內(nèi)裝有一定高度的填料，以增加氣—液傳質(zhì)面積從而有利于氨氣從廢水中解吸。常用填料有拉西環(huán)、聚丙烯鮑爾環(huán)、聚丙烯多面空心球等。廢水被提升到填料塔的塔頂，并分布到填料的整個表面，通過填料往下流，與氣體逆向流動，空氣中氨的分壓隨氨的去除程度增加而增加，隨氣液比增加而減少。 影響因素及液氣比的確定： 影響游離氨在水中分布的pH值、溫度等因素都會影響吹脫效率。另外氣液比、噴淋密度等操作條件也是影響吹脫效率的主要因素。下面以逆流塔為例分析液氣比的確定及其影響。 氨吹脫是一個相轉(zhuǎn)移過程，推動力來自空氣中氨的分壓與廢水中氨濃度相當?shù)钠胶夥謮褐g的差，由物料守衡（見圖1）可得吹脫塔操作線方程為： Y=L/V（X～X1）+Y1 （3） 圖1 逆流吹脫塔物料衡算 即以（L/V）為斜率的直線，如圖2 的直線MN。在此，L 值已經(jīng)確定，若減少吹脫氣體的用量，操作線斜率將會增大，點N 便沿垂直線X=X2向上移動，傳質(zhì)推動力（X2 ~X2*）或（Y2 ~Y2*）隨之減小，當點N 落在線Y*上時，Y2=Y2*，塔頂吹脫氣體濃度達到平衡，即最高濃度。此時氣體用量最小，這是理論上液氣比能達到的最大值，但推動力變?yōu)?。 （L/V）max=（Y2*~Y1）/（X2~X1） （4） 通常要求達到的氨去除程度（X1）、進口濃度（X2）為已知，空氣進口濃度（Y1）為零，Y2*為與X2對應(yīng)的氣體平衡濃度，可由亨利定律求得，如下式： Y=mX （5） 因此最大液氣比可表示為： （L/V）max=mX2 /（X2~X1）（6） 式中m為平衡常數(shù)，是溫度的函數(shù)。所以溫度對氣體平衡濃度進而對（L/V）max有較大的影響。當溫度從10℃變?yōu)?0℃時，（L / V）max從0.58增大到2.4。 在逆流吹脫塔中，對確定的廢水量而言，增大氣體量，傳質(zhì)推動力相應(yīng)增大，有利于氨氮吹脫去除。但氣量太大，氣速過高，將影響廢水沿填料正常下流甚至不能流下，即引起液泛現(xiàn)象。因此，對一定廢水量，最小液氣比受液泛氣速控制。液泛氣速與塔式結(jié)構(gòu)、填料種類和液體物性等因素都有關(guān)。顯然，實際的液氣比應(yīng)滿足下式要求： （L/V）泛＜（L/V）＜（L/V）max （7） 圖2 逆流吹脫塔操作線 根據(jù)表2中的列出的解離率計算，當反應(yīng)溫度為室溫（20℃），pH值調(diào)節(jié)至11以上時，氨氮的去除率為90%，即對于本項目的廢水而言，原氨氮濃度為500mg/L的廢水經(jīng)吹脫處理后的氨氮濃度為： 500-50090%=50mg/L。 2.3 生物處理部分 實際工程經(jīng)驗表明，對于處理高濃度氨氮廢水，化學(xué)方法表現(xiàn)出其高效性，但對于濃度較低的廢水，化學(xué)方法則顯得不這么適用，此時，需增加生物處理系統(tǒng)以達到進一步降低氨氮的作用。常用于去除氨氮的生物處理方法包括：A/O法、SBR法、CASS法、導(dǎo)流生物曝氣濾池等。幾種處理方法比較如表4。 表4 水處理工藝對比 方法 工藝特征 優(yōu) 點 缺 點 SBR法 間歇式活性污泥法由流入、反應(yīng)、沉淀、排放和閑置等5個工序組成。5個工序都在同一池中進行。 1 在大多數(shù)情況下，無需設(shè)置調(diào)節(jié)池； 2 SVI值較低，污泥易于沉淀，一般情況下，不產(chǎn)生或很少產(chǎn)生剩余污泥； 3 通過對運行方式的調(diào)節(jié)，在單一的曝氣池內(nèi)能夠進行脫氮和除磷反應(yīng)。 1 對自動化程度要求較高； 2 對管理人員素質(zhì)要求較高； 3 投資較高 A/O法 厭氧階段和好氧階段串聯(lián)，好氧階段產(chǎn)生的剩余污泥全部回流到厭氧池。厭氧池中有足夠長的污泥停留時間，污泥可以在厭氧階段部分消化，污泥產(chǎn)率低。 1 厭氧區(qū)污泥負荷高，有利于改善污泥的沉淀性能，并在此區(qū)實現(xiàn)排泥除磷和反硝化脫氮。 2 連續(xù)進水、連續(xù)出水，運行控制簡單，池體容積使用效率高。 3 耐負荷沖擊。 1 曝氣池容積大，基建費用高； 2 活性污泥較易產(chǎn)生膨脹現(xiàn)象； CASS法 在序批式活性污泥法（SBR）的基礎(chǔ)上，反應(yīng)池沿池長方向設(shè)計為兩部分，前部為生物選擇區(qū)也稱預(yù)反應(yīng)區(qū)，后部為主反應(yīng)區(qū)，其主反應(yīng)區(qū)后部安裝了可升降的自動撇水裝置。整個工藝的曝氣、沉淀、排水等過程在同一池子內(nèi)周期循環(huán)運行；同時可連續(xù)進水，間斷排水。 1 工藝流程簡單，占地面積小 2 沉淀效果好 3 不易發(fā)生污泥膨脹 4 剩余污泥量小，性質(zhì)穩(wěn)定 1 水量調(diào)節(jié)不易控制 2 若曝氣不當，易造成曝氣裝置堵塞 3 對自動化程度要求較高 導(dǎo)流曝氣生物濾池法 在傳統(tǒng)的曝氣生物濾池的基礎(chǔ)上，充分借鑒下向流曝氣生物濾池法、上向流曝氣生物濾池法、接觸氧化法、生物膜法、人工快濾法、沉降分離法、無泵污泥回流法、給水快濾法等八者的設(shè)計手法，和二級或三級污水處理工藝的特點而開發(fā)研制出來的污水處理新技術(shù) 1 無需二沉池，節(jié)約占地面積，減小工程投資 2 處理效果穩(wěn)定，抗沖擊能力強，無污泥膨脹之憂 3 工藝流程簡單，易于操作和控制 4 具有良好的脫氮除磷效果 5 具有較好的溫度、運行方式的適應(yīng)性 6 工程建設(shè)較靈活，適合不同地形的集中或分開設(shè)計 自控要求較高 2.4 折點氯化法 由于甲方對出水氨氮的含量要求較高，為確保氨氮的含量不會出現(xiàn)由于水量或水質(zhì)變化造成出水不達標的情況，因此在后續(xù)增加清水池一座，在正常運行過程中，該構(gòu)筑物作為暫時存儲清水的目的以便于工廠按需要進行回用；當出現(xiàn)水質(zhì)或水量較大的變化而造成出水不穩(wěn)定時，可在此投加氯進行消毒氧化。具體的反應(yīng)原理如下： 由于次氯酸是非?；钴S的氧化劑，所以極易與廢水中的氨進行反應(yīng)，在反應(yīng)中依次形成三種氯胺： NH3+HOCl→NH2Cl（一氯胺）+H2O （1） NH2Cl（一氯胺）+HOCl→NHCl2（二氯胺）+H2O （2） NHCl2（二氯胺）+HOCl→NCl3（三氯胺）+H2O （3） 上述反應(yīng)與pH 值、溫度和接觸時間的關(guān)系較為密切，同時與氯和氨的初始比值有關(guān)。 加氯后，一些易于氧化的物質(zhì)，如鐵離子、錳離子、硫化氫和有機物等與氯迅速反應(yīng)，并將其中大部分還原為氯原子。在滿足這直接需氯量后，氯繼續(xù)與按進行反應(yīng)，形成氯胺。當氯與氨的摩爾比值小于1時，將形成一氯胺和二氯胺。這兩種氯化物的分布關(guān)系，受各自的生成速率的控制。生成速率取決于pH值和溫度。在反應(yīng)的過程中，一部分氯胺將轉(zhuǎn)化為三氯化銨，余下的氯胺被氧化成一氧化二氮和氮，氯將被還原為氯原子。隨著氯的不斷加入，大部分氯胺將在轉(zhuǎn)效點被氧化。關(guān)于轉(zhuǎn)效點氯與氨氮的計量關(guān)系可用以下化學(xué)式進行表示： 2NH3+2HOCl→2NH2Cl+2H2O 2NH2Cl+HOCl→N2+H2O+3HCl 2NH3+3HOCl→N2+3H2O+3HCl 根據(jù)氨與次氯酸的摩爾比為2:3，可以得知氯與氨氮的重量比為： 在實踐中，氯化時形成的次氯酸將與廢水中的堿度進行反應(yīng)，大多數(shù)情況下，pH值將略有降低，用化學(xué)計算法計算，在轉(zhuǎn)效點氯化過程中氧化14.3mg/L的堿度。實際上，由于氯的水解，真正需要的堿度為15mg/L。因此，在使用折點氯化法時必須要考慮廢水中堿度的下降，并及時進行補充。 3 方案的確定 3.1 確定污水處理方案的原則 污水處理方案的原則有： （1）城市污水處理應(yīng)采用先進的技術(shù)設(shè)備，要求經(jīng)濟合理，安全可靠，出水水質(zhì)好；保證良好的出水水質(zhì)，效益高； （2）污水廠的處理構(gòu)筑物要求布局合理，建設(shè)投資少，占地少；自動化程度高，便于科學(xué)管理，力求達到節(jié)能和污水資源化，進行回用水設(shè)計； （3）為確保處理效果，采用成熟可靠的工藝流程和處理構(gòu)筑物；提高自動化程度，為科學(xué)管理創(chuàng)造條件； （4）污水處理采用生物處理，污泥脫水采用機械脫水并設(shè)事故干化廠；污水采用季節(jié)性消毒； （5）提高管理水平，保證運轉(zhuǎn)中最佳經(jīng)濟效果；充分利用沼氣資源，把沼氣作為燃料； （6）查閱相關(guān)的資料確定其方案。 最佳的處理方案要體現(xiàn)以下優(yōu)點： （1）保證處理效果，運行穩(wěn)定； （2）基建投資省，耗能低，運行費用低； （3）占地面積小，泥量少，管理方便。 3.2 處理方案的選擇 結(jié)合第二部分對整個工藝的分析以及比較：針對氨氮廢水擬采用“絮凝沉淀+加堿吹脫＋導(dǎo)流生物曝氣過濾+折點氯化為核心的處理工藝，該工藝具有技術(shù)先進、處理效果穩(wěn)定、投資低、運行管理簡便等優(yōu)點，可確保處理水達標排放。 主要工藝流程圖如圖3。 達標排放 定期外運 導(dǎo)流快速沉淀分流池 pH調(diào)節(jié)池 吹脫塔 清水池 導(dǎo)流曝氣生物濾池 鼓風(fēng)機 加氯裝置 加堿裝置 壓濾機 污泥池 格柵 混凝反應(yīng)池 絮凝裝置 調(diào)節(jié)池 厭氧池 化工廢水 提升泵 圖3 工藝流程圖 4 廢水處理方案設(shè)計 4.1 格柵 4.1.1 設(shè)計參數(shù) 設(shè)計流量：Qmax＝3500m3/d； 柵前水深h＝0.6m， 過柵流速V＝0.6m/s； 進水渠道漸寬部分的尺寸角采用α1＝20； 柵前渠道超高取h2＝0.6m，柵條間隙寬度b＝0.02m； 柵條寬S＝0.02m，格柵安裝傾角α＝60。 4.1.2 設(shè)計計算 格柵槽為LBH＝2.53m0.8m1.316m。 格柵草圖如圖4所示。 圖4 格柵 4.2 提升泵房 4.2.1設(shè)計參數(shù) 設(shè)計流量：Qmax＝3500 m3/d。 4.2.2 設(shè)計計算 集水池平面尺寸 LB=4m1.5m。 4.3 調(diào)節(jié)池 4.3.1 設(shè)計參數(shù) 設(shè)計流量：Q＝3500 m3/24h＝145.8m3/h； 水力停留時間：4h。 4.3.2 設(shè)計計算 組合尺寸：LBH=8.5m12.5m6.0m。 4.4 混凝反應(yīng)池 4.4.1 設(shè)計參數(shù) 設(shè)計流量：Q＝3500 m3/24h＝145.8m3/h； 水力停留時間：20min。 4.4.2 設(shè)計計算 組合尺寸：LBH=3.5m3.5m4.5m。 4.5導(dǎo)流快速沉淀分離系統(tǒng) 4.5.1 設(shè)計參數(shù) 取4座導(dǎo)流快速沉淀分流池進行處理 設(shè)計參數(shù)：Q＝3500 m3/24h/4＝35.45m3/h； 豎沉區(qū)設(shè)計參數(shù)：設(shè)計表面水力負荷：4m3/(m2h)； 斜沉區(qū)設(shè)計參數(shù)：設(shè)計表面水力負荷：8m3/(m2h)。 4.5.2 設(shè)計計算 設(shè)計尺寸：LBH＝3.0m5.0m6.0m； 設(shè)計容積：90.0m3。 4.6 pH調(diào)節(jié)池 4.6.1 設(shè)計參數(shù) 設(shè)計參數(shù)：Q＝145.8m3/h； 水力停留時間：HRT=10min。 4.6.2 設(shè)計計算 設(shè)計尺寸：LBH＝2.5m2.5m4.5m。 4.7 吹脫塔 4.7.1 設(shè)計參數(shù) Q＝145.8m3/h。 4.7.2 設(shè)計計算 主要設(shè)備及控制方式：氨吹脫塔選型：HT-CZA30。 4.8 水解酸化池 4.8.1 設(shè)計參數(shù) 設(shè)計參數(shù)：Q＝145.8m3/h； 水解酸化池數(shù)量：4個； 設(shè)停留時間為：5h。 4.8.2 設(shè)計計算 設(shè)計尺寸：LBH＝5.0m6.0m6.5m。 水解酸化池草圖如圖5所示。 圖5 水解酸化池 4.9 導(dǎo)流爆氣生物過濾系統(tǒng) 4.9.1 內(nèi)錐即下向流對流接觸氧化區(qū)設(shè)計概況 4.9.1.1 設(shè)計參數(shù) Q＝3500m3/d。 4.9.1.2 設(shè)計計算 設(shè)計填料高度為2m，則A1＝28.35/2＝14.175m2； 4.9.2 外錐即上向流曝氣生物過濾區(qū)設(shè)計概況 4.9.2.1 設(shè)計參數(shù) 設(shè)計參數(shù)：Q＝3500m3/d。 4.9.2.2 設(shè)計計算 設(shè)計填料高度為2m，則A2=24.1/2=12.05m2。 4.9.3 導(dǎo)流沉降無泵污泥回流區(qū)設(shè)計概況 4.9.3.1 設(shè)計參數(shù) 設(shè)計參數(shù)：Q＝3500m3/d。 4.9.3.2 設(shè)計計算 設(shè)計平面尺寸：LB＝3.0m5.0m（滿足豎沉區(qū)和斜沉區(qū)幾何構(gòu)造要求）； 設(shè)計高度：2.5m； 底部四周45錐底，錐底高度：0.5m； 導(dǎo)流沉降無泵污泥回流區(qū)與上部的內(nèi)錐下向流對流接觸氧化區(qū)和外錐上向流曝氣生物過濾區(qū)系上下結(jié)構(gòu)，因此為構(gòu)造的需要，設(shè)計尺寸調(diào)整為6.0m5.0m3.0m。 設(shè)計容積：45 m3。 4.9.4 導(dǎo)流曝氣生物過濾法污水處理池池體設(shè)計 設(shè)計尺寸：LBH＝6.0m5.0m6.5m。 設(shè)計容積：195m3。 導(dǎo)流曝氣生物濾池草圖如圖 6所示。 圖6 導(dǎo)流曝氣生物濾池 4.10 清水池設(shè)計 水力停留時間23min；反沖時間5min；氣水聯(lián)合反沖時間5min；沖洗總時間10min。 單池尺寸：LBH＝3.0m6.0m6.5m； 有效容積：108.0m3。 4.11 貯泥池設(shè)計 工藝尺寸：LBH=3.0m4.0m4.0m，鋼混結(jié)構(gòu)； 有效容積：48.0m3。 4.12 污水處理房屋設(shè)計 污水處理房采用地下污水處理池上部修建，地上式磚混結(jié)構(gòu)一間，包括設(shè)備房、污泥處理房，加藥間等，總建筑面積：612=72m2。 4.13 配電間 設(shè)置配電間一座，建筑尺寸為46=24m2，內(nèi)設(shè)電控裝置。 4.14 噪聲 污水處理房采用吸音及隔音措施，同時風(fēng)機安裝隔聲罩、采取減震、出口安消聲器。 4.15 凈化水排出口設(shè)計 污水處理成中水達到再生利用水質(zhì)，可中水回用或排入規(guī)劃管網(wǎng)。 4.16 管道防腐設(shè)計 場內(nèi)埋地鋼管：均采用環(huán)氧煤瀝青防腐，其處理等級按加強防腐即底漆一道，面漆四道，涂層間纏繞玻璃布3層，每次厚度0.8mm。當施工溫度在10℃以上時采用常溫快干固化劑，在氣溫近于0℃時，采用低溫快干固化劑。 室內(nèi)外明設(shè)管道防腐：在管道表面清銹后，先刷底漆（冷底子油2道），再刷面漆2道，面漆顏色按給水、污水、氣、沖洗管等工種不同，以顏色區(qū)分。本工程建議：給水：藍色；污水：綠色；氣：黃色；沖洗管：紅色，其余管道顏色現(xiàn)場另行商定。 設(shè)備防腐：主要為水泵電機、鼓風(fēng)機等，參照室內(nèi)明設(shè)管道做法。 中鋼管及鋼構(gòu)件防腐：采用氯磺化聚乙烯2道防腐。 4.17 主要構(gòu)筑物占地面積匯總表 主要構(gòu)筑物占地面積匯總表如表 5所示。 表5 主要建筑物占地面積匯總表 序號 構(gòu)筑物名稱 容積或建筑面積（m） 結(jié)構(gòu) 單位 數(shù)量 占地面積(m2) 1 格柵池 LBH=2.530.81.316 鋼筋混凝土 座 1 2 2 提升泵房 LBH=4.01.52.5 鋼筋混凝土 座 1 6.0 3 調(diào)節(jié)池 LBH=8.512.56.0 鋼筋混凝土 座 1 106.25 4 混凝反應(yīng)池 LBH=3.53.54.5 鋼筋混凝土 座 1 12.25 5 導(dǎo)流快速沉淀分流池 LBH=3.05.06.0 鋼筋混凝土 座 4 60.0 6 pH調(diào)節(jié)池 LBH=2.52.54.5 鋼筋混凝土 座 1 6.25 7 厭氧池 LBH=5.06.06.5 鋼筋混凝土 座 4 120.0 8 導(dǎo)流曝氣生物過濾系統(tǒng) LBH=6.05.06.0 鋼筋混凝土 座 4 120.0 9 清水池 LBH=3.06.06.5 鋼筋混凝土 座 1 18 10 污泥池 LBH=3.04.04.0 鋼筋混凝土 座 1 12 11 值班室 LBH=6.03.04.0 磚混結(jié)構(gòu) 間 1 18 12 設(shè)備房 LBH=6.05.04.0 磚混結(jié)構(gòu) 間 1 30 13 加藥間 LBH=6.04.04.0 磚混結(jié)構(gòu) 間 1 24 14 加藥間 LBH=6.04.04.0 磚混結(jié)構(gòu) 間 1 24 15 合計 558.75 5 工程建設(shè)費用投資概算 5.1 土地造價概算 土地造價概算如表6所示。 表6 土地造價概算表 序號 項目內(nèi)容 容積 單位 結(jié)構(gòu)／型號 單價（萬元） 總價（萬元） 1 格柵池 2.66 m3 鋼混結(jié)構(gòu) 0.06 0.160 2 提升泵房 15 m3 鋼混結(jié)構(gòu) 0.06 0.9 3 調(diào)節(jié)池 637.5 m3 鋼混結(jié)構(gòu) 0.06 38.25 4 混凝反應(yīng)池 61.25 m3 鋼混結(jié)構(gòu) 0.06 3.675 5 導(dǎo)流快速沉淀分流池 360 m3 鋼混結(jié)構(gòu) 0.06 21.6 6 PH調(diào)節(jié)池 31.25 m3 鋼混結(jié)構(gòu) 0.06 1.875 7 厭氧池 780 m3 鋼混結(jié)構(gòu) 0.06 46.8 8 導(dǎo)流曝氣生物過濾系統(tǒng) 780 m3 鋼混結(jié)構(gòu) 0.06 46.8 9 清水池 117 m3 鋼混結(jié)構(gòu) 0.06 7.02 10 污泥池 48 m3 鋼混結(jié)構(gòu) 0.05 2.4 11 值班室 54 m3 磚混 0.05 2.7 12 設(shè)備房 120 m3 磚混 0.05 6 13 加藥間 72 m3 磚混 0.05 3.6 14 配電間 72 m3 磚混 0.05 3.6 15 合　　　　計 185.38 5.2 設(shè)備造價概算 設(shè)備造價概算如表7所示。 表7 設(shè)備造價概算表 序號 項目名稱 型號　規(guī)格　技術(shù)參數(shù) 單位 數(shù)量 單價（萬元） 合計（萬元） 一 格柵池 1 格柵機 HF-800 臺 1 8.5 8.5 二 調(diào)節(jié)池 1 潛污泵 100WQ100-10-5.5 臺 3 1.20 3.6 三 混凝反應(yīng)池 1 加藥裝置 含加藥泵、加藥桶及攪拌機等 個 1 4.88 4.88 四 導(dǎo)流快速沉淀分流池 1 導(dǎo)流快速沉淀分流系統(tǒng) 非標 套 1 8.2 8.2 五 pH調(diào)節(jié)池 1 加堿裝置 含pH計、加藥泵、加藥桶及攪拌機等 套 1 5.58 5.58 六 吹脫塔 1 吹脫塔 鮑爾環(huán)：厚度H=2.5m、風(fēng)機4臺 P=50.0Kpa 套 1 28.2 28.2 七 導(dǎo)流曝氣生物過濾池 1 導(dǎo)流曝氣生物過濾系統(tǒng) 含低噪聲回轉(zhuǎn)式 鼓風(fēng)機H C－100S，Q＝5.11m3／min, N＝7.5 KW,與DB生物過濾系統(tǒng)配套配隔聲罩,出口消聲器,出口安全閥,柔性接頭,止回閥 套 4 12.2 48.8 八 清水反沖池 1 反沖系統(tǒng) 含反沖泵及管道等 套 1 4.85 4.85 九 加藥系統(tǒng) 1 加藥系統(tǒng) 含二氧化氯發(fā)生裝置、計量泵等 套 1 18.4 18.4 十 污泥處理 1 污泥處理系統(tǒng) 含螺桿泵及壓濾機等 套 1 16.8 16.8 十一 控制系統(tǒng) 1 全自動控制操作臺 采用日本三菱PLC控制連鎖系統(tǒng)，人機界面，全自動智能化運行，實現(xiàn)無人職守 臺 1 26.2 26.2 十二 計量設(shè)備 1 流量計 超聲波流量計MAG1250 臺 2 1.40 2.80 十三 合計 176.81 5.3 工程總造價概算 工程總造價概算如表8所示。 表8 工程總造價概算 序號 費用名稱 費用構(gòu)成 價格（萬元） 備注 一 土建造價 185.38 二 設(shè)備造價 176.81 三 工程設(shè)計費 （一）2.5% 4.63 四 工程調(diào)試費 （二）5% 8.84 五 稅金 [(二)+(三)+(四)]3.41% 12.80 六 工程總造價 388.46 6 運行費用計算分析 6.1 電費 電費如表9所示。 表9 電費概算 日耗電(kw) 電費單價(元) 日用電費(元) 日處理水量（T） 噸水運行用電費（元） 1002.32 0.70 701.624 3500 0.2 6.2 藥劑費 （1）PAC 每噸水投加0.1kg，每公斤費用0.25元，噸水處理藥劑費為E1=0.025元。 （2）NaOH 每噸水投加0.4kg，每公斤費用0.6元，噸水處理藥劑費為E