畢業(yè)論文----200m3d茶多酚生產(chǎn)廢水sbr

1、<p><b>　　設計總說明</b></p><p>　　茶多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,對于茶多酚的提取方法多見于報道。論文以茶多酚生產(chǎn)廢水為研究對象，針對該廢水有機物濃度高，含生物毒性物質(zhì)和含鹽量高等特點提出了預處理－水解酸化－SBR－后處理的組合工藝.投加聚鋁對混合

2、廢水進行預處理，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，減少好氧處理的負荷，同時在厭氧條件下也可使廢水中殘留的茶多酚得到部分降解。在預處理階段對茶多酚的去除是否完全對于廢水處理的效果是至關重要的。但是在預處理階段很難將茶多酚去除完全，而好氧對茶多

3、酚基本沒有降解作用，雖然水解酸化對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，水解酸化池應采用較長的停留時間。</p><p>　　因為SBR法的處理設施十分簡單，管理非常方便去除有機物效率很高,基建費用明顯低于常規(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，但出水仍然不能達標，尤其是色度較大,所以

4、可采用混凝沉淀進行后處理,混凝沉淀試驗采用聚合鋁作混凝劑，有關試驗結(jié)果表明，對厭氧24h、好氧生化12h的出水進行混凝沉淀處理，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，完全達到該地區(qū)的廢水排放標準。</p><p>　　關鍵字: 茶多酚,抗氧化劑,預處理,水解酸化,SBR法 </p><p><b>　　ABSTRACT&

5、lt;/b></p><p>　　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

6、 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 wastew

7、ater is characterized by high CODcr,high salinity,bio-toxicity,etc. a three-stage treatment </p><p>　　As the wastewater contained mostly natural substances, so they have larger molecular weight, hydrolysis a

8、nd 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 wastewate

9、r 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 </p><p>　　Key words: Tea polyph

10、enols,anti – oxidant,pretreatment,hydrolysis and acidification,SBR</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 概述1</b></p><p><b>　　2 設計資料2</b></p>

11、;<p>　　2.1生產(chǎn)工藝及廢水的來源2</p><p><b>　　2.2廢水特點2</b></p><p>　　2.3 廢水水量2</p><p><b>　　2.4廢水水質(zhì)2</b></p><p>　　3 設計依據(jù)及工藝選擇3</p><p>

12、;<b>　　3.1設計依據(jù)3</b></p><p>　　3.1.1設計思想3</p><p>　　3.1.2設計原則3</p><p>　　3.2污水處理工藝選擇4</p><p>　　3.2.1廢水的主要組成4</p><p>　　3.2.2 處理工藝的選擇4</p>

13、<p>　　3.2.3 預處理4</p><p>　　3.2.4生化處理5</p><p>　　3.2.5 后處理5</p><p>　　3.2.6 中、小型城市污水處理廠的優(yōu)選工藝6</p><p>　　3.2.7各設備的具體說明7</p><p>　　3.3各段去除率的估算8</p&

14、gt;<p>　　4 污水處理構筑物的設計10</p><p><b>　　4.1調(diào)節(jié)池10</b></p><p>　　4.1.1設計說明10</p><p>　　4.1.2參數(shù)選擇10</p><p>　　4.1.3設計計算10</p><p>　　4.2化學絮凝池1

15、2</p><p>　　4.2.1已知條件12</p><p>　　4.2.2.設計計算12</p><p>　　4.3 旋流式絮凝池13</p><p>　　4.3.1 .已知條件13</p><p>　　4.3.2.設計計算13</p><p>　　4.4異向斜流板沉淀池14&l

16、t;/p><p>　　4.4.1 .已知條件14</p><p>　　4.4.2.設計計算15</p><p>　　4.5水解酸化池18</p><p>　　4.5.1 設計說明18</p><p>　　4.5.2參數(shù)選擇19</p><p>　　4.5.3設計計算19</p>

17、;<p>　　4.6 SBR工藝的設計計算22</p><p>　　4.6.1已知條件22</p><p>　　4.6.2主要參數(shù)選擇22</p><p>　　4.6.3計算污泥量22</p><p>　　4.6.4其他參數(shù)23</p><p>　　4.6.5剩余污泥與排出26</p&g

18、t;<p>　　4.6.6曝氣設備選擇29</p><p>　　4.6.7潛水射流曝氣機選擇30</p><p>　　4.7溶藥池231</p><p>　　4.7.1 .已知條件31</p><p>　　4.7.2.設計計算31</p><p>　　4.8 污泥濃縮池32</p>

19、<p>　　4.8.1設計說明32</p><p>　　4.8.2已知條件及參數(shù)選擇33</p><p>　　4.8.3設計計算33</p><p>　　5 構建物設備一覽表36</p><p>　　6 生化處理系統(tǒng)的總體布置39</p><p>　　6.1平面布置39</p>

20、<p>　　6.2高程布置39</p><p>　　6.2.1 高程布置原則39</p><p>　　6.2.2高程計算40</p><p>　　6.2.3 高程布置結(jié)果(參見附圖2)40</p><p><b>　　7 投資估算41</b></p><p>　　7.1土建工程

21、：（萬元）41</p><p>　　7.2設備部分：（萬元）41</p><p>　　7.3其它費用（萬元）42</p><p>　　7.4總投資為：474.968萬元42</p><p><b>　　結(jié)論43</b></p><p><b>　　參考文獻44</b&g

22、t;</p><p><b>　　致謝45</b></p><p><b>　　1. 概 述</b></p><p>　　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)達省市先后建立了研究、開發(fā)、生產(chǎn)茶多酚基地，產(chǎn)品也相繼問市，但概括起來說大多規(guī)

23、模小、產(chǎn)量低。目前，國內(nèi)生產(chǎn)規(guī)模和技術含量較高的有江蘇無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）精細化工有限公司等。據(jù)報道，2002年全國生產(chǎn)茶多酚約400噸，全世界生產(chǎn)茶多酚約1600噸，比上年增長都在100％以上，中國產(chǎn)量僅占世界產(chǎn)量的25％，美英等少數(shù)發(fā)達國家產(chǎn)量相對較大，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。 </p><p>　　茶多酚目前國內(nèi)銷售價格，根據(jù)其規(guī)

24、格和質(zhì)量不同，一般在500元／公斤到1200元／公斤之間，平均價格在50萬元／噸左右，國際市場價格約在7萬美元／噸一10萬美元／噸之間。同時茶多酚精品、茶多糖等產(chǎn)品也及具開發(fā)潛力，1公斤茶多酚精品中提取的兒茶素單體—EGCG、ECG的價值超過10萬美元。 目前全球年消耗量約為1600噸，其中美國約500噸，日本約400噸，西歐約400噸，其它地區(qū)和國家約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，歐美、東南亞

25、、南美等地區(qū)和國家的增長速度都相當快。未來幾年，國內(nèi)外茶多酚需求量將迅速攀升，全球茶多酚年需求量將達到6000噸以上。特別是中國的需求量增加將最快，預計將達1000噸以上。投資茶多酚這個朝陽產(chǎn)業(yè)無疑將為國內(nèi)茶葉深加工企業(yè)提供巨大商機。[1]</p><p>　　目前關于茶多酚的提取應用也日益得到人們關注。在茶多酚的提取過程中，產(chǎn)生的廢水具有有機物濃度高、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，目前

26、在國內(nèi)外尚無成熟的處理工藝。本設計資料來源于某茶多酚生產(chǎn)廠。按照工程項目的設計規(guī)范和要求，設計出日處理200噸污水的詳細工藝路線。污水主要來源：速溶茶過程中的蒸汽冷凝水和地面沖洗水；茶多酚生產(chǎn)過程中沉淀上清液和沉淀沖洗水以及地面沖洗水。[2]</p><p><b>　　2設計資料</b></p><p>　　2.1生產(chǎn)工藝及廢水的來源</p><

27、p>　　污水主要來源：速溶茶過程中的蒸汽冷凝水和地面沖洗水；茶多酚生產(chǎn)過程中沉淀上清液和沉淀沖洗水以及地面沖洗水。</p><p><b>　　2.2廢水特點</b></p><p>　　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

28、量最高，因而著重考察了對茶多酚的去除方法及廢 水可生化性的變化。</p><p><b>　　2.3 廢水水量</b></p><p>　　污水處理設計規(guī)模為：處理水量為200m3/d</p><p><b>　　2.4廢水水質(zhì)</b></p><p>　　原水進水水質(zhì)如下：BOD5=900～150

29、0mg/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)過主要處理設備處理后，出水水質(zhì)參數(shù)如下：BOD5≤20mg/L ，COD≤100mg/L，pH＝6～9,色度(倍) <50。處理后廢水的各項指標達到國家標準《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）一級標準和地方污水排放要求。[3]</p><p>

30、;　　3 設計依據(jù)及工藝選擇</p><p><b>　　3.1設計依據(jù)</b></p><p><b>　　3.1.1設計思想</b></p><p>　?。?）結(jié)合污水處理站接納污水水量水質(zhì)的實際情況選擇處理設備和設計參數(shù)，確保污水處理系統(tǒng)在運行中具有較大的靈活性和調(diào)整余地，以適應水質(zhì)水量的變化。</p>

31、<p>　?。?）處理系統(tǒng)采用經(jīng)工程實踐證明是行之有效、技術經(jīng)濟效益明顯、適應性強、管理簡單、效果穩(wěn)定的型式，充分保證處理后出水達標排放。</p><p>　?。?）污水和污泥處理設備選用新材料、低能耗、高效率、易維護、性能價格比高的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。</p><p>　?。?）操作控制按處理工藝過程要求盡量考慮自控，降低運行操作的勞動強度，使污水處理站運行可靠、維護方便，提高污水處理

32、站運行管理水平。</p><p>　?。?）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；</p><p>　　（6）平面布局和工程設計時，結(jié)合現(xiàn)有場地，力求布局緊湊簡潔、整齊美觀；</p><p>　　（7）所采用的工藝、設備要求處理效率高，能夠生產(chǎn)水質(zhì)穩(wěn)定，故障率低；</p><p><b>　　3.1.2設計原則</

33、b></p><p>　?。?）盡量利用目前已經(jīng)建設好的土建結(jié)構和其它配套設施,爭取在對原來構筑物基礎上通過引入新型、高效的設計理念、處理工藝、設備來滿足水處理達標的要求?；旧夏軌蚴∪ソㄔO新的污水處理系統(tǒng)的投資和麻煩；</p><p>　?。?）所采用的工藝、設備要求處理效率高，能夠生產(chǎn)水質(zhì)穩(wěn)定，故障率低；</p><p>　?。?）對于工藝中所采用的設備要

34、求工況穩(wěn)定，能耗低，完全能滿足生產(chǎn)要求；</p><p>　?。?）工程在保證出水水質(zhì)達標的情況下，盡量選擇投資較少的方案和工藝，并考慮能夠配合將來的擴建處理系統(tǒng)的建設；</p><p>　?。?）在考慮投資費用的同時兼顧將來運行費用；</p><p>　?。?）在整體改造思路中考慮全套污水處理系統(tǒng)自動化水平提高。</p><p>　　3.2

35、污水處理工藝選擇</p><p>　　3.2.1廢水的主要組成</p><p>　　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，因而著重考察了對茶多酚的去除方法及廢 水可生化性的變化。　　茶多酚對細菌(包括厭氧、好氧及兼性細菌)有很強的抑制作用，茶

36、多酚的抑菌能力與其濃度呈正比，且與立體結(jié)構有關。一般脂型兒茶素(如EGCG、ECG等)抑菌效果強于其他組分。有資料表明，茶多酚對大腸桿菌的最低抑制濃度為1000mg/L，而ECG、EGCG等對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的選擇性，可抑制有害菌群的生長，但對霉菌、酵母菌等正常菌群則有維持菌群平衡的作用。因而，有關資料報道，兒茶素雖然對細菌有抑制作用，但在厭氧條件下也可使污泥馴化。[4]

37、</p><p>　　3.2.2 處理工藝的選擇</p><p>　　某茶多酚生產(chǎn)廠廢水原采用活性污泥法處理，但處理裝置每運行10d左右就出現(xiàn)菌膠團解體的現(xiàn)象。在試驗中廢水不經(jīng)預處理而直接進行好氧生化處理時，在溫度為35℃的條件下一般5～9d也出現(xiàn)了菌膠團解體現(xiàn)象。由此可知，對該廢水直接進行好氧生化處理是不可行的，而實測該廢水BOD5/COD=0.55(可生化性較好)，與試驗現(xiàn)象不吻合。

38、分析其原因主要是由于在測定BOD5時由于稀釋作用使得茶多酚的濃度和毒性降低，但這一點沒有反映到BOD5/COD中。[5]</p><p><b>　　3.2.3 預處理</b></p><p>　　廢水中的茶多酚在一定的pH值下會和金屬離子(如Al3+、Ca2+等)反應生成難溶化合物，和某些過渡金屬離子會發(fā)生顯色反應，如投加含F(xiàn)e2+、Fe3+的混凝劑時會生成有色絡合

39、物，水的顏色會由黃色變成墨綠色，并且有酸臭味，反應式如下：</p><p>　　6R-OH+FeCl3→H3［Fe(OR)6](綠色)+3HCl</p><p>　　為避免色度的產(chǎn)生，分別采用聚合氯化鋁(PAC)和Al2(SO4)3進行比較試驗，一方面這兩種物質(zhì)可與茶多酚生成難溶化合物，另一方面通過絮凝作用去除水中呈膠體和微小懸浮狀態(tài)的有機和無機物質(zhì)，減小了生化處理的負荷。由于廢水偏酸性，

40、投加Ca(OH)2一方面可調(diào)節(jié)廢水的pH值，另一方面Ca2+也和茶多酚反應生成難溶化合物，進一步減少水中茶多酚的含量，為后續(xù)生化處理的順利進行提供了條件。投加PAC和Al2(SO4)3對茶多酚有較好的去除效果。PAC的最佳投量為250mg/L，對COD的去除率為29%左右，對茶多酚的去除率為85%左右。Al2(SO4)3的最佳投量為500mg/L，對COD的去除率為35%左右，對茶多酚的去除率為86%左右?？紤]到Al2(SO4)3投量為

41、500mg/L會導致水中硫酸鹽含量過高，影響后續(xù)厭氧生化處理的效果，所以建議在實際工程中采用PAC作混凝劑，但由于該反應可逆，不能完全去除廢水中的茶多酚，試驗中發(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+檢測時不出現(xiàn)顯色反應。沉淀后上清液的BOD5/COD=0.57(與進水相差不大)，但因茶多酚的去除將大大改善廢水</p><p><b>　　3.2.4生化處理</b>&l

42、t;/p><p>　　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，減少好氧處理的負荷，同時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，停留時間為24h時對COD的去除率僅為9.5%，但水解酸化出水的BOD5/COD值從進水的

43、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、糖分等有機高分子降解為小分子，便于后續(xù)好氧處理。在厭氧出水進入好氧后，由于曝氣充氧使茶多酚在很短的時間內(nèi)全部被氧化。在好氧階段當停留時間為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處理中尚未沉淀下來的茶多酚在生化處理時很難被降解，只能被空氣氧化，由酚類變成醌類、茶紅素而呈現(xiàn)

44、紅色，因而在預處理階段對茶多酚的去除是否完全對于廢水處理的效果是至關重要的。由于在預處理階段很難將茶多酚去除完全，而好氧對茶多酚基本沒有降解作用，雖然水解酸化對茶</p><p><b>　　3.2.5 后處理</b></p><p>　　茶多酚廢水經(jīng)預處理和生化處理后水質(zhì)得到了明顯改善，但出水仍然不能達標，尤其是色度較大。為此，可采用化學氧化、活性炭吸附和混凝沉淀進

45、行后處理。　　化學氧化采用的氧化劑為NaClO，活性炭試驗采用投加粉末活性炭，這兩者都存在投藥量過大、不經(jīng)濟的問題。　　混凝沉淀試驗采用聚合鋁作混凝劑，有關試驗結(jié)果表明，對厭氧24h、好氧生化12h的出水進行混凝沉淀處理，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，完全達到該地區(qū)的廢水排放標準。[6]</p><p>　　3.2.6 中、小型城市污水

46、處理廠的優(yōu)選工藝 </p><p>　　中、小型城市污水處理廠的優(yōu)選工藝是氧化溝和SBR，它們的共同特點是： </p><p>　　（1） 去除有機物效率很高，有的還能脫氮、除磷或既脫氮又除磷，而且處理設施十分簡單，管理非常方便，是目前國際上公認的高效、簡化的污水處理工藝，也是世界各國中小型城市污水處理廠的優(yōu)選工藝。 </p><p>　?。?）在10×1

47、04m3 /d規(guī)模以下，氧化溝和SBR法的基建費用明顯低于常規(guī)活性污泥法、A/O和A2/O法；對于規(guī)模為(5～10)×104m3 /d的污水廠，氧化溝與SBR法的基建費用通常要低10%～15%。規(guī)模越小，兩者差距越大，這對缺少資金建污水廠的中小城市很有吸引力。 </p><p>　?。?） 即使在10×104m3 /d規(guī)模以下，氧化溝和SBR法的電耗和年運營費用仍高于常規(guī)活性污泥法，但如果與基

48、建費用一起來比較，基建費加上20年的運營費總計還是比常規(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，當規(guī)模為10×104m3 /d時，兩類工藝的總費用大致相當。因此，對于中小型污水廠采用氧化溝與SBR法在經(jīng)濟上是有利的。 </p><p>　?。?） 氧化溝與SBR工藝通常都不設初沉池和污泥消化池，整個處理單元比常規(guī)活性污泥法少50%以上，操作管理大大簡化，這對于技術力量相對較弱、管理水平相

49、對較低的中小型污水處理廠很合適。 </p><p>　?。?） 氧化溝和SBR工藝的設備基本上實現(xiàn)了國產(chǎn)化，在質(zhì)量上能滿足工藝要求，價格比國外設備便宜好幾倍，而且也省去了申請外匯進口設備的種種麻煩。 </p><p>　　（6）氧化溝和SBR工藝的抗沖擊負荷能力比常規(guī)活性污泥法好得多，這對于水質(zhì)、水量變化劇烈的中小型污水廠很有利。</p><p>　　正是由于上述種

50、種原因，氧化溝和SBR在國內(nèi)外都發(fā)展很快。美國環(huán)保局(EPA)把污水處理廠的建設費用或運營費用比常規(guī)活性污泥法節(jié)省15%以上的工藝列為革新替代技術，由聯(lián)邦政府給予財政資助，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]</p><p>　　由以上資料最

51、后確定廢水處理流程如圖</p><p><b>　　圖3.1工藝流程圖</b></p><p>　　3.2.7各設備的具體說明</p><p><b>　　1.調(diào)節(jié)池</b></p><p>　　工業(yè)污水的水量和水質(zhì)都隨時間而變化，且變化幅度較大，為了保證后續(xù)處理構筑物或設備正常運行，需對污水的水量

52、和水質(zhì)進行調(diào)節(jié)。池內(nèi)安裝潛污泵1臺，提升污水至后續(xù)處理構筑物；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。</p><p>　　總停留時間：6小時；</p><p><b>　　2.水解酸化池</b></p><p>　　本設計的厭氧處理法不同于傳統(tǒng)的厭氧生物處理法，其水力停留時間較短

53、，只完成水解和酸化兩個過程（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行充分接觸后進行吸附，絮凝及生化反應，對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。厭氧水解池的主要特點為：</p><p>　?。?） 動力消耗低；（2） 有機容積負荷高；（3） 污泥產(chǎn)量低，沉降性解好，污泥

54、處理裝置小，投資省、運行費用少；</p><p>　　將難降解的復雜有機物轉(zhuǎn)化為易降解的簡單有機物，提高后續(xù)好氧處理。</p><p><b>　　3.混凝沉淀池</b></p><p>　　混凝沉淀法具有過程簡單、操作方便、效率高、投資少的特點。其基本原理是：在混凝劑的作用下，通過壓縮微顆粒表面雙電層、降低界面ζ電位、電中和等電化學過程，以及

55、橋聯(lián)、網(wǎng)捕、吸附等物理化學過程，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”；再經(jīng)沉降設備將絮凝后的廢水進行固液分離，“絮團”沉入沉降設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。</p><p><b>　　4.污泥濃縮池</b></p><p>　　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

56、積非常大，對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，以減輕脫水設備的負擔。</p><p>　　3.3各段去除率的估算</p><p><b>　　表 3.1</b></p><p><b>　　注:續(xù)上</b></p><p>　　4污水處理構筑物的設計</p&g

57、t;<p><b>　　4.1調(diào)節(jié)池</b></p><p><b>　　4.1.1設計說明</b></p><p>　　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)在時間上的不均勻性，保證不給后續(xù)流程帶來不必要的沖擊負荷，使整個處理設施持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)揮處理效率。設計污水量為200 m3/d。Kz=2.0 最大設計流量為Q

58、max=16.7 m3/d.</p><p><b>　　4.1.2參數(shù)選擇</b></p><p>　　停留時間t＝6h，有效水深h2＝2.5m，池壁超高h1＝0.5m，底部坡度0.01，泥斗上方邊長為1.5m，下方邊長為1m，安全出頭h2＝0.8m，管中流速為u＝2m/s</p><p><b>　　4.1.3設計計算</b

59、></p><p><b>　　1.容積</b></p><p>　　廢水在調(diào)節(jié)池內(nèi)的高峰期停留時間為8h,則調(diào)節(jié)池的容積為：</p><p>　　V=Qt＝16.7×6＝100m3</p><p><b>　　(1)建筑尺寸</b></p><p><

60、b>　?。?lt;/b></p><p><b>　　圖4.1 調(diào)節(jié)池</b></p><p>　　設計有效水深為h2＝2.5m，則有效面積為：</p><p>　　A=D/h＝100/2.5＝40 m2， 取長寬為：10m×4m</p><p>　　池壁超高為h1＝0.5m，底部坡度0.01，泥斗

61、高h3＝0.5m，</p><p>　　泥斗上方邊長為1.5m，下方邊長為1m，底部坡度落差h4，</p><p>　　則調(diào)節(jié)池總高為：H=h1＋h2＋h3＋h4</p><p>　?。?.5＋2.5＋0.5＋（10－1.5）×0.01</p><p>　　＝3.58m， 取3.6m</p><p>　　調(diào)

62、節(jié)池建筑尺寸為：L×B×H=10m×4m×3.6m</p><p>　　(2)選擇泵的計算過程[8]</p><p><b>　　揚程H(m)的確定</b></p><p>　　采用潛水泵，其揚程必須滿足：</p><p><b>　　H≥h＋h1＋h2</b>

63、;</p><p>　　h——調(diào)節(jié)池最低水位和所提升的最高水位之差，m。</p><p>　　h1——出水管路的沿程損失（包括局部損失），m。</p><p>　　h2——安全出頭，m（一般采用0.5－1.0m）</p><p>　　已知h＝2.5m，取h2＝0.8m，</p><p><b>　　(4.1)

64、</b></p><p>　　取水的流速為u＝2m/s，則出水管直徑為：</p><p><b>　　(4.2)</b></p><p><b>　　取D＝100mm</b></p><p><b>　　則 m/s</b></p><p>

65、　　預算出水管的總長度為：＝4.5m，出口阻力系數(shù)為e＝1，采用兩個標準彎頭，查《化工原理》[8]上冊，得：</p><p>　　m (4.3)</p><p><b>　　(4.4)</b></p><p>　　因2.5×103 < Re < 105 故</p>&

66、lt;p>　　，得： (4.5)</p><p><b>　　h1＝</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　則H≥h＋h1＋h2＝2.5＋0.68＋0.8＝3.98m </p><p><b>　　4.2化學絮

67、凝池</b></p><p><b>　　4.2.1已知條件</b></p><p>　　設計污水量為200 m3/d。Kz=2.0 最大設計流量為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。</p><p>　　4.2.2.設計計

68、算</p><p>　?。?）溶藥池采用兩個交替使用，其單個體積W1</p><p><b>　　(4.6)</b></p><p>　　A——混凝劑，mg/L</p><p>　　Q——處理水量，16.7 m3/h</p><p>　　C——溶液濃度，％，15％</p><p

69、>　　N——每晝夜配量濃液的次數(shù)，2～6次，2</p><p>　　溶液池形狀采用矩形，尺寸為:</p><p>　　長寬高＝0.80.80.6m</p><p>　　其中包括超高0.1m</p><p><b>　?。?）溶解池</b></p><p>　　溶解池的容積是[9]</p

70、><p>　　W2=0.3W1=0.115 m3</p><p>　　長寬高=0.80.240.6</p><p><b>　　采用重力投加設施</b></p><p>　　4.3 旋流式絮凝池</p><p>　　4.3.1 .已知條件</p><p>　　設計污水量為200

71、。Kz=2.0 最大設計流量為Q=16.7 .絮凝時間T=12（10～15）絮凝池個數(shù)n＝2[10]</p><p>　　4.3.2.設計計算</p><p><b>　?。?）總?cè)莘eW </b></p><p>　　3 (4.7)</p><p>　　(2)池子直徑D 采用池內(nèi)水深

72、與直徑之比為H:D=10:9</p><p>　　則D= (4.8)</p><p>　　（3）池子高度H,池內(nèi)水深</p><p>　　H’＝ (4.9)</p><p>　　保護高度△H=0.2m則</p><p>　　H＝H’+△H=1.3

73、8+0.2=1.58 (4.10)</p><p>　　圖4.2旋流式絮凝池(a) (b)</p><p>　　（4）進水管噴嘴直徑d 噴嘴流速采用V=2/ (2~3/)</p><p><b>　　(4.11)</b></p>

74、<p>　　(5)出水口直徑D0 出水口流速采用V0＝0.3/</p><p><b>　　(4.12)</b></p><p><b>　　(6)水頭損失h</b></p><p><b>　?、賴娮焖^損失h1</b></p><p>　　為流量系數(shù)采用0.9&

75、lt;/p><p><b>　?、诔貎?nèi)水頭損失h2</b></p><p><b>　　h2＝0.1m</b></p><p>　?、鄢隹谔幩^損失h3</p><p><b>　　h3＝</b></p><p>　　為出口處局部阻力系數(shù) 采用0.5<

76、/p><p>　　所以 h＝h1＋h2＋h3＝0.24＋0.1＋0.00225＝0.342</p><p><b>　?。?）GT值</b></p><p>　　水溫200C,水的動力黏滯系數(shù)＝1.02910－4（kg.s）/2</p><p><b>　　速度梯度為</b></p>&l

77、t;p>　　G＝ (4.13)</p><p>　　GT=67.91260=48918 ( 在110－4～110－5范圍內(nèi))</p><p>　　4.4異向斜流板沉淀池</p><p>　　4.4.1 .已知條件</p><p>　　設計污水量為200 3/d。Kz=2.0 </p><p&

78、gt;　　最大設計流量為Qmax=16.7 m3/d＝4.6210－3 m3/s</p><p>　　液面上升流速選用2.5mm/s</p><p>　　顆粒沉降速度u0=0.3 mm/s</p><p>　　采用斜板垂直間距50 mm，長L=1.0m傾斜角為＝600沉淀有效系數(shù)為0.93</p><p>　　4.4.2.設計計算</p

79、><p>　　（1）清水區(qū)凈面積A’ </p><p>　　A’＝ (4.14)</p><p>　?。?）斜管部分的面積A</p><p>　　A= (4.15)</p><p>　　斜板部分平面尺寸（寬長）采用B’L’=12

80、m2</p><p><b>　?。?）進水方式</b></p><p>　　沉淀池的進水由邊長L’=2.0m一側(cè)進入</p><p><b>　　（4）管內(nèi)流速V0</b></p><p><b>　　(4.16)</b></p><p>　　V0＝3

81、.0mm/s</p><p><b>　　(5)池寬調(diào)整</b></p><p>　　池寬B=B’+Lcos＝1+0.5＝1.5m</p><p>　　斜管支承系統(tǒng)采用鋼筋混凝土柱。小梁及角鋼架</p><p>　　（6）斜管間的距離和塊數(shù)</p><p><b>　　取管長=1m<

82、;/b></p><p><b>　　(4.17)</b></p><p><b>　　2＝</b></p><p>　　計算得2＝0.11m</p><p>　　每塊斜管間水平距離x=2/tgθ＝0.11/1.73＝0.07m，取x＝0.10m</p><p>　　斜

83、管塊數(shù)為n＝L’/x＋1＝2/0.1＋1＝21塊</p><p>　?。?）板內(nèi)沉淀時間T</p><p>　　T=L/60V0=1000/603=5.56min</p><p>　　( 8)斜管沉淀池體積計算</p><p>　　沉淀池前端進水部分 1＝0.5m</p><p>　　后端死水區(qū)長度 2＝&

84、#215;cos60°＝1×0.5＝0.5m</p><p>　　沉淀池總長 ΣL＝L＋1＋2＝2＋0.5＋0.5＝3m</p><p>　　斜管下部配水區(qū)及中和層高度之和 h1＝0.5m</p><p>　　斜管上部清水區(qū)高度取 h2＝0.7m</p><p>　　斜

85、管上部超高 h3＝0.2m</p><p>　　斜管自身高度 h4＝0.87m </p><p>　　沉淀池貯泥斗采用2個，底坡45°，設泥斗上寬1m，下寬0.2m</p><p>　　斗高為h5＝（1－0.5）tg45°＝0.4m</p>&l

86、t;p>　　沉淀池總高為：H= h1＋h2＋h3＋h4＋h5＝2.67m</p><p>　　建筑尺寸為：L×B×H＝3m×1.5m×2.67m</p><p><b>　　（9）進口配水</b></p><p>　　進口采用穿孔墻配水，穿孔流速為0.1m/s</p><p>

87、;　?、賳蝹€孔眼面積W0 孔眼的直徑采用d＝25mm</p><p>　　W0=＝0.7850.0252＝0.00049m2</p><p>　?、诳籽鄣目偯娣e0 孔眼采用流速V1＝0.2m/s</p><p>　　0＝Q/V1＝4.6210－3/0.2＝2.3110－2 m2</p><p><b>　?、劭籽劭倲?shù)n0</

88、b></p><p>　　n0＝0/W0＝2.3110－2/0.00049＝47個</p><p><b>　　孔眼實際流速為</b></p><p>　　V’＝ 4.6210－3/47×W0＝0.20m/s</p><p><b>　?、芸籽鄄贾?lt;/b></p>&l

89、t;p>　　孔眼布置為8排，每排47/8≈6個</p><p><b>　　B= 1.5m</b></p><p>　　水平方向孔眼凈距離取0.15m 每排8個所占寬度為</p><p>　　8×0.15＋0.025×8=1.4m</p><p>　　剩余寬度為B－1.4＝0.1m</p&

90、gt;<p>　　不用集水槽而采用出水堰</p><p>　?。?0）沉淀池水力條件復核[11]</p><p>　?、贁嗝嫠Π霃絉=過水斷面面積/濕周</p><p>　　過水斷面面積（沉淀單元）w＝（B/2）x＝（150/2）×10＝750cm2</p><p>　　水流濕周 p＝2×（50＋10）＝

91、120cm</p><p>　　故R=750/120＝6.25cm</p><p><b>　?、诶字Z數(shù)Re</b></p><p>　　因V=3mm/s＝0.3cm/s ，v＝0.0101cm/s（20°），得雷諾數(shù)為：</p><p>　　Re＝VR/v＝0.3×6.25/0.0101＝185.6

92、< 200 (4.18)</p><p><b>　?、鄹谔財?shù)Fr</b></p><p>　　Fr＝ (4.19) </p><p>　　由于弗勞特數(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。</p><p&

93、gt;<b>　　每日產(chǎn)泥量W</b></p><p>　　沉淀池的每日污泥量應等于生物接觸氧化池的產(chǎn)泥量。</p><p>　　產(chǎn)泥系數(shù)r＝0.3kg干泥/（kgCOD.d）</p><p>　　設計流量 Q=400m3/d＝16.7 m3/h</p><p>　　生物接觸氧化池BOD5去除量為1000×14

94、.5％＝145mg/L</p><p><b>　　產(chǎn)泥量為：</b></p><p>　　△X＝rQSr＝0.3×400×145＝17.4 kg干泥/d＝0.725kg干泥/h</p><p>　　設污泥含水率為99％，因含水率P≥95％，取ρ＝1000kg/ m3</p><p>　　則每日污泥產(chǎn)

95、量為： </p><p><b>　　(4.20)</b></p><p>　　選擇污泥泵的計算過程[12]</p><p><b>　　揚程的確定</b></p><p>　　采用潛污泵，其揚程必須滿足：</p><p><b>　　H≥h＋h1＋h2</b

96、></p><p>　　h——沉淀池最低水位和所提升的最高水位之差，m。</p><p>　　h1——出水管路的沿程損失（包括局部損失），m。</p><p>　　h2——安全出頭，m</p><p>　　已知h＝2.4 m，取h2＝0.5m， </p><p>　　h1＝

97、 (4.21)</p><p>　　取水的流速為u＝2m/s，則出水管直徑為：</p><p>　　， 取D＝100 mm</p><p><b>　　則 </b></p><p>　　預算出水管的總長度為：＝60m，出口阻力系數(shù)為e＝1，采用三個標準彎頭，查《化工原理》上冊，[12]得：</p>&

98、lt;p><b>　　(4.22)</b></p><p><b>　　(4.23)</b></p><p>　　因2.5×103 < Re < 105 故</p><p><b>　　(4.24)</b></p><p>　　得：

99、 h1＝</p><p>　?。?(4.25)</p><p>　　則H≥h＋h1＋h2＝2.5＋3.1＋0.5＝6.1m</p><p>　　選擇11/2/1B-AH型渣漿泵：[13]</p><p><b>　　表 4.1</b></p><p>

100、<b>　　4.5水解酸化池</b></p><p>　　4.5.1 設計說明</p><p><b>　　水解酸化池優(yōu)點：</b></p><p>　　1、有利于改善有機物的結(jié)構，提高溶解性COD、改善可生化降解性；</p><p>　　2、抗負荷沖積性、抗毒性較強；</p><

101、;p>　　3、不需要攪拌器，造價低，產(chǎn)生污泥量少，無臭味等。</p><p><b>　　4.5.2參數(shù)選擇</b></p><p>　　停留時間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</p><p><b>　　4.5.3設計計算

102、</b></p><p><b>　　計算草圖</b></p><p><b>　　圖4.3水解酸化池</b></p><p><b>　　1.池體體積</b></p><p>　　停留時間HRT=6h， 則： </p><p>　　V＝Qt

103、＝16.7×6＝100.2 m3 ≈100 m3</p><p>　　水解酸化池高為H=4.0m, 則水解池面積為：</p><p>　　A=V/H=100/4=25 m2</p><p>　　水解池分兩個單池，則每個單池面積為：</p><p>　　A’=25/2=12.5 m2</p><p>　　取寬為

104、B=2.0m，則長L=A’/B＝12.5/2.0＝6.25m， L/B＝6.25/2.0＝3.12< 4 合理</p><p><b>　　(2)進水系統(tǒng)計算</b></p><p>　　設進水管為2條，則每條進水管的配水量為：</p><p>　　Q’=Q/n＝16.7/2＝8.35 m3/h＝0.0023m3/s</p>

105、<p>　　設進水管徑為D=100mm，則進水水速為：</p><p>　　V=4 Q’/πD2＝4×0.0023/3.14×0.12＝0.345m/s</p><p>　　因為每個布水點服務面積為0.5～2 m2，取1 m2，則單管應設有布水點數(shù)為</p><p>　　n＝6/2＝3個，設孔徑D’=20mm，則孔中水速為：</

106、p><p>　　V’=4Q’/ nπD’2=4×0.0023/3×3.14×0.022＝2.44m/s > 2m/s 符合要求</p><p><b>　　(3)排水系統(tǒng)計算</b></p><p><b>　　溢流堰的設計計算</b></p><p>　　單個水解

107、池的處理水量為2.3L/s，溢流負荷為1～2L/(m.s)，取f＝1.2 L/(m.s)</p><p>　　則堰上水面總長為：L=q/f＝2.3/1.2＝2.0m</p><p>　　溢流堰數(shù)為n1＝L/B＝2.0/2.0＝1 </p><p>　　每個堰口長度為400mm，共有堰口數(shù)為：n2＝2.0/0.4＝5</p><p>　　QI=

108、Q/n2＝2.3×10－3/5＝0.46×10－3 m3/s</p><p>　　每堰上水頭h＝（QI/1.4）0.4＝（0.46×10－3/1.4）0.4＝0.04m</p><p>　?。ㄔ?.027～0.043之間，符合要求）</p><p>　　單池排水渠長L=3m，出水渠B=1.0m，水深0.3m</p><

109、;p>　　(4)水解酸化池內(nèi)填料</p><p>　　填料尺寸：L×B×H=6.25m×2.0m×2.0m</p><p>　　選擇半軟填料，其具有較強的重新布水，布氣能力強，傳質(zhì)效果好，對有機物去除效果高，而抗腐蝕，不容易堵塞，安裝方便靈活，還具有節(jié)能降低運行費用的優(yōu)點。[14]</p><p><b>　　

110、表4.2</b></p><p><b>　　(5)排泥管的設計</b></p><p><b>　　產(chǎn)泥量的設計計算</b></p><p>　　產(chǎn)泥系數(shù)r＝0.3kg干泥/（kgCOD.d）</p><p>　　設計流量 Q=400 m3/d＝16.7 m3/h</p>

111、<p>　　進水COD濃度 S0＝1500mg/L=1.50kg/ m3</p><p>　　CODcr去除率E=9％（8％～12％）</p><p><b>　　產(chǎn)泥量為：</b></p><p>　　△X＝rQSr＝rQS0E＝0.3×400×1.50×0.09＝16.2kg干泥/d＝0.675

112、kg干泥/h</p><p>　　每池產(chǎn)泥量△X1＝△X/2＝0.675/2＝0.338kg干泥/h</p><p>　　設污泥含水率為99％，因含水率P≥95％，取ρ＝1000kg/ m3</p><p><b>　　則污泥產(chǎn)量為： </b></p><p><b>　　(6)排泥系統(tǒng)設計</b>

113、</p><p>　　排泥管選用DN150mm，兩池合用排泥管DN200mm，該管按每天一次排泥時間為4min，設計充滿度為0.4，則管內(nèi)污泥流速為：</p><p>　　﹥0.7m/s (4.26)</p><p><b>　　(7)選擇污泥泵</b></p><p>　　采用潛污泵，其揚程必須

114、滿足：</p><p><b>　　H≥h＋h1＋h2</b></p><p>　　h——水解池最低水位和所提升的最高水位之差，m。</p><p>　　h1——出水管路的沿程損失（包括局部損失），m。</p><p>　　h2——安全出頭，m（一般采用0.5－1.0m）</p><p>　　取h

115、＝4.5m，h2＝0.8m，預算出水管的總長度為：＝50m，</p><p>　　h1＝il×（1＋10％）＝0.02×50×1.1＝1.1m</p><p>　　H≥h+h1+h2＝4.5＋1.1＋0.8＝6.4m</p><p>　　選擇11/2/1B-AH型渣漿泵：[15]</p><p><b>

116、;　　表4.3</b></p><p><b>　　建筑尺寸</b></p><p>　　L×B×H=6.25m×2m×4.0m</p><p>　　4.6 SBR工藝的設計計算</p><p>　　SBR是序批式活性污泥法，它的基本特征是在一個反應池中完成污水的生化反

117、應、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，處理設施比氧化溝還要簡單</p><p><b>　　4.6.1已知條件</b></p><p>　　設計污水量為200 m3/d。Kz=2.0 最大設計流量為Qmax=16.7 m3/d. 進水BOD＝933mg/L 水溫200 ℃～250 ℃</p><p>

118、　　4.6.2主要參數(shù)選擇</p><p>　　設計規(guī)模Q=200 m3/d?？傋兓禂?shù)Kz=2.0。進水BOD5 Lj=933 mg/L</p><p>　　進水CODCr Cj=1365mg/L進水SS Sj=175mg/L出水BOD5 Lch=20 mg/L</p><p>　　出水CODCr Cch=160 mg/L出水SS Sch=70mg/L設計最低水溫

119、T=15℃</p><p>　　按最低溫度計算池容和曝氣量以滿足冬季需要</p><p>　　污泥指數(shù)SVI=150 mL/g按《污泥指數(shù)取值》附表取值[16]</p><p>　　一個完整周期的時間周期時長TC=6 h</p><p>　　每天單池最多運行周期次數(shù)周期數(shù)N =4次/天</p><p>　　反應池反應階

120、段的反應時間TF =4h</p><p>　　沉淀池(亦反應池)沉淀階段的沉淀時間Ts=1h</p><p>　　沉淀池(亦反應池)潷水階段的潷水時間Tch=1h</p><p>　　池水深度H＝4.5h</p><p>　　安全高度Hf =0.3m（預留堰口至污泥界面的高度,以防止污泥被帶出）</p><p>　　保

121、護層水深Hp =0.25 m（堰口淹沒深度,以防止浮渣被帶出）</p><p>　　4.6.3計算污泥量</p><p>　　設計水量Qd=KdQ </p><p>　　Qd＝400 m3/d</p><p>　　好氧泥齡θCN=3.4F·1.10315-T 其中： BOD5<1200kg/d,F=1.8;</p&

122、gt;<p><b>　　θCN＝6.1d</b></p><p>　　反應泥齡θCF=θCN/(1-2.9Nd)/(0.75Lj×OVc) 式中：Nd=Nj-0.05(Lj-Lch)-NCH (4.26)</p><p><b>　　θCF＝5.2d</b></p><p><

123、b>　　缺氧泥齡θCD</b></p><p>　　θCD=θCF-θCN</p><p><b>　　θCD＝－1.1</b></p><p><b>　　總泥齡θC</b></p><p>　　θC=θCF·TC/TF</p><p><

124、b>　　θC=7.7d</b></p><p><b>　　污泥產(chǎn)率系數(shù)Y </b></p><p>　　Y=K[0.75+0.6Sj/Lj-0.8×0.17×0.75θCF1.072T-15/(1+0.17θCF1.072T-15)]; K=0.9 (4.27)</p><p>　　其中：K=0.9~

125、0.95</p><p>　　Y=0.781 kgSS/kgBOD5</p><p><b>　　反應池污泥總量ST</b></p><p>　　ST=QdθCY(Lj-Lch)/1000 (4.28)</p><p>　　ST