水污染課程設計-某城市滲濾液處理廠設計

1、<p><b>　　《水污染控制工程》</b></p><p><b>　　課程設計報告</b></p><p>　　二○一四 年 六 月 八 日</p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　隨著城市建設的發(fā)展、居民生活水平的有所提高，城市生活垃圾

2、產(chǎn)生量與日俱增。這些垃圾不僅污染環(huán)境、破壞了城市景觀，同時傳播著疾病，威脅人類的生命安全，以成為社會公害之一。因此，城市生活垃圾問題是我國和世界各大城市面臨的重大環(huán)境問題。到1999年，我國的城市生活垃圾已達1.4億噸，并且以每年8％～10％的速度遞增，人均日產(chǎn)生的垃圾已超過1kg，接近工業(yè)發(fā)達國家水平。 </p><p>　　根據(jù)我國垃圾處理"無害化、減量化、資源化" 的原則，將有

3、一大批生活垃圾衛(wèi)生填埋場要新建。而垃圾滲濾液是否處理達標排放,是衡量一個填埋場是否為衛(wèi)生填埋場的重要指標之一。一個不合格的垃圾填埋場，就是一個大的污染源，如不及時對其進行收集、處理，將造成對地下水、地表水及垃圾填埋場周圍環(huán)境的污染和影響。尤其是它對地下水源和土壤的污染更為嚴重。一些舊的垃圾填埋場由于沒有采取防滲措施，產(chǎn)生的滲濾液滲入地下水中，造成對地下水的嚴重污染。其污染延續(xù)時間可以長達數(shù)十年，甚至上百年。一旦地下水源和周圍土壤被其污染

4、，想用人工方法實施再凈化，技術上將非常困難，其費用也極其昂貴，難以實施，從而嚴重威脅到人的生活和生產(chǎn)。</p><p>　　我國衛(wèi)生填埋起步較晚，起初主要以氨吹脫+厭氧+好氧為主，運行成本較高（15～20元/噸），出水一般可達到垃圾滲濾液三級標準。</p><p>　　2000年以后，由于經(jīng)濟的飛速發(fā)展，新建的滲濾液處理廠一般遠離城區(qū)，滲濾液沒有條件排入城市污水管網(wǎng)，因此處理要求也相應提高

5、，一般需要處理到二級甚至一級排放標準。此時的滲濾液若僅靠生物處理無法達到處理要求，一般采取生物處理＋深度處理的方法。代表性的工程實例有廣州新豐、重慶長勝橋等。 廣州新豐滲濾液處理廠采用的是 UASB+SBR+反滲透處理工藝，處理規(guī)模為500 m3/d，工程投資約6000萬，處理成本約25元/m3。重慶長勝橋滲濾液處理廠采用的是反滲透的處理工藝，處理規(guī)模500m3/d，工程投資約3700萬，處理成本約10元/m3。北京市垃圾填埋場主要以反

6、滲透為主。</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第一章 設計任務書3</p><p>　　1.1 設計目的3</p><p>　　1.2 設計任務及內(nèi)容3</p><p>　　1.3 設計資料5</p><p>　　第二章 工藝流程的設計

7、及說明7</p><p>　　2.1 工藝流程的選擇與確定7</p><p>　　2.1.1 滲濾液處理工藝現(xiàn)狀7</p><p>　　2.1.2 滲濾液處理工藝比較7</p><p>　　2.2 工藝流程說明8</p><p>　　第三章 處理構筑物的設計計算9</p><p>　

8、　3.1 污水處理部分9</p><p>　　3.1.1 格柵的設計計算9</p><p>　　3.1.2 調(diào)節(jié)池設計計算11</p><p>　　3.1.3 吹脫塔設計計算12</p><p>　　3.1.4 ABR池設計計算14</p><p>　　3.1.5 SBR池設計計算16</p>

9、<p>　　3.1.6 混凝沉淀池的設計計算23</p><p>　　3.2 污泥處理部分34</p><p>　　3.2.1 污泥濃縮池設計計算34</p><p>　　3.2.2 吸附塔設計計算39</p><p>　　3.2.3 消毒池的設計計算41</p><p>　　第四章 管道設計與計

10、算42</p><p>　　4.1 污水管道水力計算42</p><p>　　4.2 污水管道水頭損失的計算43</p><p>　　第五章 污水處理廠的總體布置43</p><p>　　5.1 平面布置設計43</p><p>　　5.1.1 平面布置原則43</p><p>

11、　　5.1.2 平面布置圖44</p><p>　　5.2 高程布置設計45</p><p>　　5.2.1 高程布置原則45</p><p>　　5.2.2 高程布置圖46</p><p><b>　　第六章 總結46</b></p><p><b>　　6.1 結論46&

12、lt;/b></p><p>　　6.2 個人心得47</p><p><b>　　主要參考文獻48</b></p><p><b>　　第一章 設計任務書</b></p><p><b>　　1.1 設計目的</b></p><p>　　1、

13、通過課程設計，使學生掌握水處理工藝選擇、工藝計算的方法，掌握平面布置圖、高程圖及主要構筑物的繪制方法，掌握設計說明書的寫作規(guī)范。</p><p>　　2、本設計是水污染控制工程教學中一個重要的實踐環(huán)節(jié)，要求綜合運用所學的有關知識，在設計中掌握解決實際工程問題的能力，并進一步鞏固和提高理論知識。</p><p>　　1.2 設計任務及內(nèi)容 </p><p><

14、b>　　設計任務：</b></p><p>　　根據(jù)已知資料，進行污水處理廠的設計。要求確定污水處理方案和流程，計算各處理構筑物的尺寸和選擇設備，布置污水處理廠總平面圖和高程圖。</p><p>　　要求污泥處理工藝采用：“污泥濃縮→污泥消化→污泥脫水”或“污泥前濃縮→污泥消化→污泥后濃縮→污泥脫水”或“污泥濃縮→污泥一級消化→污泥二級消化→污泥脫水”工藝。</p&

15、gt;<p><b>　　設計要求：</b></p><p>　　需上交的設計成果包括1、設計說明書；2、設計圖紙（平面圖、流程高程圖、主要構筑物圖）。</p><p>　　設計說明書和圖紙的具體要求如下：</p><p><b>　　1. 設計說明書</b></p><p><

16、b>　　主要內(nèi)容：</b></p><p>　?。?） 說明城市基礎資料、設計任務、工程規(guī)模、水質水量、工藝流程和選擇理由，根據(jù)規(guī)范選擇設計參數(shù)、計算主要構筑物的尺寸和個數(shù)、確定主要設備（特別是曝氣設備及系統(tǒng)的計算和選型）的型號和數(shù)量等；</p><p>　?。?）要求對各構筑物進行計算</p><p>　　各構筑物的計算過程、主要設備（如水泵、鼓

17、風機等）的選取、污水處理廠的高程計算（各構筑物內(nèi)部的水頭損失查閱課本或手冊，構筑物之間的水頭損失按管道長度計算）等；說明書中應畫出構筑物簡圖、標注計算尺寸。</p><p><b>　　要求：</b></p><p>　?。?）計算步驟要詳細，先給出完整的計算公式和列出設計參數(shù)，然后帶入公式進行認真計算。</p><p>　?。?）書寫認真、語

18、句通順。要杜絕字跡潦草的現(xiàn)象。</p><p>　?。?）封面及正文用紙規(guī)格、格式要符合規(guī)定。</p><p>　?。?）說明書采用左側裝訂（一律用訂書機裝訂）。</p><p><b>　?。?）嚴禁抄襲。</b></p><p>　　特別提示：對于計算錯誤、書寫不認真、字跡潦草、用紙及裝訂不規(guī)范、不符合要求的說明書，

19、一律要求進行重新計算和重寫；對于雷同的說明書全部返回重做。否則不能考核成績。</p><p><b>　　2. 設計圖紙</b></p><p>　?。?）污水處理廠總平面布置圖1張（1#圖）。</p><p>　?、?要求以計算或選定尺寸按一定比例繪出全部處理構筑物、及附屬建筑物、道</p><p>　　路、綠化、廠界

20、。廠區(qū)內(nèi)構筑物布置要合理，可按功能劃分成幾個區(qū)域（如：污水處理區(qū)、污泥處理區(qū)、辦公及輔助區(qū)等）。標注構筑物外形尺寸、平面位置（可用相對坐標（x, y）表示，以某點的相對坐標為零點）。</p><p>　?、?繪出各種管渠、閥門、檢查井等（例如：污水管、放空管、排泥管、回流污泥管、超越管、總事故管、空氣管、上清液管、沼氣管等）。標注管徑、渠道尺寸、長度和坡度。</p><p>　?、?在右上

21、角繪出指北針。</p><p><b>　　④ 繪制管線等圖例</b></p><p>　?、?列表說明圖中構（建）筑物的名稱、數(shù)量和尺寸。</p><p>　　⑥ 圖紙布局要美觀。</p><p>　　（2）污水處理廠高程布置圖1張（1#圖）。</p><p>　?、?在污水與污泥處理流程中，要

22、求沿污水、污泥在處理廠中流動的最長路程繪制流程中各處理構筑物、連接管渠的剖面展開圖（從污水進廠的粗格柵起，至處理后的排水渠）。</p><p>　　② 圖中要畫出設計地面線、構筑物中水面線及標高，標注各構筑物的頂部、底部及水面線標高，標注構筑物名稱、連接管的管徑。</p><p>　?、?在圖紙左側畫出高程標尺線。</p><p>　?、?圖紙布局要美觀。</

23、p><p>　　圖紙嚴禁抄襲。對于圖面（平面圖、流程高程圖）雷同的圖紙全部返回重做。</p><p>　　對于設計錯誤較多、繪圖不認真、不符合要求者要求重畫，否則不能考核成績。</p><p>　?。?）選取污水處理廠的一個主要核心構筑物，繪制其平面、立面和剖面圖（1#圖）。</p><p><b>　　1.3 設計資料</b&

24、gt;</p><p><b>　　1．基本情況</b></p><p>　　城市生活垃圾衛(wèi)生填埋場的滲濾液來自進場垃圾的含水和降雨。滲濾液的水質特點是隨不同地區(qū)垃圾組成的不同而變化；隨季節(jié)不同，降水量的大小而變化；隨填埋場投入使用年限不同而變化(滲濾液的BOD5/COD由0.6降為0.1左右；COD值由20000 mg/L降為1000 mg/L左右；NH4+-N由1

25、000 mg/L上升至2000~2500 mg/L左右等)。</p><p><b>　　2．設計依據(jù)</b></p><p>　　(1) 廢水水量及水質：</p><p>　　廢水水量：500 m3/d</p><p>　　COD=7000 mg/L</p><p>　　BOD5=2000 mg

26、/L</p><p>　　SS=6167 mg/L</p><p>　　NH4+-N：2000 mg/L</p><p>　　Cl-=2388 mg/L</p><p><b>　　pH：6.2</b></p><p><b>　　水溫20 oC</b></p>

27、<p><b>　　色度 ：2000倍</b></p><p><b>　　重金屬離子不超標</b></p><p>　　(2) 氣象水文資料：</p><p>　　風向：春季：南風（東南）</p><p>　　夏季：南風（東南、西南）</p><p><b

28、>　　秋季：南風、北風</b></p><p><b>　　冬季：西北風</b></p><p>　　氣溫：年平均氣溫：7~8 oC</p><p>　　最高氣溫：34 oC</p><p>　　最低氣溫：-10 oC</p><p>　　凍土深度：60 cm</p>

29、<p>　　地下水位：4-5 m</p><p><b>　　地震裂度：6級</b></p><p>　　地基承載力：各層均在120 kPa以上</p><p>　　(3) 擬建污水處理廠的場地：</p><p>　　為40×60平方米的平坦地，位于填埋場人員辦公室的南方。滲濾液自流到污水廠邊的集

30、水池（V=20 m3,池底較污水廠地平面低6.00 m）。處理后出水管的管底標高比污水廠低5米。</p><p>　　3． 處理后出水水質要求</p><p><b>　　處理后水質要求：</b></p><p>　　COD≤150 mg/L</p><p>　　BOD5≤60 mg/L</p><p

31、>　　SS≤70 mg/L</p><p>　　NH4+-N≤25 mg/L</p><p><b>　　pH：6~9</b></p><p><b>　　色度≤100倍</b></p><p>　　4. 處理目標要求</p><p>　　表1-1滲濾液處理程度

32、 </p><p>　　第二章 工藝流程的設計及說明</p><p>　　2.1 工藝流程的選擇與確定</p><p>　　2.1.1 滲濾液處理工藝現(xiàn)狀</p><p>　　目前，用于廢水處理的工藝很多，但由于滲濾液的濃度高和成分復雜，對處理工藝提出了特殊的要求。通常而言，垃圾滲濾液的基本處理工藝在充分利用生化處理的經(jīng)濟優(yōu)越性的原則上，還

33、需將幾個不同的處理工藝單元進行優(yōu)化組合，從而取得經(jīng)濟和社會生態(tài)的雙重效益，因為僅僅依靠單一的處理工藝很難達到嚴格的出水要求或者對產(chǎn)生殘余物的再處置要求。工藝方案路線滲濾液處理工藝按流程可分為預處理、生物處理、深度處理和后處理（污泥處理和濃縮液處理）。應根據(jù)滲濾液的進水水質、水量及排放標準選擇具體的處理工藝組合方式。主要的組合方式有以下幾種：</p><p>　　1、預處理+生物處理+深度處理+后處理</p&

34、gt;<p>　　2、預處理+深度處理+后處理</p><p>　　3、生物處理+深度處理+后處理</p><p>　　預處理包括生物法、物理法、化學法等，處理目的主要是去除氨氮和無機雜質，或改善滲濾液的可生化性。</p><p>　　生物處理包括厭氧法、好氧法等，處理對象主要是滲濾液中的有機污染物和氨氮等。</p><p>　

35、　深度處理包括納濾、反滲透、吸附過濾、高級化學氧化等，處理對象主要是滲濾液中的懸浮物、溶解物和膠體等。深度處理應以膜處理工藝為主，具體工藝應根據(jù)處理要求選擇。</p><p>　　后處理包括污泥的濃縮、脫水、干燥、焚燒以及濃縮液蒸發(fā)、焚燒等，處理對象是滲濾液處理過程產(chǎn)生的剩余污泥以及納濾和反滲透產(chǎn)生的濃縮液。</p><p>　　2.1.2 滲濾液處理工藝比較</p><

36、;p>　　由于本設計的廢水水質濃度較高，要求污染物去除率高。厭氧生物處理工藝中，分析比較UASB和ABR反應器的性能特點，總的來說，ABR反應器具有構造簡單、能耗低、抗沖擊負荷能力強、處理效率高等一系列優(yōu)點。且ABR處理滲濾液應用較廣，極適用于處理高濃度廢水且工藝較成熟，而且不需設混合攪拌裝置，不存在污泥堵塞問題。啟動時間短，運行穩(wěn)定，與SBR工藝的結合運用十分成熟，適合此次滲濾的厭氧處理。好氧生物處理中SBR工藝是現(xiàn)在較為成熟的

37、，且本次設計的設計水量也滿足SBR的處理要求，同時SBR對有機物和氨氮都具有很高的去除率。綜合考慮，我們選擇采用ABR—SBR處理工藝。</p><p>　　對厭氧生物處理部分的UASB和ABR法進行比較，如表1-2。</p><p>　　表1-2 UASB與ABR的比較</p><p>　　2.2 工藝流程說明</p><p>　　圖2-1

38、滲濾液處理工藝流程圖</p><p>　　采用吹脫法與ABR+SBR法相結合的深度處理工藝流程，如圖2-1所示。</p><p>　　第三章 處理構筑物的設計計算</p><p>　　3.1 污水處理部分</p><p>　　3.1.1格柵的設計計算</p><p><b>　　1、作用</b>&

39、lt;/p><p>　　去除可能堵塞水泵機組及管道閥門的較大懸浮物，并保續(xù)處理設施能正常運行。是由一組或多組平行柵條與框架組成傾斜安裝進水的渠道，或進水泵站集水井的進口處，以攔截水中粗大懸浮物及雜質，故格柵的攔污主要是對水泵起保護作用。</p><p><b>　　2、設計參數(shù)</b></p><p>　　設計流量Q=500m³/d=0.

40、14m³/s</p><p>　　柵前流速0.7m/s</p><p>　　過柵流速0.9m/s</p><p>　　柵條寬度s=0.01m</p><p>　　格柵間隙e=20mm</p><p>　　柵前部分長度0.5m</p><p><b>　　格柵傾角α=60

41、86;</b></p><p>　　單位格柵量0.05m³柵渣/10³m³污水</p><p><b>　　3、設計計算</b></p><p>　　（1）確定格柵前水深</p><p>　　根據(jù)最優(yōu)水里斷面公式（3-1）</p><p><b>

42、;　　（3-1）</b></p><p>　　柵條間隙數(shù)，由公式（3-2）</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　柵槽有效寬度，由公式（3-3）</p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　進水渠道有效寬部分長

43、度,由公式(1-4)</p><p><b>　?。?-4）</b></p><p><b>　　其中：</b></p><p>　　柵槽與出水渠道連接處的漸寬部分長度</p><p><b>　　過柵水頭損失</b></p><p>　　因柵條邊為矩形

44、截面，取k=3,則根據(jù)公式（3-5）</p><p><b>　　（3-5）</b></p><p>　　其中，ε-阻力系數(shù)，與柵條斷面形狀有關，當為矩形斷面時β=2.42</p><p>　　K-系數(shù)，格柵受污染物堵塞后，水頭損失增加倍數(shù)，取k=3</p><p><b>　　柵后槽總高度(H)</b&

45、gt;</p><p>　　取柵前渠道超高0.3m</p><p>　　則柵前槽總高度0.4+0.3=0.7m</p><p>　　則柵后槽總高度0.8m</p><p><b>　?。?）格柵總長度</b></p><p><b>　　取2400mm</b></p&g

46、t;<p><b>　　每日柵渣量</b></p><p><b>　　（3-6）</b></p><p>　　3.1.2 調(diào)節(jié)池設計計算</p><p><b>　　1、調(diào)節(jié)池的作用</b></p><p>　　本次設計設置兩個調(diào)節(jié)池，一個用于吹脫塔前，用石灰調(diào)

47、節(jié)pH值至11，增加游離氨的量，使吹脫效果增加，去除更多的氨氮。另一個用于吹脫塔后，用酸將pH值降低至8左右，達到后續(xù)生物處理所適宜的范圍。兩個調(diào)節(jié)池使用同一種尺寸。同時對滲濾液水質、水量、酸堿度和溫度進行調(diào)節(jié)，使其平衡。一般所用的堿性藥劑有Ca(OH)2、CaO或NaOH，雖然NaOH做藥劑效果更好一點，但考慮到成本問題本設計用CaO作試劑。</p><p><b>　　2、設計參數(shù)</b>

48、;</p><p>　　平均流量：=29.2 m3/h</p><p><b>　　停留時間：t=6h</b></p><p><b>　　3、設計計算</b></p><p>　?。?）調(diào)節(jié)池容積： </p><p>　　V= ·t

49、 （3-7）</p><p>　　式中：V——調(diào)節(jié)池容積，m3；</p><p>　　——最大時平均流量，；</p><p><b>　　t——停留時間，</b></p><p>　　計算得：調(diào)節(jié)池容積V=29.2×8=233.6m3</p><p><b&

50、gt;　?。?）調(diào)節(jié)池尺寸：</b></p><p>　　調(diào)節(jié)池的有效水深一般為1.5m~2.5m，設該調(diào)節(jié)池的有效水深為2.5m，調(diào)節(jié)池出水為水泵提升。</p><p>　　采用矩形池，調(diào)節(jié)池表面積為：</p><p><b>　?。?-8）</b></p><p>　　式中：A——調(diào)節(jié)池表面積，m2；&l

51、t;/p><p>　　V——調(diào)節(jié)池體積，m3；</p><p>　　H——調(diào)節(jié)池水深，m。</p><p>　　計算得：調(diào)節(jié)池表面積 m2 ，取95m2 </p><p>　　取池長L=19m，則池寬B=5m。</p><p>　　考慮調(diào)節(jié)池的超高為0.3m，則調(diào)節(jié)池的尺寸為：19m×5m×2.8m

52、=266 m3，在池底設集水坑，水池底以i=0.01的坡度滑向集水</p><p>　　3.1.3 吹脫塔設計計算</p><p><b>　　1、設計說明</b></p><p>　　吹脫塔是利用吹脫去除水中的氨氮，在塔體中，使氣液相互接觸，使水中溶解的游離氨分子穿過氣液界面向氣體轉移，從而達到脫氮的目的。</p><p&

53、gt;　　NH3溶解在水中的反應方程式為：</p><p>　　NH3+H2ONH4++OH-</p><p>　　從反應式中可以看出，要想使得更多的氨被吹脫出來，必須使游離氨的量增加，則必須將進入吹脫塔的廢水pH值調(diào)到堿性，使廢水中OH-量增加，反應向左移動，廢水中游離氨增多，使氨更容易被吹脫。所以在廢水進入吹脫塔之前，用石灰將pH值調(diào)至11，使廢水中游離氨的量增加，通過向塔中吹入空氣，

54、使游離氨從廢水中吹脫出來。</p><p>　　圖3.1 吹脫塔示意圖</p><p>　　吹脫塔內(nèi)裝填料，水從塔頂送入，往下噴淋，空氣由塔底送入，為了防止產(chǎn)生水垢，所以本次設計中采用逆流氨吹脫塔，采用規(guī)格為25×25×2.5mm的陶瓷拉西環(huán)填料亂堆方式進行填充。吹脫塔示意圖如圖3.1所示。</p><p>　　表3-1 吹脫塔進出水水質 單

55、位：（mg/L）</p><p><b>　　2、設計參數(shù)</b></p><p>　　設計流量=500m3/d=29.2 m3/h=8.11×10-3 m3/s</p><p>　　設計淋水密度q=100 m3/（m2·d）</p><p>　　氣液比為2500m3/m3廢水</p>

56、<p><b>　　3、設計計算</b></p><p><b>　?。?）吹脫塔截面積</b></p><p>　　A= （3-9）</p><p>　　式中：A——吹脫塔截面積，m2；</p><p>　　——設計流量，m3/d；&l

57、t;/p><p>　　q——設計淋水密度，m3/（m2·d）。</p><p>　　計算得：吹脫塔截面積A==7m2</p><p>　　吹脫塔直徑D==2.98m 取3 m</p><p><b>　　（2）空氣量</b></p><p>　　設定氣液比為2500 m3/m3水，則所需

58、氣量為：</p><p>　　700×2500=1.75×106 m3/d=20.25m3/s</p><p>　?。?）空氣流速v=20.25/7=2.89m/s</p><p><b>　?。?）填料高度</b></p><p>　　采用填料高度為5.0m，考慮塔高對去除率影響的安全系數(shù)為1.4，

59、則填料總高度為5×1.4=7.0 m.</p><p>　　3.1.4 ABR池設計計算</p><p><b>　　1、設計說明</b></p><p>　　ABR池采用常溫硝化。廢水在反應器內(nèi)沿折流板作下向流動。下向流室水平截面僅為上向流室水平截面的四分之一，所以，下向流室水流速大，不會堵塞。而上向流室過水截面積大，流速慢，不僅能

60、使廢水與厭氧污泥充分混合，接觸反應，又可截留住厭氧活性污泥，避免其流失，保持反應器內(nèi)厭氧活性污泥高濃度。在上、下向流室隔墻下端設置了一個45°轉角，起到對上向流室均勻布水的作用，共設計了6個上下向流室，11塊擋板。ABR池示意圖如圖3.4.1所示。</p><p>　　圖3.2 ABR池示意圖</p><p>　　表3-2 ABR進出水水質 單位：（mg/L）</p&g

61、t;<p><b>　　2、設計參數(shù)</b></p><p>　　有效水深設為Hh=2.5m，超高H2=0.3m</p><p>　　停留時間HRT=465/29.2=16h。</p><p>　　e——產(chǎn)氣率，取e=0.25m3氣/kgCOD；</p><p>　　E——COD去除率，去E=85%。<

62、;/p><p><b>　　3、設計計算</b></p><p>　?。?）上向流室截面積A1</p><p><b>　?。?-10）</b></p><p>　　式中：A1——上向流室截面積，m2；</p><p>　　Qmax——設計流量，m3/d；</p>

63、<p>　　V1——上向流室水流上升速度，一般為1~3m/h，取V1=1.5m/h。</p><p>　　計算得：上向流式截面積m2</p><p>　　取上向流室寬度B1=4m，則其長度L1=5m。</p><p>　　反應上向流室和下向流室的水平寬度比為5:1，即下向流室寬度B2=0.8m，長度與上向流室相同為L2=5m。</p><

64、;p>　　（2）下向流室流速V2 </p><p><b>　?。?-11）</b></p><p>　　式中：V2——下向流室流速，m/h；</p><p>　　Qmax——設計流量，m3/d；</p><p>　　B2——下向流室寬度，m；</p><p>　　L2——下向流室

65、長度，m。</p><p>　　計算得：下向流室流速V2=m/h </p><p>　　有效水深設為Hh=2.5m，超高H2=0.3m，</p><p>　　頂部厚度0.2m，則總水深H=3.0m，ABR池尺寸為：31m×5m×3.0m=465m3，停留時間HRT=465./29.2=16h。</p><p&

66、gt;　　在6個上向流室的頂部中央各設一個沼氣出口，尺寸為150mm，并設計有300mm長的直管段。為防止氣體外泄，把出水槽方向設計為向下。</p><p><b>　　（3）產(chǎn)氣量G</b></p><p><b>　?。?-12）</b></p><p>　　式中：G——產(chǎn)生的沼氣量，m3/h；</p>

67、<p>　　e——產(chǎn)氣率，取e=0.25m3氣/kgCOD；</p><p>　　Q max ——設計流量，m3/d；</p><p>　　S0——進水平均COD，mg/L；</p><p>　　E——COD去除率，去E=85%。</p><p>　　計算得：產(chǎn)氣量G=0.25×29.2×4900×10

68、-3×0.85=30.404 m3/h</p><p>　　每天產(chǎn)生的沼氣量為729m3/d。</p><p>　　3.1.5 SBR池設計計算</p><p><b>　　1、設計說明</b></p><p>　　SBR 工藝是一種按間歇曝氣方式來運行的活性污泥污水處理技術，又稱序批式活性污泥法。核心是SBR

69、 反應池，SBR法的工藝設備是由曝氣裝置、上清液排出裝置（潷水器)，以及其他附屬設備組成的反應器。與傳統(tǒng)污水處理工藝不同，SBR技術采用時間分割的操作方式替代空間分割的操作方式，非穩(wěn)定生化反應替代穩(wěn)態(tài)生化反應，靜置理想沉淀替代傳統(tǒng)的動態(tài)沉淀。它的主要特征是在運行上的有序和間歇操作，SBR技術的核心是SBR反應池，該池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，無污泥回流系統(tǒng)。</p><p>　　表3-3 SBR進

70、出水水質 單位：（mg/L）</p><p><b>　　2、設計參數(shù)</b></p><p>　　設計流量Qmax=700 m3/d=29.2 m3/h=8.10×10-3 m3/s；</p><p>　　BOD5污泥負荷Ls=0.2kgBOD/(kgMLSS·d)；</p><p><b&

71、gt;　　排水比 ；</b></p><p>　　反應池水深H=5m；</p><p>　　安全高度ε=0.6m；</p><p>　　污泥濃度MLSS=3000mg/L；</p><p>　　需氧量系數(shù)a=1.0kgO2/kgBOD5；</p><p>　　池寬與池長之比為1：1；</p>

72、<p><b>　　反應池數(shù)N=2；</b></p><p><b>　　3、設計計算</b></p><p><b>　?。?）曝氣時間TA</b></p><p><b>　?。?-13）</b></p><p>　　式中：TA——曝氣時間

73、，h；</p><p>　　S0——進水平均BOD5，mg/L；</p><p>　　Ls——SBR污泥負荷，一般為0.03～0.4kgBOD/(kgMLSS·d)；</p><p>　　——排水比（反應池總容積與充水容積之比）一般為2～6；</p><p>　　X——反應器內(nèi)混合液平均MLSS濃度，mg/L。</p>

74、<p><b>　　計算得：曝氣時間</b></p><p><b>　?。?）沉淀時間TS</b></p><p><b>　　（3-14）</b></p><p><b>　?。?-15）</b></p><p>　　式中：Ts——沉淀時間

75、，h；</p><p><b>　　——排水比； </b></p><p><b>　　ε——安全高度；</b></p><p>　　Vmax——活性污泥界面的初始沉降速度，m/h；</p><p>　　H——反應器水深，m；</p><p>　　X——反應器內(nèi)混合液平均M

76、LSS濃度，mg/L。</p><p>　　計算得：污泥界面初始沉降速度Vmax =4.6×104×3000-1.26=1.91m/h</p><p><b>　　沉淀時間 </b></p><p>　?。?）排出時間TD=2h</p><p><b>　　（4）周期數(shù)n</b>

77、</p><p>　　一周期所需時間TC≥TA+TS+TD=8.4+0.97+2=11.37h</p><p>　　周期數(shù)n= </p><p>　　取n=2，則TC=12h</p><p><b>　　（5）進水時間 </b></p><p>

78、<b>　　（3-16）</b></p><p>　　式中：TF——進水時間，h；</p><p>　　TC——一個周期所需時間，h；</p><p>　　N——一個系列反應池數(shù)量。</p><p>　　計算得：進水時間TF=h</p><p><b>　?。?）反應池容積V</b

79、></p><p><b>　　（3-17）</b></p><p>　　式中：V——各反應池容積，m3；</p><p>　　N——反應池的個數(shù)；</p><p><b>　　n——周期數(shù)； </b></p><p>　　Qmax——日最大廢水處理量，m3/d。<

80、;/p><p><b>　　計算得：</b></p><p><b>　　反應池容積</b></p><p><b>　　（7）反應池尺寸：</b></p><p>　　單個反應池面積A=m2</p><p>　　因SBR池長和池寬比一般在1:1～1:2&l

81、t;/p><p>　　所以取SBR池長L=15m，則SBR池寬B=10m。</p><p><b>　　（8）鼓風曝氣系統(tǒng)</b></p><p>　?、?需氧量 需氧量Oa為有機物(BOD)氧化需氧量O1、微生物自身氧化需氧量O2、保持好氧池一定的溶解氧O3所需氧量之和。即Oa=O1+O2+O3</p><p>　　=a

82、Qmax（S0-Se） （3-18）</p><p>　　式中：——需氧量，kgO2/d；</p><p>　　a——需氧量系數(shù)，kgO2/kgBOD5,取a=1.0；</p><p>　　Qmax——設計流量，m3/d；</p><p>　　S0——進水BOD5，kg/ m3；</p>

83、<p>　　Se——出水BOD5，kg/ m3。</p><p>　　計算得：需氧量=1.0×700×(840-84)×10-3=529.2kgO2/d</p><p>　　周期數(shù)n=2，反應池數(shù)N=2，則每個池一個周期的需氧量</p><p><b>　　= kgO2/d</b></p>

84、<p>　　以曝氣時間TA=8.4h為周期的需氧量為</p><p><b>　　kgO2/d</b></p><p><b>　?、?供氧量</b></p><p>　　設計算水溫為20°C，混合液DO 濃度CL =1.5mg/L，微孔曝氣器的氧轉移率EA=15%，設曝氣頭距池底0.2m，則淹沒水深

85、為4.8m。</p><p><b>　　查表得：</b></p><p>　　20°C時溶解氧在水中飽和溶解度：Cs(20)=9.17mg/L</p><p>　　30°C時溶解氧在水中飽和溶解度：Cs(30)=7.63mg/L</p><p>　　微孔曝氣器出口處的絕對壓力：</p>

86、<p>　　Pb=P0+9.8×103×HA （3-19）</p><p>　　式中：Pb——曝氣器出口處的絕對壓力Pb，Pa；</p><p>　　P0——大氣壓力，P0=1.013×105Pa；</p><p>　　HA——曝氣器裝置的安裝深度，本設計采用HA=4.8m。<

87、/p><p><b>　　計算得：</b></p><p>　　曝氣器出口處的絕對壓力Pb=1.013×105+9.8×103×4.8=1.483×105Pa</p><p>　　則空氣離開曝氣池時氧的百分比為</p><p>　　×100%

88、 (3-20)</p><p>　　式中：Ot——空氣離開反應池時氧的百分比，%；</p><p>　　EA——空氣擴散器的氧轉移效率，對于微孔曝氣器，取15%。</p><p><b>　　計算得：</b></p><p>　　空氣離開反應池時氧的百分比Ot ==18.43%</p><p>

89、　　曝氣池中的平均溶解氧飽和度為</p><p><b>　　(3-21)</b></p><p>　　式中：Csm——鼓風曝氣池內(nèi)混合液溶解氧飽和度的平均值，mg/L；</p><p>　　Cs——在大氣壓條件下氧的飽和度，mg/L；</p><p>　　Pb——空氣擴散裝置出口處的絕對壓力，Pa；</p>

90、<p>　　Ot——空氣離開反應池時氧的百分比。</p><p>　　計算得：30°C時混合液溶解氧飽和度的平均值</p><p>　　Csm(30)==8.82 mg/L</p><p>　　20°C時混合液溶解氧飽和度的平均值</p><p>　　Csm(20)==10.61 mg/L</p>

91、<p>　　溫度20°C時，脫氧清水的充氧量為</p><p><b>　　(3-22)</b></p><p>　　式中：Ro——脫氧清水的充氧量，kgO2/h；</p><p>　　Rt——需氧量，kg/L；</p><p>　　Csm——鼓風曝氣池內(nèi)混合液溶解氧飽和度的平均值，mg/L。&l

92、t;/p><p>　　——氧轉移折算系數(shù)，一般=0.8～0.85，取=0.85；</p><p>　　——氧溶解折算系數(shù)，一般=0.9～0.97，取=0.97；</p><p>　　——密度，kg/L，為1.0 kg/L；</p><p>　　CL——廢水中實際溶解氧濃度，mg/L；</p><p><b>　　

93、計算得：</b></p><p>　　充氧量Ro==21.98 kg O2/h</p><p><b>　?、?供風量 </b></p><p><b>　　鼓風空氣量：</b></p><p><b>　　(3-23)</b></p><p&g

94、t;<b>　　式中：</b></p><p>　　GS——鼓風空氣量，m3/h；</p><p>　　EA——空氣擴散器的氧轉移效率，對于微孔曝氣器，取15%。</p><p>　　Ro——脫氧清水的充氧量，kgO2/h；</p><p><b>　　計算得：</b></p><

95、;p>　　鼓風空氣量GS==523kg/h=406m3/h(空氣密度為1.29kg/m3)</p><p><b>　　④ 布氣系統(tǒng)</b></p><p>　　單個反應池平面面積為10m×6m，設每個曝氣器的服務面積為2m2。</p><p>　　曝氣器的個數(shù)：個，取總曝氣器個數(shù)為64個。 </p><p&

96、gt;　　每個SBR池需要曝氣器32個。</p><p>　　設空氣干管流速u1=15m/s，干管數(shù)量n1=1；支管流速u2=10m/s，，支管數(shù)</p><p>　　量n2=3；小支管流速u3=5m/s，小支管數(shù)量n3=8。</p><p><b>　　管道直徑：</b></p><p><b>　　(3-2

97、4)</b></p><p><b>　　式中：</b></p><p>　　D——管道直徑，m；</p><p><b>　　n——管道數(shù)量；</b></p><p>　　u——管道內(nèi)空氣流速，m/s。</p><p>　　GS——鼓風空氣量，m3/h；<

98、/p><p><b>　　計算得：</b></p><p>　　空氣干管直徑D1==0.098m，選用DN120mm鋼管</p><p>　　空氣支管直徑D2==0.069m，選用DN80mm鋼管</p><p>　　空氣小支管直徑D3==0.060m，選用DN70mm鋼管</p><p>　?、?鼓

99、風機供氣壓力估算 </p><p>　　曝氣器的淹沒深度H=4.8m。</p><p>　　空氣壓力估算 P=9.8(1.5+H)=61.74(kPa)</p><p>　　校核估算的空氣壓力值</p><p>　　管道沿程阻力損失估算</p><p><b>　　(3-25)</b></

100、p><p>　　式中：――阻力損失系數(shù)，取4.4。</p><p>　　取空氣干管長L為60m，管內(nèi)氣體流速v1=15m/s則</p><p><b>　　其沿程阻力損失</b></p><p>　　取空氣支管長L為5m，管內(nèi)氣體流速v2=10m/s,則</p><p><b>　　其沿程阻

101、力損失</b></p><p>　　取空氣支管長L為7.5m，管內(nèi)氣體流速v3=5m/s,則</p><p>　　其沿程阻力損失，所以</p><p>　　空氣管路沿程阻力損失為</p><p>　　設空氣管道的局部阻力損失為,則</p><p>　　空氣管路的壓力損失總和為</p><

102、p>　　取膜片式微孔曝氣器的最大壓力損失為hf=2.9kPa，則鼓風機的供氣壓力為：</p><p>　?。?1.74（kPa）</p><p>　　故鼓風機的供氣壓力可采用61.74kPa,選擇一臺風機曝氣，則風機能力為：G=GS=2434m3/h</p><p>　?。?0）上清液排出裝置</p><p>　　池數(shù)N=2，周期n=2

103、d，排出時間Td=2h，則每池的排水負荷</p><p><b>　　(3-26)</b></p><p>　　式中：QD——每個反應池的排水負荷，m3/h；</p><p>　　Qmax——設計流量，m3/d；</p><p><b>　　n——周期數(shù)； </b></p><

104、p>　　TD——排水時間，h</p><p><b>　　N——反應池數(shù)；</b></p><p>　　計算得：每池的排水負荷QD = =87.5 m3/h</p><p>　　3.1.6 混凝沉淀池的設計計算</p><p><b>　　1、設計說明</b></p><p

105、>　　本次設計的滲濾液色度為2000倍，pH值為6左右。由于高分子混凝劑具有良好的絮凝效果、脫色能力和操作簡單等優(yōu)點，一般優(yōu)先考慮使用高分子混凝劑。根據(jù)常用混凝劑的應用特性，選用聚合氯化鋁(PAC)作為混凝劑，混凝劑的投加采用濕投法。聚合氯化鋁適宜pH5~9，對設備腐蝕性小，效率高，耗藥量小、絮體大而重、沉淀快，受水溫影響小，投加過量對混凝效果影響小，適合各類水質，對高濁度廢水十分有效，因此適合本次設計。本次選擇的聚合氯化鋁混凝劑

106、為液態(tài)。</p><p>　　表3-4 混凝沉淀池進出水水質 單位：（mg/L）</p><p><b>　　2、設計參數(shù)</b></p><p>　　——混凝劑最大投量，取=40mg/L</p><p>　　n——每日配制次數(shù)，一般為2~6次，取n=2</p><p>　　C——噴口出流系數(shù)，

107、一般為0.9~0.95，取C=0.9</p><p>　　g——重力加速度，9.81m/s2</p><p>　　——溶液質量分數(shù)，一般取10%~20%，取=10%</p><p><b>　　2、設計計算</b></p><p>　?。?）混凝劑用量計算</p><p><b>　　（

108、3-27）</b></p><p>　　設計中取日處理水量Qmax=700m3，最大投加量amax=40mg/L，平均amax=30mg/L。</p><p><b>　　計算得：</b></p><p><b>　　（2）混合設備</b></p><p>　　混合方式有水泵混合、隔板混

109、合和機械混合等。本次設計處理水量較小，因此采用槳板式機械混合池，設置兩個混合池，一用一備。</p><p>　?、倩旌铣赜行莘eW </p><p><b>　　（3-28）</b></p><p>　　式中：W——混合池有效容積，m3；</p><p>　　Q——設計流量，m3/d；</p><p&

110、gt;　　T——混合時間，取T=1min。</p><p>　　計算得： 混合池有效容積W==0.49m3</p><p><b>　　（2）混合池高度H</b></p><p><b>　　有效水深：</b></p><p><b>　?。?-29）</b></p>

111、;<p>　　式中：H——有效水深，m；</p><p>　　W——混合池有效容積，m3；</p><p>　　D——混合池直徑，D=0.7m。</p><p>　　計算得：有效水深H==1.3m</p><p>　　混合池池壁設4塊固定擋板，每塊寬度b=1/10D=0.07m，其 上、下邊緣離靜止液面和池底皆為0.15m，擋板

112、長h=1.3－2×0.15=1m?；旌铣爻呷?0.5m，則混合池總高度為： H= H+=1+0.5=1.5m</p><p><b>　?。?）絮凝設備：</b></p><p>　　由于本次設計使用的混凝劑為液態(tài)聚合氯化鋁。根據(jù)本次設計的水量和水質，選擇垂直軸式等徑葉輪機械絮凝池，絮凝池設置兩個，一備一用。</p><p><

113、;b>　　① 池體尺寸 </b></p><p>　　a. 單池有效容積V</p><p><b>　　（3-30）</b></p><p>　　式中：V——絮凝池有效容積，m3；</p><p>　　Qmax——設計流量，m3/h；</p><p>　　T——絮凝時間，一般為

114、10~15min，取T=15min；</p><p>　　n——絮凝池數(shù)，n=2。</p><p>　　計算得： 單池有效容積V=3.65m3</p><p><b>　　b. 池平面尺寸</b></p><p>　　為配合沉淀池尺寸，絮凝池分為三格，每格尺寸為0.8m×0.8m，即絮凝池的寬度B=0.6m，則

115、長度L=3×0.8=2.4m。</p><p><b>　　c. 池高h</b></p><p><b>　?。?-31）</b></p><p>　　式中：h——絮凝池高，m；</p><p>　　V——絮凝池有效體積，m3；</p><p>　　L——絮凝池長度

116、，m。</p><p><b>　　計算得：池高</b></p><p>　　絮凝池超高取0.17m，則絮凝池總高度H=2.7m。</p><p><b>　?。?）攪拌設備</b></p><p><b>　?、?葉輪構造參數(shù)</b></p><p>

117、;　　葉輪直徑D取池寬的75%，采用D=0.45m；</p><p>　　葉輪槳板中心點線速度采用：=0.5m/s，=0.35m/s，=0.2m/s；</p><p>　　槳板長度=0.32m(槳板長度與葉輪直徑之比/D=0.32/0.45=0.7)；</p><p>　　槳板寬度b=0.1m；</p><p>　　葉輪槳板中心點旋轉直徑D0

118、=0.32m。</p><p>　　每根軸上槳板數(shù)8塊，內(nèi)、外側各4塊。旋轉槳板面積與絮凝池過水斷面</p><p><b>　　面積之比為： </b></p><p>　　%=%=17.8%， 符合25%要求。</p><p><b>　?、?葉輪轉速n</b></p><p

119、><b>　?。?-32）</b></p><p>　　式中：n——葉輪轉速，r/min；</p><p>　　——葉輪槳板中心點線速度，m/s；</p><p>　　D0——葉輪上槳板中心點旋轉直徑，m。</p><p>　　計算得葉輪轉速分別為：</p><p>　　n1===29.8r

120、/min</p><p>　　n2===20.9r/min</p><p>　　n3===11.9r/min</p><p>　?、?葉輪旋轉的角速度</p><p><b>　　（3-33）</b></p><p>　　式中：——葉輪旋轉角速度，rad/s；</p><p&g

121、t;　　——葉輪槳板中心點線速度，m/s；</p><p>　　D0——葉輪上槳板中心點旋轉直徑，m。</p><p>　　計算得：第一格葉輪角速度=3.12rad/s</p><p>　　第二格葉輪角速度=2.19rad/s</p><p>　　第三格葉輪角速度=1.25rad/s </p><p><b>

122、;　?、?槳板功率P0n</b></p><p>　　由槳板寬長比b/=0.1/0.32=0.31<1，查表得：阻力系數(shù)CD=1.10</p><p>　　內(nèi)側槳板旋轉的功率：</p><p><b>　?。?-34）</b></p><p>　　外側槳板旋轉的功率：</p><p&

123、gt;<b>　?。?-35）</b></p><p><b>　　槳板功率：</b></p><p><b>　?。?-36）</b></p><p>　　式中：y——每個葉輪上的槳板數(shù)目，此處y=4個；</p><p><b>　　——槳板長度，m；</b&

124、gt;</p><p><b>　　k——系數(shù)；</b></p><p>　　r2外——葉輪外緣旋轉半徑，m；</p><p>　　r1外——葉輪外緣旋轉半徑與槳板寬度之差，m；</p><p>　　——外側槳板旋轉的功率，kW；</p><p>　　——內(nèi)側槳板旋轉的功率，kW；</p&g

125、t;<p>　　——槳板功率，kW；</p><p>　　r2內(nèi)——葉輪內(nèi)緣旋轉半徑，m；</p><p>　　r1內(nèi)——葉輪內(nèi)緣旋轉半徑與槳板寬度之差，m；</p><p>　　——葉輪旋轉角速度，rad/s。</p><p><b>　　計算得：</b></p><p>　　第一

126、格外側槳板旋轉功率</p><p>　　=2.17×10-3kW</p><p>　　第一格內(nèi)側槳板旋轉功率</p><p>　　=4.22×10-4kW</p><p>　　第一格槳板功率=2.17×10-3+4.22×10-4=2.59×10-3 kW</p><p&g

127、t;　　第二格外側槳板旋轉功率</p><p>　　=7.51×10-4kW</p><p>　　第二格內(nèi)側槳板旋轉功率</p><p>　　=1.67×10-4kW</p><p>　　第二格槳板功率=7.51×10-4+1.67×10- 4=9.18×10-4 kW</p>

128、<p>　　第三格外側槳板旋轉功率</p><p>　　=1.40×10-4kW</p><p>　　第三格內(nèi)側槳板旋轉功率</p><p>　　=3.10×10-5kW</p><p>　　第三格槳板功率=1.40×10-4+3.10×10-5=1.71×10- 4 kW</

129、p><p>　　⑤ 所需電動機功率P</p><p>　　設三臺攪拌器合用一臺電動機，則絮凝池所消耗總功率為：</p><p>　　=++= 2.59×10-3+9.18×10- 4+1.71×10- 4=3.68×10-3kW</p><p><b>　　電動機功率</b></

130、p><p><b>　　（3-37）</b></p><p>　　式中：P——電動機功率，kW；</p><p>　　P0——絮凝池消耗總功率，kW；</p><p>　　——攪拌設備總機械效率，一般取=0.75</p><p>　　——傳動效率，一般為0.6~0.95，取=0.8。</p>

131、;<p>　　計算得：電動機功率P==6.13×10-3kW</p><p>　?。?）核算平均速度梯度G值及GT值</p><p>　　水溫20ºC時，水的動力黏度Pa·s</p><p>　　每格絮凝池的有效容積W===1.22 m3</p><p><b>　　水流速度梯度</

132、b></p><p><b>　?。?-38）</b></p><p>　　式中：G——水流速度梯度，s-1；</p><p>　　P——電動機功率，W；</p><p>　　——水的動力黏度，Pa·s；</p><p>　　W——每格絮凝池的有效容積，m3。</p>

133、<p><b>　　計算得：</b></p><p><b>　　第一格速度梯度：</b></p><p>　　G1==47.4 s-1</p><p><b>　　第二格速度梯度：</b></p><p>　　G2==31.0 s-1</p><

134、;p><b>　　第三格速度梯度：</b></p><p>　　G3==20.5s-1</p><p>　　絮凝池平均速度梯度：</p><p><b>　　G==31.3</b></p><p>　　GT=31.3×15×60=2.82×104</p>

135、;<p>　　經(jīng)核算，G值均在20~70s-1范圍之內(nèi)，符合要求；GT值在1×104~1×105的范圍內(nèi)，符合要求。</p><p><b>　　3.混凝沉淀池：</b></p><p>　　圖3.3 豎流式沉淀池</p><p>　　由于反應階段生成了較大絮體，因此廢水從絮凝池出來后送入混凝沉淀池進行沉淀分