环境工程概论 第七章水处理工程设计实例 实例一印染废水处理工程设计实例 基础资料 1,废水水量;10000m3d 2,废水水质: 表9-1印染废水水质 BOD5 CODcr TSS SS色度NP酚 Cu Cr Pb硫化物 3001.80.133.01.2220.80.04 设计原则和工艺流程的确定 染废水回节泗医水丹囡气[民化郾圖 脱水泥饼 印染废水处理工艺流程 三、全过程设计计算 调节池 设计流量为Q=1000mn/d=4167m/h,设调节时间为3h,则所需调节池有效容积为 V=3×4167m3=1250.lm3,取调节池有效水深为5m,则池表面积A=12501/5=250m2,设 计时采用每格尺寸为11.2m×11,2m,则设计需要250/12×11.2=199格,实际采用2格。 2集水井 设计流量Q=1000mnd,总变化系数为1.2,则设计流量Qmax=12000m3/d=500 m3/h=1389Ws。设污水泵房选三用一备泵,则每台泵的流量为1389/3=463(/s)。集水井 有效容积按照一台泵流量的5min水量进行计算,则V=46.3×60×5/1000=13.89m3 取集水井有效水深为2m,则其表面积A=13.89/2=694m,取集水井宽度为B=1.5m, 则其长度L=7/1.5=47m,取超高为10m、浮渣高0.5m,则实际深度为H=2.0+1.0+0.5=3.5m 3污水泵 选用三用一备,则每台工作泵的设计流量为16668m3/h=46.3/s。泵所需自由水头H1l 2m,从集水井底到曝气池高H2=3.5+45=8m,管路水头损失H3=20m,未计水头损失 H4=1.0m,则泵需要的总扬程高度为H=2+8+2+1=13m 4曝气池 采用分建式矩形回流管曝气池。设计流量Q=10000m3d=4167m3/h进水BODs=300 mg/l,曝气时间为T=5h,污泥负荷率Ls取0.3 kabOBs/ kgMLss.d,污泥浓度 MLSS=4g/。采用6座曝气池,则每座曝气池的处理流量为100006=16667m3/d/695 m3/h。 曝气区设计:有效容积为Ⅵl=69.5×5=34725m3,底部锥体容积V2按照曝气区容积 的2%计算为2%×347.25=6.95m3,则总有效容积为V=V1+V2=347.25=695=3542m3
环境工程概论 152 第七章水处理工程设计实例 实例一 印染废水处理工程设计实例 一、基础资料 1，废水水量；10000m3 /d 2，废水水质： 表 9－1 印染废水水质 PH BOD5 CODcr TSS SS 色度 N P 酚 Cu Cr Pb 硫化物 11.5 300 700 1200 100 300 1.8 0.13 3.0 1.2 2.2 0.8 0.04 二、设计原则和工艺流程的确定 印染废水 格栅 调节池 集水井 泵房 曝气池 二沉池 氧化池 泵房 气浮 出水 上清液 污泥浓缩池 凝聚池 脱水机 泥饼 滤液 图 9－1 印染废水处理工艺流程 三、全过程设计计算 1 调节池 设计流量为 Q＝10000m3 /d＝416.7m3 /h，设调节时间为 3h, 则所需调节池有效容积为 V＝3×416.7m3=1250.1m3，取调节池有效水深为 5m,则池表面积 A＝1250.1/5=250m2，设 计时采用每格尺寸为 11.2m×11.2m，则设计需要 250/11.2×11.2＝1.99 格，实际采用 2 格。 2 集水井 设计流量 Q＝10000m3 /d，总变化系数为 1.2，则设计流量 Qmax＝12000m3 /d=500 m3 /h=138.9 l/s。设污水泵房选三用一备泵，则每台泵的流量为 138.9/3=46.3(l/s)。集水井 有效容积按照一台泵流量的 5min 水量进行计算，则 V＝46.3×60×5/1000=13.89m3。 取集水井有效水深为 2m,则其表面积 A＝13.89/2=6.94m，取集水井宽度为 B=1.5m， 则其长度 L=7/1.5=4.7m,取超高为 1.0m、浮渣高 0.5m，则实际深度为 H=2.0+1.0+0.5=3.5m。 3 污水泵 选用三用一备，则每台工作泵的设计流量为 166.68m3 /h=46.3l/s。泵所需自由水头 H1 ＝2m，从集水井底到曝气池高 H2＝3.5+4.5=8m，管路水头损失 H3=2.0m, 未计水头损失 H4=1.0m，则泵需要的总扬程高度为 H＝2+8+2+1=13m。 4 曝气池 采用分建式矩形回流管曝气池。设计流量 Q＝10000 m3 /d=416.7m3 /h,进水 BOD5＝300 mg/l，曝气时间为 T＝5h, 污泥负荷率 Ls 取 0.3 kgBOD5 / kgMLss.d，污泥浓度 MLSS=4g/l。采用 6 座曝气池，则每座曝气池的处理流量为 10000/6=1666.7 m3 /d /69.5 m3 /h。 曝气区设计：有效容积为 V1＝69.5×5=347.25m3，底部锥体容积 V2 按照曝气区容积 的 2％计算为 2%×347.25=6.95 m3，则总有效容积为 V=V1+V2=347.25=6.95=354.2 m3
环境工程概论 取曝气池有效水深H=45m,则每池表面积为F1=V/H-=3542/4.5=7817m2。采用 正方形池型,尺寸为9m×9m=81m2。实际曝气时间为T=9×9×456945=525h 去曝气池超高H2为1.2m,则池总高度为H=4.5+1.2m=57m。 实际每个曝气池总容积为57×9×9=461.7m3。 污泥回流设计:污泥回流倍数R=MLSS/RSS-MLSS,其中混合液活性污泥浓度 MLSS=4g/,回流污泥浓度RSS=6g(含水率为994%则R=46-4=2,回流比为200%。 导流窗:导流水量Q1=(1+2)×Q=3×6945=20835m3/h。设窗口区水流速度为 v1=100mm/s=360m/h,则窗口总过水面积为F4=Q/v1=208.35/360=0.58m。设每池采用 两个回流窗口,则每个回流窗口的面积为F5=0.58/2=029m。设窗口深度bl=0.7m,则窗 口水深H4=F5/bl=0.29/0.7=0414m,采用042 导流区设计:设导流区混合液水流下降速度2=36mh,则导流区过流面积 F2=Ql/2=208.35/36=579m,设导流区的宽度与曝气池相同,则导流区长度 L=F2/b=5799=0.64m,采用0.65m。则导流区尺寸为:065m×9m×1.7m 5曝气设备的选择与设计 每池每天去除BOD5的总量为(BODs进一BOD5出)×Q1×24=(0.3-0.03)×6945× 24=450 kgBOD5/d。需氧量计算公式为:R=a(BODs进一BODs出)+ bmlsS。对于印染废 水a=0.6.b=0.06。则R=06×450+0.06×3542×4=355kgO/d=148kg02h。实际考虑 安全系数为1.5,则R=1.5×148=22.2kg/h。根据R=Ro×(Csw-C)×1.024(T20)×a /CSo,式中水温T=30℃,Cl=1.0mg/,Cso=76mg/,a=0.5,Csw=Cso×BxP/760 =76×0.85×745/760=633mg/。则Ro=51.9kgO2/h。曝气叶轮直径与其供氧能力的关系 式为:Ro=0.379V28D8kd,式中ⅴ为叶轮搅拌速度,取4.5m/s,kd取1.11,则计算结果 叶轮直径D=1.38m,实际取1.5m。叶轮功率N叶=0.0804m3D205=16.85kw,选择PE150 型高强度表面曝气机,直径为1.5m,叶片数为6,当v=4.5m/s时其供氧能力为52kgO2/h 稍对于51.91kgO2/h。配备电机功率为30kw 6二沉池设计 每池处理水量为6945m3/h,设沉淀时间为1.5h,在MLSS为49时二沉池内水流上 升流速采用0.28mm/s=1.0lm/h。则沉淀池容积为=6945×1.5=104.2m3,沉淀池的表面积 为F=6945/101=6876m2,设二沉池的宽度与曝气池相同,则其长度为6876/9=765m 有效水深为104175/9×765=1.5lm。二沉池超高取03m,缓冲层高度为0.5m,污泥斗采 用一只,上部尺寸为9m、下部尺寸为2m,则其高度为3.5m,实际取4.95m,则污泥斗 容积=[(9×9)+(2×2)×4952=19924m3。二沉池总高度为H 0.3+152+0.5+495=72m。混合液及回流污泥的总流量为69.45×(1+2)=20.8.35m3/h,污 水中浓度为4g/,则每h沉淀的污泥量为20834×4=833kg,若含水率为995%,则污 泥的体积为8335/5=1667m3,则污泥储存时间为19924166.7=12h 7剩余污泥计算 按照一般理论计算数值偏大,按照经验公式计算:剩余污泥量为=进水BOD总量 (0.55-0.65),则剩余污泥量为=10000×300×065=1800kg/d,用2000kgd。设其 含水率为994%,则每天排放的剩余污泥量为2000/6=333.3m3d,=13.89m3h (1)营养物质计算
环境工程概论 153 取曝气池有效水深 H1＝4.5m，则每池表面积为 F1=V/H1=354.2/4.5=78.17m2。采用 正方形池型，尺寸为 9m×9m＝81 m2。实际曝气时间为 T=9×9×4.5/69.45=5.25 h。 去曝气池超高 H2 为 1.2 m，则池总高度为 H＝4.5+1.2m=5.7 m。 实际每个曝气池总容积为 5.7×9×9=461.7 m3。 污泥回流设计：污泥回流倍数 R＝MLSS / RSS-MLSS，其中混合液活性污泥浓度 MLSS＝4 g/l，回流污泥浓度 RSS=6 g/l(含水率为 99.4%)。则 R＝4/6-4=2，回流比为 200％。 导流窗：导流水量 Q1＝(1+2) ×Q＝3×69.45=208.35m3 /h。设窗口区水流速度为 v1=100mm/s=360 m/h，则窗口总过水面积为 F4=Q1/v1=208.35/360=0.58 m。设每池采用 两个回流窗口，则每个回流窗口的面积为 F5＝0.58/2=0.29m。设窗口深度 b1=0.7m,则窗 口水深 H4=F5/b1=0.29/0.7=0.414 m，采用 0.42 m。 导流区设计：设导流区混合液水流下降速度 v2=36 m/h，则导流区过流面积 F2=Q1/v2=208.35/36=5.79 m ，设导流区的宽度与曝气池相同，则导流区长度 L=F2/b=5.79/9=0.64 m，采用 0.65 m。则导流区尺寸为：0.65m×9m×1.7m。 5 曝气设备的选择与设计 每池每天去除 BOD5 的总量为(BOD5 进－BOD5 出)×Q1×24＝(0.3-0.03)×69.45× 24=450 kgBOD5/d。需氧量计算公式为：R=a'(BOD5 进－BOD5 出)＋b'MLSS。对于印染废 水 a'=0.6,b'=0.06。则 R＝0.6×450＋0.06×354.2×4＝355 kgO2/d=14.8 kgO2/h。实际考虑 安全系数为 1.5，则 R'=1.5×14.8=22.2 kg/h。根据 R'=Ro×(Csw－Cl)×1.024(T-20)×α /Cso，式中水温 T＝30℃，Cl=1.0 mg/l，Cso＝7.6 mg/l，α＝0.5，Csw＝Cso×β×P/760 ＝7.6×0.85×745/760=6.33 mg/l。则 Ro=51.9 kgO2/h。曝气叶轮直径与其供氧能力的关系 式为：Ro=0.379V2.8D1.88.kd，式中 v 为叶轮搅拌速度，取 4.5m/s，kd 取 1.11，则计算结果 叶轮直径 D＝1.38m，实际取 1.5m。叶轮功率 N 叶＝0.0804vm3D2.05＝16.85kw，选择 PE150 型高强度表面曝气机，直径为 1.5m，叶片数为 6，当 v=4.5m/s 时其供氧能力为 52 kgO2/h， 稍对于 51.91 kgO2/h。配备电机功率为 30kw。 6 二沉池设计 每池处理水量为 69.45m3 /h，设沉淀时间为 1.5h，在 MLSS 为 4g/l 时二沉池内水流上 升流速采用 0.28mm/s=1.01m/h。则沉淀池容积为＝69.45×1.5=104.2m3，沉淀池的表面积 为 F＝69.45/1.01=68.76m2，设二沉池的宽度与曝气池相同，则其长度为 68.76/9=7.65m。 有效水深为 104.175/9×7.65=1.51m。二沉池超高取 0.3m，缓冲层高度为 0.5m，污泥斗采 用一只，上部尺寸为 9m、下部尺寸为 2m，则其高度为 3.5m，实际取 4.95m，则污泥斗 容积＝ [(9 × 9) ＋ (2 × 2)] × 4.95/2 ＝ 199.24m3 。二沉池总高度为 H ＝ 0.3+1.52+0.5+4.95=7.2m。混合液及回流污泥的总流量为 69.45×(1+2)＝20.8.35m3 /h，污 水中浓度为 4g/l，则每 h 沉淀的污泥量为 208.34×4＝833.5 kg，若含水率为 99.5%，则污 泥的体积为 833.5/5=166.7m3 ,则污泥储存时间为 199.24/166.7=1.2h。 7 剩余污泥计算 按照一般理论计算数值偏大，按照经验公式计算：剩余污泥量为＝进水 BOD5 总量 ×(0.55～0.65)，则剩余污泥量为＝10000×300×0.65＝1800 kg/d，采用 2000 kg/d。设其 含水率为 99.4%，则每天排放的剩余污泥量为 2000/6＝333.3m3 /d，＝13.89m3 /h。 (1)营养物质计算
环境工程概论 投加比例按照BODs:N:P=100:5:1计算。废水中BOD5为300mg/,按照去除 100%计算,则N需要量为10000×300×5/100×24=625kg/h=150kg/d。相应地P的需 要量为30kg/d。印染废水中含有的N、P,根据有关资料为:N=1.8mg/,P=0.17mg/ 则废水中含:N=18kg/d=0.75kg/hP=1.7kg/d=0.07kg/h。生活污水中含有的N、P 按照工厂4200人计算,男女比例为1:1,排水量标准为每人每天50则生活污水总量为 4200×0.05=210m3d=8.75m/h,考虑安全系数取9m3/h=2l6m3d。根据一般资料,生活 污水中的N含量为172~30.1mg/,取25mg/;P含量为85~18.2mg/,取15mgl。 则生活污水N、P总含量为:N=54kgdP=3.24kg/d。需要添加的N、P量:N=150 18-54=126kg/;P=30-1.7-324=2506kgd。加入N物质为硫酸铵,分子量为132 N为28,则硫酸铵需要量为126×13228=594kg/d:加入P物质为磷酸三钠,分子量为 164,P=31,则需要量为25.06×164/31=132.58kgd 8氧化脱色系统设计 污水流量Q=1000m3/d=416.7m3/h。加氯量按照60mg/计算,则每天加氯量为600 kg/d。加氯级为ZJ一L型转子加氯机 9污泥浓缩池设计 采用间断静止浓缩池,设计浓缩时间为10h,每天排放的剩余污泥量为333m/d 3.89m3/h,浓缩后污泥含水率为98%。则浓缩池所需总容积为13.89×10=1389m3。采 用二只浓缩池,交替使用,则每池容积为69.45m3,采用的尺寸为直径为48m,有效深 度为4m,则实际容积为314×48×48×4/4=72.3m3。浓缩后的污泥量为1389×(100 994)(100-98)=417m3/h=100m3/d。 10脱水设备设计 选用板框压滤机二台,根据经验数据酶h每m2滤布可出干污泥315kg,则按照每天 24h运转计算每台板框压滤机所需的过滤面积为2000kg/3.15×24×2=13.25m2,采用 15m2。污泥预处理时投加混凝剂进行调理,根据经验数据投加三氯化铁(有效含量为45%) 是,投加量按照3~5kgT污泥计算。实际取用4kg/T污泥;投加固体聚合铝时投加量为 0.5~0.6kg/T污泥,取用0.55kg/T污泥;投加液体聚合铝,有效含量为8~10%,投加 量为25~3.0kgT污泥,取用28kg/T污泥。则:投加的三氯化铁量为=4167×4=1667 kgh=400kg/d:;投加的聚合铝量为=4167×0.55=229kgh=55kgd;投加的液体聚合 铝量为=4.167×28=1167kg/h=280kg/d。脱水后的污泥量:浓缩后的污泥量为 4167m3/h,脱水前的含水了为98%,脱水后的含水率取84%,则脱水后的污泥量为4.167 ×(100-98)(100-84)=0.52lm3/h=-12.25myd。若储存7天,则所需污泥堆场面积为90m2。 1药剂及储存设计 ①营养物质储存:N采用硫酸铵,每天用量为594kg,即213.84U/年,按照储存15 天计算,则每次需要储存594×15=89t,硫酸铵的比重为1.77,则每次需要储存的体积 为89/1.77=503m3,设堆高1m,则所需的堆场面积为5m2,实际需要8m2的用地。P采 用磷酸三钠(12个结晶水),每天用量为132.58kg,储存15天,则每次储存量为13258 ×15=199,其比重为1.62,则每次需要堆放的体积为199/1.66=1.228m3,设堆高为05m 则所有堆场面积为12280.5=246m3,实际需要5m2的用地。 ②凝聚剂储存:采用液体的PAC,每天用量为280kg,储存30天,则每次需要储存
环境工程概论 154 投加比例按照 BOD5：N：P＝100：5：1 计算。废水中 BOD5 为 300 mg/l，按照去除 100％计算，则 N 需要量为 10000×300×5/100×24＝6.25 kg/h＝150 kg/d。相应地 P 的需 要量为 30 kg/d。印染废水中含有的 N、P，根据有关资料为：N＝1.8 mg/l，P＝0.17 mg/l。 则废水中含：N＝18 kg/d=0.75 kg/h;P=1.7 kg/d=0.07 kg/h。生活污水中含有的 N、P 按照工厂 4200 人计算，男女比例为 1：1，排水量标准为每人每天 50l,则生活污水总量为 4200×0.05＝210m3 /d=8.75m3 /h，考虑安全系数取 9m3 /h=216m3 /d。根据一般资料，生活 污水中的 N 含量为 17.2～30.1 mg/l，取 25 mg/l；P 含量为 8.5～18.2 mg/l，取 15 mg/l。 则生活污水 N、P 总含量为：N＝5.4 kg/d;P＝3.24 kg/d。需要添加的 N、P 量：N＝150－ 18－5.4=126 kg/l；P＝30－1.7－3.24＝25.06 kg/d。加入 N 物质为硫酸铵，分子量为 132， N 为 28，则硫酸铵需要量为 126×132/28＝594 kg/d；加入 P 物质为磷酸三钠，分子量为 164，P＝31，则需要量为 25.06×164/31＝132.58 kg/d。 8 氧化脱色系统设计 污水流量 Q＝10000m3 /d=416.7m3 /h。加氯量按照 60 mg/l 计算，则每天加氯量为 600 kg/d。加氯级为 ZJ－L 型转子加氯机。 9 污泥浓缩池设计 采用间断静止浓缩池，设计浓缩时间为 10h，每天排放的剩余污泥量为 333.3m3 /d＝ 13.89m3 /h，浓缩后污泥含水率为 98％。则浓缩池所需总容积为 13.89×10＝138.9m3。采 用二只浓缩池，交替使用，则每池容积为 69.45m3，采用的尺寸为直径为 4.8m，有效深 度为 4m，则实际容积为 3.14×4.8×4.8×4/4＝72.3m3。浓缩后的污泥量为 13.89×(100－ 99.4)/(100－98)＝4.17m3 /h＝100m3 /d。 10 脱水设备设计 选用板框压滤机二台，根据经验数据酶 h 每 m2 滤布可出干污泥 3.15 kg，则按照每天 24h 运转计算每台板框压滤机所需的过滤面积为 2000 kg/3.15×24×2=13.25m2，采用 15m2。污泥预处理时投加混凝剂进行调理，根据经验数据投加三氯化铁(有效含量为 45％) 是，投加量按照 3～5 kg/T 污泥计算。实际取用 4 kg/T 污泥；投加固体聚合铝时投加量为 0.5～0.6 kg/T 污泥，取用 0.55 kg/T 污泥；投加液体聚合铝，有效含量为 8～10％，投加 量为 2.5～3.0 kg/T 污泥，取用 2.8 kg/T 污泥。则：投加的三氯化铁量为＝4.167×4＝16.67 kg/h＝400 kg/d；投加的聚合铝量为＝4.167×0.55＝2.29 kg/h＝55 kg/d；投加的液体聚合 铝量为＝4.167×2.8＝11.67 kg/h＝280 kg/d。脱水后的污泥量：浓缩后的污泥量为 4.167m3 /h，脱水前的含水了为 98％，脱水后的含水率取 84％，则脱水后的污泥量为 4.167 ×(100－98)/(100－84)＝0.521m3 /h=12.25m3 /d。若储存 7 天，则所需污泥堆场面积为 90m2。 11 药剂及储存设计 ①营养物质储存：N 采用硫酸铵，每天用量为 594 kg，即 213.84t/年，按照储存 15 天计算，则每次需要储存 594×15＝8.9t，硫酸铵的比重为 1.77，则每次需要储存的体积 为 8.9/1.77＝5.03m3，设堆高 1m，则所需的堆场面积为 5m2，实际需要 8m2 的用地。P 采 用磷酸三钠(12 个结晶水)，每天用量为 132.58 kg，储存 15 天，则每次储存量为 132.58 ×15＝1.99t，其比重为1.62，则每次需要堆放的体积为1.99/1.66＝1.228m3，设堆高为0.5m， 则所有堆场面积为 1.228/0.5＝2.46m3，实际需要 5m2 的用地。 ②凝聚剂储存：采用液体的 PAC，每天用量为 280 kg，储存 30 天，则每次需要储存
环境工程概论 280×30=84t,PAC液体比重为120,则所需体积为841.2=7m3。需要10m3的储存池。 ③液氯:每天加氯量为600kg,储存15天,共计储存9,采用t的液氯钢瓶11只,则 所需仓库面积为12m 12气浮池设计 废水理流量为1000ud,分成3组,每组处理废水量为4167/3=1389m/h。采用全加 压工艺、溶气时间为3~4min,取3.5min。则溶气罐容积为1389×3.5/60=8.1m3。设高度 为4.5m,则直径为1.5m。则实际溶气时间为343这。溶气所需空气量按照处理水量的3% 计算,则所需气量为1389×3%=4167m3/h。实际溶气量:水温为25℃,溶气压力为3.5 kgcm2,空气在水中的溶解度为60ml,而当压力为0时的空气溶解度为17.4ml则实 际溶气量为(60-174)×1389=5917m/h,设溶气效率为60%(一般为50~65%),则需 要的空气量为5917/06=0.165m3/min。选用Z-0.1847型空压机三台。溶气水泵的选用 流量为1389mh,扬程为41.3m(溶气压力为35m、管道损失3m、气浮池高度3.3m)。选 用6sh-9A水泵六台,三用三备。流量为1116~180m3/h;扬程为43.8~35m,功率为 28kw 气浮池池体的设计:表面负荷率设为4m3/m2h,停留时间为40min。则气浮池容积为 389×4060=926m3。气浮池表面积为A=138.914=347m2。有效水深为926/347 2.67m,采用3m。设超高0.3m,则总高3.3m。取气浮池宽度为45m,则池长为L= 34.7/4.5=7.7m。 穿孔集水管:取每根集水管出水流量为25m/h,则需要138925=6根集水管。选用 释放器:每只释放器流量为42m3/h,则需要138.9/42=33.1只,采用34只,分两排布 置,则每排为17只 药剂储存及高位药剂箱:投加PAC,浓度为8-10%,投加量为300mg,则每天使 用量为10000×0.3=3000kgd=125kgh,按照储存20天计算,则每次储存60t。PAC的 比重为1.2,则所需储存池容积为60/1.2=50m3。高位塑料药剂箱容积按照一班考虑。则 每班需要的PAC为125×8=1000kg,所需容积为t/12=0.833m3,采用1m×12m×07m 的塑料箱一只。碱药剂:30%的NaOH,投加量为100mg/,每天用量为It,储存20天, 则每次储存量为20t。液碱比重为1.3,则储存池容积为201.33=15m3。高位碱药剂箱, 按照一班考虑。需要量为41.7×8=3336kg。则需要高位药剂象容积为3336/133= 0.26m3。 13电耗、原料消耗计算 ①电耗:装机367kw,使用268kw。 ②原料消耗:磷酸三钠4π/年;硫酸铵214u/年;液体PACl0lU/年:液氯216U年。 废水处理成本分析: ③药剂消耗费用:(1)液氯:单价为540元t,则每天324元:;(2)液体PAC:单价为 00元/t,则每天为100元:(3)磷酸三钠,单价900元t,则每天119元;硫酸铵单价185 元/t,则每天110元 电费:设照明用电功率为80kw班,则总用电量为268×24+80×2=6603kwh,按照每 度电04元计算,则每天电费2641元 工资:10人,600元/月。则每天200元
环境工程概论 155 280×30＝8.4t，PAC 液体比重为 1.20，则所需体积为 8.4/1.2＝7m3。需要 10m3 的储存池。 ③液氯：每天加氯量为 600 kg，储存 15 天，共计储存 9t，采用 1t 的液氯钢瓶 11 只，则 所需仓库面积为 12m2。 12 气浮池设计 废水理流量为 1000t/d，分成 3 组，每组处理废水量为 416.7/3=138.9m3 /h。采用全加 压工艺、溶气时间为 3～4min，取 3.5min。则溶气罐容积为 138.9×3.5/60=8.1m3。设高度 为 4.5m，则直径为 1.5m。则实际溶气时间为 3.43 这。溶气所需空气量按照处理水量的 3％ 计算，则所需气量为 138.9×3％=4.167m3 /h。实际溶气量：水温为 25℃，溶气压力为 3.5 kg/cm2，空气在水中的溶解度为 60ml/l，而当压力为 0 时的空气溶解度为 17.4ml/l。则实 际溶气量为(60－17.4)×138.9＝5.917m3 /h，设溶气效率为 60％(一般为 50～65％)，则需 要的空气量为 5.917/0.6=0.165m3 /min。选用 Z－0.184/7 型空压机三台。溶气水泵的选用： 流量为 138.9m3 /h，扬程为 41.3m(溶气压力为 35m、管道损失 3m、气浮池高度 3.3m)。选 用 6sh－9A 水泵六台，三用三备。流量为 111.6～180m3 /h；扬程为 43.8～35m，功率为 28kw。 气浮池池体的设计：表面负荷率设为 4m3 /m2 .h，停留时间为 40min。则气浮池容积为 138.9×40/60=92.6m3。气浮池表面积为 A＝138.9/4＝34.7m2。有效水深为 92.6/34.7＝ 2.67m，采用 3m。设超高 0.3m，则总高 3.3m。取气浮池宽度为 4.5m，则池长为 L＝ 34.7/4.5=7.7m。 穿孔集水管：取每根集水管出水流量为 25m3 /h，则需要 138.9/25＝6 根集水管。选用 释放器：每只释放器流量为 4.2m3 /h，则需要 138.9/4.2＝33.1 只，采用 34 只，分两排布 置，则每排为 17 只。 药剂储存及高位药剂箱：投加 PAC，浓度为 8－10％，投加量为 300 mg/l，则每天使 用量为 10000×0.3＝3000 kg/d＝125 kg/h，按照储存 20 天计算，则每次储存 60t。PAC 的 比重为 1.2，则所需储存池容积为 60/1.2＝50m3。高位塑料药剂箱容积按照一班考虑。则 每班需要的 PAC 为 125×8＝1000 kg，所需容积为 1t/1.2=0.833m3，采用 1m×1.2m×0.7m 的塑料箱一只。碱药剂：30％的 NaOH，投加量为 100 mg/l，每天用量为 1t，储存 20 天， 则每次储存量为 20t。液碱比重为 1.33，则储存池容积为 20/1.33＝15m3。高位碱药剂箱， 按照一班考虑。需要量为 41.7×8＝333.6 kg。则需要高位药剂象容积为 333.6/1.33＝ 0.26m3。 13 电耗、原料消耗计算 ①电耗:装机 367kw，使用 268kw。 ②原料消耗：磷酸三钠 47t/年；硫酸铵 214t/年；液体 PAC101t/年；液氯 216t/年。 废水处理成本分析： ③药剂消耗费用：(1)液氯：单价为 540 元/t，则每天 324 元；(2)液体 PAC：单价为 400 元/t，则每天为 100 元；(3)磷酸三钠，单价 900 元/t，则每天 119 元；硫酸铵单价 185 元/t，则每天 110 元。 电费：设照明用电功率为 80kw/班，则总用电量为 268×24＋80×2＝6603kw.h，按照每 度电 0.4 元计算，则每天电费 2641 元。 工资：10 人，600 元/月。则每天 200 元
环境工程概论 总计费用为:324+100+119+110+2641+200=3494元/天。每处理lt废水0.35元。 四、设计小结 通过设置调节池对印染废水的水质和水量有很好的均衡作用,保证了后续处理设施 的高效运行;(2)合建式曝气池具有结构紧凑、耐冲击负荷能力较强及处理效果较好等优 点;(3)加氯化学氧化可以确保废水达标排放(特别是废水的色度):(4)污泥经过浓缩、脱 水等处理大大较少了污泥的处置量,可有效地防治二次污染 实例二腈纶废水处理工程设计 、基础资料 某大型油田化工总厂因丙烯腈工程的扩建和3万吨腈纶工程的新建将产生350m3/h 含氰污水。污水水量和水质情况: 表9-2腈纶废水水质 序号 项目 丙烯腈 腈纶装置 装置聚合溶剂回纺丝 1流量(m3/h) 100 2pH值 6-12 3 BODs( mg/l) 480 1033 CODer( mg/) 15003030240 5总碳(TOC(mg/) 683 6总悬浮物( TSS)( mg) 120 343 7总氮(TN)(mg/) 0 8氨氮(NH3-N(mg/) 150 9硫氰酸钠( NaSCN(mg/) 10丙烯腈( ACN)( mg/l) 356 11低聚物(βSPN(mg/) 12氰化物( Cyanide)(mg/) 0.1 13硫化物( SulpHate)(mg/) 1365 14氯化物( Chloride(mg/) 899 15温度(℃) 常温35-4035-4035-40 二、设计原则和工艺流程确定 1污水处理工艺的确定 (1)处理要求 表9-3腈纶废水主要污染物去除效果分析 污染物种进水*(mgL)出水(mg)去除量(mgL)去除率(%) CODer 1323 100 BOD 49 NH3一N*率 138 氰化物 2.6 0.5 2.1 80.8 硫化物 76 1.0 75 98.7
环境工程概论 156 总计费用为：324＋100＋119＋110＋2641＋200＝3494 元/天。每处理 1t 废水 0.35 元。 四、设计小结 通过设置调节池对印染废水的水质和水量有很好的均衡作用，保证了后续处理设施 的高效运行；(2)合建式曝气池具有结构紧凑、耐冲击负荷能力较强及处理效果较好等优 点；(3)加氯化学氧化可以确保废水达标排放(特别是废水的色度)；(4)污泥经过浓缩、脱 水等处理大大较少了污泥的处置量，可有效地防治二次污染。 实例二 腈纶废水处理工程设计 一、基础资料 某大型油田化工总厂因丙烯腈工程的扩建和 3 万吨腈纶工程的新建将产生 350m3 /h 含氰污水。污水水量和水质情况： 表 9－2 腈纶废水水质 序号 项 目 丙烯腈 装置 腈纶装置 聚合 溶 剂 回 收 纺丝 1 流量(m3 /h) 125 70 55 100 2 pH 值 6.81 4-5 6-12 6-8 3 BOD5( mg/l) 480 1033 180 11 4 CODcr( mg/l) 1500 3030 240 55 5 总碳(TOC)( mg/l) 683 180 70 6 总悬浮物(TSS)( mg/l) 120 343 36 11 7 总氮(TN)( mg/l) 0 250 120 20 8 氨氮(NH3-N)( mg/l) 150 0 0 0 9 硫氰酸钠(NaSCN)( mg/l) 40 360 40 10 丙烯腈(ACN)( mg/l) 356 0 0 11 低聚物(SPN)( mg/l) 200 36 20 12 氰化物(Cyanide)( mg/l) 5 3 0.6 0.1 13 硫化物(SulpHate)( mg/l) 1365 90 118 14 氯化物(Chloride)( mg/l) 899 30 14 15 温度(℃) 常 温 35-40 35-40 35-40 二、设计原则和工艺流程确定 1 污水处理工艺的确定 (1)处理要求 表 9－3 腈纶废水主要污染物去除效果分析 污染物种 类 进水*（ mg/L） 出水（ mg/L） 去除量（ mg/L） 去除率（％） CODcr 1323 100 1223 92.4 BOD5 449 50 399 88.9 NH3－N** 138 25 113 81.9 氰化物 2.6 0.5 2.1 80.8 硫化物 76 1.0 75 98.7
环境工程概论 所以在处理工艺的选择上有较高的要求 (2)工艺选择及其依据 根据含氰污水的水质特性及其具有较高的浓度冲击和毒性冲击的特点。通过对其他 同类型污水处理工程的类比分析,对该污水处理工程的工艺简述如下。丙烯腈、腈纶生 产污水是属难处理的化工污水之一,由于某些成分对微生物有抑制和毒害作用,降解缓 慢,所以要使CODx、NH3一N、氰化物等多项指标达到排放要求采用单一的处理方法往 往不能奏效,需采用生物、化学、生物物理等综合处理方法:否则,如采用一种方法会 造成基建或运行费过大的问题。如采用单一化学氧化的方法,会造成运行费用过高,采 用单一生物法会造成基建费过高。对于难处理的石油化工污水可以采用多种方法相结合 的工艺流程,对不同的处理阶段和不同的污染物采用相应的处理方法进行有效的处理, 达到高效、经济、合理。由于污水的组成复杂,本工程采用化学法进行预处理,采用生 物法进行主体处理,采用生物物理法进行后续处理,最终达到采用较低投资和运行成本 实现处理出水达标的目的。预处理系统:为了排除高浓度及毒性的冲击,在预处理系统 中必须设置事故池。在含氰污水中主要防治氰根浓度的冲击问题,一般情况下未经含氰 污水驯化后的微生物对氰根的承受能力为1~2mg/L,经含氰污水驯化后的微生物对氰根 的承受能力为3~5mg/L。当污水中的氰根含量大于5mg/L时,微生物将产生中毒,在 生化反应池中活性污泥会产生离散、上浮现象,微生物失去活性,出水水质恶化。由于 丙烯腈、腈纶生产污水中氰根浓度一般小于5mg/L,当生产系统出现故障或某工程的操 作失误会造成生产污水中氰根含量大于5mg/L时,处理系统将这一现象视为事故状态 预处理中将事故状态的高浓度含氰污水排入事故池,采用小流量逐步排出的方法,再进 入处理系统。其二,通过化学混凝气浮去除部分悬浮固体及胶状物质(一部分低聚合物) 混凝气浮对去除污水中悬浮物和胶状物是一种最有效的方法之一。在凝聚剂和助凝剂的 作用下不仅能去除悬浮物和胶状物,同时还能去除一部分大分子结构的溶解性有机物 去除污水中的大分子结构的溶解性有机物采用混凝的化学法已被公认,然后通过生物水 解酸化作用把剩余的大部分大分子有机物转化为小分子物质,即可提高 BOD/COD比值, 约为20%,COD的去除率可达到30~40%,使主体处理系统发挥更大的能力。主体处 理系统:主体处理系统处理效果的好坏直接影响到能否达标的关键。选择具有同时去除C 和N的生化工艺是比较经济而有效的方法。3、后续处理系统:根据处理后出水水质要求 达到COD≤100mgL,NH3-N≤25mg/L等排放标准,在预处理、主体处理系统后,还 必须加入后续处理系统来保证出水水质达标。在化工污水的处理过程中,一般通过预处 理和主体处理系统后污水中的易生物降解物质均被去除,而存下一部分为难生物降解物 质,如部分残留的大分子有机物(如低聚合物等)和微生物代谢物质,而这部分物质浓度低 (接近排放标准值),这些物质主要以COD值出现在水中,在普通的生化反应池内难以 降解:在后续处理系统中必须选择具有对难降解物质能有效去除的工艺,才能保证处理 后出水达标排放,同时还需为水资源的回用打好基础 (2)工艺流程图 丙烯腈污水一匚集水迴一匚中和迴匚事故週 气浮 腈纶污水 —巨“集水一中和一巨"事故迴 157
环境工程概论 157 所以在处理工艺的选择上有较高的要求。 (2)工艺选择及其依据 根据含氰污水的水质特性及其具有较高的浓度冲击和毒性冲击的特点。通过对其他 同类型污水处理工程的类比分析，对该污水处理工程的工艺简述如下。丙烯腈、腈纶生 产污水是属难处理的化工污水之一，由于某些成分对微生物有抑制和毒害作用，降解缓 慢，所以要使 CODcr、NH3－N、氰化物等多项指标达到排放要求采用单一的处理方法往 往不能奏效，需采用生物、化学、生物物理等综合处理方法；否则，如采用一种方法会 造成基建或运行费过大的问题。如采用单一化学氧化的方法，会造成运行费用过高，采 用单一生物法会造成基建费过高。对于难处理的石油化工污水可以采用多种方法相结合 的工艺流程，对不同的处理阶段和不同的污染物采用相应的处理方法进行有效的处理， 达到高效、经济、合理。由于污水的组成复杂，本工程采用化学法进行预处理，采用生 物法进行主体处理，采用生物物理法进行后续处理，最终达到采用较低投资和运行成本， 实现处理出水达标的目的。预处理系统：为了排除高浓度及毒性的冲击，在预处理系统 中必须设置事故池。在含氰污水中主要防治氰根浓度的冲击问题，一般情况下未经含氰 污水驯化后的微生物对氰根的承受能力为 1～2 mg/L，经含氰污水驯化后的微生物对氰根 的承受能力为 3～5 mg/L。当污水中的氰根含量大于 5 mg/L 时，微生物将产生中毒，在 生化反应池中活性污泥会产生离散、上浮现象，微生物失去活性，出水水质恶化。由于 丙烯腈、腈纶生产污水中氰根浓度一般小于 5 mg/L，当生产系统出现故障或某工程的操 作失误会造成生产污水中氰根含量大于 5 mg/L 时，处理系统将这一现象视为事故状态。 预处理中将事故状态的高浓度含氰污水排入事故池，采用小流量逐步排出的方法，再进 入处理系统。其二，通过化学混凝气浮去除部分悬浮固体及胶状物质（一部分低聚合物）； 混凝气浮对去除污水中悬浮物和胶状物是一种最有效的方法之一。在凝聚剂和助凝剂的 作用下不仅能去除悬浮物和胶状物，同时还能去除一部分大分子结构的溶解性有机物。 去除污水中的大分子结构的溶解性有机物采用混凝的化学法已被公认，然后通过生物水 解酸化作用把剩余的大部分大分子有机物转化为小分子物质，即可提高 BOD/COD 比值， 约为 20％，COD 的去除率可达到 30～40％，使主体处理系统发挥更大的能力。主体处 理系统：主体处理系统处理效果的好坏直接影响到能否达标的关键。选择具有同时去除 C 和 N 的生化工艺是比较经济而有效的方法。3、后续处理系统：根据处理后出水水质要求 达到 COD≤100 mg/L，NH3－N≤25 mg/L 等排放标准，在预处理、主体处理系统后，还 必须加入后续处理系统来保证出水水质达标。在化工污水的处理过程中，一般通过预处 理和主体处理系统后污水中的易生物降解物质均被去除，而存下一部分为难生物降解物 质，如部分残留的大分子有机物(如低聚合物等)和微生物代谢物质，而这部分物质浓度低 （接近排放标准值），这些物质主要以 COD 值出现在水中，在普通的生化反应池内难以 降解；在后续处理系统中必须选择具有对难降解物质能有效去除的工艺，才能保证处理 后出水达标排放，同时还需为水资源的回用打好基础。 (2)工艺流程图 丙烯腈污水 1 ＃集水池 1 ＃中和池 1 ＃事故池 混凝气浮池 3 ＃ 集水池 腈纶污水 2 ＃集水池 2 ＃中和池 2 ＃事故池
环境工程概论 水解酸化凋BR反应一匡物活性炭滤一·粒压滤出水 图9—2腈纶废水处理工艺流程 (4)工艺说明 预处理系统:丙烯腈装置生产污水进入1集水池,当污水中氰化物浓度>5mg/L时, 通过事故泵把污水打入1事故池,反之污水进入1中和池。根据类似污水处理工程的经 验,污水经中和后可直接进行生化处理,但考虑到为生化处理减轻压力,污水经中和后 进入混凝气浮池。腈纶装置污水进入2”集水池,当污水中氰化物浓度>5mgL时,通过 事故泵把污水打入2事故池,反之污水进入2中和池。由于腈纶装置生产污水中含有较 难处理的有机物如低聚物(βSPN),根据类似污水进行的混凝沉淀小试经验,当投加适 量的凝聚剂和高分子助凝剂可使污水中COD削减20~30%。丙烯腈、腈纶生产污水经 混凝气浮后COD可从1323mgL降至1058mg几,去除率为20%。根据混凝气浮的原理 通过投加适量的凝聚剂和助凝剂可使污水的悬浮物和一部分大分子结构的有机物去除 如部分的低聚合物。凝聚剂采用碱式氯化铝,投加量为50mg/L,碱式氯化铝不仅有较 宽的PH适应范围并能与污水中硫化物进行反应。助凝剂采用聚丙烯酰胺,投加量为1 mg/L。污水经混凝气浮后进入3"集水池。丙烯腈和腈纶生产污水经中和、混凝气浮后进 入3·集水池再用提升泵打入调节罐,污水经调节后水质和水量将得到稳定,污水再进入 水解酸化池。水解酸化反应是微生物在厌氧条件下对有机物产生生化反应的前二个阶段, 般微生物在厌氧条件下对有机物产生四个阶段反应,其中水解与酸化阶段可称为水解 酸化反应。水解酸化反应必须在厌氧条件下有机物被水解细菌和酸化细菌分解的一种生 化反应。厌氧和兼性厌氧微生物的胞外酶对有机物进行水解,可使大分子有机物得到分 解,生成可以被微生物利用的小分子的有机物。酸化反应是厌氧和兼性厌氧微生物对可 利用的有机物使其转化为有机酸、醇、醛以及CO2、H2等简单物质。水解酸化反应一般 可去除30~40%的COD,同时还能提高 BOD/COD的比值,更有利于好氧生化处理。水 解酸化反应池出水COD为741mgL,去除率为30%,NH3-N的浓度将会升高,由于水 解酸化反应使大部分有机物得到分解,其中含N有机物在分解时N在氨化菌的作用下产 生NH3一N,从污水中的TN含量分析除少量用于生物机体合成,大部分的TN还存在于 污水中,其浓度为138mg/L。关于BOD的去除量,由于水解酸化反应中BOD值有一定 量的提高,用进出水中的BOD作为去除可能不真实。在此采用 BOD/COD的比值估算水 解酸化出水的BOD值,原污水 BOD/COD的比值为0.34,酸化出水 BOD/COD提高20% 为041,出水BOD为302mgL。在酸化反应中由于污水可能缺磷,需要投加5mg/L的 磷,以供生物生长的需要。 主体处理系统:丙烯腈、腈纶生产污水经预处理后,在主体处理系统内主要解决的 污染指标为CODa、NH3-N。采用什么样的生化处理工艺是对COD、NH3-N能否达标 的关键,一般具有生物脱氮功能的工艺有:活性污泥法:(AO工艺、氧化沟工艺、SBR 工艺等),生物膜法(接触氧化ΔO工艺、塔滤、生物转盘等)。其中,SBR工艺是一种将反 应、沉淀、回流各工序放在同一个反应池内进行,提供一种以时间顺序为工作中心的污 水处理工艺技术,主要用于污水水质水量变化较大的处理系统
环境工程概论 158 水解酸化池 SBR 反应池 生物活性炭滤塔 陶粒压滤器 出水 图 9－2 腈纶废水处理工艺流程 (4)工艺说明 预处理系统：丙烯腈装置生产污水进入 1 ＃集水池，当污水中氰化物浓度>5 mg/L 时， 通过事故泵把污水打入 1 ＃事故池，反之污水进入 1 ＃中和池。根据类似污水处理工程的经 验，污水经中和后可直接进行生化处理，但考虑到为生化处理减轻压力，污水经中和后 进入混凝气浮池。腈纶装置污水进入 2 ＃集水池，当污水中氰化物浓度>5 mg/L 时，通过 事故泵把污水打入 2 ＃事故池，反之污水进入 2 ＃中和池。由于腈纶装置生产污水中含有较 难处理的有机物如低聚物（SPN），根据类似污水进行的混凝沉淀小试经验，当投加适 量的凝聚剂和高分子助凝剂可使污水中 COD 削减 20～30％。丙烯腈、腈纶生产污水经 混凝气浮后 COD 可从 1323 mg/L 降至 1058 mg/L，去除率为 20％。根据混凝气浮的原理 通过投加适量的凝聚剂和助凝剂可使污水的悬浮物和一部分大分子结构的有机物去除， 如部分的低聚合物。凝聚剂采用碱式氯化铝， 投加量为 50 mg/L，碱式氯化铝不仅有较 宽的 PH 适应范围并能与污水中硫化物进行反应。助凝剂采用聚丙烯酰胺，投加量为 1 mg/L。污水经混凝气浮后进入 3 ＃集水池。丙烯腈和腈纶生产污水经中和、混凝气浮后进 入 3 ＃集水池再用提升泵打入调节罐，污水经调节后水质和水量将得到稳定，污水再进入 水解酸化池。水解酸化反应是微生物在厌氧条件下对有机物产生生化反应的前二个阶段， 一般微生物在厌氧条件下对有机物产生四个阶段反应，其中水解与酸化阶段可称为水解 酸化反应。水解酸化反应必须在厌氧条件下有机物被水解细菌和酸化细菌分解的一种生 化反应。厌氧和兼性厌氧微生物的胞外酶对有机物进行水解，可使大分子有机物得到分 解，生成可以被微生物利用的小分子的有机物。酸化反应是厌氧和兼性厌氧微生物对可 利用的有机物使其转化为有机酸、醇、醛以及 CO2、H2 等简单物质。水解酸化反应一般 可去除 30～40％的 COD，同时还能提高 BOD/COD 的比值，更有利于好氧生化处理。水 解酸化反应池出水 COD 为 741 mg/L，去除率为 30％，NH3－N 的浓度将会升高，由于水 解酸化反应使大部分有机物得到分解，其中含 N 有机物在分解时 N 在氨化菌的作用下产 生 NH3－N，从污水中的 TN 含量分析除少量用于生物机体合成，大部分的 TN 还存在于 污水中，其浓度为 138 mg/L。关于 BOD 的去除量，由于水解酸化反应中 BOD 值有一定 量的提高，用进出水中的 BOD 作为去除可能不真实。在此采用 BOD/COD 的比值估算水 解酸化出水的 BOD 值，原污水 BOD/COD 的比值为 0.34，酸化出水 BOD/COD 提高 20％ 为 0.41，出水 BOD 为 302 mg/L。在酸化反应中由于污水可能缺磷，需要投加 5 mg/L 的 磷，以供生物生长的需要。 主体处理系统：丙烯腈、腈纶生产污水经预处理后，在主体处理系统内主要解决的 污染指标为 CODcr、NH3－N。采用什么样的生化处理工艺是对 COD、NH3－N 能否达标 的关键，一般具有生物脱氮功能的工艺有：活性污泥法：(A/O 工艺、氧化沟工艺、SBR 工艺等);生物膜法(接触氧化 A/O 工艺、塔滤、生物转盘等)。其中，SBR 工艺是一种将反 应、沉淀、回流各工序放在同一个反应池内进行，提供一种以时间顺序为工作中心的污 水处理工艺技术，主要用于污水水质水量变化较大的处理系统
环境工程概论 挡板 污水入流 曝气⊥ 沉淀 最 排出 闲置 图9-3SBR工作模型示意 根据SBR工艺运行模式,其操作由进水、曝气反应、沉淀、排出和闲置5个基本过 程,从进水至闲置间的工作时间为一个周期。在一个周期内的5个过程都在一个反应池 内按程序完成,整个处理系统可以通过二个或二个以上的反应池进行组合交替完成。由 于SBR工艺流程短,反应过程在一个池内按时间程序完成,所以在时间程序中进水阶段 可以降低曝气强度使池内产生缺氧状态,而曝气阶段的时间可根据实际反应时间而定 通过时间顺序可以对缺氧、好氧的比例进行调整,使处理系统更适应水质的变化和达到 期望的出水标准:通过时间程序可控制沉淀出水水质,根据活性污泥的实际沉淀时间使 出水SS浓度更低 1'SBR反应鴻 进本 曝气瓦应 沉淀出本 2"SBR反应溏 多受 进水 淀出水 3SBR反应漶 4'SBR反应滬 进水 SSBR反应 多多多爱 图9-4SBR工艺运行周期
环境工程概论 159 图 9－3 SBR 工作模型示意 根据 SBR 工艺运行模式，其操作由进水、曝气反应、沉淀、排出和闲置 5 个基本过 程，从进水至闲置间的工作时间为一个周期。在一个周期内的 5 个过程都在一个反应池 内按程序完成，整个处理系统可以通过二个或二个以上的反应池进行组合交替完成。由 于 SBR 工艺流程短，反应过程在一个池内按时间程序完成，所以在时间程序中进水阶段 可以降低曝气强度使池内产生缺氧状态，而曝气阶段的时间可根据实际反应时间而定。 通过时间顺序可以对缺氧、好氧的比例进行调整，使处理系统更适应水质的变化和达到 期望的出水标准；通过时间程序可控制沉淀出水水质，根据活性污泥的实际沉淀时间使 出水 SS 浓度更低。 图 9－4 SBR 工艺运行周期
环境工程概论 采用SBR工艺更适应本工程实施并具有如下优点:(1)SBR工艺由于具备可调性 管理灵活性更适应水质的变化,同时SBR工艺具有较强的脱氮能力和耐冲击能力,使出 水水质更为稳定。(2)SBR工艺流程简单,构筑物少,更适合改造工程的实施,可减少 工程投资和运行管理费用。(3)由于SBR工艺不仅具有缺氧、好氧功能,更重要的是具 有严格的推流型反应过程更适应对难分解有机物的降解。在SBR反应池内需投加硝化反 应中必须的碱度和反硝化反应中易被生物分解的甲醇。 后续处理系统:为了出水水质能更有保证达到排放标准,后续处理系统的设置是必 不可少的。后续处理系统采用臭氧生物活性炭工艺和压力陶粒过滤装置,臭氧生物活性 炭工作原理为:污水中难分解的有机物通过活性炭的吸附作用,进入活性炭的内孔,再 通过臭氧分解与活性炭内孔的好氧和兼性微生物进行长时间的分解,并使活性炭内孔恢 复吸附能力。生物活性炭具有吸附、分解、再生、吸附的循环过程,活性炭不需要更换, 可长期使用直至活性炭破碎流失。压力陶粒过滤装置与普通的砂滤器不同,陶粒为多孔 材料,具有较大的吸附力,材料强度近次于石英砂,但质量轻于石英砂:采用陶粒作为 过滤材料具有滤速高、不易堵塞、反冲洗强度低和节能等优点。压力陶粒过滤装置主要 去除臭氧生物活性炭反应装置流出的SS 三、全工艺过程设计与计算 1丙烯腈污水 ①1集水池设计 1#集水池用于收集丙烯腈生产污水。设计最高时污水流量为125m3/h,设计水力停 留时间HRT=4h,则其有效容积为125×4=500m3。设2只池子,则每只为250m3。设 计尺寸为:L=20m,B=50m,H有效=2.5m,超高0.5m。总尺寸为:20(长)×5(宽)× 3(深)m×2。搅拌推进装置:2台,功率:1 ②1中和池设计 1ˉ中和池调节丙烯腈污水的PH。设计流量为125m3/h,设计HRI=1h,设计有效容 积为125m3。设计尺寸为:20×25×30,超高为05m。搅拌推进装置:1台,功率:1.5KW ③1”事故池设计 1事故池当丙烯腈生产污水中CN>5mg/L时,污水进入事故池,随后采用小流量 逐步排出的方法,进入1#集水池。设计HRT=4h,则有效容积为500m3,有效尺寸 8×1.1m,超高为10m,则实际容积为5024m3。搅拌推进装置:1台,功率:2.5KW。 2腈纶污水 ①1“集水池设计 2#集水池收集腈纶生产污水。设计流量为225m3/h,设计HRT=4h,则有效容积为 900m3。共设4个池子。每池尺寸为:20×45×30m,其中超高为0.5m。搅拌推进装置: 2台,功率:1.5KW ②2中和池设计 2中和池调节腈纶污水的pH。设计停留时间HRI=lh,设2个池子,每池设计尺寸 20×2.5×2.8m,其中超高为0.5m。搅拌推进装置:1台,功率:1.5KW, ③2事故池设计 2事故池当腈纶生产污水中CN>5mg/L时,污水进入事故池,随后采用小流量逐
环境工程概论 160 采用 SBR 工艺更适应本工程实施并具有如下优点：（1）SBR 工艺由于具备可调性、 管理灵活性更适应水质的变化，同时 SBR 工艺具有较强的脱氮能力和耐冲击能力，使出 水水质更为稳定。（2）SBR 工艺流程简单，构筑物少，更适合改造工程的实施，可减少 工程投资和运行管理费用。（3）由于 SBR 工艺不仅具有缺氧、好氧功能，更重要的是具 有严格的推流型反应过程更适应对难分解有机物的降解。在 SBR 反应池内需投加硝化反 应中必须的碱度和反硝化反应中易被生物分解的甲醇。 后续处理系统：为了出水水质能更有保证达到排放标准，后续处理系统的设置是必 不可少的。后续处理系统采用臭氧生物活性炭工艺和压力陶粒过滤装置，臭氧生物活性 炭工作原理为：污水中难分解的有机物通过活性炭的吸附作用，进入活性炭的内孔，再 通过臭氧分解与活性炭内孔的好氧和兼性微生物进行长时间的分解，并使活性炭内孔恢 复吸附能力。生物活性炭具有吸附、分解、再生、吸附的循环过程，活性炭不需要更换， 可长期使用直至活性炭破碎流失。压力陶粒过滤装置与普通的砂滤器不同，陶粒为多孔 材料，具有较大的吸附力，材料强度近次于石英砂，但质量轻于石英砂；采用陶粒作为 过滤材料具有滤速高、不易堵塞、反冲洗强度低和节能等优点。压力陶粒过滤装置主要 去除臭氧生物活性炭反应装置流出的 SS。 三、全工艺过程设计与计算 1 丙烯腈污水 ①1 ＃集水池设计 1＃集水池用于收集丙烯腈生产污水。设计最高时污水流量为 125m3 /h，设计水力停 留时间 HRT＝4h，则其有效容积为 125×4＝500m3。设 2 只池子，则每只为 250m3。设 计尺寸为：L＝20m，B＝5.0m，H 有效＝2.5m，超高 0.5m。总尺寸为：20(长)×5(宽)× 3(深)m×2。搅拌推进装置：2 台，功率：1.5KW。 ②1 ＃中和池设计 1 ＃中和池调节丙烯腈污水的 PH。设计流量为 125m3 /h，设计 HRT＝1h，设计有效容 积为 125m3。设计尺寸为：20×2.5×3.0，超高为 0.5m。搅拌推进装置：1 台，功率：1.5KW。 ③1 ＃事故池设计 1 ＃事故池当丙烯腈生产污水中 CN－ >5 mg/L 时，污水进入事故池，随后采用小流量 逐步排出的方法，进入 1＃集水池。设计 HRT＝4h，则有效容积为 500m3，有效尺寸： 8×1.1m，超高为 1.0m，则实际容积为 502.4m3。 搅拌推进装置：1 台，功率：2.5KW。 2 腈纶污水 ①1 ＃集水池设计 2＃集水池收集腈纶生产污水。设计流量为 225m3 /h，设计 HRT＝4h，则有效容积为 900m3。共设 4 个池子。每池尺寸为：20×4.5×3.0m，其中超高为 0.5m。搅拌推进装置： 2 台，功率：1.5KW。 ②2 ＃中和池设计 2 ＃中和池调节腈纶污水的 pH。设计停留时间 HRT＝1h，设 2 个池子，每池设计尺寸： 20×2.5×2.8m，其中超高为 0.5m。搅拌推进装置：1 台，功率：1.5KW， ③2 ＃事故池设计 2 ＃事故池当腈纶生产污水中 CN－ >5 mg/L 时，污水进入事故池，随后采用小流量逐
环境工程概论 步排出的方法,进入2“集水池。设计2个池子,每池尺寸为:8×1.1m,超高为lm, 实际有效容积为100048m3,实际HRT为447h。搅拌推进装置:1台,功率:2.5KW 3混合污水 混合污水:设计流量为350m3/h,进水水质为:COD=1323gl,BOD5=449mg/ TSS=135 mg/l, CN-=2.6 mg/, NH3-N=138 mg/lo ①混凝气浮池设计 设2个混凝气浮池,每池处理量为175m3/h,采用全加压式工艺,溶气时间为3min, 则每个溶气罐的容积为175×3/60=8.75m3。设溶气罐的总高度为5m,则直径为1.5m 实际溶气时间为3.03min 若溶气所需的空气量按照被处理污水量的3%进行计算,则总需空气量为350×3% =10.5m3/h,每个溶气罐所需空气量为5.3m3/h。每个溶气罐实际溶气量为:(60-17.4) 3502×2000=746m3/hs设溶气效率为60%,则每罐需要746/06=124m的空气流量 气浮池池体设计:取表面水力负荷率q=4m3/m2h,HRT=40min,则总容积为350×40/60 =2334m3,设2个池子,每池容积为116.7m3。每池表面积A=175/4=43.8m2,H有效 1167/43.8=267m,取超高为0.3m,取B=5m,则L=43.8/5=8.76m则每池总尺寸为 876×5×3mm3。集水管数:175/25=7根,释放器个数:1754=43.75个,取44个,分 为2排布置,每侧22个。混凝剂:PS,投加量:50mg/L,助凝剂:聚丙烯酰胺,投加 量:1mg/L。去除率:COD=25%,BOD5=30%,NH3-N=5%,CN=20%,ISs= 85%。则出水水质为:COD=9923mg/,BOD=314.3mgn,NH3-N=131.1mg/,CN 2.08 mg/, TSS=20.3 mg/lo ②水解酸化反应池设计 设计流量为350m3/h,设计HRT=4h,则所需容积为1400m3,设4个池子,则每池 需要350m3,总尺寸为:20×6×3.5m,其中超高为0.5m。搅拌推进装置:4台,功率: 5KW。去除率:COD=30%,BOD3=15%,NH2一N=5%,CN=70%则出水水质 为:COD=6944mg/,BOD5=2672mg,NH3-N=1245mg/l,CN=0.62mg/。磷酸 投加量(PO4m3):按10mg/L投加量计, ③SBR反应池设计 共计设计5个池子,每池容积为840m3,有效尺寸为:50×4.5×4.3m,超高为 0.5m。SBR反应池分5组交替运行,每天工作周期:4(详见运行周期图),每周期工作 时间:6h,进水:1.2h,曝气反应:38h(进水同时曝气可达5h),沉淀0.5h,排水0.5h 排出比:23%,反硝化投加甲醇比:1.25mg甲醇/mgNO-N,硝化投加碱度(以CaCO 计):7.14 maCaco3/mgN,总需氧量:8757kgO2ld,微孔曝气系统氧利用率:15%,供 气量:160m/min,COD污泥产率:0.2 kg COD/ kgMLSS,污泥泥龄:30天,排泥量:1215 kgd。每次进水量为12×350=420m3,每次COD量420×0.6944=2916kg,每次BODs 量为=420×2672=112.2kg。而SBR池内MLSS总量为:5×25 gMLSSA×840=10500 kgMLSSo AU Ls(COD)=2916X 24/10500 X3. 8=0.18 kg COD/ kg MLSS. d: Ls(BOD5)=112.2 ×24/10500×3.8=0.067 kobOL5/ kgMLSS. d ④生物活性炭反应池设计 结构尺寸:8000×5000mm,总有效容积:800m3活性炭:480mCOD容积负荷:
环境工程概论 161 步排出的方法，进入 2 ＃集水池。设计 2 个池子，每池尺寸为：8×1.1m，超高为 1m， 实际有效容积为 10004.8m3，实际 HRT 为 4.47h。搅拌推进装置：1 台，功率：2.5KW。 3 混合污水 混合污水：设计流量为 350m3 /h，进水水质为：COD＝1323g/l，BOD5＝449 mg/l， TSS＝135 mg/l，CN－=2.6 mg/l，NH3－N＝138 mg/l。 ①混凝气浮池设计 设 2 个混凝气浮池，每池处理量为 175m3 /h，采用全加压式工艺，溶气时间为 3min， 则每个溶气罐的容积为 175×3/60＝8.75m3。设溶气罐的总高度为 5m，则直径为 1.5m， 实际溶气时间为 3.03min。 若溶气所需的空气量按照被处理污水量的 3％进行计算，则总需空气量为 350×3％ ＝10.5m3 /h，每个溶气罐所需空气量为 5.3m3 /h。每个溶气罐实际溶气量为：(60-17.4)× 350/2×2000＝7.46m3 /h。设溶气效率为 60％，则每罐需要 7.46/0.6＝12.4m3 /h 的空气流量。 气浮池池体设计：取表面水力负荷率 q'＝4m3 /m2 .h，HRT＝ 40min，则总容积为 350×40/60 ＝233.4m3，设 2 个池子，每池容积为 116.7m3。每池表面积 A＝175/4＝43.8m2 ,H 有效＝ 116.7/43.8＝2.67m，取超高为 0.3m，取 B＝5m，则 L＝43.8/5＝8.76m 则每池总尺寸为： 8.76×5×3mm3。集水管数：175/25＝7 根，释放器个数：175/4＝43.75 个，取 44 个，分 为 2 排布置，每侧 22 个。混凝剂：PFS，投加量：50 mg/L，助凝剂：聚丙烯酰胺，投加 量：1 mg/L。去除率：COD＝25％，BOD5＝30％，NH3－N＝5％，CN－＝20％，TSS＝ 85％。则出水水质为：COD＝992.3 mg/l，BOD5＝314.3 mg/l，NH3－N＝131.1 mg/l，CN －＝2.08 mg/l，TSS＝20.3 mg/l。 ②水解酸化反应池设计 设计流量为 350 m3 /h，设计 HRT＝4h，则所需容积为 1400 m3 ,设 4 个池子，则每池 需要 350m3，总尺寸为：20×6×3.5m，其中超高为 0.5m。搅拌推进装置：4 台，功率： 1.5KW。去除率：COD＝30％，BOD5＝15％，NH3－N＝5％，CN－＝70％。则出水水质 为：COD＝694.4 mg/l，BOD5＝267.2 mg/l，NH3－N＝124.5 mg/l，CN－＝0.62 mg/l。磷酸 投加量（PO4 －m3）：按 10 mg/L 投加量计， ③SBR 反应池设计 共计设计 5 个池子，每池容积为 840m3 ，有效尺寸为： 50×4.5×4.3m，超高为 0.5m。SBR 反应池分 5 组交替运行，每天工作周期：4（详见运行周期图），每周期工作 时间：6h，进水：1.2h，曝气反应：3.8h（进水同时曝气可达 5h），沉淀 0.5h，排水 0.5h， 排出比：23％，反硝化投加甲醇比：1.25 mg 甲醇/ mg.NOx-N，硝化投加碱度（以 CaCO3 计）：7.14 mgCaCO3/ mgN，总需氧量：8757 kgO2/d，微孔曝气系统氧利用率： 15％，供 气量：160m3 /min，COD 污泥产率：0.2 kgCOD/ kgMLSS，污泥泥龄：30 天，排泥量：1215 kg/d。每次进水量为 1.2×350＝420m3，每次 COD 量 420×0.6944＝291.6 kg，每次 BOD5 量为＝420×267.2＝112.2 kg。而 SBR 池内 MLSS 总量为：5×2.5gMLSS/l×840＝10500 kgMLSS。则 Ls(COD)＝291.6×24/10500×3.8＝0.18 kgCOD/ kgMLSS.d；Ls(BOD5)＝112.2 ×24/10500×3.8＝0.067 kgBOD5/ kgMLSS.d。 ④生物活性炭反应池设计 结构尺寸：8000×5000mm，总有效容积：800m3 活性炭：480m3COD 容积负荷：