2000m3鋼鐵廢水的處理工程設(shè)計

概述設(shè)計任務(wù)與依據(jù)設(shè)計任務(wù)本設(shè)計說明書的主要任務(wù)是處理某鋼鐵廠廢水，熟悉廢水特性以及相應(yīng)廢水的常用處理工藝，根據(jù)工程項目的規(guī)范和要求，設(shè)計出日產(chǎn)生量為2000m3的鋼鐵廠廢水的詳細(xì)處理工藝路線，包括進(jìn)出水水質(zhì)規(guī)范，相關(guān)構(gòu)筑物尺寸設(shè)計計算，投藥量計算等。根據(jù)工藝路線及相關(guān)計算繪制出符合工程規(guī)范的工程圖以及設(shè)計說明書。本設(shè)計方案的主要任務(wù)是完成某鋼廠廢水處理，了解和熟悉廢水處理的常用方法、工藝路線和工藝流程。根據(jù)工程項目的規(guī)范和要求，設(shè)計出日處理能力為2000m3鋼污水的詳細(xì)工藝路線，并根據(jù)工程規(guī)范繪制工程圖紙和設(shè)計規(guī)范。設(shè)計要求污水處理方案制定原則生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水、冷卻用水、設(shè)備及場地清洗廢水是鋼鐵廢水的主要來源。鋼鐵廢水的處理應(yīng)按以下幾個原則：（1）應(yīng)根據(jù)法律相關(guān)規(guī)定、《鋼鐵工業(yè)水污染排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13456-2012）與當(dāng)?shù)丨h(huán)保局相關(guān)規(guī)定制定出水標(biāo)準(zhǔn)，使廢水達(dá)到出水指標(biāo)。（2）詳細(xì)了解廢水水質(zhì)特性，對廢水進(jìn)行針對性處理，以確保出水水質(zhì)符合出水標(biāo)準(zhǔn)以及處理工藝的科學(xué)性。（3）應(yīng)確保各個處理工藝的處理效果，確保每一個處理工藝正確實施，使出水達(dá)到出水標(biāo)準(zhǔn)，安全排放。（4）廢水水處理工藝中應(yīng)盡量避免二次污染。（5）廢水工藝在保證出水質(zhì)量的同時，應(yīng)力求簡單，易于實施及管理。（6）污水處理工藝應(yīng)具有高度可行性，包括執(zhí)行可行性與經(jīng)濟可行性，避免處理方案“假、大、空”。（7）處理方案應(yīng)盡量經(jīng)濟實惠，節(jié)約成本。（8）工藝方案應(yīng)從總體上布局，減少污泥產(chǎn)生量，盡可能使用節(jié)能技術(shù)。（9）工藝設(shè)計過程中各設(shè)計參數(shù)應(yīng)為廢水產(chǎn)生量的變化留出空間，保證工藝方案的可持續(xù)發(fā)展及長期使用。污水處理方案實施過程中應(yīng)遵循的原則在確保廢水水質(zhì)的前提下，工藝實施過程中，應(yīng)協(xié)調(diào)好各方資源，對各類資源綜合利用，合理安排，既要節(jié)省人力物力，又要考慮廢水處理工藝的發(fā)展前景，即廢水工藝處理在未來的可適用性，盡量使用處理效果較好的工藝以及較為先進(jìn)的產(chǎn)品設(shè)備，保證設(shè)計合理、布局合理，避免后續(xù)因生產(chǎn)工藝的變化等原因需要進(jìn)行大量修整，從總體上解析廢水處理工藝的技術(shù)可行性，經(jīng)濟可行性。進(jìn)水水質(zhì)及出水水質(zhì)要求表格SEQ表格\*ARABIC1某日污水產(chǎn)生量2000m3/d鋼鐵廠進(jìn)出水水質(zhì)表項目pHCOD(mg/L)總鐵(mg/L)SS(mg/L)TP(mg/L)氨氮(mg/L)進(jìn)水水質(zhì)2～3《300《1200《300《40《50排放標(biāo)準(zhǔn)6～9《60《1.0《30《1.0《15進(jìn)水水質(zhì)分析該鋼鐵廠污水日產(chǎn)生量為2000m3,其廢水工藝水質(zhì)特性、產(chǎn)生原因、以及常見處理工藝如下：（1）酸性廢水（pH：2~3）：由于鋼材表面會形成鐵的氧化物，為了去除它，使鋼材表面光滑，一般采用酸洗的方式使氧化鐵溶于強酸中，這個過程中采用的原理是金屬置換反應(yīng)。隨著酸洗的進(jìn)行，廢水中的酸濃度不斷降低，鐵鹽濃度不斷增加，鋼材表面的氧化物逐漸減少，若酸濃度低于某一值，則更換酸洗液，更換后的酸洗液由于殘留了酸液含高鹽度及較低pH值[1]。通常采用中和法處理含酸廢水，例如投加堿性藥劑，用以調(diào)節(jié)pH值。同時，在二沉池后增加流砂過濾器，流砂過濾器出水進(jìn)脫氮設(shè)施，脫氮后進(jìn)中間水池，通過濾池再進(jìn)入最終排放水池[3]。該處理工藝局部流程圖如下：圖1.1含酸廢水處理工藝局部流程圖（2）COD：鋼鐵廢水的COD主要是在煉焦和煉鋼工藝中產(chǎn)生的，其中包括苯、甲苯、二甲苯、苯酚、PAH等。通常使用的物理方法為沉淀法以及吸附法處理。吸附法去除COD甚至能達(dá)到80%以上，同時，可使用生化法如活性污泥法去除水中可降解的有機物，物理化學(xué)方法如混凝法可去除部分不可生物降解的還原性物質(zhì)。（3）總鐵：廢水中重金屬含量較高，由于鋼板材料中含有鐵、鉻、等金屬，酸洗過程中發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)入廢水中，不同水質(zhì)中對于重金屬的處理方式不同，常見工藝為化學(xué)沉淀法、離子交換發(fā)、膜分離法、吸附法、電解法等。（4）磷：進(jìn)水中的磷含量較高，通過生化法完全去除，可通過外加除磷劑，通常是金屬鹽溶液，原理為金屬鹽離子與水中的磷酸根離子反應(yīng)生成對應(yīng)的磷酸鹽沉淀而使其去除。由于進(jìn)水中的鐵鹽含量比較高，控制條件使水中的鐵鹽與磷酸根反應(yīng)，生成磷酸鐵沉淀，無需外加鹽溶液，同時去除水中部分鐵離子。（5）TP和氨氮：一般采用活性污泥法進(jìn)行脫氮除磷，同時，此方法能達(dá)到去除COD的效果，活性污泥法中使用最廣泛，發(fā)展最成熟的工藝為A2/O工藝，即厭氧-兼氧-好氧三段式同步脫氮除磷。圖1.2A2/O厭氧-兼氧-好氧三段式工藝工藝比較常用活性污泥法脫氮除磷使用活性污泥法是廢水處理方面使用最廣泛，發(fā)展時間最長，運行最成熟的工藝。傳統(tǒng)的活性污泥法污水凈化過程包括兩個階段，吸附和代謝。這兩個過程均在曝氣池中同時進(jìn)行，池中有機物的濃度及需氧量均沿池長遞減。該運行工藝的特點為高效率，出水水質(zhì)相對較好。缺點是需氧量前后不一，難以控制、進(jìn)水有機負(fù)荷不宜過高、進(jìn)水濃度不宜過高，對沖擊負(fù)荷的承受程度較低。階段曝氣法傳統(tǒng)活性污泥法需氧量前后端不均，含氧量前端不足后端過剩，而曝氣法可同時使有機負(fù)荷均勻分布。其運行方式為沿曝氣池分段多點進(jìn)水。該工藝的特點為混合液中污泥濃度隨池長遞減，后端流出的混合也污泥含量較低，可減輕二沉池處理負(fù)荷，提高沉淀效果。該工藝的主要工藝流程圖如下：圖2.1階段曝氣法工藝流程圖生物吸附法生物吸附法的運行方式是活性污泥分別在兩座水池內(nèi)進(jìn)行對有機物的吸附和再生，稱為分建式；也有同時在一座池內(nèi)進(jìn)行的情況，在池的前端進(jìn)行再生，后端進(jìn)行吸附，這種方式稱為合建式。污泥在吸附池內(nèi)的主要功能為吸附水中的懸浮物、膠體以及部分有機物。污泥完成吸附后進(jìn)入二沉池，部分回流至再生池，通過新陳代謝等方式完成再生階段，最后再次進(jìn)入吸附池。該運行方式是推流式，與傳統(tǒng)方法相比，具有以下優(yōu)點：整體而言，生物吸附法所需的建筑面積遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)污泥法中的曝氣池容積，可以節(jié)約場地以及建設(shè)成本。此工藝回流量較大，若吸附池內(nèi)污泥遭到破壞，再生池中的污泥可對其進(jìn)行補救，具有較大的沖擊負(fù)荷。該工藝具有較大的污泥回流量，若提高污泥平均濃度，可使容積負(fù)荷率成倍增加，節(jié)約建設(shè)成本。需氧量均勻，容易操作，節(jié)省空氣量。若廢水水質(zhì)變動，后續(xù)可調(diào)整工藝，減少后期修建成本。缺點：由于污泥與污水的接觸時間比較短，所以處理效率不如傳統(tǒng)污泥法，對溶解性有機物含量多的工業(yè)廢水處理效果較差。[3]SBR工藝SBR工藝為沉降、生化處理一體池，無需污泥回流。該工藝具有以下優(yōu)點：（1）工藝簡單，基礎(chǔ)建設(shè)成本低；（2）脫氮除磷效果較好，因此有較好的水水質(zhì)；（3）可控性能良好，容易實現(xiàn)自動化；（4）緩沖性能良好，抗污泥膨脹性能良好。該工藝的缺點為：該工藝仍不具備完善的工程設(shè)計計算，仍未有相對成熟的科學(xué)設(shè)計依據(jù)。A2/O（Anaerobic-Anoxic-Oxic）A-A-O工藝分成三個階段，厭氧階段、缺氧階段以及好氧階段，利用微生物在不同條件下的不同生物活動，實現(xiàn)脫氮除磷以及對有機物的去除。AAO工藝主要是利用自養(yǎng)型微生物、硝化細(xì)菌以及聚磷菌在不同氧條件時進(jìn)行不同的生化反應(yīng)，以達(dá)到脫氮除磷以及去除水中有機物的效果。該工藝的優(yōu)點如下：（1）AAO工藝可以同時去除氮磷和有機物，流程相對簡單，構(gòu)筑物較少，可節(jié)省基建成本；（2）缺氧池?zé)o需外加碳源，節(jié)省成本；（3）運行成本較低，操作簡單，對污水水質(zhì)沒有特別要求，可用于不同規(guī)模的污水處理。（4）工藝發(fā)展成熟，具有科學(xué)的設(shè)計依據(jù)和成熟的運行管理經(jīng)驗，易于實施管理。重金屬的去除該廢水為高濃度鐵鹽廢水，處理鋼鐵工業(yè)廢水高濃度鐵鹽一般采用電滲析以及化學(xué)沉淀等工藝。電滲析法該工藝常應(yīng)用于鋼鐵廢水回收處理中。電滲析法包括單種電滲析法和多種技術(shù)聯(lián)合，在試驗條件下，使用靜態(tài)電滲析法對鋼鐵酸洗廢水進(jìn)行鐵和酸的回收，在最佳條件下，鐵的回收率可達(dá)到95%[4]，具有良好的處理效果。擴散滲析-電滲析法，對于不同水質(zhì)，不同鹽濃度的污水的處理的最佳處理條件不同，需對污水進(jìn)行試驗確定處理條件，故本設(shè)計不選用電滲析法作為鋼絲廠處理廢水處理工藝?；瘜W(xué)沉淀法是利用化學(xué)物在不同條件下的特性，控制其反應(yīng)條件使其生成沉淀物而從廢水中去除。利用化學(xué)沉淀法去除鐵的主要原理是，當(dāng)廢水的pH大于6時，鐵離子與氫氧根相結(jié)合，生成難溶于水的Fe(OH)3，通過固液分離的方式將沉淀物從廢水中分離出來。沉淀法去除重金屬的工藝在廢水處理領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，其主要優(yōu)點為工藝成熟、操作簡單、適應(yīng)性強以及處理成本低；不足之處為沉淀法只適用于金屬濃度較高的廢水[5]。SS處理工藝氣浮法氣浮法主要是向水中充氣，利用水中均勻分配的氣泡，使水中的懸浮固體吸附于汽包之上。使懸浮固體的浮力大于重力而上浮至水面，形成泡沫，利用刮渣設(shè)備刮除泡沫，從而使懸浮固體去除的效果。工藝確定工藝流程圖圖3.1工藝流程圖工藝流程說明本工藝主要利用中和法調(diào)節(jié)廢水的H值，利用化學(xué)沉淀法去除水中的鐵離子以及除去磷酸根，利用A2/O工藝進(jìn)行脫氮除磷，同時去除水中的COD，利用混凝法去除水中的SS。對廢水進(jìn)行預(yù)處理，廢水首先經(jīng)過格柵，去除水中的樹枝、粒徑較大的砂石等，攔截水中易于去除的固體污染物。而后進(jìn)入沉砂池，利用重力的作用去除粒徑較大的砂石及其他無機顆粒。廢水隨后流入調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)水質(zhì)以及水量。之后使用耐酸泵，使強酸性廢水提升到中和濾池中，進(jìn)行pH值的初步調(diào)節(jié)。在池中投放有堿性濾料，廢水經(jīng)過中和濾池對廢水pH進(jìn)行初步調(diào)整，將廢水pH調(diào)節(jié)至5~6左右，完成對廢水的預(yù)處理[7]。這個過程中應(yīng)注意濾床與廢水的接觸時間。曝氣反應(yīng)中完成對水中高濃度磷的去除：利用曝氣裝置，使廢水充分曝氣，將廢水中的二價鐵離子氧化成三價鐵。使水中高濃度的鐵鹽與磷酸根在理想狀態(tài)下反應(yīng)生成磷酸鐵沉淀，以初步去除水中的較高濃度的總磷。后接斜板沉淀池，將水中的磷酸鹽去除。利用鐵鹽特性在中和反應(yīng)池工藝處理廢水中高濃度鐵鹽的問題：向水中投加由熟石灰經(jīng)過消解配置的質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%~10%的乳化液，通過pH自動控制儀與投研計量泵聯(lián)合使用，調(diào)節(jié)pH至8-8.5的范圍內(nèi)，使Fe(OH)3完全沉淀,而后廢水流入沉淀池，使固體完全沉淀，去除水中的鐵鹽。混凝沉淀池可去除水中不可生物降解的COD以及SS以及水中以膠體存在的部分Fe(OH)3：投加絮凝劑，利用攪拌機使絮凝劑與水中處于穩(wěn)態(tài)的懸浮物快速混合，而后慢速攪拌，膠粒間以及膠粒與其他微?；ハ嗯鲎埠途奂纬奢^大顆粒的絮狀物而沉淀下來，從而達(dá)到分離的效果。為混合池配備可調(diào)速攪拌機(轉(zhuǎn)速為200r/min)、聚丙烯酰胺（PAM）投加設(shè)備以及液體混凝劑投加設(shè)備，通過攪拌使混凝劑與廢水充分混合，根據(jù)實驗[6]結(jié)果，同時投加PAM及PAC，且PAM和PAC的投加質(zhì)量比為20:1時，對污泥的沉降特性有明顯的改善效果，能最高效率地去除ss以及剩余有機物，從而進(jìn)一步降低COD，根據(jù)實驗結(jié)果，混凝劑最佳投加濃度（以PAM計）為1.1mg/L。完成混凝后廢水進(jìn)入沉淀區(qū)，在沉淀區(qū)上部設(shè)置斜板，以提高出水效率，通過重力沉淀將水中的絮凝物沉淀下來，將上清液送入下一個工藝，實現(xiàn)泥水分離。污泥進(jìn)入污泥濃縮泵房，一部分通過污泥循環(huán)泵，送至反應(yīng)區(qū)入口位置，另一部分排泥泵排走，送至污泥處理系統(tǒng)進(jìn)行處理。AAO工藝去除水中的氮磷以及COD：利用聚磷菌好氧吸磷厭氧釋放磷的生理特性去除磷。首先厭氧池中進(jìn)行硝化反應(yīng)，之后污水流入缺氧反應(yīng)池，本環(huán)節(jié)的功能是通過反硝化作用脫氮，而后進(jìn)入好氧區(qū)，聚磷菌吸收水中的可溶性磷酸鹽，儲存在生物體內(nèi)，隨著有機物減少，自養(yǎng)型微生物開始進(jìn)行硝化作用，使氨氮降解為硝酸鹽和亞硝酸鹽，從而達(dá)到除磷脫氮的效果。硝態(tài)氮以及亞硝態(tài)氮通過內(nèi)循環(huán)回到缺氧池，一般可為原污水流量的2-4倍，反硝化細(xì)菌利用硝酸鹽作為電子受體進(jìn)行反硝化作用而使部分有機物得以去除，而后將水送入沉淀池。處理水進(jìn)入集水井后，通過多介質(zhì)過濾器，將去除剩余懸浮固體，保證出水質(zhì)量。工藝設(shè)計計算原始設(shè)計參數(shù)原水水量總變化系數(shù)最大流量格柵設(shè)計格柵的主要作用是攔截一些明顯的固體或者污染物，如樹枝石頭等，降低后續(xù)處理結(jié)構(gòu)的處理負(fù)荷。其在廢水處理中屬于預(yù)處理。清除污垢有兩種方法:包括人工清除和機械清除。為了操作方便，疏水閥通常用機械方法拆卸。這個設(shè)計決定了是否使用旋轉(zhuǎn)機械格柵機。中格柵設(shè)計參數(shù)：柵前水深：過柵流速：安裝角度：柵條間隙：（1）柵條間隙數(shù)：（2）格柵寬度：（3）柵槽寬度：過柵水頭損失計算：計算公式入如下：；；帶入對應(yīng)的數(shù)據(jù)：柵前槽總高度：設(shè)置柵前渠道超高為，則柵槽總長度L設(shè)柵前渠道寬，其展開角度，則漸寬長度L1漸窄長度L2式中：即： 細(xì)格柵設(shè)計 參數(shù)：柵前水深：過柵流速：安裝角度：柵條間隙：（1）柵條間隙數(shù)（2）格柵寬度：（3）柵槽寬度：（4）過柵的水頭損失：計算公式如下：；；代入數(shù)值可得：（5）柵前槽總高度：設(shè)置柵前渠道的超高為，則：（6）柵槽總長度L設(shè)置進(jìn)水渠寬為，則漸寬部分的展開角度，漸寬長度L1漸窄長度L2式中：即： 格柵機選型格柵類型型號格柵間隙（mm）過柵流速（m/s）功率（KW）安裝角度粗格柵HF300200.5~1.00.7560°細(xì)格柵HF50060.5~1.01.160°表2格柵的相關(guān)技術(shù)參數(shù)沉砂池設(shè)計水平流沉砂池工藝簡單，容易建設(shè)管理。但是風(fēng)速不可控，需要頻繁洗砂。豎流式沉砂池相對而言更方便，效果更好，同時，結(jié)構(gòu)也比較簡單，工作穩(wěn)定。水池深度大，施工難度大，造價高，對沖擊負(fù)荷和溫度適應(yīng)性差，水池直徑有限，水量分布不均。曝氣沉砂池能有效的解決水平沉砂池的不足，使得顆粒能從已結(jié)殼的有機物中分離出來。但是由于工藝過程需要曝氣，使得使用成本增加。旋流沉砂池占地面積小，可進(jìn)行調(diào)節(jié)，以達(dá)到最佳的沉降效果，采用離心力進(jìn)行分離，不會打破溶解氧平衡。但是需要增加設(shè)備，由于水廠用電容量等原因，維護起來比較復(fù)雜。通過對上述四種沉砂池的比較，結(jié)合本設(shè)計水質(zhì)水量，本設(shè)計采用的是水平流沉砂池。相關(guān)設(shè)計參數(shù)最大設(shè)計流量時水平流速污水停留時間沉砂池參數(shù)計算（1）設(shè)兩格沉砂池，取池長則單池池長為：（2）水流斷面面積設(shè)池寬為，有效水深h（3）沉砂斗所需容積：若設(shè)置停留時間T=2h,即容積：（4）每個沉砂斗容積V設(shè)每一沉砂斗分格（5）貯砂斗尺寸計算本設(shè)計中，設(shè)計貯砂斗底寬b1=0.4m；貯砂斗高度h3’=0.4m；斗壁與水平的傾斜角度為60°。則貯砂斗的上口寬b2（6）貯砂斗的容積即，由上可得：貯砂式中：h3’為貯砂斗高度。貯砂室設(shè)計計算貯本設(shè)計采用重力排砂的，若設(shè)置池底坡度為6%，坡向砂斗，取二沉砂斗之間的隔壁厚為b’=0.2m。則：沉砂池總高H取超高h(yuǎn)1=0.3m，則設(shè)計草圖圖3.2平流式沉砂池計算簡圖砂水分離器選型表3砂水分離器相關(guān)參數(shù)型號水處理量數(shù)量價格LSF260100m3/h125000調(diào)節(jié)池的設(shè)計計算由于廢水進(jìn)水水質(zhì)水量不穩(wěn)定，為保證以下處理結(jié)構(gòu)和設(shè)備的正常運行，應(yīng)調(diào)整廢水的數(shù)量和質(zhì)量。用來調(diào)節(jié)水量和水質(zhì)的構(gòu)筑物稱為調(diào)節(jié)池。設(shè)計參數(shù)：水力停留時間設(shè)計流量調(diào)節(jié)池有效容積調(diào)節(jié)池水面面積取池子總高度為H=4.5m,其中超高為0.5m，有效水深4m,則池面積為調(diào)節(jié)池尺寸取池長L=10m，池寬B=9.5m，則調(diào)節(jié)池的總尺寸為：調(diào)節(jié)池所需空氣量（1）調(diào)節(jié)水量一般為污水處理規(guī)模的10%~15%，設(shè)計計算中取處理水量的15%。調(diào)節(jié)池用1備一，便于檢修、清泥。（2）調(diào)節(jié)池為平底結(jié)構(gòu)，為防止沉淀，使用壓縮空氣來攪拌廢水。為了取得較好的攪拌效果，空氣用量一般為1.5~3.0m3/m2h。本設(shè)計取用2.0m3/m2h則所需空氣量為：選用兩臺BC-80型鼓風(fēng)機，一備一用。參數(shù)為3.18m3/min×2.2kW?！?】提升泵由于廢水處理規(guī)模較小，酸性較強，為避免造成設(shè)備損失，因此選擇耐酸泵。耐酸泵使用的是聚丙烯（PP）或CPVC以及PDVF等耐腐蝕性材料制造，適用于強酸強堿性廢水的提升。由于進(jìn)水水質(zhì)為酸洗廢水，則本設(shè)計中采用RC型-臥式自吸式耐酸堿泵。本設(shè)計采用的是兩臺RC-50DM-5-SCH并聯(lián)使用。其參數(shù)如下：表4提升泵的相關(guān)技術(shù)參數(shù)型號數(shù)量功率（Hz）流量（m3/h）RC-50DM-5-SCH25055中和濾池的設(shè)計計算中和濾池通過廢水與濾床的接觸，完成濾料與廢水的中和反應(yīng)，能初步調(diào)節(jié)廢水的pH值，濾料粒徑為30~50m，過濾速度不應(yīng)大于5m/h，接觸時間不應(yīng)小于10min，濾床厚度至少為1~1.5m，確保反應(yīng)的進(jìn)行。中和濾池相關(guān)參數(shù)計算中和濾池工作時間：濾池工作時間為16h,沖洗時間為1h，則濾池的實際工作時間為：式中：0.1為反沖洗停留時間濾池面積本濾池采用石灰石單層填料，其設(shè)計濾速為4m/h，則濾池面積為：根據(jù)濾池設(shè)計規(guī)范，濾池的個數(shù)不得小于2個，即應(yīng)符合N≥2個，本設(shè)計采用2個濾池，將其布置為對稱單行排列，則每個單獨的濾池面積為：取濾池的尺寸為：L=1.3m，B=1.3m，故濾池的實際面積為1.69m2，實際濾速為：符合設(shè)計要求。接觸時間檢測：符合要求。濾池高度：式中：H—濾池高度（m）,一般采用3.2~3.6m；H1H2—濾料層厚度（m）,取1.0m；H3—濾層上水深（m），取1.5m(一般為1.5~2.0m)H4—超高，一般取0.3m曝氣反應(yīng)池設(shè)計計算相曝氣反應(yīng)池主要目的為去除水中高濃度的磷，通過微孔曝氣法對廢水進(jìn)行充分曝氣，將水中的二價鐵氧化成三價鐵。其最佳反應(yīng)條件為PH=5.0~5.5，與中和濾池的出水條件相符，曝氣反應(yīng)池后接固液分離器，將磷酸鐵沉淀分離出來，避免添加了PH變化后磷酸鐵轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵，影響磷的去除。關(guān)設(shè)計參數(shù)停留時間：=1h。設(shè)計流量：。反應(yīng)池尺寸計算反應(yīng)池容積設(shè)有效水深h為4m,則反應(yīng)池水面面積：設(shè)池長：L=6m；設(shè)池寬：B=4m；則反應(yīng)池尺寸為：曝氣空氣量取曝氣強度為20m3/m2.h，曝氣面積為33m2，則所需空氣量為：化學(xué)沉淀除磷計算由于水中的TP濃度較高，不能在生化處理階段完全去除，需要進(jìn)行化學(xué)除磷，化學(xué)除磷法包括：鐵鹽除磷、鋁鹽除磷以及熟石灰除磷，由于本設(shè)計水質(zhì)中含有大量鐵鹽，從控制成本以及水除磷效率的角度出發(fā)，本設(shè)計采用鐵鹽除磷法。鐵鹽除磷的使用條件為：PH為5.0~6.0之間，水中鐵離子以三價鐵的形式存在，本設(shè)計在此環(huán)節(jié)中對污水充分曝氣，使水中的二價鐵氧化成三價鐵?；瘜W(xué)除磷反應(yīng)式：生物除磷耗鐵鹽量：由上式可得，每去除1molP（31g），則需耗費1molFe(56g),則去除40mgP，需要的鐵鹽量為：由于進(jìn)水中的鐵離子濃度遠(yuǎn)大于72mg/L，所以本環(huán)節(jié)無需投加除磷藥劑。設(shè)備選型本設(shè)計采用QSB5.5潛水射流曝氣器。其技術(shù)參數(shù)如下：型號處理量(m3/h)功率(KW)最大潛入深度(m)服務(wù)面積（m）QSB5.5855.556.5×7.5中和反應(yīng)池設(shè)計計算中和反應(yīng)池的主要目的是投加堿性藥劑，調(diào)節(jié)pH,使水中的鐵以氫氧化鐵的形式存在，同時充入二氧化碳，使投加的鈣以碳酸鈣的形式沉淀下來，后接斜板沉淀池，去除水中的沉淀物。進(jìn)水水質(zhì)：，部分鐵鹽以磷酸鐵的形式沉淀，由于廢水中的鐵鹽濃度遠(yuǎn)大于除磷所需的鐵鹽濃度，以下計算以1200mg/L計算。出水水質(zhì)。石灰乳投加量去除鐵離子反應(yīng)式：若鐵離子完全沉淀，鐵的摩爾濃度則所需Ca(OH)2則熟石灰投加量：則乳化液的投加流量為：中和反應(yīng)池容積設(shè)計計算反應(yīng)池容積設(shè)反應(yīng)時間為2，則設(shè)有效水深h為5m,則反應(yīng)池水面面積：設(shè)池長：L=6m；設(shè)池寬：B=6m；則反應(yīng)池尺寸為：攪拌機選型表5攪拌機的相關(guān)技術(shù)參數(shù)設(shè)備名稱型號功率（KW）數(shù)量價格投藥計量泵GM—240L/0.70.3711500攪拌器QJB1.5/8-400/3-7401.313500混凝沉淀池設(shè)計計算混合池計算相關(guān)參數(shù)：設(shè)計流量混合時間T=20minPAM投加濃度c=1.1mg/L=1.1g/m3混合池容積計算混合池數(shù)量n=1個，機械攪拌混合池容積為混合池尺寸計算設(shè)混合池有效深度3.5m,則池水面面積為設(shè)池長L=3m,池寬B=3m即池尺寸為：PAM投藥量計算PAC投藥量計算沉淀區(qū)計算相關(guān)參數(shù)：容積負(fù)荷q=3.0mm/s斜板有效系數(shù)（一般取0.6~0.8）斜板水平傾角斜板板斜長L=1.0m斜板凈板距P=0.05m(一般取50~150mm)顆粒沉降速度沉淀池面積：斜板面積：需要斜板實際面積：斜板高度：沉淀池長寬：設(shè)斜板間隔數(shù)為：N=30個，則斜板部分的長度為：斜板部分為沉淀池的中間，底部距左部池邊距離,底部距右部池邊距離，則池長：L=1.732+0.1+0.75=2.58m池寬：校核：，符合。即沉淀池池長為2.6m，池寬為3.0m。AAO池設(shè)計計算本設(shè)計進(jìn)水中，COD，氨氮含量屬于中低水平，無需用特定的去除方式，據(jù)實驗[8]所示。當(dāng)水中污COD負(fù)荷為0.2kgCOD/(kgMLSS·d),污泥濃度為3000mg/L,污泥齡為15d,時，其脫氮除磷效果較好，TN、TP、N—NH3、COD、的去除率能達(dá)到63.1%、93%、84.5%、89%、，以這些參數(shù)設(shè)為此次設(shè)計參數(shù)，使出水能符合此次實驗的出水要求。相關(guān)參數(shù)原水水量：；設(shè)計流量：；污泥回流比：R=60%；污泥負(fù)荷：；污泥濃度X：X=3000mg/L；污泥齡：；進(jìn)水COD：300mg/L；出水COD：60mg/L；活性污泥揮發(fā)性固體含量比：PL=MLVSS/MLSS=0.8；厭氧池設(shè)計計算厭氧池容積計算：設(shè)厭氧池的平均停留時間tp=1.5h，則：（2）回流污泥濃度,污泥回流比，則混合液的污泥濃度為:缺氧池設(shè)計計算進(jìn)入缺氧池的Nk=50mg/L，計算時取出水Nte=5mg/L。則TN去除率為混合液回流比則缺氧池容積Vn為缺氧池的停留時間tn為好氧池設(shè)計計算好氧池容積計算則曝氣池水力停留時間AAO池總工藝計算AAO總?cè)莘e總停留時間有效面積設(shè)有效水深H=4m,則有效面積采用4廊道，廊道寬b=4m，則反應(yīng)池長度校核：，（滿足要求）；（滿足要求）。取超高為0.5m，則反應(yīng)池總高：好氧池補充堿度（每氧化1gN硝化消耗堿度：mg/L反硝化產(chǎn)生堿度：mg/L需投入堿度：每天排出的剩余污泥量硝化菌生成的污泥量：——硝化菌產(chǎn)率系數(shù)，取0.1kgVSS/kgNH3-N。微生物去除COD產(chǎn)生的污泥量：Y——污泥產(chǎn)率系數(shù)，取0.3kg/kgCOD。不可降解和惰性污泥：設(shè)NVSS占TSS的50%總揮發(fā)性剩余污泥量為：則每天產(chǎn)生的剩余污泥為：污泥含水率為99.2%時，剩余污泥體積為：反應(yīng)池進(jìn)出水系統(tǒng)計算進(jìn)水管與進(jìn)水井管道流速，管道過水?dāng)嗝娣e管徑，取進(jìn)水管直徑DN300進(jìn)水井孔口尺寸取為0.5m×0.5m,進(jìn)水井平面尺寸取為2.0m×2.0m.回流污泥管反應(yīng)池回流污泥管設(shè)計流量：取管道流速，則管道管徑，取進(jìn)水管直徑DN100mm出水堰及出水井按矩形堰，設(shè)堰寬b=6m；矩形堰的流量計算公式如下：堰上水頭：出水孔過流量：Q4=Q3=0.15m3/s，孔口流速孔口過水?dāng)嗝娣e：孔口尺寸取為1.0m×1.0m,進(jìn)水井平面尺寸取為2.0m×2.0m出水管反應(yīng)池出水管設(shè)計流量：Q5=Q4=0.19m3/s管道流速，管道過水?dāng)嗝娣e：管徑，取出水管直徑DN500mm校核管道流速：（符合要求）混合液回流管混合液流量：管道流速，管道過水?dāng)嗝娣e：管徑，取進(jìn)出水管直徑DN800mm。校核管道流速（符合要求）曝氣系統(tǒng)設(shè)計計算去除COD需氧量硝化氨氮需氧量污泥氧當(dāng)量：反硝化過程中合成的化合態(tài)的氧當(dāng)量：總氧量：最大需氧量：鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)設(shè)計設(shè)曝氣裝置安裝于距池底0.2m處，則擴散器的靜水壓為3.8m。則擴散器出口處絕對壓力：200C時曝氣池中混合液的平均氧飽和度，計算如下式式中：cs—水中溶解氧飽和度。200C時為9.17mg/L；—空氣離開曝氣池池面時，氣泡含氧體積分?jǐn)?shù)，17.9%；則計算可得：若將需氧量可換算為在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的充氧量，則其計算式如下：式中：α，β，ρ—系數(shù)，取α=0.7，β=0.95，ρ=1.0；F—設(shè)備堵塞系數(shù)，取0.8；則計算可得曝氣池供氣量：鼓風(fēng)機選型：本設(shè)計就采用羅茨鼓風(fēng)機，其技術(shù)參數(shù)如下表：型號風(fēng)量（m3/min）風(fēng)壓（mmAq）功率（KW）轉(zhuǎn)速（rpm）LT-20017.01-51.031000-800022-75600-1500表6羅茨鼓風(fēng)機相關(guān)技術(shù)參數(shù)沉淀池設(shè)計計算相關(guān)參數(shù)：設(shè)計流量超高h(yuǎn)1=0.3m緩沖層高h(yuǎn)3=0.3m表面負(fù)荷沉淀時間T=3h沉淀部分設(shè)計計算沉淀部分的水面面積A設(shè)池個數(shù)n=1個，則沉淀池直徑（取D=16m）實際水面面積A實際表面負(fù)荷q處于0.6~1.5之間，符合要求。沉淀部分的有效水深h2（取2.5m）徑深比為16/2.5=6.4，符合徑深比處于6~12的要求。沉淀部分的有效容積V污泥貯存區(qū)容積V’按貯存污泥時間為1h計算，則式中，h1為超高，取0.3m，h3為緩沖層高度，一般取0.3。沉淀池的進(jìn)水系統(tǒng)設(shè)計計算池底錐體尺寸計算設(shè)泥斗上部的半徑r1=3m，下部半徑r2=1.5m，泥斗的坡度為60°，則泥斗高。則泥斗容積為：設(shè)池底坡度為0.08，則圓錐部分高度則圓錐部分的容積：沉淀池中可貯存污泥的總體積為：，符合要求。沉淀池的總高度沉淀池進(jìn)水系統(tǒng)設(shè)計進(jìn)水管計算取管徑D1=300mm，進(jìn)水速度進(jìn)水豎井進(jìn)水井直徑設(shè)為D2=0.5m，流速處于0.1~0.2m/s；出水口的尺寸為0.4m×0.8m。共設(shè)2個，則流速為：，符合要求?？拙啵悍€(wěn)定筒計算筒中流速v3=0.02~0.03m/s，取0.025m/s，則過流面積為：直徑為：刮泥機選型本設(shè)計中，沉淀池采用機械刮泥，圖7刮泥機的主要技術(shù)參數(shù)如下型號直徑（m）周邊池深（m）電機功率(KW)周邊線速度(m/s)價格GZG-16263~50.371.540000污泥處理工藝及計算污泥濃縮池工藝濃縮池相關(guān)參數(shù)剩余污泥的進(jìn)泥含水率P1=99.4%，出泥含水率P2=97%。污泥回流比為R=60%。設(shè)計流量Qs=86.5m3/d。濃縮池濃縮時間T=16h。貯泥時間t=6h。池底坡度i=0.05。超高h(yuǎn)2=0.3m。緩沖層h3=0.3m。貯泥斗上部半徑r1=1m。貯泥斗下部半徑r2=0.5m.污泥濃度計算濃縮池設(shè)計計算濃縮池直徑使用輻流式沉淀池，設(shè)污泥的固體通用量為M=27kg/(m2·d)。則濃縮池的面積為式中：Q—污泥量，m3/d；C—污泥固體濃度，取10g/L。濃縮池直徑：（取D=5m）濃縮池有效水深h1:取濃縮池工作時間（濃縮時間）T=16h,則由于地形造成的深度h4污泥斗的高度h5有效水深H1濃縮池的總高度H，（符合要求）。貯泥斗設(shè)計計算濃縮后的污泥流量Qw貯泥所需體積V1由于污泥濃縮時間為16h，則貯泥區(qū)所需總?cè)莘e為污泥斗容積V3池底容積V4總貯泥容積V，滿足要求。污泥脫水設(shè)計總進(jìn)泥量為Qw=6×17.8m3/d=106.8m3/d，含水率為97%。相關(guān)設(shè)計計算脫水后的干污泥；取其密度為1000kg/m3，則干污泥餅為：每天工作時間為16h,則每小時產(chǎn)生的污泥餅量為：設(shè)備選型采用兩臺帶式DYQ?1000A帶表7帶式脫水機主要技術(shù)參數(shù)型號帶寬（m）尺寸處理能力（kg/m·h）功率(KW)數(shù)量DYQ-1000A1.015m×9m480kg/h12.32脫水間尺寸：16m×10m廢水處理工藝構(gòu)筑物及設(shè)備一覽表表8廢水處理構(gòu)筑物及設(shè)備一覽表序號構(gòu)筑物名稱尺寸數(shù)量主要設(shè)備1中格柵L×B=2.35m×0.34m1HF3002細(xì)格柵L×B=2.38m×0.43m1HF5003沉砂池L×B×H=4m×0.4m×1.45m2砂水分離器LSF2604調(diào)節(jié)池L×B×H=10m×9.5m×4.5m1BC-80型鼓風(fēng)機RC-50DM-5-SCH提升泵5中和濾池L×B×H=3m×2.5m×3m16曝氣反應(yīng)池L×B×H=6m×4m×4m1QSB5.5潛水射流曝氣器固液分離器7中和反應(yīng)池L×B×H=6m×6m×5m1PH自動控制儀投藥計量泵GM—240L/0.7攪拌器8混凝沉淀池L×B×H=3m×3m×3.5m1投藥計量泵攪拌器9AAO池L×B×H=21.5m×16m×4.5m1鼓風(fēng)機10沉淀池D×H=16m×6.1m1刮泥機GZG-1611污泥濃縮池D×H=5m×4.6m1污泥濃縮池12脫水間L×B=16m×10m×5m1脫水機成本運行核算土建部分表7.1土建部分投資計算序號構(gòu)筑物名稱數(shù)量單價（元/m3）總價（萬元）1格柵池23000.15×22沉砂池23001.13調(diào)節(jié)池130012.84提升泵房13002.05中和濾池13001.26曝氣反應(yīng)池13002.97中和反應(yīng)池130041.48混凝沉淀池13001.09AAO池130046.010二沉池13