第七章水处理工程设计实例

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/d2，废水水质：表9－1印染废水水质PHBOD5CODcrTSSSS色度NP酚CuCrPb硫化物11.530070012001003001.80.133.01.22.20.80.04二、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=500m3/h=138.9l/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＝10000m3/d=416.7m3/h,进水BOD5＝300mg/l，曝气时间为T＝5h,污泥负荷率Ls取0.3kgBOD5/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=1666.7m3/d/69.5m3/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=6.95m3，则总有效容积为V=V1+V2=347.25=6.95=354.2m3。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＝81m2。实际曝气时间为T=9×9×4.5/69.45=5.25h。去曝气池超高H2为1.2m，则池总高度为H＝4.5+1.2m=5.7m。实际每个曝气池总容积为5.7×9×9=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/l，回流污泥浓度RSS=6g/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=360m/h，则窗口总过水面积为F4=Q1/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=0.29m。设窗口深度b1=0.7m,则窗口水深H4=F5/b1=0.29/0.7=0.414m，采用0.42m。导流区设计：设导流区混合液水流下降速度v2=36m/h，则导流区过流面积F2=Q1/v2=208.35/36=5.79m，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=0.64m，采用0.65m。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=450kgBOD5/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＝355kgO2/d=14.8kgO2/h。实际考虑安全系数为1.5，则R'=1.5×14.8=22.2kg/h。根据R'=Ro×(Csw－Cl)×1.024(T-20)×α/Cso，式中水温T＝30℃，Cl=1.0mg/l，Cso＝7.6mg/l，α＝0.5，Csw＝Cso×β×P/760＝7.6×0.85×745/760=6.33mg/l。则Ro=51.9kgO2/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＝833.5kg，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＝1800kg/d，采用2000kg/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154投加比例按照BOD5：N：P＝100：5：1计算。废水中BOD5为300mg/l，按照去除100％计算，则N需要量为10000×300×5/100×24＝6.25kg/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/l，P＝0.17mg/l。则废水中含：N＝18kg/d=0.75kg/h;P=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17.2～30.1mg/l，取25mg/l；P含量为8.5～18.2mg/l，取15mg/l。则生活污水N、P总含量为：N＝5.4kg/d;P＝3.24kg/d。需要添加的N、P量：N＝150－18－5.4=126kg/l；P＝30－1.7－3.24＝25.06kg/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＝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＝132.58kg/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60mg/l计算，则每天加氯量为600kg/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3.15kg，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3～5kg/T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2.5～3.0kg/T污泥，取用2.8kg/T污泥。则：投加的三氯化铁量为＝4.167×4＝16.67kg/h＝400kg/d；投加的聚合铝量为＝4.167×0.55＝2.29kg/h＝55kg/d；投加的液体聚合铝量为＝4.167×2.8＝11.67kg/h＝280kg/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594kg，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132.58kg，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280kg，储存30天，则每次需要储存环境工程概论155280×30＝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600kg，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3.5kg/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3