废水处理工艺初步设计方案

某化工废水处理工艺初步设计方案

第一章 设计背景

1.1设计条件

某化工厂废水，属于中等浓度有机废水

水量条件：

日平均水量：150吨/日

废水总流量变化系数：K_Z=1.2

水质条件：

CODcr=1400mg/l

BOD₅=550mg/l

SS=200mg/l

PH=7.0

1.2设计要求

达到污水综合排放标准（GB8978——1996）一类标准：

CODcr<100mg/l

BOD₅<20mg/l

SS<70mg/l

PH=6~9

第二章 设计方案

2.1设计进出水水质

进水水质mg/l

出水水质mg/l

去除率%

CODcr

1400mg/l

100mg/l

92.8%

BOD₅

550mg/l

20mg/l

96.4%

SS

200mg/l

70mg/l

65%

PH

7.0

PH=7

设计平均水量：Q=

设计最大水量：Q_MAX= Q×K_Z=150×1.2=

2.2方案选择

据污水水质特点，COD，BOD，SS等值判断，此属于中等浓度有机废水，BOD₅/CODcr=550/1400=0.39，比值在0.3~0.45之间，属于可生化性较强的废水，废水可生化性较好。对于中高浓度有机废水，一般采用厌氧与好氧工艺结合。

同时由于此废水水量很小，且化工生产一般为间歇生产，废水水质水量不均匀，不利于后续处理，故最初需要调节池均和。

生化处理系统的厌氧部分选用UASB，好氧段选用生物接触氧化法，UASB对有机物去除率很高，生物接触氧化池有耐冲击负荷的优点，并且整个生化系统产泥少。本次处理设施均为小型设施。具有占地省，投资费用小的特点。

2.2工艺流程

工艺流程图

说明：

废水污水经过沉砂池，除去一部分无机悬浮颗粒物，后进入调节池，调节水量与水质达到均匀。然后进入生化处理阶段，此阶段采用厌氧——好氧结合处理工艺，即上流式厌氧污泥床工艺UASB+生物接触氧化工艺，厌氧段去除原水中的大部分CODcr，好氧段进一步分解有机物，主要去除BOD₅，接着出水进入混凝沉淀池的反应槽，投药进行混凝反应，然后池壁孔洞进入沉淀区，沉淀区是斜板反应池，去除大部分SS与随水流带出的少部分脱落的生物膜。最后可出水达标排放。

第三章 构筑物设计计算

3.1调节池

因多数化工厂为间歇式生产，故设调节池内水力停留时间t=8h

则V=Q_max×t= Q×K_Z×t=150×1.2×8/24=

设其超高为

设计其实际尺寸为5.0×4.0×

校核水力停留时间：HRT=V/Q_MAX=5.0×4.0×3.0/(150×1.2)=8h

Qmax——污水最大设计流量，m³/d

K_Z——废水总流量变化系数，1.2

3.2初次沉淀池

本设计水量偏小，故初次沉淀池选用竖流式沉淀池

D/h₂≤

h₄=0.3         d₁=1.35d0

d₂=1.3d₁        θ=17°

f——中心管断面面积，m²

v₀——中心管内水流速度，mm/s ，v₀≤

d₀--中心管直径,m       

d₁——中心管喇叭口直径，m ,d₂——反射板直径，m

F——沉淀部分有效断面面积,m²

D——沉淀池直径，m

θ——反射板表面与水平面的夹角

v₁——废水由喇叭口与反射板之间的缝隙流出速度，mm/s

v——废水在沉淀池中流速，m/h

q——表面负荷，m³/(m²h)

t——沉淀时间，h

c₁，c₂——进，出水SS浓度，kg/m³

y——污泥密度，kg/m³

P——污泥含水率

h₁——超高,

h₂——竖流沉淀池有效水深，m

h₃——中心管喇叭口与反射板之间的缝隙高度,在0.20

h₄——缓冲层高，

h₅——污泥室圆截锥部分的高度，m

а——圆截锥侧壁倾角，°

R——圆截锥上部半径，m

r——圆截锥下部半径，m

1）中心管截面积

设中心管内水流流速

则中心管截面积：f===

2）中心管直径：d₀==

喇叭口直径：d₁=1.35d₀=

3）中心管喇叭口与反射板间缝隙高度：

设v₁=

h₃===

4）.沉淀部分有效断面面积

设q=

F=m²

5）沉淀池直径

6）沉淀部分有效深度

设沉淀时间为t=2h

h₂=

D/h₂=1.55<3(校核)

7）沉淀容积

设污泥清除时间间隔T=1d,污泥含水率为P=99.3%

则V=m³

8）.圆截锥部分容积

设截锥侧壁倾角为а=60°，r=

则h₅=

圆截锥容积V1=³〉

9）沉淀池总高度

设h ₁=0.1,h₄=0.1

则H=h₁+h₂+h₃+h₄+h₅=0.1+2+0.11+0.1+2=

由以上计算可得

初次沉淀池，选用竖流式沉淀池，具体尺寸：池直径为

喇叭口直径为

3.3 UASB

Nv——有机负荷，kgCOD/m³d，一般为10——15

H——反应器有效高度，m

h0——反应器超高，m

Q——设计日平均水量，m³/d

ρ——进水有机物浓度，kg/m³

A——应器截面积m²

D——反应器的直径，m

t——水力停留时间，h

A₀——沉淀区面积，m²

q₀——沉淀区表面负荷<

θ——集气罩圆锥顶角，55°~60°

h₂——水面至集气罩顶距离，0.5~

h₃——下档板高度，0.5~

h₄——集气罩高度，m

h——沉淀区总高，m

d₂——下部档板至反应器壁距离，m

d₁——下部两档板间水平距离，m

v₁——下部档板间混合液上升流速，m/h

v₂——混合液在上圆锥集气罩与下部罩斜面间回流缝隙流速，m/h

S₁——下集气罩回流缝总面积，m²

S₂——上集气罩回流缝面积，m²

d₀——上集气罩回流缝宽度， 〉

l——缝隙间遮盖距离，100——

1．总体尺寸计算

据经验，设有机负荷Nv=10kgCOD/m³d，H=4~

在此取H=

ρ=

1）反应器体积为V=m³

则反应器截面积A=m²

由于水量小，反应器只设一座，故将反应器设计成圆柱形，使耗材最少。

2）反应器的直径D=m

3）反应器内水力停留时间校核 t==3.36h>2h

2．三相分离器的设计

1）沉淀区面积

设沉淀区表面负荷为

A₀=Q/q₀=

取h₂=

且h，取

l取

故h₄=h-h₂-h₃+l=

2）回流缝设计

设θ取60°

d₂= 

d₁=D-2d₂=

d₀取

S₁=²=

S₂==

v₂= Q/S₂=

v₁=Q/S₁=

反应器直径D=

三项分离器的沉淀区表面积

下部回流缝宽

3.4 生物接触氧化池

Nv——有机负荷，kgBOD/m³d

V——池子有效容积，m³

A——接触氧化池总面积 ，m²

h——填料高度,m

t——有效水力停留时间,h

h₁——超高,m

H——池深，m

h₂——填料上层水深，m，

h₃——填料至池底高度，m

D₀——

1）有效容积

据经验，设有机负荷Nv=2kgBOD/m³d

2）池子有效容积：V=m³

3）接触氧化池总面积

设填料高度h=

则A=V/h=

设计此池为矩形池，其长宽高尺寸为4×

实际体积为：V=4×3.3×3=

4）实际有效水力停留时间t==6.34h

5）池深

设超高h₁=

则有H=h+h₁+h₂+h₃=

6）所需空气量

据经验，设

D=D₀Q=

池体长×宽×高=5.0×4.0×

填料层高度为

填料采用板状填料

3.5 混凝沉淀池

混凝沉淀池采用带搅拌机的混合反应槽与斜管沉淀池组成

斜管沉淀池作为二沉池池内停留时间tmin

斜管上部水深h₃=0.5~

缓冲层高h₄=0.5

斜管的孔径d=50~

长度l=1.0~

倾角θ=60°~62°，在生物膜法中取60°

采用重力排泥，每日排1-2次，本次设计中取T=1次/天

设混合反应槽水力停留时间t₀=20min，沉淀区停留时间t₁=1h

h₁——池子超高，m

h₅——泥斗高度，m

1）反应槽有效体积

V₀=Qmaxt0=

设计尺寸:长×宽×高=1.3×1.2×

2）沉淀区（即斜管沉淀池）有效体积

V=Qmaxt1=

设l=

斜管上部水深h₃=

3）表面负荷q=m3/m²h

4）池子水面面积A=m²

池截面为正方形，边长尺寸a=m

5）污泥部分所需容积

V=m³

6）泥斗容积

V₁=3〉

故只设一座沉淀池

7）池子总高度

设池子超高h₁=

则H=h₁+h₂+h₃+h₄+h₅=

由以上计算可得

混凝沉淀池，选用带浆板的混合槽与斜管沉淀池组合相联。

混合区：长×宽×高=1.3×1.2×

沉淀区：长×宽=2.5×2.5

沉淀部分有效深度为

3.6污泥系统

包括污泥浓缩池，污泥脱水间

污泥浓缩池

每日产污泥两约：W=

设计其尺寸为长×宽×高=1.5×1.5×

3.7 曝气系统

调节池选用大孔竖管曝气

接触氧化池的曝气器选用微孔扩散管

鼓风机选用罗茨鼓风机，一备一用

由于手头资料有限，缺乏设备与管道的设计选型手册，加上时间有限，

以上具体设计选型忽略。

附录：平面布置图，工艺流程图各一张，采用A4纸幅，比例1：100