工业废水课程设计终结版.doc

课程设计

第1章 概述

1.1 设计题目
4000m3/d棉纺染整废水解决工艺初步设计
1.2 设计目的
通过本次课程设计，进一步消化工业废水解决工程所学内容，并使学习的知识系统化，培养运用所学理论知识进行初步工程设计的能力。通过设计了解工程设计的内容、方法、环节，培养拟定工业废水解决工程的设计方案、进行设计计算、绘制工程图纸、使用技术资料、编写设计说明书的能力。
1.3 设计任务

某印染有限公司重要经营家用纺织品，产生污水的工序有棉纺的轧卷、煮炼、退浆、染色等工序，分别排放具有浆料、烧碱、双氧水(次氯酸钠)、渗透剂、淀粉酶、染料、食盐、保险粉、碱剂等物质的废水。设计解决水量为4000 m3/d。年有效工作日300天，三班制生产，8小时/班。出水执行《纺织染整工业污染物排放标准》（GB4287—1992）Ⅰ级标准，并通过本地环保部门审批。进水水质和出水水质标准如表所示：

项目
指标
CODCr
mg/L
BOD5
mg/L
悬浮物
mg/L
氨氮
mg/L
总磷
mg/L
色度
倍
pH
进水
800
400
400
＜10
＜1
300
12
出水
100
25
70
15
1
40
7

根据印染废水的特点及相关资料进行棉纺染整废水解决工艺初步设计，具体内容有：
1、污水解决工艺设计； 2、污水解决构筑物设计； 3、污泥解决构筑物设计。
1.4 设计成果
1、设计说明书一份；
2、计算书一份；
3、设计图纸A2图2张以上，涉及高程图和平面布置图
1.5 原始资料
1、进水水量：4000m3/d。
2、进水水质：
该染整有限公司废水重要来自生产过程中的棉纺的扎卷、前整理煮炼废水、退浆、染色等工段，分别排放具有浆料、烧碱、双氧水(次氯酸钠)、渗透剂、淀粉酶、染料、食盐、保险粉、碱剂等物质的废水。排水水质状况为：
COD=800mg/L BOD5=400mg/L SS=400mg/L 色度=300
pH=12
3、排放标准：
出水水质达成《纺织染整工业废水排放标准》（GB4278-1992）规定的一级排放标准。

纺织染整工业污染物排放标准》（GB4287—1992）Ⅰ级标准

项目
指标
CODCr
mg/L
BOD5
mg/L
悬浮物
mg/L
氨氮
mg/L
总磷
mg/L
色度
倍
pH
出水
100
25
70
15
1
40
6~9

1.6设计参考文献及资料
1.《环境工程设计手册》第三编
2.《水污染控制工程》（高等教育出版社 高廷耀编著）
3.《水解决工程典型设计实例》（化学工业出版社）
4.《污水解决工艺及工程方案设计》（中国建筑工业出版社）
5.《纺织染整废水解决技术及工程实例》（化学工业出版社 陈季华主编）
6.《纺织染整工业废水治理工程技术规范》国家环保部编

第2章棉纺染整工艺产污分析

该厂生产废水重要来自前解决及染色两个工序，前解决一般涉及退浆、煮炼、等
2.1产污分析及废水性质

2.1.1退浆
退浆一般是用化学药剂将织物上所携带的浆料去除（毛、丝绸无此环节），使纤维更好的与染亲和，同时也可以去除织物纤维中部分天然杂质，一般采用碱法退浆。退浆废水水量少，但污染严重，是染整废水有机物的重要来源。棉及棉纺织、机织产品在制成织物时，为使丝线光滑，并提高其强度和耐磨性能，需对线纱进行上浆。而在织物染色前，为使纤维和染料更好的亲和合，又需将织物上的浆料退掉，产生退浆废水。退浆废水有一定的粘性、且呈碱性、有机污染物含量随浆料品种而异，一般都较高。退浆废水棉织物上的浆料和纤维自身的部分杂质在漂染前必须去除。退浆废水一般占废水总量的15％左右，污染物约占总量的一半。退浆废水是碱性的有机废水，具有各种浆料分解物、纤维屑、酸和酶等污染物，废水呈淡黄色。退浆废水的污染限度和性质视浆料的种类而异：过去多用天然淀粉浆料，淀粉浆料的BOD5／CODcr值为0.3～0.5；目前使用较多的化学浆料(如PVA)的BOD5／CODcr值为0.1左右；近年来改性淀粉逐渐有取代化学浆料的趋势，改性淀粉的可生化降解性非常好，BOD5／CODcr值为0.5～0.8。
2.1.2煮练
煮炼是将织物在浓碱液中蒸煮，以去除退浆后残留在织物上分子量较大的天然杂质（蜡状物质、果胶和油脂），并时织物具有较好的吸水性。便于印染过程中染料的吸附与扩散。煮练液重要是烧碱，并投加硅酸钠或亚硫酸氢钠等助剂作为表面活性剂。煮练液一般为黑褐色，PH很高，有机污染物浓度高，达成数千mg/L.
2.1.3染色
纯棉或棉混纺织物染色生产工艺：
水↓烧 水↓烧 水↓烧 水↓助剂
↓碱 ↓碱 ↓碱 ↓染料
坯布→烧毛→退浆→→煮炼→→丝光→→→染色→漂洗→整理→成品

染色是将织物从染液浸泡、穿过，使织物染上所需颜色。染液是将染料和各
种助剂按照一定剂量在水中混合而配置成的。纯棉织物是在常温下染色,染色过程中一定量染料上染到织物上，剩余染料则排放到废水中。使用的助剂是为促使染料更好地上染到织物上，并增强染色的牢度，发明一个好的染色环境。染色中使用的各类助剂最终几乎所有残留在染色残液及其后的漂洗水中。因此染色排放的废水具有一定量染色残液，与印花相比，污染物浓度较高。棉织物棉及棉混纺织物染色所用染料重要为：活性染料，使用的助剂重要有：烧碱、纯碱、硫酸、食盐、表面活性剂、匀染剂等。
.
2.2 废水特点
废水成分复杂、水质水量变化大；有机物浓度高、色度深，碱性高；废水中除具有残余染料、助剂外还具有一定量的浆料。

第3章 废水的解决方案和工艺流程拟定
根据产污分析和废水特点，并结合《纺织染整工业废水治理工程技术规范》（HJ471-2023）来拟定解决方案和工艺流程。
3.1纺织染整工业废水治理工程技术规范（HJ471-2023)
技术规范（HJ471-2023）第6章废水解决工艺设计
3.1.1 工艺选择原则(6.1)
6.1.1 在工艺设计前，应对废水的水质、水量及变化规律进行全面调查，并进行必要的分析实验。
6.1.2 染整废水解决应采用生物解决为主、物化解决为辅的综合解决工艺。
6.1.3 工艺路线的选择应根据废水的水质特性、解决后水的去向、排放标准，并进行技术经济比较后
拟定。
6.1.4 应考虑本地的自然条件选择工艺。环境温度低的北方地区，不宜采用生物滤池或生物转盘等生

物膜技术；地下水位高、地质条件差的场合，一般不宜选用构筑物深度较大、施工难度较高的工艺。
3.1.2各类染整废水的解决工艺(6.2)
6.2.1 棉及棉混纺染整废水可选用以下解决工艺。
（1）混合废水解决工艺：格栅—pH 调整—调节池—水解酸化—好氧生物解决—物化解决。
（2）废水分质解决工艺：煮练、退浆等高浓度废水经厌氧或水解酸化后再与其他废水混合解决；碱
减量的废碱液经碱回收再运用后再与其他废水混合解决。
6.2.2 毛染整废水宜采用的解决工艺为：格栅—调节池—水解酸化—好氧生物解决。
洗毛废水应先回收羊毛脂再采用厌氧生物解决＋好氧生物解决， 然后混入染整废水合并解决或进入
城乡污水解决厂。
6.2.3 丝绸染整废水宜采用的解决工艺为：格栅—调节池—水解酸化—好氧生物解决。
绢纺精炼废水宜采用的解决工艺为：格栅—凉水池（可回收热量）—调节池—厌氧生物解决—好氧
生物解决。
缫丝废水应先回收丝胶等有价值物质再进行解决，解决工艺：格栅、栅网—调节池—好氧生物解决
6
HJ 471—2023
—沉淀或气浮。
6.2.4 麻染整废水解决根据生物脱胶废水、化学脱胶废水、洗麻废水的水质水量以及与染整废水混合
后的实际水质，宜采用的解决工艺为：格栅—沉沙池—pH 调整—厌氧生物解决—水解酸化—好氧生物
解决—物化解决—生物滤池。
若麻脱胶废水比例较高，则应单独进行厌氧生物解决或者物化解决后再与染整废水混合解决。
6.2.5 涤纶为主的化纤染整废水可选用以下解决工艺：
（1）对含碱减量的涤纶染整废水：格栅—pH 调整—调节池—物化解决—好氧生物解决。其中，碱
减量废水应先收对苯二甲酸再混入染整废水。
（2）对涤纶染色废水：格栅—pH 调整—调节池—好氧生物解决—物化解决。
6.2.6 蜡染工艺过程中应减少尿素用量。由于废水中污染物浓度较高，且含氮量也较高，通常采用水
解酸化＋具有脱氮功能的兼氧、好氧生物解决工艺，具体参数应通过实验拟定。
6.2.7 采用磷酸盐助剂时，工艺过程中产生的废水应单独进行化学除磷，如进行氢氧化钙（石灰水）
沉淀等。
6.2.8 当规定执行特别排放限值时，应进行深度解决。
3.2 依据《纺织染整工业废水治理工程技术规范》（HJ471-2023)拟定污水解决方案
通常印染废水的解决方法有：物理法、化学法、生物法等。其中物理法解决效果较差；化学法所需投加药剂量大，但投资占地省；生物法是一种较为普遍的解决方法。目前，国内外对印染废水以生物解决为主，占80%以上，尤以好氧生物解决法占大多数。而随着染料浆料的成分日益复杂，单纯的好氧生物解决难度越来越大，出水难以达标。此外，好氧法的高运营费用及剩余污泥解决或处置问题历来是废水解决领域没有解决好的一个难题。由于上述因素印染废水的厌氧生物解决技术开始受到人们的重视。
而随着废水排放标准规定越来越严格，单独的生物解决难以达成排放规定。结合实际情况，采用生物解决为主，再辅以化学解决技术，组成一个完整的综合治理流程，既保存了生物解决方法可去除较大量有机污染物和一定颜色的能力、且基本稳定的特点又发挥了物理化学法去除颜色和剩余有机污染物能力的特点，并且运营成本相对较低。
本设计采用厌氧水解酸化解决技术作为好氧生物解决工艺的预解决，共同组成厌氧水解——好氧的生物解决——混凝沉淀工艺。
好氧生物解决方法重要有A/O法、生物接触氧化法。
水解酸化——A/O工艺——混凝沉淀：废水经调节池进入水解酸化池，水解池中接触填料。由于废水中具有染料等难降解的物质，且色泽较深，在水解酸化池中，运用厌氧型兼性细菌和厌氧菌，将废水中高分子化合物断链成低分子链，复杂的有机物转变为简朴的有机物，从而改善后续的好氧生化解决条件。实践表白，水解酸化解决单元对活性染料废水具有较好的脱色作用。厌氧—好氧解决工艺，它在传统的活性污泥法好氧池前段设立了缺氧池，是微生物在缺氧、好氧状态下交替操作进行微生物筛选，经筛选的微生物不仅可有效去除废水中的有机物，并且克制了丝状菌的繁殖，可避免污泥膨胀现象。在生化解决后串联混凝沉淀物化解决系统，可进一步脱色和去除水中的COD，以保证解决水水质达标排放。
水解酸化——生物接触氧化——混凝沉淀：水解酸化将污水中的染料、助剂、纤维类等难降解的苯环类或长链大分子物质分解为小分子物质，同时有效降解废水中的表面活性剂，较好的控制后续好氧工艺中产生的泡沫问题。经水解酸化器解决后的出水进入接触氧化池。接触氧化池内设有填料，部分微生物以生物膜的形式固着生长于填料表面，部分悬浮生长于水中，兼有活性污泥和生物滤池的特点。废水经水解和接触氧化解决后采用混凝沉淀工艺进一步去除色度和减少废水中的COD值。
A/O法与接触氧化池在BOD去除率大体相同的情况下，前者BOD体积负荷可高5倍，所需解决时间只有后者的1/5。根据实际经验，接触氧化法具有BOD容积负荷高，污泥生物量大，相对而言解决效率较高，并且对进水冲击负荷（水力冲击负荷及有机浓度冲击负荷）的适应力强。维护管理方便，工艺操作简便，基建费用低。 由于微生物是附着在填料上形成生物膜，生物膜的剥落与增长可以自动保持平衡，所以无需回流污泥，运转十分方便。其污泥产量远低于活性污泥法。
延时曝气——混凝沉淀：可以得到高质量的出水，混凝剂投量小设备简朴污泥量较小，但流程复杂，占地面积大，基建和运营费用较高。
综上所述，并结合纺织染整工业废水治理工程技术规范（HJ471-2023)中6.2.1
拟定方案为厌氧水解酸化——生物接触氧化——混凝沉淀。
3.3 污水解决工艺流程
3.3.1 具体工艺流程如下：

鼓风机

泵房
污泥回流

格栅
水解酸化池
混凝沉淀池
污泥脱水

上层滤液
调节池
污泥外运
竖流沉淀池
污泥浓缩池
剩余污泥
初沉池
接触氧化池
滤液
筛网

3.3.2 工艺流程说明
1. 一方面废水先通过格栅去除较大的悬浮物和漂浮物，然后再通过具有清洗功能的滤网设备，由于废水中棉毛短绒、纤维、纤维凝絮物较多。
2. 纺织印染厂由于其特有的生产过程，导致废水排放的间断性和多边性，是排出的废水的水质和水量有很大的变化。而废水解决设备都是按一定的水质和水量标准设计的，规定均匀进水，特别对生物解决设备更为重要。为了保证解决设备的正常运营，在废水进入解决设备之前，必须预先进行调节。因此，接着进入调节池,在此进行水量的调节和水质的均衡，同时起到预解决作用 。《纺织染整工业废水治理工程技术规范》（HJ471-2023)中规定当废水 pH 值小于 6 或大于 9 时应采用 pH 调整措施，由于该棉纺染整废水PH=12，碱性比较强所以需同时加酸中和。
3. 然后用泵提高至水解酸化池。水解工艺是将厌氧发酸阶段过程控制在水解与产酸阶段。运用水解和产酸菌的反映，将不溶性有机物水解成溶解性有机物、大分子物质分解成小分子物质，提高污水的可生化性，减少污泥产量，使污水更适宜于后续的好氧解决。它取代功能专一的初沉池，对各类有机物去除率远远高于传统初沉池。因此，从数量上减少了后续构筑物的负荷。
4.水解酸化出水经初沉池流入接触氧化池,在接触氧化池内经微生物作用去除绝大部分的有机物和色度后入二沉淀池。
5.水解酸化池出水再进入二沉淀。
二沉池选用竖流式较合适，其排泥简朴，管理方便，占地面积小。竖流式沉淀池，按池体功能的不同把沉淀池分为进水区、沉淀区、出水区、缓冲区和污泥区等五部分。废水由中心管上部进入，从管下部溢出，经反射板的阻拦向四周分布，然后在由下而上在池内垂直上升，上升流速不变。澄清水油池周边集水堰溢出。污泥贮存在池底泥斗内，由排泥管排出。
6.二沉池出水再进入混凝沉淀池进行深度解决，通过水中加入混凝剂达成去除各种悬浮物，减少出水的浊度和色度，达标排放。浓缩后的污泥进行脱水，泥饼外运，浓缩池的上清液及脱水的滤液则回流至调节池，也可对水量和水质起到调节作用。
标准
———
100
25
70
40
6～9
总去除率
———
88.5﹪
96.0﹪
98.6﹪
89.5﹪

计算书

第1章 各构筑物的设计与计算

1.1 格栅和滤网
1.1.1 格栅的设计参数
应符合《纺织染整工业废水治理工程技术规范》（HJ471-2023)中格栅格网技术规定
6.3.1 格栅、格网
6.3.1.1 格栅栅距应按最大小时废水量设计，粗、细格栅至少各一道。
6.3.1.2 解决废水量较大时，宜采用品有自动清洗功能的机械格栅。
6.3.1.3 机械格栅应有便于维修时起吊的设施、出渣平台和栏杆。
6.3.1.4 棉毛短绒、纤维、纤维凝絮物较多时，应采用品有清洗功能的滤网设备。
6.3.1.5 废水中纤维物很多时，应在车间排水口就地去除。
6.3.1.6 解决含细粉和短纤维的牛仔服染整、水洗废水时，应先通过沉沙池和滤网设备进行沉沙和过滤解决。
并结合《给排水设计手册.第09册.专用机械》拟定格栅的参数和类型
一.格栅栅条间隙应符合下列规定：
人工清除 25～40mm，机械清除 16～25mm，最大间隙 40mm(
二.在大型污水解决厂或泵站前当每日格栅渣量大于0.2m3一般应采用机械清渣设备。
三.格栅倾角一般用45°---75°之间的
四.通过格栅的水头损失一般采用0.08～0.15m。
五.过栅流速一般采用0.6～1.0m/s,栅前流速一般为0.4～0.9m/s。
1.1.2 各部分具体计算
一.栅条间隙数n和栅槽宽度B
设栅前水深h=0.4m，过栅流速v=1.0m/s，栅条间隙宽度e=20mm，格栅倾角α=50°
Qmax=4000×=0.08 m3/s

n=Qmaxsina½/ehv==8.8个 ，取整为9
栅槽宽度B
栅条断面为锐边矩形断面，栅条宽度s=0.01m
B=s·（n-1）+e·n=0.01×（9-1）+0.02×9=0.26m
二.进水渠道渐宽部分的长度L1
设进水渠道宽B1=0.11m，其渐宽部分展开角度α1=20°，则进水渠道内的流速v= Qmax/hb=0.08/0.4x0.3=0.67m/s,介于0.4～0.9m/s,符合规范规定。
L1=(B- B1)/2tgα1=（0.26-0.11）/2tg20°=0.21m
三.栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度L2
L2= L1/2=0.21/2=0.11m
四.通过格栅的水头损失h1
设栅条断面为圆形 β=1.79 计算水头损失h0=ζ·(v2/2g)·sinα
阻力系数ζ=β·(s/e)4/3
过栅水头损失：h1= h0·k=ζ·(v2/2g)·sinα·k=β·(s/e)4/3·(v2/2g)·sinα·k （其中k为格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数，一般取3)
代入数据得：
过栅水头损失h1=1.79x（0.01/0.02) 4/3x(12/19.6)x3xsin50°=0.083m
满足水头损失0.08～0.15的规定
五.栅后槽总高度H
设栅前渠道超高h2=0.3m
H=h+h1+h2=0.4+0.083+0.3=0.783m≈0.8m
六.栅槽总长度L
栅前渠道深H1=h+h2=0.4+0.3=0.7m
L= l1+l2+0.5+1.0+ H1/tgα=0.21+0.11+0.5+1.0+0.7/tg50°
=2.41m
七.每日栅渣量W
在格栅间隙20mm的情况下，设栅渣量为每1000m3污水产0.07m3
即w0=0.07m3/1000 m3
W=Qmax·w0×86400/kz =0.08××0.07×86400/(1.7×1000)=0.28m3/d>0.2m3/d
所以用机械清渣。
1.1.3 格栅示意图
如图1-1 格栅
1.1.4格栅机的选型
参考《给水排水设计手册》第11册，选择LXG链条旋转背耙式格栅除污机，其安装倾角为50°进水流速1.2m/s,水头损失<19.6kPa,栅条净距15～40mm。

1.2 调节池
纺织染整工业废水治理工程技术规范（ HJ 471—2023 ）
6.3.2 调节池
6.3.2.1 调节池的有效容积宜按平均小时流量的 6～12 h 水量设计。
6.3.2.2 调节池宜设计为敞开式，若为封闭式应有通排风设施。
6.3.2.3 调节池内应设立水力混合或动力搅拌装置。
6.3.2.4 当调节池采用空气搅拌时，每 100 m3有效池容的气量宜按 1.0～1.5 m3/min 设计；当采用射流
搅拌时，功率应不小于 10 W/m3；当采用液下（潜水）搅拌器时，设计流速宜采用 0.15～0.35 m/s。
6.3.2.5 调节池应设排空集水坑，池底应有坡向集水坑的坡度。
由于废水排放的间断性和多边性，使排出的废水的水质和水量有很大的变化。废水解决设备是按一定的水质和水量标准设计的，规定均匀进水，特别对生物解决设备更为重要。为了保证解决设备的正常运营，在废水进入解决设备之前，必须预先进行调节。为了调节水质，在调节池底部设立搅拌装置，常用的两种方式是空气搅拌和机械搅拌，选用空气搅拌，池型为矩形。
1.2.1 加酸中和
废水呈碱性重要是由生产过程中投加的NaOH引起的，原水PH为12，即[OH-]=0.01mol/l,所以含碱量Nz=4000×103×0.01×0.04=4.0×104×0.04 =1600kg/d
加酸量G为:G=Nz·a·k/24
其中G——酸总耗量，kg/h
Nz——废水含碱量，kg/d
a——酸性药剂比耗量，取1.24
k——反映不均匀系数，1.1～1.2
代入数据计算得：G=1600×1.24×1.1/24=2182.4/24=90.9kg/h

1.2.2池体积算
1. 参数：调节池的有效容积宜按平均小时流量的 6～12 h 水量设计,选取停留时间t=10h，采用穿孔空气搅拌，气水比3.5：1
2. 调节池有效体积V
V=(Q/24)×t=(4000/24)×10=1666.7m3
其中Q为废水流量，m3/d
3. 调节池尺寸
设计调节池平面尺寸为矩形，有效水深h为5m，则面积S
S=V/h=1666.7/5=333.3m2
设池宽B=15m，池长L=S/B=333.3/15= 22.2m,取L=22m
保护高h1=0.6m，则池总高度H=h+h1=5+0.6=5.6m

1.2.3布气管设立
1. 空气量Q1
Q1=D0Q=3.5×4000=1.4×104m3/d=0.16m3/s
式中D0——每立方米污水需氧量，3.5m3/m3
2. 空气干管直径d
d=（4Q1/v）1/2=[4×0.16/(3.14×12)]1/2=0.130m=130mm
校核管内气体流速v‘=4Q1/d2=4×0.16/(3.14×0.132)= 12.1m/s
所以在范围10～15m/s内
3.支管直径d1
空气干管连接两支管，通过每根支管的空气量q
q=Q1/2=0.16/2=0.08 m3/s
则支管直径d1=（4q/v1）1/2=[4×0.08/(3.14×6)]1/2=0.130m,取130mm，校核支管流速v1‘=4q/d12=4×0.08/(3.14×0.1302)=6.0m/s
所以在范围5～10m/s内
4. 穿孔管直径d2
沿支管方向每隔2m设立两根对称的穿孔管，靠近穿孔管的两侧池壁各留1m，则穿孔管的间距数为(L-2×1)/2=（22-2）/2=10,穿孔管的个数n=(10+1)×2×2=44。每根支管上连有22根穿孔管。
通过每根穿孔管的空气量q1，q1=q/22=0.08/22=0.0036m3/s
则穿孔管直径d2=（4q1/v2）1/2=[4×0.0036/(3.14×8)]1/2=0.02m，取值25mm，校核流速v2‘=4q1/d22=4×0.0036/(3.14×0.0252)=7.3m/s
所以在范围5～10m/s内
5. 孔眼计算
孔眼开于穿孔管底部与垂直中心线成45°处，并交错排列。孔眼间距50-100mm取孔眼间距b=50mm,孔径3-5mm,q取孔径=3mm，每根穿孔管长l=3m。
那么孔眼数：m= l/b+1=3/0.05+1=61个。
孔眼流速v3=4q1/2m=4×0.0036
/(3.14×0.0032×61)=8.35m/s, 符合5～10m/s的流速规定
6. 鼓风机的选型
①空气管DN=130mm时，风管的沿程阻力h1
h1=iLTP=11.5×39.0×1.00×1.0=448.5Pa
式中i——单位管长阻力，查《给水排水设计手册》第一册，i=11.5Pa/m
L——风管长度，m
T——温度为20℃时，空气密度的修正系数为1.00
P——大气压力为0.1MPa时的压力修正系数为1.0
风管的局部阻力h2=v2/2g=3.0×7.482×1.205/(2×9.8)=10.3Pa
式中——局部阻力系数，查《给水排水设计手册》第一册得3.0
v——风管中平均空气流速，m/s
——空气密度，kg/m3
②空气管DN=25mm时，风管的沿程阻力h1
h1=iLTP=60.7×106×1.00×1.0=6434.2Pa
式中i——单位管长阻力，查《给水排水设计手册》第一册，i= 60.7Pa/m
L——风管长度，m
T——温度为20℃时，空气密度的修正系数为1.00
P——大气压力为0.1MPa时的压力修正系数为1.0
风管的局部阻力h2=24×v2/2g=24×3.4×7.902×1.205/(2×9.8)=313.1Pa
式中——局部阻力系数，查《给水排水设计手册》第一册得3.4
v——风管中平均空气流速，m/s
——空气密度，kg/m3
风机所需风压为448.5+6.10.3+6434.2+313.1=7206.1Pa≈7.21KPa。
综合以上计算，鼓风机气量9.6m3/min，风压7.21KPa
查得：SSR型罗茨鼓风机重要用于水解决，气力输送等行业。其进口风量 1.18～26.5m3/min,出口升压9.8～58.8kPa,该机显著特点是体积小，重量轻，流量大，噪声低，运营平稳，风量和压力特点优良。查《给水排水设计手册》第11册并
结合气量1.38×104m3/d，风压7.21KPa进行风机选型，选SSR型罗茨鼓风机，型号为SSR—150
表2-1 SSR型罗茨鼓风机规格性能
型号
口径
A
转速
r/min
风量
m3/min
压力
kPa
轴功率Kw
功率
Kw

SSR-150

150

810

12.65

9.8

4.16

7.5
1.3 水解酸化池
1.3.1 介绍
水解工艺是将厌氧发酸阶段过程控制在水解与产酸阶段。从数量上减少了后续构筑物的负荷。此外，运用水解和产酸菌的反映，将不溶性有机物水解成溶解性有机物、大分子物质分解成小分子物质，提高污水的可生化性，减少污泥产量，使污水更适宜于后续的好氧解决，可以用较短的时间和较低的电耗完毕净化过程。
1.3.2 池体积算
1） 池表面积S=Qmaxq
其中Qmax————最大设计流量（m3/h）
q——表面负荷，一般为0.8～1.5m3/(m2.h),取1.2
代入数据得:
S=Qmaxq=（4000/24）×1.2=200.0m2
2） 有效水深h=qt（《纺织染整工业废水治理工程技术规范》规定水解酸化池有效水深一般不小于 4 m）
停留时间t一般在4～5h，本设计采用5h
代入数据得:
h=qt=1.2×5=6m
3）有效容积V
V=Fh=200×6=1200m3
设池宽B=12m 则池长L=S/B==16.7m 取17m
1.3.3布水配水系统
1） 配水方式
本设计采用大阻力配水系统，为了配水均匀一般对称布置，各支管出水口向下距池底约20cm，位于所服务面积的中心。
查《曝气生物滤池污水解决新技术及工程实例》其设计参数如下：
干管进口流速
1.0～1.5m/s
开孔比
0.2﹪～0.25﹪
支管进口流速
1.5～2.5m/s
配水孔径
9～12mm
支管间距
0.2～0.3m
配水孔间距
7～30mm

2） 干管管径的设计计算
Qmax=4000m3/d=0.05m3/s，选取干管流速v1=1.0/s；
设该池有两个进水管，则每个进水管流速v=2.0m/s；
所以干管横截面面积A=Qmax/ v1=0.05/2.0=0.025m2
管径D1=(4A/)1/2=（4×0.025/3.14）1/2=0.178m
由《给排水设计手册》第1册选用DN=200mm的钢管
校核干管流速：A=2/4=3.14×O.22/4=0.034m2
v1‘=Qmax/A=0.05/0.034=1.47 m/s,介于1.0～1.5m/s之间
3） 布水支管的设计计算
拟定布水支管个数
取布水支管的中心间距为0.25m，支管的间距数
n=L/0.25=17/0.25=68个，则支管数n=2×（68-1）=134根
‚拟定布水支管管和长度
每根支管的进口流量q=Qmax/n=0.05/134=0.000373 m3/s,支管流速v2=1.8m/s
则D2=（4q/v2）1/2=[4×0.000373/(3.14×1.8)]1/2=0.0162m, 取D2=17mm；
校核支管流速：v2‘=4q/D22=4×0.000373/(3.14×0.0172)=1.6 m/s
所以在设计流速1.5～2.5 m/s之间，因此符合规定。
4) 出水孔的设计计算
孔径一般为9～12mm，本设计选取孔径为9mm的出水孔；出水孔沿配水支管中心线两侧向下交叉布置，从管的横截断面看两侧出水孔的夹角为45°。
由于水解酸化池的横截面积s=12×17=204m2，且开孔率为0.2﹪
所以孔眼总面积S=204×0.2﹪=0.408m2
配水孔眼d=9mm，所以单孔眼的面积为S1=d2/4=3.14×0.0092/4=6.36×10-5m2，所以孔眼数为n=S/S1=0.408/(6.36×10-5) = 6415个,每个管子上的孔眼数是6415/134=47.9,取值48。

1.4 生物接触氧化池
参照《生物接触氧化法污水解决技术规范》HJ2023-2023进行设计和计算
1.4.1 介绍
（1） 生物接触氧化解决技术也称淹没式生物滤池，其实质之一是在池内填充填料，已经充氧的污水浸没所有填料，并以一定的流速流经填料。在填料上充满生物膜，污水与生物膜广泛接触，在生物膜上微生物的新陈代谢作用下，污水中有机污染物得到去除，污水得到净化。
其基本结构如图：
图4-1 生物接触氧化池示意图
（2） 基本工艺
生物接触氧化解决技术通常分为一段（级）解决工艺流程、二段（级）解决工艺流程法和多（级)段解决工艺流程。而目前使用较多的是推流法。推流法是将一座生物接触氧化池内部分格，按推流方式进行。
出水
进水
图3-2 推流式接触氧化池

氧化池分格可使每格微生物与负荷条件（大小、性质）相适应，有助于微生物专性培养驯化，提高解决效率。
1.4.2 填料的选择与安装
（1） 填料的选择
结合实际情况，选择孔径为25mm的的玻璃钢蜂窝填料，其块体规格为800×800×230mm，空隙率为98.7﹪，比表面积为158m2/m3,壁厚0.2mm。（参考《污水解决构筑物设计与计算》玻璃钢蜂窝填料规格表）
（2） 安装
蜂窝状
填料采用格栅支架安装，在氧化池底部设立拼装式格栅，以支持填料。格栅用厚度为4～6mm的扁钢焊接而成，为便于搬动、安装和拆卸，每块单元格栅尺寸为500mm～1000mm。
1.4.3 池体的设计计算
1）有效容积V
V=Q(La-Lt)/M
其中 Q——平均日废水量m3/d
La——进水BOD5的浓度 mg/l
Lt——出水BOD5的浓度 mg/l
M——容积负荷，BOD5≤500时可用1.0～3.0kg/(m3·d),取3.0kg/(m3·d)
代入数据得：V=Q(La-Lt)/M=4000×（400-25）×10-3/3.0=500m3
2）氧化池总面积F
F=V/H H——填料总高度，一般取3m
代入数据得：F=V/H=500/3=166.7m2

3）氧化池格数n
n=F/f
f——每格氧化池面积，≤25m2采用25m2‘ 氧化池平面尺寸采用4m×4m=16m2
代入数据得：n=F/f=166.7/16=10.4 取为10格
4）校核接触时间t
t=nfH/Q=160×3/166.7=2.8h,正好符合1.0～3.0h的规定
5) 氧化池总高度H0
H0=H+h1+h2+（m-1）h3+h4=3+0.5+0.4+（3-1）×0.3+1.5=6.0m
其中h1——保护高，0.5～0.6m
h2——填料上水深，0.4～0.5m
h3——填料层间隙高，0.2～0.3m
h4——配水区高，不进检修者为0.5m，进入检修者为1.5m
m——填料层数，取3
污水在池内的实际停留时间t‘=nf（H0- h1）/Q=160×(6.0-0.5)/=167=2.7h，符合规定。
6） 需氧量D=D0Q
D0——每立方米污水需氧量，15～20 m3/ m3
代入数据得：D=D0Q=15×4000=60000m3/d=41.7m3/min
每格氧化池所需空气量D1= D/10=41.7/10=4.2 m3/min
7)填料总体积V’
选用直径为25mm的蜂窝型玻璃钢填料，V’=nfH=10×16×3=480m3
3.4.4曝气装置
曝气装置是氧化池的重要组成部分，与填料上的生物膜充足发挥降解有机污染物物的作用、维持氧化池的正常运营和提高生化解决效率有很大关系，并且同氧化池的动力消耗密切相关。
按供气方式，有鼓风曝气、机械曝气和射流曝气，目前国内用得较多的是鼓风曝气。这种方法动力消耗低，动力效率较高，供气量较易控制，但噪声大。
鼓风充氧设备采用穿孔管，孔眼直径为3～5mm，间距50-100mm,空口速度为5～10m/s，氧的运用率为6～7﹪。选用大阻力系统，布气比较均匀，安装方便，一次投资省。
1） 总需氧量D D=D0Q
式中D0——每立方米污水需氧量，15～20m3/m3
D=D0Q=15×4000=6.0×104m3/d=41.7m3/min=0.69m3/s
2）空气干管直径d
d=（4D/v）1/2=[4×0.69/(3.14×12)]1/2=0.271m取300mm。
校核管内气体流速v‘=4D/d2=4×0.69/(3.14×0.32)≈ 10.0m/s
在范围10～15m/s内。
3）支管直径d1
池体分为10格，每格连一根支管，通过每根支管的空气量q
q=D/8=0.69/10=0.069m3/