工业废水设计计算书.doc

工业废水课程设计

某棉纺染整废水处理工艺初步设计

设
计
计
算
书

学号：201011114
姓名：张晓阳
指导教师：郭宇杰

目录

1. 计算依据 1
1.1设计规范 1
1.2设计原始资料 1
2.各构筑物的设计计算 2
2.1格栅 2
2.2 调节池 3
2.2.1 加酸中和 3
2.2.2池体计算 3
2.3 水解酸化池 4
2.3.1 池体计算 4
3.3.缺氧池计算 4
3.3.1设计参数 4
3.3.2设计计算 5
3.4曝气池 5
3.4.1污水处理程度的计算 5
3.4.2曝气池的计算与各部位尺寸的确定 5
3.4.3曝气系统的计算与设计 6
3.4.4 供气量的计算 7
3.5 混凝沉淀池设计计算 8
3.6污泥处理 10
3.6.1集泥池 10
3.6.2污泥浓缩池 10

1. 计算依据
1.1设计规范
《给排水设计手册》；
《给水排水快速设计手册》（排水手册）；
《给水排水设计规范》（排水手册）；
《三废处理工程技术手册》（废水卷）；
《纺织染整工业污染物排放标准》（GB4287—1992）
《室外排水设计规范》（ GB50014-2006 )
1.2设计原始资料
设计处理水量：8000 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，并通过当地环保部门审批。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
400
400
500
＜10
＜1
300
13
出水
100
25
70
15
1
40
6~9

2.各构筑物的设计计算
2.1格栅
设计参数：
（1）污水处理系统前格栅栅条间隙，应符合下列要求：
人工清除 25～40mm
机械清除 16～25mm
（2）在大型污水处理厂或泵站前设大型格栅(每日栅渣量大于
0.2m3),一般应采用机械清渣。
（3）格栅倾角一般用45°～75°。
（4）通过格栅的水头损失一般采用0.08～0.15m。
（5）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

计算过程：
设计流量：设计最大日流量：
设计平均日流量：=0.07m³/s
a. 栅条间隙数：条
（设栅前水深h=0.4m）
b. 栅槽有效宽度B：取栅条宽度S=0.01m
m
C.过栅水头损失：
因栅条为矩形截面，取k=3，并将已知数据代入得：

d.栅渣量计算
对于城镇污水，每单位体积污水拦截污物为=0.05m³/10³m³
每日栅渣量为：W==0.3m³/d
拦截污物量大于0.2m³/d，须机械格栅
污物的排除采用机械装置：螺旋输送机

2.2 调节池
2.2.1 加酸中和
废水呈碱性主要是由生产过程中投加的NaOH引起的，原水
PH为13，即[OH-]=10-1mol/l,加酸量Ns为
Ns=Nz·a·k/a=333×10-1×40×1.24×1.1/24×1=75.7kg/h
其中 Ns——酸总耗量，kg/h；
Nz——废水含碱量，kg/h；
a——酸性药剂比耗量，取1.24
k——反应不均匀系数，1.1～1.2
当硫酸用量超过10kg/h时，可采用98﹪的浓硫酸直接投配。硫
酸直接从贮酸槽泵入调配槽，经阀门控制流入调节池反应。
2.2.2池体计算
1） 参数：废水停留时间t=6h，
2) 调节池有效体积V
V=Qt=333×6=1998m3
其中Q----最大设计流量，m3/h
3) 调节池尺寸
设计调节池平面尺寸为矩形，有效水深为4米，则面积F
F=V/h=1998/4=500m2
设池宽B=18m，池长L=F/B=500/18= 27m
保护高h1=0.6m，则池总高度H=h+h1=4+0.6=4.6米
2.3 水解酸化池
2.3.1 池体计算
1）池表面积F
F=Qmaxq=（8000/24）×1.0=333.3m2
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1.0
2）有效水深h
h=qt=1.0×4.5=4.5m
停留时间t一般在4～5h，本设计采用4.5h。
3）有效容积V
V=Fh=333.3×4.5=1500m3
设池宽B=12m 则池长L=A/B==28m 取28m
3.3.缺氧池计算
3.3.1设计参数
设计平均日流量：=256m³/h
水力停留时间：T=1h
3.3.2设计计算
（1）缺氧池容积：
V=Q′T=256×1=256m3
（2）缺氧池尺寸：水深取为h=4m。
则缺氧池面积：
A=V/h=256/4=64m2
池宽取8m，则池长L=F/B=64/8=8m
考虑0.5m的超高，故池总高为H=h+0.5=4+0.5=4.5m。
3.4曝气池
3.4.1污水处理程度的计算
取原污水BOD5值（S0）为400mg/L，经调节池及水解酸化池、厌氧池，按降低30％考虑，则进入曝气池的污水，其BOD5值（S）为：
S＝400（1-30％）＝280mg/L
计算去除率，对此，首先按式BOD5＝5（1.42bXC）=7.1XC计算处理水中的非溶解性BOD5值,上式中
C——处理水中悬浮固体浓度，取用染整废水排放一级标准25mg/L;
b-----微生物自身氧化率，一般介于0.05-0.1之间，取0.09；
X---活性微生物在处理水中所占比例，取值0.4
得BOD5＝7.10.090.425＝6.39mg/L.
处理水中溶解性BOD5值为：25-6.39＝18.61mg/L
去除率＝
3.4.2曝气池的计算与各部位尺寸的确定
曝气池按BOD污泥负荷率确定
拟定采用的BOD-污泥负荷率为0.3BOD5/(kgMLSS·kg)但为稳妥计，需加以校核，校核公式：
Ns=
K2值取0.0200,Se=18.6mg/L,=0.93,f=
代入各值，
BOD5/(kgMLSS·kg)
计算结果确证，
Ns取0.3是适宜的。
(2)确定混合液污泥浓度（X）
根据已确定的Ns值，查图*11得相应的SVI值为100-120，取值120
根据式 X=
X----曝气池混合液污泥浓度
R----污泥回流比
取r=1.2,R=100％，代入得：
X=＝mg/L
(3)确定曝气池容积，由公式代入各值得：
m3
（4）确定曝气池各部位尺寸
实际水力停留时间
h
池深H=4m,则面积 F=1493/4=373m2
池宽取B=8m，则B/H=8/4=2 ，介于1-2之间，符合要求。
池长 L=F/B=373/8=47m
设2廊道式曝气池，则每廊道长：
L1＝L/2=47/2=24m
取超高0.5m，则池总高为
H=4+0.5＝4.5m
3.4.3曝气系统的计算与设计
本设计采用鼓风曝气系统
（1）、需氧量计算
每日去除的BOD值：
kg/d
日平均需氧量：
O2=BOD+COD=2100+2400=4500㎏/d
即187.5㎏/h。
3.4.4 供气量的计算
本设计采用网状膜型中微孔空气扩散器，敷设于距池底0.3米处，淹没水深4.2米，计算温度定为30摄氏度。
选用Wm-180型网状膜空气扩散装置。
其特点不易堵塞，布气均匀，构造简单，便于维护和管理，氧的利用率较高。每扩散器服务面积0.5㎡，动力效率2.7-3.7㎏O2/KWh，氧利用率12％-15％。查表*得:
水中溶解氧饱和度 Cs(20)=9.17mg/L, Cs(30)=7.63mg/L.
(1)空气扩散器出口的绝对压力（Pb）：
Pb＝P+9.8×103H
其中：P---大气压力 1.013×105Pa
H---空气扩散装置的安装深度，m
Pb＝1.013×105Pa+9.8×103×4.2=1.425×103Pa
(2)空气离开曝气池面时，氧的百分比：

其中，EA---空气扩散装置的氧转移效率，一般6％-12％
对于网状膜中微孔空气扩散器，EA取12％，代入得：

（3）曝气池混合液中平均氧饱和度（按最不利温度条件30摄氏度），即：

其中，CS---大气压力下，氧的饱和度mg/L
得mg/L
（4）换算为在20摄氏度的条件下，脱氧轻水的充氧量，即：

取值а＝0.85，β＝0.95，C=1.875,ρ=1.0;
代入各值，得：
kg/h
（5）曝气池的平均时供氧量:

3.5 混凝沉淀池设计计算

设计参数：
沉淀时间t取2.0h
表面水力负荷取1.5m³/㎡.h
单座沉淀池表面积和池径：
㎡

②沉淀池有效水深
=qt=1.5×2=3m
④污泥斗尺寸
本设计采用机械刮吸泥机连续排泥，坡底设计坡度为0.05，为了防止磷在二沉池中厌氧释放，故贮泥时间采用2小时，则沉淀部分有效容积为：
V=m³
⑤沉淀池坡度落差
设污泥斗上部半径为5m，下部半径为2m，α=60度
=i（R-r）=0.05×(42-5)=1.85m
圆锥体体积=m³
⑥污泥斗高

污泥斗容积=m³
⑦污泥部分所需容积
m³
式中：R-回流污泥比，取100%
T-贮泥时间，取0.5d
-回流污泥浓度，
⑧沉淀池总高度H

式中-超高，取0.3m
-缓冲层高度，取0.5m
-刮泥板高度，取0.5m
3.6污泥处理
3.6.1集泥池
回流污泥量为：

剩余污泥量为：

总污泥量：Q=
污泥首先进入集泥池中，污泥回流从集泥池中回流，选用两台回流污泥泵，一台剩余污泥泵
则每台回流泵的流量为：
256.2m³/h
集泥池容积V=
集泥池的面积：A=
式中h-有效水深为2.0m
集泥池尺寸：L×B=5×7m
3.6.2污泥浓缩池
本设计采用1座圆形辐流式污泥浓缩池，设有刮泥设备，采用周边传动，周边线速度为2.0m/min。
浓缩前：污泥含水率P1=99.3% 污泥浓度为8g/L
浓缩后：含水率为P2=97% 则
（100-P2）/(100-P1)=C2/C1
C2=C1(100-P2)/(100-P1)=(100-97)×8/(100-99.3)=34.28g/L
①浓缩池的直径
采用带有竖向栅条污泥浓缩机的辐流式重力浓缩池，浓缩污泥固体通量M取1kg/(m2×h)=24kg/(m2·d)，
浓缩池的面积：
A=QC/M=22.8×8/24=7.6m2
则浓缩池直径：
D=（4×7.6）1/2/2π=0.88m
① 浓缩池工作部分高度h2
取污泥浓缩时间T=24h，则
h2=TQ/A=24×22.8/(7.6)=0.72m

② 浓缩池总高度H
H=h1+h2+h3=3.0+0.3+0.3=1.32m
式中：超高h1取0.3m
缓冲层高h3取0.3m
③ 浓缩后污泥体积
V2=Q(1-P1)/(1-P2)=22.8×(1-0.993)/(1-0.97)=5.32m³
10