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机械加工废水处理工程设计
一、基础资料
某拖拉机内燃机有限公司主要生产拖拉机和内燃机二大部分产品，公司内生产拖拉机和内燃机二块在地理位置和生产车间布局方面都相对独立。由于生产过程中需要润滑，清洁和冲洗等过程，会排出相应的生产废水；同时全厂职工在生产活动中排出相应的生活污水（浴室、食堂、厕所），因此，整个公司的废水有生产废水和生活污水二部分组成。
    拖制部废水水质：CODcr=78～216 mg/l，BOD5=18.8～83.0 mg/l ，SS=67～189 mg/l     
NH3-N=5.05～10.1 mg/l ，动植物油＝1.6～7.8  mg/l，pH值=6.46～9.33
    内制部废水水质: CODcr=211～1230 mg/l, BOD5=74.5～2.7 mg/l , SS=103～276 mg/l     
NH3-N=3.43～9.91 mg/l ,动植物油＝24.7～95.5  mg/l,pH值=6.91～7.69
    以上数据表明，拖内公司的废水水质波动大，设计进水水质：
    拖制部废水水质：CODcr=130 mg/l；BOD5=44 mg/l ；SS=115 mg/l；NH3-N=7 mg/l ；
动植物油=3  mg/l。 内制部废水水质：CODcr=746 mg/l；BOD5=164 mg/l ；SS=167 mg/l；NH3-N=6.7 mg/l ；动植物油=49.6  mg/l
    根据上述实测数据以及二大块的排水量，加权平均后得：：CODcr=318 mg/l     BOD5=81 mg/l ；SS=131 mg/l；NH3-N=6.9 mg/l ；动植物油=17.2  mg/l。通过对污废水分流及对冲洗水的控制，预测今后废水的浓度会有所提高，用水量有所降低，因确定以下参数作为新建污水站的设计值。CODcr=350 mg/l；BOD5=90 mg/l ；SS=150 mg/l；NH3-N=7 mg/l ；动植物油=50  mg/l。
    处理后出水水质：采用《污水综合排放标准》(DB31/199-1997) 中第二类指标值。即CODcr≤100  mg/l ；BOD5≤30  mg/l ； SS*≤ 70 mg/l；NH3-N≤15 mg/l ；动植物油≤15  mg/l(SS* 采用第一类指标值)。
   设计水量：拖内公司现有的二个排放口都无计量设备，废水量只能按常规从公司的用水量来预测。公司目前的用水量如表9－6。
    表9－6  机械加工公司用水量分析
部门
用途
日平均用水量
日最高用水量
时最高用水量
拖
制
部
浴室
120 m3/d
140 m3/d
28 m3/h
食堂
115/235 m3/d
125/265 m3/d
25/53 m3/h
生产
2900 m3/d
3100 m3/d
200 m3/h

小计
3135/3255 m3/d
3365/3505m3/d
253/281 m3/h
内
制
部
浴室
190 m3/d
250 m3/d
50 m3/h
食堂
25/215 m3/d
35/285 m3/d
5/55 m3/h
生产
800 m3/d
1000 m3/d
80 m3/h

小计
1015/1205 m3/d
1285/1535 m3/d
135/185 m3/h
用水量
合计
4150/4460 m3/d
4650/5040 m3/d
388/466 m3/h
排水量*
合计
3320/3568 m3/d
3720/4032 m3/d
310/373 m3/h
*排水量按用水量0.8计
  废水站按最大日污水量4032 m3/d进行设计,时变化系数Kh＝2.2。
二、设计原则和工艺流程的确定
1  工艺选择
各处理方法需根据水质情况、用地许可、出水指标、运行管理、排放水体的距离等综合因素考虑来选择一种或几种组合。本污水处理站处置的对象为生活污水和生产污水混合的污水，污水特征为含油、可生化性能较差。为充分发挥污水处理的投资效益，力使处理工艺合理、经济而有效，对拖内公司的水样进行了小试，小试结果如表9－7。
表9－7  机械加工废水混凝处理实验效果                                                           

混凝剂加注量
助凝剂加注量
原水均值CODcr
  出水平均CODcr
pH值
内制部
1‰
0.1‰
590
80
7-7.2
拖制部
1‰
0.1‰
120
50
7-7.2
根据试验结果确定以下工艺。
2  工艺流程
          食堂 （隔油）
生活废水                     1＃调节池    接触氧化（Q=3032m3/d）
              淋浴与厕所
其他生产废水
                                               混凝反应   气浮  计量    排放
乳化废水
              预处理装置             2＃调节池   （Q=1000m3/d）
油漆废水
图9－6  机械加工废水处理工艺流程
    此工艺流程是针对进入1＃调节池内的废水，其可生化好的特点采用生物法加以处理，降低运行成本；气浮作为其固液分离的手段可达到节约占地面积的目的。进入2＃调节池内的废水可生化差采用生物法难以奏效，采用物化法加以处理，去除CODcr及油比较可靠，而且二股水混合后，达标有保证。
3  总平面布置原则
    废水处理站较为理想的位置是进出管道比较顺畅，离排放水体或管道近，处于生活办公场所的下风向。根据介绍公司内可供废水站使用的位置在内制部的技校工场，占地面积约为408m2。因此，本废水站需根据现有场地进行布置。由于面积有限，废水处理站为二层布置，下层为混凝土水池，有1＃调节池、2＃调节池、接触氧化池、污泥池和螺杆泵房；上层为房屋结构放置设备，有成套气浮池、鼓风机房、控制室、脱水机、自动细格栅。
4  高程布置原则
    高程布置原则：希望废水经一次提升后藉重力流经各处理构筑物，并尽量减少提升高度，节约能耗，处理后排入附近水体或管道。污水站的室内地面标高要基本保证不受雨水侵害，在满足处理构筑物容量的要求下尽量减小水池深度。通过高架方式输送进入废水站的废水先进入2＃调节池，这股废水SS及粗大垃圾较少，调节池内设人工格栅和自动细格栅各一个，最高液位标高为－0.50m。池内废水由泵提升进入混凝反应池，反应池液位标高为2.10m；最后进气浮池，气浮池液位标高为1.80m。
    通过地下埋管方式输送进入废水站的废水有二股，内制部的可采用重力流直接进入1＃调节池。内制部排水最远点距废水处理站约250m，管道按3‰坡度设计，进入污水站的管低标高为-1.75m，因此1＃调节池的液位设计值为-1.45m。拖制部的一股废水在进入废水处理站前需穿越厂区外的道路，在穿越前为减小管道埋深，提高1＃调节池的液位设计值，需设置一座提升井，井内配置二套潜水泵及液位控制系统。二股废水进入1＃调节池后，由泵提升进入接触氧化池，接触氧化池的设计液位为-0.5m。为保持较稳定的处理效果，在进接触氧化池前设置流量分配槽，将超过处理量的废水溢流回1＃调节池。接触氧化池内的废水反应后，进入2＃调节池，利用2＃调节池内的提升泵进入混凝反应池，池前也设置流量分配槽，将超过处理量的废水溢流回2＃调节池,最后进气浮池，在气浮池完成固液分离后计量排出。
三、全工艺过程设计与计算
1 拖制部提升井设计
    提升井有效容积：29m3 ；水泵数：2台 (一用一备)；单泵流量：88m3/h；单泵扬程：6m；单泵功率：4.0kw。
2      1＃调节池设计
    池数1 只；有效容积308m3 ；配置自动细格栅：1台，单机功率：0.4 kw；配置手动细格栅：1台；配置提升水泵：3台(二用一备)。单泵流量：70m3/h；单泵扬程：6m；单泵功率：3.0kw；配预曝气管。
3         接触氧化池设计
    池数：1 只；有效容积：632m3，填料充填率：30％，计有190 m3   ；填料型号：SNP球形填料；配膜式曝气管：180根。
4      混凝反应池(钢制)设计
    池数2 格；每格HRT ：7min；配置PH在线仪表：1 套；配置酸碱加注泵：2 台，单机功率：0.75 kw；配置混凝剂加注泵：2 台；单机功率：0.75 kw。配置浆式搅拌器：2 台；单机功率：1.5 kw。
5         污泥池设计
    日污泥产量：650 kg；污泥含水率：97％；HRT: 2天。配置污泥螺杆泵台数：2台；污泥泵流量：5.65m3/h；压力：0.6Mpa，功率为 4kw。
6      气浮池(钢制)设计
    气浮池数：1套；单套处理能力：200 m3/h；平面尺寸：15×2.5 (m)
单套功率：5.435kw；
7         污泥脱水机设计
    自动污泥脱水机数：1台；处理能力：120 kgSS/h。过滤面积：20m2   单机功率：7.5kw；每天工作时间：5.5h，平面尺寸：6.1×1.4(m)。
8  2＃调节池设计
    池数1 只；有效容积： 102m3，配置自动细格栅： 1台； 单机功率：0.4 kw配置手动细格栅1台；配置提升水泵3台(二用一备)。单泵流量：84m3/h；单泵扬程为 7.7m单泵功率为5.5kw； 配预曝气管。
9  电磁流量计
    数量1只；管径DN200。
10 鼓风机房设计
   数量： 2台（供氧化池）；单机供气量：7.10m3/min；风压：39.2kPa，单机功率：11kw 转速n=770rpm）；数量：1台（用于预曝气）；单机供气量：4.46m3/min；风压为34.3kPa；单机功率为7.5kw 转速n=920rpm）。
11  其它
    根据需要在1＃、2＃调节池、污泥池进行预曝气。预曝气单独由一台小鼓风机供气。废水处理站内设置送排风系统，换风次数8次/h。
12  废水处理站装机容量计算
    表9－8  机械加工废水处理装机容量计算
序号
设备名称
台数
装机容量
1
提升井潜水泵
2
2×4.0kW
2
1＃调节池潜水泵
3
3×3.0kW
3
1＃调节池自动格栅
1
1×0.4kW
4
混凝反应池加注泵
4
4×0.75kW
5
混凝反应池搅拌器
2
2×1.5kW
6
螺杆泵
2
2×4.0kW
7
气浮池
1
1×5.435kW
8
污泥脱水机
1
1×7.5kW
9
2＃调节池潜水泵
3
3×5.5kW
10
2＃调节池自动格栅
1
1×0.4kW
11
鼓风机
2
2×11.0kW
12
鼓风机
1
1×7.5kW
13
轴流通风机
1
1×1.1kW
14
总计
26
91.745kW
四、平面布置图

图9－7   机械加工废水处理站平面布置
五、投资和运行费用估算
1，  投资
表9－9   机械加工废水处理站扩建工程投资汇总
序号
  项     目
     规      格
单位
数量
价格（万元）
     备   注
 1
调节池
 3.0×2.5×1.5m
 m3
 12
   1.0
 新建，改造 A3钢
 2
中间调节池
 3.0×2.5×3.2m
 m3
 24
   2.0
 新建，A3钢
 3
生化池1
φ2000×4200
 m3
 10
   0.6
 填料支架等改造
 4
生化池2
2.0×2.5×3.2m
 m3
 14
   1.0
 加高及改造
 5
沉淀池
φ1700×4200
 座
 1
   1.8
 新建，A3钢
 6
污泥池
 2.0×2.5×3.2m
 m3
 12

 新建，钢筋混凝土
 7
溶气水泵
2GC-5.2
 台
 1
   0.3
 新增
 8
进水泵
IS50-32-200
 台
 2
   0.4
 新增
 9
生化进水泵
ISG20-110
 台
 1
   0.2
 新增
 10
污泥泵

 台
 1
   0.3
 新增
 11
鼓风机
TSB-50
 台
 2
   2.2
 新增
 12
污泥脱水机

 台
 1
   1.5
 新增
 13
管道及配件

   2.5
 新增及改造
 14
电气控制

 套
 1
   0.7
 新增
 15
平台

   0.5
 改造
 16
防腐

   0.6

 17
小计
  15.6

 18
改造系数         8％
   1.25

 19
调试             4％
   0.62

 20
运输及安装      10％
   1.56

 21
管理费          10％
   1.56

 22
税收             5.65%
   0.88

 23
总计
  21.47

2，  运行费用
    废水处理系统运行费用包括电费，药剂费，人工费等。水量按30吨/天计。
    表9－10   机械加工废水处理站主要动力设备
序号
  名    称        规    格
  配电功率
  利用率
  数量
   备 注
  1
进水泵  IS50-32-200
0.75KW
   20%
   2

  2
生化进水泵  ISG20-110
0.37KW
   10%
   1

  3
溶气水泵   2GC-5.2
7.5KW
   20%
   2

  4
风机      TSB-50
2.2KW
  100% 
   2
一用一备
  5
污泥脱水设备
0.5KW
   15%
   1

∑5.94KW

     0.7×5.94×24/30＝3.30元/吨废水
     1.58＋0.15＋0.125＝1.86元/吨废水
     2人×1600/30×30＝3.56元/吨废水
    直接运行费：3.30＋1.86＋3.56＝8.75元/吨废水
六、环境效益分析
    由于废水得到了有效的处理，因此有显著的环境效益。使用该处理系统后，以下各项指标的年消减量为：
    1 COD：19.9×30×360＝214920 kg
    2 油：4.99×30×360＝53892 kg
    3 BOD5：9.98×30×360＝107784 kg
    表9－11  机械加工废水处理污染物去除率分析
  处理单元
  指   标
   CODCr
    BOD5
     油

进水（ mg/l）
   20600
   8240
   5950
 调节隔油池
出水（ mg/l）
   17500
   6592
   4760

去除率（％）
    15
    20
    20

进水（ mg/l）
   17500
   6592
   4760
一级反应气浮池
出水（ mg/l）
    2010
    593
    195

去除率（％）
    88.5
    91.0
    95.9

进水（ mg/l）
    2010
    593
    195
二级反应气浮池
出水（ mg/l）
     795
    225
     22

去除率（％）
    60.4
    62.1
    88.7

进水（ mg/l）
     795
    225
     22
生物接触氧化池
出水（ mg/l）
      99.2
     20
      7.3

去除率（％）
    87.5
    91.1
    66.8

进水（ mg/l）
      99.2
     20
      7.3
  二沉池
出水（ mg/l）
      99.2
     20
      7.3

去除率（％）
      /                             
      /
      /  
七、设计小结
本处理系统根据废水的特点，对生活污水和含油工业废水先分开采用不同的方法进行预处理，其中生活污水采用除油预处理，乳化油及油漆废水采用混凝气浮方法进行预处理，使得