福州大學至誠學院《水污染控制工程》課程設計設計題目：某再生紙廠廢水處理站初步設計專 業： 環境工程年 級：組 長：小組成員：指導教師：2012年06月20日目錄第1章：任務書 11.1：設計范圍 11.2：設計要求 11.3：設計依據、規范和原則 21.4：廢水水質水量 3第2章：概述 4第3章：工藝比選 4第4章：工藝計算 54.1粗細格柵設計計算 64.2調節池設計計算 94.3氣浮池設計計算 104.4水解酸化池設計計算 144.5接觸氧化池設計計算 164.6豎流式沉淀池設計計算 ..........................224.7重力濃縮池設計計算 254.8 污泥脫水設計計算 264.9 溶藥池、儲藥罐設計計算 27第1章任務書某再生紙廠廢水處理站初步設計任務書， 由甲方提供的要求和資料如下：1.1設計范圍對某紙業的造紙廢水進行處理， 主要是廢紙制漿廢水和白水， 其中主要是白水，一部分白水回用于造紙系統的碎漿、和漿、混合等工段，剩余的白水經廢水處理設施處理后排入廠界之外的沙溪河。1.2設計要求1）工藝技術方案比選和工藝流程設計：根據所收集的原始資料和文獻資料進行某紙業再生紙廢水處理工藝技術方案優選，并在此基礎上完成工藝流程設計；2）設計參數選擇與計算：根據上述方案比選和工藝流程設計，結合相關工程運行調試類比，或工藝條件試驗結果，或工程手冊資料，完成各單元操作或構筑物工藝參數優化選擇并計算，并根據計算結果編制設計2計算書；3）主體構筑物結構設計：根據各單元操作或構筑物工藝參數選擇結果和環境工程制圖格式規范要求，完成主體構筑物結構設計和圖紙清繪工作；4）總平面圖設計：根據某紙業再生紙廢水處理站選址的地理位置、地形地貌條件和周圍構筑物布局特點，合理進行某紙業再生紙廢水處理工程各構筑物總平面設計，并完成圖紙清繪工作；5）高程圖設計：根據某紙業再生紙廢水處理站地形地貌條件和項目運行環境條件，合理布置廢水處理工程各構筑物高程，并設計完成高程圖及圖紙清繪工作1.3設計依據、規范和原則1.3.1 設計依據（1）《中華人民共和國環境保護法》和《水污染防治法》（2）國務院(1998)第253號令《建設項目環境保護管理條例》（3）實地監測得到水量水質和處理系統情況資料1.3.2設計規范（1）《制漿造紙工業水污染排放標準》 GB3544-2008（2）《室外排水設計規范》GB50014-2006（3）《建筑給水排水設計規范》 GB50015-2003（4）《給水排水制圖標準》GB/T50106-20011.3.3設計原則（1）本設計嚴格執行有關環境保護的各項規定，廢水經處理后必須確3保各項出水水質指標均達到制漿造紙工業水污染排放標準。（2）采用簡單、成熟、穩定、經濟合理的處理工藝，保證處理效果，節省投資和運行管理費用。（3）設備選型兼顧通用性和先進性，運行穩定可靠、效率高、管理方便、維修維護工作量少、價格適中。（4）系統運行靈活、管理方便、維修簡單。（5）工程建設完成后，力爭達到社會效益、經濟效益、環境效益的最佳統一。1.4廢水水質水量1.4.1設計水量根據有關部門提供的資料，結合實際生產情況和廠家要求，某紙業廢水處理工程設計水質水量情況具體如表 1-1。表1-1進水水質水量水量COD(mg/L)BOD(mg/L)SS(mg/L)pH(m3/d)廢水水質1000800-1500350-450500-13006~9設計取值1000135040011006~91.4.2設計出水水質本設計1000m3/d的污水經處理后，去除一定量的 SS，其中500m3/d回用至造紙系統的碎漿、和漿、混合等工段，其余 500m3/d進入生化系統，處理后的出水需達到國家標準《制漿造紙工業水污染排放標準》GB3544-2008現有制漿造紙企業中廢紙制漿造紙業水污染物排放限值， 設計的處理出水水質水量排放參數如下表 1-2所示：表1-2處理后排放水質水量情況一覽表4排放量（m3）CODCr(mg/L)BOD5（mg/L）SS(mg/L)pH/d500≤90≤20≤306~9處理率%93.39597.2第2章概述某紙業是一家以廢紙作為原料的生產企業，以生產書寫紙、防近視紙、毛邊紙、包裝紙、高強度瓦楞紙為主，適量生產一些掛面箱板紙的新項目。其生產流程為：廢紙浸泡 -蒸煮-粉碎-漂洗-成紙。廢水污染源主要是再生紙造紙廢水、 鍋爐除塵廢水。造紙廢水主要是廢紙制漿廢水和白水，其中主要是白水，一部分白水回用于造紙系統的碎漿、和漿、混合等工段，剩余的白水經廢水處理設施處理后排入廠界之外的沙溪河。第3章工藝比選工藝方案的選擇對于污水處理設施的建設、確保處理設施的處理效果和降低運行費用發揮著最為重要的作用，因此需要結合設計規模、污水水質特性及該廠的實際條件和要求，選擇技術可行、經濟合理的處理工藝。在選擇過程因遵循以下原則：1）所選的工藝必須技術先進、成熟，對水質變化適應能力強，運行穩定，能保證出水水質達到工廠使用標準及國家污水排放標準的要求；52）所選工藝應減少基建投資和運行費，節省占地面積和降低能耗；3）所選工藝應易于操作、運行靈活且便于管理。根據進水水質水量，應能對工藝運行參數和操作進行適當調整；4）所選工藝應易于實現自動控制，提高操作管理水平；5）所選工藝應最大程度減少對周圍環境的不良影響（氣味、噪聲等）。本設計中采取物化加生化處理的典型工藝流程如下：生物接觸氧化法具有掛膜快、無污泥回流系統、無污泥膨脹危害適用于中小型污水處理，所以本設計中采用此方法。第4章工藝計算4.1粗細格柵設計計算由于造紙廢水中懸浮物多，設置格柵能夠有效攔截較大的懸浮物，處理能力高，不易堵塞，針對造紙廢水的特點在工程實踐中一般設置粗細格柵，粗格柵間隙常采用 16到40mm，細格柵1.5到10mm一方面為了使泥沙不至于沉積在溝渠底部，另一方面為了使截留的懸浮物不至于沖過格柵，通常柵前水流速度采用 0.4～0.9m/s 本設計中取柵6前水流速度 v1=0.5m/s4.1.1 設計參數粗柵條間隙b1=19mm；[2]柵前水深h=0.2m；[3]柵前渠道內水流速度0.5m/s；[4]過柵流速 v=0.8m/s；[5]格柵的傾角 α=45°，便于人工清除柵渣；[6]進水渠寬 B=0.4m；[7]柵條寬度 s=0.01m，采用矩形；[8]柵前渠道超高h2=0.3m。4.1.3 粗格柵計算[1]最大設計流量設計流量Q=1000m3/d=0.0116m3/h取廢水流量時變化系數 Kz=1.4,Qmax KZ Q 1.4 0.0116 0.01624m3/s[2]柵條的間隙數Qmaxsin0.016sin450.011個n0.0190.8*0.23.64bhv0.0037柵槽寬度B s(n 1) bn 0.01(4 1) 0.015*4 0.03 0.06 0.09m由于計算結果偏小，考慮到清渣及設備堵塞問題， 故取B=0.4m，由Bs(n1)bn，得n≈14個。[3]通過格柵的水頭損失 h1格柵受柵渣堵塞時，水頭損失增大的倍數取為 3，則阻力系數s

43

2.42

0.01

431.1b

0.019通過格柵的水頭損失h1kv2sin3*1.1*0.82*sin450.08m2g2*9.81[4]粗格柵前總高度 H1H1 h h2 0.2 0.3 0.5m[5]柵后槽總高度HH h h1 h2 0.20.30.080.6m4.1.4 細格柵計算設計參數[1]粗柵條間隙 b11=5mm；[2]格柵的傾角 α=45°；8[3]柵條寬度 s=0.005m，采用矩形。設計計算[1]柵條的間隙數nQmaxsin0.016sin450.84*0.016個)n0.0050.8*0.217(bhv0.0008柵槽寬度B s(n 1) bn 0.01(17 1) 0.005*17 0.16 0.085 0.245m由于計算結果偏小，考慮到清渣及設備堵塞問題， 故取B=0.4m，由Bs(n1)bn，得n≈41個。[2]通過格柵的水頭損失 h11格柵受柵渣堵塞時，水頭損失增大的倍數取為 3，則阻力系數sb

43

40.005 32.42 2.420.005通過格柵的水頭損失h11kv2sin3*2.42*0.82*sin450.17m2g2*9.81[3]細格柵后槽總高度 HH11 H1 h11 0.55 0.17 0.72m9取格柵高度為0.8m。[4]槽總長度l0.50.5H1H111.50.550.80.5tgtg452.85mtgtg45[5]每日柵渣量取柵渣量W1=0.18m3/103m3污水。QmaxW1864000.0160.18864003W0.12m/dKs10002.081000每日柵渣量W＜0.2m3/d。4.2調節池設計計算4.2.1設計參數[1]停留時間 廢水在調節池內的停留時間取為該廢水水質水量一個變化周期的時間，根據造紙廠的污水排放規律， 取調節池停留時間為6h；[2]超高超高取1.25m；[3]出水方式 出水處設置吸水井，通過水泵抽送。4.2.2設計計算[1]調節池池容的確定：V=1.2*HRT*Q=1.2*6*1000=300m324 24調節池有效水深為 3.75m，面積為80m2，池長10m，池寬8m，10池子總高度為5m。尺寸為10×8×5m3。[2]調節池出水管管徑的確定出水部分為潛污泵提升，出水流量Q1000m3/d，取出水管流速為1m/s，4Q41000121mmd86400v1出水管設計為有壓管，取管徑 d=125mm，流速為4Q41000v20.12520.94m/sd*24*3600[3]附屬設備選用布魯克林環保設備有限公司的 WQ潛水排污泵，其型號參數如表1-1所示：表1-1潛水排污泵型號及參數型號流量(m3/h)揚程(m)功率(kw)備注WQ70-14-570145.5兩臺(一用一備).54.3 氣浮池設計計算設計參數:11待處理廢水量 X=1000m3懸浮固體濃度 Sa=1100mg/L氣固比 Aa/S=0.03溶氣壓力 P=4.2atm (324.3KP)空氣在水中飽和溶解度 Ca=ρCs=1.206×22.8=27.5mg/L(10°C)溶氣罐內停留時間 T1=3min氣浮池內接觸時間 T2=5min分離區內停留時間 Ts=30min浮選池上升流速 V=0.09m/min溶氣效率 f=0.81)確定溶氣水量QrQr=QSa(A/S)/[Ca(fP/Pθ-1)]=1000×1100×0.03÷[27.5×(4.2×0.8-1)]=508.47m3/d取回流水量Qr=510m3/d氣浮池設計①接觸區容積VcVc=(Q＋Qr)T2÷(24×60)=（1000＋510）×5÷（24×60）=5.24m3②分離區容積VsVs=（Q＋Qr）Ts÷（24×60）=(1000＋510)×30÷（24×60）=31.46m312③氣浮池有效水深 HH=V×Ts=0.09×30=2.7m④分離區面積As和長度L2（取池寬B=2m）As=Vs/H=31.46÷2.7=11.65m2則分離區長度L2=As/B=11.65÷2=6m⑤接觸區面積Ac和長度L1Ac=Vc/H=5.24÷2.7=2m2L1=Ac/B=1m⑥浮選池進水管Dg=200mm,V=0.9947m/s⑦浮選池出水管Dg=150mm⑧集水管小孔面積 S取小孔流速V1=2m/sS=(Q＋Qr)÷(24×3600V1)=1510÷24÷3600÷2=0.00875m2取小孔直徑D1=0.015m則孔數=4×0.00875÷3.14÷（0.015）2=50個孔2向下，與水平成45°角，分兩排交錯排列⑨浮渣槽寬度L3，取L3=0.8m浮渣槽深度h'=1m，槽底坡度ζ=0.5，坡向排泥管，采用Dg=200mm133）溶氣罐設計 （部分回流加壓溶氣）①溶氣罐容積V1V1=Qr×T1÷（24×60）=510×3÷24÷60=1.1m3 選用C-1/0.7型②進出水管管徑 均采用100mm管徑,流速1.24m/s4）容壓機Qg=510÷24×53×1.2=1351.5(L/h)選用Z-0.036/7型容壓機一臺4.4 水解酸化池設計計算水解酸化主要用于有機物濃度、 SS較高的污水處理工藝，是一個比較重要的工藝。，主要是為了提高后級接入的接觸氧化工藝的去除效率。4.4.1設計參數[1]進出水水質進水水質見表1-2。表1-2水解酸化池水質表污染因子 進水 出水 去除率％COD(mg/L) 675 ≤480 ≥29[2]容積負荷（Nv）進水容積負荷取 Nv=4kgCOD/m3d。144.4.2設計計算[1]水質水量與要求水質設計平均流量Q=500m3/d=20.8m3/h；進水COD=675mg/L；出水COD=480mg/L；[2]有效容積V的確定按進口負荷求有效容積：V=Q×So/Nv=500×675/(4×1000)=84.37（m3/填料）[3]水解酸化池總面積 A取填料總高度為 H=3m，則：A=V/H=84.37/3=28.12（m2）[4]水解酸化池分格設濾池分格數n=2，則每格濾池面積為 A0為：A0=A/n=28.12/2=14.06（m2）設濾池為正方形，取池尺寸為 4×4m2。[5]水解酸化池總高度 H0取超高h1=0.5m（一般為0.5~0.6m），填料以上水深取h2=0.5m（一般為0.4~0.5m），池底配水高0.5m。H0=H+h1+h2+h3=3+0.5+0.5+0.5=4.5m15[6]所需填料總體積 V′V′=nA0H=2×4×4×3.0=96(m3)選用湖南清之源環保科技有限公司 QZY組合纖維填料。具體參數：支架間距200-250mm；外型尺寸200mm；骨架尺寸200mm；纖維長度180mm。運行狀態：正常運行狀態下細菌附著生長，有骨架支撐細菌不易流失，耐沖擊負荷。4.5 接觸氧化池設計計算設計參數[1]進出水水質接觸氧化池設計平均流量 Q=500 m3/d=20.83m3/h，進水水質見表1-3；表1-3接觸氧化池水質表污染因子進水出水去除率％COD(mg/L)480≤90≥81BOD5(mg/L)300≤20≥93[2]容積負荷（Nv）進水容積負荷取M=1.4kgCOD/m3d。[3]接觸時間（t）接觸時間取10h。16[4]氣水比（D0）氣水比取18∶1。設計計算[1]接觸氧化池的有效容積VQCiCe500(48090)139.29m2M1.41000[2]接觸氧化池總面積濾料層總高度 一般H=3m；則接觸氧化池總面積F=V139.2946.43m2H3將接觸氧化池分為 3格，則每格氧化池面積f=F/3=46.43/3=15.47m2取每格氧化池的尺寸為 4 4m2[3]校核接觸時間接觸氧化池有效接觸時間nfH316324t6.91hQ500[4]池總高度17濾料高度H=3m；超高h1=0.5m；填料上水深h2=0.5m；配水區高度h3=0.6m；池總高度H0=H+h1+h2+h3=3+0.5+0.5+0.5=4.5m污′水在池內的實際停留時間tnf(H0h1)24316(4.50.5)249.22m2Q500所需填料總體積V′V′=nA0H=3 4 4 3 144m3[7]需氣量每立方米污水需氣量 D0=18m3/m3；每天所需空氣量為DDOQ185009000m3d三格氣量分配為 5∶2∶2則三格氣量分別為 5000m3/d∶2000m3/d∶2000m3/d設總管氣速為 v 10m/s；則總管管徑為184D410000d0.12mv1086400取空氣管直徑為 100mm的鍍鋅管，則氣速為4D41000014.7m/sv20.12d①接觸氧化池1取干管流速為12m/s，管徑d14D45000πvπ120.078m86400取干管管徑為80mm，則氣速4D111.5mv286400π0.08s采用BOE－膜片式微孔曝氣器，服務面積為 0.45m2。共需要曝氣器數量n1 A1 36個0.45校核氣量：曝氣器空氣流量為 3m3/h。一天共產生氣量Q n1 2 24 2592 500019故需要曝氣器數量為nQ個70324接觸氧化池1用72個曝氣器，采用 8×9布置。分為8根支管，支管間距為450mm，支管空氣流速為5m/s，則管徑d14D145000πv3.1450.043m864008取管徑為50mm的PVC管，則氣速為4D1450003.69mv22πdπ86400s880.05每根支管上布有 9個曝氣頭，間距為 0.4m。②接觸氧化池2、3取干管流速為12m/s，管徑d24D242000πv3.14120.018m864008取管徑為20mm的鍍鋅管，則氣速為204D2211.52mv86400π0.028s采用BOE－膜片式微孔曝氣器，服務面積為 0.45m2。共需要曝氣器數量n2 A2 36個0.45校核氣量：曝氣器空氣流量為 3m3/h。一天共產生氣量Q n2 3 24 2592 2500m2d符合供氣要求分為6根支管，支管空氣流速為 5m/s，則管徑d24D242000πv3.1450.031m864006取管徑為32mm的PVC管，則氣速為214D1425006.0mv22π6π0.03286400s6d每根支管上布有 6個曝氣頭，間距為 0.6m。設備采用BOE－膜片式微孔曝氣器，其主要技術參數：曝氣器尺寸： 260mm ；服務面積：0.25-0.55平方米/個；曝氣膜片運行平均孔隙： 80-100微米；空氣流量：1.5-3平方米/個；氧總轉移系數：kla(20c)0.204-0.337min-1；氧利用率：(水深3.2m)18.4-27.7% ；充氧能力：0.112-0.185KgO/m3h；充氧動力效率：4.46-5.19KgO/kwh ；曝氣阻力：180-280mmH2O；空氣管設計流速：干管為 10-15m/秒,支管為5m/秒。[8]剩余污泥量剩余污泥量：Pxyobs(S0S)yS)Q(S01Kdc22=0.6500(32020)45kg10.0520d4.6豎流式沉淀池設計計算1]沉淀池各部分尺寸的確定①沉淀區的高度 h2取沉淀時間為 1h；沉淀部分上升流速為 0.0007m/s。h2 3600vt 3600 0.0007 2.52m②沉淀區的有效斷面面積 ffQmax0.0068.57m2v0.0007③中心管有效過水斷面面積 A1設中心管水流下降速度為 v0=0.03/s，則：A1Qmax0.0060.2m2v00.03④沉淀池總面積 AA A1 f 0.2 8.57 8.77m2⑤中心管的直徑 d4A140.2md0.51取中心管直徑為 0.6m，中心管面積為23Ad20.620.2826m244⑥沉淀池的直徑 DD (A f) (0.283 8.57) 2.98m取邊長3.0m。沉淀池當量直徑為4(Af)4(0.2838.57)mD3.36⑦驗算徑（D）深（h2）比D3.36（符合要求）1.3332.52喇叭口及反射板尺寸的確定①喇叭口直徑d1d1 1.35d0 1.35 0.6 0.81m②反射板直徑d2d2 1.35d1 1.35 0.81 1.0935m③中心管喇叭口與反射板之間縫隙的高度 h3設縫隙中的水流速度 v1=0.008m/s，則：24Qmax0.006h30.295mv1d10.0080.81[3]沉淀池的總高度 H沉淀池污泥產量的計算略，取污泥斗的傾角為 45o，邊長為0.5m。則貯泥斗的高度Dd13.50.5h5221.5m22取沉淀池的超高 h1為0.6m。緩沖層高h4=0（泥面低）。則沉淀池的總高度 H為：H h1 h2 h3 h4 h5 0.6 2.52 0.295 0 1.5 4.915m[4]沉淀池出水部分的計算集水系統為收集處理水，沿池周邊向內側設排水槽，槽寬為b=0.4m，排水槽外側邊長為 4.0m。單池槽周長為C 4(a 2b') 4 (4.0 2 0.4) 12.8m排水槽每米長的負荷為Q6L1.5LL0.47m?s12.8m?s符合設計要求。25[5]出水方式采用三角形鋸齒堰出水，設堰上水頭為 H1 30mm，則q1 1.4H12.5 0.0002182m3/sQ0.00628個n0.0002182q1每邊7個三角堰口。4.7重力濃縮池設計計算為了方便后續污泥的機械脫水處理，減小污泥脫水中污泥的混凝劑的用量以及機械脫水設備的容量，需對污泥進行濃縮處理 ，降低其含水率。本設計采用間歇式濃縮池，運行時應先排除濃縮池的上清液，騰出池容，在投入待濃縮的污泥，為此濃縮池的深度方向上的不同高度應設上清液排水管。4.7.1設計參數儲泥時間設計為 24h。4.7.2設計計算為了方便后續污泥的機械脫水處理，減小污泥脫水中污泥的混凝劑的用量以及機械脫水設備的容量，需對污泥進行濃縮處理 ，降低其含水率。本設計采用間歇式濃縮池，運行時應先排除濃縮池的上清液，騰出池容，在投入待濃縮的污泥，為此濃縮池的深度方向上的不同高度應設上清液26排水管。污泥日排放量（以體積計）氣浮系統浮渣均回流，生化處理剩余污泥量為△ X=45Kg/d，按污泥平均含水率為99%，污泥容重γ=1t/m3