水污染控制课程设计--垃圾填埋场渗滤液处理站设计方案

鄂州市垃圾填埋场渗滤液处理站设计

方案

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目录

1工程概述···································································1 1.1项目基本情况 ·························································3

1.2编制依据······························································3 1.2.1法律法规依······················································4

1.3主要设计规范及标准····················································3 1.4编制原则······························································4

1.5服务范围及建设规模···················································4 1.6主要设计资料·························································5 1.6.1气候····························································5 1.6.2该市填埋场渗滤液水质及水量······································6

1.6.3执行排放标准····················································6 2渗滤液处理工艺方案选择论证················································6 2.1污水处理厂工艺选则原则···············································6

2.2渗滤液主要处理方·····················································7

2.2.1生物法·························································8 2.2.2物理化学法·····················································11 2.3渗滤液处理方案的选择·················································13

2.3.1渗滤液处理方案选择依据·········································13 2.3.2渗滤液处理程度论证·············································13 2.3.3渗滤液设计处理规模论证·········································13 2.4渗滤液处理工艺方案选择···············································13

2.4.1一级处理工艺选择与论证·········································14 2.4.2二级生物处理工艺选择与论证·····································15 2.4.3深度处理工艺选择与论证·········································16

3污水处理厂工艺设计························································17 3.1工程设计基础数据·····················································16 3.1.1格栅设计基础数据···············································16 3.2厂区总平面图设计及公用工程···········································16 3.2.1厂址概述·······················································16 3.2.2厂区布置原则···················································17 3.2.3厂区总平面图设计···············································17

3.3厂区高程设计·························································19 3.3.1 处理站高程布置原则············································19 3.4工艺流程·····························································18

3.4.1渗滤液处理工艺流程设计·········································19 图3.1 渗滤液处理工艺流程简图·····································19 3.5单体工艺设计·························································19

3.5.1格栅设计说明···················································20 3.5.2调节池设计说明·················································21

3.5.3吹脱塔设计说明·················································21 3.5.4 ABR池设计说明·················································22 3.5.5 SBR池设计说明·················································23 3.5.6 混凝沉淀设计说明···············································23 3.5.7 污泥浓缩池设计说明·············································23 3.5.8 活性炭吸附塔设计说明··········································24 3.5.9消毒池设计说明·················································24

4附表和附图·································································24

附表1：构（建）筑物尺寸一览表·······································25

附表2：主要工艺设备一览表···········································24 附表3：仪表设备一览表···············································27

附表4：化验设备一览表···············································27 附图1：平面布置图···················································28 附图2：工艺流程图（带高程），地面标高为±0···························28

5计算说明书·································································29 5.1格栅设计计算························································29 5.3吹脱塔设计计算······················································33 5.4 ABR池设计计算······················································34 5.5 SBR池设计计算······················································35 5.6 混凝沉淀设计计算···················································40 5.7 污泥浓缩池设计计算·················································52 5.8 活性炭吸附塔设计计算···············································56 5.9 消毒池设计计算·····················································57

参考文献

1工程概述 1.1项目基本情况

渗滤液处理站位于鄂州市，处理规模为700t/d，出水水质达到《生活垃圾填埋场污染控制标准（GB16889-2008）》国家标准。 1.2编制依据 1.2.1法律法规依据

（1）《中华人民共和国环境保护法》 （2）《中华人民共和国水污染防治法》 （3）《中华人民共和国污染防治法实施细则》 （4）《防治水污染技术政策》

1.3主要设计规范及标准

(1)GBJ14-87《室外排水设计规范》(修订本) (2)GBJ14-87《室外给水设计规范》(修订本) (3)GB50069-2002《给水排水工程结构设计规范》 (4)GB3838－2002《地表水环境质量标准》 (5)GB8978-96《污水综合排放标准》

(6)GJ31-89《城镇污水处理站附属建筑和附属设备设计标准》 (7)GB3082-1999《污水排入下水道水质标准》 (8)CJ3025-93《城市污水处理站污水污泥排放标准》 (9)GB/T50265-97《泵站设计规范》 (10)GB50009-2000《建筑结构荷载规范》 (11)GB50010-2002《混凝土结构设计规范》 (12)GB50011-2001《建筑抗震设计规范》

(13)GB21-2002《工业企业设计卫生标准》

(14)GBJ16-87《建筑设计防火规范》（2001年修改本） (15)GB50007-2002《建筑地基基础设计规范》 (16)GB50053-94《10KV及以下变电所设计规范》 (17)GB50052-95《工业与民用供配电系统设计规范》 (18)GB50054-95《低压配电装置及线路设计规范》

(19)GB50062-92《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》 (20)GB50057-94《建筑防雷设计规范》

1.4编制原则

基础数据可靠 厂址选择合理 工艺先进实用 总体布置考虑周全 避免二次污染 运行管理方便 近期远期结合 满足安全要求

1.5服务范围及建设规模

鄂州面积1505平方千米，人口107万。辖鄂城、梁子湖、华容3个市辖区。渗滤液处理

站处理规模为700t/d。

1.6主要设计资料

1.6.1气候

鄂州属亚热带季风气候区，位于中纬度地区，季风气候明显，冬冷夏热，四季分明，雨量充沛，光照充足，无霜期长。严冬暑期时间短，主要灾害天气有暴雨、干旱、大风、冰雹和冰冻等。 【春季】（3至5月中旬）气候特征：升温快、雨日多、天气变化剧烈。 【夏季】（5至7月上旬）气候特征： 初夏：暴雨多、湿度大、雨量集中。

盛夏（7月中旬至8月）后：晴热少雨、高温高湿，日照强，蒸发大。 【秋季】（9至11月）气候特征：秋高气爽，晴多少雨。秋季是夏季向冬季过度的季节，北方冷空气迅速南夏，本地常受单一的冷 气团控制，气温比较稳定，有利于秋收秋播。 入秋后，气温下降比较快。

【冬季】（12月至次年2月）气候特征： 寒冷少雨，气候干燥，以偏北风为主。寒潮过后天气回暖时，早晚有霜冻现象。

【气温】 本市年均气温17.0℃，为鄂东地区最高值。

【地温】 本市地温的变化同气温一致，也系冬低夏高，最低月在元月，最高月在八月。月际变化与气温一 样。随着深度的增加年平均地温基本无变化。

【降水】 本市年平均降水量为1282.8毫米，年际变化大。 本市降水量的地域分布特点是：西北部略多于东南部，中部和西南部介于量者之间。

【风】 本市属亚热带季风气候区，季节气候十分明显，秋、冬两季主导风向是偏北风，春、夏两季主导 风向是偏东风。

【日照】 本市年平均日照时数为2003.7小时，平均每天5.5小时。 本市年平均日照率为45%，为鄂东地区高值区。

1.6.2该市填埋场渗滤液水质及水量 该工程设计进水水质如表1.1所示。

表1.1渗滤液进水水质 单位：（mg/L） 项目 含量 COD 8000 BOD5 4000 NH3-N 1000 SS 1000 该设计的渗滤液处理量为700t/d，设渗滤液的密度约为1000kg/m3，即渗滤液处理量为700m3/d，此为平均流量，设工作时间为24小时制，因为降雨量的变化等使得渗滤液可能存在流量不均匀的情况，故取废水排放不均匀系数K=1.5，则设计进水量（最大流量）应为700m3/d×1.5=1050m3/d，即该城镇的渗滤液设计处理规模为1050 m3/d。

1.6.3执行排放标准

根据2008年7月1日正式实施的中华人民共和国《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB16889-2008）的水污染物排放浓度限值如下表1.2。

表1.2 现有和新建生活垃圾填埋场水污染物排放浓度限值

控制污染物 排放浓度限值

pH 6～9

COD(mg/L) 100

BOD5 (mg/L)

30

NH3-N(mg/L) 25

SS(mg/L) 30

2渗滤液处理工艺方案选择论证

2.1污水处理厂工艺选则原则

垃圾填埋场内的渗滤液主要有三个主要来源：一是外来水分，包括大气降水和地表水；二是垃圾受到挤压后部分初始含水的释放；三是垃圾降解过程中大量的有机物在厌氧及兼氧微生物的作用下转化为水、二氧化碳、甲烷等所释放的内源水。垃圾填埋场的垃圾渗滤液具有有机物浓度高、成份复杂、金属含量低、含有大量病毒和致病菌等特点，从中可检测出几十种有机污染物，包括单环芳烃类、多环芳烃类、杂环类、烷烃、烯烃类、醇及酚类、酮类、羧酸及酯类及胺等。污染物浓度高，浓度变化范围大，由此引起了水质的较大变化。且渗滤液的浓度由于水量变化而不呈周期性变化，不同的月份其浓度还可相差几十倍，旱季和雨季其水量可相差数百倍。也就是说，垃圾渗滤液还具有水质、水量大幅度急变的特性。 1、垃圾填埋场渗滤液的特点

对于一个填埋场来说，垃圾渗滤液的性质会随着填埋场的使用时间的变化而变化，垃圾填埋渗滤液的产量与降雨量、蒸发量、垃圾性质、地表径流、地下渗入、地下层结构和下层排水设施等条件有关。大体来说，垃圾填埋场渗滤液的水质特征主要有以下几个方面。 (1)营养元素比例失调

在近些年来，城市垃圾成分发生了很大的变化，无机物的含量锐减，渣砾组分的变化大，有机物的含量增加，渗滤液中的COD、BOD 和NH 的浓度也相应的越来越高。渗 滤液中的NH3一N浓度高，但是垃圾渗滤液中的磷元素含量通常比较低，尤其是受渗滤液Ca 浓度和总碱度水平的影响，溶解性的磷酸盐浓度更低，渗滤液中高浓度的NH 会降低脱氢酶的活性，抑制微生物的活性，而磷元素的不足也不利于微生物的生长，同时渗滤液中高浓度的NH。 也使得生物脱氢反硝化过程中的碳源显得严重不足，渗滤液中营养元素比例失调给渗滤液的处理带来了一定的困难。 (2)金属含量低

渗滤液中含有多种重金属离子，同时渗滤液带出的重金属累计量约占垃圾带入总量的0．5％～6．5％，垃圾中 的微量重金属有很少一部分进入了渗滤液，其浓度与所填埋垃圾的类型、组分和时间密切相关，垃圾本身对重金属有较强的吸附能力 ]。 (3)生物的可降解性随填埋龄的增加而逐渐降低

垃圾渗滤液中含有大量的有机污染物，一般来说可以分为三种：低分子量的脂肪酸类、腐殖质高分子的碳水化合物和中等分子量的灰黄霉酸类物质。在填埋的初期，渗滤液中大约90％的可溶性有机碳是短链的可挥发性脂肪酸，其次是带有较多羟基和芳香族羟基的灰黄霉酸，随着填埋时间的延长，挥发性脂肪酸逐渐减少，而灰黄霉酸类物质的比重则增加，这种有机物组分的变化，意味着BOD5／COD的下降，即渗滤液的可生化的降低。有资料表明，渗滤液中的BOD5一般在垃圾填埋后的6个月至2．5年之间逐步增加并达到高峰，此阶段BOD5多以溶解性有机物为主 。

2.2渗滤液主要处理方法

生活垃圾填埋场渗滤液是一种高浓度的有机废水，色度深，随着填埋时间和降雨量等的变化其中的化学组成会发生很大变化，而且其含有致病菌群、重金属等组分一旦渗出就会污染地下水，因此填埋场渗滤液的处理是填埋场设计、运行、封场、环境监测和后期管理时应考虑的重要问题之一。针对国家标准要求，选择工艺技术可靠、

经济合理的方案显得尤为重要，其重要性甚至要超过某一单项技术的选择。常用的垃圾渗滤液处理方式有以下四种：

（1） 将渗滤液输送至城市污水处理厂进行合并处理； （2） 经预处理后输送至城市污水处理厂合并处理； （3） 渗滤液回灌至填埋场的循环喷洒处理； （4） 在填埋场建设污水处理厂进行单独处理[3]。

其中，将垃圾渗滤液与适当规模的城市污水处理厂合并处理是最为简单的处理方式。处理填埋场渗滤液的工艺包括生物法和物理化学法。 2.2.1生物法

常用的方法主要有好氧生物处理、厌氧生物处理、好氧和厌氧结合处理及土地处理[2]。

1．好氧生物处理

好氧生物处理技术利用微生物在好氧条件下旺盛代谢的作用，以废水中的有机物作为原料进行新城代谢合成生命物质，同时将污染物讲解。好氧生物处理技术有活性污泥法、生物膜法、间歇式活性污泥法、稳定塘法等。

(1)活性污泥法是以活性污泥为主体的污水生物处理技术，由Arden和Locdett等于1914年开发并得到了广泛的应用，它主要利用悬浮生长的微生物絮体来降解废水中有机物；利用含微生物的絮状污泥去除废水中的溶解性及颗粒态有机物；利用静置沉淀去除工艺流程中的MLSS，产生含悬浮固体物低的出水；部分浓缩污泥由沉淀池重新回流至生物反应池；利用剩余污泥控制污泥停留时间，使其达到所需值。活性污泥法对渗滤液中易降解有机物具有较高的去除率，但是活性污泥法处理垃圾渗滤液的出水效果受温度影响较大，同时对中老期渗滤液的去除效果不理想。 （2）生物膜

生物膜法又称固定膜法，是与活性污泥法并列的一类废水好氧生物处理技术；是土壤自净过程的人工化和强化；与活性污泥法一样，生物膜法主要去除废水中溶解性的和胶体状的有机污染物，同时对废水中的氨氮还具有一定的硝化能力。在生物膜法中，生物膜主要是由细菌(好氧菌、厌氧菌和兼性菌)菌胶团和大量真菌菌丝组成，由于生物膜是生长在载体上，微生物停留时间长，诸如硝化茵等生长世代期较长的微生物也能生长。同时生物膜上还可以生长一些微型动物、藻类以及昆虫等，使得生物膜上生长繁育的生物类型极为丰富，种类繁多，食物链长而复杂。因此生物膜法具有抗水量、水质等负荷冲击，同时也有利于水中需较长停留时间的氨氮等的去除。 （3）SBR法

SBR也称间歇曝气活性污泥法或序批式活性污泥法(Sequencing Batch Reactor)，是一种间歇运行的污水处理方法。与传统的活性污泥法相比，SBR去除污染物的机理相似，只是运行方式不同。SBR工艺采用间歇运行方式，污水间歇进入处理系统并间歇排出。系统内只设一个处理单元，该单元在不同时间发挥不同的作用，污水进入该单元后按顺序进行不同的处理，最后完成总的处理被排出。一般说来，SBR的一个运行周期包括进水期、反应期、沉淀期、排水期、闲置期五个阶段。排泥可在排水器或闲置期进行。

SBR方法可通过时间控制，在一个单池内完成进水、厌氧搅拌、充氧曝气、沉淀、排水等过程，具有较强抗冲击负荷能力，同时可根据渗滤液水质复杂多变的特点，灵活地调整工艺参数，并且厌氧与好氧的交替进行，可以达到较好的脱氮除磷效果。 （4）稳定塘法

稳定塘又名氧化塘，是一种利用天然或人工池塘作为处理设施，在自然或半自然条件下，充分利用塘中微生物的新陈代谢活动来降解有机物，塘系统是一个没有二沉池和相应的污泥回流设施的悬浮生长式生物处理过程。稳定塘处理系统由于无需污泥回流，动力设备少，能耗低，工程简单，投资省等优点，在许多地方得到了广泛应用。但塘系统的不足之处主要是体积较大，有机负荷低，降解速度侵，处理周期长等。

2．厌氧生物处理

厌氧生物处理工艺是指各种没有氧气和硝态氮参与的废水生物处理系统，主要是利用厌氧微生物将基质中结构复杂的难降解有机物先分解为低级、结构较为简单的有机物，在毋需提供外源能量的条件下，以被还原有机物作为受氢体，再由甲烷菌将有机物分解为甲烷、二氧化碳和水等终产物。厌氧生物处理技术包括

上流式厌氧污泥床(UASB)、厌氧间歇性序批式反应器(ASBR)、厌氧折流板反应器(ABR)和厌氧生物滤池等。 （1）高效厌氧反应器

UASB作为一种高效厌氧反应器，采用悬浮生长微生物模式，独特的气液固三相分离系统与生物反应器集成于一空间，使得反应器内部能够形成大的、密实的、易沉降颗粒污泥，从而在反应器内的悬浮固体可达到23~30g/L。UASB生物反应器的大小受工艺负荷、最大升流速度、废水类型和颗粒污泥沉降性能等的影响，一般通过排放剩余污泥来控制絮体污泥和颗粒污泥的相对比例，反应器的HRT一般在0.2~2d范围内，其容积负荷为2~25kgCOD/(m3·d)。此技术启动期短，耐冲击性好，对于不同含固量污水具有较强的适应能力。

(2)厌氧SBR

（3）厌氧折流板反应器

ABR被称为第三代厌氧反应器，其不仅生物固体截留能力强，而且水力混合条件好。ABR

反应器中使用一系列垂直安装的折流板使被处理的废水在反应器内沿折流板作上下流动，借助于处理过程中反应器内产生的沼气反应器内的微生物固体在折流板所形成的各个隔室内作上下膨胀和沉淀运动，而整个反应器内的水序批式厌氧反应器（ASBR）通过一个反应器实现去

除废水中有机物和截留固体颗粒物的双重功效，由于其工艺灵活性较大、可在同一反应器实现多工况运行，无需额外的澄清池、无短流，接近理想化的沉淀条件，使得其非常适合填埋场渗滤液本身量、质变化较大的特点。

流则以较慢的速度作水平流动。由于污水在折流板的作用下，水流绕折流板流动而使水流在反应器内的流径的总长度增加，再加之折流板的阻挡及污泥的沉降作用，微生物固体被有效地截留在反应器内。 （4）厌氧生物滤池

厌氧生物滤池(anaerobic biological filtration process，AF)是一种内部装微生物载体的厌氧反应器，由于微生物生长在填料上，不随水流失，所以AF有较高的污泥浓度和较长的泥龄。厌氧滤器中一个重要介质就是滤料，滤料可以使微生物附着生长，但主要的作用是截留悬浮生长污泥。AF反应器具有良好的运行稳定性，能适应废水浓度和水力负荷的变化而不致引起长时间的性能破坏，可在低pH值和含毒物条件下稳定运行，而且再启动迅速，其缺点是布水不均匀、填料昂贵且易堵塞。

3．厌氧与好氧结合处理

与厌氧法相比，好氧处理消耗大量的动力能量，且废水COD浓度越高，好氧法耗能越多；好氧处理时有机物转化成污泥的比例远大于厌氧法，因此污泥处理和处置的费用也高于厌氧法；好氧处理时污泥的生长量大，所以对无机营养元素的要求也高于厌氧法，对于含磷浓度较低的垃圾渗滤液需投加必要的磷。而厌氧工艺处理时间长、占地面积大，单纯厌氧工艺处理效果不佳，鉴于以上原因，对高浓度的渗滤液一般都采用厌氧—好氧两者结合处理工艺。我国曾采用的组合工艺有厌氧+气浮+好氧工艺，便于管理，节省能耗，但处理效果不稳定；有UASB+氧化沟+稳定塘工艺，利用有利地形处理渗滤液；有普通活性污泥法+纳滤膜过滤工艺，处理效果好，但投资和运行费用高，占地面积大。

4．土地处理法

土地处理是由常规的污水灌溉发展起来的，对以有机物为主的废水可以起到水肥合一、综合利用的效果。土地处理系统主要是利用土壤的物理、化学与生物化学作用，借助于土壤—微生物—植物等陆地生态系统的自我调控机制和对污染物的综合净化功能，将污水中污染物去除，使之转化为新的水资源，达到重新回收利用的一种较为新颖的污水处理方法。

用于渗滤液处理的土地处理系统主要包括人工湿地和回灌处理(污水灌溉或地下

灌溉等)。

（1）人工湿地

人工湿地是利用人为手段建立起来的，具有湿地性质的污水处理系统，是人为创造的一个适宜水生植物或湿地植物生长的“环境”。它是浮水或潜水植物及处于水饱和状态的基质层和微生物组成的复合体。它具有较高的植物产率，在水生植物浸水部分的茎、叶和根系上有较大的吸附表面积，并逐渐形成生物膜，从表层到内部存在着DO梯度，相应形成好氧、缺氧和厌氧层，其中还存有大量的活性微生物，这些微生物通过生化作用将水中可溶性的有机物、固体和胶体不溶性有机质(即COD、BOD5、N、P、重金属等污染物)转变成植物所需要的营养物质，并使微生物生长繁殖，从而降解污染物。 （2）回灌处理

渗滤液回灌处理技术是指采用适当措施，将从填埋场底部收集到的渗滤液，经一定方式预处理或直接利用动力设施重新打到填埋场覆盖层表面或覆盖层下部，利用填埋场覆土层及各年龄段垃圾的物化以及生物降解作用对渗滤液进行处理的一种方法。 渗滤液回灌技术是把填埋场作为一个以各年龄段垃圾为填料的生物滤床。当渗滤液流过覆土层和垃圾层时，发生一系列生物、化学和物理作用，使渗滤液中的有机物、重金属、无机胶体等物质，通过机械拦截吸附络合、菌合和离子交换等作用被截留，并通过覆土层及各年龄段垃圾表面所富集的各种菌胶团和土著细菌等微生物的作用，降解成为稳定和半稳定物质，同时由于蒸发作用，回灌过程也间接达到了渗滤液减量的效果。

2.2.2物理化学法

渗滤液在经过一系列生化处理后的B /C出水比更低，难降解成分，一般有必要采用物化处理技术，作为一种预处理或者后处理的手段，来处理渗滤液。渗滤液的物化处理过程包含了混凝吸附、蒸发、高级氧化、浮选和膜处理技术等。这些技术基本都能提高渗滤液的生物降解性或者直接使出水达到排放标准，彻底实现渗滤液的无害化。

1．混凝处理技术

混凝处理目的是通过外加混凝剂使水体中不能直接通过重力去除的微小杂质聚结成较大的颗粒，迅速得到沉降，从而使水澄清。一般来说，单纯依靠混凝来去除渗滤液中的COD到一定的排放标准是不大现实的，因为混凝处理一般对于大分子有机物(大于3000Da)具有良好的效应，而渗滤液除了大分子物质外，还有很大一部分物质是由小分子物质组成，新鲜渗滤液中小于1000Da分子量的物质占将近80%。因此，

混凝处理一般可用作渗滤液的预处理或者是深度处理。

2．高级氧化技术

高级氧化技术由于具有氧化能力高、二次污染小、外界环境影响因素小、具有一定的非选择性，应用广泛。高级氧化技术包括蒸发处理、化学氧化法、光催化氧化法和电解处理等。 （1）蒸发处理

蒸发法主要利用外加能量来蒸发废水中的水分，从而大大缩小废水体积，达到处理目的。目前在染料、医药、农药等工业废水以及放射性废水处理领域中应用较广泛。近年来，在渗滤液处理中也得到了相应的应用。Ehrig认为，通过蒸发作用，渗滤液可以分离成洁净的液相和含有污染物的固相，但是当固相或浓缩液中含有挥发性有机物、含氯有机物或高浓度氨氮时，由于易形成二次污染，而使得蒸发操作较为困难。

（2）化学氧化法

化学氧化法是利用强氧化剂将废水中的有机物氧化成小分子的碳氢化合物或完全矿化成CO2和H2O，其中H2O2和O3是最常用的两种氧化剂。 （3）光催化氧化法

光催化氧化反应是利用光催化半导体TiO2在紫外光照下，使得TiO2产生电子-空穴，在吸附H2O后，形成吸附态的·OH，·OH基团是一种具有强氧化活性的自由基，它与有机物结合后，能够很快发生氧化-还原反应，达到降解有机物的目的。 （4）电解技术

电催化氧化反应的基本原理也与光催化氧化反应类似，不同之处就是电解反应能量的来源是电能，并且能量的大小可以通过电流密度的调节来实现。电解过程中，渗滤液中的COD、NH3-N的去除，通常是由于阳极的直接氧化作用和溶液中的间接氧化作用。阳极直接氧化是由于水分子在阳极表面上放电产生被吸附的· OH，·OH对被吸附在阳极上的有机物的亲电进攻而发生氧化作用；间接氧化时在电解过程中铜鼓电化学反应产生了强氧化剂。

3．膜分离技术

随着经济水平的提高和人们环境意识的增加，膜处理工艺在渗滤液尾水和老龄渗滤液处理中的应用越来越广。反渗透是一种离子/分子水平的物理分离技术，在压力作用下使渗滤液中的水分子通过半透膜，可以有效地除去其中的细菌、悬浮物、有机污染物、重金属离子、氨氯等污染物质，从而确保出水水质完全符合国家一级排放标准[4]。和其它方法相比，反渗透法具有出水水质稳定、操作简便、占地面积小等优点，

因此越来越多地被用来处理生活垃圾渗滤液，日益成为垃圾渗滤液处理的主流技术。

2.3渗滤液处理方案的选择 2.3.1渗滤液处理方案选择依据

渗滤液的浓度高，有机物含量大，氨氮含量高，且根据填埋时间的不同，渗滤液中各组分的含量会有较大变化，且受气候、季节的影响较大。渗滤液中致病菌群、重金属等组分一旦渗出就会污染地下水，因此在工艺流程选择上应采用高效、低耗、先进、合理、成熟的工艺，在运行中具有较大的灵活性，并适应水质、水量的变化，运行费用经济。严格执行国家环保有关规定，确保水处理系统水质稳定，达到中华人民共和国《生活垃圾填埋场污染控制标准》（GB16889-2008）的现有和新建生活垃圾填埋场水污染物排放浓度限值标准，并结合现场情况及地理特点，本着投资省，工程造价运行费用低、施工方便、操作运行管理简单的原则，因地制宜，选择合适的工艺及处理设施。

2.3.2渗滤液处理程度论证

按进水与出水浓度之差计算，本工程渗滤液处理程度见表2.1。

表2.1 渗滤液处理程度

项目 进水水质 出水水质 去除率

COD(mg/L) 8000 100 98.75% BOD5(mg/L) 4000 30 99.25% NH3-N(mg/L) 1000 25 97.5% SS(mg/L) 1000 30 97% 2.3.3渗滤液设计处理规模论证

本设计说明书1.6.1节已有计算论述，本处理工程设计处理规模为：1050m3/d。

2.4渗滤液处理工艺方案选择

本次设计中填埋场渗滤液属于填埋场早期渗滤液，有机物浓度高，可生化性好，

氨氮浓度很高，具有恶臭，因此在设计过程中要严谨考虑有机物和氨氮的去除，使出水同时达到无害无味。

由于设计进水水质浓度高，要求污染物去除率较高（COD去除率：98.75%，BOD5去除率：99.25%，NH3-N去除率：97.5%，SS去除率：97%），任何单机处理都难以达到出水排放标准。因此为了有效去除污染物，本次渗滤液处理设计包括一级预处理、二级生物处理和深度处理。

一级预处理主要作用是去除污水中的漂浮物及悬浮状的污染物、调整pH值和减轻污水的腐化程度及后处理工艺负荷[5]。在一般情况下，物理法和化学法均可作为高浓度废水处理的预处理。预处理一般包扩固液分离、气浮、吹脱、吸附、沉淀、混凝等。其中固液分离能有效去除悬浮物，吹脱法对于氨氮去除率较高。

二级生物处理主要作用是去除污水中呈胶体和溶解态的有机污染物，使出水 的有机物含量达到排放标准的要求。生化处理包括活性污泥法和生物膜法等。其 中ABR、SBR、氧化沟等处理有机物和氨氮效果较好。 深度处理主要作用是进一步去除常规二级处理不能完全去除的污水中的杂质，实现污水的回收和再利用。深度处理包括膜分离、混凝沉淀、离子交换和活性炭吸附等。其中混凝沉淀和活性炭吸附工艺较成熟，且处理效果较好。 2.4.1一级处理工艺选择与论证

根据进水水质，氨氮和悬浮物浓度都较高。由于进水水量较小，渗滤液中的悬浮物和部分有机物可设置人工格栅对其进行截留，可减小颗粒物对后续处理构筑物和水泵的堵塞。

由于渗滤液水质、水量、酸碱度和温度有一定变化，因此设置一均质调节池，是渗滤液水质水量等分布均衡。同时，可在调节池中加碱提高pH值以确保后续处理的顺利进行。

根据渗滤液特性及进水水质可知，本次设计进水氨氮含量很高，因此考虑采用物理法先对渗滤液中氨氮进行处理，所以选择现在国内应用较为普遍的吹脱法。吹脱法是将废水的pH值范围调至11左右后，使废水中的离子态铵转化为分子态氨，将废水通入吹脱设备中，通过气液接触将废水中的游离氨吹脱到大气中，同时对氨气实行吸收，达到资源回收和净化的目的，同时由于向废水中鼓入了一定量的空气，对COD也有一定量的去除，从而减小后续生物处理单元的负荷[6]。

在进行氨氮吹脱后，还应设置一调节池，向其中通入CO2以减低从吹脱塔中出来的渗滤液的pH值，确保后续处理的顺利进行。

2.4.2二级生物处理工艺选择与论证

经过一级预处理后，渗滤液中的有机物、氨氮和SS浓度都有所降低，但是远不足以达到出水排放标准。因此要选择成熟高效的二级生物处理工艺对渗滤液进行进一步处理。

由于本次处理的渗滤液浓度很高对于BOD5:COD>0.5的早期渗滤液，含有大量易于生物降解的脂肪酸，理含有高浓度有机物的早期渗滤液时，提供大量的氧气是非常必要的，当渗滤液有机负荷随时间变化时，系统可通过改变氧气供应来调整。好氧系统更为有效[7]。但由于本次处理的渗滤液浓度很高，因此必须在好氧处理工艺前首先进行厌氧处理，有效地降低BOD5、COD的含量，达到好氧生物处理的进水标准。因此选择厌氧与好氧工艺结合处理。

厌氧生物处理工艺中，ABR处理渗滤液应用较广，极适用于处理高浓度废水且工艺较成熟，污泥流失损失较小，而且不需设混合搅拌装置，不存在污泥堵塞问题。启动时间短，运行稳定，与SBR工艺的结合运用十分成熟，且处理效 率较高，适合此次渗滤的厌氧处理。

好氧生物处理中SBR工艺是现在较为成熟的，且本次设计的设计水量也满足SBR的处理要求，同时SBR对有机物和氨氮都具有很高的去除率，非常适用于本次设计。

SBR的操作程序是在一个反应器中的一个处理周期内依次完成进水、生化反应、泥水沉淀分离、排放上清液和闭置等5个基本过程组成，其运行工序如图 2.1所示。SBR法的工艺设备是由曝气装置、上清液排出装置(滗水器)，以及其他附属设备组成的反应器。SBR对有机物的去除机理为：在反应器内预先培养驯化一定量的活性微生物(活性污泥)，当废水进入反应器与活性污泥混合接触并有氧存在时，微生物利用废水中的有机物进行新陈代谢，将有机污染物转化为CO2、H2O等无机物；同时，微生物细胞增殖，最后将微生物细胞物质(活性污泥)与水沉淀分离，废水得到处理。SBR 技术的核心是SBR 反应池，该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一体，无污泥回流系统。

图2.1 SBR运行操作工序示意图

SBR具有以下优点：

替状态，净化效果好。

2. 运行效果稳定，污水在理想的静止状态下沉淀，需要时间短、效率高，出水

水质好。

3. 耐冲击负荷，池内有滞留的处理水，对污水有稀释、缓冲作用，有效抵抗水量和有机污物的冲击。

4. 工艺过程中的各工序可根据水质、水量进行调整，运行灵活。 5. 处理设备少，构造简单，便于操作和维护管理。

6. 反应池内存在DO、BOD5浓度梯度，有效控制活性污泥膨胀。

7. SBR法系统本身也适合于组合式构造方法，利于废水处理厂的扩建和改造。 8. 适用于脱氮除磷，适当控制运行方式，实现好氧、缺氧、厌氧状态交替，具有良好的脱氮除磷效果。

9. 工艺流程简单、造价低。主体设备只有一个序批式间歇反应器，无二沉池、污泥回流系统，布置紧凑，占地面积省。

2.4.3深度处理工艺选择与论证

二级处理出水不能满足排放标准，因此对渗滤液进行进一步的深度处理，对其中去除率不达标的污染物质进行净化。因为出水排放要求较高，因此首先采用混凝沉淀法除去其中未能通过重力沉降的微小杂质，同时使废水水质能达到活性炭吸附的处理要求。活性炭吸附是污水深度处理工艺中较成熟较成功的一种方法，由于本次处理对象为渗滤液，其臭味很浓，色度很高，使用活性炭吸附塔可以有效地对其进行去除，使水澄清，同时对难生物降解有机物和放射性物质活性炭的去处效果也极佳，因此，

1. 理想的推流过程使生化反应推动力增大，效率提高，池内厌氧、好氧处于交

选择该法较为合适。最后，由于污水处理后出水中含有大量的细菌和病毒，而一般的污水处理工艺并不能将其灭绝，为了防止疾病的传播并满足污水深度处理对水质的要求，必须对出水进行消毒处理。因此，在深度处理中增加消毒池，最终达到出水水质的排放要求。

综合以上选择原则及论证，根据设计资料综合考虑，本次填埋场渗滤液处理工艺路线的选择为“格栅→调节池→吹脱塔→调节池→ABR→SBR→混凝沉淀→活性炭吸附→消毒”。

3 污水处理厂工艺设计

3.1工程设计基础数据

3.1.1 格栅设计基础数据

① 水泵前格栅栅条间隙，应根据水泵要求确定。 ② 水泵前格栅栅条间隙应符合： a、人工清除25-40mm； b、机械清除16-25mm； c、最大间隙40mm。

③ 如水泵前的格栅间隙不大于25mm，污水处理系统前可不再设置格栅。

④ 栅渣量与格栅间隙的大小、地区特点、污水流量以及下水道系统类型等因素有关。

在无当地运行资料时可采用：

a、格栅间隙16-25mm，0.10-0.05m3/103m3（栅渣/污水）； b、格栅间隙30-50mm，0.03-0.01m3/103m3(栅渣/污水)。栅渣的含水率一般为80%，容重约为960kg/m3。

⑤ 过栅流速一般采用0.6-1.0m/s。

⑥ 格栅前渠道内的水流速度一般为0.4-0.9m/s；格栅倾角一般采用45°-75°；通过格栅水头损失一般采用0.08-0.15m。

⑦ 格栅间必须设置工作台，台面应高出栅前最高设计水位0.5m。工作台上应设有安全设施和冲洗设施。

⑧ 格栅间工作台两侧过道宽度不应小于0.7m；工作台正面过道宽度：（a）人工清除不应小于1.2m；（b）机械清除不应小于1.5m。

⑨ 机械格栅的动力装置一般设在室内，或采取其他保护设备的措施。

⑩ 设置格栅装置构筑物，必须考虑设有良好的通风设备。格栅间内应安装调运设备，以进行格栅和其他设备的检修及栅渣的日常清除。

3.2 厂区总平面图设计及公用工程 3.2.1厂址概述

3.2.1.1 厂址选择的原则

① 厂址应选在地质条件较好的地方。地基较好，承载能力较大，地下水位较低，便于施工。

② 处理站应少占用土地和不占良田。同时，要考虑今后有适当的发展余地。 ③ 要考虑周围环境卫生条件。污水处理厂应设置在城镇集中给水水源的下游并尽可能在夏季主风向的下方，距离城镇或生活区在300米以上，并便于处理后的污水用于农田灌溉等。

④ 处理站应设在靠近电源的地方，并考虑排水、排泥的方便。 ⑤ 处理站应选择在不受洪水威胁的地方，否则应考虑防洪措施。 3.2.1.2 具体厂址概述 位于鄂州市燕矶镇百洪村 3.2.2厂区布置原则

① 按功能分区，配置得当

主要是指对生产、辅助生产、生产管理、生活福利等各部分布置，要做到分区明确、配置得当又不过分独立分散。既有利于生产，又可以避免非生产人员在生产区通行或逗留，确保安全生产。在有条件时（特别是建新厂的时候），应尽量把生活区和生产区分开，两者之间不必设围墙。

② 功能明确，布置紧凑 首先应保证生产的需要，结合地形、地质、土方、结构和施工等因素全面的考虑。布置时力求减少占地面积，减少连接管（渠）的长度，便于操作管理。

③ 顺流排列，流程简洁

指处理构筑物尽量按流程方向设置，避免进（出）水方向相反安排；各构筑物之间的管（渠）应以最短的路线布置，尽量避免不必要的转弯和用水泵提升，严禁将管线埋在构筑物下面。目的在于减少能量（水头）损失、节省管材、便于施工和维修。

④ 充分利用地形，平衡土方，降低工程费用

某些构筑物放在较高处，便于减少土方，便于放空、排泥，又减少了工程量，而另一些构筑物放在低处，使水按流程按重力顺畅输送。

⑤ 必要时应适当预留余地，考虑扩建和施工的可能。 ⑥ 构筑物布置应注意风向和朝向

将排放异味和有害气体的构筑物布置在居住和办公场所的下风方向；为保证良好的自然通风条件，建筑物布置应考虑主导风向。 3.2.3厂区总平面图设计

3.2.3.1处理站的平面布置

渗滤液处理站包括生产性的处理构筑物和泵站、鼓风机房、药剂间、化验室等建筑物，以及辅助性的修理间、仓库、办公室、值班室等。在厂区内还有道路系统、室外照明系统和美化的绿化设施。平面布时应该考虑一下原则：

① 布置应紧凑，以减少处理厂占地面积和连接管的长度，并应考虑工作人员的方便。

② 各处理构筑物之间的连接管应尽量避免立体交叉，并考虑施工检修方便。 ③ 在高程布置上，充分利用地形，少用水泵并力求挖填土方平衡。 ④ 使需要开挖的处理构筑物避开劣质地基。

⑤ 考虑分期施工和扩建的可能性，留有适当的扩建余地。 3.2.3.2 具体的平面布置情况

具体的平面布置情况见后附图的厂区的平面图。

3.3厂区高程设计

3.3.1 处理站高程布置原则

① 处理站高程布置时，所依据的主要技术参数是构筑物的高度和水头损失。在处理流程中，相邻构筑物的相对高度差取决于两个构筑物之间的水面高差，这个水面高差的数值就是流程中的水头损失；它主要由三部分组成，即构筑物本身的、连接管（渠）的及计量设备的水头损失等。

② 考虑长远期发展，水量增加预留水头。

③ 避免处理构筑物之间跌水等浪费水头的现象，充分利用地形高差，实现自流。 ④ 在计算并留有余量的前提下，力求缩小全程水头损失及提升泵站的流程，以降低运行费用。

⑤ 需要排放的处理水，常年大多数时间里能够自流排放水体。注意排放水位一定不能选取每年最高水位，因为其出现时间较短，易造成常年的水头浪费，应选取经常出现的高水位作为排放水。

⑥ 应尽可能使污水处理工程的出水管渠高程不受洪水顶脱，并能自流。 ⑦ 水头损失可以按照各部分构筑物的水头损失计算公式来进行计算。

⑧ 计量设施的水头损失。污水处理厂中的计量槽、薄壁计量堰、流量计的水头损失应通过计量设施有关的计量公式、图表或者是设备说明书来确定。一般污水厂进出水管上计量仪表中水头损失可按0.2m计算。 3.3.2 污水高程计算 地面标高

水力延程损失=坡度×距离； 局部水头损失

总损失=构筑物的损失+延程损失+局部水头损失

3.4工艺流程

3.4.1渗滤液处理工艺流程设计

根据前一章的工艺论证，采用吹脱法与SBR法相结合的深度处理工艺流程，具体的渗滤液处理工艺流程简图如图3.1所示。

吸收塔 进水 格栅 调节池 吹脱塔 沼气回收系统 调节池 ABR池 SBR池 混合池 沉淀池 活性炭吸附塔 加药间 污泥浓缩池 消毒池 出水 图3.1 渗滤液处理工艺流程简图

3.5单体工艺设计

3.5.1格栅设计说明：

格栅的设计数据如下：

1. 按形状，格栅可分为平面格栅和曲面格栅两种；按栅条净间隙，可分为粗格栅（50~100mm）、中格栅（10~40mm）、细格栅（3~10mm）三种；按清渣方式，可分为人工清除格栅和机械清除格栅两种[11]。

2．当格栅设于污水处理系统之前时，采用机械清除栅渣，栅条间隙为16~25mm；采用人工清除栅渣，栅条间隙为25~40mm。

3．过栅流速一般采用0.6m/s~1.0m/s。

4．格栅前渠道内的水流速度一般采用0.4m/s~0.9m/s。 5．格栅倾角一般采用采用45°~75°。

6．通过格栅的水头损失一般采用0.08m~0.15m。

7．机械格栅不宜少于2台，如为1台时，应设人工清除格栅备用。 8．格栅间隙16mm~25mm，栅渣量0.10m3~0.05m3栅渣/103 m3污水； 格栅间隙30mm~50mm，栅渣量0.03~0.10m3栅渣/103 m3污水。

9．在大型污水处理厂或泵站前的大型格栅（每日栅渣量大于0.2 m3），一般采用机械清渣。小型污水处理厂也可采用机械清渣。

本工程设一道细格栅，取栅条间隙为6mm，采用人工清渣方式。 格栅简图如图4.1所示。

图4.1 人工清除污物的格栅示意图

3.5.2调节池设计说明：

调节池可以调节水量和水质，调节水温及pH。本次调节池设计为钢筋混凝土结构，采用矩形池型。采用停留时间法进行设计计算，本次设计采用停留时间t=6h. 本次设计设置两个调节池，一个用于吹脱塔前，用石灰调节pH值至11，增加游离氨的量，使吹脱效果增加，去除更多的氨氮。另一个用于吹脱塔后，用酸将pH值降低至8左右，达到后续生物处理所适宜的范围。两个调节池使用同一种尺寸。调节池示意图如图4.2所示。

进水管 出水管 i=0.01

图4.2 调节池示意图 3.5.3吹脱塔设计说明：

吹脱塔是利用吹脱去除水中的氨氮，在塔体中，使气液相互接触，使水中溶解的游离氨分子穿过气液界面，向气体转移，从而达到脱氮的目的[13]。

NH3溶解在水中的反应方程式为：

NH3+H2O

NH4++OH-

从反应式中可以看出，要想使得更多的氨被吹脱出来，必须使游离氨的量增加，则必须将进入吹脱塔的废水pH值调到碱性，使废水中OH-量增加，反应向左移动，废水

中游离氨增多，使氨更容易被吹脱。所以在废水进入吹脱塔之前，用石灰将pH值调

至11，使废水中游离氨的量增加，通过向塔中吹入空气，使游离氨从废水中吹脱出来。

吹脱塔内装填料，水从塔顶送入，往下喷淋，空气由塔底送入，为了防止产生水垢，所以本次设计中采用逆流氨吹脱塔，采用规格为25×25×2.5mm的陶瓷拉西环填料乱堆方式进行填充。吹脱塔示意图如图4.3所示。

图4.3 吹脱塔示意图

3.5.4 ABR池设计说明：

ABR池采用常温硝化。废水在反应器内沿折流板作下向流动。下向流室水平截面仅为上向流室水平截面的四分之一，所以，下向流室水流速大，不会堵塞。而上向流室过水截面积大，流速慢，不仅能使废水与厌氧污泥充分混合，接触反应，又可截留住厌氧活性污泥，避免其流失，保持反应器内厌氧活性污泥高浓度。在下向流室隔墙下端设置了一个45°转角，起到对上向流室均匀布水的作用，共设计了5块挡板。ABR池示意图如图4.4所示。

图4.4 ABR池示意图

3.5.5 SBR池设计说明：

SBR 工艺的核心是SBR 反应池，SBR法的工艺设备是由曝气装置、上清液排出装置（滗水器)，以及其他附属设备组成的反应器。SBR法按进水方式分为间歇进水方式和连续进水方式；按有机物负荷分为高负荷运行方式、低负荷运行方式及其他运行方式。本设计采用间歇进水，高负荷运行方式，由流入、反应、沉淀、排放、闲置五个工序组成。

3.5.6 混凝沉淀设计说明：

本次设计的渗滤液pH值在6~9左右，根据常用混凝剂的应用特性，选用聚合氯化铝（PAFC）[17]作为混凝剂，混凝剂的投加采用湿投法。聚合氯化铝适宜pH5~9，对设备腐蚀性小，效率高，耗药量小、絮体大而重、沉淀快，受水温影响小，投加过量对混凝效果影响小，适合各类水质，对高浊度废水十分有效，因此适合本次设计。本次选择的聚合氯化铝混凝剂为液态。 3.5.7 污泥浓缩池设计说明：

污泥浓缩的主要目的是减少污泥体积，以便后续的单元操作。污泥浓缩的操作方法有间歇式和连续式两种。通常间歇式主要用于污泥量较小的场合，而连续式则用于污泥较大的场合。污泥浓缩的方法有重力浓缩、气浮浓缩、和离心浓缩，其中重力浓缩应用最广。根据本次设计知整个工艺流程产泥量较小，因此选择一个不带中心管的间歇式重力浓缩池，其结构如图4.7所示。其浓缩原理是污泥在重力浓缩池中，污泥依次通过自由沉降、絮凝沉降、区域沉降、压缩沉降的过程来脱去部分水分。即是通过自身重力来压密的过程。污泥浓缩池采用钢混结构。

本次设计的污泥来源： （1）SBR工艺产生的剩余污泥； （2）竖流式混凝沉淀池产生的污泥。

由于ABR池将产生的污泥送入污泥浓缩池的同时，污泥浓缩池中的污泥又有部分回流至ABR池中，因此，ABR池中污泥进出同步进行时，进入的污泥量可抵消产生的污泥量。

图4.7 不带中心管间歇式重力浓缩池

3.5.8 活性炭吸附塔设计说明：

活性炭吸附分为静态和动态两种方式。本次设计活性炭吸附应用于渗滤液深度处理阶段，因此选择动态活性炭吸附法，即在废水连续流动的条件下进行吸附操作，以保证出水达标。根据处理水量、水质及水流方向，吸附设备选择间歇式移动床吸附塔，无反冲设备。活性炭主要有粒状和粉状两种类型。粉状活性炭常与混凝剂联合使用，粒状炭则往往装于容器内，作为滤料使用，污水深度处理多用粒状炭。因此本次设计选用粒状炭（GAC）[20]，粒状炭吸附剂的再生采用高温加热再生法[21]。 3.5.9消毒池设计说明：

污水深度处理工艺中经常采用的消毒方法有液氯消毒、氯片消毒、二氧化氯消毒、漂粉精消毒、次氯酸钠消毒和臭氧消毒。根据本次设计的水量及水质，选择采用液氯进行消毒，去除渗滤液中的细菌和病毒，使出水达标，顺利排放到水体接触消毒池选择一座六组四廊道式平流式消毒接触池。

4附表和附图

附表1：构（建）筑物尺寸一览表

序号 名 称 规 格 型 号 3.00×3.00×2.5m 结构 钢砼 钢砼 钢砼 钢砼 砖混 砖混 数量 备注 1座 2座 1座 1座 1 格网池 2 UASB厌氧反应器 6.0×6.0×7.0m 3 A/O生化池、MBR 28.0×16.0×4.0m 6 污泥池 7 机房 8 办公楼 4.0×4.0×5.0m 建筑面积54m2 建筑面积640.5m2 1座 一层 1座 三层

附表2：主要工艺设备一览表

序号 1 名 称 调节池 污水泵 规 格 型 号 数量 备注 50WQ15-15-1.1，出径DN50 Q=15m3/h，H=15m，N=1.1kw 1.0×1.5m，5目不锈钢丝网 SB50-125型,Q=12.5m3/h， 2 1件 2台 2台 24台 3台 2台 1用1备 1用1备 1用1备 2用1备 1用1备 2 格网 3 1#污水泵 H=20m，P=1.5kw RT200,Q=35m3/min， 4 鼓风机 △P=68.6，N=75kw 射流曝气GSASJ-3 ,Q=45m3/h， 5 p=2.2kw 机 6 自吸泵 7 循环泵 潜水搅拌机 40ZXB-25,Q=8m3/h， H=20m，P=2.2kw 65WQ25-15-2.2 ，Q=25m3/h， H=15m，P=2.2kw QJB0.85 p=0.85kw I-1B3，Q=18.1m3/h，H=60m，N=5.5kw CR45-12-2，Q=12.5m3/h， H=300m，P=45kw 8 2台 2台 2台 1用1备 1用1备 9 螺杆泵 10 高压泵

附表3：仪表设备一览表

序号 1 自动化系统硬件、软件名称 PLC硬件 软件 型号与规格 PLC DN50、DN150 PC330 KEY-6

单位 套 套 台 台 台 套 数量 1 1 各1 2 6 1 备注 2 电磁流量计 3 PH酸度计 4 液位控制器 5 电脑、打印机等 附表4：化验设备一览表

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 名 称 COD快测仪 BOD5快测仪 生化培养箱 溶解氧快测仪 凯式氮装置 酸度计 分光光度计 分析天平 真空泵 蒸馏水器 远红外干燥箱 玻璃干燥器 水份快测仪 双目显微镜 玻璃仪器一套 药品一批 XJ-I 型 号 MODLE-Ⅱ SPX-150B JPB-607 PHS-3C 721 328A 2X-2 10升(带水自控) WS-70 210mL SL69-02

附图1：平面布置图

附图2：工艺流程图（带高程），地面标高为±0。

5计算说明书

5.1格栅设计计算：

1.设计流量：

（1）平均日流量：Q=700 m3/d=8.102×10-3 m3/s （2）设计最大流量：

取污水总变化系数Kz=1.5

Qmax= Q·Kz =8.102×10-3×1.5 m3/s=1.215×10-2 m3/s

2.设计参数： 栅条间隙b=6mm；

栅前流速ν1=0.7m/s； 过栅流速v=0.7m/s； 栅条宽度s=0.01m；

格栅倾角?=60°； 栅前部分长度0.5m；

栅渣量W31=0.1 m栅渣/103m3污水。 3.设计计算：

（1）确定格栅前水深，根据最优水力断面公式：

2Qmax?B1v12 式中：Qmax——设计流量，m3/s； B1——栅前槽宽，m； ν1——栅前流速，m/s。

计算得：栅前槽宽B2Qmax2?3.472?10?31?v?0.7?0.10m

1栅前水深h?B12?0.102?0.05m （2）栅条间隙数n

n?Qmaxsin?bhv 式中：n——栅条间隙数；

4.1)

4.2）

4.3)

(（ (

Qmax——设计流量，m3/s；

?——格栅倾角，?=60°； b——栅条间隙， m；

h——栅前水深， m； ν——过栅流速，m/s。

3.472?10?3?sin60??15.386， 取n=16 计算得： 栅条间隙数n?0.006?0.05?0.7（3）栅槽宽度B

B=s·(n-1) + b·n （4.4） 式中：B——栅槽宽度，m； s——栅条宽度，m； n——栅条间隙数； b——格栅间隙，m。

采用栅条规格为10×50mm，即s=0.01m

计算得：栅槽宽度B=0.01×（16—1）+0.006×16=0.246m

（4）通过格栅的水头损失h1

h1 = k·h0 (4.5)

h0??

?22gsin? (4.6)

4/3?s? ??????b? (4.7)

式中：h1——通过格栅的水头损失，m；

h0——计算水头损失，m； g——重力加速度，9.81m/s2；

k——系数，格栅受栅渣堵塞时，水头损失增大的倍数，一般取

k=3；

ξ——阻力系数，其值与栅条的断面形状有关； ?——格栅倾角，?=60°；

?——形状系数，当栅条断面为矩形时，?=2.42； s——栅条宽度，m； b——格栅间隙，m。 计算得：过栅水头损失

?s??0.01?22???v2.42????0.7b0.006??h1?k??sin??3??sin60? =0.31m 2g2?9.814/34/3（5）进水渠道渐宽部分的长度L1 L1?B?B1 (4.8)

2tan?1 式中：L1——进水渠道渐宽部分的长度，m；

?1——进水渠道渐宽部分的展开角度，一般取?1= 20?； B——栅槽宽度，m； B1——栅前槽宽，m。

计算得：进水渠道渐宽部分的长度L1? （6）出水渠道渐窄部分长度L2 L2?L1 （4.9） 20.246?0.10?0.2m

2tan20? 式中：L1——进水渠道渐宽部分的长度，m； L2——出水渠道渐窄部分的长度，m。

0.2?0.1m 计算得： 出水渠道渐窄部分长度L2?2 （7）栅后槽总高度H

H=h+h1+h2 (4.10) 式中：H——栅后槽总高度，m； h——栅前水深，m；

h1——通过格栅的水头损失，m； h2——栅前渠道超高，一般取0.3m。 计算得：栅后槽总高度H=0.05+0.31+0.3=0.66m （8）栅槽总长度L

L=L1+L2+1.0+0.5+

H1 (4.11) tan? H1=h+ h2 (4.12) 式中：L——栅槽总长度，m；

L1——进水渠道渐宽部分的长度，m； L2——出水渠道渐窄部分的长度，m； H1——栅前渠中水深，m；

h——栅前水深，m；

h2——栅前渠道超高，一般取0.3m； 1.0——栅后部分长度，m； 0.5——栅前部分长度，m； ?——格栅倾角，?=60°.

计算得：栅前渠中水深H1=0.05+0.3=0.35m

0.35 栅槽总长度 L=0.2+0.1+1.0+0.5+ =2.00m

tan60? （9）每日栅渣量W W?

QmaWx1?86400 （4.13） Kz?1000 式中：W——每日栅渣量，m3/d；

W1——栅渣量，m3栅渣/103m3污水； Kz——污水总变化系数，取Kz =1.5。

3.472?10-3?0.1?86400 计算得：每日栅渣量W?=0.02 m3/d<0.2 m3/d

1.5?1000 所以选择人工清渣。 5.2调节池设计计算： 1.调节池容积：

（1）每日处理废水总量（即设计最大水量）： Q0=700×1.5=1050 m3/d （2）最大时平均流量：Qh=1050/24=43.75 m3/h （3）停留时间：t=6h （4）调节池容积：

V= Qh·t (4.14)

式中：V——调节池容积，m3；

Qh——最大时平均流量，m3/h；

t——停留时间，h。

计算得：调节池容积V=43.75×6=262.5 m3 2．调节池尺寸：

调节池的有效水深一般为1.5m~2.5m[12]，设该调节池的有效水深为2.5m， 调节池出水为水泵提升。

采用矩形池，调节池表面积为：

A?V （4.15） H式中：A——调节池表面积，m2；

V——调节池体积，m3；

H——调节池水深，m。

75计算得：调节池表面积 A??30m2

2.5取池长L=6m，则池宽B=5m。

考虑调节池的超高为0.3m，则调节池的尺寸为：6m×5m×2.8m=84 m3，在池底设集水坑，水池底以i=0.01的坡度滑向集水 5.3吹脱塔设计计算： 1.设计参数：

设计流量Qmax=1050 m3/d=43.75 m3/h=1.215×10-2m3/s 设计淋水密度q=100 m3/（m2·d） 气液比为2500m3/m3废水 2.设计计算： （1）吹脱塔截面积

A=

Qmax （4.16） q式中：A——吹脱塔截面积，m2；

Qmax——设计流量，m3/d；

q——设计淋水密度，m3/（m2·d）。

300 计算得：吹脱塔截面积A==3 m2

100吹脱塔直径D=

（2）空气量

设定气液比为2500 m3/m3水，则所需气量为：

300×2500=7.5×105 m3/d=8.68m3/s

（3）空气流速v=8.68/3=2.89m/s （4）填料高度

采用填料高度为5.0m，考虑塔高对去除率影响的安全系数为1.4，则填料总高度为5×1.4=7.0 m.

4A??4?3=1.95m（设计中取2 m） 3.145.4 ABR池设计计算

1．上向流室截面积A1

A1?Qmax （4.17） 24V1

式中：A1——上向流室截面积，m2；

Qmax——设计流量，m3/d；

V1——上向流室水流上升速度，一般为1~3m/h，取V1=2.6m/h。 300计算得：上向流式截面积A1??4.8m2

24?2.6取上向流室宽度B1=1.5m，则其长度L1=3.2m。

反应上向流室和下向流室的水平宽度比为4:1，即下向流室宽度B2=0.4m，长度与上向流室相同为L2=3.2m。

2．下向流室流速V2 V2?Qmax （4.18）

24B2L2式中：V2——下向流室流速，m/h；

Qmax——设计流量，m3/d；

B2——下向流室宽度，m；

L2——下向流室长度，m。

300?9.77m/h 计算得：下向流室流速V2=

24?0.4?3.2有效水深设为Hh=2.5m，超高H2=0.3m，顶部厚度0.2m，则总水深H=3.0m，ABR池尺寸为：6.7m×3.2m×3.0m=64.32m3，停留时间HRT=64.32/12.5=6h。

COD容积负荷为9.08kgCOD/( m3/d)，符合要求。

在三个上向流室的顶部中央各设一个沼气出口，尺寸为?100mm，并设计有200mm长的直管段。为防止气体外泄，把出水槽方向设计为向下。

3．产气量G

G?eQmaxS0E （4.19） 式中：G——产生的沼气量，m3/h；

e——产气率，取e=0.25m3气/kgCOD；

Qmax——设计流量，m3/d； S0——进水平均COD，mg/L； E——COD去除率，去E=83%。

计算得：产气量G=0.25×12.5×6000×10-3×0.83=15.56 m3/h

每天产生的沼气量为373.4 m3/d。 5.5 SBR池设计计算

1.设计参数[14]：

设计流量Qmax=1050 m3/d=43.75 m3/h=1.215×10-2m3/s； 反应池水深H=5m；

BOD5-污泥负荷Ls=0.12kgBOD/(kgMLSS·d)； 污泥浓度MLSS=4000mg/L；

排水比11

m?4；

安全高度ε=0.5m； 反应池数N=2；

池宽与池长之比为1：1； 需氧量系数a=1.0kgO2/kgBOD5。 2.设计计算[15]： （1）曝气时间TA

T24S0A?

L SmX 式中：TA——曝气时间，h；

S0——进水平均BOD5，mg/L；

Ls——SBR污泥负荷，kgBOD/(kgMLSS·d)； 1m——排水比；

X——反应器内混合液平均MLSS浓度，mg/L。 计算得：曝气时间T?24?560A0.12?4?4000?7h （2）沉淀时间TS

H?(1 Ts?m)??Vmax Vmax?4.6?104?X?1.26 式中：Ts——沉淀时间，h； H——反应器水深，m ；

1m——排水比；

4.20）4.21）4.22）（

（

（

ε——安全高度；

Vmax——活性污泥界面的初始沉降速度，m/h； X——反应器内混合液平均MLSS浓度，mg/L。

计算得：污泥界面初始沉降速度Vmax =4.6×104×4000-1.26=1.33m/h

沉淀时间 T5?1S?4?0.51.33?1.32h （3）排水时间TD=2h （4）周期数n

一周期所需时间TC≥TA+TS+TD=7+1.32+2=10.32h

周期数n=

24T?2410.32?2.32 C 取n=2，则TC=12h （5）进水时间

TTcF?N 式中：TF——进水时间，h；

TC——一个周期所需时间，h； N——一个系列反应池数量。

计算得：进水时间TF=122?6h

（6）反应池容积V

V?mnN?Qmax 式中：V——各反应池容积，m3； N——反应池的个数； n——周期数；

Qmax——日最大废水处理量，m3/d。

计算得： 反应池容积V?42?2?300?300m3 （7）反应池尺寸： 单个反应池面积A=

VH?3005?60m2 取SBR池长L=10m，则SBR池宽B=6m。 （8）进水变动的讨论

4.23）4.24）4.25）（ （ （ 1m?114?1 排出结束时水位：h2?H???5???3.33m

km1.125411 基准水位： h3?H??5??4.44m

k1.125 高峰水位： h4?H?5m

警报、溢流水位： h5?H???5?0.5?5.5m 污泥界面： h1?h2?0.5?3.33?05?2.83m

SBR反应池水位概念如图4.5所示。

警报、溢流水位 高峰水位 基准水位 排水结束水位 污泥界面 h1h2h4 h5 h3

图4.5 SBR反应池水位概念图

（9）鼓风曝气系统 a.需氧量

O?=aQmax（S0-Se） （4.26） 式中：O?——需氧量，kgO2/d；

a——需氧量系数，kgO2/kgBOD5； Qmax——设计流量，m3/d； S0——进水BOD5，kg/ m3； Se——出水BOD5，kg/ m3。

计算得：需氧量O?=1.0×300×(560 - 95)×10-3=139.5 kgO2/d 周期数n=2，反应池数N=2，则每个池一个周期的需氧量 O1?O?139.5?34.9 kgO2/d =

N?n2?2 以曝气时间TA=7h为周期的需氧量为 OD?O134.9??5.0 kgO2/d TA7 b.供氧量

设计算水温为20°C，混合液DO 浓度CL =1.5mg/L，微孔曝气器的氧 转移率EA=15%，设曝气头距池底0.2m，则淹没水深为4.8m。 查表得：

20°C时溶解氧在水中饱和溶解度[16]：Cs(20)=9.17mg/L 30°C时溶解氧在水中饱和溶解度：Cs(30)=7.63mg/L 微孔曝气器出口处的绝对压力Pb：

Pb=P0+9.8×103×HA （4.27） 式中：Pb——曝气器出口处的绝对压力Pb，Pa； P0——大气压力，P0=1.013×105Pa；

HA——曝气器装置的安装深度，本设计采用HA=4.8m。 计算得：

曝气器出口处的绝对压力Pb=1.013×105+9.8×103×4.8=1.483×105Pa 空气离开反应池时氧的百分比为 Ot?21（1?EA） ×100% （4.28）

79?21（1?EA） 式中：Ot——空气离开反应池时氧的百分比，%；

EA——空气扩散器的氧转移效率，对于微孔曝气器，取15%。 计算得：

空气离开反应池时氧的百分比Ot = 曝气池中的平均溶解氧饱和度为

21??1?0.15??100%=18.43%

79?21??1?0.15?PbOt??Csb?T??Cs??? （4.29） 542?2.066?10?式中：Csb——鼓风曝气池内混合液溶解氧饱和度的平均值，mg/L；

Cs——在大气压条件下氧的饱和度，mg/L； Pb——空气扩散装置出口处的绝对压力，Pa； Ot——空气离开反应池时氧的百分比。

计算得：

20°C时鼓风曝气池内混合液溶解氧饱和度的平均值

?1.483?10518.43?Csb(20)=9.17???2.066?105?42??=10.61 mg/L

??30°C时鼓风曝气池内混合液溶解氧饱和度的平均值

?1.483?10518.43?Csb(30)=7.63???2.066?105?42??=8.82 mg/L

?? 温度20°C时，脱氧清水的充氧量为

R0?RtCsb(20)?[??Csb(30)?CL]?1.02430?20 （4.30）

式中：Ro——脱氧清水的充氧量，kgO2/h；

Rt——需氧量，kg/L；

?——氧转移折算系数，一般?=0.8～0.85，取?=0.85；

?——氧溶解折算系数，一般?=0.9～0.97，取?=0.95； ?——密度，kg/L，清水密度为1.0 kg/L； CL——废水中实际溶解氧浓度，mg/L；

Csb——鼓风曝气池内混合液溶解氧饱和度的平均值，mg/L。 计算得：充氧量Ro= c.供风量 鼓风空气量：

GS?R02931?? （4.31）

0.28EA273603

13.5?10.61=19.32 kg O2/h 100.85??0.95?1.0?8.82?1.5??1.024 式中：GS——鼓风空气量，m/min；

Ro——脱氧清水的充氧量，kgO2/h；

EA——空气扩散器的氧转移效率，对于微孔曝气器，取15%。

19.322931??=8.23 m3/min 计算得：鼓风空气量GS=

0.28?0.1527360 d.布气系统

单个反应池平面面积为10m×6m，设每个曝气器的服务面积为2m2。

10?6?2?60个，取总曝气器个数为64个。 曝气器的个数：2每个SBR池需要曝气器32个。

设空气干管流速u1=15m/s，干管数量n1=1；支管流速u2=10m/s，，支管数 量n2=2；小支管流速u3=5m/s，小支管数量n3=6。 管道直径：

D? 式中：D——管道直径，m；

4Gs （4.32）

n?60?u GS——鼓风空气量，m3/min； n——管道数量；

u——管道内空气流速，m/s。 计算得：

空气干管直径D1=

4?8.23=0.108m，选用DN125mm钢管

1?60?3.14?154?8.23=0.093m，选用DN100mm钢管

2?60?3.14?104?8.23=0.076m，选用DN80mm钢管

6?60?3.14?5 空气支管直径D2=

空气小支管直径D3=

（10）上清液排出装置滗水器 每池的排水负荷

QD?Qmax （4.33） NnTD 式中：QD——每个反应池的排水负荷，m3/min； Qmax——设计流量，m3/d； N——反应池数； n——周期数； TD——排水时间，h。 计算得：每池的排水负荷QD = 5.6 混凝沉淀设计计算：

1.溶液池容积：

V1?式中：V1——溶液池容积，m3；

?——混凝剂最大投量，取?=20mg/L；

Qmax——设计流量，m3/d；

3001?=0.625 m3/min

2?2?260?Qmax （4.34） 417?n?——溶液质量分数，一般取10%~20%，取?=10%；

n——每日配制次数，一般为2~6次，取n=2。

20?300计算得： 溶液池容积V1==0.72 m3

417?10?2

溶液池设置两个，以便交替使用，每个溶液池的容积为V1。

考虑溶液池超高为0.2m，溶液池的形状采用矩形，则溶液池的尺寸为： 1m×0.9m×1.0m。

2.储液池容积：

因为聚合氯化铝为液态混凝剂，因此不必设溶解池，但需设置储液池。储 液池的体积一般设为溶液池的15%~30%。储液池体积V2=0.3 V1=0.3×0.72=0.216 m3。储液池设置两个，一用一备，每个储液池的容积为V2。考虑储液池超高为0.2m，储液池的形状采用方形，则储液池的尺寸为：0.6m×0.6m×0.8m。

3.计量设备

本次设计使用的混凝剂为液态聚合氯化铝，因此选用转子流量计作为计 量设备，以调节药液投加量[18]。 4.投药设备：

常用的药液投加方式有重力投加、水射器投加和泵投加。本次采用水射器投 加。加药流量Q2=0.20L/s；压力喷射水进水压力Hl=2.4516×105Pa；水射器出口 压力要求Hd=9.8065×104Pa；被抽提药液吸入口压力Hs=0。 （1）压头比N

N? 式中：N——压头比；

Hl——压力喷射水进水压力，m； Hd——混合液送出压力，m； Hs——被抽提液体的抽吸压力，m。

10?0计算得：压头比N==0.667

25?10 （2）截面比R及掺和系数M R?Hd?Hs （4.35）

Hl?HdA1 （4.36） A2Q1 （4.37） Q2 M?式中：A1——喷嘴截面积，m2；

A2——喉管截面积，m2； Q1——喷嘴工作水流量，m3/s； Q2——吸入水流量，m3/s。

据N值，查图得[19]：截面比R=0.46，掺和系数M=0.44

（3）喷嘴计算： a.喷嘴工作水流量Q1= b.喷口断面积A1

Q20.20==0.455L/s M0.44A1?10Q1C2gH1 （4.38）

式中：A1——喷嘴截面积，cm2； Q1——喷嘴工作水流量，L/s；

C——喷口出流系数，一般为0.9~0.95，取C=0.9；

g——重力加速度，9.81m/s2； Hl——压力喷射水进水压力，m。

计算得： 喷口断面积A1=

10?0.4550.9?2?9.81?25=0.228 cm2

c.喷口直径d1=

4A1

?=

4?0.228=0.54cm

3.14 取d1=0.55cm，则相应喷口断面积A1'=0.24 cm2 d.喷口流速v1

?1=

10Q1 （4.39） A1' 式中：?1——喷口流速，m/s； Q1——喷嘴工作水流量，L/s； A1'——喷口断面积，cm2。

10?0.455 计算得：喷口流速?1==19.0m/s

0.24 e.喷嘴收缩长度l1

l1=

D1?d1 （4.40）

2tan? 式中：l1——喷嘴收缩长度，cm；

D1——喷射水的进水管直径，采用D1=3.0cm；

d1——喷口直径，cm；

?——喷嘴收缩段的收缩角，一般为10°~30°，此处采用?=20°。

3?0.55 计算得：喷嘴收缩长度l1==3.36cm

2?tan20? f.喷嘴直线段长度l1'=0.7d1=0.7×0.55=0.38cm g.喷嘴总长度l=l1+l1'=3.36+0.38=3.74cm （4）喉管计算： a.喉管断面积A2

A2?A1' （4.41） R 式中：A2——喉管断面积，cm2

；

A1'——喷口断面积，cm2； R——截面比。 计算得：喉管断面积A2=0.240.46=0.52 cm2 b.喉管直径d2

dd12?R 式中：d2——喉管直径，cm； d1——喷口直径，cm； R——截面比。 计算得：喉管直径d2=

0.550.46=0.81cm

c.喉管长度l2=6 d2=6×0.81=4.86cm d.喉管进口扩散角?=120° e.喉管流速v2

v10?Q1?Q2?2?A 2 式中：v2——喉管流速，m/s； Q1——喷嘴工作水流量，m3/s； Q2——吸入水流量，m3/s；

A2——喉管断面积，cm2。

计算得：喉管流速v10??0.455?0.20?2=0.52=12.6m/s

（5）扩散管长度

l3?d23?D2tan? 式中：l3——扩散管长度，cm；

4.42）

4.43） 4.44）

（ （

（ D3——水射器混合水出水管管径，采用D3=D1，cm； ?——扩散管角度，一般为5°~10°，此处采用?=5°。

3?0.81 计算得：扩散管长度l3?=12.5cm

2?tan5? （6）喷嘴和喉管进口的间距L=0.5 d2=0.5×0.81=0.40cm

5.混合设备：

混合方式有水泵混合、隔板混合和机械混合等；主要混合设备有水泵叶轮 压力水管、静态混合器或混合池等。本次设计处理水量较小，因此采用桨板式机械混合池，设置两个混合池，一用一备。 （1）混合池有效容积W

W?QmaxT （4.45）

60?24 式中：W——混合池有效容积，m3；

Qmax——设计流量，m3/d；

T——混合时间，最大不得超过2min，取T=1min。

300?1计算得： 混合池有效容积W==0.21m3

24?60 （2）混合池高度H

有效水深H'?4W （4.46） ?D2 式中：H'——有效水深，m； W——混合池有效容积，m3； D——混合池直径，D=0.6m。

4?0.21 计算得：有效水深H'==0.74m 23.14?0.6 混合池池壁设4块固定挡板，每块宽度b=1/10D=0.06m，其上、下缘离

静止液面和池底皆为0.15m，挡板长h=0.74－2×0.15=0.44m。混合池超高取

?H=0.26m，则混合池总高度为： H= H'+?H=0.74+0.26=1.00m

6.絮凝设备

絮凝设备可分为水力和机械两大类。根据本次设计的水量和水质，选择垂直轴式等径叶轮机械絮凝池，絮凝池设置两个。 （1）池体尺寸 a.单池有效容积V

V?QmaxT （4.47） 60n 式中：V——絮凝池有效容积，m3；

Qmax——设计流量，m3/h；

T——絮凝时间，一般为10~15min，取T=15min； n——絮凝池数，n=2。

12.5?15计算得： 单池有效容积V?=1.56 m3

60?2 b.池平面尺寸

为配合沉淀池尺寸，絮凝池分为三格，每格尺寸为0.6m×0.6m，即絮凝池的宽度B=0.6m，则长度L=3×0.6=1.8m。

絮凝池分格隔墙上过水孔道上、下交错布置，每格设一台搅拌设备，为加强搅拌效果，于池子周壁设四块固定挡板。 c.池高h

h? 式中：h——絮凝池高，m； V——絮凝池有效体积，m3； B——絮凝池宽度，m； L——絮凝池长度，m。

1.56 计算得： 池高h==1.4m

0.6?1.8 絮凝池超高取0.2m，则絮凝池总高度H=1.6m。 （2）搅拌设备 a.叶轮构造参数

叶轮直径D取池宽的75%，采用D=0.45m；

叶轮桨板中心点线速度采用：?1=0.5m/s，?2=0.35m/s，?3=0.2m/s； 桨板长度l=0.32m(桨板长度与叶轮直径之比l/D=0.32/0.45=0.7)； 桨板宽度b=0.05m；

叶轮桨板中心点旋转直径D0=0.32m。

每根轴上桨板数8块，内、外侧各4块。旋转桨板面积与絮凝池过水断面

8bl8?0.05?0.32?100?100%=15.2%， 符合要求。 面积之比为： %=Bh0.6?1.4 b.叶轮转速n

n?60? （4.49） ?D0V （4.48） BL 式中：n——叶轮转速，r/min； ?——叶轮桨板中心点线速度，m/s；

D0——叶轮上桨板中心点旋转直径，m。 计算得叶轮转速分别为： n1=

60?160?0.5==29.8r/min ?D03.14?0.3260?260?0.35==20.9r/min ?D03.14?0.3260?360?0.2==11.9r/min ?D03.14?0.32 n2=

n3=

c.叶轮旋转的角速度? ??2? （4.50） D0 式中：?——叶轮旋转角速度，rad/s； ?——叶轮桨板中心点线速度，m/s； D0——叶轮上桨板中心点旋转直径，m。 计算得：

2?0.5=3.12rad/s 0.322?0.35 第二格叶轮角速度?2?=2.19rad/s

0.322?0.2 第三格叶轮角速度?3?=1.25rad/s

0.32 第一格叶轮角速度?1? d.桨板功率P0n

由桨板宽长比b/l=0.05/0.32=0.16<1，查表得：阻力系数CD=1.10

C?l3?3???10外侧桨板旋转的功率P0'n?D?r24外?r14 （4.51） n外8C?l3?n?10?3 （4.52） 内侧桨板旋转的功率P0''n?D?r24内?r14内?8 桨板功率P0n?P0'n?P0''n （4.53）

式中：P0'n——外侧桨板旋转的功率，kW；

P0''n——内侧桨板旋转的功率，kW；

P0n——桨板功率，kW；

y——每个叶轮上的桨板数目，此处y=4个；

l——桨板长度，m； k——系数；

r2外——叶轮外缘旋转半径，m；

r1外——叶轮外缘旋转半径与桨板宽度之差，m； r2内——叶轮内缘旋转半径，m；

r1内——叶轮内缘旋转半径与桨板宽度之差，m； ?——叶轮旋转角速度，rad/s。 计算得：

第一格外侧桨板旋转功率

1.10?1000?0.32' P01??0.2254?0.1754?3.123?10?3=2.17×10-3kW

8???? 第一格内侧桨板旋转功率

'' P01?1.10?1000?0.32?0.1454?0.0954?3.123?10?3=4.22×10-4kW

8 第一格桨板功率P01=2.17×10-3+4.22×10-4=2.59×10-3 kW

第二格外侧桨板旋转功率

1.10?1000?0.32' P02??0.2254?0.1754?2.193?10?3=7.51×10-4kW

8???? 第二格内侧桨板旋转功率

'' P02?1.10?1000?0.32?0.1454?0.0954?2.193?10?3=1.67×10-4kW

8 第二格桨板功率P02=7.51×10-4+1.67×10- 4=9.18×10-4 kW

第三格外侧桨板旋转功率

1.10?1000?0.32' P03??0.2254?0.1754?1.253?10?3=1.40×10-4kW

8???? 第三格内侧桨板旋转功率

'' P03?1.10?1000?0.32?0.1454?0.0954?1.253?10?3=3.10×10-5kW

8 第三格桨板功率P03=1.40×10-4+3.10×10-5=1.71×10- 4 kW e.所需电动机功率P

设三台搅拌器合用一台电动机，则絮凝池所消耗总功率为： P0=P01+P02+P03= 2.59×10-3+9.18×10- 4+1.71×10- 4=3.68×10-3kW 电动机功率

P?P0?1?2 （4.54）

式中：P——电动机功率，kW； P0——絮凝池消耗总功率，kW；

?1——搅拌设备总机械效率，一般取?1=0.75

?2——传动效率，一般为0.6~0.95，取?2=0.8。

3.68?10?3 计算得：电动机功率P==6.13×10-3kW

0.75?0.8 （3）核算平均速度梯度G值及GT值

水温20oC时，水的动力黏度??1.03?10?3Pa·s

V1.56 每格絮凝池的有效容积W===0.52 m3

33 水流速度梯度

G?P （4.55） ?W 式中：G——水流速度梯度，s-1； P——电动机功率，W； ?——水的动力黏度，Pa·s； W——每格絮凝池的有效容积，m3。 计算得：

P012.59?10?3?103-1

第一格速度梯度G1==69.5 s ??3?W1.03?10?0.52P029.18?10?4?103 第二格速度梯度G2==41.4 s-1 ??3?W1.03?10?0.52P031.71?10?4?103-1

第三格速度梯度G3==20.6 s ??3?W1.03?10?0.52P03.68?10?3?103 絮凝池平均速度梯度G==47.8 ??V1.03?10?3?1.56 GT=47.8×15×60=4.30×104

经核算，G值均在20~70 s-1范围之内，符合要求；GT值在1×104~1×105的范围内，符合要求。

7.混凝沉淀池

由于反应阶段生成了较大絮体，因此废水从絮凝池出来后送入混凝沉淀池进行沉淀分离。经过一段沉淀时间，处理后的水被澄清后流出，污泥沉在池底，进而达到分离目的。根据处理水的水量水质，选择竖流式沉淀池，沉淀池设置两个。沉淀池为钢筋混凝土结构，池底设计成截头圆锥。竖流式沉淀池结构如图4.6所示。

图4.6 竖流式沉淀池

（1）中心管计算 a.最大秒流量qmax

qmax?Qmax （4.56） n 式中：qmax——最大秒流量，m3/s；

Qmax——设计流量，m3/d； n——沉淀池数，取n=2。

3.472?10?3 计算得：最大秒流量qmax ==1.736×10-3 m3/s

2 b.中心管有效过水断面积A1 A1?qmax （4.57）

?0 式中：A1——中心管有效过水断面积，m2； qmax——最大秒流量，m3/s；

?0——污水在中心管内的流速，一般取0.03m/s。

1.736?10?3 计算得：中心管有效过水断面积A1==0.058 m2

0.03 c.中心管有效直径d0

d0?4A1? （4.58）

式中：d0——中心管有效直径，m； A1——中心管有效过水断面积，m2。 计算得：中心管有效直径d0=

4?0.058=0.27m，取d0=0.3m

3.14 喇叭口直径d1?1.35d0=0.40m；反射板直径d2?1.30d1=0.52 m （2）中心管高度h2（沉淀池的工作高度）

h2??t?3600 （4.59） 式中：h2——中心管高度，m；

?——污水在沉淀区的上升速度，取?=0.0005m/s； t——沉淀时间，取t=1.5h。

计算得：中心管高度h2=0.0005×1.5×3600=2.7m （3）中心管喇叭口与反射板之间的缝隙高度h3

h3?qmax （4.60） ?1?d1 式中：h3——中心管喇叭口与反射板之间的缝隙高度，m； qmax——最大秒流量，m3/s；

?1——污水由中心管与反射板之间缝隙的出流速度，

取?1=0.02m/s；

d1——喇叭口直径，m。 计算得：

1.736?10?3 中心管喇叭口与反射板之间的缝隙高度h3==0.07m

0.02?3.14?0.4（4）沉淀池工作部分有效断面积A2 A2?qmax

? （4.61）

2

式中：A2——沉淀池工作部分有效断面积，m；

qmax——最大秒流量，m3/s；

?——污水在沉淀区的上升速度，取?=0.0005m/s。

1.736?10?3计算得：沉淀池工作部分有效断面积A2==3.47 m2

0.0005

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