某煉焦企業(yè)焦化廢水處理工藝設(shè)計(jì)摘要本次設(shè)計(jì)針對(duì)某煉焦化工企業(yè)廢水廠進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)，該廠主要生產(chǎn)煤氣為，同時(shí)也配套生產(chǎn)焦炭等相關(guān)化工產(chǎn)品，主要污染物來(lái)自蒸氨廢水，廢水量為100m3/d，具有高COD、氨氮、揮發(fā)酚的特點(diǎn)，其中氰化物可抑制微生物生長(zhǎng)，使該廢水可生化性降低。本次設(shè)計(jì)采用以下工藝：格柵——提升池——除油池——?dú)飧〕亍F碳微電解——調(diào)節(jié)池——A/O池——輻流式沉淀池——曝氣生物濾池——混凝反應(yīng)池——混凝沉淀池——出水。污水通過(guò)除油池、氣浮池去除油類物質(zhì)，經(jīng)過(guò)鐵碳微電解設(shè)備分解難降解物質(zhì)，提升可生化性，調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)水質(zhì)水量及pH，隨后進(jìn)入A/O池進(jìn)行生物處理，經(jīng)過(guò)二沉池后，進(jìn)入曝氣生物濾池，進(jìn)一步處理COD、氨氮，最后通過(guò)混凝沉淀去除剩余氰化物等。本次設(shè)計(jì)包括各種工藝方案的比選，各構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)計(jì)算，經(jīng)濟(jì)概算及平面圖、高程圖、各構(gòu)筑物的圖紙。整體工藝對(duì)COD、氨氮有較好的處理效果，出水能夠達(dá)到《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》要求。關(guān)鍵詞：焦化廢水；生物處理技術(shù)；深度處理；工藝設(shè)計(jì)目錄TOC\o"1-2"\h\z\u第一章緒論 11.1序言 11.2設(shè)計(jì)題目 11.3項(xiàng)目背景 1第二章設(shè)計(jì)水量、水質(zhì)及設(shè)計(jì)要求 32.1廢水的來(lái)源 32.2設(shè)計(jì)水量及水質(zhì) 32.3處理要求 4第三章設(shè)計(jì)依據(jù)、設(shè)計(jì)原則及內(nèi)容 13.1設(shè)計(jì)依據(jù) 13.2設(shè)計(jì)原則及內(nèi)容 1第四章焦化廢水處理方案比選 34.1焦化廢水的特點(diǎn) 34.2關(guān)鍵工藝的選擇 34.3工藝方案的確定 74.4處理效果預(yù)測(cè) 11第五章各構(gòu)筑物設(shè)計(jì)及設(shè)備選型 125.1格柵設(shè)計(jì) 125.2集水井與提升泵房設(shè)計(jì) 135.3事故池的設(shè)計(jì) 135.4除油池的設(shè)計(jì) 145.5氣浮池的設(shè)計(jì)計(jì)算 175.6鐵碳微電解設(shè)備 195.7調(diào)節(jié)池的設(shè)計(jì) 205.8A/O池的設(shè)計(jì) 225.9二沉池的設(shè)計(jì) 345.10曝氣生物濾池 395.11混凝反應(yīng)池及沉淀池 445.12污泥處理 52第六章污水處理站總體布置 576.1總體布置原則 576.2高程布置 57第七章主要構(gòu)筑物、設(shè)備及概算 657.1主要設(shè)備 657.2主要構(gòu)筑物 677.3附屬構(gòu)筑物表 677.4一次性投入費(fèi) 687.5運(yùn)行費(fèi) 68參考文獻(xiàn) 72第一章緒論1.1序言隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)、發(fā)展的不斷提速，人民對(duì)自身所處的環(huán)境要求越發(fā)嚴(yán)格。焦炭生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生大量的廢水，其化學(xué)成分非常復(fù)雜，含有多種有毒和，主要是芳香族化合物、氰化物、硫氰酸鹽和銨鹽[1]原焦化廢水含有上述有毒雜質(zhì)，未經(jīng)凈化不能送至接收器(W?odarczyk-Maku?aetal.2016)[2]。污染物濃度高，成分復(fù)雜，可生化性較差（B/C<0.3）[3]是焦化廢水最主要的三個(gè)特點(diǎn)。這些特征增加了焦化廢水的處理難度，為了達(dá)到國(guó)家及地方相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)必須在處理工藝中增加構(gòu)筑物以提高處理效果，這就導(dǎo)致焦化廢水處理成本的提高。近些年中，生物處理方式在焦化廢水的處理工藝中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，也顯示出良好的使用效果[4]。煉焦化工廢水生化處理的效果與微生物群落息息相關(guān)，若存在能高效降解焦化廢水的優(yōu)勢(shì)菌種，則該工藝系統(tǒng)的處理效果將達(dá)到最佳。微生物群落的結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)可以受到外部因素的影響，如pH值、溫度、基質(zhì)和氧氣濃度(Cydzik-Kwiatkowska和Zielińska2016)[5]隨著人們物質(zhì)生活水平的改善，人民開(kāi)始環(huán)境的質(zhì)量，尤其是在一些經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)的地區(qū)，這些地區(qū)開(kāi)始通過(guò)更為嚴(yán)格的地方標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步提升地區(qū)的環(huán)境質(zhì)量。國(guó)家發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)（GB16171—2012）提高環(huán)保要求以滿足環(huán)境自我恢復(fù)的目的。焦化廢水的處理做到達(dá)標(biāo)排放已經(jīng)不能滿足人民對(duì)生活環(huán)境的要求，須進(jìn)一步處理達(dá)到回用標(biāo)準(zhǔn)。而是尋求相為、更為生態(tài)及資源化的回用技術(shù)，以提高焦化廠的水資源重復(fù)利用率[6]。因此，有必要對(duì)焦化廢水進(jìn)行妥善處理，以避免對(duì)接收水體造成長(zhǎng)期不利的環(huán)境和生態(tài)影響[7]。1.2設(shè)計(jì)題目舟山市某園區(qū)內(nèi)焦化企業(yè)的100m3/h焦化廢水處理。1.3項(xiàng)目背景廠區(qū)基本資料：該廠位于某郊區(qū)地塊，主要生產(chǎn)煤氣，配套生產(chǎn)焦炭等相關(guān)化工產(chǎn)品。廠區(qū)廢水主要包括約80m3/h的生產(chǎn)廢水以及生活污水，水量較為均應(yīng)。根據(jù)對(duì)該廠的調(diào)查，本設(shè)計(jì)的擬定為水量的100m3/h的焦化廢水工藝設(shè)計(jì)。第二章設(shè)計(jì)水量、水質(zhì)及設(shè)計(jì)要求2.1廢水的來(lái)源煉焦廢水是一種典型的工業(yè)廢水，主要由煤焦化和煤氣凈化等過(guò)程產(chǎn)生[8]。2.2設(shè)計(jì)水量及水質(zhì)2.2.1進(jìn)水水質(zhì)情況（1）70m3/h的生產(chǎn)廢水。2.2.2進(jìn)水水質(zhì)及出水標(biāo)準(zhǔn)其水質(zhì)情況如表2.1所示。其中COD、氨氮、揮發(fā)酚、SS濃度較高。表2.1焦化廢水生產(chǎn)廢水水質(zhì)項(xiàng)目CODcrmg/L揮發(fā)酚mg/L氨氮mg/L氰化物mg/L硫化物mg/LSSmg/L油類mg/LpH生產(chǎn)廢水300051024021213401216-9生活污水255-33--180-7混合廢水23003101601412001006-9直排標(biāo)準(zhǔn)8050100.20.55056-9第三章設(shè)計(jì)依據(jù)、設(shè)計(jì)原則及內(nèi)容3.1設(shè)計(jì)依據(jù)本次設(shè)計(jì)依據(jù)如下表。表3.1設(shè)計(jì)規(guī)范表序號(hào)規(guī)范名稱1《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB16171-2012）2《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）3《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（GBJ14-87）4《泵站設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB/T50265-97）5《水處理工程設(shè)計(jì)計(jì)算》，中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2006.36《焦化廢水治理工程技術(shù)規(guī)范》（HJ2022-2012）7《采暖與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GBJ19-87）8《工業(yè)企業(yè)噪聲控制設(shè)計(jì)規(guī)范》（GBJ87-85）9《工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（TJ36-79）10《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GBJ19-87）11《工業(yè)建筑防腐蝕設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50046-95）12《工業(yè)與民用供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50052-95）13《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GBJ10-89）14《通用用電設(shè)備配電設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50055-93）15其他相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范3.2設(shè)計(jì)原則及內(nèi)容設(shè)計(jì)原則：（1）嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家及地方現(xiàn)行環(huán)保法律法規(guī)及標(biāo)準(zhǔn)。（2）秉持安全可靠，經(jīng)濟(jì)合理的原則，處理效果穩(wěn)定，技術(shù)成熟、投資和運(yùn)行費(fèi)用低。（3）在總圖布置方面，充分利用現(xiàn)有條件，運(yùn)行管理方便。（4）便于實(shí)現(xiàn)處理自動(dòng)化過(guò)程，易于工人操作管理，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度提高管理水平。設(shè)計(jì)內(nèi)容：指污水處理站的設(shè)計(jì)，不包括蒸氨系統(tǒng)及酚回收體統(tǒng)，具體內(nèi)容如下：①污水處理工藝的設(shè)計(jì)；②主要構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)；③其他配套設(shè)施設(shè)計(jì)；④處理站總平面布置圖設(shè)計(jì)；第四章焦化廢水處理方案比選4.1焦化廢水的特點(diǎn)4.1.1污染物組成復(fù)雜焦化廢水不僅含有多種無(wú)機(jī)污染物如銨鹽、氰化物，還含有大量有機(jī)污染物。氮元素含量較高，但磷元素含量不足。4.1.2可生化性差焦化廢水碳、氮、磷比例不適合微生物的生長(zhǎng)繁殖，進(jìn)而影響對(duì)廢水的處理效果。同時(shí)焦化廢水含有氰化物等有毒物質(zhì)，會(huì)抑制微生物的生長(zhǎng)，降低焦化廢水的可生化性。4.2關(guān)鍵工藝的選擇4.2.1處理工藝的確定《焦化廢水治理工程技術(shù)規(guī)范》[10]（HJ2022-2012）生化處理一般規(guī)定中要求：1、生化處理工藝應(yīng)根據(jù)焦化廢水的特點(diǎn)及處理要求等具體情況進(jìn)行選擇。2、焦化廢水通常采用好氧生物脫酚、氰及降解COD的生化處理工藝。3、焦化廢水生化處理應(yīng)包括缺氧/好氧（A/O）基礎(chǔ)生物脫氮單元工藝，或以此為基礎(chǔ)拓展的工藝：（1）缺氧/好氧（A/O）活性污泥法脫氮工藝。（2）缺氧/好氧（A/O）生物膜法法脫氮工藝。（3）厭氧/缺氧/好氧（A/A/O）生物脫氮工藝。4.2.1.1以A/O工藝為主體的工藝缺氧/好氧（A/O）工藝流程圖如下:圖4.1A/O工藝流程圖孫斌[12]采用分段進(jìn)水多級(jí)A/O系統(tǒng)處理焦化廢水，實(shí)現(xiàn)二沉池出水COD去除，達(dá)到mg/L；氨氮去除，達(dá)到mg/L；總氮去除%，達(dá)到mg/L。再通過(guò)后續(xù)深度處理即可達(dá)到回用水標(biāo)準(zhǔn)。首鋼某焦化廠采用以預(yù)曝氣-缺氧-好氧、前置除油預(yù)處理、后置混凝工藝。預(yù)曝氣-缺氧-好氧核心工藝實(shí)現(xiàn)藝對(duì)CODcr和氨氮的去除率分別達(dá)95％和89％以上[13]缺氧/好氧（A/O）工藝基本原理：缺氧/好氧（A/O）工藝將缺氧段與好氧段串聯(lián)，其中缺氧段溶解氧濃度低于0.2mg/L，好氧段溶解氧濃度一般為2～4mg/L。缺氧段異養(yǎng)菌將污水中的可微生物降解的有機(jī)物（包括懸浮態(tài)、溶解態(tài)有機(jī)物）水解為有機(jī)酸；大分子水解為小分子；部分不溶性的有機(jī)物變?yōu)槌煽扇苄缘奈镔|(zhì)；將蛋白質(zhì)等有機(jī)鏈上的N或者氨基進(jìn)行氨化，產(chǎn)生氨氮；同時(shí)反硝化過(guò)程中還會(huì)利用有機(jī)酚作為碳源，去除有機(jī)酚；反硝化菌將硝態(tài)氮還原為氮?dú)?。好氧段硝化菌消耗大量有機(jī)物將氨氮氧化為硝態(tài)氮，通過(guò)回流完成N元素從廢水中的去除，進(jìn)而完成C、N、O在生態(tài)中的循環(huán)，完成污水的無(wú)害化處理。缺氧/好氧（A/O）工藝優(yōu)點(diǎn)：（1）構(gòu)筑物少、流程簡(jiǎn)單、占地面積較小、基建費(fèi)用較低。（2）缺氧池中的反硝化菌會(huì)在反硝化進(jìn)程中在廢水中增加一定堿度，可對(duì)好氧池中硝化菌硝化所消耗的堿度進(jìn)行補(bǔ)充。（3）廢水先進(jìn)入缺氧池可提升廢水一定的可生化性，獲得較高的C/N比，可節(jié)約外加碳源的費(fèi)用。（4）氨氮去除率高，一般可達(dá)到95%以上。缺氧/好氧（A/O）工藝缺點(diǎn)：回流消化液源自曝氣池，含有一定量的溶解氧，會(huì)增加缺氧段的溶解氧，使缺氧段溶解氧濃度難以維持在較為理想的0.2mg/L以下，影響反硝化效果。其中本次設(shè)計(jì)污水COD濃度較高，為2300mg/L，而缺氧/好氧（A/O）工藝COD去除率在90%左右，出水不能達(dá)到《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》[9]中所規(guī)定的80mg/L（直接排放）。4.2.1.2以厭氧/缺氧/好氧（A/A/O）工藝為主體的工藝厭氧/缺氧/好氧（A/A/O）工藝流程圖如下：圖4.2A/A/O工藝流程圖厭氧/缺氧/好氧（A/A/O）工藝原理：廢水依次進(jìn)入串聯(lián)的厭氧池、缺氧池、好氧池二次沉淀池。厭氧池中微生物對(duì)難降解的化合物進(jìn)行初步分解，使其變?yōu)橐捉到獾挠袡C(jī)物。本次設(shè)計(jì)中P含量過(guò)低，因此不考慮厭氧池中聚磷菌的影響。缺氧池發(fā)生反硝化反應(yīng)，反硝化過(guò)程中會(huì)利用有機(jī)酚作為碳源，將硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)?。好氧池發(fā)生硝化菌在硝化進(jìn)程中，將氨氮氧化為硝態(tài)氮，通過(guò)將消化液回流至缺氧池達(dá)到從廢水中去除N元素的任務(wù)。同時(shí)好氧池中微生物可大量消耗有機(jī)碳進(jìn)一步去除C元素。厭氧/缺氧/好氧（A/A/O）工藝優(yōu)點(diǎn)：（1）厭氧池可分解部分難降解有機(jī)物，能夠提高廢水的可生化性。（2）在厭氧、缺氧、好氧交替運(yùn)行條件下，能導(dǎo)致污泥膨脹的絲狀菌不能大量繁殖，可有效降低污泥膨脹發(fā)生的概率。厭氧/缺氧/好氧（A/A/O）工藝缺點(diǎn)：（1）其中本次設(shè)計(jì)污水COD濃度較高，為2300mg/L，而厭氧/缺氧/好氧（A/A/O）工藝出水并不能達(dá)到《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》[9]中所規(guī)定的80mg/L（直接排放）。（2）厭氧池容易散發(fā)惡臭，影響周邊環(huán)境，需采取一定的防臭措施。（3）投資規(guī)模較A/O工藝更大。4.2.1.3以缺氧/好氧/曝氣生物濾池（A/O/O）工藝為主體的工藝缺氧/好氧/曝氣生物濾池（A/O/O）工藝流程圖如下：圖4.3A/O/O工藝流程圖該工藝的原理與A/O工藝類似，增加一個(gè)曝氣生物濾池，進(jìn)一步去除COD與SS。該工藝具有A/O工藝的有點(diǎn)，且能進(jìn)一步處理COD，初期投資與A/A/O工藝相差不大。4.2.4結(jié)論根據(jù)以上廢水的特點(diǎn)，結(jié)合國(guó)內(nèi)外焦化廢水處理的經(jīng)驗(yàn)，確定采用缺氧/好氧/曝氣生物濾池（A/O/O）生物脫碳、氮處理工藝。4.3工藝方案的確定4.3.1工藝介紹隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國(guó)民對(duì)生活環(huán)境質(zhì)量的要求逐步提高，排放標(biāo)準(zhǔn)也水質(zhì)提高，過(guò)往單純的使用A/O或A/A/O工藝不能達(dá)到現(xiàn)行的排放標(biāo)準(zhǔn)。因此通過(guò)上述比選，最終確定了以A/O/O為主體的處理工藝。本次設(shè)計(jì)的工藝按照《焦化廢水治理工程技術(shù)規(guī)范》[11]（HJ2022-2012）主要包括預(yù)處理、生化處理、深度處理和污泥處理四個(gè)方面。4.3.2工藝流程主要工藝流程為：格柵——提升池——除油池——?dú)飧〕亍F碳微電解——調(diào)節(jié)池——A/O池——輻流式沉淀池——曝氣生物濾池——混凝反應(yīng)池——混凝沉淀池——出水。具體工藝流程圖如下圖4.4：4.3.3工藝流程圖介紹1）預(yù)處理階段本次設(shè)計(jì)工藝預(yù)處理階段主要包括格柵、提升池、事故池、隔油池、氣浮池、鐵碳微電解與調(diào)節(jié)池。為防止提升泵空轉(zhuǎn)，因此在格柵前有設(shè)計(jì)一個(gè)集水池。另外根據(jù)《焦化廢水治理工程技術(shù)規(guī)范》[11]（HJ2022-2012）應(yīng)設(shè)置事故池。事故池是當(dāng)污水處理廠內(nèi)部進(jìn)行調(diào)整調(diào)整或由一些特殊情況所導(dǎo)致的污水大量增加，超過(guò)正常工藝的設(shè)計(jì)流量時(shí)所容納多余廢水的構(gòu)筑物。隔油池與氣浮池的作用為去除池內(nèi)大部分的油類及部分氰化物。根據(jù)《焦化廢水治理工程技術(shù)規(guī)范》[11]（HJ2022-2012），隔油池優(yōu)先采用平流式除油池。因此本次設(shè)計(jì)采用平流式除油池。根據(jù)規(guī)范[11]，氣浮可采用加渦凹溶氣氣浮。由于該廠廢水含油量低于100mg/L,采用平流式除油池加氣浮池即可使出水油類達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。此外，平流式除油池加氣浮池工藝可根據(jù)油類性質(zhì)，去除約10%的COD。除油分離器生產(chǎn)廢水、生活污水水調(diào)節(jié)池氣浮池鐵碳微電解事故池一級(jí)處理提升池及格柵隔油池提升泵浮渣收集裝置除油分離器生產(chǎn)廢水、生活污水水調(diào)節(jié)池氣浮池鐵碳微電解事故池一級(jí)處理提升池及格柵隔油池提升泵浮渣收集裝置缺氧池配水井好氧池加藥加藥配水井污泥回流二級(jí)處理硝化液回流二次沉淀池曝氣生物濾池缺氧池配水井好氧池加藥加藥配水井污泥回流二級(jí)處理硝化液回流二次沉淀池曝氣生物濾池深度處理泥餅外運(yùn)加藥出水污泥濃縮池污泥濃縮池集水池混凝沉淀池混凝反應(yīng)池深度處理泥餅外運(yùn)加藥出水污泥濃縮池污泥濃縮池集水池混凝沉淀池混凝反應(yīng)池圖4.4工藝流程圖鐵碳微電解使部分難降解環(huán)狀和長(zhǎng)鏈有機(jī)物分解成易生物降解的小分子有機(jī)物繼而提高可生化性。調(diào)節(jié)池有以下幾點(diǎn)作用，一是通過(guò)加藥調(diào)節(jié)鐵碳微電解出水的pH。二是雖然鐵碳微電解不能一直曝氣，但有時(shí)需進(jìn)行曝氣，調(diào)節(jié)池可減少溶解氧含量，避免對(duì)缺氧池缺氧環(huán)境造成影響。三是防止因水質(zhì)水量變化對(duì)生化系統(tǒng)造成沖擊，保障生化反應(yīng)的連續(xù)性。通過(guò)上述預(yù)處理過(guò)程，預(yù)處理出水基本達(dá)到進(jìn)入后續(xù)生化處理的需求。2）生化處理階段本次工藝生化處理主要構(gòu)筑物有A/O池、輻流式沉淀池及曝氣生物濾池。生化處理階段主要利用微生物去除COD、N及揮發(fā)酚。由于整個(gè)生化過(guò)程會(huì)是堿度降低，因此在好氧階段需加入藥物以維持系統(tǒng)中的堿度，具體投加量需進(jìn)行試運(yùn)行實(shí)驗(yàn)確定。同時(shí)，經(jīng)計(jì)算進(jìn)水中的磷含量不足，為滿足微生物生長(zhǎng)，需額外假如磷酸鹽藥劑補(bǔ)充磷。為防止磷元素過(guò)量導(dǎo)致微生物生長(zhǎng)過(guò)剩，出水磷超標(biāo)，磷酸鹽藥劑具體投加量也需通過(guò)試運(yùn)行實(shí)驗(yàn)確定。此外整個(gè)生化系統(tǒng)的pH、溫度等都需采取一定的保障措施以滿足微生物生長(zhǎng)的需求。此外曝氣生物濾池還可以進(jìn)一步去除COD與SS，確保出水CDO與SS達(dá)標(biāo)。3）深度處理階段深度處理構(gòu)筑物為由混凝反應(yīng)池、混凝沉淀池以及集水池。在混凝池中投加藥劑來(lái)確?？偟娜コ省?）污泥處理污泥均集中在污泥濃縮池內(nèi)，經(jīng)濃縮后，送至脫水機(jī)房，加入污泥脫水藥劑陽(yáng)離子聚丙烯酰胺（CPAM）進(jìn)行脫水干化，運(yùn)往廠外。同時(shí)除油池與氣浮池產(chǎn)生的固廢也一起外運(yùn)交付給有資質(zhì)部門(mén)處理。4.4處理效果預(yù)測(cè)本次設(shè)計(jì)工藝處理效果見(jiàn)下表4.1。表4.1處理效果表 水質(zhì)指標(biāo)構(gòu)筑物CODCr（mg/L）氨氮（mg/L）SS（mg/L）油類（mg/L）揮發(fā)酚（mg/L）氰化物（mg/L）除油池進(jìn)水230016020010031014出水22501601904031014去除率2%-5%60%--氣浮池進(jìn)水22501601904031014出水220016015052204.2去除率2%-20%87.5%30%70%鐵碳微電解進(jìn)水220016015052204.2出水13201601305881.7去除率40%-13%-60%60%缺氧池進(jìn)水13201601305881.7出水800401305881.7去除率40%75%好氧池進(jìn)水800401305881.7出水1601613050.91.5去除率8060%--99%10%二沉池進(jìn)水1601613050.91.5出水160166550.91.5去除率--50%曝氣生物濾池進(jìn)水160166550.91.5出水166.42050.31.2去除率90%60%80%-66%20%混凝反應(yīng)池混凝沉淀池進(jìn)水166.41350.31.2出水166.465<0.3<0.2去除率--50%--85%達(dá)標(biāo)情況達(dá)標(biāo)達(dá)標(biāo)達(dá)標(biāo)達(dá)標(biāo)達(dá)標(biāo)達(dá)標(biāo)（注：本表數(shù)據(jù)只做初步估算，各構(gòu)筑物去除效果根據(jù)試運(yùn)行實(shí)驗(yàn)確定）

第五章各構(gòu)筑物設(shè)計(jì)及設(shè)備選型5.1格柵設(shè)計(jì)過(guò)柵流量為100m3/h（0.028m3/s）。參照《水處理工程設(shè)計(jì)計(jì)算》[14](P198)，本次設(shè)計(jì)中取一組格柵即N=1，柵前水深h取0.4m，過(guò)柵流速v取0.5m/s，柵條間隙b取0.02m，格柵傾角α為60°。5.1.1.格柵的間隙數(shù)（n）==6.5（5.1）格柵柵條數(shù)為整數(shù)，所以n取7。5.1.2.格柵槽寬度（B）參照《水處理工程設(shè)計(jì)計(jì)算》[14]，本次設(shè)計(jì)中每根格柵條的寬度S為0.015m。=0.015×（7-1）+0.02×7=0.23m（5.2）格柵槽寬度為0.23m遠(yuǎn)小于一般的機(jī)械格柵柵槽寬度，因此本次設(shè)計(jì)一個(gè)人工格柵即可。圖5.1人工提籃格柵示意圖具體參數(shù)見(jiàn)下表5.1人工提籃格柵設(shè)計(jì)參數(shù)。表5.1人工提籃格柵設(shè)計(jì)參數(shù)型號(hào)柵條間隙柵高寬把手高把手長(zhǎng)人工提籃格柵0.02m0.8m0.23m0.2m0.23m5.2集水井與提升泵房設(shè)計(jì)為節(jié)約面積，適當(dāng)降低成本，本次設(shè)計(jì)將集水井與提升泵房合建，組成集水提升池。同時(shí)在集水提升池邊建設(shè)事故池。當(dāng)發(fā)生事故時(shí)，可將集水提升池中廢水溢流入事故池，由事故池暫為存貯。此外當(dāng)工況或廢水處理設(shè)備恢復(fù)正常時(shí)，事故池中水將由水泵送入隔油池再進(jìn)行后續(xù)處理。根據(jù)[15]（P192）中集水池設(shè)計(jì)要求，其中有效容積不宜小于最大一臺(tái)水泵5min的出水量。同時(shí)為保持進(jìn)水水量的均勻，使集水提升池具有一定的調(diào)節(jié)水量的作用，選擇水力停留時(shí)間為3h，即有效容積為300m3。集水提升池有效水深取5m，超高0.3m，長(zhǎng)為10m，寬為6m。圖5.2人工提籃格柵與集水提升池示意圖5.3事故池的設(shè)計(jì)《焦化廢水治理工程技術(shù)規(guī)范》[11]中規(guī)定，焦化廢水處理系統(tǒng)中需設(shè)置事故池。事故池有效容積應(yīng)能容納16～24h的焦化廢水量。為減少占地面積集水提升池可建于事故池內(nèi)。5.3.1有效容積的計(jì)算水力停留時(shí)間T取20h，焦化廢水流量Q為100m3/L=（m3）（5.3）5.3.2相關(guān)尺寸的計(jì)算事故池有效水深H取5m，超高h(yuǎn)1取0.3m。則事故池底面積=（m2）；合建后事故池底面積A總=400+60=460（m2）；所以合建后池長(zhǎng)23m，池寬20m，有效深度為5m，超高為0.3m。圖5.3事故池與集水提升池俯視圖同時(shí)，事故池應(yīng)配備兩臺(tái)水泵，一用一備?？蓪⑹鹿食氐乃腿敫粲统剡M(jìn)行后續(xù)處理。應(yīng)優(yōu)先選用流量為100m3/h，揚(yáng)程為15m左右的水泵。具體設(shè)備應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選購(gòu)。5.4除油池的設(shè)計(jì)《焦化廢水治理工程技術(shù)規(guī)范》[11]（HJ2022-2012）中對(duì)除油池有以下設(shè)計(jì)要求，見(jiàn)下表5.2：本次設(shè)計(jì)采用油滴上浮法計(jì)算除油池的相關(guān)尺寸。表5.2除油池設(shè)計(jì)要求序號(hào)內(nèi)容1除油池應(yīng)優(yōu)先采用平流式除油池。2除油池水力停留時(shí)間宜大于等于3h。3超高不應(yīng)小于等于0.3m。4集油斗上面緩沖層高度應(yīng)在0.25m～0.5m之間。5除油池進(jìn)水應(yīng)設(shè)置整流堰或配水管。6出水管徑不應(yīng)小于100mm。5.4.1焦化廢水油滴上浮速度計(jì)算油滴上浮處于斯托克斯區(qū)所以油滴上浮速度可由斯托克斯公式求得，：（ρ1-ρ0）2（5.4）；G—m/s2（981cm/s2）；ρ1g/cm3；ρ2g/cm3；μ—水的絕對(duì)粘度，Pa·s—非球狀有滴修正系數(shù)，取1.0假設(shè)被去除的油滴最小粒徑為100μm，查找相關(guān)資料，在25℃時(shí)，水的密度ρ1=0.998g/cm3；水的絕對(duì)黏度μ=0.0098g/cm3·s；油滴的密度ρ0=0.920g/cm3;代入油滴上浮公式:（ρ1-ρ0）2=2=0.04cm/s5.4.2焦化廢水除油池表面積計(jì)算隔油池內(nèi)水平流速取3mm/s。由于除油池內(nèi)需安裝除油機(jī)等，所以直接理論計(jì)算所得的有效容積要小于實(shí)際有效容積。因此需引入表面積修正系數(shù)α。查相關(guān)資料α。流量Q=100m3/h。所以除油池表面積:==100m25.4.3焦化廢水除油池橫斷面積計(jì)算除油池水流橫斷面積:A0=m25.4.4焦化廢水除油池有效水深計(jì)算本次設(shè)計(jì)采用機(jī)械除油設(shè)備，設(shè)計(jì)隔油池每格寬B為4.9m，共1格。有效水深:h1m<2m符合設(shè)計(jì)規(guī)范。同時(shí)有效深度h1與除油池每格寬度B比值，滿足規(guī)范中的要求。5.4.5焦化廢水除油池有效池長(zhǎng)計(jì)算隔油池池長(zhǎng)可按以下公式計(jì)算：（5.5）（5.6）按公式（1）計(jì)算，a‘取0.9，；按公式（2）計(jì)算，；根據(jù)規(guī)范長(zhǎng)寬比應(yīng)大于3，>3,滿足規(guī)范要求；>3,滿足規(guī)范要求。本次設(shè)計(jì)隔油池規(guī)格為:20.41m×4.9m×（1.9m+0.4m）。5.4.6除油池總高度計(jì)算本次設(shè)計(jì)為方便計(jì)算池底坡度為0，不存在積泥。取超高h(yuǎn)2=0.4m，集油斗高度，取h3=0.5m，傾角為50°。3）總高度H=h1+h2+h3=1.9+0.4+0.5=2.8m5.4.7除油池除油效率計(jì)算除油池可去除60%左右的油類和部分COD、SS。出水油類濃度為：C=100×(1-60%)=40mg/L根據(jù)規(guī)范，排油管管徑選擇DN150mm，集油管管徑為DN100mm。5.4.8示意圖圖5.4機(jī)械除油池5.4.9構(gòu)筑物尺寸及設(shè)備選型以下為機(jī)械除油池理論計(jì)算參數(shù)。表5.3機(jī)械除油池參數(shù)表面積橫斷面積有效水深池長(zhǎng)總高格寬格數(shù)100m29.3m21.9m20.41m2.8m4.9m1刮油機(jī)選型可根據(jù)實(shí)際情況與投資額確定，這里不做推薦。5.5氣浮池的設(shè)計(jì)計(jì)算經(jīng)除油池后，油類被去除60%，但仍然無(wú)法達(dá)標(biāo)，因此廢水需要進(jìn)入氣浮池進(jìn)一步處理。根據(jù)《焦化廢水治理工程技術(shù)規(guī)范》[11]，本次設(shè)計(jì)可采用。本次氣浮池設(shè)計(jì)計(jì)算參考自《水處理工程設(shè)計(jì)計(jì)算》[14](112)5.5.1設(shè)計(jì)流量按下式計(jì)算：（5.7）Q—單池設(shè)計(jì)流量，m3/d；Q設(shè)—設(shè)計(jì)日產(chǎn)水量，m3/d；k—用水占設(shè)計(jì)日用水量的百分比，取5%；n—?dú)飧〕財(cái)?shù)量。本次設(shè)計(jì)Q=100m3/h，k=5%，n=1。Q=Q設(shè)×（1+k）24n5.5.2平面尺寸計(jì)算1）氣浮池有效容積（5.8）T—水力停留時(shí)間，取0.5h代入數(shù)據(jù)：2）氣浮池表面積（5.9）式中：A—?dú)飧〕乇砻娣eh—有效水深代入數(shù)據(jù)：m23）氣浮池尺寸根據(jù)規(guī)范，取L=11m，B=2.4m?？偢叨菻=2.0+0.4=2.4m所以氣浮池尺寸為：L×B×H=11.0m×2.4m×2.4m。5.5.3出水設(shè)計(jì)根據(jù)《焦化廢水治理工程技術(shù)規(guī)范》[11],出水管管徑不應(yīng)小于100mm；排油管管徑不小于100mm。5.5.4相關(guān)設(shè)備配有加壓溶氣氣浮設(shè)備一套，PAM和PFS加藥系統(tǒng)一套。具體設(shè)備由實(shí)際情況配置，滿足處理量與處理效果即可。5.6鐵碳微電解設(shè)備5.6.1配水井的計(jì)算鐵碳微電解前需配飾配水井。（5.10）式中：Q—配水井流量T—水力留時(shí)間，取20min所以配水井有效容積為：=100×=34m35.6.2進(jìn)出水設(shè)計(jì)進(jìn)水管管徑取D=250mm。經(jīng)計(jì)算v=0.56m/s<1m/s，符合設(shè)計(jì)要求。5.6.3集水井尺寸集水井內(nèi)半徑取1.5m，外半徑取2m，所以集水井深度為：，取整為4.9m，超高取0.6m集水井尺寸為：內(nèi)半徑1.5m，外半徑2m，深度5.5m。5.6.3設(shè)備詳情鐵碳微電解工藝較為復(fù)雜，本次設(shè)計(jì)不會(huì)對(duì)其進(jìn)行計(jì)算，只對(duì)該設(shè)備進(jìn)行選購(gòu)?fù)扑]。由于本次設(shè)計(jì)廢水量較大，一般鐵碳微電解設(shè)備無(wú)法滿足此次設(shè)計(jì)需求，因此根據(jù)調(diào)查，可選購(gòu)新鴻源環(huán)保公司的鐵碳微電解設(shè)備，具體型號(hào)及參數(shù)見(jiàn)下表5.4：本次設(shè)計(jì)需選購(gòu)4-5臺(tái)該設(shè)備。表5.4鐵碳微電解設(shè)備參數(shù)型號(hào)規(guī)格尺寸有效容積處理量主體材質(zhì)FCSR-5型Φ3000*750050320-30m3/hGFRP/Q235+GFRP/SS304L/SS316L5.7調(diào)節(jié)池的設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)設(shè)有調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)池用于調(diào)節(jié)水質(zhì)水量。根據(jù)規(guī)范[10]調(diào)節(jié)池應(yīng)設(shè)計(jì)不少于兩個(gè)獨(dú)立系統(tǒng),因本次設(shè)計(jì)有事故池因此只設(shè)有一座調(diào)節(jié)池。其水力停留時(shí)間為16h～24h。出水管直徑不小于100mm，調(diào)節(jié)池超高為0.3m～0.4m。5.7.1調(diào)節(jié)池有效容積（5.11）T—水力停留時(shí)間。本次設(shè)計(jì)，調(diào)節(jié)池水力停留時(shí)間為20h，所以調(diào)節(jié)池的有效容積為：m35.7.2調(diào)節(jié)池水平面積（5.12）H—有效水深。有效水深H為4m，所以調(diào)節(jié)池面積為m2參考規(guī)范[10]，調(diào)節(jié)池長(zhǎng)寬分別為L(zhǎng)=25m，B=20m。超高取0.4m。調(diào)節(jié)池具體尺寸為：L×B×H=25m×20m×4.4m因調(diào)節(jié)池結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，因此沒(méi)有附圖。5.7.3相關(guān)說(shuō)明及設(shè)備調(diào)節(jié)池中需配置加調(diào)節(jié)pH藥劑的設(shè)備。調(diào)節(jié)池內(nèi)設(shè)置提升泵及攪拌器。具體型號(hào)參數(shù)如下表：表5.5攪拌器型號(hào)參數(shù)攪拌器型號(hào)額定功率額定電流轉(zhuǎn)速葉輪直徑數(shù)量3KW6.5A135r/min1100mm4（2用，2備）表5.6提升泵型號(hào)參數(shù)提升泵型號(hào)流量揚(yáng)程功率轉(zhuǎn)速數(shù)量100m3/h15m11kw1460r/min2（1用，1備）5.7.4調(diào)節(jié)池后集水井的計(jì)算為使進(jìn)出生化處理構(gòu)筑物的水量均勻，需設(shè)置配水井調(diào)節(jié)水量及流速。5.7.4.1有效容積（5.13）式中：Q—配水井流量T—水力留時(shí)間，取20min所以配水井有效容積為：=100×=34m35.7.4.2進(jìn)出水設(shè)計(jì)進(jìn)水管管徑取D=250mm，經(jīng)計(jì)算v=0.56m/s<1m/s，符合要求。焦化廢水經(jīng)調(diào)節(jié)池后，經(jīng)配水井底部進(jìn)水管進(jìn)入，之后進(jìn)入兩個(gè)缺氧池進(jìn)水堰中。5.7.4.3集水井尺寸集水井內(nèi)半徑取1.5m，外半徑取2m，所以集水井深度為：，取整為4.9m，超高取0.6m集水井尺寸為：內(nèi)半徑1.5m，外半徑2m，深度5.5m。5.8A/O池的設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)生物處理主要構(gòu)筑物為“缺氧/好氧”（A/O）池。根據(jù)[11]活性污泥法生化反應(yīng)池的主要涉及參數(shù)據(jù)如下表：表5.7活性污泥法生物反應(yīng)池的主要設(shè)計(jì)參數(shù)表好氧池類別水力停留時(shí)間污泥齡（d）污泥回流比（%）硝化液回流比（%）備注缺氧池好氧池普通生物—18~24≥6050~150—降COD生物脫氮28~3236~46≥100100~300~300回流二沉池上清液50~100300~600回流好氧池泥水混合物本次設(shè)計(jì)采用廊道鼓風(fēng)好氧池，根據(jù)規(guī)范[11]，廊道寬度與有效水深之比宜為1：1~2：1，每段廊道長(zhǎng)寬比不小于4。本次A/O池設(shè)計(jì)計(jì)算參考自《厭氧-缺氧-好氧活性污泥法污水處理工程技術(shù)規(guī)范》[16]。5.8.1好氧池設(shè)計(jì)計(jì)算5.8.1.1污泥齡污泥齡可由以下公式計(jì)算：（5.14）（5.15）（5.16）（5.17）其中：—硝化菌最大比增長(zhǎng)速度，d-1；—溫度，取15℃；N—出水氨氮濃度，取16mg/L；DO—溶解氧濃度，取2.0mg/L;pH—出水pH,取7.2；—硝化菌增長(zhǎng)速率，d-1；mg/L;—最小污泥齡；—設(shè)計(jì)泥齡DF—設(shè)計(jì)因數(shù)，一般取1.5~3.0，本次設(shè)計(jì)取3.0。將T=15℃，N=16mg/L，DO=2.0mg/L，pH=7.2代入公式（5.14）0.28d-1將=0.28d-1，KN=1mg/L代入公式（5.15）==0.26d-1將=0.28d-1代入公式（5.16）=d將=3.57d，DF=3代入公式（5.17）=3.57×3=10.71d5.8.1.2好氧池水力停留時(shí)間的計(jì)算水力停留時(shí)間可由以下公式計(jì)算所得：（5.18）（5.19）（5.20）其中：—表現(xiàn)產(chǎn)率系數(shù)；—合成系數(shù)，取0.5；Kd—衰減系數(shù)，d-1,取0.08；qOBS—COD去除速率，kgCOD/（kgMLSSd）；T好—好氧池水力停留時(shí)間，h；S0—進(jìn)水有機(jī)物濃度，mg/L;Se—出水有機(jī)物濃度，mg/L;X—好氧池污泥濃度，mg/L，取2500mg/L。將=10.71d，=0.5，Kd=0.08代入公式（5.18），將=10.71d，=0.27代入公式（5.19），kgCOD/（kgMLSSd）將S0=800mg/L，Se=160mg/L，qOBS=0.35kgCOD/（kgMLSSd），X=2500mg/L代入公式（5.20），=0.73d=17.5h5.8.1.3好氧池有效容積的計(jì)算本次設(shè)計(jì)需回流污泥及硝化液到好氧池中，其中污泥回流比為1:1，硝化液回流比為3:1。進(jìn)入好氧池的廢水流量為m3/h式中：R—硝化液回流比，r—污泥回流比好氧池有效容積為：500×17.5=8750m35.8.1.4剩余污泥的計(jì)算剩余污泥可由以下公式計(jì)算：（5.21）式中：V—好氧池有效容積m3；X—好氧池活性污泥濃度mg/L；—設(shè)計(jì)泥齡，d。=2042.5kg/d5.8.1.5好氧池投加堿量的計(jì)算由于缺氧池中反硝化反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生堿度，好氧池中硝化反應(yīng)會(huì)消耗堿度。需要在好氧池中加入藥劑以調(diào)節(jié)pH，保持生化系統(tǒng)中pH維持在中性。生化系統(tǒng)需堿量：（5.22）需堿藥劑量：（5.23）式中：表5.8幾種藥劑的堿度系數(shù)AL名稱NaOHNa2CO3堿度系數(shù)AL2.863.79本次設(shè)計(jì)選用Na2CO3為堿藥劑。設(shè)經(jīng)調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)pH后水中堿度為150mg/L，則需額外補(bǔ)充堿度：1602-150×100×24÷1000=1242kg/d選擇的Na2CO3藥劑的純度取95%，所以需額外加入堿藥劑量：=1307kg/d5.8.1.6好氧池需氧量的計(jì)算好氧池平均需氧量可按下式計(jì)算：（5.24）式中：，kg/h；脫出率；將a=1.3，kc=80%，CCOD=800mg/L，b=4.57，kd=90%，CN=160mg/L，CCN=1.7mg/L，Rs=100%，Rd=300%帶入公式：=91.6kg/h最大需氧量按平均的1.5倍計(jì)算，所以最大需氧量為：kg/h5.8.1.7好氧池需曝氣設(shè)備的計(jì)算Ⅰ本次設(shè)計(jì)采用鼓風(fēng)曝氣，標(biāo)況下鼓風(fēng)曝氣需空氣量可由下式計(jì)算：（5.25）式中：代入數(shù)據(jù)計(jì)算，好氧池平均供氣量：m3/h好氧池最大供氣量：m3/hⅡ鼓風(fēng)曝氣設(shè)備安裝在好氧池底部，因此空氣需要一定壓力才能順利進(jìn)入好氧池內(nèi)，所需空氣壓力可按下式計(jì)算：（5.26）式中：m；m；m；m。帶入數(shù)據(jù)得：mⅢ本次設(shè)計(jì)采用的微孔曝氣裝置供氧能力可由下式計(jì)算：（5.27）式中：N—曝氣頭個(gè)數(shù)；qc—曝氣頭充氧能力，kg/h。本次設(shè)計(jì)設(shè)有HWB型微孔曝氣頭，其主要參數(shù)如下表所示：表5.9HWB型微孔曝氣裝置參數(shù)曝氣量孔隙率利用率充氧能力2m3/h45-50%20-25%0.15kg/h孔徑有效面積動(dòng)力效率水頭損失1500.5m25kg（kWh）200mmH2O所需微孔曝氣頭的數(shù)量為：=916個(gè)曝氣總功率：kW5.8.2缺氧池設(shè)計(jì)計(jì)算5.8.2.1缺氧池有效容積可由下列公式求得：（5.28）（5.29）（5.30）（5.31）（5.32）上式中：；將TNi=160mg/L，TNe=16mg/L，CCN=1.7mg/L，CSCN=0mg/L，代入公式（5.28），生物脫氮效率：將TNi=160mg/L，Kd=90%代入公式（5.29）=160×90%=144mg/L將Q硝化液=300m3/h，N去=144mg/L代入公式（5.30）24h硝態(tài)氮去除量：將qD,20=0.06,θ=1.10,T=20℃代入公式（5.31）=0.07kgNO3-N/（kgMLVSSd）將NT=1036800g/d，qD,T=0.07kgNO3-N/（kgMLVSSd），X=3000mg/L，f=0.7代入公式（5.32），缺氧池取整為7100m35.8.2.2缺氧池水力停留時(shí)間5.8.2.3額外加磷量由于廢水含磷量不足，需額外補(bǔ)充磷。選擇在缺氧池內(nèi)投加磷酸二氫鉀藥劑。加磷量與具體藥劑投加量可由下式計(jì)算：（5.33）式中：污泥停留時(shí)間可由公式（5.34）計(jì)算，但由于單個(gè)反應(yīng)池內(nèi)外排污泥量（Qw）與生化處理后出水中懸浮濃度（Css）位置，需等實(shí)際運(yùn)行后測(cè)得，因此無(wú)法計(jì)算。本次設(shè)計(jì)根據(jù)規(guī)范[11]采用100d的污泥齡?；钚晕勰嘞到y(tǒng)中需磷量：kg/d需磷酸鹽藥劑量：5.8.3平面布置好氧池有效容積為8750m3，缺氧池有效容積為7100m3。根據(jù)[11]，本次設(shè)計(jì)采用鼓風(fēng)曝氣式廊道式好氧池。廊道寬度與有效水深之比為1:1~2:1，廊道的長(zhǎng)寬比不小于4；缺氧池宜為矩形，長(zhǎng)寬比為1:1~2:1，寬深比為1.5:1~3:1。本次設(shè)計(jì)A/O構(gòu)筑物平面布置有以下兩種方案：方案一：缺氧池一座尺寸為71m×20m×5m，好氧池一座，尺寸為87.5m×20m×5m，串聯(lián)合建，尺寸為158.5m×20m×5m。方案二：缺氧池兩座，尺寸為35.5m×20m×5m，好氧池兩座，尺寸為43.75m×20m×5m，缺氧池與好氧池串聯(lián)，同類構(gòu)筑物之間并聯(lián)，合建尺寸為79.25m×40m×5m。為使A/O構(gòu)筑物布置相對(duì)緊湊，本次設(shè)計(jì)采取方案二。為方便施工，好氧池長(zhǎng)取整為44m，各構(gòu)筑物超高取0.7m。因此A/O構(gòu)筑物最終尺寸如下：每組好氧池廊道數(shù)為3個(gè)，具體布置如圖5.5圖5.5A/O平面圖5.8.4布水設(shè)計(jì)配水井出水進(jìn)入缺氧池布水渠，與回流的硝化液混合后通過(guò)穿墻孔進(jìn)入缺氧池。缺氧池中布置有攪拌器，通過(guò)攪拌，使池內(nèi)污泥處于懸浮狀態(tài)。好氧池進(jìn)水采用進(jìn)水渠，回流污泥與缺氧池污水在布水渠中混合，然后進(jìn)入好氧池，之后出水至二沉池。5.8.5裝置的選擇5.8.5.1缺氧池設(shè)備：①攪拌器缺氧池選用QJB5/12/620/3/480/S型潛水?dāng)嚢杵?，單個(gè)缺氧池內(nèi)布置3臺(tái)，共6臺(tái)，具體參數(shù)見(jiàn)下表：表5.10潛水?dāng)嚢杵骶唧w參數(shù)型號(hào)額定功率額定電流轉(zhuǎn)速葉輪直徑QJB5/12-620/3-480/45kW18.2A480r/min620mm5.8.5.2好氧池設(shè)備：①鼓風(fēng)機(jī)本次設(shè)計(jì)采用RE-150型羅茨風(fēng)機(jī)5臺(tái)，三用二備。具體型號(hào)見(jiàn)下表5.11：表5.11鼓風(fēng)機(jī)參數(shù)型號(hào)風(fēng)量m3/h出口風(fēng)壓kPa電動(dòng)機(jī)型號(hào)轉(zhuǎn)速RE-150459.8Y280M1593②微孔曝氣器本次設(shè)計(jì)采用HWB型微孔曝氣裝置，主要參數(shù)如下表5.8.4.3所示：表5.12HWB型微孔曝氣裝置參數(shù)曝氣量孔隙率利用率充氧能力2m3/h45-50%20-25%0.15kg/h孔徑有效面積動(dòng)力效率水頭損失1500.5m25kg（kWh）200mmH2O③風(fēng)管風(fēng)速配有兩臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)，風(fēng)管風(fēng)速見(jiàn)下表5.13：表5.13風(fēng)管風(fēng)速名稱進(jìn)風(fēng)口送風(fēng)支管送風(fēng)支支管吸風(fēng)管吸風(fēng)道送風(fēng)主干管風(fēng)速（m/s）≥24-510-154-52-310-15④加藥系統(tǒng)因進(jìn)水含磷不足，需設(shè)置加磷系統(tǒng)；同樣需設(shè)一套加間系統(tǒng)。還需設(shè)置溶解池或加藥間。5.9二沉池的設(shè)計(jì)根據(jù)《》[11]二沉池本體及其部分管道設(shè)計(jì)水量表如下：本次設(shè)計(jì)除污泥管外二沉池水量及部分管道均采用500m3/h（生化處理水量100m3/h、回流污泥量100m3/h、回流硝化液量300m3/h）。表5.12二沉池水量表名稱池本體進(jìn)水管中心筒出水管污泥管生化處理水量√√√√回流污泥量√√√剩余污泥量√回流硝化液量√√√√5.9.1集水井在A/O工藝出水進(jìn)入二沉池之前需經(jīng)過(guò)集水井使水質(zhì)均勻。5.9.1.1有效容積（5.35）式中：Q總—配水井流量T—配水井中停留時(shí)間，取10min配水井出水直接進(jìn)入二沉池進(jìn)水管所以配水井有效容積為：m35.9.1.2進(jìn)水設(shè)計(jì)進(jìn)水管管徑取D=500mm，v=0.71m/s<1m/符合設(shè)計(jì)條件。焦化廢水經(jīng)過(guò)A/O工藝后，通過(guò)集水井調(diào)節(jié)水量及流速，再進(jìn)入二沉池進(jìn)水管。5.9.1.3集水井尺寸取集水井內(nèi)直徑5m，外直徑6m，集水井深度為：m取整為4.3m。超高取0.7m。5.9.2設(shè)計(jì)說(shuō)明A/O工藝后需設(shè)置二沉池，二沉池用于沉淀污泥、ss。其結(jié)構(gòu)圖如圖下。圖5.6輻流式沉淀池示意圖5.9.3設(shè)計(jì)計(jì)算5.9.3.1有效面積面積可由下式計(jì)算：（5.36）式中：Q—為最大流量，m3/h；n—為沉淀池個(gè)數(shù)，2個(gè)；q—沉淀池表面負(fù)荷，一般取1.0-1.5m3/（m2h），取1.25m3/（m2h）。代入數(shù)據(jù)得：m2單個(gè)沉淀池流量Q1=Aq=200×1.25=250m3/h。沉淀時(shí)間取2h，單個(gè)沉淀池有效容積為500m3。5.9.3.2沉淀池直徑可由下式計(jì)算：（5.37）帶入數(shù)據(jù)：m，取整為26m。根據(jù)《》[11]，由于直徑為26m選用輻流式沉淀池。5.9.3.3實(shí)際沉淀面積及表面負(fù)荷實(shí)際有效面積面積：507m2實(shí)際表面負(fù)荷：m3/（m2h）5.9.3.4二沉池有效深度二沉池有效深度可由下式計(jì)算：H=qT=1×2=2m5.9.3.5污泥斗計(jì)算1）污泥斗高度由下式計(jì)算：（5.38）式中：r1—污泥斗上部半徑，取2m；r2—污泥斗下部半徑，取1mα—傾角，取60°。代入數(shù)據(jù)，=（2-1）tan60°=1.73m，取1.7m2）污泥斗體積污泥斗體積可由下式計(jì)算：m33）污泥斗上方圓錐體高度（h2）取池底坡度為0.06，上方圓錐體上部半徑取26m。污泥斗上方圓錐體高度h2=m，取0.6m。4）污泥斗上方圓錐體體積污泥斗上方圓錐體體積可由下式計(jì)算：m3綜上，污泥區(qū)的高度H2=1.7+0.5=2.2m，0.5m為緩沖池高度。5.9.3.6沉淀池總高超高取H3=0.3m，總高H=H1+H2+H3=2+2.2+0.3=4.5m5.9.3.7進(jìn)出水系統(tǒng)設(shè)計(jì)1）進(jìn)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)選取進(jìn)水管管徑為DN400mm，v1=0.55m/s進(jìn)水豎井直徑D2取1.2m，出水口尺寸為0.3m×0.7m，共5個(gè)，則出口流速v2=m/s，滿足設(shè)計(jì)條件。穩(wěn)流筒中流速一般為0.02-0.04m/s，本次設(shè)計(jì)取0.03m/s，則穩(wěn)流筒過(guò)流面積f=m22）出水系統(tǒng)設(shè)計(jì)本冊(cè)設(shè)計(jì)沉淀池出水采用雙側(cè)出水堰，出水由堰跌入集水槽，后進(jìn)入集水井。出水堰采用雙側(cè)90°三角形出水堰。堰口出水負(fù)荷應(yīng)小于1.6L/（ms）；堰前設(shè)置浮渣擋板并在擋板旁設(shè)置浮渣收集裝置[11]。環(huán)形集水槽內(nèi)流量為250m3/h（0.0694m3/s），集水槽寬取0.5m，有效水深取0.5m，超高為0.2m，集水槽周長(zhǎng)為81.68m。則堰口出水負(fù)荷：L/（ms），滿足條件。每個(gè)三角堰的流量可由下式計(jì)算：（5.39）H取0.03m，則q1=3.8×10-4m/s則三角堰個(gè)數(shù)為：3）管道設(shè)計(jì)出水管管徑取DN=400mm放空管管徑取DN=400mm排渣管管徑取DN=200mm排泥管管徑取DN=250mm5.9.4主要設(shè)備5.9.4.1刮泥機(jī)本次設(shè)計(jì)選用FZNJ-26型周邊傳動(dòng)刮泥機(jī)，具體參數(shù)如下表5.13表5.13刮泥機(jī)具體參數(shù)型號(hào)池徑池深功率FZNJ-2626m2.5-4m3.5kW本次設(shè)計(jì)對(duì)刮泥機(jī)僅做推薦選型，具體型號(hào)可由實(shí)際情況及資金預(yù)算確定。5.9.4.2污泥泵房本次設(shè)計(jì)建有一座污泥泵房，用于回流污泥，回流硝化液，排出剩余污泥。5.9.4.3污泥回流泵選用150QW100-15-11型潛水排污泵，具體參數(shù)如下：表5.13150QW100-15-11型潛水排污泵參數(shù)型號(hào)流量（m3/h）揚(yáng)程（m）功率（kW）轉(zhuǎn)速（r/min）150QW100-15-11100151114605.9.4.4硝化液回流泵選用150QW100-15-11型潛水排污泵，共6臺(tái)（3用3備），參數(shù)見(jiàn)表5.9.4.3。5.9.4.5剩余污泥泵選用50QW18-15-1.5型潛水排污泵，具體參數(shù)如下：表5.1450QW18-15-1.5型潛水排污泵參數(shù)型號(hào)流量（m3/h）揚(yáng)程（m）功率（kW）轉(zhuǎn)速（r/min）50QW18-15-1.518151.528405.10曝氣生物濾池5.10.1設(shè)計(jì)說(shuō)明曝氣生物濾池用于進(jìn)一步去除水中的COD、SS。同時(shí)也能去除一部分氨氮。曝氣生物濾池設(shè)計(jì)主要參考《生物濾池法污水處理工程技術(shù)規(guī)范》[17]（HJ2014-2012）設(shè)計(jì)參數(shù)如下表5.10.1表5.15曝氣生物濾池工藝主要設(shè)計(jì)參數(shù)種類容積負(fù)荷（kg/BOD5/（m3d））水力負(fù)荷（m3/（m2h））水力停留時(shí)間碳氧化濾池3.0-6.02.0-10.040min-60min5.10.2設(shè)計(jì)計(jì)算進(jìn)水可生化性較好，BOD5/COD為0.7，即進(jìn)水BOD5濃度為112mg/L。5.10.2.1濾料體積濾料總體積可按下式計(jì)算：（5.40）式中：Q—設(shè)計(jì)流量，m3/dX0、Xe—進(jìn)出水BOD5濃度，mg/LLV—容積負(fù)荷,取3.0（kg/BOD5/（m3d））代入數(shù)據(jù)，=200m3。5.10.2.2濾池有效面積可按下式計(jì)算：F=（5.41）式中：H1—濾料層高度，本次設(shè)計(jì)取2.5m。則有效面積為F===80m2設(shè)置1格，則單個(gè)濾池面積為80m2。5.10.2.3校核q=（5.42）式中：q—水力負(fù)荷，（m3/（m2h））。代入數(shù)據(jù)：q===3.13（m3/（m2h）），符合要求。5.10.2.4濾池高度濾池高度可由下式計(jì)算：（5.43）式中:H1—濾料厚度，m，取2.5m；H2—承托層高度，m，取0.3m；H3—過(guò)濾板材厚度，m，取0.2m；H4—配水區(qū)高度，m，取1.2m；H5—清水區(qū)高度，m，取0.8m；H6—超高，m，取0.5m。代入數(shù)據(jù)：=2.5+0.3+0.2+1.2+0.8+0.5=5.5m5.10.2.5濾料選擇濾料規(guī)格如下表：表5.16濾料規(guī)格表粒徑（mm）堆積密度（kg/m3）比表面積（m2/g）2-6750-90015.10.2.6單位曝氣需氧量按下式計(jì)算：（5.44）式中：qRc—單位質(zhì)量的BOD5所需的氧量，kgO2/kgBOD5;—進(jìn)出水BOD5濃度差，mg/L;TBOD5—進(jìn)水BOD5濃度，mg/L；a、b—需氧系數(shù)，kgO2/kgBOD5，一般a取0.82，b取0.28；X0—進(jìn)水懸浮物濃度，mg/L，65mg/L。代入數(shù)據(jù)，=0.89kgO2/kgBOD55.10.2.7實(shí)際需氧量按下式計(jì)算：（5.45）（5.46）式中：Rs—單位時(shí)間實(shí)際需氧量，kgO2/d；RC—單位時(shí)間去除BOD5的需氧量，kgO2/d；Q—設(shè)計(jì)水量m3/d；帶入數(shù)據(jù)：Rs==598.08kgO2/d水溫為T(mén)、大氣壓為P時(shí)的需氧量可按下式計(jì)算：（5.47）（5.48）（5.49）（5.50）式中：R0—標(biāo)況下，單位時(shí)間需氧量，kgO2/d；Rs—溫度為T(mén)℃時(shí)，單位時(shí)間實(shí)際需氧量，kgO2/d；α—氧轉(zhuǎn)移系數(shù)，取0.8；β—飽和溶解氧修正系數(shù)，取0.9；ρ—修正系數(shù)，取1；Csm（T）—溫度為T(mén)時(shí)，布?xì)庋b置至液面的平均溶解氧值，mg/L；CS(T)—溫度為T(mén)時(shí)水中飽和溶解氧濃度mg/L；C1—出水剩余溶解氧濃度，取3mg/L;Qt—當(dāng)溶解氧利用率為EA時(shí)，濾池逸出氣體中含氧量的百分?jǐn)?shù)，%；Pb—當(dāng)濾池水面壓力為P時(shí)，布?xì)庋b置在液面H深度的絕對(duì)有壓強(qiáng)，Pa；EA—濾池氧利用率，%，取5%；P—濾池水面壓強(qiáng)，Pa；H—布?xì)庋b置在濾池液面下的深度，m。T取20℃，則CS(T)=9.08mg/L，帶入數(shù)據(jù)：=11.3mg/L=1633.38kgO2/d本次設(shè)計(jì)采用HWB型微孔曝氣頭，其主要參數(shù)如下表所示：所需微孔曝氣頭的數(shù)量為：=454個(gè)表5.17HWB型微孔曝氣裝置參數(shù)曝氣量孔隙率利用率充氧能力2m3/h45-50%20-25%0.15kg/h孔徑有效面積動(dòng)力效率水頭損失1500.5m25kg（kWh）200mmH2O5.10.2.8供氣量的計(jì)算按下式計(jì)算：（5.51）式中：GS—鼓風(fēng)曝氣時(shí)，標(biāo)況下的供氣量，m3/d。代入數(shù)據(jù)：=116670m3/d5.10.2.9反沖洗相關(guān)說(shuō)明本次設(shè)計(jì)采用氣水聯(lián)合反沖洗，用處理后出水進(jìn)行反沖洗，氣沖洗強(qiáng)度為10L/（m2s），水沖洗強(qiáng)度為4L/（m2s），時(shí)間為5min。緩沖池有效容積為1.5倍反沖洗水量即144m3。5.10.2.10產(chǎn)泥量說(shuō)明本次濾池設(shè)計(jì)負(fù)荷較低，按每去除1kgBOD5產(chǎn)生0.18kg計(jì)算，產(chǎn)泥量為4.5kg/h。泥水排入緩沖池，經(jīng)沉淀后，排入二沉池，與A/O工藝污泥合并處理。5.10.2相關(guān)設(shè)備鼓風(fēng)機(jī)選擇負(fù)荷HJ/T251規(guī)定的羅茨鼓風(fēng)機(jī)即可；曝氣器選擇符合HJ/T252規(guī)定的即可，水泵采用符合HJ/T336的潛水排污泵。5.11混凝反應(yīng)池及沉淀池主要用于去除廢水中氰化物，選用焦化廢水專用藥劑M180Ⅲ。設(shè)置混合池、混凝反應(yīng)池、混凝沉淀池各一座。5.11.1設(shè)計(jì)計(jì)算5.11.1.1混合池水力停留時(shí)間為0.5min。1）容積計(jì)算按下式計(jì)算：（5.52）式中：W—有效容積，m3；α—混凝劑投量，mg/L，取2.5mg/L；Q—處理水量，m3/h；c—溶液濃度，取10%；n—每日調(diào)制次數(shù)。代入數(shù)據(jù)：=4.99m3，取5m3。2）混合池深度計(jì)算本次設(shè)計(jì)混合池為圓形，直徑為2m，則混合池有效深度為：=1.59m取1.6m，超高取0.3m，所以池深為1.9m。3）攪拌器設(shè)計(jì)設(shè)有兩層攪拌器，h1=0.6D0，h2=0.9D0。攪拌器外直徑取1.0m，則高度取0.6m，攪拌器葉片設(shè)計(jì)為矩形，長(zhǎng)0.3m，寬0.2m。5.11.1.2反應(yīng)池本次設(shè)計(jì)采用水平軸機(jī)械絮凝池，計(jì)算參考自《水處理工程設(shè)計(jì)計(jì)算》[14](P78)。1）有效容積計(jì)算按下式計(jì)算：（5.53）式中：T—絮凝時(shí)間，取20min即1/3h。代入數(shù)據(jù)：W==83.33m3，取整為85m3。2）池長(zhǎng)計(jì)算設(shè)置3排攪拌器，有效水深為3m，則池長(zhǎng)可按下式計(jì)算：（5.54）式中：α—系數(shù)，取1.1；Z—攪拌器排數(shù)。代入數(shù)據(jù)：=9.9m，取10m。3）池寬計(jì)算按下式計(jì)算：（5.55）代入數(shù)據(jù)：m，取2.9m。超高取0.3m，則反應(yīng)池尺寸為：L×B×H=10m×2.9m×3.3m。4）攪拌器設(shè)計(jì)①取葉輪邊緣距離池底距離為0.25m，則葉輪直徑為：D=3-0.25×2=2.5m葉輪葉片長(zhǎng)取1.2m，寬取0.2m，共布置5個(gè)葉輪，每個(gè)葉輪4個(gè)葉片，共20個(gè)。②攪拌器轉(zhuǎn)速可按下式計(jì)算：n=（5.56）式中：v—葉輪中心點(diǎn)速度，m/s，分別取0.5m/s、0.35m/s、0.25m/s；n—攪拌器轉(zhuǎn)速，r/min。代入數(shù)據(jù)：n1=，取整為4r/min；n2=，取整為3r/min；n3=，取整為2r/min；實(shí)際中心速度分別為0.52m/s，0.39m/s，0.26m/s。③攪拌器功率可按下式計(jì)算：（5.57）式中：P—功率，kW；y—葉輪葉片數(shù)；k—系數(shù)，取1.1；l—葉片長(zhǎng)度，取1.5m；—葉輪角速度，r/s；r1、r2—葉輪外緣半徑、內(nèi)緣半徑，m。代入數(shù)據(jù)：=0.0728kW=0.0307kW=0.009kW④葉輪電機(jī)功率可按下式計(jì)算：（5.58）式中：—攪拌器效率，取75%；—傳動(dòng)效率，取75%；代入數(shù)據(jù)：0.129kW0.055kW0.016kW⑤GT值檢驗(yàn)按下式計(jì)算：（5.59）式中：P—單位時(shí)間單位液體消耗的功率，kW/m3；μ—水的絕對(duì)粘度，取1.1395×10-3Pas。=44.79s-1GT=44.79×60×20=53748經(jīng)核算，G值與GT值均較為合適。⑥進(jìn)出水控制在進(jìn)入沉淀池時(shí)需控制流速，進(jìn)水管管徑取DN300mm,出水管管徑取DN750mm。5.11.1.3混凝沉淀池用于澄清水體。設(shè)計(jì)計(jì)算:①有效面積可由下式計(jì)算：（5.60）式中：Q—為設(shè)計(jì)流量，m3/h；n—為沉淀池個(gè)數(shù)，1個(gè)；q—沉淀池表面負(fù)荷，取1m3/（m2h）。代入數(shù)據(jù)得：②直徑可由下式計(jì)算：（5.61）帶入數(shù)據(jù)：m，取整為18m。選用輻流式沉淀池作為絮凝沉淀池。③實(shí)際有效面積面積與表面負(fù)荷實(shí)際有效面積面積：254m2實(shí)際表面負(fù)荷：m3/（m2h）④絮凝池有效深度水力停留時(shí)間取3h，所以有效深度為：H1=qt=1×3=3m⑤污泥區(qū)高度（1）污泥斗高度由下式計(jì)算：（5.62）式中：r1—污泥斗上部半徑，取2m；r2—污泥斗下部半徑，取1mα—傾角，取60°。代入數(shù)據(jù)，=（2-1）tan60°=1.73m，取1.7m（2）污泥斗體積污泥斗體積可由下式計(jì)算：（3）污泥斗上方圓錐體高度（h2）取池底坡度為0.06，上方圓錐體上部半徑取18m。污泥斗上方圓錐體高度h2==0.42，取0.4m。（4）污泥斗上方圓錐體體積污泥斗上方圓錐體體積可由下式計(jì)算：m3綜上，污泥區(qū)的高度H2=1.7+0.5=2.2m，0.5m為緩沖池高度。⑥絮凝沉淀池總高超高取H3=0.3m，總高H=H1+H2+H3=3+2.2+0.3=5.5m⑦進(jìn)出水系統(tǒng)設(shè)計(jì)（1）進(jìn)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)選取進(jìn)水管管徑為DN400mm，v1=0.55m/s進(jìn)水豎井直徑D2取1.2m，出水口尺寸為0.3m×0.7m，共5個(gè)，則出口流速v2=m/s，滿足設(shè)計(jì)條件。穩(wěn)流筒中流速一般為0.02-0.04m/s，本次設(shè)計(jì)取0.03m/s，則穩(wěn)流筒過(guò)流面積fm2。（2）出水系統(tǒng)設(shè)計(jì)本冊(cè)設(shè)計(jì)沉淀池出水采用雙側(cè)出水堰，出水由堰跌入集水槽，后進(jìn)入集水井。出水堰采用雙側(cè)90°三角形出水堰。堰口出水負(fù)荷應(yīng)小于1.6L/（ms）；堰前設(shè)置浮渣擋板并在擋板旁設(shè)置浮渣收集裝置。環(huán)形集水槽內(nèi)流量為250m3/h（0.0694m3/s），集水槽寬取0.5m，有效水深取0.5m，超高為0.2m，集水槽周長(zhǎng)為56.55m。則堰口出水負(fù)荷：L/（ms），滿足條件。（3）出水堰設(shè)置每個(gè)三角堰的流量可由下式計(jì)算：（5.63）H取0.03m，代入數(shù)據(jù)：q1=3.8×10-4m/s則三角堰個(gè)數(shù)為：（4）管道設(shè)置出水管管徑取DN=400mm放空管管徑取DN=400mm排渣管管徑取DN=200mm排泥管管徑取DN=250mm（5）主要設(shè)備本次設(shè)計(jì)選用FZNJ-18型周邊傳動(dòng)刮泥機(jī)，具體參數(shù)如下表5.18表5.18刮泥機(jī)具體參數(shù)型號(hào)池徑池深功率FZNJ-1818m2.5-4m3.5kW本次設(shè)計(jì)對(duì)刮泥機(jī)僅做推薦選型，具體型號(hào)可由實(shí)際情況及資金預(yù)算確定。5.11.2集水池5.11.2.1設(shè)計(jì)說(shuō)明混凝沉淀池出水進(jìn)入集水池，集水池暫時(shí)儲(chǔ)存，部分回流用于曝氣生物濾池的反沖洗。5.11.2.2設(shè)計(jì)計(jì)算集水池水力停留時(shí)間取36min，所以集水池容積為：V=QT=250×0.6=150m3有效深度取4m，超高為0.5m。集水池尺寸為：L×B×H=7.5m×5m×4.5m。5.11.2.3相關(guān)設(shè)備設(shè)有潛水泵，用于將水送入后續(xù)處理設(shè)施。本次設(shè)計(jì)選用150QW100-15-11型潛水排污泵，4臺(tái)（2用2備），并選用原裝相關(guān)設(shè)備。具體型號(hào)見(jiàn)下表：表5.19150QW100-15-11型潛水排污泵相關(guān)參數(shù)型號(hào)流量（m3/h）轉(zhuǎn)速（r/min）功率（kW）揚(yáng)程（m）150QW100-15-11100146011155.12污泥處理5.12.1設(shè)計(jì)說(shuō)明二沉池剩余活性污泥、混凝沉淀池產(chǎn)生的污泥，二者均通過(guò)管道流入集泥井中，然后進(jìn)入污泥濃縮池進(jìn)行后續(xù)處理。5.12.2集泥井5.12.2.1集泥井污泥量集泥井污泥量由剩余活性污泥及混凝污泥組成，其中：剩余活性污泥：按水量的1%計(jì)算，即2.5m3/h?；炷勰啵喊此康?%計(jì)算，即7.5m3/h。所以總污泥量Qs為10m3/h。5.12.2.2集泥井尺寸設(shè)計(jì)停留