1、水污染控制工程水污染控制工程 課程設計課程設計 題 目 廢水處理生物接觸氧化池設計 班 級 學 號 學生姓名 指導老師 完成日期 目 錄 一、前言一、前言 .4 1.1 制革工藝簡介.4 1.2 生物接觸氧化法.5 二、設計任務二、設計任務 .5 三、工藝流程選擇三、工藝流程選擇 .6 3.1 工藝流程圖.6 3.2 工藝流程說明.6 四、設計說明四、設計說明 .7 五、工藝設備計算五、工藝設備計算 .7 5.1 生物接觸氧化池池體的設計.8 5.1.1生物接觸氧化池的有效容積（即填料體積） （V）.8 5.1.2生物接觸氧化池的總面積（A）和池數（N）.8 5.1.3生物接觸氧化池的池深（h

2、）.8 5.1.4生物接觸氧化池內有效停留時間（t）.9 5.2 供氣系統的設計.9 5.2.1需氧量（Oa）.9 5.2.2供氣量（Qa）.9 5.2.3布氣器設計.10 5.3 二沉池的計算.11 5.3.1沉淀區表面積（A）.11 5.3.2沉淀區有效水深（h2）.11 5.3.3沉淀區有效容積（V）.11 5.3.4沉淀池總長度（L）.11 5.3.5沉淀區的總寬度（B）.11 5.3.6污泥斗的容積（V）.12 5.3.7沉淀池的總高度（H）.12 六、主要構筑物圖六、主要構筑物圖 .13 七、小結七、小結 .14 八、參考文獻八、參考文獻 .14 九、圖紙附件九、圖紙附件 .14

3、一、一、前言前言 1.1 制革工藝簡介制革工藝簡介 皮革工業是具有悠久歷史的傳統行業，由于其獨特的衛生性能和力學性能，特別適合 于穿、用等方面，備受人們青睞。隨著科學技術的不斷發展和人民生活水平的不斷提高， 在“全球經濟一體化”的影響下，我國的皮革工業得到了快速發展，已成為我國向全球供 應商品的出口創匯產業，但目前制革行業的發展受到兩大因素的制約：綠色技術性貿易壁 壘 和 制革制革“三廢三廢”對環境產生的污染對環境產生的污染。 制革加工的過程是借助化學、機械、生物等手段，將原料皮中除膠原蛋白之外的其他 成分，如毛、表皮、油脂、纖維間質等逐步清除，并適度分散膠原纖維，再加入鞣質交聯， 加脂劑潤滑

4、，著色劑染色，涂飾劑涂飾的過程。換言之，制革就是以化工手段為主對天然 高分子材料加工處理的過程，是在保持膠原纖維基本結構的前提下進行的多相非均質的化 學物理變化過程。統計資料表明，皮革生產只有原皮質量的 25%-30%的物質轉化為成革， 其余的則成為固體廢物和污染物；鉻鹽鞣制時只有 60%-70%的鉻真正起到鞣制作用，可見， 制革工業對環境造成的污染是相當嚴重的。 制革廢水因含有機物濃度高、懸浮雜質多、水量大及含有毒物質而成為輕工行業較難 處理的廢水之一。經過有關部門的調查，在具有一定規模的 2300 多家制革企業中，大約只 有不到 10%的企業采取了不同程度的廢水治理措施 1 。 制革行業廢

5、水污染中排放量最大的是化學耗氧量（COD） ，其次為懸浮物、5 日生化耗 氧量（BOD5） ，另外，S2-、NH3+、Cr3+等的排放量也很大。 目前，我國對制革廢水的處理遠達不到環境保護的要求，隨著國家經濟增長方式的轉 變及環境保護力度的加大，我國近幾年因制革廢水未作處理或經處理后仍未達排放標準而 被迫關閉的中小制革廠數百家，因此，及時總結國內外經驗，研究開發適合我國國情制革 污水處理工藝，具有重要意義。 制革廢水的主要來源：制革工藝流程中的準備階段和鞣質階段（均在水溶液中化學處 理過程） 。 制革廢水的特點：1、水量大； 2、水量和水質波動大（間歇排水） ； 3、污染物濃度高，成分復雜，懸

6、浮物多，色深，含有毒有害物質等。 1.2 生物接觸氧化法生物接觸氧化法 生物法在處理各種工業廢水中具有十分重要的地位，因制革廢水中 COD、BOD5含量高， 故采用生物法處理廢水效果顯著，其中，生物接觸氧化法具有運行費用低，處理時間短， 耐沖擊負荷能力強，體積負荷高，空氣用量少等明顯優勢。 生物接觸氧化法在池中設有填料，部分微生物以生物膜的形式固著生長于填料表面， 部分則是絮狀懸浮生長于水中，因此，它兼有活性污泥法與生物濾池二者的特點。生物接 觸氧化法中微生物所需的氧常通過人工曝氣供給。生物膜生長至一定厚度后，近填料壁的 微生物將由于缺氧而進行厭氧代謝，產生的氣體及曝氣形成的沖刷作用會造成生物

7、膜的脫 落，并促進新生膜的生長，形成生物膜的新陳代謝，脫落的生物膜將隨出水流出池外。 圖 1.1 生物接觸氧化池 本文主要采用生物接觸氧化法對制革廢水進行處理，并對處理工藝流程進行了介紹， 完成了工藝流程、平面布置和主要構筑物 CAD 圖的繪制，針對皮革廢水自身的特點設計了 處理工藝。 二、設計任務二、設計任務 某皮革廠生產廢水經預處理后，擬采用好氧生物接觸氧化法處理，廢水日產生量為 1000m3/d，原廢水平均 BOD5為 250mg/L。經小試取得的設計參數為：容積負荷率取 1.5 kg BOD5 /(m3d)時，出水 BOD5為 30mg/L，試設計生物接觸氧化池、供氣系統和二沉池，用

8、Auto CAD 畫出處理工藝流程圖、平面布置圖，并畫出接觸氧化池及二沉池的設計圖。 三、工藝流程選擇三、工藝流程選擇 3.1 工藝流程圖工藝流程圖 圖 3.1.1 制革廢水的處理工藝流程 3.2 工藝流程說明工藝流程說明 各工段廢水匯總排放廢水處理站，先經旋轉式機械隔柵去除較大顆粒的懸浮固體，如 毛、肉渣、革削等，廢水經淺層沉砂池后除去較重顆粒后進入集水池，后用泵提升到初沉 池，經沉淀以去除大量的泥沙等無機物和部分有機質。初沉池出水進行 pH 值調節后進入預 曝調節池，均勻水量、水質，并去除部分硫化物及有機物，再用泵提升到混凝氣浮處理單 元進一步去除水中的硫化物及部分有機物。混凝氣浮出水進入

9、主處理單元生物接觸氧 化池進行生物處理，出水再經輻流式二沉池沉淀，二沉池出水通過加藥在終沉池內進一步 沉淀處理，使出水達標排放。 生物接觸氧化池剩余污泥排至調節預曝池中，利用污泥活性，吸附分解有機物，提高 廢水預處理的效果。 混凝沉淀池、終沉池污泥輸送至污泥濃縮池，濃縮池和初沉池污泥用泵輸送至干化場， 干化污泥外運，干化出水回集水池。 四、設計說明四、設計說明 生物接觸氧化池工藝設計的主要內容是計算填料的有效容積和池子的尺寸，計算空氣 量和空氣管道系統。目前一般是在用有機負荷計算填料容積的基礎上，按照構造要求確定 池子具體尺寸、池數以及池的分級。 生物接觸氧化池設計要點： （1）生物接觸氧化池

10、一般不應少于 2 座； （2）設計時采用的 BOD5負荷最好通過實際確定。也可以采用經驗數據，一般處理城 市污水可用 1.01.8kgBOD5/(m3d)，處理 BOD5500mg/L 的污水時可用 1.03.0 kgBOD5/(m3d)； （3）污水在池中的停留時間不應小于 12h（按有效容積計）； （4）進水 BOD5濃度過高時，應考慮設出水回流系統； （5）填料層高度一般大于 3.0 m，當采用蜂窩填料時，應分層裝填，每層高度為 1 m，蜂窩孔徑不小于 25 mm；當采用小孔徑填料時，應加大曝氣強度，增加生物膜脫落速度； （6）每單元接觸氧化池面積不宜大于 25m2，以保證布水、布氣均勻

11、； （7）氣水比控制在(1015)：1。 五、工藝設備計算五、工藝設備計算 目前，生物接觸氧化法在國內的污水處理領域，特別在有機工業廢水生物處理、小型 生活污水處理中得到廣泛的應用，成為污水處理的主流工藝之一。作為其中最重要的凈化 設備生物接觸氧化池主要由池體、填料和進水布氣裝置組成。 生物接觸氧化法的設計計算主要包括：、生物接觸氧化池池體的設計 、供氣系統的設計 、二沉池的設計 5.1 生物接觸氧化池池體的設計生物接觸氧化池池體的設計 5.1.1 生物接觸氧化池的有效容積（即填料體積）生物接觸氧化池的有效容積（即填料體積） （V） V = 2 （5- v eo L SSQ）（ 1） = =

12、146.7 m3 5 . 1 30-250*1000）（ 式中：Q設計污水處理量，1000m3/d； So、Se進水、出水 BOD5，250mg/L 和 30mg/L； Lv填料容積負荷，1.5kg BOD5/m3（填料）d 5.1.2 生物接觸氧化池的總面積（生物接觸氧化池的總面積（A）和池數（）和池數（N） A = = = 48.9 m2 0 h V 0 . 3 7 . 146 （5-2） N = = = 2 （5- 1 A A 5 . 24 9 . 48 3） 式中：h0填料高度，3.0m； A1每座池子的面積，24.5m2 故：池的單格平面尺寸為長 5m，寬 4.9m，單格尺寸為 5m

13、*4.9m 5.1.3 生物接觸氧化池的池深（生物接觸氧化池的池深（h） h = h0 + h1 + h2 + h3 （5-4） = 3.0 + 0.5 + 0.5 + 0.5 = 4.5 m 式中：h1超高，0.5m； h2填料層上水深，0.5m； h3填料至池底的高度，0.5m 5.1.4 生物接觸氧化池內有效停留時間（生物接觸氧化池內有效停留時間（t） t = = = 0.1467 d （5- Q V 1000 7 . 146 5） 5.2 供氣系統的設計供氣系統的設計 為提高氧的利用率，本文中選擇擬定供氣系統： 、前提：池內氣水順流，氣流和水流均自下向上流經填料區； 、鼓風機進行鼓風曝

14、氣； 、布氣裝置為多孔管，分布于距池底以上 0.2m 處，孔徑為 5.0mm，孔在管兩側交 錯排列 3 。 5.2.1 需氧量（需氧量（Oa） Oa = aQ（S0-Se）+bXV （5- 6） = 0.75*1000*（0.25-0.03）+ 0.12*4*146.7 = 235.4 kg/d = 9.8 kg/h 式中：a去除每 1kgCOD 的需氧量，0.75kgO2/kgCOD； S0，Se進、出口 BOD 濃度，0.25kg/m3和 0.03 kg/m3； Q進水量，1000m3/d； b微生物自身氧化系數，0.12kgO2/kgMLSS； XMLSS 濃度，4kg/m3； V池容積

15、，146.7m3 5.2.2 供氣量（供氣量（Qa） 采用微孔空氣擴散器，敷設于距池底 0.2m 處，淹沒水深 4.3m，計算溫度為 30。 水中溶解氧的飽和度：Cs（20）=9.17mg/L；Cs（30）=7.63 mg/L 空氣擴散器出口絕對壓力（Pb）： Pb = P + 9.8*103 H （5- 7） = 1.013*105 + 9.8*103*4.3 = 1.43105 Pa 空氣離開池面時，氧的體積分數 O： O = 100% （5- )1 (2179 121 A A E E ）（ 8） = 18.43% 式中：EA空氣擴散器的氧轉換效率，對網狀膜微孔空氣擴散器，取 12% 20

16、溫度下，脫氧清水的充氧量 RO: RO = 4 （5- )20( 30 20 024 . 1 *s st T L CC CR ）（ ）（ ）（ 9） = = 18.21 kg/h )263 . 7 *0 . 1*9 . 0(*024 . 1 *8 . 0 17 . 9 *8 . 9 )2030( 式中：氧轉移折算系數 0.8； 氧溶解折算系數 0.9； 密度 1.0kg/L； CL廢水中實際溶解氧濃度，2mg/L； Rt需氧量，9.8kg/h 供氣量Qa = = = 505.8 m3/h （5- A 0 0.3E R 12. 0*3 . 0 21.18 10） 每池所需空氣量Qa1 = = =

17、 252.9 m3/h （5- 2 aQ 2 8 . 505 11） 每池有 4 根支管，管長 5m，管中心間距 1m，孔距 50mm，每根管有出氣孔 100 個。 每根支管所需空氣量qa1 = = = 63.2 m3/h （5- n a1 Q 4 9 . 252 12） 孔口空氣流速v = = = 8.95 m/s （5- nd3600 4q 2 a1 100*0.005*3600 63.2*4 2 13） 5.2.3 布氣器設計布氣器設計 設空氣干管流速 V=10m/s，支管流速 v=5m/s； 干管直徑D1 = = = 0.095 m 取 100 mm （5- V Q 3600 4 a1

18、 10*3600 9 . 252*4 14） 支管直徑d1 = = = 0.067 m 取 65 mm （5- v3600 4qa1 5*3600 63.2*4 15） 5.3 二沉池的計算二沉池的計算 因本設計水量較少（1000m3/d） ，故考慮采用平流式二沉池。 5.3.1 沉淀區表面積（沉淀區表面積（A） A = = = 170 m2 （5- q max Q 06 . 1 180 16） 式中：Qmax污水最大時流量，180m3/h； q表面水利負荷，1.06m3/（m2h） 5.3.2 沉淀區有效水深（沉淀區有效水深（h h2 2） h2 = qt = 1.06*2 = 2.12 m

19、 （5- 17） 式中：t沉淀時間，2h 5.3.3 沉淀區有效容積（沉淀區有效容積（V V） V = Qmaxt = 360 m3 （5- 18） 5.3.4 沉淀池總長度（沉淀池總長度（L L） L= 3.6vt = 28.8 m （5- 19） L = 0.5 + 0.3 + 28.8 = 29.6 m 式中： v最大設計流量時的水平流速，4mm/s； 流入口至擋板距離為 0.5m，流出口至擋板距離為 0.3m 5.3.5 沉淀區的總寬度（沉淀區的總寬度（B B） B = = 6.0 m （5- L A 20） 5.3.6 污泥斗的容積（污泥斗的容積（V V） W = = 10.8 m3 （5- ）（ ）（ p100 100T* 10 CCQ 21） 式中：W每日污泥量，m3； 污泥容重，1000kg/m3； P0污泥含水率，97%； T兩次排泥的時間間隔，0.08d； C0、C1進出水的懸浮固體濃度，4kg/m3，0.02kg/m