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1、某大学中水处理设计实例一.工程概况: 某大学学生宿舍区北临校园体育场,西面为食堂,南接现有学生宿舍区,东侧为校园休闲山体.建筑呈行列式布置.宿舍分一类宿舍和三类宿舍二大类,均为六层建筑,其中1#.2#.3#楼为一类宿舍,其内设单独的卫生间,1#宿舍建筑面积7856.76m2,2#宿舍7856.78m2,3#宿舍6405.66m2,总建筑面积22119.18m2,共按2544人入住设计;4#.5#.6#楼为三类宿舍,其内设公共盥洗室和淋浴室,每栋建筑面积均为5447.67m2,总建筑面积16343m2,共按2736人入住设计.食堂面向宿舍区,东面设置餐厅出入口,食堂共分四层,建筑面积为5461.
2、40m2.因本工程位于某市郊区,周围为自然山体,市政给水资源不是很丰富,本着节约水资源出发,本工程考虑收集16号宿舍楼的淋浴废水和盥洗废水(并考虑与前.后期生活废水合并)作为中水源水,经中水处理站处理后用于小区内冲厕用水.二.水量平衡计算:水量平衡计算表序号建筑物人数无中水冲厕用水定额日用水量(m3/d)中水冲厕用水定额中水用水量(m3/d)淋浴用水定额盥洗用水定额优质杂排水量(m3/d)中水原水量(m3/d)11号楼912200L/人.天182.460L/人.天65.66460L/人.天30L/人.天82.0865.66422号楼912200L/人.天182.460L/人.天65.66460
3、L/人.天30L/人.天82.0865.66433号楼720200L/人.天14460L/人.天51.8460L/人.天30L/人.天64.8051.8444号楼912130L/人.天118.5650L/人.天54.7250L/人.天25L/人.天68.4054.7255号楼912130L/人.天118.5650L/人.天54.7250L/人.天25L/人.天68.4054.7266号楼912130L/人.天118.5650L/人.天54.7250L/人.天25L/人.天68.4054.727总计5280 983.04 347.328 434.16347.328由上表及图所示,本工程选用优质杂
4、排水作为中水原水是可行的,其中水原水量设为：Qpy=350 m3/d,并采用自来水作中水补充水源.三.中水处理工艺计算:(一) 中水处理工艺流程方案选择:因本工程中水原水为淋浴排水与盥洗排水组成的优质杂排水,所以采用以物化处理为主的工艺流程.工艺流程框图经过此工艺流程处理后的水质标准: BOD520,CODmn30,SS43.75 m2满足要求.并考虑在池底设置水下曝气器.(六) 毛发聚集器的设置:本工程毛发聚集器设于污水泵吸水管上,毛发聚集器要求如下:1.过滤网的有效过水面积等于连接管截面面积的2.5倍.2.过滤网的孔径为3mm.(七) 沉淀池计算:1.本工程采用斜管沉淀池,其设计参数如下:
5、表面负荷:U0=2m3/ m2.h, 斜管长=1m, 斜管倾角=600斜管管径d=100mm, 保护超高为h1=0.3m, 清水区高度为：h2=0.7m,配水区高度为: h3=1.0m, 积泥区高度为: h4=0.53m,最大出水负荷7.3 m2满足要求.6.净出水口面积计算:为了配水均匀,进水布置在4 m长的一侧.在2 m宽度中扣除0.3 m无效长度,则净出水口面积:F=(B-0.2)*L/KK_斜管结构系数. 1.03F=(B-0.2)*L/K=(2-0.2)*4/1.03=6.99 m27.沉淀池高度计算:斜管高度: h5=L*Sin600=1*0.87 m则池高：H= h1+ h2+
6、h3+ h4+ h5=0.3+0.7+1+0.53+0.87=3.4 m.8.核算:以沉淀池出水负荷来核算.Qf=Q /L=4.05/4=1.01L/S.m0.3可以采用生化处理。所以派出了以上两个方案。方案一采用的是SBR序批式活性污泥法， 由于考虑到该厂的工作时间为24小时连续运行，如果采用SBR工艺则需要建造较大的池体或多个池体，而且其处理水量较小，不适应本案。只是在基建费用上占有一定优势。因此，派出了方案二的接触氧化法。接触氧化法又称浸没式生物滤池。生物接触氧化池内设置填料，填料上长满生物膜。在废水与生物膜接触过程中，水中的有机物被微生物吸附，氧化分解和转化为新的生物膜，从填料上脱落的
7、生物膜随水流到二沉池后被去除，废水得到净化。在接触氧化池中，微生物所需要的氧气来自水中，而废水则自鼓入的空气中不断补充失去的溶解氧。空气多通过设在池低的穿孔布气管进入水流，当气泡上升时向废水供应氧气，同时借以回流池水。如图41一般说来，活性污泥法的处理效率高于生物接触氧化法，卫生条件也较好，且基建费用和占地面积较有优势。但是，SBR的管理和操作要求较高，而且虽说有均质调节池，但在实际运行中，因为该厂的间歇排水量大，很可能会产生调节效果不好的情况。因此，综合经济和处理效果的考虑，决定采用接触氧化工艺进行生化处理。2.设计方法废水处理工程的设计方法是灵活多样的，但其主要设计步骤如下：资料的收集（包
8、括设计原始资料和自然条件资料），试验验证（包括试验的必要性论证、试验方法、试验数据及结果分析），设计方案的选择，设备选型，构筑物计算，总图布置。由于篇幅所限，本文只涉及方案选择，设备选型与构筑物计算，总图布置，对于资料收集和试验验证过程参考其他钢铁行业废水处理情况，在此不作赘述。2.1工艺方案的选择一般在进行污染治理工程设计的时候，都会考虑多个工艺方案进行选择。在进行工艺选择时，必须遵循以下原则3：合理规划、合理布局 为了合理解决污染问题，必须从城市或区域进行全面考虑。对工厂应实行有计划的布局和迁移，例如在城市的河流上游不宜建立有严重污染的新厂、加强对乡镇企业的环境保护工作。此外，在新建工业区
9、或迁移工厂时，要注意总体安排。在污水处理工艺方案中，尽力选用新的后处理工艺，将污染减轻或消灭在生产工艺中 采用新工艺、新技术、新线路 例如本工艺中的CAF气浮法，就是一种高效，多用途的气浮方法。本方案基于上述原则的考虑，决定采用方案二的方法，不但能够最大限度减少能耗，还能减少基建投资。另外在方案的实施过程中，将气浮池改成气浮机，将絮凝沉淀池改成絮凝沉淀罐，中和池改成中和罐，以最大限度节省基建投资。其具体流程见附图。2.2计算2.2.1构筑物及高程计算（以地面为+0.00m标高）2.2.1.1集水井集水井：以水力停留时间t=1.5h ，流量Q=42m3/h，则集水井有效容积应为 V=Qt=421
10、.5=63m3设集水井深5m,有效水深4m，则集水井面积为 S=V/h=336/4=16m2按此有效容积设计，集水井规格为：长宽深=445m考虑池口沿口安全因素，预设集水井标高为：地面部分+0.20m,池低标高-4.80m2.2.1.2调节池：调节池埋入水深不能太深，以防止地下水所产生的浮力对调节池放空时产生较大的浮力；此外，深度太大，基建投资也较高。本调节池为均质调节池，遵从对角线出水原则设计。设计调节能力为容量10h，设计进出水流量为Q=420m3/h。则调节池有效容积应为 V=Qt=4210=420m3设调节池水深5m，则调节池面积为 S=V/h=42/5=84m2=10.58m按此有效
11、容积设计，并留出部分空间防止暴雨等突发时间的影响，设计调节池规格为：长宽深=1285m，取地面沿口高度0.20m，则池底高为-4.80m另在池端进水处对角线设自吸泵两台。2.2.1.3接触氧化池 接触氧化池的设计可将整个池体分为两部分（上段分隔，下端相通），避免在出现进水水质出现变化时池体中微生物受到较大影响。出于管道检修方便的需要，进水口和出水口均设在池体地上部分，在进出水口设水槽。由于案废水的特点，该接触氧化池中填料采用纤维型软性填料。a. 有效容积7 ：V=Q（La-Lt）/M=1000(344-20)/1500=216m3V滤池有效容积；Q平均日污水量，m3/d；La进水BOD5，mg
12、/L；Lt出水BOD5，mg/L；M容积负荷率，gBOD5/(m3d)，本设计接触氧化池取1500b. 滤池总面积：F=V/H=216/3=72m2F滤池总面积m2；V同上；H填料层高度，一般取3m；c. 每格滤池面积为：f=F/n=72/2=36m2；f每格滤池面积，m2；n滤池格数，本案设计为2；d. 每格尺寸为LB=6m6m；e. 校核反应时间 t=nfH/Q=2363/42=5.14h2h;可行，能够充分接触氧化；f. 滤池总高度：H0=H+h1+h2+（m-1）h3+h4=3+0.5+0.4+(2-1)0.2+0.9=5mh1超高，m（本案取0.5m）；h2填料上层水深，m（本案取0
13、.4m）；h3填料层间高度，m（本案取0.2m）；h4配水区高度，m（本案设计取0.9m）m填料层数，本案设计为2层；g. 实际停留时间：t=nf(H0-H1)/Q=236(5-0.5)/42=7.43h;h. 填料总体积：V=nfH=2363=216m3i. 所需空气量D=D0Q=151000=15000m3/dD01m3污水所需气量，m3/m2，本案取15；2.2.1.4二沉池污泥区容积7：V=4（1+R）QR/(1+2R)=4（1+0.6）10000.6/（1+20.6）=161.28m3R污泥回流率，本案为0.6；泥斗锥角取42o；则泥斗深2.5m，长宽各7m；池边水深：由于池径2h（
14、必要沉淀时间）；出水槽距顶高0.5m则整体尺寸为长宽高=77（0.5+2.5+2.5），泥斗底部尺寸：1.51.5m2.2.1.5中间池设计水力停留时间为50min，则整体容积为：V=Qt=4250/60=35m3设计有效水深为2.5m，由于二沉池进水槽距地面高0.5-0.2（沿口高度）=0.3m则中间池尺寸为长宽高=43.52.8m2.2.1.6中水回用池设计尺寸与调节池相同。2.2.1.7污泥浓缩池设计剩余污泥产生量为1.04t/d,含水率为90%,按8h储泥时间计算该污泥浓缩池尺寸为=6m，H=2.5(直筒高度)+1.5(锥底浓缩部分高度)2.3设备选型2.3.1集水井提升泵该提升泵主要
15、功能是将集水井中的废水转移至调节池内，因此对其扬程要求不高，如果采用自吸式水泵或离心泵就应当主要考虑其吸程。另外，从安全角度考虑还应当注意其流量应当大于污水排放量和耐腐蚀性。建议使用耐酸潜水泵2台，一备一用，流量42m3/h，按此要求，可选择80WQ50-10-3型污水潜水泵，其具体参数如下8：表3 80WQ50-10-3型污水潜水泵具体参数 8 排出直径/mm 流量/m3h-1 扬程/m 转速/rmin-1 电机功率/kw 80 50 10 1450 42.3.2中和罐设计中和罐反应时间为30 min，则其容积应为：V=42（30/60）=21m3；设计高高度为3m，则其直径=21/（3）=
16、2.2m2.3.3调节池提升泵该提升泵主要作用是将废水从调节池中输送至后续处理设备中。需要考虑其扬程和耐腐蚀性。流量也应保持在设计流量之上。为了检修方便，宜采用地上安装类泵，即离心泵或自吸泵。按此要求，该泵吸程应5m,扬程3m，可选用GMP-35-80型自吸式离心泵。其具体标准如表4：8表4 GMP-33-65型自吸式离心泵具体参数 8 电机功率/kw 口径/mm 扬程/m 流量/m3h-1 最高扬程/m 最大流量/m3h-1 5 80 11.2 60 19.6 692.3.4板筐压滤机可将排入污泥浓缩池的污泥，通过螺杆泵打入板筐压滤机，将其含水率降低至80%左右。螺杆泵可采用扬程在4m以上（
17、污泥浓缩池高度）的LXB-700X型螺旋提升泵，主要参数如下8表5 LXB-700X型支座螺旋提升泵主要参数 8 螺旋外径/mm 转速/rmin-1 流量/m3h-1 提升高度/m 电机功率/kw 700 63 300 4 7.5板框压滤机可采用915型聚丙烯板框压滤机，其具体参数如表98表6 915型聚丙烯板框压滤机参数表68 型号 过滤面积/m2 滤室数 滤室容积/m3 滤饼厚度/mm 滤板规格/mm 过滤压力/MPa 液压缸压力/MPa 外型尺寸/mm 质量/kg XM41/915-U 41 33 0.655 32 91560 0.7 22 418013601410 37782.3.5
18、CAF气浮机按照CAF要求，应该使其流量达到预计最大排水量以上。可采用CAF-50型气浮机，其参数如表78表7 CAF-50型气浮机参数8 流量/m3h-1 池长/m 池宽/m 池深/m 总功率/kw 50 5.33 1.80 1.83 3.0002.3.6中间池提升泵，砂滤罐反冲泵这两个泵的扬程高度和流量都基本相同，所以设计采用同一类型的泵，需要满足的扬程要求即是砂滤罐的高度+池体高度（设计4.5m）可使用80QW-50-10-3型潜水排污泵。具体参数见表88表8 80QW-50-10-3型潜水排污泵具体参数8 流量/m3h-1 扬程/m 转速/rmin-1 效率/% 电机功率/kw 口径/
19、mm 50 10 2840 65 3.0 152.3.7加药泵加药泵的选用需根据具体絮凝沉淀实验结果选择适当的计量泵。由于该水质中SS的含量不是太高，且采用的是高分子絮凝剂，所以加药量不会太大。2.3.8曝气系统根据设计，该接触氧化池上有2层填料，维修不方便，建议不采用盘片式曝气头，因为其易堵塞。根据该设计的需氧量，建议采用75mm穿孔管。风机采用三叶型罗茨风机。风量要求15000m3/d=625m3/h氧含量，即空气量为2976m3/h。可选用RT-200型三叶罗茨风机.参数如表9：2.4总图布置总图布置应根据拟建地的特点，尽量方便设备的管理和操作布置。本案总图设计见附图。表9 RT-200
20、型三叶罗茨风机具体参数8 风量/m3h-1 转速/rpm 功率kw 风压/kpa 3000 1488 15 9.83.设计结果表10 设计结果 构筑物名称 数量 规格/m 备注 集水井 1 长宽深=445m 防腐蚀 调节池 1 长宽深=1285m 防腐蚀 接触氧化池 1 长宽深=6125m 滤池分两格；填料高3m 二沉池 1 长宽高=77（0.5m+2.5m+2.5m） 底部锥角42o 中间池 1 长宽高=43.52.8m 中水回用池 1 长宽深=1285m 污泥浓缩池 1 =6m，H=2.5+1.5表11设备清单 设备名称 设备型号 数量/个 备注 集水井提升泵 80WQ50-10-3 型污水潜水泵 2 防腐蚀 调节池提升泵 GMP-33-65型自吸式离心泵 2 防腐蚀 中和罐 =2.2m,H=3m 1 防腐蚀 絮凝沉淀罐 =3m,H=3m 3 内设斜管填料 CAF气浮机 CAF-50型气浮机 1 曝气系统 曝气管DN=75mm, 8根 穿孔 RT-200型三叶罗茨风机 2 中间池提升泵 80QW-50-10-3 1 砂滤罐 H=4.5m, =2.5m 1 砂滤罐反冲泵 80QW-50-10-3 1该设计最大的特点是采用了CAF式气浮，这种气浮相对于现在广泛应用的DAF
