制革废水方案
华骐顼保
HUAQITCCH
制革废水深度处
初步
设计
方
马鞍山市华骐环保科技发展有限公司
二零一零年四月
华骡顼保
HUAQITSCH
第一章项目概况
1.1项目概况一.
目录
1.2初步设计方案编制单
位
14设计依模、原则及范围
1
1
4
3
4第二章5设计进出确定
第三章3本工程工艺设计特及设备选型
A
5
5
5
6
8
计
算
3.2.2曝
气
3.2.3
丄
量
计一^算耗
碱量计算 ..........
3.3硝化（N）曝气生物滤池....
?
3.2.1硝化生物滤池池体计算曝
气量计算................
3.2.2耗碱量计算
3.4反硝化（DN ）牛物滤池 .....
3.4.1反硝化牛物滤池池体计算
3.4.2反硝化消耗碳源计算....
1
3
3
3
6
7
7
7
第四章8P/备控料清单
第五章技术经济分析
5.1牛物滤池工艺投资估
算
5.2牛物滤池运行成本分
析
5.2.1用电设备清
单
■~/I 「I' 亠八丄厂
5
6
7
7
8
8
2
2
2
2
2
2
?
华頤顼保
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第一章项目概况
1.1项目概况
1）项目名称
项目名称：制革废水深度处理工程
2）工程概况
本工程污水处理系统处理对象为某制革厂工业废水，来水为前置工艺二沉池出水。根据提供的相关资料，COD < 200mg/l, NH3-N < 200mg/l。
1.2初步设计方案编制单位
初步设计方案编制单位：马鞍山市华骐环保科技发展有限公司
马鞍山市华骐环保科技发展有限公司是依托高校（安徽工业大学）及科研院所的人才、技术优势创办的安徽省高新技术企业，致力于曝气生物滤池污水处理及中水回用新工艺、新设备的研发、设计、推广、生产和应用。公司的经营宗旨是立足环保领域，全力发展环保产业，向社会提供优质的环保产品和环保工程服务，为我国环保产业的升级发展贡献自己的力量。
公司主要从事曝气生物滤池专用球型轻质多孔生物滤料、长柄滤头、单孔膜空气扩散器、滤板、集成小区污水处理回用设备、曝气生物滤池专用微滤机及斜管、筛网、筛板等环保产品的研制、生产；市政和环保工程设计与服务；环保技术开发、转让等。公司坚持“技术创新，规范管理，诚实守信”的原则，以顾客为关注焦点，先后承担、参与过200多项曝气生物滤池工艺的环保工程
及污水处理项目的建设。综合实力在行业内名列前茅，成为国内曝气生物滤池工艺研究、应用、推广的排头兵。
公司在环保材料的研发、环保设备制造、环保工程设计与服务等方面有着较强的优势。下设有生物滤料厂、环保设备厂、研发中心、设计研究院、质检部、工程部、
市场中心、商务中心、财务部、北京华骐高科分公司、无锡华骐公司、深圳华骐公
司、宜兴华骐污水处理有限公司、五河华骐水务有限公司、马鞍山双园矿业有限公
司。现有职工280余人，人员结构合理。其中工程技术
人员占员工总数的38%。公司拥有一批来自市政、环保、化工、材料、自动化、计算
机等专业的优秀技术人才。技工人员大部分由破产的国有企业中的技术骨
制革废水深度处理工程初步设计方案HUAOiTSCH
干组成，经验丰富、技术扎实。公司总工程师郑俊为国产化曝气生物滤池技术的发明人，是国内最早研发、设计和应用曝气生物滤池的知名专家，取得了众多的成果。
公司十分重视污水处理及中水回用新产品的开发和新技术的应用推广，与
相关的科研院所、大学建立了良好的合作关系，先后承担过6项国家级项目，9
项省部级项目。拥有14项与曝气生物滤池污水处理技术相关的专利，其中5项发明专利、9项实用新型专利。自主研发生产的“陶粒生物滤料”2003年被国
家五部委认定为“国家重点新产品”，是“2003年安徽省高技术产业化示范项目”，也是“安徽省高新技术产品”，被列入“ 2004年度国家火炬计划”，并被中国环境保护产业协会认定为“ 2004年国家重点环境保护实用技术项目”。自主研发的ABAF/OBAF前置生物膜脱氮污水处理系统工艺于2009年荣获安徽省科学技术一等奖。
公司拥有四条国产大型陶粒滤料全自动回转窑生产线，年生产能力达6.6万
立方，是目前国内专业生产用于污水处理的生物陶粒滤料生产规模最大的企业，同时还拥有单孔膜空气扩散器、长柄滤头、FRPP管材等注塑生产线，年生产能力100万套，生产用建筑面积约13500m2。
公司总工程师郑俊，佃65年出生，佃87年毕业于东南大学环境工程专业，硕士生导师，教授，国家注册环保工程师，中国环境科学学会高级会员。2001年11月获安徽省第三届“青年科技创新杰出奖”及中国“优秀环境科技工作者
“称号。郑俊总工长期从事污水处理新技术的研究、开发和工程设计，有着扎实的理论基础，丰富的实践经验。先后参加、主持设计了四十多项城市污水和工业废水的工程设计，在国内外专业期刊发表学术论文40余篇。二十世纪90
年代中后期主持研究开发了“曝气生物滤池及其处理污水新工艺”，以及“水解（酸化）一曝气生物滤池及其处理污水新工艺”、“采用新型材料的曝气生物滤池新工艺及工程应用”、“ ABAF/OBAF前置生物膜脱氮污水处理系统工艺”等5 项省部级科研成果。其中作为第一研制人研究开发的有关曝气生物滤池的7项技术获得了国家专利，并获安徽省科学技术一等奖、中冶集团科技进步二等奖、安徽省科技进步三等奖、马鞍山市科技进步一等奖。由郑俊专门为曝气生物滤池开发的“单孔膜空气扩散器”、“曝气生物滤池专用长柄滤头”也获得国家专
制革废水深度处理工程初步设计方案HUAOiTSCH
利。2002年5月、2005年1月分别主编出版了《曝气生物滤池污水处理新技术及工程实例》、《曝气生物滤池工艺原理及工程应用》等专著。
公司以严格的质量管理、完善的运行体系、良好的持续改进通过了ISO9001: 2000质量体系的认证。所有产品从原材料的检验到产成品的测试都严格控制，从而确保了产品质量的一致性，满足市场需求。
1.3设计依据、原则及范围
1）设计依据
《污水综合排放标准》(GB8978-1996)
《室外排水设计规范》(GB50014-2006) 《曝气生物滤池工程技术规程》(CECS 265:2009)
《城镇污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准》(CJJ31-89)
《污水泵站设计规程》(DGJ08-23-91)
《给水排水制图标准》(GB/T50106-2001)
《滤池气水冲洗设计规程》(CECS 50: 93)
《污水排入城市下水道水质标准》(CJ3082-佃99) 《地面水环境质量标准》(GHZB1-1999)
2）设计原则
①符合性：执行国家有关环保政策、遵守国家有关法规、规范规程和标准；
②先进性：工艺流程段内的设备材料采用目前国内和国际上成熟稳定的技术和设备；
③可靠性：工艺流程段内的工艺曾成功运用于其他同类工程中，实践证明性能质量可靠；
④经济性：在满足处理出水达到要求的前提下，本着投资节约、功效最佳的理念，采用占地节省、技术成熟、设备节能的技术方案；
⑤美观性：布局合理，平面布局、竖向布置和功能分区服从工艺和场地要求，经济合理，工程外观设计新颖、美观、大方，贴近周围环境的建筑风格；
⑥易于维护性：系统自动化程度高，采用PLC自动控制，实现人机界面可视化操
作，既可降低维护人员劳动强度，又可节约人力资源；
⑦灵活性：构筑物和设备的配备能满足检修、部分停运等要求，控制方便、
节约能耗；
⑧ 环保性：工程卫生条件好，可采取有效措施保证在今后工程的实施过程 中和系统的运行使用中尽量减少产生水、气、声、渣的二次污染。
3）设计范围
根据提供的相关参数，对前置工艺二沉池出水进行深度处理设计。本方案 设计范围为曝气生物滤池及相关配套设施，设计内容包括工艺段内的工艺、设 备。
1.4设计规模
本工程设计规模为250m 3
/d 。
1.5设计进出水水质
已知二沉池出水 COD < 200mg/l , NH 3-N < 200mg/l ,要求深度处理后出水满 足
NH 3-N < 15mg/l 后，达标排放。参照同行业制革废水二级处理后出水指标， 暂定本方
案中进水 BOD < 80mg/l , SS < 25mg/l 。设计进出水水质如下：
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第二章工艺流程确定
2.1工艺选择
曝气生物滤池工艺，该工艺是九十年代初开发出来的新型微生物膜法 污水处
理技术，它的优点是同时完成生物处理与固液分离，减少了占地面积、 工程投资和运行费用，并可通过调整生物滤池结构形式而成为具有脱氮功能的 组合工艺。
2.2工艺流程 1）工艺流程图
本方案拟采用下述工艺流程，如下图所示:
2）工艺流程说明
本深度处理工程的处理对象为前置工艺二沉池出水，主要降解污水中的
COD 、BOD 5、NH 3-N 、TN 和 SS 。
本工程设计采用C/N+N+DN 三级生物滤池处理工艺，工艺流程说明如下： 二沉池出水进入提升泵房，经提升泵提升后先进入
C/N （碳化/硝化）曝气
?
曝气鼓
提 升 泵正 泵曝、
曝L 丄气］
C/
N 反洗鼓
II
■ 1^^ IB
反洗工艺流程图
反洗排至
-
制革废水深度处理工程初步设计方案HUAOiTSCH
生物滤池，主要完成污水中有机物的降解并对部分氨氮进行硝化，及截留污水
中的SS。C/N池出水自流进入N硝化滤池，进一步完成氨氮的硝化。氨氮在有氧的条件下，通过附着生长在球型轻质多孔生物滤料上的硝化菌的氧化作用转化成硝酸盐和亚硝酸盐。含有硝酸盐和亚硝酸盐（硝态氮）的N滤池出水自流
进入DN反硝化生物滤池。
DN反硝化生物滤池的主要功能为：通过附着生长在球型轻质多孔生物滤料上的兼性缺氧反硝化菌利用N滤池出水中的剩余有机物作为反硝化碳源对硝态氮进行反硝化脱氮。当N滤池出水中的剩余有机物含量不能满足反硝化对碳源的需求时，需另外投加有机物，拟投加醋酸钠作为碳源。
C/N、N曝气生物滤池和DN反硝化生物滤池在运行一段时间后，由于微生物的增殖、脱落以及滤料层截留的悬浮物的增加，滤床的阻力也不断增大，当阻力增大至设定值时，就必须对滤池进行反冲洗。反冲洗水利用清水池中的已处理水。反冲洗排水排入前置工艺，进行循环处理。
2.3本工程工艺设计特点
1）由于曝气生物滤池内的微生物以膜状形态附着存在于生物滤料表面，其本身就耐水量的冲击，而高浓度的固定生物膜使得滤速增大也不会使微生物流失，所以对水量、水质具有较高的抗冲击负荷能力。
2）在C/N滤池采用粒径为6mm?9mm的滤料，N滤池采用粒径为4mm- 6mm的滤料，DN滤池采用粒径为3mm?5mm的滤料，滤池内生长的微生物量大，硝化和反硝化速率高，污染物去除效率高，对SS的过滤效果好，出水水质好且稳定。
3）布置紧凑，占地面积小。
4）操作管理、运行维护方便，设备及材料使用寿命长。
5）调试时间短，投入运行快，一般调试时间7?15天，中断运行后重新启动恢复快。
6）采用PLC自动控制，日常维护工作量小。
7）滤池反冲洗排水回到厂区原污水提升泵房，不排入市政管网，因而减少了水量损失及二次环境污染，具有更好的经济效益和环境效益。
8）产生污泥量小。系统产生的剩余污泥随滤池反冲洗过程排出回到厂区提
?
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升泵房进入预处理，少量污泥在一期工程设置的污泥系统处理。
9）污水处理厂气味、噪音产生量小，工作环境较好。
10）设备材料配置质量高，关键设备、材料均采用目前国内知名品牌产品, 质量性能稳定，保证了设备使用寿命长，维护工作量小。
第三章 构（建）筑物尺寸及设备选型
3.1提升泵房
二沉池出水进入提升泵房，提升后进入生物滤池处理系统。设计规模按
250m /d 时安装2台水泵，1用1备。根据《室外排水设计规范》（GB50101-2005）,
泵房集水池容积不应小于最大单台水泵 5min 流量。
1） 土建部分
结构类型：集水池为钢筋混凝土结构
泵房尺寸：3.5mX2.5mX4.0m ，集水池有效水深 3.0m 。 数 量：1座
2）主要设备
①提升水泵
设计扬程:
2台（1用1备）
主要完成对污水中有机物和氨氮的降解，同时截留
SS 。滤池中填装有球型
轻质多孔生物滤料，运行时通过鼓风曝气，利用球型轻质多孔生物滤料上附着、 生长的微生物的代谢作用，吸附、降解污水中的有机物及氨氮。
3.2.1碳化/硝化生物滤池池体计算 1）C/N 滤池面积计算
采用硝化负荷计算法，本工程有机负荷选取
0.89kgNH 3-N/m 3 d 。
C/N 池滤料有效体积按下式计算:
V 』
旦
〔OOON W 氨氮
式中，V :滤料的总有效体积，m 3
;
?华頤顼保
HUAOITgCH
设备类型:
单台设计流量: 潜污泵
3
Q=15m /h H=12m
3.2碳化/硝化（C/N ） 曝气生物滤池
Q
:每天进入曝气生物滤池的污水量，
m 3
/d ;
N W 氨氮
：氨氮容积负荷率，kgNH 3-N/m 3
d ，本设计取 0.89kgNH 3-N/m 3
d ;
C 氨氮：进出曝气生物滤池的氨氮差值，
mg/L ，设计本处理段氨氮降
解率为40%。 带入数据得：
w =
250
（
200
"
20
）=22.5m 3
1000x0.89
C/N 滤池的总面积为:
「H O
式中，A i :曝气生物滤池的总面积，m 2
;
H o :滤料层的高度，m ； 一般C/N 曝气生物滤池中滤料层高度 H o 为2.5?
4.5m ，本工程设计中取 H o =3.5m 。
带入数据得:
A i =空=6.4m 2
3.5
空床水力停留时间计算: 空床停留时间按下式计算:
式中，A i :滤池总面积，I
Q :进水量，m 3/d ; H o :滤床高度，m 。
代入数据得
:
t=
64 3.5 24
=2.15h
考虑到一座滤池反冲洗时剩余滤池能够承担所有水量，
所以本工程设计分2
华SI 顼
保
华骡顼保
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格(n=2)并联，贝U每座滤池的面积为：
a = ^A =32m 2= 62m
n 8
式中，a :单格滤池的截面积，m2;
n：滤池格数，个。
综合滤池构造和平面布置等因素，实际取每格平面尺寸为：2mx 1.6m=3.2m2表面水力负荷计算：
q=Q
=660欽24 淇=4^63) = 5.37m3/m2 h A 3.2 2 24
2) C/N滤池体总高度计算
依据《曝气生物滤池工程技术规程》结构的相关规定，滤池的总高度应包括配水室、承托层、球型轻质多孔生物滤料层、清水区、超高的高度。即曝气
生物滤池的总高度为：
H = H0+h|+h2+h3+ h4=345+1.4.+0t3+4+0.13=6.5m5 = 7.5m
式中，H :曝气生物滤池的总高度，m；
H o :球型轻质多孔生物滤料层高度，m;
h i：配水室高度，m；
h2：承托层高度(含滤板)，m；
h3：清水区高度，m；
h4：超高，m。
C/N滤池尺寸： 2.0mX1.6m>6. 5m，共2格
3)设备部分
单格尺寸： 2.0 M.6 鸡5 (m)
结构类型：钢制罐体
池体数量：2格
填料形式：球型轻质多孔生物滤料
布水形式：长柄滤头布水
?
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布气形式：鼓风机+单孔膜空气扩散器
反洗形式：气水联合反冲洗
4）材料部分
★球型轻质多孔生物滤料
性能参数：粒径①6?9mm
数量：22.4m3
★滤池专用防堵长柄滤头
数量：360套
性能参数：滤头契型缝隙2.2mm,滤缝数量28条，滤头总长度405mm ★单孔膜
空气扩散器
数量：440套
性能参数：单孔膜孔径1.2mm
★鹅卵石承托层
3
数量： 1.92m
性能参数：①8?16mm
3.2.2曝气量计算
C/N生物滤池的需氧量包括去除BOD的需氧量和氨氮硝化的需氧量两部分。C/N生物滤池进水中氨氮浓度为200mg/L, C/N滤池氨氮去除率按40%计，则出水氨氮浓度为120mg/L,氨氮硝化每天的需氧量为：
R N =4.57 Q C NH3? 10" =44557< 25000（8q20W）3=9D4kg4524.3kg C/N滤池去除污水中单位重量BOD5的需氧量为:
“0.妙畫+0碎芸=00522臂評+咙爲=ffi725g
式中，R C :单位质量的BOD5所需的氧量，无量纲（kg/kg）
■'：C BO D滤池单位时间内去除的BOD5量，mg/L;
C BO
D :滤池单位时间内进入的BOD5量，mg/L;
X。：滤池单位时间内进入的悬浮物的量，mg/L。
即去除IkgBOD需要提供0.715kgO2。C/N滤池设计进水BOD5浓度为
80mg/L ，出水B0D 5浓度为20mg/L ，则每天去除B0D 5需提供的总氧量为:
R^ =Q1C BO
^10^X R C
^6
>50
10 25
8020 0.812^= 8103
88kg
1000
0.715=10.725kg
则去除污水中BOD 5的需氧量和氨氮部分硝化的需氧量(标态)合计为:
R = R R N
=40.725+91.4=102.125kg kg
当滤池氧的利用率为E A =30%时，从滤池中逸出气体中含氧量的百分率 Q t 为:
21
（（〔J =
21
0.3））15.7%
79 21（1 - E A ） 79 21 （1-0.3）
当滤池水面压力 p=1.013XI05
Pa ，曝气器安装在滤池水面下 H
=4.65m 深度
时，曝气器处的绝对压力为:
3
5
3
P b =p 9.8 10 H =1.013 10 9.8 10 逅.44.65=54468WX Pa
105
Pa
C
则当水温为25E 时，清水中的饱和溶解氧浓度为 s(25C)
=8.4mg/L ，贝U 25°C
时滤池内混合液溶解氧饱和浓度的平均值
C
sm(25 C )
为:
当水温为25C 时，C/N 曝气生物滤池实际需氧量 R S 为: R S
（T
R
C
Sm （25C ）
翘
229.5kg/d
:-1.024（2°）| FC sm （T ）—C 0.8 1.024
0.9 1 8.4 -3
式中a =08, B =9，P =1而且假定滤池出水溶解氧浓度为 3mg/L 。总供气
量为:
G S
生 100
106.3m 3/h =1.77m 3/min
S
0.3E A
0.3 0.3 24
每个单孔膜曝气器通过的空气量 0.25 m 3
/个 h ，则C/N 滤池需曝气器数量为:
n =G S
60, 0.3 =106.3“ 0.25 =425个
Rm/
7(命？煜吋需踹殳翳淼刚肌
P b
102.125 9.23 华骡顼保
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布置密度为:
425
66 个/m2
2 1.6 2
使用曝气器数量以实际数量为准
323耗碱量计算
C/N 碳化/硝化滤池需要消耗一定量碱度，碱度不足硝化反应速率减缓，一 般在硝化反
应中每硝化1gNH 3-N 需要消耗碱7.14g 碱度（以CaCO 3计），硝化过 程需碱量可按下式计算：
碱度=7.14 XAC H 3-N X10 3
=142.8 (mg/L )
3.3硝化（N ）曝气生物滤池
主要完成对污水中有机物和氨氮的降解，同时截留
SS 。滤池中填装有球型
轻质多孔生物滤料，运行时通过鼓风曝气，利用球型轻质多孔生物滤料上附着、 生长的微生物的代谢作用，吸附、降解污水中的有机物及氨氮。
3.2.1硝化生物滤池池体计算 1） N 滤池面积计算
采用硝化负荷计算法，本工程有机负荷选取
1.37kgNH 3-N/m 3
d
N 池滤料有效体积按下式计算:
Q ? 氨氮
〔OOON W 氨氮
式中，V :滤料的总有效体积，m 3
;
Q
:每天进入曝气生物滤池的污水量，
m 3
/d ;
N W
氨氮
：氨氮容积负荷率，kgNH 3-N/m 3
d ，本设计取
3
1.37kgNH 3-N/m 3 d ;
C
氨氮
：进出曝气生物滤池的氨氮差值，
mg/L ，设计本处理段氨氮降
解率为87.5%
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带入数据得：
250(120-15)
=19.2m3
1000 1.37
N 滤池的总面积为:
—Ho
式中，A i :曝气生物滤池的总面积，m 2
;
H o ：滤料层的高度，m ； 一般C/N 曝气生物滤池中滤料层高度 H o 为2.5?
4.5m ，本工程设计中取 H o =3.Om 。
带入数据得:
A i =192 =6.4m 2
3.0
空床水力停留时间计算: 空床停留时间按下式计算:
H °
24
Q
式中，A i :滤池总面积，I
Q :进水量，m 3/d ; H o :滤床高度，m 。
代入数据得:
t=4.
5 6
3.°
24
=1.84h
250
考虑到一座滤池反冲洗时剩余滤池能够承担所有水量， 所以本工程设计分2 格(n=2)并联，贝U 每座滤池的面积为:
= -A L
=349
m 2口 62m 2
8
2) N 滤池体总高度计算
依据《曝气生物滤池工程技术规程》结构的相关规定，滤
池的总高度应包
2 m ; 表面水力负荷计算:
n ：滤池格数，个。
综合滤池构造和平面布置等因素，实际取每格平面尺寸为：2mx 1.6m=3.2m 2
。
式中，a :单格滤池的截面积,
卞
=4.63) = 5.37m 3/m 2 h
q = Q
=
660