环境工程课程设计书
设计项目：某印染厂废水处理工艺设计设计人：
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目录
第一章绪论
1. 设计基础资料 (4)
1.1基础资料 (4)
1.2水质基本状况 (4)
1.3处理要求 (5)
1.4设计依据及参考文献综述 (5)
第二章总体设计
2.1设计方案的选择与确定 (8)
2.2工艺流程说明 (8)
2.2.1格栅 (8)
2.2.2 调节池 (9)
2.2.3 初沉池 (9)
2.2.4 水解酸化池 (9)
2.2.5 生化好氧池 (10)
2.2.6 二次沉淀池 (10)
2.2.7污泥浓缩池 (10)
2.2.8污泥脱水 (11)
第三章工艺流程计算
3.1污水处理部分计算 (12)
3.1.1 格栅尺寸 (12)
3.1.2 调节池尺寸 (14)
3.1.3 初沉池尺寸 (17)
3.1.4 水解酸化池尺寸 (18)
3.1.5生化好氧池尺寸 (20)
3.1.6二沉池尺寸 (23)
3. 2污泥处理计算 (25)
3.2.1污泥浓缩池尺寸 (25)
3.3主要设备材料 (27)
第四章附属建筑物的确定
4．1附属建筑 (29)
第五章污水处理厂的总体布置
5.1平面布置 (30)
5.1.1平面布置的一般原则 (30)
5.1.2平面布置 (30)
5.2污水厂高程布置 (32)
5.2.1高程布置原则 (32)
5.2.2 工艺流程高程的水力计算 (32)
第六章总结
6.1 工艺中应注意的问题 (33)
6.2工艺优点 (33)
第七章投资
7.1投资计算 (34)
5.1平面布置 (30)
第一章绪论
设计基本资料
1．1基础资料
气象及工程地质
①该地区的夏季主导风向为东南风；
②夏季温度为17℃；
③该地区场地基本平坦，用地面积为1203120米；
④站区地质情况符合施工要求。
1．2水质水量基本情况
某印染厂有职工2500人，该厂印花生产线年生产能力为9000万米，生产过程中主要采用印地可素、纳夫妥、硫化和少量分散染料等还原性染料。所产生的主要废水是退浆漂染炼废水、印花废水和料房冲洗水，分别由1号，2号，3号出水口排出，各出水口排水量逐时变化情况的实测情况列于表1，其混合废水未经处理就排入附近河道，对河道造成了严重的污染。为此，该厂拟建造一废水处理站对该厂生产废水和生活污水一起进行处理（该厂位于老城区，下水道系统尚未完善）
表1-1印染厂生产废水逐时实测情况
（2）总变化系数 K=1.5
（3）设计水质 (经24小时逐时取样混合后)
表1-2混合生产废水水质实测资料
1．3.处理要求
出水水质达到污水综合排放标准（GB 8978-1996）中的一级标准。处理后污水排入水体。
1．4.设计依据及参考文献综述
相关规范：
《室外排水设计规范》（GBJ14-87）
《纺织染整工业水污染物排放标准》（GB4287-92）中的一级排放标准
《中华人民共和国环境保护法》
《污水综合排放标准》（GB8978-96）
《城镇污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准》（CJJ3189）
《城市污水处理站污水排泥排放标准》（CJJ3025-93）
《给水排水工程概预算与经济评价手册》
参考文献：
（1）唐受印，《水处理工程师手册》，化学工业出版社，2000；
（2）高廷耀，《水污染控制工程》，高等教育出版社，1989；
（3）杨岳平等编，《废水处理工程及实例分析》，化学工业出版社，2003；
（4）《给排水设计手册》（第五册：城市排水、第六册：工业排水），中国建筑工业出版社，1986；
（5）张林生主编，《印染废水处理技术及典型工程》，化学工业出版社，2005；
（6）陈季华等，《废水处理工艺设计及实例分析》，高等教育出版社，1990；
（7）《快速给排水设计手册》，中国建筑工业出版社，1994；
（8）黄维菊等编，《污水处理工程设计》，国防工业出版社,2008；
（9）崔玉川等编，城市污水厂处理设施设计计算，化学工业出版社，2004；
（10）崔玉川等编，城市污水回用深度处理设施设计计算，化学工业出版社，2003；
（11）张自杰主编，《废水处理理论与设计》，中国建筑工业出版社，2003；
（12）沈耀良等编著，《废水生物处理新技术—理论与应用》（第二版，省精品教材），中国环境科学出版社，2006；
（13）C. P. Leslie Grady, Jr., et al., Biological Wastewater Treatment, Second Edition, Marcel Dekker, Inc., 1999；
（14）蒋展鹏等编，《环境工程学》，高等教育出版社，1992。
第二章总体设计
2.1 设计方案的选择与确定
印染废水治理工艺流程中，是由若干不同作用的治理单元组成的，为了满足流程的处理效果，要求各个单元均应发挥其应有的作用和去除污染物的能力。
国内普遍采用生化法处理印染废水，对于水资源紧缺，排放要求高的地区采用生化与物理化学相结合的方法以减小废水污染物的排放量。印染废水处理一般都要设置调节池，以调节废水不同时段不同排放量对处理构筑物的冲击，由于印染废水的可生化性较低，往往设置水解酸化池降解高分子物质，水解酸化的目的是对印染废水中可生化性差的某些高分子物质和不溶解物质通过水解酸化，降解为小分子物质和可溶性物质,提高可生化性，而生物接触氧化也能很好的去处废水中的COD和BOD
5
。
对比设计水质：COD
cr 890.2mg/L；BOD
5
415.7mg/L；SS 237.8mg/L；pH值为8～11；
TN2.5mg/L；TP20.4mg/L和处理出水水质：COD
cr
≤100mg/L；BOD≤30mg/L；SS≤70mg/L； pH 值为6～9；TN≤15mg/L；TP≤0.5mg/L，可以看出该废水主要以有机物为主，不含有有害
物质，废水的可生化性较差。各污染物的最小去除率分别：COD
cr —88.8％，BOD
5
—92.8％，
SS—70.6％，TP—97.5%。
所以采用以下流程：
2.2 工艺流程说明
2.2.1格栅
格栅是一种最简单的过滤设备，由一组或多组平行的栅条制成的框架，斜置于废水流经的渠道中。格栅设于污水处理所有构筑物之前，或设在泵站前，格栅用以去除废水中较大的悬浮物、漂浮物、纤维物质和固体颗粒物质，以保证后续处理单元和水泵的正常运行，减轻后续处理单元的负荷，防止阻塞排泥管道。对于印染厂的废水，水中含有
生产废水 （5000m3/d ）
干泥外运
大量的长约1-200mm的纤维类杂物，所以在格栅的选择上我们采用10~20mm的栅条间距，本工艺采用回转式机械格栅以去除较大的悬浮物。在格栅间配一台螺旋输送机输送栅渣。螺旋格栅压榨输送出的栅渣经螺旋运输送入渣斗，打包外运。
2.2.2 调节池
由于该印染废水厂具有三个排放口，且各个排放口的流量变化比较大，水质变化也比较大，须设置调节池来调节水量、均衡水质及储存水量，以满足后续SBR反应池的处理水量与进水频率的要求。且该工厂废水中含有硫化和少量分散染料等还原性染料,染料本身含有硫，而且污水偏碱性,对后续生物处理冲击较大，通过加酸可调节pH值，而且去除部分硫。
印染废水的排放废水的PH为8~11，为了更好的满足后续处理工艺的要求，需要将废水的PH调节到6~9，在调节池的进出口设置pH值自动检测仪，对废水进行监控，同时连接到自动加酸系统，通过自动加酸对废水进行调节。
2.2.3 初沉池
沉淀池的形式有平流式、竖流式和辐流式沉淀池。其作用是从污水中去除沙子，渣量等比重较大的颗粒，以免这些杂质影响后续处理构筑物的正常运行。工作原理是以重力分离为基础，即将进入沉淀池的污水流速控制在只能使比重大的无机颗粒下沉，而有机悬浮颗粒则随水流带走。
平流式沉淀池静压排泥时，若不设刮泥机，采用多斗则结构复杂。竖流式沉淀池一般可采用单斗静压排泥，不需排泥机械。辐流式沉淀池一般可采用刮泥机或吸泥机。通过对各个沉淀池的比较，本设计沉淀池采用竖流式沉淀池。
2.2.4 水解酸化池
水解酸化池可将大分子物质转化为小分子物质，水解酸化处理有机废水，不需密封及搅拌，在常温下进行即可提高废水的可生化性。由于水解池中的污泥停留时间可达15～20d，且处于厌氧状态，因此污泥得到了很好的稳定，既减少了整个流程产生的污泥量，又增加厌氧区降解有机物的能力。
2.2.5 生化好氧池
在生物处理系统中，活性污泥的特性，特别是污泥的沉降性能，直接影响着二沉池的工艺设计与运行。
衡量活性污泥沉降性能的参数有二个：一是污泥指数SVI（mL/g）；二是污泥沉降比：SV%。
SVI的物理意义是：曝气池出口混合液经30min静沉后，每克干污泥所形成的沉淀污泥所占的容积（mL）。
SV%又称30分钟沉降比，混合液在量筒内静置30 分钟后所形成的沉淀污泥的容积占原混合液容积的百分率。
在生物处理系统中必须保持足够且恒定的生物群体，因此在二沉池中所沉淀的生物固体（污泥）一部分必须返回到曝气池，另一部分从二沉池中排放掉。返回到曝气池的生物量，是用来维持系统所要求的污泥浓度，降解进入系统中的有机物质。有机物越多，需要的生物量越大，要想维持系统所要求的污泥浓度，就必须保证回流污泥的量。
2.2.6 二次沉淀池
二沉池是以沉淀、去除生物处理过程中产生的污泥获得澄清的处理水为其主要目的。二沉池有别于其它沉淀池，其作用一是泥水分离（沉淀）、二是污泥浓缩，并因水量、水质的时常变化还要暂时贮存活性污泥。
通常处理系统的建设费用是和系统处理构筑物的容积大小成正比的，所以二沉池的设计计算是否合理，直接影响到整个生物处理系统的运行处理效果和建设费用的大小。
一般二沉池有辐流式、平流式、竖流式三种形式，池型有圆形、方形。
2.2.7 污泥浓缩池
浓缩池的形式有重力浓缩池、气浮浓缩池和离心浓缩池等。重力浓缩池是污水处理工艺中常用的一种污泥浓缩方法，按运行方式分为连续式和间歇式，前者适用于大中型污水厂，后者适用于小型污水厂和工业企业的污水处理厂。浮选浓缩适用于疏水性污泥或者悬浊液很难沉降且易于混合的场合，例如，接触氧化污泥、延时曝起污泥和一些工业的废油脂等。离心浓缩主要适用于场地狭小的场合，其最大不足是能耗高，一般达到同样效果，其电耗为其它法的10倍。从适用对象和经济上考虑，故本设计采用气浮浓缩池。形式采用间歇式的，其特点是浓缩结构简单，操作方便，动力消耗小，运行费用低，
贮存污泥能力强。采用水密性钢筋混凝土建造，设有进泥管、排泥管和排上清夜管。2.2.8污泥脱水
污泥机械脱水与自然干化相比较，其优点是脱水效率较高，效果好，不受气候影响，占地面积小。常用设备有真空过滤脱水机、加压过滤脱水机及带式压滤机等。本设计采用带式压滤机，其特点是：滤带可以回旋，脱水效率高；噪音小；省能源；附属设备少，操作管理维修方便，但需正确选用有机高分子混凝剂。
另外，为防止突发事故，设置事故干化场，使污泥自然干化。
第三章 工艺流程的计算
3.1污水处理部分计算
3.1.1格栅
（1） 设计平均日流量33Q 5000/0.0579/m d m s == （2） 设计最大日流量
h K 取Kh=1.5
3max Q 1.50.08680.0868/h K Q m s ==?=
（3）栅条间隙数n
n =
式中： α—格栅倾角， ，取α= 60 ；
b —栅条间隙，m ，取b =0.01m ；
h —栅前水深，m ，取h =0.4m ； v —过栅流速，m s ，取v =0.8m s ；
则n =26==个
（4）格栅宽度 B
(1)B S n bn =-+
式中：S —栅条宽度，m ，取s=0.01
则 (1)B S n bn =-+=0.013（26-1）+0.01?25=0.51
（5）进水渠道渐宽部分长度 1l
1
11
2tan B B l α-=
式中： B1—进水渠道宽，m, 取B1=0.3 m
α1—渐宽部分展开角，取α1= 20°
1112tan B B l α-=
=0.510.3
2tan 20
-=0.29
（6）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度
211
2
l l =
式中：1l —进水渠道渐宽部分的长度， m ，
211
2
l l =
=1230.29=0.145
（7）通过格栅的水头损失
取k=3
4
42
2
23
3
0s 0.010.8h1sin sin 3 2.42sin600.205220.0129.81
v v kh k k m g b g ξαβ????====????= ? ?
?????α式
中：2h ——过栅水头损失，m ； 0h ——计算水力损失，m ;
—ξ阻力系数，栅条形状选用圆形断面
k ——系数，格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数，一般采用k =3；
g ——重力加速度，2m s ，取g =9.812m s ；
（8）栅后总高度 H
12H h h h =++
式中： 2h —栅前渠道超高 ，m ,取h2=0.3m ；
1H — 栅前槽高 ，m , 取H1= h + h2 = 0.7m
12H h h h =++=0.7 + 0.205 = 0.905m
（9） 栅槽总长度 L
1
12 1.00.5tan H L l l α
=++++
式中：1l —进水渠道渐宽部分的长度，m
2l —栅槽与进水渠道连接处的渐窄部分长度，m
1H —栅前渠道深，m ， 则112 1.00.5tan H L l l α=++++0.7
0.290.1450.5 1.0 2.34tan 60
m ?
=++++= （10） 每日栅渣量
max 1
864001000=
Q W W K
式中:1W —单位体积污水栅渣量,33310m m 污水,取1W =0.133310m m 污水 则 max 1864001000=
Q W W K
3
30.08680.186400/0.5/1.51000m d m d ??==?
3.1.2调节池
（1）调节池的有效容积
V=QT=208.39=1874.9?m 3
式中：Q —平均进水量（m 3/h ），本设计Q=5000 m 3/d=208.3m 3/h ；
T —停留时间（h ），取9h 。
（2）调节池的尺寸
调节池平面形状为矩形，由于受场地的限制，其有效水深h 2采用4.0m ，则调节池的面积
221874.7468.6754.0V F m h =
== 池宽B 取13m ，则池长468.675
36.0513
F L m B =
== 取37m
取保护高度h 1 =0.5m ，则池的总高为H=4.0+0.5=4.5m
（3）空气管计算（取汽水比为4:1） 空气量
33208.34833.2/0.231/s Q m h m s =?==
空气总管管径D 1取150mm ，管内流速v 1为
122
1440.231
13.08/D 3.140.15s Q v m s ?=
==?π v 1在10~15m/s 范围内，满足规范要求。
空气支管共设10根，每根支管的空气流量q 为：
30.2310.0231/1010
s Q q m s =
== 取v 2=8m/s,则支管管径
20.061D m =
== 取D 2=60mm ，则 22
40.0231
8.17/3.140.06
v m s ?=
=? v 2在5~10m/s 范围内，满足规范要求。
（4）穿孔管的计算
每根支管连接两根穿孔管，则每根穿孔管的空气流量q 1为：
310.0231
0.0115/2
q m s =
= 取v 3=10m/s,
则管径30.03838D m mm ===
取D 3=40mm ，则
32
40.0115
9.16/3.140.04
v m s ?=
=? （5）孔眼的计算
取孔眼数m=100个，则孔眼流速v 为：
1220.0231
18.4/3.140.004100
4
4
q v m s m φ=
=
=??π
（6）管距阻力计算
布气阻力
22
318.40h 1.2 1.2 1.20525229.81
v mm g ρ==??=?
式中：1.2—为布气孔局部阻力系数；
ρ—为空气密度，ρ=1.205kg/m 3；
v —孔眼流速，m/s ；
g —重力加速度，2/m s ，取9.812/m s 。
总需水头
0123H H h h h =+++
=4.5+0.1035+0.4+0.025=5.03m
式中： H 0—穿孔管安装水深，本设计取0H =4.5m ；
h 1—沿程阻力,h 1=103.5mm ；
h 2—局部阻力,h 2=400mm ；
根据S Q 与H 选择流量为Q=15.9m 3/min 罗茨鼓风机。
3.1.3初沉池
（1）沉淀池的总面积及尺寸 Q max =312.5m 3/h
2max 25.1560
.25
.312m q Q A ===
式中：A —沉淀池总面积，m 2 Qmax —最大设计流量，m 3/h
q —表面负荷。对于工业污水一般取1.5—3.0，本次取2.0,m/h
采用2座池子，每座池子的面积为78.125m 2。每池宽度根据刮泥机的规格，取4.0m ，则池长为：
（78.125÷4.0）=19.53m
长∶宽=19.53/4=4.89＞4 符合要求 （2）有效水深：
m t q h 0.40.20.22=?=?=
式中：h 2—有效水深，m q —表面负荷，m/h
t —停留时间，一般取1.5~2.0h ，本次取2.0h （3）有效容积：
36250.425.156m W =?=
（4）进水去、出水区长度可分别取0.5m 、0.3m ，于是池子总长度为： m L 33.203.05.053.19=++= （5）取排泥周期T=1d ，则污泥体积为： 32159.1295
.011
1000100024)708.237(25.312)1(24)(m T p Q V =-???-?÷=?-?-=
γρρ
式中：Q —设计流量，m 3/h
ρ1、ρ2—分别表示进水和出水的悬浮固体浓度，kg/m 3
γ—污泥的密度，kg/m 3当污泥为有机物且含水率在0.95以上时，其值可
按1000 kg/m 3计
p —污泥含水率
T —排泥周期，d ，一般按1—2d 考虑
（6）方椎形污泥斗体积为：
32222212141109.12)44.044.0(8.13
1
)(31m A A A A h V =?++??=++=
式中：h 4—污泥斗高度，m
A 1、A 2—分别为污泥斗上下底的面积，m 3
（7）池底坡度采取0.02，h3=（20.33-4）30.02=0.33m 。池子保护高h1和缓冲层高h2均取0.3m ，则池子总深为：
m H 93.60.233.03.00.43.0=++++=
3.1.4水解酸化池 （1）反应池容积
反应池采用有机负荷进行计算
307.12715
.38902
.05000m q S Q V =?=?=
取12723m 式中：V —反应器的有效容积，m 3
； Q —废水流量，m 3/d ；
q —容积负荷，kgCOD/(m 3d)，这里取q ＝3.5 kgCOD/(m 3d)； S 0—进水有机物浓度，取最大值890.2mg COD Cr /L
（2）反应池尺寸的确定
反应器的形状有圆形、方形、矩形,这里采用方形反应器；污床高度一般为3～8m ，这里取高度为H=6m ；用钢板焊制或者用钢筋混凝土建造。
HRT ：水力停留时间，h ，取HRT ＝8h ； 反应器的宽度B 计算：
B ＝0.5
6
V H ?? ???
=m 427.26
612725
.0=??? ??
反应器的长度L 计算：m BH V L 35.876
427.21272
=?==
反应器的上升流速v 计算：
v=H
HRT =75.08
6=
m/h
3.1.5 生化好氧池
（1） 曝气池体积：采用传统活性污泥法，选定F w =0.4kg （BOD 5）/(kg(MLSS) ?d)，X=3000mg/L 。
3017323000
4.07
.4155000m X F QS V W =??==
（2）供气量：取污水污泥的MLVSS/MLSS=0.45，所以挥发性污泥负荷为
F w /0.45=0.9kg(BOD 5)/(kg （MLSS ）?d),去除1kgBOD 5的需氧量为0.79kg ，则最大时需氧量为：
()h kg R /5.9679.01000
24257.4155.15000=??-??=
采用穿孔管，A E =6％，计算温度定为40℃，氧的饱和浓度为ρ
s （20）=9.2mg/L ，ρs
（40）
=6.4mg/L 。设穿孔管设计深度为2.0m,则
Pa Pa P b 535102.1)100.28.910013.1(?=??+?= 离开曝气池时氧的比例为： ()()
％10012179121?-+-=
A A t E E Q ()()
％1006.00-121796.00-121?+=
％20=
()()??
? ??
+?=42.010026.25
4040t b s sm Q P ρρ L mg /2.4020026.22
.14.6??
? ??+=％
L mg /12.8= 同理可计算得L mg sm /83.9)42
.0%
20026.22.1(
2.9)20(=+?=ρ 取α=0.82，L mg L /5.1,95.0==ρβ,则
201)(002.1)()
20(--=
T T s s R R ρβγραρ
h O kg h O kg /)(125/)(49
.1)5.112.895.0(82.083
.95.9622=?-???=
曝气池的供气量为： h m h m E R G A s /109.6/06
.03.0125
3.03330?=?==