3000m3d精制棉废水处理工艺设计

3000m3/d精制棉废水处理工艺设计
作者姓名吴同堂
专业环境科学
指导教师姓名臧立华
专业技术职务副教授
目录
摘要 (4)
第一章前言..... . . .. . ...................................................... ..6 1.1精制棉生产工艺 (6)
第二章废水水质特征 (8)
2.1设计指标 (8)
2.2国家纺织行业废水标准 (8)
2.3废水水质特征 (9)
第三章方案选择 (9)
3.1精制棉废水常用处理方法 (9)
3.2工艺分析比较 (9)
3.2.1活性污泥法 (9)
3.2.2氧化沟 (10)
3.2.3水解酸化—接触氧化工艺 (11)
3.3工艺选取 (13)
第四章计算书 (13)
4.1原始设计参数 (13)
4.2格栅 (13)
4.2.1设计说明 (13)
4.2.2设计参数 (13)
4.2.3设计计算 (14)
4.3调节池 (15)
4.3.1设计说明 (15)
4.3.2设计计算 (15)
4.4水解酸化池 (15)
4.4.1设计说明 (15)
4.4.2设计参数 (16)
4.4.3设计计算 (16)
4.4.5水解酸化池出水水质 (17)
4.5接触氧化池 (18)
4.5.1设计说明 (18)
4.5.2设计参数 (18)
4.5.3设计计算 (18)
4.6二沉池 (20)
4.6.1设计说明 (20)
4.6.2设计参数 (2)
4.6.3设计计算 (21)
4.7污泥浓缩池 (23)
4.7.1设计说明 (23)
4.7.2设计参数 (23)
4.7.3设计计算 (24)
第五章平面布置和高程布置 (25)
5.1构筑物规格 (25)
5.2总平面布置 (25)
5.2.1 平面布置原则 (25)
5.3高程布置 (26)
5.3.1布置原则 (26)
5.3.2 高程计算 (27)
参考文献 (28)
摘要
本文主要论述了对精制棉废水的处理，精制棉废水呈强碱性，颜色呈深褐色，BOD和COD均较高。

本设计采用水解酸化-接触氧化处理工艺去除精制棉废水中的有机物及各种污染物，并达标排放。

水解酸化—接触氧化工艺具有能耗低，能极大提高废水的可生化性，产生污泥较少的特点，水解酸化过程是厌氧发酵过程的一部分，它把大分子有机物质变为小分子物质，提高了废水的可生化性，并在酸化阶段产酸，有利于下一反应阶段对废水的处理。

与活性污泥法相比，其能耗较低。

接触氧化工艺结合了活性污泥法与生物膜法的优点，由于填料面积较大，生物接触氧化池内单位容积的生物固体量高于活性污泥法曝气池及生物滤池，对水质水量的骤变有较强的适应能力。

产生污泥较少，并且不需要污泥回流。

不存在污泥膨胀问题，运行管理方便。

所以，接触氧化法在现在的污水处理工艺中深受重视。

关键词:精制棉废水水解酸化-接触氧化废水处理
ABSTRACT
This article focuses on the refined cotton waste water treatment, the character of the refined cotton waste water is strongly alkaline, dark brown color, high BOD and COD. This design uses the hydrolytic acidification-contact oxidation process to remove the organic matter, all kinds of pollutants in the refined cotton wastewater.
Hydrolytic Acidification - contact oxidation process has low energy consumption, will be able to greatly improve the wastewater biodegradability, resulting in less sludge characteristics, hydrolytic acidification process is part of the process of anaerobic fermentation, which changes the large molecules into small molecules of organic matter substances, increased the biodegradability of wastewater, and acid production in the acidification stage, the response in favor of the next stage of wastewater treatment. Compared with the activated sludge process, it has a low energy consumption. Contact oxidation process combines the advantages of activated sludge and biofilm, as a result of the larger packing, biological contact oxidation pool biosolids unit volume was higher than activated sludge aeration tank and bio-filter for water quality and quantity of sudden strong adaptability. Produce less sludge, and sludge do not need to return. There is no problem of sludge bulking, convenient operation and management. Therefore, the contact oxidation method in the presents ewage treatment process by importance.
Key words：refined cotton wastewater; hydrolytic acidification-contact oxidation;
wastewater treatment
第一章前言
1.1精制棉生产工艺
精制棉是均匀疏松的棉纤维，无木屑、泥沙、油污、金属物等杂质的白色絮状物。

它的主要成分是纤维素，它是由碳、氢、氧3 种元素组成，其组成的质量比：碳44.4%、氢6.17%、氧49.39%，其密度一般为1.50-1.56ｇ/cm3，比热容为1.30-1.40kJ/(㎏·℃），可溶于铜氨溶液中，具有很好的亲水性和良好的吸附性。

精制棉的通式:(C
6H
10
O
5
)
ｎ。

n表示纤维素的聚合度，说明了组成纤维素大分子
中重复的基本链节—葡萄糖残基，在纤维素大分子中所含葡萄糖残基的数目称纤维素的聚合度，棉纤维的聚合度一般为10000-15000[1]。

精制棉是以棉短绒为原料，经过碱法蒸煮、次氯酸钠漂白、压榨驱水、气流烘干等程序制得。

其生产工艺流程如下：备料—开棉—投料(压榨)—蒸煮—半浆洗涤—予漂—予酸—酸洗—升温—漂白—酸处理—水洗—压榨驱水—气流烘干—打包—入库。

（1）备料
棉短绒的搭配：精制棉厂家大多没有采用打浆设备，因而在生产过程中很少采用一类棉短绒；因一类绒长，在生产过程中常会发生堵塞管道和浆泵现象。

所以一般生产企业都用二类、三类混合绒各50 %的比例搭配(也称通绒) 。

企业在实际生产中搭配要机动灵活，根据生产的品号合理配比。

生产高聚合度(如650、1000品号) 的产品时尽量少用或不用长绒，并且短绒杂质要少，生产低聚合度(如15-60品号) 的产品时可多用长绒，纤维短的绒尽量少用。

短纤维多，水洗时纤维流失的就相对多，影响成品制成率。

另外，棉短绒配备时还要注意绒的成熟度,成熟度70 %以下的棉绒尽量少用。

成熟度的高低直接影响精制棉的吸水度。

因此，在采购短绒时一定掌握好绒的质量，特别注意小棉绒厂用古棉或不孕籽加工的棉绒。

（2）蒸煮碱液的制备
蒸煮液的主要成分为氢氧化钠,根据生产品号的不同确定总用碱量，然后计算进球碱液浓度，根据工艺配方调整进球碱液浓度、重量。

循环并加热到80℃。

另外，还要适当加入乳化剂，如松香、十二烷等。

乳化剂用量一般占棉绒总重量的0. 1％。

松香配制时先加热溶解，与氢氧化钠的反应温度要保持在80-90℃，皂
化时间1-2 h，反应完全后，加入配碱桶内进行循环。

（3）装球密度
精制棉生产企业的蒸煮设备大多采用回转式蒸球,其体积有14-25 m3等。

工艺要求装球密度为116-128 kg/ m3。

那么14-25立方蒸球实际投绒量分别是1624-1792 kg和2900-3200 kg。

由于各企业开棉机与输送设备不一样，可根据实际情况适当增减投料量。

（4）蒸煮
蒸煮工段是精制棉制造过程中的重要工序,蒸煮的好坏直接影响产品的质量和下道工序的生产。

蒸煮过程分3个阶段,即升温初期、升温中期、升温后期(保温期)。

随着3个阶段碱液的浸透，反应也将加速。

碱液首先被纤维吸收，然后随着浸润作用的继续，纤维中的空气被排出，球内压力迅速增加。

因此在升温初期要进行几次放气。

放气的目的：一是排除球内多余空气和不凝性气体，避免纤维素剧烈氧化。

二是达到饱和蒸汽相对应的温度和压力。

在蒸煮后期,棉纤维中的杂质大部分已溶解去除，同时纤维的初生壁也受到最大程度的破坏。

蒸煮碱浓、温度、时间愈长、纤维素的降解程度也就愈大。

蒸煮碱浓和蒸煮温度是生产精制棉的关键。

在蒸煮过程中，氢氧化钠对纤维素的理化作用主要有3个：即剥皮反应、终止反应(稳定反应)、碱性水解。

剥皮反应和终止反应是蒸煮过程中即相互对立又相互联系、相互制约的一对反应。

为了提高精制棉聚合度的稳定性和均一性，蒸煮时要掌握好各时段技术要点。

（5）漂白
棉短绒经蒸煮后，大部分非纤维杂质已被除去，形态结构受到一定破坏，反应性能显著提高。

但对生产CMC需要的精制棉来说，蒸煮的质量还满足不了要求，所以采用漂白的方法将残存的杂质有效的除去，进一步提高纤维素的纯度，白度及反应性能。

精制棉大多用次氯酸钠漂白，次氯酸钠易水解生成次氯酸(HOCl)，HOCl 是一种很强的氧化剂，在碱性介质中它能放出活泼性很强的初生态氧[O]来氧化纤维上的杂质和色素，从而对纤维素产生增白作用。

NaOCl + H2O→HOCl + NaOH
HOCl→[O] + HCl
次氯酸钠的氧化反应，其组成按浆液的pH值不同而异。

当pH值在2-3时，绝大部分为Cl2存在，当pH值等于6-7 (中性) 时主要为HOCl，当pH 值大于9时，主要为NaOCl。

由于HOCl 的氧化能力最强，为了使纤维素尽可能减少氧化，因此漂白时要尽量避免中性点的出现。

但pH值也不能太高，pH值太高会使漂白速度过于缓慢，白度差，设备利用率低。

影响漂白的因素还有温度、时间、含氯量等。

温度高、时间长、含氯量高纤维素聚合度降解快。

因此,在生产时要适当控制和调节以上各项条件。

温度一般不能大于35℃，时间控制在30-60min，有效氯含量控制在0. 15-0. 20 g/ L 较为适易。

漂白是蒸煮的继续，是对精制棉聚合度的调整(降低)，漂白技术掌握好，精制棉的聚合度分布窄，白度好，甲种纤维素和吸湿度都会提高，硫酸不溶物，灰分，铁质相应降低，对制造高纯级，高质量CMC 具有重要意义。

（6）驱水烘干
精制棉的水分对CMC 的质量影响也很大，因此要控制好水分，就要掌握好烘干的温度和速度。

一般精制棉厂采用两段低温烘干，这样可避免纤维在干燥过程中表面产生“角质化”现象，影响产品的吸湿度及反应性能。

前段温度控制在50-75℃，后段烘斗温度不要超过115℃，这样得到的精制棉水分均匀，吸水度高，手感好[2]。

第二章废水水质特征
2.1设计指标
表2-1精制棉废水进水水质
项目水量Q（m3/d）COD(mg/L) BOD(mg/L) SS(mg/l)
进水水质3000 1500 700 200
2.2国家纺织行业废水标准
《纺织染整工业水污染排放标准》（GB4287-92）Ⅰ级标准。

表 2-2 国家纺织行业废水标准
项目COD(mg/L) BOD(mg/L) SS（mg/L）
水质要求≤100 ≤25 ≤40
2.3废水水质特征
精制棉废水主要由蒸煮黑液、粗洗漂洗水、精洗漂洗水3股废水构成。

产生的碱性蒸煮黑液含有大量的棉短绒等杂质。

棉短绒属木质素类物质。

可生化性差，成分复杂，给精制棉废水处理带来很大困难。

精制棉废水呈强碱性，颜色呈深褐色，BOD和COD均较高[3]。

因为精制棉废水中含有大量的棉短绒和蒸煮黒液，和造纸中段废水水质相似。

造纸中段废水主要包括：蒸煮冷凝水、纸浆洗筛净化废水、漂白废水、碱回收废水及部分泄漏黑液，中段废水具有排放量大、污染负荷高、成分复杂、毒性大等特点[4]。

因为国内外对精制棉废水研究较少，所以对精制棉废水的处理可以参照处理造纸中段废水的方法处理。

第三章方案选择
3.1精制棉废水常用处理方法
在工艺选择和设计时应充分考虑废水的特点，近期、远期的可调性，并用两级处理，即物化处理与生化处理相结合。

根据其他造纸企业中段废水处理方法，采用物化和生化相结合处理工艺。

一级物化处理采用格栅、调节池，主要去除废水悬浮物，中调节水质、水量。

生化处理拟采用水解酸化—接触氧化工艺。

并采用适当的自动化控制系统，以保证处理效果和减少劳动力需求。

3.2工艺分析比较
近年来，污水处理主要方法有：活性污泥法、氧化沟法、接触氧化—水解酸化工艺。

下面就以上工艺进行比较。

3.2.1活性污泥法
传统活性污泥法，又称普通活性污泥法，是早期开始使用并一直沿用至今的运行方式。

它是当前国内外大型污水处理厂普遍采用的方法。

工艺流程简图见图3-1。

活性污泥法自20世纪初发明以来，得到飞速的发展。

传统活性污泥法的特点是：
（1）曝气池内污水浓度从池首至池尾是逐渐下降的，由于在曝气池内存在这种浓度梯度，污水降解反应的推动力较大，效率较高，对污水处理的方式较灵活。

（2）利用生化设备向生化反应系统分散空气或氧气，为微生物提供氧源。

（3）对悬浮物和BOD 的去除率较高。

（4）运行较稳定。

（5）推流式曝气池沿池长均匀供氧，会出现池首供氧过剩，池尾供氧不足，增加动力费用。

（6）用沉淀的方式去除有机物，降低出水中的微生物的固体含量。

传统活性污泥法的缺点是废水需要大量稀释，运行中泡沫多，易发生污泥膨胀，剩余污泥量大，去除率不高，常必须采用二级或多级处理[5-7]。

图3-1活性污泥法工艺流程
氧化沟
氧化沟是一种活性污泥法工艺，但曝气池呈封闭的沟渠形，污水和活性污泥混合液在其中循环流动，因此被称为“氧化沟”，又称“环形曝气池”，它也属
于活性污泥处理工艺的一种变形工艺，一般不需要初沉池，并且通常采用延时曝气。

工艺流程见图3-2。

氧化沟工艺具有以下特点：
（1）污水进入氧化沟，可以得到快速有效地混合，对水量、水质的冲击负荷影响小；
（2）由于污泥龄较长，污泥趋于好氧稳定；
（3）可以通过改变转盘、转刷、转碟的旋转方向、转速、浸水深度和转盘、转刷、转碟的安装个数等，以调节整体的供氧能力和电耗，使池内溶解氧值控制在最佳工况。

但有以下缺点：
（1）循环式，运行工况可以调节，管理相对复杂；
（2）表曝法供氧，设备养管量大；
（3）污水停留时间长，泥龄长，电耗相对较高[6,8]。

图3-2氧化沟工艺流程
3.2.3水解酸化—接触氧化工艺
水解酸化过程是厌氧发酵过程的一部分，水解酸化反应的作用机理如下：厌氧发酵过程一般分为四个阶段，即①水解阶段；②酸化阶段；③酸衰退阶段；④甲烷化阶段。

而水解反应池把反应过程控制在前面的水解与酸化两个阶段。

在水解阶段，可使固体有机物质降解为小分子物质。

在产酸阶段，碳水化合物等有机物降解为有机酸，主要是乙酸、丁酸、和丙酸等。

水解和酸化阶段反应进行得相对较快，一般难于将它们分开，此阶段的主要微生物是水解-产酸细菌[9]。

污水经水解反应池后可以提高其可生化性能，降低污水的pH值，减少污泥产量，为后续好氧生物处理创造有利条件。

因此，在用水解池代替初沉池或在好氧
生物处理构筑物前增设水解池，将提高整个系统对有机物和悬浮物的去除效果，尤其是对难降解的有机工业废水，如纺织印染废水，效果更为显著。

水解反应池的特点：
（1）有较高的SS、BOD、COD去除率；
（2）水解反应池对进水浓度变化引起的冲击负荷有较大的抵抗能力；
（3）温度对COD、BOD、SS的去除率影响较小；
（4）污泥产量少，脱水性能好。

排出的污泥一般可不进行消化处理，直接进行脱水处理。

生物接触氧化法是以生物膜为主净化废水的一种处理工艺，它利用固着在填料上的生物膜吸附和氧化废水中的有机物，但又有其独特之处。

（1）氧化池内供微生物固着的填料，全部淹没在废水中，相当于一种浸没在废水的生物滤池，故又称淹没式生物滤池。

（2）池内采用与曝气池相同的曝气方法，提供微生物氧化有机物所需的氧量，并起搅拌混合作用类似于在曝气池中添加填料，供微生物栖息，故又称接触曝气池。

（3）净化废水主要靠生物膜。

生物接触氧化是一种具有活性污泥法特点的生物膜法，它结合了曝气池和生物滤池的优点，避免了两者的缺点[10-15]。

图3-3接触氧化—水解酸化工艺图
3.3工艺选取
在本工程中，由于精制棉废水中含有大量的棉短绒杂质，属于木质素类物质，可生化性较差，而水解酸化—接触氧化工艺能在水解酸化阶段将难以降解的木质素类物质分解为小分子物质，从而在接触氧化过程中有效地降低废水的污染指标。

而用活性污泥法和氧化沟法处理本废水时，能耗较大，浪费能源，不够环保经济。

所以本工程采用水解酸化—接触氧化工艺。

第四章计算书
4.1原始设计参数
原水水量Q=3000m3/d=125m3/h
最大水量Q max=KzQ (Q为平均日平均时污水流量，L/s) 公式(4－1）Kz 流量变化系数
Kz=2.7/Q0.11 =2.7/34.70.11=1.83
Q max=KzQ=1.83s/L
34=
⨯=0.0635m3/s=228.8m3/h
63
5.
7.
4.2格栅
4.2.1设计说明
格栅主要去除精制棉废水中粗大的悬浮物，保证水泵机组及后续处理工艺设施的正常运行[6]。

一般斜置在水泵之前。

格栅按形状可分为平面格栅和曲面格栅两种，按格栅栅条间隙可分为粗格栅（50—100mm），中格栅（10—40mm），细格栅（3—10mm）三种。

本设计采用细格栅，栅条间隙取7mm。

4.2.2设计参数
栅前水深h=0.4m，
过栅流速最大设计流量时为0.8—1.0m/s, 取v=0.8m/s
栅条间隙e=7mm，
栅条宽度S=0.01m，
进水渠宽 B 1=0.31m, 栅前渠道超高 h 2=0.3m ，
格栅安装倾角 机械格栅一般为60o —70o ，取α=60o ，
4.2.3设计计算
（1）格栅间隙数n n=
ehv sin Q max α=270.8
0.40.007sin60
0635.0=⨯⨯ 公式(4－2）
（2）栅槽宽度B B=S （n-1）+en+0.2=0.01（27-1）+0.05⨯27=0.46m （3）进水渠道渐宽部分长度，渐宽部分展开角α1=20o ， l 1=
m 22.020
tg 231
.046.0tg 211≈-=-αB B 栅槽与出水渠道连接处渐窄部分长度l 2 ，l 2 =m 11.02
l 1
= （4）过栅水头损失h 1
h 1=Kh 0， 公式(4－3） K —系数，一般取为3，
αξ
sin 22
0g
v h =， 公式(4－4）
ζ=)(e
S
β4/3， 公式(4－5）
β—系数，当栅条为矩形截面时，β=2.42， h 1=)(e S β4/33sin 22*αg v =32.0360sin 81
.926.0007.001.042.22
3
/4=⨯⨯⨯⨯⎪
⎭
⎫ ⎝⎛⨯m （5）栅前槽高，H 1=h+h 2=0.4+0.3=0.7m
栅后槽的总高度，H=h+h 1+h 2=0.4+0.32+0.3=1.02 （6）栅槽总长度L ，L=l 1+l 2+1.0+0.5+α
tg H 1=0.22+0.11+1.0+0.5+60tg 7
.0=2.23m
（7）每日栅渣量 W W=
1000
K 86400QmaxW z 1⨯⨯， 公式(4－6）
W 1—栅渣量（m 3/103m 3污水），取0.01-0.1，细格栅采用0.1，
W=
3m 3.01000
83.186400
1.00635.0=⨯⨯⨯/d>0.2m 3/d ，采用机械清渣[10]。

4.3调节池 4.3.1设计说明
废水其水质水量都会随时变化，且波动较大。

废水水质水量的变化对废水处理设备的功能发挥是不利的。

为解决这一问题，设置了调节池，以调节水质和水量，并起到预沉池、预曝气、降温和贮存临时事故排水的功能。

4.3.2设计计算
（1）调节池有效容积 V=QT ， 公式(4－7） T —停留时间，对纺织印染废水，停留时间一般为6—8h ，取8h V=QT =228.8×8=1000m 3 （2）调节池尺寸
采用机械搅拌，调节池平面形状为圆形，其有效水深h 2一般为3—5m ， h 2取为5m
调节池面积 F=V/h 2=1000/5=200m 2 公式(4－8） 池直径为d=
π
200
4⨯=16m 公式(4－9）
保护高h 1=0.6m ，池总高H=0.6+5=5.6m
（3）调节池起到储蓄、均衡、均质的作用，为后续工艺处理提供条件，为防止池中悬浮物沉积，池中设置潜水搅拌器，定时开启，以免造成调节池中沉泥。

设潜水排污泵两台，一备一用，设潜水搅拌器两台，一备一用[11]。

潜水排污泵型号CP-50.75-50，流量Q=12m 3/h ，扬程8m ，功率0.75kw ，转速1500r/min ，出口直径50mm 。

潜水搅拌器型号JJ-4.5，电机功率7.5kw ，叶轮直径4.5m ，叶轮开启度0.30m 。

4.4 水解酸化池 4.4.1设计说明
在水解酸化池中，废水中的天然高分子化合物在无氧的条件下，由细菌的胞外酶转化为有机酸、醇、醛、水分子等液态产物和CO 2、H 2、NH 3、H 2S 等气体分子，气体大多溶解在溶液中。

4.4.2设计参数
进水水量Q 废水平均水量 Q=125m 3/h
水力停留时间HRT 一般取2.5—4.5h ，取HRT=4h [11]，
表4-1 水力停留时间与处理效果的关系
停留时间/h 3.0 3.5 4.0 5.0 COD 去除率% 41.3 40.4 48.0 40.8 BOD 去除率% 33.1 27.9 55.4 34.9 SS 去除率%
74.8
77.8
81.7
84.1
4.4.3设计计算
（1）水解酸化池的有效体积 V 有效 V 有效=Q ×HRT=125×4=500m 3 （2）水解酸化池有效高度H 有效
水解酸化池内上升流速v 上升一般控制在0.8—1.8m/h 较合适，本设计上升流速v 上升取1.2m/h, H 有效=v 上升×HRT=4.8m,取为5m 。

（3）水解酸化池截面积S 截面 S 截面=V 有效/H 有效=500/5=100m 2,
水解酸化池平面尺寸为10m ×10m ，池体超高取0.5m ， 实际池体高度5+0.5=5.5m （4）污泥产量V
()()
021P 100Kz 100
T 86400c c max -⨯⨯⨯-=
γQ V 公式(4－10）
Qmax —进水流量，m 3/s,
c 1—进水悬浮物浓度，t/m 3, c 2—出水悬浮物浓度，t/m 3， Kz —变化系数，
γ—污泥容重，t/m 3, P 0≥95%时，γ取1，
P 0—污泥含水率，取99%，
T —两次清除污泥间隔时间d ，取2d ，
()()
630.063520012010864002100
V 48m 1.83110099-⨯-⨯⨯⨯⨯=
=⨯⨯-
（5）布水系统
因为本工程水解酸化池的截面积不大，布水比较容易布均匀，所以采用最简单的穿孔管布水器。

配水支管布置应满足以下几点：
①穿孔管布水器的布置是沿池长方向设置总布水管，沿池宽方向间隔布置配水横管，即“丰”字形布置。

配水横管下部交叉开有布水孔，从横管断面看布水孔夹角为45o ，为布水均匀，配水支管采用对称布置。

②配水支管直径不小于50mm ，出水孔最小孔径不小于15mm ，以免水中杂物堵塞孔眼，一般孔径在15—25mm 之间。

③配水支管应位于服务面积的中心，配水支管上出水孔距池底高度约20—30cm ，取为30cm 。

（6）排泥系统
污泥排泥高度设置在低活性的污泥处，在水解反应器中，污泥层上部的污泥活性较差，而底部又有可能截留有无机杂质，所以排泥应在污泥层上部和反应器底部进行，用水压排泥。

水解酸化池中污泥层的高度一般在2.5—4m ，清水区高度一般在污泥层顶面以上1.5—2 .5m 。

本设计中污泥层高度设定为h 1=2.5m ，清水区高度为h 2=2m 。

水解酸化池排泥管直径一般为150—200mm 之间，取150mm 。

剩余污泥的排放点宜设在污泥层中上部，底部应设无机颗粒物质和沙砾排放点[17]。

4.4.5水解酸化池出水水质
表4-2 水解酸化池出水水质
项 目 COD(mg/L) BOD(mg/L) SS(mg/L) 进水水质 1500 700 200 出水水质 900 350 80 处理效率
40%
50%
60%
4.5 接触氧化池 4.
5.1设计说明
生物接触氧化池内设置填料，填料淹没在废水中，填料上长满生物膜，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。

从填料生脱落的生物膜，随水流到二沉池后被去除，废水得到净化。

在接触氧化池中，微生物需要的氧来自水中，而废水则自鼓入的空气中不断补充失去的溶解氧，空气是通过设在池底的穿孔布气管进入水流，当气泡上升时向废水供应氧气。

4.5.2设计参数
接触氧化进水BOD ： 350mg/L ， 出水BOD ： 20mg/L
气水比 一般为15—20：1，取为15：1 容积负荷 N=3kgBOD 5/(m 3·d )
4.5.3设计计算
（1）氧化池有效容积V
V=()N
Le La Q 24- 公式(4－11）
Q —设计水量，m 3/h, La —进水BOD 5浓度，kg/m 3, Le —出水BOD 5浓度，kg/m 3,
N —容积负荷，kgBOD 5/(m 3·d )
V=
()()3203
001
.020********N Le La Q 24=⨯-⨯⨯=-m 3 （2） 氧化池面积及个数
F=nH
V ， 公式(4－12） F —每个氧化池的面积，F 值一般控制在25m 2以内， N —氧化池的个数，取n=6， H —填料高度，一般取H=3m ，
F=
183
6320nH V =⨯=m 2 氧化池平面尺寸采用4.3m ×4.3m=18.5m 2
（3）接触时间t h 7.2125
3
5.186Q nFH t =⨯⨯==
公式(4－13） （4）氧化池高度Ho Ho=H+h 1+h 2+mh 3+h 4 h 1—保护高，h 1=0.6m h 2—填料上水深，h 2=0.5m m —填料层数，m=3
h 4—配水渠高，与曝气设备有关，需进入检修时取h 4=1.5m Ho=H+h 1+h 2+mh 3+h 4=3+0.6+0.5+3×0.3+1.5=6.5m （5）填料与安装
采用φ25塑料蜂窝填料，分三层，每层填料高1m ，所需容积
V ，=6×18.5×3=333m 2
（6）每池空气量q q=3316
125
156Q 15=⨯=
⨯m 3/h 公式(4－14） （7）采用布水廊道布水，廊道设在氧化池一侧，宽度b 取为0.8m ，廊道布
水流速为v=nBb
Q
， 公式(4－15）
n —池子个数， B —池宽，m v=
s mm h /7.1/m 68
.03.46125
==⨯⨯
（8）空气干管直径d d=
1
v 3600q
4π
q —每池空气量m 3/h,
v 1—气体速度，干管空气流速一般在10—15m /s ，取v 1=15m/s
d=
086.015
3600313
4＝⨯⨯πm ，取d ＝90mm
（9）空气支管直径d 1，
d 1＝
2
1v 3600n q
4
π n 1—每池空气支管数，取n 1＝10
v 2—支管内空气流速在5—10m/s,取v 2＝5m/s,
d 1=
m 047.05
3600103134
=⨯π,取d 2＝50mm （10）孔眼布置
以每根支管为单位进行计算，设孔眼直径Φ=6mm ，孔眼流速v 3＝10m/s ，每个孔眼过气量q 1＝
s /m 00028.04
10
006.04
v 323
2＝＝
⨯ππφ
（11）每根支管上的孔眼数m m ＝
323600
1
00028100313101=⨯⨯=q q (12)风机选择
采用R 型罗茨风机，型号为：ΔME-150进口流量31.4m 3/min ，轴功率8.59kw ，电动机轴功率11kw 。

一备一用。

4.6 二沉池 4.6.1设计说明
二沉池是泥水分离的场所，池是存放污泥的地方，它起到贮存、浓缩与排放作用。

二沉池缓冲区的作用则是避免水流带走沉淀在池底的污泥。

本设计采用平流式沉淀池。

4.6.2设计参数
q —表面水力负荷，m 3/(m 2·h) 生物膜法后q 取1.0—2.0，现取q ＝1.5 t —沉淀时间，h 二沉池一般取1.5—2.5，取t ＝2h
4.6.3设计计算
（1）沉淀区表面积 A A=
21535
.18
.228q Qmax m == 公式(4－16） （2）沉淀部分有效水深h 2，
h 2=m 325.1t q 1=⨯=⨯，有效水深通常为2—4m ，取值合适。

公式(4－17） （3）沉淀区有效容积V 1
V 1 =A h 2 =0.0635×2×3600=459m 3 公式(4－18） （4）沉淀区长度L
L=3.6vt 公式(4－19） v-最大设计流量时的水平流速mm/s ，一般不大于5mm/s,v 取4mm/s L=3.6×4×2=28.8m （5）沉淀区总宽度B B=A/L=153/28.8=5.3m （6）校核
长宽比L/B=28.8/5.3=5.4>4，合适。

长度有效水深比L/h 2=28.8/3=9.6>8,合适。

（7）污泥部分所需容积V 2
()()
0212P 100Kz 100
T 86400c c max -⨯⨯⨯-=
γQ V 公式(4－20）
Qmax —进水流量，m 3
/s,
c 1—进水悬浮物浓度，t/m 3, c 2—出水悬浮物浓度，t/m 3， Kz —变化系数，
γ—污泥容重，t/m 3, P 0≥95%时，γ取1，
P 0—污泥含水率，取96%，
T —两次清除污泥间隔时间d ，取2d ，
()()362m 5.796100183.11002864001030800635.0V =-⨯⨯⨯⨯⨯⨯-⨯=-
（8）污泥斗容积V 3
i
h 6
l 2
l 1
h 1
H
h 5
图4-1 二沉池计算草图
h 6—泥斗高度，m h 5—梯形高度，m h 4—污泥部分高度，m h 3—缓冲层高度，m f 1—斗上口面积，m 2
f 2—斗下口面积，m 2
h 6 =
m 2.460tg 2
5
.03.5=- 污泥斗容积V 3 V 3=()
()
4.43
5.03.55.05.03.53.52.43
1
f f f f h 312221216=⨯+⨯+⨯⨯=++m 3 公式(4－21）
（9） 污泥斗以上梯形部分污泥容积 V 4
V 4=B
h
2
l
l
5
2
1⨯
⨯
+
l
1
—梯形上边长，m
l
2
—梯形下边行，m
h
5
=(28.8+0.3-5.3)×0.01=0.238m
l
1
=28.8+0.3+0.5=29.6m
l
2
=5.3m
V
4=22
3.5
238
.0
2
3.5
6.
29
=
⨯
⨯
+
m3
（10）污泥斗和梯形部分以上污泥容积
V
3＋V
4
=43.4+22=67.4m3
(11) 池子总高度H。

计算草图如图4-1 设缓冲层h
3
=0.5m，
H=h
1+h
2
+h
3
+h
4
h
4
=h
5
+h
6
=0.238+4.2=4.44m
H=h
1+h
2
+h
3
+h
4
=0.3+3+0.5+4.44=8.24m[18]
（12）潜污泵的选择
潜污泵选用型号CP-50.75-50，流量Q=12m3/h，扬程8m，功率0.75kw，转速1500r/min，出口直径50mm。

一备一用。

4.7污泥浓缩池
4.7.1设计说明
污泥是废水处理的副产物。

污泥体积约占处理水量的0.3％—0.5％左右。

污泥处理的目的有：①确保水处理的效果，防止二次污染：②使容易腐化发臭的有机物稳定；③使有毒有害物质得到妥善处理或利用；④使有机物质变害为利综合利用。

总之，污泥处理和处置的目的是减量、稳定、无害化及综合利用。

污泥浓缩的主要目的就是使污泥减量。

4.7.2设计参数
浓缩池污泥量是水解酸化池和二沉池污泥的加和。

水解酸化池污泥量12m3/d,二沉池污泥量7.5m3/d.
浓缩池污泥量Q Q＝48+7.5=55.5m3/d，取Q＝56m3/d
进泥含水率P 混合污泥时，含水率一般为98％—99.5％，取P＝0.99 污泥固体负荷M 混合污泥时，污泥固体负荷采用25—80kg/(m2·d)取
M ＝30 kg/(m 2·d)
浓缩后污泥含水率P 2 一般为96％—98％
污泥停留时间T 浓缩池时间不宜小于10h ，但不要超过18h ，防止污泥
厌氧腐化，取T ＝16h
有效水深h 1 一般为4m ，最低不小于3m 排泥间隔 两次排泥间隔可采用8h
集泥设施 幅流式污泥浓缩池的集泥装置，采用吸泥机时，池
底坡度i 为0.003；采用刮泥机时，不宜小于0.01，i=0.05[19]
4.7.3设计计算
（1）浓缩池总面积A
A ＝M
QC
公式(4－22）
A —浓缩池面积，m 2， Q —污泥量， m 3/d
M —浓缩池污泥固体负荷，kg/(m 2·d)
C —污泥固体浓度，g/L ，C ＝1000（1－0.99）＝10kg
A ＝
25610
m 30
⨯＝20 （2）浓缩池直径 D
D 5m （3）浓缩池工作部分高度h 1 h 1A
24TQ
＝ 公式(4－23）
T —设计浓缩时间，h,T=16h
h 1＝
1656
m 2420
⨯⨯＝1.9，取为2m （4）浓缩池总高度H H=h 1+h 2+h 3
h 1—浓缩池总高，m h 2—超高，取0.3m h 3—缓冲层高度，取0.3m H ＝2＋0.3＋0.3＝2.6m
（5）浓缩池外形为φ5m ×2.6m。