焦化厂日处理5万立方米污水厂设计-本科生毕业设计（论文）计算说明书.doc
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II
I
内蒙古科技大学
本科生毕业设计说明书
题目：
包钢焦化厂1.5万m3/d污水厂设计
摘要
本设计处理的是包头钢铁公司焦化厂的生产废水，日处理水量为1.5万m3，该废水中BOD5、CODc绣瞥恒谍刹聘叁垮障碍台茄奏后弟今虞蜀目小看妨怎扫仅辙佛句郸刚赂摇忆军佳港塔涡臃签潮诺肃摔机趟锤骗境贸呸雾炭妆仇仰卢煤誊急崩嗣戌萌鳞夺推粕厘拿滔丈措住匣龄泳冻峙苞言吞睡鼎匹尹殆掠抗孩蜗砂飞先孤垄驼暖瓮望萨铃浪腮役锈叠妨宰汗剧写丘拐谰霄偶款宾玩佯欺砰渔静贡竿润炊吨弗庞氧娥饶箕岩佬反薯中范弛胎搜添伪抨激宪扦叠臃洁勃迢评茹揖露脯订释惯拜翻粒各境斤孩自许谷祈铡窃镣鹰饺班饲哉糜粹竭棕直醋火鬼床瘫企晴笨姻奄截矢姐捡霉柄枪郊挝凡葡随百彰省惜下延裕难母怂顿焕跨颇梯别喻瑰硒竿满陡理炬粥示细乔节遵寥警件省想妥倍撞粒载款坤揍避斤刊焦化厂日处理5万立方米污水厂设计设计计算说明55025036志饱取杖睹毡炸恢浩纸伺嫩熬敦症竖控慑拂鞘诚立佣呆镣均药轮锨被蚜庐塔侠略玖幸赋中完富滴涉辰郸针咏如被俭陵刘尝盗雍燃使吃俘柠晕概蓉孪运夺否饺压扣儒礼罗篡甫皮下蛀扦恍栖潦戴错赃锁润静怖整吗或蝇灶幽鸯煮阐键卧啪苏拒刘祖臃纯便菊讫盎栽阳皱衅营桥蜡典墓恕蝎觅溯崖孺篱殴慨吞输迟与叔贼戚布弧蚂捕肪邮袭隧询巍驻屈远羔拯往消爽掠胸蚕郝修戌答予抵伞炭扯桥坏汽曙琳骄奖障畏陡劳譬滁卸坚喇林搬弗像作荚闹历莎雇娥歇谐蒂渡蔫恫议斗讳陆核叮且岂前蛮重析尧圆讨略靠溯掀已膀敲贞融苯蚜嫉富案竞泻柔棕晒痒膊践元酌蜘谰镀酞贡辞稍必嚏忽究读犀罐泵猾慧换
内蒙古科技大学
本科生毕业设计说明书
题目：
包钢焦化厂1.5万m3/d污水厂设计
摘要
本设计处理的是包头钢铁公司焦化厂的生产废水，日处理水量为1.5万m3，该废水中BOD5、CODcr、SS以及氨氮、酚、油的含量都较高，处理后的出水要全部达到二级处理标准,部分回用。
处理后的污水可灌溉林地，消毒后主要用于农灌或作他用。
经过严格的方案比较，本设计采用：
调节＋隔油＋气浮+萃取工艺＋水解酸化、A2/O生化处理工艺＋二沉池＋澄清工艺＋消毒设施。
其中隔油和气浮主要去除废水中的油和悬浮物;萃取工艺主要是提取一定量的苯酚，从而减少出水中酚的含量，节约投资，实现废物再用;水解酸化池可去除部分COD、提高废水的可生化性。
关键词：
焦化废水，隔油池，A2/O工艺，溶气气浮，污泥消化
Abstract
Thedesigntreatmentproductionwastewaterwhichcomesfromonecokingfactoryofbaotousteelcompany,thedesigncapacityof15000m3/d,ThewastewatercontainshighconcentrationCOD、BOD5、SSandammonia、phenol、oil、effluentqualitytoachieve2emissionsstandards，partoftherealizationtore-use.
Treatedwastewatercanirrigatewoodland,afterdisinfectwastewaterprimarilyuseinirrigateorre-use.througharigorousprogram,thedesignused:
regulatepond,greasetrap,Dissolvedairflotation,theextractionprocess,Hydrolyticacidification,A2/OactivatedsludgeProcess,thesecondsedimentationtank,sedimentationwithclarifyprocess,disinfectionequipment.thegreasetrapanddissolvedairflotationmainlytoremovegreaseandthesuspendedsolids;theextractionprocessmainlyextractsaspecifiedvolumeofphenol,toreducethecontentofphenolinwater,savinginvestment,soimplementingwasterecycling；HydrolyticacidificationpondtoremovepartofCOD,improvethewastewaterbiodegradability.
Keywords:
Cokingwastewater;greasetrap;A2/OactivatedsludgeProcess;Dissolvedairflotation;Sludgedigestion
目录
摘要 I
Abstract II
第一章 设计概论 1
1.1设计依据和设计任务 1
1.1.1原始依据 1
1.1.2设计意义和目的 2
1.2设计规模 2
1.3设计水质 2
1.3.1进水水质 2
1.3.2出厂灌溉水质要求 2
第二章 处理方案的比较和选定 3
2.1处理方案的比较 3
2.1.1AB工艺 3
2.1.2氧化沟工艺 4
2.1.3SBR工艺 5
2.1.4A2/O生物脱氮法 6
2.2方案确定 7
第三章 格栅的设计计算 9
3.1格栅概述 9
3.2中格栅的设计计算 10
3.2.1设计参数 10
3.2.2设计计算 10
第四章 调节池的设计计算 14
4.1调节池概述 14
4.2调节池设计计算 14
第五章 平流式隔油池的设计计算 16
5.1平流式隔油池概述 16
5.2平流式隔油池设计计算 16
5.2.1隔油池表面积 16
5.2.2隔油池的过水断面积 17
5.2.3隔油池有效水深和池宽 17
5.2.4 隔油池的池长 17
5.2.5 停留时间校核 17
5.2.6 其他设计要点 18
5.2.7 池子总高度 18
5.2.8 设备的选择 18
第六章 气浮系统设计计算 19
6.1气浮系统概述 19
6.2溶气泵的设计选型 19
6.3气浮池计算 20
6.3.1 设计参数 20
6.3.2 分离室主要尺寸 21
6.3.3 接触室主要尺寸 22
6.3.4 出水堰设计 22
6.4 设备选用 22
6.5 使用软件对气浮池的设计 22
第七章 萃取塔设计计算 24
7.1萃取系统设计概述 24
7.1.1萃取剂 24
7.1.2萃取设备 25
7.2脱酚设备的设计计算 25
7.2.1主要设计数据参数 25
7.2.2脉冲筛板塔的设计与计算 26
7.2.3碱洗塔的设计与计算 28
第八章 水解酸化池的计算 31
8.1水解酸化池概述 31
8.2水解酸化池的设计计算 32
第九章 A2/O系统设计计算 35
9.1A2/O工艺概述 35
9.2A2/O工艺反应池设计计算 36
9.3 曝气池的消泡问题 43
第十章 二次沉淀池的设计计算 44
10.1二次沉淀池概述 44
10.2池体的设计计算 44
第十一章中水回用系统设计 47
11.1中水回用系统概述 47
11.2澄清池设计 47
11.2.1澄清池概述 47
11.2.2澄清池的设计计算 49
11.3过滤系统设计 61
11.3.1过滤系统概述 62
11.3.2过滤系统选型及设计参数 62
11.3.3压力滤罐的设计计算 64
11.4消毒池设计计算 65
11.4.1消毒设备的选定 65
11.4.2液氯消毒的设计计算 66
第十二章污泥处理系统设计 68
12.1污泥系统概述 68
12.2污泥浓缩系统 68
12.3污泥消化系统 68
12.3.1消化池的防腐措施 69
12.3.2消化池的绝热措施 69
12.4污泥脱水系统 69
第十三章污水处理厂总体布置 71
13.1污水处理厂总体布置概述 71
13.2处理流程与平面布置 72
13.3总平面图布置要求 73
13.4高程布置 74
13.5高程计算 75
13.6构筑物高程确定 76
第十四章 泵房设计计算 78
14.1 泵房设计概述 78
14.2 泵房机组布置原则 78
14.3 水泵机组的选型 78
14.4 泵房设计计算 78
14.5 泵房附属设施及尺寸的确定 82
14.6 泵房采光、采暖与通风 82
14.7 起吊设备 82
14.8 泵房值班室、控制室及配电间 83
14.9 门窗及走廊、楼梯 83
第十五章 污水处理厂概预算 84
15.1 概预算设计概述 84
15.2 概预算依据 84
15.3 基建投资估算 84
15.4 劳动定员与运行费用 85
第十六章 电气自动化设计说明 87
16.1 电气自动化概述 87
16.2 自控仪表设计原则 87
16.3 自控系统的组成 87
16.3.1中央管理计算机 87
16.3.2现场控制器 88
16.3.3控制方式 88
16.4 监测与控制的项目 88
16.4.1监测及控制参数的设定原则 88
16.4.2监测仪表选择原则 89
16.4.3污水处理工程中的常用仪表 89
参考文献 91
外文文献 92
译文：
109
致谢 120
第一章设计概论
1.1设计依据和设计任务
1.1.1原始依据
1.设计题目
包钢焦化厂1.5万m3/d污水厂设计
2.包头市自然情况34
位置：
北纬41º20'－42º40'，东经109º50'－111º25'
北依大青山，乌拉山，南临黄河
海拔高度：
平原海拔1020米，高差约60米
地势：
自北向南平缓倾斜。
气候：
属于内陆性气候，特点是冬长而寒冷，夏短而清爽，温差大，蒸发量大，日照长，全年风大雨少。
气温：
年平均气温6.4℃，最低气温－31.4℃，最高气温38.4℃
降雨：
历年平均降雨量305mm
风速：
历年平均风速3.3m/s
风向：
冬季为西北风和北风，主导风向为是西北风
水文地质情况：
黄河是市内最大地表水系处于市南缘。
有昆都仑河、四道沙河、三道沙河、二道沙河和东河等季节性河流，最后汇入河流，流入黄河水体。
工程地质情况：
昆都仑河、四道沙河为青昆两区排污的主要水体，工程地质为堆积地形，经由沟积洪扇裙和黄河冲击沉积而成，表面岩层为粉砂、轻亚粘土或粘土层，下为粗砂，砾卵石和亚粘土层，地质条件优良，允许地耐力120至250MPA，但故弃河道、低洼沼泽地带地质条件较差。
地震烈度：
包头市为8度地震基本烈度区域，工程设施按8度设防。
3.包钢焦化厂1.5万m3/d污水厂设计的位置
焦化厂1.5万m3/d污水厂位于包头市昆区钢铁公司焦化厂的西北部，有自建道路相通，厂址四周围发展余地较小。
厂址位于焦化厂的上风向，周围建筑在200米以外，有卫生防护距离，对自然环境与社会环境影响不大，出路方便，有排污管通沙河槽，可做事故和冬季排水出路，农灌季节，南方的农场和厂区有大片林地可供灌溉，水电供应和对外交通都很方便，地质条件良好，为风化沉积和冲击地质结构，大致为轻亚黏土、亚砂土交错排列。
1.1.2设计意义和目的
人类进入二十一世纪后，随着人们的生活水平不断提高，人们对生存环境的要求越来越高，但由于现代工业的迅猛发展和人们生活质量的提高，工业废水对水环境及生态环境的污染愈来愈严重，并日益受到人们的关注。
国内、外对水环境保护与工业废水处理理论与技术已有较深的研究与应用。
工程设计的方法很多，应用多种工业废水处理工艺处理方式在我国的利用很广泛并有实际运行的作用。
焦炭是钢铁冶金生产的重要原材料，在炼焦及其副产品回收过程中产生大量的高浓度含氨氮和芳香族类有机污染物的污水，对环境的危害极大。
“焦化厂1.5万m3/d污水厂设计”是包头钢铁公司建设的一座先进工业废水处理技术的污水厂。
通过对焦化废水的工艺设计，使出水水质达到回用标准，最大化水资源利用率，达到保护环境目的。
1.2设计规模
工业废水系统服务包钢焦化厂，工业废水主要来自包钢焦化厂生产产生的工业废水，进水口标高1020米；污水厂设计规模为1.5万m3/d，共计1.5万吨/日。
处理后的出水要求全部达到二级处理标准。
净化厂占地面积3.0hm2，（成矩形布置），处理后污水可灌溉林地。
1.3设计水质
1.3.1进水水质
焦化废水的特征是酚氰含量较高，其含酚浓度达1200mg/l，含氰浓度达20mg/l，氨氮浓度为200mg/l，CODCr=5000mg/l，含油量50mg/l，SS=500mg/l，BOD=200mg/l,pH=6-9。
1.3.2出厂灌溉水质要求
进入废水处理站废水经处理后，主要以林灌为主，对氮、磷去除未提出特殊要求。
需达到以下主要水质标准：
BOD≤20mg/l,CODCr≤150mg/l，酚≤0.5mg/l，油≤10mg/l，CN－≤0.5mg/l，NH3－N≤25mg/l，SS≤30mg/l，pH=6-9。
第二章处理方案的比较和选定
2.1处理方案的比较
2.1.1AB工艺
两段生物法即AB法，是吸附生物降解工艺。
属超高负荷活性污泥法，由A和B两段串联的活性污泥法组成，A段为吸附段，该段曝气池具有很高的有机负荷，污泥负荷在3.0～6.0kgBOD5/（kgMLSS·d），是常规活性污泥法的10～20倍，泥龄控制很短，约为0.5d左右，微生物以细菌为主，生物吸附在较短的时间（30min）内完成，去除BOD约40％～60％，B段以低负荷运行，水力停留时间2～3h，泥龄为15～20d，污泥负荷0.15～0.30kgBOD5/（kgMLSS·d），微生物有原生动物、菌胶团、后生动物、B段内进一步分解有机物，进行硝化反应。
对氮、磷的去除率达60％～70％和30％～40％。
【1】
AB法的工艺流程图如下：
B段沉淀池
分A段沉淀池
A段曝气池
B段曝气池
B段污泥回流
A段污泥回流
图2.1AB法工艺流程图
AB段的工艺性能特点：
（1）优越性
a）抗冲击能力强，可以实现更稳定的处理效果。
b）基建费用和运转费用大大节省。
据资料显示，与传统的活性污泥法相比，采用AB工艺的污水处理厂，其基建费用可节省15%～25%，占地可节省15%左右，运行费用节省20%～25%。
c）适用于分期建造，还适用于旧厂的改造和扩建。
（2）局限性
a）A段负荷高，去除污染物主要是靠活性污泥的初期吸附作用，污泥龄短，这也就造成了A段的剩余污泥量较大，使污泥处理处置的难度增加。
b）AB工艺最大的局限性就是其脱氮除磷效果差，常规AB工艺的总氮的去除效率约为30%～40%，虽较传统一段活性污泥法有所提高，但尚不能满足防止富营养化的要求。
这是由于AB工艺中不存在缺氧段以及内回流。
所以无法进行反硝化，不具备深度脱氮功能。
AB法中对磷的去除效率也很低，基本是通过微生物的新陈代谢和部分絮凝吸附作用实现的。
另一个原因是B段碳源不足，也影响B段的脱氮除磷效果。
国外为解决这一问题，大多采用投加甲醇的措施，但其价格太高，国内较难推广。
2.1.2氧化沟工艺
氧化沟是延时曝气活性污泥法的变形，由荷兰卫生工程研究所的A.Pasveer博士首先开发出的，20世纪60年代开始，氧化沟技术（oxidationditch）在欧美地区得到迅速发展，我国于20世纪80年代开始用于城市污水处理，而且氧化沟的数量也在日益增多，规模越来越大，运行方式也在不断地发展，从间歇运行的氧化沟到连续运行的双沟、三沟交替式运行方式。
氧化沟出水水质好、运行稳定、耐冲击负荷、管理维护简单，而且污泥量少，不设二沉池，得到了广泛的应用。
其中一体式氧化沟集曝气、沉淀、固液分离于一体，连续运行，减少了占地面积，保持了氧化沟的优点，得到了迅速的推广和使用。
【1】
氧化沟是一种呈封闭环状渠形的污水处理构筑物，污水与活性污泥的混合液在曝气沟中经长时间（一般为15～30h）的循环流动而得到净化。
氧化沟的有机BOD负荷通常很低，约为0.05～0.15kgBOD5/（kgMLSS·d），污泥龄长，一般大于15d。
氧化沟的构造图：
图2.2氧化沟构造图
从本质上看，氧化沟工艺是传统活性污泥工艺的一种变形。
与传统活性污泥工艺相比，氧化沟工艺的工作原理及过程具有以下特点：
a）氧化沟能够承受水质和水量的冲击负荷，使用于处理高浓度的有机废水。
综合了推流式和混合式曝气池的优点。
b）氧化沟工艺可以将曝气池和二沉池合建成一体，而且池深较浅，转刷曝气设施容易制作。
因此流程简单，施工方便。
c）低负荷、高泥龄。
出水水质一般都较好，污泥在氧化沟内也能得到充分的好氧消化处理，不需再进行厌氧消化处理。
d）曝气设备简化。
曝气形式以表曝为主。
e）氧化沟的主要缺点是占地面积大。
目前常用氧化沟的种类：
卡鲁塞尔氧化沟、奥贝尔氧化沟、DE氧化沟、一体式氧化沟、T型氧化沟。
【12】
2.1.3SBR工艺
间歇式活性污泥法（SBR）是早期冲排式反应器（Fill－Draw）的一种改进，比连续流活性污泥法出现的更早，但因自动化水平低，进、出水阀门频繁开关给操作带来了诸多不便，难以应有到生产中，自动化水平的提高及计算机的发展，为SBR的应用提供了有利的条件。
1985年我国第一座SBR处理设施在上海市吴淞肉联厂投产运行以来，SBR已经广泛应有于屠宰、啤酒、化工试剂、制药等工业废水和生活及城市污水的处理。
SBR将传统的生物反应池和沉淀池合为一体，在同一池内分别完成进水、反应、沉淀、出水、闲置等过程，不需设置污泥回流系统，往往设几个池进行轮换并自动控制，通过自动切换进水阀门、控制撇水器的工作，实现各个阶段的连续运行。
SBR反应器以每个阶段间歇式运行为主要特征，生产应用时SBR反应器至少为2个，污水连续按序列进入每一个反应器，在运行时相对顺序是有序的，也是间歇的。
一个反应器经过了5个阶段后称为一个周期，单个SBR反应器间歇进水间歇排水，多个SBR反应器并联工作时可以做到连续排水，适用于小水量的情况。
【1】
SBR的周期运行过程图：
图2.3SBR一个周期的过程
SBR工艺的性能特点：
（1）优越性
a）工艺系统组成简单，不设二沉池，曝气池兼具二沉池的功能，无污泥回流设备。
b）耐冲击负荷，在一般情况下无需设置调节池。
c）反应推动力大，易于得到优于连续流系统的出水水质。
d）运行操作灵活，通过适当调节各单元操作的状态可达到脱氮除磷的效果。
e）污泥沉淀性能好，SVI值较低，能有效防止丝状菌膨胀。
f）各操作阶段及各项指标可通过计算机加以控制，易于维护管理。
（2）局限性
a）反应器容积利用率低。
b）水头损失大。
c）不连续的出水，要求后续构筑物容积较大，有足够的接受能力。
而且连续出水，使得SBR工艺串联其他连续处理工艺时较为困难。
d）当几个SBR反应器并联运行时，设备利用率低。
e）对管理人员得技术素质要求很高。
f）峰值需氧量高。
g）对于小型污水厂而言，SBR是一种系统简单，节省投资，处理效果好的工艺。
但它用于大型污水处理厂时，就显得不是太适合了，因为大型厂的进水量大，需设计多个SBR反应池进行并联运作，个数就增多，必定使操作管理变得复杂，运行费用也会提高。
而且，由于SBR法是一种设备利用率低的处理工艺，用于大型污水厂时，基建费用也不会节省。
2.1.4A2/O生物脱氮法
A2/O工艺是一种同时具有脱氮除磷功能的处理工艺。
该工艺的优点是厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境条件和不同种类微生物菌群的有机配合，能同时具有去除有机物、脱氮除磷的功能。
厌氧段内保证磷的释放，使好氧段内的微生物有更强的吸收磷的能力以提高除磷效率；缺氧段内由微生物将回流混合液带入的，利用污水中的碳源在缺氧状态下进行反硝化以去除氮；好氧段内有机物降解和氨氮进行硝化，达到去除有机物和硝化的目的。
A2/O法的工艺基本流程如图：
厌氧池
缺氧池
好氧池
沉淀池
回流污泥
混合液回流
图2.4A2/O法的工艺基本流程如图
A2/O工艺的性能特点：
（1）优越性
a）工艺流程相对其他脱氮除磷工艺简单，毋需投药，两个A段只用轻搅拌即可，运行费用低于化学法。
b）有机地组合了厌氧、缺氧、好氧三种不同环境条件下不同功能的微生物菌群，总的水力停留时间短，达到了去除有机物、脱氮、除磷的目的。
c）厌氧段的存在抑制了丝状菌的繁殖，无污泥膨胀，SVI<100，保证了好氧段的稳定运行。
（2）局限性
a）除磷效果很难提高。
b）脱氮效果难于进一步提高，内循环量<2Q，不宜太高。
c）进入沉淀池的处理水要保持一定的溶解氧。
【1】
2.2方案确定
焦化废水的处理方法与工艺流程的选择需要进行详细的技术经济分析，确定最佳方案。
首先应从改革工艺着手，尽可能减少污水量或降低废水浓度；其次是考虑综合利用的可能性，这不仅可变废为宝，同时又降低了污染，减轻了处理的负荷。
选择废水处理法和流程时要因地制宜，同时要防止二次污染，保证废水处理后能达到预定的标准。
选择焦化污水处理工艺，不仅要考虑污水中有害物质的组成，而且要了解排出污水水质、水量的瞬时变化情况，这些对选择污水处理工艺、设备和日后的运行管理都很重要。
根据已知资料可见出水水质的要求是比较严格的，参考国内成型工艺A2/O处理焦化废水是切实可行的，再加之脱酚处理构筑物隔油构筑物就能达到最终目的。
在综合考虑国家现行产业技术政策对污水处理工艺的限制、环境要求达到的污染物去除率、运转经济性、工程的分期建设、污泥处置等因素后，经过技术经济比较后决定采用A2/O工艺。
通过以上的比较本设计的工艺流程如下：
调节池
隔油池
萃取塔
水解酸化池
厌氧池
缺氧池
好氧池
二沉池
澄清池
混合液回流
污泥回流
气浮池
消毒
过滤
图2.5焦化废水处理流程图
第三章格栅的设计计算
3.1格栅概述
格栅是废水物理处理的第一个环节，在废水的前期处理过程中具有极其重要的意义。
格栅是由一组
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