ABR+CASS处理味精废水

1.味精废水现状基本情况

味精是一种广泛使用的食品增鲜剂，而我国是一个味精的生产和消费大国，1996年我国味精年产量达55万吨，约占世界产量的一半。但是，由于工艺技术的相对落后，我国味精生产厂每产生1吨味精平均排放废水约15-25吨有机废水。

目前生产味精的方法有发酵法和水解法两种，使用较广泛的为发酵法。其工艺流程[1]

见图1。

淀粉洗涤水米渣大米淘洗碾磨调浆液化冷却糖化过滤中和谷氨酸离心分离冷冻提取发酵糖液冷却除铁离子交换尾液树脂洗涤再生废水冷却水洗涤水脱色浓缩结晶离心分离味精初成品洗涤干燥味精

图1 味精生产工流程艺与主要污染源

由图1可知，其主要废（渣）水来自：原料处理后剩下的废渣；发酵液经提取谷氨酸（麦麸酸）后发酵母液或离子交换尾液；生产过程中各种设备（调浆罐、液化罐、糖化罐、发酵罐、提取罐、中和脱色罐等）；离子交换树脂洗涤和再生废水液化（95℃）至糖化（60℃）、糖化（60℃）至发酵（30℃）等各个阶段的冷却水；各种冷凝水（液化、糖化、浓缩等工艺。表1为我国国内部分味精厂废水水量和水质情况[2]。

表1 国内部分味精厂生产废水水质

名称 武汉味精厂 青岛味精厂 邹平味精厂 沈阳味精厂

项目 浓废水 淡废水 浓废水 浓废水 淡废水 混合废水

COD BOD5 水量

（m3/d） (mg/L) (mg/L) 400 600 750 350 3000 10220

20000 1500 60000 50000 1500 2768

10000 750 30000 25000 750 800

NH3-N (mg/L) 10000 200 10000 15000 200

SO42- (mg/L) 20000

35000 70000

3000~3200

SS (mg/L) 200

10000 8000

5700~6500

pH 1.5~1.6 5~6 3.0~3.2 1.5~1.6 5~6 3.0

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排放标准 ≤300 ≤150 ≤25 ≤200 6~9

由表1可知，味精生产过程中废水水量大，有机物含量高(特别是发酵母液或离交尾液)，氨氮及SO42-浓度高，因此处理难度较大。

2.设计概况

2.1工程概况

南充市某味精厂位于南充市高坪区螺溪镇（高坪区工业园区内），以大米为生产原料，该厂废水具有pH较低，COD、NH3-N、SO42-高的特点。每生产1吨味精，排放废水约为18吨。该公司拟建污水处理厂，使废水达到国家《污水综合排放标准》（GB8978-1996）[3]规定的三级标准及南充市高坪区污水处理厂的纳管标准，再进入高坪污水处理厂处理，达到国家《污水综合排放标准》（GB8978-1996）规定的一级标准最后排入嘉陵江。

说明：味精废水排放本应参照执行?味精工业污染物排放标准?（GB19431-2004）[4]中的相关标准，但该味精厂废水经自建污水厂处理后，还要进入南充市污水处理厂深度处理，其出水水质能达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）中的一级标准，水质优于?味精工业污染物排放标准?规定的水质要求。故该厂自建废水处理厂处理废水达到国家《污水综合排放标准》（GB8978-1996）规定的三级标准及南充市高坪区污水处理厂的纳管标准即可。 2.2基础资料 2.2.1 地形地貌

南充市高坪区位于龙泉山以东、华蓥山以西的褶皱地带，居四川盆地东北缘的地台，川东北拗陷部分。构造简单，形态单一，全为平缓地层。岩层倾角1°～ 7°之间，大部分处于水平状态，无明显的褶曲和断裂。局部地方受燕山期印支运动的影响，厚层砂岩中有一组互相交叉有X节理，其余地区，裂缝很不发育。

高坪区位于川东丘陵区，境内地形以丘陵为主；整个地势东南、东北高、中部略低，其中低、中丘陵约占全县总面积的41.8%，低山占26.24%左右，平坝仅占30.95%。

本建设项目位于南充市高坪区工业园区内，地势平坦，也无较大的环境制约因素。 2.2.2 气象

区域属于中亚热带湿润季风气候区，季风气候明显，年均降雨量1012mm，主要分布为夏季40%，春秋22-25%；年均气温17.6℃，1月均温6.5℃，7月均温27.5℃；区域内年主导风向为N，占风频10%，其次为NNE、NE；平均风速值范围1.5-2.2m/s。无霜期301

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天，四季分明，冬暖夏热，夏多伏旱，秋多霪雨。 2.2.3 水文

地表水主要为嘉陵江，源出陕西省西凤县之秦岭，入川后向南流经广元、南充、合川后至重庆注入长江。全长1120km，流域面积8.8万km2。顺庆区境内流程102km，年均流量最大1400m3/s，最小509m3/s；多年最小流量115m3/s，多年最小流速0.38m/s；洪水最大流速4.09m/s。高坪区境内嘉陵江支流有螺溪河、清溪河等。区域地下水属川中红层地下水区，水量丰富水质好，矿化度小于1g/L。 2.2.4 地质

该区地质以侏罗系上统为主，岩层多为浅紫色或青灰色砂岩。县境在大地构造分区上属扬子地台四川沉降带。县境内出露地层为内陆河湖相沉积的碎屑岩系，有侏罗系上统遂宁组，上统蓬莱镇组下段，上统蓬莱镇组上段；白垩系城镇岩群苍溪组和白龙组。另有不甚发育的第四系3个松散堆积层。

厂址区地质构造简单，工程区内及邻近无较大规模断裂构造。根据场地周边水文地质条件和附近地下水分析资料，附近无大的污染源，场地地下水位较深，对钢结构及砼腐蚀性较小。 2.2.5 地震烈度

根据《中国地震烈度区划图（1：400万）》1990以及国家地震局及建设部发震办[1991]160号文件，该区的地震基本烈度为V1度。《建筑抗震设计规范》2002.2规定的抗震设防裂度为VI度。因此，厂址区属地震稳定区，对修建设施无影响。 2.3 设计依据及设计原则 2.3.1设计依据

（1）国家现行的建设项目环境保护设计规定； （2）国内外有关该类废水治理的技术资料； （3）同类废水治理的工程经验和技术； （4）《室外排水设计规范》(GB50014-2006)； （5）《味精工业污染物排放标准》（GB19431-2004）； （6）《建筑给水排水设计规范》(GB50015-2003)； （7）《给水排水工程结构设计规范》(GB50069-2002)； （8）《工业企业厂界环境噪声排放标准》（GB12348-2008）； （9）《恶臭污染物排放标准》（GB14554-93）。

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2.3.2 设计原则

本设计遵循如下原则进行工艺路线的选择及工艺参数的确定： （1）采用成熟、合理、先进的处理工艺，处理能力符合处理要求；

（2）投资少、能耗和运行成本低，操作管理简单，具有适当的安全系数，各工艺参数的选择略有富余，并确保处理后的污水可以达标排放；

（3）根据地形地貌，结合站区自然条件及外部物流方向，并尽可能使土石方平衡，减少土石方量，以节约基建投资，降低运行费用，即在满足工艺要求的条件下，尽量减少 建设投资，降低运行费用；

（4）废水处理系统在运行上有较大的灵活性和可调性，可以适应污水水质、水量和水温的波动，即处理设施应有利于调节、控制、运行操作；

（5）处理设施具有较高的运行效率，以较为稳定可靠的处理手段完成工艺要求； （6）总图设计应考虑符合环境保护要求。管线设计应包括各专业所有管线，并满足工艺的要求；工程竖向设计应结合周边实际情况提出雨水排放方式及流向；

（7）在设计中采用耐腐蚀设备及材料，以延长设施的使用寿命； （8）废水处理系统的设计考虑事故的排放、设备备用等保护措施；

（9）工程设计及设备安装的验收及资料应满足国家相关专业验收技术规范和标准。 2.4 工程设计范围

本工程范围包括：工艺设计、工程设计、系统配置、安装调试、提供竣工资料、并通过验收，进出管线界面均为废水处理站区1米，不含电气控制设计，不含处理后污泥及沼气最终处置、利用的费用。

具体工程范围描术如下：

（1）废水流入处理设施开始，直到最后达标排放涉及的所有工程； （2）废水处理站的工艺设计、高程设计、土建工程设计、机械设备选型； （3）废水处理站的安装调试及验收； （4）废水处理站全套工艺资料、竣工资料。 2.5 设计参数

2.5.1设计进水水量、水质

本企业每天工作时间为8h，全年计工作300天，年产味精1.5万t，每产生一吨味精，产生废水为18t。则每天废水产量为50×18＝900t，每小时产生量为112.5t。本项目按远期发展水量1080t/d(系数为1.2)设计，由于该厂生产规模不大，废水量较少，污水处理厂按一

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次建成设计，不分期建设。废水水质见表2。

表2 南充果洲味精厂污水水质表2

水质参数 废 水 浓废水45m3/h 淡废水90m3/h 混合135m3/h

CODCr(mg/L) BOD5(mg/L) NH4+-N(mg/L) SO42-(mg/L) SS(mg/L) 25000 3750 9583

16000 1280 5760

8000 160 2773

10000 0 3333

9000 560 4780

pH 2 6 2.5

根据水质参数可知，综合废水的BOD5/CODCr值为0.6，属易生化处理的有机废水。 2.5.2 处理后出水水质

该厂废水经处理后达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）三级标准和南充市高坪区污水处理厂的纳管标准，进入高坪区污水处理厂深度处理，水质达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级标准后排入嘉陵江，详见表3。

表3 废水处理水质要求

项 目

《污水综合排放标准》

（GB8978-1996）三级标准及南充市

污水处理厂的纳管标准 《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级标准

pH 6-9

COD(mg/L)

310

BOD5(mg/L) NH3-N(mg/L) SS(mg/L)

300

——

400

6-9 60 20 15 20

2.6 工艺流程的确定 2.6.1工艺方案的提出

根据该公司排放的污水的水质特征，并参考同类型废水治理工程实例，提出两种工艺流程进行工艺方案的比选。

方案1 混凝-吹脱-脱硫-UASB-SBR工艺[2]

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石灰 高浓度 废水

泵 调节池 混凝反应池 沉淀池 吹脱池泥饼外运 污泥脱水 污泥浓缩池 脱硫一体化反应器 循环泵 达标排放 SBR UASB 泵 低浓度废水 调节池 沼气 锅炉 泵 厌氧反应器 方案2 混凝---吹脱---ABR---CASS工艺

石灰 味精综合废水

泵 格栅 滤液 泥饼外运 污泥脱水调节池 混凝沉淀池 吹脱塔 上清液 污泥浓缩集泥池剩余污泥 达标排放 CASS 循环泵 回流污泥 锅炉 沼气 ABR 中间池

2.6.2工艺方案的技术经济比较 （1）技术比较

方案1采用以多级厌氧-好氧生物处理为主体的高浓度废水处理流程和辅以化学物理处理高硫酸盐和氨氮的综合废水处理流程。在高浓度废水厌氧处理工艺中，考虑到硫酸盐和氨氮的负面影响，设置有吹脱池及硫酸盐还原-好氧脱硫反应器。之后，高、低浓度废水在UASB反应器内混合一并处理，UASB作为较成熟的厌氧生物处理工艺，在低浓度硫酸盐和氨氮等外部限制因素影响较小的情况下，处理效果良好。厌氧之后接SBR工艺，不仅能确保COD的进一步降低，同时SBR-UASB系统设置有污泥回流，对废水中的NH3-N同

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样具有良好的去处效果，使出水达标排放。综上，从技术角度考虑，方案1作为本项目的备选工艺方案是可行的。

方案2采用以ABR-CASS处理为主，辅以化学物理处理高硫酸盐和氨氮的综合废水处理流程。本工艺主要在流程上与方案1没有较大的差别，对硫酸根的去除仍采用脱硫剂CaO，对氨氮的去除改为吹脱塔吹脱，效果较吹脱塔更好。同时，方案2将脱硫一体化反应器、厌氧反应器和UASB替换为ABR反应器，用 CASS工艺代替SBR工艺，这样不仅在处理效果上更好，同时也减少了污水处理厂的占地面积和投资。

ABR（折流式厌氧反应器）是Bachmann和McCarty等人于1982年前后提出的一种新型高效厌氧反应器[5]。该反应器内设置竖向导流板，将反应器分隔成串联的几个反应室，每个反应室都可以看做是一个相对独立的上流式污泥床（UASB），利于生长于该室环境条件相适应的微生物种群，实现相的多级分离而提高处理效果和运行稳定性；多格式的构造利于各隔室产气单独排放而消弱H2分压对后续隔室运行的影响，利于产乙酸阶段产乙酸菌在H2分压较低的环境中利用丙酸和丁酸顺利地产乙酸，从而可避免他们的积累对产甲烷菌的不利影响。同时ABR虽然在构造上类似于多个无三相分离器的UASB反应器的简单串联，但是在工艺上却与单个UASB有显著的不同，后者可近似地看做是一个CSTR(完全混合式反应器)，而前者则不仅具备良好的复合流态的特性，而且是一个多相运行的反应器。另外，ABR为一体化设备，不需要结构复杂、设计难度大的三相分离，结构较UASB更为简单。与Lettinga教授的SMPA工艺（分阶段多相厌氧反应器工艺技术，今后厌氧工艺技术研究和应用发展的主导方向。）相比可见，ABR几乎完美的实现了该工艺的思路要点。

CASS工艺（循环活性污泥法）是SBR法的一种变型[5]。它的实质是将可变容积的活性污泥工艺过程与生物选择器原理有机结合的SBR工艺。CASS工艺生物选择器的设置能通过酶的快速转移迅速吸收并去除部分易降解的溶解性有机物，由此而产生的基质积累和再生过程，有利于选择出絮凝性细菌。生物选择器的工艺过程遵循活性污泥的基质积累—再生理论．使活性污泥在生物选择器(预反应区)中经历一个高负荷的吸附阶段(基质积累)，随后在主反应区经历一个较低负荷的基质降解阶段，以完成整个基质去除过程。预反应区体积仅占反应池总体积10％-15％，因此该部分活性污泥在高BOD负荷条件下运行．一方面强化了生物吸附作用，另一方面促进了微生物的增殖。CASS工艺的进水端即预反应区不但使其可以连续进水，同时发挥着生物选择器的作用，可以有效抑制丝状菌的生长和繁殖，防止发生污泥膨胀，提高了系统的运行稳定性。

CASS工艺从污染物的降解过程来看，由于它集曝气、沉淀、排水于一体，省去了初

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沉池、二沉池和污泥回流系统，当污水以相对较低的水量(与曝气池内混合液相比)连续进入CASS池时即被混合液稀释，因此，从空间上看CASS工艺属变体积的完全混合式活性污泥法范畴，而从CASS工艺开始曝气到排水结束过程来看，基质浓度由高到低，浓度梯度从大到小，基质利用速率由大到小，CASS工艺接近时间上的推流式反应器。

虽然在CASS系统中进入沉淀阶段和排水阶段时污水还在连续不断地进入池中。但在设计CASS池时对其几何尺寸及池内隔筋的位置和隔墙底部的开孔(将预反应区和主反应区连成一体的孔)的数量、面积和布置方式均进行了精心设计，因此，当系统停止曝气后整个反应池成为一个近乎理想的推流式反应器(预反应区除外)，污水经预反应区后以极小的流速运动，一般推进速度为0.03～0.055m/min。在沉淀阶段和滗水阶段进入主反应区的污水，首先经过反应池底部的污泥层，然后沿池子对角线方向前进，池子长宽比的合理设计可保证在排水结束时未处理的水与滗水器还有一段安全距离，因此，不会影响排水水质。正是CASS工艺这些特殊性使其具有以下突出优点： 1）、理想的推流过程使生化反应推动力增大，效率提高，池内厌氧、好氧处于交替状态，净化效果好；2）、运行效果稳定，污水在理想的静止状态下沉淀，需要时间短、效率高，出水水质好；3）、单个CASS池也可实现连续处理。

从技术上看，方案2要优于方案1。 （2）经济比较

方案2将脱硫一体化反应器、厌氧反应器和UASB替换为ABR反应器，在好氧处理中， CASS工艺可看做SBR工艺的升级，不仅使废水处理效果更有保障，同时土建投资费用和运行费用都更省。方案1中UASB的设计和建造比方案2中的ABR复杂，且成本较高；而且方案1中构筑单元较多，总体的修建难度和工程总投资均要高于方案2。查阅相关资料及过程分析，处理大约同量的废水，方案1的处理成本费用高于方案2的处理成本费用。

因此，从经济性方面考虑，方案2在工程总投资和处理成本方面均明显优于方案1。

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2.6.3工艺流程的确定

工艺流程图见图2。 味精 综合 废水 滤液 泥饼 外运 污泥 脱水间 石灰 格 栅 调节池 混凝沉淀池 泵 上清液 污泥 浓缩池 集泥池 吹脱塔 剩余污泥 达标排放 CASS池 回流泵 污泥回流 ABR反应器 中间池 沼气 锅炉 图2 废水处理工艺流程

2.6.4 主要工艺段预期处理效果 主要工艺段处理效果见表4。

表4 主要工艺段预期处理效果

水质 处理单元 废水 格栅和调节池 混凝沉淀 氨氮吹脱 中间池 ABR反应器 CASS 反应器

COD (mg/L) 9583 8625 10% 7762.5 10% 6210 20% 2% 6086 487 92% 122 75%

SO42-(mg/L) 3333 3333 - 900 80% 666.7 - - - 266.6 60% 266.6 -

NH3-N(mg/L) 2773 2773 - 2496 10% 624 75% - - 250 60% 37.5 85%

SS(mg/L) 4780 3823.4 20% 1911.7 50% 1147 40% - - 574 50% 287 50%

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3构筑物设计计算

3.1 格栅 3.1.1设计说明

格栅安装在废水渠道、调节池的进口处，用于拦截较大的悬浮物或漂浮物，防止 堵塞水泵机组及管道阀门。同时，还可以减轻后续构筑物的处理负荷。 3.1.2格栅的设计计算图（见图3）

h2H1hh1h1hHB1B1B11500H1tg10002

图3 格栅的设计计算图

3.1.3设计参数

格条间隙b=20mm；栅前水深h=0.4m；过栅流速v=0.7m/s；安装倾角α＝60°；设计流量：Q=1080m3/d=135m3/h=0.0375m3/s 3.1.4设计计算 （1）栅条间隙数（n）

n?Qmaxsin?0.0375?sin60?==8.31 取n = 9 0.02?0.3?0.7bhv（2）栅槽宽度（B）

设栅条宽度s＝0.02m，选用φ=20mm的圆钢栅条 B＝s（n-1）+bn＝0.02×（9-1）+0.02×9=0.34m （3）进水渠道渐宽部分长度（l1）

设进水渠宽B1＝0.20m，渐宽部分展开角α1＝20° l1?B?B10.34?0.2??0.1923m?0.20m

2?tan?12?tan20? （4）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度（l2）

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l2?l1?0.20/2?0.10m 2 （5）过栅水头损失（h1）

设栅条为矩形断面，取k=3

0.7?0.02? h1?3?1.79???sin60??0.116(m)?0.12(m) ??0.022?9.81?? k…………格栅受污物堵塞使水头损失增大的倍数，一般取3；

?s???????b? ?…………阻力系数，由于取的是圆形断面

4/3432，取为1.79。 β为形状系数，

（6）栅后槽总高度(H)

取栅前渠道超高h2＝0.3m，栅前槽高H1=h+h2＝0.4+0.3＝0.7m H=h+h1+ h2 =0.4+0.12+0.3=0.82(m) （7）栅槽总长度 L?l1?l2?1.0?0.5? （8）每日栅渣量(W)

在格栅间隙为20mm的情况下，设栅渣量为W1=0.07m3/103m3 W?QW1?864001000kz?0.0375?0.07?86400?0.1745m3/d?0.2m3/d

1000?1.3H10.7?0.20?0.10?0.5?1.0??2.2m ?tan?tan60 kz ………污水流量总体变化系数，此处取1.3.

由于产渣量不大，故人工清渣即可。 3.2 调节池 3.2.1设计说明

经格栅拦污后，经进水管道将污水接入调节池，在此调节污水的水质水量作用，同时调节池中设机械搅拌防止固体沉积。调节池内设置液下搅拌机，利于污水水质的混合和防止污泥沉淀。 3.2.2设计要点

（1）调节池一般容积较大，应适当考虑设计成半地下式或地下式，还应考虑加盖板。 （2）调节池埋入地下不宜太深，一般为进水标高以下2m左右，或根据所选未知的水文地质特征来决定。

南方地下水位过高的平原地区，调节池深度太深而使地下水所产生的浮力对调节池放

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空会产生较大的浮力；此外，深度太大，对土建要相应较高，土方挖掘会有一定的困难，土建投资相对较大。

（3）调节池的设计，应与整个污水处理工程各处构筑物的布置相配合。 （4）调节池应以一池二格（或多个为好），便于调节池的维修和保养。

（5）调节池的埋深与污水排放口埋深有关，如果排放口太深，调节池与排放口之间应考虑设置集水井，并设置一级泵站进行一级提升。

（6）调节池设计中可以不必考虑大型泥斗、排泥管等，但必须设有放空管和溢流管，必要时还应考虑设置超越管。[6] 3.2.3 设计计算 （1）调节沉淀池进水

水力停留时间T=6h；设计流量Q=1080m3/d （2）池子的尺寸

池子的有效容积：V=QT=180m3

本设计取池子有效水深为4.5m（其中超高0.5m），则其尺寸为4.5m×5 m×9 m。 （3）进水布置

根据该地地形及地下水分布特征，进水水位确定为H=-0.5m(以地表面为参照)，调节池采用地埋式，废水自流进入调节池，然后在调节池底部安装抽水泵将污水送至下一工艺单元进行处理。本设计采用单格调节的模式，池内设有放空管和溢流管，同时设置有超越管。

(4)搅拌机选型

本设计中选用的搅拌机为HL-37S型潜水搅拌机[7]。HL向上搅拌机可适用于较深水池中；其可安装与任何大小的水池中，无需地脚螺丝固定，安装检修维护方便；除电机机体外均采用不锈钢材料制作；可使用最高水温80°C。所选型号电动机功率为3.7kW，，叶轮转速：2950r/min，叶轮直径：134mm，搅拌能力为200m（液体相对密度为1.1时），该机为上海南方环保设备有限公司生产。 3.3混凝沉淀池池 3.3.1 设计说明

废水经水质调节后，为使水质中的硫酸根浓度降低，以避免其对后续ABR、CASS工艺的影响，故废水需进行混凝去除硫酸根离子的影响。整个混凝工艺包括活混凝剂的配制及投加、混合和混凝三个步骤。本设计采用湿投法投药系统[8]，见图4：

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3

水 水 溶液池 定量搅拌 溶液池 设备 投加 混原水 配制 合设备 混凝

絮凝设备 至沉淀池

投药设备 药剂

溶药池 搅拌 水

图4 湿投法投药系统示意图

3.3.2设计计算要点

1) 溶解池设计要点

（1）溶解池数量一般不少于两个，以便交替使用，容积为溶液池的20%-30%。 （2）溶解池设有搅拌装置，目的是加速药剂溶解速度及保持均匀的浓度。搅拌可采用水力、机械或压缩空气等方式，具体由药量大小及药剂性质决定，一般用药量大时用机械搅拌，用药量小时用水力搅拌。

（3）为便于投掷药剂，溶解池一般为地下式，通常设置在加药间的底层，池顶高出地面0.2m。投药量少采用水力淋溶时，池顶宜高出地面1m左右，以减轻劳动强度，改善操作条件。

（4）溶解池的底坡不小于0.02，池底应有直径不小于100mm的排渣管，池壁必须设超高，防止搅拌溶液时溢出。溶解池一般采用钢筋混凝土池体，若其容量较小，可用耐酸陶土缸做溶解池。当投药量较小是，也可在溶液池上部设置淋溶斗以代替溶解池。

（5）凡与混凝剂溶液接触的池壁、设备、管道等，应根据药剂的腐蚀性采取相应的防腐措施或采用防腐材料，使用三氯化铁时尤需注意[8]。

2）溶液池设计要点

（1）溶液池一般为高架式或放在加药间的楼层，以便能重力投加药剂。池周围应有宽度为1.0-1.5m的工作台，池底坡度不小于0.02，底部应设置放空管。必要时设溢流装置，将多余溶液回流到溶解池。

（2）混凝剂溶液浓度低时易于水解，造成加药管管壁结垢和堵塞，溶液浓度高时则

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投加量较难准确，一般以10%-15%（按商品固体质量计算）较合适。

（3）溶液池的数量一般不少于两个，以便交替使用，其容积可按下式计算

W1?24?100aQaQ ?1000?1000cn417cn 式中 Q………处理水量，m3/h；

a………混凝剂量大投加量，mg/L； c……….溶液浓度(按固体质量计)，%；

n……….每日调制次数，一般为2~6次，手工一般不多于3次。

3）投药水射器设计要点（水射器示意图见图5）

水射器用于抽吸真空、投加药液、提升和输送液体、加注式水射器多用于向泵后的压力管道投药。水射器的进水压力一般采用2.4516×105Pa。虽然水射器效率较低（10%-15%），但设备简单，使用方便，工作可靠，水射器的构造形式和计算方法均有多种。适用于各种规模的水厂。下面是根据水射器效率实验得出以下经验数据：

(1)喷嘴和喉管进口之间的距离l=0.5d2(d2喉管直径)时，效率最高；

(2)喉管长度l2以等于6倍喉管直接为宜，在制作有难度是，可减至不小于4倍喉管直径；

(3)喉管进口角度α采用120°比60°效果略好，喉管与外壳连接切忌突出； (4)扩散角度θ为2°45′-5°，以5°效果较好；

(5)提升液体的进水方向夹角β和位置，以锐角45°-60°为好，夹角线与喷嘴喉管轴线交点宜在喷嘴之前；

(6)加工光洁度及喷嘴和喉管中心线应一致，它与水射器效率有极大的关系； (7)水射器安装时，应严防漏气，并应水平安装，不可将喷嘴向下。

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图5 水射器示意图

4) 水泵混合设计要点

混合方式设计的一般原则：混合的速度要快，并在水流造成剧烈紊流的条件下加入药剂，一般的混合时间为10～30S，适宜的速度梯度是500～1000S－1 。混合池和后续处理构筑物的距离越近越好，尽可能与构筑物联通。如果必须采用管道连接的方式，则连接管内的流速宜控制在0.8~1.0m/s之间，管道内的停留时间不超过2min。

水泵混合是将药剂投加在取水泵吸水管或吸水喇叭口，利用水泵叶轮产生的涡流达到混合的一种方式。其设计要点见表5。

表5 水泵混合的设计要点[9]

形式 水泵混合

图示

1.

特点和设计要点

药剂投加到水泵的吸水管，越靠近水泵效果越好 2. 为防止空气进入水泵吸水管，需加

设一个带有浮球阀的水封箱 3. 对腐蚀性药剂应注意水泵叶轮和管

道的腐蚀 4. 水泵和反应池的距离不宜大于

150m。

5）絮凝反应池设计要点

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原水与药剂的充分混合后，中胶体等微小颗粒已有初步混凝现象，产生了微小絮体，但还未达到自然沉降的程度。絮凝阶段的主要任务是，创造适当的水力条件，使药剂与水混合后产生的微小絮凝体，在一定时间内凝结成具有良好物理性能的絮凝体，它应有足够大的颗粒（0.6-1.0mm）、密度和强度（不易破碎），并为杂质颗粒在沉淀澄清阶段迅速沉淀澄清阶段迅速沉降分离创造良好的条件。絮凝设施要求有一定的停留时间和适当的搅拌强度，以使小絮体能相互碰撞，并防止生成大的絮体沉淀，但搅拌强度不能过大，否则会使生成的絮体破碎，且絮体越大，越易破碎，因此在絮凝设施中，搅拌强度应逐渐减小。

絮凝设施主要设计参数为搅拌强度和混凝时间。搅拌强度用混凝池内水流的速度梯度G表示：

G??h 60?T式中 μ………水的绝对黏度（kg.s/m2） ρ………水的密度，1000kg/m3 h………絮凝池的总水头损失，m

T………絮凝时间（一般为10-30min，在污水深度处理工艺中宜为10-15min），min

GT值间接表示了整个絮凝时间内颗粒碰撞的总次数，

图6 絮凝反应池

可用来控制絮凝效果，根据生产运行经验，其值一般应控制在104-105之间为宜。设计完成之后，应校核GT值，若不符合要求，应调整水头损失或絮凝时间重新设计。

本设计采用圆锥形涡流式絮凝池（如图6所示）。水流从涡流式絮凝池底部进入向上扩散流动是，流速逐渐减小，形成涡流，这种水流状态很适合绒粒的生长。另外，由于池子上部聚集了较大的絮凝体，当水流自下而上流动通过它们的时候那些尚未被吸附的细小颗粒就容易被吸附，从而起到接触混凝的作用。故其效果较好，水流停留时间段，容积小，便于布置，常与竖流式沉淀池或澄清池配合使用。

涡流式絮凝池设计要点如下：

（1）池数一般不少于2组，反应时间采用6-10min；

（2）进水管流速0.8-1.0m/s，底部入口处流速为0.7m/s；反应池上部圆柱部分上升流速采用4-5mm/s；

（3）底部锥角采用30°-45°，超高采用0.3m；

（4）出水可用圆周集水槽、淹没式漏斗或淹没式穿孔管，出水流速不超过0.2m/s，出

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水孔眼中流速也不超过0.2m/s；

（5）池中每米工作高度的水头损失(从进水口至出水口)为0.02-0.05m； （6）圆柱部分高度可按其直径的一般计算。 6）絮凝反应池设计要点

（1）池子直径（或正方形的一边）与有效水深之比值不大于3.0。池子直径不宜大于8.0m，一般采用4.0-7.0m，最大可达10m。中心管流速不大于30mm/s。

（2）中心管下口设有喇叭口和反射板（见图7） 板底面距泥面至少0.3m;喇叭口直径及高度为中心管直径的1.35倍；反射板的直径为喇叭口直径的1.30倍，反射板表面积与水平面之间的倾角为17°；中心管下端至反射板表面之间的缝隙高在0.25-0.50m范围内时，缝隙中污水流速，在初次沉淀池中不大于30mm/s。

（3）当池子直径（或正方形的一边）小于7.0m时，澄清污水沿周边溢流出；当直径大于7.0m时，应增设辐射式集水支渠。

（4）排泥管下端距池底不大于0.2m，管上端超出液面不小于0.4m.

（5）浮渣挡板距集水槽0.25-0.5m，高出水面0.1-0.15m；淹没深度0.3-0.4m. 3.3.3设计计算 3.3.3.1药剂量的衡算

污水经调节池后泵入混凝沉淀池，在沉淀池废水入口设置加药装置，向池内投加脱硫剂氧化钙，主要降低废水中SO42-的浓度，以避免高浓度的SO42-对后续厌氧及好氧工艺的影响。混凝沉淀池的CaO按去除SO42-80%的量计算需Ca2+为1111mg/L，同时考虑到废水中氨氮的浓度较高，而进入吹脱塔吹脱的最佳pH值约为11，故在此需加入过量的CaO，同时达到调节pH的目的。

综合废水pH=2.5，要将pH调节到11，需Ca2+计算如下： CaO + H2O = Ca(OH)2

Ca(OH)2???Ca2??2OH? PH??lgC?H???lgCH??COH?

图7 中心管口示意图

反应池

反解上式中的COH- ，得：COH- = 10-2.5 mol/L

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从而得出需 Ca2+= 0.0016 mol/L=0.064 g/l=64ml/L

则共需加入的Ca2+ 的量为1175mg/L，考虑到Ca(OH)2在水中的溶解量不大，需到加入饱和的Ca2+ 的量约为1200ml，相应的CaO为则1680mg/L。算出一天需CaO 约为1.82t/d。折合含量为75%的CaO的商品石灰约为2.43t/d。 3.3.3.2溶液池

本设计的脱硫剂为CaO，其最大投加量a=1200mg/L，药溶液的浓度c=15%，混凝剂的每日配制次数n=2，则每个溶液池的容积： W1?aQ1200?45??4.32m3 417cn417?15?2注：上式计算中，c值为百分数的份数值。

溶液池的行状为矩形，尺寸为：3×2×0.92（m3） 其中包括超高20cm. 3.3.3.3溶解池

溶解池容积 W2=0.3W1=0.3×4.32=1.3（m3） 溶解池的放水时间采用t=10min，则放水流量为 q0?W21.3?1000??2.17(L/s) 60t60?10查水力计算表放水管管径d0=25mm，相应流速v0=4.42m/s 溶解池底部设管径d=100mm的排渣管一根。 3.3.3.4投药管

投药管流量q?W1?10004.32?1000??0.05(L/s)

24?60?6060?10查水力计算表投药管管径d=10mm，相应流速为0.54m/s。 3.3.3.5水射器[8]

1)计算压头比N

N?Hd?Hs10?0??0.667

H1?Hd25?10式中 H1………压力喷射水进水压力，25m；

Hd………混合液送出压力（包括管道损失），10m

Hs………被抽提液体的抽吸压力（包括管道损失，注意正负值），一般取0.3-0.5m的正水头，为安全期间，以Hs=0计。

2)据N值求截面比R及掺和系数M

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R?Q2A1 M?

Q1A2式中A1………喷嘴截面积，m2

A2………喉管截面积，m2 Q1………喷嘴工作水流量，m3/s

Q2………吸入水流量，m3/s据N值，查表8，得R=0.46，M=0.44

M , NR

图8 最高效率（30%）时R、M与N的关系曲线

3)C据M值计算喷嘴

（1）喷嘴工作水流量 Q1=Q2/M=2.17/0.44=4.94(L/s)

Q2……加药流量，设为2.17 L/s

（2）喷口断面积A1 A1?10Q1?2.474(cm2)

C2gH1C………喷口出流系数，一般为0.9-0.095，此处取0.9 （3）喷口直径d1

d1?4A1?1.78(cm)采用 d1=1.80cm，则相应喷口断面积A1＇=2.5cm2

?（4）喷口流速v1＇=10Q1/2.5=19.76(m/s)

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（5）喷嘴收缩段长度l1＇

l1'?D1?d13.0?1.8??4.4(cm) 2tan?2tan20式中 D1………喷射水的进水管直径（一般按流速v1≤1m/s选用，此处采用D1=5.0cm），cm

γ………喷嘴收缩段的收缩角，一般为10°～30°，此处采用20° （6）喷嘴直线段长度l1＂=0.7d1=0.7×1.8=1.26(cm) （7）喷嘴总长度l1

l1 = l1＇+ l1＂=4.4+1.26=5.66(cm)

4)据R值计算喉管

（1）喉管断面积A2=A1/R=2.474/0.46=5.38(cm2) （2）喉管直径d2?d1?2.65(cm) R（3）喉管长度l2 =6d2=6×2.65=15.9(cm) （4）喉管进口扩散角α=120°

（5）喉管流速V2＇=10(Q1+Q2)/A2=13.2(m/s) （6）喉管扩散管长度

l3?D3?d2?13.43(cm)

2tan?D3………水射器混合水出水管管径（采用D3=D1），cm； θ ………扩散管扩散角，一般为5°～10°，此处采用5°。

（7）喷嘴和喉管进口的间距l=0.5d2=1.33(cm) 3.3.3.6圆锥涡流絮凝池

(1)有效面积 f1?Q45??3.13m2 3.6nv13.6?1?4式中 f1......... 圆柱部分面积m2

V1…….圆柱部分上升流速，此处取5mm/s Q……... 设计流量 m3/h

n...……. 池数，此处取1。

(2)圆柱部分直径 D1?4f1?4?3.13/3.14?2.0m

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