課程設(shè)計-工業(yè)廢水處理工藝設(shè)計

華北水利水電學(xué)院課設(shè)題目：工業(yè)廢水處理工藝設(shè)計姓名：學(xué)號：所在院(系)：環(huán)境與市政工程學(xué)院專業(yè)：環(huán)境工程班級：092班指導(dǎo)教師：2011年12月06日目錄草漿造紙廢水處理 2計算書 2一、設(shè)計資料： 2二、處理方案的確定及計算 22.1基本工藝路線的確定 22.2處理構(gòu)筑物的設(shè)計計算 32.2.1格柵設(shè)計 32.2.2調(diào)節(jié)池設(shè)計 42.2.3氣浮池設(shè)計 52.2.4生物接觸氧化池的設(shè)計 62.1.5機(jī)械混凝池 82.1.6污泥的處理設(shè)計 112.1.8污泥脫水間設(shè)計 142.1.9風(fēng)機(jī)房設(shè)計 142.3泵房設(shè)計 142.3.1.集水間計算 142.3.2.水泵總揚(yáng)程計算 14參考文獻(xiàn) 15草漿造紙廢水處理計算書一、設(shè)計資料：某紙業(yè)集團(tuán)有限公司主要以堿法蒸煮自制的漂白草漿、本色草漿、生產(chǎn)卷煙紙、箱板等產(chǎn)品，年總產(chǎn)量約為3萬t。廢水來自制漿車間的洗、選、漂廢水，造紙車間排放的紙機(jī)廢水、堿回收車間的污冷凝水，生產(chǎn)用水凈化車間與熱電分廠排放的廢水，及廠區(qū)生活污水，年有效工作日300天，三班制生產(chǎn)，8小時／班。設(shè)計廢水流量5500m3／d,混合廢水水質(zhì)如下：CODcrBOD55SSpH1200～1600mg／L300～400mg／L600～800mg／L8要求應(yīng)根據(jù)該廢水的水質(zhì)和排放量，按照我國2008年8月1日實(shí)施的《制漿造紙工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB3544-2008）規(guī)定，污染物排放限值：CODcrBOD55氨氮SSpH90mg／L20mg／L8mg／L8mg／L6～9根據(jù)要求選定數(shù)據(jù)：CODcrBOD55SSpH1400mg／L350mg／L650mg／L8二、處理方案的確定及計算2.1基本工藝路線的確定草漿造紙廢水治理工藝流程中，是由若干不同作用的治理單元組成的，為了滿足流程的處理效果，要求各個單元均應(yīng)發(fā)揮其應(yīng)有的作用和去除污染物的能力。對比設(shè)計水質(zhì)如下：（1）處理進(jìn)水水質(zhì)CODcrBOD5SSpH1400mg／L350mg／L650mg／L8（2）處理出水水質(zhì)CODcrBOD5氨氮SSpH90mg／L20mg／L8mg／L8mg／L6～9對比處理進(jìn)水水質(zhì)和處理出水水質(zhì)可以看出該廢水主要以有機(jī)物為主，廢水的可生化性較好。各污染物的去除率分別為：CODcr為93.6％，BOD5為894.3％，SS為98.6％。2.2處理構(gòu)筑物的設(shè)計計算2.2.1格柵設(shè)計設(shè)計參數(shù):柵前水深h=0.3m，過柵流速v=0.7m/s，采用中格柵，柵條寬度s＝10mm，柵條間隙b=20mm，格柵安裝傾角α=60°柵條斷面為圓形。設(shè)計計算：Q＝5500m3/d，R＝1.25，每天按24h計算，則最大設(shè)計污水量Qmax＝6875m3/d＝0.08m3/s。污水溝斷面尺寸300mm×450mm柵條間隙數(shù)n：

n=Qmaxsinθ柵槽寬度B=s(n-1)+bn=0.01×(18-1)+0.02×18=0.53m進(jìn)水渠道漸寬部分長度設(shè)進(jìn)水渠道寬B1=0.3m，漸寬部分展開角α1＝200，此時進(jìn)水渠道內(nèi)流速ν=L柵槽與出水渠道連接處的漸窄部分長度：L通過格柵的水頭損失圓形柵條阻力系數(shù)e=β(sb)43=1.79×通過柵水頭損失h1⑥柵前槽高H1=h+h2柵后槽高H=h+槽總長度:L=L每日柵渣量：取W1＝0.08m3柵渣/103m3W=QmaxW1864001000Kz＝所以采用機(jī)械清渣。格柵對主要污染物的去除率如下表：污染物去除率處理前濃度(mg/L)處理后濃度(mg/L)CODcr5%14001330BOD55%350322.5SS10%6505852.2.2調(diào)節(jié)池設(shè)計根據(jù)該廠生產(chǎn)廢水排放規(guī)律，調(diào)節(jié)池停留時間取8小時。采用地下式，數(shù)量為2個。設(shè)計計算：調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)周期T＝8h調(diào)節(jié)池容積V=TQ=（8×5500÷2）÷24=920m3調(diào)節(jié)池有效水深h1=3.5m調(diào)節(jié)池規(guī)格23m×12m×3.5m=966m3保護(hù)高h(yuǎn)2=0.5m，池高H=0.5+3.5=4.0m。調(diào)節(jié)池設(shè)污泥斗4個，每斗上口面積S1=6m×6m，下口面積S2=0.6m×0.6m，泥斗傾角45°，泥斗高h(yuǎn)=2.7m。每個泥斗容積V1=泥斗容積共V=4V1=4×36調(diào)節(jié)池每日沉淀污泥重=40%×400×1500=0.24t濕污泥體積約為V，=0.24/2.5%=9.6m3(設(shè)污泥密度為1t/m3調(diào)節(jié)池最高水位3.5m，超高0.5m，頂標(biāo)高地下1.0m。最低水位地下1.8m，池底標(biāo)高地下5.0m。2.2.3氣浮池設(shè)計對于草漿造紙廢水來說，主要的懸浮物是非溶解態(tài)的，氣浮宜作為一級處理技術(shù)，其對SS處理效果較好，對CODcr，BOD5和色度都有一定的處理效果，本設(shè)計選用加壓溶氣氣浮。溶氣加壓氣浮是依靠無數(shù)氣泡去黏附絮粒，因此對凝聚的要求可適當(dāng)減低。能節(jié)約混凝劑量和減少反應(yīng)時間。Q＝5500m3/d=230m3/h；加壓壓力P取3kg/cm2；回流比R=0.25；接觸室水流上升流速νs=10mm/s=36m／h；分離室表面負(fù)荷q=6m3/(m2*h)；分離室水平流速ν=2.5mm/s=9m/h；氣浮池分離區(qū)高度(即有效高度)h1=2.5m3；氣浮池似水區(qū)高度h2回流容氣水量QR:QR=RQ＝230總流量Q1：Q1=Q(1+R)＝230接觸式表面積As：As=Q1分離室表面積Ac：Ac=Q1q過水?dāng)嗝姒兀害?Q1ν＝287.5氣浮池高度H：H=h容器罐容積V：V=QR×t=(57.5/60)溶氣罐高度H1：H1=4VπD2=(4氣浮對主要污染物的去除率如下表：污染物 去除率處理前濃度(mg/L)處理后濃度(mg/L)CODcr60%1330532BOD535%322.5209SS80%5851172.2.4生物接觸氧化池的設(shè)計由上一級處理出水水質(zhì)分析，可知BOD5／COD=0.40>0.3，說明其可生化性良好，可采用生物法處理BOD5=204.75mg／L在100～300mg／L可采用鼓風(fēng)曝氣生物接觸氧化作為二級處理。本設(shè)計所采用的生物接觸氧化池為直流鼓風(fēng)曝氣接觸氧化池。根據(jù)來水水量設(shè)置2個池子。生物接觸氧化容積一般按BOD5的容積負(fù)荷或接觸氧化的時間計算，并且相互核對以確定填料容積。確定設(shè)計參數(shù)Q1——設(shè)計流量，Q1=Q／2=5500／2(m3／d)=115m3/h；La——進(jìn)水BOD5，La=205mg/L；Lt——出水BOD5，Lt=30mg／L；η——BOD5去除率η=（La-LM——容積負(fù)荷M=1.7kgBOD5／(m3/d)；⑥t——接觸時間t=4h；⑦D0——?dú)馑菵0=15：1；2.生物接觸氧化池計算①有效容積VV=則V=115×（0.205-0.03）×24／1.7=284m3；②池子總面積F：F=V／H=284／3=94.7(mH——為填料高度，一般H=3m，分三層，每層高1m；③每格濾池面積f：f=F／n=94.7／4=23.6<25(m2)；n——池子的格數(shù)，取n=4，n≥2；f——每個氧化池面積，f值一般控制在25m2則每格濾池平面尺寸采用3m×8m=24m2④校核接觸時間tt=nfHQ，則t=4×23.6×3⑤氧化池總高度H0H0=H+h1+h2+(m-1)h3+h4h1——保護(hù)高取0.5m，h2——填料上水深取0.5m，h3——填料層間隔高取0.3m，h4——配水區(qū)高，與曝氣設(shè)備有關(guān)對于多孔曝氣設(shè)備并不進(jìn)入檢修時取1.5，m——填料層數(shù)取3（層）；則H=3+0.5+0.5+（3-1）×0.3+1.5=6.1m⑥水在池內(nèi)實(shí)際停留時間t1：t1=nf(⑦所需空氣量D：D=D0Q=15×5500／2=41250(m3／d)；每格需氣量D1：D1=D／n；則D1=41250／4=10312.5m3／d=430m3／h3.曝氣系統(tǒng)本系統(tǒng)采用Wm-180型網(wǎng)狀膜型中微孔空氣擴(kuò)散器，敷設(shè)于距池底0.2m處。該空氣擴(kuò)散裝置的各項(xiàng)參數(shù)如下：每個空氣擴(kuò)散器的服務(wù)面積為0.5m2；動力效率2.7～3.7kgO2／kwh；氧的利用率為12%-15%。（1）每格需氣量q1=D1=430m3／h，每格曝氣池的平面面積為3m×8m=24m2；每個空氣擴(kuò)散器的服務(wù)面積按0.49m2計算，則每個池子所需空氣擴(kuò)散器的總數(shù)為24／0.49=48個，為了安全計，本設(shè)計采用50個。（2）每個空氣擴(kuò)散器的配氣量為430／50=8.6m3／h。（3）每個池子管路布置一根干管連結(jié)4根支管，每根支管下有10根分配管。每根支管的輸氣量為430m3／h；每根分配管的輸氣量為430／10=43m3／h；每根分配管上的空氣擴(kuò)散器的個數(shù)為50／10=5個。空氣支管直徑：(v支管氣流最小流速，取10m／s) d=4q（3600νπ每池設(shè)5根分配管，直徑為(v1分配氣流最小流速，取5m／s)d1取d1=0.060m=60mm接觸生物氧化池對主要污染物的去除率如下表：污染物去除率處理前濃度(mg/L)處理后濃度(mg/L)CODcr75%532126BOD585%20931SS70%117352.1.5機(jī)械混凝池采用槳板式機(jī)械攪拌反應(yīng)池+豎流式沉淀池。均設(shè)置2個池子。2.1.5.1反應(yīng)器計算單個槳板式機(jī)械攪拌反應(yīng)池設(shè)計計算：=1\*GB3①反應(yīng)池尺寸計算a.反應(yīng)器容積計算設(shè)計流量Qmax＝287.5m3／h，反應(yīng)時間取t=20min反應(yīng)池容積V=Qmaxt／（n×60）=287.5×20／（2×60）=48m3b.反應(yīng)池串聯(lián)格數(shù)及尺寸采用2格串聯(lián)，設(shè)置2臺攪拌機(jī)。每格尺寸為：B=1.6m，L=1.6m，H=3mV=2BLH實(shí)際絮凝時間為：15／42=21.4min；反應(yīng)池超高取0.3m，池子總高度為3.3m，.反應(yīng)池分格隔墻上的過水孔道上、下交錯布置。=2\*GB3②攪拌設(shè)備設(shè)計a.葉輪直徑及漿板尺寸葉輪外緣距池子內(nèi)壁距離取0.25m，葉輪直徑為:D=16-2×0.25=1.1m每根旋轉(zhuǎn)軸上安裝8塊漿板。漿板長度取L=1m，寬度b=0.12m。b.漿板中心點(diǎn)旋轉(zhuǎn)半徑及轉(zhuǎn)速漿板中心點(diǎn)旋轉(zhuǎn)半徑為：R=0.48+(0.33+2×0.12)=0.765m每臺攪拌機(jī)漿板中心點(diǎn)旋轉(zhuǎn)速度?。旱谝桓駐1=0.5m／s，第二格v2=0.45m／s則每臺攪拌機(jī)每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)為：第一格n1=60v1／(2×3.14×0.765)=6.25rad／min第二格n2=60v2／(2×3.14×0.765)=5.62rad／min2.2.5.2.沉淀池計算豎流式沉淀池(采用豎流二沉池的設(shè)計)（1）中心管面積中心管內(nèi)流速v0取0.03m／s，每池最大設(shè)計流量qmax=Qmax/n=0.08/2=0.04(m3/s)則中心管面積f：f=qmaxν0=0.04／中心管直徑為：d0=喇叭口直徑為：d1=1.35d0=1.35×1.3=1.75m反射板直徑為：d2=1.3d1=1.3×1.75=2.28m；中心關(guān)喇叭口與反射板之間的縫隙高度h3：h3=qv1——污水由中心管喇叭口與反射板之間縫隙流處的流速，m/s，v1取0.02m／s（2）沉淀部分有效面積設(shè)表面負(fù)荷q1＝2.52m3／（m2·h），則上升流速ν=q13600F=Qmax／ν=0.04／0.0007=57(m2)（3）沉淀池直徑D=4(F+f))π=（4）沉淀池有效水深設(shè)沉淀時間T＝1.5h，則h2=νT×3600=0.007×1.5×3600=3.78m3h2=3×3.78=11.34>7m(符合要求)（5）較核池徑水深比D／h2=8.63／3.78=2.3<3，符合要求。（6）污泥斗及污泥斗高度取污泥斗傾角為α＝450，截頭直徑d4=0.3m，則h5=(D-（7）沉淀池總高度H=h1+h2+h3+h4+h5式中：H——沉淀池總高度，m；h1——池子超高，m；取為0.3m；h2——沉淀池有效水深，m；h3——中心喇叭口至反射板的垂直距離，m；h4——緩沖層高，因泥面很低，取為0；h5——污泥斗高度，m；將各值代入，得H=0.3+3.78+0.36+0+4.2＝8.64m機(jī)械混凝池對主要污染物的去除率如下表：污染物去除率處理前濃度(mg/L)處理后濃度(mg/L)CODcr50%12663BOD545%3117SS70%35102.1.6污泥的處理設(shè)計設(shè)計污泥量較小，污泥處理流程為：濃縮→消化→脫水→干化→處置。(1)設(shè)計概述a.污泥濃縮污泥中含有大量的水分，為了便于處理和運(yùn)輸，需要減少污泥的含水量，縮小其體積。污泥濃縮是指通過污泥增稠來降低污泥的含水率，壓縮污泥的體積，以利于后期處理。污泥濃縮的方法主要有重力濃縮，離心濃縮和氣浮濃縮3種。中小型規(guī)模主要采用重力濃縮。根據(jù)它的運(yùn)行方式，污泥濃縮池可分為連續(xù)式和間歇式兩種。b.污泥脫水與干化污泥經(jīng)濃縮后，仍含有95%～97%的水分，體積很大，可用管道輸送。為了綜合利用和進(jìn)一步處置，必須對污泥進(jìn)行干化處理。經(jīng)脫水后的污泥含水率為65%～85%，污泥由流體轉(zhuǎn)換為潮濕的固體，形成泥餅，體積減少。污泥脫水的方法有自然干化和機(jī)械脫水兩種方式。①污泥的自然干化可分為曬砂場和干化場。曬砂場用于沉砂池沉渣的脫水，干化場用于初次沉淀污泥，腐殖污泥，消化污泥，混合污泥和化學(xué)污泥的脫水。曬砂場一般為長方形，混凝土底板，四周有圍墻或圍堤。地板上有一層厚800mm，粒徑50-600mm的礫石濾水層。滲出的水由排水管集中回流到沉砂池前雨污水合并處理。污泥干化場使污泥自然干化的主要構(gòu)筑物，它可分為自然濾層干化場和人工濾層干化場兩種。前者適用于自然土質(zhì)滲透性良好，地下水位較低的地區(qū)。人工濾層干化場是人工修建的一片砂濾場，它也可分為敞開式干化場和有蓋式干化場兩種。人工濾層干化場是由不透水層，排水系統(tǒng)，濾水層，輸泥管，隔墻和圍堤等部分組成。污泥干化場的優(yōu)點(diǎn)是方法簡單，不需要機(jī)械設(shè)備，在小型污泥站有使用價值。但是它占地面積大，且有臭味，衛(wèi)生條件差，受氣候影響工作不穩(wěn)定。②機(jī)械脫水由于污泥干化場的上述缺點(diǎn)，所以目前國內(nèi)外都在大力發(fā)展各種機(jī)械脫水技術(shù)。機(jī)械脫水的特點(diǎn)是占地面積小，工作效率高，衛(wèi)生條件好。機(jī)械脫水的設(shè)備類型較多，常用的有真空過濾機(jī)，壓力過濾機(jī)和離心脫水等。③污泥干燥與焚燒污泥經(jīng)濃縮和脫水后，含水率約為60%～80%，可經(jīng)過干燥進(jìn)一步脫水，使含水率降低為20%左右。有機(jī)污泥可以直接焚燒，一方面可以去除水分，另一方面還可以同時氧化污泥中的有機(jī)物質(zhì)。焚燒后的有機(jī)污泥變成穩(wěn)定的灰渣，可用以筑路材料或其他建筑填充材料等。本設(shè)計采用重力濃縮池。間歇式污泥濃縮池是一種圓形水池，底部有污泥斗。間歇式污泥濃縮池在工作時，先將污泥充滿濃縮池，經(jīng)靜置沉降，濃縮壓密后，池內(nèi)形成上清液區(qū)，沉降區(qū)和污泥區(qū)。然后，從側(cè)面分層排出上清液，濃縮后的污泥從底部泥斗排出。間歇污泥濃縮池用來污泥量較小的系統(tǒng)，濃縮池一般不小于兩個，一個用于工作，另一個進(jìn)入污泥，兩池交替使用。（2）設(shè)計參數(shù)豎流式濃縮池沉淀區(qū)上升流速不大于0.1mm／s，濃縮池有效深度，3-5m。污泥濃縮池采用間歇式重力濃縮池，運(yùn)行周期24h，其中進(jìn)泥1-1.5h，濃縮20h，排水、排泥2h，閑置0.5-1h，設(shè)濃縮前污泥含水率96%，濃縮20h后，污泥含水率為94%。（3）設(shè)計計算a.剩余污泥量計算二沉池產(chǎn)泥量按去除水中懸浮物計算：（7）沉淀部分總?cè)莘eV：V=Qmax(C1-C2)T×3600/(γ×p0×n)C1——二沉池進(jìn)水的SS濃度g/L；C1=650mg/LC2——二沉池出水的SS濃度g/L；C2=10mg/Lγ——污泥的密度Kg/m3；其值約為1000Kg/m3p0——污泥含水率，取96%T——兩次清除污泥間隔時間h，取4h則V=0.08×（650-10）×10-3×4×3600/(1000×0.04×2)=9.2m3每個沉淀池污泥量 Q=2×6×9.2=110.4m3/d=9.2m3/次，以每次排泥時間30min計，每次排泥量18.4m3/hb.濃縮池直徑采用帶有豎向柵條污泥濃縮機(jī)的輻流式重力濃縮池，濃縮污泥的固體通量M取28(kg/m2.h）濃縮池面積A=QC/M式中Q——污泥量（m3/d）；C——污泥固體濃度（g/L），一般采用10kg/m3；M——濃縮池固體通量（kg/m2.d）；則A=110.4×10／28=40m2；采用兩個污泥濃縮池，則濃縮池直徑D==4×403.14=7.1m，取7.5m；則A=πD2／4=3.14×c.濃縮池工作部分高度h1，T為濃縮池濃縮時間，取12h，d.濃縮后污泥體積V2=Q(1-p1)/(1-p2)=110(1-0.96)/(1-0.94)=73.3m3設(shè)計平面尺寸柱體部分直徑7.5m，設(shè)計濃縮池柱體高5m，其中泥深4m，柱體部分污泥容積176.63m3。濃縮池下部為圓錐體，上口直徑7.5m，下口直徑0.4m，錐高1.8m，則污泥斗容積：污泥池總?cè)莘e，符合要求。超高h(yuǎn)2取0.3m；緩沖層高h(yuǎn)3，h3取0.3m。濃縮池總高度He.排水和排泥濃縮池內(nèi)上清液利用重力排放，排水管管徑DN150。濃縮后污泥由污泥泵抽送入污泥儲柜，選用2PN型污泥泵兩臺，一用一備，該泵參數(shù)Qb=10m3/h，Hb=10mH2O，轉(zhuǎn)數(shù)n＝950r/min，電動機(jī)功率10kw，重量150kg，占地尺寸8