中南林业科技大学水污染课程设计.docx

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中南林业科技大学水污染课程设计

造纸厂白水处理工艺

一、基本概况

中国水资源短缺且污染十分严重，日趋严重的水质污染问题已经引起各国政府的高度重视。

为了有效竭制水质恶化趋势，保护人类赖以生存的环境，所有工业污染源都做到达标排放。

其中，造纸工业废水由于其有机污染物含量高，排放量大，环境污染严重，被列为国家重点污染源冶理项目之一。

为了保证生产的顺利进行，需要对其生产过程中产生的大量造纸白水进行处理。

处理后回用于生产，减少生产成本，节约水资源。

本工艺技术方案通过污水处理新技术的应用，在少量资金投入下，使其达到规定的白水回用要求。

二、编制原则

1、严格遵守国家及地方有关环保法律法规和技术政策；

2、在厂方总体规划指导下，结合实际情况，充分发挥工艺优势，尽量减少投资和占地；

3、在污水处理站的设计中要贯彻世通的原则，最大限度的降低污水处理成本；

4、将污水处理与利用相结合，实现污水资源化；

三、水质、水量

1、设计规模Q=2000M3/d

2、设计白水水质

SS：

2000mg/L

BOD：

200mg/L

COD：

500mg/L

PH：

6-9

四、工艺流程选择

白水即抄纸工段废水，它来源于造纸车间纸张抄造过程。

白水主要含有细小纤维、填料、涂料和溶解了的木材成分，以及添加的胶料、湿强剂、防腐剂等，以不溶性COD为主，可生化性较低，其加入的防腐剂有一定的毒性。

白水水量较大，但其所含的有机污染负荷远远低于蒸煮黑液和中段废水。

现在几乎所有的造纸厂造纸车间都采用了部分或全封闭系统以降低造纸耗水量，节约动力消耗，提高白水回用率，减少多余白水排放。

造纸白水是目前较难处理的行业废水之一，一般投资和运行费用较高。

投资与征地是目前困扰造纸厂废水处理的难题，希望投资省、占地小，运行费用低的条件下能够有效处理造纸白水，达到回用要求。

依照水质资料来看，SS：

2000mg/L，pH：

6-9，Q=2000m3/d，可用压力溶气气浮法处理。

气浮处理法就是向废水中通人空气，并以微小气泡形式从水中析出成为载体，使废水中的乳化油、微小悬浮颗粒等污染物质粘附在气泡上，随气泡一起上浮到水面，形成泡沫一气、水、颗粒（油）三相混合体，通过收集泡沫或浮渣达到分离杂质、净化废水的目的。

浮选法主要用来处理废水中靠自然沉降或上浮难以去除的乳化油或相对密度接近于1的微小悬浮颗粒。

溶气气浮工作原理是：

由空气压缩机送到空气罐中的空气通过射流装置被带入溶气罐，在0.35Mpa压力下被强制溶解在水中，形成溶气水，送到气浮槽中。

在突然释放的情况下，溶解在水中的空气析出，形成大量的微气泡群，同泵送过来的并经加药后正在絮凝的污水中的悬浮物充分接触，并在缓慢上升过程中吸附在絮集好的悬浮物中，使其密度下降而浮至水面，达到去除SS和CODcr的目的。

工艺流程如下：

五、工艺流程说明

1、车间白水经过细格栅拦截杂质。

2、白水通过细格栅拦截较粗大悬浮物（纸浆、纤维等）这部份纸浆可直接回收。

3、经过集水池使水质、水量均衡。

4、再由水泵提升（加药）至平流气浮池，固液分离，溶气水采用自身处理后的清水回流，回流水依靠泵加压至0.5~0.6Mpa左右与压缩空气一起进入强溶溶气管。

采用专门技术使空气在3~6秒内迅速均匀溶解于水中，并通过新型均衡消能装置，使微小气泡稳定释放，并与水中杂质颗粒及絮粒相粘附而一起浮至水面，浮渣由不停回转的螺旋状刮渣器舀起，靠刮渣器的斜度利用重力自流至浮渣槽，这部分浮渣不需要脱水可直接回用至造纸厂，清水由气浮中自流至清水池，清水回用。

六、主要构筑物设计计算

（1）主要参数

设计规模：

Q=2000M3/d

变化系数，由下表取K=1.8

工业

冶金

化工

食品、皮革

造纸

K

1.0-1.1

1.3-1.5

1.5-2.0

1.3-1.8

水质

BOD=200mg/L

COD=500mg/L

SS=2000mg/L

pH=6-9

（2）格栅：

1格栅的间隙数量

Qmax—最大设计流量，m3/s。

d—栅条间隔，m，

h—栅前水深，m

v—污水流经格栅的速度，m/s

这里Qmax=Q*K=2000*1.8=3600m3/d=0.042m3/s

α取60°

由于白水中主要有大量的细小纤维、填料等悬浮物，以及施胶机、防腐剂、增强剂等，故选取细格栅。

由下表可取d=5mm=0.009m

格栅

粗格栅

中隔栅

细格栅

超细格栅

格栅间距/mm

50-100

10-40

2-9

0.2-1

h取0.4m

v，由给排水手册，在0.6-1.0m/s。

这里取v=0.6m/s

所以

=19个

2格栅的建筑宽度

s—栅条宽度，m。

取s=10mm=0.01m

则b=0.01*（19-1）+0.009*19=0.35m

③通过格栅的水头损失h2

h2=h0*k=ξkv2sinα/2g

ξ——阻力系数，其值与格栅栅条的断面几何形状有关。

设断面为锐边矩形，则β=2.42ξ=β*（s/d）4/3=2.42*（0.01/0.009）4/3=2.79

k——考虑到由于格栅受污染物堵塞后，格栅阻力增大的系数，一般采用k=3

g——重力加速度

则h2=2.79*3*0.62*sin60/2*9.8=0.23m

④栅后槽的总高度h总

h总=h+h1+h2

h1—格栅前渠道超高，一般取0.3m

则h总=0.4+0.3+0.23=0.93m≈1.0m

⑤格栅的总建筑长度L

L=L1+L2+1.0+0.5+H1/tgα

L2—格栅槽与出水渠道链接处的渐窄部位的宽度，一般取L2=0.5*L1

H1—格栅前的渠道深度，H1=h+h1=0.4+0.3=0.7m

L1——进水渠道渐宽部位的长度，一般L1=

其中，b1——进水渠道宽度

α——进水渠道渐宽部位的展开角度，一般取20°

取b1=0.2m

则L1=

≈0.21m

L2=0.5*L1≈0.11m

所以L=0.21+0.11+1.0+0.5+0.7/tg60=1.23m

⑥每日栅渣量W

W1——栅渣量，m3/1000m3污水，取0.10

则W=0.042*0.1*86400/（1.8*1000）=0.20m3/d

（3）进水集水池和泵房

①集水池

停留时间30min

Q=2000m3/d=83.33m3/h

V=QT=0.5*83.33=41.665m3取50m3

设集水池有效水深2m

则面积A=V/h25m2

设集水池超高0.5m，总高H=2+0.5=2.5

则规格为3米*8米*2.5米=60m3

②设备选型

潜水泵：

100QW130-20型污水泵三台，一用一备，每台Q=130m3/h，单台电机功率15kw,泵自重340kg

超声波液位计，电控柜等

（4）气浮池

参数：

SS=2000mg/L

处理水量：

83.33m3/h

A/S气固比：

取0.005

溶气压力取4.2atm

Ca空气在水中的溶解度取18.5mg/L

T1溶气罐内停留时间取3min

T2气浮池内停留时间取5min

Ts分离室内停留时间取30min

Vs分离池内上升流速，取0.1m/min

①溶气水量QR

QR=

=

=29.63m3/h

取回流水量为30m3/h

其中f为溶气效率，取f=0.6

选取32LT-150x1深井泵，流量30m³/h，扬程8m

②气浮池设计

1）接触区容积Vc

Vc=（Q+QR）*T2/60=（83.33+30）*5/60=9.44m3

2）分离区容积Vs

Vs=（Q+QR）Ts/60=56.64m3

3）气浮池有效水深H

H=Vs*Ts=3m

4）分离区面积As和长度L2

As=Vs/H=18.88m2

取池宽B=4米

L2=As/B=4.72m

5）接触区面积Ac和长度L1

Ac=Vc/H=3.15m2

L1=Ac/B=0.79m

6）浮选池进水管：

D=200，

7）浮选池出水管：

D=150

8）集水管小孔面积S

取小孔流速V=1m/s

则S=（Q+QR）/3600V=0.0315m2

取小孔直径D=0.015m

则孔数n=4*S/3.14*D2=178.34个取180个

孔口向下，与水平成45°角，分两排交错排列

9）浮渣槽宽L3

取L3=0.8m

深度取1m,槽底坡度i=0.5，通向排泥管D=200，浮渣可直接回用

③溶气罐设计

溶气罐体积V

V=QR*T1/60=1.5m3

取罐体直径D=1m，溶气部分高2m，设置有安全阀，压力表

（5）出水集水池

设计同进水集水池，出水可回用

七、水处理主设备及配套设备技术参数

（1）机械格栅：

规格：

宽：

0.35长：

1.23高：

1.0

取0.5m*1.5m=0.75m2

格栅间隙：

0.009m

数量：

2台（1用1备）

（2）集水池

停留时间：

30min

有效容积：

41.665m3

有效水深：

2m

池尺寸：

3m*8m*2.5m

数量：

2座（进出水各一座）

钢筋混凝土结构

（3）污水提升泵

潜水泵：

100QW130-20型污水泵两台，一用一备，每台Q=130m3/h

功率15kw

泵自重340kg

（4）超声波液位计，电控柜等

（5）气浮池

平流气浮池：

A=18.88+3.15=22.03m2

长L=4.72+0.79=5.51m

有效水深H=3m超高取1m

池宽B=4m

取规格为4m*5.5m*4

（6）回流泵

选取32LT-150x1深井泵

流量30m³/h，扬程8m

功率30kw

数量：

2台（一用一备）

（7）溶气罐

罐体直径D=1m

溶气部分高2m

设置有安全阀，压力表

（8）浮渣槽

宽0.8m

深1.0m

坡度i=0.5

通向D=200排泥管

碳钢内衬玻璃钢或FRP或HDPE

（9）浮渣泵

Q=25m3/h

功率：

7.5KW

（10）空压机

型号：

PE-75160

排气量：

0.969m3/min

功率：

5.5kw

数量：

1台

八、参考文献

（1）《城市污水厂处理设施设计计算》崔玉川

（2）《水污染控制工程学》郭茂新

（3）《气浮工艺及加压溶气气浮的原理与设计要点》

（4）《造纸厂污水处理工艺讲解》

（5）《造​纸​白​水​的​循​环​回​用​及​其​处​理​方​式》袁朝扬

（6）《高效浅层气浮技术在造纸废水处理中的应用》