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造纸厂废水处理设计工艺
科技学院
课程设计报告
(2011--2012年度第2学期)
名称:
水污染控制工程课程设计
题目:
造纸厂废水处理设计工艺
院系:
动力系
班级:
环工09K1
学号:
0919********
学生姓名:
徐悦心
指导教师:
苏金坡
设计周数:
1周
成绩:
设计时间:
2012年7月
一、课程设计(综合实验)的目的与要求··············3
二、设计(实验)正文···················3
1.设计题目:
某造纸厂废水处理工艺设计·················3
2.新建企业水污染物排放限值······························3
3.污水处理设计工艺流程···································4
3.1流程图················································4
4.造纸厂废水处理各部件的工艺尺寸设计和总结········5
4.1格栅的设计······················5
4.1.1格栅槽总宽度B····················5
4.1.2过栅水头损失h2······································5
4.1.3栅后槽的总高度H································5
4.1.4格栅的总长度L······································6
4.2处理池工艺尺寸的设计··································6
4.2.1初沉池的设计(平流式沉淀池)·························6
4.2.2厌氧生物滤池的设计(上流式厌氧污泥床反应器)(UASB反应器)······················································9
4.2.3接触氧化池的设计(生物接触氧化法)····················10
4.2.4调节池的设计(水解酸化池)···························11
4.2.5二沉池的设计(辐流式沉淀池)························11
4.2.6污泥浓缩池··········································13
4.3脱氮脱磷工艺的设计··································13
4.4色度调节的工艺设计··································13
4.5总结·················································14
四、参考文献··············································14
一、课程设计(综合实验)的目的与要求
水污染控制工程课程设计是环境工程专业本科生的专业必修课,通过《水污染控制工程》的理论及工程学方法,学习污水处理厂工艺设计的一般步骤和方法,学会使用设计工具书和参考资料,培养学生分析、解决实际工程问题的能力;独立进行设计计算,绘制工艺流程图的技能,初步树立正确的设计思想,并通过设计进一步系统地掌握课程内容。
二、设计(实验)正文
1.设计题目:
某造纸厂废水处理工艺设计
某造纸厂Q=60000m3/d,主要污染物COD=1153mg/L,BOD5=308mg/L,SS=125mg/L,pH=11。
要求出水达到《制浆造纸工业水污染物排放标准》(GB3544-2008),新建企业水污染物排放限值。
2.新建企业水污染物排放限值
结合处理要求及上表的排放限值,可以看出,本次设计的具体要求为:
污染物
排放前
排放后
去除率
CODCrmg/L
1153
80
93.06%
BOD5mg/L
308
20
93.51%
SSmg/L
125
30
76%
PH
11
6—9
3.污水处理设计工艺流程
3.1流程图
设计中的主要构筑物有格栅、初沉池、生物滤池、调节池、二沉池、以及污泥浓缩池等。
污水提升泵
平流式沉淀池
污泥浓缩池
辐流式沉淀池
具体工艺流程图
4.造纸厂废水处理各部件的工艺尺寸设计和总结
4.1格栅的设计
第一道格栅设于提升泵前,间隙较粗(16—40mm)。
第二道格栅间隙设于污水处理构筑物前,间隙较细(1.5—10mm)。
4.1.1格栅槽总宽度B
(1)最大设计流量Qmax=60000m3/d=0.694m3/s
(2)栅条间隙宽度b取25mm
(3)设过栅流速:
=0.8m/s(取0.6--1.0m/s)
(4)通过格栅的水头损失(取0.08--0.25
)
(5)栅前水深:
h=0.5m(取0.3--0.5m)
(6)格栅安装倾角:
(取30°—60°)
格栅的间隙数量
取整n=49
则格内栅条数为n-1=48条
栅条采用正方形断面的,栅条宽S=20mm
所以格栅槽总宽度
=0.02×48+0.025×49=2.185m
4.1.2过栅水头损失h2
阻力因素为
计算水头损失
h2=k·h0=3×0.059=0.177m一般k=3
4.1.3栅后槽的总高度H
H=h+h1+h2h1为格栅前渠道超高,一般取h1=0.3m
所以H=0.5+0.3+0.177=0.977m
4.1.4格栅的总长度L
2
其中,L1为进水渠道渐宽部位的长度
B1取1m
所以L1=
H1=h+h1=0.8mL2=0.5L1=0.53m
L=1.05+0.53+0.5+1+
=3.54m
格栅水力计算简图
4.2处理池工艺尺寸的设计
4.2.1初沉池的设计(平流式沉淀池)
(1)沉淀区的表面积A
A=Qma/q其中q为表面水力负荷m3/(m2·h)在初沉池中一般1.5—2.5取q=2
Qmax=60000/24=2500m3/h
(2)沉淀区有效水深h2
h2=q·tt为沉淀时间,初沉池取0.5—2.0h取t=2h
所以h2=2×2=4m
(3)沉淀区有效容积V
V=A×h2=5000m3
(4)沉淀池长度L
L=3.6v·tv是最大设计流量是的水平流速,一般不大于5mm/s,取v=4
L=3.6×4×2=28.8m
(5)沉淀区的总宽度B
B=A/L=1250/28.8≈43.4m
(6)沉淀池的数量n
因为池长与池宽比不宜小于4,所以n=B/b=43.4/10.85=4
L/h2=43.4/4=10.85>8(符合要求)
(7)污泥区的容积VW
C0、C1--------沉淀池进水和出水的悬浮固体浓度mg/L
--------污泥容重,Kg/m3,取1000
P0-----------污泥含水率96,%
T-----------两次排泥的时间间隔。
初沉池按2d考虑
因为在初沉池中,SS去除率只能达到40%--55%,所以取C1为70mg/L。
去除率为44%。
(8)沉淀池的总高度H
H=h1+h2+h3+h4=h1+h2+h3+h4’+h4’’
h1--------沉淀池超高,m取h1=0.3m
h2--------缓冲层高度,m取h2=0.5m
h4’------贮泥斗高度,mh4’’--------梯形部分的高度,m
设污泥斗底1m×1m,上口4m×4m,斗壁倾角60°
设i=0.01
H=0.3+4+0.5+2.6+0.394=7.79m
(9)贮泥斗的容积V1
S1、S2-----------贮泥斗的上下口面积
(10)贮泥斗以上梯形部分污泥容积V2
4.2.2厌氧生物滤池的设计(上流式厌氧污泥床反应器)(UASB反应器)
(1)反应器容积V
S0=1153mg/m3=1.153g/m3
Q=60000m3/d
L在10—20KgCOD/(m³·d)取L=15KgCOD/(m³·d)
(2)UASB反应器的形状和尺寸
经济的反应器高度一般为4—6m之间,并且在大多数情况下这也是系统优化的运行范围。
升流式厌氧污泥床的池形有矩形、方形和圆形。
圆形反应器具有结构较稳定的特点,但是建造圆形反应器的三相分离器要比矩形和方形反应器复杂得多,因此本设计选用矩形池。
从布水均匀性和经济性考虑,矩形池长宽比在2:
1左右较为合适。
。
设计反应器的有效高度为h=2.5m,则:
横截面积S=V有效/h=6918/2.5≈2767m2
所以取L=75mB=37mS=2775m2
一般应用时反应器装夜量为70%—90%,本工程设计反应器总高度H=3.5m,其中超高0.5m。
反应器的总容积V=BLH=37×75×(3.5-0.5)=8325m3,有效容积为6918m3,则体积有效系数为83.10%,符合有机负荷要求。
水力停留时间(HRT)及水力负荷率(Vr)
tHRT=V有效/Q=(6918/60000)×24=2.8h
Vr=Q/Si=2500/2775=0.9[m3/(m2.h)]≤0.9
符合设计要求。
4.2.3接触氧化池的设计(生物接触氧化法)
(1)生物接触氧化池的有效容积V
Lv=2kgBOD5/m3·d
(2)池总面积(A)和池数(N)
N=125个
h0—填料高度,h0=3m;
A1—每池面积,m2,A1<25m2
(3)池深h
h1=0.5m;h2=0.5m;h3=0.5m.
(4)有效停留时间(t)
(5)供气量(D)
D0取15—20m3/m3D0=18m3/m3
接触氧化池
4.2.4调节池的设计(水解酸化池)
排出的废水PH=11
CH+=10-11mol/L将水调至PH=7
调节池的体积V=t×Q
t一般在5—20mint=15min
所以V=60000/24/6≈417m³
在调节池中,加入适量的酸性调节剂,使得池中的水变为PH-7
4.2.5二沉池的设计(辐流式沉淀池)
设计选用n=3的辐流式二沉池
(1)每座二沉池的表面积A1和池径D:
----------表面水力负荷,1.5m3/(m3·h)
D取19m
(2)二沉池的有效水深h2:
沉淀时间:
t=2h,污泥区贮泥时间:
T=2h
在二沉池中,t一般为1.5—4h,所以t=2h
(3)沉淀部分水面积
校核堰口负荷:
(4)沉淀池总高度H:
h1--------沉淀池超高,0.3m
h3--------缓冲层高度,0.5m
h4--------沉淀池低坡落差,m
h5--------污泥斗高度,m
二沉池底坡落差h4:
池底坡度选择为:
i=0.05;污泥斗下口直径选为D2=1m,上口直径为D1=5m,
底坡落差
污泥斗高度
(7)污泥区的容积VW
C0、C1--------沉淀池进水和出水的悬浮固体浓度mg/L
--------污泥容重,Kg/m3,取1000
P0-----------污泥含水率97,%
T-----------两次排泥的时间间隔。
初沉池按4h考虑
4.2.6污泥浓缩池
钢筋混凝土结构,直径14m,有效水深4m,有效容积615m3,HRT16h,日处理湿污泥量390t
4.3色度调节的工艺设计
在污水池中,加入适量的活性炭,充分搅拌。
带活性炭沉淀后,将其过滤,达到降低废液色度,浊度的效果。
4.4总结
(1)针对造纸厂废水的水质水量特点,参考国内外各种造纸厂处理相关废水的处理方法及技术,最后选择了以上工艺。
该方法对污水的处理比较彻底,效果较好;处理效率高,该方法对废水的水质水量变化适应能力强;废水的处理成本比较低并且建设和运行费用比较低。
(2)本设计是对某造纸厂废水处理工艺的设计,比较了几种工艺的优缺点,最终选择了,平流式沉淀池作为初沉池,上流式厌氧污泥床反应器作为厌氧处理滤池,采用生物接触法去除BOD5,水解酸化池作为调节池,辐流式沉淀池作为二沉池,采用A2/O进行脱氮脱磷,并且用活性炭作为吸附剂降低污水色度。
(3)处理后的废水达到《制浆造纸工业水污染物排放标准》(GB3544-2008)中的排放标准。
该设计总体项目投资省,污水处理成本较低,具有较高的经济可行性。
四、参考文献
(1)高廷耀顾国伟周琪水污染控制工程第三版高等教育出版社
(2)室外排水设计规划[M]。
北京:
中国建筑工业出版社。
(3)扬岳平徐新华刘传富废水处理工程及实力分析第一版北京:
化学工业出版社,1996
(4)尹士君水处理构筑物设计与计算[M]北京:
化学工业出版社,2004年
(5)谢水波余健现代给水排水工程设计第一版湖南:
湖南大学出版社,2000
(6)罗固源水污染物化控制原理与技术.第一版北京:
化学工业出版社,2003
(7)《污水综合排放标准》(GB8978-1996)
(8)崔玉川,刘振江,张绍怡,城市污水厂处理设施设计计算[M]。
北京:
化学工业出版社,2004年。
(9)彭党聪。
水污染控制工程实践教程[M]。
北京:
化学工业出版社,2004年。
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