啤酒厂污水处理课程设计.doc

郑州航空工业管理学院环境污染治理课程设计 14 级 环境工程 专业 1409092 班级题 目 10000m3/d皮革厂污水处理工艺设计 姓 名 林振 学 号 140909240 指导教师 贾晓凤 职 称 副教授 二一 八 年 1 月 4 日环境污染治理课程设计任务书1、 课程设计的目的 环境污染治理工程课程设计是环境工程专业本科生的专业必修课，通过环境污染控制工程的理论及工程学方法，学习污染处理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。 2、 课程设计的内容 介绍行业污水处理的设计步骤与设计内容，城市污水处理厂的设计特点，工业污水的分类和特点以及处理工艺的选择依据。然后由学生从给出的设计题目中任选一个，设计出合理的污水处理工艺流程，并进行设计计算和设备选型，画出设计图。要求设计出自己的风格和水平；严禁抄袭、拷贝他人成果，对于雷同结果，两人均降低12档设计成绩。 3、 设计题目 A. 某城市污水处理工艺设计（刘军坛老师组），某城市工业园区污水主要污染物COD、SS、pH=9。要求出水达到城镇污水处理厂污染物排放标准（GB189182002）二级排放标准。- 污水排放量：Q=（学号后两位*100 +10000）m3/d 污水水质： CODcr=（学号后两位*10+400）mg/l； BOD5= (学号后两位*5+150) mg/l；SS= (学号后两位*5+100) mg/lB. 某造纸厂废水处理工艺设计（李庆召老师组），某造纸厂废水主要污染物COD、BOD5、SS，pH=11。要求出水达到制浆造纸工业水污染物排放标准（GB35442008），新建企业水污染物排放限值。- 污水排放量：Q=（学号后两位*100 +5000）m3/d 污水水质： CODcr=（学号后两位*10+350）mg/l； BOD5= (学号后两位*5+100) mg/l；SS= (学号后两位*5+100) mg/l C. 某啤酒厂废处理工艺设计（高军侠老师组），某啤酒厂废水主要污染物COD、BOD5、SS、色度=300。要求出水达到啤酒工业污染物排放标准 （GB198212005）新建企业废水排放限值。 - 污水排放量：Q=（学号后两位*100 +8000）m3/d 污水水质： CODcr=（学号后两位*10+1000）mg/l； BOD5= (学号后两位*5+500) mg/l；SS= (学号后两位*5+450) mg/l D. 某皮革厂污水处理工艺设计（贾晓风老师组），某皮革厂废水主要污染物COD、BOD5、SS、pH=811，出水要求达到制革及皮毛加工水污染物排放标准（GB30486-2013）新建制革企业直接排放限值。 -污水排放量：Q=（学号后两位*20 + 2000）m3/d 污水水质： CODcr=（学号后两位*20+1200）mg/l； BOD5= (学号后两位*10+1000) mg/l； SS= (学号后两位*20+1000) mg/l四、原始资料1.场地资料 污水厂地势基本平坦，自南向北逐渐升高，最高点地面标高为60.34米，坡度为9。 场地与其它 (1) 场地坐标 X：0.00-350.00 Y：0.00-180.00 (Y正指向北) (2) 来水方位：X：350.00，Y：50.00 管内底标高：57.21米 管径D=1000mm，充满度h/D=0.5(3) 地下水位：54.21米 (4) 接纳水体：位于厂区西边居中，最高水位：56.08米 2.气象资料 (1) 年平均气温：23。 (2) 夏季主导风：东南风，台风最高达9-10级，10米以上的构筑物应考虑台风的影响。 (3) 历年平均降水量为：1472.9 mm。 (4) 历年平均相对湿度为：81%。五、课程设计的编写要求 课程设计的编写一般由封面、目录、课程设计任务书、课程设计说明书(含计算书）、设计图纸、参考文献、附录等几部分组成。 1、封面 包括课程设计名称, 课程设计题目, 学院及专业名称, 学生姓名、学号与指导教师姓名，设计周数，编写日期等。 2、交设计说明书(含计算书) 1 份，设计图纸 （3号）3-4 张。 设计说明书（含计算书）： 由工程概述和工艺流程两部分组成。工程概述主要是对设计依据、设计资料、工程现状与背景、工程概况的说明。包括不限于以下内容：(1)污水、污泥处理流程确定。 包括处理流程的阐述，主要处理构筑物的选型及依据，绘出工艺流程示意图(至少为方框图或更详细)； (2) 选择至少3个不同种类(物理、生物、化学、物理化学各选其一)的处理构筑物进行详细设计计算，高程设计也进行3种不同计算，其它可简算；其他构筑物可只展示主要参数的选择和计算过程，给出主要尺寸； (3) 处理构筑物一览表：名称、型式(型号)、主要尺寸、数量、其它参数等项目； (4) 辅助建筑物一览表：名称、面积、尺寸等主要参数。3、设计图纸内容 (1) 总平面布置图一张；(2) 高程配置图一张；(3)主要单体构筑物平面、剖面图1张。 六、时间分配与计划进度 1、 设计期限2周。 2、 时间分配目录1污水的水量、水质及出水排放标准61.1污水水量61.2污水水质及出水排放标准62、处理工艺设计62.1水质分析62.2工艺流程62.3工艺流程说明73、构筑物设计73.1格栅73.1.1格栅说明73.2.2格栅设计计算方法（示意图如图2所示）83.2集水池93.3预沉调节池93.3.1预沉调节池说明93.3.2预沉调节池设计计算方法93.4水解酸化池103.5A/O池113.5.1A/O池说明113.5.2A/O池设计计算方法113.6二沉池143.6.1二沉池说明143.6.2二沉池设计计算方法143.7Fenton氧化池163.7.1Fenton氧化池说明163.7.3Fenton氧化设计计算方法163.8污泥浓缩池173.8.1污泥池说明173.8.2污泥池设计计算方法173.9污泥贮槽194污水处理流程及平面布置图195 主要设备选型：205.1主要构筑物一览表205.2.主要设备一览表206参考资料211污水的水量、水质及出水排放标准1.1污水水量处理规模为10000 m3/d0.1157m3/s，总变化系数Kz为1.60，最大设计流量为：Qmax=QKz=0.11571.60=0.185m3/s666.7m3/h1.2污水水质及出水排放标准根据对污水水质、水量的监测，该污水厂出水水质按污水综合排放标准（GB89791996）一级水质标准执行。表1 污水水质及出水水质指标（mg/L）类别BOD5CODcrSSNH3-N色度进水100021002090240200出水206020150.52、处理工艺设计2.1水质分析制革废水的特点主要是水量水质波动大、可生化性好、悬浮物浓度高，易腐败，产生污泥量大、废水含无机有毒化合物，充分考虑制革废水的特点，并根据国内外制革废水处理的设计和实践经验，采用物化处理与生化处理相结合的工艺：A/A/O生化处理+Fenton深度处理工艺对废水进行处理，处理后的COD、SS 、BOD 、氨氮、Cr 、总铬、硫化物的最大日均浓度均达到污水综合排放标准(GB89791996)中的一级标准。2.2工艺流程污泥回流絮凝剂预沉调节池 Fenton试剂水解酸化池 进水集水池 格栅 出水氧化池 二沉池 A/O池 上清液回流 剩余污泥污泥外运污泥脱水 污泥浓缩池 图1 工艺流程图2.3工艺流程说明1、本处理系统采用独特的污泥回流共絮凝技术，即将后段生化处理产生的剩余污泥回流至沉淀池作为生物絮凝剂对废水中的悬浮物质和胶体物质进行吸附絮凝作用，在沉淀池中进行沉淀去除，显著提高沉淀池的有机物去除率，从而节省工程运行费用。2、生化处理系统是本废水处理的核心构筑物，主要是通过生物氧化降解作用去除废水中的胶体物质和溶解性有机物，同时通过活性污泥对无机物质的吸附作用也能够去除部分无机物质，使废水得到比较彻底的处理。生化处理方法较多，但工程应用证明A/O工艺处理高氨氮废水是比较实用有效的技术。A/O工艺主要有以下特性：工艺流程简单，运行管理方便；处理效果稳定，出水水质好；基建费用省，运行费用低；污泥产量少，污泥性质稳定；能够承受水质、水量的冲击负荷。为了提高废水中BOD /COD的比值，提高废水的可生化性，为反硝化细菌提供合适的有机碳源，在A/O工艺前设置水解酸化段，从而组成A/A/O生物硝化、反硝化脱氮工艺。3、深度处理工艺为Fenton试剂氧化对A/A/O工艺出水进行深度处理，外排废水稳定达到一级排放标准。3、构筑物设计3.1格栅3.1.1格栅说明1、格栅作用：格栅是用来拦截污水中的粗大悬浮物，以避免对后续处理单元的机泵或工艺管线造成损害的。2、格栅设置：细格栅3.2.2格栅设计计算方法（示意图如图2所示）1、 格栅间隙数设栅前水深h=0.4m，过栅流速v=0.7m/s，栅条间隙宽度b=0.01m，格栅倾角=60 2、格栅宽度：设栅条宽度S=0.01mm图2 格栅示意图3、进水渠道渐宽部分的长度设进水渠道宽B1=0.9m，其渐宽部分展开角度1=20 m4、栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度m5、通过格栅的水头损失设栅条断面为锐边矩形断面，取水头增大系数k=3，格栅条阻力系数=2.42m6、栅后槽总高度设栅前渠道超高h2=0.3mm7、格栅的栅槽总长m8、每日栅渣量在格栅间隙10毫米的情况下，设栅渣量取W10.1 m3栅渣1000 m3污水 m3/d 0.2 m3/d故应采用机械清渣及皮带输送机，采用机械栅渣打包机将栅渣打包，汽车运走。3.2集水池日处理水量：Q=10000m3/d容量：t=10min集水池体积：取：池长=6m 池宽=6m 池深=2.8m 有效水深H=2m，形式：全地下式集水池。3.3预沉调节池3.3.1预沉调节池说明本处理系统采用独特的污泥回流共絮凝技术，即将后段生化处理产生的剩余污泥回流至沉淀池作为生物絮凝剂对废水中的悬浮物质和胶体物质进行吸附絮凝作用，在沉淀池中进行沉淀去除，显著提高沉淀池的有机物去除率，从而节省工程运行费用。预沉调节池设计计算的主要内容是确定调节池的容积，该容积应当考虑能够容纳水质变化一个周期所排放的全部水量。3.3.2预沉调节池设计计算方法1、池子总有效容积设停留时间t=3h，池子数n=3，则每个池子的容积为2、池子表面积设有效水深h2=2.5m，3、调节池尺寸 根据池体表面积为268m2，每个调节池选择池长为22m，池宽为12m，池深超高0.5m。调节池尺寸为22123(m)4、搅拌设备在调节池中增加搅拌设备，以充分混合，提高絮凝效率。选用机械搅拌，在池的对角上设置两个潜水搅拌器。选用3台JBK-型框架式搅拌器，两用一备。5、絮凝剂的投加量设所用的絮凝剂为聚合氯化铝，且其在调节池中的含量为50mg/L，则水量为666.7m3/h，故聚合氯化铝的投加量为33.4kg/h。6、药库 药剂按最大投加量的30天存储，且每天投加一次，则聚合氯化铝所需重量为：取聚合氯化铝的相对密度为1.2，则聚合氯化铝所需体积为：实际所需面积按理论的1.2倍计算，药品的堆积高度为1.5m，则实际所需药库的面积为故药库平面尺寸取52(m)。7、水泵设计根据进水量，选用型号为250S-14，流量为485m3/h，扬程为14m的S型双吸离心泵2台（1台使用，1台备用）3.4水解酸化池1、反应区容积：设水力停留时间t=9h，池子数n=3，则每个池子的容积为2、水解酸化池尺寸确定：设有效深度h=5米，则其表面积为取池子长为25米，宽10米。水解池加盖，设超高为0.3m，则实际高度H=5.3m。水解酸化池尺寸为25105.3(m)3、搅拌器水下设搅拌装置，从水解池下部进水，上部出水，出水管中心距池底高度为6m处。选用24台JBK-型框架式搅拌器（4台备用，22台使用），用于水解酸化池。3.5A/O池3.5.1A/O池说明在A/O活性污泥法中，污水首先进入缺氧池，再进入好氧池。好氧池的混合液与二沉池的沉淀污泥同时回流到缺氧池中，保证了缺氧池和好氧池中有足够的生物量，并使好氧池中硝化作用的产物回流到缺氧池中，污水直接进入，为缺氧池中反硝化过程提供了充足的碳源，这都为反硝化创造了良好的条件。缺氧池的出水，在好氧池中又可进一步进行有机物的降解和发生硝化作用。A/O脱氮工艺具有流程简单、构筑物少、占地面积小、基建和运行费用等优点。3.5.2A/O池设计计算方法1、BOD5污泥负荷率 缺氧好氧池生物脱氮工艺BOD5污泥负荷率Ns一般采用0.10.17kgBOD5/kgMLSSd，设计中取Ns=0.15 kgBOD5/kgMLSSd，取SVI值为1502、曝气池内混合液污泥浓度 取污泥回流比R=100%，系数r=1.03、TN去除率4、内回流倍数 设计中，R内取为16可以满足脱氮要求。5、曝气池有效容积 取进水BOD5浓度Sa=300mg/L，Q=10000m3/d6、A/O池的平面尺寸 池子有效水深H取4.2m 取池子个数N=4，则每座曝气池有效面积为A/O池采用推流式，取池子廊道数n=5，池子宽度B=5.0m，则池长为取超子超高0.3m，则A/O池的尺寸为14.354.5（m），共有4个。7、停留时间设A段与O段停留时间比为1:4，则A段停留时间为2.88h，O段停留时间为11.52h。A/O的平面布置图如图3。8、每日生成的污泥量图3 A/O平面布置图 取Y=0.5，出水BOD5浓度Se=20mg/L9、每日消耗的污泥量 取Kd=0.07，有机活性污泥浓度XV=f X=0.753333=2500mg/L10、不可生物降解和惰性的悬浮物量进入A/O池的物质中，设不可生物降解惰性的悬浮物量约占总SS的30%，取即进水SS浓度Pa=320mg/L,出水SS浓度Pe=20mg/L 11、剩余污泥量 设污泥的含水率=99.2%12、污泥泵的选用根据计算，每天产生剩余污泥1245kg/d，选择PN型泥浆泵，型号为PN1,主要参数见下表型号流量m3/h扬程m功率kWPN17.2161412313、污泥泥龄（满足要求）14、最大需氧量BOD去除量NH4+N全部被转化去除，则其去除量NHxN的脱氮率为66.7%，则取系数a、b和c分别为1、4.6和1.42，故本设计中选取氧的利用率为30%，安全因素采用1.5，设计所需空气量为：选用FSL20WC型三叶罗茨鼓风机，其进气量为16.64m3/min，功率为11kW，一备一用。15、曝气器所需数量 选择钟罩式微孔曝气器，服务面积为0.5m2，按供氧能力所需曝气器个数为每座曝气池面积为357.2m2，故纵的曝气头数为1090357.2/0.5=778696个3.6二沉池3.6.1二沉池说明1、构造：二沉池由进水装置，沉淀区，出水装置和污泥区组成。该处理厂采用中心进水周边出水得辐流式沉淀池（如图4）。进水中污泥主要由脱落的衰老的生物膜组成，浓度较低，一般为150250mg/L，沉降性能不如活性污泥，故取其表面负荷为1.0m3/m2h，沉淀时间t=2h，1座二沉池。图4 辐流式沉淀池2、功能：二沉池用以澄清混合液，并回收，浓缩活性污泥。3.6.2二沉池设计计算方法1、沉淀部分水面面积设表面负荷q=1.0m3/（m2h）m22、池子直径3、沉淀部分有效水深取沉淀时间t=2h4、径深比 （满足要求）5、污泥部分所需容积污水平均流量Q0=0.115m3/s，污泥回流比R=50%，去SVI=100.，系数r=1.2，则曝气池中污泥浓度X和二沉池排泥浓度Xr分别为6、沉淀池污泥区高度 取沉淀池超高h1=0.3m，沉淀池缓冲层高度h3=0.3m，h2=2m，采用机械刮泥机进行连续排泥，池底坡度为i=0.05，沉淀池进水竖井半径ri=1.0m，且池半径r=11.5m，则沉淀池底部圆锥体高度h4为故沉淀池底部圆锥体容积V2为则沉淀池污泥区高度h5为7、沉淀总高度3.7Fenton氧化池3.7.1Fenton氧化池说明深度处理工艺为Fenton试剂氧化对A/A/O工艺出水进行深度处理，外排废水稳定达到一级排放标准。3.7.3Fenton氧化设计计算方法1、氧化池的有效容积 取停留时间t=3h ，分2个氧化池，V1=125/2=62.5m32、氧化池的面积 取有效水深为2.5m3、氧化池尺寸设氧化池长为5.0m，宽为5.0m，池深超高0.5m，故氧化池尺寸为553（m）。氧化池采用机械搅拌，使反应充分。4、氧化剂的选用Fenton试剂中，使用H2O2为氧化剂，根据文献报道值，投加30%H2O2的量为500mg/L，水量为416.7m3/h，故此H2O2加入量为208.3kg/h，由计量泵定量加入。5、双氧水计量泵计算根据氧化剂的用量计算，可以确定计量泵的大小，双氧水的密度为1.14g/L。则计量泵的流量为，考虑计量泵的放大，选40%的格度，计算知计量泵的大小为456.7L/h，考虑设备选型的便利，因此选用260L/h的计量泵3台，2台工作1台备用，型号为J-X-260/0.2。3.8污泥浓缩池3.8.1污泥池说明污泥浓缩池的对象是颗粒间的孔隙水，浓缩的目的是在于缩小污泥的体积，便于后续污泥处理。一般采用浓缩池处理的剩余污泥浓缩前污泥含水率为99%，处理后含水率97%。3.8.2污泥池设计计算方法1、日产污泥量计算取预沉调节池每日污泥产量为V1=37.5m3/d，曝气池每日污泥产生量V2=155.6 m3/d，二沉池每日湿污泥产生量为V3=58.8m3/d，故日产污泥量2、浓缩池面积A 设污泥固体浓度C0=6kg/m3，所用重力浓缩池固体通量为30kg/(m2d)因浓缩池面积较小，故设计采用1个竖流浓缩池3、中心管面积设中心管内流速v0=0.03m/s，采用n=1，则每池最大设计流量 4、中心管直径 5、中心管喇叭口与反射板之间的缝隙高度取污泥从中心管喇叭口与反射板之间缝隙流出速度v1=0.02m/s，喇叭口直径d1为6、浓缩后分离出的污水量 取浓缩前含水率P=99%，浓缩后含水率P0=97%7、浓缩池水流部分面积 去污水在浓缩池内上升流速v=0.000067m/s8、浓缩池直径 取D=6.0m9、有效水深 取t=10h，则10、浓缩后剩余污泥量11、浓缩池污泥斗容积 污泥斗设在污泥池底部，采用重力排泥。取污泥斗倾角55，污泥斗底部半径r=0.25m，且污泥池半径R=3.0m，则污泥斗高度故污泥斗容积为12、污泥在污泥斗中停留时间13、污泥池总高度 取超高h1=0.3m，缓冲层高度h4=0.3m14、压滤机