电厂废水设计.doc

.成绩南京工程学院课 程 设 计 说 明 书设计题目： 电厂废水处理课程设计 课 程 名 称： 电厂含煤废水处理工艺设计 院（系、部）： 环境工程学院 专 业： 电力环保 班 级： 电力环保101 姓 名： 吉 伟 学 号： 216100319 起 止 日 期： 2013-07-012013-07-05 指 导 老 师： 郑凯 .目 录一、 前言（概述） 2二、 设计任务2三、 设计原则3四、 设计步骤7五、 设计计算8（一） 原始数据 8（二） 计算步骤及结果9（三） 主要设备 16（四） 设计参数 16六、 设计结果的讨论说明 1七、 参考文献 1八、 设计图纸附表一、 前言（概述）水是宝贵的资源，是工农业生产和人民生活必不可少的物质基础之一。做好水资源的合理利用，减少废水排放及其对环境的影响，实现废水的综合利用和“零”排放是一件大事，是贯彻国家环保法，节水、节能、降耗的一项措施。火力发电厂外排的冲灰废水来自灰场的溢流水和灰系统的渗漏排水。在20世纪80年代以前，火力发电厂大多采用直排式、低浓度的水力冲灰系统，大流量、低浓度的灰浆直接排入灰场。由于排入灰场的水量很大，超过了灰场的蒸发量和渗漏量，因此产生了灰场外排水。这些外排水因pH值和含盐量较高（pH值一般大于9，有时达到10.5以上），直接排入外部水体会对环境造成污染。为了节约用水，减少外排水量，很多火力发电厂将灰场溢流水送回电厂循环冲灰，实现了冲灰水的循环使用。但是，在灰水回用的过程中，过水设备、管道的结垢是一个严重的问题。为了解决上述问题，很多火力发电厂将直流式冲灰系统改为灰浆浓缩系统，在厂区内将灰浆浓缩进行浓缩，清水直接返回冲灰系统循环使用；浓缩后的灰浆，流量较小，送入灰场，由于水量小，一般不会产生溢流。近年来。随着火力发电厂粉煤灰综合利用技术的推广，许多火力发电厂已经将水力冲灰系统改造为干除灰系统。干灰用作建材，原有灰场的负荷逐渐减轻，库容正在逐步恢复。当干灰外销量小的时候，采用水力冲灰。在冬季北方施工低谷期间，因使用粉煤灰的一些建材厂减产或停产，很多火力发电厂使用水力冲灰。要对冲灰废水进行回用，重点要解决冲灰系统的结垢问题；灰系统的结垢与灰的性质、冲灰水的水质、冲灰方式等因素有关。二、 设计任务(一) 课程设计的目的通过本课程设计进一步巩固本课程所学习的核心内容，掌握设计的内容以及相关参数的选择与计算，并使所学习的知识系统化，培养学生运用所学习知识进行水处理工艺的设计。本次课程设计，是让学生针对给定的处理工艺，选择相应的参数计算，绘制工艺图，使学生具有初步的水处理单元的设计能力。（二）课程设计课题的内容与要求(1)查阅相关资料，由给定的进、出水的水质参数，确定废水处理的工艺路线。该工艺处理方案须能保证出水水质达到要求，同时又经济可行。(2)根据设计手册，计算出工艺流程中一套主要处理设施的尺寸以及相关数据。(3)同时须绘制出废水处理的工艺流程图。(4)编写设计说明书： 设计说明书包括封面、目录、正文（包括工艺原理、结构、工艺特点、该工艺的实际应用、设计计算、设备详图、设计总结等内容）、参考文献等。要求文字通顺、内容正确完整，装订成册，杜绝图表的抄袭。(5)图纸要求：用A3纸张打印。三、设计原则1、 含煤废水水质及出水设置水质水质项目出口水质排放标准PH8.569SS（mg/L）1000030COD(mg/L)3000120F(mg/L)23010硫酸根（mg/L）500亚硫酸根（mg/L）500Ca(mg/L)250Mg(mg/L)1002、设计设备流程图格栅氧化箱搅拌池初沉池曝气池二沉池混凝箱絮凝箱澄清池 出水冲灰水 3、 各设备的原理和作用3.2 调节池调节池是对水质与水量进行调节的构筑物，分为在线调节与离线调节两种方式，具有下列功能： 减少或防止冲击负荷对处理设备不利影响； 使酸性或碱性废水得到中和，使处理中pH值保持稳定； 调节水温； 处理设备发生故障，起到临时事故贮水池作用。为了使废水进行充分混合，防止悬浮物在调节池内沉淀与累积，在调节池内设有空气搅拌、机械搅拌、水力搅拌等。采用空气搅拌的调节池，在池底或一侧装有曝气穿孔管，穿孔管与鼓风机空气管相连接，用压缩空气搅拌。采用机械搅拌的调节池，在池内安装机械搅拌设备，为了减少搅拌功率，尽可能将调节池设置在沉砂池后。如对于悬浮物浓度在200mg/L左右的城市废水，单位池容搅拌功率可介于0.0040.008kW/h。采用水力搅拌的调节池，采用水力强制循环搅拌，在调节池内设穿孔管，穿孔管与水泵的压力水管相连接，用压力水进行强制循环。3.3 澄清池 澄清池是将搅拌、絮凝和沉淀结合在一起，其处理过程如下：混凝沉淀。在高效澄清器内的离分离区，药液与废水充分反应，通过电性中和、吸附架桥及网扑卷扫作用使废水中悬浮物由小颗粒凝聚为易沉积的大颗粒，并逐渐形成矾花，常用的混凝剂为聚合氯化铝（PAC），助凝剂为聚丙烯酰胺（PAM）。在离心力的作用下，水体中的大颗粒物质旋流至装置中的泥浓缩区；小颗粒物质在药剂的作用下迅速形成絮体，当絮体增大到一定程度，随自身重力作用下滑至污泥浓缩区。3.4 气浮池3.5 无阀滤池无阀滤池去除悬浮物（即降浊度）：天然水中常含有泥砂、粘土、淀粉、腐殖质、纤维素、灰尘等杂质和病毒、藻类、细菌等生物，它们在水中呈悬浮、胶体和高分子状态存在，其总含量称浊度（单位ppm）。水的浊度在循环过程中不断增加，浊度的升高会使碳钢腐蚀速率提高，袋式过滤器，成为水质控制中的第四个重要指标（硬度、盐度、碱度和浊度）。 无阀滤池持浓缩倍数：循环水在通过冷却塔时水份不断蒸发，因为蒸发掉的水中不含盐份，所以随着蒸发过程的进行，精密过滤器，循环水中的溶解盐类不断被浓缩，盐类不断增加。为了不使循环水中的盐度越来越高，必须排放掉一部分循环水（称排污水），并不断补充新鲜水（称补充水）。新鲜水的盐度与经过浓缩过程仍的循环水中的盐度是不同的，两者的比值称浓缩倍数（k）3.6 清水池清水池为贮存水厂中净化后的清水，以调节水厂制水量与供水量之间产差额，并为满足加氯接触时间而设置的水池。清水池是给水系统中调节水厂均匀供水和满足用户不均匀用水的调蓄构筑物。清水池作用是让过滤后的洁净澄清的滤后水沿着管道流往其内部进行贮存，并在清水中再次投加入液氯进行一段时间消毒，对水体的细菌、大肠杆菌等病菌进行杀灭以达到灭菌的效果。清水池的有效容积包括调节容积、消防用水量和水厂自用水和安全储量。水厂的调节容积可凭运转经验，按照最高日用水量的估算3.7 污泥收集装置（含污泥重力浓缩器） 污泥需要及时处理，这样污水处理厂能够正常运行，有害有毒物质能得到妥善处理或利用，容易腐化发臭的有机物也能得到稳定处理，而有用物质能够得到综合利用，变害为利。 初次沉淀污泥含水率介于95%97%，剩余活性污泥达99%以上，对污泥后续处理造成很大困难，故对污泥进行减容。浓缩法，用于降低污泥中含水占最大比例的空隙水，是减容的主要方法。 我们组设计的是间歇式重力浓缩池。运行时，应先排除浓缩池中的上清液，腾出池容，再投入待浓缩的污泥。为此应在浓缩池深度方向的不同高度设上清液排除管。浓缩时间一般不宜小于12h。四、设计步骤（1） 根据实际工况给定的数据，初步确定工艺流程中的设备。（2） 由给定的流量数据设计废水调节池，保证后续设备进口流速合适。（3） 含煤废水中的悬浮物SS、碳酸氢根、镁离子、氯离子、硫酸根离子、硅酸根离子等物质较多，在澄清池中可以通过加混凝剂，通过化学反应和絮凝沉淀来除去。（4） 废水中COD含量较高，通过气浮法除去，我们组选择容气气浮池。（5） 由于废水中还含有细小煤颗粒和少量杂质，在加一个无阀滤池来保证出水水质。（6） 处理后清水收集于清水池，这些处理后水可用于煤系统自用水厂房地面冲洗油罐喷淋厂区绿化。（7） 含煤废水中煤含量很高，废水调节池、气浮池、滤池中排出的煤含量很高，而且其热值含量高可以回收用于燃烧发电。（8） 主要根据流量，和给定参数数据来计算各部分设备大小尺寸。（9） 由计算出的尺寸数据来画图。 3、设计过程中遇到的问题（未写） 在设计过程中我们在设计滤袋大小的时候出现了一点问题，工况含尘量很大，所需滤袋个数较多，由于受到滤料性能的限制，在过滤风速上不能过大，也不能过小。确定滤袋大小、个数后，我们有对其进行了分室，每一室滤袋的排列都有说明，这一点会影响后期灰斗的设计，与滤袋连接的花板我们还需要考虑其支撑是否良好，需要设置其支撑架。 设计完滤袋后，我们对除尘器的进出口进行了设计，因为采用的是多室除尘器，所以在设计进出口管道的时候会需要考虑分支和汇总的问题。还需考虑在什么方向上进气或者出气，又要设计在除尘器的什么部位等等，另外在进气口还需设计两块气流均布板。 脉冲清灰装置的设计需要考虑在什么方向进压缩气体，如何喷吹，喷吹管与花板的距离，还需要考虑采用哪种脉冲阀，脉冲周期等。脉冲喷吹时需要的文氏诱导管与滤袋的衔接问题也需要考虑。 灰斗的设计则需要考虑坡度角、储灰量、清灰周期、保温性能等问题。五、设计计算（一）原始数据项目PHSS(mg/L)COD(mg/L）含煤废水10.7170210项目总硬度(mg/L）总碱度(mg/L）进水流量Q(m3/d)含煤废水9018050（二）计算步骤和结果1.含煤废水收集装置2.调节池2.1确定调节流量所需要的调节池容积 计算各时段终了时的废水累积量： 绘制累积容积与时间曲线（累积曲线），从原点到累积曲线末端所作直线的斜率，得到调节池的控制出水流量。 所需调节池容积作一条与控制出水线平行预废水累积曲线最低处相切的直线，从切点作一个竖线，竖线在废水累积曲线与切点之间的差值，为调节池容积。 2.2计算废水在调节池中的停留时间 调节池容积，m3； 调节池控制出水流量，m3/h； 2.3确定调节池搅拌功率假设调节池单位池容积所需的搅拌功率为0.006 kW，所需搅拌功率 = 0.006V（kW）； 2.4确定调节池主要尺寸 调节池有效水深1.52m；纵向隔板间距为1.01.5m。设计为纵向池长6米，横向取5米圆柱体。 2.5确定调节池构造为了防止废水在池内短路，可在池内设置纵向隔板，池内设置沉渣斗，废水中悬浮物在池内沉淀，通过排渣管定期排出池外；如调节池容积过大，可考虑将调节池设计成平底。为了改善调节池的调节效率，一般采用对角线出水调节形式。无阀滤池的作用和原理，是一种没有阀门的快速滤池，在运行过程中，出水水位保持稳定，进水水位则随滤层的水头损失增加而不断在吸管内上升，当水位达到虹吸管的管顶，并形成虹吸是，及自动开始滤层反洗，冲洗废水沿虹吸管排出池外。3.澄清池3.1 澄清池沉淀区表面积A =2.6m2 式中 沉淀区表面积，m2； 最大设计流量； 表面水力负荷，q为0.82，取0.8。3.2 澄清池沉淀区有效水深h2 =1.250.5=0.625m 式中 沉淀区有效水深，m； 沉淀时间，初沉池取0.52.0h,这里取0.5h。3.3 澄清池沉淀区有效容积 =2.60.625=1.625m3 3.4 澄清池沉淀池长度L =3.60.0010.53600=6.48m 式中 最大设计流量时的水平流速，mm/s；一般不大于5mm/s, 取1/s3.5 沉淀区总宽度 =0.403.6 沉淀池数量 =1 式中 沉淀池数量或分格数； 每座或每格沉淀池的宽度；取0.40m。 3.7 沉淀区容积 =2.5m3 式中 每日每人产生的污泥量；取0.30.8L/人d，取为0.5。 设计人口数；设计为10000人。 两次排泥时间间隔，d，初沉池取2d，二沉池取2h， 其余取4h。 3.8 澄清池总高度 =0.3+0.625+0.3+0.2=1.425m 3.9 贮泥斗容积 =1(2+1+3)=1.58m3 式中 分别取为2,1m。 h4 贮泥斗高度，取为1m。 贮泥斗以上梯形部分污泥容积 =0.30.77（）=0.44 式中 h4 梯形部分高度，m,取为0.3m。4气浮池压力溶气气浮池的设计计算4.1 气浮所需空气量 气固比； 减压至101.325kPa时所释放的空气量，g/d； 悬浮固体干重，g/d； 空气密度，g/L； 在一定温度下，一个大气压时的空气溶解度，ml/L； 加压溶气系统的溶气效率，实际空气溶解度与理论溶解度之比，取0.50.9； 溶气压力（绝对压力）； 标准压力（101.325kPa）； 加压溶气水的流量，m3/d； 气浮处理的水量，m3/d； 废水中悬浮固体浓度，g/m3。当无资料或无实验数据时一般取0.005-0.0064.2 溶气罐溶气罐直径的计算：取过流密度，空罐选用=1000= 填料罐选2500 m3/(m2d)溶气罐高：灌顶、罐底封头高度，布水区高度 ，贮水区高度，填料层高度。取代入公式 h=0.4+0.2+1+1=3m 4.3 气浮池4.3.1 接触室的表面积：取接触室水流上升速度= 0.01m/s= 4.3.2分离室的表面积： m3/d =2.08 m3/d 取分离室表面负荷q=6 m3/(m2h) 根据表面负荷计算： 按照分离速度（分离室取分离速度则= 对矩形气浮分离室的长宽比取1：1.则 长=宽=1.5m4.3.3 气浮池的净容积： 取池的平均水深=1m = 5.无阀滤池5.1平面尺寸的计算由于方案中的处理流量为Q=50m3/d，所以无阀滤池的体积就可以经由资料查阅计算得到： 式中 无阀滤池的总有效容积，m3经验系数，一般采用1-2设计供水量，m3/d设计中取 Q=50m3/d 无阀滤池设计成圆柱体，即可以设计成为底面半径为2m，高度约为5m的圆柱体无阀滤池。6.清水池6.1 平面尺寸计算6.1.1 清水池的有效容积式中 V清水池的总有效容积，m3 K经验系数，一般采用10%20% Q设计供水量，m3/d设计中取k=10% Q=50m3/d 清水池设一座6.1.2 清水池的平面尺寸 清水池的面积式中 A每座清水池的有效面积，m2 h清水池的有效水深，m 设计中h取1m取清水池的宽度B为2m，则清水池长度L为 L取3m，则清水池实际有效容积为清水池超高0.5m，则总高H为1.5m。6.2 管道系统6.2.1 清水池的进水管管径D1 Q=1.215m3式中V进水管管内流速，m/s 一般采用0.71.0m/s，设计中取V=0.7m/s设计中取进水管管径为DN800，进水管内实际流速为0.6m/s6.2.2 清水池的出水管式中 Q1最大流量，m3/h K 变化系数，一般采用1.32.5，设计中变化系数K=1.5Q 设计水量，m3/d出水管径式中V1出水管内流速，m/s 一般采用0.71.0m/s，设计中取V1=0.7m/s设计中取出水管管径为DN900，则流量最大时出水管内的流速为0.72m/s7.污泥收集池 污泥收集池为该设计的辅助设备，没有具体设计尺寸要求。（三）主要设备序号名称1流量计2含煤废水收集池3调节池4澄清池5气浮池6无阀滤池7清水池8污泥收集装置（含污泥收集斗、收集槽、浓缩器）（四）设计参数六、设计结果的讨论说明 根据所给原始数据中的烟气温度为175，我们进行了滤料的筛选，我选择了合成纤维滤料中的聚四氟乙烯纤维。聚四氟乙烯纤维是性能最为良好的一种化学合成纤维，在各种pH值下抗化学侵蚀性能良好，连续耐温可达220-260，短期达280。机械强度、抗弯折、耐磨等性能也均优于其他合成纤维。但是聚四氟乙烯纤维的造价高，因而使用范围受到限制。 根据滤料的强度以及能承受的最大过滤风速，并且在脉冲喷吹清灰方式情况下，我所选择过滤风速为3.0m/min。通过查找参考文献，确定了滤袋大小，其直径为0.20m，长度为10.0m。根据烟气量，烟气含尘浓度，灰的容量等计算得到需要712