某淀粉厂废水处理工艺设计说明书

学号学号 某某大大学学 毕毕业业设设计计 论论文文 2013届 届 题题 目目 某淀粉厂废水处理工艺设计某淀粉厂废水处理工艺设计 学学 生生 学学 院院 专专 业业 班班 级级 校内指导教师校内指导教师 专业技术职务专业技术职务 讲师讲师 校外指导老师校外指导老师 专业技术职务专业技术职务 二二 一三年六月一三年六月 I 某淀粉厂废水处理工艺设计某淀粉厂废水处理工艺设计 摘要摘要 本次设计主要是淀粉废水处理设计 淀粉废水的主要特点就是废水中含 有大量的有机物 属高浓度有机废水 所以废水生化需氧量也较大 某淀粉厂 产生废水 10000 m3 d CODCr为 8000 10000mg L BOD5为 5000 7000mg L SS 在 3000mg L 左右 pH 值为 5 经处理后的废水排放标准 执行 污水综合排放标准 规定的二级水质标准 淀粉厂产生的淀粉废水处理 工艺的要求为采用 UASB SBR 法处理 此设计流程简单 构筑物较少 处理效果较好 并且成本低 占地面积小 适合于大中型淀粉厂废水的处理 关键词关键词 淀粉废水 UASB SBR II A starch factory wastewater treatment process design Abstract This design is mainly starch wastewater treatment design Starch is the main characteristic of wastewater effluent contains a lot of organic matter a high concentration organic wastewater wastewater BOD so well A starch factory of wastewater is 10000 m3 d CODCr of 8000 10000mg L BOD5 of 5000 7000mg L SS at 3000mg L or so pH value of 5 pH value of 5 the treated wastewater discharge standards Integrated Wastewater Discharge standard provides a secondary water quality standards Starch produced from starch factory wastewater treatment process requirements for the use of UASB SBR method This design process is simple small structures better handling and low cost small footprint suitable for medium and large starch factory wastewater Keyword Starch wastewater UASB SBR III 目 录 1 绪论 1 1 1 课题研究的意义 国内外研究现状和发展趋势 1 1 1 1 意义 1 1 1 2 国内外研究现状和发展趋势 1 1 2 研究的主要内容 1 1 3 课题的研究目标 内容和拟解决的关键问题 2 2 淀粉废水处理工艺设计 2 2 1 废水处理工艺选择原则 2 2 2 废水水质分析 3 2 2 1 淀粉废水进出水水质水量 3 2 2 2 淀粉废水的特点及来源 3 2 3 设计涉及范围及原则 3 2 4 工艺流程的比较 4 2 5 工艺方案的确定 6 2 6 处理工艺 UASB 反应器 SBR 7 2 7 方案特点 8 3 构筑物计算 8 3 1 粗格栅 8 3 2 集水井 10 3 3 提升泵房 11 3 4 细格栅 11 3 5 曝气沉砂池 13 3 6 气浮池 15 3 7 水解酸化池设计 18 3 8 UASB 反应器 21 3 9 SBR 反应器 26 3 10 集泥井的计算 29 3 11 污泥重力浓缩池 30 3 12 污泥脱水间 32 3 12 整个设计的超越管 32 4 平面布置 32 4 1 平面布置的一般原则和要求 32 4 2 具体平面布置 33 4 3 污水处理厂高程布置 34 4 4 高程确定 35 5 投资估算 35 6 劳动定额与运行费用计算 36 6 1 劳动定额 36 IV 6 2 运行费用的计算 36 6 2 1 运行费用分析 36 6 2 2 运行费用计算 36 7 结论 37 参考文献 38 致谢 39 本科生毕业设计 论文 第 1 页 共 39 页 1 1 绪论绪论 1 1 课题研究的意义 国内外研究现状和发展趋势课题研究的意义 国内外研究现状和发展趋势 1 1 1 意义意义 淀粉属于多羟基天然高分子化合物 在植物的根 茎和果实中有很多淀粉 是食品 医药 化工 造纸 纺织等工业部门的重要原料 淀粉生产的主要原 料作物是玉米 薯类和小麦 在淀粉生产加工过程中会产生大量的高浓度酸性有机废水 其含量随生产 的波动而发生变化 其中主要是溶解性的淀粉 少量蛋白质 糖类 废碱和废 酸等污染物 一般没有毒性 但COD值很高 由于生产工艺的不同 废水中 CAD的浓度通常为2000 20000mg L SS为1500mg L 如果将其直接排放到环 境水体中 那将会对环境造成严重危害 而且也会造成水资源的浪费 在淀粉 加工企业附近经常会出现居民采取举报 上访等形式反映淀粉厂排放废水的污 染问题 国家环保总局在国家环境科技发展 十五 计划纲要指出 决定继续 把淀粉加工工业的废水污染控制技术作为重要内容进行研究 而且针对淀粉工 业废水的特点 人们都在力求研究出一种快速 高效 低能耗的淀粉废水处理 方法 1 1 1 2 国内外研究现状和发展趋势国内外研究现状和发展趋势 目前国内外淀粉废水处理方法主要有沉淀分离法 化学絮凝法 生化处理 法等 沉淀分离法直接通过物理沉淀使废水中的悬浮物沉淀下来 以降低后序消 毒处理污染负荷 此方法过于简单不能有效的去处污水中的化合物 化学絮凝法处理对 SS 具有较高的去除率 且操作简单 处理周期长 但 占地面积大 对 BOD 去除率低 并且絮凝后污泥的处理也存在很大的问题 生化处理法是国内外常用的处理淀粉废水的方法 分为厌氧生物法和好氧 生物法 能较好的去除 COD BOD 等指标 达到排放标准 且处理费用低 效率高 目前国内外成熟的工艺有 气浮 UASB SBR 法 气浮 UASB 接触氧 化法 2 4 1 2 研究的主要内容研究的主要内容 本设计研究的主要内容主要有 查阅相关文献及撰写此次设计综述 利用给定的资料 确定污水处理方案和污水处理厂的工艺流程 设计计算主要构筑物及确定主要设备的规格 型号 数量及工艺参数 完成处理系统的高程设计 绘制全厂配置平面图 高程图及相关构筑物图 本科生毕业设计 论文 第 2 页 共 39 页 该设计主要解决的问题是由于淀粉生产而产生的污水废水并对其进行处理 设计处理水量为 10000m3 d 经过处理后的水质应达 污水综合排放标准 GB8978 1996 二级排放标准 1 3 课题的研究目标 内容和拟解决的关键问题课题的研究目标 内容和拟解决的关键问题 通过此次毕业设计 使我们熟悉并掌握淀粉厂废水处理的设计原理 方法 内容和步骤 能根据设计原始资料正确地选定设计方案和工艺 掌握淀粉厂废 水处理工艺设计的基本流程及各构筑物的计算方法 熟悉设计计算书和设计说 明书的编写内容和编制方法 并且能够熟练和规范的绘制工程 CAD 图纸 具体内容如下 1 淀粉厂废水处理方案的比较 优化和确定 2 各主要 构筑物结构设计与参数计算 主要设备造型包括格栅 鼓风机 曝气器等 3 平面布置和高程计算 4 根据所确定的工艺和计算结果 绘制城市污水处理 厂的总平面布置图 高程布置图 工艺流程图及各主要构筑物图 2 2 淀粉废水处理工艺设计 淀粉废水处理工艺设计 2 1 废水处理工艺选择原则废水处理工艺选择原则 在确定工艺流程之前 需要对原水的水质情况有全面的了解 摸清废水 中污染物质的种类 数量和组成 工艺方法应适应国家和地方的有关规定 严 格遵守国家地方有关环境保护法律 法规 保护改善周边的生态环境 处理后 的水质指标达到规定的设计要求 确定的工艺应能适应一定范围内水质水量较 大的变化 抗冲击负荷能力强 在确保达到处理要求的前提下 尽量减少投资和运行成本 运用类比方 法参考类似项目的运行经验 进行技术经济分析综合考虑确定最佳的工艺流程 方案 全面考察项目所在地的自然环境和社会环境现状 并结合考虑废水生物 处理的特点 北方寒冷地区最好选择适合在低温条件或者对温度变化要求不高 的处理工艺运行 工艺流程的选择应尽量考虑成熟的工艺流程 当然也可以选择技术先进 的工艺 但是必须要考虑好先进技术和工艺和理性可行之间的关系 对把握不 大或者难处理的废水应做好试验工作 甚至进行小试和中试试验 以实验结论 作为工艺设计的参考依据 这样才能保证最终工艺方案的可行 将风险降低到 最低程度 工艺的先进性也体现了废水处理项目的总投资 运行费用和管理等 方面的内容 最好是选择处理能耗地 效率高 管理方便 产物能得到利用同 时符合清洁生产要求的处理工艺路线 对不成熟的 尚在试验阶段的新处理技 术 新处理工艺 新处理装备应慎重考虑对待 总之 废水生物处理工艺的选择应综合考虑多方面的影响因素 全面衡量 进行多方案的比较确定才能得到最终方案 上述几条原则只是基本原则 在实 际具体的工艺实践中 应该眼光放远点 涉及要有前瞻性 使工艺流程不仅能 本科生毕业设计 论文 第 3 页 共 39 页 满足现在的需要 也要尽量符合将来的处理要求 2 2 废水水质分析废水水质分析 根据废水特点 设计稳定和经济技术合理的处理气浮 UASB SBR式活性污 泥处理工艺 保证废水达到国家污水综合排放二级标准 同时使投资 占地面 积 运行管理度达到最佳设置 2 2 1 淀粉废水进出水水质水量淀粉废水进出水水质水量 该废水处理工程的设计规模10000m d 处理后水质要求达到 污水综合 排放标准 GB8978 1996 二级排放标准 进水水质和排放标准见表2 1 表表 2 1 废水的污染状况及执行的排放标准废水的污染状况及执行的排放标准 序号污染物进水设计值排放标准 1COD mg L 8000 10000 150 2BOD5 mg L 5000 7000 30 3SS30000 4m s 符合要求 max 2 Q Bh 0 21 2 0 83 0 295 进水渠道渐宽部分长度 l1 进水渠道内的流速 0 60m s 0 4m s 进水渠道宽取 max 1 2 Q Bh 0 21 2 0 59 0 295 B1 0 59 m 渐宽部分展开角 20 l1 0 33m 1 2tan BB 0 830 59 2tan20 故栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度 l2 本科生毕业设计 论文 第 10 页 共 39 页 l2 L1 2 0 165 m 通过格栅的水头损失 h1 设粗格栅的断面为锐边矩形断面 取 k 3 2 42 0 6m s g 9 8m s2 h1 k 0 0458m sin 2 2 3 4 gb s 42 3 0 01 0 6 3 2 42 sin60 0 022 9 8 故取 h1 0 1 格栅后槽总高度 H 超高采用 h2 0 3 格栅前槽高 H1 h h2 0 295 0 3 0 595m 格栅后槽高 H H1 h1 0 595 0 1 0 695m 格栅总长度 L L l1 l2 0 5 1 0 0 33 0 0 165 0 5 1 0 0 595 tan60 2 34m 0 1 60tg H 每日格栅渣量 b 为格栅间隙 当 b 为 16 25mm 时 格栅渣量为 0 10 0 05m3 1000m3污水 当 b 为 30 40mm 时 格栅渣量取 0 03 0 01m3 1000m3污水 格栅间隙 b 取 20mm 1 20 1625 16 0 10 05 0 1W 故 W1 0 078m3 103 W 0 79m3 d max1 86400 1000 Z QW K 0 21 0 078 86400 1000 1 8 所以采用机械清除 综上 设两组粗格栅 每组 n 28 一用一备 3 2 集水井集水井 设计说明 由于工业废水排放的不连续性 为了方便操作 减少施工工程量 气浮池 设在地上 所以在气浮池之前和格栅之后设一集水井 其大小主要取决于提升 泵的能力 目的是防止水泵频繁启动 以延长污水泵的使用寿命 具体设计时 要选取适当的设计参数及合适的提升水泵型号 以达到要求 参数选择 设计水量 Q 416 67m3 h 水力停留时间 T 5min 水面超高取 h1 0 5m 有效水深取 h2 2m 设计计算 集水井的有效容积 V Q T 416 67 5 60 11 57m3 1 3 1 3 集水井的高度 H h1 h2 0 5 2 2 5m 本科生毕业设计 论文 第 11 页 共 39 页 集水井的水面面积 A V h2 11 57 2 5 79m2 取取 A 6m2 集水井的横断面积为 L B 3 2 5 m2 则集水井的尺寸为 L B h 所以该池的规格尺寸为 3m 2m 2 5m 数量为 1 座 在集水井中安装 QUZ 291 式浮球液位计 1 台 即可自动控制提升水泵的启动和停止 高水位 时自动启泵 低水位时自动停泵 超高水位时双泵启动 同时连续跟踪显示水 池液位 进水 到细格栅 图图 3 23 2 集水井计算示意图集水井计算示意图 3 3 提升泵房提升泵房 设计说明 提升泵房是用来提升污水水位的 一次污水泵从集水井中吸水压至调节池 污水泵设置于地面上 不能自灌 设置引水筒 采用砖混结构 设计计算 提升流量 Q 416 67m3 h 扬 程 考虑安全水头 取安全水头为 2m 则扬程 H 8 5 选用 250TLW 530 B 型污水泵 污水泵的作用是将集水井中的废水提升 至气浮池中 设 2 台泵 1 用 1 备 泵的出口安装电磁流量计进行水量计量 提升泵参数 Q 643m3 h H 10 4m 电动机功率为 37kW 转速为 735r min 效率为 74 此泵重量 2380kg 泵体 电机 减速机 电控柜 电磁流量计显示器室内安装 另外考虑一 定的检修空间 所以提升泵房设计尺寸 7m 8m 3 4 细格栅细格栅 设计说明 细格栅是一种可连续清除流体中较小颗粒杂物的固液分离设备 在各种工业行业生产工艺中是不可或缺的专用设备 是目前国内普遍采用的固 液筛分设备 设计参数 本科生毕业设计 论文 第 12 页 共 39 页 设置 2 组细格栅 故每组设计流量为 Q 0 5 Qmax 0 105m3 s 格条间隙 d 10mm 过栅流速 v 0 6m s 安装倾角 60 设计计算 确定栅前的水深 h 在最优有水力断面的情况下公式 Qmax B1hv B1B1v B12v 1 2 1 2 B1 0 59m 2Q v 2 0 105 0 6 则栅前水深 h B1 0 295m 1 2 格栅的间隙数 n Q Qmax 0 21m3 s v 0 6m s 取 60 b 取 0 01 N 2 n 55 21 取 n 56 sinQ Nbhv 0 21 sin60 2 0 01 0 295 0 6 栅槽有效宽度 B B S n 1 bn 0 01 56 1 0 01 56 1 11m 进水渠道渐宽部分长度 l1 进水渠道内的流速 0 60m s 0 4m s 进水渠道宽取 max 1 2 Q Bh 0 21 2 0 59 0 295 B1 0 59 m 渐宽部分展开角 20 l1 0 71m 1 2tan BB 1 11 0 59 2tan20 故栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度 l2 l2 L1 2 0 355 m 通过格栅的水头损失 h1 同粗格栅的断面为锐边矩形断面 取 k 3 2 42 0 6m s g 9 8m s2 h1 k 0 0 115m sin 2 2 3 4 gb s 42 3 0 01 0 6 3 2 42 sin60 0 012 9 8 格栅后槽总高度 H 超高采用 h2 0 3 格栅前槽高 H1 h h1 h2 0 295 0 3 0 115 0 71m 格栅后槽高 H H1 h1 0 71 0 1 0 81m 格栅总长度 L L l1 l2 0 5 1 0 0 71 0 0 355 0 5 1 0 0 71 tan60 2 97m 0 1 60tg H 每日格栅渣量 b 为格栅间隙 格栅间隙 b 取 10mm 所以去渣量 W1 0 05m3 103m3 W 0 504m3 d 0 20 m3 d max1 86400 1000 Z QW K 0 21 0 05 86400 1000 1 8 所以采用机械清除 本科生毕业设计 论文 第 13 页 共 39 页 综上 设两组细格栅 每组 n 56 一用一备 3 5 曝气沉砂池曝气沉砂池 设计说明 污水经过细格栅后水中还会有无机颗粒 无机颗粒会磨损管道和设备 且 会降低活性污泥活性 而且会慢慢囤积在反应池底部 这样就减少了反应池的 有效容积 甚至在脱水时扎破滤带 损坏脱水设置 沉砂池的目的就是去除污 水中的这些泥沙 煤渣或是一些其他相对密度较高的固体无机颗粒 以此来保 证后续的构筑物正常运行 曝气沉砂池的作用是通过在曝气沉砂池内一侧鼓入空气 会使水流产生垂直 于水平轴的竖向流 其与在沉砂池内的水平流叠加产生螺旋流 这种螺旋流一方 面使有机物和砂子得到分离 另一方面将沉入池底的砂子冲入集砂槽内 使污水 在池内呈螺旋状前进 砂子等无机颗粒物质在曝气沉砂池内受到不同水流的影 响 各个颗粒运动情况也不相同 由于水流高速螺旋前进 水面处小颗粒无机物受 水流的影响比大颗粒无机物大 所以大颗粒物质比小颗粒物质更慢的到达沉砂池 边 在沉砂池边由于水平流速变小 所以无机颗粒水平运动的距离比较短 较小的 颗粒会较慢地沉入池底 较大的颗粒就会更快地沉入池底 在池横断面的中部 因为具有较高的水平流速 且旋流速度较小 所以无机颗粒沿水平方向运动的距离 比沿横断面方向运动的距离大 无机颗粒在重力的作用下沉到沉砂池底 无机颗 粒沿着沉淀路线 水平流速慢慢变小 旋流速度慢慢变大 在这一区域较小的无机 颗粒受旋流水流的影响较大 所以较小的无机颗粒在横断面方向运动比较大无机 颗粒运动距离大 10 设计参数 设计水量 Q 10000m3 d 416 67m3 h 0 116m3 s 停留时间 t 取 2min 污水在曝气沉砂 池内的平均流速 v1为 0 03m s 有效水深 h2为 2 5m 曝气所需空气量为 0 1 0 2m3空气 m3污水 d 取 0 2m3空气 m3污水 贮砂时间 T 为 2d X 30m3 106m3污水 设沉砂槽的槽底宽 b2为 0 5m 沉砂槽的槽壁与水平面 的夹角为 60 沉砂槽的高度 h3为 1 5m 曝气沉砂池的池底坡度为 0 1 0 5 此设计取 0 5 坡向沉砂槽 设计水质 表表 3 1 预计处理效果预计处理效果 项目CODBODSS 进水水质 mg L 8000 100005000 70003000 去除率 858540 出水水质 mg L 1200 1500 750 10501800 设计计算 曝气沉砂池有效容积计算 本科生毕业设计 论文 第 14 页 共 39 页 60 0 21 2 25 2m360VQ t A 水流断面面积 A Qmax v1 0 21 0 03 7m2 曝气沉砂池总宽度 B A h2 7 2 5 2 8m 深度比 1 12 在 1 1 5 范围之内 故符合要求 2 B h 2 8 2 5 所以池长 L V A 25 2 7 3 6m 曝气沉砂池内每小时所需空气量 Q 3600d Q 3600 0 2 0 21 151 2m3 h 公式中 d 为每立方米污水曝气量 取 0 2m3 曝气沉砂池的沉砂斗所需要容积 V 0 60m3 6 86400 10 Z Q V T K 6 0 21 30 2 86400 1 8 10 曝气沉砂池沉砂斗几何尺寸的计算 沉砂斗的上口宽度为 b1 2 23m 3 2 0 5 tan60 h 2 1 5 0 5 tan60 沉砂斗的容积为 V1 3 17m3 22 3 11 22 3 h bbbb 22 1 5 2 232 23 0 50 5 3 故 V1 3 17m3 2 4m3 符合设计要求 曝气沉砂池池子总高 设超高 h1为 0 3m 故池子的总高度 H h1 h2 0 3 2 5 2 8 曝气沉砂池进水口的水头损失计算 污水通过 DN1000 的管道的灌渠送入沉砂池的进水渠道内 然后送入沉砂 池内 取管道的宽 B1 0 8m 高 H1 0 6m 所以进入渠道内的水流速度为 0 44m s 1 v 0 21 0 8 0 6 污水经过进水渠道然后分别进入曝气沉砂池内 进水口的尺寸为 800mm 800mm 流速的校对 v 0 33 m s max Q A 0 21 0 8 0 8 进水口的水头损失 h 取 1 06 h 0 00589m 2 2 v g 2 0 33 1 06 2 9 8 出水堰的计算 曝气沉砂池的出水采用沉砂池薄壁末端出水堰跌落出水 出水堰能够保证 本科生毕业设计 论文 第 15 页 共 39 页 曝气沉砂池内水位标高的恒定 故堰上水头损失为 H2 0 24m 2 3 2 2 Q mbg 2 3 0 21 0 4 0 5 2 9 8 出水堰后面的自由跌落高度为 0 08m 出水污水流入出水槽 出水槽的挎 包度 B2为 1 0m 出水槽的水深为 h2为 0 6m 水流的速度为 1 25m s 采用的 出水管道在出水槽的中部与称呼水草连接 出水槽用钢筋混凝土管道 曝气沉砂池排沙装置 在本设计中采用吸砂排砂 池中吸砂设置设置在沉砂斗斗内 装备借助空 气的提升将沉积在池底的沉砂排除池外 吸砂泵管的管径为 DN100 曝气沉砂池的曝气计算 空气干管的计算 空气干管中的空气流速一般为 10 15m s 空气流速 v 可取 10m s 故 d 0 15m 4q v 4 600 3 14 10 3600 支管的设计 在空气干管上设置 10 根配气管 故每根配气管的供气量为 q 10 600 10 60m3 h 曝气沉砂池的总平面面积为 L B 12 1 12 13 44m2 取 14 m2 3 6 气浮池气浮池 设计说明 由于淀粉废水的固体悬浮物的含量很高 并且含有大量的蛋白 所以需设一 气浮池 在空气与水流的连续搅动下 使污水与混凝剂充分混合 絮凝体不规 则运动相互碰撞粘附形成大颗粒物体 在气泡的上浮和进水压力差的作用下 使气泡和絮体的结合体上浮到水面上 3 6 提取污水中的蛋白质使用气浮分离技 术 11 用来分离提取蛋白质 提高经济效益 而且同时也减轻了后续处理构筑 物的压力 此气浮池采用部分回流的平流式气浮池 而且采用压力溶气法 参数选取 设计水量 Q 10000m3 d 416 67m3 h 接触室上升流速取 20mm s 反应时间 T 取 15min 溶气罐过流密度取 2 v 150m3 h m2 气浮分离速度取 2 5mm s 溶气罐压力取 2 5kgf cm2 气浮池 分离室停留时间为 15min 水质情况 表表 3 2 预计处理效果预计处理效果 项目CODBODSS 进水水质 mg L 1200 1500750 10501800 去除率 404080 出水水质 mg L 480 900 450 630 360 本科生毕业设计 论文 第 16 页 共 39 页 设计计算 反应池 采用穿孔旋流反应池 反应池容积 W 104 2m 60 QT416 67 15 60 采用两个池子 反应池面积考虑与调节池的连接 取有效水深 H 2 5m 超高 0 5m 则反应池面积 S 104 2 6 17 37m2 2 W H 孔室分 4 格 2 1m 2 1m 4 17 64 每格面积 F1 F 4 17 37 4 4 34 采用边长为 2 1m 的正方形平面 取用 1 1 0m s 2 0 2m s 中间孔口流速 T tn 1 1 2 2 2 1 221 T tn 2412 02 1 孔口旋流反应池计算如下 表表 3 3 孔口旋流反应池计算孔口旋流反应池计算 孔 口反应历时 t min 孔口流速 m s 孔口面积 m2 水头损失 m 进口处01 000 210 054 一 二格间T 4 3 750 670 310 036 二 三格间2T 4 7 50 480 440 025 三 四格间3T 4 11 250 350 60 019 出口处T 150 21 050 01 144 0 表中 孔口流速 m s T tn n 2412 02 1 孔口面积 m2 n Q f 水头损失 m g h n 2 06 1 2 式中 vn 为孔口流速 Q 为流量 tn 为反应历时 T 为反应时间 气浮池 a 气浮所需的释气量 R 为回流比取 10 为水温校正系数取 1 2 为 选定溶气压力下的释气量 L m3 一般采用 0 2 0 4 Mpa 取 0 4 Mpa Qg Q 10 40 1 2 1000L h R 10000 2 24 本科生毕业设计 论文 第 17 页 共 39 页 b 所需空压机额定气量 为安全与空压机效率系数 1 2 1 5 取 1 4 Qg Qg 60 1000 0 023m3 min 1 4 1000 60 1000 故选用 Z 0 036 7 型空压机两台 一用一备 此空压机设备参数为 排气 量 0 036m3 min 最大压力 0 7 Mpa 电动机功率 0 37kw c 加压溶气所需水量 Qp R Q 10 20 83m3 h 10000 2 24 故选用 CK32 13L 型泵 此设备参数 流量 45m3 h 扬程 H 5m 转速 1450r min 轴功率 0 211kw 电动机功率 0 55kw d 接触室的平面面积 Ac 为选定的接触室水流上升平均速度 取 0 v 20mm s m2 0 3600 p QQ Ac v 3 18m2 20 83208 33 3600 0 02 Ac 接触室宽度 bc选用 0 50m 故接触室长度 气浮池宽度 为 B 3 18 3 18 1 0 c c A m b 又接触室出口的堰上流速选取 20mm s 所以堰上水位 1 H2 bc 1 0m e 气浮池分离尺寸 为选定的分离室的下流向下平均流速取 2 5mm s s s 则气浮池分离室平面面积 As 2 20 83208 33 25 46 36002 5 0 001 3600 p s QQ m 故分离室长度 Ls As B 25 46 3 18 8m f 压力溶气罐的直径 D I 单位罐截面积的过流能力 一般选用 100 200m3 m2 h 取 150 m3 m2 h 故 0 42m 4 p Q D I 4 20 83 3 14 150 g 气浮池水深 H t 为分离室中水流停留时间 t 取 15min H t 2 5 10 3 15 60 2 25m s h 气浮池的容积 W Ac As H 3 18 25 46 2 25 64 44m3 则总停留时间 T 15min 6060 64 44 16 87min 208 3320 83 p W QQ 本科生毕业设计 论文 第 18 页 共 39 页 符合要求 气浮池接触室气水接触时间 tc Hc H H2 2 25 1 0 1 25m 60 5 62 02 0 25 1 ss H t c c c 超越管 在气浮池的后面还必须设置超越管 这样就避免了气浮池无法正常使用时 污水没法流入下个构筑物 这样设置之后水流就可以越过水解酸化池 而流入 其后的构筑物内 还可以将污水直接排放到污水厂外 超越管合理设置的条件 是保证 在构筑物紧急修理和维护以及发生紧急状况时 对出水水质的影响很小 而且 能够很快的修复 气浮系统的其他设备 刮渣机的型号是 TQ 1 型桥式刮渣机 此机的技术参数 气浮池的池净宽 2 2 5m 轨道中心距 2 23 2 73m 其驱动减速器型号为 SJWD 减速器 附带 电机电机功率 0 75kW 3 7 水解酸化池设计水解酸化池设计 设计说明 水解酸化工艺属于升流式厌氧污泥床反应器技术范畴 水解池内分污泥床 区和清水层区 待处理污水以及滤池反冲洗时脱落的剩余微生物膜由反应器底 部进入池内 并通过带反射板的布水器与污泥床快速而均匀地混合 污泥床较 厚 类似于过滤层 从而将进水中的颗粒物质与胶体物质迅速截留和吸附 12 由于污泥床内含有高浓度的兼性微生物 在池内缺氧条件下 被截留下来的有 机物质在大量水解 产酸菌作用下 将不溶性有机物水解为溶解性物质 将大 分子 难于生物降解的物质转化为易于生物降解的物质 同时 生物滤池反冲 洗时排出的剩余污泥 剩余微生物膜 菌体外多糖粘质层发生水解 使细胞壁 打开 污泥液态化 重新回到污水处理系统中被好氧菌代谢 达到剩余污泥减 容化的目的 由于水解酸化的污泥龄较长 一般 15 20 天 所以在本设计中 采用水解酸化池代替常规的初沉池 除达到截留污水中悬浮物的目的外 还具 有部分生化处理和污泥减容稳定的功能 13 水解酸化主要用于有机物浓度较高 SS 较高的污水处理工艺 是一个比较 重要的工艺 如果后级接入 UASB 工艺 可以大大提高 UASB 的容积负荷 提 高去除效率 14 水中有机物为复杂结构时 水解酸化菌利用 H2O 电离的 H 和 OH 将有机 物分子中的 C C 打开 一端加入 H 一端加入 OH 可以将长链水解为短链 支链成直链 环状结构成直链或支链 提高污水的可生化性 水中 SS 高时 水解菌通过胞外粘膜将其捕捉 用外酶水解成分子断片再进入胞内代谢 不完 本科生毕业设计 论文 第 19 页 共 39 页 全的代谢可以使 SS 成为溶解性有机物 出水就变的清澈了 这其间水解菌是 利用了水解断键的有机物中共价键能量完成了生命的活动形式 15 但是 COD 在表象上是不一定有变化的 这要根据你在设计时选择的参数和污水中有机物 的性质共同确定的 长期的运行控制可以让菌种产生诱导酶定向处理有机物 这也就是调试阶段工艺控制好以后 处理效果会逐步提高的原因之一 水解工艺并不是简单的 设计时要考虑污水中有机物的性质 确定水解的 工艺设计 水解停留时间 搅拌方式 循环方式 污泥回流方式 设计负荷 出水酸化度 污泥消解能力 后级配套工艺 UASB 或接触氧化 水解酸化池设计特点 水解酸化池取代了普通的初沉池 其对有机物的去除率要远远大于普通 的初沉池 其最重要的是污水经过水解处理后更容易后续的好样处理 为了使污水和污泥均匀混合 防止污泥的沉淀 水解酸化池下面并没有 设置搅拌机 水解酸化池中采用了多个阀门对进 出水方向的控制 水流方向非常灵 活 水解酸化池中污泥的产量很低 几乎可以忽略不计 污泥的最大回流比 为 100 水解酸化池对污水的作用 水解酸化池可将大分子物质水解转化成小分子物质 将环状结构分子转 化为链状结构分子 这样就进一步的提高了废水的 BOD COD 的比值 增加了 污水的可生化性 为其后的好氧生化处理创造了良好的条件 水解酸化处理有机污水时 可取其厌氧处理的前两个阶段 水解阶段 酸化阶段 其不需密封及搅拌 只需在常温下进行即可提高污水的可生化性 因为水解酸化反应速度快 故池容小 停留时间较短 水解酸化反应可以进行 较大的水质范围 出水水质较稳定 水解酸化池的预处理效果 水解酸化池的进出水水质情况指标如表 3 4 所示 表表 3 4 水解酸化池的进出水水质情况水解酸化池的进出水水质情况 项目CODCrBOD5SS 进水水质 mg L 480 900 450 630 360 去除率 2020 50 出水水质 mg L 384 720 360 504 180 水解酸化池的设计计算 水解酸化池分 2 组 每组又分 2 格 设计流量 Q1 Qmax 10000 5000 m3 d 208 33 m3 h 0 058 m3 s 1 2 1 2 进水管 本科生毕业设计 论文 第 20 页 共 39 页 Q 0 058m3 s 管径为 DN500 查水力计算表的 v 0 234m s 1000i 0 187 设 5000m3 d 在一格水解池内运行 进水灌渠的水头损失 a 水解池的进口处 DN500 进口的水头损失 取 1 h1 0 0027m 2 2 v g 2 0 234 1 2 9 8 b 暗渠内的水头损失 暗渠的宽为 1 2m 水深为 3 5m 长为 4m 从 给水排水设计手册 第一册查的 矩形断面暗沟的水力计算图 水力 计算表中 w 1200mm 取 i 0 0005 故 h2 iL 0 0005 4 0 002m c 暗渠到水解酸化池的水头损失 按照在池内水流进过空口的计算 取 1 06 h3 0 0029m 2 2 v g 2 0 23 1 06 2 9 8 故进水渠道的水头损失 H1 h2 h3 0 002 0 0029 0 0049m 水解池内的水头损失 按明渠流计算的水解池内的水头损失很小 从 给排水设计手册 第一册 16 矩形断面明沟的水力计算图 取极小值 i 为 0 0003 hs iL 0 0003 70 0 021m 水解池的过堰出水 100 的污泥回流 按照模式 5000m3 d 在一格水解池内运行 需要通过 Q 2Q 0 116m3 s q 3 2 2mbg H 在出水堰的堰长为 7 05 处 m 0 433 取 H 0 32m q 0 433 7 05 2 45m3 s 0 116 m3 s2 9 8 3 2 0 32 污泥回流 污泥回流比为 100 所以一组回流量为 0 058 m3 s 两组的回流量为 0 116 m3 s 共设有 3 个泵位一个大的两个小的 两个小的中其中一台设置变频 器 污泥回流泵的计算 a 扬程的计算 Q 208 33 m3 h 管道 DN400 v 0 295 m s 1000i 0 388 污泥乘以系数 1 2 故 1000i 0 4056 沿程管道的长度约为 150m 钢制焊接管 45 弯头共有 3 处 0 54 钢制焊接管 90 弯头共有 1 处 1 08 本科生毕业设计 论文 第 21 页 共 39 页 流量计的水头损失 0 02m 沿程损失 150 0 4056 1000 0 06084m 出口的水头损失 1 0 2952 2 9 8 0 00444m 弯头的水头损失 3 0 54 0 2952 2 9 8 1 1 08 0 2952 2 9 8 0 012m H 0 02 0 06084 0 00444 0 012 0 09728 考虑一些堵塞等因素 可取总水头损失为 0 5m 泵的局部损失为 0 5m 净 扬程为 1 5 把污泥通过渠道输送回流至水解池端头 总渠长为 190 需按照明渠流计算 取水头损失 h 0 10 故 i 0 10 190 0 000526 堰宽为 1 2m W1 1 2m 起点的水深 H 为 1 10m 终点的水深为 1 0 所以 平均水深为 1 05 渠道的内损失为 0 10 出水口处的水头损失按照水流经过空口来计算 取 1 06 h3 0 005 2 2 v g 2 0 295 1 06 2 9 8 为了防止污水倒灌 水泵提升入渠处 需设置拍门 拍门的开启水头损失 为 0 5m 水泵的总扬程 0 10 0 5 0 5 1 5 0 10 0 005 0 5 3 205m b 水泵的选择 可选择 350ZQB 70 型轴流泵 流量为 Q 574m3 h 扬程为 H 3 42m 电机 的型号为 YQGN260 4 功率为 22kW 超越管 虚设超越管道 如果污水水量较少 或者是污水中污染物浓度较低时 此 时水解池的效用较小 所以设置超越管道直接将污水送入 UASB 反应池中 将 其作为调节池来用 3 8 UASB 反应器反应器 设计说明 UASB 上流式厌氧污泥床 反应器是集生物反应与颗粒沉淀于一体的一 种结构紧凑效率高的厌氧反应器 而且为了满足反应池内处于厌氧状态并防止 臭气散逸 UASB 池的上部采用盖板密封 反应器的出水管和出气管分别设置 水封密封 池内所有的管道 三相分离器和池壁均做了防腐处理 设计参数 参数选取 设计温度 25 容积负荷 NV 8kgCOD m3 d 污泥产率 0 1kgMLSS kgCOD 本科生毕业设计 论文 第 22 页 共 39 页 产气率 0 5m3 kgCOD 设计水量 Q 10000 m3 d 416 67 m3 h 设计水质 表表 3 5 预计处理效果预计处理效果 项目CODBODSS 进水水质 mg L 384 720 360 504 180 去除率 8080 出水水质 mg L 76 8 144 72 100 8 180 气室 气体 出水 进水 图图 3 3UASB3 3UASB 结构示意图结构示意图 UASB 反应器容积计算 UASB 反应器的有效容积 3 0 10000 4 8 6000 8 V QS Vm N 将 UASB 设计成圆形池子 布水均匀 处理效果比较好 水力负荷 q 0 60m3 m2 h 故 水力表面积 A Q q 416 67 0 60 694 45m2 有效水深 h V A 6000 694 45 8 64m 可取 h 9m 此设计中采用 4 座相同的 UASB 反应器 故 A1 A 4 694 45 4 173 61m2 直径 取 D 15m 1 44 173 61 14 87 3 14 A Dm UASB 反应器的横断面积 222 2 11 3 14 15176 63 44 ADm 实际表面的水力负荷 本科生毕业设计 论文 第 23 页 共 39 页 q1 m3 m2 h 2 4 Q A 416 67 0 59 4 176 63 因为在 0 5 1 5 m3 m2 h 之间 故符合设计要求 1 q UASB 反应器进水配水系统设计 此设计采用圆形布水器 且每个 UASB 反应器设 36 个布水点 参数 故每个池子流量 Q1 416 67 4 104 17m3 h 圆环直径的计算 每个孔口的服务面积 2 2 2 91 436 36 4 1 mADa 可设 3 个圆环 最外的圆环设 18 个孔口 中间的圆环设 12 个 最里面的 圆环设 6 个孔口 图图 3 4UASB3 4UASB 布水器示意图布水器示意图 a 内圈的 6 个孔口设计 服务面积 S1 6 4 91 29 46m2 折合成为服务圆的直径为 m S 13 6 14 3 46 2944 1 用此直径作一虚圆 且在该虚圆内等分虚圆面积处设一实圆环 在其上布 6 个孔口 故内圆直径的计算如下 则 1 2 1 2 1 4 S d m S d33 4 14 3 46 2922 1 1 b 中圈的 12 个孔口设计 服务面积 S2 12 4 91 58 92m2 折合为服务圆的直径为 m SS 61 10 14 3 92 5846 29 4 4 21 中间圆环直径的计算如下 本科生毕业设计 论文 第 24 页 共 39 页 故 2 2 2 2 2 1 61 10 4 1 Sd md66 8 2 c 外圈 18 个孔口的设计 服务面积 S3 18 4 91 88 38m2 折合为服务圆的直径为 m SSS 01 15 14 3 38 8892 5846 29 4 4 321 则外圆环的直径计算如下 则 3 2 3 2 2 1 01 15 4 1 Sd md00 13 3 三相分离器的设计 设计说明 三相分离器需要具有固 液 气三相分离的功能 三相分离器的设计主要 包括气相分离器 回流缝 沉淀区的设计 沉淀区的设计 三相分离器的沉淀区的设计与二次沉淀池的设计很相似 主要考虑沉淀区 的面积 水深 面积根据表面负荷和污水量来决定 由于沉淀区的有机物和厌氧污泥还能发生一定的生化反应 产生少量的气 体 这样对固液分离很不利 故设计时应该满足以下要求 a 沉淀区的水力表面负荷 1 0m h b 沉淀器的斜壁角度约为 45 使污泥不致积聚 可尽快地落入反应区内 c 污水进入沉淀区前 沉淀槽底的缝隙流速 2m h d 总沉淀的水深 1 5m e 水力停留时间应该介于 1 5 2h 若以上的条件都能满足 则能达到良好的分离效果 设沉淀器 集气罩 斜壁倾角 45 则沉淀区面积为 222 11 3 14 15176 63 44 ADm 故表面水力负荷为 m3 m2 h 416 67 0 59 4 176 63 Q q A 因为 q 0 59 m3 m2 h 1 0 m3 m2 h 故符合要求 回流缝的设计 取超高为 h1 0 3m h2 0 5m 下三角形集气罩的垂直高度 h3 2 0m 故下三角形集气罩底的水平宽度 b1 h3 tan 2 0 tan450 2m b2 D 2b1 15 2 2 11m 下三角形集气罩之间的污泥回流缝中污水的上升流速为 v1 可用以下公式 计算 本科生毕业设计 论文 第 25 页 共 39 页 Q1 S1 1 式中 Q1 反应器中废水的流量 m3 h S1 下三角形集气罩的回流缝面积 m2 2m h 符合要求 1 2 104 17 1 10 11 4 vm h 上下三角形集气罩之间回流缝中流速 v2 可用下式计算 Q1 S2 2 式中 S2 上三角形集气罩的回流缝之面积 m2 取回流缝宽为 CD 1 2m 上集气罩的下底宽 CF 12 0m 则 DH CDsin45 0 85m S2 CF DE CD 2 3 14 12 0 12 0 2 0 85 1 2 2 48 42m2 所以 v2 Q1 2S2 104 17 2 48 42 1 08m h v1 2m h 确定上下三角形集气罩的相对位置和尺寸 CH CDsin450 1 2 sin450 0 85m DE 2DH CF 2 0 85 12 13 7m mbDEDIDIAI45 1 11 7 13 2 1 2 1 45tan 2 0 所以 h4 CH AI 0 85 1 45 2 30m h5 2 0m 由上述尺寸即可计算出上集气罩的上底直径为 BC CD sin450 1 2 sin450 1 697m DI 1 45m AD DI cos450 1 45 cos450 2 05m BD DH cos450 0 85 cos450 1 20m AB AD BD 2 05 1 20 0 85m 本科生毕业设计 论文 第 26 页 共 39 页 图图 3 5 回流缝设计简图回流缝设计简图 气液分离器的设计 取 d 0 01cm 气泡 T 250C 水的密度 1 997 0449kg m3 沼气的密度 g 1 12g L 水的运动粘滞系数 v 为 0 0089 10 4m2 s 0 95 为碰撞系数