水处理设施设计与运行课程设计报告 薯干酒精废液处理设施初步设计

1、徐州工业职业技术学院水处理设施设计与运行课程设计报告 题目 薯干酒精废液处理设施初步设计 时间 2012/2013 学年 1 学期 17-18 周 班级 姓名 序号 指导教师 2012 年 12 月 18 日目录一、原水一、原水.1二、设计目标二、设计目标.1三、处理工艺及原理三、处理工艺及原理.1（一）方案流程图 .1（二）带控制点工艺流程图 .3（三）工艺过程及工作原理 .5四、设备和构筑物的设计与计算四、设备和构筑物的设计与计算.61、沉淀过滤池 .62、调节池 .73、引水罐 .84、分水器 .96、缓冲池 .187、平流沉淀池 .198、活性污泥曝气池 .219、竖流沉淀池 .221

2、0、接触氧化池 .2411、斜管沉淀池 .2512、污泥浓缩池 .27五、高程布置五、高程布置.29六、标准设备、仪表技术要求六、标准设备、仪表技术要求.30七、总结七、总结.31参考文献：参考文献：.321一、原水一、原水 原污水含酒糟（纤维素、植物蛋白） 、酒精、杂醇、多糖、菌蛋白等，浑浊，呈棕黄色。bod5=24000mg/l，cod=40000mg/l，ss=18000mg/l，ph=4.0。为高浓度、高温度、高悬浮物的可生化性较强的有机污水。污水经城市管网排入城镇污水处理厂。 二、设计目标二、设计目标1.处理水量为 300m3/d、2.出水达到国家污水综合排放标准（一级)，控制项目b

3、od5codssph200mg/l350mg/l200mg/l69三、处理工艺及原理三、处理工艺及原理（一）方案流程图（一）方案流程图2沼气 空气罗茨风机泵（2） 酒糟 水封 回流原水沉淀过滤池调节池引水罐泵（1）分水器uasb缓冲池 平流沉淀池活性污泥曝气池竖流沉淀池接触氧化池斜管沉淀池出水 污泥 污泥 污泥 污泥 泵（3） 泵（4） 泵（5） 3 pam 上清液 泵（6）污泥浓缩池泵（7）混合器离心脱水机泥饼 滤液说明：（1）沉淀过滤池停留时间 t=3 天，ss 去除率=50-60，cod 去除率=40-50，出水 cod=20000mg/l,ss=7000mg/l。 （2）uasb 的

4、cod 和 ss 去除率=80-85，出水 cod=3000mg/l,ss=1050mg/l。 （3）平流沉淀池出水 cod=2400mg/l，ss=200mg/l。 （4）活性污泥曝气池的 cod 去除率为 90，出水经沉淀后 cod=240mg/l,ss=80mg/l。 （5）接触氧化池的 cod 去除率=80，出水经沉淀后cod=48mg/l，ss=10mg/l。（二）带控制点工艺流程图（二）带控制点工艺流程图45（三）工艺过程及工作原理（三）工艺过程及工作原理原水进入沉淀过滤池水中的悬浮物质在重力作用下下沉，从而与水分离排出酒糟，通过调节池对水量和水质进行调节，调节节污水 ph 值、水

5、温，进入引水罐，通过泵 1 进入分水器进行分水，进入 uasb 去除有机污染物污泥沉淀，通过缓冲池减缓水流，部分污水在回流作用下进入泵 2 回流到到分水器中，剩余的进入到平流沉淀池分离水中悬浮颗粒污泥沉淀进入活性污泥曝气池，曝气池为活性污泥中的好氧微生物提供氧气使其分解污水中的有机物，从曝气池排出进入到竖流沉淀池进行分离水中悬浮颗粒沉淀污泥，罗茨风机鼓入空气到活性污泥曝气池和接触氧化池稳定工作特性，污水进入到接触氧化池利用氧化池中填料上生长的氧化膜及污水中还存在着的微生物对污水中的污染物净化。 ，进入到斜管沉淀池分离悬浮物颗粒，使水质得到澄清，出水uasb、竖流沉淀池、平流沉淀池沉淀污泥通过泵

6、 3 泵 4 泵 5 进入到污泥浓缩池上清液通过泵 6 回流到调节池，剩余污泥从浓缩池排出通过泵 7 进入混合器投加混凝剂，液氯及酸碱中和使其瞬间快速高效混合，通过离心脱水机使固液分离，滤液回流到调节池，泥饼排出。（四）在线检测与控制策略检测泵（1）的流量用电磁流量计进行监测，检测值传输到计算机上，并与计算机上显示数值进行比较，检测值小于设定值使水泵加快，检测值大于设定值使水泵减慢。部分通过泵（2）回流调节 ph 值，用 ph 试纸检测 ph 值。接触氧化池的量控制在 23，利用溶解氧传感器检测溶解氧的量，若溶解氧的大小与设定值不同，则手动调节罗茨风机的风量，改变溶解氧的大小。6四、设备和构筑

7、物的设计与计算四、设备和构筑物的设计与计算1、沉淀过滤池、沉淀过滤池1、设计参数 t=2h h=o.8m2、设计流量：300 m3/d=12.5 m3/h3 沉淀过滤池的有效容积 v v=qt=12.5x2=25 m34 沉淀过滤池面积 ss=v/h=25/0.8=31.25m35 沉淀过滤池的长、宽l=b=5.6ms25.31如图:72 2、调节池、调节池采用钢筋混凝土结构，埋地设置1、设计参数水力停留时间 t=6h（6h8h）2、设计流量：300 m3/d=12.5m /h3设计计算(1)调节池有效容积v=qt=12.56=75 m3(2)调节池水面面积取池子高度 2.5m,超高 0.5m

8、 有效水深 h=2m (2m4m)则池面积a=v/h=75/2=37.5m3(3)调节池的尺寸池宽取 8m 则长 l=37.5/8=4.7m池子总高度 h=2+0.5+2=4.5m 壁厚度取 0.1m如图: 83、引水罐、引水罐（1）进水流量q=300=12.5dm3hm3管径取 d=0.2m （2）引水罐面积a=q/u=12.5/12= 1.o4 u 取 0.5m/s=12m/h（3）进水容积 引水高 h=2m， r=0.2m=r h=3.140.20.22=0.25121v23m（4）引水罐容积v=50=0.251250=12.561v3m引水罐直径取 d =2m0 （5）引水罐高h=v/

9、d0=12.56/(3.1412)m=4m2（6）引水罐示意图：9 4、分水器、分水器将堰口设计成如右图所示h1堰口底部到水面距离，h1=0.025m.h2堰口底部到堰顶距离，h2=0.05m.q=1.418*10-4m3/s,水的停留时间 t=2min。l1挡板宽度，l1=0.5m。将分水器设计为正方体。l2分水器的棱长，l2=0.5m，i0分水器与内壁及分水器序列之间的距离，i0=0.2m，i0壁厚，i0=0.1m1.1.所需设堰口数n1=q/q=300/24/3600/(1.418*10-4)=25 个102.2.分水器的个数n2=n1/2=25/2=12 个将分水器平均分成 4 列，每

10、列设 3 个分水器。3.3.分水器的有效体积v=qt=300/(243600) 120=0.42m34.4.分水器的总体积v总=（0.54+0.27+0.12）3=46.67m35.5.分水器的有效面积a=（0.54+0.27）2=11.56m26.6.分水器的总面积a总=（0.54+0.27+0.12）2=12.96m2.如图：如图：115、uasb12 设计水量：smhmdmq/0035. 0/5 .12/300333 (1)反应器的体积 0qsvq 式中 3vm反应器的有效容积，； 3/ ;mdq污水流量， 05/sgcod lgbodl进水有机物浓度，或。 3/(/ )qkgcodmd

11、容积负荷。 设计中取 )/(63dmkgq， lgcods/50；则 3025065300mqqsv (2)反应器的高度 选择适当的反应器高度的原则是运行上和经济上综合考虑， 从运行方面考虑反应器高度的选择要考虑如下因素： 高流速增加污水系统扰动，因此增加污泥与进水有机物之间的接触； 土方工程随池深增加而增加，但占地面积则相反高程选择应该使污水（或出水）可不用或减少用提升； 考虑当地气候和地形条件，一般将反应器建在半地下减少建筑和保温费用； 最经济的反应器高度一般是 46m 之间，并且大多数情况下这也是最优的运行范围等。 本设计中取反应器高度 h6m. (3)反应器的面积和反应的长、宽 在反应

12、器高度已知的情况下，反应器截面积的关系如下： 13vah式中 a反应器表面积； h反应器的高度。则：计算已知： ;6,7503mhmv 27.416250mhva根据一般情况下长宽比为 2:1，则;9 . 7b8 .15lmm，宽长将 uasb 设计成长方形池子，布水均匀，处理效果好。实际表面水力负荷为 则满足设计要求105.02505.121aqq4）三相分离器设计三相分离器设计计算草图见下图设计说明14三相分离器要具有气、液、固三相分离的功能。三相分离器的设计主要包括沉淀区、回流缝、气液分离器的设计。沉淀区的设计三相分离器的沉淀区的设计主要是考虑沉淀区的面积和水深，面积根据废水量和表面负荷

13、率决定。由于沉淀区的厌氧污泥及有机物还可以发生一定的生化反应产生少量气体，这对固液分离不利，故设计时应满足以下要求：1）沉淀区水力表面负荷净水的 ,故取 =0.02g/cms由斯托克斯公式可得气体上升速度为：2118bgrgvrrdm =2301. 0102 . 103. 102. 01881. 995. 00.266cm/s9.58m/ hhmvva/75. 4217则： , 02. 275. 458. 9abvv11. 04 . 042. 0abbc因为 ,所以满足设计要求，可以脱除直径等于或大于 0.01cm 的abbcvvab气泡。(3)三相分离器与 uasb 高度设计 三相分离区总高

14、度：5432hhhhh 为集气罩以上的覆盖水深，取 0.5m。2h；003/cos401/cos401.3afhm0/sin400.78bdcdm 01.30.40.780.12sin500.1dfafabbdmhdfm则： 23452.6hhhhhm即：uasb 总高 h = 8.7m，沉淀区高 2.6m，污泥区高 1.5m，悬浮区高1.1m，超高 0.5m。如图: 186、缓冲池、缓冲池1 已知进水量 q=300 m3 /d=12.5 m3 /h 设 t=10min=0.17h 2 池子体积 v v=qt=12.5o.17=2.125 m3 3 池子长、宽、高l=b=h=1.29m3125

15、. 2如图:19 7、平流沉淀池、平流沉淀池1 流量：平均日流量 300m3 /d=12.5 m3 /h2 沉淀池总表面积计算由 设表面负荷为：q=1.2 m3 /(m2 h)q=300m3 /d=12.5 m3 /ha=q/q=12.5/1.2=10.42m23 沉淀池有效水深计算取沉淀时间为 t=2.0 hh2=qt=1.22.0=2.4 m4 沉淀部分有效容积计算v1=qt=12.52.0=25m35 池长 设 v=4 mm/sl=vt3.6=42.03.6=29 m6 池子总宽度b=a/l=10.42/29=0.36 m7 池子个数计算 设每池格的池宽 b=0.3mn=b/b=18 校

16、核池的长宽比、长深比20长宽比：l/b=10.42/0.3=34.74 符合要求长深比：l/h=29/2.4=12 符合要求9 沉淀池的总高度-超高，采用 0.30.5m；-沉淀区高度，0.6m;-污泥部分高度 m，取 1mh=h1+h2+h3+h4=0.3+2.4+0.6+1=4.3 m沉淀池总长度l=0.5+0.3+29=29.8 m如图:218、活性污泥曝气池、活性污泥曝气池尺寸为：300050004500mm ,1 座，半地上，钢砼结构。（1）曝气池有效容积（v）v=qc (cod)/nv=300m3/240.4=5 m3式中 nv -为污泥负荷，kgbod5/(kgmlss.d)c-

17、cod 浓度 0.4kgcod/ m3/h（2）面积 a=v/h h 为水深取 4 米 池宽 b 取 4 米则 b/h=1:1 在范围（12）长 l=a/b=3.515/4=0.79m设两个廊道廊道长 l/2=0.79/2=0.395m超高取 0.5 米则总高度 h=4+0.5=4.5m隔膜曝气头直径约为 250 毫米，服务面积为 0.4 平方每个左右即每平方米水面需要 2.5 个曝气头才能达到较好的混合效果，计算曝气头的用量。n=a/ao=3.515/0.4=8.89 个式中 n-曝气头用量，个a曝气池水面积，平方米ao曝气头服务面积，平方米个隔膜曝气头的工作风量为 23 立方米每个每小时供

18、气量 g=ng=92.5=22.5g-每个曝气头的工作风量取 2.5m3/(个/h)如图:229、竖流沉淀池、竖流沉淀池中心筒内流速 0.03m.s-1，反射锥倾角 17，喇叭口底与反射锥间缝隙流速0.02m.s-1，污泥最大回流比 60%，表面负荷率 1.0m3.m-2.h-1，停留时间1.5h，泥斗倾角 55。1.中心筒直径：d0 =2qmax/(0.785u0)1/2=(2300)/(0.7850.03243600)1/2=0.54m=540mm断面积：f=0.785 d02 =0.7850.542 =0.229m22.喇叭口直径：d1=1.35 d0 =1.350.54=0.729m高

19、：h1= d0 =0.54m3.喇叭口底与反射锥间缝隙高：h3=2qmax/u3d1=(2300)/(0.022436003.140.729)=0.152 m4.反射锥锥底直径：d2=1.3 d1 =1.30.729=0.9477m高度 h2=tg17d2/2 =tg171.2/2=0.142m5.沉淀区面积：f=qmax/q=300/24/3.0=4.17m26.沉淀池直径：d=(f+f)/0.7851/2=(0.229 +4.17)/0.7851/2=2.66m237.有效水深：h2=qt=3.01.5=4.5m，d/h2=2.66/4.5=0.59=3（合理）8.泥斗高度：锥底直径 0.

20、05m，h5=1/2 (d-d)tg=1/2(2.66-0.05)tg55=1.87m9.缓冲层高度：h4=0.30m10.出水齿 深 20mm 直角堰齿单齿流量：q0=1.343h02.47=1.3430.012.47=1.54210-5m3.s-齿数 n=qmax/q0,=300/24/(36001.54210-5)=225 个，齿间距 d=d/n=3.142.66/372=0.02m如图24 10、接触氧化池、接触氧化池（1）氧化池有效容积（填料层体积）： )(605 . 210500300330mnqcvs（2)氧化池面积： 有效水深 h=3.0m a=v/h=60/3.0=20（m

21、） 2（3)氧化池分为两座，每池 2 格单池面积： f=a/n=20/2=10 池单格面积： a=f/n=10/2=5(m2) 池平面尺寸： 单格尺寸长取 4m，格宽 22/4=5.5m 单格尺寸为：4m5.5m （4)池深 h =h+h1+h2（m-1）+h3+h4+h5 =3+0.6+0.5+0.3(3-1)0+1.5=6.2m如图:2511、斜管沉淀池、斜管沉淀池1、进水量hmdmq/5 .12/30033颗粒沉降速度smm/35. 02、设计参数（1）有效系数 表面负荷取 （1.53）9 . 0取)/(323hmmq （2）清水区上升速度smmv/5 . 2（3）采用塑料片感压六边形蜂

22、窝管 管厚 边距 mmd4 . 00mmd301水平倾角0603、沉淀池水表面积26 . 439 . 05 .12mqqa4、沉淀池有效水深mabl1 . 26 . 45、斜管的长度0l(1)管内流速：smmvv/89. 260sin5 . 2sin0026（2）斜管长度mmdvl607305 . 035. 0866. 035. 089. 233. 1)cossin33. 1(00（3）考虑管端紊流，积泥等因素，过渡区采用 250mm（4）斜管总长 按 1000mm 计，即mml8576072500ml106、池子高度（1）采用保护高度 0.3m（2）清水区 3m（3）布水区 1.5m（4）穿

23、孔排泥斗高mllh32. 260tan21 . 0260cos006（5）斜管高度 mlh87. 060sin1sin00(6)池子总高 h=0.3+3+1.5+2.32+0.87=7.99m 如图: 2712、污泥浓缩池、污泥浓缩池1采用重力浓缩法，此处污泥种类为混合污泥。设计参数如下：1)进泥含水率 w1:p1=98%99% 取 p1=99%2)出泥含水率 p2=94%96% 取 p2=94%3).水力负荷 q=4.010.0 m3/(m2d),取 q=5.0 m3/(m2d)4）.固体通量 m=2580 kg/(m2d),取 m=46.5 kg/(m2d)5）.溢流 tss/(mg/l)

24、=300800(mg/l)2.污泥浓度的计算 （污泥浓度按 1000kg/m3计)当污泥含水率65%,污泥浓缩后，体积重量比原体积重量含水率之间的关系为v1:v2=w1:w2=(100-p2):(100-p1)=c1:c2式中 v1，w1，c1 污泥含水率为 p1时的污泥体积、重量与固体浓度v2，w2，c2 污泥含水率为 p2时的污泥体积、重量与固体浓度由 p1=99% 得 c1=(1-p1)*103=(1-0.99)*103kg/m3.同理，由 p2=94% 得 c2=60kg/m3.3污泥池面积污泥通量 m=50kg/(m2d)a=qc/m=(30010)/46.5=64.52m2采用两个

25、浓缩池（n=2) 有 a1=a/n=64.52/2=32.26m2.浓缩池直径 d=(4a1/)= (432.26)/=6.41m4浓缩池面积取浓缩时间 t=16h,则有效水深为h2=tq/24a=(16300)/(2464.52)=3.099m3m 符合规定池底坡度造成的深度：采用刮泥机，池底坡度为 0.01，则h4=di/2=(6.410.01)/2=0.03205m泥斗高度 h5 取圆锥下部直径为 2m，污泥斗斜壁与水平的夹角为450，则h5=(6.1-2)tan450/2=2.05m取超高 h1=0.3m，缓冲层高度 h3=0.3m，则浓缩池总深度为h=h1+h2+h3+h4+h5=0

26、.3+3.099+0.3+0.03205+2.05=6.1m 如图:28 29五、高程布置五、高程布置30六、标准设备、仪表技术要求六、标准设备、仪表技术要求序号名称数量技术要求1罗茨风机22、罗茨风机采用三叶罗茨风机，采用双头油箱冷却，带水冷却循环装置。3、罗茨风机轴承采用原装进口的 skf 或 nsk 轴 9、设备的泄漏、振动和噪音符合国家标准。10、设备铭牌必须符合国家现行标准，固定牢靠。4、风机设计使用寿命不低于 12 年。2水泵21、设备制造和材料符合国家及部颁的有关行业标准和规定。2、提供设备必须是全新的、成熟的、安全可靠的、技术先进以及完整的水泵设备。3、泵的额定工作点应在泵的高

27、效区域：选择的叶轮尺寸应尽量小于所选用的泵可选用最大叶轮尺寸。4、在距离工作点 1 米处侧得噪声小于 85 分贝313溶解氧传感器11、显示方式：数码管 led 显示2、量程范围：容氧 020mg 温度：040 摄氏度3、工作环境：0-45 摄氏度 相对湿度小于 100rh4、温度补偿：040 摄氏度稳定性：=2% 重复性：=2% 响应时间：=30s5、输出阻抗：14m 欧6、测量范围：020mg7、使用寿命：2 年4电磁流量计11、必须符合国家相关标准、规范要求2、电极材料 316l 不锈钢；密封材料氯丁橡胶3、流量计公称压力=1.0mpa4、电源 220v ac, 50hz, 功率=30w5、电磁流量计累计无故障运行时间应不少于 10000h6、流量计密封性良好七、总结七、总结1 1原污水含酒糟（纤维素、植物蛋白） 、酒精、杂醇、多糖、菌蛋白等，浑浊，呈棕黄色。bod5=24000mg/l，cod=40000mg/l，ss=18000mg/l，ph=4.0。为高浓度、高温度、高悬浮物的可生化性较强的有机污水。污水经城市管网排入城32镇污水处理厂。2 2出水达到国家污水综合排放标准（一级)，控制项目为bod5200mg/l、cod350mg/l、ss200mg/l、ph69。3 3处理工艺：处理工艺：原水进入沉淀过滤池水中的悬浮物质在重力作用下