工业废水气浮处理工艺设计

1、工业废水气浮处理工艺设计作者:日期:水污染控制工程课程设计任务书化学与环境工程学院环境工程 系2011级环境 工 程专业题目工业废水气浮处理工艺设计起止日期：2 014年6月28日至2014年7月5日学生姓名： 学号：指导教师:目录前言 错误!未定义书签。1、任务书？昔误！未定义书签。1.1、 任务背景？昔误！未定义书签。1.2、 设计任务0?1.2. 1溶气罐的设计？背误！未定义书签。1.2.2空压机的选型 错误！未定义书签。1.2. 3释放器的设计 错误!未定义书签。1. 2, 4气浮池的工艺设计计算？昔误！未定义书签。1.3设计参数 错误!未定义书签。1 . 4设计计算要求？昔误！未定义

2、书签。2.溶气罐的设计 错误!未定义书签。2. 1气浮池所需空气量： 错误!未定义书签。2.2气固比计算？昔误！未定义书签。2 .3回流溶气水量 错误!未定义书签。2.4 溶气罐容积及其工艺尺寸的计算 错误!未定义书签。3 .空压机与加压水泵的选型 错误！未定义书签。3.1 加压水泵选型 错误！未定义书签。3.2 空压机的选型？背误！未定义书签。4 .气浮池工艺设计计算？昔误！未定义书签。5 .气浮池集水管、出水设施计算？昔误！未定义书签。6 .气浮池排渣设施 错误!未定义书签。7 .溶气释放器 108 .课程设计体会？背误！未定义书签。9 .参考文献 错误!未定义书签。前言工业废水包括生产废

3、水和生产污水，是指工业生产过程中产生的废水和废液， 其中含有随水流失的工业生产用料、 中间产物、副产品以及生产过程中产生的污 染物。而水是人类生存、社会发展不可缺少的重要资源，水资源缺乏是当前急需解决的问题，严重制约着经济社会的可持续发展，由此引起的生态环境退化、人居 环境恶化等社会和环境问题将日益严重。因此在这里研究工业废水气浮处理工艺 设计是极其有必要的，对于我们环境工程专业同学而言，此次课程设计对于我们关 于工厂水处理的认识具有极其重要的帮助。1、任务书1.1、任务背景某造纸厂日排放纸机白水量为450 0 m3/ d，拟采用部分出水回流加压溶气气 浮工艺进行处理。该废水中所含的悬浮固体

4、SS&度为C0= 12O0mg/L,要求经处 理后出水中的悬浮固体SS浓度Ce三30mg/L。经实验室试验表明，当向每kgSS 提供25L的空气量时，可达到上述处理出水水质指标(气浮池的运转温度为2 0 C)。 试进行该气浮处理工艺系统的设计。1 .2、设计任务1.2.1溶气罐的设计气固比的计算；(2)所需回流溶气水量的计算；(3)溶气罐容积的计算及其工艺尺寸的确定；(4)溶气罐的选型；(5 )溶气罐实际停留时间的校核；(6)溶气罐进、出水管的设计及其布置。1.2 . 2空压机的选型(1)单位时间所需供气量的计算；(2 )空压机所需供气压力的确定；(3)空压机的选型。1 . 2.3释放

5、器的设计(1)根据所需溶气水量进行释放器的选型；(2)确定所需释放器的个数；(3)确定释放器的工艺布置。1. 2 .4气浮池的工艺设计计算(1)分离室的工艺设计计算1、根据表面负荷率计算所需分离室的表面积；2、根据表面负荷率计算所需分离室的有效水深；3、根据长宽比及宽深比确定分离室的平面布置；(2)接触室的工艺设计计算1、根据上升流速计算所需接触室的面积；2、根据分离室的宽度确定接触室所需的长度(需同时根据接触室 长度不小于0. 6 m的施工要求确定接触室的长度)。(3 )气浮池总体工艺尺寸的确定考虑超高0 .30.5m,池底集水区高度0.2 m。出水区长度设0.5 m。(4)气浮池集水管的设

6、计及其布置1. 3设计参数项目符号与数值计量单位溶气罐的工作压力P取 3.5 4.0at m;溶气罐的水力停留时间tt 1 取 2.53. 0 min溶气罐的溶气效率“取6070%;气浮池接触室的上升流速v 1 取 20mm/s气浮池的表面负荷率q 取 5 .07.0m3/m2.h气浮分离池的水力停留时间t 2 取 2 5 30min集水管孔眼水头损失h h 取 0 .3m孔眼流量系数N取 0. 94集水管最大流速v 取 0.50.6m/s浮渣含水率p 取 9 0 95%浮渣池停留时间取5h1.4设计计算要求1 .通过资料查阅、讨论及答疑，在两周时间内按时独立完成；2 .设计计算说明书书写整洁

7、、工整有条理，计算正确无误，必要之处应加 以说明；3 .通过设计计算画出溶气罐、气浮池的工艺构造及有关布置图并标注有 关工艺尺寸；4 .画出工艺流程图。2.溶气罐的设计2. 1气浮池所需空气量：当无试验资料时，可按下式计算Qg=Y(S(fp-1)RQ/1000(2-1)式中：Qg气浮池所需空气量，k g/h ;- 空气容重，g / L ,见表1 ;在一定温度下，一个大气压时的空气溶解度，mL/L atm,见表1 ;f 加压溶气系统的溶气效率，f =0.60.7;P 溶气压力，绝对压力，atm;R 试验条件下回流比或溶气水回流比，;Q气浮池处理水量，m 3 /ho表二、空气在水中的溶解度温度(C

8、)空气谷重Y (g/L空气溶解度Cs(mL/L atm)01.25229.21 01.2 0622.8201.1641 8 .7温度取 2 0 C,则 丫 =1.164 g/L,Cs=18.7 mL/L a t m,回流比 R 取 2 0 %,所以：Qg=1. 1 64>18. 7X (0.65 X4 1 ) >0.2 ¥87.5 1000=1.3 06 kg/h2. 2气固比计算气固比a与悬浮颗粒的疏水性有关，a约为0.0050.00 6,通常由试验确定。 当无资料时，由下式计算a =Qg/(QSa)(2-2)式中： 气固比；S a污水中悬浮物浓度，k g/m3。所以，

9、气固比为：a=13 06勺87.54. 2 = 0.0062. 3回流溶气水量(Si S2)QQRCs(f p 1)(2-3)式中： 气固比；Q处理水流量，m3/h ;Si、S2分别为原水和出水 SS浓度,Si=1200mg/L S=30mg/L ;P溶气压力；f溶气效率，取0.65;Cs空气在水中饱和溶解度,2 0 所以。.0°6 (12°。30) 187.5 43.99m3/h18.7 (0.65 4 1)2. 4溶气罐容积及其工艺尺寸的计算溶气罐应设安全阀，顶部最高点应装排气阀。溶气水泵进入溶气罐的入口管道应设除污过滤器。溶气罐底部应装快速排污阀。溶气罐应设水位压力自

10、控装置及仪表。1)压力溶气罐直径D d = V (4 X Q r +冗 + 1)(24)式中Dd 压力溶气罐直径，m;Qr溶气水量，m 3/h ;I 单位罐截面积的水力负荷，对填料罐一般选用10 0200m3/ (m2 h )。因此，溶气罐直径为：Dd=，(4刈4.99+冗士0)=0 . 68m ，取0.65 m2)溶气罐高度(2-5)式中：H溶气罐高度，m；hi罐顶、底封头高度,m （根据罐直径而定）；h2布水区高度，一般取 0.20.3m;h3贮水区高度，一般取1. 0 m;h4填料层高度，当采用阶梯环时，可取 1.01.3m表三、根据JB1154 73»规定,公称直径Dg4Jm

11、m*21曲面高度 hi,mm*3直边高度 hmm.壁厚S-mm。内表面积F（啖容积V+J质量口K吕户(650>122)。0 一 50%0.044212.0p4-16.3 口5 r20.36p24.5p象12&5户8p_8p_32.7p卡36.74O43S0一5将0.049jp44.(kr12n53G14p62a4p1加172 .0p当直径为65 0mm时，曲面高度、直边高度分别为：162mm、40mm, 其壁厚还应考虑压力大小，选取12mm,因此:h1=162+ 40+12=21 2mm所以：灌高为：H=2 h i+h2+h3+h 4=2X0 .212+0.3+1+1.2= 2.

12、924mH/D = 4 . 5>4,符合高径比要求选用RG4 0 0型溶气罐，压力罐内置填料，其填料用聚丙烯阶梯环。3 ）溶气罐停留时间校核Vd =兀 Id? >H+4 =0. 9 7m3Vd= QRXtd所以,td=0.97 43 . 99=1.4min,满足溶气罐水力停留时间的一般 要求3.空压机与加压水泵的选型3 . 1加压水泵选型溶气罐压力为4atm,溶气水流量为：Q p =Qg/( 736fpKT) X000(3-1)式中：Q p溶气水量,m3/h;Qg气浮池所需空气量，kg/h;f 溶气效率，对装阶梯环填料的溶气罐可取 0.9;P选定的溶气压力,a tm;Kt溶解度系数

13、，Qp= 1.306 (4 36>0. 65>4X0.0 24 ) X1000=28. 24 m3/h根据结果及压力的范围选择4BA7型加压水泵，选用一用一备。4 .2空压机的选型溶气水需用量为：Qr=4 3 .99m3/h实 际 供 气 量 为：Qa=QR/txp一4(3-2)=43. 99 >17.66 本4.65=4780.7L 空气/ h空压机选型：Q a, =1.25巾X Qa勺000+ 60(3-3)其中也为空压机安全系数，取1.25Qa =1 .25 1. 2 5X4870.7 100 0 令 0 = 0. 1522 m'/min根据其额定供气量 Qa,

14、=0. 1 5 2 2m3/min和操作压力4atm,选择电动标准型V-0.17/84.气浮池工艺设计计算4 .1气浮池接触室：1)接触室表面积：Ac=(Q+Qr)/(3.6uc)(4-1)式中：Ac接触室表面积，m2;Q气浮池处理水量，m3/h；Qr溶气水量,m3/h;UC接触池上升速度，通常取 20mm/So所以：Ac=(1 8 7. 5 +43. 9 9 ) 与.6 e 0=3 .22m22)接触室长度L =Ac/Bc(4- 2)式中：L 接触室长度，m；Ac接触室表面积，m2 ;故接触室宽度和分离室宽度相同。4. 2气浮分离池1)分离室表面积A s =( Q+Qr) -(3.6 X v

15、 s )(4-3)式中：A s分离室表面积，m?；Q气浮池处理水量，m3/h;Q R溶气水量,m 3/h;vs分离室水流向下平均速度，通常为11 .5mm/s。vs是气浮池设计的重要参数，亦即表面负荷率q ,q取6. 0m3/h m2因此，As=(187. 5+43.99)3.6 4.6 7 =38.5 m22)分离室长度Ls=As/Bs(4-4) 式中：L s分离室长度，m ;As分离室表面积，m2 ;Bs分离室宽度，m。对矩形池，分离室的长宽比一般取11.5: 1取长宽比为 1 .5: 1,则：Ls=7. 5 m, Bs= 5.06m因此，接触室宽为 Bc=5.06m,长为L= 0.6 4

16、m 3)气浮池有效水深H=vst(4-5) 式中： H气浮池有效水深，m；vs分离室水流向下平均速度，为1.6 7mm/s；t气浮池分离室停留时间，一般取2530min因止匕,H=1. 67>25 >60勺 0 0 0 = 2.50 5 m总高度为 2505+0.5 +0.2+0. 5= 3 .70 5 m4)气浮池容积W=(As+Ac)H(4- 6) 式中：W 气浮池容积，m3;Ac接触室表面积，m2;As分离室表面积，m2;H气浮池水深，m o因此,W= (3.22+ 38.5) >2.5 05 =104.5m35)总停留时间校核T=60W/(Q+Qr)(4-7)式中：T

17、总停留时间，min；W 气浮池容积，m3；Q气浮池处理水量,m3/h;Qr溶气水量,m 3/ho总校核时间T =2 7. 1mi n,满足要求6)水位控制室水位控制室宽度B不小于900mm，以便安装水位调节器，并利于检修。水 位控制室可设于分离室一端，其长度等于分离室宽度；水位控制室也可设于气 浮分离室侧面，其长度等于分离室长度。水位控制室深度不小于1.0m。5.气浮池集水管、出水设施计算穿孔管孔眼向下与垂线成 45°夹角。孔径以1 020m m为宜。一般允许的 集水系统水头损失为 0.20.5m/s,空口流速为56m/s,干管与支管流速在 0.50 .7m/s,管底距池底2040c

18、 m,气浮池上部出渣、下部出水。气浮池集水管：采用穿孔管，按公式的分配流量确定管径。并令孔眼水头损失h =0.3m,按下式计算出孔口流速Vo、孔眼尺寸和个数：Vo= !i V 2gh(5-1)式中：Vo孔眼流速，m/s；卜一出眼流速系数，取0.94;g重力加速度,9.8 m/ s ;孔眼水头损失,m。所以:V0=0.94xv(2X9 .8 8. 3 )=2.2 8 m/s进水管内径为：D= 4 (Q + Q r ) +兀 +v /2= 4 ( 18 7 .5+ 4 3 .99) +3600+ 兀'/2=0. 23m集水管中心线距池底20cm,相邻管中心距为0 . 5m,沿池长方向排列。

19、N= L s / 5= 1 5 根。气浮管取1 5根,每根管集水量：Q0= (Q + Qr)/5=4.29 10 3m3每个集水管的空口总面积：取 £=063S= Qo- £ -0=4. 2 9X1 0-3田.63 228=0.00298 病单个孔眼面积：取do=0. 0 18mS 0= 3 .1 4 >0. 0 1824=2.54 XI 0-4 m2则每根集水管孔眼数：n=S/ S 0=0.0 0 29 8 攵.5 4X0、1 1.7，取 1 2 个。由于孔眼沿管长开两排，两排孔径的中心线呈45°夹角。集水管有效长度为7.5m , 则孔距为：l°

20、=7. 5+ (12及+1)=1. 07m6 .气浮池排渣设施气浮法，浮渣含水率为90%95%,较沉淀池含水率低，其排渣方法有两种溢 渣和机械刮渣。本设计采用机械刮渣，气浮池宽为5.06m,池壁厚度取400m m,则刮 渣机跨度应为：5.0 6 +0.4=5.46m,由于气浮池为矩形，所以采用桥式刮渣机。此类 型的刮渣机适用范围一般在跨度10m以下，集渣槽的位置可在池的一端或两端。7 .溶气释放器溶气释放器可选择TS型、TJ型、TV型，其中TS型除用于实验性装置外， 在生产上已很少使用。溶气释放器个数：n= Qr /q表四、溶气释放器的选型：型号规格 pJTw)落气水支 管接口直 径,：HU1不同压力(MPa)下的流量h)作用直径 Gin)参考重 量四0.130,20D.0. 3C0,350. 400.450, 50铜 质不 锈 钢TV-I0150M310. 93L011. 13L 22L311. 4L 181. 51400一2. 0TV-II中2003B1Z 00Z 1C2. 322 4S2.64Z 82. 963. 126002. 7.3. 5TV-Ill吟0脏6上 084.454. 81IS5.546, 916.186. 848003. 8b, b4a