某造纸厂污水处理设计方案毕业设计部分

.../目录第1章绪论11.1造纸废水的概况11.2造纸工业废水的来源及特点11.3造纸废水的危害21.4造纸工业废水处理常见方法21.4.1吸附法21.4.2絮凝法21.4.3高级化学氧化法31.4.4厌氧-好氧组合处理法31.4.5物化方法和生化方法结合技术31.5造纸废水研究现状及发展3第2章设计说明书42.1项目背景42.1.1概况42.1.2造纸厂废水的特点42.1.3造纸厂废水处理水量、水质及排放标准42.2设计内容52.3设计依据和设计原则52.3.1设计依据52.3.2设计原则62.4处理工艺的选择及确定62.4.1处理工艺的选择62.4.2处理工艺的确定8第3章污水处理方案93.1工艺流程93.2出水水质效果预测103.3污水处理构筑物、设备参数103.3.1筛网103.3.2调节池113.3.3混凝沉淀池113.3.4二沉池143.3.5水解酸化池163.3.6接触氧化池163.3.7浅层气浮系统183.3.8污泥浓缩池21第4章主要设施及设备234.1主要构筑物设施234.2主要设备24第5章高程计算245.1水头损失245.2处理构筑物的水头损失24第6章运行成本及效益分析256.1基本依据256.2污水处理部分技术经济分析256.3效益分析266.3.1社会效益266.3.2环境效益266.3.3经济效益26第7章结论与建议267.1结论267.2建议26参考文献27英文摘要27致谢282设计说明书2.1项目背景造纸厂废水处理水量、水质及排放标准由于生产主要采用废旧书刊为原料,废水中主要含有细小悬浮性纤维、造纸填料、油墨及生产过程中添加的有机和无机物。造纸车间废水经过管网进入污水处理站调节池混合,均质均量。同时根据同类行业废水指标,混合后废水水质指标如下表：表1废水水质指标污染物名称pHCOD〔mg/LBOD5〔mg/LSS〔mg/L进水浓度6.0－9.025006001800处理能力为：Q=8000m废水排放满足《制浆造纸工业水污染排放标准》〔GB3544-2008中废纸制浆和造纸企业的标准。具体指标如下：表2出水水质指标项目pHCOD<mg/L>BOD5<mg/L>SS<mg/L>数值≤90≤20≤302.2设计内容污水处理工艺设计说明及污染物去除的基本原理污水处理系统中构筑物的设计参数设备的选型平面布置图和工艺流程图2.3设计依据和设计原则设计依据〔1厂方提供的有关技术、经济资料；〔2《室外排水设计规范》〔GBJ14-1996；〔3《给水排水工程结构设计规范》〔GBJ69-84；〔4《建筑给水排水设计规范》〔GBJ15-88；〔5《水处理设备制造技术条件》〔JB2932-86；〔6《混凝土结构设计规范》〔GB50010-2002〔7《水污染控制工程》上下册〔高等教育出版社；〔8《水处理工程设计计算》〔中国建筑工业出版社；〔9《环境工程专业毕业设计指南》〔化学工业出版社；〔10《环境保护设备选用手册—水处理设备》〔化学工业出版社；〔11《污水处理构筑物设计与计算》〔XX工业大学出版社；〔12《给水排水设计手册》〔中国建筑工业出版社；〔13《实用水处理设备手册》〔化学工业出版社；〔14《制浆造纸工业水污染物排放标准》〔GB3544-2008；〔15《城市污水处理厂污水、污泥排放标准》〔CJ3025-93；〔16《制浆造纸废水治理工程技术规范》试行；〔17当地同类废水治理工程经验和技术。设计原则2.4处理工艺的选择及确定处理工艺的选择处理工艺的确定根据该造纸厂废水水质特点及排放的要求,查阅大量的相关资料,参考了一些其他成功经验,提出了该废水处理的工艺路线。对于废水中的部分悬浮物等可采用混凝气浮法进行处理。其中混凝气浮法操作简单、固液分离效果好、运行稳定可靠。对于废水中溶解态有机物可采用"水解酸化－接触氧化"法进行处理。废水经水解酸化后,B/C升高,废水的可生化性提高,使难降解有机物得到较大部分的处理。生物接触氧化法兼有生物滤池和活性污泥法的特点,容积负荷高,水力停留时间短,运行效果稳定可靠,污泥产生量小,运行管理比较方便。因此,采用"混凝气浮－水解酸化－生物接触氧化"的工艺路线处理造纸废水。3污水处理方案3.1工艺流程图1工艺流程图厂区生产的一部生产废水通过污水管网收集后,首先进入集水调节池中,再通过筛网拦除大颗粒悬浮物,废水进入斜筛后进一步分离废水中造纸纤维,分离后纤维进入浆池,斜筛滤液直流进入混凝反应池,在混凝反应池中加入混凝剂聚合氯化铝<PAC>进行混凝反应沉淀,出水由泵提升至高效浅层气浮中,在气浮进水管道中加入絮凝剂聚丙烯酰胺<PAM+>以便进一步分离废水中细小的较轻的悬浮物,和有效沉淀泥砂,气浮出水部分进入溶气回流水,部分进入后续的厌氧水解池,气浮浮渣进入浆池,池内设潜水搅拌机,在此将难生物降解的有机物转变为易生物降解的有机物,提高废水的可生化性,以利于后续的好氧处理,废水进入接触氧化池经过生物曝气后,泥水混合物进入二沉池进行泥水分离,上清液达标外派或再送回厂区回用,底部污泥部分回流至厌氧水解酸化池。筛网分离出的造纸纤维和气浮浮渣进入浆池中,用浆泵回用于生产；气浮底部污泥、二沉池部分剩余活性污泥分别排入污泥浓缩池中,经混合均匀、浓缩,浓缩后污泥用螺杆泵送入带式压滤机进行脱水,脱水后污泥外运处置,浓缩池上清液及带式压滤机滤液排至集水池中。主要流程见附图一。3.2出水水质效果预测表5出水水质效果预测构筑物COD<mg/L>BOD<mg/L>SS<mg/L>进水出水去除率进水出水去除率进水出水去除率原水2500--600-1800-初沉调节池-200020%-51015%-153015%筛网1530122420%气浮池2000105247%51029842%122436770%水解酸化池105247355%29814950%36730018%接触氧化池+二沉池4737185%1491888%3003090%3.3污水处理构筑物、设备参数3.3.1筛网造纸废水中含有一些细小的纤维,不能被格栅截留也难于通过沉淀去除,它们会缠住水泵叶轮,堵塞填料。这种呈悬浮状的细纤维可用筛网进行去除。筛网可以有效的去除和回收废水中的羊毛,棉及化学纤维等杂质,具有简单,高效,不加化学药剂,运行费低,占地面积小及维修方便等优点。本设计采用水力筛网。水力筛网的构造见图.转动筛网呈截顶圆锥形,中心轴呈水平状态,锥体则呈倾斜状态。污水从圆锥体的小端进入,水流在从小端到大端的流动过程中,纤维状污染物被筛网截留,水则从筛网的细小孔中流入集水装置。由于整个筛网呈圆锥体,被截留的污染物沿筛网的倾斜面卸到固定筛上,以进一步滤去水滴。这种筛网利用水的冲击力和重力作用产生旋转运动。具体设计：污水处理的污水量Q=8000m3/d,污水的pH值为6~91、选定网眼尺寸筛网中网眼尺寸选择小于2000um,本设计选用60目。2、筛网的种类筛网材料选择不锈钢,水力负荷为0.6~2.4m3/<min•m23、筛网的面积取水力负荷为q=1.5m3/<min.mQ=8000m3/d=5.56mA=Q/q=5.56/1.5=3.7m调节池废水水量和水质的均衡调节。由生产装置排出的工业废水,其水量和水质随生产过程而变化,有连续均匀的,有不均匀的,也有间歇的。水质、水量调查,就是确定废水水量和水质随时间的变化规律。通常对于连续稳定生产过程,其排放废水的水量和水质也较均匀稳定,可进行24h的调查,而对于非连续稳定的生产过程,调查时间不得少于1个完整的操作周期。均衡调节的目的,就是解决进水水量、水质的变化和废水处理装置稳定的处理能力、出水达到稳定水质间的矛盾。均衡调节包括水量均衡和水质均衡。主要设备：配3台混凝搅拌机。混凝反应池出水由提升泵提升至浅层气浮,提升泵型号：CHD519-250〔IA,流量Q=350m3/h,扬程H=10m,功率N=18.5kw,设计计算：〔1调节池容积计算采用连续运行的方法,取流量的50%计算,调节池停留时间为8h,则所需调节池的容积V=QT=4000×8／24=1333〔2取池子的水深H=5.0m,则调节池的平面面积S=V／H=取宽B=15m则长L=S／B=18调节池的尺寸为L×B×H=15×18×5m〔3示意图单位：mm图2调节池混凝沉淀池1、混凝剂投加方法选用湿法投加,适用于各种形式的混凝剂,易于调节。采用重力投配装置,操作方法简单,混凝剂在溶药箱内溶解后直接将溶液投入管中。主要设备：混凝反应池出水由提升泵提升至浅层气浮,提升泵型号：CHD519-250〔IA,流量Q=350m3/h,扬程H=10m,功率N=18.5kw,2、折板絮凝池在絮凝池内,放置一定数量的折板,水流沿折板上下流动,经过无数次折转,促进颗粒絮凝。这种絮凝池因对水质水量适应性强,停留时间短,絮凝效果好,又能节约絮凝药剂而得到应用。〔1设计水量Q=8000×1.05/<24×2>=175m〔2单组絮凝池有效容积V=QT=175/<4×60>×12=8.75mT为絮凝时间,一般采用10～15min,这里取12min。折板絮凝池每个系列设计成4组。〔3絮凝池长度H´-有效水深〔m,取2m；B-单组池宽〔m,取2m。絮凝池长度方向用隔墙分成三段,首段和中段格宽均为1.0m,末段格宽为2.0m,隔墙厚为0.15,则絮凝池总长度为：L=2.2+5×0.15=2.95m,取3m。尺寸为：3.0m×2.0m×2m〔4折板布置折板布置首段采用峰对峰,中段采用两峰相齐,末段采用平行直板。折板间距采用0.4m。折板长度和宽度各段分别采用2.0×0.6m、1.5×0.6m和1.5×0.6m。3、沉淀池选用斜板沉淀池。斜板沉淀池具有停留时间短、沉淀效率高、节省占地等优点。具体计算：k-用水量占日用水量的百分比,一般采用5%-10%,这里取5%。n-沉淀池个数,这里取2个。〔1沉淀池清水区面积A=Q/q=175/9=19.4m2q-表面负荷[m3/<m2•h>],一般采用9.0～11.0m3/<m2•h>。设计中取q=9m3/<m〔2沉淀池长度及宽度设计中取沉淀池长度5m,则沉淀池宽度B=A/L=19.4/5=3.9m,取4m。〔3沉淀池总高度H=h1+h2+h3+h4+h5=0.3+1.0+0.87+1.5+0.83=4.5m式中h1-保护高度〔m,一般采用0.3～0.5m,这里取0.3m；h2-清水区高度〔m,一般采用1.0～1.5m,这里取1.0m；h3-斜管区高度〔m,斜管长度为1.0m,安装倾角600,则h3=sin600=0.87m；h4-配水区高度〔m,一般不小于1.0～1.5m,取1.5m；h5-排泥槽高度〔m。<4>沉淀池进水设计沉淀池进水采用穿孔花墙,孔口总面积A2=Q/v=0.049/0.2=0.245mv-孔口流速〔m/s,一般取值不大于0.15～0.20m/s,设计中取0.2m/s。每个孔口的尺寸定为15cm×8cm,则孔口数为21个。进水孔位置应在斜管以下,沉泥区以上部位。〔5沉淀池出水设计沉淀池的出水采用穿孔集水槽,出水孔流速v1=0.6m/s,则穿孔总面积A3=Q/v1=0.049/0.6=0.08m设每个孔口的直径为4cm,则孔口的个数N=A3/F=64个。F-每个孔口的面积〔m2,F=3.14/4×0.042=0.001256m〔6沉淀池斜管选择斜管长度一般为0.8～1.0m,设计中取1.0m；斜管管径一般为25～35mm,设计中取30mm;斜管为聚丙烯材料,厚度为0.4～0.5mm。〔7沉淀池排泥系统设计采用穿孔管进行重力排泥,每天排泥一次。穿孔管管径为200mm,管上开孔孔径为5mm,孔间距15mm。沉淀池底部为排泥槽,共12条。排泥槽顶宽2.0m,底宽0.5m,斜面与水平夹角约为450,排泥槽斗高为0.83。〔8示意图单位：mm图3斜管沉淀池二沉池本设计选用竖流沉淀池。竖流沉淀池是利用污水从沉淀池中心管流入,沿着中心管向下流动,经中心管下部的反射板折向上方流动,污水以流速v自下向上流动,污水中的颗粒以沉速u沉降,当u>v时颗粒开始下沉,u=v时颗粒悬浮污水中,u<v时颗粒随污水流出。上升至沉淀池顶部的污水用设在沉淀池四周的锯齿型三角堰溢流入集水槽排出。竖流沉淀池由进水装置、中心管、出水装置、沉淀区、污泥斗及排泥装置组成。二沉池计算：1、中心进水管面积f1=Q/v0=0.093/0.03=3.1m2EQ中心水管流速〔m/s,一般采用v<=0.03m/s,设计中取0.03m/sd0=<4f1/π>^1/2=1.99m,取2.02、中心进水管喇叭口与反射板之间的缝隙高度v1—污水从中心管喇叭口与反射板之间缝隙流出速度〔m/s,一般采用0.02-0.03m/s。d1—喇叭口直径〔m,一般采用d1=1.35do设计中取v1=0.02m/s,d1=1.35do=2.7m。3、沉淀部分有效断面面积A=Q/v=0.093/0.00083=1沉淀部分有效断面面积〔m2；v—污水在沉淀池内流速〔m/s。设计中取q´=3.0m3/m2•h,v=q´=0.000沉淀池直径沉淀池有效水深h2=vt×3600=0.00083×1.5×3600=4.48m校核沉淀池边长与水深之比,B/h2=10.7/4.48=2.39<3式中h2—沉淀池有效水深〔m;t—沉淀时间,一般采用1~2h.设计中取t=1.5h6、进水集配水井配水井内中心管直径式中v2—配水井内中心管上升流速〔m/s,一般采用v2>=0.6m/s;设计中取v2=0.6m/s配水井直径v3—配水井流速〔m/s,一般采用v3=0.2~0.4m/s设计中取v3=0.3m/s7、出水堰沉淀池的四周设置出水堰,出水堰上安装三角堰板,均匀集水后自由跌水出流。设三角堰板的堰上水深为0.025m,则单齿流量为则总共需要的齿数为n=Q/q=7.3,取8个齿高0.05m出水渠宽B取为200mm,出水槽下缘与出水槽水面的距离设为0.1m。8、排泥管排泥管伸入污泥斗底部,为防止排泥管堵塞,排泥管径设为200mm。9、示意图单位：mm图4竖流沉淀池水解酸化池水解酸化反应是将难生物降解的有机物大分子水解成可生化可降解的有机物。利用回流污泥有效提高水解段浓度梯度,废水有机物能够很好的降解。由于在不同的时间段内,水质极不均匀,为保证后续设备的连续运行。池内设置潜水搅拌机,使废水充分混合,均质均量。设计计算：1、水解池的容积VV=KzT=1.0×333.3×5=1水解池取L×B×H=12×8×5m三座V——水解池发热容积,m3；Kz——总变化系数,1.0；Q——设计流量,m3/h；T——水力停留时间,h取4小时2、水解池上升流速核算反应器的高度为：H=4m,反应器的高度与上升流速之间的关系为：V=Q/A=V/TA=H/T=4/5=0.8m/h水解反应器的上升流速v=0.5-0.8m/h,v符合设计要求。3、配水方式采用穿孔管布水器〔分支式配水方式,配水支管出水口距池底200mm,位于服务面积的中心,出水管孔径为20mm。4、出水收集出水采用钢板矩形堰。5、排泥系统设计采用静压排泥装置,沿矩形池纵向多点排泥,排泥点设在污泥区中上部。污泥排放采用定时排泥,每日1-2次,另外,由于反应器底部可能会积累颗粒物质和小砂砾,需在水解池底部设排泥管。接触氧化池污水在接触氧化池中进行氧化反应,即利用鼓风机提供的空气,将污水中的有机物分解成二氧化碳和水并繁殖附着在填料上的微生物,从而达到处理的目的。1、接触氧化池的有效容积V=Q<S0-Se>/Lv=8000×<600-20>×10-3/5=928m2、接触氧化池的总面积A和池数NA=V/h0=928/3=309.3mN=A/A1=309.3/<32×12>≈23、池深h=h0+h1+h2+h3=3+0.5+0.5+0.5=4.5m,取5m。4、有效停留时间：t=V/Q=928/333.3=2.78h5、供气量D和空气管道系统计算：D=D0Q=20×8000=160000m3/d=111.11mD0—1m3污水需气量,m3/m3,根据水质特性、试验资料或参考类似工程运行经验数据确定,这里取20m3/m6、填料选择计算本设计采用YCDT立体弹性填料。该种填料比其他填料有着使用寿命长,充氧性能好,耗电小,启动挂膜快、脱膜更新容易、,耐高负荷冲击,处理简便、不堵塞、不结团和价格低廉等优点。YCDT立体弹性填料和硬性类蜂窝填料相比,孔隙可变性大、不堵塞；与软性类填料相比,材质寿命长,不粘连接团；与半软性填料相比,表面积大、挂膜迅速、造价低廉。而且生物膜不仅能在运行过程中获得越来越大的比表面积,还能进行良好的新陈代谢。根据《环境保护设备选用手册》,YCDT立体弹性填料技术参数如下：表6填料技术参数结构部件材质相对密度拉断力/kgf拉伸强度连续耐热温度/oC脆化温度/oC耐酸碱稳定性丝条聚烯烃类〔聚酰胺0.93120>=3080~100-50稳定中心绳0.9571.4>=1580~100-50稳定填料单元直径：150mm丝条直径：0.35mm安装距离：150mm成膜后重量：50—100kg/m3比表面积：50-300m2/m37、接触氧化池需要量计算Q需=Do×Q=18×8000=144000m3/d=100m式中Do—1m3污水需气量,m3/m3,一般为15~20m3Q—污水日平均流量,m3/d一氧池需气量：Q1=0.6Q需=60m二氧池需气量：Q2=0.4Q需=40m38、填料容积负荷NV=0.2881Se0.7246=0.2881×200.7246=2.53[kgBOD5/<m3•d>]污水与填料总接触时间t=24S0/<1000×NV>=24×600/<1000×2.53>=5.7h设计一氧池接触氧化时间占总接触时间的60%：t1=0.6t=0.6×5.7=3.42h设计二氧池接触氧化时间占总接触时间的40%：t2=0.4t=0.4×5.7=2.28h9、示意图图5接触氧化池浅层气浮系统高效浅层气浮系统是一个先进的快速气浮系统,改传统气浮的静态进水、动态出水为动态进水、静态出水,即把含有附有微气泡悬浮颗粒的混合污水进入气浮池内的时候,使出流装置移动,混合废水的水平流速相对出流装置为零,从而抑制了槽内的紊流,因而能进行平稳的气浮分离〔即所谓的"零速度原理",浮选体上升速度达到或接近理论升速,极大地提高了处理效率,使废水在浅层气浮槽中的停留时间由传统的30～60min减至3min,并且集凝聚、撇渣、排水、排泥为一体,是一种高效的废水处理装置。设计处理水量Q=8000m3/d=333.3m3/h=5.56m3/min根据处理水量确定浅层气浮池的型号QF-400〔查《环境保护设备选用手册——水处理设备》主要参数如下：表7浅层气浮池参数技术参数参数值技术参数参数值处理量333.3m3配溶气系统功率45kw池径1反应罐尺寸/m2~Φ2.4×4.0主机总功率1.1kw反应罐搅动功率2×0.55kw加药搅拌功率〔2台2.2kw反应罐工作质量/t2×19.1注：表中处理水量依据,回流比R=30%,水里表面负荷：q=6~8m3/m2．h1、浅层气浮装置结构浅层气浮装置集凝聚、气浮、撇渣、沉淀、刮泥为一体,整体成圆柱形,结构紧凑,池子较浅。装置主体由五大部分组成：池体、旋转布水机构、溶气释放机构、框架机构、集水机构等。进水口,出水口与浮渣排出口全部集中在池体中央区域内,布水机构、集水机构、溶气释放机构与框架紧密连接在一起,围绕池体转动。2、反应罐的有效停留时间反应罐的容积V=πD2H/4=3.14×2.42×4/4=18.1m反应罐的有效停留时间t=V/Q=18.1×2/5.56=6.5min3、加药情况调整好的污水的pH值一般取7.5~8.5,在两个反应罐中分别加入混凝剂PAC和絮凝剂PAM。所加药剂的用量为PAC：80ppm,PAM:5ppm。〔1PAC每天需用量m1=80×8000×10-3/0.35=1828.5kg<0.35是PAC中Al2O3每天加药三次,则每次加药量为m1´=m1/3=609.5kg查资料得,将PAC配制成浓度为8%时,处理效果较好。每次加水量：m1´´=609.5/8%=7618.75kg设其密度ρ=1000kg/m3则所加水体积为V=m1´´/ρ=7.6m加药泵选型流量q=8/8=1m3/h,根据《给水排水设计手册第11册》常用设备,所选泵的型号为J-Z1000/1.0表8加药泵型号参数性能规格参数值性能规格参数值流量1000L/h电动机功率1.5kw泵速126次/min进出口直径32排出压力0.5-1.0MPa重量263〔2PAM每天需用量m2=5×8000×10-3=40kg每天加药三次,则每次加药量为m2´=m2/3=13.3kg根据实际经验,应将PAM配制成浓度为0.1％时,处理效果较好。每次加水量：ｍ2´´＝13.3/0.1%=13300kg设其密度ρ=1000kg/m3则所加水体积为V=ｍ1´´/ρ=13300/1000=13.3m3加药泵选型流量q=15/8=1.88m3/h,根据《给水排水设计手册第11册》常用设备,所选泵的型号为J-D2000/0.8型柱塞计量泵,两台,一用一备。表9加药泵型号参数性能规格参数值性能规格参数值流量2000L/h电动机功率2.2kw泵速91次/min进出口直径40mm排出压力重量340kg4、溶药搅拌机的选型参照《环境保护设备选用手册——水处理设备》,选用RS-24-1.1型溶药搅拌机,其主要技术参数如下：表10溶药搅拌机参数参数参数值参数参数值槽尺寸〔mmΦ2400×2500速比11:1转速/r.min-1131槽材质玻璃钢叶轮直径/mm450功率/kw1.1减速器摆线针轮加药桶容积为V=π〔D/22H=11.3m所需数量：2只,11.3×2=22.6m3>13.3m5、污泥产量气浮池进口处SS的浓度为C1=1200mg/l,SS的去除率为90%,出口处SS的浓度C2=1200×〔1-0.9=120mg/l,污泥的含水率ρ0=97%,排泥时间T=1d,则由SS产生的污泥量为：考虑到投加混凝剂后,也会产生一定的污泥量,则总污泥量W=△XK=288×1.5=432m3式中K-投加混凝剂后污泥的增加系数。污泥泵选型根据污泥量W1=432m3/d=18m3/h,查《给排水设计手册第六册》工业排水主要技术参数如下：表11污泥泵技术参数技术参数参数值技术参数参数值流量〔m3/h18汽蚀余量〔m3.8扬程H〔m12.9叶轮名义直径D2〔mm215转速n<r/min>1430过流断面最小尺寸〔mm15效率η〔%35泵重量〔kg140电动机功率〔kw4污泥浓缩池污泥浓缩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。常用污泥浓缩池分为竖流浓缩池和辐流浓缩池2种。二沉池排出的剩余污泥含水率高,污泥数量较大,需要进行浓缩处理；初沉污泥含水量较低,可以不采用浓缩处理。设计中一般采用浓缩池处理剩余活性污泥。浓缩前污泥含水率99%,浓缩后污泥含水率97%。具体计算:本设计采用竖流式浓缩池。进入浓缩池的剩余污泥量为Q=0.005m3中心进泥管面积f=Q/v0=0.005/0.03=0.17mv0-中心进泥管流速〔m/s,一般采用v0<=0.03m/s,这取