工业废水气浮处理工艺设计

《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：2014年6月28日至2014年7月5日学生姓名：学号：指导教师：目录TOC\o"1-3"\h\u12577前言 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，m3/h。表二、空气在水中的溶解度温度（℃）空气容重γ（g/L）空气溶解度Cs（mL/L·atm）01.25229.2101.20622.8201.16418.7温度取20℃，则γ=1.164g/L，Cs=18.7mL/L·atm，回流比R取20%，所以：Qg=1.164×18.7×（0.65×4—1）×0.2×187.5÷1000=1.306kg/h2.2气固比计算气固比α与悬浮颗粒的疏水性有关，α约为0.005～0.006，通常由试验确定。当无资料时，由下式计算α=Qg/（QSa）（2-2）式中：α——气固比；Sa——污水中悬浮物浓度，kg/m3。所以，气固比为：α=1.306÷187.5÷1.2=0.0062.3回流溶气水量（2-3）式中：α——气固比；Q——处理水流量，m3/h；S1、S2——分别为原水和出水SS浓度，S1=1200mg/L,S2=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，20℃所以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控装置及仪表。压力溶气罐直径Dd=√（4×QR÷π÷I）（2-4）式中Dd——压力溶气罐直径，m；QR——溶气水量，m3/h；I——单位罐截面积的水力负荷，对填料罐一般选用100～200m3/(m2·h)。因此，溶气罐直径为：Dd=√（4×43.99÷π÷120）=0.68m，取0.65m2）溶气罐高度H=2h1+h2+h3+h4（2-5）式中：H——溶气罐高度，m；h1——罐顶、底封头高度，m（根据罐直径而定）；h2——布水区高度，一般取0.2～0.3m；h3——贮水区高度，一般取1.0m；h4——填料层高度，当采用阶梯环时，可取1.0～1.3m表三、根据《JB1154-73》规定，当直径为650mm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=212mm所以：灌高为：H=2h1+h2+h3+h4=2×0.212＋0.3＋1＋1.2=2.924mH/D=4.5＞4，符合高径比要求选用RG—400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=πDd2×H÷4=0.97m3Vd=QR×td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：QP=Qg/(736fpKT)×1000（3-1）式中：QP——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，atm；KT——溶解度系数，QP=1.306÷（736×0.65×4×0.024）×1000=28.24m3/h根据结果及压力的范围选择4BA—7型加压水泵，选用一用一备。3.2空压机的选型溶气水需用量为：QR=43.99m3/h实际供气量为：Qa=QR×Kt×P÷η（3-2）=43.99×17.66×4÷0.65=4780.7L空气/h空压机选型：Qa，=1.25ψ×Qa÷1000÷60（3-3）其中ψ为空压机安全系数，取1.25Qa，=1.25×1.25×4870.7÷1000÷60=0.1522m3/min根据其额定供气量Qa，=0.1522m3/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：接触室表面积：Ac=（Q+QR）/(3.6υC)（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；υC——接触池上升速度，通常取20mm/s。所以：Ac=（187.5+43.99）÷3.6÷20=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气浮分离池分离室表面积As=（Q+QR）÷(3.6×vs)（4-3）式中：As——分离室表面积，m2；Q——气浮池处理水量，m3/h；QR——溶气水量，m3/h；vs——分离室水流向下平均速度，通常为1～1.5mm/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÷1.67=38.5m2分离室长度Ls=As/Bs（4-4）式中：Ls——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1～1.5:1取长宽比为1.5:1，则：Ls=7.5m,Bs=5.06m因此，接触室宽为Bc=5.06m，长为L=0.64m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1.67mm/s；t——气浮池分离室停留时间，一般取25～30min因此，H=1.67×25×60÷1000=2.505m总高度为：2.505+0.5+0.2+0.5=3.705m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。因此，W=（3.22+38.5）×2.505=104.5m3总停留时间校核T=60W/（Q+QR）（4-7）式中：T——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，m3/h。总校核时间T=27.1min,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10~20mm为宜。一般允许的集水系统水头损失为0.2~0.5m/s，空口流速为5~6m/s，干管与支管流速在0.5~0.7m/s，管底距池底20~40cm，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V0、孔眼尺寸和个数：V0=μ√2gh(5-1)式中：V0——孔眼流速，m/s；μ——孔眼流速系数,取0.94；g——重力加速度，9.8m/s2；h——孔眼水头损失，m。所以：V0=0.94×√（2×9.8×0.3）=2.28m/s进水管内径为：D=［4（Q+QR）÷π÷v］1/2=［4（187.5+43.99）÷3600÷π÷1.5］1/2=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。N=Ls/5=15根。气浮管取15根，每根管集水量：Q0=（Q+QR）÷15=4.29×10-3m3每个集水管的空口总面积：取ε=0.63S=Q0÷ε÷V0=4.29×10-3÷0.63÷2.28=0.00298m2单个孔眼面积：取d0=0.018mS0=3.14×0.0182÷4=2.54×10-4m2则每根集水管孔眼数：n=S/S0=0.00298÷2.54×10-4=11.7，取12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：l0=7.5÷(12÷2+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400mm，则刮渣机跨度应为：5.06+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：4atm下选择TV-111型释放器，则q=5.91m3/h，所以释放器个数为：n=43.99÷5.91=7.44取8个释放器安装宜在被处理水面下1.5m处，其工作范围约2m直径，确保溶气水与污水混合充分，可采用向下安装方式。8.课程设计体会回顾起此课程设计，至今我仍感慨颇多，从理论到实践，在这段日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，但可喜的是最终都得到了解决。实验过程中，也对团队精神的进行了考察，让我们在合作起来更加默契，在成功后一起体会喜悦的心情。果然是团结就是力量，只有互相之间默契融洽的配合才能换来最终完美的