河北高阳一企业日处理8000吨印染废水处理工程设计毕业设计.doc
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1、 目 录第一章 绪论11.1高浓度氨氮废水特性及处理重要性11.1.1 高浓度氨氮废水特性11.1.2 废水处理重要性11.2国内高浓度氨氮废水处理常见工艺21.2.1 物化法21.2.2 生化处理法41.3 高浓度氨氮废水污染现状51.4 我国治理高浓度氨氮废水的发展历程6第二章 工程概况72.1 设计题目72.2 设计目的72.3 设计资料72.3.1 工程背景72.3.2 水量72.3.3 水质情况72.3.4 气象资料72.3.5 城市地质资料82.4 设计内容82.5 设计要求82.6 设计进度计划82.7 设计成果8第三章 设计方案的确定93.1 设计依据93.2 设计原则93.3
2、 高浓度氨氮废水处理原理与工艺流程93.3.1 高浓度氨氮废水处理原理93.3.2 高浓度氨氮废水处理工艺流程113.4 污泥处理设计方案选择11第四章 主要处理设备和构筑物的设计参数124.1 格栅124.1.1 设计规范134.1.2 计算公式134.2 调节池144.2.1 设计规范144.3 吹脱塔144.3.1 设计规范154.3.2 计算公式154.4 沉砂池164.4.1设计规范164.4.2 计算公式164.5 配水井174.5.1 配水方式174.5.2 配水方式的确定184.5.3 设计规范184.6 初沉池184.6.1 池型的选择184.6.2 设计规范194.6.3
3、计算公式204.7 AO池204.7.1 A/O池结构特点204.7.2设计规范214.7.3计算公式214.8 二沉池224.8.1 池型的选择234.8.2 设计规范234.8.3 计算公式244.9 污泥浓缩池254.9.1 污泥浓缩方法254.9.2 污泥浓缩形式的确定254.9.3 设计规范264.10 污泥脱水264.10.1 污泥脱水方法264.10.2 污泥脱水方式的确定274.10.3 设计规范27第五章 污水厂处理设施设计说明275.1 各处理构筑物设计说明275.1.1 格栅275.1.2 调节池275.1.3 吹脱塔一285.1.4 吹脱塔二285.1.5 沉砂池295
4、.1.6 配水井295.1.7 辐流式初沉池295.1.8 AO池305.1.9 二沉池305.1.10 污泥处理系统305.1.11 其他附属构筑物305.2 主要构筑物一览表31第六章 主要处理单元的处理效果31第七章 工程概预算327.1废水处理厂工程造价327.1.1计算依据327.1.2单项构筑物工程造价计算327.1.3 建、构筑物工程造价总计347.2 废水处理成本计算347.3 综合成本35第八章 各构筑物设计计算书358.1 格栅358.1.1 设计参数358.1.2 设计计算358.1.3 附属设备和构筑物378.2 调节池388.2.1 设计参数388.2.2 设计计算3
5、88.3 吹脱塔一418.3.1 设计参数418.3.2 设计计算418.4 吹脱塔二468.4.1 设计参数468.4.2 设计计算468.5 沉砂池498.5.1 设计参数498.5.2 平面尺寸计算498.5.3 设计计算草图518.6 初沉池518.6.1 设计参数518.6.2 设计计算518.6.3 设计计算草图528.7 曝气池538.7.1设计参数538.7.2 A/O池主要尺寸计算548.7.3剩余污泥量548.7.4 计算需氧量和供气量558.7.5 曝气装置568.7.6 空气管系统计算578.8 二沉池588.8.1 设计参数588.8.2 设计计算588.8.2.1
6、平面尺寸计算588.8.2.2 进水方式598.8.2.3 出水方式598.8.3 排泥部分设计608.8.4 污泥量计算608.8.5 沉淀池前配水井设计计算618.9 污泥浓缩池638.9.1 污泥量的计算638.9.2 设计参数638.9.3 设计计算638.9.4 辐流式污泥浓缩池示意图668.10 污泥脱水机房678.10.1 设计计算678.10.2 脱水设备的选择678.10.3 污水机房尺寸678.10.4 脱水机房附属设备678.10.4.1 脱水剂678.10.4.2 制药液装置688.10.4.3 脱水后的污泥量698.10.4.4 污泥的最终处置698.11 鼓风机房设
7、计698.11.1 设计原则698.11.2 风机的选择698.11.2.1 设计计算698.11.2.2 风机选型708.11.3 鼓风机房尺寸设计70第九章 污水处理厂的高程布置719.1 高程布置的一般规定719.2 污水处理厂高程水力计算729.2.1 污水高程水力计算729.2.2 污水处理构筑物设计水面标高749.3 污水泵房的设计759.4 污泥提升泵的选择76谢 辞77参 考 文 献78附 录79 - V -华东交通大学毕业设计第一章 绪论1.1高浓度氨氮废水特性及处理重要性1.1.1 高浓度氨氮废水特性氨氮的大量排放,不仅造成了水环境的污染、水体富营养化及水体发生赤潮等现象,
8、而且在工业废水处理和回用工程中造成用水设备中微生物的繁殖而形成生物垢,堵塞管道和用水设备,影响热交换。 高浓度氨氮废水来源广泛,成分复杂,毒性强,对环境危害大,处理难度很大,并且被氧化生成的硝酸盐和亚硝酸盐还会影响水生生物甚至人类的健康。1.1.2 废水处理重要性水是一种极为宝贵而又有限的自然资源。水是人类赖以生存和发展经济的物质基础,也是人类生存、发展的制约条件。我国的水资源并不丰富,人均占有水量列世界第88位,只相当于世界人均值的四分之一,已成为世界13个贫水国之一。 水污染是全球面临的主要问题之一。随着世界经济的发展和城市化的进程,对水的需求量在不断地增大,随之而来的是废水的排放量也日益
9、增多,在环境污染中,工业废水的污染影响最大。随着我国工业的发展,工业废水的排放量在日益增加,我国同样也遇到了废水严重污染水体的问题。水体中的氨氮污染已引起国内外社会各界的广泛关注。当前我国工业企业所排出的废水种类众多,废水总量很大,而氨氮废水是其中非常重要的一部分。根据国家环保部2011年公布的有关2010年主要工业行业氨氮排放统计数据如下: (1)化学原料及化学制品制造业:13.16万吨; (2)有色金属冶炼及压延加工业:3.13万吨; (3)石油加工、炼焦及核燃料加工业:2.57万吨; (4)农副产品加工业:1.79万吨; (5)纺织业:1.60万吨; (6)皮革、羽绒及制品加工业:1.4
10、9万吨; (7)饮料制造业:1.24万吨; (8)食品制造业:1.12万吨; 以上总计:26.1万吨。考虑到有关统计数据的可靠性,实际工业氨氮排放量将达到30万吨以上。另外,考虑到城市污水、农业、养殖等行业巨大废水排放量,我国总的氨氮年排放量约264万吨。 氨氮的大量排放,不仅造成了水环境的污染、水体富营养化及水体发生赤潮等现象,而且在工业废水处理和回用工程中造成用水设备中微生物的繁殖而形成生物垢,堵塞管道和用水设备,影响热交换。1995年,德国要求85污水处理厂的外排废水达到国家三级标准。1999年,在此标准基础上还要求污水厂出水每2h取样的混合水样至少有80满足无机氮5mg/L。我国在19
11、88年实施的地面水环境质量标准GB3838-88中规定硝酸盐、亚硝酸盐、非离子氨和凯氏氮的标准。时隔11年,在GHZB1-1999增加了氨氮的排放标准,在GB3838-2002标准中增加了总氮控制。各地的环保部门要求相关行业必须马上建设脱氮设施,否则关闭工厂或增加排污费的征收。国家“十二五”发展规划中将氨氮减排列入控制指标,要求“十二五”末氨氮排放量在2010年的基础上减排10%。由此可知氨氮处理的重要性。目前,国内外有很多处理氨氮废水的方法,为了避免重复建设和使用不成熟的技术,分析当前的技术进展具有重要的现实意义。1.2国内高浓度氨氮废水处理常见工艺1.2.1 物化法国内外处理高浓度氨氮废水
12、的物理化学方法很多,主要有空气吹脱法、蒸汽汽提法、折点加氯法、离子交换法、化学沉淀法、催化湿式氧化法和烟道气治理法等,这些方法各有优缺点,可用于不同条件的废水处理。 1.2.1.1空气吹脱法 空气吹脱法是使废水作为不连续相与空气接触,利用废水中组分的实际浓度与平衡浓度之间的差异,使氨氮由液相转移至气相而去除。废水中的氨氮通常以离子铵(NH4+)和游离氨(NH3)的状态保持平衡而存在,将废水pH值调节至碱性时,NH4+转化为NH3,然后通入空气将NH3吹脱出来。NH4+ OH- NH3+ H2O 在吹脱过程中,废水pH值、水温、水力负荷及气水比对吹脱效果有较大影响。一般来说,pH值要提高至10.
13、811.5,水温一般不能低于20,水力负荷为2.55 m3/(m2h),气水比为25005000 m3/m3,此时氨氮去除率在80%95%。 空气吹脱法工艺流程简单,但NH3-N仅从溶解状态转化为游离态,并没有彻底除去,需要相应的回收装置,否则易造成二次污染;当温度低时,NH3-N吹脱效率大大低,不适合在寒冷的冬季使用。 另外,在当前越来越严格的排放要求条件下,作为一种较为简单粗糙的氨氮废水处理工艺,空气吹脱法由于无法达到排放要求(如15 mgL-1以下),加上氨的回收利用上受到限制,因此采用它的改良方法。1.2.1.2蒸汽汽提法 蒸汽汽提法是利用蒸汽将废水中的游离氨转变为氨气逸出,处理机理与
14、吹脱法一样,即在高pH值时使废水与气体密切接触,从而降低废水中氨浓度的过程。其传质过程的推动力是气体中氨的分压与废水中氨的浓度相当的平衡分压之间的差值。延长汽水间的接触时间及接触紧密程度可提高NH3-N的处理效率,用填料塔可以满足此要求。由于采用蒸汽作为工作介质,氨自废水进入蒸汽中,然后在塔顶蒸馏成浓氨水、浓氨气或者液氨回收,或是采用酸吸收成为相应的铵盐。蒸汽汽提法适用于处理连续排放的高浓度氨氮废水(浓度在1000 mgL-1以上),操作条件易于控制。对于浓度在100030000 mgL-1,甚至更高浓度的氨氮废水,采用该法可以经一次处理后,氨氮浓度达到15 mgL-1(国家一级排放标准)以下
15、。蒸汽汽提脱氨技术因为是以蒸汽为脱氨介质,由于蒸汽价格较高(约200元/吨),因此蒸汽消耗就成为了该技术关键指标。传统蒸汽汽提脱氨技术蒸汽消耗达到300kg/吨废水以上,因此传统蒸汽汽提脱氨技术成本很高。随着近些年来技术的进步,一些在传统蒸汽汽提脱氨技术上研究开发的新型蒸汽汽提脱氨技术已经大大降低了蒸汽单耗,达到了30kg/吨废水,因此新型蒸汽汽提脱氨技术正在高浓度工业氨氮废水处理领域得到广泛地推广应用,为我国氨氮污染物减排起到了强有力的技术支撑作用。1.2.1.3折点加氯法 折点加氯法是将氯气通入水中,当投入量达到某一值(点)时,水中游离氯含量最低而氨的浓度降为零,当投入量超过该点时,水中的
16、游离氯就会增多。因此,该点称为折点,该状态下的氯化称为折点氯化。折点氯化去除氨的的机理为氯气与氨反应生成无害的氮气,氮气逸入大气。折点加氯法需氯量取决于氨氮的浓度,两者质量比为7.6:1,为了保证反应完全,一般氧化1 mg氨氮需加910 mg的氯气。当氨氮浓度 20 mgL-1时,脱氮率大于90%。pH值对脱氮率影响较大,pH值高时产生NO3-,pH值低时产生NCl3,pH值较高或较低时都会过多消耗氯气,因而pH值通常控制在68 。折点加氯法处理效率能达到90%100%,处理效果稳定,不受水温影响,投资较少,但运行费用很高,如果控制不好,副产物氯胺和氯代有机物会造成二次污染。该法只适用于处理不
17、易生化处理的低浓度氨氮废水(如几十mgL-1左右),且处理量不宜过大。1.2.1.4离子交换法 离子交换法是指在固体颗粒和液体的界面上发生的离子交换过程。离子交换法采用无机离子交换剂沸石作为交换树脂,沸石具有对非离子氨的吸附作用以及与离子氨的离子交换作用,它是一种硅质类的阳离子交换剂,沸石处理氨氮废水成本低,而且对NH4+有很强的选择性。pH值对沸石离子交换性能影响很大:当pH=48时,沸石离子交换性能最佳;当pH 8时,NH4+变为NH3而失去离子交换性能。离子交换法具有投资省、工艺简单、占地小、操作较为方便、温度和毒物对脱氮率影响小等优点,该法适用于处理中低浓度氨氮废水( 2.510-13
18、时可生成磷酸铵镁(MAP),除去废水中的氨氮。穆大纲等采用向氨氮浓度较高的工业废水中投加MgCl26H2O和Na2HPO412H2O生成磷酸铵镁沉淀的方法,以去除其中的高浓度氨氮。结果表明,在pH为8.9l,Mg2+,NH4+,PO43-的摩尔比为1.25:1:1,反应温度为25 ,反应时间为20 min,沉淀时间为20 min的条件下,氨氨质量浓度可由9500 mgL-1降低到460 mgL-1,去除率达到95%以上。化学沉淀法可以处理各种浓度的氨氮废水,并且得到的沉淀物是一种很好的复合肥料。但是,由于Mg(OH)2和H3PO4价格比较高,采用该法处理高浓度氨氮废水虽然工艺可行,但成本太高,
19、而且向废水中加入PO43-,易造成二次污染,实际生产中难以推广应用,仅仅限于一些特定的废水处理场所。1.2.1.6催化湿式氧化法催化湿式氧化法是在一定的温度、压力下,在催化剂的作用下,经空气氧化使污水中的有机物、氨等分别氧化成CO2、H2O及N2等无害物质,达到净化的目的。该方法净化效率高、流程简单、占地面积少,但由于反应设备需耐高温、耐腐蚀,故投资较大,尚处于研究开发阶段,少见工业化应用报导。1.2.1.7烟道气法烟道气法是指通入烟道废气使含氨废水气化后,氨与烟道气中二氧化硫充分接触发生物理化学反应,将其中的氨固化,从而降低废水中氨氮含量的方法。当废水中氨与烟道气中二氧化硫含量相当时,可完全
20、脱氨。此方法既有效地利用了烟道气的废热,又使氨固化,是一种“以废治废”的综合利用方法。该方法用发电厂的烟道废气,应考虑烟道气的量和剩余氨水的量相匹配,因此,烟道气法应用受到限制。1.2.2 生化处理法生化法是利用好氧菌及厌氧菌的硝化和反硝化过程,将废水中的氨氮转化为硝酸盐,然后转化为氮气,实现废水的达标排放。生化法能彻底脱除废水中的氨,并且不会造成二次污染,能耗较物理化学法低。但由于生物所能承受氨氮的浓度较低,一般生物处理氨氮浓度不能超过200 mgL-1。如果废水中的氨氮浓度高于200 mgL-1而低于1000 mgL-1时则通常需要采用物理化学法和生化法相结合的工艺,即采用物理化学法先去除
21、废水中部分氨,然后再采用生化法将氨氮彻底去除到排放标准。如果废水中的氨氮浓度高于1000 mgL-1,例如几千mgL-1,甚至达到数万mgL-1,对于这样的废水,目前国内外的生产实践中比较通行的做法是:先将高浓度氨氮废水通过蒸氨的或吹脱将废水中的氨氮降到300 mgL-1以下(无法降到300 mgL-1以下,则需用清水进行稀释),然后用A/0法或化学沉淀法(磷酸铵镁盐法)进行后续处理。出水NH3-N在操作管理十分良好的前提下,一般可以达到国家排放三级标准。1.3 高浓度氨氮废水污染现状目前,排放高氨氮废水的企业公司比较普遍,如:石化、矿产、焦化、印染、颜料、稀土行业等。高氨氮废水是世界难处理的
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