水污染控制工程课程设计印染厂废水处理设计.pdf
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1、 水污染控制工程 课程设计 学 院:专 业:班 级:学 号:姓 名:指导教师:时 间:2012.5.292012.7.7 1 目录 1.设计任务书.3 1.1设计题目.3 1.2设计资料.3 1.3设计内容.4 1.4设计成果.4 1.5设计要求.4 2.处理工艺的选择与确定.5 2.2污水处理工艺流程的确定.5 2.3主要构筑物的选择.6 2.3.1格栅.6 2.3.2 调节池.6 2.3.3 水解酸化池.7 2.3.4 改良 SBR反应池.7 2.3.5 沉淀池.8 2.3.6 污泥浓缩池.8 2.3.7污泥脱水.8 3.主要构筑物及设备的设计与计算.9 3.1 格栅.9 3.1.1 格栅
2、尺寸.9 3.1.2 通过格栅的水头损失 .9 3.1.4 栅栅的总长度 .10 3.1.5 每日栅渣量 .10 3 2 调节池.11 3.2.1 设计参数.11 3.2.2 设计计算.11 3.3水解酸化池.13 2 3.4 改良 SBR池CAST工艺.14 3.5 沉淀池.15 3.5.1 计算.15 3.6 污泥浓缩池.17 3.7 污泥脱水机房.19 3.8 附属建筑物.19 3.8.1维修、配电间.19 3.8.2值班室、电控间.19 4.污水处理厂总体布置.19 4.1平面布置.19 4.1.1平面布置的一般原则.19 4.1.2平面布置.20 4.2污水厂高程布置.20 4.2.
3、1高程布置原则.20 4.2.2污水污泥处理系统高程布置.20 总结.22 参考文献.23 3 1.设计任务书 1.1设计题目 某印染厂废水处理厂 1.2设计资料(1)本设计主要处理印染废水,设计日平均水量为4500 m3/d,根据课程设计提供资料:表 1-1 印染厂生产废水逐时实测情况 时间 废水流量(m3/h)时间 废水流量(m3/h)1 2 3 1 2 3 8:30 88.3 52.5 10.7 9:30 135.7 57.5 11.2 10:30 135.0 65.4 16.4 11:30 54.5 63.6 16.9 12:30 142.3 67.4 16.1 13:30 92.1
4、69.5 15.5 14:30 96.2 99.6 16.2 15:30 115.6 90.7 15.7 16:30 39.3 73.6 17.7 17:30 86.2 98.7 15.4 18:30 36.5 90.7 16.53 19:30 45.7 99.6 17.7 20:30 35.7 92.0 17.7 21:30 55.9 94.4 16.5 22:30 35.9 78.6 5.4 23:30 45.7 76.6 6.5 24:30 82.1 69.4 6.5 1:30 92.1 67.8 7.1 2:30 84.5 100.7 6.5 3:30 43.2 89.8 6.9 4:
5、30 114.6 177.8 6.5 5:30 159.5 75.4 7.2 6:30 135.0 45.0 7.8 7:30 78.6 44.3 8.5 (2)总变化系数 K=1.5(3)设计水质(经 24 小时逐时取样混合后)表 1-2 混合生产废水水质实测资料 指标 测定值(mg/l)BOD5 291.6415.7 CODCr 663.8890.2 SS 133.2237.8 TN 1.82.5 TP 18.520.4 pH 811 水温 2040 注:以上具体数值请查对水污染控制工程课程设计任务安排。4 (4)处理要求 出水水质达到污水综合排放标准(GB 8978-1996)中的 一级
6、 标准。处理后污水排入水体。注意:本次设计不考虑远期状况。CODcr=100 mg/l;PH=6-9 mg/l BOD5 =30 mg/l;TN=15 mg/l SS=70 mg/l;TP=0.5 mg/l(5)厂址 厂区附近没有大片农田;地面标高为 192.00 米(吴凇标高);受纳水体河道位于厂区西郊 500 米,河道 95%保证率枯水量为 195m3/h,最高 洪水位(95%保证率)为 189.89 米。上游 1 公里以内无用水点,下游 10 公里处有分散饮用水源。(6)气象及工程地质 该地区的夏季主导风向为东南风;夏季温度为 17;该地区场地基本平坦,用地面积为 120120 米;站区
7、地质情况符合施工要求。1.3设计内容(1)工艺流程选择与设计;(2)构筑物工艺设计计算;(3)水力计算;(4)污水处理厂的总平面布置图和工艺流程图;(5)附属构筑物设计。1.4设计成果(1)设计说明书一份(2)图纸两张:曝气池构筑物图(2#)平面布置图(2#)1.5设计要求 (1)设计参数选择合理。(2)设计说明书要求计算机打印出来,条理清楚,计算准确,并要求附有设计计算 5 示意图。(3)图纸布局紧凑合理,可操作性强。格式规范,表达准确、规范。标注及说明全部用仿宋体书写。(4)同组同学不得有抄袭现象。2.处理工艺的选择与确定 2.1方案确定的原则 (1)根据废水特点,选择合理成熟的工艺路线,
8、既要做到技术可靠确保处理后出水达标排放,还要结构简单、操作方便、易于维护管理。(2)污水处理站方案设计中,在保证处理效果前提下,充分考虑城市寸土寸金的现实,尽量减少占地面积,降低基建投资及日常运行费用。(3)平面布置和工程设计时,布局力求合理通畅、合理工程建设标准,做到降低能耗和处理成本。(4)本设计力求达到工艺先进、运行稳定、管理简单、能耗低、维修方便、造价低、施工方便、排泥量少等特点,且无二次污染。2.2污水处理工艺流程的确定 印染废水治理工艺流程中,是由若干不同作用的治理单元组成的,为了满足流程的处理效果,要求各个单元均应发挥其应有的作用和去除污染物的能力。国内普遍采用生化法处理印染废水
9、,对于水资源紧缺,排放要求高的地区采用生化与物理化学相结合的方法以减小废水污染物的排放量。印染废水处理一般都要设置调节池,以调节废水不同时段不同排放量对处理构筑物的冲击,由于印染废水的可生化性较低,往往设置水解酸化池降解高分子物质,水解酸化的目的是对印染废水中可生化性差的某些高分子物质和不溶解物质通过水解酸化,降解为小分子物质和可溶性物质,提高可生化性,而生物接触氧化也能很好的去处废水中的 COD和 BOD5。对比设计水质:CODcr 890.2mg/L;BOD5 415.7mg/L;SS 237.8mg/L;pH 值为 811;TN2.5mg/L;TP20.4mg/L和处理出水水质:CODc
10、r100mg/L;BOD30mg/L;SS70mg/L;pH值为 69;TN15mg/L;TP0.5mg/L,可以看出该废水主要以有机物为主,不含有有害物质,废水的可生化性较差。各污染物的最小去除率分别:CODcr88.8,BOD592.8,SS70.6,TP97.5%。6 所以采用以下流程:2.3主要构筑物的选择 2.3.1格栅 格栅是一种最简单的过滤设备,由一组或多组平行的栅条制成的框架,斜置于废水流经的渠道中。格栅设于污水处理所有构筑物之前,或设在泵站前,格栅用以去除废水中较大的悬浮物、漂浮物、纤维物质和固体颗粒物质,以保证后续处理单元和水泵的正常运行,减轻后续处理单元的负荷,防止阻塞排
11、泥管道。对于印染厂的废水,水中含有大量的长约1-200mm 的纤维类杂物,所以在格栅的选择上我们采用 1020mm 的栅条间距,本工艺采用回转式机械格栅以去除较大的悬浮物。在格栅间配一台螺旋输送机输送栅渣。螺旋格栅压榨输送出的栅渣经螺旋运输送入渣斗,打包外运。2.3.2 调节池 由于该印染废水厂具有三个排放口,且各个排放口的流量变化比较大,水质变化也比较大,须设置调节池来调节水量、均衡水质及储存水量,以满足后续 SBR反应池的处理水量与进水频率的要求。且该工厂废水中含有硫化和少量分散染料等还原性染料,染料本身含有硫,而且污水偏碱性,对后续生物处理冲击较大,通过加酸可调节 pH 值,而且去除部分
12、硫。污水 格栅 调节池 水解 酸化池 加酸和 混凝剂 改良 SBR 反应池(pH 值调节)沉淀池 污泥 浓缩池 污泥脱水 干泥外运 氧化脱色 出水 7 印染废水的排放废水的 PH 为 8 11,为了更好的满足后续处理工艺的要求,需要将废水的 PH 调节到 6 9,在调节池的进出口设置 pH 值自动检测仪,对废水进行监控,同时连接到自动加酸系统,通过自动加酸对废水进行调节。2.3.3 水解酸化池 水解酸化池可将大分子物质转化为小分子物质,水解酸化处理有机废水,不需密封及搅拌,在常温下进行即可提高废水的可生化性。由于水解池中的污泥停留时间可达1520d,且处于厌氧状态,因此污泥得到了很好的稳定,既
13、减少了整个流程产生的污泥量,又增加厌氧区降解有机物的能力。2.3.4 改良 SBR反应池 本设计采用改良 SBR法(又称循环活性污泥法,CAST)。CAST工艺是 SBR工艺的一种变形,设有一个分建式生物选择器的可变容积,以序批曝气-非曝气方式运行的间歇活性污泥处理工艺,CAST工艺操作运行灵活,已广泛应用于城市污水和各种工业废水的处理。CAST工艺的特点如下:生物选择区的设置有利于絮凝性细菌的生长并且提高污泥活性、抑制丝状菌的生长和繁殖,反应器在任意进水量及完全混合条件下不会发生污泥膨胀,运行较稳定。CAST工艺混合液污泥浓度在最高水位时与传统定容活性污泥法相同,由于曝气结束后的沉降阶段整个
14、池子面积均可用于泥水分离,其固体通量和泥水分离效果均优于传统活性污泥。CAST工艺具备良好的脱氮除磷性能。气脱氮性能体现在三方面,即曝气阶段的同步消化反消化、非曝气阶段沉淀污泥床的反消化及污泥回流在生物选择区的反消化;CAST工艺系统中活性污泥不断地经过好氧和厌氧循环,聚磷菌以生长和积累,是系统同时具备较好的除磷性能。CAST工艺操作运行灵活,工艺流程简单,土建费用低,运行费用省(污泥回流系统回流比一般为 20%),自动化程度高,同时采用组合式模块结构,布置紧凑,占地少。CAST工艺除磷的基本原理:CAST工艺通过曝气和非曝气阶段使活性污泥不断地经过好氧和厌氧的循环,这些反应条件将有利于聚磷细
15、菌在系统中的生长和累积。因此CAST系统具有生物除磷的功能。生物除磷的效果很大程度上取决于进水中所含有的易降解基质的含量。在CAST工艺的选择器中活性污泥通过快速酶去除机理吸附和吸收大量易降解的溶解性基质,这些吸附和吸 8 收的易降解基质可用于后续的生物除磷过程,对整个系统的生物除磷功能起着非常重要的作用。根据研究,当微生物体内吸附和吸收大量易降解物质而且处在氧化还原电位为+100mV至-150mV的交替变化的环境中时,系统可具有良好的生物除磷功能。2.3.5 沉淀池 沉淀池的形式有平流式、竖流式和辐流式沉淀池。其作用是从污水中去除沙子,渣量等比重较大的颗粒,以免这些杂质影响后续处理构筑物的正
16、常运行。工作原理是以重力分离为基础,即将进入沉淀池的污水流速控制在只能使比重大的无机颗粒下沉,而有机悬浮颗粒则随水流带走。平流式沉淀池静压排泥时,若不设刮泥机,采用多斗则结构复杂。竖流式沉淀池一般可采用单斗静压排泥,不需排泥机械。辐流式沉淀池一般可采用刮泥机或吸泥机。通过对各个沉淀池的比较,本设计沉淀池采用竖流式沉淀池。2.3.6 污泥浓缩池 浓缩池的形式有重力浓缩池、气浮浓缩池和离心浓缩池等。重力浓缩池是污水处理工艺中常用的一种污泥浓缩方法,按运行方式分为连续式和间歇式,前者适用于大中型污水厂,后者适用于小型污水厂和工业企业的污水处理厂。浮选浓缩适用于疏水性污泥或者悬浊液很难沉降且易于混合的
17、场合,例如,接触氧化污泥、延时曝起污泥和一些工业的废油脂等。离心浓缩主要适用于场地狭小的场合,其最大不足是能耗高,一般达到同样效果,其电耗为其它法的 10 倍。从适用对象和经济上考虑,故本设计采用气浮浓缩池。形式采用间歇式的,其特点是浓缩结构简单,操作方便,动力消耗小,运行费用低,贮存污泥能力强。采用水密性钢筋混凝土建造,设有进泥管、排泥管和排上清夜管。2.3.7 污泥脱水 污泥机械脱水与自然干化相比较,其优点是脱水效率较高,效果好,不受气候影响,占地面积小。常用设备有真空过滤脱水机、加压过滤脱水机及带式压滤机等。本设计采用带式压滤机,其特点是:滤带可以回旋,脱水效率高;噪音小;省能源;附属设
18、备少,操作管理维修方便,但需正确选用有机高分子混凝剂。另外,为防止突发事故,设置事故干化场,使污泥自然干化。9 3.主要构筑物及设备的设计与计算 3.1 格栅 3.1.1 格栅尺寸 (1)设计平均日流量smdm/0521.0/4500Q33 (2)设计最大日流量smQKh/078.00521.05.1Q3max (3)栅条间隙数n maxsinQnbhv 式中:n栅条间隙数,个;格栅倾角,取=60;b栅条间隙,m,取b=0.01m;h栅前水深,m,取h=0.4m;v过栅流速,m s,取v=0.8m s;hK生活污水流量总变化系数,根据设计任务书取 1.5。则 maxsinQnbhv个68.22
19、8.04.001.060sin078.0(取n=23 个)(4)有效栅宽 B(1)BS nbn 式中:S栅条宽度,m,取 s=0.01 m。则 (1)BS nbn=0.01(23-1)+0.0123=0.45m 3.1.2 通过格栅的水头损失 2h 02hkh sin220gvh 式中:2h过栅水头损失,m;0h计算水力损失,m;阻力系数,栅条形状选用圆形断面所以79.101.001.079.1s3434b,10 其中=1.79;k系数,格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数,一般采用k=3;g重力加速度,2m s,取g=9.812m s;则:sin222gvkh m15.060sin81.928.
20、079.132,在 0.08 0.15 之间,符合设计要求。3.1.3 栅后槽的总高度 H 12Hhhh 式中:1h栅前渠道超高,m,取1h=0.3m。则:12Hhhh=0.4+0.3+0.15=0.85m 3.1.4 栅栅的总长度 L 1121.00.5tanHLll 式中:1l 进水渠道渐宽部分的长度,m,1112tanBBl;1B进水渠宽,m,mv44.08.0078.022QBmax1;1进水渠道渐宽部分的展开角度,取1=20;2l栅槽与进水渠道连接处的渐窄部分长度,m,210.5ll;1H栅前渠道深,m,12Hhh.则:1112tanBBl=m0137.020tan244.045.0
21、 210.5ll=m00685.0 12Hhhm55.015.04.0 1121.00.5tanHLll=m84.160tan55.00.15.000685.00137.0 3.1.5 每日栅渣量 W max1864001000QWWK 式中:1W单位体积污水栅渣量,33310mm 污水,取1W=0.133310mm 污水 11 则:max1864001000QWWKdmdm/45.0/10005.1864001.0078.033 格栅的日栅渣量为:45.0W0.23m d,宜采用机械清渣。3 2 调节池 3.2.1 设计参数 本设计采用空气搅拌的调节池,一般为矩形,空气用量为 46 m3/(
22、m3h),调节池的有效水深一般为 3.0m 5.0m;对于印染废水,水力停留时间一般为 810h;气水比取 4:1;管内流速1v应在 1015m/s范围内;支管内的空气流速2v应在 510m/s范围内;孔眼开于穿孔管底部垂直中心线下斜向 45处,并交错排列,孔眼间距 b=100mm,孔径=4mm,穿孔管长一般为 4m。3.2.2 设计计算 调节池的有效容积 V=QT=187.59=1687.5m3 式中:Q 平均进水量(m3/h),本设计 Q=4500 m3/d=187.5m3/h;T 停留时间(h),取 9h。调节池的尺寸 调节池平面形状为矩形,由于受场地的限制,其有效水深h2采用 4.0m
23、,则调节池的面积 229.4210.45.1687mhVF 池宽 B 取 13m,则池长mBFL45.32139.421 取 33m 取保护高度 h1=0.5m,则池的总高为 H=4.0+0.5=5.5m 空气管计算(取汽水比为 4:1)空气量 smhmQs/208.0/75045.18733 12 空气总管管径 D1取 150mm,管内流速 v1为 smQvs/8.1115.014.3208.04D42211 v1在 10 15m/s范围内,满足规范要求。空气支管共设 10 根,每根支管的空气流量 q 为:smQqs/0208.010208.0103 取 v2=7m/s,则支管管径 mvqD
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