5000m3d造纸废水处理工程设计.docx

《5000m3d造纸废水处理工程设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《5000m3d造纸废水处理工程设计.docx（41页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、本科专业课程设计5000m3 /d 造纸废水处理工程设计学院（系）： 环境与化学工程学院专 业 ：学生 姓名： 学 号 ： 指导教师：答辩日期： 2011 年 1 月大学课程设计（论文）任务书院（系）：环境与化学工程学院基层教学单位：环境科学与工程系学 号学生姓名专业（班级）环境工程 1 班设计题目 5000m3/d 造纸废水处理工程设计(执行GB3544-2008 标准)设计技术参数设计要求工作完成设计说明书 2 万字量工第一周：查阅资料，方案设计，设计计算作第二周：设计计算计第三周：设计计算，完成说明书，答辩划参1教材考2三废处理工程技术手册（废水卷） 资3污水处理工艺及工程方案设计料指导

2、教师教授基层教学单位主任签字说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。2010 年 12 月 10 日目录第 1 章 绪论11.1 研究背景及意义11.2 国内外研究现状及发展趋势1.3 设计内容第 2 章 设计说明 2.1 设计资料2.2 工艺流程选择2.2.1 基本处理方案的确定 2.2.2 好氧处理工艺选择 2.2.3 工艺流程说明 第 3 章 污水处理构筑物设计计算 第 4 章第 5 章结论参考文献致谢第 1 章 绪论1.1 研究背景及意义1.2 国内外研究现状及发展趋势1.3 设计内容第 2 章设计说明2.1设计资料该废水处理工艺处理水量为 5000t/d，出水执

3、行 GB3544-2008 标准， 处理后的污水直接排入附近河流，设计进水水质及排放标准见表2-1。表 2-1 设计进水水质及排放标准CODCrBOD5SSTNPHmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/L进水指标700300400306-9出水指标1003050156-92.2工艺流程选择纤维回收污水筛滤机调节池气浮池水解酸化池上清液回流氧化沟污泥回流泥饼外运污泥脱水间污泥浓缩池集泥井二沉池原污水出水污泥图 2-1 氧化沟法污水处理流程图2.2.1 基本处理方案的确定2.2.2 好氧处理工艺选择2.2.3 工艺流程说明第 3 章污水处理构筑物设计计算3.1 筛网3.1.1 设计参数设计流量Q=

4、5000m3/d=208.33m3/h3.1.2 设备选择选择GTL-200 型滚筒式筛滤机，主要技术参数见表3-1。表 3-1GTL-200 型滚筒式筛滤机技术参数型号GTL-200处理水量m3/h150250设备长mm4483设备宽mm1844设备高mm2950进水DN250管径 mm出水DN300反洗DN25电机功率kW1.53.2 调节池采用上下翻腾式折流调节池，混合较均匀，不易产生沉淀。调节池计算草图如图 3-1 所示。3.2.1 设计参数图 3-1 调节池计算草图设计流量Q=5000m3/d=208.33m3/h；水力停留时间t=6h。3.2.2 设计计算2h 调节池容积V = Q

5、t(3-1)式中， Q 为设计水量，m3/h；t 为水力停留时间，h；为容积加大系数，一般取 0.7 。代入数值V= 调节池尺寸208.33 6 2 0.7=892.84 m3有效水深H 取 4m，超高 0.5m，则总高度为 4.5m。V892.84池面积A=223.21 m2(3-2)H4采用方形池，池长与池宽相等，都取15m，每隔 5m 设一折流板。3.3 污水提升泵房3.3.1 设计参数设计流量Q=5000m3/d=208.33m3/h3.3.2 泵的扬程计算各构筑物的水面标高和池底埋深见高程计算。 调节池最低水位-4.20m，气浮池最高水位 2.07m，所以提升净扬程Z=4.20+2.

6、07=6.27m。 吸入管道水头损失计算管道内污水按满流计算，D=300mm 时，管道内流速4Q4 0.058v =p D2= 0.82m / s(3-3)3.14 0.32由满流管道水力算图查得i=0.0036 沿程水头损失计算吸入管道长L=10m， h1= iL = 0.0036 10 = 0.036m (3-4) 局部水头损失计算局部水头损失按沿程水头损失 30%计算。h = 0.036 30% = 0.011m2 排出管水头损失计算 沿程水头损失计算见公式(3-4)排出管道长L=8m， h3= iL = 0.0036 8 = 0.029m 局部水头损失计算局部水头损失按沿程水头损失 3

7、0%计算。h = 0.029 30% = 0.009m4 取自由水头h5水泵所需扬程：= 0.8mH = Z + h + h12+ h + h + h345(3-5)= 6.27 + 0.036 + 0.011+ 0.029 + 0.009 + 0.8 = 7.16m3.3.3 泵的选择选择两台 ESP100-250 型渣浆泵，一备一用，主要参数为：叶轮代号A，叶轮直径 259mm，转速 1450r/min，流量 210m3/h，扬程 16m，汽蚀余量 2m，轴功率 11.3kW，电机功率 15kW。3.3.4 泵房尺寸设计占地面积为LH=9m6m3.4 气浮池采用部分出水回流的加压溶气气浮法

8、。气浮池设计草图如图3-2 所示。废水排渣出水图 3-2 气浮池设计草图3.4.1 设计参数溶气压力P = 300 kPa ；回流比R = 20.7%；T = 20时，空气在水中饱和溶解度Ca = 18.7mg/L；混凝剂投加后混合反应时间Tr=10min；反应池中水流向下流速vr=3.75mm/s；接触室内上升流速 vc=15mm/s；停留时间Tc2.5min；气浮分离池内停留时间Ts = 15min；向下流速vs=2.5mm/s；反应池与气浮池合建，为避免打碎絮体，进入接触室的流速应控制在 0.1m/s以下。3.4.2 设计计算 加压溶气水量Qp=Q(3-6)736h pKTQ回流比 R

9、=pQ= 1035 = 20.7%(3-7)5000吸水井容积按 2h 的储水量计算，则所需容积：V = 1035 2 = 86.25m3 24设计池面积 L B = 5m 5m86.25则有效水深 H = 3.45m ，实际深度取 4m。25Q(1 + R)T 各池容积计算V =(3-8)24 60反应区容积VQ(1 + R)T=r5000 (1 + 20.7%) 10= 24.4m3r24 6024 60接触室容积VQ(1 + R)T=c5000(1 + 20.7%) 2.5= 10.4m3c24 6024 60分离室容积V= Q(1 + R)Ts5000(1 + 20.7%) 15= 5

10、2.1m3s24 6024 60 有效水深 H = v T= v T= v T(3-9)s sc cr r各池尺寸见公式(3-2)V24.4反应池面积 A =r = 10.8m2 ，设计尺寸长 6m，宽 2m；rH2.25接触室面积 A= Vc10.4=4.6m 2 ，设计尺寸长 6m，宽 1m；cH2.25V分离室面积 A =s52.1=23.2m2 ，设计尺寸长 6m，宽 4m；sH2.25总占地面积6 7m2。 气浮池高度校正实际有效水深 H0= (10.8 + 4.6 + 23.2) 2.25 = 2.07m6 7气浮池高度 H / = H0+ h + h12(3-10)式中，h 1为

11、浮渣层高度，m，取 8cm；h2 为干舷高度，m，取 15cm。代入数值 H / = 2.07 + 0.08 + 0.15 = 2.30m 气浮所需空气量Qg= QRa j(3-11)cj Q空压机额定气量Q =gg601000(3-12) 浮渣量计算和浮渣槽设计 浮渣量计算W = QC 浮渣槽设计h(3-13)ss浮渣槽宽度取 b = 0.5m，浮渣槽深度 h= 0.5，m槽底坡度 i = 0.1，坡向排渣管，排渣管 Dg = 200mm。 集水管设计0.05792 9.8 1.9采用两根穿孔管，每根管上 4 个孔眼，孔眼中心线以上水头 h=1.9m。2gh孔眼总面积：f =Q= 0.009

12、m2(3-14)孔眼个数 n=8 个，则单孔面积 f =Sf0.009= 0.0011m2 (3-15)4 0.00113.14n84 fp孔口直径 D = 0.038m(3-16)流速计算见公式(3-3)取总管直径 D=150mm， v =4 0.0123.14 0.152= 0.68m / s ；2Q取支管直径 D=100mm， v = pp D 2= 20.012 = 0.76m / s 。3.14 0.123.4.3 设备选择 空压机选择 Z-0.08 / 7 型空压机，主要参数为：气量0.08m3/min，最大压力0.7MPa，电机功率 0.7kW，适用于流量小于 10000m3/d

13、 的气浮池。 溶气释放器选择 TS-型溶气释放器，主要参数为：溶气水支管接口直径 20mm， 0.3MPa 下流量 1.59m3/h，作用直径 50mm。3.72释放器台数n =4Qp Ip1.59= 2.4 台，取 n 为 3 台。 溶气罐直径 D =(3-17)式中，I 为溶气罐过流密度，m3/(m2d)；对填料罐取值范围为 2500 5000m3/(m2d)，取 4000m3/(m2d) 。4 10353.14 4000代入数值 D = 564mm ，取标准直径 600mm。溶气罐高度h = 2h + h12+ h + h34(3-18) 刮渣机 投药装置及搅拌器选用硫酸铝絮凝剂，加药量

14、 20mg/L则总需药量= 5000 20 10-3 = 100kg / d假设配药浓度 10%，则投加药液量= 100 = 1000L / d = 41.7L / h10%选择 J型加药装置，每日投加一次，主要参数为：外型尺寸 1350mm1350mm2200mmm，投加量 0.545L/h，投加方法为水射器转子流量计，搅拌机功率 0.37kW，搅拌槽容积 500L，溶液槽容积 1000L。 加压泵 吸水井最低水位-4.0m，溶气罐高度 3.0m，取 1.0m 的安装富余水头，所以提升净扬程 Z=4.0+3.0+1.0=8.0m4Qp v 吸入管道水头损失计算管道内污水按满流计算， D =(

15、3-19)4 0.0123.14 0.8v=0.8m/s 时代入数值， D = 138mmD=150mm 时，校核管道内实际流速，见公式(3-3)4 0.012v = 3.14 0.152= 0.68m / si = 0.000912v 20.867+(1)0.3水力坡度D1.3v0.6820.867(3-20)= 0.000912 (1 + )0.3 = 0.00630.15.30.68沿程水头损失计算见公式(3-4)吸入管道长 L=5m， h1= 0.0063 5 = 0.032m局部水头损失按沿程水头损失 30%计算。h = 0.032 30% = 0.010m2 排出管水头损失计算沿程

16、水头损失计算见公式(3-4)排出管道长L=10m， h = 0.0063 10 = 0.063m3局 部 水 头 损 失 按 沿 程 水 头 损 失30% 计 算 ，h = 0.063 30% = 0.019m4 取自由水头h5=0.8m水泵扬程见公式(3-5)H = 8.0 + 0.032 + 0.010 + 0.063 + 0.019 + 0.8 = 8.92m 泵的选择选择 2 台 100QW-45-15-4 型潜水排污泵，1 备 1 用，主要参数为：直径 30mm，转速 1450r/min，流量 45 m3/h，扬程 15m，泵效率 62%，功率 4kW。3.5 水解酸化池采用UASB

17、 池体设计，不需密闭，不设三相分离器，不需搅拌器。水解酸化池设计草图如图 3-3 所示。图 3-3 水解酸化池设计草图3.5.1 设计参数表面负荷q= 1.5 m 3/(m2h)；水力停留时间HRT=3.0h；厌氧污泥产率Y=0.15kgSS/kgBODr3.5.2 设计计算 水解酸化池尺寸 池表面积及尺寸 A = Q(3-21)q 有效水深 H = HRT q = 3.0 1.5 = 4.5m(3-22)超高 0.5m，则水解酸化池总高度 5.0m。 有效容积V = AH = 138.87 4.5 = 624.9m3(3-23)v = Q =5000= 1.5m / hA24 138.87

18、反应器上升流速(3-24)=H= 4.5 = 1.5m / hHRT3水解酸化池的酸化池上升流速一般为 0.51.8m/h，符合要求。 反应器配水系统单孔布水负荷 q=1.0 m2，出水孔处设45 导流板，A144则布水点个数n = 144(3-25)q1.0 泵的选择水解酸化池采用大阻力配水系统，由第 5 章高程计算中可知，从气浮池到水解酸化池有 6.649m 的水力损失，所以采用加压泵布水。选2 台J4-300/0.5 型定量泵，1 用 1 备，技术参数为：额定流量300L/h，压力 0.5MPa，电源 200V，50Hz，功率 355W，流量调节范围 10%100%。 出水收集系统 出水

19、渠宽b = 0.9(1.2Q)0.4(3-26)代入数值b = 0.9 (1.2 0.058)0.4 = 0.31m ，取 b=0.5m。Q0.058(3-27)设出水流 速 0.3m/s ，出水渠中水 深 h = 0.39mbv0.5 0.3取 h=0.5m，则出水渠断面设计为 hb =0.5m0.5m。 溢流堰设计流量 Q=5000m3/d =58L/s，溢流堰负荷 q=2.8 L/(ms) 。Q58则溢流堰出水断面总长度L = 20.7m(3-28)q2.8采用 90三角堰，设堰上水头H=30mm，每个堰口水面宽度b=60mmL20.7所需堰口数量n = 345(3-29)b0.06出水

20、堰周长 C= 4 (12 - 0.5 2) = 44mC - L44 - 20.7出水断面处每个堰齿宽度s = 67.5 mm (3-30)n345C44取 s=70mm，则实际堰口数n = 339(3-31)b + s0.06 + 0.07校核溢流堰负荷 q = Q =58= 2.85L /(m s) ，符合要求(3-32)bn0.06 339 污泥量W = QS Y(3-33)r5式中，S 为水解酸化去除的 BOD 量，kg/ m3；Y 为厌氧污泥产率，rY =0.15 kgSS/kgBODr假设水解酸化池前 BOD5 去除率 10%，水解酸化对BOD 5 的去除率30%，则Sr= 300

21、 (1-10%) 30% = 81mg / L代入数值W = 5000 8110-3 0.15 = 60.75kgSS / d假设含水率 99%，密度为 1g/cm3，则污泥体积为 6.08 m3/d。3.6 氧化沟拟用卡罗塞（Carrousel）氧化沟，去除 BOD5 与 COD 之外，还具备一定的脱氮除磷作用，使出水TN 低于排放标准。设计草图如图3-6 所示。进水与回流污泥出水图 3-6 氧化沟设计草图3.6.1 设计参数进水参数：设计流量 Q=5000m3/d，假设氧化沟前 BOD5 去除率 30%， SS 去 除 率 40% ， 则 氧 化 沟 进 水 BOD5 浓 度S = 300

22、 (1 - 30%) = 210mg / L ， SS = 400 (1- 40%) = 160mg / L ，0TN = 30mg / L ， pH = 6 9；出 水参 数 ： 出 水 执行 GB3544-2008 标 准 ， COD100mg/L ， BOD 30mg/L，TN15mg/L， NH - N 10mg/L， pH = 6 9，处理后53污泥要求完全消化。设计参数：污泥龄 c=25d；污泥负荷 0.15 kgBOD5/kgMLVSS；水力停留时间一般为 14.7h；污泥浓度 MLSS=4000mg/L；VSS/SS=f =0.7；VSS 可生物降解系数 f b =0.63；污

23、泥产率系数 Y=0.6；内源代谢常数 Kd=0.05； 净 VSS 产率为 0.250.40 kgVSS/ kgBOD5；=0.90；=0.98；a =0.52； b =0.12。3.6.2 设计计算 去除 BOD 5的设计计算污泥龄q= 0.77 =0.77= 24.6d ，取 25d。(3-34)cK fd b0.05 0.63 BOD5去除率：( 1 + K )qd( 1 + 0.05)25cS =kY= 0.038 0.6= 3.95mg / L 4mg / L (3-35)假设出水 SS=50mg/L，则 VSS 中BOD5=50 0.7 0.63 = 22mg / L 。出水中 B

24、OD5=22+4=26mg/L 16m为配合刮泥机选择，取标准池径 18m。有效水深见公式(3-22)，h=qbT=1.0 2.0=2.0m4m，符合要求D = 18 = 9 ，在 612 之间，符合要求h2 贮泥斗容积贮泥时间采用Tw=2h，二沉池污泥区所需存泥容积=2 2 (1 + 70%) 5000 40002T (1 + R)QXVw=24= 405m3w(3-49)X + XrV4054000 + 10000则污泥区高度h =w = 1.94m ，取 2m。2 二沉池总高度A208.33(3-50)取二沉池缓冲层高度h3=0.54m，超高为h4=0.5m则池边总高度为h=h1+h2+

25、h3+h4=2.0+2.0+0.5+0.5=5.0m设池底度为i=0.08，污泥斗下口直径d = 2m ，则池底坡度降为D - d18 - 2h =i = 0.08 = 0.64m (3-51)522则池中心总深度为H=h+h5=5.0+0.64=5.64m 校核固体负荷QX (1+ R)5000 4 (1+ 70%)(3-52)q = 163.6kg /(m2 d )2A208.33在 150250 kg /(m3 d ) 之间，符合要求 出水收集系统 出水渠宽由公式（ 3-23）， b = 0.9 (1.2 0.058)0.4 = 0.31m ，b取 0.5m。设出水渠中流速为0.3m /

26、 s ，出水渠中水深由公式（3-24）Q0.058h = 0.39m ，取 0.5m。bv0.5 0.3则出水渠断面设计为h b = 0.5m 0.5m溢 流 堰 设 计 流 量 Q = 5000m3 / d = 58L / s ， 溢 流 堰 负 荷q=2.5L/(ms)，则溢流堰出水断面总长度由公式(3-25)， L =Q = 58 = 23.2m q2.5采用 90 三角堰，设堰上水头H=30mm，每个堰口水面宽度b=60mm。所需堰口数量由公式(3-26)， n =20.710.060= 387出水堰周长C= 3.14 (18 - 0.5 2) = 53.38m出水断面处每个堰齿宽度由公式(3-27)， s = 53.38- 23.2 = 78mm，387=53.38取 s=80mm，则实际堰口数由公式(3-28)， n 385 。0.08 + 0.06溢流堰负荷由公式(3-29)，q =求。 挡板设置580.06 385= 2.51L /(m s) ，符合要出水槽前加设挡板，伸出水面 0.2m，水面以下深度 0.3m，距堰口1.0m。池中心设中心管进水，中心管周围设有旋转式挡板，使废水能沿圆周方向均匀分布，开口面