水控课程设计-- 某造纸生产企业中段废水处理工艺设计

'南京工程学院课程设计说明书（论文）成绩南京工程学院课程设计说明书（论文）题目某造纸生产企业中段废水处理工艺设计课程名称：水污染控制工程院（系、部）：环境工程系专业：环境工程班级：环境101学号：姓名：宋鹏伟起止日期：2013-5-27～2013-6-7指导教师：李红艺8 南京工程学院课程设计说明书（论文）目录一．引言-2-二．设计概述-3-2.1设计目的-3-2.2设计任务-3-2.3设计内容与要求-3-三．工艺流程的选择-4-3.1废水来源特征-4-3.2常见基本处理方式-4-3.21气浮或沉淀法-4-3.22物化与生化处理相结合-4-3.3出水要求-5-3.4最终工艺确定及流程简图-5-四．工艺方案选择概述-6-4.1格栅-6-4.2筛网-6-4.3调节池-6-4.4气浮池-7-4.5中间沉淀池-7-4.6水解酸化池-8-4.7SBR池-8-4.8出水水质预期-9-4.9污泥处理装置-9-五．水解酸化池工艺具体设计计算-10-5.1设计说明-10-5.2设计参数-10-5.3有效容积计算-10--16- 南京工程学院课程设计说明书（论文）5.4有效水深计算-11-5.5水解酸化池面积计算-11-5.6贮泥斗尺寸计算-11-5.7填料高度-11-5.8水解酸化池总高H-11-5.9排泥设施-12-5.10配水方式-12-5.11出水设计-13-六．设计总结-15-参考文献-16--16- 南京工程学院课程设计说明书（论文）一．引言随着工业的发展，20世纪后期，我国许多城市出现了供水不足和水质污染的双重问题。任意种类的工业都会对环境造成污染，每一种工业废水都各具特性，如果不对工业产生的污水加以处理处置，我们的环境将不堪重负。造纸业是传统的用水大户，也是造成水污染的重要污染源之一。随着经济的发展，企业日益面临水资源短缺、原料匮乏的问题，而另一方面，水污染也越来越严重。目前，我国造纸工业废水排放量及COD排放量均居各类工业排放量的首位，造纸工业对水环境的污染为严重，它不但是我国造纸工业污染防治的首要问题，也是我国工业废水进行达标处理的首要问题。从国家造纸工业发展趋势看，国家预计到2005年全国纸及纸板产量为5000万～530万吨，到2020年全国纸及纸板产量为7000万～7500万吨，因此国内外纸业人士普便认为，中国是全世界纸类消费最具活力和潜力的市场，制浆造纸前景十分广阔。制浆造纸对国民经济的发展起到了很大的作用，但从环保的角度看，据环保部门统计：2002年制浆造纸工业废水排放总量为31.9亿吨，占整个工业废水排放量的17.4%。其中达标排放占26.9亿吨，达标率为84.3%。从废水中污染物的排放量看，化学需氧量COD排放量为163.9万吨，占全国工业废水COD排放量的35.5%。从废水排放量来看，制浆造纸业排全国工业废水排放量的第二位，从行业化学需氧排放情况看，制浆造纸业排第一位，所以造纸废水对环境污染相当严重，直接影响国民经济的发展。本文即针对制浆工艺不同产生的污染物不同应用各种处理方法处理废水进行研究。-16- 南京工程学院课程设计说明书（论文）二．设计概述2.1设计目的通过本课程设计进一步巩固课程所学习的核心内容，掌握设计的内容以及相关参数的选择和计算，并使所学知识系统化，培养学生运用所学知识进行水处理工艺的设计。本次课程设计，是让学生针对给定的处理工艺，选择相应的参数计算，绘制工艺图，使学生具有初步的水处理单元的设计能力。2.2设计任务某造纸生产企业废水处理工艺设计：该厂中段废水水质情况如下：废水流量：Q=20000进水水质：COD=3300;=380;SS=6000=6～9出水要求：处理后废水排放达到GB3544-92综合排放二级标准:COD=450;=150;SS=2002.3设计内容与要求（1）查阅相关资料，由给定的进、出水的水质参数，确定废水处理的工艺路线，该工艺处理方案须能保证出水水质达到要求，同时又经济可行；（2）根据设计手册，计算出工艺流程中一套主要处理设施的尺寸以及相关数据；（3）根据设计计算数据，绘制出设备详图；（4）图纸要求：用A3纸打印。-16- 南京工程学院课程设计说明书（论文）三．工艺流程的选择3.1废水来源特征造纸工业是能耗、物耗高，对环境污染严重的行业之一，其污染特性是废水排放量大，其中COD、悬浮物（SS）含量高，色度严重。一个典型的碱法制浆造纸厂按工序排出三股水，一是制浆蒸煮废液，通称造纸黑液；二是分离黑液后纸浆的洗、选、漂水，也称中段水；三是抄纸机上的白水。本例中就是中段水。3.2常见基本处理方式3.21气浮或沉淀法采用气浮或沉淀方法，通过投加混凝剂，可去除绝大部分SS，同时去除大部分非溶解性COD及部分溶解性COD和BOD。其典型的处理工艺流程如下：废水→筛网→集水池→气浮或沉淀→排放气浮和沉淀均为物化处理方法，处理效果与选用的设备、工艺参数、混凝剂等有关，其COD去除率一般高于制浆中段水的COD去除率，通常能达到70%～85%。对吨纸废水排放量＞150m3、浓度较低的中小型废纸造纸企业，通过气浮或沉淀处理，出水水质指标可达到或接近国家排放标准。3.22物化与生化处理相结合对于吨纸废水排放量较低、废水含COD较高的大中型废纸造纸企业，期望通过单级气浮或沉淀的物化方法达到国家一级排放标准有较大的难度，因为可溶性COD、BOD主要需通过生化方法才能有效去除。一般，采用物化加生化的处理方法。典型工艺流程如下：废水→筛网→调节→沉淀或气浮→A/O或接触氧化→二沉池→排放-16- 南京工程学院课程设计说明书（论文）A/O(缺氧—好氧)处理工艺，通过缺氧段的微生物选择作用，只是对有机物进行吸附，吸附在微生物体的有机物则在好氧段被氧化分解。因此A段停留时间短，约在40～60min。我国对中段废水的处理技术经过研究和实际应用日趋完善，例如：混凝气浮——生化处理工艺、厌氧流化床-好氧处理工艺、稳定塘处理工艺、水解酸化-SBR处理工艺都得到了广泛的应用，并取得了良好的处理效果。3.3出水要求根据GB-3544-92相关标注及任务要求确定出水水质指标表1出水水质要求项目值4501502006～93.4最终工艺确定及流程简图本设计任务是造纸中段废水处理工艺设计。,BOD/COD比值低,难生化处理。本设计任务水质参数如下：=3300;=380;SS=。根据其水质状况，综合分析选用水解酸化-SBR处理工艺。水解酸化-SBR工艺具有以下特点：（1）工艺系统组成简单，省略二沉池，节省占地面积；（2）反应推动力大，易于得到优良的出水水质；（3）活性污泥在一个运行周期内，经过不同的运行环境条件，污泥沉降性能好，SVI值较低，能有效防止丝状菌膨胀；（4）该工艺可通过计算机进行自动控制，易于维护管理；-16- 南京工程学院课程设计说明书（论文）（5）水解酸化池能有效提高污水的可生化比。四．工艺方案选择概述4.1格栅格栅由一组或数组平行的金属栅条、塑料齿钩或金属筛网、框架及相关装置组成，倾斜安装在污水渠道、泵房集水井的进口处或污水处理的前端，用来截留污水中较粗大漂浮物和悬浮物，以减少后续处理产生的浮渣，保证后续污水处理设施的正常运行。由于该厂处理水量大，格栅采用机械清渣的方式清渣。4.2筛网一些工业废水含有较细小的悬浮物，它们不能被格栅裁留，也难以用沉淀法去除。为了去除这类污染物，工业上常用筛网。选择不同尺寸的筛网，能去除和回收不同类型和大小的悬浮物、如纤维、纸浆、藻类等。筛网过滤装置很多，有振动筛网、水力筛网、转鼓式筛网、转盘式筛网等。在本例中选择水力筛网。水力筛网示意图见图4-2．它由水力旋转筛网和固定筛网组成，具有低能耗易于管理等特点，以进一步脱水。图4-24.3调节池用于均衡水量、水质，解决进水不均匀与处理构筑物规模恒定之间的矛盾，使各处理单元构筑物在最佳工况下运行，减少后续处理设施的冲击负荷。具体有以下功能：-16- 南京工程学院课程设计说明书（论文）1、减少或防止冲击负荷对处理设备的不良影响；2、性或碱性水得到中和，使处理中PH保持稳定；3、调节温；图4-3差流式调节池4、理设备发生故障，起到临时事故储水池作用。本例中采用差流式调节池如图4-34.4气浮池经调节池后采用气浮池一步处理，气浮池加药，在本例造纸中段废水中含大量纤维状的小悬浮物，因此气浮池对SS去除有比较好的去除效果，去除率可达90％。本设计任务处理水量大，废水中悬浮固体浓度高，故气浮池采用竖流式气浮池。气浮法类型有电解气浮法，分散空气气浮法和溶解空气气浮法。其中电解气浮法存在点好高、操作运行管理复杂及电极结构等问题，分散空气气浮法虽简单易行，但其产生的气泡较大，气浮效果不高，因此，本任务选用溶解空气气浮法。在溶解空气气浮法中，真空气浮法处理设备需密闭，其运行和维护都比较困难。综上，气浮法类型选择加压溶气气浮法。加压溶气气浮法的三个基本流程：全加压溶气流程、部分加压溶气流程、部分回流加压溶气流程中，部分回流加压溶气流程与前两种流程相比，该流程加压容器水为经过气浮处理的澄清水，对溶气及减压释放过程较为有利，故部分回流加压流程是目前最常用的气浮处理流程，本设计任务中也选用部分回流加压溶气流程。4.5中间沉淀池经气浮池处理后的废水，DO含量比较高，因此为了后续水解酸化池中的顺利运行，可采取在气浮池后加中间沉淀池的方法使DO释放到空气中，本次设计采用平流式沉-16- 南京工程学院课程设计说明书（论文）淀池，其沉淀时间为取1.5h。如图4-5图4-5中间沉淀池4.6水解酸化池水解（酸化）处理方法是一种介于好氧和厌氧处理法之间的方法，和其它工艺组合可以降低处理成本提高处理效率。水解酸化工艺根据产甲烷菌与水解产酸菌生长速度不同，将厌氧处理控制在反应时间较短的厌氧处理第一和第二阶段，即在大量水解细菌、酸化菌作用下将不溶性有机物水解为溶解性有机物，将难生物降解的大分子物质转化为易生物降解的小分子物质的过程，从而改善废水的可生化性，为后续处理奠定良好基础。在本例中，由于COD浓度高，BOD浓度低，B/C小，污水可生化性太差，因此本例中采用水解酸化，可大大降低难降解有机物含量，使其分解为宜降解的小分子有机物，提高污水的可生化性，为后续处理奠定基础。4.7SBR池SBR是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术，又称序批式活性污泥法。与传统污水处理工艺不同，SBR所有反应都是在一个SBR反应器中进行，通过时间控制来使SBR反应器实现各阶段的操作目的，在流态上属于完全混合式，却实现了时间上的推流，有机污染物随着时间的推移而降解。-16- 南京工程学院课程设计说明书（论文）SBR（序批示反应池）由进水、反应、沉淀、出水和闲置五个基本过程组成，从污水流入到闲置结束构成一个周期，所有处理过程都是在同一个设有曝气或搅拌装置的反应器内依次进行，混合液始终留在池中，从而不需另外设置沉淀池。反应池通过微孔曝气器进行曝气，出水进水反应沉淀出水待机（闲置）图4-1SBR基本过程4.8出水水质预期表2出水水质预期项目（mg/L）（mg/L）（mg/L）进水出水去除率进水出水去除率进水出水去除率进水出水格栅330032003％3803702.6％6000540010％6～96～9筛网320029009.4％3703602.7％540050007％6～96～9调节池290028003.4％3603551.4％500049002％6～96～9气浮池280026007.1％3553501.4％4900120076％6～96～9沉淀池260024007.7％3503500120050058％6～96～9水解池2400100058％350600-71％50040020％6～96～7SBR池100030070％60010083％40010075％6～76～94.9污泥处理装置污泥作为污水处理的副产物通常含有大量的有毒、有害或对环境产生负面影响的物质，必须妥善处置，否则将形成二次污染。-16- 南京工程学院课程设计说明书（论文）污泥处理的主要目的是减少污泥量并使其稳定，便于污泥的运输和最终处置。污泥处理工艺主要由污泥的性质以及污泥最终处置的要求所决定。污泥首先经浓缩处理，减少污泥体积，采用离心浓缩，因为该方法占地面积小，经济适用，并且时间短卫生条件好。然后污泥经过石灰稳定，将PH提高到11～11.5,并且在15℃下接触4h，杀死全部大肠杆菌及沙门氏伤寒菌；接下来进行脱水后最终处置，脱水装置采用板框压滤机，污泥最终压成泥饼外运。五．水解酸化池工艺具体设计计算5.1设计说明在本例中，由于水解酸化的后续处理时SBR，因此，没有污泥回流，水解酸化池中的微生物采取附着生长，这样就不需要污泥回流来补充污泥。采用上升流进水。5.2设计参数1.设计流量，2.进水;3.进水;4.停留时间：一般为4～5h，本例中由于COD含量高，故取5h;5.表面水力负荷0.8～1.5，取1.2；6.排泥时间大于10min；7.排泥管直径150～200mm。5.3有效容积计算-16- 南京工程学院课程设计说明书（论文）其中是指设计流量（），t是停留时间。5.4有效水深计算5×1.2=6mq是表面水力负荷，一般在0.8～1.5，取1.2。5.5水解酸化池面积计算833/h/1.2=694池5个每个池子2格数，则每个酸化池面积为，S==138.8140,又因L：B在1:2到1：1之间，故可取L=B=12，S=满足要求。5.6贮泥斗尺寸计算泥斗高度每格酸化池设两个贮泥斗，则可设梯形的上边长为6m,排泥管道为，故下边长可取0.5m,因为污泥采用附着生长，污泥量少故泥斗高度取0.5米即可。5.7填料高度本例中选用立体塑性填料，在酸化池中填料高可取1.5m～5m,由于进水COD浓度比较高，故填料高取4m。5.8水解酸化池总高H0.5+6+0.5+0.5+4=11.5m其中为超高取0.5m-16- 南京工程学院课程设计说明书（论文）为缓冲高度取0.5m5.9排泥设施采用机械排泥方式进行排泥，排泥管采用的管道。5.10配水方式采用列管式布水设施。适当设计的进水分配系统对于一个运转良好的水解系统是至关重要的。水解池进水系统有多种形式，进水系统兼有配水和水力搅拌的功能，为了保证这两个功能的实现，需要满足如下原则：（1）确保各单位面积的进水量基本相同，以防止短路等现象发生；（2）尽可能满足水力搅拌的需要，保证进水有机物与污泥迅速混合；（3）很容易观察到进水管的堵塞状况；分枝式配水方式：在分枝式配水系统中配水均匀性与水头损失是一对矛盾。考察一组采用大阻力配水系统，即孔口直径较小，孔口流速较大，这时配水均匀程度很好，但水头损失较大；第二组将孔口适当扩大，这时配水均匀性没有很大改变，水头损失较小，处理效率不受影响。为了配水均匀一般采用对称布置，各支管出水口向下距池底约20cm，位于所服务面积的中心。总管取DN250，各支管取DN100，进水管取取DN25每格进水流量-16- 南京工程学院课程设计说明书（论文）图5-10分枝式配水设施5.11出水设计（1）水解池出水堰与沉淀池出水装置相同，即汇水槽上加设三角堰；（2）出水装置应设在水解池顶部，尽可能均匀地收集处理过的废水；（3）要避免出水堰过多，导致堰上水头低，形成三角堰配漂浮固体堵塞；（4）出水负荷参考二沉池负荷，堰上水头>25mm，水面位于齿1/2处。1、堰长设计一般出水堰的负荷不大于2.9L/s·m，表面水力负荷。每格出水堰堰长：堰上水头：（即三角口底部到上游水面的高度）每个三角堰的流量：2、三角堰个数-16- 南京工程学院课程设计说明书（论文）每格个数5.05取6个图5-11-2三角堰图3、集水水槽宽式中：Q——设计流量，为了确保安全取，，因此可取水槽宽250mm4、集水槽深度集水槽的临界水深集水槽的起端水深，取0.25m图5-11-4集水槽深设集水槽自由跌落高度：，则集水槽深是安全高度取0.1m。-16- 南京工程学院课程设计说明书（论文）5、连接管设计取水在管中的流速，（数据取自《建筑给排水设计手册》）取DN2006、挡板为了阻挡浮渣出水堰前一半设置挡板，挡板应高出水面0.15～0.20m，取0.2m，浸没在水下0.3～0.4m，取0.3m，距出水口出0.25～0.5m，取0.4m。7、墙体厚度本例中墙体厚取0.35m。六．设计总结-16- 南京工程学院课程设计说明书（论文）参考文献-16-'