日产5万立方米造纸废水处理工艺设计

'成绩课程设计题目5万m3d造纸废水处理工艺设计课程名称：环境与生物工程学院院（系、部）：环境工程系专业：环境工程班级：0902姓名：赵梦指导教师：廉今兰 目录第1部分设计任务书……………………………………………………………41.1题目名称……………………………………………………………………41.2设计资料……………………………………………………………………41.3设计内容……………………………………………………………………4第2部分污水处理流程说明……………………………………………………52.1关于造纸废水处理……………………………………………………………52.2造纸废水处理的研究方案……………………………………………………52.3工艺确定……………………………………………………………………82.4处理工艺流程图………………………………………………………………82.5污泥处理方案的确定…………………………………………………………9第3部分处理主要构筑物设计…………………………………………………113.1格栅……………………………………………………………………113.2集水井……………………………………………………………………113.3沉砂池……………………………………………………………………113.4升流式厌氧污泥反应床(UASB)………………………………………………113.5曝气池……………………………………………………………………113.6二沉池………………………………………………………………………113.7污泥浓缩池……………………………………………………………………123.8带式压滤机……………………………………………………………………12第4部分工艺计算……………………………………………………………134.1格栅………………………………………………………………………13 4.2集水池………………………………………………………………………154.3沉砂池……………………………………………………………………154.4UASB……………………………………………………………………174.5曝气池……………………………………………………………………204.6二沉池……………………………………………………………………224.7污泥量计算…………………………………………………………………244.8污泥浓缩池设………………………………………………………………24第5部分设备一览表……………………………………………………26结束语…………………………………………………………………………27参考文献………………………………………………………………………28第1部分设计任务书1.1题目名称：5万m3d造纸废水处理工艺设计1.2设计资料1、废水进水水量：Q=5万m3d；2、废水进水水质：水质指标单位数量CODBOD5SSPHmgLmgLmgL≤2000≤600≤90093、处理后出水水质要求：污水处理后出水排入Ⅳ类水体，即： 水质指标单位数量CODBOD5SSPHmgLmgLmgL150602006-9[1][2][3]4、气象水文资料：东北地区；冰冻深度1.7m；主导风向为东南风。1.3设计内容1、设计方案及设计计算；2、撰写设计计算说明书；3、画图（2张A1号----CAD图）；包括：1张工艺流程图，1张主体构筑物剖面图。第2部分污水处理工艺流程说明2．1关于造纸废水处理造纸企业是废水排放大户，也是环境污染的主要行业，我国2002年制浆造纸工业污染排放量约占全国污染排放总量的10%以上，排放污水中的化学耗氧量(COD)约占全国排放总量的35.3%，居于第一位。因此造纸废水的治理早已成为我国工业污染防治的焦点、热点和难点。如何按照科学发展观协调解决好造纸工业的原料与环境问题，使我国造纸工业走持续发展之路，是经济与社会发展的必然要求。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，造纸废水的处理方法很多，归纳起来主要有物理处理法、化学处理法、生物处理法以及这3种方法的组合。鉴于目前造纸废水危害较大且治理难度比较大， 2．2造纸废水处理的研究方案在实际和理论研究中一些比较常见的对于造纸废水的处理工艺有以下几种：a.气浮-接触氧化工艺，流程如下：b.混凝沉淀-AO工艺，流程如下：c.水解酸化—好氧生物工艺，流程如下： a.CASS工艺，流程如下：高浓度水→调节池→水解酸化池→CASS池→出b.混凝气浮-AO工艺，流程如下： 2.3工艺确定因为本次处理的是造纸废水，属于高浓度有机废水，COD,BOD值较高，但是又由于不涉及到N,P的处理，所以只需使处理过程中的COD,BOD,SS达到排放标准即可。不需要太复杂的工艺，所以选择UASB和活性污泥法处理。UASB工艺可以去除80%[4]左右的COD和BOD.并且UASB无需设初沉池。活性污泥法的去除效率是90%[5]左右。这样处理后的水质就可以达到排放标准了。2.4处理工艺流程图2.5污泥处理方案的确定产生污泥的地方主要是初沉池和二沉池，污泥处理工艺路线有：路线一：污泥—浓缩—脱水—最终处置路线二：污泥—浓缩—自然干化—堆肥—最终处置 路线三：污泥—浓缩—机械脱水—干燥焚烧—最终处置路线四：污泥—浓缩—消化—最终处置污泥处理的方案比较见表2-3表2-3污泥处理方案比较[6]方案费用特点适用条件路线一根据所选的构筑物及设备决定以脱水为主要处理主体适于一般污泥的处理路线二较低以堆肥农用为主当污泥符合农用肥料条件及附近有农、林、牧或蔬菜基地时可以考虑采用路线三费用较高以干燥焚烧为主污泥不适于进行消化处理，或不符和农用条件，或受污水处理厂用地面积的限制路线四费用随消化处理的构筑物决定以消化处理为主体适于污泥中有机物含量较高的污泥污泥处理工艺路线确定本设计为50000m3d的流量，流量不算太大，产生污泥不多，修建污泥消化池费用较高，不经济；污泥干燥焚烧需要脱去更多的水，费用也会很高；堆肥需要的场地较大，且费时，不合理。最后确定的污泥工艺路线为路线一。污泥浓缩方法的确定污泥浓缩的方法[5]力浓缩、气浮浓缩、离心浓缩。重力浓缩需要的费用较低；气浮浓缩需要通入空气，消耗能量，运行费用较高；离心浓缩是利用机械脱水，费用也较高。最后选用的浓缩的方法为重力浓缩。2）污泥脱水的方法的确定污泥脱水的方法有：自然干化和机械脱水。自然干化的脱水方法易受外界条件的影响，速度较慢，占用面积大，甚至还有臭味。所以最后选用的脱水的方法为机械脱水。 3）污泥最终处置的方法的确定污泥最终处置的方法[1]埋、直接卫生填埋、堆肥、工业利用。第3部分处理主要构筑物设计3.1格栅格栅作为废水处的第一道工序，是用一组平行的刚性栅条制成的框架,可以用它拦截水中的大块漂浮物。格栅通常倾斜架设在其它处理构筑物之前或泵站集水池进口处的渠道中，以防漂浮物阻塞构筑物的孔道、闸门和管道或损坏水泵等机械设备。因此，格栅起着净化水质和保护设备的双重作用。所以在进入初沉池之前设置格栅间。纸浆污水中含有一定量的漂浮物及大颗粒悬浮物，一旦进入水泵或管道，必将发生堵塞现象，为防止堵塞，保护水泵及污水处理系统的稳定运行，特设置格栅一道，去除这些物质。3.2集水井集水井是设置在格栅之后的集水系统，是为了方便污水的提升以及缓冲污水的流量变化3.3沉砂池沉砂池主要用于去除污水中粒径大于0.2mm，密度连2.65tm3的砂粒，以保护管道、阀门等设施免受磨损和阻塞。一般情况下，在污水中会含有相当数量的砂粒等杂质。设置沉砂池可以避免后续处理构筑物和机械设备的磨损，，减少管渠和处理构筑物产生沉积，避免重力排泥困难，防止对生物处理系统和污泥处理系统运行的干扰。常用的沉砂池有平流式、竖流式沉砂池、曝气沉砂池和旋流式沉砂池。本设计采用曝气沉砂池。3.4升流式厌氧污泥反应床（UASB）升流式厌氧生物反应器（UASB），其基本原理是：反应器主体分为上下两个区域，即反应区和气、液、固三相分离区，在下部的反应区内是沉淀性能良好的厌氧污泥床；高浓度有机废水通过布水系统进入反应器底部，向上流过厌氧污泥床，与厌氧污泥充分接触反应，有机物被转化为甲烷和二氧化碳，气、液、固由顶部三相分离器分离。出水COD的去除率可达到90%以上，容积负荷5—10kgCOD（m3.d），分离后的沼气可作为能源利用3.5曝气池 在曝气沉淀池内，污水和活性污泥混合，充分接触，污水中的可生物降解的物质被微生物代谢和利用，最后变为无机物，达到去除污染物的目的，最后泥水在外部的沉淀池内进行泥水分离，上清夜由出水堰排出，下面的泥部分排出池体，剩下的通过回流缝回流，进入曝气池，再次利用。3.6二沉池二沉池内实现泥水分离，污泥通过重力沉淀作用向下沉淀。上清液完全达标排放。一般在设计沉淀池时，选用平流式和辅流式沉淀池。为了使沉淀池内水流更稳、进出水配水更均匀、存排泥更方便，本设计采用流辐流式二次沉淀池。采用采用中心处进水，池中心出排泥，周边出水。3.7污泥浓缩池污泥浓缩池的主要作用为：污泥浓缩可使污泥初步减容，使其体积减少为原来的几分之一，从而为后续处理和处置带来方便3．8带式压滤机污泥脱水、干化的作用是去除污泥中的大量水分，从而缩小其体积，减轻其重量。经过脱水、干化处理，污泥含水率能从96%左右降到60%～80%左右，其体积降为原体积的110～15，有利于运输和后继处理。因此，国内外均比较重视污泥的脱水、干化技术。多数国家普遍采用的脱水机械为板框式压滤机、带式压滤机和离心机。污泥脱水中板框压滤机由于过滤能力较低，劳动强度大，操作管理复杂等因素，不是理想选择。带式压滤机具有能连续或间歇生产、操作管理简单、附属设备较少等优点，在国内外应用广泛。本设计采用带式压滤机，污泥含水率能降至80%左右，体积已大大缩小，脱水后污泥可以直接外用。第4部分工艺计算4.1格栅格栅是一种最简单的过滤设备，也是最常用的拦污设备。一般置于进水渠道上或泵站集水池的进口处，主要去除污水中较大的悬浮物或漂浮物。(1)格栅间隙数n[7]Qmax—最大设计流量，m3s；α—格栅倾角，度（°）；b—栅条间隙，m; =0.695×sin60°120.01×0.4×0.9=179.7为安全考虑，取n=190个(2)格栅槽宽度BB=S(n-1)+bnS—栅条宽度，m;取S=0.01mB=0.01(190-1)+0.01×190=3.79m;(3)通过格栅的水头损失=2格，每格宽b=0.8mB=nb=2×0.8=1.6(m)4.有效水深（===0.45(ms)>0.15(ms)4.4UASB1.UASB反应器容积的确定[9]本设计采用容积负荷法确立其容积V,容积负荷取8.5kgCOD(m3.d)V=QS0NVV—反应器的有效容积(m3)S0—进水有机物浓度(gCODL)V=50000*1.48.5=8235.3m3取有效容积系数为0.8,则实际体积为10293.75m32.主要构造尺寸的确定UASB反应器采用圆形池子，布水均匀，处理效果好。取水力负荷q1=0.6m3（m2·d）反应器表面积A=Qq1=21000.6=3500m2反应器高度H=VA=8235.33500=2.35m取H=2.5m采用4座UASB反应器，则直径为：取D=35m则实际横截面积A2=3.14D24=961.6m2实际表面水力负荷q1=Q4A2=21004*961.6=0.5461)q1在0.5—1.5m=1，沉淀时间T=3h。2)沉淀池超高取h1取0.3m。3)缓冲层高度h3取0.5m。4)刮泥板高度h5取0.5m。 1)污泥回流比R取0.5。2)稳流筒中流速v筒一般0.02～0.03ms，设计取0.03ms。2.二沉池尺寸计算1)池表面积A计算A=Qq=50000（24×1.1）=1894m22)池直径D计算D=2（Aπ）12=2（18943.14）12=49.12m设计采用中心传动式刮泥机。3)部分有效水深h2计算式中：q——水力表面负荷，m3m2·3.沉淀池周边（有效）水深H0计算H0=式中：；；。4.沉淀池总高度计算H=H0+二沉池对废水中污染物有一定的去除率，但由于废水在经过生物接触氧化处理后已经可达标排放，所以不予考虑，因此，上述的设计可对本次课题所设定的废水进行处理并达标排放。4.7污泥量计算初沉迟污泥量的确定 剩余污泥产量总污泥量4.8污泥浓缩池设计1作用污泥浓缩池的主要作用为：污泥浓缩可使污泥初步减容，使其体积减少为原来的几分之一，从而为后续处理和处置带来方便。2设计规定连续流污泥浓缩池可采用沉淀池形式，一般为竖流式或辐流式；污泥浓缩池面积应该按污泥沉淀曲线实验数据决定的污泥固体负荷来进行计算，当无污泥沉淀曲线数据时可根据污泥种类，污泥中有机物的含量采用经验数据设计；连续式污泥浓缩池，一般采用圆形竖流或辐流沉淀池的形式。污泥室容积，应该根据排泥方法和两次排泥时间间隔而定，浓缩池较少时可采用竖流式浓缩池，一般不设刮泥机，沉淀池按浓缩分离出来的污水流量进行设计。当农村习惯采用湿污泥作肥料时，污泥的浓缩与储存可采用间歇式湿污泥池；1）浓缩池面积A 2）浓缩池直径D：设计采用8个圆形辐流池单池面积为：浓缩池直径为：3）浓缩池深度为：浓缩池工作部分有效水深为超高取h1=0.3；缓冲层高h3=0.3；浓缩池设机械刮泥机，池底坡度；污泥斗底部直径，上底直径；池底坡度造成的深度为：污泥斗高：污泥浓缩池的总深度为：第5部分设备一览表序号名称规格数量设计参数备注1格栅L×B3.6m×38m1座设计水量：Qmax=2100m3 2集水井H=5mD=23.3m2座Q=2100m3h3沉沙池L×B×H15m×1.6m×1.5m两组四格Q=2100m3h停留50s每格两个沉沙斗斗底宽a=0.5m斗壁与水平面的倾角为55°斗高h=0.35m上口宽a=1.0m4UASBH=2.5mD=35m4座Q=2100m3h5曝气池L×B×H126.3×8×2座5个廊道6二沉池H=5.7mD=49m1座沉淀时间T=3h池底坡落差h=1.13m7污泥浓缩池H=4.5mD=48m8座泥斗底部D=1m上底D2=7.4m泥斗高h=1.2m坡底造成的深度为0.2m结束语两周的课程设计结束了,通过本次的课程设计我学到了很多,对排水工程的相关设计计算和CAD制图有了一定的加强。本次设计时间比较仓促,同时自己对相关专业知识的了解程度还不够透彻，漏洞之处不可避免，但为我们以后的毕业设计打下了良好的基础，也为我们以后走向工作岗位起到一定的帮助 最后，感谢指导老师廉老师的悉心指导和同学的帮助使我顺利完成本次的设计参考文献：2.《给水排水设计手册》（第五册）中国建筑工业出版社3.《室外排水设计规范》中华人民共和国国家标准上海市建设委员会主编4.张自杰.排水工程（下册）[M].北京:中国建筑工业出版社，2005.5.《水污染控制工程》高廷耀等主编高等教育出版社20026.黄惠芳,覃宏刚.采用厌氧-生物接触氧化工艺处理屠宰废水[J].广西轻工业，2005,4(89):15-18.1.韩洪军.污水处理构筑物设计与计算.第一版.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社，2002，2039.张希衡.废水厌氧生物处理工程[M].北京:中国环境科学出版社,1996.10张兢人.采用厌氧-好氧工艺处理制浆废水,既保护环境又节能降耗[J].福建造纸信息,2009'