水控课程设计---某酒厂废水处理 14页

南京工程学院课程设计说明书（论文）目录水污染控制工程课程设计书1-------某酒厂废水处理1一．设计任务书11.1本次课程设计要达到的目的11.2本课程设计课题的内容和要求11.3对本课程设计成果的要求1二．设计内容22.1该企业废水水质情况22.2工艺流程22.2工艺原理32.3卡鲁塞尔氧化沟3三．.主要构筑物的设计计算(卡鲁塞尔氧化沟)43.1设计参数43.2氧化沟计算5四.设备选型94.1表曝机94.2出水系统9五.设计总结：10六.参考文献：1114n南京工程学院课程设计说明书（论文）水污染控制工程课程设计书-------某酒厂废水处理一．设计任务书1.1本次课程设计要达到的目的通过本课程设计进一步巩固本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与计算，并使所学习知识系统化，培养学生运用所学习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。1.2本课程设计课题的内容和要求1.2.1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。1.2.2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及相关数据。1.2.3根据设计计算数据，绘制出设备详图。1.2.4同时需绘制出废水处理的工艺流程图。1.2.5编写设计说明书：设计说明书包括封面、目录、正文（包括工艺原理、结构、工艺特点、该工艺的实际应用、设计计算、设备详图、设计总结等内容）、参考文献等。要求文字通顺、内容正确完整，装订成册，杜绝图表的抄袭。1.2.6图纸要求：用A3纸张打印。1.3对本课程设计成果的要求1．一般由设计说明书、数据计算、图纸、课程设计报告组成。2．课程设计说明书要求用A4纸编写，课程设计说明书的封面要统一打印，课程设计说明书装订顺序如下：（1）课程设计说明书（论文）封面（2）目录14n南京工程学院课程设计说明书（论文）（1）正文（2）参考资料二．设计内容2.1该企业废水水质情况废水流量：Q=3000m3/d进水水质：COD=2500mgl;BOD5=1600mgl;SS=500mgl;TN=35mgl；TP=10mgl;pH=5.8～13.5。出水水质：处理后废水达到GB8978-1996一级标准。COD=60mgl；BOD5=30mgl；SS=70mgl；TN=15mgl；TP=0.5mgl；pH=6～9。2.2工艺流程系统来得含废水经格栅后，去除大的悬浮物，然后，经泵提升后进入细格栅，回收细小纤维物质，经细格栅后的废水进入调节池，以调节水量，然后，再经泵提升，进入调节池。调节池加药采用水力搅拌，使药剂与废水混合反应均匀，调节pH。混合反应后的水进入初沉池，初沉池采用平流式尘沙池除去部分的ss、TN、TP，经过初步处理的水再经提升泵打入氧化沟。14n南京工程学院课程设计说明书（论文）池底污泥斗沉淀的污泥部分经泵打入污泥浓缩池。氧化沟采用卡鲁塞尔氧化沟（用加药泵加铁盐，提高处理效率，以达到出水要求），污水在氧化沟内深度处理，进入二沉池，再经过二沉池的作用除去ss、TN、TP，达到出水要求后排出。二沉池池底污泥斗沉淀的污泥部分经泵打入污泥浓缩池，部分回流至卡鲁塞尔氧化沟以提高处理效率。污泥浓缩池的污泥经浓缩后经板框压缩机脱水后运走。2.2工艺原理(1)工艺流程简单，构筑物少，不需建污泥消化池，还可以将二沉池与曝气池合建，省去了污泥回流系统。(2)处理效果稳定，出水水质好，当考虑脱氮时，这种优势尤为明显。(3)污泥产量少，污泥性能稳定，不需进行硝化处理。(4)能承受水量、水质冲击负荷，对高浓度的工业废水有很大的稀释能力。氧化沟技术是一种具有突出优点的废水处理技术，在我国目前技术经济条件下，很值得重视。通过各种氧化沟的对比和按照任务要求的计算，选择使用卡鲁赛尔氧化沟。2.3卡鲁塞尔氧化沟卡鲁塞尔氧化沟是60年代末期由荷兰DHV公司研制成功的。其构造特征如图1所示。 由图可见，这是一个多沟串联的系统，进水与活性污泥混合后沿箭头方向在沟内作不停的循环流动。卡鲁塞尔氧化沟采用垂直安装的低速表面曝气机，每组沟渠安装一个，均安设在一端，因此形成了靠近曝气器下游的富氧区和曝气器上游以及外环的缺氧区。这不仅有利于生物凝聚，使活性污泥易于沉淀，而且创造了良好的生物脱氮的环境。如前所述，卡鲁塞尔氧化沟由于采用了表面曝气机，其水深可采用3.6～5.5m，沟内水流速度约为0.3～0.5m/s。由于表曝机周围的局部地区能量强度比传统活性污泥法曝气池中的强度高得多，因此氧的转移效率大大提高。当有14n南京工程学院课程设计说明书（论文）机负荷较低时，可以停止某些表曝机的运行或降低水位，在保证水流搅拌混合循环流动的前提下，节约能量消耗。卡鲁塞尔氧化沟系统的规模小至200m3/d，大至m3/d。其BOD5去除率可达95～99％，脱氮效率可达90％，除磷效率约为70～80％，如配以投加铁盐，除磷效率可达95％。主要问题是发现氧化沟中有污泥沉淀现象，最大积泥高度达1.0m以上，并有污泥成团上翻。说明推动力尚不能满足需要。此外，实际运行的动力费用也较原设计值为高三.主要构筑物的设计计算(卡鲁塞尔氧化沟)3.1设计参数单组污水进水平均流量Q＝40000m3／d，因氧化沟属于水力停留时间较长的延时曝气，混合稀释性能好，可不考虑时变化系数。把已知水质指标和严于《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级排放标准相关指标列于表1。表1污水进水及出水的水质指标水质指标进水(mg/L)出水(mg/L)水质指标进水(mg/L)出水(mg/L)BOD51600≤20TN35≤15COD2500≤60TP10≤0.5SS500≤20pH5.8～13.56～9由进水水质可知：m(BOD)／m(COD)=0．4>O．3，生化性较好：理论上m(BOD)Im(TN)>2．86时反硝化过程才能进行，实际运行要求m(BOD)／m(TN)应大于3。本工程m(BOD)m(TN)=45.7>4，因此可采用脱氮工艺；进水中的BOD是作为营养物质供给聚磷菌活动的基质。故m(BOD)／m(TP)是衡量能否达到除磷的重要指标。一般认为该值大于20，比值越大。除磷效果越明显。本工程m(BOD)／m(TP)=160。可采用生物除磷工艺；氧化沟前加初沉池可去除20％～30％BOD5,40％～50％SS，设计初沉池BOD5去除效率为25％,SS去除效率为40％。所以进入氧化沟BOD5为:1600×0.75=1200mgl;;COD=1875mgl;;SS=300mgl。14n南京工程学院课程设计说明书（论文）3.2氧化沟计算设计温度10℃，最高温度25℃；泥得到稳定。选取MLSS＝4000mg／L，并设定其70％是挥发性的。即MLVSS／MLSS＝0.7。选用卡罗塞尔式氧化沟曝气装置：倒伞式表曝机曝气池DOC=2mg/L污泥自身氧化速率Kd取0.05，污泥产率系数Y=0.50mgVSS／mgBOD53.2.1好氧区容积计算确定出水中溶解性BOD含量，使出水中BOD的质量浓度为20ms／L。∵VSS／SS≈MLVSS／MLSS＝0.7，为：∴出水的SS含可降解有机物为20×0.7＝14mg/L溶解性ρ(BOD)=0.7×Ce×1.421-e-0.23×5=0.7×20×1.421-e-0.23×5=13.6mg/L，其中设BOD速率常数为0．23d-1。则出水中溶解性Se质量浓度∆S=BOD5=20—13.6=6.4mg/L。②污泥龄是根据理论同时参照经验确定。在有硝化的污水处理厂，泥龄必须大于硝化菌的世代周期，设计通常采用一个安全系数，以应付高峰流量，确保硝化作用的进行，其计算式为：θc=S．F(1μ0)式中：μ0--硝化菌比生长速率，d-1，μ0=0.47×e-0.098(t-15)×ρN(ρN+100.05×T-1.158)×ρDOK0+ρDO,其中ρN=15mg/L、溶解氧ρDO=2mg/L、氧的半速常数K0取1.3。S．F-安全系数，取值范围2.0～3.0，在这取3.0。μ0=0.47×e0.098t-15×1515+100.05×T-1.15814n南京工程学院课程设计说明书（论文）θc=3.0×1μ0=17.8d,本工程确定污泥泥龄为18d好氧区容积为：V1=YQSo-SeθcX×1+Kdθc=0.5×-6.4×180.7×4000×1+0.05×18=6058m3水力停留时间t1＝V1／Q＝6058／3000=2d=48h3.2.2反硝化缺氧沟段容积计算由于泥龄θc＝18d，即可计算出生物污泥的产量Px：Px=YQSe-S01+Kdθc=0.5×-6.41000×1+0.05×18=942.3kgd需要去除的氮量∆N为：∆N=ρN0-ρNe-PxωN=35-15-942.3×0.124×=16.1mgl式中：ρN0、ρNe——进、出水总氮的质量浓度，mgl；Px——生物污泥的产量；ωx——生物污泥中氮的质量分数，取12．4％。反硝化速率由公式：SDNR=qdnT=qdn20θT-20已知设计温度T=10℃；取城市污水的qdn20=0.026gNO3-NgMLVSS∙d；常数θ＝1.08,则：SDNR=qdn20θT-20=0.026×1.08T-20=0.026×0.463=0.012NO3-NgMLVSS∙d则缺氧区容积为，V=∆NQSDNRX=16.1×30000.012×2800=1437.5m3缺氧沟段水力停留时间t2=1437.53000=0.48d=11.5h3.2.3除磷厌氧沟段容积计算按经验数据，厌氧沟段水力停留时间采用t3＝2h。则厌氧沟段容积，V3=Q∙t3=3000×124=125m314n南京工程学院课程设计说明书（论文）3.2.4氧化沟总容积计算氧化沟总容积V=V1+V2+V3=6058+1437.5+125=7620.5m3总水力停留时间t=t1+t2+t3=48+11.5+2=61.5h3.2.5曝气量计算G=QS0-Se0.68-1.42PxVSSSS+4.57ρN0-ρNeQ-0.56PxVSSSS-2.6∆NQG是以下部分的代数和：降解BOD5的需氧量：QS0-Se0.68硝化需氧量：4.57ρN0-ρNeQ排放剩余活性污泥Px所造成的减少的BOD5量，因此部分BOD5并未耗氧，应予以扣除：-1.42PxVSSSS反硝化过程的产氧量：2.6∆NO3Q排放剩余活性污泥Px所造成的NH3-N，因为此部分NH3-N不耗氧，应予以扣除：-0.56PxVSSSS=-4.57PxVSSSS∙12％式中：Q—污水设计流量，m3dPx—剩余活性污泥排放量，kgdVSSSS=0.7ρN0，ρNe—进、出水氨氮浓度，mgl、gm3∆N—还原的NO3浓度，mgl、gm3计算得G=4095kgd将G折算成标准状态下的需氧量，G0=GCs20αβρCs10-C×1.024T-20=4095×9.070.80.9×11.26-2×1.024T-20=7235.47kgd=301.48kgh式中：α—不同污水的氧转移速率参数0．5—0．95，取0．8；14n南京工程学院课程设计说明书（论文）β—不同污水的饱和溶解氧参数0．90～0．97，取0．9；ρ—取1.0；Cs20—20℃时水中溶解氧饱和度9.07mgl；Cs10—10℃时水中溶解氧饱和度11.26mgl；C—混合液中溶解氧浓度，2mgl；T—温度，取10。3.2.6回流污泥量及剩余污泥总量计算根据悬浮固体平衡公式，QX0＋QRXR＝(Q＋Qe)X。因：Q＝3000m3d；X0＝进水悬浮固体＝300mgl；XR＝回流污泥浓度＝10000mgl；X＝混合液悬浮固体＝4000mgl,可得3000×300mgl＋×QR10000mgl＝(3000＋QR)m3d×4500mgl，解得QR=3000×4000-3000×-4000=1850m3d则回流率R＝QRQ=6剩余活性污泥量＝PxMLSSMLVSS+SS1-MLVSSMLSS-Q1000=942.3×10.75+3001-0.75-=1304.4kg干污泥d如果污泥是以90％含水量从回流活性污泥管道中排除(浓度10000mg/L)，则剩余污泥的体积为1304.4／10＝1304.4m3d。四.设备选型4.1表曝机当曝气机的动力效率为N0=2.1kgkw∙h时，所需曝气机功率N=G0N0=301.482.1=143kw。14n南京工程学院课程设计说明书（论文）据表2（附后）查得选用75kw，LSA100HP型氧化沟慢速表曝机两台，超高1m。总供氧量（以O2为计，下同）55×2.1×3=346.5kgh，富余45kgh。根据水力模型数据。氧化沟沟宽与倒伞直径的最佳比例为2．2～2．4倍。沟深与直径的比例约为1．1～1．2倍，在此条件下，曝气机可达到最佳的推流及曝气效果。本工程氧化沟采用4廊道。本工程曝气机叶轮直径D=2750mm，确定氧化沟最佳沟宽：B=6.6m、有效水深H=3.3，超高为0.8m。弯道内直径取9m，外直径取15.6m，则弯道体积=πd2∙H=127.5m3则氧化沟总长：L=7620.5-127.56.6×3.3=343m，取4个沟槽，长向L0=3504=86，宽向B0=6.6×4在氧化沟上方建两座人行桥，宽度为4m。在氧化沟中，由于氧化沟长达86米，为防止发生污泥沉淀，确定在氧化沟中设置潜水低速推进器4台，功率5．5kW，4.2出水系统4.2.1出水渠设计计算氧化沟沿边长设一条矩形出水渠，水槽的出流流至此出水渠。出水渠保持水平，出水由一个出水口排出。设出水渠宽，长12m，坡度0.015。设出水渠渠口附近水流速度，则渠口附近水深氧化沟水深3m处设出水口14n南京工程学院课程设计说明书（论文）以出水槽槽口为基准计算，出水渠渠深4.4.2出水管设计计算因设计流量为，选用DN700钢管排水，充满度为0.6，设计坡度为0.0015。4.4.3进水管设计计算选用DN800钢管进水4.4.4放空管设计计算选用DN400钢管做放空管五.设计总结：本次设计中流量不大，但COD、BOD值较高，在经过去图书馆查阅设计手册和去网上查阅资料，参考其他人的设计后确定了使用卡鲁塞尔氧化沟工艺采用氧化沟后工艺流程简单，构筑物少，不需建污泥消化池，还可以将二沉池与曝气池合建，省去了污泥回流系统。能承受水量、水质冲击负荷，对高浓度的工业废水有很大的稀释能力。氧化沟技术是一种具有突出优点的废水处理技术，在我国目前技术经济条件下，很值得重视。设计过程中遇到了很多问题，经过和同组同学商量和老师知道后解决了问题。画CAD图的时候不仅重新复习了CAD，还发现了计算时忘记计算的参数，补齐，最后达到了设计要求。此次课程设计结束了，发现了很多缺点，需要不断改正，可以为以后的工作积累经验。总之，两周的时间里收获颇丰。六.参考文献：⑴污水处理厂工艺设计手册高俊发化学工业出版社2003⑵黄铭荣主编，《水污染治理工程》，高等教育出版社，2002年。14n南京工程学院课程设计说明书（论文）⑶张自杰主编，《排水工程》，中国建筑工业出版社，2001年。⑷张自杰主编，《环境工程手册—水污染防治卷》，高等教育出版社，1996年。⑸唐受印主编，《废水处理工程》，化学工业出版社，2004年。（6）贺永华　沈东升，卡鲁塞尔氧化沟处理城市污水的设计计算，《环境工程》，2008年8月（7）闪红光主编.环境保护设备选用手册之水处理设备.北京：化学工业出版社.2003。14n南京工程学院课程设计说明书（论文）型号功率(Kw)充氧量(KgO2/h)叶轮直径(mm)升降幅度(mm)氧化沟宽(Maxm)氧化沟深(Maxm)LSA20HP1531.517001705.02.5LSA25HP18.538.918001805.52.75LSA30HP2246.219001905.53.00LSA40HP3063.020002006.03.10LSA50HP3777.721002106.03.25LSA60HP4594.522502257.03.50LSA75HP55115.525002507.03.70LSA100HP75157.527502757.53.75LSA125HP90193.530003008.04.00LSA150HP110231.035003509.04.20LSA180HP132277.0375037510.04.75LSA220HP160336.0400040011.05.20LSA240HP180379.0410041012.05.50表1LSA型氧化沟慢速表曝机规格表温度（℃）饱和溶解氧浓度（mg/L）温度（℃）饱和溶解氧浓度（mg/L）5678910111213141512.7512.4312.1211.8311.5511.2711.0110.7610.5210.2910.0718192021222324252627289.459.269.078.908.728.568.408.248.097.957.8114n南京工程学院课程设计说明书（论文）16179.859.6529307.677.54表2一个大气压（Pa）下污水中的饱和溶解氧14