某造纸废水处理工艺设计大学学位论文 39页

陕西理工学院毕业设计题目某造纸废水处理工艺设计学生姓名李延伟学号1111044030所在学院陕西理工学院化学与环境科学学院专业班级环境工程专业1101班指导教师刘瑾2015年6月16日n陕西理工学院毕业设计某造纸废水处理工艺设计作者：李延伟（陕西理工学院化学与环境科学学院环境工程专业1101班，陕西汉中723000）指导教师：刘瑾[摘要]本设计是针对3500m3/d的某造纸废水处理工艺设计，进水水质为：COD：1000-2000mg/L，BOD5：200-400mg/L，SS：200-600mg/L，pH：6-9。通过对该造纸厂中段废水的水量的水质等特点的分析，结合该种废水的处理工艺，对厂的环境卫生要求及本工程的具体要求采用卡鲁塞尔氧化沟工艺为核心的处理工艺，本设计使用的污水处理工艺流程为：格栅——调节池——絮凝沉淀池——水解酸化池——卡鲁塞尔氧化沟——二沉池——污泥浓缩池——污泥脱水间。其出水水质：COD：66.3mg/L，BOD5：18.4mg/L，SS：15.4mg/L，pH：6-9。达到GB3544-2008《造纸工业水污染排放标准》的要求排放标准。本设计流程技术成熟、切合实际、运行可靠、操作管理简单、运行费用低、占地面积小。[关键词]卡鲁塞尔氧化沟；COD；BOD；SSn陕西理工学院毕业设计ProcessDesignofAPapermakingWastewaterTreatmentLiYanwei(Grade11,Class1,EnvironmentEngineering,CollegeofChemical&EnvironmentScience,ShaanxiUniversityofTechnology,Hanzhong723000,Shannxi)Tutor:LiuJinAbstract:Thedesignofapaperwastewatertreatmentprocessdesignfor3500m3/d,theinfluentwaterqualityis:COD:1000-2000mg/L,BOD5:200-400mg/L,SS:200-600mg/L,pH:6-9.Throughtheanalysisofthecontentofthepapermillmidcoursewastewaterqualitycharacteristics,combinedwiththiskindofwastewatertreatmentprocessandspecificrequirementsoffactoryenvironmentalhygienerequirementsandtheprojectoftheCarrouseloxidationditchprocessisthecoreprocess,usingthedesignofsewagetreatmenttechnologicalprocessforgridofregulatingtank,flocculationandsedimentationtank,hydrolysisacidificationpoolCarrouseloxidationditch,secondarysedimentationtank,sludgethickeningtankthesludgedewatering.Itseffluentquality:COD:66.3mg/L,BOD5:18.4mg/L,pH:6-9,SS:15.4mg/L.MeettherequirementsoftheGB3544-2008"paperindustrywaterpollutiondischargestandards".Thedesignflowtechnologyismature,practical,reliableoperation,simpleoperation,lowoperatingexpenses,smallareaofarea.Keywords:Carrouseloxidationditch;COD;BOD;SSn陕西理工学院毕业设计目录1概述11.1造纸废水的概况11.2造纸工业废水的来源及特点11.3造纸废水的危害11.4造纸工业废水处理常见方法11.4.1物理法11.4.2化学法21.4.3物化与生化处理相结合22设计依据和设计内容42.1设计依据42.2设计内容43污水处理方案的确定53.1污水水质和污水排放标准53.2处理工艺53.3处理工艺选择63.3.1工艺流程图63.3.2工艺简介63.4所选工艺去除率估算74主要处理构筑物的设计计算......................................................................84.1格栅84.1.1设计说明84.1.2设计依据及参数选择84.1.3设计计算84.2调节池104.2.1调节池设计说明104.2.2设计依据及参数选择114.2.3设计计算114.3絮凝沉淀池124.3.1设计说明124.3.2设计参数124.3.3设计计算124.3.4斜板沉淀池144.4水解酸化池164.4.1设计说明164.4.2设计参数174.4.3设计计算174.5卡鲁塞尔氧化沟174.5.1设计说明174.5.2设计计算184.5.3设备选型204.6二沉池204.6.1设计说明204.6.2设计计算214.7污泥浓缩池22n陕西理工学院毕业设计4.7.1设计说明224.7.2设计依据及参数234.7.3设计计算234.7.4池体计算234.7.5其他设计参数244.8污泥脱水间245排水管网的设计265.1设计规定265.2水头损失计算275.3污水处理总体布置285.3.1平面布置285.3.2高程布置295.3.3标高计算29总结31致谢33参考文献32附录34n陕西理工学院毕业设计1概述1.1造纸废水的概况随着经济的不断发展，生活水平的不断提高，人们对环境的保护越来越重视，据有关资料显示，我国每年的污水排放量约为3.9x109t，并以1%的速率递增。我国为造纸大户，造纸废水的排放量很大。目前，国内有大中小型造纸厂总数万家，年排放废水量达到了40多亿m3，占全国废水的总排放量六分之一，造纸废水中BOD年排放量可达200多万t，占全国排放废水的总BOD的25%[1]。造纸行业为我国最严重污染环境的行业之一，尽管我国人均的纸产品占有率只是世界平均水平的1/4，但是由于污染的问题严重制约，造纸工业目前很难有大幅度发展。造纸工业的整个生产过程，包括从备料到成纸都要以大量的水为介质，用于输送、洗涤和冷却设备等用途。我国造纸工业平均单位产品的耗水量要比发达国家的高出1倍以上，污染物排放负荷很高，COD、BOD、SS、色度都非常高[2]。1.2造纸工业废水的来源及特点造纸废水的主要来源有：制成浆料、中段水、纸机白水[3]。造纸产生的废水中含有大量有机污染物和有毒有害的物质，是一种危害性很大的工业废水，为此，世界各国都在致力研究解决造纸废水的污染问题。造纸工艺在制浆部分除渣、洗浆、漂洗等过程中，会产生大量洗涤废水。根据废纸的来源和生产工艺差别，洗涤废水的特征有所不同，其污染物的含量大概为：COD：600～2400mg/L，BOD5：125～585mg/L，SS：650～2400mg/L，色度：450～900倍，外观为黑灰色[4]。洗涤废水量100～200t/t；与通常抄纸工艺相同，在造纸的抄纸部分，也会产生含有纤维、填料与化学药品的“白水”。因此，造纸废水主要来源于制浆部分的洗涤废水。该废水不但SS含量高、色度重，还含有大量成分十分复杂的COD物质。这些COD物质由可溶性浆料、化学添加剂和不溶的纤维素等有机物组成。在可溶性COD的成分中，基本上由分子量小于1000的低分子量成分（如：造纸浆料中的可溶物）和分子量高达10万以上的高分子量成分（如：化学药品、树脂等）组成，分子量居中的成分非常少。1.3造纸废水的危害造纸工业的能耗和物耗高，对环境污染严重，其特性是废水的排放量大，其中COD、BOD、SS含量很高，色度重。造纸废水若不经过有效处理直接排入自然界水体之中，废水中的有机物经过发酵、氧化、分解，会大量消耗水体中的溶解氧，使水生生物缺氧致死；一些细小纤维悬浮在水中，会阻塞鱼鳃，还能导致鱼类死亡；废水中的各种碎渣沉入水底，会淤塞河床，在缓慢的发酵中，能不断的产生毒气、臭气；废水中还存在些不易发酵、分解的物质，悬浮在水体中，吸收光线，阻碍水生植物进行光合作用；此外，废水中也会带有致癌、致畸、致突变的有毒有害物，已报道的有机氯代物有300多种。总而言之，造纸废水不但破坏了人类赖以生存的环境和生态平衡[5]，而且也威胁到造纸工业自身的发展。为此，开发造纸废水新的技术，提高造纸废水的处理效果，降低其处理成本，改善生态环境，解决好造纸行业的污染问题，不仅关系到造纸工业自身的生存与发展，而且也关系到人们生存的环境质量的改善[6]。目前，国内很多大型造纸企业都各自建有自己的废水处理系统，但是还会出现不经处理直接排放或是未达标排放的行为，某些小型造纸厂根本没有废水处理的设备，将造纸废水直接排入周边河流，给周围的环境造成了严重的影响。因此要实现造纸行业的可持续发展，必须全面解决造纸行业的废水处理问题。1.4造纸工业废水处理常见方法造纸废水的普通处理方法包括：物理法、化学法和物化与生物相结合的方法[7]：1.4.1物理法物理法是指用机械、物理的方法去除废水中难溶的、不溶解的、粒径较大的污染物，包括用格栅、筛网、微滤机、滤床机械过滤、澄清(沉淀)等方法。第34页共34页n陕西理工学院毕业设计过滤通常是用细筛网或微滤机，但是由于机械负荷较大，可能会导致堵塞，因此，要慎重考虑清污操作。由于过滤不能去除油墨、溶解性物质和过于细小的悬浮颗粒，所以只可以作为预处理方法。目前国内造纸企业较多采用的微过滤处理设备主要是斜筛或过滤机。斜筛一般由各厂自行设计制造，与过滤机相比大大节省了动力消耗，而且投资少，其网目一般取60～100目，目前大多数中小型造纸企业已经使用了斜筛过滤。过去，使用斜筛过滤，主要是为了收集废水中的细小纤维，而现在则加入了净化废水的观念。斜筛面积的增大，也有利于废水中悬浮颗粒的去除。1.4.2化学法化学法是指利用各种化学反应使水中的污染物形态发生变化从而去除废水中的溶解物质或一些胶体。常见的有中和、沉淀、氧化还原、催化氧化、高级氧化、微电解、电解絮凝等方法。⑴高级氧化法高级氧化法概念是Glaze等首次提出的，泛指氧化过程中有大量—OH自由基参与的化学氧化过程，含有光催化、湿式催化、超临界水、电催化等氧化法，可以分为均相反应过程与非均相反应过程两大类。最典型特点是：使用范围广、处理效率高、反应速度快、二次污染小、可回收很多用物质。⑵氧化目前，被广大研究者普遍接受的Fenton氧化反应原理是由C.Walling在1975年提出的。此后许多年，该原理得到不断发展。在C.Walling提出的原理中，其最重要的反应是有机物质的氧化，氧化剂是—OH。—OH是一种氧化能力很强的氧化剂。⑶铁碳微电解微电解工艺是基于金属材料(铁、铝等)的腐蚀电化学原理，将两种具有不同电极电位的金属或金属与非金属直接接触在一起，浸泡在传导性的电解质溶液中，发生电池效应而形成无数微小的腐蚀原电池(包括宏观电池与微观电池，微观电池是由于铁屑本身的以极小颗粒状态分布的碳化铁及一些杂质的化学电位高于纯铁而引起，而宏观电池则是铁屑中加入宏观阴极材料如石墨、焦炭、活性碳、煤块等使铁、碳材料直接接触而形成，相当于在铁屑受微电池腐蚀的基础上，进一步强化了腐蚀或微电解作用)，金属阳极被腐蚀而消耗，同时电化学腐蚀又引发了一系列连带协同作用，故铁碳微电解法是絮凝、吸附、架桥、卷扫、共沉、电沉积、电化学还原等多种作用综合效应的结果。⑷臭氧氧化有机物的臭氧氧化机理有两种：直接反应和间接反应。不同的反应途径会产生不同的产物，反应动力学也不一样。分子臭氧的反应是有选择性的，主要局限于不饱和芳香化合物、不饱和脂肪族化合物及一些特殊官能团上。臭氧和许多水溶液组分，THM、不活泼的芳香族，如氯苯，反应缓慢。臭氧与某些带供电子基的芳香族化合物反应就会快得多了，比如带有羟基的酚类。通常情况下，臭氧跟电离和离解的有机化合物反应比没有解离的化合物快的多。与同样的取代基反应烯烃比芳香族化合物更容易些。⑸电化学方法废水净化的电化学方法其实质是直接或间接地利用电解作用，把水中的污染物去除，或把有毒物质转化为无毒、低毒物质。主要通过电解金属阳极M(如Fe电极)，使之以金属离子Mn+的形式溶解在待处理的废水中，在一定的pH条件下形成氢氧絮凝物M(OH)n，M(OH)n吸附和絮凝废水中的污染物后，被附着在絮凝物上的氢气(从阴极析出)推浮到液面上，达到从废水中去除污染物的目的。1.4.3物化与生化处理相结合对于造纸废水排放量较低且含COD较高的大中型废纸造纸企业，通过利用单级气浮或沉淀的物化方法达到国家一级排放标准有很大的难度，因为可溶性COD、BOD5主要是通过生化法才能有效去除。一般，当执行COD≤100mg/L的排放标准时，原水COD浓度不宜超过600～800mg/L；当执行COD≤150mg/L的排放标准时，原COD浓度不宜超过800～1000mg/L。因此，在原水SS和COD浓度较高时，应在一级物化处理之后接生化方法处理，使处理出水最终达到国家排放标准的要求。物化加生化处理方法的典型工艺流程如下：废水——筛网——调节——沉淀或气浮——A/O或接触氧化——二沉池——排放。第34页共34页n陕西理工学院毕业设计缺氧—好氧处理工艺，通过缺氧段的微生物选择对有机物进行吸附，吸附在微生物体的有机物在好氧段被氧化分解。因此A段停留时间短，约在40～60min。由于缺氧段微生物的选择和对有机物的吸附，能有效地抑制好氧段丝状细菌的生长，控制污泥膨胀。当废水经混凝沉淀处理后，缺氧—好氧工艺的有机负荷为0.6kgCOD/(kgMLSS·d)时，其COD的去除率可达90.0%左右。生物接触氧化法挂膜快、无污泥回流系统、无污泥膨胀危害、日常运行管理容易，在中小型有机废水处理系统中应用较多。在相同条件下，接触氧化法处理效果不如活性污泥法，但在二沉池需要更低的表面负荷，而且填料的定期更换问题也应引起重视。第34页共34页n陕西理工学院毕业设计2设计依据和设计内容2.1设计依据⑴《水处理设备制造技术条件》（JB2932-86）；⑵《水污染控制工程》上下册（高等教育出版社）；⑶《水处理工程设计计算》（中国建筑工业出版社）；⑷《环境工程专业毕业设计指南》（化学工业出版社）；⑸《环境保护设备选用手册—水处理设备》（化学工业出版社）；⑹《制浆造纸工业水污染物排放标准》（GB3544-2008）；⑺《制浆造纸废水治理工程技术规范》试行。2.2设计内容⑴污水处理工艺设计说明；⑵污水处理系统中构筑物的设计参数；⑶设备的选型；⑷平面布置图和工艺流程图；⑸高程计算布置。第34页共34页n陕西理工学院毕业设计3污水处理工艺方案的确定造纸废水需要处理的主要污染物包含COD、BOD、SS，而COD、BOD、SS主要是纤维在生产过程中分解而产生的，在废纸制浆造纸工艺中更能突显。废水中的悬浮物主要是长纤维、短纤维、填料及少量的杂细胞组成。根据废纸制浆造纸废水这一特点，以及污水排放标准，本厂废水处理方案确定为格栅过滤——物化预处理——生化法——污泥处理。处理工艺中主要采用物化与生化处理相结合的方法，针对废水水质及回用水质要求，对废水进行分级处理。3.1污水水质和污水排放标准⑴本设计中造纸厂处理量Q=3500m3/d，进水水质如表3.1：表3.1进水水质项目pHCOD（mg/L）BOD5（mg/L）SS（mg/L）进水浓度6～91000～2000200～400200～600⑵本设计废水处理后出水水质应满足《制浆造纸工业水污染排放标准》（GB3544-2008）中废纸制浆和造纸企业的标准。具体指标如表3.2：表3.2出水水质指标项目pHCOD(mg/L)BOD5(mg/L)SS(mg/L)出水浓度6.0～9.0≤90≤20≤303.2处理工艺目前国内外，中小型造纸厂废水处理的生物工艺主要有：推流式活性污泥法、上流式厌氧污泥床工艺、卡鲁塞尔氧化沟、厌氧折流板反应器工艺、SBR法（序批式活性污泥法）。废水的生物处理工艺的特点和比较如表3.3：表3.3典型工艺比较处理工艺优点缺点适用范围推流式活性污泥法曝气池废水浓度存在梯度，降解推动力大，效率高。会出现池首曝气不足，池尾曝气过量的现象，增加动力费用。工业废水处理卡鲁塞尔氧化沟城市污水时不需要预沉池；污泥稳定，不需消化池可直接干化；工艺极为稳定可靠；工艺控制十分简单；系统性能显示，在高效去除BOD和COD的同时还有脱氮除磷的功效；占地面积很小；工程造价低。在处理某些工业废水时尚需预处理。城市及中小型企业废水处理SBR运行管理简单，造价低，耐冲击负荷，出水好，可抑制活性污泥丝状菌膨胀，可以脱氮除磷。自动化控制要求高；后处理设备要求大；由于不设初沉池，易产生浮渣，浮渣问题尚未妥善解决。适用各种废水上流式厌氧污泥床工艺泥床工艺设备简单，运行方便，不用设沉淀池和污泥回流装置，不需要充填填料，也不需在反应区内设机械搅拌装置，造价相对较低，便于管理，且不存在堵塞问题。处理含甲醇废水第34页共34页n陕西理工学院毕业设计合理的选用能使进料均匀分布在消化器底部的布水器；对水质和负荷突变比较敏感，耐冲击能力差；污泥床内有短流现象，影响处理能力。厌氧折流板反应器工艺ABR反应器水力条件优良；截留生物固体能力强；能在高负荷条件下,取得高的处理效果。目前，不利于应用和推广在实际中；在很多方面的研究，还需要进行加强[8][9][10]。处理制药废水3.3处理工艺选择考虑该设计污水水量大、污染程度高，同时B/C约在0.2～0.5，可生物降解性较差。为了达到较好的生物处理效果，一般采用卡鲁塞尔氧化沟工艺去处理污水，从而达到处理目的。因为本设计属于中小型的造纸工业废水处理系统，对于上述处理方法从经济、技术等方面做一个分析，以采用合理的工艺方法通过技术、经济等比较，并考虑污水性质，水里含有大量的木素、半纤维素、糖类及其他溶出物（残碱、无机盐、挥发酸、氨氮等）等，这些物质不易生物处理，比较生物接触氧化—化学絮凝法与卡鲁塞尔氧化沟工艺，本设计采用卡鲁塞尔氧化沟工艺较为合适，以生物接触氧化—化学絮凝法工艺为框架，以卡鲁塞尔氧化沟为主体处理造纸废水。3.3.1工艺流程图针对该项造纸废水的水质特点及本设计中所选排放标准，本设计处理工艺分为预处理、物化处理、生化处理、深度处理及污泥处理五部分。本设计的工艺流程见图3.1：图3.1工艺流程图3.3.2工艺简介⑴预处理工艺第34页共34页n陕西理工学院毕业设计废水经过集水池提升至格栅，去除废水中粒径大的悬浮物与漂浮物，保证管道、阀门及泵的通畅无阻，回收大纤维物质，减轻后续处理设施的工作负荷。截留的纤维经收集后还可回用在生产中。⑵物化处理工艺经过预处理后的废水进入絮凝沉淀池，通过加入混凝剂（本设计中使用的混凝剂是聚合氯化铝）可以高效的去除污水中悬浮固体，同时去除部分呈悬浮状态的有机物，从而减轻后续生化处理构筑物的有机负荷。⑶生化处理工艺物化处理后的废水，进入生化处理阶段，在适宜的环境条件下，利用微生物的新陈代谢（异化）和合成代谢（同化），对废水中的大部分有机物和部分无机物进行处理。大量去除废水中COD和BOD。⑷深度处理工艺经卡鲁塞尔氧化沟处理后的出水进入二沉池，分离悬浮生长生物处理工艺中的活性污泥，使处理后的出水得以澄清。⑸污泥处理工艺将来自絮凝沉淀池和二沉池的污泥进行浓缩，使泥水分离，上清液过滤后回用于生产。沉淀池污泥部分回流至水解酸化池和好氧池，剩余污泥与物化污泥混合后再输送到污泥压滤脱水系统进一步处理。系统产生的物化污泥及剩余生化污泥首先进入污泥储池，再泵送入污泥浓缩脱水系统，干泥定期外运。3.4所选工艺去除率估算如表3.4表3.4各单元处理效果预测表处理单元项目PHCOD(mg/L)BOD(mg/L)SS(mg/L)原水6～91200400600格栅去除率6～90%0%0%出水浓度1200400600调节池去除率6～910%10%20%出水浓度1080368480絮凝沉淀池去除率6～940%30%70%出水浓度648257.6144水解酸化池去除率6～950%50%0%出水浓度324128.8144卡鲁塞尔氧化沟去除率6～978%85%89%出水浓度71.2819.3215.84二沉池去除率6～97%5%3%出水浓度66.318.415.4要求目标出水浓度6～9<90<20<30由上表可知本设计处理工艺选用合适，出水水质能够达标。第34页共34页n陕西理工学院毕业设计4主要处理构筑物的设计计算4.1格栅4.1.1设计说明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厂的前端。本设计采用平面细格栅。格栅示意图见图4.1：图4.1格栅示意图4.1.2设计依据及参数选择⑴设计依据①设置格栅渠道，宽度适当，使水流保持适当的流速；②水流的速度采用0.4～0.9m/s；③为防止栅条间隙堵塞，污水通过栅条间隙流速采用0.6～1.0m/s；④格栅间设置工作台，标高高出栅前最高设计水位0.5m，满足安装设备和冲洗设施；⑤按栅条间隙，可分为粗格栅（50～100mm）、中格栅（10～40mm）、细格栅（1.5～10mm）；⑥栅槽宽度比格栅宽0.2～0.3m；⑦按格栅形状，可分为平面格栅和曲面格栅；⑧栅渣的含水率约为80%，密度约为960kg/m3。⑵参数选择①设栅前水深h=0.4m；②过栅流速v=0.7m/s；③栅条间隙宽度30mm；④格栅倾角=60°；⑤栅槽宽度比格栅宽0.2m。4.1.3设计计算⑴格栅间隙数n：设计流量：日流量Q=0.041m3/s。（4.1）式中：——最大设计流量，m3/s；设；第34页共34页n陕西理工学院毕业设计——格栅倾角，（°）；b——栅条间隙，m；h——栅前水深，m；v——污水的过栅流速，m/s；——经验修正系数。格栅的间隙数量n确定后，则格栅框架内的栅条数目为n-1。本设计中取7个。⑵格栅槽总宽度B：格栅宽B1（4.2）式中：B1——格栅槽宽度，m；S——栅条宽度，m；——栅条净间隙，m；——格栅间隙数。本设计采用横截面为正方形的栅条，边长为20mm。则⑶通过格栅的水头损失h2：（4.3）（4.4）式中：k——格栅受污物堵塞使水头损失增大的倍数，一般取3；——计算水头损失，m；g——重力加速度，取9.8m/s2；——阻力系数，其数值与格栅栅条的断面几何形状有关，如表4.1：表4.1格栅阻力系数计算公式栅条断面形状计算公式说明正方形：收缩系数=0.64第34页共34页n陕西理工学院毕业设计⑷栅后槽总高度H：（4.5）式中：h1——栅前渠超高，一般取0.3m。⑸栅槽总长度L：（4.6）其中：式中：L1——进水渠渐宽部分的长度，m；取0.2m；L2——栅槽与出水渠连接处渐窄部分的长度，m；B1——进水渠宽，m；取0.2m；——进水渐宽部分的展开角，一般取20°。⑹每日栅渣量W：（4.7）式中：W1——栅渣量，m3/（103m3污水），当栅条间距为16～25mm时，W1=0.05～0.1，当栅条间距为30～50mm时，W1=0.1～0.3；取0.1；——污水总变化系数，取1.5。所以本设计使用机械清渣。栅渣的最终处置方法，可与城市垃圾一起填埋，焚烧（820℃以上）以及堆肥等[11]。4.2调节池4.2.1调节池设计说明对废水水量和水质均衡调节。由生产装置排出的造纸废水，其水量和水质随生产过程而变化，有连续均匀的，有不均匀的，也有间歇的。水质、水量调查，就是确定废水水量和水质随时间的变化规律。污水从调节池一端进入，另一端通过污水提升泵进入絮凝沉淀池。调节池示意图见图4.2：第34页共34页n陕西理工学院毕业设计图4.2调节池示意图4.2.2设计依据及参数选择⑴调节池设计依据①调节池的形状宜为方形或圆形，以利形成完全混合态，长形池设多个进口和出口；②调节池的有效水深在3.0m以下，池底部0.5m水深不包括在有效水深之内；③调节池内设置深0.1m以上的提升泵泵坑，池底坡度为1:50；④防止污水外溢，调节池设置溢流管或应急泵，将污水向厌氧池移送；⑤调节池设置低水位（LWL）、启动水位（H1WL）、准高水位（H2WL）、高水位（H3WL）、报警水位（AWL）5个水位[12]；⑥调节池流入口下端距报警水位大于0.2m；⑦调节池设计移送水量为日平均水量的1/24；⑧设置2台提升泵，一台使用，一台备用；⑨提升泵出口管内流速按2.0m/s设计，最小管径为DN40；⑩提升泵与液位控制器联动；为使污水均质、防止水质腐败，调节池设搅拌装置；调节池中设冲洗装置、溢流装置、排除漂浮物和泡沫装置，以及洒水消泡装置[13]。⑵调节池参数选择①混合时间8h；②有效水深2.8m；③调节池流入口下端距报警水位0.3m；④超高0.5m。4.2.3设计计算调节池池体计算⑴调节池有效容积V：（4.8）⑵调节池有效面积S：（4.9）式中：——调节池有效水深。第34页共34页n陕西理工学院毕业设计则调节池的尺寸为4.3絮凝沉淀池4.3.1设计说明本次设计的渗滤液pH值在6～9左右，根据常用混凝剂的应用特性，选用聚合氯化铝（PAC）作为混凝剂，混凝剂的投加采用湿投法。聚合氯化铝适宜pH5～9，对设备腐蚀性小，效率高，耗药量小、絮体大而重、沉淀快，受水温影响小，投加过量对混凝效果影响小，适合各类水质，对高浊度废水十分有效，因此适合本次设计。本次选择的聚合氯化铝混凝剂为液态。絮凝沉淀处理利用絮凝剂使水中悬浮颗粒发生凝聚沉淀。在反应池中投加絮凝剂后形成有机性悬浮物、活性污泥等在沉淀池中沉降处理。水的沉淀处理效率不仅取决于颗粒沉速，而且与沉淀池深度有关。絮凝在沉淀池中为水中细小胶体，在悬浮澄清池或接触滤池中分散颗粒由于分子吸引力的作用互相粘结凝聚。絮凝沉淀池示意图见图4.3：图4.3絮凝沉淀池示意图4.3.2设计参数⑴絮凝池T——混凝时间，一般采用15～20min，本设计中取20min。A——混凝池平面尺寸，2.52.5m2g——重力加速度，9.81m/s2；⑵沉淀池①颗粒沉降速度μ：大致为0.3～0.6mm/s。②有效系数：根据资料介绍最小值为0.2，一般在0.7～0.8之间。③倾斜角：为了使排泥方便常用50°～60°。④板内流速v：可参考相当于平流式沉淀池的水平流速，一般为10～20mm/s。⑤在侧向流斜板的池内，防止水流不经过斜板部分通过，应设置阻流墙，斜板顶部应高出水面。⑥为使水流均匀分配和收集，侧向流斜板沉淀池的进出水口应设置整流墙。进水口处整流墙的开孔率应使过口流速不大于絮凝池出口流速，以免絮粒破碎。4.3.3设计计算混凝设备：混凝方式有水泵混合、隔板混合和机械混合等；主要混合设备有水泵叶轮压力水管、静态混合器或混合池等。本次设计处理水量较小，因此采用桨板式机械混凝池。混凝池有效容积V（4.10）第34页共34页n陕西理工学院毕业设计式中：V——混凝池有效容积，m3；Qmax——设计流量，m3/d；混凝池高度H，为了配合沉淀池的设计，混凝池设计为2格，每格尺寸2.52.5m2，则：（4.11）式中：——有效水深，m；V——混凝池有效容积；取超高0.2m，总设计高度为6m。搅拌设备叶轮构造参数叶轮直径D取池宽的80%，采用D=2m；叶轮桨板中心点线速度采用：=0.5m/s，=0.35m/s；桨板长度=1.6m(桨板长度与叶轮直径之比/D=1.6/2=0.8)；桨板宽度b=0.13m；每根轴上桨板数8块，内外侧各4块。旋转桨板面积与絮凝池过水断面面积之比为：，四块固定挡板宽×高为0.25×1.2m，其面积于絮凝池过水断面积之比为：。桨板总面积占过水断面积为13.3﹪+9.6﹪=22.9﹪,小于25﹪的要求。叶轮桨板中心点旋转直径：（4.12）叶轮转速分别为：;（4.13）；桨板宽厂比，查阻力系数表4.2阻力系数小于11～22.5～44.5～1010.5～18大于18第34页共34页n陕西理工学院毕业设计1.11.151.191.291.42=1.10桨板旋转时克服水的阻力所耗功率：第一格外侧桨板：（4.14）第一格内侧桨板：第一格搅拌轴功率：（4.15）同理，可求得第二格搅拌轴功率为0.036kw设两台搅拌设备合用一台电动机，总功率为电动机功率（取1=0.75，2=0.7）：N=0.140/（0.75×0.7）=0.26kw核算平均速度梯度G及GT值（按水温20℃计，）第一格：（4.16）第二格：絮凝池平均速度梯度：（4.17），经核算G和GT值均合适。4.3.4斜板沉淀池斜板沉淀池的沉淀效率高、池子容积小和占地面积小。按水流方向分为上向流、侧向流和同向流三种，本设计使用升流式异向流斜板沉淀池。⑴设计计算①斜板面积第34页共34页n陕西理工学院毕业设计（4.18）需要斜板实际总面积：（4.19）式中：——最大设计流量，m3/s；——颗粒沉降速度，取0.4mm/s；——有效系数，取0.78；——斜板水平倾角，60°②斜板高度计算：（4.20）式中：为斜板斜长，取1.6m③沉淀池面积A（4.21）取23m2式中：q——板内流速，取30mm/s；0.91——斜板面积利用系数④斜板组合全长计算设斜板间隙数为50个斜板组合全长：（4.21）式中：P为斜板板距0.05m，一般取值范围50—150mm。斜板位于沉淀池中间，斜板底部左边距离0.1m,斜板底部距离右边距离为0.8m，则池长为：池宽：（4.22）校对：，符合，故沉淀池的池长为3.8m，池宽为6.05m，从宽边进水。⑤池内停留时间：第34页共34页n陕西理工学院毕业设计（4.23）符合要求。式中：——斜板区上部水深，0.5～1.0m——斜板高度——表面负荷，⑥沉淀池高度（4.24）式中：——超高，0.3m；——缓冲层高度，0.6～1.2m；——污泥斗高度。⑵进出口形式沉淀池的进水口布置应做到在进水断面上水流均匀分布，为避免已形成的絮体破碎，本设计采用穿孔墙布置。沉淀池出水口布置要求在池宽方向均匀集水，并尽量滗取上层澄清水，减小下层沉淀水的卷起，采用指形槽出水。指形槽的长度L：（4.25）式中：——沉淀池处理水量，m3/d；——设计单位堰宽负荷[m3/(md)]，120～480m3/(md)，取350m3/(md)出水进入指形槽后采用锯齿三角堰自流流出。排泥方式：选择多斗重力排泥。4.4水解酸化池4.4.1设计说明造纸废水中含有高分子有机物，如：纤维素，难被微生物降解，水解酸化池可以有效的将高分子有机物转化为小分子有机物，可提高废水的可生化性，有利于后续进一步处理。水解池是改进的升流式厌氧污泥床反应器，不设三相分离器，不需要密闭的池，不需要搅拌器，降低了造价，便于设计放大[14][15][16]。水解反应器采用下端进水，通过控制上升流速来控制废水在反应池中的停留时间，来实现对废水的处理。经处理后的水通过溢流堰流入下一处理单元。在水解酸化反应器中，利用水压在污泥层上部进行排泥[17]。水解酸化池示意图见图4.4：第34页共34页n陕西理工学院毕业设计图4.4水解酸化池示意图4.4.2设计参数V——水解池发热容积，m3；Kz——总变化系数，1.5；Q——设计流量，m3/h；T——水力停留时间，h取5小时4.4.3设计计算⑴水解池的容积VV=KzQT=1.51505=1125m3（4.26）水解池取L×B×H=11115m，2座⑵水解池上升流速核算反应器的高度为：H=4m，反应器的高度与上升流速之间的关系为：V=Q/A=V/TA=H/T=4/5=0.8m/h水解反应器的上升流速V=0.5～0.8m/h，Ｖ符合设计要求。⑶配水方式采用穿孔管布水器（分支式配水方式），配水支管出水口距池底200mm，位于服务面积的中心，出水管孔径为20mm。⑷出水收集出水采用钢板矩形堰。⑸排泥系统设计采用静压排泥装置，沿矩形池纵向多点排泥，排泥点设在污泥区中上部。污泥排放采用定时排泥，每日1-2次，另外，由于反应器底部可能会积累颗粒物质和小砂砾，需在水解池底部设排泥管。4.5卡鲁塞尔氧化沟4.5.1设计说明使用定向控制的曝气和搅动装置，向混合液传递水平速度，从而使被搅动的混合液在氧化沟闭合渠道内循环流动。因此氧化沟具有特殊的水力学流态，既有完全混合式反应器的特点，又有推流式反应器的特点，沟内存在明显的溶解氧浓度梯度。氧化沟断面为矩形或梯形，平面形状多为椭圆形，沟内水深:为2.5～4.5m，宽深比为2:1，亦有水深达7m的，沟中水流平均速度为0.3m/s。氧化沟曝气混合设备有表面曝气机、曝气转刷或转盘、射流曝气器、导管式曝气器和提升管式曝气机等。见图4.5：第34页共34页n陕西理工学院毕业设计图4.5卡鲁塞尔氧化沟示意图4.5.2设计计算卡鲁塞尔氧化沟采用半地下式。设停留时间为24h，MLSS=4-6g/L，污泥回流比R=75%以上，泥龄30d。氧化沟总容积V：V=145.8324=3500m3（4.27）取氧化沟有效水深h=5m，超高为1m，氧化沟深度H=5+1=6m。则氧化沟面积A：（4.28）令单沟道宽度b=5m，则弯道部分面积A1：（4.29）直线段部分面积A2：A2=A-A1=700-236=464m2；单沟直线段长度L：（取24m）（4.30）进水管和出水管污泥回流比R=75%以上，管道流速v=1.0m/s，进水管流量（R取100%）则管道过水断面A：（4.31）管径（4.32）第34页共34页n陕西理工学院毕业设计取0.3m（300mm）校核管道流速v：（4.33）出水堰及出水井⑴出水堰堰上水头高H=0.15m，堰宽（4.34）为了便于设备的选型，堰宽b取0.4m，校核堰上水头H（4.35）⑵出水竖井考虑可调节，根据安装要求，堰两边各留0.4m的操作距离。出水竖井长L=0.42+0.4=1.2m；出水竖井宽B=1.0m（满足安装要求）；则出水竖井平面尺寸为LB=1.2m1.0m,氧化沟出水孔尺寸为bh=0.4m0.15m。投加营养盐的计算：营养盐的投加比例：BOD：N：P=100：（1-2）：（0.2-0.4），而BOD为200～400mg/L，则每天投加尿素的最大量：m1=0.435002=2800kg=2.8t，每天投加磷酸三钠的最大量n2=0.435000.4=560kg=0.56t。曝气设备的选择：①实际需氧量AOR去除BOD需氧量，取a=0.52kgO2/kgD1=aQ(S0-S)+bVX=0.523500（0.588-0.06468）+0.1235004.8=2968.4424kgO2/d；其中X为MLVSS=0.8MLSS=0.8(4～6)=3.2～4.8g/L，取4.8g/L。剩余污泥中BOD的需氧量D2：经产率系数Yabs：（4.37）污泥剩余量：=YabsQ(S0-S)=0.1763500（0.588-0.06468）=322.4kg/dD2=1.42=1.42322.4=457.8kgO2/d（4.38）总需氧量AOR=D1-D2=2968.4424-457.8=2510.7kgO2/d，考虑安全系数，则AOR=1.12510.7=2761.8kgO2/d（4.39）②标准状况下需氧量SOR（4.40）第34页共34页n陕西理工学院毕业设计式中：CS(20)——20℃时氧的饱和度，查表取9.17mg/L；CS(T)——T=25℃时氧的饱和度，查表取8.38mg/L；C——溶解氧浓度，0～4mg/L，取4mg/L；——修正系数，取0.85；——修真系数，取0.95。4.5.3设备选型⑴搅拌机选用江苏宜兴天地环保机械设备有限公司提供的JYBI0-0.4型玻璃钢液体搅拌机，其技术参数见表4.3：表4.3搅拌机技术参数项目液槽尺寸（mm）电机功率（kW）叶轮直径（mm）叶轮转速（r/min）数据100012000.55460131⑵输送泵选用40FS-26A型塑料泵输送，其技术参数见表4.4：表4.4输送泵技术参数项目流量（m3/h）电机功率（kW）扬程（m）转速（r/min）进口口径（mm）出口口径（mm）数据6.551.520.5290040254.6二沉池4.6.1设计说明本设计选用竖流沉淀池。竖流沉淀池是利用污水从沉淀池中心管流入，沿着中心管向下流动，经中心管下部的反射板折向上方流动，污水以流速v自下向上流动，污水中的颗粒以沉速u沉降，当u>v时颗粒开始下沉，u=v时颗粒悬浮污水中，u