小型农药厂废水处理工程设计 24页

中南林业科技大学水污染控制工程课程设计设计名称：小型农药厂废水处理工程设计学生姓名：学号：专业年级：n一、设计的目的和任务1设计目的1）通过课程设计，使学生掌握水处理工艺选择、工艺计算的方法，掌握平面布置图、高程图及主要构筑五的绘制方法，掌握设计说明书的写作规范。2）本设计是水污染控制工程教学中一个重要的实践环节，要求综合运用所学的有关知识，在设计中掌握解决实际工程问题的能力，并进一步巩固和提高理论知识。2设计任务根据已知资料，进行污水处理厂的设计。要求确定污水处理方案和流程，计算各处理构筑物的尺寸和选择设备，布置污水处理厂总平面图和高程图。要求污泥处理工艺采用：“污泥浓缩→污泥消化→污泥脱水”或“污泥前浓缩→污泥消化→污泥后浓缩→污泥脱水”或“污泥浓缩→污泥一级消化→污泥二级消化→污泥脱水”工艺。二、设计基础资料1、当地的自然条件特征和原污水水质、水量见《课程设计原始资料》2、处理后水质符合《城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）》（具体指标以任务书为准）三、设计内容1.设计说明书（1）说明城市基础资料、设计任务、工程规模、水质水量、工艺流程和选择理由，根据规范选择设计参数、计算主要构筑物的尺寸和个数、确定主要设备（特别是曝气设备及系统的计算和选型）的型号和数量等；（2）要求对各构筑物进行计算n各构筑物的计算过程、主要设备（如水泵、鼓风机等）的选取、污水处理厂的高程计算（各构筑物内部的水头损失查阅课本或手册，构筑物之间的水头损失按管道长度计算）等；说明书中应画出构筑物简图、标注计算尺寸。2.设计图纸图纸右下角为设计图签，注明图名、比例、学生班级、姓名等。（1）污水处理厂总平面布置图1张（1#铅笔图）。①要求以计算或选定尺寸按一定比例绘出全部处理构筑物、及附属建筑物、道路、绿化、厂界。厂区内构筑物布置要合理，可按功能划分成几个区域（如：污水处理区、污泥处理区、办公及辅助区等）。标注构筑物外形尺寸、平面位置（可用相对坐标（x,y）表示，以某点的相对坐标为零点）。②绘出各种管渠、阀门、检查井等（例如：污水管、放空管、排泥管、回流污泥管、超越管、总事故管、空气管、上清液管、沼气管等）。标注管径、渠道尺寸、长度和坡度。③在右上角绘出指北针。④绘制管线等图例⑤列表说明图中构（建）筑物的名称、数量和尺寸。⑥图纸布局要美观。（2）污水处理厂高程布置图1张。①在污水与污泥处理流程中，要求沿污水、污泥在处理厂中流动的最长路程绘制流程中各处理构筑物、连接管渠的剖面展开图（从污水进厂的粗格栅起，至处理后的排水渠）。②图中要画出设计地面线、构筑物中水面线及标高，标注各构筑物的顶部、底部及水面线标高，标注构筑物名称、连接管的管径。③在图纸左侧画出高程标尺线。④图纸布局要美观。n第1章绪论1.1设计题目小型农药厂废水处理工程设计1.2设计资料1、厂区条件（1）城市基本情况该城市现有人口二十余万人。（2）气象与水文地质资料：风向：主导风向为西南风水文：年降水量1500mm； 地下水水位位于地表下7m。土壤类型为亚粘土。 年平均水温：6℃，最高气温23℃，最低气温-35℃。2、农药废水水量水质及变化特点（1）设计水量100t／d（2）设计水质：见下表1。表1废水进水水质和排放标准　mg/L（pH除外）项　目CODcrBOD5SSpH进水水质380～1600360～4503407～9排放标准10030706～9注：执行(GB8978－1996)《污水综合排放标准》中一级标准。（3）农药废水变化特点该公司生产变化较快、生产周期短，工业废水水质变化大。3、处理要求处理要求根据受纳水体的使用功能确定（处理后的废水排入该公司东面的河流）。4、设计依据《中华人民共和国环境保护法》（1989年12月）《中华人民共和国水污染防治法》（1984年5月）n《中华人民共和国水污染防治实施细则》（1989年7月）《污水综合排放标准》（GB18918-2002）《室外排水设计规范》（GB50014-2006）等《工业企业厂界噪声标准》（GB12348-90）《给水排水设计手册》第一、五、十、十一册等《排水工程》城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）设备及产品样本。期刊杂志：给水排水、中国给水排水等崔玉川等编，城市污水处理厂处理设施设计计算，化工出版社，2004孙力平等编，污水处理新工艺与设计计算实例，科学出版社，2001张志刚等编，给水排水工程专业课程设计，化学工业出版社，2004同类行业同规模水质资料第2章总体设计2.1设计方案的选择与确定2.1.1设计方案的选择农药废水处理技术有：电极电解法、特殊菌种生化处理法、Fenton试剂氧化法、减压蒸馏与焚烧、微电解—ClO2催化氧化法、超临界二氧化碳萃取法等。该小型农药厂，农药生产品种变化较快，生产周期短，工业废水水质变化大。而且该市的年平均气温也较低，温度较低，对微生物的生长不利，所以还应该尽量保温措施。2.1.2设计方案的确定该设计中，先采用微电解，对废水预处理，降低COD和色度，提高B/C比后，再采用SBR对废水进行生化处理。该小型废水处理厂的工艺流程如图所示n2.2工艺流程说明（1）水系统废水处理系统采用连续处理工艺，废水经泵提升，从集水池提升到调节池。农药废水首先进入调节池；调节池中的废水以重力流方式依次流经微电解池、混凝池、SBR池，完成微电解、混凝和反应沉淀分离过程，然后达标排放。（2）曝气系统用罗茨鼓风机鼓风，对SBR池进行曝气，完成混合搅拌、供氧过程。（3）加药系统用清水配制NaOH、PAM溶液。NaOH、PAM溶液周期性配制，人工投加。NaOH、PAM投加至混凝池，使废水pH升至8，并完成混凝过程。（4）SBR池经过絮凝池的废水靠重力流进入SBR池，在SBR吃内完成进水、反应、沉淀、出水和闲置五个基本过程（5）污泥系统絮凝池、SBR池的污泥排至污泥浓缩池浓缩，然后进行污泥消化，经板框压滤机脱水后外运填埋。浓缩池上清液、板框压滤机压滤液返回调节池重新处理。第3章工艺流程的计算3.1污水处理部分3.1.1设计水量日平均污水量：Q=100m3/d查资料知，总变化系数：Kz=1.3则最大污水量为：Qmax=Q×Kz=100×1.3m3/d=130m3/d=0.0015m3/sn3.1.2筛网3.1.2.1筛网的设计说明由于此废水量很小，可以直接安装筛网，安装筛网就可以达到欲想结果。筛网是预处理的第一步，也是整个系统能否有效运行的关键。筛网一方面可以拦截悬浮物，防治后续管道设备的堵塞，另一方面即时清理可避免悬浮固体有机质腐化溶入废水中而成为溶解性有机质，导致废水CODCr、BOD5浓度提高。3.1.2.2筛网的设计根据提供资料可知农药厂产生的废水是100t天，并且是间歇性进水，水流量不大，所含大的悬浮物少，为了节省空间，节约成本，并且达到很好的处理效果，所以采用振动式筛网，人工清渣。根据题目所说的农药厂生产产生的废水100m3/d，并且是间歇性进水，水流量不是很大，而且农药废水中所含的悬浮物也比较少，为了节约成本，并达到欲想的处理效果，所以采用筛网，而且每日的栅渣很少，可以采用人工除渣。3.1.3集水井3.1.3.1集水井的设计说明根据题意，此农药废水量很小，因此采用间歇式处理，在闲置期间的水暂存于集水井，水力停留时间设为12小时。3.1.3.2集水井的设计计算集水井的有效容积池子的规格尺寸为L=4m，W=2.5m，H=5n3.1.4调节池3.1.4.1调节池的设计说明调节池是作为废水水量调节和均质的构筑物。由于生产废水在白天与夜晚排放具有时段不均匀性、时变化系数较大的特点。要使后续处理系统均衡地运行，尽量减少生产废水冲击负荷的影响，以达到理想的处理效果，则需设调节池，对废水水量进行调节并均质，使调节池提升泵始终按平均处理水量向后续处理系统供水。3.1.4.2调节池的设计计算（1）参数选取池型：方形个数：1个设计流量：=水利停留时间即HRT，t=6h取调节池水面超高取集水坑深度气水比：x=15:1(2)调节池的理论调节容积：(3)设计中采用的调节池容积，一般宜考虑增加理论调节容积的10%--20%。故该设计中调节池的容积按来设计。（4）调节池的尺寸a.调节池表面积A:取水深，则池表面积b.池长L:采用方形池，则池长L与池宽B相等，则有nc.池深调节池尺寸（5）曝气装置所需空气量曝气强度，符合要求（）。选用穿孔管曝气，2根，1组。曝气管中心间距0.9m，设置在调节池水面下2.3m，距池底0.2m，斜向下45°开孔，孔径，孔距50㎜，孔在管两侧交错排列。空气管干管流速，由得所需管径，选用公称直径镀锌钢管。空气管支管流速，由得所需管径，选用公称直径镀锌钢管。孔口流速（6）鼓风系统①风压：设空气管沿程及局部阻力损失为1m，布气管在水面下2m，则所需风压为1+2=3mH2O②风量：62.55，即1.0425n3.1.5微电解池3.1.5.1微电解池的设计说明微电解池所用的材料有两种：一种是铁屑或铁刨花；另一种是焦炭，将它们混合后投加到废水中。由于铁和碳的电极电位不同，浸入废水（电解质溶液）就会形成原电池。另外，铁屑含有碳渗体，自身即可形成无数铁素体和碳渗体组成的微原电池。在此过程中，还有絮凝、吸附、架桥、卷扫、共沉、电沉积的作用。微电解同时对铁炭填料床进行曝气，以搅动填料、减少板结、去除铁屑表面钝化膜、增加出水的絮凝效果。微电解池为碳钢结构，焊制，内壁环氧树脂防腐，外壁防锈，二度红丹，一度防锈漆。外壁有卸料口、铁爬梯，安于砖砌混凝土地基上，设4个预埋铁。3.1.5.2微电解池的设计计算（1）参数选取池型：圆形个数：1个设计流量：=水利停留时间即HRT，t=1h铁炭填料设计空隙率=周边集水槽超高上层稳定水层高铁炭填料层厚度承托层厚度，共三层，每层厚100mm，底部穿孔板支撑装置厚0.05m。底部配水区高度气水比x=14:1(2)工艺尺寸：n有效容积由于曝气可能会引起废水体积膨胀，取其增大量为则校正后的总有效容积所需填料体积微电解塔横截面积塔径，取D=3.1m。塔高微电解塔尺寸为（3）曝气装置所需空气量选用TCBQ-178Q型陶瓷微孔曝气器，刚玉曝气帽和托盘合并，制成一体的全刚玉型曝气头，克服了托盘与刚玉帽之间漏气的情况。TCBQ-178Q型陶瓷微孔曝气器技术参数名称技术参数名称技术参数材质全刚玉+ABS供氧量/㎏O2·h-10.26n规格Φ/㎜178通气量/m3·h-13.0外形球冠形，外丝服务面积/㎡0.3-0.75质量/㎏1.302阻力损失/㎜H2O30-80孔径/μm200气孔率/%36-42每个陶瓷微孔曝气器的通气量，则所需的陶瓷微孔曝气器个数，取20。校核：单个曝气器实际服务面积为，符合0.3-0.75㎡。曝气器均匀安于穿孔板上，间距600㎜。实际曝气量，曝气强度取干管空气流速，则所需管径，干管选用DN42的镀锌钢管。取支管（曝气横管）空气流速，选用DN30的镀锌钢管。曝气管距池底0.60m，曝气器顶距水面2.20m。（4）鼓风系统①风压：设空气管沿程及局部阻力损失为1m，陶瓷微孔曝气器在水面下2.20m，则所需风压为1+2.20=3.20mH2O②风量：58.38，即0.9733.1.6絮凝池3.1.6.1絮凝池的设计说明微电解出水含有亚铁离子，会干扰COD的测定，还会带来返色。用加碱混凝法中和沉降，调pH为8左右。本设计中选用稀NaOH溶液调pH，PAM作为混凝剂，加药管伸入液面下。混凝过程中，曝气搅拌。宽顶堰溢流出水至斜板沉淀池的配水槽。池体为钢筋混凝土结构。3.1.6.2絮凝池的设计计算（1）参数选取n池型：方形池数n=1个设计流量Q=水利停留时间t=1h气水比x=2:1（2）工艺尺寸混凝池有效容积取水面超高h1=0.5m取池子边长，则混凝池水位，考虑到曝气会引起废水体积膨胀而使水位升高，取水位升高量，则校正后混凝池水位为，取1.6m混凝池总深度混凝池尺寸（3）曝气设备所需空气量选用TCBQ-178Q型陶瓷微孔曝气器，同微电解池中的上表。每个陶瓷微孔曝气器的通气量，则所需的陶瓷微孔曝气器个数，取4。校核：单个曝气器实际服务面积为，符合0.3-1.0m2。实际曝气量，曝气强度空气干管流速，由得所需管径，选用公称直径镀锌钢管。空气支管流速，由得所需管径n，选用公称直径镀锌钢管。（4）鼓风系统①风压：设空气管沿程及局部阻力损失为1m，陶瓷微孔曝气器在水面下1m，则所需风压为1+1=2mH2O②风量：8.34，即0.1393.1.7SBR池3.1.7.1SBR池的设计说明SBR是序列间歇式活性污泥法的简称，与传统污水处理工艺不同，SBR技术采用时间分割的操作方式代替空间分割的操作方式，非稳定生化反应代替稳态生化反应，静置理想沉淀代替传统的动态沉淀。它的主要特征是在运行商的有序和间歇操作，SBR技术的核心是SBR反应池，该池集均化、初尘、生物降解、二沉池等功能于一池，无污泥回流系统。经过这个废水处理工艺的废水可达到设计要求，可以直接排放。处理后的污泥经过脱水后可以用作肥料。3.1.7.2SBR池的设计计算（1）参数选取n池型：圆形池数n=1个设计流量Q=水利停留时间t=8h（进水0.5h，反应4h，沉淀2h，排水0.5h，待机1h）气水比x=10:1水面超高有效水深底部配水区高度（2）工艺尺寸有效容积由于曝气可能会引起废水体积膨胀，取其增大量为则校正后的总有效容积塔高所需填料体积池径D=3.38m，取3.4m。SBR池尺寸为（3）曝气设备所需空气量选用TCBQ-178Q型陶瓷微孔曝气器，同微电解池中的上表。每个陶瓷微孔曝气器的通气量则所需的陶瓷微孔曝气器个数，取14。故在SBR池中要布设14个曝气头才能满足曝气要求。（4）鼓风系统①风压：设空气管沿程及局部阻力损失为1m，陶瓷微孔曝气器在水面下3.5m，则所需风压为1+3.5=4.50mH2On②总风量：41.7，即0.6953.1.8鼓风机的选择所需风压4.50mH2O，所需总风量G=62.55+58.38+8.34+41.7=170.92，即2.85。选用LSR-WD125mm-IIA型罗茨鼓风机，共2台，1备1用。其性能及参数具体见下表。根据下表，选用Y180L1-6型电机与之相配，功率15kW，升压5mH2O，进口流量10.95m3/min。罗茨风机鼓出的空气进入分气罐，然后引出若干干管为各处理单元分配所需气量。取分气罐进气管流速，则由得管径d=-0.064-0.078㎜，选用公称管径DN70的镀锌钢管作为分气罐进气管。分气罐尺寸为Φ0.8m×2m。鼓风风机房平面尺寸3.6m×6m。LSR-WD65mm型罗茨风机性能及参数型号口径转速n/r·min-1升压ΔP进口流量Q/m3·min-1轴功率kW配套电机（380V）kPammH2O型号功率/kWLSR-WD65mm14509.810002.830.69Y90S-41.1n19.620002.61.26Y90L-41.529.430002.391.85Y100L1-42.239.240002.122.41Y100L2-434950002.033.12Y112M-4458.860001.873.6Y112M-443.2污泥处理部分3.2.1污泥浓缩池3.2.1.1污泥浓缩池的设计说明本工艺中，污泥量不是很大，约为处理水量的10-15%，取15%，污泥主要来自于絮凝池和SBR池。选用连续性重力浓缩池对絮凝池和SBR池的混合污泥进行浓缩。上清液回流至调节池重新处理。泥斗中的污泥自流到污泥消化池。污泥浓缩池为钢筋混凝土结构。污泥浓缩池计算草图3.2.1.2污泥浓缩池的设计计算（1）参数选取池形：圆形池数=1n污泥量=污泥含水率=99%污泥固体浓度=污泥固体通量=[14]污泥浓缩时间=浓缩污泥含水率=98%（2）工艺尺寸浓缩池表面积浓缩池直径，取2.0m浓缩池工作部分高度，取2.4m取超高，缓冲区高度泥斗圆锥形，倾角，取锥底直径，则泥斗高度泥斗体积浓缩池总高度污泥浓缩池尺寸浓缩后污泥量：3.2.2污泥消化池3.2.2.1污泥消化池的设计说明本工艺中，污泥消化池旨在减少污泥中可降解的有机物含量，使污泥的体积减少，与消化前相比，消化污泥的体积一般可减少1/2—1/3。3.2.2.2污泥消化池的设计计算（1）参数选取池形：圆形池数=1污泥量=n污泥固体浓度=污泥固体通量=[14]污泥消化时间=（2）工艺尺寸消化池表面积消化池直径，取1.4m浓缩池工作部分高度，取2.5m取超高，缓冲区高度泥斗圆锥形，倾角，取锥底直径，则泥斗高度泥斗体积浓缩池总高度，取4.1m污泥浓缩池尺寸经过污泥消化后的污泥体积减为原来的1/2—1/3。则经消化后的污泥体积：(3)消化后的污泥由污泥泵打入板框滤机进行脱水处理。污泥泵选用I－1B型螺杆泵两台，一用一备，其性能参数见下表。I－1B型螺杆泵技术性能参数表型号流量m3/h扬程m电机功率KW吸程m转速r/min进出口径mmI－1B2寸5.408033960503.2.3污泥脱水经板框压滤机脱水后，污泥含水率降为75%-80%，则含水率80%的泥饼产量为以板框压滤机滤饼最大厚度30㎜计，需要的过滤面积为选用1台型板框压滤机，1d工作两次即可。其技术参数见n下表。型板框压滤机技术参数名称过滤面积/m2外框尺寸/mm板厚/mm板框数/副滤室面积/m2外形尺寸/mm参数15650×65030300.2701050×1000×2703.3工艺流程高程的水力计算所需的水泵扬程按下式计算：式中——所需的水泵扬程，——泵的吸水池最低水位与配水最不利点的高差，——配水最不利点所需的自由水头，一般为——水力最不利管路的沿程与局部阻力损失之和，取，为水力最不利管段的长度，——水流通过构筑物（设备）的水头损失泵的吸水池（集水井）最低水位与配水最不利点的高差取配水最不利点所需的自由水头水力最不利管段的长度，则水力最不利管路的沿程与局部阻力损失之和为考虑到其他的水头损失，微电解池的水头损失按估算所需的水泵扬程为所需泵流量为选用PZ-32耐腐蚀自吸泵作为提升泵，2台，1用1备。PZ-32耐腐蚀自吸泵型号扬程/m流量/m3·h-1自吸高度/m转速/rpm电机功率/kW进出口径/mmPZ-32164614501.532253322.5第4章附属建筑物的确定该农药污水处理厂位于农药生产厂区内，其他附属建筑物均可利用农药生产厂区内的建筑物，无需单独建设，同时也减少了农药污水处理厂的建设成本。n第5章污水处理厂的总体布置5.1平面布置设计5.1.1平面布置原则⑴处理站构（建）筑物的布置应紧凑，节约用地和便于管理。①池形的选择应考虑减少占地，利于构（建）筑物之间的协调；②构筑物单体数量除按计算要求计算外，亦应利于相互间的协调和总图的协调；③构(建）筑物的布置除按工艺流程和进出水方向顺捷布置外，还应考虑与外界交通、气象、人居环境和发展规划的协调，做好功能划分和局部利用。⑵构(建)筑物之间的间距应按交通、管道敷设、基础工程和运行管理需要考虑。⑶管线布置尽量沿道路与构（建）筑物平行布置，便于施工与检修。5.1.1平面布置图附录25.2高程布置5.2.1高程计算：沿程水头损失i—坡度i=0.002：局部水头损失：构筑物水头损失（1）SBR池高程损失计算L=3.4mnSBR池相对地面标高0.3m（2）絮凝池高程损失计算L=2mH=0.306m絮凝池相对地面标高0.606m（3）微电解池L=3.1m微电解池相对地面标高1.0153m（4）调节池L=3.5m调节池池相对地面标高1.4258m（5）集水池L=4mn调节池池相对地面标高1.8378m5.2.2高程图附录3第6章结论在这次课程设计中，我运用到了以前所学的基础专业课知识，如：CAD制图、word的使用等，让我对之前学过的专业课知识重新温习了一遍。要做好一个课程设计，就必须做到：在设计之前，对整个设计系统有一个全面的了解，知道该设计有哪些设备及每个设备的设计参量；在设计程序时，不能妄想一次就将整个设计做好，需要反复修改、不断完善是设计的必经之路；在设计课程过程中遇到问题是很正常的，但我们应该将每次遇到的问题记录下来，并分析清楚，以免下次再碰到同样的问题。本次课程设计结束了，但是从中学到的知识会让我受益匪浅。发现、提出、分析、解决问题和实践能力的提高都会受益于我在以后的学习、工作和生活中。在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。通过查阅大量有关资料，与同学互相讨论，若遇到实在搞不明白的问题就会及时请教老师，使自己学到了不少知识。通过本次课程设计我也发现了自身存在的不足之处，虽然感觉理论上已经掌握，但在运用到实践的过程中仍有意想不到的困惑，经过一番努力才得以解决。这也激发了我今后努力学习的兴趣，我想这将对我以后的学习产生积极的影响。通过这次设计，我懂得了学习的重要性，了解到理论知识与实践相结合的重要意义，学会了坚持、耐心和努力，这将为自己今后的学习和工作奠定良好的基础。通过此次课程设计，使我温习和巩固了水污染控制工程专业课的相关知识，熟悉了各个设备设计的内容，掌握了一些设备的设计计算。n另外通过查阅一些资料使我拓宽了自己的知识面。理论联系实际，只知理论不实践掌握知识不牢固，只有自身经过亲手实践，才知道自己究竟了解及掌握多少知识，并且经过实践之后掌握的知识更加牢固。此外，由于知识很有限，在设计过程中虽参考了很多其他的资料，但本设计中定有不少不当之处，还请老师加以批评与指导。附录附录1：主要构筑物及设备一览表序号构筑物及设备单位数量1筛网个2（一备一用）2集水池（钢砼）座13调节池（钢砼）座14微电解池（碳钢）座15絮凝池（钢砼）座16SBR池（钢砼）座17提升泵台2（一备一用）8罗茨风机台2（一备一用）9板框压滤机台110吸泥泵台2（一备一用）11污泥浓缩池（钢砼）座112污泥消化池（钢砼）座113曝气头个38附录2:农药污水处理厂的平面布局图。附录3：农药污水处理厂的高程图。