矿井废水处理 21页

水污染控制工程课程设计题目：神木某矿井废水处理工艺设计学号2009302996姓名张成君指导教师孙伟民设计成绩________________________IIn水污染控制工程课程设计任务书一、课题名称：神木某矿井废水处理工艺设计二、设计任务：根据有关部门批准的任务书，拟在神木某煤矿新建一座污水处理厂，对该矿的采煤废水进行处理工艺设计，设计范围包括方案选择、工艺设计计算、污水厂平面布置和高程布置。三、设计资料：1、设计水量：2400m3/d2、进水水质：CODcr=150mg/L，铁=25mg/L，SS=500mg/L,，色度=500倍，pH=4～53、要求污水经过处理后，出水水质全面达到《煤炭工业污染物排放标准》（GB20426-2006）中规定的采煤污水污染物排放限值，即CODcr≤50mg/L、SS≤50mg/L、石油类≤5mg/L，总铁≤6mg/L,pH=6～9。四、要求：1、进行该污水厂方案论证与设计；2、进行污水处理厂工艺初步设计3、写出设计说明、计算书，字数不少于5000字。4、绘出污水处理厂工艺流程图、工艺总平面布置图、工艺高程图、及主要构筑物单体图。五、设计时限：两周六、设计进度1、设计动员，布置任务，提出要求，强调纪律，准备设计室和制图工具（时间1d）。2、文献查阅，方案论证与工艺设计（时间ld）。3、工艺设计计算（时间3d）。4、绘制图纸（时间3d）。n5、编写设计计算书和工艺说明书（时间ld）。6、答辩、讲评（时间1d）七、推荐参考文献　《给水排水设计手册》、《环境工程设计手册》、《三废处理工程技术手册》（废水卷）、《排水工程》、《实用水处理设备手册》、《水污染控制工程》、《积水排水》、《环境工程》、《中国积水排水》教材、其他相关书籍及刊物。n摘要：矿井废水是煤矿工业的主要污染，其主要污染物质为煤尘（SS），浓度会超过《煤炭工业污染排放标准》，如不治理，将会对地表水体产生一定污染影响。神木的主要经济来源便是煤炭工业，现拟建立一座污水处理厂，用于处理神木某煤矿的矿井废水。考虑到煤尘是矿井废水的主要污染物，故采用物化法处理废水，具体采用了加药混凝沉淀、过滤和加氯消毒等方法去除水中杂质。混凝剂采用PAC和PAM，主要是通过重力无阀滤池的反冲洗水加入调节池中。对于废水pH值的要求，也是通过在调节池中加药达到。经过粗细两重格栅去除矿井废水中较大的污染物后，污水需经过一个永磁分离器，以去除废水中的铁以及其他磁性污染物，以达到对于铁的浓度的处理要求。此后，污水进入斜管反应沉淀池，在此可以达到降低CODcr、色度以及去除石油类物质的目的。紧接着采用重力无阀滤池对污水进行过滤，剩余污泥输送到污泥浓缩池进行污泥浓缩，最后制成的煤泥饼可被用作燃料等用途，因此可被外运。经过无阀滤池之后的污水最后会进入加氯空置间，在加氯池进行加氯消毒，最终达到处理要求及排放标准，被排除。工艺的设计包括工艺流程、构筑物设计尺寸、功能、设计参数、设备选型、工艺设计特点等。关键字：矿井废水斜管反应沉淀池重力无阀滤池n目录第1章设计说明书21.1概述21.2污水水质及出水要求21.3设计原则21.4废水的处理程度3COD处理程度及日需处理量3总铁处理程度及日需处理量3ss处理程度及日需处理量31.5污水处理方案的选择31.6平面布置及高程布置4平面布置4高程布置51.7主要水工构筑物设计参数及设备选型6主要水工构筑物设计参数6设备选型6第2章设计计算书72.1设计污水量72.2格栅72.2.1粗格栅：72.2.2细格栅82.3调节池及提升泵92.3.1池子的有效容积计算：92.3.2工艺尺寸：102.3.3提升泵的选择：102.4永磁分离器102.5斜管反应沉淀池102.5.1池子水面面积F，m2：102.5.2池内停留时间t，min：112.5.3污泥部分所需的容积V，m3：112.5.4污泥斗容积V1，m3：112.5.5沉淀池总高度H，m：112.6重力无阀滤池122.6.1已知条件：122.6.2设计计算122.7加氯空置间142.8污泥浓缩池152.8.1浓缩池直径：152.8.2浓缩池工作部分高度h1：152.8.3浓缩后污泥体积：15第3章结束语15n附录1工艺平面布置图附录2工艺流程图附录3工艺高程图附录4斜管反应沉淀池附录5重力无阀滤池n第1章设计说明书1.1概述根据有关部门批准的任务书，拟在神木某煤矿建一座污水处理厂，对该矿的采煤废水进行处理工艺设计。设计需写出设计说明、计算书，并绘出污水处理厂工艺流程图、工艺总平面布置图、工艺高程图、及主要构筑物单体图。矿井废水的主要污染物是煤尘（SS），此外还有CODcr、铁、石油类物质等污染物，因此主要是通过沉淀和过滤来去除污水中的SS，并通过加混凝剂、加中和药剂以及加氯来提高出水水质，而对于铁的去除，则运用永磁分离器来去除。1.2污水水质及出水要求水质及排放标准CODcr(mg/L)色度（倍）SS(mg/L)pH总铁（mg/L）石油类（mg/L）进水水质1055005004～525排放标准≤50≤506～9≤6≤5要求污水经过处理后，出水水质全面达到《煤炭工业污染物排放标准》（GB20426-2006）中规定的采煤污水排放限值，具体见上表。1.3设计原则根据排出的废水中污染物进行分析比较,结合要求达到的处理后排放水的水质标准,提出技术先进､工艺可靠及经济合理的工艺方案｡吸取国内外有关矿井废水处理的经验与教训,改进本工程设计,提高工程质量｡设计力求达到节能､低耗,且操作简便,占地面积少,施工方便,投资省｡以环保法规为依据,确保废水处理后达标排放。执行标准及遵循的规范：6n《中华人民共和国环境保护法》《中华人民共和国水污染防治法》《污水综合排放标准》（GB8978-1996）《煤炭工业污染物排放标准》（GB20426-2006）1.4废水的处理程度废水中污染物去除率总程度的计算如下:COD处理程度及日需处理量CODη=(150－50)/150×100%=66.7%COD=(150－50)×2400×10－3=240kg/d总铁处理程度及日需处理量CFeη=(25－6)/25×100%=76%CFe=(25－6)×2400×10－3=45.6kg/dss处理程度及日需处理量SSη=(500－50)/500×100%=90%SS=(500－50)×2400×10－3=1080kg/d1.5污水处理方案的选择针对本工程实际，矿井废水中的主要污染物是煤尘（SS），因此考虑采用物化处理方法来对该煤矿产生的废水进行处理。首先是设立粗格栅和细格栅两重格栅，从而去除了煤矿废水中较大的污染物质。在粗格栅和细格栅之间设立调节池，以调节水量。由于出水水质的pH值较低，因而还需在调节池中加入碱性中和药剂，以降低污水的pH值，使其达到出水水质的pH值的要求。此外，在流入调节池中的来自后续处理设施的反冲洗水中还加入PAC、PAM等混凝剂，以增强沉淀过滤进程中污染物的去除效率。由于在出水水质的要求中有对总铁含量的要求，而铁又是磁性物质，故在细格栅之后，设立一个永磁分离器，对污水中的铁进行去除。沉淀池采用斜管反应沉淀池，不仅可以达到煤尘的沉淀效果，还可以降低CODcr6n、色度，以及去除石油类物质。滤池采用的是重力无阀滤池，具有较高的去除效果。到这一步时，剩余污泥被输送到污泥浓缩池中进行浓缩，浓缩后，上清液回流到细格栅中，而其他的污泥则会经处理后外运，用作其他用途。经过无阀滤池之后的污水会流经加氯空置间，在加氯池中通过添加氯气的方式被消毒。消毒后，污水被排除，整个处理工艺完成。因此，由以上分析，本方案可采取如下的工艺流程：反冲洗水加PAC、PAM粗格栅细格栅调节池及提升泵出水加氯控制间及加药间矿井废水重力无阀滤池斜管反应沉淀池永磁分离器煤泥饼外运污泥浓缩池上清液回流1.6平面布置及高程布置平面布置1、单元构筑物的平面布置原则处理构筑物是污水处理厂的主体建筑物，在做平面布置时，应根据各构筑物的功能要求和水里要求，结合地形和地址条件，确定他们在厂区内平面的位置。对此，应考虑：1贯通、连接各处理构筑物之间的管、渠，使之便捷、直通，避免迂回曲折。2土方量做到基本平衡，并避免开劣质土壤地段。3在处理构筑物之间，应保持一定的间距，以保证敷设连接管、渠的要求，一般的间距可取值5～10m，某些有特殊要求的构筑物，如污泥消化池、沼气贮罐等，其间距应按有关规定确定。4各处理构筑物在平面布置上，应考虑尽量紧凑。5污泥处理构筑物应尽可能单独布置，以方便管理，应布置在厂区夏季主导风向的下风向。6n2、管、渠的平面布置原则1在各处理构筑物之间，设有贯通、连接的管、渠。此外，还应设有能使各构筑物独立运行的管、渠，当某一处理构筑物因故停止工作时，其后接处理构筑物仍能够保持正常的运行。2应设超越全部处理构筑物，直接排放水体的超越管。3厂区内还应设有空气管路、沼气管路、给水管路及输配电线路。这些管线有的敷设在地下，但大都在地上，对它们的安排，既要便于施工和维护管理，又要紧凑，少占用地。3、平面布置见平面布置附图高程布置1、高程布置的原则1认真计算管道沿程损失、局部损失，各处理构筑物、计量设备及联络管渠的水头损失；考虑最大时流量、雨天流量和事故时流量的增加，并留有一定的余地；还应考虑当某座构筑物停止运行时，与其并联运行的其余构筑物及有关的连接管渠能通过全部流量。2避免处理构筑物之间跌水等浪费水头的现象，充分利用地形高差，实现自流。3在认真计算并留有余量的前提下，力求缩小全程水头损失及提升泵站的扬程，以降低运行费用。4应尽可能使污水处理工程的出水管渠高程不受水体洪水托顶，并能自流。5高程布置时，还应考虑污水流程与污泥流程的配合，尽量减少污泥的提升，在确定污泥干化厂，污泥浓缩池，消化池等构筑物的高程时，因注意它们的污泥能自动流入到污水处理构筑。2、高程布置见高程布置附图。6n1.7主要水工构筑物设计参数及设备选型主要水工构筑物设计参数A.斜管反应沉淀池：有效容积V=153.86m3，有效高度为h=5.69m，超高0.3m；斜管反应沉淀池为一座，尺寸为5.2×5.2×5.99m，池体为正方形。B.重力无阀滤池：有效容积V=84.28m3，有效高度为h=4.2m，超高0.2m；生物接触氧化池为一座两格，每座尺寸为3.13×3.13×4.5m，池体为正方形。设备选型水泵：150QW140-7-5.5型号：150B415(带耦合器)数量：2台(一用一备)流量：140m3/h,扬程：7m功率：5.5kW6n第2章设计计算书2.1设计污水量污水量：Q=2400m3/d=1000m3/h=0.028m3/s2.2格栅2.2.1粗格栅：（1）栅条间隙数设栅前水深h=0.5m，过栅流速v=0.8m/s，栅条间隙宽度b=0.025m，格栅倾角α=60°。，取n=3个（2）栅槽宽度设栅条宽度，（3）进水渠道渐宽部分长度设进水宽度B1=0.09m，其渐宽部分展开角度α1=20°（进水渠道内的流速为0.77m/s）（4）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度（5）通过格栅的水头损失设删条断面为锐边矩形断面，则形状系数β=2.4216n；格栅受污物堵塞后，水头损失增大倍数系数k=3；重力加速度g=9.81m2/s；基本满足规范，可以接受（6）栅后槽总高度设栅前渠道超高h2=0.3m（7）栅槽总长度格栅前槽高格栅的总长度（8）每日栅渣量中隔栅单位体积污水栅渣量W1取0.06m3/（103m3污水）；污水流量总变化系数Kz=1.50.16m3/d<0.2m3/d，可以采用人工清渣2.2.2细格栅（1）栅条间隙数设栅前水深h=0.5m，过栅流速v=0.8m/s，栅条间隙宽度b=0.01m，格栅倾角α=60°。，取n=7个（2）栅槽宽度设栅条宽度S=0.01m16n（3）进水渠道渐宽部分长度设进水宽度B1=0.08m，其渐宽部分展开角度α1=20°（进水渠道内的流速为0.77m/s）（4）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度（5）通过格栅的水头损失设删条断面为锐边矩形断面，则形状系数β=2.42；格栅受污物堵塞后，水头损失增大倍数系数k=3；重力加速度g=9.81m2/s；满足0.2m-0.5m，可以接受（6）栅后槽总高度设栅前渠道超高h2=0.3m（7）栅槽总长度格栅前槽高格栅的总长度（8）每日栅渣量中隔栅单位体积污水栅渣量W1取0.1m3/（103m3污水）；污水流量总变化系数Kz=1.516n0.16m3/d＜0.2m3/d，宜采用人工清渣。2.3调节池及提升泵采用均量调节池2.3.1池子的有效容积计算：假设设计计算流量；水力停留时间；水量变化系数k=1.2则有效容积2.3.2工艺尺寸：取水深4米，超高h=0.4m，则池的表面积采用方形池，池长l与池宽b相等，则池体采用规格为4.4m×17.3m×17.3m在池底设集水坑，水池底以i=0.01的坡度坡坡向集水坑2.3.3提升泵的选择：调节池集水坑内设两台自动搅匀潜污泵，一用一备，选用DW型潜污泵，泵的基本参数为：流量Q=140m3/h，扬程H=7m，功率N=5.5Kw。2.4永磁分离器永磁分离器的主要组成部分有：带有流道的箱体、安置于链条上的磁块、非导磁材料的外壳、传动轴以及非磁性材料的导向板。含有磁性颗粒的污水从箱体的流道上口流入。其中磁性悬浮物被磁块吸附在非导磁的外壳上随磁块移动，到分离器顶部，由导向板进行分离，净水从流道的下口流出。主要参数：磁场强度：大于2200高斯16n流道长度：0.8m流道高度：0.03m流道宽度：0.4m2.5斜管反应沉淀池2.5.1池子水面面积F，m2：取池子数n=1个，表面负荷q’=4m3/（m2·h）池子边长a，m：2.5.2池内停留时间t，min：取斜管区上部水深h2=0.7m，斜管管长h=1m，斜管倾角为，则斜管高度，符合要求。2.5.3污泥部分所需的容积V，m3：取污泥室贮泥周期T=2d，污泥容重γ=1.0，污泥含水率P0=96%又已知进水悬浮浓度C1=500mg/L=0.0005t/m3，出水悬浮物浓度C2=50mg/L=0.00005t/m3，污水量变化系数Kz=1.516n2.5.4污泥斗容积V1，m3：取污泥斗下部边长a1=0.8m，又已知方形池边长a=5.2m则污泥斗高度则，符合要求。2.5.5沉淀池总高度H，m：取超高h1=0.3m，斜管区底部缓冲层高度h4=1.0m，则沉淀池底部入土深度为1.0m。2.6重力无阀滤池2.6.1已知条件：（1）设计水量：净产水量90m3/h，滤池分为两格，每个净产水量45m3/h。滤池冲洗耗水量按净产水量的4%计，则每格设计水量为：（2）设计参数参数名称单位数值滤速m/h5平均冲洗强度L/（m2·s）15冲洗历时min5期终允许水头损失m1.7排水井堰口标高m-0.7（设计地面标高为0.00）16n滤池底板入土深度m-0.52.6.2设计计算（1）滤池面积所需过滤面积连通渠考虑采用边长为0.35m的等腰直角三角形，其面积为并考虑连通渠斜边部分混凝土壁厚80mm，则每边长=0.35+，面积为故要求滤池面积滤池采用正方形，每边长滤池实际面积实际过滤面积（2）滤池高度项目单位采用值底部集水区高度m0.40滤板厚度m0.12承托层厚度m0.10滤料层厚度m0.70混水区高度m0.38顶盖高度m0.4冲洗水箱高度（两个格合用）m2.216n冲洗水箱高度取：超高m0.20滤池总高m4.50（3）进水分配箱流速v分采用0.05m/s，则面积为采用正方形，边长为0.51m。（4）进水管流量Q=13L/s，选用管径Dg=200mm钢管，则流速v进=0.55m/s，水力坡降i进=0.278%，进水管长度l进=15m，其中90度弯头3个，三通1个，三通管径采用400mm×400mm（400mm为初步假定的虹吸上升管管径）。沿程水头损失局部水头损失系数为ξ进口=0.5，ξ90度弯头=0.6，ξ三通=0.6，则局部水头损失为所以，进水管总水头损失（5）几个控制标高①滤池出水口标高：滤池出水口标高=滤池总高度-滤池入土深度-超高=4.5-0.50-0.2=3.80m②虹吸辅助管关口标高：虹吸辅助管管口标高=滤池出水口标高+期终允许水头损失=3.80+1.70=5.50m③进水分配箱底标高：进水分配箱底标高=虹吸辅助管管口标高-防止空气旋入的保护高度=5.50-0.50=5.00m④进水分配箱堰顶高度：进水分配箱堰顶高度=虹吸辅助管管口标高+进水管水头损失+10~15cm16n的安全高=5.50+0.15=5.65m（6）虹吸管管径采用反算法，其计算结果为：虹吸上升管直径采用400mm，虹吸下降管直径采用350mm，即可满足要求。（7）滤池出水管管径采用与进水管相同的管径200mm（8）排水管管径计算如下：流量Q=150L/s采用Dg=500mm，则此时流速v排=1.3m/s水力坡度i排=0.41%充满度h/D=0.75（9）其他管径虹吸辅助管管径采用40mm×50mm。虹吸破坏管和强制冲洗管管径均采用20mm。2.7加氯空置间加氯及加药过程在加药池中进行，池子的尺寸计算如下：假设池子的设计计算流量为Q=2000m3/h，水力停留时间HRT=8h，水量变化系数为1.2，则有效容积取水深2.5m，超高h=0.3，则池子表面积为采用方形池，则池子边长为则该加药池的尺寸为：2.8m×17.9m×17.9m2.8污泥浓缩池采用重力浓缩池浓缩污泥，假设剩余污泥量Q=400m3/d，含水率P1=97%，污泥浓度30g/L，浓缩后污泥浓度为90g/L，含水率P2=91%，浓缩池固体通量M取100kg/（m2·d）16n2.8.1浓缩池直径：浓缩池面积仅用一个污泥浓缩池，则浓缩池直径2.8.2浓缩池工作部分高度h1：取污泥浓缩时间T=10h，则取超高h2=0.3m，取缓冲高度h3=0.3m，则污泥浓缩池总高度2.8.3浓缩后污泥体积：第3章结束语这篇课程设计主要是设计一个矿井废水的处理工艺，通过阅读文献，了解到，矿井废水中的主要污染物质是煤尘（SS），因此我决定使用物化处理工艺对污水进行处理。在设计过程中，我通过比较各工艺的优缺点，以及进行工艺计算后采取了上述的工艺方案，并进行了相关的工程制图。通过这次课程设计，让我对水污染控制这门课有了更深入的理解和体会，对水污染控制的流程与技术特点等有了更深入的学习。也学到了许多书本上没有的知识。由于本人资料有限，时间有限，本设计中难免存在疏漏和不足之处，希望老师、同学予以批评指正。16