日产5万立方米造纸废水处理工艺设计课程设计4609328

成绩课程设计题目5万m/d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 134.2 集水池 154.3 沉砂池 154.4 UASB 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i.i题目名称：5万m/d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nn/d ;2、废水进水水质：水质指标单位数量CODmg/L 2000BODmg/L 600SSmg/L50000/24 3600=0.695 m3/s设h=0.4 m，过栅流速v =0. m/s，栅条间隙宽度b=0.01 m,倾角a =60n=0.695 n60 2/0.01 4 .9=179.7为安全考虑，取n=190个格栅槽宽度B B=S(n-1)+bnS栅条宽度，m;取 S=0.01 m B=0.01(190-1)+0.01 190=3.79m;(3)通过格栅的水头损失h22h2 khoho s in2gho计算水头损失，m；g重力加速度，m/s2般取3；k格栅受污物堵塞使水头损失增大的倍数,4Z阻力系数;设栅条断面为锐边矩形断面，则B =2.42h0=2.42 (0.01/0.01)4/3(0.92/2 9.81) sin60 =0.086m h2=3 0.086=0.258m栅后槽总高度HH=h+h什h2h1 栅前渠超高，一般取 0.3mH=0.4+0.3+0.258=0.96m栅槽总长度LLHL1L2 1.0 0.5tanL1B B12 tanL22H1h h1L1 进水渠渐宽部分的长度，m；L2栅槽与出水渠连接处渐窄部分长度， m;Bi进水渠宽，m； ai进水渐宽部分的展开角，一般取 20取Bi=3.0m,则进水渠内流速为Qmax/(Bi Xhi)=0.695/(3.0 0.3)=0.77m/s;在0.40.9 m/s之间，符合要求。Li=(3.79-3.0)/2 tan20=1.106mL2=1.106/2=0.553H=0.3+0.4=0.7m L=1.106+0.553+1.0+0.5+0.7/ta n60 =3.564m每日栅渣量W86400Q maxW1W11000KzW每日栅渣量，m3/d;W1 单位体积污水栅渣量，m3/10 m3污水；一般取0.10.01，细格栅取大值，粗格栅取小值; Kz污水流量总变化系数。当栅渣间距 b=10伽时，W1=0.1，Kz=1.3W=8640(X 0.695 0.07/1000 2 =3.23m3/d 0.2 m3/d宜采用机械清渣计算草图I8】：4.2集水井集水井的设计以自流1h不溢流为限，即水力停留时间（HRT ）为1h; 水流量Q=50000 m3/d=2100 m3/h。1.集水井的整容积的计算V = Q Xh= 2100 作 2100 m3式中：h 水力停留时间，h;Q水流量，m3/h;V集水井体积，m3。2.集水井尺寸设计计算H 取 5m。考虑到建设成本及设计水位，集水井的深度 集水井的面积S = V/H = 420 讥集水井的设计为圆形，所以可计算的直径D为23.13m。集水井设计尺寸为：高 H = 5m，直径D =23.13m。4.3沉砂池选择平流式沉砂池，共选两组，每组两格，则Qmax=2 24 3600500002 24 3600=0.29(m3/s)设沉砂池中最大流速Vmax=0.3m/S, 最大流量时停留时间t=50s。1.沉砂池长度（L）L=vmaxt=0.3X 50=15(m)2.水流断面面积(A)A=Q maxV= 0.29=0.3=0.97(m2)3池总宽度（B） 设n=2格，每格宽b=0.8mB=nb=2 x 0.8=1.6（m）4有效水深（h2）A 0.97 h2=0.61（m）B 1.65. 沉砂斗所需容积（V）设T=2d，则V=1.93(m3)QmaxXTV 86400=0.29 50 2 86400Kz 1061.3 10611JL11JL图3-2-2平流式沉砂池计算草图6. 每个沉砂斗容积（V。）设每一分格有两个沉砂斗，则V0=13=0.48（m3）2 27. 沉砂斗各部分尺寸 设斗底宽a1=0.5m,斗壁与水平面的倾角为55,斗高h3=0.35m,沉砂斗 上口宽：2h32 0.35 c c/、a= + a1=+0.5=1.0（m）tg55tg558. 沉砂室高度（h3）采用重力排砂，设池底坡度为 0.01，坡向砂斗，则h3 =h3+0.021 2=0.35+0.01 X 2.65=0.38(m)(12为砂粒密度)9.池总高度(H)设超咼h1=0.3 m贝UH= hi+ h2+h3=0.3+0.79+0.38=1.47(m)10.验证最小流速Vmin在最小流量时只用一格工作(n 1=1)Q3 0.29Vmin= =4=0.45(m/s)0.15(m/s)n1wmin 1 0.61 0.84.4 UASB1. 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=QS0/NvV反应器的有效容积(m3)S。一进水有机物浓度(gCOD/L)V=50000*1.4/8.5=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=Q/q 1=2100/0.6=3500n?反应器高度H=V/A=8235.3/3500=2.35m 取 H=2.5m米用4座UASB反应器，则直径为：DJ4 *350033.39m 取 D=35m V 3.14* 4则实际横截面积A2=3.14D2/4=961.6m2实际表面水力负荷q1=Q/4A2=2100/4*961.6=0.546q1在0.5 1.5m/h之间，符合设计要求。3配水系数设计本系数设计为圆形布水器，每个 UASB反应器设200个布水点，采用连续均匀进水。 参数每个池子的流量：Q=(Q/4=2100/4=525m3/h 圆环直径计算：每个孔口服务面积a=A 2/18=525/200=2.625 m2 a 在 1 3ni之间，符合要求。可设4个圆环，最里面的圆环设12个孔口，中间设24和48个孔口，最外面设116个孔 内圈12个孔口设计服务面积：S=12a=12X 2.63 m2 =31,.56 m2折合为服务区圆点直径:Di= (4S 1/ n )?=20.m用此直径作一虚圆，在该虚圆内等分面积处设计实圆环，其上布 12个孔口。则圆的直径计算如下:则 di=(2Si/ n ) ?=4.5m中圈24个孔口设计服务面积：S2=24a=63.1 m折合服务圆直径为D2=4(S+S) / n ?=11m中间圆环的直径如下:n (D22-d 22)/4=S 2/2中圈48个孔口设计则 d2=9m服务面积：S3=48a=126.2 m折合为服务圆直径：D=4 ( S+S+S) / n ?=16.77m则外圆环的直径d3计算如下：n (Ds2-d 32)/4=S 3/2则d3=14.17m外圈116个孔口设计服务面积：S=116a=305.08 m；折合为服务圆直径：D=4 (S1+S+S+S) / n ?=26m则外圆环的直径d3计算如下：n (D42-d 42)/4=S 2 ;则d4=21.9m计算草图如下：(4) 三相分离器的设计 设计说明三相分离器主要具有气，液，固三相分离的功能。一般设在沉淀区的下部。三相分离器是 UASB反应器污水厌氧处理工艺的主要特点之一， 它同时具有传统废水生物处理工艺中的二沉池 与污泥回流及气体收集的功能，因而三相分离器的合理设计是保证UASB反应器正常有效运行的一个重要内容。三相分离器的设计主要包括沉淀区，回流缝，气液分离器的设计。 沉淀区设计三相分离器的沉淀区设计同二次沉淀池的设计相似，主要是考虑沉淀区的面积和水深。面 积根据废水水量和表面负荷来决定。由于沉淀区的厌氧污泥及有机物还可以发生一定的生化反应，产生少量气体，这对固液分 离器不利，故设计时应满足以下要求：a. 沉淀区水力表面负荷w 1.0m/h。b. 沉淀器斜壁角度约为500，使污泥不致积聚，尽快落入反应区内。c. 进入沉淀区前，沉淀槽底缝隙的流速w 2m/h。d. 总沉淀水深应1.5m。 e.水力停留时间介于1.5 2h。如果以上条件均能满足，则可达到良好的分离效果。 沉淀器(集气罩)斜壁倾角 错误!未找到引用源。=500沉淀区面积 A=n D24=122.7 m2,表面水力负荷：q=Q/A=208/(2 X 122.7)=0.85 1.0,符合要 求。回流缝设计 如图所示：取 h1=0.3m， h2=0.5m,h3=1.5m,h1h2h5h4CI-.H DB 050h3b1Ab2b1h3tg图3-4 UASB三相分离器设计计算草图式中：b1-下三角集气罩水平宽度，b1错误!未找到引用源。9 -下三角集气罩斜面的水平夹角。H3-下三角集气罩的垂直高度，m1 5=1.26m；; b2=D-2b1=6.2 2X 1.26= 3.68m tg50A. 下三角集气罩之间的污泥回流逢中混合液的上升流速V可用下 式计算:Vi=Q/Si;式中：q-反应器中废水流量，m/h ； Si-下三角形集气罩回流逢面积，m；M=4 Qi/2 n b22 =1.96m/h ； ； V2m/s,符合设计要求B. 上下三角形集气罩之间回流逢中流速(V2)可用下式计算：M=Q/S 2， 式中：q 反应器中废水流量，m/h ；s 上三角形集气罩回流逢之间面积，m；取回流逢宽CD=1.2m上集气罩下底宽 CF=6.0m贝U DH=CDX sin50 =0.92m2DE=2DH+CF =2X 0.92+6.0 =7.84m S 2= n (CF+DE)CD/2=26.07m贝U V 2= Q1/S 2=41.7/26.07=1.60m/hV 1BC，故满足设计要求。VaAB4.5曝气池采用完全混合式曝气法。设计两个曝气池，每个池子的流量(按平均流量计算)为Q =Q/2=50000/2=25000m3/d每个池子设5个廊道。(1) 水处理成都计算根据要求，处理效率为：n= (600-60)/600*%=90%(2) 曝气池的计算按BOD污泥负荷法计算。1) BOD 污泥负荷率的确定。拟采用的BOD 污泥负荷率为Ns=0.3kgBOD5/(kgMLSS?d)。2) 确定混合液的污泥浓度(X )。根据已定的Ns确定相应的SVI值应在100-150之间，取值120。则Xr=106SVI?r1061.21309031mg/ L取回流比R=0.5.R0 5则 X= ?Xr90313333.3mg / L 3300mg/L1 R1 0.53) 确定曝气池容积。3V=QSr/NsX=(50000*180)/(0.3*3300)=9090.9 9091 m4) 单池个部分尺寸计算。设计2组曝气池，每组容积为V单=V/2=9091/2=4545.5m3，取V单=4545用取曝气池深h=4.5m,则每组池子的面积为F=4545/4.5=1010 m 3取池宽 b=8m B/h=8/4.5=1.78，介于 1-2 之间，符合规定，扩散装置设在廊道的一侧。池长L=F/B=1010/8=126.25m；L/B=126.25/8=15.810，符合规定满足要求。设2廊道式曝气池，单廊道长L1=L/2=126.25/2=63.13m，在 50-70m之间，合理。取超高0.5m，则总高度为 H=0.5+h=0.5+4.5=5m(3) 剩余污泥的计算。干污泥量W=aQSr-bVXv=0.5*50000*0.18-0.07*9091*0.75*3.3=2925kg/d=121.9kg/h式中：a污泥增值系数，b 污泥自身氧化率，Xv挥发性悬浮固体浓度 MLVS(kg/m3), Xv=fX=0.75X湿污泥量Q=W/fXr=2925/(0.75*10)=390mA3/d(4) 曝气系统的计算曝气池混合液需氧量W=a QSr+b VXv=0.42*50000*0.18+0.15*9091*0.75*3.3=3375kg/d=140.6kg/h式中：a 氧化每公斤 BOD需氧公斤数(kgQ/kgBOD), b 污泥自身氧化需氧率(kgQ/MLVSS d), 每日去除的 BOD的量BOD 5=QSr=50000*0.18=9000 m3去除每公斤BOD的需氧量 O=R/BOD=3375/9000=0.375kg O2/kg BOD5(5) 计算曝气池内平均溶解氧饱和度。采用网状膜型微孔空气扩散器，敷设于曝气池底部，据池底0.2m，计算温度为30CCsbCsPb2.066 1054253Fb 1.013 109.8 1054.5 0.21.43 10Ot211 Ea79 21 1 EA100%21 1 0.179 21 1 0.1100% 19.8%Cs209.2mg/LCs30C sb 30CsFbOt7.632.06610542Csb 20CsFbOt9.22.066105421.4310519.38.75mg / L2.066105421.4310519.310.8mg / L2.066105427.63mg/L(6) 计算鼓风曝气池20C时脱氧清水的需氧量。R=RC(t)/aBpC-C1.024A 说 =3375*10.6/0.850.95*1*8.79-2 =5228kg/d=217.8kg/h(7) 供气量Gs=Ro/0.3Ea*100=217.8/0.3*100=7260kg/h回流污泥图6曝气池平面图4.6二沉池二沉池主要是处理出水的悬浮物，经过二沉池后出水的 SS达到了设计所规定的出水指标。本次设计采用 辐流式沉淀池。1. 有关设计参数取值1）水力表面负荷q 般在1.01.5m3/m2h，设计取1.1m3/m2h。2）沉淀个数n=1，沉淀时间T=3h。3）沉淀池超高取h1取0.3m。4）缓冲层高度h3取0.5m。5）刮泥板高度h5取0.5m。6）污泥回流比R取0.5。7）稳流筒中流速v筒一般0.020.03m/s，设计取0.03m/so2. 二沉池尺寸计算1）池表面积 A 计算 A = Q/q = 50000/ （24X1.1）=1894 m22）池直径 D 计算 D=2 （A/ n 1/2=2 （1894/3.14） 1/2=49.12 m设计采用中心传动式刮泥机。3）部分有效水深h2计算h2 = q X T 1.1 3= 3.3 m式中：q水力表面负荷，m3/m2 h；T沉淀时间，ho3. 沉淀部分有效容积计算V = nD Xh/4= 3.14 49.12A2 X3/4= 6250m34. 沉淀池底坡落差h4计算设池底坡度 i=0.05oh4 = i X（ D/2 2） = 0.05 （ 49.12/2- 2） = 1.128m5. 沉淀池周边（有效）水深H0计算H0 = h2+ h3 + h5= 3.3+0.5+0.5= 4.3 m式中：h2 部分有效水深，m；h3缓冲层高度，m；h5 刮泥板高度，m。6. 沉淀池总高度计算H = H0+ h4 + h1= 4.3+1.128+0.3= 5.73 m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。出水4.7污泥量计算初沉迟污泥量的确定图6辐流式沉淀池100 Co Q310(100 P)100 900 50 50000310(100 96) 100056250(m1 d)V初沉池泥量，midCO 进水悬浮物浓度；mgL;P污泥含水率；沉淀污泥浓度;1000kg m3去除率;为：0%Q 进水量;50000m3. d剩余污泥产量Y a Q Sr 0.6 50000 122.51 b c 1 0.08 5a 污泥增殖系数；0.5 0.7； 取 0.6；2625( kg d)b 污泥自身氧化率；0.04 0.1;取0.08;Sr Sa Se 142.5 20 122.5(mg L); c 5d;Q 50000m3 d总污泥量Q总 V Y 58875 m3. d4.8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AQ CoG58875 104014719(m2)2）浓缩池直径D:设计采用8个圆形辐流池 单池面积为：AA14719 1840(m2)n8浓缩池直径为：4A14 1840DJVV48.(m)3）浓缩池深度为：浓缩池工作部分有效水深为QT50000 15h22.12(m)24A24 14719超咼取h 1=0.3 ;缓冲层咼h3=0.3 ；浓缩池设机械刮泥机，池底坡度1i20 污泥斗底部直径D1 1.0m，上底直径D2 2.4m ；池底坡度造成的深度为：DD2112.41h4i0.2(m)2 22220污泥斗高：D2 D12 41 0h5tanta n601.2(m)2 222污泥浓缩池的总深度为：Hmh2h3h4h50.32.120.3 0.2 1.24.5(m)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LX B3.6mX 38m1座设计水量：QaF2100m/h格栅倾角：a=60栅前水深：h=0.4m2集水井H=5m D=23.3m2座Q=2100 m/h3沉沙池LX BX H15nX 1.6mX 1.5m两组 四格Q=2100 m/h 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=2.5m D=35m4座Q=2100 m/h5曝气池L X BX H126.3 X 8X2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:1污水综合排放标准GB8978-19962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）:15-18.7. 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， 2002，2038. 给水排水制图标准GBT50106-20019. 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