水质净化工艺设计毕业论文

水质净化工艺设计大作业姓 名 叶嘉爵 学 号 成 绩 时 间 2014.12.12 水质净化工程设计大作业任务书在完成水质净化工程设计课程学习后，要求学生掌握给水处理和污水处理的新工艺设计计算，对于构筑物的设计达到或接近施工图设计。为此，要求学生独立完成以下设计内容：1.完成给水处理之深度处理臭氧-活性炭的工艺设计计算和构筑物施工图设计。2.完成污水处理之生化处理的新工艺设计计算和构筑物的施工图设计。要求编写计算书和绘制 A3 的设计图纸。设计图纸按施工图的深度完成。以 A4 大小装订。给水处理厂及污水处理厂的设计资料分别如下：给水处理厂：1.水厂净产水量为 24.5 万 m3/d。 2.水源为河水，原水水质如下所示：编号 项目 单位 分析结果 备注1 耗氧量（COD Mn法） O2mg/l 82 水温 最高 30，最低 53 色度 15 度4 嗅和味 无异常臭和味5 浑浊度 NTU 最 大 300， 最 小 20， 月 平 均 最 大1306 pH 7.07 总硬度 mg/L(以 CaCO3计) 1258 碳酸盐硬度 mg/L(以 CaCO3计) 959 非碳酸盐硬度 mg/L(以 CaCO3计) 3010 总固体 mg/L 20011 细菌总数 个/mL 110012 大肠菌群 个/L 800其它化学和毒理指标 符合生活饮用水标准3.河水洪水位标高 73.20 米，枯水位标高 65.70 米，常年平均水位标高 68.20 米。4.气象资料：年平均气温 22，最冷月平均温度 4，最热月平均温度 34，最高温度39，最低温度 1。常年风向东南。5.地质资料：净水厂地区高程以下 03 米为粘质砂土，36 米为砂石堆积层，再下层为红砂岩。地基允许承载力为 2.54 公斤/厘米。6.厂区地形平坦，平均高程为 70.00 米。污水处理厂设计资料：1.污水处理厂处理规模为 24.5 万 m3/d。2.城市污水的水质如下表所示： （除 pH 外，其余项目单位为 mg/ L）项目 BOD5 CODCr SS TN NH4+-N TP（以 P 计） pH150 300 200 35 25 3.5 693.污水处理厂出厂水水质应执行城镇污水处理厂污染物排放标准 （GB18918-2002）一级A 标准。确定的污水处理厂出水水质如下：BOD 510mg/L ，COD50mg/L，SS10mg/L，NH 3-N5mg/L，PO 43-P0.50mg/L。4. 污水处理厂厂区地形拟为平坦地形，标高为 75.00 米。5. 全年平均气温 21.8，最冷平均月气温 9.7，最热月平均气温 32.6，最高温度38.7，最低温度 0.0。7. 夏季主风向：东南风。第一部分 给水处理厂臭氧活性炭工艺设计说明书1、概述1.水厂净产水量为 24.5 万 m3/d。 2.水源为河水，原水水质如下所示：编号 项目 单位 分析结果 备注1 耗氧量（COD Mn法） O2mg/l 82 水温 最高 30，最低 53 色度 15 度4 嗅和味 无异常臭和味5 浑浊度 NTU 最 大 300， 最 小 20， 月 平 均 最 大1306 pH 7.07 总硬度 mg/L(以 CaCO3计) 1258 碳酸盐硬度 mg/L(以 CaCO3计) 959 非碳酸盐硬度 mg/L(以 CaCO3计) 3010 总固体 mg/L 20011 细菌总数 个/mL 110012 大肠菌群 个/L 800其它化学和毒理指标 符合生活饮用水标准3.河水洪水位标高 73.20 米，枯水位标高 65.70 米，常年平均水位标高 68.20 米。4.气象资料：年平均气温 22，最冷月平均温度 4，最热月平均温度 34，最高温度39，最低温度 1。常年风向东南。5.地质资料：净水厂地区高程以下 03 米为粘质砂土，36 米为砂石堆积层，再下层为红砂岩。地基允许承载力为 2.54 公斤/厘米。6.厂区地形平坦，平均高程为 70.00 米。二、净水工艺流程的确定根据地面水环境质量标准 （GB383802） ，原水水质符合地面水类水质标准，除浊度，色度和菌落总数偏高外，其余参数均符合生活饮用水卫生标准 （GB574906）的规定。水厂以地表水作为水源，工艺流程如图 1 所示。3、臭氧活性炭工艺构筑物及设备形式选择臭氧活性炭工艺的流程为原水经臭氧预氧化后经过常规处理，然后滤池出水由提升泵房提升至臭氧接触池，在接触池内和臭氧接触反应后进入活性炭滤池，经活性炭滤池处理后进入清水池，然后由二泵房供给管网。因此除常规处理外，需增加臭氧化工艺和活性炭吸附两大系统。新建构筑物应包括预臭氧接触池、砂滤水提升泵房、后臭氧接触池、活性炭滤池、臭氧制备车间、反冲洗泵房、变配电间及炭库等。1、臭氧化工艺系统臭氧化法工艺系统由气源系统、臭氧发生系统、臭氧-水接触系统、尾气处理系统组成。1.1 气源系统臭氧发生装置的气源可采用空气或氧气。氧气的供应方式可以在现场利用空气制取（V-GOX） ，或采购高浓度液态氧（LOX）现场储存、经蒸发向发生器提供氧气。本设计以空气为主要气源现场制氧，并设置液氧为备用气源。主要设备：空气压缩机、储气罐、气体过滤设备、气体除湿干燥设备以及消声设备。1.2 臭氧发生系统臭氧发生装置应包括臭氧发生器、供电及控制设备、冷却设备以及臭氧和氧气泄露探测及报警设备。臭氧发生装置必须设置在室内，尽可能设置在离臭氧接触池较近的位置，其产量应满足最大臭氧加注量的要求，并应考虑备用能力。在设有臭氧发生器的建筑内，用电设备必须采用防爆型。主要设备：臭氧发生器、供电设备（调压器、升压变压器、控制设备等）及发生器冷却设备（水泵、热交换器等） 。1.3 臭氧接触池臭氧接触池的个数或能够单独排空的分格数不宜少于 2 个；臭氧接触池的接触时间，应根据不同的工艺目的和待处理水的水质情况，通过试验或参照相似条件下的运行经验确定；臭氧接触池必须全封闭，池顶应设置尾气排放管和自动气压释放阀，池内水面与池内顶宜保持 0.50.7m 的距离；臭氧接触池宜采用竖向流，可在池内设置一定数量的竖向导流隔板；接触池出水宜采用薄壁堰跌水出流。预臭氧接触池宜符合下列要求：（1）接触时间为 25min；（2）臭氧气体宜通过水射器抽吸后注入设于进水管上的静态混合器，注入点宜设 1 个；（3）抽吸臭氧水射器的动力水不宜采用原水，接触池设计水深宜采用 46m，导流隔板净间距不小于 0.8m；（4）接触池出水末端应设置余臭氧监测仪。主臭氧接触池宜符合下列要求：（1）接触池由 2-3 段接触室串联而成，由竖向隔板分开；（2）每段接触室由布气区和后续反应区组成，并由竖向导流隔板分开；（3）总接触时间应根据工艺目的确定，宜控制在 615min 之间，其中第一段接触室的接触时间宜为 2min；（4）臭氧气体宜通过设在布气区底部的微孔曝气盘直接向水中扩散，气体注入点数与接触室设置的段数一致；（5）曝气盘的布置应能保证布气均匀，其中第一段布气区的布气量占总布气量的 50%左右。接触池设计水深宜采用 5.56m，布气区的深度与总长度之比宜大于 4，导流隔板宜净距不小于 0.8m。接触池出水末端应设置余臭氧监测仪；（6）接触池可采用钢筋混凝土结构，内涂耐臭氧腐蚀的防腐层。扩散设备国内常采用微孔钛板、陶瓷滤棒、刚玉微孔扩散板等。1.4 尾气处理系统尾气中残余臭氧的量随臭氧同水的接触方法和处理水中维持的臭氧浓度有关，一般约占臭氧总投量的 1%15%。臭氧尾气消除装置应包括尾气输送管、尾气中臭氧浓度检测仪、尾气除湿器、抽气风机、剩余臭氧消除器，以及排放气体臭氧浓度监测仪及报警设备等。臭氧尾气消除宜采用电加热分解消除、催化剂接触催化分解消除或活性炭吸附分解消除等方式，以氧气为气源的臭氧处理设施中的尾气不应采用活性炭消除方式。本设计采用活性炭吸附法消除尾气。主要设备：臭氧尾气除湿器、剩余臭氧消除器等。2、活性炭吸附系统活性炭吸附池可分为重力式和压力式。活性炭吸附池选择的一般规则是：当处理规模小于 320m3/h 时，采用普通压力滤池；当处理规模320m3/h 时，一般采用重力式，如普通快滤池、虹吸滤池、双阀滤池等；当处理规模2400m3/h 时，炭吸附池形式与过滤池形式配套为宜。目前，国内已建成水厂活性炭池型多采用普通快滤池，近年计划新建的活性炭池型有 V 形滤池，此外，已在国外得到广泛应用的翻板滤池也被引进国内，这三种滤池的特点比较如下表所示：池形 优点 缺点普通滤池1、采用双层滤料，滤料含污能力强；2、可采用较高滤速；3、有成熟的运转经验，运行稳定可靠；4、反冲洗操作方便，设备比较简单。1、反冲洗易造成滤料损失；2、反冲洗强度大，冲洗水量大；3、冲洗效果不如气水反冲洗。V型滤池1、采用V型槽进水，布水均匀；2、运行自动化程度高，管理方便；3、采用均质滤料，滤料含污能力高；4、反冲洗时，滤料微膨胀，可减少滤池深度。1、土建费用、运行电耗较高；2、占地面积大，施工要求高；3、反冲洗水量较大（约占产水量的2.6%） ；4、滤料易损失；5、水头损失较大，约2.0米。翻板滤池1、滤料可任意组合且含污能力高；2、反冲洗效果好，耗水量少（约占产水量的1.6%） ；3、土建结构简单、投资省、施工方便；4、反冲洗时不会出现滤料流失现象；5、运行自动化程度高，便于管理；6、过滤周期长，过滤效果好。1、初期设备投资比其他滤池高；2、单池面积不宜过大；3、水头损失较大，约2.0米。通过比较，显然V型滤池和翻板滤池较普通滤池更优越。V型滤池开发较早，工艺比较成熟，实际运行过程中，效果均较好。其主要缺点是反冲洗耗水量大，构筑物结构比翻板滤池复杂，有跑料现象。同时了解到：V型滤池跑炭的主要环节并不是在反冲洗阶段，而是发生在进水阶段。由于进水流经V型槽造成的水流扰动使炭层表面部分旋起，进入漂浮状态，在排水槽上部的漂浮炭靠自重最终沉入排水槽后，最终在滤池排水时造成炭的流失。翻板滤池作为一种较新的池型，表现出了构筑物简单，反冲洗水量小等优点。其主要缺点表现为翻板阀