某酒精生产企业工业废水处理工艺课程设计任务书

南京工程学院课程设计说明书 0 酒精生产企业工业废水处理工艺课程设计任务书 第 1 章 课程设计任务书 计题目 某酒精生产企业中段废水处理工艺设计 始资料 1废水流量 Q=1600m3/d 2水质情况： 500060000； 4000； 2700； 水要求水质 处理出水要求：处理后的废水达到 二级标准，具体指标为： 300 ； 南京工程学院课程设计说明书 1 150 ； 200 ； 6 9。 计内容 与要求 1查阅相关资料，由给定的进、出水的水质参数，确定废水处理的工艺处理方案能保证出水水质达到要求，同时又经济可行。 2根据设计手册，计算出工艺流程中一套主要处理设施的尺寸以及相关数据。 3根据设计数据，绘制出设备详图。 4绘制出废水处理的工艺流程图。 5编写设计说明书：设计说明书包括封面、目录、正文（包括工艺原理、结构、工艺特点、该工艺的实际应用、设计计算、设备详图、设计总结等内容）、参考文献等。要求文字通顺、内容正确完 整，杜绝图表的抄袭现象。 6 图纸要求：用 张打印。 计成果 要求 据计算、图纸、课程设计报告 4 纸编写，课程设计说明书的封面要统一打印，课程设计呢绒编写要字迹工整，并装订成册。课程设计说明书的装订顺序如下： （ 1）课程设计说明书（论文）封面 （ 2）目录 （ 3）正文 （ 4）参考资料 好、中等、及格、不及格五个等级，评为优秀的学生人数一般不超过 20%，及格与不及格人数不低于 15%。 南京工程学院课程设计说明书 2 第二章 工艺简介 述 酒精工业是国民经济重要的基础原料产业，酒精广泛应用于化工、食品工业、日化、医药卫生等领域，同时又是酒基、浸提剂、溶剂、洗涤剂和表面活性剂。 我国酒精生产的原料比例为：淀粉质原料（玉米、薯干、木薯）占 75%，废糖蜜原料占 20%，合成酒精占 5%。由此，我国酒精生产的原料主要是玉米、薯干等淀粉质原料。 酒精企业酒精糟的 废 染是食品与发酵工业最严重的 废 染源之一，由于投资、生产规模、技术、管理等原因，大部分酒精企业的综合利用率较低。 精废水特性 酒精废水是高浓度、高温度、高悬浮物的有机废水， 其 40000左右， 20000 左右，干物质含量达 58%，每吨废水有机物总量在500 公斤以上。 废液中的废渣含有粉碎后的木薯皮、根茎等粗纤维，这类物质在废水中是不溶性的 薯中的纤维素和半纤维素是多糖类物质，在酒精发酵中不能成为酵母菌的碳源而被利用，残留在废液中，表现为溶解性 机灰分的泥砂杂质。酒精糟虽然无毒，但是 废 染负荷高成酸性 。 这些物质增南京工程学院课程设计说明书 3 加了废水处理的难度。 艺流程 选择 艺流程选取原则 (1)贯彻执行国家关于环境保护的政策，符合国家的有关法规、规范及标准。 (2)设备选型采用通用产品，运行稳定可靠、效率高、管理方便、维修维护工作量小、价格适中。 (3) 根据设计进水水质和回用水质要求，所选废水处理工艺力求技术先进成熟、处理效果好、运行稳妥可靠、高效节能、经济合理，减少工程投资及日常运行费用。 (4)平面布置力求在便于施工、便于安装和便于维修的前提下，使各处理构筑物尽量集中，节约用地，扩大绿化面积。 (5)妥善处理和处置处理过程中产生的沉砂和废泥，避免造成废染。 (6)设计中尽量选用低噪声的动力设备，并适当采取消声、减振措施，防止二次废染。 (7)为确保工程的可靠性及有效性，提高自动化水平，降低运行费用，减少日常维护检修工作量，改善工人操作条件。采用现代化技术手段，实现自动化控制和管理，做到技术可靠、经济合理。 (8)废水处理构筑物按半地下式进行设计，力求减少厂区土方量。 (9)尽量减少废水提升高度和提升次数，以节约能源。 (10)对于平面尺寸大、池深高的水池，采用钢筋混凝土结构。建筑物建于地上，均采用砖混结构，与周围主体环境相匹配。 艺方案分析 本项目废水的特点为： 生化性较好。 比一般工业废水高。 南京工程学院课程设计说明书 4 水要求、废水厂规模、当地温度、用地面积、发展余地、管理水平、工程投资、电价和环境影响等因素有关。 针对以上特点，以及出水要求，选择了 物接触氧化池工艺，在生物处理前采用混凝沉淀池 +气浮池使 标。 上流式厌氧污泥反应器（ 术在国内外已经发展成为厌氧处理的主流技术之一， 基本特征是不用吸附载体 ，污水从底部均匀进入，向上流动，颗粒污泥（污泥絮体）在上升的水流和气泡作用下 处于悬浮状态。反应器下部是浓度较高的污泥床，上部是浓度较低的悬浮污泥层，有机物在此转化为甲烷和二氧化碳气体。在反应器的上部有三相分离器，可以脱气和使污泥沉淀回到反应器中。 机负荷 的 荷较高，反应器中污泥浓度高达100 150 g/L，因此 除效率比普通的厌氧反应器高三倍，可达 80% 95%。与其他厌氧生物反应相比， 特点如下： 构造简单巧妙 反应器内可培养出厌氧颗粒污泥 实现了污泥泥龄（ 水力停留时间（ 分离 应器对各类废水有很大的适应性 能耗低，产泥量 少 不能除去废水中的氮和磷 生物接触氧化法是生物膜法的一种，属于好氧生化处理工艺。整个系统由池体、填料、曝气设备等组成。好氧生化法是细菌及菌类的微生物、后生动物等一类的微型动物在填料载体上生长繁殖，微生物摄取污水中的有机物作为养份，吸附分解污水中的有机物，微生物不断新陈代谢，保持活性，从而使污水得以净化。在溶解氧和食物都充足的情况下，微生物繁殖十分迅速，生物膜逐渐增厚，溶解氧和污水中的有机物凭借扩散作用，被微生物利用。当生物膜达到一定厚度时，氧气无法向生物膜内部扩散，好氧菌死亡，而兼性细菌和厌氧菌开始 大量繁殖，形成厌氧层，利用死亡的好氧菌为基质，并在此基础上不断繁殖厌氧菌，经过一段时间后在数量上开始下降，加上代谢气体的逸出，使生物膜大块脱落。在脱落的生物膜表面新的生物膜又重新发展起来，在接触氧化池内，由于填料表面积大，所以生物膜发展的每一个阶段都是存在的，使去除南京工程学院课程设计说明书 5 有机物的能力稳定在一个水平上。接触氧化工艺的主要优点如下： 体积负荷高，处理时间短，节约占地面积。 生物活性高。 微生物浓度高 。 污泥产量低。 出水水质好而且稳定。 运行管理方便 艺流程 栅 格栅用以去除 废水中较大的悬浮物、漂浮物、纤维物质和固体颗粒物质，以保证后续处理单元和水泵的正常运行，减轻后续处理单元的处理负荷，防止阻塞排泥管道。 水提升泵房 将上游的污水提升至后续处理单元所要求的高度，使其实现重力流。 加碱 混凝沉淀池 气浮池 搅拌 格栅 污泥外运 出水 生物接触氧化池 泵 脱水机房 二次沉淀池 污泥 消化池 调节沉淀池 污泥浓缩池 进水 栅渣 沼气贮柜 南京工程学院课程设计说明书 6 节沉淀 池 废水呈酸性，在调节池中加碱调节水的 防止废水对后面设备及管道的腐蚀；同时可作为沉砂池，降低废水中部分的悬浮颗粒浓度。 凝沉淀池 混凝沉淀池是利用流体力学理论，通过折板和一些整流板来实现控制水的流态使得水在反应池的剪切力由大到小，使胶体脱稳形成致密的矾 花，从而实现对絮凝合理控制，并保证絮凝效果最佳且沉淀出水效果最好的一种反应沉淀池。本单元特点：反应时间短，沉淀池表面负荷高，沉淀池出水水质好且出水稳定。 浮池 废水通过在反应池中和絮凝剂反应，形成大的絮凝体。废水然后进入接触室中和溶气水混合，轻质的悬浮物上附着着气泡，漂浮到水表面；较重的絮凝体，在分离室中沉淀。经过混凝气浮法处理的废水，可以去除水中 90%以上的悬浮物。 理器是集有机物去除及泥、水和气三相分离于一体的集成化废水处理工艺，其工艺的突出特征是反应器中 可培养形成沉降性能好的颗粒污泥、形成污泥浓度极高的污泥床，使其具有容积负荷高、污泥截留效果好、反应器结构紧凑等一系列优良的运行特性。 利用 厌氧微生物处理水中高负荷及难降解有机物，去除率高，能适应冲击负荷和产生沼气。 南京工程学院课程设计说明书 7 物接触氧化池 生物接触氧化池内置填料，填料淹没在污水中，填料上长满生物膜，污水与生物膜接触过程中，有机物被微生物吸附、氧化分解和转化为新的生物膜。填料上脱落的生物膜，随水流到二沉池后去除，污水得到净化。 生物接触氧化池容积负荷高，微生物浓度高，生物活性高，无需污泥回流。用 来进一步去除有机物，保证 标。 沉池 将活性污泥和处理水分开，起到固液分离和污泥浓缩的作用。 泥浓缩池 将系统的剩余污泥混合于此，并消除剩余污泥泵出泥不均，以获得均匀的污泥浓度。浓缩的过程中可以去除污泥中部分间隙水，从容减少了污泥的体积。污泥的贮存为优化污泥脱水创造了条件，确保脱水机的稳定运行 泥脱水 过物理、化学或者物理化学作用，改善污泥的脱水性能，改变污泥的组织结构，减小污泥的黏性，降低污泥的比组，从而改善污泥脱水性能，有助于后面对污 泥脱水处理。 于氧化沟污泥产生量大，而采用采用带式压滤机，相比于其他脱水方法，不需要真空或者加压设备，因此它消耗动力少，并可以连续运行，并且工艺简单，可以将污泥含水率降至 80%85%。 南京工程学院课程设计说明书 8 第三章 艺设计计算 应器的设计计算主要包括：反应器主要尺寸的确定；三相分离器的设 计；进水配水系统的设计等。 计水质、参数 200/1600 333 容积负荷 3/12 应器结构尺寸设计计算 效容积： 30 358412 6720336 0 03/200 e 有效水质指标 进水水质 (mg/l) 出水水质 (mg/l) 去除率 (%) 080033600 61606720 80 3440 2688 80 / 南京工程学院课程设计说明书 9 式中 Q 设计处理流量， 3 进出水 度， 3/ 容积负荷， 3/ 工程设计反应器 4 座，根据经验， 经济高度一般在 36m 之间，取有效水深 h=6m，则 横截面积 有效； 单池面积 4 i 采用公壁建造矩形池比圆形池经济，单池从布水均匀性和经济性考虑，矩形池长宽比在 2:1 以下较合适。取池长 L=15m，池宽 B=10m， 单池截面积 2 01015 总截面积 2 6 0 041 5 0 总 设计反应器总高 H=高 单池总容积 反应池总容积 : 236004900 水力停留时间 T 0 03 5 8 4 有效 水力负荷 33 / 03/2 0 0总对于颗粒废泥，水力负荷 q= 33 / ，故符合要求。 南京工程学院课程设计说明书 10 相分离器构造设计 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 根据一般设计要求，沉淀区水力表面负荷应小于 23 / ，沉淀室底部进水口表面负荷一般小于 23 / 本工程设计中，与短边平行，沿长边每池布置 6 个集气罩，构成 6 个分离单元，则每池设置 6 个三相分离器。三相分离器长度 B=10m，每个单元宽度b=L/6=15/6=淀区的沉淀面积即为反应器的水平面积 ，即 150 2m 。 沉淀区的表面水力负荷为： i 33 /： 3/2002 d= g /331 设气泡直径 气泡上升速度： 6 8 321 可脱去 d 气泡 三相分离器与 度设计 2h 为集气罩以上的覆盖水深，取 i i i i i i 高 淀区高 2m，废泥区高 2m，悬浮区高 2m，超高 京工程学院课程设计说明书 13 水系统的设计计算 （ 1）配水系统形 式采用多管多孔配水方式，每个反应器设 1 根 D=100总水管，12 根 d=50支水管，支管分别位于总水管两侧，同侧每两根支管之间的中心距为 水孔径取 15距 根水管有 2 个配水孔，每个孔的服务面积 m ，孔口向下。 （ 2）布水孔孔径 流速 i / 布水孔 24 个，出水流速为 2m/s,则孔径为 i 0 0 3/2003 6 0 04 ， 取 d=15水管设在距离 部 200。 （ 3)验证 空塔水流速度： 00 总空塔气流速度： g /1/000 , 符合要求。 为 除率，取 80% 泥系统的设计计算 （ 1） 取 15，则 4 座 应器中废泥总量： 2035841680(kg/d)=t/d) （ 2）产泥量计算 取 X=产泥量为： dk SX r / 8 0 式中 去除的 度， 3/ 取 S= dk X /2 8 0 南京工程学院课程设计说明书 14 单池产泥量 dk g S 废泥含水率为 98%，当含水率大于 95%，取 3/1000 ，则废泥产量 811 0 0 0 2 51 3 ； 单池产泥量 废泥龄 571 680 （ 3） 排泥系统设计 在距 应器底部 1m 和 2m 高处，各设置两个排泥口，共 4 个排泥斗。排空时由废泥泵从排泥管强排。反应器每天排泥一次，各池废泥由废泥泵抽入废泥浓缩池中。排泥管选用 钢管。 水系统的设计计算 为保证出水均匀，沉淀区的出水系统通常采用出水渠，一般每个单元三相分离器沉淀区设一条出水渠，而出水渠每隔一定距离设出水堰。 （ 1） 出水槽设计 池中设有 6 个单元三相分离器，出水槽 6 条，槽宽 个反应器流量 0 04 0 043/2 003 60 03 设出水槽槽口附近水流速度 槽口附近水深 0 1 0 0 4 m 南京工程学院课程设计说明书 15 取槽口附近槽深 出口坡度为 水槽尺寸 10 （ 2）溢流堰设计 出水槽溢流堰共有 12 条，每条长 10m。设计 90三角堰，堰高 50口宽 100堰口水面宽 b=50个 理水量为 s，溢流负荷12 ，设计溢流负荷为 /1 ，则堰上水面总长 三角堰数量： 个931050 取 100 个 每条溢流堰三角堰数量： 个1010100 一条溢流堰上共有 10 个 100堰口， 10 个 100间隙 堰上水头校核 每个堰出流率为 i /53 按 90三角堰计算公式 ，则堰上水头： （ 3） 出水渠设计计算 应器沿长边设一条矩形出水渠， 6 条出水槽的出水流至此渠。出水渠保持水平，出水由一个出水口排出。 出水渠宽 坡度 水渠口附近水速 则渠口附近水深 5 0 4 6 以出水槽口为基准计算，出水渠渠深： 5 5 （ 4)水管设计计算 Q=s,选用 D=150管排水，充满度为 管内水速 南京工程学院课程设计说明书 16 气收集系统的设计计算 （ 1）沼气产量 总产气量 0 5 0 单个反应器产气量： 集气管 每个集气罩的沼气用一根集气管收集，单池共有 13 根集气管。 每根集气管最大气流量 m a x 集气室沼气出气管直径取 100 沼气主管 集气管先通到一根单池主管，再汇入两池沼气主管。 单池主管管道坡度 其最大气流量 i / 取 D=150满度为 0 43 南京工程学院课程设计说明书 17 沼气总管最大气流量： 1 74 0 024 0 5 2 3m a x 取 D=500满度为 速 17 （ 2）水封罐设计 水封罐的作用是控制三相分离器的集气室中气液两相的界面高度，保证集气室出气管在反应器运行过程中不被淹没，运行稳定并将沼气及时排出反应器，以防止浮渣堵塞等问题的产生，同时兼有隔绝和 排除冷凝水的作用。每一反应器配一水封罐。 集气罩中出气气压 1H 最大取 2m 储气罐内压强 00 2 取水封罐高度为 径 1500气管、出气管各一根， D=200 水管，放空管各一根 D=50设液面计。 （ 3）气水分离器 气水分离器有干燥沼气的作用，选用 800500 钢制汽水分离器 4 个，气水分离器装有钢丝填料，并配有流量计压力表 （ 4）气柜 气柜容积为 3h 的产气量 8 0 5 2 mv g 8 气柜尺寸： 000012000 。 理效果预测 本工艺设计混凝沉淀池可除去 90%浮池可除去 95% 处理后含量为 200/951(%)901(22700 设计混凝沉淀池可除去 30%浮池可除去 20%除去 80%除去 75%物接触氧化池可除去 790% 故 处理后为 300/168%)901(%)751(%)801(%)201(%)301(60000 处理后为 南京工程学院课程设计说明书 18 150/901(%)751(%)801(%)201(%)301(24000 经调节池加碱调节 第四章 心得体会 两周的课程设计远比水控课来得辛苦。 书到用时方恨少，光靠课内知识无法驾驭酒精废水处理工艺设计，去图书馆或者上网查资料就花了 3。 不熟练以及 遗忘，最后导致时间仓促，疲于应付。 酒精废水、淀粉废水、皮革废水、造纸废水看来日常生活用品的产生都是以牺牲资源破坏环境为代价的。光酒精废水中就可能含有几万的 是直接排放对水体会有多大的破坏性？我不敢想象。 然而人类要 生活，经济要发展，因噎废食不可取。废水也随产品产生了，关键问题就成了如何治理废水。酒精废水处理看似简单，一个处理工艺就要十几个大