水处理设施设计与运行课程设计报告 薯干酒精废液处理设施初步设计.doc

徐州工业职业技术学院徐州工业职业技术学院 水处理设施设计与运行课程设计报告水处理设施设计与运行课程设计报告 题目题目 薯干酒精废液处理设施初步设计 时间时间 2012 2013 学年 1 学期 17 18 周 班级班级 姓名姓名 序号序号 指导教师指导教师 2012 年 12 月 18 日 目录 一 原水一 原水 1 二 设计目标二 设计目标 1 三 处理工艺及原理三 处理工艺及原理 1 一 方案流程图 1 二 带控制点工艺流程图 3 三 工艺过程及工作原理 5 四 设备和构筑物的设计与计算四 设备和构筑物的设计与计算 6 1 沉淀过滤池 6 2 调节池 7 3 引水罐 8 4 分水器 9 6 缓冲池 18 7 平流沉淀池 19 8 活性污泥曝气池 21 9 竖流沉淀池 22 10 接触氧化池 24 11 斜管沉淀池 25 12 污泥浓缩池 27 五 高程布置五 高程布置 29 六 标准设备 仪表技术要求六 标准设备 仪表技术要求 30 七 总结七 总结 31 参考文献 参考文献 32 1 一 原水一 原水 原污水含酒糟 纤维素 植物蛋白 酒精 杂醇 多糖 菌蛋白等 浑浊 呈棕黄色 bod5 24000mg l cod 40000mg l ss 18000mg l ph 4 0 为高浓度 高温度 高悬浮物的可生化性较强的有机污水 污水经城市管网排 入城镇污水处理厂 二 设计目标二 设计目标 1 处理水量为 300m3 d 2 出水达到国家污水综合排放标准 一级 控制项目 bod5codssph 200mg l 350mg l 200mg l 6 9 三 处理工艺及原理三 处理工艺及原理 一 方案流程图 一 方案流程图 2 沼气 空气 罗茨风机 泵 2 酒糟 水封 回流 原水 沉淀过滤池 调节池 引水罐 泵 1 分水器 uasb 缓冲池 平流沉淀池 活性污泥曝气池 竖流沉淀池 接触氧化池 斜管沉淀池 出水 污泥 污泥 污泥 污 泥 泵 3 泵 4 泵 5 pam 上清液 泵 6 污泥浓缩池 泵 7 混合器 离心脱水机 泥饼 滤液 说明 1 沉淀过滤池停留时间 t 3 天 ss 去除率 50 60 cod 去除率 40 50 出水 cod 20000mg l ss 7000mg l 2 uasb 的 cod 和 ss 去除率 80 85 出水 cod 3000mg l ss 1050mg l 3 平流沉淀池出水 cod 2400mg l ss 200mg l 4 活性污泥曝气池的 cod 去除率为 90 出水经沉淀后 cod 240mg l ss 80mg l 5 接触氧化池的 cod 去除率 80 出水经沉淀后 cod 48mg l ss 10mg l 二 带控制点工艺流程图 二 带控制点工艺流程图 3 4 三 工艺过程及工作原理 三 工艺过程及工作原理 原水进入沉淀过滤池水中的悬浮物质在重力作用下下沉 从而与水分离排出酒 糟 通过调节池对水量和水质进行调节 调节节污水 ph 值 水温 进入引水罐 通过泵 1 进入分水器进行分水 进入 uasb 去除有机污染物污泥沉淀 通过缓冲 池减缓水流 部分污水在回流作用下进入泵 2 回流到到分水器中 剩余的进入 到平流沉淀池分离水中悬浮颗粒污泥沉淀进入活性污泥曝气池 曝气池为活性 污泥中的好氧微生物提供氧气使其分解污水中的有机物 从曝气池排出进入到 竖流沉淀池进行分离水中悬浮颗粒沉淀污泥 罗茨风机鼓入空气到活性污泥曝 气池和接触氧化池稳定工作特性 污水进入到接触氧化池利用氧化池中填料上 生长的氧化膜及污水中还存在着的微生物对污水中的污染物净化 进入到斜管 沉淀池分离悬浮物颗粒 使水质得到澄清 出水 uasb 竖流沉淀池 平流沉淀池沉淀污泥通过泵 3 泵 4 泵 5 进入到污泥浓缩池 上清液通过泵 6 回流到调节池 剩余污泥从浓缩池排出通过泵 7 进入混合器投 加混凝剂 液氯及酸碱中和使其瞬间快速高效混合 通过离心脱水机使固液分 离 滤液回流到调节池 泥饼排出 四 在线检测与控制策略 检测泵 1 的流量用电磁流量计进行监测 检测值传输到计算机上 并与 计算机上显示数值进行比较 检测值小于设定值使水泵加快 检测值大于设定 值使水泵减慢 部分通过泵 2 回流调节 ph 值 用 ph 试纸检测 ph 值 接触 氧化池的量控制在 2 3 利用溶解氧传感器检测溶解氧的量 若溶解氧的大小 与设定值不同 则手动调节罗茨风机的风量 改变溶解氧的大小 5 四 设备和构筑物的设计与计算四 设备和构筑物的设计与计算 1 沉淀过滤池 沉淀过滤池 1 设计参数 t 2h h o 8m 2 设计流量 300 m3 d 12 5 m3 h 3 沉淀过滤池的有效容积 v v q t 12 5x2 25 m3 4 沉淀过滤池面积 s s v h 25 0 8 31 25m3 5 沉淀过滤池的长 宽 l b 5 6m s 25 31 如图 6 2 2 调节池 调节池 采用钢筋混凝土结构 埋地设置 1 设计参数 水力停留时间 t 6h 6h 8h 2 设计流量 300 m3 d 12 5m h 3 设计计算 1 调节池有效容积 v qt 12 5 6 75 m3 2 调节池水面面积 取池子高度 2 5m 超高 0 5m 有效水深 h 2m 2m 4m 则池面积 a v h 75 2 37 5m3 3 调节池的尺寸 池宽取 8m 则长 l 37 5 8 4 7m 池子总高度 h 2 0 5 2 4 5m 壁厚度取 0 1m 如图 3 引水罐 引水罐 1 进水流量 7 q 300 12 5 d m3 h m3 管径取 d 0 2m 2 引水罐面积 a q u 12 5 12 1 o4 u 取 0 5m s 12m h 3 进水容积 引水高 h 2m r 0 2m r h 3 14 0 2 0 2 2 0 2512 1 v 2 3 m 4 引水罐容积 v 50 0 2512 50 12 56 1 v 3 m 引水罐直径取 d 2m 0 5 引水罐高 h v d0 12 56 3 14 12 m 4m 2 6 引水罐示意图 8 4 分水器 分水器 将堰口设计成如右图所示 h1 堰口底部到水面距离 h1 0 025m h2 堰口底部到堰顶距离 h2 0 05m q 1 418 10 4m3 s 水的停留时间 t 2min l1 挡板宽度 l1 0 5m 将分水器设计为正方体 l2 分水器的棱长 l2 0 5m i0 分水器与内壁及分水器序列之间的距离 i0 0 2m i0 壁厚 i0 0 1m 1 1 所需设堰口数 n1 q q 300 24 3600 1 418 10 4 25 个 2 2 分水器的个数 n2 n1 2 25 2 12 个 将分水器平均分成 4 列 每列设 3 个分水器 3 3 分水器的有效体积 v q t 300 24 3600 120 0 42m3 4 4 分水器的总体积 v总 0 5 4 0 2 7 0 1 2 3 46 67m3 5 5 分水器的有效面积 a 0 5 4 0 2 7 2 11 56m2 6 6 分水器的总面积 a总 0 5 4 0 2 7 0 1 2 2 12 96m2 如图 如图 9 10 5 uasb 11 设计水量 smhmdmq 0035 0 5 12 300 333 1 反应器的体积 0 qs v q 式中 3 vm 反应器的有效容积 3 md q污水流量 05 sgcod lgbodl 进水有机物浓度 或 3 qkgcodmd 容积负荷 设计中取 6 3 dmkgq lgcods 5 0 则 30 250 6 5300 m q qs v 2 反应器的高度 选择适当的反应器高度的原则是运行上和经济上综合考虑 从运行方面考虑 反应器高度的选择要考虑如下因素 高流速增加污水系统扰动 因此增加污泥与进水有机物之间的接触 土方工程随池深增加而增加 但占地面积则相反高程选择应该使污水 或出 水 可不用或减少用提升 考虑当地气候和地形条件 一般将反应器建在半地下减少建筑和保温费用 最经济的反应器高度一般是 4 6m 之间 并且大多数情况下这也是最优的 运行范围等 本设计中取反应器高度 h6m 3 反应器的面积和反应的长 宽 在反应器高度已知的情况下 反应器截面积的关系如下 12 v a h 式中 a 反应器表面积 h反应器的高度 则 计算已知 6 750 3 mhmv 2 7 41 6 250 m h v a 根据一般情况下长宽比为 2 1 则 9 7b 8 15lmm 宽长 将 uasb 设计成长方形池子 布水均匀 处理效果好 实际表面水力负荷为 则满足设计要求105 0 250 5 12 1 a q q 4 三相分离器设计 三相分离器设计计算草图见下图 设计说明 三相分离器要具有气 液 固三相分离的功能 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 13 沉淀区的设计 三相分离器的沉淀区的设计主要是考虑沉淀区的面积和水深 面积根据废 水量和表面负荷率决定 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 这对固液分离不利 故设计时应满足以下要求 1 沉淀区水力表面负荷净水的 故取 0 02g cm s 由斯托克斯公式可得气体上升速度为 2 1 18 bg rg vrrd m 23 01 0 102 103 1 02 0 18 81 9 95 0 0 266cm s9 58m h hmvva 75 4 2 则 02 2 75 4 58 9 a b v v 11 0 4 0 42 0 ab bc 因为 所以满足设计要求 可以脱除直径等于或大于 0 01cm 的 ab bc v v a b 气泡 3 三相分离器与 uasb 高度设计 三相分离区总高度 5432 hhhhh 为集气罩以上的覆盖水深 取 0 5m 2 h 00 3 cos40 1 cos401 3afhm 0 sin400 78bdcdm 0 1 30 40 780 12 sin500 1 dfafabbdm hdfm 则 2345 2 6hhhhhm 即 uasb 总高 h 8 7m 沉淀区高 2 6m 污泥区高 1 5m 悬浮区高 1 1m 超高 0 5m 如图 16 6 缓冲池 缓冲池 1 已知进水量 q 300 m3 d 12 5 m3 h 设 t 10min 0 17h 2 池子体积 v v q t 12 5 o 17 2 125 m3 3 池子长 宽 高 l b h 1 29m 3 125 2 如图 17 7 平流沉淀池 平流沉淀池 1 流量 平均日流量 300m3 d 12 5 m3 h 2 沉淀池总表面积计算 由 设表面负荷为 q 1 2 m3 m2 h q 300m3 d 12 5 m3 h a q q 12 5 1 2 10 42m2 3 沉淀池有效水深计算 取沉淀时间为 t 2 0 h h2 q t 1 2 2 0 2 4 m 4 沉淀部分有效容积计算 v1 q t 12 5 2 0 25m3 5 池长 设 v 4 mm s 18 l v t 3 6 4 2 0 3 6 29 m 6 池子总宽度 b a l 10 42 29 0 36 m 7 池子个数计算 设每池格的池宽 b 0 3m n b b 1 8 校核池的长宽比 长深比 长宽比 l b 10 42 0 3 34 7 4 符合要求 长深比 l h 29 2 4 12 符合要求 9 沉淀池的总高度 超高 采用 0 3 0 5m 沉淀区高度 0 6m 污泥部分高度 m 取 1m h h1 h2 h3 h4 0 3 2 4 0 6 1 4 3 m 沉淀池总长度 l 0 5 0 3 29 29 8 m 如图 19 8 活性污泥曝气池 活性污泥曝气池 尺寸为 3000 5000 4500mm 1 座 半地上 钢砼结构 1 曝气池有效容积 v v q c cod nv 300m3 24 0 4 5 m3 式中 nv 为污泥负荷 kgbod5 kgmlss d c cod 浓度 0 4kgcod m3 h 2 面积 a v h h 为水深取 4 米 池宽 b 取 4 米则 b h 1 1 在范围 1 2 长 l a b 3 515 4 0 79m 设两个廊道 廊道长 l 2 0 79 2 0 395m 超高取 0 5 米则总高度 h 4 0 5 4 5m 隔膜曝气头直径约为 250 毫米 服务面积为 0 4 平方每个左右 20 即每平方米水面需要 2 5 个曝气头才能达到较好的混合效果 计算曝气头的用 量 n a ao 3 515 0 4 8 8 9 个 式中 n 曝气头用量 个 a 曝气池水面积 平方米 ao 曝气头服务面积 平方米个 隔膜曝气头的工作风量为 2 3 立方米每个每小时 供气量 g ng 9 2 5 22 5 g 每个曝气头的工作风量取 2 5m3 个 h 如图 9 竖流沉淀池 竖流沉淀池 中心筒内流速 0 03m s 1 反射锥倾角 17 喇叭口底与反射锥间缝隙流 速 0 02m s 1 污泥最大回流比 60 表面负荷率 1 0m3 m 2 h 1 停留时间 1 5h 泥斗倾角 55 1 中心筒 直径 d0 2qmax 0 785u0 1 2 2 300 0 785 0 03 24 3600 1 2 0 54m 540mm 断面积 f 0 785 d02 0 785 0 542 0 229m2 2 喇叭口 直径 d1 1 35 d0 1 35 0 54 0 729m 高 h 1 d0 0 54m 3 喇叭口底与反射锥间缝隙高 h3 2qmax u3 d1 2 300 0 02 24 3600 3 14 0 729 0 152 m 21 4 反射锥 锥底直径 d2 1 3 d1 1 3 0 729 0 9477m 高度 h 2 tg17 d2 2 tg17 1 2 2 0 142m 5 沉淀区面积 f qmax q 300 24 3 0 4 17m2 6 沉淀池直径 d f f 0 785 1 2 0 229 4 17 0 785 1 2 2 66m 7 有效水深 h2 qt 3 0 1 5 4 5m d h2 2 66 4 5 0 59 3 合理 8 泥斗高度 锥底直径 0 05m h5 1 2 d d tg 1 2 2 66 0 05 tg55 1 87m 9 缓冲层高度 h4 0 30m 10 出水齿 深 20mm 直角堰齿 单齿流量 q0 1 343h02 47 1 343 0 012 47 1 542 10 5m3 s 齿数 n qmax q0 300 24 3600 1 542 10 5 225 个 齿间距 d d n 3 14 2 66 372 0 02m 如图 22 10 接触氧化池 接触氧化池 1 氧化池有效容积 填料层体积 60 5 2 10500300 3 3 0 m n qc v s 2 氧化池面积 有效水深 h 3 0m 23 a v h 60 3 0 20 m 2 3 氧化池分为两座 每池 2 格 单池面积 f a n 20 2 10 池单格面积 a f n 10 2 5 m2 池平面尺寸 单格尺寸长取 4m 格宽 22 4 5 5m 单格尺寸为 4m 5 5m 4 池深 h h h1 h2 m 1 h3 h4 h5 3 0 6 0 5 0 3 3 1 1 5 6 2m 0 如图 11 斜管沉淀池 斜管沉淀池 1 进水量hmdmq 5 12 300 33 颗粒沉降速度smm 35 0 24 2 设计参数 1 有效系数 表面负荷取 1 5 3 9 0取 3 23 hmmq 2 清水区上升速度smmv 5 2 3 采用塑料片感压六边形蜂窝管 管厚 边距 mmd4 0 0 mmd30 1 水平倾角 0 60 3 沉淀池水表面积 2 6 4 39 0 5 12 m q q a 4 沉淀池有效水深 mabl1 26 4 5 斜管的长度 0 l 1 管内流速 smm v v 89 2 60sin 5 2 sin 0 0 2 斜管长度 mmd v l60730 5 035 0 866 0 35 0 89 2 33 1 cos sin33 1 0 0 3 考虑管端紊流 积泥等因素 过渡区采用 250mm 4 斜管总长 按 1000mm 计 即mml857607250 0 ml1 0 6 池子高度 1 采用保护高度 0 3m 2 清水区 3m 3 布水区 1 5m 4 穿孔排泥斗高m ll h32 2 60tan2 1 0 2 60cos 0 0 6 5 斜管高度 mlh87 0 60sin1sin 0 0 6 池子总高 h 0 3 3 1 5 2 32 0 87 7 99m 如图 25 12 污泥浓缩池 污泥浓缩池 1 采用重力浓缩法 此处污泥种类为混合污泥 设计参数如下 1 进泥含水率 w1 p1 98 99 取 p1 99 2 出泥含水率 p2 94 96 取 p2 94 3 水力负荷 q 4 0 10 0 m3 m2 d 取 q 5 0 m3 m2 d 4 固体通量 m 25 80 kg m2 d 取 m 46 5 kg m2 d 5 溢流 tss mg l 300 800 mg l 2 污泥浓度的计算 污泥浓度按 1000kg m3计 当污泥含水率 65 污泥浓缩后 体积重量比原体积重量含水率之间 的关系为 v1 v2 w1 w2 100 p2 100 p1 c1 c2 26 式中 v1 w1 c1 污泥含水率为 p1时的污泥体积 重量与固体 浓度 v2 w2 c2 污泥含水率为 p2时的污泥体积 重量与固体浓度 由 p1 99 得 c1 1 p1 103 1 0 99 103kg m3 同理 由 p2 94 得 c2 60kg m3 3 污泥池面积 污泥通量 m 50 kg m2 d a qc m 300 10 46 5 64 52m2 采用两个浓缩池 n 2 有 a1 a n 64 52 2 32 26m2 浓缩池直径 d 4a1 4 32 26 6 41m 4 浓缩池面积 取浓缩时间 t 16h 则有效水深为 h2 tq 24a 16 300 24 64 52 3 099m 3m 符合规定 池底坡度造成的深度 采用刮泥机 池底坡度为 0 01 则 h4 di 2 6 41 0 01 2 0 03205m 泥斗高度 h5 取圆锥下部直径为 2m 污泥斗斜壁与水平的夹角为 450 则 h5 6 1 2 tan450 2 2 05m 取超高 h1 0 3m 缓冲层高度 h3 0 3m 则浓缩池总深度为 h h1 h2 h3 h4 h5 0 3 3 099 0 3 0 03205 2 05 6 1m 如图 27 28 五 高程布置五 高程布置 29 六 标准设备 仪表技术要求六 标准设备 仪表技术要求 序序 号号 名称名称数量数量技术要求技术要求 1 1 罗茨风机罗茨风机 2 2 2 罗茨风机采用三叶罗茨风机 采用双头油箱冷却 带水冷却循环 装置 3 罗茨风机轴承采用原装进口 的 skf 或 nsk 轴 9 设备的泄漏 振 动和噪音符合国家标准 10 设备铭牌必须符合国家现 行标准 固定牢靠 4 风机设计使用寿命不低于 12 年 2 2 水泵水泵 2 2 1 设备制造和材料符合国家及 部颁的有关行业标准和规定 2 提供设备必须是全新的 成 熟的 安全可靠的 技术先 进以及完整的水泵设备 3 泵的额定工作点应在泵的高 效区域 选择的叶轮尺寸应 尽量小于所选用的泵可选用 最大叶轮尺寸 4 在距离工作点 1 米处侧得噪 声小于 85 分贝 3 3 溶解氧传感溶解氧传感 器器 1 1 1 显示方式 数码管 led 显示 2 量程范围 容氧 0 20mg 温度 0 40 摄氏度 3 工作环境 0 45 摄氏度 相对 湿度小于 100rh 4 温度补偿 0 40 摄氏度 30 稳定性 2 重复性 2 响 应时间 30s 5 输出阻抗 14m 欧 6 测量范围 0 20mg 7 使用寿命 2 年 4 4 电磁流量计电磁流量计 1 1 1 必须符合国家相关标准 规范要 求 2 电极材料 316l 不锈钢 密封材 料氯丁橡胶 3 流量计公称压力 1 0mpa 4 电源 220v ac 50hz 功率 30w 5 电磁流量计累计无故障运行时间 应不少于 10000h 6 流量计密封性良好 七 总结七 总结 1 1原污水含酒糟 纤维素 植物蛋白 酒精 杂醇 多糖 菌蛋白等 浑浊 呈棕黄色 bod5 24000mg l cod 40000mg l ss 18000mg l ph 4 0 为高浓 度 高温度 高悬浮物的可生化性较强的有机污水 污水经城市管网排入城镇 污水处理厂 2 2出水达到国家污水综合排放标准 一级 控制项目为 bod5 200mg l cod 350mg l ss 200mg l ph6 9 3 3处理工艺 处理工艺 原水进入沉淀过滤池水中的悬浮物质在重力作用下下沉