某再生纸厂废水处理初步设计书

福州大学至诚学院 水污染控制工程水污染控制工程 课程设计课程设计 设计题目 某再生纸厂废水处理站初步设计 专 业 环境工程 年 级 组 长 小组成员 指导教师 2012 年 06 月 20 日 目目 录录 第 1 章 任务书 1 1 1 设计范围 1 1 2 设计要求 1 1 3 设计依据 规范和原则 2 1 4 废水水质水量 3 第 2 章 概述 4第 3 章 工 艺比选 4第 4 章 工艺计算 5 4 1 粗细格栅设计计算 6 4 2 调节池设计计算 9 4 3 气浮池设计计算 10 1 4 4 水解酸化池设计计算 14 4 5 接触氧化池设计计算 16 4 6 竖流式沉淀池设计计算 22 4 7 重力浓缩池设计计算 25 4 8 污泥脱水设计计算 26 4 9 溶药池 储药罐设计计算 27 第第 1 章章 任务书任务书 某再生纸厂废水处理站初步设计任务书 由甲方提供的要求和 资料如下 1 1 设计范围设计范围 对某纸业的造纸废水进行处理 主要是废纸制浆废水和白水 其中主 要是白水 一部分白水回用于造纸系统的碎浆 和浆 混合等工段 剩 余的白水经废水处理设施处理后排入厂界之外的沙溪河 1 2 设计要求设计要求 1 工艺技术方案比选和工艺流程设计 根据所收集的原始资料和文 献资料进行某纸业再生纸废水处理工艺技术方案优选 并在此基础上完 成工艺流程设计 2 2 设计参数选择与计算 根据上述方案比选和工艺流程设计 结合 相关工程运行调试类比 或工艺条件试验结果 或工程手册资料 完成 各单元操作或构筑物工艺参数优化选择并计算 并根据计算结果编制设 计计算书 3 主体构筑物结构设计 根据各单元操作或构筑物工艺参数选择结 果和环境工程制图格式规范要求 完成主体构筑物结构设计和图纸清绘 工作 4 总平面图设计 根据某纸业再生纸废水处理站选址的地理位置 地形地貌条件和周围构筑物布局特点 合理进行某纸业再生纸废水处理 工程各构筑物总平面设计 并完成图纸清绘工作 5 高程图设计 根据某纸业再生纸废水处理站地形地貌条件和项目 运行环境条件 合理布置废水处理工程各构筑物高程 并设计完成高程 图及图纸清绘工作 1 31 3 设计依据 规范和原则设计依据 规范和原则 1 3 11 3 1 设计依据设计依据 1 中华人民共和国环境保护法 和 水污染防治法 2 国务院 1998 第 253 号令 建设项目环境保护管理条例 3 实地监测得到水量水质和处理系统情况资料 1 3 2 设计规范设计规范 1 制浆造纸工业水污染排放标准 GB3544 2008 2 室外排水设计规范 GB50014 2006 3 建筑给水排水设计规范 GB50015 2003 3 4 给水排水制图标准 GB T 50106 2001 1 3 3 设计原则设计原则 1 本设计严格执行有关环境保护的各项规定 废水经处理后必须 确保各项出水水质指标均达到制浆造纸工业水污染排放标准 2 采用简单 成熟 稳定 经济合理的处理工艺 保证处理效果 节省投资和运行管理费用 3 设备选型兼顾通用性和先进性 运行稳定可靠 效率高 管理 方便 维修维护工作量少 价格适中 4 系统运行灵活 管理方便 维修简单 5 工程建设完成后 力争达到社会效益 经济效益 环境效益的 最佳统一 1 4 废水水质水量废水水质水量 1 4 1 设计水量设计水量 根据有关部门提供的资料 结合实际生产情况和厂家要求 某纸业 废水处理工程设计水质水量情况具体如表 1 1 表 1 1 进水水质水量 水量 m3 d COD mg L BOD mg L SS mg L pH 废水水质1000800 1500350 450500 13006 9 设计取值1000135040011006 9 1 4 2 设计出水水质设计出水水质 本设计 1000m3 d 的污水经处理后 去除一定量的 SS 其中 500 m3 d 回用至造纸系统的碎浆 和浆 混合等工段 其余 500 m3 d 进入生 化系统 处理后的出水需达到国家标准 制浆造纸工业水污染排放标准 4 GB3544 2008 现有制浆造纸企业中废纸制浆造纸业水污染物排放限值 设计的处理出水水质水量排放参数如下表 1 2 所示 表 1 2 处理后排放水质水量情况一览表 排放量 m3 d CODCr mg L BOD5 mg L SS mg L pH 500 90 20 306 9 处理率 93 39597 2 第第 2 章章 概述概述 某纸业是一家以废纸作为原料的生产企业 以生产书写纸 防近 视纸 毛边纸 包装纸 高强度瓦楞纸为主 适量生产一些挂面箱 板纸的新项目 其生产流程为 废纸浸泡 蒸煮 粉碎 漂洗 成纸 废水污染源主要是再生纸造纸废水 锅炉除尘废水 造纸废水主要 是废纸制浆废水和白水 其中主要是白水 一部分白水回用于造纸 系统的碎浆 和浆 混合等工段 剩余的白水经废水处理设施处理 后排入厂界之外的沙溪河 第第 3 章章 工艺比选工艺比选 工艺方案的选择对于污水处理设施的建设 确保处理设施的处理效 果和降低运行费用发挥着最为重要的作用 因此需要结合设计规模 污 水水质特性及该厂的实际条件和要求 选择技术可行 经济合理的处理 5 工艺 在选择过程因遵循以下原则 1 所选的工艺必须技术先进 成熟 对水质变化适应能力强 运行 稳定 能保证出水水质达到工厂使用标准及国家污水排放标准的要求 2 所选工艺应减少基建投资和运行费 节省占地面积和降低能耗 3 所选工艺应易于操作 运行灵活且便于管理 根据进水水质水量 应能对工艺运行参数和操作进行适当调整 4 所选工艺应易于实现自动控制 提高操作管理水平 5 所选工艺应最大程度减少对周围环境的不良影响 气味 噪声等 本设计中采取物化加生化处理的典型工艺流程如下 生物接触氧化法具有挂膜快 无污泥回流系统 无污泥膨胀危害适用于 中小型污水处理 所以本设计中采用此方法 第第 4 章章 工艺计算工艺计算 4 14 1 粗细格栅设计计算粗细格栅设计计算 由于造纸废水中悬浮物多 设置格栅能够有效拦截较大的悬浮物 处理能力高 不易堵塞 针对造纸废水的特点在工程实践中一般设置粗 细格栅 粗格栅间隙常采用 16 到 40mm 细格栅 1 5 到 10mm 6 一方面为了使泥沙不至于沉积在沟渠底部 另一方面为了使截留的悬浮 物不至于冲过格栅 通常栅前水流速度采用 0 4 0 9m s 本设计中取栅 前水流速度 0 5m s 1 v 4 1 14 1 1 设计参数设计参数 1 粗栅条间隙 b1 19mm 2 栅前水深 h 0 2m 3 栅前渠道内水流速度 0 5m s 4 过栅流速 v 0 8m s 5 格栅的倾角 45 便于人工清除栅渣 6 进水渠宽 B 0 4m 7 栅条宽度 s 0 01m 采用矩形 8 栅前渠道超高 h2 0 3m 4 1 34 1 3 粗格栅计算粗格栅计算 1 最大设计流量 设计流量 Q 1000m3 d 0 0116m3 h 取废水流量时变化系数 Kz 1 4 smQKQ Z 01624 0 0116 0 4 1 3 max 2 栅条的间隙数 7 个 maxsin0 016 sin450 011 3 64 0 019 0 8 0 20 003 Q n bhv 栅槽宽度 1 0 01 4 1 0 015 40 030 060 09Bs nbnm 由于计算结果偏小 考虑到清渣及设备堵塞问题 故取 B 0 4m 由 得 n 14 个 1 Bs nbn 3 通过格栅的水头损失 h1 格栅受栅渣堵塞时 水头损失增大的倍数取为 3 则阻力系数 44 33 0 01 2 42 0 019 1 1 s b 通过格栅的水头损失 22 1 0 8 sin3 1 1 sin450 08 22 9 81 v hkm g 4 粗格栅前总高度 H1 mhhH5 03 02 021 5 栅后槽总高度 H 12 0 20 3 0 080 6Hhhhm 4 1 44 1 4 细格栅计算细格栅计算 8 设计参数 1 粗栅条间隙 b11 5mm 2 格栅的倾角 45 3 栅条宽度 s 0 005m 采用矩形 设计计算 1 栅条的间隙数 n maxsin0 016 sin450 84 0 016 17 0 005 0 8 0 20 0008 Q n bhv 个 栅槽宽度 1 0 01 171 0 005 170 160 0850 245Bs nbnm 由于计算结果偏小 考虑到清渣及设备堵塞问题 故取 B 0 4m 由 得 n 41 个 1 Bs nbn 2 通过格栅的水头损失 h11 格栅受栅渣堵塞时 水头损失增大的倍数取为 3 则阻力系数 42 2 005 0 005 0 42 2 3 4 3 4 b s 通过格栅的水头损失 22 11 0 8 sin3 2 42 sin450 17 22 9 81 v hkm g 9 3 细格栅后槽总高度 H mhHH72 0 17 0 55 0 111 11 取格栅高度为 0 8m 4 槽总长度 111 0 550 8 0 50 50 51 52 85 4545 HH lm tgtgtgtg 5 每日栅渣量 取栅渣量 W1 0 18m3 103m3污水 dm Ks WQ W 12 0 100008 2 8640018 0 016 0 1000 86400max 31 每日栅渣量 W 0 2m3 d 4 24 2 调节池设计计算调节池设计计算 4 2 1 设计参数 1 停留时间 废水在调节池内的停留时间取为该废水水质水量 一个变化周期的时间 根据造纸厂的污水排放规律 取调节池停留 时间为 6h 2 超高 超高取 1 25m 3 出水方式 出水处设置吸水井 通过水泵抽送 10 4 2 2 设计计算 1 调节池池容的确定 3 1000 1 2 HRT 1 2 6 300m 2424 Q V 调节池有效水深为 3 75m 面积为 80m2 池长 10m 池宽 8m 池子总高度为 5m 尺寸为 10 8 5m3 2 调节池出水管管径的确定 出水部分为潜污泵提升 出水流量 取出水管流速 dmQ 1000 3 为 1m s mm v Q d121 186400 100044 出水管设计为有压管 取管径 d 125mm 流速为 sm d Q v 0 94 3600 24 125 0 100044 22 3 附属设备 选用布鲁克林环保设备有限公司的 WQ 潜水排污泵 其型号参 数如表 1 1 所示 表 1 1 潜水排污泵型号及参数 型号流量 m3 h 扬程 m 功率 kw 备注 11 WQ70 14 5 5 7014 5 5 两台 一用一备 4 34 3 气浮池设计计算气浮池设计计算 设计参数 待处理废水量 X 1000m 悬浮固体浓度 Sa 1100mg L 气固比 Aa S 0 03 溶气压力 P 4 2atm 324 3KP 空气在水中饱和溶解度 Ca Cs 1 206 22 8 27 5mg L 10 C 溶气罐内停留时间 T1 3min 气浮池内接触时间 T2 5min 分离区内停留时间 Ts 30min 浮选池上升流速 V 0 09m min 溶气效率 f 0 8 1 确定溶气水量 Qr Qr QSa A S Ca fP P 1 1000 1100 0 03 27 5 4 2 0 8 1 508 47m d 取回流水量 Qr 510m d 2 气浮池设计 接触区容积 Vc Vc Q Qr T2 24 60 1000 510 5 24 60 12 5 24m 分离区容积 Vs Vs Q Qr Ts 24 60 1000 510 30 24 60 31 46m 气浮池有效水深 H H V Ts 0 09 30 2 7m 分离区面积 As 和长度 L2 取池宽 B 2m As Vs H 31 46 2 7 11 65m 则分离区长度 L2 As B 11 65 2 6m 接触区面积 Ac 和长度 L1 Ac Vc H 5 24 2 7 2m L1 Ac B 1m 浮选池进水管 Dg 200mm V 0 9947m s 浮选池出水管 Dg 150mm 集水管小孔面积 S 取小孔流速 V1 2m s S Q Qr 24 3600V1 1510 24 3600 2 0 00875m 取小孔直径 D1 0 015m 则孔数 4 0 00875 3 14 0 015 50 个 孔 2 向下 与水平成 45 角 分两排交错排列 13 浮渣槽宽度 L3 取 L3 0 8m 浮渣槽深度 h 1m 槽底坡度 0 5 坡向排泥管 采 用 Dg 200mm 3 溶气罐设计 部分回流加压溶气 溶气罐容积 V1 V1 Qr T1 24 60 510 3 24 60 1 1m 选用 C 1 0 7 型 进出水管管径 均采用 100mm 管径 流速 1 24m s 4 容压机 Qg 510 24 53 1 2 1351 5 L h 选用 Z 0 036 7 型容压机一台 4 44 4 水解酸化池设计计算水解酸化池设计计算 水解酸化主要用于有机物浓度 SS 较高的污水处理工艺 是一个 比较重要的工艺 主要是为了提高后级接入的接触氧化工艺的去除 效率 4 4 1 设计参数 1 进出水水质 进水水质见表 1 2 表 1 2 水解酸化池水质表 污染因子进水出水去除率 COD mg L 675 480 29 14 2 容积负荷 Nv 进水容积负荷取 Nv 4 kgCOD m3d 4 4 2 设计计算 1 水质水量与要求水质 设计平均流量 Q 500m3 d 20 8m3 h 进水 COD 675mg L 出水 COD 480 mg L 2 有效容积 V 的确定 按进口负荷求有效容积 V Q So Nv 500 675 4 1000 84 37 m3 填料 3 水解酸化池总面积 A 取填料总高度为 H 3m 则 A V H 84 37 3 28 12 m2 4 水解酸化池分格 设滤池分格数 n 2 则每格滤池面积为 A0为 A0 A n 28 12 2 14 06 m2 设滤池为正方形 取池尺寸为 4 4m2 5 水解酸化池总高度 H0 取超高 h1 0 5m 一般为 0 5 0 6m 填料以上水深取 h2 0 5m 一般为 0 4 0 5m 池底配水高 0 5m 15 H0 H h1 h2 h3 3 0 5 0 5 0 5 4 5m 6 所需填料总体积 V V nA0H 2 4 4 3 0 96 m3 选用湖南清之源环保科技有限公司 QZY 组合纤维填料 具体参数 支架间距 200 250mm 外型尺寸 200mm 骨架尺寸 200mm 纤维长度 180mm 运行状态 正常运行状态下细菌附着生长 有骨架支撑细菌不 易流失 耐冲击负荷 4 54 5 接触氧化池接触氧化池设计计算设计计算 设计参数 1 进出水水质 接触氧化池设计平均流量 Q 500 m3 d 20 83m3 h 进水水质见 表 1 3 表 1 3 接触氧化池水质表 污染因子进水出水去除率 COD mg L 480 90 81 BOD5 mg L 300 20 93 2 容积负荷 Nv 进水容积负荷取 M 1 4kgCOD m3d 16 3 接触时间 t 接触时间取 10h 4 气水比 D0 气水比取 18 1 设计计算 1 接触氧化池的有效容积 V 2 29 139 10004 1 90480 500 m M CeCiQ 2 接触氧化池总面积 滤料层总高度 一般 H 3m 则接触氧化池总面积 F H V 2 43 46 3 29 139 m 将接触氧化池分为 3 格 则每格氧化池面积 f F 3 46 43 3 15 47m2 取每格氧化池的尺寸为 2 44m 3 校核接触时间 接触氧化池有效接触时间 h Q nfH t91 6 500 243163 17 4 池总高度 滤料高度 H 3 m 超高 h1 0 5 m 填料上水深 h2 0 5 m 配水区高度 h3 0 6 m 池总高度 H0 H h1 h2 h3 3 0 5 0 5 0 5 4 5m 5 污水在池内的实际停留时间 6 所需填料总体积 V V nA0H 3 3 144344m 7 需气量 每立方米污水需气量 D0 18 m3 m3 每天所需空气量为 d m QDD O 3 900050018 三格气量分配为 5 2 2 则三格气量分别为 5000m3 d 2000m3 d 2000 m3 d 设总管气速为 10 vm s 210 22 9 500 24 5 05 4 16324 m Q hHnf t 18 则总管管径为 m v D d12 0 8640010 1000044 取空气管直径为 100mm 的镀锌管 则气速为 sm d D v 7 14 1 0 1000044 22 接触氧化池 1 取干管流速为 12m s 管径 m v D d078 0 8640012 500044 1 取干管管径为 80mm 则气速 5 11 08 0 86400 4 2 1 D v s m 采用 BOE 膜片式微孔曝气器 服务面积为 0 45m2 共需要曝气器数量 个36 45 0 1 1 A n 校核气量 曝气器空气流量为 3m3 h 一天共产生气量 50002592242 1 nQ 19 故需要曝气器数量为 个70 243 Q n 接触氧化池 1 用 72 个曝气器 采用 8 9 布置 分为 8 根支管 支管间距为 450mm 支管空气流速为 5m s 则管径 m v D d043 0 886400514 3 500044 1 1 取管径为 50mm 的 PVC 管 则气速为 s m d D v69 3 8640005 0 8 50004 8 4 22 1 每根支管上布有 9 个曝气头 间距为 0 4m 接触氧化池 2 3 取干管流速为 12m s 管径 m v D d018 0 8864001214 3 200044 2 2 取管径为 20mm 的镀锌管 则气速为 20 52 11 802 0 86400 4 2 2 D v s m 采用 BOE 膜片式微孔曝气器 服务面积为 0 45m2 共需要曝气器数量 个36 45 0 2 2 A n 校核气量 曝气器空气流量为 3m3 h 一天共产生气量 25002592243 2 nQ d m2 符合供气要求 分为 6 根支管 支管空气流速为 5m s 则管径 m v D d031 0 686400514 3 200044 2 2 取管径为 32mm 的 PVC 管 则气速为 21 s m d D v0 6 86400032 0 6 25004 6 4 22 1 每根支管上布有 6 个曝气头 间距为 0 6m 设备采用 BOE 膜片式微孔曝气器 其主要技术参数 曝气器尺寸 260mm 服务面积 0 25 0 55 平方米 个 曝气膜片运行平均孔隙 80 100 微米 空气流量 1 5 3 平方米 个 氧总转移系数 kla 20c 0 204 0 337min 1 氧利用率 水深 3 2m 18 4 27 7 充氧能力 0 112 0 185KgO m3h 充氧动力效率 4 46 5 19KgO kwh 曝气阻力 180 280mmH2O 空气管设计流速 干管为 10 15m 秒 支管为 5m 秒 8 剩余污泥量 剩余污泥量 1 00 SSQ K y SSyPx cd sob 22 d kg 45 20320 500 2005 0 1 6 0 4 64 6 竖流式沉淀池竖流式沉淀池设计计算设计计算 1 沉淀池各部分尺寸的确定 沉淀区的高度 h2 取沉淀时间为 1h 沉淀部分上升流速为 0 0007m s mvth52 2 0007 036003600 2 沉淀区的有效断面面积 f 2 max 57 8 0007 0 006 0 m v Q f 中心管有效过水断面面积 A1 设中心管水流下降速度为 v0 0 03 s 则 2 0 max 1 2 0 03 0 006 0 m v Q A 沉淀池总面积 A 2 1 77 8 57 8 2 0mfAA 中心管的直径 d m A d51 0 2 044 1 取中心管直径为 0 6m 中心管面积为 23 2 22 2826 0 4 6 0 4 m d A 沉淀池的直径 D mfAD98 2 57 8283 0 取边长 3 0m 沉淀池当量直径为 m fA D36 3 57 8 283 0 4 4 验算径 D 深 h2 比 符合要求 333 1 52 2 36 3 h D 2 喇叭口及反射板尺寸的确定 喇叭口直径 d1 mdd81 0 6 035 1 35 1 01 反射板直径 d2 mdd0935 1 81 0 35 1 35 1 12 中心管喇叭口与反射板之间缝隙的高度 h3 设缝隙中的水流速度 v1 0 008m s 则 24 m dv Q h295 0 81 0 008 0 006 0 11 max 3 3 沉淀池的总高度 H 沉淀池污泥产量的计算略 取污泥斗的倾角为 45o 边长为 0 5m 则贮泥斗的高度 m dD h5 1 2 5 0 2 5 3 22 1 5 取沉淀池的超高 h1为 0 6m 缓冲层高 h4 0 泥面低 则沉淀池的总高度 H 为 mhhhhhH915 4 5 10295 0 52 2 6 0 54321 4 沉淀池出水部分的计算 集水系统为收集处理水 沿池周边向内侧设排水槽 槽宽为 b 0 4m 排水槽外侧边长为 m0 4 单池槽周长为 mbaC 8 12 4 020 4 4 2 4 排水槽每米长的负荷为 sm L sm L L Q 5 147 0 8 12 6 符合设计要求 25 5 出水方式 采用三角形锯齿堰出水 设堰上水头为 则 1 30Hmm smHq 0002182 0 4 1 35 2 11 个28 0002182 0 006 0 1 q Q n 每边 7 个三角堰口 4 74 7 重力浓缩池设计计算重力浓缩池设计计算 为了方便后续污泥的机械脱水处理 减小污泥脱水中污泥的混凝剂的 用量以及机械脱水设备的容量 需对污泥进行浓缩处理 降低其含水 率 本设计采用间歇式浓缩池 运行时应先排除浓缩池的上清液 腾出 池容 在投入待浓缩的污泥 为此浓缩池的深度方向上的不同高度应设 上清液排水管 4 7 1 设计参数 储泥时间设计为 24h 4 7 2 设计计算 为了方便后续污泥的机械脱水处理 减小污泥脱水中污泥的混凝剂的 用量以及机械脱水设备的容量 需对污泥进行浓缩处理 降低其含水 率 本设计采用间歇式浓缩池 运行时应先排除浓缩池的上清液 腾出 池容 在投入待浓缩的污泥 为此浓缩池的深度方向上的不同高度应设 26 上清液排水管 1 污泥日排放量 以体积计 气浮系统浮渣均回流 生化处理剩余污泥量为 X 45Kg d 按污泥 平均含水率为 99 污泥容重 1t m3 计算每天应排除的污泥体