呼和浩特市造纸厂废水处理工艺设计毕业论文.doc

内蒙古科技大学毕业设计说明书呼和浩特市造纸厂废水处理工艺设计毕业论文 目 录 摘 要IAbstract II第一章 绪论 11.1概论11.2工业废水（Industrial Wastewater）的含义和分类11.3 工业废水的分类、种类、指标11.3.1分类11.3.2工业废水造成环境污染的种类21.4处理原则21.5工业废水处理方法概述31.5.1工业废水的物理处理（Physical Treatment）31.5.2工业废水的化学处理（Chemical Treatment）31.5.3工业废水的物理化学处理（Physic-chemical Treatment）31.5.4工业废水的生物处理（Biological Treatment）41.6现状及发展趋势41.7设计原始资料71.8设计目的及意义8第二章：方案的比较与选择 92.1厌氧生物处理工艺的选定92.2好氧生物处理工艺的选定102.3工艺流程的确定11第三章：设计计算133.1格栅计算133.1.1设计说明133.1.2设计参数153.1.3设计计算153.2 筛网的设计说明183.3配水井设计计算183.3.1设计说明183.3.2设计计算193.3.3泵位及安装203.4提升泵房203.4.1泵房的设计依据：203.4.2设计说明223.4.3设计计算223.5调节沉淀池233.5.1设计说明233.5.2设计计算243.6 UASB反应器设计计算253.6.1设计说明253.6.2设计参数263.6.3反应器容积计算263.6.4配水系数设计273.6.5三相分离器设计293.6.6出水渠的设计323.6.7 UASB排水管设计计算333.6.8排泥管的设计计算343.6.9 沼气管路系统设计计算353.6.10 UASB的其他设计373.7 SBR反应器设计计算383.7.1 设计计算说明383.7.2 SBR反应池容积计算393.7.3 SBR反应池运行时间与水位控制403.7.4排水系统设计403.7.5排泥量及排泥系统423.7.6需氧量及曝气系统设计计算433.8鼓风机房设计计算493.8.1鼓风机房的规定493.8.2鼓风机设计计算503.8.3鼓风机的选择513.8.4鼓风机房布置513.9污泥处理系统513.9.1产泥量513.9.2污泥处理方式513.9.3集泥井容积计算523.10污泥重力浓缩池523.10.1设计说明523.10.2设计计算543.10.3排水和排泥553.11污泥脱水系统设计563.11.1设计说明563.11.2设计计算58第四章：污水处理厂总厂布置584.1平面布置584.2污水厂的高程布置604.2.1污水厂高程布置原则604.2.2高程布置时的注意事项624.2.3污水处理站高程水力计算63第五章：工程概预算695.1编制概预算依据的基础资料695.2估算范围69参考文献 70 附录72附录A：SBR反应器72附录B：UASB反应器73附录C:调节沉淀池74附录D:污水提升泵房75附录E:污泥浓缩池76附录F:平面图77附录G:高程图78附录H：英文文献 83致谢9087第一章 绪论1.1概论毕业设计是完成教学计划规定的全部课程后，必须进行的重要实践性教学环节，是向实践转变的过渡环节，通过毕业设计、综合运用和深化所学理论知识，培养独立思考，分析问题、解决问题能力，使学生能够灵活运用所学知识来解决实际问题。我的设计题目是“呼和浩特市造纸厂废水处理工艺设计”，此造纸废水属于工业废水。工业废水种类繁多，成分复杂，相对而言对环境的影响更大，处理难度也较高。我国经济尚处于发展之中，特别是在制药、印染、化工、食品等领域，其产品的附加值不高，属于低端产品的较多，因而单位产值的产污量很大，更需要寻求经济有效的方法来解决工业废水的污染问题，以满足更加严格的污水排放标准的要求。1.2工业废水（Industrial Wastewater）的含义和分类定义：指工业企业各行业生产过程中产生和排放的废水。包括：生产污水（包括生活污水）和生产废水两大类。1.3 工业废水的分类、种类、指标1.3.1分类按行业的产品加工对象：冶金、造纸、纺织、印染等。按工业废水中主要污染物分：无机废水（电镀、矿物加工），有机废水（食品加工）按废水中污染物的主要成分：酸性、碱性、含酚等。按处理难易程度和危害性分：易处理危害性小的废水，易生物降解无明显毒性的废水，难生物降解又有毒性的废水。1.3.2工业废水造成环境污染的种类含无毒物质的有机废水和无机废水的污染；含有毒物质的有机废水和无机废水的污染；含有大量不溶性悬浮物废水的污染；含油废水产生的污染；含高浊度和高色度废水产生的污染；酸性和碱性废水产生的污染；含有多种污染物质废水产生的污染；含有氮、磷等工业废水产生的污染。1.4处理原则 工业废水的有效治理应遵循如下原则：（1）最根本的是改革生产工艺，尽可能在生产过程中杜绝有毒有害废水的产生。如以无毒用料 或产品取代有毒用料或产品。（2）在使用有毒原料以及产生有毒的中间产物和产品的生产过程中，采用合理的工艺流程和设备，并实行严格的操作和监督，消除漏逸，尽量减少流失量。（3）含有剧毒物质废水，如含有一些重金属、放射性物质、高浓度酚、氰等废水应与其他废水分流，以便于处理和回收有用物质。（4）一些流量大而污染轻的废水如冷却废水，不宜排入下水道，以免增加城市下水道和污水处理厂的负荷。这类废水应在厂内经适当处理后循环使。（5）成分和性质类似于城市污水的有机废水，如造纸废水、制糖废水、食品加工废水等，可以排入城市污水系统。应建造大型污水处理厂，包括因地制宜修建的生物氧化塘、污水库、土地处理系统等简易可行的处理设施。与小型污水处理厂相比，大型污水处理厂既能显著降低基本建设和运行费用，又因水量和水质稳定，易于保持良好的运行状况和处理效果。（6）一些可以生物降解的有毒废水如含酚、氰废水，经厂内处理后，可按容许排放标准排入城市下水道，由污水处理厂进一步进行生物氧化降解处。（7）含有难以生物降解的有毒污染物废水，不应排入城市下水道和输往污水处理厂，而应进行单独处理。1.5工业废水处理方法概述 1.5.1工业废水的物理处理（Physical Treatment）应用物理作用没有改变废水成分的处理方法称为物理处理法。操作单元（Operating Units）：调节（Adjust）、离心分离（Centrifugal Separation）、除油（Oil Elimination）、过滤（Filtration）等。 废水经过物理处理过程后并没有改变污染物的化学本性，而仅使污染物和水分离。1.5.2工业废水的化学处理（Chemical Treatment）应用化学原理和化学作用将废水中的污染物成分转化为无害物质，使废水得到净化的方法称为化学处理。操作单元（Operating Units） ：中和（ Neutralization）、化学沉淀（ Chemical Precipitation）、药剂氧化还原（Chemical Oxidation Reduction）、臭氧氧化(Ozone Oxidation )、电解(Electrolysis)、光氧化法(Photo- Oxidation)等。污染物在经过化学处理过程后改变了化学本性，处理过程中总是伴随着化学变化。1.5.3工业废水的物理化学处理（Physic-chemical Treatment）废水中的污染物在处理过程中是通过相转移的变化而达到去除的目的的处理方法称为物理化学处理。操作单元（Operating Units） ：混凝（Coagulation）、气浮（Floatation）、吸附(Adsorption)、离子交换(Ion Exchange)、电渗析(Electro-dialysis)、扩散渗析(Diffusion Dialysis)、反渗透(Reverse Osmosis)、超滤(Ultra Filtrate)等。污染物在物化过程中可以不参与化学变化或化学反应，直接从一相转移到另一相，也可以经过化学反应后再转移。1.5.4工业废水的生物处理（Biological Treatment）是利用微生物的代谢作用氧化、分解、吸附废水中可溶性的有机物及部分不溶性有机物，并使其转化为无害的稳定物质从而使水得到净化的方法称为生物处理。操作单元（Operating Units） ：好氧生物处理(Aerobic Biological Treatment)、厌氧生物处理(Anaerobic Biological Treatment).生物处理过程的实质是一种由微生物参与进行的有机物分解过程，分解有机物的微生物主要是细菌，其它微生物如藻类和原生动物也参与该过程，但作用较小。1.6现状及发展趋势世界任何国家的经济发展，都会推进社会进步、促进工农业生产能力得到提高，使人民生活得到进一步改善，但是也随之带来不同程度的环境污染。污水也是造成环境污染的来源之一。这个污染源的出现引起了世界各国政府的关注，治理水污染环境的课题被列入世界环保组织的工作日程。中国政府历来重视环保治理工作，敬爱的周恩来总理曾提出了“全面规划，合理布局，综合利用，化害为利，依靠群众，大家动手，保护环境，造福人民”32字方针，历届政府提出根治海河、三河三湖的治理的要求。由于各界政府的高度重视，我国的污水处理事业得到了长足的发展，但是我们要清醒的看到，我国工农业生产发展的步伐很快，特别是发展开放的20年乡镇企业的诞生使我国的企业结构发生了变化，有些企业在追求经济效益时忽视了社会、环境效益，若长此下去将带来环境受到严重污染的后患。为此当今环境污染的治理不能停留在各级政府的重视，而要深化到全民族每位公民环保意识的提高。我们不仅要达到经济发展了，生活水平提高了，还要做到经济与环境保护协调发展，生活的质量不断提高。为此我们要唤起民众为21世纪可持续发展目标的实现，为人类健康的生存，为子孙后代留下优质的环境而努力完成自己的责任。解放初期由于工农业生产刚刚起步，当时的污水污染程度很低，且提倡利用污水进行农业灌溉，特别是北方缺水地区将污水灌溉利用作为经验进行推广，如著名的沈抚灌渠等，所以全国仅有几个城市建设了近十座污水处理厂（还包括19211926年间外国人兴建3座污水处理厂），在处理工艺有的还是一级处理，处理的规模也很小，每天只有几千m3，最大的也只有每天5万m3左右，致使污水处理技术和管理水平处于较落后的状态。随着工农业生产的不断发展，人民生活水平的逐步提高，城市污水的万分也随之而变化，污染程度由低向高逐渐演变，一些发达的资本主义国家由于污水的污染，使人民身体健康受到威胁的沉痛教训（如，日本国骨疼病、水俣病的出现），引起人们的关注和我国政府的高度重视，建立了国家级环保组织（国务院环境保护办公室），大学也陆续设置环境工程系或环境工程专业，国务院环保办投资在天津兴建污水处理试验厂（天津市纪庄子污水处理试验厂），70年代末开始兴建，处理规模：一级处理0.1m3/s，二级处理0.025m3/s，北京高碑店污水处理试验厂也先后运行。国家和地方都为筹备建设国内大型污水处理厂做前期工作，此刻天津市政府与建设部及有关部委率先决定建设天津市纪庄子污水处理厂，并于1982年破土动工，1984年4月28日竣工投产运行，处理规模26万m3/d。国定“七五”、“八五”、“九五”科技攻关课题的建立，使我国污水处理的新技术、污泥处理的新技术、再生水回用的新技术都取得了可喜的科研成果，某些项目达到国际先进水平。十一届三中全会以来在邓小平建设有中国特色的社会主义理论的指引下，随着改革开放大好形势的不断深入，我国的污水处理事业也得到了快速的发展。国外污水处理新技术、新工艺、新设备被引进到我国，在活性污泥工艺应用的同时，AB法、A/O法、AA/O法、CASS法、SBR法、氧化沟法、稳定塘法、土地处理法等也在污水处理厂的建设中得到应用。由过去只具有去除有机物功能的污水处理工艺技术发展行业的市场。如格栅机、潜水泵、除砂装置、刮泥机、曝气器、鼓风机、污泥泵、脱水机、沼气发电机、沼气锅炉、污泥消化搅拌系统等大型设备。由于建设大型城市污水处理厂的投资很大，我国的建设资金有限，无法适应水污染治理的需要。为此引进国外资金建设污水处理厂成为建设资金的重要组成部分，从而也加快了我国城市污水处理厂的建设速度。一批大型的城市污水处理厂利用国外贷款项目相继建成投产。如：我国20世纪最大的污水处理规模为60万m3/d；天津东郊污水处理厂、成都三瓦窑污水处理厂、沈阳北部污水处理厂、郑州王新庄污水处理厂处理规模均为40万m3/d。这些大型污水处理厂的建设标志着我国污水处理事业的不断壮大，标志着污水处理技术在我国发展的成果，标志着我国政府对污水处理事业的重视，也标志着我国污水处理事业发展到了一个崭新的阶段。经济发展与水环境污染是成正比的，也就是说经济发展的速度越快，相应带来的水环境污染就越严重。人民生活离不开水，工农业生产更离不开水，排出来的无论是生活污水还是工业废水都会带来不同程度的污染。经济的发展是需要资金投入的，保护环境不受污染。同样也需要钱，当资金有限的时候，就需要将经济发展和保护环境这两项硬指标进行有机的协调，不能造成顾些失彼或厚此薄彼的局面。若顾经济发展失环境保护，就会产生环境严重受到污染，再投入相当的资金也不会治理到原来的清洁环境。国外的反面教训警示了我们，日本的伊势湾受到沿海石化生产废水的污染，使伊势湾的水产品受到严重的损失，产生了不能食用的后果，虽经多年的治理也难以恢复污染前的环境状况。这也充分证明了经济发展与环境保护的密切关系。在水和其他资源日渐短缺以及环境污染治理日益迫切的情况下，工业废水处理的发展趋势是：把水和污染物作为有用资源回收利用和实行闭路循环。这可分为水和污染物综合循环回用。水和污染物各自单独循环回用。1.7设计原始资料造纸厂最大的污染是废气污染物有二氧化硫、氮氧化物和烟尘；废水污染物有有COD、SS、总磷、氨氮、总氮等等。 根据生产的原材料以及工艺的不同还有不同生产环节所产生的废水污染成分也大不相同。碱法制浆中段废水：纤维，杂细胞，半纤维，甲醇，醋酸，蚁酸，糖类，木素及衍生物，松香酸和不饱和脂肪酸。机械磨木浆，半化学浆污水：主要是纤维，木素及衍生物，胶状物等。废纸脱墨废水：主要成分为纤维及降解物，胶状物，油墨，脱墨剂等表面活性剂。进水水量为：10000m3/d；进水水质为：COD=1000mg/l,BOD5=350mg/l,SS=1200mg/l, pH=78；出水水质要求：COD100 mg/l，BOD530mg/l,SS70mg/l, 色度5倍,pH=69。要求学生独立按规范绘制、总平面图、高程图及各主要构筑物平剖图；在计算机制图之前应先选择4张重要图纸，首先进行手工绘图，图纸为A3纸，经指导教师审批合格后方可进行CAD绘图；要求A1图纸不少于7张。1.8设计目的及意义进入二十一世纪后，随着人们的生活水平不断提高，人们对生存环境的要求越来越高，但由于现代化工业的迅猛发展和人们生活质量的提高，工业废水、生活污水对水环境及生态环境的污染愈来愈严重，并日益受到人们的关注。国内、外对水环境保护与污水处理理论与技术已有较深的研究与应用。工程设计的方法很多，应用多种污水处理工艺配合中水处理方式在我国的利用很广泛并有实际运行的作用。学生通过所学的基本理论、基本知识和基本技能，根据毕业设计任务书所给的条件进行文献检索资料查阅收集和工程设计，要提出污水处理方案并进行技术和经济比较最终确定最佳方案，进行设计计算，使用CAD绘图完成主要构筑物的设计，并手工绘出部分构筑物的平剖面详图，结合计算机软件计算完成工程设计，给出工艺设备名称。本设计所要达到的目的是设计出一座经处理后能够达到国家所要求的二级排放标准的污水处理厂，此外该污水处理厂还要满足以下要求：（1）设计要结合该造纸废水的厂实际情况，经济合理工程造价不宜过高，节约用地；（2）工艺新颖，处理能力及处理效率高，运行费用低；（3）考虑到该厂未来的发展本设计的处理能力需有一定的预留空间。本次设计的意义为：（1）减轻了水污染程度，改善了水体环境；（2）缓解了因水质问题所造成的缺水问题；第二章：方案的比较与选择2.1厌氧生物处理工艺的选定常用的技术厌氧处理工艺有厌氧生物滤池AF、厌氧流化床AFB、升流式厌氧污泥床反应器UASB、厌氧接触法等高效厌氧反应器，在这些厌氧反应器中，主要具有如下特点：微生物不呈悬浮生长状态，而是呈附着生长；有机容积负荷大大提高，水力停留时间显著缩短；首先应用于高浓度有机工业废水的处理，如食品工业废水、酒精工业废水、发酵工业废水、屠宰废水、制药工业废水、造纸废水等；也有应用于城市废水的处理；与好氧生物处理工艺进行串联或组合，还可以同时实现脱氮和除磷；并对含有难降解有机物的工业废水具有较好的处理效果。厌氧生物滤池是装填有滤料的厌氧生物反应器，在滤料的表面形成了以生物膜形态生长的微生物群体，在滤料的空隙中则截留了大量悬浮生长的厌氧微生物，废水通过滤料层向上流动或向下流动时，废水中的有机物被截留、吸附及分解转化为甲烷和二氧化碳等。但反应器内填料易发生堵塞现象，因此不合适处理有机浓度过高的废水，且要求进水SS浓度低，一般要求SSW, 故符合设计要求.（6）进水布置进水起端两侧设进水堰,堰长为池长 ，进水堰断面尺寸（）。3.6 UASB反应器设计计算3.6.1设计说明UASB反应器是由荷兰瓦赫宁根农业大学的G.Lettinga等人在20世纪70年代研制的。80年代以后，我国开始研究UASB在污水中的应用，90年代该工艺在处理过程中被广泛采用。 UASB一般包括进水配水区、反应区、三相分离区、气室等部分。UASB，即上流式厌氧污泥床。集生物反应与沉淀于一体，是一种结构紧凑，效率高的厌氧反应器。UASB反应器的工艺基本出发点如下：（1）为污泥絮凝提供有利的物理化学条件，厌氧污泥即可获得良好的沉淀性能。（2）良好的污泥床常可形成一种相当稳定的生物相，能抵抗较强的冲击。较大的絮体具有良好的沉淀性能，从而提高设备内的污泥浓度。（3）通过在反应器内设置一个沉淀区，使污泥细颗粒在沉淀区的污泥层内进一步絮凝和沉淀，然后回流入反应器。UASB处理有机工业污水具有以下特点：（1）污泥床污泥浓度高，平均污泥浓度可达2040gVSS/L；（2）有机负荷高，中温发酵时容积负荷可达35kgCOD/(m3*d)；（4） 反应器内无混合搅拌设备，无填料，维护和管理较简单；（4）系统较简单，不需另外设置沉淀池和污泥回流设施。3.6.2设计参数（1） 参数选取设计参数选取如下：容积负荷（NR） 6kg COD/(m3.d)污泥产率 0.1kg MLSS/kg COD产气率 0.5m3/kg COD（2） 设计水质 COD BOD SS进水水质/(mg/l) 900 315 420去除率 /% 85 90 55出水水质/(mg/l) 135 31.5 189（3） 设计水量Q=10000m3/d=416.7m3/h=0.116m3/s3.6.3反应器容积计算（1） UASB有效容积 式（3.9）式中：S0-进水中有机物浓度，kg COD/m3 Q-进水流量，m3/d NV-反应区有机物容积负荷，取NV=3.0kg COD/(m3.d)将UASB设计成圆形池子，布水均匀，处理效果好。取水力负荷 q=0.7m3/(m3.h),一般取0.5q0.9m3/(m3.h)。 , 取h=5.5m采用6座相同的UASB反应器。,取 D=11.5m（2） 横截面积 式（3.10）（3） 实际表面水力负荷, 符合要求。3.6.4配水系数设计本系数设计为圆形布水器，每个UASB反应器设36个布水点，采用连续均匀进水。（1） 参数每个池子流量：（2） 圆环直径计算：每个孔口服务面积a在13m2之间，符合要求。可设3个圆环，最里面的圆环设6个孔口，中间设12个孔口，最外面设18个孔口。（3） 内圈6个孔口设计服务面积：折合为服务区圆点直径用此直径作一虚圆，在该虚圆内等分面积处设计实圆环，其上布6个孔口。则圆的直径计算如下：,则（4）中圈12个孔口设计服务面积：折合服务圆直径为中间圆环的直径如下： ,则 d2=6.65m（5） 外圈18个孔口设计服务面积：折合为服务圆直径：则外圆环的直径d3计算如下：,则 d3=9.98m3.6.5三相分离器设计（1） 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。（2） 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： 沉淀区水力表面负荷1.0m/h。 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。 进入沉淀区前，沉淀槽底缝隙的流速2m/h。 总沉淀水深应1.5m。 水力停留时间介于1.52h。如