酒精废水处理工艺设计书

南京工程学院课程设计说明书 南京工程学院南京工程学院 课程设计说明书（论文）课程设计说明书（论文） 题题 目目 某酒精生产企业工业废水处理工艺设计某酒精生产企业工业废水处理工艺设计 课课 程程 名名 称：称： 水废染控制工程水废染控制工程 院（系、部）：院（系、部）： 环境工程系环境工程系 专专 业：业： 环境工程环境工程 班班 级：级： 环境环境 091 学学 号：号： 姓姓 名：名： 吴伟伟吴伟伟 起起 止止 日日 期：期： 2012-5-21 2012-6-3 指指 导导 教教 师：师： 李红艺李红艺 徐进徐进 成成 绩绩 南京工程学院课程设计说明书 目录 目录目录.1 第第 1 章章 课程设计任务书课程设计任务书.2 1.1 设计题目.2 1.2 原始资料.2 1.3 出水要求水质.2 1.4 设计内容与要求.2 1.5 设计成果要求.3 第二章第二章 工艺简介工艺简介.4 2.1 概述.4 2.2 酒精废水特性.4 2.3 工艺流程选择.4 2.3.1工艺流程选取原则.4 2.3.2工艺方案分析.5 2.4 工艺流程.7 2.5.1格栅.7 2.5.2污水提升泵房.7 2.5.3调节沉淀池.7 2.5.4混凝沉淀池.7 2.5.5 气浮池.8 2.5.6 UASB.8 2.5.7 生物接触氧化池.8 2.5.8二沉池.9 2.5.9污泥浓缩池.9 2.5.10 污泥脱水.9 第三章第三章 UASB 工艺设计计算工艺设计计算.10 南京工程学院课程设计说明书 1 3.1 设计水质、参数.10 3.2 UASB 反应器结构尺寸设计计算 .10 3.3 三相分离器构造设计.11 3.4 布水系统的设计计算.14 3.5 排泥系统的设计计算.15 3.6 出水系统的设计计算.15 3.7 沼气收集系统的设计计算.17 3.8 处理效果预测.19 第四章第四章 心得体会心得体会.20 第五章第五章 参考文献参考文献.21 南京工程学院课程设计说明书 2 第 1 章 课程设计任务书 1.1 设计题目 某酒精生产企业中段废水处理工艺 设计 1.2 原始资料 1废水流量 Q=1600m3/d 2水质情况： COD=5500060000mg/L； BOD5=24000mg/L； SS=22700mg/L； pH=4.2。 1.3 出水要求水质 处理出水要求：处理后的废水达到GB8978-1996 中二级标准，具体指标 为： COD： 300 mg/L； BOD5： 150 mg/L； SS： 200 mg/L； PH： 69。 1.4 设计内容与要求 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。 南京工程学院课程设计说明书 3 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 A3 纸张打印。 1.5 设计成果要求 1.设计说明书、数据计算、图纸、课程设计报告 2.课程设计说明书用 A4 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 3.课程设计的成绩为优秀、良好、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 4 第二章 工艺简介 2.1 概述 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。 2.2 酒精废水特性 酒精废水是高浓度、高温度、高悬浮物的有机废水，其 COD 在 40000mg/L 左右，BOD 在 20000mg/L 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COD；木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 COD；无机灰分的泥砂杂质。酒精糟虽然无毒，但是废染负荷高成酸性 。这些 物质增加了废水处理的难度。 2.3 工艺流程选择 2.3.1 工艺流程选取原则 (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。 南京工程学院课程设计说明书 5 (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。 2.3.2 工艺方案分析 本项目废水的特点为： 1.废水以有机废染为主， BOD5/COD=0.4,可生化性较好。 2.废水中主要废染物指标 BOD5、COD、SS 值比一般工业废水高。 3.废水处理工艺的选择与废水的原废水水质、出水要求、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UASB+生物接触氧化池工艺，在生 物处理前采用混凝沉淀池 +气浮池使 SS 达标。 上流式厌氧污泥反应器（ UASB）技术在国内外已经发展成为厌氧处理的主 流技术之一， UASB 的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 南京工程学院课程设计说明书 6 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。 UASB 有机负荷 的 COD 负荷较高，反应器中污泥浓度高达 100150 g/L，因此 COD 去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， UASB 的特点如下： 1 构造简单巧妙 2 反应器内可培养出厌氧颗粒污泥 3 实现了污泥泥龄（ SRT）与水力停留时间（ HRT）的分离 4 UASB 反应器对各类废水有很大的适应性 5 能耗低，产泥量少 6 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： 1 体积负荷高，处理时间短，节约占地面积。 2 生物活性高。 3 微生物浓度高 。 4 污泥产量低。 5 出水水质好而且稳定。 6 运行管理方便 南京工程学院课程设计说明书 7 2.4 工艺流程 2.5.1 格栅 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。 2.5.2 污水提升泵房 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。 2.5.3 调节沉淀池 废水呈酸性，在调节池中 加碱调节水的 pH，以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。 2.5.4 混凝沉淀池 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 加碱 混凝沉 淀池 气浮池 UASB 搅拌 格栅 UASB 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 8 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。 2.5.5 气浮池 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。 2.5.6 UASB UASB 处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 UASB 中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。 2.5.7 生物接触氧化池 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BOD、COD 达标。 南京工程学院课程设计说明书 9 2.5.8 二沉池 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。 2.5.9 污泥浓缩池 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 2.5.10 污泥脱水 1.污泥调理：通过物理、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。 2.污泥脱水：由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 10 第三章 UASB 工艺设计计算 UASB 反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。 3.1 设计水质、参数 hmhmdmQ/67.66/ 3 200 /1600 333 容积负荷dmkgCODNv 3 /12 3.2 UASB 反应器结构尺寸设计计算 1 UASB 有效容积： 3 0 3584 12 6720336003/200 m Nv SSQ V e 有效 式中 Q设计处理流量， dm / 3 进出水 COD 浓度， e SS 、 0 3 /mkgCOD Nv容积负荷，dmkgCOD 3 / 2 工程设计反应器 4 座，根据经验，UASB 最经济高度一般在 36m 之间，取 有效水深 h=6m，则 横截面积；单池面积 2 33.597 6 3584 m h V S 有效2 33.149 4 33.597 m n S Si 3 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， 水质指标进水水质 (mg/l)出水水质 (mg/l)去除率(%) COD30800336006160672080 BOSS113.5/ 南京工程学院课程设计说明书 11 单池截面积，总截面积 2 m1501015 LBSi 2 6004150mhSS i 总 4 设计反应器总高 H=6.5m（超高 0.5m） 单池总容积mHSV ii 9005 . 05 . 6150 反应池总容积: 2 36004900mnVV i 5 水力停留时间h Q V tHRT76.53 3/200 3584 有效 水力负荷hmm S Q q 33 /11 . 0 600 3/200 总 对于颗粒废泥，水力负荷 q=0.10.9，故符合要求。hmm 33 / 3.3 三相分离器构造设计 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 1 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0.7，沉淀室底部进hmm 23 / 水口表面负荷一般小于2.0hmm 23 / 南京工程学院课程设计说明书 12 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=2.5m,沉淀区的沉淀面积即为反应器的水平面积，即 150。 2 m 沉淀区的表面水力负荷为： ，符合设计要求hmm S Q q i 33 /11 . 0 150 4/3/200 hmm 33 /0 . 1 2 回流缝设计 设上下三角形集气罩斜面水平夹角，取； 55mh2 . 1 3 mbbb m h b 82. 084 . 0 25 . 22 84. 0 55tan 2 . 1 tan 12 3 1 式中 下三角形集气罩底宽，m 1 b 下三角形集气罩的垂直高度，m 3 h 相邻两个下三角形集气罩之间的水平距离，m 2 b b单元三相分离器的宽度，m 2 21 17.491082. 06mBnba a b v v AB BC 沿 AB 方向水速：hm nBCE Q v i a /57 . 0 621225 . 0 4 3/200 2 d=0.01cm, scmgcmgcmg g /02 . 0 ,95 . 0 ,/1015 . 1 ,/03 . 1 333 1 设气泡直径 气泡上升速度： hmscmd g v gb /59 . 9 /266. 001. 01015 . 1 03 . 1 02 . 0 18 98195 . 0 18 232 1 南京工程学院课程设计说明书 14 AB BC v v v v AB BC a b a b 97.16 57 . 0 59 . 9 86 . 0 5 . 0 43 . 0 ； 可脱去 d0.01cm 的气泡 4 三相分离器与 UASB 高度设计 为集气罩以上的覆盖水深，取 0.5m 2 h 33. 236 . 0 0 . 12 . 15 . 0 36. 055sin44 . 0 55sin 44. 0 55sin 42 . 0 5 . 046. 1 55sin 46 . 1 55sin 2 . 1 55sin 5432 5 3 hhhhh DFh BC ABAFDF m h AF UASB 总高 6.5m，沉淀区高 2m，废泥区高 2m，悬浮区高 2m，超高 0.5m 3.4 布水系统的设计计算 （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=100mm 的总水管， 12 根 d=50mm 的支水管，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 2.5m，配水孔径取 15mm，孔距 2.5m，每根水管有 2 个配水孔，每个孔的服务 面积，孔口向下。 2 25. 65 . 25 . 2m （2）布水孔孔径 流速sm D Q u i /59 . 0 1 . 03600 3/200 3600 4 22 布水孔 24 个，出水流速为 2m/s,则孔径为 ，取 d=15mmmm nu Q d i 1 . 11 2243600 3/200 3600 4 补水管设在距离 UASB 底部 200mm 处。 （3)验证 空塔水流速度：hmhm S Q u/0 . 1/11 . 0 600 3/200 总 空塔气流速度：, hmhm S rQS ug/1/05 . 1 600 35 . 0 8 . 0 6 . 333/200 0 南京工程学院课程设计说明书 15 符合要求。 为 COD 去除率，取 80% 3.5 排泥系统的设计计算 （1）取，则 4 座 UASB 反应器中废泥总量：LVSScss/15 71680(kg/d)=71.68(t/d)203584 ss VCG （2）产泥量计算 取 X=0.05kgVSS/kgCOD,则产泥量为： dkgVSSXQSX r /48.25808 . 0 6 . 33160005. 0 式中去除的 COD 浓度， r S 3 /mkgCOD 取 VSS/SS=0.8；dkgSSX/ 6 . 3225 8 . 0 48.2580 单池产泥量dkgSS X Xi/ 4 . 806 4 6 . 3225 4 废泥含水率为 98%，当含水率大于 95%，取，则废泥产量 3 /1000mkg s ； dm P X Q s s /28.161 %9811000 6 .3225 1 3 单池产泥量dm Q Q s si /32.40 4 3 废泥龄d X G c 22.22 6 . 3225 71680 （3）排泥系统设计 在距 UASB 反应器底部 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 DN200 的钢管。 3.6 出水系统的设计计算 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。 南京工程学院课程设计说明书 16 （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mbc2 . 0 单个反应器流量sm Q q i i /0046. 0 3600 4 3/200 3600 3 设出水槽槽口附近水流速度则槽口附近水深smvc/2 . 0 m019 . 0 2 . 02 . 0 6 0046. 0 cc i cf vb q h 取槽口附近槽深，出口坡度为 0.01。出水槽尺寸mhc2 . 0mmm2 . 02 . 010 （2）溢流堰设计 1 出水槽溢流堰共有 12 条，每条长 10m。设计 90三角堰，堰高 50mm，堰 口宽 100mm，则堰口水面宽 b=50mm。每个 UASB 处理水量为 4.63L/s，溢流负荷 12，设计溢流负荷为，则堰上水面总长smL/smLf/1 m f q L63 . 4 1 63. 4 三角堰数量：，取 100 个个93 1050 63 . 4 3 b L n 每条溢流堰三角堰数量：个10 10 100 一条溢流堰上共有 10 个 100mm 的堰口，10 个 100mm 的间隙 2 堰上水头校核 每个堰出流率为sm n q q i /1063. 4 100 1063 . 4 35 3 按 90三角堰计算公式，则堰上水头： 5 . 2 43 . 1 hq m q h016 . 0 43 . 1 1063 . 4 43 . 1 4 . 0 5 4 . 0 南京工程学院课程设计说明书 17 （3）出水渠设计计算 UASB 反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 0.01，出水渠口附近水速，则渠口附近水深mbQ4 . 0smvQ/2 . 0 m bv q h QQ qf 1157 . 0 2 . 02 . 0 00463 . 0 以出水槽口为基准计算，出水渠渠深：mmhf32 . 0 3157 . 0 1157 . 0 2 . 0 （4)UASB 排水管设计计算 Q=4.63L/s,选用 D=150mm 钢管排水，充满度为 0.6。 管内水速smv/44 . 0 6 . 015. 0 00463. 04 2 3.7 沼气收集系统的设计计算 （1）沼气产量 1 总产气量dmErQSG/ 8 . 150528 . 06 .33160035 . 0 3 0 单个反应器产气量：dm G Gi/ 2 . 3763 4 8 . 15052 4 3 2 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smq/0034 . 0 13360024 2 .3763 3 max 集气室沼气出气管直径取 100mm 3 沼气主管 南京工程学院课程设计说明书 18 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 0.5%，其最大气流量 smqi/0435. 0 360024 2 . 3763 3 取 D=150mm，充满度为 0.8，则 smv/08 . 3 8 . 015 . 0 40435 . 0 2 沼气总管最大气流量：smq/1742 . 0 360024 8 .15052 3 max 取 D=500mm，充满度为 0.7 流速smv/27. 1 6 . 05 . 0 41742 . 0 2 （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。 集气罩中出气气压最大取2m，储气罐内压强 1 HOH2OHH 20 400mm取 水封高度OmHHHH 201 6 . 14 . 02 取水封罐高度为 2.5m，直径 1500mm，进气管、出气管各一根，D=200mm，进水 管，放空管各一根 D=50mm，并设液面计。 南京工程学院课程设计说明书 19 （3）气水分离器 气水分离器有干燥沼气的作用，选用钢制汽水分离器 4 个，气mmHmm1800500 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 3 6 .1881 24 3 8 . 15052mvg 气柜尺寸：。mmmm 1000012000 3.8 处理效果预测 本工艺设计混凝沉淀池可除去90%SS，气浮池可除去 95%SS。故 SS 经 处理后含量为LmgLmg/200/ 5 . 113%)951 (%)901 (22700 设计混凝沉淀池可除去 30%COD、BOD,气浮池可除去 20%COD、BOD，UASB可除去 80%COD、BOD，UASB可除去 75%COD、BOD，生物接触氧化池可除去 790%COD、BOD。 故 COD 经处理后为 BLmgLmg/300/168%)901 (%)751 (%)801 (%)201 (%)301 (60000 OD 经处理后为 LmgLmg/150/2 .67%)901 (%)751 (%)801 (%)201 (%)301 (24000 经调节池加碱调节 PH：6.09.0。 南京工程学院课程设计说明书 20 第四章 心得体会 两周的课程设