5000m3d造纸废水处理工程设计

本科专业课程设计5000M3/D造纸废水处理工程设计学院（系）环境与化学工程学院专业学生姓名学号指导教师答辩日期2011年1月大学课程设计（论文）任务书院（系）环境与化学工程学院基层教学单位环境科学与工程系学号学生姓名专业（班级）环境工程1班设计题目5000M3/D造纸废水处理工程设计执行GB35442008标准设计技术参数设计要求工作量完成设计说明书2万字工作计划第一周查阅资料，方案设计，设计计算第二周设计计算第三周设计计算，完成说明书，答辩参考资料1教材2三废处理工程技术手册（废水卷）3污水处理工艺及工程方案设计指导教师教授基层教学单位主任签字说明此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。2010年12月10日目录第1章绪论111研究背景及意义112国内外研究现状及发展趋势13设计内容第2章设计说明21设计资料22工艺流程选择221基本处理方案的确定222好氧处理工艺选择223工艺流程说明第3章污水处理构筑物设计计算第4章第5章结论参考文献致谢第1章绪论11研究背景及意义12国内外研究现状及发展趋势13设计内容第2章设计说明21设计资料该废水处理工艺处理水量为5000T/D，出水执行GB35442008标准，处理后的污水直接排入附近河流，设计进水水质及排放标准见表21。表21设计进水水质及排放标准CODCRMG/LBOD5MG/LSSMG/LTNMG/LPHMG/L进水指标7003004003069出水指标1003050156922工艺流程选择原污水筛滤机调节池气浮池水解酸化池泥饼外运污泥脱水间污泥浓缩池集泥井二沉池纤维回收出水上清液回流污泥回流污水污泥氧化沟图21氧化沟法污水处理流程图221基本处理方案的确定222好氧处理工艺选择223工艺流程说明第3章污水处理构筑物设计计算31筛网311设计参数设计流量Q5000M3/D20833M3/H312设备选择选择GTL200型滚筒式筛滤机，主要技术参数见表31。表31GTL200型滚筒式筛滤机技术参数型号GTL200处理水量M3/H150250设备长MM4483设备宽MM1844设备高MM2950进水DN250出水DN300管径MM反洗DN25电机功率KW1532调节池采用上下翻腾式折流调节池，混合较均匀，不易产生沉淀。调节池计算草图如图31所示。图31调节池计算草图321设计参数设计流量Q5000M3/D20833M3/H；水力停留时间T6H。322设计计算调节池容积312QTV式中，Q为设计水量，M3/H；T为水力停留时间，H；为容积加大系数，一般取07。代入数值V0862789284M3调节池尺寸有效水深H取4M，超高05M，则总高度为45M。池面积AV9422321M232采用方形池，池长与池宽相等，都取15M，每隔5M设一折流板。33污水提升泵房331设计参数设计流量Q5000M3/D20833M3/H332泵的扬程计算各构筑物的水面标高和池底埋深见高程计算。调节池最低水位420M，气浮池最高水位207M，所以提升净扬程Z420207627M。吸入管道水头损失计算管道内污水按满流计算，D300MM时，管道内流速33SMDQV/82031452由满流管道水力算图查得I00036沿程水头损失计算吸入管道长L10M，34ILH361局部水头损失计算局部水头损失按沿程水头损失30计算。MH013062排出管水头损失计算沿程水头损失计算见公式34排出管道长L8M，MILH0298363局部水头损失计算局部水头损失按沿程水头损失30计算。MH090294取自由水头85水泵所需扬程35MHHZH167809021036275421333泵的选择选择两台ESP100250型渣浆泵，一备一用，主要参数为叶轮代号A，叶轮直径259MM，转速1450R/MIN，流量210M3/H，扬程16M，汽蚀余量2M，轴功率113KW，电机功率15KW。334泵房尺寸设计占地面积为LH9M6M34气浮池采用部分出水回流的加压溶气气浮法。气浮池设计草图如图32所示。出水废水排渣图32气浮池设计草图341设计参数溶气压力P300KPA；回流比R207；T20时，空气在水中饱和溶解度CA187MG/L；混凝剂投加后混合反应时间TR10MIN；反应池中水流向下流速VR375MM/S；接触室内上升流速VC15MM/S；停留时间TC25MIN；气浮分离池内停留时间TS15MIN；向下流速VS25MM/S；反应池与气浮池合建，为避免打碎絮体，进入接触室的流速应控制在01M/S以下。342设计计算加压溶气水量36TPKQ736回流比372051RP吸水井容积按2H的储水量计算，则所需容积38624103MV设计池面积BL5则有效水深，实际深度取4M。H4各池容积计算386021TRQ反应区容积342602417560241MTRQVRR接触室容积351CC分离室容积31260247560241MTRQVSS有效水深39RCSVVH各池尺寸见公式32反应池面积，设计尺寸长6M，宽2M；281054MVAR接触室面积，设计尺寸长6M，宽1M；26HC分离室面积，设计尺寸长6M，宽4M；2351S总占地面积。276M气浮池高度校正实际有效水深MH072765234810气浮池高度310210/H式中，为浮渣层高度，M，取8CM；为干舷高度，M，取1H215CM。代入数值H30150872/气浮所需空气量311CGQRA空压机额定气量312106GG浮渣量计算和浮渣槽设计浮渣量计算313SQCW浮渣槽设计浮渣槽宽度取B05M，浮渣槽深度H05M，槽底坡度I01，坡向排渣管，排渣管DG200MM。集水管设计采用两根穿孔管，每根管上4个孔眼，孔眼中心线以上水头H19M。孔眼总面积3142091892570MGHQF孔眼个数N8个，则单孔面积3152018NF孔口直径316FD314304流速计算见公式33取总管直径D150MM，；SMV/68052取支管直径D100MM，。DQP/714322343设备选择空压机选择Z008型空压机，主要参数为气量008M3/MIN，最大压7/力07MPA，电机功率07KW，适用于流量小于10000M3/D的气浮池。溶气释放器选择TS型溶气释放器，主要参数为溶气水支管接口直径20MM，03MPA下流量159M3/H，作用直径50MM。释放器台数台，取N为3台。425917N溶气罐直径317IQDP式中，为溶气罐过流密度，M3/M2D；对填料罐取值范围为I25005000M3/M2D，取4000M3/M2D。代入数值，取标准直径600MM。MD564014溶气罐高度318432HH刮渣机投药装置及搅拌器选用硫酸铝絮凝剂，加药量20MG/L则总需药量DKG/102503假设配药浓度10，则投加药液量HL/741/0选择J型加药装置，每日投加一次，主要参数为外型尺寸1350MM1350MM2200MMM，投加量0545L/H，投加方法为水射器转子流量计，搅拌机功率037KW，搅拌槽容积500L，溶液槽容积1000L。加压泵吸水井最低水位40M，溶气罐高度30M，取10M的安装富余水头，所以提升净扬程Z40301080M吸入管道水头损失计算管道内污水按满流计算，319VQD4V08M/S时代入数值，M138032D150MM时，校核管道内实际流速，见公式33SV/61542水力坡度32006368701509233VDI沿程水头损失计算见公式34吸入管道长L5M，MH0325601局部水头损失按沿程水头损失30计算。H3022排出管水头损失计算沿程水头损失计算见公式34排出管道长L10M，MH063103局部水头损失按沿程水头损失30计算，MH193064取自由水头H508M水泵扬程见公式35MH9280106328泵的选择选择2台100QW45154型潜水排污泵，1备1用，主要参数为直径30MM，转速1450R/MIN，流量45M3/H，扬程15M，泵效率62，功率4KW。35水解酸化池采用UASB池体设计，不需密闭，不设三相分离器，不需搅拌器。水解酸化池设计草图如图33所示。图33水解酸化池设计草图351设计参数表面负荷Q15M3/M2H；水力停留时间HRT30H；厌氧污泥产率Y015KGSS/KGBODR352设计计算水解酸化池尺寸池表面积及尺寸321QQA有效水深322MHRT54103超高05M，则水解酸化池总高度50M。有效容积323396287AV反应器上升流速324HMHRTQV/51340水解酸化池的酸化池上升流速一般为0518M/H，符合要求。反应器配水系统单孔布水负荷Q10M2，出水孔处设导流板，4则布水点个数32510QAN泵的选择水解酸化池采用大阻力配水系统，由第5章高程计算中可知，从气浮池到水解酸化池有6649M的水力损失，所以采用加压泵布水。选2台J4300/05型定量泵，1用1备，技术参数为额定流量300L/H，压力05MPA，电源200V，50HZ，功率355W，流量调节范围10100。出水收集系统出水渠宽32640219QB代入数值，取B05M。M3158设出水流速03M/S，出水渠中水深MBVQH39058327取H05M，则出水渠断面设计为HB05M05M。溢流堰设计流量Q5000M3/D58L/S，溢流堰负荷Q28L/MS。则溢流堰出水断面总长度328MQQL72085采用90三角堰，设堰上水头H30MM，每个堰口水面宽度B60MM所需堰口数量3293450672BN出水堰周长CM14出水断面处每个堰齿宽度MM3305673420NLCS取S70MM，则实际堰口数3319B校核溢流堰负荷，符合要求/829065SMQQ332污泥量333YSWR式中，为水解酸化去除的BOD5量，KG/M3；Y为厌氧污泥产率，R015KGSS/KGBODRY假设水解酸化池前BOD5去除率10，水解酸化对的去除率5BOD30，则RSLG/8130130代入数值DKSW/760假设含水率99，密度为1G/CM3，则污泥体积为608M3/D。36氧化沟拟用卡罗塞（CARROUSEL）氧化沟，去除BOD5与COD之外，还具备一定的脱氮除磷作用，使出水TN低于排放标准。设计草图如图36所示。进水与回流污泥出水图36氧化沟设计草图361设计参数进水参数设计流量Q5000M3/D，假设氧化沟前BOD5去除率30，SS去除率40，则氧化沟进水BOD5浓度，LMGS/21030LMGS/16040，9；LGTN/6PH出水参数出水执行GB35442008标准，COD400MM时，V1018M/S。最小管径与相应的最小设计坡度表52最小管径与相应的最小设计坡度管道类别最小管径/MM最小设计坡度污水管3000003压力输泥管150重力输泥管20000152各部分管道水力损失计算521筛滤机到调节池1、确定管径和流速，Q0058M3/S。取D300MM时，由水力学算图查得其最小充满度大于允许的最大设计充满度055，不符合要求。取D350MM，由水力算图查得，水力坡度I00040时，管道内流速V095M/S，充满度60DH校核I采用铸铁管道，V12M/S时，由公式（320）0399587130923与所取I值相差不大，符合要求，所以管径取350MM。2、沿程水头损失计算由公式34筛滤机到调节池管道长度为L10M，MH0391013、局部水头损失计算51GVH2式中，为局部水头损失系数。由筛滤机出水管到管道断面突然扩张5221A式中，为小管断面面积，；为大管断面面积，。1A2M2M代入数值07351221D沿途设一个闸阀，闸阀值与开度大小有关。表53闸阀值与开度大小的关系DH081283485687000007026081206552170978管道充满度，闸阀按开度计算，则08160DH832由管道到调节池断面面积突然扩大由公式52，可认为调节池断面面积远大于管道面积，则2A1A013则81070321由公式51，MH6958224、由筛滤机调节池总的水力损失MH12508603921实际设计留有005M的富余水头，则两构筑物水面高差。M750522气浮池到水解酸化池1、确定管径和流速，Q0058M3/S由前面的计算得，取D350MM，水力坡度I00039，管道内流速V095M/S，充满度60DH2、沿程水头损失计算由公式34气浮池到水解酸化池管道长度为L40M，MH15403913、局部水头损失计算由气浮池到管道断面突然收缩，531502A可认为气浮池面积远大于管道面积，则1A21沿途设一个闸阀，闸阀值与开度大小有关。管道充满度，闸阀按开度计算，则08160DH832途中有两处圆形断面缓弯道50530984710RR54式中，为管半径，MM；R为轴线的弯曲半径，MM；为弯角。0R90，取轴线弯曲半径500MM代入数值1809501784353则672231由公式51，MH0781925672则310214、气浮池集水管道水力损失计算孔眼进水处按管道断面突然收缩计算由公式53，可认为进水面积远大于孔眼面积，则，1A2A501共8处。途中有两处圆形断面缓弯道，取轴线弯曲半径500MM，由公式549014095018473532集水管到总出水管有一处叉管合流，3则287014282831由第3章计算得管内流速，由公式51SMV/90H381275、水解酸化池的配水管道水力损失计算2号管水力损失计算确定2号管管径和流速，SMQ/029312取D250MM时，由水力学算图查得其最小充满度大于允许的最大设计充满度055，不符合要求。取D300MM，由水力算图查得，水力坡度I00040时，管道内流速V083M/S，充满度510DH校核I由公式320，388067309123I与所取I值相差不大，符合要求，所以管径D2取300MM。2号管局部水头损失计算由1号管道到2号管道叉管分流处，51途中有两处圆形断面缓弯管90，取轴线弯曲半径500MM，由公式5416095084713053则821621由公式51，MH0493823号管水力损失计算确定3号管管径和流速，SQ/133取D250MM时，假设I00040，则50,70DHV根据公式320校核37861250933I与所取I值相差不大，符合要求，所以管径D3取250MM。3号管局部水头损失计算由2号管道到3号管道叉管分流处，共2处13号管中间一处合流叉管，032途中两处圆形断面缓弯管90，取轴线弯曲半径500MM，由公式54145095018473053则622231由公式51MH1708945624号管水力损失计算确定4号管管径和流速，SMQ/0976314按全满管道计算，取D150MM时，由公式33校核流速SDAV/153224符合要求。4号管局部水头损失计算由3号管道到4号管道叉管分流处，3处1途中6处圆形断面缓弯管90，取轴线弯曲半径500MM，由公式5414509502847130532则76621由公式51，MH0981375225号管水力损失计算确定5号管管径和流速，SQ/6315按全满管道计算，取D50MM时，由公式33校核流速SMDAQV/82014325符合要求。5号管局部水头损失计算假设管道断面突然收缩的水头损失来计算，由公式53401501522A共36处，则8364由公式51，MH5430819241526号管水力损失计算确定6号管管径和流速SQ/072316按全满管道计算，取D35MM时，由公式33校核流速SMDAV/843514226符合要求。6号管局部水头损失计算由5号管道到6号管道叉管分流处，72处147251由公式51，MGVH1389022则水解酸化池配水系统总的水力损失05264516704气浮池到水解酸化池总的水力损失H935实际设计留有005M的富余水头，则两构筑物水面高差。M69523水解酸化池到氧化沟524氧化沟到二沉池525二沉池到出水控制井526出厂管527污水处理流程水头损失按最长流程计算，污水处理过程中水头损失计算结果见表53。表53污水厂水头损失计算表名称管径MMIVM/S管长MILMGV2MHMHM筛滤机02筛滤机至调节池35039095100039188008601250175调节池02气浮池02气浮池集水系统20009272803140314气浮池至水解酸化池3503909540015616700770233水解酸化池配水系统51436649水解酸化池02水解酸化池至氧化沟35039095150059267012301820232氧化沟05流量计井02氧化沟至二沉池35039095600234285013103650415二沉池05二沉池至出水控制井35039095500195231010603010351出水控制井02出厂管3503909550019513100600255030553高程确定1、计算造纸厂排水口处设计水面标高根据设计资料，河水自西南方向流向东北方向,历史最高水位050M，最低水位100M。污水自流排出，出水口应尽量淹没在水面以下，同时考虑挖土埋深。2、各处理构筑物的高程确定表54各污水处理构筑物的设计标高构筑物名称水面标高/M池底标高/M池顶标高/M调节池020420030气浮池207000230水解酸化池275175325氧化沟200200250二沉池085429135集泥井480650050污泥浓缩池170232200贮泥池350460050结论纸废水主要来自打浆、纸机前筛选和抄造等工序，废水中含有大量纤维素、木质素以及化学药品等，污染物浓度高，治理难度大。根据造纸废水的特点及处理工艺的发展情况，本设计拟采用水解酸化CARROUSEL氧化沟工艺处理造纸废水。二者的结合使用，优势明显，主要表现在以下方面1、水解酸化将厌氧反应控制在水解酸化阶段，与UASB相比，不需要密闭池，不需三相分离器和搅拌设备，造价低且便于维护；水解反应在胞外酶的作用下将不溶于性有机物水解成可溶性有机物，酸化反应将可溶性大分子有机物转化为小分子物质，提高废水的可生化性，从而减少反应时间和处理能耗；水解酸化反应迅速，故水解池体小，节省基建投资；水解池可降解固体有机物，具有消化池功能，减少了污泥量，实现了污水、污泥一次处理。2、CARROUSEL氧化沟采用立式表面曝气机，提高了有效水深，占地面积小，节省基建投资；氧化沟内水流形态介于推流式和完全混合式之间，有利于形成良好的混合液生物絮凝体，有助于提高二沉池的污泥