【甜菜制糖废水处理的工艺计算及设计6400字（论文）】

甜菜制糖废水处理的工艺计算及设计目录TOC\o"1-3"\h\u13383摘要 17737关键词 110781前言 133172设计方案 241062.1进出水水质水量 216672.1.1进水水质与水量 2237702.1.2出水水质 2168282.2工艺选择 2235112.2.1工艺选择 2291732.2.2工艺流程图 315953设计计算 4311623.1细格栅 4127273.1.1细格栅的计算 4102443.1.2格栅的设计图 6105623.2初次沉淀池 6318133.2.1初沉池的计算 7136923.2.2初沉池的设计图 940403.3水解酸化池 10227813.3.1水解酸化池的计算 10305273.3.2水解酸化池的设计图 10266973.4IC反应器 11177693.4.1IC反应器的计算 1187723.4.2IC反应器的设计图 13246273.5A/O曝气池 14218443.6二沉池 1691723.6.1二沉池的计算 16160283.6.2二沉池的设计图 18275523.7气浮池 19317233.7.1气浮池的计算 1958103.7.2气浮池的设计图 21282513.8污泥浓缩池 2237333.8.1污泥浓缩池计算 2268373.8.2污泥浓缩池的设计图 24185863.9泥脱水设施 24158854结论 2415998参考文献 26摘要：甜菜产业在我国有着很重要的作用，它可以增加当地的经济收入，为当地居民提供就业岗位，调整当地的产业结构的作用。而甜菜作为制糖的原料之一，对我国食糖安全同样起着很重要的作用。甜菜主要就是用于制糖，而其产生的废水因为所含的有机污染物浓度高、流量大而且废水还有季节性等特点，所以常规的处理方法难以生效,因此选用适合处理高浓度废水的过滤-调节酸化-IC氧化塔-A/O池等处理工艺,将生化与物化方法相结合,处理废水中主要污染物降低废水中COD和BOD、SS、氨氮的含量。使得处理的废水满足《制糖工业水污染物排放标准》（GB11909-2008），也为同类型工业污水的处理提供参考经验。关键词：甜菜；污水处理；COD；IC厌氧塔.1前言制糖业是一个高度机械化、自动化、连续化的现代化产业，在国民经济中占有非常重要的地位。我国的制糖业以甘蔗糖生产为主，占总产量的90%，甜菜制糖生产占10%。甜菜的主要用途就是用于制糖，甜菜制糖废水的特性:时间上与甜菜收获时间同样具有季节性，而且产生的废水流量大，其COD、BOD很高。甜菜制糖会在甜菜收获季节进行每年的生产，具体时间为每年的十年到次年一月，因其生产工艺流程长、工艺复杂而产生的污染物较多，甜菜制糖工业废水中水温低，部分甜菜在生产后期由于腐烂可导致流洗水COD升高[1]。国内外对甜菜制糖废水控制和排放标准的制订，与各国科技技术水平、经济实力、治理程度等多方面因素相关。关于甜菜制糖废水处理方法众多，但使用最多的仍是生化法，生化法中的生物膜法是利用微生物在填充物上发育并繁殖的原理，具有负荷高、效果好、出水水质好等优点被广泛应用[2]。土地处理法是利用土地来处理污水，当污水流入土地时，土壤的微生物会分解污水中的有机物，土地中的植物会通过植物自身以及根部微生物等作用去除污水中的污染物，以此来达到净化水质的目的。厌氧处理法是很常用的一种处理方法，它可以很有效的去除有机物，并且厌氧呼吸产生的CH4还能用于发电。此外，厌氧处理法非常适合处理含有高浓度有机物的废水，具有污泥产量少运行成本低，承受的符合高，因此制糖产业的废水经常使用厌氧处理[3]。本次课题设计是为一现有甜菜制糖厂企业重新设计一套甜菜制糖污水处理设施，因为该甜菜制糖厂的生产量较大，所以产生的制糖废水也比较多，本次设计会使的处理过的污水满足《制糖工业水污染物排放标准》（GB11909-2008）。2设计方案2.1进出水水质水量2.1.1进水水质与水量因为甜菜制糖废水具有季节性、流量大等特点，所以这里本设计的进水流量为：Q=8000m3/d，KZ=1.5根据甜菜制糖废水的特点选择测定COD、BOD、SS、氨氮、总氮等指标，表2-1进水水质参数（单位mg/L）CODCrBOD5SSNH4+-NTN600035006000502002.1.2出水水质根据国家和地方有关政策法规，现有的甜菜制糖厂的出水水质应该满足《制糖工业水污染物排放标准》（GB11909-2008），其具体限值由表2-2所示：表2-2出水水质限值（单位mg/L）CODCrBOD5SSNH4+-NTN1505012015202.2工艺选择2.2.1工艺选择（1）UASB工艺UASB反应器是现今最常用的厌氧处理技术，UASB工艺巧妙地将沉淀去设置在上面，废水由下往上的流入反应器，其中微生物利用甜菜废水中的有机物生长增殖，降低有机污染物的浓度[4]。其外该反应器的污泥呈颗粒状，密度比絮体污泥大，还可以产生沼气让污泥于基质充分混合，不需要搅拌装置，降低了建造成本，也无需附设沉淀分离装置，具有能耗低、成本低的特点[5]。（2）厌氧内循环反应器厌氧内循环反应器又称为IC反应器，它比UASB的有机负荷更高和处理效果更好，还解决了污泥流失的问题[6]。它的内部有两套UASB系统，下层的水流循环向上可以提高内部的上升流速，增大了微生物与有机物的碰撞概率，更适用于高浓度有机废水的处理[7]。此外IC与UASB相比它已拥有双层处理系统，因此出水水质更稳定。此外它占地面积小、建设资金少[8]。（3）EGSB反应器EGSB厌氧反应器是以UASB厌氧反应器为原型发展出的新型反应器，EGSB反应器运用了厌氧颗粒污泥技术，高上升速率和气泡的作用,使得废水中的有机质和污泥床接触得更充分[9]，让污泥始终处于膨胀状态，提高了传质速率，这样废水中大部分的有机物可以被吸收处理[10]。EGSB反应器与UASB相比布水面积更均匀，物料传输效果更佳，处理有机物更有效，适合在低温下处理中低浓度有机废水[11]。2.2.2工艺流程图图2-1工艺流程图3设计计算3.1细格栅甜菜制糖厂的制糖废水先通过细格栅来处理废水中体积较大漂浮物，方便下一步的沉淀处理。3.1.1细格栅的计算格栅间隙数设计的最大流量式中：α——格栅倾角，(°),取α=60°；h——细格栅的栅前水深，m，取0.6m；b——格栅栅条间隔，m,取b=0.01m；sinα——经验修正系数。 n=（2）格栅槽总宽度式中：S——栅条宽度，m，设其断面形状为锐边矩形，取S=0.01m；b——栅条间隙，m；n——栅条间隙数。B=0.01(31−1)+0.01×31=0.61m（3）过栅水头损失ℎξ=β式中：hh0——计算水头损失，m；ξ——阻力系数，β=2.42；g——重力加速度，9.81m/sk——系数，一般采用k=3。h（4）栅后槽高度式中：H=0.6+0.3+0.013=0.913(m)（5）进水渠道渐宽部位长度LB式中：B1——细格栅的进水渠宽，mα1——细格栅中格栅槽与进水渠道连接处逐渐变宽部分的角度，取αL（6）格栅槽总长度L=0.49+0.25+0.5+1.0+H（6）每日栅渣量 W=产生的栅渣量较多采用机械清渣。3.1.2格栅的设计图图3-1格栅计算简图3.2初次沉淀池在细格栅的后面加上是为了处理甜菜制糖废水的悬浮物，去除率可达40%~55%左右，由于本设计的设计流量较大，因此选择适合处理大流量的平流式沉淀池。3.2.1初沉池的计算（1）沉淀区的表面积式中：A=（2）沉淀区有效水深ℎ（3）沉淀区有效容积式中：m3。（4）沉淀池长度L=3.6×4.7×1.5=33.84(m)（5）沉淀区总宽度式中：（6）沉淀池的数量校验长宽比长深比所以设计合理设流入口至挡板的距离为0.5m，流出口至挡板距离为0.5m。（7）污泥区的容积V式中：本设计中C0=6000mg/L，Cγ——污泥容重，kg/m3，含水率大于95%时，可取p0——污泥含水率，%，本设计取pT——排泥周期，d，初沉池按2d考虑。V（8）总污泥量Qs1Q（9）沉淀池的总高度H=本设计取污泥斗上口长6.5m，下口宽0.5m，斗壁与水平面夹角为60°，则污泥区高度为ℎ机械刮泥时池底坡度i=0.01，则由坡度引起的高度及梯形部分高度为ℎℎH=0.3+3.0+0.3+5.2=9.8(m)（10）贮泥斗的容积V式中：V1——贮泥斗容积，mS1，SV（11）贮泥斗以上梯形部分污泥容积V校验V13.2.2初沉池的设计图图3-2初沉池3.3水解酸化池水解酸化池对池中的有机污染物进行预处理，方便后面的好氧厌氧处理。3.3.1水解酸化池的计算(1)水解酸化池的容积V=式中：V——水解酸化池容积，m3KZ——变化系数，取KQ——最大设计流量，m3HRT——水力停留时间，h，取HRT=4h。V=1.5×甜菜制糖废水的水解酸化池分为5格，每格长10m，宽6.7m，设备中的有效水高度为5.5m，超高排放水深为0.5m，因此每格水解池的容积为400m3，5格水解池的容积为2000m(2)水解酸化池的上升流速校验v=式中：v——上升流速，mℎv=水解反应器的上升流速v=0.5~1.8(m3.3.2水解酸化池的设计图图3-3水解酸化池3.4IC反应器IC反应器是运用厌氧工艺对甜菜制糖废水进行处理，其分为上下两层对COD的去除率达到85%左右；对BOD5的去除率达到90%左；对SS的去除率达到30%左右。3.4.1IC反应器的计算(1)有效容积本设计采用进水负荷率法，按颗粒污泥计算等情况计算。V=式中：V——反应器有效容积，m3Q——废水的设计流量，m3d，本设计取C0——进水COD浓度，kgm3Ce——出水COD浓度，kgm3Nv——污泥容积负荷，kgCOD(m3∙d)IC反应器的第一反应室COD的去除率为80%左右，第二反应室COD的去除率为20%左右。第一反应室的有效容积：V第二反应室的有效容积：VIC反应器的总有效容积V为V=V1+（2）各反应室的几何计算本设计的IC反应器的高径比为2则V=AH=式中：A——反应池面积，m2H——反应池高度，m；D——反应池直径，m。D=H=2D=2×12=24mA=则第二反应室高H则第一反应室高H（3）IC反应室的循环量HRT=Q式中：q——COD的去除率，%；HRT——水利停留时间，h；Q沼气——反应产生的沼气量，m3HRT=则在第一反应室内产生的沼气量为，Q由于每立方米的沼气上升时携带1~2m3左右的废水上升至反应器顶部，则回流废水量为11200~22400m3/d，即467~934m3/ℎ，加上IC反应器废水循环泵量452.4mQ（4）进水管道设计拟取40个进水口每个负荷面积Si=113.1R=2配水口8个，配水口出水流速设为2.5msr=2×3.4.2IC反应器的设计图图3-4IC反应塔简图3.5A/O曝气池A/O工艺因为既可以降解有机物又可以脱氮，而且操作简单管理方便，被广泛的应用于污水处理工艺中，此处用于处理甜菜制糖废水的氨氮。（1）混合液悬浮固体浓度X=10000×（2）混合液回流比ηR式中：TN0TNeR内——混合液内回流比。ηR（3）好氧池与厌氧池总容积V式中：Ns——单位时间内所能承受的污染物的量，本设计取0.16kg(kgMLSS·d)S0——BOD5QmaxV（4）好氧池与厌氧池总反应时间t（5）各池水力停留时间与容积本设计A：O=1:3，因此在A段V在O段Vt（6）污泥量W=YQ(S（a）降解BOD生成污泥量W1：生化反应池去除BOD5SW（b）内源性呼吸分解的泥浆量W2：f=MLVSSMLSS=0.5可挥发性的悬浮物的浓度：X污泥本身的氧化速率取Kd=0.05dW（c）不可生物降解的惰性悬浮固体的量（NVSS）W3，TSS中NVSS大概占50%，则A/O池去除的SS浓度：LW（d）剩余污泥量W：W=W1−W2+W3=21240−6562.9+1188=15865.1kg/d（7）反应池尺寸设反应池高度为6m，则反应池的总面积为A=设置设两组反应池，每组五座A/O池，则每座面积s=每个反应池里分成三条渠道每条渠道宽b=7m，总宽度B=3×7=21m，一组曝气池的池长：L3.6二沉池二沉池作为A/O工艺的重要组成部分，可以起到分离污泥使水质澄清的作用，小部分的污泥会通过污泥泵运输到污泥浓缩池，大部分会回流的处理池中。3.6.1二沉池的计算（1）中心管面积与直径fdfd（2）中心管高度ℎ式中：ℎ2t——沉淀时间，；本设计取1.7h；v——污泥在沉淀区的流速，本设计取0.001msℎ（3）中心管喇叭口和反射板之间的空隙ℎ式中：ℎ3——间隙高度，mv1——间隙流度，mm/s，一般不大于0.04mm/s，取0.03mm/sd1——喇叭口直径，m，dℎ沉淀池总面积与池径fA=D=式中：f2——沉淀区面积，mA——二沉池面积（含中心管面积），m2D——二沉池直径，m。fA=139+4.64=143.64D=校验池径水深比D污泥斗及污泥斗高度ℎ式中：ℎ5d——截头直径，m，取d=0.4m；α——斜坡角度，取α=30°。ℎ沉淀池总高度H=式中：H——沉淀池总高，m；ℎ1ℎ4污泥区计算①污泥区的容积V式中：C0、C1——本设计中γ——污泥容重，kg/m3，含水率大于95%时，可取p0——污泥含水率，%，本设计取pT——两次排泥的时间间隔，h，二沉池按2.5h考虑。V②总污泥量QQ3.6.2二沉池的设计图图3-5二沉池3.7气浮池气浮池对甜菜制糖废水进行最后的净化，在气浮池底部形成微小的气泡，这些细小气泡带着剩余的SS上升，从而实现固液分离。3.7.1气浮池的计算（1）气浮接触室直径（2）Ad=式中：A0——接触室表面积，mV0——接触室上升流速，mms，本设计取10Q——处理水量m3d，本设计取最大流量为500R——溶气水量占处理污水量的比值本设计取R=30%；d——气浮接触室直径，m。Ad=（3）气浮池直径AD=式中：AsVs——分离室的上升速度，mms，本设计取3D——分离室直径，m。AD=（4）分离室水深HH式中：Hsts——分离室的停留时间，s，本设计取12min=H2V1——接触室出口断面处流速，mms，本设计取10HH（5）接触室高度H式中：H0（6）气浮室容积W=(（7）时间校验接触室气、水接触时间t气浮池总停留时间：T=60×分离室停留时间：T−（8）反应池体积ℎV设V2的底d0（9）反应池总高度H=式中：H1ℎ0H=1.27+0.15+0.52+0.15+1.49+1.49=4.55m3.7.2气浮池的设计图图3-7气浮池3.8污泥浓缩池污泥浓缩池的目的就是为了处理前面所产生的活性污泥，降低其含水率方便下一步的脱水运输。因为本设计的流量大、有机物浓度高所以产生的污泥量较大，因此，本次设计采用一座连续的重力浓缩池。3.8.1污泥浓缩池计算污水处理厂剩余活性污泥量Q=设含水率P1=99.5%，P2=97%，初始污泥浓度（1）浓缩池面积A=式中：c0——污泥浓缩池初始污泥浓度（gM——污泥固体通量，kg(m2A——浓缩池面积，m2A=（2）浓缩池直径D=式中：D——浓缩池直径（3）浓缩池工作部分高度ℎ式中：ℎ2T——污泥浓缩时间，h，取T=15h。（4）斜坡高度设池底坡度i=0.05，得：ℎ（5）污泥斗高度ℎ式中：α——污泥浓缩池中的污泥斗倾角，°，取60°；a——污泥斗上口半径，m，取0.9m；b——污泥斗出口半径，m，取0.4m。ℎ（6）污泥斗容积V（7）浓缩后污泥体积Q（8）污泥斗中污泥停留时间TT=（9）浓缩池总高度HH=式中：h1——超高，取由上可得：H=取4.5m。3.8.2污泥浓缩池的设计图图3-6污泥浓缩池3.9泥脱水设施本设计采用污泥浓缩池来完成污泥脱水工作，使用污泥泵将脱水污泥提升到传送带上，利用传送带将污泥输送至污泥斗，最后装车外运填埋。本次设计是为大型甜菜制糖厂设计污水处理厂，污水处理厂的具体平面布置由施工人员和工程设计人员相同协商确定。此外平面布置应该根据污水处理厂的处理规模、污水类型等进行设计，而且还要满足厂区绿化、防火安全等方面的要求。污水厂应注意各种管道的进出口以及污水流向合理规划管道，同时在工艺流程顺畅运转的情况下保证用地节省、紧凑美观、与周围环境的相协调[12]。4结论本设计采用IC反应器作为主要的处理工艺，用来处理大型制糖厂所产生的的甜菜制糖废水，该工艺具有处理流量大、占地面积小、操作简单等优点，最后该工艺出水中的可以去除98.5%的BOD，去除97.5%的COD，以去除高达98%的SS，NH3-N被去除的比例达70%，也有90%的TN被去除，处理后的水质符合国家对现