某工业废水处理课程设计书 13页

某工业废水处理课程设计书一、工程概况设计排放废水量为3000m3/d。COD2500mg/L,PH值约为6。废水经处理后，要求达到《污水综合排放标准》(GB8978—1996)的一级标准，其主要水质指标见表1.1。表1.1原水水质和设计要求水质指标BOD5（mg/L）COD（mg/L）SS（mg/L）pH原水800～16001500～3000250～12005～11排放标准≤30≤100≤706～9设计要求≤30≤100≤706～9二、工艺流程1.UASB-SBR法流程本设计采用人工清渣格栅。由于设计水量较少，故格栅直接安置于排水渠道中。三、构筑物设计与计算1.格栅的设计计算1.1设计参数\n取中格栅；栅条间隙d=10mm；栅前水深h=0.4m；过栅流速v=0.6m/s；安装倾角α=45°；设计流量Q=3000m3/d=0.035m3/s1.2设计计算3.1格栅设计计算草图1.2.1栅条间隙数(n)式中：Q-------------设计流量，m3/sα-------------格栅倾角，度b-------------栅条间隙，mh-------------栅前水深，mv-------------过栅流速，m/s取n=13条1.2.2栅槽有效宽度(B)设计采用φ20圆钢为栅条,即s=0.02mB=S(n-1)+en式中：S--------------格条宽度，mn--------------格栅间隙数b--------------栅条间隙，mB=0.02×(13-1)+0.01×13=0.37m1.2.3进水渠道渐宽部分长度(l1)设进水渠道流速为0.5m/s,则进水渠道宽B1=0.175m,渐宽部分展开角取为20°则l1=\n式中B--------------栅槽宽度，mB1--------------进水渠道宽度，m--------------进水渠展开角度l1==0.27m1.2.4栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度（l2）l2=l1/2=0.27/2=0.135m1.2.5过栅水头损失（h1）取k=3,β=1.79(栅条断面为圆形)，v=0.6m/sh1=式中k--------系数，水头损失增大倍数β--------系数，与断面形状有关S--------格条宽度，md--------栅条净隙，mmv--------过栅流速，m/sα--------格栅倾角，度h1==0.176m1.2.6栅槽总高度(H)取栅前渠道超高h2=0.3m栅前槽高H1=h+h2=0.7m则总高度H=h+h1+h2=0.4+0.176+0.3=0.876m1.2.7栅槽总长度(L)L=l1+l2+0.5+1.0+=0.27+0.135+0.5+1.0+=2.605m1.2.8每日栅渣量(W)取W1=0.06m3/103m3K2=1.5则W=\n式中：Q-----------设计流量，m3/sW1----------栅渣量(m3/103m3污水)，取0.1～0.01,粗格栅用小值，细格栅用大值，中格栅用中值W==0.12m3/d(可采用人工清渣)2.污水提升泵的设计与计算2.1选泵根据流量Q=125m3/h,扬程H=15.8m拟选用150WLI170-16.5型立式污水泵，每台水泵的流量为Q=170m3/h，扬程为H=16.5m，选择此泵比较合适。选择集水池与机器间合建的圆形水泵站，考虑选用2台水泵，其中一台备用。其工作参数如表3.2。表3.2:150WLI170-16.5型立式污水泵工作参数流量（m3/h）扬程（m）转速（r/min）功率（kw）电压(v)17016.520002.23803.调节沉淀池的设计计算3.1设计参数水力停留时间T=6h;设计流量Q=3000m3/d=125m3/h=0.035m3/s,采用机械刮泥除渣。处理参数如表3.4。表3.4调节沉淀池进出水水质指标水质指标CODBODSS进水水质(mg/l)2500960500去除率（%）7750出水水质(mg/l)23258932503.2设计计算调节沉淀池的设计计算草图见下图3.5：\n图3.5调节沉淀池设计计算草图池子尺寸池子有效容积为：V=QT=125×6=750m3取池子总高度H=5.5m,其中超高0.5m,有效水深h=5m则池面积A=V/h=750/5=150m3池长取L=25m,池宽取B=8m则池子总尺寸为L×B×H=25×8×5.5=1100m33.3调节池的搅拌器使废水混合均匀，调节池下设潜水搅拌机型号QJB7.5/6－640/3-303/c/s1台3.4药剂量的估算设进水pH值为10，则废水中【OH-】=10-4mol/L,若废水中含有的碱性物质为NaOH,所以CNaOH=10-4×40=0.004g/L，废水中共有NaOH含量为3000×0.004=12kg/d，中和至7，则废水中【OH-】=10-7mol/L，此时CNaOH=10-7×40=0.4×10-5g/L，废水中NaOH含量为3000×0.4×10-5=0.012kg/d，则需中和的NaOH为12-0.012=11.988kg/d，采用投酸中和法，选用96%的工业硫酸，药剂不能完全反应的加大系数取1.1，2NaOH+H2SO4→Na2SO4+H2O809811.988㎏14.6853㎏所以实际的硫酸用量为=16.8269kg/d。投加药剂时，将硫酸稀释到3%的浓度，经计量泵计量后投加到调节池，故投加酸溶液量为kg/d=23.371L/h3.5理论上每日的污泥量\n式中：Q------------设计流量，m3/dC0------------进水悬浮物浓度，kg/m3C1------------出水悬浮物浓度，kg/m3P0------------污泥含水率，以97%计------------污泥密度，以1000kg/m3计W==25m3/d3.5.1污泥斗尺寸取斗底尺寸为400×400，污泥斗倾角取50°则污泥斗的高度为：h2=(4-0.2)×tg50°=4.529m污泥斗的容积V2=h2（a12+a1a2+a22）=×4.592×(82+8×0.4+0.42)=101.7m3V总>V符合设计要求，采用机械泵吸泥3.6进水布置进水起端两侧设进水堰，堰长为池长2/34、UASB反应池的设计计算4.1设计参数容积负荷（Nv）：4.5kgCOD/(m3·d)；污泥产率：0.1kgMLSS/kgCOD；产气率：0.5m3/kgCOD4.2设计水质表3.6UASB反应器进出水水质指标水质指标CODBODSS进水水质(mg/l)2325893250\n去除率（%）758050出水水质(mg/l)5811791254.3设计水量　　　　Q＝3000m3/d=125m3/h=0.035m3/s4.4设计计算4.4.1反应器容积计算UASB有效容积：V有效＝式中：Q-------------设计流量，m3/sS0-------------进水COD含量,mg/lNv-------------容积负荷,kgCOD/(m3·d)V有效＝=1550m3将UASB设计成圆形池子，布水均匀，处理效果好取水力负荷q＝0.8[m3/(m2·h)]则A===157m2h=＝=10m采用4座相同的UASB反应器　　　　　　则　　A1=＝=39.25m2D==7.5m故取D=8m则实际横截面积为=πD2=×3.14×82=50.24m2实际表面水力负荷为q1=Q/A＝=0.83<1.0符合设计要求4.4配水系统设计计算　本系统设计为圆形布水器，每个UASB反应器设36个布水点4.5排泥系统设计5.1UASB反应器中污泥总量计算一般UASB污泥床主要由沉降性能良好的厌氧污泥组成，平均浓度为15gVSS/L,则四座UASB反应器中污泥总量：\n。5.2产泥量计算厌氧生物处理污泥产量取：0.07kgMLSS/kgCOD①UASB反应器总产泥量式中：△X————UASB反应器产泥量，kgVSS/d；r————厌氧生物处理污泥产量，kgVSS/kgCOD；Co————进水COD浓度kg/m3；E————去除率，本设计中取75%。②据VSS/SS=0.8，△X=366.19/0.8=457.74kgSS/d单池产泥△Xi=△X/4=457.74/4=114.44kgSS/d③污泥含水率为98%，当含水率＞95%，取，则污泥产量单池排泥量④污泥龄4.7排泥系统设计在UASB三相分离器底部设置一个排泥口，每天排泥一次。5.沼气收集系统设计计算5.1沼气产量计算沼气主要产生于厌氧阶段，设计产气率取0.5。①总产气量每个UASB反应器的产气量②集气管每个集气罩的沼气用一根集气管收集，单个池子共有13根集气管。每根集气管最大气流量据资料，集气室沼气出气管最小直径d=100mm,取100㎜.③沼气主管\n每池13根集气管先通到一根单池主管，然后再汇入四池沼气主管。采用钢管，单池沼气主管管道坡度为0.5%。单池沼气主管最大气流量取D=150㎜，充满度为0.8，则流速为：④各池沼气最大气流量为取DN=250㎜，充满度为0.6；流速为：5.2沼气柜容积确定由上述计算可知该处理站日产沼气2615.6，则沼气柜容积应为3h产气量的体积确定，即。设计选用300钢板水槽导轨湿式储气柜，尺寸为φ7000㎜×H6000㎜。6.SBR反应池的设计计算6.1设计参数(1)污泥负荷率Ns取值为0.13kgBOD5/(kgMLSS·d)(2)污泥浓度和SVI污泥浓度采用3000mgMLSS/L,SVI取100(3)反应周期SBR周期采用T=6h,反应器一天周期数n=24/6=4(4)周期时间分配反应池数N=4进水时间：T/N=6/4=1.5h反应时间：3.0h静沉时间：1.0h排水时间：0.5h(5)周期进水量Q0===187.5m3/s6.2设计水量水质设计水量为：Q=3000m3/d=125m3/h=0.035m3/s表3.9SBR反应器进出水水质指水质指标CODBODSS进水水质(mg/l)581179125去除率（%）808565出水水质(mg/l)11627436.3设计计算\n6.3.1反应池有效容积V1=式中：n------------反应器一天周期数Q0------------周期进水量,m3/sS0------------进水BOD含量,mg/lX-------------污泥浓度,mgMLSS/LNs-------------污泥负荷率V1==344.26.3.2反应池最小水量Vmin=V1-Q0=344.2-187.5=156.7m36.3.3反应池中污泥体积=SVI·MLSS·V1/106=100×3000×344.2/106=103.2m3Vmin>满足设计要求6.3.4校核周期进水量周期进水量应满足下式：Q0<(1-MLSS·MLSS/106)·V=(1-100×3000/106)×344.2=240.9m3而Q0=187.5m3<240.9m3故符合设计要求6.3.5确定单座反应池的尺寸SBR有效水深取5.0m,超高0.5m,则SBR总高为5.5m,SBR的面积为344.2/5=68.84m2设SBR的长︰宽=2︰1则SBR的池宽为：6m；池长为：12.0m.SBR反应池的最低水位为：=2.18mSBR反应池污泥高度为：=1.43m2.18-1.43=0.75m可见，SBR最低水位与污泥位之间的距离为0.6m,大于0.5m的缓冲层高度，符合设计要求。6.3.6鼓风曝气系统(1)确定需氧量O2\n由公式：O2=aˊQ(S0-Se)+bˊV式中:aˊ-----------微生物对有机污染物氧化分解过程的需氧率，kgQ-----------污水设计流量，m3/dS0------------进水BOD含量,mg/lS0------------出水BOD含量,mg/lbˊ------------微生物通过源代的自身氧化过程的需氧率，kgXv------------单位曝气池容积的挥发性悬浮固体（MLVSS）量,kg/m3取aˊ=0.5,bˊ=0.15；出水Se=27mg/L；Xv=f×X=0.75×3000=2250mg/L=2.25kg/m3；V=4=4×344.2=1376.8m3代入数据可得：O2=0.5×3000×(179-25)/1000+0.15×2.25×1376.8=695.7kgO2/d(3)布气系统的计算反应池的平面面积为：6.0×12.0×4=288m2每个扩散器的服务面积取1.7m2,则需288/1.7=170个。取170个扩散器，每个池子需50个。6.3.8污泥产量计算选取a=0.6,b=0.075,则污泥产量为：△X=aQSr-bVXv=0.6×3000×(179-25)/1000-0.075×1376.8×2.25=44.9kgMLVSS/d7.污泥部分各处理构筑物设计与计算7.1设计计算考虑各构筑物为间歇排泥，每日总排泥量为72m3/d，需在1.5h抽送完毕，集泥井容积确定为污泥泵提升流量（72m3/d）的10min的体积，即7.8m3。此外，为保证SBR运行方式进行，集泥井容积应外加37.23m3。则集泥井总容积为7.8+37.23=45.00m3。集泥井有效深度为3.0m，则其平面面积为\n7.2设计参数a.设计泥量棉纺废水处理过程产生的污泥来自以下几部分：①UASB反应器，Q1=26.16m3/d,含水率98%；②SBR反应器，Q2=44.90m3/d,含水率99%；总污泥量为：Q=Q1+Q2=71.06m3/d，设计中取72m3/d平均含水率为：98%+99%=97.34%b.参数选取：固体负荷（固体通量）M一般为10～35kg/m3d取M=30kg/m3d=1.25kg/m3d；浓缩时间取T=24h；设计污泥量Q=72m3/d；浓缩后污泥含水率为96%；浓缩后污泥体积：m3/d7.3设计计算7.3.1容积计算a.浓缩后污泥体积：m3/dV0——污泥含水率变为P0时污泥体积b.池子边长根据要求，浓缩池的设计横断面面积应满足：A≧Qc/M式中：Q----------------入流污泥量，m3/d；M----------------固体通量，kg/m3·d；C----------------入流固体浓度kg/m3。入流固体浓度（C）的计算如下：=×1000×(1-98%)=523.8kg/d=×1000×(1-99%)=449kg/d那么，Qc=+=972.8kg/dC=972.8/72=13.51kg/m3\n浓缩后污泥浓度为：=972.8/36=27.03kg/m3浓缩池的横断面积为：A=Qc/M=972.8/30=32.43m2设计两座正方形浓缩池，则每座边长为B=5.7m取B=5.8m,则实际面积A=5.8×5.8=33.6m2=++=2.7mc.池子高度停留时间取HRT=20h则有效高度=QT/20A=72×20/24×32.43=1.85取=1.9m超高，取=0.5m缓冲区高，取=0.5m池壁高=++=2.9md.污泥斗污泥斗下锥体边长取0.5m，污泥斗倾角取50°则污泥斗的高度为：H4=(5.8/2-0.5/2)×tg500=3.28m污泥斗的容积为：V2=H4（a12+a1a2+a22）=×3.28×(5.82+5.8×0.5+0.52)=40.23m3e.总高度H=2.9+3.28=6.18m