某酒精生产企业工业废水处理工艺课程设计任务书 22页

'酒精生产企业工业废水处理工艺课程设计任务书第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/d2．水质情况：COD=55000~60000mg/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：≤300mg/L；21 BOD5：≤150mg/L；SS：≤200mg/L；PH：≤6～9。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。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%。21 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5~8%，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。21 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。(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。21 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100—150g/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21 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　运行管理方便加碱混凝沉淀池气浮池UASBⅠ搅拌格栅UASBⅡ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。21 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。2.5.6UASBUASB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。21 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。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%。21 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、参数水质指标进水水质(mg/l)出水水质(mg/l)去除率(%)COD30800~336006160~672080BOD13440268880SS113.5//容积负荷3.2UASB反应器结构尺寸设计计算①　UASB有效容积：21 式中Q——设计处理流量，——进出水COD浓度，Nv——容积负荷，①　工程设计反应器4座，根据经验，UASB最经济高度一般在3~6m之间，取有效水深h=6m，则横截面积；单池面积②　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，单池截面积，总截面积③　设计反应器总高H=6.5m（超高0.5m）单池总容积反应池总容积:④　水力停留时间水力负荷对于颗粒废泥，水力负荷q=0.1~0.9，故符合要求。21 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，沉淀室底部进水口表面负荷一般小于2.0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。沉淀区的表面水力负荷为：<，符合设计要求②　回流缝设计设上下三角形集气罩斜面水平夹角，取；21 式中——下三角形集气罩底宽，m——下三角形集气罩的垂直高度，m——相邻两个下三角形集气罩之间的水平距离，mb——单元三相分离器的宽度，m<2m/h,可保证良好的固液分离效果式中——下三角集气罩之间废泥回流缝中混合液上升流速，m/h——下三角形集气罩回流缝的总面积，n——三相分离器的单元数设，式中——上三角形集气罩下端与下三角形集气罩之间水平距离的回流缝中水速，m/h——上三角形集气罩回流缝总面积，——上三角井集气罩回流缝的宽度，m①　气液分离设计21 设AB=0.5m,则校核气液分离。假定气泡上升流速和水流速度不变，根据平行四边形法则，要使气泡分离不进入沉淀区的必要条件使>沿AB方向水速：d=0.01cm,气泡上升速度：可脱去d≥0.01cm的气泡①　三相分离器与UASB高度设计为集气罩以上的覆盖水深，取0.5mUASB总高6.5m，沉淀区高2m，废泥区高2m，悬浮区高2m，超高0.5m21 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Φ15mm，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）布水孔孔径流速布水孔24个，出水流速为2m/s,则孔径为，取d=15mm补水管设在距离UASB底部200mm处。（3)验证空塔水流速度：空塔气流速度：,符合要求。η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：71680(kg/d)=71.68(t/d)（2）产泥量计算取X=0.05kgVSS/kgCOD,则产泥量为：式中——去除的COD浓度，取VSS/SS=0.8；21 单池产泥量废泥含水率为98%，当含水率大于95%，取，则废泥产量；单池产泥量废泥龄（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。（1）出水槽设计池中设有6个单元三相分离器，出水槽6条，槽宽单个反应器流量设出水槽槽口附近水流速度则槽口附近水深m21 取槽口附近槽深，出口坡度为0.01。出水槽尺寸（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1~2，设计溢流负荷为，则堰上水面总长三角堰数量：，取100个每条溢流堰三角堰数量：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按90°三角堰计算公式，则堰上水头：（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，则渠口附近水深以出水槽口为基准计算，出水渠渠深：（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21 3.7沼气收集系统的设计计算（1）沼气产量①　总产气量单个反应器产气量：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集气室沼气出气管直径取100mm③　沼气主管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%，其最大气流量取D=150mm，充满度为0.8，则21 沼气总管最大气流量：取D=500mm，充满度为0.7流速（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，储气罐内压强水封高度取水封罐高度为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。（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气柜尺寸：。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经处理后含量为设计混凝沉淀池可除去30%COD、BOD,气浮池可除去20%COD、BOD，UASBⅠ可除去80%COD、BOD，UASBⅡ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BOD经处理后为21 经调节池加碱调节PH：6.0～9.0。第四章心得体会两周的课程设计远比水控课来得辛苦。书到用时方恨少，光靠课内知识无法驾驭酒精废水处理工艺设计，去图书馆或者上网查资料就花了3-4天。Word的不熟练以及CAD的遗忘，最后导致时间仓促，疲于应付。酒精废水、淀粉废水、皮革废水、造纸废水……看来日常生活用品的产生都是以牺牲资源破坏环境为代价的。光酒精废水中就可能含有几万的SS、BOD、COD，要是直接排放对水体会有多大的破坏性？我不敢想象。然而人类要生活，经济要发展，因噎废食不可取。废水也随产品产生了，关键问题就成了如何治理废水。酒精废水处理看似简单，一个处理工艺就要十几个大的构筑物，除SS要沉砂池、沉淀池、气浮池几种不等。除BOD、COD还要根据废水其含量、流量，可生化性等综合指标考虑好氧法、厌氧法、活性污泥法和生物膜法各自的合理性并加以组合，充分发挥各构筑物的优点，这是关键部分，也是最难部分。此消彼长，废水的净化又以污泥的产生为代价，所以污泥也要加以处理。21 我遇到的酒精废水，让我头痛不已，BOD浓度达60000mg/L，COD浓度24000mg/L。可生化性0.4。在查阅资料后，感觉应付这种废水并能达到标准的熟悉的方法应该非UASB莫属了，为保证其处理能力，采用两级UASB系统，并在好氧段加生物接触氧化池。然而设计过程中另一拦路虎是过高的SS与UASB的冲突，为力保UASB，我也只能用混凝法外加气浮法，使SS达标。设计完成后，感觉我的处理工艺似乎可行性不是很好，方法不够简单，构筑物过多，因为对水处理方法的不熟悉，所以也没能选择最合适的SS、BOD、COD处理方法。另外基建费、运行费和能耗估计也很高。不过，我的工艺对此废水中的SS、BOD、COD的去除并使之达标还是绰绰有余的。也许在此课程设计之前，我不会了解酒精废水，也不懂酒精废水治理的复杂性。但是，从此开始我知道了处理酒精废水的基本方法，并有了自己的一套比较稚嫩的方案。第五章参考文献(1)高俊发主编，《废水处理厂工艺设计手册》，化学工业出版社，2003(2)黄铭荣主编，《水废染治理工程》，高等教育出版社，2002(3)张自杰主编，《排水工程》，中国建筑工业出版社，2001(4)张自杰主编，《环境工程手册——水废染防治卷》，高等教育出版社，1996(5)唐受印主编，《废水处理工程》，化学工业出版社，2004(6)北京市政工程设计总院主编，《给排水设计手册——城镇排水（5册）》，中国建筑工业出版社，2008要求按国际GB7714-87《文后参考文献著录规则》书写。21 21 21'