南京工程學院課程設計說明書 南京工程學院南京工程學院 課程設計說明書 論文 課程設計說明書 論文 題題 目目 某酒精生產企業工業廢水處理工藝設計某酒精生產企業工業廢水處理工藝設計 課課 程程 名名 稱 稱 水廢染控制工程水廢染控制工程 院 系 部 院 系 部 環境工程系環境工程系 專專 業 業 環境工程環境工程 班班 級 級 環境環境 091 學學 號 號 216090103 姓姓 名 名 吳偉偉吳偉偉 起起 止止 日日 期 期 2012 5 21 2012 6 3 指指 導導 教教 師 師 李紅藝李紅藝 徐進徐進 成成 績績 南京工程學院課程設計說明書 目錄 目錄目錄 1 第第 1 章章 課程設計任務書課程設計任務書 2 1 1 設計題目 2 1 2 原始資料 2 1 3 出水要求水質 2 1 4 設計內容與要求 2 1 5 設計成果要求 3 第二章第二章 工藝簡介工藝簡介 4 2 1 概述 4 2 2 酒精廢水特性 4 2 3 工藝流程選擇 4 2 3 1工藝流程選取原則 4 2 3 2工藝方案分析 5 2 4 工藝流程 7 2 5 1格柵 7 2 5 2污水提升泵房 7 2 5 3調節沉淀池 7 2 5 4混凝沉淀池 7 2 5 5 氣浮池 8 2 5 6 UASB 8 2 5 7 生物接觸氧化池 8 2 5 8二沉池 9 2 5 9污泥濃縮池 9 2 5 10 污泥脫水 9 第三章第三章 UASB 工藝設計計算工藝設計計算 10 南京工程學院課程設計說明書 1 3 1 設計水質 參數 10 3 2 UASB 反應器結構尺寸設計計算 10 3 3 三相分離器構造設計 11 3 4 布水系統的設計計算 14 3 5 排泥系統的設計計算 15 3 6 出水系統的設計計算 15 3 7 沼氣收集系統的設計計算 17 3 8 處理效果預測 19 第四章第四章 心得體會心得體會 20 第五章第五章 參考文獻參考文獻 21 南京工程學院課程設計說明書 2 第 1 章 課程設計任務書 1 1 設計題目 某酒精生產企業中段廢水處理工藝 設計 1 2 原始資料 1 廢水流量 Q 1600m3 d 2 水質情況 COD 55000 60000mg L BOD5 24000mg L SS 22700mg L pH 4 2 1 3 出水要求水質 處理出水要求 處理后的廢水達到GB8978 1996 中二級標準 具體指標 為 COD 300 mg L BOD5 150 mg L SS 200 mg L PH 6 9 1 4 設計內容與要求 1 查閱相關資料 由給定的進 出水的水質參數 確定廢水處理的工藝處 理方案能保證出水水質達到要求 同時又經濟可行 2 根據設計手冊 計算出工藝流程中一套主要處理設施的尺寸以及相關數 據 南京工程學院課程設計說明書 3 3 根據設計數據 繪制出設備詳 圖 4 繪制出廢水處理的工藝流程圖 5 編寫設計說明書 設計說明書包括封面 目錄 正文 包括工藝原理 結構 工藝特點 該工藝的實際應用 設計計算 設備詳圖 設計總結等內容 參考文獻等 要求文字通順 內容正確完整 杜絕圖表的抄襲現象 6 圖紙要求 用 A3 紙張打印 1 5 設計成果要求 1 設計說明書 數據計算 圖紙 課程設計報告 2 課程設計說明書用 A4 紙編寫 課程設計說明書的封面要統一打印 課程 設計呢絨編寫要字跡工整 并裝訂成冊 課程設計說明書的裝訂順序如下 1 課程設計說明書 論文 封面 2 目錄 3 正文 4 參考資料 3 課程設計的成績為優秀 良好 中等 及格 不及格五個等級 評為優 秀的學生人數一般不超過 20 及格與不及格人數不低于15 南京工程學院課程設計說明書 4 第二章 工藝簡介 2 1 概述 酒精工業是國民經濟重要的基礎原料產業 酒精廣泛應用于化工 食品工業 日化 醫藥衛生等領域 同時又是酒基 浸提劑 溶劑 洗滌劑和表面活性劑 我國酒精生產的原料比例為 淀粉質原料 玉米 薯干 木薯 占 75 廢糖蜜原料占 20 合成酒精占 5 由此 我國酒精生產的原料主要是 玉米 薯干等淀粉質原料 酒精企業酒精糟的 廢染是食品與發酵工業最嚴重的 廢染源之一 由于投資 生產規模 技術 管理等原因 大部分酒精企業的綜合利用率較低 2 2 酒精廢水特性 酒精廢水是高濃度 高溫度 高懸浮物的有機廢水 其 COD 在 40000mg L 左右 BOD 在 20000mg L 左右 干物質含量達 5 8 每噸廢水有機 物總量在 500 公斤以上 廢液中的廢渣含有粉碎后的木薯皮 根莖等粗纖維 這類物質在廢水中是不溶性的COD 木薯中的纖維素和半纖維素是多糖類物質 在酒精發酵中不能成為酵母菌的碳源而被利用 殘留在廢液中 表現為溶解性 COD 無機灰分的泥砂雜質 酒精糟雖然無毒 但是廢染負荷高成酸性 這些 物質增加了廢水處理的難度 2 3 工藝流程選擇 2 3 1 工藝流程選取原則 1 貫徹執行國家關于環境保護的政策 符合國家的有關法規 規范及標準 2 設備選型采用通用產品 運行穩定可靠 效率高 管理方便 維修維護工作 量小 價格適中 南京工程學院課程設計說明書 5 3 根據設計進水水質和回用水質要求 所選廢水處理工藝力求技術先進成熟 處理效果好 運行穩妥可靠 高效節能 經濟合理 減少工程投資及日常運行 費用 4 平面布置力求在便于施工 便于安裝和便于維修的前提下 使各處理構筑物 盡量集中 節約用地 擴大綠化面積 5 妥善處理和處置處理過程中產生的沉砂和廢泥 避免造成廢染 6 設計中盡量選用低噪聲的動力設備 并適當采取消聲 減振措施 防止二次 廢染 7 為確保工程的可靠性及有效性 提高自動化水平 降低運行費用 減少日常 維護檢修工作量 改善工人操作條件 采用現代化技術手段 實現自動化控制 和管理 做到技術可靠 經濟合理 8 廢水處理構筑物按半地下式進行設計 力求減少廠區土方量 9 盡量減少廢水提升高度和提升次數 以節約能源 10 對于平面尺寸大 池深高的水池 采用鋼筋混凝土結構 建筑物建于地上 均采用磚混結構 與周圍主體環境相匹配 2 3 2 工藝方案分析 本項目廢水的特點為 1 廢水以有機廢染為主 BOD5 COD 0 4 可生化性較好 2 廢水中主要廢染物指標 BOD5 COD SS 值比一般工業廢水高 3 廢水處理工藝的選擇與廢水的原廢水水質 出水要求 廢水廠規模 當 地溫度 用地面積 發展余地 管理水平 工程投資 電價和環境影響等因素 有關 針對以上特點 以及出水要求 選擇了UASB 生物接觸氧化池工藝 在生 物處理前采用混凝沉淀池 氣浮池使 SS 達標 上流式厭氧污泥反應器 UASB 技術在國內外已經發展成為厭氧處理的主 流技術之一 UASB 的基本特征是不用吸附載體 污水從底部均勻進入 向上 流動 顆粒污泥 污泥絮體 在上升的水流和氣泡作用下處于懸浮狀態 反應 器下部是濃度較高的污泥床 上部是濃度較低的懸浮污泥層 有機物在此轉化 南京工程學院課程設計說明書 6 為甲烷和二氧化碳氣體 在反應器的上 部有三相分離器 可以脫氣和使污泥沉 淀回到反應器中 UASB 有機負荷 的 COD 負荷較高 反應器中污泥濃度高達 100 150 g L 因此 COD 去除效率比普通的厭氧反應器高三倍 可達 80 95 與其他厭氧生物反應相比 UASB 的特點如下 1 構造簡單巧妙 2 反應器內可培養出厭氧顆粒污泥 3 實現了污泥泥齡 SRT 與水力停留時間 HRT 的分離 4 UASB 反應器對各類廢水有很大的適應性 5 能耗低 產泥量少 6 不能除去廢水中的氮和磷 生物接觸氧化法是生物膜法的一種 屬于好氧生化處理工藝 整個系統由池 體 填料 曝氣設備等組成 好氧生化法是細菌及菌類的微生物 后生動物等 一類的微型動物在填料載體上生長繁殖 微生物攝取污水中的有機物作為養份 吸附分解污水中的有機物 微生物不斷新陳代謝 保持活性 從而使污水得以 凈化 在溶解氧和食物都充足的情況下 微生物繁殖十分迅速 生物膜逐漸增 厚 溶解氧和污水中的有機物憑借擴散作用 被微生物利用 當生物膜達到一 定厚度時 氧氣無法向生物膜內部擴散 好氧菌死亡 而兼性細菌和厭氧菌開 始大量繁殖 形成厭氧層 利用死亡的好氧菌為基質 并在此基礎上不斷繁殖 厭氧菌 經過一段時間后在數量上開始下降 加上代謝氣體的逸出 使生物膜 大塊脫落 在脫落的生物膜表面新的生物膜又重新發展起來 在接觸氧化池內 由于填料表面積大 所以生物膜發展的每一個階段都是存在的 使去除有機物 的能力穩定在一個水平上 接觸氧化工藝的主要優點如下 1 體積負荷高 處理時間短 節約占地面積 2 生物活性高 3 微生物濃度高 4 污泥產量低 5 出水水質好而且穩定 6 運行管理方便 南京工程學院課程設計說明書 7 2 4 工藝流程 2 5 1 格柵 格柵用以去除廢水中較大的懸浮物 漂浮物 纖維物質和固體顆粒物質 以 保證后續處理單元和水泵的正常運行 減輕后續處理單元的處理負荷 防止阻 塞排泥管道 2 5 2 污水提升泵房 將上游的污水提升至后續處理單元所要求的高度 使其實現重力流 2 5 3 調節沉淀池 廢水呈酸性 在調節池中 加堿調節水的 pH 以防止廢水對后面設備及管 道的腐蝕 同時可作為沉砂池 降低廢水中部分的懸浮顆粒濃度 2 5 4 混凝沉淀池 混凝沉淀池是利用流體力學理論 通過折板和一些整流板來實現控制水的流 加堿 混凝沉 淀池 氣浮池 UASB 攪拌 格柵 UASB 污泥外運 出水 生物接觸 氧化池 泵 脫水機 房 二次沉 淀池 污泥消 化池 調節沉 淀池 污泥濃 縮池 進水 柵渣 沼氣貯柜 南京工程學院課程設計說明書 8 態使得水在反應池的剪切力由大到小 使膠體脫穩形成致密的礬花 從而實現 對絮凝合理控制 并保證絮凝效果最佳 且沉淀出水效果最好的一種反應沉淀池 本單元特點 反應時間短 沉淀池表面負荷高 沉淀池出水水質好且出水穩定 2 5 5 氣浮池 廢水通過在反應池中和絮凝劑反應 形成大的絮凝體 廢水然后進入接觸室 中和溶氣水混合 輕質的懸浮物上附著著氣泡 漂浮到水表面 較重的絮凝體 在分離室中沉淀 經過混凝氣浮法處理的廢水 可以去除水中90 以上的懸 浮物 2 5 6 UASB UASB 處理器是集有機物去除及泥 水和氣三相分離于一體的集成化廢水處 理工藝 其工藝的突出特征是反應器中可培養形成沉降性能好的顆粒污泥 形 成污泥濃度極高的污泥床 使其具有容積負荷高 污泥截留效果好 反應器結 構緊湊等一系列優良的運行特性 利用 UASB 中厭氧微生物處理水中高負荷及難降解有機物 去除率高 能 適應沖擊負荷和產生沼氣 2 5 7 生物接觸氧化池 生物接觸氧化池內置填料 填料淹沒在污水中 填料上長滿生物膜 污水與 生物膜接觸過程中 有機物被微生物吸附 氧化分解和轉化為新的生物膜 填 料上脫落的生物膜 隨水流到二沉池后去除 污水得到凈化 生物接觸氧化池容積負荷高 微生物濃度高 生物活性高 無需污泥回流 用來進一步去除有機物 保證BOD COD 達標 南京工程學院課程設計說明書 9 2 5 8 二沉池 將活性污泥和處理水分開 起到固 液分離和污泥濃縮的作用 2 5 9 污泥濃縮池 將系統的剩余污泥混合于此 并消除剩余污泥泵出泥不均 以獲得均勻的污 泥濃度 濃縮的過程中可以去除污泥中部分間隙水 從容減少了污泥的體積 污泥的貯存為優化污泥脫水創造了條件 確保脫水機的穩定運行 2 5 10 污泥脫水 1 污泥調理 通過物理 化學或者物理化學作用 改善污泥的脫水性能 改 變污泥的組織結構 減小污泥的黏性 降低污泥的比組 從而改善污泥脫水性 能 有助于后面對污泥脫水處理 2 污泥脫水 由于氧化溝污泥產生量大 而采用采用帶式壓濾機 相比于其 他脫水方法 不需要真空或者加壓設備 因此它消耗動力少 并可以連續運行 并且工藝簡單 可以將污泥含水率降至80 85 南京工程學院課程設計說明書 10 第三章 UASB 工藝設計計算 UASB 反應器的設計計算主要包括 反應器主要尺寸的確定 三相分離器的 設 計 進水配水系統的設計等 3 1 設計水質 參數 hmhmdmQ 67 66 3 200 1600 333 容積負荷 dmkgCODNv 3 12 3 2 UASB 反應器結構尺寸設計計算 1 UASB 有效容積 3 0 3584 12 6720336003 200 m Nv SSQ V e 有效 式中 Q 設計處理流量 dm 3 進出水 COD 濃度 e SS 0 3 mkgCOD Nv 容積負荷 dmkgCOD 3 2 工程設計反應器 4 座 根據經驗 UASB 最經濟高度一般在 3 6m 之間 取 有效水深 h 6m 則 橫截面積 單池面積 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圓形池經濟 單池從布水均勻性和經濟性考慮 矩 形池長寬比在 2 1 以下較合適 取池長 L 15m 池寬 B 10m 水質指標進水水質 mg l 出水水質 mg l 去除率 COD30800 336006160 672080 BOSS113 5 南京工程學院課程設計說明書 11 單池截面積 總截面積 2 m1501015 LBSi 2 6004150mhSS i 總 4 設計反應器總高 H 6 5m 超高 0 5m 單池總容積 mHSV ii 9005 05 6150 反應池總容積 2 36004900mnVV i 5 水力停留時間h Q V tHRT76 53 3 200 3584 有效 水力負荷 hmm S Q q 33 11 0 600 3 200 總 對于顆粒廢泥 水力負荷 q 0 1 0 9 故符合要求 hmm 33 3 3 三相分離器構造設計 三相分離器的設計主要包括沉淀區 回流縫 氣液分離器的設計 1 沉淀區設計 根據一般設計要求 沉淀區水力表面負荷應小于0 7 沉淀室底部進 hmm 23 水口表面負荷一般小于2 0 hmm 23 南京工程學院課程設計說明書 12 本工程設計中 與短邊平行 沿長邊每池布置 6 個集氣罩 構成 6 個分離單元 則每池設置 6 個三相分離器 三相分離器長度 B 10m 每個單元寬度 b L 6 15 6 2 5m 沉淀區的沉淀面積即為反應器的水平面積 即 150 2 m 沉淀區的表面水力負荷為 符合設計要求 hmm S Q q i 33 11 0 150 4 3 200 hmm 33 0 1 2 回流縫設計 設上下三角形集氣罩斜面水平夾角 取 55 mh2 1 3 mbbb m h b 82 084 0 25 22 84 0 55tan 2 1 tan 12 3 1 式中 下三角形集氣罩底寬 m 1 b 下三角形集氣罩的垂直高度 m 3 h 相鄰兩個下三角形集氣罩之間的水平距離 m 2 b b 單元三相分離器的寬度 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 設氣泡直徑 氣泡上升速度 hmscmd g v gb 59 9 266 001 01015 1 03 1 02 0 18 98195 0 18 232 1 南京工程學院課程設計說明書 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 可脫去 d 0 01cm 的氣泡 4 三相分離器與 UASB 高度設計 為集氣罩以上的覆蓋水深 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 總高 6 5m 沉淀區高 2m 廢泥區高 2m 懸浮區高 2m 超高 0 5m 3 4 布水系統的設計計算 1 配水系統形式采用多管多孔配水方式 每個反應器設 1 根 D 100mm 的總水管 12 根 d 50mm 的支水管 支管分別位于總水管兩側 同側每兩根支管之間的中心距 為 2 5m 配水孔徑取 15mm 孔距 2 5m 每根水管有 2 個配水孔 每個孔的服務 面積 孔口向下 2 25 65 25 2m 2 布水孔孔徑 流速sm D Q u i 59 0 1 03600 3 200 3600 4 22 布水孔 24 個 出水流速為 2m s 則孔徑為 取 d 15mmmm nu Q d i 1 11 2243600 3 200 3600 4 補水管設在距離 UASB 底部 200mm 處 3 驗證 空塔水流速度 hmhm S Q u 0 1 11 0 600 3 200 總 空塔氣流速度 hmhm S rQS ug 1 05 1 600 35 0 8 0 6 333 200 0 南京工程學院課程設計說明書 15 符合要求 為 COD 去除率 取 80 3 5 排泥系統的設計計算 1 取 則 4 座 UASB 反應器中廢泥總量 LVSScss 15 71680 kg d 71 68 t d 203584 ss VCG 2 產泥量計算 取 X 0 05kgVSS kgCOD 則產泥量為 dkgVSSXQSX r 48 25808 0 6 33160005 0 式中 去除的 COD 濃度 r S 3 mkgCOD 取 VSS SS 0 8 dkgSSX 6 3225 8 0 48 2580 單池產泥量 dkgSS X Xi 4 806 4 6 3225 4 廢泥含水率為 98 當含水率大于 95 取 則廢泥產量 3 1000mkg s dm P X Q s s 28 161 9811000 6 3225 1 3 單池產泥量dm Q Q s si 32 40 4 3 廢泥齡d X G c 22 22 6 3225 71680 3 排泥系統設計 在距 UASB 反應器底部 1m 和 2m 高處 各設置兩個排泥口 共 4 個排泥斗 排空 時由廢泥泵從排泥管強排 反應器每天排泥一次 各池廢泥由廢泥泵抽入廢泥濃縮 池中 排泥管選用 DN200 的鋼管 3 6 出水系統的設計計算 為保證出水均勻 沉淀區的出水系統通常采用出水渠 一般每個單元三相分離器沉 淀區設一條出水渠 而出水渠每隔一定距離設出水堰 南京工程學院課程設計說明書 16 1 出水槽設計 池中設有 6 個單元三相分離器 出水槽 6 條 槽寬mbc2 0 單個反應器流量sm Q q i i 0046 0 3600 4 3 200 3600 3 設出水槽槽口附近水流速度則槽口附近水深smvc 2 0 m019 0 2 02 0 6 0046 0 cc i cf vb q h 取槽口附近槽深 出口坡度為 0 01 出水槽尺寸mhc2 0 mmm2 02 010 2 溢流堰設計 1 出水槽溢流堰共有 12 條 每條長 10m 設計 90 三角堰 堰高 50mm 堰 口寬 100mm 則堰口水面寬 b 50mm 每個 UASB 處理水量為 4 63L s 溢流負荷 1 2 設計溢流負荷為 則堰上水面總長 smL smLf 1 m f q L63 4 1 63 4 三角堰數量 取 100 個個93 1050 63 4 3 b L n 每條溢流堰三角堰數量 個10 10 100 一條溢流堰上共有 10 個 100mm 的堰口 10 個 100mm 的間隙 2 堰上水頭校核 每個堰出流率為 sm n q q i 1063 4 100 1063 4 35 3 按 90 三角堰計算公式 則堰上水頭 5 2 43 1 hq m q h016 0 43 1 1063 4 43 1 4 0 5 4 0 南京工程學院課程設計說明書 17 3 出水渠設計計算 UASB 反應器沿長邊設一條矩形出水渠 6 條出水槽的出水流至此渠 出水渠保持 水平 出水由一個出水口排出 出水渠寬 坡度 0 01 出水渠口附近水速 則渠口附近水深mbQ4 0 smvQ 2 0 m bv q h QQ qf 1157 0 2 02 0 00463 0 以出水槽口為基準計算 出水渠渠深 mmhf32 0 3157 0 1157 0 2 0 4 UASB 排水管設計計算 Q 4 63L s 選用 D 150mm 鋼管排水 充滿度為 0 6 管內水速smv 44 0 6 015 0 00463 04 2 3 7 沼氣收集系統的設計計算 1 沼氣產量 1 總產氣量 dmErQSG 8 150528 06 33160035 0 3 0 單個反應器產氣量 dm G Gi 2 3763 4 8 15052 4 3 2 集氣管 每個集氣罩的沼氣用一根集氣管收集 單池共有 13 根集氣管 每根集氣管最大氣流量smq 0034 0 13360024 2 3763 3 max 集氣室沼氣出氣管直徑取 100mm 3 沼氣主管 南京工程學院課程設計說明書 18 集氣管先通到一根單池主管 再匯入兩池沼氣主管 單池主管管道坡度 0 5 其最大氣流量 smqi 0435 0 360024 2 3763 3 取 D 150mm 充滿度為 0 8 則 smv 08 3 8 015 0 40435 0 2 沼氣總管最大氣流量 smq 1742 0 360024 8 15052 3 max 取 D 500mm 充滿度為 0 7 流速smv 27 1 6 05 0 41742 0 2 2 水封罐設計 水封罐的作用是控制三相分離器的集氣室中氣液兩相的界面高度 保證集氣室出氣 管在反應器運行過程中不被淹沒 運行穩定并將沼氣及時排出反應器 以防止浮渣 堵塞等問題的產生 同時兼有隔絕和排除冷凝水的作用 每一反應器配一水封罐 集氣罩中出氣氣壓最大取2m 儲氣罐內壓強 1 HOH2OHH 20 400mm取 水封高度 OmHHHH 201 6 14 02 取水封罐高度為 2 5m 直徑 1500mm 進氣管 出氣管各一根 D 200mm 進水 管 放空管各一根 D 50mm 并設液面計 南京工程學院課程設計說明書 19 3 氣水分離器 氣水分離器有干燥沼氣的作用 選用鋼制汽水分離器 4 個 氣mmHmm1800500 水分離器裝有鋼絲填料 并配有流量計壓力表 4 氣柜 氣柜容積為 3h 的產氣量 8 3 6 1881 24 3 8 15052mvg 氣柜尺寸 mmmm 1000012000 3 8 處理效果預測 本工藝設計混凝沉淀池可除去90 SS 氣浮池可除去 95 SS 故 SS 經 處理后含量為LmgLmg 200 5 113 951 901 22700 設計混凝沉淀池可除去 30 COD BOD 氣浮池可除去 20 COD BOD UASB 可除去 80 COD BOD UASB 可除去 75 COD BOD 生物接觸氧化池可除去 790 COD BOD 故 COD 經處理后為 BLmgLmg 300 168 901 751 801 201 301 60000 OD 經處理后為 LmgLmg 150 2 67 901 751 801 201 301 24000 經調節池加堿調節 PH 6 0 9 0 南京工程學院課程設計說明書 20 第四章 心得體會 兩周的課程設計遠比水控課來得辛苦 書到用