《水污染控制工程》課程設(shè)計(jì)淀粉廢水處理工藝設(shè)計(jì)

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1、 《水污染控制工程》課程設(shè)計(jì) 題 目： 淀粉廢水處理工藝設(shè)計(jì) 院 系： 環(huán)境與生物工程學(xué)院 專 業(yè)： 環(huán)境工程 班 級(jí)： 0801 2011 年 8月 29日 目錄 一． 綜述 1.1項(xiàng)目概況3 1.2廢水排放的危害和工程建設(shè)的必要性3 二．設(shè)計(jì)依據(jù)和原則 2.1設(shè)計(jì)依據(jù)3 2.2設(shè)計(jì)原則4 三.廢水處理工程的建設(shè)規(guī)模及目標(biāo) 3.1廢水種類及設(shè)計(jì)水量4 3.2設(shè)計(jì)水質(zhì)4 3.3排放標(biāo)準(zhǔn)4 四.廢水處理方案 4.1工藝流程4 4.2流程簡(jiǎn)述

2、5 4.3其他構(gòu)筑物5 五.工藝設(shè)計(jì) 5.1設(shè)計(jì)參數(shù)6 5.2設(shè)計(jì)計(jì)算6 5.2.1UASB的尺寸計(jì)算7 5.2.2進(jìn)水排水系統(tǒng)計(jì)算7 5.2.3三相分離器的設(shè)計(jì)7 5.2.4出水區(qū)的設(shè)計(jì)8 5.2.5每日沼氣產(chǎn)量8 5.2.6產(chǎn)泥量計(jì)算8 六.總結(jié)9 七．參考文獻(xiàn)9 一、綜述 1.1 項(xiàng)目概況 為了使淀粉廠排出的廢水能夠達(dá)到國(guó)家規(guī)定的排水標(biāo)準(zhǔn)，使河流免受其污染，必須對(duì)該廢水進(jìn)行處理，本項(xiàng)目就是主要是針對(duì)含有淀粉廢水的處理，采用UASB工藝。其工作原理可簡(jiǎn)述如下，淀粉廠排出

3、的含淀粉的污水經(jīng)管道進(jìn)入處理廠，首先經(jīng)格柵過(guò)濾較大的雜質(zhì)，再進(jìn)入調(diào)節(jié)池進(jìn)行對(duì)污水的調(diào)節(jié)，經(jīng)提升泵進(jìn)入U(xiǎn)ASB反應(yīng)器和生物接觸氧化池將有機(jī)物分解，然后進(jìn)入二沉池進(jìn)行泥水分離，部分污泥回流調(diào)節(jié)池，剩余污泥濃縮脫水外運(yùn)。厭氧消化時(shí)有沼氣產(chǎn)生作為能源加以利用。 UASB反應(yīng)器是目前應(yīng)用最廣泛的高效厭氧反應(yīng)器，其研究應(yīng)用一直很受青睞，它的中文名稱為升流式厭氧污泥床反應(yīng)器，是由荷蘭Wageningen農(nóng)業(yè)大學(xué)教授Lettinga領(lǐng)導(dǎo)的研究小組于1971～1978年間開(kāi)發(fā)研制的，利用重力場(chǎng)對(duì)不同密度的物質(zhì)作用的差異，發(fā)明了三相分離器。后來(lái)經(jīng)不斷的改進(jìn)20世紀(jì)80年代我國(guó)開(kāi)始對(duì)UASB反應(yīng)器進(jìn)行研

4、究，并嘗試處理啤酒污水。與其他的反應(yīng)器相比具有容積負(fù)荷高，水力停留時(shí)間長(zhǎng)，能耗低，設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，運(yùn)行穩(wěn)定，處理效果好等特點(diǎn)，因此截止2000年底我國(guó)現(xiàn)在已有59%的工程采用此.法。 本次所處理的污水流量為4000t/d；CODcr:8000mg/L；BOD:4500mg/L；SS:400mg/L; PH值：6～9。通過(guò)對(duì)反應(yīng)器的設(shè)計(jì)出水CODcr小于100ml/L；BOD5小于等于20mg/L；SS小于等于70mg/L；PH在6~8之間。 1.2廢水排放的危害及工程建設(shè)的必要性 近些年來(lái)，越來(lái)越多的水污染事件頻繁發(fā)生，造成了人員死亡和財(cái)產(chǎn)的巨大損失，廢水排放到河流，對(duì)河流產(chǎn)生嚴(yán)重污

5、染，大多魚蝦死亡，動(dòng)植物大量死亡滅絕，蚊蠅滋生，各種病菌對(duì)于人類來(lái)說(shuō)簡(jiǎn)直就是災(zāi)難。水是生命的源泉，水是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的命脈，擁有干凈的水資源就擁有健康的身體，和美好的環(huán)境。雖然我國(guó)水資源總量很大，但是人均水資源僅為世界平均水平的四分之一，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工農(nóng)業(yè)用水量不斷加大，水污染現(xiàn)象嚴(yán)重并呈現(xiàn)越來(lái)越難趨勢(shì)，可以想象我們的將來(lái)勢(shì)必嚴(yán)重缺水，因此為黨和國(guó)家在社會(huì)主義初級(jí)階段建設(shè)和發(fā)展提供合格的水資源是十分必要的。為人民提供一個(gè)舒適整潔的環(huán)境更是我們這一工程必須承擔(dān)的責(zé)任。 二、設(shè)計(jì)依據(jù)和原則 2.1設(shè)計(jì)依據(jù) （1）國(guó)家規(guī)定的污水排放標(biāo)準(zhǔn)； ?。?）有關(guān)法律、法規(guī)及設(shè)計(jì)規(guī)范。 2.2設(shè)計(jì)原則

6、 本工程設(shè)計(jì)方案報(bào)告的編制遵循以下原則： （1）認(rèn)真執(zhí)行國(guó)家有關(guān)法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)定，根實(shí)際情況，采用切 實(shí)可行的治理方案，符合處理效果好、建設(shè)投資少、運(yùn)行費(fèi)用低、管理操作簡(jiǎn)便的要求。 （2）廢水進(jìn)行綜合治理，化害為利，解決生產(chǎn)污水造成的污染， 力求充分發(fā)揮建設(shè)項(xiàng)目的環(huán)境效益、社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。 （3）根據(jù)廢水水質(zhì)的特點(diǎn)，做到投資省、運(yùn)行費(fèi)用低，技術(shù)可靠、運(yùn)行穩(wěn)定、處理效果好。 三、廢水處理工程的建設(shè)規(guī)模及目標(biāo) 3.1廢水種類及設(shè)計(jì)水量 本設(shè)計(jì)處理廢水是淀粉廠的排出的廢水，設(shè)計(jì)流量為4000t/d. 3.2設(shè)計(jì)水質(zhì) CODcr：8000mg/L；BOD：4500

7、mg/L；SS:400mg/L；pH值：6～9。 3.3排放標(biāo)準(zhǔn) CODcr≤100ml/L；BOD5≤20mg/L；SS≤70mg/L；pH在6～8之間。 四、廢水處理方案 4.1工藝流程 淀粉廢水 格 柵 調(diào) 節(jié) 池 提 升 泵 生物接觸 氧化池 二 沉 池 出 水 污泥濃縮池 污泥脫水 污泥外運(yùn) 上清水 壓縮水 圖1 工藝流程圖 UASB反應(yīng)器 預(yù)沉池 4.2流程簡(jiǎn)述 正如上圖所介紹的那樣，淀粉廢水首先經(jīng)粗格柵和細(xì)格柵將較大的漂浮物和部分懸浮物過(guò)濾掉；經(jīng)過(guò)濾的污水進(jìn)入調(diào)節(jié)池進(jìn)行調(diào)節(jié)，使所處理的污水適合后續(xù)處

8、理，不會(huì)對(duì)微生物以及其他的構(gòu)筑物產(chǎn)生影響，通過(guò)對(duì)污水的調(diào)節(jié)可將污水通過(guò)提升泵將其抽到較高的位置自上而下直接流入U(xiǎn)ASB反應(yīng)器進(jìn)行厭氧消化（在反應(yīng)器底部有一個(gè)高濃度的高活性的污泥層，大部分有機(jī)物在這里轉(zhuǎn)化為CO2和CH4，上部設(shè)有三廂分離器完成氣固夜的分離）；分離后的清水則在上部流出來(lái)此時(shí)污水仍有較多的有機(jī)物，需要進(jìn)行好養(yǎng)氧化處理因此進(jìn)入生物接觸氧化池；最后進(jìn)入二沉池將生物膜和各種懸浮物沉淀；出水后水質(zhì)則可以達(dá)到國(guó)家規(guī)定的污水排放標(biāo)準(zhǔn)，污泥濃縮部分回流到調(diào)節(jié)池，剩余污泥脫水外運(yùn)。這就是整個(gè)過(guò)程的粗略的概述。 4.3其他主要構(gòu)筑物 4.3.1格柵 格柵由一組平行的金屬柵條制成，斜放在污水

9、提升泵集水池前的重力流水渠道上，用以阻擋污水中的殘留在污水中成懸浮或漂浮的大塊固體物，如草木，塑料制品，纖維及其他的雜質(zhì)，以防止閥門，管道，水泵，吸泥管及其他后續(xù)處理設(shè)備的堵塞和損壞。由于本設(shè)計(jì)處理的是工業(yè)廢水，所以選擇中格柵（30mm）和細(xì)格柵(15mm)，采用機(jī)械清渣，傾角60度，柵條間距20mm，篩網(wǎng)孔眼0.25mm. 4.3.2調(diào)節(jié)池 由于進(jìn)水的水質(zhì)，水量不穩(wěn)定，防止沖擊負(fù)荷的發(fā)生，并且PH變化不定時(shí)，具有較強(qiáng)的毒性時(shí)，綜合考慮到這些方面的原因，調(diào)節(jié)池的作用就不可忽視。由于本次處理污水濃度較大，設(shè)置沉淀器和酸化污泥分離設(shè)備。 4.3.3預(yù)沉池 此設(shè)備主要是去除污水中不容的小

10、顆粒，能夠大量去除SS（約為50%），為UASB反映其提供良好的操作環(huán)境，出水更有保證。采用停留時(shí)間為1.5-2.0h. 4.3.4UASB 如圖所示這就是UASB剖面圖，它是一個(gè)由低端高濃度的污泥組成，污水從下端進(jìn)入上端流出期間產(chǎn)生沼氣，容積負(fù)荷高。 圖2 UASB剖面圖 4.3.4生物接觸氧化池 厭氧處理只能去除科生物降解的有機(jī)物，一般不能去除氨氮和硫化物，有機(jī)物也不能達(dá)標(biāo)，所以需要再接一個(gè)好養(yǎng)處理，生物接觸氧化池能利用好氧微生物的氧化代謝作用將有機(jī)物轉(zhuǎn)化因此更很好解決以上出現(xiàn)的問(wèn)題。 4.3.5.二沉池 這是一個(gè)非常重要的構(gòu)筑物，能夠?qū)⒚撀涞奈⑸锖徒^大部分的懸浮物沉淀與

11、此。對(duì)于出水具有十分必要的意義。這里采用輻流式沉淀池。 4.3.6.污泥濃縮池 將沉淀的污泥利用重力脫水，減少污泥容量。 五、UASB工藝設(shè)計(jì) 5.1設(shè)計(jì)參數(shù) 通過(guò)對(duì)同類工業(yè)的廢水用UASB反應(yīng)器處理運(yùn)行結(jié)果的調(diào)查，得出以下經(jīng)驗(yàn)已知常溫條件下（20～25℃）對(duì)進(jìn)水容積負(fù)荷可在5-10Kg/COD(m3/d),COD和SS去除率分別為85%和70%，沼氣表現(xiàn)產(chǎn)率為0.4m3/kgCOD污泥表現(xiàn)產(chǎn)率0.05KgVss/kgCOD,Vss/SS=0.8，厭氧污泥可實(shí)現(xiàn)顆?；? 平均流量Q=4000M3/d=167M3/h=0.046M3/s；進(jìn)水COD濃度S0=8000mg/L；我們?nèi)?/p>

12、容積負(fù)荷Nv=9.0Kg/COD(m3/d)；溫度在常溫條件下（20～25℃）。 則處理后的預(yù)期出水水質(zhì)： COD：8000（1-0.85）=1200 mg/L； BOD：4500(1-0.85)=675 mg/L； SS：400(1-0.7)=120mg/L。 5.2設(shè)計(jì)計(jì)算 5．2．1．UASB反應(yīng)器的尺寸計(jì)算 其反應(yīng)器的有效容積：V=Q*So/Nv=4000*8/9.0=3555.6m；考慮有效容積3556M3，采用三座矩形UASB反應(yīng)器，每個(gè)高度為10m，表面積為118.5M2長(zhǎng)和寬分別為16.4m和7.2m;表面水力負(fù)荷q=Q/A=167/(131.68*3)=0.42

13、<1.0,符合要求。 5．2．2進(jìn)水排水系統(tǒng) 采用產(chǎn)孔板配水，每個(gè)反應(yīng)器設(shè)10根d=0.15m長(zhǎng)8m每根孔管之間的距離為1.5m，孔距為1.8m，每根四個(gè)孔，共有40個(gè)孔穿孔中心距反應(yīng)器低0.2m，配孔徑采用15mm，反應(yīng)器的進(jìn)水量為0.046/3=0.015M3/s,每個(gè)孔的進(jìn)水流速為0.015/(40/4*3.14159*0.015*0.015)=2.12m/s，每個(gè)孔的服務(wù)面積：118.5/40=2.95m3,在1-3之間，符合要求。 5．2．3三相分離器的設(shè)計(jì) b

14、 h2 b 3 α h4 h4 D v2 E C B va vb α b 1 b 2 b1 A b2 h1

15、 bb bb h3 bbb 圖3 單元三相分離器計(jì)算示意圖 三相分離器有上下兩層重疊的三角形集氣罩組成，由穿孔管進(jìn)水配水，采用明渠出水，沉淀區(qū)的面積為反應(yīng)器的水平面積，則沉淀區(qū)的表面積負(fù)荷率為：q=Q/A=167/(131.68*3)=0.42<1.0,符合要求。設(shè)上下三角形集氣罩斜面水平夾角為55度，取保護(hù)高度0.

16、5m下三角高度1.4m，上三角高度h2=0.5m。 則有b1=h3/tg55=1.4/1.428=0.98；設(shè)單元三相分離器寬b=3m，則下集氣罩之間的寬度為b2=1.04m；下集氣罩之間的間隙b2中的水流上升速度v1，回流縫總面積：a1=1.04*7.2*6=44.89m2； 則v1=167/2/44.89=1.86m/h，上三角集氣罩之間縫隙的水流上升流速為v2,則設(shè)b2=0.5m；回留縫隙的總面積a2=2.76*2*6*7.2=43.2m2； 則v2=167/2/43.2/=1.93；a為控制斷面，可以滿足v1

17、三角斜面的垂直距離： CEsin55=0.5*0.819=0.41, BC=CE/sin35=0.29/0.5736=0.71m,取AB=0.45,上三角位置就可以去定了，其高為：h4=(ABcos55+b2)tg55（0.4*0.5736+1.04/2*1.4281=1.11， 已知上三角形集氣罩的水深為0.5m，則上下三角形集氣罩的位置就去定了。 根據(jù)已經(jīng)確定的三相分離器的構(gòu)造，校核氣液分離的條件如下： 沿AB方向水流的速度： Va=167/2/0.29/6/2=3.33m/h， 設(shè)氣泡在A點(diǎn)的上升速度Vb,設(shè)氣泡的直徑dg=0.01cm，在

18、常溫下密度1.03g/cm3，ρg=1200g/cm3.V=0.010cm2/s,в=0.95， 根據(jù)μ=0.0101*1.03=0.0104g/(cm*s)一般的取廢水的為0.02 g/(cm*s) 則Vb=0.95*9.81/18/0.02*(1.03-0.0012)*0.0001=0.266cm/s=9.58m/h 根據(jù)前面的計(jì)算結(jié)果有：BC/AB=1.577，Vb/VA=2.876 則可滿足Vb/VA> BC/AB的要求。可脫出直徑大于或等于0.01cm的氣泡。 5.2.4出水渠的設(shè)計(jì) 考慮把配水管兼做排泥管用，可均勻排除泥床的污泥，并在反應(yīng)器的1/2高處，和三相分離器下

19、三角以下0.5m處各設(shè)d=100mm排泥管一根，并在池底設(shè)放空管。 5.2.5每日沼氣的產(chǎn)生量 4000*8*0.85*0.4=10880m3/(沼氣/d) 5.2.6產(chǎn)泥量計(jì)算 每日表現(xiàn)產(chǎn)泥量為：4000*8*0.85*0.005=1360KgVSS/d; 則1360/0.8=1700KgSS/d。 六、總結(jié) 以上就是我親自設(shè)計(jì)的UABR反應(yīng)器，首先我要說(shuō)的就是這個(gè)反應(yīng)器適合處理高濃度的有機(jī)廢水，本設(shè)計(jì)主要針對(duì)含淀粉的廢水，理論上可以完成預(yù)期的效果，但本人水平有限，可能有些地方略有疏忽，到實(shí)際操作時(shí)還要根據(jù)污水的處理量，濃度，溫度等的變化做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，并期盼老師能給我以批評(píng)指導(dǎo)。 其次，通過(guò)此次的課程設(shè)計(jì)我獲益良多，平時(shí)在書本上學(xué)到的理論看似簡(jiǎn)單，但實(shí)踐起來(lái)期間的復(fù)雜程度是無(wú)法想象的！不過(guò)這也鍛練了我的意志力，并立志一定要把這門科學(xué)好學(xué)活！ 七、參考文獻(xiàn) [1]廢水厭氧生物處理理論與技術(shù).中國(guó)建筑工業(yè)出版社.2003年第五版. [2]污水處理工必讀.中國(guó)石化出版社.2007年.第一版. [3]UASB工藝設(shè)計(jì)應(yīng)用與實(shí)例.上海交通大學(xué)出版社. - 11 -