水解酸化池课程设计.docx

资源描述

水解酸化池课程设计.docx

《水解酸化池课程设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《水解酸化池课程设计.docx（17页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

水解酸化池课程设计.docx

水解酸化池课程设计

第一章绪论

第一节课程设计任务

第二节设计目的

第三节制药厂废水基本概况

第四节任务分析

第五节工艺流程

第二章工艺流程概述

第一节工艺原理

第二节结构

第三节工艺特点

第四节实际应用

第三章设计计算

第一节设计参数

第二节计算过程

第四章补充部分

第五章参考文献

第六章总结

第七章致谢

第一章绪论

第一节课程设计任务

该制药厂废水水质情况如下：

表1制药厂废水水质情况表

废水流量Q

2500m3/d

进水水质

出水要求

要求去除率

COD

6000mg/L

120mg/L

98%

BOD5

3000mg/L

60mg/L

98%

2500mg/L

200mg/L

92%

6.0—8.0

6.0—9.0

不需要调节

出水要求：

处理后废水排放达到GB8978-1996综合污水排放二级标

第二节设计目的

通过本课程设计进一步巩固本课程所学习的核心内容，掌握设计的内容以与相关参数的选择与计算，并使所学习知识系统化，培养学生运用所学习知识进行水处理工艺的设计。

本次课程设计，是让学生针对给定的处理工艺，选择相应的参数计算，绘制工艺图，使学生具有初步的设计能力。

第三节制药厂废水基本概况

制药工业废水中的污染物多属于结构复杂、有毒害作用和生物难以降解的有机物质，许多废水呈明显的酸碱性，部分废水中含有过高的盐分。

由于制药企业一般根据市场的需求决定产量，故排放废水的波动性很大；若在同一生产线上生产不同产品时，所产生废水的水质、水量差别也可能很大。

制药废水可简要地归结为高浓度难降解的有机废水，即COD浓度一般大于2000mg/L、可生化性指标BOD5/COD值一般小于0.3的有机废水。

考虑到制药废水可能残留某些药物成分等有毒害物质，排放到水体中会对生态环境造成不良影响，我国各类制药工业水污染排放标准中均选择了急性毒性的废水控制标准，以期有效控制有毒有害污染物对环境的影响。

第四节任务分析

给定制药厂进水水质中含有大量有机物质和悬浮物，但是并没有出现有毒害物质，并且废水没有呈明显的酸碱性，同时没有盐分的数据，认定为没有含过高盐分。

根据制药厂废水基本概况，SS在一级处理系统可有效除去，制药厂有机物质多为难以降解的，所以应加水解池，同时水解池对SS也有一定的去除作用。

然后采用厌氧或好氧系统进行处理使得COD、BOD5达标。

第五节水解池概述

水解是指有机物进入微生物细胞前、在胞外进行的生物化学反应。

微生物通过释放胞外自由酶或连接在细胞外壁上的固定酶来完成生物催化反应。

酸化是一类典型的发酵过程，微生物的代谢产物主要是各种有机酸。

从机理上讲，水解和酸化是厌氧消化过程的两个阶段，但不同的工艺水解酸化的处理目的不同。

水解酸化-好氧生物处理工艺中的水解目的主要是将原有废水中的非溶解性有机物转变为溶解性有机物，特别是工业废水，主要将其中难生物降解的有机物转变为易生物降解的有机物，提高废水的可生化性，以利于后续的好氧处理。

考虑到后续好氧处理的能耗问题，水解主要用于低浓度难降解废水的预处理。

混合厌氧消化工艺中的水解酸化的目的是为混合厌氧消化过程的甲烷发酵提供底物。

而两相厌氧消化工艺中的产酸相是将混合厌氧消化中的产酸相和产甲烷相分开，以创造各自的最佳环境。

高分子有机物因相对分子量巨大，不能透过细胞膜，因此不可能为细菌直接利用。

它们在水解阶段被细菌胞外酶分解为小分子。

例如，纤维素被纤维素酶水解为纤维二糖与葡萄糖，淀粉被淀粉酶分解为麦芽糖和葡萄糖，蛋白质被蛋白质酶水解为短肽与氨基酸等。

这些小分子的水解产物能够溶解于水并透过细胞膜为细菌所利用。

水解过程通常较缓慢，多种因素如温度、有机物的组成、水解产物的浓度等可能影响水解的速度与水解的程度。

酸化阶段，上述小分子的化合物在酸化菌的细胞内转化为更为简单的化合物并分泌到细胞外。

发酵细菌绝大多数是严格厌氧菌，但通常有约1%的兼性厌氧菌存在于厌氧环境中，这些兼性厌氧菌能够起到保护严格厌氧菌免受氧的损害与抑制。

这一阶段的主要产物有挥发性脂肪酸、醇类、乳酸、二氧化碳、氢气、氨、硫化氢等，产物的组成取决于厌氧降解的条件、底物种类和参与酸化的微生物种群。

第六节工艺流程

出水

图1-1工艺流程图

第二章工艺流程概述

第一节工艺原理

一、化学絮凝法

化学絮凝反应主要主要是污水中溶解性正磷酸盐与投加的金属盐发生置换反应，生成低溶解度的固体，迅速沉淀下来。

化学絮凝过程主要发生在反应池中，通过水利或机械搅拌，在水中形成速度梯度，使得颗粒相互碰撞，然后在一定条件下粘合在一起，从而形成絮体。

为了增强絮凝效果，有时也在混合反应池中投加高分子聚合物。

在反应池中控制速度梯度极其重要，不能采用空气搅拌形式进行混合。

工艺中调节池、反应池、沉淀池是化学絮凝一级强化处理。

二、水解酸化——好氧工艺

从原理上讲，水解（酸化）是厌氧消化过程的第一、二两个阶段。

水解（酸化）-好氧处理系统中的水解（酸化）段的目的是将原水中的非溶解态有机物截留并逐步转变为溶解态有机物；在连续厌氧过程中水解、酸化的目的是为混合厌氧消化过程中的甲烷化阶段提供基质。

而两相厌氧消化中的产酸段（产酸相）是将混合厌氧消化中的产酸段和产甲烷段分开，以便形成各自的最佳环境。

从而缩短停留时间，减少成本，达到去除效率。

该工艺流程采用水解酸化——好氧工艺，因为制药厂有机物质多为难以降解的，所以采用水解酸化，进行厌氧生物处理的第一、二阶段，然后运用好氧处理的生物接触氧化池使流程运行环境最佳。

第二节结构

一、格栅

格栅是一组平行的金属栅条制成的框架，斜置在污水流经的渠道上，或泵站集水池的进口出，用以截流大块的呈悬浮或漂浮状态的污物，是一种对后续处理构筑物或水泵机组具有保护作用的处理设备。

给定污水为制药厂污水，会有一些较大悬浮物和悬浮物，用格栅进行截留。

同时对后面的处理设备进行保护。

二、调节池

调节池是对水质与水量进行调节的构筑物，分为在线调节与离线调节两种方式，具有下列功能：

①减少或防止冲击负荷对处理设备不利影响；②使酸性或碱性废水得到中和，使处理中PH值保持稳定；③调节水温；④处理设备发生障碍，起到临时事故贮水池作用。

该工艺流程主要利用调节池①③④功能。

同时絮凝剂加入进调节池，然后随水进入反应池进行反应。

三、反应池

反应池作为完成混凝过程的反应设施，能较好的达到混凝效果。

四、沉淀池

沉淀池是分离悬浮固体的一种常用处理构筑物。

初沉池的去除对象是悬浮固体，可以去除SS约40%~55%，同时可去除20%~30%的BOD5，可降低后续生物处理构筑物的有机负荷。

五、化学絮凝法

调节池、反应池、沉淀池是化学絮凝一级强化处理，对悬浮固体、胶体物质的去除均有明显的强化效果，SS去除率可达90%以上，BOD5去除率50%~70%，CODCr的去除率50%~60%。

该工艺流程因为含有SS较高，采用化学絮凝法进行设计可有效去除SS，使SS达到去除要求。

同时对COD、BOD5也有去除效果，使其减少一部分。

SS去除率达90%以上，取92%；SS=2500×（1-92%）=200mg/L达标

BOD5去除率50%~70%,取60%；BOD5=3000×（1-60%）=1200mg/L

CODCr的去除率50%~60%,取55%；CODCr=6000×（1-55%）=2700mg/L

六、水解池

水解池中进行厌氧处理的一、二步骤，可减小有机物分子量，产生不完全氧化的产物，有利于后续的好氧段处理。

制药厂废水中含有大量高分子有机物，较难直接被微生物降解，而水解酸化可大大提高废水的可生化性。

在水解酸化阶段，通过缺氧降解，使水中大分子有机物分解为易生化的小分子有机物，从而提高废水的可生化性，保证后续生化处理效果。

SS去除率达85%；已达标

BOD5去除率40%~60%，取50%；BOD5=1200×（1-50%）=600mg/L

CODCr的去除率40%~70%,取60%；CODCr=2700×（1-60%）=1080mg/L

具体设计计算见第三章

七、生物接触氧化池

生物接触氧化池内设置填料，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，水中的有机物被微生物吸附、氧化分解和转化为新的生物膜。

从填料上脱落的生物膜，随水流到二沉池后被去除，污水得到净化。

BOD5去除率85%~95%，取85%；

=600×（1-90%）=60mg/L达标

CODCr去除率80%~95%，取85%；

=1080×（1-90%）=108mg/L达标

八、水解酸化——好氧工艺

水解池和生物接触氧化池组成水解酸化—好氧工艺，因为制药厂有机物质多为难以降解的，所以采用水解酸化，进行厌氧生物处理的第一、二阶段，然后运用好氧处理的生物接触氧化池使流程运行环境最佳。

九、二沉池

除去悬浮固体，沉淀分离活性污泥或去除生物膜法中脱落的生物膜，是生物处理工艺的一个重要组成部分。

第三节工艺特点

该工艺流程主要通过两种方法的组合进行设计，可以达到理想的去除环境。

因为制药厂工业污水中含有大量的SS和大分子有机物，运用一般方法较难除去，但是化学絮凝法可有效去除SS，同时水解—好氧工艺在满足标准的情况下，同时减少了完整厌氧工艺时间长的缺点，大大减少了污水停留时间，污水处理的效率大大提高。

第四节实际应用

北京市环境保护科学研究院在20世纪80年代初开发了水解（酸化）-好氧生物处理工艺。

经过十多年的开发，围绕水解好氧技术已经形成一套完整的工艺技术。

（一）城市污水

北京市密云县城污水处理厂（4.5万m3/d规模）；

河南安阳市豆腐营污水处理厂（规模1.0万m3/d）；

新疆昌吉市污水处理厂（1.5万m3/d）；等；

（二）工业废水

印染废水：

水解-好氧-生物碳工艺

焦化废水：

水解和AO工艺

根据实际情况的不同，后处理工艺目前的应用有以下几种形式。

水解-活性污泥处理工艺，

水解-氧化沟处理工艺，

水解-接触氧化处理工艺，

水解-土地处理工艺，

水解-氧化塘处理工艺

第三章设计计算

第一节设计参数

（1）容积负荷

（2）配水孔流速

（3）设计水量

（4）进水解池COD浓度

（5）有效水深

（6）保护高度

第二节计算过程

一、水解酸化池尺寸

1、总有效体积

式中：

S——进水COD浓度，gCOD/L

2、总表面积

水解池高h取4m，则水解池表面积A为

将水解池分为两大格，则每格体积

；每格表面积

。

所以每大格外形尺寸取为

二、填料设计

池内填料采用由聚丙烯、聚乙烯制成半软性复合填料，它具有散热性能高，阻力小，布水、布气性能好，易长膜，又有切割气泡的特点。

去填料层为2m高，距进水边池壁1.6m，则填料体积为：

三、污泥产生量

水解酸化池去除率为40%~70%，取60%。

污泥的产生量按照每公斤COD产生0.2kg干污泥进行计算。

（1）干污泥产生量

（2）湿污泥产生量

湿污泥含水率以99%计，则湿污泥产生量

换算成污泥体积，即：

四、水解酸化池总高度

图2-1水解酸化池简图

式中：

——水面超高，取0.8m；

——缓冲层高度，取0.3m。

五、水解池的配水

1、配水孔口负荷

水解池良好运行的重要条件之一是保障污泥和废水之间的充分接触，因此系统底部的布水系统应该尽可能地均匀。

水解反应器进水管的数量是一个关键的设计参数，为了使反应器底部进水均匀，有必要采用将进水均匀分配到多个进水点的分配装置。

查资料得表2：

进水负荷表

COD/kg/（

每个进水口负荷面积

2-3

取进水口负荷面积

2、配水方式

适当设计的进水分配系统对于一个运转良好的水解系统是至关重要的。

水解池进水系统有多种形式，进水系统兼有配水和水力搅拌的功能，为了保证这两个功能的实现，需要满足如下原则：

（1）确保各单位面积的进水量基本相同，以防止短路等现象发生；

（2）尽可能满足水力搅拌的需要，保证进水有机物与污泥迅速混合；

（3）很容易观察到进水管的堵塞状况；

分枝式配水方式

在分枝式配水系统中配水均匀性与水头损失是一对矛盾。

考察一组采用大阻力配水系统，即孔口直径较小，孔口流速较大，这时配水均匀程度很好，但水头损失较大；第二组将孔口适当扩大，这时配水均匀性没有很大改变，水头损失较小，处理效率不受影响。

为了配水均匀一般采用对称布置，各支管出水口向下距池底约20cm，位于所服务面积的中心。

总管取DN200，各支管取DN100，进水管取取DN25

每格进水流量

图3-1分枝式配水方式图

六、出水设计

（1）水解池出水堰与沉淀池出水装置相同，即汇水槽上加设三角堰；

（2）出水装置应设在水解池顶部，尽可能均匀地收集处理过的废水；

（3）要避免出水堰过多，导致堰上水头低，形成三角堰配漂浮固体堵塞；

（4）出水负荷参考二沉池负荷，堰上水头>25mm，水面位于齿1/2处。

1、堰长设计

一般出水堰的负荷不大于2.9L/s·m，表面水力负荷

。

每格出水堰堰长：

2、堰上水头：

（即三角口底部到上游水面的高度）

每个三角堰的流量：

3、三角堰个数

每格个数

取4个

图4-1三角堰图

九、集水水槽

1、集水水槽宽

式中：

Q——设计流量，

为了确保安全，集水槽设计流量

则

因此取水槽宽200mm

2、集水槽深度

集水槽的临界水深

集水槽的起端水深

，取200mm

设集水槽自由跌落高度：

图5-1集水槽深度图则集水槽总高度

十、连接管设计

取水在管中的流速

，（数据取自《建筑给排水设计手册》）

取DN150

第4章补充部分

GB8978-1996综合污水排放二级标准

表4：

第二类污染物最高允许排放浓度

（1997年12月31日之前建设的单位单位：

mg/L

序号

污染物

适用范围

一级标准

二级标准

三级标准

一切排污单位

6～9

色度（稀释倍数

染料工业

180

其他排污单位

采矿、选矿、选煤工业

100

300

脉金选矿

100

500

悬浮物（SS

边远地区砂金选矿

100

800

城镇二级污水处理厂

其他排污单位

200

400

甘蔗制糖、苎麻脱胶、湿法纤维板工业

100

600

五日生化需氧量（BOD5

甜菜制糖、酒精、味精、皮革、化纤浆粕工业

150

600

城镇二级污水处理厂

其他排污单位

300

表5：

第二类污染物最高允许排放浓度（附表）

序号

污染物

适用范围

一级标准

二级标准

三级标准

甜菜制糖、焦化、合成脂肪酸、湿法纤维板、染料、洗毛、有机磷农药工业

100

200

1000

味精、酒精、医药原料药、生物制药、苎麻脱胶、皮革、化纤浆粕工业

100

300

1000

石油化工工业（包括石油炼制

100

150

500

化学需氧量（COD

城镇二级污水处理厂

120

第五章参考文献

王效山夏伦祝主编，《制药工业三废处理技术》，化学工业出版社，2010年

高廷耀顾国维周琪主编，《水污染控制工程》，高等教育出版社，2007年

王良均吴孟周主编，《污水处理技术与工程实例》，中国石化出版社，2007年

第六章总结

两个星期的课程设计就在忙碌中过去，突然觉得时间太快，让我来不与抓住。

这两个星期，我从开始的迷茫不知，到最后课程设计的完成，我发现学到了很多东西。

刚开始老师发了设计任务书并简单说明了设计流程之后，我感觉挺简单的，应该不太难。

但是真正开始自己做的时候，才感觉无处下手。

经过查书、上网等找资料才慢慢有了点头绪，但还是感觉太乱了。

一级处理应该用什么，不必用什么；二级处理应该采用什么技术最好；应该采用好氧还是厌氧；怎样能够使指标达标；各个设备的作用是什么。

这些问题完全理不清头绪。

当然问题还是要解决的。

那怎么办哪？

因为查了标准得到了各项污染物的去除率，而且了解到了一级和二级处理多采用哪些方法和设备，所以就通过查资料找到了这些设备对于三项指标的去除率。

通过对于去除率的组合来选择用哪些设备，一些基本的设备还考虑作用，而一些不常见的设备完全通过去除率来选择，造成了对于设备的认识不清楚。

例如，因为在选择好了一些设备后，而SS不达标，所以在看到水解池SS去除率达到85%，而且在查得的一些资料上有这种方法就直接加了上去。

完全没有考虑主要作用。

在工艺流程检查时，被老师问到答不上来就是这样了。

知道自己要设计水解池之后，我才一个个的把设备的作用都看完，重新根据优略进行增加和减少，最后才确定了设计方案。

在计算的时候最困难，查取了一个个的资料，每个资料上的计算方法都不尽相同，也不是很完全。

通过选择找到计算方案，然后计算的时候才发现有些不是很适合，或者在计算完的时候才发现数值太大或太小，经过多次修改才最终计算完成。

总之经过两个星期的设计，学到了许多课本上学不到或者学到但不牢固的东西。

例如，厌氧反应的三个过程，上课时只是大概了解了，但现在通过工艺的设计，知道了它在实际的应用。

在两个星期中，我曾经迷茫，曾被老师问到慌张不安，曾为设计不停查阅资料，曾反复计算。

现在想想，我曾努力过了，我很高兴。

第七章致谢

课程设计完成，感谢学校给予我这个实践的机会，通过这次设计让我受益良多，学到了很多上课学不到的知识。

同时当然要谢谢老师，课程设计的完成离不开老师的谆谆教导。

两个星期中遇到过许多的问题，在老师的指导下找到了设计方向。

当然老师也是严格的，工艺流程检查时老师指出了一个个的错误。

现在想想，那天老师的教导还历历在目。

谢谢老师的严格，这样才使得我认真的检查改正，力求做到最好。

虽然相较别人也许不是很好，但起码我努力了。

最后谢谢组长杨萍，在设计当中组长给与了许多帮助。

尤其要说的是，组长在自己还没做好的时候，还在一遍遍的督促我们，让我们认真完成。

谢谢。

展开阅读全文