麦草造纸污水处理设施初步设计课程设计 精品.docx
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麦草造纸污水处理设施初步设计课程设计精品
徐州工业职业技术学院
水处理设施设计与运行课程设计报告
题目麦草造纸污水处理设施初步设计
2012年12月16日
目录
一．原水（5分）1
三．设计目标（5分）1
三．处理工艺及原理（15分）1
（一）方案流程图（2分）1
（二）带控制点工艺流程图（5分）1
（三）工艺过程及工作原理（4分）1
（四）在线检测与控制策略（4分）1
四．设备和构筑物的设计与计算（30分）2
五．高程布置（5分）1
六．标准设备、仪表技术要求（5分）1
七．总结（5分）1
一．原水（5分）
二．原污水含纸浆（纤维素）、草屑、泥砂、石灰、木质素、木糖及色素等，浑浊，呈棕色。
COD=3000mg/L、SS=3000mg/L、PH=7.0。
为可生化性较差的高浓度有机污水。
三．设计目标（5分）
处理水量：
10000m3/d
出水标准：
PH
色度（稀释倍数）
SS
BOD5
CODcr
NH3-N
TN
TP
6~9
50
50
30
120
10
15
1.0
三．处理工艺及原理（15分）
（一）方案流程图（2分）
说明：
（1）格栅为固定细格栅；
（2）筛网为固定斜网，60-100目；（3）厌氧池、缺氧池和脱硝池用水下推进器搅拌；（4）活性污泥曝气池为推流式，用隔膜曝气器曝气；（5）混合池、反应池均为隔板式；（6）混合器为螺旋式；（7）至平流沉淀池出水的COD总去除率为20%，SS总去除率为80%；（8）水解池的COD去除率为15%；（9）污泥含水率为95%。
（二）带控制点工艺流程图（5分）
（三）工艺过程及工作原理（4分）
工艺过程:
原水通过格栅清除水中的草屑和较大的悬浮物，然后原水通过格栅进入调节池通过调节池缓解水的缓冲能力并且是水中物质进行混合来保证水质的均匀和稳定，然后通过引水罐的作用让调节池中的水源源不断的流出再通过泵将水不多的抽出，然后进过筛网将污水中的纤维、纸浆等细小的悬浮物除去，筛网过滤过的水再进入平流沉淀池，平流沉淀池通过控制水的流速使水产生沉淀去除水中的污泥，处理过的水再经过分水器进入水解池.经过水解池的作用再次去除水中的污泥，绕后处理过的水经过缓冲池进入厌氧池通过厌氧池的作用去除水中的有机物然后污水进入缺氧池经水中的有机颗粒分解成小分子有机颗粒提高水的可生化性，然后经过处理的污水在进入活性污泥曝气池将水进行净化，净化的水进入竖流淀池进行排泥再次进入混合池与药剂充分混匀进入反应池进行反应最后经斜沉池处理最后出水。
工作原理：
（四）在线检测与控制策略（4分）
在线检测方法:
废水酸度值的检测
酸度（ pH）为水中氢离子活度的负对数。
pH是化学中常用的和最重要的检测项目之一，可间接地表示水的酸碱程度。
pH等于7时，溶液为中性；大于7时，溶液为碱性；小于7时，溶液为酸性。
用玻璃电极法测定废水的pH。
其原理是：
以饱和甘汞电极为参比电极，以玻璃电极为指示电极组成电池，在25摄氏度、101.3kpa大气压时，溶液每变化1个pH，电位差改变59.1毫伏，将伏特计的刻度改为pH刻度，便可直接读出溶液的pH值。
悬浮物的测定（重量法）
用量筒取100ml水样，把滤纸移入烘箱于105℃烘干两小时，移出放干燥器冷却半小时，称恒重，直到两次称重的重量差≤0.2mg，记下重量，g。
量取充分混合均匀的水样100ml，使水样全部通过滤纸过滤，用镊子取出滤纸，再将滤纸放入烘箱中，加热2小时，拿出放干燥器冷却半小时，称恒重，直至两次称重的重量差≤0.4mg，记下重量，g。
化学需氧量（COD）的测定 （重铬酸钾法）
①取20ml混合均匀的水样置250ml磨口的回流锥形瓶中，准确加入10ml重铬酸钾标准溶液，缓缓加入30ml硫酸——硫酸银溶液（如水样变绿，则要重新取样加蒸馏水稀释），插上磨口冷凝管，轻轻摇动，使溶液混匀，移置COD加热器加热回流2小时（自开始沸腾时计时）。
②加热2小时后，用蒸馏水从上部缓缓冲洗冷凝管壁，取下冷凝管，把磨口瓶中的水样倒入250ml锥形瓶中，加90ml蒸馏水（溶液总体积不得少于140ml，否则因酸度太大，滴定终点不明显），冷却至室温。
③加3滴试亚铁灵指示剂，再用硫酸亚铁铵标准溶液滴定，溶液的颜色由黄色经蓝绿色至红褐色即为终点，记录硫酸亚铁铵标准溶液的用量。
④测定水样时同时做空白试验。
（取20ml蒸馏水，按以上同样操作步骤）
控制策略：
造纸废水中主要含有硫化物、木质素、糖类、铬、硫醇等有害物质，这些有害物质是由冲洗、蒸煮、漂白等造纸生产过程所产生的。
造纸废水若不经过有效的处理就排放出去，会使得水域发臭、恶化水质，造成鱼贝类减产等严重后果。
造纸废水处理就是采用各种方法将废水中所含的污染物质分离出来，或将其转化为无害和稳定的物质，从而使废水得以净化。
四．设备和构筑物的设计与计算（30分）
（按照设备和构筑物在工艺流程图中的顺序进行设计与计算，包括管口和渠口。
先设计构造与材料，绘制构造示意图。
再计算尺寸，并将尺寸标注在构造示意图上，形成设计草图。
）
（一）调节池
水力停留时间T=6h
设计流量Q=10000m3/d
设计计算
调节池有效容积V=QT=417X6=2502m3
调节池水面面积
取池子总高度H=5.5m,其中超高0.5m,有效水深h=5m,则池子面积为
A=V/h=3498/5=699.6m2
调节池尺寸:
池长取L=28m池宽取B=28m,则池子总尺寸为LXBXH=28X28X5.5=4312m2
如下图：
（调节池）
（二）平流沉淀池
流量：
平均日流量10000m3/d
3沉淀池总表面积计算
由设表面负荷为：
q=1.2m3/（m2．h）
Q=10000m3/d=417m3/h
A=Q/q=417/1.2=347.5m2
4沉淀池有效水深计算
取沉淀时间为t=2.0h
h=q×t=1.2×2.0=2.4m
5沉淀部分有效容积计算
V1=Q×t=417×2.0=834m3
6池长设v=4mm/s
L=v×t×3.6=4×2.0×3.6=29m
7池子总宽度
B=A/L=485.8/29=16.75m
8池子个数计算
设每池格的池宽b=6m
n=B/6=3
9校核池的长宽比、长深比
长宽比：
L/b=29/6=4.8﹥4符合要求
长深比：
L/h=29/2.4=12符合要求
10污泥部分所需的总容积
设T=2h
W=Q×24×（C0-C1）×100/ｒ（100-P0）×2/12=0.125m3
每格污泥体积为：
W1=W/3=0.04m3
11泥斗尺寸计算、
V=1/3×h4×（f1+f2+（f1×f2）1/2）=1/3×1×（36+0.16+（36×0.16）1/2）=12.85m3
12沉淀池的总高度
H=h1+h2+h3+h4=0.3+2.4+0.6+1=4.3m
沉淀池总长度
L=0.5+0.3+29=29.8m
每池出水堰长度为6+15+15=36m
出水堰负荷为208×1000/3600=58L/s
58/36=1.61L/s.m﹤1.7L/s.m合格
如下图：
（平流沉淀池）
（三）水解池
水解池的容积
式中：
——水解池容积，m3；
——总变化系数，2.2；
——设计流量，m3/h；
——水力停留时间，h，取5h；
则
=2.2x417x5=4587m3
配水方式
采用总管进水，管径为DN100，池底分支式配水，支管为DN50，支管上均匀排布小孔为出水口，支管距离池底100mm，均匀布置在池底。
进水堰设计
已知每格沉淀池进水流量
；
取水堰
取出水堰负荷
（根据《城市污水厂处理设施设计计算》P377中记载：
取出水堰负荷不宜大于
）。
式中：
——堰长m；
——出水堰负荷，
，取1.7
；
——设计流量，m3/s；
则
m，取堰长
。
进水堰简略图1：
集水槽剖面图2：
（四）缓冲池
每天流量为Q=10000m3/d则取缓冲时间为6小时得：
Q=10000m3/d=417m3/h
V=417*6=2502m2
则长宽各取1252m
缓冲池如下图：
（五）厌氧池
1.设计参数设计参数设计参数设计参数
设计流量：
6.95m3/h每秒0.117m3
则厌氧池有效容积为：
V1=6.95×（1500-600）×0.001/2=3.13m3
设计厌氧池有效高度为h=5m，
则横截面积S=3.13/5=0.626m2
设计厌氧池长约为宽的2倍，则可取L=1.4m,B=0.70m；
厌氧池图如下：
（厌氧池）
（六）缺氧池:
（1）有效容积：
Q=10000m3/d=417m3/h=0.116m3/s
V=Q*t=0.116*6.0=0.696m3
（2）尺寸设D=0.40m，则
H=V/0.785D2=0.696/0.785*0.402=0.356m
（缺氧池）
（七）活性污泥曝气池
1.有效容积
V=0.116*24*0.5/1.0=1.39
2.尺寸
V=L.B.h=1.2
B=0.50m，h=0.50m，则L=4.8m（合理）
设计计算进水COD=3000mg/L,出水COD=90mg/L
则
（1）COD负荷率的确定
η=（3000-90）/3000=0.97
K2取0.0185L=90mg/Lƒ=KLVSS/MLSS取0.75
Ns=K2LEf/n=（0.0185X90X0.75）/0.75=1.287kgCOD/（kgMLSS.d）
2.确定混合液污泥浓度X
查表确定SVI为90-100之间，取值95，取r=1.2，R=50%
X=（R.r.100）/[（1+R）SVI]=（0.5X1.2X10）/[（1+0.5）X95]=4210mg/L≈4200mg/L
（3）.确定曝气池容积
V=（Q.Sa）/Ns.X=（41.2X3000）/（1.27X4200）=5.41m3
（4）确定曝气池各部位尺寸
设一组曝气池，则容积为V=5.14m3
池深取1.5m，则曝气池的面积为
A=5.14/1.5=3.16m2
池宽取2m
B/H=2/1.5=1.3，介于1-2之间，符合要求
池长：
L=A/=3.16/2=1.81m
设两廊道式曝气池，廊道长：
L1=L/2=1.8/2=0.95m
取超高1.0m则池子的总高度为：
H=1.5+1=2.5m
（活性污泥曝气池示意图）
（八）竖流沉淀池
1.中心管的面积和直径：
中心管流速0.03m/s，设池子数为4，
则qmax=Qmax/4=0.0325m3/sf1=qmax/v0=0.0325/0.03=1.08m2
do=1.17m
2.沉淀池有效断面积
设表面负荷q=2.52m3/（m2.h）则上升流速v=q=2.52m/hf2=qmax/v=0.0325×3600÷2.52=46.43m2
3.沉淀池直径
每座沉淀池总面积A=f1+f2=46.43+1.08=47.7m2
D=7.8m
4.沉淀池有效水深h2
设沉淀时间t=1.5h则h2=vt=2.52×1.5=3.78m
5.校核径深比
D/h2=7.8/3.78=2.06<3，符合要求
（竖流沉淀池如图所示）
（九）混合池
Q=10000m3/d，设计机械混合池
1．混合时间T=30分钟
2．混合池流量
Q=10000m3/d=417m3/h
3．混合池有效容积：
W=QT=208×1=208m3
混合池直径：
D=3米
混合池水深：
混合池壁设四块固定当板，每块宽度
=0.3m，其上下缘离静止液面和池底0.75m，挡板长为32.98－1.5=31.48m。
混合池超高0.5米，混合池全高为32.98+0.5=33.48m。
（混和池如图所示）
（十）反应池
有效容积：
设停留时间t=20min（15-30min），则v=Qt=0.116*900=104.4m3
絮凝体形成适宜流速为：
10-30cm/s
取流速为20cm/s，停留时间为t=15min=900s，Q=0.116m3/s
取深为h=0.5m，则反应槽面积为
S=V/h=0.116/0.5=72.45㎡
分6个廊道，则每个廊道的面积为
S1=s/6=72.45/6=12㎡
取宽为3m，长为4m。
（反应池示意图）
（十一）斜沉池
（1）设计参数
处理水量Q＝0.116m/s，斜管沉淀池与反应池合建，池有效宽度B＝8.8m，混凝处理后颗粒沉降速度u
＝0.4mm/s，清水区上升速度v＝3.0mm/s，采用塑料片热压六边形蜂窝管，管厚0.4mm，边距d＝30mm，水平倾角60度。
采用后倾式，以利于均匀配水。
斜管长1m，管径一般为25～35mm（即管的内切圆直径），取为30mm。
（2）清水面积
A＝Q/v
＝0.116/0.003＝38.6m
其中斜管结构占用面积按照5％计算，人孔所占面积为1m
，则：
实际清水区所需面积为：
A
＝38.6×1.05＋1＝40.53m
，
进水方式：
进水区沿8.8m长的一边布置。
为了配水均匀设计尺寸：
B×L＝8.8m×14.3m
（3）斜管长度L
斜管内水流速度v
＝v/sin60°＝3.0/0.866＝3.5mm/s，
L＝（1.33×v
-0.35×sin60°）d/（u
×cos60°）
＝（1.33×3.5-0.35×0.866）×30/（0.35×0.5）
＝746mm
考虑到管端紊流，积泥等因素，过渡区采用200mm，斜管总长为以上两者之和，取946mm，按照1000mm计。
（4）沉淀池高度
清水区高1.2m，布水区高1.5m，斜管高1000×sin60°＝0.87m，穿孔排泥斗槽高0.8m，超高0.3m，池子总高H＝0.3+1.2+1.5+0.87+0.8＝4.7m。
斜管安装长度
=L×cos60°＝1×0.5＝0.5m
（斜沉池示意图）
（十二）污泥浓缩池
设计计算
①浓缩池池体计算
浓缩池污泥量为混凝沉淀池和二沉池的污泥量之和，由前面计算可知，混凝沉淀池的产泥量为
=64m3/d，二沉池的产泥量为
=12.5m3/d，则浓缩池污泥总流量为：
m3/d=3.19m3/h
②浓缩池总面积
m2
③单池面积
m2
④浓缩池直径
m取D=4.6m
⑤浓缩池工作部分高度
m
⑥排泥量与存泥容积
浓缩后排出含水率P2＝97.0％的污泥,则
=
m3/d=1.06m3/h
按4h贮泥时间计泥量，则贮泥区所需容积
=4
＝4
1.06＝4.24m3
泥斗容积
=
m3
式中：
h4——泥斗的垂直高度，取1.2m
r1——泥斗的上口半径，取1.1m
r2——泥斗的下口半径，取0.6m[14]
设池底坡度为0.06，池底坡降
m
故池底可贮泥容积
=
m3
因此，总贮泥容积
m3
m3（满足要求）
⑦浓缩池总高度
浓缩池的超高h2取0.30m，缓冲层高度h3取0.30m，则浓缩池的总高度H为
⑧浓缩池排水量
五．高程布置（5分）
六．标准设备、仪表技术要求（5分）
序号
名称
数量
技术要求
备注
1
水泵
7
每台泵叙进行整机测试，。
变频泵配套供应控制系统及传感原件。
污水泵的额定功率应不大于泵轴功率的1.3倍。
2
罗茨风机
1
七．总结（5分）
造纸废水的末端处理虽然已有许多成熟的工业，但从经济的环境双重角度考虑，清洁生产及零排放才是最理想的工艺。
传统的废水处理技术也不断的被革新和发展。
每种方法和工艺都有其优缺点和适应条件，总体来说本处理工艺切实可靠。
参考文献
（1）顾夏声.水处理工程[M].北京：
清华大学出版社,1998.
（2）田永淑.草浆造纸废水处理的工艺研究[J].2000.
（3）孙杰.造纸废水处理技术.北京:
中国纺织出版社,2004.
（4）李军.微生物与水处理工程.北京：
化学工业出版社,2002
（2）胡家骏.环境工程微生物学[M].北京：
高等教育出版社,1992.
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