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1、精选优质文档-倾情为你奉上摘 要： 本设计为处理造纸厂排出的污水，使其达到排水规范所要求的指标。造纸工业是我国污染环境的主要行业之一。国务院要求，到2000年底以前，全国所有工业污染源都必须达标排放。解决中国造纸工业的污染成为十分紧迫的任务。造纸工业已成为我国污染环境的主要行业之一。造纸废水超标的水质指标主要为COD、BOD5、悬浮物，N，P等。是一种有害无毒的工业废水，是高浓度有机废水，给我们的环境造成了沉重的负担，为了环境的良性循环。此次设计根据造纸生产中废水主要来源和特点，确定本次设计的工艺流程为：造纸废水 泵房 气浮池 初沉池 水解酸化池 AP/O工艺 二沉池 消毒池 关键词：造纸厂污
2、水 处理污水目 录1. 课程设计任务书 31.1 设计任务与要求 31.2 设计依据及工程概况 31.3 设计资料32. 废水处理的工艺选择 52.1 造纸工艺设计原则及设计依据52.2 造纸工艺设计流程的选择53. 主要构筑物的设计计算 63.1 气浮池设计计算63.2 初沉池设计计算73.3 水解酸化池设计计算93.4 AP/O工艺设计计算103.5 二沉池设计计算133.6 消毒池设计计算154.污水处理厂高程计算174.1 高程布置174.2 高程图计算175设计小结 18参考文献 191水污染控制工程课程设计任务书1.1设计任务与要求1.1.1设计任务工程设计是工学学士必备的一项技能
3、，通过该毕业设计，可以系统的培养学生根据具体条件，因地制宜的选择工艺、设计计算、绘图最后书写设计说明书的能力，使学生具备设计工程师的基本素质和基本技能。该工程设计题目为：某苯胺生产企业废水处理工程初步设计，内容包括：1. 根据原始资料、水质水量，确定处理工艺流程；2. 对工艺中各构筑物进行工艺计算，确定其形式、数目和尺寸；3. 进行各处理构筑物的总体布置和污水处理流程的高程设计；4. 完成施工图初步的绘制（包括平面布置图、高程图、及主要构筑物设计施工图）；5. 编制设计说明书。6. 对工程投资、运行费用进行简单计算和概括。1.1.2设计要求出图4-5张（1号工程图），附设计说明书。构筑物总体布
4、置要求节省用地、布置合理，工艺选择合理、实用，投资和运行费用省。1.2.工程概况公司现主要以煤炭为原料，生产化工产品数十种。其中苯胺生产工艺包括：天然气脱硫转化制氢单元、混酸配制单元、硝基苯单元、苯胺单元和废酸提浓单元等。水量与水质见下表。某苯胺生产企业废水水质指标及排水量污水种类装置及污废水来源水量（m3/h）水质生产废水煤制氢及净化装置气化炉废水80有压排水，0.3-0.4mPa，排水温度：40，COD500mg/L,平均300 mg/L,SS：50 mg/L,NH3-N：200 mg/L低温甲醇洗有机废水3.7有压排水，0.3-0.4mPa，排水温度：140，铵0.01g/L,氰化物1.
5、05g/L，镍0.02g/L，总铁0.02g/L，甲醇1000ppm（质量比）脱氨塔废水15有压排水，0.3-0.4mPa，排水温度：140，COD500mg/L,平均300 mg/L，SS：50 mg/L,NH3-N：200 mg/L合成氨装置含油废水0.2含油10mg/L苯胺装置硝基苯装置酸性水处理单元32有压排水，0.3-0.4mPa，排水温度：140，pH：1.5-2.5，硝基苯wt 0.5%，苯wt 0.5%，硝基酚wt 0.5%，COD：200 mg/L，硝酸盐wt 0.2%，硫酸盐wt 0.1%，亚硝酸盐wt 0.1%硝化装置碱性废水处理单元31有压排水，0.3-0.4mPa，排
6、水温度：140，pH：9-11，单硝基酚wt 0.5%，2-硝基酚wt 0.5%，苦味酸1ppm，苯10ppm，单硝基苯0ppm，氨500ppm，COD：4000-5000mg/L，硝酸钠wt 0.1%，硫酸钠wt 0.6%，亚硝酸钠wt 0.1%苯胺装置25有压排水，0.5mPa，排水温度：140，pH：9-11，硝基苯5ppm，苯胺5ppm， COD：400ppm，BOD：70ppm，其他有机物10ppm粗苯加氢装置含硫废水5石油类5mg/L，COD：6000mg/L，氨氮1500mg/L硝酸铵装置含氨氮废水20氨氮10mg/L装置冲洗地面水2COD500mg/L生活污水10.6COD30
7、0mg/L3.处理后水质标准污水处理效果按照污水综合排放标准GB 8978-1996要求的表1，表4以及排放标准执行。4.设计原则4.1严格执行环境保护的各项规定，确保经处理后水质达到有关标准；4.2采用技术先进，运行可靠，操作管理简单的工艺，使先进性和可靠性有机地接合起来；4.3采用目前国内成熟先进技术，尽量降低工程投资和运行费用；4.4平面布置和工程设计时，布局力求合理通畅，尽量节省占地；4.5污水处理工艺应尽量操作运行与维护简单方便。2废水处理的工艺选择2.1 造纸生产工艺的设计原则及设计依据2.1.1设计原则工艺方案的选择对于废水处理设施的建设、确保处理设施的处理效果和降低运行费用发挥
8、着最为重要的作用，因此需要结合设计规模、废水水质特性以及当地的实际条件和要求，选择技术可行、经济合理的处理工艺技术，经全面技术经济分析后优选出最佳的总体工艺方案和实施方式。 2.1.2设计依据(1)中华人民共共和国环境保护法 (2)中国造纸工业水污染排放标准（GWPB2-1999） (3)污水综合排放标准（GB8978-1996） (4)给排水设计手册（GBJ14-1996） (5)地面水环境质量标准（GB3838-88） (6)制浆造纸工业环境保护行业政策、技术政策和污染防治对策 2.2 造纸废水处理工艺流程的选择由造纸厂排出的污水经泵房进入气浮池，对大颗粒悬浮物进行拦截。再由气浮池入初沉池
9、进一步沉淀，然后进入AP/O工艺，进行除磷工艺，其次进入二沉池，最后进入消毒池。造纸废水 泵房 气浮池 初沉池 水解酸化池 AP/O工艺 二沉池 消毒池 3 主要构筑物设计计算3.1格栅的计算1）城市排水量为 1.栅槽宽度设栅前水深h=0.3m,过栅流速v=0.8m/s,栅条净距b=0.01m,格栅倾角 n=32.0532 栅条宽度 式中 B栅槽宽度，m； S格条宽度，m； b栅条净间距，粗格栅b=50100mm,中格栅b=1040mm,细格栅b=1.510mm； n格栅间隙数； 最大设计流量，； 格栅倾角，度； 栅前水深，m； 过栅流速，一般取 经验系数。 2.通过格栅的水头损失 式中 设计
10、水头损失； 计算水头损失，m； 重力加速度，； 系数，格栅受污物堵塞时水头增大倍数，一般采用3； 阻力系数，其值与栅条断面形状有关，当为圆形时， 在0.080.15m范围内，符合要求 3.栅槽高度 式中，栅后槽总高度,； 为栅前水深，； 栅前渠道超高，一般采用 4.栅槽总长度 式中，栅前槽高，；进水渠道流速为 进水渠渐宽展开角为 水深h=0.3m 则 式中，栅槽总长度，； 进水渠道渐宽部分的长度，； 进水渠宽，； 进水渠道渐宽部分的展开角度，一般可采用； 栅槽与出水渠道连接处渐窄部分长度，； 栅前渠道深，； 每日栅渣量计算： 所以要选择人工除渣 式中，每日栅渣量，； 栅渣量（污水），取0.10
11、.01，粗格栅用小值，细格栅用大值，格栅用中值，本处取0.06 生活污水流量总变化系数，见表1-1。表1-1 生活污水流量变化系数平均日流量46 10152540 70 120 200 40075016002.32.22.12.01.891.801.691.591.511.401.301.20综上所计算的格栅的相关数据，结合格栅适用条件及特点比较，所以选用型号为HF800格栅2台，其规格和性能如下表1-2表1-2 HF800型回转式固液分离机的规格和性能型号格栅宽度（mm)栅条间距（mm)过栅流速（m/s)功率（kW)安装角度（）HF800800100.51.01.13.2调节池3.2.1 调
12、节池的作用从工业和居民排除的废水，其水量和水质都是随时间而变化的，工业废水的变化幅度一般比城市污水大，为了保证后续处理构筑物或设备的正常运行，需对废水的水量和水质进行调节。调节水量和水质的构筑物成为调节池。3.2.2设计参数（1）本设计按连续进水进行设计，调节池的容积按日处理量的计算，即相当于倍的平均时水量。（2）设计进水量Q：（3）停留时间t：取设计停留时间t=5h（4）有效容积V：V=Qt=（5）有效水深h；有效水深采用h=5m(6)池子的面积F：（7）池子的平面尺寸：采用（8）池子的总高度H：设超高（9）池子的几何尺寸：采用3.3 水解酸化池水解酸化主要用于有机物浓度较高、SS较高的污水
13、处理工艺，是一个比较重要的工艺。3.3.1水解酸化池容积式中 ； ； 分为两格，每个容积为3.3.2截面面积、有效水深、总高1.截面面积式中：； 2.有效水深3.总高度式中：； 3 微电解塔废水处理中所用的填料一般是铁碳微电解填料，处理酸性废水时，减少了碱性物质的投加。微电解填料可同时处理多种毒物，占地面积小，系统构造简单，整个装置易于定型化及设备制造工业化。微电解填料适用范围广，在多个行业的废水治理中都有应用，如印染废水、电镀废水、石油化工废水等，均取得了较好的效果。微电解填料处理效果好，该工艺对各种毒物的去除效果均较理想。使用寿命长，操作维护方便，微电解塔(床)只要定期地添加微电解填料便可
14、，不用更换，节约了大量的人工成本。因此本设计采用微点解塔。微电解塔运行的最佳工艺条作为：pH值为3，反应时间60min，Fe:C（质量比）=5:1，铁屑粒径510目左右。 （1）微电解塔的有效容积 式中： Q设计流量，； t废水停留时间，h，为了得到最佳的COD去除率，本设计选用的反应时间为60min。 （2）单座微电解塔的有效容积 设4座微电解塔，串联使用，每座微电解塔为升流操作，每座微电解塔的有效容积 （3）微电解塔的直径 式中： h微电解塔的有效水深，本设计选定为5。 ；高径比为5/3.8=1.31（4）微电解塔高度承托层高0.15m，填料层厚5m，超高0.5m，H=0.15+5+0.5
15、=5.65。故微电解塔的尺寸为H为5.653.8m。（5）操作条件升流速度v2式中：Q设计流量，微电解塔直径，m（6）配水系统配水干管系统：每个微电解池进水量15.6L/s，反冲洗强度为14L/(sm2)，反冲洗时间为6min。则干管的流量为，采用管径为200mm，流速为4.18m/s。支管：干管的中心距离为0.7m，总的支管数为，支管的进水量，取支管直径为50mm，管内流速为3.74m/s。支管的长度为2m和1.9m孔眼布设：支管的孔眼数与微电解塔面积比K为0.5%，孔眼总面积为，设孔眼的直径为10mm，每个孔眼的面积为78.5mm2，孔眼总数为，每个支管上孔眼数为34，每根支管孔眼布置成两
16、排，与垂线成45向下交错排列。 孔眼间距为反冲洗系统：反冲洗水箱体积；反冲洗水箱高，反冲洗水箱水深3m。名称参数规格材料说明微电解塔直径高度填料粒径填料厚度升流速度2m5.65m铸铁防腐510目5m10m/hFe:C=5:1(质量比)填料根据铸铁屑的消耗随时添加布水系统干管直径支管直径穿孔率200mm50mm0.5%UPVC反冲洗系统反冲洗水箱体积反冲洗水箱高度395.6L2.52mUPVC4 Fenton氧化池在微电解后利用Fenton试剂进行氧化，以加强对甲苯、硝基苯这两个特征污染物的去除效果。由于微电解塔出水中含有大量的Fe2+在此不必再次投加硫酸亚铁。对硝基苯的去除率可达85%，对CO
17、D 的去除率接近40%1、氧化池尺寸设计 （1）氧化池的有效容积 式中： Q设计流量，； t废水停留时间，h，为了得到最佳的COD去除率，本设计选用的反应时间为1.5h。 ，分四个氧化池，V1=336.75/4=84.2m3 （2）氧化池的面积 式中： h氧化池的有效水深，本设计选定为4m。 （3）氧化池尺寸设氧化池长为7m，宽为3m。734.5（m）（超高0.5m）氧化池采用机械搅拌，使反应充分。（4）氧化剂的选用Fenton试剂中，使用H2O2为氧化剂，根据文献报道值，投加30%H2O2的量为500mg/L，水量为224.5m3/h，故此H2O2加入量为112.25kg/h，由计量泵定量加
18、入。(5)双氧水计量泵计算根据氧化剂的用量计算，可以确定计量泵的大小，双氧水的密度为1.14g/L。则计量泵的流量为，考虑计量泵的放大，选40%的格度，计算知计量泵的大小为33L/h，考虑设备选型的便利，因此选用40L/h的计量泵。型号为JX-40/8。5 中和反应池在进行微电解+氧化后，生产废水中的特征污染物明显降低，CODcr下降，此时，水中含有大量的Fe2+和Fe3+离子，加入Ca(OH)2后，产生大量的Fe(OH)2 和Fe(OH)3具有明显的混凝作用，可以进一步的去除COD，同时调整将pH调整到67以有利于后续的生化处理，氧化池出水pH为5。中和药剂石灰乳。选用在线pH计做为控制，型
19、号为BYS01型，数量2台，一备一用。 （1）中和反应池有效容积 式中： Q设计流量，； t废水停留时间，h，本设计选用的反应时间为1h。 （2）中和反应池的面积 式中： h中和反应池的有效水深，本设计选定为4m。 （3）中和反应池尺寸设中和反应池长为8m，宽为7m，池深超高0.5m。中和反应池的尺寸为874.5（m）。中和反应池采用机械搅拌，使反应充分。（4）中和药剂的投加投加的Ca(OH)2主要用于和氧化反应出水中的Fe3+反应，对于H+所致的pH变化可以忽略，以生成大量的Fe(OH)3，起到混凝作用。根据微电解池出水pH可以计算出水中的Fe2+，。进水pH为3，经过微电解池的处理，出水p
20、H提高至5，则，消耗H+的量，3H+Fe3+，故Fe3+为75mol，Fe3+3OH-，故消耗OH-224.5mol，折算成纯Ca(OH)2为112.25mol，的投加量为1.11kg/h，考虑Ca(OH)2的纯度在7075%，因此投加的Ca(OH)2量为1.59kg/h。（5）投加方式的确定将Ca(OH)2配成10%的乳液进行投加，则需要乳液的体积为，选用计量泵定量投加，泵的大小为，泵的流量为，考虑计量泵的放大，选40%的格度，计算知计量泵的大小为44.4L/h。为了便于选型，选用63L/h的计量泵。型号为JX63/52 曝气池设计计算2.1 工艺计算1.处理效益式中 La进水BOD5浓度,
21、 La=70Mg/L Lt出水BOD5 浓度，Lt20Mg/L2.污泥负荷NS0.3 kgBOD5kgMLVSSd3.污泥浓度 （1）混合液污泥浓度 式中 SVI污泥指数。根据NS值，取SVI=120 r二沉池中污泥综合指数，取r=1.2R污泥回流比。取R=30% (2)混合液挥发性悬浮物浓度（MLVSS）X= fX 式中 f系数，MLVSS/MLSS，取f=0.7X=0.72307.7=1615.4mg/L （3）污泥回流浓度 4.污泥回流比核算R=35%R=36%5.容积负荷NVNV=XNS=0.31615.4=0.5kgBOD5/m3d6.曝气池容积式中 Q 设计流量7.水力停留时间 （
22、1）理想停留时间 （2）实际停留时间8.剩余污泥量Xa Q LrbVX 式中式中 a污泥产率系数，取a0.6b污泥自身氧化率，取b0.05Lr被去除的BOD浓度X=0.653880.5-0.05838.81.6=1549.3kg/d9.污泥龄2.2 池体结构设计采用推流式鼓风曝气1. 曝气池积设计2座曝气池，一座备用,容积V1=838.8m设计曝气池深4m曝气池面积S1=V/H=838.8/4=209.7m22. 曝气池宽度取池宽7米3. 曝气池长度4. 曝气池平面形式设计其为三廊道式则每廊道长L1=30/3 10m2.3曝气系统设计计算2.3.1需氧量计算（1）日平均需氧量 O2aQLr +
23、 bVX式中 a微生物氧化分解有机物过程中的需氧率； b污泥自身氧化需氧率。 取a= 0.5 b= 0.15 O20.553880.5+0.15838.81.6=1548.3kg/d=64.5kg/h（2）去除每公斤BOD5需氧量O2（3）最大需氧量O2maxO2maxaQLrK + bVX 取最大需氧量变化系数K=1.4O2max=0.553880.51.4+0.15838.81.6=2087kg/d=87kg/h2.2.2 供氧量计算 采用膜片式微孔曝气装置，距池底0.2m，故淹没水沉为3.8m，最高水温采用30（1）溶解氧饱和度CS查三废P500表得：水温20时，CS（20）=9.17m
24、g/L水温30时，CS（30）=7.63mg/L（2）曝气器出口绝对压力PbPb = P + 9.8103H式中 P标准大气压，P=1.013105Pa H曝气器安置深度Pb =1.013+9.83.8=Pa （3）空气离开曝气池面时，氧的百分比Ot式中 EA氧转移率，%，对膜片式微孔曝气器，选EA=18% （4）曝气池混合液平均饱和浓度Csb(T) 按最不利温度考虑 T=30 （5）20条件下，脱氧清水充氧量R0 式中 R实际条件下充氧量， 废水液相传质系数KLa的修正系数，取=0.8 废水CS的修正系数，取=0.9 压力修正系数，取=1 C氧实际浓度，取C = 2 mg/L （6）最大时需
25、氧的充氧量R0max （7）曝气池平均时供气量GS （8）最大时供气量GSmax （9）去除每公斤BOD5的供气量 （10）每m3污水的供气量2.2.3 空气管计算 按曝气池平面图布置空气管道，在相邻两个廊道的隔墙上设一根空气干管，共2根干管。在每根干管上设九对配气竖管，共18条配气竖管。全曝气池共设27条配气竖管。 （1）每根竖管的供气量（2）空气扩散器总数 曝气池平面面积1010=100m2 取微孔曝气器服务面积1m2曝气器总数：100个 （3）每根竖管上安设的曝气器数目 100/27=4个（4）每个曝气器的配气量 2741/100=2.7412.3.4鼓风机选用 （1）总风量确定最大时：
26、GSTmax=3Gsmax=349367.41m3/h=.23 m3/min平均时：GST=3Gs=341139.63m3/h=.89m3/min （2）风压确定H = (h1 + h2 + h3 + h4) 9.8式中 h1空气管道沿程损失，mH2Oh2空气局部阻力，mH2O h3曝气头安置深度h4空气扩散阻力（曝气装置）H鼓风机所需压力 H = (h1 + h2 + h3 + h4) 9.8=（6-0.2+1.0）9.8=66.64KPa （3）选型号 选用高速空气悬浮离心鼓风机5台，风机风压为70KPa，风量15万m3/min，正常条件下3台工作2台备用。3.4 Ap/O工艺Ap/O工艺
27、是由厌氧区和好氧区组成的同时去除污水中有机污染物及磷的处理系统。3.4.1 厌氧区设计1.厌氧区容积设计式中：； ；共设2格，每格体积为2.池底面积取池深3.池长、池宽取3.4.2曝气池设计1.估算出水中溶解性BOD5悬浮固体中可生物降解部分为可生物降解部分悬浮固体最终确定经生物处理后要求的溶解性有机污染物，即Se： 2.计算曝气池容积：按污泥负荷计算：式中：活性污泥负荷， kgkg F/M食物与微生物比，g 或g Q与曝气时间相当的平均进水流量，； ； ； ； 设计2格，每格体积为3.水力停留时间 4.每天排除的剩余污泥量 式中：5.排放湿污泥量计算剩余污泥含水率按98%计算，每天排放湿污泥
28、量： 6.污泥的回流比R曝气池中悬浮固体（MLSS）浓度：20007.计算曝气池的需氧量8.曝气池面积9.(1)曝气池的宽度B满足(2)池长L满足10.廊道数总高 ：式中：3.5二沉池的设计计算3.5.1 二沉池作用 二沉池设设在生物处理构筑物后面，用于沉淀分离火星污泥或去除生物膜法中脱落的的生物膜，是生物处理工艺中的一个重要组成部分。3.5.2初沉池设计计算 1.沉淀区的表面积式中 ；，通常为1.0-2.0，取2.沉淀区有效水深式中：；3.沉淀区有效容积式中：4.沉淀池长度式中：； 5.沉淀区的总宽度式中：6.沉淀池的数量式中：；其中；，满足设计要求7.沉淀区的容积式中： 经过气浮池处理 ；
29、 ； 8.沉淀池的总高度式中： ； ； ； 其中 9.贮泥斗式中：；10.贮泥斗以上梯形部分污泥容积式中：； 3.6消毒池的设计计算3.6.1设计参数 二级处理出水的加氯量为，为了提高和保证消毒效果，规定加氯的接触时间不应小于30min。采用隔板式接触反应池，流量水力停留时间设计投氯量为平均水深为隔板间隔3.6.2接触池容积容积表面积隔板数采用一个，则廊道总宽接触池长度为取6m实际消毒池容积池深取2+0.5=2.5m（0.5为超高）4 污水处理厂高程布置4.1高程布置(1) 充分利用地形地势及城市排水系统，使污水经一次提升便能顺利自流通过污水处理构筑物，排出厂外。(2) 协调好高程布置平面布置
30、的关系，做到既减少占地，又有利于污水、污泥输送，并有利于减少工程投资和运行成本。(3) 做好污水高程布置与污泥高程布置的配合，尽量同时减少两者的提升次数和高度。协调好污水处理厂总体高程布置与单体竖向设计，既便于正常排放，又有利于检修排空。4.2高程图计算沿程阻力损失为：局部水头损失为：总水头损失为：各构筑物水头损失见附表构筑物管长m管径mm高程m水面标高m池底标高m气浮池1064000.0304.001.5初沉池174000.0443.200.7水解酸化池124500.0213.10-0.4AP/O工艺155000.0132.75-1.0二沉池155000.0251.70-1.3消毒池1004
31、000.0170.50-1.75 设计小结本次毕业设计题目为某造纸厂废水处理工程初步设计，设计中包括，确定工艺流程、处理构筑物的选择，高程计算。 在设计中遇到课本知识解决不了问题，学会如何查找文献，设计是不仅对我所学知识的巩固，也是对我自身能力的一次提升，也让我学到很多。首先，通过课程设计，使我熟悉水污染控制工程方案的确定，工艺流程选择，起到模拟真实的工作进行设计方案，在设计过程中遇到课本上没有见到或者是涉及到的知识点，这就需要我们查阅各种资料及参考文献来解决在现实的工程设计中所遇到的各种难题，其次，这次课程设计了解到工程设计的内容、方法及步骤，并培养了确定设计方案、使用计算机绘制设计图纸、编写设计说明书能力。最后，此次设计是非常重要一个环节。通过这次系统的毕业设计，让我认识自己的不足之处，处理实际情况的缺乏，让我知道自己以后要努力的方向，并且朝着这个方向不断向前。 参考文献1水污染控制工程缪应祺主编，东南大学出版社；2002.12；2水污染控制工程下册高廷耀主编，3版，北京高等教育出版社，2007，7 ；3水处理工程典型设计实例第二版，化学工业出版社，2004.10；4水处理构筑物设计与计算尹士君，李亚峰 化学工业出版社 2004.03；专心-专注-专业