《水污染控制工程》課程設計淀粉廢水處理工藝設計

水污染控制工程課程設計題 目：淀粉廢水處理工藝設計院 系：環(huán)境與生物工程學院專 業(yè)：環(huán)境工程班 級：08012011 年 8月 29日目錄一 綜述1.1項目概況3 1.2廢水排放的危害和工程建設的必要性3二設計依據(jù)和原則2.1設計依據(jù)32.2設計原則4三.廢水處理工程的建設規(guī)模及目標3.1廢水種類及設計水量43.2設計水質(zhì)43.3排放標準4四.廢水處理方案4.1工藝流程44.2流程簡述54.3其他構(gòu)筑物5五.工藝設計5.1設計參數(shù)65.2設計計算65.2.1UASB的尺寸計算75.2.2進水排水系統(tǒng)計算75.2.3三相分離器的設計75.2.4出水區(qū)的設計85.2.5每日沼氣產(chǎn)量85.2.6產(chǎn)泥量計算8六.總結(jié)9七參考文獻9一、綜述1.1 項目概況為了使淀粉廠排出的廢水能夠達到國家規(guī)定的排水標準，使河流免受其污染，必須對該廢水進行處理，本項目就是主要是針對含有淀粉廢水的處理，采用UASB工藝。其工作原理可簡述如下，淀粉廠排出的含淀粉的污水經(jīng)管道進入處理廠，首先經(jīng)格柵過濾較大的雜質(zhì)，再進入調(diào)節(jié)池進行對污水的調(diào)節(jié)，經(jīng)提升泵進入UASB反應器和生物接觸氧化池將有機物分解，然后進入二沉池進行泥水分離，部分污泥回流調(diào)節(jié)池，剩余污泥濃縮脫水外運。厭氧消化時有沼氣產(chǎn)生作為能源加以利用。 UASB反應器是目前應用最廣泛的高效厭氧反應器，其研究應用一直很受青睞，它的中文名稱為升流式厭氧污泥床反應器，是由荷蘭Wageningen農(nóng)業(yè)大學教授Lettinga領(lǐng)導的研究小組于19711978年間開發(fā)研制的，利用重力場對不同密度的物質(zhì)作用的差異，發(fā)明了三相分離器。后來經(jīng)不斷的改進20世紀80年代我國開始對UASB反應器進行研究，并嘗試處理啤酒污水。與其他的反應器相比具有容積負荷高，水力停留時間長，能耗低，設備簡單，操作方便，運行穩(wěn)定，處理效果好等特點，因此截止2000年底我國現(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：69。通過對反應器的設計出水CODcr小于100ml/L；BOD5小于等于20mg/L；SS小于等于70mg/L；PH在68之間。1.2廢水排放的危害及工程建設的必要性近些年來，越來越多的水污染事件頻繁發(fā)生，造成了人員死亡和財產(chǎn)的巨大損失，廢水排放到河流，對河流產(chǎn)生嚴重污染，大多魚蝦死亡，動植物大量死亡滅絕，蚊蠅滋生，各種病菌對于人類來說簡直就是災難。水是生命的源泉，水是經(jīng)濟發(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)濟的發(fā)展，工農(nóng)業(yè)用水量不斷加大，水污染現(xiàn)象嚴重并呈現(xiàn)越來越難趨勢，可以想象我們的將來勢必嚴重缺水，因此為黨和國家在社會主義初級階段建設和發(fā)展提供合格的水資源是十分必要的。為人民提供一個舒適整潔的環(huán)境更是我們這一工程必須承擔的責任。二、設計依據(jù)和原則2.1設計依據(jù)（1）國家規(guī)定的污水排放標準；（2）有關(guān)法律、法規(guī)及設計規(guī)范。2.2設計原則本工程設計方案報告的編制遵循以下原則：（1）認真執(zhí)行國家有關(guān)法規(guī)、標準及規(guī)定，根實際情況，采用切實可行的治理方案，符合處理效果好、建設投資少、運行費用低、管理操作簡便的要求。（2）廢水進行綜合治理，化害為利，解決生產(chǎn)污水造成的污染，力求充分發(fā)揮建設項目的環(huán)境效益、社會效益和經(jīng)濟效益。（3）根據(jù)廢水水質(zhì)的特點，做到投資省、運行費用低，技術(shù)可靠、運行穩(wěn)定、處理效果好。三、廢水處理工程的建設規(guī)模及目標3.1廢水種類及設計水量 本設計處理廢水是淀粉廠的排出的廢水，設計流量為4000t/d.3.2設計水質(zhì) CODcr：8000mg/L；BOD：4500mg/L；SS:400mg/L；pH值：69。3.3排放標準CODcr100ml/L；BOD520mg/L；SS70mg/L；pH在68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上清水壓縮水圖1 工藝流程圖UASB反應器預沉池4.2流程簡述正如上圖所介紹的那樣，淀粉廢水首先經(jīng)粗格柵和細格柵將較大的漂浮物和部分懸浮物過濾掉；經(jīng)過濾的污水進入調(diào)節(jié)池進行調(diào)節(jié)，使所處理的污水適合后續(xù)處理，不會對微生物以及其他的構(gòu)筑物產(chǎn)生影響，通過對污水的調(diào)節(jié)可將污水通過提升泵將其抽到較高的位置自上而下直接流入UASB反應器進行厭氧消化（在反應器底部有一個高濃度的高活性的污泥層，大部分有機物在這里轉(zhuǎn)化為CO2和CH4，上部設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此時污水仍有較多的有機物，需要進行好養(yǎng)氧化處理因此進入生物接觸氧化池；最后進入二沉池將生物膜和各種懸浮物沉淀；出水后水質(zhì)則可以達到國家規(guī)定的污水排放標準，污泥濃縮部分回流到調(diào)節(jié)池，剩余污泥脫水外運。這就是整個過程的粗略的概述。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)處理設備的堵塞和損壞。由于本設計處理的是工業(yè)廢水，所以選擇中格柵（30mm）和細格柵(15mm)，采用機械清渣，傾角60度，柵條間距20mm，篩網(wǎng)孔眼0.25mm.4.3.2調(diào)節(jié)池由于進水的水質(zhì)，水量不穩(wěn)定，防止沖擊負荷的發(fā)生，并且PH變化不定時，具有較強的毒性時，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，設置沉淀器和酸化污泥分離設備。4.3.3預沉池 此設備主要是去除污水中不容的小顆粒，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。采用停留時間為1.5-2.0h.4.3.4UASB如圖所示這就是UASB剖面圖，它是一個由低端高濃度的污泥組成，污水從下端進入上端流出期間產(chǎn)生沼氣，容積負荷高。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物，一般不能去除氨氮和硫化物，有機物也不能達標，所以需要再接一個好養(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物轉(zhuǎn)化因此更很好解決以上出現(xiàn)的問題。4.3.5.二沉池這是一個非常重要的構(gòu)筑物，能夠?qū)⒚撀涞奈⑸锖徒^大部分的懸浮物沉淀與此。對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工藝設計5.1設計參數(shù) 通過對同類工業(yè)的廢水用UASB反應器處理運行結(jié)果的調(diào)查，得出以下經(jīng)驗已知常溫條件下（2025）對進水容積負荷可在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，厭氧污泥可實現(xiàn)顆粒化。平均流量Q=4000M3/d=167M3/h=0.046M3/s；進水COD濃度S0=8000mg/L；我們?nèi)∪莘e負荷Nv=9.0Kg/COD(m3/d)；溫度在常溫條件下（2025）。則處理后的預期出水水質(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設計計算521UASB反應器的尺寸計算其反應器的有效容積：V=Q*So/Nv=4000*8/9.0=3555.6m；考慮有效容積3556M3，采用三座矩形UASB反應器，每個高度為10m，表面積為118.5M2長和寬分別為16.4m和7.2m;表面水力負荷q=Q/A=167/(131.68*3)=0.42<1.0,符合要求。522進水排水系統(tǒng)采用產(chǎn)孔板配水，每個反應器設10根d=0.15m長8m每根孔管之間的距離為1.5m，孔距為1.8m，每根四個孔，共有40個孔穿孔中心距反應器低0.2m，配孔徑采用15mm，反應器的進水量為0.046/3=0.015M3/s,每個孔的進水流速為0.015/(40/4*3.14159*0.015*0.015)=2.12m/s，每個孔的服務面積：118.5/40=2.95m3,在1-3之間，符合要求。523三相分離器的設計 b h2 b 3 h4 h4 D v2 E C B va vb b 1 b 2 b1 A b2 h1 bb bb h3 bbb 圖3 單元三相分離器計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，由穿孔管進水配水，采用明渠出水，沉淀區(qū)的面積為反應器的水平面積，則沉淀區(qū)的表面積負荷率為：q=Q/A=167/(131.68*3)=0.42<1.0,符合要求。設上下三角形集氣罩斜面水平夾角為55度，取保護高度0.5m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<v2<2.0m/h的條件，具有良好的固液分離要求。因此上三角下端C至下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，設氣泡在A點的上升速度Vb,設氣泡的直徑dg=0.01cm，在常溫下密度1.03g/cm3，g=1200g/cm3.V=0.010cm2/s,=0.95，根據(jù)=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)前面的計算結(jié)果有：BC/AB=1.577，Vb/VA=2.876則可滿足Vb/VA> BC/AB的要求?？擅摮鲋睆酱笥诨虻扔?.01cm的氣泡。5.2.4出水渠的設計考慮把配水管兼做排泥管用，可均勻排除泥床的污泥，并在反應器的1/2高處，和三相分離器下三角以下0.5m處各設d=100mm排泥管一根，并在池底設放空管。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)以上就是我親自設計的UABR反應器，首先我要說的就是這個反應器適合處理高濃度的有機廢水，本設計主要針對含淀粉的廢水，理論上可以完成預期的效果，但本人水平有限，可能有些地方略有疏忽，到實際操作時還要根據(jù)污水的處理量，濃度，溫度等的變化做適當?shù)恼{(diào)整，并期盼老師能給我以批評指導。其次，通過此次的課程設計我獲益良多，平時在書本上學到的理論看似簡單，但實踐起來期間的復雜程度是無法想象的！不過這也鍛練了我的意志力，并立志一定要把這門科學好學活！ 七、參考文獻1廢水厭氧生物處理理論與技術(shù).中國建筑工業(yè)出版社.2003年第五版.2污水處理工必讀.中國石化出版社.2007年.第一版.3UASB工藝設計應用與實例.上海交通大學出版社.- 11 -