1、水污染课程设计说明书资料第一章 概 述豆制品废水是一种高浓度有机废水，其COD、BOD高至上万毫克每升，且水量大，主要有洗豆水、泡豆水、浆渣分离水、压滤水、各生产工艺容器的洗涤水、地面冲洗水等。随着豆制品加工的不断扩大，环境污染问题也越来越引起人们的重视，若处理不善，未达标就排入水体，会造成严重的环境污染。豆制品废水排放相对集中，有机物浓度高，适用于生物方法处理。其污染物大都是可降解的有机物，可生化性达到0.550.65；废水的C：N：P平均为100：4.7：0.2，适合微生物的生长；除pH较低外，豆制品废水的有毒有害物质很少。根据实际工程经验，豆制品废水处理易出现以下问题：（1）豆制品生产属
2、于间歇生产方式，排水时间较集中，水量和水质很不均匀；（2）SS高达10001500mg/L，厌氧条件下易在废水表面形成浮渣层；（3）高浓度废水在厌氧处理过程中易酸化，使厌氧单元的处理效果恶化；（4）好氧阶段采用活性污泥法处理，易产生污泥膨胀。以80年代上海为例，每年排入水体的BOD达3000t以上，严重污染了受纳水体。因此，采用适用的豆制品废水处理工艺是非常必要的。第二章工艺选择及计算一、水质水量情况 （一）、进水水质 1.1 污水性质：高浓度有机废水1.2 设计水量：2600m3/d1.3 设计水质： COD = 3000 mg/L BOD = 1500 mg/L SS = 2500 mg/
3、L pH = 67 T ： 常温 （二）、处理要求 经系统处理后，出水水质排放指标为： COD 60 mg/L BOD 20 mg/L SS 50 mg/L pH = 69二、设计原则1、选择工艺成熟可靠，且切实可行的方案。2、要求操作管理方便，投资较低、经常性运行费用低，处理系统能稳定运行，且污水处理系统有较长的使用寿命。3、在设计中充分考虑设备要耐腐蚀，噪声要达标，以免影响周围环境。4、系统抗冲击负荷能力强，能适合波动性生产。三、处理工艺流程图出水焚烧 图1 水处理工艺流程图四、工艺简单描述首先，废水经格栅去除大颗粒悬浮物后（格栅由一组平行的金属栅或筛网制成，安装在污水渠道、泵房集水井的进
4、口处或污水处理厂的端部，用以截留较大的悬浮物或漂浮物，以便减轻后续处理构筑物的处理负荷，并使之正常运行)，流入调节池，进行pH、水质、水温调节，再通过位差流入平流式初沉池，污水在平流式初沉池，污水在厌氧流化床内通过和厌氧污泥的充分接触、传质、反应，能稳定的去除80%（保守值）以上的COD。厌氧流化床运行产生污泥量非常少，可以忽略不计。其次，厌氧出水经过沉淀池以去除少许携带出来的污泥后再自流入好氧-厌氧处理系统（SBR），使残留的污染物在有氧的条件下，通过好氧微生物的新陈代谢进一步去除污水中残留的COD等污染物（去除率可以达到90%），再次，好氧出水夹杂的活性污泥经过缺氧系统泥水分离后满足最终排
5、放的要求，产生的少量剩余污泥进行脱水处理，用于焚烧发电。五、典型设备厌氧流化床的介绍（一）、流化床示意图：图3流化床示意图（二）、流化态原理在圆柱形流化床的底部，装置一块多孔液体分布板，分布板上堆放着被微生物覆盖的惰性颗粒载体，液体从床底的进水管进入，经过分布板均匀的向上流动，通过固体床层由顶部出口管流出。流化床上装有压差计。当液体流过床层时，随着流体流速的不同床层会出现固定床阶段、流化床阶段、和传送阶段。生物流化床提高处理效率的原因：1、扩大了微生物栖息繁殖的表面积，提高了供氧能力，使单位容积内的生物量进一步提高。2：强化生物膜与污水之间的接触，加快两者之间的相对运动，提高传质效率。图3 流
6、化床载体的三种状态六、流化床设计计算（一）设计参数选用设计资料参数如下：参数选取：a) 容积负荷（Nv）为：6kgCOD/(m3d)b) 污泥产率为：0.1kgMLSS/kgCODc) 产气率为：0.5m3/kgCOD 设计水量：Q=2600m3/d=108.33m3/h=0.03m3/s水 质 指 标 COD（L） BOD（L） SS（L） 进 水 水 质 210010501350设计去除率.com 80%85% 30%设计出水水质 157.5945表1 流化床处理效果（二）设计计算 1.反应器容积计算 流化床的有效容积为V有效 = 式中：V有效 反应器有效容积，m3；S0、Se 进出水CO
7、D的浓度,kgCOD/m3；Q 设计流量，m3/d； Nv 容积负荷,kgCOD/(m3d)。V有效 = =728m3 采用2座相同的流化床，则每座流化床的有效容积为： V单=728/2 = 364m3 根据经验，取有效水深h = 6m 则底面积： 采用圆形池比矩形池较经济根据底面积可以计算得知：半径R=取半径R=4.5m，则直径为9m则实际横截面积为：A1 = R2 = 63.62m2 实际总横截面积为：A = 63.622 = 127.24m2本工程设计中反应器总高取H = 6.5m(超高h1=0.5m)则单个反应池的容积为：V = AH =63.626.5 = 413.53m3反应池的总
8、容积为V总 =413.532 = 827.06m3。水力停留时间为： 表面水力负荷为： 对于颗粒污泥，表面水力负荷q = 0.1-0.9m3/( m2h)，故符合设计要求。2.三相分离器设计 三相分离器的主要作用是将气体（反应过程中产生的沼气）、固体（反应器中的污泥）和液体（被处理的废水）等三相加以分离。将沼气引入集气室， 将处理出水引入出水区， 将固体颗粒导入反应区。它由气体收集器和折流挡板组成。三相分离器设计计算草图见图2:图2 三相分离器草图(一) 设计说明三相分离器要具有气、液、固三相分离、污泥回流的功能。三相分离器的设计主要包括沉淀区、回流缝、气液分离器的设计。本工程设计中，每池设置
9、1个三相分离器，三相分离器的直径为9m。1）沉淀区的设计三相分离器的沉淀区的设计同二次沉淀池的设计相同，主要是考虑沉淀区的面积和水深，面积根据废水量和表面负荷率决定。设计时应满足以下要求：沉淀区水力表面负荷 1.0 m/h；沉淀器斜壁角度在45-60之间，使载体颗粒不致积聚，尽快落入反应区内；进入沉淀区前，沉淀槽底缝隙的流速 2 m/h；总沉淀水深应大于1.5 m；水力停留时间介于1.52 h。沉淀区（集气罩）斜壁倾角50。沉淀区的沉淀面积即为反应器的横截面积，即63.62m2。如果以上条件均能满足，则可达到良好的分离效果。沉淀区的表面水力负荷为：q = Q/A = q 1.0m3/( m2h
10、)符合设计要求。2）回流缝设计设单元三相分离器的直径为9m上下三角形集气室斜面水平夹角为50取保护水层高度（即超高）h1 = 0.4m上三角形顶水深h2 = 0.5m下三角形高度h3 = 2.0m则下三角形集气室底部宽为： 式中：b1下三角集气室底水平宽度，m 上下三角集气室斜面的水平夹角h3下三角集气室的垂直高度，m 则相邻两个下三角形集气室之间的水平距离：b2 = d2b1 = 921.68 = 5.64m则下三角形回流缝的面积： 下三角集气室之间的污泥回流逢中混合液的上升流速(V1)可用下式： V1 = Q1/S1式中： Q1 反应器中废水流量，m3/h；S1 下三角形集气室回流逢面积，
11、m2。V1 = 设上三角形集气室回流缝的宽度CD = 1.4m，上集气罩下底宽CF=6.0m 则上三角形回流缝面积为： S2 = m2上下三角形集气室之间回流逢中流速(V2)可用下式计算： V2 = Q1/S2式中： Q1 反应器中废水流量，m3/h；S2 上三角形集气室回流逢的之间面积，m2。 V2 = 则 V2 2.0m/h，符合设计要求。确定上下三角形集气室的相对位置及尺寸，由图可知： CH=CDsin40=1.4sin400.9m设上集气罩下底直径CF=6m，则：DH=CDsin50=1.4sin501.07mDE=2DH+CF=21.07+6=8.14m DI=(DE-b2)/2=(
12、8.14-5.64)/2=1.25m AI=DItan50=1.25tan50=1.50m故 h4=CH+AI=0.9+1.50=2.40m取h5=0.7m，由上述尺寸可计算出上集气罩上底直径为： D=CF-2h5tan40=6-20.7tan40=4.83mBC=CD/sin40=1.4/sin40=2.18m AD=DI/cos50=1.25/cos50=1.94m BD=DH/cos50=1.07/cos50=1.66m AB=AD-BD=1.94-1.66=0.28m 3）气液分离设计取d = 0.01cm(气泡)，T = 200水的密度1 = 1.03g/cm3空气的密度g = 1.
13、210-3g/cm3水的运动粘度 = 0.0101cm2/s碰撞系数 = 0.95 水的粘度=1 = 0.01011.03 = 0.0104g/cms。一般废水的粘度废水净水的粘度净水，故取= 0.02g/cms。由斯托克斯公式可得气体上升速度为： = = 0.266cm/s = 9.58m/h取Va = V2 = 1.85m/h ，则： ，故满足设计要求.4）产气量计算采用每去除1千克COD产生0.5立方米沼气做参数则每日产气量为：Qg = Q（S0-Se）E 式中： Q 设计流量，m3/d； 产气率，m3/kgCOD；S0、Se 进出水COD的浓度，kgCOD/m3；E 去除率，本设计中取
14、80%。Qg =（2100-420）10-3 0.800.52600= 1747.2m3/d5）集气管的设计 取排气管的管径为500mm，产生的沼气量Qg =1747.2m3/d则排气的速度为： 6）三相分离器与流化床的高度设计三相分离器总高度： h = h2 + h4+h5=0.5+2.40+0.7=3.6m流化床的总高: H =4m(超高h1=0.4m)3、进水系统设计1. 布水板的设置进水方式的选择应根据进水浓度及进水流量来定，本设计采用连续均匀的进水方式，一板多孔的布水方式。两个池子的总管管径取DN200mm，流速为1.5m/s；每个池子的总管管径取DN150mm，长L=10m，流速为
15、1.35 m/s。每个反应池采用树枝穿孔管配水，每个反应池中设置4根支管，布水支管的直径采用DN100mm。为了使布水板出水均匀，要求出口流速不小于2m/s，取其流速为u = 2m/s，布水孔孔径应该小于载体粒径,载体粒径为0.53.0mm，则布水器孔径取0.3mm，则计算得知布水板需要的孔径数目为： （1）出水槽设计为了保持出水均匀，出水系统通常采用出水槽。此设计中沿反应器的四周设置出水槽，而出水槽每隔一定的距离设三角出水堰。每个反应池有1个单元三相分离器，出水槽槽宽be = 0.3m。反应器流量： 取出水槽口附近水流速度为vc = 0.3m/s，槽口附近水深为0.3m，出水槽坡度为0.1。
16、 （2）溢流堰设计设计900三角堰，堰高5mm，堰口宽为100mm。 三角堰数量为： 溢流堰上共有528个100mm的堰口。 （3）出水渠设计沿直径方向设置矩形出水渠，长为8.0m，出水槽的出水流至此出水渠。设出水渠宽0.8m，坡度0.01，出水渠渠口附近水流速度为0.3m/s则渠口附近水深： 以出水槽槽口为基准计算，出水渠渠深：0.3+0.0083=0.3083m，出水渠取0.5m深，出水渠的尺寸为：8.0m0.8m0.5m（三）、载体的选择 本次设计选择聚苯乙烯球作为载体，载体粒径为0.53.0mm，载体形状尽量 接近于球体，表面粗糙，以利于微生物附着生长。载体填充率为48%。 七、设备尺
17、寸布置图 设备尺寸图详见附图1第三章 总结为期两个星期的课程设计锻炼了我查阅资料，进行方案构思的能力。在设计过程中我们按照老师的要求逐步完善设计方案，对老师提吃的问题进行认真的修改。较好地完成了设计任务，同时也发现了很多缺点与不足。理论和实际的设计过程还是有一定差别的。课堂上，我们只是在接受理论知识的熏陶，真正实际操作的机会并不多，课程设计一开始的时候手忙脚乱，不知从何下手。但在老师的辛勤指导和同学们的互帮互助下，我顺利的完成了课程设计。经过课程设计我们都体会到很多东西不是我们想象的那么简单，从工艺的选择，尺寸的计算，到最后平面图的绘制，每一个步骤都会遇到很多问题，我们需要不断的查阅有关资料。
18、在做污水处理构筑物的选择与计算，相关参数的选取时，所产生的困惑使我不断的查阅资料、询问同学老师，就是这些困难让我明白了做一项设计是一件不容易的事情，也是通过这次课程设计，我学会了如何到设计手册和规范当中选取适合自己设计的参数，以及对书本理论知识的进一步加深，更好地理解水处理工艺中工艺的选择，构筑物的选择和参数选取与计算。这几天一直在在忙着写报告、画图，感觉自己很忙，虽然遇到了很多困难，但是我尽了自己最大的努力去克服，然而还是会有许多疏忽和遗漏的地方，计算的时候感觉计算过程很完美，但是在绘制平面图的时候就会发现，还是有很多需要改进的地方。就是这么一路修修改改，完成了课程设计。课设的过程中确实可以学到很多东西，自己的能力也得到了很大的锻炼，领略到了别人在处理专业问题是体现出来的优秀品质，更是体会到了在完成一件事情时探讨和向别人学习是非常重要的。做完此次设计让我对将来工作中会出现的问题有了一定的了解，也是我对本专业有了更深的认识。参考文献1、 水质工程学，中国建筑工业出版社，2005年2、 城市污水回用技术手册，化学工业出版社，2004年3、 给水排水设计手册，中国建筑工业出版社，2004年4、 污水处理厂工艺设计手册，化学工业出版社，2003年5、 三废处理设计手册（废水卷），化学工业出版社6、 室外排水设计规范GBJ 14-877、 给排水制图标准GB/T50106-2001
