1、四川理工学院毕业设计 丁丁文香前 言毕业设计是学生在校期间学习成果的检验，是完成工程技术人员基本训练的一个重要环节。通过毕业设计进一步培养学生独立分析问题和解决问题的能力。为此，通过毕业设计达到以下目标：（1）总结和巩固在校期间所学知识，使之进一步加深和系统化。（2）将所学理论运用于解决实际工程问题，从而提高本人独立工作能力，培养刻苦钻研、积极进取及创造精神。（3）通过毕业设计树立正确的工程设计思想及经济观点，认真贯彻执行国家多项建设方针政策。领会和正确使用有关行业技术规定和技术规范。煤炭作为我国的第一能源，在能源消费构成中约占70%。因此在国民经济的发展中占有重要位置。不可否认，煤燃烧产物中
2、的SO2和烟尘是造成大气污染的重要污染源。因此洁净煤技术应运而生，使煤作为一种能源得到最大限度的利用，而将释放的污染控制在最低水平，达到煤的高效，清洁利用的目的。洗煤则是洁净煤技术的一种，洗煤过程所产生的废水则需要进行处理。因此，本人毕业设计选题为“某工厂洗煤废水处理工程设计”。希望通过毕业设计加深对洗煤废水处理技术的理解运用，锻炼自己的工程设计能力，为毕业后的实际工作打下基础。1 总论1.1 废水来源、水质及水量1.1.1 废水来源：煤在利用前的清洁生产即洗煤过程所产生的废水。1.1.2 废水水质： 本工程设计进水水质： SS 20000mg/l COD 1000mg/l BOD 400mg
3、/l 油 6.08.5mg/l 另外含有少量难分解的高分子化合物.1.1.3废水水量及排放规律： 应处理废水量为500m3/d，废水排放均匀.1.2 设计原则工程设计应遵循技术先进、安全可靠、质量第一、经济合理的原则。此外，还应遵循以下原则：（1）环境保护设计必须遵循国家有关环境保护法律、法规，合理开发和充分利用各种自然资源。严格控制环境污染，保护和改善生态环境。 （2）建设项目需要配套建设的环境保护设施，必须与主体工程同时设计、同时施工、同时投产使用。1.3设计依据及执行标准1.3.1法律法规依据：（1）中华人民共和国环境保护法1989年12月6日；（2）防治水污染技术政策1986年11月2
4、6日；（3）中华人民共和国水污染防治法1996年5月15日；（4）中华人民共和国污染防治法实施细则1989年7月12日.1.3.2技术标准及技术规范依据：（1）城市污水处理工程项目建设标准2001年；（2）污水综合排放标准GB8978-1996.1.3.3执行排放标准： 按污水综合排放标准GB8978-1996的一级标准限值如下表1-4-1表1-3-1 单位：mg/L项目SSCODBOD5油标准限值70602051.3.4 设计的基本资料： 根据该厂提供的资料，该污水处理工程的场地为一块平地。其地质能抗7.0级的地震，年地面水温平均为20，风向夏季以偏北风为主。2 废水处理方案选择及论证 由于
5、煤中杂子的原因，其洗煤废水中的悬浮物浓度比较高。故在处理时，其悬浮物是处理的主要对象之一，同时在煤脱流的过程中将会产生一些难分解的高分子化合物。21废水处理方案的选择1 根据废水的水质：1 BOD/COD=400/1000=0.4 故其可用生物法来处理。2 悬浮物浓度很高，其处理的方法有很多种。其主要分为两种：物理法、化学放。3 难分解的高分子化合物，其主要也有两种：气伏法、厌氧水解法。 目前，国内外在处理这方面的废水主要采用的方法是：生物法、絮凝沉降法、混凝-SBR法、氧化法、汽提法、碱吸收法等。目前国内多采用浮选、真空过滤等物理方法。而国外多采用氧化、生物曝气等生化方法。物理方法和一般的化
6、学方法处理的费用都比较高。而且处理的效果不是很理想。生化方法后期运行管理费用一般不高且一般不必添加化学药品和添加剂，处理过程在常温常压下进行，无论对工艺的要求还是对设备的要求都比物化处理低。随着生物技术的发展，其微生物技术越来越成熟。所以洗煤废水的处理是向生化处理方向发展。2 处理的方法： 其处理的工艺是物理化学法相结合（预处理初沉池生化处理二沉池），其方法列有以下两种：（1） 旋流沉砂池初沉池水解池好氧池二沉池；（2） 旋流沉砂池混凝气浮池厌氧-好氧池二沉池。22方案的选择与论证根据废水的进水水质，其悬浮物中含有一些较大的颗粒物，故先用沉砂池对其进行处理。选用旋流沉砂池的优点在于其占地小，沉
7、淀的效果好。由于废水中的悬浮物浓度太高，若采用一般的物理沉淀法难以达到后续处理的预处理要求。而采用添加混凝剂则可沉积很大部分的悬浮物。其原理是（1）压缩双电层作用；（2）吸附架桥作用；（3）网捕作用。如添加pAM、PAC或者两者一起，其可混凝沉淀悬浮物92%-96%。若采用混凝气浮池作初沉池时，其在沉淀悬浮物的同时可去除降解一些难分解的高分子化合物。但是其弊端是增加了日常运行的电费和浮渣的收集与处理。故采用一般的斜板沉淀池，其在满足沉淀要求的同时占地面积小。反应池若采用化学法来处理，其处理的效果是非常好。但是其处理的费用较高，而且对其工艺操作要求和构筑物的防腐等要求很高。而生物法则避免了这些不
8、足，故采用生物法来处理。其原理是利用微生物代谢过程中的氧化-还原反应来分解水中的污染物。其优点还有：基建投资省、处理条件适宜、勿需高温高压等；不产生二次污染、不加药剂、去除效果好（98%）、过程稳定、简单。经过反应池后，污泥需要沉淀下来，故添加一个二沉池。经过上述对工艺的论证得出本工程废水处理工艺流程：沉砂池-集水井-初沉池-生物反应池-二沉池。3工艺流程设计及说明31废水处理工艺流程设计经过上述对工艺流程方案对比与分析，本工程废水处理工艺流程简图如下图3-1-1：药箱初沉池管道反应器 旋流沉砂池集水井好氧池水解池进水集泥池污泥脱水出水井二沉池 出水图3-1-13.2工艺说明某厂洗煤工段废水经
9、厂内排污管道收集后，首先进入地下的废水集水沟。流入钟式旋流沉砂池通过机械的作用而去除较大颗粒物，后进入集水井。用提升泵把污水提升到初沉池，其间加药用管道反应器来混合以使其混合均匀。在预处理阶段将完成去除废水中较大颗粒物和大量的悬浮物。经过预处理后的废水再进入到水解池中进行水解，将其中的难分解和高分子化合物分解为小分子化合物，为后续的生物处理工段作好预处理。然后进入到生物好氧池进行生物活性污泥法处理，可去除大量的悬浮物和BOD、COD。最后进到二沉池，清水流入出水井，沉下来的污泥进入集泥池后脱水,其脱流出的废水回流到前面的集水井。脱水后的污泥运置填埋场进行填埋。4 构筑物的工艺设计与计算4.1旋
10、流沉砂池的结构及设计参数值本工程的水量小，所以可用一个钟式旋流沉砂池。其结构为混凝土结构，设计参数及取值为：Q=500m3/d=20.833 m3/h Qmax=1.5Q=750 m3/d=31.25 m3/h Q-设计流量（m3/d），Qmax-最大设计流量（m3/d）.1.流沉砂池 ：设计参数及取值为：Q=500m3/d=20.833 m3/h Qmax=1.5Q=750 m3/d=31.25 m3/h Q-设计流量（m3/d），Qmax-最大设计流量（m3/d）.其采用钟式旋流沉砂池，结构如右图所示： 图4-1表4-1型号处理流量m3/h直径/mm电动机功率/kwB/mC/mD/mZXS
11、1.85018300.551.00.3050.610E/mF/mG/mH/mJ/mK/mL/m0.301.400.300.300.200.801.104.2集水井的结构及设计 其结构为砖混结构（方型），最小容积不小于最大一台污水泵5min的出水量。设计参数及取值为： V=HRT*q (4-2-1)式中参数意义及取值如下： HRT-集水时间，HRT=5min; q-最大一台污水泵的出水量,q=40 m3/h. V-集水井的有效容积,m3.代入公式计算结果如下： V=5*40/60=3.3(m3/h)集水井的工艺尺寸: V=a3 (4-2-2) H=a+h1 (4-2-3)式中参数意义及取值如下:
12、 a-集水井的边长,m. H-集水井的总高,m. h1-集水井的超高,m. h1=0.5 m. 代入公式计算结果如下： a=1.5 m. H=1.5+0.5=2.0(m)4.3加药箱结构及设计 加药箱为钢筋混凝土，设置两个药池（一用一配叠加，即每12个小时配一次药）。而用与配置混凝剂的自来水量为12 m3/d，则药箱的有效容积为6 m3/个。即可根据容积来选择药池的工艺尺寸，其结构如右图所示： 图4-244初沉池设计及计算初沉池采用斜板沉淀池，为钢筋混凝土结构。设计表面负荷q=4m3/m2.h，其污泥是利用重力作用排放到集泥池。斜板与水平面呈，长度取1.0m.。斜板净距为100m，清水区水深取
13、1.0m，底部高取1.0m，缓冲层高取0.3m。其工艺结构如图4-3所示： （4-4-1） 式中参数意义及取值如下：A1-池水面面积，m2. Qmax-最大设计流量，m3/h n-池数，n=1个. 0.91-斜板区面积利用系数. q-设计表面负荷, m3/m2.h.代入公式计算结果如下： = 8.59 (m2) (4-4-2) 式中参数意义：D-圆形池径，m.代入公式计算结果如下： =3.31(m). 图4-3 h=h1+ h2+ h3 (4-4-3) 式中参数意义及取值如下： h-池子的有效水深，m. h1-清水区水深，m. h2-斜板高度.，m. h3-底部高度，m. 代入公式计算结果如下
14、： h=1+0.866+1=2.866（m） （4-4-4）式中参数意义： t-池内水力停留时间，h.代入公式计算结果如下： t=(h)=28.2(min)沉淀时间较核：初沉池30min. 故符合。水利条件复核： （4-4-5）式中参数意义及取值如下：Fr-水流稳定性系数，范围10-4-10-3 . v-水平流速，m/s.R-水力半径，m. R=过水断面积/湿周g-重力加速度，m/s2 取9.8 m/s2 代入公式计算结果如下： （符合） （4-4-6）式中参数意义及取值如下：h5-污泥斗高度，m. r-污泥斗下端半径，取r=0.2m.-污泥斗倒角，取60.代入公式计算结果如下：(m) (4-
15、4-7) 式中参数意义： V-污泥斗容积，m3. 代入公式计算结果如下： (m). (4-4-8)式中参数意义及取值如下：V1-污泥部分所需的容积m3. Qmax-最大设计流量，m3/h. C1 、C2 -为进出水悬浮物浓度,t/m3 .斜板沉淀池的悬浮物去除率为95%, C1 =2000mg/l=0.02 t/m3 .故C2 为C1的5%. T-污泥室储泥周期，T=1/24d. Kz-水量总变化系数. Kz =1.5 -污泥容重, =1t/m3.-污泥含水率, =95%.代入公式计算结果如下： 由上式计算结果可知VV1，即符合。 (4-4-9)式中参数意义及取值如下： H-沉淀池的总高度,m
16、. h4-缓冲层高度, h4 =0.3m. h6-超高, h6 =0.5m. h7-支柱高, h7=2.5m.代入公式计算结果如下： H=1+0.866+1+0.3+2.52+0.3+2.5=8.686 (m) 4.5水解池设计及计算 水解池的形状为矩形，其结构为为钢筋混凝土结构。如下图所示： 图4-4 （4-5-1）式中参数意义及取值如下：A-池表面积,m2. Qmax-最大设计流量, m3/h q-表面负荷,q=1.0m3/m2.h.代入公式计算结果如下： (m)h1=qt (4-5-2)式中参数意义及取值如下： h1-有效水深,m. t-水力停留时间,t=4h.代入公式计算结果如下： (
17、m) (4-5-3)式中参数意义如下： a-池边长,m.代入公式计算结果如下： (m) (4-5-4)式中参数意义如下： V-有效容积,m3.代入公式计算结果如下： ( m3) (4-5-5)式中参数意义及取值如下： H-池子总高度,m. h-超高,h=0.5m.代入公式计算结果如下： (m)4.6好氧池设计及计算其采用普通活性污泥法，矩形的钢筋混凝土结构。如下图所示：图4-54.6.1 BOD5去除率 （4-6-1） 式中参数意义及取值如下： E-BOD5去除率,%. Sa-进入曝气池的BOD5浓度,mg/l.在进入曝气池前，污水经过初沉池其能去除30%的BOD5。mg/l. Se-出水,
18、BOD5浓度,Se=20mg/l.代入公式计算结果如下： 4.6.2确定混合液污泥浓度拟定Ns取0.3，Ns -污泥负荷率。校核： （4-6-2）式中参数意义及取值如下： K2-减数增长期,取K2=0.0168. ,取f=0.8.- BOD5去除率.代入公式计算结果如下： (kg BOD5/kg.MLSS.d)计算结果确定，Ns值取0.3是适宜的。 （4-6-3）式中参数意义及取值如下： X-池中混合液污泥浓度,mg/l. R-污泥回流比,R=50%. r-污泥在二沉池中停留时间、池深、污泥厚度因数有关的系数，r=1.2。 SVI-活性污泥体积指数,SVI=120.代入公式计算结果如下： (m
19、g/l)=3300(mg/l)4.6.3曝气池容积计算 (4-6-4)代入公式计算结果如下： ( m3)=142(m3)较核：水力停留时间T，h. （4-6-5）代入公式计算结果如下： (h) (4-6-6)式中参数意义及取值如下： H-池子的总高度，m. h-池子的有效水深，h=3m h1-池子的超高，h1 =0.5m.代入公式计算结果如下： H=3+0.5=3.5(m) （4-6-7）式中参数意义及取值如下： V1-池子的实际容积，m3。 L-池子的长，m. B-池子的宽，m.代入公式计算结果如下： =166.012（m3）4.6.4干泥量 （4-6-8）式中参数意义及取值如下： -系统每
20、日排除剩余污泥量，kg/d. a-污泥增值系数，a=0.6. b-污泥自身氧化率，b=0.06。 Sr-去除BOD浓度，kg/ m3 . Xv-挥发性悬浮物固体浓度MLVSS,且满足Xv=fX. Kg/ m3.代入公式计算结果如下： ()kg/d.4.6.5湿泥量 (4-6-9)式中参数意义及取值如下： Qs-湿泥量，m3 /d.Xr-回流污泥浓度，mg/l. 代入公式计算结果如下： (m3 /d)4.6.6泥龄 （4-6-10）式中参数意义如下： -泥龄，d.代入公式计算结果如下： (d)4.6.7曝气池需氧量 （4-6-11）式中参数意义及取值如下： R0-曝气需氧量，kg/d. -氧化每
21、千克BOD需氧千克数,=0.5 kgO2/kgBOD. -污泥自身氧化需氧量，=0.1 kgO2/kgMLVSS.代入公式计算结果如下：(kg/d)=4.27(kg/h) (4-6-12)代入公式计算结果如下：(kg/d)=5.625(kg/h)1供氧量的计算： （4-6-13）式中参数意义及取值如下： K-安全系数，K=1.4.代入公式计算结果如下： (kg/h)采用膜片微孔曝气器扩散器，氧转移利用率为0.18，服务面积为m2。敷设于距池底0.25m处。如图4-6所示：计算温度定为30C。查表得水中溶解氧 图4-6饱和度：Cs(20)=9.17mg/l. Cs(30)=7.63mg/l.（1
22、） 空气扩散器出口的压力计算： （4-6-14）式中参数意义及取值如下： -曝气头扩散器出口的绝对压力，Pa.-常压下的空气压力，（Pa） -水的密度，=103kg/m3. g-重力加速度，g=9.8(m/s2)h-管淹没水深，m.代入公式计算结果如下： =( Pa)（2） 空气离开曝气池面时，氧的百分比计算： （4-6-15）式中参数意义如下： Ot-氧的百分比. EA-氧转移利用率. EA=0.18.代入公式计算结果如下： （3） 曝气池混合液中平均氧饱和度（按最不利的温度条件考虑）： （4-6-16）最不利温度条件按30。C考虑，代入各值，得： （mg/l）（4） 换算为在20。C条件下
23、脱氧清水的充氧量： （4-6-17）式中参数意义及取值如下： -曝气设备在污水与清水中氧总转移系数之比值，=0.8. -污水与清水中饱和溶解氧浓度之比值，=0.9. -不同地区气压修正系数，=1. Ct-曝气池正常运行中应维持的溶解氧浓度值，Ct=2mg/l.把各值代入公式计算结果如下： （kg/h）2.供气量的计算： （4-6-18）把各值代入公式计算结果如下： （m3/h）=4.169(m3/min)4.7 二沉池设计及计算 1二沉池采用竖流式钢筋混凝土结构的沉淀池。如图4-7所示：中心管面积： （4-7-1）式中参数意义及取值如下： qmax-最大设计流量，m3/s.把各值代入公式计算结
24、果如下： (m2)2中心管径： （4-7-2）把各值代入公式计算结果如下： 图4-7 （m）3中心管喇叭口与反射板之间的缝隙高度： （4-7-3） 式中参数意义及取值如下： v1-污水有中心管喇叭口与反射板之间的缝隙流出速度，v1 =0.02mm/s. h-喇叭高度，m。h=1.35d0 .把各值代入公式计算结果如下： （m）4沉淀部分有效面积： （4-7-4）式中参数意义及取值如下： v-污水在沉淀池中流速，m/h. 在数值上等于水力表面负荷（q）。q=1.5m3/ m2.h 即v=1.5 m/h.把各值代入公式计算结果如下： ( m2)5沉淀池直径： （4-7-5）把各值代入公式计算结果如
25、下： （m）6沉淀池有效水深： （4-7-6）式中参数意义及取值如下： t-沉淀时间， t=2h把各值代入公式计算结果如下： (m)7沉淀部分所需总容积： （4-7-7） 式中参数意义及取值如下： qmax-最大设计流量，m3/s.C1、C2-进出水悬浮物浓度，t/m3. C1 =3300mg/l. C2 =70mg/l. T-两次排泥间隔时间，T=1/24d. -污泥容重，=1 t/m3. K2-污水流量总变化系数，K2 =1.5. P0 -污泥含水率，P0 =99%. 把各值代入公式计算结果如下： ( m3) 8圆锥部分容积： 1 锥高： （4-7-8）式中参数意义及取值如下： h5-圆锥的锥高，m. r-锥体下端的半
