《水污染控制工程》课程设计淀粉废水处理工艺设计.doc

水污染控制工程课程设计题 目：淀粉废水处理工艺设计院 系：环境与生物工程学院专 业：环境工程班 级：08012011 年 8月 29日目录一 综述1.1项目概况·············································3 1.2废水排放的危害和工程建设的必要性·····················3二设计依据和原则2.1设计依据··············································32.2设计原则··············································4三.废水处理工程的建设规模及目标3.1废水种类及设计水量····································43.2设计水质··············································43.3排放标准··············································4四.废水处理方案4.1工艺流程··············································44.2流程简述··············································54.3其他构筑物············································5五.工艺设计5.1设计参数··············································65.2设计计算··············································65.2.1UASB的尺寸计算····································75.2.2进水排水系统计算··································75.2.3三相分离器的设计··································75.2.4出水区的设计······································85.2.5每日沼气产量······································85.2.6产泥量计算········································8六.总结···················································9七参考文献··············································9一、综述1.1 项目概况为了使淀粉厂排出的废水能够达到国家规定的排水标准，使河流免受其污染，必须对该废水进行处理，本项目就是主要是针对含有淀粉废水的处理，采用UASB工艺。其工作原理可简述如下，淀粉厂排出的含淀粉的污水经管道进入处理厂，首先经格栅过滤较大的杂质，再进入调节池进行对污水的调节，经提升泵进入UASB反应器和生物接触氧化池将有机物分解，然后进入二沉池进行泥水分离，部分污泥回流调节池，剩余污泥浓缩脱水外运。厌氧消化时有沼气产生作为能源加以利用。 UASB反应器是目前应用最广泛的高效厌氧反应器，其研究应用一直很受青睐，它的中文名称为升流式厌氧污泥床反应器，是由荷兰Wageningen农业大学教授Lettinga领导的研究小组于19711978年间开发研制的，利用重力场对不同密度的物质作用的差异，发明了三相分离器。后来经不断的改进20世纪80年代我国开始对UASB反应器进行研究，并尝试处理啤酒污水。与其他的反应器相比具有容积负荷高，水力停留时间长，能耗低，设备简单，操作方便，运行稳定，处理效果好等特点，因此截止2000年底我国现在已有59%的工程采用此.法。本次所处理的污水流量为4000t/d；CODcr:8000mg/L；BOD:4500mg/L；SS:400mg/L; PH值：69。通过对反应器的设计出水CODcr小于100ml/L；BOD5小于等于20mg/L；SS小于等于70mg/L；PH在68之间。1.2废水排放的危害及工程建设的必要性近些年来，越来越多的水污染事件频繁发生，造成了人员死亡和财产的巨大损失，废水排放到河流，对河流产生严重污染，大多鱼虾死亡，动植物大量死亡灭绝，蚊蝇滋生，各种病菌对于人类来说简直就是灾难。水是生命的源泉，水是经济发展的命脉，拥有干净的水资源就拥有健康的身体，和美好的环境。虽然我国水资源总量很大，但是人均水资源仅为世界平均水平的四分之一，随着经济的发展，工农业用水量不断加大，水污染现象严重并呈现越来越难趋势，可以想象我们的将来势必严重缺水，因此为党和国家在社会主义初级阶段建设和发展提供合格的水资源是十分必要的。为人民提供一个舒适整洁的环境更是我们这一工程必须承担的责任。二、设计依据和原则2.1设计依据（1）国家规定的污水排放标准；（2）有关法律、法规及设计规范。2.2设计原则本工程设计方案报告的编制遵循以下原则：（1）认真执行国家有关法规、标准及规定，根实际情况，采用切实可行的治理方案，符合处理效果好、建设投资少、运行费用低、管理操作简便的要求。（2）废水进行综合治理，化害为利，解决生产污水造成的污染，力求充分发挥建设项目的环境效益、社会效益和经济效益。（3）根据废水水质的特点，做到投资省、运行费用低，技术可靠、运行稳定、处理效果好。三、废水处理工程的建设规模及目标3.1废水种类及设计水量 本设计处理废水是淀粉厂的排出的废水，设计流量为4000t/d.3.2设计水质 CODcr：8000mg/L；BOD：4500mg/L；SS:400mg/L；pH值：69。3.3排放标准CODcr100ml/L；BOD520mg/L；SS70mg/L；pH在68之间。四、废水处理方案4.1工艺流程淀粉废水格栅调节池提升泵生物接触氧化池二沉池出水污泥浓缩池污泥脱水污泥外运上清水压缩水图1 工艺流程图UASB反应器预沉池4.2流程简述正如上图所介绍的那样，淀粉废水首先经粗格栅和细格栅将较大的漂浮物和部分悬浮物过滤掉；经过滤的污水进入调节池进行调节，使所处理的污水适合后续处理，不会对微生物以及其他的构筑物产生影响，通过对污水的调节可将污水通过提升泵将其抽到较高的位置自上而下直接流入UASB反应器进行厌氧消化（在反应器底部有一个高浓度的高活性的污泥层，大部分有机物在这里转化为CO2和CH4，上部设有三厢分离器完成气固夜的分离）；分离后的清水则在上部流出来此时污水仍有较多的有机物，需要进行好养氧化处理因此进入生物接触氧化池；最后进入二沉池将生物膜和各种悬浮物沉淀；出水后水质则可以达到国家规定的污水排放标准，污泥浓缩部分回流到调节池，剩余污泥脱水外运。这就是整个过程的粗略的概述。4.3其他主要构筑物4.3.1格栅 格栅由一组平行的金属栅条制成，斜放在污水提升泵集水池前的重力流水渠道上，用以阻挡污水中的残留在污水中成悬浮或漂浮的大块固体物，如草木，塑料制品，纤维及其他的杂质，以防止阀门，管道，水泵，吸泥管及其他后续处理设备的堵塞和损坏。由于本设计处理的是工业废水，所以选择中格栅（30mm）和细格栅(15mm)，采用机械清渣，倾角60度，栅条间距20mm，筛网孔眼0.25mm.4.3.2调节池由于进水的水质，水量不稳定，防止冲击负荷的发生，并且PH变化不定时，具有较强的毒性时，综合考虑到这些方面的原因，调节池的作用就不可忽视。由于本次处理污水浓度较大，设置沉淀器和酸化污泥分离设备。4.3.3预沉池 此设备主要是去除污水中不容的小颗粒，能够大量去除SS（约为50%），为UASB反映其提供良好的操作环境，出水更有保证。采用停留时间为1.5-2.0h.4.3.4UASB如图所示这就是UASB剖面图，它是一个由低端高浓度的污泥组成，污水从下端进入上端流出期间产生沼气，容积负荷高。图2 UASB剖面图4.3.4生物接触氧化池厌氧处理只能去除科生物降解的有机物，一般不能去除氨氮和硫化物，有机物也不能达标，所以需要再接一个好养处理，生物接触氧化池能利用好氧微生物的氧化代谢作用将有机物转化因此更很好解决以上出现的问题。4.3.5.二沉池这是一个非常重要的构筑物，能够将脱落的微生物和绝大部分的悬浮物沉淀与此。对于出水具有十分必要的意义。这里采用辐流式沉淀池。4.3.6.污泥浓缩池将沉淀的污泥利用重力脱水，减少污泥容量。五、UASB工艺设计5.1设计参数 通过对同类工业的废水用UASB反应器处理运行结果的调查，得出以下经验已知常温条件下（2025）对进水容积负荷可在5-10Kg/COD(m3/d),COD和SS去除率分别为85%和70%，沼气表现产率为0.4m3/kgCOD污泥表现产率0.05KgVss/kgCOD,Vss/SS=0.8，厌氧污泥可实现颗粒化。平均流量Q=4000M3/d=167M3/h=0.046M3/s；进水COD浓度S0=8000mg/L；我们取容积负荷Nv=9.0Kg/COD(m3/d)；温度在常温条件下（2025）。则处理后的预期出水水质：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设计计算521UASB反应器的尺寸计算其反应器的有效容积：V=Q*So/Nv=4000*8/9.0=3555.6m³；考虑有效容积3556M3，采用三座矩形UASB反应器，每个高度为10m，表面积为118.5M2长和宽分别为16.4m和7.2m;表面水力负荷q=Q/A=167/(131.68*3)=0.42<1.0,符合要求。522进水排水系统采用产孔板配水，每个反应器设10根d=0.15m长8m每根孔管之间的距离为1.5m，孔距为1.8m，每根四个孔，共有40个孔穿孔中心距反应器低0.2m，配孔径采用15mm，反应器的进水量为0.046/3=0.015M3/s,每个孔的进水流速为0.015/(40/4*3.14159*0.015*0.015)=2.12m/s，每个孔的服务面积：118.5/40=2.95m3,在1-3之间，符合要求。523三相分离器的设计 b b 3 h4 D v2 E C B va vb b 1 b 2 A bb bb bbb 图3 单元三相分离器计算示意图三相分离器有上下两层重叠的三角形集气罩组成，由穿孔管进水配水，采用明渠出水，沉淀区的面积为反应器的水平面积，则沉淀区的表面积负荷率为：q=Q/A=167/(131.68*3)=0.42<1.0,符合要求。设上下三角形集气罩斜面水平夹角为55度，取保护高度0.5m下三角高度1.4m，上三角高度h2=0.5m。则有b1=h3/tg55=1.4/1.428=0.98；设单元三相分离器宽b=3m，则下集气罩之间的宽度为b2=1.04m；下集气罩之间的间隙b2中的水流上升速度v1，回流缝总面积：a1=1.04*7.2*6=44.89m2；则v1=167/2/44.89=1.86m/h，上三角集气罩之间缝隙的水流上升流速为v2,则设b2=0.5m；回留缝隙的总面积a2=2.76*2*6*7.2=43.2m2；则v2=167/2/43.2/=1.93；a为控制断面，可以满足v1<v2<2.0m/h的条件，具有良好的固液分离要求。因此上三角下端C至下三角斜面的垂直距离： 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，其高为：h4=(ABcos55+b2)tg55（0.4*0.5736+1.04/2*1.4281=1.11，已知上三角形集气罩的水深为0.5m，则上下三角形集气罩的位置就去定了。 根据已经确定的三相分离器的构造，校核气液分离的条件如下：沿AB方向水流的速度：Va=167/2/0.29/6/2=3.33m/h，设气泡在A点的上升速度Vb,设气泡的直径dg=0.01cm，在常温下密度1.03g/cm3，g=1200g/cm3.V=0.010cm2/s,=0.95，根据=0.0101*1.03=0.0104g/(cm*s)一般的取废水的为0.02 g/(cm*s) 则Vb=0.95*9.81/18/0.02*(1.03-0.0012)*0.0001=0.266cm/s=9.58m/h根据前面的计算结果有：BC/AB=1.577，Vb/VA=2.876则可满足Vb/VA> BC/AB的要求。可脱出直径大于或等于0.01cm的气泡。5.2.4出水渠的设计考虑把配水管兼做排泥管用，可均匀排除泥床的污泥，并在反应器的1/2高处，和三相分离器下三角以下0.5m处各设d=100mm排泥管一根，并在池底设放空管。5.2.5每日沼气的产生量4000*8*0.85*0.4=10880m3/(沼气/d)5.2.6产泥量计算每日表现产泥量为：4000*8*0.85*0.005=1360KgVSS/d;则1360/0.8=1700KgSS/d。六、总结以上就是我亲自设计的UABR反应器，首先我要说的就是这个反应器适合处理高浓度的有机废水，本设计主要针对含淀粉的废水，理论上可以完成预期的效果，但本人水平有限，可能有些地方略有疏忽，到实际操作时还要根据污水的处理量，浓度，温度等的变化做适当的调整，并期盼老师能给我以批评指导。其次，通过此次的课程设计我获益良多，平时在书本上学到的理论看似简单，但实践起来期间的复杂程度是无法想象的！不过这也锻练了我的意志力，并立志一定要把这门科学好学活！ 七、参考文献1废水厌氧生物处理理论与技术.中国建筑工业出版社.2003年第五版.2污水处理工必读.中国石化出版社.2007年.第一版.3UASB工艺设计应用与实例.上海交通大学出版社.