某食品厂废水处理毕业设计.doc
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1、第二篇 设计计算书第一章 食品厂 废水处理构筑物设计与计算1.1 格栅1.1.1 设计说明格栅主要是拦截废水中的较大颗粒和漂浮物,以确保后续处理的顺利进行。1.1.2 设计参数设计流量Q = 20000m3/d = 833.3m3/h =0.2314m3/s ;栅条宽度S=10mm 栅条间隙d = 5mm 栅前水深h=0.4 m格栅安装角度= 60,栅前流速0.7 m/s ,过栅流速0.9m/s ;单位栅渣量W = 0.07m3/103 m3 废水 。 1.1.3 设计计算由于本设计水量较少,故格栅直接安置于排水渠道中。格栅如图2-1。图1-1 格栅示意图1.1.3.1栅条间隙数 式中: Q
2、设计流量,m3/s 格栅倾角,度b 栅条间隙,mh 栅前水深,mv 过栅流速,m/s,取n=120.1.1.3.2 栅槽宽度 B=S(n-1)+en=0.01(120-1)+0.005*120=1.79m 栅槽宽度一般比格栅宽0.20.3m,取0.3 m。 即栅槽宽为0.29+0.3=0.59 m ,取0.6 m。 1.1.3.3 进水渠道渐宽部分的长度 设进水渠道宽B1=0.9 m ,其渐宽部分展开角度1= 60 1.1.3.4 栅槽与出水渠道连接处的渐宽部分长度. 1.1.3.5 通过格栅水头损失取k = 3 , = 2.42(栅条断面为圆形),v = 0.9m/s ,则 h1 = 式中:
3、k - 系数,水头损失增大倍数- 系数,与断面形状有关S - 格条宽度,md - 栅条净隙,mmv - 过栅流速,m/s- 格栅倾角,度h1 = = 0.65m1.1.3.6 栅后槽总高度 设栅前渠道超高h2=0.3m H=h+h1+h2=0.4+0.65+0.3=1.35m1.1.3.7 栅后槽总长度 1.1.3.8 每日栅渣量栅渣量(m3/103m3污水),取0.10.01,粗格栅用小值,细格栅用大值,细格栅用大值取W1 = 0.1m3/103m3 K2 = 1.8 ,则:W = 式中:Q - 设计流量,m3/sW1 - 栅渣量(m3/103m3污水),取0.1m3/103m3 W = =
4、 1.11 m3/d 0.2 m3/d (采用机械清渣)选用HF-500型回转式格栅除污机,其性能见下表2-1,表1-1 HF-500型回转式格栅除污机性能规格表型号电动机功率(Kw)设备宽(mm)设备高(mm)设备总宽(mm)沟宽(mm)沟深(mm)导流槽长度(mm)设备安装长(mm)HF-5001.150050008505801535150025001.2 集水池1.2.1 设计说明 集水池是汇集准备输送到其他构筑物去的一种小型贮水设备,设置集水池作为水量调节之用,贮存盈余,补充短缺,使生物处理设施在一日内能得到均和的进水量,保证正常运行。1.2.2 设计参数设计流量Q = 20000m3
5、/d = 833.3 m3/h =0.2314m3/s ;1.2.3 设计计算 集水池的容量为大于一台泵五分钟的流量,设三台水泵(两用一备),每台泵的流量为Q=0.029 m3/s0.03 m3/s 。 集水池容积采用相当于一台泵30min的容量 m3有效水深采用2m,则集水池面积为F=27 m2 ,其尺寸为 5.8m5.8m。 集水池构造 集水池内保证水流平稳,流态良好,不产生涡流和滞留,必要时可设置导流墙,水泵吸水管按集水池的中轴线对称布置,每台水泵在吸水时应不干扰其他水泵的工作,为保证水流平稳,其流速为0.3-0.8m/h为宜。1.3 泵房1.3.1 设计说明 泵房采用下圆上方形泵房,集
6、水池与泵房合建,集水池在泵房下面,采用全地下式。考虑三台水泵,其中一台备用。1.3.2 设计参数设计流量Q = 20000m3/d = 833.3 m3/h =0.2314m3/s 取Q=60L/s,则一台泵的流量为30 L/s。1.3.3 设计计算1.3.3.1 选泵前总扬程估算 经过格栅水头损失为0.2m,集水池最低水位与所需提升经常高水位之间的高差为: 78.5-73.412=4.5 m1.3.3.2 出水管水头损失总出水管Q=60L/s,选用管径DN250,查表的v=1.23m/s,1000i=9.91,一根出水管,Q=30L/s,选用管径DN200,v=0.97m/s,1000i=8
7、.6,设管总长为40m,局部损失占沿程的30%,则总损失为:1.3.3.3 水泵扬程 泵站内管线水头损失假设为1.5m,考虑自由水头为1.0m,则水泵总扬程为: H=4.5+0.5+1.5+1.0=7.5m 取8m。1.3.3.4 选泵选择100QW120-10-5.5型污水泵三台,两用一备,其性能见表2-3表1-2 100QW120-10-5.5型污水泵性能流量30L/s电动机功率5.5KW扬程10m电动机电压380V转速1440r/min出口直径100轴功率4.96KW泵重量190kg效率77.2%1.4 水力筛1.4.1 设计说明 过滤废水中的细小悬浮物1.4.2 设计参数设计流量Q =
8、 5000m3/d = 208.33 m3/h =0.058m3/s 1.4.3 设计计算机型选取 选用HS120型水力筛三台(两用一备),其性能如表2-2, 1-3 HS120型水力筛规格性能处理水量(m3/h)筛隙(mm)设备空重(Kg)设备运行重量(Kg)1001.54601950图1-2 水力筛外形图1.5 调节池1.5.1 设计说明由于本工程污水的水量具有时段不均匀性,为了减少冲击负荷,使处理设备能均匀的运行,需设调节池,用以进行水量的调节和水质的均匀。1.5.2 设计参数设计流量Q = 20000m3/d = 833.3m3/h =0.2314m3/s ; 运行方式:进水与工厂排水
9、一致;出水由泵提升,2台水泵连接两座格栅,24小时运行,低水位保护;每台水泵的设计流量为65 m3/h,选用三台,两用一备。泵出水口安装电磁流量计,以调整和记录处理站的进水水量。根据提供的水量分布资料,日总排水量20000 m3,设计污水停留时间为8h.构筑物:数量 4座结构形式 钢筋混泥土结构,地下构筑物,无盖调节池的体积为1.5.3 设计计算1.5.3.1 调节池有效容积 V = QT = 208.335 =1041.65 m31.5.3.2 调节池水面面积 调节池有效水深取5.5米,超高0.5米,则 1.5.3.3 调节池的长度 取调节池宽度为15 m,长为13 m,池的实际尺寸为:长宽
10、高=15m 13m 6m = 1170 m3。1.5.3.4 调节池的搅拌器使废水混合均匀,调节池下设潜水搅拌机,选型QJB7.5/6640/3-303/c/s1台1.5.3.5 药剂量的估算设进水pH值为10,则废水中【OH-】=10-4mol/L,若废水中含有的碱性物质为NaOH,所以CNaOH=10-440=0.04g/L,废水中共有NaOH含量为50000.04=200kg/d,中和至7,则废水中【OH-】=10-7mol/L,此时CNaOH=10-740=0.410-5g/L,废水中NaOH含量为50000.0410-5=0.02kg/d,则需中和的NaOH为200-0.02=199
11、.98 kg/d,采用投酸中和法,选用96%的工业硫酸,药剂不能完全反应的加大系数取1.1, 2NaOH + H2SO4 Na2SO4 + H2O80 98199.98 244.976所以实际的硫酸用量为 kg/d。投加药剂时,将硫酸稀释到3%的浓度,经计量泵计量后投加到调节池,故投加酸溶液量为 1.5.3.6 调节池的提升泵设计流量Q = 30L/s,静扬程为80.9-71.05=9.85m。总出水管Q=60L/s,选用管径DN250,查表的v=1.23m/s,1000i=9.91,设管总长为50m,局部损失占沿程的30%,则总损失为:管线水头损失假设为1.5m,考虑自由水头为1.0m,则水
12、泵总扬程为: H=9.85+0.64+1.5+1.0=12.99m 取13m。 选择150QW100-15-11型污水泵三台,两用一备,其性能见表2-3表1-4 150QW100-15-11型污水泵性能流量30L/s电动机功率11KW扬程15m电动机电压380V转速1460r/min出口直径150轴功率4.96KW泵重量280kg效率75.1%1.6 UASB反应池1.6.1 设计说明 UASB反应池由进水分配系统、反应区、三相分离器、出水系统、排泥系统及沼气收集系统组成。UASB反应池有以下优点:n 沉降性能良好,不设沉淀池,无需污泥回流n 不填载体,构造简单节省造价n 由于消化产气作用,污
13、泥上浮造成一定的搅拌,因而不设搅拌设备n 污泥浓度和有机负荷高,停留时间短1.6.2 设计参数设计流量Q = 20000m3/d = 833.3 m3/h =0.2314m3/s ;进水COD=1400mg/L 去除率为95% ;容积负荷(Nv)为:4.5kgCOD/(m3d);污泥产率为:0.07kgMLSS/kgCOD ;产气率为:0.4m3/kgCOD 。1.6.3 设计计算1.6.3.1 UASB反应器结构尺寸计算1.反应器容积计算 (包括沉淀区和反应区)UASB有效容积为:V有效 = 式中:V有效 - 反应器有效容积,m3Q - 设计流量,m3/dS0 - 进水有机物浓量,kgCOD
14、/m3 Nv - 容积负荷,kgCOD/(m3d)V有效 = = 1556 m32. UASB反应器的形状和尺寸 工程设计反应器2座,横截面为矩形 反应器有效高度为5m,则 单池从布水均匀性和经济性考虑,矩形池长宽比在2:1以下较为合适设池长L=16m,则宽 ,取10m 。单池截面积: 设计反应池总高H=6.5m,其中超高0.5 m (一般应用时反应池装液量为70%-90%) 单池总容积 单池有效反应容积 单个反应器实际尺寸 16m10 m6.5 m 反应器数量 2座 总池面积 反应器总容积 总有效反应容积 , 符合有机符合要求UASB体积有效系数 在70%-90%之间,符合求 水力停留时间(
15、HRT)及水力负荷率(Vr) 符合设计要求。1.6.3.2 三相分离器构造设计1. 设计说明三相分离器要具有气、液、固三相分离的功能。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。2. 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。本工程设计中,与短边平行,沿长边每池布置6个集气罩,构成6个分离单元,则每池设置6个三相分离器。三相分离器长度B=10m ,每个单元宽度b=L/6=16/6=2.667m 。沉淀区的沉淀面积即为反应器的水平面积,即160 m2 。沉淀区的表面负荷率 3. 回流缝设计 如图1-3是
16、三相分离器的结构示意图图1-3 三相分离器结构示意图设上下三角形集气罩斜面水平夹角= 55,取h3 = 1.1m;b1 = h3/tg式中:b1 下三角集气罩底水平宽度,m; 下三角集气罩斜面的水平夹角; h3 下三角集气罩的垂直高度,m; b1 = = 0.77 m则相邻两个下三角形集气罩之间的水平距离:b2 = b - 2 b1 = 2.667 2 0.77 = 1.13 m则下三角形回流缝面积为: S1 = b2ln = 1.13 10 6= 67.8 m2 下三角集气罩之间的污泥回流逢中混合液的上升流速(V1)可用下式计算: V1 = Q1/S1式中: Q1 反应器中废水流量,m3/h
17、; S1 下三角形集气罩回流逢面积,m2;V1 = = 1.53 m/h 2.0 m/s,符合设计要求。 设上三角形集气罩下端与下三角斜面之间水平距离的回流缝的宽度b3 =CD= 0.45 m ,则上三角形回流缝面积为: S2 = b3l2n = 0.45 10 2 6 = 54 m2 上下三角形集气罩之间回流逢中流速(V2)可用下式计算: V2 = Q1/S2,式中:Q2 反应器中废水流量,m3/h;S2 上三角形集气罩回流逢之间面积,m2; V1 = = 1.92 m/h V1 V2 净水的,故取= 0.02g/cms 。由斯托克斯工式可得气体上升速度为: ; ; ;可脱去d0.01cm
18、的气泡。5. 三相分离器与UASB高度设计三相分离区总高度 h= h2 + h3 + h4h5 h2为集气罩以上的覆盖水深,取0.5m。 UASB总高H = 6.5m,沉淀区高2.5m,污泥区高1.5m,悬浮区高2.0m,超高0.5m。1.6.3.3 布水系统设计计算1. 配水系统采用穿孔配管,进水管总管径取200,流速约为0.95 m/s。每个反应器设置10根DN150支管,每根管之间的中心距离为1.5 m,配水孔径采用16,孔距1.5 m,每孔服务面积为1.51.5=2.25 ,孔径向下,穿孔管距离反应池底0.2 m,每个反应器有66个出水孔,采用连续进水。2. 布水孔孔径共设置布水孔66
19、个,出水流速u选为2.2m/s,则孔径为 3. 验证常温下,容积负荷(Nv)为:4.5kgCOD/(m3d);产气率为:0.4m3/kgCOD ;需满足空塔水流速度uk1.0 m/h,空塔沼气上升流速ug1.0 m/h。 空塔水流速度 1.0 m/h 符合要求。空塔气流速度 1.0 m/h 符合要求。1.6.3.4 排泥系统设计计算1. UASB反应器中污泥总量计算一般UASB污泥床主要由沉降性能良好的厌氧污泥组成,平均浓度为15gVSS/L,则两座UASB反应器中污泥总量: 。2. 产泥量计算 厌氧生物处理污泥产量取:0.07kgMLSS/kgCOD UASB反应器总产泥量 式中:X UAS
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