工业废水气浮处理工艺设计.docx

1、工业废水气浮处理工艺设计水污染控制工程课程设计任务书化学与环境工程 学院 环境工程 系 2011级 环 境 工 程 专业题目 工业废水气浮处理工艺设计 起止日期：2014年6月28日 至2014 年7月5日学生姓名： 学号： 指导教师： 前言 工业废水包括生产废水和生产污水，是指工业生产过程中产生的废水和废液，其中含有随水流失的工业生产用料、中间产物、副产品以及生产过程中产生的污染物。而水是人类生存、社会发展不可缺少的重要资源,水资源缺乏是当前急需解决的问题,严重制约着经济社会的可持续发展,由此引起的生态环境退化、人居环境恶化等社会和环境问题将日益严重。因此在这里研究工业废水气浮处理工艺设计是

2、极其有必要的，对于我们环境工程专业同学而言，此次课程设计对于我们关于工厂水处理的认识具有极其重要的帮助。 1、任务书1.1、任务背景某造纸厂日排放纸机白水量为4500m3/d，拟采用部分出水回流加压溶气气浮工艺进行处理。该废水中所含的悬浮固体SS浓度为C01200mg/L，要求经处理后出水中的悬浮固体SS浓度Ce30mg/L。经实验室试验表明，当向每kgSS提供25L的空气量时，可达到上述处理出水水质指标（气浮池的运转温度为20）。试进行该气浮处理工艺系统的设计。1.2、设计任务 1.2.1 溶气罐的设计（1）气固比的计算；（2）所需回流溶气水量的计算；（3）溶气罐容积的计算及其工艺尺寸的确定

3、；（4）溶气罐的选型；（5）溶气罐实际停留时间的校核；（6）溶气罐进、出水管的设计及其布置。 1.2.2 空压机的选型 （1）单位时间所需供气量的计算； （2）空压机所需供气压力的确定； （3）空压机的选型。 1.2.3释放器的设计 （1）根据所需溶气水量进行释放器的选型； （2）确定所需释放器的个数； （3）确定释放器的工艺布置。 1.2.4气浮池的工艺设计计算 （1）分离室的工艺设计计算 1、根据表面负荷率计算所需分离室的表面积； 2、根据表面负荷率计算所需分离室的有效水深； 3、根据长宽比及宽深比确定分离室的平面布置； （2）接触室的工艺设计计算 1、根据上升流速计算所需接触室的面积；

4、2、根据分离室的宽度确定接触室所需的长度（需同时根据接触室长度不小于0.6m的施工要求确定接触室的长度）。 （3）气浮池总体工艺尺寸的确定 考虑超高0.30.5m，池底集水区高度0.2m。出水区长度设0.5m。 （4）气浮池集水管的设计及其布置 1.3设计参数表一： 项目符号与数值计量单位溶气罐的工作压力P取3.54.0atm； 溶气罐的水力停留时间tt1取2.53.0min溶气罐的溶气效率取6070；气浮池接触室的上升流速v1取20mm/s气浮池的表面负荷率q取5.07.0m3/m2.h气浮分离池的水力停留时间t2取2530min 集水管孔眼水头损失hh取0.3m孔眼流量系数取0.94集水管

5、最大流速v取0.50.6m/s浮渣含水率p取9095%浮渣池停留时间取5h1.4设计计算要求 1. 通过资料查阅、讨论及答疑，在两周时间内按时独立完成； 2. 设计计算说明书书写整洁、工整有条理，计算正确无误，必要之处应加以说明；3. 通过设计计算画出溶气罐、气浮池的工艺构造及有关布置图并标注有关工艺尺寸；4画出工艺流程图。2.溶气罐的设计2.1 气浮池所需空气量：当无试验资料时，可按下式计算Qg=Cs(fp-1)RQ/1000 （2-1）式中：Qg气浮池所需空气量，kg/h；空气容重，g/L，见表1；Cs在一定温度下，个大气压时的空气溶解度，mL/Latm，见表1；f 加压溶气系统的溶气效率

6、，f =0.60.7；P 溶气压力，绝对压力，atm；R 试验条件下回流比或溶气水回流比，%；Q 气浮池处理水量，m3/h。表二、空气在水中的溶解度温度（）空气容重（g/L）空气溶解度Cs（mL/Latm）01.25229.2101.20622.8201.16418.7温度取20，则=1.164 g/L，Cs=18.7 mL/Latm，回流比R取20%，所以：Qg=1.16418.7（0.6541）0.2187.51000=1.306 kg/h2.2气固比计算气固比与悬浮颗粒的疏水性有关，约为0.0050.006，通常由试验确定。当无资料时，由下式计算= Qg/（QSa） （2-2）式中：气固

7、比；Sa污水中悬浮物浓度，kg/m3。所以，气固比为：=1.306187.51.2=0.0062.3 回流溶气水量 （2-3）式中：气固比；Q处理水流量，m3/h；S1、S2分别为原水和出水SS浓度，S1=1200mg/L,S2=30mg/L;P溶气压力；f溶气效率，取0.65；Cs空气在水中饱和溶解度，20所以2.4 溶气罐容积及其工艺尺寸的计算溶气罐应设安全阀，顶部最高点应装排气阀。溶气水泵进入溶气罐的入口管道应设除污过滤器。溶气罐底部应装快速排污阀。溶气罐应设水位压力自控装置及仪表。1）压力溶气罐直径 Dd=（4QRI） （2-4）式中Dd压力溶气罐直径，m；QR溶气水量，m3/h；I

8、单位罐截面积的水力负荷，对填料罐一般选用100200 m3/(m2h)。因此，溶气罐直径为：Dd=（443.99120）=0.68m ，取0.65m2）溶气罐高度H=2h1+h2+h3+h4 （2-5）式中：H溶气罐高度，m；h1罐顶、底封头高度，m（根据罐直径而定）；h2布水区高度，一般取0.20.3m；h3贮水区高度，一般取1.0m；h4填料层高度，当采用阶梯环时，可取1.01.3m表三、根据JB1154-73规定，当直径为650mm时，曲面高度、直边高度分别为：162mm、40mm，其壁厚还应考虑压力大小，选取12mm，因此：h1=162+40+12=212mm所以：灌高为：H=2h1+

9、h2+h3+h4=20.2120.311.2=2.924mH/D=4.54，符合高径比要求选用RG400型溶气罐，压力罐内置填料，其填料用聚丙烯阶梯环。3）溶气罐停留时间校核Vd=Dd2H4=0.97m3 Vd= QRtd 所以，td=0.9743.99=1.4min，满足溶气罐水力停留时间的一般要求3.空压机与加压水泵的选型3.1 加压水泵选型溶气罐压力为4atm，溶气水流量为：QP= Qg/(736fpKT)1000 （3-1）式中：QP溶气水量，m3/h；Qg气浮池所需空气量，kg/h；f 溶气效率，对装阶梯环填料的溶气罐可取0.9；P 选定的溶气压力，atm；KT溶解度系数，QP= 1

10、.306（7360.6540.024）1000=28.24 m3/h根据结果及压力的范围选择4BA7型加压水泵，选用一用一备。3.2空压机的选型溶气水需用量为：QR=43.99m3/h实际供气量为：Qa= QRKtP （3-2） =43.9917.6640.65=4780.7L空气/h空压机选型：Qa，=1.25Qa100060 （3-3）其中为空压机安全系数，取1.25 Qa，=1.251.254870.7100060=0.1522m3/min根据其额定供气量Qa，=0.1522m3/min和操作压力4atm，选择电动标准型V-0.17/84. 气浮池工艺设计计算4.1气浮池接触室：1）接触

11、室表面积： Ac=（Q+ QR）/(3.6C) （4-1）式中：Ac接触室表面积，m2；Q 气浮池处理水量，m3/h；QR溶气水量，m3/h；C接触池上升速度，通常取20mm/s。所以：Ac=（187.5+43.99）3.620=3.22m22）接触室长度 L= Ac/Bc （4-2）式中：L 接触室长度，m；Ac接触室表面积，m2；故接触室宽度和分离室宽度相同。4.2气浮分离池1）分离室表面积 As=（Q+ QR）(3.6vs) （4-3）式中：As分离室表面积，m2；Q 气浮池处理水量，m3/h；QR溶气水量，m3/h；vs分离室水流向下平均速度，通常为11.5mm/s。vs是气浮池设计的

12、重要参数，亦即表面负荷率q ，q 取6.0m3/hm2。因此，As=（187.5+43.99）3.61.67=38.5 m22）分离室长度 Ls= As/Bs （4-4）式中：Ls分离室长度，m；As分离室表面积，m2；Bs分离室宽度，m。对矩形池，分离室的长宽比一般取11.5:1取长宽比为1.5:1，则：Ls=7.5m, Bs=5.06m因此，接触室宽为Bc=5.06m，长为L=0.64m3）气浮池有效水深 H= vst （4-5）式中：H 气浮池有效水深，m；vs分离室水流向下平均速度，为1.67mm/s；t 气浮池分离室停留时间，一般取2530min因此，H=1.6725601000=2

13、.505m总高度为：2.505+0.5+0.2+0.5=3.705m4）气浮池容积W=( As+ Ac)H （4-6）式中：W 气浮池容积，m3；Ac接触室表面积，m2；As分离室表面积，m2；H 气浮池水深，m。因此，W=（3.22+38.5）2.505=104.5 m35）总停留时间校核T=60W/（Q+ QR） （4-7）式中：T 总停留时间，min；W 气浮池容积，m3；Q 气浮池处理水量，m3/h；QR溶气水量，m3/h。总校核时间T=27.1min,满足要求6）水位控制室水位控制室宽度B不小于900mm，以便安装水位调节器，并利于检修。水位控制室可设于分离室一端，其长度等于分离室宽

14、度；水位控制室也可设于气浮分离室侧面，其长度等于分离室长度。水位控制室深度不小于1.0m。5.气浮池集水管、出水设施计算穿孔管孔眼向下与垂线成45夹角。孔径以1020mm为宜。一般允许的集水系统水头损失为0.20.5m/s，空口流速为56m/s，干管与支管流速在0.50.7m/s，管底距池底2040cm，气浮池上部出渣、下部出水。气浮池集水管:采用穿孔管，按公式的分配流量确定管径。并令孔眼水头损失h 0.3m，按下式计算出孔口流速V0 、孔眼尺寸和个数：V0=2gh (5-1)式中：V0孔眼流速，m/s； 孔眼流速系数,取0.94；g 重力加速度，9.8m/s2；h 孔眼水头损失，m。所以：V

15、0=0.94（29.80.3）=2.28 m/s进水管内径为：D=4（Q+ QR）v1/2=4（187.5+ 43.99）36001.51/2=0.23m集水管中心线距池底20cm，相邻管中心距为0.5m，沿池长方向排列。N= Ls/5=15根。气浮管取15根，每根管集水量：Q0=（Q+ QR）15=4.2910-3m3每个集水管的空口总面积：取=0.63S= Q0V0=4.2910-30.632.28=0.00298 m2单个孔眼面积：取d0=0.018mS0=3.140.01824=2.5410-4 m2则每根集水管孔眼数：n=S/ S0=0.002982.5410-4=11.7 ，取12

16、个。由于孔眼沿管长开两排，两排孔径的中心线呈45夹角。集水管有效长度为7.5m，则孔距为：l0=7.5(122+1)=1.07m6.气浮池排渣设施 气浮法，浮渣含水率为90%95%，较沉淀池含水率低，其排渣方法有两种溢渣和机械刮渣。本设计采用机械刮渣，气浮池宽为5.06m，池壁厚度取400mm，则刮渣机跨度应为：5.06+0.4=5.46m，由于气浮池为矩形，所以采用桥式刮渣机。此类型的刮渣机适用范围一般在跨度10m以下，集渣槽的位置可在池的一端或两端。7.溶气释放器溶气释放器可选择TS型、TJ型、TV型，其中TS型除用于实验性装置外，在生产上已很少使用。溶气释放器个数：n= QR/q表四、溶

17、气释放器的选型：4atm下选择TV-111型释放器，则q=5.91 m3/h，所以释放器个数为：n=43.995.91=7.44 取8个释放器安装宜在被处理水面下1.5m处，其工作范围约2m直径，确保溶气水与污水混合充分，可采用向下安装方式。8.课程设计体会回顾起此课程设计，至今我仍感慨颇多，从理论到实践，在这段日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服

18、务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，但可喜的是最终都得到了解决。 实验过程中，也对团队精神的进行了考察，让我们在合作起来更加默契，在成功后一起体会喜悦的心情。果然是团结就是力量，只有互相之间默契融洽的配合才能换来最终完美的结果。此次设计也让我明白了思路即出路，有什么不懂不明白的地方要及时请教或上网查询，只要认真钻研，动脑思考，动手实践，就没有弄不懂的知识，收获颇丰。9.参考文献 1） 顾夏声等主编，水处理工程，清华大学出版社，1985； 2） 王宝贞主编，水污染控制工程，高等教育出版杜，1990； 3） 张自杰主编，排水工程（下册），第四版，中国建筑工业出版社，2000；4） 崔玉川等编，废水处理工艺设计计算，水利电力出版壮，1994；5） 崔玉川等编，城市污水回用深度处理设施设计计算，化学工业出版壮，