某造纸厂污水处理设计方案毕业设计同名2714.docx

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某造纸厂污水处理设计方案毕业设计同名2714

某造纸厂污水处理设计方案毕业设计（同名2714）

2设计说明书

2.1项目背景

2.1.3造纸厂废水处理水量、水质及排放标准

由于生产主要采用废旧书刊为原料，废水中主要含有细小悬浮性纤维、造纸填料、油墨及生产过程中添加的有机和无机物。

造纸车间废水经过管网进入污水处理站调节池混合，均质均量。

同时根据同类行业废水指标，混合后废水水质指标如下表：

表1废水水质指标

污染物名称

pH

COD（mg/L）

BOD5（mg/L）

SS（mg/L）

进水浓度

7.0－8.0

2000

800

1600

处理能力为：

Q=2000m3/d

废水排放满足《制浆造纸工业水污染排放标准》（GB3544-2008）中废纸制浆和造纸企业的标准。

具体指标如下：

表2出水水质指标

项目

pH

COD（mg/L）

BOD5（mg/L）

SS（mg/L）

数值

6.0-9.0

≤90

≤20

≤30

2.2设计内容

1、污水处理工艺设计说明及污染物去除的基本原理

2、污水处理系统中构筑物的设计参数

3、设备的选型

4、平面布置图和工艺流程图

2.3设计依据和设计原则

2.3.1设计依据

（1）厂方提供的有关技术、经济资料；

（2）《室外排水设计规范》（GBJ14-1996）；

（3）《给水排水工程结构设计规范》（GBJ69-84）；

（4）《建筑给水排水设计规范》（GBJ15-88）；

（5）《水处理设备制造技术条件》（JB2932-86）；

（6）《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）

（7）《水污染控制工程》上下册（高等教育出版社）；

（8）《水处理工程设计计算》（中国建筑工业出版社）；

（9）《环境工程专业毕业设计指南》（化学工业出版社）；

（10）《环境保护设备选用手册—水处理设备》（化学工业出版社）；

（11）《污水处理构筑物设计与计算》（哈尔滨工业大学出版社）；

（12）《给水排水设计手册》（中国建筑工业出版社）；

（13）《实用水处理设备手册》（化学工业出版社）；

（14）《制浆造纸工业水污染物排放标准》（GB3544-2008）；

（15）《城市污水处理厂污水、污泥排放标准》（CJ3025-93）；

（16）《制浆造纸废水治理工程技术规范》试行；

（17）当地同类废水治理工程经验和技术。

2.3.2设计原则

2.4处理工艺的选择及确定

2.4.1处理工艺的选择

2.4.2处理工艺的确定

根据该造纸厂废水水质特点及排放的要求，查阅大量的相关资料，参考了一些其他成功经验，提出了该废水处理的工艺路线。

对于废水中的部分悬浮物等可采用混凝气浮法进行处理。

其中混凝气浮法操作简单、固液分离效果好、运行稳定可靠。

对于废水中溶解态有机物可采用“水解酸化－接触氧化”法进行处理。

废水经水解酸化后，B/C升高，废水的可生化性提高，使难降解有机物得到较大部分的处理。

生物接触氧化法兼有生物滤池和活性污泥法的特点，容积负荷高，水力停留时间短，运行效果稳定可靠，污泥产生量小，运行管理比较方便。

因此，采用“混凝气浮－水解酸化－生物接触氧化”的工艺路线处理造纸废水。

3污水处理方案

3.1工艺流程

图1工艺流程图

厂区生产的一部生产废水通过污水管网收集后，首先进入集水调节池中，再通过筛网拦除大颗粒悬浮物，废水进入斜筛后进一步分离废水中造纸纤维，分离后纤维进入浆池，斜筛滤液直流进入混凝反应池，在混凝反应池中加入混凝剂聚合氯化铝（PAC）进行混凝反应沉淀,出水由泵提升至高效浅层气浮中，在气浮进水管道中加入絮凝剂聚丙烯酰胺（PAM+）以便进一步分离废水中细小的较轻的悬浮物，和有效沉淀泥砂，气浮出水部分进入溶气回流水，部分进入后续的厌氧水解池，气浮浮渣进入浆池，池内设潜水搅拌机，在此将难生物降解的有机物转变为易生物降解的有机物，提高废水的可生化性，以利于后续的好氧处理，废水进入接触氧化池经过生物曝气后，泥水混合物进入二沉池进行泥水分离，上清液达标外派或再送回厂区回用，底部污泥部分回流至厌氧水解酸化池。

筛网分离出的造纸纤维和气浮浮渣进入浆池中，用浆泵回用于生产；气浮底部污泥、二沉池部分剩余活性污泥分别排入污泥浓缩池中，经混合均匀、浓缩，浓缩后污泥用螺杆泵送入带式压滤机进行脱水，脱水后污泥外运处置，浓缩池上清液及带式压滤机滤液排至集水池中。

主要流程见附图一。

3.2出水水质效果预测

表5出水水质效果预测

构筑物

COD（mg/L）

BOD（mg/L）

SS（mg/L）

进水

出水

去除率

进水

出水

去除率

进水

出水

去除率

原水

2000

-

-

800

-

1600

-

初沉调节池

-

1600

20%

-

680

15%

-

1360

15%

筛网

-

-

-

-

-

-

1360

1088

20%

气浮池

1600

848

47%

680

374

45%

1088

326

70%

水解酸化池

848

382

55%

374

169

55%

326

267

18%

接触氧化池+二沉池

382

58

85%

168

20

88%

267

27

90%

3.3污水处理构筑物、设备参数

3.3.1筛网

造纸废水中含有一些细小的纤维，不能被格栅截留也难于通过沉淀去除，它们会缠住水泵叶轮，堵塞填料。

这种呈悬浮状的细纤维可用筛网进行去除。

筛网可以有效的去除和回收废水中的羊毛，棉及化学纤维等杂质，具有简单，高效，不加化学药剂，运行费低，占地面积小及维修方便等优点。

本设计采用水力筛网。

水力筛网的构造见图.转动筛网呈截顶圆锥形，中心轴呈水平状态，锥体则呈倾斜状态。

污水从圆锥体的小端进入，水流在从小端到大端的流动过程中，纤维状污染物被筛网截留，水则从筛网的细小孔中流入集水装置。

由于整个筛网呈圆锥体，被截留的污染物沿筛网的倾斜面卸到固定筛上，以进一步滤去水滴。

这种筛网利用水的冲击力和重力作用产生旋转运动。

具体设计：

污水处理的污水量Q=2000m3/d，污水的pH值为7~8。

1、选定网眼尺寸

筛网中网眼尺寸选择小于2000um，本设计选用60目。

2、筛网的种类

筛网材料选择不锈钢，水力负荷为0.6~2.4m3/（min•m2）

3、筛网的面积

取水力负荷为q=1.2m3/（min.m2）

Q=2000m3/d=1.39m3/min

A=Q/q=1.39/1.2=1.16m2

3.3.2调节池

废水水量和水质的均衡调节。

由生产装置排出的工业废水，其水量和水质随生产过程而变化，有连续均匀的，有不均匀的，也有间歇的。

水质、水量调查，就是确定废水水量和水质随时间的变化规律。

通常对于连续稳定生产过程，其排放废水的水量和水质也较均匀稳定，可进行24h的调查，而对于非连续稳定的生产过程，调查时间不得少于1个完整的操作周期。

均衡调节的目的，就是解决进水水量、水质的变化和废水处理装置稳定的处理能力、出水达到稳定水质间的矛盾。

均衡调节包括水量均衡和水质均衡。

主要设备：

配3台混凝搅拌机。

混凝反应池出水由潜污泵提升至浅层气浮，潜污泵型号：

WQS85-13-7.5，流量Q=85m3/h，扬程H=13m，功率N=7.5kw，设2台，1用1备。

设计计算：

（1）调节池容积计算

采用连续运行的方法，取流量的50%计算，调节池停留时间为8h，则所需调节池的容积V=QT=1000×8／24=333.3m3

（2）取池子的水深H=5.0m，则调节池的平面面积S=V／H=66.7m2

取宽B=6m则长L=S／B=12m

调节池的尺寸为L×B×H=12×6×5m

（3）示意图

单位：

mm

图2调节池

3.3.3混凝沉淀池

1、混凝剂投加方法

选用湿法投加，适用于各种形式的混凝剂，易于调节。

采用重力投配装置，操作方法简单，混凝剂在溶药箱内溶解后直接将溶液投入管中。

主要设备：

混凝反应池出水由提升泵提升至浅层气浮，提升泵型号：

CHD519-250（I）A，流量Q=350m3/h，扬程H=10m，功率N=18.5kw，设2台，1用1备。

2、折板絮凝池

在絮凝池内，放置一定数量的折板，水流沿折板上下流动，经过无数次折转，促进颗粒絮凝。

这种絮凝池因对水质水量适应性强，停留时间短，絮凝效果好，又能节约絮凝药剂而得到应用。

（1）设计水量

Q=8000×1.05/（24×2）=175m3/h

（2）单组絮凝池有效容积

V=QT=175/（4×60）×12=8.75m3

T为絮凝时间，一般采用10～15min，这里取12min。

折板絮凝池每个系列设计成4组。

（3）絮凝池长度

H´-有效水深（m），取2m；

B-单组池宽（m），取2m。

絮凝池长度方向用隔墙分成三段，首段和中段格宽均为1.0m，末段格宽为2.0m，隔墙厚为0.15，则絮凝池总长度为：

L=2.2+5×0.15=2.95m，取3m。

尺寸为：

3.0m×2.0m×2m

（4）折板布置

折板布置首段采用峰对峰，中段采用两峰相齐，末段采用平行直板。

折板间距采用0.4m。

折板长度和宽度各段分别采用2.0×0.6m、1.5×0.6m和1.5×0.6m。

3、沉淀池

选用斜板沉淀池。

斜板沉淀池具有停留时间短、沉淀效率高、节省占地等优点。

具体计算：

k-用水量占日用水量的百分比，一般采用5%-10%，这里取5%。

n-沉淀池个数，这里取2个。

（1）沉淀池清水区面积

A=Q/q=175/9=19.4m2

q-表面负荷[m3/（m2•h）]，一般采用9.0～11.0m3/（m2•h）。

设计中取q=9m3/（m2•h）。

（2）沉淀池长度及宽度

设计中取沉淀池长度5m，则沉淀池宽度

B=A/L=19.4/5=3.9m，取4m。

（3）沉淀池总高度

H=h1+h2+h3+h4+h5=0.3+1.0+0.87+1.5+0.83=4.5m

式中h1-保护高度（m），一般采用0.3～0.5m，这里取0.3m；

h2-清水区高度（m），一般采用1.0～1.5m，这里取1.0m；

h3-斜管区高度（m），斜管长度为1.0m,安装倾角600，则h3=sin600=0.87m；

h4-配水区高度（m），一般不小于1.0～1.5m，取1.5m；

h5-排泥槽高度（m）。

（4）沉淀池进水设计

沉淀池进水采用穿孔花墙，孔口总面积A2=Q/v=0.049/0.2=0.245m2

v-孔口流速（m/s），一般取值不大于0.15～0.20m/s，设计中取0.2m/s。

每个孔口的尺寸定为15cm×8cm，则孔口数为21个。

进水孔位置应在斜管以下，沉泥区以上部位。

（5）沉淀池出水设计

沉淀池的出水采用穿孔集水槽，出水孔流速v1=0.6m/s，则穿孔总面积A3=Q/v1=0.049/0.6=0.08m2

设每个孔口的直径为4cm，则孔口的个数N=A3/F=64个。

F-每个孔口的面积（m2），F=3.14/4×0.042=0.001256m2

（6）沉淀池斜管选择

斜管长度一般为0.8～1.0m,设计中取1.0m；斜管管径一般为25～35mm，设计中取30mm;斜管为聚丙烯材料，厚度为0.4～0.5mm。

（7）沉淀池排泥系统设计

采用穿孔管进行重力排泥，每天排泥一次。

穿孔管管径为200mm，管上开孔孔径为5mm，孔间距15mm。

沉淀池底部为排泥槽，共12条。

排泥槽顶宽2.0m，底宽0.5m，斜面与水平夹角约为450，排泥槽斗高为0.83。

（8）示意图

单位：

mm

图3斜管沉淀池

3.3.4二沉池

本设计选用竖流沉淀池。

竖流沉淀池是利用污水从沉淀池中心管流入，沿着中心管向下流动，经中心管下部的反射板折向上方流动，污水以流速v自下向上流动，污水中的颗粒以沉速u沉降，当u>v时颗粒开始下沉，u=v时颗粒悬浮污水中，u

上升至沉淀池顶部的污水用设在沉淀池四周的锯齿型三角堰溢流入集水槽排出。

竖流沉淀池由进水装置、中心管、出水装置、沉淀区、污泥斗及排泥装置组成。

二沉池计算：

1、中心进水管面积f1=Q/v0=0.093/0.03=3.1m2

中心水管流速（m/s），一般采用v<=0.03m/s，设计中取0.03m/s

d0=（4f1/π）^1/2=1.99m，取2.0m

2、中心进水管喇叭口与反射板之间的缝隙高度

v1—污水从中心管喇叭口与反射板之间缝隙流出速度（m/s），一般采用0.02-0.03m/s。

d1—喇叭口直径（m），一般采用d1=1.35do

设计中取v1=0.02m/s，d1=1.35do=2.7m。

3、沉淀部分有效断面面积

A=Q/v=0.093/0.00083=112m2

沉淀部分有效断面面积（m2）；

v—污水在沉淀池内流速（m/s）。

设计中取q´=3.0m3/m2•h，v=q´=0.00083m/s。

沉淀池直径

沉淀池有效水深

h2=vt×3600=0.00083×1.5×3600=4.48m

校核沉淀池边长与水深之比，B/h2=10.7/4.48=2.39<3

式中h2—沉淀池有效水深（m）;

t—沉淀时间，一般采用1~2h.

设计中取t=1.5h

6、进水集配水井

配水井内中心管直径

式中v2—配水井内中心管上升流速（m/s），一般采用v2>=0.6m/s;

设计中取v2=0.6m/s

配水井直径

v3—配水井流速（m/s），一般采用v3=0.2~0.4m/s

设计中取v3=0.3m/s

7、出水堰

沉淀池的四周设置出水堰，出水堰上安装三角堰板，均匀集水后自由跌水出流。

设三角堰板的堰上水深为0.025m，则单齿流量为

则总共需要的齿数为

n=Q/q=7.3,取8个

齿高0.05m

出水渠宽B取为200mm，出水槽下缘与出水槽水面的距离设为0.1m。

8、排泥管

排泥管伸入污泥斗底部，为防止排泥管堵塞，排泥管径设为200mm。

9、示意图

单位：

mm

图4竖流沉淀池

3.3.5水解酸化池

水解酸化反应是将难生物降解的有机物大分子水解成可生化可降解的有机物。

利用回流污泥有效提高水解段浓度梯度，废水有机物能够很好的降解。

由于在不同的时间段内，水质极不均匀，为保证后续设备的连续运行。

池内设置潜水搅拌机，使废水充分混合，均质均量。

设计计算：

1、水解池的容积V

V=KzT=1.0×333.3×5=1333.2m3

水解池取L×B×H=12×8×5m三座

V——水解池发热容积，m3；

Kz——总变化系数，1.0；

Q——设计流量，m3/h；

T——水力停留时间，h取4小时

2、水解池上升流速核算

反应器的高度为：

H=4m，反应器的高度与上升流速之间的关系为：

V=Q/A=V/TA=H/T=4/5=0.8m/h

水解反应器的上升流速v=0.5-0.8m/h，v符合设计要求。

3、配水方式

采用穿孔管布水器（分支式配水方式），配水支管出水口距池底200mm，位于服务面积的中心，出水管孔径为20mm。

4、出水收集

出水采用钢板矩形堰。

5、排泥系统设计

采用静压排泥装置，沿矩形池纵向多点排泥，排泥点设在污泥区中上部。

污泥排放采用定时排泥，每日1-2次，另外，由于反应器底部可能会积累颗粒物质和小砂砾，需在水解池底部设排泥管。

3.3.6接触氧化池

污水在接触氧化池中进行氧化反应，即利用鼓风机提供的空气，将污水中的有机物分解成二氧化碳和水并繁殖附着在填料上的微生物，从而达到处理的目的。

1、接触氧化池的有效容积

V=Q（S0-Se）/Lv=8000×（600-20）×10-3/5=928m3

2、接触氧化池的总面积A和池数N

A=V/h0=928/3=309.3m2

N=A/A1=309.3/（32×12）≈2

3、池深

h=h0+h1+h2+h3=3+0.5+0.5+0.5=4.5m，取5m。

4、有效停留时间：

t=V/Q=928/333.3=2.78h

5、供气量D和空气管道系统计算：

D=D0Q=20×8000=160000m3/d=111.11m3/min

D0—1m3污水需气量，m3/m3，根据水质特性、试验资料或参考类似工程运行经验数据确定，这里取20m3/m3。

6、填料选择计算

本设计采用YCDT立体弹性填料。

该种填料比其他填料有着使用寿命长，充氧性能好，耗电小，启动挂膜快、脱膜更新容易、，耐高负荷冲击，处理简便、不堵塞、不结团和价格低廉等优点。

YCDT立体弹性填料和硬性类蜂窝填料相比，孔隙可变性大、不堵塞；与软性类填料相比，材质寿命长，不粘连接团；与半软性填料相比，表面积大、挂膜迅速、造价低廉。

而且生物膜不仅能在运行过程中获得越来越大的比表面积，还能进行良好的新陈代谢。

根据《环境保护设备选用手册》,YCDT立体弹性填料技术参数如下：

表6填料技术参数

结构部件

材质

相对密度

拉断力/kgf

拉伸强度

连续耐热温度/oC

脆化温度/oC

耐酸碱稳定性

丝条

聚烯烃类（聚酰胺）

0.93

120

>=30

80~100

-50

稳定

中心绳

0.95

71.4

>=15

80~100

-50

稳定

填料单元直径：

150mm丝条直径：

0.35mm

安装距离：

150mm成膜后重量：

50—100kg/m3

比表面积：

50-300m2/m3空隙率：

>99%

7、接触氧化池需要量计算

Q需=Do×Q=18×8000=144000m3/d=100m3/min

式中Do—1m3污水需气量，m3/m3,一般为15~20m3/m3

Q—污水日平均流量，m3/d

一氧池需气量：

Q1=0.6Q需=60m3/min

二氧池需气量：

Q2=0.4Q需=40m3/min

8、填料容积负荷

NV=0.2881Se0.7246=0.2881×200.7246=2.53[kgBOD5/（m3•d）]

污水与填料总接触时间

t=24S0/（1000×NV）=24×600/（1000×2.53）=5.7h

设计一氧池接触氧化时间占总接触时间的60%：

t1=0.6t=0.6×5.7=3.42h

设计二氧池接触氧化时间占总接触时间的40%：

t2=0.4t=0.4×5.7=2.28h

9、示意图

图5接触氧化池

3.3.7浅层气浮系统

高效浅层气浮系统是一个先进的快速气浮系统，改传统气浮的静态进水、动态出水为动态进水、静态出水，即把含有附有微气泡悬浮颗粒的混合污水进入气浮池内的时候，使出流装置移动，混合废水的水平流速相对出流装置为零，从而抑制了槽内的紊流，因而能进行平稳的气浮分离（即所谓的“零速度原理”），浮选体上升速度达到或接近理论升速，极大地提高了处理效率，使废水在浅层气浮槽中的停留时间由传统的30～60min减至3min，并且集凝聚、撇渣、排水、排泥为一体，是一种高效的废水处理装置。

设计处理水量Q=8000m3/d=333.3m3/h=5.56m3/min，水力停留时间T=3min。

根据处理水量确定浅层气浮池的型号QF-400（查《环境保护设备选用手册——水处理设备》）

主要参数如下：

表7浅层气浮池参数

技术参数

参数值

技术参数

参数值

处理量

333.3m3/h

配溶气系统功率

45kw

池径

11000mm

反应罐尺寸/m

2~Φ2.4×4.0

主机总功率

1.1kw

反应罐搅动功率

2×0.55kw

加药搅拌功率（2台）

2.2kw

反应罐工作质量/t

2×19.1

注：

表中处理水量依据，回流比R=30%，水里表面负荷：

q=6~8m3/m2．h

1、浅层气浮装置结构

浅层气浮装置集凝聚、气浮、撇渣、沉淀、刮泥为一体，整体成圆柱形，结构紧凑，池子较浅。

装置主体由五大部分组成：

池体、旋转布水机构、溶气释放机构、框架机构、集水机构等。

进水口，出水口与浮渣排出口全部集中在池体中央区域内，布水机构、集水机构、溶气释放机构与框架紧密连接在一起，围绕池体转动。

2、反应罐的有效停留时间

反应罐的容积V=πD2H/4=3.14×2.42×4/4=18.1m3

反应罐的有效停留时间t=V/Q=18.1×2/5.56=6.5min

3、加药情况

调整好的污水的pH值一般取7.5~8.5，在两个反应罐中分别加入混凝剂PAC和絮凝剂PAM。

所加药剂的用量为PAC：

80ppm，PAM:

5ppm。

（1）PAC每天需用量m1=80×8000×10-3/0.35=1828.5kg（0.35是PAC中Al2O3的百分比）

每天加药三次，则每次加药量为m1´=m1/3=609.5kg

查资料得，将PAC配制成浓度为8%时，处理效果较好。

每次加水量：

m1´´=609.5/8%=7618.75kg

设其密度ρ=1000kg/m3

则所加水体积为V=m1´´/ρ=7.6m3

加药泵选型

流量q=8/8=1m3/h,根据《给水排水设计手册第11册》常用设备,所选泵的型号为J-Z1000/1.0型柱塞计量泵，其性能参数如下：

表8加药泵型号参数

性能规格

参数值

性能规格

参数值

流量

1000L/h

电动机功率

1.5kw

泵速

126次/min

进出口直径

32mm

排出压力

0.5-1.0MPa

重量

263kg

（2）PAM每天需用量m2=5×8000×10-3=40kg

每天加药三次，则每次加药量为m2´=m2/3=13.3kg

根据实际经验，应将PAM配制成浓度为0.1％时，处理效果较好。

每次加水量：

ｍ2´´＝13.3/0.1%=13300kg

设其密度ρ=1000kg/m3

则所加水体积为V=ｍ1´´/ρ=13300/1000=13.3m3

加药泵选型

流量q=15/8=1.88m3/h，根据《给水排水设计手册第11册》常用设备，所选泵的型号为J-D2000/0.8型柱塞计量泵，两台，一用一备。

其性能参数如下：

表9加药泵型号参数

性能规格

参数值

性能规格

参数值

流量

2000L/h

电动机功率

2.2kw

泵速

91次/min

进出口直径

40mm

排出压力

0.4-0.8MPa

重量

340kg

4、溶药搅拌机的选型

参照《环境保护设备选用手册——水处理设备》，选用RS-24-1.1型溶药搅拌机，其主要技术参数如下：

表10溶药搅拌机参数

参数

参数值

参数

参数值

槽尺寸（mm）

Φ2400×2500

速比

11:

1

转速/r.min-1

131

槽材质

玻璃钢

叶轮直径/mm

450

功率/kw

1.1

减速器

摆线针轮

加药桶容积为V=π（D/2）2H=11.3m3

所需数量：

2只，11.3×2=22.6m3>13.3m3，符合要求

5、污泥产量

气浮池进口处SS的浓度为C1=1200mg/l，SS的去除率为90%，