汽车清洗污水回收系统的设计.docx

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汽车清洗污水回收系统的设计

说明书

　　设计题目：

汽车清洗污水回收系统的设计

专业年级：

机械设计制造及其自动化2011级

学号：

116712144

姓　　名：

指导教师、职称：

2015年5月27日

目录

摘要I

AbstractII

1绪论-1-

2系统设计方案的确定-2-

2.1洗车场数据的设定-2-

2.2方案的种类及选择-2-

2.2.1传统污水处理工艺-2-

2.2.2电解法处理洗车废水-2-

2.2.3膜生物反应器-2-

2.2.4沉沙-除油-混凝沉淀-过滤-消毒的处理工艺-2-

2.3设计流程-3-

3系统的详细设计-4-

3.1格栅的选择-4-

3.2隔油池的选择与计算-4-

3.3调节池的选择与计算-5-

3.4水泵的选择与计算-6-

3.5混凝反应池的选择与计算-6-

3.6加药系统的选择与计算-7-

3.7斜板沉淀池的选择与计算-8-

3.8活性炭过滤器的选择与计算-9-

3.9清水池的选择与计算-10-

4总结-11-

5参考文献-12-

致谢-13-

摘要

摘要：

本设计为洗车污水系统处理设计。

洗车污水废水中油类是主要污染物质，因此要设计除油装置，本设计是通过处理污水中的油、泥砂等污染物，使水可以重新利用进行洗车。

先通过格栅以及污水池对水中大颗粒进行过滤，然后经过隔油池处理油污，再进过混凝反应加斜板沉淀池，对水中小颗粒进行沉淀处理，最后再经过活性炭去除色度以及加入消毒液对水进行消毒，最终可以达到再次洗车的标准。

本设计有着处理效果好，工艺简单，占地面积省，运行稳定，能耗少的优点。

洗车污水水处理系统的效益巨大，每年都浪费很多的水资源，为了让污水处理技术有效的实现节约用水，保证出水水质可以重新洗车，将自动控制技术运用于污水处理中，提高污水处理的自动化水平已经成为污水处理中的关键问题。

本文以洗车污水处理的设计为基础，结合污水处理工艺，探讨如何自动进行污水处理，并充分考虑污水处理系统的运行。

本文主要介绍了隔油池、混凝池、过滤池等污水处理过程。

关键字:

格栅；隔油池；混凝池；过滤池；水泵；清水池

Abstract

Abstract:

Thisdesignisthe treatmentofcarwashingwastewatersystem.Thewaterqualitycharacteristicsof oil washingwastewater isthemainpollutantin carwashingwastewater.Accordingtotheoilpollutantofcarwashingwastewaterisdividedintotwomajorcategories:

thefirstislessoil,carwashingwastewaterwithmudandsand,detergentmore;thesecondisoilcontent,mudandsand,detergentlikesubstanceswerehigherforthecarwashingwastewater,thiskindofwastewatertreatmentprocessisrelativelycomplex.Thedesignof carwashingwastewater ofoil, mudandsand,detergentsubstances werehigher. Firstthroughthegrilleandsewagepoolofwaterparticlefilterandafterthepoolthatliebetweenoilprocessingoil,andthengotomixedagglutinationandinclinedplatesedimentationtank,sedimentationtreatmentofsmallparticlesofwater,finallythroughtheactivatedcarbonremovalofchromaandaddthedisinfectantforwaterdisinfection,canattainthestandardcarwashagain. Thisdesign hasa goodtreatmenteffect,simpleprocess,smalloccupiedarea,stableoperation,lowpowerconsumptionadvantages.Carwashingsewagewatertreatmentsystemofgreatbenefit,theannualwastealotofwaterresources,inordertoletthesewagetreatmenttechnologyeffectivelyrealizewatersavingtoensurewaterqualitymayberewashing,automaticcontroltechnologyusedinwastewatertreatment,improvetheautomationlevelofwastewatertreatmenthasbecomeakeyprobleminsewagetreatment.

Inthispaper,basedonthedesignofcarwashingwastewatertreatment,consideringtheprocessofsewagetreatment,investigatehowtoautomaticallyforsewagetreatment,andgivefullconsiderationtotheoperationofsewagetreatmentsystem. Thispapermainlyintroducesthe oilseparationtank, flocculationtank, filter andothersewagetreatment process.

Keywords:

 gridoilseparatorcoagulationtankfilterwaterpumpcleanwatertank

1绪论

2014年我国的汽车总量将近1.4亿辆，比10年前提高的29.9%。

全国有31个城市汽车数量超过100万辆，其中北京汽车超过500万辆[1]。

目前我国是世界汽车消费第一大国，现在每年的汽车增长还在持续增长，我国的汽车消费越来越多，随之洗车的污水也越来越多了。

洗车污水中含有清洁剂、油污、泥沙等大量污染物质，如不经处理就直接排放，会对水体造成很大的污染。

在现在这个淡水越来越少的时代，我们应该充分利用水资源，污水再利用不仅能保护环境还能节约用水减少洗车店的开销。

我国汽车总量飞速发展，清洗一辆小型汽车大概需用水0.06-0.1m3。

以全国轿车总保有量以4000万辆计算，如每周洗车一次，洗车用水以0.1m3每辆计算，每年用水就达20857万m3，行业市场年市值估算31.2亿元。

2014年北京拥有小型汽车约500万辆，以每辆车清洗一次用水0.1m3每周清洗1次计，洗车用水将是2607万m3一年，相当于1座中型水库的储水量。

水是生命之源，地球上的任何生命都离不开水。

地球上大概有71%的区域被水覆盖，但是可供人类使用的淡水却只有水总量的2.53%，能直接供人类使用的淡水仅仅只占淡水总量的0.3%，可见汽车洗车废水回收利用是该行业节能的重中之重，加强对本行业的污染回收利用是世界节约用水的重要工作。

根据《污水综合排放标准》（GB8978-1996），新扩改《污水综合排放标准》（2002年）排放标准，[2]洗车污水不能直接排放要经过处理，洗车店污水乱排放最高罚两万。

洗车店的水费是按特殊行业水费收取的1吨平均要7.5元（每个地区的价格不一样），北京洗车用水要40元一吨。

假如一家洗车店一天洗200辆车，平均每辆车耗水量在100升左右那么可以一年要花大约25.6万的水费，通过污水回收系统可以使水达到80%的回收，平均每辆车耗水量在20升左右，一年可以省20万的水费，目前市场的污水处理系统一套大概10万左右，由此可见有了污水处理系统不仅可以节约用水，而且还有可观的收益。

2系统设计方案的确定

2.1洗车场数据的设定

本设计假设洗车店是10个车位的，用高压水枪洗车的话，每辆车洗车用水大概100L，洗一辆车要10分钟。

每天洗200辆车，每天20吨污水。

若流量q=6m3/h、流速u=0.6m/s。

管径计算公式：

d=18.8×[（q/u）^（0.5）]=40.3选择DN40的水管。

DN40外半径48.3壁厚3.5[3]。

按平均每天20吨污水进行设计。

污水处理2个小时可进行再次利用。

洗车场每天工作8个小时，因此污水处理系统容积要在5吨以上。

在洗车污水进入污水处理系统前，要有简单的过滤处理，除去沙粒以及树叶的大物体，起到保护污水处理系统不被堵塞以及损坏。

图1.4DN40水管

2.2方案的种类及选择

2.2.1传统污水处理工艺

传统的洗车污水处理采用沉淀-除油-过滤的处理工艺，这种传统的处理工艺有专门的除砂、除油工艺，占地面积较大，出水满足废水排放标准[4]。

2.2.2电解法处理洗车废水

采用生物接触氧化池、膜过滤等技术，采用重力分离法或者吸附聚结法，这个处理方法不仅占地面积大，而且处理效果不理想。

虽然采用电解槽处理洗车污水，可以去除油、细菌等污染物，处理后的水符合排放标准，但总体来说还是不合适。

2.2.3膜生物反应器

用膜生物反应器处理洗车废水，洗车污水经过污水沉砂隔油池，去除污水中比重较大的无机砂粒和浮油有后，依靠膜的过滤中以及膜中培养的细菌对污泥进行处理，这个处理办法可以使水质稳定，占地小，运行管理简单，易于实现自动化。

2.2.4沉沙-除油-混凝沉淀-过滤-消毒的处理工艺

洗车的废水先经过沉淀除去水中的沙粒以及打颗粒物体，经过除油可以除去悬浮状态的油，乳化状态、胶体状态的油以及水中小颗粒可以利用加药加入絮凝剂和助凝剂使其形成絮体，然后经过沉淀，达到去除目的，最终经过活性炭过滤可脱色、脱臭，是提高水质的重要措施。

最后通过加药系统加入消毒液，保证出水安全性，达到可回收利用的目的。

对上述方案进行比较得到，传统污水处理工艺出水虽然满足废水排放标准，但是处理后的水总有大肠杆菌、浊度等指标上不满足回用洗车用水的要求。

电解法处理洗车废水需要消耗电能，消耗钢材，运行费用较高，占地面积大。

膜生物反应器必须连续的运行方式以保持细菌的活性。

而且不适合低于水温8摄氏度，不然也会影响细菌活性，这些都会导致出水的恶化。

所以最终我选择（沉淀-除油-混凝沉淀-过滤-消毒）这个方案，这个方案水质可以达到生活杂用水标准，性能优良，工艺流程简单，处理效果好，节水率高达80%以上，水可长期使，节水率高，操作简单。

2.3设计流程

设计流程:

格栅—沉沙—除油—调节—混凝沉淀—过滤—消毒-再次利用。

先在洗车店地上铺上格栅，格栅可以挡住较大的物体，起到初步过滤的作用，经过沉沙池除去沙子，经过除油池除油，然后通过调节池对水的流速进行控制及起到安全阀的作用。

污水到混凝池后利用加药系统加入絮凝剂和助凝剂使水中的小颗粒凝聚成大颗粒，经过斜板沉淀池进行沉淀，再经过活性炭脱色、脱臭、脱氯，最后加入消毒液就可以再次利用了。

3系统的详细设计

3.1格栅的选择

格栅，是扁钢和扭钢焊接而成，格栅其主要用途在休息平台，走道，水沟盖和踏步板等方面，也用在洗车污水处理等方面。

[5]因他的优越性越来越多的被广泛采用。

按栅条间距的大小不同，格栅分为粗格栅、中格栅和细格栅3类。

玻璃钢格栅：

是一种用玻璃纤维作增强材料，不饱和聚酯树脂和氢氧化铝粉为基体，经过特殊的加工复合而成的一种带有许多空格的板状材料。

玻璃钢格栅比普通的格栅更轻质、高强、且便于切割、安装。

一般轿车长度3.6-4m，宽度1.5-1.7m，因此我选择50×38×38的玻璃钢格栅尺寸1220×4010。

最重可以承载5吨。

图3.1格栅

3.2隔油池的选择与计算

水中的油一般以三种状态存在：

（1）悬浮状态：

漂浮水面，占废水中油量的80%-85%。

（2）乳化状态：

油在水中呈乳化状态，占废水中油量的10%-15%。

（3）溶解状态：

溶于水中的油，占废水中油量的0.2～0.5%。

[6]隔油池是利用废水中油和水的比重不同而达到分离的目的。

含油废水通过水槽进入平面为矩形的隔油池，沿水平方向缓慢流动，在流动中油品上浮水面，达到除去悬浮油的目的，经过后续处理，去除乳化油。

设计参数：

确定设计流量为6m3/h。

设计每秒流量：

Q=6×1000/3600＝1.67L/S，

冲洗时间10min每辆，

污水在隔油池停留时间5min。

因此查隔油池型号表可以得知应选择0.6m3左右的有效容积。

因此选择0.6m3的三级隔油池。

平流式三级隔油池的原理如下图，右边有进水口，总共有3个隔板；3个隔油板，每个隔板与隔油板的距离仅一个隔板距离的十分之一。

那么水进入第一个隔板后油漂浮水面，有十分之一的油进入下一个隔板中，以此类推最后只有千分之一的油从出水口流出。

洗车污水中油含量比较少，因此隔油池可以一段时间打开盖板清理一次。

图3.2三级隔油池

3.3调节池的选择与计算

洗车污水在不同工段、不同时间所排放的污水差别大。

这些问题都会给处理操作带来很大的麻烦，使污水处理设施难以维持正常操作。

因此，对于特征上波动比较大的污水，有必要在污水进入处理主体之前，先将污水导入调节池进行均和调节处理，使其水量和水质都比较稳定，这样就可为后续的水处理系统提供一个稳定和优化的操作条件。

总之有调节池可以不受废水高峰流量或浓度变化的影响，洗车污水一般不连续排水，若有多股水，水质以及ph值差别较大，会影响后面加药系统的运行，因此要有个水量缓冲功能的装置。

具体说来，调节的作用主要体现在以下几个方面：

（1）产生对污水的缓冲作用，防止系统负荷过度。

（2）可以减少进入污水处理系统的流量波动，使加药系统在处理污水时所用化学品的量能达到稳定。

（3）可以起到控制污水的pH值、稳定水质方面，可利用不同污水自身的中和能力，减少加药系统的药品消耗量。

（4）当暂时停止洗车时，仍能对处理系统继续输入污水，保证系统的正常运行。

（5）可以起到保护作用，当发生洪水，可以对后面的装置起到保护作用。

设计参数：

设计流量Q=1.67L/S，水力停留时间20分钟

调节池有效容积V=QT=1.67×2/6=0.57m3

取池子总高度H=0.6m,宽度为1m，长度为1m

3.4水泵的选择与计算

泵是输送液体或使液体增压的机械。

它将电动机的电能转换为其液体的能量使其压力增加。

主要可以用来运输液体也可运输液体、气体混合物以及含固体的液体。

根据不同的工作原理可分为潜水泵、立式泵、卧式泵、等类型。

本设计就是利用潜水泵将污水进行加压运输。

最大涌水量Q=6m3/h

最大涌水量时水泵必须的排水能力Qe=6×1.2=7.2m3/h

查水泵目录最终选择WQD6-7-0.45的水泵。

调节池水泵的计算：

水压P=pgH=1000×9.8×7=6.86Mpa

沿程损失：

hf=λLV2/2gd=1.8×0.5×4/0.2×2×9.8=0.918Mpa

局部损失：

hm=ξV2/2g=4×20/2×9.8=4.08Mpa

损失综合：

Hw=hf+hn=4.998Mpa<6.86MPa[7]

由计算可得调节池的水泵可行。

本设计的前面2个水泵后面有过滤装置，因此也可以用扬程较大的水泵增加水的流速。

活性炭过滤池前面的水泵无局部损失。

因此沿程损失：

hf=λLV2/2gd=1.8×0.5×4/0.2×2×9.8=0.918Mpa<6.86,所以可以使用。

清水池水泵离地面扬程2m，，而WQD6-7-0.45又7m扬程，所以不存在水泵不能运行的可能。

设计3个水泵都可以使用WQD6-7-0.45的水泵。

考虑到洗车污水的间断性，我设计在水泵内部安装压力自动开关，水泵会在水量不足时自动停止工作，增加了产品的安全性，也提高了产品的寿命。

[8]

图3.4水泵

3.5混凝反应池的选择与计算

水中悬浮的颗粒在粒径小到一定程度时，其布朗运动的可以阻止重力的作用，使颗粒不产生沉降，这种悬浮的颗粒可以长时间保漂浮定状态。

，而且悬浮的颗粒表面通常都带电，颗粒间有相互的电荷斥力使颗粒间不易合并变大，因此增加了悬浮颗粒的稳定性。

混凝反应池的作用就是加入带正电的混凝剂，使颗粒的负电和混凝剂进行中和，最终使颗粒结合。

总之就是颗粒间通过碰撞、表面吸附等作用，互相结合变大，以利于从水中分离。

混凝是在加药系统药物的作用下，使废水中的胶体和细微悬浮物凝聚成絮凝体。

它不仅可以降低水的浑浊度，而且可以除去水中的有毒有害污染物。

本设计采用机械搅拌絮凝池。

机械搅拌絮凝池絮凝效果好，水头损失较小，可适应水质、水量的变化。

设计流量Q=6m3/h,池数n=2个，单池设计流量Q=3m3/h，絮凝时间t=20min，池内平均水深采用h=0.8m。

叶轮旋转时应不露出水面，也不触及池底，取叶片长度L=0.25m，宽度b=0.01m叶片与底面的距离D=0.18m。

池长A=1m，池宽B=0.6m，池高C=1m。

每台搅拌器板面积与絮凝池水断面积之比：

n=4bL/Bh=4*0.25*0.01/0.6*0.8=20.8%<25%。

[9]因此符合要求。

图3.5混凝反应池

3.6加药系统的选择与计算

加药系统是一种自动投药的设备，用于各种水处理系统。

本设计是利用加药系统加入絮凝剂和助凝剂。

絮凝剂我选择聚合硫酸氯化铁铝在污水处理中，有着比明矾更好的效果，处理含油废水的效果也很好，可以处理隔油池没有处理干净的油，处理后的絮凝物比重大，絮凝速度快，易过滤，其原料成本较低，适合洗车污水的处理。

助凝剂我选择活性硅酸，在加入絮凝剂后使水中的固体颗粒分离出来，但是在水中仍处于乳化或者混合状态，为使这些颗粒彻底从水中分离出来，从而添加助凝剂。

来增大固体颗粒径，从而达到更好的过滤效果。

[10]

图3.6加药系统

查找资料得加药一般投加量约为5公斤每吨，每天洗车污水20吨，那么每天需要加入絮凝剂和助凝剂各0.1吨。

加药系统有1吨容积，10天要重新对絮凝剂和助凝剂加药桶注药一次。

清水池消毒液加药系统成分采用二氧化氯，二氧化氯是一种强氧化剂，溶于水后很安全,是国际上公认消毒中唯一高效消毒剂。

查找资料洗车污水每吨水加0.01公斤的二氧化氯，一天加0.2公斤。

消毒系统为0.05吨，因此250天换一次消毒液。

[11]

3.7斜板沉淀池的选择与计算

斜板沉淀池有着结构简单、材料便宜、运行稳定、容易操作、节约能源、占地省、投资少、效率高、沉淀效果好等优点。

[12]斜板沉淀池是根据浅池沉淀理论设计出来的高效组合式沉淀装置。

斜板沉淀池在沉淀区域有密集的斜板，使经过加药系统处理后的水中悬浮颗粒在斜板中进行沉淀，水沿着斜板向上流动，水中颗粒在在向上流动中受到斜板的碰撞，使颗粒可以在重力作用下沿斜板滑至池底，最终再集中排出。

斜板沉淀池的沉淀方法比传统沉淀可以提高效率60%。

还可以根据不同的污水来设计不同距离的斜管起最好的沉淀效果。

斜板沉淀经过研究证明60度的斜板有着最佳的沉淀效果。

因此本设计采用60度的斜板沉淀池

图3.7斜板

经过加药系统使污水絮凝后，取q=3mm/s（mm/s是振动速度值）Q=6m3/h

絮凝时间为15—20min

斜板的倾角θ=60。

斜板长度L=0.8m

斜板净板距P=0.05m斜板有效系数η=0.9

颗粒沉降速度μ=0.4mm/s=0.0004m/s斜板高度h=0.8sin60。

=0.69m

设计的斜板面积A=0.6×0.8=0.48m2

计算的斜板面积Af=Q/μη=6/0.0004×3600×0.9×10=0.47m2<0.48,符合。

污泥计算：

《给排水设计手册》（第二版）提供了化学污泥产量预测公式。

TDS：

总干泥量kg/dT：

设计采用的原水浊度E1：

浊度与SS的换算系数C：

0.2×叶绿素ug/L；A：

聚合硫酸氯化铁铝mg/L；B：

活性硅酸mg/L。

[13]

TDS=Q（T×E1+0.2C+1.53A+B）=6（5×0.7+0.2×20+1.53×1）=0.01吨

本设计的集泥斗容积=0.3×0.6×0.5=0.09吨，因此大约9天清理一次污泥。

3.8活性炭过滤器的选择与计算

活性炭可以除去清水中的异色，异味还可除去污水中的重金属物质。

活性炭过滤器结构简单，适用于各种污水处理中。

活性炭原理是在表面形成一层平衡的表面浓度，然后把污水中的杂质吸附到活性炭颗粒内。

活性炭颗粒越小，过滤面积越大，过滤效果越好，因此粉末状的活性炭是过滤效果最好的，但是粉末状的活性炭会在过滤时被水冲走，因此不采用粉末状。

所以采用条状的活性炭，条状的活性炭吸附能力强，而且方便携带和更换。

在污水处理中过滤效果还和污水与活性炭的接触时间有关，污水与活性炭接触时间越长，过滤后的水质越好。

因此本设计是选择条状的活性炭。

设计流量Q=6m3/h过滤速度v=0.07m/h

面积F1=0.6×0.8=0.48m2活性炭过滤器数n=1131个

活性炭高度H=0.5m活性炭半径：

D=10mm；

出水水质：

悬浮固体＜1.0mg/l游离氯＜0.1mg/l。

过滤器直径：

d=5mm过滤器高度=1m

设计计算：

过滤器面积：

F=Qv=0.42m2<0.48m2。

满足过滤要求，符合。

[14]

图3.8活性炭

3.9清水池的选择与计算

清水池是贮存污水处理后的清水。

清水池作用是让过滤后的水，沿着管道输送到地面再次使用的储水池，并在清水中加入消毒液进行一段时间消毒，让水中的大肠杆菌等病菌进行杀灭以达到灭菌的效果[15]。

清水池设计参数：

停留时间：

10min—60min，本设计采用t=10min

设计的容积：

V=0.6×2×1=1.2m3Q=6m3/h

参数计算的容积：

V=Qt=6×1/6=1m3<1.2m3,符合。

4总结

毕业设计是我们作为学生在学习阶段的最后一个环节，是对所学基础知识和专业知识的一种综合应用，是一种综合的再学习、再提高的过程，这一过程对学生的学习能力和独立思考及工作能力也是一个培养，同时毕业设计也是一个重要的环节，是我们步入社会参与实际工作的一次极好的演示，也是对我们自学能力和解决问题能力的一次考验，是学校生活与社会生活间的过渡。

通过几个月的毕业设计，我主要完成了以下工作:

（1）.通过查阅资料，了解洗车污水处理设计方面的知识，掌握基本原理及方法，针对我所设计的污水处理，做出规划和思考。

（2）.提出了具体的处理步骤和方法，对污水处理系统布置方案以及参数的确