1500m3每天印染废水处理工艺设计之欧阳化创编文档格式.docx
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8-10
BOD
300mg/l
②废水处理后排放标准
根据《纺织染整工业水污染物排放标准》GB4287-92中的一级排放标准。
≤100mg/l
70mg/l
≤40倍(稀释倍数)
pH
6-9
最高允许排水量
2.5m3/百米布(幅宽914mm)
25mg/l
3工艺流程
3.1工艺流程的选定
该企业废水COD高,色度大,PH值高,悬浮物多并不易直接生化处理,因此采用水解酸化+接触氧化+混凝沉淀,并与物理、化学法串联的方法处理该废水。
3.2工艺流程图
根据上述处理工艺分析,确定工艺流程图如图
工艺流程图
3.3工艺流程说明
①印染废水首先通过格栅,用以截留水中的较大悬浮物或漂浮物,以减轻后续处理构筑物的负荷,用来去除那些可能堵塞水泵机组管道阀门的较粗大的悬浮物,并保证后续处理设施能正常运行的装置。
②纺织印染厂由于其特有的生产过程,造成废水排放的间断性和多边性,是排出的废水的水质和水量有很大的变化。
而废水处理设备都是按一定的水质和水量标准设计的,要求均匀进水,特别对生物处理设备更为重要。
为了保证处理设备的正常运行,在废水进入处理设备之前,必须预先进行调节。
③印染废水中含有大量的溶解度较好的环状有机物,其生物处理效果一般,因此选择酸化水解工艺。
酸化水解工艺利用水解和产酸菌的反应,将不溶性有机物水解成溶解性有机物、大分子物质分解成小分子物质、去除易降解有机物,提高污水的可生化性,减少污泥产量,使污水更适宜于后续的好氧处理。
④生物接触氧化也称淹没式生物滤池,其反应器内设置填料,经过充氧的废水与长满生物膜的填料相接触,在生物膜的作用下,大部分有机物被消耗,废水得到净化。
⑤废水悬浮物较高及色度较深,因此选择混凝沉淀,去除悬浮物和色度,使出水的水质指标相对稳定。
这里选用竖流式沉淀池,其排泥简单,管理方便,占地面积小。
⑥对于还有少量颜色的废水很难通过混凝沉淀及生物处理脱色,为保险起见,在生物处理后增加化学氧化系统。
4构筑物的设计与计算
4.1设计规模说明
印染废水约为1300t/d,设计处理规模为1500t/d。
污水的平均流量Q平均=
=
=0.01736m3/s
设计流量:
Q=0.01736m3/s=17.36L/s
取流量总变化系数为:
KZ=
=1.97
最大设计流量:
Qmax=Kz×
Q=1.97×
0.01736m3/s=0.034m3/s=125m3/h
4.2构筑物的设计与计算
4.2.1格栅
1格栅间隙数
≈18
Qmax—最大废水设计流量0.034m3/s
α—格栅安装倾角60o
h—栅前水深0.3m
b—栅条间隙宽度取10mm
υ—过栅流速0.6m/s
2格栅的建筑宽度B
取栅条宽度S=0.01m,则栅槽宽度B=
B=0.01(18-1)+0.01×
18=0.35m
进水渠宽度B1
B1=
=
=0.19m
③栅前扩大段
L1
α1—渐宽部分的展开角,一般采用20o。
④栅后收缩段
L2=0.5×
L1=0.11(m)
⑤通过格栅的水头损失h1,m
h1=h0
k
式中:
h1--设计水头损失,m
h0--计算水头损失,m
g--重力加速度,m/s2
k--系数,格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数,一般采用3。
ξ--阻力系数,与栅条断面形状有关;
设栅条断面为锐边矩形断面,β=2.42。
=0.12(m)
⑥栅后槽总高度H
H=h+h1+h2=0.3+0.12+0.3=0.72
(m)
h—栅前水深
h1—格栅的水头损失
h2—栅前渠道超高,—般取0.3m
⑦格栅的总长度L
L
式中:
L1—栅前扩大段
L2—栅后收缩段
——栅前渠道深度,
⑧每日栅渣量W,m3/d
式中,W—为栅渣量,取0.10m3/103m3污水,那么
W
=0.15(m3/d)<
0.2(m3/d),所以手动清渣。
格栅水力计算示意图
⑨格栅机的选型
参考《给水排水设计手册》,选择NC-300式格栅除污机,其安装倾角为60°
,进水流速<1m/s,栅条净距5~20mm。
4.2.2调节池的设计
为了调节水质,在调节池底部设置搅拌装置,常用的两种方式是空气搅拌和机械搅拌,这里采用穿孔空气搅拌,气水比为3.5:
1。
池型为矩形。
废水停留时间t=8h。
1池体积算
①.调节池有效体积V
V=Qmax×
t=125m3/h×
8h=1000m3
②.调节池尺寸
设计调节池平面尺寸为矩形,有效水深为5米,则面积F
F=V/h=1000m3/5m=200m2
设池宽B=10m,池长L=F/B=200/10=20m,
保护高h1=0.3m,则池总高度H=h+h1=5+0.6=5.3m
调节池尺寸:
L×
B×
H=20m×
10m×
5.3m
2布气管设置
①.空气量D
D=D0Q=3.5×
1500=5250m3/d=3.65m3/min=0.06m3/s
式中D0——每立方米污水需氧量,3.5m3/m3
②.空气干管直径d
d=(4D/
v)1/2=[4×
0.06/(3.14×
12)]1/2=0.0798m,取80mm。
v:
拟定管内气体流速
校核管内气体流速
v=4D/
d2=4×
0.082)=11.9m/s
在范围10~15m/s内,满足规范要求。
③.支管直径d1
空气干管连接两支管,通过每根支管的空气量q
q=D/2=0.06/2=0.03m3/s
则支管直径
d1=(4q/
v1)1/2=[4×
0.03/(3.14×
6)]1/2=0.0798m,取80mm
校核支管流速
v1‘=4q/
d12=4×
0.082)=5.97m/s
在范围5~10m/s内,满足规范要求。
④.穿孔管直径d2
沿支管方向每隔2m设置两根对称的穿孔管,靠近穿孔管的两侧池壁各留1m,则穿孔管的间距数为(L-2×
1)/2=(20-2)/2=9,穿孔管的个数n=(9+1)×
2×
2=40。
每根支管上连有20根穿孔管,通过每根穿孔管的空气量q1,q1=q/20=0.03/20=0.0015m3/s
则穿孔管直径d2=(4q1/
v2)1/2=[4×
0.0015/(3.14×
8)]1/2≈0.015m,取15mm
校核流速
v2‘=4q1/
d22=4×
0.0152)=8.5m/s
在范围5~10m/s内。
⑤.孔眼计算
孔眼开于穿孔管底部与垂直中心线成45°
处,并交错排列,孔眼间距b=50mm,孔径
=3mm,每根穿孔管长l=2m,那么孔眼数
m=l/b+1=2/0.05+1=41个。
孔眼流速v3=4q1/
2m=4×
0.0032×
41)=5.18m/s,符合5~10m/s的流速要求。
3鼓风机的选型
①空气管DN=80mm时,风管的沿程阻力h1
h1=iL
T
P
式中i——单位管长阻力,查《给水排水设计手册》第一册
L——风管长度,m
T——温度为20℃时,空气密度的修正系数为1.00
P——大气压力为0.1MPa时的压力修正系数为1.0
风管的局部阻力
h2=
v2
/2g
式中
——局部阻力系数,查《给水排水设计手册》第一册
v——风管中平均空气流速,m/s
——空气密度,kg/m3
②空气管DN=15mm时,风管的沿程阻力h1
h3=iL
式中i——单位管长阻力,查《给水排水设计手册》第一册,
h4=
式中
③风机所需风压为h1+h2+h3+h4=H。
综合以上计算,鼓风机所需气量3.6m3/min,风压HKPa。
结合气量5.2×
103m3/d,风压HKPa进行风机选型,查《给水排水设计手册》11册,选SSR型罗茨鼓风机,型号为SSR—150
表3-1SR型罗茨鼓风机规格性能
型号
口径
A
转速
r/min
风量
m3/min
压力
kPa
轴功率Kw
功率
Kw
生产厂
SSR-150
150
970
5.20
9.8
5.58
7.5
章丘鼓风机厂
4加酸中和
废水呈碱性主要是由生产过程中投加的NaOH引起的,原水PH值为8-10(取10计算),即:
[OH-]=10-4mol/l
加酸量Ns为Ns=Nz×
a×
=(125×
103)l/h×
10-4mol/l×
(40×
10-3)kg/mol×
1.24×
1.1=0.682kg/h
其中Ns——酸总耗量,kg/h;
Nz——废水含碱量,kg/h;
a——酸性药剂比耗量,取1.24
k——反应不均匀系数,1.1~1.2
配置好的硫酸直接从贮酸槽泵入调配槽,经阀门控制流入调节池反应。
调节池图
4.2.3泵的选择
选用QW150-300I污水泵,其流量为200-250m3/h,扬程为10-13m,转速为980r/min,效率为75%,功率为22kw,电压为380v。
4.2.4水解酸化池
1.有效容积V
V=Qmaxt=125×
6=750m3
其中:
Qmax————最大设计流量(m3/h)
t——停留时间,本设计采用6h。
2.有效水深h:
h=vt=1.5×
6=9m
v——池内水的上升流速,一般控制在0.8~1.8m/h,此处取1.5m/h
3.池表面积F
F=V/h=750/9=83.4m2,取84m2
设池宽B=6m,则池长L=F/B=84/6=14m,池子超高取0.3m,则
水解酸化池尺寸:
H=14m×
6m×
9.3m
4.布水配水系统
①配水方式
本设计采用大阻力配水系统,为了配水均匀一般对称布置,各支管出水口向下距池底约20cm,位于所服务面积的中心。
查《曝气生物滤池污水处理新技术及工程实例》其设计参数如下:
管式大阻力配水系统设计参数表
干管进口流速
1.0~1.5m/s
开孔比
0.2﹪~0.25﹪
支管进口流速
1.5~2.5m/s
配水孔径
9~12mm
支管间距
0.2~0.3m
配水孔间距
7~30mm
②干管管径的设计计算
Qmax=0.034m/s
干管流速为1.4m/s,则干管横切面积为:
A=Qmax/v=0.034/1.4=0.025
管径D1=(4A/
)1/2=(4×
0.025/3.14)1/2=0.18m
由《给排水设计手册》第一册选用DN=200mm的钢管
校核干管流速:
A=
2/4=3.14×
O.22/4=0.0314m2
v1‘=Qmax/A=0.034/0.0314=1.08m/s,介于1.0~1.5m/s之间,符合要求。
③布水支管的设计计算
a.布水支管数的确定
取布水支管的中心间距为0.3m,支管的间距数
n=L/0.3=14/0.3=46.7≈47个,则支管数n=2×
(47-1)=92根
b.布水支管管径及长度的确定
每根支管的进口流量q=Qmax/n=0.034/92=0.000370m3/s,支管流速v2=2.0m/s
则D2=(4q/
0.000370/(3.14×
2.0)]1/2=0.0154m,取D2=16mm
校核支管流速:
v2‘=4q/
D22=4×
0.0162)=1.84m/s,在设计流速1.5~2.5m/s之间,符合要求。
④出水孔的设计计算
一般孔径为9~12mm,本设计选取孔径10mm的出水孔。
出水孔沿配水支管中心线两侧向下交叉布置,从管的横截断面看两侧出水孔的夹角为45°
。
又因为水解酸化池的横截面积为6×
14=84m2,去开孔率0.2﹪,则孔眼总面积S=84×
0.2﹪=0.168m2。
配水孔眼d=10mm,所以单孔眼的面积为S1=
d2/4=3.14×
0.012/4=7.85×
10-5m2,所以孔眼数为0.168/(7.85×
10-5)=2140个,每个管子上的孔眼数是2140/92=24个。
水解酸化池图
4.2.5接触氧化池
1填料的选择
结合实际情况,选取孔径为25mm的的玻璃钢蜂窝填料,其块体规格为800×
800×
230mm,空隙率为98.7﹪,比表面积为158m2/m3,壁厚0.2mm。
(参考《污水处理构筑物设计与计算》玻璃钢蜂窝填料规格表)
2安装
蜂窝状填料采用格栅支架安装,在氧化池底部设置拼装式格栅,以支持填料。
格栅用厚度为4~6mm的扁钢焊接而成,为便于搬动、安装和拆卸,每块单元格栅尺寸为500mm~1000mm。
3池体的设计计算
(1)设计概述
生物接触氧化池的容积一般按BOD的容积负荷或接触氧化的时间计算,并且相互核对以确定填料容积。
(2)设计计算
①.池子有效容积V
V=Q(La-Lt)/M
则V=1500×
(0.3-0.025)/1.5=275m³
;
Q--设计流量Q=1500m³
/d
La--进水BOD5La=(250~300)mg/L,取300mg/L;
Lt--出水BOD5Lt≤25mg/L;
M--容积负荷M=1.5kg/(m³
·
d),BOD5≤500时可用1.0~3.0kg/(m3·
d),取1.5kg/(m3·
d)
②.池子总面积F
F=V/h0,则F=275/3=91.7㎡,取92㎡
h0--为填料高度,一般h0=3m;
③.氧化池总高度H
H=h0+h1+h2+(m-l)h3+h4,则H=3+0.5+0.5+(3-1)×
0.3+1.5=6.1m;
h1--保护高取0.5m;
h2--填料上水深取0.5m;
h3--填料层间隔高取0.3m;
h4--配水区高,与曝气设备有关,取1.5m;
m--填料层数取3(层);
④.氧化池的尺寸
氧化池半径r=(F/
)1/2=(92/3.14)1/2=5.4m
氧化池的尺寸R×
H=10.8m×
6.1m
⑤.理论接触时间t
t=24Fh0/Q,则t=24×
92×
3/1500=4.4h;
⑥.污水在池内的实际停留时间:
t‘=F(H-h1)/Q=6×
15×
(6.1-0.5)/125=4.1h
⑦.所需空气量D
D=D。
Q,且D。
=20:
1,则D=1500×
20=30000m³
/d;
⑧.曝气系统
生物接触氧化池图
4.2.6混凝反应池
1.混凝剂的选择
结合实际情况,对比分析常用混凝剂,选用聚合氯化铝(PAC)。
其特点是:
碱化度比其他铝盐铁盐混凝剂低,对设备腐蚀较小混凝效率高耗药量少絮体大而重,沉淀快。
聚合氯化铝受温度影响小,适用于各类水质。
2.配制与投加
配制方式选用机械搅拌。
对于混凝剂的投加采用湿投法,湿投法中应用最多的是重力投加。
即利用重力作用,将药液压入水中,操作简单,投加安全可靠。
3.混凝池尺寸
①混凝时间T取20min,混凝池有效容积:
V=QmaxT/n60=125×
20/(1×
60)=42m3
其中Qmax——最大设计水量,m3/h。
Qmax=125m3/h
n——池子座数,1
②混凝池分为两格,每格尺寸L1×
B=2.5m×
2.5m,总长L=5m。
③混凝池水深:
H=V/A=42/(2×
2.5×
2.5)=3.5m
混凝池取超高0.3m,总高度为3.8m。
④混凝池尺寸L×
H=5m×
2.5m×
3.8m
⑤混凝池分格隔墙上过水孔道上下交错布置,每格设一台搅拌设备。
为加强搅拌设备,于池子周壁设四块固定挡板。
4.搅拌设备
①叶轮直径取池宽的80﹪,采用2.0m。
叶轮桨板中心点线速度采用:
v1=0.5m/s,v2=0.35m/s;
桨板长度取l=1.4m(桨板长度与叶轮直径之比l/D=1.4/2=0.7);
桨板宽度取b=0.12m,每根轴上桨板数8块,内外侧各4块。
旋转桨板面积与絮凝池过水断面积之比为8×
0.12×
1.4/(2.5×
5)=10.7﹪
四块固定挡板宽×
高为0.2×
1.2m。
其面积于絮凝池过水断面积之比为4×
0.2×
1.2/(2.5×
5)=7.7﹪
桨板总面积占过水断面积为10.7﹪+7.7﹪=18.4﹪,小于25﹪的要求。
②叶轮桨板中心点旋转直径D0
D0=[(1000-440)/2+440]×
2=1440mm=1.44m
叶轮转速分别为
n1=60v1/
D0=60×
0.5/(3.14×
1.44)=6.63r/min;
w1=0.663rad/s
n2=60v2/
0.35/(3.14×
1.44)=4.64r/min;
w2=0.464rad/s
桨板宽厂比b/l=0.12/1.4<
1,查阻力系数
表3-4阻力系数
b/l
小于1
1~2
2.5~4
4.5~10
10.5~18
大于18
1.1
1.15
1.19
1.29
1.4
2
=1.10k=
/2g=1.10×
1000/(2×
9.8)=56
桨板旋转时克服水的阻力所耗功率:
第一格外侧桨板:
N01’=yklw13(r24-r14)/408=4×
56×
1.4×
0.663(14-0.884)/408=0.090kw
第一格内侧桨板:
N01”=4×
0.963(0.563-0.443)/408=0.014kw
第一格搅拌轴功率:
N01=N01’+N01”=0.090+0.014=0.104kw
同理,可求得第二格搅拌轴功率为0.036kw
③设两台搅拌设备合用一台电动机,则混凝池所耗总功率为
N0=0.104+0.036=0.140kw
电动机功率(取
1=0.75,
2=0.7):
N=0.140/(0.75×
0.7)=0.26kw
混凝反应池
4.2.7竖流式沉淀池计算
(1)中心管面积f
沉淀池的最大水量Qmax=0.034m3/s
f=Qmax/v0=(0.034m3/s)/(0.03m/s)=1.13m2
Qmax——最大设计流量,m3/s
v0——中心管内流速,不大于30mm/s,取30mm/s。
(2)中心管直径d0
d0=(4f/
1.13/3.14)1/2=1.2m
(3)中心管喇叭口与反射板之间的缝隙高度h3
h3=Qmax/v1
d1=0.034/(0.02×
3.14×
1.35×
1.2)=0.33m
在0.25~0.5m之间,符合要求。
其中v1——污水由中心管喇叭口语反射板之间的缝隙流出的速度,取v1=0.02m/s
d1——喇叭口直径,d1=1.35d0
(4)沉淀部分有效断面积F
F=Qmax/kzv=0.034/(1.97×
0.0004)=43m2
v——污水在沉淀池中的流速,表面负荷设q为1.5m3/(m2h),则v=1.5m3/(m2h)/3600=0.0004m/s
(5)沉淀池直径D
D=[4(F+f)/
]1/2=[4×
(43+1.13)/3.14]1/2=7.5m,取8m。
(6)沉淀池有效水深h2,停留时间t为2h,则
h2=vt=0.0004×
3600=2.88m,采用3m
D/h=8/3=2.7﹤3,满足要求。
(7)沉淀部分所需总容积:
沉淀池进水ssC1=170mg/l,出水ssC2=70mg/l,污泥含水率P0=99.5%,停留时间T=2h
V=Q(C1