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1、工业废水课程设计终结版第1章概述1.1 设计题目4000m3d棉纺染整废水处理工艺初步设计1.2 设计目的通过本次课程设计，进一步消化工业废水处理工程所学内容，并使学习的知识系统化，培养运用所学理论知识进行初步工程设计的能力。通过设计熟悉工程设计的内容、方法、步骤，培养确定工业废水处理工程的设计方案、进行设计计算、绘制工程图纸、使用技术资料、编写设计说明书的能力。1.3 设计任务某印染有限公司要紧经营家用纺织品，产生污水的工序有棉纺的轧卷、煮炼、退浆、染色等工序，分别排放含有浆料、烧碱、双氧水(次氯酸钠)、渗透剂、淀Y目CODcrBOD5悬浮物氨氮总磷色度PH指、mg/Lmg/Lmg/Lmg/
2、Lmg/L倍进水80040040010130012出水1002570151407粉酶、染料、食盐、保险粉、碱剂等物质的废水。设计处理水量为4000m3do年有效工作日300天，三班制生产，8小时/班。出水执行纺织染整工业污染物排放标准(GB42871992)I级标准，并通过当地环保部门审批。进水水质与出水水质标准如表所示：根据印染废水的特点及有关资料进行棉纺染整废水处理工艺初步设计，具体内容有：1、污水处理工艺设计；2、污水处理构筑物设计；3、污泥处理构筑物设计。1.4 设计成果1、设计说明书一份；2、计算书一份；3、设计图纸A2图2张以上，包含高程图与平面布置图1.5 原始资料1、进水水量：
3、4000m3d0.2m3d因此用机械清渣。1. 1.3格栅示意图如图IT格栅1.1 4格栅机的选型参考给水排水设计手册第11册，选择LXG链条旋转背耙式格栅除污机，其安装倾角为50进水流速1.2ms,水头缺失19.6kPa,栅条净距1540mm01.2 调节池纺织染整工业废水治理工程技术规范(HJ471-2009)6.3.2调节池6.3.2.1调节池的有效容积宜按平均小时流量的6-12h水量设计。6.3.2.2调节池宜设计为敞开式，若为封闭式应有通排风设施。6.3.2.3调节池内应设置水力混合或者动力搅拌装置。6.3.2.4当调节池使用空气搅拌时，每IoOrn3有效池容的气量宜按1.01.5m
4、3min设计；当使用射流搅拌时，功率应不小于10Wm3;当使用液下(潜水)搅拌器时，设计流速宜使用0.15-0.35m/so6.3.2.5调节池应设排空集水坑，池底应有坡向集水坑的坡度。由于废水排放的间断性与多边性，使排出的废水的水质与水量有很大的变化。废水处理设备是按一定的水质与水量标准设计的，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,务必预先进行调节。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与机械搅拌，选用空气搅拌，池型为矩形。1.2. 1加酸中与废水呈碱性要紧是由生产过程中投加的NaoH引起的，原水PH为12,即
5、OH=0.01moll,因此含碱量NzMOOO1030.010.04=4.01040.04=1600kgd力口酸量G为：G=Nzak24其中G酸总耗量，kg/hNz废水含碱量，kg/da酸性药剂比耗量，取L24k反应不均匀系数，1.1L2代入数据计算得：G=16001.241.1/24=2182.4/24=90.9kgh1.2.2池体积算1 .参数：调节池的有效容积宜按平均小时流量的612h水量设计,选取停留时间t=10h,使用穿孔空气搅拌,气水比3.5：12 .调节池有效体积VV=(Q24)t=(4000/24)X10=1666.7m3其中Q为废水流量，m7d3 .调节池尺寸设计调节池平面尺
6、寸为矩形，有效水深h为5m,则面积SS=Vh=1666.7/5=333.3m2设池宽B=15m,池长L=SB=333.3/15=22.2m,取L=22m保护高hl=0.6m,则池总高度H=h+hl=5+0.6=5.6m1.2. 3布气管设置1 .空气量QlQl=D0Q=3.54000=L4107d=0.16m7s式中D0每立方米污水需氧量，3.5mjmJ2 .空气干管直径dd二(4Q1-v),z2=40.16/(3.1412)l.130m=130mm校核管内气体流速V*=4Ql-d2=40.16/(3.140.132)=12.lms因此在范围10-15ms内3 .支管直径d1空气干管连接两支管
7、，通过每根支管的空气量qq=Ql2=0.16/2=0.08m7s则支管直径d尸(4qv1),z2=40.08/(3.146)172=0.130m,130mm,校核支管流速vJ=4q%d=4X0.08/(3.140.1302)=6.0ms因此在范围510ms内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Inb则穿孔管的间距数为(L-2X1)/2=(22-2)/2=10,穿孔管的个数n=(10+l)X22=44O每根支管上连有22根穿孔管。通过每根穿孔管的空气量q1,q尸q22=0.08/22=0.0036m7s则穿孔管直径d2=(4q1-v2)z2=40.
8、0036/(3.148)z2=0.02m,取值25mm,校核流速v2=4q1d22=40.0036/(3.140.0252)=7.3ms因此在范围510ms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50-100mm取孔眼间距b=50mm,孔径3-5mm,q取孔径0=3n,每根穿孔管长l-3m0那么孔眼数：m=lb+l=30.05+1=61个。孔眼流速v3=4q104O.0036/(3.140.003261)=8.35ms,符合5Ions的流速要求6 .鼓风机的选型空气管DN=130mm时，风管的沿程阻力hh1=iL,=ll.539.0l.00l.0=448.5
9、Pa式中i单位管长阻力，查给水排水设计手册第一册，i=11.5PamL风管长度，m小一一温度为20C时，空气密度的修正系数为1.00a大气压力为0.IMPa时的压力修正系数为1.0风管的局部阻力h2=v2p2g=3.07.4821.205/(2X9.8)=10.3Pa式中J一一局部阻力系数，查给水排水设计手册第一册得3.0V风管中平均空气流速，m/sP空气密度，kgm3空气管DN=25mm时，风管的沿程阻力hh尸iL-a尸60.7X106XL00l.0=6434.2Pa式中i单位管长阻力，查给水排水设计手册第一册，i=60.7PamL风管长度，m温度为20时，空气密度的修正系数为1.00aY大
10、气压力为0.IMPa时的压力修正系数为1.0风管的局部阻力h2=24v2p2g=243.47.902l.205(29.8)=313.IPa式中J局部阻力系数，查给水排水设计手册第一册得3.4V风管中平均空气流速，m/sP空气密度，kgm3风机所需风压为448.5+6.10.3+6434.2+313.1=7206.lPa7.21KPa综合以上计算，鼓风机气量9.6Mmin,风压7.2IKPa查得：SSR型罗茨鼓风机要紧用于水处理，气力输送等行业。其进口风量1.18-26.5m7min,出口升压9.8-58.8kPa,该机显著特点是体积小，重量轻，流量大，噪声低，运行平稳，风量与压力特点优良。查给
11、水排水设计手册第11册并结合气量1.38X10f7d,风压7.21KPa进行风机选型，选SSR型罗茨鼓风机，型号为SSR150表2-1SSR型罗茨鼓风机规格性能型号口径A转速r/min风量m3min压力kPa轴功率Kw功率KwSSR-15015081012.659.84.167.51.3水解酸化池1.3.1 介绍水解工艺是将厌氧发酸阶段过程操纵在水解与产酸阶段。从数量上降低了后续构筑物的负荷。此外，利用水解与产酸菌的反应，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，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，能够用较短的时间与较低的电耗完成净化过程。1)池
12、表面积S=QMq其中Q皿最大设计流量(m7h)q表面负荷，通常为0.8L5m7(mlh),取1.2代入数据得：S=QmOXq=(4000/24)X1.2=200.Om22)有效水深h=qt(纺织染整工业废水治理工程技术规范规定水解酸化池有效水深通常不小于4m)停留时间t通常在45h,本设计使用5h代入数据得：h=qt=l.25=6m3)有效容积VV=Fh=2006=1200m3设池宽B=12m则池长L=SB=222=16.7m取17m121.3.3布水配水系统1)配水方式本设计使用大阻力配水系统，为了配水均匀通常对称布置，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
13、水处理新技术及工程实例其设计参数如下:干管进口流速1.01.5ms开孔比0.2%0.25%支管进口流速1.52.5ms配水孔径912mm支管间距0.20.3m配水孔间距730mm2)干管管径的设计计算Qmax=4000m7d=0.05m3s,选取干管流速Vl=L0/s；设该池有两个进水管，则每个进水管流速v=2.0ms;因此干管横截面面积A=QMvl=0.05/2.0=0.025m2管径Dl(4At)“2=(4X0.025/3.14)l72=0.178m由给排水设计手册第1册选用DN=200mm的钢管校核干管流速：A=;TD74=3.14X0.274=0.034m2Vi=QnaxA=0.05/
14、0.034=1.47ms,介于1.O-L5ms之间3)布水支管的设计计算确定布水支管个数取布水支管的中心间距为0.25m,支管的间距数n=L0.25=17/0.25=68个,则支管数n=2X(68T)=134根确定布水支管管与长度每根支管的进口流量q=Ckxn=O.05/134=0.000373m7s,支管流速v2=l.8ms贝JDz=(4q-v2),z2=40.000373/(3.141,8)z2=0.0162m,MZD2=17mm;校核支管流速：v2=4qD2M0.000373/(3.140.0172)=1.6m/s因此在设计流速1.52.5m/s之间，因此符合要求。4)出水孔的设计计算孔
15、径通常为912m,本设计选取孔径为9mm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。由于水解酸化池的横截面积s=1217=204m2,且开孔率为0.2%因此孔眼总面积S=2040.2%=0.408m2配水孔眼d=9mm,因此单孔眼的面积为S尸乃d74=3.14X0.00974=6.36102,因此孔眼数为n=SS尸0.408/(6.36X10=6415个,每个管子上的孔眼数是6415/134=47.9,取值4801.4 生物接触氧化池参照生物接触氧化法污水处理技术规范HJ2009-2011进行设计与计算1.5 .1介绍(1)生物接触氧化处理技术也称
16、淹没式生物滤池，事实上质之一是在池内填充填料，已经充氧的污水浸没全部填料，并以一定的流速流经填料。在填料上布满生物膜，污水与生物膜广泛接触，在生物膜上微生物的新陈代谢作用下，污水中有机污染物得到去除，污水得到净化。其基本结构如图:图4-1生物接触氧化池示意图（2）基本工艺生物接触氧化处理技术通常分为一段（级）处理工艺流程、二段（级）处理工艺流程法与多（级）段处理工艺流程。而目前使用较多的是推流法。推流法是将一座生物接触氧化池内部分格，按推流方式进行。氧化池分格可使每格微生物与负荷条件（大小、性质）相习惯，有利于微生物专性培养驯化，提高处理效率。1.5.2 填料的选择与安装(1)填料的选择结合实
17、际情况，选择孔径为25mm的的玻璃钢蜂窝填料，其块体规格为800800230mm,空隙率为98.7%,比表面积为158布/小壁厚0.2Inn1。(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)安装蜂窝状填料使用格栅支架安装，在氧化池底部设置拼装式格栅，以支持填料。格栅用厚度为46m的扁钢焊接而成，为便于搬动、安装与拆卸，每块单元格栅尺寸为50Omm1000mm。1.5.3 池体的设计计算1)有效容积VV=Q(La-Lt)ZM其中Q平均日废水量r7dLa进水BOA的浓度mg/1Lt出水BOA的浓度mg/1M容积负荷，B0D5500时可用1.03Okg/(m3d),取3.Okg/(m3d
18、)代入数据得：V=Q(La-Lt)ZMMOOOX(400-25)1073.0=500m32)氧化池总面积FF=VHH填料总高度，通常取3m代入数据得：F=VH=5003=166.7m23)氧化池格数nn=Fff每格氧化池面积，W25i2使用25m2-氧化池平面尺寸使用4m4m=16m代入数据得：n=Ff=166.7/16=10.4取为10格4)校核接触时间tt=nfHQ=160X3/166.7=2.8h,正好符合1.0-3.Oh的要求5)氧化池总高度H。H0=H+hjh2(m-l)h3h1-3+O.5+0.4+(3-l)0.31.5-6.Om其中h保护高，0.50.6mh2填料上水深，0.40
19、.5Inh3填料层间隙高，0.20.3Inh4配水区高，不进检修者为0.5m,进入检修者为L5mm填料层数，取3污水在池内的实际停留时间t*=nf(Ho-h1)Q=16O(6.0-0.5)/=167=2.7h,符合要求。6)需氧量D=DDD0每立方米污水需氧量，1520mV11代入数据得：D=D0Q=154000=60000m7d=41.7m7min每格氧化池所需空气量D尸D10=41.7/10=4.2m3min7)填料总体积V选用直径为25mm的蜂窝型玻璃钢填料，V=nfH=10163=480m33.4.4曝气装置曝气装置是氧化池的重要构成部分，与填料上的生物膜充分发挥降解有机污染物物的作用
20、、维持氧化池的正常运行与提高生化处理效率有很大关系，同时同氧化池的动力消耗密切有关。按供气方式，有鼓风曝气、机械曝气与射流曝气，目前国内用得较多的是鼓风曝气。这种方法动力消耗低，动力效率较高，供气量较易操纵，但噪声大。鼓风充氧设备使用穿孔管，孔眼直径为35mm,间距50-10Omm,空口速度为510ms,氧的利用率为67%。选用大阻力系统，布气比较均匀，安装方便，一次投资省。1)总需氧量DD=D0Q式中D0每立方米污水需氧量，1520r7m3D=DOQ=I5X4000=6.0107d=41.7m7min=0.69m7s2)空气干管直径dd=(4D-v)=J4X0.69/(3.1412)“2=o
21、.27Im取30Ommo校核管内气体流速V=4DdJ4X0.69(3.14X0.32)10.Om/s在范围1015ms内。3)支管直径小池体分为10格，每格连一根支管，通过每根支管的空气量qq=D8=0.69/10=0.069m7s则支管直径d尸(4q%vJz2=40.069/(3.146)12=0.121m,125mm,校核支管流速v1=4qd12=40.069/(3.140.1252)=5.6ms在范围510ms内4)穿孔管直径d2沿支管方向每隔750mm设置两根对称的穿孔管，每根支管上连接8根穿孔管,通过每根穿孔管的空气量Chq1=q8=0.069/8=0.0086m7s则小支管直径d2
22、=(4q1-v2),z2=40.0086/(3.144)172=0.052m,取75mm。孔眼直径使用0=3mm,间距为75Onmb每根穿孔管上的孔眼数为2,孔眼流速v3=4q1202=40.0086(23.140.032)=6.lms,符合5I(WS的流速要求。(5)风机选型空气管DN=300时，风管的沿程阻力hh尸iL口尸5.9X20.4XL00l.0=120.36Pa式中i单位管长阻力，查给水排水设计手册第一册，i=5.9PamL风管长度，m1温度为20时，空气密度的修正系数为1.00aY大气压力为0.IMPa时的压力修正系数为1.0风管的局部阻力h2=v2p2g=3.32IO2X1.2
23、05(29.8)=20.41Pa式中J局部阻力系数，查给水排水设计手册第一册得3.32V风管中平均空气流速，m/sP空气密度，kgm3空气管DN=125mm时，风管的沿程阻力hh1=iL6r1=3.65341.00l.0=124.IPa式中i单位管长阻力，查给水排水设计手册第一册，i=3.65PamL风管长度，m温度为20时，空气密度的修正系数为LOoaV大气压力为0.IMPa时的压力修正系数为1.0风管的局部阻力h2=32v2p2g=323.335.621.205/(2X9.8)=205.4Pa式中J局部阻力系数，查给水排水设计手册第一册得3.33V风管中平均空气流速，m/sP空气密度，kg
24、m3风机所需风压为120.36+20.41+124.1+205.4=470.27Pa综合以上计算，风压0.470KPa选L系列标准型罗茨鼓风机，型号为3L300-1,一备一用表4-23L300T型罗茨鼓风机规格性能型号口径A转速r/min风量m3min压力KPH轴功率Kw功率Kw3L300-1300110041.399.812.25221.4.5进出水系统由于氧化池的流态基本上是完全混合型，因此对进出水的要求并不十分严格，满足下列条件即可：进、出水均匀，保持池内负荷均匀，方便运行与保护,只是多地占用池的有效容积等。使用廊道布水，廊道设在氧化池一侧，宽度取0.4m,出水装置使用周边堰流的方式。1.5竖流式二沉池1.5.1构造选用竖流式较合适，其排泥简单，管理方便，占地面积小。竖流式沉淀池，按池体功能的不一致把沉淀池分为进水区、沉淀区、出水区、缓冲区与污泥区等五部分。废水由中心管上部进入，从管下部溢出，经反射板的阻拦向四周分布，然后在由下而
