某酒精生產(chǎn)企業(yè)工業(yè)廢水處理工藝課程設(shè)計任務(wù)書

南京工程學(xué)院課程設(shè)計說明書 0 酒精生產(chǎn)企業(yè)工業(yè)廢水處理工藝課程設(shè)計任務(wù)書 第 1 章 課程設(shè)計任務(wù)書 計題目 某酒精生產(chǎn)企業(yè)中段廢水處理工藝設(shè)計 始資料 1廢水流量 Q=1600m3/d 2水質(zhì)情況： 500060000； 4000； 2700； 水要求水質(zhì) 處理出水要求：處理后的廢水達到 二級標準，具體指標為： 300 ； 南京工程學(xué)院課程設(shè)計說明書 1 150 ； 200 ； 6 9。 計內(nèi)容 與要求 1查閱相關(guān)資料，由給定的進、出水的水質(zhì)參數(shù)，確定廢水處理的工藝處理方案能保證出水水質(zhì)達到要求，同時又經(jīng)濟可行。 2根據(jù)設(shè)計手冊，計算出工藝流程中一套主要處理設(shè)施的尺寸以及相關(guān)數(shù)據(jù)。 3根據(jù)設(shè)計數(shù)據(jù)，繪制出設(shè)備詳圖。 4繪制出廢水處理的工藝流程圖。 5編寫設(shè)計說明書：設(shè)計說明書包括封面、目錄、正文（包括工藝原理、結(jié)構(gòu)、工藝特點、該工藝的實際應(yīng)用、設(shè)計計算、設(shè)備詳圖、設(shè)計總結(jié)等內(nèi)容）、參考文獻等。要求文字通順、內(nèi)容正確完 整，杜絕圖表的抄襲現(xiàn)象。 6 圖紙要求：用 張打印。 計成果 要求 據(jù)計算、圖紙、課程設(shè)計報告 4 紙編寫，課程設(shè)計說明書的封面要統(tǒng)一打印，課程設(shè)計呢絨編寫要字跡工整，并裝訂成冊。課程設(shè)計說明書的裝訂順序如下： （ 1）課程設(shè)計說明書（論文）封面 （ 2）目錄 （ 3）正文 （ 4）參考資料 好、中等、及格、不及格五個等級，評為優(yōu)秀的學(xué)生人數(shù)一般不超過 20%，及格與不及格人數(shù)不低于 15%。 南京工程學(xué)院課程設(shè)計說明書 2 第二章 工藝簡介 述 酒精工業(yè)是國民經(jīng)濟重要的基礎(chǔ)原料產(chǎn)業(yè)，酒精廣泛應(yīng)用于化工、食品工業(yè)、日化、醫(yī)藥衛(wèi)生等領(lǐng)域，同時又是酒基、浸提劑、溶劑、洗滌劑和表面活性劑。 我國酒精生產(chǎn)的原料比例為：淀粉質(zhì)原料（玉米、薯干、木薯）占 75%，廢糖蜜原料占 20%，合成酒精占 5%。由此，我國酒精生產(chǎn)的原料主要是玉米、薯干等淀粉質(zhì)原料。 酒精企業(yè)酒精糟的 廢 染是食品與發(fā)酵工業(yè)最嚴重的 廢 染源之一，由于投資、生產(chǎn)規(guī)模、技術(shù)、管理等原因，大部分酒精企業(yè)的綜合利用率較低。 精廢水特性 酒精廢水是高濃度、高溫度、高懸浮物的有機廢水， 其 40000左右， 20000 左右，干物質(zhì)含量達 58%，每噸廢水有機物總量在500 公斤以上。 廢液中的廢渣含有粉碎后的木薯皮、根莖等粗纖維，這類物質(zhì)在廢水中是不溶性的 薯中的纖維素和半纖維素是多糖類物質(zhì)，在酒精發(fā)酵中不能成為酵母菌的碳源而被利用，殘留在廢液中，表現(xiàn)為溶解性 機灰分的泥砂雜質(zhì)。酒精糟雖然無毒，但是 廢 染負荷高成酸性 。 這些物質(zhì)增南京工程學(xué)院課程設(shè)計說明書 3 加了廢水處理的難度。 藝流程 選擇 藝流程選取原則 (1)貫徹執(zhí)行國家關(guān)于環(huán)境保護的政策，符合國家的有關(guān)法規(guī)、規(guī)范及標準。 (2)設(shè)備選型采用通用產(chǎn)品，運行穩(wěn)定可靠、效率高、管理方便、維修維護工作量小、價格適中。 (3) 根據(jù)設(shè)計進水水質(zhì)和回用水質(zhì)要求，所選廢水處理工藝力求技術(shù)先進成熟、處理效果好、運行穩(wěn)妥可靠、高效節(jié)能、經(jīng)濟合理，減少工程投資及日常運行費用。 (4)平面布置力求在便于施工、便于安裝和便于維修的前提下，使各處理構(gòu)筑物盡量集中，節(jié)約用地，擴大綠化面積。 (5)妥善處理和處置處理過程中產(chǎn)生的沉砂和廢泥，避免造成廢染。 (6)設(shè)計中盡量選用低噪聲的動力設(shè)備，并適當采取消聲、減振措施，防止二次廢染。 (7)為確保工程的可靠性及有效性，提高自動化水平，降低運行費用，減少日常維護檢修工作量，改善工人操作條件。采用現(xiàn)代化技術(shù)手段，實現(xiàn)自動化控制和管理，做到技術(shù)可靠、經(jīng)濟合理。 (8)廢水處理構(gòu)筑物按半地下式進行設(shè)計，力求減少廠區(qū)土方量。 (9)盡量減少廢水提升高度和提升次數(shù)，以節(jié)約能源。 (10)對于平面尺寸大、池深高的水池，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。建筑物建于地上，均采用磚混結(jié)構(gòu)，與周圍主體環(huán)境相匹配。 藝方案分析 本項目廢水的特點為： 生化性較好。 比一般工業(yè)廢水高。 南京工程學(xué)院課程設(shè)計說明書 4 水要求、廢水廠規(guī)模、當?shù)販囟?、用地面積、發(fā)展余地、管理水平、工程投資、電價和環(huán)境影響等因素有關(guān)。 針對以上特點，以及出水要求，選擇了 物接觸氧化池工藝，在生物處理前采用混凝沉淀池 +氣浮池使 標。 上流式厭氧污泥反應(yīng)器（ 術(shù)在國內(nèi)外已經(jīng)發(fā)展成為厭氧處理的主流技術(shù)之一， 基本特征是不用吸附載體 ，污水從底部均勻進入，向上流動，顆粒污泥（污泥絮體）在上升的水流和氣泡作用下 處于懸浮狀態(tài)。反應(yīng)器下部是濃度較高的污泥床，上部是濃度較低的懸浮污泥層，有機物在此轉(zhuǎn)化為甲烷和二氧化碳氣體。在反應(yīng)器的上部有三相分離器，可以脫氣和使污泥沉淀回到反應(yīng)器中。 機負荷 的 荷較高，反應(yīng)器中污泥濃度高達100 150 g/L，因此 除效率比普通的厭氧反應(yīng)器高三倍，可達 80% 95%。與其他厭氧生物反應(yīng)相比， 特點如下： 構(gòu)造簡單巧妙 反應(yīng)器內(nèi)可培養(yǎng)出厭氧顆粒污泥 實現(xiàn)了污泥泥齡（ 水力停留時間（ 分離 應(yīng)器對各類廢水有很大的適應(yīng)性 能耗低，產(chǎn)泥量 少 不能除去廢水中的氮和磷 生物接觸氧化法是生物膜法的一種，屬于好氧生化處理工藝。整個系統(tǒng)由池體、填料、曝氣設(shè)備等組成。好氧生化法是細菌及菌類的微生物、后生動物等一類的微型動物在填料載體上生長繁殖，微生物攝取污水中的有機物作為養(yǎng)份，吸附分解污水中的有機物，微生物不斷新陳代謝，保持活性，從而使污水得以凈化。在溶解氧和食物都充足的情況下，微生物繁殖十分迅速，生物膜逐漸增厚，溶解氧和污水中的有機物憑借擴散作用，被微生物利用。當生物膜達到一定厚度時，氧氣無法向生物膜內(nèi)部擴散，好氧菌死亡，而兼性細菌和厭氧菌開始 大量繁殖，形成厭氧層，利用死亡的好氧菌為基質(zhì)，并在此基礎(chǔ)上不斷繁殖厭氧菌，經(jīng)過一段時間后在數(shù)量上開始下降，加上代謝氣體的逸出，使生物膜大塊脫落。在脫落的生物膜表面新的生物膜又重新發(fā)展起來，在接觸氧化池內(nèi)，由于填料表面積大，所以生物膜發(fā)展的每一個階段都是存在的，使去除南京工程學(xué)院課程設(shè)計說明書 5 有機物的能力穩(wěn)定在一個水平上。接觸氧化工藝的主要優(yōu)點如下： 體積負荷高，處理時間短，節(jié)約占地面積。 生物活性高。 微生物濃度高 。 污泥產(chǎn)量低。 出水水質(zhì)好而且穩(wěn)定。 運行管理方便 藝流程 柵 格柵用以去除 廢水中較大的懸浮物、漂浮物、纖維物質(zhì)和固體顆粒物質(zhì)，以保證后續(xù)處理單元和水泵的正常運行，減輕后續(xù)處理單元的處理負荷，防止阻塞排泥管道。 水提升泵房 將上游的污水提升至后續(xù)處理單元所要求的高度，使其實現(xiàn)重力流。 加堿 混凝沉淀池 氣浮池 攪拌 格柵 污泥外運 出水 生物接觸氧化池 泵 脫水機房 二次沉淀池 污泥 消化池 調(diào)節(jié)沉淀池 污泥濃縮池 進水 柵渣 沼氣貯柜 南京工程學(xué)院課程設(shè)計說明書 6 節(jié)沉淀 池 廢水呈酸性，在調(diào)節(jié)池中加堿調(diào)節(jié)水的 防止廢水對后面設(shè)備及管道的腐蝕；同時可作為沉砂池，降低廢水中部分的懸浮顆粒濃度。 凝沉淀池 混凝沉淀池是利用流體力學(xué)理論，通過折板和一些整流板來實現(xiàn)控制水的流態(tài)使得水在反應(yīng)池的剪切力由大到小，使膠體脫穩(wěn)形成致密的礬 花，從而實現(xiàn)對絮凝合理控制，并保證絮凝效果最佳且沉淀出水效果最好的一種反應(yīng)沉淀池。本單元特點：反應(yīng)時間短，沉淀池表面負荷高，沉淀池出水水質(zhì)好且出水穩(wěn)定。 浮池 廢水通過在反應(yīng)池中和絮凝劑反應(yīng)，形成大的絮凝體。廢水然后進入接觸室中和溶氣水混合，輕質(zhì)的懸浮物上附著著氣泡，漂浮到水表面；較重的絮凝體，在分離室中沉淀。經(jīng)過混凝氣浮法處理的廢水，可以去除水中 90%以上的懸浮物。 理器是集有機物去除及泥、水和氣三相分離于一體的集成化廢水處理工藝，其工藝的突出特征是反應(yīng)器中 可培養(yǎng)形成沉降性能好的顆粒污泥、形成污泥濃度極高的污泥床，使其具有容積負荷高、污泥截留效果好、反應(yīng)器結(jié)構(gòu)緊湊等一系列優(yōu)良的運行特性。 利用 厭氧微生物處理水中高負荷及難降解有機物，去除率高，能適應(yīng)沖擊負荷和產(chǎn)生沼氣。 南京工程學(xué)院課程設(shè)計說明書 7 物接觸氧化池 生物接觸氧化池內(nèi)置填料，填料淹沒在污水中，填料上長滿生物膜，污水與生物膜接觸過程中，有機物被微生物吸附、氧化分解和轉(zhuǎn)化為新的生物膜。填料上脫落的生物膜，隨水流到二沉池后去除，污水得到凈化。 生物接觸氧化池容積負荷高，微生物濃度高，生物活性高，無需污泥回流。用 來進一步去除有機物，保證 標。 沉池 將活性污泥和處理水分開，起到固液分離和污泥濃縮的作用。 泥濃縮池 將系統(tǒng)的剩余污泥混合于此，并消除剩余污泥泵出泥不均，以獲得均勻的污泥濃度。濃縮的過程中可以去除污泥中部分間隙水，從容減少了污泥的體積。污泥的貯存為優(yōu)化污泥脫水創(chuàng)造了條件，確保脫水機的穩(wěn)定運行 泥脫水 過物理、化學(xué)或者物理化學(xué)作用，改善污泥的脫水性能，改變污泥的組織結(jié)構(gòu)，減小污泥的黏性，降低污泥的比組，從而改善污泥脫水性能，有助于后面對污 泥脫水處理。 于氧化溝污泥產(chǎn)生量大，而采用采用帶式壓濾機，相比于其他脫水方法，不需要真空或者加壓設(shè)備，因此它消耗動力少，并可以連續(xù)運行，并且工藝簡單，可以將污泥含水率降至 80%85%。 南京工程學(xué)院課程設(shè)計說明書 8 第三章 藝設(shè)計計算 應(yīng)器的設(shè)計計算主要包括：反應(yīng)器主要尺寸的確定；三相分離器的設(shè) 計；進水配水系統(tǒng)的設(shè)計等。 計水質(zhì)、參數(shù) 200/1600 333 容積負荷 3/12 應(yīng)器結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計計算 效容積： 30 358412 6720336 0 03/200 e 有效水質(zhì)指標 進水水質(zhì) (mg/l) 出水水質(zhì) (mg/l) 去除率 (%) 080033600 61606720 80 3440 2688 80 / 南京工程學(xué)院課程設(shè)計說明書 9 式中 Q 設(shè)計處理流量， 3 進出水 度， 3/ 容積負荷， 3/ 工程設(shè)計反應(yīng)器 4 座，根據(jù)經(jīng)驗， 經(jīng)濟高度一般在 36m 之間，取有效水深 h=6m，則 橫截面積 有效； 單池面積 4 i 采用公壁建造矩形池比圓形池經(jīng)濟，單池從布水均勻性和經(jīng)濟性考慮，矩形池長寬比在 2:1 以下較合適。取池長 L=15m，池寬 B=10m， 單池截面積 2 01015 總截面積 2 6 0 041 5 0 總 設(shè)計反應(yīng)器總高 H=高 單池總?cè)莘e 反應(yīng)池總?cè)莘e : 236004900 水力停留時間 T 0 03 5 8 4 有效 水力負荷 33 / 03/2 0 0總對于顆粒廢泥，水力負荷 q= 33 / ，故符合要求。 南京工程學(xué)院課程設(shè)計說明書 10 相分離器構(gòu)造設(shè)計 三相分離器的設(shè)計主要包括沉淀區(qū)、回 流縫、氣液分離器的設(shè)計 沉淀區(qū)設(shè)計 根據(jù)一般設(shè)計要求，沉淀區(qū)水力表面負荷應(yīng)小于 23 / ，沉淀室底部進水口表面負荷一般小于 23 / 本工程設(shè)計中，與短邊平行，沿長邊每池布置 6 個集氣罩，構(gòu)成 6 個分離單元，則每池設(shè)置 6 個三相分離器。三相分離器長度 B=10m，每個單元寬度b=L/6=15/6=淀區(qū)的沉淀面積即為反應(yīng)器的水平面積 ，即 150 2m 。 沉淀區(qū)的表面水力負荷為： i 33 /： 3/2002 d= g /331 設(shè)氣泡直徑 氣泡上升速度： 6 8 321 可脫去 d 氣泡 三相分離器與 度設(shè)計 2h 為集氣罩以上的覆蓋水深，取 i i i i i i 高 淀區(qū)高 2m，廢泥區(qū)高 2m，懸浮區(qū)高 2m，超高 京工程學(xué)院課程設(shè)計說明書 13 水系統(tǒng)的設(shè)計計算 （ 1）配水系統(tǒng)形 式采用多管多孔配水方式，每個反應(yīng)器設(shè) 1 根 D=100總水管，12 根 d=50支水管，支管分別位于總水管兩側(cè)，同側(cè)每兩根支管之間的中心距為 水孔徑取 15距 根水管有 2 個配水孔，每個孔的服務(wù)面積 m ，孔口向下。 （ 2）布水孔孔徑 流速 i / 布水孔 24 個，出水流速為 2m/s,則孔徑為 i 0 0 3/2003 6 0 04 ， 取 d=15水管設(shè)在距離 部 200。 （ 3)驗證 空塔水流速度： 00 總空塔氣流速度： g /1/000 , 符合要求。 為 除率，取 80% 泥系統(tǒng)的設(shè)計計算 （ 1） 取 15，則 4 座 應(yīng)器中廢泥總量： 2035841680(kg/d)=t/d) （ 2）產(chǎn)泥量計算 取 X=產(chǎn)泥量為： dk SX r / 8 0 式中 去除的 度， 3/ 取 S= dk X /2 8 0 南京工程學(xué)院課程設(shè)計說明書 14 單池產(chǎn)泥量 dk g S 廢泥含水率為 98%，當含水率大于 95%，取 3/1000 ，則廢泥產(chǎn)量 811 0 0 0 2 51 3 ； 單池產(chǎn)泥量 廢泥齡 571 680 （ 3） 排泥系統(tǒng)設(shè)計 在距 應(yīng)器底部 1m 和 2m 高處，各設(shè)置兩個排泥口，共 4 個排泥斗。排空時由廢泥泵從排泥管強排。反應(yīng)器每天排泥一次，各池廢泥由廢泥泵抽入廢泥濃縮池中。排泥管選用 鋼管。 水系統(tǒng)的設(shè)計計算 為保證出水均勻，沉淀區(qū)的出水系統(tǒng)通常采用出水渠，一般每個單元三相分離器沉淀區(qū)設(shè)一條出水渠，而出水渠每隔一定距離設(shè)出水堰。 （ 1） 出水槽設(shè)計 池中設(shè)有 6 個單元三相分離器，出水槽 6 條，槽寬 個反應(yīng)器流量 0 04 0 043/2 003 60 03 設(shè)出水槽槽口附近水流速度 槽口附近水深 0 1 0 0 4 m 南京工程學(xué)院課程設(shè)計說明書 15 取槽口附近槽深 出口坡度為 水槽尺寸 10 （ 2）溢流堰設(shè)計 出水槽溢流堰共有 12 條，每條長 10m。設(shè)計 90三角堰，堰高 50口寬 100堰口水面寬 b=50個 理水量為 s，溢流負荷12 ，設(shè)計溢流負荷為 /1 ，則堰上水面總長 三角堰數(shù)量： 個931050 取 100 個 每條溢流堰三角堰數(shù)量： 個1010100 一條溢流堰上共有 10 個 100堰口， 10 個 100間隙 堰上水頭校核 每個堰出流率為 i /53 按 90三角堰計算公式 ，則堰上水頭： （ 3） 出水渠設(shè)計計算 應(yīng)器沿長邊設(shè)一條矩形出水渠， 6 條出水槽的出水流至此渠。出水渠保持水平，出水由一個出水口排出。 出水渠寬 坡度 水渠口附近水速 則渠口附近水深 5 0 4 6 以出水槽口為基準計算，出水渠渠深： 5 5 （ 4)水管設(shè)計計算 Q=s,選用 D=150管排水，充滿度為 管內(nèi)水速 南京工程學(xué)院課程設(shè)計說明書 16 氣收集系統(tǒng)的設(shè)計計算 （ 1）沼氣產(chǎn)量 總產(chǎn)氣量 0 5 0 單個反應(yīng)器產(chǎn)氣量： 集氣管 每個集氣罩的沼氣用一根集氣管收集，單池共有 13 根集氣管。 每根集氣管最大氣流量 m a x 集氣室沼氣出氣管直徑取 100 沼氣主管 集氣管先通到一根單池主管，再匯入兩池沼氣主管。 單池主管管道坡度 其最大氣流量 i / 取 D=150滿度為 0 43 南京工程學(xué)院課程設(shè)計說明書 17 沼氣總管最大氣流量： 1 74 0 024 0 5 2 3m a x 取 D=500滿度為 速 17 （ 2）水封罐設(shè)計 水封罐的作用是控制三相分離器的集氣室中氣液兩相的界面高度，保證集氣室出氣管在反應(yīng)器運行過程中不被淹沒，運行穩(wěn)定并將沼氣及時排出反應(yīng)器，以防止浮渣堵塞等問題的產(chǎn)生，同時兼有隔絕和 排除冷凝水的作用。每一反應(yīng)器配一水封罐。 集氣罩中出氣氣壓 1H 最大取 2m 儲氣罐內(nèi)壓強 00 2 取水封罐高度為 徑 1500氣管、出氣管各一根， D=200 水管，放空管各一根 D=50設(shè)液面計。 （ 3）氣水分離器 氣水分離器有干燥沼氣的作用，選用 800500 鋼制汽水分離器 4 個，氣水分離器裝有鋼絲填料，并配有流量計壓力表 （ 4）氣柜 氣柜容積為 3h 的產(chǎn)氣量 8 0 5 2 mv g 8 氣柜尺寸： 000012000 。 理效果預(yù)測 本工藝設(shè)計混凝沉淀池可除去 90%浮池可除去 95% 處理后含量為 200/951(%)901(22700 設(shè)計混凝沉淀池可除去 30%浮池可除去 20%除去 80%除去 75%物接觸氧化池可除去 790% 故 處理后為 300/168%)901(%)751(%)801(%)201(%)301(60000 處理后為 南京工程學(xué)院課程設(shè)計說明書 18 150/901(%)751(%)801(%)201(%)301(24000 經(jīng)調(diào)節(jié)池加堿調(diào)節(jié) 第四章 心得體會 兩周的課程設(shè)計遠比水控課來得辛苦。 書到用時方恨少，光靠課內(nèi)知識無法駕馭酒精廢水處理工藝設(shè)計，去圖書館或者上網(wǎng)查資料就花了 3。 不熟練以及 遺忘，最后導(dǎo)致時間倉促，疲于應(yīng)付。 酒精廢水、淀粉廢水、皮革廢水、造紙廢水看來日常生活用品的產(chǎn)生都是以犧牲資源破壞環(huán)境為代價的。光酒精廢水中就可能含有幾萬的 是直接排放對水體會有多大的破壞性？我不敢想象。 然而人類要 生活，經(jīng)濟要發(fā)展，因噎廢食不可取。廢水也隨產(chǎn)品產(chǎn)生了，關(guān)鍵問題就成了如何治理廢水。酒精廢水處理看似簡單，一個處理工藝就要十幾個大