混凝沉淀池機械攪拌池課程設(shè)計1

1、混凝沉淀池機械攪拌池課程設(shè)計1前言11 設(shè)計任務(wù)及原始資料1 1.1設(shè)計任務(wù)1 1.2原始22.資料處理方案的確定22. 1國內(nèi)處理方案概況22. 1. 1物理化學(xué)法22. 1.2生物法3 2. 1.3改進型生物法42. 1.4物化一生化相結(jié)合法52.2確定方案52.3工藝流程62.4混凝工藝說明63.主要設(shè)備及構(gòu)筑物83.1混合階段83. 1. 1混凝劑的選擇8混凝劑的配制以及投加設(shè)備10混合與攪拌設(shè)備123.2絮凝反應(yīng)階段15 3. 2. 1絮凝池的選擇153. 2. 2設(shè)計參數(shù)和要點段20 3. 3. 2設(shè)計參數(shù)和要點213. 3.3沉淀池的設(shè)計與計算 223. 3.4沉淀池進出水系統(tǒng)的

2、計算244.總結(jié)265.致謝276.參考文獻(xiàn)27前言制漿造紙 是我國國民經(jīng)濟的重要產(chǎn)業(yè)之一，然而其對于環(huán)境造成的污染也日益突岀，尤其是對于我國水環(huán)境的嚴(yán)重污 染，已經(jīng)成為工業(yè)污染防治的重點、熱點以及難點。制漿造紙廢水主要有蒸煮廢 液、中段廢水和造紙口水三個部分。制漿與洗、選、漂過程中所排放的廢水的總和、 包括洗滌水和漂口水系統(tǒng)稱為中段廢水。中段廢水山于造紙的生產(chǎn)丄藝、產(chǎn)品的品 種不同而使得其污染負(fù)荷III很大的差異。一般來說中段廢水顏色呈深黃色，占造紙 工業(yè)污染排放總量的& 9,中段水濃度高于生活污水，BOD和COD的比值在0.20 到0. 35之間，可生化性較差，有機物難以生物降解且處理難度

3、大。中段水中的有 機物主要是木質(zhì)素、纖維素、有機酸等，以可溶性COD為主?？谇?，我國多采用 混凝沉淀法和活性污泥法的聯(lián)合處理工藝。本次設(shè)計主要針對于造紙中段廢水的 混凝反應(yīng)和沉淀工藝部分，以達(dá)到除去可懸浮固體顆粒的LI的。1.設(shè)計任務(wù)及原始資 料1. 1設(shè)計任務(wù)15000m3/天的造紙中段廢水混凝反應(yīng)、沉淀池的設(shè)計1. 2原始資 料一造紙廠中段廢水設(shè)計流量15000m3/天，SS800mg/L,去除效率90,沉淀時間2小 時，最小沉速1.8m/h,采取混凝反應(yīng)沉淀法處理SS,試設(shè)訃混凝反應(yīng)、沉淀池設(shè) 備。2.處理方案的確定2.1國內(nèi)處理方案概況U前國內(nèi)對中段廢水處理較為成熟 的方法有:物理化學(xué)

4、法、生物化學(xué)法以及物化和生化相結(jié)合。物理化學(xué)法1吸 附法吸附法也是廢水處理中常見的方法，瑞典的Skogholl硫酸鹽漿廠采用一套酚 醛型弱陰離子樹脂對六段漂白的c段和E,段廢水進行離子交換吸附處理，E段廢 水處理后色度降低90, , C0D,降低80, , BODs降低50, , C段廢水經(jīng)處理后主要含無機氯化物及易生化分解的醇及碳水化物。2氣浮法氣浮法是使空氣在 _定壓力的作用下溶解于水中，再經(jīng)過減壓釋放形成極微小的氣泡，使其與處理 的中段廢水混合，微小氣泡黏附于廢水中的纖維或細(xì)小填料上，而后一起上浮于水被去除，達(dá)到凈化的LI的。3混凝法 混凝法是廢水處理中常用的方法。近兒 年國內(nèi)有兒十家

5、紙廠采用混凝法處理中段廢水，運行結(jié)果表明，要達(dá)到良好的處 理 效果，處理過程中必須穩(wěn)定水質(zhì)、水量和藥劑的質(zhì)量及投加量，穩(wěn)定各項操作條件 及工藝參數(shù)。實踐證明，進水水質(zhì)CODc,越高處理難度越大，效果越差，藥品投入 量越高。采用單一的混凝法 技術(shù)要保證出水的COD在400mg, L以下，僅化學(xué) 藥劑的費用就占總費用的50左右。廢水中某些溶解性的污染物，可通過化學(xué)氧 化還原過程將其轉(zhuǎn)化為容易從水中分離的形態(tài)，然后再用常規(guī)的處理工藝如混凝 沉淀、吸附等將其從水中除去，或者將其轉(zhuǎn)化為無害的物質(zhì)以達(dá)到去除COD、BOD 的LI的。4化學(xué)氧化法 化學(xué)氧化法是利用投加于廢水中的化學(xué)氧化劑，例如過氧 化氫、臭

6、氧、高鐳酸鉀、和次氯酸鉀等，在一定條件下使廢水污染物降解或使其 化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而去除或降低其對環(huán)境污染的過程。一直以來，化學(xué)氧化 法因為簡單、易操作、工藝容易實現(xiàn)而被廣泛應(yīng)用。生物法1活性污泥法 活性污泥法是懸浮生長型生物處理法的代表，是以活 性污泥以好氧菌為主體的微 生物群體形成的絮狀絨粒，含水率99 (2, 99 (8,正常生長的顏色為茶褐色為主 體，利用活性污泥中懸浮生長型好氧微生物氧化分解廢水中的有機物質(zhì)的廢水生 物處理技術(shù)。活性污泥法一般BOD負(fù)荷可達(dá)3, okgBOD, m3d,其BOD去除率為 60, 70, o 2生物膜法生物膜法是固著生長型生物處理法的代表，是在廢水處

7、理構(gòu) 筑物內(nèi)設(shè)置微生物生長聚集的載體即填料，微生物在充氧的條件下，在填料表面 積聚附著形成生物膜，吸收分解流過填料的廢水中的有機物，使廢水得到凈化， 同時生物膜也因微生物得到增殖而加療，在生物膜增厚到一定程度后，其表面為 好氧狀態(tài)，內(nèi)部呈缺氧其至厭氧狀態(tài)使生物膜脫落，脫落后的生物膜乂不斷增 厚，周而復(fù)始，使廢水凈化。從處理工藝方面的特征而言，該法對流入水水質(zhì)、 水量的變動具有較強的適應(yīng)性，這已為多數(shù)運行的實際工程所證實，在低溫條件 下，生物膜法仍能保持較為良好的凈化功能，而對于低濃度有機廢水，該法也能 夠取得較好的處理效果，并具有動力費用低、污泥量少、運行管理簡單等優(yōu)點。2. 1.3改進型生物

8、法1 Carrousel氧化溝 荷蘭DHV公司的卡魯塞爾生物氧化溝 是在常規(guī)活性污泥法的基礎(chǔ)上改進成的新型工藝，采用了完全混合與推流型相結(jié) 合的延時曝氣活性污泥法，其獨特的池型與相應(yīng)的曝氣設(shè)備布局使之形成了缺氧 一厭氧一好氧工藝流程。我國山東銀河 紙業(yè)集團有限公司采用此法處理堿法草漿 中段廢水，處理后的水質(zhì)達(dá)到了國家二級排放標(biāo)準(zhǔn)。2厭氧污泥床法UASB使廢 水經(jīng)密封容器底部，通過厭氧微生物 組成的污泥層，將廢水中的有機物分解為屮 烷和二氧化碳。該法BOD COD處理未漂白硫酸鹽法廢水，去除率為86,去除 率為39,去除每克COD可產(chǎn)生沼氣60mLo經(jīng)UASB法處理后廢水的污染負(fù)荷 大大降低，且

9、對于進水CODCr,負(fù)荷的抗沖擊能力強，進水污染負(fù)荷增加到300,出水CODCr,去除率仍保持63,。2. 1.4物化一生化相結(jié)合法處理中段廢水 物化一生化相結(jié)合法是以生物處理為主，以物理法中的沉淀和化學(xué)法中的混凝為輔 的處理方法。首先廢水經(jīng)斜網(wǎng)回收纖維后進入集水池，經(jīng)泵提升至一沉池，除去沙 土等密度較大的污染物，一沉池出水進入曝氣池，曝氣池出水在二沉池進行泥水分 離后，沉淀的活性污泥一部分作為接種污泥回流到曝氣系統(tǒng)，剩余污泥排入濃縮 池，上清液則流人反應(yīng)沉淀池，經(jīng)加絮凝劑調(diào)節(jié)COD濃度，上清液達(dá)標(biāo)排放，沉 淀污泥排人濃縮池。2.2確定方案單純的物化法一次性投資成本少但投藥量大， 運行費用高，

10、污泥量大且BOD5去除率低。生化法雖然運行費用低污泥少，但山于 中段水負(fù)荷重、流量大、處理時間長、所需要的建筑物占地大投資大且處理的水色 深。物化，生化法能夠吸收兩者之優(yōu)點，通過合理地配置，能夠保持穩(wěn)定的經(jīng)濟運 行。生化處理單元采用序批式活性污泥法(SBR),只需要使用一個反應(yīng)池就能夠完 成全部反應(yīng)、沉淀工序，省去了連續(xù)工藝中的二沉池和污泥回流設(shè)施，使得處理構(gòu)筑無大大簡化。從而 節(jié)省占地，降低基建投資。2.3工藝流程 廢水通過格柵截除水中的廢紙屑、塑料 紙及大顆粒雜物進入集水調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)水量、均勻水質(zhì)，調(diào)節(jié)池底部設(shè)穿孔管曝 氣，防止懸浮物沉積。調(diào)節(jié)池出水用泵提升，經(jīng)過斜網(wǎng)分離可回用的纖維后進入

11、反 應(yīng)池，與混凝劑進行混合反應(yīng)，反應(yīng)完畢后廢水進入沉淀池，進行泥水分離。上清 液進入配水池進行N、P投配，而后進入SBR池，通過微生物的新陳代謝作用， 廢水中主要有機物得到去除沉降分離后清水外排。斜板沉淀池和SBR池中污泥進 入污泥濃縮池，濃縮污泥經(jīng)壓濾機脫水后外運，壓濾液回流到調(diào)節(jié)池。2.4混凝工 藝說明化學(xué)混凝所處理的對象，主要是水中的微小懸浮物和膠體雜質(zhì)。大顆的懸 浮物由于受重力的作用而下沉，可以用沉淀等方法除去。但是，微小粒徑的懸浮物 和膠體，能在水中長期保持分散懸浮狀態(tài)，即使靜置數(shù)十小時以上，也不會自然沉 降。這是山于膠體微粒及細(xì)微懸浮顆粒具有“穩(wěn)定性”?；瘜W(xué)混凝的機理至今仍未 完全

12、清楚。因為它涉及的因素很多，如水中雜質(zhì)的成分和濃度、水溫、水的pH 值、堿度，以及混凝劑的性質(zhì)和混凝條件等。但歸結(jié)起來，可以認(rèn)為主要是三方面 的作用：1壓縮雙電層作用 水中膠粒能維持穩(wěn)定的分散懸浮狀態(tài)，主要是由于膠 粒的？電位。如能消除或降低膠粒的？電位，就有可能使微粒碰撞聚結(jié)，失去穩(wěn)定 性。在水中投加電解質(zhì)一一混凝劑可達(dá) 此LI的。例如天然水中帶負(fù)電荷的粘土膠 粒，在投入鐵鹽或鋁鹽等混凝劑后，混凝劑提供的大量正離子會涌入膠體擴散層 其至吸附層。因為膠核表面的總電位不變，增加擴散層及吸附層中的正離子濃 度，就使擴散層減薄，？電位降低。當(dāng)大量正離子涌入吸附層以致擴散層完全消失 時，？電位為零，稱

13、為等電狀態(tài)。在等 電狀態(tài)下，膠粒間靜電斥力消失，膠粒最易 發(fā)生聚結(jié)。實際上，？電位只要降至某一程度而使膠粒間排斥的能量小于膠粒布朗 運 動的動能時，膠粒就開始產(chǎn)生明顯的聚結(jié)，這時的？電位稱為臨 界電位。膠粒 因電位降低或消除以致失去穩(wěn)定性的過程，稱為膠 粒脫穩(wěn)。脫穩(wěn)的膠粒相互聚 結(jié)，稱為凝聚。2吸附架橋作用三價鋁鹽或鐵鹽以及其他高分子棍凝劑溶于水 后，經(jīng)水解和縮聚反應(yīng)形成高分子聚合物，具有線性結(jié)構(gòu)。這類高分子物質(zhì)可被 膠體微粒所強烈吸附。因其線性長度較大（當(dāng)它的一端吸附某一膠粒后，另一端乂 吸附另一膠粒，在相距較遠(yuǎn)的兩膠粒間進行吸附架橋，使顆粒逐漸結(jié)大，形成肉 眼可見的粗大絮凝體。這種III高

14、分子物質(zhì)吸附架橋作用而使微粒相互粘結(jié)的過 程，稱為絮凝。3網(wǎng)捕作用三價鋁鹽或鐵鹽等水解而生成沉淀物。這些沉淀物在 自身沉降過程中，能集卷、網(wǎng)捕水中的膠體等微粒，使膠體粘結(jié)。通常把通過雙 電層作用而使膠體顆粒相互凝結(jié)過程的凝聚和通過高分子聚合物的吸附架橋作用而 使膠體顆粒相互粘結(jié)過程的絮凝，總稱為混凝。因此向廢水中投加藥劑，進行水和 藥劑的混合，從而使水中的膠體物質(zhì)產(chǎn)生凝聚和絮凝這一綜合過程成為混凝過程?；炷^程使細(xì)小懸浮顆粒和膠體微粒聚集成粗大的顆粒而沉淀，得以與水分離，使 廢水得到凈化。3.主要設(shè)備及構(gòu)筑物主要設(shè)計的是混凝反應(yīng)池與沉淀池。混凝工 藝包括混合和絮凝反應(yīng)兩個階段。混凝設(shè)備包括混凝

15、劑的配制和投加設(shè)備、混合設(shè) 備和絮凝設(shè)備。3.1混合階段混凝劑的選擇由于高分子絮凝劑具有良好的 絮凝效果、脫色能力和操作簡單等優(yōu)點，一般優(yōu)先考慮使用高分子絮凝劑。高分子 絮凝劑可分為合成無機高分子絮凝劑、有機高分子絮凝劑和天然有機高分子絮凝劑 三類。1無機高分子絮凝劑無機高分子絮凝劑的品種在我國已經(jīng)逐步形成系列。 陽離子型的有聚合氯化鋁PAC、聚合硫酸鋁PAS、聚合磷酸鐵PFP、聚合硫酸鐵PFS、聚合氯化鐵PFC等。陰離 子型的有活化硅 酸AS、聚合硅酸PS。無機復(fù)合型的有聚合氯 化鋁鐵PAFc、聚硅酸硫酸鐵PFSS、 聚合硅酸氯化鐵PFSC、聚合硅酸鋁鐵PFSI、聚合磷酸鋁鐵PAFP、硅鈣復(fù)

16、合型聚 合氯 化鐵SCPAFC等。因為紙漿帶負(fù)電荷，一般選擇陽離子型的高分 子絮凝劑， 同時起中和電荷和絮凝架橋的雙重作用，沉淀效果好。U前常用聚合氯化鋁PAC 作絮凝劑以除去紙漿中的懸浮物和膠 體粒子。其優(yōu)點是可以同時除濁和除色，而 且用量僅為硫酸鋁的1,4, 1,2,水溫降低時絮凝作用變化不大。其缺點是容易生成 細(xì)小磯花，較難進行固液分離，紙漿回收效率較低。據(jù)研究報道，鋁鹽絮凝劑有 一定的毒性，水中鋁含量高于0 (5mg, L即可使鮭魚死亡，對植物和微生物也有毒 副作用，對人易引起老年性癡呆病等2有機高分子絮凝劑同無機高分子絮凝劑 相比，有機高分子具有用量少、絮凝速度快、受共存鹽和pH值及

17、溫度影響小、 生成污泥量少且易于處理等優(yōu)點，因而具有廣闊的應(yīng)用前景。在合成的有機高分 子絮凝劑中，聚丙烯酰胺PAM的應(yīng)用最多。它有非離子型、陽離子型和陰離子型 三種。高相對分子質(zhì)量106以上的聚丙烯酰胺PAM屬陰離子型絮凝劑，絮凝作用 強而無毒，對懸浮于水中的細(xì)小粒子產(chǎn)生非離子吸附，使粒子之間產(chǎn)生交聯(lián)。利 用無機高分子絮凝劑聚合氯化鋁PAC和有機高分子絮凝劑陽離子聚cOD丙烯酰胺 CPAM配合處理廢紙再生廢水，去除率達(dá)75,以上，透光率達(dá)92, ,99,o 3天然 高分子絮凝劑天然高分子絮凝劑可分為碳水化合物、黃原酸酯類、殼聚糖類和屮 殼素類等。淀粉一丙烯酰胺共聚物為母 體而制備的陽離子絮凝劑

18、，成本價格低于 陽離子聚丙烯酰胺CPAM ,用量也低于陽離子聚丙烯酰胺CPAM和聚 丙烯酰胺PAM,而且提高了生物降解性。用其進行污水處理和污泥脫水，效能 明顯優(yōu)于國產(chǎn)的陽離子聚丙烯酰胺CPAM和非離子型聚丙烯 酰胺PAM。本設(shè)計最 佳絮凝劑的選擇應(yīng)依據(jù)實驗所獲得的效果來決定，實驗的基本絮凝劑有無機高分子 絮凝劑聚合氯化鋁PAC和有機高分子絮凝劑陽離子聚丙烯酰胺CPAMo通過絮凝劑 組合的比例以及濃度的改變，來確定本設(shè)計中廢水的絮凝劑、其使用的量、攪拌時 間以及P混凝劑的配制以及投加設(shè)備1配制設(shè)備一體化加藥設(shè)備與投 加量自動控制綜合集中了溶配、加藥功能。一般主要由供水系統(tǒng)、干粉投加系 統(tǒng)、溶解

19、熟化系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、液體投加系統(tǒng)及二次稀釋投加系統(tǒng)構(gòu)成，結(jié)構(gòu)緊 湊，安裝維護簡便。適用于中小型水廠、污水處理設(shè)施投加混凝劑、漂口粉及其 他藥劑溶液。典型設(shè)備有DT系列、RYZ型、SAM型、LMI型、JY 12型、 GTF型、PolyRex聚合物投加裝置等。本次設(shè)計采用一體化加藥設(shè)備，該加藥裝 置的藥劑容器山高密度材料制成，有較強的耐腐蝕性;可裝配各種計量泵以及電動 攪拌器，并有標(biāo)準(zhǔn)化支撐托架。2投藥設(shè)備若泵房距離處理廠較近則采用泵前投 加的方式，反之則采用高位 溶液重力投加的方式。重力投加方式如圖3o 3. 1.3 混合與攪拌設(shè)備投入的藥劑在水中發(fā)生水解反應(yīng)并產(chǎn)生異電荷膠體，與水中膠體和 懸浮

20、物接觸，形成細(xì)小的磯花，這一過程即是混合，混合設(shè)備是完成凝聚過程的重 要的設(shè)備。根據(jù)不同廢水水質(zhì)特性，應(yīng)當(dāng)滿足以下需要：1混合設(shè)施應(yīng)使藥劑投加 后水流產(chǎn)生劇烈紊動，保證藥劑能夠迅速均勻擴散到整個水體中。2混合時間不 應(yīng)當(dāng)過長，混合時間一般為10,60s。3混合設(shè)施與后續(xù)處理構(gòu)筑物的距離越近越 好，盡可能采用直接連接方式;混合設(shè)施與后續(xù)處理構(gòu)筑物連接管道的流速可采用 0. & 1. Om/so 3. 1. 3. 1混合與攪拌設(shè)備的選擇混合的動力來源有水力和機械攪 拌，因此混合設(shè)備也分為兩類，采用機械攪拌的有機械混合攪拌槽和水泵混合槽等;利用水力混合的乂管道 式、穿孔板式、渦流混合槽等。1水泵混合

21、當(dāng)泵站與絮凝反應(yīng)設(shè)備距離較近時， 將藥劑加于水泵的吸水管或吸水喇叭口處，利用水泵葉輪的高速轉(zhuǎn)動達(dá)到快速劇 烈混合的LI的，不需另建混合設(shè)備。其優(yōu)點是混凝效果好、設(shè)備簡單、節(jié)省投 資、動力消耗少;缺點是管道安裝復(fù)雜，需在水泵內(nèi)側(cè)、吸人管和排出管內(nèi)襯以耐 酸、耐腐材料，同時應(yīng)防止大量的氣體進入水泵。當(dāng)泵房遠(yuǎn)離處理構(gòu)筑物時不宜 采用，因已形 成的絮體在管道出口一經(jīng)破碎難于重新聚結(jié)，不利于以后的絮凝。2 隔板混合隔板混合可分為分流隔板式混合、多孔隔板式混合、平流式隔板混合、 回轉(zhuǎn)式隔板混合等。在流量穩(wěn)定的情況下，隔板混合的效果比較好;但流量變化較 大時，混合效果不穩(wěn)定，故H前使用較少。3機械混合機械混

22、合主要采用各種混 合攪拌機，按照攪拌器的形式可分為平槳式、螺旋推進式、渦輪式、框架式等;按 照攪拌 器的安裝形式分為移動式和固定式兩種?；旌喜劭舍娪脠A形鋼制 結(jié)構(gòu)或方 形鋼筋混凝土水池，攪拌器轉(zhuǎn)動圓周速度l(5m,s以上，攪拌速度可調(diào);停留時間 約10, 1亦。機械混合適用于一級泵站離水廠較遠(yuǎn)的場合，混凝效果好且不受水量 變化的影響;但要有一套機電設(shè)備，多耗電能，并增加了維修和管理的工作量。由 于該造紙廠的流量較大，且變化的幅度也也較大，選用機械混合式。3. 1. 3. 2機械 混合器的選型與計算采用方形混合池，混合時間采用30s,根據(jù)以上設(shè)計計算公式 可得出：1混合池有效容積為:2采用混合池直徑為1.5m ,則混合池 水深為超高為0.3m混合池總高為2.8m3混合池壁設(shè)置4塊固定擋板，采用 兩葉的平槳板攪拌器，每一塊擋板的寬度為0. 15m,其上、下緣離靜止液面和池 底都為0.4m,擋板長為2.0m由于H:D gtl. 3,因此攪拌器設(shè)置兩層。4攪拌器 直徑DOO. 67D1. 0 m攪拌器距離池底高度為0. 5m5攪拌器葉數(shù)為2,攪拌器寬度 為0.2m6攪拌器外緣速度采用3m/s攪拌機轉(zhuǎn)速:7攪拌器的軸功率為:8需要的 軸功率為：9傳動機械效率取0.83,電動