某造纸厂废水处理设计和实现 环境工程管理专业.docx

某造纸厂废水处理设计摘要本设计内容为造纸废水处理设计。根据国家提出的排放标准进行处理废水，总设计的进水为5000t/d。进水中CoD6000-800Omg/1.，SS20-3000mg1.,氨氮30-50mg1.,出水要求COD浓度小于30Omg1.,SS小于70mg1.,氨氮小于15mg1.,PH在6-9范围内。在某个构筑物单独处理中，主要需要完成其平面图剖面图加上一部分详图。污水的处理按照各构筑物的布置进行处理：污水通过格栅，调节池，UASB,中沉池，A/O工艺,絮凝沉淀池。污泥的主要的处理流程为：从中沉池UASB等构筑物中排出的污泥进入浓缩池，然后进入脱水机房，UASB和A/O中的污泥储存在浓缩池内，达到一定容量到脱水机房，最后外运处置。UASB工艺具有良好的降低COD负荷的功能，A/O工艺能去除污水中的氨氮。关键词：造纸废水，UASB工艺，A/O工艺ABSTRACTThedesigncontentforthepapermakingwastewatertreatmentdesign.WastewatertreatmentiscarriedoutaccordingtotheemissionstandardsproposedbytheState.Thetotalwaterintakeis50001/d.TheCODconcentrationislessthan300mg/1.ztheSSislessthan70mg/1.,theammonianitrogenislessthan15mg/1.zthepHisintherangeof6-9Withinrange.Inaseparatestructureofthebuilding,themainneedtocompletetheplansectionwithapartialview.Sewagetreatmentinaccordancewiththelayoutofthestructuretodealwith:sewagethroughthegrille,regulatingpool,UASB,inthepool,A/Oprocess,flocculationsedimentationtank.Themainsludgetreatmentprocessis:fromthesinkpoolUASBandotherstructuresinthesludgedischargedintothecondensatepool,andthenintothedehydrationroom,UASBandA/Ointhesludgestoragetank,toacertaincapacitytothedehydrationroom,Thefinalhandlingofdisposal.UASBprocesshasagoodfunctiontoreducetheCODload,A/Oprocesscanremoveammoniainthesewage.Keywords:papermakingwastewater,UASBprocess,A/Oprocess目录第一部分设计说明书4第一章概述41.I设计概况41.2 基本设计参数51.3 废水水质特点71.4 地理位置7第二章工艺流程的确定82.1 厌氧法的比较82.2 厌氧处理工艺确定82.3 好氧工艺的确定92.4 方案比选102.5 流程说明112.6 去除率12第三章主要构筑物介绍133.1 格栅133.2 调节池133.3 UASB反应器133.4 中沉池143.5 A/O池143.6 二沉池153.7 污泥浓缩池15第四章工程设计164.1 处理厂位置164.2 平面布置164.3 高程布置17第五章经济计算185.1 构筑物土建费用185.2 设备材料195.3 工程总费用概算195.4 电耗205.5 运行费用及成本20结论21致谢22参考文献23第一部分设计说明书第一章概述1.1 设计概况1.1.1 设计名称造纸厂5000td废水治理工程设计。1.1.2 设计内容（1）造纸污水处理工艺流程的说明及计算；（2）造纸污水处理系统中各构筑物及设备的选型及参数设计；（3）造纸污水处理站的总平面图、高程图及主要构筑物的三视图。1.1.3 设计原则本设计在确定方案时，选择工艺和构筑物时遵守以下原则：严格遵照国家相关的环境保护标准以及当地环保部门的要求，合理合法的确定各个污染物的排放标准。（2）优先采用技术成熟，运行稳定的工艺及设备。（3）充分考虑不同处理构筑物和设备，合理布置平面以及高程，。（4）基础建设以及运行费用要求合理，保证效果的同时，越低越好。1.1.4 设计依据（1）给水排水设计手册第一册常用资料（2）给水排水设计手册第五册城市排水（3）给水排水设计手册第十一册常用设备（4）排水工程下册1.2基本设计参数1.2.1 设计流量Qd=5000m3d=208m3h=O.O58m½污水流量总变化系数K,=1.5污水设计流量为0.087立方米每秒1.2.2 设计进水水质经查询，BOD浓度约是COD的0.15-0.25倍。所以，BOD浓度约为1200-200Omg/1.。设计进水水质，如表I-1。表IT设计进水水质指标水质(mg1.)化学需氧量(CoDCr)6000-8000BOD1200-2000SS2000-3000氨氮30-50钙离子2000-4000水温30-50oC1.2.3 水水质目标根据设计要求，出水水质要达到污水综合排放标准一级标准(GB8978-1996)中规定的排放限值。污水综合排放标准一级标准(GB8978T996)中规定的出水水质如表12表1-2一级排放标准主要指标(GB8978-1996)指标排放限值指标排放限值氨氮15mg1.化学需氧量(CODCr)300mg1.SS70mg1.BOD30mg1.1.2.4 处理程度的计算(I)COD处理程度计算：4=X=-6.25%C8000式中：El-COD的处理程度，%；C一进水的COD浓度，mg/1.；CS处理后污水排放的COD浓度，mg/1.o(2)BOD处理程度计算：E=C二=2C)(X)-30=98.5%2C2000式中：Ez-BOD的处理程度，；C一进水的BoD浓度，mg/1.；Cs-处理后污水排放的Be)D浓度，mg/1.oSS处理程度计算：E=C二=30°°-7°=97.7%3C3000式中：E3SS的处理程度，%；C一进水的SS浓度，mg/1.；Cs处理后污水排放的SS浓度，mg/1.o氨氮处理程度计算:E=C-G=5075=70%4C50式中：E,一氨氮的处理程度，%；C一进水的氨氮浓度，mg/1.；CS一处理后污水排放的氨氮浓度，mg/1.o1.3 废水水质特点制浆造纸废水中有很多成分较为复杂，纸浆的方法不仅取决了成分，也与产品原料和种类有关。该废水主要含有Ce）D、BOD.SS和色度等处理项目。（1）备料废水：主要有水封废水和含泥沙的废水，澄清后这两种废水可以循环使用。（2）黑液、红液：用烧碱法和硫酸盐法处理产生的废水黑液，其中含有大量的有机物和各种钠盐。用亚硫酸盐法直接蒸煮处理产生的废水是红液。这两种废水都含有高浓度的CODCr和B0D5,只有回收原料才能减少对环境的污染。1.4 地理位置该厂位于南方的长三角地区。其地质条件良好，出水直接排入厂边的河流中。污水厂的地面相对标高±0.00m,下水道来水标高-0.5m,出水接纳水体标高-1.5m。第二章工艺流程的确定2.1 厌氧法的比较目前主要厌氧处理方法：厌氧接触法、ABR工艺及UASB工艺等。厌氧接触法：其在沉淀池中用泥水分离且回流，消化池中适当的搅拌，使池中污水处于混合状态。该方法能适应高浓度COD和SS的废水，运行稳定，SS的去除率高。但该方法厌氧污泥的沉降性能较差，池中的污泥浓度不可能大负荷，而造成反应器体积庞大，停留时间过长，操作也相应复杂。ABR工艺：工艺执行简单，产生的沙泥量少，能处理高有机负荷，并且不需要三相分离器，水力条件好，能截留大量的微生物，具有良好的处理能力。但该工艺尚无工程实例，处于研究阶段。在国内，技术不成熟，但具有良好的应用前景。UASB工艺：即上流式厌氧污泥床。在一个池中同时进行厌氧消化和固液分离，高的微生物浓度使其具有较高的容积负荷，容积效率高，运行费用低，由于采用了三相分离器，能使气、固、液得到良好的分离使池中厌氧污泥浓度很高，使活性污泥颗粒具有良好的沉降性能。去除效率高，目前国内外许多酿造工业企业都采用这样的技术处理废水，运行相对稳定，技术较为成熟。2.2 厌氧处理工艺确定本设计中，厌氧工艺选用运行相对稳定，技术较为成熟的UASB反应器。UASB反应器处理工艺是目前研究较多、应用日趋广泛的新型污水厌氧生物处理技术，能同时完成固液分离和生物处理两项任务，减少了占地面积、与投资费用，并可通过厌氧反应产生沼气能源，从而增加利润。该工艺是目前最具前景的工艺之一。与其它厌氧处理工艺（如厌氧流化床、厌氧滤池等）相比，UASB具有以下优点：（1）可实现污泥的颗粒化。（2）生物固体的停留时间可长达100天。因此，UASB产生的剩余污泥极少，而且污泥稳定，容易处理和处置，从而极大地减少了开支。（3）气、液、固的分离实现了一体化，在处理水的同时，也完成了对大部分污泥的减容处理，使得污水、污泥处理一体化，简化了传统处理工艺流程。（4）通常情况下不易发生堵塞。基于以上原因,本设计选取UASB作为厌氧工艺。2.3 好氧工艺的确定生物膜法和活性污泥法主要进行好氧生物处理。生物膜法的单位体积内具有较大生物量，对污染物变化具有较强的适应能力，没有污泥膨胀，无需污泥回流等优点。但是，其出水水质高处理能力低，具有较差的生物吸附能力，同时污泥沉降性能也比较差。活性污泥法是现在世界范围内应用最广的好氧处理工艺，其对水的处理精度很高，池中难以降解的物质会被污泥絮体所吸附，并随剩余污泥排出，因此出水水质在一定程度上可以达到比较高的标准，是一种处理污染物比较彻底的处理工艺。但是，传统的活性污泥法也存在较大的缺点，其缺点是处理池容积比较大，适应不同污染物种类突然改变的能力比较小，极易发生污泥膨胀现象。为了更加好的处理污染水以期达到处理排放的标准，选择处理效率比较高的活性污泥法，但是，考虑到脱氮的要求，可以选择A/0和CASS来处理。相应的，整体的处理流程也就有两种。2.4 方案比选方案一：格栅、调节池、UASB,中沉池、A/0、二沉池、污泥浓缩池。方案二：格栅、调节池、UASB,中沉池、CASS、污泥浓缩池。沼气小废水格栅调节池UASB排放CASS中沉池泥拼外运污泥脱水间污泥浓缩池，图2-2方案二流程图表2-1工程造价及运转费用比较序号比较类别A/0CASS1装机容量(KW)2102502常用功(KW)168200土建103.3499.53工程造价3设备136.6200.42(万元)总投资239.94621.054运转费用(万元/年)95.75120表2-2两个工艺的主要优缺点方案一：A/0工艺方案二：CASS工艺1.出水水质高1.工艺流程相对比较简单，没有沉淀池。主要2.运行管理方便，抗冲击负荷能力强，运2.对于进水水质发生变化时可缓冲。优点行稳定。3.操作简单，设备的要求不高。3.控制系统简单，运行安全可靠。脱氮的效率不够高，设备的闲置率较高，因主要由于有沉淀池，所用到的一些机械比较用降堰排水所以水头损失较大。缺点贵，在曝气段操作的灵活性不高。所以选择方案一。2.5 流程说明工艺流程包括污水处理和污泥处理两个部分，污水处理部分流程为造纸废水经过格栅去除各种大杂物后进入调节池调节水质水量，经泵提升进入UASB,然后自流入后续个构筑物：中沉池，A/0池，二沉池然后出水。污泥采用静压排泥，流入污泥浓缩池进行浓缩，浓缩后的污泥用泵抽入压滤机房压滤，最后外运，浓缩池和压滤机房所产生的上清液回到调节池继续处理。2.6 去除率表2-3各工艺去除率COD(mg1.)BOD(mg1.)SS(mg/1.)TN(mg/1.)进水6000-80001200-20002000-300030-50格栅去除率(%)0080出水6000-80001200-20001840-276030-50进水6000-80001200-20001840-276030-50调节池去除率(%)0000出水6000-80001200-20001840-276030-50进水6000-80001200-20001840-276030-50UASB去除率(%)8080600出水1200-1600240-400736-110530-50进水1200-1600240-400736-110530-50中沉池去除率(%)2030700出水960-1280168-280220-33230-50进水960-1280168-280220-33230-50A/0去除率(%)70806070出水288-38433-5688-1339-15进水288-38433-5688-1339-15二沉池去除率(%)4050700出水172-23018-2826-409-15排放标准300307015第三章主要构筑物介绍3.1格栅（1）中格栅最大日流量：0.087m3s栅条间隙b=0.02m栅前流速vl=0.4ms过栅流速v=0.6ms格栅倾角=60°栅前水深h=0.27m单位体积污水栅渣量Wl=0.03m3（103m3污水）栅槽宽度B=0.74m（2）细格栅最大日流量:Qmax=0.087m3s栅条宽度S=0.01m栅条间隙b=0.01m栅前流速vl=0.4ms过栅流速v=0.6ms栅条宽度S=0.01m格栅倾角ct=60°栅前水深h=0.27m单位体积污水栅渣量Wl=0.03m3（103m3污水）栅槽宽度B=0.99m3.2 调节池由于本工程污水的水量及水质具有时段不均匀性，为尽量减少冲击负荷，使处理设备能均衡的运行，需设调节池，用以进行水量的调节和水质的均和。污水经泵提升至UASBo水力停留时间T=6h最大日流量：0.087尺寸：27×14×6.53.3 UASB反应器是厌氧生物反应器，主要去除废水中的CoD,以及SS。在反应过程中还会产生沼气，替公司增加其他经济效益，具有广泛的应用，且工艺成熟。设计参数：Q=5000m7d;进水COD=680Omg/1。设计有效容积负荷率NV=9.0kgCOD11.d;COD去除率为80%。尺寸：17×9×7.5数量：4座3.4 中沉池选用是辐流式沉淀池，主要去除废水中的SSo日平均流量：Ql=5000m3d=208.3m3h=57.91.s污水流量总变化系数：KZ=1.5最大日流量：Qmax=KZQl=1.5×208.3m3h=312.5m3h=0.087m3s水力表面负荷：q=1.5m3(m2h)水力停留时间：t=1.5h池底坡度：i=0.05尺寸:直径18m,高5.1m3.5 A/0池该工艺分为好氧和缺氧两部分。主要去除废水中的CoD和TN。其中好氧池要曝气，缺氧要进行推流。设计流量：Q=5000m3d设计进水水质：B0D5®S0=280mg1.;TSS浓度X0=30Omg1.,VSS=210mg1.,(VSSTSS=0.7);NH3-N浓度50mg1.;pH=7-8;最低水温：25,最高水温：30°Co设计出水水质：BoD5度Se=56mg1.;NH3-N浓度W15mg1.;TSS浓度Xe=I20mg1.好氧反应池尺寸：24×4×4.5×3缺氧反应池尺寸：24X4.5×4.53.6 二沉池选用絮凝式沉淀池，后接平流式沉淀池。设计流量：Q=208m3/絮凝反应时间：T=30min表面负荷：q=1.0>(>)停留时间：HRT=Ih机械搅拌池：1.×B×H=3×3×3,2m4座平流式沉淀池：1.XBXH=25x4x6.6W3.7 污泥浓缩池污泥含水率：当污泥为混合污泥时，含水率一般为9899.5,此处取p=99%,浓缩后污泥含水率p=97%o污泥固体负荷：当为混合污泥时，污泥固体负荷为2580kgSS(m2d),本设计取qs=30kgSS(m2d)o污泥浓缩时间：浓缩时间不宜小于12h,但也不要超过24h,以防止污泥厌氧腐化，本设计取浓缩时间T=24h0贮泥时间：定期排泥时，贮泥时间t=6h。集泥设施：辐流式污泥浓缩池作集泥装置，当采用吸泥机时，池底皮杜可采用0.003,当采用刮泥机时，不宜小于0.01,不设刮泥设备时，池底一般有污泥斗，其泥斗与水平面的倾角应不小于55°。本设计采用刮泥机，池底皮杜取i=0.060进泥浓度取c=10g1.o尺寸：直径18m,高5.3m第四章工程设计4.1 处理厂位置地理位置该厂位于南方某地。其地质条件良好，出水直接排入厂边的河流中。污水厂地面相对标高±0.00m,接纳河流标高200m,来水标高-1.OOn其他要求占地面积无要求，投资无要求厂址确定是一个十分重要的问题，他对环境资金运行都有很大的要求。选择酿酒废水处理厂址时，不仅考虑资金问题，同时考虑如下原则：（1）处理废水站要与酒厂相差不远。（2）充分考虑各种情况，寸土寸金，以节省资金为主。（3）充分利用地形，尽量顺势建设，尽量节省能源。（4）厂址选择考虑远期发展的可能，为以后的扩建留有余地。4.2 平面布置污水厂的平面布置主要是为了节省用地，方便管理。其主要包括处理构筑物、附属构筑物、管道、道路及绿化的布置。本设计平面布置的原则：1 .布置紧凑，节约占地；2 .依次布置，减少管线使用，节约成本；3 .构筑物之间距离一般5-10米；4 .污泥处理设施布置在一起，便于管理；4.3 高程布置污水厂进行高程布置，可以使污水在构筑物间的流动更通畅。本设计高程布置的原则：1 .精确计算水头损失；2 .用最大设计流量，最大距离，最大水头损失流程，进行水力计算;3 .不受洪水影响，能自流流出。第五章经济计算5.1 构筑物土建费用表5-1土建费用序号名称数量钢筋碎体积（11i）单价（万元）总价（万元）1中格栅1座1.60.120.1922细格栅1座2.10.120.2523调节池1座197.70.1223.7244二沉池2座1210.1214.525UASB4座3150.1237.86中沉池1座1690.1220.287A/0池4座5840.1270.088污泥浓缩池1座1730.1220.769污泥浓缩间1座370.124.4410鼓风机房1座240.122.88小计：195万5.2 设备材料表5-2材料费用序号名称规格数量单价（万元）总价（万元）1格栅G1.-4002242搅拌机DQT05541.563污水泵200QW300-7-112484污泥泵P12.40.04.186485刮渣机HJG-422.556刮泥机ZBG-1811.51.57曝气器QMZM-3002880.025.768鼓风机DG224.004810脱水机CA20622040小计:168万5.3 工程总费用概算直接费用：土建费用A=195万元设备材料费用B=168万元A+B=363万元间接费用：方案费：直接工程投资费用Xl%=3.63万元设计费：直接工程投资费用X8%=29.04万元运输安装施工费：直接工程投资费用X15%=54.45万元调试技术服务费：直接工程投资费用X2%=7.26万元竣工验收费:直接工程投资费用X2%=7.26万元间接费用合计为：102万元管理费用：（直接工程投资费用+间接费用）X5%=23.25万元税收费：（直接工程投资费用+间接费用）X5%=23.25万元工程总投资：512万元表5-3电费序号名称功率(KW)运行时间(hd)总度数(°)单价(元)总价(元/天)1搅拌机2.5X4242400.61442污水泵15X42414400.68643污泥泵20X81219200.611524刮渣机0.25X224120.67.25刮泥机0.75X124180.610.86曝气器5.5241320.679.27鼓风机5X2242400.61448脱水机15X2247200.6432小计：2862元/天5.5运行费用及成本电费：105万元/年，按0.6元每度计算人工费：污水处理厂全年连续运行,实行一周五日工作制，部分工序实行每日三班，每班八小时。污水处理厂总共有员工8人，工作人员7人，管理人员1人。总计64万。药剂费:13万/年维护费：年维修费按直接投资的2%计算，计10.5万运行费：105+64+13+10.5=192.5万元折旧费：按直接投资的4%计算，计21万元则运行成本为213.5万元每年正常运行中的平均费用为1.2元每吨参考文献1 .高俊发，王祥平，污水处理厂工艺设计手册.化学工业出版社，20032 .张统，SBR及其变法污水处理与回用技术.化学工业出版社，20033 .沈耀良，王宝贞，废水生物处理新技术理论与应用.中国环境科学出版社，20064 .史惠祥，实用水处理设备手册.化学工业出版社，20005 .汪大聋，雷乐成，水处理新技术及工程设计.化学工业出版社，20016 .给排水设计手册工业排水(第六册).7 .给排水设计手册-常用设备.中国建筑工业出版社，19748 .王国华，任鹤云，工业废水处理工程设计与实例.化学工业出版社，20059 .黄雏菊，魏星，污水处理工程设计.国防工业出版社，200810 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