工业废水气浮处理工艺设计.doc

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1、水污染控制工程课程设计任务书化学与环境工程 学院 环境工程 系 2011级 环 境 工 程 专业题目 工业废水气浮处理工艺设计 起止日期：2014年6月28日 至2014 年7月5日学生姓名： 学号： 指导教师： 目录前言11、任务书1 1.1、任务背景1 1.2、设计任务11.2.1 溶气罐的设计1 1.2.2 空压机的选型21.2.3释放器的设计21.2.4气浮池的工艺设计计算2 1.3设计参数2 1.4设计计算要求32.溶气罐的设计32.1 气浮池所需空气量：32.2气固比计算42.3 回流溶气水量4 2.4 溶气罐容积及其工艺尺寸的计算53.空压机与加压水泵的选型63.1 加压水泵选型

2、63.2空压机的选型74. 气浮池工艺设计计算75.气浮池集水管、出水设施计算96.气浮池排渣设施107.溶气释放器108. 课程设计体会119.参考文献12 前言 工业废水包括生产废水和生产污水，是指工业生产过程中产生的废水和废液，其中含有随水流失的工业生产用料、中间产物、副产品以及生产过程中产生的污染物。而水是人类生存、社会发展不可缺少的重要资源,水资源缺乏是当前急需解决的问题,严重制约着经济社会的可持续发展,由此引起的生态环境退化、人居环境恶化等社会和环境问题将日益严重。因此在这里研究工业废水气浮处理工艺设计是极其有必要的，对于我们环境工程专业同学而言，此次课程设计对于我们关于工厂水处理

3、的认识具有极其重要的帮助。 1、任务书1.1、任务背景某造纸厂日排放纸机白水量为4500m3/d，拟采用部分出水回流加压溶气气浮工艺进行处理。该废水中所含的悬浮固体SS浓度为C01200mg/L，要求经处理后出水中的悬浮固体SS浓度Ce30mg/L。经实验室试验表明，当向每kgSS提供25L的空气量时，可达到上述处理出水水质指标（气浮池的运转温度为20）。试进行该气浮处理工艺系统的设计。1.2、设计任务 1.2.1 溶气罐的设计（1）气固比的计算；（2）所需回流溶气水量的计算；（3）溶气罐容积的计算及其工艺尺寸的确定；（4）溶气罐的选型；（5）溶气罐实际停留时间的校核；（6）溶气罐进、出水管的

4、设计及其布置。 1.2.2 空压机的选型 （1）单位时间所需供气量的计算； （2）空压机所需供气压力的确定； （3）空压机的选型。 1.2.3释放器的设计 （1）根据所需溶气水量进行释放器的选型； （2）确定所需释放器的个数； （3）确定释放器的工艺布置。 1.2.4气浮池的工艺设计计算 （1）分离室的工艺设计计算 1、根据表面负荷率计算所需分离室的表面积； 2、根据表面负荷率计算所需分离室的有效水深； 3、根据长宽比及宽深比确定分离室的平面布置； （2）接触室的工艺设计计算 1、根据上升流速计算所需接触室的面积； 2、根据分离室的宽度确定接触室所需的长度（需同时根据接触室长度不小于0.6m的

5、施工要求确定接触室的长度）。 （3）气浮池总体工艺尺寸的确定 考虑超高0.30.5m，池底集水区高度0.2m。出水区长度设0.5m。 （4）气浮池集水管的设计及其布置 1.3设计参数表一： 项目符号与数值计量单位溶气罐的工作压力P取3.54.0atm； 溶气罐的水力停留时间tt1取2.53.0min溶气罐的溶气效率取6070；气浮池接触室的上升流速v1取20mm/s气浮池的表面负荷率q取5.07.0m3/m2.h气浮分离池的水力停留时间t2取2530min 集水管孔眼水头损失hh取0.3m孔眼流量系数取0.94集水管最大流速v取0.50.6m/s浮渣含水率p取9095%浮渣池停留时间取5h1.

6、4设计计算要求 1. 通过资料查阅、讨论及答疑，在两周时间内按时独立完成； 2. 设计计算说明书书写整洁、工整有条理，计算正确无误，必要之处应加以说明；3. 通过设计计算画出溶气罐、气浮池的工艺构造及有关布置图并标注有关工艺尺寸；4画出工艺流程图。2.溶气罐的设计2.1 气浮池所需空气量：当无试验资料时，可按下式计算Qg=Cs(fp-1)RQ/1000 （2-1）式中：Qg气浮池所需空气量，kg/h；空气容重，g/L，见表1；Cs在一定温度下，个大气压时的空气溶解度，mL/Latm，见表1；f 加压溶气系统的溶气效率，f =0.60.7；P 溶气压力，绝对压力，atm；R 试验条件下回流比或溶

7、气水回流比，%；Q 气浮池处理水量，m3/h。表二、空气在水中的溶解度温度（）空气容重（g/L）空气溶解度Cs（mL/Latm）01.25229.2101.20622.8201.16418.7温度取20，则=1.164 g/L，Cs=18.7 mL/Latm，回流比R取20%，所以：Qg=1.16418.7（0.6541）0.2187.51000=1.306 kg/h2.2气固比计算气固比与悬浮颗粒的疏水性有关，约为0.0050.006，通常由试验确定。当无资料时，由下式计算= Qg/（QSa） （2-2）式中：气固比；Sa污水中悬浮物浓度，kg/m3。所以，气固比为：=1.306187.51

8、.2=0.0062.3 回流溶气水量 （2-3）式中：气固比；Q处理水流量，m3/h；S1、S2分别为原水和出水SS浓度，S1=1200mg/L,S2=30mg/L;P溶气压力；f溶气效率，取0.65；Cs空气在水中饱和溶解度，20所以2.4 溶气罐容积及其工艺尺寸的计算溶气罐应设安全阀，顶部最高点应装排气阀。溶气水泵进入溶气罐的入口管道应设除污过滤器。溶气罐底部应装快速排污阀。溶气罐应设水位压力自控装置及仪表。1） 压力溶气罐直径 Dd=（4QRI） （2-4）式中Dd压力溶气罐直径，m；QR溶气水量，m3/h；I 单位罐截面积的水力负荷，对填料罐一般选用100200 m3/(m2h)。因此

9、，溶气罐直径为：Dd=（443.99120）=0.68m ，取0.65m2）溶气罐高度H=2h1+h2+h3+h4 （2-5）式中：H溶气罐高度，m；h1罐顶、底封头高度，m（根据罐直径而定）；h2布水区高度，一般取0.20.3m；h3贮水区高度，一般取1.0m；h4填料层高度，当采用阶梯环时，可取1.01.3m表三、根据JB1154-73规定，当直径为650mm时，曲面高度、直边高度分别为：162mm、40mm，其壁厚还应考虑压力大小，选取12mm，因此：h1=162+40+12=212mm所以：灌高为：H=2h1+h2+h3+h4=20.2120.311.2=2.924mH/D=4.54，

10、符合高径比要求选用RG400型溶气罐，压力罐内置填料，其填料用聚丙烯阶梯环。3）溶气罐停留时间校核Vd=Dd2H4=0.97m3 Vd= QRtd 所以，td=0.9743.99=1.4min，满足溶气罐水力停留时间的一般要求3.空压机与加压水泵的选型3.1 加压水泵选型溶气罐压力为4atm，溶气水流量为：QP= Qg/(736fpKT)1000 （3-1）式中：QP溶气水量，m3/h；Qg气浮池所需空气量，kg/h；f 溶气效率，对装阶梯环填料的溶气罐可取0.9；P 选定的溶气压力，atm；KT溶解度系数，QP= 1.306（7360.6540.024）1000=28.24 m3/h根据结果

11、及压力的范围选择4BA7型加压水泵，选用一用一备。3.2空压机的选型溶气水需用量为：QR=43.99m3/h实际供气量为：Qa= QRKtP （3-2） =43.9917.6640.65=4780.7L空气/h空压机选型：Qa，=1.25Qa100060 （3-3）其中为空压机安全系数，取1.25 Qa，=1.251.254870.7100060=0.1522m3/min根据其额定供气量Qa，=0.1522m3/min和操作压力4atm，选择电动标准型V-0.17/84. 气浮池工艺设计计算4.1气浮池接触室：1） 接触室表面积： Ac=（Q+ QR）/(3.6C) （4-1）式中：Ac接触室

12、表面积，m2；Q 气浮池处理水量，m3/h；QR溶气水量，m3/h；C接触池上升速度，通常取20mm/s。所以：Ac=（187.5+43.99）3.620=3.22m22）接触室长度 L= Ac/Bc （4-2）式中：L 接触室长度，m；Ac接触室表面积，m2；故接触室宽度和分离室宽度相同。4.2气浮分离池1） 分离室表面积 As=（Q+ QR）(3.6vs) （4-3）式中：As分离室表面积，m2；Q 气浮池处理水量，m3/h；QR溶气水量，m3/h；vs分离室水流向下平均速度，通常为11.5mm/s。vs是气浮池设计的重要参数，亦即表面负荷率q ，q 取6.0m3/hm2。因此，As=（1

13、87.5+43.99）3.61.67=38.5 m22） 分离室长度 Ls= As/Bs （4-4）式中：Ls分离室长度，m；As分离室表面积，m2；Bs分离室宽度，m。对矩形池，分离室的长宽比一般取11.5:1取长宽比为1.5:1，则：Ls=7.5m, Bs=5.06m因此，接触室宽为Bc=5.06m，长为L=0.64m3） 气浮池有效水深 H= vst （4-5）式中：H 气浮池有效水深，m；vs分离室水流向下平均速度，为1.67mm/s；t 气浮池分离室停留时间，一般取2530min因此，H=1.6725601000=2.505m总高度为：2.505+0.5+0.2+0.5=3.705m

14、4） 气浮池容积W=( As+ Ac)H （4-6）式中：W 气浮池容积，m3；Ac接触室表面积，m2；As分离室表面积，m2；H 气浮池水深，m。因此，W=（3.22+38.5）2.505=104.5 m35） 总停留时间校核T=60W/（Q+ QR） （4-7）式中：T 总停留时间，min；W 气浮池容积，m3；Q 气浮池处理水量，m3/h；QR溶气水量，m3/h。总校核时间T=27.1min,满足要求6）水位控制室水位控制室宽度B不小于900mm，以便安装水位调节器，并利于检修。水位控制室可设于分离室一端，其长度等于分离室宽度；水位控制室也可设于气浮分离室侧面，其长度等于分离室长度。水位

15、控制室深度不小于1.0m。5.气浮池集水管、出水设施计算穿孔管孔眼向下与垂线成45夹角。孔径以1020mm为宜。一般允许的集水系统水头损失为0.20.5m/s，空口流速为56m/s，干管与支管流速在0.50.7m/s，管底距池底2040cm，气浮池上部出渣、下部出水。气浮池集水管:采用穿孔管，按公式的分配流量确定管径。并令孔眼水头损失h 0.3m，按下式计算出孔口流速V0 、孔眼尺寸和个数：V0=2gh (5-1)式中：V0孔眼流速，m/s； 孔眼流速系数,取0.94；g 重力加速度，9.8m/s2；h 孔眼水头损失，m。所以：V0=0.94（29.80.3）=2.28 m/s进水管内径为：D

16、=4（Q+ QR）v1/2=4（187.5+ 43.99）36001.51/2=0.23m集水管中心线距池底20cm，相邻管中心距为0.5m，沿池长方向排列。N= Ls/5=15根。气浮管取15根，每根管集水量：Q0=（Q+ QR）15=4.2910-3m3每个集水管的空口总面积：取=0.63S= Q0V0=4.2910-30.632.28=0.00298 m2单个孔眼面积：取d0=0.018mS0=3.140.01824=2.5410-4 m2则每根集水管孔眼数：n=S/ S0=0.002982.5410-4=11.7 ，取12个。由于孔眼沿管长开两排，两排孔径的中心线呈45夹角。集水管有效

17、长度为7.5m，则孔距为：l0=7.5(122+1)=1.07m6.气浮池排渣设施 气浮法，浮渣含水率为90%95%，较沉淀池含水率低，其排渣方法有两种溢渣和机械刮渣。本设计采用机械刮渣，气浮池宽为5.06m，池壁厚度取400mm，则刮渣机跨度应为：5.06+0.4=5.46m，由于气浮池为矩形，所以采用桥式刮渣机。此类型的刮渣机适用范围一般在跨度10m以下，集渣槽的位置可在池的一端或两端。7.溶气释放器溶气释放器可选择TS型、TJ型、TV型，其中TS型除用于实验性装置外，在生产上已很少使用。溶气释放器个数：n= QR/q表四、溶气释放器的选型：4atm下选择TV-111型释放器，则q=5.9

18、1 m3/h，所以释放器个数为：n=43.995.91=7.44 取8个释放器安装宜在被处理水面下1.5m处，其工作范围约2m直径，确保溶气水与污水混合充分，可采用向下安装方式。8.课程设计体会回顾起此课程设计，至今我仍感慨颇多，从理论到实践，在这段日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇

19、到问题，可以说得是困难重重，但可喜的是最终都得到了解决。 实验过程中，也对团队精神的进行了考察，让我们在合作起来更加默契，在成功后一起体会喜悦的心情。果然是团结就是力量，只有互相之间默契融洽的配合才能换来最终完美的结果。此次设计也让我明白了思路即出路，有什么不懂不明白的地方要及时请教或上网查询，只要认真钻研，动脑思考，动手实践，就没有弄不懂的知识，收获颇丰。9.参考文献 1） 顾夏声等主编，水处理工程，清华大学出版社，1985； 2） 王宝贞主编，水污染控制工程，高等教育出版杜，1990； 3） 张自杰主编，排水工程（下册），第四版，中国建筑工业出版社，2000；4） 崔玉川等编，废水处理工艺设计计算，水利电力出版壮，1994；5） 崔玉川等编，城市污水回用深度处理设施设计计算，化学工业出版壮，