造纸废水处理SBR)毕业设计论文.doc

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1、摘 要本设计的内容为某造纸厂废水处理工艺设计。造纸厂废水的特点是：所产生的废水悬浮物浓度较高，且有机物浓度也较高。设计中的主要构筑物有格栅、沉砂池、SBR池、絮凝反应器、以及污泥浓缩池。SBR工艺是本次设计的核心。SBR工艺是活性污泥法的变形，由于其具有自动化程度高，抗冲击能力强、池形简单、具有脱氮降磷效果、不产生污泥膨胀等特点，因此SBR处理工艺在小型污水处理设施中应用较广泛。经过该工艺处理后的出水水质达到造纸废水排放标准GB35442001一级排放标准。本设计需要选择几种造纸厂废水处理的工艺，并对其进行比较，确定造纸厂废水处理工艺并确定废水处理工艺流程图；并对各种构筑物进行了详细的设计计算

2、，同时也对废水处理工艺进行了工程预算。设计采用Auto CAD软件绘制工艺流程中各构筑物的详图、平面布置图、高程图。关键词:造纸工业废水；SBR；污泥浓缩AbstractThe content of paper mill wastewater treatment process was designed. Paper mill waste water has the following characteristics: wastewater generated by the high concentration of suspended solid, and higher concentrat

3、ions of organic matter.SBR process is the core of this design. SBR is activated sludge process of deformation, owing to its high degree of automation, impact resistance and strong, simple-shaped pool, with nitrogen and phosphorus down effect, no expansion of sludge, and other characteristics, SBR pr

4、ocess in the small sewage treatment Facilities in the wider application. After the treatment of effluent quality of the paper industry to achieve national water pollutant discharge standards GB35442001 level emission standards. The need to select the design of several of the paper mill waste water t

5、reatment process, and its comparison to determine paper mill waste water treatment process and to identify waste-water treatment process maps of various structures and carried out a detailed design, but also on Wastewater treatment technology of the project budget. Auto CAD software design uses mapp

6、ing process layout plans, elevation maps, all dealing with structures drawing.Key words: paper mill wastewater; SBR; sludge thickening目 录第一章 绪论-11.1 前言-11.2 造纸厂废水的特点、水量及水质-11.2.1 造纸厂废水的特点-11.2.2 造纸厂废水水量-11.2.3 造纸厂废水水质-21.3 排放标准-21.3.1 废水水质排放标准-21.3.2 收纳水体-21.4 设计任务及依据-21.4.1 设计任务-21.4.2 计依据-21.5 废水处

7、理工程运行过程中应遵循的原则-3第二章 SBR生化处理工艺的简介-42.1 SBR工艺概况-42.1.1 SBR简介-42.1.2 SBR工艺原理-42.1.3 SBR工艺流程-52.1.4 SBR的适用范围-52.2 与其他工艺比较分析-62.3 SBR工艺的优缺点-62.3.1 SBR工艺的特点-62.3.2 SBR工艺的优点-72.3.3 SBR工艺的缺点-72.4 造纸厂废水处理工艺-72.4.1 造纸厂废水处理工艺流程-72.4.2 废水处理工艺流程图-82.4.3 造纸厂废水工艺流程描述-8第三章 废水处理构筑物的设计-93.1 原始设计参数-93.2 格栅-93.2.1 设计说明

8、-93.2.2 设计参数-103.2.3 设计计算-103.3 污水提升泵房-123.4 泵后细格栅-123.5 曝气沉砂池-133.5.1 设计说明-133.5.2 设计参数-143.5.3 设计计算-143.6 鼓风机房-153.7 SBR反应池-163.7.1 设计说明-163.7.2 SBR反应池容积计算-183.7.3 SBR反应池运行时间与水位控制-203.7.4 排水管管径-203.7.5 排泥量及排泥系统-203.7.6 需氧量及曝气系统设计计算-213.7.7 空气管计算-233.7.8 滗水器-243.8 絮凝反应池-243.8.1 设计说明-243.8.2 设计参数-25

9、3.8.3 设计计算-253.9 滤池-273.9.1 设计说明-273.9.2 设计参数-283.9.3 设计计算-283.10 接触消毒池-293.10.1 设计说明-293.10.2 设计参数-303.10.3 设计计算-303.11 污泥处理系统-303.11.1 污泥水分去除的意义和方法-303.11.2 各部分尺寸计算-313.11.3 堆肥-34第四章 投资估算-354.1 土建部分投资估算-354.2 设备部分投资估算-354.3 其他费用-364.4 项目总投资-36第五章 环境保护-385.1 施工过程中对环境影响及对策-385.1.1 对交通的影响及缓解措施-385.1.

10、2 扬尘的影响-385.1.3 噪声的影响-385.1.4 生活垃圾的影响-395.1.5 弃土的影响及对策-395.1.6 对地下水的影响-395.2 项目建成后的环境影响及对策-395.2.1 臭味对环境的影响及缓解措施-39结语-40致谢-41参考文献-4243第一章 绪 论. 造纸废水的概况水是生命的源泉，它与人类的生产和生活息息相关。然而占地球水量四分之三的海水，我们是不能大规模使用的，只能使用占地球水量不到四分之一的淡水资源。但是，水环境中的淡水资源很少，仅占总量的2.53%，而目前能供人类直接取用的淡水资源仅占0.22%。我国是一个极大的“贫水国”，人均拥有水量不到世界人均的14

11、。而造纸工业要用大量的水进行输送、洗涤、分散纤维和冷却等。因此，它对环境影响最大的是水质污染，其次才是大气污染，臭氧和废料。它不仅是我国造纸工业污染防治的首要问题，而且是全国工业废水进行达标处理的首要问题。废水中含有大量有机物，排放后在微生物的作用下发生氧化分解，在此过程中，大量消耗水中的溶解氧，当耗氧速度大于从水表面溶解空气中氧的速度时，就会造成水中缺氧，此时厌氧微生物却在缺氧状态下大量繁殖，使水变质。若用这种废水灌溉农田，会引起植物根部腐烂，影响农作物生长。同时废水中含有无机盐和有害物质，以及来自木质素的色素，天长日久的积累会使土地变成盐碱化，土壤结构受到破坏，农业减产。SBR工艺是把进水

12、、曝气、沉淀三个过程在一个池子中完成。一般由多个池子构成一组，各池工作状态轮流变换运行，单池由滗水器间歇出水，故又称为序批式活性污泥法。SBR工艺将传统的曝气池、沉淀池由空间上的分布改为时间上的分布，形成一体化的集约构筑物，并利于实现紧凑的模块布置，最大的优点是节省占地。另外，可以减少污泥回流量，有节能效果。典型的SBR工艺沉淀时停止进水，静止沉淀可以获得较高的沉淀效率和较好的水质。本次设计选择SBR工艺作为造纸厂废水的处理工艺方案。.2 造纸厂废水的特点、水量及水质1.2.1 造纸厂废水的特点造纸厂所产生的废水特点：悬浮物浓度较高，且有机物浓度较高。1.2.2 造纸厂废水水量本次设计的废水量

13、为100000m3/d，每天运行24小时，则每小时处理水量为4166.67m3/h。1.2.3 废水水质主要水质指标见下表表1-1 进水水质Table 1-1 influent wastewater quality项目进水水质(mg/L)BOD5CODcrSS40012006001.3 排放标准1.3.1 废水水质排放标准针对该造纸厂废水进行废水处理工程设计，要求主体工艺采用SBR工艺，处理后的出水水质按照国家造纸工业水污染物排放标准GB35442001一级排放标准。表1-2 GB35442001 一级排放标准Table 1-2 GB35442001 a standard项目出水水质(mg/L

14、)BOD5CODcrSS10030701.3.2 受纳水体污水经过处理后排入市政废水管网14 设计任务及依据1.4.1 设计任务本设计方案的编制范围是造纸厂废水处理工艺，处理能力为10万m3/d,内容包括处理工艺的确定、各构筑物的设计计算、设备选型、平面布置、高程计算、经济技术分析。完成总平面布置图、剖面图、一个主要构筑物的详图。1.4.2 设计依据（1）根据环保部门的要求。（2）根据设计任务书批文和设计委托书。（3）依据给排水设计手册。（4）依据排放标准GB35442001一级标准。1.5 废水处理工程运行过程中应遵循的原则 应该在保证污水处理效果的同时，正确处理城市、工业、农业等各方面的用

15、水关系，合理安排水资源的综合利用，节约用地，节约劳动力，考虑污水处理厂的发展前景，尽量采用处理效果好的先进工艺，同时合理设计、合理布局，做到技术可行、经济合理。第二章 SBR生化处理工艺的简介2.1 SBR工艺概况2.1.1 SBR简介SBR（序批式活性污泥法）工艺早在1914年即已开发，但由于当时监测手段落后，并没有得到推广应用。1979年美国的L.Irvine对SBR工艺进行了深入的研究，并于1980年在印第安那州的Culver改进并投产了一个SBR污水处理厂。此后随着计算机监控技术、各种新型不堵塞曝气器和软件技术的出现，同时也由于开发了在线溶解氧测定仪、水位计等精度高并且对过程控制比较经

16、济的水质检测仪表，污水处理厂的运行管理逐渐实现了自动化，加之SBR具有均化水质、工艺简单，处理效果稳定，耐冲击负荷力强，出水质好，操作灵活、占地面积少等优点而成为包括美、德、日、澳、加等在内的许多工业发达国家竞相研究和开发的热门工艺1。SBR工艺（series batch reactor）全称为序批式间歇反应器。是近年来发展起来的新的活性污泥法工艺。该工艺由一个或多个SBR池组成，通过程序化控制进水、反应、沉淀、排水和闲置五个阶段，来完成对废水的生化处理。在SBR 中发生的生化反应过程是典型的非稳态过程，底物和微生物浓度的变化在空间上呈完全混合状态，在时间上则呈理想推流状态。SBR工艺可充分利

17、用兼性菌的作用，通过控制曝气量，可在同一反应器内程序地进行缺氧-厌氧-好氧过程，这是SBR工艺的重要特征。SBR工艺在处理高浓度有机废水方面具有优越性，该工艺流程短，装置结构简单，不易发生污泥膨胀，耐负荷冲击能力强，运行费用较低。2.1.2 SBR工艺原理SBR法的设施是由曝气装置、上清液排出装置（滗水器），以及其他附属设备组成的反应器。SBR对有机物的去除机理为：在反应器内预先培养驯化一定量的活性微生物（活性污泥），当废水进入反应器与活性污泥混合接触并有氧存在时，微生物利用废水中的有机物进行新陈代谢，将有机污染物转化为CO2、H2O等无机物，同时，微生物细胞增殖，最后将微生物细胞物质（活性污

18、泥）与水沉淀分离，废水得到处理。该工艺将传统的曝气池、沉淀池由空间上的分布改为时间上的分布，形成一体化的集约构筑物，并利于实现紧凑的模块布置，最大的优点是节省占地。另外，可以减少污泥回流量，有节能效果。典型的SBR工艺沉淀时停止进水，静止沉淀可以获得较高的沉淀效率和较好的水质。2.1.3 SBR工艺流程SBR法的一般流程图消毒剂污水沉砂池SBR接触地排水污泥浓缩消化脱水污泥处理2.1.4 SBR的适用范围SBR系统进一步拓宽了活性污泥的使用范围。就近期的技术条件，SBR系统更适合以下情况： （1）中小城镇生活污水和厂矿企业的工业废水，尤其是间歇排放和流量变化较大的地方。 （2）需要较高出水水质

19、的地方，如风景游览区、湖泊和港湾等，不但要去除有机物，还要求出水中除磷脱氮，防止河湖富营养化。（3）水资源紧缺的地方。SBR系统可在生物处理后进行物化处理，不需要增加设施，便于水的回收利用。 （4）用地紧张的地方。（5）对已建连续流污水处理厂的改造等。（6）非常适合处理小水量，间歇排放的工业废水与分散点源污染的治理。 近期来随着SBR工艺的发展，特别是连续进水、连续出水方案的改进，使SBR工艺以应用于大中心污水处理厂。 2.2 与其他工艺比较分析（1）传统活性污泥法传统活性污泥法，又称推流式活性污泥法，它是依据污水的自净作用发展而来的。污水在经过沉砂、初沉等工序进行一级处理后，进入推流式曝气池

20、，在曝气和水力条件下，曝气池中的水均匀地流动，污水从入口流向出口，前端液流不与后端液流混合。在曝气池中，污水中的有机物绝大部分被微生物吸附、氧化分解，生成无机物，然后进入沉淀池。在这个过程中，随着环境的变化，生物反应速度是变化的，F/M值也是不断变化的，微生物群的量和质不断地变动，后行污泥的吸附、絮凝、稳定作用不断的变化，其沉降-浓缩性能与不断地变化2。（2）SBR工艺是活性污泥法的变形，由于其具有自动化程度高，抗冲击能力强、池形简单、具有脱氮降磷效果、不产生污泥膨胀等特点，因此在小型的工业污水处理中应用是较为合理的，因此SBR处理工艺在小型污水处理设施中应用较广泛。（3）接触氧化法是工业废水

21、中采用较多的好氧处理工艺，原因是该工艺克服了传统活性污泥法的缺点，具有抗冲击能力强、负荷高、运行稳定，出水水质好等特点，且一次性投资及占地面积小，运行管理方便，在工程中得到较多的推广及应用。综合分析各种好氧处理工艺，采用SBR法治理此类废水是合理可行的。SBR池出水进入中间水池，经机械纤维过滤器后，出水后达标排放。2.3 SBR工艺的优缺点2.3.1 SBR工艺的特点（1）采用了SBR生化处理工艺，使得污水在此得到较高的处理。（2）本工艺曝气设备具有高效，氧利用率高，运行稳定，曝气均匀的特点。（3）本工艺流程有较大的灵活性、稳定性和可操作性。（4）本工艺流程没有二次污染，污泥进行干化处理后，干

22、泥饼可直接外运填理，实现了清洁生产和文明生产的工艺。2.3.2 SBR工艺的优点SBR工艺是一种简易、快速且低耗的废水生物处理工艺。SBR其本身特有的优点如下： （1） 不设初沉池、二沉池、污泥回流系统。调节池投资省，占地面积小，维护管理方便。（2）曝气时间短，处理效率高。（3）出水水质好，在完全混合池中，采用专用的滗水器排水装置。（4）耐冲击负荷能力强：在曝气阶段是完全混合反应器；SBR法中可调节排水与进水的比例。（5）可脱氮除磷。（6）适应性强，运行灵活，运行费用低。2.3.3 SBR法的缺点（1）连续进水时，对于单一SBR反应器需要较大的调节池。（2）对于多个SBR反应器，其进水和排水的

23、阀门自动切换频繁。（3）无法达到大型污水处理项目的连续进水、出水的要求。（4）设备的闲置率较高。（5）污水提升水头损失较大。（6）如果需要后处理，则需要较大容积的调节池。2.4. 造纸厂废水处理工艺2.4.1 造纸厂废水处理工艺流程本设计方案由下列系统构成：预处理系统：格栅、污水提升泵房、泵后细格栅、沉砂池；废水处理部分： SBR池、鼓风机房、絮凝反应器、滤池、接触消毒池；污泥处理部分：集泥井、污泥浓缩池、污泥贮柜、污泥脱水机房、污泥棚；2.4.2 废水处理工艺流程图(1)废水处理部分产生的废水格栅污水提升泵泵后细格栅沉砂池SBR池鼓风机房 出水达标排放接触消毒池滤池絮凝反应器(2)污泥处理部

24、分污泥、沉渣集泥井污泥浓缩池污泥贮柜污泥脱水机房泥饼外运2.4.3 造纸厂废水工艺流程描述（1）废水处理部分产生的污水先进入格栅池，在格栅池中去除了大的悬浮杂物，然后进入污水提升泵后，进入泵后细格栅，处理的废水进入沉砂池，去除水中密度较大的无机颗粒。沉砂池出水进入SBR池，然后进入鼓风机房，接着进入化学絮凝沉降装置。主要是去除水中细小悬浮物、漂浮物以及胶体物质，悬浮物去除率可达90%。化学絮凝沉降装置出水后进入滤池，进行消毒。本工艺处理能力大，污泥生成量少，运行中不会产生污泥膨胀，能够保证出水水质的稳定，无需污泥回流，由于该工艺兼有活性污泥和生物膜法两者的优点，且一次性投资及占地面积小，运行管

25、理方便，在工程中得到较多的推广及应用。 （2）污泥处理部分化学絮凝沉降装置沉渣和SBR池排泥进入污泥浓缩池，浓缩后由泵提升到干化场自然干化，定期外运。第三章 废水处理构筑物的设计3.1 原始设计参数原水水量 Q100000m/d=4166.7md取流量总变化系数为 KZ=设计流量 Qmax=KzQ=1.241.157=1.43m/s3.2 格栅3.2.1 设计说明格栅一般斜置在进水泵站之前，主要对水泵起保护作用，截去生活水中较大的悬浮物，它本身的水流阻力并不大，水头损失只有几厘米，阻力主要产生于筛余物堵塞栅条，一般当格栅的水头损失达到1015厘米时就该清洗。格栅按形状可分为平面格栅和曲面格栅两

26、种，按格栅栅条间隙可分为粗格栅（50100mm），中格栅（1040mm），细格栅（310mm）三种。根据清洗方法，格栅和筛网都可设计成人工清渣和机械清渣两类，当污染物量大时，一般应采用机械清渣，以减少人工劳动量。本设计栅渣量大于0.2m3/d,栅渣量与地区特点，格栅的间隙大小，污水流量以及下水道系统的类型等因素有关，在无当地资料时，可采用：(1)格栅间隙1625mm ，处理0.10-0.05栅渣/103m3污水(2)格栅间隙3050mm ，处理0.03-0.01栅渣/103m3污水栅渣的含水率一般为80%，容重约为960kg/ m3。栅条的断面形状有圆形、锐边矩形、迎水面为半圆形的矩形、迎水面

27、背水面均为半圆的矩形几种。而其中迎水面为半圆形的矩形的栅条具有强度高，阻力损失小的优点3。3.2.2 设计参数（1）变化系数: 平均日流量： =100000=4166.7 =1.157()（2）最大日流量： =1.244166.7=5166.7 ()=1.43() （3-1）（3）设过栅流速：=0.8m/s (取0.61.0m/s)（4）通过格栅的水头损失 (取0.080.25)（5）栅前水深：h=0.4 (取0.30.5m)（6）格栅安装倾角： (取)（7）机械清渣设备：采用链条式格栅除污机3.2.3 设计计算(1) 中格栅（2个）格栅间隙数 n=46个Qmax最大废水设计流量 m3/s格栅

28、安装倾角 取h栅前水深 mb栅条间隙宽度 取30mm过栅流速 m/s验算平均水量流速= 0.80m/s 符合(0.651.0)（2）栅渠尺寸B2=s(n-1)+nb=0.02(46-1)+0.0346=2.28(m) =8cm 圆整取B2=2.5cms栅条宽度 取0.02mB2格栅宽度 mB1= =1.5(m) (3-2)B1进水渠宽 m栅钱扩大段L1=1.37(m) (3-3)渐宽部分的展开角，一般采用20栅后收缩段 （m） 栅条总长度 +0.5+ (3-4)=1.37+0.5+1.0+0.67=3.94(m)h2栅前渠道超高，采用0.3m（3）水通过格栅的水头损失设栅条断面为瑞边矩形断面

29、k=3 (3-5) =0.12(m)(4)栅渣量（总）W=(m/d)W1取NC400型机械格栅三台。3.3 污水提升泵房根据污水流量，泵房设计为LB=1010m。提升泵选型：采用LXB型螺旋泵型号： LXB-1100螺旋外径D： 1100mm转速： 48r/min流量Q： 875m3/h提升高度： 5m功率： 15Kw购买6台，5台工作，1台备用。3.4 泵后细格栅（4个）公式计算同上（1）格栅间隙数n=138(个) (3-6)其中b取5mm 取0.9m/s h取0.4m反带验算得 =1.0m/s 符合(0.61.0m/s)栅渠尺寸B2=s(n-1)+nb=0.01(138-1)+0.0051

30、38=2.06(m)圆整2.0m栅条宽度s取0.01m进水渠宽 B1=0.80(m)栅前扩大段L1=1.04(m)取30栅后收缩段 L2=0.5L1=0.52栅条总长度 L=L1+0.5+1.0+L2 =1.04+0.5+1.0+0.52=3.52（m）(3)水通过格栅的水头损失设栅条断面为圆形断面=1.83 (3-7) =0.50m（4）每日栅渣量W：W= 在b=5mm情况下，设栅渣量为0.05m/10污水W=4.980.2(m/d)采用机械清渣选用NC300型机械格栅三台。3.5 曝气沉砂池3.5.1 设计说明沉砂池有4种：平流式、竖流式、曝气式、钟式和多尔式。普通平流沉砂池的主要缺点是沉

31、砂中含有15%的有机物，使沉砂的后续处理难度增加。采用曝气沉砂池可以克服这一缺点4。3.5.2 设计参数（1）旋流速度应保持：0.250.3m/s。（2）水平流速为0.060.12 m/s。（3）最大流量时停留时间为13min。（4）有效水深应为23m，宽深比一般采用12。（5）长宽比可达5，当池长比池宽大得多时，应考虑设置横向挡板。（6）1m3污水的曝气量为0.2m3空气。（7）空气扩散装置设在池的一侧，距池底约0.60.9m,送气管应设置调节气量的闸门。（8）池子的形状应尽可能不产生偏流或死角，在集砂槽附近可安装纵向挡板。（9）池子的进口和出口布置应防止发生短路，进水方向应与池中旋流方向一

32、致，出水方向应与进水方向垂直，并宜考虑设置挡板。（10）池内应考虑设消泡装置5 。3.5.3 设计计算（1）池子总有效容积（V） 设t=2min，则V=Qmaxt60=1.43260=171.6(m)（2）水流断面积（A） 设1=0.1m/s（水平流速），则A=14.3(m) （3）池总宽度（B） 设h2=2.5m（设计有效水深），则B=5.72(m) （4）每格池子宽度（b）设n=2格，则b=3.0(m) （5）池子（L）L=12(m) （6）每小时所需空气量（q）设d=0.2m/m（1m污水所需空气量），则Q=dQmax3600=0.21.433600=1029.6(m/h) （7）沉砂室所需容积（V） 设T=2d（清除沉砂的间隔时间），则 (3-8)式中，X城市污水沉砂量(污水) 取30Kz生活污水流量总变化系数（8）每个沉砂斗容积（V0）设每一分格有2个沉砂斗，则 （9）沉砂斗各部分尺寸 设斗底宽，斗壁与水平面的倾角为斗高，沉砂斗上口宽： 最终定沉砂斗容积 （3-9） = （10）沉砂室高度（h） 采用重力排砂，设池底坡度为0.06，坡向砂斗，则， （11）池总高度(H) 设超高=0.3m,则 3.6 鼓风机房鼓风机房要给曝气沉砂池和SBR池供气，选用TS系列罗茨鼓风机。