混凝沉淀池机械搅拌池课程设计

混凝沉淀池机械搅拌池课程设计2前言....................................................11.设计任务及原始资料....................................11.1设计任务.......................................11.2原始资料.......................................22.处理方案的确定........................................22.1国内处理方案概况...............................22.1.1物理化学法..............................22.1.2生物法..................................32.1.3改进型生物法............................42.1.4物化一生化相结合法......................52.2确定方案.......................................52.3工艺流程.......................................62.4混凝工艺说明...................................63.主要设备及构筑物......................................83.1混合阶段.......................................83.1.1混凝剂的选择............................83.1.2混凝剂的配制以及投加设备...............103.1.3混合与搅拌设备.........................123.2絮凝反应阶段..................................153.2.1絮凝池的选择...........................153.2.2设计参数和要点........................163.2.3絮凝池的设计与计算.....................1733.3沉淀阶段......................................203.3.2设计参数和要点.........................213.3.3沉淀池的设计与计算.....................223.3.4沉淀池进出水系统的计算.................234.总结.................................................255.致谢.................................................266.参考文献.............................................271前言制浆造纸是我国国民经济的重要产业之一，然而其对于环境造成的污染也日益突出，尤其是对于我国水环境的严重污染，已经成为工业污染防治的重点、热点以及难点。制浆造纸废水主要有蒸煮废液、中段废水和造纸白水三个部分。制浆与洗、选、漂过程中所排放的废水的总和、包括洗涤水和漂白水系统称为中段废水。中段废水由于造纸的生产工艺、产品的品种不同而使得其污染负荷由很大的差异。一般来说中段废水颜色呈深黄色，占造纸工业污染排放总量的8%～9%，中段水浓度高于生活污水，BOD和COD的比值在0.20到0.35之间，可生化性较差，有机物难以生物降解且处理难度大。中段水中的有机物主要是木质素、纤维素、有机酸等，以可溶性COD为主。目前，我国多采用混凝沉淀法和活性污泥法的联合处理工艺。本次设计主要针对于造纸中段废水的混凝反应和沉淀工艺部分，以达到除去可悬浮固体颗粒的目的。1.设计任务及原始资料1.1设计任务15000m3/天的造纸中段废水混凝反应、沉淀池的设计21.2原始资料一造纸厂中段废水设计流量15000m3/天，SS=800mg/L，去除效率90%，沉淀时间2小时，最小沉速1.8m/h，采取混凝反应沉淀法处理SS，试设计混凝反应、沉淀池设备。2.处理方案的确定2.1国内处理方案概况目前国内对中段废水处理较为成熟的方法有：物理化学法、生物化学法以及物化和生化相结合。2.1.1物理化学法1)吸附法吸附法也是废水处理中常见的方法，瑞典的Skogholl硫酸盐浆厂采用一套酚醛型弱阴离子树脂对六段漂白的c段和E，段废水进行离子交换吸附处理，E段废水处理后色度降低90％，COD，降低80％，BODs降低50％，C段废水经处理后主要含无机氯化物及易生化分解的醇及碳水化物。2)气浮法气浮法是使空气在一定压力的作用下溶解于水中，再经过减压释放形成极微小的气泡，使其与处理的中段废水混合，微小气泡黏附于废水中的纤维或细小填料上，而后一起上浮于水面并被去除，达到净化的目的。33)混凝法混凝法是废水处理中常用的方法。近几年国内有几十家纸厂采用混凝法处理中段废水，运行结果表明，要达到良好的处理效果，处理过程中必须稳定水质、水量和药剂的质量及投加量，稳定各项操作条件及工艺参数。实践证明，进水水质CODc，越高处理难度越大，效果越差，药品投入量越高。采用单一的混凝法技术要保证出水的COD在400mg／L以下，仅化学药剂的费用就占总费用的50%左右。废水中某些溶解性的污染物，可通过化学氧化还原过程将其转化为容易从水中分离的形态，然后再用常规的处理工艺(如混凝沉淀、吸附等)将其从水中除去，或者将其转化为无害的物质以达到去除COD、BOD的目的。4)化学氧化法化学氧化法是利用投加于废水中的化学氧化剂，例如过氧化氢、臭氧、高锰酸钾、和次氯酸钾等，在一定条件下使废水污染物降解或使其化学结构发生变化，从而去除或降低其对环境污染的过程。一直以来，化学氧化法因为简单、易操作、工艺容易实现而被广泛应用。2.1.2生物法1)活性污泥法活性污泥法是悬浮生长型生物处理法的代表，是以活性污泥(以好氧菌为主体的微生物群体形成的絮状绒粒，含水率99．2％～99．8％，正常生长的颜色为茶褐色)为主体，利用活性污泥中悬浮生长型好氧微生物氧化分解废水中的有机物质的废水生物处理技术。活性污泥法一般BOD负荷可达3～5kgBOD／4(m3·d)，其BOD去除率为60％～70％。2)生物膜法生物膜法是固着生长型生物处理法的代表，是在废水处理构筑物内设置微生物生长聚集的载体(即填料，微生物在充氧的条件下，在填料表面积聚附着形成生物膜)，吸收分解流过填料的废水中的有机物，使废水得到净化，同时生物膜也因微生物得到增殖而加厚，在生物膜增厚到一定程度后，其表面为好氧状态，内部呈缺氧甚至厌氧状态使生物膜脱落，脱落后的生物膜又不断增厚，周而复始，使废水净化。从处理工艺方面的特征而言，该法对流入水水质、水量的变动具有较强的适应性，这已为多数运行的实际工程所证实，在低温条件下，生物膜法仍能保持较为良好的净化功能，而对于低浓度有机废水，该法也能够取得较好的处理效果，并具有动力费用低、污泥量少、运行管理简单等优点。2.1.3改进型生物法1)Carrousel氧化沟荷兰DHV公司的卡鲁塞尔生物氧化沟是在常规活性污泥法的基础上改进成的新型工艺，采用了完全混合与推流型相结合的延时曝气活性污泥法，其独特的池型与相应的曝气设备布局使之形成了缺氧一厌氧一好氧工艺流程。我国山东银河纸业集团有限公司采用此法处理碱法草浆中段废水，处理后的水质达到了国家二级排放标准。2)厌氧污泥床法(UASB)使废水经密封容器底部，通过厌氧微生物组成的污泥层，将废水中的有机物分解为甲烷和二氧化碳。该法5处理未漂白硫酸盐法废水，BOD去除率为86％，COD去除率为39％，去除每克COD可产生沼气60mL。经UASB法处理后废水的污染负荷大大降低，且对于进水CODCr，负荷的抗冲击能力强，进水污染负荷增加到300％，出水CODCr，去除率仍保持65％。2.1.4物化一生化相结合法处理中段废水物化一生化相结合法是以生物处理为主，以物理法中的沉淀和化学法中的混凝为辅的处理方法。首先废水经斜网回收纤维后进入集水池，经泵提升至一沉池，除去沙土等密度较大的污染物，一沉池出水进入曝气池，曝气池出水在二沉池进行泥水分离后，沉淀的活性污泥一部分作为接种污泥回流到曝气系统，剩余污泥排入浓缩池，上清液则流人反应沉淀池，经加絮凝剂调节COD浓度，上清液达标排放，沉淀污泥排人浓缩池。2.2确定方案单纯的物化法一次性投资成本少但投药量大，运行费用高，污泥量大且BOD5去除率低。生化法虽然运行费用低污泥少，但由于中段水负荷重、流量大、处理时间长、所需要的建筑物占地大投资大且处理的水色深。物化＋生化法能够吸收两者之优点，通过合理地配置，能够保持稳定的经济运行。生化处理单元采用序批式活性污泥法（SBR），只需要使用一个反应池就能够完成全部反应、沉淀工序，省去了连续工艺中的二沉池和污泥回流设施，使得处理构筑无大大简6化。从而节省占地，降低基建投资。2.3工艺流程废水通过格栅截除水中的废纸屑、塑料纸及大颗粒杂物进入集水调节池，调节水量、均匀水质，调节池底部设穿孔管曝气，防止悬浮物沉积。调节池出水用泵提升，经过斜网分离可回用的纤维后进入反应池，与混凝剂进行混合反应，反应完毕后废水进入沉淀池，进行泥水分离。上清液进入配水池进行N、P投配，而后进入SBR池，通过微生物的新陈代谢作用，废水中主要有机物得到去除沉降分离后清水外排。斜板沉淀池和SBR池中污泥进入污泥浓缩池，浓缩污泥经压滤机脱水后外运，压滤液回流到调节池。2.4混凝工艺说明化学混凝所处理的对象，主要是水中的微小悬浮物和胶体杂质。大颗的悬浮物由于受重力的作用而下沉，可以用沉淀等方法除去。但7是，微小粒径的悬浮物和胶体，能在水中长期保持分散悬浮状态，即使静置数十小时以上，也不会自然沉降。这是由于胶体微粒及细微悬浮颗粒具有“稳定性”。化学混凝的机理至今仍未完全清楚。因为它涉及的因素很多，如水中杂质的成分和浓度、水温、水的pH值、碱度，以及混凝剂的性质和混凝条件等。但归结起来，可以认为主要是三方面的作用：1)压缩双电层作用水中胶粒能维持稳定的分散悬浮状态，主要是由于胶粒的∫电位。如能消除或降低胶粒的∫电位，就有可能使微粒碰撞聚结，失去稳定性。在水中投加电解质——混凝剂可达此目的。例如天然水中带负电荷的粘土胶粒，在投入铁盐或铝盐等混凝剂后，混凝剂提供的大量正离子会涌入胶体扩散层甚至吸附层。因为胶核表面的总电位不变，增加扩散层及吸附层中的正离子浓度，就使扩散层减薄，∫电位降低。当大量正离子涌入吸附层以致扩散层完全消失时，∫电位为零，称为等电状态。在等电状态下，胶粒间静电斥力消失，胶粒最易发生聚结。实际上，∫电位只要降至某一程度而使胶粒间排斥的能量小于胶粒布朗运动的动能时，胶粒就开始产生明显的聚结，这时的∫电位称为临界电位。胶粒因电位降低或消除以致失去稳定性的过程，称为胶粒脱稳。脱稳的胶粒相互聚结，称为凝聚。2)吸附架桥作用三价铝盐或铁盐以及其他高分子棍凝剂溶于水后，经水解和缩聚反应形成高分子聚合物，具有线性结构。这类高分子物质可被胶体微粒所强烈吸附。因其线性长度较大．当它8的一端吸附某一胶粒后，另一端又吸附另一胶粒，在相距较远的两胶粒间进行吸附架桥，使颗粒逐渐结大，形成肉眼可见的粗大絮凝体。这种由高分子物质吸附架桥作用而使微粒相互粘结的过程，称为絮凝。3)网捕作用三价铝盐或铁盐等水解而生成沉淀物。这些沉淀物在自身沉降过程中，能集卷、网捕水中的胶体等微粒，使胶体粘结。通常把通过双电层作用而使胶体颗粒相互凝结过程的凝聚和通过高分子聚合物的吸附架桥作用而使胶体颗粒相互粘结过程的絮凝，总称为混凝。因此向废水中投加药剂，进行水和药剂的混合，从而使水中的胶体物质产生凝聚和絮凝这一综合过程成为混凝过程。混凝过程使细小悬浮颗粒和胶体微