混凝沉淀池機(jī)械攪拌池課程設(shè)計(jì)

1、前言11.設(shè)計(jì)任務(wù)及原始資料11.1設(shè)計(jì)任務(wù)11.2 原始資料22.處理方案的確定22.1國(guó)內(nèi)處理方案概況2物理化學(xué)法2生物法3改進(jìn)型生物法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(shuō)明63.主要設(shè)備及構(gòu)筑物83.1混合階段8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絮凝池的選擇153.2.2 設(shè)計(jì)參數(shù)和要點(diǎn)16絮凝池的設(shè)計(jì)與計(jì)算173.3 沉淀階段20設(shè)計(jì)參數(shù)和要點(diǎn)21沉淀池的設(shè)計(jì)與計(jì)算22沉淀池進(jìn)出水系統(tǒng)的計(jì)算234.總結(jié)255.致謝266.參考文獻(xiàn)27前言制漿造紙是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要產(chǎn)業(yè)之一，然而其對(duì)于環(huán)境造成的污染也日

2、益突出，尤其是對(duì)于我國(guó)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(diǎn)、熱點(diǎn)以及難點(diǎn)。制漿造紙廢水主要有蒸煮廢液、中段廢水和造紙白水三個(gè)部分。制漿與洗、選、漂過(guò)程中所排放的廢水的總和、包括洗滌水和漂白水系統(tǒng)稱為中段廢水。中段廢水由于造紙的生產(chǎn)工藝、產(chǎn)品的品種不同而使得其污染負(fù)荷由很大的差異。一般來(lái)說(shuō)中段廢水顏色呈深黃色，占造紙工業(yè)污染排放總量的8%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(jī)物難以生物降解且處理難度大。中段水中的有機(jī)物主要是木質(zhì)素、纖維素、有機(jī)酸等，以可溶性COD為主。目前，我國(guó)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(jì)主

3、要針對(duì)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目的。1.設(shè)計(jì)任務(wù)及原始資料1.1設(shè)計(jì)任務(wù)15000m3/天的造紙中段廢水混凝反應(yīng)、沉淀池的設(shè)計(jì)1.2 原始資料一造紙廠中段廢水設(shè)計(jì)流量15000m3/天，SS=800mg/L，去除效率90%，沉淀時(shí)間2小時(shí)，最小沉速1.8m/h，采取混凝反應(yīng)沉淀法處理SS，試設(shè)計(jì)混凝反應(yīng)、沉淀池設(shè)備。2.處理方案的確定2.1國(guó)內(nèi)處理方案概況目前國(guó)內(nèi)對(duì)中段廢水處理較為成熟的方法有：物理化學(xué)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(duì)

4、六段漂白的c段和E，段廢水進(jìn)行離子交換吸附處理，E段廢水處理后色度降低90，COD，降低80，BODs降低50，C段廢水經(jīng)處理后主要含無(wú)機(jī)氯化物及易生化分解的醇及碳水化物。2) 氣浮法 氣浮法是使空氣在一定壓力的作用下溶解于水中，再經(jīng)過(guò)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，而后一起上浮于水面并被去除，達(dá)到凈化的目的。3) 混凝法 混凝法是廢水處理中常用的方法。近幾年國(guó)內(nèi)有幾十家紙廠采用混凝法處理中段廢水，運(yùn)行結(jié)果表明，要達(dá)到良好的處理效果，處理過(guò)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(xiàng)操作條件及工藝參數(shù)。實(shí)踐證明，進(jìn)水水質(zhì)COD

5、c，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400mgL以下，僅化學(xué)藥劑的費(fèi)用就占總費(fèi)用的50%左右。廢水中某些溶解性的污染物，可通過(guò)化學(xué)氧化還原過(guò)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(wú)害的物質(zhì)以達(dá)到去除COD、BOD的目的。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(guò)氧化氫、臭氧、高錳酸鉀、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(duì)環(huán)境污染的過(guò)程。一直以來(lái)，化學(xué)氧化法因?yàn)楹?jiǎn)單、易操作、工藝容易實(shí)現(xiàn)而被廣泛應(yīng)用。生物

6、法1) 活性污泥法活性污泥法是懸浮生長(zhǎng)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992998，正常生長(zhǎng)的顏色為茶褐色)為主體，利用活性污泥中懸浮生長(zhǎng)型好氧微生物氧化分解廢水中的有機(jī)物質(zhì)的廢水生物處理技術(shù)?；钚晕勰喾ㄒ话鉈OD負(fù)荷可達(dá)35kgBOD(m3·d)，其BOD去除率為6070。2) 生物膜法生物膜法是固著生長(zhǎng)型生物處理法的代表，是在廢水處理構(gòu)筑物內(nèi)設(shè)置微生物生長(zhǎng)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(guò)填料的廢水中的有機(jī)物，使廢水得到凈化，同時(shí)生物膜也因微生物得到增殖而加厚，在生物膜增厚到一定

7、程度后，其表面為好氧狀態(tài)，內(nèi)部呈缺氧甚至厭氧狀態(tài)使生物膜脫落，脫落后的生物膜又不斷增厚，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(duì)流入水水質(zhì)、水量的變動(dòng)具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，這已為多數(shù)運(yùn)行的實(shí)際工程所證實(shí)，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(duì)于低濃度有機(jī)廢水，該法也能夠取得較好的處理效果，并具有動(dòng)力費(fèi)用低、污泥量少、運(yùn)行管理簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。改進(jìn)型生物法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(jìn)成的新型工藝，采用了完全混合與推流型相結(jié)合的延時(shí)曝氣活性污泥法，其獨(dú)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

8、程。我國(guó)山東銀河紙業(yè)集團(tuán)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(guó)家二級(jí)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(guò)厭氧微生物組成的污泥層，將廢水中的有機(jī)物分解為甲烷和二氧化碳。該法處理未漂白硫酸鹽法廢水，BOD去除率為86，COD去除率為39，去除每克COD可產(chǎn)生沼氣60mL。經(jīng)UASB法處理后廢水的污染負(fù)荷大大降低，且對(duì)于進(jìn)水CODCr，負(fù)荷的抗沖擊能力強(qiáng)，進(jìn)水污染負(fù)荷增加到300，出水CODCr，去除率仍保持65。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

9、維后進(jìn)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(jìn)入曝氣池，曝氣池出水在二沉池進(jìn)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(yùn)行費(fèi)用高，污泥量大且BOD5去除率低。生化法雖然運(yùn)行費(fèi)用低污泥少，但由于中段水負(fù)荷重、流量大、處理時(shí)間長(zhǎng)、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(diǎn)，通過(guò)合理地配置，能夠保持穩(wěn)定的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。生化處理單元采用序批式活性污泥法（SBR），只需要使用

10、一個(gè)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(wú)大大簡(jiǎn)化。從而節(jié)省占地，降低基建投資。2.3工藝流程廢水通過(guò)格柵截除水中的廢紙屑、塑料紙及大顆粒雜物進(jìn)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(guò)斜網(wǎng)分離可回用的纖維后進(jìn)入反應(yīng)池，與混凝劑進(jìn)行混合反應(yīng)，反應(yīng)完畢后廢水進(jìn)入沉淀池，進(jìn)行泥水分離。上清液進(jìn)入配水池進(jìn)行N、P投配，而后進(jìn)入SBR池，通過(guò)微生物的新陳代謝作用，廢水中主要有機(jī)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(jìn)入污泥濃縮池，濃縮污泥經(jīng)壓濾機(jī)脫水后外運(yùn)，壓濾液回流到調(diào)節(jié)池。

11、2.4混凝工藝說(shuō)明化學(xué)混凝所處理的對(duì)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(zhǎng)期保持分散懸浮狀態(tài)，即使靜置數(shù)十小時(shí)以上，也不會(huì)自然沉降。這是由于膠體微粒及細(xì)微懸浮顆粒具有“穩(wěn)定性”?；瘜W(xué)混凝的機(jī)理至今仍未完全清楚。因?yàn)樗婕暗囊蛩睾芏?，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(lái)，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

12、解質(zhì)混凝劑可達(dá)此目的。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(huì)涌入膠體擴(kuò)散層甚至吸附層。因?yàn)槟z核表面的總電位不變，增加擴(kuò)散層及吸附層中的正離子濃度，就使擴(kuò)散層減薄，電位降低。當(dāng)大量正離子涌入吸附層以致擴(kuò)散層完全消失時(shí)，電位為零，稱為等電狀態(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(shí)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(yùn)動(dòng)的動(dòng)能時(shí)，膠粒就開始產(chǎn)生明顯的聚結(jié)，這時(shí)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(guò)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(jià)鋁鹽或鐵鹽以及其他高分子棍凝

13、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(qiáng)烈吸附。因其線性長(zhǎng)度較大當(dāng)它的一端吸附某一膠粒后，另一端又吸附另一膠粒，在相距較遠(yuǎn)的兩膠粒間進(jìn)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。這種由高分子物質(zhì)吸附架橋作用而使微粒相互粘結(jié)的過(guò)程，稱為絮凝。3) 網(wǎng)捕作用 三價(jià)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(guò)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(guò)雙電層作用而使膠體顆粒相互凝結(jié)過(guò)程的凝聚和通過(guò)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(guò)程的絮凝，總稱為混凝。因此向廢水中投加藥劑，進(jìn)行水和藥劑的混合，從而使水中的

14、膠體物質(zhì)產(chǎn)生凝聚和絮凝這一綜合過(guò)程成為混凝過(guò)程?；炷^(guò)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(jì)的是混凝反應(yīng)池與沉淀池?；炷に嚢ɑ旌虾托跄磻?yīng)兩個(gè)階段?；炷O(shè)備包括混凝劑的配制和投加設(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(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，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(wú)機(jī)高分子絮凝劑、有機(jī)高分子絮凝劑和天然有機(jī)高分子絮凝劑三類。1) 無(wú)機(jī)高分子絮凝劑 無(wú)機(jī)高分子絮凝劑的品種在我國(guó)已經(jīng)逐步形成系列。陽(yáng)離子型的有聚合氯化鋁(PAC)、聚合硫酸鋁(PA

15、S)、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(wú)機(jī)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)合型聚合氯化鐵(SCPAFC)等。因?yàn)榧垵{帶負(fù)電荷，一般選擇陽(yáng)離子型的高分子絮凝劑，同時(shí)起中和電荷和絮凝架橋的雙重作用，沉淀效果好。目前常用聚合氯化鋁(PAC)作絮凝劑以除去紙漿中的懸浮物和膠體粒子。其優(yōu)點(diǎn)是可以同時(shí)除濁和除色，而且用量?jī)H為硫酸鋁的1412，水溫降低時(shí)絮凝作用變化不大。其缺點(diǎn)是容易生成細(xì)小礬花，較難進(jìn)行固液分

16、離，紙漿回收效率較低。據(jù)研究報(bào)道，鋁鹽絮凝劑有一定的毒性，水中鋁含量高于05mgL即可使鮭魚死亡，對(duì)植物和微生物也有毒副作用，對(duì)人易引起老年性癡呆病等2) 有機(jī)高分子絮凝劑 同無(wú)機(jī)高分子絮凝劑相比，有機(jī)高分子具有用量少、絮凝速度快、受共存鹽和pH值及溫度影響小、生成污泥量少且易于處理等優(yōu)點(diǎn)，因而具有廣闊的應(yīng)用前景。在合成的有機(jī)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(yáng)離子型和陰離子型三種。高相對(duì)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(qiáng)而無(wú)毒，對(duì)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(wú)機(jī)高分子絮凝劑聚合氯化鋁(PAC)和

17、有機(jī)高分子絮凝劑陽(yáng)離子聚丙烯酰胺(CPAM)配合處理廢紙?jiān)偕鷱U水，cOD去除率達(dá)75以上，透光率達(dá)9299。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、殼聚糖類和甲殼素類等。淀粉一丙烯酰胺共聚物為母體而制備的陽(yáng)離子絮凝劑，成本價(jià)格低于陽(yáng)離子聚丙烯酰胺(CPAM)，用量也低于陽(yáng)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(jìn)行污水處理和污泥脫水，效能明顯優(yōu)于國(guó)產(chǎn)的陽(yáng)離子聚丙烯酰胺(CPAM)和非離子型聚丙烯酰胺(PAM)。本設(shè)計(jì)最佳絮凝劑的選擇應(yīng)依據(jù)實(shí)驗(yàn)所獲得的效果來(lái)決定，實(shí)驗(yàn)的基本絮凝劑有無(wú)機(jī)高分子絮凝劑聚合氯化鋁(PAC)和有機(jī)高分子絮

18、凝劑陽(yáng)離子聚丙烯酰胺(CPAM)。通過(guò)絮凝劑組合的比例以及濃度的改變，來(lái)確定本設(shè)計(jì)中廢水的絮凝劑、其使用的量、攪拌時(shí)間以及pH?；炷齽┑呐渲埔约巴都釉O(shè)備1) 配制設(shè)備 一體化加藥設(shè)備與投加量自動(dòng)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(hù)簡(jiǎn)便。適用于中小型水廠、污水處理設(shè)施投加混凝劑、漂白粉及其他藥劑溶液。典型設(shè)備有DT系列、RYZ型、SAM型、LMI型、JY一12型、GTF型、PolyRex聚合物投加裝置等。本次設(shè)計(jì)采用一體化加藥設(shè)備，該加藥裝置的藥劑容器由高密度材料制成，有較強(qiáng)的耐腐蝕性；可裝

19、配各種計(jì)量泵以及電動(dòng)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3?；旌吓c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，與水中膠體和懸浮物接觸，形成細(xì)小的礬花，這一過(guò)程即是混合，混合設(shè)備是完成凝聚過(guò)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(dòng)，保證藥劑能夠迅速均勻擴(kuò)散到整個(gè)水體中。2) 混合時(shí)間不應(yīng)當(dāng)過(guò)長(zhǎng)，混合時(shí)間一般為1060s。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

20、采用0.81.0m/s?；旌吓c攪拌設(shè)備的選擇混合的動(dòng)力來(lái)源有水力和機(jī)械攪拌，因此混合設(shè)備也分為兩類，采用機(jī)械攪拌的有機(jī)械混合攪拌槽和水泵混合槽等；利用水力混合的又管道式、穿孔板式、渦流混合槽等。1) 水泵混合 當(dāng)泵站與絮凝反應(yīng)設(shè)備距離較近時(shí)，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(dòng)達(dá)到快速劇烈混合的目的，不需另建混合設(shè)備。其優(yōu)點(diǎn)是混凝效果好、設(shè)備簡(jiǎn)單、節(jié)省投資、動(dòng)力消耗少；缺點(diǎn)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(shí)應(yīng)防止大量的氣體進(jìn)入水泵。當(dāng)泵房遠(yuǎn)離處理構(gòu)筑物時(shí)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

21、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(shí)，混合效果不穩(wěn)定，故目前使用較少。3) 機(jī)械混合 機(jī)械混合主要采用各種混合攪拌機(jī)，按照攪拌器的形式可分為平槳式、螺旋推進(jìn)式、渦輪式、框架式等；按照攪拌器的安裝形式分為移動(dòng)式和固定式兩種。混合槽可采用圓形鋼制結(jié)構(gòu)或方形鋼筋混凝土水池，攪拌器轉(zhuǎn)動(dòng)圓周速度15ms以上，攪拌速度可調(diào)；停留時(shí)間約1015s。機(jī)械混合適用于一級(jí)泵站離水廠較遠(yuǎn)的場(chǎng)合，混凝效果好且不受水量變化的影響；但要有一套機(jī)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，

22、且變化的幅度也也較大，選用機(jī)械混合式。3.1.3.2 機(jī)械混合器的選型與計(jì)算采用方形混合池，混合時(shí)間采用30s，根據(jù)以上設(shè)計(jì)計(jì)算公式可得出：1) 混合池有效容積為：V=15000×3024×3600=5.2m32) 采用混合池直徑為1.5m，則混合池水深為H=5.21.52=2.3m超高為0.5m,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(zhǎng)為2.0m,由于H：D >1.3，因此攪拌器設(shè)置兩層。4) 攪拌器直徑D0=0.67D=1.0 m,攪拌器距離池底高度為0

23、.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(jī)轉(zhuǎn)速：n0=60×3=57.2r/min7) 攪拌器的軸功率為：N2=2×0.2×0.54×2×0.5×1000×63408×9.81=1.35kW8) 需要的軸功率為：N1=5.2×4772×1.14×10-31000=1.35kW9) 傳動(dòng)機(jī)械效率取0.85，電動(dòng)機(jī)功率為1.59kW3.2 絮凝反應(yīng)階段混合完成后，水中已經(jīng)產(chǎn)生細(xì)小絮體，但是尚未達(dá)到自然沉降的粒度。絮凝反應(yīng)設(shè)備的任務(wù)就是增加顆粒接

24、觸碰撞的機(jī)會(huì)，使得細(xì)小絮凝體逐漸形成大的絮凝體而便于沉淀。為了達(dá)到較為滿意的絮凝效果，絮凝過(guò)程要求：一是顆粒具有充分的絮凝能力；二是具備保證顆粒獲得適當(dāng)?shù)呐鲎步佑|又不致破碎的水力條件；三是具備足夠的絮凝反應(yīng)時(shí)間；四是顆粒濃度增加，接觸效果增加，即接觸碰撞機(jī)會(huì)增多。絮凝池的選擇絮凝池根據(jù)其攪拌方式可以分為機(jī)械攪拌反應(yīng)池和水力攪拌反應(yīng)池兩大類。機(jī)械攪拌由池內(nèi)裝置的各種機(jī)械設(shè)備來(lái)完成；而水力攪拌反應(yīng)池則是由水流的絮動(dòng)作用進(jìn)行攪拌。由于本次設(shè)計(jì)水量較小，且水量變化較大，同時(shí)沒有進(jìn)行絮凝實(shí)驗(yàn)，因此選擇機(jī)械絮凝池，可以適應(yīng)各種水質(zhì)水量的需求。國(guó)內(nèi)常使用的是槳板式機(jī)械絮凝池，以垂直軸為主。3.2.2 設(shè)計(jì)參

25、數(shù)和要點(diǎn)1) 絮凝時(shí)間為1520min。機(jī)械絮凝池的深度一般為34m。2) 絮凝池一般不少于2組。池內(nèi)一般設(shè)34檔攪拌機(jī)，每檔可用隔墻或穿孔墻分隔，以免短流。3) 攪拌機(jī)槳板中心處線速度從第一檔的0.5ms逐漸減小到末檔的0.2ms。4) 每臺(tái)攪拌器上槳板總面積宜為絮凝池水流截面積的10-20，不宜超過(guò)25，以免池水隨槳板同步旋轉(zhuǎn)，減弱絮凝效果。5) 槳板長(zhǎng)度不大于葉輪直徑75，槳板寬度與長(zhǎng)度之比bL=110-115，槳板寬度一般采用01-03m。6) 垂直軸式攪拌器的上槳板頂端應(yīng)設(shè)于反應(yīng)池水面下03m處，下槳板底端設(shè)于距池底0305m處，槳板外緣與池側(cè)壁間距不大于025m。7) 所有攪拌軸及

26、葉輪等機(jī)械設(shè)備應(yīng)采取防腐措施。軸承與軸架宜設(shè)于池外，以免進(jìn)入泥沙，致使軸承嚴(yán)重磨損和軸桿折斷。絮凝池的設(shè)計(jì)與計(jì)算1) 反應(yīng)池容積V V=Qt60 =15000×2060×24=208.3m3 Q設(shè)計(jì)處理水量，m3/h；t反應(yīng)時(shí)間,通常2030min。2) 反應(yīng)池串聯(lián)格數(shù)及尺寸反應(yīng)池采用兩排，3格串聯(lián)，設(shè)置6臺(tái)攪拌機(jī)。每格有效尺寸為：B=3.0m, L=3.0m, H=4.0mV=6B·L·H=3×3.0×3.0×4.0 =216m3 反應(yīng)池超高取0.3m。池子總高度為4.3m。3) 葉輪直徑及槳板尺寸葉輪外緣距池子內(nèi)壁距離取

27、0.25m，葉輪直徑為：D=3.0-0.25×2=2.5m槳板葉片寬度采用0.15m，槳板長(zhǎng)度采用1.5m每根軸上槳板數(shù)8塊，內(nèi)外側(cè)各4塊。旋轉(zhuǎn)槳板面積與絮凝池過(guò)水?dāng)嗝婷娣e之比為：8×0.15×1.84.0×3.0=15.0%池子周圍設(shè)置4塊固定擋板。固定擋板的寬為0.15m，高為1.8m，四塊擋板的面積與絮凝池過(guò)水?dāng)嗝婷娣e之比為：4×0.15×1.84.0×3.0=9.0%槳板總面積占過(guò)水?dāng)嗝婷娣e之比不大于25%，符合要求。4) 葉輪中心點(diǎn)旋轉(zhuǎn)半徑為：R=1250-5502+550=900mm5) 每臺(tái)攪拌機(jī)槳板中心點(diǎn)旋轉(zhuǎn)

28、線速度?。旱谝桓瘢簐1=0.5m/s 第二格：v2=0.35m/s 第三格：v3=0.5m/s每臺(tái)攪拌機(jī)每分鐘的轉(zhuǎn)速為：第一格：n1=60v12R=60×0.52×0.9=5.31r/min第二格：n2=60v22R=60×0.352×0.9=3.92r/min第三格：n3=60v32R=60×0.22×0.9=2.13r/min6) 隔墻過(guò)水孔面積。隔墻過(guò)水孔面積按照下一檔槳板外緣線速度計(jì)算，則攪拌機(jī)外緣線速度分別為：第二格：v2'=1.25w2=1.25×0.389=0.486m/s第三格：v3'=1.2

29、5w3=1.25×0.222=0.278m/s每條生產(chǎn)線設(shè)計(jì)流量為Q=15000m3/d=0.174m3/s第一、第二格絮凝池間隔墻過(guò)水孔面積為0.1740.486=0.358m2第二、第三格絮凝池間隔墻過(guò)水孔面積為0.1740.278=0.626m27) 攪拌機(jī)功率計(jì)算。設(shè)槳板相對(duì)水流的線速度為槳板旋轉(zhuǎn)線速度的0.75倍，則相對(duì)于水流的葉輪轉(zhuǎn)速為：1'=0.75v1r0=0.75×0.50.9=0.416rad/s2'=0.75v2r0=0.75×0.350.9=0.291rad/s3'=0.75v3r0=0.75×0.20.9

30、=0.166rad/s取阻力系數(shù)CD=1.1，第一格絮凝池?cái)嚢铏C(jī)所耗功率為：P1=14CD8L1'3ri+b4-ri4=135.34W第二格絮凝池?cái)嚢铏C(jī)所耗功率為：P2=P11'3×2'3=135.340.4163×0.2913=46.23W第三格絮凝池?cái)嚢铏C(jī)所耗功率為：P3=P21'3×3'3=135.340.2913×0.1663=8.54W三臺(tái)攪拌機(jī)合用一臺(tái)電動(dòng)機(jī)時(shí)，電動(dòng)機(jī)所耗的功率總和為：P=135.34+46.23+8.54=190.11W電動(dòng)機(jī)總機(jī)械效率取1=0.75，傳動(dòng)效率取2=0.70，電動(dòng)機(jī)功率

31、為： P=190.111000×0.75×0.7=0.362kW8) 絮凝池速度梯度G值核算（按水溫15計(jì)，=1.14×10-3Pas）第一格：G1=P1V=135.34×31.14×10-3×216=40.51s-1第二格：G2=P2V=46.23×31.14×10-3×216=23.68s-1第三格：G3=P3V=8.54×31.14×10-3×216=10.18s-1平均速度梯度：G=PV=190.111.14×10-3×216=27.72s-1Gt

32、=27.72×20×60=33266，在104105范圍內(nèi)。經(jīng)過(guò)驗(yàn)算，速度梯度與平均速度梯度均較適合。3.3 沉淀階段沉淀是分離懸浮固體的一種常用處理構(gòu)筑物，利用水中懸浮顆粒可沉淀性能，在重力場(chǎng)作用下下沉，以達(dá)到固液分離的一種過(guò)程。按池內(nèi)水流方向的不同，沉淀池分為平流式、輻流式、豎流式、斜板式。沉淀池的選擇本次設(shè)計(jì)已經(jīng)規(guī)定了沉淀時(shí)間2小時(shí)，最小沉速1.8m/h，去除效率達(dá)百分之九十，并且流量不大，平流式沉淀池適用于小、中型污水處理廠，因此據(jù)題目要求選用平流式沉淀池。但通過(guò)查閱資料，可得出造紙廢水實(shí)際處理的工程應(yīng)用常使用輻流式沉淀池。本來(lái)想使用周進(jìn)周出式，但是資料過(guò)少，難以計(jì)

33、算，因此最終選用中心進(jìn)水周邊出水式輻流沉淀池。輻流式沉淀池池體平面多為圓形，也有方形的。直徑較大而深度較小，直徑為20100米，池中心水深不大于4米，周邊水深不小于1.5米。廢水自池中心進(jìn)水管入池，沿半徑方向向池周緩慢流動(dòng)。懸浮物在流動(dòng)中沉降，并沿池底坡度進(jìn)入污泥斗，澄清水從池周溢流入出水渠。設(shè)計(jì)參數(shù)和要點(diǎn)1) 水池直徑(或正方形的一邊)與有效水深之比宜為612，水池直徑不宣大于50m。2) 宜采用機(jī)械排泥，排泥機(jī)械旋轉(zhuǎn)速度宜為13rh，刮泥板的外緣線速度不宣大于3mmin。當(dāng)水池直徑(或正方形的一邊)較小時(shí)也可采用多斗排泥。3) 緩沖層高度，非機(jī)械排泥時(shí)宜為0.5m；機(jī)械排泥時(shí)，應(yīng)根據(jù)刮泥板

34、高度確定，且緩沖層上緣宜高出刮泥板0.3m。4) 坡向泥斗的底坡不宜小于0.05。沉淀池的設(shè)計(jì)與計(jì)算1) 沉淀池的表面積A1和池徑D。取表面負(fù)荷q0=1.5 m3/(m2h)A1=Qq0=150001×1.5×24=416.7m3沉淀池直徑為 D=4A1=4×416.7=24.0m2) 沉淀池有效水深h2，取沉淀時(shí)間t2h，h2=q0t=2×1.5=3.0m 徑深比為D/h2=24/3介于6-12之間，符合要求。 3) 設(shè)經(jīng)處理后，設(shè)原SS為800mg/L,污泥含水率為97.5，處理效率設(shè)為60，平均每天的污泥量為：W=Q(c0-c2)×100

35、(100-P)=15000×800×0.9×1001000×(100-97)×1000=360m3/d污泥在斗內(nèi)貯存時(shí)間取t=6h。因此貯泥斗中的泥量為90m3。4) 沉淀池部分有效容積:V=D24h2=3.14×2424×4=1963m35) 坡底落差h4:取池底坡度i=0.086) 污泥斗高度h5：7) 污泥斗容積8) 池底可貯存污泥體積9) 沉淀池總可貯存污泥體積為 符合要求10) 沉淀池總高度 11) 沉淀池周邊處的高度為沉淀池進(jìn)出水系統(tǒng)的計(jì)算1) 沉淀池設(shè)計(jì)流量：、進(jìn)水管設(shè)計(jì)流量：0.174×(1+R)=0.174×2=0.348m3/s管徑D1=600mm，v1=1.23m/s，2) 進(jìn)水豎井進(jìn)水井徑采用1.5m，出水口尺寸0.45×0.6m2，共6個(gè)沿井壁均勻分布,出水口流速為：3) 紊流筒筒中流速:紊流筒過(guò)流面積:紊流筒直徑:4) 環(huán)形集水槽內(nèi)流量：5) 環(huán)形集水槽設(shè)計(jì)：采用雙側(cè)集水環(huán)形