【甜菜制糖廢水處理的工藝計(jì)算及設(shè)計(jì)6400字（論文）】

甜菜制糖廢水處理的工藝計(jì)算及設(shè)計(jì)目錄TOC\o"1-3"\h\u13383摘要 17737關(guān)鍵詞 110781前言 133172設(shè)計(jì)方案 241062.1進(jìn)出水水質(zhì)水量 216672.1.1進(jìn)水水質(zhì)與水量 2237702.1.2出水水質(zhì) 2168282.2工藝選擇 2235112.2.1工藝選擇 2291732.2.2工藝流程圖 315953設(shè)計(jì)計(jì)算 4311623.1細(xì)格柵 4127273.1.1細(xì)格柵的計(jì)算 4102443.1.2格柵的設(shè)計(jì)圖 6105623.2初次沉淀池 6318133.2.1初沉池的計(jì)算 7136923.2.2初沉池的設(shè)計(jì)圖 940403.3水解酸化池 10227813.3.1水解酸化池的計(jì)算 10305273.3.2水解酸化池的設(shè)計(jì)圖 10266973.4IC反應(yīng)器 11177693.4.1IC反應(yīng)器的計(jì)算 1187723.4.2IC反應(yīng)器的設(shè)計(jì)圖 13246273.5A/O曝氣池 14218443.6二沉池 1691723.6.1二沉池的計(jì)算 16160283.6.2二沉池的設(shè)計(jì)圖 18275523.7氣浮池 19317233.7.1氣浮池的計(jì)算 1958103.7.2氣浮池的設(shè)計(jì)圖 21282513.8污泥濃縮池 2237333.8.1污泥濃縮池計(jì)算 2268373.8.2污泥濃縮池的設(shè)計(jì)圖 24185863.9泥脫水設(shè)施 24158854結(jié)論 2415998參考文獻(xiàn) 26摘要：甜菜產(chǎn)業(yè)在我國(guó)有著很重要的作用，它可以增加當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)收入，為當(dāng)?shù)鼐用裉峁┚蜆I(yè)崗位，調(diào)整當(dāng)?shù)氐漠a(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的作用。而甜菜作為制糖的原料之一，對(duì)我國(guó)食糖安全同樣起著很重要的作用。甜菜主要就是用于制糖，而其產(chǎn)生的廢水因?yàn)樗挠袡C(jī)污染物濃度高、流量大而且廢水還有季節(jié)性等特點(diǎn)，所以常規(guī)的處理方法難以生效,因此選用適合處理高濃度廢水的過(guò)濾-調(diào)節(jié)酸化-IC氧化塔-A/O池等處理工藝,將生化與物化方法相結(jié)合,處理廢水中主要污染物降低廢水中COD和BOD、SS、氨氮的含量。使得處理的廢水滿足《制糖工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB11909-2008），也為同類型工業(yè)污水的處理提供參考經(jīng)驗(yàn)。關(guān)鍵詞：甜菜；污水處理；COD；IC厭氧塔.1前言制糖業(yè)是一個(gè)高度機(jī)械化、自動(dòng)化、連續(xù)化的現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有非常重要的地位。我國(guó)的制糖業(yè)以甘蔗糖生產(chǎn)為主，占總產(chǎn)量的90%，甜菜制糖生產(chǎn)占10%。甜菜的主要用途就是用于制糖，甜菜制糖廢水的特性:時(shí)間上與甜菜收獲時(shí)間同樣具有季節(jié)性，而且產(chǎn)生的廢水流量大，其COD、BOD很高。甜菜制糖會(huì)在甜菜收獲季節(jié)進(jìn)行每年的生產(chǎn)，具體時(shí)間為每年的十年到次年一月，因其生產(chǎn)工藝流程長(zhǎng)、工藝復(fù)雜而產(chǎn)生的污染物較多，甜菜制糖工業(yè)廢水中水溫低，部分甜菜在生產(chǎn)后期由于腐爛可導(dǎo)致流洗水COD升高[1]。國(guó)內(nèi)外對(duì)甜菜制糖廢水控制和排放標(biāo)準(zhǔn)的制訂，與各國(guó)科技技術(shù)水平、經(jīng)濟(jì)實(shí)力、治理程度等多方面因素相關(guān)。關(guān)于甜菜制糖廢水處理方法眾多，但使用最多的仍是生化法，生化法中的生物膜法是利用微生物在填充物上發(fā)育并繁殖的原理，具有負(fù)荷高、效果好、出水水質(zhì)好等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用[2]。土地處理法是利用土地來(lái)處理污水，當(dāng)污水流入土地時(shí)，土壤的微生物會(huì)分解污水中的有機(jī)物，土地中的植物會(huì)通過(guò)植物自身以及根部微生物等作用去除污水中的污染物，以此來(lái)達(dá)到凈化水質(zhì)的目的。厭氧處理法是很常用的一種處理方法，它可以很有效的去除有機(jī)物，并且厭氧呼吸產(chǎn)生的CH4還能用于發(fā)電。此外，厭氧處理法非常適合處理含有高濃度有機(jī)物的廢水，具有污泥產(chǎn)量少運(yùn)行成本低，承受的符合高，因此制糖產(chǎn)業(yè)的廢水經(jīng)常使用厭氧處理[3]。本次課題設(shè)計(jì)是為一現(xiàn)有甜菜制糖廠企業(yè)重新設(shè)計(jì)一套甜菜制糖污水處理設(shè)施，因?yàn)樵撎鸩酥铺菑S的生產(chǎn)量較大，所以產(chǎn)生的制糖廢水也比較多，本次設(shè)計(jì)會(huì)使的處理過(guò)的污水滿足《制糖工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB11909-2008）。2設(shè)計(jì)方案2.1進(jìn)出水水質(zhì)水量2.1.1進(jìn)水水質(zhì)與水量因?yàn)樘鸩酥铺菑U水具有季節(jié)性、流量大等特點(diǎn)，所以這里本設(shè)計(jì)的進(jìn)水流量為：Q=8000m3/d，KZ=1.5根據(jù)甜菜制糖廢水的特點(diǎn)選擇測(cè)定COD、BOD、SS、氨氮、總氮等指標(biāo)，表2-1進(jìn)水水質(zhì)參數(shù)（單位mg/L）CODCrBOD5SSNH4+-NTN600035006000502002.1.2出水水質(zhì)根據(jù)國(guó)家和地方有關(guān)政策法規(guī)，現(xiàn)有的甜菜制糖廠的出水水質(zhì)應(yīng)該滿足《制糖工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB11909-2008），其具體限值由表2-2所示：表2-2出水水質(zhì)限值（單位mg/L）CODCrBOD5SSNH4+-NTN1505012015202.2工藝選擇2.2.1工藝選擇（1）UASB工藝UASB反應(yīng)器是現(xiàn)今最常用的厭氧處理技術(shù)，UASB工藝巧妙地將沉淀去設(shè)置在上面，廢水由下往上的流入反應(yīng)器，其中微生物利用甜菜廢水中的有機(jī)物生長(zhǎng)增殖，降低有機(jī)污染物的濃度[4]。其外該反應(yīng)器的污泥呈顆粒狀，密度比絮體污泥大，還可以產(chǎn)生沼氣讓污泥于基質(zhì)充分混合，不需要攪拌裝置，降低了建造成本，也無(wú)需附設(shè)沉淀分離裝置，具有能耗低、成本低的特點(diǎn)[5]。（2）厭氧內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器厭氧內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器又稱為IC反應(yīng)器，它比UASB的有機(jī)負(fù)荷更高和處理效果更好，還解決了污泥流失的問(wèn)題[6]。它的內(nèi)部有兩套UASB系統(tǒng)，下層的水流循環(huán)向上可以提高內(nèi)部的上升流速，增大了微生物與有機(jī)物的碰撞概率，更適用于高濃度有機(jī)廢水的處理[7]。此外IC與UASB相比它已擁有雙層處理系統(tǒng)，因此出水水質(zhì)更穩(wěn)定。此外它占地面積小、建設(shè)資金少[8]。（3）EGSB反應(yīng)器EGSB厭氧反應(yīng)器是以UASB厭氧反應(yīng)器為原型發(fā)展出的新型反應(yīng)器，EGSB反應(yīng)器運(yùn)用了厭氧顆粒污泥技術(shù)，高上升速率和氣泡的作用,使得廢水中的有機(jī)質(zhì)和污泥床接觸得更充分[9]，讓污泥始終處于膨脹狀態(tài)，提高了傳質(zhì)速率，這樣廢水中大部分的有機(jī)物可以被吸收處理[10]。EGSB反應(yīng)器與UASB相比布水面積更均勻，物料傳輸效果更佳，處理有機(jī)物更有效，適合在低溫下處理中低濃度有機(jī)廢水[11]。2.2.2工藝流程圖圖2-1工藝流程圖3設(shè)計(jì)計(jì)算3.1細(xì)格柵甜菜制糖廠的制糖廢水先通過(guò)細(xì)格柵來(lái)處理廢水中體積較大漂浮物，方便下一步的沉淀處理。3.1.1細(xì)格柵的計(jì)算格柵間隙數(shù)設(shè)計(jì)的最大流量式中：α——格柵傾角，(°),取α=60°；h——細(xì)格柵的柵前水深，m，取0.6m；b——格柵柵條間隔，m,取b=0.01m；sinα——經(jīng)驗(yàn)修正系數(shù)。 n=（2）格柵槽總寬度式中：S——柵條寬度，m，設(shè)其斷面形狀為銳邊矩形，取S=0.01m；b——柵條間隙，m；n——柵條間隙數(shù)。B=0.01(31?1)+0.01×31=0.61m（3）過(guò)柵水頭損失?ξ=β式中：hh0——計(jì)算水頭損失，m；ξ——阻力系數(shù)，β=2.42；g——重力加速度，9.81m/sk——系數(shù)，一般采用k=3。h（4）柵后槽高度式中：H=0.6+0.3+0.013=0.913(m)（5）進(jìn)水渠道漸寬部位長(zhǎng)度LB式中：B1——細(xì)格柵的進(jìn)水渠寬，mα1——細(xì)格柵中格柵槽與進(jìn)水渠道連接處逐漸變寬部分的角度，取αL（6）格柵槽總長(zhǎng)度L=0.49+0.25+0.5+1.0+H（6）每日柵渣量 W=產(chǎn)生的柵渣量較多采用機(jī)械清渣。3.1.2格柵的設(shè)計(jì)圖圖3-1格柵計(jì)算簡(jiǎn)圖3.2初次沉淀池在細(xì)格柵的后面加上是為了處理甜菜制糖廢水的懸浮物，去除率可達(dá)40%~55%左右，由于本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)流量較大，因此選擇適合處理大流量的平流式沉淀池。3.2.1初沉池的計(jì)算（1）沉淀區(qū)的表面積式中：A=（2）沉淀區(qū)有效水深?（3）沉淀區(qū)有效容積式中：m3。（4）沉淀池長(zhǎng)度L=3.6×4.7×1.5=33.84(m)（5）沉淀區(qū)總寬度式中：（6）沉淀池的數(shù)量校驗(yàn)長(zhǎng)寬比長(zhǎng)深比所以設(shè)計(jì)合理設(shè)流入口至擋板的距離為0.5m，流出口至擋板距離為0.5m。（7）污泥區(qū)的容積V式中：本設(shè)計(jì)中C0=6000mg/L，Cγ——污泥容重，kg/m3，含水率大于95%時(shí)，可取p0——污泥含水率，%，本設(shè)計(jì)取pT——排泥周期，d，初沉池按2d考慮。V（8）總污泥量Qs1Q（9）沉淀池的總高度H=本設(shè)計(jì)取污泥斗上口長(zhǎng)6.5m，下口寬0.5m，斗壁與水平面夾角為60°，則污泥區(qū)高度為?機(jī)械刮泥時(shí)池底坡度i=0.01，則由坡度引起的高度及梯形部分高度為??H=0.3+3.0+0.3+5.2=9.8(m)（10）貯泥斗的容積V式中：V1——貯泥斗容積，mS1，SV（11）貯泥斗以上梯形部分污泥容積V校驗(yàn)V13.2.2初沉池的設(shè)計(jì)圖圖3-2初沉池3.3水解酸化池水解酸化池對(duì)池中的有機(jī)污染物進(jìn)行預(yù)處理，方便后面的好氧厭氧處理。3.3.1水解酸化池的計(jì)算(1)水解酸化池的容積V=式中：V——水解酸化池容積，m3KZ——變化系數(shù)，取KQ——最大設(shè)計(jì)流量，m3HRT——水力停留時(shí)間，h，取HRT=4h。V=1.5×甜菜制糖廢水的水解酸化池分為5格，每格長(zhǎng)10m，寬6.7m，設(shè)備中的有效水高度為5.5m，超高排放水深為0.5m，因此每格水解池的容積為400m3，5格水解池的容積為2000m(2)水解酸化池的上升流速校驗(yàn)v=式中：v——上升流速，m?v=水解反應(yīng)器的上升流速v=0.5~1.8(m3.3.2水解酸化池的設(shè)計(jì)圖圖3-3水解酸化池3.4IC反應(yīng)器IC反應(yīng)器是運(yùn)用厭氧工藝對(duì)甜菜制糖廢水進(jìn)行處理，其分為上下兩層對(duì)COD的去除率達(dá)到85%左右；對(duì)BOD5的去除率達(dá)到90%左；對(duì)SS的去除率達(dá)到30%左右。3.4.1IC反應(yīng)器的計(jì)算(1)有效容積本設(shè)計(jì)采用進(jìn)水負(fù)荷率法，按顆粒污泥計(jì)算等情況計(jì)算。V=式中：V——反應(yīng)器有效容積，m3Q——廢水的設(shè)計(jì)流量，m3d，本設(shè)計(jì)取C0——進(jìn)水COD濃度，kgm3Ce——出水COD濃度，kgm3Nv——污泥容積負(fù)荷，kgCOD(m3?d)IC反應(yīng)器的第一反應(yīng)室COD的去除率為80%左右，第二反應(yīng)室COD的去除率為20%左右。第一反應(yīng)室的有效容積：V第二反應(yīng)室的有效容積：VIC反應(yīng)器的總有效容積V為V=V1+（2）各反應(yīng)室的幾何計(jì)算本設(shè)計(jì)的IC反應(yīng)器的高徑比為2則V=AH=式中：A——反應(yīng)池面積，m2H——反應(yīng)池高度，m；D——反應(yīng)池直徑，m。D=H=2D=2×12=24mA=則第二反應(yīng)室高H則第一反應(yīng)室高H（3）IC反應(yīng)室的循環(huán)量HRT=Q式中：q——COD的去除率，%；HRT——水利停留時(shí)間，h；Q沼氣——反應(yīng)產(chǎn)生的沼氣量，m3HRT=則在第一反應(yīng)室內(nèi)產(chǎn)生的沼氣量為，Q由于每立方米的沼氣上升時(shí)攜帶1~2m3左右的廢水上升至反應(yīng)器頂部，則回流廢水量為11200~22400m3/d，即467~934m3/?，加上IC反應(yīng)器廢水循環(huán)泵量452.4mQ（4）進(jìn)水管道設(shè)計(jì)擬取40個(gè)進(jìn)水口每個(gè)負(fù)荷面積Si=113.1R=2配水口8個(gè)，配水口出水流速設(shè)為2.5msr=2×3.4.2IC反應(yīng)器的設(shè)計(jì)圖圖3-4IC反應(yīng)塔簡(jiǎn)圖3.5A/O曝氣池A/O工藝因?yàn)榧瓤梢越到庥袡C(jī)物又可以脫氮，而且操作簡(jiǎn)單管理方便，被廣泛的應(yīng)用于污水處理工藝中，此處用于處理甜菜制糖廢水的氨氮。（1）混合液懸浮固體濃度X=10000×（2）混合液回流比ηR式中：TN0TNeR內(nèi)——混合液內(nèi)回流比。ηR（3）好氧池與厭氧池總?cè)莘eV式中：Ns——單位時(shí)間內(nèi)所能承受的污染物的量，本設(shè)計(jì)取0.16kg(kgMLSS·d)S0——BOD5QmaxV（4）好氧池與厭氧池總反應(yīng)時(shí)間t（5）各池水力停留時(shí)間與容積本設(shè)計(jì)A：O=1:3，因此在A段V在O段Vt（6）污泥量W=YQ(S（a）降解BOD生成污泥量W1：生化反應(yīng)池去除BOD5SW（b）內(nèi)源性呼吸分解的泥漿量W2：f=MLVSSMLSS=0.5可揮發(fā)性的懸浮物的濃度：X污泥本身的氧化速率取Kd=0.05dW（c）不可生物降解的惰性懸浮固體的量（NVSS）W3，TSS中NVSS大概占50%，則A/O池去除的SS濃度：LW（d）剩余污泥量W：W=W1?W2+W3=21240?6562.9+1188=15865.1kg/d（7）反應(yīng)池尺寸設(shè)反應(yīng)池高度為6m，則反應(yīng)池的總面積為A=設(shè)置設(shè)兩組反應(yīng)池，每組五座A/O池，則每座面積s=每個(gè)反應(yīng)池里分成三條渠道每條渠道寬b=7m，總寬度B=3×7=21m，一組曝氣池的池長(zhǎng)：L3.6二沉池二沉池作為A/O工藝的重要組成部分，可以起到分離污泥使水質(zhì)澄清的作用，小部分的污泥會(huì)通過(guò)污泥泵運(yùn)輸?shù)轿勰酀饪s池，大部分會(huì)回流的處理池中。3.6.1二沉池的計(jì)算（1）中心管面積與直徑fdfd（2）中心管高度?式中：?2t——沉淀時(shí)間，；本設(shè)計(jì)取1.7h；v——污泥在沉淀區(qū)的流速，本設(shè)計(jì)取0.001ms?（3）中心管喇叭口和反射板之間的空隙?式中：?3——間隙高度，mv1——間隙流度，mm/s，一般不大于0.04mm/s，取0.03mm/sd1——喇叭口直徑，m，d?沉淀池總面積與池徑fA=D=式中：f2——沉淀區(qū)面積，mA——二沉池面積（含中心管面積），m2D——二沉池直徑，m。fA=139+4.64=143.64D=校驗(yàn)池徑水深比D污泥斗及污泥斗高度?式中：?5d——截頭直徑，m，取d=0.4m；α——斜坡角度，取α=30°。?沉淀池總高度H=式中：H——沉淀池總高，m；?1?4污泥區(qū)計(jì)算①污泥區(qū)的容積V式中：C0、C1——本設(shè)計(jì)中γ——污泥容重，kg/m3，含水率大于95%時(shí)，可取p0——污泥含水率，%，本設(shè)計(jì)取pT——兩次排泥的時(shí)間間隔，h，二沉池按2.5h考慮。V②總污泥量QQ3.6.2二沉池的設(shè)計(jì)圖圖3-5二沉池3.7氣浮池氣浮池對(duì)甜菜制糖廢水進(jìn)行最后的凈化，在氣浮池底部形成微小的氣泡，這些細(xì)小氣泡帶著剩余的SS上升，從而實(shí)現(xiàn)固液分離。3.7.1氣浮池的計(jì)算（1）氣浮接觸室直徑（2）Ad=式中：A0——接觸室表面積，mV0——接觸室上升流速，mms，本設(shè)計(jì)取10Q——處理水量m3d，本設(shè)計(jì)取最大流量為500R——溶氣水量占處理污水量的比值本設(shè)計(jì)取R=30%；d——?dú)飧〗佑|室直徑，m。Ad=（3）氣浮池直徑AD=式中：AsVs——分離室的上升速度，mms，本設(shè)計(jì)取3D——分離室直徑，m。AD=（4）分離室水深HH式中：Hsts——分離室的停留時(shí)間，s，本設(shè)計(jì)取12min=H2V1——接觸室出口斷面處流速，mms，本設(shè)計(jì)取10HH（5）接觸室高度H式中：H0（6）氣浮室容積W=(（7）時(shí)間校驗(yàn)接觸室氣、水接觸時(shí)間t氣浮池總停留時(shí)間：T=60×分離室停留時(shí)間：T?（8）反應(yīng)池體積?V設(shè)V2的底d0（9）反應(yīng)池總高度H=式中：H1?0H=1.27+0.15+0.52+0.15+1.49+1.49=4.55m3.7.2氣浮池的設(shè)計(jì)圖圖3-7氣浮池3.8污泥濃縮池污泥濃縮池的目的就是為了處理前面所產(chǎn)生的活性污泥，降低其含水率方便下一步的脫水運(yùn)輸。因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)的流量大、有機(jī)物濃度高所以產(chǎn)生的污泥量較大，因此，本次設(shè)計(jì)采用一座連續(xù)的重力濃縮池。3.8.1污泥濃縮池計(jì)算污水處理廠剩余活性污泥量Q=設(shè)含水率P1=99.5%，P2=97%，初始污泥濃度（1）濃縮池面積A=式中：c0——污泥濃縮池初始污泥濃度（gM——污泥固體通量，kg(m2A——濃縮池面積，m2A=（2）濃縮池直徑D=式中：D——濃縮池直徑（3）濃縮池工作部分高度?式中：?2T——污泥濃縮時(shí)間，h，取T=15h。（4）斜坡高度設(shè)池底坡度i=0.05，得：?（5）污泥斗高度?式中：α——污泥濃縮池中的污泥斗傾角，°，取60°；a——污泥斗上口半徑，m，取0.9m；b——污泥斗出口半徑，m，取0.4m。?（6）污泥斗容積V（7）濃縮后污泥體積Q（8）污泥斗中污泥停留時(shí)間TT=（9）濃縮池總高度HH=式中：h1——超高，取由上可得：H=取4.5m。3.8.2污泥濃縮池的設(shè)計(jì)圖圖3-6污泥濃縮池3.9泥脫水設(shè)施本設(shè)計(jì)采用污泥濃縮池來(lái)完成污泥脫水工作，使用污泥泵將脫水污泥提升到傳送帶上，利用傳送帶將污泥輸送至污泥斗，最后裝車外運(yùn)填埋。本次設(shè)計(jì)是為大型甜菜制糖廠設(shè)計(jì)污水處理廠，污水處理廠的具體平面布置由施工人員和工程設(shè)計(jì)人員相同協(xié)商確定。此外平面布置應(yīng)該根據(jù)污水處理廠的處理規(guī)模、污水類型等進(jìn)行設(shè)計(jì)，而且還要滿足廠區(qū)綠化、防火安全等方面的要求。污水廠應(yīng)注意各種管道的進(jìn)出口以及污水流向合理規(guī)劃管道，同時(shí)在工藝流程順暢運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下保證用地節(jié)省、緊湊美觀、與周圍環(huán)境的相協(xié)調(diào)[12]。4結(jié)論本設(shè)計(jì)采用IC反應(yīng)器作為主要的處理工藝，用來(lái)處理大型制糖廠所產(chǎn)生的的甜菜制糖廢水，該工藝具有處理流量大、占地面積小、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，最后該工藝出水中的可以去除98.5%的BOD，去除97.5%的COD，以去除高達(dá)98%的SS，NH3-N被去除的比例達(dá)70%，也有90%的TN被去除，處理后的水質(zhì)符合國(guó)家對(duì)現(xiàn)