工業(yè)廢水氣浮處理工藝設(shè)計(jì)

《水污染控制工程》課程設(shè)計(jì)任務(wù)書化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院環(huán)境工程系2011級(jí)環(huán)境工程專業(yè)題目工業(yè)廢水氣浮處理工藝設(shè)計(jì)起止日期：2014年6月28日至2014年7月5日學(xué)生姓名：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：目錄TOC\o"1-3"\h\u12577前言 P——溶氣壓力，絕對(duì)壓力，atm；R——試驗(yàn)條件下回流比或溶氣水回流比，%；Q——?dú)飧〕靥幚硭?，m3/h。表二、空氣在水中的溶解度溫度（℃）空氣容重γ（g/L）空氣溶解度Cs（mL/L·atm）01.25229.2101.20622.8201.16418.7溫度取20℃，則γ=1.164g/L，Cs=18.7mL/L·atm，回流比R取20%，所以：Qg=1.164×18.7×（0.65×4—1）×0.2×187.5÷1000=1.306kg/h2.2氣固比計(jì)算氣固比α與懸浮顆粒的疏水性有關(guān)，α約為0.005～0.006，通常由試驗(yàn)確定。當(dāng)無(wú)資料時(shí)，由下式計(jì)算α=Qg/（QSa）（2-2）式中：α——?dú)夤瘫?；Sa——污水中懸浮物濃度，kg/m3。所以，氣固比為：α=1.306÷187.5÷1.2=0.0062.3回流溶氣水量（2-3）式中：α——?dú)夤瘫?；Q——處理水流量，m3/h；S1、S2——分別為原水和出水SS濃度，S1=1200mg/L,S2=30mg/L;P——溶氣壓力；f——溶氣效率，取0.65；Cs——空氣在水中飽和溶解度，20℃所以2.4溶氣罐容積及其工藝尺寸的計(jì)算溶氣罐應(yīng)設(shè)安全閥，頂部最高點(diǎn)應(yīng)裝排氣閥。溶氣水泵進(jìn)入溶氣罐的入口管道應(yīng)設(shè)除污過(guò)濾器。溶氣罐底部應(yīng)裝快速排污閥。溶氣罐應(yīng)設(shè)水位壓力自控裝置及儀表。壓力溶氣罐直徑Dd=√（4×QR÷π÷I）（2-4）式中Dd——壓力溶氣罐直徑，m；QR——溶氣水量，m3/h；I——單位罐截面積的水力負(fù)荷，對(duì)填料罐一般選用100～200m3/(m2·h)。因此，溶氣罐直徑為：Dd=√（4×43.99÷π÷120）=0.68m，取0.65m2）溶氣罐高度H=2h1+h2+h3+h4（2-5）式中：H——溶氣罐高度，m；h1——罐頂、底封頭高度，m（根據(jù)罐直徑而定）；h2——布水區(qū)高度，一般取0.2～0.3m；h3——貯水區(qū)高度，一般取1.0m；h4——填料層高度，當(dāng)采用階梯環(huán)時(shí)，可取1.0～1.3m表三、根據(jù)《JB1154-73》規(guī)定，當(dāng)直徑為650mm時(shí)，曲面高度、直邊高度分別為：162mm、40mm，其壁厚還應(yīng)考慮壓力大小，選取12mm，因此：h1=162+40+12=212mm所以：灌高為：H=2h1+h2+h3+h4=2×0.212＋0.3＋1＋1.2=2.924mH/D=4.5＞4，符合高徑比要求選用RG—400型溶氣罐，壓力罐內(nèi)置填料，其填料用聚丙烯階梯環(huán)。3）溶氣罐停留時(shí)間校核Vd=πDd2×H÷4=0.97m3Vd=QR×td所以，td=0.97÷43.99=1.4min，滿足溶氣罐水力停留時(shí)間的一般要求3.空壓機(jī)與加壓水泵的選型3.1加壓水泵選型溶氣罐壓力為4atm，溶氣水流量為：QP=Qg/(736fpKT)×1000（3-1）式中：QP——溶氣水量，m3/h；Qg——?dú)飧〕厮杩諝饬?，kg/h；f——溶氣效率，對(duì)裝階梯環(huán)填料的溶氣罐可取0.9；P——選定的溶氣壓力，atm；KT——溶解度系數(shù)，QP=1.306÷（736×0.65×4×0.024）×1000=28.24m3/h根據(jù)結(jié)果及壓力的范圍選擇4BA—7型加壓水泵，選用一用一備。3.2空壓機(jī)的選型溶氣水需用量為：QR=43.99m3/h實(shí)際供氣量為：Qa=QR×Kt×P÷η（3-2）=43.99×17.66×4÷0.65=4780.7L空氣/h空壓機(jī)選型：Qa，=1.25ψ×Qa÷1000÷60（3-3）其中ψ為空壓機(jī)安全系數(shù)，取1.25Qa，=1.25×1.25×4870.7÷1000÷60=0.1522m3/min根據(jù)其額定供氣量Qa，=0.1522m3/min和操作壓力4atm，選擇電動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)型V-0.17/84.氣浮池工藝設(shè)計(jì)計(jì)算4.1氣浮池接觸室：接觸室表面積：Ac=（Q+QR）/(3.6υC)（4-1）式中：Ac——接觸室表面積，m2；Q——?dú)飧〕靥幚硭?，m3/h；QR——溶氣水量，m3/h；υC——接觸池上升速度，通常取20mm/s。所以：Ac=（187.5+43.99）÷3.6÷20=3.22m22）接觸室長(zhǎng)度L=Ac/Bc（4-2）式中：L——接觸室長(zhǎng)度，m；Ac——接觸室表面積，m2；故接觸室寬度和分離室寬度相同。4.2氣浮分離池分離室表面積As=（Q+QR）÷(3.6×vs)（4-3）式中：As——分離室表面積，m2；Q——?dú)飧〕靥幚硭?，m3/h；QR——溶氣水量，m3/h；vs——分離室水流向下平均速度，通常為1～1.5mm/s。vs是氣浮池設(shè)計(jì)的重要參數(shù)，亦即表面負(fù)荷率q，q取6.0m3/h·m2。因此，As=（187.5+43.99）÷3.6÷1.67=38.5m2分離室長(zhǎng)度Ls=As/Bs（4-4）式中：Ls——分離室長(zhǎng)度，m；As——分離室表面積，m2；Bs——分離室寬度，m。對(duì)矩形池，分離室的長(zhǎng)寬比一般取1～1.5:1取長(zhǎng)寬比為1.5:1，則：Ls=7.5m,Bs=5.06m因此，接觸室寬為Bc=5.06m，長(zhǎng)為L(zhǎng)=0.64m氣浮池有效水深H=vst（4-5）式中：H——?dú)飧〕赜行睿琺；vs——分離室水流向下平均速度，為1.67mm/s；t——?dú)飧〕胤蛛x室停留時(shí)間，一般取25～30min因此，H=1.67×25×60÷1000=2.505m總高度為：2.505+0.5+0.2+0.5=3.705m氣浮池容積W=(As+Ac)H（4-6）式中：W——?dú)飧〕厝莘e，m3；Ac——接觸室表面積，m2；As——分離室表面積，m2；H——?dú)飧〕厮睿琺。因此，W=（3.22+38.5）×2.505=104.5m3總停留時(shí)間校核T=60W/（Q+QR）（4-7）式中：T——總停留時(shí)間，min；W——?dú)飧〕厝莘e，m3；Q——?dú)飧〕靥幚硭?，m3/h；QR——溶氣水量，m3/h。總校核時(shí)間T=27.1min,滿足要求6）水位控制室水位控制室寬度B不小于900mm，以便安裝水位調(diào)節(jié)器，并利于檢修。水位控制室可設(shè)于分離室一端，其長(zhǎng)度等于分離室寬度；水位控制室也可設(shè)于氣浮分離室側(cè)面，其長(zhǎng)度等于分離室長(zhǎng)度。水位控制室深度不小于1.0m。5.氣浮池集水管、出水設(shè)施計(jì)算穿孔管孔眼向下與垂線成45°夾角。孔徑以10~20mm為宜。一般允許的集水系統(tǒng)水頭損失為0.2~0.5m/s，空口流速為5~6m/s，干管與支管流速在0.5~0.7m/s，管底距池底20~40cm，氣浮池上部出渣、下部出水。氣浮池集水管:采用穿孔管，按公式的分配流量確定管徑。并令孔眼水頭損失h＝0.3m，按下式計(jì)算出孔口流速V0、孔眼尺寸和個(gè)數(shù)：V0=μ√2gh(5-1)式中：V0——孔眼流速，m/s；μ——孔眼流速系數(shù),取0.94；g——重力加速度，9.8m/s2；h——孔眼水頭損失，m。所以：V0=0.94×√（2×9.8×0.3）=2.28m/s進(jìn)水管內(nèi)徑為：D=［4（Q+QR）÷π÷v］1/2=［4（187.5+43.99）÷3600÷π÷1.5］1/2=0.23m集水管中心線距池底20cm，相鄰管中心距為0.5m，沿池長(zhǎng)方向排列。N=Ls/5=15根。氣浮管取15根，每根管集水量：Q0=（Q+QR）÷15=4.29×10-3m3每個(gè)集水管的空口總面積：取ε=0.63S=Q0÷ε÷V0=4.29×10-3÷0.63÷2.28=0.00298m2單個(gè)孔眼面積：取d0=0.018mS0=3.14×0.0182÷4=2.54×10-4m2則每根集水管孔眼數(shù)：n=S/S0=0.00298÷2.54×10-4=11.7，取12個(gè)。由于孔眼沿管長(zhǎng)開兩排，兩排孔徑的中心線呈45°夾角。集水管有效長(zhǎng)度為7.5m，則孔距為：l0=7.5÷(12÷2+1)=1.07m6.氣浮池排渣設(shè)施氣浮法，浮渣含水率為90%~95%，較沉淀池含水率低，其排渣方法有兩種溢渣和機(jī)械刮渣。本設(shè)計(jì)采用機(jī)械刮渣，氣浮池寬為5.06m，池壁厚度取400mm，則刮渣機(jī)跨度應(yīng)為：5.06+0.4=5.46m，由于氣浮池為矩形，所以采用橋式刮渣機(jī)。此類型的刮渣機(jī)適用范圍一般在跨度10m以下，集渣槽的位置可在池的一端或兩端。7.溶氣釋放器溶氣釋放器可選擇TS型、TJ型、TV型，其中TS型除用于實(shí)驗(yàn)性裝置外，在生產(chǎn)上已很少使用。溶氣釋放器個(gè)數(shù)：n=QR/q表四、溶氣釋放器的選型：4atm下選擇TV-111型釋放器，則q=5.91m3/h，所以釋放器個(gè)數(shù)為：n=43.99÷5.91=7.44取8個(gè)釋放器安裝宜在被處理水面下1.5m處，其工作范圍約2m直徑，確保溶氣水與污水混合充分，可采用向下安裝方式。8.課程設(shè)計(jì)體會(huì)回顧起此課程設(shè)計(jì)，至今我仍感慨頗多，從理論到實(shí)踐，在這段日子里，可以說(shuō)得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的東西，同時(shí)不僅可以鞏固了以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過(guò)的知識(shí)。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中遇到問(wèn)題，可以說(shuō)得是困難重重，但可喜的是最終都得到了解決。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，也對(duì)團(tuán)隊(duì)精神的進(jìn)行了考察，讓我們?cè)诤献髌饋?lái)更加默契，在成功后一起體會(huì)喜悅的心情。果然是團(tuán)結(jié)就是力量，只有互相之間默契融洽的配合才能換來(lái)最終完美的