芦荟饮料废水处理工程设计

《水污染控制工程课程设计》题目：某芦荟饮料生产企业废水处理工程专业：环境工程专业同组成员：1.设计任务书1.1工程概况某芦荟开发有限公司系生产加工芦荟系列产品的企业。该公司采用美国先进技术对芦荟进行提炼、稳定、浓缩等深加工处理，同时建立起了种植、加工、销售一条龙的产业体系。在加工处理过程中产生一定量的生产废水，该废水主要来源于清洗芦荟、冲洗机械等工序，会同厂区的生活污水一同构成了该企业的主要污染源。公司领导出于高度的社会责任感和环保意识，决心将这部分废水进行综合治理，达到当地环保部门的排放要求。1.11处理水量根据该公司提供的数据，确定废水的水量Q=500m3/d即31m3/h（以每天工作16小时计）。其中，生产废水350m3/d，约占总水量的70%；生活污水150m3/h约占总水量的30%。1.1.2原水水质根据该公司提供的数据，确定生产废水和生活污水的水质如下：CODcr≤610mg/lBOD5≤250mg/lPH6～9SS140mg/l1.1.3排放水水质处理后水质执行国家《污水综合排放标准》（GB8978-1996）的一级排放标准，即：CODcr≤100mg/lBOD5≤30mg/lPH6～9SS70mg/l2、工程概况2.1项目背景某芦荟开发有限公司系生产加工芦荟系列产品的企业。该公司采用美国先进技术对芦荟进行提炼、稳定、浓缩等深加工处理，同时建立起了种植、加工、销售一条龙的产业体系。在加工处理过程中产生一定量的生产废水，该废水主要来源于清洗芦荟、冲洗机械等工序，会同厂区的生活污水一同构成了该企业的主要污染源。公司领导出于高度的社会责任感和环保意识，决心将这部分废水进行综合治理，达到当地环保部门的排放要求。根据该公司提供的数据，确定废水的水量Q=500m3/d即31m3/h（以每天工作16小时计）。其中，生产废水350m3/d，约占总水量的70%；生活污水150m3/h约占总水量的30%。污水处理厂的排放标准为国家《污水综合排放标准》（GB8978-1996）的一级排放标准。该处理废水的进水情况污染物组分BOD5CODssPH进水浓度mg/l≤250≤6101406~93、设计内容3.1废水产生概况该公司污水主要是生产废水和生活废水形成的混合废水。生产废水主要来源于清洗芦荟、冲洗机械等工序产生的。而生活污水主要是厂区的生活用水所产生的污水。此类污水中，含有大量的芦荟渣、糖类、酸类、有机物等，还含有生活污水中产生的化合物、尿素、氨氮等。未经处理的水直接排放会产生环境影响。此次设计流程主要是去除该废水中的废渣悬浮物、有机物、氨氮等。3.2水质特征在该废水中，主要污染物是生产废水中的有机物。由于生产工艺的因素，生产废水的间歇排放，废水中的COD值波动较大，生产中废料排放造成的污染负荷有时很大，不同工作日的废水COD值可相差数倍之多。3.3预期目标污水处理厂的排放标准为国家《污水综合排放标准》（GB8978-1996）的一级排放标准。污染物组分进水浓度（mg/l）出水浓度（mg/l）COD≤610≤100BOD5≤250≤30悬浮物14070PH6~96~93.4设计依据和设计思路3.4.1设计依据《污水综合排放标准》（GB8978-1996）《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）《室外排水设计规范》（GB50014-2006）《建筑给水排水设计规范》（GB50015-2003）《给排水工程结构设计规范》（GBJ69-84）《水处理设备技术条件》（JB2932-1996）《水处理设备性能试验标准》（GB/T13922-1992）3.4.2设计思路该废水主要是生产废水和生活废水，废水的BOD5/COD=0.41＞0.3，所以该废水可以使用生化法进行处理。各个工艺的比较工艺优点缺点AO工艺法流程简单；停留时间短能耗低；运行稳定占地较小；操作管理简单难降解物质的降解率较低工艺的灵活性差脱氮效率低要求进水总氮＜30mg/lUASB法负荷高，总容积小反应器内有短流现象能耗低，不需搅拌启动的时间长反映池内污泥浓度高池内的构造复杂易形成颗粒污泥接触氧化池负荷高；不需污泥回流无污泥膨胀问题运行管理较简单对水量水质波动有较强的适应力；剩余污泥少维修较麻烦填料易老化剩余污泥不易排走SBR工艺组成简单；耐冲击负荷无污泥回流设备反应推动力大运行操作灵活无污泥膨胀，易维护具有良好的脱氮除磷效果排水时间短无法达到大型污水处理项目由于该废水处理中，对悬浮物的去除效果要求没有很高，主要处理BOD、COD，并且处理的废水的流量也较小，对于接触氧化池的工艺，SS较小时，生物膜固着载体较少，导致生物膜比重较小，易脱膜，挂膜不稳定。而对于AO工艺法和UASB法处理较大流量的废水。SBR工艺简单，占地面积小，易维护，处理小型污水的效果好，也有脱氮除磷的效果。所以经过多方面对比，选用SBR的工艺方法。3.5工艺流程附录一3.6工艺流程说明3.6.1.格栅倾斜安装在污水渠道、泵房集水井的进口或污水处理厂的前端，用来截留污水中较大漂浮物和悬浮物，如：纤维、碎皮、毛发、果皮、蔬菜、木片、木条、塑料制品等，防止堵塞和缠绕水泵机组、曝气器、管道阀门、处理构筑物配水设施、进出水口，减少后续处理产生的浮渣，保证污水处理设施的正常进行。3.6.2.调节池调节污水，使其水量和水质较稳定，为后续的水处理系统提供一个稳定和优化的操作条件。具体来说，1提供对污水处理的负荷的缓冲能力，防止处理系统负荷的急剧变化。2.减少进入处理系统污水的流量波动，使处理污水时所用化学品的加料速率稳定，适合加料设备的能力。3.在控制污水的PH值、稳定水质方面，可利用不同污水自身的中和能力，减少中和作用中化学品的消耗量。4.防止高浓度的有毒物质直接进入生物化学处理系统。5.当工厂或其他系统暂停排放污水时，仍能对处理系统继续输入污水，保证系统的正常运行。3.6.3.SBR是属于“注水-反应-排水”类型的反应器，在流态上属于完全混合，但有机污染物却是随着反应时间的推移而被降解的。其操作流程为进水、反应、沉淀、出水、闲置五个几本过程组成的，从污水流入到闲置结束构成一个周期，所有处理过程都是在同一个设有曝气或者搅拌装置的反应器内依次进行的，混合液始终留在池中，从而不需另外设置沉淀池。其工艺特点是沉淀性能好，有机物去除效率高，难降解废水处理效率高，不易发生丝状菌膨胀，可除磷或者脱氮，不需二沉池及污泥回流系统。SBR主要应用于城市生活污水、工业废水，特别是难降解工业废水的处理，以及小城镇的市政污水。3.6.4.接触消毒池由于该废水是生产废水和该工厂的生活污水，废水处理后可以进行回用，如冲洗厕所、灌溉花圃用水等，所以经SBR处理后的出水需要进行消毒才可再利用。3.6.5.斜板沉淀池斜管沉淀池是指在沉淀区内设有斜管的沉淀池。具有沉淀效率高，停留时间短，占地面积少。满足澄清（固液分离）和污泥浓缩（提高回流污泥的含固率）两方面的要求，它的工作效果将直接影响系统的出水水质。3.6.6.污泥浓缩池减少污泥体积，以便后续的单元操作。污泥由中心管流入池中部，上清液从溢流堰流出，浓缩后的污泥从池底排出。浓缩池垂直方向存在3个明显区域：上部为澄清区，该区固体浓度极低；中部为阻滞区，该区浓度与入流污泥浓度相同，基本恒定，不起浓缩作用，但厚度对下部压缩区有很大影响；下部为压缩区，由于重力的作用，污泥中的空隙水被挤出，固体浓度从上到下逐渐提高。3.6.7贮泥池浓缩后的剩余污泥进入贮泥池，然后经过投泥泵进入消化池处理系统，用于调节污泥量，由于消化池采用污泥泵投加，贮泥池起到泵前调节池的作用，平衡前后处理装置的流量。3.6.8污泥脱水间将污泥含水率降低到80%以下，脱水后的污泥具有固体特征，成泥块状，能装车运输，便于最终处置与利用。3.7处理效果预测处理物质BOD5CODSS粗格栅进水浓度（mg/l）250610140去除效率（%）002出水浓度（mg/l）250610137.2细格栅进水浓度（mg/l）250610137.2去除效率（%）003出水浓度（mg/l）250610133调节池进水浓度（mg/l）250610133去除效率（%）753出水浓度（mg/l）232.5579.5129.01SBR进水浓度（mg/l）232.5579.5129.01去除效率（%）95.890.584出水浓度（mg/l）9.76555.0520.64二沉池进水浓度（mg/l）9.76555.0520.64去除效率（%）6510出水浓度（mg/l）9.179152.297518.576消毒池≤30≤100703.8各单元计算书3.8.1粗格栅设计中选择1组格栅，N=1，每个格栅的的设计流量为0.0086m3/s,流量系数为1.5,进水流量Q=0.0086×1.5=0.0129m3/s1.根据公式Qmax=vhB1计算vhQBmax12B1hvQBmax12式中：B1——进水宽度（m）Qmax——设计流量（m3/s）；v——栅前流速，取v=0.6m/s;h——栅前水深（m）B1=(2×0.0129)/0.6)=0.207m,h=B1/2=0.104m2.格栅的间隙数ehvQnsinmax式中：n——格栅栅条间隙数（个）Qmax——最大设计流量（m3/s）e——栅条间隙（m）h——栅条水深（m）α——格栅安装倾角（°）v——格栅过栅流速（m/s）设计中取h=0.104m,v=0.6m/s，e=0.04m,α=60°n=0.0129×(sin60°)0.04×0.104×0.6=5(个)3.格栅槽总宽度BB=S(n-1)+en式中B——格栅槽宽度（m）S——栅条宽度（m）e——栅条间隙（m）n——栅条间隙数（m）设计中取s=0.02mB=0.02（5-1）+0.04×5=0.28m4.进水渠道渐宽部分的长度L1=B-B12tgα1式中L1——进水渠道渐宽部分的长度（m）B1——进水明渠（m）α1——渐宽处角度（°）设计中取B1=B/2=0.14m，α1=20°L1=0.28-0.142tg20°=0.19m5.出水渠道渐窄部分的长度L2=B-B12tgα2式中L2——出水渠道渐窄部分的长度（m）α2——渐宽处角度（°）α1=α1L2=0.28-0.142tg20°=0.19m6.通过格栅的水头损失h1=kβ(sb)4/3v22gsinа式中h1——水头损失（m）β——格栅的阻力系数，查表得β=2.42k——格栅受污染物堵塞时的水头损失增大系数，一般采取k=3ξ—阻力系数，其数值与格栅栅条的断面几何形状有关，对于圆形断面，g—重力加速度；h1=3×2.42×(0.020.04)4/30.622×9.8sin60°=0.046m7.栅后明渠的总高度H=h+h1+h2式中H——栅后明渠的总高度（m）h2——明渠超高（m），一般采用0.3~0.5m设计中取h2=0.3mH=0.104+0.046+0.3=0.45m8.格栅槽总长度L=L1+L2+0.5+1.0+h1tgа式中L——格栅槽总长度（m）h1——格栅明渠的深度（m）L=0.19+0.19+0.5+1.0+0.104+0.3tg60°=2.11m9.每日栅渣量W=86400QW11000式中W——每日栅渣量（m3/d）W1——每日每103污水的栅渣量（m3/103m3污水），一般采用0.1-0.01m3/103m3污水设计中取W1=0.01m3/103m3污水,Q=0.0129m3/dW=86400×0.0129×0.011000=0.011m3/d＜0.2m3/d所以可以运用人工清渣3.8.2细格栅设计中选择1组格栅，N=1，每个格栅的的设计流量为0.0086m3/s,流量系数为1.5,进水流量Q=0.0086×1.5=0.0129m3/s1.根据公式Qmax=vhB1计算vhQBmax12B1hvQBmax12式中：B1——进水宽度（m）Qmax——设计流量，（m3/s）；v——栅前流速，取v=0.6m/s;h——栅前水深（m）B1=(2×0.0129)/0.6)=0.207m