工業(yè)廢水氣浮處理工藝設(shè)計.doc
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水污染控制工程課程設(shè)計任務(wù)書化學(xué)與環(huán)境工程 學(xué)院 環(huán)境工程 系 2011級 環(huán) 境 工 程 專業(yè)題目 工業(yè)廢水氣浮處理工藝設(shè)計 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: 指導(dǎo)教師: 目錄前言11、任務(wù)書1 1.1、任務(wù)背景1 1.2、設(shè)計任務(wù)11.2.1 溶氣罐的設(shè)計1 1.2.2 空壓機(jī)的選型21.2.3釋放器的設(shè)計21.2.4氣浮池的工藝設(shè)計計算2 1.3設(shè)計參數(shù)2 1.4設(shè)計計算要求32.溶氣罐的設(shè)計32.1 氣浮池所需空氣量:32.2氣固比計算42.3 回流溶氣水量4 2.4 溶氣罐容積及其工藝尺寸的計算53.空壓機(jī)與加壓水泵的選型63.1 加壓水泵選型63.2空壓機(jī)的選型74. 氣浮池工藝設(shè)計計算75.氣浮池集水管、出水設(shè)施計算96.氣浮池排渣設(shè)施107.溶氣釋放器108. 課程設(shè)計體會119.參考文獻(xiàn)12 前言 工業(yè)廢水包括生產(chǎn)廢水和生產(chǎn)污水,是指工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水和廢液,其中含有隨水流失的工業(yè)生產(chǎn)用料、中間產(chǎn)物、副產(chǎn)品以及生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污染物。而水是人類生存、社會發(fā)展不可缺少的重要資源,水資源缺乏是當(dāng)前急需解決的問題,嚴(yán)重制約著經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展,由此引起的生態(tài)環(huán)境退化、人居環(huán)境惡化等社會和環(huán)境問題將日益嚴(yán)重。因此在這里研究工業(yè)廢水氣浮處理工藝設(shè)計是極其有必要的,對于我們環(huán)境工程專業(yè)同學(xué)而言,此次課程設(shè)計對于我們關(guān)于工廠水處理的認(rèn)識具有極其重要的幫助。 1、任務(wù)書1.1、任務(wù)背景某造紙廠日排放紙機(jī)白水量為4500m3/d,擬采用部分出水回流加壓溶氣氣浮工藝進(jìn)行處理。該廢水中所含的懸浮固體SS濃度為C01200mg/L,要求經(jīng)處理后出水中的懸浮固體SS濃度Ce30mg/L。經(jīng)實驗室試驗表明,當(dāng)向每kgSS提供25L的空氣量時,可達(dá)到上述處理出水水質(zhì)指標(biāo)(氣浮池的運(yùn)轉(zhuǎn)溫度為20)。試進(jìn)行該氣浮處理工藝系統(tǒng)的設(shè)計。1.2、設(shè)計任務(wù) 1.2.1 溶氣罐的設(shè)計(1)氣固比的計算;(2)所需回流溶氣水量的計算;(3)溶氣罐容積的計算及其工藝尺寸的確定;(4)溶氣罐的選型;(5)溶氣罐實際停留時間的校核;(6)溶氣罐進(jìn)、出水管的設(shè)計及其布置。 1.2.2 空壓機(jī)的選型 (1)單位時間所需供氣量的計算; (2)空壓機(jī)所需供氣壓力的確定; (3)空壓機(jī)的選型。 1.2.3釋放器的設(shè)計 (1)根據(jù)所需溶氣水量進(jìn)行釋放器的選型; (2)確定所需釋放器的個數(shù); (3)確定釋放器的工藝布置。 1.2.4氣浮池的工藝設(shè)計計算 (1)分離室的工藝設(shè)計計算 1、根據(jù)表面負(fù)荷率計算所需分離室的表面積; 2、根據(jù)表面負(fù)荷率計算所需分離室的有效水深; 3、根據(jù)長寬比及寬深比確定分離室的平面布置; (2)接觸室的工藝設(shè)計計算 1、根據(jù)上升流速計算所需接觸室的面積; 2、根據(jù)分離室的寬度確定接觸室所需的長度(需同時根據(jù)接觸室長度不小于0.6m的施工要求確定接觸室的長度)。 (3)氣浮池總體工藝尺寸的確定 考慮超高0.30.5m,池底集水區(qū)高度0.2m。出水區(qū)長度設(shè)0.5m。 (4)氣浮池集水管的設(shè)計及其布置 1.3設(shè)計參數(shù)表一: 項目符號與數(shù)值計量單位溶氣罐的工作壓力P取3.54.0atm; 溶氣罐的水力停留時間tt1取2.53.0min溶氣罐的溶氣效率取6070;氣浮池接觸室的上升流速v1取20mm/s氣浮池的表面負(fù)荷率q取5.07.0m3/m2.h氣浮分離池的水力停留時間t2取2530min 集水管孔眼水頭損失hh取0.3m孔眼流量系數(shù)取0.94集水管最大流速v取0.50.6m/s浮渣含水率p取9095%浮渣池停留時間取5h1.4設(shè)計計算要求 1. 通過資料查閱、討論及答疑,在兩周時間內(nèi)按時獨(dú)立完成; 2. 設(shè)計計算說明書書寫整潔、工整有條理,計算正確無誤,必要之處應(yīng)加以說明;3. 通過設(shè)計計算畫出溶氣罐、氣浮池的工藝構(gòu)造及有關(guān)布置圖并標(biāo)注有關(guān)工藝尺寸;4畫出工藝流程圖。2.溶氣罐的設(shè)計2.1 氣浮池所需空氣量:當(dāng)無試驗資料時,可按下式計算Qg=Cs(fp-1)RQ/1000 (2-1)式中:Qg氣浮池所需空氣量,kg/h;空氣容重,g/L,見表1;Cs在一定溫度下,個大氣壓時的空氣溶解度,mL/Latm,見表1;f 加壓溶氣系統(tǒng)的溶氣效率,f =0.60.7;P 溶氣壓力,絕對壓力,atm;R 試驗條件下回流比或溶氣水回流比,%;Q 氣浮池處理水量,m3/h。表二、空氣在水中的溶解度溫度()空氣容重(g/L)空氣溶解度Cs(mL/Latm)01.25229.2101.20622.8201.16418.7溫度取20,則=1.164 g/L,Cs=18.7 mL/Latm,回流比R取20%,所以:Qg=1.16418.7(0.6541)0.2187.51000=1.306 kg/h2.2氣固比計算氣固比與懸浮顆粒的疏水性有關(guān),約為0.0050.006,通常由試驗確定。當(dāng)無資料時,由下式計算= Qg/(QSa) (2-2)式中:氣固比;Sa污水中懸浮物濃度,kg/m3。所以,氣固比為:=1.306187.51.2=0.0062.3 回流溶氣水量 (2-3)式中:氣固比;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。1) 壓力溶氣罐直徑 Dd=(4QRI) (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,對填料罐一般選用100200 m3/(m2h)。因此,溶氣罐直徑為:Dd=(443.99120)=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0.20.3m;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,可取1.01.3m表三、根據(jù)JB1154-73規(guī)定,當(dāng)直徑為650mm時,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=20.2120.311.2=2.924mH/D=4.54,符合高徑比要求選用RG400型溶氣罐,壓力罐內(nèi)置填料,其填料用聚丙烯階梯環(huán)。3)溶氣罐停留時間校核Vd=Dd2H4=0.97m3 Vd= QRtd 所以,td=0.9743.99=1.4min,滿足溶氣罐水力停留時間的一般要求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氣浮池所需空氣量,kg/h;f 溶氣效率,對裝階梯環(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(7360.6540.024)1000=28.24 m3/h根據(jù)結(jié)果及壓力的范圍選擇4BA7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實際供氣量為:Qa= QRKtP (3-2) =43.9917.6640.65=4780.7L空氣/h空壓機(jī)選型:Qa,=1.25Qa100060 (3-3)其中為空壓機(jī)安全系數(shù),取1.25 Qa,=1.251.254870.7100060=0.1522m3/min根據(jù)其額定供氣量Qa,=0.1522m3/min和操作壓力4atm,選擇電動標(biāo)準(zhǔn)型V-0.17/84. 氣浮池工藝設(shè)計計算4.1氣浮池接觸室:1) 接觸室表面積: Ac=(Q+ QR)/(3.6C) (4-1)式中:Ac接觸室表面積,m2;Q 氣浮池處理水量,m3/h;QR溶氣水量,m3/h;C接觸池上升速度,通常取20mm/s。所以:Ac=(187.5+43.99)3.620=3.22m22)接觸室長度 L= Ac/Bc (4-2)式中:L 接觸室長度,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1) 分離室表面積 As=(Q+ QR)(3.6vs) (4-3)式中:As分離室表面積,m2;Q 氣浮池處理水量,m3/h;QR溶氣水量,m3/h;vs分離室水流向下平均速度,通常為11.5mm/s。vs是氣浮池設(shè)計的重要參數(shù),亦即表面負(fù)荷率q ,q 取6.0m3/hm2。因此,As=(187.5+43.99)3.61.67=38.5 m22) 分離室長度 Ls= As/Bs (4-4)式中:Ls分離室長度,m;As分離室表面積,m2;Bs分離室寬度,m。對矩形池,分離室的長寬比一般取11.5:1取長寬比為1.5:1,則:Ls=7.5m, Bs=5.06m因此,接觸室寬為Bc=5.06m,長為L=0.64m3) 氣浮池有效水深 H= vst (4-5)式中:H 氣浮池有效水深,m;vs分離室水流向下平均速度,為1.67mm/s;t 氣浮池分離室停留時間,一般取2530min因此,H=1.6725601000=2.505m總高度為:2.505+0.5+0.2+0.5=3.705m4) 氣浮池容積W=( As+ Ac)H (4-6)式中:W 氣浮池容積,m3;Ac接觸室表面積,m2;As分離室表面積,m2;H 氣浮池水深,m。因此,W=(3.22+38.5)2.505=104.5 m35) 總停留時間校核T=60W/(Q+ QR) (4-7)式中:T 總停留時間,min;W 氣浮池容積,m3;Q 氣浮池處理水量,m3/h;QR溶氣水量,m3/h??傂:藭r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,其長度等于分離室長度。水位控制室深度不小于1.0m。5.氣浮池集水管、出水設(shè)施計算穿孔管孔眼向下與垂線成45夾角??讖揭?020mm為宜。一般允許的集水系統(tǒng)水頭損失為0.20.5m/s,空口流速為56m/s,干管與支管流速在0.50.7m/s,管底距池底2040cm,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,按下式計算出孔口流速V0 、孔眼尺寸和個數(shù):V0=2gh (5-1)式中:V0孔眼流速,m/s; 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(29.80.3)=2.28 m/s進(jìn)水管內(nèi)徑為:D=4(Q+ QR)v1/2=4(187.5+ 43.99)36001.51/2=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=4.2910-3m3每個集水管的空口總面積:取=0.63S= Q0V0=4.2910-30.632.28=0.00298 m2單個孔眼面積:取d0=0.018mS0=3.140.01824=2.5410-4 m2則每根集水管孔眼數(shù):n=S/ S0=0.002982.5410-4=11.7 ,取12個。由于孔眼沿管長開兩排,兩排孔徑的中心線呈45夾角。集水管有效長度為7.5m,則孔距為:l0=7.5(122+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型除用于實驗性裝置外,在生產(chǎn)上已很少使用。溶氣釋放器個數(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=5.91 m3/h,所以釋放器個數(shù)為:n=43.995.91=7.44 取8個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)計體會回顧起此課程設(shè)計,至今我仍感慨頗多,從理論到實踐,在這段日子里,可以說得是苦多于甜,但是可以學(xué)到很多很多的東西,同時不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識,而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識。通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的,只有理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來,從理論中得出結(jié)論,才能真正為社會服務(wù),從而提高自己的實際動手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計的過程中遇到問題,可以說得是困難重重,但可喜的是最終都得到了解決。 實驗過程中,也對團(tuán)隊精神的進(jìn)行了考察,讓我們在合作起來更加默契,在成功后一起體會喜悅的心情。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最終完美的結(jié)果。此次設(shè)計也讓我明白了思路即出路,有什么不懂不明白的地方要及時請教或上網(wǎng)查詢,只要認(rèn)真鉆研,動腦思考,動手實踐,就沒有弄不懂的知識,收獲頗豐。9.參考文獻(xiàn) 1) 顧夏聲等主編,水處理工程,清華大學(xué)出版社,1985; 2) 王寶貞主編,水污染控制工程,高等教育出版杜,1990; 3) 張自杰主編,排水工程(下冊),第四版,中國建筑工業(yè)出版社,2000;4) 崔玉川等編,廢水處理工藝設(shè)計計算,水利電力出版壯,1994;5) 崔玉川等編,城市污水回用深度處理設(shè)施設(shè)計計算,化學(xué)工業(yè)出版壯,12- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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