本科毕业论文---日处理3万吨氮肥厂废水处理工艺设计.doc
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1、合肥学院2011级毕业设计 学校代码: 11059 学 号:1102031041Hefei University 毕业设计(论文)BACHELOR DISSERTATION 论文题目: 日处理3万吨氮肥厂废水处理工艺设计学位类别: 工学学士 学科专业: 环境工程 作者姓名: 赵松涛 导师姓名: 叶劲松 完成时间: 2015 年5月 日处理3万吨氮肥厂废水处理工艺设计摘 要本次毕业设计的题目为日处理3万吨氮肥厂废水处理工艺设计。进水水质情况如下COD800mg/l, BOD5250mg/l,SS300mg/l,NH4-N1000mg/l,pH89。设计主要任务是确定污水处理厂设计规模、进行多方案
2、比较、选定工艺流程、各单体设计、进行高程设计、工艺设备选型、总平面布置。 该设计采用吹脱法+AO工艺处理氮肥厂的氨氮废水。污水处理流程为:细格栅到初沉池,初沉池到调节池,调节池到吹脱塔,吹脱塔到AO池,AO池到二沉池。废水处理后排入城市管网。污泥处理流程为:从二沉池排出的污泥一部分经污泥回流泵房回流至AO池,另一部分剩余污泥脱水后外运处置。所选的吹脱法+AO工艺,对氨氮废水具有较好的处理效果。处理后达到合成氨工业水污染物排放标准(GB134582013)中的间接排放标准。关键词:氮肥厂废水;高氨氮;AO;吹脱法; Treatment process design for a 30000 ton
3、s nitrogenous fertilizer plants wastewaterAbstract This graduation project topic is the process design for the treatment of30000 tons wastewater of the nitrogen fertilizer plant in a day. The influent water quality is as follows: COD800mg/l, BOD5250mg/l, NH4-N1000mg/l, pH8, SS300mg/l 9.The primary m
4、ission is determined the sewage treatment plant design scale, carries on the multi-plan comparison, designated the technical process, carries on the elevation design, the process unit shaping, various monomers design, the total plane arrangement. Air stripping method and AO are adopt in the treatmen
5、t process of the wastewater.the specific process of the treatment is : the fine grid to the beginning of the sink, the beginning of the pool to adjust the pool, adjust the pool to air stripping tower, tower to the AO pool, AO pool to two sink.Sewage treatment into the city pipe network.Sludge treatm
6、ent process for: from the sludge of secondary sedimentation tank discharge of a part through a sludge reflux pump back to the Ao pool, another part of the residual sludge dewatering Sinotrans disposal.The +AO process of the Air stripping method has good effect for ammonia nitrogen wastewater. The qu
7、ality of the water can reached synthetic ammonia industrial water pollutant discharge standards (GB134582013) indirect discharge standard of the.KEY WORD: Nitrogenous fertilizer plant;AO; Air stripping method; The denitrogenation eliminates the phosphorus 目录第一章 设计任务及资料11.1设计题目11.2设计目的和意义11.2.1设计目的11
8、.2.2设计意义11.3设计基本要求11.4设计资料21.4.1废水水量21.4.2废水进、出水质21.5设计依据21.6设计内容2第二章 设计方案的比较和确定32.1工艺流程选择的原则32.2影响工艺流程选择的因素32.3氮肥厂废水处理方案的比较和选择32.3.1当前主要处理方法的比较32.3.2空气吹脱法+AO法52.3.3废水处理工艺流程62.3.4其他工程方案7第三章 处理单元的设计计算83.1格栅的设计83.1.1基本参数的确定93.1.2计算公式93.1.3设计计算93.2初沉池的设计123.2.1基本参数的确定123.2.2计算公式133.2.3设计计算133.3调节池的设计16
9、3.3.1基本参数的确定163.3.2设计计算163.4吹脱塔的设计173.4.1基本参数的确定173.4.2设计计算173.4.3吹脱塔设计计算183.5 AO池的设计203.5.1基本参数的确定203.5.2计算公式203.5.3 AO池设计计算213.5.4 剩余污泥量的设计计算223.5.5供气量设计233.5.6 爆气装置 253.5.7 曝气系统设计253.6二沉池的设计253.6.1基本参数的确定253.6.2计算公式263.6.3设计计算263.7污泥系统的设计293.7.1 参数的确定293.7.2污泥脱水设计293.7.3 污泥机房尺寸31第四章 处理设施设计说明314.1
10、各处理构筑物设计说明314.1.1格栅314.1.2初沉池314.1.3调节池314.1.4吹脱塔324.1.5 AO池334.1.6 二沉池334.1.7污泥脱水334.2主要构筑物一览表34第五章 高程布置345.1基本原则345.2水力计算公式345.2.1构筑物水头损失355.3各构筑物间的水力损失计算355.3.1二沉池出水堰城市污水管网口365.3.2 AO池二沉池365.3.3吹脱塔AO池365.3.4调节池吹脱塔365.3.5初沉池调节池375.3.6格栅初沉池375.4主要构筑物水面标高37参考文献40谢 辞42第一章 设计任务及资料1.1设计题目日处理3万吨氮肥厂废水处理工
11、艺设计1.2设计目的和意义1.2.1设计目的(1)掌握工业污废水处理工程项目设计的步骤和方法,学会收集设计相关资料,并知道如何从多种工艺计方案中选最合适的方案。(2)掌握污水处理工艺设计的基本技能,例如,资料查阅、工艺比较选择、参数确定、设计计算与设备选型。(3)掌握工艺流程图、平面布置图、高程图及主要构筑物图纸的绘制;掌握设计说明书的基本写作规范。1.2.2设计意义我国是人口和农业大国,化肥在经济发展和农业增产中处于非常重要的地位。而我国一些氮肥厂高氨氮废水处理效率低,高氨氮废水大量进入水体,将会导致水体污染,造成水体污染,致使水体营养化,危害水生生物。而且通水管道中微生物大量繁殖而形成生物
12、垢,影响热交换率 1。因此结合氮肥厂废水的特点,设计高效率、低能耗的氮肥厂工业废水处理工艺方案,对保护水资源、维护生产设备和提升健康品质等方面都有重要意义。1.3设计基本要求(1) 设计方案应符合实用的要求,必须确保污水处理后能够达标排放。结合考虑经济技术因素及现实条件,以及当地的具体情况。(2) 设计中各个构筑物的参数应严格按照设计规范选取,保留一定的安全系数。(3) 设计工艺必须考虑经济条件,力求处理效率和运营花费达到最佳平衡。(4) 应当力求技术合理,尽可能选择工艺成熟,管理方便,运营简单,自动化程度高的工艺,减少人员投入。(5) 条件允许时,厂界布局尽量合理、美观,同时注意注意绿化,增
13、加观赏性。1.4设计资料1.4.1废水水量根据设计任务书废水水量可按30000 m3/d计算。1.4.2废水进、出水质根据设计任务书废水水质按下表水质设计,出水水质需要满足合成氨工业水污染物排放标准(GB134582013)中的间接排放标准。表1 废水进、出水水质项目进水水质出水水质COD(mg/l)800100BOD5(mg/l)25050SS(mg/l)30060NH4-N(mg/l)100050pH89691.5设计依据(1)中华人民共和国环境保护法;(2014修订版)(2)设计任务书提供废水量及水质数据;(3)中华人民共和国水污染防治法;(2008修订版)(4)国务院关于编制全国主体功
14、能区规划的意见,(5)环保部门对污染治理的指示与要求;(6)合成氨工业水污染物排放标准(GB134582013);(7)室外排水设计规范(GBJ14-87)有关规定;(8)氮肥厂所处位置的具体情况(包括位置、气候、水源等)(9)环境工程手册1.6设计内容(1)污水处理工艺方案的确定及各处理单元的选择,包括工艺流程、各单元构筑物的工艺设计和计算、设备选型。(2)污泥处理方法的比较选择及其工艺的设计计算。(3)污水处理区的平面布置,包括污水处理站的主要处理单元,生产构筑物及附属建筑(4)处理工艺方案的主要工艺流程图,包括各处理单元的主要构筑物。(5)污水处理站各处理单元水头损失及高程计算,高程图的
15、绘制,主要处理构筑物的三视图。第二章 设计方案的比较和确定2.1工艺流程选择的原则(1)确保出水水质达到排放要求,技术可靠、处理效果稳定、先进适用;(2)各处理单元设备布置紧凑,尽可能节省土地,坚持实用美观并重的布局原则;(3)选择工艺时,应该考虑实用的处理工艺,运行管理简单、运转灵活占地少、成本少;(4)最大程度的优化设计以减少工程投资及运营费用。2.2影响工艺流程选择的因素(1)技术因素;处理规模;进水特性,重点考虑有机负荷;出水水质要求。(2)技术经济因素:占地面积,地价;基建投资;运行成本;自动化成本;自动化水平,运行管理能力。2.3氮肥厂废水处理方案的比较和选择2.3.1当前主要处理
16、方法的比较2.3.1.1物化法目前,国内处理氨氮废水的物理化学方法有许多,工艺相对成熟的主要有空气吹脱法、蒸汽汽提法、折点加氯法、离子交换法、化学沉淀法等,这些处理方法各有特点,针对不同的水质条件,选择不同的处理方法2。(1)空气吹脱法 空气吹脱法目前较为成熟,首先向吹脱塔中送入空气,空气在吹脱塔下方进入,液体在上部进入,淋洒在吹脱塔的填料上。废水与空气充分接触,因两者氨氮分压的差异,一部分氨氮从废水中转移到气体中,随空气一起排出,可通过分离器分离后资源化利用。废水pH值对吹脱率有较大的影响。吹脱过程中,NH4+转化为NH3,其反应原理如下 废水酸碱度、温度、气水比等都可以影响到吹脱效果。通常
17、情况下,当pH值提高至11左右,水温保持大约20,水力负荷为,气水比为时,氨氮去除率在85%左右3。温度对吹脱的效率有较大的影响,不宜在长时间低温地区采用。但是空气吹脱法工艺较成熟,流程简单,增加回收装置后吹脱后的氨氮可以资源化利用,以提高经济效益,故空气吹脱法在高氨氮废水处理工艺中应用较广。(2) 蒸汽汽提法 蒸汽汽提法是通过蒸汽把污水中游离态氨转化成氨气逸出水面,机理类似于吹脱法一,在较高ph情况下,使废水接触到蒸汽,将氨氮从废水中带出。气体中氨的分压和污水中氨浓度的平衡分压之间的差值是其传质过程的主要推动力。增加气液接触时间和接触面积有利于传质过程。将蒸汽作为气相进入吹脱塔,氨从废水中进
18、入蒸汽,随后在塔顶部蒸馏成液氨,或者浓氨气回收,或是用酸吸收。蒸汽汽提法效率高,条件易于控制,适宜连续排放的高浓度氨氮废水。对于浓度在100030000 mgL-1,甚至更高浓度的氨氮废水,采用该法可以经一次处理后,氨氮浓度达到15 mgL-1(国家一级排放标准)以下4。蒸汽汽提法使用蒸汽作为介质,成本较高,因此蒸汽使用量是该技术关键经济指标。传统蒸汽汽提法蒸汽量消耗较大,因此采用该法脱氨花费较多。随着近来技术的进步,蒸汽用量已经大幅下降,故新型蒸汽汽提脱氨法也有不少的应用。(3) 折点氯气法 折点加氯法:将氯气通入废水中,当浓度达到一定值时,废水中的游离氯含量最低,氨的浓度变为零,当加入量大
19、于该点时,废水中游离氯含量就会增多。盖点即是所谓的折点。此法的机理为,氯气与氨在水互相接触反应生成无害的氮气,逸出水面。折点加氯法,氯气使用量和水中氨氮的含量密切相关。二这之间有一个最佳的比例,当达到最佳比例时,氨氮吹脱率达到最高。为了确保完全反应,一般情况下氧化氨氮,需加过量的氯气。氯气浓度足够高时,脱氮率可以超过90%5。折点加氯法处理效果相对稳定,有较高的处理效率,条件适宜,可以达到90%,而且温度对处理效果影响不大。但是此法也有其局限性,运营管理过程中如果处理不当,其副产物将可能对环境产生二次污染,且此法处理水量有限,氨氮浓度也不能过大,因此,折点氯气法在实际污水处理中应用较少。2.3
20、.1.1生化法生化法在废水处理中有广泛的应用,利用微生物硝化作用和反硝化作用,先把氨氮转化为硝酸盐亚硝酸盐,然后转化为氮气,实现水体中氨氮含量的降低。生化法的优点有,脱除氨氮效率较高,无二次污染,耗能普遍低于物理化学法6。但由于微生物所能承受的废水中的氨氮浓度较低,通常生物法处理氨氮浓度不宜大于。当废水中的氨氮浓度大于200mg/l时则通常要使用物理化学法和生化法相结合的工艺,即先用物理化学方法先出去一部分氨氮以降低氨氮浓度,然后采用生化法使得氨氮浓度进一步降低以排放标准。当废水中的氨氮浓度大于1000mg/l时,国内外的生产实践中比较普遍的做法是:先将浓度较高的氨氮废水通过蒸氨的或吹脱使其氨
21、氮降到300 mgL-1左右,然后用A0法或化学沉淀法等进行后续再处理。氮肥厂生产工艺中的造气和脱硫的过程是其废水中氨氮的主要来源,废水中含量较高。通常情况下,采用物化法和生物法相结合的工艺具有较好的处理效果。氨氮质量浓度大于200mg/L时,会对后续生化处理的微生物造成较大影响,高浓度氨氮应该先经过物理化学方法处理,氨氮含量下降后,再利用生物法进一步降低其氨氮含量7。综合考虑上述各种处理方法,结合进出水水质状况及经济实际,本设计采用吹脱法+AO法处理氮肥厂高浓度氨氮废水,它主要优点是技术比较成熟,处理后能达到排放标准,并能回收利用氨氮,因而应用较广。2.3.2空气吹脱法+AO法(1)原理:即
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