某厂工业循环冷却水补充水处理的工艺设计 环境工程设计基础

某厂工业循环冷却水补充水处理的工艺设计

《环境工程设计基础》课程设计

《环境工程设计基础》课程设计说明书

（环境工程081）

设计题目：某厂工业循环冷却水补充水处理的工艺设计

设计时间：自 2011 年 12 月 21 日

至 2011 年 12 月 30 日

学生姓名：张蕾

学 号：080549

班 级：环境工程081

指导教师：邵青

河北工业大学能源与环境学院环境工程系

某厂工业循环冷却水补充水处理的工艺设计

目录

第一章 工程概况.......................................................................................................... 4

一、污水处理简介 .................................................................................................... 4

二、常用处理方法 .................................................................................................... 4

三、污水处理设备 .................................................................................................... 4

1、离心机 .............................................................................................................. 4

2、污泥脱水机 ...................................................................................................... 4

3、曝气机 .............................................................................................................. 5

4、微滤机 .............................................................................................................. 5

5、气浮机 .............................................................................................................. 5

四、污水处理工艺技术 ............................................................................................ 5

1、生物处理(活性污泥法) .................................................................................. 5

2、化学强化生物除磷污水处理工艺 .................................................................. 5

3、循环间歇曝气污水处理工艺 .......................................................................... 6

4、连续循环曝气系统工艺 .................................................................................. 7

5、曝气生物滤池生活污水处理工艺流程 .......................................................... 7

6、城市污水SPR除磷工艺 .................................................................................. 7

7、A/O生物滤池污水处理工艺流程 ................................................................... 7

8、MBFB膜生物流化床工艺 ................................................................................. 8

9、国外污水处理技术 .......................................................................................... 8

五、工艺流程的对比和选择 .................................................................................... 8

1、A/O工艺特点： ............................................................................................... 8

22、传统A/O及其改良工艺 ............................................................................... 8

3、SBR法及其变型工艺 ....................................................................................... 9

4、各种氧化沟工艺 ............................................................................................ 10

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5、生物膜 ............................................................................................................ 10

6、膜处理技术 .................................................................................................... 11

第二章 任务设计书.................................................................................................... 13

一、已知条件 .......................................................................................................... 13

二、相关资料： ...................................................................................................... 13

三、水质标准 .......................................................................................................... 13

四、设计说明要求 .................................................................................................. 14

第三章 补充水设计及计算........................................................................................ 15

一、物料平衡计算： .............................................................................................. 15

二、水平衡计算： .................................................................................................. 15

1、蒸发损失E（m3／h） ...................................................................................... 15

2、风吹损失 D （m3/h） ..................................................................................... 15

3、渗漏损失F（m3/h） ......................................................................................... 16

4、排污损失B（m3／h） ...................................................................................... 16

三、水质对比: ......................................................................................................... 16

四、工艺选择： ...................................................................................................... 17

五、 主要构筑物设计及计算 ................................................................................ 17

1、曝气沉砂池 ....................................................................................................... 17

2、涡流反应器 ........................................................................................................ 18

3、斜板沉淀池 ........................................................................................................ 19

第四章 浓缩水的处理................................................................................................ 20

参考书目...................................................................................................................... 20

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第一章 工程概况

一、污水处理简介

按污水来源分类，污水处理一般分为生产污水处理和生活污水处理。生产污水包括工业污水、农业污水以及医疗污水等，而生活污水就是日常生活产生的污水，是指各种形式的无机物和有机物的复杂混合物，包括：漂浮和悬浮的大小固体颗粒、胶状和凝胶状扩散物、纯溶液。

按污水的性质来分，水的污染有两类：一类是自然污染；另一类是人为污染。当前对水体危害较大的是人为污染。水污染可根据污染杂质的不同而主要分为化学性污染、物理性污染和生物性污染三大类。污染物主要有：未经处理而排放的工业废水；未经处理而排放的生活污水；大量使用化肥、农药、除草剂的农田污水；堆放在河边的工业废弃物和生活垃圾；水土流失；矿山污水。

目前城市生活污水排放已是我国城市水的主要污染源，城市生活污水处理是当前和今后城市节水和城市水环境保护工作的重中之重，这就要求我们要把处理生活污水设施的建设作为城市基础设施的重要内容来抓，而且是急不可待的事情 。

二、常用处理方法

三、污水处理设备

1、离心机

离心机主要用于将悬浮液中的固体颗粒与液体分开；或将乳浊液中两种密度不同，又互不相溶的液体分开(例如从牛奶中分离出奶油)；它也可用于排除湿固体中的液体，例如用洗衣机甩干湿衣服；特殊的超速管式分离机还可分离不同密度的气体混合物；利用不同密度或粒度的固体颗粒在液体中沉降速度不同的特点，有的沉降离心机还可对固体颗粒按密度或粒度进行分级。

2、污泥脱水机

污泥脱水机特点是可自动控制运行，连续生产，无级调速，对多种污泥适用，适用于给水排水，造纸，铸造，皮革，纺织，化工，食品等多种行业的污泥脱水。

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3、曝气机

曝气机是通过散气叶轮，将“微气泡”直接注入未经处理的污水中，在混凝剂和絮凝剂的共同作用下，悬浮物发生物理絮凝和化学絮凝，从而形成大的悬浮物絮团，在气泡群的浮升作用下“絮团”浮上液面形成浮渣，利用刮渣机从水中分离；不需要清理喷嘴，不会发生阻塞现象。本设备整体性好，安装方便，节省运行费用与占地面。

4、微滤机

微滤机是一种转鼓式筛网过滤装置。被处理的废水沿轴向进入鼓内，以径向辐射状经筛网流出，水中杂质(细小的悬浮物、纤维、纸浆等)即被截留于鼓筒上滤网内面。当截留在滤网上的杂质被转鼓带到上部时，被压力冲洗水反冲到排渣槽内流出。运行时，转鼓2/5的直径部分露出水面，转数为1-4r/min，滤网过滤速度可采用30-120m/h，冲洗水压力0.5-1.5kg/cm2，冲洗水量为生产水量的0.5-1.0%，用于水库水处理时，除藻效率达40-70%，除浮游生物效率达97-100%。微滤机占地面积小，生产能力大(250-36000m3/d)，操作管理方便，已成功地应用于给水及废水处理。

5、气浮机

气浮机是一种去除各种工业和市政污水中的悬浮物、油脂及各种胶状物的设备。该设备广泛应用于炼油、化工、酿造、屠宰、电镀、印染等工业废水和市政污水的处理。

按溶气方式分为：充气气浮机、溶气气浮机和电解气浮机。其原理是将难以溶解于水中的气体或两种以上不同液体高效混合(产生微细气泡粒径20-50微米)。以微小气泡作为载体，粘附水中的杂质颗粒，颗粒被气泡挟带浮升至水面与水分离，达到固液分离的目的。

四、污水处理工艺技术

1、生物处理(活性污泥法)

生物处理中采用的处理工艺有:氧化塘法(Carrouse、交替式、Orbal、Phostrip法、Phoredox法)、SBR法、AB法、生物流化床法、ICEAS法、DAT－IAT法、

23CASS(CAST，CASP)法、UNITANK法、MSBR法、A／O法、A/O、A/O、UCT法、

VIP法、UASB法、一体化生化法、集成生化加过滤法、增加流动载体法、深井曝气法、生物滤池法、生物转盘法、塔式生物滤池的生物膜法等等的城市污水一级、二级、深度处理法。

2、化学强化生物除磷污水处理工艺

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3、循环间歇曝气污水处理工艺

我国经济发展水平各地相差较大，经济发展滞后的城市还不能拿出很多资金用于污水治理，因此，怎样利用有限的资金，降低环境污染，是很多城市政府面临的问题。在污水处理方面，直到不久前，一些城市还采用一级或一级强化处理工艺技术，出水达不到国家二级排放标准对除去有机污染物的要求。循环间歇曝气工艺充分发挥高负荷氧化沟处理效率高的优点，又充分利用序批式活性污泥污水处理工艺出水好的特点，保证了系统出水达到国家污水排放一级标准在除去有机污染物方面的要求。在投资和运行费用上比通常以除去有机污染物为主的二级生物污水处理系统降低３０％左右，是适合我国现阶段污水处理要求的工艺技术。 旋转接触氧化污水处理工艺

旋转接触氧化污水处理工艺技术是在生物转盘技术基础上，结合生物接触氧化技术优点发展起来的新一代好氧生物膜处理技术。旋转接触氧化污水处理工艺技术和成套设备提供了一种简单和可靠的污水处理方法。整个污水处理系统中的转轴是唯一的转动部分，一旦机器出了故障，一般机械人员都可以进行维修。系统生物量会根据有机负荷的变化而自动补偿。附在转盘上的微生物是有生命的，当污水中的有机物增加时，微生物随之增加，相反，当污水中的有机物减少时，微生

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物随之减少。所以这污水处理系统的工作效果不容易受到流量和负荷的突然变化和停电的影响。运行费用低，只有其他曝气污水处理系统耗电的八分之一到三分之一。占地面积仅相当常规活性污泥法一半。由于生物系统中生长的微生物种类多，能够高效处理各种难降解工业污水。

4、连续循环曝气系统工艺

连续循环曝气系统工艺(Continuous Cycle Aeration System)是一种连续进水式SBR曝气系统。污水处理工艺CCAS是在SBR(Sequencing Batch Reactor，序批式处理法)的基础上改进而成。CCAS污水处理工艺对污水预处理要求不高，只设间隙15mm的机械格栅和沉砂池。生物处理核心是CCAS反应池，除磷、脱氮、降解有机物及悬浮物等功能均在该池内完成，出水可达标排放。

污水处理工艺CCAS上独特的优势：

(1)曝气时，CCAS污水处理的污水和污泥处于完全理想混合状态，保证了BOD、COD的去除率，去除率高达95%。

(2)“好氧-缺氧”及“好氧-厌氧”的反复运行模式强化了磷的吸收和硝化-反硝化作用，使氮、磷去除率达80%以上，保证了出水指标合格。

(3)沉淀时，整个CCAS反应池处于完全理想沉淀状态，使出水悬浮物极低，低的值也保证了磷的去除效果。

CCAS污水处理工艺的缺点是各池子同时间歇运行，人工控制几乎不可能，全赖电脑控制，对处理厂的管理人员素质要求很高，对设计、培训、安装、调试等工作要求较严格。

5、曝气生物滤池生活污水处理工艺流程

污水处理工艺流程简介：曝气生物滤池，就是在生物滤池处理装置中设置填料，通过人为供氧，使填料上生长大量的微生物。这种污水处理工艺流程装置由滤床、布气装置、布水装置、排水装置等组成。曝气装置采用配套专用曝气头，产生的中小气泡经填料反复切割，达到接近微控曝气的效果。由于反应池内污泥浓度高，处理设施紧凑，可大大节省占地面积，减少反应时间。

6、城市污水SPR除磷工艺

污水处理工艺流程简介：水体富营养化主要原因是人类向水体排放了大量的氨氮和磷，磷是水体富营养化的最主要因素。纵观国内污水处理流程工艺，除磷技术一直是困扰污水处理厂运行的难题。传统的物化除磷技术需要大量的药剂，具有运行成本高、污泥产量大的缺点；前置厌氧的生物除磷工艺具有运行费用低的优点，但是由于完全依赖于微生物的摄磷、释磷作用，难以达到国家污水处理工艺流程的要求。当考虑中水回用时，则更难达到要求。

7、A/O生物滤池污水处理工艺流程

污水处理工艺流程简介：由于我国小城镇居住点分散，污水源分布点多量少，城镇级污水厂的规模多低于10000吨/日。目前国内大中型城市污水处理厂经常采用的污水处理工艺有传统活性污泥法、A2/O、SBR、氧化沟等，如果以这些技术建设小城镇污水处理厂会造成由于居高不下的运行费用，无法持续运行。必须针对小城镇的特点采用投资省，运行费用低，技术稳定可靠，操作与管理相对简单的工艺。

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8、MBFB膜生物流化床工艺

MBFB工艺用于污水深度处理，能在原有污水达标排放的基础上

，经过生物流化床和陶瓷膜分离系统，进一步降低COD、NH-N、浊度等指标，一方面可直接回用，另一方面也可作为RO脱盐处理的预处理工艺，替代原有砂滤、保安过滤、超滤等冗长过滤流程，同时有机物含量的降低大大提高RO膜使用寿命，降低回用水处理成本，无机陶瓷膜分离系统，是世界第一套污水处理专用的无机膜分离系统，和其它的有机膜、无机膜相比，具有膜通量大、可反冲、全自动操作等优势。

9、国外污水处理技术

欧洲城市污水处理技术——可持续生物除磷脱氮工艺。以控制富营养化为目的的氮、磷脱除已成为各国主要的奋斗目标。无疑，应付日趋严格的排放标准，传统工艺会因上述弊端而雪上加霜。在此情形下，发展可持续污水处理工艺变得势在必行。所谓可持续污水处理工艺就是朝着最小的COD氧化、最低的CO2释放、最少的剩余污泥产量以及实现磷回收和处理水回用等方向努力。这就需要以较综合的方式来解决污水处理问题，即污水处理不应仅仅是满足单一的水质改善，同时也需要一并考虑污水及所含污染物的资源化和能源化问题，且所采用的技术必须以低能量消耗(避免出现污染转移现象)、少资源损耗为前提。

五、工艺流程的对比和选择

1、A/O工艺特点：

(1)传统A/O工艺，具有较好的硝化和反硝化效果，总氮的去除率在60%～70%之间。

(2)由于该工艺缺少厌氧条件，工艺中磷的去除效果较差，为了达到有效去除磷的效果，必须工艺中添加化学除磷。

2A2、传统/O及其改良工艺

传统A2/O法即厌氧/缺氧/好氧活性污泥法。污水流经三个不同的功能分区，在不同微生物菌群的作用下，去除污水中的有机物、氮和磷。

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该工艺在系统上是最简单的同步除磷脱氮工艺，总水力停留时间小于其它同类工艺，在厌氧(缺氧)、好氧交替运行的条件下可抑制丝状菌繁殖，克服污泥膨胀，SVI值一般小于100，有利于处理后污水与污泥的分离，运行中在厌氧和缺氧段内只需轻缓搅拌，运行费用低。由于厌氧、缺氧和好氧三个区严格分开，有利于不同微生物菌群的繁殖生长，因此除磷脱氮效果非常好。目前，该法在国内外使用较为广泛。

2但传统A/O工艺也存在本身固有的缺点。脱氮和除磷外部环境条件的要求是相

互矛盾的，脱氮要求有机负荷较低，污泥龄较长，而除磷要求有机负荷较高，污

2泥龄较短，往往很难权衡。为了克服传统A/O工艺的缺点，出现了多种改良型

A2/O工艺，其中一种就是UCT工艺。

与传统A2/O法相比，UCT工艺不同之处在于污泥先回流至缺氧池，而不是厌氧池，再将缺氧池部分混合液回流至厌氧池，从而减少了回流污泥中过多的硝酸盐对厌氧放磷的影响。但是UCT工艺增加了一次回流，多一次提升，运行费用将增加。

此工艺流程较长，构筑物较多，设备维修不便，操作管理较复杂，投资略高，相对成熟可靠，处理效果稳定，一般运用于较大规模且具有较高运行管理水平的城市污水厂。

3、SBR法及其变型工艺

序批式活性污泥法(SBR)又称间歇式活性污泥法，早在1914年就由英国学者Ardern和Locket发明的水处理工艺。80年代前后，由于自动化、计算机等高新技术的迅速发展以及在污水处理领域的普及与应用，此项技术获得重大进展。使得间歇活性污泥的运行管理也逐渐实现了自动化。由于SBR在运行过程中，各阶段的运行时间、反应器内混合液体积的变化以及运行状态等都可以根据具体污水的性质、出水水质、出水质量与运行功能要求等灵活变化。对于SBR的反应来说，只是时序控制，无空间控制障碍，所以可以灵活控制。因此，SBR工艺发展速度极快，近几年来，已发展成多种改良型，主要有：ICEAS法、CAST法、Unitank法和DAT-IAT法。

CAST工艺和SBR不同，在循环式活性污泥法中结合有生物选择器、生物反应池二个区域，容积较小的第一区作为生物选择器，第二区为主反应区。第一区和第二区在水力上是相通的。用泵将主反应区的活性污泥回流到选择器中。

UNITANK的工艺思想、池子布置和运行方式与三沟式氧化沟相类似，但在池体构型、曝气方法、出水方式等方面有所不同，一般由一矩形池子组成，内分三格，三格在水力上是相通的。池子外侧二格交替作为曝气池和沉淀池，中间池始终作为曝气池，在每一格池子中设置曝气装置，可以为表面曝气设备，也可以是鼓风曝气系统。

SBR类活性污泥法工艺操作灵活，可采用多种运行方式，但是单池处理能力较小，在较大规模的城市污水厂中采用，分组数多，控制点多，给操作管理带来了不便。为减少平面占地，该工艺也可在较大水深下运行(取决于撇水设备的能力)，但水深加大，浪费的水头较大，运行能耗较高，同时对运行过程的自控技术要求较高。 故国内仅有十余座城市污水厂采用该工艺。

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4、各种氧化沟工艺

氧化沟是上世纪中期发展起来的一种污水处理技术，因其构筑物呈封闭沟渠而得名，属于活性污泥法的一种，在实际运用中发展成多种型式，能够同时实现碳有机物氧化、氮硝化以及生物脱氮是氧化沟的基本特征。

常规氧化沟相当于普通活性污泥法中的曝气池，氧化沟可以在高、中、低不同负荷条件下运行。一般氧化沟都在低负荷条件下运行，属于延时曝气范畴，氧化沟一般具有以下特点：

①处理流程简捷，构筑物少，一般不设初沉池、污泥消化系统。

②采用的机械设备种类少，运行管理较方便。

③耐冲击负荷，出水水质稳定，一般不发生污泥膨胀现象。

④产生的污泥量少，并且污泥得到一定程度的稳定，简化了污泥处理流程。 ⑤采用氧化沟工艺的污水处理厂总占地和其它工艺的二级处理厂相比，氧化沟单体体量较大。

氧化沟工艺形式较多，主要有Orbal氧化沟、T型三沟式氧化沟、DE型氧化沟、Carrousel氧化沟等。近年来以Orbal、DE氧化沟和三沟式为主导的氧化沟工艺在污水处理工程中得到广泛的应用。

5、生物膜

(1)生物转盘

生物转盘处理是一种利用微生物来处理有机污水的设备。它集中了接触氧化法、生物滤池法和活性污泥法。转盘安装在氧化槽上，其45%的面积浸没在污水中，在动力驱动下，转盘慢速旋转，盘片上生长的生物膜吸附污水中的有机物。当盘片离开液面时，微生物得到空气中的氧气。微生物通过新陈代谢最终把有机物分解成水、无害的无机物和气体。

特点是： ①维护管理简便、动力硝耗小、运行费用低。

④能承受水质、水量的冲击负荷，工作稳定。

⑤生物膜的培养与驯化快，成熟时间短，一周即可完成。

⑥污泥量少，含水率低P＝95％～96％，沉淀性能好，易于分离脱水。

⑦易受水温、气温影响，温度低时处理效果亦低，因此北方宜建在室内。

(2)曝气生物滤池

曝气生物滤池属于生物膜法的范畴。现代曝气生物滤池是在生物接触氧化工艺的基础上引入饮用水处理中过滤的构思而产生的一种好氧废水处理工艺。其突出的特点是将生物氧化和过滤结合在一起，滤池后部不设沉淀池，通过反冲洗再生实现滤池的周期运行。其核心技术是采用多孔性的滤料作为生物载体，单位体积的生物量数倍于活性污泥法，因此具有处理负荷高，池体体积小，占地省的特点。 生物滤池运行的基本原理如下：经预处理后的污水与经过硝化后的滤池出水混合后通过滤池进水管进入滤池底部，并向上流经填料层的缺氧区，一方面反硝化细菌利用进水中的有机物将进水中的NO3--N转化为N2，实现反硝化脱氮；另一方面，SS通过一系列复杂的物化过程被填料及其上面的生物膜吸附截流在滤床内。经过缺氧区处理的污水进入好氧区，进一步降解有机物和发生硝化作用，同时继

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续去除SS。

①反应时间短、占地少、需空气量少，节能等

②对水量变动有较大适应性，具有很强得消化功能。

③反冲洗水量大。

(3)生物接触氧化池

生物接触氧化法是生物膜法的主要设施之一，生物膜法是一大类生物处理法的统称，其主要利用附着生长于某些固体物表面的微生物(即生物膜)进行有机污水处理的方法。生物膜是由高度密集的好氧菌、厌氧菌、兼性菌、真菌、原生动物以及藻类等组成的生态系统，其附着的固体介质称为滤料或载体。生物膜自滤料向外可分为庆气层、好气层、附着水层、运动水层。其原理是，生物膜首先吸附附着水层有机物，由好气层的好气菌将其分解，再进入厌气层进行厌气分解，流动水层则将老化的生物膜冲掉以生长新的生物膜，如此往复以达到净化污水的目的。老化的生物膜不断脱落下来，随水流入二次沉淀被沉淀去除。

6、膜处理技术

膜分离法是利用特殊膜(离子交换膜、半透膜)的选择透过性，对溶剂(通常是水)中的溶质或微粒进行分离或浓缩方法的统称。溶质通过膜的过程成为渗析，溶剂通过膜的过程称为渗透。在污水深度处理中常用的膜分离设备有5种。 ①微滤器(MF)

膜孔径>0.1～5.0μm，工作压力300kpa左右。可用于分离污水中的较细小颗粒物质(<15μm)和粗分散相油珠等或作为其他处理工艺的预处理，如用作反渗透设备的预处理，去除悬浮物质、CODcr、BOD5成分，减轻反渗透的负荷，使其运行稳定。

②超滤器(UF)

膜孔径0.01～0.1μm，工作压力150～700kpa。超滤器可分离水中细小颗粒物质(<10μm)和乳化油等；在用于污水深度处理时，可去除大分子与胶态物质、病毒和细菌等；或者作为反渗透的预处理。

③纳滤器(NF)

膜孔径0.001～0.01μm，操作压力500～1000kpa。纳滤器可截留分子质量为200～500的有机化合物，主要用于分离污水中多价离子和色度粒子，可除去二

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级出水中2/3盐度、4/5硬度以及超过90％的溶解有机碳和THM前体物。纳滤进水要求几乎不含浊度，故仅适用于经过砂滤、微滤、甚至超滤作为预处理的水质。 ④反渗透(RO)

膜孔径<0.001μm，操作压力>1.0Mpa。反渗透不仅可以去除盐类和离子状态的其他物质，还可以除去有机物质、胶体、细菌和病毒。反渗透对城市二级处理出水的脱盐率达90％以上，水的回收率在75％左右，CODcr、BOD5去除率在85％以上，反渗透对含氮化合物、氯化物和磷也有良好的脱除性能。为防止膜堵塞，二级处理出水通常采用过滤和活性炭吸附等预处理工艺，为了减少结垢的危险有时需要去除铁、锰等。

工艺特点：

①出水浊度<5NTU，悬浮颗粒SS去除率高达99％以上。

②结构紧凑，占地小，模块化组合设计适用于各种规模的处理。

③投资高，膜寿命短，一般为三年。

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第二章 任务设计书

一、已知条件

一套工业循环冷却系统处于稳态操作状态，循环水量R=5000 m3/h，F=0， D=0， t1-t2=15℃ ，E可按最大量考虑，浓缩倍数为4，设计补水量可按1.2倍的计算值考虑。根据补充水水质要求选择处理工艺并加以比较，论证，按照设计程序写出设计计算书（包括物料衡算、工艺流程选择比较等）;设计一套补充水处理工艺流程并画出一张带控制点的工艺流程图(A3);提出浓缩水工艺处理方案。根据工业循环冷却水系统补充水标准，拟用黄河水作为补充水（水质指标：最大悬浮物100mg/l，pH=7.0其它数据见下表。

二、相关资料： 循环冷却水系统流程如图所示。当冷却塔底部的水池充满冷却水后，用泵送入热交换器，使工艺热流体得到冷却，而水则被加热；被加热的冷却水送至冷却塔塔顶与从塔底进入的空气进行热交换，水被蒸发冷却，冷却后再循环使用。 水在冷却塔中进行冷却时，水量要减

少，一部分是蒸发所损失的水量E，

另一部分是飞溅损失和随空气携出

的雾沫夹带损失的水量损失D（简称

为风吹损失）。蒸发所损失的水量中

不含盐份和其它杂质的，因此由于水的不断蒸发，却使得循环冷却水系统

中的盐份和其它有害杂质不断的浓

缩，浓度不断增高。为使循环冷却水敞开式循环冷却水系统 系统中的盐分和其它一些有害杂质1-换热器;2-冷却塔;3集水池;4-循环水泵; 的浓度控制在所允许的极限值以内，5-补充水;6-排污水;7-集水池处加药 而必须有一定比例的水量要从冷却

水系统中排放掉，排放掉的这部分水量称为排污水量B，此外还有渗漏损失F，要保持循环冷却水系统的水量R处于平衡，就必须要有一定比例的补充水量M。 其中： 浓缩倍数K=C循/C补

式中 C循——循环水中某离子的浓度；

C补——补充水中某离子的浓度。

用来计算浓缩倍数的离子，要求它的浓度除了随着浓缩过程而增加外，不受其他外界条件的干扰，如加热、沉淀、投加药剂等，通常选用的有Cl-、SiO2、K+等离子。

三、水质标准

中华人民共和国标准《工业循环冷却水处理设计规范》（GB-50050-95）中循环冷却水的水质标准，见下表

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3 2、硅酸以SiO2计

3、Mg2+以CaCO3计

四、设计说明要求

1.设计依据 （已知设计条件、标准等）

二、工艺计算（物料衡算）

三、工艺方案分析与论证

四、工艺方案流程图

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第三章 补充水设计及计算

一、物料平衡计算：

黄河水质验算

黄河水水质指标：最大悬浮物100mg/l，pH=7.0其它数据见下表。

由电荷平衡式为：

[H+] + 2[Ca2+] +2 [Mg2+] + [Na+] +[K+]=[ HCO3-] + 2 [SO42-]+ [Cl-] + [OH-]

带入数据可计算得Cl- 浓度为28.3 mg/L

二、水平衡计算：

1、蒸发损失E（m3／h）

冷却塔中，循环冷却水因蒸发而损失的水量E与气候和冷却幅度有关，通常以蒸发损失率a来表示。进入冷却塔的水量愈大，损失的E也就愈多，以式表示如下

E=a（R-B） m3／h

a＝e（t1－t2）％

式中 a——蒸发损失率，％；

R——系统中循环水量，m3／h；

B——系统中排污水量， m3／h ；

t1、、t2 ——为循环冷却水进、出冷却塔的温度，℃；

e——损失系数，与季节有关。

夏季（25－30℃）为0.15—0.16

冬季（一15－10℃）为0.06—0.08

春、秋季（0－10℃）为0.10-0.12

因为E取最大值 所以e取0.16

a＝e（t1－t2）％＝0.16×（15℃）％=2.4％

E=2.4%（5000-B）m3／h （1）

2、风吹损失 D （m3/h）

风吹损失（包括飞溅和雾沫夹带）除与当地的风速有关外，还与冷却塔的型式和

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结构有关，一般自然通风冷却塔比机械通风冷却塔的风吹损失要大些，若塔中装有良好的收水器，其风吹损失比不装收水器的要小些，风吹损失通常以占循环水量R的百分率来估计，其值约为

D＝0

3、渗漏损失F（m3/h）

良好的循环冷却水系统，管道连接处，泵的进、出口和水池等地方都不应该有渗漏，但是管理不善，安装不好，渗漏就不可避免，因此在考虑补充水量时，应视系统具体情况而定。

F＝0

4、排污损失B（m3／h）

排污水量B与冷却塔的蒸发量和浓缩倍数K的大小有关。我们可以通过下列物料衡算，找出B和E与K的关系式。

如上所述，M＝E＋D＋B＋F。设循环系统中，除了有补充水加入和排污、蒸发、风吹、渗漏等损失外，再没有其他的水流或离子加入或排出系统，那么整个系统在循环浓缩过程中，就可对循环水中某些不受加热、沉淀等干扰的离子，如CI-、K+、Na+等，[其离子浓度为c（g/m3）]作物料衡算

M C补= E C循十B C循十 D C循十 F C循

蒸发时，离子不会随水蒸气逸出，所以实际上c蒸等于零，故

上式可写成

M C补=（B＋ D＋ F）C循

M C补=B C循

K=C循/C补=4

所以 M =4B 代入（2）得 E=3B （3）

将（3） 代入（1） 得B=39.68 M=158.72≈160 m3/h

考虑实际用水量乘以系数1.2 ，得 1.2M=192 m3/h

渗漏F =0

三、水质对比:

黄河水的ss值为100mg/l 而国家要求的冷却水的ss为≤10mg/l 所以该工艺的选择须以出去ss为主要目标。

某厂工业循环冷却水补充水处理的工艺设计

黄河水总硬度为57mg/l 而国家要求的冷却水的硬度为30—200mg/l 所以该工艺的选择不用考虑硬度的处理。

黄河水Cl-为28.3 mg/L 而国家要求的冷却水的Cl-为≤300mg/l 腐蚀性较小所以该工艺的选择不用考虑Cl-的去除。

四、工艺选择：

由于该工艺主要是处理ss，而目前同行的ss处理工艺有：重力沉降、混凝法、气浮法、过滤、等几种方式。

重力沉降法——对于水中的悬浮物质，可以通过颗粒与水的密度差，在重力作用下进行分离。

离心法——动力消耗高，导致污水处理成本增加。

过滤法——滤料更换及维修的成本较高。

混凝法可以有效的去除ss，混凝法是向水中投加混凝剂，是细小的悬浮物和胶体微粒聚集形成较大的絮凝体而分离的过程。

综上选择投加混凝剂除去水中的ss。

五、 主要构筑物设计及计算

1、曝气沉砂池

池子总有效容积

Qmax 192m3/h 0.53m3/s

W 60Qmaxt 60 0.053 2 6.4m3

t——最大流量时停留时间（取1-3min）

某厂工业循环冷却水补充水处理的工艺设计

水流断面积

A Qmax0.053 0.53 m V10.1

V1——最大流量时的水平速度（取0.06-0.12m/s）

池子总宽度

B A0.53 0.27 m h22

h2——设计有效水深（取2-3m）

池子长度

L W6.4 12 m A0.53

空气量

q=3600dQmax=3600×0.1×0.053=19.2(m3/h)

d——每平方米污水所需空气量（取0.1-0.2m3）

2、涡流反应器

圆柱部分有效面积

f1 Q192 5.3m2 3.6nv13.6 2 5

v1——圆柱部分上升流速（取4-5mm/s）

n——池数（不少于2个）

圆柱部分直径

D1 4f1

4 5.3 2.6 m 3.14

圆锥部分底面积

f2 Q192 0.038m2 3600nv23600 2 0.7

v1——底部入口处流速（取0.7m/s）

圆锥部分底直径

D2 4f2

4 0.038 0.22 m 3.14

圆柱部分高度

某厂工业循环冷却水补充水处理的工艺设计

H2 D12.6 1.3 m 22

圆锥部分高度

H1 D1 D2 2.6 0.2240cos cos 1.12 m 2222

θ——底部椎角（取30o-45o）

池容积

22 V D12H2 D12 D1D2 D2H1 D2H3 9.08 m3 4124

H3——池底部立管高度（取0.3m）

反应时间

T 60nV60 2 9.08 5.7 min Q192

水头损失

v20.72

h h0 H1 H2 H3 0.04 2.6 0.22 0.3 1.6 0.165m3 2g2 9.8

——进口局部阻力系数（取1-2）

3、斜板沉淀池

池子水面面积

F Qmax192 8.79m2 0.91nq 0.91 4 6

0.91——斜板区面积利用系数

q，——设计表面负荷（取4-8m3/（m2h））

n池数（不少于2个）

池子平面尺寸 方形边长a F 8.79 3.0 m

池内停留时间

3 60 0.8 1.4 2 60 h2 h3 20 min t q 6

h2——斜板区上部水深（取0.5-1.0m）

h3——斜板高度（斜板长度取1.0-1.2m安装角度60o）

某厂工业循环冷却水补充水处理的工艺设计

第四章 浓缩水的处理

在敞开式循环水系统中,由于开水不断蒸发,水不断浓缩,水的硬度,咸度不断升高,为保证水量不变,需补充水达到动态平衡。

当水的碱度太高时,会发生结垢。处理方法:加硫酸降低PH值,水中还要投加缓蚀阻垢剂,杀菌灭藻剂.一般PH值控制在8-9之间。偏碱下运行。

经比较采用化学处理法：一般是加入3种不同作用的水处理药剂：缓蚀剂、阻垢剂及杀菌减藻剂。采用合理及科学的药剂配比，可以较完善地全面地达到缓蚀，阻垢、杀菌减藻的功能，是一种较为理想的水处理方法。

参考书目

书名

《水污染控制工程》

《污水处理技术》

《给水排水工程常用

数据速查手册》

《水处理构筑物设计

与计算》

《化工工程CAD技术

应用及实例》

作者 高延耀 顾卫国 周 琪 编 柏景方 主编 出版社 高等教育出版 哈尔滨工业大学出版社 徐晋荣 主编 中国建材工业出版社 尹士君 主编 杨松林 于奕峰 编 化学工业出版社 化学工业出版社

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/uux1.html