汽車清洗污水回收系統的設計【PDF圖紙+畢業論文+任務書+開題報告】

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The water quality characteristics of?oil?washing wastewater?is the main pollutant in?car washing wastewater. According to the oil pollutant of car washing wastewater is divided into two major categories: the first is less oil, car washing wastewater with mud and sand, detergent more; the second is oil content, mud and sand, detergent like substances were higher for the car washing wastewater, this kind of wastewater treatment process is relatively complex. The design of?car washing wastewater?of oil,?mud and sand, detergent substances?were higher.?First through the grille and sewage pool of water particle filter and after the pool that lie between oil processing oil, and then go to mixed agglutination and inclined plate sedimentation tank, sedimentation treatment of small particles of water, finally through the activated carbon removal of chroma and add the disinfectant for water disinfection, can attain the standard car wash again.?This design?has a?good treatment effect, simple process, small occupied area, stable operation,low power consumption advantages. Car washing sewage water treatment system of great benefit, the annual waste a lot of water resources, in order to let the sewage treatment technology effectively realize water saving to ensure water quality may be re washing, automatic control technology used in wastewater treatment, improve the automation level of wastewater treatment has become a key problem in sewage treatment. In this paper, based on the design of car washing wastewater treatment, considering the process of sewage treatment, investigate how to automatically for sewage treatment, and give full consideration to the operation of sewage treatment system.?This paper mainly introduces the?oil separation tank,?flocculation tank,?filter?and other sewage treatment?process. Key words:?grid oil separator coagulation tank filter water pump clean water tank 1 緒論 2014年我國的汽車總量將近1.4億輛，比10年前提高的29.9%。全國有31個城市汽車數量超過100萬輛，其中北京汽車超過500萬輛[1]。目前我國是世界汽車消費第一大國，現在每年的汽車增長還在持續增長，我國的汽車消費越來越多，隨之洗車的污水也越來越多了。洗車污水中含有清潔劑、油污、泥沙等大量污染物質，如不經處理就直接排放，會對水體造成很大的污染。在現在這個淡水越來越少的時代，我們應該充分利用水資源，污水再利用不僅能保護環境還能節約用水減少洗車店的開銷。 我國汽車總量飛速發展，清洗一輛小型汽車大概需用水0.06-0.1m3。以全國轎車總保有量以4000萬輛計算，如每周洗車一次，洗車用水以0.1m3每輛計算，每年用水就達20857萬m3，行業市場年市值估算31.2億元。2014年北京擁有小型汽車約500萬輛，以每輛車清洗一次用水0.1m3每周清洗1次計，洗車用水將是2607萬m3一年，相當于1座中型水庫的儲水量。水是生命之源，地球上的任何生命都離不開水。地球上大概有71%的區域被水覆蓋，但是可供人類使用的淡水卻只有水總量的2.53%，能直接供人類使用的淡水僅僅只占淡水總量的0.3%，可見汽車洗車廢水回收利用是該行業節能的重中之重，加強對本行業的污染回收利用是世界節約用水的重要工作。 根據《污水綜合排放標準》（GB8978-1996），新擴改《污水綜合排放標準》（2002年）排放標準，[2]洗車污水不能直接排放要經過處理，洗車店污水亂排放最高罰兩萬。洗車店的水費是按特殊行業水費收取的1噸平均要7.5元(每個地區的價格不一樣)，北京洗車用水要40元一噸。假如一家洗車店一天洗200輛車，平均每輛車耗水量在100升左右那么可以一年要花大約25.6萬的水費，通過污水回收系統可以使水達到80%的回收，平均每輛車耗水量在20升左右，一年可以省20萬的水費，目前市場的污水處理系統一套大概10萬左右，由此可見有了污水處理系統不僅可以節約用水，而且還有可觀的收益。 2 系統設計方案的確定 2.1 洗車場數據的設定 本設計假設洗車店是10個車位的，用高壓水槍洗車的話，每輛車洗車用水大概100L，洗一輛車要10分鐘。每天洗200輛車，每天20噸污水。若流量q=6 m3/h、流速u=0.6 m/s。管徑計算公式： d=18.8×[(q/u)^(0.5)]=40.3選擇DN40的水管。DN40 外半徑48.3壁厚3.5[3]。按平均每天20噸污水進行設計。污水處理2個小時可進行再次利用。洗車場每天工作8個小時，因此污水處理系統容積要在5噸以上。在洗車污水進入污水處理系統前，要有簡單的過濾處理，除去沙粒以及樹葉的大物體，起到保護污水處理系統不被堵塞以及損壞。 圖1.4 DN40水管 2.2 方案的種類及選擇 2.2.1 傳統污水處理工藝 傳統的洗車污水處理采用沉淀-除油-過濾的處理工藝，這種傳統的處理工藝有專門的除砂、除油工藝，占地面積較大，出水滿足廢水排放標準[4]。 2.2.2 電解法處理洗車廢水 采用生物接觸氧化池、膜過濾等技術，采用重力分離法或者吸附聚結法，這個處理方法不僅占地面積大，而且處理效果不理想。雖然采用電解槽處理洗車污水，可以去除油、細菌等污染物，處理后的水符合排放標準，但總體來說還是不合適。 2.2.3 膜生物反應器 用膜生物反應器處理洗車廢水，洗車污水經過污水沉砂隔油池，去除污水中比重較大的無機砂粒和浮油有后，依靠膜的過濾中以及膜中培養的細菌對污泥進行處理，這個處理辦法可以使水質穩定，占地小，運行管理簡單，易于實現自動化。 2.2.4 沉沙-除油-混凝沉淀-過濾-消毒的處理工藝 洗車的廢水先經過沉淀除去水中的沙粒以及打顆粒物體，經過除油可以除去懸浮狀態的油，乳化狀態、膠體狀態的油以及水中小顆?？梢岳眉铀幖尤胄跄齽┖椭齽┦蛊湫纬尚躞w，然后經過沉淀，達到去除目的，最終經過活性炭過濾可脫色、脫臭，是提高水質的重要措施。最后通過加藥系統加入消毒液，保證出水安全性，達到可回收利用的目的。 對上述方案進行比較得到，傳統污水處理工藝出水雖然滿足廢水排放標準，但是處理后的水總有大腸桿菌、濁度等指標上不滿足回用洗車用水的要求。電解法處理洗車廢水需要消耗電能，消耗鋼材，運行費用較高，占地面積大。膜生物反應器必須連續的運行方式以保持細菌的活性。而且不適合低于水溫8攝氏度，不然也會影響細菌活性，這些都會導致出水的惡化。所以最終我選擇（沉淀-除油-混凝沉淀-過濾-消毒）這個方案，這個方案水質可以達到生活雜用水標準，性能優良，工藝流程簡單，處理效果好，節水率高達80%以上，水可長期使，節水率高，操作簡單。 2.3 設計流程 設計流程:格柵—沉沙—除油—調節—混凝沉淀—過濾—消毒-再次利用。 先在洗車店地上鋪上格柵，格柵可以擋住較大的物體，起到初步過濾的作用，經過沉沙池除去沙子，經過除油池除油，然后通過調節池對水的流速進行控制及起到安全閥的作用。污水到混凝池后利用加藥系統加入絮凝劑和助凝劑使水中的小顆粒凝聚成大顆粒，經過斜板沉淀池進行沉淀，再經過活性炭脫色、脫臭、脫氯，最后加入消毒液就可以再次利用了。 3 系統的詳細設計 3.1 格柵的選擇 格柵，是扁鋼和扭鋼焊接而成，格柵其主要用途在休息平臺，走道，水溝蓋和踏步板等方面，也用在洗車污水處理等方面。[5]因他的優越性越來越多的被廣泛采用。按柵條間距的大小不同，格柵分為粗格柵、中格柵和細格柵3類。玻璃鋼格柵：是一種用玻璃纖維作增強材料，不飽和聚酯樹脂和氫氧化鋁粉為基體，經過特殊的加工復合而成的一種帶有許多空格的板狀材料。玻璃鋼格柵比普通的格柵更輕質、高強、且便于切割、安裝。一般轎車長度3.6-4m，寬度1.5-1.7m，因此我選擇50×38×38的玻璃鋼格柵尺寸1220×4010。最重可以承載5噸。 圖3.1 格柵 3.2 隔油池的選擇與計算 水中的油一般以三種狀態存在：（1）懸浮狀態：漂浮水面，占廢水中油量的80%-85%。（2）乳化狀態：油在水中呈乳化狀態，占廢水中油量的10%-15%。(3)溶解狀態：溶于水中的油，占廢水中油量的0.2～0.5%。[6]隔油池是利用廢水中油和水的比重不同而達到分離的目的。含油廢水通過水槽進入平面為矩形的隔油池，沿水平方向緩慢流動，在流動中油品上浮水面，達到除去懸浮油的目的，經過后續處理，去除乳化油。 設計參數： 確定設計流量為6m3/h。 設計每秒流量：Q=6×1000/3600＝1.67 L/S， 沖洗時間10min每輛， 污水在隔油池停留時間5min。 因此查隔油池型號表可以得知應選擇0.6m3左右的有效容積。 因此選擇0.6m3的三級隔油池。平流式三級隔油池的原理如下圖，右邊有進水口，總共有3個隔板；3個隔油板，每個隔板與隔油板的距離僅一個隔板距離的十分之一。那么水進入第一個隔板后油漂浮水面，有十分之一的油進入下一個隔板中，以此類推最后只有千分之一的油從出水口流出。洗車污水中油含量比較少，因此隔油池可以一段時間打開蓋板清理一次。 圖3.2 三級隔油池 3.3 調節池的選擇與計算 洗車污水在不同工段、不同時間所排放的污水差別大。這些問題都會給處理操作帶來很大的麻煩，使污水處理設施難以維持正常操作。因此，對于特征上波動比較大的污水，有必要在污水進入處理主體之前，先將污水導入調節池進行均和調節處理，使其水量和水質都比較穩定，這樣就可為后續的水處理系統提供一個穩定和優化的操作條件?？傊姓{節池可以不受廢水高峰流量或濃度變化的影響，洗車污水一般不連續排水，若有多股水，水質以及ph值差別較大，會影響后面加藥系統的運行，因此要有個水量緩沖功能的裝置。具體說來，調節的作用主要體現在以下幾個方面： （1）產生對污水的緩沖作用，防止系統負荷過度。 （2）可以減少進入污水處理系統的流量波動，使加藥系統在處理污水時所用化學品的量能達到穩定。 （3）可以起到控制污水的pH值、穩定水質方面，可利用不同污水自身的中和能力，減少加藥系統的藥品消耗量。 （4）當暫時停止洗車時，仍能對處理系統繼續輸入污水，保證系統的正常運行。 （5）可以起到保護作用，當發生洪水，可以對后面的裝置起到保護作用。 設計參數： 設計流量Q=1.67L/S ，水力停留時間20分鐘 調節池有效容積 V=QT=1.67×2/6=0.57m3 取池子總高度H=0.6m,寬度為1m，長度為1m 3.4 水泵的選擇與計算 泵是輸送液體或使液體增壓的機械。它將電動機的電能轉換為其液體的能量使其壓力增加。主要可以用來運輸液體也可運輸液體、氣體混合物以及含固體的液體。根據不同的工作原理可分為潛水泵、立式泵、臥式泵、等類型。本設計就是利用潛水泵將污水進行加壓運輸。 最大涌水量Q=6m3/h 最大涌水量時水泵必須的排水能力Qe=6×1.2=7.2m3/h 查水泵目錄最終選擇WQD6-7-0.45的水泵。 調節池水泵的計算：水壓P=pgH=1000×9.8×7=6.86Mpa 沿程損失：hf=λLV2/2gd=1.8×0.5×4/0.2×2×9.8=0.918Mpa 局部損失：hm=ξV2/2g=4×20/2×9.8=4.08Mpa 損失綜合：Hw=hf+hn=4.998Mpa<6.86MPa[7] 由計算可得調節池的水泵可行。本設計的前面2個水泵后面有過濾裝置，因此也可以用揚程較大的水泵增加水的流速。 活性炭過濾池前面的水泵無局部損失。 因此沿程損失：hf=λLV2/2gd=1.8×0.5×4/0.2×2×9.8=0.918Mpa<6.86,所以可以使用。 清水池水泵離地面揚程2m，，而WQD6-7-0.45又7m揚程，所以不存在水泵不能運行的可能。設計3個水泵都可以使用WQD6-7-0.45的水泵。考慮到洗車污水的間斷性，我設計在水泵內部安裝壓力自動開關，水泵會在水量不足時自動停止工作，增加了產品的安全性，也提高了產品的壽命。[8] 圖3.4水泵 3.5 混凝反應池的選擇與計算 水中懸浮的顆粒在粒徑小到一定程度時，其布朗運動的可以阻止重力的作用，使顆粒不產生沉降，這種懸浮的顆?？梢蚤L時間保漂浮定狀態。，而且懸浮的顆粒表面通常都帶電，顆粒間有相互的電荷斥力使顆粒間不易合并變大，因此增加了懸浮顆粒的穩定性?；炷磻氐淖饔镁褪羌尤霂д姷幕炷齽?，使顆粒的負電和混凝劑進行中和，最終使顆粒結合。總之就是顆粒間通過碰撞、表面吸附等作用，互相結合變大，以利于從水中分離?；炷窃诩铀幭到y藥物的作用下，使廢水中的膠體和細微懸浮物凝聚成絮凝體。它不僅可以降低水的渾濁度，而且可以除去水中的有毒有害污染物。本設計采用機械攪拌絮凝池。機械攪拌絮凝池絮凝效果好，水頭損失較小，可適應水質、水量的變化。 設計流量Q=6m3/h,池數n=2個，單池設計流量Q=3m3/h，絮凝時間t=20min，池內平均水深采用h=0.8m。葉輪旋轉時應不露出水面，也不觸及池底，取葉片長度L=0.25m，寬度b=0.01m葉片與底面的距離D=0.18m。池長A=1m，池寬B=0.6m，池高C=1m。 每臺攪拌器板面積與絮凝池水斷面積之比：n=4bL/Bh=4*0.25*0.01/0.6*0.8=20.8%<25%。[9]因此符合要求。 圖3.5混凝反應池 3.6 加藥系統的選擇與計算 加藥系統是一種自動投藥的設備，用于各種水處理系統。本設計是利用加藥系統加入絮凝劑和助凝劑。絮凝劑我選擇聚合硫酸氯化鐵鋁在污水處理中，有著比明礬更好的效果，處理含油廢水的效果也很好，可以處理隔油池沒有處理干凈的油，處理后的絮凝物比重大，絮凝速度快，易過濾，其原料成本較低，適合洗車污水的處理。助凝劑我選擇活性硅酸，在加入絮凝劑后使水中的固體顆粒分離出來，但是在水中仍處于乳化或者混合狀態，為使這些顆粒徹底從水中分離出來，從而添加助凝劑。來增大固體顆粒徑，從而達到更好的過濾效果。[10] 圖3.6 加藥系統 查找資料得加藥一般投加量約為5公斤每噸，每天洗車污水20噸，那么每天需要加入絮凝劑和助凝劑各0.1噸。加藥系統有1噸容積，10天要重新對絮凝劑和助凝劑加藥桶注藥一次。 清水池消毒液加藥系統成分采用二氧化氯，二氧化氯是一種強氧化劑，溶于水后很安全, 是國際上公認消毒中唯一高效消毒劑。查找資料洗車污水每噸水加0.01公斤的二氧化氯，一天加0.2公斤。消毒系統為0.05噸，因此250天換一次消毒液。[11] 3.7 斜板沉淀池的選擇與計算 斜板沉淀池有著結構簡單、材料便宜、運行穩定、容易操作、節約能源、占地省、投資少、效率高、沉淀效果好等優點。[12]斜板沉淀池是根據淺池沉淀理論設計出來的高效組合式沉淀裝置。斜板沉淀池在沉淀區域有密集的斜板，使經過加藥系統處理后的水中懸浮顆粒在斜板中進行沉淀，水沿著斜板向上流動，水中顆粒在在向上流動中受到斜板的碰撞，使顆粒可以在重力作用下沿斜板滑至池底，最終再集中排出。斜板沉淀池的沉淀方法比傳統沉淀可以提高效率60%。還可以根據不同的污水來設計不同距離的斜管起最好的沉淀效果。斜板沉淀經過研究證明60度的斜板有著最佳的沉淀效果。因此本設計采用60度的斜板沉淀池 圖3.7 斜板 經過加藥系統使污水絮凝后，取q=3mm/s (mm/s是振動速度值) Q=6m3/h 絮凝時間為15—20min 斜板的傾角 θ=60。 斜板長度L=0.8m 斜板凈板距P=0.05m 斜板有效系數η=0.9 顆粒沉降速度μ=0.4mm/s=0.0004m/s 斜板高度h=0.8sin60。=0.69m 設計的斜板面積A=0.6×0.8=0.48m2 計算的斜板面積Af=Q/μη=6/0.0004×3600×0.9×10=0.47m2<0.48,符合。 污泥計算：《給排水設計手冊》（第二版）提供了化學污泥產量預測公式。 TDS：總干泥量kg/d T：設計采用的原水濁度 E1：濁度與SS的換算系數 C：0.2×葉綠素ug/L；A：聚合硫酸氯化鐵鋁mg/L；B：活性硅酸mg/L。[13] TDS=Q（T×E1+0.2C+1.53A+B）=6（5×0.7+0.2×20+1.53×1）=0.01噸 本設計的集泥斗容積=0.3×0.6×0.5=0.09噸，因此大約9天清理一次污泥。 3.8 活性炭過濾器的選擇與計算 活性炭可以除去清水中的異色，異味還可除去污水中的重金屬物質。活性炭過濾器結構簡單，適用于各種污水處理中?；钚蕴吭硎窃诒砻嫘纬梢粚悠胶獾谋砻鏉舛?，然后把污水中的雜質吸附到活性炭顆粒內?；钚蕴款w粒越小，過濾面積越大，過濾效果越好，因此粉末狀的活性炭是過濾效果最好的，但是粉末狀的活性炭會在過濾時被水沖走，因此不采用粉末狀。所以采用條狀的活性炭，條狀的活性炭吸附能力強，而且方便攜帶和更換。在污水處理中過濾效果還和污水與活性炭的接觸時間有關，污水與活性炭接觸時間越長，過濾后的水質越好。因此本設計是選擇條狀的活性炭。 設計流量Q=6m3/h 過濾速度v=0.07m/h 面積F1=0.6×0.8=0.48m2 活性炭過濾器數n=1131個 活性炭高度H=0.5m 活性炭半徑：D=10mm； 出水水質：懸浮固體＜1.0mg/l 游離氯＜0.1mg/l。 過濾器直徑：d=5mm 過濾器高度=1m 設計計算： 過濾器面積：F=Q v = 0.42m2<0.48 m2。 滿足過濾要求，符合。[14] 圖3.8活性炭 3.9 清水池的選擇與計算 清水池是貯存污水處理后的清水。清水池作用是讓過濾后的水，沿著管道輸送到地面再次使用的儲水池，并在清水中加入消毒液進行一段時間消毒，讓水中的大腸桿菌等病菌進行殺滅以達到滅菌的效果[15]。 清水池設計參數：停留時間：10min—60min ，本設計采用 t=10min 設計的容積： V=0.6×2×1=1.2m3 Q=6m3/h 參數計算的容積：V=Qt=6×1/6=1m3<1.2m3,符合。 4 總結 畢業設計是我們作為學生在學習階段的最后一個環節，是對所學基礎知識和專業知識的一種綜合應用，是一種綜合的再學習、再提高的過程，這一過程對學生的學習能力和獨立思考及工作能力也是一個培養，同時畢業設計也是一個重要的環節，是我們步入社會參與實際工作的一次極好的演示，也是對我們自學能力和解決問題能力的一次考驗，是學校生活與社會生活間的過渡。 通過幾個月的畢業設計，我主要完成了以下工作: （1）.通過查閱資料，了解洗車污水處理設計方面的知識，掌握基本原理及方法，針對我所設計的污水處理，做出規劃和思考。 （2）.提出了具體的處理步驟和方法，對污水處理系統布置方案以及參數的確定。并確定洗車污水處理的大致方案。 （3）.上網學習CATIA繪圖軟件,根據污水量計算參數，畫出相應的CATIA圖并對部件進行參數計算選擇適合的零件及尺寸。 (4）. 查找了大量的閱讀了大量的相關文獻,進行了整理,歸納.通過理解參考文獻中的內涵，思路精華，通過自己的總結，歸納，完成了論文的基本寫作。 （5）.最終對論文中發現的錯別字或不通的地方進行了修改，對老師指出的格式錯誤，內容不符的地方也進行了修改,對論文以及格式封面的修改，最終完成畢業論文。 在做畢業設計的這段時間里，我收獲頗多，掌握了很多關于機械設計的知識，讓我在機械設計的道路上各加堅定腳步。 5 參考文獻 [1]佚名.全國已有31個城市汽車保有量過百萬.京華時報 2014年02月08日 http://www.iautos.cn/news/newscontent.asp?newsid=68495 [2]中華人民共和國國家標準污水綜合排放標準.國家環境保護局1996-10-04 http://wenku.baidu.com/link?url=atnO0IYhmWsaEdizMn6VSlcW78qks2QHZHPYUeyH9b6UJ- pbISM73gXoLzIot2-QoucVXsPMmhvZnS5BnU1UlmSV0t7CqX6FI6qhjoi-SV3 [3]管徑計算公式.2012年7月 http://zhidao.baidu.com/link?url=N7WWJHZFerkMDXeH5gDFP9dT7A6f0cZdVQVOXOkx_uWbdbsTUyAAOy8kThrYr0CUAAZt4xUGh0-4fhW_egJGRK 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