毕业论文-啤酒厂污水处理工艺流程设计.doc

北京理工大学啤酒厂污水处理工艺流程设计摘 要啤酒工业在我国迅猛发展的同时，排出了大量的啤酒污水，给环境造成了极大的威胁。啤酒污水处理厂的处理水量为7000,不考虑远期发展。原污水中各项指标为：BOD浓度为800mg/L ,COD浓度为1400mg/L ，SS浓度为350mg/L, Ph=610 。因该污水BOD值较大,不经处理会对环境造成巨大污染，故要求处理后的排放水要严格达到国家二级排放标准,即：BOD 20mg/L ，COD 100 mg/L ，SS 70mg/L ，Ph=69。本文分析了啤酒生产中污水产生的环节，污染物及主要污染来源，并从好氧、厌氧生物处理两方面来考虑了污水治理工艺，提出了UASB+CASS的组合工艺流程。可将污水COD由1400 mg/L降至50100 mg/L ，BOD从800mg/L降至20 mg/L以下，SS由350 mg/L降到70 mg/L以下，出水符合标准。本设计工艺流程为：啤酒污水 格栅 污水提升泵房 水力筛 调节池 UASB反应器 CASS池 处理水该处理工艺具有结构紧凑简洁，运行控制灵活，抗冲击负荷，污泥量小等特点。为啤酒工业污水处理提供了一条可行途径。具有良好的经济效益、环境效益和社会效益。关键词：啤酒污水 UASB CASSSewage Treatment Process Design of Beer FactoryAbstractWith the rapid development of brewery industry in China, more brewery wastewater is discharged, which endangers enviroment.The water which needs to treatment in the beer waste water treatment plant is 5000, regardless of the specified future development. Various target in the raw waste water is: the concentration of BOD is 800 mg/L , the concentration of COD is 1400 mg/L , the concentration of SS is 350 mg/L，and pH is 610 . For the beer waste waters BOD is high, it could pollute the environment if drained before treatment, so it request the beer waste water which drained must be strictly treated to the two effluence standard in the country, which is as following: BOD 20 mg/L , COD 100 mg/L , SS 70 mg/L ,pH = 69 .According to the product scale of beer brewery, the main standard of draining waternatural materials, and so on, the main process technology of the beer waste water disposal station is defined as UASB + CASS .Practice of project indicate, when COD of wastewater reduces from 1400mg/l to 50100mg/l, BOD reduces from 800mg/l to 20mg/l, SS reduces from 350mg/l to 70mg/l, so that drains out can reaches the Standard. The technological process of this design is:Beer waste water Screens The sewage lift pump house shuili shai Regulates tank Reaction tank of UASB Tank of CASS Treatment water This technology of wastewater treatment has many traits. Such as, well-knit structure, pithy quick control, lasting attacked, less sledge capacity. Practice indicates that the composed craft has reliable function, its investment is little, and its running and management is uncomplicated.Key words: beer waste water UASB CASSII目 录摘要ABSTRACT1前言11.1研究的意义及目的11.2研究目标和关键问题11.3研究现状和内容12工艺流程选择及说明22.1工程概况22.1.1工厂概况22.1.2设计依据.22.1.3设计范围22.1.4设计原则22.2污水处理工艺流程22.2.1建设规模22.2.2设计原水水质指标32.2.3设计出水水质指标32.2.4处理工艺流程的选择32.2.5处理工艺路线的确定32.3主要处理构筑物设计及选型42.4污水处理站总体布置52.4.1布置原则52.4.2管线设计52.4.3布置特点62.4.4高程布置63工艺流程计算.83.1啤酒污水处理构筑物设计与计算83.1.1格栅83.1.2集水池113.1.3泵房113.1.4水力筛123.1.5 酸化调节池133.1.6 UASB反应池153.1.7 CASS反应池243.2污泥部分各处理构筑物设计与计算333.2.1集泥井333.2.2污泥浓缩池343.2.3 污泥脱水间363.3构筑物高程计算383.3.1污水构筑物高程计算383.3.2污泥高程计算40参考文献42谢辞43IV1 前言1.1研究的意义及目的鉴于啤酒污水自身的特性，啤酒污水不能直接排入水体，据统计，啤酒厂工业污水如不经处理，每生产100吨啤酒所排放出的BOD值相当于14000人生活污水的BOD值，悬浮固体SS值相当于8000人生活污水的SS，其污染程度是相当严重的，所以要对啤酒污水进行一定的处理。1.2研究目标和关键问题啤酒生产主要以大麦和大米为原料，辅以啤酒花和鲜酵母，经长时间发酵酿造而成。污水主要来源于麦芽制造、糖化、发酵、洗瓶及灌装等工序。啤酒污水富含糖类、蛋白质、淀粉、果胶、醇酸类、矿物盐、纤维素以及多种维生素，是一种中等浓度的有机污水，可生化性好。污水连续排放，水质水量有一定波动。 生产过程中产生的污水主要来源于玉米洗涤浸泡等工艺过程。该污水具有污染物浓度较高、pH值低等特征，若不经处理直接排入水体中，会导致水体严重富营养化，破坏水体的生态平衡，对环境造成严重污染。1.3研究现状和内容啤酒污水主要来自麦芽车间（浸麦污水），糖化车间（糖化，过滤洗涤污水），发酵车间（发酵罐洗涤，过滤洗涤污水），灌装车间（洗瓶，灭菌污水及瓶子破碎流出的啤酒）以及冷却水和成品车间洗涤水，办公楼、食堂、浴室的生活污水等。工业污水主要含糖类，醇类等有机物，有机物浓度较高，虽然无毒，但易于腐败，排入水体要消耗大量的溶解氧，对水体环境造成严重危害。啤酒污水的水质和水量在不同季节有一定差别，处于高峰流量时的啤酒污水，有机物含量也处于高峰。国内啤酒厂污水中：CODcr含量为：10002500mg/L，BOD5含量为：6001500 mg/L，该污水具有较高的生物可降解性，且含有一定量的凯氏氮和磷。 因为啤酒污水的BOD/COD比高达0.5以上，所有具有良好的生物可降解性能，处理方法主要选择生物氧化法。在生物氧化过程中，有些微生物如球衣细菌（俗称丝状菌）、酵母菌等虽能适应高有机碳、低N量的环境，由于球衣细菌、酵母菌等微生物体系大、密度小菌胶团细菌不能在活性污泥法的处理构筑物中正常生长，这也是早期活性污泥处理啤酒污水不理想的主要原因之一。因此，早期啤酒污水在进行生物氧化处理时，通常采用生物膜法，一般可选用生物接触氧化法。生物接触氧化法利用池内填料聚集球衣细菌等微生物，使处理取得理想的效果，所以啤酒厂污水处理站的主要工艺建议采用生物接触氧化法。也可先采用厌氧处理，降低污染负荷，再用好氧生物处理。目前国内的啤酒厂工业污水的污水处理工艺，都是以生物化学方法为中心的处理系统。2 工艺流程选择及说明2.1工程概况2.1.1工厂概况一般的啤酒厂年产啤酒510万吨，生产污水主要为：麦芽、糖化、发酵、加工过程中的原料浸出物、灌装车间的污水及洗涤用酸碱污水。生产污水多为间歇排放，水量、水质变化大。目前，污水排至市政管网，但随着国家对环境保护的日益重视及对环保要求的逐步提高，厂方在加大生产投入的同时，对环境保护工作也日益重视，在增加经济效益的同时，为创造更好的环境效益和社会效益，树立良好的企业形象。啤酒厂领导及有关部门领导必须决定新建生产污水处理工程。2.1.2设计依据1.中华人民共和国污水综合排放标准（GB8978-1996）。2.啤酒行业污水处理有关资料。3.啤酒厂方提供的基础资料。2.1.3设计范围 本工程的设计范围为：生产污水流入污水处理场界区始至全出理工艺流程出水达标为止，其内部工艺单元的全部工程内容，其中包括水工艺、土建、电气设备等专业内容。2.1.4设计原则1.严格执行国家环保局有关法规，按规定的排放标准，使处理后的污水各项指标达到甚至优于排放标准。2采用先进、合理、成熟可靠的处理工艺，并具有显著的环境效益、社会效益和经济效益。3.工艺设计与设备选型能够在生产运行过程中具有较大的灵活性和调节余地、能适应水质、水量的变化，确保出水稳定，达标排放。4.在运行过程中，便于操作管理，便于维修，节省动力消耗和运行费用。2.2污水处理工艺流程2.2.1建设规模经对啤酒厂污水处理工程中的原水水质的了解，本设计规模按日最大处理水量Q=7000m3/d 设计（包括处理站自用水排水量）。2.2.2设计原水水质指标CODcr=1400mg/LBOD5=800 mg/LSS=350mg/LPH=6102.2.3设计出水水质指标CODcr100 mg/LBOD520 mg/LSS70 mg/LPH=692.2.4处理工艺流程的选择厌氧好氧处理技术是一种有效除去有机污染物并使其碳化的技术，它将有机化合物转变为甲烷和二氧化碳。对处理中高浓度的污水，厌氧比好氧处理不仅运转费用低，而且可回收沼气；所需反应器体积更小；能耗低，约为好氧处理工艺的10%15%；产泥量少，约为好氧处理的10%15%；对营养物需求低；既可应用于小规模，也可应用大规模。厌氧法的缺点式不能去除氮、磷，出水往往不达标，因此常常需对厌氧处理后的污水进一步用好氧的方法进行处理，使出水达标。常用的厌氧反应器有UASB、AF、FASB等，UASB反应器与其他反应器相比有以下优点：表2-1 厌氧-好氧联合处理技术优点厌氧好氧工艺水解好氧技术节能效果显著，且BOD/COD值增大，污水的可生化性能增加，可缩短总水力停留时间，提高处理效率，剩余污泥量少UASB好氧技术技术上先进可行，投资小，运行成本低，效果好，可回收能源，产出颗粒污泥产品，由一定收益；操作要求严从表中可以看出厌氧好氧联合处理在啤酒污水处理方面有较大优点，故啤酒污水厌氧好氧处理技术是最好的选择。2.2.5处理工艺路线的确定通过上述分析比较，本案选用厌氧好氧处理。其工艺流程如图2-1所示。图2-1 啤酒污水处理工艺啤酒污水先经过中格栅去除大杂质后进入集水池，用污水泵将污水提升至水力筛，然后进入调节池进行水质水量的调节。进入调节池前，根据在线pH计的pH值用计量泵将酸碱送入调节池，调节池的PH值在6.57.5之间。调节池中出来的水用泵连续送入UASB反应器进行厌氧消化，降低有机物浓度。厌氧处理过程中产生的沼气被收集到沼气柜。UASB反应器内的污水流入CASS池中进行好氧处理，而后达标出水。来自UASB反应器、CASS反应池的剩余污泥先收集到集泥井，在由污泥提升泵提升到污泥浓缩池内被浓缩，浓缩后进入污泥脱水机房，进一步降低污泥的含水率，实现污泥的减量化。污泥脱水后形成泥饼，装车外运处置。2.3主要处理构筑物设计及选型主要设备见表2-2。表2-2 主要设备一览表序号设备名称型号、规格单位数量1机械格栅HF-300 栅隙15mm台22污水提升泵100QW120-10-5.5Q=30L/s H=10.0m N=5.5KW台33固定过滤机HS120台34潜水搅拌机QJB7.5/6640/3-303/c/sN=7.5KW台15配水泵150QW1100-15-11Q=30L/s H=15m N=11.0KW台36加药装置AHJ-I套17气水分离器5001800（H）mm台18水封器5001200（H）mm台29沼气贮罐7000H6000个110鼓风机DG超小型离心鼓风机N=75.0KW台211盘式膜片式曝气器QMZM-300根42312滗水器XBS300 N=1.5KW台213污泥提升泵80QW50-10-3 N=3KW台214带式压滤机DYQ-1000套12.4污水处理站总体布置2.4.1布置原则（1）处理站构（建）筑物的布置应紧凑，节约用地和便于管理。 池形的选择应考虑减少占地，利于构（建）筑物之间的协调； 构（建）筑物单体数量除按计算要求计算外，亦应利于相互间的协调和总图的协调。 构（建）筑物的布置除按工艺流程和进出水方向顺捷布置外，还应考虑与外界交通、气象、人居环境和发展规划的协调，做好功能划分和局部利用。（2）构（建）筑物之间的间距应按交通、管道敷设、基础工程和运行管理需要考虑。（3）管线布置尽量沿道路与构（建）筑物平行布置，便于施工与检修。（4）做好建筑、道路、绿地与工艺构筑物的协调，做到即使生产运行安全方便，又使站区环境美观，向外界展现优美的形象。具体做好以下布置： 污水调节池和污泥浓缩池应与办公区或厂前区分离； 配电应靠近引入点或电耗大的构（建）筑物，并便于管理； 沼气系统的安全要求较高，应远离明火或人流、物流繁忙区域； 重力流管线应尽量避免迂回曲折。2.4.2管线设计（1）污水管 进水管：原污水沟上截流闸板的设置和进站控制闸板的设计由啤酒厂完成。DN=500。 出水管： DN400钢管或铸铁管，q=60L/s,v=0.92m/s, i=0.006。 超越管：考虑运行故障或进水严重超过设计水量水质时污水的出路，在UASB之前设置超越管，规格DN400铸铁管或陶瓷管，i=0.006。 溢流管：浓缩池上清液及脱水机压滤水含微生物有机质0.5%1.0%，需进一步处理，排入调节池。设置溢流管，DN150钢管，i=0.004。（2）污泥管UASB、CASS反应池污泥池均为重力排入集泥井，站区排泥管均选用DN200钢管，i = 0.02。集泥井至浓缩池，浓缩池排泥泵贮泥柜，贮泥柜至脱水机间均为压力输送污泥管。集泥井排泥管DN200，钢管，v=1.0m/s。浓缩池排泥管，贮泥柜排泥管，DN200，钢管，v=1.0m/s。（3）沼气管沼气管从UASB至水封罐为DN100钢管，从水封罐向气水分离器及沼气柜为DN150，钢管，沼气管道逆坡向走管，i = 0.005。（4）给水管沿主干道设置供水干管200DN，镀锌钢管。引入污泥脱水机房供水支管DN50， 镀锌钢管。引入办公综合楼泵房及各地均匀为DN32，镀锌钢管。（5）雨水外排依靠路边坡排向厂区主干道雨水管。（6）管道埋深 压力管道 在车行道之下，埋深0.70.9m，不得不小于0.7m，在其他位置0.50.7m，不宜大于0.7m。 重力管道 由设计计算决定，但不宜小于0.7m（车行道下）和0.5m（一般市区）。2.4.3布置特点平面布置特点：布置紧凑，构（建）筑物占地面积比例大。重点突出，运行及安全重点区域UASB放于站前部，引起注意，但未靠近厂区主干道。美化环境，集水井、调节池侧面、污泥储存池设于站后部。2.4.4高程布置污水处理工程的污水处理流程高程布置的主要任务是确定各处理构筑物和泵房的标高，确定处理构筑物之间连接管渠的尺寸及其标高；通过计算确定各部位的水面标高；从而使污水能够在处理构筑物之间顺畅的流动，保证污水处理工程的正常运行。污水处理工程的高程布置一般遵守如下原则：(1).认真计算管道沿程损失、局部损失、各处理构筑物、计量设备及联络管渠的水头损失；考虑最大时流量，事故流量的增加，并留有一定的余地；还应当考虑到当某座构筑物停止运行时，与其相邻的其余构筑物及其连接管渠能通过全部流量。(2).避免处理构筑物之间跌水等浪费水头的现象，充分利用地形高差，实现自流。(3).在认真计算并留有余量的前提下，力求缩小全程水头损失及提升泵站的扬程，以降低运行费用。(4).需要排放的处理水，在常年大多数时间能够自流排入水体。注意排放水位不一定选取水体多年最高水位，因为其出现时间短，易造成常年水头浪费，而应选取经常出现的高水位作为排放水位，当水体水位高于设计排水位时，可进行短时间的提升排放。(5).应尽可能使污水处理工程的出水渠不受水体洪水的顶托，并能自流。处理装置及构筑物的水头损失(6).尽可能利用地形坡度，使污水按处理流程在构筑物之间能自流，尽量减少提升次数和水泵所需扬程。(7).协调好站区平面布置与各单体埋深，以免工程投资增大、施工困难和污水多次提升。(8).注意污水流程和污泥流程的配合，尽量减少提升高度。(9).协调好单体构造设计与各构筑物埋深，便于正常排放，又利检修排空。3工艺流程计算3.1啤酒污水处理构筑物设计与计算3.1.1格栅3.1.1.1设计说明格栅主要是拦截污水中的较大颗粒和漂浮物，以确保后续处理的顺利进行。3.1.1.2设计参数设计流量Q=5000m3/d=208.33 m3/h=0.058m3/s ；栅条宽度S=10mm 栅条间隙d=15mm 栅前水深h=0.4 m格栅安装角度=60，栅前流速0.7m/s ,过栅流速0.8m/s ；单位栅渣量W=0.07m3/103 m3 污水 。 3.1.1.3设计计算由于本设计水量较少，故格栅直接安置于排水渠道中。格栅如图3-1。图3-1 格栅示意图(1)栅条间隙数式中： Q 设计流量，m3/s 格栅倾角，度b 栅条间隙，mh 栅前水深，mv 过栅流速，m/sn , 取n = 12条。(2)栅槽宽度 栅槽宽度一般比格栅宽0.20.3m，取0.3 m。 即栅槽宽为0.29+0.3=0.59 m ，取0.6 m。 (3)进水渠道渐宽部分的长度 设进水渠道宽B1=0.5 m ，其渐宽部分展开角度1= 60(4)栅槽与出水渠道连接处的渐宽部分长度 (5)通过格栅水头损失取k=3,=1.79(栅条断面为圆形)，v=0.8m/s ，则 h1 = 式中：k - 系数，水头损失增大倍数- 系数，与断面形状有关S - 格条宽度，md - 栅条净隙，mmv - 过栅流速，m/s- 格栅倾角，度h1 = = 0.088 m(6)栅后槽总高度 设栅前渠道超高h2=0.3m H=h+h1+h2=0.4+0.088+0.3=0.7880.8m(7)栅后槽总长度 (8)每日栅渣量栅渣量(m3/103m3污水)，取0.10.01,粗格栅用小值，细格栅用大值，中格栅用中值取W1 = 0.07m3/103m3 K2 = 1.5 ，则：W = 式中：Q - 设计流量，m3/sW1 - 栅渣量(m3/103m3污水)，取0.07m3/103m3 W = = 0.23 m3/d 0.2 m3/d (采用机械清渣)选用HF-500型回转式格栅除污机，其性能见下表3-1表3-1 HF-500型回转式格栅除污机性能规格表型号电动机功率（Kw）设备宽（mm）设备高（mm）设备总宽（mm）沟宽（mm）沟深（mm）导流槽长度（mm）设备安装长（mm）HF-5001.150050008505801535150025003.1.2集水池3.1.2.1设计说明 集水池是汇集准备输送到其他构筑物去的一种小型贮水设备，设置集水池作为水量调节之用，贮存盈余，补充短缺，使生物处理设施在一日内能得到均和的进水量，保证正常运行。3.1.2.2设计参数设计流量Q = 5000m3/d = 208.33 m3/h =0.058m3/s ；3.1.2.3设计计算 集水池的容量为大于一台泵五分钟的流量，设三台水泵（两用一备），每台泵的流量为Q=0.029 m3/s0.03 m3/s 。 集水池容积采用相当于一台泵30min的容量 m3有效水深采用2m，则集水池面积为F=27 m2 ，其尺寸为 5.8m5.8m。集水池构造 集水池内保证水流平稳，流态良好，不产生涡流和滞留，必要时可设置导流墙，水泵吸水管按集水池的中轴线对称布置，每台水泵在吸水时应不干扰其他水泵的工作，为保证水流平稳，其流速为0.3-0.8m/h为宜。3.1.3 泵房3.1.3.1设计说明 泵房采用下圆上方形泵房，集水池与泵房合建，集水池在泵房下面，采用全地下式。考虑三台水泵，其中一台备用。3.1.3.2设计参数设计流量Q = 5000m3/d = 208.33 m3/h =0.058m3/s 取Q=60L/s，则一台泵的流量为30 L/s。3.1.3.3设计计算(1)选泵前总扬程估算 经过格栅水头损失为0.2m，集水池最低水位与所需提升经常高水位之间的高差为： 78.5-73.412=4.5 m(2)出水管水头损失总出水管Q=60L/s，选用管径DN250，查表的v=1.23m/s,1000i=9.91,一根出水管，Q=30L/s，选用管径DN200，v=0.97m/s,1000i=8.6，设管总长为40m，局部损失占沿程的30%，则总损失为：(3)水泵扬程 泵站内管线水头损失假设为1.5m，考虑自由水头为1.0m,则水泵总扬程为： H=4.5+0.5+1.5+1.0=7.5m 取8m。(4)选泵选择100QW120-10-5.5型污水泵三台，两用一备，其性能见表3-2表3-2 100QW120-10-5.5型污水泵性能流量30L/s电动机功率5.5KW扬程10m电动机电压380V转速1440r/min出口直径100轴功率4.96KW泵重量190kg效率77.2%3.1.4水力筛3.1.4.1 设计说明 过滤污水中的细小悬浮物3.1.4.2 设计参数设计流量Q = 5000m3/d = 208.33 m3/h =0.058m3/s 3.1.4.3 设计计算机型选取 选用HS120型水力筛三台（两用一备），其性能如表3-3， 3-3 HS120型水力筛规格性能处理水量（m3/h）筛隙(mm)设备空重(Kg)设备运行重量(Kg)1001.54601950图3-2 水力筛外形图3.1.5 酸化调节池3.1.5.1 设计说明 调节池是用来均衡调节污水水量、水质、水温的变化，降低对生物处理设施的冲击，为使调节池出水水质均匀，防止污染物沉淀，调节池内宜设置搅拌、混合装置。3.1.5.2 设计参数设计流量Q = 5000m3/d = 208.33 m3/h =0.058m3/s ； 调节池停留时间T=5.0h 。3.1.5.3 设计计算(1)调节池有效容积 V = QT = 208.335 =1041.65 m3(2)调节池水面面积 调节池有效水深取5.5米，超高0.5米，则 (3)调节池的长度 取调节池宽度为15 m，长为13 m，池的实际尺寸为：长宽高=15m 13m 6m = 1170 m3。(4)调节池的搅拌器使污水混合均匀，调节池下设潜水搅拌机，选型QJB7.5/6640/3-303/c/s1台(5)药剂量的估算设进水pH值为10，则污水中【OH-】=10-4mol/L,若污水中含有的碱性物质为NaOH,所以CNaOH=10-440=0.04g/L，污水中共有NaOH含量为50000.04=200kg/d，中和至7，则污水中【OH-】=10-7mol/L，此时CNaOH=10-740=0.410-5g/L，污水中NaOH含量为50000.0410-5=0.02kg/d，则需中和的NaOH为200-0.02=199.98 kg/d，采用投酸中和法，选用96%的工业硫酸，药剂不能完全反应的加大系数取1.1， 2NaOH + H2SO4 Na2SO4 + H2O80 98199.98 244.976所以实际的硫酸用量为 kg/d。投加药剂时，将硫酸稀释到3%的浓度，经计量泵计量后投加到调节池，故投加酸溶液量为 (6)调节池的提升泵设计流量Q = 30L/s,静扬程为80.9-71.05=9.85m。总出水管Q=60L/s，选用管径DN250，查表的v=1.23m/s,1000i=9.91,设管总长为50m，局部损失占沿程的30%，则总损失为：管线水头损失假设为1.5m，考虑自由水头为1.0m,则水泵总扬程为： H=9.85+0.64+1.5+1.0=12.99m 取13m。选择150QW100-15-11型污水泵三台，两用一备，其性能见表3-5表3-5 150QW100-15-11型污水泵性能流量30L/s电动机功率11KW扬程15m电动机电压380V转速1460r/min出口直径150轴功率4.96KW泵重量280kg效率75.1%3.1.6UASB反应池3.1.6.1设计说明UASB反应池由进水分配系统、反应区、三相分离器、出水系统、排泥系统及沼气收集系统组成。UASB反应池有以下优点：n 沉降性能良好，不设沉淀池，无需污泥回流n 不填载体，构造简单节省造价n 由于消化产气作用，污泥上浮造成一定的搅拌，因而不设搅拌设备n 污泥浓度和有机负荷高，停留时间短3.1.6.2设计参数设计流量Q = 5000m3/d = 208.33 m3/h =0.058m3/s ；进水COD=1400mg/L 去除率为80% ；容积负荷（Nv）为：4.5kgCOD/(m3d)；污泥产率为：0.07kgMLSS/kgCOD ；产气率为：0.4m3/kgCOD 。3.1.6.3 设计计算(1)UASB反应器结构尺寸计算1.反应器容积计算 (包括沉淀区和反应区)UASB有效容积为：V有效 = 式中：V有效 - 反应器有效容积，m3Q - 设计流量，m3/dS0 - 进水有机物浓量,kgCOD/m3 Nv - 容积负荷,kgCOD/(m3d)V有效 = = 1556 m32. UASB反应器的形状和尺寸 工程设计反应器2座，横截面为矩形反应器有效高度为5m，则 单池从布水均匀性和经济性考虑，矩形池长宽比在2：1以下较为合适设池长L=16m，则宽 ，取10m 。单池截面积： 设计反应池总高H=6.5m，其中超高0.5 m （一般应用时反应池装液量为70%-90%） 单池总容积 单池有效反应容积 单个反应器实际尺寸 16m10 m6.5 m 反应器数量 2座 总池面积 反应器总容积 总有效反应容积 ， 符合有机符合要求UASB体积有效系数 在70%-90%之间，符合要求 水力停留时间（HRT）及水力负荷率(Vr) 符合设计要求。(2) 三相分离器构造设计1. 设计说明三相分离器要具有气、液、固三相分离的功能。三相分离器的设计主要包括沉淀区、回流缝、气液分离器的设计。2. 沉淀区的设计三相分离器的沉淀区的设计同二次沉淀池的设计相同，主要是考虑沉淀区的面积和水深，面积根据污水量和表面负荷率决定。本工程设计中，与短边平行，沿长边每池布置6个集气罩，构成6个分离单元，则每池设置6个三相分离器。三相分离器长度B=10m ，每个单元宽度b=L/6=16/6=2.667m 。沉淀区的沉淀面积即为反应器的水平面积，即160 m2 。沉淀区的表面负荷率 3. 回流缝设计 如图3-3是三相分离器的结构示意图图3-3 三相分离器结构示意图设上下三角形集气罩斜面水平夹角= 55，取h3 = 1.1m；b1 = h3/tg式中：b1 下三角集气罩底水平宽度，m; 下三角集气罩斜面的水平夹角； h3 下三角集气罩的垂直高度，m; b1 = = 0.77 m则相邻两个下三角形集气罩之间的水平距离：b2 = b - 2 b1 = 2.667 2 0.77 = 1.13 m则下三角形回流缝面积为： S1 = b2ln = 1.13 10 6= 67.8 m2 下三角集气罩之间的污泥回流逢中混合液的上升流速(V1)可用下式计算： V1 = Q1/S1式中： Q1 反应器中污水流量，m3/h； S1 下三角形集气罩回流逢面积，m2；V1 = = 1.53 m/h 2.0 m/s,符合设计要求。 设上三角形集气罩下端与下三角斜面之间水平距离的回流缝的宽度b3 =CD= 0.45 m ,则上三角形回流缝面积为： S2 = b3l2n = 0.45 10 2 6 = 54 m2 上下三角形集气罩之间回流逢中流速(V2)可用下式计算： V2 = Q1/S2，式中：Q2 反应器中污水流量，m3/h；S2 上三角形集气罩回流逢之间面积，m2； V1 = = 1.92 m/h V1 V2 净水的,故取= 0.02g/cms 。由斯托克斯工式可得气体上升速度为： ； ； ；可脱去d0.01cm 的气泡。5. 三相分离器与UASB高度设计三相分离区总高度 h= h2 + h3 + h4h5 h2为集气罩以上的覆盖水深，取0.5m。 UASB总高H = 6.5m，沉淀区高2.5m，污泥区高1.5m，悬浮区高2.0m，超高0.5m。(3)布水系统设计计算1. 配水系统采用穿孔配管，进水管总管径取200，流速约为0.95 m/s。每个反应器设置10根DN150支管，每根管之间的中心距离为1.5 m，配水孔径采用16，孔距1.5 m，每孔服务面积为1.51.5=2.25 ，孔径向下，穿孔管距离反应池底0.2 m，每个反应器有66个出水孔，采用连续进水。2. 布水孔孔径共设置布水孔66个，出水流速u选为2.2m/s，则孔径为 3. 验证常温下，容积负荷（Nv）为：4.5kgCOD/(m3d)；产气率为：0.4m3/kgCOD ；需满足空塔水流速度uk1.0 m/h,空塔沼气上升流速ug1.0 m/h。 空塔水流速度 1.0 m/h 符合要求。空塔气流速度 1.0 m/h 符合要求。(4)排泥系统设计计算1. UASB反应器中污泥总量计算一般UASB污泥床主要由沉降性能良好的厌氧污泥组成，平均浓度为15gVSS/L,则两座UASB反应器中污泥总量： 。2. 产泥量计算 厌氧生物处理污泥产量取：0.07kgMLSS/kgCOD UASB反应器总产泥量 式中：X UASB反应器产泥量，kgVSS/d ；r 厌氧生物处理污泥产量，kgVSS/kgCOD；Co 进水COD浓度kg/m3；E 去除率，本设计中取80%。 据VSS/SS = 0.8，X=392/0.8=490 kgSS/d单池产泥 Xi = X/2 = 490/2 = 245 kgSS/d污泥含水率为98%，当含水率95%，取，则污泥产量 单池排泥量 污泥龄3. 排泥系统设计在UASB三相分离器下0.5m和底部400高处，各设置一个排泥口，共两个排泥口。每天排泥一次。(5)出水系统设计计算出水系统的作用是把沉淀区液面的澄清水均匀的收集并排出。出水是否均匀对处理效果有很大的影响。1. 出水槽设计 对于每个反应池，有6个单元三相分离器，出水槽共有6条，槽宽0.3m。 单个反应器流量 设出水槽口附近水流速度为0.2 m/s，则 槽口附近水深 取槽口附近水深为0.25 m，出水槽坡度为0.01；出水槽尺寸10 m0.2 m0.25 m；出水槽数量为6座。2. 溢流堰设计 出水槽溢流堰共有12条（62），每条长10 m，设计900三角堰，堰高50，堰口水面宽b=50。每个UASB反应器处理水量28L/s,查知溢流负荷为1-2 L/（ms），设计溢流负荷f = 1.117 L/（ms），则堰上水面总长为： 。三角堰数量： 个，每条溢流堰三角堰数量：504/12=42个。一条溢流堰上共有42个100的堰口，42个140的间隙。堰上水头校核每个堰出流率：按900三角堰计算公式，堰上水头：出水渠设计计算 反应器沿长边设一条矩形出水渠，6条出水槽的出水流至此出水渠。设出水渠宽0.8m，坡度0.001，出水渠渠口附近水流速度为0.3m/s。渠口附近水深 以出水槽槽口为基准计算，出水渠渠深：0.25+0.116=0.37m，离出水渠渠口最远的出水槽到渠口的距离为14.67米，出水渠长为 14.67+0.1=14.77m，出水渠尺寸为 14.77m0.8m0.37m，向渠口坡度0.001。 UASB排水管设计计算选用DN250钢管排水，充满度为0.6，管内水流速度为 (6)沼气收集系统设计计算1. 沼气产量计算 沼气主要产生厌氧阶段，设计产气率取0.4。总产气量 每个UASB反应器的产气量 集气管 每个集气罩的沼气用一根集气管收集，单个池子共有13根集气管。每根集气管内最大气流量据资料，集气室沼气出气管最小直径d=100mm,取100.沼气主管 每池13根集气管先通到一根单池主管，然后再汇入两池沼气主管。采用钢管，单池沼气主管管道坡度为0.5%.单池沼气主管内最大气流量 取D=150，充满度为0.8，则流速为 两池沼气最大气流量为取DN=250，充满度为0.6；流速为 2. 水封灌设计水封灌主要是用来控制三相分离气的集气室中气液两相界面高度的，因为当液面太高或波动时，浮渣或浮沫可能会引起出气管的堵塞或使气体部分进入沉降室，同时兼有有排泥和排除冷凝水作用。 水封高度 式中： H0 反应器至贮气罐的压头损失和贮气罐内的压头 为保证安全取贮气罐内压头，集气罩中出气气压最大H1取2m H2O，贮气罐内压强H0为400H2O。水封灌 水封高度取1.5 m，水封灌面积一般为进气管面积的4倍，则 水封灌直径取0.5m。3. 气水分离器气水分离器起到对沼气干燥的作用，选用500H1800钢制气水分离器一个，气水分离器中预装钢丝填料，在气水分离器前设置过滤器以净化沼气，在分离器出气管上装设流量计及压力表。4. 沼气柜容积确定由上述计算可知该处理站日产沼气2240，则沼气柜容积应为3h产气量的体积确定，即。设计选用300钢板水槽内导轨湿式储气柜，尺寸为7000H6000。3.1.7CASS反应池3.1.7.1 设计说明CASS工艺是SBR工艺的发展，其前身是ICEAS，由预反应区和主反应区组成。预反应区控制在缺氧状态，因此提高了对难降解有机物的去除效果，与传统的活性污泥法相比，有以