红星淀粉厂废水处理工程设计

西安工业大学毕业设计本科毕业设计(论文)题目：红星淀粉厂废水处理工程设计3摘要在我国主要的工业污水排放中，高浓度有机废水占据了很大比例1。而在排放高浓度有机废水中的行业中，淀粉工业产生的废水是其中的大户；淀粉工业废水具有有机物含量高，可生化性好的特点，其COD含量一般在在200020000mg/l之间。本设计所处理的某淀粉厂废水水质为：COD：6800-8000mg/L，BOD5：2700-3500mg/L ，SS：1800-3000mg/L ，PH:46；出水要求达到污水综合排放标准GB8978-1996一级现有标准要求，即COD200(mg/L) BOD580(mg/L) SS250(mg/L) pH 69;达到去除率 COD 97.5%，BOD 97.7%,SS 91.7%。本设计对该淀粉厂产生的高浓度有机废水的处理工艺进行了详细分析与对比。在废水从工厂排出后，经格栅过滤，泵房提升后，进入调节沉淀池调节水质水量，再由厌氧工艺UASB处理，通过平流式沉淀池和好氧工艺SBR，最后排出；如此经厌氧和好氧两级处理，工厂排出污水达到国家规定排放标准。本设计厌氧段选取了UASB工艺，好氧段选取SBR工艺，这俩种工艺具有规模小，处理效率高，非常适合工厂废水处理要求等优点，UASB工艺在除去废水中污染物的同时，厌氧菌分解有机物的同时产生沼气，可以解决工厂的一部分能源需求，环保经济性俱佳。本设计选用工艺具有处理效率高、占地少、经济实用、技术成熟可靠的优点：其运行自动化程度高，节省人力，处理能力稳定，适合于流量较小的工业废水处理。其经济社会效益显著。关键词：淀粉工业;废水;UASB; SBR; COD; BODIVIAbstractThis design is about the starch industry wastewater treatment; in Chinas major industrial discharges, the high concentration organic wastewater accounted for a large proportion. In the discharge of high concentration organic wastewater industry, starch industry wastewater generated is one of the big; starch industry wastewater with high organic content, and good biodegradability, the COD content is generally at 2000 20000mg / l between . The design process of a starch factory wastewater its main components: COD：6800-8000mg/L，BOD5：2700-3500mg/L ，SS：1800-3000mg/L ，PH:46; effluent can meet the national standard GB8978-1996, namely COD60(mg/L) BOD560(mg/L) SS20(mg/L) pH 69; Removal of COD 99%, BOD 99%, SS 99%.This paper, the starch factory produces a high concentration organic wastewater treatment process is analyzed in detail and contrast. In the wastewater discharged from the factory, after grid filter, pump increased, the sedimentation tank into the regulator regulate water quality and quantity, and then by the anaerobic process UASB processed through radial flow sedimentation tanks and aerobic process SBR, final discharge; so by tired of aerobic two treatment meet the national emission standards. The selected design anaerobic UASB process, a good kind of small segments selected SBR process, maybe kind of process has the small-scale, high treatment efficiency, ideal for wastewater treatment plants, etc., UASB process in removing pollutants in wastewater at the same time, anaerobic decomposition of organic matter while producing biogas plant can be resolved as part of energy demand, environmental economics and taste. The design uses technology capable of handling high efficiency, small footprint, economical and practical, mature and reliable technology advantages: it runs a high degree of automation, saving manpower, processing power and stability, suitable for smaller flow of industrial wastewater treatment. It has remarkable economic and social benefits. Keywords: Starch Industry; Wastewater; UASB; SBR; BOD; COD目录摘要IIIAbstractII目录III第一章 绪论11.1设计背景11.2设计条件11.3.1设计水量的确定21.3.2污水水质及处理程度2表1.2 该淀粉厂的污水水质21.3.3污水处理工艺方案对比31.3.4污水处理工艺选择41.3.5 项目污水处理工艺流程与达到目标6第二章 格栅的设计说明与计算82.1 格栅的设计说明82.2设计计算8第三章 调节池沉淀设计说明与计算103.1调节沉淀池设计说明103.2 设计计算10第四章 UASB设计说明与计算124.1 UASB设计说明124.2 UASB反应器工艺构造设计计算134.2.1 反应器容积计算134.2.2配水系统设计144.2.3三相分离器工艺构造设计154.2.4 出水渠设计计算184.2.5 UASB排水管设计计算204.2.6 排泥管的设计计算204.2.7 沼气管路系统设计计算214.2.8 UASB的其他设计23第五章 平流式沉淀池的设计说明与计算255.1沉淀池设计说明255.2设计参数255.3沉淀池设计计算265.3.1沉淀池主要尺寸26第六章 SBR反应池的设计说明与计算316.1 SBR反应池设计说明316.1.1序批式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor）设计介绍316.1.2 SBR设计参数326.2 SBR反应器设计计算326.2.1 SBR反应器尺寸计算326.2.2 SBR运行水位336.3 排水口高度和排水管管径346.3.1排水口高度346.3.2 排水管管径346.4 排泥量及排泥系统346.4.1 SBR产泥量346.4.2 排泥系统356.5 需氧量及曝气系统设计计算356.5.1需氧量计算356.5.2供氧量计算366.5.3 空气管计算37第七章 鼓风机房设计397.1 供风量397.2 供风风压397.3 鼓风机的选择397.4 鼓风机房布置40第八章 污泥处理系统的设计说明计算418.1污泥处理系统说明418.2 污泥处理方式418.3 集泥池容积计算418.4 集泥池排泥泵42第九章 污泥浓缩池设计计算439.1 设计说明439.2 容积计算439.3 工艺构造尺寸439.4 排水和排泥44第十章 污泥脱水系统设计4510.1 贮泥池设计4510.2 污泥脱水机房设计45第十一章 泵房设计说明与计算4711.1设计说明4711.2 集水池计算4711.3 污水泵计算47第十二章 平面与高程设计说明与计算5012 .1构筑物和建筑物主要设计参数5012.2 污水处理站平面布置5112.2.1 布置原则5112.2.2 管线设计5212.2.3 平面布置特点5212.3 污水处理站高程布置5312.3.1布置原则：5312.3.2 污水高程水力计算说明5312.3.3 各部分水力损失计算5412.3.4 污水处理高程布置5512.4污泥处理水头损失计算及高程布置5712.4.1设计参数5712.4.2污泥处理构筑物的高程计算与布置59第十三章 废水处理厂建设概预算及运行成本6113.1 废水厂建设预算6113.2 人员及运行费用6213.2.1 人员编制：6213.2.2 运行费用62结论63参考文献64致 谢65毕业设计（论文）知识产权声明66毕业设计（论文）独创性声明67附录.68第一章 绪论1.1设计背景我国淀粉行业发展迅速，排放生产废水时造成了严重的环境污染。淀粉厂生产中排出的废水有机污染物浓度很高，未经处理排入江河将严重污染水体，这些废水中主要含有溶解性淀粉、少量蛋白质、有机酸、尘土、矿物质及少量的油脂，易腐败发酵，使水质发黑发臭，排入江河会消耗水中的溶解氧，促进藻类及水生植物繁殖，量大时河流严重缺氧，发生厌氧腐败，散发恶臭，鱼、虾、贝类等水生动物可能会因此而窒息死亡。给工农业生产、居民生活及水产养殖业等造成严重威胁。红星淀粉厂生产淀粉及副产品的过程中，在离心分离、沉淀、板框压滤等过程会产生大量高浓度的黄浆水，另外在浸泡、破碎、细磨等过程亦会产生大量废水。若这些废水直接外排就会严重污染环境，国家规定只有达标废水才能才能够出厂、排放。1.2设计条件（1）本工艺设计水量：污水流量：平均流量1500m3/d，最大时流量 190m3/h （2）原水成分及含量表1.1废水各组分值CODBODSSPH8000mg/L3500mg/L3000mg/L46（3）水文地质资料1、厂区年平均温度13.50C，年极端最高气温34至39；极端最低气温-8至-2；年平均降水768mm，最大冻土深度36cm，最大积雪深度15cm.2、地质地震：该厂区为温陷性黄土地区，地震烈度9度。3、处理厂场地：废水处理站的空地地势平坦，地下水位-4.96m，厂区平均海拔高程950m. 废水通过厂区排水管网收集，入废水处理站管底标高为946m：经处理后的水直接排放至城市排水管网，城市排水管网管底标高为941m。1.3淀粉厂废水处理可行性分析淀粉厂一般以玉米为原料生产淀粉，原料玉米经高温浸泡，然后破碎，再进行胚芽分离、细磨和离心分离，可以得到玉米皮浆、黄浆水和淀粉乳。黄浆水送至贮存沉淀池，未沉淀黄浆水作为废水排放，沉淀下来的黄浆水由泵打入板框压滤机中脱水，产生黄浆水（排放）和湿黄蛋粉（作精饲料）。玉米皮浆送入卧式离心分离机，滤出物生产上烘干得到粗渣（去做粗饲料），同时滤出液作为黄浆水排放。这一系列淀粉及副产品生产过程中，在离心分离、沉淀、板框压滤等过程会产生大量高浓度的黄浆水，另在浸泡、破碎、细磨等过程亦生产出大量废水。黄浆水的CODCr浓度高达800010000mg/L，直接外排会严重污染环境。若采用厌氧发酵工艺处理，可生产出沼气，变废为宝。因排出口废水的CODCr、BOD5、SS等指标大大超过国家的排放标准，为保护环境，该淀粉厂拟建废水处理站来处理包括黄浆水在内的生产废水。1.3.1设计水量的确定根据该厂的生产规模可确定污水水量为：日处理淀粉废水1500吨,每小时最大量190吨1.3.2污水水质及处理程度表1.2 该淀粉厂的污水水质项目pH值CODCrBOD5SS水质4.06.06800-8000mg/L2700-3500mg/L1800-3000mg/L根据设计要求，废水处理站投入运行后，外排废水应达到国家标准执行污水综合排放标准GB8978-1996一级现有标准，即表1.3：表1.3污水综合排放标准项目pH值CODBODSS水质6.09.060mg/L20mg/L20mg/L根据设计进、出水水质，确定本工艺处理程度，见下表表1.4污水处理程度表项目水质BOD5SSCODCrpH进水（mg/l）2700-35001800-30006800-800046出水（mg/l）20206069处理程度（%）999999/1.3.3污水处理工艺方案对比根据我国现行室外排水设计规范(GBJl487)，污水处理厂的处理效率见下表。表1.5污水处理厂的处理效率表处理级别处理方法主要工艺处理效率(%)SSBOD5一级沉淀法沉淀40502030二级生物膜法初次沉淀、生物膜法、二次沉淀60906590活性污泥法初次沉淀、曝气、二次沉淀70956595从上表可见，二级活性污泥法的处理效率最高。但活性污泥法有多种运行方式，现将各种运行方法做一比较，见下表3。表1.6活性污泥法工艺比较方法优点 缺点 适用传统活性污泥法BOD去除率高达90-95%工作稳定构造简单维护方便占地大投资高产泥多且稳定性差抗冲击能力较差运行费用较高出水要求高的大中型污水厂吸附再生活性污泥法构造简单维护方便具有抗冲击负荷能力运行费用较低BOD去除率80-90%剩余污泥量大且稳定性较差悬浮性有机物含量高的大中型污水厂完全混合活性污泥法抗冲击负荷能力强运行费用较低占地不多投资省BOD去除率80-90%构造较复杂污泥易膨胀设备维修工作量大污水浓度高的中小型污水厂氧化沟法BOD去除率95%以上有较高脱氮效果系统简单管理方便产泥少且稳定性好曝气池占地多投资高运行费用较高悬浮性BOD低有脱氮要求的中小型污水厂间歇式活性污泥法无须设置调节池SVI值较低，污泥易于沉淀不产生污泥膨胀现象可以进行脱氮和除磷运行操作比较烦琐曝气装置容易堵塞高浓度可生化有机废水的污水厂1.3.4污水处理工艺选择在淀粉生产中，来自于玉米浸泡、剥离、离心分离、黄浆水沉淀与压滤，玉米皮浆的离心分离过程的生产废水，会有淀粉、糖类、有机酸等溶解性有机物质，含有蛋黄粉、玉米芯、玉米皮等不溶性细小颗粒有机物，另外还含有泥砂等无机物。其中主要以有机物为主，并不含有害物质，具有较好的可生化性，属高浓度可生化有机废水。由于进水水质和处理去除率均很高（表1-1），应采用厌氧-好氧的处理路线，废水首先通过厌氧处理装置，大大降低进水有机负荷，获得可利用的能源沼气，并使出水达到好氧处理可接受的浓度，再进行好氧处理后达标排放。 (1)废水的厌氧处理近年来，厌氧处理技术得到很快发展，常用的先进技术有厌氧接触工艺、上流式厌氧污泥床和厌氧过滤器。厌氧接触法属于传统厌氧消化技术的发展，它采用完全混合式消化反应器，适合于处理含悬浮固体很高的废水，预处理要求低，但需要设置池内完全混合搅拌设备，池外还要设消化液沉淀池。厌氧过滤器采用附着型厌氧生物处理技术，在反应器内充填一定填料，使生物污泥附着在填料上生长，不易随出水流失，且填料对于改善水流均匀性有益，并起到一定过滤截流作用。但反应器内填料易发生堵塞现象，因此不适合处理有机物浓度过高的废水，且要求进水SS浓度应较低，故不采用。上流式厌氧污泥床（UASB）属采用滞留型厌氧生物处理技术，在底部有污泥床，依据进水与污泥的高效接触提供高的去除率，依靠顶部的三相分离器，进行气、液、固分离，能使污泥维持在污泥床内而很少流失。因而生物污泥停留时间长，处理效率高，适合于处理生化降解4，以及COD和SS浓度均较高的废水（一般要求进水SS不大于4000mg/L）。本次设计使出厂水质达到污水综合排放标准GB8978-1996一级现有标准要求。具体指标为COD60(mg/L) BOD520(mg/L) SS20(mg/L) pH 69，而进水水质指标为PH:46，BOD5：2700-3500mg/L，COD：6800-800mg/L，SS：1800-3000mg/L。UASB法更适合处理此类污水。所以本工程废水厌氧处理装置采用UASB。(2)废水的好氧处理有机废水经厌氧处理，出水的BOD5/COD会降低，出水可生化性较原污水差。采用一般好氧生物处理方法，处理厌氧处理出水，其COD去除率约只有60%，而处理同等浓度的原有机废水，COD去除率可达80%。尽管采用膜分离法处理效果可能会稍好，但难以适应BOD大于250mg/L的污水浓度。近年来开发了一些处理此类废水的工艺技术，如A-B法活性污泥工艺、氧化沟活性污泥法、SBR法都可用于处理厌氧处理出水5。A-B法活性污泥工艺、氧化沟活性污泥法、SBR法三个方法中，SBR法具有特别显著的特点：首先由于采用间歇运行，运行周期每一阶段有适应基质特征的优势菌群存在；污泥不断内循环，排泥量少，生物固体平均停留时间长；沉淀和排水时水流处于静止状态，故处理效率高于一般的活性污泥法。其次由于进水、曝气、沉淀、排水等工序在一个池内进行，省去了沉淀池和污泥回流设施，故而其工程投资和占地面积均小于一般活性污泥法。所以本工程好氧处理采用SBR法工艺。1.3.5 项目污水处理工艺流程与达到目标该淀粉厂生产废水处理工艺流程如图所示。进水格栅集水池提升泵房调节池UASB反应器沉淀池SBR反应池出水对该处理工艺流程作以下说明。废水通过格栅截留大颗粒有机物和漂浮物，由于截污量较小，采用人工清渣方式。污水提升泵房，设置集水井，污水泵放置于泵房，污水泵配套引水筒。调节沉淀池在调节水量的同时，去除一部分格栅无法截留的悬浮颗粒有机物，如玉米碎粒、玉米皮、泥砂等。该池采用半地下式结构，便于沉淀物的排除。同时，调节进水的PH值、色度到符合后续工艺处理要求。UASB为主要的生化处理装置，全钢结构，半地下式，考虑保温。沼气部分，设计水封罐、气水分离器。沉淀池，要改变厌氧出水的溶解氧含量，沉淀去除UASB出水带来的悬浮污泥。该池为半地下式，钢筋混凝土结构。SBR池为半地下式，钢筋混凝土结构，运行中采用自动控制。处理出水直接排入自然水体。淀粉废水各级处理效果如下表：表1.7淀粉废水各级处理效果表项目进水浓度（mg/L）出水浓度（mg/L）相对去除率（%）调节沉淀池COD8000600025.0BOD53500315010.0SS3000180040.0UASBCOD600060090.0BOD5315037888.0SS180090050.0平流式沉淀池COD60048020.0BOD5378340.210.0SS90036060.0SBRCOD4804890.0BOD5340.213.296.1SS3601895.062第二章 格栅的设计说明与计算2.1 格栅的设计说明格栅主要是拦截废水中的较大颗粒和漂浮物，以确保后续处理的顺利进行。该厂污水处理站仅处理淀粉厂生产废水，较大漂浮物与较大颗粒少，格栅拦截的污染物不多，故选用人工清渣方式。栅条选圆钢，栅条宽度S=0.01m，栅条间隙e=0.02m。格栅安装倾角=60，便于除渣操作。2.2设计计算设计污水量Qmax=190m3/h=0.052m3/s污水沟断面尺寸为300mm450mm设栅前水深h=0.3m，过栅流速v=0.6m/s栅条间隙数 n = (Q*sin 60)/（e*h*v）=12.51，取13栅槽宽度 B=S(n-1)+en=0.01(13-1)+0.0213=0.38(m)设置2个这样的格栅，一备用；2格栅间隔0.3m.栅槽实取宽度B=0.38m，栅条13根。圆形栅条阻力系数 过栅水头损失h1=（0.71*0.6*0.6*sin60*3）/（2*9.81）=0.034m取h1=0.05m栅前槽高H1=h+h2=0.3+0.3=0.6m （h2为超高）栅后槽总高度H=0.6+ h1=0.65m进水渐宽长L1=（0.38-0.3）/2*tan20=0.11m格栅总长度 L=L1+L2+0.5+1+H1/tan60=0.11+0.055+0.5+1+0.6/1.732=2.01m每日栅渣量 W=0.052*0.1*86400/1000=0.45m/d计算结果：格栅总长度2.01m 栅槽宽度: 0.38 m栅后槽总高度 0.65m 水头损失：0.05m 第三章 调节池沉淀设计说明与计算3.1调节沉淀池设计说明在淀粉生产过程中产生的生产废水含有淀粉、糖类、蛋白质、有机酸等溶解性有机物质，小颗粒淀粉、纤维等不溶性细小颗粒有机物及泥砂等无机物。为了减轻后续处理构筑物的处理负荷，保护后续处理设施，于泵房后设调节沉淀池，去除掉废水中较易沉淀的悬浮物、泥沙。根据生产废水排放规律，后续处理构筑物对水质水量稳定性的要求，调节池停留时间取8.0h。调节池加一定的混凝药剂，以便对污水中的SS进行初步沉淀。该池将PH调节至6-9,以便后续工艺对废水的进一步处理。该池调节废水色度。该池污泥重力排入集泥池，由于调节沉淀池内安装工艺设备或管道极少，考虑土建结构可靠性高时故障少，只设一个调节池。表3.1调节沉淀池设计水质序号项目CODBODSS1进水mg/L8000350030002出水mg/L6000315018003去除率25%10%40%3.2 设计计算调节池调节周期T=8.0h调节池应有容积V=TQH=8190=1520m3调节池有效水深h有效=4m调节池水力停留时间：8h调节池规格25m15.2m4m，调节池设污泥斗，泥斗的上口面积6m6m，下口面积0.6m0.6m，泥斗倾角45，泥斗高2.7m。泥斗容积 调节池每日沉淀污泥重为m3/d因污泥含水率99%以上，所以设污泥密度为1t/m3;所以调节沉淀池产湿污泥1.8m3泥斗可存约30天污泥。计算结果：长25m 宽15.2m 高4m 污泥量 1.8m3/d的第四章 UASB设计说明与计算4.1 UASB设计说明UASB反应器是有荷兰瓦赫宁根农业大学的GLettinga等人在20世纪70年代研制的。80年代以后，我国开始研究UASB在工业废水处理中的应用，90年代该工艺在处理工程中被广泛采用。6UASB一般包括进水配水区、反应区、三相分离区、气室等部分。UASB反应器的工艺基本出发点如下：为污泥絮凝提供有利的物理-化学条件，厌氧污泥即可获得并保持良好的沉淀性能；良好的污泥床常可形成一种相当稳定的生物相，能抵抗较强的冲击。较大的絮体具有良好的沉降性能，从而提高设备内的污泥浓度；通过在反应器内设置一个沉淀区，使污泥细颗粒在沉淀区的污泥层内进一步絮凝和沉淀，然后回流入反应器。UASB处理有机工业废水具有以下特点：污泥床污泥浓度高，平均污泥浓度可达2040gVSS/L；有机负荷高，中温发酵时容积负荷可达812kgCOD/(m3d)；反应器内无混合搅拌设备，无填料，维护管理较简单；系统较简单，不需另设沉淀池和污泥回流设施。本工程所处理淀粉生产废水，属高浓度有机废水，生物降解性好，UASB反应器作为处理工艺的主题，拟按下列参数设计。设计流量 190m3/h；进水浓度 CODCr=6000mg/L容积负荷：Nv=7.5kgCOD/(m3d)产气率：r=0.5 m3/COD污泥产率：X=0.1kgmlss/kgCOD三相分离器水力停留时间（HRT）1.52小时污泥停留时间（SRT）50d表4.1 UASB设计水质 序号项目CODBODSS1进水mg/L6000315018002出水mg/L6003789003去除率90%88%50%4.2 UASB反应器工艺构造设计计算4.2.1 反应器容积计算UASB有效容积：V 有效=QS0/NV=45606/7.5=3648 m（其中S0是进水有机物浓度，kg COD/ m）将UASB设计成圆形池子，布水均匀，处理效果好。HRT:HRT=V/Q=19.2h设计为半地下形式，水深一般为48m。取反应器的高度H=6m，则其表面积A= V有效/H=3648/6=608 m采用4 座相同的UASB反应器（两用两备）A1=A/4=608/4=152 m横断面积 A2=1/4D=1/43.14196= 153.86m实际表面水力负荷 q1=Q/A=Q/(4 A2)=190/（4153.86）=0.31.0，符合要求。4.2.2配水系统设计为了保证4个UASB反应器运行负荷的均匀，并减少污泥床内出现沟流短路等不利因素，设计良好的配水系统是很必要的，特别是在常温条件下运行或处理低浓度废水时，因有机物浓度低，产气量少，气体搅拌作用较差，此时对配水系统的设计要求高一些。 本系统设计为圆形布水器，每个UASB 反应器设48 个布水点。a) 参数 每个池子流量： Q1=Q/4=190/447.5m/h.b) 圆环直径计算：每个孔口服务面积a=153.86 m/48=3.2m2a 在24 m2之间，符合要求。可设3个圆环，最里面的圆环设8个孔口，中间设16 个，最外围设24个孔口。内圈8个孔口设计：服务面积：S1=8a=83.2=25.6 m2折合为服务圆的的直径为：（4S1/）1/2=（425.6/3.14）1/2=5.71m用此直径作一虚圆，在该虚圆内等分虚圆面积处设一实圆环，其上布8个孔口，则圆的直径计算如下： /4d12=1/2S1，则d1=（2 S1/）1/2=(225.6/3.14)1/2=4.04m中圈18个孔口设计：服务面积：S2=183.2=57.6 m2折合为服务圆直径为：4（S1S2）/1/2=4(25.657.6)/3.14 1/2 =10.29m中间圆环的直径如下：/4（10.292d22）=1/2 S2,则d2=8.07m外圈24 个孔口设计：服务面积：S3=243.2=76.8 m2折合为服务圆直径为：4（S1S2S3）/1/2=4(25.651.276.8)/3.14 1/2=13.99m则外圆环的直径d3如下：/4（13.992d32）=1/2S3,则d3=12.12m4.2.3三相分离器工艺构造设计(1)设计原则反应器内最重要的部件是三相分离器，用来进行气、液、固三相的分离，因此对UASB的工艺构造设计主要就是设计三相分离器，它的设计直接影响气、液、固三相在反应器内的分离效果和反应器的处理效果。对污泥床的正常运行和获得良好的出水水质起十分重要的作用。根据已有的研究和工程经验，三相分离器应满足以下几点要求：沉淀器斜壁角度约为 45，使污泥不致积聚，尽快落入反应区内；沉淀区的表面水力负荷应在1m3/(m2h)以下，进入沉淀区前；通过沉淀槽底缝隙的流速不大于2.0m/h；分离器（两个或多个）间的空隙表面积应是反应器截面积的15%20%；水力停留时间介于 1.52h；为使气体释放及便于去除浮渣，应保持足够液气接触面积；分离气体的挡板与分离器壁重叠20cm以上，以免出流气泡进入沉淀区；出气管直径应足够大，使气室中气体较易排出。三相分离器设计须确定三相分离区数量，大小斜板尺寸、斜角和相互关系。总沉淀水深应1.5m；如果以上条件均能满足，则可达到良好的分离效果。(2)尺寸计算沉淀器（集气罩）取斜壁倾角 =45uasb设计计算图回流缝设计计算:取 h1=0.5m,h2=0.5m,h3=4.0m b1= h3/tg= h3/tg45=4m. (b1下三角集气罩底水平宽度) b2=D2b1=1424=6m. 下三角集气罩之间的污泥回流缝中混合液的上升流速 V1=Q1/S1=47.5/18.84=1.85m/h. V12.0m/h，符合要求。上下三角形集气罩之间的污泥回流缝中流速 V2可用下式计算： V2=Q/ S2，（S2为上三角形集气罩污泥回流缝之面积）取回流缝宽 CD=0.8m, 上集气罩下底宽 CF=8m, DH=CDsin45=0.56m， DE=10+2=12m， S2=（CF+DE）/2=3.14（8+12）/2=31.4m2, 则 V2= Q1/ S2=47.5/25.66=1.852 m/h，符合要求。确定上下三角形集气罩相对位置及尺寸， CH=CDsin45=DH=0.56m， DE=2DH+CF=20.56+8=12m, AI=1/2 (DE-b2) tg45=1/2(12-6)=3， h 4=CH+AI=0.56+3=3.56m， h 5=1.2m，由上述尺寸可计算出上集气罩上底直径：CF-2 h 5tg45=8-2.4=5.6m， BC=CD/ sin45=0.8/ sin45=1.13m， DI=1/2(DE-b2)=1/2 (12-6)=3 m， AD=DI/ cos45=4.28m， BD=DH/ cos45=0.56/ cos45=0.8m， AB=AD-BD=4.28-0.8=3.48m. （3）脱气条件校核如果水是静止得，则沼气将以Up=0.91.0cm/s的流速上升，可以进入气室中。但由于在三相分离器中，水是变相流动，因此沼气气泡不仅获得了水的加速，而且运动发生了方向改变7。气泡进入气室，必须保证满足以下公式要求：Up/vL2/L1式中 Up气泡垂直上升速度；v气泡实际缝隙流速；L2回流缝垂直长度；L1小斜板与大斜板重叠长度；根据三分离器设计结果，得：可见Up/vL2/L1，满足脱气条件要求。4.2.4 出水渠设计计算每个UASB反应器沿周边设一条环行出水渠，渠内侧设溢流堰，出水渠保持水平，出水由一个出水口排出。（1）出水渠设计计算环行出水渠在运行稳定，溢流堰出水均匀时，可假设为两侧支渠计算。单个反应器流量13L/s，侧支渠流量为6.17 L/s。根据均匀流计算公式 式中 q渠中水流量，m3/s；i水力坡度，定为i=0.005；K流量模段，m3/s；C谢才系数；W过水断面面积，m2；R水力半径，m；n粗糙度系数，钢取n =0.012。计算得 （m3/s）假定渠宽b=0.30m,则有W=0.15hX=2h+0.15R=W/X=0.15h/(2h+0.15)式中 h渠中水深，m；X渠湿周，m。代入 即 则有 解方程得：h=0.3(m)可见渠宽b=0.30(m)，水深h=0.30(m)则渠中水流流速约为0.40m/s符合明渠均匀流要求。（2）溢流堰设计计算每个UASB反应器处理水量13 L/s，溢流负荷为12 L/(ms)。设计溢流负荷取=1.0 L/(ms)，则堰上水面总长为设计90三角堰，堰高H=40mm，堰口宽B=80mm，堰上水头h=20mm，则堰口水面宽b=40mm。三角堰数量(个)设计取n=100(个)出水渠总长为3.14(7-0.3)=21.05(m)设计堰板长(80+130)10=210(mm)，共10块，每块堰10个80mm堰口，10个间隙。堰上水头校核：每个堰出流率为按90三角堰计算公式则堰上水头为4.2.5 UASB排水管设计计算单个UASB反应器排水量13 L/s，选用DN125钢管排水，v约为0.75 m/s,充满度为0.5，设计坡度0.01。四台UASB反应器排水量52 L/s，选用DN200钢管排水，v约为0.90 m/s,充满度(设计值)为0.6，设计坡度0.006。UASB反应器溢流出水渠由短立管排入DN125排水支管，再汇入设于UASB走道下的DN200排水总管。4.2.6 排泥管的设计计算（1）产泥量的计算r=0.15kg干泥/(kgCODd)设计流量 Q=190m3/h进水COD浓度 S0=6000mg/LCODCr去除率 E=90%则UASB反应器总产泥量为每池产泥设污泥含水量为98%，因含水率P95%，取=1000kg/m3，则污泥产量为每池排泥量（2）排泥系统设计因处理站设置调节沉淀池，故进入UASB中砂的量较少，UASB产生的外排污泥主要是有机污泥，故UASB只设一根排泥管，排空时由污泥泵从排泥管强排。UASB每天排泥一次，各池污泥同时排入集泥池，再由污泥泵抽入污泥浓缩池中。各池排泥管选钢管，DN150，四池合用排泥管选用钢管DN200，该管按每天一次排泥时间1.0h计，q为16.9 L/s，设计充满度0.6，v为0.90 m/s。4.2.7 沼气管路系统设计计算（1）产气量计算设计流量 Q=190m3/h进水 CODCr =6000mg/LCOD去除率 E=90%产气率 E=0.4 m3气/kgCOD则总产量为每个USAB反应器产气量（2）沼气集气系统布置由于有机负荷较高，产气量大，每两台反应器设置一个水封罐，水封罐出来的沼气分别进入气水分离器，气水分离器设置一套两级，共两个，从分离器出来去沼气贮柜。集气室沼气出气管最小直径为DN100，且尽量设置不短于300mm的立管出气，若采用横管出气，其长度不宜小于150mm。每个集气室设置独立出气管至水封罐。（3）沼气管道计算产气量计算每池产气量为102.6 m3/h，则大集气罩的出气量为 小集气罩的出气量为该沼气容重为r=1.2kg/m3，换算为计算容重r=0.6 kg/m3的出气量分别为沼气管道压力损失计算沼气出气管的流速分别为v1及v2小于5m/s，符合规范对流速的要求。沼气收集管道压力一般较低，约为200300mmH2O，沼气管道压力损失均很小。因此，对于沼气贮柜之前的低压沼气管道，可以认为管路压力损失为0。（4）水封罐的设计计算水封罐一般设于消化反应器和沼气柜或压缩机房之间，起到调整和稳定压力，兼作隔绝和排除冷凝水之用8。UASB反应中大集气罩中出气气体压力为p1=1.0mH2O(1mH2O=9800Pa)，小集气罩中出气气体压力为p2=2.5mH2O(1mH2O=9800Pa)，则两者气压差为故水封罐中该两收气管的水封深度差为1.5mH2O。沼气柜压力p400 mmH2O,取为0.4 mH2O，则在忽略沼气管路压力损失时（这种计算所得结果最为安全），水封罐所需最大水封为取水封罐总高度H=2.5m水封罐直径1800mm，设进气管DN100钢四根，出气管DN150钢一根，进水管DN52钢一根，放空管DN50钢一根，并设液面计。（5）气水分离器气水分离器起到对沼气干燥作用，选用500mmH1800mm，钢制气水分离器两个，串联使用。气水分离器中预装钢丝填料，在各级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、压力表及温度计。（6）沼气柜容积确定由上述计算可知该处理站日产沼气9849.6m3,则沼气柜容积应为平均时产气量的3h体积来确定，即 设计选用1500 m3钢板水槽内导轨湿式贮气柜（C-1416A）。4.2.8 UASB的其他设计（1）取样管设计为掌握UASB运行情况，在每个UASB上设置取样管。在距反应器底1.11.2m位置，污泥床内分别设置取样4根，各管相距1.0m左右，取样管选用DN50钢管，取样口设于距地坪1.0m处，配球阀取样。（2）UASB的排空 由UASB池底排泥临时接上排泥泵强制排空。（3）检修人孔为便于检修，各UASB反应器在距地坪1.0m处设800mm人孔一个。通风为防止部分容重过大的沼气在UASB反应器内聚集，影响检修和发生危险，检修时可向UASB反应器中通入压缩空气，因此在UASB反应器一侧预埋压缩空气管（由鼓风机房引来）。采光为保证检修的采光，除采用临时灯光处，还可移走UASB反应器的活动顶盖，或不设UASB顶盖。（4）给排水在UASB反应器布置区设置一根DN32供水管供补水、冲洗及排空中使用。（5）通行在距UASB反应器顶面之下1.1m处设置钢架、钢板行走平台，并连接上台钢梯。（6）安全要求UASB反应器的所有电器设施，包括泵、阀、灯等一律采用防爆设备；禁止明火火种进入该布置区域，动火操作应远离该区及沼气柜；保持该区域良好通风。UASB计算结果：池直径 14m 反应器高 6m 构筑物高8.5m第五章 平流式沉淀池的设计说明与计算5.1沉淀池设计说明 UASB 反应器后一般不设沉淀池，但由于厌氧反应器启动较难9，为了收集UASB反应器流出的厌氧污泥，使调试期缩短，故设此池，可以用之向UASB回流污泥，并且对SS进一步处理。本设计采用平流式沉淀池，废水从池的一段进入，从另一端流出，水流在池内做水平运动，池平面形状呈长方形，可以是单个或多个串联。平流式沉淀池有进水区、沉淀区、出水区和污泥区（积泥区和排泥区）四部分组成。进水区的作用是使水流均匀分布在整个断面上，尽可能减少扰动。沉淀区中，要降低沉淀池中水流的Re数和提高水流的Fr数，鼻血设法减少水力半径，采用导流墙，对平流式沉淀池进行纵向分格等，均可减小水力半径，改善水流条件。沉淀后出水应尽量在出水区均匀流出。及时排出沉于池底的污泥是使沉淀池工作正常，保证出水水质的一项重要措施。污泥区和清水去之间应该有一个缓冲区，其深度可取0.3-0.5m，以减轻水流对存泥的搅动。也为存泥留有余地。设一座，备用一座。5.2设计参数取表面负荷q=2m3/(m2h) HRT：3hSRT：2h表5.1沉淀池设计水质序号项目CODBODSS1进水mg/L6003789002出水mg/L480340.23603去除率20%10%60% 设计流量 Q =190m3/h 5.3沉淀池设计计算 5.3.1沉淀池主要尺寸 1.平均流量Qd=1500 m3/d=17 L/s 2. 最大设计流量Qmax=1901、 池子总表