某啤酒厂废水处理站工艺设计.doc

江西某啤酒有限公司废水处理工程第一篇 设计说明书第一章 概述1.1 工厂概况江西某啤酒有限责任公司位于江西省吉安市，其前身为江西吉安啤酒厂。该厂年产啤酒23万吨，全厂职工人数为500多人，是当地经济的支柱企业。随着企业的发展，资金及技术已成为企业发展的障碍。在国家和当地政府的支持下，北京某啤酒集团出资8000万元收购了吉安啤酒厂80%的股份，正式组成了江西某啤酒有限责任公司。公司成立后，计划将啤酒年产量由目前的23万吨扩建至10万吨，根据国家及当地政府对环境保护工作的要求，江西燕京啤酒有限责任公司对啤酒废水处理的处理工作十分重视，决定在工厂扩建的同时兴建处理规模为5000m3/d的废水处理站，来处理公司生产过程中产生的废水。1.2 水量、水质资料1.2.1 建设规模经建设方确认，本设计规模按日最大处理水量Q=5000m3/d 设计（包括处理站自用水排水量）。1.2.2 设计原水水质指标CODcr=1400mg/LBOD5=800 mg/LSS=350mg/LPH=6101.2.3 设计出水水质指标CODcr100 mg/LBOD520 mg/LSS70 mg/LPH=691.2.4 气象条件：（详见给水排水设计手册第一册）1.2.5 站址概述：吉安市位于京九铁路线上，江西燕京位于该市东南部，废水处理站在厂区的西北角，目前是一片空地，地势基本平坦。其北侧为厂区围墙，南侧为现有混凝土路，东南两侧为厂区。站址东西长约90米，南北长约60米，占地约5400平方米。污水管由站区南侧进入，由北侧排出。站区自然地面标高为76.4m，进厂污水管管径500mm,管底标高75.2m。处理站地面上部0.5米左右为杂填土，其下为粉质粘土及沙土，基底稳定性良好，地基承载力为280kpa以上，地下水位在地面以下23米，根据勘察资料，地下水无腐蚀性。第二章 工艺路线的确定及选择依据2.1 处理方法比较啤酒废水中大量的污染物是溶解性的糖类、乙醇等，这些物质具有良好的生物可降解性，处理方法主要是生物氧化法。有以下几种常用方法处理啤酒废水。（一）好氧处理工艺啤酒废水处理主要采用好氧处理工艺，主要由普通活性污泥法、生物滤池法、接触氧化法和SBR法。传统的活性污泥法由于产泥量大，脱氮除磷能力差，操作技术要求严，目前已被其他工艺代替。近年来，SBR和氧化沟工艺得到了很大程度的发展和应用。SBR工艺具有以下优点：运行方式灵活，脱氮除磷效果好，工艺简单，自动化程度高，节省费用，反应推动力大，能有效防止丝状菌的膨胀。CASS工艺(循环式活性污泥法)是对SBR方法的改进。该工艺简单，占地面积小，投资较低；有机物去除率高，出水水质好，具有脱氮除磷的功能，运行可靠，不易发生污泥膨胀，运行费用省。（二）水解好氧处理工艺水解酸化可以使啤酒废水中的大分子难降解有机物转变成为小分子易降解的有机物，出水的可生化性能得到改善，这使得好氧处理单元的停留时间小于传统的工艺。与此同时，悬浮物质被水解为可溶性物质，使污泥得到处理。水解反应工艺式一种预处理工艺，其后面可以采用各种好氧工艺，如活性污泥法、接触氧化法、氧化沟和SBR等。啤酒废水经水解酸化后进行接触氧化处理，具有显著的节能效果，COD/BOD值增大，废水的可生化性增加，可充分发挥后续好氧生物处理的作用，提高生物处理啤酒废水的效率。因此，比完全好氧处理经济一些。（三）厌氧好氧联合处理技术 厌氧处理技术是一种有效去除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。对处理中高浓度的废水，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废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：沉降性能良好，不设沉淀池，无需污泥回流不填载体，构造简单节省造价由于消化产气作用，污泥上浮造成一定的搅拌，因而不设搅拌设备污泥浓度和有机负荷高，停留时间短同时，由于大幅度减少了进入好氧处理阶段的有机物量，因此降低了好氧处理阶段的曝气能耗和剩余污泥产量，从而使整个废水处理过程的费用大幅度减少。（四）不同处理系统的技术经济分析不同处理方法的技术、经济特点比较，见表1-1。表1-1 不同处理方法的技术、经济特点比较处理方法主要技术、经济特点好氧工艺生物接触氧化法采用两级接触氧化工艺，可防止高糖含量废水引起污泥膨胀现象；但需要填料过大，不便于运输和装填，且污泥排放量大氧化沟工艺简单，运行管理方便，出水水质好，但污泥浓度高，污水停留时间长，基建投资大，曝气效率低，对环境温度要求高SBR法占地面积小，机械设备少，运行费用低，操作简单，自动化程度高；但还需曝气能耗，污泥产量大。厌氧好氧工艺水解好氧技术节能效果显著，且BOD/COD值增大，废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废水处理方面有较大优点，故啤酒废水厌氧好氧处理技术是最好的选择。2.2 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1-1所示。 图1-1 啤酒废水处理工艺啤酒废水先经过中格栅去除大杂质后进入集水池，用污水泵将废水提升至水力筛，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。第三章 主要处理构筑物设计及选型3.1 格栅池3.1.1 构筑物功 能：放置机械格栅数 量：1座结 构：砖混结构尺 寸：270030003000（H）mm3.1.2 主要设备机械格栅功 能：去除大颗粒悬浮物型 号：HF-500数 量：2台栅 宽：B=10mm栅 隙：b=15mm安装角度：= 60 电机功率：N=1.1kw3.2 集水池3.2.1 构筑物功 能：贮存废水数 量：1座结 构：钢筋砼结构尺 寸：58002000（H）mm3.2.2 主要设备废水提升泵功 能：提升废水进入酸化调节池型 号：100QW120-10-5.5数 量：3台（两用一备）流 量：Q=30L/s扬 程：H=10.0m功 率：N=5.5KW水力筛功 能：过滤废水中的细小悬浮物型 号：HS120数 量：3台（二用一备）处理量：Q=100m3/h栅 隙：b=1.5mm3.3 酸化调节池3.3.1 构筑物功 能：调节并预酸化数 量：1座尺 寸：15000130006000（H）mm HRT：T=5.0h3.3.2主要设备 潜水搅拌机功 能：使废水混合均匀型 号：QJB7.5/6640/3-303/c/s推 力：990N数 量：1台功 率：N=7.5kw 配水泵功 能：UASB进水泵型 号：150QW1100-15-11数 量：3台（两用一备）流 量：Q=30L/s扬 程：H=15m功 率：N=11.0KW 加药装置设备类型：AHJ-I数 量：1套其中：a.酸输送泵数 量：1台型 号：CQF40-25-120F流 量：Q=6.3 m3/h扬 程：H=15.0m功 率：N=0.75kWb.碱贮罐 数 量：1台尺 寸：14001800(H)mm3.4 UASB反应器功 能：去除CODcr、BOD5、SS，产生沼气池 数：2座类 型：钢筋砼结构尺 寸：16000100006500（H）mm 1040m3容积负荷（Nv）为：4.5kgCOD/(m3d)去除率80附件： 水封功 能：保持UASB中气相一定压力数 量：2台尺 寸：5001200（H）mm 沼气贮罐尺 寸：7000H6000数 量：1台3.5 CASS池3.5.1 构筑物功 能：去除CODcr、BOD5、SS结 构：钢筋砼结构数 量：2座 尺 寸：40000100005500（H）mmBOD污泥负荷（Ns）为：0.1kgBOD/MLSS 3.5.2 主要设备 鼓风机功 能：提供气源数 量：2台（一用一备）型 号：DG超小型离心鼓风机风 量：Q=50m3/min风 压：P=63.8Kpa功 率：N=75.0KW 盘式膜片曝气器功 能：充氧、搅拌数 量：423个型 号：QMZM-300氧利用率：35%59% 滗水器功 能：排上清液型 号：XBS300数 量：2台管 径：DN250排水量：Q=300m3/h功 率：N=1.5KW3.6 集泥井3.6.1 构筑物功 能：收集存储污泥数 量：1座结 构：砖混结构尺 寸：400040003500(H)mm3.6.2 主要设备污泥提升泵功 能：提升污泥进入浓缩池型 号：80QW50-10-3数 量：2台（一用一备）流 量：Q=14L/s扬 程：H=10.0m功率：N=3KW3.7 污泥浓缩池功 能：浓缩污泥数 量：1座结 构：钢筋砼结构尺 寸：570057005800(H)mm3.8 污泥脱水间 带式压滤机功 能：污泥脱水型 号：DYQ-1000数 量：1台滤带快度：1000mm电机功率：N=1.5kw配套设备：溶药搅拌机 ZJ-470 1台 N=2.2kw 加药泵 J-Z125/3.2 1台 N=0.75kw3.9 主要设备主要设备见表1-2。表1-2 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废水提升泵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1第四章 污水处理站总体布置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。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废水的出路，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）。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。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。第二篇 设计计算书第一章 啤酒废水处理构筑物设计与计算1.1 格栅1.1.1 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。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0.7 m/s ,过栅流速0.8m/s ；单位栅渣量W = 0.07m3/103 m3 废水 。 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2-1。图1-1 格栅示意图1.1.3.1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/s , 取n = 12条。1.1.3.2 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。 1.1.3.3 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 1.1.3.4 栅槽与出水渠道连接处的渐宽部分长度 1.1.3.5 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 m1.1.3.6 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=0.7880.8m1.1.3.7 栅后槽总长度 1.1.3.8 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2-1，表1-1 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-5001.150050008505801535150025001.2 集水池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。1.2.2 设计参数设计流量Q = 5000m3/d = 208.33 m3/h =0.058m3/s ；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。1.3 泵房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。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。1.3.3 设计计算1.3.3.1 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 m1.3.3.2 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：1.3.3.3 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。1.3.3.4 选泵选择100QW120-10-5.5型污水泵三台，两用一备，其性能见表2-3表1-2 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%1.4 水力筛1.4.1 设计说明 过滤废水中的细小悬浮物1.4.2 设计参数设计流量Q = 5000m3/d = 208.33 m3/h =0.058m3/s 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2-2， 1-3 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1-2 水力筛外形图1.5 调节池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。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 。1.5.3 设计计算1.5.3.1 调节池有效容积 V = QT = 208.335 =1041.65 m31.5.3.2 调节池水面面积 调节池有效水深取5.5米，超高0.5米，则 1.5.3.3 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。1.5.3.4 调节池的搅拌器使废水混合均匀，调节池下设潜水搅拌机，选型QJB7.5/6640/3-303/c/s1台1.5.3.5 药剂量的估算设进水pH值为10，则废水中【OH-】=10-4mol/L,若废水中含有的碱性物质为NaOH,所以CNaOH=10-440=0.04g/L，废水中共有NaOH含量为50000.04=200kg/d，中和至7，则废水中【OH-】=10-7mol/L，此时CNaOH=10-740=0.410-5g/L，废水中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 1.5.3.6 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2-3表1-4 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%1.6 UASB反应池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 。1.6.3 设计计算1.6.3.1 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。1.6.3.2 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，面积根据废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1-3是三相分离器的结构示意图图1-3 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 反应器中废水流量，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 反应器中废水流量，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。1.6.3.3 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。1.6.3.4 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。1.6.3.5 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 1.6.3.6 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。1.7 CASS反应池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，有以下优点：n 建设费用低，省去了初沉池、二沉池及污泥回流设备。n 运行费用低，节能效果显著。n 有机物去除率高，出水水质好，具有良好的脱氮除磷功能。n 管理简单，运行可靠，不易发生污泥膨胀。nn 污泥产量低，性质稳定，便于进一步处理与处置。1.7.2 设计参数设计流量Q = 5000m3/d = 208.33 m3/h =0.058m3/s ；进水COD=280mg/L ，去除率为85% ；BOD污泥负荷（Ns）为：0.1kgBOD/MLSS；混合液污泥浓度为：X=4000mg/L ；充水比为： 0.32 ；进水BOD= 160 mg/L，去除率为90%。1.7.3 设计计算1.7.3.1 运行周期及时间的确定1. 曝气时间 式中： 充水比 进水BOD值，mg/l； BOD污泥负荷，kgBOD/MLSS； X 混合液污泥浓度，mg/L。2. 沉淀时间 设曝气池水深H = 5m，缓冲层高度 =0.5 m，沉淀时间为： 3. 运行周期T 设排水时间td=0.5h,运行周期为每日周期数： N= 24/6=41.7.3.2 反应池的容积及构造1. 反应池容积单池容积为 反应池总容积为 式中：N 周期数； 单池容积； 总容积；n 池数，本设计中采用2个CASS池； 充水比。2. CASS反应池的构造尺寸CASS反应池为满足运行灵活和设备安装需要，设计为长方形，一端为进水区，另一端为出水区。如图1-4所示为CASS池构造。图1-4 CASS池结构示意图据资料，B：H=12，L：B=46，取B=10m,L=40 m。所以=40105=2000 m3单池面积 CASS池沿长度方向设一道隔墙，将池体分为预反应区和主反应区两部分，靠近进水端为CASS池容积的10%左右的预反应区，作为兼氧吸附区和生物选择