10万吨每天城市污水处理工程设计[共49页]

1、华北理工大学轻工学院Qing Gong College North China University of Science and Technology 毕业设计说明书 设计题目：10万吨/天城市污水处理工程设计 学生姓名：刘晓燕学 号：201124040113专业班级：环境工程学 部：材料化工部指导教师：尚晓娴2015年6月5日华北理工大学轻工学院 设计说明书摘 要本设计是污水处理厂的初步设计。根据设计要求，该污水处理工程进水中氮含量偏高，在去除BOD5和SS的同时，还需要进行脱氮处理。本污水处理厂设计具体工艺流程为：废水先经过格栅、沉淀池、调节池等物理处理构筑物，然后再通过UASB反器及三

2、沟式氧化沟进行生化处理，最后剩余污泥进入污泥浓缩池。剩余污泥经过处理后外运。在氧化沟中，可以通过设置进水、出水位置、曝气设备的位置，完成硝化和反硝化作用。本设计说明书还包括工艺参数计算、设备计算与选型、厂址选择与车间布置、劳动定员、安全生产和技术经济等。并附有图纸：工艺流程图、高程图、厂区平面布置图和主体设备图。本工程进水水质主要指标为COD=290mg/L，BOD5 =160mg/L，SS=200mg/L，TN=35mg/L，TP=6mg/L。出水水质主要指标为COD100mg/L，BOD5 浓度20mg/L，SS 浓度 20 mg/L，TN15mg/L，TP1mg/L。对BOD5、COD、

3、SS、TN、TP的去除率达到了88.9%、65.5%、90%、57.1%、83.3%。处理后水质达到国家污水综合排放标准（GB8978-2002）中二级标准。关键词：污水处理， UASB，三槽氧化沟Abstract This design is the preliminary design of sewage treatment plant. According to the design requirement, the nitrogen content of the wastewater treatment project is high, while removing BOD5 and

4、SS, it also needs denitrification treatment. The sewage treatment plant design specific process for waste water through the grille, sedimentation tank, regulating pond etc. physical structures to deal with the, then by UASB - and triple oxidation ditch for biochemical treatment, the last remaining s

5、ludge into sludge thickening tank. After the treatment of residual sludge sinotrans. In the oxidation ditch, the nitrification and denitrification can be accomplished by setting the influent, the water outlet position and the aeration equipment. The design specification also includes the calculation

6、 of the process parameters, equipment selection and calculation, site selection and plant layout, labor quota, safety in production and technical economic. And attached drawings: process flow chart, elevation map, plant layout and main equipment chart. The main water quality of the project is BOD5=1

7、80mg/L，SS=200mg/L，COD=290mg/L， TN=35mg/L，TP=6mg/L. The main indicators of water quality was COD = 100mg/L, BOD5 = 20mg/L concentration, SS concentration less than 20 mg/L, TN = 15mg/L, TP = 1mg/L. The removal rates of BOD5, COD, SS, TN, TP were 88.9%, 65.5%, 90%, 57.1%, 83.3%. The water quality reac

8、hed the two level of the national sewage comprehensive discharge standard (GB8978-2002).Keywords: Sewage treatment, UASB,Three slot oxidation ditch目录引 言11 设计任务及概况21.1设计任务及依据21.2设计水量及水质22 工艺设计方案的确定32.1方案确定的原则32.2厂址选择32.3污水厂处理流程的选择33 提升泵房53.1设计说明53.2 设计计算64 格栅64.1格栅的选择64.2粗格栅的计算74.3细格栅的计算95 沉砂池115.1 沉

9、砂池的选择115.2 曝气沉砂池尺寸的设计116 厌氧池的设计计算156.1 设计参数166.2 设计计算167氧化沟设计计算247.1设计条件247.2 三沟式氧化沟设计计算247.3消毒池的计算318 接触池的计算328.1设计参数328.2设计计算328.3 计量设备的选择339 污泥浓缩池的选择及设计计算339.1污泥浓缩池的选择339.2污泥浓缩池的设计计算3410 贮泥池及提升污泥泵3510.1贮泥池3510.2污泥泵的选择3610.3污泥脱水机房3611 鼓风机房3711.1 概述3711.2鼓风机房的布置3712 高程计算3812.1构筑物的水头损失3812.2管渠水力计算38

10、12.3 污水处理构筑物高程布置3912.3.2污泥处理构筑物高程布置40结 论41谢辞42参考文献43附 录44引 言世界上任何国家的经济发展，都会推动社会进步，使工农业生产能力得到提高，使人民生活得到进一步改善，但是也会随之带来不同程度的环境污染。污水也是造成环境污染的来源之一，治理水污染环境的课题被列入世界环保组织的工作日程之中。我国污水处理事业的历史始于1921年，到改革开放的近三十年来取得了迅速的发展，但仍然滞后于城市发展的需要。截至2014年底，全国设市城市、县累计建成污水处理厂3717座，污水处理能力1.57亿立方米/日.这些污水处理厂的建设，极大地提高了城市污水的处理水平，但处

11、理量的增加仍远远滞后于污水排放量的增长，两者之间的差距还有进一步拉大的趋势。我国的污水处理事业的具体情况是污水处理率低，许多老城区的排水管网甚至不成系统。城市污水处理能力增长缓慢和污水处理率低是造成我国水环境污染的主要原因，由此导致了水环境的持续恶化，并严重制约了我国经济与社会的发展。我国城市污水处理能力增长缓慢的主要原因有以下三个方面：污水处理技术落后、资金短缺、投资力度不够、管理水平低。由于该市人口较多城市污水排放量大，生产生活过程中会产生大量工业废水和生活污水，其中含有形式多样数量庞大的污染物质，这些污染物质如果不经处理，直接排入水体，将使水体遭受严重污染，导致水质恶化，水资源环境遭到破

12、坏，最终人类将没有可供利用的水资源。我们国家环境保护法规定，为了减少对环境的污染，城市生活污水必须经过污水处理厂的处理，水质达到国家规定的标准后，才可排入受纳水体或周边环境。因此，城市污水处理厂的建设已经成为当前城市基础设施建设的重点。据此，需确定污水处理厂的处理工艺流程和处理构筑物的类型与数量，进行筑物及设备的工艺设计和污水厂各构筑物以及各种管渠的总体布置。本次设计题目为10万吨/天城市污水处理工程设计，主要运用UASB和三槽氧化沟工艺对污水和污泥进行处理。1 设计任务及概况1.1设计任务及依据1.1.1设计任务 10万吨/天城市污水处理工程设计1.1.2设计依据及原则（1）设计依据给排水工

13、程快速设计手册1-5，给排水设计规范，污水处理厂设计手册，三废设计手册废水卷。（2）设计原则执行国家关于环境保护的政策，符合国家德方的有关法规、规范和标准。采用先进可靠的处理工艺，确保经过处理后的污水能达到排放标准。采用成熟、高效、优质的设备，并设计较好的自控水平，以方便运营管理。全面规划、合理布局、整体协调，使污水处理工程与周围环境协调一致。妥善处理污水净化过程中产生的污泥固体物，以免造成二次污染。1.1.3设计范围设计二级污水处理厂，进行工艺初步设计1.2设计水量及水质1.2.1设计水量 本次设计采用合流制。本工程的平均污水处理量Q平=10104m3/d=4166.667 m3/h=1.1

14、6 m3/s，Qmax=10104m3/d1.5=1.5105m3/d1.74 m3/s。1.2.2设计水质 设计水质如表一所示：表1 拟建污水处理厂初始数据项目COD（mg/L）BOD(mg/L)SS(mg/L)TN(mg/L)TP(mg/L)进水水质290160200356出水水质1002020151去除率（%）65.588.99057.183.32 工艺设计方案的确定2.1方案确定的原则（1）采用先进稳妥的处理工艺，经济合理，安全可靠（2）合理布局，投资低，占地少（3）降低能耗和处理成本（4）综合利用，无二次污染（5）综合国情，提高自动化管理水平2.2厂址选择在污水处理厂设计中，选定厂址

15、是一个重要的环节，处理厂的位置对周围环境卫生、基建投资及运行管理等都有很大的影响。因此，在厂址的选择上应进行深入、详尽的技术比较。厂址选择的一般原则为：1、 在城镇水体的下游；2、 便于处理后出水回用和安全排放；3、 便于污泥集中处理和处置；4、 在城镇夏季主导风向的下风向；5、 有良好的工程地质条件；6、 少拆迁，少占地，根据环境评价要求，有一定的卫生防护距离；7、 有扩建的可能；8、 厂区地形不应受洪涝灾害影响，防洪标准不应低于城镇防洪标准，有良好的排水条件；9、 有方便的交通、运输和水电条件。所以，本设计的污水处理厂应建在城区的东北方向较好，又由于城市污水主干管由西北方向流入污水处理厂厂

16、区，则污水处理厂建在城区的西北方向。2.3污水厂处理流程的选择2.3.1确定处理流程的原则城市污水处理的目的是使之达标排放或污水回用用于使环境不受污染，处理后出水回用于农田灌溉，城市景观或工业生产等，以节约水资源。城市污水处理及污染防治技术政策对污水处理工艺的选择给出以下几项关于城镇污水处理工艺选择的准则： 城市污水处理工艺应根据处理规模、水质特征、受纳水体的环境功能及当地的实际情况和要求，经全面技术经济比较后优先确定；工艺选择的主要技术经济指标包括：处理单位水量投资，削减单位污染物投资，处理单位水量电耗和成本，削减单位污染物电耗和成本，占地面积，运行性能，可靠性，管理维护难易程度，总体环境效

17、益；应切合实际地确定污水进水水质，优先工艺设计参数必须对污水的现状、水质特征、污染物构成进行详细调查或测定，做出合理的分析预测；在水质组成复杂或特殊时，进行污水处理工艺的动态试验，必要时应开展中试研究； 积极地采用高效经济的新工艺，在国内首次应用的新工艺必须经过中试和生产性试验，提供可靠性设计参数，然后进行运用。2.2.2污水处理流程的选择我国城市污水处理相对于国外发达国家、起步较晚。近200年来，城市污水处理已从原始的自然处理、简单的一级处理发展到利用各种先进技术、深度处理污水，并回用。处理工艺也从传统活性污泥法、氧化沟工艺发展到A/O、A2/O、AB、SBR（包括CCAS工艺）等多种工艺，

18、以达到不同的出水要求。虽然如此，我国的污水处理还是落后于许多国家。在我们大力引进国外先进技术、设备和经验的同时，必须结合我国发展，尤其是当地实际情况，探索适合我国实际的城市污水处理系统。项目处理的污水主要以有机污染物为主，BOD/COD=0.52，可生化性较好，重金属及其它难降解的有毒有害污染物不超标。根据处理规模，进水水质，出水要求，污水处理厂既要有效去除COD，又要对污水中的氮、磷进行适当的处理。经过分析本设计可选择的工艺流程，有两种：1、普通A/A/O法处理工艺。2、厌氧池+氧化沟处理工艺。两种工艺经过比较：氧化沟除了具有A/A/O的效果外，还具有如下特点： （1）具有独特的水力流动特点

19、，有利于活性污泥的生物凝聚作用，而且可以将其工作区分为富氧区，缺氧区，用以进行硝化和反硝化作用，取得脱氮效果； （2）不设初沉池，有机性悬浮物在氧化沟内能达到好氧稳定的程度； （3）BOD负荷低，使氧化沟具有对水温、水质、水量的变动有较强的适应性，污泥产率低，勿需进行硝化处理； （4）脱氮效果还能进一步提高；（5）电耗较小，运行费用低。城市污水中格栅提升泵房细格栅曝气沉砂池厌氧池+三沟式氧化沟消毒设施计量设备出水回流污泥剩余污 泥污泥浓缩池贮泥池污泥脱水运走所以本设计选用厌氧池+氧化沟处理工艺。3 提升泵房3.1设计说明本设计将生活污水与工业废水分开处理，污水处理系统简单，只考虑一次提升。污水

20、经提升后再过细格栅。设计流量：Qmax=0.87m3/s。（1）泵房进水角度不大于45度。（2）相邻两机组突出部分得间距，以及机组突出部分与墙壁的间距，应保证水泵轴或电动机转子再检修时能够拆卸，并不得小于0.8。如电动机容量大于55kW时，则不得小于1.0m，作为主要通道宽度不得小于1.2m。（3）泵站采用矩形平面钢筋混凝土结构半地下式。（4）水泵为自灌式。3.2 设计计算根据污水流量，泵房设计为LB=105m。提升泵选型：采用200S95型潜污泵。转速：2980r/min；流量Q：1400m3/h；扬程:12m；功率：55kW；购买4台，3台工作，1台备用。流量：式中：最大设计流量，m/s4

21、 格栅4.1格栅的选择格栅是由一组平行的金属栅条制成，斜置在污水流经的渠道上或水泵前集水井处，用以截留污水中的大块悬浮杂质，以避免后续处理单元的水泵或构筑物造成损害。格栅有粗格栅、中格栅和细格栅之分，栅条间距在410mm为细格栅、中格栅栅条间距在1525mm，间距大于40mm的为粗格栅。格栅的选择和设计应尽量满足以下要求：（1）格栅栅条间隙宽度，粗格栅：机械清除时宜为1625mm；人工清除时宜为2540mm。特殊情况下，最大间隙可为l00mm。细格栅：宜为1.510mm，设置在水泵前的格栅栅条间距应满足水泵的要求。（2）污水过栅流速宜采用0.61.0m/s。除转鼓式格栅除污机外，机械清除格栅的

22、安装角度宜为6090，人工清除格栅的安装角度宜为3060，常用安装角度为75。（3）污水处理厂也可设两道格栅，总提升泵站前设置粗格栅（50100mm）或中格栅（1040mm），处理系统前设置中格栅或细格栅（310mm）。若泵站前栅条间距不大于25 mm，污水处理系统前可不再设置格栅。4.2粗格栅的计算根据污水厂的建设规模，其近期的处理水量为100000 m3/d,设计中选择两组格栅，N=2组，按两组同时工作设计，每组格栅的设计流量0.87m3/s。（1）格栅的间隙数式中：n格栅栅条间隙数，个； Q设计流量，m3/s； 格栅倾角，格栅倾角一般采用4575； N设计的格栅组数，组； b格栅栅条间隙

23、，m； h格栅栅前水深，m； v格栅过栅流速，m/s，一般采用0.61.0m/s。设计中取h=0.8 m，v=0.8 m/s，b=0.05 m，a=60，则格栅栅条间隙数为：（2）格栅槽间隙数：（3）取n=26式中：B格栅槽宽度，m；S每根格栅的宽度，m。设计中取S=0.01 m，则格栅槽宽度为：（4）进水渠道渐宽部分的长度式中：l1进水渠道渐宽部分长度，m；B1进水明渠宽度，m；1渐宽处角度，一般采用1030；设计中取B1=0.8 m，a1=20，则进水渠道渐宽部分长度为： （5）出水渠道渐窄部分的长度式中 l1进水渠道渐宽部分长度，m；出水渠道渐窄部分的长度为：（6）通过格栅水头损失式中：

24、h1水头损失，m，粗格栅一般为0.2m；格栅条的阻力系数，查表=2.42；k格栅受污染物堵塞时水头损失增大系数，一般采用k=3。则通过格栅的水头损失为：符合要求。（7）栅后明渠的总高度 式中：H栅后槽的总高度，m； h栅前水深，m h1栅前渠道超高，一般取h1 =0.3mh2格栅的水头损失。设计中取h1=0.3 m，则栅后槽总高度为：（8）格栅槽总长度式中：L格栅槽总长度，m； L1进水渠道渐宽部位的长度。 L2格栅槽与出水渠道连接处的渐窄部位的长度，一般取H1格栅前槽高，m。则格栅槽总长度为：. 每日栅渣量： 式中：W每日栅渣量，m3/d；W1每日每10m3污水的栅渣量，m3/103m3污水

25、，一般采用0.040.06m3/103m3污水。设计中取W1=0.05m3/103m3污水，则每日栅渣量为：应采用机械除渣或无轴输送栅渣，采用机械栅渣打包机将栅渣打包，汽车运走。（9）进水与出水渠道城市污水通过DN1200mm的管道送入进水渠道，设计中取进水渠道宽度B1=0.8m，进水水深=0.8m，出水渠道B2=B1=0.8m,出水水深h2=h1=0.8m。4.3细格栅的计算根据污水厂的建设规模，其处理水量为150000 m3/d,设计中选择两组格栅，N=2组，按两组同时工作设计，每组格栅的设计流量0.87 m3/s。（1）格栅的间隙数设计中取h=1.0 m，v=0.8 m/s，b=0.01

26、 m，a=60，根据计算得格栅的间隙数为： 则n=102（2）格栅槽宽度设计中取S=0.01 m，根据计算得格栅槽宽度为：（3）进水渠道渐宽部分的长度设计中取B1=0.8 m，a1=20，根据计算得进水渠道渐宽部分的长度为：m（4）出水渠道渐窄部分的长度根据计算得出水渠道渐窄部分的长度为：m（5）通过格栅水头损失根据计算得通过格栅水头损失为：（6）栅后明渠的总高度设计中取h1=0.3m，根据计算得栅后明渠的总高度为：（7）格栅槽总长度根据计算得格栅槽总长度为：（8）每日栅渣量设计中取W1=0.05m3/103m3污水，根据计算得每日栅渣量为：应采用机械除渣或无轴输送栅渣，采用机械栅渣打包机将栅

27、渣打包，汽车运走。（9）进水与出水渠道城市污水通过DN1200mm的管道送入进水渠道，格栅的进水渠道与格栅槽相连，格栅与沉砂池合建一起，格栅出水直接进入沉砂池，设计中取进水渠道宽度B1=0.8m，进水水深=1.0m。5 沉砂池沉沙池用以和清除水流中有害或多余泥沙的构筑物。沉沙池的断面大于引水渠道的断面，水流经过时，流速降低，水流挟沙能力减少，使大于及等于设计粒径的泥沙沉积下来，达到澄清水流、防止渠道淤积及泥沙对水力机械、管道磨损的目的当沉沙池被泥沙淤积到一定程度，因而流速加大使具有设计粒径的泥沙难以下沉时，则须采用水力或机械方法清除淤沙。沉沙池是污水处理系统前的一个预处理构筑物，起作用有两个：

28、1. 在原水进入污水处理系统以前，利用沉沙池去除水中大颗粒物质，减少后续处理工艺的负荷及污泥量；2. 原水通过沉沙池时，通过水流的作用，使附着在颗粒物上的有机物脱落，建减少颗粒物上有机物的含量。5.1 沉砂池的选择沉砂池按池内水流方向的不同，可分为平流式、竖流式和旋流式；按池型可分为平流式沉砂池、竖流式沉砂池、曝气沉砂池和旋流沉砂池等。不同的沉砂池尤其各自的优缺点，比较如表2。表2 各类型沉砂池的比较名称工艺优点工艺缺点适用条件平流沉砂池结构简单，动力消耗小，工作稳定沉砂效果好沉砂有机物含量大（约15%），沉砂后继处理难度大一般设于泵站、倒虹管前以减轻机械管道的磨损，在污水处理系统中设于初次沉

29、淀前，减轻后续构筑物的条件曝气沉砂池结构简单，沉砂效果好沉砂有机物含量较少（小于10%），动力消耗大一般用于城市污水规模较大的一级处理，在生物除磷型污水处理厂，一般不推荐使用曝气沉砂池比式沉砂池沉砂效果好，占地面积小，能耗低，除砂效率高沉砂有机物含量较少（小于10%），动力消耗大主要用于污水处理厂中的预处理，设于初沉池之前，细格栅之后，去除污水中较大的无机颗粒旋流沉砂池结构简单，动力消耗小，沉砂效果好沉砂有机物含量较少（小于10%）主要用于污水处理厂中的预处理，设于初沉池之前，细格栅之后，去除污水中较大的无机颗粒由以上分析比较，由于本工程设计流量较大，所以选用曝气沉砂池。5.2 曝气沉砂池尺寸

30、的设计设计中选择两组沉砂池，分别与格栅连接，每组沉砂池的设计流量为0.87m3/s。（1）沉砂池有效容积 式中：V沉砂池有效容积，m3；Q设计流量，m3/s；t停留时间，min，一般采用13min。 设计中取t=2min，则沉砂池有效容积为：（2）水流断面面积 式中：A水流过水断面面积，m2；v1最大设计时的水平流速，m/s，一般采用0.060.12 m/s。设计中取v1=0.1m/s，则水流过水断面面积为：（3）池总宽度 式中：B沉砂池宽度，m；h2沉砂池有效水深，m，一般采用23m,宽深比一般采用12。设计中取h2=2m，则沉砂池宽度为：满足要求，取B=3.90m。（4）沉淀池长度沉淀池的

31、长度为：（5）每小时所需空气量 式中：q每小时所需的空气量，m3/h；d污水所需空气量，m3/m3污水，一般采用0.10.2 m3/m3污水。取d=0.2m3/m3污水，则每小时所需空气量为：设计中取空气管内空气流速为10 m3/s，则空气管径为：取空气支管管径为149mm，空气横管管径为150mm。（6）沉砂室所需容积 式中：B沉砂室所需容积，m3；平均流量，m3/s；X城市污水沉砂量，30m3/106m3污水，一般采用污水30m3/106m3污水；T清除沉砂的间隔时间，d，一般取12d。取T=2d，X=30m3/106m3污水，则沉砂池所需容积为：（7）每个沉砂斗容积 式中：V0每个沉砂斗

32、容积，m3；n沉砂斗数量，个。（8）沉砂斗几何尺寸确定 式中：b1沉砂斗上口宽度，m；h3沉砂斗高度，m；a沉砂斗壁与水平面的倾角；a1沉砂斗底宽度，m，一般采用0.40.5 m。取h3=0.8 m，a =60，a1=0.5 m，则沉砂斗上口宽度为：沉砂斗容积为：池子总高：设池底坡度为0.06，坡向沉砂斗，则池底斜坡部分的高度为：设超高h1=0.3m，则池子总高为：（9）进水渠道细格栅与沉砂池合建，细格栅出水，向两侧配水通过进水小孔进入沉砂池，进水渠道的水流流速 式中：v1进水渠道水流流速，m/s；B1进水渠道宽度，m；H1进水渠道水深，m。设计中取B1=0.8 m，H1=1.0 m，则进水渠

33、道水流流速为：进水渠的长度取4m，宽度取0.8m。（10）出水装置出水采用沉砂池末端薄壁堰出水堰跌落出水，出水堰可保证沉砂池内水位标高恒定，堰上水头为： 式中：H1堰上水头，m；Q1沉砂池设计流量，m3/s；m流量系数，一般采用0.40.5；b2堰宽，m，等于沉砂池宽度。设计中取m=0.5，b2=2.895m，则堰上水头为出水堰后自由跌落0.20m，出水流入出水槽，出水槽宽度B2= 2.0m，出水槽水深=0.5，水流速度=0.56m/s。出水竖井采用的尺寸为2.00.9m，采用出水管道在出水槽底部与出水槽连接，出水槽采用钢管，管径DN2=1200mm，管内流速v2=0.91m/s，水力坡度i=

34、1.02。（11）排砂装置采用吸砂泵排砂，吸砂泵设置在沉砂斗内，借助空气提升将沉砂排出沉砂池，吸砂泵管径DN=100mm。（12）砂水分离器的选择沉砂池的沉砂经排砂装置排除的同时，往往是砂水混合体，为进一步分离出砂和水，需配套砂水分离器。清除沉砂的间隔时间为2d，根据该工程的排砂量，选用螺旋砂水分离器。6 厌氧池的设计计算UASB系统的原理是在形成沉降性能良好的污泥絮凝体得基础上，并结合在反应器内设置污泥沉淀系统，使气相、液相和固相三项得到分离。形成和保持沉淀性能良好的污泥（可以是絮状污泥或颗粒型污泥）是UASB系统良好的运行的根本点。其特点有：UASB，即上流式厌氧污泥床，集生物反应与沉淀于

35、一体，是一种结构紧凑，效率高的厌氧反应器；它的污泥床内生物多，容积负荷率高，废水在反应器内的水力停留时间较短，因此所需池容大大缩小；设备简单，运行方便，无需设沉淀池和污泥回流池装置，不需充填填料，也不需在反应区内设机械搅拌装置，造价相对较低，便于管理，且不存在堵塞问题。本工程中，对污水进行厌氧处理采用UASB反应器。UASB反应器最重要的设备是三相分离器，这一设备安装在反应器的顶部并将反应器分为上部的沉淀区和下部的反应区。为了在沉淀器中取得对上升流中污泥絮体/颗粒的满意的沉淀效果，三相分离器第一个主要的目的就是尽可能有效地分离从污泥床/层中产生的沼气，特别是在高负荷的情况下。UASB反应器内部

36、可以分为三个区：污泥床区、悬浮区和沉淀区。在反应器底部是浓度极高且具有良好沉降性能的颗粒污泥混合。颗粒污泥中的微生物分解污水中的有机物并转化为沼气。沼气以微气泡的形式附着在颗粒污泥上，带动着颗粒污泥上升，从而在污泥床上方形成浓度沿反应器高度上升而下降的颗粒污泥悬浮层。带有气泡的颗粒污泥一部分在向上运动过程中相互碰撞和气泡分离而下降，另一部分气泡则上升到沉淀区。沉淀区设有固、液、气三相分离器，上升到沉淀区的污泥和三相分离器的下沿反射板碰撞后和气泡分离而下沉，气泡则被收集在气室，由导气管排出，固、气分离后的污水由沉淀区上部溢出。6.1 设计参数本次设计采用两座UASB反应器，则经过每座UASB反应

37、器的参数为：设计水量=7.5104m3/d=3125m3/h=0.87 m3/s。设计温度T=25；容积负荷NV=4.0kgCOD/(m3.d)，污泥为颗粒状；污泥产率0.1；表面水力负荷q1=0.6 m3/产气率0.5；水质指标见表3：表3 水质指标表水 质 指 标（mg/L）（mg /L）进 水 水 质290180设计出水水质10020设计去除率65.5%88.9%6.2 设计计算6.2.1UASB反应器容积及停留时间的确定式中： -反应器有效容积，m； -废水流量，m/d； -进水CODcr浓度；g/L; -容积负荷,取3.0kgCOD/(m3d)，取2h6.2.2主要构造尺寸的确定UA

38、SB反应器采用圆形池子，布水均匀，处理效果好。则：反应器表面积 ；式中：A-反应器横截面积，； Q-废水流量，m/h； q-水力负荷，取1.0m/（h）反应器高度 ；式中：H-反应器的高，m； V有效-反应器有效容积，m； S-反应器横截面积，采用1座相同的UASB反应器，则反应池直径为：则实际横截面积 实际表面水力负荷 q1在0.51.0 m3/（）之间，符合设计要求。6.2.3 UASB进水配水系统设计 （1）设计原则 进水必须要反应器底部均匀分布，确保各单位面积进水量基本相等，防止短路和表面负荷不均； 应满足污泥床水力搅拌需要，要同时考虑水力搅拌和产生的沼气搅拌； 易于观察进水管的堵塞现

39、象，如果发生堵塞易于清除。（2）设计计算查有关数据，对颗粒污泥来说，容积负荷大于4m3/()时，每个进水口的负荷须大于2 m2则布水孔个数n必须满足，即n1607,取n=1500个。则每个进水口负荷m2本设计采用圆形布水器，可设4个圆环，最里面的圆环设个200孔口，第2圈设300个，第三圈设450个，最外围设550个，其草图见图6-2图6-1 UASB布水系统示意图 内圈200个孔口设计服务面积：S1=2002.14=428 m2折合为服务圆的直径为： 用此直径作一个虚圆，在该圆内等分虚圆面积处设一实圆环，其上布200个孔口则圆环的直径计算如下： 第2圈300个孔口设计服务面积： 折合为服务圆

40、的直径为： 则中间圆环的直径计算如下：则 d2=30.88m 第3圈450个孔口设计 服务面积： 折合为服务圆的直径为 则中间圆环的直径计算如下：3.14(50.892d32)/4=S3/2 则 d3=44.46m 最外圈550个孔口设计 服务面积： 折合为服务圆的直径为 则中间圆环的直径计算如下：3.14(63.952d32)/4=S3/2 则=57.79m布水点距反应器池底120mm，孔口径5cm6.2.4 三相分离器的设计(1)设计说明 UASB的重要构造是指反应器内三相分离器的构造，三相分离器的设计直接影响气、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

41、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：1)沉淀区的表面水力负荷0.2m,取CE=1.0m CF上三角形集气罩底宽，取CF=4.0m v2v1 2.0m/h，符合要求确定上下集气罩相对位置及尺寸： 则三相分离器的总高度为：(3)气液分离设计由图6-2可知，欲达到气液分离的目的，上、下两组三角形集气罩的斜边必须重叠，重叠的水平距离（AB的水平投影）越大，气体分离效果越好，去除气泡的直径越小，对沉淀区固液分离效果的影响越小，所以，重叠量的大小是决定气液分离效果好坏的关键。由反应区上升的水流从下三角形集气罩回流缝过渡到上三角形集气罩回流缝再进入沉淀区，其

42、水流状态比较复杂。当混合液上升到A点后将沿着AB方向斜面流动，并设流速为，同时假定A点的气泡以速度Vb垂直上升，所以气泡的运动轨迹将沿着和vb合成速度的方向运动，根据速度合成的平行四边形法则，则有：要使气泡分离后进入沉淀区的必要条件是：在消化温度为25，沼气密度=1.12g/L；水的密度=997.0449kg/m3；水的运动粘滞系数v=0.008910-4m2/s；取气泡直径d=0.01cm根据斯托克斯（Stokes）公式可得气体上升速度vb为式中：vb-气泡上升速度（cm/s） g-重力加速度（cm/s2） -碰撞系数，取0.95 -废水的动力粘度系数，g/(cm.s)，=v水流速度,校核：

43、 ， 故设计满足要求。6.2.5 排泥系统设计UASB反应器总产泥量：式中：r-厌氧生物处理污泥产量取0.25， Qmax-最大流量7.5104m3/d C0-进水浓度为290 mg/L=0.29kg/m3 E-COD去除率为65.5根据VSS/SS为0.8，泥含水率为98，则污泥产量： 可用100mm的排泥管，每天排泥两次。6.2.6 产气量计算以及贮气柜选择每日产气量 式中：-沼气产率系数， -最大流量7.5104m3/d -进水和出水浓度，mg/L。储气柜容积一般按照日产气量的25%40%设计，大型的消化系统取高值，小型的取低值，本设计取30%，为618m3。储气柜的压力一般为23KPa

44、，不宜太大。选择万博双膜贮气柜，其主要参数见表4：表4 贮气柜参数形状直径/m高/m压力/KP球状141027氧化沟设计计算7.1设计条件 （1）设计最大水量Qmax为150000m3/d，历年平均温度15，极端最高温度37，最低水温为14。 （2）氧化沟进水水质：BOD5浓度S0=160mg/L，TN=35mg/L，TP=8mg/L出水水质为 BOD520mg/L，TN15mg/L，TP1mg/L，达到污水二级排放标准。好氧区容积计算采用动力学计算方法。设两个三槽氧化沟，单座氧化沟的最大设计流量为75000m3/d。污泥龄C=30天，混合液悬浮固体浓度（MLSS）X=500mg/L，MLVS

45、S/MLSS=0.7，回流污泥含量X1=10000mg/L，20时反消化速率曝气池耗氧量DO=2mg/L。7.2 三沟式氧化沟设计计算7.2.1设计参数（1）污泥龄一般取c=2030d；（2）污泥负荷一般取N=0.050.1kgBOD5/()；（3）污泥浓度：X=35004500mg/l；（4）污泥产率系数：Y0.55kgSS/kgBOD；（5）内源代谢系数：Kd=0.055。7.2.2好氧化沟设计计算（1）去除BOD5 好氧区容积 好氧区容积计算采用动力学计算方法式中：-污水设计流量，m3/d； -混合液挥发悬浮固体浓度，mg/L，取2800； 、-进出水浓度，g/L； -内源代谢系数，取0

46、.055； -污泥产率系数，取0.55。 好氧区水力停留时间t1(h) 剩余污泥量 式中，-出水水质TSS浓度；取20 - -进水TSS浓度；取200 1- -进水VSS浓度 ，本设计取X2=80则：去除每1kgBOD5产生的干污泥量为：（2）脱氮需氧化的氨氮量N1，氧化沟产生的剩余污泥中含氮率为12.4%，则用于生物的总氮量为： 需要氧化的NH3-N量N1=进水TNK出水NH3-N生物合成所需氮N0N1=35-15-3.6=16.4mg/L脱氮所需的容积V2脱硝率14时=0.022kg(还原的脱氮所需的容积：脱氮水力停留时间t2(3)氧化沟总容积V及停留时间tV=V1+V2=23349+19

47、407=42756m3取43000 m3校核污泥负荷：则N=0.099，符合要求。（4）需氧量计算设计需氧量AORAOR=去除需氧量剩余污泥中的需氧量+去除NH3-N耗氧量剩余污泥中NH3-N的耗氧量脱氮需氧量。BOD需氧量D1式中：a-活性污泥微生物对有机污染物分解过程的需氧量率，即活性污泥微生物每代谢1kgBOD所需要的氧量，以千克计，取0.52； Q-污水流量，； -经活性污泥微生物代谢活动被降解的有机污染物量，以BOD值计； b-活性污泥微生物同国内原代谢的自身氧化过程的需氧率，即每kg活性污泥每天自身氧化所需要的氧量，以kg计，取0.12； V-氧化沟容积，； Xv-单位氧化沟容积内

48、的挥发性悬浮固体（MLVSS）量，。剩余污泥中BOD的需氧量D2（用于生物合成的那部分BOD需氧量） D2=1.421=1.422179=3094(kg/d)去除NH3-N的需氧量D3。每1kgNH3-N硝化需要消耗4.6kg O2。剩余污泥中NH3-N的耗氧量D4脱氮产氧量D5。每还原1kgN2产生2.86kg O2。D5=2.86脱氮量=2.8615.9475000/1000=3419kg/d考虑安全系数1.4，则AOR=1.419052=26672.8kg/d标准状态下需氧量SOR式中：-20时氧的饱和度，取=9.17mg/L; -25时氧的饱和度，取=8.38mg/L; -溶解氧浓度；

49、 -修正系数，取0.85； -修正系数，取0.95； T-进水最高温度，； (5)氧化沟尺寸。设氧化沟2座，工艺反应的有效系数=0.58，单座氧化沟有效容积三组沟道采用相同的容积，则每组沟道容积 每组沟道采用相同的容积，则每组沟道容积：取每组沟道单沟宽度B=12m，有效水深h=5m，超高为0.5m，中间分隔墙厚度b=0.25m。每组沟道面积： 直线段部分面积A2=A-A1=3706.9462=3244.9m2(6)进水管和出水管进出水管流量Q1=Q/3=75000/3=25000m3/d=0.29m3/s，管道流速v=0.8m/s则管道过水断面(7)出水堰及出水井出水堰。出水堰计算按薄壁堰来考虑。式中： b