593638859毕业设计（论文）黄姜皂素废水处理工程设计

1、 西南科技大学本科毕业论文 iv 黄姜皂素废水处理工程设计摘要：针对黄姜皂素废水的水质特点，本文采用铁碳微电解做预处理，上流式厌氧污泥床和生物接触氧化相结合的生化工艺作为主体工艺对黄姜皂素废水进行处理。废水处理厂设计规模250m3/d，其设计水量为q=250m3/d、codcr=30000mg/l、so42-=9000mg/l、色度=3500倍ss=400mg/l、ph=1。经处理后，应达到下列出水水质，即codcr=300mg/l、色度=80倍、ss=70mg/l、ph=69，即达到皂素工业水污染物排放标准（gb20425-2006）要求。经设计可知codcr=99.7%，so42-=96.

2、5%，ss=82%，色度97.7%。出水各项指标均达到相关标准要求。经技术经济分析表明，设计厂区占地1760m2，此方案投资总额91.5万元，废水处理成本为2.3 元/ m3 。关键词：黄姜皂素废水；铁碳微电解；上流式厌氧污泥床；生物接触氧化 the design of turmeric saponin wastewater treatment project abstract: according to the water characteristics of tumeric saponin wastewater, this paper adopts iron carbon microele

3、cotrolysis as the pretreatment, and up-flow anaerobic sludge bed(uasb) integrating biological contact oxidation as the main process to treat turmeric saponin wastewater. the scale of the wastewater treatment plants is 250m3/d, the influent quality are as follows: codcr 30000mg/l, so42- 9000mg/l, col

4、or degree 35 times,ss 400mg/l,ph 1. after the wastewater treated by above process flow, the effluent quality are as follows: codcr 300mg/l, color degree 80 times, ss 70mg/l, ph 6 9, it can meet saponin industrial water pollutants standards (gb20425-2006) requirements. the removal efficiencies of cod

5、cr,so42,ss,color degree are 99.7% , 96.5%,82% and 97.7%., respectively. the technical and economic analysis show the project covers 1760m2 , the expected investment total amount is 915,000 yuan, the operating cost is 2.3 yuan per cubic meter.keywords: turmeric saponin wastewater, iron carbon microel

6、ecotrolysis, up-flow anaerobic sludge bed(uasb), biological contact oxidation 目 录前言1第一章 设计任务书21.1毕业设计题目21.2毕业设计目的21.3毕业设计任务21.4毕业设计成果21.5原始资料2第二章 工艺比选32.1废水性质32.2工艺确定32.3工艺流程72.4预计处理效果8第三章 各处理构筑物的设计与计算103.1调节池103.2中和反应池113.3微电解反应器123.4混凝沉淀池143.5水解酸化池183.6上流式厌氧污泥床213.7生物接触氧化池333.8二沉池37第四章 污泥的处理与处置414

7、.1污泥浓缩414.2集泥井42第五章 平面与高程布置435.1平面布置435.2高程布置44第六章 工程项目估算576.1工程投资估算576.2劳动定员、运行管理58总结61致谢62参考文献63 西南科技大学本科毕业论文 前言皂素是广泛存在于动植物体内的一种激素，是合成避孕药、甾体激素类药的重要原料，经过结构改造和修饰可制得不同种类的甾体激素类药物。我国是甾体激素类药物的主要生产国，约占世界总产量的1/3。皂素在我国的主要药源是黄姜，黄姜的种植集中于湖北、湖南、陕西、四川、河南等地，其中湖北、陕西两省的黄姜种植面积占全国的70%。 目前大多数皂素生产厂家采用直接酸水解工艺制取皂素，在制取皂素

8、过程中会产生大量的皂素废水。皂素废水水质复杂，这些高浓度的有机皂素废水基本上未经任何治理便直接排放到周围的环境中，严重污染了附近的水源，导致水体的富营养化和泡沫化，并使水体散发着酸臭味，影响农作物生长，破坏生态平衡，大量的其它副产物如淀粉、纤维素，没有得到利用，环境污染严重，对附近的居民生产、生活产生不良影响。尤其汉江流域中上游地区的区位功能特殊，直接关系到南水北调中线工程水源区的环境质量。因此，黄姜生产皂素废水的处理具有重要意义。第一章 设计任务书1.1毕业设计题目黄姜皂素废水治理工程设计1.2毕业设计目的此次毕业设计希望在了解国内外黄姜制取皂素工艺及其废水治理技术的基础上，能够针对课题给定

9、的黄姜皂素废水水量及水质，通过对各种工艺的比较，优选出适宜的工艺流程并进行相关的工艺设计，旨在为黄姜制取皂素业的可持续发展作一定的技术探讨。1.3毕业设计任务根据黄姜皂素废水的特点及相关资料进行废水处理工程设计。1.4毕业设计成果1、完成设计计算说明书一份；2、设计图纸：平面布置图，高程布置图，主要构筑物单体图（三视图），管线图。1.5原始资料1、进水水量：250m3/d2、进水水质：codcr=30000mg/l so42-=9000mg/l 色度=3500倍ss=400mg/l ph=13、排放标准：出水水质达到皂素工业水污染物排放标准（gb20425-2006）要求。即codcr=300

10、mg/l 色度=80倍 ss=70mg/l ph=694、气象与水文资料：工程所在地属亚热带湿润季风气候，四季分明，夏秋多雨，冬春干旱。年平均气压960hpa，年平均气温15.317.2，极端最低气温为-4.5，极端最高气温为39.4，年平均降雨量7001516mm，无霜期平均253301天。常年主导风向ne，最大风速10m/s，年平均风速1.0m/s，全年静风频率59%。地下水位45m。5、厂区地形：工程所在地海拔标高在540560m之间，平均地面标高为550m。地势平坦。第二章 工艺比选2.1废水性质2.1.1废水来源生产皂素的原料主要有黄姜、穿地龙、葫芦芭等，其主要成分是淀粉、纤维素、糖

11、苷和木质素。生产过程是将原料进行水浸、粉碎、发酵等预处理后，加3 %稀硫酸或稀盐酸水解，淀粉、纤维素被水解成葡萄糖，糖苷被水解成鼠李糖、葡萄糖和皂素。再进行过滤，糖类等随滤液排走，滤出物为不溶于水的木质素和皂素。将滤出物中和、漂洗、粉碎、烘干后，用120 # 汽油提取滤出物中的皂素。提取液再经结晶，过滤、干燥即得皂素成品。生产过程中废水主要来自于酸水解、过滤后产生的污水，以及中和、洗涤后产生的综合废水。2.1.2废水特点皂素生产工艺及废水排放工序如下图所示：皂素生产企业产生的废水主要由酸水解水、漂洗过滤水组成，含有糖类、有机酸类、短链的醇、醛类、无机盐类、姜黄素等物质。其废水主要具有以下特点：

12、（1）有机物含量高，成分复杂。codcr 高达几万mg/l，属于高浓度有机废水；水中含有难于生物降解的糖甙、皂甙、姜黄素等表面活性物质，可生化性差，属于不易被生物降解的废水。（2）糖分含量高，综合废水总含糖质量分数约2%。大部分为还原性的单糖，如果进入生物反应器，容易造成可溶性挥发酸的积累，引起ph下降，对生物产生毒害作用。（3）酸度高，盐分高。由于hcl和h2so4水解工艺的存在，皂素废水ph一般为12甚至更低，在废水中同时存在大量cl-和so42-。（4）色度大（色度>=1000）呈深褐色，富含大量变性色素。2.2工艺确定2.2.1皂素废水的处理方法（1）化学处理法a.化学氧化法化学

13、氧化法的氧化能力比较强，能除去常规方法难以去除的污染物，但成本相对比较高，多用于皂素废水的后处理。常用的氧化法有臭氧氧化法、fenton试剂氧化法、内电解法等。臭氧氧化在去除有机物和脱色方面效果显著，不产生污泥，但动力消耗大，处理成本高。fenton试剂兼有氧化和混凝的双重作用，产生的fe(oh)3胶状沉淀，有絮凝吸附的作用。而且，fenton试剂氧化法需要酸性的环境，比较适宜处理这类酸性较强的皂素废水。内电解法的成本相对较低，利用废弃的活性炭和铁钉就可以实现良好的处理效果。b.化学中和法由于皂素废水酸性较强，一般的处理工艺都要先进行化学中和，把ph调节到合适的范围，再进一步处理。常用的中和药

14、剂是石灰。石灰的成本比较低，有较好的中和效果。而且对废水中的杂质有絮凝沉淀的作用，但如果废水中含有大量的so42-，会产生微溶沉淀，影响中和反应。添加碱性废水中和的方法也被广泛采用，把酸碱两种废水按照一定比例混合，可以有效地调节废水的酸碱性，达到以废治废的目的。另外，也可以采用碱性滤料过滤的方法，既中和了酸，又达到过滤悬浮物的目的。常用的滤料有石灰石、大理石、白云石等。（2）物理化学处理法a.吸附法吸附法是处理有色废水最行之有效的方法。常用的吸附剂有活性炭、磺化炭、硅藻土等，其中最常用的是活性炭吸附剂。其原理是利用这些吸附剂表面多孔的结构，把有机物吸附在表面，达到脱色目的。该方法具有占地小，操

15、作简单等优点，但运行费用太高，在处理皂素废水工艺中，吸附法多用于对终端出水进行脱色。b.混凝法混凝法是利用混凝剂使废水中的胶体和微小悬浮固体沉淀下来，达到去除有机物的目的。在皂素废水处理中，混凝法既可以用于预处理，也可以用于深度处理。预处理主要是去除一些难降解大分子发色物质，提高废水的可生化性。深度处理时进一步去除色度和有机物，达到国家相关排放标准的要求。c.低压蒸馏法低压蒸馏法能将皂素废水中的甲醇、乙醇、乙酸、醛类等挥发性物质蒸馏分离出来，非常有效地去除有机物和色度，出水无色透明。但此工艺能耗大，处理后废渣需焚烧处理。对于排放皂素废水量小的工厂可以采用该法，但废水量较大时，成本较高，不宜采用

16、。（3）生物处理法a.微生物处理法厌氧-好氧微生物法对皂素废水有很好的处理效果，厌氧微生物通过水解酸化，把大分子难降解的有机物转化为小分子物质，提高废水的可生化性，为好氧生物处理打下良好的基础。好氧生物可进一步将小分子污染物氧化分解，最终达到较好的出水效果。现有的厌氧-好氧处理皂素生产废水系统主要有以下几种组合：水解酸化-接触氧化法；水解-uasb-接触氧化法；厌氧-sbr法；厌氧发酵-好氧反应生物吸附法；uasb-好氧活性污泥法。另外，白腐真菌、光合细菌、酵母菌等也可以用来处理皂素废水。但是微生物对皂素废水的强酸性和毒性污染物的耐受能力有限，需进行一定的预处理。但是，厌氧阶段水力停留时间长，

17、占地面积大，好氧阶段易发生活性污泥膨胀是微生物法工程实践中需要考虑的问题。b.人工湿地法人工湿地是利用土壤、植物、微生物的综合作用，对污水进行净化。该工艺能使皂素废水达标排放，但存在湿地使用面积大、运行管理费用大、湿地淤塞、地下水污染等问题。c.资源回收法皂素被提取后，废水中仍含有丰富的资源，如果直接处理，不符合节约资源的原则。由于其中糖类含量较多，可以用来生产淀粉、酒精、回收葡萄糖、培养食用菌、生产柠檬酸等；纤维素可以制成清洁炭；酸回收成盐酸重复使用；剩余浓缩物可以制成复合肥。这样可以使得皂素工业的主要污染物得到处理和再利用，实现资源利用最大化。2.2.2皂素废水的处理工艺皂素废水由于酸度高

18、、色度高，属于高浓度有机废水。要达到排放标准，一般都采用物化与生化方法相结合的工艺，并采用几级联用，以达到较好的出水效果。主要常见工艺有以下三类：（1）生化处理物化处理调节uasb生物接触氧化絮凝沉淀调节uasb好氧纤维球过滤活性炭吸附（2）物化处理生化处理调节催化氧化中和厌氧接触氧化曝气生物滤池生物炭池调节单级膜浓缩分离一级膜生物反应器二级膜生物反应器调节沉淀厌氧sbr生化池调节化学中和沉淀接触氧化生物滤池调节化学中和沉淀水解uasb接触氧化调节化学中和沉淀微电解厌氧好氧（3）物化处理生化处理物化处理调节化学中和uasb化学氧化混凝调节化学中和一级厌氧二级厌氧sbr生化池煤渣滤池通常黄姜皂素

19、废水的处理方法有：物理法、化学法、生物法等。其中物理法处理效果较差；化学法所需投加药剂量大，但投资占地省；生物法是一种较为普遍的处理方法。目前，国内对黄姜皂素废水以物化加生化处理为主，尤以厌氧加好氧处理相结合的生化处理方法占大多数。本设计采用内电解反应、混凝和水解酸化作为生物处理的预处理，生物处理先采用厌氧生物处理，再接好氧生物处理。厌氧生物处理方法主要有两相厌氧处理法和上流式厌氧污泥床反应器。厌氧生物处理工艺比选见表2-1：表2-1厌氧生物处理工艺比选方法或反应器特点优点缺点两相厌氧处理法酸化和甲烷化在两个反应器进行，两个反应器内可采用不同反应温度能承受较高负荷，耐冲击，运行稳定设备较多，运

20、行操作较复杂上流式厌氧污泥床反应器消化和固液分离在一个池内，微生物量很高负荷高；总容积小；能耗低，不需搅拌如设计不善，污泥会大量消失；池的构造复杂上流式厌氧污泥床反应器（uasb反应器）作为一种高效厌氧处理技术，近年来得到了广泛的应用。反应器中可以形成沉淀性能非常好的颗粒污泥，能够允许较大的上流速度和很高的容积负荷，适宜高浓度有机废水的处理。所以厌氧生物处理选择uasb法处理。好氧生物处理方法主要有a/o法、生物接触氧化法。a/o法与接触氧化池在bod去除率大致相同的情况下，前者bod体积负荷可高5倍，所需处理时间只有后者的1/5。根据实际经验，接触氧化法具有bod容积负荷高，污泥生物量大，相

21、对而言处理效率较高，而且对进水冲击负荷（水力冲击负荷及有机浓度冲击负荷）的适应力强。维护管理方便，工艺操作简便，基建费用低。 由于微生物是附着在填料上形成生物膜，生物膜的剥落与增长可以自动保持平衡，所以无需回流污泥，运转十分方便。其污泥产量远低于活性污泥法。所以好氧生物处理方法采用生物接触氧化法。2.3工艺流程 2.3.1具体工艺流程图见图2：外运处理进水沉淀调节池水解酸化池接触氧化池混凝沉淀池uasb反应器二沉池出水中和反应池微电解反应器污泥浓缩池集泥井沉渣外运加碱图2皂素废水处理工艺流程图2.3.2流程说明：物化单元主要包括废水沉淀调节池、中和反应池、微电解反应器及混凝沉淀池。调节池可使废

22、水中含有的皂素水解物和木质素等物质进一步沉淀回收；皂素废水中的so42- 、细小纤维、胶体以及悬浮固体通过石灰中和和沉淀作用而得到有效的去除；色度、codcr的去除可在微电解反应器中进行；混凝沉淀池主要用于去除色度、部分codcr和大量ss；废水经过物化预处理后，so42-浓度、色度、codcr、ss等个指标都有一定的去除率，废水经过微电解氧化处理后, 可生化性有所提高。接着废水自流进入水解酸化池，在水解酸化池中进一步提高可生化性。此时接厌氧uasb反应器和好氧处理生物接触氧化池进行处理，以去除大量的codcr；二沉池中主要实现泥水分离，此过程会去除大量的ss。各单元产生的污泥送入污泥浓缩池，

23、经浓缩处理后，将污泥送至城市固体废物处理点进行处理。2.4预计处理效果预计处理效果见表2-2：表2-2皂素废水预计处理效果项目进水水质中和反应池微电解反应器混凝沉淀池水解酸化池uasb反应器生物接触氧化二沉池出水去除率出水去除率出水去除率出水去除率出水去除率出水去除率出水去除率codcr（mg/l）300002560010%1282550%769540%461740%625.185%93.885%93.80ph169696969696969so42-（mg/l）900090095%450031530%3150315031503150色度（倍）3500315010%94570%56740%340

24、.240%102.170%81.720%81.70ss（mg/l）40032020%27215%108.870%81.620%81.6073.410%73.40项目出水水质总去除率codcr（mg/l）93.899.7%ph69so42-（mg/l）31596.5%色度（倍）81.797.7%ss（mg/l）73.482%第三章 各处理构筑物的设计与计算3.1调节池3.1.1设计说明工业废水的水量和水质随时间的变化幅度较大。为了保证后续处理构筑物或设备的正常运行，需对废水的水量和水质进行调节，此调节池也兼具有沉淀的作用。该池设有沉淀的污泥斗，有足够的水力停留时间，保证后续处理构筑物能连续运行。

25、其均质作用主要靠池侧的沿程进水，使同时进入池的废水转变为前后出水，以达到与不同时序的废水相混合的目的。采用半地下钢混结构。3.1.2参数选取1）停留时间：t=4小时2）设计水量：250m3/d=10.42m3/h3.1.3设计计算1）池子的实际容积：根据流量q=250m3/d=10.42m3/h，停留时间t=4小时则池内废水量q1=q*t=10.42*4=41.68m3，取q1=42m3得出池的有效容积为v有效=42m3设计用调节池的实际容积为v=1.4*v有效=1.4×42=58.8m3（其中1.4为考虑污水在池内不均匀流动的容积利用经验系数）取v有效=62m32）取池子的有效水深

26、h1=1.8m（一般为1.52m）纵向隔板间距1m（一般为11.5m）则调节池的平面面积s=v/h1=62/1.8=34.4m2，取s=35m2取池宽b=4m，则池长为l=8.75m纵向隔板间距为1m，所以隔板数为3取调节池超高为h=0.3m为适应水质变化，设置沉渣斗，设三个沉渣斗，倾角为45º，污水中的悬浮物在池内沉淀，通过排渣管定期排出池外。3.2中和反应池3.2.1设计说明由于废水中硫酸盐浓度较大，不宜采用过滤法中和，目前对于so42-的处理一般均采用投加石灰进行中和沉淀。投加石灰的作用有三：一是与so42-反应形成caso4 沉淀，降低so42-浓度；二是进行酸碱中和提高废水

27、的ph 值；三是反应产生的caso4 在下沉的过程中可通过挟裹作用去除废水中的部分ss 和codcr 。石灰中和酸的反应：h2so4+ca（oh）2 caso4+2h2o石灰中和含硫酸的酸性废水时，一般沉淀时间为12小时，污泥体积为处理废水量的3%5%，污泥含水率一般为95%左右。3.2.2投药量的计算每天排出的含酸废水中共有硫酸250×9=2250kg药剂选用石灰，其成分为含cao70%，有效的caco3为15%，起作用不大的caco3及惰性杂质15%。设需要cao的理论数量为xt/d，查表得，可列式如下：解得， x=1.7t/d实际石灰用量为：1.1×1.7=1.9（t

28、/d）由于中和结果：生成硫酸钙数量为：2.3×（136/98）=3.2（t/d）折算为石膏（caso4.2h2o），其数量为：（3.2×172）/136=4.1（t/d）石灰中惰性杂质含量1.9×15%=0.29（t/d）即每天的沉渣量为4.1+0.29=4.39（t/d）3.2.3池子设计1）设计参数设计流量：q=250m3/d=10.42m3/h中和时间：t=1h有效水深：h=3m超高h1=0.3m2）设计计算有效容积设计取设计为矩形（尺寸长）：3×1.33=3.99m2总高度h=h+h1=3.3m3.3微电解反应器3.3.1设计说明铁碳内电解法是利

29、用铁屑与炭构成原电池的正负极，以废水为电解质溶液，发生氧化还原反应。在反应中电流在成千上万个细小的微电解池内流动，铁粉作为阳极被腐蚀。电极反应物具有高度的化学活性，其中新生态的h，新生态的fe2+能与废水中的许多成分发生氧化还原作用，破坏有机分子中的助色和发色基团，使难降解的物质转变为易降解的物质。同时，新生态的fe2+和fe3+是良好的絮凝剂，能进一步吸附废水中的污染物以降低其表面能，最终聚结成较大的絮体而沉淀。3.3.2设计参数 内电解的适宜工艺参数为：fe/ c（质量比）= 81 ，反应ph = 4 ，反应时间= 90 min。3.3.3设计计算铁屑内电解池为柱形体，用钢筋混凝土建造。有

30、效容积为10.42m3，停留时间为1.5h。池子直径2.6m，高度为3.5m。距池底部0.6m处内设置一层厚度为5cm的承托层，承托层上部为厚度为2.0m填料层，填料层为活性炭、铁屑以及添加金属氧化物（三氧化二铝和氧化铜）的均匀混合物，承托层底部设曝气装置。3.3.4曝气设计计算1）总需氧量dd=d0q=15×250=2.6m3/min=0.043m3/s式中d0每立方米污水需氧量，1520m3/m3 2）空气干管直径dd=（4d/v）1/2=4×0.043/(3.14×12)1/2=0.068m=68mm。取70mm校核管内气体流速=4d/d2=4×0

31、.043/(3.14×)= 11.18m/s在范围1015m/s内。3）支管直径d1空气干管进入反应器后用两根支管，通过每根支管的空气量qq=d/2=0.043 /2=0.0215m3/s则支管直径d1=（4q/v1）1/2=4×0.0215/(3.14×6)1/2=0.052m=52mm取55mm，校核支管流速=4q/d12=4×0.0215/(3.14×)=9.05m/s 在范围510m/s内。4）穿孔管直径d2 沿支管方向每隔430mm设置两根对称的穿孔管，每根支管上连接6根穿孔管，通过每根穿孔管的空气量q1q1=q/6=0.0215/6

32、=0.00358m3/s 则小支管直径d2=（4q1/v2）1/2=4×0.00358/(3.14×6)1/2=0.027m，取30mm。校核支管流速=4q1/d12=4×0.00358/(3.14×)=5.06m/s 在范围510m/s内。孔眼直径采用=3mm，间距为100mm。5）风机选型空气管dn=70mm时，风管的沿程阻力h1h1=iltp=2.68×5.6×1.00×1.0=15.01pa式中：i单位管长阻力，查给水排水设计手册第一册，i=2.68pa/m l风管长度，m t温度为20时，空气密度的修正系数为1.0

33、0 p大气压力为0.1mpa时的压力修正系数为1.0风管的局部阻力 h2=v2/2g=3.32×11.182×1.205/(2×9.8)=25.51pa式中：局部阻力系数，查给水排水设计手册第一册得3.32 v风管中平均空气流速，m/s 空气密度，kg/m3空气管dn=55mm时，风管的沿程阻力h1h1=iltp=2.43×4.8×1.00×1.0=11.66pa式中：i单位管长阻力，查给水排水设计手册第一册，i=2.43pa/m l风管长度，m t温度为20时，空气密度的修正系数为1.00 p大气压力为0.1mpa时的压力修正系数为

34、1.0风管的局部阻力 h2=2×v2/2g=2×3.33×9.052×1.205/(2×9.8)=33.54pa式中：局部阻力系数，查给水排水设计手册第一册得3.33 v风管中平均空气流速，m/s 空气密度，kg/m3风机所需风压为15.01+25.51+11.66+33.54=85.72pa 综合以上计算，鼓风机气量2.6m3/min，风压0.086kpa 选r系列标准型罗茨鼓风机，型号为rb65，其参数见表3-1：表3-1 sr型罗茨鼓风机规格性能型号口径a转速r/min风量m3/min压力kpa轴功率kw功率kw生产厂rb-6565175

35、02.699.81.21.5长沙鼓风机厂3.4混凝沉淀池3.4.1设计说明混凝的目的在于通过向水中投加一些药剂（通常称为混凝剂及助凝剂），使水中难以沉淀的胶体颗粒能互相凝合，长大至能自然沉淀的程度。这个方法称作混凝沉淀。在给水处理和废水处理中混凝沉淀都是最常用的方法之一。混凝处理中包括凝聚和絮凝两个阶段。在凝聚阶段水中的胶体双电层被压缩失去稳定而形成较小的颗粒；在絮凝阶段这些微粒互相凝结（或由于高分子物质的吸附架桥作用相助）形成大颗粒絮体，这些絮体在一定的沉淀条件下可以从水中分离去除。3.4.2混凝沉淀池设计计算1）溶药池容积计算溶液池容积的计算公式如下：式中：-最大投药量，mg/l；q-设计

36、流量，/h；w-药液浓度，按药剂固体质量分数计算，一般取10%-20%；n-每天配制药液次数，一般取2-6次。 根据要求及实际工程情况，本设计中取为50mg/l,w取为10%，每天配制药液次数取为3次。 将数据代入公式得： 溶解池容积v2=0.3v1=1.262）混合池设计计算本设计采用机械混合池设计参数设计流量 q=250 m3/d=10.42m3/h=2.9×10-3m3/s混合时间 t=1mina混合池有效容积w=qt=b混合池直径d混合池直径取为0.6m。c.混合池水深h混合池池壁设四块固定挡板，每块挡板宽度为1/10d=0.06m，其上下缘离静止液面和池底距离均为1/4d=

37、0.15m，则挡板长为0.62-2×0.15=0.32m。d混合池总高混合池超高取为h10.3m。所以混合池总高为h=h+h1=0.62+0.3=0.92m。e搅拌器搅拌器外缘线速度v取为1.5m/s。搅拌器的直径。搅拌器距池底高度采用0.5=0.15m。搅拌器的搅拌叶片数z=2，搅拌器宽度为0.25d=0.15m。因为搅拌器h/d=1.03，所以搅拌器层数取为1层搅拌器转数n 搅拌器旋转角速度w需要轴功率n1计算轴功率n2 式中： -需要轴功率，kw； -水的动力粘度，kg.s/m2； g-设计速度梯度，500-1000s-1； n2-计算轴功率，kw； c-阻力系数，0.2-0.

38、5； -水的容重，1000kg/m3； g-重力加速度，通常取9.81m/s2； w-旋转的角速度，rad/s； z-搅拌器叶数； e-搅拌器层数； b-搅拌器宽度，m； r0-搅拌器半径，m。 将数据代入公式得： n1n2，满足要求。 电动机功率 其中为传动机械效率，一般取为0.85。代入数据得3）反应器计算本设计采用旋流式反应池。设计参数：（1）池子一般不少于2个（2）反应时间采用8-15小时（3）池内水深与直径的比为h:d=10:9（4）喷嘴设置在池底，水流沿切线方向进入。a.反应池总容积反应时间设为15min，因处理水量较小，本设计只设一座反应池。反应池总容积b.池子直径式中：d-池子

39、直径，m n-池子个数，取一个由h:d=10:9得 h=c喷嘴直径 d水头损失hh=h1+h2=0.24+0.1=0.34mh1=0.06v2=0.24式中h1-喷嘴水头损失，m h2-池内水头损失，m，一般为0.1-0.2m，取0.1m4）污泥量计算 设计混凝沉淀池进水codcr为12825mg/l，去除率为40%，则出水codcr为7695mg/l。 设计污泥产率r为0.1kgmlss/kg. codcr。混凝沉淀池产泥量为设污泥含水率为98%，因含水率大于95%，则污泥密度取为1000kg/m3。所以污泥产量为混凝沉淀池内污泥通过管道排入集泥井内，污泥管道管径选为100mm。3.5水解酸

40、化池3.5.1设计说明水解工艺是将厌氧发酵阶段过程控制在水解和产酸阶段。它取代功能专一的初沉池，对各类有机物去除率远远高于传统初沉池。因此，从数量上降低了后续构筑物的负荷。此外，利用水解和产酸菌的反应，将不溶性有机物水解成溶解性有机物、大分子物质分解成小分子物质，提高污水的可生化性，减少污泥产量，使污水更适宜于后续的生化处理，可以用较短的时间和较低的电耗完成净化过程。水解酸化沉淀池的构造与竖流沉淀池有相似之处，也可由普通沉淀池改造而成。水解酸化沉淀池的布水系统至关重要，因为池内的布水死区易引起污泥腐败上浮而影响处理效果。水解酸化沉淀池一般表面负荷取0.81.5m3/(m3.h),停留时间为4-

41、5 h，采用底部均匀布水。（1）进水装置位于池底部，采用竖管布水或者穿孔管布水，布水系统的均匀性是关系到水解酸化反应池能否运行的关键。每个布水孔口的服务面积为0.5-2m2孔口的流向不同，流速采用0.4-1.5m/s,并且尽量避免孔口堵塞和短流。（2）出水装置采用池顶部平行出水堰汇集出水，出水堰的间距为2-3 m，堰上采用可移动的三角形锯齿出水堰，以便调节水平，保证出水均匀性。出水堰设置挡渣板，以截留含有气泡的浮渣，这部分浮渣大部分是水解活性污泥，当气泡在水面释放后会重新沉入池内。（3）排泥装置位于池中部，由于水解酸化池的底部保留了高活性的浓污泥，而中上层是较稀的絮状污泥。当水解酸化反应池内水

42、解污泥增加到一定高度后，会随出水一起冲出沉淀池，因此，当沉淀池内的污泥达到一定高度时，应进行排泥，从沉淀池的中部将剩余污泥排走。（4）排泥管的直径为150-200mm，排泥流速大于0.7m/s，排泥时间大于10min。3.5.2池体计算1）池表面积：a= qmax / q =10.42/1.0=10.42（m2）式中：a池表面积（m2）；qmax最大设计流量（m3/h）；q表面负荷m3/（m2·h）,一般取0.8-1.5；此处取1.02）有效水深：h=q·t=1×4 =4（m）式中：h有效水深（m）；t停留时间（h）。一般4-5h，此处取4h所以水解酸化池的尺寸为

43、5.2×2×4m3）有效容积：v=a·h =10.42×4 =41.68（m3）式中：v有效容积（m3）；3.5.3布水配水系统1）配水方式本设计采用大阻力配水系统，为了配水均匀一般对称布置，各支管出水口向下距池底约20cm，位于所服务面积的中心。查曝气生物滤池污水处理新技术及工程实例其设计参数见表3-2：表3-2 管式大阻力配水系统设计参数表干管进口流速1.01.5m/s开孔比0.20.25支管进口流速1.52.5m/s配水孔径912mm支管间距 0.20.3m配水孔间距730mm2） 干管管径的设计计算qmax=250m3/d=10.42m3/h=0

44、.0029m3/s,干管流速v1=1.2m/s，则干管横截面面积a=qmax/ v1=0.0029/1.2=0.0024m2管径d1=(4a/)1/2=（4×0.0024/3.14）1/2=0.0553m由给排水设计手册第一册选用dn=60mm的钢管校核干管流速：a=2/4=3.14×o.062/4=0.002826m2v1=qmax/a=0.0029/0.002826=1.023 m/s,介于1.01.5m/s之间3） 布水支管的设计计算a布水支管数的确定 取布水支管的中心间距为0.3m，支管的间距数n=l/0.3=5.2/0.3=17.317个，则支管数n=2×

45、;（17-1）=32根b布水支管管径及长度的确定 每根支管的进口流量q=qmax/n=0.0029/32=0.0000906m3/s,支管流速v2=1.5m/s则d2=（4q/v2）1/2=4×0.0000906/(3.14×1.5)1/2=0.0086m,取d2=10mm校核支管流速：v2=4q/d22=4×0.0000906/(3.14×0.012)=1.8 m/s,在设计流速1.52.5 m/s之间，符合要求。4) 出水孔的设计计算一般孔径为912mm，本设计选取孔径9mm的出水孔。出水孔沿配水支管中心线两侧向下交叉布置，从管的横截断面看两侧出水孔

46、的夹角为45°。又因为水解酸化池的横截面积为5.2×2=10.4m2，去开孔率0.2，则孔眼总面积 s=10.4×0.2=0.0208m2配水孔眼d=9mm，所以单孔眼的面积为s1=d2/4=3.14×0.0092/4=6.36×10-5m2，所以孔眼数为0.0208/（6.36×10-5）=327个，每个管子上的孔眼数是327/32=10.22个，取12个。则可大概计算出每个管子上每组出水孔的间距为160mm。3.5.4出水设计出水堰设计设三角形堰板角度为90º，堰上水位深度为0.025m，单齿流量齿个数，取21个齿间距3

47、.6上流式厌氧污泥床3.6.1设计说明uasb由污泥反应区、气液固三相分离器（包括沉淀区）和气室三部分组成。在底部反应区内存留大量厌氧污泥，具有良好的沉淀性能和凝聚性能的污泥在下部形成污泥层。要处理的污水从厌氧污泥床底部流入与污泥层中污泥进行混合接触，污泥中的微生物分解污水中的有机物，把它转化为沼气。沼气以微小气泡形式不断放出，微小气泡在上升过程中，不断合并，逐渐形成较大的气泡，在污泥床上部由于沼气的搅动形成一个污泥浓度较稀薄的污泥和水一起上升进入三相分离器，沼气碰到分离器下部的反射板时，折向反射板的四周，然后穿过水层进入气室，集中在气室沼气，用导管导出，固液混合液经过反射进入三相分离器的沉淀

48、区，污水中的污泥发生絮凝，颗粒逐渐增大，并在重力作用下沉降。沉淀至斜壁上的污泥沿着斜壁滑回厌氧反应区内，使反应区内积累大量的污泥，与污泥分离后的处理出水从沉淀区溢流堰上部溢出，然后排出污泥床。3.6.2设计参数1）污泥参数设计温度t=25容积负荷nv=8.5kgcod/(m3.d) 污泥为颗粒状污泥产率0.1kgmlss/kgcod产气率0.5m3/kgcod 2) 设计水量q=250m3/d=10.42m3/h=0.0029 m3/s。3) 水质指标表3-3 uasb反应器进出水水质指标水 质 指 标codcr（l）ss（l）进 水 水 质461781.6设计去除率85%0设计出水水质625

49、.181.63.6.3uasb反应器容积及主要工艺尺寸的确定1) uasb反应器容积的确定本设计采用容积负荷法确立其容积v： v=qs0/nv 式中：v反应器的有效容积(m3)s0进水有机物浓度(kgcod/l)v=2504.617/8.5=135.8m3取有效容积系数为0.8，则实际体积为170m3(2) 主要构造尺寸的确定uasb反应器采用圆形池子，布水均匀，处理效果好。取水力负荷q1=0.6m3/（m2·d）反应器表面积 a=q/q1=10.42/0.6=17.4m2反应器高度 h=v/a=170/17.4=9.8m 取h=10m则反应器直径为 取d=5m则实际横截面积 a1=

50、3.14d2/4=19.6m2实际表面水力负荷 q1=q/a1=10.42/17.4=0.59q1在0.51.5m/h之间，符合设计要求。3.6.4uasb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象，如果发生堵塞易于清除。本设计采用圆形布水器， uasb反应器设9个布水点。2） 设计参数每个池子的流量 q1=10.42m3/h3) 设计计算查有关数据，对颗粒污泥来说，容积负荷大于4m3/(m2.h)时，每个进水口的负荷须大于2m2则

51、 布水孔个数n必须满足 d2/4/n>2，即n<d2/8=3.145×5/8=9.81 取n=9个则 每个进水口负荷 a=d2/4/n=3.1455/4/9=2.2m2可设2个圆环，里面的圆环设3个孔口，外围设6个， 内圈3个孔口设计服务面积： s1=32.2=6.6m2折合为服务圆的直径为： 用此直径用一个虚圆，在该圆内等分虚圆面积处设一实圆环，其上布3个孔口则 圆环的直径计算如下： 3.14d12/4=s1/2 外圈6个孔口设计服务面积： s2=62.2=13.2m2折合为服务圆的直径为： 则 外圈圆环的直径计算如下：3.14(5022d22)/4=s2/2则 d2=

52、4.10m布水点距反应器池底120mm，孔口径15mm3.6.5三相分离器的设计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：沉淀区的表面水力负荷<1.0m/h；三相分离器集气罩顶以上的覆盖水深可采用0.51.0m；沉淀区四壁倾斜角度应在45º60º之间，使污泥不积聚，尽快落入反应区内；沉淀区斜面高度约为0.51.0m；进入沉淀区前，沉淀槽底缝隙的流速2m/h；

53、总沉淀水深应1.5m；水力停留时间介于1.52h；分离气体的挡板与分离器壁重叠在20mm以上；以上条件如能满足，则可达到良好的分离效果。2) 设计计算本设计采用无导流板的三相分离器 沉淀区的设计沉淀器（集气罩）斜壁倾角 =50°沉淀区面积： a=3.14d2/4=19.625m2表面水力负荷q=q/a=10.42/19.625=0.53m3/(m2.h)<1.0 m3/(m2.h) 符合要求 回流缝设计h2的取值范围为0.51.0m, h1一般取0.5取h1=0.5m h2=0.7m h3=1.29m 依据图3中几何关系，则 b1=h3/tan式中：b1下三角集气罩底水平宽度，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，mb1=1.29/tan50=1.11mb2=b2b1=521.11=2.78m下三角集气罩之间的污泥回流缝中混合液的上升流速v1，可用下式计算：v1=q1/s1=4q1/3.14b22式中：q1反应器中废水流量（m3/s）s1下三角形集气罩回流缝面积（m2）