某饮料厂污水处理工艺的设计

1、青岛科技大学本科毕业设计1 前言饮料工业是我国食品工业发展最快的行业之一。品种也由单一的汽水发展成为包括碳酸饮料、果汁及果汁饮料、蔬菜汁及蔬菜汁饮料、含乳饮料、植物蛋白饮料、瓶装饮用水、固体饮料、茶饮料和特殊用途饮料等在内的十大类。在饮料工业上规模上档次的同时，由此而产生的废水及其对环境的污染也逐渐为人们所重视。饮料生产为典型的间歇生产，生产废水水质水量不稳定，给废水的处理带来一定的困难。在软饮料的生产中，碳酸饮料的产量最大，约占50%。碳酸饮料是由糖浆和碳酸水定量配制而成，其生产过程可分为三个基本工序，即：糖浆的配制、碳酸水的制备、洗瓶灌装封口等，废水主要来自灌装区的洗瓶水、冲洗水、碎瓶饮料

2、和糖浆缸冲洗水以及设备和地面的冲洗水；其中设备和地面冲洗水水量最大，有机物浓度较低且水量较均匀，其排放量占总废水量的70%。混合废水的特点是：有机物的含量高，水质水量极不均匀，尤其是废水量随季节的波动大，ph值不稳定1。随着人类文明的进步和社会经济的发展，人类已经逐步认识到环境保护对社会和经济持续、稳定、协调发展的重要意义。为防治某饮料厂产生的污水对周边环境的污染，需将饮料厂的污水经过处理后再排放。本论文的主要内容是某饮料厂污水处理工艺的设计。412 设计说明书2.1 概述2.1.1 设计依据（1）毕业设计任务书 （2）污水综合排放标准 （gb8978-1996） 2.1.2 污水来源该饮料厂

3、的全部工业废水和生活污水。2.1.3 处理规模平均流量为100m3/h，时变化系数为1.35。2.1.4 污水处理系统要求工艺先进，水处理可靠，运行设施高效化，占地小型化。设施具有较强的抗冲击负荷能力，单位面积有较高的水处理负荷。2.2 污水水质及处理程度2.2.1 设计进水水质本厂的设计进水水质见表2-1。表2-1 进水水质 (mg/l)table 2-1 influent quality (mg/l)codbod5ssnh3-nph1500750240354.5-72.2.2 设计出水水质本厂的进水水质见表2-2。表2-2出水水质(mg/l)table 2-2 effluent quali

4、ty (mg / l) codbodssnh3-nph1003070156-9该厂原水经处理后，该厂污水处理站出水水质达到gb8978-1996中的一级标准。其不仅要求bod达标，还要求n和p在处理后达到排放标准。根据原水水质情况，考虑要求达到的处理标准，综合其他方面的因素，选择其处理工艺流程。2.2.3 处理程度 (1) cod去除率=×100%=93.33% (2) bod5去除率= ×100%=96%(3) ss去除率=×100%=70.83%（4）nh3-n去除率=×100%=57.14%根据确定的设计进水水质和出水水质，要求的处理程度见表2-3

5、。表2-3 处理效果table 2-3 treatment effect项目codbodssnh-nph进水水质（mg/l）1500750240354.5-7出水水质（mg/l）1003070156-9处理程度（）93.39670.857.12.3 工程设计2.3.1 工程设计原则 （1）贯彻执行国家关于环境保护的政策，符合国家的有关法规、规范及标准。（2）根据设计出水水质和出厂水水质，所选污水处理工艺力求技术先进成熟、处理效果好、运行稳妥可靠、高效节能、经济合理，确保污水处理效果，减少工程投资及日常运行费用。（3）妥善处理和处置污水处理过程中产生的栅渣、沉砂和污泥，避免造成二次污染。（4）为

6、确保工程的可靠性及有效性，提高自动化水平，降低运行费用，减少日常维护检修工作量，改善工人操作条件，本工程的设备采用国内优质产品。（5）为保证污谁处理系统正常运转，供电系统需较高的可靠性，采用双回路电源，且水厂运行设备有足够的备用率。（6）在污水厂的征地范围内，厂区总平面布置力求在便于施工、便于安装和便于维修的前提下，使各处理构筑物尽量集中，节约用地。2.3.2 工艺方案的选择2.3.2.1 工艺方案的比较从表2-4中可以看出厌氧好氧联合处理在饮料废水处理方面有较大优点，结合以上对故果汁废水厌氧好氧处理技术是最好的选择。以下对厌氧好氧处理技术的集中组合做分析比较： 厌氧 + 酸化水解 + 接触氧

7、化 + 接触过滤工艺高浓度废水若直接进入水解好氧系统, 将大大增加该系统的有机负荷。因此, 先经厌氧消化, 将大部分的有机物在uasb 中降解。接触氧化兼有活性污泥法与生物滤池的特点, 既避免活性污泥法易发生污泥膨胀(特别是啤酒废水夏季水温偏高, 更易发生膨胀) ,同时又避免生物滤池中存在的接触不良的缺陷。采用接触沉淀滤池, 由于表面水力负荷选取较低, 绝大部分悬浮物先沉降在泥斗中, 剩下的悬浮物经过特殊空心滤料, 凝聚成为较大的絮状体而沉降; 同时空心滤料上可形成生物膜, 将絮体及悬浮物进一步分解, 保证出水水质。但是uasb具备水解酸化的功能，所以可以不设水解酸化池。由于该废水悬浮物浓度较

8、高，故采用接触氧化法易堵塞生物膜，增加了设备维修的难度。所以此工艺不适合该饮料废水的处理1。 格栅+ 气浮+ uasb + a/o+二沉池工艺uasb在处理有机废水方面已进行了实际的推广应用。兼具酸化水解和去除cod、bod的功能。满足饮料废水处理要求。厌氧池出水进入a/o系统，a/o系统由缺氧段和好氧段组成，具有生物脱氮功能。缺氧池是在缺氧条件下，通过混合液回流，将原废水中的有机物作为反硝化细菌的碳源，使废水中的no2-、no3-还原成n2达到脱氮 的作用，这样在去除有机物的同时氨氮得到有效的降解。缺氧池出水自流到好氧池进行硝化反应，大量有机物在此得到去除。经a/o池处理后废水进入二沉池，在

9、二沉池进行自然沉淀，去除废水中的悬浮物等。并作为混凝反应池。a/o系统由于没有独立的污泥回流系统，从而不能培养出具有独特功能的污泥，难降解物质的降解率较低；若要提高脱氮效率，必须加大内循环比，因而加大运行费用。此外，内循环液来自曝气池，含有一定的do，使a段难以保持理想的缺氧状态，影响反硝化效果，脱氮率很难达到90。结合该饮料厂的废水水质情况可以看出，该厂废水中悬浮物浓度不是很高无需设气浮池。并且a/o池占地面积较大，增加了基建成本2。调节池 + uasb + sbr工艺与其他类型的废水厌氧生物处理装置相比，uasb反应器具有以下特点：a.废水由下向上流过反应器；b.污 泥无需特殊的搅拌设备；

10、c.反应器顶部有特殊的三相（固、液、气）分离器。因此，uasb反应器突出的 优点是处理能力大，处理效果好，运行性能稳定，构 造比较简单，在处理高浓 度有机废水方面应用最为广泛3。 2-4 不同处理方法的技术、经济特点比较table 2-4 the comparision of characteristics in processing methods and the economy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

11、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-sbr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2-4中可以看出厌氧好氧联合处理在饮料废水处理方面有较大优点，结合对几种厌氧好氧联合处理的比较可以得出uasbsbr处理技术是处理饮料废水的最好方法。具体工艺见图2-1的工艺流程图。2.3.2

12、.2 工艺流程本设计采用uasbsbr相结合的处理工艺，流程图见图2-1。 火炬燃烧沼气 细格栅 污水提升泵 调节池 uasb池 sbr池 出水 集泥井带式压滤机 干污泥外运图2-1饮料污水处理工艺流程图figure 2-1 the flow chart of the sewage treatment2.3.2.3 工艺流程说明该饮料废水处理工艺由调节水质、厌氧生物处理、好氧生物和污泥处理处理四部分组成。生产车间的废水首先流过细格栅，先去除大的悬浮物，然后进入调节池，调节池可调节进入处理系统的水量大小，使处理系统运行稳定，同时向其内投入适量的氢氧化钠调节水质。厌氧生物处理采用uasb技术，调节

13、沉淀池废水用泵压入uasb进行厌氧生物处理，大部分有机物在uasb反应器中降解，反应过程中产生的沼气经水封罐和气水分离器最后用火炬点燃进行燃烧处理，由于产生的沼气量较少所以对环境没有污染。uasb出水自流进入预曝沉淀池，预曝沉淀池是厌氧处理单元和好氧处理单元之间的重要构筑物，其功能主要是去除厌氧出水的悬浮物和h2s等有害气体，增加水中的溶解氧，为好氧处理创造有利的条件。好氧生物处理采用sbr技术，预曝沉淀池的出水自流进入sbr进行好氧生物处理，以进一步降解水中的有机物。调节沉淀池、uasb、预曝沉淀池、sbr等处理单元产生的污泥排入集泥井，集泥井中的污泥泵提升至污泥浓缩池，污泥经浓缩后进入污泥

14、脱水间用带式压滤机进行机械脱水，产生的泥饼作为有机农肥外运。污泥浓缩池的上清液和污泥脱水间的压滤液排入集水井进行再处理。2.4 污水处理部分2.4.1格栅因为排入污水处理厂的污水中含有一定量较大的悬浮物或漂浮物，所以在处理系统之前设置格栅，以截留这些较大的悬浮物或漂浮物，防止堵塞后续处理系统的管理、孔口和损坏辅助设施。格栅可以根据格栅条的净间隙不同而分为粗格栅、中格栅以及细格栅，分别用于截留不同粒径的杂物而设计，也可以根据栅渣量的大小二选择不同的清渣方式，可采用人工清渣或机械清渣2。本设计由于废渣较少，采用中格栅进行隔渣，设置在污水泵房前,以去除的废渣，采用人工清渣方式。格栅采用fo-ws-1

15、00（） 栅距：25mm；材质：不锈钢sus304l×b=2100×300 mm。2.4.2 调节沉淀池2.4.2.1 作用均质调节池对悬浮物(ss) 或可沉淀污染物达到部分去除后, 可大大减轻后续处理负荷, 降低处理成本可使均质调节池具有部分初次沉淀池的功能,因部分污染物颗粒沉淀可节约后续化学处理药剂消耗或污泥处理耗能。均质调节池同时具有预生化作用, 达到“一池多用”的效果。近年来生物技术在污水处理中的应用、发展证明,对工业废水特别是以往难以生化处理的高浓度有机废水、石油化工类废水等,均可采用以生化处理为主的工艺进行处理, 生化工艺中定向培养的特异高效菌株适应水质冲击负荷

16、较强,对专一工业废水中污染物去除量尤其稳定,这给均质调节池设置预生化处理提供了可靠的技术依托。经调节池预生化再进入下一处理单元,使处理流程更趋简化,处理单元布设更紧凑,由调节池“一池多用”,达到了优化设计的目。调节沉淀池的工艺图如图2-2所示。2.4.2.2 设计要点 （1）进水一般为重力流，出水用泵提升。池中最高水位不高于进水；管的设计高度，水深一般为2m左右，最低水位为死水位；（2）调节池的池形宜为方形或圆形利于混合，长形池宜设多个进出水口；（3）调节池中应设冲洗装置、溢流装置、排除漂浮物和泡沫装置，以及洒水装置2。图2-2 调节沉淀池简略图 figure 2-2 the brief fi

17、gure of regulating sedimentation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。由于饮料废水中悬浮物（ss）浓度较高，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。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。2.4.3 uasb反应池2.4.3.1 工作原理升流式厌氧污泥床uasb( up-flow anaerobic sludge bed）工艺具有厌氧过滤及厌氧活性

18、污泥法的双重特点，作为能够将污水中的污染物转化成再生清洁能源沼气的一项技术。对于不同含固量污水的适应性也强，且其结构、运行操作维护管理相对简单，造价也相对较低，技术已经成熟，正日益受到污水处理业界的重视。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

19、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沼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4,5。图2-3 uasb反应池工艺图figure 2-3 the process figure of the up-flow anaerobic sludge bed reactor 2.4.3.2 设计基本要求（1）为污泥絮凝提供有利的物理

20、、化学和力学条件，使厌氧污泥获得并保持良好的沉淀性能； （2）良好的污泥床常可形成一种相当稳定的生物相，保持特定的微生态环境，能抵抗较强的扰动力，较大的絮体具有良好的沉淀性能，从而提高设备内的污泥浓度；（3）通过在污泥床设备内设置一个沉淀区，使污泥细颗粒在沉淀区的污泥层内进一步絮凝和沉淀，然后回流入污泥床内。uasb内的流态相当复杂，反应区内的流态与产气量和反应区高度相关，一般来说，反应区下部污泥层内，由于产气的结果，部分断面通过的气量较多，形成一股上升的气流，带动部分混合液（指污泥与水）作向上运动。与此同时，这股气、水流周围的介质则向下运动，造成逆向混合，这种流态造成水的短流。在远离这股上升

21、气、水流的地方容易形成死角。在这些死角处也具有一定的产气量，形成污泥和水的缓慢而微弱的混合，所以说在污泥层内形成不同程度的混合区，这些混合区的大小与短流程度有关。悬浮层内混合液，由于气体币的运动带动液体以较高速度上升和下降，形成较强的混合。在产气量较少的情况下，有时污泥层与悬浮层有明显的界线，而在产气量较多的情况下，这个界面不明显。有关试验表明，在沉淀区内水流呈推流式，但沉淀区仍然还有死区和混合区。2.4.3.3 三相分离器气液固三相分离器是uasb的重要组成部分，它对污泥床的正常运行和获良好的出水水质起十分重要的作用，因此设计时应给予特别的重视。根据经验，三相分离器应满足以下几点要求5： （

22、1）混和液进入沉淀区之关，必须将其中的气泡予以脱出，防止气泡进入沉淀区影响沉淀； （2）沉淀器斜壁角度约可大于45度角； （3）沉淀区的表面水力负荷应在0.7m3/m2.h以下，进入沉淀区前，通过沉淀槽低缝的流速不大于2m/m2·h； （4）处于集气器的液一气界面上的污泥要很好地使之浸没于水中； （5）应防止集气器内产生大量泡沫。 第2、3两个条件可以通过适当选择沉淀器的深度面积比来加以满足。对于低浓度污水，主要用限制表面水力负荷来控制；对于中等浓度和高浓度污水，在极高负荷下，单位横截面上释放的气体体积可能成为一个临界指标。但是直到现在国内外所取得的成果表明，只要负荷率不超过20kg

23、cod/m3.d，uasb高度尚未见到有大于10m的报道，第三代厌氧反应器除外。 污泥与液体的分离基于污泥絮凝、沉淀和过滤作用。所以在运行操作过程中，应该尽可能创造污泥能够形成絮凝沉降的水力条件，使污泥具有良好的絮凝、沉淀性能，不仅对于分离器的工作是具有重要意义，对于整个有机物去除率更加至关重要。2.4.3.4 主要特点 （1）uasb内污泥浓度高，平均污泥浓度为2040gvss/l； （2）有机负荷高，水力停留时间长，采用中温发酵时，容积负荷一般为10kgcod/m3·d左右； （3）无混合搅拌设备，靠发酵过程中产生的沼气的上升运动，使污泥床上部的污泥处于悬浮状态，对下部的污泥层也

24、有一定程度的搅动； （4）污泥床不填载体，节省造价及避免因填料发生堵赛问题； （5）uasb内设三相分离器，通常不设沉淀池，被沉淀区分离出来的污泥重新回到污泥床反应区内，通常可以不设污泥回流设备。 （6）进水中悬浮物需要适当控制，不宜过高，一般控制在100mg/l以下； （7）污泥床内有短流现象，影响处理能力； （8）对水质和负荷突然变化较敏感，耐冲击力稍差。2.4.4 sbr反应池2.4.4.1 工作原理sbr(sequencing batch reactor)曝气池，在流态上是完全混合，在有机物降解上，却是时间上的推流，有机物是随着时间上的推移而被降解的。其基本流程由进水，曝气，沉淀，滗水

25、和闲置等五个基本过程组成，从污水进入到闲置为一个周期8。在一个周期内，反应器中的污泥处于一种交替的吸附、吸收及生物降解和活化的变化过程中,因此处理效果好。此外，sbr有较好的脱氮除磷的效果。该工艺可以很容易的交替实现好氧、缺氧、厌氧的环境，并可以通过改变曝气量、反应时间等方面来创造条件达到较好的脱氮除磷效果，同时实现高浓度进水、高容积负荷和高去除率,在处理高浓度有机废水方面独具特色,而且对氮、磷、硫的脱除效果好,特别适合浓度高、排放量小的各种工业有机废水。图2-4 sbr工艺过程figure 2-4 process of styrene butadiene rubber 2.4.4.2 主要特

26、点（1）理想的推流过程是生化反应推动力增大，效率提高，池内厌氧、好氧处于交替状态，净化效果好；（2）运行效果稳定，污水在理想的静止状态下沉淀，需要时间短、效率高，出水水质好；（3）耐冲击负荷，池内有滞留的处理水，对污水有稀释、缓冲作用，有效抵抗水量和有机污物的冲击；（4）工艺过程中的各工序可根据水质、水量进行调整，运行灵活；（5）处理设备少，构造简单，便于操作和维护管理； （6）反应池内存在do、bod5浓度梯度，有效控制活性污泥膨胀； （7）sbr法系统本身也适合于组合式构造方法，利于废水处理厂的扩建和改造； （8）脱氮除磷，适当控制运行方式，实现好氧、缺氧、厌氧状态交替，具有良好的脱氮除磷

27、效果；（9）工艺流程简单、造价低。主体设备只有一个序批式间歇反应器，无二沉池、污泥回流系统，调节池、初沉池也可省略，布置紧凑、占地面积省。2.5 污泥处理部分2.5.1 概述污水处理过程中所产生的污泥，一般是带水的颗粒或絮状疏松结构。本厂的污泥量不是很大，故只经过脱水处理，外运至垃圾处理厂。各部分的污泥收集到基尼池中，污泥含水率为92%97%，体积仍然庞大。因此，为了综合利用和最终处置，需要对污泥进行干化和脱水处理，以降低含水率，缩减污泥体积。污泥脱水的方法很多，一般有：过滤法、压滤法、离心法和自然干燥法等方法。在本设计中采用带式压滤机对污泥进行脱水，带式压滤机中较常见的是滚压带式压滤机，其特

28、点是可以连续生产，机械设备较简单，动力消耗少，无需设置高压泵或空压机6。2.5.2 集泥井为了方便排泥及污泥重力浓缩的建设，在重力浓缩池前设置一集泥井，通过对集泥井的最高水位的控制来达到自流排泥，反应池的污泥可利用自重流入。为半地下式，池顶加盖，由潜污泵抽送污泥。2.5.3 污泥浓缩脱水一体化设备脱水一体化设备具有工艺流程简单、工艺适应性强、自动化程度高、运行连续、控制操作简单和过程可调节性强等一系列优点，正得到越来越多的设计单位和用户特别是中小污水处理厂用户的关注。2.6 管道的选择格栅采用明渠，删前流速为0.6m/s，根据给排水规范，采用栅槽材质为粗砂或低塑性粉质粘土；明渠的超高不小于0.

29、2m。污水管道选型，本厂的污水最大流量为0.038m3/s，流量较小按照满流的设计标准，选取管径为300mm的钢管，最大流速为0.53 m/s，经核算符合污水设计规范的要求。本厂的各单元污泥含水率均在99%以上，污泥管均采用压力流，设计管道的流速为0.7 m/s，所以选择管径为200mm钢管7。3 设计计算书3.1 格栅3.1.1 设计参数 过栅流速为: v = 0.6m/s (取0.61.0m/s)栅前水深：h = 0.3m (取0.30.5m)格栅安装倾角:= 60°(取60o 75o)栅条间隙宽度: b =0.025m 格栅的水里计算如图3-1所示。图3-1 格栅水力计算示意图

30、figure 3-1 schematic diagram of bar screen hydraulic calculation 3.1.2 格栅间隙 3.1.2.1 间隙的选择原则（1）根据水泵叶轮间隙允许通过的污物能力决定，即格栅间隙应小于水泵叶轮的间隙；（2）根据水泵站收水范围的地区特点、栅渣的性质决定；饮料生产过程会产生微小的悬浮物，冲洗地面夹带大的固体物质，包装纸等，所以本工艺选择的格栅间隙为25mm 8,9。3.1.2.2 间隙数qmax最大废水设计流量 0.038m3/s；格栅安装倾角60o；h栅前水深 0.3m；b栅条间隙宽度 取25mm；过栅流速 0.6m/s；经验算平均水量

31、流速= 0.80m/s 符合(0.651.0)。3.1.3 格栅的建筑宽度取栅条宽度s=0.01m则b=s(n-1)+bn=0.01×(9-1) +0.025×9=0.3m3.1.4 进水渠道渐宽部分长度进水渠道内的流速为0.8m/s渐宽部分展开角=200进水渠道宽 进水渠道长栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度l2 = l1/2 = 0.07m3.1.5 栅后槽总高度 h=h+h1+h2=0.3+0.12+0.3=0.72 m式中：h栅前水深；h1格栅的水头损失；h2栅前渠道超高，般取0.3m；3.1.6 格栅的总长度l = l1+l2+0.5+1.0+= 0.13+0.0

32、7+0.5+1.0+0.6/1.732 =2.1 ml1栅前扩大段 l2栅后收缩段 栅前渠道深度，3.1.7 水力损失通过格栅的水头损失 h1，h1= h0k式中：h1-设计水头损失，m；h0 -计算水头损失，m； g -重力加速度，m/s2；k -系数，格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数，一般采用3；- 阻力系数，与栅条断面形状有关；设栅条断面为锐边矩形断面，=2.42。 =0.115(m)0.12m3.1.8 栅渣量每日栅渣量w，m3/d 式中，w为栅渣量，本工程格栅间隙0.025m。 取0.05m3/103m3的栅渣量，那么 = 0.11(m3/d)因为总栅渣量小于0.2m3/d， 所以用

33、手动清渣。3.2调节沉淀池3.2.1 参数选择停留时间：t=4h设计水量：q=100m3/h×1.35=135 m3/h=3240 m3/d=0.038m3/s 调节池对污水的处理效果如表3-1所示。表3-1 预计处理效果table 3-1 estimated treatment effect项目codcrbod5ssph进水水质（mg/l5-7去除率（）101060出水水质（mg/l）135067596 3.2.2 池容积池有效容积：v=qt=135×4=540m33.2.3 池深有效水深h=2.5m, 其中超高0.5m，池总高h=3m， 3.2

34、.4 池尺寸池面积：a=v/h=540/2.5=270m2池长取l=18m，池宽取b=15m 池子总尺寸为：l×b×h=18m×15m×3m3.2.5 产泥量理论上每日的污泥量：式中：q 最大设计流量； co 进水悬浮物浓度；c1 出水悬浮物浓度；po 污泥含水率，取97；3.2.6 污泥斗尺寸取斗上底 a1×a1=3500mm×3500mm；污泥斗下底a2×a2=600mm×600mm倾角取450，设置2个泥斗。则污泥斗的高度为：h =(3.50.6)/2×tan450=1.5m每个污泥斗的容积： 设个

35、污泥斗，则污泥斗总容积：总=2v2=19.4m3>w故符合要求。3.2.7 进水系统 进水起端两侧设进水堰，堰长为池长的1/2。3.2.8 高程该构筑物地上3.0m，地下5.3m，最低水位设置-1.0m，则最高水位为+2.5m，池顶高程为+3.0m，池底高程为-5.3m。3.3 中和3.3.1 作用(1) 废水排入受纳水体前，其 ph值指标超过排放标准。这时应采用中和处理，以减少对水生生物的影响。(2) 工业废水排入城市下水道系统前，以免对管道系统造成腐蚀,在排入前对工业废水进行中和，比之对工业废水与其他废水混合后的大量废水进行中和要经济的多。(3) 化学处理或生物处理之前,对生物处理而

36、言,需将处理系统的ph维持在6.58.5范围内，以确保最佳的生物活力8。3.3.2 选择药剂中和处理方法因废水的酸碱性不同而不同。针对酸性废水，主要有酸性废水与碱性废水相互中和、药剂中和及过滤中和三种方法。而对于碱性废水，主要有碱性废水与酸性废水相互中和、药剂中和两种。其中酸性废水的数量和危害都比碱性废水大得多。该饮料废水的ph为4.57，设计值取4.5，用氢氧化钠调节水质使ph为6.58.5设计值为8。因为该厂的废水量不大，所要氢氧化钠的量不大，满足经济性，且适用氢氧化钠产生的二次污染较少。所以选择氢氧化钠很合适。3.3.3 药剂的投加量 式中： ga总耗药量，kg/d；q酸性废水量,m3/

37、d；c1加药前废水中酸的浓度mol/l；c2加药后废水中酸的浓度mol/l；k不均匀系数取为1；中和剂的纯度。（取为1）采用干投法直接加入到调节池池中。3.4 uasb反应器3.4.1 参数选取容积负荷（nv）：6kgcod/(m3.d)；污泥产率：0.1kgmlss/kgcod；产气率：0.5m3/kgcod；每个进水口负荷为4/m2。采用uasb处理主要为溶解性废水时进水管口负荷如表4-11所示表3-2采用uasb处理主要为溶解性废水时进水管口负荷table 3-2 load in the water port using up-flow anaerobic sludge bed reac

38、tor treat solubility water污泥典型每个进水口负荷(m2)负荷(kgcod/m3·d)颗粒污泥0.5121224>2>4凝絮状污泥 >40kgds/m36.51<1.0121223>2中等浓度絮状污泥 12040kg/m312<1225>2表3-3 uasb对污水的预计处理效果table 3-3 expected result of treatment using up-flow anaerobic sludge bed reactor项目codbodss进水水质(mg/l)135067596去除率(%)859060出

39、水水质(mg/l)202.567.538.43.4.2 反应器容积设计废水量：q=100m3/h×1.35=135 m3/h=3240 m3/d=0.038m3/suasb的有效容积：将uasb设计成圆形池子，布水均匀，处理效果好，由于进水的cod、bod浓度不是很高，所以取水力负荷： q=0.6m3/(m2.h)水力表面积： a=q/q=135/0.8=168.8m2 有效水深： h1=v/a=729/168.8=4.3m 安全高度为0.5m设计总高度为：h=5m采用2座相同的uasb反应器，每座池的水力表面积为：a1=a/6=168.8/2=84.4m2直径为： 横断面积为：实际

40、表面水力负荷： 因为，所以此设计符合要求。3.4.3 配水系统设计为了确保进水均匀分布，每个进水管线仅仅与一个进水点相连接，是最为理想的情况(图a)。为保证每一个进水点的流量相等，建议用高于反应器的水箱(或渠道式)进行分配，通过渠道或分配箱之间的三角堰来保证等量的进水，采用连续进水方式(一管一孔) 图如图3-2所示，这种系统的好处是容易观察到堵塞情况。图3-2 一孔一管布水系统图figure 3-2 one hole one water distribution system3.4.3.1 孔口设计本系统设计为圆形布水器，每个uasb反应器设30个布水点。每个池子流量：q1=135/2=62.

41、5m3/h每个孔口服务面积：a在m2之间，符合理论设计要求可设2个圆环，里面的圆环设12个孔口，最外的圆环设18个孔口。（1）内圈12个孔口设计服务面积：s1=12×2.9=34.6m2折合为服务圆的直径为：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12个孔口，则内圆的直径计算如下： （2）内圈18个孔孔口设计服务面积：s2=18×2.9=52.2m折合为服务圆的直径为：内圈的直径计算如下：，则 3.4.3.2 配水压力h4=h1+h2+h3，其中布水器配水压力最大淹没水深h1=5mh2o；uasb反应器水头损失h2=1.0 mh2o；布水器布水所需自由水

42、头h3=2.5 mh2o，则h4=12 mh2o10。3.4.4 三相分离器 图3-3 三相分离器figure 3-3 three-phase separator3.4.4.1 设计要点(1) 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、气相分离器的设计;(2) 集气室的缝隙部分的面积应该占反应器全部面积的15%20%;(3) 反射板与缝隙之间的遮盖应该在100200mm以避免上升的气体进入沉淀室;(4) 在出水堰之间应该设置浮渣挡板;(5) 出气管的直管应该充足以保证从集气室引出沼气，特别是有泡沫的情况，在集气室的上部应该设置消泡喷嘴，当处理污水有严重的

43、泡沫问题时消泡;(6) 三相分离器的沉淀区的设计同二次沉淀池的设计相似。主要考虑沉淀区的面积和水深。面积根据废水量和表面负荷来决定。由于沉淀区的厌氧污泥及有机物还可以发生一定的生化反应，产生少量气体，这对固液分离不利，故设计时应满足以下要求5： 沉淀区水力表面负荷1.0m/h； 沉淀器斜壁角度约为500,使污泥不致积聚，尽快落入反应区内； 进入沉淀区前，沉淀槽底缝隙的流速2m/h； 总沉淀水深应1.5m； 水力停留时间介于1.52h；如果以上条件均能满足，则可达到良好的分离效果。沉淀器（集气罩）斜壁倾角：=5003.4.4.2 沉淀区面积3.4.4.3 表面水力负荷因为，所以此设计符合理论要求

44、3.4.4.4 下三角回流缝设计取超高:h1=0.3m；h2=0.5m；下三角形集气罩的垂直高度：h3=1.5m下三角形集气罩斜面的水平夹角：=500下三角形集气罩底水平宽度： b1=h3/tan=1.5/tan500=1.3m下三角形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：v1q1/s1式中：q1-反应器中废水流量，m3/h；s1-下三角形集气罩回流缝面积，m2； 因为1.4 m/h2m/h，所以此设计符合要求。3.4.4.5 上下三角形集气罩之间回流缝设计 = q1/s2，s2为上三角形集气罩回流缝之面积取回流缝宽： cd=0.9m，上集气罩下底宽： cf=4.8mdh

45、=cdsin500=0.69ms2= (cf+de)/2=3.14(4.8+ 4.8+2×0.69)/2=15.51m2v2= q1/s2=66.7/(6×15.51)=0.72m/hv12m/h3.4.4.6 上下三角形集气罩相对位置及尺寸ch=cdsin400=0.9×sin400=0.58mde=2dh+cf=2×0.69+4.8=6.18h4=ch+ai=0.58+1.12=1.70m，h5=1.2m由上述尺寸可计算出上集气罩上底直径为：bc=cd/sin400=0.9/sin400=1.40mdi=(de-b2)/2=(6.18-4.3)/2=

46、0.94mad=di/cos500=0.94/cos500=1.47mbd=dh/cos500=0.69/cos500=1.08mab=ad-bd=1.47-1.08=0.39m3.4.4.7 气液分离装置 由三相分离器构造可知，欲达到良好的气液分离效果，上下两组三角形集气罩的斜边下端必须有一定的重叠，重叠的水平距离越大，气体分离的效果越好，取出的直径越小，对沉淀区分离效果的影响越小。所以重叠量一般应达到1020cm。d=0.01cm(气泡)，t=200c，1=1.03g/cm3，g=1.2×10-3g/cm3，=0.95=0.0101cm2/s，=1=0.0101×1.0

47、3=0.0104g/(cm·s)一般废水的净水的，故取=0.02 g/(cm·s) 2由斯托克斯公式可得气体上升速度为： 因为,所以此设计符合要求。3.4.4.8 出水系统 此设计的出水系统如图3-4所示。图3-4 uasb剖面图figure 3-4 profile of up-flow anaerobic sludge bed reactor本设计采用锯齿形出水槽，槽宽0.2m，槽高0.2m3.4.4.9 排泥系统设计uasb总产泥量: g = r q co e式中：g uasb反应器产泥量，m3/h ；r 厌氧生物处理产泥率，m3/kgcod；q 设计流量，m3/hco

48、 进水cod浓度，kg/m3；e cod去除率，%。g =0.1×3240×1350×10-3×0.85=371.8kgmlss/d（含水率为99.5%）每日产泥量371.8kgmlss/d每个uasb日产泥量186kgmlss/d,各池排泥管选钢管dn150，六池合用排泥管选dn200mm排泥管，每天排泥一次。3.4.4.10 沼气系统(1) 每日产气量：3240×0.85×0.5×1350×10-3=1859m3/d每个uasb反应器产气量：g1=g/2=1859/6=371.8m3/d=15.5m3/h(2)

49、 沼气处理系统布置： 由于有机负荷较高，产气量大，两台反应器共设置一个水封罐，水封罐出来的沼气经过输气管输送至分离器，经过分离器的干燥作用到达火炬，通过自动化控制检测沼气浓度达到一定量后，系统自动电子打火，引燃焚烧。3.4.4.11 水封罐设于反应器和沼气柜之间，起到调整和稳定压力，兼作隔绝和排除冷凝水之用。uasb反应器中大小集气罩压力差为：p=p2-p1=2.5mh2o-1.0 mh2o=1.5m h2o。故水封罐中该两收气管的水封深度为1.5m h2o，取沼气柜压力p0.4m h2o。则水封罐所需最大水封为h0= p2- p=2.5-0.4=2.1 mh2o取水封罐总高度为h=2.5m,

50、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。3.4.4.12 气水分离器 对沼气起干燥作用，选用500mm×h1800mm,钢制气水分离器2个，串联使用，预装钢丝填料，出气管上装设流量计，压力表及温度计。3.4.5 高程池底高程设置±0.00m，则最低水位为±0.00m，最高水位4.3m，池顶高程为5m。3.5 sbr池3.5.1 参数选择 污泥负荷率：ns取值为0.15kgbod5/(kg mlss. d) 污泥浓度和svi：污泥浓度采用2000mgmlss/l；污泥体积系数svt采

51、用100 反应周期数：sbr周期数采用t=6h，反应器1d内周期数：n=24/6=4 周期内的时间分配反应池数n=2进水时间：1.5h反应时间：3.0h静沉时间：1.0h排水时间：0.5hsbr池对污水的预计处理效果见表3-4。表3-4 预计处理效果table 3-4 expected treatment effect项目codbod氨氮进水水质(mg/l)202.567.535去除率(%)515657出水水质(mg/l)10030153.5.2 池容 设计水量： q=3240m3/d=135m3/h=0.038m3/s周期进水量： =反应池有效容积：式中：n - 反应器一天内周期数q0 -

52、周期进水量,m3/ss0 - 进水bod含量,mg/lx - 污泥浓度,mgmlss/lns - 污泥负荷率反应池最小水量：min=1-0=546.8405=141.8m3反应池中污泥体积因为minx，所以此设计符合要求校核周期进水量周期进水量应满足下式：，因为0为405m3，所以此设计符合要求确定单座反应池的尺寸sbr的有效水深取6m，超高0.5m，则sbr总高为6.5msbr的面积为： 546.8/6=91.2m2sbr池的直径为： d= sbr反应池最低水位为：141.8/91.2=1.75msbr反应池的污泥高度为：109.4/91.2=1.2m可见，sbr最低水位与污泥泥位之间的距离为：1.75-1.2=0.55m，大于0.5m的缓冲层，符合要求。3.5.3 鼓风曝气系统3.5.3.1 需氧量式中：a -微生物对有机污染物氧化分