水量1000吨uasb+cass工艺毕业设计课件

1、1.进水参数水量：1000m3/d进水管：进水管中心距离地面0.9m，管径200mm，原水水质：进水B/C(0.4-0.5) 取值0.45污染物COD（mg/L)BOD（mg/L)NH3-N（mg/L)TP（mg/L)浓度600027006030国家综合污水排放标准污染物COD（mg/L)BOD（mg/L)NH3-N（mg/L)TP（mg/L)浓度10030150.5要达到国家标准，则各污染物去除率如下表:污染物COD（mg/L)BOD（mg/L)NH3-N（mg/L)TP（mg/L)去除率/%98.498.97598.4通过处理后，出水情况如下污染物COD（mg/L)BOD（mg/L)NH3

2、-N（mg/L)TP（mg/L)出水水质43.28.1120.45水质特点：COD浓度较高，总磷含量较高，可生化性好。废水格栅井调节池UASB反应器絮凝反应池沼气罐污泥浓缩池压滤液竖流式沉淀池污泥污泥脱水间上清液集泥井泥饼CASS反应器提升泵2.工艺流程图3.格栅井设计3.1 最大流量QVmax设计计算本设计中采用的废水流量，是啤酒产量较大的季节统计的的平均废水流量，因流量变大的系数较小，所以取废水流量的变化系数为=2。所以废水最大流量为： 3.2格栅设计计算3.2.1格栅的间隙数量n设栅前水深h=0.4m，过栅流速v=1m/s，栅条间距d=4mm，格栅安装倾角=60 取n=14。格栅设两组2

3、1，一台工作，一台备用，按一组工作计算。3.2.2格栅建筑宽 b取栅条宽度s=0.003m， 验证栅前水速：（0.4-0.9）由格栅建筑宽的计算结果可知b=0.095m，不符合工程实际施工要求，所以在此不再按照设计手册进行计算。3.2.3格栅井尺寸设计格栅井为正方形，边长0.6m，深度1.5m，超高0.5m，井底标高-1.5m，水面标高-0.8m，放置细格栅，栅条间距4mm，栅条宽度4mm，采用人工清渣的方式进行清渣。4.调节池设计计算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。该池设计的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

4、，使同时进入调节沉淀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。4.1设计参数 水力停留时间HRT=6h；设计流量Q=1000/d=41.7 /h=0.116/s。4.2设计计算(1) 池子尺寸调节池调节周期T6.0h 调节池有效容积VTQ6.0×41.7250m3 调节池有效水深h2.5m 调节池长度15m，宽度7，V有262.5 m3 调节池最高水位设置为-1.00m，超高为0.50m，顶标高为0.50m。最低水位-3.5m，最高水位-1.0m。调节池出水端设吸水段。5.污水提升泵设计计算5.1设计参数设计流量Q设：0.0116m3/s水泵数量：1台（1用1备）单

5、泵流量：Q=Q设/2=0.0116m3/s进水正常高水位：-3.00m进水最低水位：-3.500m进水管内底高程：-3.500m出水水头高程：6.000m5.2水泵扬程计算5.2.1水泵静扬程：H静=6-（-3.500）=9.5m5.2.2调节池至出UASB池之间的水头损失沿程损失：D=100mm流速1=0.25/(3.14×0.052)=1.48 m/s管道坡降i=0.0010712/d1.3=0.0465直管部分长度约L=15m则沿程损失h1=iL=0.00618×10=0.6975mUASB系统损失估算UASB布水系统水头损失为0.7m，UASB反应器水头损失为0.8

6、m，UASB总水头损失约为h2=1.5m5.2.3局部损失：DN100mm90o弯头、伸缩接头、闸阀、止回阀、水泵进水各管件的局部损失系数分别为：0.63，0.21，0.2，7.5、1总系数2=0.63+0.21+0.2+7.5+1=9.36流速3=1=1.48 m/sh3=32/2g=9.36×1.482/(2×9.81)=1.04m自由水头:总扬程小于20m，自由水头为23m，取h4=2m5.2.4水泵总扬程H= H静+h1+ h2+ h3=9.5+1.5+1.04+2=14.04m，取扬程15m5.3泵型选择根据扬程和流量，泵各参数如下：(高邮水泵厂- PW型污水泵系

7、单级单吸悬臂式离心泵)型号数量流量扬程转速配套功率一、 2PW台m3/hmr/minKW2431518.34 6.UASB的设计计算6.1设计参数6.1.1设计水质UASB反应器进出水水质指标如表CASS反应器进出水水质指标水质指标CODBODTNTP进水(mg/l)600027006030去除率（%）8590 00出水(mg/l)90027030306.1.2UASB反应器的有效容积（包括沉淀区和反应区） 设计水量Q=1000m3/d=41.7m3/h=0.0116m3/s设计容积负荷为产气率： 污泥产率：进出水COD浓度，（去除率87.5%）V=式中Q设计处理流量C0进出水COD浓度kgC

8、OD/E去除率NV容积负荷， 6.2 UASB反应器的形状和尺寸工程设计反应器2座，横截面积为方形池。 反应器有效高为h=5.0m则横截面积：单池面积：单池从布氺均匀性和经济性考虑，矩形长宽比在2：1以下较合适。设池体长度；则池宽，取。则实际横截面积为水力负荷符合0.1-0.9 m3/（m2h）的设计要求设计反应器总高H=6.5m，其中超高0.5单池总容积： 单池有效反应容积： 反应器总池面积： 反应器总容积： 总有效反应容积：UASB反应器体积有效系数： ,在70%-90%之间符合要求。水力停留时间（HRT）及水力负荷（）水力停留时间：水力负荷对于颗粒污泥，水力负荷故符合要求。6.3 三项分

9、离器构造设计计算6.3.1沉淀区设计根据一般设计要求，水流在沉淀室内表面负荷率沉淀室底部进水口表面负荷一般小于2.0。则每池设置6个三项分离器，共13个集气罩。三项分离器长度：每个单元宽度： 沉淀区的沉淀面积即为反应器的水平面积即105沉淀区表面负荷率： bh1h2h3b3C h5ED v2h4b1BAb2 v1 6.3.2回流缝设计设上下三角形集气罩斜面水平夹角为55°，取下三角集气罩之间污泥回流缝中混合液的上升流速v1:为使回流缝水流稳定，固、液分离效果好，污泥回流顺利，一般，满足要求。上三角集器罩下端与下三角斜面之间水平距离的回流缝中水流的流速。设,回流缝总面积式中：上三角集气

10、罩下断语下三角集气罩斜面之间水平距离的回流缝中水流的流速，m/h；上三角形集气罩回流缝总面积，m2；上三角形集气罩回流缝的宽度，m；假设为控制断面，一般其面积不低于反应器面积的20%，就是，同时要满足：6.2.3气、液分离设计由上图知：设则校核气、液分离。如图2.2所示。假定气泡上升流速和水流速度不变，根据平行四边形法则，要使气泡分离不进入沉淀区的必要条件是：或沿AB方向水流速度： 气泡上升速度：式中：气泡直径，cm；液体密度，g/cm3；沼气密度，g/cm3；碰撞系数，取0.95；a废水动力黏滞系数，g/(cm.s)；液体的运动黏滞系数，cm2；设气泡直径，设水温20， ，由于废水动力黏滞系

11、数值比净水的大，取0.02则： 可以脱去的气泡6.3.4三项分离器与UASB高度设计三相分离区总高度： h=h2+h3+h4，式中：集气罩以上的覆盖水深，取0.5m；则：6.4 布水系统的设计计算反应器布水点数量设置预处理流量、进水浓度，容积负荷等因素有关，有资料知，颗粒污泥每个布水点服务2-5m2,出水流速2-5m/s，配水中心距池底一般为20-25cm。6.4.1 配水系统：配水系统形式采用多管多孔配水方式，每个反应器设1根DN=100mm的总水管，16根d=50mm的支水管。支管分别位于总水管两侧，同侧每根只管之间的中心距为2.0m，配水孔径取孔距2.0m，每根水管有3个配水孔，共48个

12、孔，每个孔的服务面积孔口向下。6.4.2 布水孔孔径的计算：Qi=Q/2=20.83m3/h总管流速=支管流速布水孔个，出水流速为，则孔径为：本装置采用连续进料方式，布水口向下，有利于避免管口堵塞，而且由于UASB反应器底部反射散布作用，有利于布水均匀，为了污泥和废水之间的接触，减少底部进水管的堵塞，建议进水点距反应底部200300mm，本工程设计采用布水管离UASB底部200mm处。布水管设置在距UASB反应器底部处。6.4.3 验证温度30，容积负荷，沼气产率，满足空塔水流速度，空塔沼气上升速度：空塔水流速度： 满足要求。空塔气流速度： 满足要求。式中 C0进水COD的浓度 COD的去除率

13、，85%6.5 排泥系统的设计计算6.5.1 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15VSS/L，则一座UASB反应器中污泥总量：6.5.2 污泥产量 厌氧生物处理 污泥产量取，剩余污泥量的确定与每天去除的有机物量有关，当设有相关的动力学常数时，可根据经验数据确定，一般情况下，可按每去除1kgCOD产生0.050.10kgVSS计算，本工程取。流量，进水COD浓度：COD去除率，则（1）UASB反应器的总产泥量 （2）不同试验规模下是不同的，因此取，则单池产泥量：（3）污泥含水率98%，当污泥含水率95%时，取则污泥产量：单池排泥量： （4

14、） 污泥龄6.6 排泥系统的设计在距UASB反应器底部100cm和200cm高处各设置两个排泥口，共4个排泥口。排泥时由污泥泵从排泥管强排。反应器每天排泥一次，各池的污泥由污泥泵抽入集泥井中，排泥管选钢管DN150mm。由计算所得污泥量选择污泥泵，型号为：AS16-2CB无堵塞潜水排污泵，型号规格流量(m³/h)扬程(m)功率(KW)转速(r/min)电压(V)配用胶管内径(mm)AS叶轮AS16-2CB297.61.52900380761321192用两台泵同时给两组反应器排泥，设每天排泥一次6.7 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

15、对处理效果有很大的影响且形式与三相分离器及沉淀区设计有关。6.7.1 出水槽设计对于每个反应池有6个单元三项分离器，出水槽共有6条，槽宽6.7.2 单个反应器流量：6.7.3 出水槽设出水槽槽口附近水流速度为0.2，则取槽口附近槽深为0.20m，出水槽坡度为0.01，出水槽尺寸：，出水槽数量为6座。6.7.4 溢流堰设计出水溢流堰共有12条（6），每条长10。设计90°三角堰，堰高50mm，堰口宽100mm，则堰口水面宽b=50mm。每个UASB反应器处理水量，查得溢流负荷为设计溢流负荷为，则溢流堰上水面总长为：三角堰数：取n=120个，每条溢流堰三角堰数：一个溢流堰上共有10个10

16、0mm的堰口，10个1000mm的间隙。堰上水头校核每个堰处流率： 按90°三角堰计算公式：则堰上水头： 6.7.5 出水渠设计计算UASB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0.3m，坡度0.001，出水渠渠口附近水流速度为0.2m/s。渠口附近水深： 以出水槽槽口为基准计算，出水渠渠深：里出水渠渠口最远的出水槽到渠口的距离为： 出水渠长为：13.85+0.1=13.95m，出水渠尺寸：向渠口坡度为：0.0016.7.6 UASB排水管设计Q=11.6L/s,选用D=150 mm的钢管排水，充满度为0.6，设计坡度为0.001，管内水流速度为v=1

17、.09m/s6.8 沼气收集系统设计计算（1） 沼气主要产生于厌氧阶段，设计产气率取:总产气量： 则单个UASB反应器产气量： （2） 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，每根集气管内最大流量根据资料，集气室沼气出气管最小直径d=100mm本设计中取100mm，结构图2.3如下：（3 ）沼气主管：每池13根集气管，选通到一根单池主管然后再汇入两池沼气主管，采用钢管，单池沼气主管道坡度为0.5%。则单池沼气主管内最大气流量：，充满度设计值为0.7。则流速：UASB集气罩（4） 管内最大气流量：取D= 200mm; 充满度0.6; 流速v= 6.9 水封罐设计水封罐

18、主要是用来控制三项分离器的集气室中气、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，同时兼有隔绝和排除冷凝水作用，每一反应器配一水封罐。6.9.1 水封高度取H=式中反应器至储气罐的压头损失和储气罐的压头为保证安全取储气罐内压头，集气罩中出气气压最大取2m,储气罐内的压强为400mm，则H=2-0.4=1.6m取水封高度为2.5m,直径为1500mm,进水管、出气管各一根，D=200mm.进水管、放空管各一根，D=50mm,并设液面计。6.9.2 气水分离器气水分离器起到对沼气高燥的作用，选用钢制气水分离器4个，气水分离器中预装钢丝填料，在气水

19、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。6.9.3 沼气柜容积确定由上送股计算知该处理中日产沼气2040=85，则沼气柜容积应为4h产气量的体积来确定，即设计选用300钢板水槽内导轨湿式贮气柜，尺寸为：，容积392.5m3。7.CASS池的设计计算本工艺采用2个CASS池.7.1设计参数7.1.1设计水质CASS反应器进出水水质指标如表CASS反应器进出水水质指标水质指标CODBODTNTP进水(mg/l)9002706030去除率（%）9295 800.7出水(mg/l)7213.51297.1.2 参数选取选用设计资料参数如下：污泥负荷：各反应区体积比为：选择区体

20、积 ：预反应区体积 ：主反应区体积 = 1 ：5 ：30宽深比约为： B ：H = 12长宽比约为： L ：B = 46回流比为：25%充水比为：32%MLSS为： 3200mg/LCOD去除率为：92%预反应区和反应区间隔墙的孔口水流速度为：3050m/h一个运行周期为：T=6小时运行周期数：n=4曝气时间确定：沉淀时间TS： CASS池结构示意图设计水量Q1000m3/d=41.7 m3/h=0.0116 m3/s 平均单池流量Qi=Q/2=500m3/d=0.0058 m3/s7.2池子容积计算每周期处理水量体积为：式中：Q - 每天处理水量，h - 运行周期，小时根据选取的充水比参数求

21、曝气池子(主反应区)的容积为：。又根据每个CASS池子各部分的体积比求得：设定池深为5 m ，有效深度为h=4.5 m ，则根据宽深比参数取宽为b=4.5 m ，则长为：，取L=24m。单个CASS池子的面积A=L×B=24×4.5=108m2，实际主反应区体积：实际总容积L ：B = 5.33符合要求。根据各区体积比例得CASS池子的各部分尺寸如下：生物选择区长为： 预反应区的长为： 主反应区的长为： 240.6737.3滗水深度计算7.3.1验算充水比不包含回流量时，充水比为： 包含回流量的充水比为： 排水比：根据实际经验表明包含回流量的水比可以达到33%，因此以上假设

22、成立。7.3.2需氧量计算根据给水排水设计手册（第5册）中推荐的曝气池需氧量计算公式如下：式中-去除每kgBOD5的需氧量，kgO2/kgBOD5 a-氧化每kgBOD5的需氧量，一般取0.420.53 kgO2/kgBOD5 b-污泥自身氧化需氧量，一般取0.110.19 kgO2/(kgMLSSd)则：(1)一个池子需氧量：一周期曝气2.41h，所以单位时间曝气量为（在标准状况下氧气的密度为1.429Kg/m3）：(2) 单池需要空气量计算： 式中：为可变微孔曝气器氧利用率，一般在20.8%30.6%，这里取20.8%。(3)总共需要空气量计算O=Oa×2=1110m3/h=18

23、.5m3/min(4)曝气器及空气管计算 设计采用可变微孔曝气器，铺设于CASS池池底。曝气器的的主要技术指标：空气流量2-3m3/个.h，水深4-5m，服务面积0.30-0.60/个，氧利用率20.8%-30.6% 。可变微孔曝气器BZ.PJ-I215型的通气量取2.16/h，充氧能力0.155-0.250kg/h，设计采用0.2 kg/h。数量n=Oah/0.2=162(个),取单池曝气头数量为180个。校核。单池曝气面积F1=20*4.5=90(m2)单孔服务S0= F1 /200=90/180=0.5(m2)，符合在0.3-0.6 m2/个的要求。从鼓风机房出来一根空气供气干管；在两个

24、CASS池的隔墙上各设一根空气支管，为两个CASS池供气，曝气器布置为每隔0.645m布置一个。 7.4污泥产量一般情况下，可按每去除1kgCOD产生0.050.10kgVSS计算，本工程取。流量，进水COD浓度：COD去除率E=92%，则（1）CASS反应器的总产泥量 （2）不同试验规模下是不同的，因此取，则单池产泥（3）污泥含水率99%，当污泥含水率95%时，取则污泥产量：单池排泥量： 每池池底坡向排泥坡度i = 0.01 ，池出水端池底设（0.8×0.8×0.4）m3排泥坑一个，每池排泥坑中接出泥管，剩余污泥在重力作用下排入集泥井。7.5鼓风机选型 供气量 本处理需提

25、供压缩空气的处理构筑物及供风量为：CASS反应池18.5m3/min。 CASS反应池需供风风压为4.5mH2O，鼓风机供风以CASS反应池为准. 鼓风机选择综合以上计算，鼓风机总供风量及风压为Gs=18. 5m3/min，Ps=4.5mH2O=44.13kPa。所以拟选用TSD-150 鼓风机三台，二用一备，该鼓风机技术性能如下： 转速r/min理论流量m3/min升压kPa流量m3/min轴功率kW配套电机机组最大重量kg型号功率kW122026.165419.825Y200L-4307308.絮凝池设计计算8.1池体设计计算已知设计流量Q=41.7m3/h：絮凝池尺寸：絮凝池有效容积：絮

26、凝时间取T=30min，则 池长：水深H取2m，系数，一般取1.01.3Z搅拌轴排数（34排）池子宽度：， 8.2搅拌器尺寸：每排上采用2个搅拌器，设搅拌器间净距离和其离壁的距离为0.05m，每个搅拌器长为：设搅拌器上缘距水面及下缘距池底的距离为0.15m，则搅拌器外缘直径为：D=2-2×0.15=1.7m每个搅拌器上装有四块叶片，叶片宽度采用0.1m，每根轴上浆板总面积为0.77×0.1×4×2=0.616m2，占水流截面积1.74×2=3.48m2的17.7%。8.3每个搅拌器旋转时克服水阻力所消耗的功率：各排叶轮桨板中心点线速度采用v1=

27、0.5m/s，v2=0.35m/s，v3=0.2m/s叶轮桨板中心点旋转直径D0=1.7-0.1=1.6m 叶轮转速及角速度分别为：第一排： 第二排： 第三排： 桨板宽长比：0.1/0.77=0.13<1，得阻力系数，则 第一排每个叶轮所消耗功率：y每个叶轮上的桨板数目r1叶轮半径与桨板宽度之差r2叶轮半径第二排每个叶轮所消耗功率：第三排每个叶轮所消耗功率：用同样方法，可求得第二、三排叶轮所消耗功率分别为：N2=0.0078kw，N3=0.0026kw（4）电动机功率：第一排所需功率为：N01=0.0219×2=0.0439kw 第二排所需功率为：N02=0.0109×

28、;2=0.0218kw 第三排所需功率为：N03=0.0035×2=0.0070kw 设三排搅拌器合用一台电动机带动，则絮凝池所需总功率为：电动机功率（取） （5）核算平均速度梯度G值及GT值（按水温20计算，）反应池平均速度梯度： GT=186.6×20×60=223922=2.24×105经核算，G和GT均符合要求8.4加药量计算因废水中总磷含量为30mg/L，生物法去除率约为70%，经生物法处理后磷含量降到9mg/L，尚未达到0.5mg/L，剩余的磷通过投加PAC+PAM去除。因去除去除1mol（31g）磷需要0.9mol（27g）铝，设投加系数为

29、1.5，则Al的投加量为：PAC投加量：PAC固体中Al2O3的有效含量W1=30%;Al的有效成分W2=15.9%；所需PAC的量=m/W2=69.92kg/d=69.92mg/LPAM投加量： 设PAM投加量为20mg/L，则总投加量为20kg/d。9.竖流式沉淀池设计9.1设计参数设计水质竖流式沉淀池进出水水质指标如表沉淀池进出水水质指标水质指标CODBODTNTP进水(mg/l)7213.5129去除率（%）4040 095出水(mg/l)43.28.1120.459.2池体设计计算中心管面积：设沉淀池，每池最大设计流量：中心管直径： 取中心管喇叭口与反射板之间的缝隙高度：设间隙流出速

30、度，。 （在0.250.5m范围之内，符合要求）沉淀池部分有效断面积：设表面负荷，则污水在沉淀池中有效面积 沉淀池直径： （符合要求） 采用。沉淀部分有效水深：设 则（符合要求）校核集水槽出水堰负荷：集水槽每米出水堰负荷为 （符合要求）沉淀部分所需总容积：污泥产量（暂时没找到相关计算方法，拟通过类比初沉池的污泥计算方法进行计算）把投加的药剂作为干污泥的重量，絮凝池投加PAC+PAM共90kg/d=0.09t/d，污泥含水率为99%,则污泥量为圆截锥部分容积：设圆截锥体下底直径为r=0.2m圆锥上半径R=D/2=3m，则污泥斗高度为： 沉淀池总高：设超高及缓冲层为0.3m，则池体地面高度1.5米

31、，水面标高1.2m，池底标高-5.61m。9.3排泥系统的设计在距沉淀池底部100cm和200cm高处各设置1个排泥口，共2个排泥口。排泥时由污泥泵从排泥管强排。反应器每天排泥一次，污泥由污泥泵抽入集泥井中，排泥管选钢管DN150mm。由计算所得污泥量选择污泥泵，型号为：NL50-8立式泥浆泵，型号规格流量(m³/h)扬程(m)功率(KW)转速(r/min)电压(V)NL50-820-3091.5145038010.污泥处理部分设计水处理过程产生的污泥来自以下几部分：UASB反应器， Q1=51m3/d，含水率99%CASS反应池， Q2=8.28m3/d，含水率99%竖流式沉淀池，

32、Q3=9m3/d，含水率99%总污泥量：Q=Q1+Q2+Q3 =68.28m3/d10.1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，由潜污泵抽送污泥参数选取：停留时间T=6h，设计总泥量Q=68.28 m3/d采用圆形池子，池子的有效体积为：V=QT=68.28×6/24=17.07 m3池子有效深度取3m，则池面积为：A=V/3=5.69m2则集泥井的直径：D=2.69取D=3m则实际面积A=7.07m2确定高程：池底高程设置-4.5m，则最低泥位为-4.0m，最高泥位-1.0m。集泥井排泥泵集泥井安装潜污泵1 台，1 用1 备，选用50QW25-15-3 型潜污泵，该泵技术性能为Qb=18m3/h，Hb=15.0m，电机功率3kW，出口直径DN50，重量125kg。集泥井最低泥位-4.0m，浓缩池最高泥位2.0m，则排泥泵抽升的所需扬程6.0m，排泥富余水头2.0m。污泥泵吸水管和出水管压力损失有3.0m。则污泥泵所需扬程为：Hh=6.0+2.0+3.0=11.0m。10.2污泥重力浓缩池参数选取：固