某乳制品厂废水处理工程设计

1、某乳制品厂废水处理工程设计目 录1引言.12概况.12.1设计规模 .12.2设计进水水质 .12.3设计出水水质 .12.4设计依据 .12.4设计原则 .23工艺的合理性、先进性 .24污水处理工艺流程与说明 .34.1工艺流程 .34.2工艺流程说明 .44.2处理效果分析 .45工艺设计与计算 .55.1格栅计算 .55.2集水池提升泵 .75.3集水井设计计算 .75.4事故池设计计算 .85.5水解池设计计算 .95.6调节池设计计算 .105.7UASB 反应池设计计算 .115.8沉淀池 .255.9清水池 .286鼓风机房设计计算 .286.1设计计算 .286.2风机选择

2、.287污泥处理系统 .287.1污泥井 .297.2污泥浓缩池 .298带式压滤机 .308.1设计说明 .308.2设计计算 .318.3污泥投配设备 .318.4加药系统 .318.5反冲洗水泵 .329污水处理厂总体布置 .329.1平面布置 .329.2高程布置 .34第II页共页10主要构筑物尺寸、钢筋用量及设备清单.3510.1主要构筑物清单 .3510.2主要设备清单 .3611经济核算 .3811.1设备安装部分 .3911.2土建部分 .4312废水处理单位成本计算 .45结论 .47第1页共47页1 引言乳制品废水是典型的工业废水，因为近些年来国家积极倡导人们消费乳制品，

3、使其成为继粮食、肉类、水产之后必不可少的营养食品1，同时乳制品行业也成为我国新兴的而且有巨大发展潜力的食品行业，随之而来的就是生产过程中所产生的大量乳制品工业废水，该废水如果排入水体可以大量消耗水中的溶解氧，给水生植物和动物带来极大的危害，因此在排放前必须经过处理。乳制品生产废水主要来源于生产车间设备加工、容器、管道清洗所产生的较高浓度的废水，以及生产车间与场地清洗产生的较低浓度的废水。废水常常是间歇式排放，水质水量随时间、生产班次有较大的波动。乳制品废水含有的高浓度有机污染物主要为蛋白质、脂肪及碳水化合物等营养物质2-4 。也含有大量的酸、碱和无机盐类等。其中大部分物质都有比较好的生化性，废

4、水的 B/C 比值约为 0.5 以上，生化性能好， 适合进行生物降解。本设计的处理工艺需要有流程简单、处理的效果好、运行的费用低、占地面积小、节约成本、工程投资少等优点，具有重要的实践意义和推广价值。乳制品废水经处理后达标排放，有利于减少水环境的污染，有利于城市经济的可持续发展。2 概况2.1设计规模废水处理站的设计规模为1500m3 /d。2.2设计进水水质设计进水水质： pH 69；COD 3000mg/L；BOD 1500mg/L ；SS 500mg/L；动植物油脂 30-100mg/L；氨氮 30mg/L。2.3设计出水水质设计出水水质：排水水质要求达到污水综合排放标准GB8978-1

5、996 中的一级排放标准，即： pH 69；COD 100mg/L ；BOD 20mg/L ；SS 70mg/L；动植物油脂 10mg/L；氨氮 15mg/L。2.4设计依据第2页共47页给水排水设计手册，中国建筑工业出版社；建筑给水排水设计规范（GBJ1588）；水处理工程设计计算，中国建筑工业出版社；排水工程上，中国建筑工业出版社（第四版）；排水工程下，中国建筑工业出版社（第四版）；室外排水设计规范，（GB50014-2006）；鼓风曝气系统设计规程，（CECS97-97）；污水综合排放标准，（GB8978-1996）；2.4设计原则（1）污水厂应满足每天 1500吨污水的处理能力及排放要

6、求，要尽量减少构造物，减少工程投资，从而降低污水的处理成本。（2）污水处理单元负荷应考虑一定的抗冲击能力，污水处理单元负荷应考虑一定的抗冲击能力，平面布置上合理化，节约用地，最大限度保证生产活动的正常运行，并考虑以后增大水量，需增加污水厂规模做好联通。（3）在解决实际问题中本着因地制宜的原则，在构筑物的高程和平面布置上力求合理以减少污水处理厂的占地面积 5 。（4）在废水处理工程中根据不同生产环节对所用水质的要求不同，可将部分出水循环使用。（5）控制和仪表部分要求具备一定的自动化程度，包括远程报警和现场控制等方式。（6）污泥处理作合理考虑，防止二次污染的发生。3 工艺的合理性、先进性通过各种乳

7、制品废水处理资料的查询，本工艺终选用“水解 +UASB+A/O ”为主体的处理工艺，具有吨水处理能耗较低、运行稳定、运行成本较低等优点。厌氧工艺采用UASB 反应器，反应器由布水系统、污泥反应区、气液固三相分离器等主要部分组成。利用颗粒污泥降解污染物，由于拥有较大的比表面积，可以提高去除效率。第3页共47页设计产水水质优良，其出水COD 满足要求。主要处理单元，采用分组式设计，在水量较小时可开启其中一组系统，当进水量较大时将系统同时开启来满足系统要求6 。以上设计既可节省动力消耗， 也可以为项目初始运行提供方便，同时系统运行一段时间后，便于检修时的备用，保证系统稳定性。4 污水处理工艺流程与说

8、明4.1工艺流程本设计主要生产构筑物有格栅井，集水池，水解池，调节池，UASB 反应器， A/O工艺，污泥浓缩池，二沉池等。工艺流程图如下图所示：第4页共47页图 1 工艺流程图4.2工艺流程说明生产污水首先通过回转机械格栅去除大的漂浮物后进入集水池， 在此进行短暂的停留，然后经集水池提升泵送入水力细筛后通过布水系统流入水解池，该池起水解酸化的作用，将大分子有机物初步分解，提高污水可生化性，在一定程度上有降解有机污染物的作用。单元设置在调节池前端有节省一级提升作用， 水解酸化池出水溢流进入调节池，该池起到调节水质和水量的作用，可以确保应对企业排水不规律的特点，同时该池有部分降解有机污染物的作用

9、。出水经调节池提升泵提升进入厌氧反应池，厌氧池是利用大量厌氧微生物，通过布水和产气搅拌，使污水和污泥充分混合，因而具有较高的负荷，通过三相分离器进行气、固、液的分离，从而降低水中污染物的浓度，处理效果良好。厌氧反应池出水自流进入好氧池，在好氧池中，通过好氧微生物对 COD、 BOD 等污染物进行有效的去除。好氧出水进入沉淀池，通过辐流沉淀池的沉淀作用，使微生物等悬浮物与水充分分离，沉淀出水直接排放。沉淀池和厌氧反应池产生的污泥进入系统的污泥处理系统，由污泥池存储，进入带式脱水机压成泥饼外运处置。厌氧反应池中产生的沼气经过水封罐后，进入火炬燃烧处理。系统设应急池，车间非正常生产时，排水进入集水池

10、，然后经集水池提升泵提升进入应急池内进行收集 7 。4.2 处理效果分析项目CODBODSS氨氮进水水质标准3000150050030去除率（ %）0000格栅 +集水3000150050030出水去除率（ %）3030100水解调节池2100105045030出水去除率（ %）6065300UASB 厌氧84036831530出水第5页共47页去除率（ %）90968060好氧 +二沉84156312出水出水水质标准100207015表 4-1 处理效果5 工艺设计与计算5.1格栅计算5.1.1 设计说明格栅是由平行的金属栅条所制成的，安装在污水渠道上、泵房的进口或污水处理厂的端部上，用以截

11、留污水中大块的悬浮物或漂浮物。可以保护后续单元中的水泵或构筑物等。格栅按形状分为曲面格栅和平面格栅；按照格栅栅条的间距也可分为粗格栅(50-100mm)、中格栅 (10-40mm）和细格栅（ 3-10mm）。按照格栅除渣方式分为人工清渣和机械清渣。根据污水数据的了解和对处理后的水质要求，本工艺用平面格栅，并采用细格栅；且用机械清渣。5.1.2 细格栅设计计算1. 格栅间隙数：Qsinnehv式中： n-格栅栅条间隙数（个）；- 格栅倾角（ °）；Q-设计流量（ m3/s）；h-格栅栅前水深（ m）；e-格栅栅条间隙（ m）；v- 格栅过栅速度（ m/s）。设计中取变化系数k=1.4

12、所以 Q=1500m3/d1.4=2100m3/d=87.5m3/hh=0.3m，e=5mm， =60°，v=0.7m/s则：第6页共47页87.5sin 6021.5个n60600.30.0050.7取 n=22 个2. 栅槽宽度： B S( n 1) en式中： S-每根栅条的宽度（ m），取 S=0.01m；则：B0.01 (22 1)0.003 220.276m将 B 加入 0.3m，最终取 B=0.6m3. 进水渠道渐宽部分的长度：L1BB12tan1式中：-渐宽处角度一般取 1030°，取 15°；B1-进水渠道的宽度（ m），取 B1=0.5m； 则

13、：0.60.5L10.19m2tan154. 出水渠道渐窄部分长度：L10.095 mL 225. 过栅水头损失：v24h1sinks3 v2sinke2g2g带入数据得：h132.42( 0.01) 3420.490.021m0.059.81126. 栅后明渠总高度： H= h+h +h式中： h2-明渠超高（m）， 取；则：0.4mH=0.3+0.021+0.4=0.721m取 H=0.8m7. 栅槽总长度 ： LL1L21.0H10.5tan代入数据得： L0.190.0951.00.82.79m0.5tan 608. 每日栅渣量：W第7页共47页Q max W 186400K1000式

14、中， W1- 每日每 10 m3 污水的栅渣量（ m3/10m3 污水），一般采用 0.01-0.1，本设计采用 0.05m3/10m3 污水，则：W8640087.50.050.075 m3/d<0.2 m3/d 采用机械清渣。60601.41000根据以上数据选用型号为XSGC 的格栅，功率为1.1kw。5.2集水池提升泵污水由集水池提升一次后，到达水解池，然后自流到调节池。水泵水头损失为 2m，水泵的有效扬程为 5.8m，因此水泵的扬程为 5.8+2=7.8m 由于设计流量小于 1m/s，扬程在 5-10m 之间，所以，选用 QXG400-9-15 型潜污泵，其流量为 400m3/

15、h，功率为 15kw，扬程为 9m，均符合要求。5.3集水井设计计算5.3.1 设计说明集水井是汇集污水，并准备提升到其它构筑物去的一种小型贮水设备，设置集水井作为水量调节之用、贮存盈余、补充短缺，使生物处理工艺在一日内都能得到均和的进水量，保证正常运行。5.3.2 有效容积集水井的有效容积根据进水水量的变化、水泵能力和水泵工作状况等因素确定，一般不得小于最大一台水泵 5min 的出水量。如水泵机组为自动控制，每小时开启水泵不得超过 6 次。这里集水井的容积按下式计算：V 有效 =qT式中V 有效集水井有效高度，m3Q废水流量， m3/hT停留时间， h设集水井能蓄积 1.5h 的废水，那么集

16、水池的容积为 87.5*1.5=131.25（m3 ），设集水井的有效水深为 5.7m，长 6m，宽 4 米：这里设超高为 1m，集水井设二台水泵（一用一备），则泵的流量为 Q=87.5m3/h5.3.3 集水井构造第8页共47页集水井内保证水流平稳，流态良好，不产生滞留、涡流，必要时也可设置导流墙，水泵吸水管应按照集水池的中轴线对称布置，每台水泵在吸水时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/s 为宜，最大不超过1.2m/s。5.4事故池设计计算5.4.1 设计说明系统设应急池，为节省用地考虑，建设为全地下结构，车间非正常生产时，排水进入集水池，然后经集水池提升泵提升

17、进入应急池内进行收集，起到均质调节作用，由应急池提升泵均匀地进入处理系统，和正常排水混合后进行处理。当来水水质较差时，可延长污水在应急池内的停留时间，提前降解一部分污染物。5.4.2 有效容积应急池的有效容积为：V=QT式中， Q废水量， m3/hT水力停留时间， h由此得：V 1500 12 75024有效水深设置为 5.7m,则面积为： .V750131.65.7所以，事故池的平面尺寸为20.0m（ L） ×6.0m（W ）主要参数如下：事故池座1 座结构形式地下式钢筋混凝土结构尺寸20.0m（L）×6.0m（W） ×5.7m（H）有效容积684停留时间12h

18、第9页共47页潜水提升泵2 台（一用一备）运行方式连续运行流量50m3/h扬程10m功率3km5.4.3 提升泵的选型应急池集水坑内设 2 台自动提升泵，一用一备，选用 80QW-50-10-3 型号排污泵，水泵的基本参数为：水泵流量 Q=50m3/h，扬程 H=10m，配电机功率N=3kW 。5.5水解池设计计算5.5.1 设计说明在调节池前设水解池，对来水进行水解酸化处理，将大分子有机物进行初步分解，提高可生化性，在调节池消解效果更好，保证后续工艺的稳定运行。在水解池中，复杂有机物首先在发酵性细菌产生的胞外酶的作用下分解为溶解性的分子有机物，如纤维素被纤维素酶水解为纤维二糖与葡萄糖，蛋白质

19、被蛋白酶水解为氨基酸等，水解过程通常比较缓慢，是复杂有机物厌氧降解的限速阶段8 。在工程上，污水经水解酸化降解后，其可生化性均明显的提高，从而能减少后续单元的处理负荷，缩短水力停留时间，减少污泥的产量，减少能耗。5.5.2 设计计算1.水解酸化池的有效容积为：V=QT式中， Q废水量， m3/hT水力停留时间， h由此得V1500 4 25024有效水深设置为 5m，则面积为：第10页共47页250V505则水解池的平面尺寸为7.0m×6.5m2 水解池实际容积：取水解池超高为 1m，故总高为 6m，则水解池实际尺寸为：7.0m×6.5m×6m=273m3主要参数

20、如下 :水解酸化池座1 座结构形式半地下式钢筋混凝土结构单座尺寸7.0m×6.5m×6m有效水深5m有效容积227.5m3水力停留时间4h组合填料135m35.6调节池设计计算5.6.1 设计说明调节池起调节水量和水质的作用，通常调节池内也需含有少量污泥，池体有效容积需要设置较大，利用较长的有效停留时间，在池体内产生水解酸化的效果，提前降解一部分有机物。池内设置提升泵为一级厌氧提供配水。同时需要设置挡板，保护水泵。同时设置曝气搅拌装置，均质调节。5.6.2 设计计算1. 调节池容积：V 4Qt H R T式中： tHRT 为停留时间取 6h；Q 为调节池进水量，取87.5m

21、3/hV487 .565 2 m532. 调节池的尺寸：取调节池的有效水深H 为 5.5m，超高 0.5m，调节池出水为水泵提升。根据计算的调节池容积，考虑到进水管的高度，确定调节池的尺寸为：第11页共47页调节池表面积：AV452595.5m2h5.5调节池采用长方形，取长为13.5m，宽为 7.0m。则调节池的实际尺寸为13.5m（L ）×7.0m（ W）×6.0m（H）3. 提升泵在池底设集水坑， 水池底以 i=0.01 的坡度坡向集水坑。 集水坑内安装两台潜水提升泵（一备一用），并在四周安装挡板，既可以保护泵，也可以防止浮渣进入厌氧池。调节池出水直接由提升泵打到厌氧

22、。选用 100QW-120-10-5.5水泵的基本参数为：水泵流量 Q=120m3 /h，扬程 H=10m，配电机功率 N=5.5kW。5.7UASB 反应池设计计算5.7.1 设计说明厌氧工艺采用 UASB 反应器，该工艺由布水系统、 污泥反应区、气液固三相分离器等主要部分组成 9 。利用颗粒污泥降解污染物，由于此反应器拥有很大的比表面积，使反应器内污泥浓度大幅度的提高，因此水力停留时间大大的缩短，加上 UASB 反应器内设置三相分离器而不用沉淀池，又不需搅拌设备和填料，从而使结构也趋于简单，容易操作运行，也可以提高去除效率。进水由调节池提升泵控制，确保进水均匀、并严格控制生物生长条件。保证

23、厌氧稳定运行，即可达到较高的处理效率。5.7.2 设计参数设计水量： Q=1500m3/d=62.5m3/h水质情况：表 5-1预计处理效果项目CODBODSS进水水质 (mg/L)21001050450去除率 (%)606530出水水质 (mg/L)840368315第12页共47页5.7.3 反应器有效容积 ：UASB 反应器的有效容积（包括反应区和沉淀区）设计容积负荷为Nv=2.0kgCOD/(m3 ·d)。UASB 有效容积：V有效QS0Nv式中：容积负荷（ NV ）： 3.75kgCOD/(m3.d)；S0：进水 COD 水质（ mg/L)所以：V有效15002100 10

24、 -31 5 7m532.01.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 h=6m，则横截面积V有效1575262.5m2Sh6单池面积Si S262.51 3 1.3m 2n2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 10 。设池长 l=12.0m,则宽si131.310.9m ，取 b=10mb12l单池截面积： Silb12 10 120m2设计反应器总高H=7.5m，其中超高 0.5m；单池总面积： Vi Si H1207.5900单池有效反应容积： Vi 有效Sih120 7840单个反应器实际尺寸： 12m10m7.5

25、m反应器数量： 2 座总池面积： S总 Sin120 2240m2反应器总容积： VVi n90021800m3总有效反应容积： V有效V i有效 n 840 21680m3>1575m3，符合有机负荷要求。UASB 体积有效系数：1680100%93.3 ，在 70%95%之间。1800第13页共47页3 水力停留时间（ HRT ）及水利负荷率（ Vr ）tHRTV有效1680Q26.9h62.5VrQ62.50.26m3 /( m2 h)S240对于颗粒污泥，水力负荷 Vr0.1 0.9m3 /(m2 h) ，故符合要求。三项分离器构造设计沉淀区设计根据一般设计要求，水流在沉淀室内的

26、表面负荷率q<0.7m3/(m2·h)，沉淀室底部进水口表面负荷一般小于2.0m3/(m2·h).本设计工程中，与短边平行，沿长边每池设置6 个集气罩，则 1 个池子设置 6 个三项分离器。图 5-1 是单元三项分离器结构示意图。图 5-1 三相分离器结构示意图l12b2m三项分离器长度 B=10m，每个单元宽度66。沉淀区的沉淀面积即为反应器的水平面积，即120m2。沉淀区的表面负荷率：Qi31.250.26 m3/(m3· h)<1.02.0m3/(m3· h)S120第14页共47页回流缝设计如图所示，设上下三角形集气罩斜面水平夹角 为

27、 55°，取h3=1.0m；h31.00.70mb1tan55tanb2 b 2b12 20.700.60式中 b1下三角集气罩底水平宽度，mh3下三角集气罩的垂直高度，mb2相邻两个下三角形集气罩之间的水平距离（即污泥回流缝之一），m；b 单元三项分离器的宽度，m。下三角集气罩之间的污泥回流缝中混合液的上升流速v1:a1nb 2 l60.701042 mv1Qi31.250.74 m / ha142式中v1下三角集气罩之间的污泥回流缝中混合液的上升流速a1 下三角集气罩回流缝的总面积，m2l 反应器的宽度，即三相分离器的长度B， mn反应器的三相分离器的宽度，m为使回流缝水流稳定，

28、固液分离效果良好，污泥能顺利回流，一般v1<2m/h上下三角形集气罩之间回流缝流速v2 :设 b3=CD=0.3ma2 2nb3 l2 6 0.3 10 36m2Qi31.25v20.87m / ha236式中 v2 上三角集气罩下端和下三角斜面之间水平距离的回流缝中水流的流速，m/h；a2上三角集气罩回流缝的总面积，m2b3 上三角集气罩回流缝的宽度，m假定 a2 为控制断面Amin ，一般其面积不低于反应器面积的20%， v2 就是 vmax。同时要满足： v1v2 (vmax )2.0m / h第15页共47页气液分离设计反应区向上水流从下面三角形集气罩回流缝过渡到上面三角形集气罩

29、回流缝再进入沉淀区，其水流状态很复杂 11 。当混合液上升到 A 点后将沿着 AB 方向流动，设其流速为 va ，并假设流经 A 点的气泡以速度vb 垂直上升，所以气泡的运行路径将沿着va 和 vb合成速度的方向运动，由平行四边形法则可得出：vbADBCvaABAB气泡分离后进入沉淀区的必要条件是：vbADBCvaABAB所以在消化温度为 25，水的密度 1 =997.0449kg/m3，沼气密度 g =1.12g/L；水的运动粘滞系数 v=0.0089 ×10-4m2/s；并取气泡直径 d=0.01cm根据斯托克斯（ Stokes）公式可得气体上升速度vbg1gd 2vb18碰撞系

30、数，取 0.95废水的动力粘度系数， g/(cm.s)v=0.959.8102997.04491.1210 30.012vb180.00890.950.616cm / s 21.96 m h水流速度 vav2 0.87 m h ，vb21.9625.2校核： va0.87BC1.562.0AB0.78vbBC， 可脱去 d0.01cm 的气泡，因此设计满足要求。vaAB三相分离器与 UASB 高度设计三项分离区总高 h=h2+h3+h4-h5。由图可知：第16页共47页CECD sin 55 0.3sin 550.24mCBCE0.240.42msin 35sin 35BDBC 2CD 20.4220.320.52设 AB=0.5m ，则h4( AB cos55b22) tan 55(0.5cos550.822) tan 551.0mh2 为集气罩以上的淹没水深，取0.5m。AFh31.01.22msin 55sin 55DFAF ADAFABBD 1.220.5 0.52 0.2mh5DF sin 550.2sin 550.16mh h2 h3 h4h50.5 1.0 1.0 0.162.34mUASB 总高 H=7.5m，沉淀区高 2m，污泥床高2.5m，悬浮区高 2.5m，超高 0.5m。1. 布水系统的设计计算反应器布水点数量