【基于UASB+SBR的组合处理工艺的制药厂废水处理工艺设计12000字】

基于UASB+SBR的组合处理工艺的制药厂废水处理工艺设计当今世界人类对药品的需要越来越大，无论是世界医药还是中国医药。随着制药行业的高速发展，制药污水排放量不断增加，制药工业已经成为国家环保规划重点治理的工业污染行业之一。化学合成类制药污水的特点是用水量大，有机污染严重，产生的废水成分复杂，含有残留溶剂，废水可生化性较差，BOD5、COD和TSS浓度高。本设计主要针对于化学合成类制药工业污水的处理，以2000m3/d制药厂污水为研究对象，拟建工程中处理废水进水水质为COD≤4500mg/L，BOD5≤1500mg/L，SS≤1000mg/L，NH3-N≤45mg/L，TN≤80mg/L，TP≤20mg/L，PH=4.0~6.0。污水经处理后可以达到《化学合成类制药工业水污染排放标准》（GB21904-2008）的出水限定值，COD≤200mg/L，BOD5≤30mg/L，SS≤70mg/L，NH3-N≤40mg/L，TN≤5mg/L，TP≤0.5mg/L，PH=6.0~9.0。通过仔细查阅相关文献，本设计将采用“上流式厌氧污泥床反应器+序批式活性污泥法”的工艺流程，该工艺对有机物、悬浮物、氮和总磷均有很好的去除效果。最终经过处理后污水达标排放进而回收利用。关键词：制药厂；污水处理；UASB；SBR目录TOC\o"1-2"\h\u22220基于UASB+SBR的组合处理工艺的制药厂废水处理工艺设计 142321.1研究背景及意义 2134221.2制药厂污水的来源 2103961.2.1根据生产药物种类划分 2294111.2.2根据生产过程划分 33141第2章设计方案的选择 4208472.1设计项目概况 482442.2污水处理工艺 488422.3主要处理工艺选择 7131292.4污水处理流程 920153第3章构筑物设计与计算 1052623.1格栅的设计与计算 10140973.2污水提升泵房的设计与计算 11323043.3调节池的设计计算 12155653.4气浮池的设计计算 1395283.5UASB反应器的设计计算 1578423.6SBR反应池的设计计算 22317583.7污泥浓缩池设计计算 2686373.8消毒池的设计计算 2826123第4章水处理厂总体布置 29275224.1平面布置 29196224.2高程布置 2923184结论 3219200参考文献 331绪论1.1研究背景及意义水是人类的生命之源，它孕育和滋养了地球上的一切生物。与我们人类密切相关的是淡水。但是，水环境中的淡水资源却很少，仅占总量的2.53%。因此，保护和珍惜水资源，是整个社会的共同职责。在我国，淡水资源人均不超过2545立方米，不到世界人均的1/4，因此我们更应该保护和珍惜水资源[1]。当今世界人口持续增长，人类越来越注重生活质量，注重健康，对药品的需求量也有所增加。我国的制药行业也保持高速增长，制药废水排放量不断增加，制药工业已经成为国家环保规划重点治理的工业污染行业之一。据有关统计，我国制药工业占全国工业总产值的1.7%左右。医药产业涉及化学药品原料药制造、化学药品制剂制造、中药饮片加工、中成药生产、生物药品制造等多个行业类别。医药产业蓬勃发展的同时，制药废水带来的环境问题也日益突显[2]。医药产品生产过程中产生的废水，有着成分复杂、有机物含量高、色度深、含盐量高、生物毒性高且间歇性排放、水质水量波动大等特点，属于难处理的工业废水。假如不能很好的解决和治理这谢废水，就会成为一个重大的污染源，如果我们可以很好的对它进行处理和利用，实现资源化利用，进而变废为宝，带来较好的环境和经济效益。1.2制药厂污水的来源1.2.1根据生产药物种类划分根据生产药物种类划分，可将制药厂污水分为以下六类[3]：(1)发酵类药物生产污水:：污染物浓度比较高，水量大，成分复杂，碳氮营养比例失调，污水中含有大量硫酸盐，有较重的颜色和气味，悬浮物的含量高，里面含有难降解物质。(2)化学合成类药物生产污水：水量大，有机污染比较严重，所产生的污水成分复杂，含有残留溶剂，污水的可生化性比较差。(3)提纯类药物生产污水：污水中含有大量有机物，COD含量比较高。(4)生物工程类药物生产污水：包含生产工艺污水，实验室污水，实验动物污水，污水中有机物浓度比较高。(5)中药类药物生产污水：污水成分比较复杂，污水中COD、SS浓度比较高，容易生物处理。所排放污水温度比较高，有颜色并带有中药气味。(6)混装制剂类：主要是水剂生产线上洗瓶污水，制备过程中产生的酸碱废水，设备的洗涤水，地面的冲洗水等。1.2.2根据生产过程划分根据生产过程划分，可将制药厂污水分为以下三类[4]：(1)工艺污水：工艺污水是合成反应或者经过提取有用物质后的发酵残液，含有大量没有被利用的有机物与其分解产物，以及生产过程中采用的化工原料，例如酸，碱，有机溶剂等。(2)冲洗污水：冲洗污水主要来源于反应设备清洗、分离机清洗和其他清洗工段以及地面冲洗等。因为冲洗水的稀释，冲洗水的污染物浓度比较低，但是排放量比较大。(3)其他污水：其他污水主要是有冷却水、生活废水和酸、碱污水等。这类污水的浓度接近城市污水。本设计主要处理化学合成类制药厂的工艺污水。第2章设计方案的选择2.1设计项目概况2.1.1污水概况本设计污水来源为化学合成类制药厂的工艺污水。以日处理量为Q=2000m3/d进行设计计算。2.1.2进水及出水水质排放标准通过相关部门对污水进行水质监测，确定进水水质情况，见表3-1。出水水质要求达到《化学合成类制药工业水污染排放标准》（GB21904-2008）中的排放标准，出水水质见表3-2。表2-1进水水质(mg/L)CODBOD5SSNH3-NTNTPPH4500150010004580204.0-6.0表2-2出水水质(mg/L)CODBOD5SSNH3-NTNTPpH20030704050.56.0-9.02.2污水处理工艺2.2.1物化处理物化处理有以下几种方式[4]：混凝沉淀技术或者混凝气浮技术，不管是在制药废水的预处理还是制药废水的后处理中应用都很广泛。一般在控制投加药剂和成本的情况下，COD的去除率虽然不是很高，但是处理效果比较稳定。对于悬浮物或者胶体等有机物处理效果比较明显。吹脱在制药污水处理中应用很多，一般是作为含有高氨氮废水的预处理。采用吹脱去除废水中氨氮和挥发性物质。化学氧化还原技术是一种通过投加还原剂和氧化剂和废水中的污染物发生氧化还原反应，实现去除效果。电解技术是利用板极间所发生的氧化还原反应，通过反应产出电解断键、电解凝聚气浮和电解凝聚沉浮作用，从而去除废水中的污染物。根据材料、形式、控制条件不同，可把电解分为电催化氧化、电气浮、同轴电解、电絮凝。多效蒸发其实是最简单的物化处理方法，因为他的能耗大而且费用高，之前基本未得到推广使用，但是随着近几年不断改进，降低能耗，再加上区域能源优势的显现，陆续有企业在处理上应用。2.2.2生物处理(1)好氧处理好氧处理技术主要适用于处理中低浓度的有机废水，在制药废水处理的过程中占据主导地位，分为活性污泥法和生物膜法。包括序批式活性污泥法（SBR），循环活性污泥法（CASS），A2/O，生物接触氧化法等。①SBR法SBR（Sequencingbatchreactor，序批式活性污泥法）是在一个反应器中周期性完成生物降解和泥水分离过程的污水处理工艺，其操作按照进水、曝气、沉淀、排水、闲置5个阶段顺寻完成一个污水处理周期[5]。②CASS法CASS（CyclicActivatedSludgeSystem，周期循环活性污泥法）是在SBR工艺的基础上进行了充分改良的一种工艺，该处理工艺将曝气、沉淀、排水等过程集于一体，降低了建设成本。从空间来看，CASS工艺属于变体积的完全混合式活性污泥池[6]。该工艺运行灵活，可靠性好，适用范围广，已广泛应用于各种废水处理中。③A2/O工艺A2/O（Anaerobic-Anoxic-Oxic，厌氧/缺氧/好氧法）是A/O除磷工艺基础上增设了一个缺氧池，并将好氧池出流的部分混合液回流至缺氧池，具有同步脱氮除磷功能[5]。④生物接触氧化法生物接触氧化法的原理是废水与生物膜得到完全接触，使附着的微生物氧化分解废水中的有机物，从而降低COD、BOD浓度。由于该工艺具有出水稳定、效果良好、建设成本低，已被广泛应用于生活及工业废水的处理中。表2-3好氧处理工艺对比工艺SBRCASSA2/O生物接触氧化优点基建费用低、处理构筑物简单、处理运行稳定和脱氮除磷效果较好占地面积小、生化反应推动力大、沉淀效果好、运行灵活设计及运行经验成熟、有机物去除率高、脱氮除磷效果较好对冲击负荷有较强的适应力、污泥产量少、不易污泥膨胀、易于维护管理缺点池体内有效利用率低、占地面积较大自动化程度高、脱氮除磷效率难以提高构筑物较多、污泥回流量大、占地面积大投资大、运行费用高、布水布气不均、脱氮除磷效果差(2)厌氧处理厌氧处理主要适用于处理高浓度的有机废水，在减少降低COD的同时，还可以回收利用沼气等可利用资源。目前在废水处理过程中，采用厌氧处理的工艺比较多，包括上流式厌氧污泥床反应器（UASB），内循环厌氧反应器（IC），,膨胀颗粒污泥床反应器（EGSB）,厌氧折流板反应器(ABR)。①UASBUASB(UpflowAnaerobicSludgeBlanket，上流式厌氧污泥床)是由荷兰Wageningen农业大学Lettinga等人在20世纪70年代开发的，是第二代厌氧反应器工艺的典型代表[7]。UASB反应器主要包括反应区和三相分离区。反应区包括污泥床和污泥悬浮区，厌氧颗粒污泥在反应区内与废水充分接触，高效除去废水中大部分有机污染物。沉淀区、集气室和气封是三相分离器的主要组成部分，它可以实现沼气、污泥与处理出水的分离，从而保持UASB反应器各区域流态的稳定性，进而保证UASB反应器良好的处理效果[7]。②EGSBEGSB（ExpandedGranularSludgeBed，厌氧颗粒污泥膨胀床）是20世纪90年代首先由荷兰的Wageningen农业大学Lettinga教授等人开发的厌氧处理技术。EGSB反应器采用较大的高径比和回流比，提高了反应器中废水的上升流速，在这个高的上流速度和厌氧产生的沼气搅拌作用下，厌氧污泥与废水间的接触更充分，提高了厌氧反应速率，从而使废水在厌氧反应器中的水力停留时间大大缩短[7]。③ICIC（InternalCirculati，内循环厌氧反应器）是于20世纪80年代首次由荷兰的PAQUES公司开发的第三代厌氧反应器。我国于1996年开始引进这一技术，用于啤酒废水的处理，有机负荷达到25kg·m-3d-1[8]。IC反应器设置了两层三相分离器，以此获得高浓度污泥；混合液上升流和沼气的共同作用使泥水得到充分接触，实现有效去除有机物，降低COD浓度。④ABRABR（AnaerobicBaffledReactor，厌氧折流板反应器）是1981年由美国斯坦福大学的McCarty等人在第二代厌氧反应器的基础上开发的一种新型厌氧反应器[9]。ABR反应器在进水水流的垂直方向设置了多块挡板，废水在反应器内的运动为沿挡板上下流动，有利于微生物和基质的充分接触。由于其具有结构简单、有机负荷率高、污泥浓度高等特点，近年来已成为厌氧处理方向的研究热点之一。表2-4厌氧处理工艺对比反应器UASBICEGSBABR优点结构简易，无悬浮物堵塞，去除效率高，运行经验成熟占地少、有机负荷高、抗冲击能力更强，性能更稳定、操作管理更简单有机负荷高，占地面积小，抗冲击负荷强，布水均匀，运行成本低构造简单，能耗低，抗冲击负荷能力强，不易堵塞缺点启动时间长，管理困难，不能去除废水中的氮和磷对SS和胶体物质的去除效果差，设计难度高，国内经验不成熟水力停留时间短，出水水质水量不稳定，运行控制要求高占地面积大，对运行中的活性污泥要求高2.2.3膜生物反应器（MBR）膜生物反应器是将高效膜分离技术和污水生化处理工艺的结合，不只是高效膜分离代替传统生物处理的二沉池，而且具有对微生物和大分子有机物的截留作用，给难降解有机物处理效果的提高奠定的基础。但是MBR工艺面临的主要问题是膜污染[10]。2.2.4微生物强化技术微生物强化技术在制药废水处理过程中的应用不断发展，微生物强化是指在生化处理系统中接种工程菌，进而增加活性污泥中微生物的种类和提高微生物的质量进而来改变污泥的生物相，从而改变污泥活性，提高处理效果[10]。2.3主要处理工艺选择根据《化学合成类制药工业水污染排放标准》（GB21904-2008），制药厂废水集中处理应根据进水水质和排放要求，本设计采用“预处理+厌氧生物处理+好氧生物处理+污泥处理”的单元组合工艺流程。2.3.1预处理工艺预处理即前处理，包括中和、匀质（调节）、拦污、混凝、气浮/沉淀等处理单元。其中，匀质（调节）处理单元是必选的前处理单元技术。本工艺所用到的前处理设备包括格栅、调节池、气浮池。2.3.2厌氧生物处理工艺比较上述厌氧工艺，其中UASB因其结构简单，高负荷，能适应较大的温度、pH值和负荷冲击、对有机物去除率高，且其在国内应用广泛，运行经验成熟，故本设计选用UASB反应器。UASB它的基本组成部分包括：进、出水分配系统、三相分离器、反应区和排泥系统。废水由底部进入反应器，穿过污泥床、污泥悬浮层区，利用此中厌氧微生物对有机物进行降解。2.3.3好氧生物处理工艺比较上述好氧工艺，SBR池处理效率高，并具有较好的脱氮除磷效果，便于维护与管理，且利于废水处理厂今后的改造和扩建。本设计选择SBR工艺。SBR工艺是间歇式运行。间歇进入，间歇运行，间歇排出，反应区间在反应的不同阶段作用不同，有机物随时间逐渐降解。其操作阶段主要分为：进水、反应、沉淀和出水，以及闲置，共五个阶段。2.3.4污泥处理工艺污泥处理包括污泥浓缩、污泥脱水、污泥处置等处理单元。污泥浓缩池：减少水处理构筑物排出的污泥的含水量，以缩小其体积。浓缩后的污泥含水率一般为95~97%。污泥浓缩中所排出的污泥水含有大量有机物质，一般混入原污水一起处理，不能直接排放。污泥脱水机：将流态的原生、浓缩或\t"/item/%E6%B1%A1%E6%B3%A5%E8%84%B1%E6%B0%B4/_blank"消化污泥脱除水分，转化为半固态或固态泥块。经过脱水后，污泥含水率可降低到55~80%，视污泥和沉渣的性质和脱水设备的效能而定。2.4污水处理流程图2-1污水处理流程图第3章构筑物设计与计算3.1格栅的设计与计算3.1.1格栅的设计说明格栅能够拦截污水中的漂浮物、悬浮物和固体颗粒物质。体积较大的固体颗粒物质需要去除后才能进行后续的处理，制药厂污水中悬浮颗粒物含量较高，为保证正常运行，需设置格栅[11]。3.1.2格栅的设计计算平均流量Q=2000m3/d=83.33m3/h=0.023污水变化系数Kz最大流量Qmax=Q×栅条间隙b=0.02m；过栅流速v=0.8m/s；栅前流速v1安装倾角α=60°；栅条宽度S=0.01m；栅前渠道超高h2①栅前槽宽②栅前水深③栅条间隙数④栅槽宽度B⑤进水渠道渐宽部分的长度⑥栅槽与出水渠连接处的渐窄部分长度⑦过栅水头损失h1⑧栅后槽总高度；⑨栅槽总长度；⑩每日栅渣量W格栅间隙为20mm，设栅渣量为每1000m3污水产0.06m宜采用人工清渣。3.2污水提升泵房的设计与计算3.2.1污水提升泵房设计说明污水提升泵房是将污水提升到一定的高度，似的污水在接下来的处理过程中实现自流，污水自流可以降低构筑物的建筑费用，达到更好的处理效果。3.2.2污水提升泵房的设计计算平均流量Q=2000m3/d=83.33m3/h=0.023污水变化系数Kz最大流量Qmax=Q×总扬程估算进水水面标高为-0.1m，若设计集水池的有效水深为2.50m；则集水池工作的最低水位为-0.1-0.25=-0.26m；所需提升的最高水位为8.0m；集水池所需提升的水位高度是8.0+2.6=10.6m；提升泵的选择查阅资料[12]选用100WQ100-15-7.5型潜水式排污泵，此排污泵流量为120m3h，表3-1100-15-7.5型潜水排污泵参数流量Q（m3扬程（m）电机功率（kW）转速n（rmin12012.57.514503.3调节池的设计计算3.3.1调节池的设计说明调节池是对污水的水量和水质进行调节的构筑物。因为污水水量和水质在一天之内变化范围很大，会对污水处理设备的效果产生很大影响，故在污水流入主体处理构筑物之前，先通过调节池对水量和水质进行调节，为后续构筑物的正常运行创造有利条件。3.3.2调节池的设计计算平均流量Q=2000m3/d=83.33m3/h=0.023污水变化系数Kz最大流量Qmax=Q×水利停留时间HRT=4h；超高h2有效水深h1①调节池有效容积②调节池面积选择池长L=15m，池宽B=15m；调节池尺寸为L×B×（③提交劫持所需空气量空气用量一般为本设计选取④调节池搅拌机为了使调节池的污水混合均匀，在调节池底部安装2台PLB-2500伞形立式搅拌机。其主要参数见下表[13]。表3-2PLB型伞形立式搅拌机的性能参数型号叶轮直径(mm)搅拌范围(m)水深(m)搅拌容积(m3)装机功率(kW)PLB-25002500φ6~φ203~7200~30002.2~113.4气浮池的设计计算3.4.1气浮池的设计说明气浮池是向水中通入大量微小气泡，使其吸附在悬浮颗粒物上，上浮形成浮渣，达到固液分离的效果，固体颗粒物被清除。气浮池主要去除比重小于1的颗粒物[14]。3.4.2气浮池的设计计算平均流量Q=2000m3/d=83.33m3/h=0.023①气浮池的总容积式中——气浮池总容积，m3；——废水流量，m3min——气浮持续时间，min，一般取16~20min；本设计取20min;α——放大系数，一般取②气浮池的总表面积式中——气浮池的工作水深，m，一般为1.5~2.0m，最大不超过3m。可采用下式计式中ρ——气水混合物密度，kgL，一般取0.67kg——气浮池中的静水压力，m。可用下式计算：式中——重力加速度，ms2——叶轮圆周线速度，一般取10~15ms；φ——压力系数，一般取0.2~0.3。③气浮池的个数式中F——气浮池总表面积——气浮池面面积，m2，；——叶轮直径,④叶轮吸入的水汽混合流量式中——曝气系数，一般取0.35。⑤叶轮转速⑥叶轮所需功率⑦配套电机功率取1.2N=1.2×0.12=0.144Kw⑧设计气浮池产泥量12m3/d3.5UASB反应器的设计计算3.5.1UASB反应器的设计说明UASB即上流式厌氧污泥床，UASB反应器主要包括反应区和三相分离区。反应区包括污泥床和污泥悬浮区，厌氧颗粒污泥在反应区内与废水充分接触，高效除去废水中大部分有机污染物。三相分离器它可以实现沼气、污泥与处理出水的分离，从而保持UASB反应器各区域流态的稳定性[15]。3.5.2UASB反应器的设计计算(1)有效容积V式中——设计处理流量，m3——进水COD浓度，Co——COD去除率，取E=85%——容积负荷，取Nv(2)UASB反应器的形状和尺寸工程设计反应器为2座，横截面积为矩形。反应器有效高度h=横截面积单池面积单池从经济性和均匀性来考虑，矩形长宽比为2:1以下比较合适。设计池长，则池宽为单池截面积：设计反应器总高度取=7.0m，超高0.5m单池总容积：单池有效反应容积：单个反应器实际尺寸：反应器总池面积：反应器总容积：总有效反应容积：，符合有机负荷要求UASB反应器体积有效系数：12801664力停留时间(HRT)以及水力负荷(Vr)根据参考文献，对于颗粒污泥，水力负荷，故符合要求。(3)三相分离器构造设计计算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q'<0.7m3本设计中，与短边平行，沿长边每池布置6个集气罩，构成6给个分离单元，则每池6个三相分离器。三相分离器长度：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128沉淀区表面负荷率为，符合要求②流缝设计设计上下三角形集气罩斜面的水平斜角，下三角形集气罩高，则式中——单元三相分离器宽度，m；——下三角形集气罩底的宽度，m；——相邻两个下三角形集气罩之间的水平距离，m；——下三角形集气罩的垂直高度，m；下三角形集气罩之间的回流缝面积和流速分别为：式中——反应器宽度，即三相分离器的长度，m；——反应器三相分离器的单元数，n=6个为使回流缝水流稳定，固液分离效果好，污泥回流顺利，一般v1设计上三角集气罩回流缝的宽度b3上下回流缝中水流的速度：上述结果满足v1<③气液分离设计图3-1三相分离器结构示意图设计AB=0.5m，则为：校核气液分离，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：沿AB方向水流速度：式中——三相分离器长度，m——每池三相分离器数量；气泡上升速度：式中——气泡直径，cm；本设计取0.01cm；——液体密度，g/cm3；本设计取1.03——沼气密度，g/cm3；本设计取0.00113——碰撞系数，取0.95——废水动力粘滞系数，——液体的运动粘滞系数，；本设计取0.010由于废水的一般大于净水，可取废水的动力粘滞系数,故BCAB=1.38,vbva三相分离器与UASB反应器高度设计AF=hDF=AF−BD−AB=1.46−CDh所以三相分离器总高度为：h=式中：h2UASB总高度H=7.0m，沉淀区高2.5m，污泥床高2.0m，悬浮区高2.0m，超高0.5m。(4)布水系统的设计计算反应器布水点数量设计预处理流量、进水浓度，容积负荷等因素有关，已知颗粒污泥Nv>4kgCOD/(m3.d)，每个布水点服务2~5①配水系统配水系统形式采用多管多孔的配水方式，每个反应器设置1根D=100mm的总水管，16根d=50mm的支水管。支管位于总水管两侧，同一侧每根支管之间的中心距为2.0m，配水孔径取15mm，每根水管有3个配水孔，每个孔的服务面积2.0×1.67=3.34m②布水孔孔径的计算流速布水孔3×16=48个，出水流速为v=2.2m/s，则孔径为：d=为了污泥和废水之间的接触，减少底部进水管的堵塞，建议进水点距离反应底部200-300mm，本工程中布水管设于离UASB反应器底部200mm处。验证:空塔水流速度：，满足要求。空塔气流速度：，满足要求。式中η——COD去除率，取η=85%γ——沼气产率，取γ=0.4(5)排泥系统的设计计算①污泥总量计算G=V×式中CSS——厌氧污泥平均浓度，取20②泥产量总产泥量为：∆x=γ×Q×C式中γ——污泥产量，取γ=0.08不同实验规模下MLVSSMLSS是不同的，因为规模越大，被处理的废水含无机杂质越多，因此取MLVSSMLSS=0.8单池产泥∆x③污泥含水率为98%，当污泥含水率＞95%时，取ρs=1000(kg/mWs=单池排泥量为：Wsi=④污泥龄(6)污泥泵的设计由计算所得污泥量选择ZW40-20-15污泥泵[13]，其主要性能参数见表4-3。表3-3ZW型自吸无堵塞排污泵性能参数型号流量(m3/h)扬程(m)电机功率(kW)转速(r/min)效率(%)ZW40-20-1520152.2290045(7)出水系统设计计算①出水槽设计每个反应池有6个单元三相分离器，出水槽有6条，槽宽取0.3m。②单个反应器流量：③出水槽设计出水槽槽口附近水流速度为0.2m/s，槽口附近槽深0.2m，出水槽坡度为0.01m，出水槽尺寸：8m×0.2m×0.2m，共6座。④溢流堰设计出水溢流堰共有12条，每条长8m。设计90°三角堰，堰高55mm，堰口宽100mm，堰口水面宽50mm。单个UASB反应器处理水量11.57L/s，设计溢流负荷为f=1.5L/(m.s),则溢流堰水面总长为：三角堰数：个。每条溢流堰三角堰数量：16010=16每个堰处流率：堰上水头为：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，设计出水渠宽为0.3m，坡度为0.001，渠口水流速度为0.2m/s。渠口附近水深为：出水渠渠深：0.2+0.2=0.4m离出水渠渠口最远的出水槽到渠口的距离为：16−2.7出水渠长为：14.75+0.1=14.85m出水渠尺寸：14.85m×0.3m×0.4m(8)沼气收集系统设计计算①总产气量：式中γ——产气率，本设计取0.42单个反应器产气量为：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12根集气管，每根集气管内最大流量为：1606.524×3600×12=1.55×10③沼气主管单池沼气主管内最大气流量：qi设计取D=150mm，充满度设计为0.7，则流速为：3.6SBR反应池的设计计算3.6.1SBR反应池的设计说明SBR法即序批式活性污泥法，其操作阶段主要分为：进水、反应、沉淀和出水，以及闲置，共五个阶段。SBR池处理效率高，并具有较好的脱氮除磷效果，便于维护与管理，且利于废水处理厂今后的改造和扩建[16]。3.6.2SBR反应池的设计计算平均流量Q=2000m3/d=83.33m3/h=0.023进水BOD5浓度SBOD污泥负荷N排除比系数m=反应池有效水深HMLSS浓度X反应池数N设计BOD5去除率达到80%①SBR池运行周期曝气时间TAT初期沉降速度水温10℃时，V水温20℃时，V沉淀时间TS水温10℃时，T水温20℃时，T式中ε——安全高度，ε沉淀时间在0.9-1.9h之变化，排出时间2h左右，与沉淀时间合计为3h。一个周期的曝气时间：TC周期n=24/TC进水时间TT②SBR反应的容积单个反应池容积为：V=mnV超过一个周期污水进水量与的比值为：∆QV式中γ——水流变化系数，γ取1.75反应池的修正容积为：V'=V(1+∆Q反应池水深5m，则必要的水面积为：937.5在沉淀排出工艺中可能接受污水进水量V的10%，反应池的必要安全容积为：∆V=(∆总设计容积为：V=937.5+112.5=1050m3反应池面积为：S=1050/5=210m2设计反应池尺寸长L=21m，宽B③SBR反应池水位控制图4-2反应池的设计运行水位排水结束时的水位：

ℎ基准水位：

ℎ高峰水位：警报,溢流水位：污泥界面：ℎ污泥体积校核，取，则VX=SVI.MLSS.V/V污泥=1.92×230=441.6m④需氧量及曝气系统需氧量计算O式中a’——微生物代谢有机物需氧率kg/kg，本设计取0.5B’——微生物自养需氧率l/d，本设计取0.2Sr——去除的BOD5(kg/m3),供气量计算选择SX-1型空气扩散器，其氧转移效率E查表可知，20℃和30℃时溶解氧饱和度分别为，，空气扩散器出口处的绝对压力为：P空气离开反应池时，氧的百分比为：O水温30℃时曝气池中溶解氧平均饱和度为：C水温20℃时曝气池中溶解氧平均饱和度为：C水温20℃时脱氧清水充氧量为：R式中α——污水中杂质影响修正系数(0.78~0.99)，本设计取0.8β——污水含盐量影响修正系数(0.9~0.97)，本设计取0.95Cj——混合液溶解氧浓度，Cρ——气压修正系数，取RSBR池供气量：G每立方污水供气量：GSVF式中VF——反应池进水容积去除每千克BOD5的供气量：Rb=G去除每千克BOD5的供氧量：Gb=R0⑤排泥系统计算SBR生物代谢产泥量：∆式中a——微生物代谢增系数，本设计取a=0.6kgVSS/kgBODb——物生物自身氧化率，本设计取b=0.08l/d假设污泥含水率P=Q考虑到一定的安全系数K=1.3，则每天排泥量为54m3/d⑥滗水器查阅资料[13]，本设计选用SPS-1000旋转式滗水器，其主要性能参数见表4-4。表3-4SPS-1000旋转式滗水器主要技术参数型号出水堰长度(mm)处理水量(m3/h)过水流速[L/(m.s)]滗水深度(mm)电机功率(kW)SPS-100090000~1000≤300~25001.1⑦鼓风机房查阅资料[13]，本设计共选用3台L61LD型罗茨鼓风机，两用一备。其主要参数见表4-5。表3-5L61LD型罗茨鼓风机主要设计参数型号转速(r/min)升压(kpa)流量(m3/min)配套电机型号功率(kW)L61LD145029.447.4Y180L-4223.7污泥浓缩池设计计算3.7.1污泥浓缩池的设计说明污泥浓缩池是减少污泥中的水分，去除污泥中的间隙水，使污泥体积变小，减轻后续污泥处理的体积，本设计采用的是辐流浓缩池进行污泥浓缩。3.7.2污泥浓缩池的设计计算污泥总量Q初始污泥含水率P1=污泥浓缩时间T①沉淀池部分有效面积：

F式中C——流入浓缩池的剩余污泥浓度，一般采用10kg/m3G——固体通量，本设计取0.8kg/(m2.h)②沉淀池直径：

D=③浓缩池的容积：V=④浓缩池高度h沉淀池有效水深：ℎ池底高度：

ℎ4=D式中i——池底坡度，一般采用0.01污泥斗高度：

ℎ式中α——泥斗倾角，圆形污泥斗倾角一般取55°a——污泥斗上口半径，本设计取1.25mb——污泥斗底部半径，本设计取0.25m污泥斗的容积：V1污泥斗中污泥停留时间：T浓缩池总高度：ℎ=式中h1h3⑤浓缩后剩余污泥量：

Q1⑥浓缩后分离出的污水量：q=3.7.3脱水机房的设计计算①污泥产量经过污泥浓缩池后，产生含水量为97%的27.8m3/d。②设计台压滤机，1用1备。每台压滤机每天工作8小时，则每台压滤机处理量Q=27.88查阅资料[13]，选用DY1500型带式压滤脱水机，其主要设计参数见表4-6。处理能力/m3·h-1滤袋清洗用水泥饼含水率/%宽度/mm速度/m·min-1水量/m3·h-1水压/MPa3～65000.6～62.5>0.475～78表3-6DY1500型带式压滤脱水机主要技术参数3.8消毒池的设计计算3.8.1消毒池的设计说明消毒池是为了出水达到排放标准，污水和消毒剂混合反应的场所，在本设计中使用氯进行消毒，消毒后进行污水回用[14]。3.8.2消毒池的设计计算平均流量Q=2000m3/d=83.33m3/h=0.023水力停留时间T设计消毒池数量n=投氯量一般为3.0~5.0mg/L，本设计最大投氯量ρ①消毒池体容积V=QT=83.33设池体有效水深H=2m，超高0.5m。设消毒池长实际消毒池容积V’V'=B×L×②每日投加氯量WW第4章水处理厂总体布置4.1平面布置4.1.1平面布置原则①要按功能分区，污水处理构筑物、污泥处理构筑物以及生活、管理设施宜分区集中布置，使之利于生产管理，保障生产安全。②构筑物和辅助构筑物应布置在附属建筑物、办公场所、生活区的下季主导风向的下方；中控室和值班室应尽量布置在能够便于观察各处理设施运行的位置。③根据生产需要，结合地形、地质、土方、结构和施工等因素全面考虑，构筑物布置力求紧凑、顺畅，避免迂回，便于操作管理。④力求经济合理地利用土地，减少占地面积；尽量减少厂区挖方和填方量，基本保持挖方和填方平衡，以节省投资。⑤厂区构筑物与周边建筑有一定宽度的卫生防护距离，减小污水厂对周边环境的影响。⑥交通顺畅，便于施工与管理，并满足消防要求。⑦为了更好地维护厂区的环境质量和职工的健康，厂区中需要规划一些花草树木。4.2高程布置4.2.1高程布置的原则高程布置的主要作用是算出每个构筑物和构筑物之间相互连接管道的高程以及各个部分水深的高程，使污水可以流动。①进行水力计算时，应选择距离最长，损失最大的流程，并按最大设计流量计算；②污水处理厂的出水管高程，需不受洪水顶托，而且要考虑预留自由水头，一般采用0.5~1.0m。③充分利用地形地势，使废水经一次提升后可以顺利自流排出厂外。4.2.2高程的计算水头损失计算水头损失包含沿程损失和局部损失，一般情况下局部损失是沿程损失的30%。沿程损失：ℎ式中i——水力坡度L——沿程管段长度表4-1构筑物的水头损失构筑物名称水头损失(m)构筑物名称水头损失(m)格栅0.081UASB反应池0.6提升泵房0.6SBR反应池0.5调节池0.25消毒池0.4气浮池0.2表4-2设备水头损失名称设计流量(L/s)管径D(mm)坡度i流速v(m/s)长度L(m)沿