【酱油生产中的废水处理工艺设计20000字（论文）】

酱油生产中的废水处理工艺设计目录TOC\o"1-2"\h\u7313酱油生产中的废水处理工艺设计 118449设计总说明 121336（3）根据所确定的工艺进行工程经济核算. 26940第1章绪论 236391.1设计背景 2311.2设计原则 324131.3设计依据 4200631.4工程概况 48999第2章工艺比选 5100902.1预处理 526902.2生物处理 5272702.3深度处理 7255432.4本设计工艺选择 8195942.5污泥处理与处置 9295302.6各单元去处效果设计 932656第3章构筑物设计计算 10115613.1回转式固液分离机 10289603.2调节池 10134793.3UASB反应器 1168483.4A/O-MBR组合工艺 17311283.5混凝沉淀池 3123LB=16.53.5=4.71 33164373.6臭氧反应池 3438353.7储泥池 3560013.8污泥脱水机房 3731017第4章平面布置与高程布置 3857344.1平面布置 3872834.2高程布置 3816949第5章工程经济估算 39301175.1投资估算 39183985.2运行费用估算 4115234第6章总结与展望 42209556.1设计总结 42272486.2不足之处与展望 4216255参考文献 43设计总说明酱油俗称豉油，是中国传统的调味品，主要由大豆、小麦等经发酵酿制而成.以咸味为主，同时具有鲜味、香味等，不但能改善菜肴的味道，还能使菜肴颜色更加鲜艳.但是它在满足人类烹调需要的同时，也带来了严重的环境问题.有调查研究表明，酱油废水中含有较高浓度的氮、磷，若不经处理直接排入缓流水体中，将会破坏水生态系统的物质与能量流动，推动整个水生态系统逐渐失衡，导致水体的富营养化.酱油生产废水有机物浓度高，可生化性较好，易于生物降解，但同时拥有较高的盐度、色度，因此处理工艺比较复杂.目前酱油生产废水处理常采用以生物处理为核心，物理化学处理为辅的处理工艺.因此，选用既能实现酱油废水脱色又能有效降解废水中有机物的处理效率高、流程简便的处理工艺是本工程设计的重点.本设计以500m3/d酱油废水为设计对象，根据国家和地方相关法律、法规要求，结合该企业生产的需要，设计污水处理工艺路线。设计出水水质达到污水综合排放标准（GB8978-1996）一级排放标准要求，经处理后的污水排入附近水体.通过查阅相关文献了解酱油废水水质特征、现有处理工艺以及酱油废水处理厂的处理效果和运行状况，进行分析比较，本设计拟采用“UASB+A/O-MBR”组合工艺为主体工艺处理酱油生产废水.废水通过固液分离机、调节池等构筑物进行预处理，去除废水中的悬浮物质及可沉物，调节废水水质.预处理后的废水进入UASB，利用微生物降解酱油废水中的大分子有机物质，同时进行脱色处理，沼气进入沼气柜，出水进入缺氧池.经UASB处理的废水和从MBR池回流的回流污泥及好氧池的回流混合液在缺氧池中充分混合，反硝化菌利用废水中的有机碳将亚硝酸氮和硝酸氮转化为氮气，完成反硝化脱氮.出水进入好氧池，好氧池分为3个廊道，并在第三个廊道中设置中空纤维膜组件。废水在好氧池中发生硝化反应并去除BOD5，经过生化处理后的泥水混合液通过中空纤维膜组件进行固液分离。固液分离后的废水进入混凝沉淀池，通过投加PAC去除磷和悬浮物并去除部分色度.出水进入臭氧反应池通过向反应池通入臭氧达到氧化脱色、杀菌的目的，最终达标排放.剩余污泥进入污泥储存池脱水后外运.本设计主体工艺选用的“UASB+A/O-MBR”组合工艺流程简单，耐冲击负荷能力强，处理效果好.本次设计的主要内容包括：（1）了解酱油废水水质特征，进行工艺比选，确定酱油废水处理工艺；（2）以进出水水质要求为基础，进行构筑物的设计计算、设备选型及图纸绘制；（3）根据所确定的工艺进行工程经济核算.关键词：酱油废水；UASB；A/O-MBR第1章绪论1.1设计背景1.1.1酱油废水特征酱油是一种日常用来调味调色的发酵食品，但是它在满足人类烹调需要的同时，也带来了严重的环境问题.有调查研究表明，每生产1t酱油将产生6-9t的酱油废水.酱油废水含有大量有机物和较高氮、磷浓度，如果直接排入水体，将会导致水体富营养化.同时，酱油废水含盐量较高，会导致土壤结构的破坏[1-2].酱油生产主要以大豆、豆粕、花生饼、菜籽饼等蛋白质物质为原料，以小麦、麸皮、米糠等淀粉物质为辅料.原料辅料经过原料处理，制曲，发酵，浸出淋油及后处理等工序制成[3].酱油生产废水主要有以下几个来源：原料浸泡废水，产品废溢流发酵罐池冲洗废水，生产场地和设备清洗废水等.酱油废水含有大量污染物，主要包括粮食残留物、糖类、有机氮、无机氮、酚类、盐分、各种微生物及微生物分泌物和代谢产物等.处理难点主要为酱油生产废水中高浓度有机物的转化，高浓度含氮物质的脱除以及出水色度物质的去除[1,4-5].因此，选用既能实现酱油废水脱色又能有效降解废水中有机物的处理效率高、工艺简单的工艺是酱油废水处理的重点.1.1.2酱油废水处理现状酱油废水有机物浓度较高，但可生化性好，易于生物降解，但因酱油废水同时具有高盐度、高色度的特点，处理工艺比较复杂.为了达到较好的处理效果，在酱油废水处理中往往采用厌氧-好氧组合工艺[5.目前，常见的酱油废水处理工艺如下：广东某公司主要采用“厌氧-好氧-强氧化”组合工艺处理酱油生产废水，厌氧段为改良型UASB反应器，好氧段为氧化沟，强氧化段为深度处理.进水COD为2300mg/L，BOD为1100mg/L，SS为850mg/L，NH3-N为85mg/L.生物法处理以后，废水中的CODCr、BOD5、SS、色度和NH3-N的去除率分别达到96.7%、98.3%、82.0%、77.3%和86.5%.经统计，该废水处理系统运行成本为4.24元/m³（废水）[6].北方某酱油酿造企业主要生产酱油等酿造调味品.该企业酱油废水水质COD为3000~4500mg/L，BOD为1500~2000mg/L，SS≤800mg/L，NH3-N为40mg/L.该企业原有废水处理工艺为“厌氧-二级生化”.但存在整体负荷不够，无脱氮处理，故不能满足出水要求.工程改造后采取“厌氧-缺氧-接触氧化”为主体工艺处理酱油酿造废水，改造后出水CODCr为30~70mg/L，BOD5为20~60mg/L，SS为5~10mg/L，NH3-N为7~12mg/L.该工艺处理效果较好，且运行费用低[7].根据上述酱油废水处理工程可以看出，目前酱油废水处理多采用生化+物化为核心的处理工艺.1.2设计原则1.2.1废水处理工艺方案选择原则本设计废水处理工艺方案选择应遵循下列原则：（1）遵守国家及地方环保相关法律法规、政策及标准；（2）设计坚持科学可靠并可借鉴同类废水处理工程；（3）废水处理后达标排放，减轻对水体的污染；（4）技术先进，管理方便，操作简单，无二次污染，可靠程度高；（5）以处理水应达到的水质标准为前提，以处理系统最低造价和运行费为目标，选择技术可靠、经济合理的处理工艺流程；（6）污水处理厂设计应考虑安全运行要求.1.3设计依据1.3.1法律法规（1）《中华人民共和国水污染防治法》；（2）《中华人民共和国环境保护法》；（3）《中华人民共和国国家环境保护标准》.1.3.2技术规范（1）《污水综合排放标准》（GB8978-1996）；（2）《城镇排水与污水处理条例》（国务院令第641号）；（3）《城市排水许可管理办法》（建设部令第152号）；（4）《建筑给水排水设计规范》（GB50015-2003）；（5）《市政工程投资估算指标》（HGZ47-104-2007）；（6）《酿造工业废水治理程技术规范》（HJ575

-2010）；（7）《城镇污水处理厂污泥处理处置及污染防治技术政策（试行）》（建城〔2009〕23号）.1.4工程概况某食品酿造企业主要生产酱油产品，在酱油生产过程中会产生大量的废水需要严格的处理.根据国家和地方相关法律、法规要求，结合该企业生产的需要，该食品酿造企业需要建设一套废水处理站，对其酱油生产过程中产生的废水进行处理并达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级排放标准要求，经处理后的污水排入附近水体.1.4.1设计进水水质经分析，该企业的废水水量约为500m3/d，具体进水水质如表1-1所示.表1-1酱油生产废水进水水质水质指标CODcr/(mg/L)BOD5/(mg/L)SS/(mg/L)TN/(mg/L)TP/(mg/L)pH色度/（倍）进水水质500025001000200305-62001.4.2设计出水水质据国家和地方相关法律、法规要求，结合该企业生产的需要，对其废水进行处理,出水水质达到污水综合排放标准（GB8978-1996）一级排放标准要求，因上述标准中对TN排放无要求，故TN出水标准参考城市污水处理厂污染物排放标准（GB8978-2002）中一级B标准.经处理后的污水排入附近水体.表1-2酱油生产废水出水水质水质指标CODcr/(mg/L)BOD5/(mg/L)SS/(mg/L)TN/(mg/L)TP/(mg/L)pH色度/（倍）出水水质10030702016-950第2章工艺比选酱油废水具有高盐度，高色度，含有大量难降解有机物，可生物降解性能好，污染物负荷变化大等特点，若采用单一的生物处理工艺，出水无法达标.故为了达到较好的处理效果，在处理工艺流程上一般包括三个部分，即预处理、生物处理和深度处理.2.1预处理污水预处理是为了保证后续处理流程正常进行而设置的，其主要功能为通过机械处理去除废水中漂浮物及悬浮物。预处理设备主要包括格栅、筛网、固液分离器、沉砂池、等处理设施.酱油生产废水在进入污水处理厂前除需要进行上述一般的预处理外，还需进行一些特殊的预处理，例如水质水量的调节处理.若预处理工艺不达标，造成废水中栅渣过多，水质水量不稳定，将对后续的处理设备造成较大损害[8-10].（1）初沉池初沉池的主要作用是去除废水中的可沉物和漂浮物.废水经初沉池，约可去除40%~55%的SS和20%BOD，按去除单位质量BOD或固体物计算，初沉池是最具有经济效益的净化步骤，一般用于生活污水和含有较高悬浮物的工业污水的处理[11]。（2）调节池工业废水在排放过程中，水质、水量会随着生产状况的变化而变化.这种变化会影响后续生物处理设备的正常运行。因此，在废水进入处理系统之前，需要对水质水量进行调节.调节池分为均量池和均质池，若污水厂进水水量多变而水质稳定则应考虑均量；若污水厂进水为水质差别较大的多股水，需要考虑均质。调节池不但可以调节水量、均衡水质，还可以附带沉淀、混合、加药、中和和预酸化等功能[12].（3）气浮气浮法是一种替代沉淀的方法，能够高效的进行固-液分离和液-液分离，常用于分离颗粒密度接近水的细小颗粒与水的分离.气浮可分为平流式气浮、浅层气浮、涡凹气浮等[13-14]。（4）水解酸化法水解酸化法是厌氧处理的前期阶段——水解阶段和产酸脱氢阶段，主要过程为利用兼性好氧微生物将复杂有机物转化为简单有机物，将不溶固体物质转化为溶解性物质，提高废水的可生化性，有利于后续好氧处理.[15].对比上述预处理方法可以得出：调节池不但可以调节水质水量还具有固液分离等功能，故本设计选择调节池对酱油生产废水进行预处理.2.2生物处理生物法是目前有机废水处理中拥有丰富经验的最常用且经济有效的方法[16].按照原理可分为厌氧处理和好氧处理，常见生物处理工艺一般为厌氧工艺，好氧工艺以及厌氧—好氧组合工艺.2.2.1厌氧生物处理工艺厌氧生物法比好氧法更具有经济效益，是酱油废水常用的处理方法之一.厌氧法处理废水不但可提高废水的可生化性，且污泥产量较少，系统运行稳定，造价和运行费用较低。常见的厌氧处理装置有UASB、IC、EGSB等，厌氧处理工艺比较如表2-1所示.表2-1常用厌氧处理工艺[17-19]工艺名称优点缺点适用范围UASB（上流式厌氧污泥床反应器）容积负荷率高；设备简单，运行方便；造价相对较低，便于管理，且不存在堵塞问题.污泥床内有短流现象；占地面积大；投资相对较高.适用于高浓度、SS含量低的有机废水.IC（内循环厌氧反应器）容积负荷高；抗冲击负荷能力强；出水稳定性好；启动周期短；占地少.细微颗粒污泥浓度高，出水中含有更多的细微颗粒污泥；工程造价高；适用于高浓度、SS含量低的有机废水；水量大于1500m³/d.EGSB（膨胀颗粒污泥床）沉降性能好；处理能力高；有出水回流系统.运行和控制要求高，不适用与处理固体物含量高的废水.适用于固体物含量较低的高、中、低有机废水.UASB负荷能力大，适用于SS含量较低的高浓度有机废水的处理.运行良好的UASB有机污染物去除率较高，不需要搅拌，抗冲击负荷能力强、能适应较大的温度和pH变化.且具有水力停留时间短，设备简单，便于管理，造价相对较低，不需要设置沉淀池和污泥回流装置，不存在堵塞问题等优点[22,25].故本设计将采用UASB为厌氧反应器.2.2.2好氧生物处理工艺好氧生物处理工艺是指在有氧条件下，污染物被好氧微生物氧化分解从而使污染物浓度下降的处理工艺，主要包括活性污泥法和生物膜法[25].活性污泥法由曝气池和二沉池组成，基本流程与水体的自净过程类似，只是活性污泥法的净化能力更强.活性污泥工艺不但能去除污水中溶解的可生物降解的有机物，还能够去除被活性污泥吸附的悬浮固体和其他物质[25-26].生物膜法是一种利用附着在惰性材料表面的膜状生物群落处理污水的方法.污水与生物膜接触后，进行物质交换，污染物被微生物吸附转化，污水得到净化.生物膜法污染物去除效果好，是一种被广泛应用的生物处理方法，可单独应用，也可与其他污水处理工艺组合应用[27].好氧生物处理工艺比较如表2-2所示[28-31].表2-2常用好氧处理工艺工艺名称优点缺点适用范围生物接触氧化具有较高的负荷容积；抗冲击负荷能力强；不存在污泥膨胀问题；挂膜简单，启动快.容易堵塞；生物膜滞留在滤料间易引起水质恶化；滤料更换，构筑物维修困难.大中小型废水处理厂.MBR（膜生物反应器）出水水质稳定；剩余污泥产量少；占地面积小；操作管理方便，易于实现自动控制.膜造价高；易出现膜污染；能耗高.适用于废水水量较小的废水厂.A/O（A/A/O）流程简单；效率高；容积负荷高；耐冲击负荷能力强；投资较少；即可降解有机物还可以脱氮除磷.无独立污泥回流系统，难降解物质降解率低.高浓度有机废水及需要脱氮除磷的废水.生物滤池出水水质高；启动快；无需外加营养剂；不产生二次污染；缓冲容量大；维护管理简单.水头损失较大；容易出现滤料结团，堵塞；污泥稳定性较差.适用于日处理量不大于1000立方米的城镇污水或有机工业废水.A/O法中A代表缺氧段，主要利用反硝化菌进行反硝化脱氮；O代表好氧段，主要利用好氧菌氧化分解水中的有机物.该工艺流程简单，以原污水为碳源无需外加碳源，具有效率高、抗冲击负荷能力强、占地小、投资省等优点[27].MBR法是一张将膜分离技术和传统活性污泥法相结合的污水处理技术，具有出水水质好、硝化能力高、设备紧凑占地少、抗冲击负荷等优点[28].A/O-MBR组合工艺通过缺氧段、好氧段的生物作用和生物膜的截流作用去除有机物，强化了有机物的去除能力.由于膜组件的强制截流作用取代了二沉池，能够更加合理地控制悬浮物以及浑浊度.且在膜分离的作用下，生物反应器的功能得到提高，从而保证反应器中活性污泥浓度保持较高水平，弥补传统活性污泥处理的一些缺陷.故本设计将选择A/O-MBR组合工艺.2.3深度处理酱油呈红褐色或棕褐色，呈色物质主要来自酱油制备过程的非酶褐变、酶褐变及调配中焦糖色的添加.对酱油废水处理应用较多的是以生物法为主体工艺的组合工艺，但色度去除仍是难点.目前常用的脱色方法有以下几种：（1）混凝法目前，有实验证明单独加入PAC，酱油废水出现絮状物，可有效去除废水中的TP和部分色度。加入Ca2+与PAC，Ca2+达到助凝剂的作用，药剂将会与酱油废水中糖类、氨基物质结合形成沉淀，去色效果更好，但会产生大量污泥需要进行二次处理[32].（2）吸附法有人采用“调节池—麻石水幕除尘器—絮凝剂—煤渣池—沉灰池—碎石池”组合工艺对调味食品厂的酱油生产废水进行小试处理.运行结果表明：麻石水幕除尘器中的活性炭、灰粉等活性颗粒能够吸附、凝集废水中的色素；添加的絮凝剂，会和烟道气的炭、灰等微粒形成协同效应，也具有一定的吸附性，系统出水色度为20倍.但吸附脱色具有价格较高，再生困难等问题[33].（3）膜分离技术田禹等人依托实际处理工程，采用膜生物反应器对酱油等调味品厂的高浓度有机废水进行中试研究.结果表明：进水COD为1300mg/L，色度为300倍，出水COD为70~97mg/L，色度为40~70倍.同时解决了有氧条件下COD和色度不同步去除的问题.但具有膜堵塞，膜污染，价格高等问题[34].（4）臭氧氧化法臭氧的强氧化作用不但可以使大分子有机物转化为易于生物降解的小分子有机物，增强废水的可生化性，还具有消毒、脱色等作用.有实验表明：采用高频放电制取臭氧，按混合气体含臭氧4%，流量为0.3m³/h，混合气体含臭氧为12L/h，则臭氧气体对水比例达到1:5时，脱色率能达到65%以上.具有不产生二次污染，氧化能力强等优点[19-20].但臭氧发生器投资大，运行费用高[35].（5）电絮凝法有实验研究表明电解电压为25V，废水pH为8，反应时间为30min时，脱色效果最好.有人曾使用电絮凝—催化氧化联合处理酱油废水，得到较好的去除效果，但成本较高[36].本设计深度处理部分采用混凝沉淀法和臭氧氧化法。通过加入PAC搅拌形成絮体，固液分离进行除磷及部分脱色，通过臭氧的强氧化作用进行脱色和消毒。2.4本设计工艺选择为确保出水水质达标，本设计选择工艺流程如图2-1所示.图2.1污水处理工艺流程图废水通过固液分离器、调节池进行预处理，调节废水水质水量.出水进入UASB，降解废水中难降解大分子有机物质，同时进行脱色处理，沼气进入沼气柜，出水进入缺氧池.经UASB处理的废水在缺氧池中与MBR池的回流污泥及好氧池的回流混合液充分混合，通过反硝化菌的作用，利用废水中的有机物完成反硝化脱氮.缺氧池出水进好氧池，好氧池分为3个廊道，并在第三个廊道中设置中空纤维膜组件。废水在好氧池中发生硝化反应并去除BOD5，经过生化处理后的泥水混合液通过中空纤维膜组件进行固液分离。分离后的废水进入投加了PAC的混凝沉淀池去除磷和悬浮物并去除部分色度.出水进入臭氧反应池通过通入臭氧氧化脱色、杀菌，最终达标排放.剩余污泥进入污泥储存池脱水后外运.2.5污泥处理与处置本设计中污泥主要来自调节池、UASB、缺氧—好氧—MBR系统及混凝沉淀池.污泥通产含有大量的有毒有害物质，包括有毒有害有机物重金属、病原菌等.如果不进行处理，会对环境造成二次污染.污泥处理的原则是减量化、稳定化、无害化和资源化.污泥处理的主要目的是减少污泥量并使其稳定，便于污泥的运输和最终处置.本设计中污泥的处理为通过压滤机进行污泥浓缩，从而大幅度地削减污泥体积，减小后续处理的水量负荷和污泥调理时的药剂投量.2.6各单元去处效果设计酱油生产废水各污染物在所选工艺各处理单元的去除率如表2-3.表2-3各处理单元污染物去除率构筑物CODcr/（mg/L）BOD5/（mg/L）SS/（mg/L）TN/（mg/l）TP/（mg/L）pH色度/（倍）调节池进水500025001000200305-6200出水47502425700200306-9200去除率%5330000UASB进水47502425700200306-9200出水1425848.863019025.56-9140去除率%70651051530A/O-MBR进水1425848.863019025.56-9140出水142.584.931.51915.36-970去除率%909095904050混凝沉淀池进水142.584.931.51915.36-970出水85.542.422.1170.776-921去除率%405030109530臭氧反应池进水85.542.422.1170.776-921出水51.325.519.915.30.736-98.4去除率%40401010560由表2-3可知，采用“UASB+A/O-MBR”组合工艺为核心工艺处理酱油生产废水后后，出水CODcr为57mg/L，BOD5为25.5mg/L，SS为19.9mg/L，TN为15.3mg/L，TP为0.73mg/L，SS为8.4倍，均达到污水综合排放标准（GB8978-1996）一级排放标准要求和城市污水处理厂污染物排放标准（GB8978-2002）中一级B标准要求.第3章构筑物设计计算3.1回转式固液分离机回转式固液分离机常作为废水处理工艺中的前级筛分设备，用于拦截、清除漂浮物，减少后续设备的处理负荷.该设备具有自动化程度高，分离效率高，动力消耗小等优点.本设计采用HF500型回转式固液分离机，具体参数如下：表3-1HF500型回转式固液分离机参数表型号参数设备宽度/（mm）渠道宽度/（mm）有效栅宽/（mm）设备总宽/（mm）耙齿间隙/（mm）安装角度/（度）HF5005006003438501060卸料口高度/（mm）渠道深度/（mm）设备总高/（mm）栅前水深/（mm）电机功率/（kw）耙齿运行速度/（m/min）水头损失/（mm）10002000450010000.5510≤203.2调节池3.2.1设计参数水力停留时间：HRT=12h；设计流量：Q=500m3/d；平均时流量：Q’=Q24=50024≈20.8m3/h.3.2.2设计计算（1）调节池有效容积V=Q’T=20.8×12=249.6m3≈250m3式中：Q’—平均时流量，m3/h；T—水力停留时间，HRT，h.（2）调节池相关尺寸H=h有+h超=2.5+2.5=5m；式中：h有—调节池有效水深，取2.5m；h超—调节池超高，取2.5m.截面积：A=Vh有=2502.5调节池尺寸：取池长为10m，则池宽：B=AL=10010=取调节池尺寸为L×B×H=10m×10m×5m.（5）提升泵调节池池底设集水坑，集水坑具体尺寸为L×B×H=1.5m×1.5m×1.5m，集水坑内设置提升泵.WQ型潜水排污泵，具有显著节能效果、防缠绕、无堵塞、自动安装和自动控制等特点.且WQ型潜水排污泵的水泵位于整个排污泵最下端，故能最大限度抽吸地面积余污水.结合本设计流量及后续反应器所需扬程，故选取50WQ25-32-5.5型潜水排污泵，具体参数如下表.表3-2AS30-2CB型潜水排污泵具体参数表型号流量/（m3/h）扬程/（m）效率/（%）电机功率/（kW）转速/（r/min）耦合器型号50WQ25-32-5.517.536425.52900GAK-502532493027.5513.3UASB反应器3.3.1设计参数设计流量：Q=500m3/d；进水CODcr=4750mg/L，BOD5=2425mg/L，SS=700mg/L;设年平均环境温度为20℃，采用中温消化；UASB反应器池体为矩形，污泥床为颗粒污泥床，三相分离器由上下两层折板型集气罩组成，穿孔板配水，三角堰出水.设池体个数N=2，容积负荷Lv=4kgCODcr/（m3·d），反应器水深HL=5m，污泥产率系数Ks=0.1kgMLSS/kgCODcr，消化产气量系数Kg=0.5m3/kgCODcr，消化气的热值为21kJ/L，池体有效容积系数E=0.85.3.3.2设计计算（1）反应器反应区总容积V=QS01000ELv=取反应器反应区总体积为800m3.式中：Q—污水设计流量，m3/d；S0—进水COD浓度，mg/L；E—反应器有效容积系数，一般取0.8~0.9，本设计取0.8；Lv—设计容积负荷，kgCOD/（m3·d）.（2）反应器反应区尺寸设2座UASB反应器，则单座反应器反应区容积为：V’=VN=8002=400m式中：V’—单座反应器反应区容积，m3；N—反应器数量，座.单座反应器处理水量：Q’=Q24N=50024×2=10.42m式中：Q’—单座反应器处理水量，m3/h；单座反应器反应区截面积：A=V'HL=400式中：A—反应区截面积，m2；HL—反应区液相高度，m.取反应区宽度b=8m，长度L=10m，L:b＜2:1，满足长宽比.单座反应器反应区水力停留时间：t=V'Q'=400单座反应器反应区内液体上升流速：vr=Q'A=HLt=5式中：vr—单座反应器反应区内液体上升流速，m/h；T—单座反应器反应区水力停留时间，HRT，h.（3）反应器进水系统设计本设计采用一管多孔式布水，因为本设计反应器污泥类型为颗粒污泥，且CODCr容积负荷为4kgCODcr/（m3·d），则每个进水点的服务面积为0.5~2m2.故选择进水点服务面积为2m2，设进水口数量为n，则：n＜A2=802=40校核进水点服务面积.取进水口数n为40个，则每个进水口负荷为：8040=2m单座反应器设4根穿孔配水管，穿孔配水管长8m，穿孔配水管中心距为1.1m，取穿孔配水管内流速v=0.8m/s.穿孔配水管流量：q=Q'4=10.423600×4≈0.00072m式中：q—穿孔配水管流量，m3/s.穿孔配水管直径：d=4qv=4×0.00036取主进水管直径为0.050m，穿孔配水管直径为0.025m，每根穿孔配水管设10个出水孔，出水孔间距采用0.8m，出水孔孔口出流速为0.8m/s，配水管中心向下距池底0.5m，位于服务面积中心.出水孔孔口流量：q’=q5=0.000365=0.000072m出水孔孔径：d’=4q'v=式中：v—出水孔空开眼流速，取0.5m/s.取出水孔孔径为0.015m.（4）三相分离器设计UASB三相分离器设计简图如图3-1所示.图3-1UASB三相分离器设计简图设三相分离器池体长度方向上共5个单元，n=5，单元三相分离器宽度b=2m，长和池体宽度相同，上、下三角形集气罩斜面的水平夹角分别为55˚和60˚，池体超高h1=0.5m，上集气罩顶以上的覆盖水深为h2=1m，下集气罩高度h3=1m.b1=h3tan60˚=下回流缝宽度：b2=b-2b1=2-2×0.58=0.84m下回流缝面积：S1=nBb2=5×8×0.84=33.6m2下回流缝流速：v1=Q'S1=10.4233.6取上下三角形集气罩重叠部分水平投影长度CH=0.2m.上集气罩底边长度：CF=b2+2×0.2=0.84+2×0.2=1.24m上集气罩高度：h4=1.24×tan55˚2上回流缝面积：设上回流缝流速v2=1m/h，由：v2=Q'S2=10.422×5×8×解得b3=0.11m，取b3=0.15m，则：CE=b3sin60˚=上回流缝流速：v2=Q'S2=10.42满足v1＜v2＜2m/h.h5=AD+DH=BC+DH=CEcos60˚+CHtan60˚=0.2上、下集气罩垂直重叠高度：h3-h5=1-0.75=0.25m说明上集气罩底比下机器罩顶低0.25m.三相分离器总高度：h4+h3=0.89+1=1.89m池体总高度：H=HL+h1+h2+h3+h4=5+0.5+1+1+0.89=8.39m取池体总高度为8.5m在35℃条件下，气泡的上升速度如下：vg=βgρl−ρgvgv2BCCD=CECH=经验证，vg式中：vg—气泡的上升速度，m/h；β—碰撞系数，取0.95；ρl—污水密度，取0.994g/cm3；ρg—消化气密度，取1.2×103g/cm3；μ—水的运动粘滞系数，取0.00727cm2/s；g—重力加速度，9.8×102cm2/s；d—气泡直径，0.01cm.（5）剩余污泥X1=（S0−Se）Q式中：X1—剩余污泥，kg/d；S0—进水BOD5浓度，mg/L；Se—出水BOD5浓度，mg/L；Q—设计进水流量，m3/d；Ks—污泥产率系数，取0.1kgMLSS/kgCODcr.设污泥含水率PA1=98%，则湿污泥量为：QA1=X11000（1−PA1式中：QA1—湿污泥量，m3/d；PA1—污泥含水率，取98%.每天排泥，排泥时间为2h，则排泥量为：Q=TQA1t=1×8.312=4.16取污泥流速为1m3/s，则排泥管截面积为：A=QV=8.313600×1=0.0023则排泥管直径：D=4Qv=4×4.16取排泥管直径为50mm.（6）产气量G=（S0−Se式中：G—产气量，m3/d；Kg—消化产气量系数，取5m3/kgCODcr.（7）反应器热量计算提高污水温度所需热量：Q1=Qc（t2-t1）=500×4200×（35-20）=31500kJ式中：Q1—提高污水温度所需热量，kJ；c—污水比热容，一般取4200kJ/（m3·℃）；t2—反应器温度，℃；t1—环境温度，℃.池体散热面积：A’=5×8×2+5×8.39×2+8×8.39×2=298.14m2式中：A’—池体散热面积，m2；池体保温所需热量：Q2=KA’（t2-t1）=20×298.14×（35-20）=89.44kJ式中：Q2—池体保温所需热量，kJ；K—传热系数，一般取20~25kJ/（h·m2·℃），本设计取20.反应器所需供热量：Q’=Q1+Q式中：Q’—反应器所需供热量，kJ/h；0.85—热效率系数.消化气提供热量：Q’’=22700×831.25=18869.38kJ消化气所提供热量小于反应器所需热量，故需要额外热量供应.（5）反应器出水系统设计出水采用出水堰，每个三相分离器顶部设计一个尺寸为L×B×H=8.6m×0.1m×0.1m的出水堰，池顶中央设置主出水堰，主出水堰要尺寸为为L×B×H=10.6m×0.2m×0.2m，主出水堰底部直径为1m的出水管.（6）排泥系统设计采用直径为0.08m的排泥管进行排泥，排泥管设置高度为3m.（7）排空管设计采用直径为0.05m的排空管，排空管设置高度为0.2m.（8）人孔设计设置两个人孔，取人孔直径为1m，人孔设置高度为4m.3.3.3储气系统（1）集气管设计分别在两座UASB反应器上部设置一根集气管，用于收集反应器产生沼气，集气管内的最大气流量：q=G24×3600=831.2524×3600=0.0096m3式中：q—集气管内最大气流量，m3/s.设管内流速为3m/s，则集气管管径为：d=4qv=式中：d—集气管管径，m；v—管内流速，取3m/s.取集气管管径为0.050m，即50mm，则管内流速为：V=4qd2式中：v—管内校核流速，m/s；d—集气管管径，取0.050m.（2）储气柜储气柜前设置水封罐防止回火，QRZ-SFG型水封罐具有结构简单、维护方便、性能稳定等优点，故选用QRZ-SFG型水封罐，具体参数如下表.表3-3QRZ-SFG型水封罐具体参数型号容积/（m3）材质工作压力/（MPa）壁厚/（mm）直径/（mm）高度/（mm）QRZ-SFG30304不锈钢183001500低压干式储气柜具有基础费用低，占地少，运行管理和维修方便，维修费用低，沼气压力稳定，运行寿命长等优点.故本设计采用低压干式储气柜，拟利用产生的沼气作为UASB的部分热源.储气柜容积按日产量的40%进行计算，所需储气柜体积为：VG=831.25×0.4=332.5m3设计储气柜截面为圆形，取高度H=5m，则截面积为：A=VGH=332.5储气柜直径为：D=4A=4×66.53.4A/O-MBR组合工艺3.4.1设计参数设计进水流量：500m3/d；设计进水水质：CODcr=1425mg/L，BOD5=848.8mg/L，SS=630mg/L，TN=190mg/L，NH3-N=152mg/L，TP=25.5mg/L，色度140倍；设计出水水质：CODcr=285mg/L，BOD5=84.9mg/L，SS=31.5mg/L，TN=19mg/L，NH3-N=15.2mg/L，TP=15.3mg/L，色度70倍；反应温度：15℃；3.4.2设计计算（1）水质判断BOD5TN=BOD5TP=C/N，C/P均满足规范，可以采用A/O法脱氮除磷.（2）反应池相关参数脱氮速率：Kde（15）=Kde（20）1.08(15-20)=0.05×1.08(-5)=0.03kgNO3--N/（kgMLSS·d）式中：Kde（20）—水温20℃时的脱氮速率，0.05kgNO3--N/（kgMLSS·d）；Kde（15）—水温15℃时的脱氮速率，kgNO3--N/（kgMLSS·d）；T—水温，取15℃.排出生物反应池的微生物量XV，设Yt=0.6，y=0.7XV=yYt（S0−式中：XV—排出生物反应池的微生物量，kg/d；S0—进水BOD5浓度，mg/L；Se—出水BOD5浓度，mg/L；Q—设计水量，m3/d；Yt—污泥总产率系数，kgMLSS/kgBOD5，系统有初沉池时取0.3，无初沉池时取0.6~1.0，本设计取0.6；y—MLSS中MLVSS所占比例，本设计取0.7.反应池总容积：V=0.001QNt0−Nte取反应池容积为750m3.式中：V—反应池总容积，m3；Q—设计进水流量，m3/d；Nt0—进水总凯氏氮质量浓度，mg/L；Nte—出水总氮质量浓度，mg/L;X—混合液悬浮固体平均浓度，3gMLSS/L；水力停留时间：HRT=VQ=750式中：HRT—水力停留时间，h.取缺氧区水力停留时间：好氧区水力停留时间=1:4，故缺氧池水力停留时间为：HRT缺=HRT5=365式中：HRT缺—缺氧池水力停留时间，h.缺氧池体积：V缺=V5=7505式中：V缺—缺氧池体积，m3.好氧池水力停留时间：HRT好=4HRT5=4×36式中：HRT好—好氧池水力停留时间，h.好氧池体积：V好=4V5=4×7505式中：V好—好氧池体积，m3.（3）复核污泥、TN、TP负荷LS=QS0−SeVX=500×848.8−84.9污泥负荷应在0.1~0.2kgBOD5/kgMLSS·d，经计算反应池的污泥负荷满足设计要求.LTN=QNT0−NTeV好X=500×TN负荷应≤0.05kgTN/kgMLSS·d，经计算反应池的TN负荷满足设计要求.式中：NT0—进水TN浓度，mg/L；NTe—出水TN浓度，mg/L.LTP=QPT0−式中：PT0—进水TP浓度，mg/L；PTe—出水TP浓度，mg/L.TP负荷应≤0.06kgTN/kgMLSS·d，经计算反应池的TN负荷满足设计要求.（4）回流污泥回流污泥浓度：Xr=106SVIr=式中：Xr—回流污泥浓度，mg/L；SVI—污泥体积指数，取150mL/g；r—因素系数，取1.2.设混合液悬浮固体浓度X=3g/L，则污泥回流比为：R=XXr−X×100%=3000式中：R—污泥回流比.回流污泥量：QR=RQ=60%×500=300m3/d式中：QR—回流污泥量，m3/d；Q—设计进水流量，m3/d.混合液回流量：QRi=1000VKde（15）XNte式中：QRi—混合液回流量，m3/d；NteNke—出水NH3内回流比：RN=TN1−TN式中：RN—内回流比；TN—TN去除率.（5）剩余污泥曝气池挥发性悬浮固体浓度：XV=fX=0.75×3000=2250mg/L式中：XV—曝气池挥发性悬浮固体浓度，mg/L；f—沉淀池出水SS中VSS所占比例，一般取0.75.每日增长的挥发性活性污泥量：XV1=YQ（S0-Se）-KdVXV=0.6×500×（848.8-84.9）×10-3-0.05×750×2250×10-3=229.17-84.38=144.79kg/d式中：XV—每日增长的挥发性活性污泥量，kg/d；Y—活性污泥产率系数，取0.6kg/kgBOD5；Kd—15℃内源呼吸代谢系数，取0.05d-1.每日增长的活性污泥量：X2=XV1f+0.5Q(TSS0-TSSe)=144.790.75+0.5×500×（630-31.5）×10=342.67kg/d式中：X2—每日增长的活性污泥量，kg/d；0.5—不可降解和惰性悬浮物占TSS的百分数；TSS0—进水悬浮固体浓度，mg/L；TSSe—出水悬浮固体浓度，mg/L；湿污泥量：QA2=X21000（1−PA2）=342.67式中：QA2—湿污泥量，m3/d；PA2（6）生物反应池进出水系统①进水管反应池合建，进水与回流污泥进入进水竖井，混合后经配水渠进水潜孔进入缺氧池.反应池进水管设计流量：Q1=KZQ86400=1.45×50086400=0.0084m式中：Q1—反应池进水管设计流量，m3/s；KZ—变化系数，取1.45.管道流速采用0.8m/s，管道过水面积为：A=Q1v=0.00840.5d=4A=4×0.0105≈0.12m式中：A—管道过水面积，m2；v—管道流速，0.8m/s；d—进水管管径，m.取进水管管径DN150mm，校核管内流速：v=Q1A=②回流污泥管道QR=300m3/d=0.0035m3/s管道流速采用0.3m/s，管道过水面积为:A'=QRv=d’=4A'=4式中：A'—管道过水面积，m2v—渠道流速，取0.8m/s.d’—回流污泥管管径，m.取回流污泥管管径为0.15m，校核流速：v=QRA'=0.0035③进水竖井进水过孔流量：Q2=Q1+QR2=0.0084+0.00582=0.0071m3/s式中：Q2—进水过孔流量，m3/s.设孔口流速为0.5m/s，则孔口断面积为：A’’=Q2v=0.00710.5=0.014m式中：A’’—孔口断面积，m2；v—孔口流速，取0.5m/s.孔口尺寸取0.1m×0.14m，进水竖井平面尺寸为0.3m×0.42m.④出水堰及出水竖井Q3=0.422gbH2/3=1.86bH2/3式中：b—堰宽，取5m；H—堰上水头，m.取b=5m，Q3=Q2=0.0071m3/sH=3(Q3出水孔尺寸与进水孔尺寸相同.⑤出水管Q4=Q3=0.0071m3/s管道流速采用0.5m/s，管道过水断面面积为：A=Q4v=0.0071出水管管径d=4A=4×0.014取出水管管径为0.15m，校核流速：v=Q4A=0.00710.018=0.4（7）生物反应池主要尺寸①生物反应池生物反应池总体积为750m3，取有效水深h=5m，超高为0.5m，则池高H=5.5m，池长L=37.5m，池宽B=4m.校核长宽比：LB=37.54=6池长和池宽比大于5，小于10，满足设计要求.校核宽深比：BH=5池宽和有效水深比大于等于1，小于2，满足设计要求.②缺氧反应池缺氧反应池总容积为150m3，单组有效面积为：S1=Vh1=1505式中：S1—单组有效面积，m2；h1—有效水深，取5m.设池长l1=6m，则池宽为：b1=S1l1式中：b1—缺氧池池宽，m；l1—缺氧池池长，取5m.超高取0.5m，则缺氧池尺寸为L1×B1×H1=6m×5m×5.5m②好氧反应池好氧反应池总容积为600m3，单廊道容积为：V2=Vn=6003式中：V2—单廊道容积，m3；n—好氧池廊道数量，3个.设有效水深为h2=5m，则单组有效面积为：S2=Vh2=2005=40m式中：S2—单组有效面积，m2；h2—有效水深，取5m.好氧池廊道长度：b2=S2l2式中：b2—好氧池池宽，m；l2—好氧池池长，取24m.取好氧池超高为0.5m，则好氧廊道尺寸为l2×b2×h2=8m×5m×5.5m，则好氧池尺寸为L2×B2×H2=24m×5m×5.5m.（9）曝气系统设BOD5的分解速度常数k=0.23d-1，BOD5试验时间t=5d，则碳化需氧量为：D1=QS0−Se1−e=500×848.8−127.3=527.91-152.08=273.76kgO2/d式中：D1—碳化需氧量，kgO2/d；Q—设计流量，m3/d；S0—进水BOD5浓度，mg/L；Se—出水BOD5浓度，mg/L；k—BOD5分解速度常数，取0.23d-1；t—BOD5试验时间，取5d；XV1—每日增长的挥发性活性污泥量，kg/d；1.42—污泥的氧当量系数.硝化需氧量：D2=4.6Q(N0-Ne)-4.6×12.4%×XV=4.6×500×(176.7-30.0)×10-3-4.6×12.4%×132.07=337.41-75.33=262.08kgO2/d式中：D2—硝化需氧量，kgO2/d；N0—进水TN浓度，mg/L；Ne—出水NH3-N浓度，mg/L；12.4%—氮元素占挥发性活性污泥总量的比值.硝化菌比生长速率：μ=0.47NaKn+Nae式中：μ—硝化菌比生长速率，d-1；Na—出水NH3-N浓度，mg/L；Kn—硝化作用中氮的半速率常数，取1mg/L；T—水温，℃.污泥泥龄：c=F1μ=3×10.42式中：c—污泥泥龄，d；F—安全系数，取F=3.微生物同化作用去除的总氮量：NW=0.124×YS0−Se式中：NW—微生物同化作用去除的总氮量，mg/L；Y—活性污泥产率系数，取0.6kg/kgBOD5；S0—进水BOD5浓度，mg/L；Se—出水BOD5浓度，mg/L；Kd—15℃内源呼吸代谢系数，取0.05d-1.所需脱硝量=进水总氮量-出水总氮量-同化作用消耗的总氮量=190-9.5-39.56=140.94mg/L反硝化脱除的硝态氮：NT=500×140.941000=70.47kg/d反硝化脱氮产生的氧气量：D3=2.86NT=2.86×70.47=201.54kgO2/d总需氧量：O2=D1+D2-D3=273.76+262.08-201.54=334.3kgO2/d=13.93kgO2/h最大需氧量与平均需氧量之比为1.4，则最大需氧量为：O2(max)=1.4O2=1.4×334.3=468.02kgO2/d每去除1kgBOD5的需氧量=O2Q(=334.3500×=0.93kgDS/kgBOD5采用微孔曝气，微孔曝气器置于池底，距池底0.2m，淹没深度为4.8m.则曝气池微孔曝气装置时放点处绝对压力为：pb=p+9.8×103H=1.013×105+9.8×103×4.8=1.483×105Pa式中：pb—曝气池微孔曝气装置时放点处绝对压力，Pa；H—淹没深度，m.空气逸出池面时气体中氧的质量分数：Ot=21(1−EA)79+21(1−E式中：Ot—空气逸出池面时气体中氧的质量分数；EA—微孔曝气器的氧转移效率，取20%.查表得：水温为15℃时，氧在蒸馏水中的溶解度为cs(15)=10.15mg/L，cs(20)=9.17mg/L则曝气池混合液中平均氧饱和度为：csb(15)=cs(pb2.026×105+Ot42)=10.15×(1.454×10标准状态下的需氧量：Os=O2cs(20)α[βρcsbT式中：Os—标准状态下的需氧量，kg/h；cs(20)ρ—压力修正系数，取1；α—水质修正系数，取0.8；β—氧饱和修正系数，取0.95；c—曝气池内平均溶解氧浓度，取2mg/L.最大标准需氧量为：OS(max)=1.4OS=1.4×23.03=32.24kg/h好氧反应池平均时供气量：GS=OS0.28EA=23.030.28×0.2最大时供气量：GS（max）=1.4GS=1.4×411.25=575.75m3/h本设计采用橡胶膜微孔盘式曝气器，具体参数如下：表3-4橡胶膜微孔盘式曝气器具体参数表型号橡胶盘外径/（mm）膜片厚度/（mm）通气量/（m3/h）橡胶模材料橡胶模微孔盘式曝气器2601.81~4硅橡胶供风干管采用环状布置，则流量为：QS=GS(max）2=575.752=287.88m3/h设流速v=8m/s，则干管管径为：d=4QS式中：d—干管直径，m；v—管内流速，取8m/s.取干管管径为DN150mm.单侧供气支管流量：QS单=QS2=287.882=143.94m3/h单侧供气支管管径：d=4QS式中：d—单侧供气支管管径，m；v—单侧供气支管流速，取8m/s.取支管管径为DN100mm.双侧供气支管流量：QS双=GS(max）2×22设流速v=8m/s，则支管管径为：d=4QS式中：d—双侧供气支管管径，m；v—双侧供气支管流速，取8m/s.取支管管径为DN150mm.缺氧池为1格，每格内设搅拌机1台.缺氧池内设1台GSJ型双曲面立轴式搅拌机，该搅拌器具体参数如下表.表3-5GSJ型双曲面立轴式搅拌机具体参数型号叶轮直径/（mm）转速/（r/min）功率/（kW）服务范围/（m）质量/（kg）GSJ型双曲面立轴式搅拌机150030~502.2~33~65103.4.3污泥回流泵选择本设计回流污泥量为300m3/d，故选择三台AS10-12CB潜水式排污泵，两用一备，该排污泵具体参数见下表.表3-6AS10-12CB潜水式排污泵具体参数型号流量/（m3/h）扬程/（m）效率/（%）电机功率/（kW）泵质量/（kg）AS10-12CB66211.1303.4.4膜选择及膜片参数膜的种类繁多，按膜的结构型式分类，有平板型、管型、螺旋卷型及中空纤维型等.各种膜结构型式的特征比较如表3-5所示.表3-7膜结构型式特征比较膜构型管式中空纤维式板式螺旋卷式单位膜面积成本高低最高低更换膜费用低低最高高膜通量较高中等较高较高单位体积膜面积m2/m3差（20-30）很好（1.6万-3万）一般（400-600）好（800-1000）保留面积大低中等中等能耗高低中等中等抗污染性很好差好好更换方式膜管组件膜片组件中空纤维式膜具有耐压强度高，不易变形，造价相对较低，寿命较长，膜耐压性能好，不需支撑材料等优点；同时具有易堵塞，污染和浓差极化对膜的分离性能有很大影响等缺点.本次工程设计中选择三菱公司的60E0025SA型帘式膜组件，该膜组件为中空纤维膜，适合工业废水处理，价格比较便宜.表3-860E0025SA型帘式膜参数型号61E0040SA膜材料PVDF中空纤维膜方向垂直公称膜面积/m225公称孔径/μm0.4中空纤维膜外径/mm1.65膜片尺寸(D×W×H)/mm30×1250×2000过滤方式浸没抽吸过滤（从外-内过滤）膜间压差-5~30kPa常用温度/℃0～40原水pH范围1~11清洗pH范围1~11MLSS范围/mg/L建议适用范围：5000～10000单片膜通量/L/m2·h5~35干燥重量kg/片15集水管材料ABS树脂粘接材料聚氨基甲酸酯膜组件运行方式及工作参数：采用间歇抽吸、连续曝气的出水运行方式；处理能力：Qu=500m3/d=20.83m3/h；过滤时间：8min；空曝气：2min；有效膜面积：Sdu=25m2；膜通量：Ju=15L/m2·h.3.4.4MBR设计计算（1）生物反应池计算膜组件过滤时间：t=24×810膜组件处理水量：Q1=Qut=50019.2式中：Q1—膜组件处理水量，m3/h；Qu—设计出水水量，m3/d；t—过滤时间，h.过滤所需膜面积：Su=QuJu=20.83×100015式中：Su—过滤所需膜面积，m2；Ju—膜通量，L/m2·h.膜数量：Nu=SuSdu=1388.67式中：Nu—膜数量，帘；Sdu—公称膜面积，m2.取膜元件数量为56帘，每个膜组器配置28帘膜片，参数如下表：表3-960E0025SA×28型帘式膜组件参数项目规格尺寸/mm厚度2144宽幅1524高度2798重量/kg干燥1782湿润2741膜面积/m2700L型集水管必要数量/组96导管规格80A膜箱内部投影面积/m22.8曝气管SF-48最低水深/m3.6MLSS范围/mg/L5000~10000集水管材料ABS树脂粘接材料聚氨基甲酸酯膜槽送风机3.80m3/min×35kPa自吸泵17m3/h×15m反洗水泵56L/min×20m反洗水罐1500L流量计5立米/H设计膜箱数量：N=n28=56式中：N—设计膜箱数量，个；n—膜元件总量，帘.运行膜元件数量：n膜=2×28=56帘设计运行总膜面积：S’=NS0’=2×700=1400m2式中：S’—设计运行总膜面积，m2；N—膜箱数量，个；S0’—单个膜箱有效膜面积，m2.真实平均膜通量：Q平=1000Q1S'=1000×26.041400=18.6L/m式中：Q1—膜瞬时过滤水量，m3/h；S’—设计运行总膜面积，m2.按一行布置两个膜箱运行，每个膜箱的有效尺寸为：l×b×h=1.524m×2.144m×2.798m设膜箱与膜箱间间距为0.5m，膜池与池壁间间距为0.7m，则膜箱占地面积为：L×B×H=6.20m×3.00m×3.50m将两个模箱按照一行两列的摆放形式平均摆放在好氧池第三个廊道中.水力停留时间：HRT=24×VQ=24×7.5×5×4（2）廊道设计膜池水面上建设一条人员走道，方便工作人员进行膜池检查和维修，每条走道的宽度为1m，距离水面0.2m.（3）膜组件离线清洗当在线加药清洗不能恢复膜组件的过滤性能时，可将膜组件拆卸下来进行浸泡清洗.因此，设置一个L×B×H=5m×3m×5m的膜清洗池，用于膜组件的离线清洗，该清洗池可一次清洗2个膜箱.3.4.5产水泵选型本次设计中有一列膜池，产水泵设计流量为：Q=50019.2=26.04m3KWFB型密封自控自吸泵具有耐温、耐压、耐磨等优点。根据设计流量，本工程选用65KWFB25-20型密封自控自吸泵，具体参数如下表。表3-1065KWFB25-20型密封自控自吸泵具体参数表型号转速/（r/min）流量/（m3/h）扬程/（m）配用功率/（kW）自吸高度/（m）吸入口径/（mm）排出口径/（mm）65KWFB25-12.52960151453011.33.5混凝沉淀池3.5.1药剂投加混凝沉淀是污水深度处理的一种技术.混凝沉淀工艺的去除对象是污水中呈胶体和微小悬浮状态的有机和无机污染物，从而去除污水的色度和浊度.混凝沉淀不但具有去除悬浮颗粒的作用，还具有除磷的作用.化学除磷是通过混凝剂与污水中的磷酸盐反应，生成难溶化合物，使污水中的磷分离出来形成含磷污泥，然后将含磷污泥排出以达到除磷的目的.（1）药剂选择运行管理安全简便，而且投加量和产泥量均较少，对污泥性质无不良影响，有利于污泥处理系统的稳定运行.聚合氯化铝（PAC）是常用的无机盐混凝剂，具有运行管理安全简便，适应性强，用途广泛，絮凝体成型快，不需加碱性助剂，而且投加量和产泥量均较少等优点.故本设计采用PAC作为除磷药剂.（2）药剂投加点选定在混凝沉淀池中加入PAC，使得废水中的磷元素被分离出来形成含磷污泥，最后通过排出含磷污泥从而达到除磷的目的.（3）药剂投加量计算设计参数：污水水量：Q=500m3/d；混凝沉淀池去除TP浓度：15.3-0.77=14.53mg/L.设计计算：①Al的投加量X=aQC式中：X—Al的投加量，kg/d；a—投加系数，取3；Q—设计污水水量，m3/d；C—混凝沉淀池去除TP浓度，mg/L.②PAC的投加量：购买PAC固体中的Al2O3有效含量为28%，则Al的有效含量为14.8%.X’=X14.8%=21.80式中：X’—PAC投加量，kg/d；③污泥产量已知每千克用铝产生4.5kg污泥，则混凝沉淀池污泥产量为：X3=21.80×4.5=98.1kg/d式中：X3—混凝沉淀池污泥产量，kg/d.QA3=X31000（1−PA3）式中：QA3—湿污泥量，m3/d；PA3—污泥含水率，取98%.（4）加药设备选择设计选用JY-0.3/0.72A-1型加药装置，该加药装置药剂溶解槽有效容积为0.3m3，药剂箱总有效容积为0.72m3，一套加药设备，投药方式为ZJ型计量泵.3.5.2絮凝搅拌池（1）设计参数污水水量：Q=0.0058m3/s；停留时间：t2=30min絮凝搅拌池数量：n2=1个（2）设计计算①有效容积V2=60Qt2n2取有效容积为V2=11.2m2，池长L2=3.5m，池宽B2=1.6m，有效水深h2=2m，池深H2=3m，则总尺寸为：L2×B2×H2=3.5m×1.6m×3m②絮凝池搅拌机采用1套JBJ1-450型搅拌机，电机功率为0.37kW，转速为52r/min.3.5.4平流式沉淀池（1）设计参数污水水量：Q=20.83m3/h；停留时间：t3=2.5h；平流式沉淀池数量：n3=1个.（2）设计计算沉淀区表面积：A=Qt3q=20.83×2.5式中：A—沉淀区表面积，m2；Q—污水水量，m3/h；t3—停留时间；q—表面水力负荷，1m3/（m2·h）.综上，取沉淀区表面积为55m2.沉淀区有效水深：h3=qt3=1×2.5=2.5m式中：h3—沉淀区有效水深，m.沉淀区有效容积：V=Ah3=55×2.5=137.5m3式中：V—沉淀区有效容积，m3.沉淀池长度：L=3.6vt=3.6×1.8×2.5=16.2m式中：L—沉淀池长度，m；v—沉淀池水平流速，1.8mm/s.取沉淀池长度为16.5m.沉淀池总宽度：B=AL=5516.5=3.33m式中：B—沉淀池总宽度，m.取沉淀池总宽度为3.5m.校核长宽比：LB=16.53.5=4.71平流式沉淀池长度和宽度之比以4~5为宜，本设计满足要求，故取平流式沉淀池尺寸为L×B=16.5m×3.5m×3.5m.污泥区容积：V=QS1−S式中：S1—进水SS浓度，mg/L；S2—出水SS浓度，mg/L；T—清理污泥间隔时间，T=2d；γ—污泥浓度，γ=106mg/L；ρ0—污泥含水率，ρ0=98%.污泥斗高度：h4’=l2−l32tan60˚=5−3式中：h4’—污泥斗高度，m；l2—污泥斗上口长度，取5m；l3—污泥斗下口底部长度，取3m；污泥斗容积：V1=13h4’（S1+S2+S1S2）=13×1.73×(5×3+3×3+5×3×3×3)式中：V1—污泥斗容积，m3；S1—污泥斗上口面积，m2；S2—污泥斗下口面积，m2.污泥斗上部梯形部分上底长度：l1=a1+L+a2=0.5+16.5+0.5=17.5m式中：l1—污泥斗上部梯形部分上底长度，m；a1—沉淀池进水端穿孔配水墙距进水口距离，取0.5m；a2—出水端挡墙距出水口距离，取0.5m.梯形部分高度：h4’’=(L+a2-l2)i=(17.5+0.5-5)×0.01=0.13m式中：h4’’—梯形部分高度，m；i—梯形部分坡度，取0.01；梯形部分容积：V2=l1+l22h4’’b=17.5+52×0.09式中：V2—梯形部分容积，m3；b—污泥斗上口宽度，取5m.沉淀区总高：H=h1+h2+h3+h4’+h4’’=0.5+0.3+2.5+1.73+0.09=5.12m式中：H—沉淀区总高，m；h1—沉淀池缓冲区高度，取0.5m；h2—超高，取0.5m.3.6臭氧反应池3.6.1设计参数污水水量：Q=500m3/d=20.83m3/h=0.35m3/min；污水停留时间：t=30min；本设计拟采用两套臭氧氧化设备，1用1备3.6.2设计计算单座反应池有效容积：V1=Q1t=0.35×30=10.5m3式中：V1—单座反应池有效容积，m3；Q1—设计污水流量，m3/min；t—污水停留时间，min.取单座反应池有效水深h=2m，超高0.5m，则单座反应池尺寸为：L1×B1×H1=3.5m×1.5m×2m，每座臭氧反应池分为4格。反应池总容积：V=nV1=2×10.5=21m3式中：n—反应池数量，2座.取反应池总容积为21m3，池长L=3.5m，池宽B=3m，有效水深h=2m，超高0.5m，池深H=2.5m，则总尺寸为：L×B×H=3.5m×3m×2.5m臭氧反应池前设置清水池，水力停留时间为1h，则清水池体积为；V=Qt=20.83×1=20.83m3式中：V—清水池体积，m3；Q—流量，m3/h；t—水力停留时间，h.取清水池容积为21m3，池长L=3.5m，池宽B=3m，有效水深h=2m，超高0.5m，池深H=2.5m，综上清水池总尺寸为：L×B×H=3.5m×3m×2.5m清水格分为两格和臭氧池并列。臭氧接触池放置在室外，池体全封闭，池顶设尾气管将多余臭氧进行尾气收集、破坏并达标排放.臭氧尾气管安装是在池顶预埋刚性防水翼环，穿顶板的尾气管为一端带法兰的不锈钢316L材质短管，尾气短管通过法兰与尾气除雾器连接，除雾后的尾气进入尾气破坏装置进行尾气破坏，最终达标排放.目前，有实验证明臭氧投加量为30mg/L时具有较好的脱色效果.m臭氧=30×21×1000=630000mg=630g取变化系数k2=1.2，则臭氧发生器输出流量为：Q臭氧=k2m臭氧t=1.2×630式中：Q臭氧—臭氧发生器输出流量，kg/h；k2—变化系数，取1.2.故选取臭氧产生量为1kg/h的CF-G-2-1kg型中型臭氧发生装置台，臭氧产生量为500g/h的CF-G-2-500g型中型臭氧发生装置两台，每台臭氧发生装置配一台板式换热器和内循环冷却水泵，具体参数如下表.表3-11臭氧发生装置具体参数表型号气源臭氧产量/（g/h）臭氧浓度/（g/m3）功耗/（kw）L×B×H/（mm）CF-G-2-1kg氧气100080~1208.0~10.01400×800×1720CF-G-2-500g氧气50080~1204.0~5.01300×800×17003.6.3臭氧设备间臭氧发生装置两端留出2m检修空间，与其他设备之间间距1.5m，综上臭氧设备间尺寸取L×B×H=10m×10m×3m.房间完全采用独立的供暖、通风和室外出入口，对于可能被臭氧泄露污染的封闭空间两分钟换气一次.设置臭氧泄露报警仪与换气装置和臭氧发生装置联动.3.7储泥池3.7.1设计参数UASB产生的剩余污泥：8.31m3/d；AO-MBR产生的剩余污泥32.27m3/d混凝沉淀池产生的化学污泥：4.9m3/d；污泥最大停留时间：t=12h.3.7.2设计计算（1）每日污泥产量QA=QA1+QA2+QA3=8.31+32.27+4.9=47.48m3/d式中：QA—每日污泥产量，m3/d；QA1—UASB每日产生的剩余污泥量，m3/d；QA2—AO每日产生的剩余污泥量，m3/d；QA3—MBR及混凝沉淀池每日产生的化学污泥量，m3/d；应每日产生污泥量较少，故选用竖流式沉淀池，储泥池数量为1座.（2）储泥池体积V=QAt24n=式中：t—污泥最大停留时间，h；n—反应器数量，1座；取污泥斗上边长a1=2m，污泥贮池边长a=4m，储泥池有效水深h2=3m，污泥斗底为正方形，污泥斗底边长b=1m，污泥斗倾角α=60˚，则污泥斗高度为：h3=tanαa+b2=tan60˚×2+1式中：h3—污泥斗高度，m；a1—污泥斗上边长，取2m；b—污泥斗底边长，取1m；α—污泥斗倾角，取60˚.取h3污泥斗高度为4.5m，则储泥池体积为：V=a2h2+13h3（a12+a1b+b2=42×3+13×4.5×（22+2×1+12=58.5m3＞6.805m3式中：V—储泥池体积，m3；h2—储泥池有效水深，取3m；a—污泥贮池边长，取4m.取储泥池超高h1=0.5m，则储泥池高度为：H=h1+h2+h3=0.5+3+2.6=6.1m式中：H—储泥池高度，m；h1—储泥池超高，取0.5m；h2—储泥池有效水深，取3m；h3—污泥斗高度，m；（3）管道部分设计储泥池中设置DN=400mm的吸泥管.（4）搅拌机选择查阅相关资料，选择QJB0.55/4-220/3-1400型潜水搅拌机，具体参数如下表.表3-12QJB0.55/4-220/3-1400型潜水搅拌机参数表潜水搅拌机型号功率/（kW）叶轮直径/（mm）叶轮转速/（r/min）电流/（A）推力/（N）QJB0.55/4-220/3-14000.5522014001.61453.8污泥脱水机房本工程设计采用机械脱水，选择离心脱水机为污泥脱水设备.本项目每天产生污泥量为92.14m3/d.设计选用1台中国杭州三力机械有限公司生产的LW430A型高效率离心脱水机，每天工作7h，脱水机具体参数如下表：表3-13LW430A型卧式螺旋卸料沉降离心脱水机参数表脱水机型号标准处理量/（m3/h）L×B×H/（mm）转鼓转速/（r/min）电动机功率/（kW）质量/（kg）LW430B13~383620×950×1400Max410030&114180取脱水机房尺寸为L×B×H=8m×5m×3m.

第4章平面布置与高程布置4.1平面布置4.1.1平面布置原则本设计平面布置应符合以下原则：（1）平面布置应该考虑远近期结合，若条件满足，可按远期规划水量布置，分期建设.污水厂应安排充分的绿化带；（2）处理构筑物布置应紧凑，各构筑物间的管、渠应便捷，避免迂回曲折，减少水头损失；（3）处理构筑物间应保持一定距离，以便铺设连接管渠；（4）以节约用地为原则，根据污水厂各构筑物功能及工艺要求，结合厂址地形、气象和地质条件等因素，使总平面图布置合理、紧凑、经济、节约能源，便于施工、维护和管理.4.1.2构筑物平面尺寸（待改）本设计构筑物及其平面尺寸如下表：表4-1构筑物平面尺寸序号构筑物尺寸（L×B或D）m个数占地面积/m21回转式固液分离机2.6×0.8512.212调节池10×1011003UASB10×821604储气池9.2166.445A/O-MBR30×511506膜清洗池5×41208絮凝搅拌池3.5×1.615.69平流式沉淀池16.5×3.5157.7510臭氧反应池3.5×1.5210.511臭氧设备间10×10115012储泥池4×4110513脱水车间8×514014化验室及办公室20×10120015鼓风机房10×616016清水池3×2212具体厂区布置图见附图1.4.2高程布置4.2.1高程布置原则本设计高程布置应符合以下原则：（1）尽量采用重力流，减少提升；（2）处理水在常年绝大多数时间里能自流排入水体；（3）计算水头损失时，应考虑最大流量、雨天流量和事故时流量增加，留有余地.4.2.2高程计算本工程设计各构筑物高程布置如下表，具体空间布置见附图2.表4-2各构筑物高程布置构筑物名称构