某碳酸饮料厂生产废水处理站工艺设计

.理工学院水污染控制工程课程设计题目：某碳酸饮料厂 生产废水处理站工艺设计姓 名：XXX学 号：XXXXXXX学 院：环境工程与化学学院专 业：环境工程指导教师：XXXXX2016年X月 X日Word文档.某碳酸饮料厂生产废水处理站工艺设计摘 要本设计为某碳酸饮料厂生产废水处理站工艺设计，处理规模为3000m3/d，COD为3000mg/l，BOD5为1800mg/l，SS为600mg/ l，设计出水水质执行《污水综合排放标准》GB8978-1996 规定的一级标准。经查阅资料，通过工艺比选，确定采用厌氧生物处理法及传统活性污泥法为该污水处理厂的主体处理工艺，该工艺具有处理流程简单、操作管理方便、出水水质好、工艺可靠、建设投资省和运行费用低等优点。在此基础上，确定了污水处理流程为：细格栅、UASB反应器、SBR反应池、消毒池、出水；污泥处理流程为：集泥井、污泥浓缩池、污泥脱水车间、泥饼外运。进行了各单体构筑物的工艺设计和计算，污水处理厂的平面布置，水力计算和高程设计等。在此基础上，完成了平面图、高程图设计和图纸绘制。本工程的实施将显著改善受纳水体水质，同时间接产生经济效益，促进经济可持续发展，达到了出水水质的要求。关键词：碳酸饮料生产废水 厌氧生物处理法 SBR好氧反应池Word文档.目 录第1章课程设计任务书.......................................................................21.1设计资料...................................................................................21.1.1水量、水质资料.............................................................21.1.2用地资料：.....................................................................31.2设计要求...................................................................................31.2.1设计内容：.....................................................................31.2.2设计要求：.....................................................................4第2章工艺流程的确定.......................................................................52.1基本工艺路线的确定...............................................................52.2厌氧处理工艺选择...................................................................52.3好氧处理工艺选择....................................................................62.3.1SBR法具有的特点：......................................................62.3.2碳酸饮料设备冲洗废水处理工艺流程...........................7第3章处理工艺构筑物设计计算........................................................83.1格栅槽的设计...........................................................................83.1.1格栅的设计.....................................................................83.1.2栅条间隙数n..................................................................83.1.3格栅总宽度B..................................................................93.1.4过栅水头损失.................................................................93.1.5栅后槽的总高度H.........................................................93.1.6格栅的总长度L............................................................103.1.7每日栅渣量W...............................................................113.1.8过格栅进出水水质.......................................................113.2调节池的设计.........................................................................113.2.1设计说明.......................................................................113.2.2设计计算.......................................................................123.2.3过调节池进出水水质...................................................133.3UASB反应器设计....................................................................14Word文档.3.3.1UASB反应器的组成......................................................143.3.2UASB反应器工作原理..................................................143.3.3参数选取.......................................................................143.3.4反应器尺寸...................................................................153.3.5进水分配系统的设计...................................................153.3.6三相分离器的设计.......................................................173.3.7沉淀区的设计：...........................................................173.3.8气液分离设计：...........................................................193.3.9分隔板的设计：...........................................................203.3.10UASB反应器中污泥产量的计算................................213.3.11排泥系统的设计.........................................................213.3.12出水系统的设计计算：.............................................223.3.13沼气收集系统的设计.................................................233.3.14UASB进出水水质.......................................................233.4SBR反应器设计计算..............................................................243.4.1设计说明........................................................................243.4.2工艺设计计算...............................................................243.4.3平面尺寸计算...............................................................253.4.4进出水排泥系统...........................................................263.4.5曝气系统工艺计算.......................................................263.4.6SBR池进出水水质........................................................293.5消毒池设计计算.....................................................................293.5.1消毒剂的投加...............................................................303.5.2平流式消毒接触池.......................................................303.6污泥处理系统................................................................................313.6.1产泥量............................................................................313.6.2污泥处理方式...............................................................323.6.3集泥井容积计算...........................................................323.7污泥浓缩池设计计算..............................................................323.7.1设计说明.......................................................................323.7.2设计计算.......................................................................32Word文档.3.7.3排水和排泥....................................................................333.8污泥脱水系统.........................................................................343.8.1污泥产量.......................................................................343.8.2药剂用量.......................................................................343.8.3污泥脱水车间面积........................................................34第4章污水处理站平面布置和高程布置..........................................354.1构筑物和建筑物主要设计参数..............................................354.2污水处理站平面布置..............................................................354.3污水处理站高程布置..............................................................36第5章项目预算与概算.....................................................................375.1投资估算与效益分析建设费用..............................................37第6章劳动定员................................................................................38总结.....................................................................................................39谢辞.....................................................................................................40参考文献...............................................................................................41Word文档.前 言近年，我国碳酸饮料产业发展迅速，其产量逐年上升。与此同时，碳酸饮料厂也向环境中排放了大量的有机废水，每生产1t碳酸饮料约需要大约10～30t的新鲜水，并会相应地产生10～20t废水，由于该废水含有较高浓度的碳水化合物、脂肪、纤维、脂肪、废酵母、酒花残渣等有机无毒成分，排入天然水体后将大量消耗水中的溶解氧，既造成水体缺氧，还能促使水底沉积化合物的厌氧分解，产生臭气恶化水质。上述成分多来自碳酸饮料生产原料，弃之不用不仅造成资源的巨大浪费，也降低了碳酸饮料生产的原料利用率，因此，在粮食缺乏水资源供应紧张的今天，如何既有效地处理碳酸饮料废水又充分利用其中的有用资源，已成为环境保护的一项重要任务，本次课程设计将从所学的环境工程、水污染控制工程等专业知识角度，提出自己的碳酸饮料生产废水处理设计方案。本设计通过了解该碳酸饮料厂生产废水水质资料，对比拟采用UASB法+SBR反应池来进行处理碳酸饮料废水,使其CODcr,BOD5，SS,有效去除以达到废水处理站执行《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级标准；同时根据污水处理站地形、面积等资料设计了污水处理站平面布置图和高程设置图。碳酸饮料废水得到较好的处理,既避免了其可能带来的环境污染问题，也能为企业节省大量排污费用有良好的环境效益，经济效益、社会效益。Word文档.第1章 课程设计任务书1.1 设计资料某饮料公司主要生产中、高档次饮料，主要产品为碳酸饮料，碳酸饮料主要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：即糖浆的制备、碳酸水的制备、洗瓶罐装封口等。生产过程中，废水主要来自罐装区的洗瓶水、冲洗水、碎瓶饮料和糖浆缸冲洗水以及设备和地面的冲洗水。其中设备和地面的冲洗水量最大，有机物浓度较低且水量较均匀，其排放量占总废水量70%以上。混合废水有机物含量高，间歇排放，水质水量不均匀，尤其废水量随季节波动大。1.1.1 水量、水质资料该厂的处理水量经监测，日平均流量定为3000m3/d，日变化系数为1.4。经过监测及对排放水质的要求（《污水综合排放标准》GB8978-1996）一级标准），设计进出水水质如下表所示：表1-1设计进出水水质项目CODCr(mg/L)BOD5(mg/L)SS(mg/L)pH设计进水水质300018006005-12设计出水水质6020706-9经过小试实验，处理污泥所用化学药品及用量如下表所示：表1-2 处理污泥所用化学药品及用量药品名称 单位 数量PAM（聚丙烯酰胺） mg/L 1Word文档.1.1.2 用地资料：废水处理站占地如下图所示，为一70m×40m的矩形区域，在厂内的一个角落。原排水管距围墙距离为3m。管底标高为-4.00m，污水渠的最高水位为-4.20m(以厂内地面为±0.00米)。废水处理站的东西侧均为居民区。主导风向为西南风。厂区内排水制度为采用分流制，单独设雨水系统，由雨水井收集后直接排到污水渠中。为了美化环境，厂区内应大量绿化。图1-1 废水处理站占地图1.2 设计要求1.2.1 设计内容：1．工艺流程的选择确定：污水处理工艺流程的选择应根据原水水质与处理后排放水要求达到的水质之间的差距、处理规模、水处理试验资料、处理厂地区有关的具体条件等因素综合分析，进行合理的工艺组合。要说清楚工艺原理和选择思路。2．选择各构筑物的形式和数目：说明构筑物的类型、数量、规格尺寸、材料结构，若有配套设备，还应指明设备的种类、规格、型号、数量及运行方式。3．各构筑物的设计和计算：设计各构筑物和主要构件的尺寸，设计时要考虑到构筑物及其构造、施工上的可能性，并符合建筑模数的要求。主要构筑物的设计计算；主要构筑物相关参数的选取。4．平面布置：根据各构筑物的确切尺寸，确定各构筑物在平面布置上的确切位置，并最后完成平面布置。确定各构筑物间连接管Word文档.道、检查井的位置。污水处理厂平面布置的具体原则及要求。高程布置：通过水力计算。确定各构筑物的高程（相对地面标高），使水能够顺利流过各处理构筑物。污水处理厂高程布置的具体原则及要求。高程布置如何降低土建投资及如何便于主要构筑物的排空检修。工程概算：通过对一些参考定额估算，完成工程概算，主要内容包括： 1.工程费用2.其他费用3.人员编制及运行成本。绘图：绘制污水厂平面布置图、高程图2张（2#图）。1.2.2 设计要求：编写一份完整的设计计算说明书并打印装订成册，用AUTOCAD绘制污水厂平面布置图、高程图各一张，并用2#图纸打印，绘图要符合机械制图规范、仿宋字合格、尺寸标注正确。Word文档.第2章 工艺流程的确定2.1 基本工艺路线的确定据分析，在该碳酸饮料厂生产中，废水主要来自罐装区的洗瓶水、冲洗水、碎瓶饮料和糖浆缸冲洗水以及设备和地面的冲洗水。其中设备和地面的冲洗水量最大，有机物浓度较低且水量较均匀，其排放量占总废水量70%以上。混合废水有机物含量高，具有易生化性（BOD5/COD=0.6，大于0.45），间歇排放，水质水量不均匀，尤其废水量随季节波动大。对比设计进水水质和处理出水水质，污染物的去除率分别达到：COD98%，BOD598.9%，SS88.3%。由于进水水质和处理效率均很高，应采用厌氧-好氧的处理路线，废水首先通过厌氧处理装置，大大去除进水有机负荷，获得能源---沼气，并使出水水质达到好氧处理可接受的浓度，再进行好氧处理后达标排放。2.2 厌氧处理工艺选择近年来，厌氧处理技术得到很快发展，常用的先进技术有厌氧接触工艺、上流是厌氧污泥床和厌氧过滤器。厌氧接触法属于传统厌氧消化技术的发展。它采用完全混合式消化反应器，适合于处理含悬浮固体很高的废水，预处理要求低，需要设置池内完全混合搅拌，池外还要设消化液沉淀池。其处理效率比传统厌氧消化技术有提高，但中温消化时容积负荷只有1.0-3.0kgCOD/(m3?d)，其水力停留时间仍然较长，要求的消化体积大。本工程处理对象为易生化处理的废水，为提高处理效率节省工程投资和占地，不宜采用厌氧接触法。上流式厌氧污泥床（UASB），采用了滞留型厌氧生物技术，在底部有污泥床，依据进水与污泥的高效接触提供高的出去率，依靠顶部的三相分离器，进行气、液、固分离，能使污泥维持在污泥床内而减少流失。因而生物污泥停留时间长，处理效率高，适合于处理Word文档.较易生化讲解，COD和SS浓度均较高的废水（一般进水SS不大于4000mg/L）。常温下，对于较易生物降解的有机废水，容积负荷可达4-8kgCOD/(m3?d)，中温条件下，可达更高的负荷。厌氧过滤器采用附着型厌氧生物技术，在反应器内充填一部分填料，使生物污泥附着在填料上生长，不易随出水流失，且填料对于改善水流均匀性有益，并起到一定过滤截留作用。但反应器内填料易发生堵塞现象，因此不适合处理有机物浓度过高的废水，且进水SS浓度要求较低，一般要求SS<200mg/L。尽管厌氧过滤器抗冲击负荷能力大，处理效率亦高，但不适合本工程进水水质（SS浓度较高）。综以上分析，结合工程资料，本工程废水厌氧处理装置采用UASB。2.3好氧处理工艺选择有机废水经厌氧处理，出水的BOD5/COD会降低，出水可生化性较原污水差。采用一般好氧生物处理方法，处理厌氧处理出水，其COD去除率约只有60%，而处理同等浓度的原有机废水可达80%。尽管采用生物膜法处理效果可能稍好，但难以适应250mg/L的来水。近年发展了一些处理这类废水的工艺技术，如A-B法活性污泥工艺、氧化沟活性污泥法、SBR法等。这些方法均可以对不易生化降解的有机废水或厌氧处理出水有较好效果。2.3.1SBR 法具有的特点：由于采用间歇运行，运行周期每一段有适应基质特征的优势菌群存在；污泥不断内循环，排泥量少，生物固体平均停留时间长；沉淀和排水时水流处于静止状态，故处理效果优于一般活性污泥法。由于进水、曝气、沉淀、出水等工序在一个池内进行，省去了沉淀池和污泥回流设施，故而其工程投资和占地面积均小于一般活性污泥法。Word文档.2.3.2碳酸饮料设备冲洗废水处理工艺流程碳酸饮料厂碳酸饮料设备冲洗废水处理工艺流程如图2-1所示。污水提升泵原污格栅调节池消毒池 SBR池 UASB反应器出水污泥集泥井泥饼外运脱水机房浓缩池污泥泵图2-1碳酸饮料设备冲洗废水处理工艺流程Word文档.第3章 处理工艺构筑物设计计算3.1 格栅槽的设计3.1.1 格栅的设计设计说明格栅主要是拦截废水中的较大颗粒物和漂浮物，以确保后续处理的顺利进行。污水设计水量数据平均流量Q平均=3000m 3/d=125m 3/h=0.035m 3/s变化系数1.4所以，最大设计流量Qmax KzQ平均 1.4×3000=4200m 3/d=175m 3/h=0.049m 3/s栅条选圆钢，栅条宽度S=0.01m，栅条间隙b=0.02m，污水沟水深h=0.2m。格栅安装倾角α=60°，便于清渣操作。3.1.2 栅条间隙数nQmaxsin0.049sin60n15.2（3-1）bhv0.020.20.7取16。式中：Qmax---最大设计流量，m3/s；b---栅条间隙，m；h-- 栅前水深，m；v--- 污水流经格栅的速度，一般取0.6-1.0m/s ；---格栅安装倾斜角，（°）；sin---经验修正系数。校核平均流量是过栅流速为0.51m/s，偏小。设计最大流量时过栅流速为0.9m/s，则栅条间隙数n=12.67，取13。格栅的间隙数量n确定以后，则格栅框架内的栅条数目为n-1。Word文档.3.1.3 格栅总宽度BBSn1bn0.0113-10.02130.38m（3-2）B---格栅槽宽度，m；S---栅条宽度，m；b---栅条净间隙，m；N---栅条间隙数。栅槽实取宽度B=0.4m，栅条14根。3.1.4 过栅水头损失h2kh030.0150.045m（3-3）h0v20.72sin600.015m（3-4）sin0.712g2gh2---过栅水头损失，m；h0---计算水头损失，m；阻力系数，其值与栅条的几何形状有关，其中圆形栅条4S31.790.01b0.710.02g---重力加速度，取9.81m/s2；k---系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增大倍数，一般采用k=3。3.1.5 栅后槽的总高度HH=h+h 1+h2=0.2+0.3+0.045=0.55m（3-5）式中：H--- 栅后总高度，m；h--- 栅前水深，m；h1--- 格栅前渠道超高，取h1=0.3m；h2---格栅的水头损失。Word文档.3.1.6 格栅的总长度LL=L1+L2+0.5m+1.0m+H10.20.50.20.51.0hh12.1mtgtg603-6）Word文档.式中：L1---进水渠渐宽部位的长度，m，BB10.4-0.3，其中1为进水渠道宽度，取0.3m122tg1tg15进水渠道渐宽部位的展开角度，取15°；L2---格栅槽与出水渠连接处的渐窄部位的长度，一般取L2=0.5L1；H1--- 格栅前槽高，m。3.1.7 每日栅渣量WWQmaxW1864000.0490.05864000.15m3/d（3-7）Kz10001.41000式中：W----每日栅渣量，m3/d；W1---单位体积污水栅渣量，m3（/103m3污水），一般取0.1-0.01，细格栅取大值，粗格栅取小值；Kz---污水流量变化总系数。W=0.15m3/d<0.2m3/d，故采用人工清渣方法。3.1.8过格栅进出水水质表3-1过格栅进出水水质项目CODCr(mg/L)BOD5(mg/L)SS(mg/L)pH设计进水水质300018006005-12设计出水水质300018005405-123.2 调节池的设计3.2.1 设计说明根据废水水质及排放规律，后续处理构筑物对水质水量稳定性的要求，调节池停留时间取经验值6.0h。调节池采用半地下式，便于利用一次提升，并便于污泥重力排入集泥井，并有一定的保温作用，由于调节池内不安装工艺设备或管道，考虑土建结构可靠性，故障少，只设一个调节池。饮料厂所有废水经过格栅槽，由提升泵Word文档.排入调节池，废水在调节池中水质pH可达6-9，适合后续工艺中微生物的生长。3.2.2设计计算调节池调节周期T=6.0h，混合时间60min。Q平均T1256.0750m3（3-8）1.调节池有效容积Wn1式中W——有效容积（m3）；平均——处理水量（m3h）；QT——池调节周期（h）；n——池数（n1）。则均衡池钢砼结构，尺寸LBH12m12m5.5m792m3（3-9）2.搅拌装置①搅拌器外缘速度：v 3.0ms(一般采用1.5~3.0ms，设计中取3.0ms）②搅拌器直径：D023128.0m设计中取8m③搅拌器宽度：B0.1101m④搅拌器层数：H:D5.580.691.2~1.3，设计中取一层⑤搅拌器页数：Z8⑥搅拌器距池底高度：0.5D00.58.04m⑦搅拌器转速：n060v603.07.12r/minD03.148.0（3-10）式中：n0 ——搅拌器转速（rmin）；——搅拌器外缘速度（ms）；D0——搅拌器直径（m）。搅拌器角速度：2v23.0D00.75rads8.0(3-11)⑧轴功率：N2cw3ZBR40.510000.7538144408g408107.93kw(3-12)9.81Word文档.N2——轴功率（kw）；c——阻力系数，0.2~0.5，取0.5；——水的密度（kgm3）；——搅拌器角速度（rads）；Z——搅拌器页数，8；B——搅拌器层数，1；R——搅拌器半径R=D0/2=4m；g——重力加速度（ms2）。⑨所需轴功率:N1WG2102WG21.02910-47925002199.75kw102102(3-13)式中：N1——所需周光功率（kw）；——水的动力黏度（Pas）；W——混合池容积（m3）；G——速度梯度（s1），一般采用500~1000s1，取G 500s1。N1 N2,不能满足要求，所以需要调整，将搅拌器层数B改为B 2，'0.510000.7538244N1,可行。则N24089.81215.86kw⑩电动机功率：N3N2'215.86253.95kw(3-14)n0.85式中：N3——电动机功率（kw）；N2——设计轴功率（kw）；n——传动机械效率；设计中取n0.85；3.2.3 过调节池进出水水质饮料厂废水经调节池，主要是pH变化，其他项目变化不大。调节池进出水水质具体如表3-2。表3-2 调节池进出水水质Word文档.项目CODCr(mg/L)BOD5(mg/L)SS(mg/L)pH设计进水水质300018006005-12设计出水水质300018005406-93.3UASB 反应器设计3.3.1UASB 反应器的组成UASB反应器由反应区、进出水管道和位于上部的三相分离器组成。以上部件通过钢筋混凝土、钢材、塑料等材料建造，反应器的下部具有良好凝聚和沉淀性能的高质量分数厌氧污泥形成污泥床。3.3.2UASB 反应器工作原理UASB是为解决厌氧反应器中微生物浓度问题而开发的一种新型反应器。在UASB反应器中，废水均匀地引入反应器的底部，污水自下而上通过污泥床，废水与污泥颗粒的接触过程中发生厌氧反应，产生的沼气引起反应器内部的循环，利于颗粒污泥的形成与维持。在污泥层产生的一些气体附着在污泥颗粒上并向反应器顶部上升。上升到表面的污泥碰击三相分离器气体反射板的底部，引起附着气泡的污泥絮体脱气。释放气泡后的污泥颗粒将沉淀到污泥床的表面，气体则被收集到反应器顶部的三相分离器集气室。置于集气室单元缝隙下的挡板的作用是气体反射器和防止沼气气泡进入沉淀区，否则将引起反应器内沉淀区的紊动，阻碍颗粒沉淀。包含一些剩余固体和泥颗粒的液体则在经过分离器缝隙后进入沉淀区。3.3.3 参数选取3 3 3设计流量Q平均=3000m /d=125m /h=0.035m /sCOD(mg/L) ：进水3000，出水300；反应温度/℃：25反应区有效深度h1：5.0m空塔水流速度u：≤1.0m/h空塔沼气上升速度ug：≤1.0m/hWord文档.污泥层高度：2.5—3.5m沼气产率：0.4m3/kgCOD污泥产率：0.07kgTSS/kgCOD3.3.4反应器尺寸Q平均=3000m3/d=125m3/h，设UASB有机COD负荷为9kgm3dUASB反应器的有效容积V有效计算V有效QCoCeNv300030003001039900m3式中：Q---设计处理量，3000m3d；Co，Ce---进出水COD的浓度，mgL；Nv---COD容积负荷，9kgCODm3d。UASB反应器的形状及尺寸的确定污水上升流速一般为0.6~0.9mh，取0.8mh。则表面积AQV1250.8156.25m2,取160m2。有效高度h19001605.63m，取5.7m。拟建4个相同的池子（便于管理与维护），单池面积f160440m2设L:B1:1（长宽比一般取1：1~4：1），计算得L=8m，B=5m合理性验证：空塔水流速度QF1258540.78mh1.0mh，合理。反应器尺寸为：4855.7水力停留时间（HRT）和水力负荷率（Vr）900247.2h（取8h）HRT3000VrQA3000241600.78m3m2h对于颗粒污泥，水力负荷Vr0.1~0.9m3m2h，符合要求。3.3.5进水分配系统的设计1.布水点的设置 由于所取容积负荷为9.0kgCOD/m3d，所以每个点的布水负荷面积大于2m2；本设计池中共设置60个布水点，则每个点的负荷面积为：Word文档.Si Sn 16060 2.67m2 2m2，符合要求。配水系统形式 本设计采用 U形穿孔管配水，一管多孔式为配水均匀，配水管中心距可采用1.0~2.0m，出水孔孔距也可采用，孔径一般为1.0~2.0mm，常采用15mm，孔口向下或与垂线呈45方向，每个出水孔的服务面积一般为2.0~4.0 m2。配水管中心距池底一般为20~45 mcm，配水管的直径最好不小于100mm。为了是穿孔管各孔出水均匀，要求出口流速不小于2ms。本设计中进水总管管径取150mm，流速约为1.2ms。单个反应器中设4根直径为75mm的支管，每两根之间的中心距为1.25m，每根管上有3个配水孔，孔距为1.6m，每个孔的服务面积1.61.252m2，孔口向下。共设60个布水孔，出水流速u选为2.0ms，则孔径为：d4Q3600nu1241253600603.142.0120.019m本装置采用连续进料方式，布水孔孔口向下，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。为了增强污泥和废水之间的接触，减少底部进水管的堵塞，设计中布水管离UASB反应器底部200mm。上升水流速度和气流速度：本次设计中常温下容积负荷Nv 9.0kgCOD/m3d，沼气产率r 0.4m3kgCOD，采用厌氧消化污泥接种，空塔水流速度uk 1.0mh；空塔沼气上升速度ug1.0mh。空塔水流速度：ukQK1251600.78mh1.0mh（符合要求）空塔气流速：ugQCOrs1252.70.90.41600.76mh1.0mh（符合要求）式中---COD的去除率，去9000。r---沼气产率，0.4m3kgCODCO---COD的去除量：CO3.00.92.7kgm3布水器配水压力计算：H4h1h2h3，其中布水器配水压力其中布水器配水压力最大淹没水深h15.7mH2O；UASB反应器水头损失h21.0mH2O；布水器布Word文档.水所需自由水头h3 2.5mH2O，则H4 9.2mH2O。3.3.6 三相分离器的设计三相分离器有气液分离、固液分离和污泥回流等3个功能，其组成分为气封、沉淀区和回流缝3个部分。三相分离器设计的主要要点如下：①器壁与水平面的夹角应在45~60之间。②气体分离器之间间隙面的面积与反应器总表面积之比应不小于1500~2000。气体分离器的高应在1.5~2m之间。④为了防止上升的气泡进入沉淀区，设在气体分离器下部的折射板与之重叠部分应在10~20mm之间。⑤气体出口管的直径应足够大，以保证气体能顺利逸出，在可能出现泡沫的情况下更应该如此。⑥若待处理污水起泡问题比较严重，则应在气体收集罩顶部设置除泡沫喷嘴。3.3.7 沉淀区的设计：与短边平行，沿长边布置3个集气罩，构成 2个分离单元，则一共设置8个三相分离器。三相分离器单元结构示意图如下：Word文档.图3-1 三相分离器三相分离器的长度为B三相=5.5m，每个单元宽度为5.522.75m，其中沉淀区长B18m（即UASB池形的设计宽度），宽度b5m，集气罩顶宽度a0.5m，沉淀室底部进水口宽度b12m。沉淀区面积S1nB1b882.75176m2沉淀区表面负荷qQS11251760.71m3m2h1.0m3m2h（符合要求）。沉淀室进水口面积S2nBb1425240m2沉淀室进水口水流上升速v2QS2125801.56m3m2h2.0m3m2h（符合要求）沉淀区斜壁角度与深度设计：三相分离器沉淀区斜壁倾斜角度应在4560之间；超高h10.5m；集气罩顶以上的覆盖水深h20.5m；沉淀区斜面的高度h30.6m。则倾角：arctanh30.5bb1arctan0.60.52.75257.99（符合要求） 。Word文档.3.3.8 气液分离设计：图3-2 气液分离设计如图3-2所示：设倾角60，70，b21.2m，分隔板下端距反射锥的垂直距离MN0.6m，则缝隙宽度L1MNsin0.6sin600.5m。废水流量为3000m3d，根据资料设有0.7Q2100m3d的废水通过进水缝进入沉淀区，另外Q900m3d的废水通过回流缝进入沉淀0.3区，则vM0.3Q24nL1B9002480.551.88mhMCb22sin1.22sin0.693m设BC1m，则MBBCMC10.6930.307mAB2BCcos3021cos301.732mBDADAB2cos201.7322cos200.922mCDBCsin30BDsin201sin300.922sin200815m则h5CDMNMCcos0.8150.60.693cos601.069m条件校核：设能分离气泡的最小直径为dg0.01cm，常温下清水运动黏滞系数r1.01102cm2s，废水密度11.03gcm3，气体密度g1.2103gcm3，气泡碰撞系数0.95，则有斯托克斯公式：vNg1gdg218可以求得气泡上升速度为：vN0.959811.031.21030.012182.01020.266cms9.58mh验证：vNvM9.581.8755.1Word文档.MNMB 0.60.307 1.95可见vN vM MNMB合理。所以，该三相分离器可dg 0.01cm的沼气泡，分离效果良好。3.3.9 分隔板的设计：从图中可以看出b20.6m，b30.5bb20.52.750.60.775m上面已经计算出，气体因受浮力的作用，气泡上升速度在进水缝中vN 9.58mh ，沿进水缝向上的速度分量为vNsin 9.58 sin58 8.12mh，则进水缝中水流速度应该满足8.12mh,否则水流把气泡带进沉淀区。假设水流速度ν刚好等于8.12mh，前面计算中已经设有1400m3d废水通过进水缝进入沉淀区，则三相分离器的进水缝纵截面总面积为：S进水缝Q进水缝v2100248.1210.78m2总共有8组（16条）进水缝，每条进水缝纵截面积S进水缝'S进水缝/1610.78160.67m2进水缝宽度2S进水缝'50.67/50.134m，应满足2与1级数相当，且20.09设计20.15，则进水缝中水流速度vQ进水缝S进水缝210024280.1557.29mh8.12mh满足设计要求，h2cos0.09cos580.17m则h4高度：h4b3tanhh30.775tan580.170.60.78m设进水缝下板上端比进水缝下端高出0.2m，则进水缝下板长度为：0.2h4sin0.20.78sin581.16m进水缝上板长度为：h3sin0.6sin580.71m。三相分离器与UASB高度设计：三相分离器总高hh2h3h4h50.50.60.781.0692.949m取Word文档.超高为h1 0.5m则H h1 h 0.5 5.7 2.949 0.5 9.15 10m。合理。3.3.10UASB 反应器中污泥产量的计算设反应器最高液面9.5m，其中沉淀区高2.09m，污泥浓度10.5gSSL；悬浮区高2m，污泥浓度22.0gSSL；污泥床高3.5m，污泥浓315.0gSSL。则反应器内污泥总量MSh11Sh22Sh331602.9490.522.03.515.010009275.92KgSSBOD污泥负荷：污泥负荷表示反应器内单位质量的活性污泥在单位时间内承受的有机质质量。FMSBOD5QM1.20.1830009275.920.33KgBOD5KgSSd产泥量的计算：设每去除1KgCOD产生0.0.7KgVSSKgCOD，则产泥量为：XXQSr0.0730003.00.9567KgVSSd式中:Q---设计处理量，m3dSr---去除的COD浓度，KgCODm3设VSSSS0.9，则X，5670.9630KgSSd污泥含水率P为98%，因含水率大于95%，去S1000Kgm3则污泥产量为QsX's1P630100010.9831.5m3d排泥管设在距离池底0.8m处，与放空管共用，放空管排向调节池，接点前设人工阀一个。排泥管利用水静压力将剩余污泥排向集泥井。污泥泥龄的计算：MX9275.9256716.36d3.3.11 排泥系统的设计因为该反应器要求排泥均匀，所以设计多点排泥，设计中在三相分离器1.0m出设置2个排泥口，这样设计的优点在于能排除污泥床上面部分的剩余絮状污泥而且不会把颗粒污泥带出。UASB反应器每个月排泥一次，污泥排入集泥池，再由污泥泵送Word文档.入污泥浓缩池，排泥管选DN150的钢管，排泥总管选用DN200的钢管。3.3.12 出水系统的设计计算：为了保持出水均匀，沉淀区的出水系统通常采用出水渠，一般每个单元三相分离器沉淀区设一条出水渠，出水渠每隔一定距离设三角出水堰。池中设有8个单元三相分离器，出水槽共有8条，槽宽bc0.2m反应器流量q0.035m3s，设出水槽槽口附近水流速度为0.3ms，则槽口附近水深hc 0.035 8 0.3 0.2 0.073m，水槽深度取0.2m，出水槽坡度为0.01。出水槽溢流堰共有16条，每条长5m。设计90三角堰，堰高50mm，堰口宽100mm，则堰口水面宽度b， 50mmUASB处理水量为35.0Ls，设计溢流负荷为f 0.64Lms。则堰上水面总长Lqf35.00.6454.69m三角堰数量nLb54.690.051094个，则每条溢流堰三角堰的数量为10941669个，共46个100mm的堰口，堰口长0.1m中间不设间隙。堰上水头校核：每个堰出流率qqn0.03510943.2105m3s则堰上水头：h出水堰q1.430.43.21051.430.40.014m出水渠设计计算：UASB反应器中间设一出水渠，8条出水槽的出流流至此出水渠，出水渠保持水平，出水由一个出水口排出。出水渠宽ba 0.4m，坡度0.01。设出水渠渠口附近水流速度0.4ms则渠口附近水深ha 0.035 0.4 0.4 0.22m考虑渠深应以出水槽槽口为基准计算，所以出水渠渠深ha0.20.1250.325m出水管设计计算：UASB反应器排水量为35.0Ls，选用DN200钢管排水，水流速度Word文档.约为0.7ms，充满度为0.7，设计坡度为0.001。图3-3 出水管设计3.3.13 沼气收集系统的设计沼气收集系统布置每个集气罩的沼气用一根集气管收集，共有12根集气管，采用DN75的钢管作为收集管支管，主管采用DN100的钢管。气水分离器气水分离器的作用是对沼气进行干燥，选用500mm1500mm钢制气水分离器一个，气水分离器中预装钢丝填料，在气水分离器前设置过滤器以净化沼气，在分离器出水管上装设流量计及压力表。图3-4 气水分离器3.3.14UASB 进出水水质表3-3UASB进出水水质项目 CODCr(mg/L) BOD5(mg/L) SS(mg/L) pHWord文档.设计进水水质300018006005-12设计出水水质3001805406-93.4SBR反应器设计计算3.4.1设计说明根据工艺流程论证，SBR法具有比其他好氧处理法处理效果好、占地面积小、投资省得特点，因而选用SBR法。由于SBR法处理对象为经过厌氧处理后的废水，其生化性不如原水，但BOD5/COD仍为0.6。而且该废水中不含特别难降解的污染物和有害物质，SBR运行期中反应时间，根据类似工程经验确定为4-5h，而且运行周期中不设闲置阶段。设计参数：1）污泥负荷率NS取值为0.4kgBOD5/(kgMLSS?d)2）污泥浓度和SVI污泥浓度采用3000mgMLSS/L，SVI取100（3）设计水量为：Q平均=3000m3/d=125m3/h=0.035 m3/s3.4.2 工艺设计计算1.周期曝气时间tA24S024180tA1.15hNSmX0.52.53000式中，NS——污泥负荷率；S0——进水BOD含量（mg/l）；——污泥浓度（mgMLSS/L）；m——每一周期的排水量与反应器容积之比，一般取2.5；设计取tA2.0h2.沉淀时间停止曝气后，初期沉降速度Vmax7.4104tX1.77.41042030001.71.82m/h式中 Vmax——沉降速度（m/h）t——水温（℃）Word文档.沉淀时间H15.710.5Tsm2.51.53hVmax1.82式中，Ts——沉淀时间（h）；H——反应池水深（m），设计取5.7m——安全高度（m），一般采用0.3-0.5m；排出时间、进水时间、周期所用时间排出时间TD=2.0h设计中取反应池进水时间T1=2.0h一周期所用时间T TA TS TDT1 2 1.53 2 2 7.53h设计最终取T=8h。曝气池个数T8个N4T12每天周期次数2424次n3T83.4.3 平面尺寸计算1.每组曝气池的容积VmQ2.53000625m3nN342.曝气池的平面尺寸FV625156.3m2H4式中，F——单组曝气池的面积（m2）；H——曝气池的有效水深（m），设计时取4m。2设计时取160m设每组曝气池的池宽为10m，则池长为16m。Word文档.曝气池的高度曝气池的水深为4.0m，超高取0.5m，则曝气池的总高度为H' 4.0 0.5 4.5m3.4.4 进出水排泥系统1.SBR池进水设计UASB池的来水通过DN1200mm的管道送入SBR反应池，管道内的水流最大流速为0.88m/s。在每一组SBR池水管上设电动阀门，以便于控制每池的进水量，进水管直接将来水送入曝气池内。2.SBR池出水设计SBR池采用滗水器出水。由于水量较大，本设计中采用旋转式滗水器，出水负荷为40L/(ms)，滗水器深度为0.3m。排泥系统选取a=0.6,b=0.07, 则污泥产量为：X aQSr bVXV式中，a、b——产泥系数；Q——废水平均流量（m3/d）；Sr——被降解的BOD浓度（g/l）Xv——浑发性总悬浮物固体浓度（g/l）X aQSr bVXV 0.6 3000 (180 20) 103 0.07 625 3000 103 156.75kgMLSS/d污泥含水率取98%，取s1000kg/m3，则污泥产量为WsXP)156.757.84m3/ds(11000(198%)3.4.5 曝气系统工艺计算需氧量平均时需氧量O2 a'Q平均Sr b'VXv 0.5 3000 180-20 0.15 625 4 0.75 3000103 240.844kgO2/d式中，O2——混合液需氧量（kgO2/d）；a'——活性污泥微生物每代谢1kgBOD所需的氧气kg数，一Word文档.般采用0.42-0.53 之间；Q平均——废水平均流量（m3/d）；Sr——被降解的BOD浓度（g/l）b'——每1kg 活性污泥每天自身氧化所需要的氧气kg数，一般采用0.188-0.11 ；Xv——浑发性总悬浮物固体浓度（g/l）' '设计中取a=0.5，b=0.152.供气量采用WM 180型网状膜微孔空气扩散器，每个扩散器的服务面积为0.49m2，敷设于池底0.2m处，淹没深度为0.4m，计算温度设定为30℃。查表得20℃和30℃时，水中饱和溶解氧量为CS(20) 9.17mg/L;CS(30) 7.63mg/L空气扩散器出口处的绝对压力Pb 1.013105 9800H式中，Pb——出口处的绝对压力（Pa）；H——扩散器上淹没深度（m）。设计时取H=4.0mPb 1.013105 9800H 1.013105 9800 4 1.405105空气离开曝气池池面时，氧的百分比21(1 EA)Ot 100%21(1EA)式中，Ot——氧的百分比（%）；EA——空气扩散器的氧转移效率。设计时取EA 12%Ot21(10.12)21(1100%19.0%790.12)曝气池混合液中平均氧饱和度（按最不利的温度条件考虑）Pb OtCSb(30) CS(2.06610542)Word文档.式中，CSb(30)——30℃时，鼓风曝气池内混合液溶解氧饱和度的平均值（mg/L）；CS——30℃时，在大气压力条件下，氧的饱和度（mg/L）。CSb(30)7.63(1.405519.0)8.64mg/L1052.0661042换成在20℃条件下，脱氧清水的充氧量R0RCS(20)1.024T20[Csb(T)C]式中， R——混合液需氧量（kg/h）；Csb(20)——20℃时，鼓风曝气池内混合液溶解氧饱和度的平均值（mg/L）；、 ——修正系数；——压力修正系数；C——曝气池出口处溶解氧浓度（mg/L）。设计时取=0.82，=0.95，=1.0，C=2.0平均时需氧量为：R0439.29.17625.0kg/h[0.9518.642]1.02430200.82曝气池供气量曝气池的平均时供气量为：R0625.03/hGS17361.1m0.3EA0.30.12布气系统设计已知每个扩散器面积为0.49m2，反应池的面积为640m2，则需扩散器的个数为640n 1306.1个0.49取1308个扩散器，则每个池子需要327个。空气管路系统计算按SBR的平面图，布置空气管道，在相邻的两个SBR池的隔墙上设一根干管，共两根干管，在每根干管上设5对配气竖管，共10Word文档.条配气竖管。则每根配气竖管的供气量为：q17361.13472.2m3/h5本设计每个SBR池内有327个空气扩散器则每个空气扩散器的配气量为：q17361.153.09m3/h3273.4.6SBR 池进出水水质SBR池进出水水质如下表：表3-4SBR池进出水水质项目CODCr(mg/L)BOD5(mg/L)SS(mg/L)pH设计进水水质300018005405-12设计出水水质4519.869.76-9去除率85%89%87.1%/3.5 消毒池设计计算废水经过一级或二级处理后，水质改善，细菌含量也大幅度减少，但其绝对值仍很客观，并有存在病原菌的可能。因此，污水排入水体前应进行消毒。消毒方法大体分为物理方法和化学方法。物理方法主要有加热、冷冻、辐照和微波消毒等，而化学方法是；利用各种化学试剂进行消毒。目前污水消毒常采用的方法有液氯消毒、二氧化氯消毒、臭氧消毒、紫外线消毒等。所有的消毒方式均为在前续构筑物的出水中投加消毒剂，然后在接触消毒池中停留一定的时间，从而达到消毒的目的。本设计采用液氯消毒。液氯消毒的主要优点有：氯对细菌有很强的灭活能力；在水中能长时间地保持一定数量的余氯，从而具有持续消毒能力；效果可靠，使用方便，易于贮存、运输，成本较低。但是液氯有剧毒，可能产生有害消毒副产物，对某些病毒、芽孢的Word文档.灭活能力相对差一些甚至无效，还会水体产生臭味，并且需要采取防止泄漏的措施。3.5.1 消毒剂的投加加氯量的计算处理出水采用液氯消毒，本设计中液氯投加量采用10mg/L。则每日加氯量为：q0Q平均103000q30kg/d10001000式中，q———每日加氯量(kg/d)；q0———液氯投加量(mg/L)；Q平均——污水设计流量(m3/d)。加氯设备液氯由真空转子加氯机加入，选用2台ZL-Ⅱ型转子真空加氯机，用1备加氯机设计两台，采用一用一备。则每小时加氯量为：q1301.25kg/h243.5.2 平流式消毒接触池本设计采用2个双廊道平流式消毒接触池，一备一用，单池计算如下：消毒接触池容积：Qt式中，V——接触池单池容积(m3)；Q——单池污水设计流量(m3/s)；——消毒接触时间(min)，规定不得小于30min。设计中取Q＝0.035m3/s,t＝30min，则接触消毒池容积为：V 0.035 30 60 63m3消毒接触池平面尺寸V6331.5m2h消毒2式中，F——消毒接触池单池表面积(m2)；Word文档.h消毒——消毒接触池有效水深(m)，设计中取平均水深2m。2设计时取32m，则取消毒池池长L＝8m，池宽B＝4m，隔板数采用1个，则廊道单宽B'B4.02.0m22校核长宽比：3L38.0，符合要求。B'121023.池高Hh1h消毒0.322.3m式中，h1——超高(m)，设计中取0.3m；h消毒——消毒池有效水深(m)。4.进水部分接触消毒池的进水管采用DN150mm 。混合方式采用管道混合的方式，加氯管线直接接入消毒接触池进水管，为增强混合效果，加氯点后接D=150mm 的静态混合器。出水部分堰上水头H

0.035

230.02m1 0.45 2 2 9.81式中，H——堰上水头(m)；——消毒池个数；——流量系数，设计中取0.45；——堰宽，数值等于廊道单宽(m)。3.6 污泥处理系统3.6.1产泥量根据前面计算知，有以下构筑物排泥。UASB池31.5m3P=98.0%/dSBR反应池7.84m3P=98.0%/dWord文档.3则污水处理系统每日总排泥量为V=39.34 m/d。3.6.2 污泥处理方式污泥处理系统各构筑物所产生污泥每日排泥一次（SBR池除外），集中到集泥井，然后再由污泥泵打至污泥浓缩池，经浓缩后送至贮泥柜暂放，再由污泥泵送至脱水机房脱水，形成的泥饼外运作农肥（因污泥中无有害污染物，而有机质含量高）。污泥浓缩池为间歇运行，运行周期为24.0h。其中各构筑物排泥，污泥泵抽送污泥时间1.0-1.5h（除SBR外）。污泥浓缩时间20.0h，污泥浓缩池排水与排泥时间2.0h，闲置时间0.5-1.0h。3.6.3 集泥井容积计算每日排泥量需在1.5h内抽送完毕，集泥井容积确定为污泥泵提升流量（39.34m3/d）的10min的体积，即4.37m3。此外，为保证SBR排泥能按其运行方式进行，集泥井容积外加7.84m3。则集泥井总容积为4.37+7.84=12.21（m3）。集泥井有效泥深为2.0m，则平面面积为A12.216.11m22设计集泥井平面尺寸为（32.26.6m2）。集泥井为地下式，深2m，池顶加盖，由潜污泵抽送污泥。3.7污泥浓缩池设计计算3.7.1 设计说明污泥浓缩池为间歇重力浓缩池，运行周期为24.0h。其中进泥时间1.0-1.5h。污泥浓缩时间20.0h，污泥浓缩池排水与排泥时间2.0h，闲置时间0.5-1.0h。浓缩前污泥量为39.34m3，含