《基于UASB+AO工艺的屠宰污水处理工艺设计》15000字（论文）

②产泥量接着通过如下表达式计算出UASB反应器总产泥量：△X=式中：△X—UASB产泥量；r—厌氧污泥产量，取；E—去除率，在设计过程中对比分析选择了50%。，△X1=单池产泥污泥含水率为，取，则污泥产量单池排泥量污泥龄（6）沼气收集系统参数计算①沼气产量计算在此设计过程中为满足处理要求，而设置设计产气率取0.2。总产气量的计算表达式如下通过如下表达式计算出各UASB产气量②集气管在处理过程中通过集气管收集集气罩的沼气，在研究过程中其中各池子共设置6根集气管。最大气流量可计算如下根据相关的资料进行分析可确定出其中沼气出气管d=180mm,取200㎜.③沼气主管选择了钢管，根据水流相关的要求，设置单池沼气主管管道坡度为0.5%.在实际的运行过程中对应最大气流量取D=200㎜，充满度为0.8，这种条件下分析可确定出对应的流速为④水封罐设计水封罐在应用过程中主要的作用是控制气液两相界面高度，根据实际的经验可知在液面高度出现明显的变化时，浮渣或浮沫很容易引发气管的堵塞相关的问题，因而设置这种装置，在应想过程中其可以起到排泥和排除冷凝水作用。以下进行相关参数的设计水封高度式中：H0—贮气罐内的压头为满足相关的压头要求，设置气气压最大H1取2mH2O，贮气罐对应的气压为H0为400㎜H2O。水封高度取1.5m，这种条件下可通过如下表达式计算出水封灌面积水封灌直径取0.5m。⑤气水分离器这种装置在运行过程中主要是起到沼气干燥效果，设置一个钢制气水分离器，在处理过程中向其中预装钢丝填料，其前方设置了高性能的过滤器，主要是进行净化操作，而出气管上装设相关的仪表，主要是测量流速和气压。⑥沼气柜容积确定沼气柜容积应为3h产气量的体积确定，对应的计算表达式和结果如下则需要沼气柜台。2.6AO池2.6.1设计参数处理水量设置1座池.反硝化池进水总凯式氮反硝化池出水氨氮同化耗氮占去除BOD的百分比为。2.6.2设计计算（1）污泥龄首先确定硝化速率μN(取设计pHμ式中N——NH3-N的浓度，mg/L;KO2——氧的半速率常数，mg/L;DO——反应池中溶解氧浓度，mg/L。μN=0.47硝化反应所需的最小泥龄θcθc选用安全系数K=3，设计污泥龄θ（2）好氧区容积V1（m3）VS——出水BOD5浓度，mg/L；θc——固体停留时间，dXV——悬浮固体浓度；X——混合液悬浮固体浓度。XV=fX=5600(mg/L)V则取V1=1761m3，则带入数据进行计算分析确定出好氧区水力停留时间t1=0.23（d）=5.6（h）（3）缺氧区容积V2V式中V2——缺氧区有效容积，m3;NT——需还原的硝酸盐氮量，kg/d;qdn，T——反硝化速率，kgNO3--N/(kgMLVSS.d)。①需还原的硝酸盐氮量，微生物去除的总氮NW通过如下的表达式计算出N所需脱硝量=50—12—9.2=28.8(mg/L)这种条件下可确定出需还原的硝酸盐氮量NT=216(kg/d)②反硝化速率qdn,Tq式中qdn,20——反硝化速率常数，在研究过程中根据设计手册选择0.16kgNO3—-N/(kgMLVSS·d);Qdn,T=0.16×1.0810-20=0.075[kgNO3--N/(kgMLVSS·d)]③缺氧区容积V2V缺氧区容积V2取514m3缺氧区水力停留时间t2=V2/Q=1514/700=0.07（d）=1.65（h）（4）曝气池总容积V总（m3）V总=V1+V2=1761＋514=2275（m3)（5）回流污泥浓度XrXXr——回流污泥浓度（mg/L）SVI——污泥指数，取100r——系数，一般采用1.2。（6）污泥回流比RX=X——污泥浓度（mg/L），取X=4000mg/LR——污泥回流比8000=解得R=2（7）TN去除率（ηTN）ηTN0——进水总氮浓度（mg/L）TNe——出水总氮浓度(mg/L）（8）混合回流比R内RR内取300%（9）剩余污泥量生物污泥产量PX为P每日污泥量为 W=式中:PX——剩余污泥产量，kg/d;P——污泥含水率，以99%计;γ——污泥密度，以1000kg/m3计。计算得:W=（10）反应池主要尺寸单个AO池总容积V=2275m3，有效水深h=4.0m，S=V/h=2275/4=569（m2）采用廊道宽b=4m，设置5廊道。则L=S/b=569/（4*5）=28m校核:b/h=4/4=1（满足b/h=1～2);L/b=28/4=7（满足L/b=5～10)。超高取0.5m，那么池总高为H=4.5（m）（11）反应池进、出水计算①进水管运行过程中对应的出水汇合后经配水渠、进水潜孔输入到对应的缺氧池。通过如下表达式计算出反应池进水管设计流量Q管道过水断面积A为A=0.15（m2）管径=通过如下方式校核管道流速vv=②回流污泥渠道设计流量QR为：QR=0.06(m3/s)渠道流速v2=0.7m/s，则渠道断面积A'为A'=Qr/v2=0.06/0.7=0.08(m2)管径取进水管DN500mm,进行如下的校核v=③进水竖井反应池进水孔尺寸如下：进水孔过流量Q2=（Q1+QR）/2=（0.03+0.0145）/2=0.011（m3/s）过孔口流速v3=0.6m/s，孔口过水断面积A"为A"=Q2/v3=0.011/0.6=0.0183（m2）孔口尺寸取0.2m×0.1m，进水竖井平面尺寸0.5m×0.4m。④出水管接着带入数据基础上出水管设计流量Q5Q5=Q3=0.03（m3/s）管道过水面积A可通过如下表达式计算出A=Q5/v4=0.04（m2）管径d=取出水管径为DN250mmQ5=104.4（m3/h），在设计过程中而为满足相关的抽水要求，设置了5个抽吸泵，其中一个为备用，在运行过程中单个泵的流量261m3/h。（12）曝气系统设计计算①设计需氧量AOR对应的表达式如下。AOR=碳化需氧量＋硝化需氧量一脱氮产氧量，需要对其中各部分进行计算分析a．碳化需氧量D1D式中k——BOD常数，d-1，根据相关的设计手册进行分析，选择k=0.23d-1;t——BOD5试验时间，d，这种条件下选择t=5d。 D=b.硝化需氧量D2D式中N0——进水总氮浓度，mg/L;Ne——出水NH3-N浓度，mg/L。Dc.反硝化脱氮产生的氧量D3D式中，NT为反硝化脱除的硝态氮量，kg/d。D故总需氧量AOR=D1+D2-D336.6(kgO2/h)最大与平均需氧量比值为1.4，这种条件下可确定出AORmax=1.4AOR=51.3（kgO2/h)②标准需氧量。在此处理过程中选择了鼓风曝气，设置相应的曝气头铺在A/O池底部，在运行过程中对应的氧转移效率EA=20%，进行一定的换算处理，而确定出需氧量AOR的标准值SOR=本设计本地大气压为1.013×105Pa，所以压力修正系数ρ=查得水中溶解氧饱和度Cs（20）=9.17mg/L，Cs（10）=11.33mg/L。空气扩散器出口处绝对压力为：p空气离开好氧池时氧的百分比Ot为：O好氧池中平均溶解氧饱和度Csm(25)为：c本例CL=2mg/L，α=0.82，β=0.95，代入上述数据得SOR为：SOR=接着通过如下表达式计算出最大条件下SORmax为：SORmax=1.4SOR=84.0（kg/h）通过如下方式计算出好氧反应池平均时供气量GS：GG③所需空气压力力如下所示p=式中h1——沿程阻力，MPa;h2——局部阻力，MPa;△h——富余水头，MPa，本文在设计过程中对比分析选择△h为0.005MPa。代入数据得p=49（kPa）④曝气器数量a.在此过程中首先根据对应的供氧能力计算曝气器数量，对应的表达式如下所示n式中n1——曝气头数；qc——供氧能力，kgO2/(h·个)。在设计过程中为更好的满足曝气要求，而设置了微孔曝气头，查找相关设计手册，选择了水深为3.5m，曝气头EA=20%，在运行过程中正常条件下服务面积为0.3~0.75m2，这样可确定出nb.服务面积校核f=⑤供风管道，此管道对应于风机出口至曝气器的管道，以下对其中的各部分进行设计，确定出参数后校核a.干管，环状布置。流量Qs=700（m3/h）流速v=8m/s，这种条件下可判断出管径d为d=在此设计过程中对比分析选择了管径为DN600mm.b.支管支管流量Qs单可描述如下Q流速v=8m/s，则管径d为d=在研究过程中综合分析选择了干管管径为DN350mm；缺氧池设备选择两格串联，在具体安装过程中其中每格都设1台潜水搅拌器。池内一共有2台潜水搅拌机，需要的功率按3W/m3污水计算，选择了搅拌机进行处理，对应的配套电机功率为2.2kw。污泥回流设备设计如下污泥回流量QR为QR=624.9（m3/h）泵房内设置6台潜污泵，其中一个为备用，在运行过程中单泵流量QR单=125(m3/h)。混合液回流泵混合液回流比R内=300%，混合液回流量Q'R为Q'R=R×Q=3×2500=7500（m3/d）=312.5（m3/h）池内设混合液回流泵8台，单泵流量Q'R=312.5/8=34.7（m3/h）。混合液回流泵采用潜污泵，选用型号WQ2400-616污泥回流泵，处理流量为35m3/h，扬程为10m，运行过程中功率3kW。潜水搅拌机在此设计过程中，根据经验搅拌功率按1m3废水需要3W功率来计算，需要3台功率为800kW的搅拌机，选用QJB008-260，总共设8台，用6台备用一台。2.7二次沉淀池2.7.1二沉池设计参数（1）最大设计流量设置1座。（2）水力表面负荷采用单个辐流式二沉池，排泥间隔取T=3h2.7.2二沉池设计计算（1）水面面积的计算表达式为（2-48）（2）沉淀池直径表达式如下（2-49）取直径D=21m（3）实际水面面积表达式如下（2-50）（4）通过如下方式基础上实际表面负荷（2-51）（5）有效水深（2-52）取h2=2mt—沉淀时间；（6）污泥斗尺寸在此设计过程中为满足污泥处理要求，而设置污泥斗半径r1=1.4m；r2=0.8m；倾角，则污泥斗高度（2-53）取低坡落差（2-54）（7）沉淀池总高度（2-55）其中：h1—保护高度，取0.5m；h2—沉淀部分有效水深，m；h3—缓冲层水深，取0.3m；h4—低坡落差，m；h5—污泥斗高度，m；（8）配水口尺寸取进水竖井直径D2=1m，配水口长a=0.3m，配水口宽b=0.15m，配水口数量12个，则配水口流速（2-56）其中：A—配水口面积，m2；v一般为0.15~0.2m/s，符合范围；稳流桶直径取稳流桶中流速，则稳流桶直径（2-57）其中：—稳流通内水流面积（），m2；—进水竖井直径，m；（10）集水堰总长度（2-58）其中：—二沉池直径，m；—集水槽宽度，取0.35m；（11）三角堰单堰流量（2-59）其中：—堰上水头，取0.03m；（12）三角堰个数（2-60）取n=50个（13）三角堰间距（2-61）2.8消毒池2.8.1设计参数1.本处理为一级处理水排放，投氯量应为20—30mg/L，本实验中投氯量25mg/L，采用漂白粉消毒；2.本处理混合池混合时间采用30s；3.反应用时32min，沉降速度1.21mm/s；4.余氯量取0.6mg/L[13]。2.8.2设计计算（1）漂白粉用量Q式中Q1—设计水量（m3/d）,本设计中Q1=7500m3/d；a—最大加氯量（mg/L），本设计中a=（25+6）mg/L=31mg/L；C—漂白粉有效含氯量（%），一般采用C=20—25，本设计中采用C=20。于是有：（2）溶液池容积式中b—漂白粉溶液百分浓度（%），在此设计过程中根据设计手册选择b=1.0。这种条件下确定出：（3）溶药池容积：取确定出消毒间总体积由此确定出取消毒间，符合要求。（4）确定出对应的调制漂白粉水量q：式中：t—放水时间（s），在设计过程中根据参考手册取t=30s。则有：单池设计计算相关情况如下所示：（5）消毒接触池容积V=Q×t式中：t—消毒接触时间（h），在设计过程中选择了三十分钟。V=0.04×30×60=79.2m3（6）通过如下表达式计算出消毒接触池表面积F=V式中：h2—消毒接触池有效水深。根据相关设计手册取h2=2.5mF=79.22.5=31.7m（7）通过如下表达式计算出消毒接触池池长：L=F设计中取B=5mL=31.75=6.3为满足相关的消毒处理方面的要求，设置消毒接触池采用3廊道，消毒接触池长L1=6.33=2.1m设计中取2.1（8）池高的计算表达式如下H=h1+h2式中：h1—超高（m），根据设计手册一般条件下选择0.3mh2—有效水深（m）。H=0.3+2.5=2.8m(9)进水部分根据水处理要求设置D=600mm，v=1.0m/s。(10)混合在此设计过程中为提高混合效果，加氯点接静态混合器在，这样可以高效的进行混合，为其后的处理提供支持(11)出口部分H=Q式中：m—流量系数，一般取0.42；b—堰宽，等同于池宽（m）。设计过程中综合分析选择了n=2，b=4.0m。进行计算分析确定出：H=0.1m2.9污泥浓缩池2.9.1设计参数在运行过程中相应的总污泥量为：42.8m3/d，含水率为p=99.5%。浓缩处理或C0=5kg/m3，p2=97%2.9.2设计计算(1)浓缩池面积A在此设计过程中对应的固体通量选用40kg/(m2·d)[8]通过如下表达式计算出浓缩池面积Q——污泥量，m3/d；图4.10浓缩池设计图(2)浓缩池直径D通过如下表达式计算出1个辐流式浓缩池通过如下表达式计算出对应的浓缩池直径(3)接着计算分析确定出浓缩池深度H接着计算确定出浓缩池工作部分式中，T为浓缩时间，在设计过程中选择了T=12。超高＝0.3m，池底坡度i＝1/20，上底直径D2=1.5m。通过如下表达式计算出池底坡度深度污泥斗高度表达式如下确定出浓缩池深度(4)接着计算确定出浓缩后污泥体积：（5）接着进行污泥输送管道计算输送流速取1.2m/s，则选择DN70mm，这样可满足运行和安装相关要求。3.12污泥脱水机房1、已知条件在运行过程中处理后的污泥含水率P＝97%，日产量72m3/d，为满足相关的脱水要求，选择了DY-2000型压滤机，滤饼含水率为80%。本文在设计过程中对比分析选择了一个脱水车间，对应的进泥量为：Q0=72m3/d根据就检测结果确定出进泥含水率：P1=97%，P2=80%2.设计计算(1)脱水后污泥量：式中Q——脱水后污泥量（m3/d）；Q0——-脱水前污泥量（m3/d）；P1——-脱水前污泥含水率（%）；=M——脱水后干污泥含量（kg/d）。泥饼在处理过程中主要是基于小车运走，分离液在返回进行其后的操作。4、附属设备(1)污泥投配设备为满足污泥处理相关的要求，还设置了三个DY-2000型压滤机，其中一个为备用，相应的运行周期为12h。DY-2000型带式压滤机参数表有效宽度(mm)滤带速度(m/min)整机总长L(mm)机身宽度W(mm)机身高度H(mm)重量(t)主机功率(kW)处理量(m3/h)清洗水耗量(L/min)20000.5～124000220025004.01.520～3060～80(2)加药系统根据《GB50014-2006》(2014版室外排水设计规范)，用滚压带式压滤机脱水的污泥，化学调剂为有机合成高分子混凝剂。设计选用聚丙烯酰胺，投加量为0.15%～0.5%(污泥干重)，取0.3%计算。在运行过程中每日药剂投加量：通过如下表达式计算出浓度1%的溶液体积：5、机房的平面尺寸根据相关脱水要求，设置脱水车间对应的总体尺寸参数如下25m×15m×4.0m第3章污水处理厂布置3.1平面布置平面布置的一般原则如下：（1）合理压实治理基础设施布局，促进土地节约和管理开发。（2）加工结构应按工序顺序排列，避免管道缠绕，同时减少充分利用的土地工作量。（3）人们工作的大部分建筑物，应位于夏季主风向上方的北部地区，使办公区不受气味的影响。这次。治疗过程。(4)结构之间的距离通常有特殊要求。同时还要考虑管道铺设区域的大致位置、运营管理要求和施工要求，一般条件下设置此间距参数为5-10米。（5）污泥处理结构单独组合布置，这样可更好的满足应用要求，同时也可以优化布置。（6）变电站设在用电量大的构筑物周围，便于线路布设，同时厂内应避免高压线路架空。工厂生活区应位于风向上方。布局大致可分为三个区域：住宅区、污水处理区、垃圾处理区，厂区应预留扩建用地[5]。根据污水处理厂布局原则，本次设计污水处理厂布局采用分区法，分为生活区和生产区三个区域。主干道宽6米。污水厂长200米，宽160米，总面积3.2公顷。生活区布局：在此区域布置过程中，主要是设置了舒适安静的环境，方便员工活动。有宽敞的楼房、宿舍、食堂、通讯室。建筑物和构筑物前应预留合适的空地用于绿化。排水区布局：设计结构应尽量呈直线排列。污泥区布局：垃圾处理室位于城市主风向下游，远离人口集中。污泥处理车间应靠近后门，方便垃圾运输。污水处理厂包括附属建筑：泵房、办公室、综合楼、实验室、变电所、食堂等。建筑面积主要是基于相关的处理要求，和实际应用条件确定。厂区应有方便维护的交通条件，绿化面积也要符合标准要求，绿化面积不低于30%，尽量使污水厂成为人们舒适的环境。工作和生活3.2高程布置3.2.1污水高程设计计算在进行水力计算分析过程中，根据此方面的标准规范，主要是选择距离最长、水头损失最大的过程[13]，同时在实际操作中留出一定的灵活性空间。水头损失计算为当前流量作为结构设计流量，对应的铸铁管水力计算表相关情况如下所示。在分析过程中对应的沿程损失主要是基于公式=iL确定出，接着基于公式计算局部水头损失。对计算后所得结果进行处理，如下表表污水管渠水力计算表管渠及构筑物名称流量(L/s)管渠设计参数水头损失(m)D(mm)v(m/s)i(‰)L(m)沿程h1局部h2合计排放口至消毒池903000.7780.5451000.050.260.31消毒池至二沉池903000.7780.545500.030.260.29二沉池至AO池903000.7780.545700.040.20.24AO池至UASB池903000.7780.5451000.050.30.35UASB池至隔油池903000.7780.545400.020.250.27隔油池至提升泵903000.7780.545100.010.150.16提升泵至格栅903000.7780.545100.010.120.13污水厂各构筑物水头损失见下表构筑物水头损失表名称水头损失（m）名称水头损失（m）格栅0.12配水井0.4污水提升泵房0.3UASB池0.3调节池0.2AO池0.4隔油池0.25消毒池0.26二沉池0.20污水厂废弃物直接排入河流，根据相关的勘探资料可知，污水厂区地势平坦，设置消毒池的水位0米，在此基础上确定计算高度。表32构筑物高程表构筑物水面标高m池底标高m池顶标高m水损消毒池0.000.30-2.500.26二沉池0.550.85-1.450.20AO池0.991.29-4.010.40UASB池1.742.04-5.760.30隔油沉淀池2.312.61-1.690.25提升泵房格栅-3.38-2.60--3.129.03-2.30集水池--4-3.2.2污泥高程设计计算结构的水头损失和根据经验估算的。在设计过程中对数据进行处理后，所得结果如下污泥构筑物水损表在设计过程中根据相关资料进行分析，确定出污泥管道的水头损失污泥构筑物高程布置第4章成本估算4.1主要构筑物及其造价本污水厂在运行过程中需要应用到大量的设备，主要包括水泵、风机、压滤机、、中控系统和电机等，对相关的设备选型结束后接着根据要求进行投资概算分析，对所得结果进行汇总后如下表。表5-1构筑物一览表序号名称尺寸参数（m）数量单位材质1格栅2.2×0.5×0.864座钢筋混凝土2提升泵房15×10×81座钢筋混凝土3隔油沉淀池27×3×4.34座钢筋混凝土4UASB池6.32座材质相一致5AO池172座材质相一致6配水井D=22座材质相一致7二沉池D=7.48座材质相一致8消毒池2.12座材质相一致9计量仪器2.952座材质相一致10污泥泵房15×1座材质相一致11浓缩池D=2.61座材质相一致12脱水机房25×15×41座钢筋混凝土4.1.1污水处理厂设备总投资概算表5-2所示，设备总投资概算为251.8万元。表52设备投资概算表4.1.2土建施工费用概算计算分析确定出土建部分的施工费用，所得结果如下表53土建费用概算一览表构筑物数量土建费/万元格栅及提升泵房268.3隔油沉淀池258.2配水井21.7UASB池4128.3AO池2120.5配水井280.8二沉池498.7消毒池2181.7鼓风机房1125.7污泥浓缩池255.7集泥井15.1污泥脱水间178.2综合楼1115.2检测中心173.7职工宿舍153.6食堂123.8维修间111.3仓库150.4变电所及控制中心213.2车库1301374.14.1.3安装工程费用概算表54安装费用概算表根据以上所得结果可知，污水厂总投资费用为1887.4万元4.2污水处理成本计算根据相关经验和理论分析结果可知，污水处理过程中涉及到的成本主要包括人员成本、电费、药费、折旧费、维护费、管理成本等。动力费3.药剂费在浓缩脱水时会使用药剂，其具体用量与价格只有在工程具体应用时才能计算清楚，此处估算其值，4.工资福利费设污水厂工作人员30名，每人年工资4万元5.折旧提成费其中，S为工程总投资，P为综合折旧提成率6.无形递延资产摊销费估算为7.大修维护基金提成8.日程维护费9.管理费销售费和其他费用10.综合成本年总成本年处理水量：年单位处理成本：。第4章结论在这次污水处理工艺设计过程中，通过了解传统污水处置技术并进行分析比较，发现目前屠宰污水的处理方向越来越偏向于采用优化组合工艺，而其中UASB+AO的处理效果可以很好的达到本次设计要求。因此，在借鉴前人实验研究与实际运用的基础上，采用隔油沉淀+UASB+AO为主的污水处理工艺。本设计的屠宰废水需要重点解决的地方有：NH3-N含量较高；废水中通常含有许多动物的毛发、内脏残渣、粪便等，悬浮物浓度很高；肉鸡的屠宰会产出大量油脂，油类的含量很高。所以在本次设计中着重于废水预处理，通过隔油池、细格栅、微滤机多种预处理工艺，可以有效的降低废水含油量和悬浮物质；而在生化处理阶段，采用UASB与AO池联用，可以明显提高废水综合处理效果出水水质满足《肉类加工出水排放标准》一级标准，COD=80mg/L；SS=60mg/L；TN=15mg/L；TP=0mg/L；水温20~30℃；pH=6.9~7.6。

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