1、黃姜皂素廢水處理工程設計摘要：針對黃姜皂素廢水的水質特點，本文采用鐵碳微電解做預處理，上流式厭氧污泥床和生物接觸氧化相結合的生化工藝作為主體工藝對黃姜皂素廢水進行處理。廢水處理廠設計規模250m3/d，其設計水量為Q=250m3/d、CODCr=30000mg/L、SO42-=9000mg/L、色度=3500倍SS=400mg/L、pH=1。經處理后，應達到下列出水水質，即CODCr=300mg/L、色度=80倍、SS=70mg/L、pH=69，即達到皂素工業水污染物排放標準（GB20425-2006）要求。經設計可知CODCr=99.7%，SO42-=96.5%，SS=82%，色度97.7%

2、。出水各項指標均達到相關標準要求。經技術經濟分析表明，設計廠區占地1760m2，此方案投資總額91.5萬元，廢水處理成本為2.3 元/ m3 。關鍵詞：黃姜皂素廢水；鐵碳微電解；上流式厭氧污泥床；生物接觸氧化 The design of turmeric saponin wastewater treatment project Abstract: According to the water characteristics of tumeric saponin wastewater, this paper adopts iron carbon microelecotrolysis as the

3、 pretreatment, and Up-flow Anaerobic Sludge Bed(UASB) integrating biological contact oxidation as the main process to treat turmeric saponin wastewater. The scale of the wastewater treatment plants is 250m3/d, the influent quality are as follows: CODCr 30000mg/L, SO42- 9000mg/L, Color degree 35 time

4、s,SS 400mg/L,pH 1. After the wastewater treated by above process flow, the effluent quality are as follows: CODCr 300mg/L, Color degree 80 times, SS 70mg/L, pH 6 9, it can meet saponin industrial water pollutants standards (GB20425-2006) requirements. The removal efficiencies of CODCr,SO42,SS,Color

5、degree are 99.7% , 96.5%,82% and 97.7%., respectively. The technical and economic analysis show the project covers 1760m2 , the expected investment total amount is 915,000 yuan, the operating cost is 2.3 yuan per cubic meter.Keywords: turmeric saponin wastewater, iron carbon microelecotrolysis, Up-f

6、low Anaerobic Sludge Bed(UASB), biological contact oxidation 目 錄前言1第一章 設計任務書21.1畢業設計題目21.2畢業設計目的21.3畢業設計任務21.4畢業設計成果21.5原始資料2第二章 工藝比選32.1廢水性質32.2工藝確定32.3工藝流程72.4預計處理效果8第三章 各處理構筑物的設計與計算103.1調節池103.2中和反應池113.3微電解反應器123.4混凝沉淀池143.5水解酸化池183.6上流式厭氧污泥床213.7生物接觸氧化池333.8二沉池37第四章 污泥的處理與處置414.1污泥濃縮414.2集泥井42第

7、五章 平面與高程布置435.1平面布置435.2高程布置44第六章 工程項目估算576.1工程投資估算576.2勞動定員、運行管理58總結61致謝62參考文獻63前言皂素是廣泛存在于動植物體內的一種激素，是合成避孕藥、甾體激素類藥的重要原料，經過結構改造和修飾可制得不同種類的甾體激素類藥物。我國是甾體激素類藥物的主要生產國，約占世界總產量的1/3。皂素在我國的主要藥源是黃姜，黃姜的種植集中于湖北、湖南、陜西、四川、河南等地，其中湖北、陜西兩省的黃姜種植面積占全國的70%。 目前大多數皂素生產廠家采用直接酸水解工藝制取皂素，在制取皂素過程中會產生大量的皂素廢水。皂素廢水水質復雜，這些高濃度的有機

8、皂素廢水基本上未經任何治理便直接排放到周圍的環境中，嚴重污染了附近的水源，導致水體的富營養化和泡沫化，并使水體散發著酸臭味，影響農作物生長，破壞生態平衡，大量的其它副產物如淀粉、纖維素，沒有得到利用，環境污染嚴重，對附近的居民生產、生活產生不良影響。尤其漢江流域中上游地區的區位功能特殊，直接關系到南水北調中線工程水源區的環境質量。因此，黃姜生產皂素廢水的處理具有重要意義。第一章 設計任務書1.1畢業設計題目黃姜皂素廢水治理工程設計1.2畢業設計目的此次畢業設計希望在了解國內外黃姜制取皂素工藝及其廢水治理技術的基礎上，能夠針對課題給定的黃姜皂素廢水水量及水質，通過對各種工藝的比較，優選出適宜的工

9、藝流程并進行相關的工藝設計，旨在為黃姜制取皂素業的可持續發展作一定的技術探討。1.3畢業設計任務根據黃姜皂素廢水的特點及相關資料進行廢水處理工程設計。1.4畢業設計成果1、完成設計計算說明書一份；2、設計圖紙：平面布置圖，高程布置圖，主要構筑物單體圖（三視圖），管線圖。1.5原始資料1、進水水量：250m3/d2、進水水質：CODCr=30000mg/L SO42-=9000mg/L 色度=3500倍SS=400mg/L pH=13、排放標準：出水水質達到皂素工業水污染物排放標準（GB20425-2006）要求。即CODCr=300mg/L 色度=80倍 SS=70mg/L pH=694、氣象

10、與水文資料：工程所在地屬亞熱帶濕潤季風氣候，四季分明，夏秋多雨，冬春干旱。年平均氣壓960hPa，年平均氣溫15.317.2，極端最低氣溫為-4.5，極端最高氣溫為39.4，年平均降雨量7001516mm，無霜期平均253301天。常年主導風向NE，最大風速10m/s，年平均風速1.0m/s，全年靜風頻率59%。地下水位45m。5、廠區地形：工程所在地海拔標高在540560m之間，平均地面標高為550m。地勢平坦。第二章 工藝比選2.1廢水性質2.1.1廢水來源生產皂素的原料主要有黃姜、穿地龍、葫蘆芭等，其主要成分是淀粉、纖維素、糖苷和木質素。生產過程是將原料進行水浸、粉碎、發酵等預處理后，加

11、3 %稀硫酸或稀鹽酸水解，淀粉、纖維素被水解成葡萄糖，糖苷被水解成鼠李糖、葡萄糖和皂素。再進行過濾，糖類等隨濾液排走，濾出物為不溶于水的木質素和皂素。將濾出物中和、漂洗、粉碎、烘干后，用120 # 汽油提取濾出物中的皂素。提取液再經結晶，過濾、干燥即得皂素成品。生產過程中廢水主要來自于酸水解、過濾后產生的污水，以及中和、洗滌后產生的綜合廢水。2.1.2廢水特點皂素生產工藝及廢水排放工序如下圖所示：皂素生產企業產生的廢水主要由酸水解水、漂洗過濾水組成，含有糖類、有機酸類、短鏈的醇、醛類、無機鹽類、姜黃素等物質。其廢水主要具有以下特點：（1）有機物含量高，成分復雜。CODCr 高達幾萬mg/L，屬

12、于高濃度有機廢水；水中含有難于生物降解的糖甙、皂甙、姜黃素等表面活性物質，可生化性差，屬于不易被生物降解的廢水。（2）糖分含量高，綜合廢水總含糖質量分數約2%。大部分為還原性的單糖，如果進入生物反應器，容易造成可溶性揮發酸的積累，引起pH下降，對生物產生毒害作用。（3）酸度高，鹽分高。由于HCl和H2SO4水解工藝的存在，皂素廢水pH一般為12甚至更低，在廢水中同時存在大量Cl-和SO42-。（4）色度大（色度=1000）呈深褐色，富含大量變性色素。2.2工藝確定2.2.1皂素廢水的處理方法（1）化學處理法A.化學氧化法化學氧化法的氧化能力比較強，能除去常規方法難以去除的污染物，但成本相對比較

13、高，多用于皂素廢水的后處理。常用的氧化法有臭氧氧化法、Fenton試劑氧化法、內電解法等。臭氧氧化在去除有機物和脫色方面效果顯著，不產生污泥，但動力消耗大，處理成本高。Fenton試劑兼有氧化和混凝的雙重作用，產生的Fe(OH)3膠狀沉淀，有絮凝吸附的作用。而且，Fenton試劑氧化法需要酸性的環境，比較適宜處理這類酸性較強的皂素廢水。內電解法的成本相對較低，利用廢棄的活性炭和鐵釘就可以實現良好的處理效果。B.化學中和法由于皂素廢水酸性較強，一般的處理工藝都要先進行化學中和，把pH調節到合適的范圍，再進一步處理。常用的中和藥劑是石灰。石灰的成本比較低，有較好的中和效果。而且對廢水中的雜質有絮凝

14、沉淀的作用，但如果廢水中含有大量的SO42-，會產生微溶沉淀，影響中和反應。添加堿性廢水中和的方法也被廣泛采用，把酸堿兩種廢水按照一定比例混合，可以有效地調節廢水的酸堿性，達到以廢治廢的目的。另外，也可以采用堿性濾料過濾的方法，既中和了酸，又達到過濾懸浮物的目的。常用的濾料有石灰石、大理石、白云石等。（2）物理化學處理法A.吸附法吸附法是處理有色廢水最行之有效的方法。常用的吸附劑有活性炭、磺化炭、硅藻土等，其中最常用的是活性炭吸附劑。其原理是利用這些吸附劑表面多孔的結構，把有機物吸附在表面，達到脫色目的。該方法具有占地小，操作簡單等優點，但運行費用太高，在處理皂素廢水工藝中，吸附法多用于對終端

15、出水進行脫色。B.混凝法混凝法是利用混凝劑使廢水中的膠體和微小懸浮固體沉淀下來，達到去除有機物的目的。在皂素廢水處理中，混凝法既可以用于預處理，也可以用于深度處理。預處理主要是去除一些難降解大分子發色物質，提高廢水的可生化性。深度處理時進一步去除色度和有機物，達到國家相關排放標準的要求。C.低壓蒸餾法低壓蒸餾法能將皂素廢水中的甲醇、乙醇、乙酸、醛類等揮發性物質蒸餾分離出來，非常有效地去除有機物和色度，出水無色透明。但此工藝能耗大，處理后廢渣需焚燒處理。對于排放皂素廢水量小的工廠可以采用該法，但廢水量較大時，成本較高，不宜采用。（3）生物處理法A.微生物處理法厭氧-好氧微生物法對皂素廢水有很好的

16、處理效果，厭氧微生物通過水解酸化，把大分子難降解的有機物轉化為小分子物質，提高廢水的可生化性，為好氧生物處理打下良好的基礎。好氧生物可進一步將小分子污染物氧化分解，最終達到較好的出水效果。現有的厭氧-好氧處理皂素生產廢水系統主要有以下幾種組合：水解酸化-接觸氧化法；水解-UASB-接觸氧化法；厭氧-SBR法；厭氧發酵-好氧反應生物吸附法；UASB-好氧活性污泥法。另外，白腐真菌、光合細菌、酵母菌等也可以用來處理皂素廢水。但是微生物對皂素廢水的強酸性和毒性污染物的耐受能力有限，需進行一定的預處理。但是，厭氧階段水力停留時間長，占地面積大，好氧階段易發生活性污泥膨脹是微生物法工程實踐中需要考慮的問

17、題。B.人工濕地法人工濕地是利用土壤、植物、微生物的綜合作用，對污水進行凈化。該工藝能使皂素廢水達標排放，但存在濕地使用面積大、運行管理費用大、濕地淤塞、地下水污染等問題。C.資源回收法皂素被提取后，廢水中仍含有豐富的資源，如果直接處理，不符合節約資源的原則。由于其中糖類含量較多，可以用來生產淀粉、酒精、回收葡萄糖、培養食用菌、生產檸檬酸等；纖維素可以制成清潔炭；酸回收成鹽酸重復使用；剩余濃縮物可以制成復合肥。這樣可以使得皂素工業的主要污染物得到處理和再利用，實現資源利用最大化。2.2.2皂素廢水的處理工藝皂素廢水由于酸度高、色度高，屬于高濃度有機廢水。要達到排放標準，一般都采用物化與生化方法

18、相結合的工藝，并采用幾級聯用，以達到較好的出水效果。主要常見工藝有以下三類：（1）生化處理物化處理調節UASB生物接觸氧化絮凝沉淀調節UASB好氧纖維球過濾活性炭吸附（2）物化處理生化處理調節催化氧化中和厭氧接觸氧化曝氣生物濾池生物炭池調節單級膜濃縮分離一級膜生物反應器二級膜生物反應器調節沉淀厭氧SBR生化池調節化學中和沉淀接觸氧化生物濾池調節化學中和沉淀水解UASB接觸氧化調節化學中和沉淀微電解厭氧好氧（3）物化處理生化處理物化處理調節化學中和UASB化學氧化混凝調節化學中和一級厭氧二級厭氧SBR生化池煤渣濾池通常黃姜皂素廢水的處理方法有：物理法、化學法、生物法等。其中物理法處理效果較差；化

19、學法所需投加藥劑量大，但投資占地省；生物法是一種較為普遍的處理方法。目前，國內對黃姜皂素廢水以物化加生化處理為主，尤以厭氧加好氧處理相結合的生化處理方法占大多數。本設計采用內電解反應、混凝和水解酸化作為生物處理的預處理，生物處理先采用厭氧生物處理，再接好氧生物處理。厭氧生物處理方法主要有兩相厭氧處理法和上流式厭氧污泥床反應器。厭氧生物處理工藝比選見表2-1：表2-1厭氧生物處理工藝比選方法或反應器特點優點缺點兩相厭氧處理法酸化和甲烷化在兩個反應器進行，兩個反應器內可采用不同反應溫度能承受較高負荷，耐沖擊，運行穩定設備較多，運行操作較復雜上流式厭氧污泥床反應器消化和固液分離在一個池內，微生物量很

20、高負荷高；總容積小；能耗低，不需攪拌如設計不善，污泥會大量消失；池的構造復雜上流式厭氧污泥床反應器（UASB反應器）作為一種高效厭氧處理技術，近年來得到了廣泛的應用。反應器中可以形成沉淀性能非常好的顆粒污泥，能夠允許較大的上流速度和很高的容積負荷，適宜高濃度有機廢水的處理。所以厭氧生物處理選擇UASB法處理。好氧生物處理方法主要有A/O法、生物接觸氧化法。A/O法與接觸氧化池在BOD去除率大致相同的情況下，前者BOD體積負荷可高5倍，所需處理時間只有后者的1/5。根據實際經驗，接觸氧化法具有BOD容積負荷高，污泥生物量大，相對而言處理效率較高，而且對進水沖擊負荷（水力沖擊負荷及有機濃度沖擊負荷

21、）的適應力強。維護管理方便，工藝操作簡便，基建費用低。 由于微生物是附著在填料上形成生物膜，生物膜的剝落與增長可以自動保持平衡，所以無需回流污泥，運轉十分方便。其污泥產量遠低于活性污泥法。所以好氧生物處理方法采用生物接觸氧化法。2.3工藝流程 2.3.1具體工藝流程圖見圖2：外運處理進水沉淀調節池水解酸化池接觸氧化池混凝沉淀池UASB反應器二沉池出水中和反應池微電解反應器污泥濃縮池集泥井沉渣外運加堿圖2皂素廢水處理工藝流程圖2.3.2流程說明：物化單元主要包括廢水沉淀調節池、中和反應池、微電解反應器及混凝沉淀池。調節池可使廢水中含有的皂素水解物和木質素等物質進一步沉淀回收；皂素廢水中的SO42

22、- 、細小纖維、膠體以及懸浮固體通過石灰中和和沉淀作用而得到有效的去除；色度、CODCr的去除可在微電解反應器中進行；混凝沉淀池主要用于去除色度、部分CODCr和大量SS；廢水經過物化預處理后，SO42-濃度、色度、CODCr、SS等個指標都有一定的去除率，廢水經過微電解氧化處理后, 可生化性有所提高。接著廢水自流進入水解酸化池，在水解酸化池中進一步提高可生化性。此時接厭氧UASB反應器和好氧處理生物接觸氧化池進行處理，以去除大量的CODCr；二沉池中主要實現泥水分離，此過程會去除大量的SS。各單元產生的污泥送入污泥濃縮池，經濃縮處理后，將污泥送至城市固體廢物處理點進行處理。2.4預計處理效果

23、預計處理效果見表2-2：表2-2皂素廢水預計處理效果項目進水水質中和反應池微電解反應器混凝沉淀池水解酸化池UASB反應器生物接觸氧化二沉池出水去除率出水去除率出水去除率出水去除率出水去除率出水去除率出水去除率CODCr（mg/L）300002560010%1282550%769540%461740%625.185%93.885%93.80pH169696969696969SO42-（mg/L）900090095%450031530%3150315031503150色度（倍）3500315010%94570%56740%340.240%102.170%81.720%81.70SS（mg/L）40

24、032020%27215%108.870%81.620%81.6073.410%73.40項目出水水質總去除率CODCr（mg/L）93.899.7%PH69SO42-（mg/L）31596.5%色度（倍）81.797.7%SS（mg/L）73.482%第三章 各處理構筑物的設計與計算3.1調節池3.1.1設計說明工業廢水的水量和水質隨時間的變化幅度較大。為了保證后續處理構筑物或設備的正常運行，需對廢水的水量和水質進行調節，此調節池也兼具有沉淀的作用。該池設有沉淀的污泥斗，有足夠的水力停留時間，保證后續處理構筑物能連續運行。其均質作用主要靠池側的沿程進水，使同時進入池的廢水轉變為前后出水，以達

25、到與不同時序的廢水相混合的目的。采用半地下鋼混結構。3.1.2參數選取1）停留時間：T=4小時2）設計水量：250m3/d=10.42m3/h3.1.3設計計算1）池子的實際容積：根據流量Q=250m3/d=10.42m3/h，停留時間T=4小時則池內廢水量Q1=Q*T=10.42*4=41.68m3，取Q1=42m3得出池的有效容積為V有效=42m3設計用調節池的實際容積為V=1.4*V有效=1.442=58.8m3（其中1.4為考慮污水在池內不均勻流動的容積利用經驗系數）取V有效=62m32）取池子的有效水深h1=1.8m（一般為1.52m）縱向隔板間距1m（一般為11.5m）則調節池的平

26、面面積S=V/h1=62/1.8=34.4m2，取S=35m2取池寬B=4m，則池長為L=8.75m縱向隔板間距為1m，所以隔板數為3取調節池超高為h=0.3m為適應水質變化，設置沉渣斗，設三個沉渣斗，傾角為45，污水中的懸浮物在池內沉淀，通過排渣管定期排出池外。3.2中和反應池3.2.1設計說明由于廢水中硫酸鹽濃度較大，不宜采用過濾法中和，目前對于SO42-的處理一般均采用投加石灰進行中和沉淀。投加石灰的作用有三：一是與SO42-反應形成CaSO4 沉淀，降低SO42-濃度；二是進行酸堿中和提高廢水的pH 值；三是反應產生的CaSO4 在下沉的過程中可通過挾裹作用去除廢水中的部分SS 和CO

27、DCr 。石灰中和酸的反應：H2SO4+Ca（OH）2 CaSO4+2H2O石灰中和含硫酸的酸性廢水時，一般沉淀時間為12小時，污泥體積為處理廢水量的3%5%，污泥含水率一般為95%左右。3.2.2投藥量的計算每天排出的含酸廢水中共有硫酸2509=2250Kg藥劑選用石灰，其成分為含CaO70%，有效的CaCO3為15%，起作用不大的CaCO3及惰性雜質15%。設需要CaO的理論數量為Xt/d，查表得，可列式如下：解得， X=1.7t/d實際石灰用量為：1.11.7=1.9（t/d）由于中和結果：生成硫酸鈣數量為：2.3（136/98）=3.2（t/d）折算為石膏（CaSO4.2H2O），其數

28、量為：（3.2172）/136=4.1（t/d）石灰中惰性雜質含量1.915%=0.29（t/d）即每天的沉渣量為4.1+0.29=4.39（t/d）3.2.3池子設計1）設計參數設計流量：Q=250m3/d=10.42m3/h中和時間：t=1h有效水深：h=3m超高h1=0.3m2）設計計算有效容積設計取設計為矩形（尺寸長）：31.33=3.99m2總高度H=h+h1=3.3m3.3微電解反應器3.3.1設計說明鐵碳內電解法是利用鐵屑與炭構成原電池的正負極，以廢水為電解質溶液，發生氧化還原反應。在反應中電流在成千上萬個細小的微電解池內流動，鐵粉作為陽極被腐蝕。電極反應物具有高度的化學活性，其

29、中新生態的H，新生態的Fe2+能與廢水中的許多成分發生氧化還原作用，破壞有機分子中的助色和發色基團，使難降解的物質轉變為易降解的物質。同時，新生態的Fe2+和Fe3+是良好的絮凝劑，能進一步吸附廢水中的污染物以降低其表面能，最終聚結成較大的絮體而沉淀。3.3.2設計參數 內電解的適宜工藝參數為：Fe/ C（質量比）= 81 ，反應pH = 4 ，反應時間= 90 min。3.3.3設計計算鐵屑內電解池為柱形體，用鋼筋混凝土建造。有效容積為10.42m3，停留時間為1.5h。池子直徑2.6m，高度為3.5m。距池底部0.6m處內設置一層厚度為5cm的承托層，承托層上部為厚度為2.0m填料層，填料

30、層為活性炭、鐵屑以及添加金屬氧化物（三氧化二鋁和氧化銅）的均勻混合物，承托層底部設曝氣裝置。3.3.4曝氣設計計算1）總需氧量DD=D0Q=15250=2.6m3/min=0.043m3/s式中D0每立方米污水需氧量，1520m3/m3 2）空氣干管直徑dd=（4D/v）1/2=40.043/(3.1412)1/2=0.068m=68mm。取70mm校核管內氣體流速=4D/d2=40.043/(3.14)= 11.18m/s在范圍1015m/s內。3）支管直徑d1空氣干管進入反應器后用兩根支管，通過每根支管的空氣量qq=D/2=0.043 /2=0.0215m3/s則支管直徑d1=（4q/v1

31、）1/2=40.0215/(3.146)1/2=0.052m=52mm取55mm，校核支管流速=4q/d12=40.0215/(3.14)=9.05m/s 在范圍510m/s內。4）穿孔管直徑d2 沿支管方向每隔430mm設置兩根對稱的穿孔管，每根支管上連接6根穿孔管，通過每根穿孔管的空氣量q1q1=q/6=0.0215/6=0.00358m3/s 則小支管直徑d2=（4q1/v2）1/2=40.00358/(3.146)1/2=0.027m，取30mm。校核支管流速=4q1/d12=40.00358/(3.14)=5.06m/s 在范圍510m/s內。孔眼直徑采用=3mm，間距為100mm。

32、5）風機選型空氣管DN=70mm時，風管的沿程阻力h1h1=iLTP=2.685.61.001.0=15.01Pa式中：i單位管長阻力，查給水排水設計手冊第一冊，i=2.68Pa/m L風管長度，m T溫度為20時，空氣密度的修正系數為1.00 P大氣壓力為0.1MPa時的壓力修正系數為1.0風管的局部阻力 h2=v2/2g=3.3211.1821.205/(29.8)=25.51Pa式中：局部阻力系數，查給水排水設計手冊第一冊得3.32 v風管中平均空氣流速，m/s 空氣密度，kg/m3空氣管DN=55mm時，風管的沿程阻力h1h1=iLTP=2.434.81.001.0=11.66Pa式中

33、：i單位管長阻力，查給水排水設計手冊第一冊，i=2.43Pa/m L風管長度，m T溫度為20時，空氣密度的修正系數為1.00 P大氣壓力為0.1MPa時的壓力修正系數為1.0風管的局部阻力 h2=2v2/2g=23.339.0521.205/(29.8)=33.54Pa式中：局部阻力系數，查給水排水設計手冊第一冊得3.33 v風管中平均空氣流速，m/s 空氣密度，kg/m3風機所需風壓為15.01+25.51+11.66+33.54=85.72Pa 綜合以上計算，鼓風機氣量2.6m3/min，風壓0.086KPa 選R系列標準型羅茨鼓風機，型號為RB65，其參數見表3-1：表3-1 SR型羅

34、茨鼓風機規格性能型號口徑A轉速r/min風量m3/min壓力KPa軸功率Kw功率Kw生產廠RB-656517502.699.81.21.5長沙鼓風機廠3.4混凝沉淀池3.4.1設計說明混凝的目的在于通過向水中投加一些藥劑（通常稱為混凝劑及助凝劑），使水中難以沉淀的膠體顆粒能互相凝合，長大至能自然沉淀的程度。這個方法稱作混凝沉淀。在給水處理和廢水處理中混凝沉淀都是最常用的方法之一。混凝處理中包括凝聚和絮凝兩個階段。在凝聚階段水中的膠體雙電層被壓縮失去穩定而形成較小的顆粒；在絮凝階段這些微粒互相凝結（或由于高分子物質的吸附架橋作用相助）形成大顆粒絮體，這些絮體在一定的沉淀條件下可以從水中分離去除。

35、3.4.2混凝沉淀池設計計算1）溶藥池容積計算溶液池容積的計算公式如下：式中：-最大投藥量，mg/L；Q-設計流量，/h；w-藥液濃度，按藥劑固體質量分數計算，一般取10%-20%；n-每天配制藥液次數，一般取2-6次。 根據要求及實際工程情況，本設計中取為50mg/L,w取為10%，每天配制藥液次數取為3次。 將數據代入公式得： 溶解池容積V2=0.3V1=1.262）混合池設計計算本設計采用機械混合池設計參數設計流量 Q=250 m3/d=10.42m3/h=2.910-3m3/s混合時間 T=1mina混合池有效容積W=QT=b混合池直徑D混合池直徑取為0.6m。c.混合池水深h混合池池

36、壁設四塊固定擋板，每塊擋板寬度為1/10D=0.06m，其上下緣離靜止液面和池底距離均為1/4D=0.15m，則擋板長為0.62-20.15=0.32m。d混合池總高混合池超高取為h10.3m。所以混合池總高為H=h+h1=0.62+0.3=0.92m。e攪拌器攪拌器外緣線速度v取為1.5m/s。攪拌器的直徑。攪拌器距池底高度采用0.5=0.15m。攪拌器的攪拌葉片數Z=2，攪拌器寬度為0.25D=0.15m。因為攪拌器H/D=1.03，所以攪拌器層數取為1層攪拌器轉數n 攪拌器旋轉角速度w需要軸功率N1計算軸功率N2 式中： -需要軸功率，kW； -水的動力粘度，kg.s/m2； G-設計速

37、度梯度，500-1000s-1； N2-計算軸功率，kW； C-阻力系數，0.2-0.5； -水的容重，1000kg/m3； g-重力加速度，通常取9.81m/s2； w-旋轉的角速度，rad/s； Z-攪拌器葉數； e-攪拌器層數； B-攪拌器寬度，m； R0-攪拌器半徑，m。 將數據代入公式得： N1N2，滿足要求。 電動機功率 其中為傳動機械效率，一般取為0.85。代入數據得3）反應器計算本設計采用旋流式反應池。設計參數：（1）池子一般不少于2個（2）反應時間采用8-15小時（3）池內水深與直徑的比為H:D=10:9（4）噴嘴設置在池底，水流沿切線方向進入。a.反應池總容積反應時間設為1

38、5min，因處理水量較小，本設計只設一座反應池。反應池總容積b.池子直徑式中：D-池子直徑，m n-池子個數，取一個由H:D=10:9得 H=c噴嘴直徑 d水頭損失hh=h1+h2=0.24+0.1=0.34mh1=0.06V2=0.24式中h1-噴嘴水頭損失，m h2-池內水頭損失，m，一般為0.1-0.2m，取0.1m4）污泥量計算 設計混凝沉淀池進水CODCr為12825mg/L，去除率為40%，則出水CODCr為7695mg/L。 設計污泥產率r為0.1kgMLSS/kg. CODCr。混凝沉淀池產泥量為設污泥含水率為98%，因含水率大于95%，則污泥密度取為1000kg/m3。所以污

39、泥產量為混凝沉淀池內污泥通過管道排入集泥井內，污泥管道管徑選為100mm。3.5水解酸化池3.5.1設計說明水解工藝是將厭氧發酵階段過程控制在水解和產酸階段。它取代功能專一的初沉池，對各類有機物去除率遠遠高于傳統初沉池。因此，從數量上降低了后續構筑物的負荷。此外，利用水解和產酸菌的反應，將不溶性有機物水解成溶解性有機物、大分子物質分解成小分子物質，提高污水的可生化性，減少污泥產量，使污水更適宜于后續的生化處理，可以用較短的時間和較低的電耗完成凈化過程。水解酸化沉淀池的構造與豎流沉淀池有相似之處，也可由普通沉淀池改造而成。水解酸化沉淀池的布水系統至關重要，因為池內的布水死區易引起污泥腐敗上浮而影

40、響處理效果。水解酸化沉淀池一般表面負荷取0.81.5m3/(m3.h),停留時間為4-5 h，采用底部均勻布水。（1）進水裝置位于池底部，采用豎管布水或者穿孔管布水，布水系統的均勻性是關系到水解酸化反應池能否運行的關鍵。每個布水孔口的服務面積為0.5-2m2孔口的流向不同，流速采用0.4-1.5m/s,并且盡量避免孔口堵塞和短流。（2）出水裝置采用池頂部平行出水堰匯集出水，出水堰的間距為2-3 m，堰上采用可移動的三角形鋸齒出水堰，以便調節水平，保證出水均勻性。出水堰設置擋渣板，以截留含有氣泡的浮渣，這部分浮渣大部分是水解活性污泥，當氣泡在水面釋放后會重新沉入池內。（3）排泥裝置位于池中部，由

41、于水解酸化池的底部保留了高活性的濃污泥，而中上層是較稀的絮狀污泥。當水解酸化反應池內水解污泥增加到一定高度后，會隨出水一起沖出沉淀池，因此，當沉淀池內的污泥達到一定高度時，應進行排泥，從沉淀池的中部將剩余污泥排走。（4）排泥管的直徑為150-200mm，排泥流速大于0.7m/s，排泥時間大于10min。3.5.2池體計算1）池表面積：A= Qmax / q =10.42/1.0=10.42（m2）式中：A池表面積（m2）；Qmax最大設計流量（m3/h）；q表面負荷m3/（m2h）,一般取0.8-1.5；此處取1.02）有效水深：h=qt=14 =4（m）式中：h有效水深（m）；t停留時間（h

42、）。一般4-5h，此處取4h所以水解酸化池的尺寸為5.224m3）有效容積：V=Ah =10.424 =41.68（m3）式中：V有效容積（m3）；3.5.3布水配水系統1）配水方式本設計采用大阻力配水系統，為了配水均勻一般對稱布置，各支管出水口向下距池底約20cm，位于所服務面積的中心。查曝氣生物濾池污水處理新技術及工程實例其設計參數見表3-2：表3-2 管式大阻力配水系統設計參數表干管進口流速1.01.5m/s開孔比0.20.25支管進口流速1.52.5m/s配水孔徑912mm支管間距 0.20.3m配水孔間距730mm2） 干管管徑的設計計算Qmax=250m3/d=10.42m3/h=

43、0.0029m3/s,干管流速v1=1.2m/s，則干管橫截面面積A=Qmax/ v1=0.0029/1.2=0.0024m2管徑D1=(4A/)1/2=（40.0024/3.14）1/2=0.0553m由給排水設計手冊第一冊選用DN=60mm的鋼管校核干管流速：A=2/4=3.14O.062/4=0.m2v1=Qmax/A=0.0029/0.=1.023 m/s,介于1.01.5m/s之間3） 布水支管的設計計算a布水支管數的確定 取布水支管的中心間距為0.3m，支管的間距數n=L/0.3=5.2/0.3=17.317個，則支管數n=2（17-1）=32根b布水支管管徑及長度的確定 每根支管

44、的進口流量q=Qmax/n=0.0029/32=0.m3/s,支管流速v2=1.5m/s則D2=（4q/v2）1/2=40./(3.141.5)1/2=0.0086m,取D2=10mm校核支管流速：v2=4q/D22=40./(3.140.012)=1.8 m/s,在設計流速1.52.5 m/s之間，符合要求。4) 出水孔的設計計算一般孔徑為912mm，本設計選取孔徑9mm的出水孔。出水孔沿配水支管中心線兩側向下交叉布置，從管的橫截斷面看兩側出水孔的夾角為45。又因為水解酸化池的橫截面積為5.22=10.4m2，去開孔率0.2，則孔眼總面積 S=10.40.2=0.0208m2配水孔眼d=9m

45、m，所以單孔眼的面積為S1=d2/4=3.140.0092/4=6.3610-5m2，所以孔眼數為0.0208/（6.3610-5）=327個，每個管子上的孔眼數是327/32=10.22個，取12個。則可大概計算出每個管子上每組出水孔的間距為160mm。3.5.4出水設計出水堰設計設三角形堰板角度為90，堰上水位深度為0.025m，單齒流量齒個數，取21個齒間距3.6上流式厭氧污泥床3.6.1設計說明UASB由污泥反應區、氣液固三相分離器（包括沉淀區）和氣室三部分組成。在底部反應區內存留大量厭氧污泥，具有良好的沉淀性能和凝聚性能的污泥在下部形成污泥層。要處理的污水從厭氧污泥床底部流入與污泥層

46、中污泥進行混合接觸，污泥中的微生物分解污水中的有機物，把它轉化為沼氣。沼氣以微小氣泡形式不斷放出，微小氣泡在上升過程中，不斷合并，逐漸形成較大的氣泡，在污泥床上部由于沼氣的攪動形成一個污泥濃度較稀薄的污泥和水一起上升進入三相分離器，沼氣碰到分離器下部的反射板時，折向反射板的四周，然后穿過水層進入氣室，集中在氣室沼氣，用導管導出，固液混合液經過反射進入三相分離器的沉淀區，污水中的污泥發生絮凝，顆粒逐漸增大，并在重力作用下沉降。沉淀至斜壁上的污泥沿著斜壁滑回厭氧反應區內，使反應區內積累大量的污泥，與污泥分離后的處理出水從沉淀區溢流堰上部溢出，然后排出污泥床。3.6.2設計參數1）污泥參數設計溫度T

47、=25容積負荷NV=8.5kgCOD/(m3.d) 污泥為顆粒狀污泥產率0.1kgMLSS/kgCOD產氣率0.5m3/kgCOD 2) 設計水量Q=250m3/d=10.42m3/h=0.0029 m3/s。3) 水質指標表3-3 UASB反應器進出水水質指標水 質 指 標CODCr（L）SS（L）進 水 水 質461781.6設計去除率85%0設計出水水質625.181.63.6.3UASB反應器容積及主要工藝尺寸的確定1) UASB反應器容積的確定本設計采用容積負荷法確立其容積V： V=QS0/NV 式中：V反應器的有效容積(m3)S0進水有機物濃度(kgCOD/L)V=2504.617

48、/8.5=135.8m3取有效容積系數為0.8，則實際體積為170m3(2) 主要構造尺寸的確定UASB反應器采用圓形池子，布水均勻，處理效果好。取水力負荷q1=0.6m3/（m2d）反應器表面積 A=Q/q1=10.42/0.6=17.4m2反應器高度 H=V/A=170/17.4=9.8m 取H=10m則反應器直徑為 取D=5m則實際橫截面積 A1=3.14D2/4=19.6m2實際表面水力負荷 q1=Q/A1=10.42/17.4=0.59q1在0.51.5m/h之間，符合設計要求。3.6.4UASB進水配水系統設計1) 設計原則 進水必須要反應器底部均勻分布，確保各單位面積進水量基本相

49、等，防止短路和表面負荷不均； 應滿足污泥床水力攪拌需要，要同時考慮水力攪拌和產生的沼氣攪拌； 易于觀察進水管的堵塞現象，如果發生堵塞易于清除。本設計采用圓形布水器， UASB反應器設9個布水點。2） 設計參數每個池子的流量 Q1=10.42m3/h3) 設計計算查有關數據，對顆粒污泥來說，容積負荷大于4m3/(m2.h)時，每個進水口的負荷須大于2m2則 布水孔個數n必須滿足 D2/4/n2，即nD2/8=3.1455/8=9.81 取n=9個則 每個進水口負荷 a=D2/4/n=3.1455/4/9=2.2m2可設2個圓環，里面的圓環設3個孔口，外圍設6個， 內圈3個孔口設計服務面積： S1

50、=32.2=6.6m2折合為服務圓的直徑為： 用此直徑用一個虛圓，在該圓內等分虛圓面積處設一實圓環，其上布3個孔口則 圓環的直徑計算如下： 3.14d12/4=S1/2 外圈6個孔口設計服務面積： S2=62.2=13.2m2折合為服務圓的直徑為： 則 外圈圓環的直徑計算如下：3.14(5022d22)/4=S2/2則 d2=4.10m布水點距反應器池底120mm，孔口徑15mm3.6.5三相分離器的設計1) 設計說明 UASB的重要構造是指反應器內三相分離器的構造，三相分離器的設計直接影響氣、液、固三相在反應器內的分離效果和反應器的處理效果。對污泥床的正常運行和獲得良好的出水水質起十分重要的

51、作用，根據已有的研究和工程經驗， 三相分離器應滿足以下幾點要求：沉淀區的表面水力負荷1.0m/h；三相分離器集氣罩頂以上的覆蓋水深可采用0.51.0m；沉淀區四壁傾斜角度應在4560之間，使污泥不積聚，盡快落入反應區內；沉淀區斜面高度約為0.51.0m；進入沉淀區前，沉淀槽底縫隙的流速2m/h；總沉淀水深應1.5m；水力停留時間介于1.52h；分離氣體的擋板與分離器壁重疊在20mm以上；以上條件如能滿足，則可達到良好的分離效果。2) 設計計算本設計采用無導流板的三相分離器 沉淀區的設計沉淀器（集氣罩）斜壁傾角 =50沉淀區面積： A=3.14D2/4=19.625m2表面水力負荷q=Q/A=10.42/19.625=0.53m3/(m2.h)0.2m 取CE=0.6mCF上三角形集氣罩底寬，取CF=3.1mEH=CEsin50=0.6sin50=0.460mEQ=CF+2EH=0.6+20.46=4