1、化學工程系課程設計*學校課程設計任務書 10/11學年 下 學期 2011年 7 月 7 日專業環境監測與治理班級09-24課程名稱水污染控制工程設計題目食品加工污水處理工藝設計指導教師起止時間2011.6.27-2011.7.8周數2周設計地點教學樓設計目的：通過污水廠課程設計，鞏固學習成果，加深對水污染控制工程課程內容的學習與理解，使學生應用規范、手冊與文獻資料，進一步掌握設計原則、方法等步驟，達到鞏固、消化課程的主要內容，鍛煉獨立工作能力，對污水廠的主體構筑物、輔助設施、計量設備及水廠總體規劃，培養和提高計算能力、設計和繪畫水平。在教師指導下，基本能獨立完成一個中、小型污水處理廠工藝設計

2、，鍛煉和提高學生分析及解決工程問題的能力。設計任務或主要技術指標：（1） 設計水量為100 m3/d；（2） 進水水質為BOD5 = 8000 mg/L、CODcr = 10000、SS = 3000 mg/L、色度=600倍（3） 出水水質為BOD520 mg/L、CODcr60 mg/L、SS 60 mg/L、色度50倍設計進度與要求：6月27日 閱讀教材，掌握與設計有關內容6月28日-6月29日 熟悉設計任務，查閱文獻和教材，確定設計思路6月30日-7月1日 工藝分析、選擇及論證 7月4日-7月5日 構筑物尺寸計算7月6日-7月7日 設計任務書的書寫、修改，整理，打印7月8日 提交，答辯

3、主要參考書及參考資料：1北京水環境技術與設備研究中心等.三廢處理工程技術手冊.廢水卷.北京.化學工業出版社.20002潘濤，田剛.廢水處理工程技術手冊.北京.化學工業出版社.20103蘇少林.水污染控制技術.2版.大連.大連理工大學出版社.20104北京市環境保護科學研究院等主編.三廢處理工程技術手冊(廢水卷).北京：化學工業出版社.5唐受印，汪大琿等編.廢水處理工程(第二版).北京化學工業出版社.6化學工業出版社組織編寫.水處理工程典型設計實例（第二版）.北京：化學工業出版社.2000.5教研室主任（簽名） 系（部）主任（簽名） 年 月 日28摘要本設計以食品加工廠中的肉類食品加工污水處理廠

4、作為參照，選定資料后，根據設計的進水水質（即BOD5 = 8000 mg/L、CODcr = 10000 mg/L、SS = 3000 mg/L、色度 = 600倍）確定了以氣浮+UASB+ SBR為主的厭氧法+好養法組合的工藝。在對各個構筑物進行了設計說明后，計算出了各個構筑物的尺寸，并畫出了廠區平面圖及高程圖，達到了出水水質為BOD5 20 mg/L、CODcr 60 mg/L、SS 50 mg/L、色度 50倍）的設計要求。關鍵字：食品加工，污水處理，厭氧法，好氧法目錄1.設計任務書11.1設計題目11.2設計資料11.3設計內容及要求12.工藝流程選擇12.1廢水來源12.2水質特質2

5、2.3廢水處理工藝選擇22.3.1厭氧反應器的選擇22.3.2好氧工藝的選擇SBR工藝32.3.3工藝流程圖32.4工藝設備簡介43.設計計算書63.1格柵63.2調節池83.3沉淀池93.4UASB反應器113.5SBR反應池173.6氣浮池203.7設計結果233.8符號說明243.9設計小結26參考文獻27致謝281.設計任務書1.1設計題目食品加工污水處理廠設計1.2設計資料（1）設計水量1000 m3/d（2）水質設計的進水水質（mg/L）項目BOD5CODcrSS色度進水8000100003000600（3）處理要求設計的出水水質（mg/L）項目BOD5CODcrSS色度出水206

6、050501.3設計內容及要求（1）設計內容通過論證分析，確定合理的工藝流程；選擇適宜的設計參數，對構筑物進行設計計算，確定構筑物的工藝尺寸及主要構造；進水污水處理站的平面布置，合理安排處理構筑物。（2）設計成果設計說明書一份，含工藝計算；要求圖紙兩張，其中包括平面布置圖和主要構筑物工藝圖。（3）設計要求工藝選擇合理；設計計算概念清楚，公式選取正確；設計說明書條理清晰，層次分明，文字通順，格式規范；圖紙表達正確，符合制圖規范。2.工藝流程選擇2.1廢水來源肉類加工是指對豬、牛、羊等家畜和雞、鴨等家禽等屠宰和進一步加工，以便生產人們生活所需要的肉類食品和副食品。在屠宰和肉類加工的過程中，要耗用大

7、量的水，同時又要排除含有血污、油脂、毛、肉屑、畜禽內臟雜務、未消化的食料和糞便等污染物質的廢水，而且此類廢水中還含有大量對人類健康有害的微生物。屠宰和肉類加工廠的廢水主要產生在屠宰工序和預備工序。廢水主要來自于圈欄沖洗、宰前淋洗和屠宰、放血、脫毛、解體、開腔劈片、清洗內臟腸胃等工序。油脂提取、剔骨、切割以及副食品加工等工序也會排放一定的廢水。此外，在肉類加工廠還有來自冷凍機房的冷卻水，以及車間衛生設備、洗衣房、辦公樓和場內福利設施排出的生活污水等。2.2水質特質屠宰廢水成分復雜，廢水中含有大量的有機物質，具有以下特點：（1）廢水呈褐紅色，主要是由屠宰動物的血污造成；（2）具有較強的腥臭味，主要

8、是由畜禽血和蛋白質分解造成；（3）夾帶有大量的懸浮物，主要由畜禽皮毛、肉屑、骨屑、內臟雜物、未消化的食物和糞便等構成；（4）含有較高動物油脂；（5）含有大量大腸桿菌。這些廢水若不經過處理，直接排入城市下水管網或自然水體，將會嚴重污染周圍的水體環境，造成水體嚴重富營養化，使水體發黑變臭，嚴重影響人們的日常生活和身心健康。2.3廢水處理工藝選擇污水處理工藝的選擇與污水性質進、出水水質密切相關。本設計BOD/COD=0.8，可生化性很好，故本設計采用氣浮+UASB+ SBR為主的工藝。以達到去除COD、BOD、SS、色度的目的。2.3.1厭氧反應器的選擇由于屠宰廢水的進水水質中COD和BOD濃度很高

9、，需要設置厭氧工藝作為好氧工藝處理的前處理，在厭氧處理器選擇升流式厭氧污泥床反應器。UASB的主要優點是：（1）適用于高濃度有機廢水，進水BOD最高濃度可達數萬mg/L，也可適用于低濃度有機廢水，如城市污水等。（2）UASB內污泥濃度高，平均污泥濃度為2040 g VSS/L； （3）有機負荷高，水力停留時間長，采用中溫發酵時，容積負荷一般為10 kg COD/m3·d左右； （4）無混合攪拌設備，靠發酵過程中產生的沼氣的上升運動，使污泥床上部的污泥處于懸浮狀態，對下部的污泥層也有一定程度的攪動； （5）污泥床不填載體，節省造價及避免因填料發生堵賽問題； （6）UASB內設三相分離器

10、，通常不設沉淀池，被沉淀區分離出來的污泥重新回到污泥床反應區內，通常可以不設污泥回流設備。鑒于這些優點，選擇UASB反應器。2.3.2好氧工藝的選擇SBR工藝就近期的技術條件，SBR系統更適合以下情況： （1）中小城鎮生活污水和廠礦企業的工業廢水，尤其是間歇排放和流量變化較大的地方。 （2）需要較高出水水質的地方，如風景游覽區、湖泊和港灣等，不但要去除有機物，還要求出水中除磷脫氮，防止河湖富營養化。 （3）水資源緊缺的地方。SBR系統可在生物處理后進行物化處理，不需要增加設施，便于水的回收利用。 （4）用地緊張的地方。 （5）對已建連續流污水處理廠的改造等。 （6）非常適合處理小水量，間歇排放

11、的工業廢水與分散點源污染的治理。 鑒于這些優點，選擇SBR工藝作為本廢水處理中的好氧工藝。2.3.3工藝流程圖根據出水要求及分析，確定方案如下（見圖1）：格柵調節池提升氣浮池廢水沉淀池UASB工藝SBR工藝外排鼓風機集泥池污泥濃縮外運污水管線污泥管線空氣管線圖1 食品加工廢水處理廠工藝流程圖混凝劑2.4工藝設備簡介（1）格柵格柵由一組平行的金屬柵條或篩網組成，安裝在污水渠道、泵房集水井的進口處或污水處理廠得端部，用以截流較大的懸浮物或漂浮物，以便減輕后續處理構筑物的處理負荷，并使之正常進行。肉類加工污水中含有較大的懸浮物，這些懸浮物通常通過格柵和篩網加以去除。（2）調節池調節池的目的是削弱水質

12、水量波動對廢水處理工藝的影響，利于或保證處理工藝的正常運行，保證穩定的處理效果。從工業企業排出的廢水，其水量和水質都是隨時間變化的，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。在本次設計中，采用矩形調節池。肉類加工廢水在24h之內水質和水量的變化幅度較大，為了使后續工藝的處理效果穩定，在處理流程霍總設置調節池對廢水的水質和水量進行調節，以減弱水質和水量的變化幅度。（3）沉淀池沉淀池一般是在生化前或生化后泥水分離的構筑物，多為分離顆粒較細的污泥。在生化之前的稱為初沉池，沉淀的污泥無機成分較多，污泥含水率相對于二沉池污泥低些。位于生化之后的沉淀池一般稱為二沉池，多為有機污

13、泥，污泥含水率較高。沉淀池池體平面為矩形，進口設在池長的一端，一般采用淹沒進水孔，水由進水渠通過均勻分布的進水孔流入池體，進水孔后設有擋板，使水流均勻地分布在整個池寬的橫斷面。沉淀池的出口設在池長的另一端，多采用溢流堰，以保證沉淀后的澄清水可沿池寬均勻地流入出水渠。堰前設浮渣槽和擋板以截留水面浮渣。水流部分是池的主體。池寬和池深要保證水流沿池的過水斷面布水均勻，依設計流速緩慢而穩定地流過。池的長寬比一般不小于4，池的有效水深一般不超過3米。污泥斗用來積聚沉淀下來的污泥，多設在池前部的池底以下，斗底有排泥管，定期排泥。（4）UASB工藝UASB由污泥反應區、氣液固三相分離器（包括沉淀區）和氣室三

14、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

15、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。（5）SBR工藝經典SBR通過在時間上的交替實現傳統活性污泥法的整個過程，它在流程上只有一個池子，將調節池、曝氣池、和二沉池的功能集中在該池子上，兼有水質水量調節、微生物降解有機物和固液分離等功能。經典SBR是間歇進水，且工序繁雜，對操作人員的要求較高，在非進水工序無法處置來水，為了解決SBR無法處理連續來水的問題，工程上采用了多池系統，使各個池子按進水順次進行，進水在各個池子之間循環切換進行。但是，這樣明顯增加了SBR工藝操作的復雜性。盡管經典的SBR存在著許多問題，但是它的優點也非常明顯。它的間歇

16、運行方式與許多行業廢水產生的周期比較一致，可以充分發揮SBR的技術特點，因此在工業廢水處理中應用非常廣泛。對一些難降解廢水的處理，經典SBR也經常被采用。由于SBR工藝占地面積小，平面布置緊湊，在小城鎮污水處理方面，成功應用SBR工藝的例子也非常多。（6）氣浮池氣浮是向水中通入或設法產生大量的微細氣泡，形成水、氣、被去除物質的三相混合體，使氣泡附著在懸浮顆粒上，因黏合體密度小于水而上浮到水面，實現水和懸浮物分析，從而在回收廢水中的有用物質的同時又凈化了廢水。氣浮用于含油廢水的處理以及密度接近于水的微細懸浮顆粒雜質的去除，考慮食品廢水的水質特點，在氣浮之前投加混凝劑3。3.設計計算書本設計采用的

17、設計流量 m3/d m3/h m3/s3.1格柵（1）設計參數柵前水深h = 0.3 m；過柵流速v = 0.6 m/s；柵條間隙b = 0.005 m；格柵傾角75°；柵條寬度S = 0.01 m（2）設計計算柵條的間隙數（n） 條槽有效寬度（B） m進水渠漸寬部分長度（L1）設進水渠寬B1 = 0.3 m m設計取L1 = 0.03 m格柵與出水渠道連接處漸寬部分長度（L2） m通過格柵的水頭損失（h1）柵條采用圓鋼制作，阻力系數 m柵后槽總高度沿柵前渠道，超高h2 = 0.5 m m柵槽總長度（L） m每日柵總量（W）格柵渣量為1000 m3，污水產渣0.04 m3 m3/d

18、m3/d所以，選用機械格柵。3.2調節池（1）設計參數調節時間t = 12 h；有效水深h2 = 5 m。（2）設計計算調節池有效容積（V1） m3調節池池寬（B） m2設計采用調節池n = 2，取池長L = 12 m。則池寬 m污泥斗的體積（V2）取污泥斗頂寬B1 = 3 m，污泥斗高h4 = 2 m，污泥斗傾角59°，則污泥斗底寬 m m3調節池高度（H）調節池超高h1 = 0.5 m，池有效調節水深h2 = 5.0 m，池底斜坡高度h3 = 0.5 m，池污泥斗高度h4 = 2.0 m。則調節池總高 m復核調節池停留時間（t0）實際有效容積 m3實際停留時間 h符合設計要求。3

19、.3沉淀池（1）設計參數擬采用2個豎流式沉淀池，其他參數見表1。表1 沉淀池參數選擇中心管道流速v025 mm/s沉淀時間t1 h間隙流速v130 mm/s超 高h10.3 m池內水上升流速v0.8 mm/s緩沖層高度h40.3 m（2）設計計算中心管面積和直徑 m2喇叭口直徑 m反射板表面至喇叭口距離 m沉淀區面積 m2沉淀池直徑 m在4-7m之間，故不設排水管。沉淀區深度 m 符合要求。取下部截面錐底直徑為r = 0.4，污泥斗傾角為則 m截圓錐部分容積 m3沉淀池總高度 m3.4UASB反應器（1）設計依據進水COD = 10000 mg/L；COD去除率E1 = 85%；進水BOD5

20、= 8000 mg/L；BOD5去除率E2 = 88%。（2）反應器結構尺寸設計計算反應器的有效容積（包括沉淀區和反應區）設計容積負荷6 kg COD/( m3·d) m3式中 設計處理量，m3/d進水有機物濃度，kg COD/ m3容積負荷，kg COD/( m3·d)反應器的形狀和尺寸工程設計反應器2座，橫截面積為圓形，反應器有效高度為h = 5 m。則 m3單池橫截面積 m2 m取D = 10.5 m，則實際橫截面積 m2設計反應器總高度H = 8.5 m，其中超高0.5 m。則單池總容積 m3單池有效反應器容積 m3總池面積 m2反應器總容積 m3總有效反應容積 m

21、3 m3（符合有機負荷設計要求）UASB體積有效系數，在70% 90%之間。水力停留時間（HRT）及水力負荷率（Vr） h m3/（m2·h）顆粒污水水力負荷應滿足0.1 0.9 m3/（m2·h），故符合設計要求。（3）三相分離器構造設計三相分離器具有氣、液、固三相分離的功能，三相分離器的設計主要包括沉淀區、回流縫、氣相分離器的設計。本設計三相分離器結構示意圖如附圖1所示。沉淀區設計日平均表面負荷應小于1.0 m³/(m²h)，沉淀區進水口的水流上升速度一般小于1 m/h。其中，沉淀區直徑D = 10.5 m，壁厚0.48 m，沉淀區底部進水直徑5 m

22、。沉淀室面積 m2沉淀池表面負荷 m³/(m²h) m³/(m²h) （符合要求）沉淀室進水口面積 m²沉淀室進水口水流上升速度 m/h m/h （符合要求）沉淀區斜壁角度與深度設計：三相分離器沉淀區斜壁傾角應在，集氣罩頂以上的覆蓋水深可采用0.5 1.0 m，沉淀區斜面的高度可取0.5 1.0 m。設計UASB反應器沉淀區最大水深為2 m，h1 = 0.5 m，h3 = 0.5 m，則傾角為60°。氣液分離設計由附圖1可知，三相分離器由上、下兩組重疊的三角形集氣罩組成。根據幾何關系可得 m式中 下三角形集氣罩的1/2寬度，m 下三角

23、形集氣罩的水質高，m 下三角形集氣罩斜面的水平夾角，一般采用55° 60°上三角形集氣罩回流縫寬度CE大于0.2 m，本設計取1.0 m。上三角形集氣罩底部直徑CF取6m，則 m m上三角形集氣罩回流縫面積（S3）為 m²廢水量為1000 m3/d，設有 m3/d的廢水通過進水縫進入沉淀區，另有 m3/d的廢水通過回流縫進入沉降區，則 m3/h m3/h根據附圖2可確定集氣罩相對位置及尺寸： m m m m m m m m m脫氣條件校核由斯托克斯公式 式中 氣泡上升速度，cm/s碰撞系數，取0.95水的密度，取997.0449 kg/ m3沼氣密度，取1.12

24、g/L氣泡直徑，取0.01cm廢水的動力粘度系數，g/(cm·s)，取可得 m/h，則式中 混合液沿AB方向流速，m/h，m/h，可見 合理，滿則氣泡分離后進入沉淀區得必要條件。3.5SBR反應池（1）設計依據COD = 1500 mg/L，BOD = 960 mg/L，設計去除率為75%；（2）設計參數設計水溫20；X混合懸浮固體濃度（MLSS）2000 mg/L；應池數量n = 3個；污泥負荷Ns = 0.15 kg/ m3；設計排水比為1:2；反映周期為2。（3）設計計算SBR反應池容積計算每個反應池的設計容積 m3設有效水深h1 = 5 m，超高h2 = 0.8 m m2設池

25、寬= 12 m，池長 mSBR反應池有效容積 m3上清液排出設備設計每池的排出負荷 m3/h每池設一臺排水裝置，每臺排出負荷 m3/h按照排水裝置排水能力的最大流量比（r=1.5）進行設計，排出能力為 m3/hSBR反應池供氧量設計計算降解BOD所需供氧量 kg/d供氧量每池每周期需氧量 kg以曝氣2h計算，每小時所需氧量 kg/d所需供養能力計算設混合水溫度為20，混合液DO為2 mg/L，池水深為5m。則空氣擴散出口處絕對壓力 Pa式中 空氣擴散裝置的安裝高度，m大氣壓力， pa氣泡離開池表面時，氧的百分比式中 空氣擴散裝置的氧的轉移效率，取25%計算水溫20和25條件下的氧飽和度，得 m

26、g/L mg/L代入公式分別求得 mg/L mg/L在20條件下，脫氧清水的充氧量為 kg/d式中 、0.85、0.95、1供氧量的計算 m3/d在運行周期內單池需要供氣 m3/h鼓風機曝氣量計算每池一臺鼓風曝氣機，同時備用一臺。為了確保事故發生時供氣穩定，需取安全系數1.21.5，實際取1.5，則空氣量為 m3/h曝氣裝置設計計算采用微孔曝氣，選用球冠形可張微孔曝氣器，每個曝氣器的服務面積為0.5 m2，則每個池所需曝氣器個數為個根據SBR池尺寸，設164個。3.6氣浮池（1）氣浮池設計接觸室表面積 m2式中 回流比，取0.25加壓回流容器水量，m3/h接觸室水流平均上升速度，m/s，取0.

27、01 m/s。分離室表面積As m2式中 分離室水流向下平均速度，取0.002 m/s。氣浮池凈容積取氣浮池平均水深h = 1.5 m，則氣浮池凈容積為 m2校核停留時間min（符合要求）氣浮所需釋氣量 L/h式中 溶氣效率，取0.9選定容器壓力，取0.3 atm溶解度系數溶氣水量所需空壓機額定空氣量為 m3/min式中 余量系數，取1.5。(2)壓力罐直徑容器罐體積 m3式中 容器罐停留時間3 min。設容器罐高h = 3 m，則 m選用標準直徑mm復核高直徑比（符合設計要求）3.7設計結果格柵最大流量（m3/d）1000柵條間隙數（條）33槽有效寬度（m）0.49水頭損失（m）0.268總

28、高度（m）1.1總長度（m）1.8每日格渣量（m3/d）0.3調節池有效容積（m3）1200寬度（m）10污泥斗體積（m3）48長度（m）12實際有效體積（m3）600高度（m）8實際停留時間（h）6沉淀池單池最大流(m3/s)0.03中心管面積（m2）1.2喇叭口直徑（m）1.35中心管直徑（m）1.0反射表面至喇叭口距離（m）0.2沉淀區面積（m2）37.5沉淀池直徑（m）7深度（m）2.88圓錐部分容積（m3）77.5總高度（m）9.38UASB反應器有效容積（m3）850單池橫截面積（m2）85直徑（m）10.5實際橫截面積（m2）86.6單池總容積（m3）520單池有效容積（m2）4

29、33總池面積（m2）173.2總容積（m3）1040總有效容積（m3）866水力停留時間（h）8.66水力負荷（m3/ m2·h）0.58SBR反應器單池容積（m3）333池寬（m）6.5池長（m）12.5有效容積（m3）1218.75每池排出負荷（m3/h）2.78供氣量（kg/d）10015.5鼓風機通氣量（m3/d）313曝氣器個數（個）162.5氣浮池接觸室表面積（m2）3.47分離池面積（m2）17.36凈容積（m3）31.25所需釋氣量（L/h）119.43.8符號說明（1）格柵阻力系數（2）UASB反應器設計處理量，m3/d進水有機物濃度，kg COD/ m3容積負荷，kg COD/( m3·d)下三角形集氣罩的1/2寬度，m下三角形集氣罩的水質高，m下三角形集氣罩斜面的水平夾角，一般采用55° 60°氣泡上升速度，cm/s碰撞系數，取0.95水的密度，取997.0449 kg/ m3沼氣密度，取1.12 g/L氣泡直徑，取0.01cm廢水的動力粘度系數，g/(cm·s)，取（3）SBR反應器空氣擴散裝