.理工學院水污染控制工程課程設計題目：某碳酸飲料廠 生產廢水處理站工藝設計姓 名：XXX學 號：XXXXXXX學 院：環境工程與化學學院專 業：環境工程指導教師：XXXXX2016年X月 X日Word文檔.某碳酸飲料廠生產廢水處理站工藝設計摘 要本設計為某碳酸飲料廠生產廢水處理站工藝設計，處理規模為3000m3/d，COD為3000mg/l，BOD5為1800mg/l，SS為600mg/ l，設計出水水質執行《污水綜合排放標準》GB8978-1996 規定的一級標準。經查閱資料，通過工藝比選，確定采用厭氧生物處理法及傳統活性污泥法為該污水處理廠的主體處理工藝，該工藝具有處理流程簡單、操作管理方便、出水水質好、工藝可靠、建設投資省和運行費用低等優點。在此基礎上，確定了污水處理流程為：細格柵、UASB反應器、SBR反應池、消毒池、出水；污泥處理流程為：集泥井、污泥濃縮池、污泥脫水車間、泥餅外運。進行了各單體構筑物的工藝設計和計算，污水處理廠的平面布置，水力計算和高程設計等。在此基礎上，完成了平面圖、高程圖設計和圖紙繪制。本工程的實施將顯著改善受納水體水質，同時間接產生經濟效益，促進經濟可持續發展，達到了出水水質的要求。關鍵詞：碳酸飲料生產廢水 厭氧生物處理法 SBR好氧反應池Word文檔.目 錄第1章課程設計任務書.......................................................................21.1設計資料...................................................................................21.1.1水量、水質資料.............................................................21.1.2用地資料：.....................................................................31.2設計要求...................................................................................31.2.1設計內容：.....................................................................31.2.2設計要求：.....................................................................4第2章工藝流程的確定.......................................................................52.1基本工藝路線的確定...............................................................52.2厭氧處理工藝選擇...................................................................52.3好氧處理工藝選擇....................................................................62.3.1SBR法具有的特點：......................................................62.3.2碳酸飲料設備沖洗廢水處理工藝流程...........................7第3章處理工藝構筑物設計計算........................................................83.1格柵槽的設計...........................................................................83.1.1格柵的設計.....................................................................83.1.2柵條間隙數n..................................................................83.1.3格柵總寬度B..................................................................93.1.4過柵水頭損失.................................................................93.1.5柵后槽的總高度H.........................................................93.1.6格柵的總長度L............................................................103.1.7每日柵渣量W...............................................................113.1.8過格柵進出水水質.......................................................113.2調節池的設計.........................................................................113.2.1設計說明.......................................................................113.2.2設計計算.......................................................................123.2.3過調節池進出水水質...................................................133.3UASB反應器設計....................................................................14Word文檔.3.3.1UASB反應器的組成......................................................143.3.2UASB反應器工作原理..................................................143.3.3參數選取.......................................................................143.3.4反應器尺寸...................................................................153.3.5進水分配系統的設計...................................................153.3.6三相分離器的設計.......................................................173.3.7沉淀區的設計：...........................................................173.3.8氣液分離設計：...........................................................193.3.9分隔板的設計：...........................................................203.3.10UASB反應器中污泥產量的計算................................213.3.11排泥系統的設計.........................................................213.3.12出水系統的設計計算：.............................................223.3.13沼氣收集系統的設計.................................................233.3.14UASB進出水水質.......................................................233.4SBR反應器設計計算..............................................................243.4.1設計說明........................................................................243.4.2工藝設計計算...............................................................243.4.3平面尺寸計算...............................................................253.4.4進出水排泥系統...........................................................263.4.5曝氣系統工藝計算.......................................................263.4.6SBR池進出水水質........................................................293.5消毒池設計計算.....................................................................293.5.1消毒劑的投加...............................................................303.5.2平流式消毒接觸池.......................................................303.6污泥處理系統................................................................................313.6.1產泥量............................................................................313.6.2污泥處理方式...............................................................323.6.3集泥井容積計算...........................................................323.7污泥濃縮池設計計算..............................................................323.7.1設計說明.......................................................................323.7.2設計計算.......................................................................32Word文檔.3.7.3排水和排泥....................................................................333.8污泥脫水系統.........................................................................343.8.1污泥產量.......................................................................343.8.2藥劑用量.......................................................................343.8.3污泥脫水車間面積........................................................34第4章污水處理站平面布置和高程布置..........................................354.1構筑物和建筑物主要設計參數..............................................354.2污水處理站平面布置..............................................................354.3污水處理站高程布置..............................................................36第5章項目預算與概算.....................................................................375.1投資估算與效益分析建設費用..............................................37第6章勞動定員................................................................................38總結.....................................................................................................39謝辭.....................................................................................................40參考文獻...............................................................................................41Word文檔.前 言近年，我國碳酸飲料產業發展迅速，其產量逐年上升。與此同時，碳酸飲料廠也向環境中排放了大量的有機廢水，每生產1t碳酸飲料約需要大約10～30t的新鮮水，并會相應地產生10～20t廢水，由于該廢水含有較高濃度的碳水化合物、脂肪、纖維、脂肪、廢酵母、酒花殘渣等有機無毒成分，排入天然水體后將大量消耗水中的溶解氧，既造成水體缺氧，還能促使水底沉積化合物的厭氧分解，產生臭氣惡化水質。上述成分多來自碳酸飲料生產原料，棄之不用不僅造成資源的巨大浪費，也降低了碳酸飲料生產的原料利用率，因此，在糧食缺乏水資源供應緊張的今天，如何既有效地處理碳酸飲料廢水又充分利用其中的有用資源，已成為環境保護的一項重要任務，本次課程設計將從所學的環境工程、水污染控制工程等專業知識角度，提出自己的碳酸飲料生產廢水處理設計方案。本設計通過了解該碳酸飲料廠生產廢水水質資料，對比擬采用UASB法+SBR反應池來進行處理碳酸飲料廢水,使其CODcr,BOD5，SS,有效去除以達到廢水處理站執行《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）一級標準；同時根據污水處理站地形、面積等資料設計了污水處理站平面布置圖和高程設置圖。碳酸飲料廢水得到較好的處理,既避免了其可能帶來的環境污染問題，也能為企業節省大量排污費用有良好的環境效益，經濟效益、社會效益。Word文檔.第1章 課程設計任務書1.1 設計資料某飲料公司主要生產中、高檔次飲料，主要產品為碳酸飲料，碳酸飲料主要由糖漿和碳酸水定量配制而成，其生產過程可分為三個基本工序：即糖漿的制備、碳酸水的制備、洗瓶罐裝封口等。生產過程中，廢水主要來自罐裝區的洗瓶水、沖洗水、碎瓶飲料和糖漿缸沖洗水以及設備和地面的沖洗水。其中設備和地面的沖洗水量最大，有機物濃度較低且水量較均勻，其排放量占總廢水量70%以上。混合廢水有機物含量高，間歇排放，水質水量不均勻，尤其廢水量隨季節波動大。1.1.1 水量、水質資料該廠的處理水量經監測，日平均流量定為3000m3/d，日變化系數為1.4。經過監測及對排放水質的要求（《污水綜合排放標準》GB8978-1996）一級標準），設計進出水水質如下表所示：表1-1設計進出水水質項目CODCr(mg/L)BOD5(mg/L)SS(mg/L)pH設計進水水質300018006005-12設計出水水質6020706-9經過小試實驗，處理污泥所用化學藥品及用量如下表所示：表1-2 處理污泥所用化學藥品及用量藥品名稱 單位 數量PAM（聚丙烯酰胺） mg/L 1Word文檔.1.1.2 用地資料：廢水處理站占地如下圖所示，為一70m×40m的矩形區域，在廠內的一個角落。原排水管距圍墻距離為3m。管底標高為-4.00m，污水渠的最高水位為-4.20m(以廠內地面為±0.00米)。廢水處理站的東西側均為居民區。主導風向為西南風。廠區內排水制度為采用分流制，單獨設雨水系統，由雨水井收集后直接排到污水渠中。為了美化環境，廠區內應大量綠化。圖1-1 廢水處理站占地圖1.2 設計要求1.2.1 設計內容：1．工藝流程的選擇確定：污水處理工藝流程的選擇應根據原水水質與處理后排放水要求達到的水質之間的差距、處理規模、水處理試驗資料、處理廠地區有關的具體條件等因素綜合分析，進行合理的工藝組合。要說清楚工藝原理和選擇思路。2．選擇各構筑物的形式和數目：說明構筑物的類型、數量、規格尺寸、材料結構，若有配套設備，還應指明設備的種類、規格、型號、數量及運行方式。3．各構筑物的設計和計算：設計各構筑物和主要構件的尺寸，設計時要考慮到構筑物及其構造、施工上的可能性，并符合建筑模數的要求。主要構筑物的設計計算；主要構筑物相關參數的選取。4．平面布置：根據各構筑物的確切尺寸，確定各構筑物在平面布置上的確切位置，并最后完成平面布置。確定各構筑物間連接管Word文檔.道、檢查井的位置。污水處理廠平面布置的具體原則及要求。高程布置：通過水力計算。確定各構筑物的高程（相對地面標高），使水能夠順利流過各處理構筑物。污水處理廠高程布置的具體原則及要求。高程布置如何降低土建投資及如何便于主要構筑物的排空檢修。工程概算：通過對一些參考定額估算，完成工程概算，主要內容包括： 1.工程費用2.其他費用3.人員編制及運行成本。繪圖：繪制污水廠平面布置圖、高程圖2張（2#圖）。1.2.2 設計要求：編寫一份完整的設計計算說明書并打印裝訂成冊，用AUTOCAD繪制污水廠平面布置圖、高程圖各一張，并用2#圖紙打印，繪圖要符合機械制圖規范、仿宋字合格、尺寸標注正確。Word文檔.第2章 工藝流程的確定2.1 基本工藝路線的確定據分析，在該碳酸飲料廠生產中，廢水主要來自罐裝區的洗瓶水、沖洗水、碎瓶飲料和糖漿缸沖洗水以及設備和地面的沖洗水。其中設備和地面的沖洗水量最大，有機物濃度較低且水量較均勻，其排放量占總廢水量70%以上。混合廢水有機物含量高，具有易生化性（BOD5/COD=0.6，大于0.45），間歇排放，水質水量不均勻，尤其廢水量隨季節波動大。對比設計進水水質和處理出水水質，污染物的去除率分別達到：COD98%，BOD598.9%，SS88.3%。由于進水水質和處理效率均很高，應采用厭氧-好氧的處理路線，廢水首先通過厭氧處理裝置，大大去除進水有機負荷，獲得能源---沼氣，并使出水水質達到好氧處理可接受的濃度，再進行好氧處理后達標排放。2.2 厭氧處理工藝選擇近年來，厭氧處理技術得到很快發展，常用的先進技術有厭氧接觸工藝、上流是厭氧污泥床和厭氧過濾器。厭氧接觸法屬于傳統厭氧消化技術的發展。它采用完全混合式消化反應器，適合于處理含懸浮固體很高的廢水，預處理要求低，需要設置池內完全混合攪拌，池外還要設消化液沉淀池。其處理效率比傳統厭氧消化技術有提高，但中溫消化時容積負荷只有1.0-3.0kgCOD/(m3?d)，其水力停留時間仍然較長，要求的消化體積大。本工程處理對象為易生化處理的廢水，為提高處理效率節省工程投資和占地，不宜采用厭氧接觸法。上流式厭氧污泥床（UASB），采用了滯留型厭氧生物技術，在底部有污泥床，依據進水與污泥的高效接觸提供高的出去率，依靠頂部的三相分離器，進行氣、液、固分離，能使污泥維持在污泥床內而減少流失。因而生物污泥停留時間長，處理效率高，適合于處理Word文檔.較易生化講解，COD和SS濃度均較高的廢水（一般進水SS不大于4000mg/L）。常溫下，對于較易生物降解的有機廢水，容積負荷可達4-8kgCOD/(m3?d)，中溫條件下，可達更高的負荷。厭氧過濾器采用附著型厭氧生物技術，在反應器內充填一部分填料，使生物污泥附著在填料上生長，不易隨出水流失，且填料對于改善水流均勻性有益，并起到一定過濾截留作用。但反應器內填料易發生堵塞現象，因此不適合處理有機物濃度過高的廢水，且進水SS濃度要求較低，一般要求SS<200mg/L。盡管厭氧過濾器抗沖擊負荷能力大，處理效率亦高，但不適合本工程進水水質（SS濃度較高）。綜以上分析，結合工程資料，本工程廢水厭氧處理裝置采用UASB。2.3好氧處理工藝選擇有機廢水經厭氧處理，出水的BOD5/COD會降低，出水可生化性較原污水差。采用一般好氧生物處理方法，處理厭氧處理出水，其COD去除率約只有60%，而處理同等濃度的原有機廢水可達80%。盡管采用生物膜法處理效果可能稍好，但難以適應250mg/L的來水。近年發展了一些處理這類廢水的工藝技術，如A-B法活性污泥工藝、氧化溝活性污泥法、SBR法等。這些方法均可以對不易生化降解的有機廢水或厭氧處理出水有較好效果。2.3.1SBR 法具有的特點：由于采用間歇運行，運行周期每一段有適應基質特征的優勢菌群存在；污泥不斷內循環，排泥量少，生物固體平均停留時間長；沉淀和排水時水流處于靜止狀態，故處理效果優于一般活性污泥法。由于進水、曝氣、沉淀、出水等工序在一個池內進行，省去了沉淀池和污泥回流設施，故而其工程投資和占地面積均小于一般活性污泥法。Word文檔.2.3.2碳酸飲料設備沖洗廢水處理工藝流程碳酸飲料廠碳酸飲料設備沖洗廢水處理工藝流程如圖2-1所示。污水提升泵原污格柵調節池消毒池 SBR池 UASB反應器出水污泥集泥井泥餅外運脫水機房濃縮池污泥泵圖2-1碳酸飲料設備沖洗廢水處理工藝流程Word文檔.第3章 處理工藝構筑物設計計算3.1 格柵槽的設計3.1.1 格柵的設計設計說明格柵主要是攔截廢水中的較大顆粒物和漂浮物，以確保后續處理的順利進行。污水設計水量數據平均流量Q平均=3000m 3/d=125m 3/h=0.035m 3/s變化系數1.4所以，最大設計流量Qmax KzQ平均 1.4×3000=4200m 3/d=175m 3/h=0.049m 3/s柵條選圓鋼，柵條寬度S=0.01m，柵條間隙b=0.02m，污水溝水深h=0.2m。格柵安裝傾角α=60°，便于清渣操作。3.1.2 柵條間隙數nQmaxsin0.049sin60n15.2（3-1）bhv0.020.20.7取16。式中：Qmax---最大設計流量，m3/s；b---柵條間隙，m；h-- 柵前水深，m；v--- 污水流經格柵的速度，一般取0.6-1.0m/s ；---格柵安裝傾斜角，（°）；sin---經驗修正系數。校核平均流量是過柵流速為0.51m/s，偏小。設計最大流量時過柵流速為0.9m/s，則柵條間隙數n=12.67，取13。格柵的間隙數量n確定以后，則格柵框架內的柵條數目為n-1。Word文檔.3.1.3 格柵總寬度BBSn1bn0.0113-10.02130.38m（3-2）B---格柵槽寬度，m；S---柵條寬度，m；b---柵條凈間隙，m；N---柵條間隙數。柵槽實取寬度B=0.4m，柵條14根。3.1.4 過柵水頭損失h2kh030.0150.045m（3-3）h0v20.72sin600.015m（3-4）sin0.712g2gh2---過柵水頭損失，m；h0---計算水頭損失，m；阻力系數，其值與柵條的幾何形狀有關，其中圓形柵條4S31.790.01b0.710.02g---重力加速度，取9.81m/s2；k---系數，格柵受污物堵塞后，水頭損失增大倍數，一般采用k=3。3.1.5 柵后槽的總高度HH=h+h 1+h2=0.2+0.3+0.045=0.55m（3-5）式中：H--- 柵后總高度，m；h--- 柵前水深，m；h1--- 格柵前渠道超高，取h1=0.3m；h2---格柵的水頭損失。Word文檔.3.1.6 格柵的總長度LL=L1+L2+0.5m+1.0m+H10.20.50.20.51.0hh12.1mtgtg603-6）Word文檔.式中：L1---進水渠漸寬部位的長度，m，BB10.4-0.3，其中1為進水渠道寬度，取0.3m122tg1tg15進水渠道漸寬部位的展開角度，取15°；L2---格柵槽與出水渠連接處的漸窄部位的長度，一般取L2=0.5L1；H1--- 格柵前槽高，m。3.1.7 每日柵渣量WWQmaxW1864000.0490.05864000.15m3/d（3-7）Kz10001.41000式中：W----每日柵渣量，m3/d；W1---單位體積污水柵渣量，m3（/103m3污水），一般取0.1-0.01，細格柵取大值，粗格柵取小值；Kz---污水流量變化總系數。W=0.15m3/d<0.2m3/d，故采用人工清渣方法。3.1.8過格柵進出水水質表3-1過格柵進出水水質項目CODCr(mg/L)BOD5(mg/L)SS(mg/L)pH設計進水水質300018006005-12設計出水水質300018005405-123.2 調節池的設計3.2.1 設計說明根據廢水水質及排放規律，后續處理構筑物對水質水量穩定性的要求，調節池停留時間取經驗值6.0h。調節池采用半地下式，便于利用一次提升，并便于污泥重力排入集泥井，并有一定的保溫作用，由于調節池內不安裝工藝設備或管道，考慮土建結構可靠性，故障少，只設一個調節池。飲料廠所有廢水經過格柵槽，由提升泵Word文檔.排入調節池，廢水在調節池中水質pH可達6-9，適合后續工藝中微生物的生長。3.2.2設計計算調節池調節周期T=6.0h，混合時間60min。Q平均T1256.0750m3（3-8）1.調節池有效容積Wn1式中W——有效容積（m3）；平均——處理水量（m3h）；QT——池調節周期（h）；n——池數（n1）。則均衡池鋼砼結構，尺寸LBH12m12m5.5m792m3（3-9）2.攪拌裝置①攪拌器外緣速度：v 3.0ms(一般采用1.5~3.0ms，設計中取3.0ms）②攪拌器直徑：D023128.0m設計中取8m③攪拌器寬度：B0.1101m④攪拌器層數：H:D5.580.691.2~1.3，設計中取一層⑤攪拌器頁數：Z8⑥攪拌器距池底高度：0.5D00.58.04m⑦攪拌器轉速：n060v603.07.12r/minD03.148.0（3-10）式中：n0 ——攪拌器轉速（rmin）；——攪拌器外緣速度（ms）；D0——攪拌器直徑（m）。攪拌器角速度：2v23.0D00.75rads8.0(3-11)⑧軸功率：N2cw3ZBR40.510000.7538144408g408107.93kw(3-12)9.81Word文檔.N2——軸功率（kw）；c——阻力系數，0.2~0.5，取0.5；——水的密度（kgm3）；——攪拌器角速度（rads）；Z——攪拌器頁數，8；B——攪拌器層數，1；R——攪拌器半徑R=D0/2=4m；g——重力加速度（ms2）。⑨所需軸功率:N1WG2102WG21.02910-47925002199.75kw102102(3-13)式中：N1——所需周光功率（kw）；——水的動力黏度（Pas）；W——混合池容積（m3）；G——速度梯度（s1），一般采用500~1000s1，取G 500s1。N1 N2,不能滿足要求，所以需要調整，將攪拌器層數B改為B 2，'0.510000.7538244N1,可行。則N24089.81215.86kw⑩電動機功率：N3N2'215.86253.95kw(3-14)n0.85式中：N3——電動機功率（kw）；N2——設計軸功率（kw）；n——傳動機械效率；設計中取n0.85；3.2.3 過調節池進出水水質飲料廠廢水經調節池，主要是pH變化，其他項目變化不大。調節池進出水水質具體如表3-2。表3-2 調節池進出水水質Word文檔.項目CODCr(mg/L)BOD5(mg/L)SS(mg/L)pH設計進水水質300018006005-12設計出水水質300018005406-93.3UASB 反應器設計3.3.1UASB 反應器的組成UASB反應器由反應區、進出水管道和位于上部的三相分離器組成。以上部件通過鋼筋混凝土、鋼材、塑料等材料建造，反應器的下部具有良好凝聚和沉淀性能的高質量分數厭氧污泥形成污泥床。3.3.2UASB 反應器工作原理UASB是為解決厭氧反應器中微生物濃度問題而開發的一種新型反應器。在UASB反應器中，廢水均勻地引入反應器的底部，污水自下而上通過污泥床，廢水與污泥顆粒的接觸過程中發生厭氧反應，產生的沼氣引起反應器內部的循環，利于顆粒污泥的形成與維持。在污泥層產生的一些氣體附著在污泥顆粒上并向反應器頂部上升。上升到表面的污泥碰擊三相分離器氣體反射板的底部，引起附著氣泡的污泥絮體脫氣。釋放氣泡后的污泥顆粒將沉淀到污泥床的表面，氣體則被收集到反應器頂部的三相分離器集氣室。置于集氣室單元縫隙下的擋板的作用是氣體反射器和防止沼氣氣泡進入沉淀區，否則將引起反應器內沉淀區的紊動，阻礙顆粒沉淀。包含一些剩余固體和泥顆粒的液體則在經過分離器縫隙后進入沉淀區。3.3.3 參數選取3 3 3設計流量Q平均=3000m /d=125m /h=0.035m /sCOD(mg/L) ：進水3000，出水300；反應溫度/℃：25反應區有效深度h1：5.0m空塔水流速度u：≤1.0m/h空塔沼氣上升速度ug：≤1.0m/hWord文檔.污泥層高度：2.5—3.5m沼氣產率：0.4m3/kgCOD污泥產率：0.07kgTSS/kgCOD3.3.4反應器尺寸Q平均=3000m3/d=125m3/h，設UASB有機COD負荷為9kgm3dUASB反應器的有效容積V有效計算V有效QCoCeNv300030003001039900m3式中：Q---設計處理量，3000m3d；Co，Ce---進出水COD的濃度，mgL；Nv---COD容積負荷，9kgCODm3d。UASB反應器的形狀及尺寸的確定污水上升流速一般為0.6~0.9mh，取0.8mh。則表面積AQV1250.8156.25m2,取160m2。有效高度h19001605.63m，取5.7m。擬建4個相同的池子（便于管理與維護），單池面積f160440m2設L:B1:1（長寬比一般取1：1~4：1），計算得L=8m，B=5m合理性驗證：空塔水流速度QF1258540.78mh1.0mh，合理。反應器尺寸為：4855.7水力停留時間（HRT）和水力負荷率（Vr）900247.2h（取8h）HRT3000VrQA3000241600.78m3m2h對于顆粒污泥，水力負荷Vr0.1~0.9m3m2h，符合要求。3.3.5進水分配系統的設計1.布水點的設置 由于所取容積負荷為9.0kgCOD/m3d，所以每個點的布水負荷面積大于2m2；本設計池中共設置60個布水點，則每個點的負荷面積為：Word文檔.Si Sn 16060 2.67m2 2m2，符合要求。配水系統形式 本設計采用 U形穿孔管配水，一管多孔式為配水均勻，配水管中心距可采用1.0~2.0m，出水孔孔距也可采用，孔徑一般為1.0~2.0mm，常采用15mm，孔口向下或與垂線呈45方向，每個出水孔的服務面積一般為2.0~4.0 m2。配水管中心距池底一般為20~45 mcm，配水管的直徑最好不小于100mm。為了是穿孔管各孔出水均勻，要求出口流速不小于2ms。本設計中進水總管管徑取150mm，流速約為1.2ms。單個反應器中設4根直徑為75mm的支管，每兩根之間的中心距為1.25m，每根管上有3個配水孔，孔距為1.6m，每個孔的服務面積1.61.252m2，孔口向下。共設60個布水孔，出水流速u選為2.0ms，則孔徑為：d4Q3600nu1241253600603.142.0120.019m本裝置采用連續進料方式，布水孔孔口向下，有利于避免管口堵塞，而且由于UASB反應器底部反射散布作用，有利于布水均勻。為了增強污泥和廢水之間的接觸，減少底部進水管的堵塞，設計中布水管離UASB反應器底部200mm。上升水流速度和氣流速度：本次設計中常溫下容積負荷Nv 9.0kgCOD/m3d，沼氣產率r 0.4m3kgCOD，采用厭氧消化污泥接種，空塔水流速度uk 1.0mh；空塔沼氣上升速度ug1.0mh。空塔水流速度：ukQK1251600.78mh1.0mh（符合要求）空塔氣流速：ugQCOrs1252.70.90.41600.76mh1.0mh（符合要求）式中---COD的去除率，去9000。r---沼氣產率，0.4m3kgCODCO---COD的去除量：CO3.00.92.7kgm3布水器配水壓力計算：H4h1h2h3，其中布水器配水壓力其中布水器配水壓力最大淹沒水深h15.7mH2O；UASB反應器水頭損失h21.0mH2O；布水器布Word文檔.水所需自由水頭h3 2.5mH2O，則H4 9.2mH2O。3.3.6 三相分離器的設計三相分離器有氣液分離、固液分離和污泥回流等3個功能，其組成分為氣封、沉淀區和回流縫3個部分。三相分離器設計的主要要點如下：①器壁與水平面的夾角應在45~60之間。②氣體分離器之間間隙面的面積與反應器總表面積之比應不小于1500~2000。氣體分離器的高應在1.5~2m之間。④為了防止上升的氣泡進入沉淀區，設在氣體分離器下部的折射板與之重疊部分應在10~20mm之間。⑤氣體出口管的直徑應足夠大，以保證氣體能順利逸出，在可能出現泡沫的情況下更應該如此。⑥若待處理污水起泡問題比較嚴重，則應在氣體收集罩頂部設置除泡沫噴嘴。3.3.7 沉淀區的設計：與短邊平行，沿長邊布置3個集氣罩，構成 2個分離單元，則一共設置8個三相分離器。三相分離器單元結構示意圖如下：Word文檔.圖3-1 三相分離器三相分離器的長度為B三相=5.5m，每個單元寬度為5.522.75m，其中沉淀區長B18m（即UASB池形的設計寬度），寬度b5m，集氣罩頂寬度a0.5m，沉淀室底部進水口寬度b12m。沉淀區面積S1nB1b882.75176m2沉淀區表面負荷qQS11251760.71m3m2h1.0m3m2h（符合要求）。沉淀室進水口面積S2nBb1425240m2沉淀室進水口水流上升速v2QS2125801.56m3m2h2.0m3m2h（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斜角度應在4560之間；超高h10.5m；集氣罩頂以上的覆蓋水深h20.5m；沉淀區斜面的高度h30.6m。則傾角：arctanh30.5bb1arctan0.60.52.75257.99（符合要求） 。Word文檔.3.3.8 氣液分離設計：圖3-2 氣液分離設計如圖3-2所示：設傾角60，70，b21.2m，分隔板下端距反射錐的垂直距離MN0.6m，則縫隙寬度L1MNsin0.6sin600.5m。廢水流量為3000m3d，根據資料設有0.7Q2100m3d的廢水通過進水縫進入沉淀區，另外Q900m3d的廢水通過回流縫進入沉淀0.3區，則vM0.3Q24nL1B9002480.551.88mhMCb22sin1.22sin0.693m設BC1m，則MBBCMC10.6930.307mAB2BCcos3021cos301.732mBDADAB2cos201.7322cos200.922mCDBCsin30BDsin201sin300.922sin200815m則h5CDMNMCcos0.8150.60.693cos601.069m條件校核：設能分離氣泡的最小直徑為dg0.01cm，常溫下清水運動黏滯系數r1.01102cm2s，廢水密度11.03gcm3，氣體密度g1.2103gcm3，氣泡碰撞系數0.95，則有斯托克斯公式：vNg1gdg218可以求得氣泡上升速度為：vN0.959811.031.21030.012182.01020.266cms9.58mh驗證：vNvM9.581.8755.1Word文檔.MNMB 0.60.307 1.95可見vN vM MNMB合理。所以，該三相分離器可dg 0.01cm的沼氣泡，分離效果良好。3.3.9 分隔板的設計：從圖中可以看出b20.6m，b30.5bb20.52.750.60.775m上面已經計算出，氣體因受浮力的作用，氣泡上升速度在進水縫中vN 9.58mh ，沿進水縫向上的速度分量為vNsin 9.58 sin58 8.12mh，則進水縫中水流速度應該滿足8.12mh,否則水流把氣泡帶進沉淀區。假設水流速度ν剛好等于8.12mh，前面計算中已經設有1400m3d廢水通過進水縫進入沉淀區，則三相分離器的進水縫縱截面總面積為：S進水縫Q進水縫v2100248.1210.78m2總共有8組（16條）進水縫，每條進水縫縱截面積S進水縫'S進水縫/1610.78160.67m2進水縫寬度2S進水縫'50.67/50.134m，應滿足2與1級數相當，且20.09設計20.15，則進水縫中水流速度vQ進水縫S進水縫210024280.1557.29mh8.12mh滿足設計要求，h2cos0.09cos580.17m則h4高度：h4b3tanhh30.775tan580.170.60.78m設進水縫下板上端比進水縫下端高出0.2m，則進水縫下板長度為：0.2h4sin0.20.78sin581.16m進水縫上板長度為：h3sin0.6sin580.71m。三相分離器與UASB高度設計：三相分離器總高hh2h3h4h50.50.60.781.0692.949m取Word文檔.超高為h1 0.5m則H h1 h 0.5 5.7 2.949 0.5 9.15 10m。合理。3.3.10UASB 反應器中污泥產量的計算設反應器最高液面9.5m，其中沉淀區高2.09m，污泥濃度10.5gSSL；懸浮區高2m，污泥濃度22.0gSSL；污泥床高3.5m，污泥濃315.0gSSL。則反應器內污泥總量MSh11Sh22Sh331602.9490.522.03.515.010009275.92KgSSBOD污泥負荷：污泥負荷表示反應器內單位質量的活性污泥在單位時間內承受的有機質質量。FMSBOD5QM1.20.1830009275.920.33KgBOD5KgSSd產泥量的計算：設每去除1KgCOD產生0.0.7KgVSSKgCOD，則產泥量為：XXQSr0.0730003.00.9567KgVSSd式中:Q---設計處理量，m3dSr---去除的COD濃度，KgCODm3設VSSSS0.9，則X，5670.9630KgSSd污泥含水率P為98%，因含水率大于95%，去S1000Kgm3則污泥產量為QsX's1P630100010.9831.5m3d排泥管設在距離池底0.8m處，與放空管共用，放空管排向調節池，接點前設人工閥一個。排泥管利用水靜壓力將剩余污泥排向集泥井。污泥泥齡的計算：MX9275.9256716.36d3.3.11 排泥系統的設計因為該反應器要求排泥均勻，所以設計多點排泥，設計中在三相分離器1.0m出設置2個排泥口，這樣設計的優點在于能排除污泥床上面部分的剩余絮狀污泥而且不會把顆粒污泥帶出。UASB反應器每個月排泥一次，污泥排入集泥池，再由污泥泵送Word文檔.入污泥濃縮池，排泥管選DN150的鋼管，排泥總管選用DN200的鋼管。3.3.12 出水系統的設計計算：為了保持出水均勻，沉淀區的出水系統通常采用出水渠，一般每個單元三相分離器沉淀區設一條出水渠，出水渠每隔一定距離設三角出水堰。池中設有8個單元三相分離器，出水槽共有8條，槽寬bc0.2m反應器流量q0.035m3s，設出水槽槽口附近水流速度為0.3ms，則槽口附近水深hc 0.035 8 0.3 0.2 0.073m，水槽深度取0.2m，出水槽坡度為0.01。出水槽溢流堰共有16條，每條長5m。設計90三角堰，堰高50mm，堰口寬100mm，則堰口水面寬度b， 50mmUASB處理水量為35.0Ls，設計溢流負荷為f 0.64Lms。則堰上水面總長Lqf35.00.6454.69m三角堰數量nLb54.690.051094個，則每條溢流堰三角堰的數量為10941669個，共46個100mm的堰口，堰口長0.1m中間不設間隙。堰上水頭校核：每個堰出流率qqn0.03510943.2105m3s則堰上水頭：h出水堰q1.430.43.21051.430.40.014m出水渠設計計算：UASB反應器中間設一出水渠，8條出水槽的出流流至此出水渠，出水渠保持水平，出水由一個出水口排出。出水渠寬ba 0.4m，坡度0.01。設出水渠渠口附近水流速度0.4ms則渠口附近水深ha 0.035 0.4 0.4 0.22m考慮渠深應以出水槽槽口為基準計算，所以出水渠渠深ha0.20.1250.325m出水管設計計算：UASB反應器排水量為35.0Ls，選用DN200鋼管排水，水流速度Word文檔.約為0.7ms，充滿度為0.7，設計坡度為0.001。圖3-3 出水管設計3.3.13 沼氣收集系統的設計沼氣收集系統布置每個集氣罩的沼氣用一根集氣管收集，共有12根集氣管，采用DN75的鋼管作為收集管支管，主管采用DN100的鋼管。氣水分離器氣水分離器的作用是對沼氣進行干燥，選用500mm1500mm鋼制氣水分離器一個，氣水分離器中預裝鋼絲填料，在氣水分離器前設置過濾器以凈化沼氣，在分離器出水管上裝設流量計及壓力表。圖3-4 氣水分離器3.3.14UASB 進出水水質表3-3UASB進出水水質項目 CODCr(mg/L) BOD5(mg/L) SS(mg/L) pHWord文檔.設計進水水質300018006005-12設計出水水質3001805406-93.4SBR反應器設計計算3.4.1設計說明根據工藝流程論證，SBR法具有比其他好氧處理法處理效果好、占地面積小、投資省得特點，因而選用SBR法。由于SBR法處理對象為經過厭氧處理后的廢水，其生化性不如原水，但BOD5/COD仍為0.6。而且該廢水中不含特別難降解的污染物和有害物質，SBR運行期中反應時間，根據類似工程經驗確定為4-5h，而且運行周期中不設閑置階段。設計參數：1）污泥負荷率NS取值為0.4kgBOD5/(kgMLSS?d)2）污泥濃度和SVI污泥濃度采用3000mgMLSS/L，SVI取100（3）設計水量為：Q平均=3000m3/d=125m3/h=0.035 m3/s3.4.2 工藝設計計算1.周期曝氣時間tA24S024180tA1.15hNSmX0.52.53000式中，NS——污泥負荷率；S0——進水BOD含量（mg/l）；——污泥濃度（mgMLSS/L）；m——每一周期的排水量與反應器容積之比，一般取2.5；設計取tA2.0h2.沉淀時間停止曝氣后，初期沉降速度Vmax7.4104tX1.77.41042030001.71.82m/h式中 Vmax——沉降速度（m/h）t——水溫（℃）Word文檔.沉淀時間H15.710.5Tsm2.51.53hVmax1.82式中，Ts——沉淀時間（h）；H——反應池水深（m），設計取5.7m——安全高度（m），一般采用0.3-0.5m；排出時間、進水時間、周期所用時間排出時間TD=2.0h設計中取反應池進水時間T1=2.0h一周期所用時間T TA TS TDT1 2 1.53 2 2 7.53h設計最終取T=8h。曝氣池個數T8個N4T12每天周期次數2424次n3T83.4.3 平面尺寸計算1.每組曝氣池的容積VmQ2.53000625m3nN342.曝氣池的平面尺寸FV625156.3m2H4式中，F——單組曝氣池的面積（m2）；H——曝氣池的有效水深（m），設計時取4m。2設計時取160m設每組曝氣池的池寬為10m，則池長為16m。Word文檔.曝氣池的高度曝氣池的水深為4.0m，超高取0.5m，則曝氣池的總高度為H' 4.0 0.5 4.5m3.4.4 進出水排泥系統1.SBR池進水設計UASB池的來水通過DN1200mm的管道送入SBR反應池，管道內的水流最大流速為0.88m/s。在每一組SBR池水管上設電動閥門，以便于控制每池的進水量，進水管直接將來水送入曝氣池內。2.SBR池出水設計SBR池采用潷水器出水。由于水量較大，本設計中采用旋轉式潷水器，出水負荷為40L/(ms)，潷水器深度為0.3m。排泥系統選取a=0.6,b=0.07, 則污泥產量為：X aQSr bVXV式中，a、b——產泥系數；Q——廢水平均流量（m3/d）；Sr——被降解的BOD濃度（g/l）Xv——渾發性總懸浮物固體濃度（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，則污泥產量為WsXP)156.757.84m3/ds(11000(198%)3.4.5 曝氣系統工藝計算需氧量平均時需氧量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謝1kgBOD所需的氧氣kg數，一Word文檔.般采用0.42-0.53 之間；Q平均——廢水平均流量（m3/d）；Sr——被降解的BOD濃度（g/l）b'——每1kg 活性污泥每天自身氧化所需要的氧氣kg數，一般采用0.188-0.11 ；Xv——渾發性總懸浮物固體濃度（g/l）' '設計中取a=0.5，b=0.152.供氣量采用WM 180型網狀膜微孔空氣擴散器，每個擴散器的服務面積為0.49m2，敷設于池底0.2m處，淹沒深度為0.4m，計算溫度設定為30℃。查表得20℃和30℃時，水中飽和溶解氧量為CS(20) 9.17mg/L;CS(30) 7.63mg/L空氣擴散器出口處的絕對壓力Pb 1.013105 9800H式中，Pb——出口處的絕對壓力（Pa）；H——擴散器上淹沒深度（m）。設計時取H=4.0mPb 1.013105 9800H 1.013105 9800 4 1.405105空氣離開曝氣池池面時，氧的百分比21(1 EA)Ot 100%21(1EA)式中，Ot——氧的百分比（%）；EA——空氣擴散器的氧轉移效率。設計時取EA 12%Ot21(10.12)21(1100%19.0%790.12)曝氣池混合液中平均氧飽和度（按最不利的溫度條件考慮）Pb OtCSb(30) CS(2.06610542)Word文檔.式中，CSb(30)——30℃時，鼓風曝氣池內混合液溶解氧飽和度的平均值（mg/L）；CS——30℃時，在大氣壓力條件下，氧的飽和度（mg/L）。CSb(30)7.63(1.405519.0)8.64mg/L1052.0661042換成在20℃條件下，脫氧清水的充氧量R0RCS(20)1.024T20[Csb(T)C]式中， R——混合液需氧量（kg/h）；Csb(20)——20℃時，鼓風曝氣池內混合液溶解氧飽和度的平均值（mg/L）；、 ——修正系數；——壓力修正系數；C——曝氣池出口處溶解氧濃度（mg/L）。設計時取=0.82，=0.95，=1.0，C=2.0平均時需氧量為：R0439.29.17625.0kg/h[0.9518.642]1.02430200.82曝氣池供氣量曝氣池的平均時供氣量為：R0625.03/hGS17361.1m0.3EA0.30.12布氣系統設計已知每個擴散器面積為0.49m2，反應池的面積為640m2，則需擴散器的個數為640n 1306.1個0.49取1308個擴散器，則每個池子需要327個。空氣管路系統計算按SBR的平面圖，布置空氣管道，在相鄰的兩個SBR池的隔墻上設一根干管，共兩根干管，在每根干管上設5對配氣豎管，共10Word文檔.條配氣豎管。則每根配氣豎管的供氣量為：q17361.13472.2m3/h5本設計每個SBR池內有327個空氣擴散器則每個空氣擴散器的配氣量為：q17361.153.09m3/h3273.4.6SBR 池進出水水質SBR池進出水水質如下表：表3-4SBR池進出水水質項目CODCr(mg/L)BOD5(mg/L)SS(mg/L)pH設計進水水質300018005405-12設計出水水質4519.869.76-9去除率85%89%87.1%/3.5 消毒池設計計算廢水經過一級或二級處理后，水質改善，細菌含量也大幅度減少，但其絕對值仍很客觀，并有存在病原菌的可能。因此，污水排入水體前應進行消毒。消毒方法大體分為物理方法和化學方法。物理方法主要有加熱、冷凍、輻照和微波消毒等，而化學方法是；利用各種化學試劑進行消毒。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、紫外線消毒等。所有的消毒方式均為在前續構筑物的出水中投加消毒劑，然后在接觸消毒池中停留一定的時間，從而達到消毒的目的。本設計采用液氯消毒。液氯消毒的主要優點有：氯對細菌有很強的滅活能力；在水中能長時間地保持一定數量的余氯，從而具有持續消毒能力；效果可靠，使用方便，易于貯存、運輸，成本較低。但是液氯有劇毒，可能產生有害消毒副產物，對某些病毒、芽孢的Word文檔.滅活能力相對差一些甚至無效，還會水體產生臭味，并且需要采取防止泄漏的措施。3.5.1 消毒劑的投加加氯量的計算處理出水采用液氯消毒，本設計中液氯投加量采用10mg/L。則每日加氯量為：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——污水設計流量(m3/d)。加氯設備液氯由真空轉子加氯機加入，選用2臺ZL-Ⅱ型轉子真空加氯機，用1備加氯機設計兩臺，采用一用一備。則每小時加氯量為：q1301.25kg/h243.5.2 平流式消毒接觸池本設計采用2個雙廊道平流式消毒接觸池，一備一用，單池計算如下：消毒接觸池容積：Qt式中，V——接觸池單池容積(m3)；Q——單池污水設計流量(m3/s)；——消毒接觸時間(min)，規定不得小于30min。設計中取Q＝0.035m3/s,t＝30min，則接觸消毒池容積為：V 0.035 30 60 63m3消毒接觸池平面尺寸V6331.5m2h消毒2式中，F——消毒接觸池單池表面積(m2)；Word文檔.h消毒——消毒接觸池有效水深(m)，設計中取平均水深2m。2設計時取32m，則取消毒池池長L＝8m，池寬B＝4m，隔板數采用1個，則廊道單寬B'B4.02.0m22校核長寬比：3L38.0，符合要求。B'121023.池高Hh1h消毒0.322.3m式中，h1——超高(m)，設計中取0.3m；h消毒——消毒池有效水深(m)。4.進水部分接觸消毒池的進水管采用DN150mm 。混合方式采用管道混合的方式，加氯管線直接接入消毒接觸池進水管，為增強混合效果，加氯點后接D=150mm 的靜態混合器。出水部分堰上水頭H

0.035

230.02m1 0.45 2 2 9.81式中，H——堰上水頭(m)；——消毒池個數；——流量系數，設計中取0.45；——堰寬，數值等于廊道單寬(m)。3.6 污泥處理系統3.6.1產泥量根據前面計算知，有以下構筑物排泥。UASB池31.5m3P=98.0%/dSBR反應池7.84m3P=98.0%/dWord文檔.3則污水處理系統每日總排泥量為V=39.34 m/d。3.6.2 污泥處理方式污泥處理系統各構筑物所產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濃縮池，經濃縮后送至貯泥柜暫放，再由污泥泵送至脫水機房脫水，形成的泥餅外運作農肥（因污泥中無有害污染物，而有機質含量高）。污泥濃縮池為間歇運行，運行周期為24.0h。其中各構筑物排泥，污泥泵抽送污泥時間1.0-1.5h（除SBR外）。污泥濃縮時間20.0h，污泥濃縮池排水與排泥時間2.0h，閑置時間0.5-1.0h。3.6.3 集泥井容積計算每日排泥量需在1.5h內抽送完畢，集泥井容積確定為污泥泵提升流量（39.34m3/d）的10min的體積，即4.37m3。此外，為保證SBR排泥能按其運行方式進行，集泥井容積外加7.84m3。則集泥井總容積為4.37+7.84=12.21（m3）。集泥井有效泥深為2.0m，則平面面積為A12.216.11m22設計集泥井平面尺寸為（32.26.6m2）。集泥井為地下式，深2m，池頂加蓋，由潛污泵抽送污泥。3.7污泥濃縮池設計計算3.7.1 設計說明污泥濃縮池為間歇重力濃縮池，運行周期為24.0h。其中進泥時間1.0-1.5h。污泥濃縮時間20.0h，污泥濃縮池排水與排泥時間2.0h，閑置時間0.5-1.0h。濃縮前污泥量為39.34m3，含