酒精废水水处理毕业设计(初稿).doc 53页

'第三章废水处理构筑物的设计计算3.1格栅的设计计算3.1.1设计说明格栅由一组平行的金属栅条或筛网制成，安装在废水渠道的进口处，用于截留较大的悬浮物或漂浮物，主要对水泵起保护作用，另外可减轻后续处理构筑物的处理负荷。格栅对悬浮物的去除率为5%~10%。3.1.2设计参数取中格栅；栅条间隙d=2mm;栅前水深h=0.2m;过栅流速v=0.5m/s；安装倾角α=45°；设计流量Q=200m³/d=0.0023m3/s，K=2.3则Qmax=200×2.3=460/d=0.0053m3/s对各污染物的去除率取如表3-1。表3-1格栅进出水指标水质指标CODBODSSPH进水水质（mg/L）200001150060003.0-4.5去除率（%）10107-出水水质（mg/L）180001035055803.0-4.5 3.1.3设计计算格栅的计算草图如下：图3-1格栅设计示意图3.1.3.1栅条间隙数(n)栅条间隙数计算公式计算如下：（3-1）式中：Qmax——设计流量，m3/sα——安装倾角，度b——栅条间隙，mh——栅前水深，mv——过栅流速，m/s取193.1.3.2栅槽的有效宽度（B） 设计采用Φ2的圆钢为栅条，即s=0.002m，则格栅宽：B1=s(n−1)+bn（3-2）式中：s——格条宽度，mn——格栅间隙数b——栅条间隙，mB1=0.002×(19−1)+0.002×19=0.074m栅槽宽度一般比格栅宽大0.2~0.3m，则栅槽宽为：B=0.3m3.1.3.3进水渠渐宽部分长度（l1）设进水渠道内流速为0.5m/s，则进水渠道宽为，渐宽部分展开角α1=20°。则：（3-3）式中：B——栅槽宽度，mB1——进水渠道宽度，mα1——进水渠展开角，度3.1.3.4栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度（l2）栅槽与出水渠连接处的渐窄部分长度为：3.1.3.5过栅水头损失（h1）取k=3，β=1.79（栅条断面为圆形），v=0.5m/s。 （3-4）式中：k——系数，水头损失增大倍数β——系数，与断面形状有关s——栅条宽度，md——栅条静隙，mv——过栅流速，m/sα——格栅安装倾角，度3.1.3.6栅槽总高度（H）取栅前水深渠道超高h2=0.3；栅前槽高H1=h+h2=0.5m则总高度H=h+h1+h2=0.2+0.05+0.3=0.55m3.1.3.7栅槽总长度（L）栅槽总长度为：3.1.3.8每日栅渣量（W）取,K总=2.3，则（3-5） 式中：Qmax——设计流量，m³/sW1——栅渣量，m³/s因为0.02m³/d<0.2m³/d,所以采用人工清渣。3.2固液分离HF型回转式固液分离机时一种由独特的耙齿装配成一组回转格栅，在电机减速器的驱动下，耙齿进行逆水流方向回转驱动。耙齿链运转到设备的上部时，由于槽轮和弯轨的导向，使每组耙齿之间产生相对自清运动，绝大部分固体物质靠重力落下，另一部分则依靠清扫器的反向运动把粘在耙齿上的杂物清扫干净。特点：该设备的最大优点是自动化程度高、分离效率高、动力消耗小，无噪音。耐腐蚀性能好，在无人看管的情况下可保证连续稳定工作。设置了过载安全保护装置，在设备发生故障时，会产生光报警并自动停机，可以避免设备超负荷工作。本设备可以根据需要任意调节设备运动间隙，实现周期性运转，可以根据格栅前后液位差自动控制，并且有手动控制功能，以方便检修，用户可根据不同的工作需要任意选用。由于该设备构造设计合理，在设备工作时，自身具有很强的自净能力，不会发生堵塞现象，所以日常维修工作量很少。本设计采用的两台HF-300型回转式固液分离机（一用一备）， 对各种污染物的去除率见表3-2。设备参数见表3-3。.表3-2固液分离进出水指标水质指标CODBODSSPH进水水质（mg/L）180001035060003.0-4.5去除率（%）202070-出水水质（mg/L）14400828018003.0-4.5表3-3.HF-300型回转式固液分离机性能参数型号耙齿节距（mm）耙齿线速度（m/min）电机功率（kw）栅前水深（m）栅前流速（m/s）栅隙（mm）过栅流量（m3/d）HF-30010020.37-0.751.00.8117803.3污水提升泵房的设计计算3.3.1设计说明泵房采用全地下式。考虑两台水泵，其中一台备用。3.3.2设计参数设计流量Q=200m³/d=8.3m³/h=0.0023m³/s取Q=5L/s，则每台泵的流量为5L/s3.3.3设计计算3.3.3.1选泵前总扬程估算在污水处理构筑物高程的布置中，污水提升泵房的池底距水平面h=4.0m。根据平面布置图中沿程水头损失和局部水头损失的计算，径泵房提升后的上游水位标高为h1=2.529m。设提升泵的出水管长为 4.0m，管径取为300m，则提升泵水头损失为：Σh=il=0.00463×4=0.01852m泵站内水头损失假设为0.2，考虑自由水头为0.1，则水泵扬程为：选择50QW18-15-1.5型污水泵两台，一用一备，设备的具体技术参数见表3-4。表3-4200QW300-10-22型污水泵技术参数表型号流量（m3/h）扬程(m)转速(r/min)功率（kw）效率（%）重量（kg）50QW18-15-1.5181528401.562.860查给排水设计手册得50QW18-15-1.5型污水泵的安装尺寸为610mm×400mm，提升泵房里面需要安装两台泵，泵房的尺寸为5.0m×5.0m×4.0m。3.4调节池设计计算3.4.1设计说明以及设计参数酒精废水的水质和水量随时间变化的幅度较大，为了保证后续处理构筑物或设备的正常运行，需要对废水的水质和水量进行调节。因为酒精废水中悬浮物（SS ）含量较高，所以该调节池也具备沉淀池的功能，设计时需要设计沉淀池的污泥斗，并且要有足够的水力停留时间，以保证后续处理构筑物能连续运行。其均质作用主要靠池侧的沿程进水，是同时进入池内的废水转变为前后出水，以达到不同时序的废水相混合的目的。调节池还可以用来均衡调节污水水质、水温的变化，以降低对生物处理设施的冲击。采用机械刮泥除渣,对各种污染物的去除率见表3-5。表3-5调节池进出水指标水质指标CODBODSSPH进水水质（mg/L）14400828018003.0-4.5去除率（%）101050-出水水质（mg/L）1296074529007.0设计流量Q=200m³/d=8.3m³/h；水力停留时间为8h。则调节池容积为：本设计设1座调节池，则单池体积为：66.7m3。设计有效水深为2m。反应池单池面积：取35m2。单池尺寸为：7m×5m×2m。图3-2调节沉淀池计算草图 3.4.2药剂量估算采用泵直接加压投药，设进水pH为4.0，则废水中的[H+]=10-4mol，若废水中含有的酸性物质为H2SO4,则[H2SO4]=98×0.5×10-4=0.0049g/L，废水中共有H2SO4的含量为200×0.0049=0.98kg/d，中和至7,则废水中[H+]=10-7mol/L，此时[H2SO4]=98×0.5×10-7=0.49×10-5g/L,废水中H2SO4的含量为200×0.49×10-5=0.00098kg/d，需要中和的NaOH为:0.98-0.00098=0.979kg/d。采用投碱中和法，选用NaOH，药剂不能完全反应的时候，加大系数取1.1。3.4.3理论上每日污泥量每日污泥量计算公式如下：(3-6)式中：Q——设计流量，m3/dC0——进水悬浮物浓度，kg/m3C1——出水悬浮物浓度，kg/m3P0——污泥含水率，以97%计γ——污泥密度，以1000kg/m3计 3.5UASB反应器的设计计算3.5.1．设计参数常温下容积负荷（Nv）：6.5kgCOD/(m³﹒d)污泥产率：0.1kgMLSS/kgCOD产气率：0.5m³/kgCOD处理水量：Q=200m³/d3.5.2．设计水质表3-6UASB反应器进出水指标水质指标CODBODSSpH进水水质（mg/L）1296074529007.0去除率（%）758545-出水水质（mg/L）32401117.84957.03.5.3UASB反应器有效容积及主要尺寸的确定3.5.3.1UASB反应器的有效容积（3-7）3.5.3.2UASB反应器的形状和尺寸UASB反应器的经济有效高度为4~6m，由于建造圆形反应器的三相分离器比矩形复杂，所以本设计采用矩形。设计反应器有效高度H=10m；则横截面积： （3-8）共设2座UASB反应器。每池的面积为：矩形长宽比为约2：1；所以B=3m；L=7m；则单池的截面积为:21一般应用是反应器的装液量为70％～90％(体积有效系数)；设计反应器总高度为11.5m，其中超高为0.5m。单池容积：总容积：有效容积为399m³，则体积有效系数为，符合有机负荷要求。3.5.3.3水力停留时间HRT和水力负荷率Vr对于颗粒污泥，水力负荷率，符合要求。3.5.4.进水分配系统的设计3.5.4.1布水点的设置 进水方式采用连续均匀进水方式，布水点的数量与处理水量、进水浓度、容积负荷等因素有关。所取容积负荷为6.5kgCOD/m³.d,每个布水点的布水面积在0.5～2m²，本设计的布水点的负荷面积取0.90m²。布水点的个数：个3.5.4.2.配水系统设计配水系统形式采用多管多孔配水方式。反应器设置一根进水总管DN=100mm，6根进水支管DN=50mm，支管分布在总管的两侧，同侧每两根支管中心间距为1.75m，每根水管有4个孔,孔距为0.75m，孔口向下并于垂线成45度角。为使配水均匀，要求出口流速不小于2m/s。设u=2m/s本设计取φ=15mm；验证常温下，容积负荷（Nv）为：6.5kgCOD/(m3·d)；产气率为：0.5m3/kgCOD；需满足空塔流速uk≤1.0m/h,空塔沼气上升流速ug≤1.0m/h。空塔水流速：＜1.0m/h空塔气流速度： ＜1.0m/h，符合设计要求。为增强污泥和废水之间的接触，减少底部进水管的堵塞，建议进水点距池底200~250mm，本工程布水管距管底200mm。3.5.5三相分离器的设计三相分离器有3个主要功能和3个组成部分：气液分离、固液分离和污泥回流3个功能以及气封、沉淀区和回流缝3个组成部分。3.5.5.1沉淀区设计沉淀室内设计日平均表面负荷率小于0.7m³/m².h；沉淀区进水口的水流上升速度小于2m³/m².h。本工程设计中，与短边平行，沿池边布设4个集气罩，构成4个分离单元。三相分离器的长度B=3m，每个单元的宽度；沉淀区的沉淀面积即为反应区的水平面积，即21m²。沉淀区的表面负荷率： 图3-3三相分离器结构示意图3.5.5.2回流缝设计设上下三角形集气罩斜面水平夹角α为55°；取h3=0.8m；式中：b1——下三角形集气罩罩底的宽度，m；b2——相邻两个三角形集气罩之间的水平距离，m；h3——下三角形集气罩的垂直高度，m。下三角形集气罩之间污泥回流缝中混合液的上升流速：，满足要求。式中：a1——下三角形集气罩回流缝总面积，m²。 为使回流缝水流稳定，固液分离效果良好，污泥能顺利回流，一般V1<2m/h。上三角形集气罩下端与下三角斜面之间的水平距离的回流缝中的水流流速：设；假定a2为控制断面，那么V2就是最大流速，同时满足。3.5.5.3气液分离设计CE=CDsin55º=0.3×sin55º=0.21m设AB=0.1m，则：校核气液分离：假定气泡上升流速和水流速度不变，根据平行四边形法则，要使气泡分离不进入沉淀区的必要条件是。沿AB方向的水流速度：式中：B——三相分离器的长度；N——每池三相分离器的数量。气泡上升速度： ，（3-9）（3-10）式中：d——气泡的直径，cm；——液体密度，g/cm³；——沼气密度，g/cm³；β——碰撞系数，取0.95；μ——废水的动力粘滞系数，g/cm.s；ν——废水的运动粘滞系数，cm²/s。设气泡直径d=0.01cm；35℃下，，β=0.95；由于废水的动力粘滞系数值比净水的大，取0.2g/cm.s。;；满足要求。3.5.5.4三相分离器与UASB总高度设计三相分离器总高度：（3-11） h2为集气罩以上的覆盖水深，取1.5m；h=h2+h3+h4-h5=1.50+0.80+0.60-0.29=2.61m3.5.6排泥系统的设计计算3.5.6.1UASB反应器中污泥总量计算一般UASB污泥床主要由沉降性能比较好的厌氧污泥组成，平均浓度为15MLVSS/L，则：3.5.6.2产泥量计算厌氧生物处理污泥产量取r=0.1kgMLVSS/kgCOD。流量Q=8.3m³/h，进水COD浓度为12960mg/L，COD去除率为75％。UASB反应器总产泥量：ΔXMLVSS=据MLVSS/MLSS为0.8，ΔXMLSS=193.63/0.8=242.03kgMLSS/d污泥含水率为98％，，则污泥产量： 单池排泥量：污泥龄：G/ΔX=26.8d3.5.6.3.排泥系统的设计一般而言，反应器内污泥浓度的增加会提高反应器的处理效率，体高出水水质，但当其数量过多时，则会出现污泥随出水冲出反应器的情况，而降低出水水质，因此，在UASB反应器运行过程中，应定期排出一定数量的污泥，其值等于该期间内反应器中增值的污泥量。排放污泥应选择降解活性较低的污泥，即悬浮层上部的稀絮状污泥和颗粒污泥床底部积累的含较多砂粒的污泥。因此，应设两个排泥口，一个位于反应器中部，三相分离器下0.5~1.5m处，另一个设在反应器最底部。本设计中，在UASB反应器下0.53m处和反应器底部0.1m高处各设一个排泥口，共两个排泥口，每天排泥一次，排泥管管径为150mm。放空管设在池子宽边距底部0.1m处，管径为150mm。3.5.7出水系统的设计计算出水系统的作用是把沉淀区液面的澄清水均匀的收集并排放。3.5.7.1.出水槽设计反应池共设4条出水槽，槽宽bc=0.2m设计出水槽槽口附近水流速度为Vc=0.2m/s 槽口附近水深：取槽口附近水槽深为0.2m，出水槽坡度为0.01，出水槽尺寸0.2×0.2×4m。3.5.7.2.溢流堰设计出水槽溢流堰共有8条，每条长3m，设计90º三角堰，堰高50mm，堰口宽100mm，堰口水面宽50mm。UASB处理水量为2.3L/s,溢流负荷为1-2L/m.s，设计溢流负荷为1.0L/m.s；则：堰上水面总长度为：三角堰数量：个一条溢流堰上共有个，取19个50mm的堰口，20个303mm的间隙。3.5.7.3.堰上水头校核每个堰出流率：按90º三角堰计算公式：（3-12） 3.5.7.4.出水渠设计计算UASB设计一矩形出水渠。设出水渠宽0.4m，坡度为0.01，出水渠渠口附近速度为0.2m/s。出水渠附近水深以出水槽槽口为基准，出水渠渠深为0.229m，取0.3m。3.5.7.5.UASB排水管设计Q=4.6L/s，选用DN100mm的钢管。3.5.8.沼气收集系统的设计计算3.5.8.1.沼气产量的计算沼气主要产生于厌氧阶段，设计产气率为r=0.5m3/kgCOD。总产气量：集气管：每个集气罩的沼气用一根集气管收集，共9根集气管。每根集气管的气流量据资料，集气室出气管最小管径d=100mm，集气管管径取100mm。结构如图： 图3-4沼气收集系统结构示意图单池沼气主管管径：沼气主管流量为0.0056m3/s，管径为100mm，坡度为0.005。沼气总管管径：沼气总管流量0.0112m3/s，管径为150mm，充满度为0.6。3.5.8.2.水封罐的设计水封罐主要是用来控制三相分离器的集气室中气液两相界面高度的，同时兼有隔绝和排除冷凝作用。水封高度：（3-13）式中：——反应器至储气罐的压力损失和储气罐内的压力损失。设计H=1.6m取水封罐高度为2.5m，直径为2000mm。进出气管各一根，D=200mm，进水管、放空管各一根D=50mm，并设有液面计。气柜：Vg=972m³/d=40.5m³/h,气柜容积应为三小时的产气量，即为121.5m³。选用300钢板水槽内导轨湿式储气柜，尺寸为φ12000mm×6000mm。3.6气浮池设计计算3.6.1设计参数溶气水采用处理水进行部分回流，回流比0.2，溶气罐内停留时间T1为3min，气浮池内接触时间T2为5min，分离时间TS为15min， 上升流速vs为0.05m/min,溶气罐压力为4atm，气固比0.02，温度30℃。设计水量200m3/d。3.6.2设计水质表3-7气浮池进出水指标水质指标CODBODSSpH进水水质（mg/L）32401117.84957.0去除率（%）606090-出水水质（mg/L）1296447.1249.57.03.6.3.设计工艺计算3.6.3.1供气量与空压机选型(1)．溶气水需用量式中：A/S——气固比，A/S=0.02——设计进水量，Q＝200S1,S2——分别为原水、出水SS浓度S1＝460.35mg/L,S2=46.04mg/LP——溶气压力，atmf——溶气效率，取0.6Ca——空气在水中的饱和溶解量，30℃下Ca＝15.7L/（2）实际供气量 式中：Qa——实际所需供气量，L空气/d——溶气效率，在30℃和3～5表压下，取填料罐＝0.85KT——溶解常数，30℃情况下，取0.021。（3）空压机选型Qa´=1.25Ψ×Qa/=1.25×1.4×801.2/=0.00058m3/min式中：——空压机额定供气量，——空压机安全系数，一般取1.2~1.5,这里设计取＝1.41.25——空气过量系数根据额定供气量Qa´＝0.00058m³/min和操作压力0.4MPa，选择电动标准型EAS10空压机3.6.3.2溶气罐按过流密度计算：(1)溶气罐直径（内径）式中：Dd——溶气罐内径，mL——过流密度，，这里取填料罐L＝120(2)溶气罐高度H=2H1+H2+H3+H4（3-14） 式中：H1——罐顶封头高，m.目前多采用以内径为公称直径的椭圆形封头。按JB1154－73规定，封头高度与公称直径的关系：h1：曲面高度；h2:直边高度：壁厚。由＝0.20m查表取h1＝100h2=0=12则式中：——罐底封头高度——布水区高度，取＝0.25——溶气区高度，取＝1.0则H=2H1+H2+H3+H4=2×0.112+0.3+1+1=2.524m，符合高径比应大于2.5～4选用上海环境保护设备厂生产的RG－400型溶气罐，采用阶梯环填料。3.6.3.3气浮池气浮池用挡板或穿孔墙分为接触室和分离室接触区容积VcT2——气浮池内接触时间，T2=5min分离区容积Vs TS——分离室内停留时间，TS=15min气浮池有效水深h2h2=vsTS=0.05×15=0.75m分离区面积As和长度L2取池宽B=2.0m，则分离区长度:L2=AS/B=1.96m,取2.0m接触区面积Ac和长度L1L1=AC/B=0.66m浮选池进水管：DN=100mm,v=0.9947m/s浮选池出水管：DN=80mm集水管小孔面积S取小孔流速v1=1m/s取小孔直径D1=0.015m，则孔数个孔数取整数18，孔口向下，与水平成45°角，分二排交错排列气浮池总高：——保护高度，取0.3～0.4m。本设计中取=0.3m——有效水深，m；——池底安装出水管所需高度，取0.3m。 图3-5气浮池计算草图3.6.4.附属设备3.6.4.1.刮渣机选型气浮池宽度为2m，气浮池壁厚度取200mm，则刮渣机跨度应为2+0.2=2.2m此设计为矩形气浮池，所以采用桥式刮渣机刮渣，此类型的刮渣机适用范围一般在跨度10m以下，集渣槽的位置在池的一端。选用GN-QS型桥式刮泥刮渣机，具体参数见表3-6。.表3-8GN-QS型桥式刮泥刮渣机性能参数表池宽（m）池长（m）电机功率（kw）行走速度（m/min）卷扬提板速度（m/min）行走电机卷扬电机2-820.37-0.550.37～0.55<2<23.6.4.2.集水装置（1）进水装置 气浮池常用的进水方向为底部进水。废水在接触室中的上升流速较小，在接触室中停留时间应大于60s。进水管内径:D=[4(Q+QR)/πu]1/2=[4×(200+81.07)/86400×π×1.5]1/2=0.053m=53mm（2）集水装置本设计中气浮池的集水装置采用200的铸铁穿孔管。集水管中心线距池底200mm，相邻两管中心距为0.5m，沿池长方向排列。取2根核算中心距：2/3=0.67m气浮池集水管根数取2根，这每个集水管的集水量：q0=(Q+QR)/2=(200+81.07)/(86400×2)=0.002m3/s集水孔孔口流速：取每个集水管的孔口总面积：取W=q0/εv0=0.002/(0.63×2.13)=0.0015m2单个孔眼面积：取d0=18mm=0.018m则每根集水管的孔眼数：n=w/w0=0.0015/2.54×10-4=5.9取6个由于孔眼沿管长开两排，两排孔的中心线呈夹角。集水管的有效长度L=2.00m，则孔距： l0=L/(n0/2+1)=2.00/4=0.5m3.6.4.3.溶气释放器由于本设计采用回流水加压系统，回流水SS≤10mg/L，故选用上海集瑞环保公司生产的JRTV型溶气释放器，具体参数见表3-7。表3-9JRTV型容器释放器性能参数型号进水浊度（mg/L）出水浊度（mg/L）工作压力（Mpa）外形尺寸（mm）设备自重（t）JRTV300700.62500.013.7生物接触氧化池的设计3.7.1生物接触氧化设计参数生物接触氧化池一般不少于两座。设计进水资料：Q=200m3/d表3-10接触氧化池进出水指标水质指标CODBODSSpH进水水质（mg/L）1296447.1249.57.0去除率（%）808020-出水水质（mg/L）259.289.4239.67.03.7.2接触氧化池尺寸3.7.2.1生物接触氧化池填料的容积：取BOD——容积负荷为1.0kgBOD/m3.d。按公式：接触氧化池总面积： =取30m2。式中：H——填料层高度，取3m。设两座池子单池面积：=单池尺寸：3.7.2.2接触氧化池高度接触氧化池池深：式中：H——填料层高度，3m；h1——接触氧化池超高，0.5m；h2——填料上部稳定水深，0.5m；h3——填料层距池底高度，1.0m。3.7.2.3停留时间：3.6.3曝气系统的计算3.7.3.1需氧量的计算需氧量：（3-15）式中：a、b——污泥产率、自身氧化率；分别取0.75、0.12； X——MLVSS，kg/m3,取3kg/m3；V——曝气池容积。则=85.85kg/d3.7.3.2供气量的计算出口处绝对压力：式中：H为空气扩散装置的安装高度，取0.8m。氧的转移效率（EA）为12%，则空气离开曝气池时氧的含量：温度为20℃时，氧化池中的溶解氧饱和度为9.17mg/l，30℃时为7.63mg/l，温度为20℃时，脱氧清水的充氧量为：=159.49kg/d=6.65kg/h式中：氧转移折算系数，（一般取0.8~0.85，取0.8）；—氧溶解折算系数，（一般取0.9~0.97，取0.9）；—密度，1.0kg/L； 废水中实际溶解氧浓度，mg/L（一般取2mg/L）；R0—需氧量。供气量为：单池需氧量：3.7.3.3曝气器及空气管路的计算本设计采用WZP中微孔曝气器，技术参数如下：曝气量：4-12m3/h服务面积：0.5-2.0m2/个氧利用率：在4米以上水深，标准状态下为30%～50%充氧能力：0.40-0.94kgO2/Kw·h充氧动力效率：7.05-11.74kgO2/Kw·h本设计取服务面积为0.8m2/个，则此池共需要曝气器为50个。每池沿长设5根支管，管长3m，曝气头间距0.27m，每根支管设10个曝气头，共50个。每根支管所需空气量：反应池充气管管径：设空气总管流速v1=8m/s单池干管流速v2=5m/s单池支管流速v3=3m/s 总管直径：取DN100mm干管直径：取DN90mm支管直径：取DN15mm3.7.4污泥产量计算泥量：=53.66kg/d单池：污泥含水率为98%，当含水率>95%时，取污泥产量： 排泥管采用DN=100mm的穿孔管排泥，安装在距池底0.1m处。3.7.5接触氧化池布水系统设计采用导流廊道布水，进水流速0.1m/s。导流廊道尺寸：每池道宽1m，导流墙高4.5m。3.7.6接触氧化池出水系统计算取出水堰负荷则：堰长l为：采用三角堰出水，堰口宽100mm，堰高50mm，堰口水面宽50mm。三角堰数量：个，取30个。堰上水头：集水槽宽：集水槽水深： 起端水深为：设出水渠自由跌落高度则集水槽总水深：3.8SBR反应池的设计计算3.8.1设计说明SBR是序列间歇式活性污泥法（SequencingBatchReacterActivatedSludgeProcess）的简称，是一种按间歇式曝气方式来运行的活性污泥处理技术，又称序批式活性污泥法。与传统污水处理工艺不同，SBR技术采用时间分割的操作方式替代空间分割的操作方式，非稳定生化反应代替稳态生化反应，静置理想沉淀替代传统的动态沉淀。它的主要特征是在运行上的有序和间歇操作。在运行方式和反应过程上有别于传统的活性污泥法，它集进水、厌氧、好氧、沉淀于一池，无污泥回流系统，以灵活的变换运行方式以适应不同类型废水的处理要求。SBR工艺采用间歇运行方式，污水间歇进入处理系统，间歇排出。一般来说，它的一个运行周期包括5个阶段：第1阶段，进水期。污水在该时段内连续进入处理池，直到达到最 高液位，并且借助于池底泵的搅动，使废水和池中活性污泥充分混合。此时，活性污泥中菌胶团（由细菌、藻类、原生动物、后生动物等组成）将对废水中的有机物产生吸附作用，COD和BOD为最大值。第2阶段，反应期。进水达到设定的液位后，开始曝气，采用推流曝气或完全混合曝气方式，使废水中的有机物与池中的微生物充分吸收氧气，水中的溶解氧(DO)达到最大值，COD不断降低。第3阶段，静置期。既不曝气也不搅拌，反应池处于静沉状态，进行高效的泥水分离。COD将为最小值，随着水中的溶解氧不断降低。厌氧反应也在进行。第4阶段，排水期。上清液由滗水器排出。第5阶段，闲置期。活性污泥微生物吃充分休息，恢复活性，为了保证污泥的活性，防止出现污泥老化现象，还需定期排出剩余污泥，为新鲜污泥提供足够的空间生长繁殖。经由接触氧化池处理后的废水，COD含量仍然很高，要达到排放标准，必须做进一步处理，即采用好氧处理。SBR反应池结构简单，运行控制灵活，本设计采用4个SBR反应池，每个池子的运行周期为6h。3.8.2设计参数3.8.2.1参数选取污泥负荷率Ns取值为0.70kgBOD/(kgMLSS·d)污泥浓度取为3000mgMLSS/L SVI取值为100反应周期T=6h，反应器一天周期数周期时间分配：反应池数N=4，则：进水时间：反应时间：t2=3h静沉时间：t3=1h排水时间：t4=0.5h周期进水量：3.8.2.2设计水量水质设计水量为Q=200/d=8.3/h=0.0023/s，设计水质见表3-4。表3-11SBR反应池进出水指标水质指标CODBODSSpH进水水质（mg/L）259.289.4239.67.0去除率（%）758055-出水水质（mg/L）64.817.8817.827.03.8.3SBR反应池的设计计算3.8.3.1SBR反应池的有效容积反应池的有效容积为:（3-16）式中：n——反应器一天内的周期数Q0——周期进水量， S0——进水BOD含量，mg/LX——污泥浓度，mgMLSS/LNs——污泥负荷率有效容积比周期容积小且S0小于1000mg/L，取V1=2Q0=25m³。3.8.3.2SBR反应池最小水量反应池最小水量为：Vmin=V1–Q0（3-17）式中：V1——反应池有效容积，Q0——周期进水量，Vmin=25-12.5=12.5m³3.8.3.3SBR反应池中污泥体积反应池中污泥体积为：（3-18）式中：SVI——污泥容积指数MLSS——污泥浓度，mgMLSS/LV1——反应池有效容积，Vmin＞Vx，符合设计要求。3.8.3.4校核周期进水量周期进水量应满足下式： （3-19）Q0=12.5m³<17.5m³，符合设计要求。3.8.3.5确定单座反应池的尺寸取SBR反应池的有效水深为2，超高取0.5m，则SBR池总高为H=2.5m,SBR池的面积为取整数13m²。设SBR池的长宽比为3:1则B=2，L=6.5m。SBR反应池的最低水位为:SBR反应池污泥高度为：所以，SBR最低水位与污泥之间的距离为0.5，等于0.5m的缓冲层高度，符合设计要求。3.8.3.6鼓风曝气系统设计算鼓风曝气系统由鼓风机、曝气装置及空气输送管道所组成。压缩空气通过管道将其输送到曝气装置，曝气装置再将空气中的氧转移到混合液中去。（1）确定需氧量需氧量计算公式如下：（3-20）式中：a——微生物对有机污染物物氧化分解过程的需氧量，kgQ——污水设计流量，/dS0——进水BOD含量，89.42mg/L Se——出水BOD含量，17.88mg/Lb——微生物通过内源代谢的自身氧化过程的需氧量，kgX——单位曝气池容积内的挥发性悬浮固体（MLSS）量，kg/取a=0.5，b=0.15X=f×X=0.75×3000=2250mg/L=2.25kg/m³V=4V1=4×25=100m³代入数据可得：每个周期曝气3h,则供氧速率为：(2)供气量计算采用YMB-Ⅱ型膜片式微孔曝气器，曝气口安装在距池底0.2m处，淹没深度1.8m，计算温度取30℃。该曝气器的性能参数为：EA=22%；Ep=4.54kgO2/kwh；服务面积0.56；供氧能力2m³/（h﹒个），阻力损失2800Pa。查表知氧在水中的饱和溶解度为：Cs(20)=9.17mg/L，Cs(25)=8.38mg/L扩散器出口处绝对压力为：（3-21）式中：P0——大气压力，P0=1.013×105H——空气扩散装置的安装深度，m空气离开反应池时，氧的百分比： 反应池中溶解氧的饱和度：（3-22）（3-23）式中：Csb(25)——25℃下鼓风曝气池内混合溶解氧饱和度的平均值，mg/lCsb(20)——20℃下鼓风曝气池内混合溶解氧饱和度的平均值，mg/lCs(25)——25℃下氧的饱和度，mg/LCs(20)——20℃下氧的饱和度，mg/LPb——空气扩散装置出口处的绝对压力，PaOt——气泡在离开池面时氧的百分比取α=0.85，β=0.95，C=2，ρ=1，20℃时脱氧清水的充氧量为：（3-24）式中：R——转移到曝气池的总氧量，kgO2/hα——氧分子扩散转移修正系数β——氧在水中饱和度的修正系数 C（20）——20℃时氧的饱和度，mg/L供气量为：（3-25）式中：R0——转移到曝气池混合液的总氧量，kgO2/hEA——空气扩散装置氧的转移速率（3）布气系统的设计计算反应池的平面面积：6.5×2=13m²每个扩散器的服务面积为0.56m²，则需23.2个扩散器，取24个，每个池子需24个扩散器。布气系统如图3-5所示图3-6SBR反应器布气系统设计草图（4）空气管路计算按SBR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2干管，在每根干管上设4对配气支管，共16条配气支管。则每根配气管的供气量为： 本设计每个SBR池内有24个扩散器，则每个扩散器的配气量为：选择一条从鼓风机房开始的最远最长管路作为计算管路，在空气流量变化处设计计算节点。鼓风机房的鼓风机将压缩空气送至曝气池，需要不同长度和不同管径的空气管。空气管和主干管的经济流速可采用10~15m/s；通向扩散装置的空气竖管和支管，其经济流速一般采用4~5m/s。空气管道和空气扩散装置的压力损失，一般控制在14.7kPa以内，其中空气管道总损失控制在4.9kPa以内，空气扩散装置的阻力损失为4.9~9.8kPa。空气干管和支管以及配气竖管的管径，根据通过的空气量和相应的流速按《排水工程》下册附录二加以确定。本次设计中取总空气管和主干管流速为10m/s，查附录得空气管管径为350mm,主干管管径为250mm；取空气支管的流速为4.4m/s，空气支管的流量为79.2m²/h,查附录得空气支管管径为80mm；配气管管径为50mm。空气管路的局部阻力损失，根据配件类型按下式：（3-26）式中：l0——管道的当量长度，mD——管径，mK——长度换算系数，按管件类型不同确定，折算成当量长度损失l0,并计算岀管道的计算长度l+l0(m)。 空气管路的沿程阻力损失，根据空气管的管径D（mm），空气量m³/min，计算温度和曝气池水深，查《排水工程》下册附录三求得，得空气管道系统的总压力损失为：曝气器的压力损失为2.8KPa，则总压力损失为：2.8+2.3=5.1KPa为安全起见设计值取9.8KPa。则空压机所需压力：p=(4.5−0.2)×9.8×10³+9.8×10³=51.94kpaE空压机的选型根据所需压力及空气量，选用两台L81WD型罗茨鼓风机（一用一备），配套电机型号为JS126-103.8.3.7污泥产量计算选取a=0.6，b=0.075，则污泥产量为：（3-27）污泥含水率为99%，取ρ=1000kg/m3,则污泥产量：3.9污泥处理构筑物的设计计算污泥处理的工艺流程一般有以下几种：(1)生污泥→浓缩→消化→机械脱水→最终处理 (2)生污泥→浓缩→机械脱水→最终处理(3)生污泥→浓缩消化→机械脱水→干燥焚烧→最终处理(4)生污泥→浓缩→自然干→化农田本次设计选用第2种方法。3.9.1集泥井的设计计算3.9.1.1设计说明污水处理系统各构筑物所产生的污泥每日排泥一次，集中到集泥池，然后再由污泥泵打到污泥浓缩池。污泥浓缩池为间歇运行，运行周期为24h，其中各构筑物排泥、污泥泵抽送污泥时间为1.0~1.5h，污泥浓缩时间为20h，浓缩池排水时间为2h，闲置时间为0.5~1.0h。3.9.1.2设计参数酒精废水处理过程中产生的污泥来自以下几部分：(1)调节池，Q1=6.00/d，污泥含水率97%；(2)UASB反应池，Q2=12.10/d，污泥含水率98%；(3)接触氧化池，Q3=0.054/d，污泥含水率98%；(4)SBR反应池，Q4=0.858/d，污泥含水率99%。则污泥总量为：Q=Q1+Q2+Q3+Q4=6+12.10+0.054+0.858=19.012/d。平均含水率：。3.9.1.3设计计算 考虑到各构筑物为间歇排泥，每日总排泥量为19.012，需在1h内抽送完毕，集泥井容积确定为污泥泵提升流量10min的体积，即3.17。集泥井有效深度为2m，则其平面面积为：设集泥井平面尺寸为1.3m×1.3m。集泥井为地下式，池顶加盖,由污泥泵抽送污泥。集泥井最高泥位为-0.5m，最低泥位为-2m，池底标高为-2.0米。3.9.2污泥浓缩池的设计计算3.9.2.1设计说明为方便污泥的后续处理和机械脱水，减小机械脱水中污泥的混凝剂用量，需对污泥进行浓缩处理，以降低污泥的含水率。3.9.2.2设计参数进泥含水率：进泥平均含水率为97.7%。污泥固体负荷：当为初次污泥时污泥固体负荷宜采用80~120kg/(m²·d)；当为剩余活性污泥时污泥固体负荷宜采用30~60kg/(m²·d);当为混合污泥时污泥固体负荷宜采用25~80kg/(m²·d)。本设计中取固体负荷为35kg/(m²·d)。浓缩后污泥含水率：取为95%。取污泥浓缩时间为20h。有效水深：一般为4m，最低不小于3m。污泥上升流速一般不大于0.1mm/s，取v=0.05mm/s反应池保护高度0.3~0.5m，取为0.5m。设计水量Q=200m³/d。采用定期排泥方式，两次排泥时间间隔采用 8h。3.9.2.3污泥浓缩池池体设计与计算(1)浓缩池有效水深h2=vt=0.00005×20×200=0.2m²(2)中心管面积（中心管流速不大于0.03m/s，取0.03m/s）式中：Q——设计进泥量，m³/s——中心管流速，m/s中心管直径喇叭口直径d=1.35d0=1.35×0.06=0.08m喇叭口高度h"=1.35d0=1.35×0.06=0.08m反射板直径d2=1.5d0=1.5×0.06=0.09m(3)浓缩后分离出来的污水流量(4)浓缩池有效面积(5)浓缩池直径(6)浓缩后剩余污泥量 (7)浓缩池污泥斗容积设α=55°，上斗底r1=1.85m，下斗底r2=0.3m，则污泥斗高：污泥斗体积为：(8)污泥在斗中停留时间(9)池子总高度设超高h1=0.5m.，则池子总高度为：H=h1+h2+h3=0.5+0.2+2.21=2.91m(10)排水口浓缩后池内上清液利用重力排放，由站区溢流管管道排入格栅间，浓缩池设四根排水管于池壁，管径100mm。于浓缩池最高处设一根，向下每隔1.0m、0.6m、0.4m处设置一根排水管。3.9.3污泥脱水间的设计计算3.9.3.1设计说明污泥浓缩后，尚含有95%的含水率，体积仍然很大，需要对污泥进行脱水处理，以减少体积，便于运输和后续处理。污泥脱水一般可使污泥含水率从95%左右降低至60%~85%，其体积减少至原来的 1/5~1/10。目前，采用的脱水机械主要有板框压滤机、带式过滤机和离心机等。本次设计采用板框压滤机。板框压滤机是间歇脱水、液压过滤。具有滤饼含固率高、固体回收率高、药品消耗少滤液清澈等优点。3.9.3.2设计参数浓缩后污泥含水率为P1=95%浓缩后污泥体积为8.746m³/d压滤时间取T=4h压滤后污泥含水率取P2=70%3.9.3.3设计计算污泥体积计算公式为：（3-28）脱水后干污泥重量计算公式如下：（3-29）式中：Q——脱水后污泥量，m3/dQ0——脱水前污泥量，m3/dP1——脱水前含水率，%P2——脱水后含水率，%M——脱水后干污泥重量，kg/dM=1.458×(1−0.70)×1000=437.3kg/d 污泥脱水后形成泥饼，用小车运走，分离液返回处理系统前端进行处理。3.9.3.4板框压滤机的选型选用型板框压滤机,其性能见表3-6表3-12型板框压滤机的性能型号滤饼厚度（mm）板框数（块）过滤面积（m²）滤室容积（m³）整机重量(kg)地基尺寸(mm)整机长度（mm）3035400.605265338403794外形尺寸为3840mm×3794mm×1200mm。3.9.3.5投药装置根据城市污水污泥、酒精厂污水站污泥絮凝剂脱水试验知，常用絮凝剂的投药量分别为：氯化铁5.0%~8.0%，硫酸铝8.0%~12%，聚合氯化铝3.0%~10.0%，聚丙烯酰胺0.0015~0.0025。投药系统按投加聚丙烯酰胺考虑。设计投药量为0.002，则每日需药剂量为：1012.2×0.002=2.02kg需要纯度为90%的固体聚丙烯酰胺为调配的絮凝剂溶液浓度为0.2%~0.4%，则溶液所需溶药罐最小容积为2550L。选择ZJ-700型折桨式搅拌机一台，其规格见表3-7。表3-13ZJ-700型折桨式搅拌机性能及外形尺寸型号功率（kw）池形尺寸（mm）长×宽×高桨液底距池底高E（mm）转速（r/min）ZJ-70031500×1500×150025085药液投加选用J-Z800/0.5型柱塞计量泵，其性能规格见表3-8。 表3-14J-Z800型柱塞计量泵的性能型号流量（L/h）排出压力（MPa）泵速(n/min）电动机功（kw）进出口直径（mm）重量（kg）J-Z800/0.58000.1~0.51020.7532263计量泵占地尺寸为820mm×715mm,高为575mm（不含基础）。第4章构筑物的高程计算4.1污水构筑物高程计算4.1.1污水流经各处理构筑物的水头损失污水处理构筑物的水头损失见表4-1：表4-15污水流经各处理构筑物的水头损失表构筑物名称水头损失（m）构筑物名称水头损失（m）格栅0.15UASB反应池1.0固液分离1.0气浮池1.2提升泵房0.2接触氧化池0.3调节池0.3SBR反应池0.44.1.2污水管渠的水头损失污水管渠的水头损失见表4-2：表4-16污水管渠水头损失计算表名称流量管径坡度流速管长I·LΣξgΣh4.1.3高程确定污水处理厂的整体地势较为平整，将地面标高作为相对标高±0.00m，按结构原 则确定提升泵房的池底埋深-4.0m，平均水面标高为-0.5m，滤池池底埋深-3.5m，水面标高0.4m然后根据各处理构筑物之间的水头损失来推求其他构筑物的设计水面标高。具体计算结果见表4-3。4.2污泥高程计算4.2.1污泥处理构筑物水头损失污泥各处理构筑物的水头损失见表4-4。表4-4各污泥处理构筑物的水头损失4.2.2污泥管道水头损失管道沿程水头损失1.851.172.49()()HfCvDh=L管道局部水头损失ghvi22=ξ式中：CH——污泥浓度系数ξ——局部阻力系数D——污泥管管径，mm L——管道长度，mV——管内流速，m/s查得污泥含水率为99%时，污泥浓度系数CH=85；污泥含水率为98%时，污泥浓度系数CH=80；污泥含水率为97%时，污泥浓度系数CH=70；污泥含水率为96%时，污泥浓度系数CH=62。污泥管径连接管道水头损失见表4-5。表4-5污泥管道水头损失计算表4.2.3污泥处理构筑物高程的确定同样将地面标高作为相对标高±0.00m，现将污泥脱水间的埋深设为水平标高，再根据各污泥处理构筑物之间的水头损失来推求其他构筑物的池底埋深和设计水面标高。具体计算结果见表4-6。取污泥浓缩池的池底标高为-2.21m，为了让各处理构筑物的污泥能流入集泥井，取集泥井的池底埋深为-2.45m，由集泥井内的泵打到污泥浓缩池，污泥提升泵的扬程为：H=2.21+2.45+0.055+0.2=4.915m 选择两台50QW25-10-1.5型潜污泵（一用一备），具体技术参数见表4-7。表4-750QW25-10-1.5技术参数一览表污泥浓缩池的池底埋深为-2.21m，所以经过浓缩池处理后必须将斗底的污泥抽送至污泥脱水间，由于浓缩池处理后的污泥含水率为96%，所以选择两台EH164-Y90S-6型单螺杆泵（一用一备），具体技术参数表见表4-8。表4-8EH164-Y90S-6型单螺杆泵技术参数一览表'