啤酒厂的污水处理--终极版 40页

第一章课程设计任务书及指导书1.1设计题目武汉市某啤酒有限公司污水处理工程工艺设计1.2设计目的本设计是水污染控制工程教学中一个重要的实践环节，要求综合运用所学的有关知识，在设计中掌握解决实际工程问题的能力，并进一步巩固和提高理论知识。1.3规划及污水水量、水质1.3.1废水水量根据武汉某啤酒有限公司提供的招标文件以及双方多次的现场讨论，污水处理工程的设计水量为：15,000m3/d。1.3.2设计参数经多次设计与讨论，最终确定污水处理工程的设计参数如下：设计水量CODcrBOD5SSNH3-N磷酸盐（以P计）15000m3/d3000mg/l1500mg/l1200mg/l12mg/l2.5mg/l1.3.3出水水质要求根据武汉某啤酒有限公司提供的招标文件及双方合同约定，污水处理工程的出水水质应达到国家《污水综合排放标准》（GB8978－1996）的一级水质标准中的以下标准：CODcrBOD5SSpHNH3-N磷酸盐（以P计）≤100mg/l≤20mg/l≤70mg/l6-9≤12mg/l≤0.5mg/l1.3.4厂址及场地现状污水处理厂拟用场地目前是一个水塘，需清淤、回填、平整后才能用作污水厂的建设。原污水将通过管网输送到污水厂，假定平整后厂区的地面标高为±0.00m，原污水将通过管道输送到污水厂，来水管管底标高为−2.50m，充满度为0.5m。\n1.3.5推荐工艺水处理流程：预处理＋常温UASB＋生物选择器＋氧化沟＋消毒污泥处理流程：浓缩+带式脱水机1.4、原始资料1.4.1气象资料：风向全年主导风向为西北风，夏季主导风向为东南风。年平均风速3.3m/s温度年平均18.8°C，极端温度：最高41.3°C，最低−3°C。土壤冰冻深度0.1m。地下水位地面下0.5m1.4.2污水排水接纳河流资料：该污水厂的出水直接排入厂区外部的长江的支流，其最高洪水位（50年一遇）为-1.0m，常水位为-3.0m,枯水位为-3.5m.第二章污水处理工艺流程说明2.1.厌氧—好氧联合处理技术厌氧处理技术是一种有效去除有机污染物并使其碳化的技术，它将有机化合物转变为甲烷和二氧化碳。对处理中高浓度的废水，厌氧比好氧处理不仅运转费用低，而且可回收沼气；所需反应器体积更小；能耗低，约为好氧处理工艺的10%～15%；产泥量少，约为好氧处理的10%～15%；对营养物需求低；既可应用于小规模，也可应用大规模。厌氧法的缺点式不能去除氮、磷，出水往往不达标，因此常常需对厌氧处理后的废水进一步用好氧的方法进行处理，使出水达标。常用的厌氧反应器有UASB、AF、FASB等，UASB反应器与其它反应器相比有以下优点：①沉降性能良好，不设沉淀池，无需污泥回流②不填载体，构造简单节省造价③由于消化产气作用，污泥上浮造成一定的搅拌，因而不设搅拌设备④污泥浓度和有机负荷高，停留时间短同时，由于大幅度减少了进入好氧处理阶段的有机物量，因此降低了好氧处理阶段的曝气能耗和剩余污泥产量，从而使整个废水处理过程的费用大幅度减少。可以看出厌氧—好\n氧联合处理在啤酒废水处理方面有较大优点，故啤酒废水厌氧—好氧处理技术是最好的选择。2.2.处理工艺路线的确定废水→格栅→提升泵房→集水井→配水井→UASB反应器→CASS反应池→氧化沟→接触消毒池→出水↓集泥池→污泥浓缩池→脱水间→泥外运啤酒废水先经过粗格栅去除大杂质后进入细格栅取出体积较小的杂质，再集水池，用污水泵将废水提升至配水井。配水井中出来的水用泵连续送入UASB反应器进行厌氧消化，降低有机物浓度。厌氧处理过程中产生的沼气被收集到沼气柜。UASB反应器内的污水流入CASS池中进行好氧处理，而后达标出水。来自UASB反应器、CASS反应池的剩余污泥先收集到集泥井，在由污泥提升泵提升到污泥浓缩池内被浓缩，浓缩后进入污泥脱水机房，进一步降低污泥的含水率，实现污泥的减量化。污泥脱水后形成泥饼，装车外运处置。第三章主要设备及处理构筑物设计计算3.1格栅设计说明格栅主要是拦截废水中的较大颗粒和漂浮物，以确保后续处理的顺利进行。\n3.1.1设计参数设计流量Q=15000m3/d=625m3/h=0.1736m3/s；栅条宽度S=10mm栅条间隙d=10mm栅前水深h=0.4m格栅安装角度α=60°，栅前流速0.7m/s,过栅流速0.8m/s；单位栅渣量W=0.10m3/103m3废水。3.1.2设计计算3.1.2.1栅条间隙数式中：Q————设计流量，m3/sα————格栅倾角，度b————栅条间隙，mh————栅前水深，mv————过栅流速，m/sn==50.48,取n=51条。3.1.2.2栅槽宽度B=S（n-1）=0.01×（51-1）+0.01×51=1.01栅槽宽度一般比格栅宽0.2～0.3m，取0.3m。即栅槽宽为1.01+0.3=1.31m，取1.4m。3.1.2.3进水渠道渐宽部分的长度设进水渠道宽B1=0.5m，其渐宽部分展开角度α1=60°L1===1.24m3.1.2.4栅槽与出水渠道连接处的渐宽部分长度\nL2=L1/2=0.62m3.1.2.5通过格栅水头损失取k=3,β=1.79(栅条断面为圆形)，v=0.8m/s，则式中：k--------系数，水头损失增大倍数β--------系数，与断面形状有关S--------格条宽度，mb--------栅条净隙，mmv--------过栅流速，m/sα--------格栅倾角，度3.1.2.6栅后槽总高度设栅前渠道超高h2=0.3mH=h+h1+h2=0.4+0.152+0.3=0.852≈0.9m3.1.2.7栅后槽总长度3.1.2.8每日栅渣量栅渣量(m3/103m3污水)，取0.1～0.01,中格栅用中值K2=1.5，则：\nW=式中：Q-----------设计流量，m3/sW1----------单位体积污水栅渣量(m3/103m3污水)，粗格栅用小值，细格栅用大值，取W1=0.10m3/103m3-----------污水流量总变化系数W==1.0m3/d＞0.2m3/d(采用机械清渣)3.2泵房3.2.1污水泵站的特点及形式合建式矩形泵站本设计流量较大，使用4台水泵，三用一备，这使得泵站规模较大，因此采用合建式矩形泵站，地下部分采用矩形或梯形，上部为矩形。组合形式更具有水力条件较好的特点，矩形及组合泵房多为开槽施工。3.2.2泵站的布置应用绿化带或建筑物进行隔离，并且宽度不应小于30m，还应考虑泵房内的排水和通风。3.2.3污水泵站的设计3.2.4设计依据（1）设计流量应按最高日设计，并满足最大充满度的流量要求。（2）选泵的时候，应该尽量选择同一型号的水泵，以便于检修，同时还应满足低流量时候的调节要求。（3）泵站构筑物不允许地下水渗入，设计时应该考虑地下水的高度，设置有高于地下水位0.5m的防水措施。（4）泵站形式的选择主要取决于水力条件及工程造价。泵房采用下圆上方形泵房，集水池在泵房后面，采用半\n地下式。考虑四台水泵，其中一台备用。3.2.5泵站的设计与计算3.2.5.1设计参数设计流量Q=15000m3/d=0.1736m3/s=625m3/h取Q=630/h，则一台泵的流量为/s。3.2.5.2选泵前总扬程估算经过格栅水头损失为0.2m，集水池最低水位与所需提升经常高水位之间的高差为：8-(-2.252)=10.252m3.2.5.3出水管水头损失总出水管Q=180L/s，选用管径DN250，查表得v=1.23m/s,1000i=9.91,一根出水管，Q=80L/s，选用管径DN200，v=0.97m/s,1000i=8.6，设管总长为40m，局部损失占沿程的30%，则总损失为：3.2.5.4水泵扬程泵站内管线水头损失假设为1.5m，考虑自由水头为1.0m,则水泵总扬程为：H=10.252+0.5+1.5+1.0=13.252m3.2.5.5选泵按最大时流量Qmax选泵，工4台（3用1备），每台水泵的设计流量Q=Qmax/3=625/3=208.4m³/h，查《给水排水设计手册》第Ⅱ册，选用200WLI-480-13型立式水泵，参数如下列表格所示：水泵的参数型号流量m³/h扬程m轴功率KW效率%转速r/min重量Kg150WLI-300-163001617.5751450980\n水泵安装参数表型号JmmBmmCmmDmmEmmFmmGmmHmm出口法兰mm进口法兰mm150WLI-300-16DND1D2DND1D2420900660450355470590670150240285200280320占地面积为52π＝78.54m2，即为圆形泵房D＝10m,高16m,泵房为半地下式，地下埋深8m，水泵为自灌式。3.3集水池3.3.1设计说明集水池是汇集准备输送到其他构筑物去的一种小型贮水设备，设置集水池作为水量调节之用，贮存盈余，补充短缺，使生物处理设施在一日内能得到均和的进水量，保证正常运行。3.3.2设计参数设计最大日流量Q=0.1736m3/s；3.3.3设计计算集水池的容量为大于一台泵五分钟的流量，设三台水泵（两用一备）。则每台泵的流量为Q=0.087m3/s≈0.090m3/s。集水池容积采用相当于一台泵30min的容量W=QT/1000=90×60×30/1000=162m3有效水深采用6m，则集水池面积为F=54m2，其尺寸为5m6m。3.3.4集水池构造集水池内保证水流平稳，流态良好，不产生涡流和滞留，必要时可设置导流墙，水泵吸水管按集水池的中轴线对称布置，每台水泵在吸水时应不干扰其他水泵的工作，为保证水流平稳，其流速为0.3-0.8m/h为宜。\n3.4配水井　　在市政给水中，配水井作用是分配原水。在污水处理中，作用是收集污水，减少流量变化给处理系统带来冲击。污水首先流到配水井，达到一定容量再下一步处理啊。混合器井作用差不多，收集不同的污水或者加药使污水的成分、浓度相对稳定。配水井设为圆柱形，水力停留时间设为T=10min，则其容积为：V=QT=625×（10÷60）=104.17m³取配水井总高为H=5.5m，超高为0.5m，有效高度为5m。其截面积为：直径D:3.5UASB反应池3.5.1设计说明UASB反应池由进水分配系统、反应区、三相分离器、出水系统、排泥系统及沼气收集系统组成。UASB反应池有以下优点：n沉降性能良好，不设沉淀池，无需污泥回流n不填载体，构造简单节省造价n由于消化产气作用，污泥上浮造成一定的搅拌，因而不设搅拌设备n污泥浓度和有机负荷高，停留时间短3.5.2设计参数设计流量Q=15000m3/d=625m3/h=0.1736m3/s；进水COD=3000mg/L,去除率为80%；容积负荷（）为：4.5kgCOD/(m3·d)；污泥产率为：0.07kgMLSS/；产气率为：0.4m3/。\n3.5.3设计计算3.5.3.1UASB反应器结构尺寸计算1.反应器容积计算(包括沉淀区和反应区)UASB有效容积为：V有效=式中：V有效-------------反应器有效容积，m3Q-------------设计流量，m3/dS0-------------进水有机物浓度,/m3-------------容积负荷,/(m3·d)V有效==10000m32．UASB反应器的形状和尺寸工程设计反应器2座，横截面为矩形。①反应器有效高度为5m，则横截面积S=V有效/h=10000/5=2000m2单池面积Si=S/2=2000/2=1000m2②单池从布水均匀性和经济性考虑，矩形池长宽比在2：1以下较为合适。设池长L=45m，则池宽：B=Si/L=1000/45=22.22m，取23m单池截面积：=L×B=45×23=1035m2\n③设计反应池总高H=6.5m，其中超高0.5m（一般应用时反应池装液量为70%-90%）单池总容积：=1035（6.5-0.5）=6210m3单池有效反应容积：Vi有效==1035×5=5175m3故单个反应器实际尺寸:=45m×23m×6.5m3．反应器数量2座总池面积：S总=Si×n=1035×2=2070m2反应器总容积V：V=Vin=6210×2=12420m3总有效反应容积：V有效=n=5175×2=10350m3＞10000m3，符合要求。UASB体积有效系数=%=83.3%，在70%-90%之间，符合要求。4.水力停留时间（HRT）及水力负荷率()符合设计要求。\n3.5.3.2三相分离器构造设计1.设计说明三相分离器要具有气、液、固三相分离的功能。三相分离器的设计主要包括沉淀区、回流缝、气液分离器的设计。2.沉淀区的设计三相分离器的沉淀区的设计同二次沉淀池的设计相同，主要是考虑沉淀区的面积和水深，面积根据废水量和表面负荷率决定。本工程设计中，与短边平行，沿长边每池布置10气罩，构成6个分离单元，则每池设置6个三相分离器。三相分离器长度B=23m每个单元宽度b=45/10=4.5m。沉淀区的沉淀面积即为反应器的水平面积，即1035m2沉淀区的表面负荷率Qi/S=313/1035=0.30[m3/(m2.h)]＜1.0-2.03.回流缝设计如图是三相分离器的结构示意图三相分离器结构示意图设上下三角形集气罩斜面水平夹角α=55°，取h3=1.4m；b1=h3/tgθ\n式中：b1————下三角集气罩底水平宽度，m;α————下三角集气罩斜面的水平夹角；h3————下三角集气罩的垂直高度，m;则相邻两个下三角形集气罩之间的水平距离：b2=b-2b1=4.5–2×0.98=2.54m则下三角形回流缝面积为：S1=b2·B·n=2.54×23×10=584m2下三角集气罩之间的污泥回流逢中混合液的上升流速(V1)可用下式计算：V1=Q1/S1式中：Q1————反应器中废水流量，m3/h；S1————下三角形集气罩回流逢面积，m2；V1=313/584=0.54m/s<2.0m/s,符合设计要求设上三角形集气罩下端与下三角斜面之间水平距离的回流缝的宽度b3=CD=0.45m,则上三角形回流缝面积为：S2=b3·B·2n=0.45×23×2×10=207m2上下三角形集气罩之间回流逢中流速(V2)可用下式计算：V2=Q1/S2，式中：Q2————反应器中废水流量，m3/h；S2————上三角形集气罩回流逢之间面积，m2；V2=313/207=1.51m/hV1净水的μ,故取μ=0.02g/cm·s。由斯托克斯工式可得气体上升速度为：；Vb/Va=9.58/1.97=4.86；因为，故可脱去d≧0.01cm的气泡5．三相分离器与UASB高度设计三相分离区总高度h=h2+h3+h4–h5式中h2-----集气罩以上的覆盖水深，取0.5m。综上UASB反应器尺寸如下:总高H=6.5m，沉淀区高2.5m，污泥区高1.5m，悬浮区高2.0m，超高0.5m。\n3.5.3.3布水系统设计计算1.配水系统采用穿孔配管，进水管总管径取400㎜，流速约为0.65m/s。每个反应器设置10根DN150㎜支管，每根管之间的中心距离为2.0m，配水孔径采用16㎜，孔距2.0m，每孔服务面积为2.0×2.0=4.0㎡，孔径向下，穿孔管距离反应池底0.2m，每个反应器有200出水孔，采用连续进水。2.布水孔孔径共设置布水孔200，出水流速u选为2.2m/s，则孔径为d===0.016m3.验证常温下，容积负荷（）为：4.5kgCOD/(m3·d)；产气率为：0.4m3/；需满足空塔水流速度≤1.0m/h,空塔沼气上升流速ug≤1.0m/h。空塔水流速度=Q/S=625/2070=0.30m/h＜1.0m/h符合要求。空塔气流速度符合要求。3.5.3.4排泥系统设计计算1.UASB反应器中污泥总量计算一般UASB污泥床主要由沉降性能良好的厌氧污泥组成，平均浓度为15gVSS/L,则两座UASB反应器中污泥总量：G==10000×15=kgSS/d2.产泥量计算厌氧生物处理污泥产量取：0.07kgMLSS/①UASB反应器总产泥量\n△X==0.07×15000×3×0.8=2520kgVSS/d式中：△X————UASB反应器产泥量，/d；r————厌氧生物处理污泥产量，/；Co————进水COD浓度kg/m3；E————去除率，本设计中取80%。②据VSS/SS=0.8，△X=2520/0.8=3150kgSS/d单池产泥△Xi=△X/2=3150/2=1575/d③污泥含水率为98%，当含水率＞95%，取，则污泥产量Ws=△X/ρs（1-P）=1575/1000×（1-98%）=78.75m3/h单池排泥量=78.75/2=39.38m3/h④污泥龄θc=G/△X=/3150=48(d）3.排泥系统设计在UASB三相分离器下0.5m和底部400㎜高处，各设置一个排泥口，共两个排泥口,每天排泥一次。3.5.3.5出水系统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出。出水是否均匀对处理效果有很大的影响。1.出水槽设计\n对于每个反应池，有10个单元三相分离器，出水槽共有10条，槽宽a=0.3m。①单个反应器流量qi=Qi/3600=313/3600=0.087m3/s②设出水槽口附近水流速度为u=0.2m/s，则槽口附近水深m取槽口附近水深为0.3m，出水槽坡度为0.01；出水槽尺寸20m×0.2m×0.3m；出水槽数量为10座。2.溢流堰设计①出水槽溢流堰共有20条（10×2），每条长20m，设计900三角堰，堰高50㎜，堰口水面宽b=50㎜。每个UASB反应器处理水量87L/s,查知溢流负荷为1-2L/（m·s），设计溢流负荷f=1.2L/（m·s）。则堰上水面总长为：L=qi/f=87/1.2=72.5m。三角堰数量：n=L/b=72.5/50×10-3=1450个；每条溢流堰三角堰数量：1450/20=73个。一条溢流堰上共有73个100㎜的堰口，73个140㎜的间隙。②堰上水头校核每个堰出流率：q=qi/n=87/1450×1000=6×10-5m3/s按900三角堰计算公式，堰上水头：h=（q/1.43）0.4=（6×10-5/1.43）0.4=0.0177m\n③出水渠设计计算反应器沿长边设一条矩形出水渠，10条出水槽的出水流至此出水渠。设出水渠宽0.8m，坡度0.001，出水渠渠口附近水流速度为0.3m/s。渠口附近水深=0.363m以出水槽槽口为基准计算，出水渠渠深：0.25+0.363=0.613m，离出水渠渠口最远的出水槽到渠口的距离为14.67米，出水渠长为14.67+0.1=14.77m，出水渠尺寸为14.77m×0.8m×0.59m，向渠口坡度0.001。④UASB排水管设计计算选用DN250钢管排水，充满度为0.6，管内水流速度为3.5.3.6沼气收集系统设计计算1.沼气产量计算沼气主要产生厌氧阶段，设计产气率取0.4。①总产气量G=rQC0E=0.4×15000×3×0.97=17460m3/h每个UASB反应器的产气量Gi=G/2=17460/2=8730m3/h②集气管每个集气罩的沼气用一根集气管收集，单个池子共有10根集气管。每根集气管内最大气流量=8730/24×3600×10=0.01m3/s据资料，集气室沼气出气管最小直径d=150mm,取150㎜.③沼气主管每池13根集气管先通到一根单池主管，然后再汇入两池沼气主管。采用钢管，单池沼气主管管道坡度为0.5%.\n单池沼气主管内最大气流量qi=8730/24×3600=0.10m3/s取D=150㎜，充满度为0.8，则流速为V=0.010×4/0.8×0.15×π=1.07m/s①两池沼气最大气流量为q=17460/24×3600=0.202m3/s取DN=250㎜，充满度为0.6，则流速为V=0.202×4/π×0.252×0.6=6.86m/s2.水封灌设计水封灌主要是用来控制三相分离气的集气室中气液两相界面高度的，因为当液面太高或波动时，浮渣或浮沫可能会引起出气管的堵塞或使气体部分进入沉降室，同时兼有有排泥和排除冷凝水作用。①水封高度式中：H0————反应器至贮气罐的压头损失和贮气罐内的压头为保证安全取贮气罐内压头，集气罩中出气气压最大H1取2mH2O，贮气罐内压强H0为400㎜H2O。②水封灌水封高度取1.5m，水封灌面积一般为进气管面积的4倍，则水封灌直径取0.5m。3.气水分离器\n气水分离器起到对沼气干燥的作用，选用φ500㎜×H1800㎜钢制气水分离器一个，气水分离器中预装钢丝填料，在气水分离器前设置过滤器以净化沼气，在分离器出气管上装设流量计及压力表。4.沼气柜容积确定由上述计算可知该处理站日产沼气2240，则沼气柜容积应为3h产气量的体积确定，即V=qt=17460/24×3=2183m3设计选用300钢板水槽内导轨湿式储气柜，尺寸为φ7000㎜×H6000㎜。3.6厌氧池+氧化沟本设计采用的是卡罗塞（Carrousel）氧化沟。二级处理的主体构筑物，是活性污泥的反应器，其独特的结构使其具有脱氮除磷功能，经过氧化沟后，水质得到很大的改善。加厌氧池是为了除磷作准备，摄磷菌在厌氧区释放磷，从而获得在好氧区吸收磷的能量，很好的释放磷之后才能更好的除磷。3.6.1厌氧池设计参数：设计流量：Q=0.1736m3/s，水力停留时间：T=2.5h污泥浓度：X=4000mg/L污泥回流液浓度：=10000mg/L设计计算1.厌氧池容积：V=QT=0.1736×2.5×3600=1562.4m32.厌氧池尺寸：水深取为h=5.0m。则厌氧池面积：A=V/h=1562.4/5=624.96m2，(取A为625m2)厌氧池直径：（取D=29m）\n考虑0.3m的超高，故池总高为H=h+0.3=5+0.3=5.3m。3.污泥回流量计算：回流比计算污泥回流量：3.6.2氧化沟本设计采用卡鲁塞尔氧化沟工艺：设计参数：取MLSS=4000mg/Lf=MLVSS/MLSS=0.7溶解氧浓度C=2.0mg/LXV=2800mg/L进水水质：BOD5=300mg/LNH3-N=12mg/LSS=1200mg/L磷酸盐（以P计）=2.5mg/L出水水质：BOD5=20mg/LNH3-N2mg/LSSmg/L设计计算1.脱氮：需氧化的氨氮量N1，氧化沟产生的剩余污泥中含氮率为12.4%，则用于生物合成的总氮量为：折合成每单位体积进水用于生物合成的氮量：则需要氧化的氨氮量N1=进水TKN—出水NH3-N—生物合成所需氮N0则脱氮量=进水TKN－出水TN－生物合成所需氮N0\n所需去除氮量：1.碱度校核：一般认为，剩余碱度达到100mg/L（以CaCO3计），即可保持，生物反应能够正常进行。每氧化1mgNH3-N需要消耗7.14碱度；每氧化1mgBOD5产生0.1mg碱度；每还原1mgNO-3-N产生3.57mg碱度。则剩余碱度：SALK1=原水碱度－硝化消耗碱度+反硝化产生碱度+氧化BOD5产生碱度=原水碱度－7.14×氧化总氮量+3.57×反硝化NO-3-N量+0.1×去除BOD5量＞100mg/L满足要求2.计算硝化菌的生长速率μn硝化所需的最小污泥平均停留时间θcm，取最低温度15C0，氧的半速常数KO2=2.0mg/l，PH=7.2因此，满足硝化最小污泥停留时间。选择安全系数计算氧化沟设计污泥停留时间。由于考虑对污泥部分的稳定，实际设计污泥龄，对应生长速率实际为：实际=1/30=0.033d-13.计算去除有机物及硝化所需的氧化沟的体积：污泥内源呼吸系数Kd取0.05d-1，污污泥产泥系数Y取0.5kgVSS/kg去除BOD5，则好氧区体积：\n1.计算反硝化所需求增加的氧化沟体积：如假设，反硝化时溶解氧的浓度DO=0.2mg/L，计算温度仍采用15oC，20oC反硝化速率rDN，取0.07mgNO3-N/(mgVSS.d)。则15oC时：则反硝化所需求增加的氧化沟体积：氧化沟总容积：氧化沟设计水力停留时间：2.确定氧化沟的工艺尺寸：设有效水深，超高取0.5m，则：氧化沟深度，中间分隔墙厚度为b'=0.25m。设氧化沟为2座，分为一组，则每座氧化沟体积为，即：每座氧化沟面积：单沟道宽度b=8m，则弯道部分面积为：直线部分面积：A2=A-A1=1190.6-322=869m2单沟直线长度：，取L=44m。3.需氧量的确定：速率常数K取0.22d-1，共2座氧化沟，分为1组，则氧化沟设计流量：，氧化沟\n为4000kg/d，则氧化沟需氧量为：如取水质修正系数，，压力修正系数，温度位20oC、25oC时饱和溶解氧浓度分别为、则标准状态需氧量：1.回流污泥量计算：根据物料平衡进水：式中QR—回流污泥量（m3/h）；XR—回流污泥浓度，根据公式：SVI为100，取1，XR=10000mg/L，其他符号同前则：回流比：2.每组沟剩余污泥量计算：\n3.7CASS反应池3.7.1设计说明CASS工艺是SBR工艺的发展，其前身是ICEAS，由预反应区和主反应区组成。预反应区控制在缺氧状态，因此提高了对难降解有机物的去除效果，与传统的活性污泥法相比，有以下优点：n建设费用低，省去了初沉池、二沉池及污泥回流设备。n运行费用低，节能效果显著。n有机物去除率高，出水水质好，具有良好的脱氮除磷功能。n管理简单，运行可靠，不易发生污泥膨胀。n污泥产量低，性质稳定，便于进一步处理与处置。3.7.2设计参数设计流量Q=15000m3/d=625m3/h=0.1736m3/s；进水COD=600mg/L，去除率为85%；BOD污泥负荷（Ns）为：0.1kgBOD/㎏MLSS；混合液污泥浓度为：X=4000mg/L；充水比为：0.32；进水BOD=225mg/L，去除率为92%。3.7.3设计计算3.7.3.1运行周期及时间的确定1.曝气时间式中：————充水比————进水BOD值，mg/l；\n————BOD污泥负荷，/㎏MLSS；X————混合液污泥浓度，mg/L。2.沉淀时间ts=Hλ+ε/u设曝气池水深H=5m，缓冲层高度=0.5m，沉淀时间为3.运行周期T设排水时间=0.5h,运行周期为T=ta+ts+=4.5+1.58+0.5=6.58h每日周期数：N=24/6.58≈4h3.7.3.2反应池的容积及构造1.反应池容积单池容积为反应池总容积为V=2Vi=2×2930=5860m3式中：N————周期数；————单池容积；\n————总容积；n————池数，本设计中采用2个CASS池；————充水比。2.CASS反应池的构造尺寸CASS反应池为满足运行灵活和设备安装需要，设计为长方形，一端为进水区，另一端为出水区。如图1-4所示为CASS池构造。图1-4CASS池结构示意图据资料，B：H=1～2，L：B=4～6，取B=10m,L=60m。所以=60×10×5=3000m3单池面积Si=Vi/H=3000/5=600m2CASS池沿长度方向设一道隔墙，将池体分为预反应区和主反应区两部分，靠近进水端为CASS池容积的10%左右的预反应区，作为兼氧吸附区和生物选择区，另一部分为主反应区。根据资料，预反应区长L1=（0.16～0.25）L，取L1=10m。3.连通口尺寸隔墙底部设连通孔，连通两区水流，设连通孔的个数为3个。连通孔孔口面积A1为：\n式中：Q————每天处理水量，；————CASS池子个数；U————设计流水速度，本设计中U=50m/h；————一日内运行周期数；A————CASS池子的面积，；————连通孔孔口面积，㎡；————预反应区池长，；————池内设计最高水位至滗水机排放最低水位之间的高度，；B————反应池宽，。=15000/2×4×600=3.1mA=（15000/2×50×3×24+10×10×3.1）/50=6.24m2孔口沿隔墙均匀布置，孔口宽度不宜高于1.0，故取0.9，则宽为6.93。3.7.3.3污泥COD负荷计算由预计COD去除率得其COD去除量为：600×85%=510mg/L则每日去除的COD值为：15000×510/1000=7650kg/d=式中：Q————每天处理水量，SU————进水COD浓度与出水浓度之差，mg/Ln————CASS池子个数X————设计污泥浓度，mg/LV————主反应区池体积，\n=15000×510/2×4000×5860=0.163.7.3.4产泥量及排泥系统1.CASS池产泥量CASS池的剩余污泥主要来自微生物代谢的增值污泥，还有很少部分由进水悬浮物沉淀形成。CASS池生物代谢产泥量为：式中：a————微生物代谢增系数，b————微生物自身氧化率，1/d根据啤酒废水性质，参考类似经验数据，设计a=0.83，b=0.05，则有：△X=（0.83-0.05/0.25）×15000×0.510=4820（kg/d）假定排泥含水率为98%，则排泥量为：Qs=△X/1000（1-P）=4820/1000（1-98%）=241（m3/d）2.排泥系统每池池底坡向排泥坡度i=0.01，池出水端池底设（1.0×1.0×0.5）m3排泥坑一个，每池排泥坑中接出泥管DN200一根。3.7.3.5需氧量及曝气系统设计计算1.需氧量计算根据实际运行经验，微生物氧化1kgCOD的参数取0.53，微生物自身耗氧参数取0.18，则一个池子需氧量为：=0.53×15000/2×510×10-3+0.18×4000×10-3×2930=9904kg/d则每小时耗氧量为：=413kg/h2.供气量计算温度为20度和30度的水中溶解氧饱和度分别为：\n，微孔曝气器出口处的绝对压力为：==式中：H————最大水深，空气离开主反应区池时的氧百分比为：式中：————空气扩散器的氧转移率，取15%值暴气池中混合液平均溶解氧饱和度按最不利温度为：温度为20℃时，暴气池中混合液平均溶解氧饱和度为：温度为20℃时，脱氧清水的充氧量为：\n=577×10.56/0.82（0.95×1.0×8.79-2.0）×1.024=897kg/h式中：————氧转移折算系数，一般取0.8～0.85，本设计取0.82；————氧溶解折算系数，一般取0.9～0.97，本设计取0.95；————密度，㎏/L，本设计取1.0㎏/L；C————废水中实际溶解氧浓度，mg/L；R————需氧量，㎏/L，为66.68㎏/L。暴气池平均供气量为：G=R0/0.3E△=897/0.3×0.15=19933kg/h=15452m3/h(空气密度为1.29㎏/)。每立方米废水供空气量为：15452×2/625=49.45m3每去除1kgCOD的耗空气量为：15452×2/625×0.510=25.22m3空气/kgCOD3.布气系统计算单个反应池平面面积为60×10，设2000个曝气器，则每个曝气器的曝气量=G/600=15452/2000=7.73/h。选择QMZM-300盘式膜片式曝气器。其技术参数见表1-5。QMZM-300盘式膜片式曝气器技术参数型号工作通气量服务面积氧利用率淹没深度供气量QMZM-3002～8m3/h·个0.5～1.0m2/h·个35%～59%4～8m4.25m3/h\n从鼓风机房出来一根空气干管，在两个CASS池设两根空气支管，每根空气支管上设46根小支管。两池共两根空气支管，92根空气小支管。气干管流速为15m/s，支管流速为10m/s，小支管流速为5m/s，则空气干管管径：0.85m,取DN850㎜钢管空气支管管径：，取DN300㎜钢管，空气小支管管径：，取DN150㎜钢管。4.鼓风机供气压力计算曝气器的淹没深度H=4.5m，空气压力可按下式进行估算：校核估算的空气压力值管道沿程阻力损失可由下式估算：式中：----------阻力损失系数，取4.4.取空气干管长为30m，则其沿程阻力损失=4.4×10-5×=0.18Kpa，h1=0.18Kpa取空气支管长为40m，则\n其沿程阻力损失=4.4×10-5×=0.3Kpa，h2=0.3Kpa取空气小支管长为16m,则其沿程阻力损失=4.4×10-5×=0.08Kpa，h3=0.08Kpa空气管道沿程阻力损失为设空气管道的局部阻力损失为=0.5KPa，则空气管路的压力总损失为：取膜片式微孔曝气器的最大压力损失为=2.9KPa，则鼓风机的供气压力为：＜58.8KPa。故鼓风机的供气压力可采用58.8KPa，选择一台风机曝气，则风机能力为G=50m3/min.5.鼓风机房布置选用两台DG超小型离心鼓风机，，供气量大时，两台一起工作，供气量小时，一用一备。DG超小型离心鼓风机规格如表1-6。表1-6DG超小型离心鼓风机流量50m3/min电动机形式TEFC压缩介质空气电动机功率75KW出口压力63.8KPa电动机电压220V轴功率52KW重量1t其占地尺寸为2016㎜×1008㎜，高为965㎜（含基础）。3.7.3.6CASS反应池液位控制CASS反应池有效水深为5米。\n排水结束是最低水位基准水位为5m,超高为0.5m,保护水深为0.5m,污泥层高度保护水深的设置是为了避免排水时对沉淀及排泥的影响。进水开始与结束由水位控制，曝气开始由水位和时间控制，曝气结束由时间控制，沉淀开始与结束由时间控制，排水开始由时间控制、排水结束由水位控制。3.7.3.7排出装置的选择每池排出负荷883m3/h=13.88m3/min选择XBS-1400型旋转式滗水器，其技术参数如表1-7。表1-7XBS-1400型旋转式滗水器技术参数型号流量（m3/h）堰长（m）总管管径(mm)滗水深度H（m）功率(KW)XBS-1400140016250<2.51.53.8接触消毒池与加氯间采用隔板式接触反应池设计参数：设计流量：Q=15000m3/d=0.1736m3/s（设1座）水力停留时间：T=0.5h=30min设计投氯量为：ρ＝2.0mg/L平均水深：h=2.0m隔板间隔：b=3.0m隔板数：n=6块设计计算1.加氯量：2.接触池容积：\n（取313m3）1.表面积：2.水流速度：3.隔板数为6，则廊道为7，则廊道总宽度：4.加氯池长度：（取L为8m）5.长宽比：6.每座加氯池实际体积：3.9污泥浓缩池设计计算：污泥含水率高，体积大，从而对污泥的处理、利用及输送都造成困难，所以对污泥进行浓缩。重力浓缩法是利用自然的重力沉降作用，使固体中的间隙水得以分离。重力浓缩池可分为间歇式和连续式两种，我们选用间歇式重力浓缩池。如所示：污泥浓缩池设计简图3.9.1浓缩污泥量的计算\n其中，—每日增长（排放）的挥发性污泥量（VSS），㎏/d；Q(Sa-Se)—每日的有机污染物降解量，㎏/d；Y—污泥产率，生活污水0.5-0.65，城市污水0.4-0.5；VXV----曝气池内，混合液中挥发性悬浮固体总量，㎏，XV=MLVSS；Kd——衰减系数，生活污水0.05-0.1，城市污水0.07左右取Y＝0.6，Kd＝0.08，Sa＝300mg/L，Se＝20mg/L,Q=15000m3/d，V=5600m3,则:XV=f×MLSS=0.75×2400/1000=1.8㎏/L剩余污泥量：采用间歇式排泥，剩余污泥量为476m3/d，含水率P1＝99.2％，污泥浓度为8.6㎏/m3；浓缩后的污泥含水率P2＝97％。3.9.2浓缩池各部分尺寸计算3.9.2.1浓缩池的直径采用两个圆形间歇式污泥浓缩池。有效水深h2取2m，浓缩时间取10h。则浓缩池面积则其污泥固体负荷为：浓缩池污泥负荷取50-100之间，故以上设计符合要求。采用一个污泥浓缩池.则污泥池直径：\n取D=12m。3.9.2.2浓缩污泥体积的计算则排泥斗所需体积为457×10/24＝190m33.9.2.3排泥斗计算：如上图，其上口半径其下口半径为1m，污泥斗倾角取45度，则其高h1=5m。则污泥斗容积：3.9.2.4浓缩池高度计算：H=h1+h2+h3=5+2+0.3=7.3m排泥管、进泥管采用D=300mm，排上清液管采用三根D＝100mm铸铁管。浓缩池后设储泥罐一座，贮存来自除尘池的新污泥和浓缩池浓缩后的剩余活性污泥。设计污泥停留时间为10小时，池深取2m，超高0.3m，缓冲层高度0.3m。直径12m。第四章构筑物高程计算\n4.1污水构筑物高程计算4.1.1污水流经各处理构筑物水头损失污水流经各处理构筑物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0.2UASB反应池1.0配水井0.2CASS反应池0.6调节池0.3集水井0.24.1.2高程确定进水管的标高是-2.5m，其余各建筑物的标高如下表各处理构筑物的水面标高及池底标高见表。各处理构筑物的水面标高及池底标高构筑物名称水面标高(m)池底标高(m)加超高后标高格栅前-2.5-2.9-2.2格栅后-2.652-2.9-1.952集水池5.40.006配水井50.005.5UASB4-24.5CASS3．5-1.54厌氧池3-23.5氧化沟1.5-22接触消毒池1-11.54.1.3污水管渠水头损失计算表\n污水管渠水头损失计算表名称流量（L/s）管径（㎜）坡度I(‰)流速V(m/s)管长(m)I·L出厂管---CASS1624000.8161.28200.01630.100.116CASS0.6CASS—UASB1624000.8161.28100.0082.690.120.128812502.431.656.00.01420.1240.138812502.431.652.00.0053.690.170.175UASB1.0UASB---配水井812002.532.572.00.0050.950.0440.0491624000.8161.28400.03330.0860.119配水井0.2调节池0.3调节池---集水井584000.8160.7740.01220.160.063集水井0.2格栅0.23.288