制糖工业废水处理工艺设计大学学位论文.doc 51页

'本科毕业设计第49页共49页1引言中国的淡水资源总量占全球水资源的6%，仅次于巴西、俄罗斯和加拿大，居世界第四位，但人均只有2200立方米，仅为世界平均水平的1/4，在世界上名列121位，是全球13个人均水资源最贫乏的国家之一，是一个干旱缺水严重的国家。到20世纪末，全国600多座城市中，已有400多个城市存在供水不足问题，其中比较严重的缺水城市达110个，全国城市缺水总量为60亿立方米。据监测，目前全国多数城市地下水受到一定程度的点状和面状污染，且有逐年加重的趋势。日趋严重的水污染不仅降低了水体的使用功能，进一步加剧了水资源短缺的矛盾，对中国正在实施的可持续发展战略带来了严重影响，而且还严重威胁到城市居民的饮水安全和人民群众的健康。所以，对于水的可持续利用成为国民发展的必要手段，其中对于污水的处理迫在眉睫，更是被提到重要的日程上来。对于关系到国计民生的食品行业，制糖产业一直占据着不可或缺的重要位置。但是“前门产糖，后门排污”却给环境带来了很大压力。从工业角度看，如果按年榨甘蔗3000万吨计算，全国制糖及其深加工过程中将产生约100万吨废糖蜜，约330万吨蔗渣，约310万立方米酒精废液。这样巨大的数字表明，如果对这些废物的处理不及时，排放到地表水体中，将会对我国的水资源产生很大的影响。对制糖废水进行处理后让其达标排放，可以大大减少向水体排放的污水量，减轻环境负担，实现环境效益与经济效益的统一[1]。制糖工业废水[2]是以甜菜或甘蔗为原料制糖过程中排出的废水，主要来自斜槽废水、榨糖废水、蒸馏废水、地面冲洗水等制糖生产过程和制糖副产品综合利用过程。我国甘蔗糖厂大多利用制糖生产的副产品糖蜜生产酒精，酒精生产过程中产生的废弃物废醪液为一种色度高（深褐色）、PH低（4.5左右）、污染物浓度高的酸性有机废水，废水中一般含有有机物和糖分，COD、BOD很高，是糖厂对水环境的主要污染源[3]。2设计依据及原则2.1设计依据2.1.1工艺设计主要法律、法规（1）《中华人民共和国水法》2002年08月（2）《中华人民共和国环境保护法》1989年12月 本科毕业设计第49页共49页（3）《中华人民共和国水污染防治法》1996年05月（4）《中华人民共和国大气污染防治法》2000年09月（5）《中华人民共和国环境噪声污染防治法》1996年10月（6）国务院31号令《关于环境保护若干问题的规定》（1996）（7）《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》1995年10月2.1.2工艺设计主要规范、标准（1）《给水排水设计手册》（2）其它国家相关规范、标准（3）《污水综合排放标准》GB8978-1996（4）《鼓风曝气系统设计规程》CECS97-97（5）《室外排水设计规范》GBJ14-87（1997年版）2.2设计原则（1）在污水处理工艺的采用上力求技术成熟、简单实用，保证运行与维护管理的方便性。（2）认真贯彻国家有关环境保护的各项方针政策，严格执行国家及地方环保法律法规，确保经处理后的外排污水水质达到国家有关标准要求。（3）污水处理工艺及设备选择应以排放标准为依据，选择工艺设备要求先进可靠，效率高，能耗低，操作维修简单方便，自动化程度高，能够降低废水运行成本。（4）设计中尽量选用低噪声的动力设备，适当采取消声、减震措施，防止产生噪声污染。（5）在高程布置上应尽量采用立体布局，充分利用地下空间。平面布置上要紧凑，以节省用地[4]。3工艺设计3.1设计范围及规模本设计只包括废水处理站的处理工艺、设备选型、及管网的设计。根据国内同行业污水来源和特征，本设计规模按日最大处理水量Q=6000m3/d设计。 本科毕业设计第49页共49页3.2污水处理站进、出水水质3.2.1进水水质污水中主要污染物及指标见表3.1表3.1主要污染物及指标排放量（m3/d）COD（mg/L）BOD5(mg/L)SS(mg/L)PH6000300015004006-73.2.2出水水质根据国家相关法律法规及行业特征，污水处理站出水水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）的一级B标准要求，具体指标见表3.2。表3.2出水水质标准排放量（m3/d）COD（mg/L）BOD5（mg/L）SS（mg/L）pH6000≤60≤20≤206-93.3工艺方案的确定3.3.1方案比选制糖废水中大量的污染物是溶解性的有机物、糖类、酒精等，这些物质具有良好的生物可降解性，处理方法主要是生物氧化法。有以下几种常用方法处理制糖废水[5]。3.3.1.1好氧处理工艺制糖废水处理主要采用好氧处理工艺，主要由普通活性污泥法、生物滤池法、接触氧化法和SBR法。传统的活性污泥法由于产泥量大，脱氮除磷能力差，操作技术要求严，目前已被其他工艺代替。近年来，氧化沟和SBR工艺得到了很大程度的发展和应用[6]。（1）氧化沟法1）Carrousel氧化沟Carrousel氧化沟使用定向控制的曝气和搅动装置，向混合液传递水平速度，从而使被搅动的混合液在氧化沟闭合渠道内循环流动。因此氧化沟具有特殊的水力学流态，既有完全混合式反应器的特点，又有推流式反应器的特点，沟内存在明显的溶解氧浓度梯度。 本科毕业设计第49页共49页普通Carrousel氧化沟的工艺中污水直接与回流污泥一起进入氧化沟系统。表面曝气机使混合液中溶解氧DO的浓度增加到大约2～3mg/L。在这种充分掺氧的条件下，微生物得到足够的溶解氧来去除BOD；同时，氨也被氧化成硝酸盐和亚硝酸盐，此时，混合液处于有氧状态。在曝气机下游，水流由曝气区的湍流状态变成之后的平流状态，水流维持在最小流速，保证活性污泥处于悬浮状态（平均流速>0.3m/s）。微生物的氧化过程硝耗了水中溶解氧，直到DO值降为零，混合液呈缺氧状态。经过缺氧区的反硝化作用，混合液进入有氧区，完成一次循环。该系统中，BOD降解是一个连续过程，硝化作用和反硝化作用发生在同一池中。由于结构的限制，这种氧化沟虽然可以有效的去处BOD，但除磷脱氮的能力有限。2）奥贝尔（Orbal）氧化沟奥贝尔（Orbal）氧化沟一般由三个同心椭圆形沟道组成，污水由外沟道进入，与回流污泥混合后，由外沟道进入中间沟道再进入内沟道，在各沟道循环达数百到数十次。最后经中心岛的可调堰门流出，至二次沉淀池。在各沟道横跨安装有不同数量水平转碟曝气机，进行供氧兼有较强的推流搅伴作用。外沟道体积占整个氧化沟体积的50%-55%，溶解氧控制趋于0.0mg/L,高效地完成主要氧化作用；中间沟道容积一般为25%-30%,溶解氧控制在1.0mg/L左右，作为“摆动沟道”，可发挥外沟道或内沟道的强化作用；内沟道的容积约为总容积的15%-20%，需要较高的溶解氧值（2.0mg/L左右）,以保证有机物和氨氮有较高的去除率。奥贝尔（Orbal）氧化沟特点：a、奥贝尔氧化沟具有较好的脱氮功能；b、奥贝尔氧化沟具有推流式和完全混合式两种流态的优点；c、外沟道的供氧量通常为总供氧量的50%左右，但80%以上的BOD可以在外沟道中去除；d、奥贝尔氧化沟采用的曝气转碟，其表面密布凸起的三解形齿结，使其在与水体接触时将污水打碎成细密水花，具有较高的充氧能力和动力效率。（2）SBR工艺SBR工艺具有以下优点：运行方式灵活，脱氮除磷效果好，工艺简单，自动化程度高，节省费用，反应推动力大，能有效防止丝状菌的膨胀。CASS工艺(循环式活性污泥法)是对SBR 本科毕业设计第49页共49页方法的改进。食品行业的废水一般无大的毒性,可生化性较好，所以采用CASS工艺比较适合。与传统活性污泥法相比，CASS法的优点是：a、工艺流程短，占地面积少。有机物去除率高，出水水质好。b、污泥产量低，污泥性质稳定。具有脱氮除磷功能，无异味。c、出水水质好，可回用于污水处理厂内的如绿化、浇地、等有关杂用用途。d、建设费用低，运转费用省，处理成本低：省去了初次沉淀池、二次沉淀池及污泥回流设备，建设费用可节省10-25%。e、设备安装简便，施工周期短，具有较好的耐水、防腐能力，设备使用寿命长，对原水的水质水量的变化有较强的适应能力，处理效果稳定。f、管理简单，运行可靠：污水处理厂设备种类和数量较少，控制系统比较简单，工艺本身决定了不发生污泥膨胀。所以，系统管理简单，运行可靠。g、处理工艺在国内外处于先进水平，设备自动化程度高，可用微机进行操作和控制。整个工艺运转操作较为简单，维修方便，处理厂内环境好。3.3.1.2水解—好氧处理工艺水解-好氧工艺开发的目的是针对传统的活性污泥工艺具有投资大、能耗高和运转费用高等缺点，试图采用厌氧处理工艺替代传统的好氧活性污泥工艺。水解（酸化）-好氧处理工艺中的水解（酸化）段和厌氧消化的目标不同，因此是两种不同的处理方法。水解（酸化）—好氧处理系统中的水解（酸化）段的目的，对于城市污水是将原水中的非溶解态有机物截留并逐步转变为溶解态有机物；对于工业废水处理，主要是将其中难生物降解物质转变为易生物降解物质，提高废水的可生化性，以利于后续的好氧生物处理。水解工艺的开发过程是从低浓度城市污水开始的，与高浓度废水的厌氧消化中的水解、酸化过程是不同的。在连续厌氧过程中水解、酸化的目的是为混合厌氧消化过程中的甲烷化阶段提供基质。水解酸化可以使制糖工业废水中的大分子难降解有机物转变成为小分子易降解的有机物，出水的可生化性能得到改善，这使得好氧处理单元的停留时间小于传统的工艺。与此同时，悬浮物质被水解为可溶性物质，使污泥得到处理。水解反应工艺式一种预处理工艺，其后面可以采用各种好氧工艺，如活性污泥法、接触氧化法、氧化沟和SBR等。制糖废水经水解酸化后进行接触氧化处理，具有显著的节能效果，COD/BOD 本科毕业设计第49页共49页值增大，废水的可生化性增加，可充分发挥后续好氧生物处理的作用，提高生物处理制糖工业废水的效率。因此，比完全好氧处理经济一些。采用水解池较之全过程的厌氧池（消化池）具有以下的优点。a、可生物降解性一般较好，从而减少反应的时间和处理的能耗。b、工艺仅产生很少的难厌氧降解的生物活性污泥，故实现污水、污泥一次性处理，不需要经常加热的中温消化池。c、不需要密闭的池，不需要搅拌器，不需要水、气、固三相分离器，降低了造价和便于维护。d、出水无厌氧发酵的不良气味，改善处理厂的环境。3.3.1.3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；厌氧生物处理过程能耗低，约为好氧处理工艺的10%～15%；；有机容积负荷高，所需反应器体积更小；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。在全社会提倡循环经济，关注工业废弃物实施资源化再生利用的今天，厌氧生物处理显然是能够使污水资源化的优选工艺。近年来，污水厌氧处理工艺发展十分迅速，各种新工艺、新方法不断出现，包括有厌氧接触法、升流式厌氧污泥床、档板式厌氧法、厌氧生物滤池、厌氧膨胀床和流化床，以及第三代厌氧工艺EGSB和IC厌氧反应器，发展十分迅速。厌氧法的缺点式不能去除氮、磷，出水往往不达标，由于制糖工业废水的特殊性质，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。升流式厌氧污泥床UASB(Up-flowAnaerobicSludgeBed，注：以下简称UASB）工艺由于具有厌氧过滤及厌氧活性污泥法的双重特点，作为能够将污水中的污染物转化成再生清洁能源——沼气的一项技术。对于不同含固量污水的适应性也强，且其结构、运行操作维护管理相对简单，造价也相对较低，技术已经成熟，正日益受到污水处理业界的重视，得到广泛的欢迎和应用。UASB工艺近年来在国内外发展很快，应用面很宽，在各个行业都有应用，生产性规模不等。UASB反应器与其他反应器相比有以下优点：a、不填载体，构造简单节省造价b、污泥浓度和有机负荷高，停留时间短c、沉降性能良好，不设沉淀池，无需污泥回流 本科毕业设计第49页共49页d、污泥床不填载体，节省造价及避免因填料发生堵赛问题e、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f、UASB内设三相分离器，通常不设沉淀池，被沉淀区分离出来的污泥重新回到污泥床反应区内，通常可以不设污泥回流设备。g、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。实践证明，它是污水实现资源化的一种技术成熟可行的污水处理工艺，既解决了环境污染问题，又能取得较好的经济效益，这样具有双重效益的技术具有广阔的应用前景。3.3.1.4不同处理系统的技术经济分析综上所述，通过对不同处理技术的优缺点、经济特点进行比较，列出表3.3。表3.3不同处理方法的技术、经济特点比较处理方法主要技术优缺点、经济特点好氧工艺生物接触氧化法采用两级接触氧化工艺，可防止高糖含量废水引起污泥膨胀现象；但需要填料过大，不便于运输和装填，且污泥排放量大氧化沟工艺简单，运行管理方便，出水水质好，但污泥浓度高，污水停留时间长，基建投资大，曝气效率低，对环境温度要求高SBR法占地面积小，机械设备少，运行费用低，操作简单，自动化程度高；但还需曝气能耗，污泥产量大。厌氧好氧工艺水解—好氧技术节能效果显著，且BOD/COD值增大，废水的可生化性能增加，可缩短总水力停留时间，提高处理效率，剩余污泥量少UASB—好氧技术技术上先进可行，投资小，运行成本低，效果好，可回收能源，产出颗粒污泥产品，由一定收益；操作要求严从表中可以看出厌氧—好氧联合处理在制糖工业废水处理方面有较大优势，CASS池与UASB正好有缺互补，故对于本设计中所涉及到的制糖废水来说，厌氧—好氧处理技术无疑是最佳的选择。因此，本设计采用UASB-CASS的组合处理工艺，确保污水能够达标排放[7]。3.3.2工艺流程3.3.2.1污水处理工艺流程见图3.13.3.2.2流程介绍 本科毕业设计第49页共49页厂区生产过程中产生的污废水首先经过格栅除去较大的漂浮物，然后进入集水池，经过提升泵的提升，废水进入初沉池将比重较大的悬浮颗粒去掉，这里主要去除SS，经调节池进入UASB反应器进行厌氧反应。接着通过中间水池的调节，废水进入CASS反应池进行好氧反应，主要去除COD等污染物。处理后达标的污水通过滗水器排除CASS池。反应产生的剩余活性污泥、初沉池污泥以及UASB反应器中产生的污泥经过污泥浓缩池浓缩后，通过污泥泵打入污泥脱水间进行脱水。由于污泥中的有害物质少，干污泥可以再利用[8]。污水处理工艺流程图详图见附图——水初1废水集水池初沉池泥饼外运提升泵上清液风机水封沼气罐调节池中间水池格栅排放污泥浓缩池滤液回流CASS池UASB池污泥脱水间贮泥池图3.1污水处理工艺流程4工艺设计说明4.1构筑物设计说明4.1.1格栅格栅用以去除废水中较大的悬浮物、漂浮物、纤维物质和固体颗粒物质，以保证后续处理单元和水泵的正常运行，减轻后续处理单元的处理负荷，防止阻塞排泥管道。本设计设中格栅一个。初步拟定格栅间尺寸：L×B×H=2.2m×0.54m×0.75m采用机械清渣，选型为GH-800型链式旋转格栅除污泥机[9]4.1.2集水池与提升泵房 本科毕业设计第49页共49页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。设一座集水池，采用钢筋砼结构。集水池与泵房合建，集水池在泵房下面，采用全地下式[10]。集水池尺寸：L×B×H=5.25m×4m×3.3m提升泵房作为水泵的构筑物，面积比集水池要大，在地面建起。提升泵房尺寸：L×B×H=9m×8m×5m污水泵：选择125WQ130-15-11型污水泵5台，四用一备，见表4.1表4.1125WQ130-15-11型污水泵性能项目参数项目参数流量130m3/h口径125mm扬程15m效率62%转速1460r/min功率11KW4.1.3初沉池沉淀池的处理对象主要是悬浮物质（SS），设计其去除率约为75%左右，同时可去除部分BOD5（约占总BOD5的20%～30%，主要为悬浮性BOD5），可改善生物处理构筑物的运行条件并降低BOD5负荷。由于本工程的处理量较小，所以采用平流式沉淀池。设计采用4座池子。初沉池的尺寸为L×B×H=21.6m×5m×3m。4.1.4调节池工业废水的水量和水质随时间的变化幅度较大，为了保证后续处理构筑物或设备的正常运行，用调节池进行均衡调节，缓冲瞬时排放的高浓度废水，同时使生产废水进行内部中和反应，从而降低运行成本，保证后继反应系统的稳定运行。水力停留时间HRT=5(h)调节池的有效水深h=5.5(m)水面超高取0.5m调节池的尺寸为：L×B×H=15m×15m×6m4.1.5UASB（升流式厌氧污泥床）反应池UASB反应器是进行废水处理的主要构筑物之一，对高浓度的废水进行厌氧发酵，去除大部分的有机污染物。废水经沉淀去除废水中的悬浮物后，进入UASB( 本科毕业设计第49页共49页上流式厌氧污泥床)进行厌氧处理，通过在UASB池中培养厌氧菌，分解水中的有机物，其COD去除率可达80%以上。厌氧处理采用高效的升流式厌氧污泥床，具有容积负荷高、污泥产量小、效果稳定、能耗低等特点。一方面降低了后续好氧生化处理的负荷，减少了运行费用；另一方面回收沼气，可作为能源回用于锅炉燃烧，降低了煤耗[11]。本设计方案的UASB采用中温操作设计。数量：2座，设计处理能力6000m3/d；每座池体尺寸：L×B×H=16m×10m×7.5m设计参数：设计容积负荷为。沼气储存设备选用500m3钢板水槽内导轨湿式贮气柜1个。4.1.6中间水池取水力停留时间HRT=5(h)中间水池的有效水深h=5.5(m)水面超高取0.5m中间水池的尺寸为：L×B×H=15m×15m×6m4.1.7CASS反应池废水经UASB厌氧处理后还不能达到国家排放标准，尚需进行深度处理。由于废水中的COD浓度还比较高，必须通过好氧生物降解废水中的有机物。为保证好氧处理效果，采用CASS处理工艺。CASS工艺(循环式活性污泥法)是对SBR方法的改进。该工艺简单，占地面积小，投资较低；有机物去除率高，出水水质好，具有脱氮除磷的功能，运行可靠，不易发生污泥膨胀，运行费用省[12]。设计采用CASS池四座。工作过程分为曝气、沉淀、滗水、闲置四个过程。有关设计参数如下：污水进水量6000m3/d；水温为20℃左右进水COD＝480(mg/L)；BOD5＝169(mg/L)；COD＝70(mg/L)污泥负荷Ls=0.1kgBOD/kgMLSS·d反应池池数N=2座反应池水深H＝5(m)活性污泥界面以上最小水深＝0.5(m)MLSS浓度CA＝3500(mg/L) 本科毕业设计第49页共49页水深5m；保护高0.5m曝气时间3h；每天运行周期4次每周期运行时间6h初步拟定CASS反应池（外形）尺寸40m×10m×6m曝气系统拟采用膜片式微孔曝气器。鼓风机选用两台DG超小型离心鼓风机。滗水器选型为XBS-300型旋转式滗水器4.1.8污泥处理说明(1）污泥浓缩主要用于降低污泥中的空隙水，因为空隙水占污泥水分的70%，是降低要经稳定、脱水处置过程或者投放的污泥的体积，污泥含固率的提高，将大幅度减小污泥体积，降低污泥后续处理费用，故污泥浓缩是污泥减容的主要方法。污泥浓缩的方法有重力浓缩、气浮法浓缩和离心法浓缩三种。因为重力浓缩由于装置简单，所需动力小等优点被广泛采用。所以本设计采用的是重力浓缩的方法。污泥浓缩池数量：2座设计参数：L×B=7.5m×7.5m(2）机械脱水机械脱水的方法是转筒离心机、板框压滤机、带式压滤机和真空过滤机。本设计采用的是带式压滤机，其具有处理量大、基建费用少、占地少、工作环境卫生、自动化程度高等优点，带式压滤脱水机受污泥负荷波动的影响小，还具有出泥含水率较低且工作稳定启耗少、管理控制相对简单、对运转人员的素质要求不高等特点。同时，由于带式压滤脱水机进入国内较早，已有相当数量的厂家可以生产这种设备。在污水处理工程建设决策时，可以选用带式压滤机以降低工程投资，国内新建的污水处理厂大多采用带式压滤脱水机压滤机型号：DYD-1000型带式压榨过滤机4.1.9鼓风机房鼓风机房内设鼓风机3台，2用1备。鼓风机房的尺寸设计为：L×B×H=14m×10m×5.5m 本科毕业设计第49页共49页4.2污水处理站总体布置4.2.1污水厂平面布置污水处理厂平面布置直接影响污水厂占地面积大小，运行是否安全可靠、管理与检修是否方便及厂区环境卫生状况等多项问题。布置的原则[13]：(1)平面布置必须按室外排水设计规范所规定的各项条款进行设计。(2)如有远期规划，应按远期规划作出分期建设的安排。(3)总体布置因根据厂内各建筑物的功能和流程要求，结合厂址地形，气候与地质条件等因素，并考虑便于施工、操作与运行管理，力求挖填土方平衡，并考虑扩建的可能性，留有适当的扩建余地。通过技术经济比较来确定。(4)各个构筑物的布置应紧凑，节省占地，缩短连接管线，同时还应考虑到敷设管线、闸阀等附属设备、构筑物地基的相互影响以及施工、操作运行与检修方便，构筑物之间必须留有5～10m的间距。污水处理构筑物应尽可能的集中布置并单独组合，以利于安全并便于管理。本设计的平面布置见附图——水初2。4.2.2污水厂高程布置污水厂的高程布置的主要任务是确定各处理构筑物和泵房标高，确定处理构筑物之间连接管渠的尺寸和标高，通过计算确定各部位的水面标高。布置原则：(1)为了使污水与污泥在各构筑物间按重力流动或至少减少提升次数，以减少提升设备与运行费用，必须精确计算各个构筑物之间的水头损失，避免不必要的水头损失。此外，还应该考虑污水厂扩建时预留的贮备水头。(2)进行水力计算时，应选择距离最长，损失后最大的流程，并按最大的设计流量计算，当有两个以上并联运行构筑物时，应考虑某一构筑物故障时其余构筑物须负担全部流量的情况。必须留有充分的余地，防止水头不够发生涌水。并应考虑土方平衡，避免出现分配不均现象。(3)还应注意污水流程与污泥流程的配合，尽量减少需提升的污泥量，污泥脱水间、浓缩池等高程确定，应注意其污水能自流入其它构筑物的可能性，考虑污泥处置设施排出的污水能自流流入泵站集水池和其他污水处理构筑物。 本科毕业设计第49页共49页(5)补充说明：经计算得出的有关尺寸在绘图时可能会有些改变，以图纸标注尺寸为主。本设计的高程布置结果见附图——水初3。5设计计算5.1格栅5.1.1参数选取（1）格栅过栅流速一般采用0.6～1.0m/s（2）格栅前渠道内的水流速度，一般采用0.4～0.9m/s（3）格栅倾角，一般采用45～60°，人工清渣的格栅倾角小时较省力，但占地多（4）通过格栅的水头损失，一般采用0.08～0.15m（5）格栅间工作台两侧过道宽度不应小于0.7m（6）机械清渣不小于0.2m本次设计选取中格栅；栅条间隙e=20(mm)；栅前水深h=0.3(m)；过栅流速v=0.8(m/s)；安装倾角a=60°[14]。设计流量Q=6000(m3/d)=250(m3/h)=0.0694(m3/s)5.1.2设计计算（1）栅条间隙数（n），取n=14条验算：，符合要求。（2）栅槽有效宽度（B）设计采用圆钢为栅条，即S=0.02(m)(m)（3）进水渠道渐宽部分长度设进水渠道内的流速为0.7m/s进水渠道宽取B1=0.3(m)渐宽部分展开角 本科毕业设计第49页共49页（4）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度（5）过栅水头损失（6）栅槽总高度(H)取栅前渠道超高h2=0.3(m)栅前槽高H1=h+h2=0.6(m)H=h+h1+h2=0.3+0.15+0.3=0.75(m)（7）栅槽总长度（L）（8）栅渣量：取W1=0.07，KZ=1.2则具体设计见图5.1[15]图5.1格栅设计草图 本科毕业设计第49页共49页用机械清渣，根据栅槽宽度B选型为GH-800型链式旋转格栅除污泥机。见表5.1表5.1GH－800型链式旋转格栅除污泥机项目参数项目参数格栅宽度800mm有效栅宽500设备总宽1090mm电动机功率kw0.75～2.2有效间隙20mm安装角度60°～80°5.2集水池与提升泵房5.2.1集水池的计算5.2.1.1参数选择：设计水量Q=6000(m3/d)=250(m3/h)=0.0694(m3/s)=69.4(L/s)选择集水池泵房合建式，考虑选用三台水泵（两用一备），则每台水泵的容量为34.7L/s。5.2.1.2集水池容积采用相当于一台水泵运行30min的容量：有效水深采用H=3(m),超高取0.3m则集水池面积F=63/3=21(m2)集水池的尺寸：宽取4m,长为21/4=5.25(m)。5.2.2泵房设计5.2.2.1设计参数设计水量Q=6000(m3/d)=250(m3/h)=0.0694(m3/s)=69.4(L/s)一台泵的流量为34.7L/s5.2.2.2设计计算（1）总扬程的确定经过格栅的水头损失为0.15m，估计所需最高水位3m集水池最低工作水位于所需提升最高工作水位之间的高差为：△H=（2）出水管水头损失总出水管Q=69.4(L/s)，选用管径DN250，查表得v=1.41(m/s) 本科毕业设计第49页共49页,1000i=9.91,一根出水管，Q=34.7(L/s)，选用管径DN200，v=1.1(m/s),1000i=8.6设管总长为40m，局部损失占沿程的30%，则总损失为：H=（3）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=4.5+0.5+1.5+1.0=7.5(m)取8m（4）选泵选择125WQ130-15-11型污水泵五台，四用一备，其性能见表5.2表5.2125WQ130-15-11型污水泵性能项目参数项目参数流量130m3/h口径125mm扬程15m效率62%转速1460r/min功率11KW5.3初沉池5.3.1进出水水质进出水水质要求见表5.3表5.3进出水水质项目CODBODSS进水水质/(mg/L)30001500400去除率/%202575出水水质/(mg/L)240011251005.3.2设计计算：5.3.2.1池子总面积(表面负荷取)5.3.2.2沉淀部分有效水深(取t＝1.5h) 本科毕业设计第49页共49页5.3.2.3沉淀部分有效容积5.3.2.4池长（流速v取4mm/s）5.3.2.5池子总宽度5.3.2.6池子个数，（宽度取b＝5m）5.3.2.7校核长宽比(符合要求)5.3.2.8污泥部分所需总容积V已知进水SS浓度=400(mg/l)初沉池效率设计75％，则出水SS浓度设污泥含水率98％，两次排泥时间间隔T=2d，污泥容重5.3.2.9每格池污泥所需容积V’5.3.2.10污泥斗容积V1，5.3.2.11污泥斗以上梯形部分污泥容积V25.3.2.12污泥斗和梯形部分容积5.3.2.13沉淀池总高度H取8m 本科毕业设计第49页共49页5.4调节池5.4.1参数选取已知Q=6000(m3/d)=250(m3/h)；取水力停留时间HRT=5(h)；调节池的有效水深h=5.5(m)；水面超高取0.5m。5.4.2设计计算5.4.2.1调节池有效容积V=QT=250×5=1250m35.4.2.2调节池水面面积5.4.2.3调节池的长度取调节池宽15m，长15m，池的实际尺寸为：长×宽×高=15m×15m×6m=1350m3。5.4.2.4调节池的提升泵设计流量Q=35L/s,静扬程为68.5-59.5=9.0m。总出水管Q=70L/s，选用管径DN250，查表得v=1.43m/s,1000i=9.91,设管总长为50m，局部损失占沿程的30%，则总损失为：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=9.0+0.64+1.5+1.0=12.14m取13m。选择150QW-180-15-15型污水泵三台，两用一备，其性能见表5.4表5.4150QW180-15-15型污水泵性能项目参数项目参数流量50L/s电动机功率15KW扬程15m电动机电压380V转速1460r/min出口直径150mm轴功率4.96KW泵重量280kg效率65% 本科毕业设计第49页共49页5.5UASB反应池5.5.1参数选取经过对同类工业废水用UASB反应器处理运行结果的调查，已知常温条件下（20～25℃）条件下UASB反应器沼气表现产率为0.5m3/kgCOD（去除），污泥的表现产率为0.1kgMLSS/kgCOD(去除)，厌氧污泥可实现颗粒化，其设计最大流量Q=6000m3/d=250m3/h。其中在沉淀池COD与BOD的去除率以20%、25%计，具体数值见表5.5表5.5进出水水质要求项目CODBODSS进水水质(mg/L)24001125100去除率(%)808530出水水质(mg/L)480169705.5.2设计计算5.5.2.1UASB反应器结构尺寸设计计算（1）UASB反应器的有效容积（包括沉淀区和反应区）设计容积负荷为进出水COD浓度，E=0.8式中Q——设计最大处理流量C0——进出水COD浓度E——去除率NV——容积负荷（2）UASB反应器的形状和尺寸。工程设计反应器2座，横截面积为矩形。1）反应器有效高为则 本科毕业设计第49页共49页池子横截面积：单池横截面积：2）池子从布水均匀性和经济性考虑，矩形长宽比在2：1以下较合适。设池长，则宽，设计中取单池截面积：设计反应器总高，其中超高单池总容积：单池有效反应容积：单个反应器实际尺寸：反应器总池面积：反应器总容积：总有效反应容积符合有机负荷要求。UASB反应器体积有效系数：在70%-90%之间符合要求。5.5.2.2UASB反应器构造的确定UASB反应器采用矩形,三相分离器由上下两层重叠的三角形集气罩组成,构成6个分离单元，采用穿孔管进水配水,采用明渠出水。本工程设计中，UASB反应器的构造断面如图5.2所示，图5.2UASB反应器构造断面示意图5.5.2.3三相分离器设计 本科毕业设计第49页共49页三相分离器沉淀区的沉淀面积即为反应器的水平面积,则沉淀区的表面负荷率为:，满足要求。根据图3—5，设上下三角形集气罩斜面水平夹角为55°，取保护高度h1=0.5(m)，下三角形高h3=1.2(m)，上三角形顶水深h2=0.5(m)，单元三相分离器宽b=2.67(m)，b3=0.35(m)则有：下三角形集气罩回流之间缝隙上升流速v1的计算为：,则v1为：上三角形集气罩回流缝的水流上升流速v2的计算为：，则a2为控制断面，可以满足v1＜v2＜2.0m/h的条件，具有较好的固液分离要求。因为上三角下端C至下三角形斜面和垂直距离CE=b3sin55°=0.35×0.819=0.29(m)BC=CE/sin35°=0.29÷0.5736=0.51(m)BD=BC/sin55°=0.62(m)取AB=0.4(m)，上三角形集气罩的位置即可确定，其高h4为：已知上三角形集气罩顶的水深为0.5m则上下三角形集气罩在反应器内的位置已经确定，如下图5.3所示。图5.3单元三项分离器计算草图三相分离区总高度： 本科毕业设计第49页共49页式中：—集气罩以上的覆盖水深，取0.5m；则：UASB总高度H=7.5(m)，沉淀区高2.37m，污泥床高2.6m,悬浮区高2.53m，超高0.5m。根据已确定的三相分离器构造，还应该校核一下气液分离的条件是否符合要求。沿AB方向水流的速度va可用下式计算：设气泡的直径dg=0.01(cm)，在常温（20℃）下，取ρ1=1.03(g/cm3)，ρg=1.2×10-3(g/cm3)，v=0.0101(cm2/s)（按净水取值），β=0.95。μ=0.0101×1.03=0.0104g/(cm·s)，由于废水的μ一般比净水的μ大，可取废水的μ为0.02g/(cm·s)，则根据前面的结果有：，，则可满足>的要求，可以脱除直径等于或大于0.01cm的气泡。5.5.2.4进水分配系统的考虑（1）采用穿孔管配水，进水管总管径取200mm，流速约为0.95m/s。每个反应器设10根d150mm的穿孔管。每两根管之间的中心矩为1.5m，配水孔径采用φ15mm，孔距为1.5m，每个孔的服务面积为1.5×1.5=2.25m2,孔径向下，穿孔管中心距反应器为0.25m，每个反应器共有60个出水孔，采用连续进水，每个孔的流速为[16]： 本科毕业设计第49页共49页则进水部分水头损失为：，查表得=1.06，（2）布水孔孔径共设置布水孔60个，出水流速u选为2.2m/s，则孔径为（3）验证常温下，容积负荷（Nv）为：6.0kgCOD/(m3·d)；产气率为：0.3m3/kgCOD；需满足空塔水流速度uk≤1.0m/h,空塔沼气上升流速ug≤1.0m/h。空塔水流速度符合要求。空塔气流速度符合要求。5.5.2.5出水系统的设计考虑（1）出水槽设计对于每个反应池，有6个单元三相分离器，出水槽共有6条，槽宽0.3m。①单个反应器流量②设出水槽口附近水流速度为0.2m/s，则槽口附近水深取槽口附近水深为0.25m，出水槽坡度为0.01；出水槽尺寸11m×0.3m×0.25m；出水槽数量为6座。（2）溢流堰设计①出水槽溢流堰共有12条（6×2），每条长11m，设计900三角堰，堰高50mm，堰口水面宽b=60mm。每个UASB反应器处理水量69.4L/s,查知溢流负荷为1-2L/（m·s），设计溢流负荷 本科毕业设计第49页共49页f=1.8L/（m·s），则堰上水面总长为：。三角堰数量：个，每条溢流堰三角堰数量：633/12=53个。一条溢流堰上共有53个100mm的堰口，53个110mm的间隙。②堰上水头校核每个堰出流率：按900三角堰计算公式，堰上水头：③出水渠设计计算反应器沿长边设一条矩形出水渠，6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。渠口附近水深以出水槽槽口为基准计算，出水渠渠深：0.25+0.289=0.54m，出水渠长取15m，出水渠尺寸为15m×0.8m×0.54m，向渠口坡度0.001。④UASB排水管设计计算选用DN300钢管排水，充满度为0.6，管内水流速度为5.5.3.6沼气收集系统设计计算（1）沼气产量计算①沼气主要产生于厌氧阶段，设计产气率取总产气量：则单个UASB反应器产气量：②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6根集气管，每根集气管内最大流量 本科毕业设计第49页共49页根据资料，集气室沼气出气管最小直径d=100(mm),本设计中取100mm③沼气主管：每池6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，单池沼气主管道坡度为0.5%。则单池沼气主管内最大气流量：，充满度设计值为0.8,则流速：④两沼气池管内最大气流量：取D=250(mm);充满度0.6流速5.5.3.7排泥系统设计（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：。（2）产泥量计算厌氧生物处理污泥产量取：0.07kgMLSS/kgCOD①UASB反应器总产泥量式中：△X——UASB反应器产泥量，kgVSS/d；R——厌氧生物处理污泥产量，kgVSS/kgCOD；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=806.4/0.8=1008kgSS/d单池产泥△Xi=△X/2=1008/2=504kgSS/d③污泥含水率为98%，当含水率＞95%，取，则污泥产量 本科毕业设计第49页共49页单池排泥量④污泥龄（3）排泥系统设计在UASB三相分离器下0.5m和底部400mm高处，各设置一个排泥口，取排泥管径为DN250，共两个排泥口，每天排泥一次。池子底部设放空管，管径为d=250（mm）。5.5.2.8水封罐水封罐一般设于消化反应器和沼气柜或压缩机房之间，起到调整和稳定压力，兼作隔绝和排除冷凝水之用。UASB反应中大集气罩中出气气体压力为p1=1.0(mH2O),小集器罩中出气气体压力为p2=2.5(mH2O)，则两者气压差为故水封罐中该收气管的水封深度差为1.5mH2O。沼气柜压力p400mmH2O，取为0.4mmH2O，则在忽略沼气管路压力损失时，水封罐所需最大水封为取水封罐总高度为H=2.5(m)水封罐直径1800mm，设进气管DN100钢管四根，出气管DN150钢管一根，进水管DN520钢管一根，放空管DN50钢管一根，并设液面计。5.5.3.9气水分离器气水分离器起到对沼气干燥作用，选用Φ500mm×H1800mm，钢制气水分离器两个，串联使用。气水分离器中预装钢丝填料，在各级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、压力表及温度计。5.5.3.10沼气柜容积确定日产沼气量3456m3，则沼气柜容积应为平时产气量的3h体积来确定[17]，即选用钢板水槽内导轨湿式贮气柜1个（C—1416A）。 本科毕业设计第49页共49页5.5.3.11UASB的其他设计考虑（1）取样管设计在池壁高度上设置若干个取样管，用以采取反应器内的污泥样，以随时掌握污泥在高度方向上的浓度分布情况，在距反应器底1.1~1.2m位置，沿池壁高度上设置4根，沿反应器高度方向各管相距0.8m，水平方向各管相距2.0m。取样管选用DN100mm的钢管，取样口设于距地面1.1m处，配球阀取样。（2）检修①人孔：为便于检修，在UASB反应器距地坪1.0m处设置直径700mm的人孔一个。②风：为防治部分容重过大的沼气在UASB反应器内聚集，影响检修和发生危险，检修时可向UASB反应器中通入压缩空气，因此在UASB一侧预埋压缩空气管（由鼓风机房引来）。（3）防腐措施厌氧反应器腐蚀比较严重的地方是反应器的上部，此处无论是钢材或是水泥都会被损坏，因此，UASB反应器应重点进行顶部的防腐处理。本次设计中，反应器上部2m以上池壁用玻璃钢防腐，三相分离器所有裸露的碳钢部位用玻璃钢防腐。5.6中间水池5.6.1参数选取已知Q=6000(m3/d)=250(m3/h)；取水力停留时间HRT=5(h)；中间水池的有效水深h=5.5(m)；水面超高取0.5m。5.6.2设计数据取中间水池宽度为15m，长为15m池的实际尺寸为：长×宽×高=15m×15m×6m=1350m3。选择150QW-180-15-15型污水泵三台，两用一备，其性能见表5.6表5.6150QW180-15-15型污水泵性能项目参数项目参数流量50L/s电动机功率15KW扬程15m电动机电压380V转速1460r/min出口直径150mm轴功率4.96KW泵重量280kg 本科毕业设计第49页共49页效率65%5.7CASS反应池5.7.1设计参数设计参数见表5.7表5.7CASS池进出水参数项目CODBODSS进水水质(mg/L)48016970去除率(%)909075出水水质(mg/L)4816.920设计流量Q=6000(m3/d)=250(m3/h)=0.0694(m3/s)；BOD污泥负荷（Ns）为：0.1kgBOD/㎏MLSS；混合液污泥浓度为：X=3500(mg/L)；充水比为：5.7.3设计计算5.7.3.1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)；————BOD污泥负荷，(kgBOD/㎏MLSS)；X————混合液污泥浓度，(mg/l)。（2）沉淀时间 本科毕业设计第49页共49页设曝气池水深H=5(m)，缓冲层高度，则沉淀时间为：（3）运行周期T设排水时间td=0.5h则运行周期为每日周期数：N=24/6=45.7.3.2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式中：N————周期数；————单池容积；————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。据资料，B：H=1～2，L：B=4～6，取B=10(m),L=47(m)所以=47×10×5=2350(m3)单池面积CASS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=9m。 本科毕业设计第49页共49页预反应区又分为生物选择区和兼性厌氧区，容积比为1：5生物选择区长1.5m，兼性厌氧区长7.5m（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n为3个。连通孔孔口面积A1为：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=50(m/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，m；————池内设计最高水位至滗水机排放最低水位之间的高度，m；B————反应池宽，m。孔口沿隔墙均匀布置，孔口宽度不宜高于1.0m，故取0.9m，则宽为2.8m。（4）进水管位于反应池中上部，进水管径取DN250。于池底设置放空管，管径取DN300。5.7.3.3污泥COD负荷计算由预计COD去除率得其COD去除量为： 本科毕业设计第49页共49页则每日去除的COD值为：=式中：Q————每天处理水量，SU————进水COD浓度与出水浓度之差，(mg/L)n————CASS池子个数X————设计污泥浓度，(mg/L)V————主反应区池体积，5.7.3.4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，kgVSS/kgCODb————微生物自身氧化率，(l/d)根据糖厂废水性质，参考类似经验数据，设计a=0.83，b=0.05，则有：假定排泥含水率为98%，则排泥量为：（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 本科毕业设计第49页共49页排泥坑一个，每池排泥坑中接出泥管DN200一根。5.7.3.5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a1取0.53，微生物自身耗氧参数b1取0.18，则一个池子需氧量为：=0.53×6000/2×432×10-3+0.18×3500×10-3×2344=2164(kg/d)则每小时耗氧量为：（2）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：，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： 本科毕业设计第49页共49页式中：————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，90.2(㎏/l)暴气池平均供气量为：(空气密度为1.29㎏/)。每立方米废水供空气量为：每去除1kgCOD的耗空气量为：（3）布气系统计算单个反应池平面面积为40×10，设384个曝气器，则每个曝气器的曝气量=G/450=2412/384=6.1(m3/h)。选择QMZM-300盘式膜片式曝气器。其技术参数见表5.8。表5.8QMZM-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 本科毕业设计第49页共49页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44根小支管。两池共两根空气支管，88根空气小支管。空气干管流速v1为15m/s，支管流速v2为10m/s，小支管流速v3为5m/s，则空气干管管径：,取DN350㎜钢管空气支管管径：，取DN120㎜钢管，空气小支管管径：，取DN60㎜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，则其沿程阻力损失取空气支管长为40m，则其沿程阻力损失取空气小支管长为16m,则其沿程阻力损失空气管道沿程阻力损失为 本科毕业设计第49页共49页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=2.9(KPa)，则鼓风机的供气压力为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=50（m3/min）。（5）鼓风机房布置选用三台DG超小型离心鼓风机，两台工作，一台备用。DG超小型离心鼓风机规格如表5.9所示。表5.9DG超小型离心鼓风机项目参数项目参数流量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14m×10m，高为5.5m（含基础）。5.7.3.6CASS反应池液位控制CASS反应池有效水深为5米。排水结束是最低水位基准水位h2为5m,超高hc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。 本科毕业设计第49页共49页5.7.3.7排出装置的选择每池排出负荷选择XBS-300型旋转式滗水器，其技术参数如表5.10。表5.10XBS-300型旋转式滗水器技术参数型号流量（m3/h）堰口宽（m）总管管径(mm)滗水深度H（m）功率(KW)XBS-300300-4203250<2.50.555.8污泥处理计算5.8.1贮泥池的计算5.8.1.1设计参数：设置一座贮泥池废水处理过程产生的污泥来自以下几部分：沉淀池：Q1=50(m3/d)含水率97%UASB反应器：Q2=50.4(m3/d)含水率98%；CASS反应器：Q3=70.2(m3/d)含水率98%；总污泥量为：Q=Q1+Q2+Q3=50+50.4+70.2=170.8(m3/d)贮泥时间为6h，则池容为：5.8.1.2贮泥池的尺寸：其贮泥池设计为长方形，其尺寸定为5.8.2污泥浓缩池5.8.2.1参数选取固体负荷（固体通量）M一般为10～35kg/m3d，取M=32kg/m3d=1.3kg/m3h；浓缩时间取T=24h；设计污泥量Q=170.8(m3/d)；浓缩后污泥含水率为96%；浓缩后污泥体积(m3/d) 本科毕业设计第49页共49页5.8.2.2设计计算（1）池子边长根据要求，浓缩池的设计横断面面积应满足：A≧Qc/M式中：Q——入流污泥量，(m3/d)；M——固体通量，kg/m3·d；C——入流固体浓度kg/m3。入流固体浓度（C）的计算如下：W1=Q1×1000×(1-98%)=1000(kg/d)W2=Q2×1000×(1-98%)=1008(kg/d)W3=Q3×1000×(1-98%)=1332(kg/d)那么，Qc=++=1000+1008+1332=3340(kg/d)C=3340/170.8=20(kg/m3)浓缩后污泥浓度为：=3340/85.4=39(kg/m3)浓缩池的横断面积为：A=Qc/M=3340/32=104(m2)设计两座正方形浓缩池，每座边长B=7.5(m)则实际面积A=7.5×7.5×2=112.5(m2)，符合要求。（2）池子高度取停留时间HRT=24(h)，有效高度h1=1.5(m)超高h2=0.5(m)，缓冲区高h3=0.5(m)。 本科毕业设计第49页共49页则池壁高：H1=h1+h2+h3=2.5m（3）污泥斗污泥斗下锥体边长取3.75m，污泥斗倾角取50°则污泥斗的高度为：h2=3.65×sin50°=2.8m污泥斗的容积为：采用机械泵吸泥，池子总高度：H=2.5+2.8=5.3m5.8.3污泥脱水间5.8.3.1设计参数浓缩后污泥含水率为96%；浓缩后污泥体积：(m3/d)压滤时间取T=（4h）；设计污泥量Q=85.4(m3/d)；压滤后污泥含水率为75%。5.8.3.2污泥体积压滤后污泥含水率为75%；压滤后污泥体积：(m3/d)5.8.3.3机型选取选取DYD-1000型带式压榨过滤机，其工作参数如表5.11表5.11DYD-1000型带式压榨过滤机工作参数项目参数项目参数滤带宽度（mm）1000压榨脱水面（m2）5.0滤带线速度（r/min）0.8-5.5电机总功率（KW）2.85涨紧工作压力（MPa）1.0-1.8主机外形尺寸（mm）3000×1800×2040纠偏工作压力（MPa）1.5重量（kg）4700重力脱水面积（m2）3.5泥饼含水率（%）70-80 本科毕业设计第49页共49页6高程设计计算6.1污水高程计算6.1.1污水流经各构筑物的水头损失污水流经各构筑物的水头损失见表6.1表6.1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集水池0.15中间水池0.2初沉池0.25CASS反应池0.6调节池0.36.1.2污水管渠水头损失计算污水管渠水头损失计算见表6.2表6.2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—CASS69.44000.8160.55170.01430.10.114CASS0.6CASS—中间水池69.44000.8610.5550.0042.40.070.074中间水池69.40.20中间水池—UASB69.44000.8160.55100.0092.520.110.118UASB69.41.0UASB—调节池69.44002.530.5580.020.960.050.07353002.430.5070.0172.000.1250.142353002.430.502.50.0063.690.190.196调节池69.40.3调节池—初沉池69.44000.8160.55100.0091.50.140.149初沉池0.25初沉池—集水池69.42500.8161.4280.0072.10.150.157集水池69.40.15格栅69.40.20∑h3.72 本科毕业设计第49页共49页6.1.3高程确定UASB处的地坪标高为64m，按结构稳定原则确定池底埋深为-1.5m，然后根据各处理构筑物之间的水头损失推求其它构筑物的设计水面标高，调节池设计成地下式，确定水面标高为64m，从调节池到UASB经过提升泵提升。经过计算各污水处理构筑物的设计水面标高见表6.3[20]。表6.3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)构筑物名称水面标高(m)池底标高(m)进水管63.0062.50调节池64.0058.50格栅前63.0062.40UASB68.5062.50格栅后62.8562.25调节池64.0058.50集水池62.8559.85中间水池63.5061.50初沉池63.8560.85CASS67.262.26.2污泥高程计算6.2.1污泥管道水头损失管道沿程损失管道局部损失式中：————污泥浓度系数————局部阻力系数D————污泥管管径L————管道长度v————管内流速查表知污泥含水率98%时，污泥浓度系数 本科毕业设计第49页共49页=80，污泥含水率为96%时，污泥浓度系数=62。连接管道水头损失见表6.4。表6.4污泥管道水头损失计算表管渠及构筑物名称流量（L/s）管渠设计参数水头损失（m）D(㎜)V(m/s)L(m)CASS—集泥池0.812001.0360.170.20.37UASB—集泥池0.5832501.0650.250.310.56沉淀池—集泥池0.5792001.0750.450.520.97集泥池—浓缩池1.9723001.030.030.220.34池浓缩池—脱水机房12501.040.030.200.236.2.2污泥处理构筑物的水头损失当污泥以重力流排出池体时，污泥处理构筑物的水头损失以各构筑物的出流水头计算，浓缩池一般取1.5m,CASS与UASB取1.2m。6.2.3污泥高程布置从CASS——集泥池推得，集泥池井水位66.5-0.37-1.2=64.93m从UASB——集泥池推得，集泥池水位69-0.56-1.2=67.24m从沉淀池——集泥池推得，集泥池水位64.35-0.56-1.2=62.59m从集泥池——浓缩池推得，浓缩池水位66.4-0.34-1.5=64.56m集泥池液位确定为64m，浓缩池液位确定为66m，中间加污泥提升泵房提升污泥。集泥井设在污泥提升泵房下部。污泥处理各构筑物标高见表6.5[21]。表6.5污泥处理各构筑物标高构筑物名称水面标高池底标高集泥池6461.8浓缩池6664.57技术经济分析建设项目经济评价分析是项目可行性研究的有机组成部分和重要内容，是项目决策科学化的重要手段。污水处理工程项目可以通过经济合理评价选择最佳设计和投资方案，起到预测投资风险，提高投资利润率的作用。同时也可以从宏观的角度考察项目对国民经济的净效益，借以鼓励或抑制某行业项目的发展，已达到资源合理配置。 本科毕业设计第49页共49页7.1设备投资设备投资估算见表7.1。表7.1设备投资估算表序号名称单位数量金额（万元）1机械格栅台2152污水提升泵台11253曝气器材204鼓风机台365滗水器台2266搅拌机台46.87污泥泵台25.38带式压滤脱水机台2409沼气柜个11010螺旋输送机台26.411其他管件、电器3012设备费用估算190.57.2土建投资土建投资估算见表7.2表7.2土建投资估算表序号名称材料数量价格（万元）1污水处理工程395.6①格栅间砖混2座5.6②集水池与泵房钢筋混凝土1座15③平流沉砂池钢筋混凝土4座21.5④调节池钢筋混凝土1座14.7⑤UASB反应池钢筋混凝土2座124⑥中间水池钢筋混凝土1座14.8⑦CASS反应池钢筋混凝土2座2002污泥处理工程41.9①贮泥池砖混1座11.5②污泥浓缩池钢筋混凝土2座18.4 本科毕业设计第49页共49页序号名称材料数量价格（万元）③污泥脱水间砖混1座123其他建筑93.5①综合楼砖混2座75②仓库砖混1座7.5③门卫室砖混1座0.8④鼓风机房与配电室砖混1座10.2土建费用估算5317.3总投资总投资估算见表7.3。表7.3工程总投资估算序号项目取费标准金额（万元）1设备费190.52土建费5313不可预见费5%36直接费用总计757.54设计费6%465安装费设备费×8%166调试培训费6%467营业税6%468间接费用154工程投资总计911.58经济效益分析8.1成本估算①年工人工资及附加费用：1.0×12=12万元(每人每年1.0万/（人·年）)②年运转电费：每小时平均耗电40KW，年用电费用取26万元③年固定资产折旧：平均折旧费为25.5万元④年维修费用：5万元⑤年运行成本：8万元合计年运行费用76.5万元，则处理每立方米污水成本为0.51元。 本科毕业设计第49页共49页8.2效益分析该污水处理厂使城市污水经二级处理后，出水水质低于《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）的一级B标准要求，出水可直接作为农业灌溉用水或经深度处理后作为工业用水水源和生活杂用及景观用水等，将发挥良好的环境效益和社会效益。9环境保护、建筑防火和职业安全防护9.1环境保护9.1.1污水本污水处理厂的采用UASB+CASS处理工艺处理后，处理后的出水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）的一级B标准要求，故出水可直接排入水体。9.1.2污泥剩余污泥经浓缩机浓缩、消化池消化、脱水机房脱水后，含水率可降为65%以下，可作为农肥使用，也可用于填坑，或者直接送到垃圾站填埋[12]。9.1.3厂区绿化本污水处理站内的绿化风格与原污水处理厂保持一致。在化验室、维修间、仓库、传达室等经常有人工作和生活的地区，以及在各处理构筑物之间都设有一定宽度的绿化隔离带。9.2建筑防火厂区内因为设有污泥池，有可能产生易燃易爆的气体-甲烷，故应注意防火防爆[12]。本设计主要采用了以下措施：（1）区中部设消火栓，其消防半径为50米，能保证厂区灭火的需要；（2）各构筑物内均安装一定数量的灭火器；（3）采用防爆电机、防爆灯等来达到实时监控的目的。9.3职业安全防护为了保证厂内职工的安全和健康，本设计主要采用了以下几项职业安全防护措施：（1）因本设计中处理构筑物多为非封闭水池，而且池深较深，故所有池体上的走道板两侧均设置栏杆，隔一定距离挂救生圈。并规定上池规则，如：无保护措施时，不可单人上池进行操作等。 本科毕业设计第49页共49页（2）为了防止污水在处理过程中产生的废气危害工人健康，各构筑物内应保证通风良好，设一定的通风装置，并且应满足《工业企业设计卫生标准》。（3）在噪声较大的区域采取隔离噪声的措施。（4）在转动装置上配置防护罩，危险设施应按相应的规范处理。（5）考虑到污水处理厂在发生突然事故时全部停止运转的可能性，需要设置超越管线。主要机械设备考虑备用，厂区供电采用双电源，厂区设置必要的消防、报警设施。（6）厂在运行前应制定并建立严格的安全法规，以确保处理厂正常运行。 本科毕业设计第49页共49页结论本工程设计规模为6000m3/d，设计中严格依照国家有关法律法规及相关的规范标准执行通过查阅相关资料，积极吸收国内外先进的污水处理技术和设备，综合考虑了所处理污水的特征及相关水文地质条件，大大优化了工艺流程，采用了占地少、运行效果好的“厌氧UASB+好氧CASS”的组合处理工艺，使COD的去除率达到了98%，BOD的去除率达到了98.6%，SS的去除率达到了95%。处理后的污水达到了《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2002）一级B的标准要求。本工程总投资911.5万元，吨水的处理成本为0.51元，厂区总占地面积为7200m2。本工程的实施能够大大减少糖厂排污对环境产生的影响，保护了环境。不但能缓解城市污水处理厂的运行压力，还能够为糖厂节省大量的排污费用。排出的污水经过深度处理即可回用，为社会节约了大量宝贵的水资源。在处理污水过程中产生的沼气资源还能为糖厂创收。本工程具有良好的环境效益、经济效益和社会效益。 本科毕业设计第49页共49页致谢经过一个学期的时间，本次毕业设计已经基本完成，在这里我衷心的感谢我的指导教师——冯素敏老师。她的无私帮助让我在这次毕业设计中获益匪浅，交上了一份满意的毕业答卷！由于我进行的是工业废水处理站的设计，以前接触的较少，所以在设计过程中遇到了很多不懂和不理解的地方，在每次小组开会的时候要拿很多细节的东西去询问冯老师，老师不顾工作的疲劳，耐心、细致的给我指导，使我很快掌握了一些关于制糖废水处理工艺的相关资料，为设计的顺利进行提供了很好的条件。在每次开会时冯老师还给我提出了很多的宝贵意见，为此，我对尊敬的指导老师表示深深地谢意！本次毕业设计是我大学四年所学知识的回顾与总结，我从指导老师那里学到了许多的常规设计方法、设计思想，并懂得了在做设计中如何去查资料与应用资料。了解了本专业各方面的设计课题与设计方法，这次设计使我的知识面更加广阔与完整，收获颇多。在冯老师的耐心指导和自己的努力下，我完成了毕业设计任务，达到了毕业设计的教学要求。在这里，再次的感谢冯老师的辛勤栽培与其他同学的热情帮助。 本科毕业设计第49页共49页参考文献1王成华．糖厂废水的综合治理．甘蔗糖业，2001(04)2文泉．糖厂废水及废醪液资源化技术路线的研究．水资源保护．1994(04)3林桂珍．甜菜糖厂生产废水对环境的污染及其治理途径．山西食品工业．1994(01)4于尔捷，张杰．给水排水工程快速设计手册2．北京：中国建筑工业出版社，20035孙力平．污水处理新工艺与设计计算实例．北京：科学出版社，2001(07)6高俊发，王社平．污水处理厂工艺设计手册．北京：化学工业出版社，20037北京市市政工程设计研究院．给水排水设计手册．第11册，城镇排水．中国建筑工业出版社，20048张自杰．排水工程（下册）．第四版．北京：中国建筑工业出版社，20009中国市政工程华北设计研究院．给水排水设计手册．第12册，器材与装置．中国建筑工业出版社，200210韩洪军．污水处理构筑物设计与计算．哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，200211韩洪军，杜茂安．水处理工程设计计算．北京：中国建筑工业出版社，200612Baruah,A.K.,Sharma,R.N.,Borah,G.C.,1993.ImpactofsugarmillanddistilleryeffluentsonwaterqualityofriverGelabil,Assam.IndianJEnviron.Health35(4),288–29313曾科．污水处理厂设计与运行．北京：化学工业出版社，2002(02)14雷乐成．水处理新技术及工程设计．北京：化学工业出版社，200115上海市政工程设计研究院．给水排水通用标准图集．北京：中国建筑工业出版社，200016王凯军，左剑恶，等．UASB工艺的理论与工程实践．北京：中国环境科学出版社，200017张杰等．水工业工程设计手册—水工业工程设备．北京：中国建筑工业出版社，200018Armstrong,J.,Armstreong,W.,1998.Phragmiteaustralis–Apreliminarystudyofsoil-oxidizingsitesandinternalgastransportpathway.NewPhytol.108,373–382 本科毕业设计第49页共49页19PrapaSohsalam,SuntudSirianuntapiboon，BioresourceTechnology99(2008)5610–561620雷乐成．水处理新技术及工程设计．北京：化学工业出版社，200121化学工业出版社．水处理工程典型设计实例．北京：化学工业出版社，2002 本科毕业设计第II页共Ⅱ页目录1引言12设计依据及原则12.1设计依据12.2设计原则23工艺设计23.1设计范围及规模23.2污水处理站进、出水水质33.3工艺方案的确定34工艺设计说明84.1构筑物设计说明84.2污水处理站总体布置125设计计算135.1格栅135.2集水池与提升泵房155.3初沉池165.4调节池185.5UASB反应池195.6中间水池275.7CASS反应池285.8污泥处理计算366高程设计计算396.1污水高程计算396.2污泥高程计算407技术经济分析41 本科毕业设计第II页共Ⅱ页7.1设备投资427.2土建投资427.3总投资438经济效益分析438.1成本估算438.2效益分析449环境保护、建筑防火和职业安全防护449.1环境保护449.2建筑防火449.3职业安全防护44结论46致谢47参考文献48附图污水处理站工艺流程图——水初1污水处理站总平面布置图——水初2污水处理站管线平面布置图——水初3UASB反应池设计图——水初4UASB池底配水平面图——水初5CASS反应池平面图——水初6CASS反应池剖面图——水初7调节池设计图——水初8污泥浓缩池设计图——水初9'