1000t╱d屠宰场废水处理工艺设计 82页

'昆明理工大学设计（论文）专用纸10000t/d屠宰废水处理工艺设计学校：昆明理工大学学院：环境科学与工程学院专业：环境工程学生姓名：张婧瑶学号：200910801445指导教师：刘树根日期：2013年3月—2013年6月 昆明理工大学设计（论文）专用纸Thedesignof10000t/dslaughterwastewatertreatmentprocessSchool:KunmingUniversityofScienceandTechnologyAcademy:EnvironmentalScienceandEngineeringInstituteSpecialty:EnvironmentalEngineeringCandidate:JingyaoZhangStu.No:200910801445Supervisor:ShugenLiuDate:Marh,2013-June,2013 昆明理工大学设计（论文）专用纸10000t/d屠宰废水处理工艺设计摘要：本次设计任务为10000t/d屠宰废水处理工艺设计。鉴于屠宰废水水量较大，皮毛、油脂等杂质多，CODCr、BOD5、氨氮较高等特点，经过多种方案比选，最终确定以ABR+CASS组合工艺为主体的设计方案。废水经格栅、隔油沉淀池预处理后进入ABR反应器，部分污染物得到去除；之后在CASS反应池中微生物作用下发生硝化、反硝化反应，达到生物脱氮除磷的效果，废水中的CODCr、BOD5、氨氮、SS等污染物负荷大幅度降低；经后续消毒处理后，最终出水达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级标准。关键词：屠宰废水10000t/dABRCASS2 昆明理工大学设计（论文）专用纸AbstractThedesignproposalisthewastewatertreatmentprocessdesignforthedesignflowof10000t/dofaslaughterhousewastewatertreatmentplant.Becauseofthedesignofthelargeamountofwaterslaughterhousewastewater,containingfur,oilandotherimpurities,CODCr,BOD5,ammoniaandotherindicatorshighercharacteristic,throughmulti-programcomparison,thefinalfeasibleandexcellenttoABR+CASScombinationprocessasthemaindesign.Wastewaterthroughthegrill,fromthegreasesedimentationtanktotheABRreactor,organicmatterunderanaerobicmicroorganismsareanaerobicdecomposition,somepollutantshavegotremoved.Undertheactionofmicroorganismsnitrification,nitrification,denitrificationandphosphorusremovalcompleted,wastewaterCODCr,BOD5,ammonia,SSandotherpollutionloadgreatlyreducedintheCASSreactioncell,makingthefinaleffluentdisinfectiontreatmentfollow-uptoachieve"IntegratedWastewaterDischargeStandard"(GB8978-1996)astandard.Keywords:Slaugherhousewastewater10000t/dABRCASS2 昆明理工大学设计（论文）专用纸目录前言1第1章绪论21.1屠宰废水的水量水质情况21.2屠宰废水处理概况2第2章10000T/D屠宰废水处理方案的确定42.1工程概况42.2确定废水处理方案42.2.1处理方案的设计原则42.2.2屠宰废水的常规处理技术42.2.3厌氧工艺选择52.2.4好氧工艺的选择82.2.5ABR+CASS工艺102.3屠宰废水处理工艺设计112.3.1设计依据及标准112.3.2设计原则112.3.3屠宰废水处理工艺流程122.4.4工艺原理及流程说明13第3章主要构筑物及建筑物设计143.1设计流量143.2进水管道设计计算143.3格栅设计153.3.1设计参数153.3.2设计计算163.4泵房设计203.4.1水泵设计223.4.2吸压水管路实际水头损失的计算233.4.3选泵243.5集水池253.5.1集水池形式253.5.2集水池容积计算253.6平流沉淀隔油池253.7ABR反应器的设计计算283.7.1反应器体积计算293.7.2反应器高度302 昆明理工大学设计（论文）专用纸3.7.3配水系统设计313.7.4气体收集装置313.7.5反应器各隔室落差设计313.7.6反应器有效容积核算313.7.7水封高度323.7.8排泥设备323.7.9排泥量计算：323.8CASS反应池的设计计算333.9紫外线消毒工艺计算463.9.1设计参数473.9.2设计计算483.10污泥处理系统计算493.10.1污泥浓缩池503.10.2设计参数513.10.3浓缩池设计计算523.10.4污泥输送管道543.11污泥脱水机房543.11.1进入真空转鼓过滤机污泥量553.11.2机械选型56第4章污水厂平面和高程布置584.1平面布置原则584.1.1平面布置特点584.1.2构筑物布置原则584.1.3厂区道路布置594.1.4厂区绿化要求594.2电气自控设计594.3污水处理厂的高程布置604.3.1高程计算的基本原则604.3.2高程布置时的注意事项614.3.3污水高程计算614.3.4污泥高程计算63第5章附属建筑设计655.1生产管理用房655.2行政办公用房655.3化验室655.4仓库655.5绿化用地665.6传达室662 昆明理工大学设计（论文）专用纸5.7其他66第6章构筑物一览表676.1主要构筑物一览表676.2附属构筑物一览表67第7章工程概算及效益分析687.1计算依据687.2污水厂项目总投资687.2.1第一部分费用687.2.2第二部分费用687.2.3第三部分费用687.3污水厂处理成本估算70第8章结论与体会72参考文献：742 昆明理工大学设计（论文）专用纸前言随着我国经济快速发展，人民生活水平得到不断的提高和改善，人们对肉类的消费促进了养殖业、肉类屠宰加工业的大规模发展，屠宰业所产生的废水成为我国重要的工业污染源。屠宰业生产耗水量较大，排放的废水是主要的含脂类废水之一，有机物污染物浓度高、杂质多，含有大量的血污、脂类，悬浮物（油块、毛发、肉屑、食料、粪便等），废水呈褐红色，具有较强的腥臭味。由于屠宰废水有机悬浮物含量高，易腐败，排入水体会消耗水中的溶解氧，容易污染环境，引起生态系统破坏。长期以来给我国的生态环境带来了巨大的压力，影响了我国地表水的水质。若不经处理直接排放，极容易会影响地表水的水体质量，增加其有机污染及氨氮负荷，同时其中含有的动物残体等还会滋生大量蚊蝇及细菌病菌，危害生态健康及安全[1]。为此，根据国家环境保护部的要求和规划，对屠宰行业的废水必须进行严格的处理，处理后出水水质必须达到中华人民共和国标准《肉类加工工业水污染物排放标准》（GB13457-92）中的畜类一级标准后排放。本次毕业设计采用ABR+CASS组合工艺，此工艺运行管理方便、处理效果较为稳定、基建投资和运行费用较低。通过设计能够熟悉并掌握相关工艺的理论知识与具体运用，污水处理厂的设计原理、方法和步骤，污水厂设计的基本流程及各构筑物的设计方法。2 昆明理工大学设计（论文）专用纸前言随着我国经济快速发展，人民生活水平得到不断的提高和改善，人们对肉类的消费促进了养殖业、肉类屠宰加工业的大规模发展，屠宰业所产生的废水成为我国重要的工业污染源。屠宰业生产耗水量较大，排放的废水是主要的含脂类废水之一，有机物污染物浓度高、杂质多，含有大量的血污、脂类，悬浮物（油块、毛发、肉屑、食料、粪便等），废水呈褐红色，具有较强的腥臭味。由于屠宰废水有机悬浮物含量高，易腐败，排入水体会消耗水中的溶解氧，容易污染环境，引起生态系统破坏。长期以来给我国的生态环境带来了巨大的压力，影响了我国地表水的水质。若不经处理直接排放，极容易会影响地表水的水体质量，增加其有机污染及氨氮负荷，同时其中含有的动物残体等还会滋生大量蚊蝇及细菌病菌，危害生态健康及安全[1]。为此，根据国家环境保护部的要求和规划，对屠宰行业的废水必须进行严格的处理，处理后出水水质必须达到中华人民共和国标准《肉类加工工业水污染物排放标准》（GB13457-92）中的畜类一级标准后排放。本次毕业设计采用ABR+CASS组合工艺，此工艺运行管理方便、处理效果较为稳定、基建投资和运行费用较低。通过设计能够熟悉并掌握相关工艺的理论知识与具体运用，污水处理厂的设计原理、方法和步骤，污水厂设计的基本流程及各构筑物的设计方法。2昆明理工大学设计（论文）专用纸第1章绪论1.1屠宰废水的水量水质情况屠宰行业一直是用水量和排水量较大的部门之一，据不完全统计，我国屠宰及肉类加工企业每天排放废水量约700万吨左右。各屠宰场受不同因素的影响，其废水排放量存在较大差异。废水的产生量与加工对象、数量、生产工艺、生产管理水平等直接相关，也与生产季节（淡、旺季）及每天的不同时段等因素有着明显的关系[2]。典型的生猪屠宰每头产生的废水量约为0.3~0.7吨，牛屠宰每头产生的废水量约为1.0~1.5吨。屠宰废水的成分较为复杂，水中悬浮物浓度高，油脂含量高，水呈红褐色并有明显腥臭味，有机物浓度超过国家排放标准几十倍甚至上百倍，属于较高浓度的有机废水。屠宰废水水质具有以下特点：(1)CODCr浓度高，通常平均浓度都在1500mg/L左右；(2)有机物含量高，动物蛋白质丰富，突出表现为氨氮含量很高；(3)油脂丰富，废水中的动植物油浓度可达数十到数百mg/L；(4)废水中的固体杂质较多，废水含有大量的动物残体、毛发等固体杂质[3]。1.2屠宰废水处理概况在预处理方面，主要通过设置格栅和隔油池来去除屠宰废水中含有的血污、油脂、碎肉、畜毛、未消化的食物及粪便。废水生化处理方面，上世纪八十、九十年代由于厌氧技术在该行业的研究应用较少，主要以传统活性污泥法为主，导致能耗及运行成本较高，且容易出现污泥膨胀等故障。经过一段时间的发展，出现了现行的厌氧与好氧工艺相结合的处理工艺，厌氧工艺主要有UASB法、水解酸化等，好氧工艺主要有SBR、MBR、接触氧化法等。后续处理方面，主要是出水消毒和污泥的处理，通常按一般污水处理方式进行。我国现阶段典型的处理工艺流程如下图所示。75 昆明理工大学设计（论文）专用纸图1-1屠宰肉类加工废水常规处理工艺流程图75 昆明理工大学设计（论文）专用纸第2章10000t/d屠宰废水处理方案的确定2.1工程概况设计的屠宰废水流量为10000t/d，要求废水经处理后，排放标准按照国标《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级标准执行。进出水指标如下：表2-1屠宰废水进/出水水质指标指标CODCrBOD5SSpHTNNH3-N油脂进水（mg/L）1500800900(6-9)180150110出水（mg/L）1002070(6-9)—15202.2确定废水处理方案2.2.1处理方案的设计原则1)工艺合理，运行稳定，处理效率高；2)管理操作简便，维护费用低；3)寿命长，方便检修；4)能耗、运行费用低，节省成本和场地。2.2.2屠宰废水的常规处理技术2.2.2.1化学法用于处理屠宰废水的化学法主要有水解、混凝沉淀等，此法通常作为废水的预处理，有时也用于废水的最终处理。（1）碱性水解和酶水解：该法使用碱性物质或酶水解以减少废水中的脂肪颗粒，常作为屠宰废水的预处理技术。通常采用石灰、NaOH、胰脂肪酶、细菌酶等，其中石灰法经济实用，但同时会产生大量废渣；用NaOH进行预处理时，控制质量浓度在150~30075 昆明理工大学设计（论文）专用纸mg/L范围内，可使平均脂肪颗粒降至处理前的73±7%。用胰脂肪酶进行预处理效果最佳，可使脂肪颗粒粒径最大降到处理前的60±3%。用细菌酶处理，细菌酶的使用量较多时才能达到明显的水解效果。但用碱性水解处理屠宰废水会导致pH值出现波动，难以控制，使后续生物氧化法工艺难以正常运行。（2）混凝处理：常用的混凝剂有铝盐、铁盐等，其中采用聚合硫酸铁混凝处理屠宰废水效果较好。为减少铝盐的使用量，也可用聚合氯化铝(PAC)和聚乙烯铵混合作为混凝剂。混凝法处理废水处理成本低，低温下具有较好的处理效果。此法多用于处理浓度较低的废水，或作为高浓度废水预处理，以降低后续的生物处理负荷[4]。2.2.2.2生物法：分为好氧生物处理及厌氧生物处理。好氧生物处理主要去处对象为废水中溶解的、胶体状态的有机污染物，其作用原理主要是通过微生物的代谢作用予以转化和稳定，达到无害化。厌氧生物处理是创造厌氧微生物所需要的营养条件和环境条件，利用厌氧微生物来分解废水中的有机物并产生甲烷和二氧化碳等末端产物。（1）活性污泥法：利用活性污泥的生物凝聚、吸附和氧化作用，以分解去除污水中的有机污染物。其优点是曝气池内微生物、各环境要素分布均匀，传质效率高且投资省；但排泥量较大，污泥龄较短，不能满足高效硝化的需求，因此不能实现高效脱氮，且可能引起污泥膨胀等问题。（2）生物膜法：生物膜是由高度密集的好氧菌、厌氧菌、兼性菌、真菌、原生动物以及藻类等组成的生态系统，是利用附着生长于某些固体物表面的微生物（即生物膜）进行有机污水处理的方法。与活性污泥技术相比，生物膜法的主要优点有：较长的污泥龄，适于世代周期较长的硝化菌的生长；溶解氧在生物膜上呈梯度分布，为不同微生物生态结构和代谢提供了条件；污水处理效率高、占地面积相对较小、抗冲击性强。但生物填料易发生堵塞、氧接触效率低。2.2.3厌氧工艺选择厌氧生物处理法主要用于处理高浓度有机废水，利用厌氧微生物的代谢过程，在无需氧气的情况下把有机物转化为水和CH475 昆明理工大学设计（论文）专用纸等无机物和少量的细胞物质，是一种低成本的、可回收能源物质的处理技术。与好氧法相比，厌氧法在获得同样高的BOD去除率条件下具有成本低，产生的淤泥少、稳定、易脱水，占地面积小，操作方便，等优点。但常用的UASB、AF、ASBR等高效厌氧反应器受废水中悬浮固体及其油脂、脂肪浓度的影响较大。如果废水中含有的氨氮浓度较高，或者厌氧分解有机物过程产生的氨氮较高时，厌氧处理出水通常难以达到既定的排放标准。因此，厌氧处理一般需与好氧处理单元有机结合[5]。高效厌氧反应器通过强化传质和提高污泥浓度的高效厌氧反应器可在短时间内得到良好的去除效果，与传统厌氧消化池相比其优势体现在负荷能力高、水力停留时间短、占地小等方面。国内外应用于屠宰废水的主要工艺有[6]：上流式厌氧污泥床(UASB)、厌氧滤池（AF）、厌氧折流反应器（ABR，AnaerobicbaffledReacter）、厌氧流化床（AFB）、厌氧固定膜反应器（AFFR）、内循环反应器（IC）等。几种典型厌氧反应器情况对比见表2-2。表2-2几种典型厌氧反应器的特性比较反应器名称特点不足厌氧滤器基于生物固定化原理，负荷比厌氧法高2~3倍易堵塞，需要大量填料，成本高厌氧流化床惰性填料表面附着微生物来保持污泥，在水流和气流作用下，微粒状填料流态化，加速混合和传质，克服AF易堵塞的缺点难以保证稳定的流态化，需要单独的预酸化器和大量回流水来保证较高的上升流速，能耗大，成本高UASB污泥颗粒化保证了高浓度的污泥，有机负荷高，水力停留时间短，无填料和污泥回流，无需搅拌装置，成本低反应器内存在短流现象，初次启动时间长，三相分离器复杂ABR多次折流，水利条件好；构造设计简单，不需特殊的气固液三相分离器；能在高负荷下有效地截留生物固体和进水中的SS；启动容易，能在不同条件和隔室中形成性能不同的颗粒污泥对于高浓度有机废水，第一格负荷过高，容易酸化ABR反应器内设置若干竖向导流板，将反应器分隔成串联的几个反应室，每个反应室都可视作一个相对独立的上流式污泥床系统，废水进入反应器后沿导流板上下折流前进，依次通过每个反应室的污泥床，废水中的有机基质通过与微生物充分的接触而得以去除。借助于废水流动和所产CH4的上升作用，反应室中的污泥上下运动，但是由于导流板的阻挡和污泥自身的沉降性能，污泥在水平方向的流速极其缓慢，从而大量的厌氧污泥被截留在反应室中。75 昆明理工大学设计（论文）专用纸图2-1各种构造的ABR反应器ABR反应器（图2-1）运用挡板构造在反应器内形成多个独立的反应器，实现了分相多阶段缺氧，其流态以推流为主，对冲击负荷及进水中的有毒物质具有很好的缓冲适应能力，还具有不短流，不堵塞，无需搅拌和易启动的特点。ABR反应器在结构上可看作是多个UASB的简单串联，但水流形态不同于UASB的完全混合式反应器，因上下折流板的阻挡和分隔作用使水流在不同隔室中呈完全混合态但整个反应在水平方向则为推流态。这种流态保证了反应器的容积利用率，提高了处理效果，促进了运行的稳定性，且所需的反应器容积较单个完全混合式的反应器容积低。UASB反应器与ABR反应器的比较见图2-3。ABR反应器因具有结构简单、污泥截留能力强、稳定性高、对高浓度有机废水，特别是对有毒、难降解废水处理中有特殊的作用而引起了人们的广泛关注。表2-3UASB反应器与ABR反应器的比较75 昆明理工大学设计（论文）专用纸UASB[7]ABR水利条件完全混合式流态完全混合与推流相结合的复合型流态生物固体截留能力进水悬浮物含量有限制（4000~5000mg/L），浓度过高会影响处理工艺，负荷高低会引起污泥流失或泥床堵塞，使其不能正常运行污泥与废水间混合接触良好，有利于污泥絮凝体的形成和生长，不易发生堵塞，折流板的设置为污泥的陈江和截留创造了良好条件颗粒污泥形成及微生物种群分布二者污泥颗粒的形成过程及条件是相似的，污泥颗粒的形成对于UASB工艺是关键，而对于ABR来说，不形成污泥颗粒也能获得良好的处理效果，且由于ABR反应器水利条件较UASB优越，只要条件合适，污泥颗粒的形成和生长是十分快速的，且不同隔室内的微生物种群分布状况良好处理及运行效果随负荷变化而变化具有较高的抗冲击负荷能力[8]，具有良好的出理想和稳定的运行效果屠宰废水中的有机物主要为蛋白质和脂肪，属大分子长链有机物，通常难以被好氧菌直接利用，在其生物降解过程中，一般先通过酶的作用分解成氨基酸、碳水化合物等小分子有机物后才能被好氧菌利用。另外，高浓度有机废水直接采用好氧工艺去除全部的有机物时，因曝气而导致电耗成本较高。因此，屠宰废水的生物处理工艺中，先有厌氧反应池对废水进行前期处理，再采用好氧单元进行后期生化处理，以增强生化处理效果，节省废水处理成本。屠宰废水中同时含有大量SS和油脂，进入厌氧系统前进行预处理，否则会降低厌氧反应速度和甲烷产量，甚至引起设备堵塞、污泥上浮等不良后果。鉴于屠宰废水自身的不同特征以及ABR反应器的优点，本设计采用ABR反应器作为屠宰废水的厌氧处理单元。2.2.4好氧工艺的选择屠宰废水的好氧生物处理工艺包括活性污泥法和接触氧化法两大类。活性污泥法是一种传统的污水处理方法，但接触氧化工艺具体设计参数尚不完善。二者在工艺上的最大差别是微生物所处的状态不同，前者是悬浮态而后者是固定态。后者曝气池内需要安装填料作为生物的载体，投资较高。75 昆明理工大学设计（论文）专用纸目前，屠宰废水好氧生物处理所用的工艺多为传统活性污泥法、氧化沟法、SBR工艺等。传统活性污泥法又称普通活性污泥法或推流式活性污泥法，系统由曝气池、二沉池和污泥回流管线及设备三部分组成。其主要优点有：a.处理效果好：BOD5去除率可达90~95%；b.对废水的处理程度比较灵活，可根据要求进行调节。活性污泥法存在的主要问题有：a.为避免池首端形成厌氧状态，不宜采用过高的有机负荷，因而池容较大，占地面积较大；b.在池末端可能出现供氧速率高于需氧速率的现象，会浪费动力费用；c.对冲击负荷的适应性较弱。氧化沟法是传统活性污泥法污水处理技术的改良，外形呈封闭环状沟，其特点是混合液在沟内不中断地循环流动，形成厌氧、缺氧和好氧段，且将传统的鼓风曝气改为表面机械曝气。氧化沟法除具有一般活性污泥法的优点外，还具有许多独特的特性：a.流程简化，一般不需设初沉池。氧化沟水力停留时间和污泥龄较长，有机物去除较为彻底，剩余污泥高度稳定，污泥一般不需厌氧消化。b．氧化沟具有推流特性，因此沿池长方向具有溶解氧梯度，分别形成好氧、缺氧和厌氧区。通过合理设计和控制可使N和P得到较好地去除。c.具有净化程度高、耐冲击、运行稳定可靠、操作简单、运行管理方便、维修简单、投资少、能耗低等特点。主要缺点是占地面积相对较大。SBR工艺是序列间歇式活性污泥法（SequencingBatchReactorActivatedSludgeProcess）的简称，是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术。其主要特征体现在运行上的有序和间歇操作。SBR技术的核心是SBR反应池，该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，无污泥回流系统。适应当前好氧生化处理工艺的发展趋势，简易、高效、低耗，广泛地应用于屠宰废水的处理中。该技术主要优点有：a.运行效果稳定，污水在理想的静止状态下沉淀，需要时间短、效率高，出水水质好；b.耐冲击负荷，池内滞留的处理水对污水有稀释、缓冲作用，能有效抵抗水量和有机污物的冲击；c.工艺流程简单、造价低，无二沉池和污泥回流设备，比普通活性污泥法可节省基建投资30%，运行费用10~20%；d.不易发生污泥膨胀，具有较强的脱氮除磷能力；剩余污泥性质稳定，便于浓缩和脱水。该技术存在的缺点如下：a.自动化控制以设备、仪表要求较高；b.由于不设初沉池，易产生浮渣。CASS（CyclicActivatedSludge75 昆明理工大学设计（论文）专用纸System）系统是连续进水周期循环曝气的活性污泥(无污泥回流）系统（图2-2），是在SBR基础上发展起来的，是将SBR系统的反应池沿长度方向分为两部分，前部为生物选择区也称预反应区，后部为主反应区。在预反应区内，微生物能通过酶的快速转移机理迅速吸附污水中大部分可溶性有机物，经历一个高负荷的基质快速积累过程，这对进水水质、水量、pH和有毒有害物质起到较好的缓冲作用，同时对丝状菌的生长起到抑制作用，可有效防止污泥膨胀；随后在主反应区经历一个较低负荷的基质降解过程。CASS工艺运行过程包括充水-曝气、沉淀、滗水、闲置四个阶段组成，废水以推流方式运行。CASS工艺集反应、沉淀、排水、功能于一体，污染物的降解在时间上是一个推流过程，而微生物则处于好氧、缺氧、厌氧周期性变化之中，从而达到对污染物去除作用，同时还具有较好的脱氮、除磷功能。CASS工艺优点如下：a.工艺流程简单，占地面积小，投资较低；b.生化反应推动大，沉淀效果好；c.运行灵活，抗冲击能力强；d.不易发生污泥膨胀，剩余污泥量小且性质稳定。图2-2CASS反应池基本示意图屠宰场排放废水存在水量变化大，难以满足连续流曝气池对水流稳定性的要求；易发生污泥膨胀；剩余污泥量大、处置费用高；难以满足脱氮要求的问题。因此使用普通活性污泥法处理屠宰废水效果难以达至既定的处理要求。本次设计中，待处理的屠宰废水流量较大，为10000t/d，综合考虑到处理效果、运行方式、设备、占地面积、投资成本等因素，设计时采用CASS工艺作为好氧阶段的生化处理单元。2.2.5ABR+CASS工艺75 昆明理工大学设计（论文）专用纸本次设计中，厌氧段选择使用ABR反应器，利用ABR反应器推流与完全混合流相结合复合型流态的良好水利条件，在厌氧条件下将大分子有机物厌氧分解为小分子物质并放出生物能沼气，使得屠宰废水中部分COD、BOD、氨氮、悬浮物等有效去除一部分，为后续好氧处理减轻一定的负荷。好氧段采用CASS工艺，经充水-曝气、沉淀、滗水、闲置四个阶段完成反硝化、硝化等反应，使小分子有机物在有氧条件下得到有效分解[10]。2.3屠宰废水处理工艺设计2.3.1设计依据及标准《中华人民共和国环境保护法》（1989年12月）；《中华人民共和国水污染防治法》（1996年5月修正）；《建设项目环境保护管理条例》（1998年11月29日）；《污水综合排放标准》（GB8978-1996）；《室外排水设计规范》（GB50014—2006）；《肉类加工工业污染物排放标准》（GB13457-92）；《污水综合排放标准》（GB8978－1996）；《屠宰与肉类加工废水治理工程技术规范》（HJ2004-2010）；《地表水环境质量标准》（GH2B1－1999）；《建筑制图标准》（GB/T50104－2001）；《结构制图标准》（GB/T50105－2001）；《给水排水制图标准》（GB/T50107－2001）2.3.2设计原则1.一般工程设计应遵循以下原则：（1）遵循国家有关环境保护法律、法规，遵守污染物排放的国家标准和地方标准；在实施重点污染物排放总量控制的区域内，须符合重点污染物排放总量控制要求。（2）选用的技术要先进、适用。在设计中要尽量采用先进的、成熟的、适用的技术，要符合我国国情，同时要积极吸收和引进国外先进技术和经验。采用新技术要经过试验，而且要有正式的技术鉴定。75 昆明理工大学设计（论文）专用纸（3）废水处理设计应当在工业建设项目中采用能耗物耗小、污染物产生量少的清洁生产工艺。实现工业污染物的源头消减与控制。根据实际废水的组成，坚持综合利用，清污分流，合理确定设计规模。（4）经济合理原则。在我国资源和财力条件下，使项目建设达到项目投资的目标，取得投资省、工期短、技术经济指标最佳的效果。（5）选用质量可靠、维修简便、能耗低的机电设备、专用设备和药剂，尽可能降低系统的运行费用。（6）废水处理要做到卫生安全，有效控制二次污染。2.基本原则：1)严格执行国家和地方环保、卫生和安全等法规，经处理后主要水质指标符合国家有关标准；2)采用的水处理工艺既要体现技术先进、经济合理，又要成熟、安全可靠，并具有操作简单、运行管理方便等特点；3)处理单元相对紧凑、占地尽可能少，在确保运行稳定、出水水质达标的前提下，尽量降低工程造价及运行成本。2.3.3屠宰废水处理工艺流程本次设计采用ABR+CASS工艺流程处理屠宰废水。废水先经格栅去除猪毛、内脏漂浮物等杂质，以防止管道和泵堵塞；再流入平流沉淀池，除去浮油和部分悬浮物后进入调节池调节水量、均化水质；然后由提升泵提升流入ABR池，在此通过厌氧微生物的产甲烷作用，将大部分有机物转化为可回收利用的生物能—沼气，从而去除大部分有机物；ABR池出水进入CASS池，通过好氧微生物的生化代谢作用以及CASS池独特的结构和间歇运行方式，完成反硝化、硝化以及BOD的生化降解，有效去除氨氮以及剩余有机物；出水经消毒池消毒后排放。沉淀池和生化池的剩余污泥经干化床自然干化后用作肥料或者外运后进行填埋处置。本设计选用的以ABR及CASS为主体的工艺流程如图2-3：ABR池平流沉淀隔油池消毒池CASS池调节池格栅达标排放污泥浓缩池屠宰废水外运75 昆明理工大学设计（论文）专用纸图2-3ABR+CASS工艺流程图2.4.4工艺原理及流程说明1)格栅：由于屠宰废水含有大量的毛发和碎肉等物质，为避免后续构筑物、管道、水泵等堵塞，设置格栅以去除各种杂质和较大的悬浮物，减轻后续操作单元负荷。2)平流沉淀隔油池：经格栅后的废水油脂及有机悬浮物含量仍较高，采用隔油沉淀去除油脂以及大颗粒悬浮有机污染物。3)调节池：调节水位水量，为后续处理构筑物均匀配水，起缓冲作用。4)ABR反应器：屠宰废水经过ABR反应器的不同隔室，利用良好水利条件与有机物进行充分、持久接触，进行厌氧反应。在厌氧微生物生物作用下污水中复杂大分子有机物先被厌氧菌胞外酶分解成可溶性小分子有机物，如粪便中的纤维素、淀粉等碳水化合物分解成糖类；脂肪、蛋白质等水解成氨基酸；溶解性有机物由兼性和专性厌氧菌转化成有机酸、醇、二氧化碳和各种低级有机酸及氢等，同时产生沼气。5)CASS反应池：厌氧/缺氧/好氧过程交替运行，具有一定脱氮除磷效果，废水以推流方式运行，各反应区则以完全混合的形式运行以实现同步硝化一反硝化和生物脱氮除磷，有机物在好氧微生物作用下有效分解，进一步降低废水污染物浓度。6)紫外消毒池：利用紫外线作用于微生物的DNA，破坏DNA结构，使之失去繁殖和自我复制的功能从而达到杀菌消毒的目的，安全可靠，不会产生消毒副产物。7)污泥浓缩池：用于降低污泥含水率、减少污泥体积。75 昆明理工大学设计（论文）专用纸第3章主要构筑物及建筑物设计3.1设计流量设计流量为10000m3/d，总变化系数：式中：Kz—总变化系数Q—平均日平均时污水流量（L/s），处理量为10000m3/d时：设计最大处理量为：3.2进水管道设计计算取进水管的流速为v=1.0m3/s，则进水管的截面积为：进水管管径：由于城市污水流量的变化，所以设计进水管道为500mm。管道流速校核：75 昆明理工大学设计（论文）专用纸3.3格栅设计1．格栅按栅条间净间距分：粗格栅（保护型格栅），栅距大于40mm；中格栅：栅距15～25mm；细格栅：栅距4～10mm[11]。格栅常规设置方法：a.一粗一中或一中一细二道格栅；b.一粗一中一细，三道格栅。2．清渣方式：a人工清渣：适合于小型污水处理厂，栅渣量小于或等于0.2m3/d时采用，格栅安装角度以30~45度为宜；b机械清渣：适合于栅渣量大于0.2m3/d时采用，有固定式清渣机、活动式清渣机（适合于格栅的宽度大时使用）回转耙式清渣机。格栅安装角度60~70度；3．栅渣量：栅渣量以每单位水量产渣量计。一般情况下，分粗细两道格栅，粗格栅的作用是拦截较大的悬浮物或漂浮物，以便保护水泵；细格栅的作用是拦截粗格栅未截留的悬浮物或漂浮物。被截留的物质称为栅渣。栅渣的含水率约为70~80%，容重约为750kg/m3。本设计采用一中一细两道格栅，设计参数整理如表3-1：3.3.1设计参数表3-1格栅设计取值依据重要参数的取值依据取值安装倾角一般取60º~70ºα=60º栅前水深一般取0.3~0.5mh=0.4m栅条间距宽：粗：>40mm中：15~25mm细：4~10mmb=20mm水流过栅流速一般取0.6~1.0m/sv=1.0m/s格栅受污染物阻塞时水头增大的倍数一般采用3k=3栅前渠道超高一般采用0.5mh2=0.5m栅渣量(m3/103m3污水)取0.1~0.01W=0.0775 昆明理工大学设计（论文）专用纸3.3.2设计计算(1)格栅设计[12]简图如下。图3-1格栅结构示意图v第一道格栅（中格栅）①　栅条的间隙数式中：Qmax—最大设计流量，Qmax=0.185m3/sα—格栅倾角，取α＝60°b—栅条间隙，m，取b＝0.020mmn—栅条间隙数，个h—栅前水深，m，取h＝0.4mv—流速，m/s，取v＝0.6m/s　取36个校核过栅流速：②　栅槽宽度设栅条宽度：75 昆明理工大学设计（论文）专用纸则栅槽宽度：①　进水渠道渐宽部分的长度进水渠宽，其渐宽部分开角度a1=20º②　栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度=③　过栅水头损失式中：h1—过栅水头损失，mh0—计算水头损失，m　　g—重力加速度，9.81m/s2k—系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增大的倍数，一般k=3—阻力系数，与栅条断面形状有关，，当为迎水面为半圆形断面时，＝1.8375 昆明理工大学设计（论文）专用纸①　栅后槽总高度设栅前渠道超高h2=0.3m式中：H—栅后槽总高度，mh—栅前水深，m②　栅前渠道深：③　栅槽总长度④　每日栅渣量W计算在格栅间隙20mm的情况下，设栅渣量为每1000m3污水产0.07m3栅渣。，所以宜采用机械清渣。l第二道格栅：①　栅条的间隙数，同上，个②　栅槽宽度设栅条宽度：则栅槽宽度：③　进水渠道渐宽部分的长度75 昆明理工大学设计（论文）专用纸进水渠宽，其渐宽部分开角度a1=20º=①　栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度=②　过栅水头损失式中　—过栅水头损失，m—计算水头损失，m　　—重力加速度，9.81m/s2—系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增大的倍数，一般—阻力系数，与栅条断面形状有关，，当为迎水面为半圆形断面时，＝1.83③　栅后槽总高度设栅前渠道超高式中：H—栅后槽总高度，mh—栅前水深，m75 昆明理工大学设计（论文）专用纸①　栅前渠道深②　栅槽总长度③　每日栅渣量W计算：在格栅间隙16mm的情况下，设栅渣量为每1000m3污水产0.10m3栅渣。，所以宜采用机械清渣。格栅选择回转式格栅除污机两台。其技术参数见下表：表3-3GSLY-300回转格栅除污机技术参数型号电机功率kw设备宽度mm设备总宽度mm耙齿节距mm沟深mm安装角度GSLY-3000.75300880100153560~75°3.4泵房设计75 昆明理工大学设计（论文）专用纸污水泵房用于提升污水厂的污水，以保证污水能在后续处理构筑物内畅通的流动，它有机器间、集水池、格栅、辅助间等组成，机器间内设置水泵机组和有关附属设备，格栅和吸水管安装在集水池内，集水池还可以在一定程度上调节采水的不均匀性，以便水泵连续均匀工作，格栅作用是阻拦水中粗大的固体杂质，以防止杂物阻塞和损坏水泵，辅助间一般包括贮藏室、修理间、休息室等。污水泵站的特点：连续进水，水量较小，但变化幅度大；水中污杂物含量多，对周围环境的污染影响大。所以污水泵站应该使用适合污水的水泵和清污量大的格栅除污机，集水池要有足够的调蓄容积，水泵的运行时间长，应考虑备用泵；泵站的设计应尽量减少对环境的污染，站内要提供较好的管理、检修条件。（1）泵房形式选择条件①　由于污水泵站一般为常年运转，大型泵站多为连续开泵，小型本站除连续开泵运转外，亦有定期开泵间断性运转，故选用自灌式泵房较方便。只有在特殊条件下才选用非自灌式泵房。②　流量小于2m3/s时，常选用下圆上方形泵房，其设计和施工都有一定经验，故被广泛选用。③　大流量的永久性污水泵站，选用矩形（或组合型）泵房，由于工艺布置合理，管理方便。④　分建与合建式泵房的选用，一般自灌启动时应采用合建式泵房；非自灌启动或因地形地物受到一定限制时，可采用分建式泵房。⑤　日污水量在500m3以下时，如某些仓库、铁路车站、或人数不多的单位、宿舍，选用较简便的小泵站。（2）泵房布置原则1)泵房内力求美观，管线简捷。2)吸水管尽量不拐弯，以减少水头损失。3)泵房内扬水管架高，以便管理与维修。4)管线进出泵房设置导管，导管内设短管，以利于维修。5)扬水管室内设在冰冻线以上，出泵房下降到冰冻线以下，且应考虑保暖。6)考虑工作人员管理方便，泵房内应设值班室，配电室。7)值班室，配电室在楼上，以改善工作人员的工作环境。8)泵房内还应设置起吊设备。9)主要机组的布置和通道宽度，应满足机电设备安装、运行和操作的要求。75 昆明理工大学设计（论文）专用纸（3）集水池设计v全日制运行的污水泵房，集水池容积是根据工作水泵机组停车时启动备用机组所需的时间来计算的，也就是由水泵开停次数决定。当为人工管理时，每小时水泵开停次数不宜多于3次，当为自动控制是又电机性能决定。v小型污水泵房由于夜间流量小，通常在夜间停运，此种情况下集水池容积必须能偶容纳夜间流量。v集水池的容积在满足安装格栅、吸水管的要求、保证水泵工作是的水利条件及能够及时将流入的污水抽走的前提下，应尽量减小些，以降低造价，减轻污染物的沉积腐化。v集水池一般设有污泥斗，池底做成不小于0.01的斜坡，坡向泥斗。平台上应有供吊泥用的梁钩、滑车。v集水池与机器间合建时应做成封闭式，池内设通气管，通向池外，并将管口做成弯头或加罩，高出室外地面至少0.5m，以防雨水或杂物入内。有条件是可在通气管上加生物填料的防臭措施[13]。3.4.1水泵设计本设计采用干式矩形半地下式合建式泵房，它具有布置紧凑、占地少、结构较省的特点。集水池和机器间由隔水墙分开，只有吸水管和叶轮浸没在水中，机器间经常保持干燥，以利于对泵房的检修和保养，也可避免对轴承、管件、仪表的腐蚀。（1）流量的确定：本设计拟定选用3台泵（2用1备），则每台泵的设计流量为：（2）扬程的估算集水池最低工作水位与所需提升最高水位之间的高差：其中：H—集水池有效水深，m，取H=2m；75 昆明理工大学设计（论文）专用纸h0—出水管提升后的水面高程，m，取h0=45m；h1—进水管管底高程，m，取h1=35m；D—进水管管径mm，由设计任务书D=500mm；h/D—进水管充满度，由设计任务书h/D=0.75；h’—经过粗格栅的水头损失，m，取h’=0.087。由于资料有限，出水管的水头损失只能估算，设总出水管管中心埋深3米，局部损失为沿线损失的30%，则泵房外管线水头损失为0.56m。泵房内的管线水头损失假设为1.5米，考虑自由水头为1米，则水头总扬程：HZ=1.5+0.56+11.71+1=14.71m。3.4.2吸压水管路实际水头损失的计算设计依据：1)吸水管流速0.8~2.0m/s，安装要求有向水泵不断向上的坡度；2)压水管流速一般为1.2~2.5m/s；3)吸压水管实际水头损失不大于2.5m/s。（1）由Q=0.0926m3/s=92.6L/s，吸水管选用DN=350mm的铸铁管，压水管为DN=300mm的铸铁管：水泵进出口直径分别为300mm，250mm：（2）吸水管路损失吸水管上有：一个喇叭口Dg=1.5×350=525mm，ξ1=0.1；Dg350的90º弯头一个，ξ2=0.6；Dg350的闸阀一个，ξ3=0.07；Dg350×300的偏心渐缩管一个，ξ4=0.19；75 昆明理工大学设计（论文）专用纸吸水喇叭口流速：设吸水管管长3m，则吸水管总损失：（3）压水管路损失压水管上有：Dg300×250的渐缩管一个，ξ1=0.25；Dg300的截止阀一个，ξ2=3.0；Dg300的闸阀一个，ξ3=0.07；Dg300的90º弯头两个，ξ4=0.59；压水喇叭口流速：==设压水管管长30m，则压水管总损失：泵站内总水头损失：水泵扬程校核:所选水泵扬程为15m，能够满足水力输送的要求。3.4.3选泵近期设计最大流量为0.185m³/s，设计扬程取15m。选用三台潜污泵，二用一备。每台泵的流量为0.0925m3/s，H=15m，查《污水处理厂工艺设计手册》：选用350WQ1000-12型立式污水泵，其各项性能如下表：75 昆明理工大学设计（论文）专用纸表3-2350WQ1000-12型污水泵技术参数型号流量m3/h转速r/min扬程m功率kW效率%出水口直径mm350WQ1000-12397.598015150553503.5集水池3.5.1集水池形式污水泵站的集水池宜采用敞开式，本工程设计的集水池与泵房和共建，属封闭式。3.5.2集水池容积计算集水井容积按最大一台泵6min出流量计算，则其容积为有效水深取1.5m，集水井的面积：3.6平流沉淀隔油池初沉池用作生化处理工艺的预处理单元，去除比重较大的悬浮固体物。1．初沉池设计原则[13]：初沉池的设计流量：(1)当污水自流进入时应按最大设计流量计算；(2)当污水由泵房替身进入时，应按水泵的最大组合流量计算。(3)初沉池的个数或分隔数不应少于2个，并应按并联方式设计。(4)当无实测资料时，参照下表：表3-4沉淀池基本设计参数沉淀池类型沉淀时间（h）表面水力负荷（m3/(m2·h)）污泥量（干物质）（g/（人·d））污泥含水率（%）初沉池1.0~2.01.5~3.014~2595~97二沉池1.5~2.51.0~1.57~1999.2~99.675 昆明理工大学设计（论文）专用纸(1)初沉池的超高至少采用0.3m。(2)当表面负荷一定时，有效水深和沉淀时间之比也是定值，即H/t=q’。一般而言沉淀时间不小于1h，有效水深采用2~4m。(3)初沉池的缓冲层高度一般采用0.3~0.5m。(4)污泥斗的斜壁与水平面的倾角，方斗不宜小于60°，圆斗不小于55°。(5)初沉池的污泥区容积一般按不大于2日的污泥量计算，采用机械排泥时按4h。(6)排泥管直径不小于200mm。(7)初沉池的污泥一般采用静水压力排除，静水头不应小于1.5m。(8)初沉池应设撇渣设施。(9)初沉池的入口和出口均应采取整流措施。(10)初沉池出水堰最大负荷不宜大于2.9L/(s·m)。(11)当每组初沉池有两个池以上时，为使每个池的入流量均等，应设置调节阀门，以调整流量。(12)排泥管一般采用铸铁管，在水面以下1.5~2.0m处接水平排出管，污泥由静水压力排出池外。废水从沉砂隔油池的一端流入，以较低的水平流速(2~6mm/s)流经池子，流动过程中，密度小于水的油粒上升到水面，密度大于水的颗粒杂质沉于池底，污水从沉砂隔油池的另一端流出。在沉砂隔油池的出水端设置集油管收集油污。为了及时排油及排除底泥，在大型沉砂隔油池应设置刮油刮泥机。刮油刮泥机的刮板移动速度一般应与池中流速相近，以减少对水流的影响。收集在排泥斗中的污泥由设在池底的排泥管借助静水压力排走。平流式沉砂隔油池表面一般设置盖板，除便于冬季保持浮渣的温度，从而保持它的流动性外，同时还可以防火与防雨。在寒冷地区还应在池内设置加温管，以便必要时加温。75 昆明理工大学设计（论文）专用纸图3-2平流式隔油池示意图平流式隔油池与平流式沉淀池在构造上基本相同，将二者功能融为一体，设计成一个池体（见图3-2），按平流式沉淀池计算：①　沉淀区的表面积：式中：A—沉淀区表面积，m2Qmax—最大设计流量，m3/hq—表面水力负荷，m3/(m2·h)，参照选取q=1.5~2.5m3/(m2·h)，取q=2.0m3/(m2·h)②　沉淀区有效水深：式中：h2—沉淀区有效水深，mt—沉淀时间，初沉池一般取0.5~2.0h，二沉池一般取1.5~4.0h，取2.0h沉淀区有效水深h2通常取2.0~4.0m③　沉淀区有效容积：式中：V——沉淀区有效容积，m375 昆明理工大学设计（论文）专用纸①　沉淀池长度：式中：L——沉淀池长度，mv——最大设计流量时的水平流速，mm/s，一般不大于5mm/s，取4.5mm/s②　沉淀区的总宽度：式中：B——沉淀区的总宽度，m设计的沉淀池长宽比基本满足要求。③　沉淀隔油池总高：式中：H——沉淀隔油池的总高，m；h1——超高，m，取0.3m；h2——有效水深，m；h3——缓冲层高度，m，取0.3m；h4——污泥区高度，m，取0.8m设置两座，尺寸：32.4m×5.15m×5.4m3.7ABR反应器的设计计算1）隔室数的选择[14]75 昆明理工大学设计（论文）专用纸隔室数的设置，应根据所处理废水的特点和所需达到的处理程度合理地设计一般而言，在处理低浓度废水时，不必将反应器分隔成很多隔室，以3~4个隔室为宜；而在处理高浓度废水时，宜将分隔数控制在6~8个，以保证反应器在高负荷条件下的复合流态特性。2）上下流室宽度比的选择[15,16~17]上流室宽度的设计与选取的上升流速有关，应尽量使反应器在一般HRT下处于较好的水力流态上流室与下流室的宽度之比常控制在5:1~3:1。3）折流板结构的选择折流板的折角，一般取45~60°，折板要伸入上流室的中间，以利于均匀布水，防止沟流。至于折板距池底的高度，可通过水力计算得到一个比较好的冲击速度，以利于后续隔室的进水。3.7.1反应器体积计算按有机负荷计算：按停留时间计算：式中：V—反应器有效容积，m3；Q—废水流量，m3/d；S0—进水有机物浓度，gCOD/L或BOD5/L；q—容积负荷，kgCOD/m3·d；HRT—水力停留时间，d，取9h考虑格栅，隔油沉淀池可去除部分有机物及SS，取COD，BOD5的去除率为20%，SS的为35%，则此时的进水水质为：已知进水浓度COD1500mg/L，COD去除率按80%[18]核算，参考屠宰废水设计容积负荷q=2.0~4.0kgCOD/m3，取q=3.0kgCOD/m3。则：按有机负荷计算反应器有效容积：75 昆明理工大学设计（论文）专用纸按水力停留时间计算反应器有效容积：取反应器有效容积3750m3校核容积负荷符合要求取反应器实际容积3750m3。设计为两个ABR反应器，则单个反应器容积为：3.7.2反应器高度采用矩形池体。一般经济的反应器高度（深度）为4~6m，本设计选择5.0m，超高0.5m。反应器隔室设计如图3-3：图3-3ABR反应器在工程中常用的结构形式采用5个隔室，每格宽：，选择上流和下流室的水平宽度比为4:1，上下流室的水平宽度分别为6.64和1.66m，每个隔室的长宽比为1.25:1，分别为10.38和8.3。①　要求上向流速度0.55mm/s（1.98m/h）；②　75 昆明理工大学设计（论文）专用纸要求进水COD大于3000mg/L时，上向流速度宜控制在0.1~0.5m/h；进水COD小于3000mg/L时，上向流速度宜控制在0.6~3.0m/h。设计使用两个ABR反应器，则上向流速：，基本满足设计要求。3.7.3配水系统设计选择折流板到池底，h=800mm，则冲击流速：折流口设为45°斜板，使得平稳下流的水流速在斜板断面骤然流速加大，对低部的污泥床形成冲击，使其浮动达到使水流均匀通过污泥层的目的。3.7.4气体收集装置沼气的产气量一般按0.4~0.5Nm3/kg(COD)估算，取0.4Nm3/kg(COD)沼气产量选用气流速度5m/s，则沼气单池总管管径计算如下：选择管子规格DN120mm。3.7.5反应器各隔室落差设计重力流布水，如果进水水位差仅比反应器的水位稍高（水位差小于100mm）将经常发生堵塞，因为进水的水头不足以消除阻塞，若水位差大于300mm则很少发生这种堵塞。设计选择反应器各隔室水力落差200mm。3.7.6反应器有效容积核算75 昆明理工大学设计（论文）专用纸选择则设计的反应器结构容积大于按容积负荷计算反应器实际所需容积3875m3，满足处理负荷要求。3.7.7水封高度沼气输送管应注意冷凝水积累及其排除，水封中设置一个排除冷凝水的出口，以保持水封罐中水位基本稳定。3.7.8排泥设备一般污泥床的底层将形成浓污泥，而在上层是稀的絮状污泥。剩余污泥应该从污泥床的上部排出。在反应器底部的“浓”污泥可能由于积累颗粒和小沙砾活性变低的情况下，建议间歇性从反应器底部排泥，避免或减少在反应内积累的沙砾。设计原则：①清水区高度0.5~1.5m；②根据污泥面高度确定排泥时间，一般周排泥1~2次；③剩余污泥排泥点以设在污泥区中上部为宜；④矩形池应沿池纵向多点排泥；⑤考虑下部排泥的可能性，避免或减少在反应内积累的沙砾；⑥对一管多孔排泥管可兼作放空管或出水回流水力搅拌污泥床的布水管。⑦排泥管一般不小于150mm。3.7.9排泥量计算：产泥系数：r=0.15kg干泥/（kgCOD·d）设计流量：Q=10000m3/d，进水浓度S0=1200mg/L=1.2kg/m3，厌氧处理效率E=80%设污泥含水率为99.3%，因含水率P>95%，取污泥密度75 昆明理工大学设计（论文）专用纸，则污泥产量为：每天排泥：取SS去除率为60%，则ABR出水含，产泥量为：每天总排泥量为：每周排泥：每组反应器每天排泥：一组每周排泥：每个隔室每天排泥：一隔每周排泥：3.8CASS反应池的设计计算CASS反应池沿池长方向分为厌氧区、兼性区及好氧区，长度比为1:5:30[19]。（1）基本设计参数[20]考虑ABR反应器可去除部分有机物及COD、BOD5、SS，进入CASS反应器后去除率为80%此时进水水质：处理规模：Q=10000m3/d，总变化系数1.60混合液悬浮固体浓度（MLSS）：Nw=3200mg/L反应池有效水深H一般取3~5m，本水厂设计选用4.0m75 昆明理工大学设计（论文）专用纸排水比：（2）BOD-污泥负荷（或称BOD-SS负荷率）（Ns）Ns——BOD-污泥负荷（或称BOD-SS负荷率），kgBOD5/(kgMLSS·d)；K2——有机基质降解速率常数，L/(mg·d)，取0.02L/(mg·d)——有机基质降解率，%；f——混合液中挥发性悬浮固体与总悬浮固体浓度的比值，一般在生活污水中，f值为0.7~0.8，本水厂设计选用0.75。代入数值，得（3）曝气时间TA式中TA—曝气时间，hS0—进水平均BOD5，mg/Lm—排水比1/m=1/2.5Nw—混合液悬浮固体浓度（MLSS）：X＝3200mg/L（4）沉淀时间TS活性污泥界面的沉降速度与MLSS浓度、水温的关系，可以用下式进行计算。Vmax=7.4×104×t×X0-1.7(MLSS≤3000)Vmax=4.6×104×X0-1.26(MLSS≥3000)式中Vmax—活性污泥界面的初始沉降速度。t—水温，75 昆明理工大学设计（论文）专用纸X0—沉降开始时MLSS的浓度，X0＝Nw=3200mg/L，则：Vmax=4.6×104×3200-1.26=1.76m/s沉淀时间TS用下式计算式中：TS—沉淀时间，hH—反应池内水深，m—安全高度，取1.2m（5）排水时间TD及闲置时间Tf根据城市污水处理厂运行经验，本水厂设置排水时间TD取为0.5h，闲置时间取为0.1h。运行周期每日运行周期数（6）CASS池容积VCASS池容积采用容积负荷计算法确定，并用排水体积进行复核。（ⅰ）采用容积负荷法计算：式中：Q—城市污水设计水量，m3/d；Q=10000m3/d；Nw—混合液MLSS污泥浓度（kg/m3），本设计取3.2kg/m3；Ne—BOD5污泥负荷(kgBOD5/kgMLSS·d)，本设计取0.2kgBOD5/kgMLSS·d；Sa—进水BOD5浓度（kg/L），本设计Sa=128mg/L；Se—出水BOD5浓度（kg/L），本设计Se=20mg/L；f—混合液中挥发性悬浮固体浓度与总悬浮固体浓度的比值，本设计取0.75；75 昆明理工大学设计（论文）专用纸则CASS池容积为：本水厂设计CASS池四座，每座容积（ⅱ）排水体积法进行复核单池容积为反应池总容积式中：Vi—单池容积，m3n—周期数；m—排水比1/m=1/2.5N—池数；Q—平均日流量，m3/d由于排水体积法计算所得单池容积大于容积负荷法计算所得，因此单池容积应按最大容积值计，否则将不满足水量运行要求，则单池容积Vi=850m3，反应池总容积V=3400m3。（7）CASS池的容积负荷CASS池是连续进水、间断排水，池内有效容积包括变动容积（V1）和固定容积，变动容积是指池内设计最高水位至滗水器最低水位之间高度（H1）决定的容积，固定容积由两部分组成，一是活性污泥最高泥面至池底之间高度（H3）决定的容积（V3），另一部分是撇水水位和泥面之间的容积，它是防止撇水时污泥流失的最小安全距离（H2）决定的容积（V2）。CASS池总有效容积V（m3）：V＝n1×(V1＋V2＋V3)（ⅰ）池内设计最高水位至滗水机排放最低水位之间的高度，H1（m）式中：N——日内循环周期数，N=7.36；H——池内最高液位H（m），本设计H=4.0m。75 昆明理工大学设计（论文）专用纸则（ⅱ）滗水结束时泥面高度，H3（m）已知撇水水位和泥面之间的安全距离，；(ⅲ)SVI—污泥体积指数，(mL/g)代入数值，则，此数值反映出活性污泥的凝聚、沉降性能良好。（8）CASS池外形尺寸（ⅰ）式中：B—池宽，m，，取B=7m，7/4=1.75，满足要求；取L=31m，L/B=31/7=4.43，L/B=4~6，满足要求。（ⅱ）CASS池总高，H0（m）取池体超高0.5m，则H0=H＋0.5＝4.5m（ⅲ）微生物选择区L1，（m）CASS池中间设1道隔墙，将池体分隔成微生物选择区（预反应区）和主反应区两部分。靠进水端为生物选择区，其容积为CASS池总容积的10%左右，另一部分为主反应区。选择器的类别不同，对选择器的容积要求也不同。（ⅳ）反应池液位控制排水结束时最低水位基准水位h2为4.0m；超高0.5m；保护水深=1.2m。75 昆明理工大学设计（论文）专用纸污泥层高度则：撇水水位和泥面之间的安全距离，h2=hs=1.2mCASS反应池外形尺寸示意图如下:图3-4CASS外形尺寸图(9)连通孔口尺寸隔墙底部设连通孔，连通两区水流，因单格宽7m，根据设计规范要求，此时连通孔的数量取为2。（ⅰ）连通孔面积A1A1按下式进行计算：式中：U—孔口流速，20~50m/h，取U=50m/h将各数值代入，计算得：（ⅱ）孔口尺寸设计孔口沿墙均布，孔口宽度取0.7m，孔高为1.41/0.7=2.0m。为：0.7m×2.0m（10）计算剩余污泥量75 昆明理工大学设计（论文）专用纸理论分析表明：温度较低时，产生生物污泥量较多。本设计最冷时段为冬季，平均最低气温为2左右。2时活性污泥自身氧化系数：①剩余生物污泥量：②剩余非生物污泥量：公式中，fb——进水VSS中可生化部分比例，取fb=0.7；C0——设计进水SS，m3/d；Ce——设计出水SS，m3/d；③剩余污泥总量：④剩余污泥浓度NR：⑤剩余污泥含水率按99.3%计算，湿污泥量为（11）复核污泥龄（12）需氧量设计需氧量按夏季高水温这一不利条件进行计算。75 昆明理工大学设计（论文）专用纸氧化有机物的需氧量，污泥自身需氧量O1按每去除1kgBOD需要0.48kgO2经验法计算。=2150.4(kgO2/d)式中:Oa—需氧量，kgO2/d；a’—活性污泥微生物每代谢1kgBOD需氧量，一般生活污水取为0.42kg～0.53kg，本设计取0.48kg；b’—1kg活性污泥每天自身氧化所需要的氧量，一般生活污水取为0.11kg～0.188kg，本设计取0.15kg。（13）标准需氧量标准需氧量计算公式：式中：SOR—水温20，气压1.103×105Pa时，转移至曝气池混合液的总氧量，kg/h；AOR——实际条件下，转移到曝气池混合液的总氧量，kg/h；据《GB50014-2006室外排水设计规范》，取75 昆明理工大学设计（论文）专用纸Cs（20）—20时氧在清水中饱和溶解度，取Ca（20）=9.17mg/L；—杂质影响修正系数，取值范围=0.78～0.99，本例选用=0.85；—含盐量修正系数，本例取=0.95；—气压修正系数；Pa—所在地区大气压力，Pa；T—设计污水温度，本设计考虑最不利水温，夏季T=28；Csb（T）—设计水温条件下曝气池内平均溶解氧饱和度mg/L；Cs（T）—设计水温条件下氧在清水中饱和溶解度，水温28时，CS（28）=7.92；Pb—空气扩散装置处的绝对压力，pa，；P—大气压力，P=1.013×105；H—空气扩散装置淹没深度，取微孔曝气装置安装在距池底0.5m处，淹没深度3.5m；Ot—气泡离开水面时，氧的百分比，%；EA—空气扩散装置氧转移效率，本设计选用水下射流式扩散装置，氧转移效率EA按26%计算；C—曝气池内平均溶解氧浓度，取C=2mg/L参照表3-5，按所在地选取对应的参数进行相关计算：75 昆明理工大学设计（论文）专用纸表3-5标准大气压下清水中溶解氧含量工程所在地（云南昆明）海拔高度1900m，大气压力81kPa，压力修正系数：标准需氧量SOR：空气扩散装置的供气量，可通过下式确定：75 昆明理工大学设计（论文）专用纸（15）尺寸确定确定单个池子表面积A0、尺寸、总高、最低水位：实际池容：设超高，则最低水位：生物选择区Va、兼性区Vb、主反应区Vc三者经典的体积比常一般为1：5：30生物选择区长度：兼性区长度：主反应区长度：隔墙底部连接孔口：式中：n3—连接孔口数，设计取5个v—孔口流速，设计取30m/hH1—池内设计最高水位至滗水后最低水位之间的水深，取1.5m；75 昆明理工大学设计（论文）专用纸(16)滗水器选型：污水进水量Q=10000m3/d，池数N=4，周期数n=7.36，则每池的排出负荷为：滗水器选型如下：表3-6PS-400型滗水器设备参数型号处理水量（m3/h）过水流速（L/ms）滗水深度（mm）电机功率（kW）PS-4000~400≤300~25000.75(17)曝气系统的设计[13]曝气器设备是活性污泥法的核心部分，CASS工艺常用的曝气设备是微孔曝气器。微孔曝气器也称为多孔性空气扩散装置，采用多孔性材料，如陶粒，粗瓷等掺以适当的如酚醛树脂一类的黏合剂。在高温下烧结成扩散板，扩散管及扩散罩的形式。它主要特点是产生微小气泡，气液接触面积大，氧的利用率高。拟采用YMB-2型膜片式微孔曝气装置，氧的利用率为20%。经计算，反应池有效水深为4m，微孔曝气器的安装深度设为3.8m。按单个曝气器供气量8m3/h核计，每个CASS池所需的曝气器数量为：(按300个布置)CASS池内设有电动蝶阀和空气流量计，可以根据设定运行周期定时开关阀门，并根据CASS反应池内设置的溶氧仪的测定值自动调节曝气量。从鼓风机房出来2跟空气干管，在4个CASS池设置8根空气管，每根空气支管上设置40根小管。空气干管流速为15m/s，支管流速为10m/s，小支管流速为5m/s，则空气干管管径：，取DN450mm钢管；空气支管管径：75 昆明理工大学设计（论文）专用纸，取DN200mm钢管；空气小支管管径：，取DN25mm钢管。(18)鼓风机所需气压曝气器的淹没深度为3.8m，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：λ——阻力损失系数，取4.4取空气干管长为12m，则其沿程阻力损失：取空气支管长为20m，则其沿程阻力损失：取空气小支管长为8m，则其沿程阻力损失：空气管道沿程阻力损失：设空气管道的局部阻力损失hi=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hf=3kPa，则鼓风机的供气压力为：75 昆明理工大学设计（论文）专用纸故鼓风机的供气压力可采用51.94kPa，选择5台鼓风机（四用一备）选择鼓风机3L52WC型号，基本参数如表3-7：表3-73L52WC型鼓风机参数型号转速r/min升压（kPa）进口流量m3/h电机功率kW3L52WC110058.815.7330（19）剩余污泥系统排出系统设计由上述计算知道，剩余污泥总量为1346.67kg/d，湿污泥量为254.09kg/d。每个周期单个池体产生的污泥量，每个周期排泥时间利用周期后0.5h，则泵的流量为：17.26m3/h。根据流量选用剩余污泥泵型号：WQR20-9-1.5(A),参数如下：表3-8WQR20-9-1.5(A)型剩余污泥泵基本参数型号流量（m3/h）扬程（m）功率（kW）重量（kg）WQR20-9-1.5(A)2091.535污泥排至浓缩池，脱水后外运。3.9紫外线消毒工艺计算紫外线消毒杀菌是通过改变细菌、病毒、和其他病原微生物细胞的遗传物质，使其不再繁殖而达到对水和废水进行消毒的目的[21]。紫外光波长200～310nm的杀菌能力最强。紫外线消毒具有高效率杀菌、无二次污染、运行安全可靠等显著特征[13]，已在污水处理工程中得到逐步推广与应用。近些年来，随着公众对环境、健康问题的关注，紫外线消毒以其安全环保的优势取代液氯消毒，被《室外排水设计规范》（GB50014—2006）确定为“宜采用”的消毒方法。紫外线消毒工艺的设计要点如下：1）紫外消毒剂量是单位面积上接收到的紫外线能量（mJ/cm2）是所有紫外线辐射强度和曝光时间的乘积。紫外消毒剂量的大小与出水水质、水中所含物质种类、灯管的结垢系数等多种因素有关[22，23]75 昆明理工大学设计（论文）专用纸，应通过试验确定。在工程设计和应用时，可通过有资质的第三方使用同类设备在类似水质中所做的检验报告确定。城镇污水处理厂达到二级标准和一级B标准时，紫外线有效剂量不低于15mJ/cm2，达到一级A标准时，紫外线的有效剂量不低于20mJ/cm2；2）光照射接触时间10～100s；3）紫外线照射渠中的水流尽可能保持推流状态。灯管前后的渠长度不宜小于1m。水位可由固定溢流堰或自动水位控制器控制；4）水流流速最好不小于0.3m/s，以减少套管结垢，可采用串联运行，以保证所需的接触时间；5）紫外线照射渠一般设置2条，当水量较小设置1条时，应设置超越渠道。3.9.1设计参数采用低压紫外消毒设备[21]，消毒后尾水达到GB18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标，最低有效紫外剂量不低于15mJ/cm2。消毒设备的最大处理量为：Qmax=10000×1.6=16000m3/d=0.185m3/s，处理水中其他参数有：TSS：10~30mg/LBOD5<20mg/L紫外透光率(UVT)：45~75%平均悬浮颗粒物尺寸<30出水粪大肠菌群数<104个/L处理水的消毒指标通常为粪大肠菌数不超过104个/L(1000cfu/100ml)，在紫外剂量为12mws/cm2(理想状态下)时实际消毒系统往往偏离理想状态，因此，必须按最不利的设计工况来确定有效剂量。另外，在没有提供消毒器灯管老化系数和结垢系数时，通常可按规范参考值的0.5~0.8进行核算。工艺设计中，紫外消毒设备选用低压高强灯管，处理负荷确定为250~500m375 昆明理工大学设计（论文）专用纸/d每根，灯管老化系数按50~80%默认值估计，结垢系数设计为1.0。据表3-9及已知处理水量等设计参数，本设计选用Torjan公司的3000PLUS型低压高强灯（主要性能参数见表3-9），每3800m3/d需14根灯管，每模块灯管4、6或8，单根灯管紫外输出功率为250W，石英套管壁厚1.5mm，紫外线穿透率91%，经修正后单灯灯管有效紫外剂量不低于13mws/cm2。采用机械加化学自动清洗方式，消毒系统采用开放式明渠，灯管的排布为顺流式平行排布。表3-9加拿大TROJAN公司生产的紫外消毒系统主要参数设备型号UV3000PTPUV3000PLUSUV4000PLUS处理水量(m3/d)峰值95~57005700~7600076000以上均值40~29002900~3800038000以上性能二级出水每3800m3/d需28根灯管二级出水每3800m3/d需14根灯管二级出水每3800m3/d需2.5根灯管出水水质要求TSS:10~30mg/LUVT≥45%TSS:10~30mg/LUVT=45~70%TSS:10~100mg/LUVT>15%每模块灯管数/根2、42、6、86~24每根灯管的功率/W442502800灯管清洗方式手动机械加化学自动清洗在线机械加化学自动清洗3.9.2设计计算灯管数量远期平均流量：Q=10000m3/d远期峰值流量：Qmax=10000×1.6=16000m3/d灯管数：拟选用6根灯管为一个模块，则模块数N：①　消毒渠设计按设备要求渠道深度为129cm，设渠中水流速为0.20m/s。渠道过水断面积为：75 昆明理工大学设计（论文）专用纸①　渠道宽度：灯管间距采用中等间距88.9mm，沿渠道宽度可安装9个模块。选用两个紫外灯组，每个紫外灯组9个模块。复核流速：②　渠道长度：每个模块长度2.46m，两个灯组间距1.0m，渠道出水设堰板调节，调节堰距灯组1.5m，则渠道总长：③　复核消毒时间：，均符合要求。紫外消毒示意图如下：2460246015001500图3-5紫外消毒系统示意图3.10污泥处理系统计算屠宰废水处理过程会产生大量污泥，其数量约占处理水量的0.3~0.5%。污泥中含有大量有害物质，如寄生虫卵、病原微生物、细菌、合成有机物等，必须进行合理有效的处理与处置。75 昆明理工大学设计（论文）专用纸3.10.1污泥浓缩池污泥浓缩有重力浓缩、气浮浓缩、离心浓缩、微孔滤机浓缩及隔膜浓缩等方法。重力浓缩用于活性污泥、活性污泥与初沉污泥的混合体以及消化污泥的浓缩，不宜用于生物脱氮除磷工艺产生的剩余污泥。气浮浓缩由于在好氧状态中完成，而且持续时间较短，因此适用于脱氮除磷系统的污泥浓缩。离心浓缩是利用污泥中的固体与液体的密度差，在离心力场所受的离心力的不同而被分离浓缩，因此适用范围较广，但运行与维修费用较高。不同浓缩池比较如表3-10。表3-10常用的浓缩方法浓缩方法优点缺点适用范围重力浓缩法贮泥能力强；动力消耗小；运行费用低；操作简便占地面积较大；浓缩效果较差，浓缩后污泥含水率高；易发酵产生臭气主要用于浓缩初沉污泥和剩余活性污泥的混合污泥气浮浓缩法占地面积小；浓缩效果较好，浓缩后污泥含水率较低；能同时去除油脂，臭气较小占地面积、运行费用小于重力浓缩法；污泥贮存能力小于重力浓缩法；动力消耗、操作要求高于重力浓缩法主要用于浓缩初沉污泥和剩余活性污泥的混合污泥，特别适用于浓缩过程中易发生污泥膨胀、易发酵的剩余活性污泥和生物膜法污泥离心浓缩法占地面积很小；处理能力大；浓缩后污泥含水率低；全封闭，无臭气发生专用离心机价格高；电耗是气浮法的10倍；操作管理要求高目前主要用于难以浓缩的剩余活性污泥和场地小，卫生要求高，浓缩后含水率很低的场合选择污泥浓缩方法时，除考虑方法本身特点外，还应考虑污泥性质、来源和最终处置方法等。不同浓缩方法的能耗及适应含水率条件见下表。表3-11几种浓缩方法的比能耗和含固浓度浓缩方法浓缩后含水率（%）能耗干固体（kW·h/t）脱除水（kW·h/t）重力浓缩90~961.750.20重力浓缩97~988.810.09气浮浓缩95~971312.18框式离心浓缩91~922112.29无孔转鼓离心浓缩92~951171.2375 昆明理工大学设计（论文）专用纸通过上述比较，本设计选用重力浓缩法，选用连续式污泥浓缩池。重力浓缩池按其运转方式分为连续式和间歇式两种。前者主要用于大、中型污水处理厂；后者主要用于小型处理厂或工业企业的污水处理厂。本设计选用连续式重力浓缩池。连续式重力浓缩池可采用竖流式、辐流式沉淀池的型式，一般都是直径5～20m的圆形或矩形钢筋混凝土构筑物。可分为有刮泥机与污泥搅动装置的浓缩池，不带刮泥机的浓缩池，以及多层浓缩池等三种。有刮泥机与搅拌装置的连续式浓缩池池底面倾斜度很小，为圆锥形沉淀池，池底坡度为1%~10%。进泥口设在池中心，周围有溢流堰。为提高浓缩效果和浓缩时间，可在刮泥机上安装搅拌装置，刮泥机与搅拌装置的旋转速度应很慢，不至于使污泥受到搅动，其旋转周速度一般为0.02~0.20m/s。搅拌作用可使浓缩时间缩短4~5h。刮泥机上设置的垂直搅拌栅随刮泥机转动的线速度为1m/min，每条栅条后面可形成微小涡流，造成颗粒絮凝变大，并可造成空穴，使颗粒间的间隙水与气泡溢出，浓缩效果可提高20%以上。如不用刮泥机，可采用多斗连续式浓缩池，采用重力排泥，污泥斗锥角大于55°，并设置可根据上清液液面位置任意调动的上清液排出管，排泥管从污泥斗底排除。通常，重力浓缩池进泥可用离心泵，排泥则需要用活塞式隔膜泵、柱塞泵等压力较高的泥浆泵。重力浓缩法操作简便，维修、管理及动力费用低，但占地面积较大。3.10.2设计参数ABR+CASS工艺污泥总流量：189+254.09=443.09m3/d表3-12不同污泥种类的基本参数取值范围污泥种类进泥含水率（%）出泥含水率（%）水力负荷固体通量溢流初沉池污泥95~9792~9524~3380~120300~1000生物膜96~9994~982.0~6.035~50200~1000剩余污泥99.2~99.697~982.0~4.010~35200~1000混合污泥98~9994~964.0~10.025~80300~80075 昆明理工大学设计（论文）专用纸按表（表3-12）取值：污泥固体通量：G=30kg/(m2·d)污泥浓缩时间：T=15h进泥含水率98%，出泥含水率94%。3.10.3浓缩池设计计算本设计采用一个辐流式重力浓缩池，污泥浓缩池简图如下。图3-6辐流式污泥浓缩池计算简图1)浓缩池的面积：式中：C0—入流固体浓度kg/m3，取C0=4.0kg/m32)浓缩池直径：，取D=8m3)浓缩池工作部分高度h1：超高高度h2取0.3m，缓冲层高h375 昆明理工大学设计（论文）专用纸取0.3m，浓缩池设机械刮泥，池底坡度i=0.05，污泥斗下底直径d1=1.0m，上底直径d2=2.4m。1)池底坡深h4：污泥斗高度h5：2)总高度：3)浓缩后污泥体积：4)储泥区所需的容积V’按2h储泥设计计算，5)取污泥斗上底直径D2=3.5m，下底直径D1=1.5m，池底坡度0.05，斗倾角60°6)池底坡度造成的深度H4：7)斗倾角造成的深度H5：V1+V2=3.07+8.94=12.01m3V’12.31m3所以符合要求。75 昆明理工大学设计（论文）专用纸3.10.4污泥输送管道（1）输泥管管径由于污泥属假塑性流体，层流状态下阻力较大，紊流组昂太下阻力较小。所以设计输泥管道时，通常采用较大流速。取设计流速v=1.5m/s，设计流量Q=666.7m3/d=0.185m3/s输泥管管径：输泥管道取400mm，校核输泥流速。（2）刮泥机选用污泥浓缩池的刮泥机选用ZXN-8型悬挂式中心传动（浓缩）刮泥机，共1台，技术参数见下表3-10：表3-13ZXN-8型中心传动刮泥机型号池直径m周遍线速m/min池边深度m驱动功率kWZXN-881.2~3.03.60.37~0.75（3）污泥输送泵的选型选用JYWQ40-10-10型潜污泵输送污泥，主要参数如下表：表3-14污泥提升泵型号排出口径（mm）额定流量（m3/h）额定扬程（mm）转速（r/min）效率（%）自动耦合器功率(kW)JYWQ40-10-10401010290040CAK-400.753.11污泥脱水机房污泥机械脱水的方法有真空吸滤法、压滤法和离心法。常用的污泥脱水机械有真空转鼓过滤机、自动板框压滤机、滚压带式压滤机、离心脱水机四种，其主要性能对比见表3-15。经比较选择，本设计采用真空转鼓过滤机除水。75 昆明理工大学设计（论文）专用纸表3-15四种机械脱水设备性能比较性能指标真空转鼓过滤机自动板框压滤机滚压带式压滤机离心脱水机脱水泥饼含水率%75~8065~7070~8075~80附属设备多较多较少较少操作管理工作量小大小小投资费用较高高较低较高运行状况连续操作，自动控制间歇操作，自动控制连续操作，自动控制连续操作，自动控制使用场合中、小型污水处理厂中、小型污水处理厂大、中型污水处理厂大、中型污水处理厂运行费用四种运行方式费用基本接近3.11.1进入真空转鼓过滤机污泥量式中：Q—浓缩后污水量，m3/d，取Q=666.7m3/d；a—污水中干污泥的有机物含量，%，取a=60%；b—污水中干污泥的有机物被消化后的百分比，%，取b=70%；—消化池进泥含水量，%，取=94%；—消化池出泥含水率，%，取=80%。则：①　过滤产率（L）：式中：m—过滤机的浸液比，m=t/T；W—滤过单位体积的滤液在过滤介质上截留的干固体质量，g/mL；C0—污泥干固体含量，%；75 昆明理工大学设计（论文）专用纸Cg—泥饼干固体含量，%。代入数据得：m=t/T=36/120=0.3①　过滤面积A：所需真空过滤机过滤面积为式中：a—安全系数，取a=1.15；f—考虑投加混凝剂污泥干重增加系数，取f=1.15Q—污泥量，m3/h；P0—污泥含水率，%。已知日产污泥量116.004m3/d，脱水机每天工作两班，每班8h，则每小时污泥量为7.25m3/d=15.55m23.11.2机械选型选用两台GF20/2.6-N型真空转鼓过滤机，其中一台使用，一台备用，其基本参数如下表：75 昆明理工大学设计（论文）专用纸表3-16GF20/2.6-N型真空专管过滤机参数型号规格过滤面积m2转鼓直径mm转鼓宽度mm转鼓转速r/min传动功率kW搅拌kW外形尺寸mGF20/2.6-N20260026000.15~0.732.24410x4164x316075 昆明理工大学设计（论文）专用纸第4章污水厂平面和高程布置4.1平面布置原则4.1.1平面布置特点按照不同的功能分区，将整个厂区分为生活及辅助生产区、厂前区、污水处理区和污泥处理区。将厂前区布置在城市主导风向上风向区，厂前区和生产区之间由道路绿化隔离带分开，保证厂前区优美的环境。厂前区集中设有辅助建筑物，如综合楼、传达室、机修间、仓库、配电室等，采光通风条件良好，且不影响厂区环境。厂区主入口位于东侧进厂道路上，主要供厂内工作人员进出。厂区主干道宽6米，转弯半径6米，与厂区进出口贯通，在厂区内道路设置成环状以方便远输，路边绿化以美化厂区环境，设有车辆进出与便于工作人员巡视的主要道路。4.1.2构筑物布置原则进行厂区平面布置时，通常根据各构筑物的功能要求和水力要求，同时也需结合地质与地形条件确定它们在厂区内的平面分布。（1）尽量对称布置以便于管线布置操作管理；（2）挖填方量做到基本平衡，并避开劣质土壤，根据流程进行布置，尽量利用地形高差，符合排水通畅、降低能耗、平衡土方的要求；（3）在处理构筑物之间，保持一定的间距以保证铺设连接管、渠的要求，间距一般设置为5~10m；（4）各处理构筑物在平面布置上尽量紧凑，以节约占地、缩短管段连接距离；（5）污水、污泥处理构筑物应根据实际情况尽集中布置，污泥处理构筑物布置在下风向；75 昆明理工大学设计（论文）专用纸（6）附属构筑物应根据其用途靠近其服务构筑物，变电间设在泵房附近；化验室设在综合楼内，远离污泥堆场，以保证良好的工作环境，办公室、会议室与处理构筑物保持适当的距离，并位于主导风向的上风向。4.1.3厂区道路布置通道的设计应符合下列要求：（1）主要车行道宽度：单车道3.5~4.0m，双车道6.0~7.0m，并应有回车道；（2）车行道的转弯半径宜为6.0~10.0m；（3）人行道的宽度宜为1.5~2.0m；（4）通向高架构筑物的扶梯倾角宜采用300，不宜大于45%；（5）天桥宽度不宜小于1.0m；（6）道、通道的布置应符合国家现行有关防火规范的要求，并应符合当地有关部门的规定；4.1.4厂区绿化要求根据对国内已运行污水厂的绿化面积的调查，绿化面积与全厂面积之比的范围为10%到60%不等，其中达30%以上的污水厂，占调查总数的77%左右。本次屠宰废水处理工艺设计时，厂区绿化面积确定为总面积的30%左右。4.2电气自控设计在厂区电气自控的总体设计上，应在允许的条件下，提高污水处理厂的自动化程度，尽量做到无人值守。有条件时，还可在反应池等重要地方安装摄像头，以监视污水厂的运行状况。在电缆布置上，有着与大型污水处理厂不同的特点。各处理构筑物的电气与信号电缆的铺设应尽量结合构筑物上的管沟和渠道，从整体效果看，整个处理构筑物表面看不到任何电缆和管线的敷设，只有走道板及盖镀锌钢格板的管沟，既美观又便于维护管理。在某些情况下，全厂的电缆沟可借助某个构筑物实现。一般来讲，配电与信号传输从辅助处理单元（包括办公及变配电）要到水处理和泥处理单元，无论是先经过哪个处理单元，都可以在处理构筑物的侧壁上向池内挑出管沟，做为管道与电缆的通道，服务于本处理单元的同时，又可使电力和信号到达另一个处理单元。这样既方便了厂区平面布置，又节省工程造价。75 昆明理工大学设计（论文）专用纸4.3污水处理厂的高程布置1)污水处理厂污水处理流程高程布置的主要任务是：确定个处理构筑物和泵房的标高，确定处理构筑物之间连接管渠的尺寸及标高，通过计算确定各部位的水面标高，从而能够使污水沿处理流程在处理构筑物之间通畅的流动，保证污水处理厂的正常运行。2)为了降低运行费用和便于维护管理，污水在处理构筑物之间的流动，以按重力流考虑为宜。为此必须精确的计算污水流动中的水头损失，水头损失包括污水流经各处理构筑物的水头损失。3)污水流经连接前后两个处理构筑物管渠（包括配水设备）的水头损失。包括扬程与局部损失。4)污水流经量水设备的损失。4.3.1高程计算的基本原则污水厂高程布置时，所依据的主要技术参数是构筑物高度和水头损失。在处理流程中，相邻构筑物的相对高度差取决于两个构筑物之间的水面高差，这个水面高差的数值就是流程中的水头损失。它主要由三部分组成，即构筑物本身的、连接管（渠）的及计量设备的水头损失等。因此进行高程布置时，应首先计算这些水头损失，而且计算所得的数值应考虑一些安全因素，以便留有余地。v避免构筑物之间跌水等浪费水头的现象，充分利用地形高差，实现自流。v考虑远期发展，水量增加的预留水头。v在计算并留有余地的前提下，力求缩小全程水头损失及提升泵站的流程，以降低运行费用。v需要排放的处理水，常年大多数时间里能够自流排放水体。注意排放水位一定不选取每年最高水位，因为其出现时间较短，易造成常年水头浪费，而应选取经常出现的最高水位作为排放水位。v应尽可能使污水处理工程的出水管渠高程不受洪水顶托，并能自流。v75 昆明理工大学设计（论文）专用纸计量设施的水头损失。污水处理厂中计量槽、薄壁计量堰、流量计的水头损失应通过计量设施有关计算公式、图表或者设备说明书来确定。4.3.2高程布置时的注意事项在对污水处理厂污水处理流程的高程布置时，应考虑下列事项：v选择一条距离最长、水头损失最大的流程进行水力计算，并应适当留有余地，以保证在任何情况下处理系统都能够正常运行。v污水尽量经一次提升就应能靠重力通过处理构筑物，而中间不应再经加压提升。v计算水头损失时，一般应以近期最大流量作为处理构筑物和管（渠）的设计流量。v污水处理后应能自流排入下水道或者水体，包括洪水季节（一般按25年1遇防洪标准考虑）。v高程的布置既要考虑某些处理构筑物（如沉淀池、调节池、沉砂池等）的排空，但构筑物的挖土深度又不易过大，以免土建投资过大和增加施工的难度。v高程布置时应注意污水流程和污泥流程的结合，尽量减少需提升的污泥量。污泥浓缩池、消化池等构筑物高程的确定，应注意它们的污泥能排入污水井或者其他构筑物的可能性。v进行构筑物高程布置时，应与厂区的地形、地质条件相联系。当地形有自然坡度时，有利于高程布置；但地形平坦时，既要避免二沉池埋入地下过深，又应避免沉砂池在地面上架得很高，这样会导致构筑物造价的增加，尤其是地质条件较差、地下水位较高时。4.3.3污水高程计算该水厂设计流量为：构筑物连接管（渠）的水头损失，包括沿程与局部水头损失，可按下列公式计算确定：式中：h1——沿程水头损失，m；h2——局部水头损失，m；75 昆明理工大学设计（论文）专用纸i——单位管长的水头损失（水力坡度），根据流量、管径和流速等查阅《给排水设计手册》获得；L—连接管段长度，m；—局部阻力系数，查阅《给排水设计手册》获得；g—重力加速度，m/s2；v—连接管中流速，m/s。连接管中流速一般取0.7~1.5m/s；进入沉淀池时流速可以低些；进入曝气池或反应池时，流速可以高些。流速太低时，会使管径过大，相应管件及附属构筑物规格亦增大；流速太高时，则要求管（渠）坡度较大，水头损失增大，会增加填、挖土方量等。在确定连接管（渠）时，可考虑留有水量发展的余地。据给排水手册对于构筑物的允许流速、水头损失和池总高度有下表：表4-1净水构筑物及连接管水头损失的估计净水构筑物名称水头损失(m)连接管线名称水头损失(m)混合槽反应室进水井格网沉淀池澄清池滤池接触滤池慢滤池0.4~0.50.4~0.50.20.2~0.30.7~0.82.5~3.02.21.5~2.0混合槽至沉淀池混合槽至澄清池混合槽至接触滤池进水井至接触滤池沉淀池至滤池澄清池至滤池滤池至清水池接触滤池至清水池0.30.50.30.30.2~0.30.2~0.30.30.3格栅沉砂池除油池平流式沉淀池竖流式沉淀池辐射式沉淀池装有回转布水器的生物滤池（其工作高度为H）0.10~0.250.1~0.250.10~0.250.20~0.400.40~0.500.50~0.60H+0.15 装有喷洒式布水器的生物滤池（其工作高度为H）鼓风曝气池加速曝气池混合池接触池 H+0.250.25~0.400.25~0.400.10~0.300.10~0.30   75 昆明理工大学设计（论文）专用纸本设计中，主要构筑物及管道的水头损失如下表4-2：名称设计流量(L/s)管径(mm)坡度i（%）v(m/s)管长L(m)i·L(m)Σξ(m)Σh(m)进水管1165001.420.94350.0710.100.0050.055粗格栅0.087吸水管路92.63500.5110.96330.0150.960.0580.073压水管路92.63001.041.311300.3123.910.4400.752集水井110.40.3细格栅0.117隔油沉淀池1850.25ABR反应器1850.008720.35CASS池1850.01390.60CASS池至紫外消毒1850.200.145Σ(m)2.7294.3.4污泥高程计算输泥管采用铸铁管，管径为100mm。污泥流量=443.09m3/d=5.13L/s。浓缩污泥总量=97.67m3/d=1.12L/s①　压力输泥管的沿程水头损失hf式中：L——压力输泥管长度，m；D——输泥管管径，m；75 昆明理工大学设计（论文）专用纸v——污泥流速，m/s；污泥压力管道的最小设计流速为1.0~2.0m/s，取1.5；CH——哈森-威廉姆斯系数。内插法，取94.3。①　压力输泥管的局部水头损失hi：②　重力输泥管的坡度常用0.01~0.02，取0.02。沿程损失=坡度×长度/1000污泥部分的高程计算如下表：表4-3污泥部分高程计算表名称设计流量（L/s）管径(mm)坡度i(%)管长L(m)i·L(m)(m)Σh(m)紫外消毒渠至污泥泵房0.5提升泵至浓缩池5.1310020100.200.080.28浓缩池0.80浓缩池至脱水机房1.124002050.100.10Σ(m)Σ＝1.6875 昆明理工大学设计（论文）专用纸第5章附属建筑设计5.1生产管理用房根据城镇污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准，生产管理用房包括计划室、技术室、调度室、劳动工资室、财会室、技术资料室、电话总机室和活动室等，其总面积据处理量10000m3/d设计为120m2，尺寸规格为20m×6m。5.2行政办公用房根据城镇污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准，行政办公用房包括办公室、打字室、资料室、接待室等，宜和生产管理用房等联建，应和污水厂区环境相协调。每人（即每一编制定员）平均面积为5.8～6.5m2。设该厂有行政人员10人，取每人（即每一编制定员）平均面积为6m2，则总面积为60m2。尺寸规格为12m×5m。5.3化验室根据城镇污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准，化验室一般由水分析室、泥分析室、BOD分析室、气体分析室、生物室、天平室、仪器室、办公室和更衣间组成。化验室面积根据实际处理量，设计为100m2，尺寸规格为10m×10m定员人数为3人。5.4仓库根据城镇污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准，仓库可集中或分散设置总面积。设计为80m2，尺寸规格为10m×8m。75 昆明理工大学设计（论文）专用纸5.5绿化用地根据城镇污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准，绿化面积不宜少于厂面积的20%，该厂绿化面积占30%。该污水处理厂的绿化面积为9412.3×30%=2823.69m25.6传达室根据城镇污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准，根据需要分为设计为1间：面积为18m2。尺寸规格为6m×3m。5.7其他停车场设置：设置300m×5m。75 昆明理工大学设计（论文）专用纸第6章构筑物一览表6.1主要构筑物一览表表6-1处理构筑物一览表编号名称数量单位尺寸（m）1粗格栅间1座2提升泵房1座3细格栅间1座4平流沉淀隔油池2座5ABR反应器1座6CASS反应池4座7紫外消毒渠1座8污泥浓缩池1座9污泥脱水机房1座10污泥泵房1座6.2附属构筑物一览表表6-2附属建筑物一览表编号名称数量单位尺寸(m)编号名称数量单位尺寸(m)1鼓风机房1座20×6×66车库1座12×8×42生产管理用房1座20×6×3.57机修间1座6×4×2.53行政办公用房1座12×5×48配电中心1座15×8×44化验室1座10×10×39传达室1间4×2.5×2.55仓库1座10×8×310停车场1座300×575 昆明理工大学设计（论文）专用纸第7章工程概算及效益分析7.1计算依据（1）中华人民共和国全国市政工程投资估算指标（2）城市基础设施工程投资概算指标（排水工程）（3）排污费征收标准管理办法7.2污水厂项目总投资该污水处理厂打的项目总投资分为三部分。第一部分费用包括建筑工程费，设备、器材、工具等购置费，安装工程费。第二部分费用包括建设单位管理费、征地拆迁费、工程监理费、供电费、设计费、招投标管理费等。第三部分费用包括工程预备费、价格因素预备费、建设期贷款利息、铺底流动资金。项目总投资为：工程项目总投资=第一部分费用+第二部分费用+第三部分费用7.2.1第一部分费用第一部分费用计算见表7-1，合计281.288万元。7.2.2第二部分费用第二部分费用包括建设单位管理费、征地拆迁费、工程监理费、供电费、设计费、招投标管理费等。根据有关资料统计，按第一部分费用50%计：281.288×50%=140.644万元7.2.3第三部分费用第三部分费用包括工程预备费、价格因素预备费、建设期贷款利息、铺底流动资金。工程预备费按第一部分费用的10%计，则：281.288×10%=28.1288万元75 昆明理工大学设计（论文）专用纸表7-1第一部分费用计算表序号名称结构尺寸（m）数量投资（万元）1提升泵站框架10.832平流沉淀隔油池钢砼241.223ABR反应器钢砼132.1214CASS反应池钢砼475.0245污泥浓缩池钢砼166.3346配电中心钢砼15×8×4110.9447鼓风机房框架20×6×6112.968生产管理用房框架20×6×3.519.069行政办公用房框架12×5×415.8810机修间框架6×4×2.512.2211化验室框架10×10×316.612仓库框架10×8×315.6413紫外消毒渠钢砼10.9514污泥脱水机房框架12.5515车库框架12×8×417.6816传达室框架4×2.5×2.511.275合计281.288（万元）注：构筑物壁厚按0.3m计，钢砼结构造价1200元/m3，框架结构为1000元/m3价格因素预备费按第一部分费用的5%计，则：281.288×5%=14.06万元贷款期利息按贷款、铺底流动资金按20%计，则：281.288×20%=56.258万元第三部分费用合计：28.1288+14.06+56.258=98.447万元75 昆明理工大学设计（论文）专用纸工程总投资合计：项目总投资=第一部分费用+第二部分费用+第三部分费用=281.288+140.644+98.447=520.379万元7.3污水厂处理成本估算①　能源消耗费E1包括电费、水费等在污水处理过程中所消耗的能源费。其中电费计算按：式中：E1——能源消耗费，万元/年N——污水处理厂内水泵、鼓风机、空压机及其他机电设备的功率综合（不含备用设备），kWk——污水量总变化系数；d——电费单价，元/（kW·h）②　工资及福利费E2式中：E1——工资及福利费，万元/年A——职工每人每年的平均工资及福利费，元/（年·人）N——中共工人数，人③　折旧费E3=0.84S×p1=0.84×520.379×4.5%=19.67万元/年式中，S—工程总投资额；p1—折旧提成率，按现行规定，排水项目取4.5%。④　摊销费E4=0.84S×p2=0.84×520.379×0.4%=1.75万元/年75 昆明理工大学设计（论文）专用纸式中，p2—摊销费提成率，一般可按0.2%~0.4%计，取0.4%。①　大修理基金提成率E5=0.84S×p3=0.84×520.379×1.7%=7.43万元/年式中，p3—大修理基金提成率，按现行规定，排水项目取1.7%。②　检修维护费E6=0.84S×1%=0.84×520.379×1%=4.37万元/年③　利息支出E7=0④　其他费用指不包括在上列费用中的间接费用，如办公费、差旅费、邮电费等。常按照以上费用之和的一定百分比计，通常取10%。即E8=（E1+E2+E3+…+E7）×10%=24.212万元/年⑤　工程项目年总成本综合以上各项费用，得该工程项目年总成本为：E=E1+E2+E3+…+E8=242.12+24.212=266.332万元/年⑥　项目年经营成本年经营成本等于年总成本减去折旧费、摊销费和利息支出，即P=E-E3-E4-E7=266.332-19.67-1.75-0=244.912万元/年⑦　污水厂综合成本（1）年平均处理水量QQ=365Q=365×10000=365万吨（3）单位处理成本TT=W/Q=244.912/365=0.67元/m污水75 昆明理工大学设计（论文）专用纸第8章结论与体会结论采用ABR+CASS组合工艺处理屠宰废水，经主要工艺进行厌氧、好氧生化处理，将废水中所含的大分子有机物质降解为小分子物质并氧化分解，技术较为先进，与普通活性污泥法相比，CASS工艺省去了二沉池等设备，且脱氮除磷效果好；ABR反应器分隔数对设计有一定影响，分隔数一般不少于3格，过少不利于厌氧处理效果，过多又使得占地面积太大，会提高成本；实际运行中受季节影响，屠宰废水的水质、水量变化较大，需根据具体情况灵活调节CASS反应池的运行周期，稳定出水BOD5及氨氮。75 昆明理工大学设计（论文）专用纸体会本设计历时三个多月，经过刻苦钻研，精心求证，认真计算，将四年来的所学的多数知识运用在实际工程中，加深了对本专业的认识。在学习了使用相关规范与技术规定、能够系统完整地将知识组合连接起来的同时，自身也树立起正确的设计思想和经济观点。此过程培养了自己独立分析问题和解决问题的能力，培养了自己精心细致，认真负责，踏实严谨的工作作风。当然，在本设计中肯定也存在着很多的不足之处，因为是初次接触实际工程设计，设计资料不齐全，参数选取没有实际工作经验，土建施工、电器安装、工程经济分析等方面知识缺乏，所以设计出的结果只是一个理论上可行的结果，但结果否能运用于实际还需我们在以后的工作当中去验证。在进入工作岗位以后，我会积极努力的学习，积累相关的经验，力求做到尽善尽美，提高自己在21世纪新浪潮中的竞争能力。致谢本设计是在昆明理工大学环境科学与工程学院环境工程系刘树根老师的悉心指导和热情关怀下完成的。从课题的选择、相关知识的学习、相关资料的收集到论文的撰写、修改，老师都耐心给予我们设计上的指导，鼓励我们独立思考、积极创新，老师严谨的思维方法和治学态度让我我受益匪浅。在此谨向我的导师刘树根老师以及给予我帮助的同学表示我最衷心的感谢和最诚挚的敬意！75 昆明理工大学设计（论文）专用纸参考文献：[1]刘祖文,唐敏康,肖太袆,刘国平.屠宰废水处理工艺.江西：工业水处理.2000-11[2]王晓伟.屠宰废水处理工艺过程的研究.大连交通大学[3]北京市环境保护科学研究院.三废处理工程技术手册.北京：化学工业出版社,2000:195-200[4]陈丽娥,周兴求,高锋,伍建东.屠宰废水处理技术的现状及进展.广州：华南理工大学,2003-12（34.6）[5]程晓夏.屠宰废水处理技术的研究.四川大学.2011(3)[6]于凤,陈洪斌.屠宰废水处理技术与应用进展.上海：同济大学环境科学与工程学院.2005-8,30（4）[7]郑国臣.CSTR和ABR处理有机废水产氢产甲烷特征与效能.哈尔滨工业大学市政环境工程学院.2010-10[8]谢瑞英,李伟民,李东伟,周在江.厌氧折流板反应器处理屠宰废水的实验研究.重庆：环境工程学报.2007-10,1(10)[9]张琰.CASS工艺在禽类屠宰废水治理中的应用.安徽：淮北市环境监察支队.2009(17)[10]易兆青,张振家,吕有良.ABR/CASS法处理屠宰废水.中国给排水.2007-3,23(6)[11]高延耀主编.水污染控制工程.第三版.北京:高等教育出版社,2007.[12]孙立平等.污水处理新工艺与设计计算实例.北京：科学出版社,2001[13]何圣兵.城市污水处理厂工程设计指导.北京：中国建筑工业出版社.2010-10[14]耿亚鸽,张翔,张浩勤,刘金盾.ABR反应器工程设计的技术探讨.河南：郑州大学.2009-2,35(2)[15]IVSkiadas,GLyberatos.Theperiodicanaerobicbaffledreactor.WatSciTech.,1998,38(8-9):401-408[16]GrobickiA,StuckyDC.Performanceoftheanaerobicbaffledreactorundersteady-stateandshockloadingconditions.BiotandBioeng,1991,37:344-355[17]HoltCJ,MatthewRGS,TerzisE.AComparativestudyusingtheanaerobicbaffledreactortotreataphenolicwastewater:proceedingsofthe8thInternationalConferenceonAnaerobicDigestion.Sendi,Japan,1997,(2):40-47[18]童健,陈晓华.ABR反应器的设计.辽宁：大连理工大学环境工程研究设计所.2004-12,17(4)[19]何健洪.CASS工艺处理屠宰废水的工程应用.广东：中山市环境保护技术中心.2009-6,29（6）75 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