黑龙江省某甜菜制糖企业40000ta生产废水处理工艺初步设计 毕业设计 48页

'摘要本次设计题目是黑龙江省某甜菜制糖企业40000t/a生产废水处理工艺初步设计，设计规模为40000t/a，原水水质为CODCr≤2500mg/L，BOD≤1300mg/L，SS≤300mg/L。要求处理后的水质达到CODCr≤100mg/L，BOD≤70mg/L，SS≤70mg/L，执行中华人民共和国国家标准《污水综合排放标准》（GB8978-1996）中一级排放标准。依据该甜菜糖厂的水质水量特点及废水处理技术现状、排放标准，确定采用工艺流程为：废水—格栅—调节池—酸化池—氧化沟—沉淀池—污泥池—污泥回流—污泥排放采用该工艺总投资为746.39万元，废水处理成本为0.354元。采用氧化沟工艺可有效地保护周边水环境，而且该工艺还有易于管理等优点。关键词：甜菜糖厂废水；氧化沟；沉淀池；污泥；污水处理 AbstractThetopicofthisdesignisabeetsugarenterprisesinHeilongjiangProvince40000t/preliminarydesignofawastewatertreatmentprocess,designedcapacityof40000t/a,rawwaterqualityCODCr≤2500mg/LBOD≤1300mg/L,SS≤300mg/L.RequiredtodealwiththewaterqualityofCODCr≤100mg/L,BOD≤70mg/L,SS≤70mg/L,theimplementationoftheNationalStandardofthePeople"sRepublicofChina"IntegratedWastewaterDischargeStandard(GB8978-1996)emissionstandards.Basedonthequalityandquantitycharacteristicsofsugarbeetandwastewatertreatmenttechnologystatus,emissionstandards,determinetheuseofprocess:Wastewater-grill-regulationpool-biologicalselectionpool-OxidationDitch-sedimentationtank-watersedimentationtank-slugetank-returnsludge-sludgedischarge.Theprocessusesatotalinvestmentof7,463,900yuan,0.356yuancostofwastewatertreatment.Byoxidationditchprocesscaneffectivelyprotectthesurroundingwaterenvironment,andtheprocessisalsoeasytomanageandsoon.Keywords:Beetsugarfactorywastewater;Oxidationditch;Sedimentationtanks;Sludge;Sewagetreatment 目录摘要ⅠAbstractⅡ第一章设计概论71.1绪论71.2城市概况及自然条件81.2.1自然资料81.2.2设计依据91.2.3设计水量91.2.4设计进水水质91.2.5处理后的排放水质91.3生产废水来源及水质水量101.3.1甜菜生产概况101.3.2甜菜制糖厂的废水处理难点111.3.3生产废水水质121.3.4设计水质水量121.4糖废水处理常用的工艺131.4.1厌氧处理131.4.2好氧处理141.4.3工艺选择151.4废水处理工艺流程及其描述161.4.1废水简易工艺流程图161.4.2工艺流程的描述16第二章计算书172.1构筑物设计172.1.1格栅172.1.2调节池212.1.3水解酸化池222.1.4氧化沟242.1.5沉淀池272.1.6污泥浓缩池312.2主要设备的设计参数和选择332.2.1氧化沟内曝气机332.2.2沉淀池刮泥机342.2.3污水提升泵34 2.2.4污泥回流泵342.2.5污泥泵342.3污水厂高程布置342.4高程计算352.4.1水头损失计算352.5各构筑物高程372.5.1格栅372.5.2调节池372.5.3酸化池372.5.4氧化沟372.5.5辐流沉淀池382.5.6污泥浓缩池382.6污水厂平面布置382.7供配电设计39第三章投资概算403.1工程投资估算依据403.2土建工程部分投资估算表403.3工艺设备投资估算423.4材料配件费用估算433.4安装及技术服务费用443.5工程运行费用443.5.1电费443.5.2人工费443.5.3药剂费443.5.4折旧费443.5.5检修维修费453.5.6其他费用453.5.7废水站每日运行费用453.5.8每吨水直接处理成本453.6作业制度及劳动定员45结论46参考文献47致谢48 第1章设计概况1.1绪论水是生命的源泉，是人类和其它所有生物生存和发展的基础，它又是社会经济发展宝贵而重要的资源，随着现代经济的发展和人口的增长，水资源的短缺也成为当今社会突出的环境问题。根据调查我国目前有大约60%以上的水源用于农业，工业用水大约占20%，主要工业产品的平均用水量比发达国家高几十倍甚至上百倍，这不仅加剧了用水紧张，而其产生的大量污水污染环境。根据我国国家环保总局发布的“2012年全国环境统计公报”显示结果，2011年全国废水排放总量为653.1亿吨，这其中化学需氧量排放量为2499.9万吨，氨氮排放量为265.4万吨；废气中二氧化硫排放量为2218.9万吨，氮氧化物排放量为2406.3万吨；工业固体废物产生量为32.8亿吨。重金属、砷、氰化物、挥发酚等的排放量也呈现上升的趋势。2011年的监测结果表明，全国环境质量状况总体还是保持平稳，但依然形势严峻，面临许多挑战困难和困难。目前制糖废水的治理主要采用生化法物化法和物化法。用物化法对废水首先进行预处理，然后再进入生化系统，最后依次经物化法处理及生物滤池后达标排放。物化法处理包括：沉淀法蒸发浓缩等许多方法。制糖废水的可生化性好，因此国内外对制糖废水的处理多采用生化法。主要有好氧法、厌氧处理法（EGSB-国外新技术）、厌氧-好氧处理法、厌氧-光合细菌处理法等等。1.2城市概况及自然条件1.2.1自然资料1.2.1.1地质及水文情况根据所提供的资料地面海拔标高为158～174米。地表层60～130cm是黑色性质的亚粘土，向下6m处为黄色粘土，其中间夹有少量砂砾，再向下基本为承载能力较强的砾石。地下水属于第四纪浅层孔隙承压水体，埋藏深度10～15米，储量丰富，水质良好。地表水位S河，流量随季节性变化较大，水位变化呈双峰型。自有水文记载以来，最枯流量发生在1988年2月，最枯流量为7.9m3/s，多年平均流量为682m3/s， 平均最大流量1580m3/s，平均最小流量188m3/s，年平均水位124.76米，最高水位126.16米，最低水位122.86米。S河在某市江段坡降为八千分之一至万分之一左右。年冰封期150天左右，冰层厚一米左右，水温0～4℃洪峰流量14800m3/s。1.2.1.2气候气候属寒温带半湿润大陆性季风气候，四季气候各具特色，春季气温回升快，雨少风大，易干旱；夏季湿热多雨，日照少；秋季降温快，早霜，降水少；冬季漫长寒冷，少雪干燥。主要气象因素如下：年平均气温：2.1℃；年平均风速：3.1m/s；全年主导风向：北风频率12.7%；静风频率17.7%；年平均降雨量：472.4mm；年平均蒸发量：1483.1mm；年平均日照：2867.1h。气候：年平均气温3.6℃，极端最高气温38.5℃，极端最低气温-36.5℃；1.2.1.3地震因数地震烈度为6度。1.2.2设计依据（1）．《室外排水设计规范（GBJ14－87）》，1997年版；（2）．《城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918－2002）》；（3）．《地面水环境质量标准（GB3838－2002）》；（4）．《城市污水处理厂污水污泥排放标准（CJ3025－93）》；（5）．《城镇污水处理工程项目建设标准（2001）》1.2.3设计水量设计废水水量为40000t/d 1.2.4设计进水水质根据该公司提供的水质资料及工艺要求，废水来源主要包括流洗水、高浓度废水、锅炉除尘水等。设计进水水质如下：CODCr≤2500mg/L，BOD≤1300mg/L，SS≤300mg/L1.2.5处理后的排放水质1.2.5.1出水水质执行中华人民共和国国家标准《污水综合排放标准》（GB8978-1996）中一级排放标准。CODCr≤100mg/L，BOD5≤70mg/L,SS≤70mg/L1.3生产废水来源及水质水量1.3.1甜菜生产概况某地区某糖业公司以甜菜为原料来生产酒精、甜菜颗粒粕等产品。甜菜制糖生产工艺流程如图1-1所示： 压粕水外流排放甜菜造粒干燥压粕渗出切丝流洗颗粒粕产产品甜菜砂糖包结晶蒸发清净沉淀池回用去酒精车间滤泥废水洗滤布滤泥废糖蜜滤泥洗滤布水废水图1-1甜菜制糖工艺流程图从甜菜制糖工艺流程可看出：废水主要来自清洗滤布水压粕水、压粕水、经沉降后的甜菜的流洗水等，以及设备及地面冲洗水、生活污水等。食用酒精的生产是以废糖蜜为原料，经过脱醛、粗馏、发酵、精馏等工艺生产酒精。生产工艺流程如图1-2所示：粗馏废糖蜜发酵稀释杀菌脱醛精馏酒精成品酒精废液图1-2酒精生产工艺流程图从酒精生产工艺流程中可看出：酒精废液主要来自精馏后残液、废糖蜜经发酵提取酒精的粗馏等。1.3.2甜菜制糖厂的废水处理难点（1）甜菜制糖业在这根据条件以年为单位周期性生产 甜菜制糖企业属阶段性生产类行业，在黑龙江因因有五个月的冰封期无法运行，每个运行周期分为生产期（7个月左右）和非生产期(5个月左右)，在非生产期里没有废水排放，污水治理只在生产期进行。而一般的生化处理需要常年进水。长5月的停止进水，生化处理系统中的微生物种群将受到严重破坏，生化系统启动问题。（2）甜菜制糖厂废水污染物浓度大，污水排放总量较大，污水种类繁多。糖厂废水中压粕水和酒精废水有机物浓度和悬浮物浓度上万毫克升，每天的排放水量上万吨。污水种类由高低不同水质的五到六种污水组成。要把多种不同性质的废水采用一套系统进行处理非常困难，系统将比较复杂，投资比较大。（3）废水中固体含量大糖厂。废水的压粕水和酒精水悬浮物含量可达到6000毫克/升以上。固体含量大的流洗水悬浮物含量高达6000毫克/升，主要是土壤泥沙，因此每天的固体产量很大，处理起来比较困难。（4）不同水质的水温变化比较大。其中的酒精废水温度可以达到90摄氏度左右，其它废水的温度可能只有不到10摄氏度。因此，普通生物处理、物化处理难度大。（5）生产工艺对水质变化的影响大。生产过程中可能投加部分化学药品对废水处理系统产生一定的不良影响。1.3.3生产废水水质从上面酒精生产工艺流程中可以看出：酒精废液主要来自废糖蜜经发酵提取酒精的粗馏、精馏后的残液。根据黑龙江省某糖业公司污水处理工程招标邀请书提供的制糖废水、酒精废液排放的数据如表1-1所示。表1-1某甜菜糖业公司生产废水水质水量情况一览表废水来源水量m3/hCODCr（mg/l）BOD5（mg/l）SS（mg/l）温度℃锅炉除尘水3206429.518540酒精车间排水7232175184907495流洗水425152090496020 续表1-1废水来源水量m3/hCODCr（mg/l）BOD5（mg/l）SS（mg/l）温度℃压粕水372308011427150其它种类水(冷却水、生活用水等)47892411215总排废水166725001300300301.3.4设计水质水量表1-2某糖业公司废水处理设计水质水量污染物指标设计值CODCr（mg/L）2500BOD5（mg/L）1300SS（mg/L）300水量（m3/d）40000每日废水总量为40000m3；每日需处理的CODCr总量为160t，每日需处理的BOD5总量为51t；废水的BOD/COD值在0.5以上。所以根据水质特点可生化性较好，废水采用以生化法为主的处理工艺进行处理，可得到很好的处理效果。1.4糖废水处理常用的工艺1.4.1厌氧处理由甜菜废液制酒精中由于酒精废醪液中含有大量的硫酸盐（SO42-5000mg/L），在厌氧处理过程中由于硫酸盐还原菌的作用，最终产物为二氧化碳、硫化物、和水。而硫酸盐的还原和硫化物的产生常会引起以下问题：①由于在设计出水中存在硫化物，二硫化物能表现为COD，它使得COD的去除效率下降；②部分硫化物以H2S的形式存在于沼气中，沼气在被利用前需要去除H2S③废水中和沼气中的硫化物会产生腐臭味，所以需增大投资和维修费用； ④当硫酸盐转化为硫化物后，对包括产酸菌和甲烷菌在内的厌氧菌有毒，其毒性如下表1-3所示。表1-3无机硫化合物对甲烷菌的毒性化合物50％ICSO42-3300SO32-50总硫化物500由上可见，如果选择不当，厌氧系统的处理效率将会降低，而且厌氧系统运行是否成功是制糖废水处理的关键，因此，制糖行业的废水治理也大多围绕酒精废醪。废水的厌氧处理在有机物含量较高时一般是很适用的。由于在厌氧处理过程中，除去1kgCOD能产生大约0.35m3的甲烷，其中反应器不受氧传递的限制，其中的固体停留时间(SRT)比水力停留时间(HRT)大出约10～100倍，单位体积负荷远远高于好氧系统，而且污泥产生量少，运行费用低。厌氧污泥床反应器(UASB)是厌氧处理中一个很有代表性的形式。在这种反应器中，废水从反应器底部均匀的进入并向上运动，反应器下部为较高浓度的污泥床，上部为较低浓度的悬浮污泥床。在正常的情况下，有机物负荷可以达到15kgCOD／m3·天，在COD去除率为90%左右时，它的污泥负荷可高达30～50kgCOD／m3/d。在利用UASB反应器处理甜菜制糖蜜废水时，有机物营养平衡状况、体积负除荷率和碱度对厌氧污泥粒化性质的影响都特别大。所以通过控制碱度和微量元素来控制甘蔗糖蜜为基质的厌氧污泥形成颗粒状物质。在UASB反应器中，基质浓度调节到COD为3850mg／L，碱度：COD为1.08，N：COD为0.016，P：COD为0.0030的情况下，在大约30天后形成厌氧生物颗粒，通过调节其他设计条件，大约在90天后形成了平均粒度达3.2mm的最大颗粒。在其他所有条件都不变的情况下，碱度：COD降为0.5时，向其加入的营养物可以使形成的颗粒自动悬浮分散。对于改善工艺条件大有益出，其有关的实验应该是在2.85m3的UASB反应器中进行的。在甘蔗制糖废水的水利停留时间为6小时，平均有机物负荷率为13kgCOD／m3·天，COD去除率70～85%。在温度为35℃时，产生沼气的回收率约为0.24m3CH4／kgCOD。用悬浮固定化细胞生物反应器类型厌氧处理糖蜜酒精发酵废水时，应用青霉菌属进行好氧前处理可以明显改善以后的厌氧处理另一种非常有效的前处理方法，制糖废水在经过多层介质过滤去除率分别能达到95%、92%。在国外新型的厌氧反应器有美国BiothaneSystems公司研发的BiobedEGSB反应器(实质上它为一种膨胀颗粒污泥床)较为突出。其反应介质与UASB中的颗粒载体上的微生物生长特性相类似，但是它最大的特点是并不是使用载体介质，而是完全使用生物颗粒。在甜菜制糖废水这种高浓度负荷的情况下 ，这种反应器还是非常的适用。而对反应器的设计、工艺处理流程的选择有一定指导意义的还是Starkenburg(1997)的研究报告。废水的BOD值是生物法处理工艺中的重要参数，但是由于它测量的周期为5天，不容易为自动设备控制提供及时的数据参考；但是COD值的测量大约只要3小时，所以能找到两者之间的换算关系，这样就可更好地进行污水处理对整个流程的控制。Murugappanetal(1997)进行了制糖废水中的COD和BOD的相关研究，对特定的甜菜制糖废水可以得出两者之间的一种线性关系，对实验测定方法可以借用于其它的处理流程。另一个指示反应器特状的量，消化污泥中的甲烷细菌，Nishiharaetal(1995)。通过分析得到了简单易行的解决方法。但甜菜制糖业为季节性生产，且其运行条件复杂，启动速度太慢，根据该数据提供的条件，并不合适采用厌氧方式。1.4.2好氧处理好氧降解是利用活性污泥在废水中的分解、沉淀凝聚、吸附和凝聚等作用，去除水体中的有机污染物质，它最终的产物是合成的细胞体、二氧化碳和水。由于好氧降解工艺的投资较低，操作条件相对其它工艺较简单，所以是大多有机污染废水处理的首选，但是对于像甜菜制糖废水这样的包含高浓度有机物的情况，好氧处理仍然存在着许多机理和工艺上的限制条件，所以在实际应用上还不如厌氧处理普遍，但是也有较为成功的研究。充气固定膜生物处理系统(ASFF)用于处理制糖废水是一种比较新的技术，在水利停留时间为6～8小时的情况下，处理效果可以达到BOD88.5%～97.9%，COD67.8%～73.6%。通过对体系中的好氧降解生物种群的研究和筛选，可以进一步提高活性污泥对高浓度有机废水的处理能力。Pathadeetal(1999)[基于甜菜糖蜜酒精厂产生的大量高浓度有机废水，建议好氧生物处理利用改进的混合微生物菌种接种进行污泥的培养。从另一个角度，如生物转盘处理制糖废水时系统中的纤毛虫的差异性比较，制糖废水中绿藻的生长特性，都可以为好氧处理提供一些重要的参考数据。高浓度有机废水的好氧处理的另一大难题是在二沉池中的活性污泥的特性较差，怎样有效地降低污泥的体积指数(SVI)值是处理可行性的一个依据Prendletal(1998)用一好氧分离器预防制糖废水污泥膨胀的效果非常显著，污泥SVI值由使用前的300～600mg／g下降到60～90mg／g。所以本次设计就是采用用好氧处理中的氧化沟工艺来处理。1.4.3工艺选择根据黑龙江省某甜菜制糖企业40000t/a生产废水处理工艺初步设计提供的废水水质水量、废水处理后要达到的排放要求和 针对项目排放的废水处理水量大，污染物平均浓度不高，污染负荷冲击性强但是可生化性较好，且处理后的排放标准要求高等的特点，目前广泛采用好氧生物处理技术，即生物膜法和活性污泥法两种方法。经过一些资料的调查和研究，活性污泥法更适合本项目废水的处理。（1）由于项目属于季节性生产，生产时生物膜法需要20～30天重新启动才能正常运行，而且活性污泥法在生产榨季开启时只需按照一定的程序开机3～6天即可投入正常运行。（2）活性污泥法在运行过程中可以采用多种监控手段，所以能及时发现问题并及时调整运行状况。而生物膜法除镜检外，相对于活性污泥法监控和调整少，生物膜出现问题后不容易被发现，调整运行的灵活性较差。（3）甜菜糖厂废水水量和污染物负荷变化比较大，活性污泥法在受冲击时，可以通过SVI、污泥沉降比、污泥浓度等多种方法调节运行状况，预防冲击偶然事故的发生，以确保废水处理达标。（4）活性污泥法建设费用相对生物膜法也比较低廉。在处理效率上，根据相关资料表明，50%的活性污泥法处理厂BOD5的去除率高于92%，50%的生物膜法处理厂BOD5的去除率为82%左右。综上所述，本设计项目采用活性污泥法的工艺方案进行处理，并采用抗负荷冲击性较的强氧化沟的曝气池以增加处理效果，确保污水处理后可稳定达标，处理后的污水如需要可做进一步深度处理，或者全部回用。1.4废水处理工艺流程及其描述1.4.1废水简易工艺流程图 废水格栅调节池出水沉淀池氧化沟水解酸化池泵污泥池污泥污泥回流剩余污泥排回厂里沉灰池泵图1-3工艺流程图1.4.2工艺流程的描述（1）格栅：废水通过格栅截留大颗粒有机物和漂浮物，由于截污量较小，采用人工清渣方式。（2）调节池：可调节水质、水量，使污水水质均匀，同时承受由于生产排水不规律产生的冲击负荷。废水自厂区流入到调节池。 （3）水解酸化池：即将进入曝气生化池的废水和从沉淀池回流的活性污泥在此相互混合接触。减小有机物分子量，产生不完全氧化的产物，有利于后续的好氧段处理。水解酸化一种生物氧化方式，在没有外源最终电子受体的条件下，化能异养型微生物细胞对能源有机化合物的氧化与内源的有机化合物的还原相耦合，一般并不发生经包含细胞色素等的电子传递链上的电子传递和电子传递磷酸化，而是通过底物（激酶的底物）水平磷酸化来获得代谢能ATP；能源有机化合物释放的电子一级电子载体NAD（nicotinamideadeninedinucleotide，一种转递电子的辅酶），以NADH的形式直接将电子交给内源的有机受体而再生成NAD，同时将后者还原成水解酸化产物（不完全氧化的产物，有利于后续的好氧段处理）。细胞中的NAD是有限的，如果作为一级电子载体的辅酶NAD不能得到再生，有效的电子载体就会愈来愈少，脱氢反应就不能持续进行下去了。因此辅酶NAD的再生是生物氧化（包括发酵）继续进行下去的必要条件。（4）生化池：本设计的曝气生化池形式为环形曝气池，为氧化沟工艺的一种改良形式。对进入生化池中的污染物进行生化处理，达到去除污染物的目的。（5）沉淀池：采用辐流式沉淀池。沉淀池的作用是使处理后废水与活性污泥从混合液中分离开来，澄清液从排水堰达标外排，或者进一步深度处理后回用。沉降到沉淀池底部的污泥采用刮泥机刮出排到污泥池，再用泵送到生物选择池与调节池来的废水进行混合后进入曝气池，剩余部分污泥送到锅炉沉灰池与灰渣一同沉淀处理。（6）营养盐投加系统：由于废水中以碳水化合物为主，营养不均衡，因此需要加一定量的营养盐以提高废水处理效果。采用投加泵连续调节池及曝气生化池投加碱液与营养源。（7）污泥池：储存中转沉淀池的沉淀排出的污泥。各工段处理效果预测如表1-4所示：表1-4各工段处理效果预测项目工序COD（mg/L）BOD5（mg/L）SS（mg/L）原水25001300300调节池出水1750910240去除率%303020水解酸化池出水1400546216去除率204010氧化沟出水11243.7130去除率%929240二沉池出水78.430.652 去除率%303060外排水78.430.652排放标准≤100≤70≤70第二章计算书2.1构筑物设计2.1.1格栅安装在废水渠道进口处，主要目的是拦截废水中的大颗粒和漂浮物等，以防止阀门、管道、水泵、表曝机、吸泥管等及其他后续处理设备堵塞或损坏。由于甜菜糖厂废水大漂浮物及较大颗粒并不多，格栅拦截的污染物量不大，所以在本设计中采用人工清渣的方式。2.1.1.1格栅设计计算（1）栅条的间隙数n式中——最大设计流量，m3/s——格栅倾角度,取=600——栅前水深，m，取=0.6m——栅条间隙，m，取=0.01m——栅条间隙数，个——过栅流速，m/s，取=0.9m/s格栅设两组，按两组同时工作设计，一格备用，一格工作校核。其中设计污水流量为=1667m3/h=0.463m3/s 则:格栅框架内的栅条数为n-1=78（2）格栅槽总宽度B栅槽宽度一般比格栅宽0.02～0.03米，取0.02米设栅条宽度S=10mm则栅槽宽度栅槽实取宽度B=2.38m，栅条78根（3）进水渠渐宽部分长度式中——渐宽部分长度,m——栅槽宽度，m——进水渠宽取1.5m——渐宽部分展开角,取30°栅槽与出水渠道连接处的渐宽部分长度=0.372m（4）通过格栅的水头损失h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，一般采用k=3——阻力系数，其值与栅条断面几何形状有关，，当为矩形断面时，=2.42。则：（5）栅后槽总高度及栅槽总长度取栅前渠道超高=0.3m则栅前槽高栅后槽总高度栅槽总长度根据前面的计算：（6）每日栅渣量式中——每日栅渣量 ——栅渣量（污水）取0.1～0.01，粗格栅用小值，细格栅用大值，中格栅用中值——生活污水流量总变化系数取1.5由于栅渣量较大采用回转式机械格栅2.1.1.2格栅计算示意图图2-1格栅计算示意图 2.1.2调节池2.1.2.1调节池有效容积式中——有效容积，m3——最大设计流量，m3/h——有效停留时间，T取8h（连续一般取4h，间歇取4～8h）2.1.2.2调节池水面面积取池子总高度H=5.3m,其中超高0.3m,有效水深h=5m，则池面积为2.1.2.3调节池的尺寸调节池的尺寸：式中——沉淀池长度，m——最大设计流量时的水平流速，mm/s2.1.2.4污泥量式中W1——污泥量,m3/d——污水流量，m3/d——进水悬浮物质量浓度，——调节池中悬浮物的去除率，%——污泥含水率，%——污泥密度，以1000kg/m3计。 2.1.3水解酸化池2.1.3.1水解池的容积V式中——水解池容积，m3——总变化系数，=1.5——设计流量，m3/d，——水力停留时间，取=5h甜菜制糖废水中设计的水解池，分为2格。每格容积为6251m3，水深为4m，每格表面积为m2按长宽比2:1设计，则每组水解池池长为56m宽为28m。2.1.3.2水解池上升流速核算反应器的高度为：，反应器的高度与上升流速之间的关系为：式中V——上升流速，Q——设计流量，m/hV——水解池容积，m3A——反应器表面积，m2HRT——水力停留时间，取水解反应器的上升流速，v符合设计要求。 2.1.3.3配水方式采用穿孔管布水器（分支式配水方式），配水支管出水口距池底200mm，位于服务面积的中心，出水管孔径为20mm。出水采用钢板矩形堰。2.1.3.4活性污泥总产量（6）污泥有机部分产量表观污泥产率系数：式中——BOD5表观产率系数：取0.23——表观污泥系数，取0.5——污泥内源代谢系数，取0.08（一般值0.061.0d-1）——污泥泥龄，15污泥量：式中——污泥的水解率取30%——酸化池入流的BOD5，kgBOD/m3——酸化池流出的BOD5，kgBOD/m3污泥惰性部分产泥量:总悬浮物TSS惰性组份比例取40%（2）活性污泥总产量前者是污泥的产量的有机部分，后者是总悬浮物中一般无机惰性部分，有机部分被生化掉，形成了完全的惰性污泥。式中——VSS与SS之比值，一般在0.6-0.75之间，取0.7 则：(P=99%)排泥采用静压排泥装置，沿矩形池纵向多点排泥，排泥点设在污泥区中上部。污泥排放采用定时排泥，每日2-3次，另外，由于反应器底部可能会积累颗粒物质和小砂粒，需要在水解池底部设排泥管。2.1.4氧化沟氧化沟中废水停留时间一般为10～40h，本设计结合本项目实际情况，采用1组氧化沟设计，设计流量Q=1667m3/h=40000m3/d。设计污泥龄15d，使污泥更加稳定，以使之后的污泥处理效果更好。为提高系统抗负荷变化的能力，选择混合液污泥浓度MLSS为3000mg/L（2500～4500），f=MLVSS/MLSS=0.75（0.70～0.80），污泥含水率p=99.5%2.1.4.1计算去除有机物及硝化所需的氧化沟体积氧化沟的体积计算公式为：式中——氧化沟有效容积，m3——污泥产率系数，取0.5kgVSS/kg去除BOD5——酸化池入流的BOD5，kgBOD/m3e——酸化池流出的BOD5，kgBOD/m3——污泥龄，15d——挥发性悬浮固体MLVSS浓度，mg/L——污泥内源呼吸系数Kd取0.06d-1则：水力停留时间 2.1.4.2氧化沟的工艺尺寸采用4沟道曝气池型，沟道的端口使用圆角设计，为利于水力条件，避免池中产生短流死角现象。设计有效水深5.5m,m2宽度13m,所需沟的总长度为106m.超高取0.5m，总高为6.0m。2.1.4.3回流污泥量计算回流污泥浓度根据公式：:式中——污泥体积指数，取100根据物料平衡：式中——回流污泥量,m3/d——回流污泥浓度,mg/l——进水悬浮物SS浓度,mg/l则：回流比根据物料平衡：回流比取42.86%，取43%2.1.4.4氧化沟剩余污泥量计算氧化沟剩余污泥量根据公式：式中——氧化沟去除的BOD5,mg/l ——进水悬浮固体中惰性部分（进水TSS-进水VSS）的含量mg/l——出水TSS的含量，mg/l则：湿污泥量为（含水率P=0.995）：2.1.4.5需氧量的确定需要量的确定根据公式：式中——每日需氧量,kg/d如取水质修正系数α=0.9，β=0.98，压力修正系数ρ=1，温度为20℃、35℃时的饱和溶解氧浓度分别为：C20=8.5mg/L,C35=7.20mg/L标准状态需氧量： 设计时取修正系数为1.5，则每小时需氧量为933kg/h×1.5=1400kg/h2.1.4.6污泥负荷污泥负荷根据公式:式中——污泥负荷，污泥负荷在0.05～0.15之间，所以符合要求2.1.5沉淀池通过对工业污水处理中污泥沉降性进行实验对比，使用中心进水周边出水的辐流式沉淀池。池子个数n=1个，采用水力负荷：2.1.5.1沉淀部分水面面积计算公式：式中——日平均流量，——水力负荷，2.1.5.2沉淀池直径及有效水深直径： 沉淀部分有效水深设=2.5h则：2.1.5.3沉淀部分有效容积2.1.5.4储泥区所需容积为保证污泥回流的浓度，污泥在二沉池的存泥时间不应小于2h，即=2h二沉池污泥区所需储泥容积为,则：则存泥区高度为:2.1.5.5二沉池总高度取二沉池缓冲层高度=0.5m，二沉池超高=0.3m，则二沉池池边总高度：设计二沉池池底坡度=0.05，则池底坡降为：池中心污泥斗的深度为=0.8m，留1m为进水管位置，则二沉池总深度为： 2.1.5.6校核径深比二沉池直径/水深：二沉池直径/池边总水深:符合要求2.1.5.7二沉池固体负荷G二沉池固体负荷G按下式计算：符合要求2.1.5.8二沉池进水系统计算使用环形平底配水槽，等距离的设计布水孔，孔径DN200mm，加DN200×L300mm短管。配水槽底配水区设挡水板，高0.8m。配水槽配水流量：设配水槽宽B=1.0m，水深0.8m，则配水槽流速为：设DN200配水孔孔距为S=1.0m则配水孔数量为n：取n=129个,实际S=0.990m配水孔孔眼流速为u2 槽底环形配水区平均流速为：环形配水平均速度梯度：所以符合要求2.1.5.9出水渠设计计算池设计流量:环形集水槽内流量:环形集水槽设计：采用单侧集水环形集水槽计算槽宽:其中为安全系数，采用1.2～1.5，本设计取1.3槽中流速，槽内终点水深：槽内起点水深：取超高为0.3m,集水槽总高度0.36+0.3=0.66m出水溢流堰的设计：采用90o三角出水堰，堰上水头（即三角口底部至上游水面的高度）=0.03m每个三角堰的流量： 三角堰个数（实际设计时取992个）每个布水孔口的服务面积为0.5～2.0m，每个孔口的流向不同，流速采用3m/s，且尽量避免孔口的堵塞和短流。2.1.6污泥浓缩池由于各排泥构筑物采用的间歇排泥，所以污泥都集中送到污泥集泥井，再由污泥泵送出。2.1.6.1每日总排污泥量二沉池剩余活性污泥量以（挥发性固体）计：剩余活性污泥量以（悬浮固体）计：剩余活性污泥量以体积计：2.1.6.2浓缩池池体计算(1)浓缩池总面积式中——浓缩池固体通量0.5～10kg/（m2·h），本设计取1.0kg/（m2·h），即24kg/（m2d）(2)采用4个池子单池面积(3)浓缩池直径 (4)浓缩池工作部分高度式中——浓缩时间（12～24h），本设计取20h(5)排泥量与存泥容积浓缩后排出含水率P2为97.0％,则:按2.5h贮泥时间计泥量，则贮泥区所需容积泥斗容积:式中——泥斗的垂直高度，取2.0m——泥斗的上口半径，取1.5m——泥斗的下口半径，取1.2m设池底坡度为0.08，池底坡降：所以池底可贮泥容积:因此，总贮泥容积: (6)浓缩池总高度浓缩池的超高取0.30m，缓冲层高度取0.30m，则浓缩池的总高度为：(7)浓缩池排水量2.2主要设备的设计参数和选择2.2.1氧化沟内曝气机选用美国整机进口的爱尔氧海神充气/搅拌机对曝气池进行供氧，共选用18台50HP，N=37.5kw充氧量=78.8㎏/h，推流距离=14m～72m，工作水深5.0～8.6m，合计充氧量为1418.4kgO2/h。2.2.2沉淀池刮泥机采用全桥刮泥机1台，Ø42m，跨度42m，水下部分为不锈钢，双周边驱动，P=2.2kw2.2.3污水提升泵选用SP221/2—25C型污水泵2台，其中备用1台。单台参数：Q=1667m3/h，H=11.5m，N=30kw。2.2.4污泥回流泵选用SP221/2—25D型污泥泵2台，其中备用1台。单台参数：Q=1235m3/h，H=9.5m，N=22kw。 2.2.5污泥泵由于污水厂污泥量较大，故单独用剩余污泥泵送污泥回厂区沉灰池，间隙运行。选用SZA50—250D型污泥泵1台。参数：Q=100m3/h，H=45m，N=15kw。2.3污水厂高程布置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（污泥流动不在此例）。厂区内高程的主要特点是先确定最大构筑物的地面标高和睡眠设计标高，然后根据说头损失通过水力计算递推前后构筑物的各项控制标高。高程布置是通过计算确定各处理构筑物标高、连接管渠的尺寸与标高，确定是否需要提升，并绘制流程的纵断面图（一般采用比例尺：纵向1：（50～100），横向与总平面图相同）。布置原则:高程布置应综合考虑提升泵的扬程或进水管渠标高、厂区地区标高、地形、处理构筑物、排水水体特征水位等因素来确定。一般应遵守如下原则：①认真计算管道沿程损失、局部损失、各处理构筑物计量设备及联络管渠的水头损失，考虑最大时流量、雨天流量和事故时流量的增加，并留有一定余地。还应考虑当某座构筑物倍速运行时与其并联运行的其余构筑物与有关的连接管渠内容能通过全部流量。②考虑远期发展，水量增加的预留水头。③避免处理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。④在认真计算并留有余量的前提下，力求缩小全程水头损失及提升泵站的全扬程，以降低运行费用。⑤需要排放的处理水，在常年大多数时间里能自流排放水体。注意排放水位不一定选取水体多年最高水位。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较高水位作为排放水位，当水体水位高于设计排放水位时，可进行短时间的提升排放。⑥应尽可能使污水处理厂的出水管渠高程不受水体洪水顶托，并能自流。2.4高程计算地面标高为128.5m，附近河流的最高水位为126.16m，设定总出水管的中心标高为128.0m。 2.4.1水头损失计算两个构筑物之间的水损包括管道水损和构筑物本身的水损。其中，管路水损按照流体力学进行管路水流损失公式进行计算，构筑物本身的水损，可参照排水工程下册查出。2.4.1.1管径计算满流或者压力流的输水管径，按照下式计算：式中——管内径，m——管段流量，m3/s——管内流速，m/s（DN≤400mm时流速取0.6～1.0m/s,DN>400mm时取1.0～1.8m/s）2.4.1.2水头损失计算①沿程水头损失式中——计算管段长度，m——每米管段的水头损失（水头坡度）当≥1.2m/s时，当<1.2m/s时，式中——平均流速，m/s——计算管段直径，m②局部水头损失式中——局部阻力系数，90度弯头阻力系数为：0.35，三通管：1.0～1.5；本设计污水为40000m3/d，提升泵到氧化沟流速取1m/s，氧化沟到二沉池取0.3m/s，其它均取0.8m/s，90度弯头阻力系数为：0.35，三通管：1.0～1.5水损计算如下表2-2所示表2-2水损计算表 序号沿程水损计算局部水损构筑物水损总水损设计落差说明管长L(m)计算直径D(m)校正直径（m）水力坡度ih1=iL(m)h2（m）h3（m）H（m）h4（m）h4>H符合h4H符合h4