水污染控制工程课程论文屠宰废水处理工艺设计 28页

'屠宰废水处理工艺设计作者：申源源目录摘要3文献综述3正文101处理工艺的确定101.1设计参数101.1.1屠宰废水水质水量101.1.2处理要求101.2废水处理工艺设计102构筑物计算112.1格栅112.2调节池122.2.1设备及参数选择122.2.2参数计算122.2.3空气管路计算122.3酸化水解池132.3.1参数选择132.3.2参数计算132.3.3设计进水配水系统（本系统采用穿孔管进水）132.4生物接触氧化池142.4.1参数选择142.4.2参数计算142.4.3曝气池布置以及供气量的确定152.4.4曝气器数量以及服务面积的确定152.4.5管道的设计152.5沉淀池162.5.1设计参数162.5.2设计计算162.6鼓风机房182.7贮泥池193污泥的处理194污水高程布置195工程概算206结论和建议216.1结论216.2建议22参考文献2228 屠宰废水处理工艺设计作者：申源源屠宰废水处理工艺设计申源源西南大学资源环境学院，重庆400715摘要：本文对屠宰废水的现阶段情况以及常见的处理方法做了简要介绍，并列举了几种较为典型的屠宰废水处理工艺，简单介绍了它们的工艺特点。然后本文根据屠宰废水的水质和水量进行相关处理工艺的设计，其中包括参数的选取，各处理构筑物的设计，高程布置图和平面布置图。关键词：屠宰废水；工艺；设计SlaughterWastewaterTreatmentProcessDesignSHENYuanyuanCollegeofResourcesandEnvironment，SouthwestUniversity，Chongqing　400715，ChinaAbstract:Inthispaper,thecurrentstageofslaughterhousewastewatertreatmentaswellascommonabriefdescription,andcitedtheslaughterofseveraltypicalwastewatertreatmentprocess,abriefintroductiontotheirtechnologicalcharacteristics.Accordingtotheslaughterwastewaterandwaterqualityandwaterquantity-relatedtreatmentprocessdesign,includingtheselectionofparameters,thedesignofthetreatmentstructures,elevationandfloorplanlayout.Keywords:Slaughterwastewater,method,design文献综述1概述水是人类最宝贵的自然资源之一，更是人类和一切生物赖以生存和不可缺少的重要资源。我国的水资源总量不少，但人口众多导致了我们人均水资源的稀少。可是更令人不安的是这有限的水资源还遭受着不同程度的污染，甚至有些地方是严重污染。随着肉制品需求不断增加，肉类加工工业发展迅猛。据统计，肉类加工业每年排放废水近20亿m3，占全国废水总排放量的6%左右[1]。肉类加工废水主要来自以下途径：宰前饲养场排放的畜（禽）粪冲洗水；屠宰车间排放的含血污和畜（禽）粪的地面冲洗水；烫毛时排放的含大量畜（禽）毛的高温水；剖解车间排放的含肠胃内容物的废水等。肉类加工废水中主要含有大量的血污﹑毛皮﹑碎肉﹑内脏杂物、畜（禽）毛﹑未消化的食物以及粪便等污染物，悬浮物浓度很高，水呈红褐色并具有明显的腥臭味，是一种典型的有机废水，CODCr、BOD5、氨氮、SS等指标均较高，如CODCr：600~6000mg/L、BOD5：28 屠宰废水处理工艺设计作者：申源源300~3000mg/L、SS：400~2700mg/L。BOD5/COD≥0.5，可生化性优良，无毒性。屠宰废水受其生产过程的影响明显，其水质水量波动范围较大。随着我国肉类加工工业的不断发展，每年都会产生大量的这种高浓度有机废水，若不经过有效处理直接外排，必然会对当地的地表水体造成污染，不仅影响经济发展，而且还危及生态安全。我国从50年代开始考虑屠宰废水的处理，到70年代仍以一级处理为主，80年代以后，新的处理技术逐渐被开发应用，处理程度不断提高。本文从生物处理、自然生态处理、化学处理等方面加以讨论。2屠宰废水处理工艺简介屠宰废水一般具有以下特点：1、屠宰废水一般呈红褐色，有难闻的腥臭味，其中含有大量的血污、油脂类、毛、肉屑、内脏杂物、未消化的食物、粪便等污染物，固体悬浮物含量高。2、屠宰废水有机物含量高，可生化性好，但其中高浓度有机质不易降解，处理难度较大。屠宰废水中的营养物质主要是氮、磷，其中但主要以有机物或铵盐形式存在，而磷主要以磷酸盐的形式存在。针对屠宰废水所具有的以上特点，常见的处理方式主要有以下几种。2.1化学法常用于处理屠宰废水的化学法主要有水解、混凝沉淀等，此法一般作为废水的预处理，也可作为废水的最终处理。2.1.1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。通常采用石灰、氢氧化钠、胰脂肪酶、细菌酶等，其中石灰经济实用但是会产生大量的废渣；用氢氧化钠进行预处理时，控制氢氧化钠的质量浓度在150~300mg/L范围内，可使平均脂肪颗粒降到处理前脂肪颗粒的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废水脂肪颗粒的60%±3%，而且胰脂肪酶更适用于水解牛肉脂肪；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[2]。但使用碱性水解处理屠宰废水会导致废水的pH值出现波动，难以控制，使后续生物氧化法等工艺不易正常运行。2.1.2混凝处理常用的混凝剂有铝盐、铁盐等，其中聚合硫酸铁混凝处理屠宰废水效果较好[3]，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[4]28 屠宰废水处理工艺设计作者：申源源。在聚合硫酸铁的合成中，加入任意比例的铝盐和一定比例的硅酸盐，以及少量的聚丙烯酰胺声称一种新混凝剂CPFA-CS，此复合无机高分子混凝剂具有较宽的pH值和温度适用范围，用它作为混凝剂处理屠宰废水，COD和色度去除率分别可达75%和95%以上，一次混凝处理即可达到或接近废水综合排放标准[5]。单纯的混凝处理存在一个明显的问题就是屠宰工序中产生的血水难以除去，并且同时产生大量的污泥和废渣。所以如果在使用混凝剂处理前先对屠宰废水进行适当变性处理，在采用硫酸亚铁和氧化钙复合混凝剂处理，出水COD的质量浓度可以降到很低，有较好的处理效果[6]，且此法简便、高效，有较好的环境效益，但是该法处理的废水限于COD浓度小于1000mg/L。混凝法处理废水处理成本低，低温下具有较好的处理效果，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的负荷。2.2自然生态处理自然生态处理是自然条件下通过环境生物净化废水的一种方法，目前已成为研究与应用的热点，其中对稳定塘、土地处理、人工湿地的研究与应用最多。它们的共同特点是能耗低，管理简便，运行费用低，有利于废水的综合利用。2.2.1稳定塘工艺屠宰废水在进入氧化塘处理前，必须经预处理,否则悬浮物和有机物浓度过高，氧化塘的处理效果不理想。通常在氧化塘正常运行的条件下CODCr的有效临界点为262.6mg/，一旦超过临界点氧化塘中植物受伤，净化作用降低。采用厌氧塘、兼性塘和好氧塘串联系统处理屠宰废水，从建造和运行角度而言是最经济的，并且处理效果令人满意。除了开始运行时有些气味外，不会产生其他问题。2.2.2土地处理喷灌土地的方法处理屠宰废水主要应用于美国，系统简单、成本低，但操作不当可能会引起地表水和地下水的污染，过量的脂肪会造成土壤堵塞，因此该方法对废水预处理的要求较高。2.2.3人工湿地处理人工湿地是利用湿地生态系统中的物理、化学和生物三者的协同作用来处理污水。投资少、效果好、运行维护方便，建设成本为相同能力污水处理厂的1/5左右。但占地面积是传统污水处理厂的5~10倍。单独采用人工湿地处理屠宰废水，难以达标，如果与物化和生物预处理结合，既可以节省投资，也可以降低运行费用。3生物处理3.1好氧生物处理28 屠宰废水处理工艺设计作者：申源源活性污泥法是当前污水处理领域应用最广泛的技术之一。普通活性污泥法处理屠宰废水很难达到处理要求，普遍存在以下困难[7]：屠宰场的水量变化大，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。针对普通活性污泥法存在的问题，一些新的处理工艺开发并成功应用于屠宰废水的处理。3.1.1序批式活性污泥系统(SBR)SBR（SequencingBatchReactor）工艺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。其主要优点有[8]：(1)流程简单，无二沉池和污泥回流设备；(2)比普通活性污泥法可节省基建投资30%、运行费用10~20%；(3)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；(4)耐冲击负荷能力强。SBR间歇运行的特点很适合处理流量变化大的屠宰场废水，已在很多国家广泛应用于小型污水领域。此工艺处理屠宰废水CODCr、BOD5的去除率分别达到80%、90%以上,氨氮去除率达80%~90%。J.Keller[9]等人在研究SBR处理屠宰废水脱氮的过程中发现，通过控制溶解氧浓度可使约50%的氮通过同步硝化反硝化去除，而控制这种脱氮过程对减少处理费用，提高出水水质有重要意义。CASS工艺是SBR的改进工艺，它在反应器前部增加了一个生物选择器，实现了连续进水，剩余污泥性质稳定，泥量只有传统活性污泥法的60%左右[10]。3.1.2AB法AB法是生物吸附活性污泥法的简称，A段污泥负荷可高达2~6kgBOD5/(kgMLSS·d)，对废水主要起生物吸附作用；而B段负荷较低，不大于0.3kgBOD5/kgMLSS·d，主要起生物氧化作用[11]。AB法特别适用于屠宰废水悬浮有机物浓度高、水质水量变化大的特点，一般不设初沉池，对BOD5、CODCr、SS、P和NH3-N的去处率一般高于常规活性污泥法，且可节省基建投资约20%、节省能耗15%左右[12]。3.1.3氧化沟氧化沟对水质、水温、水量的变动有较强的适应性，污泥龄长，可以产生硝化反硝化反应，有脱氮功能。污泥产率低且稳定，勿需消化。3.1.4水解酸化-好氧生物处理针对屠宰废水高分子有机物浓度高的特点，研究者在好氧生物处理前加入酸化处理，开发出酸化-好氧生物处理工艺[7,11,13]。酸化过程中动物性复杂大分子有机物降解成小分子溶解性有机物，为后续反应提供优质的底物，提高了好氧处理效果及整个系统的抗冲击能力和稳定性；同时类似于消化池的固体降解过程实现了污水酸化和污泥消化的集中处理，污泥产量低。张森林[7]对酸化-SBR工艺的研究表明，在保证处理效果的同时，28 屠宰废水处理工艺设计作者：申源源总投资、占地面积和能耗比传统活性污泥工艺降低。万秀林等[11]采用兼氧-AB工艺低温处理屠宰废水也取得良好的处理效果，废水各主要污染物去除率均达90%以上。3.2厌氧生物处理一般地，厌氧生物处理CODCr浓度大于1,000mg/l的中高浓度工业废水具有优势[14]，可以回收生物能，低能耗，容积负荷率高，对环境的要求低，剩余污泥稳定，产量仅为好氧系统的1/10~1/6；投资费用低、管理简易，有广阔的应用潜力。3.2.1普通厌氧消化池普通厌氧消化池处理屠宰废水在美国和澳大利亚得到广泛应用。厌氧消化池处理屠宰废水的成本低，操作和维护简便，有机物去除率高；但反应速率慢，水力停留时间长，占地面积大，对温度要求高，低于21℃效率将会大大下降，大型厌氧消化系统一旦由于低温而瘫痪就很难恢复[15]。因而此工艺不适合用于土地紧张或常年温度偏低的地方。3.2.2厌氧序批式活性污泥系统(ASBR)ASBR较其他厌氧处理工艺具有不需要脱气和回流设备，有机物和SS去除率高的优势，因而被誉为屠宰废水处理中很有发展前途的工艺[16]。消化产生的生物气可用于系统搅拌，或作为能源直接利用。D.I.Masse[17]研究表明ASBR处理屠宰废水的适宜条件是:间歇搅拌，温度25~35℃,反应时间24h，污泥负荷0.2~0.5kg/(kgMLSS·d),在此条件下CODCr和SS的去除率分别达到98%和91%。3.2.3高效厌氧反应器近年来用高效厌氧生物反应器处理屠宰废水成为热点。通过强化传质和提高污泥浓度高效厌氧反应器可在短时间内得到良好的去除效果，较传统厌氧消化池其最大的优势是负荷能力高、水力停留时间短、占地小。国内外应用于屠宰废水的工艺主要有[18]：上流式厌氧污泥床（UASB）、厌氧滤池（AF）、厌氧流化床（AFB）、厌氧折流床反应器（ABR）、厌氧固定膜反应器（AFFR）、内循环反应器（IC）等。UASB反应器结构紧凑、简单、负荷能力高，因而广受青睐。AyoobTorkian实验表明UASB处理屠宰废水在13~30kgCOD/m3·d负荷下，CODCr去除率为75~90%。然而UASB也存在一些问题，如污泥易流失，颗粒污泥难于形成，系统难于启动等。针对这些问题，研究人员不断采用新的方案改进UASB的性能。I.Ruiz和RafaelBorja等人分别将UASB与AF串联使用处理屠宰废水，使反应器同时具有UASB和AF的特点。利用AF保持生物量和耐冲击负荷的优点，减轻了对UASB三相分离器的性能要求，提高了系统抗负荷冲击的能力。随着系统附着生物量从0.5gVSS.L-1增至5gVSS.L-1，CODCr的去除率也升至90.2~93.4%。Claudia28 屠宰废水处理工艺设计作者：申源源E.T.Caixeta使用一种新型高效三相分离器也达到了提高UASB耐负荷冲击能力和处理效果的目的。AF处理屠宰废水的稳定性好，在有机负荷20~25kgCOD/m3·d时，CODCr去除率可达80~90%，但是AF极易堵塞，必须定时冲洗。R.delPozo利用AFFR处理屠宰废水，对间歇运行的适应性优于UASB。IC反应器也是近二十年来发展起来的高效厌氧反应器，邓良伟采用IC工艺处理屠宰废水总磷的去除率可达53.8%。3.2.4厌氧生物处理的预处理屠宰废水中含有的大量的SS和油脂，进入厌氧系统前对屠宰废水进行去除SS和油脂的预处理是十分必要的。否则会大大降低厌氧反应速度和甲烷产量，进入UASB还会引起污泥上浮和流失。因此在N.T.Manjuanth在UASB前采用压力气浮作为预处理单元，气浮可以去除原水中50%的污染物，后续处理的反应速率及产甲烷量均有所提高。厌氧处理出水中NH3-N、硫化物等还原性污染物较多，没有脱氮能力，有时出水的BOD5偏高,还需进一步处理。总的来说，常用的UASB，AF，ASBR等高校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中产生的氨氮较多，使得水质达不到排放标准，就必须采用组合工艺（如下介绍）。4组合工艺处理为了既获得更好的处理效果，又可以降低处理成本，屠宰废水的处理往往采用多种方法相结合的工艺。4.1加压生物接触氧化-混凝沉淀组合工艺该工艺适合处理中浓度的屠宰废水，废水先经过加压生物接触氧化后，提高废水中的溶解氧和有机物的降解速率，再经混凝沉淀后可达到二级排放标准[3]。该工艺处理中浓度废水效率较高，但处理成本高，难于维护和管理。4.2二段高速上流式厌氧污泥床（DAF-UASB）法该方法是在单个UASB法上的改进工艺，适合处理含高浓度悬浮固体、脂肪颗粒和油脂的屠宰废水。二段高速上流式厌氧污泥床（UASB）法的第一阶段为使用絮凝状污泥的UASB反应器，可以去除脂肪颗粒、油脂等不溶解的COD，第二阶段为使用颗粒污泥的UASB反应器，去除溶解性的COD，此法COD去除率可达90%以上。4.3水解酸化-生物吸附再生-接触氧化工艺28 屠宰废水处理工艺设计作者：申源源该工艺适合于处理高浓度、水质水量变化较大的废水。一般COD去除率可达95%以上，该法采用AB两段组合工艺，A段负荷高，污泥絮体具有较强的吸附能力和良好的沉降性能，抗冲击负荷能力很强，对有毒物质的影响具有很大的缓冲作用，但是污泥量较高，需采取相应的污泥处理措施，B段二沉池出水中的少量难沉降的脱落生物膜通过气浮处理进一步去除，以提高出水水质[19]。4.4CAF涡凹气浮-SBR法该处理方法采用机械格栅去除了大部分固体污染物，避免了大块固体颗粒影响气浮、曝气工艺，大大降低了后续工艺的处理负荷，然后机械过滤把关，保证了出水稳定达标，再经过气浮池和SBR塔。该工艺综合了CAF和SBR的优点，CAF气浮系统操作弹性大，抗冲击负荷能力强，出水稳定，对于污染物浓度较低的原水，仅采用CAF系统即可满足水质的排放要求，可以在一定时间内运行SBR塔，节省运行维和费用，采用该工艺处理的废水CODCr去除率达80%~90%[20]。4.5升流式厌氧污泥床过滤器（UASBAF）-序批式活性污泥法（SBR）工艺该工艺是适用于水质波动较大、蛋白质含量高的废水处理。其中升流式厌氧污泥过滤器是将升流式厌氧污泥床（UASB）和厌氧滤池（AF）组合为一体的反应器，适用于间歇进水的屠宰废水，容积负荷（以COD计）为0.114~0.346kg/（m3•d）；而SBR为序批式活性污泥法，在同一池内按进水、反应、沉淀、排水分阶段周期进行，耐水量水质冲击负荷。SBR非常适用于屠宰废水每天有规律地间歇排放的特点。有机物先经过UASBAF厌氧消化后，分解生成的氨氮经过SBR后去除率达68.6%[21]。该工艺具有工艺流程简单、耐冲击负荷、运行管理简便、工程造价省和运行费用低等特点，适合于小型肉类加工厂的屠宰废水处理工程。5结论屠宰废水处理的工艺很多，应根据进水水质的特点、处理要求并综合考虑经济、管理因素选择最适合的处理工艺，注意不同工艺的组合使用。我国目前屠宰废水的处理多以小水量废水处理站为主，在目前环保投资较少的情况下，屠宰废水处理构筑物应朝着高效、节能、集约化、规模化、易于管理的方向发展以降低处理费用。环保部门应加强对各屠宰场废水处理站的监督与管理，保证已建废水处理站的正常运行。28 屠宰废水处理工艺设计作者：申源源正文生物接触氧化(bio-contactoxidation)技术是一种在上世纪70年代被研究者们开发出来的污水处理技术。生物接触接触氧化技术在水处理技术比较发达的日本、美国等国家已经得到了迅速发展和广泛的应用。我们国家学者在上世纪70年代开始对生物接触氧化技术进行深入的研究和实际应用。到目前生物接触氧化技术已经被广泛的应用在我国水处理工程的各个领域[22]。潘丽等[23]采用水解酸化+生物接触氧化法处理小区生活污水，发现在生化部分的停留时间（HRT）为6h，水力负荷（VLR）为2.8~3.4kgCOD/m3•d，污泥浓度（MLSS）为6500mg/L，气水比为16:1时，系统对COD、NH3-N、TP、SS的去除率分别可达到91.9%、81.4%、80%、82.5%，处理效果非常明显。张玉芝[24]采用生物接触氧化法处理生活污水，发现该工艺处理效果好，运行稳定，耐冲击负荷能力强。出水可达《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级标准。龚维辉等[25]用兼氧－生物接触氧化法对医疗废物、废水进行处置，发现其对COD、BOD、SS等的处理效果均非常明显。李清雪等[26]用生物接触氧化法处理含硫矿井废水，发现在HRT分别为60min，45min，30min，pH值为7-8，DO为0.5mg/L~3.0mg/L，进水硫化物浓度为100mg/L~600mg/L时，硫化物负荷为4.18~29.5kg.S/m3•d条件下，硫化物去除率能达到87.1%~99.7%。包木太等[27]采用生物接触氧化法处理稠油污水，实验表明，单一菌株对原油和COD具有很好的去除效果，混合菌株对原油和COD去除效果更加显著。龚浩珍等[28]采用混凝沉淀-水解酸化-生物接触氧化法处理印染废水，发现水CODCr、SS、色度的去除率为92%、82%和95%处理效果很明显。1处理工艺的确定1.1设计参数1.1.1屠宰废水水质水量屠宰废水水质如下：COD=1200mg/L，BOD5=600mg/L，SS=2400mg/L，pH=7，污水量：Q=500m3/d1.1.2处理要求屠宰业废水排放执行GB13457-92《肉类加工工业水污染物排放标准》一级标准：COD≤80mg/L，BOD5≤30mg/L，SS≤60mg/L，pH=6~8.5（蓄类屠宰加工标准）。1.2废水处理工艺设计结合设计题目可知，需要处理的废水指标仅有COD，BOD5和SS这三个，且BOD5/COD=0.5>0.3，因此较为适合采用生化处理的方式来进行废水处理。28 屠宰废水处理工艺设计作者：申源源依据投资省、运行费用低、处理效果好的原则，在与其他处理方法相比较的基础上选择了“酸化水解-生物接触氧化”工艺，其处理流程图如下：生物接触氧化池屠宰废水隔栅调节池酸化水解池污泥脱水处理沉淀池贮泥池出水屠宰废水中固体悬浮物（SS）高达2400mg/L，因此污水首先经过格栅，去除废水中较大粒径的悬浮物、漂浮物、皮毛、肉屑、骨屑、血污等杂质，以防止后续管道、设备的堵塞。然后进入调节池进行均合、调节。用泵提升混合均匀的废水进入水解池，经水解后进入生物接触氧化池进行好氧处理，最后经过沉淀分离污泥和水，处理好的水直接排出，而污泥则进入贮泥池中，然后做污泥脱水处理。2构筑物计算2.1格栅设计题目给出的污水中含有大量固体悬浮物（SS），故需设置格栅以拦截较大的固体悬浮物质。格栅一般斜置在进水泵站之前，主要对水泵起保护作用，截去屠宰废水中较大的悬浮物，它本身的水流阻力并不大，水头损失只有几厘米，阻力主要产生于筛余物堵塞栅条，一般当格栅的水头损失达到10~15cm时就该清洗。格栅按形状可分为平面格栅和曲面格栅两种，按格栅栅条间隙可分为粗格栅（50~100mm），中格栅（10~40mm），细格栅（3~10mm）三种。根据清洗方法，格栅和筛网都可设计成人工清渣和机械清渣两类，当污染物量大时，一般应采用机械清渣，以减少人工劳动量。本次设计中拟选用自清式格栅除污机（回转式固液分离机），其主要优点是：1、有一定的自净能力，运行平稳，无噪声；2、格栅与截留污物一起上行，洗刷后的栅面不断补充，故无阻塞现象，很适宜制作栅片间距1-10mm的细格栅；3、截留污物由于耙齿弯沟的承托，污物不会下坠，到顶部翻转时，又易于把污物卸除；4、没有机械与电气双重过载保护，可全自动无人操作。格栅的选取：本题选用HF800型自清式格栅除污机，与调节池合建。该格栅安装角为75°，渠道宽度为880mm，设备总宽1150mm。28 屠宰废水处理工艺设计作者：申源源2.2调节池考虑到屠宰废水其水质水量随时变化，波动较大，废水水质水量的变化对排水及废水处理设备，特别是对净化设备正常发挥其净化功能是不利的，甚至有可能损坏设备，为解决这一矛盾，废水处理前一般要设调节池，以调节水量和水质。2.2.1设备及参数选择（1）选择设备类型：对角线出水调节池优点：出水槽沿对角线方向设置，同一时间流入池内的废水，由池的左、右两侧经过不同时间流到出水槽，达到自动调节的目的。（2）数量：1座（3）池子构筑材料：钢筋混凝土（4）废水在池内停留时间：t=3.5h（5）设计进水量：Q=500m3/d=20.83m3/h（6）调节池有效水深：h=1.5m（7）池子超高：h1=0.5m2.2.2参数计算（1）调节池有效容积：v=Q×t=20.83×3.5=72.91m3（2）调节池实际容积：V=1.2×v=1.2×72.91m3=87.49m3（3）调节池平面面积：S=V/h=87.49/1.5=58.33m2（4）调节池平面尺寸：L×B=8×7.3（5）调节池高度：H=h+h1=1.5+0.5=2m（6）调节池的几何尺寸：L×B×H=8m×7.3m×2m2.2.3空气管路计算28 屠宰废水处理工艺设计作者：申源源调节池设空气管曝气，最主要的作用是通过曝气搅拌防止杂物在调节池内沉淀下来，避免池底积聚大量污泥，造成调节池有效调蓄容积减小，同时由于停留时间较长，曝入一定量的空气可以避免污水腐败产生大量臭气。另一方面，对污水的预氧化处理也更加保证出水的水质。（1）取空气用量为2m3/(m2×h)，则总供气量为Q总=q×S=2×8×7.3=116.8m3/h（2）管内流速：v=15m/s（3）管道内径计算：d=0.052m选用DN50的UPVC管，标准壁厚管是60.3×3.8，内径为52.7mm，则管内流速为V=Q/(πd2/4)=15.0m/s（符合要求）（4）每个曝气头的服务面积按0.49m2计算，则所需曝气头数目为：N=S/a=58.33/0.49=119个，设有3个廊道，则每个廊道的曝气头个数为119/3=40个（5）每个廊道一根支管，支管的管径计算为：d=0.054m，选用DN50的UPVC管符合要求。2.3酸化水解池由于本次设计的COD和BOD5等的含量较高，因此考虑在接触氧化前先通过酸化水解去除一部分的有机质，有利于以后的进一步处理，达到排放的标准。可在常温下使固体物迅速水解，仅产生少量的难厌氧降解的剩余活性污泥，无厌氧发酵的不良气味。水解池对于进水浓度变化而引起的冲击负荷有很大的抵抗能力，集沉淀、吸附、生物絮凝、生物降解功能于一体，出水水质比较稳定，波动小[29]。2.3.1参数选择（1）设计水量：Q=500m3/d=20.83m3/h（2）停留时间：T=6.0h（3）有效水深：h=4.0m（4）填料高度：h1=2.5m（5）超高：h2=0.3m2.3.2参数计算（1）有效容积：V=Q×T=20.83×6.0=124.98m3（2）池面积：28 屠宰废水处理工艺设计作者：申源源S=V/h=124.98/4=31.25m2，取为32m2（3）池子的集合尺寸：L×B=8m×4m（4）采取二廊道推流形式，每条廊道长8/2=4m（5）实际填料充填率=2.5/4×100%=62.5%（6）池体高度：H=h+h1+h2=4+2.5+0.3=6.8m（7）池体几何尺寸：L×B×H=8m×4m×6.8m进水BOD5=600mg/L，COD=1200mg/L，设计BOD去除125mg/L，COD去除265mg/L，BOD5去除率约为125/600=20.83%，COD去除率为265/1200=22.08%。2.3.3设计进水配水系统（本系统采用穿孔管进水）（1）干管：设计流量Q=20.83m3/h，采用管径100mm，干管始端流速v=0.74m/s（2）支管：支管中心间距d=0.5m，池中支管数：n=8×2/0.5=32（3）支管：每根支管入口流量：q’=q/n=20.83/32=0.65m3/h2.4生物接触氧化池生物接触氧化法是在池内设置填料，已经充氧的污水浸没全部填料，并以一定的速度流经填料，填料上长满生物膜，污水与生物膜接触，在生物膜微生物作用下使污水得到净化。接触氧化池为淹没式，不同于生物转盘，不产生苍蝇，不散发臭气。2.4.1参数选择（1）设计参数：拟定出水BOD5=30mg/L，COD=80mg/L，BOD5去除率：η=(La-Le)/La=(475-30)/475=93.68%COD去除率：η=(La-Le)/La=(935-80)/935=91.44%（2）设计水量：Q=500m3/d=20.83m3/h（3）接触时间：t=10h（4）污泥容积负荷：M=1.2kg(BOD5)/[kg(MLSS)·d]（5）填料层高度：h=3.2m，（6）分两层，m=2每层1.6m（7）滤池格数：n=3（8）超高：h1=0.5m28 屠宰废水处理工艺设计作者：申源源（9）填料上水深：h2=0.4m（10）填料距池底高度h3=0.5m（11）层间间隙厚度：h4=0.35m2.4.2参数计算（1）池子容积V：V=Q(La-Lt)/MQ—设计流量Q=500m3/d=20.83m3/h；La—进水BOD5：La=475mg/L；Lt—出水BOD5：Lt=30mg/L；η—BOD5去除率；M—污泥容积负荷；t—接触时间；则V=(La-Lt)/M=(475-30)×500/1200=185m3（2）滤池总面积：F=V/h=185/3.2=57.8m2，取58m2（3）滤池每格面积：f=F/n=58/3=19.3m2≈20m2＜25m2（设计手册规定：为使布气布水分布均匀，接触氧化池的单池面积应不大于25m2），所以，该设计符合要求。（4）每格平面尺寸：4m×5m，设计面积为20m2（5）总面积：20×3=60m2（6）校核接触时间：t=nfh/Q=3×20×3.2/20.83=9.2h，符合要求（与预设的接触时间相近）（7）接触氧化池总高度：H=h+h1+h2+h3+mh4=3.2+0.5+0.4+0.5+0.35×2=5.3m2.4.3曝气池布置以及供气量的确定由于本设计的池体面积较大，并且微孔曝气器氧利用率较高，所以选择了215型膜片式微孔曝气器。主要参数如下：28 屠宰废水处理工艺设计作者：申源源（1）直径215mm；（2）空气量1.5~3m3/(h·个)（3）服务面积0.35~0.75m2/个（4）氧利用率18.4%~27.7%（5）阻力180-280mmH2O（6）理论需氧量（AOR）计算可根据《室外排水设计规范》（GB50201-2005），当去除为含碳污染物时，去除1kgBOD5可取用0.7-1.2kgO2。安全起见，本设计取为1.2kg，则标准状态下生物反应池污水需氧量Os=a*(La-Lt)×Q=1.2×(475-30)×20.83×1000/106=11.12kgO2/h（7）标准供氧量SOR，设氧的利用率为15%，则标准状态下供氧量：Gs=Os/0.28EA=11.12/(0.28×15%)=264.76m3/h（8）气水比：Gs/Q=264.76/20.83≈13/1，为保证供气充分，初步确定为15:1（9）供气量：Gs=15×20.83=312.5m3/h2.4.4曝气器数量以及服务面积的确定（1）取服务面积0.35m2/个，则每个池子的曝气器个数=20(m2)/0.35(m2/个)=57个（2）每格布置58个，以单个曝气器气量校核，Gs/n=312.5/3/58=1.80m3/(h·个)如以单个曝气器气量1.5~3.0m3/（h.·个）来计算，则刚好符合要求，采用每格滤池58个曝气器的方式进行曝气。2.4.5管道的设计（1）空气主管道计算：主管取DN100mm的镀锌钢管，内径为106mm，管内流速v=4×Q/(3600×π×d2)=4×312.5/(3600×3.14×0.1062)=9.84m/s（2）次干管取DN80mm的UPVC管，内径为81mm，管内流速v1=4×Q1/(3600×π×d2)=4×312.5/2/(3600×3.14×0.0812)=8.43m/s（3）分为3个池子，每个池子供气量：Gs=312.5/3=104.2m3/h支管取DN65mmUPVC管，内径为68.1mm，管内流速v2=4×Q/(3600×π×d2)=4×104.2/(3600×3.14×0.0682)=7.97m/s（4）池中小支管，分为12根小支管，所以每根的风量：Gs=104.2/12=8.7m3/h28 屠宰废水处理工艺设计作者：申源源取DN50mm的UPVC管，内径为52.7mm，管内流速v3=4×Q/(3600×π×d2)=4×8.7/(3600×3.14×0.0532)=1.10m/s每根小支管上有5个曝气器。2.5沉淀池该沉淀池位于生物接触氧化池之后，其目的是为了去除生物膜法中脱落的生物膜，据此可知，该处设置的沉淀池为二沉池。由于本实验中的预处理水量较少，因此采用竖流式沉淀池。2.5.1设计参数（1）池的直径或池的边长不大于8m，通常为4~7m。（2）池径与有效水深之比不大于3。（3）中心管管内流速不大于30mm/ｓ。（4）中心管下端应设于喇叭口和反射板，反射板距地面不小于0.3m，喇叭口直径及高度为中心管直径的1.35倍，反射板直径为喇叭口直径的1.3倍，反射板表面与水平面的倾角为17°。（5）中心管下端至反射板表面之间的缝隙高在0.25~0.50m范围内时，缝隙中污水流速，初次沉淀池中不大于30mm/s，二沉池不大于20mm/s。（6）池径小于7m时，溢流沿周边流出，池径大于7m时，应增设幅流式集水支渠。（7）排泥管下端距池底不大于0.2m，上端超出水面不小于0.4m。（8）浮渣挡板距集水槽0.25~0.50m，淹没深度0.3~0.4m。2.5.2设计计算（1）中心管面积（f1）：设中心管流速＝0.03m/s，采用池数n＝1，则设计流量为：Q=500m3/d=20.83m3/h中心管面积：f1=Q/v0=20.83/3600/0.03=0.193m2（2）中心管直径（d0）：d0=(4×f/π)1/2=(4×0.193/3.14)1/2=0.496m（3）沉淀区面积（f2）：设表面负荷q1=1.5m3/（m2·h）则上升流速：v=u0=1.5m/h=0.00042m/s28 屠宰废水处理工艺设计作者：申源源f2=Q/v=20.83/3600/0.00042=13.78m2（4）沉淀池有效面积（A）：A=f1+f2=0.193+13.78=13.97m2（5）喇叭口直径（d1）：d1=1.35d0=1.35×0.496=0.671m（6）中心管喇叭口到反射板之间的间隙高度（h3）：h3=Q/v1πd1v1—间隙流出速度，二沉池不大于20mm/s，此处取v1=15mm/sd1—喇叭口直径，m则，间隙高度：h3=20.83/3600/(0.015×3.14×0.671)=0.275m（介于0.25~0.50m范围之间，符合要求）（7）沉淀池直径（D）：D=(4A/π)1/2=(4×13.97/3.14)1/2=4.22m＜8m（8）沉淀池有效水深（h2）：设沉淀时间为T=1.2h，则h2=v×T×3600=0.00042×1.2×3600=1.81m（9）较核池径水深比：D/h2=4.22/1.81=2.33＜3，符合要求（10）沉淀池边长计算：a=A1/2=13.971/2=3.74m，取边长为3.8m（11）污泥斗高度（h5）计算：取α＝60°，污泥斗下边长为0.4m，则h5=(3.8-0.4)/2×tan60°=2.94m（12）沉淀池总高度（H）：H=h1+h2+h3+h4+h5式中：h1—池子超高，m；取为0.5m；h2—沉淀池有效水深，m；h3—中心喇叭口至反射板的垂直距离，m；h4—缓冲层高，设为0.5m；h5—污泥斗高度，m；H=0.5+1.81+0.275+0.5+2.94=6.025≈6.03m（13）污泥斗容积（V1）：V1=1/3×h5(S1+S2+(S1×S2)0.5)28 屠宰废水处理工艺设计作者：申源源式中：S1、S2—贮泥斗的上、下口面积，m2，（上变长3.82，下变长0.42）h5—污泥斗高度，mV1=1/3×2.94×(3.8×3.8+0.4×0.4+(3.82×0.42)1/2）=15.80m3（14）沉淀池出水部分设计：污水流量：Q=500m3/d=20.83m3/h集水槽内流量：q=Q/2=250m3/d=10.42m3/h采用周边集水槽，单侧出水，每池设一个出口，集水槽的宽度为：B=0.9×(k×q)0.4=0.9×(1.5×10.42/3600)0.4=0.102m式中：k—安全系数，取值1.5集水槽的起点水深为：h起=0.75×B=0.0765m集水槽的终点水深为：h终=1.25×B=1.25×0.11=0.128m槽深均布为0.35m。沉淀池的四周设置出水堰，出水堰上安装三角堰板，均匀集水后自由跌水出流。尺寸计算如下：设三角堰板的堰上水深为0.025m，则：单齿流量为：q=1.343×h2.47=1.343×0.0252.47=1.482×10-4m3/sQ=500m3/d，则总共需要的齿数为：n=Q/q=500/86400/(1.482×10-4)=39.05取40个，每边20个，齿高0.05m2.6鼓风机房鼓风机房要给调节池和生物接触氧化池供气，选用低噪音水处理曝气风机。选用yh-125s低噪音水处理曝气风机-水环式鼓风机，工作一台，备用一台。设备参数：流量7.40m3/min升压29.4kPa功率7.5kW28 屠宰废水处理工艺设计作者：申源源转速1200rpm机组最大重量150kg设计鼓风机房占地L×B=6×5=30m2。2.7贮泥池（1）污泥量的计算二沉池的污泥排放量根据水解酸化池和生物接触氧化池所去除的BOD5的量乘以污泥产率系数，其中污泥产率系数根据工程经验取0.3。则二沉池的污泥排放量为：0.3×(600-30)×500/1000=85.5kg/d转化为含水53%的污泥体积：V=85.5/(1-53%)=180.85kg/d，取为180kg/d（2）贮泥池设计：由计算得每日泥量为180kg/d，污泥停留8小时，每天抽3次，则为180/3=60m3。贮泥池几何尺寸：为了便于排泥，将贮泥池下部设计泥斗形式为：取宽为5m，有效深度为4m，上部长度为5m，泥斗底部长度为2.0m，泥斗高2m。其有效容积为70m33污泥的处理污泥浓缩干化处理应用污泥浓缩脱水一体机。污泥量为180kg/d，选用苏州苏净环保工程有限公司生产的DNDY1000型带式污泥浓缩脱水一体机，工作1台，无备用。相关性能参数见表1。表1DNDY1000型带式污泥浓缩脱水-体机性能参数处理量（m3/h）滤袋宽度（mm）带式浓缩机滤袋速度（m/min）带式压滤机滤袋速度（m/min）带式浓缩机功率（kw）带式压滤机功率（kw）20-4010004-2019-950.751.14污水高程布置4.1高程布置原则（1）保证污水在各构筑物之间顺利自流；（2）需算各构筑物之间的水头损失；（3）协调好高程布置与平面布置的关系，做到既减少占地，又有利于污水、污泥输送，并有利于减少工程投资和运行成本；28 屠宰废水处理工艺设计作者：申源源（4）做好污水高程与污泥高程布置的配合，同时减少二者的提升次数和高度。4.2高程计算从贮泥池开始往回计算，设贮泥池顶部与地面平齐，贮泥池底部高程即为-4.0m。贮泥池到沉淀池的水头损失设为0.3m，那么沉淀池底部排泥口的高程应为0.3m，其水面高程3.8m（顶部高程4.3-超高0.5），出水高程为3.5m，顶部的高程为4.3m（贮泥池高+0.3），底部的高程为0.3m。从沉淀池到生物接触氧化池的水头损失也设为0.3m，那么生物接触氧化池的出水口高程为4.1m，水面高程为4.4m（出水口高程+自身水头损失0.3），顶部高程为4.9m（顶部高程4.1+超高0.5），底部高程为-0.4m（顶部高程4.9-池高5.3）。从生物接触氧化池到酸化水解池的水头损失为0.3m，因为生物接触氧化池从下端进水，为了保证污水能顺利上升，所以酸化水解池的出水口高程应设为4.7m（生化池出水高程4.4+水头损失0.3），水面高程为5.0m，顶部高程为5.3m，底部高程为-1.5m。从酸化水解池到调节池的水头损失也设为0.3m，由于酸化水解池从池下部进水，为保证进水顺利，那么调节池的出水口高程应适当高于酸化水解池的水面高程，或利用水泵增大扬程，这里选择利用水泵的方式来增大扬程。若调节池置于地面下，即底部高程为-2.0m，水面高程-0.5m，顶部高程为0m，则需要增大的扬程为5.8m（酸化水解池水面高程5.0m+管道损失0.3m+调节池超高0.5m），从格栅到调节池的水头损失为0.3m，则格栅的出水高程为-0.2m，若格栅水头损失为0.2m，那么格栅进水高程为0m。见表2表2各设备的高程（单位：m）名称底面高程出水高程进水高程水面高程顶部高程格栅-0.5-0.2000.5调节池-2.0-0.5-0.5-0.50酸化水解池-1.54.71.25.05.3生物接触氧化池-0.44.12.04.44.9沉淀池0.33.53.83.84.3贮泥池-4.0/-0.7/05工程概算（1）效益分析该设计通过酸化水解-生物接触氧化工艺使所排放的屠宰废水达到《肉类加工工业水污染物排放标准》（GB13457-92）一级标准排放标准，COD≤80mg/L，BOD5≤30mg/L，SS≤60mg/L，pH=6~8.5，有效地防止了污水的任意排放对环境的污染。（2）成本估算工艺设备成本估算见表3。28 屠宰废水处理工艺设计作者：申源源表3工艺设备成本估算表名称数量单价（万元）合计（万元）名称数量单价（万元）合计（万元）格栅10.80.8生物接触氧化池11.81.8调节池11.51.5沉淀池11.31.3酸化水解池11.21.2贮泥池10.80.8其它设备若干1.01.0以上设备合计费用为8.4万元。动力、电力概算见表4。表4动力、电力概算表名称数量功率（KW）合计（KW）污泥泵21.53HF800型自清式格栅除污机122yh-125s低噪音水处理曝气风机-水环式鼓风机27.515DNDY1000型带式污泥浓缩脱水一体机11.851.85电机6525照明若干55根据表5可知功率合计约为51.85KW，电费为0.7元/（KW·h），一年按照350天工作时间，则电耗费用为：51.85×0.7×24×350≈30.49万元。土建费用大约为10.5万元。药剂费：固体聚合氯化铝的价格按2000元/m3、PAM的价格按30000元/t计算，药剂费为0.25元/m3，则药费为4.38万元人工费：人均工资按1000元/月计算，编制为6人，每个人每年1.2万元，合计为7.2万元。以上合计为一年费用为8.4+30.49+10.5+4.38+7.2=60.97万元。6结论和建议6.1结论（1）由于本题中屠宰废水的可生化性较强，因此，此次设计选择了一种较好的好氧生化处理方法“酸化水解-生物接触氧化法”。经过处理后的废水可以不经过污水处理厂处理而直接排放，水质可达到一级排放标准：COD≤80mg/L，BOD5≤30mg/L，SS≤60mg/L，pH=6~8.5，不对该区域环境造成污染。（2）此次设计所选择的工艺合理，有效地去除了废水中的COD、BOD5、和SS，各个单元相互连接，相互补充，达到全流程的合理优化。28 屠宰废水处理工艺设计作者：申源源（3）本次设计的造价合理，适合小型污水量的处理，能够被广泛运用。6.2建议（1）在基建费用以及设备的费用方面应进一步查阅资料，在效益分析和成本估算方面更加准确。（2）对于该设计题目中要求的处理效果，除该方法外还可以通过其它方法处理，可以查阅多方资料，对更多方法进行研究，更加详细的综合比较。参考文献[1]何强.龙腾锐.屠宰废水处理技术评价[J].重庆环境科学,1995.17(3):41-44.[2]MasseL,KennedyKI,ChouS.TestingofalkalineandenzymatichydrolysispretreatmentsTechnology,2001,77(2):145-155.[3]于传贵,马芳静,邵洪,等.中浓度屠宰废水处理实验[J].山东建材学院学报,2001,15(2):173-174.[4]MunezLA,FuenteE.Slaughterhousewastewatertreatmentusingferricandaluminumsaltsandorganicpolyelectrolytes[J].JournalofEnvironmentalScienceandHealth,1999,34(3):721-736.[5]蒋湘顺,吴林友,秦美洁.CPFA-CS系列复合无机高分子絮凝剂对屠宰废水处理的研究[J].工业水处理,2000,20(4):30-32.[6]王毅.屠宰废水变性及絮凝处理[J].辽宁城乡环境科技,2000,20(6):21-22.[7]张森林.刘林.黄明.酸化-序列活性污泥工艺处理屠宰污水[J].湘潭大学自然科学学报,1992.14(4):132-139[8]赵丽珍.缪应褀.SBR技术的研究及进展[J].江苏理工大学学报,2001.22(3):58-61.[9]J.Keller.K.Subramaniam.J.GoossweinandP.F.Greenfield.Nutri-entremovalfromindustrialwastewaterusingsingletanksequencingbatchreactors[J].Wat.Sc.iTech,1997.35(6):137-144.[10]张统主编.侯瑞琴.王守中.王坤副主编.间歇式活性污泥法污水处理技术及工程实例[M].化学工业出版社,2001.[11]万秀林,杨晓虎.兼氧-AB法处理屠宰废水的工艺特点与生产性运行效果[J].肉类工业,1993.3.35-38.[12]唐受印.戴友芝.刘忠义.周作明等.食品工业废水处理[M].化学工业出版社,2001.185-188.[13]李天荣.康海燕.朱钟萍.罗幼华.厌氧酸化-好氧法处理屠宰废水在工程中的应用[J].中国环境科学,1993.13(2):146-149.[14]屈计宁.陈洪斌.小城(村)镇及小区污水处理技术与应用[J].同济大学学报,2004.[15]D.I.MasseandL.Masse.CharacterizationofwastewaterfromhogslaughterhousesinEasternCanadaandevaluationoftheirin-plantwastewatertreatmentsystems[J].CandianAgriculturalEngineer-ing,2000.42(3):139-146.[16]张文艺.采用厌氧序批间歇式反应器处理屠宰废水试验研究[J].农业工程学报,2002.18(6):127-130.[17]D.I.Masse.L.Masse.N.Bourgeois.Anaerobicprocessingofslaugh-terhousewasterwaterinaSBR.DairyandSwineResearchandDe-velopmentCentre[M].AgricultureandAgri-FoodCanada.[18]刘永淞.厌气隔板反应器(ABR)及其应用[J].化工给排水设计,1993.2.26-28.[19]李景杰,李朝晖.水解酸化-生物吸附再生-接触氧化工艺处理屠宰废水[J].给水排水,2002,28(8):38-41.[20]宁平,朱易,金时英.CAF涡凹气浮-SBR法在屠宰废水处理中的应用[J].环境工程,2001,19(3):14-15.[21]许玉东.UASBAF-SBR工艺处理屠宰废水[J].工业给排水,2001,27(6):35-38.[22]何圣龙.简述生物接触氧化法特点及应用[J].建筑与发展,2009(8):256-257.[23]潘丽,苗磊,毕景军.水解酸化+生物接触氧化法处理小区生活污水的实验研究[J].化工科技,2009,17(2):38-41.[24]张玉芝.生物接触氧化法处理生活污水[J].煤炭技术,2010,29(2):209-211.28 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