【论文】豆制品废水处理工艺.pdf 54页

'摘要本设计为豆制品废水处理工艺设计，豆制品废水水质的主要特点是含有大量3的有机物，属高浓度有机废水。该设计的处理水量为240m/d，设计中各项指标为：BOD5浓度为1000mg/L，COD浓度为2500mg/L，SS浓度为400mg/L。该废水若不经处理会对环境造成巨大污染，故要求处理后的排放水要严格达到国家一级A排放标准，即：BOD≤30mg/L，COD≤100mg/L，SS≤70mg/L。本设计大体工艺流程为：豆制品废水→格栅→隔油池→调节池→污水提升泵房→调节池→UASB池→SBR池→处理水经分析知该处理水质属易生物降解又无明显毒性的废水，可采用两级生物处理以使出水达标。一级处理主要采用物理法，用来去除污水中的悬浮物质和无机物。二级处理主要采用生物法，包括厌氧生物处理法中的UASB法和好氧生物处理法中的SBR法，可有效去除污水中的BOD、COD。采用UASB+SBR的工艺组合来处理豆制品废水，不但使处理流程简洁，也节省了运行费用，在降低废水浓度的同时，还可以回收在处理过程中所产沼气作为能源的利用。关键词：豆制品废水，UASB，SBRI AbstractThisdesignisaboutbeanproductswastewatertreatment.Themaindistinguishingfeatureofthebeanproductswastewateristhatitcontainsthemassiveorganicmatters,soitbelongstothehighconcentrationorganicwastewater.Theflowofthewaterwhichneedstobetreatedinthebeanproductswastewatertreatment3plantis240m/d.Varioustargetintherawwastewater:theconcentrationofBOD5is1000mg/L,theconcentrationofCODis2500mg/L,theconcentrationofSSis400mg/L.itcouldpollutetheenvironmentifitisdrainedbeforetreatment,soitrequeststhatthebeanproductswastewaterwhichdrainedmustbestrictlytreatedtotheAoneeffluencestandardinthecountry,whichisasfollowing:BOD≤30mg/L,COD≤100mg/L,SS≤70mg/L.Thetechnologicalprocessofthisdesignis:Beanproductswastewater→Screens→Separationgreasetrap→Regulatestank→Thesewageliftpumphouse→TankofUASB→TankofSBR→TreatmentwaterByanalysis,weknowthatthedisposalwaterqualitybelongstothewastewaterofreadilybiodegradablesubstancesandnotoxicity,youcanusetwolevelsofbiologicaldisposetomaketheeffluentreachthemark.Levellprocessing,mainlyusesphysicalagentsusedtoremovethesuspensionandinorganicofthesewage.Level2processing,mainlyusesbiologicalagents,IncludingUASBinbiologicalanaerobictreatmentofwastewaterandSBRinaerobicbiologicaltreatmentofwastewater,effectivelyremovetheCOD.BODinthewaste.TheprocessofusingtheUASB+SBRcombinationprocesstodealwiththebeanproductswastewater.Withthisway,notonlycleaning.Butalsosavingthemoney,reducingtheenergywhileretrievingthemethane.Keywords：beanproductswastewater,UASB,SBRII 目录第一章前言...........................................11.1研究豆制品废水的处理工艺方法的意义.........................................................11.2本论文的研究背景及研究内容.........................................................................11.3现有豆制品废水处理工艺方法.........................................................................21.4豆制品废水处理工艺流程的选择.....................................................................21.5工程概况.............................................................................................................31.6工艺流程.............................................................................................................4第二章主体构筑物及各部分的设计计算.........................52.1格栅的设计计算.................................................................................................52.2隔油池的设计计算.............................................................................................92.3调节沉淀池的设计计算...................................................................................142.4污水提升泵的设计说明...................................................................................172.5UASB反应池的设计计算.................................................................................182.6SBR反应池的设计计算....................................................................................312.7清水池的设计与计算.......................................................................................39第三章污泥部分各处理构筑物设计与计算.......................403.1集泥井的设计计算...........................................................................................403.2污泥浓缩池的设计计算...................................................................................413.3机械脱水间的设计计算...................................................................................44第四章高程布置.......................................474.1高程设计任务及原则.......................................................................................474.2高程布置原则...................................................................................................474.3污水高程计算...................................................................................................474.4污泥高程计算...................................................................................................484.5投资及成本估算...............................................................................................48第五章结论.......................................50参考文献............................................51致谢...............................................52III 第一章前言1.1研究豆制品废水的处理工艺方法的意义水污染问题使得我国水资源短缺的现象日趋严重，可以说严重的水污染与水资源短缺问题已经成为制约我国社会可持续发展、危害生态环境、影响着人民生活和身体健康的突出问题，迫切需要加以解决。社会在飞快的发展，工厂的工业废水成为我们亟待解决的问题，工业废水已经成为污染环境的重要因素。面对水资源短缺，工业废水排放量逐年增大，人们对居住环境的美好要求，对大量的工业废水进行妥善的处理，进而达到利用的目的处理要求己日益迫切。在工业废水中，高浓度有机废水处理成为目前环保技术研究的一大热点，同时也是一大难点。豆制品加工废水在食品加工废水中占有较大的比重，由于其成分复杂，污染物浓度高，是处理难度大、治理费用高的废水。研究该废水的处理工艺方法，提出一个有效可行的治理方案，对于环境保护和豆制品加工行业的发展具有重要意义和广阔的应用前景。1.2本论文的研究背景及研究内容目前传统豆制品全国具有大、中型加工企业1000多个，能够生产出豆浆、豆腐、豆腐干、百叶、腐竹、豆豉、豆酱、腐乳和酱油等9个系列100多个品种；新兴豆制品是最近10多年来我国大豆加工利用的新方向。豆制品是以大豆为原料经过加工制作得到的产品。豆制品分为传统豆制品和新兴豆制品，传统豆制品包括豆腐、豆腐干等非发酵制品和酱油、腐乳等发酵制品；新兴豆制品，包括豆奶粉、豆奶以及分离蛋白、浓缩蛋白、组织蛋白、蛋白饮料等蛋白制品。豆制品营养丰富，受到人们的广泛喜爱。豆制品加工过程中会产生大量有机废水，一般每加工1吨大豆可产生了7～310m豆腐废水，豆制品废水的COD(化学耗氧量)、BOD(生化耗氧量)值较高，TN(总氮)和NH3-N(氨氮)也较高，属于高浓度有机废水。据报道生产75吨大豆蛋白所排放的废水，其BOD值相当于2.5～3万人口的城市一天的生活污水。我国豆制品加工量较大，如果废水不处理直接排放，会对环境产生严重的污染。但豆制品厂的企业规模以中小型居多、资金力量薄弱、企业布点分散，分布在城郊接合部的许多企业所排放的废水不易纳入城市管网。因此，废水的有效处理是豆制品厂所必须面对的尖锐问题。1 基本内容：完成豆制品废水处理工艺流程的选择；各单体构筑物的设计计算；相关机械设备的选型；工程概预算等。完成各单体构筑物的设计计算，包括：(1)池体的建筑结构设计计算、进出水等管道布置及设计计算。(2)运用AutoCAD计算机辅助设计软件完成池体不同高度的剖视平面图以及各结构部分的局部剖视图，并进行详细标注。本设计重点在于合理工艺流程的选择，及主体好氧、厌氧构筑物的详尽结构设计。1.3现有豆制品废水处理工艺方法对于豆制品废水的处理，国外从60年代开始研究并应用于工程实践；国内70年代以来也进行了广泛而深入的研究，已有工程投产运行。其中研究和应用最多的是厌氧生物处理工艺，其次是好氧处理，豆制品废水中的污染物资源化回[11]收与利用也有一定的研究。近十年来，国内外的科研工作者在豆制品废水处理方面做了大量工作，主要侧重于生物处理方面。生物处理可分为好氧生物处理、厌氧生物处理和厌氧;好氧结合处理三种方式。常用于豆制品废水处理的好氧处理工艺有：生物接触氧化法、AB法和SBR法等。常用于豆制品废水处理的厌氧处理工艺有：厌氧滤床(AF)、厌氧流化床(AFB)、厌氧固定化床(CAFBR)、上流式厌氧污泥床(UASB)、折流板反应器(ABR)、两相厌氧处理工艺等。豆制品生产废水可生化性好，适宜采用生化法进行处理，用厌氧法处理高浓度的豆制品废水是可行的。但是经厌氧处理后的出水需要辅以好氧处理，才能满足排放标准。1.4豆制品废水处理工艺流程的选择UASB+SBR法处理工艺具有以下优点：(1)“UASB+SBR”工艺合理，实用性强。本工艺的核心为SBR池，整个工艺经历缺氧、好氧过程，微生物处于对数生长，处理速度快，氧利用率高，从而降低了能耗；同时，工艺调节灵活，进水、曝气、沉淀、排水时间可根据实际情况调节易于操作。能有效控制丝状菌的生长，防止污泥膨胀，有效去除氨氮；适2 合水中有机物浓度不同的，不同规模的豆制品企业使用。(2)处理流程简单，安装操作及维修很方便。待处理污水经汇集后，泵入UASB反应器，其流速、进水量按设定工艺参数控制，然后污水自然升流至SBR池，间歇式曝气沉淀后排放，工艺过程简单。构筑物UASB反应池、SBR池为半地下式的钢混结构，曝气装置安装制作简单，操作控制灵活，可自控也可手动，维修保养也很方便。(3)处理能力大，处理效果好。UASB反应器因反应区聚积大量厌氧颗粒污泥，废水与之接触充分反应速度快，可降解水中75%以上的COD。反应器顶部设置三相分离器，能及时将处理过程中形成的固、液、气分离，促进反应进程。SBR池集进水、曝气、沉淀、排水于一体，扩大了反应池的功能，不仅提高了处理速度而且处理效果明显。该池可降解80%以上的COD和BOD。(4)工艺成熟稳定，耐冲击负荷，水质和水量的波动对出水影响小，工艺自动化程度较高，运行管理和维修方便，劳动定员少。所以本设计采用厌氧和好氧相串联的方式，厌氧采用UASB技术，好氧处理采用SBR技术。将UASB和SBR两种处理单元进行组合，所形成的处理工艺突出了各自处理单元的优点，使处理流程简洁，节省了运行费用，而把UASB作为整个废水达标排放的一个预处理单元，在降低废水浓度的同时，可回收所产沼气作为能源利用。同时，由于大幅度减少了进入好氧处理阶段的有机物量，因此降低了好氧处理阶段的曝气能耗和剩余污泥产量，从而使整个废水处理过程的费用大幅度减少。采用该工艺组合既降低处理成本，又能产生经济效益。并且UASB池正常运行后，每天产生大量的沼气，并将其回收再利用。总之，UASB+SBR法具有效能高、处理费用低、电耗省、投资少与占地面积小等一系列优点，很适用于高浓度豆制品废水的治理。1.5工程概况3设计排放废水量为240m/d。COD2500mg/L，pH值约为6。废水经处理后，达到《污水综合排放标准》(GB8978—1996)的一级标准，其主要水质指标见表1.1。3 表1.1原水水质和设计要求水质指标BOD5(mg/L)COD(mg/L)SS(mg/L)pH原水800～16001500～3000250～8005～11排放标准≤30≤100≤706～9设计要求≤30≤100≤706～91.6工艺流程如图1.1所示。图1.1工艺流程图4 第二章主体构筑物及各部分的设计计算2.1格栅的设计计算2.1.1格栅的设计说明格栅由一组平行的金属栅条或筛网制成，安装在废水渠道的进口处，用于截留较大的悬浮物或漂浮物，主要对水泵起保护作用，另外可减轻后续构筑物的处理负荷。2.1.2格栅的设计参数设两道中格栅，一备一用。栅条间隙d=10mm，栅前水深h=0.5m，过栅流33速v=0.6m/s，安装倾角α=70°，设计流量Q=240m/d=0.0028m/s。2.1.3格栅的设计草图h2h1H1hHhh1B1B1B11500H110002tg图2.1格栅设计计算草图2.1.4栅条间隙数(n)Qamaxsinn=bhv(2－1)式中：3Q----设计流量，m/s5 α----格栅倾角，度b----栅条间隙，mh----栅前水深，mv----过栅流速，m/s00.0028×sin70n=(2－2)0.01×0.5×0.6=0.90取n=21条。2.1.5栅槽有效宽度(B)设计采用φ20圆钢为栅条，即s=0.02mB=S(n-1)+en(2－3)式中：S----格条宽度，mn----格栅间隙数e----栅条间隙，mB=0.02×(21-1)+0.02×10=0.60m2.1.6进水渠道渐宽部分长度(l1)设进水渠道内流速为0.5m/s，则进水渠道宽B1=0.28m，渐宽部分展开角取为20°。B−B1l1=(2－4)2×tga1式中：6 B----栅槽宽度，mB1----进水渠道宽度，ma----进水渠展开角度10.60−0.28l1=02×tg20=0.442.1.7栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度(l2)l2=l1/2=0.44/2=0.22m2.1.8过栅水头损失(h1)取k=3，β=1.79(栅条断面为圆形)，v=0.6m/s2sv4/3h1=kba()sin(2－5)dg2式中：k----系数，水头损失增大倍数β----系数，与断面形状有关S----格条宽度，md----栅条净隙，mmv----过栅流速，m/sα----格栅倾角，度432⎛0.02⎞0.60h1=3×1.79⎜⎟×sin70⎝0.02⎠2×9.81=0.09m2.1.9栅槽总高度(H)7 取栅前渠道超高h2=0.3m栅前槽高H1=h+h2=0.8m则总高度H=h+h1+h2=0.5+0.09+0.3=0.89m2.1.10栅槽总长度(L)H1L=l1+l2+0.5+1.0+(2－6)tg70°0.8=0.44+0.22+0.5+1.0+tg70°=2.45m2.1.11每日栅渣量(W)333取W1=0.06m/10mK2=1.5QW××864001则W=(2－7)K2×1000式中：3Q----设计流量，m/s333W1----栅渣量(m/10m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0.0028×0.06×86400W=1.5×10003=0.0096m/d(可采用人工清渣)但由于国家劳动保护法规定降低工人劳动量，采用TGS-500回转式机械格栅除污机，查于《给水排水设计手册》第十一册，常用设备。2.2隔油池的设计计算2.2.1隔油池的作用8 由于生产废水中往往含有大量的固态杂质，如不有效地去除将会影响后续水泵等设备的正常使用。废水经格栅处理后进入隔油沉淀池，沉淀隔油池采用平流形式，结构简单。可有效去除废水中难以被格栅拦截的小颗粒固型物质和废水中的游离态油，池底设有泥斗。隔油沉淀池表面的浮油可由人工定期回收。设计采用平流式隔油池，平流式隔油池由池体，刮油刮泥机和集油管等几部分组成，普通平流隔油池的构造如图2.1所示。废水从一端进入，从另一端流出，由于池内水平流速很小，相对密度小于1.0而粒径较大的油品杂质在浮力的作用下上浮，并且，聚集在池的表面，通过设在池表面的集油管和刮油机收集浮油。而相对密度大于1.0的杂质沉于池底。集油管设于出水口一侧的水面上。集油管一般直径为200-300mm的钢管制成。沿管的长度在管壁的一侧开有切口，其宽度一般是对应中心角为60°，集油管可以绕管轴转动，由螺杆控制。平时切口向上并位于水面以上，当水面浮油达到一定厚度时(一般不大于0.25m)，转动集油管，使切口浸入水面油层一下，浮油即自行进入管内，并沿集油管流向池外。由于受到刮油机规格的限制，隔油池的每格间的宽度一般为6.0，4.5，3.0，2.5，2.0几种。这种隔油池的优点是构造简单，这种隔油池占地面积大，停留时间长(1.5-2h)，水平流速为2-5mm/s。由于操作维护容易，运行管理方便，除油效果稳定，因此应用比较广泛；缺点是池的容积较大。图2.2平流式隔油池结构示意图2.2.2隔油池的设计参数333水力停留时间T=24h；设计流量Q=240m/d=10m/h=0.0028m/s，处理参数如表2.1。9 表2.1隔油池进出水水质指标水质指标浮油进水水质(mg/l)15mg/L去除率(%)60出水水质(mg/l)9mg/L2.2.3隔油池的设计计算1.污水中油珠的设计上浮速度斯托克斯公式：βg2u=(ρ−ρ)d(2-8)y018μϕ式中：u—静水中相应于直径为d的油珠的上浮速度(一般不大于3m/h)，cm/s；β—水中悬浮杂质碰撞引起的阻力系数，一般可取β=0.95；d—油滴粒径(可以上浮的油滴的最小粒径)，cm；2g—重力加速度，g=9.81cm/s；μ—水的绝对粘度，Pa·s；φ—实际油珠非球形的形状修正系数，一般可取φ=1.0；3ρy，ρ0—水和油珠的密度，g/cm。假设要去除的油滴最小粒径为d0=100μm，假设温度为25℃，则可由图2.3和图2.4分别查出25℃是水的密度以及水的绝对粘度，得：ρy=0.998g/cm3，33μ=0.0098g/cm·s。又知25℃时油的密度为0.920g/cm；所以可以根据上式计算油珠的上浮速度为：2βg()20.95×981cm/s()33()2u=ρ−ρd=0.0098g/cm−0.920g/cm×0.01y0318μϕ18×0.0098g/cms=0.04cm/s=44μm/s(2-9)10 图2.3水的密度与温度的关系图2.4水的绝对粘度与温度的关系2.隔油池的表面面积池内水流的水平流速ν，一般可以去池内水平流速ν≤15u，而且不宜大于(15mm/s)，在本次设计中取ν=2mm/s。隔油池表面修正系数α，按照一般公式求出的隔油池表面面积一般往往偏小，这是因为实际的隔油池容积利用率不是100%，而且又要受水流紊动的影响，因此要乘如一个大于1的系数α。Α值与系数ν/u有关，可由表2.2查得。ν2.mm/s/10今==5，u0.04μm/s11 表2.2表面积修正系数α与速度比ν/u的关系ν/u20151063α1.741.641.441.371.281.44−1.37所以α=1.37−(6−5)×=1.3510−6根据隔油池表面面积公式α⋅QA=(2-10)u2式中：A—隔油池表面面积，m；3Q—设计中的含油废水流量，m/h。求得，隔油池的表面面积为：Q102A=α=1.35×=9.38mu0.04×3600÷1003.隔油池有效水深本次设计采用机械清除浮油，设隔油池每格宽为B=4.5m，格数为n=2个，隔油池有效水深为h2=1.5m1.5m≤h≤2m(符合要求)24.隔油池有效池长νL=×h,(2-11)2α′u式中：L—隔油池的有效池长，m；α′—上浮速度修正系数，一般取0.9。12 已知h2=1.5m，则求得隔油池的有效池长为：ν2mm/s÷10L=×h=×1.5=8.3m2α′u0.9×0.04平流式隔油池尺寸要求h2:B=0.3～0.4，L:B>4；今已知h2=1.5m，B=4.5m，8.3m则h2:B=1.5:4.5=0.33(符合要求)，其中按照长宽比计=1.8<4，不符合要求，4.5m应加长。L=4.5×5=22.5m所以应取有效池长L=22.5m。5.隔油池总高度本设计中隔油池设有机械刮油，除渣机，所以池底坡度为i=0，而且池底无积泥。根据公式H=h1+h2(2-12)式中：H—隔油池总高度，m；h1—隔油池超高，(一般不小于0.4m)，m。今取隔油池超高h1=0.5m，所以，求得隔油池的总高度为：H=h1+h2=0.5m+1.5m=2m6.出水含油浓度取平流式隔油池的一般除油效率为E=60%，所以根据公式，求得出水含油浓度为：C=C0E=15mg/L×60%=9mg/L(2-13)式中：C—出水含油浓度，mg/L；C0—入水含油浓度，mg/L；E—隔油池除油效率，%，一般平流式取60%。7.采用GYZ型链板式刮油刮泥机13 图2.5刮油刮泥机结构为了保证隔油池正常工作，池表面通常用盖板覆盖，覆盖的作用包括防火、防雨、保温及防止油气散发污染大气。在冬季，为了增大油的流动性，隔油池内设有蒸汽加温措施。表2.3隔油池的设计结果项表面面水流横断面面有效水有效池总高度每隔宽分隔数目积积深长数2210.14m1.4m1.5m27m2m4.5m2值2.3调节沉淀池的设计计算2.3.1调节沉淀池的作用豆制品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，需对废水的水量和水质进行调节，由于豆制品废水中悬浮物(ss)浓度较高，此调节池也兼具有沉淀池的作用，该池设计有沉淀池的泥斗，有足够的水力停留时间，保证后续处理构筑物能连续运行，其均质作用主要靠池侧的沿程进水，使同时进入池的废水转变为前后出水，以达到与不同时序的废水相混合的目的。调节池还可用来均衡调节污水水质、水温的变化，降低对生物处理14 设施的冲击，为使调节池出水水质均匀，防止污染物沉淀，调节池内宜设置搅拌、混合装置。2.3.2调节池的设计参数333水力停留时间T=24h;设计流量Q=240m/d=10m/h=0.0028m/s，处理参数如表2.4。表2.4调节沉淀池进出水水质指标水质指标CODBODSS进水水质(mg/l)25001000400去除率(%)7750出水水质(mg/l)23259302002.3.3调节池的设计与计算池子有效容积为：3V=QT=10×24=240m(2-14)取池子总高度H=3m，其中超高0.5m，有效水深h=2.5m；则池面积3A=V/h=240/3=80m。3池长取L=16m，池宽取B=5m；则池子总尺寸为L×B×H=16×5×3=240m。2.3.4调节池的搅拌器选型使废水混合均匀，调节池下设潜水搅拌机，选型QJB75/4－E51台。2.3.5理论每日的污泥量Q×(C−C)101W=×(2-15)1000(1−P)r015 式中：3Q——设计流量，m/d3C0——进水悬浮物浓度，kg/m3C1——出水悬浮物浓度，kg/mP0——污泥含水率，以97%计r3——污泥密度，以1000kg/m计3000×(500−250)1W=×1000×()1−0.9710003=25m/d2.3.5污泥斗尺寸取斗底尺寸为400×400，污泥斗倾角取50°，则污泥斗的高度为：h2=(2.5-0.2)×tg50°=2.74m(2-16)污泥斗的容积为122V2=h2(a1+a1a2+a2)(2-17)3122=×2.74×(5+5×0.4+0.4)33=24.8m2.3.5进水布置进水起端两侧设进水堰，堰长为池长2/3。2.4污水提升泵的设计说明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，它由机器间、集水池、格栅、辅助间等组成，机器间内设置水泵机组和有关的附属设备，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来水的不均匀性，以便水泵较均匀工作，格栅的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，休息室和厕所等。16 2.4.1污水提升泵的设计流量33Q=240m/d=10m/h=2.78l/s。2.4.2选泵前总扬程估算经过格栅的水头损失为0.09m，隔油池水头损失0.5，调节池水头损失0.5，进水管渠内水面标高为-0.3m，调节池后的水面标高为-1.89m，设集水池的有效水深为2m，则集水池的最低工作水位为：-1.89-2=--3.89m所需提升的最高水位为1.65m，故集水池最低工作水位与所提升最高水位之间高差为：1.65-(-3.89)=5.54m出水管管线水头损失计算如下：出水管Q=2.78l/s，选用管径为100mm的铸铁管，查《给水排水设计手册》第1册得：V=1.33m/s，1000i=19.1。出水管线长度估为30m，局部系数为8。则出水管管线水头损失为：2viL+χ(2-18)2g219.11.33=×30+8×10002×9.8=1.295m泵站内的管线水头损失假设为1.5m，考虑自由水头为1m，则水泵总扬程为：H=5.54+1.5+1.0=8.04m2.4.3选泵3根据流量Q=10m/h，扬程H=8.04m，拟选用QX10-14-075型潜水泵，每台3水泵的流量为Q=10m/h，扬程为H=14m，选择此泵比较合适。选择集水池与机器间合建的水泵站，考虑选用2台水泵，其中一台备用。其工作参数如表2.5所示。17 表2.5QX10-14-075型潜水泵工作参数流量(m3/h)扬程(m)转速(r/min)功率(kw)电压(v)101428000.753802.5UASB反应池的设计计算2.5.1UASB反应器的作用UASB即上流式厌氧污泥床，集生物反应与沉淀于一体，是一种结构紧凑，效率高的厌氧反应器。它的污泥床内生物量多，容积负荷率高，废水在反应器内的水力停留时间较短，因此所需池容大大缩小。设备简单，运行方便，勿需设沉淀池和污泥回流装置，不需充填填料，也不需在反应区内设机械搅拌装置，造价相对较低，便于管理，且不存在堵塞问题。UASB由污泥反应区、气液固三相分离器(包括沉淀区)和气室三部分组成。在底部反应区内存留大量厌氧污泥，具有良好的沉淀性能和凝聚性能的污泥在下部形成污泥层。要处理的污水从厌氧污泥床底部流入与污泥层中污泥进行混合接触，污泥中的微生物分解污水中的有机物，把它转化为沼气。沼气以微小气泡形式不断放出，微小气泡在上升过程中，不断合并，逐渐形成较大的气泡，在污泥床上部由于沼气的搅动形成一个污泥浓度较稀薄的污泥和水一起上升进入三相分离器，沼气碰到分离器下部的反射板时，折向反射板的四周，然后穿过水层进入气室，集中在气室沼气，用导管导出，固液混合液经过反射进入三相分离器的沉淀区，污水中的污泥发生絮凝，颗粒逐渐增大，并在重力作用下沉降。沉淀至斜壁上的污泥沼着斜壁滑回厌氧反应区内，使反应区内积累大量的污泥，与污泥分离后的处理出水从沉淀区溢流堰上部溢出，然后排出污泥床。它的污泥床内生物量多，容积负荷率高，废水在反应器内的水力停留时间较短，因此所需池容大大缩小。设备简单，运行方便，勿需设沉淀池和污泥回流装置，不需充填填料，也不需在反应区内设机械搅拌装置，造价相对较低，便于管理，且不存在堵塞问题。3UASB的设计参数选取：容积负荷(Nv)：4.5kgCOD/(m·d)；污泥产率：30.1kgMLSS/kgCOD；产气率：0.5m/kgCOD。18 表2.6UASB反应器进出水水质指标水质指标CODBODSS进水水质(mg/l)2325930200去除率(%)758050出水水质(mg/l)5811861002.5.2反应器容积计算333设计水量Q＝240m/d=10m/h=0.0028m/s。UASB有效容积：Q×S0V有效＝(2-19)Nv式中：3Q——设计流量，m/sS0——进水COD含量，mg/l3Nv——容积负荷，kgCOD/(m·d)240×2.325V有效＝4.53=124m将UASB设计成圆形池子，布水均匀，处理效果好。32取水力负荷q＝0.24[m/(m·h)]。Q102A===41.3m(2-20)q0.24V124h=＝=3m(2-21)A41.3A×441.3×4D==(2-22)π3.1419 =7.3m取D=8m。则实际横截面积为1212A=πD=×3.14×8(2-23)2442=50.24m实际表面水力负荷为10q1=Q/A＝=0.20<1.0(2-24)50.24符合设计要求。2.5.3配水系统设计计算本系统设计为圆形布水器，UASB反应器设18个布水点3池子流量：Ｑ＝10m/h，布水系统设计计算草图如图2.6所示。图2.6UASB布水系统设计计算草图20 圆环直径计算：每个孔口服务面积为：122a=πD/18＝2.79m(2-25)42a在1～3m之间，符合设计要求。可设3个圆环，最里面的圆环设3个孔口，中间设6个，最外围设9个孔口，内圈3个孔口设计。2服务面积：S＝3×2.79=8.38m，折合为服务圆的直径为：14S14×8.38d===3.3m(2-26)π3.14用此直径作一个虚圆，在该圆内等分虚圆面积处设一实圆环，其上布3个孔口，则圆的直径计算如下：2πd11=S(2-27)1422S1则d1＝π2×8.38＝3.14=2.3m2中圈6个孔口设计。服务面积：S2=6×2.79=16.74m，折合成服务圆直径为：4(S+S)12(2-28)π21 4(8.38+16.74)=3.14=5.66m中间圆环直径计算如下：1221π(5.66-d2)＝S2(2-29)422则d2=4.63m，外圈9个孔口设计，服务面积：S3=9×2.79=25.1m。折合成服务圈直径为：4(S+S+S)123=8.00m(2-30)π外圆环的直径d3计算如下：1221π(8.00-d3)=S342则d3＝6.94m。2.5.4三相分离器设计1.设计说明三相分离器要具有气、液、固三相分离的功能。三相分离器的设计主要包括沉淀区、回流缝、气液分离器的设计。2.沉淀区的设计三相分离器的沉淀区的设计同二次沉淀池的设计相同，主要是考虑沉淀区的面积和水深，面积根据废水量和表面负荷率决定。由于沉淀区的厌氧污泥及有机物还可以发生一定的生化反应产生少量气体，这对固液分离不利，故设计时应满足以下要求：(1)沉淀区水力表面负荷<1.0m/h；(2)沉淀器斜壁角度设为50°，使污泥不致积聚，尽快落入反应区内；(3进入沉淀区前，沉淀槽底逢隙的流速≦2m/h；(4)总沉淀水深应大于1.5m；(5)水力停留时间介于1.5～2h。如果以上条件均能满足，则可达到良好的分离效果22 沉淀器(集气罩)斜壁倾角θ＝50°。三相分离器设计计算草图如图2.7所示：图2.7UASB三相分离器设计计算草图沉淀区面积为：222A=1/4πD=1/4×3.14×8=50.24m(2-31)表面水力负荷为：10q=Q/4A==0.2<1.0(2-32)50.24符合设计要求。3.回流缝设计取h1=0.3m，h2=0.5m，h3=1.5m，如图2.7所示：b1=h3/tgθ。23 式中：b1----下三角集气罩底水平宽度，m;θ----下三角集气罩斜面的水平夹角；h3----下三角集气罩的垂直高度，m;1.5b1=(2-33)°tg50=1.26mb2=4-2×1.26=1.48m(2-34)下三角集气罩之间的污泥回流逢中混合液的上升流速V1可用下式计算：V1=Q1/S1(2-35)式中：3Q1----反应器中废水流量，m/h；2S1----下三角形集气罩回流逢面积，m；10V1=(2-36)2π×1.48/4=1.80m/hV1<2m/h，符合设计要求。上下三角形集气罩之间回流逢中流速(V2)可用下式计算：V2=Q1/S2(2-37)24 式中：3Q1----------反应器中废水流量，m/h；2S2----------上三角形集气罩回流逢之间面积，m；取回流逢宽CD=0.6m，上集气罩下底宽CF=2.5mDH=CD×sin50°(2-38)=0.46mDE=2DH+CF(2-39)=2×0.46+2.5=3.42mS=π(CF+DE)CD/2(2-40)22=5.58m则V=Q1/S2(2-41)210=5.58=1.79m/hV1<2m/h，故符合设计要求。确定上下三角形集气罩相对位置及尺寸，由图2.7可知：oCH=CDsin40°=0.6×sin40＝0.39m(2-42)1AI=DItg50°=(DE-b2)×tg50°(2-43)21=(3.42-1.48)×tg50°2=1.16m25 故h4=CH+AI=0.39+1.16=1.55m；(2-44)h5=1.0m。由上述尺寸可计算出上集气罩上底直径为：CF-2h5tg40°=6.0-2×1.0×tg40°=0.82m(2-45)BC=CD/sin40°=0.6/sin40°=0.93m(2-46)11DI=(DE-b2)=(3.42-1.48)=0.97m(2-47)22AD=DI/cos50°=0.97/cos50°=1.51m(2-48)BD=DH/cos50°=0.46/cos50°=0.72m(2-50)AB=AD-BD=1.51-0.72=0.79m(2-51)4．气液分离设计3-33d=0.01cm(气泡)，T=20℃，ρ1=1.03g/cm，ρg=1.2×10g/cm；2V=0.0101cm/s，β=0.95。μ=Vρ1=0.0101×1.03(2-52)=0.0104g/cm·s一般废水的μ>净水的μ，故取μ=0.02g/cm·s由斯托克斯公式可得气体上升速度为：β×g2Vb=(ρ−ρ)d(2-53)1g18μ26 0.95×9.81−32=(1.03−1.2×10)×0.0118×0.02=0.266cm/s=9.58m/hVa=V2=1.79m/h(2-54)V9.58BC0.93b则：==5.4，==1.18V1.79AB0.79aVBCb>，故满足设计要求。VABa2.5.5出水系统设计计算出水系统的作用是把沉淀区液面的澄清水均匀的收集并排出，出水是否均匀对处理效果有很大的影响。1.水槽设计反应池有2个单元三相分离器，出水槽共有2条，槽宽a为0.2m。设出水槽口附近水流速度v为0.3m/s，则槽口附近水深qi0.0028==0.047m(2-55)va0.3×0.2取槽口附近水深为0.25m，出水槽尺寸5m×0.2m×0.25m；出水槽数量为2座。2.溢流堰设计0出水槽溢流堰共有4条，设计90三角堰，堰高50㎜，堰口水面宽b=50㎜。UASB反应器处理水量2.8L/s，查知溢流负荷为1-2L/(m·s)，设计溢流负荷f=1.4L/(m·s)，则堰上水面总长为：qi2.8L===2m(2-56)f1.4三角堰数量：27 l2n===40(2-57)b0.05每条溢流堰三角堰数量：40/4=10个。一条溢流堰上共有10个100㎜的堰口。3.堰上水头校核每个堰出流率：qi0.0028−3−3q===5.6×10m/s(2-58)n500按90三角堰计算公式：2.5qh=1.43(2-59)堰上水头：−5q0.45.6×100.4h=()=()=0.0173m(2-60)1.431.434.出水渠设计计算反应器沿圆周设一条环形出水渠，2条出水槽的出水流至此出水渠。设出水渠宽0.8m，出水渠渠口附近水流速度为0.3m/s。渠口附近水深qi0.0028h===0.117m(2-61)v.a0.8×0.3以出水槽槽口为基准计算，出水渠渠深0.25+0.117=0.37m，向渠口坡度0.01。5.排水管设计计算选用DN150钢管排水，充满度为0.6，管内水流速度为0.82m/s，设计坡度28 0.001。2.5.6排泥系统设计1.产泥量计算厌氧生物处理污泥产量取：0.07kgMLSS/kgCODUASB反应器总产泥量ΔX=rQCE=0.07×240×2.325×0.75=29.295kgVSS/d(2-62)0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；3Co——进水COD浓度kg/m；E——去除率，本设计中取75%。据VSS/SS=0.8，△X=29.295/0.8=23.436kgSS/d，污泥含水率为98%，当含3水率＞95%，取ρ=1000kgm/，则s2.污泥产量ΔX23.4363W===1.17m/d(2-63)s()()ρ1−P1000×1−98%s3.污泥龄G1860θ===63.5()d(2-64)cΔX29.2954.排泥系统设计在UASB三相分离器底部设置一个排泥口，排泥管为DN150，每天排泥一次。29 2.5.7沼气收集系统设计计算（1）沼气产量计算3沼气主要产生于厌氧阶段，设计产气率取0.5mkgCOD/。总产气量−33G=rQCE=0.5×240×2325×10×0.75=209.25m/d(2-65)0（2）沼气管每个集气罩的沼气用3根集气管收集，池子共有6根集气管；209.25−43每根集气管内最大气流量=4.04×10m/s；24×3600×6据资料，集气室沼气出气管最小直径d=100mm，取100㎜。（3）沼气主管6根集气管先通到3根池主管，然后再汇入沼气主管。采用钢管，池沼气主管管道坡度为0.5%。取D=150㎜，充满度为0.6，则流速为：0.00242×4v==0.23m/s(2-66)20.6×0.15×π沼气主管内最大气流量209.25−33q==2.42×10m/s(2-67)i24×36002.5.8水封灌设计水封灌主要是用来控制三相分离气的集气室中气液两相界面高度的，因为当液面太高或波动时，浮渣或浮沫可能会引起出气管的堵塞或使气体部分进入沉降室，同时兼有有排泥和排除冷凝水作用。（1）水封高度HHH=−(2-68)1030 式中：H1————气室液面至出水高度H0————反应器至贮气罐的压头损失和贮气罐内的压头为保证安全取贮气罐内压头，集气罩中出气气压最大H1取1.5mH2O，贮气罐内压强H0为400㎜H2O。（2）封灌水封高度取1.1m，水封灌面积一般为进气管面积的4倍，则12122S=πd×4=π×0.15×4=0.07m(2-69)44水封灌直径取0.3m。（3）水、气分离器水、气分离器起到对沼气干燥的作用，选用φ300㎜×H1800㎜钢制水、气分离器一个，水、气分离器中预装钢丝填料，在水、气分离器前设置过滤器以净化沼气，在分离器出气管上装设流量计及压力表。2.5.9储气柜容积确定3由上述计算可知该处理站日产沼气209.25m，则沼气柜容积应为3小时产气量的体积确定，即3V=qt=209.25/24×3=8.72m(2-70)设计选用300钢板水槽内导轨湿式储气柜，尺寸为φ5000㎜×H2000㎜。2.6SBR反应池的设计计算2.6.1SBR反应器的作用经UASB处理后的废水，COD含量仍然很高，要达到排放标准，必须进一步处理，即采用好氧处理。SBR结构简单，运行控制灵活，本设计采用4个SBR反应池，每个池子的运行周期为6h。SBR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，又称31 序批式活性污泥法。与传统污水处理工艺不同，SBR技术采用时间分割的操作方式替代空间分割的操作方式，非稳定生化反应替代稳态生化反应，静置理想沉淀替代传统的动态沉淀。它的主要特征是在运行上的有序和间歇操作。在运行方式和反应过程上有别于传统的活性污泥法，它集进水、厌氧、好氧、沉淀于一池，无污泥回流系统，以灵活地变换运行方式以适应不同类型废水的处理要求。SBR工艺采用间歇运行方式，污水间歇进入处理系统，间歇排出。一般来说，它的一个运行周期包括5个阶段：第1阶段，进水期(Fill)。污水在该时段内连续进入处理池，直到达到最高运行液位，并且借助于池底泵的搅动，使废水和池中活性污泥充分混合。此时活性污泥中菌胶团(由细菌、藻类、原生动物、后生动物等组成)将对废水中的有机物产生吸附作用，COD和BOD为最大值。第2阶段，反应期(React)。进水达到设定的液位后，开始曝气，采用推流曝气或完全混合曝气方式，使废水中的有机物与池中的微生物充分吸收氧气，水中的溶解氧(DO)达到最大值，COD不断降低。第3阶段，静置期(Settle)。既不曝气也不搅拌，反应池处于静沉状态，进行高效的泥水分离。COD降为最小值，随着水中的溶解氧不断降低，厌氧反应也在进行。第4阶段，排水期(Decant)。上清液由滗水器排出。第5阶段，闲置期(Idle)。性污泥中微生物充分休息，恢复活性，为了保证污泥的活性，防止出现污泥老化现象，还须定期排出剩余污泥，为新鲜污泥提供足够的空间生长繁殖。1.参数选取污泥负荷率Ns取值为0.1kgBOD5/(kgMLSS·d)；污泥浓度和SVI污泥浓度采用3000mgMLSS/L，SVI取100；MLVSS/MLSS=0.75；反应周期SBR周期采用T=6h，反应器一天内周期数n=24/6=4；周期内时间分配反应池数N=4；32 排出比1/m=1/4；2.进水时间Ti=1.5h；进水开始0.5h后开始曝气。曝气时间24⋅SA24×186T===3.7h(2-71)ANs⋅m⋅X0.1×4×3000取Ta=4h。Ta----曝气时间(h)；Sa----进水BOD质量浓度(mg/l)。3.沉淀时间4−1.74−1.7V=7.4×10×t×X=7.4×10×20×3000=1.82m/h(2-72)maxV----沉降速度(m/h)；maxT----水温(°C)。11H+ε5×+0.5m4T===0.96h(2-73)sv1.82max取Ts=1h。Ts----沉降时间(h)；H----反应池内水深(m)；ε----安全高度(m)，一般采用0.3-0.5m；取排出时间Td=0.5h；T=Ta+Ts+Td+Ti=4+1+0.5+0.5=6h(2-74)4.周期进水量33 QT240×63Q0===0.625＝m/ｄ(2-75)24N24×45.设计水量水质333设计水量为：Q=240m/d=10m/h=0.0028m/s，设计水质见下表2.7：表2.7SBR反应器进出水水质指标水质指标CODBODSS进水水质(mg/l)581186100去除率(%)858565出水水质(mg/l)8728352.6.2反应池有效容积nQS00V=(2-76)XNs式中：n----反应器一天内周期数；3Q0----周期进水量，m/s；S0----进水BOD含量，mg/l；X----污泥浓度，mgMLSS/L；Ns----污泥负荷率。4×30×186V=3000×0.13=74.4m（1）．反应池最小水量3Vmin=V-Q0=74.4-15=59.4m（2）．确定单座反应池的尺寸34 SBR有效水深取2.5m，超高0.5m，则SBR总高为3.0m，SBR的面积为274.4/10=7.44m。设SBR的长︰宽=2︰1，则SBR的池宽为：1.93；池长为：3.86m。2.6.3鼓风曝气系统1.确定需氧量O2由公式：O2=aˊ×Q(S0-Se)+bˊ×V×V(2-77)x式中：aˊ----微生物对有机污染物氧化分解过程的需氧率，kg；3Q----污水设计流量，m/d；S0----进水BOD含量，mg/l；Se----出水BOD含量，mg/l；bˊ----微生物通过内源代谢的自身氧化过程的需氧率，kg；Xv----单位曝气池容积内的挥发性悬浮3固体(MLVSS)量，kg/m；取a=0.5ˊ，bˊ=0.15；出水Se=28mg/L；3Xv=f×X=0.75×3000=2250mg/L=2.25kg/m；(2-78)3V=74.4m代入数据可得：O2=0.5×3000×(186-28)/1000+0.15×2.25×74.4(2-79)=262.11kgO2/d35 供氧速率为：R=O2/24(2-80)=262.11/24=11kgO2/h2.供气量的计算采用SX-1型曝气器，曝气口安装在距池底0.3m高处，淹没深度为2.2m，计算温度取25℃。该曝气器的性能参数为：扩散器的氧利用效率Ea=8%；2服务面积1～3m；3供氧能力20～25m/h·个。查表知氧在水中饱和容解度为：Cs(20)=9.17mg/L，Cs(25)=8.38mg/L扩散器出口处绝对压力为：3P=P+9.8×10×H(2-81)b053=1.013×10+9.8×10×2.25=1.23×10pa空气离开反应池时氧的百分比为：21(1-E)AO=(2-82)t79+-21(1E)A21(10.08)-=79+-21(10.08)=19.65%反应池中容解氧的饱和度为：36 ⎛PbOt⎞Csb(25)=Cs(25)⎜+⎟(2-83)5⎝2.026×1042⎠5⎛1.23×1019.65⎞=8.38⎜+⎟⎜5⎟⎝2.026×1042⎠=10.0mg/L⎛PbOt⎞Csb(20)=Cs(20)⎜+⎟(2-84)5⎝2.026×1042⎠5⎛1.23×1019.65⎞=9.17⎜+⎟⎜5⎝2.026×1042⎠=10.9mg/L取α=0.85，β=0.95，C=2，ρ=1，20℃时，脱氧清水的充氧量为：R⋅Csb(20)R0=(2-85)(25−20)α⋅[β⋅ρ⋅C−C]×1.024sb(25)L14×10.9=50.85[0.95×10.0−2]×1.024=16.7kgO2/h供气量为：Gs=R0/0.3Ea(2-86)16.7=0.3×0.083=695.83m/h3=11.60m/min37 3.布气系统的计算22反应池的平面面积为74.4m，每个扩散器的服务面积取1.86m，则需74.4/1.86=40个，取40个扩散器，每个池子需10个。4.空气管路系统计算按SBR的平面图，布置空气管道，在相邻的两个SBR池的隔墙上设两根干管，在每根干管上设1对配气竖管，共8条配气竖管。则每根配气竖管的供气量为：695.83=86.98m/h8本设计每个SBR池内有10个空气扩散器。则每个空气扩散器的配气量为：695.83=17.40m/h40空气管道内的空气流速的选定为：干支管为10～15m/s，通向空气扩散器的3竖管、小支管为4～5m/s。Gs=11.60m/min，由此条件可选择罗茨RME-150型鼓风机，转速1170r/min，配套电机功率为37kw。2.6.4污泥产量计算根据污泥合成系数法选取a=0.6，b=0.075，则污泥产量为：△X=aQSr-bVXv(2-87)=0.6×3000×(186-28)/1000-0.075×297.6×2.25=234.18kgVSS/d=175.64kgSS/d3污泥含水率为99%，当含水率＞95%，取ρ=1000kg/m，则污泥产量为sΔX175.643W===17.56m/d(2-88)s()()ρ1−P1000×1−99%s2.6.5选型滗水器采用PS120A电动推杆传动旋转式滗水器，出水能力120m/h，电动38 机功率0.37kw。出水管径DN100。2.7清水池的设计与计算2.7.1清水池设计参数333水力停留时间T=24h;设计流量Q=240m/d=10m/h=0.0028m/s。2.7.2清水池的设计计算清水池的作用为对出水进行消毒、回用水的储存以及水质监测。清水池的调3节容积取设计水量的10%，则调节容积：V=240×10%=24m，消防用水量按同时发生两次火灾，一次灭火用水量取55L，连续灭火时间为2h，则消防容积：3V=55×2×3600/1000=396L=0.396m清水池总容积为：3V=V1+V2+V3=24+0.396+0=24.396m(2-89)清水池有效水深取H=2.5m，则面积为：2f=V/H=24.396/2.5=9.76m(2-90)2取B×L=3×3.5=10.5m，超高0.5m，则清水池高度为3.0m。39 第三章污泥部分各处理构筑物设计与计算3.1集泥井的设计计算3.1.1集泥池设计说明污水处理系统各构筑物所产生的污泥每日排泥一次，集中到集泥井，然后在由污泥泵打到污泥浓缩池。污泥浓缩池为间歇运行，运行周期为24h，其中各构筑物排泥、污泥泵抽送污泥时间为1.0～1.5h，污泥浓缩时间为18.0h，浓缩池排水时间为2.0h，闲置时间为2.5h～3.0h。3.1.2集泥池的设计参数1.设计泥量豆制品废水处理过程产生的污泥来自以下几部分：3(1)调节池，Q1=25m/d，含水率97%；3(2)UASB反应器，Q2=1.17m/d，含水率98%；3(3)SBR反应器，Q3=17.56m/d，含水率99%；33总污泥量为：Q=Q1+Q2+Q3=43.73m/d，设计中取44m/d。3.1.3集泥池的设计计算3考虑各构筑物为间歇排泥，每日总排泥量为44m/d，需在1.5h内抽送完毕，33集泥井容积确定为污泥泵提升流量(44m/d)的60min的体积，即1.83m。3则集泥井总容积为50m。集泥井有效深度为3.0m，则其平面面积为V502A===16.7m(3-1)H3设集泥井平面尺寸为4.0×4.0m。集泥井为地下式，池顶加盖，由污泥泵抽送污泥。集泥井最高泥位为0.12m，池底标高为-2.50m。浓缩池最高泥位为0.00m。则排泥泵抽升的所需净扬程为2.5m，排泥泵富余水头2.0m，管道水头损失为0.5m，则污泥泵所需扬程为2.5+2+0.5=5.0m。选择两台80QW50-10-3型潜污泵提升污泥(一备一用)。其性能如表3.140 表3.1QW50-10-3型潜污泵性能流量扬程转速电动机功出口直径型号效率(%)重量(kg)3(m/h)(m)(r/min)率(kw)(㎜)80QW50-10-350101430372.3801253.2污泥浓缩池的设计计算3.2.1污泥浓缩池的设计说明为方便污泥的后续处理机械脱水，减小机械脱水中污泥的混凝剂用量以及机械脱水设备的容量，需对污泥进行浓缩处理，以降低污泥的含水率。本设计采用两座幅流式圆形重力连续式污泥浓缩池，采用回转式吸泥机，污泥泵房将剩余污泥送至浓缩池。运行时，应先排除浓缩池中的上清液，腾出池容，再投入待浓缩的污泥，为此应在浓缩池深度方向的不同高度上设上清液排除管。3.2.2污泥浓缩池的设计参数1．设计泥量果汁废水处理过程产生的污泥来自以下几部分：3(1)调节沉淀池，Q1=25m/d，含水率97%；3(2)UASB反应器，Q3=1.17m/d，含水率98%；3(3)SBR反应器，Q4=17.56m/d，含水率99%。总污泥量为：3Q=Q1+Q2+Q3=43.73m/d(3-2)平均含水率为：97.6%。2.参数选取3固体负荷(固体通量)M一般为10～35kg/md；3取M=35kg/md；41 浓缩时间取T=24h；3设计污泥量Q=44m/d；浓缩后污泥含水率为96%。3.2.3污泥浓缩池的设计计算根据要求，浓缩池的设计横断面面积应满足：AQc/M(≧3-3)式中：3Q-----入流污泥量，m/d；3M-----固体通量，kg/m·d；3C-----入流固体浓度kg/m。入流固体浓度(C)的计算如下：W+W+W312C=Q+Q+Q123(3-4)W1=Q1×1000×(1-97%)=750kg/d；W2=Q2×1000×(1-98%)=23.436kg/d；W3=Q3×1000×(1-99%)=175.64kg/d；那么Qc=W1+W2+W3=948.4kg/d(3-5)3C=948.4/44=21.6kg/m3.2.4浓缩池池体计算：浓缩池所需表面积42 QC44×21.62A===27.15m(3-6)M35浓缩池直径：4AD==5.8mπ取D=6m。设重力浓缩后污泥含水率由97.6%降为96％，则浓缩后污泥量为："Q(1−P1)44(1−97.6%)3Q===26.4md(3-7)1−P1−96%23.2.5浓缩池的高度则有效高度取h=2.5m；2超高，取h=0.5m；1上清液高度h=0.8m；3池壁高H=h+h+h=3.8m。11233.2.6污泥斗污泥斗锥体下边长取0.5m，上边长1.0m。污泥斗倾角取50°则污泥斗的高度为0.7。3.2.7排水口浓缩后池内上清液利用重力排放，由站区排水管管道排入格栅间，浓缩池设1根排水管于池壁，管径DN100mm。3.2.8选型浓缩池采用ZXG型悬挂式中心传动污泥浓缩机池径6m，电动机功率0.37kw。43 3.3机械脱水间的设计计算3.3.1脱水间的设计说明污泥经浓缩后，尚有96%的含水率，体积仍很大，为了综合利用和最终处置，需对污泥作脱水处理。3.3.2脱水间的设计参数浓缩后污泥含水率为96%；浓缩后污泥体积：100−983V=×20=10m/d(3-8)1100−963.3.3脱水间的参数选取压滤时间取T=4h；3设计污泥量Q=10m/d；浓缩后污泥含水率为96%；压滤后污泥含水率为75%。3.3.4脱水间的设计计算100−PQQ=1(3–9)0100−P2MQP=(1−×)1000(3-10)23式中Q——脱水后污泥量m/d3Q0——脱水前污泥量m/dP1——脱水前含水率(%)P2——脱水后含水率(%)M——脱水后干污泥重量(kg/d)44 100−P100−963QQ=1=10×=1.6m/d(3-11)0100−P100−752MQP=−×(1)1000=1.6×(1−75%)×1000=400kg/d(3-12)2污泥脱水后形成泥饼用小车运走，分离液返回处理系统前端进行处理。3.3.5选型选取DYQ-1000型带式压榨过滤机，其工作参数如表3.2：表3.2DYQ-1000型带式压榨过滤机工作参数滤网电动机气动部最大冲洗耗控制器型冲洗压力分输入有效宽速度功率水量型号号(Mpa)压力3(mm)Kw/min(Kw)(m/h)(mm)(MPa)10000.4-4JZTY31-42.2JDIA-406≥0.40.5-1选择ZJ-470型折桨式搅拌机一台，其规格如表3.3：表3.3ZJ-470型折桨式搅拌机性能及及外形尺寸池形尺寸(㎜)桨叶距池底高型号功率(kw)转速(r/min)长×宽高(㎜)ZJ-4702.21200×12001100180130药液投加选用J-Z125/3.2型柱塞计量泵，其性能如表3.4。表3.4J-Z125/3.2型柱塞计量泵性能排出压力泵速电动机功率进、出口直型号流量(L/h)重量(kg)(MPa)(次/min)(KW)径(㎜)45 J-Z125/3.21251.6-3.21020.7515～230计量泵占地尺寸为815mm×715mm，高为575mm(不含基础)。46 第四章高程布置4.1高程设计任务及原则其主要任务是：确定各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其标高，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地流动，保证污水处理厂的正常运行。4.2高程布置原则选择一条距离最长，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，处理系统都能够运行正常。计算水头损失时，一般应以近期最大流量作为构筑物和管渠的设计流量；计算涉及远期流量的管渠和设备时，应以远期最大流量为设计流量，并酌加扩建时的备用水头。设置终点泵站的污水处理厂，水力计算常以接纳处理后污水水体的最高水位作为起点，逆污水处理流程向上倒退计算，以使处理后污水在洪水季节也能自流排出，而水泵需要的扬程则较小，运行费用也较低。但同时应考虑到构筑物的挖土深度不宜过大，以免土建投资过大和增加施工上的困难。还应考虑到因维修等原因需将池水放空而在高程上提出的要求。在作高程布置时还应注意污水流程与污逆流程的配合，尽量减少需抽升的污泥量。在决定污泥干化场，污泥浓缩池，消化池等构筑物的高程时，应注意它们的污泥水能自动排入污水入流干管或其它构筑物的可能。4.3污水高程计算表4.1污水高程计算筑物名流量管径流速V构沿程水局部水水头损失水面标构筑3称m/sDm筑头损失头损失m高物水mm物mmm头损间失距Lm进水管0.00281501.20000-0.30格栅0.00281501.20000.09-0.390.09隔油池0.00281500.002150.0040.0080.5048-0.890.5调节池0.00281501.2150.0040.5880.592-1.890.547 提升泵0.00281501.33300.5730.7221.295-3.78-0.2房UASB0.00281500.82300.5730.2740.8471.650.5SBR0.00281000.82150.0040.2740.2781.230.5清水池0.00281000.82000.2740.2740.4604.4污泥高程计算集泥井污泥液位高度计算H=Q/A=43.73÷16.67=2.62，污泥液位高度2.62-2.50=0.12。污泥浓缩池液位高度计算H=Q/A=43.73÷16.67=0.97，污泥液位高度0.79-2.80=-1.83。表4.2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井0.12-2.5浓缩池0.00-2.804.5投资及成本估算4.5.1主要工程造价及运行费用表4.3运行分析表3序号项目费用(元/m)备注1人工费0.106人，1500元/(月.人)。2电费0.611.2元/kwh3药费0.50加药0.1‰，5元/kg。3合计运行成本：1.21元/m48 表4.4工程造价估算表分类序号名称价格(万元)数量1集水井1.012调节池5．013UASB28.31土建部分4SBR14.145隔油池8.516污泥浓缩池5.117脱水车间4.318鼓风机房4.01设备部分1格栅2.0249 第五章结论本设计通过UASB+SBR的工艺组合处理豆制品废水，出水水质达到《污水综合排放标准》(GB8978—1996)的一级标准。UASB+SBR工艺组合的主要优点是UASB有机负荷高，水力停留时间长，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。而好养部分的SBR，理想的推流过程使生化反应推动力增大，效率提高，池内厌氧、好氧处于交替状态，净化效果好。耐冲击负荷，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。这种工艺组合也有它的不足之处，UASB的污泥床内有短流现象，影响处理能力；对水质和负荷突然变化较敏感，耐冲击力稍差。还有就是SBR反应池的设备闲置率太高。综合以上缺点，应合理改善SBR设备的利用率，在UASB池前设置调节池起到缓冲水质变化的作用来解决UASB耐冲击力差的缺点。本次毕业设计，使我对工程设计的内容和步骤有了更进一步的了解，从大体上讲，本次设计达到了预期的效果，达到了作为本科毕业生所应符合的要求。这次毕业设计使我深深地认识到:工科毕业生做设计工作所要求的严谨性，对于工程二字的沉重性，我开始意识到工程二字要求我们对专业知识有很深地了解，在熟练掌握专业知识的基础上灵活运用。本次设计为豆制品废水处理，是一个真实性课题，在重新熟悉课本和认真查阅资料的基础上，并结合设计任务书的要求，我对本设计豆制品废水处理的工艺流程提出了多种方案，在反复的比较下，最终确定了一个最优方案。在这个过程中，我逐渐懂得了如何运用专业性眼光去看待问题，分析问题和解决问题。在工艺流程确定后，就开始了对所选构筑物的设计计算，通过老师的指导和自己的计算，我对污水处理中所用到的一些构筑物有了更深的认识，在高程的计算中自己遇到了不少问题，但在老师的精心指导和自己的努力下，最终问题都一一得到解决，也使自己对污水处理流程有了一个清晰的认识。这次毕业设计是自己四年所学知识的一个综合应用，是一次难得的学习机会，使自己受益匪浅。在设计中，对一些计算机软件也是一次很好的学习机会，主要是CAD和Word的使用，在以前的基础上，能够更加熟练地运用。因此，此毕业设计对本人是一个很好的锻炼，达到了对排水工程的一个比较深入地了解。50 参考文献[1]张自杰主编.排水工程下册(第4版).北京：中国建筑工业出版社，2000[2]韩洪军主编.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，2005[3]郑晓英，操家顺，王惠民，豆制品生产废水处理技术[J].环境污染与防治,南京,2001,23（4）:191-192[4]陈家庆主编.环保设备原理与设计.北京：中国石化出版社，2000[5]王凯军，左剑恶，甘海南等著.北京：UASB工艺的理论与工程实践.中国环境科学出版社，2000[6]王绍文、罗志腾、钱雷编著.北京：高浓度有机废水处理技术与工程应用.冶金工业出版社，2003[7]金仁村、郑平、唐崇俭、厌氧氨氧化固定床反应器脱氮性能和过程动力学特性[J].化工学报,2001,59（10）:2518-2519[8]陈洪斌、高廷耀、唐贤春.豆制品废水生物处理的研究与应用进展[J].中国沼气,2000,18（3）:13-14[9]SequencingBatchReactor.SummaryReport.U.S.EnvironmentalProtectionAgency.1986(3):14-16[10]KawaseMitsul.Wastewatertreamentbyanaerobicfixed-bedreactor.BioprocessTechnol[p],1993（16）:355-376[11]GuuYuan-Kuang,etal.ProcessingofsoybeansoakingwaterwithaNF-ROMembranesystemandlacticacidfermentationofretainedsolutes.Agric.FoodChem[p],1997,45(10):4096-4100[12]上海市政工程设计研究院主编.给水排水设计手册.第1册.常用资料.北京：中国建筑工业出版社，2006[13]中国市政工程西北设计研究院主编.给水排水设计手册.第9册.专用机械.北京：中国建筑工业出版社，2006[14]上海市政工程设计研究院主编.给水排水设计手册.第10册.技术经济.北京：中国建筑工业出版社，2006[15]中国市政工程西南设计研究院主编.给水排水设计手册.第11册.常用设备.北京：中国建筑工业出版社，200651'