某碳酸饮料厂生产废水处理站工艺设计.doc

1、XXXX 学院水污染控制课程设计XX 理 工 学 院水污染控制工程课程设计题目：某碳酸饮料厂生产废水处理站工艺设计姓 名：XXX 学 号：XXXXXXX 学 院：环境工程与化学学院专 业：环境工程 指导教师：XXXXX 2016 年 X 月 X 日XXXX 学院水污染控制课程设计某碳酸饮料厂生产废水处理站工艺设计摘 要本设计为某碳酸饮料厂生产废水处理站工艺设计，处理规模为3000m3/d，COD 为 3000mg / l，BOD5 为 1800mg / l， SS 为 600mg / l，设计出水水质执行污水综合排放标准GB8978-1996 规定的一级标准。经查阅资料，通过工艺比选，确定采用

2、厌氧生物处理法及传统活性污泥法为该污水处理厂的主体处理工艺，该工艺具有处理流程简单、操作管理方便、出水水质好、工艺可靠、建设投资省和运行费用低等优点。在此基础上，确定了污水处理流程为：细格栅、UASB 反应器、SBR 反应池、消毒池、出水；污泥处理流程为：集泥井、污泥浓缩池、污泥脱水车间、泥饼外运。进行了各单体构筑物的工艺设计和计算，污水处理厂的平面布置，水力计算和高程设计等。在此基础上，完成了平面图、高程图设计和图纸绘制。本工程的实施将显著改善受纳水体水质，同时间接产生经济效益，促进经济可持续发展，达到了出水水质的要求。关键词：碳酸饮料生产废水 厌氧生物处理法 SBR 好氧反应池XXXX 学

3、院水污染控制课程设计目 录第 1 章 课程设计任务书 .21.1 设计资料 21.1.1 水量、水质资料 .21.1.2 用地资料： .31.2 设计要求 31.2.1 设计内容： .31.2.2 设计要求： .4第 2 章 工艺流程的确定 .52.1 基本工艺路线的确定 52.2 厌氧处理工艺选择 52.3 好氧处理工艺选择 .62.3.1 SBR 法具有的特点： .62.3.2 碳酸饮料设备冲洗废水处理工艺流程 .7第 3 章 处理工艺构筑物设计计算 .83.1 格栅槽的设计 83.1.1 格栅的设计 .83.1.2 栅条间隙数 n .83.1.3 格栅总宽度 B .93.1.4 过栅水头

4、损失 .93.1.5 栅后槽的总高度 H .93.1.6 格栅的总长度 L .93.1.7 每日栅渣量 W 103.1.8 过格栅进出水水质 103.2 调节池的设计 .103.2.1 设计说明 103.2.2 设计计算 113.2.3 过调节池进出水水质 12XXXX 学院水污染控制课程设计3.3 UASB 反应器设计 .133.3.1 UASB 反应器的组成 .133.3.2 UASB 反应器工作原理 .133.3.3 参数选取 133.3.4 反应器尺寸 143.3.5 进水分配系统的设计 143.3.6 三相分离器的设计 163.3.7 沉淀区的设计： 163.3.8 气液分离设计：

5、173.3.9 分隔板的设计： 193.3.10 UASB 反应器中污泥产量的计算 203.3.11 排泥系统的设计 .203.3.12 出水系统的设计计算： .213.3.13 沼气收集系统的设计 .223.3.14 UASB 进出水水质 233.4 SBR 反应器设计计算 233.4.1 设计说明 233.4.2 工艺设计计算 233.4.3 平面尺寸计算 243.4.4 进出水排泥系统 253.4.5 曝气系统工艺计算 263.4.6 SBR 池进出水水质 283.5 消毒池设计计算 .283.5.1 消毒剂的投加 293.5.2 平流式消毒接触池 293.6 污泥处理系统 .313.6

6、.1 产泥量 313.6.2 污泥处理方式 313.6.3 集泥井容积计算 313.7 污泥浓缩池设计计算 32XXXX 学院水污染控制课程设计3.7.1 设计说明 323.7.2 设计计算 323.7.3 排水和排泥 333.8 污泥脱水系统 .333.8.1 污泥产量 333.8.2 药剂用量 333.8.3 污泥脱水车间面积 34第 4 章 污水处理站平面布置和高程布置 354.1 构筑物和建筑物主要设计参数 .354.2 污水处理站平面布置 354.3 污水处理站高程布置 36第 5 章 项目预算与概算 375.1 投资估算与效益分析建设费用 .37第 6 章 劳动定员 .38总 结

7、39谢 辞 40参考文献 .41XXXX 学院水污染控制课程设计0前 言近年，我国碳酸饮料产业发展迅速，其产量逐年上升。与此同时，碳酸饮料厂也向环境中排放了大量的有机废水，每生产 1 t 碳酸饮料约需要大约 10 30 t 的新鲜水，并会相应地产生 1020 t 废水，由于该废水含有较高浓度的碳水化合物、脂肪、纤维、脂肪、废酵母、酒花残渣等有机无毒成分，排入天然水体后将大量消耗水中的溶解氧，既造成水体缺氧，还能促使水底沉积化合物的厌氧分解，产生臭气恶化水质。上述成分多来自碳酸饮料生产原料，弃之不用不仅造成资源的巨大浪费，也降低了碳酸饮料生产的原料利用率，因此，在粮食缺乏水资源供应紧张的今天，如

8、何既有效地处理碳酸饮料废水又充分利用其中的有用资源，已成为环境保护的一项重要任务，本次课程设计将从所学的环境工程、水污染控制工程等专业知识角度，提出自己的碳酸饮料生产废水处理设计方案。本设计通过了解该碳酸饮料厂生产废水水质资料，对比拟采用 UASB 法+SBR 反应池来进行处理碳酸饮料废水,使其 CODcr, BOD5，SS,有效去除以达到废水处理站执行污水综合排放标准 （GB8978-1996 ）一级标准；同时根据污水处理站地形、面积等资料设计了污水处理站平面布置图和高程设置图。碳酸饮料废水得到较好的处理,既避免了其可能带来的环境污染问题，也能为企业节省大量排污费用有良好的环境效益，经济效益

9、、社会效益。XXXX 学院水污染控制课程设计1第 1 章 课程设计任务书1.1 设计资料某饮料公司主要生产中、高档次饮料，主要产品为碳酸饮料，碳酸饮料主要由糖浆和碳酸水定量配制而成，其生产过程可分为三个基本工序：即糖浆的制备、碳酸水的制备、洗瓶罐装封口等。生产过程中，废水主要来自罐装区的洗瓶水、冲洗水、碎瓶饮料和糖浆缸冲洗水以及设备和地面的冲洗水。其中设备和地面的冲洗水量最大，有机物浓度较低且水量较均匀，其排放量占总废水量 70%以上。混合废水有机物含量高，间歇排放，水质水量不均匀，尤其废水量随季节波动大。1.1.1 水量、水质资料该厂的处理水量经监测，日平均流量定为 3000m3/d，日变化

10、系数为 1.4。经过监测及对排放水质的要求（污水综合排放标准 （GB8978-1996 ）一级标准） ，设计进出水水质如下表所示：表 1-1 设计进出水水质项目 CODCr(mg/L) BOD5(mg/L) SS(mg/L) pH设计进水水质 3000 1800 600 5-12设计出水水质 60 20 70 6-9经过小试实验，处理污泥所用化学药品及用量如下表所示：表 1-2 处理污泥所用化学药品及用量药品名称 单位 数量PAM（聚丙烯酰胺） mg/L 11.1.2 用地资料：废水处理站占地如下图所示，为一 70m40m 的矩形区域，在厂内的一个XXXX 学院水污染控制课程设计2角落。原排水

11、管距围墙距离为 3m。管底标高为-4.00m，污水渠的最高水位为-4.20m(以厂内地面为0.00 米)。废水处理站的东西侧均为居民区。主导风向为西南风。厂区内排水制度为采用分流制，单独设雨水系统，由雨水井收集后直接排到污水渠中。为了美化环境，厂区内应大量绿化。图 1-1 废水处理站占地图1.2 设计要求1.2.1 设计内容：1工艺流程的选择确定：污水处理工艺流程的选择应根据原水水质与处理后排放水要求达到的水质之间的差距、处理规模、水处理试验资料、处理厂地区有关的具体条件等因素综合分析，进行合理的工艺组合。要说清楚工艺原理和选择思路。2选择各构筑物的形式和数目：说明构筑物的类型、数量、规格尺寸

12、、材料结构，若有配套设备，还应指明设备的种类、规格、型号、数量及运行方式。3各构筑物的设计和计算：设计各构筑物和主要构件的尺寸，设计时要考虑到构筑物及其构造、施工上的可能性，并符合建筑模数的要求。主要构筑物的设计计算； 主要构筑物相关参数的选取。4平面布置：根据各构筑物的确切尺寸，确定各构筑物在平面布置上的确切位置，并最后完成平面布置。确定各构筑物间连接管道、检查井的位置。污水处理厂平面布置的具体原则及要求。 XXXX 学院水污染控制课程设计35 高程布置：通过水力计算。确定各构筑物的高程（相对地面标高） ，使水能够顺利流过各处理构筑物。污水处理厂高程布置的具体原则及要求。 高程布置如何降低土

13、建投资及如何便于主要构筑物的排空检修。 6 工程概算：通过对一些参考定额估算，完成工程概算，主要内容包括： 1.工程费用 2.其他费用 3.人员编制及运行成本。7 绘图：绘制污水厂平面布置图、高程图 2 张（2#图）。1.2.2 设计要求：编写一份完整的设计计算说明书并打印装订成册，用 AUTOCAD 绘制污水厂平面布置图、高程图各一张，并用 2#图纸打印，绘图要符合机械制图规范、仿宋字合格、尺寸标注正确。XXXX 学院水污染控制课程设计4第 2 章 工艺流程的确定2.1 基本工艺路线的确定据分析，在该碳酸饮料厂生产中，废水主要来自罐装区的洗瓶水、冲洗水、碎瓶饮料和糖浆缸冲洗水以及设备和地面的

14、冲洗水。其中设备和地面的冲洗水量最大，有机物浓度较低且水量较均匀，其排放量占总废水量 70%以上。混合废水有机物含量高，具有易生化性（BOD 5/COD=0.6，大于 0.45） ，间歇排放，水质水量不均匀，尤其废水量随季节波动大。对比设计进水水质和处理出水水质，污染物的去除率分别达到：COD98%，BOD 598.9%，SS88.3%。由于进水水质和处理效率均很高，应采用厌氧-好氧的处理路线，废水首先通过厌氧处理装置，大大去除进水有机负荷，获得能源-沼气，并使出水水质达到好氧处理可接受的浓度，再进行好氧处理后达标排放。2.2 厌氧处理工艺选择近年来，厌氧处理技术得到很快发展，常用的先进技术有

15、厌氧接触工艺、上流是厌氧污泥床和厌氧过滤器。厌氧接触法属于传统厌氧消化技术的发展。它采用完全混合式消化反应器，适合于处理含悬浮固体很高的废水，预处理要求低，需要设置池内完全混合搅拌，池外还要设消化液沉淀池。其处理效率比传统厌氧消化技术有提高，但中温消化时容积负荷只有 1.0-3.0kgCOD/(m3 d)，其水力停留时间仍然较长，要求的消化体积大。本工程处理对象为易生化处理的废水，为提高处理效率节省工程投资和占地，不宜采用厌氧接触法。上流式厌氧污泥床（UASB） ，采用了滞留型厌氧生物技术，在底部有污泥床，依据进水与污泥的高效接触提供高的出去率，依靠顶部的三相分离器，进行气、液、固分离，能使污

16、泥维持在污泥床内而减少流失。因而生物污泥停留时间长，处理效率高，适合于处理较易生化讲解，COD 和 SS 浓度均较高的废水（一般进水 SS 不大于 4000mg/L） 。常温下，对于较易生物降解的有机废水，容积负荷可达 4-8kgCOD/(m3 d)，中温条件下，可达更高的负荷。XXXX 学院水污染控制课程设计5厌氧过滤器采用附着型厌氧生物技术，在反应器内充填一部分填料，使生物污泥附着在填料上生长，不易随出水流失，且填料对于改善水流均匀性有益，并起到一定过滤截留作用。但反应器内填料易发生堵塞现象，因此不适合处理有机物浓度过高的废水，且进水 SS 浓度要求较低，一般要求 SS200mg/L。尽管

17、厌氧过滤器抗冲击负荷能力大，处理效率亦高，但不适合本工程进水水质（SS 浓度较高） 。综以上分析，结合工程资料，本工程废水厌氧处理装置采用 UASB。2.3 好氧处理工艺选择有机废水经厌氧处理，出水的 BOD5/COD 会降低，出水可生化性较原污水差。采用一般好氧生物处理方法，处理厌氧处理出水，其 COD 去除率约只有60%，而处理同等浓度的原有机废水可达 80%。尽管采用生物膜法处理效果可能稍好，但难以适应 250mg/L 的来水。近年发展了一些处理这类废水的工艺技术，如 A-B 法活性污泥工艺、氧化沟活性污泥法、 SBR 法等。这些方法均可以对不易生化降解的有机废水或厌氧处理出水有较好效果

18、。2.3.1 SBR 法具有的特点：1.由于采用间歇运行，运行周期每一段有适应基质特征的优势菌群存在；2.污泥不断内循环，排泥量少，生物固体平均停留时间长；3.沉淀和排水时水流处于静止状态，故处理效果优于一般活性污泥法。4.由于进水、曝气、沉淀、出水等工序在一个池内进行，省去了沉淀池和污泥回流设施，故而其工程投资和占地面积均小于一般活性污泥法。2.3.2 碳酸饮料设备冲洗废水处理工艺流程碳酸饮料厂碳酸饮料设备冲洗废水处理工艺流程如图 2-1 所示。XXXX 学院水污染控制课程设计6图 2-1 碳酸饮料设备冲洗废水处理工艺流程污水提升泵集泥井井污泥泵UASB 反应器消毒池 SBR 池原污水 格栅

19、 调节池出水 污泥泥饼外运 脱水机房 浓缩池XXXX 学院水污染控制课程设计7第 3 章 处理工艺构筑物设计计算3.1 格栅槽的设计3.1.1 格栅的设计设计说明格栅主要是拦截废水中的较大颗粒物和漂浮物，以确保后续处理的顺利进行。污水设计水量数据平均流量 Q 平均 =3000m3/d=125m3/h=0.035m3/s变化系数 1.4所以，最大设计流量1.43000=4200m3/d=175m3/h=0.049m3/s平 均Kzmax栅条选圆钢，栅条宽度 S=0.01m，栅条间隙 b=0.02m，污水沟水深h=0.2m。格栅安装倾角 =60，便于清渣操作。3.1.2 栅条间隙数 n（3-1）1

20、5.20.7.26sin49sinmax vhbQ取 16。式中： -最大设计流量，m 3/s；axb-栅条间隙，m；h-栅前水深，m；v-污水流经格栅的速度，一般取 0.6-1.0m/s；-格栅安装倾斜角， （） ；-经验修正系数。sin校核平均流量是过栅流速为 0.51m/s，偏小。设计最大流量时过栅流速为0.9m/s，则栅条间隙数 n=12.67，取 13。格栅的间隙数量 n 确定以后，则格栅框架内的栅条数目为 n-1。XXXX 学院水污染控制课程设计83.1.3 格栅总宽度 B（3-2）mnbS 0.381.2-130.1B-格栅槽宽度， m；S-栅条宽度，m；b-栅条净间隙，m；N-

21、栅条间隙数。栅槽实取宽度 B=0.4m，栅条 14 根。3.1.4 过栅水头损失（3-3 ）mhk0.45.1302 （3-4）gv.16sin2g7.sin0 h2-过栅水头损失，m；h0-计算水头损失，m；-阻力系数，其值与栅条的几何形状有关，其中圆形栅条71.02.79.1b34Sg-重力加速度，取 9.81m/s2；k-系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增大倍数，一般采用 k=3。3.1.5 栅后槽的总高度 HH=h+h1+h2=0.2+0.3+0.045=0.55m （3-5）式中：H-栅后总高度， m；h-栅前水深，m；h1-格栅前渠道超高，取 h1=0.3m；h2-格栅的水头损失。

22、3.1.6 格栅的总长度 L（3-6）mtgg2.160h1.50.2.tH+1.0m5+=L121 XXXX 学院水污染控制课程设计9式中：L 1-进水渠渐宽部位的长度，m， ，其0.2m15tg3-.42L11tB中 B1 为进水渠道宽度，取 0.3m， 1 为进水渠道渐宽部位的展开角度，取 15；L2-格栅槽与出水渠连接处的渐窄部位的长度，一般取 L2=0.5L1；H1-格栅前槽高，m。3.1.7 每日栅渣量 W（3-7）dKQz /0.15m1.486059108643max 式中：W-每日栅渣量，m 3/d；W1-单位体积污水栅渣量，m 3/（10 3m3 污水） ，一般取 0.1-

23、0.01，细格栅取大值，粗格栅取小值；Kz-污水流量变化总系数。W=0.15m3/d0.2m3/d，故采用人工清渣方法。3.1.8 过格栅进出水水质表 3-1 过格栅进出水水质项目 CODCr(mg/L) BOD5(mg/L) SS(mg/L) pH设计进水水质 3000 1800 600 5-12设计出水水质 3000 1800 540 5-123.2 调节池的设计3.2.1 设计说明根据废水水质及排放规律，后续处理构筑物对水质水量稳定性的要求，调节池停留时间取经验值 6.0h。调节池采用半地下式，便于利用一次提升，并便于污泥重力排入集泥井，并有一定的保温作用，由于调节池内不安装工艺设备或管

24、道，考虑土建结构可靠性，故障少，只设一个调节池。饮料厂所有废水经过格栅槽，由提升泵排入调节池，废水在调节池中水质 pH 可达 6-9，适合后续工艺中微生物的生长。XXXX 学院水污染控制课程设计103.2.2 设计计算调节池调节周期 T=6.0h，混合时间 60min。1.调节池有效容积 （3-8）375016.2mnTQW平 均式中 W有效容积（ ） ；3处理水量（ ） ；平 均 h池调节周期 （h） ；T池数（ ） 。n1n则均衡池钢砼结构，尺寸 （3-9）3792.521mmHBL2.搅拌装置搅拌器外缘速度： (一般采用 ，设计中取sv0.3s0.）sm0.3搅拌器直径： 设计中取 8m

25、D8.210搅拌器宽度： mB.搅拌器层数： ，设计中取一层3.169.05:H搅拌器页数： 8Z搅拌器距池底高度： 480搅拌器转速： （3-10）min/127.36v00 rDn式中： 搅拌器转速（ ） ；i搅拌器外缘速度（ ） ；vs搅拌器直径（ ） 。0搅拌器角速度： (3-11)sradD75.0.8320轴功率： (3-12) wgZBRwcN107.93k9.84414332 轴功率（ ） ；k阻力系数，0.20.5，取 0.5；c水的密度（ ） ；3mgXXXX 学院水污染控制课程设计11搅拌器角速度（ ） ；srad搅拌器页数，8；Z搅拌器层数，1；B搅拌器半径 R=D0/

26、2=4m；R重力加速度（ ） 。g2sm所需轴功率: kwWGN19.751072.91-421 (3-13)式中： 所需周光功率（ ） ；1 kw水的动力黏度（ ） ；sPa混合池容积（ ） ；W3m速度梯度（ ） ，一般采用 ，取 。G1 105s150sG,不能满足要求，所以需要调整，将搅拌器层数 改为 ， 21N B2则 ,可行。143 25.869.814075. Nkw电动机功率： (3-14)n3.9.23式中： 电动机功率（ ） ；Nk设计轴功率（ ） ；2w传动机械效率；设计中取 ；n 85.0n3.2.3 过调节池进出水水质饮料厂废水经调节池，主要是 pH 变化，其他项目变

27、化不大。调节池进出水水质具体如表 3-2。表 3-2 调节池进出水水质项目 CODCr(mg/L) BOD5(mg/L) SS(mg/L) pH设计进水水质 3000 1800 600 5-12设计出水水质 3000 1800 540 6-9XXXX 学院水污染控制课程设计123.3 UASB 反应器设计3.3.1 UASB 反应器的组成UASB 反应器由反应区、进出水管道和位于上部的三相分离器组成。以上部件通过钢筋混凝土、钢材、塑料等材料建造，反应器的下部具有良好凝聚和沉淀性能的高质量分数厌氧污泥形成污泥床。3.3.2 UASB 反应器工作原理UASB 是为解决厌氧反应器中微生物浓度问题而开

28、发的一种新型反应器。在 UASB 反应器中，废水均匀地引入反应器的底部，污水自下而上通过污泥床，废水与污泥颗粒的接触过程中发生厌氧反应，产生的沼气引起反应器内部的循环，利于颗粒污泥的形成与维持。在污泥层产生的一些气体附着在污泥颗粒上并向反应器顶部上升。上升到表面的污泥碰击三相分离器气体反射板的底部，引起附着气泡的污泥絮体脱气。释放气泡后的污泥颗粒将沉淀到污泥床的表面，气体则被收集到反应器顶部的三相分离器集气室。置于集气室单元缝隙下的挡板的作用是气体反射器和防止沼气气泡进入沉淀区，否则将引起反应器内沉淀区的紊动，阻碍颗粒沉淀。包含一些剩余固体和泥颗粒的液体则在经过分离器缝隙后进入沉淀区。3.3.

29、3 参数选取设计流量 Q 平均 =3000m3/d=125m3/h=0.035m3/sCOD(mg/L)：进水 3000，出水 300； 反应温度/： 25 反应区有效深度 h1：5.0m空塔水流速度 u：1.0m/h 空塔沼气上升速度 ug：1.0m/h污泥层高度：2.53.5m沼气产率：0.4 m 3/ kgCOD污泥产率：0.07 kg TSS/kgCODXXXX 学院水污染控制课程设计133.3.4 反应器尺寸Q 平均 =3000m3/d=125m3/h，设 UASB 有机 COD 负荷为 dmkg39UASB 反应器的有效容积 计算有 效V330100 veoNCV有 效式中： -设

30、计处理量，3000 ；dm3， -进出水 COD 的浓度， ；oe Lg-COD 容积负荷， 。vNkOD39UASB 反应器的形状及尺寸的确定污水上升流速一般为 ，取 。h.068.则表面积 , 取 160 。 21582mVQA2有效高度 ，取 5.7m。h.391拟建 4 个相同的池子（便于管理与维护） ，单池面积 24061mf设 （长宽比一般取 1：14：1） ，计算得 =8 ， =5:BL LB合理性验证：空塔水流速度 ，合理。hmFQ0.187.04582反应器尺寸为： .74水力停留时间（HRT）和水力负荷率（ ）rV（取 8 ）hHRT.2309hmAQVr 237.0614

31、对于颗粒污泥，水力负荷 ，符合要求。Vr 9.3.3.5 进水分配系统的设计1.布水点的设置 由于所取容积负荷为 ，所以每个点的布kg0.dCOD3/水负荷面积大于 2 ；本设计池中共设置 60 个布水点，则每个点的负荷面积m为：，符合要求。2.6701nSi 配水系统形式 本设计采用 U 形穿孔管配水，一管多孔式为配水均匀，配水管中心距可采用 1.02.0 ，出水孔孔距也可采用，孔径一般为1.02.0 ，常采用 ，孔口向下或与垂线呈 方向，每个出水孔的服务mm1545面积一般为 2.04.0 。配水管中心距池底一般为 2045 cm，配水管的直径2 mXXXX 学院水污染控制课程设计14最好

32、不小于 。为了是穿孔管各孔出水均匀，要求出口流速不小于 。m10 sm2本设计中进水总管管径取 ，流速约为 。单个反应器中设 4 根m150sm2.1直径为 的支管，每两根之间的中心距为 ，每根管上有 3 个配水孔，75 5孔距为 ，每个孔的服务面积 ，孔口向下。 6.1 2.6共设 60 个布水孔，出水流速 选为 ，us0则孔径为：mnQd 019214.3612543604 121 本装置采用连续进料方式，布水孔孔口向下，有利于避免管口堵塞，而且由于 UASB 反应器底部反射散布作用，有利于布水均匀。为了增强污泥和废水之间的接触，减少底部进水管的堵塞，设计中布水管离 UASB 反应器底部。

33、m202.上升水流速度和气流速度：本次设计中常温下容积负荷 ，沼气产率dkgCODNv3m/0.9，采用厌氧消化污泥接种，空塔水流速度 ；空塔CODkgr34.0 hmuk0.1沼气上升速度 。 hmu0.1空塔水流速度： （符合要求）hKQk 0.187.06125空塔气流速： （符合要求）srCuOg .6.4.9.71式中 -COD 的去除率，去 。0-沼气产率， kgCODm3.-COD 的去除量：O 32.79.mkg布水器配水压力计算：，其中布水器配水压力其中布水器配水压力最大淹没水深3214hHH2O；UASB 反应器水头损失 H2O；布水器布水所需自由水mh5.71 h0.12

34、头 H2O，则 H2O。 3 m9.43.3.6 三相分离器的设计三相分离器有气液分离、固液分离和污泥回流等 3 个功能，其组成分为气封、沉淀区和回流缝 3 个部分。 XXXX 学院水污染控制课程设计15三相分离器设计的主要要点如下：器壁与水平面的夹角应在 之间。 6045气体分离器之间间隙面的面积与反应器总表面积之比应不小于。 00215气体分离器的高应在 之间。 m25.1为了防止上升的气泡进入沉淀区，设在气体分离器下部的折射板与之重叠部分应在 mm 之间。201气体出口管的直径应足够大，以保证气体能顺利逸出， 在可能出现泡沫的情况下更应该如此。若待处理污水起泡问题比较严重，则应在气体收集

35、罩顶部设置除泡沫喷嘴。3.3.7 沉淀区的设计： 与短边平行，沿长边布置 3 个集气罩，构成 2 个分离单元，则一共设置 8个三相分离器。三相分离器单元结构示意图如下：图 3-1 三相分离器三相分离器的长度为 B 三相 =5.5m，每个单元宽度为 ，其中沉m2.75.淀区长 （即 UASB 池形的设计宽度） ，宽度 ，集气罩顶宽度mB81 b，沉淀室底部进水口宽度 。a5.0mb21XXXX 学院水污染控制课程设计16沉淀区面积 21176.58mbnBS沉淀区表面负荷 （符合要求） 。hmhQq 2330.10.沉淀室进水口面积 212 452nbS沉淀室进水口水流上升速 hhSv 2323

36、0.6.180（符合要求） 5.沉淀区斜壁角度与深度设计：三相分离器沉淀区斜壁倾斜角度应在 之间；超高 ；集气6045mh5.01罩顶以上的覆盖水深 ；沉淀区斜面的高度 。mh5.02.3则倾角： （符合9.72.arctnarctn13b要求） 。3.3.8 气液分离设计： 图 3-2 气液分离设计如图 3-2 所示：设倾角 ， ， ，分隔板下端距反射锥607mb1.2的垂直距离 ，则缝隙宽度mMN.0。L5.sinsi1废水流量为 ，根据资料设有 的废水通过进水缝d3 dQ30217.进入沉淀区，另外 的废水通过回流缝进入沉淀区，则Q309.hmBnLvM .85.82424.01 bC6

37、.si.si2XXXX 学院水污染控制课程设计17设 ，则 mBC1 mMCB307691A230cos230cos2D708152sin9in1iin 则 CNh .69co63.0.85cos5 条件校核：设能分离气泡的最小直径为 ，常温下清水运动黏滞系数mdg1.，废水密度 ，气体密度 ，scmr210.310c 3102.cmgg气泡碰撞系数 ，则95.有斯托克斯公式： 可以求得气泡上升速度为：821gNdv hscvN 58.926.01.0.03.1895.032. 验证： 5879MNv6B可见 合理。所以，该三相分离器可 的沼气泡，分离效果良好。cmdg01.3.3.9 分隔板

38、的设计： 从图中可以看出 ，b6.02mb75.0675.205.23 上面已经计算出，气体因受浮力的作用，气泡上升速度在进水缝中 ，沿进水缝向上的速度分量为hmvN58.9，则进水缝中水流速度应该满足 ,h1.sinsin hv12.8否则水流把气泡带进沉淀区。 假设水流速度刚好等于 ，前面计算中已经设有 废水m2.8 dm340通过进水缝进入沉淀区，则三相分离器的进水缝纵截面总面积为：210.78.401vQS进 水 缝进 水 缝总共有8组（16条）进水缝，每条进水缝纵截面积 26.78.6/进 水 缝进 水 缝进水缝宽度 ，应满足 与 级数相当，且mS13405/2进 水 缝 2109.

39、2设计 ，则进水缝中水流速度 15.2XXXX 学院水污染控制课程设计18满足设hmSQv 12.87.951.082401进 水 缝进 水 缝计要求，mh7.5cos9.cs2则 高度： 4 hb 78.061.58tan0tan334 设进水缝下板上端比进水缝下端高出 ，则进水缝下板长度为： 2.进水缝上板长度为：h6158si7.20si2.04 。 58n6.3三相分离器与UASB 高度设计： 三相分离器总高 取超高mhh 94.206.178.05432 为 mh5.01则 。合理。 H.9.75.01 3.3.10 UASB 反应器中污泥产量的计算设反应器最高液面 ，其中沉淀区高

40、，污泥浓度 ；5.9m09.2LSg5.01悬浮区高 ，污泥浓度 ；污泥床高 ，污泥浓m2LSg0.25.3。LSg0.153则反应器内污泥总量 KgSShhM 9275.10.530.25.49.2061321 BOD污泥负荷： 污泥负荷表示反应器内单位质量的活性污泥在单位时间内承受的有机质质量。 dSKgBODQSFBOD 53.092.753018.25产泥量的计算： 设每去除 COD产生0. ，则产泥量为： Kg1CKgVS7.dXSr 569030.式中: -设计处理量， dm-去除的COD浓度， r 3ODg设 ，则 9.0SVdSKgX609.57，污泥含水率 为98%，因含水率

41、大于95% ，去 P 310mg则污泥产量为 dPQss 5.98.13 XXXX 学院水污染控制课程设计19排泥管设在距离池底 处，与放空管共用，放空管排向调节池，接点前m8.0设人工阀一个。排泥管利用水静压力将剩余污泥排向集泥井。 污泥泥龄的计算：dXMC 36.15792.3.3.11 排泥系统的设计 因为该反应器要求排泥均匀，所以设计多点排泥，设计中在三相分离器出设置2个排泥口，这样设计的优点在于能排除污泥床上面部分的剩余絮m0.1状污泥而且不会把颗粒污泥带出。 UASB反应器每个月排泥一次，污泥排入集泥池，再由污泥泵送入污泥浓缩池，排泥管选DN150的钢管，排泥总管选用DN200的钢

42、管。3.3.12 出水系统的设计计算： 为了保持出水均匀，沉淀区的出水系统通常采用出水渠，一般每个单元三相分离器沉淀区设一条出水渠，出水渠每隔一定距离设三角出水堰。 池中设有8个单元三相分离器，出水槽共有8条，槽宽 mbc2.0反应器流量 ，设出水槽槽口附近水流速度为 ，则槽口smq350. s3附近水深 ，水槽深度取 ，出水槽坡度为hc70.28.0.01。 出水槽溢流堰共有16条，每条长 。 5设计 三角堰，堰高 ，堰口宽 ，则堰口水面宽度 900m10mb50，UASB处理水量为 ，设计溢流负荷为 。则sL35. sLf64.堰上水面总长 fq54.69.三角堰数量 个，则每条溢流堰三角

43、堰的数量为104.69bn个，共 个 的堰口，堰口长 中间不设间隙。6910410.堰上水头校核： 每个堰出流率 则堰smnq35102.9435上水头： qh 0.4.12.34. .5.0出 水 堰出水渠设计计算： UASB反应器中间设一出水渠，8条出水槽的出流流至此出水渠，出水渠保XXXX 学院水污染控制课程设计20持水平，出水由一个出水口排出。 出水渠宽 ，坡度0.01。设出水渠渠口附近水流速度mba4.0 sm4.0则渠口附近水深 mh2.04.35考虑渠深应以出水槽槽口为基准计算，所以出水渠渠深 ha2.015.20出水管设计计算： UASB反应器排水量为 ，选用DN200钢管排水

44、，水流速度约为sL35.0，充满度为 ，设计坡度为 。 sm7.07. 1.图3-3 出水管设计3.3.13 沼气收集系统的设计 1.沼气收集系统布置 每个集气罩的沼气用一根集气管收集，共有12根集气管，采用DN75的钢管作为收集管支管，主管采用DN100的钢管。 2.气水分离器 气水分离器的作用是对沼气进行干燥，选用 钢制气水分m150离器一个，气水分离器中预装钢丝填料，在气水分离器前设置过滤器以净化沼气，在分离器出水管上装设流量计及压力表。 XXXX 学院水污染控制课程设计21图3-4 气水分离器3.3.14 UASB 进出水水质表3-3 UASB进出水水质项目 CODCr(mg/L) B

45、OD5(mg/L) SS(mg/L) pH设计进水水质 3000 1800 600 5-12设计出水水质 300 180 540 6-93.4 SBR 反应器设计计算3.4.1 设计说明根据工艺流程论证，SBR 法具有比其他好氧处理法处理效果好 、占地面积小、投资省得特点，因而选用 SBR 法。由于 SBR 法处理对象为经过厌氧处理后的废水，其生化性不如原水，但BOD5/COD 仍为 0.6。而且该废水中不含特别难降解的污染物和有害物质， SBR运行期中反应时间，根据类似工程经验确定为 4-5h，而且运行周期中不设闲置阶段。设计参数：（1）污泥负荷率 取值为 0.4SNd)/(kgMLSBOD

46、5（2）污泥浓度和 SVI 污泥浓度采用 3000 ，SVI 取 100m/（3）设计水量为：Q 平均 =3000 =125 =0.035d/3h3s/3XXXX 学院水污染控制课程设计223.4.2 工艺设计计算1.周期曝气时间 At hmXNS.15305.28420式中， 污泥负荷率；SN进水 BOD 含量（ ） ；0 lg/X 污泥浓度（ ） ；MLSm每一周期的排水量与反应器容积之比，一般取 2.5；设计取 htA0.22.沉淀时间停止曝气后，初期沉降速度 hmXtV /82.130214.7104.7 71max 式中 沉降速度（ ）h/t水温（）沉淀时间 hVmHTs 53.18

47、2.0571ax式中， 沉淀时间（h） ；sH反应池水深（m） ，设计取 5.7m安全高度（m） ，一般采用 0.3-0.5m；3.排出时间、进水时间、周期所用时间排出时间 =2.0hDT设计中取反应池进水时间 =2.0h1T一周期所用时间 hDSA 53.7253.1设计最终取 T=8h。4.曝气池个数XXXX 学院水污染控制课程设计23个4281TN5.每天周期次数次38n3.4.3 平面尺寸计算1.每组曝气池的容积 3625430.2mnNmQV2.曝气池的平面尺寸 2156.4HF式中，F 单组曝气池的面积（ ） ；2mH曝气池的有效水深（m） ，设计时取 4m。设计时取 160 2设每组曝气池的池宽为 10m，则池长为 16m。3.曝气池的高度曝气池的水深为 4.0m，超高取 0.5m，则曝气池的总高度为 mH5.40. 3.4.4 进出水排泥系统1.SBR 池进水设计UASB 池的来水通过 DN1200mm 的管道送入 SBR 反应池，管道内的水流最大流速为 0