1、 某皮毛厂综合废水处理工程设计某皮毛厂综合废水处理工程设计 第 I 页 共 页 目目 录录 1 绪论 . 1 1.1 引言 1 1.2 设计依据 1 1.3 设计原则 2 1.4 设计任务及要求 2 1.4.1 设计题目 . 2 1.4.2 设计基础资料 . 2 1.4.4 设计要求 . 3 2 污水处理方案的设计说明 . 3 2.1 方案的比较 3 2.1.1 生物处理工艺的选择 . 3 2.1.2 厌氧处理工艺的比较 . 4 2.2 工艺流程说明 5 2.2.1 废水处理过程 . 5 3 污水处理工艺设计计算说明 . 7 3.1 格栅 7 3.1.1 设计说明 . 7 3.1.2 设计主要
2、参数 . 7 3.1.3 设计计算 . 8 3.2 调节池 9 3.2.1 设计说明 . 9 3.2.2 设计主要参数 . 10 3.2.3 设计计算 . 10 3.3 污水提升泵 11 3.4 初沉池 11 3.4.1 设计说明 . 11 3.4.2 设计主要参数 11 3.4.2 设计计算 . 12 3.5 气浮池 14 3.5.1 设计说明 . 14 3.5.2 设计参数 . 14 3.5.3 设计计算 15 3.6 上流式厌氧污泥床反应器(UASB)的设计 . 16 3.6.1 设计说明 . 16 3.6.2 设计参数 17 3.6.3 设计计算 . 17 3.7 A2/O 脱氮除磷工
3、艺 . 23 3.7.1 设计说明 . 23 3.7.2 设计主要参数 . 24 3.7.3 设计计算 24 第 II 页 共 页 3.8 二沉池 32 3.8.1 设计说明 . 32 3.8.2 设计主要参数 . 33 3.8.3 设计计算 . 33 3.9 消毒设施的计算 35 3.9.1 消毒剂的投加 . 35 3.9.2 平流式接触消毒池 . 35 4 污泥处理系统 . 37 4.1 竖流式浓缩池 37 4.1.1 设计参数 . 37 4.1.2 设计计算 . 37 4.2 污泥脱水机房 40 4.2.1 设计计算 . 40 4.3 污水处理厂选址 41 4.3.1 污水厂选址应当遵循
4、的原则 41 4.4 污水处理厂的平面布置 42 4.4.1 污水处理单元构筑物平面布置 . 42 4.4.2 管、渠平面布置 . 42 5 高程布置 . 42 5.1 高程布置的原则 42 5.2 高程计算. 43 6 公用工程 . 43 6.1 给水排水 43 6.2 供配电 44 7 污水厂的工程投资概算 . 44 8 综合效益分析 . 46 8.1 环境效益分析 46 8.2 经济损益分析 47 8.2.1 收益 . 47 8.2.2 运行费用 . 47 第 1 页 共 47 页 1 绪论绪论 1.1 引言引言 人们的生命之所以离不开水，是因为水资源是人类生命之源。伴随着国家的 建设发
5、展，污水的排放量越来越多，水污染问题日益突出。在这种情况下，污水 治理成为环境保护的首要任务。 本次设计是石家庄市某皮毛厂综合污废水的工艺工程设计， 要求根据对该化 工厂排放废水的水质、水量的分析，选择设计一套适合于该皮毛企业排放废水的 处理工艺，为了减轻皮毛硝染废水对环境的污染，需制定一个合理的工艺流程。 因此该处理厂采用“UASB+A/O+消毒”工艺。其中 A /O 工艺是常用的污水处理工 艺，是我国污水处理厂最广泛应用的同步脱氮除磷工艺之一。本工艺是由厌氧/ 好氧除磷系统和缺氧/好氧脱氮系统相结合而成， 所以具有良好的脱氮除磷效果。 由于该废水中 BOD,COD 浓度不符合进入好氧处理工
6、艺要求， 所以在好氧处理之前 必须先经过厌氧反应器对废水水质进行处理，使之 BOD 和 COD 的浓度达到 A /O 工艺的进水要求。进而将气浮池、UASB 和 A /O 工艺进一步相结合，更好的去除 皮毛废水中难降解的物质，使废水处理后达标排放。 1.2 设计依据设计依据 （1） 毕业设计任务书 （2） 给水排水设计手册 （3） 污水综合排放标准 （GB8978-1996） （4） 给水排水工程概预算与经济评价手册 （5） 建设项目环境保护设计规定 （6） 给水排水工程建构筑物结构设计规范 （GB50069-2002） （7） 给水排水工程管道结构设计规范 （GB50332-2002） （8
7、） UASB 反应器污水处理工程技术规范 （9） 城镇污水处理厂污染物排放标准 （GB18918-2002） （10）有关皮毛废水处理厂的相关技术资料 第 2 页 共 47 页 1.3 设计原则设计原则 （1）污水处理厂的设计应该根据工厂排放的污水的 COD、 BOD 和其他污染物 质， 在确保经过处理后的污水水质能达到国家排放标准要求的前提下，并且选择 适合于该化工企业的处理工艺。 （2）设计计算时所采用的设计参数务必根据当地的实际情况来定，并要符 合最新的设计规范要求。 （3）在进行平面布置时，应考虑到占地面积的大小，应该尽可能多的考虑 利用空间立体布局，各构筑物应尽量的紧凑一些，可修建成
8、地下式为了减少占地 面积，同时，在保证能安全运行的前提下，尽可能减少工程的造价。 （4）在设计污水处理站时，要充分考虑工厂未来的发展及规划，为了远期 的发展和扩建保留部分土地。 （5）设计时需要考虑到运行和工人的安全问题，在适当位置设分流超越管 线，尤其是在 UASB 反应器中产生沼气的储存或排放。尽量降低单个处理构筑物 发生事故时对于整个系统造成的影响。 1.41.4 设计任务及要求设计任务及要求 1.4.1 设计题目 某皮毛厂综合废水处理工程设计 1.4.2 设计基础资料 （1）基本设计参数 （2）某硝染厂日排综合废水 400 吨，污水收集管网建设齐全。现拟建设一 座废水处理站，使处理后出
9、水达到城镇污水处理厂污染物排放标准 （GB18918-2002）标准中一级 A 标准要求，出水达标排放。 （3）设计规模：500m3/d。 （4）自然条件：该区域属温暖带大陆性季风气候。多年平均气温 13.3； 极端最高气温 39.3；极端最低气温-18.4；多年平均降雨量 549mm；最大冻 土深度 490mm；主导风向为西北风。 （5）进水水质 表 1-1 进水水质 pH COD（mg/L） BOD（mg/L） SS（mg/L） 氨氮（mg/L） 第 3 页 共 47 页 8-10 2000 800 1000 70 1.4.4 设计要求 (1)本课题在对国内已建成投运的印染厂处理站进行充分
10、调研基础上，针对 石家庄市某皮毛厂综合污废水特征筛选出适合该厂污废水水质的最佳处理工艺 技术路线，最终完成该厂综合废水处理站的工程设计工作。 (2)出水水质 要求经过处理后的污水水质满足国家城镇污水处理厂污染物排放标准 （GB18918-2002）标准中一级 A 标准。 表 1-2 出水水质 pH COD（mg/L） BOD（mg/L） SS（mg/L） 氨氮（mg/L） 6-9 50 10 10 5 （3）计算书要求：字数 15000-20000 字；设计图纸：6 张及以上。 2 污水处理方案的设计说明污水处理方案的设计说明 2.1 方案的比较方案的比较 皮毛废水是难处理的工业废水之一,具有
11、高浓度的污染物,复杂的成分。 根据设 计所给设计资料以及出水的水质要求标准， 单一使用一种工艺可能很难达到出水 要求，因此采用多种工艺进行污水处理工作。 2.1.1 生物处理工艺的选择 （1）SBR 工艺 优点：流程简单，造价低；不需要设二沉池、污泥回流系统；对水质 水量的变化，适应性强。 缺点：自动化控制的要求比较高；排水时间短，排水时不需要沉淀污泥 层，因此需专门排水设备，并且此设备要求非常高；对后续处理设备要求大： 如消毒设备、接触池溶积等都很大；没设沉淀池，容易产生浮渣。 （5）水头损 失大。 （2）A/O 工艺 优点：流程相对简单，以原污水为碳源，所以不需外加碳源和曝气池，建 第 4
12、 页 共 47 页 设和运行费用低；反硝化在前，硝化在后需要设内循环，将原污水中的有机底 物作碳源，因此污水处理效果好，反硝化反应很充分；曝气池在后，使反硝化 残留物得到进一步去除，提高了处理水的水质。 缺点：因无独立的污泥回流系统，则不能培养出有特殊功能的污泥，因此 对于难降解物质其降解率较低； 脱氮率比较低， 如提高脱氮率会提高运行费用， 导致运行不方便。 （3）A 2/O 工艺 优点：运行中不需投药，两个 A 段只需轻缓搅拌，运行费用低；目前， 在能同时去除有机物、脱氮除磷的工艺中，该工艺的流程最简单，总的水力停留 时间也低于其它工艺；在厌氧缺氧好氧的交替运行下，丝状菌并不会大量 繁殖，
13、 SVI 值一般小于 100，因而不会发生污泥膨胀；不同种类微生物菌群和 厌氧、缺氧、好氧三种不同环境条件的有机配合，使其能同时具有脱氮除磷和去 除有机物的功能 2。 缺点：污泥内的回流量大，能量消耗较高；沼气的回收及利用经济效益 比较差。 2.1.2 厌氧处理工艺的比较 （1）厌氧生物滤池（AF） 优点：处理污水能力较高；滤池内可保持十分高的微生物浓度；不需 要另外设泥水分离设备，出水后 SS 较低；设备简单、操作方便。 缺点：滤料的费用较贵；滤料容易堵塞，尤其是下部分，生物膜很厚， 堵塞后没有简单而有效的清洗方法。 （2）上流式厌氧污泥床反应器（UASB） 优点： UASB 反应器内污泥浓
14、度高； 其有机负荷高， 水力停留时间较长， 采用中温发酵时，容积负荷为 10kgCOD/m3.d 左右；没有混合搅拌设备，靠发 酵过程中产生沼气的上升而运动，使污泥床上部污泥处于悬浮状态，同时对下部 的污泥层也伴随一定程度的搅动；污泥床不需填载体，节省造价和避免因填料 发生的堵赛问题；UASB 内设三相分离器，通常不设置沉淀池，因为被沉淀区 分离出的污泥重新回到污泥床反应区内，一般可不设污泥回流设备。 缺点：进水中悬浮物需要适当的控制，不宜过高，通常控制在 100mg/l 第 5 页 共 47 页 以下；污泥床内有短流现象，影响其处理能力；对水质和负荷突然变化比较 敏感，耐冲击力稍差一些。 因
15、此，根据上述比较，由于皮毛厂处理废水具有高浓度的污染物,复杂的成 分，并且含有较高浓度的 COD、SS 及氨氮，所以该设计采用“UASB+A/O+消毒” 工艺进行处理。 2.2 工艺流程说明工艺流程说明 2.2.1 废水处理过程 废水经管道先汇入中细格栅，捞除、沉淀废水里的动物毛渣等以及 较大的悬 浮物；之后进入 PH 调节池，可调节水量以及废水的 PH; 随后污水经提升泵房进 入初次沉淀池再除去较小悬浮物， 同时可去除部分 BOD5 使水体得到更进一步的 净化； ；然后进入投加混凝剂的气浮池除去绝大部分 SS，同时去除大部分非溶解 性 COD 及部分溶解性 COD 和 BOD5； 出水后进入
16、 UASB 将污水中的大部分有机污 染物在此间经过厌氧发酵降解为甲烷和二氧化碳，可降低污水中 COD,以便进入 AO 生物处理池； 从 UASB 中流出后污水进入 AO 生物处理池， 反应池中有好氧、 厌氧两类菌属,吸附降解同步去除有机污染物,可将大分子有机物降解成易生化降 解的小分子有机物,改善废水的可生化性。再经二次沉砂池将污泥回流至 AO 反 应器中，剩余污泥进入污泥浓缩池，将污泥浓缩并进入污泥脱水机房将污泥脱水 后外运。最后污水通过接触消毒池，在接触消毒池中加氯消毒，即可出水，出水 水质可达到标准。 2.2.2 工艺流程图 第 6 页 共 47 页 图 2-1 废水处理工艺流程图 第
17、7 页 共 47 页 表 2-1 各处理单元的预期处理效果 3 污水污水处理处理工艺设计计算说明工艺设计计算说明 3.1 格栅格栅 3.1.1 设计说明 格栅是工厂污水进入处理站得时候经过的第一个处理构筑物。 栅条的断面主 要是由过栅流速来确定，过栅流速一般是 0.61.0m/s， （城市设备计算书）槽内 流速在 0.5m/s 左右。如果流速过大，不仅过栅水头损失会加大，还可能将已截 留在栅上的栅渣冲过格栅，如果流速过小，栅槽内将发生沉淀。如前面所述，因 此本设计选用平面矩形格栅，图 3-1 为计算草图。 图 3-1 格栅计算草图 3.1.2 设计主要参数 设计处理水量：Q=500 m3/d=
18、0.0058m3/s； 1 1 1 1 2 2 1 处理单元 名 称 废水量 (m 3/d) COD BOD5 氨氮 SS PH 浓度 (mg/L) 去除率 (%) 浓度 (mg/L) 去除率 (%) 浓度 (mg/L) 去除率 (%) 浓度 (mg/L) 去除率 (%) 系统进水 500 2000 800 70 1000 8-10 中和调节 池出水 500 2000 800 70 900 10 7.5 初沉池 气浮池 500 880 56 540 32.5 63 10 90 90 7.5 UASB 出水 500 132 85 108 80 63 45 50 7.5 A/O 及二 沉池出水 5
19、00 31.68 76 8.64 92 4.25 93 8.1 82 8 系统出水 500 31.68 8.64 4.25 8.1 8 标准值 50 10 5 10 6-9 第 8 页 共 47 页 进水： pH 8-10， COD=2000mg/L， BOD5 800mg/L， SS 1000mg/L， 氨氮70 mg/L。 3.1.3 设计计算 （1）细格栅的栅条间隙数量 式中，n格栅栅条的间隙个数，个； Q设计流量，m3/s； 格栅的倾角，o； e格栅栅条的间隙，m； h格栅的栅前水深，m； v格栅的过栅流速，m/s。 过栅流速采用 0.6m/s，Q=500 m3/d=0.0058m3/
20、s，栅条间隙 e=0.01m，栅前水 深为 0.10m，格栅安装倾角=60o， （课本 56）则 （2）格栅槽的有效宽度（B） 式中，B格栅槽有效宽度，m； S每根格栅条的宽度，m。则 取 S=0.01m， 取 0.2m （3）进水渠道渐宽部分的长度 设进水渠道宽为 B1=0.10m，渐宽部分展开角=20o，此时进水渠道内的流速 是： 则进水渠道渐宽部分长度为： （4）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度为： （5）水通过格栅的水头损失为： 第 9 页 共 47 页 式中，h1水头损失，m； 格栅条的阻力系数，栅条断面为矩形断面时:=2.42； k格栅受污物堵塞后，水头损失增大的倍数，一般采用
21、k=3。课 本 （6）栅槽的总高度为： 式中，H栅槽的总高度，m； h2栅前渠道超高， m， 一般采用 0.3-0.5m， 本设计取 h2为 0.3m。 （7）栅槽的总长度为： 式中，L栅槽的总长度，m； H1栅前槽高，m，H1=h+h2。 （8）每日栅渣量 式中，W每日栅渣量，m3/d; 1栅渣量，取 1=0.1m3/103m3污水。 清除栅渣的方式， 可以分为人工清渣和机械清渣。当每天产生污泥量较多的 时候，即污泥量大于时，通常会采用机械清渣，从而减少人工除渣的劳动量。由 于本设计的污泥量小于，为了节省成本，所以采用人工清渣的方式。课本 3.2 调节池调节池 3.2.1 设计说明 调节池可
22、以提供污水处理负荷缓冲能力，以防止处理系统负荷的急剧变化； 减轻进入处理系统污水的流量波动，使处理污水时所用化学品的加料速率稳定； 在调节污水的 pH 值及稳定水质方面，可利用不同污水自身的中和能力，减少中 和作用中的化学品消耗量，因此本设计采用 PH 调节池,稳定水质的同时，加入酸 第 10 页 共 47 页 性试剂，调节污水的 PH 值。 3.2.2 设计主要参数 （1）设计流量为 Q=500m3/d=20.83m3/h； （2）水力停留时间取 T=8h； （课本） （3）有效水深为 2.5m。 3.2.3 设计计算 （1）调节池容积为： V=QT=20.838=166.64m3 （2）调
23、节池面积 池子的总高度取 H=3m，其中超高为 0.5m，有效水深为 h=2.5m，则池子的 面积为： 调节池长取 10m，宽取 7m，则调节池实际面积为： 107=70 （3）调节池的总高度 调节池的实际有效深度为： 取 =2.5m 取超高 0.5m，则调节池实际的总高度 H=2.5+0.5=3m （4）潜水搅拌机总功率 根据调节池有效容积， 搅拌功率通常按照1m3污水48W选择配搅拌设备。 则本次设计选择 5W. W总=166.645=833.2W 选择一台晨容环保公司出产的 QJB 型潜水搅拌机 （不锈钢） 功率为 833.2W， 将其安装在调节池内。 表 3-1 潜水搅拌器电动机性能
24、型号 功率 (kW) 电流 (A) 叶 轮 直 径(mm) 叶轮转速 (r/min) 重量 (kg) 第 11 页 共 47 页 QJB0.85/8-260/3-740c/s/p 0.85 4 260 740 55 （5）潜污泵的选择（设备规范 调节池集水坑内设 2 台 QW 系列潜污泵（1 用 1 备） ，水泵的基本性能参数见 表 3-2。 表 3-2 水泵的基本性能 型号 流量 （m3/h） 扬程 （m） 转速（r/min） 电动机功率 （kw） 50QW24-20-4 24 20 1440 4 3.3 污水提升泵污水提升泵 主要参数：Q=500m3/d=20.83m3/h=5.8L/s
25、选用 WGLF 型立式污水污物泵 2 台， （一用一备）流量为 35m3/h 集水池的容积采用相当于一台水泵 5min 的流量，即为： 因此选用 65WGLF-8 液下立式污水泵 2 台, （一用一备） （设备规范） 单泵流量为：35m3/h。 设计扬程为：7 3.4 初沉池初沉池 3.4.1 设计说明 初次沉淀池是一级处理厂的主体处理的构筑物，按水流方向可分为平流式、 竖流式、辐流式三种。平流式沉淀池具有对冲击负荷以及温度变化的适应能力较 强，施工简单，造价低的优点，平流式沉淀池通常设机械刮泥设备。该皮毛厂污 水处理适用于平流式沉淀池。 3.4.2 设计主要参数 （1）设计流量为 Q=500
26、m3/d=20.83m3/h； （2）表面水力负荷 q=1.5m/(h） ； （3）最大设计流量时停留时间 t=2h； （4）最大设计流量时水平流速 v=2mm/s。 第 12 页 共 47 页 3.4.2 设计计算 （1）沉淀区水面积(有效的沉积面积）为： 式中 Q最大的设计流量，m/h； q表面水力负荷，m/（h） ；初沉池一般取 1.5m/(h）-3m /(h）二沉池一般取 1.0m/(h）-2.0m/(h） 。 因此取 1.5m/(h)。 则， = =13.89 （2)沉淀区有效水深为： h2=qt 式中 q表面水力负荷，m/（h） ；初沉池一般取 1.5m/(h）- 3m ，取 1.
27、5m/(h） ； t沉淀时间，h；初沉池一般采用 1h-2h，取 1h ；沉淀区的水深一 般取 2m-4m 。则， h2=1.51=1.5m （3）沉淀区有效容积为： V=Ah2=13.891.5=20.83m （4）沉淀区长度为： L=3.6vt 式中 v最大设计流量时水平流速， mm/s， 一般不大于 5mm/s,取 2mm/s； t最大设计流量时停留时间，s，t一般取 1.5h-2.0h，取 2h，平流式 沉淀池的长度通常为 30-50m。 则， L=3.622=14.4m 长深比不应小于 8 ，9.68，符合要求。 （5）沉淀区总宽度为： 式中 A沉淀区表面积，； 第 13 页 共 4
28、7 页 L沉淀池长度，m。 为了保证污水在池内的均匀分布，池长与池宽之比不小于 4，则 L/B=14.4/0.97=14.844，符合要求。 (6)沉淀池的座数为： 式中 b每座或每格沉淀池宽度，与刮泥机有关，一般采用 510m。 （7）污泥区的容积为： 式中 C0、C1沉淀池进水与出水的悬浮物固体浓度，mg/L; 污泥容重，kg/m，取 1000； P0污泥含水率，取 96%； T两次排泥时间间隔，初沉池按 2d考虑。 在初沉池中SS去除率只能到达 40%55%以上， 因此取C1为 450mg/L， 去除率为 50%。 (8)沉淀池总高度 H=h1h2h3h4 式中 h1沉淀池超高，m；一般
29、取 0.3m； h2沉淀区的有效水深，m； h3缓冲层高度，m；无刮泥机时，取 0.5m；有刮泥机设备时，其 上缘应高出刮板 0.3m,取 0.3m；一般采用机械排泥，机械刮泥时坡度为 0，排泥 机械的进行速度为 0.31.2m/min； h4污泥区高度，m； h4为贮泥斗高度；机械刮泥时坡度为 0，h 4为梯形部分的高 度。 设污泥的斗低 0.5m0.5m，上口 2m2m,污泥斗倾角 60， 第 14 页 共 47 页 因为i=0.01， 则 取 0.2m H=0.31.50.50.21.30=3.80m （9）贮泥斗的容积为： 式中 S1、S2贮泥斗的上下口面积,； （课本） （10）出水
30、堰 出水堰采用 90o三角形出水堰，顶宽 0.16m，高 0.08m，间距 0.1m，共有 20 个三角堰。堰后自由跌落范围在 0.10.15m，则三角堰有效水深为： 取三角堰后自由跌落 0.12m，则出水堰水头损失为 0.15m。 3.5 气浮池气浮池 3.5.1 设计说明 气浮法对于那些很难用沉淀法去除的污染物有很好的去除效果， 并且其浮渣 含水率较低，此外其处理效果很稳定，污泥量少，易于脱水。由于平流式气浮池 造价较低，构造简单，管理方便，所以采用平流式气浮池如图 3-2，根据流量大 小选用 YJY-S-30 型气浮池。 图 3-2 平流式气浮池 3.5.2 设计参数 待处理废水量 Q=
31、500m/d 悬浮物固体浓度 SS=1000mg/L 气固比 Aa/S=0.02 溶气压力 P=4.2atm（324.3KP） 第 15 页 共 47 页 空气在水中的饱和溶解度 Ca=18.5 溶气罐内停留时间 T1=3min 气浮池内接触时间 T2=5min 分离室内停留时间 Ts=30min 浮选池上升流速 V=0.09m/min 溶气效率 f=0.6 3.5.3 设计计算 （1）确定溶气水量 按溶气效率确定溶气水量 按回水比确定溶气水量，回水比R=25%50%，取 30%。 则， Qr=RQ=0.3500=150m/d （2）气浮池分离区设计 接触区的容积为： 则， 分离区的容积为：
32、则, 气浮池有效水深为： H=VTs=0.0930=2.7m 分离区面积 As和长度 L2（取池宽 B=2m)为： 则分离区长度为: 接触区面积 As和长度 L1 第 16 页 共 47 页 则接触区长度为： 浮选池进水管:Dg=200mm V=0.9947m/s 浮选池出水管:Dg=150mm 集水管小孔面积（取小孔的流速为 V1=1m/s）为： 则， 取小孔的直径 D1=0.015m， 则小孔数为： 孔口需要取整数 n=43 ,且孔口向下，与水平成 45角，分两排交错排列. 浮渣槽宽度 L3,取 L3=0.8m；浮渣槽深度 h1=0.5m,槽底坡度=0.05， 坡向排泥管采用 Dg=100
33、mm。 3.6 上流式厌氧污泥床反应器上流式厌氧污泥床反应器(UASB)的设计的设计 3.6.1 设计说明 UASB 反应器主要由反应区、三相分离器与气室三部分组成。通过厌氧反应 的三个阶段，污水内的有机物将被分解，同时产生沼气，气体在上升过程中不断 的合并，形成较大的气泡，起到循环和搅拌的作用，更有利于反应器中颗粒污泥 的形成及其稳定性。 UASB 的进出水水质见下表： 表 3-3 UASB 反应器进出水水质 BOD5 COD 氨氮 SS 进水 540 880 70 90 去除率 80 85 50 出水 108 132 70 45 第 17 页 共 47 页 UASB反 应 器 的 有 效
34、容 积 , 其 中 包 括 沉 淀 区 和 反 应 区 。 设 计 Nv=10kgCOD/(m3 d),反应器的高度一般都为 46m。 （污水生物处理应用技术及 工程实例）UASB 的池形有方形、圆形和矩形，圆形反应器虽具有结构稳定的特 点，但建造圆形反应器与矩形、方形反应器相比较为复杂，因此本设计选用矩形 池。 3.6.2 设计参数 设计流量为：Q=500m3/d=20.83m3/h=5.8L/s UASB 的产气率为 0.45Nm 3/kgCOD。 UASB 产生的污泥率为 0.1VSSkg/COD。 （规范） 3.6.3 设计计算 （1）UASB 反应器所需要的容积及主要尺寸。 UASB
35、 反应器的有效容积为： 式中，Q设计流量，m3/d； C0进水的有机物浓度，kgCOD/m3； Nv容积负荷，本次设计取为 10kgCOD/(m3d)。 选择反应器的有效高度为 h=4m，则横截面积为： 矩形长宽比小于 2:1 时效果更为良好，运行费用也越低。 （课本）因此反应 池长应设为 5 米， 池宽设为 5 米。 反应池的高度为： 4.5 米 （其中保护超高为 0.5 米） 。 UASB 反应池的容积为： UASB 反应池的有效容积为： （2）水力停留时间（HRT）和水力负荷率（Vr）为： 对于颗粒污泥，水力负荷 Vr 只需在 0.10.9m 3/（m2h） （规范）之间均符 第 18
36、页 共 47 页 合要求。 （3）三相分离器的设计 图 3-3 三相分离器计算草图 沉淀区的设计 UASB 反应器中重要组成部分之一是三相分离器。 它有3个主要部分是气封、 沉淀区以及回流缝，相对应的三个功能区是气液分离、固液分离以及污泥回流。 沉淀区的表面负荷为： 0.83（选自桌面规范）符合要求 回流缝的设计 在本设计中， 与短边平行， 每池沿长边设 2 个集气罩， 构成了 2 个分离单元， 因此反应池设 2 个三相分离器。 三相分离器长度 B=6m，每个单元宽度为： 设上下三角形集气罩的斜面水平角度应在 45 60之间， 取 =55o。（规 范）取 h3=1.2m。则， 第 19 页 共
37、 47 页 其中，b1下三角形的集气罩底宽度，m； b单元三相分离器的宽度，m； b2相邻两个下三角形集气罩间的水平距离，m； h3下三角形的集气罩垂直高度，m。 回流缝中混合液的上升流速应该小于 2.0m/h， 为了保证使回流缝以及沉淀区 的水流稳定。 （污水生物处理技术应用技术及工程实例） 下层集气罩之间缝隙水流的速度为： 上层集气罩之间缝隙水流的速度为： 将上三角形集气罩下端和下三角斜面之间的水平回流缝宽度取 b3=0.5m 因为满足 v1v22m/h,所以符合要求。 气液分离的设计 设 AB=0.5m 则， 沿 AB 方向的水流速度为： 本式中，B三相分离器的长度，m； N每个池中三相
38、分离器的数量。 气泡上升的速度为： 本式中，1液体的密度，g/cm3； 碰撞系数，取 0.95； d气泡的直径，cm； g沼气的密度，g/cm3； 废水的动力粘滞系数， ，g/(cms)； 第 20 页 共 47 页 液体的运动粘滞系数，cm2/s。 设气泡的直径 d=0.01cm；35下，1=1.03kg/m3，g=1.1510-3g/cm3， =0.95，=0.0101cm2/s，=0.01011.03=0.0104g/(cms)，因为废水动力粘 滞系数值比净水的大，则取 0.02g/(cms)。 ， 因此能脱去 d0.01cm 的气泡。 高度设计 三相分离区总高为:h=h2+h3+h4-
39、h5。 集气罩以上的覆盖水深为，取 0.5m。 （4）配水系统的设计 设计中每个布水点服务面积为 25m 2， UASB 反应器设置 10 个布水点，则 每个布水点的面积为 2.5 m 2。 设计中配水系统采用多管多孔配水的方式，在 UASB 反应器内设置一根直径 为 100mm 的干管，设置 8 根直径 50mm 的穿孔管，并将支管分别布置在总水管的 两侧，每侧布置 4 根支管，同侧每两根支管之间距离约 2m，配水孔径 =15mm， 其孔距为 1m，孔口向下，距反应池底为 0.2m。 （规范） 验证： 空塔水流速度为： 空塔气流速度为： 因此，符合要求。 第 21 页 共 47 页 （4）出
40、水系统设计计算 水槽设计 设出水槽槽口的水流速度为 u=0.2m/s，槽宽 a=0.1m 因此 出水槽口的槽深为 0.11m，坡度为 0.01。 溢流堰设计 出水槽溢流堰共设 6 条（32） ，每条长为 10m；将三角堰设计为 90o，堰 高为 50mm，堰口宽为 100mm，堰口水面宽 b=50mm。 UASB 反应器的处理水量为 5.8L/s， 通常出水堰口的溢流负荷1.7L/(m s)， 规范。因此本设计的溢流负荷 f=1.0L/(ms)，则堰上水面总长度为： 三角堰的数量为： 所以每条溢流堰三角堰数量：120/6=20 个 一条溢流堰上共有 20 个 100mm 的堰口，20 个 65
41、0mm 的间隙。 堰上的水头校核为： 按 90o三角堰计算公式 ：q=1.4h2.5 则堰上水头为： 出水渠设计计算 沿反应器长边设一条矩形出水渠，3 条出水槽出水流至出水渠。设出水渠的 宽为 a=0.4m，坡度为 0.001，出水渠口水流速度为 u=0.2m/s。 UASB 排水管设计计算 UASB 反应器的流量为 5.8L/s， 选择采用 D=150mm 的钢管排水， 充满度 （设 计值）为 0.6。 则管内的水流速度为： 第 22 页 共 47 页 （5）排泥系统的设计计算 UASB 反应器中污泥床的污泥主要由沉降性良好的厌氧污泥组成，平局浓度 约 15VSS/L，则 UASB 反应器中
42、污泥的总量为： 产泥量计算 流量为 Q=500m 3/d；进水水质的 COD 浓度为 c 0=2000mg/L=2kg/m 3；COD 去除率 为 E=85；厌氧生物处理的污泥产量为 r=0.07kgVSS/kgCOD，则 UASB 反应器的 总产泥量为： 根据 VSS/SS=0.8，则 污泥含水率为 98%，取0=1000kg/ m 3,则 污泥龄 排泥系统设计 在 UASB 反应器中沿长度方向距底部 0.3m 的位置均匀的设排泥管一根， 以便 于均匀的排除污泥区的污泥。排泥管选择采用直径为 DN150 的钢管，每天排泥一 次，总管选用直径为 DN200 的钢管。必要时布水管可兼做排泥管使用
43、。 （6）沼气系统的设计计算 沼气的产量 UASB 反应器的沼气产率范围是 0.45Nm 3/kgCODcr0.50Nm3/kgCODcr， 本次设 计取 0.45Nm 3/kgCODcr。 则沼气的产量为： 集气管 UASB 反应器中沼气用一根集气管收集，则共有 2 根集气管。 每根集气管内最大气流量为： 第 23 页 共 47 页 集气室内沼气出气管的直径最小为 d=100mm，取 100mm。 沼气主管设计 则取 D=150mm 的管道。 水封罐的设计 水封罐主要是用来控制三相分离器中集气室的气液两相分离界面高度的， 因 为在液面太高或者波动时， 浮渣或浮沫有可能会导致出气管堵塞或者使部
44、分气体 进入沉降室，同时还兼有隔绝以及排出冷凝水的作用。 水封的高度为： H=H1-H0 本式中，H0反应器到贮气罐压头损失和贮气罐压头，m。 为保证安全取贮气罐内的压头，则集气罩出气气压最大时，H1取 2mH2O， 贮气罐内的压强 H0取 400mmH2O。 取水封罐高度为 2500mm，直径为 1500mm，进气管和出气管各一根， D=200mm；进气管和放空管各一根，D=50mm，并设液面计。 气水分离器设计 气水分离器对沼气起干燥作用， 选用50mm1800mm 的钢制气水分离器。 此气水分离器中含钢丝填料，并配有流量计压力表。 气柜 Vg=168.3m3/d=7.01m3/h，气柜容
45、积定为 3h 的产气量，即 Vg=21.04m3。选择 气柜的尺寸为 3000。 3.7 A2/O 脱氮除磷工艺脱氮除磷工艺 3.7.1 设计说明 A2/O 脱氮除磷工艺系统包括反硝化区、厌氧区、缺氧区以及好氧区。流程 相对简单，以原污水为碳源，所以不需外加碳源和曝气池，建设和运行费用低； 曝气池在后，使反硝化残留物得到进一步去除，提高了处理水的水质。本设计采 用传统 A2/O 工艺。A2/O 脱氮除磷工艺流程图见图 5。 第 24 页 共 47 页 图 3-4 A 2/O 脱氮除磷工艺流程图 3.7.2 设计主要参数 A2/O 工艺的主要设计参数见表 5。 表 3-4 A 2/O 生物脱氮除
46、磷工艺的主要设计参数 项目 数值 BOD5污 泥 负 荷Ns kgBOD/ （kgMLSSd） 0.130.2（取 0.15） TN 负荷kgTN/（kgMLSSd） 0.05（好氧段） TP 负荷kgTP/（kgMLSSd） 0.06（厌氧段） 污泥浓度 MLSS（mg/L） 30004000 污泥龄c（d） 1520 水力停留时间 t（h） 厌氧段 12h，缺氧段 1.52h，好 氧段一般为 6h 各段停留时间例 AAO （113）（114） 污泥回流比 R（%） 50100 混合液回流比 R 内（%） 100300 溶解氧浓度 DO(mg/L） 厌氧池0.2，缺氧池0.5，好氧 池=2
47、COD/TN 8（厌氧池） TP/BOD 0.06（厌氧池） 3.7.3 设计计算 （1）BOD 的污泥负荷为： Ns=0.15kgBOD5/(kgMLSSd) 第 25 页 共 47 页 （2）回流污泥的浓度为： XR=7000mg/L （3）污泥的回流比为： R=90% （4）混合液的悬浮固体浓度（污泥浓度）为： （5）取 MLVSS/MLSS=0.75 （6）挥发性活性污泥的浓度为： Xv=0.75X=0.753315=2487mg/L （7）氨氮的去除率为： （8）内回流倍数为： （9）反应池计算 总有效容积 式中 S0进水 BOD5浓度， （mg/L） 反应池总水力停留时间 各段水力
48、停留时间与容积 按照厌氧缺氧好氧=113，因此有 厌氧池的水力停留时间为: 缺氧池的水力停留时间为: 好氧池的水力停留时间为： 反应池有效深度 H=1.5m 第 26 页 共 47 页 取超高为 0.3m，则反应池的总高度为 H=1.50.3=1.8m 反应池的有效面积 反应池的廊道设置 廊道设置为厌氧池为 1 廊道，缺氧池为 1 廊道，好氧池为 3 廊道，总计 5 条廊道。廊道宽 1.5m，则每条廊道的长度为： 尺寸的校核 查阅污水生物处理新技术可得，长宽比在 510 范围内，宽高比在 1 2 范围内，计算结果均在其范围之内，因此均符合要求。 （10）反应池的进、出水系统计算 进水管 反应池进水管的设计流量为： 其管道流速采用 v=0.5m/s，则管道的过水断面为： 进水管的管径选择 DN=150mm,则校核管径流速为：
