环境管理_养殖废水处理工程设计

毕业设计说明书题 目: 养殖废水处理工程设计 学院(直属系): 能源与环境学院 年级、 专业: 2009级 环境工程 姓 名: 学 号: 指 导 教 师: 完 成 时 间: 2013年6月 努力了的才叫梦想，不努力的就是空想！如果你一直空想的话，无论看多少正能量语录，也赶不走满满的负能量！你还是原地踏步的你，一直在看别人进步。目 录摘 要5Abstract61 前言72 工程概况82.1 项目简介82.2设计规模82.3 设计的主要内容82.4设计进水水质82.5设计出水排放标准82.6设计依据92.7设计原则93 养殖废水处理的方案论证103.1 奶牛养殖废水处理工艺的现状103.2奶牛养殖废水处理介绍103.2.1好氧处理113.2.2厌氧生物处理113.3主要工艺的选择和确定113.4 养殖废水处理工艺流程图183.5养殖废水处理流程分析184 构筑物设计计算204.1细格栅204.2沉淀池234.3 调节池254.4 固液分离机274.5 厌氧反应器UASB284.6缺氧池344.7 接触氧化池354.8 高效浅层气浮池384.9 污泥处理系统414.10 接触消毒池455平面与高程布置475.1平面布置475.2 高程布置485.3废水水头损失计算486废水处理系统劳动定员526.1生产组织526.2劳动定员526.3人员培训527 废水处理站工程技术经济分析537.1投资估算537.2废水成本处理548 工程效益及环境保护568.1 环境效益568.2 经济效益568.3 社会效益568.4 节约能源569 结 论57总结与体会58致 谢59参考文献60摘 要本次设计是进行阳坪奶牛有限公司养殖废水处理工程设计。本次设计综合考虑奶牛养殖的水质特征、处理效果要求、工程投资。运营管理等相关因素，最终确定选用预处理+UASB厌氧反应器+缺氧池+生物接触氧化池组合工艺，废水处理工程设计规模150m3/d，设计处理后水达到排放标准GB（18596-2001）畜禽养殖业污染物排放标准。本设计进行方案论证、处理构筑物的设计计算、设备选型、废水处理站平面高程布置以及工程经济分析。关键词：养殖废水；UASB反应器；生物接触氧化池AbstractThis project is a engineering design of Yang Ping dairy co., LTD., aquaculture wastewater treatment .Considering the cow aquaculture water quality characteristics, the treatment effect, engineering investment and factors related to operations management, the design finally determined to choose pretreatment + anoxic + UASB anaerobic reactor + Oxygen lacking pool + biological contact oxidation pond combined process. the design scale of wastewater is 150 m3 / d. The water quality can conform to the standards of GB (18596-2001) the livestock and poultry breeding industry pollutant discharge standard. This design contains scheme comparison, structure design and calculation, equipment selection, waste water treatment station elevation plane arrangement and engineering economic analysis.Key words: aquaculture wastewater; Upflow anaerobic sludge bed reactor; Biological contact oxidation pond1 前言近年来,随着我国农业结构的调整和农业产业化的推进，规模化、集约化的畜禽养殖业得以迅猛发展，成为我国农业农村经济的重要组成部分。但是畜禽养殖产生的粪尿、污水对水体的污染负荷已经或正在成为比工业废水和生活污水更大的污染源 。而且废水的处理也一直是畜牧业生产和管理中非常棘手的问题。奶牛养殖场废水主要包括尿、部分粪和养殖舍冲洗水 ,该类废水有机物浓度高、悬浮物多、氨氮含量高、臭味大。奶牛养殖废水的性质在一个相当大的范围内变动。一般来说，COD在20000mg/L的范围内，BOD5从1000050000mg/L，水量波动较大。若不加处理而直接排入环境，会造成严重的环境污染。以保护环境为目的，对其进行处理是必不可少的。奶牛养殖场废水经过本次设计的污水处理站处理后的污水将达到排放标准（GB18596-2001）畜禽养殖业污染物排放标准。2 工程概况2.1 项目简介阳坪奶牛有限公司位于风景秀丽的洪雅县, 奶牛养殖规模较大, 其在养殖过程中产生的奶牛粪便、尿液和清洁冲洗水,对当地的水环境造成一定的污染。阳坪奶牛有限公司的决策层为了保护环境、提高社会效益、树立企业形象，实现企业的可持续发展。公司拟建以污水处理设施。2.2设计规模根据提供的有关资料,设计废水处理能力为150 m3/d，每天24h连续排放。2.3 设计的主要内容本设计的主要内容包括工艺流程的确定、主要构筑物的设计、设备的选型、平面高程布置、经济预算等。2.4设计进水水质 表2-1 养殖粪污水处理系统设计进出水质水 质 指 标BOD5CODNH3-NSSTP设计进水水质（mg/L）600012000120050001002.5设计出水排放标准表2-2 养殖粪污水处理系统设计出水排放标准水 质 指 标BOD5CODNH3-NSSTP排放标准值（mg/L）150400802008.02.6设计依据（1）污水综合排放标准GB8978-1996；（2）建筑设计防火规范GBJ16；（3）建设方提供的污水水质、水量等基础资料；（4）地面水环境质量标准（GHZB11999）；（5）室外排水设计规范（GBJ50-95）；（6）新机排水设计手册第一册；（7）工业企业设计卫生标准；（8）国家畜禽养殖业水污染物排放标准要求（GB18596-2001）。2.7设计原则（1）根据该公司排放的污水中有机物含量高，水质水量多变的特点，结合国内外关于养殖生产废水处理的工艺方法，提出技术先进、工艺可靠及经济合理的工艺方案；（2）采用先进工艺，新型设备，减少投资，节省能耗，降低运行费用；（3）尽量采用二次污染少，低噪音处理设施；（4）尽量减少所占用的污水处理场地，工艺和设备整体布置合理，结构紧凑，占地面积小并留有检修和药剂运输道路；（5）操作管理方便、技术要求简单，自动化程度高，尽量实现平时运行无人操作管理，维护简单方便，宜于长期使用；（6）在设备选型和用地预留有适量的发展余地，预留扩建生产设施的场地和废水再利用场地。3 养殖废水处理的方案论证养殖废水处理站是对收集到的污水及其污泥进行处理的处理站，包括污水处理系统和污泥处理系统两大部分，前者是废水处理站的主体。废水处理的工艺流程是指在达到所要求的处理程度的前提下，污水处理各单元的有机组合，以满足污水处理的要求。3.1 奶牛养殖废水处理工艺的现状国外的养殖业废水治理较为完善，我国的养殖废水治理尚处于起步阶段。 奶牛养殖废水的处理方法包括物理化学法和生物法。物理化学法主要有活性炭吸附、化学沉淀、密度分离、化学氧化、化学还原、离子交换、膜渗析、气提及湿式氧化法等多种方法，在COD为20004000mg/L时，物化方法的COD去除率可达50%87%。和生物处理相比，物化处理不受水质水量变动的影响，出水水质比较稳定，尤其是对BOD5/COD比值较低(0.070.20)难以生物处理的部分废水，有较好的处理效果。但物化方法处理成本较高，不适于高有机浓度的奶牛养殖废水的处理，因此目前奶牛养殖废水主要是采用生物法。 生物法分为好氧生物处理、厌氧生物处理以及二者的结合。好氧处理包括活性污泥法、曝气氧化池、好氧稳定塘、生物转盘和滴滤池等。厌氧处理包括上向流污泥床、厌氧固定化生物反应器、混合反应器及厌氧稳定塘。3.2奶牛养殖废水处理介绍 奶牛养殖废水具有不同于一般城市污水的特点：BOD5和COD浓度高、水质水量变化大、氨氮的含量较高、悬浮物较多、微生物营养元素比例失调等。在奶牛养殖废水的处理方法中，将奶牛养殖废水与城市污水合并处理是最简便的方法。但是奶牛场通常远离城镇，因此将奶牛养殖废水与城市污水合并处理有一定的具体困难，往往不得不自己单独处理。常用的处理方法如下。3.2.1好氧处理用活性污泥法、氧化沟、好氧稳定塘、生物转盘等好氧法处理养殖或与之类似的废水都有成功的经验，好氧处理可有效地降低BOD5、COD和氨氮，还可以去除另一些污染物质如铁、锰等金属。在好氧法中又以接触氧化延时曝气法用得最多，还有曝气稳定塘和生物转盘(主要用以去除氮)。3.2.2厌氧生物处理 厌氧生物处理的有目的运用已有近百年的历史。但直到近20年来，随着微生物学、生物化学等学科发展和工程实践的积累，不断开发出新的厌氧处理工艺，克服了传统工艺的水力停留时间长，有机负荷低等特点，使它在理论和实践上有了很大进步，在处理高浓度(BOD5 2000mg/L)有机废水方面取得了良好效果。 厌氧生物处理有许多优点，最主要的是能耗少，操作简单，因此投资及运行费用低廉，而且由于产生的剩余污泥量少，所需的营养物质也少，如其BOD5/P只需为40001，牛养殖废水中N、P的含量通较高能满足微生物对N、P的要求。用普通的厌氧硝化，奶牛养殖废水中COD去除率可达7085%。 近年来，开发的厌氧生物处理方法有：厌氧生物滤池、厌氧接触池、上流式厌氧污泥床反应器及分段厌氧硝化等。3.3主要工艺的选择和确定3.3.1初沉池初沉池主要对废水中以无机物为主密度大的固体悬浮物进行沉淀分离，当污水进入初次沉淀池后流速迅速减小至0.02 m/s以下，从而极大地减小了水流夹带悬浮物的能力，使悬浮物在重力作用下沉淀下来成为污泥，而相对密度小于1的细小漂浮物则浮至水面形成浮渣而除去。沉淀池按水流方向来区分为平流式，竖流式及辐流式等三种。三种类型池子的优缺点及适用条件见表3-1表3-1 各类沉淀池的优缺点及适用条件优 点缺 点适用条件平流式对冲击负荷和温度变化的适应能力较强，有效沉淀区大，沉淀效果好；施工简单，造价低采用多斗排泥时，每个泥斗需单独设排泥管各自排泥，操作工作量大，采用机械排泥时，机件设备与驱动件均浸与水中，易锈蚀适用地下水位较高及地质较差的地区；适用大、中、小型污水处理厂竖流式排泥方便，管理简单；占地面积小对冲击负荷和温度变化的适应能力较差；造价高；池径不宜太大适用水质不好的小型污水处理厂辐流式采用机械排泥，运行较好，管理亦较简单；池水水流速度不稳定；机械排泥设备复杂，对施工质量要求较高适用大、中型污水处理厂因为本设计所处理的水量较小，属于小型污水处理站，且主要是对废水中的粪便和BOD5、COD进行处理，所以选用平流式沉淀池。它具有沉淀效果好，对冲击负荷和温度变化的适应能力较强，施工简单，造价低，多个池子易于组合为一体，节省占地面积等优点。3.3.2 厌氧生物处理厌氧生物处理适用于高浓度有机废水（COD2000mg/L,BOD51000mg/L）。它是在无氧条件下，靠厌氧细菌的作用分解有机物。在这一过程中，参与生物降解的有机基质有5090转化为沼气（甲烷），而发酵后的剩余物又可作为优质肥料和饲料。厌氧生物处理包括多种方法，有化粪池、厌氧生物滤池、厌氧接触法、上流式厌氧污泥床反应器、两段厌氧处理法、厌氧膨胀床、厌氧流化床、厌氧生物转盘和两相厌氧法等。废水的厌氧处理方法主要有传统消化法、厌氧生物滤池法、厌氧接触法、上流式厌氧污泥床反应器。几种厌氧处理方法的特点及优缺点见表3-2。表3-2 各类厌氧处理法的特点及优缺点反应法特 点优 点缺 点传统消化法在一个消化池内进行酸化，甲烷化和固液分离设备简单反应时间长，池容积大。污泥易随水流带走。厌氧生物滤池微生物固着生长在滤料表面。适用于悬浮物量低的废水。设备简单。能承受较高负荷。底部易发生堵塞。填料费用较贵。厌氧接触法用沉淀池分离污泥并进行回流。消化池中进行适当搅拌，池内完全混合,能适应高有机物浓度和高SS的废水。能承受较高负荷。有一定的抗冲击负荷能力，运行较稳定。负荷高时污泥会流失。设备较多，操作上要求较高。上流式厌氧污泥床反应器消化和固液分离在一个池内。微生物量特高。负荷率高，容积小，能耗低，不需搅拌。如设计不善，污泥会大量流失。池的构造复杂。两段厌氧处理法酸化和甲烷化在两个反应器进行。能承受较高负荷，耐冲击。运行稳定。设备较多，运行操作较复杂。综合上所述并结合本设计污水的特点，考虑采用较为成熟的升流式厌氧污泥床(UASB)作为厌氧段的反应器。UASB简介：（1）反应机理厌氧反应主要是利用厌氧微生物以粪料中的糖和氨基酸为养料生长繁殖。进行沼气发酵。粪料含水量较低(6070)的以乳酸发酵为主，粪料含水量高(80)的则以沼气发酵为主。其优点是无需通气和翻堆，能耗省，费用低，厌氧生物处理可大量除去可溶性有机物，去除率可达7085，而且可杀死传染性病菌，有利于防疫。利用厌氧发酵技术，能够减少臭味和降解有机污染物，同时回收储存在有机物中的能量作为能源。 图3-1工作原理图（2）工作原理废水被尽可能均匀的引入反应器的底部，污水向上通过包含颗粒污泥或絮状污泥的污泥床。厌氧反应发生在废水和污泥颗粒接触的过程。在厌氧状态下产生的沼气（主要是甲烷和二氧化碳）引起了内部的循环，这对于颗粒污泥的形成和维持有利。在污泥层形成的一些气体附着在污泥颗粒上，附着和没有附着的气体向反应器顶部上升。上升到表面的污泥撞击三相反应器气体发射器的底部，引起附着气泡的污泥絮体脱气。气泡释放后污泥颗粒将沉淀到污泥床的表面，附着和没有附着的气体被收集到反应器顶部的三相分离器的集气室。置于极其使单元缝隙之下的挡板的作用为气体发射器和防止沼气气泡进入沉淀区，否则将引起沉淀区的絮动，会阻碍颗粒沉淀。包含一些剩余固体和污泥颗粒的液体经过分离器缝隙进入沉淀区。 3.3.3好氧生物处理氧化沟法、生物滤池法、序列间歇式活性污泥法（SBR）、接触氧化法，这四种是在养猪场废水处理中应用比较多的好氧反应器。3.3.3.1氧化沟法氧化沟是在传统活性污泥法的基础上发展起来的连续循环完全混合工艺，是用延时曝气法处理废水的一种环形渠道，平面多为椭圆形，总长可达几十米，甚至几百米以上。在沟渠内安装与渠宽等长的机械式表面曝气装置，常用的有转刷和叶轮等。曝气装置一方面对沟渠中的污水进行充氧，一方面推动污水作旋转流动。氧化沟多用于处理中、小流量的生活污水和工业废水，可以间歇运转，也可以连续运转。氧化沟的平面示意图见图3-2。 图3-2 氧化沟平面图氧化沟工艺具有以下特点：（1） 氧化沟的沟渠长度较大，污水在氧化沟内停留的时间长，污水的混合效果好。可以不没初沉池，有机悬浮物在氧化沟内能达到好氧稳定的程度；（2）对水温、水质、水量的变动有较强的适应性；氧化沟的曝气装置具有两个功能:供氧并推动水流以一定的流速循环流动。污泥的BOD负荷低，同延时曝气法，对水质和水量的变动有较强的适应性；（3）污泥龄一般可达15到30天，为传统活性污泥系统的3到6倍。可以存活、繁殖世代时间长、增殖速度慢的微生物，如硝化菌；（4）如采用一体式氧化沟，可不单独设二次沉淀池，使氧化沟与二沉池合建。中间的沟渠连续作为曝气池，两侧的沟渠交替作为曝气池和二次沉淀池，污泥自动回流，节省了二沉池与污泥回流系统的费用。氧化沟工艺的缺点：（1）占地面积较大；（2）在寒冷的气候条件下，因为表面曝气器会造成表面冷却或者结冰，降低污水的温度，而污水的温度降低，对生化反应尤其是硝化反应的影响较大，对氧化沟不利。3.3.3.2 生物滤池法生物滤池是集生物降解、固液分离于一体的污水处理设备。被处理的原污水，从池上部进入池体，并通过由填料组成的滤层，在填料表面形成由微生物栖息形成的生物膜。在污水滤过滤层的同时，由池下部通过空气管向滤层进行曝气，空气由填料的间隙上升，与下流的污水相接触，空气中的氧转移到污水中，向生物膜上的微生物提供充足的溶解氧和丰富的有机物。在微生物的新陈代谢下，有机污染物被降解，污水得到处理。原污水中的悬浮物及由于生物膜脱落形成的生物污泥，被填料所截留，滤层具有二次沉淀池的功能。生物滤池法具有以下特点：（1）气液在滤料间隙充分接触，由于气、液、固三相接触，氧转移率高，动力消耗低；（2）本设备自身具有截留原污水中悬浮物与脱落的生物污泥的功能，因此，无需设沉淀池，占地小；（3）以3-5mm的小颗粒作为滤料，比表面积大，微生物附着力强；（4）池内能够保持大量的生物量，再由于截留作用，污水处理效果良好；（5）无需污泥回流，也无污泥膨胀之虑，如反冲洗全部自动化，则维护管理业非常方便。3.3.3.3 序批式活性污泥法序批式活性污泥处理系统（简称SBR）属于间歇式处理系统，是通过其主要反应器-曝气池的运行操作而实现的。曝气池的运行操作，是由流入；反应；沉淀；排放；待机（闲置）等五个工序所组成。这五个工序都在曝气池这一个反应器内运行、实施，运行操作的五个工序示意图见图3-3。流入反应沉淀排放待机图3-3 间歇式活性污泥法曝气池运行操作5个工序示意图序批式活性污泥法具有如下特点：（1）在大多数情况下（包括工业废水处理），无需设置调节池；（2）SVI值较低，污泥易于沉淀，一般情况下，不产生污泥膨胀现象；（3）通过对运行方式的调节，在单一的曝气池内能够进行脱氮和除磷反应；（4）应用电动阀、液位计、自动计时器及可编程序控制器等自控仪表，可能使本 工艺过程实现全部自动化，而由中心控制室控制；（5）运行管理得当，处理水水质优于连续式；（6）加深池深时，与同样的BOD-SS负荷的其它方式相比较，占地面积较小；（7）耐冲击负荷，处理有毒或高浓度有机废水的能力强。近年来序列间歇式活性污泥法（SBR）处理养猪场废水越来越受到关注，该工艺相对比于其他工艺简单、剩余污泥处置麻烦少、节约投资投资省、占地少、运行费用低、耐有机负荷和毒物负荷冲击，运行方式灵活，由于是静止沉淀，因此出水效果好、厌（缺）氧和好氧过程交替发生、泥龄短、活性高，有很好的脱氮除磷效果。且有通过氧化还原电位实时控制SBR反应进程的报道，进一步提高了对氮磷的去除效果、节约了能源和投资。因此选用序列间歇式活性污泥法（SBR）作为好氧段的反应器。3.3.3.4接触氧化法生物接触氧化处理技术之一是在池内充填填料，已经充氧的污水浸没全部填料，并以一定的流速流经填料。在填料上布满生物膜，污水与生物膜广泛接触，在生物膜上微生物的新陈代谢功能的作用下，污水中有机污染物得到去除，污水得到净化；生物接触氧化技术的另一项技术实质是采用与曝气池相同的曝气方法，向微生物提供其所需要的氧，并起到搅拌与混合作用。因此，生物接触氧化是一种结和活性污泥法与生物滤池两者之间的生物处理技术。生物接触氧化法工作原理为：在曝气池中设置填料，将其作为生物膜的载体。待处理的废水经充氧后以一定流速流经填料，与生物膜接触，生物膜与悬浮的活性污泥共同作用，达到净化废水的作用。生物接触氧化法在工艺发面的特点：由于曝气，在池内形成液、固、气三相共存体系，有利于氧的转移，溶解氧充沛，适于微生物存活增殖；在生物膜上能够形成稳定的生态系统与食物链，无污泥膨胀之虑；填料表面全为生物膜所布满，形成了生物膜的主体结构，污水在其中通过起到类似“过滤”的作用，能够有效地提高净化效果。生物接触氧化法在运行方面的特点：对冲击负荷有较强的适应能力，在间歇运行条件下，仍然能够保持良好的处理效果，对排水不均匀的企业，更具有实际意义；操作简单、运行方便、易于维护管理，无需污泥回流，不产生污泥膨胀现象，也不产生滤池蝇；污泥生成量少，污泥颗粒较大，易于沉淀。综合上所述并结合本设计污水的特点，好氧处理阶段采用生物接触氧化池。3.4 养殖废水处理工艺流程图 图3-4 废水处理站工艺流程3.5养殖废水处理流程分析3.5.1废水的预处理单元奶牛养殖废水首先经细格栅自流进入沉淀池除去部分悬浮物或漂浮固体，然后废水通过固液分离机处理将大部分的固体杂质除去。去除杂质后的废水进入调节池。废水在调节池中进行充分的混合，经过一定的时间之后，水质和水量趋于均匀，并加入适当的石灰以使废水的pH高于8.5,并以适当的曝气以脱除部分氨氮，以降低氨氮对厌氧菌的抑制作用，提高废水厌氧处理的效果。经过调节池的废水由调节池提升水泵以稳定的流量进入厌氧处理工段。3.5.2废水的生物处理单元（1）厌氧工段厌氧工段选用UASB（上流式厌氧污泥床反应器），废水由调节池提升水泵送入厌氧池底部。废水从底部进入厌氧池，在厌氧池中的厌氧水解酸化菌和产甲烷菌的作用下，废水中长链的有机物质变成短链的有机物质，从而使废水发生本质性的变化，使废水的大部分污染物变成甲烷、二氧化碳和水,并使废水的颜色发生改变，同时以利于下一步的处理。（2）缺氧工段由于养殖废水的氨氮含量比较高，加之厌氧过程中的有机氮无机化变成氨氮，在氧化过程中的氮硝化后需要一个反硝化过程，以使硝酸氮及亚硝酸氮转变成氮气从而达到除氮的目的。（3）氧化工段在氧化池中，采用了生物接触氧化池，经过厌氧断链后的绝大多数有机物在氧化池中很容易被好氧微生物氧化分解成水和二氧化碳等物质，一部分有机物被好氧微生物作为营养源吸收。氧化池的出水自流进入气浮池。在氧化池中，好氧微生物进行氧化活动所需要的空气由鼓风机连续供给。3.5.3其他处理氧化池的水进入气浮池，气浮池将去除剩余的悬浮物主要是SS使出水达标排放，废水进入消毒池消毒然后外排，污泥进行浓缩、脱水后外运。4 构筑物设计计算4.1细格栅 由于本工程废水主要由奶牛厂的粪便（以固体形式为主）和清洗养牛厂形成的污水（包括残留猪粪尿液）两个方面组成，废水中含有大量的固体悬浮物和大颗粒杂质，因此为防止废水中大量的固体悬浮物，杂质堵塞，损坏后续处理设施，设置一个格栅。4.1.1设计参数设计流量Qmax=150m3/d =0.0017m3/s栅前流速V1=0.1m/s，过栅流速V2=0.4m/s栅条宽度s=0.01m，格栅间隙b=3mm格栅倾角=60，栅前部分长度0.5m单位栅渣量w1=0.1栅渣/污水4.1.2设计计算（1）栅条间隙数n栅前流速v可取0.1m/s；取=60；取栅前水深h=0.2m;取栅条间隙b=0.003m。,取n=27（2）格栅的建筑宽度B取栅条宽度S=0.01mB=S(n-1)+bn（3）过栅水头损失h1 （符合h1=0.080.15）（4）格栅后槽的总高度HH=h+h1+h2=0.2+0.09+0.3=0.59m式中，h栅前水深,0.2m； h1格栅的水头损失，； K格栅阻力增大系数，取K=3。 栅条间隙局部阻力系数 ，可按表5-1所列数据选用； h2格栅后水面距工作平台的最小超高,取h2=0.3m。（5）进水渠道渐宽部分长度L1： 式中：B1进水渠道宽度；B1取0.2m1进水渠道渐宽部位的展开角，一般1=20。 （6）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度L2L2=0.5L1L2=0.5L1=0.135取0.14 （7）格栅的总建筑长度LL=0.5+1+L1+L2+H1/tan=0.5+1+0.19+0.14+0.5/tan60=2.1m式中，L1进水渠道渐宽部分的长度，L1=(B-B1)/2tan1 B1为进水渠宽，取B1=0.2m； 1进水渠道渐宽部分的展开角度，一般1=20； L2格栅与出水渠道连接处的收缩部分的长度，一般L2=0.5L1； H1格栅前的渠道深度，取H1=h+h2=0.2+0.3=0.5m表5-1 格栅间隙的局部阻力系数栅条断面形状计算公式取值矩形=2.42带半圆的矩形=1.83圆形=1.79正方形取0.64（8）栅渣量W，采用人工清渣式中，W1每立方米废水的栅渣量，一般取值0.010.1，取0.1； KT废水流量总变化系数，取2.7。 (9）计算草图如下图4-14.2沉淀池 初沉池主要对废水中以无机物为主密度大的固体悬浮物进行沉淀分离，当污水进入初次沉淀池后流速迅速减小至0.02 m/s以下，从而极大地减小了水流夹带悬浮物的能力，使悬浮物在重力作用下沉淀下来成为污泥，而相对密度小于的细小漂浮物则浮至水面形成浮渣而除去。4.2.1水质指标表4-2水质指标表水 质 指标COD（mg/L）BOD（mg /L）SSNH3-N进 水 水质12000600050001200设计去除率10%10%65%/出水水质108005400175012004.2.2沉淀池计算 （1）沉淀池的表面积A：A=Qmax/q其中：A-沉淀池表面积，m2Qmax-最大设计流量，m3/hq-表面水力负荷，m3.（m2.h）-1，取为1。因为水流量为150m3/d,则沉淀池的表面积A为：A=150/（241）=6.25m2 （2）沉淀区有效水h2 h2=q.t 其中：h2-沉淀区有效水深,m; t-沉淀时间，一般取0.52.0h,取为2h h2=12=2m （3）沉淀池有效容积V V=Qmax.t 其中：V-沉淀池有效容积，m2 则沉淀池有效容积V为：V=1502/24=12.5m3 （4）沉淀池长度L L=v.t3.6 其中：L-沉淀池长度，m V- 最大设计流量时的水平流速，mm/s，取为1mm/s L=13.62=7.2m （5）沉淀池的总宽度B B=A/L 其中：B-沉淀池的总宽度，m。 B=6.25/4.3=1.74m 取沉淀池的宽度为1.8m，因设计沉淀池的数量n=1，则b=1.8m （6）沉淀池的总高度H H=+=+ 式中：h沉淀池超高，m，取h1=0.5h2沉淀区的有效高度，m；h3缓冲层高度，m，采用机械刮泥，取h30.5m；-污泥区高度,m,取0.5-污泥斗高度，本设计取0.5m，-梯形部分高度，=(L-b)0.01=（7.2-1.8）0.01=0.054，取为0.05m。带入数据计算得：H=0.520.50.80.050.5=4.4m故初沉池的尺寸为LBH=7.2m1.8m4.4m （7）污泥区的容积由于已知污水悬浮物的进出水浓度，故的计算采用下面的公式= 式中：，-沉淀池进水和出水的悬浮固体浓度，mg/L，初沉池的SS去除率本设计以65%计算； - 污泥容重，kg/m，含水率在95%以上时。可取1000 -污泥含水率，% T - 两次排泥的时间间隔，初沉池按2d考虑。 故代入数据计算得：=24.4m（9）计算草图 图4-24.3 调节池所有进入废水处理系统的废水,其水质和水量随时都可能发生变化,这对废水处理构筑物的正常运转非常不利,水质和水量的波动越大,处理效果就越不稳定,甚至会使废水处理构筑物遭受严重破坏。为减少水质和水量变动对废水处理工艺过程的影响,在进水处应设置调节池,以均和水质和均衡水量,通过调节池水泵使废水以稳定的流量进入生物处理单元。 根据本次设计污水量，新建调节池1座,为长方形钢筋砼结构，内表面普通防腐处理。设置水力停留时间HRT=4.0 h。4.3.1水质指标表表4-3水质指标表水 质 指标COD（mg/L）BOD（mg /L）SSNH3-N进 水 水质10800540017501200设计去除率/80%出水水质10800540017502404.3.2设计计算 (1) 有效容积 V 式中：t停留时间，h，取t=4。则： m3(2) 池子面积F 式中：h有效水深取h=1.5m。则： （3）池子总高H 式中：h1池子超高，m，取h1=0.5。 则：H=h+h1=1.5+0.5=2m取F=LB=53.3 调节池尺寸：LBH=5m3.3m2m(4)需气量D D=Q式中： D需气量，m3/d； D0-1m污水需气量，m/m,宜大于10，一般取15-20，本设计 取D0=15。故带入数据计算得：D=15150=2250m/d=0.03m3/min（5）曝气头数量式中：n-曝气头个数，个 S-池底面积，m2 S 0-单个曝气头服务面积，0.4-0.8m2/h.个，取0.7m2/h.个故带入数据计算得：n=16.70.7=23.8，取24个4.3.3设备选型鼓风机选用HC系列回转式鼓风机2台（一备一用），规格参数见表4-4。表4-4 罗茨风机规格参数型号口径(mm)转速（r.p.m）进口流量（m3/min）功率 (KW)HC-80s654302.744 选择潜水污水提升泵 两台一备一用，其主要性能参数见表4-5。表4-5潜水污水提升泵名称型号口径mm流量m3/h扬程m转速r/min功率KW潜水污水提升泵 QW50-10-10-0.7550101013901.1曝气头选用广州市绿烨环保设备有限公司生产的膜片微型孔曝气器24个，规格参数见表4-6。表4-6 膜片微孔曝气器规格参数规格工作通气量服务面积氧利用率充氧能力供气量（水深4m）2602-5 m3/h.个0.4-0.8m3/h.个31-59%0.21-0.4kgO2/h3m3/h4.4 固液分离机如果未经处理的粪尿水进入UASB反应池，大大增加了反应池池单位容积的有机负荷量。因此对牛粪前进行固液分离措施，解决牛粪在UASB反应池的沉淀问题，固液分离机能大大减少SS（本设计SS的去除率为80%）增强UASB池的处理能力。节省环保处理的建设投资和土地使用面积，分离出的牛粪还可直接作为果树、林木施肥和作为有机肥的原料。卖给有机肥厂做为有机肥原料或自做有机肥，做到既有社会效益又有经济效益。4.4.1设计计算处理水量按照日最大处理水量进行计算，即：Qmax=150m3/d进入UASB的SS=1750-17500.8=350mg/L4.4.2设备选型依据此处理水量进行设备选型：选用大丰市华阳机械厂生产的SL-I型挤压固液分离机，相关参数如表4-7。表4-7 SL-I型挤压固液分离机参数名称型号处理流量 m3/h筛网mm电压V功率kw挤压固液分离机SL-I10-150.538044.5 厌氧反应器UASB4.5.1 设计参数 (1) 设计温度T=25(2) 容积负荷污泥为颗粒状(3) 污泥产率0.1kgMLSS/kgCOD，产气率0.4m3/kgCOD (4) 设计水量Q=150m3/d=0.0017 m3/s。4.5.2水质指标表4-8 水质指标表水 质 指标COD（mg/L）BOD（mg /L）SSNH3-N进 水 水质108005400350240设计去除率85%90%/设计出水质16205403502404.5.3 反应池容积采用容积负荷法：V=QS0/NV 式中：V反应池的有效容积(m3)S0进水有机物浓度(kgCOD/L) 则：将UASB设计成圆形池子，布水均匀，处理效果好取水力负荷：q=0.1m3/(m2.h)水力表面积：A=Q/q=6.25/0.1=62.5m2有效水深：h=V/A=270/62.5=4.3m，设计取h=4.5m直径 ，设计取D=9m4.5.4 配水系统（1）设计原则 进水必须要反应器底部均匀分布，确保各单位面积进水量基本相等，防止 短路和表面负荷不均； 应满足污泥床水力搅拌需要，要同时考虑水力搅拌和产生沼气搅拌； 易于观察进水管的堵塞现象，如果发生堵塞易于清除； 布水管道尾端最好兼作放空和排泥管，以利于清除堵塞。（2）管道与布水器用一根DN200的进水干管，采用一管一孔方式配水，干管分为四根DN50支管，每根管上有五个配水器，配水器的入口管径为DN25，每一个配水器上有10个孔，共200个孔，每个孔孔径为DN18。4.5.5三相分离器（1）设计原则UASB最重要的设计环节是反应器内的三相分离器设计，它直接影响气、液、固三相在反应器内的分离效果和反应器的处理效果。对污泥床的正常运行和获得良好的出水水质起十分重要的作用，根据已有的研究和工程经验， 三相分离器应满足以下几点要求：1) 沉淀区的表面水力负荷1.0m/h；2) 三相分离器集气罩顶以上的覆盖水深可采用0.51.0m；3) 沉淀区四壁倾斜角度应在4560之间，污泥不积聚，尽快落入反应区，沉淀区斜面高度约为0.51.0m；4) 进入沉淀区前，沉淀槽底缝隙的流速2m/h；5) 分离气体的挡板与分离器壁重叠在20mm以上；6) 集气室的隙缝部分的面积应该占反应器全部面积的1520，在集气室内应该保持气液界面以释放和收集气体，阻止浮渣层的形成；7) 反射板与隙缝之间的遮盖应该在100200mm以避免上升的气体进入沉淀室；8) 在出水堰之间应该设置浮渣挡板。9) 出气管的直管应该充足以保证从集气室引出沼气，特别是有泡沫的情况。10) 在集气室的上部应该设置消泡喷嘴，当处理污水有严重泡沫问题时消泡。（2）设计计算UASB计算示意图见图4-3，设下三角型集气罩斜面水平角，上三角型集气罩斜面水平角，三相分离器液面保护高度=0.5，下三角型高度，单元三相分离器宽度。沉淀区表面负荷：q=Q/A=6.25/270=0.15m3(m2h) (0.15，符合设计要求。UASB的反应高度H=4.5+0.5=5m 4.5.6 出水系统出水系统的设计在UASB反应器设计中也占有重要地位。因为出水是否均匀也将影响沉淀效果和出水水质。为了保持出水均匀、沉淀区的出水系统通常采用出水渠(槽)。一般每个单元三相分离器沉淀区设一条出水渠，而出水渠每隔一定距离设三角出水堰。常用的布置形式有两种，如图4-4所示。出水渠宽度常采用20cm，水深及渠高由计算确定。图4-4出水系统布置形式出水渠的特点是出水渠与集气罩成一整体。有助于装配化和整体安装，简化施工过程。一般出水渠前设挡板，可防止漂浮物随出水带走，可提高出水水质。当所处理废水中含悬浮固体较高，设置挡板是很必要的。如果沉淀区水面的漂浮物很少，有时也可不设挡板。因此出水采用锯齿形出水槽，槽宽0.2m，槽高0.2m4.5.7 排泥系统根据厌氧生物处理污泥产量取r=0.12kgVSS/kgCOD。流量Q=6.25m/h，进水COD浓度为10800mg/L，COD去除率为85。UASB反应器总产泥量： =0.1210.80.85150=165.2kgVSS/d泥含水率为95，则理论污泥产量： m3/d4.5.8 产气系统根据产气率：r=0.4 m/kgCOD 则产气量：Gi=QS0Er=6.2510.80.850.4=23 m /h （8-60）根据三相分离器的特点,每个集气罩分别引一根出气管,管径为DN50。4.5.9加碱系统在厌氧生物处理中，产甲烷菌最佳节pH值是6.87.2，由于厌氧过程的复杂性，很难准确测定和控制反应器内真实的pH值，这就要和靠碱度来维持和缓冲，一般碱度要20005000mgCaCO3/L时，就会导致其pH值下降，所以，反应器内碱度须保持在1000mgCaCO3/L以上，因为为保证厌氧反应器内pH值在适当的范围内，必须向反应器中直接加入致碱或致酸物质。间接调节pH值。主要致碱药品有：Na