啤酒污水处理工艺设计毕业论文.doc

广东工业大学环境工程专业毕业设计 目录啤酒污水处理工艺设计毕业论文目 录1 概 述11.1 项目背景11.2 工程简介11.2.1 废水水量11.2.2 废水特点11.2.3 进出水水质21.3 设计依据21.4 设计思想31.5 设计原则32 污水处理工艺选择及说明42.1 工艺选择42.1.1 主工艺流程的选择42.1.2 厌氧处理工艺的选择52.1.3 好氧处理工艺选择62.1.4 工艺流程图72.2 流程主要构筑物介绍82.2.1格栅82.2.2调节池82.2.3 UASB反应器82.2.4 CASS反应器92.2.5 污泥浓缩工艺103 构筑物设计计算113.1 格栅113.1.1 设计说明113.1.2 格栅计算113.2 集水井133.2.1 设计说明133.3 细格栅133.3.1设计说明133.3.2细格栅选型133.4 调节池133.4.1 设计说明133.4.2 设计参数143.4.3 污泥斗设计计算143.4.4 选泵计算153.4.5 泵的选型163.5 UASB反应器设计计算163.5.1 反应区设计计算163.5.2 布水器设计计算193.5.3 出水渠设计计算203.5.4 UASB排水管设计计算213.5.5 排泥管设计计算213.5.6 沼气管路系统设计计算223.5.7 UASB的其他设计243.6 配水池253.6.1 设计说明253.6.2 设计参数253.6.3 UASB反应器出水回流泵选型253.6.4 加碱系统263.7 CASS反应池设计计算263.7.1 反应池设计计算263.7.2 计算剩余污泥量283.7.3 计算需氧量293.7.4 CASS反应池布置303.7.5 空气管布置303.8 污泥处理系统303.8.1 污泥浓缩池设计计算303.8.2 浮渣挡板与浮渣井323.8.3 污泥贮池323.8.4 污泥脱水机323.8.5 设备选型324 主要构筑物和附属构筑物344.1主要构筑物一览表344.2 各附属构筑物尺寸395 污水处理厂总体布置405.1总平面布置405.1.1总平面布置原则405.1.2总平面布置结果405.2高程布置415.2.1高程布置原则415.2.2高程布置结果411、高程布置416 投资估算446.1 估算范围446.2 编制依据446.3 估算446.3.1 材料价格446.3.2 投资估算446.3.3 运行费用45结论47参考文献48致 谢49广东工业大学环境工程专业毕业设计 1概述 1 概 述1.1 项目背景 我国对啤酒废水治理起步较晚，2O世纪8O年代主要以好氧生化处理工艺为主，该技术存在着投资大、运行费用高、占地面积较大等弊端。到2O世纪9O年代，单一的好氧生化工艺已很少被采用，厌氧生化处理技术得到了广泛的重视和应用。“七五”以来，我国对啤酒废水在治理技术上逐渐形成了以生化为主，生化和物化相结合的处理工艺。生化法依其污水净化原理可分为好氧法和厌氧法两大类，好氧法或厌氧法及其他方法的不同组合就形成了多种啤酒废水的治理技术。国内外广泛采用生化处理工艺，其中包括好氧生物处理(活性污泥法，生物膜法)，厌氧生物处理，好氧与厌氧联合生物处理方法。从目前的实施并运行的装置来看，好氧生物处理在国内应用还是比较广泛，常用的方法是活性污泥法及其改进形式和生物接触氧化法。7O年代荷兰学者Lettinga发展了UASB反应器，随后又出现了厌氧颗粒污泥膨胀体(EGSB)及厌氧内循环反应器(IC)。厌氧工艺具有高效、节能、产泥量少、能有效回收能源的优点，因而得到了迅速发展。虽然厌氧反应器的出水需进一步处理才能达标，即需好氧工艺作为后续处理单元，但厌氧好氧组合工艺在能源日益紧张的今天，越来越发挥出它的优势，这将成为未来几年内啤酒废水处理的主要方法之一。1.2 工程简介1.2.1 废水水量本设计废水类型为啤酒废水，处理水量4000 m3/d。1.2.2 废水特点啤酒生产的主要原料为麦芽、大米、酒花等，在生产过程中不加入任何有毒有害难降解的物质，因此废水中主要是粮食酿酒后的残留物，其主要成分是麦糟、酒花残渣、酵母菌残体、粗蛋白、糖类、多种氨基酸、醇、维生素、残余啤酒、淀粉、少量洗涤用碱及少量生活污水，属于有害无毒的有机废水，但易于腐败，排入水体要消耗大量的溶解氧，对水体环境造成严重危害。主要特征如下：1、有机物浓度较高(COD =15003500 mg/L)，可生化性良好，B/C值在06左右，有毒物质少，营养配比适中，适合进行生物降解；2、排放不均匀，水质、水量波动较大，要求处理系统必须有一定的可调性和抗冲击能力；pH值变化较大，大约在5l2之间；3、悬浮物较高，含有较大量的麦皮、渣皮；4、氮、磷含量较高，要求处理系统须有较好的脱氮脱磷能力；5、含有一定量的硅藻土，容易引起处理系统的堵塞。1.2.3 进出水水质啤酒废水经过处理系统处理后，经处理出水排入河流。其水质排放指标要求达到广东省地方标准水污染物排放限值（DB 44/262001）第二时段一级标准,，进出水水质参数如表1.1：表1.1 设计进出水水质1污染物质原水水质（mg/L）排放标准（mg/L）去除率()COD20009095.5BOD10002098SS40060851.3 设计依据1、中华人民共和国环境保护法；2、中华人民共和国污水综合排放标准（GB89781996）；3、广东省地方标准水污染物排放限值（DB 44/262001）；4、室外排水设计规范（GBJ1487）；5、供、配电系统设计规范（GB5005292）。1.4 设计思想1、结合污水处理站接纳污水水量水质的实际情况选择处理设备和设计参数，确保污水处理系统在运行中具有较大的灵活性和调整余地，以适应水质水量的变化；2、处理系统采用经工程实践证明是行之有效、技术经济效益明显、适应性强、管理简单、效果稳定的型式，充分保证处理后出水达标排放；3、污水和污泥处理设备选用新材料、低能耗、高效率、易维护、性能价格比高的优质产品；4、操作控制按处理工艺过程要求尽量考虑自控，降低运行操作的劳动强度，使污水处理站运行可靠、维护方便，提高污水处理站运行管理水平；5、充分利用现有条件，因地制宜节约占地和减少工程投资；6、平面布局和工程设计时，结合现有场地，力求布局紧凑简洁、整齐美观；7、所采用的工艺、设备要求处理效率高，能够生产水质稳定，故障率低。1.5 设计原则1、严格执行国家有关环境保护的各项法规；2、采用先进、成熟、合理、可靠、节能的工艺，确保处理量及水质排放达到标准；3、流程布局合理，整体感强，外观装饰美观大方，环境绿化优美；4、在上述前提下，做到投资少，运行费用低的效果广东工业大学环境工程专业毕业设计 2污水处理工艺选择及说明广东工业大学环境工程专业毕业设计 2污水处理工艺选择及说明2 污水处理工艺选择及说明2.1 工艺选择污水处理厂工艺的选择原则是：在常年运转中要保证出水水质，处理效果稳定，技术成熟；运行管理方便，运转方式灵活，并可根据不同的进水水质调整运行方式，要求耐冲击负荷的特点（由于分流制的不断推进，进水浓度将有所提高）；最大限度地发挥处理装置和构筑物的能力；便于实现处理工艺运转的自动控制；工程投资相对较省，运行费用低。2.1.1 主工艺流程的选择由于啤酒废水的生化性较好、污染负荷较高，目前国内外常用的处理方法有生化处理法、物化与生化相结合的处理方法。应用较多的处理工艺有：全好氧处理和厌氧+好氧处理等。不同处理工艺处理后的出水均能达到污水排放一级标准。两种处理工艺对比分析如表2.1所示：表2.1 全好氧与厌氧+好氧工艺对比项目全好氧处理厌氧+好氧处理处理效率较低高运行成本高低占地面积大小能耗高低，可回收利用沼气剩余污泥产生量较多较少，厌氧颗粒污泥，可保持休眠状态运行管理较复杂简便易操作从表2.1可看出，“厌氧+好氧处理”工艺比较好，可达到：1、节约好氧曝气电耗。啤酒生产出水达到国家一级排放标准，去除相同数量的BOD，厌氧过程不需曝气，若采用好氧方式将需要鼓风曝气，相当于增加用电负荷；2、降低剩余活性污泥处理成本。厌氧过程每天去除的BOD5不会转化为好氧污泥，若采用好氧方式将产生大量的剩余活性污泥。厌氧可降低絮凝剂使用和污泥填埋费用；3、避免工艺风险。由于啤酒废水的可生化性较高，直接进入好氧工艺，尤其是在负荷较高的夏季，极易引起丝状菌大量繁殖，引发污泥膨胀，从而导致出水超标。2.1.2 厌氧处理工艺的选择厌氧反应器主要有厌氧滤器(AF)、厌氧流化床反应器(AFBR)、上流式厌氧污泥床反应器(UASB)、 膨胀颗粒污泥床反应器(EGSB)和内循环厌氧反应器(IC)这几种反应器形式。目前高浓度有机污水较多采用UASB、EGSB和IC反应器，表2.2是三种反应器的性能对比：表2.2 不同厌氧反应器的比较项目UASBEGSBIC容积负荷81020252025液体上升流速(mh)0514648处理效率高高高反应器进水流量稳定一可控稳定一可控变动一不可控耐负荷冲击强强最强进水分布器堵塞会会不会沼气处理简单，无需沼气缓冲罐简单，无需沼气缓冲罐复杂，需要沼气缓冲罐提升泵扬程要求低高最高建筑高度+-7+-13+-20占地面积较大小较小罐池体材料水泥水泥钢结构钢结构，需要保温关键部位安装容易容易较复杂运行费用低较低较高在已开发的厌氧反应器中，UASB反应器研究最为深入、应用最为广泛，已大量成功应用于各种废水的处理。因此，选择UASB反应器作为厌氧主体反应器，相比较而言，具有以下优点：1、具有较高的有机负荷，水力负荷能满足要求；2、污泥颗粒化后使反应器耐不利条件的冲击能力增强；3、可节省搅拌和回流污泥所需的设备和能耗；4、在反应器上部设置了气一固一液三相分离器，对沉降良好的污泥或颗粒污泥可以自行分离沉降并返回反应器主体，不须附设沉淀分离装置、辅助脱气装置及回流污泥设备，简化了工艺，节约了投资和运行费用；5、在反应器内不需投加填料和载体，提高了容积利用率，避免了堵塞问题。2.1.3 好氧处理工艺选择好氧生物处理主要分为生物膜法和活性污泥法两大类。生物膜法具有单位体积内生物量大、对进水中污染物变化的适应能力较强、没有污泥膨胀、无需污泥回流等优点。但其缺点在于处理精度低、出水水质偏高，对难以被生物降解的物质吸附能力较差，同时污泥沉降性能也较差。活性污泥法是世界范围内应用最广的好氧处理工艺，其优点在于处理精度高于生物膜法，池内的污泥絮体可以吸附一定难以被生物降解的物质，并随剩余污泥排出，因此出水水质可以达到较高的标准，是一种可以做到近乎彻底的处理工艺。传统的活性污泥法缺点是需要的处理池容积较大，适应不同污染物种类突然改变的能力较弱，污泥膨胀现象出现几率较高。针对啤酒废水特点，从废水处理的可行性角度出发，采用间歇式活性污泥工艺(即SBR工艺)的改进型处理工艺循环式活性污泥法(Circle Activity Sludge System)，即CASS)，作为好氧处理系统的主工艺较好。CASS工艺是目前国际上最先进的一种间歇运行的活性污泥法工艺，能满足各种严格的出水水质要求。在CASS工艺中，活性污泥过程按曝气和非曝气阶段不断重复进行。在曝气阶段完成生物降解过程，在非曝气阶段主要是完成泥水分离过程和撇水过程。CASS工艺最重要的特征是不设独立的沉淀池和刮泥系统，始终保持在一个池子中进行生物反应和泥水分离，因而能节约大量基建投资和运行费用。CASS工艺具有如下优点：1、通过改变曝气时间能较好地缓冲进水水量和水质的波动；2、处理效果好，排出的剩余污泥稳定化程度高，量少；3、能同时进行有机物的降解、硝化和反硝化以及生物除磷过程，在不增加投资和运行能耗的条件下，能达到深度处理的目的；4、自动化程度高、工艺简单、维修方便，人力费用低；5、无需设置二沉池和回流污泥系统，所需机械设备少；6、能有效避免丝状菌繁殖，防止污泥膨胀。综上所述，采取厌养+好氧工艺处理啤酒废水，反应器选择UASB+CASS为主要设施。2.1.4 工艺流程图图2.1厌氧+好氧工艺具体流程2.2 流程主要构筑物介绍2.2.1格栅因为排入污水处理厂的污水中含有一定量较大的悬浮物或漂浮物，所以在处理系统之前设置格栅，以截留这些较大的悬浮物或漂浮物，防止堵塞后续处理系统的管理、孔口和损坏辅助设施。格栅可以根据格栅条的净间隙不同而分为粗格栅、中格栅以及细格栅，分别用于截留不同粒径的杂物而设计，也可以根据栅渣量的大小二选择不同的清渣方式，可采用人工清渣或机械清渣。本设计采用中先采用粗格栅进行隔渣，去除较大的悬浮物；由于UASB反应器对进水悬浮物浓度要求较高，进水经粗格栅后再通过细格栅，进一步截留悬浮物，以使进水悬浮物浓度达到要求。由于栅渣量较大，采用机械清渣方式。2.2.2调节池由于废水排放过程中废水量及排入杂质的不均匀性，使得废水的流量或浓度在昼夜内有较大范围的变化。为使处理构筑物正常稳定工作，不受废水高峰流量及浓度变化的影响，利用调节池来调节水量和水质。此外，酸性废水和碱性废水可以在调节池内中和；短期排出的高温废水也可通过调节以平衡水温。一般调节池的形式有对角线出水调节和折流调节池两种。由于啤酒废水的排放具有一定的波动性，为了避免排水的不均匀性对后续处理系统造成较大的冲击负荷，保证生物处理系统的稳定运行，采用调节池均衡废水的水质和水量，调节池内废水通过水泵提升进入后续厌氧生物处理工序。2.2.3 UASB反应器UASB反应器是一种高效低能耗的废水处理工艺。UASB反应器是荷兰学者Lettinga教授在70年代中期开发的，其装置主要由污泥床区、污泥悬浮区和沉降区三部分组成。废水由泵输送进入，自下而上经过反应器。在UASB底部安装精心设计的布水系统，废水通过布水系统均匀分布于反应器底部平面，避免出现短流现象，使废水中的有机物与反应器内污泥床区充分接触混合，从而在反应器内创造一个良好的生物环境。通过精心调试和培养，可较易形成性能优越，比活性高的颗粒污泥。颗粒污泥具有很好的物理结构，且生物组成合理，对废水中有机物从酸化至甲烷化平衡完成，使系统运行负荷高且不易发生酸化现象。废水经反应器内生物降解，产生大量沼气(主要成分为CH4)，带动废水与颗粒污泥一起向上运动。在UASB反应器顶部沉降区设置固、液、气三相分离器，利用水、气、固三相物质在重力、浮力作用下出现的不同运动方式，通过精心设计计算和多年研究得到的专有技术，准确安装的三相分离系统将反应器中的污泥、污水和沼气很好的分离。污泥脱气后在重力作用下回到污泥床区，从而最大限度地滞留反应器内的厌氧微生物量。沼气通过集气罩收集后送出反应器。污水经出水堰收集后排出反应器，流入下一个处理工艺单元。UASB反应器的另一个特点是能在其污泥床区形成沉降性能优越，比活性很高的颗粒污泥。由于颗粒污泥良好的沉降性能，大幅度降低了厌氧微生物被冲出反应器的量，从而使整个反应器内的厌氧微生物浓度较别的反应器高，提高了反应器的效能。另一方面由于颗粒污泥的形成，大大地加强了厌氧细菌的种间氢转移，提高了污泥的活性，从而也提高了反应器的效能。UASB反应器产生的剩余颗粒污泥经浓缩后进行机械脱水，产生的沼气经收集后再作处理。2.2.4 CASS反应器循环活性污泥系统简称为CASS(Cyclic ActivatedSludge System)工艺，是一种在SBR工艺和氧化沟技术的基础上开发出的新工艺。CASS池是系统的核心。污水中的大部分污染物在此降解、去除。它将生物反应过程和泥水分离过程集中在同一个池内进行。CASS反应池分为生物选择区、兼氧区和好氧区。选择区的基本功能是防止污泥膨胀，污水中溶解性有机物能够通过酶反应而被污泥颗粒吸附除去，回流泥中的硝酸盐可在该选择区内得以反硝化；在兼氧区内，有微量曝气，基本处于缺氧状态，有机物在此区内得到初步降解，同时也可除去部分硝态氮；好氧区为曝气区，主要进行硝化和降解有机物，同时也进行硝化反硝化过程。CASS池是一个间歇反应器，在此反应器内不断重复地进行曝气与非曝气过程。污水按一定周期和阶段得到处理，每一循环有下列各个阶段组成：进水/曝气/污泥回流阶段完成生物降解过程；非曝气/沉淀阶段实现泥水分离；滗水/剩余污泥排除阶段排出上清液；闲置阶段恢复活性污泥活性。上述各阶段组成一个循环操作周期，根据污水水量和浓度，它的运转方式可采取6周期/天、4周期/天、3周期/天的形式，每周期运行时间分别为4、6、8小时。循环过程中，首先进行充水、曝气和污泥回流，CASS池内的水位随进水而由初始的设计最低水位逐渐上升至最高设计水位。当经过一定时间曝气与混合后停止曝气，在静止的条件下使活性污泥絮凝并进行泥水分离。沉淀结束后通过移动堰表面滗水器排出上清液并使水位恢复至设计最低水位，然后重复运行。为保证系统在最佳条件下运行，必须定时排泥，排出剩余污泥的过程一般在沉淀结束后进行，污泥浓度可高达10g/L，所排出的剩余污泥量要比传统的活性污泥处理工艺少得多。2.2.5 污泥浓缩工艺污泥浓缩、脱水、干化的作用是去除污泥中的大量水分，从而缩小其体积，减轻其重量。经过脱水、干化处理，污泥含水率能从96%左右降到6080%左右，其体积降为原体积的1/101/5，有利于运输和处置。污泥浓缩的方法主要有重力浓缩法、气浮浓缩法和离心浓缩法。重力浓缩法由于其贮存污泥能力强、操作要求不高、运行费用低以及动力消耗小的优点，而且适用于浓缩初次沉淀池污泥和活性污泥的混合污泥，因此应用范围广。本处理工艺采用重力浓缩法对污泥进行预处理，浓缩后污泥进行脱水，上清液回流至调节池。目前多数国家普遍采用的脱水机械为板框压滤机、带式压滤机和离心脱水机，对污泥的自然干化多采用干化床。污泥干化占地较大，在占地受限制的条件下不宜采用。而污泥机械脱水中板框压滤机由于过滤能力低、劳动强度大、操作管理复杂等因素，也不是理想选择。带式压滤机具有能连续或间歇生产，及其操作管理简单、附属设施较少等优点，在国内外广泛应用。该啤酒废水处理过程中产生的污泥经浓缩后污泥含水率仍然很高、体积较大，不宜直接外排，故采用带式压滤机进行机械脱水以使污泥含水率降低至75%80%，脱水后污泥外运，滤出液回流至调节池。11广东工业大学环境工程专业毕业设计 3构筑物设计计算3 构筑物设计计算3.1 格栅3.1.1 设计说明用以截留较大的悬浮物和漂浮物，以减轻后续处理构筑物的处理负荷，并使提升设备等正常运行，起到保护水泵的作用。提升水泵房选用潜水泵，为减少渣量，格栅栅条间隙选择5mm，并设手动粗格栅一台备用。设计流量：平均流量Qd4000m3/d167m3/h0.046m3/s 根据工程资料，流量变化系数Kz取2，最大流量QmaxKzQd24000m3/d8000m3/d334 m3/h0.093m3/s设计参数：栅条间隙b0.005m5mm，过栅流速v0.7m/s，安装倾角60，栅前水深h0.4m，格栅数N13.1.2 格栅计算1、明渠宽度B1，m进水采用明渠，明渠数N11，明渠内的有效水深h=0.4m，水的流速v10.6m/s明渠宽度B10.39m取B10.4m2、栅条间隙数n，栅前水深h0.4m，过栅流速v0.7m/sn62（条）3、栅槽有效宽度B，m栅槽宽度一般比格栅宽0.20.3m。取0.2m 采用10圆钢为栅条，即S0.01m。BS(n1)en0.01(62-1)0.00562+0.21.12m4、进水渠道渐宽部位长度L1,mL1= 1m栅槽与出水渠连接处的渐宽部分长度L2，mL20.5L10.51=0.5m5、过栅水头损失h1Ksin32.42sin600.4m6、栅前槽总高度H1，m 格栅前渠道超高取h20.3m栅前槽高H1hh10.40.30.7m栅后槽总高H，m 栅后槽总高Hhh1h20.40.40.31.1m7、 格栅总建筑长度L，mLL1L21.00.510.51.00.53.4m图3.1 格栅图组3.2 集水井3.2.1 设计说明集水井位于粗格栅后，按最大流量设计，并内置潜水污水泵。集水井尺寸：LBH5m5m3m集水井部分埋入地下，池中部局部设置夹层和楼梯。3.3 细格栅3.3.1设计说明位于调节池前，污水由集水井内的潜水污水泵加压送往调节池前，先经细格栅，防除啤酒废水中含有的大量细小悬浮物（如谷壳、麦粒等）后，再入调节池。选用反切式旋转细格栅，额定流量Q50L/s,选用两台（一用一备）。3.3.2细格栅选型选用RFG-1522型旋转细格栅，见表3.2：表3.1 RFG-1522型旋转细格栅技术参数型号栅筒尺寸转速（rpm）冲洗水（m3/h-MPa）栅条间距（mm）电机功率（kw）重量（kg）RFG-15221500220055-0.2512.226003.4 调节池3.4.1 设计说明调节出主要目的是调节水量与匀和水质，消除污水的流量和水质在时间上的不均匀性，保证不给后续流程带来不必要的冲击负荷，使整个处理设施持续稳定的发挥处理效率。3.4.2 设计参数调节池调节周期T4h，有效容积VTQ4167668m3有效水深h3.5m调节池尺寸LBH17m10m4m3.4.3 污泥斗设计计算调节池设污泥斗四个，每斗上口面积8.5m5m，下口面积（0.80.8）m2，泥斗倾角45，泥斗高3.6m，每个泥斗容积：Vi污泥斗容积共V4Vi232调节池每日沉淀污泥重W4000404000.64t湿污泥体积约为 图3.2 调节池图组3.4.4 选泵计算选四台潜水泵，三用一备，则每台泵流量为Qi111.3m3/h0.031 m3/s一级提升泵采用潜水泵，其扬程必须满足：Hhh1h2h调节池最低水位和所提升的最高水位之差，m。h1出水管路的沿程损失（包括局部损失），m。h2安全出头，m（一般采用12m）由5.2.2高程计算可知，h1.5+5.366.86m，取h21.5mh1取水的流速为u0.8m/s，则出水管直径为：， 取管径DN250mm则 预算出水管的总长度为：5m，出口阻力系数为e1，采用两个标准弯头，查化工原理上册，得：因Re 105,查水力计算表，0.00292，查化工原理表1-28得， 0.028，故h1 则Hhh1h26.860.671.57.87m 3.4.5 泵的选型选用150WQ145-9-7.5型潜水排污泵，见表3.3：表3.3 150WQ145-9-7.5型潜水排污泵技术参数型号转速r/min流量m3/h扬程m效率电机功率kw口径mm重量Kg150WQ120-10-5.529001459637.5150190污泥泵选用50QW10-7-0.75型潜水吸泥泵，见表3.4：表3.4 50QW10-7-0.75型潜水吸泥泵技术参数型号规格功率50QW10-7-0.75Q10m3/h，H7m0.75kw3.5 UASB反应器设计计算3.5.1 反应区设计计算1、反应区有效容积V，m3进水有机物浓度S02kgCOD/ m3，有机物容积符合N0取6.5kgCOD/( m3d)V=m3取三座UASB反应池，则每座反应池体积Vi=m3每座反应池反应区断面积A，m2取水力表面负荷qf0.5 m3/( m2h),得A m2，取A112 m2每座反应池尺寸LB14m8m每座反应池反应区有效高度H，mHm，校核水力停留时间t，hth，取t7.5h2、三相分离器设计计算沉淀区水力表面负荷率qf0.5 m3/( m2h)0.2mm取0.4m，上三角形集气罩的位置即可确定，其高度h4为：h4()tg55=(0.40.5+)1.428=0.79m(0.6m,符合要求)上三角形集气罩宽度k3k3h5=3、UASB计算结果LB14m8mUASB反应器高H7.5m，超高h10.5m，三相分离器高度H2=2.7m，反应区高3.7m，反应器污泥区高1m。图3.3 UASB反应器图组3.5.2 布水器设计计算采用穿孔管配水，每座反应器设5根长12.25m的穿孔管，穿孔管中心间距为1.6m，配水管直径为(一般取1525mm)，孔距为1.75m，每个孔的服务面积为1.751.62.8 m2(一般取24 m2)UASB反应器布水器中心管流量qim3 /h=0.015 m3 /s中心管流速选v0.5m /s，则中心管管径d0为：d00.2m200mm布水器穿孔管均分流量为0.003m3 /s，管内流速选0.8 m /s，则d10.07m70mm查水力计算表得，中心管管径DN200，v0.49m/s，i0.00241，hL=37mm穿孔管DN70，v0.85 m/s，i0.0274，hL=1678mm合计水头损失为1715mm，加上局部损失，总水头损失约为2000mm。布水器配水压力计算H4h1+ h2+ h3=7+0.8+2.510.3m3.5.3 出水渠设计计算每个UASB反应器周边设一条出水渠，渠内侧设溢流堰，出水渠保持水平，出水由一个出水口排出。1、出水渠设计计算 周边出水渠运行稳定，溢流堰出水均匀，按两侧支架计算。单个反应器流量为0.015m3 /s，侧支渠流量为0.0075m3 /s，根据均匀流量计算公式Km3 /s假定渠宽b为0.3m，则有0.10.3h解方程可得，h0.06m则渠中水流速度约为vm /s 0.40m /s符合明渠均匀流要求。2、溢流堰设计计算每个UASB反应器处理水量15L /s，溢流负荷为12L/(m/s)。设计溢流负荷取f1.0 L/(m/s)，则堰上水面总长为L设计90三角堰，堰高H40mm，堰口宽B80mm，堰上水头h20mm，则堰口水面宽b40mm。三角堰数量n，设计取n400个出水渠总长为14684m设计堰板长(80+130)102100mm，共40块，每块堰10个80mm堰口，10个间隙。堰上水头校核每个堰出流率为q10-5 m3 /s按90三角堰计算公式q1.43则堰上水头为h()0.4=()0.4=0.026m3.5.4 UASB排水管设计计算单个UASB反应器排水量0.015 m3 /s，选用DN200钢管排水，v约为0.5 m /s，充满度为0.5，设计坡度0.01；三台UASB反应器0.046 m3 /s，选用DN300钢管排水，v约为0.63 m /s，充满度（设计值）为0.6，设计坡度0.06；UASB反应器溢流出水渠出水由短立管排入DN200排水支管，再汇入设于UASB走道下的DN300排水总管。3.5.5 排泥管设计计算1、产泥量计算产泥系数 r0.15kg干泥/(kgCODd)设计流量 Q62.5 m3 /h进水COD浓度S02000mg/L设COD去除率E87.5则UASB反应器总产泥量为XrQSrRQS0E0.15400020.8751050kg(干)/d每池产泥Xikg(干)/d设污泥含水量为98，因含水率P95，取1000kg /m3 ，则污泥产量为Qs=m3 /d每池排泥量Qsim3 /d2、排泥系统设计因处理站设置调节池，故进入UASB中的砂量较少，UASB产生的外排污泥主要是有机污泥，故UASB只设底部排泥管，排空时由污泥泵从排泥管强排。UASB每天排泥一次，各池污泥同时排入集泥井，再由污泥泵抽入污泥浓缩池中。各池排泥管选钢管，DN150，三池合用排泥管选用DN200，该管按每天一次排泥时间1.0h计，q为17L/s，设计充满度0.6，v为0.90m/s。3.5.6 沼气管路系统设计计算1、产气量计算设计流量Q167 m3 /h进水CODcr S02000mg/LCOD去除率E87.5产气率E0.4 m3气/kgCOD则总产量为GeQSreQS0E16720.8750.4116.9m3 /h每个UASB反应器产量Gim3 /h2、沼气管道计算a、产气量计算每池产气量为39 m3 /h，则下集气罩出气量为Gi1Gi60396023.4 m3 /h上集气罩出气量为Gi2Gi40394015.6 m3 /h该沼气容重r1.2kg/ m3，换算为计算容重kg/ m3，出气量分别为Gi1m3 /hGi2m3 /hb、沼气管道压力损失计算管径选DN100mm，沼气出气管流速分别为：v1m /sv1m /s管道压力损失hi查给排水设计手册得，K2D2=35000对下集气罩出气管，DN100mm，G23.4 m3 /h，L15m，v0.83 m /s，则hi局部损失hj22hi0.03mmH2Ohhi+hj0.17 mmH2O对上集气罩出气管，DN100mm，G15.6 m3 /h，L10m，v0.55 m /s，hi局部损失hj34hi0.013mmH2Ohhi+hj0.053mmH2O可见沼气管道压力损失均很小。因此，对于沼气贮柜之前的低压沼气管道，可以认为管路压力损失为0。3、气水分离器气水分离器起到对沼气干燥作用，选用，钢制气水分离器两个，串联使用。气水分离器中预装钢丝填料，在各级气水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、压力表及温度计。4、沼气柜容积确定由上述计算可知，该处理站日产沼气2808m3，则沼气柜容积应为平均产气量的3h体积来确定，即3117351m3设计选用500m3钢板水槽内轨湿式贮气跪（C-1416A）3.5.7 UASB的其他设计1、取样管设计为掌握UASB运行情况，在每个UASB上设置取样管。在距反应器底1.11.2m位置，污泥床内分别设置取样管4根，各管相距1.0m左右，取样管选用DN50钢管，取样口设于距地坪1.0m处，配球阀取样。2、UASB的排空由UASB池底排泥临时接上排泥泵强制排空。3、检修a、人孔为便于检修，各UASB反应器在距地坪1.0m处设人孔一个。b、通风为防止部分容重过大的沼气在UASB反应器内聚集，影响检修和发生危险，检修时可向UASB反应器中通入压缩空气，因此在UASB反应器一侧预埋空气管。c、采光为保证检修的采光，除采用临时灯光处，还可移走UASB反应器的活动预盖，或不设活动预盖。4、给排水在UASB反应器布置区设置一根DN32供水管供补水、冲洗及排空中使用。5、通行在距UASB反应器顶面之下1.1m处设置钢架、钢板行走平台，并连接上台钢梯。6、安全要求a、UASB反应器的所有电器设施，包括泵、阀、灯等一律采用防爆设备；b、禁止明火火种进入该布置区域，动火操作应远离该区及沼气柜；c、保持该区域良好通风。3.6 配水池3.6.1 设计说明UASB反应器所需的回流水的取水点并将UASB反应器处理后的水重新分配到后续CASS反应器中，同时承担回流污泥与污水均匀混合的任务。3.6.2 设计参数水池有效水深：5m水池外尺寸：3.6.3 UASB反应器出水回流泵选型回流泵选用耐腐蚀卧式离心泵，共四台（三用一备），型号为ISF100-80-125A，见表3.5：表3.5 ISF100-80-125A型离心泵技术参数型号转速r/min流量m3/h扬程,m效率,电机功率kw口径mm重量KgISF100-80-125A290011214707.5150180同时设流量计三台，型号：LDG-200S3.6.4 加碱系统设搅拌池和储碱池，钢筋混凝土结构。搅拌池平面尺寸：LBH2m2m3m储碱池容积：20 m3选用一台搅拌设备。型号为：JBK-2875，功率N0.75kW，转速n5.2rpm。选用两台（一用一备）加药泵，型号：DBY-40，流量Q4.5m3/h，扬程H30m，功率N2.2kW。3.7 CASS反应池设计计算3.7.1 反应池设计计算1、曝气时间ta设UASB反应器BOD去除率85，则进入CASS反应器的BOD浓度为S0150mg/L设混合液污泥浓度X2000mg/L，污泥负荷Ns0.15kgBOD5/kgMLSS，充水比，曝气时间ta为：tah，取ts为4h2、沉淀时间ts当污泥浓度小于3000mg/L时，污泥界面沉降速度为：u7.4m/h设曝气池水深5m，缓冲层高度，沉淀时间ts为：ts=h, 取ts=1.5h3、运行周期t设排水时间td=0.5h,运行周期t为tta+ts+td=4+1.5+0.56h每日周期数n2n2=h4、曝气池容积V曝气池个数n14，每座曝气池容积Vi为：Vim3，取Vi800 m3由于H5m，则曝气池表面积为m2曝气池尺寸LBH20m8m5m生物选择器、兼氧区和主反应区的容积比一般为5%:10%:85%,生物选择器相对独立，其容积V1为V180042m3生物选择器尺寸LBH1.1m8m5m兼氧区与主反应区用挡板隔开，兼养区体积V2=800=84 m3兼养区尺寸LBH2.1m8m5m主反应区体积V3716m3主反应区尺寸LBH18m8m5m计算结果满足设计要求。图3.4 CASS反应器构造图5、复核出水溶解性BOD5Se20mg/L3.7.2 计算剩余污泥量1、10时活性污泥自身氧化系数：Kd(10）Kd(20)剩余生物污泥量，污泥产率系数Y取0.6，污泥自身氧化系数Kd取0.06，SS中VSS所占比例f取0.75 =213.2kg/d剩余非生物污泥： kg/d剩余污泥总量： kg/d剩余污泥浓度NRNR=mg/L剩余污泥含水率按99.7计算，湿污泥量为 m3/d污泥回流比取20污泥回流量设回流污泥泵房1座，内设2台潜污泵（1用1备）；单泵流量水泵扬程根据竖向流程确定。2、污泥龄d（3）滗水高度h1曝气池有效水深H5m，滗水高度h1为h13.7.3 计算需氧量1、设计需氧量有机物氧化需氧系数，污泥需氧系数。氧化有机物和污泥需氧量AOR为：AORQ（S0-Se）+eXVf =546.2kg/d=22.7 kg/h2、标准需氧量SOR取值为1微孔曝气头安装在距池底0.3m处，淹没深度4.7m，其绝对压力为：pbP+9.8103H1.013+0.0984.7=1.47Pa微孔曝气头氧转移率EA为20，气泡离开水面时含氧量：Ot水温25，清水氧饱和度为8.4mg/L，曝气池内平均溶解氧饱和度：mg/L标准需氧量SORSORkg/h空气用量：m3/h=9.7 m3/min最大气水比3.7.4 CASS反应池布置CASS反应池共设4座，每座池长21.1m，宽8m，水深5m，超高0.5m，有效体积800 m3。其中生物选择器长1.1m，兼养区长2 m，主反应区长18m。3.7.5 空气管布置鼓风机防出来的空气供气干管，在相邻两CASS反应池的隔墙上设两根供气支管，为两CASS反应池供气。在每根支管上设20条配竖管，为CASS反应池配气。四池共四根供气支管，80条配气竖管。每条配气管安装SX-1扩散器4个，每池共80个扩散器，全池共320个扩散器。3.8 污泥处理系统3.8.1 污泥浓缩池设计计算调节池污泥浓缩池采用间歇式重力浓缩池，运行周期为24h，其中各构筑物排泥、污泥泵抽送污泥时间为1h，浓缩池20h，浓缩池排水和排泥2h，闲置0.5h。污泥浓缩池主要处理来自UASB反应器和CASS反应器，UASB反应器每日污泥量为52.5m3/d，CASS反应器污泥量为292m3/d，故污泥总量为：W52.5+292344.5 m3/d， 取污泥总量为W=345m3/d浓缩池的尺寸1、浓缩池表面积A浓缩污泥为剩余活性污泥，污泥含水率为99.7，及固体浓度C03kg/m3,污泥固体通量选用20kg/( m2d)。按固体通量算浓缩池表面积A2、浓缩池直径D设计采用一个圆形辐流池。池表面积A152 m2浓缩池直径Dm，取D8m3、浓缩池深度H浓缩池工作部分的有效水深h2，式中，T为浓缩时间，h，取T15hh2m超高h10.3m，缓冲层高度h30.3m，浓缩池设机械刮泥，池底坡度i，污泥斗下底直径D11.0m，上底直径D22m。池底坡度造成的深度h4（m污泥斗高度h5（浓缩池深度Hh1+ h2+ h3+ h4+ h50.3+4.1+0.3+0.15+0.75.55m泥斗容积浓缩后污泥体积V1式中，P1、P2分别为进泥和浓缩后污泥含水率，对于混合污泥，P1为99.7，P2为97，则V1