胰岛素污水处理设施初步设计.doc

目录一.设计说明. 2（一）原水. 2（二）设计目标. 2（三）处理工艺及原理. 31.方案流程图. 32.带控制点工艺流程图. 53.工艺过程及工作原理. 64.在线检测、控制策略. 6（四）设备和构筑物的设计与计算. 61平流式沉淀池 1 的计算. 62.调节池的计算. 83.中和池. 95.厌氧接触池的计算. 126. 平流式沉淀池 3 的计算. 147.UASB 的设计计算. 168.曝气池 1（推流式活性污泥曝气池）的计算. 219. 沉淀池 4(竖流沉淀池)的计算. 2410曝气池 2（推流式接触氧化池）的计算. 2611沉淀池 5（斜管沉淀池的）计算. 2912. 污泥浓缩池（间歇式沉降浓缩池）的计算. 31（五）高程布置图）. 33（六）标准设备、仪表技术要求. 36.七.总结. 37 参考文献. 38一.设计说明（40 分）（一） 原水（1 分） 原污水含猪胰腺碎渣、猪油、酒精、丙酮、柠檬酸、乙酸锌、食盐、H2SO4、H3PO4、氨水等，腥臭浑浊，呈灰白色，BOD5=15000mg/L、COD=30000mg/L、 SS=700mg/L 、 PH=3-6 、 NH3-N=350mg/L 、 TP=500mg/L 、 动 植 物 油 =150mg/L ， NaCl=7.5g/L，可生化性强，处理出水通过城市管网进入污水处理厂。（二）设计目标（1 分）该厂处理水量 100m3/d，使出水水质符合污水综合排放标准（GB8978-1996） 表 4 三级标准。即出水 PH=6-9，SS400mg/L，BOD5300mg/L，COD500mg/L， 动植物油100mg/L，硫化物1.0mg/L。（三）处理工艺及原理（8 分）1.方案流程图（1 分）石灰乳+PAC+PAM真空泵浮渣浮渣浮渣沼气沼气空气空气原污水沉淀池 1调节池中和池沉淀池 2厌氧接触池脱气器沉淀池 3分水器UASB曝气池 1沉淀池 4曝气池 2沉淀池 5出水污泥回流回流污泥污泥污泥污泥污泥污泥污泥污泥浓缩池混合器离心脱水机泥饼混凝剂2.带控制点工艺流程图（3 分）浮渣蒸汽 浮渣空气浮渣原水真空泵沼气空气脱气器空气出沉淀池调节池污泥中和池沉淀池污泥厌氧接触池 回流污泥沉淀池分水器污泥污泥曝气池回流污泥沉淀池曝气池污泥水沉淀池污泥污泥浓缩池混合器离心脱水机泥饼混凝剂3.工艺过程及工作原理（2 分）原污水首先流入平流式沉淀池 1，去除部分的大颗粒悬浮物及浮渣，经 初沉后流入调节池，调节池主要调节水量的大小同时去除一些浮渣，后流入中和 池调节污水的 PH 值，中和后的污水流入平流式沉淀池 2，去除残存的浮渣和悬 浮物。经预处理的污水流入厌氧接触池，在厌氧接触池内经搅拌使污水与污泥充 分混合，通过厌氧菌的厌氧消化作用去除污水中的一些大分子有机物,经厌氧处 理后的污水流入脱气器用真空泵抽出厌氧菌分解有机物产生的沼气，后流入平流 式沉淀池 3 进行第三次沉淀，沉淀完的上清液通过分水器由底部均匀进入 UASB 的污泥反应区，有机物主要在这里被分解，污水穿过污泥层进入 UASB 上层的分 离区，分离区主要把厌氧分解出的沼气、污泥固体和液体分开，固体经沉淀后由 回流缝回流到下层反应区，气体分流后进入器室。处理后的水由分离区进入推流 式活性污泥曝气池 1，在曝气池内通过好养菌进一步分解有机物，经曝气后的水 进入竖流式沉淀池 4，将污泥沉淀下去，上清液水进入推流式接触氧化池继续由 好氧微生物分解残余有机物，最终经斜管沉淀池沉淀后出水。在处理过程中的一 部分污泥回流到工艺中，另一部分则被送入间歇式沉降污泥浓缩池，被处理成泥 饼运出。4.在线检测、控制策略（2 分） 全厂运行采用集中监视、分散控制的集散系统。总控制室设有操作站、监视器、打印机、彩色硬拷贝和彩色模拟盘。分控制室内设现场控制器 PLC，按编制的程序控制运行，并将采集的大量信息输至总控制室进行处理。厂内还设有电脑 监视系统，对厂区主要部位及进水泵房、鼓风机房、离心脱水机房等主要设备的 运行情况，通过电脑进行监视。（四）设备和构筑物的设计与计算（20 分）1平流式沉淀池 1 的计算（1）沉淀区有效水深 h2h 2=q t(1-1)式中q表面负荷，初次沉淀池采用 1.53.0m3/(m2.h)t 停留时间，一般取1 3 h ；在本次设计中表面负荷 q=2.0 m3/(m2.h)，停留时间 t = 1h ；则：h 2 =2 m(2).沉淀区有效容积 v 1v1 =Q m a x t(1-2)式中Qmax 最大设计流量，m3 /h已知处理水量Qmax =500m3 / d，停留时间t = 1h ；则：(3)沉淀区长度 Lv 1 =20.8 m 3L = 3 . 6 v t（13）式中v - 最大设计时的平均流速，污水处理中，一般不大于5mm/ s。且t = 1h= 3600s；取v =0.6mm/ s；则：(4).沉淀区总宽 BL 8mB=ALA=Q；m a xq（14）式中A 沉淀区总面积，m 2 ；则：(5).校核长宽比B = 1.3 mL =B（6）沉淀池总高度计算81 . 3 6.24.0（符合要求）H = h1 + h2 + h3 + h4式中H- 沉淀池总高度，m;h1 -超高，采用 0.30.5m；h3 -沉淀区高度，0.3m;(15)之和。h4 -污泥部分高度 m，一般采用污泥斗高度与池底坡度i = 1% 的高度且h 4= h 4+ h 4 h4 - 梯形的高度,m;h4 - 泥斗高度，m。h = h +h = (80.3 1.3)0.01+ 1.3 0.4 tan 60 0.16 m则:4442H = 0.4 + 2 + 0.3 + 0.16= 2.86 m示意图：流入浮渣去除槽H=2860流出h2=2000排泥L=8000平流式沉淀池2.调节池的计算调节池，采用钢筋混凝土池，以防沉淀物在调节池中沉淀下来，通常情况下， 用于工业废水的调节池，可按 6-8h 的废水量计算，若水质水量变化大时，可取10-12 小时的流量，甚至采用 24 小时流量计算。（1）池容V= Q t（21）式中Q -Q- 流 量 ， m3 / h ；t-调节时间，取7h则： V=4.17x730m （2）调节池面积A = V H式中H调 节 池 水 深 ， 一 般 在3 5m 之 间 ； 取3m 。A= V = 30 = 10m代入得H3示意图：取调节池长宽=4m 2.5m 。3 m4 m调 节 池3.中和池中和池是中和酸性或碱性废水的水处理构筑物，按水的流向分平流式和竖流式（又分升流式和降流式），滤料粒径一般为 30-50mm，不得混有粉料杂质，当废 水中含有可能堵塞滤料的物质时，应进行预处理，过滤速度一般不大于 5m/h，接触时间不小于 10min，滤床厚度一般为 1-1.5m，本设计采用升流失中和滤池。进水 受水槽出水 出水配水管 进水放空管带孔底板（ ）升流 式普通中和滤池放空管带孔底板（ ）降流 式4.平流式沉淀池 2 的计算（1）.沉淀区有效水深 h 2h 2=q t(4-1)式中q表面负荷，初次沉淀池采用 1.53.0m3/(m2.h)t 停留时间，一般取1 3 h ；在本次设计中表面负荷 q=2.0 m3/(m2.h)，停留时间 t = 1h ；则：h 2=v(2).沉淀区有效容积1v1 =2 mQ m a x t(4-2)式中Qmax 最大设计流量，m3 /h已知处理水量Qmax = 500m3 / d，停留时间t = 1h ；则：(3)沉淀区长度 Lv 1 =20.8 m 3L = 3 . 6 v t（43）式中v - 最大设计时的平均流速，污水处理中，一般不大于5mm/ s。且t = 1h= 3600s；取v = 0.6mm/ s；则：(4).沉淀区总宽 BL 8 mB=ALA=Q；m a xq（44）式中A 沉淀区总面积，m 2 ；则：(5).校核长宽比B = 1. 3 mL =B（6）.沉淀池总高度计算81.3 6.24.0（符合要求）H = h1 + h2 + h3 + h4式中H- 沉淀池总高度，m;h1 -超高，采用 0.30.5m；h3 -沉淀区高度，0.3m;(45)之和。h4 -污泥部分高度 m，一般采用污泥斗高度与池底坡度i = 1% 的高度且h 4= h 4+ h 4 h4 - 梯形的高度,m;h4 - 泥斗高度，m。h = h +h = (80.3 1.3)0.01+ 1.3 0.4 tan 60 0.16m则: 24442H = 0.4 + 2 + 0.3 + 0.16 = 2.86 m示意图：流入浮渣去除槽H=2860流出h2=2000排泥 L=8000平流式沉淀池5.厌氧接触池的计算 (1).水力停留时间 该设计中，污水的可生化性强，有机物浓度高，故水力停留时间取t=1.5d（2）曝气池内活性污泥浓度曝 气 池 内 活 性 污 泥 浓 度X v = 3000mg / L。X v ， 一 般 采 用 2000 4000mg / L ， 设 计 中 取（3）.回流污泥浓度X r = 1 0 6 rSVI 式中Xr 回流污泥浓度（mg/L）；SVI-污泥指数，一般用100；r-系数，一般采用r=1.21 0 6X r = 1 .2 = 1 2 0 0 0 mg / L则： 100 （4）.污泥回流比Xv = R1 + R Xr 式中R 污 泥 回 流 比Xr 回流污泥浓度（mg/L X）r ,= f Xr = 12000=9000mg /L解得: R = 0 .5。3 0 0 0=R1 + R 9 0 0 0（5）.平面尺寸计算回流比： R = 0.5 ,回流污泥浓度： X r = 12000mg / L根据公式污泥浓度回流污泥浓度=回流比得污泥浓度=0.5 12000=6000 mg L根据V = Qt式中V 总有效容积（m3）；Q 进水流量(m3 / d), 按平均流量计；t 水力停留时间（d）。取t = 1.5d则：厌氧池容积水深取 h=8m，则：V = Qt = 500 1.5 = 750m3 ；A= V = 750 = 93.75m 2厌氧池面积h8D =4A =；4 9 3.75 11m厌氧池直径： 示意图：沼 气进 水 出 水8 m发 酵 池 11m 厌 氧 接 触 池6. 平流式沉淀池 3 的计算（1）.沉淀区有效水深 h2h 2=q t(4-1)式中q表面负荷，二次沉淀池采用 1.02.0m3/(m2.h)t 停留时间，一般取1 3 h ；在本次设计中表面负荷 q=2.0 m3/(m2.h)，停留时间 t = 1h ；则：h 2=v(2).沉淀区有效容积1v1 =2 mQ m a x t(4-2)式中Qmax 最大设计流量，m3 /h已知处理水量Qmax = 500m3 / d，停留时间t = 1h ；则：(3)沉淀区长度 Lv 1 =20.8 m 3L = 3 . 6 v t（43）式中v - 最大设计时的平均流速，污水处理中，一般不大于5mm/ s。且t = 1h= 3600s；取v = 0.6 mm/ s；则：(4).沉淀区总宽 BL 8 mB=ALA=Q；m a xq（44）式中A 沉淀区总面积，m 2 ；则：(5).校核长宽比B = 1.3 mL =B（6）.沉淀池总高度计算81.3 6.24.0（符合要求）H = h1 + h2 + h3 + h4式中H- 沉淀池总高度，m;h1 -超高，采用 0.30.5m；h3 -沉淀区高度，0.3m;(45)之和。h4 -污泥部分高度 m，一般采用污泥斗高度与池底坡度i = 1% 的高度且h 4= h 4+ h 4 h4 - 梯形的高度,m;h4 - 泥斗高度，m。h = h +h = (80.31.3)0.01+ 1 . 3 0.4 tan 60 0.16m则:4442H = 0.4 + 2 + 0.3 + 0.16 = 2.86m示意图：流入浮渣去除槽H=2860流出h2=2000排泥 L=8000平流式沉淀池7.UASB 的设计计算设计水量Q= 500m3 / d = 20.8m3 / h= 0.005787m3 / s(1)反应器的体积V = Q S 0q式中V 反应器的有效容积，m 3；Q 污水流量，m3 / d ;S0 进水有机物浓度，gCOD/ L q-容积负荷kgCOD / (m3 /d ) 或 BOD5 / L 。设计中取q = 10kg / (m3 d)， S 0= 9gCOD/ L；则V = QS0 = 500 9 m 3 =450 m 3q10(2)反应器的高度选择适当的反应器高度的原则是运行上和经济上综合考虑，从运行方面考虑反应器高度的选择要考虑如下因素：1 高流速增加污水系统扰动，因此增加污泥与进水有机物之间的接触；2 土方工程随池深增加而增加，但占地面积则相反高程选择应该使污水（或出 水）可不用或减少用提升；3 考虑当地气候和地形条件，一般将反应器建在半地下减少建筑和保温费用；4 最经济的反应器高度一般是 46m 之间，并且大多数情况下这也是最优的运 行范围等。本设计中取反应器高度 H = 6 m .(3)反应器的面积和反应的长、宽在反应器高度已知的情况下，反应器截面积的关系如下： VA= H式中A 反应器表面积；H 反应器的高度。 则：V = 225m3 ,H = 6m; V 225 A= = m 2 = 37.5 m 2H6根据长宽比为 2:1，则长L = 8.7m,宽B =4.3m实际表面水力负荷为 满足要求 （4）三相分离器设三相分离器设计计算草图见下图 4-1设计说明图 4-1UASB 三相分离器设计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。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/h2）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/h4）总沉淀水深应大于 1.5m5）水力停留时间介于 1.52h 如果以上条件均能满足，则可达到良好的分离效果 沉淀器（集气罩）斜壁倾角50 (1)回流缝设计取h1 = 0.3m,h2 = 0.5m,h3 = 1m如图 4-1 所示：b1 = h3 / tg式中： b1-下三角集气罩底水平宽度，m;-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;b1 = h3 / tg =1tg= 0.84mb2 = 4.3 2 0.84 = 2.62m则下三角形回流缝面积为：12S = b B n = 2.62 4.31 11.3m 2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 / S1V1 =4211.3式中：Q1-反应器中废水流量，m3/h；S1-下三角形集气罩回流逢面积，m2；m/ h 3.7m/ hV1 净水的,故取=0.02g/cms 由斯托克斯公式可得气体上升速度为： Va = V2 = 1.22m/ hVb = 9.58 = 7.85BC = 0.42 0.11则：VaVb BC1.22, AB0.4因为Va AB ,故满足设计要求。可以脱除直径等于或大于 0.01cm 的气泡。(3)三相分离器与 UASB 高度设计 三相分离区总高度h= h2 + h3 + h4h5h2 为集气罩以上的覆盖水深，取 0.5m。0 0AF = h3 / cos 40= 1 / cos 40= 1.3m； BD = CD/ sin 400 = 0.78mDF = AF AB BD= 1.3 0.4 0.78 = 0.12mh = DFsin 500 = 0.1m则：超高 0.5m。h = h2 + h3 + h4 h5 = 2.6mUASB 总高 H = 8.7m，沉淀区高 2.6m，污泥区高 1.5m，悬浮区高 1.1m，8.曝气池 1（推流式活性污泥曝气池）的计算设计算进水 COD=9000mg/L，出水 COD=1800mg/L；则：（1）COD 负荷率的确定 = 9000 1800 = 0.89000K2 取 0.0185Le =1800mg/Lf =MLVSSMLSS取 0.75 （2）确定混合液污泥浓度 X查表确定 SVI 为 90100 之间，取值 95，取 r=1.2，R=50%。R r1060.5 1.2 106X = 4210 mg L 4200 mg L(1 + R )SVI(1 + 0.5) 95（3）确定曝气池容积V =QSa = 500 9000= 33.9m3NsX（4）确定曝气池各部位尺寸31.2 4200设一组曝气池，则容积为V = 33.9 m 3池深取 1.5m,则曝气池的的面积为 F=33.9/1.5=22.6m B =池宽取 2m， H21.5 1.3介于1 2之间，符合规定。池长：F = 22.6 = 11.3mB2设两廊道式曝气池，廊道长: L=11.3/2=5.65m 取超高 1.0m,则池子的总高度为:H = 1.5 + 1.0 = 2.5m (5) 曝气系统的设计与计算 （本设计采用鼓风曝气系统） 平均需氧量的计算：O = a QSr +b VXv （查表得 a=0.6；b=0.2O = 0.6 100 ( 9000 1800 ) + 0.2 6.87 4200 0.75 = 18.2kg / h2最大需氧量的计算：取 K=1.3510001000 O2 max= 0.6 100 1.35 9000 1800 + 0.2 6.87 4200 0.75 = 24.5 kg /h10001000每日去除 COD 值： 最大需氧量与平均需氧量之比：O 2(max) = 24.5 = 1.35(6)供气量计算O 218.2采用网状模型中微孔空气扩散器，敷设于距池底 0.2m 处，淹没水深 1.3m,计算温度为300 C。查附录 2，得：水中溶解氧饱和度：Cs( 20) = 9.17mg / L;Cs(30) = 7.63mg / L1 空气扩散器出口处的绝对压力 (Pb) 按下式计算，即：aPb = 1.013105 + 9.8 103 H(P )代入各值，得aPb = 1.013105 + 9.8 1.3103 = 1.14 105 (P )空气离开曝气池面时，氧的百分比按下式计算，即：Ot =21(1 EA)79 + 21(1 EA)100%式中：EA 空气扩散器的氧转移效率，对网状模型中微孔扩散器，取值12%。代入 EA 值，得Ot =21(1 0.12)79 + 21(1 0.12)100%=18.43%曝气池混合液中平均氧饱和度（按最不利温度条件考虑）按下式计算，即： 最不利温度条件，按300 C考虑，代入各值，得: 换算在条件下，脱氧清水的充氧量，按下式计算，即:R0 =RCs( 20) Csm(T) C1.024T 20取值=0.82; = 0.95;C = 2.0; = 1.0代入各值，得：R0 =18.2 9.170.82 0.95 1.0 7.64 2.01.0243020 30.5kg / h相应的最大时需氧量为:R0 =24.5 9.170.82 0.95 1.0 7.64 2.01.0243020 41kg / h曝气池平均供气量，按下式计算，即：Gs =R00.3EA100代入各值，得Gs =30.50.3 12100 = 8.5m3 / h曝气池最大时供气量Gsmax=410.3 12100 = 11.4m3 / h去除每千克 COD 的供气量：8.5 24 = 0.3m3空气/kgCOD720每立方米污水供气量8.5 24 = 2.04m3空气/m3污水1009. 沉淀池 4(竖流沉淀池)的计算(1)中心管面积设 中 心 管 内 流 速 为 0.001m/ s ， 且 该 设 计 的 流 量 为 ；Q = 500m 3 / d = 0.00579m 3 / sf=Qm 2v o式中f 中心管面积，m2 ;v0 中心管流速，m/s。f = Q = 0.00579 m 2 = 5.79m 2则：vo0.001中心管管径为：d =4 f =4 5.787 0 =2.71m （2）沉淀池有效高度，即中心管高度：h2 = v t3600 = 0.00071.53600 3.8(3)中心管喇叭口到反射板之间的间隙高度：h3 =Q =v1d0.005790.001 3.14 1.65= 1.12m式中d1 = 1.35d 0 = 1.35 1.22 = 1.65m, v1取0.001m/ s反射板直径d 2 = 1.3d1 = 1.3 1.65 2.15m（4）沉淀池总面积及沉淀池直径每座沉淀池的沉淀区面积2f = q = 0.00579 = 8.3m 2所以，池子的总面积为v0.00071A= f + f = 14m2D =4A =4 14 4m沉淀池直径为： （5）污泥斗及污泥斗高度取=600，截头直径 0.4m,则h = 1 0.4 tan 600 = 0.52m52（6）沉淀池的总高度H = h1 + h2 + h3 + h4 + h5 = 0.3+ 3.8 + 0.22 + 0.3+ 1. 3 = 5.92m式中： Q每池最大设计流量，m3/s；v0中心管内流速，有反射板，取 0.001m/s； v1中心管喇叭口与反射板之间缝隙的流速，取 0.001m/s； d1喇叭口直径（1.35d0），m；v池内水流速度，m/s， t沉淀时间，取 1.5h； h1池超高，取 0.3m； h4缓冲层高度，m，一般为 0.3m； h5污泥室截圆锥部分高度 m；R截圆锥上部半径，取 4m；r截圆锥下部半径，取 0.5m如图示：竖流式沉淀池 1.3 10曝气池 2（推流式接触氧化池）的计算（1）基础参数设计水量为Q = 500m3 / d = 0.00579m3 / s废水从 UASB 反应器出来后，与第二股废水混合，混合情况如下表 5 所示：生物接触氧化法处理水质情况进水水质去除率出水水质COD （540）90%200(2)设计参数 生物接触氧化池的个数或分格数应不小于 2 个，并按同时工作设计。 容积负荷范围 M：10001500gBOD/(m3d)。 污水在氧化池内的有效接触时间一般为 1.53.0h。 填料层总高度一般为 3m，当采用蜂窝型填料时，一般应分为装填，每层 高为 1m，蜂窝孔径不小于 25mm。 进水 BOD 浓度应控制在 150300mg/L。 接触氧化池中溶解氧含量一般应维持在 2.53.5 mg/L，气水比为 (1520)：1。 接触氧化池每格的面积一般不大于 25m2，以保证布水布气均匀。 (3) 一般规定： 生物接触氧化池每个(格)平面形状宜采用矩形，沿水流方向池长不宜 大于 10m。其长宽比宜采用 1:21:1。有效面积不宜大于 100m2。 生物接触氧化池由下至上应包括构造层、填料层、稳水层和超高。其中，构造层高宜采用 0.61. 2m，填料层高宜采用 2.53.5m，稳水层高宜 采用 0.40.5m，超高不宜小于 0.5m。 生物接触氧化池进水端宜设导流槽，其宽度不宜小于 0.8m。导流槽与 生物接触氧化池应采用导流墙分隔。导流墙下缘至填料底面的距离宜为0.30.5m，至池底的距离宜不小于 0.4m。 生物接触氧化池应在填料下方满平面均匀曝气。 当采用穿孔管曝气时，每根穿孔管的水平长度不宜大于 5m；水平误差 每根不宜大于土 2mm，全池不宜大于土 3mm，且应有调节气量和方便维修的设施。生 物 接 触 氧 化 池 应 设 集 水 槽 均 匀 出 水 。 集 水 槽 过 堰 负 荷 宜 为2.03.0L/(sm)。 生物接触氧化池底部应有放空设施。 当生物接触氧化池水面可能产生大量泡沫时，应有消除泡沫措施。 生物接触氧化池应有检测溶解氧的设施。（3）设计计算(1) 接触氧化池有效容积M = 1500g/ m3 d取容积负荷V = Q (Sa Sb) = 500 (540 200) = 314m 3NV(2) 接触氧化池面积540取接触氧化填料层总高度 H=3m，则接触氧化池总面积：S = V = 314 = 104m 2H3(3) 池子总高度设计中取h1 = 0.3m, h2 = 0.5m, h3 = 0.5mH 0 = 0.3 + 0.5 + 0.5 + 3 = 4.3m(4) 选用半软性材料，则填料总体积：(5) 所需空气量：V/ = V = 314m33采用多孔管鼓风微孔曝气供氧，取气水比 D0 = 20m / d，则所需总空气量：33D = D0 Q = 20 500