某市制药废水处理工艺初步设计概述.docx

中文摘要本设计对3500m3/d的某市制药废水的处理工艺进行初步设计。该市制药废水主要分为药物提取废水和其他废水，具有一般制药废水的特点，其成分复杂、有机物含量高、色度深和含盐量高，特别是生化性很差，且间歇排放，属难处理的工业废水。设计采用“气浮UMARCASS”工艺对制药废水进行处理。废水水质最高CODCr：8000mg/L、最高BOD5：3500mg/L、最高SS：125 mg/L。制药废水经本工艺处理后，满足污水综合排放标准（GB8978-1996）一级标准。关键词：制药废水 气浮 UMAR CASS THE TREATMENT PROCESS PRELIMINARY DESIGN FOR PHARMACEUTICAL WASTEWATER ABSTRACTTreatment process of the design of 3500m3/d in pharmaceutical wastewater preliminary design. The pharmaceutical wastewater consists of extraction wastewater and other wastewater has the characteristics of general medicine, pharmaceutical wastewater, its complex composition, high organic content, color depth and high salt content, especially biochemistry is very poor, and intermittent discharge, belongs to the industrial wastewater treatment. The design of the air UMARCASS process to treat pharmaceutical wastewater. The water quality the highest CODCr:8000mg/L, BOD5:3500mg/L SS:125 mg/L, the highest peak. Pharmaceutical wastewater by the process, Integrated wastewater discharge standard(GB8978-1996)standard .Keywords: pharmaceutical waste water ；flotation；UMAR ；CASS 目录第一章 设计背景11.1 设计题目11.2 设计水质水量11.3 排放标准11.4 设计原则21.5 设计依据21.6 设计范围3第二章 处理工艺方案选择42.1 处理工艺比选42.1.1 工艺选择原则42.1.2 工艺比选42.1.3 比选结果52.2 设计工艺流程62.2.1工艺流程6 2.2.2 工艺流程详述72.2.3化学品投加9第三章 主要构筑物设计计算93.1 集水井的设计计算93.1.1 设计说明93.1.2 设计参数93.1.3 1#集水井设计计算93.1.4 2#集水井设计计算103.1.5 1#集水井提升泵泵选型113.1.6 2#集水井提升泵泵选型123.2 调节沉淀池的设计计算123.2.1设计说明123.2.2设计参数123.2.3 排泥系统设计计算133.2.4 进出水系统设计143.2.5 设备选型153.3 调节沉淀池的设计计算163.3.1 设计说明163.3.2 设计计算163.4 循环池设计计算173.4.1 设计说明173.4.2 设计计算173.4.3循环泵选型183.5 上流式多级厌氧反应器（UMAR）193.5.1 UMAR工艺193.5.2 UMAR反应器基本结构193.5.3 UMAR反应器特点203.5.4 UMAR反应器原理203.5.5 UMAR反应器主体203.5.6 UMAR内循环系统213.5.7 UMAR工艺配套设备223.6好氧调节池设计223.6.1设计说明223.6.2设计计算223.7 CASS反应池的设计计算233.7.1设计说明和计算233.7.2需氧量设计计算303.7.3 曝气系统设计333.7.4污泥回流系统、剩余污泥系统排出系统设计343.7.5 CASS池配套设备353.8 中间水池设计计算363.9 JMF射流气浮法363.9.1 JMF射流气浮法的原理363.9.2 JMF射流浅层气浮机选型373.10污泥系统的设计计算373.10.1设计说明373.10.2 设计参数373.10.3 设计计算373.10.4 主要设备选型40第四章、污水处理站总体布置424.1 构筑物和建筑物主要设计参数42 4.2污水处理站平面布置444.2.1 布置原则444.2.2 管线设计454.2.3 总平面布置结果464.3 污水处理站高程布置464.3.1 布置原则464.3.2 高程布置46第五章、投资估算495.1 估算范围及编制依据495.1.1 估算范围495.1.2 编制依据495.2 投资估算49第六章、供电与运行费用536.1电源536.1.1用电负荷536.1.2供电设计536.2运行成本536.2.1电力消耗546.2.2化学品消耗556.2.3操作人员工资556.2.4综合运行成本经济分析56参考文献57 第一章 设计背景1.1 设计题目某市制药废水处理工艺初步设计1.2 设计水质水量根据某市提供的数据，排放的废水主要包括药物提取废水和其他废水两部分，具体废水水质特征情况如下：表1废水水质水量废水名称水量（m3/d）CODcr（mg/L）BOD（mg/L）SS（mg/L）pH药物提取废水2500800035001254.7-10.6其他废水10001000450506-8综合考虑该类废水的排放特点以及处理要求，拟该设计生产废水的进水设计参数如下：表2 设计进水参数废水名称水量（m3/d）CODcr（mg/L）BOD（mg/L）SS（mg/L）pH药物提取废水2500800035001254.7-10.6其他废水10001000450506-81.3 排放标准废水经污水处理系统处理后，出水须达到污水综合排放标准（GB8978-1996）一级标准后排放。污水综合排放标准（GB8978-1996）一级标准见表3。表3 （GB8978-1996）一级标准废水名称水量（m3/d）CODcr（mg/L）BOD（mg/L）SS（mg/L）pH混合废水350010030706-91.4 设计原则本设计遵循如下原则进行工艺路线的选择及工艺参数的确定：（1） 采用成熟、合理、先进的处理工艺。（2） 废水处理具有适当的安全系数，各工艺参数的选择略有富余。（3） 在满足工艺要求的条件下，尽量减少建设投资，降低运行费用。（4） 处理设施具有较高的运行效率，以较为稳定可靠的处理手段完成工艺要求。（5） 处理设施应有利于调节、控制、运行操作。（6） 在设计中采用耐腐蚀设备及材料，以延长设施的使用寿命。（7） 根据地形地貌，结合站区自然条件及外部物流方向，并尽可能使土石方平衡，减少土石方量，以节约基建投资。（8） 总图设计应考虑符合环境保护要求；1.5 设计依据（1） 污水综合排放标准 GB8978-1996（2） 给水排水工程结构设计规范 GB50069-2002（3） 鼓风曝气系统设计规程 CECS1142000（4） 室外给水设计规范 GBJ13-86（1997年版）（5） 地表水环境质量标准 GB3838-2002（6） 建筑地基基础设计规范 GB50007-2002（7） 建筑抗震设计规范 GB50011-2001（8） 建筑结构荷载规范 GB50009-2001（9） 建筑结构可靠性设计统一标准 GB50068-2001（10） 供配电系统设计规范 GB50052-95（11） 低压配电设计规范 GB50054-95（12） 民用建筑照明设计标准 GBJ133-90（13） 工业与民用电力装置的接地设计规范 GBJ65-83（14） 工业企业照明设计标准 GB50034-92（15） 工业企业厂界噪声标准 GB12348-90（16） 混凝土结构设计规范 GB50010-2002（17） 某市提供的废水水质、水量数据资料1.6 设计范围本设计包括以下内容：污水处理工艺设计、污泥处理工艺设计及主要构筑物的设计。第二章 处理工艺方案选择2.1 处理工艺比选 2.1.1 工艺选择原则要寻找一个稳定性价比高且易于管理的制药废水处理工艺，应综合考虑地理位置、气候、填埋年限等因素，比较各处理工艺的经济性、合理性、可操作性后确定总的来说，制药废水处理工艺的选择应遵循以下原则：（1）处理彻底，低能耗；（2）尽量减少后续处理负担；（3）应进行深度处理；（4）应选择自动化程度较高的电控系统；（5）对污泥和浓缩液应有处理方案。2.1.2 工艺比选目前国内外对制药类工业废水的处理主要采用好氧、厌氧或厌氧加好氧的生物处理方法。由于废水中含有的大量生物毒性物质，单纯依靠生物处理，成本高，处理效果不稳定，出水很难达到行业排放标准。随着人们对制药废水成分的逐渐了解及高效反应器的深入研究，已经有越来越多的成熟工艺运用到制药废水处理中。1制药废水的特点是成分复杂、有机物含量高、毒性大、色度深和含盐量高，特别是生化性很差，且间歇排放，属难处理的工业废水。其COD、BOD较高，属于高浓度有机废水，针对以上特性对工艺比选进行以下分析：（1）物化法：不受水质水量变动的影响，但出水水质不能达标，且运行成本高 ，可作为预处理或深度处理。（2）好氧法：有较高的去除率，适用范围较广，针对本设计水质，可以选其中一种循环式活性污泥法（CASS法）工艺进行设计。（3）厌氧法：目前国内外处理高浓度有机废水主要是以厌氧法为主，但经单独的厌氧方法处理后出水COD仍较高，一般需要进行后处理（如好氧生物处理），本设计运用上流式多级厌氧反应器（UMAR）厌氧法。（4）厌氧-好氧法：单独的好氧处理或厌氧处理不能满足本设计水质要求，而厌氧好氧、水解酸化好氧等组合工艺在改善废水的可生化性、耐冲击性、投资成本、处理效果等方面表现出了明显优于单一处理方法的性能，因而在本设计中使用。 (5)水解酸化法：水解酸化法作为制药废水的预处理方法，它能将不溶性的有机物，降难生物降解的大分子物质分解为容易降解的小分子有机物，从而提供废水的可生化性，还有去除生物抑制物的作用。水解酸化法由于不需要曝气而大大降低了生产运行成本，同时由于提高了污水的可生化性而降低了后续生物处理的负荷，大量减少了后续好氧生物处理的曝气量，从而广泛的应用在难生物降解的制药，化工，造纸及有机物浓度高的废水中。32.1.3 比选结果（1）根据制药废水的水质、水量，经过上述比选，本设计选择物化法与厌氧-好氧法相结合工艺。（2）制药废水COD、BOD较高，会对后续生物处理造成影响，厌氧-好氧法对高浓度有机废水有较好去除作用。（3）在国内，气浮法处理工艺广泛用于制药废水，气浮法通常包括充气气浮、溶气气浮、化学气浮和电解气浮等多种形式处理，具有典型性。（4）综上，本设计工艺为：气浮UMARCASS。2.2 设计工艺流程2.2.1工艺流程根据制药废水的水质特征，在综合考虑技术及经济因素的情况下，本设计拟建污水处理站废水处理工艺流程示意图如下图格栅1#集水井调节沉淀池预酸化池循环池UMAR反应器好氧调节池CASS池中间水池JMF射流浅层气浮机酸，碱营养盐机械格栅（原有）2#集水井鼓风机PAC,PAM带式压滤机污泥浓缩池沼气稳压柜药物提取废水达标排放沼气至热水锅炉污泥外运其他废水 图2-2-1 工艺流程示意图2.2.2 工艺流程详述工艺流程主要包括、1#集水井、调节沉淀池、预酸化池、UMAR反应器、2#集水井、好氧调节池、CASS池、中间水池、JMF射流浅层气浮机。（1）1#集水井药物提取废水送至污水处理站后自流入集水井，在进入1#集水井前首先经一道格栅将废水中粗大漂浮物截留，1#集水井出水泵送至调节沉淀池。（2）调节沉淀池根据该废水的生产及排放特点，1#集水井出水泵送入调节沉淀池，调节池对废水的水质水量进行调节，减轻对后续工段的负荷冲击，同时经过静置沉淀作用将废水中的悬浮物质有效去除。产生的污泥通过污泥泵泵送至污泥浓缩池。另外在调节沉淀池内投加酸、碱，将废水中的pH值调节至中性。（3）预酸化池调节沉淀池出水泵送入预酸化池，预酸化池为废水提供约6个小时的预酸化时间。6个小时的停留时间起到稳定废水有机负荷，调节波动的效果，同时预酸化池给污水创造了一定的兼氧环境进行水解酸化，发生厌氧处理的酸化过程，将难降解的物质分解成容易降解的有机底物，提高废水的可生化性，以利于后续的好氧处理，同时去除部分COD。（4）循环池预酸化池出水泵送入循环池，预酸化后的废水和部分UMAR反应器出水及部分中间水池回流水进行混合。通过投加NaOH，对循环池内的pH值进行再一次的精确调整，以使进入UMAR反应器的污水pH值达到厌氧处理所需的要求。循环池能对UMAR反应器内的生物过程起到稳定的作用，让预酸化污水与UMAR反应器出水进行混合。（5）UMAR反应器预酸化池出水泵送入1座UMAR反应器（824m）进行厌氧处理，单座反应器的有效容积为1206m3。废水在UMAR反应器进行厌氧处理，通过厌氧微生物的代谢作用将COD浓度有效降低，同时提高废水的可生化性，UMAR反应器的出水依靠重力作用溢流，部分出水通过分水立管至预酸化池，剩余部分出水溢流进入随后的处理单元。（6）2#集水井车间其他废水经原有机械格栅将废水中粗大漂浮物截留后，自流至2#集水井，2#集水井出水泵送至好氧调节池。（7）好氧调节池UMAR反应器出水自流入好氧调节池，与其他废水在此互相混合，保证以稳定的负荷进入CASS池。（8）CASS池好氧调节池出水泵送至CASS池配水槽中，配水槽的废水通过配水一体化设备送至CASS池中，进水流量通过配水一体化设备调控。在CASS池中，利用好氧微生物的作用，使废水中有机物分解成无机物，从而使废水得以净化。（9）中间水池CASS池出水自流入中间水池，中间水池起到过渡作用，保证废水以稳定的负荷进入JMF超效射流浅层气浮机。（10）JMF射流浅层气浮机中间水池出水由气浮机供料泵送入JMF射流浅层气浮机中，该JMF射流浅层气浮机的处理能力为150m3/h。JMF浅层射流气浮机是在溶气罐中高压强制溶解大量空气，并在反应池释放大量微细气泡使其粘附于悬浮物颗粒上造成整体密度小于1的状态，靠浮力使其上升至水面而使固液分离，确保将废水中悬浮物有效去除。气浮机产生的浮渣储存自污泥池。(11)污泥浓缩池调节沉淀池、CASS池、JMF射流浅层气浮机产生的污泥由泵送入污泥池，在污泥池内通过浓缩作用减小其体积，污泥浓缩池内污泥泵送至带式压滤机进一步减小其体积，浓缩后的污泥定期外运。2.2.3化学品投加污水处理的工艺流程中需要投加化学品主要是酸、碱、PAC、PAM、尿素、分别设置磷酸钠、 PAC、PAM、尿素、磷酸钠加药装置计量投加。第三章 主要构筑物设计计算3.1 集水井的设计计算3.1.1 设计说明集水井是能对水质水量进行调节，减少或避免冲击负荷对仪器设备的影响，有酸性水和碱性水的中和，调节水温和临时储水的作用3.1.2 设计参数最大设计流量Qmax=2500m/d，设计停留时间t=10min，有效高度he=3 m，水面超高0.5m。3.1.3 1#集水井设计计算（1）有效容积Ve 采用相当于一台1#集水井提升泵10分钟的容量 式中：Qmax 设计提升泵流量，m3/h； t 水力停留时间，min。（2）有效面积Ae 式中：he 集水井有效高度（3）集水井实际尺寸式中：0.5 超高因此可取1#集水井的长宽分别为3m、2 m，超高取0.5 m，故1#集水井的尺寸为3 m2m3.5 m=21。采用全地下钢筋混凝土结构。3.1.4 2#集水井设计计算（1）有效容积Ve 采用相当于一台2#集水井提升泵10分钟的容量 式中：Qmax 设计提升泵流量，m3/h； t 水力停留时间，h.（2）有效面积Ae 式中：he 集水井有效高度（3）集水井实际尺寸式中：0.5 超高因此可取2#集水井的长宽分别为5m、4m，超高取0.5 m，故1#集水井的尺寸为5m4m5 m=100。采用全地下钢筋混凝土结构。 3.1.5 1#集水井提升泵泵选型（1）设计说明1#集水井提升泵入水口离基准面高程为4.0 m，提升泵从1#集水池中把制药废水抽到调节沉淀池。（2）水泵吸水管的水头损失 进水管管材为钢管，水泵吸水管长L1=5.0 m,流量Qmax=104 m/h,查给水排水设计工程快速设计手册5的水力计算表可知，可选用管径DN200 mm,v=0.924 m/s,1000i=7.30，充满度h/d=1，则水泵吸水管的沿程水头损失： 水泵吸水管入口喇叭口的局部阻力系数1=1.0，饮水筒出口的阻力系数为2=0.2, 90弯管两个，其局部阻力系数4=0.8则吸水管的局部阻力损失：（3）水泵出水管的水头损失 出水管管材为钢管，取出水管长L2=5 m，管径DN200 mm，Qmax=104 m/h,v=0.924 m/s,1000i=7.30,取充满度h/d=1,则出水管的沿程阻力损失为： 水泵出水管有一个DN200 mm的闸阀，其局部阻力系数3=0.08， 90弯管一个，其局部阻力系数4=0.8，则出水管的局部阻力损失为：（4）水泵所需扬程H式中：h5水泵提升高度，m； h6安全水头，取0.7 m。（5）1#集水井泵选型根据给排水设计手册续册（第二册），选择 IS125-100-200A离心泵2台，一备一用。其性能参数见表3-1-5。 表3-1-5 IS125-100-200A泵性能参数型号流量/（m3h）扬程/m功率/kwIS125-100-200A11011.05.53.1.6 2#集水井提升泵泵选型（1）设计说明2#集水井提升泵入水口离基准面高程为4.0 m，提升泵从2#集水池中把制药废水抽到好氧沉淀池中。（2）水力计算水头损失计算如1#集水井泵，两者相差不大，取安全水头1 m，不做计算。（3）2#集水井泵选型根据给排水设计手册续册（第二册，选用IS100-65-200A离心泵2台，其性能参数见表3-1-6。 表3-1-6 IS100-65-200A潜水泵性能参数型号流量/（m3h）扬程/m功率/kwIS100-65-200A47113.03.2 调节沉淀池的设计计算3.2.1设计说明本设计调节沉淀池采用多斗式平流沉淀池。3.2.2设计参数最大设计流量Qmax=2500 m/d=104 m3/h=0.029 m3/s，设计停留时间t=16h，有效水深he=5.5m,池上部保护层高度取0.5m。（1）有效容积Ve 式中：Qmax 设计进水流量，m3/h； t 水力停留时间，h。（2）有效面积Ae 式中：he 调节池有效高度（3）调节池实际尺寸式中：0.5 超高因此可取调节沉淀池的长宽分别为24 m、13 m，超高取6 m，故调节池的尺寸为24m13m6m=1872m。采用全地下钢筋混凝土结构。3.2.3 排泥系统设计计算（1）污泥量计算主要有两部分构成，一是由降解有机物BOD所产生的污泥增值，二是进水中不可降解及惰性悬浮物固体的沉淀。调节沉淀池池产生剩余污泥量V1 式中：X每日排放的剩余污泥量，kg/d；Q设计流量，m3/d；Y污泥增值率，取0.08，d-1；污泥龄，取9d；BODi，BODo进出水有机物BOD浓度，kgBOD/ m3；fP不可生物降解和惰性部分占SSi的百分数；SSi，SSo进、出水中悬浮固体SS浓度，kgSS/ m3 ；V1调节沉淀池产生剩余污泥量，m3；污泥密度，=1000 kg/m3；P2剩余污泥含水率，一般为99.2%99.6%，取P2=99.5%。（2）污泥斗计算设计3个污泥斗，污泥斗倾斜角度为67，污泥斗下底面长a=0.4 m，上底面长b=1.5 m。所以排泥周期：（3）沉淀池排泥采用穿孔管进行重力排泥，穿孔管横向布置于污泥斗底端，沿与水流垂直方向共设3根直接排泥至污泥浓缩池。3.2.4 进出水系统设计（1）沉淀池进水设计沉淀池进水采用穿孔花墙，孔口总面积：式中，v孔口速度（m/s），一般取值不大于0.15-0.20 m/s。本设计取0.18 m/s。 R污水回流比，本设计取300%； Q设计流量，m/s。每个孔口的尺寸定为10cm10cm，则孔口数48个。进水孔位置应在斜管以下、沉泥区以上部位。（2）沉淀池出水设计沉淀池的出水采用自由堰式集水槽出水，采用单边出水，出水堰长度为20 m，则出水堰负荷为：，合格。集水槽宽：集水槽起端水深：集水槽坡度i取0.01，则集水槽出口深度h，式中， Q集水槽设计流量，为确保安全，对设计流量再乘以1.21.5 的安全系数，m/s。 B集水槽宽度，m。 h0集水槽起端水深，m； h集水槽出水端水深，m；3.2.5 设备选型（1）污泥泵选型回流污泥量V回，查环境保护设备选用手册选用型号为CP（T）-50.75-50两台，间歇交替运行。具体参数见表3-2-5-1。表3-2-5-1 CP（T）-50.75-50污泥泵主要参数型号口径/mm功率/kW极数扬程/m流量/mhCP（T）-50.75-50500.75411.520（2）加药机选型投加PAC药量按每立方0.5 kg计算，则每天投加量为1250 kg。用湿法投加，以3%配比溶液，则每天投加量体积为2.5 m/d，即104 L/h。根据环境保护设备选用手册，选用JY-3型加药机。详细参数见下表3-2-5-2。表3-2-5-2 JY-3型加药机主要参数型号投加量/Lh-1投加方式搅拌功率/kW泵功率/kWJY-339390计量泵0.552.23.3 调节沉淀池的设计计算3.3.1 设计说明最大设计流量Qmax=2500 m/d，设计停留时间t=5.3h，有效水深he=5.5m3.3.2 设计计算（1）有效容积Ve 式中：Qmax 设计进水流量，m3/h； t 水力停留时间，h。（2）有效面积Ae 式中：he 预酸化池有效高度（3）预酸化池实际尺寸式中：0.5 超高 因此可取预酸化池的长宽分别为50 m、50 m，超高取0.5 m，故预酸化池的尺寸为12.5 m8 m6m=600。采用全地下钢筋混凝土结构。 （2）配套设备潜水搅拌器，按体积校核，1 m3体积对应8 W功率的潜水搅拌器，则此潜水搅拌机的功率P=25008=20000 W=2kW。根据环境保护设备选用手册选择六台型号为QJB4.0/6-400/3-980的潜水搅拌机，其相关参数如表3-3-2。 表3-3-2 QJB15/4-790/3-340/C/S型潜水搅拌机性能参数重量/kg叶轮直径/mm叶轮转速/(r/min)额定电流/A额定功率/KW8040098011.843.4 循环池设计计算3.4.1 设计说明最大设计流量Qmax=2500 m/d，设计停留时间t=1h，有效水深he=5.5m3.4.2 设计计算（1）有效容积Ve 式中：Qmax 设计进水流量，m3/h； t 水力停留时间，d。（2）有效面积Ae 式中：he 循环池有效高度（3）循环池实际尺寸式中：0.5 超高因此可取循环池的长宽分别为8m、2.5 m，超高取6 m，故循环池的尺寸为8m2.5m6m=120。采用全地下钢筋混凝土结构。 3.4.3循环泵选型（1）设计说明循环池进料泵入水口离基准面高程为4.0 m，循环池进料泵泵从预酸化池中把制药废水抽到循环池中。（2）水泵吸水管的水头损失 进水管管材为钢管，水泵吸水管长L1=5.0 m,流量Qmax=104 m/h,查给水排水设计工程快速设计手册5的水力计算表可知，可选用管径DN200 mm,v=0.924 m/s,1000i=7.30，充满度h/d=1，则水泵吸水管的沿程水头损失： 水泵吸水管入口喇叭口的局部阻力系数1=1.0，饮水筒出口的阻力系数为2=0.2, 90弯管两个，其局部阻力系数4=0.8则吸水管的局部阻力损失：（3）水泵出水管的水头损失 出水管管材为钢管，取出水管长L2=3 m，管径DN200 mm，Qmax=104 m/h,v=0.924 m/s,1000i=7.30,取充满度h/d=1,则出水管的沿程阻力损失为： 水泵出水管有一个DN200 mm的闸阀，其局部阻力系数3=0.08， 90弯管一个，其局部阻力系数4=0.8，则出水管的局部阻力损失为：（4）水泵所需扬程H式中：h5水泵提升高度，m； h6安全水头，取0.7 m。（5）循环进料泵选型根据给排水设计手册续册（第二册），选择IS125-100-200离心泵2台，一备一用。其性能参数见表3-4-3。 表3-4-3 IS125-100-200泵性能参数型号流量/（m3h）扬程/m功率/kwIS125-100-20016010.07.53.5 上流式多级厌氧反应器（UMAR）3.5.1 UMAR工艺UMAR工艺技术是利用共生的厌氧微生物菌团的生理活动，将水中有机物分解为沼气（甲烷和二氧化碳）排出，从而净化水体的反应过程。上流式多级厌氧反应器（UMAR）通常应用于高浓度有机废水的处理,UMAR反应器集分级处理技术、流化床技术和污泥颗粒化技术于一体，克服了传统厌氧技术的不足，使厌氧处理技术的优势得以充分体现。3.5.2 UMAR反应器基本结构UMAR反应器的基本结构如图3-5-2，分为进水混合区，第一反应区（膨胀区），第二反应区，和内循环系统。反应器由两个反应区垂直串联组成，第一反应区为高负荷反应区，其底部为进水混合区，第二反应区为低负荷反应区，在上部。内循环系统是由在两个反应区之间的一级三相分离器和沼气集气室，第二反应区上部的二级三相分离器，反应器顶部的气液分离器，还有连接两个反应区和气液分离器的沼气提升管和回流管构成。3.5.3 UMAR反应器特点（1）容积负荷高，占地面积少；（2）抗冲击负荷能力强；（3）启动时间短，操作控制简单；（4）内部无运转部件，维护方便；（5）适应处理中高浓有机废水范围广泛；（6）玻璃钢材质，透明便于观测。 适用性 适用于啤酒、制浆造纸、淀粉加工、酒精发酵、制糖、垃圾渗透液等中高浓废水厌氧处理的技术开发。 3.5.4 UMAR反应器原理 废水通过旋转布水系统进入反应器底部，在混合区与内部循环水混合，在反应器的一级处理区内，废水与颗粒污泥充分接触，在厌氧菌的作用下废水中的大部分有机物被转化为甲烷和二氧化碳。产生的生物沼气经过一级三相分离器收集分离，同时在沼气的气提作用下携带部分废水经上升管升至反应器顶部的气液分离器内，沼气通过气液分离器分离后离开反应器收集至沼气罐，水通过中心的下降管返回到反应器的底部，形成内部循环。一级处理区的出水通过一级三相分离器后进入二级处理区进一步处理，所产生的沼气经过二级三相分离器和顶部的气液分离器收集分离后导入沼气柜以便回收利用。经过二级处理区处理后的水从顶部排出反应器。3.5.5 UMAR反应器主体UMAR反应器由厚20mm的碳钢制成，反应器总容积1206m，主体高度24m,外径8m。第一反应区高：第二区反应区高=4:1，进水口设在反应器底部，由25mm的PVC管连接。第一反应区沿柱高每隔120mm设置一个15mm取泥口，并在距离底部三分之二处设35mm的加泥口，便于加入厌氧颗粒污泥。 图3-5-2 UMAR反应器结构示意图3.5.6 UMAR内循环系统内循环系统主要由沼气上升管，下降管，集气罩和气液分离器4个部分构成。上升管和下降管是一个连通器原理，当气体进入上升管后，管内气，水混合液相对密度变小。形成连续稳定的内循环和参加循环的沼气量密切相关，内循环的真正动力来自于沼气产生的体积膨胀功，取决于反应器沼气产率的大小。强制气内循环的循环气量可以调，因此可以根据反应器不同运行状况下所需的循环气量进行调整。3.5.7 UMAR工艺配套设备（1）沼气稳压柜 UMAR工艺反应过程中会产生沼气（甲烷和二氧化碳），经过除湿后可用于沼气锅炉和沼气发电机房。因此设置沼气稳压柜用作沼气的储存、缓冲、稳压。本设计采用一台气体压力为300mm水柱的工作压力，由物位计和火炬燃烧系统连锁，有效容积为50m的干式沼气柜。（2）沼气燃烧器本设计采用一套燃烧能力为250 m3/h的沼气燃烧器。（3）厌氧污泥泵查环境保护设备选用手册选用Q=480m/d螺旋泵一台。具体参数见表3-5-7。表3-5-7 CP（T）-50.75-50污泥泵主要参数型号功率/kW扬程/m流量/mhCP（T）-50.75-507.52520 3.6好氧调节池设计3.6.1设计说明最大设计流量Qmax=3500 m/d，设计停留时间t=5.5h，有效水深he=4.5m3.6.2设计计算（1）有效容积Ve 式中：Qmax 设计进水流量，m3/h； t 水力停留时间，d。（2）有效面积Ae 式中：he 好样调节池有效高度（3）好氧调节池实际尺寸式中：0.5 超高因此可取好氧调节池的长宽分别为20m、10m，超高取5m，故循环池的尺寸为20m10m5m=1000。采用全地下钢筋混凝土结构。 3.7 CASS反应池的设计计算3.7.1设计说明和计算 CASS是周期循环活性污泥法的简称，又名循环活性污泥工艺。CASS是在SBR（间歇式活性污泥处理工艺）上发展改进而来,该设计使用CASS池共一座（分两组）。图3-7 CASS工艺原理图（1）基本设计参数考虑格栅和沉砂池可去除部分有机物及SS，取COD,BOD5,去除率为20%，SS去除率为35%。此时进水水质：COD=900mg/L BOD5=550mg/LSS=80mg/L处理规模：Q=3500m3/d,总变化系数1.8混合液悬浮固体浓度（MLSS）：Nw=3500mg/L反应池有效水深H一般取3-5m,本水厂设计选用4.5 m排水比：= =0.4(2) BOD-污泥负荷（或称BOD-SS负荷率）（Ns）Ns=NsBOD-污泥负荷（或称BOD-SS负荷率）,kgBOD5/(kgMLSSd)；K2有机基质降解速率常数，L/(mgd),生活污水K2取值范围为0.0168-0.0281，本水厂取值0.0244；有机基质降解率，%；=f混合液中挥发性悬浮固体与总悬浮固体浓度的比值，一般在生活污水中，f值为0.7-0.8,本水厂设计选用0.75。代入数值，得=96.4%，之后把本数值代入得Ns=0.38 kgBOD5/(kgMLSSd)（3）曝气时间TA ，取4h 式中 TA曝气时间，h S0进水平均BOD5，/L m排水比 1/m = 1/2.5Nw混合液悬浮固体浓度（MLSS）：X3500mg/L（4）沉淀时间TS 活性污泥界面的沉降速度与MLSS浓度、水温的关系，可以用下式进行计算。Vmax = 7.4104tXO -1.7 (MLSS3000) Vmax = 4.6104XO-1.26(MLSS3000)式中 Vmax活性污泥界面的初始沉降速度。t水温，X0沉降开始时MLSS的浓度，X0Nw=3500mg/L，则Vmax = 4.61043500 -1.26 = 1.57m/s 沉淀时间TS用下式计算 取TS=1h 式中 TS沉淀时间，h H反应池内水深，m 安全高度，取1.2m（5） 排水时间TD及闲置时间Tf 根据城市污水处理厂运行经验，本水厂设置排水时间TD取为1h,闲置时间取为0.1h。运行周期T= TA +TS+TD+Tf=6h每日运行周期数n=4(6) CASS池容积 CASS池容积采用容积负荷计算法确定。 （）采用容积负荷法计算：式中：Q污水设计水量，m3/d ；Q=3500m3/d； Nw混合液MLSS污泥浓度（kg/m3），本设计取3.5kg/m3； NeBOD5污泥负荷(kg BOD5/kg MLSSd)，本设计取0.38kgBOD5/kgMLSSd； Sa进水BOD5浓度（kg/ L），本设计Sa = 550 mg/L； Se出水BOD5浓度（kg/ L），本设计Se = 20 mg/L； f混合液中挥发性悬浮固体浓度与总悬浮固体浓度的比值，本设计取0.75；则：本水厂设计CASS池一座（分两组），每组容积Vi=2070m3 因此CASS池尺寸设计为46m20m5m=4600（7）CASS池的容积负荷CASS池工艺是连续进水，间断排水，池内有效容积由变动容积（V1）和固定容积组成，变动容积是指池内设计最高水位至滗水器最低水位之间高度（H1）决定的容积，固定容积由两部分组成，一是活性污泥最高泥面至池底之间高度（H3）决定的容积（V3），另一部分是撇水水位和泥面之间的容积，它是防止撇水时污泥流失的最小安全距离（H2）决定的容积（V2）。CASS池总有效容积V（m3）：Vn1（V1V2V3）（）池内设计最高水位至滗水机排放最低水位之间的高度，H1（m）；式中：N一日内循环周期数，N=4； H池内最高液位H（m）,本设计H=4.5m。则 （）滗水结束时泥面高度，H3（m）已知撇水水位和泥面之间的安全距离，H2=1.2m；H3=H-(Hl+H2)=4-0.95-1.2=1.85m() SVI污泥体积指数,(ml/g) SVI=代入数值，则 SVI=(ml/g)， 此数值反映出活性污泥的凝聚、沉降性能良好。（8）CASS池外形尺寸（）CASS池总高，H0（m）取池体超高0.5m，则H0=H0.55.0m（）微生物选择区L1，（m）CASS池中间设1道隔墙，将池体分隔成微生物选择区（预反应区）和主反应区两部分。靠进水端为生物选择区，其容积为CASS池总容积的10%左右，另一部分为主反应区。选择器的类别不同，对选择器的容积要求也不同。L110L=10%46=4.6m （）反应池液位控制排水结束时最低水位（m）基准水位h2为4.0m；超高0.5m；保护水深 = 1.2m。污泥层