啤酒废水处理站工艺设计

河南机电高等专科学校毕业设计说明书 1 第一章第一章 绪言绪言 水是人们生活和生产活动的重要资源之一 但由于自然界的水资是有限的 分 布也很不均匀 近几十年来 随着工业和城市建设的发展 我国城市的环境污染特 别是水污染问题日趋严重 我国是一个人均水资源占有量匮乏的国家 仅为世界人 均值的四分之一 而且时空分布不均 开发利用难度大 许多地区和城市严重缺水 与此同时 全国年排污量为 350 亿立方米 但城市污水集中处理率仅为 7 80 的 污水未经有效处理就排入江河湖海 使我国的水污染情况十分严重 并进一步加剧 了水资源的短缺 可以说水污染严重和水资源的短缺已成为严重制约我国社会经济 持续发展 危害生态环境 影响人民生活和身体健康的突出问题 迫切需要加以解 决 纺织 印染 造纸 食品等产业现在都日益壮大起来 这些工业废水的排放给 环境带来的破坏 污染了河流土地等重要资源 所以为了保护我们赖以生存的环境 维护生态平衡而有不影响人类的正常发展 国家规定废水要经过处理 达标后才可 排放 食品工业废水是造成城市水体污染的重要来源之一 其中酿酒废水 啤酒废水 黄酒废水 白酒废水以及酒槽废水等 给水体造成了巨大的污染伤害 为了将这种 伤害免除或将程度减少到最低 国家再三提高了废水处理指标标准 本设计就是针 对黄酒废水进行处理 黄酒是我国的民族特产 也称为米酒 属于酿造酒 在世界三大酿造酒 黄酒 葡萄酒和啤酒 中占有重要的一席 酿酒技术独树一帜 成为东方酿造界的典型代 表和楷模 其中以浙江绍兴黄酒为代表的麦曲稻米酒是黄酒历史最悠久 最有代表 性的产品 山东即墨老酒是北方粟米黄酒的典型代表 福建龙岩沉缸酒 福建老酒 是红曲稻米黄酒的典型代表 黄酒以大米 黍米为原料 一般酒精含量为 14 20 属于低度酿造酒 黄酒含有丰富的营养 含有 21 种氨基酸 其中包括有特中 未知氨基酸 而人体自身不能合成必须依靠食物摄取 8 种必需氨其酸黄酒都具备 故被誉为 液体蛋糕 黄酒在我国传承了数代至今 其兴盛之地在南方居多 而南 方江浙一代水体污染较严重 故合理的处理黄酒废水是非常重要的 第二章第二章 设计依据 原则和范围设计依据 原则和范围 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 2 2 12 1 设计依据设计依据 a 国家现行的建设项目环境保护设计规定 b 国内外有关该类废水治理的技术资料 c 业主提供的基础资料 d 同类废水治理的工程经验和技术 e 设计技术规范与标准 该废水处理项目的设计 施工与安装严格执行国家的专业技术规范与标准 2 22 2 设计规范设计规范 其主要规范与标准如下 f 电气装置施工及验收规范 GBJ232 82 g 电力建设施工及验收设计规范 DLJ58 81 h 焊接标准 GB985 80 i 环境噪声标准 GB5096 93 j 低压电气设备控制 GB T4720 1984 k 水处理设备油漆 包装技术条件 ZBJ98003 87 l 机械设备安装工程施工及验收规范 GBJ231 75 m 现场设备 工业管道焊接工程施工及验收规范 GBJ236 82 n 污水综合排放标准 GB8978 1996 中的一级标准 o 建设项目环境保护管理条例 国务院令第 253 号 1998 11 29 2 32 3 设计原则设计原则 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 a 采用成熟 合理 先进的处理工艺 b 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 c 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 d 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 e 处理设施应有利于调节 控制 运行操作 f 在设计中采用耐腐蚀设备及材料 以延长设施的使用寿命 g 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 降低运行费用 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 3 h 总图设计应考虑符合环境保护要求 i 工程竖向设计应结合周边实际情况提出雨水排放方式及流向 j 管线设计应包括各专业所有管线 并满足工艺的要求 k 所有设计应满足国家相关专业设计规范和标准 l 所有设备的供应安装应满足国家相关专业施工及安装技术规范 m 所有工程及设备安装的验收及资料应满足国家相关专业验收技术规范和标准 第三章第三章 工程规模 进水水质及处理程度工程规模 进水水质及处理程度 3 13 1 工程内容工程内容 本工程建设内容包括 从污水管网接入污水处理站开始 至污水处理站总出水 排放口为止 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 4 3 23 2 进水水量 水质进水水量 水质 污水站的处理水量为 12000m3 d 其中坛装基酒生产废水 高浓度废水 约 3500m3 d 洗瓶废水 低浓度废水 约 8500m3 d 表表 3 13 1 项目 pH CODCr mg l BOD5 mg l NH3 N mg l TP mg l SS mg l 高浓度 废水 7 8 13000 6500 65 18 450 低浓度 废水 8 9 1250 500 30 10 500 3 33 3 排放标准排放标准 根据环保部门的要求 本污水处理厂需达到 污水综合排放标准 GB8978 1996 中表 4 中一级标准的要求后排放 即 表表 3 23 2 序号序号污染物名称污染物名称标准限值标准限值序号序号污染物名称污染物名称标准限值标准限值 1pH6 94NH3 N15 2CODcr1005TP0 5 3BOD5206SS70 第四章第四章 污水处理工艺流程的确定污水处理工艺流程的确定 4 14 1 基本设计数据的确定基本设计数据的确定 4 1 14 1 1 设计水质水量的确定设计水质水量的确定 1 设计水质水量 已知废水排放水量为 12000 m3 d 设计废水处理量 Qmax 12000m3 d 污水处理厂进水水质如下 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 5 CODCr 4700 mg l BOD5 2250 mg l SS 490 PH7 9 处理后水质指标达国家现行污水综合排放标准 GB8978 1996 中的一级排放标准 见 表 4 1 表表 4 14 1 污染物去除率污染物去除率 项目进水浓度 mg l 出水指标 mg l 去除率 BOD5 CODCr SS PH 2250 4700 490 7 9 20 100 70 6 9 99 1 97 9 85 7 2 污水处理工艺的选择 一般来讲 黄酒厂废水排放的超标项主要是BOD COD SS三项 针对黄酒废水 的BOD COD值高 有害无毒的特点 目前 国内外普遍采用生化法处理黄酒废水 根 据处理过程中是否需要曝气 可把生物处理法分为好氧生物处理和厌氧生物处理两 大类 如活性污泥法 SBR CASS等 生物膜法 AB法 UASB法等 结合本工程处 理要求和工程规模 可以满足工艺处理要求的典型工艺有以下三种 CASS 法 UASB SBR 工艺 UASB 生物接触氧化组合工艺 CASS 工艺处理黄酒废水 工艺流程 污水 格栅 集水调节池 水力筛 CASS 池 出水排放 外运 污泥脱水 浓缩池 污泥泵 工艺原理及特点 CASS 其反应器设有一个分建或合建式的生物选择器 是以曝气 非曝气方式运 行的充放式间歇活性污泥处理工艺 在一个反应器中完成有机污染物的生物降解和 泥水分离的处理功能 整个系统以推流方式运行 而各反应区则以完全混合的方式 运行 实现同步碳化和脱氮除磷功能 本技术主要特征是根据生物选择性原理 利用位于主反应区前端的预反应区 作为生物选择器对磷的释放 反硝化作用及对进水中有机物的快速吸附及吸收作用 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 6 增强了系统运行的稳定性 可变容积的运行提高了系统对水质水量变化的适应性和操 作的灵活性 根据生物反应动力学原理 使废水在反应器的流动呈现出整体推流 而 在不同区域内为完全混合的复杂流态 不仅保证了稳定的处理效果 而且提高了容 积利用率 通过对生物速率的控制 使反应器以好氧 缺氧 厌氧状态周期循环运行 使其具有优良的脱氮除磷效果 采用组合式模块结构 布置紧凑占地面积少 分期建 设和扩建方便 UASB SBR 工艺处理黄酒废水 工艺流程 污水 格栅 集水井 调节沉淀池 UASB SBR 排放 外运 污泥脱水 浓缩池 污泥泵 工艺原理及特点 SBR 是活性污泥法的一种 其反应机制及去除污染物的机理与传统的活性 污泥法基本相同 但 SBR 与传统的水处理工艺的最大区别在于它是以时间顺序来分 割流程各单元 整个过程对于单个操作单元而言是间歇进行的 但是通过多个单元 组合调度后又是连续的 SBR 集曝气 沉淀于一池 不需设置二沉池及污泥回流设 备 在该系统中 反应池在一定时间间隔内充满污水 以间歇处理方式运行 处理 后混合液沉淀一段时间后 从池中排除上清液 沉淀的生物污泥则留于池内 用于 再次与污水混合处理污水 这样依次反复运行 则构成了序批式处理工艺 这种工艺的特点是使处理流程简洁 节省了运行费用 而把 UASB 作为整个废水 达标排放的一个预处理单元 在降低废水浓度的同时 可回收所产沼气作为能源利 用 同时 由于大幅度减少了进入好氧处理阶段的有机物量 因此 降低了好氧处理阶段的曝气能耗和剩余污泥产量 从而使整个废水处理过程的费用 大幅度减少 采用该工艺既降低处理成本 又能产生经济效益 并且 UASB 池正常运 行后 每天产生大量的沼气 将其回收作为热风炉的燃料 可供饲料烘干使用 UASB 生物接触氧化处理黄酒废水 工艺流程 污水 格栅 集水井 初沉池 调节池 中和池 加热池 UASB 反应器 生物 接触氧化池 气浮池 处理水排放 沼气回收利用 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 7 工艺原理及特点 UASB 是升流式厌氧反应器 其反应器主体部分可分为 2 个区域 即反应区和 气 液 固三相分离区 在反应区下部是由沉淀性能良好的污泥形成的厌氧污泥床 当废水由反应器底部进入反应器后 由于水的向上流动和产生的大量气体上升 形成了良好的自然搅拌作用 并使一部分污泥在反应区的污泥床上方形成相对稀 薄的污泥悬浮层 悬浮液进入分离区后 气体首先进入集气室被分离 含有悬浮 液的废水进入分离区的沉降室 污泥在此进行沉淀分离 UASB 反应器 它的截留污泥量大 颗粒化程度好 处理高浓度有机废水能力强 具有容积负荷高 运行成本低 占地面积小 污泥量少 设备简单等优点 该 反应器采用中温发酵 内部具有热交换装置 结构较紧凑 温度 碱度 负荷等由 微机控制 高浓度废水集中进行厌氧处理 产生沼气量大 可以集中使用 是高浓 度有机废水前处理的有效处理方法 并且 UASB 已经在传统形式的基础上进行改造 形成了多种更高效 方便的厌氧发生器 经过开题报告中的比较我选用 UASB 生物接触氧化组合工艺 4 24 2 UASBUASB 生物接触氧化组合工艺设计说明生物接触氧化组合工艺设计说明 4 2 14 2 1 工艺流程工艺流程 由于黄酒废水是一种中高浓度的有机废水 其中所含有机物大多为易生物降解 的 设计采用 UASB 生物接触氧化组合工艺 工艺流程见图 4 1 机 械 格 栅 集 水 井 初 沉 池 UASB 反 应 器 调 节 池 中 和 池 加 热 池 生物 接触 氧化 池 气 浮 池 集泥池浓缩池 水封冷凝锅炉燃烧 泵 泵 进水 达标排放 压滤机 图图 4 4 1 1 工艺流程图工艺流程图 4 2 24 2 2 主要工艺设备说明主要工艺设备说明 1 UASB 反应器 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 8 废水经沉淀去除废水中的悬浮物后 进入 UASB 上流式厌氧污泥床 进行厌氧处 理 通过在 UASB 池中培养厌氧菌 分解水中的有机物 其 COD 去降率可达 80 以 上 厌氧处理采用高效的升流式厌氧污泥床 具有容积负荷高 污泥产量小 效果 稳定 能耗低等特点 一方面降低了后续好氧生化处理的负荷 减少了运行费用 另一方面回收沼气 可作为能源回用于锅炉燃烧 降低了煤耗 2 生物接触氧化工艺 废水经 UASB 厌氧处理后还不能达到国家排放标准 尚需进行深度处理 由于废 水中的 COD 浓度还比较高 必须通过好氧生物降解废水中的有机物 为保证好氧处 理效果 采用生物接触氧化工艺 通过微孔曝气器曝气充氧 池内设半软性填料 由于填料比表面积大 池内单位容积的生物固体量较高 因此具有较高的容积负荷 3 气浮处理工艺 经生物接触氧化处理后的废水中尚含有大量脱落的生物膜 这些悬浮物质轻 细 小 难于沉淀 经过投加絮凝剂反应 形成较大的矾花后 通过气浮系统进行泥水 分离 从而保证了出水达标排放 由于原废水处理系统中的斜管沉淀实际应用效果 非常差 因此决定此次生化后续处理系统采用气浮系统进行废水深度处理 以保证 废水处理系统的平稳运行和平稳达标 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 9 第五章第五章 污水处理构筑物的计算污水处理构筑物的计算 5 15 1 格栅格栅 5 1 15 1 1 设计说明设计说明 格栅的作用 格栅安装在废水渠道 集水井的进口处 用于截流较大的悬浮物 或漂浮物 主要对水泵起保护做用 另外 可以减轻后续构筑物的处理负荷 由于 处理水量较大 栅渣应用机械清除 5 1 25 1 2 参数选取参数选取 1 格栅过栅流速一般采用 0 6 1 0m s 2 格栅前渠道内的水流速度 一般采用 0 4 0 9m s 3 格栅倾角 一般采用 45 75o 人工清渣的格栅倾角小时较省力 但占地多 4 通过格栅的水头损失 一般采用 0 08 0 15m 5 格栅间工作台两侧过道宽度不应小于 0 7m 6 机械清渣不小于 0 2 m3 d 本次设计选取中格栅 栅条间隙 e 20mm 栅前水深 h 0 3m 过栅流速 v 0 8m s 安装倾角 a 60o见图 5 1 设计流量 Qmax 12000m3 d 500m3 h 0 139 m3 s 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 10 图图 5 5 1 1 格栅计算草图格栅计算草图 1 栅条间隙数 n 取 n 27 条 sin26 95nQehv 验算 符合要求 sin0 8 VQehnm s 2 栅槽有效宽度 B 设计采用20 圆钢为栅条 即 S 0 02m B S n 1 en 1 06m 3 进水渠道渐宽部分长度 设进水渠道内的流速为 0 7m s 进水渠道宽取 B1 0 319m 渐宽部分展开角 0 1 20 mtgBBL02 1 2 111 4 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度 mLL51 0 2 12 5 过栅水头损失 3k 1 79 0 8 vm s m 42 3 1 sin0 15 2 sv hk eg 6 栅槽总高度 H 取栅前渠道超高 栅前槽高 2 0 3hm 12 0 6Hhhm 12 0 75Hhhhm 7 栅槽总长度 L 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 11 m H LLL38 3 60tan 0 15 0 1 21 8 栅渣量 取 0 07 1 2 则 1 W Z K dmdm K W W Z 2 0 7 0 1000 139 0 86400 33 1 用机械清渣 根据栅槽宽度 B 选型为 GH 1200 型链式旋转格栅除污泥机见表 5 1 表表 5 5 1 1 GHGH 12001200 型链式旋转格栅除污泥机型链式旋转格栅除污泥机 格栅宽度 1200mm 有效栅宽 1060 设备总宽 1400mm 电动机功率 kw0 75 2 2 有效间隙 20mm 安装角度60 80 5 25 2 初沉池初沉池 5 2 15 2 1 设计说明设计说明 一般情况下 污水处理厂常用的初沉池有平流式 辐流式和竖流式三种 本次 设计采用竖流式沉淀池 该沉淀池拥有排泥方便 管理简单和占地面积小的优点 适用于中 小型污水处理厂 由于黄酒废水中悬浮物 SS 浓度较高 且处理量不大 故设此竖流式沉淀池 来去除废水中的悬浮物质及各种杂质等 5 2 25 2 2 参数选取参数选取 设计流量 Qmax 12000m3 d 500m3 h 0 139 m3 s 设计 4 个沉淀池 每个沉淀池的 流量 Q1 Q 4 0 03475 m3 s 进出水水质要求见表 5 2 竖流式沉淀池设计参数选 取及计算是参照 给排水设计手册 5 进行的 表表 5 5 2 2 进出水水质要求进出水水质要求 CODBODSS 进水水质 mg L 47002250400 去除率 101060 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 12 出水水质 mg L 42302025160 一般选用圆形或正方形 在这里采用圆形 一般直径为 4 8 m 10m 沉 淀区呈圆柱体 污泥斗为截头倒锥体 废水从中心管自上而下流入经反射板折向上升 澄清水由池四周的锯齿堰溢流 入出水槽 出水槽前设挡板 用来隔除浮渣 污泥斗倾角为 50 60 污泥靠静 压力由污泥管排出 污泥管直径一般为 150mm 中心管内流速 u0 30mm s 径深比 D h2 3 缝隙中污水流速 v1在初沉池中不 大于 20mm s q 0 8mm s 初沉池沉淀时间 T 1 5h 缝隙高度 h3取 0 25 0 5 见图 5 2 图图 5 5 2 2 竖流式沉淀池计算草图竖流式沉淀池计算草图 5 2 35 2 3 设计计算设计计算 1 中心管面积与直径 取 33 0 u 30mm s 0 03m s 2 0 1 1 16 1 m u Q f 直径 1 0 4 1 22 f dm 2 缝隙高度 取smv 02 0 1 1 3 10 0 34 1 35 Q hm vd 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 13 3 沉淀池总面积和直径 沉淀池总面积 1 2 43 4 Q fm q 总面积 2 12 44 56Affm 池径 取 7 6m 4 7 53 A Dm 4 沉淀池的有效沉淀高度 2 4 32hqtm 符合 3 7 6m D 96 12 2 h 5 校核集水槽出水堰负荷 集水槽每米出水堰负荷 1 1 456 QDLm s 小于 2 9L 符合要求 sm 6 每天污泥总产量 理论泥量 123 0 72 1000 1 Q cc md p 每个池子所需容积 dmVV 184 3 1 7 污泥斗高度 h5 取 截头直径为 1m 45 mh3 345tan 2 16 7 5 8 池总高 8 56m 12345 Hhhhhh 9 校核污泥容积 223 25 57 3 3 VhRRrrm 合格 每天排泥一次 2 V 1 V 10 进水部分设计 采用中心进水 中心管采用铸铁管 DN200mm 出水处设置有反射板 单池污水设计流量 3 1 0 03475 4 Q Qmd 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 14 管内流速 1 2 4 1 11 Q vm s D 在 0 8m s 1 5m s 之间 符合要求 11 出水部分设计 集水槽的设计 采用周边集水槽 单侧集水 每池只有一个总出水口 集水槽为矩形断面 取 槽深 h 0 6 底宽 b 0 5m 集水槽壁厚 0 1m 则 集水槽宽度为 m0 50 1 20 7b 出水堰的设计 采用锯齿堰出水 以加大过堰流速 避免郁积 其尺寸为 堰顶宽 a 80mm 堰高 h 40mm 堰间距 L a 2h 80 2 40 160mm 假设采用单侧集水 并控制堰上负荷 q 5 8m3 m h 取 q 8 m3 m h 堰周 长为 L 1 3600 15 64 Q m q 竖流式沉淀池周长为 L 23 86m 15 64m 因此采用单侧集水符合要求 D 集水槽宽 0 5 m 深 0 6 m 堰距流入槽池壁 0 5m 则 堰内宽度为 7 6 0 5 2 6 5 m 实际堰长为 6 5 3 14 20 41 m 齿型堰总数为 个 128 16 0 41 20 堰流量为 3 0 00027 128 Q ms 出水损失 采用三角堰90o 由三角堰过堰流量公式 得 H1 0 033m 2 5 1 1 4QH 考虑自由跌水水头损失 0 15m 则出水堰总水头损失为 H1 0 15 0 183m 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 15 5 35 3 调节池调节池 5 3 15 3 1 设计说明设计说明 工业废水的水量和水质随时间的变化幅度较大 为了保证后续处理构筑 物或设备的正常运行 用调节池进行均衡调节 缓冲瞬时排放的高浓度废水 同 时使生产废水进行内部中和反应 从而降低运行成本 保证系统的稳定运行 5 3 25 3 2 设计计算设计计算 平均流量 Q 3500m3 d 146m3 h 40 55L S 41L S 设计停留时间取 8h 有效容积 V Q HRT 3500 m3 d 24h 8h 1167m3 有效水深 有效水深取 h 4m 表面积 则调节池的表面积为 A V h2 1167 4 292m2 A 总高度 1 取调节池为长方形 则边长为 L 24m 2 取超高为 h1 0 1m 3 进水高度为 1 2m 水面高度应低于 1 2m 所以调节池总 1 2 4 0 1 5 3m 工艺尺寸为 24m 12 2m 5 3m 采用铸铁管进出水 流量为 3500 m3 d 41L s 取管径为 250mm 流速 V 0 84m s 1000i 4 87 出水管径与进水管径取相同的 5 45 4 中和池中和池 5 4 15 4 1 设计说明设计说明 由于本次设计的主体工艺 UASB 在处理黄酒废水时需要一定的条件中 因此废水 在此池中通加酸或加碱进行中和反应 使废水达到进入厌氧池的 PH 范围要求 5 4 25 4 2 参数选取参数选取 已知 Qmax 12000m3 d 500m3 h 取水力停留时间 HRT 0 5h 中和池的有效水深 h 6 0m 水面超高取 0 5m 5 4 35 4 3 设计计算设计计算 中和池的有效容积 V Q T 500 0 5 250m3 中和池的总高度 H 6 0 0 5 6 5 m 中和池的面积 A V h 250 6 5 38 5 m2 取 A 40 m2 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 16 中和池横截面积为 8 5 m2 中和池的尺寸为 L B H 8 5 6 5 m 5 4 45 4 4 升温升温 由于调节池后接入 UASB 反应器 反应器采用中温厌氧 所以废水应在调节池内 进行加热 一般采用铺设蒸汽管进行加热 但是黄酒废水生产过程中会产生大量剩 余蒸汽 此处可以加以利用 在管线上增加一个交换器即可 如果热量不够可以建设 一座加热池 5 4 55 4 5 潜污泵潜污泵 调节池集水坑内设 2 台自动搅匀潜污泵 一用一备 水泵的基本参数为 型号为 150QW100 40 30 水泵流量 Q 200m3 h 扬程 H 22m 转速 980 功率 30 效率 60 1 出口直径 150mm 重量 900kg 尺寸 长宽为 600mm 480mm 取装泵的槽为 2000 1000 水泵最低水位为距底 387mm 高为 525mm 取槽高为 1500mm 5 4 65 4 6 搅拌搅拌 为防止污水中悬浮物的沉淀和使水质均匀 可采用水泵强制循环进行搅拌 也 可采用专用搅拌设备进行搅拌 水泵强制搅拌 是在调节池底部设穿孔管 穿孔管与水泵压力水相连 用压力 水进行搅拌 水泵强制循环搅拌的优点是不需要在池内安装其他专用搅拌设备 并 可根据悬浮物沉积的程度随时调节压力水循环的强度 其缺点是穿孔管容易堵塞 检修也不太方便 影响使用 所以 目前工程上常采用潜水搅拌机进行搅拌 根据调节池的有效的容积 搅拌功率一般按 1 m3 污水 4 8W 选配搅拌设备 该 处理站取 5W 调节池选配潜水搅拌机的总功率为 500 5 2500W 选配 2 台潜水搅拌机单台设备的功率为 0 85KW 叶轮直径为 260mm 叶轮转速为 740r min 型号为 MXAT4 0 12 615 480 将 2 台潜水搅拌机 分别安装在中间部位 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 17 5 55 5 UASBUASB 反应器反应器 5 5 15 5 1 设计说明设计说明 UASB 是一种集厌氧反应与沉淀为一体的高效升流式反应器 这种反应器结构简 单 不用填料 没有悬浮物堵塞等问题 处理各种有机废水时 在反应器内培养颗 粒污泥形成污泥床 废水由底部进入 向上流过污泥床区与大量的厌氧菌接触 废 水中的有机物大部分被厌氧菌分解成沼气 沼气与水和污泥在三相分离器中进行分 离 沼气通过气室 水封 阻火罐等收集至锅炉 处理后的水由反应器顶部流出 进入好氧生化池进行进一步的处理 厌氧反应可处理高浓度废水 具有动力消耗小 容积负荷大 可产生一定的生物能 运行管理方便等特点 5 5 25 5 2 参数选取参数选取 经过对同类工业废水用 UASB 反应器处理运行结果的调查 已知常温条件下 20 25 条件下 UASB 反应器的进水容积负荷率可达 5 7 0 COD m3 d COD 的去除率可达到 85 以上 沼气表现产率为 0 5 m3 COD 去除 污泥的表现 产率为 0 1 MLSS COD 去除 厌氧污泥可实现颗粒化 其设计最大流量 Qmax 12000m3 d 500m3 h 进出水水质要求见表 5 3 UASB 设计计算参照 废水厌 氧生物处理理论与技术 及 生物化工废水处理技术及工程实例 进行的 表表 5 5 3 3 进出水水质要求进出水水质要求 CODBOD 进水水质 mg L 42302025 去除率 9088 9 出水水质 mg L 423225 5 5 35 5 3 设计计算设计计算 1 UASB 反应器有效容积及尺寸的确定 采用进水 COD 容积负荷率为 6 0 COD m3 d 则反应器的有效容积为 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 18 30 8460m N QS V V R 考虑检修时不至于全部停产 采用五座 UASB 反应器 每个反应器的容积为 3 1 16925 mVRV 采用反应器有效高为 8m 则每个反应器的面积为 21 5 211 8 m V A 设反应器的宽为 14m 则反应器的长为 mBA 1 15 UASB 尺寸 L B H 15 1 14 8 m 2 UASB 反应器构造的确定 UASB 反应器采用矩形 三相分离器由上下两层重叠的三角形集气罩组成 采用 穿孔管进水配水 采用明渠出水 UASB 反应器的构造断面见图 5 3 所示 出水槽 配水管 图图 5 5 3 3 UASBUASB 反应器构造断面示意图反应器构造断面示意图 3 三相分离器设计 三相分离器沉淀区的沉淀面积即为反应器的水平面积 则沉淀区的表面负荷率 为 m3 m2 h 47 0 5 211524 12000 该值 1 0 2 0 m3 m2 h 满足要求 根据图 3 5 设上下三角形集气罩斜面水平夹角为 55 取保护高度 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 19 h1 0 5m 下三角形高 h3 1 2m 上三角形顶水深 h2 0 5m 则有 3 1 0 h 0 84m 55 b tg 设单元三相分离器宽 b 为 2 4m 则下集气罩之间的宽 b2为 21 2 420 72mbb 下三角形集气罩之间缝隙 b2中的水流 不考虑气的影响 上升流速 v1的计算为 2 12 58 8ab Bnm 则 v1为 1 1 1 7 5 Q vm h a 上三角形集气罩回流缝的水流上升流速 v2的计算为 设 b3 0 35m 则回流缝的 总面积 a2为 2 23 257 1ab B nm 则 v2为 2 2 1 75 5 Q vm h a a2为控制断面 可以满足 v1 v2 2 0 m h 的条件 具有较好的固液分离要求 因为上三角下端 C 至下三角形斜面和垂直距离 CE b3sin55o 0 29m BC CE sin35 0 51m 取 AB 0 4m 上三角形集气罩的位置即可确定 其高 h4为 2 4 cos55tan550 84m 2 b hAB 已知上三角形集气罩顶的水深为 0 5m 则上下三角形集气罩在反应器内的位置已 经确定 根据已确定的三相分离器构造 还应该校核一下气液分离的条件是否符合要求 沿 AB 方向水流的速度 va为 max 2 1 25 a Q vm h CEBn 设气泡的直径 dg 0 01cm 在常温 20 下 取废水密度 1 1 03g cm3 气 体密度 g 1 2 10 3 g cm3 清水运动黏滞系数 v 0 0101cm2 s 按净水取值 气 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 20 泡碰撞系数 0 95 清水动力黏度 0 0101 1 03 0 0104 g cm s 由于废 水的 一般比净水的 大 可取废水的 为 0 02 g cm s 则 2 1 0 266 9 58 18 bg g vdcm sm h 根据前面的计算结果有 BC 1 275 AB 4 56 b a v v 则可满足 的要求 可以脱除直径等于或大于 0 01cm 的气泡 b a v v BC AB 4 进水分配系统的考虑 采用穿孔管配水 见图 5 5 每个反应器设 8 根 d150mm 长 14m 的穿管 每两 根管之间的中心矩为 1 51m 配水孔径采用 15mm 孔距为 1 5m 每个孔的服务面 积为 1 5 1 5 2 25m2 孔径向下 穿孔管中心距反应器为 0 25m 每个反应器共有 72 个出水孔 若采用连续进水 每个孔的流速为 max 5 72 2 186 A Q Q vm s A 孔 图图 5 5 4 4 穿孔管配水图穿孔管配水图 则进水部分水头损失为 查表得 1 06 2 2 v h g 0 258hm 5 出水系统的设计考虑 出水渠的设计 采用锯齿形出水渠 渠宽 0 2m 渠高 0 2m 每个反应器设 3 条出水渠 基本可 保持出水均匀 出水堰的设计 采用锯齿堰出水 以加大过堰流速 避免郁积 其尺寸为 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 21 堰顶宽 a 100mm 堰高 h 50mm 堰间距 L a 2h 100 2 50 200mm 即 0 2m 采用双侧集水 则实际堰长为 L 12 4 2 24 8m 齿形堰总数为 个151 2 0 2 30 单堰流量为 3 0 00018 151 Q ms 出水水头损失 采用 90 三角堰 由三角堰过堰流量公式得 H1 0 209m 2 5 1 1 4QH 考虑自由跌水水头损失 0 15m 则出水堰总水头损失为 h2 0 209 0 15 0 359m UASB 的总损失为 h1 h2 0 258 0 359 0 617m 6 排泥系统的设计 由于该工艺的污水处理量较小 且污泥在厌氧条件下将有机污染物转化成沼气 没有过多的剩余污泥 在培养厌氧污泥实现颗粒化时 污泥量还不够 因此不设排 泥管 若要设排泥管时 可考虑把配水管兼作排泥管用 可均匀排除污泥床区的污 泥 并在反应器 1 2 高处 和三相分离下三角以下 0 5m 处各设 d 100mm 排泥管各一 根 并在池底设放空管 7 沼气产量计算 每日沼气产量为 12000 4 23 0 9 0 5 22842m3 d 8 产泥量计算 每日表观产泥量为 12000 4 23 0 9 0 1 4568 4 MLSS d 则每个 UASB 日 产泥量为 913 68 MLSS d 9 水封罐 水封罐一般设于消化反应器和沼气柜或压缩机房之间 起到调整和稳定压力 兼作隔绝和排除冷凝水之用 UASB 反应中大集气罩中出气气体压力为 p1 1 0mH2O 小集器罩中出气气体压力 为 p2 2 5mH2O 则两者气压差为 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 22 mH2O 21 1 5ppp 故水封罐中该收气管的水封深度差为 1 5 mH2O 沼气柜压力 p400mmH2O 取 为 0 4 mmH2O 则在忽略沼气管路压力损失时 水封罐所需最大水封为 H0 2 1 mH2O 2 pp 取水封罐总高度为 H 2 5m 水封罐直径 1800 mm 设进气管 DN100 钢四根 出气管 DN150 钢一根 进水管 DN52 钢一根 放空管 DN50 钢一根 并设液面计 10 气水分离器 气水分离器起到对沼气干燥作用 选用 500mm H1800mm 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 11 沼气柜容积确定 日产沼气量 22842m3 则沼气柜容积应为平时产气量的 3h 体积来确定 即 3 3 3 2855 24 22842 m 选用 500钢板水槽内导轨湿式贮气柜 6 个 C 1416A 3 m 5 65 6 集水池集水池 5 6 15 6 1 集水池容积的确定集水池容积的确定 由于废水是高低浓度混合排放的 考虑采用四台泵 10min 流量来作为 集水池的容积 3 3344 10 6024 12000 mQTV 取集水池深 5 5 米 面积 A 61m2 取集水池为正方形 长宽为 8m 5 6 25 6 2 潜污泵潜污泵 集水池内设置潜污泵型号为 600QW3750 17 250 设置五台这种潜污泵 四用一 备 水泵参数 型号 600QW3750 17 250 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 23 流量 3750m3 h 扬程 17m 转速 740r min 功率 250kw 效率 86 77 出口直径 mm 重量 4690kg 由于要设置潜污泵 这种泵的基座尺寸为 1 3m 1 2m 要设置五台 5 6 35 6 3 搅拌机搅拌机 由于高低浓度废水在这里汇水 为保证水质均匀 不对后续工艺造成影响 故设两 台搅拌机 选配 2 台潜水搅拌机 单台设备的功率为 0 85KW 叶轮直径为 260mm 叶 轮转速为 740r min 5 6 45 6 4 集水池总高的确定集水池总高的确定 取超高 0 3m 集水池总高为 5 8m 由于集水池是高低浓度废水混合的构筑物 低浓度废水以 1 2m 的标高从场外进入 为了经济原因 集水池建于地下 1 2m 处这是为了保证水 不回流 故而池高变成 5 8 1 2 7 0m 5 6 55 6 5 进水出水管确定进水出水管确定 此处水进行汇流 出水管应增大管径 流量为 12000m3 l 采用铸铁管 管径为 D 450MM v 0 88 1000i 2 46 5 75 7 接触氧化池接触氧化池 5 7 15 7 1 设计说明设计说明 废水经 UASB 厌氧处理后还不能达到国家排放标准 尚需进行深度处理 由于废 水中的 COD 浓度还比较高 必须通过好氧生物降解废水中的有机物 为保证好氧处 理效果 采用生物接触氧化工艺 在生物接触氧化系统中设有半软性填料 通过微 孔曝气器曝气充氧培养微生物 废水与长满生物膜的填料相接触 大部微生物以生 物膜的形式固定在填料上 部分悬浮生长在水中 在曝气冲刷作用下 老的生物膜 不断脱落 新的生物膜不断生长 促进生物膜的新陈代谢 填料上的有机物以废水 中的有机物为食物 分解为 CO2和 H2O 从而降低了废水中的有机物浓度 使废水得 到净化 生物接触氧化工艺是近年来国家推荐广泛使用的工艺 它具有以下特点 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 24 由于填料比表面积大 池内单位容积的生物固体量较高 因此具有较高的容 积负荷 由于接触氧化池内生物固体量多 水流属于完全混合型 对水质水量的骤变 有较强的适应能力 当容积负荷较高时 其 F M 比可以保持在一定水平 污泥产量低 而且大多 为脱落的生物膜 易脱水处理 不需要污泥回流 其基本构造见图 5 5 所示 1 2 4 3 H m 1 h3h h1 1 进水管 2 出水管 3 进气管 4 填料 图图 5 5 5 5 生物接触氧化池基本构造图生物接触氧化池基本构造图 5 7 25 7 2 参数选取参数选取 1 设计流量 Q 12000m3 d BOD 进水水质 225 mg L 出水水质 20 mg L 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 1000 1500gBOD m3 d 给排水设计手册第 5 册 污水在氧化池内的有效接触时间一般为 1 2 3 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 150 300mg L 接触氧化池中的溶解氧含量一般应维持在 2 5 3 5 mg L 气水比为 15 20 1 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 25 接触氧化池每格的面积一般不大于 25m2 为保证布水布气均匀 5 7 35 7 3 设计计算设计计算 1 接触氧化池有效容积 取容积负荷 M 1200g m3 d 接触时间 t 2h 3 2050 at Q LL Vm M 2 接触氧化池面积 取接触氧化填料层总高度 H 3m 则接触氧化池总面积 2 683 3 V Fm H 设 3 座池子单池 2 1 227 8 F Fm n 3 接触氧化池格数 设 n 10 则每格接触氧化池面积 取 f 23 1 22 1 22 7825 F fmm n 2 m 每格接触氧化池尺寸为 5 5 4 2m 4 校核接触时间 在 1 2 3 0h 范围内1 39 nfH th Q 5 接触氧化池总高度 取 h1 0 6m h2 0 5m h3 0 3m h4 1 5m 填料层数 m 3 层 则接触氧化池总高 度 H0 H h1 h2 m 1 h3 h4 6 2m 6 污水在池内的实际停留时间 01 2 59 nf Hh th Q 7 选用半软性填料 则填料总体积 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 26 3 693VnfHm 8 所需空气量 采用多孔管鼓风微孔曝气供氧 取气水比 D0 15m3 m3 则所需总空气 量 333 0 180000 7500 125 minDD Qmdmhm 每格需气量 3 0 1 250 D Dmh n 每格所需曝气头个数为 250 3 83 3 个 取 90 个 则选用 HWB 2 型 微孔曝气器 见表 5 4 所示 表表 5 5 4 4 HWBHWB 2 2 型微孔曝气器型微孔曝气器 型号 HWB 2 曝气量 m3 h 1 3 服务面积 m2 0 3 0 5氧利用率 20 25 动力效率 kgO2 kWh 4 6阻力 mmH2O 150 350 9 空气管路计算见附表一 空气管路布置方式 每格上一根主管 每根主管上 9 根支管 每根支管上布置 10 个 曝气头 两边各 5 个 选择一条从鼓风机房开始最远最长的管路作为计算管路 在空气流量变化处设 计算节点 统一编号后列表进行空气管道计算 计算结果见附表一 曝气头阻力损失为 5 88kPa 空气管道总阻力损失为 30 758 9 8301 430 301PakPa 曝气系统空气压力总损失为 0 301 5 886 181kPa 为确保安全 取 9 8kPa 10 空压机的选定 空气扩散装置安装在距接触氧化池池底 0 2m 处 因此空压机所需压力为 P 6 2 0 2 9 8 58 8 kPa 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 27 空压机供气量 7500 m3 h 125 m3 min 根据所需压力和空气量决定采用 RD 130 罗茨风机四台 两用一备 见表 表表 5 5 5 5 RD 130ARD 130A 罗茨鼓风机罗茨鼓风机 口径 mm 125A 转速 r min 1750 供气压力 kPa 58 8 进口流量 m3 min 50 5 85 8 气浮池气浮池 5 8 15 8 1 设计说明设计说明 经生物接触氧化处理后的废水中尚含有大量脱落的生物膜 这些悬浮物质轻 细小 难于沉淀 因此决定此次生化后续处理系统采用气浮系统进行废水深度处理 悬浮物质经过投加絮凝剂反应 形成较大的矾花后 气浮利用清水池中的溶气水 经过释放机产生大量的微小气泡 这些气泡在上升的过程中携带着水中的悬浮物一 同升至水面 形成浮渣 浮渣由刮渣机刮入污泥池 从而进行泥水分离 以保证废 水处理系统的平稳运行和平稳达标 5 8 25 8 2 参数选取参数选取 1 已知设计流量 Q 12000m3 d 500m3 h 0 139m3 s 2 接触上升流速 停留时间 60s 12 c Vmm s c t 3 气浮分离速度 溶器罐过流密度 2 s Vmm s 23 150mhmI 4 溶器罐压力 气浮池分离室停留时间 t 18min 由 25 3 5 3 43 10PkgfcmPa 于气浮池的设计资料太少 因此气浮池设计是参照 城市污水回用深度处理设施设 计计算书 进行计算的 5 8 35 8 3 设计计算设计计算 1 气浮池所需空气量 4950 ge QQR aL h 试验条件下回流比取 15 试验条件下的释气量取 60 R e a 3 L m 水温校正系数 1 1 1 3 取 1 1 2 所需空气机额定气量 为安全系数 在 1 2 1 5 之间 取 1 2 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 28 3 0 10 min 60 1000 g g Q Qm 选用 Z 0 10 7 D1型空压机 3 加压溶气所需水量 3 72 3 736 g p T Q Qmh PK 选定的溶气压力 P 52 3 43 10 3 5 Pakgfcm 即 溶解度系数 取 溶气效率 取 80 T K 2 3 32 10 实际回流比 5 14 500 3 72 Q Q R p 4 压力容气罐 选用两座 4 2 0 55 p d Q Dm I 选用标准填料 0 6m 则实际过流密度 d D 32 127 9 p Q Imh m F 5 接触室尺寸 气浮池个数 N 2 单室表面积 2 2 6 6 p c c QQ Am V 令池宽 则接触室长度mBc2 2 3 c c c A Lm B 接触室出口断面高 mLH c 3 2 接触室气水接触水深 取 60 0 0120 72 ccc Ht Vm 0 8 c Hm 接触室总水深mHHH cc 8 338 0 2 6 分离室表面积 3 2 39 7 p s s QQ Am V 令池宽 则分离室长度mBs0 4 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 29 10 0 s s s A Lm B 分离室总水深2 16 ss HV tm 7 气浮池容积 3 110 8 ccss WA HA Hm 8 时间校核 接触室气水接触时间 符合要求66 760 c c c H ts V 气浮池总停留时间 60 23 2min 2 p W T QQ 第六章第六章 污水厂污泥处理与处置污水厂污泥处理与处置 6 16 1 污泥量的确定与计算污泥量的确定与计算 黄酒污水处理过程产生的污泥来自以下几部分 竖流式沉淀池 含水率 98 dmQ 72 3 1 UASB 反应器 由于含水率 98 污泥的密度近似 3 2 4568 4 228 4 10001 0 98 Qmd 于谁的密度 气浮池 由于气浮池泥量较少 设计集泥井及浓缩池时可以忽略这部分泥量 总污泥量 3 12 300 4 QQQmd 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 30 6 26