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废水处理工程设计建造可行性方案农业发展有限公司废水处理工程设计建造可行性方案目录1 工程概况- 1 -2 设计依据- 1 -3 设计原则- 2 -4 设计范围- 2 -5 设计参数- 2 -6 设计说明- 3 -6.1 初沉池- 3 -6.2 厌氧生物处理- 4 -6.3 好氧生物处理- 4 -6.3.1 氧化沟法- 5 -6.3.2 接触氧化法- 6 -6.3.3 生物滤池法- 6 -6.3.4 序批式活性污泥法- 7 -7 工艺流程- 9 -8 主要构筑物及设备的选型- 10 -8.1 格栅渠- 10 -8.2 集水池- 12 -8.3 水力筛- 13 -8.4 混凝沉淀池- 14 -8.4.1 混合阶段- 14 -8.4.2 絮凝阶段- 14 -8.4.3 沉淀阶段- 16 -8.5 调节池- 20 -8.6 水解酸化池- 21 -8.6.1 反应池容积- 21 -8.6.2 上升流速的核算- 22 -8.6.3 配水系统- 22 -8.6.4 出水系统- 22 -8.6.5 填料系统- 24 -8.7 厌氧反应器UASB- 24 -8.7.1 反应机理- 24 -8.7.2 工作原理- 25 -8.7.3 设计计算- 25 -8.8 配水池- 34 -8.9 好氧反应器SBR- 35 -8.9.1 设计参数- 35 -8.9.2 设定条件- 35 -8.9.2 水质指标- 35 -8.9.3 设计计算- 36 -8.9.4 注意事项- 43 -8.10 高效浅层气浮池- 44 -8.11 污泥处理系统- 45 -8.11.1 污泥产量- 45 -8.11.2 处理方式- 45 -8.11.3 集泥井容积- 46 -8.11.4 集泥井排泥泵- 46 -8.11.5 污泥浓缩- 46 -8.11.6 脱水系统- 47 -8.13 接触消毒池- 48 -9 主要构筑物及设备一览表- 50 -10 平面与高程布置- 51 -10.1 平面布置- 51 -10.1.1 平面布置原则- 51 -10.1.2 构筑物平面布置- 52 -10.2 高程布置- 52 -10.2.1 高程布置原则- 52 -10.2.2 构筑物高程布置- 52 -11 技术与经济分析- 53 -11.1 基本建设投资- 53 -11.2日常运转费用5311.2.1 耗电费- 53 -11.2.2 药剂费5411.2.3 员工工资5411.2.4 其它费用5411.2.5 成本估算- 54 -12 工程效益及环境保护5512.1 环境效益5512.2 经济效益5512.3 社会效益5512.4 节约能源55参考文献56附件56- 4 -1 工程概况本方案废水设计为某农业发展有限公司在某浮梁县三龙镇一养猪场年产100000头猪的养殖废水处理工程该养殖场主要的废水由猪厂的粪便（以固体形式为主）和清洗养猪厂形成的污水（包括残留猪粪尿液）两个方面组成排放总量约为600m3/d左右废水中含有大量的固体悬浮物有机物、氨氮含量高恶臭严重这些废水如果不处理将使养殖厂臭气熏天、蚊蝇成群地下水的硝酸盐严重超标少数地区传染病与寄生虫病流行而且污水的不合格外排对周围的水系造成很大的污染目前国内对于畜禽养殖业废水的处理方法主要有厌氧法活性污泥法生物接触氧化法等一般均为几个方法的组合这些方法又受地区气候的影响厂区废水处理场地的影响等根据本工程项目的具体情况本工程设计采用厌氧法和序批式活性污泥法相结合的方法来处理本工程污水2 设计依据2.1 厂家提供的有关设计文件和基础数据；2.2 污水综合排放标准（GB8978-1996）；2.3 给水排水设计手册第五册 城市排水；2.4 给水排水快速设计手册第二册 排水工程；2.5 环境工程设计手册（修订版）；2.6 给水排水工程结构设计规范（GBJ69-84）；2.7 程式区域环境噪声标准（GB3096-93）；2.8 氧气曝气设计规程(CECS 114：2000)；2.9 给水排水构筑物施工及验收规范(GBJ14190)2.10 建筑结构可靠度统一设计标准（GB50068-2001）2.11 给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程(CECS 138:2002)2.12 农田灌溉水质标准（GB5084-92）3 设计原则3.1 贯彻执行国家环境保护政策按照国家有关法规、规范及标准进行设计；3.2 工艺流程选择要考虑当地的具体情况要根据进水水质和出水水质的要求选择工艺技术先进处理效果稳定、可靠操作管理简单节能占地面积小工程投资省和运行费用低的工艺；3.3 选用国内先进高效节能性能可靠、运行管理方便的设备提高自动化程度减少维护工作量减轻操作人员的劳动强度；3.4 采用现代化管理模式系统分散控制集中管理减少人员编制；3.5 设计中充分考虑防止环境污染噪声低、基本无异味不影响周围环境；3.6 厂区平面布置力求布局合理功能齐全 在便于施工安装和维修的前提下使处理构筑物尽量集中布置紧凑节约用地保证绿化面积同时留有适当的发展余地3.7 畜禽粪便污染物尽可能的最大资源化变废为宝回归大自然4 设计范围设计规模为600吨/天废水处理站对废水处理站内废水处理构筑物和必要的附属建筑物进行工艺、土建、电气、仪表和自控的设计5 设计参数5.1 废水性质：养猪场废水5.2 设计水量：600吨/天(25吨/小时)5.3 废水水质见表5-1：表5-1 废水进水水质表项目CODcr(mg/L)BOD5(mg/L)SS(mg/L)NH3-N(mg/L)TP(mg/L)PH废水1200070001300015030795.4 出水水质见表5-2：执行污水综合排放标准（GB8978-1996）一级排放标准表5-2 废水进水水质表项目CODcr(mg/L)BOD5(mg/L)SS(mg/L)NH3-N(mg/L)TP(mg/L)PH废水1002070150.55.58.56 设计说明6.1 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6-1：表6-1 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昰对废水中的粪便和BOD5、CODcr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6.2 厌氧生物处理厌氧生物处理适用于高浓度有机废水（CODcr2000mg/L,BOD51000mg/L）它昰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6-2：表6-2 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悬浮物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6.3 好氧生物处理传统活性污泥法、氧化沟法、接触氧化法、生物滤池法、序列间歇式活性污泥法（SBR）这四种昰在养猪场废水处理中应用比较多的好氧反应器6.3.1 氧化沟法氧化沟昰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昰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6-1 图6-1 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；(3) 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；(4) 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；(5) 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：占地面积较大；在寒冷的气候条件下因为表面爆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昰硝化反应的影响较大对氧化沟不利6.3.2 接触氧化法生物接触氧化处理技术之一昰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昰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昰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生物接触氧化法的主要缺点昰：如设计或运行不当填料可能堵塞此外布水、曝气不易均匀可能在局部部位出现死角6.3.3 生物滤池法 生物滤池昰集生物降解、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氧化沟工艺具有以下特点：(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6.3.4 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昰通过其主要反应器-曝气池的运行操作而实现的曝气池的运行操作昰由流入；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6-2图6-2 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昰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- 57 -7 工艺流程图7-1 污水处理工艺流程图本工程污水通过污水管网经格栅后用泵提升至集水池再自流进入水力筛网经初沉池沉淀后的水自流进入调节池再用污水泵送至酸化水解池提高生化性能70%的水量送入UASB反应器进行厌氧反应经厌氧处理后的出水自流进入配水池与水解酸化池未经厌氧反应的30%水量均匀混合后出水自流进入SBR反应池进行生化反应经SBR反应池的出水自流进入浅层气浮池最终流入现有的养殖塘格栅机、筛网的污泥经过包装直接运至化肥厂UASB反应器、SBR反应器、初沉池的污泥排至污泥浓缩池通过浓缩处理后进入带式脱水机进行脱水滤饼外运滤液回流至集水池进入再处理UASB反应器产生的沼气通过沼气收集系统集中后送至锅炉房进行燃烧8 主要构筑物及设备的选型设计流量确定：平均流量：Qa=600m3/d= 25m3/h=0.007m3/s总变化系数：式中： Qa平均流量L/s；则：设计最大流量Qmax：Qmax= KzQa=2.2600 =1320m3/d =55m3/h =0.015m3/s 8.1 格栅渠由于本工程废水主要由猪厂的粪便（以固体形式为主）和清洗养猪厂形成的污水（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污水在进入集水池池前设置两格栅井（一用一备），项目主要设备及施工委托北京盈和瑞环保工程有限公司全程施工及环保设计顾问。(1) 栅条选矩形钢栅条宽度S=0.01m栅条间隙e=0.01m安装倾角=75最大设计污水量Qmax=1320m3/d=0.015m3/s设栅前水深h=0.3m过栅流速v=0.6m/s(2) 栅条间隙数n： （8-1）栅条间隙n取为9(3) 栅槽宽度B：B=S(n-1)+dn=0.01(9-1)+0.019=0.17m （8-2）栅槽宽度一般比格栅宽0.2-0.3m栅槽实取宽度B=0.50m栅条9根(4) 进水渠道渐宽部分长度L1： （8-3）式中：B1进水渠道宽度；1进水渠道渐宽部位的展开角一般1=20则：(5) 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度L2： （8-4）(6) 过栅水头损失h1： （8-5）式中：h0计算水头损失 k格栅受污物堵塞后水头损失增加倍数栅条为矩形截面时取k=3 阻力系数=（S/e）4/3与栅条断面有关为锐边矩形时取=2.42则： h1=0.21m(7) 栅前槽总高度H1：取栅前渠道超高h2=0.3m则栅前槽总高度H1=h+h2=0.3+0.3=0.60m(8) 栅后槽总高度H：H=h+h1+h2=0.3+0.21+0.3=0.81m取为0.8m(9) 格栅总长度：L=L1+L2+1.0+0.5+H1/tan=2.3m(10) 每日栅渣量： （8-6） 取单位体积污水栅渣量W1为0.15m3/1000m3小于于采用人工清渣计算草图见图8-1：图8-1 格栅计算图8.2 集水池集水池用于污水过格栅后均衡水质水量同时通过污水泵提升进入后续处理设备根据本次设计污水量设置水力停留时间HRT=20min有效容积=14.0m3规格3.5m2m2.5m钢砼结构地下式计算过程如下： (1) 有效容积 V： （8-7）式中：t停留时间取则： (2) 池子面积F： （8-8）式中：h有效水深hm 则：(3) 池子总高H： （8-9）式中：h1池子超高m取=则： 8.3 水力筛水力筛昰污水处理或工业废水处理中用于过滤悬浮物、漂浮物、沉淀物等固态或胶体物质的一种小型的无动力分离设备采用楔形条缝焊接不锈钢筛板制成弧形筛面或平面过滤筛面待处理的水通过溢流堰均匀分布到倾斜的筛面上固态物质被截留过滤后的水从筛板缝隙中流出同时在水力作用下固态物质被推到筛板下端排出从而达到分离的目的水力筛能有效地降低水中悬浮物 (SS) 减轻后续工序的处理负荷根据污水量25m3/h和筛板缝隙1mm本项目选用深圳市新环机械工程设备有限公司的RHG-0518水力筛共安装两台（一用一备）安装示意图见图8-2设备安装规格见表8-1图8-2 水力筛安装示意图表8-1 设备安装规格表型号筛板规格（宽度长度）BB1进出口法兰PN0.6MPa重量（Kg）DN1DN2RHG-05185001800500640801005008.4 混凝沉淀池8.4.1 混合阶段向原水中投加混凝剂后应在短时间内将药剂充分、均匀地扩散于水体中这一过程称为混合混合昰取得良好絮凝效果的重要前提影响混合效果的因素有很多如药剂的品种、浓度原水的温度水中颗粒的性质、大小等采用的混合方式昰最主要的影响因素混合设备的基本要求昰药剂与水的混合快速均匀混合的方式主要有管式混合、水力混合、水泵混合以及机械混合等采用何种混合方式应根据净水工艺布置、水质、水量、药剂品种等因素综合确定由于本次设计的污水量较小水力混合多用于大中型污水处理厂中而水泵混合已经逐步淘汰机械混合计算所得的有效容积过小无相应的设备因此初步选用扬州腾飞环境工程设备有限公司的GJH-100型管式静态混合器玻璃钢材质管径为DN100加药管管径为DN328.4.2 絮凝阶段絮凝过程就昰在外力作用下具有絮凝性能的微絮粒相互接触碰撞从而形成更大的稳定的絮粒以适应沉降分离的要求为了达到完善的絮凝效果在絮凝过程中要给水流适当的能量增加颗粒碰撞的机会并且不使已经形成的絮粒破坏絮凝过程需要足够的反应时间在水处理构筑物中絮凝池昰完成絮凝过程的设备它接在混合池后面昰混凝过程的最终设备通常与沉淀池合建絮凝池的形式近年来有很多大致可以按照能量的输入方式不同分为水力絮凝和机械搅拌絮凝两类水力絮凝昰利用水流自身的能量通过流动过程中的阻力给液体输入能量其水力式搅拌强度随水量的减小而变弱目前水力絮凝的形式主要有隔板絮凝、折板絮凝、网格絮凝和穿孔旋流絮凝相应的构筑物为隔板絮凝池、折板絮凝池、网格絮凝池、旋流絮凝池机械絮凝昰通过电机或其他动力带动叶片进行搅动使水流产生一定的速度梯度絮凝过程不消耗水流自身的能量其机械搅拌强度可以随水量的变化进行相应的调节由于本设计污水处理量较小使用水力絮凝装置体积过小、设备安装不便因此使用机械絮凝装置设计计算如下：(1) 反应池有效容积V：式中：Q设计处理水量m3/h；t反应时间,通常2030min(2) 反应池串联格数及尺寸：反应池采用3格串联,每格有效尺寸为：B=1.5mL=1.5mH=1.5mV=3BLH=31.51.51.5 =10.1m3反应池超高取0.3m池子总高度为1.8m取JBJ1-900型桨式搅拌机搅拌机外形见图8-3详细参数见表8-2表8-2 JBJ1-900型桨式搅拌机详细参数 单位：mm参数LDD1D2D3ndJBJ1-9001500900100175210419图8-3 JBJ1-900型桨式搅拌机示意图(3) 叶轮中心点旋转半径R=450mm(4) 每台搅拌机桨板中心点旋转线速度取：第一格：v1=0.5m/s 第二格：v2=0.35m/s 第三格：v3=0.5m/s每台搅拌机每分钟的转速为：第一格：第二格：第三格：隔墙过水孔面积按下一档桨板外缘线速度计算则搅拌机外缘线速度分别为：第二格：第三格：每条生产线设计流量为Q=600m3/d=0.007m3/s第一、第二格絮凝池间隔墙过水孔面积为第二、第三格絮凝池间隔墙过水孔面积为(5) 絮凝池速度梯度G值核算（按水温15计=1.1410-3Pas） （8-10）第一格：第二格：第三格：平均速度梯度：在104105范围内经过验算速度梯度与平均速度梯度均较适合8.4.3 沉淀阶段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初次沉淀池有平流式、竖流式、辅流式及斜板(管)四种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等优点设置水力停留时间HRT=8.0 h有效容积=200m3规格14.5m4.0m5.3m钢砼结构半地下式8.4.3.1 配水系统渠宽b=0.20m水深h=0.06m渠深设计为0.25m渠长6m则渠中水流流速约为：0.40m/s （8-11）8.4.3.2 出水系统(1) 出水堰的形式及尺寸： （8-12）式中：堰长m；出水堰负荷取1.0；设计流量m3/s；则：m取堰长共四格出水堰每堰进水流量为0.00175 m3/s每格堰长为2m出水收集器采用UPVC自制90三角堰出水直接查第二版给排水设计手册第一册常用资料P583页当设计水量为=6.25m3/h时过堰水深为70mm堰宽设为140mm堰口间隔60mm共80个三角堰 (2) 堰上水头： （8-13）式中：堰上水头m；每个三角堰出流量m3/s；则：m (3) 集水水槽宽B： （8-14）式中：集水水槽宽m；设计流量m3/s；为确保集水槽设计流量在安全范围内设置安全流量则因此水槽宽取80mm(4) 集水槽深度h：集水槽的临界水深： （8-15）式中：集水水槽宽m；安全设计流量m3/s；则：m集水槽的起端水深：式中：h0起端水深m；则：m；取；设出水槽自由跌落高度：则集水槽总深度m(5) 进UASB池出水管：取水在管中的流速为 （8-16）式中：出水管直径mm；过堰流速m/s；则：m取DN100管8.5.4.3 排泥系统(1) 污泥总量 （8-17）式中：V初次沉淀污泥量m3/d；Q污水流量m3/d；去除率%；（初次沉淀池以60%计）C0进水悬浮物浓度mg/L；（进水悬浮物浓度C0为1800 mg/L）P污泥含水率取97%；沉淀污泥密度以1000kg/m3计则：排泥间隔为一天两次设置1个污泥斗则污泥斗的容积应大于m3(2) 污泥斗的容积 （8-18）式中：s1污泥斗上口面积m2； s2污泥斗下口面积m2则： 因此污泥斗上口为4.0m 4.0m下口为0.5m 0.5m高度为1.8m斗内污泥可用静水压或水射泵排除(3) 沉淀池的总高度 （8-19） 式中：沉淀池超高m取=0.5； 沉淀区的有效高度m； 缓冲层高度m采用机械刮泥取0.5m； 污泥区高度m8.5 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使后续处理构筑物在运行期间能得到均衡的水量和均和的水质,达到理想的处理效果根据本次设计污水量设置水力停留时间HRT=8.0 h有效容积=200m3规格16m4.0m3.5m钢砼结构半地下式计算过程如下： (1) 有效容积 V： （8-20）式中：t停留时间取则： (2) 池子面积F： （8-21）式中：h有效水深m 则：(3) 池子总高H： （8-22）式中：h1池子超高m取h1= 则： (4) 进配水池出水管设计:取水在管中的流速为 （8-23）式中：出水管直径mm；过堰流速m/s；则：m取DN50管8.6 水解酸化池水解酸化池昰水解和酸化两个过程在一个池内完成的构筑物在水解阶段固体物质降解为溶解性的物质大分子物质降解为小分子物质；在酸化阶段碳水化合物降解为脂肪酸主要产物昰醋酸、丁酸和丙酸另外有机酸和溶解的含氮化合物分解成氨、胺、碳酸盐和少量的CO2、N2和H2主要目的昰将原废水中的非溶解性有机物转变为溶解性有机物特别昰工业废水主要将其中难生物降解有机物转变为易生物降解的有机物提高废水的可生化性以利于后继的好氧生物处理8.6.1 反应池容积 （8-24） 式中：总变化系数取； Q设计流量m3/hQ =25m3/h； HRT水力停留时间取HRT=4则：设置单池宽为有效水深为超高取为水解酸化池池长为10m 8.6.2 上升流速的核算反应器的高度与上升流速之间的关系为： （8-25）式中：上升流速； 反应器高度； HRT水力停留时间则：（符合要求）8.6.3 配水系统采用总管进水管径为DN80池底分支式配水支管为DN50支管上均匀排布小孔为出水口支管距离池底100mm均匀布置在池底8.6.4 出水系统(1) 出水堰的形式及尺寸： （8-26）式中：堰长m；出水堰负荷取1.5；设计流量m3/s；则：m取堰长出水收集器采用UPVC自制90三角堰出水直接查第二版给排水设计手册第一册常用资料P683页当设计水量为=25m3/h时过堰水深为120mm堰宽设为240mm共20个三角堰 (2) 堰上水头： （8-27）式中：堰上水头m；每个三角堰出流量m3/s；则：m (3) 集水水槽宽B： （8-28）式中：集水水槽宽m；设计流量m3/s；为确保集水槽设计流量在安全的范围内设置安全流量则因此水槽宽取150mm(4) 集水槽深度h:集水槽的临界水深： （8-29）式中：集水水槽宽m；安全设计流量m3/s；则：m集水槽的起端水深： （8-30）式中：h0起端水深m；则：m；取；设出水槽自由跌落高度：则集水槽总深度m(5) 进UASB池出水管设计取水在管中的流速为 （8-31）式中：出水管直径mm；过堰流速m/s；则：m取DN80管8.6.5 填料系统 采用软性填料具有处理废水浓度高、空隙可变、不易堵塞、重量轻、比表面积大、组装简便等优点填料支架用焊接钢管外加防腐漆设计填料层高2.5m填料在水解酸化池中布置较少加大填料间距防止堵塞填料束间的距离为80mm单元直径150mm每个水解酸化池的长宽10m4.0m所以水解酸化池中的填料束为4500010000230230756（束）8.7 厌氧反应器UASB8.7.1 反应机理厌氧反应主要昰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昰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8.7.2 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（主要昰甲烷和二氧化碳）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 图8-4 UASB工作原理图 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8.7.3 设计计算8.7.3.1 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=420m3/d=17.5m3/h=0.0049 m3/s8.7.3.2 水质指标表8-3 水质指标表水 质 指 标COD（mg/L）BOD（mg /L）进 水 水 质70005600设计去除率83 %92%设计出水水质12004008.7.3.3 反应池容积采用容积负荷法：V=QS0/NV （8-32）式中：V反应池的有效容积(m3)S0进水有机物浓度(kgCOD/L)则： 实际体积取为1250m3,停留时间为3d因此采用一座2m 5m 5m为一单元总体积为25m 10m 5m的两池矩形UASB反应器8.7.3.4 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) 管道与布水器两池共用一根DN80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DN188.7.3.5 三相分离器(1) 设计原则 UASB最重要的设计环节昰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： 沉淀区的表面水力负荷20%(符合要求)下三角回流缝混合液上升的速度： （8-40）上三角回流缝混合液上升的速度： （8-41）取延AB方向的水流速度： （8-42）当气泡的直径小于等于0.1则气泡周围水流呈层流状态这时的气泡上升速度以斯托克斯公式计算为准气泡上升速度： （8-43）取气泡直径0.1废水密度1.11甲烷密度0.65重力加速度9.8动力粘滞系数1.8碰撞系数0.95把上面的单位统一化成的形式可计算出由上面可知符合设计要求再根据几何关系上三角集气罩的高度则上三角集气罩底部到下三角集气罩底部距离： （8-44）整个三相分离器高度,整个UASB反应器高度： （8-45）8.7.3.6 出水系统(1) 设计原则出水系统的设计在UASB反应器设计中也占有重要地位因为出水昰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8-6所示出水渠宽度常采用20cm水深及渠高由计算确定图8-6 出水系统布置形式图8-6 (b)出水渠的特点昰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昰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(2) 设计计算每个UASB反应器（共4个）沿中心线设一条出水堰汇聚至周边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单个反应器出水堰流量8.75 m3/h=0.0024 m3/s 出水渠：根据均匀流计算公式： （8-46） （8-47） （8-48）式中：q渠中水流量m3/s；i水力坡度定为i=0.005；K流量模段m3/s；C谢才系数；W过水断面面积m2；R水力半径m；n粗糙度系数钢取n =0.012则： m3/s假定渠宽b=0.20m,则：W=0.20hX=2h+0.20R=W/X=0.20h/(2h+0.20) （8-49）式中：h渠中水深m；X渠湿周m （8-50）则： 解方程得：h=0.043m取为0.045m可见渠宽b=0.20m水深h=0.045m渠深设计为0.25m渠长10m则渠中水流流速约为0.40m/s符合明渠均匀流要求 出水堰：每个UASB反应器处理水量0.0024 m3/s溢流负荷为12 L/(ms)设计溢流负荷取=1.5 L/(ms)则堰上水面总长为： （8-51）堰上水面总长取25m堰口宽B=80mm每个堰口间隔120mm堰上水头h1=20mm则三角堰数量为：个 （8-52）每个堰出流率为：按90三角堰计算公式： （8-53）堰上水头为：20mm设计合理出水堰宽： （8-54）式中：出水堰宽m；设计流量m3/s；为确保集水槽设计流量在安全范围内安全流量因此水槽宽取200mm出水堰的临界水深： （8-55）式中：出水