某禽类屠宰加工企业废水处理工艺设计wh.docx

南京工程学院课程设计说明书（论文） 成绩 南京工程学院 课程设计说明书（论文）题 目：某禽类屠宰加工企业废水处理工艺设计课 程 名 称： 水污染控制工程 院（系、部）： 专 业： 班 级： 学 号： ooooooooo 姓 名： oo 起 止 日 期： 2013-5-27 2013-6-7 指 导 教 师： 李红艺 目录前言1第1章 概论21.1设计任务21.1.2设计依据21.2设计要求31.3设计内容与原则31.4 水质要求3第2章 水质特性及水量42.1废水危害及来源42.1.1 废水的危害42.1.2废水的来源42.2废物组成5第3章 屠宰废水处理工艺流程63.1处理工艺流程63.2工艺设计说明63.3 处理效果预测表7第4章 主要设备计算与选型84.1 格栅84.2 气浮除油池84.3配水井设计104.3.1配水井设计要求104.4 UASB反应器设计104.5 SBR反应器的设计114.5.1 设计说明114.5.2 SBR反应器的设计计算13第五章 设计心得17前言屠宰业是我国出口创汇和保障供给的支柱产业，屠宰废水来自畜牧、禽类、鱼类宰杀加工，是我国最大的有机污染源之一。我国大部分城市已基本上实现了禽畜的顶点集中屠宰，据调查，屠宰废水的排放量约占全国工业废水排放量的6%，随着经济的发展和人民生活水平的提高，肉类食品加工工业将会有更大的发展，屠宰废水的污染还有不断加剧的趋势。屠宰废水主要来自猪禽类屠宰和加工环节，水量大、颜色深、有机物浓度高。废水中含有大量血液、油脂、碎肉、粪便和毛发，并带有难闻的臭味，含有高浓度的有机质而不易降解，处理难度大，环境污染严重。一般屠宰废水的水质具有如下特点：屠宰废水一般呈红褐色，有难闻的腥臭味，其中含有大量的血污、油脂质、毛、肉屑、骨屑、内脏杂物、未消化的食物、粪便等污物，固体悬浮物含量高。屠宰废水有机含量高，可生化性好，其中高浓度有机质不易降解，处理难度较大，屠宰废水中的营养物主要是氮、磷，其中氮主要以有机物或铵盐形式存在，而磷主要以磷酸盐的形式存在。从国内外屠宰类废水的处理工艺及各自的优缺点入手，针对屠宰废水含油量高、高碳磷比和高碳氮比等特点，可以知道，屠宰废水最经济有效的处理方法应以生物法处理为主，辅助以必要的物理、化学等预处理方法，这样不仅达到预期处理效果和预防水体富营养化，而且还能产生清洁能源沼气，节约能源。所以厌氧法好氧处理高浓度有机废水是将来研究的重要方向。第1章 概论1.1设计任务屠宰废水厂的废水流量840m3/d, 废水水质：COD=3000mg /L;SS=900mg/L;BOD5=500mg/L;动植物油：800mg/L . 要求出水达肉类加工工业水污染物排放标准一级标准。即BOD530mg/L ,COD120mg/L,SS70mg/L,动植物油20mg/L.经分析知该处理水属易生物降解又无明显毒性的废水，可采用两级生物处理以使出水达标。一级处理主要采用物理法，用来去除水中的悬浮物和无机物。二级处理主 要采用生物法，包括厌氧生物处理法中的UASB法和好氧生物处理法中的SBR法，可有效去除水中的BOD、COD。整个工艺具有投资少，处理效果好，工艺简单，占地面积少，运行稳定，能耗少的特点设计进出水水质如表1.1项目COD(mg/L)BOD(mg/L)ss(mg/L)动植物(mg/L)进水水质3000500900800出水水质（）1002070151.1.2设计依据1高俊发.污水处理厂工艺设计手册M.昆明:化学工业出版社,2003年：9122黄明荣.水污染治理工程M.北京:高等教育出版社,2002年:33-363张自杰.排水工程M.北京:中国建筑工业出版社,2001年:66691.2设计要求（1）必须确保污水厂处理后达到排放标准；（2）污水处理厂采用的各项设计参数必须可靠。在设计中一定要遵守现行的设计规范，保证必要的安全系数。对新工艺、新技术、新结构的采用积极慎重的态度；（3）污水处理厂设计必须符合经济的要求；（4）污水厂设计应当力求技术合理。在经济合理的原则下，必须根据需要，尽可能采用先进的工艺、机械和自控技术，但要确保安全可靠；（5）污水厂设计必须考虑安全运行条件；（6）污水厂的设计条件在经济条件允许的情况下，场内布局、构筑物外观、环境及卫生等可以适当注意美观和绿化。1.3设计内容与原则1.查阅相关资料，由给定的进出水的水质参数，确定废水处理的工艺路线。该工艺处理方案须能保证出水水质达到要求，同时又经济可行。2.根据设计手册，计算出工艺流程中一套主要处理设施的尺寸及相关数据。3.根据设计计算数据，绘制出设计详图。4.同时绘制出废水处理的工艺流程图。5编辑设计说明书：设计说明书包括封面、目录、正文（包括工艺原理、结构、工艺特点、该工艺的实际应用、设计计算、设备详图、设计总结等）、参考文献。要求文字通顺、内容正确完整，装订成册，杜绝图标的抄袭。6.图纸要求：A3纸张打印。在确保污水处理效果的同时，还要合理安排水资源的综合利用，节约用地，节约劳动力。同时应当合理设计、合理布局，做到技术可行、运行可靠、经济合理。1.4 水质要求设计进出水水质如表1.1项目COD(mg/L)BOD(mg/L)ss(mg/L)动植物(mg/L)进水水质3000500900800出水水质（）100207015该屠宰废水厂的废水流量为840m3/d, 废水水质：COD=3000mg /L;SS=900mg/L;BOD5=500mg/L;动植物油：800mg/L . 要求出水达肉类加工工业水污染物排放标准一级标准。即BOD530mg/L ,COD120mg/L,SS70mg/L,动植物油20mg/L.经分析知该处理水属易生物降解又无明显毒性的废水，可采用两级生物处理以使出水达标。一级处理主要采用物理法，用来去除水中的悬浮物和无机物。二级处理主要采用生物法，包括厌氧生物处理法中的UASB法和好氧生物处理法中的SBR法，可有效去除水中的BOD、COD。整个工艺具有投资少，处理效果好，工艺简单，占地面积少，运行稳定，能耗少的特点。第2章 水质特性及水量2.1废水危害及来源2.1.1 废水的危害宰猪经过放血、开膛分解、内脏清洗等工艺，屠宰工程中排放的废水含有大量的血污、油脂、毛、内脏杂物、未消化的食物及粪便等污物，并带有令人不适的血红色及血腥味，而且还含有大肠菌、粪便链球菌等危害人体健康的致病菌。这些废水具有浓度变化大、有机物含量高等特点，直接排入环境将严重污染水体。2.1.2废水的来源废水来源主要包括：.屠宰前冲洗牲畜的废水.烫毛、清洗胴体废水.清洗内脏废水.冲洗车间地面、器具废水.冲洗圈栏废水，屠宰过程排放的废水中血污染最为严重，通常放出的血均回收利用，既减少处理负荷又增加收入。2.2废物组成屠宰废水中还含有大量的冲洗水和其它废水。水中所含物质以可沉淀物居多，如猪尿粪、泥砂等。污水组成如下表：表2.1屠宰废水组成污染物类别污染物种类处理简述气相臭气、沼气、CO2等水封、从下水道排放，水管排空液相肉渣、内脏、粪便、畜毛等难降解物，砂粒分离，厌氧分解，格栅分离，沉淀固相可降解有机物，氮、磷等，油脂其它悬浮物生化分解，细菌利用，重力分离（隔油），过滤吸附第3章 屠宰废水处理工艺流程3.1处理工艺流程 屠宰废水中的有机物主要为蛋白质和脂肪，该类物质属大分子长链有机物，难以被一般的好氧菌直接利用，在其生物降解过程中，一般先通过酶的作用分解成氨基酸、碳水化合物等小分子有机物后方可被好氧菌直接利用，因此可采用上流厌氧污泥反应床法。工艺流程采用预处理-厌氧-好氧生化工艺。屠宰废水的预处理是整个系统能否有效运行的关键。屠宰废水中固体悬浮物（SS）900mg/L,该类悬浮物属易腐化的有机物，必须及时拦截，一方面可防止后续管道设备的堵塞，另一方面及时清理可避免悬浮固体有机质腐化溶入废水中而成为溶解性有机质，导致废水COD、BOD5浓度提高。屠宰废水包括含有大量猪粪、未消化饲料的圈栏冲洗水和一般屠宰废水两大类预处理段采用人工格栅、机械格栅、气浮除油池的方式，好氧段采用目前国际领先的、适用于屠宰废水的一种低投资、节能、运转费低、去除率高的UASB反应池和SBR反应池。本设计采用UASB+SBA反应工艺流程，出水水质可达到相关规定的标准。污泥脱水间 浓缩池格栅调节池UASBBBSBR隔油池气浮池配水井消毒泥饼外运回收沼气鼓风机进水出水屠宰废水处理工艺流程图3.2工艺设计说明废水经粗格栅后去除较大悬浮固体和毛发等杂质后直接进入调节池调节水量稳定水流，然后经调节池进入隔油池，去除动植物油及一部分悬浮物。隔油池上层油还可以进行回收。高脂油污水进入气浮除油池除去浮于表面或悬浮的油，下层污水流入厌氧水解池(UASB)，在厌氧菌胞外酶的作用下，将大分子有机物水解酸化变成小分子，将大部分不溶性有机物降解为溶解性物质。然后泵入SBR反应池，SBR反应池水位到设定液位后射流曝气，使污水与活性污泥充分混合，保期结束待泥沉下后，上清液排放，2只SBR反应池交替运行。污泥积存到一定水位时，将泥排至污泥池。SBR生物反应器采用分步控制生化处理过程。以进气、曝气反应、沉降、出水和静置等5个阶段为一个运行周期，给系统化处理提供最佳条件。SBR生化系统具有完全混合特点的推流式反应器，又是一个理想状态的二沉池，此外，SBR系统污泥沉降性能较好，污泥增值和产泥量均较小。特别适用于生化性好且水量不大的废水，从SBR出来的水可达标排放。3.2 处理效果预测表处理单元指标 CODCr BOD5SS动植物油进水渠道机械粗格栅 进水(mg/l)3000500900800 出水(mg/l)300050081000100平流式隔油池 进水(mg/l)3000500810800 出水(mg/l)3000500324008460气浮池 进水(mg/l)3000500324128 出水(mg/l)270035064.810308090UASB 进水(mg/l)270035064.812.8 出水(mg/l)27010558.329070100SBR 进水(mg/l)27010558.3212.8 出水(mg/l)2710.558.32909000第4章 主要设备计算与选型本次我主要选择的是SBR工艺流程的计算与设计故该章节针对SBR进行详细设计计算4.1 格栅格栅一般斜置在进水泵站之前，主要对水泵起保护作用，截去生活水中较大的悬浮物，它本身的水流阻力并不大，水头损失只有几厘米，阻力主要产生于筛余物堵塞栅条，一般当格栅的水头损失达到1015厘米时就该清洗。格栅按形状可分为平面格栅和曲面格栅两种，按格栅栅条间隙可分为粗格栅（50100mm），中格栅（1040mm），细格栅（310mm）三种。根据清洗方法，格栅和筛网都可设计成人工清渣和机械清渣两类，当污染物量大时，一般应采用机械清渣，以减少人工劳动量。本设计栅渣量大于0.2m3/d,为改善劳动与卫生条件，选用机械清渣，由于设计流量小，悬浮物相对较少，采用一组中格栅，既可达到保护泵房的作用，又经济可行，设置一套带有人工清渣格栅的旁通事故槽，便于排除故障。4.2 气浮除油池屠宰废水中含有很高的油、油脂，所以在进行后续厌氧和好氧处理步骤之前要进行除油（脂）。废水中的油类存在形式不同，处理程度不同，采用的处理方法和装置也不同。除油设备可分为油水分离设备、撇油器、污油脱水设备。本工程采用气浮除油法去除废水中的油，用气浮法还可以去除废水中的猪毛和格栅没有取出的漂浮物。气浮是一种去除油（脂）的常用方法。废水或一本分沉淀池出水用压缩空气加压都0.344.8MPa（3.44.8atm），使溶气达到饱和。当这些被压缩过的企业混合物被置于正常大气压下的气浮设备中时，微小的气泡即从溶液中释放出来。油珠即可在这些小气泡作用下上浮，结果是这些物质附着在或包裹在絮状物中。气-固混合物上升到池表面，即被撇除。澄清的液体从气浮池的底部流出，其中一部分要循环流回至加压室。气浮处理前可先投加混凝剂，然后再与压缩气体混合。回流加压溶气气浮池的基本草图如下在气浮池的出水口处安装LZS-80型转子流量计一台图4.5回流加压溶气方式流程示意图 1-原水进入；2-加压泵；3-空气进入；4-压力溶气罐（含填料层）；5-减压阀；6-气浮池；7-放气阀；8-刮渣机；9-集水及回流清水管；10-压力表；11-气量计；12-射流器；13-接触区；14-分离区；15-出水（1）溶气方式的选择：采用水泵吸入管吸气溶气方式。即在水泵压水管上接一支管，支管上安装一个射流器，支管中的压力水通过射流器时把空气吸入并送入吸水管，在经过水泵送入溶气罐。（2）空气饱和设备的选择主要特点：.在0.147Mpa以上，即能释放出溶气量的99%左右；.能在较低压力下工作：在0.196Mpa以上时，即能取得良好的净水效果，节约电能。.释放出的气泡微细：其气泡平均直径为2040m，所以气泡密集，附着性能好。4.3配水井设计4.3.1配水井设计要求 1) 水力配水设施基本的原理是保持各个配水方向的水头损失相等。2) 配水渠道中的水流速度应不大于1.0m/s，以利于配水均匀和减少水头损失。3) 从另外一个方向和用其中的圆形入口通过内部为圆筒形的 管道，向其引水的环形配水池，当从一个方向进水时，保证分配均匀的条件是：应取中心管管径等于引水管管径。中心管下的环形孔高应取0.250.5D当污水从中心管流出时，不应当有配水池直径和中心管直径之比（D/D1）大于1.5的突然扩张。在配水池上部必须考虑液体通过宽顶堰自由出流。当进水流量为设计负荷，配水均匀度误差为1%；当进水流量偏离设计负荷25%时，配水均匀误差为2.9%。4.4 UASB反应器设计UASB系统的原理是在形成沉降性能良好的污泥絮凝体得基础上，并结合在反应器内设置污泥沉淀系统，使气相、液相和固相三项得到分离。形成和保持沉淀性能良好的污泥（可以是絮状污泥或颗粒型污泥）是UASB系统良好的运行的根本点。其特点有：UASB，即上流式厌氧污泥床，集生物反应与沉淀于一体，是一种结构紧凑，效率高的厌氧反应器；它的污泥床内生物多，容积负荷率高，废水在反应器内的水力停留时间较短，因此所需池容大大缩小；设备简单，运行方便，无需设沉淀池和污泥回流池装置，不需充填填料，也不需在反应区内设机械搅拌装置，造价相对较低，便于管理，且不存在堵塞问题。本工程中，对污水进行厌氧处理采用UASB反应器。UASB反应器最重要的设备是三相分离器，这一设备安装在反应器的顶部并将反应器分为上部的沉淀区和下部的反应区。为了在沉淀器中取得对上升流中污泥絮体/颗粒的满意的沉淀效果，三相分离器第一个主要的目的就是尽可能有效地分离从污泥床/层中产生的沼气，特别是在高负荷的情况下。UASB反应器内部可以分为三个区：污泥床区、悬浮区和沉淀区。在反应器底部是浓度极高且具有良好沉降性能的颗粒污泥混合。颗粒污泥中的微生物分解污水中的有机物并转化为沼气。沼气以微气泡的形式附着在颗粒污泥上，带动着颗粒污泥上升，从而在污泥床上方形成浓度沿反应器高度上升而下降的颗粒污泥悬浮层。带有气泡的颗粒污泥一部分在向上运动过程中相互碰撞和气泡分离而下降，另一部分气泡则上升到沉淀区。沉淀区设有固、液、气三相分离器，上升到沉淀区的污泥和三相分离器的下沿反射板碰撞后和气泡分离而下沉，气泡则被收集在气室，由导气管排出，固、气分离后的污水由沉淀区上部溢出。由UASB的原理可知，虽然UASB内部没有设置填料，也无须污泥回流和搅拌，但由于设有三相分离器并且形成了颗粒污泥，避免了污泥流失，使反应器中保持极高的污泥浓度，据报道UASB底部的污泥浓度可以达到60-80g/l，高污泥浓度使得UASB的处理效率极高，可以达到 30-50kgCOD/m3d。 4.5 SBR反应器的设计4.5.1 设计说明SBR法的工艺设施是由曝气装置、上清液排出装置（滗水器），以及其他附属设备组成的反应器。SBR对有机物的去除机理为：在反应器内预先培养驯化一定量的活性微生物（活性污泥），当废水进入反应器与活性污泥混合接触并有氧存在时，微生物利用废水中的有机物进行新陈代谢，将有机物转化为CO2、H2O等无机物，同时，微生物细胞增殖，最后将微生物细胞物质（活性污泥）与水沉淀分离，废水得到处理。SBR法不同于传统活性污泥法，在液态及有机物降解上是空间的推流的特点，该法在流态上属完全混合型，而在有机物降解方面，有机基质含量是随时间的进展而降解的。该法是由一个或多个SBR反应器曝气池组成的，曝气池的运行操作是由：a.进水；b.反应；c.沉淀；d.排放；e.待机（闲置）等五个工序组成的，如图所示：SBR工艺操作流程图SBR按进水方式分为间歇式进水方式和连续进水方式，按有机物负荷分为高负荷运行方式、低负荷运行方式及其它运行方式。该工艺系统组成简单，一般不需设调节池，可省去初沉池，无二沉池和污泥回流系统，基建费运行费较低且维护管理方便；该工艺耐冲击负荷能力强，一般不会产生污泥膨胀且运行方式灵活，可同时具有去除BOD和脱氮除磷功能。（1）进水期 指从反应器开始进水直到反应器最大容积时的一段时间。在此期间可分为3中进水方式：曝气（好氧反应）、搅拌（厌氧反应）及静置。在曝气的情况下有机物在进水过程中已经开始被大量氧化，再搅拌过程中的情况下 则抑制好氧反应。运行时可根据不同微生物的生长特点、废水的特性、要达到的处理目标和设计要求，分别采用非限制曝气、半限制曝气和限制曝气的方式进水。（2）反应器 反应的目的是在反应器内最大水量的情况下完成进水期已开始的反应。根据反应的目的决定进行曝气或搅拌，即进行好氧反应或厌氧反应。在反应阶段通过改变反应条件，不仅可以达到有机物降解的目的，而且可以达到脱氮、除磷的效果。（3）沉淀期 沉淀的目的是固液分离，本工序相当于二沉池，停止曝气和搅拌，沉淀絮体和上清液分离。沉淀过程一般是由时间控制的，沉淀时间在0.51.0h之间，甚至可能达到2h，以便于下一个排水工序。污泥层要求保持在 排水设备的下面，而且在排放完成之前不上升超过排水设备。（4）排水期 排水的目的是排除曝气池沉淀后的上清液，留下活性污泥，作为下一个周期的菌种。上清液恢复到循环开始时的最低水位，该水位离污泥层还有一定的保护高度。SBR排水一般采用滗水器，滗水所用的时间由滗水能力来决定，一般不会影响下面的污泥层。（5）待机期 沉淀之后到下一个周期开始的期间称为待机工序。曝气池处于空闲状态，等待下一个周期的开始。在待机期间根据工艺和处理目的，可以进行曝气、混合、去除剩余污泥。待机期的长短由原水流量决定。SBR运行中另一个重要步骤是排放剩余污泥，在一个SBR运行过程中，排放剩余污泥通常在沉淀期或闲置期。4.5.2 SBR反应器的设计计算（1）由于SBR为间歇进水，所以采用2个反应器。（2）参数选择 已知Q=840m3/d污泥负荷Ls取值0.1kgBOD/（kgMLSSd）；污泥浓度采用X=3000mgMLSS/L；进水COD=270mg/L,BOD=105mg/L，反应池高H=4.0m，安全高度=0.7m;排水比1/m=1/4；B/C=0.40.3，可生化性好。（3）反应池运行周期各工序的计算.曝气时间（TA） TA=24S0LsmX=241050.143000=2.1h .沉淀时间（TS）初期沉淀速度 则： TS=H1m+vmax=3.514+0.70.75=1.83 取2h.排出时间（T0） 排出时间为1h，与沉淀时间合计为3.0h计。.进水时间（TF）设进水时间为T=1.0h。 一个周期时间为T=8.0h。（4）反应池池容计算 SBR反应池涉及运行水位草图如图4.10设f=0.85：SVI=150故污泥沉降体积为 QS0106svif0.1=8401051061500.850.1=155.65m3采用周期为8h，池个数为2个确定周期进水量：Q0=QT24N=8408242=140m3每个池子的有效容积为V=Q(S0-Se)/Lx*X=214.6m3V=Q8224+S02=8408224+210.62=217.8 比较故得曝气池容积造220m3选定每个池子尺寸为：长10m，宽6m，高4m 所以最终确定时间曝气池容积240m3采用超高0.7m，故池子全高为4.7m各程序时间分配：进水：1h曝气：2h静沉：2h排水：1h闲置：2h排水口低高为4-15521060=1.29（安全）r取1.33Q=r-1mV=1.33-14240=19.8m3 图4.10 SBR反应池涉及运行水位草图排水结束时水位h2基准水位高峰水位 h4=4.0m警报，溢流水位 h5=h4+0.7=4.7m污泥界面 h1=h2-0.5=2.2m（5）需氧量计算1、根据有机物降解需氧率和内源代谢需氧率计算在曝气池内，活性污泥对有机污染物的氧化分解和其本身的内源代谢都是耗氧过程。这两部分氧化过程所需要的氧量，一般用下列公式确定； O2=aQSr+bVXv=1840105-3010-3+0.12240240010-3=132.12kgO2/da-去除每1.0kgBOD的需氧量，kgO2/kgBOD,取a=1.0； Sr=S0-Se S0,Se-进水BOD与出水BOD，kg/m3； Q-进水量，m3/db-活性污泥微生物内源代谢的自身氧化过程的需氧率取0.12 Xv-曝气池内挥发性悬浮固体 Xv/X=0.8曝气时间为2h，每小时需氧量Oa=132.122=66.06kg/h2、计算曝气池的水力停留时间t=VQ=24024840=6.8h计算每天排除的剩余污泥量：按污泥泥龄算 取20天X=VX=24030002010-3=360kg/d曝气装置：3、空气量计算如果采用鼓风曝气，曝气池有效水深为4米，曝气扩散器安装在距池底0.2米处，则扩散器上静水压3.8米，其他参数选择： 取值0.7，取值0.95，=1，曝气池堵塞系数F=0.8，采用管式微孔扩散设备，EA=18%，扩散器压力损失4kPa，20水中溶解氧饱和度为9.17mg/L扩散器出口处绝对压力为：Pa=p+9.8103H=（1.013103+9.81033.8）Pa=1.38105Pa微孔曝气器的氧转移效率（E）为15%，则空气离开曝气池时氧的百分比为：0=21（1-EA）79+21(1-EA)100%=21(1-0.15)79+21(1-0.15)100%=18.43%20时曝气池混合液中平均氧饱和度，Cs=CsPd2.026105+042=9.17（1.381052.026105+18.4342）=10.27mg /L将计算需氧量按上式中换算为标准条件下（20，脱氧清水）充氧量：Os=O2cS(20)Cs(20)-c1.024T-20F=132.129.170.70.95110.27-21.02420-200.8=11.62kg/h曝气池供氧量Gs=Os0.28EA=11.620.280.15=276.67m3/h选用两台风机，一用一备则单台风机风量276.67m3/h（6）、鼓风机出口风压计算：选择一条最不利空气管的沿程和局部压力损失，如果管路压力损失为5.5KPa，扩散器压力损失4KPa，则出口风压p；P=H+hd+hf=3.89.8+4+5.5+3安全余量KPa=49.74KPa（7）、曝气器的计算布气采用WK型曝气器，反应平面面积为10m6m，设五组曝气支