阜新市啤酒废水处理工艺设计(4万m3d).doc

引言水是生命之源，是地球上唯一不可替代的自然资源。我国人均水资源占有量仅为世界水平的1/4，水源不足、水体污染和水环境生态恶化已成为发展的制约因素。伴随着我国啤酒业的迅速发展，产量逐年上升。伴随啤酒产量大幅度上升同时，存在环境隐患有三点：一、啤酒厂向环境中排放了大量的有机废水；二、需要大量纯净水资源；三、排放废水里含较高浓度的有机物如蛋白质、脂肪、纤维、碳水化合物、废酵母、酒花残渣等有机无毒成分都来自啤酒生产原料。由以上三点可以看出，在我国多数城市水资源短缺，特别是阜新地区本身属于干旱地区，降雨量少，造成资源的巨大浪费；也降低了啤酒生产的原料利用率；排入天然水体后将消耗水中的溶解氧，既造成水体缺氧，还能促使水底沉积化合物的厌氧分解，产生臭气，恶化水质。据统计，每生产1吨啤酒需要1030吨新鲜水，相应地产生1020吨废水。我国现在每年排放的啤酒废水已达1.5亿吨。因此，在粮食缺乏，水和资源供应紧张的今天，积极响应国家节能减排号召，如何既有效地处理啤酒废水又充分利用其中的有用资源，已成为环境保护的一项重要研究内容。阜新市啤酒厂排放到细河废水给两岸居民生活环境带来很大压力，必须及时处理，达到正常排放标准。保证细河两岸生态平衡，居民安居乐业。特别近些年来，随着我市经济的快速发展及城市的“扩容”，全市对水的需求量也在与日俱增。随之而来，需求与供水之间的矛盾也自然地显现出来。为了更好地解决水源问题，满足全市经济发展与人们生活的需求，市委、市政府采取多项措施，不惜投入大量资金上水源工程，开发新的水源。同时，不断减少现有资源的污染，加大对工业、企业的废水进行处理，加大现有水源的科学管理和有效利用。因此阜新市啤酒厂污水处理及循环再利用迫在眉睫。1 概述1.1 选题名称阜新市啤酒废水处理工艺设计（40000m3/d）1.2 设计内容1）方案的选择和确定。2) 总体布置，包括对主要构筑物进行规划设计，管网布置，设备及设施的选型和布置。3) 对处理工艺中的主要构筑物进行详细设计（包括平面布置、剖面布置、高程计算）。4) 进行工程投资经济概算。5) 劳动定员，运行管理，运行费用分析。6) 对所设计的内容进行预测和评价。1.3 设计依据1) 中华人民共和国环境保护法和水污染防治法2) 室外排水设计规范GBJ14-873) 地表水环境质量标准GHZB1-19994) 污水排入城市下水道水质标准CJ3082-19995) 城市污水处理工程项目建设标准建标200177号6) 污水综合排放标准GB8978-19967) 城市给水工程规划规范GB50282-988) 城市污水处理厂污水污泥排放标准CJ3025-939) 城市污水处理及污染防治技术政策10) 建筑结构设计统一标准11) 供配电系统设计规范12) 控制室设计规定13) 仪表配管、配线设计规定14) 仪表系统接地设计规定15）啤酒工业污染物排放标准GB19821-200531.4 水质水量及排放标准水量：40000m3/d表1-1 进水水质Tab.1-1 Table of Intake water quality进水成分CODcr/ mg.L-1BOD5 /mg.L-1SS/ mg.L-1水质1350700450表1-2 出水水质GB19821-2008501020标准CODcr/mg.L-1BOD5/mg.L-1SS/mg.L-1Tab.1-2 Table of outtake water quality1.4.1 地理位置阜新市接近内蒙古地区，属于大陆性气候，其特点是：春季干旱多风，夏季炎热少雨，秋季冷凉早霜，冬季严寒少雪。地理坐标东经12010，北纬4141至4256之间，城市位于自北向南倾斜的盆地中,东与铁岭毗邻，西与朝阳接壤，南与锦州沈阳为邻，北与内蒙相望，总面积10355平方公里。阜新市位于中国辽宁省的西北部，是一座新兴的工业城市，辽宁省的畜牧、油料、产糖基地和重点产粮地区，中国重要的能源基地之一，素有“煤电之城”之称。阜新市总面积10362km/m2，辖阜新蒙古族自治县、彰武县和海州、太平、新邱、清河门、细河五个区。海州区是全市政治、经济和文化的中心。全市现有人口190万人，其中市区人口77万人。阜新境内有汉、蒙古、满回、锡伯等24个民族。少数民族人口有27万人，其中蒙古族居多，达20万人，占全市总人口的11%。阜新气候属于北温带大陆季风气候区，四季分明，雨热同季，光照充足。1.4.2 气象水文 气温：年平均气温8.7；夏季最高气温：37.5；冬季最高气温： 23；主导风向：西南风；最大风速：1.6m/s；年平均降雨量：457.1mm；无霜期：180天；蒸发量：1941.8mm；最大冻土深度：1.4m。2 工艺流程的确定2.1 工艺流程确定的原则废水处理工艺流程是指对废水处理所采用的一系列处理单元的有机组合形式。在废水工程设计中，处理工艺流程确定是重要环节。废水处理工艺流程设计是否合理，直接影响到处理效果好坏、操作管理的方便与否、工程投资大小和运行费用的高低。选择处理工艺流程是一项十分复杂的系统工程，必须对诸多影响因素加以综合考虑，并进行多方案的经济技术比较，必要时应当进行深入调查研究和试验研究工作，这样才能选定技术可行、先进、经济合理的处理工艺处理流程。确定废水处理工艺流程的主要依据是原废水水质、处理应达到的程度与工程投资、运行费用及建设条件等。一般来说，在进行废水处理工艺流程的最优化设计时，应以原废水水质、水量作为原始条件，以要求的处理水水质作为约束条件，以处理系统最低的总费用为目标函数。废水处理工艺流程的选择应综合考虑以下几方面问题：(1)工艺流程在达标条件下，采用成熟可靠的工艺，技术先进且运行稳定。 (2)布置合理，投资省，占地少，处理成本低。(3)尽量降低能耗，充分考虑给水，污泥的资源化，且能够综合利用。(4)尽量选用先进，高效设备，提高自动化水平，设置必要的监控设备。2.2 工艺流程的比较啤酒废水中含有污染物主要为有机物，可生化性好。从国内其他污水处理厂治理经验来看，大部分采用生物处理方法进行处理。根据阜新啤酒厂废水水质、财力、治理达到排放标准、自然条件，进行工艺比较和确定。2.2.1 传统活性污泥法传统活性污泥法，又称推流式活性污泥法，它是依据污水的自净作用发展而来的。污水在经过沉砂、初沉等工序进行一级处理后，进入推流式曝气池，在曝气和水力条件下，曝气池中的水均匀地流动，污水从入口流向出口，前端液流不与后端液流混合。在曝气池中，污水中的有机物绝大部分被微生物吸附、氧化分解，生成无机物，然后进入沉淀池。在这个过程中，随着环境的变化，生物反应速度是变化的，F/M值也是不断变化的，微生物群的量和质不断地变动，后行污泥的吸附、絮凝、稳定作用不断的变化，其沉降浓缩性能也不断地变化1。图2-1传统活性污泥法工艺流程图传统活性污泥法的特点是2：曝气池内污水浓度从池首至池尾是逐渐下降的，由于在曝气池内存在这种浓度梯度，污水降解反应的推动力较大，效率较高，对污水处理的方式较灵活。对悬浮物和BOD的去除率较高。运行较稳定。推流式曝气池沿池长均匀供氧，会出现池首供氧过剩，池尾供氧不足，增加动力费用；且根据设计要求，对氮的去除率较高，而传统活性污泥法达不到要求。2.2.2 SBR法序批式活性污泥法(SBR)是由美国Irvine在20世纪70年代初开发的。SBR工艺由按一定时间顺序间歇操作运行的反应器组成。SBR工艺的一个完整的操作过程，亦即每个间歇反应器在处理废水时的操作过程包括如下5个阶段：1) 进水期；当废水进入反应器内，池内水位逐渐上升，到最高水位乃停止。2) 反应期；如果进行曝气，则工况处于好氧情况下，有好氧生物反应发生；如果进行搅拌，则处于缺氧情况下；如果既不曝气又不搅拌，则处于厌氧情况下。根据净化要求，统筹考虑三种状态，从而可促进一些重要的生化反应，诸如厌氧释磷，反硝化脱氮等过程的进行。3) 沉淀期；停止曝气，也停止搅拌，混合液中污泥通过重力沉降实现固液分离，澄清的上层净化水待排出。由于静置沉降，因此沉降效率高。4) 排水排泥期；沉降过程结束后将上清液外排，池内水位逐渐下降，待水位达最小水位时停止。对所沉降下来的污泥将剩余部分外排，以便进一步处置与处理。5) 闲置期。为维持污泥的活性，必须进行搅拌或曝气使之再生；如果考虑节能或在厌氧状态下释出磷，也可不进行搅拌或曝气。SBR法的优点：1) 不易产生污泥膨胀，特别是在污水进入生化处理装置期间，维持在厌气状态下，使得SVI（污泥指数）降低，而且还能节减曝气的动力费用。2) 处理构筑物的构成简单，设备费、运转管理费也较连续式少。3) 大多情况下，不需要流量调节池。4) 曝气池容积较连续式也可缩小。如操作得当，可得出比连续式更好的处理水质；同时可以实现单池生物脱氮除磷的目的。2.3 工艺流程的确定在啤酒生产过程中，糖化、发酵、浸麦、灌装及生产冷却等多道工艺不同程度地产生大量的废水，也有一定量的生活污水，且排放的水良波动很大，采用传统活性污泥法已经不能满足要求，针对这种情况，决定采用水解酸化SBR法处理啤酒废水通过此法处理，处理后达到辽宁省污水排放标准一级B标准。超越管线水解池三级处理污水提升泵调节池细格栅出水SBR池啤酒废水泥饼外运重力浓缩池污泥脱水间污泥提升泵3 污水处理构筑物的设计计算3.1 格栅格栅作为污水处理中的预处理方法，其作用是：可以有效去除污水中的悬浮物，以防止漂浮物阻塞构筑物的孔道，避免损坏闸门和管道或水泵等机械设备，保护后续处理设备稳定运行及污水提升泵的运转；因此，格栅起着净化水质和保护设备的双重作用。格栅的示意图如图3-1所示。图3-1 格栅示意图Fig.3-1 The diagram of bar screen map3.1.1 设计参数1)格栅可单独设置格栅井或与泵房合建设置在集水池内。采用机械除渣时，一般采用单独的格栅井。2)格栅宽度格栅的总宽度不宜小于进水管渠宽度的2倍，格栅空隙总有效面积应大于进水管渠有效断面面积的1.2倍。3)过栅流速过栅流速一般采用0.81.0 m /s，取1 m /s。4)栅前水深设栅前水深h=0.5m。5)格栅倾角一般为4575，取=60。6)细栅条间隙一般为310mm，取b=0.01m。7)格栅工作平台人工清除时，工作平台应高出格栅前设计最高水位0.5m；机械清除时，工作平台应等于或稍高于格栅井的地面标高。3.1.2 细格栅尺寸计算Qmax =Q = 40000m3/d = 0.463m3/s=463 L/s1） 栅条的间隙数n，采用两组细格栅。2） 个 (3-1)式中：Qmax最大设计废水量m3/d； 格栅倾角； b细栅条间隙m；h栅前水深m；过栅流速m/s；2）栅槽宽度B取扁钢，栅条宽度S = 10mmB=S(n-1)+bn=0.01(80-1)+0.0180=1.6m (3-2)式中：S栅条宽度mm； n栅条的间隙数个； b细栅条间隙m； B栅槽宽度m；3）进水渠道渐宽部分长度L1其渐宽部分展开角=20，进水渠内的流速为（0.40.9 m/s），取0.8m/s。 进水渠水流截面积 A = 0.6m2 (3-3)式中：Q设计废水量m3/s； u进水渠内的流速m/s； A进水渠水流截面积m2；则进水渠宽 B1 = 1.2m (3-4)式中：B1进水渠宽m；h栅前水深m； m (3-5) 式中：L1进水渠道渐宽部分长度m；进水渠道渐宽部分长度的展开角度，一般采用204）栅槽与出水渠连接处的渐窄部分长度L2 m (3-6)5）通过格栅的水头损失h1设栅条断面为锐边矩形断面 式中：h1格栅的水头损失m； 形状系数； 阻力系数；系数，格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数；h0计算水头损失m；m (3-7)6）栅槽后高度H设栅前渠道超高h2 = 0.3m m (3-8)7）栅槽总长度L (3-9)式中：H1栅前渠道深m；h栅前水深m； h2栅前渠道超高； L栅槽总长度；8）每日栅渣量W在格栅间隙10mm的情况下，设栅渣量为0.08m3/1000m3污水。 0.2m3/d (3-10)式中：W1栅渣量m3/d； W每日栅渣量m3/d；所以采用机械清渣。 选用HG-1000型回转式格栅除污机，其技术参数为：耙齿间隙10mm，耙齿节距100mm，电机功率1.5kW，耙齿线速度2m/min，栅宽1000mm，设备总宽1180mm，安装角度75，排渣口高度800mm，由杭州行氧环保成套设备有限公司生产。3.2 调节池啤酒生产废水水质随时间而不断变化，有高峰流量和低峰流量，流量和水质不均匀给水处理设备带来不少困难或者使其无法保持在最优的工艺条件下运行，或者短期无法正常工作，甚至遭受破坏。为了改善废水处理设备的工作条件，在许多情况下需要进行水质调节。为水处理设备创造良好工作条件，使其处于最优化的运行状态。3.2.1调节池设计计算调节池的设计计算草图如下：图3-2调节池设计计算草图Fig.3-2 Calculation of regulating sedimentation tank design sketches1） 调节池总容积 h (3-11) =8=13320m3 (3-12)式中：Q设计废水量m3/d； T周期h；取8小时 V调解池总容积m3；2）调节池总表面积有效水深为4.0m；超高为0.5m；h=4.0+0.5=4.5m m2 (3-13)由于水量比较大，可分四个格子，单格的尺寸为： L=2B 2B2=749m2 B=20m L=40m由于调节池泥量较小，所以选吸泥机。选用PHX桁车式吸泥机：适用于矩形池子。 技术参数：型号：PHX16-20，池径/m：16-20m，标准池径/m：18m，池深H/m：3.5-5.0 m，周边线速度/m.min-1：1.0 m.min-1，驱动功率：0.552kw。PHX16吸泥质量：9280kg， PHX20吸泥质量：1160kg。PHX18吸泥质量=kg PHX桁车式吸泥机：用途：PHX桁车式吸泥机将沉降在池底的污泥收集至吸泥口，通过虹吸，边行车，边吸泥，经虹吸管将污泥排出池外，以便污泥回流或浓缩脱水。特点：结构简单。由于采钢板梁结构，比传统结构重量大大减轻，维护简单方便，运行费用低，新型的传动机构，减速机采用轴装式，安装方便，结构简单紧凑，效率高。3.3泵房 选用500WL2490-9型潜水排污泵，其技术参数为：流量2490m3/h，扬程9m，转速490r/min，轴功率76.3kW，配用功率1kW10，效率80%，重量2800kg，本工艺选用排污泵2台，1用1备。3.4水解池图3-3 水解酸化池示意图Fig.3-3 The diagram of the sketch map in pool is acidified in the hydrolysis由于废水中有机物含量较高，直接通过SBR池很难达到出水水质要求，而水解池具有改善污水可生化性的特点，能使废水中的大分子、难降解的有机物转变为易降解的小分子有机物，同时也可去除废水中的部分有机物并减少最终排放的剩余污泥量，所以废水在进入SBR池前先通过水解池。设计参数：水力停留时间HRT：2.54.5h，取3h；反应器高度H：46m，取5m；反应器的升流速度V：0.51.8m/h；池长宽比2:1 1）反应器的体积V (3-14) m3 式中：V反应器体积m3； Kz 流量变化系数； HRT水力停留时间h； Q废水量m3/d； 2）水解池的有效截面积S m2 (3-15) 考虑到有效截面积太大不利于布水，同时考虑到设备检修，池体清洗，拟将水解池分为4格，每格面积：m2 根据长宽比例确定：长=24m，宽12m。 实际容积校核：122454=5760m3 5000m3 符合要求 3）水解池上升流速核算m/h (3-16) 符合要求（0.51.8m/h） 式中：V上升流速，m/h； H反应器高度，m； HRT水力停留时间，h； 4）BOD去除效率根据相关资料确定，去除率为35%水解池出水：700-70035%=555mg/L 5）COD去除效率根据相关资料确定，去除率为30%水解池出水：1350-135030%=945mg/L 6）SS去除效率根据相关资料确定，去除率为70%，水解池出水：450-45070%=135mg/L 7）产泥量W产活性污泥量 (3-17) kg/h 式中：产泥系数； 进水COD浓度，kg/m3； COD去除效率；取污泥含水率99.2%， m3/h (3-18) 8）配水方式取配水管流速；支管分两格一格长20m，则设5个支管，支管间距4m。 (3-19) m3/h m采用阻力小的配水系统，可减少水力损失和复杂程度，为了配水水均匀一般用对称布置，可减少各支管出水口向下距池底约200mm位于所服务面积中心管口对准池底所设反射锥射，使射流向四周散开，均布于池底，这种形式配水系统特点是采用较长的配水支管增加沿程阻力，以达到布水均匀的目的。只要设施安装正确，配水基本能达到均匀分布的要求。 采用穿孔管布水器，配水支管出水口距池底200mm，位于服务面积的中心，出水管孔径为75mm 9）出水设备水解池出水堰与沉淀池出水装置相同，即出水槽加设三角堰；采用矩形反应器时，出水采用几组平行出水堰的多槽出水方式；要避免出水堰过多，堰上水头低，三角堰易被漂浮固体堵塞；出水采用钢板矩形堰；排泥设备采用静压排泥装置，沿矩形池纵向多点排泥，排泥点设在污泥区中上部。污泥排泥采用定时排泥，每日12次，另外，由于反应器底部可能会积累颗粒物质和小砂砾，需在水解池底部设排泥管。3.5 SBR工艺图3.4 SBR工艺的流程Fig3.4SBRs technology distance travelled by a stream of wateSBR是序批式间歇活性污泥法的简称。它在流程上只有一个基本单元，将调节池，曝气池和二沉池的功能集中在该池子上，兼有水质水量调节，微生物降解有机物和固液分离等功能。SBR工艺的一个完整的操作过程，也就是每个间歇反应器在处理废水时的操作过程，包括进水期、反应期、沉淀期、排水排泥期、闲置期五个阶段。这种操作周期是周而复始进行的，以达到不断进行污水处理的目的。但是只对于单个的SBR反应器来说，不存在空间上的控制要求，只存在时间上的有效控制和变换，即达到多种功能的要求，非常灵活。SBR工艺的操作过程：1) 进水期进水期是反应池接纳污水的过程。由于充水开始是上个周期的闲置期，所以此时反应器中剩有高浓度的活性污泥混合液，这也就相当于活性污泥法中污泥回流作用。SBR工艺间歇进水，即在每个运行周期之初在一个较短时间内将污水投入反应器，待污水到达一定位置停止进水后进行下一步操作。因此，充水期的SBR池相当于一个变容反应器。混合液基质浓度随水量增加而加大。充水过程中逐步完成吸附、氧化作用。SBR工艺由于投入时间短，量大，易造成污染物积累，应控制进水时间。SBR充水过程，不仅水位提高，而且进行着重要的生化反应。充水期间可进行曝气、搅拌或静止。曝气方式包括非限制曝气（边曝气边充水）、限制曝气（充完水曝气）半限制曝气（充水后期曝气）。2) 反应期进水期后或充满水后，进行曝气或搅拌达到处理的目的（去除BOD、N、P等）。在反应阶段，活性污泥微生物周期性地处于高浓度、低浓度的基质环境中，反应器相应地形成厌氧缺氧好氧的交替过程。反应阶段值得一提的是，虽然SBR反应器内的混合液呈完全混合状态，但在时间序列上是一个理想的推流式反应器装置。SBR反应器的浓度阶梯是按时间序列变化的，而不是传统的活性污泥法按空间变化控制，不同批污泥不混合。能提高处理效率，抗冲击负荷，防止污泥膨胀。3) 沉淀期相当于传统活性污泥法中的二次沉淀池，停止曝气搅拌后，污泥絮体靠重力沉降和上清液分离。本身作为沉淀池，避免了泥水混合液流经管道，也避免了使刚刚形成絮体的活性污泥破碎。此外，SBR活性污泥是在静止时沉降而不是在一定流速下沉降的，所以受干扰小，沉降时间短，效率高。4) 排水期活性污泥大部分为下周期回流使用，过剩污泥进行排放，一般这部分污泥仅占总污泥的30%左右，污水排出，进入下道工序。5) 闲置期作用是通过搅拌、曝气或静止使其中微生物恢复其活性，并起反硝化作用而进行脱水。SBR法主要性能特点： 1）工艺简单，投资和运行费用低原则上SBR法的主体工艺设备，只有一个间歇反应器(SBR)。它与普通活泥法工艺流程相比，不需设二沉池、污泥回流设备，多数情况下可省去初沉池。为获得同样的处理效率SBR法的反应池理论上明显小于连续池的体积，且池越多， SBR的总体积越小。尤其是利用SBR法处理小城镇污水，要比用普通活性污泥法节省基建投资30%多，并且还具有布置紧凑，节约占地面积的特点。据美国Grundy Center污水处理厂评价，采用SBR法在二级处理中建设费用节省了19%，整个污水厂的费用节省了8%。SBR由于不需要回流污泥而节省了能耗。 SBR如采用限制曝气方式运行，则在曝气反应之初，池内溶解氧浓度梯度大，氧气利用率也较高;在缺氧条件段，微生物可以有效地从硝酸盐中获得氧，这也节省了充氧量。2）污泥活性强，污泥的质量浓度高据报道，SBR系统中微生物的核糖核酸(RNA)含量比连续流活性污泥系统高34倍，RNA是微生物生长的基础，RNA高预示SBR系统微生物具有较强的活性。而在反应器内维持较高的污泥质量浓度对处理高浓度难降解有毒有害工业废水有利。3）对水量、水质变化的适应性强，有机物去除率高SBR系统是一种封闭系统，反应器中基质和微生物浓度是随时间变化的，在废水和生物污泥接触混合及曝气反应过程中，废水中基质的去除应由反应时间来决定，因此SBR对于时间来说类似理想的推流式反应器，而在反应过程中任一时刻其基质处于完全混合状态，故也兼有完全混合式反应器的特点。完全混合式曝气池耐冲击负荷且处理有毒或高浓度有机废水的能力强，而推流式曝气池具有生化反应推动力大的优点。间歇式进水和排水有调节缓和冲击负荷的作用，使SBR系统运行稳定。一些废水间歇排放且流量很小，或者水质波动极大，此时采用SBR法易取得良好的效果。还有少数特殊废水，其中含有只能通过“共代谢”途径才能降解的有机物，而SBR由于运行的序列性而能为“共代谢”提供条件，保证废水得以有效处理SBR有机物去除率高的主要原因是由于SBR系统对生长率高、适应性强的微生物生长有利，在SBR系统运行周期内微生物生存环境变化剧烈，它包括氧利用范围从厌氧经缺氧到高溶解氧状态，基质利用从饥饿到充足，合乎需要的微生物优先生长。4）静止沉淀效果好SBR的沉淀是在理想静沉条件下进行的，没有进出水流的干扰，可以避免短流和异重流的出现，是一种理想的静态沉淀，因此固液分离效果好，容易获得澄清的出水。剩余污泥含水率低，浓缩污泥含固率可达到2.5%3%，这为后续污泥的处置提供了良好的条件。5）不易出现污泥膨胀限制曝气的SBR在反应阶段是时间上理想的推流状态，即底物的质量浓度梯度大，并且缺氧或厌氧与好氧状态交替出现，利于菌胶团细菌的增殖，抑制专性好氧丝状菌的过量繁殖，因此，限制曝气的SBR最不容易出现污泥膨胀。6）脱氮除磷效果好生物脱氮过程是由好氧生物硝化和厌氧或缺氧反硝化两个生物化学过程组成。硝化过程是在有氧条件下，由亚硝化菌先将氨氮转化为亚硝酸盐氮，再由硝化菌进一步氧化为硝酸盐。亚硝化菌和硝化菌是自养菌，硝化过程需要有较高质量浓度的溶解氧和较低质量浓度的有机物。SBR在曝气反应后期，反应器内溶解氧质量浓度较高，而基质质量浓度已大幅度下降，废水中的氨氮在有机物去除的基础上完成硝化过程。反硝化过程是由兼性菌或厌氧菌完成，硝酸盐作为电子受体，各种碳水化合物作为电子供体进行无氧呼吸，在有机物被氧化分解的基础上将硝酸盐氮还原成氮气逸出。SBR工艺的时间序列性和运行条件上的较大灵活性为其脱氮除磷提供了得天独厚的条件，即SBR工艺在时间序列上提供了缺氧(DO=0，NOx0)、厌氧(DO=0，NOx0)和好氧(DO=0)的环境条件，使缺氧条件下实现反硝化，厌氧条件下实现磷的释放和好氧条件下的硝化及磷的过度摄取，从而有效地脱氮除磷。 SBR的除氮、除磷效果见表3-2，本次设计采用SBR一般模式BOD5去除达到90%。3.5.1 SBR设计计算设计参数：进水BOD5=555mg/L； Ls：高负荷0.10.4取0.4kgBOD/()； 排出比：，取；MLSS浓度X：15005000mg/L；取5000mg/L； 反应器水深4.06.0m；取4.0m；安全高度=0.5m（50cm以上）；设反应器个数N=4；1） 曝气时间TAh (3-20)排出比；2) 沉淀时间Ts (3-21)式中：反应池有效水深，m；安全水深，；Vmax污泥界面沉降速度，m/h；3）排出时间TD沉淀时间在1.22.0h之间变化，排出时间1.5h左右，与沉淀时间合计3h。 4) 进水时间 h h (3-22)5) 周期数的确定n1个周期所需时间 h (3-23) (3-24) n以4计，则一个周期为6h式中：周期时间，h；反应器个数；6) 单池反应器容积Vm3 （3-25)7)进水变动的讨论根据进水时间为2h/周期（4池4周期的场合）和进水流量模式，一个周期的最大进水量变化比为r=1.5 (3-26)式中：q进水变化量m3/d；V反应器容积m3；排出比；r最大进水量变化比；考虑到流量的变动，反应器修正的容积为 (3-27)反应器水深4m,则所需水面积为m2 取反应器宽度B=20m,则反应器长度 ，取40m8) 反应器的运行水位计算如下：排水结束时水位 m (3-28)基准水位 m (3-29)高峰水位 4m 警报溢流水位 m (3-30)污泥界面 m (3-31)图3-5反应池水位Fig.3-5 The diagram of tank water9) 污泥量计算活性污泥法的产率系数a=0.50.65kgMLVSS/kgBOD5，衰减系数b=0.050.10d-；55592%=1035mg/L=0.5kg/m3Lr=400000.55=20000kg/dXA=400001.510-3=60kg/d X=aLr-bXA=0.5520000-0.960=10994.6kg/d (3-32)根据有关资料查得SBR池SS去除率为50%80%，本设计方案取SS去除率为75%； SS=13525%=34mg/L C=0.10140000=4040kg/d S=C+X=4040+10995=15035kg/d (3-33)式中：S剩余污泥干固体量kg/d；C非分解性悬浮物质量kg/d；X生物污泥积累量kgMLVSS/d；a污泥的产率系数kgMLVSS/kgBOD5；b污泥衰减系数d-； XA反应器MLVSS量；10）湿污泥量Qs Qsm3/d=1504m3/d (3-34)式中：P污泥含水率%，一般为99%；查阅资料BOD去除率为90%则取93%；出水水质：5555550.93=38mg/LCOD去除率为85%；出水水质：9459450.85=142mg/L ;11) 上清液排出装置日处理量40000m3/d，池数N=4，周期数n=3，排水时间TD=2h。则每池的排水负荷为： (3-35) m3/ h 选用BSF型浮筒式旋摆滗水器：设备简介：BSF型浮筒式旋摆滗水器是SBR法处理城市污水和工业废水关键设备，该设备安装在水池中，随着浮筒和导流管夹筒位置的变化，使导流管进口处于和非滗水状态。其技术参数为：BSF10型滗水能力100m3/h，出水管直径250mm，滗水高度25m，功率5kW。12) 需氧量OD按去除1kgBOD5需要1kgO2计算 (3-36) 式中：OD需氧量kgO2/d； Q设计进水量m3/d； S0SBR池进水BOD5浓度mg/L；每池每周期需氧量OD11388kgO2 /周期 (3-37)式中：N周期； n反应器池数；以曝气3h时计，每小时所需氧量为463kgO2/h (3-38)13）供氧量SOR取计算温度20，混合液浓度CL=1.5mg/L，=0.83，=0.95，EA=15，清水20的饱和溶解氧浓度Cs(20)=9.17，设曝气头距池底0.2m，则淹没水深为H =4.8m，空气离开反应器时氧的百分浓度为： (3-39) (3-40)曝气供气装置空气扩散器出口处绝对压力：Pb=1.013105+9.8103H=1.013105+9.81033.8=1.3854105Pa (3-41)曝气池混合液中平均氧饱和浓度20时CS(T)=Csmg/L (3-42) = =435kgO2/h (3-43)14) 供风量Gsm3/min (3-44)15)曝气设计计算供风量：m3/h。 空气扩散器利用网状膜微孔空气扩散器；网状膜曝气器主要性能参数：型号：WM180；水深：45m；供气量：22.5m3/h个，取2.5m3/h个；服务面积：0.5 m2个；动力效率：Ep 2.73.7kgO2/kw/h；EA1215% kgO2/kw/h；阻力损失：150200。支管（竖管）平均供气量： 每组曝气池平面面积为：L=m，B=40m，S2800=m2；每个空气扩散器的服务面积为：m2；型网状膜曝气器直径58mm，则空气扩散器布置间距为：mm；16）空气管系统计算空气管管道布置：根据曝气池平面布置空气管道一根主干管上沿各组池宽方向设置4根干管，在每根干管上设5对配气竖管共10条配气竖管，全曝气池设40条配气竖管每根竖管的供气量为：m3/h；曝气池平面面积20304=2400m2；每个空气扩散器的服务面积按0.5m2计，需空气扩散器数目：个，为安全计，本设计采用空气扩散器，每根竖管上安设的空气扩散器数目为：个，。每个空气扩散器的配气量为：m3/h。17）管径与水头损失计算表3-3 长度换算表Tab.3-3 Table of length conversion tables配件长度换算系数配件长度换算系数三通：气流转弯1.33大小头0.10.2直流异口径0.420.67球阀2.0直流等口径0.33角阀0.9弯头0.40.7阐阀0.25选择一条从鼓风机房开始的最长的管路作为计算管路空气干管和支管以及配气竖管的管径，查环境工程师设计手册根据通气空气量和相应流速附录2、附录3加以确定沿程阻力损失。图3-6从鼓风机房开始的最长的管路计算示意图Fig.3-6The diagram of blower from the beginning of the longest line of calculation diagram空气管道的沿程阻力损失：如干管21段的空气流量为347.2m3/h查附录2空气管计算图，直径为700mm，空气流速为15.6m/s。空气管道的沿程阻力损失，根据空气管的管径和空气量，查附录3求得为5.359.8kPa/1000m。21段当量长度 (3-45)式中：L0管道的当量长度m； K长度换算系数，弯头0.40.7，取0.5；D管径mm；m21段局部阻力损失： (3-46)式中：局部阻力系数；u空气流速m/s； r实际空气重度kg/m3；当温度为20，标准压力1.013105KPa时，空气密度为1.205kg/m3条件下。r值可用下式换算：kg/m3 异形管；四通一个=1.46m (3-47) 以下管路系统计算同上，详细见表3-4。表3-4空气管系统计算Tab.3-4 Table of calculation of the air control system编号管段长度/m空气流量空气流速u/m.s-1管径D/mm配件/个和值管段当量长度L0/m沿程阻力损失9.8Pa/m局部阻力损失9.8Pa/mm3/hm3/min2-1220832347.216700四通1异形管1=1.5 =0.1180.7213-2209702151.212.5500三通1 =0.1异形管1=0.1121.51.64-38268844.84.5500四通1 =1.5异形管1=0.1120.21.75-46235239.210300四通1 =1.56.51.2586-561680285.5300四通1 =1.56.50.752.37-66134422.45300四通1 =1.56.50.528-7667211.22.8300四通1 =1.56.50.120.69-863365.61.5300四通1 =1.5异形管1 =0.16.50.10.210-913.81682.82.5150闸门1 =0.1弯头3 =2.25三通1 =1.530.273.9511-101.85841.42.8100四通1=1.5异形管1=0.11.80.50.6412-113.7560.932100四通1=1.5异形管1=0.11.80.270.3313-120.75280.473.550三通1=1.5异形管1=0.10.761.570.12514-130.75210.35350三通1=1.50.761.20.0515-140.75140.23250三通1=1.50.760.160.000316-150.7570.121.350三通1=1.50.760.140.000117-160.753.50.581.550三通1=1.50.760.120.000218-170.753.50.581.550三通1=1.50.760.10.000319-180.753.50.581.550三通1=1.50.760