肉类加工废水处理工艺设计

肉类加工废水处理工艺设计1.本设计（论文）课题应达到的目的查阅资料，分析设计基础资料，选择适宜的肉类加工废水处理工艺流程，进行构筑物计算、设备选型、全厂区的平面布置、高程布置、能熟练使用CAD制图绘制构筑物工艺详图。培养学生具备解决问题和分析问题能力以及初步的环境工程设计能力。2.本设计（论文）课题任务的内容和要求(1)设计规模:总处理水量(日处理流量1500m3/d)(2)废水水质:根据当地环保部门水质监测及其他同类废水水质类比调查，确定设计原水水质下表。设计原水水质（表中量的单位除pH、色度（倍）外均为mg/L）项目CODBOD5SSNH3-N动植物油浓度数值200010002000280120(3)处理要求：出水水质达到肉类加工工业水污染物排放标准GB13457-92 一级排放标准。(4)其他资料根据厂方提供的资料及现场调查获悉，用来建设废水处理站的场地基本平整，土质良好。废水通过厂区排水管网收集，入废水处理站管底标高为0.5m；经处理后的水直接排放，排水标高为0.8m（所 给标高均为相对标高，厂区地坪为0.00m）。拟建地夏季主导风向为西北风，年平均气温12，极端最高气温30.8，极端最低气温9.2。(5)进行污水处理站的平面布置设计和高程布置，合理安排处理构筑物（设备）及辅助建筑物的平面位置及标高；3.本设计（论文）课题任务的内容和要求(1)收集和查阅有关资料，了解工艺加工过程，所排废水的水质、水量特点及排放特点；(2)通过论证分析和比较，确定较为合理的污水处理工艺流程；(3)合理选择设计参数，对构筑物进行工艺计算，确定每个构筑物的工艺尺寸；(4)根据设计结论对设备进行选型；(5)进行污水处理站的平面布置设计和高程布置，合理安排处理构筑物（设备）及辅助建筑物的平面位置及标高；4.对本设计（论文）课题成果的要求设计说明书（含工艺计算）一份，字数在2.0万字以上、图纸不少于4张，其中包括总平面布置图1张，高程布置图1张，主要构筑物工艺详图2张、资料收集齐全，工艺论证正确充分、设计计算概念清楚、公式选取正确、设计参数选取合理，并注明参数出处、设计说明书条理清楚，层次分明，文字通顺，格式规范、图纸表达正确，符合制图规范。目 录引言1肉类加工废水概述21.1肉类加工废水的来源和水质水量特征21.1.1肉类加工废水来源21.1.2肉类加工废水水量21.1.3肉类加工的水质特征21.2.肉类加工废水处理技术31.2.1物理及物化处理工艺31.2.2生物处理工艺3设计任务及设计计算62.1 设计任务62.1.1 设计规模62.1.2 设计要求62.2 工艺流程62.3 主要构筑物作用72.3.1 格栅72.3.2 隔油池72.3.3 调节沉淀池72.3.4 UASB反应器82.3.5 SBR反应器82.3.6浓缩池82.4 设计计算92.4.1 格栅92.4.2隔油池92.4.3调节沉淀池设计计算102.4.4 UASB反应池122.4.5 SBR反应池设计计算222.4.6鼓风机房设计计算292.4.7污泥浓缩池322.4.8污泥脱水系统设计342.5污水处理厂总体布置352.5.1平面布置352.5.2污水厂的高程布置362.5.3污水处理站高程水力计算382.5.4污水提升泵设计计算39结论40引言水资源是经济可持续发展的基本保证，污水的任意排放或处理不彻底的排放，都会给水资源环境带来严重的污染问题。我国水体污染主要来自两方面，一是工业发展超标排放工业废水，二是城市化中由于城市污水排放和集中处理设施严重缺乏，大量生活污水未经处理直接进入水体造成环境污染。尽管近二、三十年来，我国在水污染防治出台了一系列水质标准和法律法规，但水污染的发展趋势仍未得到有效控制。2002年国家环保总局公布的数字表明，地表水流经城市的河段有机污染较重，城市居民日常生活排放的污水和很多工业废水都含有大量的有机物质，尤其工业废水还含有有毒有害的人工合成有机物，如合成农药和染料等，使我国大多数城市河流都存在严重的有机污染，导致城市水源水质下降和处理成本增加，严重威胁到城市居民的饮水安全和人民群众的身体健康，不仅加剧了水资源短缺的矛盾，也对我国正在实施的可持续发展战略带来严重的负面影响，后果非常严重。所以处理好工业废水是非常重要的。肉类食品是人类生活所必须需，是满足人类对蛋白质、脂肪等营养物质需求的主要来源之一。在我国，随着人们生活水平的不断提高，肉类及其食品年消耗量逐年增长，我国日屠宰生猪数在5005000头的较大型、大型肉类加工厂不下千座，而日屠宰生猪数在500头以下的中、小型肉类加工厂更是成千上万。1在屠宰和肉类加工的过程中，要耗用大量的水，同时又要排出含有血污、油脂、毛、肉屑、畜禽内脏杂物、未消化的食料和粪便等污染物质的废水，而且此类废水中还含有大量对人类健康造成危害的微生物。肉类加工废水如不经处理直接排放，会对水环境造成严重危害，对人畜健康造成危害。肉类加工废水所含污染物质大多属于易生物降解的有机物，在它们排入水体后，会迅速的耗掉水中的溶解氧，造成鱼类和水生生物因缺氧而死亡；由于缺氧还会使水体转变为厌氧状态，这样会使水质恶化、产生臭味、影响卫生。同时，废水中的致病微生物会大量繁殖，危害人类健康。在食品工业中，从排放水的数量和污染程度来看，肉类加工废水几乎居于首位。2因此，对屠宰肉类加工废水进行处理，去除其污染对保护生态环境和人类健康是十分必要的。肉类加工废水概述1.1肉类加工废水的来源和水质水量特征1.1.1肉类加工废水来源屠宰和肉类加工的生产过程大致为，牲畜在宰杀前要进行检疫验收，在屠宰时进入屠宰区，首先用机械、电力或者化学方法将牲畜致晕，然后悬挂后脚割断静脉宰杀放血。牛采用机械剥皮，而猪一般不去皮，猪体进入水温为60的烫毛池煮后去毛。而后剖肚取出内脏，将可食用部分和非可食用部分分开，再冲洗胴体、分割、冷藏，以及加工成不同的肉类食品如新鲜肉或花色配制品和腊、腌、熏、罐头肉等。屠宰和肉类加工厂的废水主要产生在屠宰工序和预备工序。废水主要来自于围栏冲洗、宰前淋洗和屠宰、放血、脱毛、解体、开腔劈片、清洗内脏肠胃等工序，油脂提取、剔骨、切割以及副产品加工等工序也会排放一定的废水。此外，在肉类加工厂还有来自冷冻机房的冷却水，以及车间卫生设备、洗衣房、办公楼和场内福利设施排出的污水等1.1.2肉类加工废水水量肉类加工废水量与加工对象、数量、生产工艺、管理水平等因素有关。3肉类加工生产一般都有明显的季节性变化，因此，肉类加工厂的废水流量在一年内有很大变化。由于各肉类生产厂都有其本身的生产特点，如每日一班生产、两班生产或三班连续生产，因此，废水流量在一天内有较大的变化，远非均匀流出。1.1.3肉类加工的水质特征肉类加工废水含有大量的血污、油脂、油块、毛、肉屑、内脏杂物、未消化的食料和粪便等污染物。外观呈令人不快的血红色，并具有令人不快的血红色，并具有使人厌恶的腥臭味。此外，在肉类加工废水中，还含有粪便大肠杆菌，粪便链球菌以及沙门氏菌等与人体健康有关的细菌，但一般不含有有毒物质。肉类加工废水中所含污染物主要为呈溶解、胶体和悬浮物等物理特性的有机物质，其污染指标主要有PH、BOD5、COD、SS等，此外还有总氮、有机氮、氨氮、硝态氮、总固体、总磷、硫酸根、硫化物和总碱度等。在微生物方面指标为大肠杆菌。与一般的工业废水相同，肉类加工废水的水质受加工对象、生产工艺、用水量、工人劳动素质和设备水平等方面的影响，在水质方面的变动较大，不仅国内、国外的数据有很大的差异，即使是国内不同厂家的废水水质也有较大的不同。1.2.肉类加工废水处理技术1.2.1物理及物化处理工艺由于肉类加工废水中含有大量的非溶解性蛋白质、脂肪、碳水化合物和其他杂物，同时肉类加工废水的水质和水量在24h内变化较大，为了防止设备的堵塞以及回收有用的副产品，降低生物处理设施的负荷和稳定生物处理工艺的处理效果，一些物理（如筛除、调节、撇出、沉淀、气浮等）和化学（如絮凝等）处理法也常常与生物处理工艺结合使用，作为生物处理工艺的前的预处理。在一些废水排放标准高及废水准备回用等场合下，为了对生物处理工艺出水进行深度处理。也需要采用某些物理或化学处理法（如絮凝、过滤、微滤、吸附、反渗透、离子交换和电渗析等）。1.2.2生物处理工艺肉类加工废水中污染物主要是易于生物降解的有机物，生物处理工艺最为有效和经济，因此生物处理工艺是肉类加工废水处理采用的最普遍的主体工艺。当前，我国对肉类加工废水处理采用的工艺基本上是厌氧与好氧相结合的生物处理技术。其中好氧生物处理工艺根据所利用的微生物的生长形式可分为活性污泥工艺和生物膜工艺。厌氧处理工艺按厌氧微生物的培养形式可分为悬浮生长系统和附着生长系统。前者包括厌氧接触工艺、UASB和水力循环厌氧接触池，后者包括厌氧滤池和厌氧流化床等。现把目前肉类加工废水处理中相对比较成熟的生物处理工艺，经行一些阐述和比较：2（一） UASB+ 好氧接触氧化工艺处理肉类加工废水。4此处理工艺中主要处理设备是上流式厌氧污泥床和好氧接触氧化池，调节池既有调节水质、水量的作用，还由于废水在池中的停留时间较长而有沉淀和厌氧发酵作用。由于增加了厌氧处理单元，该工艺的处理效果非常好。上流式厌氧污泥床能耗低、运行稳定、出水水质好，有效地降低了好氧生化单元的处理负荷和运行能耗(因为好氧处理单元的能耗直接和处理负荷成正比)。好氧处理(包括好氧生物接触氧化池和斜板沉淀池)对废水中SS和COD均有较高的去除率，这是因为废水经过厌氧处理后仍含有许多易生物降解的有机物。 该工艺处理效果好、操作简单、稳定性高。上流式厌氧污泥床和好氧接触氧化池相串联的肉类加工废水处理工艺具有处理效率高、运行稳定 、能耗低、容易调试和易于每年的重新启动等特点。只要投加占厌氧池体积1/3的厌氧污泥菌种，就能够保证污泥菌种的平稳增长，经过3个月的调试UASB即可达到满负荷运行。整个工艺对COD的去除率达96.6%，对悬浮物的去除率达97.3%98%，该工艺非常适合在屠宰废水处理中推广应用。（二）、水解酸化+SBR 法处理肉类加工废水。 其主要处理设备是水解酸化池和SBR反应器。这种方法在处理肉类加工废水时，在厌氧反应中，放弃反应时间长、控制条件要求高的甲烷发酵阶段，将反应控制在酸化阶段，这样较之全过程的厌氧反应具有以下优点：（1）由于反应控制在水解、酸化阶段反应迅速，故水解池体积小；（2）不需要收集产生的沼气，简化了构造，降低了造价，便于维护，易于放大；（3）对于污泥的降解功能完全和消化池一样，产生的剩余污泥量少。同时，经水解反应后溶解性COD比例大幅度增加，有利于微生物对基质的摄取，在微生物的代谢过程中减少了一个重要环节，这将加速有机物的降解，为后续生物处理创造更为有利的条件。（4）水解酸化+SBR法处理高浓度肉类加工废水效果比较理想，去除率均在94%以上，最高达99%以上。要想使此方法在处理肉类加工废水达到理想的效果时运行环境要达到下列要求：（1）酸化SBR法处理中高浓度肉类加工废水，酸化至关重要，它具有两个方面的作用，其一是对废水的有机成分进行改性，提高废水的可生化性；其二是对有机物中易降解的污染物有不可忽视的去除作用。酸化效果的好坏直接影响SBR反应器的处理效果，有机物去除主要集中在SBR反应器中。（2）水解酸化+SBR法处理肉类加工废水受进水碱度和反应温度的影响，最佳温度是24，最佳碱度范围是500750mg/L。视原水水质情况，如碱度不足，采取预调碱度方法进行本工艺处理；若温度差别不大，运行参数可不做调整，若温度差别较大，视具体情况而定。（三） UASB+SBR法处理屠宰废水。本处理工艺主要包括UASB反应器和SBR反应器。UASB的主要优点是：1、UASB内污泥浓度高，平均污泥浓度为2040gVSS/1； 2、有机负荷高，水力停留时间长，采用中温发酵时，容积负荷一般为10kgCOD/m3d左右； 3、无混合搅拌设备，靠发酵过程中产生的沼气的上升运动，使污泥床上部的污泥处于悬浮状态，对下部的污泥层也有一定程度的搅动； 4、污泥床不填载体，节省造价及避免因填料发生堵赛问题； 5、UASB内设三相分离器，通常不设沉淀池，被沉淀区分离出来的污泥重新回到污泥床反应区内，通常可以不设污泥回流设备。SBR反应器优点1、 理想的推流过程使生化反应推动力增大，效率提高，池内厌氧、好氧处于交替状态，净化效果好。 2、 运行效果稳定，污水在理想的静止状态下沉淀，需要时间短、效率高，出水水质好。 3、 耐冲击负荷，池内有滞留的处理水，对污水有稀释、缓冲作用，有效抵抗水量和有机污物的冲击。 4、 工艺过程中的各工序可根据水质、水量进行调整，运行灵活。 5、 处理设备少，构造简单，便于操作和维护管理。 6、 反应池内存在DO、BOD5浓度梯度，有效控制活性污泥膨胀。 7、SBR法系统本身也适合于组合式构造方法，利于废水处理厂的扩建和改造。 8、脱氮除磷，适当控制运行方式，实现好氧、缺氧、厌氧状态交替，具有良好的脱氮除磷效果。 9、工艺流程简单、造价低。主体设备只有一个序批式间歇反应器，无二沉池、污泥回流系统，调节池、初沉池也可省略，布置紧凑、占地面积省。将UASB和SBR两种处理单元进行组合，所形成的处理工艺突出了各自处理单元的优点，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+SBR法处理工艺具有技术先进高效、处理工艺简单实用、处理效果好、运行稳定、操作管理方便、工程投资省。运行费用低等特点。此外,与水解酸化+SBR处理工艺相比具有运行费用低，污泥产量低，处理费用省等优点设计任务及设计计算2.1 设计任务2.1.1 设计规模某1500m3/d肉类加工废水处理工艺设计2.1.2 设计要求设计出水水质要求：肉类加工工业水污染物排放标准GB13457-92 一级排放标准。表1 水质参数COD (mg/L)BOD5(mg/L)SS(mg/L)NH3-N动植物油浓度进水指标200010002000280120出水指标8025601515去除率（%）9697.59794.687.5(1).根据肉类加工行业建设项目的工程特点，掌握主要生产工艺流程，主要污染源，污染物种类及排放方式和排放量；(2).了解目前国内外处理肉类加工费水的主要处理方法；(3).查阅、熟悉肉类加工行业废水处理及行业排放的相关标准及法律法规；(4).根据原始数据进行工艺流程方案的选比，本着“技术上先进可行、经济上合理、社会和环境效益最佳”的原则，进行技术方案的比较；(6).在教师指导下，独立完成设计说明书的撰写。详细叙述所选工艺流程的合理性、按流程顺序描述所选各处理构筑物的尺寸、构造、选用设备的型号、性能、台数等；2.2 工艺流程根据水质分析，肉类加工废水有机物及悬浮物含量高,水质水量变化较大,可生化性较好。本设计对肉类加工废水处理采用的工艺是厌氧与好氧相结合的生物处理技术。厌氧段采用UASB工艺，好氧段采用SBR工艺。该处理工艺具有简单实用、处理效果好、处理负荷高、运行稳定。操作管理方便、工程投资省。运行费用低等特点。工艺流程如下图1.废水格栅隔油池调节沉淀池UASB反应器SBR反应器达标排放提升泵污泥浓缩池脱水机房泥饼外运图1 工艺流程图2.3 主要构筑物作用2.3.1 格栅格栅是由一组平行的金属栅条或筛网制成的框架设备，被安装在污水渠道、泵房集水井的进口处或处理厂的端部，用以截留较大的悬浮物或漂浮物，减轻后续处理构筑物的处理负荷，保护后续处理设施。2.3.2 隔油池去除肉类加工废水中的大量油脂，减少油脂造成的管道、水泵、和其他设备的堵塞问题。减少油脂含量过高对生物处理工艺造成的影响。2.3.3 调节沉淀池工业废水的水量和水质随时间的变化幅度较大，为了保证后续物理构筑物或设备的正常运行，需要对废水的水量和水质进行调节。由于肉类加工废水中悬浮物（SS）浓度较高，此调节池也兼具有沉淀池的作用。该池设计有沉淀池的污泥斗，有足够的水力停留时间保证后续处理构筑物能连续进行。2.3.4 UASB反应器 又称上流式厌氧污泥床反应器由污泥反应区、气液固三相分离器（包括沉淀区）和气室三部分组成。在底部反应区内存留大量厌氧污泥，具有良好的沉淀性能和凝聚性能的污泥在下部形成污泥层。要处理的污水从厌氧污泥床底部流入与污泥层中污泥进行混合接触，污泥中的微生物分解污水中的有机物，把它转化为沼气。沼气以微小气泡形式不断放出，微小气泡在上升过程中，不断合并，逐渐形成较大的气泡，在污泥床上部由于沼气的搅动形成一个污泥浓度较稀薄的污泥和水一起上升进入三相分离器，沼气碰到分离器下部的反射板时，折向反射板的四周，然后穿过水层进入气室，集中在气室沼气，用导管导出，固液混合液经过反射进入三相分离器的沉淀区，污水中的污泥发生絮凝，颗粒逐渐增大，并在重力作用下沉降。沉淀至斜壁上的污泥沼着斜壁滑回厌氧反应区内，使反应区内积累大量的污泥，与污泥分离后的处理出水从沉淀区溢流堰上部溢出，然后排出污泥床。2.3.5 SBR反应器序批式活性污泥反应器系统由多个反应器组成，废水连续按序列进入每个反应器，它们运行时的相对关系是有次序的，也是间歇的； 2在时间上也是按序排列、间歇进行的，一般一个运行周期包括进水反应沉淀排水闲置五个连续的阶段。 在一个运行周期中，各个阶段的运行时间、反应器内混合液体积的变化以及运行状态等都可以根据具体污水性质、出水质量与运行功能要求等灵活掌握。2.3.6浓缩池污泥浓缩可使污泥初步减容，使其体积减为原来的几分之一，从而为后续处理或处置带来方便。浓缩池的目的在于降低污泥中占70%的空隙水，以便减容。本设计采用间歇式重力浓缩池。2.4 设计计算2.4.1 格栅计划选用SMF微滤机，该设备结构简单，适用于分离液体中存在的微小悬浮物（主要是浮游植物、动物、无机和有机物残渣等）其微滤采用的过滤材质为不锈钢丝网或化纤网，孔径小、薄、阻力低，流速高且截污能力强等特点，是较好的水净化和回用设备。该机可用于自来水厂的原水过滤、发电厂、化工厂、肉联厂、造纸厂等各种工业用水过滤。循环冷却水过滤和废水净化，污水处理等。本设计处理水量1500m3/d肉类加工废水根据水量选择SMF50型微滤机两台，一备一用，其性能参数如下：表2 SMF50型微滤机性能型号滤筒直径（mm）滤筒长度（mm）过滤面积（m2）过滤能力（m3/d）滤筒转速（r/min）冲洗压力（Mpa）电动机功率SMF-5050010001.5714001600510无机调速0.0980.1960.852.4.2隔油池本设计中按废水的停留时间计算法计算。(1)隔油池总容积W：W=Qt；式中 Q 隔油池设计流量T 废水在隔油内的设计池内的设计停留时间，h；一般在1.5h2h，取2h。 W=62.52.0=125m3,取130 m3。(2)隔油池的过水断面Ac： Ac=Q/3.6v式中 v 废水在隔油池中的水平流速，mm/s,取2mm/s。 Ac=62.5/（3.62）=8.68。(3)隔油池格间数n： n=Ac/bh式中 b 隔油池每个格间的宽度，m；由于刮泥刮油机跨度规格的限制，一般为2.0、2.5、3.0、4.5、6.0，这里取4.5；h 隔油池每个格间的有效水深，取1.5m。n=8.68/（1.53） =1.92,取2格。(4)隔油池的有效长度L L=3.6vt=3.622.0=14.4m(5)隔油池建筑高度H H=h+h h 池水面以上的池壁超高，取0.5m。H=1.5+0.5=2.0m2.4.3调节沉淀池设计计算 设计说明根据生产废水排放规律，后续处理构筑物对水质水量稳定性的要求，调节池停留时间取6.0h。调节池采用半地下式，便于利用一次提升的水头，并有一定的保温作用，由于调节池内不安装工艺设备或管道，考虑土建结构可靠性高时故障少，只设一个调节池。工业废水的水量和水质随时间的变化幅度较大，为了保证后续物理构筑物或设备的正常运行，需要对废水的水量和水质进行调节。由于肉类加工废水中悬浮物（SS）浓度较高，此调节池也兼具有沉淀池的作用。该池设计有沉淀池的污泥斗，有足够的水力停留时间保证后续处理构筑物能连续进行。 设计计算(1) 参数选取水力停留时间 T=6h设计流量Q=1500m3/d=62.5m3/h=0.0174m3/s考虑格栅的去除率 COD 10% .BOD5 10% .SS 20%则 沉淀池进水COD指标为1600 mg/L,去除率按照70%计算则沉淀池出水COD指标为480 mg/L。（2）池子尺寸池有效容积 V=QT=62.56 m3 =375m3取池总高H=4.5m，其中超高 0.5m，有效水深 h=4m，则池面A=V/h=375/4=93.75m2。池长取L=12m，池宽取B=8m，每个格子的长度为。设计一个池子两个格子，两个污泥斗。每个格子的尺寸为（LBH=6m8m4.5m）池子的总尺寸为12m8m4.5m （3）理论每日污泥量（4）调节沉淀池设计计算图，见图2图2 调节沉淀池设计计算图（5）污泥斗尺寸 污泥斗高度取斗底尺寸为300300， 泥斗倾角取500，则污泥斗的高度(h2)为： 每个污泥斗的容积 V总= 2V2=60.4 m3 V总W, 故符合设计要求.（6）进水布置进水起端两侧设进水堰,堰长为池长的50%，进水堰断面尺寸（）。调节池最高水位设置3.5m，超高为0.50m，顶标高为-1.7m。池低标高-7.1m。调节池出水端设吸水段。2.4.4 UASB反应池 设计说明UASB反应器是有荷兰瓦赫宁根农业大学的GLettinga等人在20世纪70年代研制的。80年代以后，我国开始研究UASB在工业废水处理中的应用，90年代该工艺在处理工程中被广泛采用。UASB一般包括进水配水区、反应区、三相分离区、气室等部分。UASB反应器的工艺基本出发点如下：为污泥絮凝提供有利的物理-化学条件，厌氧污泥即可获得并保持良好的沉淀性能；良好的污泥床常可形成一种相当稳定的生物相，能抵抗较强的冲击。较大的絮体具有良好的沉降性能，从而提高设备内的污泥浓度；通过在反应器内设置一个沉淀区，使污泥细颗粒在沉淀区的污泥层内进一步絮凝和沉淀，然后回流入反应器。UASB处理有机工业废水具有以下特点：污泥床污泥浓度高，平均污泥浓度可达2040gVSS/L；有机负荷高，中温发酵时容积负荷可达812kgCOD/(m3d)；反应器内无混合搅拌设备，无填料，维护管理较简单；系统较简单，不需另设沉淀池和污泥回流设施。 设计计算本工程所处理肉类加工废水，属高浓度有机废水，生物降解性好，UASB反应器作为处理工艺的主体，拟按下列参数设计。设计流量 1500m3/d，即62.5m3/h；进水浓度：CODCr=1620mg/L容积负荷：Nv=12kgCOD/(m3d)产气率： R=0.4 m3/COD污泥产率：X=0.15kg（干泥）/kgCOD UASB反应器工艺构造设计计算（1）UASB总容积计算UASB总容积： 式中 Q设计处理流量，m3/d；Sr污水进水中有机物浓度，kg/m3；Nv容积负荷，kgCOD/(m3d)。则 1822.5m3选用4个池子，每个池子的体积为 Vi=V/4=1822.5/4=455.6m3。假定UASB体积有效系数90%，则每池的总容积为Vi =455.6/90%=506.3m3若选用直径为9000mm的反应器4个，则其水力负荷约为q=0.25m3/(m2h)506.3 m3有效反应容积约为Vi=508.7 m390%=457.8 m3（2）配水系统设计本系统设计为圆形布水器，每个UASB反应器设36个布水点。设计说明为了保证四座UASB反应器运行负荷的均匀，并减少污泥床内出现沟流短路等不利因素，设计良好的配水系统是很必要的，特别是在常温条件下运行或处理低浓度废水时，因有机物浓度低，产气量少，气体搅拌作用较差，此时对配水系统的设计要求高一些。二次泵房出水，直接向四座UASB反应器供水，布水形式为两两分中。各UASB反应器进水管上设置调节阀和流量计，以均衡流量。在UASB反应器内部采用适应圆池要求的环行布水器。反应器布水点数量设置与处理流量、进水浓度、容积负荷等因素有关。每池子流量： m3/h圆环直径计算：每孔服务面积m2 a在1-3m2之间，符合要求。可设3个圆环，最里面的圆环设6个孔口，中间设12个，最外围设18个孔口。 内圈6个孔口设计服务面积：S1=61.736=10.4m2折合为服务圆的直径为=3.64m以此直径作一虚圆，在该圆内等分虚圆面积处设一实圆环，其上布8个孔口，则圆的直径计算如下：，则=2.6m中间12个孔口设计服务面积：S2=121.736=20.8m2折合为服务圆直径为=6.3中间圆环的直径如下：（6.32-d22）=则 d2=5.19m外圈18孔口设计服务面积：S3=181.736=31.2m2折合为服务圆直径为=9.001m则外圆环的直径d3为计算如下：则： =7.79m布水系统如图图3布水系统设计计算图 三相分离器设计(1)设计说明 UASB工艺如图4。污 泥 床三相分离器出水沼气进水悬 浮 污 泥 层图4 UASB工艺示意图 反应器内最重要的部件是三相分离器，用来进行气、液、固三相的分离（如图），因此对UASB的工艺构造设计主要就是设计三相分离器，它的设计直接影响气、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： 沉淀四壁倾斜应在4560之间，使污泥不致积聚，尽快落入反应区内； 沉淀区的表面水力负荷应在0.7m3/(m2h)以下，进入沉淀区前，通过沉淀槽底缝隙的流速不大于2.0m/h； 分离器（两个或多个）间的空隙表面积应是反应器截面积的15%20%； 气体收集高度当反应器为57m时，应在1.52.0m之间； 为使气体释放及便于去除浮渣，应保持足够液气接触面积； 在出水前应设挡板； 分离气体的挡板与分离器壁重叠20cm以上，以免出流气泡进入沉淀区； 出气管直径应足够大，使气室中气体较易排出。三相分离器设计包括沉淀区、回流缝、气流分离器的设计。设计计算图如下图5图5 UASB设计计算图(2)沉淀区设计三相分离器的沉淀区的设计同二次沉淀池的设计相似。主要是考虑沉淀区的面积和水深。面积可根据废水量和表面负荷来决定。由于沉淀区的厌氧污泥及有机物还可以发生一定的生化反应，产生少量气体，这对固液分离不利。故设计时应满足以上要求。如果以上条件均能满足，则可达到良好的分离效果。集气罩斜壁倾角=50，沉淀区面积：A= = =63.6m2表面水力负荷 q=Q/A= =0.246m3/(m2h)0.7 m3/(m2h),符合要求。(3)回流缝设计 取=0.5m, =0.5m, =2.6m。如图5所示： 式中 下三角集气罩底水平宽度，m；下三角集气罩斜面的水平夹角；下三角集气罩的垂直高度，m。=2.18m, =D-2=922.18=4.64m下三角集气罩之间的污泥回流缝中混合液的上升流速可用下式计算：=Q/S1 式中 Q反应器中废水流量，m3/h; S1下三角形集气罩回流缝面积，m2。=0.86 m/h2m/h, 符合要求。上下三角形集气罩之间回流缝中流速（V2）可用下式计算：V2=Q2/S2，S2为上三角形集气罩回流缝之面积，取回流缝宽（CD=EF）d=1.2m，上集气罩下底宽CF=5.0m。DH=CDsin50=1.2sin50=0.92mDE=CF+2DH=5.0 +20.92=6.84m则 V2=Q1/S2=0.84m/h。V2V12m/h，符合要求。确定上下三角形集气罩相对位置及尺寸，由图5知：CH=CDcos50=1.2cos50=0.77mAG=DGtg50=（DEb2）tg50=（6.844.64）tg50=1.3m又 h4=CH+AG=0.77+1.3=2.07m h3=1.5m由上述尺寸可计算出上集气罩上底直径为：CF2 h3tg40=5.021.5tg40=2.48mBC=CD/sin40=1.2/sin40=1.87mDG= (DEb2)=(6.844.64)=1.1mAD=DG/cos50=1.1/cos50=1.77mBD=DH/cos50=0.92/cos50=1.43mAB=AD-BD=1.77-1.43=0.34m(4)气液分离设计为获得有效的气液分离效果，UASB三相分离器回流缝宽度b与气封的宽度b1必须有一定的重叠，其重叠的水平距离越大，则气液分离效果越好，也越利于沉淀区的泥水分离及污泥斗回流。因而，重叠量的大小是决定三相分离器气液分离效果的重要因素。根据运行经验，其每侧的重叠距离即一般控制在1020cm，即重叠部分距离即 ，符合要求。 出水系统设计计算每个UASB反应器沿周边设一条环行出水渠，渠内侧设溢流堰，出水渠保持水平，出水由一个出水口排出。（1）出水渠设计计算环行出水渠在运行稳定，溢流堰出水均匀时，可假设为两侧支渠计算。单个反应器流量15.625m3/h=4.34L/s，侧支渠流量为2.17 L/s。根据均匀流计算公式： 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。计算得：m3/s假定渠宽 b=0.15m,则有W=0.20hX=2h+0.20R=W/X=0.15h/(2h+0.20) 式中 h渠中水深，m；X渠湿周，m。代入 即 则有 解方程得：h=0.032m，取为0.03m。可见渠宽b=0.15m，水深h=0.03m则渠中水流流速约为0.40m/s符合明渠均匀流要求。（2）溢流堰设计计算每个UASB反应器处理水量4.34 L/s，溢流负荷为12 L/(ms)。设计溢流负荷取=1.2 L/(ms)，则堰上水面总长为设计90三角堰，堰高H=40mm，堰口宽B=80mm，堰上水头h=20mm，则堰口水面宽b=40mm。三角堰数量个，设计取n=100(个)。出水渠总长为 3.14(9-0.152)=27.32m堰上水头校核：每个堰出流率：按三角堰计算公式 则堰上水头： 符合 UASB排水管设计计算单个UASB反应器排水量4.34 L/s，选用DN125管道排水，v约为0.73 m/s,充满度为0.5，设计坡度0.01。四台UASB反应器排水量17.36 L/s，选用DN200管道排水，v约为0.85 m/s,充满度(设计值)为0.55，设计坡度0.003。UASB反应器溢流出水渠出水由短管排入DN125排水支管，再汇入设计UASB走道下的DN200排水总管。 排泥管的设计计算（1）产泥量的计算设计参数：产泥系数 r=0.15kg干泥/(kgCODd)设计流量 Q=62.5m3/h进水COD浓度 S0=1620mg/LCODCr去除率 E=90.0%则UASB反应器总产泥量为每池产泥设污泥含水量为98%，因含水率P95%，取=1000kg/m3，则污泥产量为每池排泥量（2）排泥系统设计因处理站设置调节沉淀池，故进入UASB中砂的量较少，UASB产生的外排污泥主要是有机污泥，故UASB只设底部排泥管，排空时由污泥泵从排泥管强排。UASB每天排泥一次，各池污泥同时排入集泥井，再由污泥泵抽入污泥浓缩池中。各池排泥管选钢管，DN75，六池合用排泥管选用钢管DN100，该管按每天一次排泥时间2.0h计，q为5.7 L/s，设计充满度0.5，v为0.73m/s。 沼气管路系统设计计算（1）产气量计算设计参数：设计流量 Q=62.5m3/h进水 COD =1620mg/LCOD去除率 E=90.0%产气率 E=0.4 m3气/kgCOD则总产量为每个USAB反应器产气量（2）沼气集气系统布置由于有机负荷较高，产气量大，反应器设置一个水封罐，水封罐出来的沼气分别进入气水分离器，气水分离器设置一套两级。从分离器出来去沼气贮柜。集气室沼气管最小直径为DN150，而且尽量设置不短于300mm的立管出气，若采用横管出气，其长短不宜小于150mm，每个集气罩设置独立出气管至水封罐。该沼气容重为r=1.2kg/m3，换算为计算容重r=0.6 kg/m3的出气量分别为沼气收集管道压力一般较低，约为200300mmH2O，其管道内气体压力损失可按下式计算 式中 L管道长度，m；G气体容重为0.6 kg/m3时的流量，m3/h；r气体容重，kg/m3；K摩擦系数；D管径，cm。计算公式中K2d5查给水排水设计手册得K2d5=35000。对大集气罩出气管，DN200，G12.98 m3/h，L15m，v1.27 m/s，则计算出 hi=0.043 mmH2O，局部损失为 hj=22%hi=0.010mmH2O，总压力损失为可见沼气管道压力损失均很小。因此，对于沼气贮柜之前的低压沼气管道，可以认为管路压力损失为0，这种水封罐的水封取与集气槽里面的压力减去沼气柜的压力的值即可，这样计算偏于安全。（3）沼气柜容积确定 由上诉计算可知该处理站日产沼气为：36.4524=874.8 m3，则该沼气柜容积按平均时产气量的3h体积来确定，即36.453=109.35m3。 UASB的其他设计（1）取样管设计 为掌握UASB的运行情况，在每个UASB上设置取样管。在距反应器底1.11.2m位置，污泥床内分别设置取样管4根，各管相距1.0m左右，取样管选用DN50钢管，取样口设于距地平1.0m处，配球阀取样。（2）UASB的排空 由UASB反应池底排泥临时接上排泥泵强制排空。（3）检修：a.入孔 为便于检修，各UASB反应器在距地平1.0m处设800mm入孔一个。b.通风 为防止部分容重过大的沼气在UASB反应器内聚集，影响检修和发生危险，检修时可向UASB反应器中通入压缩空气，因此在UASB反应器一侧预埋压缩空气管（由鼓风机房引来）。c.采光 为保证检修的采光，除采用临时灯光处，还可以移走UASB反应器的活动顶盖，或不设UASB顶盖。（4）给排水 在UASB反应器布置区设置一根DN32供水管供补水、冲洗及排空中使用。（5）通行 在距UASB反应器顶面之下1.1m处设置钢架、钢板行走台，并连接上台钢梯。2.4.5 SBR反应池设计计算 设计说明根据工艺流程论证，SBR法具有比其他好氧处理法处理效果好、占地面积小、投资省的特点，因而选用SBR法。由于SBR法处理对象为经过厌氧处理后的肉类加工废水，其可生化性亦不如原污水，但BOD5/CODCr仍为0.88。而且该废水中不含特别难降解的污染物和有害物质，SBR运行周期中反应时间，根据类似工程经验确定为45h，且运行周期中不设闲置阶段。SBR运行每一周期时间为8.0h，其中进水2.0h，反应（曝气）4.05.0h，沉淀1.0h，排水0.5h1.0h。SBR处理污泥负荷设为N3=0.20kgBOD5/(kgVSSd) SBR反应池容积计算根据运行周期时间安排和自动控制特点，SBR反应池设置2个。（1）污泥量计算 SBR反应池所需污泥量为 =1.225t设计沉淀后污泥体积指数SVI=150ml/g则污泥体积为 Vs=1.2SVIMLSS=1.215010-31225=220.5m3（2）SBR反应容积SBR反应池容积用下式计算：V=Vsi+VF+Vb 式中 Vsi代谢反应所需污泥容积，m3；VF反应池换水容积，m3；Vb保护容积，m3；VF为SBR反应池的进水容积，即VF =（1500/24）2.0=125m3Vs =220.5m3单池污泥容量为Vsi = Vs /2=220.5/2=110.3 m3则 V=125+110.3+ Vb =235.3+ Vb（3）SBR反应池构造尺寸SBR反应池为满足运行灵活及设备安装需要，设计为长方形，一端为进水区，另一端为出水区。SBR反应池单池平面（净）尺寸为（107）m2，水深为4.0m，池深为4.5m。单池容积为V=1074=280 m3则保护容积为Vb=280-235.3=44.7 m3两池总容积V=2V=2280=540 m3SBR反应池尺寸（外形）（14.910.64.5）m3 SBR反应池运行时间与水位控制SBR反应池总水深为4.0 m。按平均流量考虑，则进水前水深为2.2 m，进水结束后4.0m。排水时水深为4.0m，排水结束后2.2m。5.0m水深中，换水水深为2.0m，存泥水深为1.8m，保护水深0.8m。保护水深的设置是为避免排水时对沉淀及排泥的影响。进水开始与结束由水位控制，曝气开始由水位和时间控制，曝气结束由时间控制，沉淀开始与结束由时间控制，排水开始由时间控制，排水结束由水位控制。 排水系统设计SBR反应池的排水系统主要靠滗水器排水，滗水器是SBR工艺中的关键设备，本设计采用国内最新研制的旋转滗水器，克服了过去此设备依靠进口的困难，降低了成本。每次滗水阶段开始时，滗水器以先设定的速度由原始位置降到水面，然后随水面缓慢下降，下降过程为下降10s，静止滗水30s，再下降10s，静止滗水30s，如此循环运行，直至达到设计最低水位，上清液经过滗水器排出。滗水器排水均匀，不会扰动已沉淀的污泥层。滗水器在运行过程中设有线位开关，保证滗水器在安全行程内工作。(1)参数选择本设计中排水时间为每池滗水器排水能力 式中： 通过堰口的水流流量，；SBR池子个数；一天内SBR池子循环周期数；SBR池设计排水时间每池选用一台滗水器，单台滗水器的排水能力为：每池选用1台压筒旋转滗水器，滗水量，滗水深度： (2)滗水器的选型本设计选用XHB-150型滗水器，SHB型旋转式滗水器是一种适用于各种间歇式循环活性污泥法污水处理系统（如SBR、CASS等）的上清液排出设备。 本设备设计加工中考虑了水表面浮渣和底部污泥层对排水质量的影响，设备滗水漕前设置了一浮桶，既保证将上清液收集，又保证不携带浮渣及底部污泥。旋转式滗水器选型见表2表2 XHB型滗水器性能参数序号型号排水能力(m3/d)最大滗水高度(m)排水时间(h)备注1XHB-500-5030.6-2.0无级调速2XHB-1000-10030.6-2.0无级调速3XHB-1500-15030.6-2.0无级调速4XHB-2000-20030.6-2.0无级调速5XHB-3000-30030.6-2.0无级调速6XHB-4000-40030.6-2.0无级调