毕业设计 生物制药废水处理系统（UASBSBR）设计

1、 1 本工程概况该生物制药厂位于中国南部某城镇，全年最高气温 40 ，最低 12 ，年平均气温：20左右。夏季主导风向为东南风，冬季西北风为主。该镇地形由南向北略有坡度，平均坡度为 0.5 ，地面平整，。规划污水处理厂位于主厂区的南方，面积约6500 m 2 。地坪平均绝对标高为 4.80 米。工业污水的时变化系数为 1.3。要求出水水质符合生物制药工业污染物排放标准(GB198212005)。1.1 设计原则 (1) 根据生物制药生产排放废水的特点，选择成熟的工艺路线，既要做到技术可靠确保处理后出水达标排放，出水稳定，还要设备简单、操作方便、易于维护检修，日常运行维护费用低。 (2) 在保证

2、处理效果前提下，充分考虑城市寸土寸金的现实，尽量减少占地面积，降低基建投资。平面布置和工程设计时，布局力求合理、通畅、美观，合乎工程建设标准。(3) 具有一定的自动控制水平，在确定自控程度时兼顾经济合理性。(4)整个处理系统建设时施工方便、工期短；运行时能耗低。1.2 设计范围 根据对生物制药废水特点的分析和处理出水水质要求，经论证选择技术上可行、经济上合理的处理方案，然后确定具体的、符合实际的工艺流程。对所选流程中的主要构筑物进行工艺计算，主要设备进行选型。 根据任务书要求，进行合理的平面布置。确定自动控制及监测方案，进行初步的技术经济分析，包括工程投资和人员编制、成本分析等。附必要的图纸。

3、1.3 设计水质水量 根据所给资料该厂处理工程设计水量为3400td，处理水质执行生物制药工业污染物排放标准(GB198212005)表1 进水水质及排放标准水 质 指 标COD（L）BOD（L）SS（L）PH 值进 水 水 质13162641221996.58.5设计出水水质300200200691.4 废水处理方案的确定该厂废水中的BODCOD值正常，约0.50，有利于进行生物处理。且较之物化处理，化学处理工艺成熟，处理效率高。同时，运行费用、水处理成本低。又废水BOD、COD 值均比较高，废水中大分子有机物较多，所以首先考虑厌氧工艺先将大分子有机物分解为易好氧生化降解的小分子有机物，同时

4、减少部分BOD和COD，然后再经好氧单元大幅度降解有机物，使出水达到排放要求。工艺选型：方案一：主工艺为UASB+SBR工艺，由于生物制药废水中含有大量浮渣，需在各处理单元之前设格栅，格栅出水收集到集水井，再用泵提升至澄清池，澄清池的出水经泵提升进入UASB反应器进行厌氧处理，再经竖配水井，进行泥水分离后，上清液进入SBR反应器，在SBR反应器中进行好氧处理，其出水达到国家一级排放标准，可直接排放到受纳水体。由于废水SS含量高，产泥量较大，因此需对污泥进行后续处理：各反应器出来的污泥收集至集泥井，再由污泥泵提升至污泥浓缩池浓缩，浓缩后的污泥进入贮泥池，再由泵提升至污泥脱水间脱水，脱水后的污泥可

5、直接外运。浓缩池的上清液及脱水间的滤液返回至澄清池继续处理。具体工艺流程图见图： 方案二： 在工艺流程确定的过程中，主要考虑以下几条原则：（1）药类生产废水含有机质多，浓度、色度高，同时本工程中废水排放要求较高。（2）药类生产废水可生化性较好，易于生物降解。（3）本工程要求低运行成本。根据上述原则，确定采用图所示的处理工艺流程。 生产工艺废水通过格栅池进入污水处理段调节池，调节水质水量，在絮凝剂的作用下，去除废水中的悬浮物和胶体物质等污染物，降低后续处理单元的工作负荷。经泵定量提升进入二相厌氧反应器，在厌氧微生物的作用下，将废水中的各种复杂有机物分解转化成小分子有机物,甲烷和二氧化碳

6、等物质，剩余污泥进入污泥沉淀池。消化后的废水再进入接触氧化池，与附着在生物填料上的好氧微生物的进一步作用，去除剩余的有机物，部分随水流带出的悬浮物在斜管沉淀池中得以沉淀出来，出水再经过生物陶粒反应器（BAF曝气生物滤池）后废水达标排放。调节池、厌氧接触池、接触氧化池及沉淀池的剩余污泥通过污泥泵进入污泥储存池，加入絮凝剂后，经过板框压滤机脱水处理后运走。滤液回流到调节池进行循环处理。2 设计原则经过对各种厌氧工艺的比较，本设计选用UASB反应器，因为该工艺技术成熟，耐冲击负荷好，处理能力大，能去除大部分的有机物，可以回收沼气，降低能源消耗，占地面积较小，可以降低建设费用和运行费用，由于应用较广泛

7、，所以实际运行经验较多。好氧处理单元选择SBR法，它的处理效率高，占地省，投资省，运行灵活，污泥的性能良好，出水水质可达标。因此，本设计处理方案采用UASBSBR（厌氧好氧相结合）工艺，既满足出水要求，又尽可能的节约了投资，节省了运行费用。 2.1工艺流程的确定主工艺为UASB+SBR工艺，由于生物制药生产废水中含有大量浮渣，需在各处理单元之前设格栅，格栅出水收集到集水井，再用泵提升至澄清池，澄清池的出水经泵提升进入UASB反应器进行厌氧处理，再经竖配水井，进行泥水分离后，上清液进入SBR反应器，在SBR反应器中进行好氧处理，其出水达到国家一级排放标准，可直接排放到受纳水体。由于生物制药废水S

8、S含量高，产泥量较大，因此需对污泥进行后续处理：各反应器出来的污泥收集至集泥井，再由污泥泵提升至污泥浓缩池浓缩，浓缩后的污泥进入贮泥池，再由泵提升至污泥脱水间脱水，脱水后的污泥可直接外运。浓缩池的上清液及脱水间的滤液返回至澄清池继续处理。具体工艺流程图见图1：图1 生物制药废水处理工艺流程示意图3 主要构筑物的设计计算3.1 格栅的设计计算3.1.1设计说明 格栅是一种简单的过滤设备，由一组或多组平行的金属条制成的框架，斜置于废水流经的渠道中。格栅设于污水处理厂所有处理构筑物之前，或设在泵站前，用于截留废水中粗大的悬浮物或漂浮物，防止其后处理构筑物的管道阀门或水泵堵塞。按栅条间隙，可分为粗格栅

9、（50-100mm）、中格栅（10-40mm）、细格栅（3-10mm）三种，按清渣方式可分为人工清渣格栅和机械清渣格栅两种3。3.1.2 设计参数的选取过栅流速一般采用0.6-1.0m/s；格栅倾角一般采用45°-75°；通过格栅的水头损失一般采用0.08-0.15m；栅前渠道内水流速度一般为0.4-0.9m/s；格栅间必须设置工作台，台面应高出栅前最高设计水位0.5m，工作台上应有安全和商品冲洗设施；工作台两侧过道宽不小于0.7m，工作台正面过道宽度：a，人工清渣 不小于1.2m；b，机械清渣 不小于1.5m。参数确定： (1) 设计采用细格栅(2) 栅条间隙b=8mm；

10、(3) 栅前水深h=0.4m； (4) 过栅流速v=0.7m/s;(5) 格栅倾角a=60°；(6) 设计流量Q= 3400m3/d=141.67m3/h=0.039m3/s3.1.3 设计计算 (1) 栅条间隙数：n（个）(2) 栅条有效宽度B（m）B=S(n-1)+bnS栅条宽度（m）；设S=0.02B=0.02×(17-1)+0.008×17=0.46m(3) 进水渠道渐宽部分的长度l1(m) B1进水渠宽（m）1进水渠道渐宽部分的展开角度，一般可采用20°；设B1 =0.2m， 则进水渠道内的流速为0.49m/s；(4) 栅槽与出水渠道连接处的渐

11、窄部分长度l2(m)l2=l1/2=0.18m(5) 通过格栅的水头损失h1 设栅条断面为圆形 k系数，格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数。K=3.36v1.32=1.032h1(6) 栅槽总高度H(m) 取栅前渠道超高=0.3m, (7) 栅槽总长L(m) 栅前渠道深 H=h+h2=0.4+0.3=0.7mL=l1+l2+0.5+1.0+H1/tan60°=0.36+0.18+0.5+1.0+0.7/tan60°=2.45m图2 格栅结构设计计算图(8) 每日栅渣量W（m3/d） 工业污水流量总变化系数 Kz=1.3 栅渣量 W1=0.1m3/103m3污水 宜采用机械清渣

12、3.2 事故池的设计计算3.2.1 设计说明 由于生物制药厂废水出水水质、水量不稳定，波动较大，为防止出现恶性事故，破坏污水厂后续处理单元的正常运行，需设置一事故池，储留事故出水。事故池在生物制药厂废水水量超过设计水量时启用，当后续处理单元出现故障时，也可启用事故池。3.2.2 设计计算 取停留时间T=12小时 设计流量为 Q1=3400×1.33400=1020m3/d 取有效水深h1=5m，超高h2=0.3m， 则总高H=5.3m 底面积A=1020×12/24/5=102m2， 事故池的底面尺寸为L×B=12m×8.5m3.3 集水池的设计计算3.

13、3.1设计说明 生物制药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，防止水泵频繁启动，以延长水泵的使用寿命，需对废水的水量和水质进行调节，集水池的设计遵循以下原则：最小池容：集水池的最小容积，不应小于最大一台污水泵6min的出水量；集水池应设置冲洗或清泥设施；集水池的布置：应考滤水泵洗水管的水力条件，减少滞留或涡流。3.3.2 设计参数的选取 水力停留时间HRT=1h,有效水深h1=4.0m , 超高h2=0.5m;3.3.3 设计计算 (1) 集水池容积 V=Q/T=（3400/24）×1=141.67m3 (2) 集水池的总高 H=h1h2=4.

14、00.5=4.5m,(3) 集水池的面积 A=V/H=141.58/4.5=31.46m2 取A=35m2 集水池的横截面为： L×B=7×5（m²） 则集水池的尺寸为： L×B×H=7×5×4.5（m3）(4) 一次提升泵选取：提升流量Q=150，扬程10m，选泵。3.4水力循环澄清池的设计计算3.4.1 设计说明 由于生物制药废水中悬浮物（SS）浓度较高，加药后利用水力进行搅拌，絮凝沉淀，此池兼有沉淀的作用，有足够的水力停留时间，保证后续处理构筑物能连续运行。 3.4.2 设计参数的选取 (1) 上升流速为0.71.0

15、mms； (2) 高度为2.03.0m；(3) 悬浮层高度34 m；(4) 停留时间1.01.5h(6) 参数选取 设计流量Q=3400 m3/d=141.67 m3/h=0.039 m3 回流比为2 设计循环总流量 喉管流速=2.5ms；第一絮凝室出口流速=0.06ms 第二絮凝室出口流速=0.04ms;清水区上升流速=0.5 mms； 喉管混合时间=0.6s(7)澄清池进出水水质指标如表2所示：表2 澄清池进出水水质指水 质 指 标COD（L）BOD（L）SS（L）进水水质1316264122199设计去除率10%10%90%设计出水水质11845.85770.8219.93.4.3 设计

16、计算各部分尺寸见下图3 图3 澄清池设计计算草图(1) 水射器的计算： 取83mm 设进水管流速V=1.5ms，则进水管直径 取187mm 设喷嘴收缩角为斜壁高=mm 取194mm 喷嘴直段长度取65mm 则 喷嘴管长258mm 喷嘴的实际流速： 要求净水头 0.06=3.80 m(2)喉管的计算 实际喉管流速： 喉管长度 取1520mm 取喇叭口直径 喇叭口斜边采用倾角，则喇叭口高度为 喷嘴与喉管的距离S=2=0.166m(3)第一絮凝室的计算: 上口直径 取 1.3m 上口面积 实际出口流速 设第一絮凝室高度为,锥形角取，则 (4)第二絮凝室的计算 第二絮凝室进口断面积 第二絮凝室直径实际

17、进口断面积1.33=2实际进口流速 第二絮凝室高度取2.7m; 其中第二絮凝室至第一絮凝室上口高度取2.4m第一絮凝室上口水深0.3m; 0.61m(5)澄清池直径的计算分离室面积 =澄清池直径 10.5m 取 11 m 实际上升流速 取0.5 (6)澄清池高度的计算 喉管喇叭口距池底0.46m,喷嘴与喉管间距0.14 m,，超高0.3m; H=7.5m (7)坡脚的计算 池底直径采用，池底坡角采用，池底斜壁部分高度为 = 池子直壁部分的高度为 (8)澄清池各部分容积及停留时间的计算a 第一絮凝池 3.3 21 sb 第二絮凝池 14.84；95.13s C 分离室停留时间 6750 s D水

18、在池内净水历时 E澄清池总体积 直壁部分体积 180.45 锥体部分体积 173.09 池的总体积 353.54 F总停留时间 =2.58 h(9) 排泥设施的计算 泥渣室容积按澄清池容积的1%计，即 设置一个排泥斗，采用倒立正四棱锥体，其锥底边长和锥高均为Z =3.3m3.5 UASB反应器的设计计算3.5.1 设计参数(1) 污泥参数设计温度T=25容积负荷NV=8.5kgCOD/(m3.d) 污泥为颗粒状污泥产率0.1kgMLSS/kgCOD,产气率0.5m3/kgCOD (2) 设计水量Q=2800m3/d=116.67m3/h=0.032 m3/s。(3) 水质指标表3 UASB反应

19、器进出水水质指标水 质 指 标COD（L）BOD（L）SS（L）进 水 水 质11845.85770.8219.9设计去除率85%90%/设计出水质1776.87577.08219.93.5.2 UASB反应器容积及主要工艺尺寸的确定(1) UASB反应器容积的确定 本设计采用容积负荷法确立其容积V V=QS0/NV V反应器的有效容积(m3)S0进水有机物浓度(kgCOD/L)V=34003.375/8.5=1494m3 取有效容积系数为0.8,则实际体积为1868m3(2) 主要构造尺寸的确定UASB反应器采用圆形池子，布水均匀，处理效果好。取水力负荷q1=0.6m3/（m2·d

20、） 反应器表面积 A=Q/q1=141.67/0.6=236.12m2 反应器高度 H=V/A=1868/236.12=7.9m 取H=8m采用4座相同的UASB反应器，则每个单池面积A1为：A1=A/4=236.12/4=59.03m2 取D=9m则实际横截面积 A2=3.14D2/4=63.6 m2 实际表面水力负荷 q1=Q/4A2=141.67/563.6=0.56q1在0.51.5m/h之间，符合设计要求。3.5.3 UASB进水配水系统设计 (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

21、力搅拌和产生的沼气搅拌； 易于观察进水管的堵塞现象，如果发生堵塞易于清除。本设计采用圆形布水器，每个UASB反应器设30个布水点。(2) 设计参数每个池子的流量 Q1=141.67/4=35.42m3/h(3) 设计计算查有关数据6，对颗粒污泥来说，容积负荷大于4m3/(m2.h)时，每个进水口的负荷须大于2m2 则 布水孔个数n必须满足 D2/4/n>2 即n<D2/8=3.1499/8=32 取n=30个 则 每个进水口负荷 a=D2/4/n=3.1499/4/30=2.12m2 可设3个圆环，最里面的圆环设5个孔口，中间设10个，最外围设15个，其草图见图4 内圈5个孔口设计

22、 服务面积： S1=52.12=10.6m2折合为服务圆的直径为： 用此直径用一个虚圆，在该圆内等分虚圆面积处设一实圆环，其上布5个孔口则圆环的直径计算如下： 3.14d12/4=S1/2 中圈10个孔口设计 服务面积： S1=102.12=21.2m2 折合为服务圆的直径为： 则中间圆环的直径计算如下：3.14(6.362d22)/4=S2/2 则 d2=5.2m 外圈15个孔口设计 服务面积： S3=152.12=31.8m2 折合为服务圆的直径为 则中间圆环的直径计算如下：3.14(92d32)=S3/2 则 d3=7.8m布水点距反应器池底120mm；孔口径15cm 图4 UASB布水

23、系统示意图 3.5.4 三相分离器的设计(1) 设计说明 UASB的重要构造是指反应器内三相分离器的构造，三相分离器的设计直接影响气、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：沉淀区的表面水力负荷<1.0m/h；三相分离器集气罩顶以上的覆盖水深可采用0.51.0m；沉淀区四壁倾斜角度应在45º60º之间，使污泥不积聚，尽快落入反应区内；沉淀区斜面高度约为0.51.0m；进入沉淀区前，沉淀槽底缝隙的流速2m/h；总沉淀水深应1.5m；水力停留时间介于

24、1.52h；分离气体的挡板与分离器壁重叠在20mm以上；以上条件如能满足，则可达到良好的分离效果。(2) 设计计算本设计采用无导流板的三相分 沉淀区的设计沉淀器（集气罩）斜壁倾角 =50°沉淀区面积： A=3.14D2/4=63.6m2表面水力负荷q=Q/A=141.67/(463.6)=0.56m3/(m2.h)<1.0 m3/(m2.h) 符合要求 回流缝设计 h2的取值范围为0.51.0m, h1一般取0.5 取h1=0.5m h2=0.7m h3=2.4m 依据图8中几何关系，则 b1=h3/tanb1下三角集气罩底水平宽度，下三角集气罩斜面的水平夹角h3下三角集气罩的

25、垂直高度，mb1=2.4/tan50=2.0m b2=b2b1=922.0=5.0m下三角集气罩之间的污泥回流缝中混合液的上升流速v1,可用下式计算：V1=Q1/S1=4Q1/3.14b2Q1反应器中废水流量（m3/s）S1下三角形集气罩回流缝面积（m2） 符合要求上下三角形集气罩之间回流缝流速v2的计算： V2=Q1/S2S2上三角形集气罩回流缝面积（m2）CE上三角形集气罩回流缝的宽度，CE>0.2m 取CE=1.0mCF上三角形集气罩底宽，取CF=6.0mEH=CEsin50=1.0sin50=0.766mEQ=CF+2EH=6.0+21.0sin50=7.53m S2=3.14(

26、CF+EQ).CE/2=3.14(6.0+7.53) 1.0/2=21.24m2v2=141.67/4/21.24=1.67m/h v2<v1<2.0m/h , 符合要求确定上下集气罩相对位置及尺寸 BC=CE/cos50=1.0/cos50=1.556m HG=(CFb2)/2=0.5m EG=EH+HG=1.266m AE=EG/sin40=1.266/sin40=1.97m BE=CEtan50=1.19m AB=AEBE=0.78m DI=CDsin50=ABsin50=0.778sin50=0.596mh4=AD+DI=BC+DI=2.15mh5=1.0m气液分离设计 由

27、图5可知，欲达到气液分离的目的，上、下两组三角形集气罩的斜边必须重叠，重叠的水平距离（AB的水平投影）越大，气体分离效果越好，去除气泡的直径越小，对沉淀区固液分离效果的影响越小，所以，重叠量的大小是决定气液分离效果好坏的关键。由反应区上升的水流从下三角形集气罩回流缝过渡到上三角形集气罩回流缝再进入沉淀区，其水流状态比较复杂。当混合液上升到A点后将沿着AB方向斜面流动，并设流速为va，同时假定A点的气泡以速度Vb垂直上升，所以气泡的运动轨迹将沿着va和vb合成速度的方向运动，根据速度合成的平行四边形法则，则有：要使气泡分离后进入沉淀区的必要条件是：在消化温度为25，沼气密度=1.12g/L；水的

28、密度=997.0449kg/m3；水的运动粘滞系数v=0.0089×10-4m2/s；取气泡直径d=0.01cm根据斯托克斯（Stokes）公式可得气体上升速度vb为vb气泡上升速度（cm/s）g重力加速度（cm/s2）碰撞系数，取0.95废水的动力粘度系数，g/(cm.s) =v水流速度,校核： ， 故设计满足要求。图5 三相分离器设计计算草图3.5.5 排泥系统设计每日产泥量为=3735×0.85×0.1×3400×103=1079MLSS/d则 每个UASB每日产泥量为W=1097/4=269.75MLSS/d可用200mm的排泥管，每天

29、排泥一次。3.5.6 产气量计算每日产气量 G=3726×0.85×0.5×3400×103 =5397 m3/d=224.9 m3/h 储气柜容积一般按照日产气量的25%40%设计，大型的消化系统取高值，小型的取低值，本设计取38%。储气柜的压力一般为23KPa，不宜太大。3.6、配水井UASB后污水进入配水井向SBR配水，设2座，配水井尺寸直径3.0×6.0m。配水井设分水钢闸门三座，选用SYZ型闸门规格为直径为800毫米，配手摇式启闭机三台。3.7 SBR反应器的设计计算3.7.1 设计说明 经UASB处理的废水,COD含量仍然很高.必须

30、经过进一步处理才能达到排放标准,即采用好氧处理。本设计采用4个SBR反应器,运行周期T=8h.3.7.2 设计参数(1) 水质指标 表5 SBR反应器进出水水质指标水 质 指 标COD（L）BOD（L）SS（L）进 水 水 质1776.87577.08219.9设计去除率85%92%15%设计出水水质266.546.2186.9(2) 确定参数污泥容积负荷NV=0.15kgBOD/(m3·d)污泥沉降指数SVI采用150反应周期T=8h，一天内反应周期数n=24/8=3 反应器数量nB=4周期内时间分配:进水时间T/nB=8/4=2h 反应时间4 h 其中缺氧时间tanox=1.4h

31、好氧时间ta=2.6h 静沉时间1.0h 排水时间0.5h 闲置排泥时间0.5h3.7.3 反应器的设计计算(1) 污泥泥龄和剩余污泥量的确定 硝化所需量低好氧污泥龄的计算SN=（1/）×1.013(15-t) ×fsSN消化所需最低好氧污泥龄（d）消化菌比生长速率（d-1）, =0.47d-1 fs安全系数，其值取决于污水厂规模，一般地，fs值应取2.33.0左右，本设计取fs =2.5 t污水温度，25=(1/0.47) ×1.103(15-25) ×2.5=3.3d活性污泥利用硝态氮中的氧的能力（即反硝化能力）m0活性污泥在好氧条件下每去除1kgB

32、OD氧的消耗量（kg）, 的设计最大值为1.6kgSR包括硝化阶段和反硝化阶段的有效污泥泥龄（d）=反硝化能力，即每利用1kgBOD所能反硝化的氮量(kg)a修正系数，当反应器交替连续进水时，a=1系统所需反硝化的氮量可根据氮量平衡求得：NO3NDTNiTNeBOD 0.04 BOD 0.04微生物增殖过程中结合到体内的氮量，随剩余污泥排出系统（mg/L） TNi 、TNe 进、出水总氮浓度(mg/L)NO3ND80122340.04=59 mg/L系统的总污泥泥龄STST=SR tC/tR tR有效反应时间（h） tR =4h tC循环时间（h） tS沉降时间（h） tS=1h td排水时间

33、（h） td =0.5htC = tR + tS + td =4+1+0.5=5.5hST=5.15.5/4=7d以干固体计的剩余污泥量(kg/d)Q进水设计流量（m3/d） BOD进水有机物浓度（kg/m3） SSi、SSe曝气池进出水悬浮固体SS浓度（kg/ m3） YH异氧微生物的增殖率（kgDS/kgBOD） YH =0.50.6,本设计取0.6 YSS能水解的悬浮固体固体部份，YSS =0.50.6,本设计取0.6 SR有效污泥泥龄(d) bH异养微生物的内源呼吸速率(自身氧化率), bH =0.08d-1fTH异养性微生物生长温度修正系数； fTH =1.072( t-15)=2.

34、0每个SBR反应器中所贮存的污泥总量STP = SPST/nB = 4527/4 =791kg/d(2) SBR反应器贮水容积的确定每个SBR反应器的贮水容积V(m3)V=Qt=Qtc/nB=141.675.5/4=195 m3(3) 污泥沉降速度的计算和反应器尺寸的确定污泥的沉降速度vs(m/h) 根据边界条件用试算法可求得下式中反应器的高度和面积.其具体过程为先假设反应器高度HTWL,用下式即可求得面积AHS撇水水位和污泥泥面之间的最小安全距离,一般在0.60.9m左右,本设计取0.9m 假设HTWL=5.0m 由上式知 解得 A=86.43m2 反应器的有效容积 V=AHTWL=86.4

35、35.0=432.2m2H=V/A=195/86.43=2.26m H最高水位和最低水位之间的高度差,也称撇水高度(m),一般其最大值在2.02.2m左右vS 650/(MLSSSVI ) MLSS 在最高水位HTWL时MLSS的浓度(kg/m3)MLSS =STP/V=791/432.2=1.83kg/m3vs=650/(1.83150)=2.37m/h单座SBR反应器的尺寸 SBR反应器有效水深5.0m，超高0.5m，则SBR总高为5.5m SBR反应器的面积为86.43m2 设SBR反应器的长宽比为2:1 则反应器宽为6.6m，长为13.2m(4) 曝气系统和撇水系统的设计4

36、需氧量的确定O = a '.Q.Lr+b'.V.NW' O混合液每日需氧量(kgO2/d) a'氧化每公斤BOD需氧公斤数(kgO2/kgBOD),一般为0.420.53,本设计取0.5 b'污泥自身氧化需氧率 (kgO2/kgMLVSS.d),一般为0.110.188,本设计取0.15 Lr去除的BOD浓度(kg/m3)Lr=(23418.7)10-3=0.215 kg/m3 NW'混合液挥发性悬浮物(MLVSS)浓度(kg/m3) NW'=f.NW f系数,一般0.70.8,本设计取0.7(kg/m3) NW 混合液悬浮物(MLSS)

37、浓度则 供氧速率R=O/24=697.7/24=29.07 kgO2/h 供氧量的计算采用鼓风曝气方式,用SX-1型曝气器,其技术参数为：氧转移效率6%-9%，氧动力效率1.52.2%,服务面积12m2/个，曝气器出口高出池底350500mm，适合曝气池水深45m。本设计取氧转移效率为8%，曝气口安装在距池底0.4m高处,故淹没深度为4.6m,据资料2查得计算温度为20°时,溶解氧饱和度Cs(20)=9.17mg/L，最高水温采用25°, Cs(25)=8.38 mg/L。扩散器出口处的绝对压力为:空气离开曝气池水面时氧的百分浓度Qt Qt =Ea曝气器的氧转移效率, 本设

38、计取Ea =8% Qt =19.65%反应器中溶解氧的饱和度为： 则脱氧清水的充氧量为: 氧转移折算系数, d氧溶解度折算系数 气压修正因子 取d=0.8, =0.95, Ct=2mg/L, =1.0供气量的计算: 布气系统的计算 反应池的平面面积为 6.613.24=348.5m2 每个扩散器的服务面积取1.75m2，则需扩散器345.8/1.75=199个 取200个扩散器，每个反应器需50个 布气系统设计草图如下图8 (5排，每排10个) 图8 SBR反应器布气系统设计设计草图 空气管路系统计算 按SBR的平面图，布置空气管道，在相邻的两个SBR反应器的隔墙上设一根配气干管，共设两根，在

39、每根干管上设5对配气竖管，共20根竖管 则每根竖管的供气量为 1848/20=92.4m3/h 每个空气扩散器的配气量为 1848/50=36.96m3/h 空气管路的计算草图见下图 见下表8：表6 空气管道计算表管段编号管段长度L(m)空气流量 (m3/h)空气流速v(m/s)管径D(mm)配件当量长度L0(m)L+L0(m)损失h1+h2 (mm)1-29184810.46250三通1弯头1大小头119.228.2100.742-38.29248.17200闸门1弯头1四通18.016.247.863-42.5739.26.54200四通1大小头16.08.516.394-52.5554.

40、48.72150四通13.76.230.015-62.5369.65.81150四通1大小头14.36.815.676-72.5184.86.54100四通1大小头12.65.123.867-87.7592.44.5385闸门1三通14.812.5535.698-90.636.964.32550.62.71其中：L0=55.5kD1.2 L0管道当量长度(m) D管径(m) k-长度折算系数,按管件不同类型确定 h1+h2=i(L+L0)， i=6.61v1.924/d1.281由上表可知：空气管道系统的总压力损失为： (h1+h2) =272.33×9.8=2.67kPa 扩散器的

41、压力损失取5.0 kPa。则总压力损失为 2.67+5.0=7.67kPa为安全起见，设计取值为9.8 kPa P损=9.8 kPa则鼓风机所需压力为P=（50.4）×9.8+9.8=55 kPa，又 Gs=30.8m3/min根据所需压力和空气量采用下列规格的鼓风机：罗茨鼓风机3L-150 三台（两用一备），其主要设计参数如下表7 罗茨鼓风机技术参数型号、口径进口流量m3/min升压kPa转速r/min轴功率kW3L150-31.6258.8138042.763.8 污泥处理装置的设计计算及设备选型3.8.1 设计说明 污水处理系统各构筑物所产生污泥每日排泥一次（除SBR反应器外）

42、，集中到污泥集泥井，然后再由污泥打至污泥浓缩池，经浓缩后送至贮泥柜暂放，再由污泥泵送至脱水机房脱水，形成的泥饼外运作农肥（因为污泥中无有害污染物，而有机质含量较高）。污泥浓缩池为间歇排泥，运行周期为24h。其中各构筑物排泥，污泥泵抽送污泥时间1.01.5h（除SBR反应器外）。污泥浓缩时间20h，浓缩池排水与排泥2h，闲置时间0.51.0h。设计泥量以下污泥量都以体积表示，以质量表示的可通过下式换算： VSS=PSS100/(100P) VSS剩余活性污泥量，m3/d ；PSS产生的悬浮固体量，KgSS/dP含水率，%生物制药废水的处理过程所产生的污泥来自以下几个部分：澄清池 Q1=69m3/

43、 d， 含水率95%UASB反应器 Q2=54 m3/ d 含水率98%竖配水井 Q3=24 m3/ d 含水率98%SBR反应器 Q4=45.2 m3/ d 含水率99%总污泥量为 Q=Q1Q2Q3 =69+54+24+45.2=192.2m3/ d 平均含69 ×95%/192.2+54×98%/192.2+24×98%/192.2+45.2×99%/192.2=97.2% 3.8.2 集泥井的设计计算为了方便排泥及污泥重力浓缩的建设，在重力浓缩池前设置一集泥井，通过对集泥井的最高水位的控制来达到自流排泥，反应池的污泥可利用自重流入。集泥井水力停留时

44、间HRT=8h；设计停留总泥量Q=192.2 m3/d；采用圆形池子，池子的有效体积为 V=Q×HRT/24=192.2×8/24=64.07 m3集泥井有效泥深为4.5m，则平面面积为 A=V/H=64.07/4.5=14. 24m2则集泥井的直径 D= 取D=4.5m则实际面积A=16 m2水面超高0.3m则实际高度为4.8m3.8.3 重力浓缩池的设计计算(1) 设计说明为方便使污泥的后续处理机械脱水，减小机械脱水中污泥的混凝药剂用量，需要对污泥进行浓缩处理，以降低污泥的含水率。(2) 设计参数：固体负荷M一般为1035kg/(m3·d), 取M=35 kg

45、/(m3·d)浓缩时间取T=24h设计污泥量Q=192.2m3/d浓缩后污泥含水率95%浓缩后污泥体积V1= (10097.2)(10095) ×192.2=107.6m3/d (3) 设计计算 池子边长根据要求，浓缩池和设计断面面积应满足： AQc/MQ入流污泥量，m3/d M固体通量，kg/(m3·d) C入流固体浓度，kg/m3入流固体浓度c的计算如下：C= (W1+W2+W3+W4)/ QW1=Q1×1000×(195%)=3450kg/dW2=Q2×1000×(198%)=1080kg/dW3=Q3×10

46、00×(198%)=480kg/dW4=Q4×1000×(199%)=452kg/d那么，Q×c= W1+W2+W3+ W4=5462kg/d=227.6kg/h c=5462/192.2=28.4kg/m3浓缩后污泥浓度c1=5462/107.6=50.8 kg/m3浓缩池的横断面积 A= Qc/M=5462/35=156 设计两座方形污泥浓缩池，则每座池边长为B=8.8m，取B=9m则实际每池面积A1=81m2 总面积 A=162m2 池子高度停留时间，取HRT=24h有效高度，h2=1.2m，取h2=1.5m超高 取h1=0.5m缓冲层高 取h3=

47、0.5m池壁高 H1=h1+h2+h3=2.5m 污泥斗污泥斗下锥体边长取0.5m，高度取5m。 总高度H=7.5m3.8.4 贮泥池的设计计算浓缩后的污泥进入贮泥池，以便集中进行压滤。贮泥池的设计为圆形。设计参数 停留时间HRT=12h设计泥量 Q=107.6m3/d贮泥池所需体积 V=Q.HRT=53.8m3取高度.5m，则3.9m，取m 超高取0.5m则贮泥池尺寸为：D×H=4.5m×4.5m3.8.5 污泥脱水间的设计计算(1) 设计说明污泥经浓缩后，尚有95%的含水率，体积仍很大，为了综合利用和最终处置，需对污泥作脱水处理。拟采用带式压滤机使污泥脱水，它有如下特点

48、：滤带能够回转，脱水效率高；噪声小，节省能源；附属设备少，维修方便，但必需正确使用有机高分子混凝剂，形成大而强度高的絮凝污泥。(2) 设计参数 设计泥量Q=107.6m3/d=4.5m3/h, 含水率为95% (3) 设计计算 根据设计泥量，带式压滤机采用DY-1000型，带宽1m，主机功率2.2kW，滤饼含水率为7080%，生产量为50100kg/h/m, 按每天工作12个小时设计。 外形尺寸：长宽高=452018901750(4) 物料衡算表表8 各处理单元物料衡算表进水隔栅出水集水井出水澄清池出水UASB出水配水井出水SBR出水污泥浓缩池BODmg/l6412641264125770.8

49、577.08577.0846.2CODmg/l13162131621316211845.81776.871776.87266.5SS mg/l219921992199219.9219.9219.9186.9PH6-96-96-96-9排气m3/h225排泥m3/d69542445.294.44平面布置及高程布置4.1沿程阻力损失计算及标高确定根据流量Q，确定管径D，选择设计满度h/D，查水力算图，确定流速 v， 管底坡度i。流量Q=39L/s取管径D=300mm,设计满度为0.55由水力计算图可查出：v= 1.02m/s, i =0.0057。流量Q=9.75 L/s,取管径D=200mm,设

50、计满度为0.50, 由水力计算图可查出： v=0.62m/s, i =0.0043。管路水力损失计算：直管水头损失Hr=L管件局部水头损失：Hf=x·2/2g管道总阻力损失：h=HrHf局部损失：管道进口局部损失系数x1=0.5。 管道出口局部损失系数x2=1.0。管道及构筑物名称 QL/s 管渠设计参数 D h /D i v Lmm m m m水头损失沿程 局部 构筑物 合计m m m m格栅19.50.280.28集水井至澄清池393000.555.71.0220.01140.07960.091澄清池390.50.5澄清池至UASB9.753002000.550.55.76.21.0212300.25440.20440.4588UASB9.750.50.5UASB至竖配水井9.752002500.50.56.25.01.024120.08480.13800.2228配水井19.50.50.5配水井至SBR19.52500.55.00.8300.150.08490.2349SBR9.7