制药废水厂的污水处理设计

PAGEword文档可自由复制编辑毕业论文题目：制药废水厂的污水处理设计学说明一、指导教师评语根据学生实习及撰写论文情况进行评定：1、对待实习的态度及实习纪律的遵守情况；2、能否准确熟练地进行观察记载、搜集整理、查阅资料及运用数据的水平；3、能否准确熟练地进行各项操作，并运用所学知识解决实际问题；4、能否很好地完成任务书规定的工作量。二、评阅教师意见参照以下几方面进行评定：1、论文选题的实用性、分析的科学性和体系的完整性；2、获取资料是否丰富，处理资料是否科学、严谨；3、综合运用基础理论和专业知识的深度、归纳、概括及运算的能力；4、文字表达能力，文章的逻辑性。三、论文答辩成绩由答辩小组根据学生语言表达能力及回答问题的准确性进行评定。四、论文答辩成绩和论文综合评定成绩按优秀、良好、中等、及格和不及格五级计分。五、毕业论文的综合评定成绩按照《毕业论文评分标准》综合评定。六、论文由学生本人按照《毕业论文（设计）规范》用计算机排版、打印，一律使用统一封面。七、学生的论文文本（含任务书、图片等）由学院按学校规定存档。目录摘要………………………1关键词……………………1Abstract…………………1Keywords………………11绪论……………………21.1研究制药废水处理方法的背景……………………21.2制药废水的分类及特性……………21.3本设计将要解决的问题…………….21.3.1水质水量及排放标准…………21.3.2污水处理工艺计算依据……….31.4处理方案的选定…………………….31.4.1处理方法简介………………….31.4.2方案选择………………………41.4.3本设计的工艺流程图52预处理过程设计………………………52.1格栅的设计…………52.1.1一般说明………………………52.1.2设计参数………………………52.1.3设计计算………………………52.2调节池………………72.2.1一般说明………………………72.2.2设计参数………………………72.2.3设备选型………………………72.3平流式沉淀池………………………82.3.1一般说明………………………82.3.2设计参数………………………82.3.3设计计算………………………82.4配水井………………92.4.1一般说明………………………92.4.2设计参数………………………92.4.3设计计算………………………93主体构筑物的设计……………………103.1UASB反应器……………………103.1.1一般说明……………………103.1.2设计参数………………………103.1.3设计计算………………………113.2配水井………………163.2.1设计参数………………………163.2.2设计计…………163.3SBR反应池………………………173.3.1一般说明………………………173.3.2设计参数………………………173.3.3设计计算………………………174污泥处理系统的设计计算……………214.1贮泥池………………214.1.1一般说明……………………214.1.2设计参数………………………214.1.3设计计算………………………214.2污泥浓缩池的设计计算……………214.2.1一般说明………………………214.2.2设计参数………………………214.2.3设计计算………………………214.3污泥脱水系统的设计………………224.3.1一般说明………………………224.3.2设计计算………………………225污水处理厂的平面布置………………235.1布置原则……………235.2平面布置……………236总结………………23参考文献………………….24致谢………………………25word文档可自由复制编辑制药废水厂的污水处理设计学生姓名：徐婷婷专业：环境工程指导教师：孙淑娟职称：（山东农业大学资源与环境学院，泰安271018）中文摘要：本文在全面分析了制药废水的水质、水量性质的基础之上，通过对现实中比较常用的处理方法进行分析并加以比较，最终提出了SBR法处理制药废水的现实可行性。在本工艺设计中，UASB反应器是又一关键性的设备，采用UASB＋SBR工艺处理制药废水，效果稳定，运行管理简单，适应性较强，投资运行费用较低，占地小，出水水质好，且脱氮除磷效果好。本文针对制药废水的水质水量情况，详细设计了包含SBR反应池在内的整个处理流程，并在此基础上，针对每一环节所涉及到的构筑物，从工艺方面给予了详细的计算和设计，对每个环节涉及到的机械设备进行了严密的选型。本工艺产生的剩余污泥连续排入污泥浓缩池，经过浓缩后，污泥体积大大减小，再经过带式压滤机进行压滤后外运。关键词：制药废水，SBR，UASB，滗水器AbstractThecharactersofpharmaceuticalwastewaterarecompletelyanalyzed,andallkindsoftraditionalmethodsarecomparedinthispaper,andthenthepaperreferstotherealisticpossibilityoftheSBRprocessusedinthesystemofpharmaceuticalwastewater.Inthistechnologicaldesign,thereactorofUASBisanotherdecisiveequipmentsbesidesSBR,theUASB+SBRprocessusedtotreatpharmaceuticalwastewaterhasadvantagessuchasstabletreatmentresult,easymanagement,strongadaptability,lowinvestigating,smallcoverings,highqualityofeffluentandhighremovalofnitrogenandphosphorus.ThewholeprocessincludingSBRisdesignedindetailinthefoundationofthequalityandquantityofthepharmaceuticalwastewaterandforeachbuildingreferredintheprocess,itgivesdetaileddesign,foreachmachineandequipment,itprovidestypechoosingproperly.Thesludgegeneratediscontinuousledintoaconcentratedpond,afterwhich,thesludgevolumereducessharplyanditpassesthroughapressurefilter,lateritiscarriedout.Keyword:pharmaceuticalwastewater,SBR,UASB,waterdecanter1绪论1.1研究制药废水处理方法的背景制药废水是国内外较难处理的高浓度有机污水之一,也是我国污染最严重、最难处理的工业废水之一。制药废水属于难处理的工业废水之一，因药物种类不同、生产工艺不同，废水的成分差异较大，且制药厂的废水通常为间歇排放，产品的种类和数量变化较大，导致废水的水质、水量及污染物的种类变化较大，给治理带来困难（1）。1.2制药废水的分类及特性制药工业按生产工艺过程可分为生物制药和化学制药两种。其中生物制药是指通过微生物的生命活动，将粮食等有机原料进行发酵、过滤，将药品提炼而成的工艺。化学制药是采取化学方法使有机物质或无机物质发生化学反应而生成其他物质的合成制药方法。制药废水的特点①排水点多，包括主生产过程排水（废母液、废滤液等），辅助过程排水（工艺冷却水、工艺设备冷却水、水环真空设备排水等），冲洗水，生活污水。高低污水单独排放，有利于分流。②高浓度废水间歇排放，PH和温度变化大。③污染物浓度高，含氮量高，色度高，固体悬浮物ss浓度高。1.3本设计将要解决的问题设计的制药厂污水处理位于泰安某地区，该地区地势北高南低，西高东低，地形坡度在1-2%之间。城区中的河流均从西北流向东南，最终流入城区南部大汶河，这是城区雨水和污水的最终排水出路。由于单独的好氧处理和厌氧处理都有一定的弊端，而厌氧—好氧的组合工艺在改善废水的可生化性、耐冲击性、投资成本、处理效果等方面表现出了明显优于单一处理方法的性能，本文设计利用升流式厌氧污泥床反应器（UASB）和序批式活性污泥法（SBR）两者相结合，即厌氧好氧结合，来处理某制药厂的废水。1.3.1水质水量及排放标准 气象资料：1气温：年平均12.9℃，夏季平均26.3℃，冬季平均2非采暖季节主导风向：东北3年平均降雨量：697毫米4最大冻土深度为460mm,冻土常呈现时冻时化进水水质出水水质CODcr（mg/L）1800300BOD（mg/L）60030SS（mg/L）≤300150pH6~96~9（1）设计日处理污水量：2154m3·d设计水量的总变化系数Kz=2.7/Q^0.11=1.16污水设计流量Qd=(qd×N×Kz)/(24×3600)=(2154×1000×1.16)/(24×3600)=28.94L/s=2154×1.16=2500m3（2）污水生化处理的相关计算可生化性：BOD/COD=0.33，根据废水可生化性评价参考数据可知，处于0.3—0.45，可生化性较好1.3.2污水处理工艺计算依据（1）《国家污水综合排放标准》(GB8978-1996)；（2）《中华人民共和国环境保护法》和《水污染防治法》；（3）《污水综合排放标准》(GB8978—1996)；（4）《给水排水工程结构设计规范》(GBJ69-84)；（5）《毕业设计任务书》； （6）《毕业设计大纲》。1.4处理方案的选定1.4.1处理方法简介在工艺选择和设计时充分考虑该厂废水的特点，近期、远期的可调性，并用两级处理，即物化处理与生化处理相结合。该厂废水属于比较难处理的工业制药废水。根据该厂原有设施运行经验及同类厂家运转经验，采用物化和生化相结合处理工艺。一级物化处理采用格栅、调节池、澄清池等，主要去除废水沉淀物，调节水质、水量。整体配备先进可靠的系统设备，降低系统的维护工作量，以保证系统的长期正常运转。采用适当的自动化控制系统，以保证处理效果和减少劳动力需求。工程设计采用针对该厂水质特点的工艺方案。工艺可靠，设备配备先进，运行费用合理，工程整体档次高。方案一主工艺为UASB+SBR工艺，由于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。方案二氧化沟是一种活性污泥法工艺，但曝气池呈封闭的沟渠形，污水和活性污泥混合液在其中循环流动，因此被称为“氧化沟”，又称“环形曝气池”，它也属于活性污泥处理工艺的一种变形工艺，一般不需要初沉池，并且通常采用延时曝气。氧化沟工艺具有以下特点： （1）污水进入氧化沟，可以得到快速有效地混合，对水量、水质的冲击负荷影响小；（2）由于污泥龄较长，污泥趋于好氧稳定；（3）可以通过改变转盘、转刷、转碟的旋转方向、转速、浸水深度和转盘、转刷、转碟的安装个数等，以调节整体的供氧能力和电耗，使池内溶解氧值控制在最佳工况。但有以下缺点：（1）循环式，运行工况可以调节，管理相对复杂；（2）表曝法供氧，设备养管量大；（3）污水停留时间长，泥龄长，电耗相对较高方案三SBR处理工艺包括五个处理程序，分别为：进水、反应、沉淀、出水、待机。在该处理工艺中，处理构筑物少，可省去初沉池，无二沉池和污泥处理系统。与标准活性污泥法相比，基建费用低，主要适用于小型污水处理厂。运行灵活，可同时具有去除BOD和脱氮除磷的功能。SBR法有以下优点：（1）SBR系统以一个反应池取代了传统方法中的调节池、初次沉淀池、曝气池及二次沉淀池，整体结构紧凑简单，系统操作简单且更具有灵活性。投资省，运行费用低，它比传统活性污泥法节省基建投资额30%左右。（2）SBR反应池具有调节池的作用，可最大限度地承受高峰流量、高峰BOD浓度及有毒化学物质对系统的影响。（3）SBR在固液分离时水体接近完全静止状态，不会发生短流现象，同时，在沉淀阶段整个SBR反应池容积都用于固液分离。（4）SBR反应过程基质浓度变化规律与推流式反应器是一致的，扩散系数低。（5）系统通过好氧/厌氧交替运行，能够在去除有机物的同时达到较好的脱氮除磷效果。（6）处理流程短，控制灵活，可根据进水水质和出水水质控制指标处理水量，改变运行周期及工艺处理方法，适应性很强。（7）系统处理构筑物少、布置紧凑、节省占地。SBR的缺点是：对自动控制水平要求较高，人工操作基本上不能实行正常运行，自控系统必须质量好，运行可靠；对操作人员技术水平要求较高；间歇周期运行带来曝气、搅拌、排水、排泥等设备利用律较低，增大了设备投资和装机容量。由于具有以上优点，SBR近年来在国内外得到了较广泛的应用。但也有一些不足之处，如在实际工作中，废水排放规律和SBR间歇进水的要求存在不匹配问题，特别是水量较大时，需多套反应池并联运行，增加了控制系统的复杂性。1.4.2方案选择与氧化沟比较，在基建投资和站地上氧化沟基本不占优势，耗电量和运营成本也是SBR略占优势，二者的去除率也基本持平，相对比较SBR工艺比较经济切效率高。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，所以实际运行经验较多。因此，本设计处理方案采用UASB-SBR（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。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，其出水达到国家二级排放标准。由于生物制药废水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。1.4.3本设计的工艺流程图：中格栅及泵房中格栅及泵房调节池平流式沉淀池UASBSBR反应池污泥浓缩池脱水机房工艺流程图2预处理过程设计2.1格栅的设计2.1.1格栅的一般说明：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（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。2.1.2设计参数：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： 人工清渣，不小于1.2m；机械清渣，不小于1.5m。参数选择：⑴中格栅栅条间隙b=0.015m栅条间隙数n=10个栅条宽度S=0.01m栅槽宽B=0.35m栅前水深h=0.3m格栅安装角栅后槽总高度H=0.645m栅槽总长度L=1.95m2.1.3设计计算中格栅采用栅条型格栅，设三组相同型号的格栅，其中一组为备用，格栅安装倾角为60°。栅前流速v1=0.6m/s，过栅流速v2=0.7m/s设栅前水深h=0.3m，栅前部分长度0.5m,格栅倾角α=，单位栅渣量（1）栅条间隙数nn=Q(sina)^0.5/（bh·v2）式中：n————栅条间隙数，个；Qmax————最大设计流量，m3/s；a————格栅倾角度；b————栅条净间隙，粗格栅b＝50～100mm，中格栅b＝10～40mm，细格栅b＝3～10mm；中格栅b取15mmh————栅前水深，mv————过栅流速，m/s。将数值代入上式：n=0.02894(sin60)^0.5/0.015×0.6×0.3=10(个)（2）栅槽宽度BB=S（n-1）+bn式中：B————栅槽宽度，m；S————栅条宽度，m,取0.01m；n————栅条间隙数，个；b————栅条净间隙，粗格栅b＝50～100mm，中格栅b＝10～40mm，细格栅b＝3～10mm。将数值代入上式：B=S（n-1）+bn＝0.01×(10-1)+0.015×10=0.（3）过栅水头损失h1式中：h1————过栅水头损失，m；h0————计算水头损失，m；g————重力加速度，9.81m/s2；k————系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增大的倍数，一般k=3；ξ————阻力系数，与栅条断面形状有关当为矩形断面(锐边矩形)时，ξ=0.96h1=kh0=k=3×0.96×0.6^2×sin60°/（2×9.81）=0.045（4）栅后槽总高度H：设栅前渠道超高h2=0.3m，H=h+h1+h2=0.3+0.045+0.3=0.645（5）进水渠道渐宽部分的长度L1=B-B1/2tana°B1————进水渠道宽，0.30a————渐宽部分展开角，20°，则进水渠道渐宽部分长度：L1=0.24-0.20/2tan20°=0.055m栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度：L2=L1/2=0.027格栅总长度:L=L1+L2+0.5+1.0+h1/tan60°=1.6m（6）每日栅渣量W:W=QW1×86400/Kz×1000=0.02894×0.05×86400/1.86×1000=0.07m3/d﹤易采用机械清渣。式中：W————每日栅渣量，m3/d；W1————栅渣量，（m3/103m3（7）提升泵房，污水经提升后进入平流式沉淀池。泵房设计计算设计参数选定设计流量：Qmax=2500m3/d，泵房工程结构按远期流量设计,考虑选取4台潜水排污泵(3用1备)，则每台流量为：。集水池容积采用相当于一台水泵的5min的流量，即：污水提升前水位-6.30m(既泵站吸水池最底水位),提升后水位3.50m(即出水井水面标高)。所以，提升净扬程Z=3.50－（-6.30）=9.80m水泵水头损失取2.0m从而需水泵扬程H=Z+h=11.80m2.2调节池2.2.1一般说明：由于制药厂废水出水水质、水量不稳定，波动较大，废水水质水量的变化对废水处理设备的功能发挥是不利的。为解决这一问题设置一调节池，以调节水质和水量。2.2.2参数选择水力停留时间T=6调节池长×宽×高=25m×10m×2.5m2.2.3设备选型选用4PW型污水泵，参数如下：流量：108～180m3/h，扬程：27.5～24.5m，转数n＝1460rpm，泵轴功率：13.5～19.5KW，电动机功率：30KW，效率：60%~62%2.3平流式沉淀池2.3.1一般说明沉淀池的主要功能是去除废水中的悬浮物质（SS约可去除40％～55％）和部分BOD5（约20％～30％），本设计中在废水经过调节池后设置平流式沉淀池，不设二沉池。2.3.2设计参数水量：Q=104.2m3/h；表面负荷：初沉池一般采用q´为1.5~3m3/m2·h；沉淀时间：t一般为1~2h；水平流速：一般不大于5mm/s；参数选择：表面负荷为：q=2m3/m2·h污泥产率为：0.1kgMLSS/kgCOD沉淀时间：t=1h水平流速：v=5mm/s2.3.3设计计算采用两格平流式沉淀池(1)池子总表面积：A=Q/q=104.2/2=52(2)沉淀部分有效水深：h2=qt=2×1=2m(3)沉淀部分有效容积：V=Qt=A×h2=104.2m3，则A=V/h2(4)池长：L=3.6vt=18m(5)池子总宽度：B=A/L=52.1/18=2.9m(6)池子个数：n=2，则每池宽度b=B/2=1.45m校验：L/b=12.4≥4;L/h2=9≥8，符合长宽比的要求(7)污泥容积取两次排泥的时间间隔为2h。进入池时的悬浮固体浓度为SS。=300mg/L,出水SS=150mg/L，取污泥含水率为p。=0.97，则污泥区的容积为：Vw=Q·24·100·（C。-C1）·T/1000r（100-p。）=12.5每个池的污泥部分所需的容积：v=Vw/2=6.25(8)污泥斗的容积：污泥斗的上口宽度为b=2m，下口宽度b′=0.5m，选用方斗斗壁和水平面的倾角为a=60°则污泥斗的高度为：h4′=(b-b′)tan60°/2=1.30m则污泥斗的实际容积：V1=h4′·（b^2+b′^2+(b′b)^0.5）/3=1.84(11)池子总高度：H=h1＋h2＋h3＋h4＋h4″=0.3+2+0.3+1.30+0.163=4.063m其中，h1————超高，取0.3m；H3————缓冲层高度，取0.3m。（池底坡度0.012.4配水井2.4.1一般说明：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。2.4.2设计参数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。2.4.3设计计算⑴进水管管径D1配水井进水管的设计流量为Q=104.2m3/h=28.94L/s,当进水管管径D1=350mm时，查水力计算表，得知v=0.62m/s，坡度i=0.002，充满度h=0.⑵三角堰进水从配水井底部中心进入，经等宽度堰流入2个水斗再由管道接入2座后续构筑物，每个后续构筑物的分配水量为q=28.94/2=14.47L/s。配水采用三角堰。①当h=0.021~0.200m时，单个堰口过堰流量计算公式如下： q=1.4h2.5（m3/s）式中各符号的如下：q:过堰流量（m3/s）；h:过堰水深（m）；②当h=0.301~0.350m时，单个堰口过堰流量计算公式如下： q=1.343h2.47（m3/s）式中各符号的如下：q:过堰流量（m3/s）；h:过堰水深（m）；③当h=0.21~0.300m时，q采用以上两个计算公式的平均值。当h=0.17m时，单个堰口过堰流量计算公式如下 q=1.4h2.5（m3/s）=16.68L/s＞14.47L/s式中q————过堰流量（m3/s）；h————过堰水深（m）则设2个三角堰。③配水管管径D2设配水管管径D2=300mm，流量q=14.47L/s，查水力计算表，得知v=0.6m/s。④配水漏斗上口口径D按配水井内径的1.5倍设计，D=1.5×D1=1.5×400=600mm⑤配水井尺寸水力停留时间为：t=5min配水井有效容积：V=QT=5×60=8.682m3配水井平面尺寸：L=2m，H=8.682/3.14×1^2=2.8取保护高度为0.5米，则配水井高度为3.3m3主体构筑物的设计3.1UASB反应器3.1.1一般说明UASB是升流式厌氧污泥床的缩写，废水尽可能均匀地引入反应器的底部，污水通过含颗粒污泥或絮状污泥的污泥床，在废水与污泥颗粒的接触过程中发生厌氧反应，在厌氧状态下产生的沼气（主要是甲烷和二氧化碳）引起了内部的循环，这对于颗粒污泥的形成和维持有利。UASB系统的原理是在形成沉降性能良好的污泥凝絮体的基础上，并结合在反应器内设置污泥沉淀系统，使气相、液相和固相三相得到分离。形成和保持沉淀性能良好的污泥（可以是絮状污泥或颗粒装污泥）是UASB系统良好运行的根本点。3.1.2设计温度T=20℃容积负荷NV=5.0kgCOD/(m3·d)污泥产率0.1kgMLSS/kgCOD产气率0.4m3/kgCOD反应池数n=2设计水量Q=2500m3/d=104.2m3/h=0.02894m3/s，COD=1800mg/3.1.3设计计算（1）有效容积：Vr=QS0/NV=2500×1.8÷5=900Q设计流量，m3/sS0进水COD含量,mg/lNv容积负荷,kgCOD/(m3·d)采用两座UASB，则每座的容积为V=Vr/2=450采用反应器的有效高度为4.5m，则每个反应器的面积为：A=450/4.5=100采用矩形池比圆形池较经济，有资料显示，反应器的长宽比在2左右时投资最省，则反应器的尺寸为：L×B×H=12.5×8×4.5m检验：H=4.8m（超高为0.3m）每个反应器的容积为：V=L×B×H=12.5×8×4.5m=504两座反应器的总容积为：V0=2V=1008水力停留时间为：t=V0/Q=9.67h表面水力负荷：q=Q′/A′=104.2/2/(8×12.5)=0.521，在0.1~0.9之间，符合。（2）三相分离器设计三相分离器要具有气、液、固三相分离、污泥回流的功能。三相分离器的设计主要包括沉淀区、回流缝、气液分离器的设计。单元三相分离器几何尺寸1）沉淀区的设计三相分离器的沉淀区的设计同二次沉淀池的设计相同，主要是考虑沉淀区的面积和水深，面积根据废水量和表面负荷率决定。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，故设计时应满足以下要求：=1\*GB3①沉淀区水力表面负荷<1.0m/h；=2\*GB3②沉淀器斜壁角度在45°-60°之间，使污泥不致积聚，尽快落入反应区内；=3\*GB3③进入沉淀区前，沉淀槽底缝隙的流速≤2m/h；=4\*GB3④总沉淀水深应大于1.5m；=5\*GB3⑤水力停留时间介于1.5～2h。⑥沉淀区（集气罩）斜壁倾角θ＝55°。⑦沉淀区的沉淀面积即为反应器的横截面积，即100m2。如果以上条件均能满足，则可达到良好的分离效果。沉淀区的表面水力负荷为：q=Q′/A=0.521m3/(m2·h)，q<1.0m2)回流缝设计设计h1=0.5m，a=55°下三角形高h3=1.2m，上三角形顶水深h2=0.5m，则有：b1=h3/tan55=0.84mb1————下三角集气罩底水平宽度，m;a————下三角集气罩斜面的水平夹角；h3————下三角集气罩的垂直高度，m;设5个三相分离器，每个三相分离器的宽度b=L/5=12.5/5=2.5m，则下集气罩之间的宽度b2为b2=b—2b1=0.82m计算下三角形集气罩之间缝隙b2中的水流（不考虑气的影响）上升流速v1时，先计算回流缝总面积：A1=b2×B×n=0.82×8×5=32.8式中，L————反应器宽度；n————单元个数。则，上升流速v1=Q/A1=1.59m/h下面计算下三角形集气罩回流缝的水流上升流速v2。设b3=0.35m，则回流缝的总面积A2为：A2=2·b3·B·n=28v2=Q/A2=1.86m/h以a2为控制断面，可以满足v1<v2<2.0m/h的条件具有较好的固液分离要求。CE=b3·sin55°=0.29mCB=CE/cos55°=0.51m取AB=0.4m上三角形集气罩的位置即可确定，其高h为：h=ABsin55°+CB=0.84m又b2/2+ABcos55°=OM，tan55°=MN/OM得出：MN=OMtan55°=0.84m3)气液分离设计已知上三角形集气罩顶的水深为0.5m，则上、下三角形集气罩在反应器的位置已经确定，根据已确定的三相分离器构造，还应校核一下气液分离的条件是否符合要求。检验：沿AB方向水流的速度Va：Va=2.17m/h取d=0.01cm(气泡)，T=200С水的密度ρ1=1.03g/cm3空气的密度ρg=1.2×10-3g/cm水的运动粘度ν=0.0101cm2/s碰撞系数ρ=0.95水的粘度μ=νρ1=0.0101×1.03=0.0104g/cm·s。一般废水的粘度μ废水﹥净水的粘度μ净水，故取μ=0.02g/cm·s。则Vb=9.58m/h根据前面的计算结果有：BC/AB=1.1Va/Vb=6.13则可满足BC/AB＜Va/Vb大小的要求，可以脱除直径等于或大于0.01cm的气泡4）三相分离器与UASB的高度设计：三相分离器总高度：h=h2+h4+h=0.5+0.84+0.84=2.18mUASB的总高H=8.5m(超高h1=0.5m5）进水管单组反应池进水管设计流量：Q=2500/2=1250m3/d=26.91L/s管径为300mm，v=0.78m/s6）进水井进水孔过流量：Q2=2500m3/d=0.0289m3/s孔口流速v=0.6m/s孔口过水断面面积：A=Q2/v=0.0289/0.6=0.048m3孔口尺寸取为0.2m×0.24m进水井平面尺寸为0.5m×0.5m7）出水堰及出水井按矩形堰流量公式计算：Q=式中：q————矩形堰的流量，m3/s；H————堰上水头，m；b————堰宽，m，取堰宽b=1.0mmo————流量系数，通常采用0.327～0.332，取0.33。由此可计算出，H=0.47m出水孔过流量Q=2500m3/d=0.02894m3/s孔口流速v=0.8m/s孔口过水断面面积A=Q2/v=0.02894/0.8=0.036m孔口尺寸取为0.2m×0.18m进水井平面尺寸为0.5m×0.4m8）出水管反应池出水管设计流量Q=2500m3·d管径为400mm，v=0.68m/s采用锯齿形出水渠，渠宽0.2m，渠高0.2m，每个反应器设6条出水渠，基本可保持出水均匀。9）排泥系统设计：每日产生的悬浮固体PSS=Q·（S0-Se）·η·E式中：Q————设计流量，m3/d；η————污泥产率，kgSS/kgCOD；S0、Se————进出水COD的浓度,kgCOD/m3；E————去除率，本设计中取83%。PSS=（1800-300）×0.83×0.1×2500=311.25kgSS/d每日产泥量为：W=式中：Pss————产生的悬浮固体，kgSS/d；P————污泥含水率，以99%计；————污泥密度，以1000kg/m3计。W=31.125m3则每个USAB日产泥量15.56m3/d。在每个UASB反应器距离底部0.310）产气量计算：采用每去除1千克COD产生0.4立方米沼气做参数则每日产气量为：Qg=Q·（S0-Se）·η·E式中：Q————设计流量，m3/d；η————产气率，0.4mS0、Se————进出水COD的浓度，kgCOD/m3；E————去除率，本设计中取83%。Qg=2500×（1800-300）×0.4×0.83=1245.0m11）上升水流速度和气流速度的计算：常温下，产气率为：0.4m3/kgCOD；需满足空塔水流速度uk≤1.0m/h，空塔沼气上升流速ug≤1.0m/h。空塔水流速度：Uk=Q/A=52.1/100=5.521m/h＜1.0m/h空塔气流速度：Ug=Qg·（S0-Se）·η·E/A=1245/24/100=0.52m/h＜1.0m3.2配水井由两座UASB出水，每个UASB之后设置一个配水井，共设置两个。进水从配水井底部中心进入，经等宽度堰流入2个水斗再由管道接入2座后续构筑物即SBR反应池，每个后续构筑物的分配水量为q=2500/4=625m3/d。3.2.1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。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。3.2.2⑴进水管管径D1配水井进水管的设计流量为Q=104.2/2=52.1m3/h=14.47L/s。当进水管管径D1=250mm时，查水力计算表，得知v=0.6m/s，坡度i=0.0028，充满度h=0.5＜0.55满足设计要求。⑵三角堰进水从配水井底部中心进入，经等宽度堰流入4个水斗再由管道接入4座后续构筑物，每个后续构筑物的分配水量为q=28.94/4=7.235L/s。配水采用三角堰。（1）当h=0.021~0.200m时，单个堰口过堰流量计算公式如下： q=1.4h2.5（m3/s）式中各符号的如下：q:过堰流量（m3/s）；h:过堰水深（m）；（2）当h=0.301~0.350m时，单个堰口过堰流量计算公式如下： q=1.343h2.47（m3/s）式中各符号的如下：q:过堰流量（m3/s）；h:过堰水深（m）；当h=0.21~0.300m时，q采用以上两个计算公式的平均值。当h=0.16m时，单个堰口过堰流量计算公式如下： q=1.4h2.5（m3/s）=0.014m3式中q————过堰流量（m3/s）；h————过堰水深（m）堰口数量n的计算公式：n=Q/q=4③出水管管径D2设配水管管径D2=200mm，流量q=7.235L/s，查水力计算表，得知v=0.6m/s，i=0.005充满度h=0.4满足设计要求。④配水漏斗上口口径D按配水井内径的1.5倍设计，D=1.5×D1=1.5×250=375m⑤配水井的尺寸设水力停留时间为5min配水井有效容积：V=QT=52.1×5÷60=4.34m3配水井平面尺寸：L=1.5m，H=4.34/3.14×0.75^2=0.7取保护高度为0.5米，则配水井高度为1.2m3.3SBR反应池3.3.1经UASB处理的废水，COD含量仍然很高。必须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=6h。序批式活性污泥法（SequencingBatchReactor），在运行中采用间歇操作的形式，每一反应池式一批一批的处理废水，因此得名。余其他工艺相比，SBR的处理构筑物少，处理过程大为简化，建设和运行费用低，出水水质稳定可靠，而且容易实现自动控制。3.3.2（1）设计流量，水处理设施以设计最大日流量计Q0，输水设施以最大时流量计。需要考虑进水逐时变化情况，原则上没有调剂池。（2）进水方式，限制曝气，非限制曝气（3）反应池数和排出比，池数N≥2个，但当Q0≤500m3/d时，可设一个单池运行，此时采用低负荷连续进水。排出比λ=1/m=0.2~0.5。（4）设计负荷：标准负荷Ls=0.2~0.4kgBOD5/kgMLSS*d。（5）污泥浓度：MLSS(X)=2000~5000mg/L。污泥浓度X的选定和设计负荷成反比。（6）反应池水深，水深H=4~6m，安全高ε=0.5m(泥界面上最小水深)。（7）设计内容，确定曝气时间Ta、沉淀时间Ts、排水时间Td、充水时间TF、反应池容积V、安全容积ΔV、构造尺寸、水位设定、需氧量和供氧量、加氯接触池容积、排泥设备、污泥产量等。参数选择：设计最大流量：Q0=2500m3/d进水方式：非限制性曝气反应池数：n=4排除比：λ=1/m=0.25设计负荷Ls=0.3kgBOD5/kgMLSS*dMLSS(X)=3000mg/L反应池尺寸L×B×H=14×10×5m，安全高ε=0.5m,，水力停留时间T=6h。3.3.3（1）BOD污泥负荷：Ls=QS0/eXV。=24S0/m·Ta·X式中：Q————废水流量，2500m3/dS0————BOD浓度，600mg/L；X————反应池中污泥浓度，3000mg/L；e————曝气时间比，e=nTa/24，1/m————排除比：0.25则Ta=24S0/Ls·m·X=（24×600/0.3×3000）·1/m=4h故e=4×4/24=0.67h则反应池有效容积V=QS0/e·x·Ls=2500×600/0.67×3000×0.3=2500每池的容积为：v=2500/4=625（2）确定反应池的尺寸：反应池采用完全混合式，选定每池尺寸为：L×B×H=14×10×5m=700m3设计合理。（3）沉淀时间Ts当X<3000mg/L时，umax=7.4×10^4×t·X^(-1.7)Ts=（H·（1/m）+ε）/umax式中：t————水温，20ε————安全高，0.5mTs=1h（4）一个周期所需时间：Tc=Ts+Ta+Td=6h则，Td=1h进水时间：TF=Tc/n=1.5h各时段进水时间为，进水1.5h，曝气4h，沉淀1h，出水1h（5）安全容积ΔVΔq/V=(r–1)/mV修正=ΔV+V=H×AΔV=Δq–Δq′ε=h1–hs=0.5m1/m=h2-h1/h2V=A×h2h4=H+0.5=5.5mr————总变化系数,1.86Δq————超过反应池容积的污水进水量Δq′————在沉淀、排水期允许接纳的容量（取Δq′=0.1V）H————有效水深，取5mh1————最低水位h2————标准水位h3————峰值水位，为H=5mh4————报警水位Δq=（（1.86-1）/4）·625=134.4安全容积ΔV=134.4-0.1×625=71.9m修正后V修正=V+ΔV=625+72=697（6）水位控制：hs=2.9mh1=2.9+0.5=3.4mh2=625/139.4=4.5mh3=H=5mh4=h3+0.5=5.5m（7）需氧量计算以1kgBOD需1kgO2计Od=2500×600×1.0/1000=1500kg/d每池每周期所需氧量：Od′=1500/(4×4)=93.8kgO2/周期但是，以曝气时间4h计，每小时所需氧量为：Od〞=93.8/4=23.5kgO2/h（8）曝气装置混合液水温取20℃，混合液DO为1.5mg/L，池水深4m。根据需氧量、污水温度以及大气压力进行换算，供氧能力为：R。=Od〞·Csw·760/1.024^(T2-T1)·a（βCs-Ca）式中，α————污水中氧转移系数，一般为0.8～0.95，此处取0.85；β————污水中氧饱和修正系数，一般为0.9～0.97，此处取0.95；Csw————清水T1℃的氧饱和浓度（mg/L）；Cs————清水T2℃的氧饱和浓度（mg/L）；Ca————混合液DO（mg/L）；P————处理厂的大气压（mmHg绝对大气压）。故，R0=33.9kgO2/h由供氧能力，求取曝气供气量为：Gs=（R0/ρ·Ow·Ea）·100·(293/273)·1/60式中，Ea————氧利用率（%），取18；ρ————空气密度，1.2933mkg/N⋅Ow————空气中的氧重量，0.233kgO2/kg空气。Gs=8m每池采用TOS-15B型潜水式曝气机2台功率：55KW；水深：2.0～6.0m；空气吸入管径：150mm；最大吸入空气量：825m3/h；最大潜水深度：6m（9）上清液排出装置污水进水量Q=3000m3/d，池数N=4，周期数n=4，每一池的排出负荷为Qd=Q/N·n·Td=2500/(4×4×1×60)=2.604m3/每池设一台排出装置，排出装置的排水能力在最大流量比（r=1.8）时能够排出，所以排出能力为1.8×2.064=4.7m3（10）滗水器选择采用BSF40浮筒式旋摆滗水器，滗水能力400m3/h，出水管直径为450mm，滗水高2～3m（11）污泥产量：ΔX=aQSr–bVXv式中，ΔX————每日净增长的污泥量，kgVSS/d；QSr————每日的有机污染物降解量，kg/d，Sr=S0-Se；Q————污水的日流量，m3/d；A————微生物增长系数，亦称产率系数，一般为0.5～0.65；B————活性污泥微生物的自身氧化率，/d，一般为0.05～0.1；XV——-曝气池内MLVSS。ΔX=0.5×2500(600-30)÷1000–0.07×2500×3=187.5kgVSS/dΔX是每日挥发性悬浮物（VSS）的净增长量，并以干重的形式表示，在实际处理系统中，剩余污泥应折算成湿污泥量（m3/d），并以总悬浮固体计，即以MLSS计。ΔXr=ΔX/f式中，f=MLVSS/MLSS，f取0.75ΔXr=187.5/0.75=250kg以体积计的剩余污泥量：Vss=100ΔXr/(100–P)ρ式中，Vss————以体积计的剩余污泥量，mssV3/d；P————污泥含水率，取99（%）；ρ————污泥密度，以1000kg/m3计。Vss=100×250/1000=25m34污泥处理系统的设计计算4.1贮泥池4.1.1一般说明储泥池的作用是将UASB反应器和SBR反应池两个单元的剩余污泥收集在一起，并用泵输送到污泥浓缩池中进行浓缩。储泥池一般设计为圆形，内置搅拌机，防止污泥结块和沉淀，从而影响污泥从储泥池到浓缩池间的输送。4.1.2设计参数设计流量为UASB反应器和SBR反应池两个单元的污泥量之和：Q=Qss（UASB）+Qss（SBR）=31.125+25=56.125m水力停留时间T=12h 有效水深h=4m4.1.3设计计算储泥池池容：V=QT=56.125×12/24=28.1储泥池直径D=(4V/3.14×4)^0.5=3.0m4.2污泥浓缩池的设计计算4.2.1一般说明剩余活性污泥含水率达99％以上，因此污泥的体积非常大，对污泥的后续处理造成困难。污泥浓缩的目的在于减容。重力浓缩是常用的污泥浓缩的方法，用到的构筑物是重力浓缩池，根据运行方式不同，可分为连续式重力浓缩池和间歇式重力浓缩池两种，在这我们选择使用连续式重力浓缩池。通过浓缩，污泥含水率可由99％降到97％，体积大大减小，这就为后续处理创造了条件。4.2.2设计参数浓缩池接受的污泥量为SBR反应池的剩余污泥量和UASB反应器的剩余污泥量之和：Q=Qss（UASB）+Qss（SBR）=31.125+25=56.125m重力浓缩池形式为辐流式。4.2.3设计计算(1)浓缩池面积计算①浓缩池面积：A=QC/MC=（1-p）×1000=10kg/m3式中，Q——污泥量，m3/d；C——污泥固体浓度，kg/m3；M——污泥固体通量，kg/m3·d，取30kg/m3·d则A=56.125×10/30=18.7m2采用一座浓缩池②浓缩池直径：D=(4A/3.14)^0.5=5(2)浓缩池深度计算①浓缩池工作部分有效水深高度h1：h1=TQ/24A=2式中，T————浓缩时间，12h<T<24h，取T＝16h；Q————污泥量，m3/d；A————浓缩池面积，m2②浓缩池超高h2＝0.3m。③缓冲层高度h3＝0.3m。④刮泥设备所需池底坡度造成的深度h4=（D·i）/2=0.0245m其中，i——池底坡度，取0.01；D——池径，m。⑤泥斗深度：设置圆台形状的污泥斗，上底Ф1＝1.0m，下底Ф2＝0.5m，斜壁倾角a＝60°则，h5=(Ф1-Ф2)/2·tana=0.43m则浓缩池总高度：H=h1+h2+h3+h4+h5=2+0.3+0.3+0.0245+0.43=3.05(3)浓缩后的污泥体积设重力浓缩后，污泥含水率由原来的99％变为97％，则浓缩后的污泥量为Q′=Q(1-P1)/(1-P2)=56.125(1-0.99)/(1-0.97)=18.7m4.3污泥脱水系统的设计4.3.1一般说明污泥脱水的方法有过滤法、压滤法、离心法和自然干燥法等，其中前三种采用的是机械脱水，本质上都属于过滤脱水的范畴。在本设计中采用带式压滤机对污泥进行脱水，带式