污水处理工艺毕业设计说明书

摘要中国造纸工业技术的弱原创性和强模仿性是资源环境问题的根源之一，而废水处理是造纸企业末端治理的重点。本设计工艺主要是针对内蒙古某纸业有限公司所排放的生产废水的混合水。其废水水质特点是不含有有害物质，且有较好的可生化性，属于高浓度可生化有机废水。污废水主要水质指标为：处理水量4000m3/d；COD=1800mg/L；BOD=1000mg/L；SS=1350mg/L；pH=9。出水水质要达到GB3544-2001《造纸工业水污染物排放标准》二级排放标准（COD≤100mg/L，BOD≤60mg/L，SS≤100mg/L）。根据进水及出水水质的分析和结合所查阅的各种资料，本设计采用：预处理+UASB+SBR的处理方案。UASB反应器，可去除废水中大量有机物（去除率为COD80%，BOD85%，SS70%），并使出水达到好氧可接受的浓度。SBR反应池确保处理水完全达到排放标准（去除率为COD70%，BOD80%，SS70%）。此方案具有工艺简单、造价低、抗冲击负荷高、占地面积小等优点。通过分析、计算，本设计所选择的UASB+SBR工艺完全能达到所期望的处理效果。所出设计成果有：设计计算说明书一份及污水处理厂平面图、高程图及各处理构筑物单体平、剖图及部分大样图。关键词：造纸废水处理UASBSBRAbstractChinesepaperindustrytechnology'sweakoriginalityandthestrongmimetismareoneofresourcesenvironmentquestionroots,Butthewastewaterdisposalisthepapermakingenterpriseterminalgovernmentkeypoint.Thisdesigncraftmainlyaimsatmixedwaste-waterwhichcomesfromaPaperLimitedcompanyinInnerMongolia.thecharacteristicofthewastewaterqualityiswithouthazardoussubstance，andwithbeteerbicochemistry，whichbelongstothehighconcentrationbicochemistryorganicwastewaterThemainwaterqualitytargetsofwastewater:Theprocessingwatervolume4000m3/d，COD=1800mg/L，BOD=1000mg/L，SS=1350mg/L，pH=9．Theleakagewaterqualitymustachievethesecond-levelemissionstandardofGB3544-2001"PaperindustryWaterpollutionEmissionstandard"（COD≤100mg/L，BOD≤60mg/L，SS≤100mg/L）．Thedesignfinallyuses：Pretreatment+UASB+SBR．UASBcanremovethemassiveorganicmattersinthewastewater（EliminationrateCOD80%，BOD85%，SS70%）.Andenablesthewaterleakageachievetotheoxygenacceptabledensity．SBRguaranteedthattheprocessingwatercompletelyachievestheemissionstandard．（EliminationrateCOD70%，BOD80%，SS70%）．Thisplanhasthecrafttobesimple，theconstructioncostlow,theanti-impactshoulders，theareatobesmallandsoon．throughtheanalysisandcomputation，IdecidetochoosestheUASB+SBRcraftwhichcandefinitelyachieveexpected．Thedesignachievementis：thedesigninstructionbooklet,thegenerallayoutofthesewagetreatmentplantandthesewageelevationchartandsludgeelevationchartofthewastewatertreatmentplant;Inthesingleitemprocessingconstructiondrawingdesign,weneedtocompletethehorizontalplanandthesectionaldrawingofthemainconstructionandthepartialdetaildrawings.Keyword:PapermakingwastewaterdisposalUASBSBR目录摘要 IAbstract II第一章绪论 11.1课题来源 11.2本设计所要达到的目的及其意义 2第二章方案的比较与选择 32.1确定污水处理方案的原则 32.2处理方案的确定 32.2.1基本工艺路线的确定 32.2.2厌氧处理工艺选择 42.2.3好氧处理工艺选择 52.3废水处理工艺流程 5第三章废水处理系统设计说明 83.1格栅设计 83.1.1设计说明 83.1.2设计参数 83.1.3设计计算 93.2调节池设计 103.2.1设计说明 103.2.2设计计算 103.3初沉池设计（选用斜管沉淀池） 113.3.1设计说明 113.3.2设计计算 123.4升流式厌氧污泥床（UASB）设计 143.4.1设计计算 143.4.2设计参数 163.4.3反应区设计计算 163.4.4三相分离器设计计算 173.4.5布水器设计计算 213.4.6出水系统设计计算 223.4.7排水管设计计算 243.4.8排泥系统设计计算 243.4.9沼气系统设计计算 253.5预曝气沉淀池设计 273.5.1设计说明 273.5.2预曝气沉淀工艺构造计算 273.5.3曝气装置设计计算 293.5.4预曝气沉淀池出水渠计算 303.5.5排泥系统设计计算 323.5.6进水配水系统 323.6SBR反应池设计 333.6.1设计说明 333.6.2SBR反应池容积计算 343.6.3反应池运行系统 353.6.4排水系统设计计算 353.6.5排泥量及排泥系统设计计算 363.6.6需氧量及曝气系统设计计算 363.7计量堰的设计 413.7.1设计说明 413.7.2设计计算 413.8鼓风机房设计 423.8.1供风量 423.8.2供风风压 423.8.3鼓风机的选择 433.8.4鼓风机房布置 43第四章污泥处理系统 444.1污泥处理方式选择 444.2集泥井容积计算 444.2.1产泥量 444.2.2集泥井容积计算 454.2.3集泥井排泥泵 454.3污泥浓缩池设计 454.3.1设计说明 454.3.2容积计算 464.3.3工程构造尺寸 464.3.4排水和排泥 464.4污泥脱水系统设计 474.4.1污泥脱水机房 474.4.2其他配套设备 47第五章污水泵房的设计 495.1一般规定 495.2选泵 495.2.1设计说明 495.2.2设计计算 495.2.3吸、压水管路实际水头损失的计算 505.3集水池 525.4水泵机组基础的确定和污水泵站的布置 535.5泵房高度的确定 545.6泵房附属设施及尺寸的确定 545.7采光、采暖与通风 555.8起吊设备 555.9泵房值班室、控制室及配电间 565.10门窗及走廊、楼梯 56第六章污水处理站平面布置和高程布置 576.1构筑物和建筑物主要设计参数 576.2总平面布置 586.2.1平面布置要求 586.2.2总平面布置结果 606.3高程布置 606.3.1高程布置要求 606.3.2高程计算 62第七章概预算及其运行管理 647.1基本建设投资 647.2集泥井的工程概预算 647.2.1概预算依据 647.2.2集泥井预算 657.3总投资估算 677.4劳动定员 687.4.1定员原则 687.4.2污水厂人数定员 697.5经营管理费用 697.5.1运行费用 697.5.2运行成本估算 69参考文献 71附录 72外文文献 76外文文献译文 88致谢 93第一章绪论课题来源水是自然界中宝贵的自然资源，是人类赖以生存的必要条件。我国属于严重贫水国，水资源量非常有限，我国是一个干旱缺水严重的国家。我们的淡水资源人均只有2300立方米，仅为世界平均水平的。我国水资源的日趋缺乏已成为影响经济发展和社会安全的全球性热点问题。因此，对于有限的水质源必须进行严格保护。制浆造纸工业是国民经济能耗和水耗的大户。《国务院节能减排综合性工作方案》指出：钢铁、有色、煤炭、电力、石油石化、化工、建材、纺织、造纸、建筑等为国家节能减排重点行业，这些产业的用水量占工业总取水量的60%。“十一五”期间重点行业要实现节水31亿立方米，2007年重点行业要实现节水10亿立方米。同时加大造纸、酒精、味精、柠檬酸等行业落后生产能力淘汰力度。造纸工业废水的特点是有机物质和悬浮物含量高，其危害主要使水中的溶解氧降低，以致引起水生动物和鱼类死亡，促使水底沉积的有机物产生嗅味，恶化水质，污染环境，同时影响了人们的正常用水。造纸废水分为黑水、中断水及白水，其中黑液是危害最大。它所含的污染物占到了造纸工业污染排放总量的90％

以上，由于黑液碱性大、颜色深、臭味重、泡沫多，并大量消耗水中溶解氧，严重地污染水源，给环境和人类健康带来危害。而中段水对环境污染最严重的是漂白过程中产生的含氯废水，例如氯化漂白废水，次氯酸盐漂白废水等。此外，漂白废液中含有毒性极强的致癌物质二恶英，也对生态环境和人体健康造成了严重威胁。制浆造纸工业是我国国民经济的重要产业之一，然而对环境所造成的环境污染问题也日益突出。制浆造纸工业对我国水环境所造成的严重污染，已经成为工业污染防止的焦点、热点、和难点问题。根据以上情况，为了防止该造纸厂工业污废水直接排放带来的严重污染，保护好该城市水体环境，减少水资源的浪费，所以该造纸厂要建立一座自己的污废水处理站，使水达到国家排放标准。本设计所要达到的目的及其意义本设计所要达到的目的：（1）污废水达到国家二级排放标准。（2）污废水处理采用先进的技术设备，经济合理，安全可靠，出水水质好。（3）尽量做到节能减排。本次设计的意义为：（1）改善了本厂的水环境。（2）减轻了该市的水污染程度，改善了水体环境，促进可持续发展。（3）促进了该市的工农业发展。（4）达到了国家和地方的环保要求。（5）促进了资源环境及经济一体化。方案的比较与选择确定污水处理方案的原则污废水处理方案制定的原则为：（1）工业废水处理应采用新工艺、新技术、新路线，要求经济合理，安全可靠，出水水质好；保证良好的出水水质，效益高。（2）污水厂的处理构筑物要求布局合理，建设投资少，占地少；自动化程度高，便于科学管理。（3）为确保处理效果，采用成熟可靠的工艺流程和处理构筑物；提高自动化程度，为科学管理创造条件。（4）污水处理采用生物处理，污泥脱水采用机械脱水并设事故干化厂；污水采用季节性消毒。（5）提高管理水平，保证运转中最佳经济效果；充分利用沼气资源，把沼气作为燃料。（6）根据水质情况选择合理的方案。（7）查阅相关的资料确定其方案。最佳的处理方案要体现以下优点：（1）保证处理效果，运行稳定。（2）占地面积小，泥量少，管理方便。（3）基建投资省，耗能低，运行费用低。（4）把污染情况减到最低。处理方案的确定2.2.1基本工艺路线的确定根据建设方提供的资料及废水的处理要求，首先应在经济合算的原则下，比较其技术，包括污水、污泥处理工艺技术、主要单体的结构技术、自动控制技术等方面是否先进合理。比较污水处理工艺技术水平时，应比较污水处理基本工艺路线与主要处理单元的技术先进性与可靠性，运行的稳定性与操作管理的复杂程度，各级处理的效果与总的处理效果，出水水质，处理后污水、污泥的出路及其利用价值，处理厂（站）占地面积，施工难易程度等。污水处理方案比较，一般选择技术上先进合理的几个方案比较其经济合理性，即技术上均满足要求的情况下，看哪个方案更加“多、快、好、省”。经济比较包括以下指标：工程总投资（包括工程造价和其他费用，如征地费、建设管理费、技术培训费、勘探设计调试费等）、经营管理费用（如处理成本、折旧与大修费、管理费用等）和处理成本（污水污泥处理过程所发生的各费用）。通过对该造纸厂的混合污废水进行分析，污废水的有机物浓度很高，所以应进行处理后再处理。由于其可生化性能较好，所以本设计采用生物处理工艺比较合适。由于进水水质和处理去除率均很高，应采用厌氧-好氧的处理路线，废水首先通过厌氧处理装置，大大去除进水有机物负荷，获得能源——沼气，并使出水达到好氧处理可接受的浓度，再进行好氧处理后达到排放标准。2.2.2厌氧处理工艺选择由于厌氧生物处理的节省电耗、可以产生生物能、泥量较少、对有机物有较好的降解能力等优点，近年来，其发展较快。常用的先进技术有厌氧接触工艺、上流式厌氧污泥床和厌氧过滤器。厌氧接触工艺是在传统的CSTR反应器的基础上发展起来的。它采用完全混合式消化反应器，适合于处理含悬浮固体很高的废水，预处理要求低，一般需要设置池内完全混合搅拌，池外还要设消化液沉淀池。其处理效率比传统厌氧消化技术有所提高，但中温消化时容积负荷只有，其水力停留时间仍然较长，要求的消化池容积大，并且其要增设沉淀池、污泥回流系统和真空脱气设备，其流程也较为复杂。本工程处理对象为较好生化处理的废水。为提高处理效率，节省工程投资和占地，因此不宜采用厌氧接触法。上流式厌氧污泥床（UASB），属采用了滞留型厌氧生物处理技术，在低部有污泥床，依据进水与污泥的高效接触提供高的去除率，依靠顶部的三相分离器进行气、液、固分离，能使污泥维持在污泥床内而很少流失。其工艺的突出特征是反应器中可以培养成沉降性能良好的颗粒污泥、形成污泥浓度极高的污泥床，使其具有容积负荷高、污泥截留效果好、反应器结构紧凑等一系列优良的运行特征。因而生物污泥停留时间长，处理效果高，适合于觉易生物降解，和浓度均较高的废水（一般要求进水不大于）。常温条件下，对于较易生物降解有机物废水，容积负荷可达[1]。厌氧过滤器采用附着型厌氧生物处理技术，在反应器内充填一部填料，使生物污泥附着在填料上生长，不易随出水流失，且填料对于改善水流均匀性有益，并且起到一定过滤截留作用。但反应器内填料易发生堵塞现象，因此不适合处理有机物浓度过高的废水，且要求进水浓度应较低，一般要求。尽管厌氧过滤器抗冲击负荷能力大，处理效率亦高，但不适合本工程进水水质（浓度较高）。综合以上分析，结合类似工程资料，本工程废水厌氧处理装置采用升流式厌氧污泥床反应器UASB。2.2.3好氧处理工艺选择有机废水经厌氧处理出水的会降低，出水可生化性较原污水差。采用一般好氧生物处理方法（生活污泥法和生物膜法）处理厌氧处理出水，其去除率约只有60%，而处理同等浓度的原有机废水可达80%。尽管采用生物膜法处理效果可能会稍好，但难以适应大于的来水。近年来开发了一些处理此类废水（进水浓度较高，可生化性较差，不易生化降解）的工艺技术，如法活性污泥工艺、氧化沟活性污泥法、法等。这些方法均能对不易生化降解有机废水或厌氧处理出水有较好的处理效果。以上三种方法中，法具有特别显著的特点：首先由于采用间歇运行，运行周期每一阶段有适应基质特征的优势菌群存在；污泥不断内循环，排泥量少，生物固体平均停留时间长；沉淀和排水等工序在一个池内进行，省去了沉淀池和污泥回流设施，故而其工程投资和占地面积，均少于一般活性污泥法。综合以上分析，本工程好氧处理采用法工艺。废水处理工艺流程工艺流程图框架该造纸厂生产污废水处理工艺流程如图2.1所示：污水污水格栅泵房调节池初沉池SBR预曝气沉淀池UASB排放污泥浓缩池污泥柜污泥脱水机泥饼图2.1+工艺流程图对该处理工艺流程作以下说明：（1）废水通过格栅截留大颗粒有机物和漂浮物，采用人工清渣方法。（2）污水提升泵，设置集水池，污水泵房和格栅合建，污水泵采用自罐式。（3）调节池的作用主要用于混合均匀水质、调节水量、采用搅拌设备防止悬浮物沉淀。（4）斜板沉淀池作用是对污水中密度大的固体悬浮物进行沉淀分离，悬浮物在重力作用下沉淀下来成为污泥。（5）为主要的生化处理装置，钢筋混凝土结构考虑防腐，半地下式考虑保温。沼气部分，设计水封罐、气水分离器。（6）预曝沉淀池，曝气改变厌氧出水的溶解含氧量，沉淀去除UASB出水带来的悬浮污泥。（7）池为地下式，钢筋混凝土结构，运行中采用自动控制。处理出水排入市政污水管。（8）污泥浓缩池浓缩斜板沉淀池、、及预曝气沉淀池的污泥，污泥浓缩后经污泥贮柜到脱水机房，最后形成泥饼。（9）废水处理效果如下：斜板沉淀池进水、、，去除率分别为15%、25%、45%，出水水质分别为1530、750、742.5。的去除率分别为80%、85%、70%，出水水质分别为306、112.5、222.75。预曝气沉淀池去除率为15%、10%、30%，出水水质分别为260.1、101.25、155.925。SBR的出水水质为78.3、20.25、46.78，去除率分别为70%、80%、70%。废水处理系统设计说明格栅设计3.1.1设计说明格栅主要是拦截废水中的较大颗粒和悬浮物，以防止堵塞、腐蚀水泵。格栅按栅条间隙分类，可分为粗格栅（）、中格栅（）、细格栅（）3种[2]。由于格栅是物理处理的重要构筑物，故新设计的水厂一般采用粗、中两道格栅。但由于本设计的水量以及特殊的水质，所以本设计采用中格栅，格栅的设计包括尺寸计算、水力计算、栅渣量计算。格栅计算示意图如图3.1所示：图3.1格栅计算示意图3.1.2设计参数（1）设计流量：（2）栅前流速：取值范围,过栅流速V2=，本设计取0.6、V2取0.7（3）栅前水深：h=0.4（栅前水深0.3~0.5）[3]（4）格栅安装角度：（5）栅条宽度：,栅条净间距（6）每日栅渣量：因本设计为中格栅，栅条净间距为0.02，取=0.04渣/103污水（7）通过的格栅的水头损失中格栅为0.1~0.25（8）格栅间工作台两侧过道宽度不小于0.7，工作台正面过道宽度，采用人工清除时不小于1.2。（9）格栅间工作台台面高出栅前最高设计水位0.5。工作台上应有安全和冲洗设备。3.1.3设计计算（1）栅条的间隙数目设栅前水深，过栅流速式（3.1）（2）格栅的宽度式（3.2）根据宽度，选用400型格栅。（3）圆形栅条阻力系数式（3.3）（4）过栅水头损失（5）进水渠道渐宽部分长度：取进水渠道宽，其渐宽部位展开角式（3.4）（6）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部位长度（7）栅后槽总高度：取栅前渠道超高取0.75（8）栅槽总长度式（3.5）（9）对于栅条间隙的中格栅，每单位体积拦截污物为：，则每日栅渣量（）式（3.6）根据以上计算，由于格栅较小，故不单设格栅间，格栅根据泵的要求和水质的要求栅条间距和栅条宽度根据以上计算不变在泵房设置。根据泵房的尺寸及安放对格栅本身的大小进行适当的调整。调节池设计3.2.1设计说明根据生产废水排放规律，后续构筑物对水质水量稳定性的要求，需对废水的水量和水质进行调节。本设计采用地上式，便于污水重力排入下一构筑物，并便于污泥重力排入集泥井，为了防止废水沉降采用潜水搅拌机进行搅拌。3.2.2设计计算（1）设计说明调节池调节周期调节池内有效水深为2.0调节池有效容积：V=TQ=根据计算的调节池容积确定调节池的尺寸为：采用方型池，池长和池宽相等，则池表面式（3.7）所以在池底设集水坑，水池底以的坡度坡向集水井。调节池的基本尺寸如图3.2所示：2.02.0mi=0.01==0.0118.3m图3.2调节池基本尺寸示意图（2）搅拌设备用混合搅拌机进行搅拌。根据调节池的有效容积，搅拌功率按1污水配搅拌设备。该工程取4，调节池选配潜水搅拌机的总功率为6674=2668选用3台潜水搅拌机，单台设备的功率为1.0。初沉池设计（选用斜管沉淀池）3.3.1设计说明斜管净距一般采用[4]。斜管长一般采用。斜管倾角一般采用。斜管区底部的缓冲层高度，一般采用1.0。斜管区上部水深，一般采用。在池壁与斜管的间隙处应装设阻流板，以防止水流短路。斜板上缘宜向池子进水端倾斜安装。进水方式采用穿孔墙整流布水，出水方式采用多槽出水，在池面上增设几条平行的出水堰和集水槽，以改善出水水质、加大出水量。斜管沉淀池采用重力排泥。每日排泥次数至少1~2次，或连续排泥。本设计采用连续排泥。池内停留时间应不超过30。斜管沉淀池设斜管冲洗设施。3.3.2设计计算（1）池子水面面积，式（3.8）式中：—最大设计水量，166.667；n—池子个数个，1个；—表面负荷，4；0.91—斜管区面积利用系数。==（2）池子边长，（3）池内停留时间，式（3.9）式中：h2—斜管区上部水深，取；h3—斜管高度，取斜管管长为1，则；（4）污泥部分所需的容积，m3式（3.10）式中：—污泥室贮泥周期，；—进水悬浮物浓度；—出水悬浮物浓度；—污废水总变化系数；—污泥含水量%，取。=121.4（5）污泥斗容积，式（3.11）式中：—污泥斗高度；—污泥斗下边边长，取a1=0.8；—方形池边长。=5.18=282.25>121.4（6）沉淀池总高度，式（3.12）式中：—超高，取=0.3；—斜板区底部缓冲层高度，取=1.0。=0.3+0.7+0.866+1.0+5.18=8.046（7）穿孔墙布水设计取的圆孔，则其单孔面积孔眼流速在0.2~0.3，这里取0.3，则所需的孔眼总面积为：则孔眼数为，取18个。孔眼布置成两排，则每排9个。孔眼的实际流速为：（8）穿孔管集水设计计算设计池中安排六根的穿孔管，每根长为6.9。则在2~3之间，符合要求。升流式厌氧污泥床（UASB）设计3.4.1设计计算是升流式厌氧污泥床反应器废水生物处理技术的简称。这项处理工艺是由荷兰瓦赫宁根农业大学的G.Lettinga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[5]。反应器一般包括进水配水系统、反应区、三相分离器、出水系统、气室、浮渣清除系统和排泥系统等几个部分。反应器具有工艺结构紧凑、处理能力大、无机械搅拌装置、处理效果好以及占地小等优点。尤其是其作为第二代废水厌氧生物处理反应器的典型代表，与传统的厌氧生物处理工艺相比，不仅十分有效地实现了水力停留时间（）与污泥停留时间（）的分离，使反应器中可截留大量的生物量，使所需HRT大大缩短；同时由于其特殊的水力特征，使反应器中的污泥以颗粒化存在，由此极大的改善了污泥的沉降和分离性能，大大延长了污泥在反应器中的停留时间，显著的提高了处理能力。反应器内不需投加填料和载体，提高了容积利用率，避免了堵塞问题。的工作原理为[6]：主要是由污泥反应区、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。

的工艺基本出发点如下：（1）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性能；（2）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；（3）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前絮凝和沉淀，然后回流人反应器。处理有机工业废水具有以下特点：（1）污泥床污泥浓度高，平均污泥浓度可达[1]；（2）有机负荷高，中温发酵时容积负荷可达；（3）反应器内无混合搅拌设备，无填料，维护管理较简单；（4）系统较简单，不需另设沉淀池和污泥回流设施。3.4.2设计参数（1）设计流量：（2）进水浓度：（3）容积负荷：（5）产气率：（6）污泥率：3.4.3反应区设计计算反应的有效容积（配水系统上缘至三相分离器下缘之间的空间）式（3.13）式中—设计处理流量，；—去除的有机污染物浓度，；—容积负荷，。=设有效水深为，常用范围，则表面积采用4座相同的反应器，则每座有效容积，（）。每座反应器面积，取每座反应器平面尺寸为，符合要求。较核反应器废水上升流速常用范围为，符合要求较核水力停留时间式（3.14）3.4.4三相分离器设计计算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。其主要组成部分为气封、沉淀区和回流缝。其设计可分为3个内容：沉淀区的设计、回流缝设计和气液分离器设计。三相分离器计算简图见图3.3：图3.3三相分离器计算简图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：（1）混合液进人沉淀区之前，必须将其中的气泡予以脱出，防止气泡进人沉淀区影响沉淀；（2）沉淀区的表面水力负荷应在0.7以下，进人沉淀区前，通过沉淀槽底缝隙的流速不大于2.0；（3）沉淀区底部，斜板的倾角在，不小于。使污泥不在斜板积累，尽快回落入反应区内；（4）出水堰前设置挡板，以防止上浮污泥流失;某些情况下，应设置浮渣清除装置。（5）其沉淀区的总水深应不小于1.5，并保证在沉淀区的停留时间为1.5~2.0。三相分离器设计须确定三相分离区数量，大小斜板尺寸、倾角和相互间关系。三相分离器沉淀区的表面积同反应区的水平面积，即沉淀区的表面积负荷率为设上、下三角形集气罩斜面水平倾角分别为（常用）下三角形集气罩进水缝隙上升流速取，（一般）则该缝隙总面式（3.15）取5条缝隙（即上集气罩有5个），则每条缝隙宽为取干舷高度（常用范围），则沉淀室进水缝隙废水流速取（常用范围）[2]则进水缝隙总面积为：则实际流速，在范围内，符合要求。每条缝隙宽考虑到缝隙兼有回流污泥的作用其一般应大于0.2取，上三角形集气罩的位置即可确定，其高度为已知上三角形集气罩顶的水深为0.5，则上下三角形集气罩在反应气内的位置已经确定。根据已确定的三相分离器构造，还应该较核气液分离器的条件是否符合要求式（3.16）式中—气泡的直径，可考虑选取；—消化液的密度；—沼气泡的密度；—消化液的动力黏滞系数，与温度有关；g—重力加速度等于；—碰撞系数，一般可取0.95；—消化液的运动黏滞系数，净水=0.0101。取于是气泡在A点上升流速为根据前面的计算有即，满足气液分离的基本条件[7]。根据以上计算结果绘制的三相分离器剖面图和平面图见图3.4及3.5：图3.4三相分离器剖面图（单位：）图3.5三相分离器平面图（单位：）3.4.5布水器设计计算目前，生产性反应器装置所采用的进水方式大致可以分为间隙式进水、脉冲式进水、连续进水和连续进水与间歇回流相结合的进水方式等几种。一般采用连续进水的运行方式。反应器进水管的布置形式一般有枝状布置、穿孔管布置、多管多点布置及顶部进水等。穿孔管布置是最近常用的布水方式，故本设计采用这种布水方式。为了保证四座反应器的运行负荷的均匀，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，气体搅拌作用差，此时对配水系统的设计要求高一些。通过重力流从调节池直接向四座供水，每座进水管上设置调节阀和流量计，以均衡流量。本设计采用压力流穿孔管布水方式，每座反应器设6根，长9的穿孔配水管，穿孔管中心间距为，配水孔孔径取（一般），孔距为，则每个孔的服务面积为，空口向下，配水管中心距池底为，每座反应器共有36个出水孔，每个孔的流速为（一般为2~5）。为了保证配水均匀，在出水处需设尺寸为于水平呈的导流板，使出水散布池底。配水系统见图3.6所示：图3.6穿孔管配水系统（单位：m）布水器配水压力计算布水器配水压力按下列公式计算式（3.17）式中—布水器配水时最大淹没水深，；—UASB反应器水头损失，；—布水器布水所需自由水头，；其中，，则3.4.6出水系统设计计算（1）出水堰①出水堰负荷计算设计出水堰总长为43.8，在每个三角形集气罩顶上沿集气罩长方向平行设置一条出水堰，每个反应器设5条出水堰，每个出水堰长为8.76，则符合要求。②出水堰的形式和尺寸采用三角堰，每米堰板设12个堰口详细尺寸如图3.7所示图3.7出水堰板尺寸简图（单位：mm）每个堰口流量③堰上水头每个三角堰水量，则式（3.18）④集水槽宽为确保安全，集水槽设计流量⑤槽深度集水槽临界水深式（3.19）集槽起端水深设出水槽自由跌落高度为=0.1则集水槽水总深度集水槽尺寸见图3.8：图3.8集水槽剖面图（单位：）（2）布置出水系统出水系统布置见图3.9所示：图3.9出水系统布置图3.4.7排水管设计计算单个反应器排水量，选用钢管排水，约为1.36。排水总管为，管段内的流速控制在0.88内以防止悬浮物在管段内沉淀。反应器溢流出水渠出水由短立管排入排水支管，再汇入设于下方的排水总管内。3.4.8排泥系统设计计算（1）产泥量的计算产泥系数设计流量进水浓度去除率则反应器总产泥量为式（3.20）则每池产泥设污泥含水量为98%，因含水率>95%，所以取则污泥产量为每池排泥量（2）排泥系统设计考虑到废水主要为生产废水，故进入的砂量较少，产生的外排污泥主要为有机污泥。排泥管分别设在三相分离器下1.50处，每周排泥一次。3.4.9沼气系统设计计算（1）沼气管路系统设计计算设计流量进水去除率=80%产气率则总产气量为式（3.21）每个反应器产气量：（2）集气室容积设计已知集气室长10.0，取集气室高2.80，集气室宽取0.8。（3）沼气集气系统布置由于产气量较大，每两台反应器设置一个水封罐，水封罐出水的沼气分别进入分器，气水分离器设置一套两级，共三个，从分离器出来去沼气贮柜。集气室沼气出气管最小直径，且尽量设置不短于300mm的立管出气，若用横管出气，其长度不宜小于150mm，每个集气室设置独立出气管至水封罐。沼气管道压力损失一般很小，可近似认为管路压力损失为零。（4）水封罐的设计计算水封罐一般起到调整和稳定压力，兼、作隔绝和排除冷凝水作用。反应器中大集气罩中出气气体压力为，小集气罩出气压力为，则两者气压差为：故水封罐中该收气管的水封深度差为。沼气柜压力，取为，则在忽略沼气管路压力损失时，水封罐所需最大水封为:取水封罐总高度为水封罐直径，设进气管钢管四根，出气管钢管一根，进水管钢管一根，放空管钢管一根。（5）气水分离器的选用气水分离器对沼气起干燥作用，选用,钢制气水分离器2个，联使用，预装钢丝填料，出气管上装设流量计，压力表及温度计。（6）沼气柜容积确定：由于日产沼气1958.4，则沼气柜容积应为平均时产气量的体积来确定，即设计选用250的钢板水槽内导轨湿式储气柜。（7）的其他设计取样管设计：为掌握运行情况，在每个上设置取样管。在距反应池底位置，污泥床内分别设置取样4根，各管相距1.0左右，取样管选用钢管，取样口设于距地坪1.0m处，配球阀取样。的排空：由池底排泥临时接上排泥泵强制排空。检修a人孔为便于检修，各反应器在具地坪1.0处设人孔一个。通风为防止部分容重过大的沼气在反应器内聚集，影响检修和发生危险，检修时可向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（由鼓风机房引进）采光为保证检修的采光，除采用临时灯光外，还可移走UASB反应器的活动顶盖，或不设顶盖。给排水在反应器布置区设置一根供水管供补水，冲洗及排空使用。通行在反应器顶面之下1.2之处设置钢架，钢板行走平台，并连接上台钢梯。安全要求反应器的所有电器设备，包括泵，阀，灯等一律采用防爆设备；禁止明火火种进入该布置区域，保持该区域良好的通风。⑦为钢筋混凝土结构，且在气水交界面上下一米处采用环氧树脂进行防腐。预曝气沉淀池设计3.5.1设计说明污水经反应器厌氧处理后，污水中含有一部分且有厌氧活性的絮状颗粒，在反应器中难以沉淀去除，故而使其在预曝气沉淀中去除，由于经曝气作用，厌氧活性丧失，沉淀效果增强。另外，出水中溶解氧含量几乎为零，若直接进入好氧处理构筑物，会使曝气池中好氧污泥难以适应，影响好氧处理效果，通过预曝气亦可以吹脱去除一部分反应器出水中所含带的气体。预曝气沉淀池参考曝气沉砂池和竖流沉淀池设计，曝气利用穿孔管进行。压缩空气引自鼓风机房，曝气后污水从挡板墙下直接进入沉淀池，沉淀后污水经池周出水，所产生污泥由重力排入集泥井，每天排泥一次。3.5.2预曝气沉淀工艺构造计算进水水质出水水质预曝气沉淀曝气时间（），沉淀时间（2），沉淀池表面负荷（0.7~1.0），曝气量为污水（0.2/）。（1）有效容积计算[8]曝气区沉淀区（2）工艺构造设计计算预曝气沉淀池工艺构造见图3.10：图3.10预曝气沉淀池结构简图曝气区平面尺寸，池高3.5，其中超高0.5，水深3.0，总容积为则196，曝气区设进水配槽，尺寸为，其深度1.0（含超高）。沉淀区平面尺寸，池总高6.5，其中沉淀有效水深2.0，沉淀区总容积，沉淀池负荷为，满足要求。沉淀池总深度为式（3.22）式中：—超高，取=0.4m（不小于0.3）；—沉淀区高度，=2.5（2.0~4.0）；—隙高度，=0.2；—缓冲层高度，取=0.4；—污泥区高度，=3.0。即沉淀池总深度=6.5m沉淀池污泥斗容积为式（3.23）总容积沉淀污泥量计算预曝气沉淀池污泥主要因悬浮物沉淀产生，不考虑微生物代谢造成的污泥增量。进水SS222.75，出水155.93，则所产生污泥量为：污泥容重为，含水率为98%，其污泥体积为每日污泥量为。污泥斗可以容纳17天的污泥。3.5.3曝气装置设计计算（1）穿孔管布水的设计取的圆孔，则其单孔面积孔眼流速在0.2~0.3，这里取0.3，则所需的孔眼总面积为：则孔眼数为，取10个。孔眼布置成两排，则每排9个。孔眼的实际流速为：（2）曝气量计算设计流量为，曝气量为污水。则共气量为，单池曝气量取为，供气压力为。（3）曝气装置利用穿孔管曝气，曝气管设在进水一侧。供气管供气量，则管经选时，供气流速约为2.48m/s。曝气管供气量为，供气流速为时2.48，管经为。曝气管长6.5，共4根，每池一根。在曝气管中垂线两下侧开孔，间距300，开孔20个，两侧共40个，孔眼气流速度为4。3.5.4预曝气沉淀池出水渠计算（1）溢流堰计算[6]设计流量单池为，即。设计溢流负荷。设计堰板长2000，共3块，总长6000；再有1000，共1块。堰板上设三角堰10个，每个堰口宽度为200，堰高50。堰板高150。每池共有35个堰，每堰出流率为。则堰上水头为：式（3.24）则每池堰口水面总长为。校核堰上负荷为在之间，符合要求。（2）出水渠设计计算每池设计处理流量，即。每池设出水渠一条，长7.0。出水渠宽度为式（3.25）渠内起端水深为末端渠内深为假设内平均流速为则渠内平均流速为式（3.26）设计出水渠断面尺寸为出水渠过水断面面积为过水断面湿周为水力半径为流量因素式（3.27）水力坡降式（3.28）渠中水头损失为式（3.29）（3）淹没式矩形堰的计算满足以下两个条件的为淹没式矩形堰：①落差堰上水头。②相对落差临界值。式中：—堰壁的高度；—落差；—堰上水头。由以上条件分别取H=0.3，Z=0.1，P=0.4。经查表得时=0.68则：=0.68满足条件，为淹没式矩形堰。式（3.30）式中：—通过的流量，；—流量系数；—淹没系数。式（3.31）即0.046=0.8b堰宽b=0.06。3.5.5排泥系统设计计算每天排泥一次，重力排泥，流入集泥井，排泥管管径。3.5.6进水配水系统为使预曝气沉淀池曝气区进水均匀，设置配水槽。配水槽长7.0，宽0.3，深1.0。槽底设40个配水孔，每池10个，孔径。曝气区出水由一根的钢管流出进沉淀区中心管进行沉淀区的配水。沉淀区中心管为，下部的喇叭口高450，喇叭口径为450。SBR反应池设计3.6.1设计说明是序批式间歇活性污泥法的简称[9]。工艺是由按一定时间顺序间歇操作运行并在单个反应器内完成全部操作和运行过程的处理工艺。根据工艺流程论证，法具有处理效果好、工艺流程简单、污泥的沉降性能好、抗击负荷的能力良好、占地面积小、投资省的特点[10]。（1）工艺流程简单、造价低原则上，污水处理工艺的主体设备只有一个序批式间歇反应器池。与相比，它不需要设二沉池、污泥回流设备，一般情况下也可不设调节池。法工艺的污水处理系统还具有布置紧凑、占地省等优点。（2）良好的处理效果这是工艺的主要特点之一。反应器中的底物浓度和微生物浓度反应的时间而变化的，而且反应过程是不连续的，因此其运行是典型的非稳定过程。在连续的曝气反应阶段，其底物和微生物浓度的变化是连续的。在此期间，虽然反应器内混合液处于完全混合的状态，但其浓度的变化是随时间而逐步降低的，它有别于连续流活性污泥法中的污染物变化规律；在各运行周期间，整个反应过程又是非连续的。反应器中的活性污泥处于一种交替的吸附、吸收及生物降解和活化过程的不断变化过程。（3）良好的沉降性能反应器中存在较大的浓度梯度；反应器中缺氧和好氧状态并存；反应器中有较高的底物浓度；污泥龄短、比增长速率大。（4）良好的抗冲击负荷能力反应器是集调节池、曝气池和沉淀池于一体的污废水处理工艺，其间歇运行方式使其可承受和适应较大的水质水量的波动，具有处理效果稳定的特点。因为进水期具有贮存污水和混合的作用；对高峰污染物浓度持续时间的分割作用；运行周期间活性污泥活性的补偿作用。法的处理效果为：进水：出水:设计处理流量。运行一周时间8.0，进水2.0，反应（曝气）,沉淀1.0，排水。处理污泥负荷设计为。3.6.2SBR反应池容积计算根据运行周期时间安排和自动控制特点，反应池设4个（1）污泥量计算式（3.32）设计沉淀后的污泥的则污泥体积为式（3.33）（2）反应容积反应池容积式（3.34）式中：—代谢反应所需污泥容积；—反应池换水容积；—保护容积。为反应池的进水容积，即单池容积为单池污泥容积为则（3）反应池构造尺寸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。反应池单池平面（净）尺寸为，水深为5.0，池深为5.5。单池容积为则保护容积为四池总容积反应池尺寸（外形）3.6.3反应池运行系统反应池总水深5.0。按平均流量考虑，则进水前水深为3.2m，进水结束后5.0m。排水时水深5.0，排水结束后3.2。5.0水深中，换水水深为1.8，存泥水深2.0，保护水深1.2。保护水深的设置是为避免排水时对沉淀及排泥的影响。进水开始与结束时由水位控制，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。3.6.4排水系统设计计算（1）排水口高度为保证每次换水的水量及时快速排出，以及排水装置运行的需要，水口应设在反应池最低水位之下约设排水口在最高水位之下2.3。（2）排水管管经每池设浮动排装置一套，出水口两个，排水管一根；固定设于墙上。浮动排装置规格，排水管管经。设排水管排水平均流速为1.2m/s，则排水量为式（3.35）则每周（平均流量时）所需排水时间为3.6.5排泥量及排泥系统设计计算（1）产泥量的剩余污泥主要来微生代谢的增殖污泥，还有很少部分由进水悬浮物沉淀成，生物代谢产泥量为[11]式（3.36）式中：a—微生物代谢增系统，；b—微生物自身氧化率，1/d。根据废水性质，参考类似经验数据，设计=0.5，=0.07，则有假定排泥含水率为98%，则排泥量为或考虑一定安全系数，则每天排泥量为。（2）排泥系统每池池底坡向排泥坑坡度，池出水端池底设排泥坑一个。每池排泥坑中接泥管一根，排泥管安装高度相对地面为0.4，相对于最低水位为3.8。剩余污泥在重力作用下排入集泥井。3.6.6需氧量及曝气系统设计计算（1）需氧量计算反应池需氧量计算式为[11]式（3.37）式中：—微生物代谢有机物需氧率；—微生物自氧需氧率。根据类似工程经验数据，取=0.5,=0.12，需氧量为（2）供气量计算设计采用塑料型空气扩散器，敷设反应池池底，淹没深度4.5。型空气扩散器的氧转移效率为。查表知，时溶解氧饱和度分别为,空气扩散器出口处的绝对压力为空气离开曝气池时，氧的百分比为曝气池中溶解氧平均饱和度为（按最不利温度条件计算）水温时曝气池中溶解氧平均饱和度为时脱氧清水冲氧量为式（3.38）计算时取值，，，,则计算得反应池供气量为式（3.39）每立方污水供气量为去除每千克的供气量为去除每千克的供氧量为（3）空气管计算空气管的平面布置如图3.11所示图3.11SBR反应池空气管路布置简图鼓风机房出来的空气供气干管，在相临两池的隔墙上设两根供气支管，为两池供气。在每根支管上设5条配气竖管，四池共4根供气支管，20条配气竖管。每条配气管安装扩散气3个，每池共15个扩散器，全池共60个扩散器。扩散器布置如上图。空气支管供气量为由于反应池交替运行，四根空气支管不同时供气，故空气干管供气量亦为。空气管道的最不利管线计算，如图3.12所示。空气管路计算结果见表3.1。计算表中包括鼓风机房干管及支管。由计算表可得：空气管总水头损失为图3.12SBR反应池空气管路计算简图SBR池空气管路设计计算[12]。假设管路富余压力为0.4，即，型空气扩散器压力损失为，则曝气系统总压力损失为表3.1空气管路计算表管段编号管段长度/m空气流量（/min）空气流速（m/s）管径/m配件当量长度/m计算长度/m压力损失摩擦损失（kPa/m）kPaLGsVDh10/91.50.463.3550弯头一个0.912.410.039/81.50.955.8550三通一个0.762.260.1138/751.419.6250三通弯头闸阀各一个2.067.060.7257/621.413.20100弯头一个126/522.233.75100三通一个1.753.750.035/423.055.60100三通一个1.753.750.044/323.877.73100三通一个1.753.750.0663/214.699.98100三通闸阀各一个2.633.630.0762/1309.388.7150三通三个，弯头一个11.9641.960.84合计1.932计量堰的设计3.