工业废水处理课程设计报告

精选资料精选资料可修改编辑可修改编辑11扬州大学环境科学与工程学院

环境工程教研室工业废水处理课程设计报告学生姓名学生学号教指导师设计题目：啤酒厂废水处理课程设计目录TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"1、 概述 1\o"CurrentDocument"1.1工程概况 1\o"CurrentDocument"1.2水质分析 1\o"CurrentDocument"1.2.1设计资料 1\o"CurrentDocument"122啤酒废水来源 2\o"CurrentDocument"1.2.3啤酒废水特征 2\o"CurrentDocument"1.3其他资料 3\o"CurrentDocument"1.4设计要求及成果 3\o"CurrentDocument"2、 处理工艺比较与选择 4\o"CurrentDocument"2.1处理方法简述 4\o"CurrentDocument"2.2好氧生物处理 5\o"CurrentDocument"2.2.1活性污泥法 5\o"CurrentDocument"2.2.2深井曝气法 6\o"CurrentDocument"223生物膜与活性污泥法 6\o"CurrentDocument"2.3厌氧生物处理 7\o"CurrentDocument"2.3.1UASB 7\o"CurrentDocument"2.4处理工艺比较 7\o"CurrentDocument"2.4.1UASB+好氧接触氧化工艺 7\o"CurrentDocument"2.4.2生物接触氧化 8\o"CurrentDocument"2.4.3内循环UASB反应器+氧化沟工艺 8\o"CurrentDocument"2.4.4UASB+SBR法 10\o"CurrentDocument"2.5处理方案选择 10\o"CurrentDocument"3、主要工艺流程设计与计算 11\o"CurrentDocument"3.1格栅 11\o"CurrentDocument"3.1.1设计参数 11\o"CurrentDocument"3.1.2设计计算 11\o"CurrentDocument"3.2集水池 13\o"CurrentDocument"3.2.1设计参数 13\o"CurrentDocument"322设计计算 13\o"CurrentDocument"3.3泵房 14\o"CurrentDocument"3.3.1设计参数 14\o"CurrentDocument"3.3.2设计计算 14\o"CurrentDocument"3.4调节池 15\o"CurrentDocument"3.4.1设计参数 15\o"CurrentDocument"3.4.2设计计算 15\o"CurrentDocument"3.5UASB反应器设计 16\o"CurrentDocument"3.5.1设计参数 16\o"CurrentDocument"3.5.2设计计算 17\o"CurrentDocument"3.6CAST池 29\o"CurrentDocument"3.6.1设计参数 29\o"CurrentDocument"3.6.2设计计算 30\o"CurrentDocument"3.7集泥井 37\o"CurrentDocument"3.7.1设计参数 37\o"CurrentDocument"3.7.2设计计算 37\o"CurrentDocument"3.8污泥浓缩池 38\o"CurrentDocument"3.8.1设计参数 38\o"CurrentDocument"3.8.2设计计算 38\o"CurrentDocument"4、构筑物高程计算 40\o"CurrentDocument"4.1污水构筑物高程计算 40\o"CurrentDocument"4.1.1污水流经各个构筑物水头损失 40\o"CurrentDocument"4.2污泥构筑物高程计算 42\o"CurrentDocument"参考文献 431、概述1.1工程概况上世纪80年代以来，我国啤酒工业得到迅速发展，到目前我国啤酒生产厂已有800多家，据1996年统计我国啤酒产量达1650万t,既成为世界啤酒生产大国，又成为较高浓度有机物污染大户，啤酒废水的排放和对环境的污染已成为突出问题，弓I起了各有关部门的重视。啤酒废水的主要成分和来源是：制麦、糖化、果胶、发酵(残渣)、蛋白化合物，包装车间等有机物和少量无机盐类。水量为每生产 1t啤酒废水排放量为10~20m3，平均约15m3，目前全国啤酒废水年排放量在 2.5亿m3以上。现有某啤酒厂，每日排放啤酒生产废水 4000吨，废水中含有大量有机物、悬浮物等，如将该废水直接排放必将严重污染排放水体，并危及人类的生命安全。现要求设计一套废水处理系统，废水排放标准为( GB8978-1996)中一级排放标准，达标废水直接排放水体。1.2水质分析1.2.1设计资料(1)水质指标原水排放量为：4000m3/d指标水温cCODcrmg/LBOD5mg/LSSmg/LPHTN进水指标20~251200~180700~1100300~6005.5~7.030~700排放指标<100<20<706~9122啤酒废水来源啤酒的废水主要来源于：麦芽生产过程的洗麦水、浸买水、麦槽水、洗涤水、凝固物洗涤水；糖化过程的糖化、过滤洗涤水；发酵过程的发酵罐洗涤、过滤洗涤废水；罐装过程洗瓶、灭菌和破瓶啤酒废水；冷却车间和成品车间洗涤水。1.2.3啤酒废水特征啤酒生产过程用水量很大 ，特别是酿造，罐装工序过程，由于大量使用新鲜水，相应产生大量废水。由于啤酒的生产工序较多，不同的啤酒厂生产过程每吨酒的耗水量和水质相差较大 •国内每吨啤酒从糖化到灌装总耗水 10~20吨。啤酒废水可分为以下几类：清洁废水、清洗废水 、装酒废水、洗瓶废水等。1.3其他资料当地气温：全年平均气温为 18.5C,最高气温为42.0C,最低气温为-4.0C；降雨量：年平均1200mm，日最大220mm,最大积雪深度500mm,最大冻土深度30mm;厂区排水采用清污分流；厂区地面标高为 15.0米，排放水体常年平均水位标高 12.5米，最高洪水位标高为 14.0米。1.4设计要求及成果1.4.1设计要求（1） 工艺选择要求技术先进，在处理出水达到排放要求的基础上，积极慎重地采用新技术、新材料、新装备，实用性与先进性兼顾；（2） 废水处理流程要简单、可靠，占地面积小，投资少，运转费用低；（3） 废水处理工艺要具有较高的可靠性、稳定性、连续性，耐冲击负荷；（4） 废水处理工程的管理、运行和维修方便，自动化程度高，劳动强度低；1.4.2设计成果（1） 完整方案说明书及工艺计算书一份（2） 工艺图纸若干（CAD图）1.5处理程度计算1.5.1BOD的去除率1100BOD的去除率为1100一2°100%=98.2%11001.5.2COD的去除率COD的去除率为1800一1°°100%=94.4%18001.5.3SS的去除率450_70SS的去除率为 100%=84.4%4502、处理工艺比较与选择2.1处理方法简述目前常根据BOD5/CODcr比值来判断废水的可生化性，即：当BOD5/CODcr>0.3时易生化处理，当BOD5/CODcr>0.25时可生化处理，当BOD5/CODcr<0.25难生化处理，而啤酒废水的BOD5/CODcr的比值>0.3所以，处理啤酒废水的方法多是采用好氧生物处理，也可先采用厌氧处理，降低污染负荷，再用好氧生物处理。国内外广泛采用生化处理工艺 ，其中包括好氧生物处理、厌氧生物处理、好氧与厌氧联合生物处理方法。从目前实施并运行的装置来看 ，应用最为广泛的是好氧生物处理 ，常采用的方法有活性污泥法及其改进形式和生物接触氧化法。厌氧生物处理除有传统消化池应用生产外 ，一些新工艺如UASB、IC等正在逐渐被用于糖化、发酵工序的高浓度废水生产性实验研究 ，出水与低浓度制麦、包装废水混合后作进一步好氧处理。2.2好氧生物处理好氧生物处理是在氧气充足的情况下，利用好氧微生物的生命活动氧化啤酒废水中的有机物，其产物是二氧化碳、水及能量（释放于水中）。这种方法没有考虑到废水中有机物的利用问题， 因此处理成本较高。活性污泥法、生物膜法、深井曝气法是较有代表性的好氧生物处理方法。221活性污泥法活性污泥法是中、低浓度有机废水处理中使用最多， 运行最可靠的方法，具有投资省，处理效果好等优点。该处理工艺的主要部分是曝气池和沉淀池。废水进入曝气池后，与活性污泥（含大量的好氧微生物）混合，在人工充氧的条件下，活性污泥吸附并氧化分解水中的有机物，污泥和水的分离则由沉淀池来完成。据报道，进水CODcr为1200—1500mg/L时出水CODcr可降至50—100mg/L.去除率为94%—96%。活性污泥处理啤酒废水的缺点时动力消耗大，处理中常出现污泥膨胀。污泥膨胀的原因是啤酒废水中碳水化合物含量过高，而N,P,Fe等营养物质缺乏，各营养成分比例失调，微生物不能正常生长而死亡。解决的办法是投加含N,P的化学药剂，但这将使处理成本提高。而较为经济的方法是把生活污水（其中 N,P浓度较大）和啤酒废水混合。间歇式活性污泥法（SBR）通过间歇曝气可以使动力消耗显著降低，同时，废水处理时间也短于普通活性污泥法。222深井曝气法为了提高曝气过程中氧的利用率，节省能耗，加拿大安大略省的巴利啤酒厂，我国的上海啤酒厂和北京五星啤酒厂均采用深井曝气法 （超深水曝气）处理啤酒废水。深井曝气实际上是以地下深井作为曝气池的活性污泥法，曝气池由下降管以及上升管组成。将废水和污泥引入下降管，在井内循环，空气注入下降管或同时注入两管中，混合液则由上升管排至固液分离装置，即废水循环是靠上升管和下降管的静水压力差进行的。 其优点是：占地面积少，效能高，对氧的利用率大，无恶臭产生等。据测定，当进水B0D5浓度为2400mg/L时，出水浓度可降为50mg/L,去除率高达97.92%。当然，深井曝气也有不足之处，如施工难度大，造价高，防渗漏技术不过关等。2.2.3生物膜与活性污泥法生物膜法时在处理池内加入软性填料，利用固着生长于填料表面的微生物对废水进行处理，不会出现污泥膨胀的问题。生物接触氧化池和生物转盘是这类方法的代表，在啤酒废水治理中均被采用，主要是降低啤酒废水中的BOD5。生物接触氧化池是在微生物固着生长的同时，加以人工曝气。这种方法可以得到很高的固体浓度和较高的有机负荷，因此处理效果高，占地面积也小于活性污泥法。2.3厌氧生物处理传统的厌氧发酵工艺需要较高的温度、较长的停留时间 ，且处理效能低。20世纪60年代末以来世界上先后出现了厌氧滤池 （AF）、升流式厌氧污泥床反应器（UASB）,两相厌氧消化（TPAD）等工艺,以其较高的容积负荷率和较短的水力停留时间受到人们的青睐 ，被称为第二代厌氧反应器。第二代厌氧反应器完全适用于处理啤酒废水 ，而且厌氧消化工艺相似于啤酒酿造、发酵生产工艺 ，很容易被啤酒厂家所掌握。2.3.1UASBUASB的主要组成部分是反应器， 其底部为絮凝和沉淀性能良好的厌氧污泥构成的污泥床，上部设置了一个专用的气-液-固分离系统（三相分离室）。废水从反应器低部加入，在向上流穿过生物颗粒组成的污泥床时得到降解，同时生成沼气（气泡）。气，液，固（悬浮污泥颗粒）一同升入三相分离室，气体被收集在气罩里，而污泥颗粒受重力作用下沉至反应器底部，水则经出流堰排出。2.4处理工艺比较2.4.1UASB+好氧接触氧化工艺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，处理主要过程为：废水经过转鼓过滤机，转鼓过滤机对SS的去除率达10%以上,随着麦壳类有机物的去除，废水中的有机物浓度也有所降低。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啤酒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%，该工艺非常适合在啤酒废水处理中推广应用。2.4.2生物接触氧化该工艺采用水解酸化作为生物接触氧化的预处理，水解酸化菌通过新陈代谢将水中的固体物质水解为溶解性物质，将大分子有机物降解为小分子有机物。水解酸化不仅能去除部分有机污染物，而且提高了废水的可生化性，有益于后续的好氧生物接触氧化处理。该工艺在处理方法、工艺组合及参数选择上是比较合理的，充分利用各工序的优势将污染物质转化、去除。2.4.3内循环UASB反应器+氧化沟工艺此工艺采用厌氧和好氧相串联的方式，厌氧采用内循环 UASB技术，好氧处理采用氧化沟工艺。本处理工艺的关键设备是 UASB反应器。该反应器是利用厌氧微生物降解废水中的有机物，其主体分为配水系统，反应区，气、液、固三相分离系统，沼气收集系统四个部分。厌氧微生物对水质的要求不象好氧微生物那么宽，最佳pH为6.5—7.8，最佳温度为35C—40C[2]，而本工程的啤酒废水水质超出了这个范围。这就要求废水进入 UASB反应器之前必需进行酸度和温度的调节。这无形中增加了电器。仪表专业的设备投资和设计难度。 内循环UASB技术是在普通UASB技术的基础上增加一套内循环系统，它包括回流水池及回流水泵。 UASB反应器的出水水质一般都比较稳定，在回流系统的作用下重新回到配水系统。这样一来能提高 UASB反应器对进水水温、pH值和COD浓度的适应能力，只需在UASB反应器进水前对其pH和温度做一粗调即可。 UASB反应器采用环状穿孔管配水， 通过三相分离器出水，并在三相分离器的上方增加侧向流絮凝反应沉淀器，它由玻璃钢板成60安装而成，能在最大程度上截留三相分离出水中的颗粒污泥。此处理工艺主要有以下特点：①实践证明，采用内循环UASB反应器+氧化沟工艺处理啤酒废水是可行的，其运行结果表明COD总去除率高达95%以上。②由于采用的是内循环UASB反应器和氧化沟工艺串联组合的方式，可根据啤酒生产的季节性、水质和水量的情况调整UASB反应器或氧化询处理运行组合，以便进一步降低运行费用。精选资料精选资料2.4.4UASB+SBR法本处理工艺主要包括UASB反应器和SBR反应器。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。 UASB去除COD达7500kg/d，以沼气产率为0.5m3/kgCOD计算，UASB产气量为3500m3/d（甲烷含量为55%〜65%）。沼气的热值约为22680kJ/m3，煤的热值为21000kJ/t计算，则1m3沼气的热值相当于1kg原煤，这样可节煤约4t/d左右，年收益约为39.6万元。2.5处理方案选择本次设计其采用UASB+CAST工艺。本设计整个工艺流程为：排放上清液 i—排放上清液 i—I可修改编辑污泥浓缩T污泥泵*污泥脱水f泥饼外运上清液精选资料精选资料8可修改编辑8可修改编辑3、主要工艺流程设计与计算3.1格栅3.1.1设计参数设计流量:Q=4000m3d=0.047m3/设计过栅流速:v=0.6m/格栅间隙：b=20mm栅条宽：S=10mm栅前水深：h=0.5m格栅倾角：a=60图3-1格栅3.1.2设计计算栅条间隙数(n)Qmaxsin:bh、0.020.50.6取栅条间隙数为精选资料精选资料可修改编辑可修改编辑（2）栅槽宽度（B）B=S(n-1)bn=0.01x(8-1)+0.02X8=0.23m栅槽宽度一般比格栅宽 0.2〜0.3m，取0.3m即栅槽宽为0.23+0.3=0.53m，取0.6m。（3）进水渠道部分长度（I1）0.6m/设进水渠宽B=0.8m 渐宽部分展开角a1=200.6m/B-B12tanB-B12tan：r1.2-0.82tan20o=0.55m栅槽与出水渠道连接处渐窄部分长度(I2)12=0.5X1=0.5X0.55=0.275m通过格栅水头损失(h1) (设栅条断面为锐边矩形)S4fv2=KP(—)3——sin。b 2g0.01"3 0.62 o=32.42 sin60=0.046m10.02丿 2x9.8栅后总高度(H) (栅前渠道超高 h2=0.3m)H=hh=0.50+0.046+0.3=0.846m栅槽总长度(L)L=hl2 1.00.5上10.550.2751.00.5 =2.79mtan^ tan60（8）每日栅渣量（8）每日栅渣量（W）在格栅间隙为20mm情况下，设栅渣量1000m3污水产量0.07m3864000吋®1000K864000.0470.07100^01.53 3=0.19m/d::0.2m3/d（采用人工清渣）3.2集水池3.2.1设计参数集水池是汇集准备输送到其他构筑物去的一种小型贮水设备， 设置集水池作为水量调节之用，贮存盈余，补充短缺，使生物处理设施在一日内能得到均和的进水量，保证正常运行。设计流量Q=4000m3/d=166.67m3/h=0.0463m3/s；3.2.2设计计算集水池的容量为大于一台泵五分钟的流量，设三台水泵（两用一备）每台泵的流量为Q=0.024m3/sP.03m3/s。集水池容积采用相当于一台泵 30min的容量-54m3w=£T=-54m310001000有效水深采用3m，则集水池面积为 F=18m2，其尺寸为3mWm。集水池构造 集水池内保证水流平稳，流态良好，不产生涡流和滞留，必要时可设置导流墙，水泵吸水管按集水池的中轴线对称布置，每台水泵在吸水时应不干扰其他水泵的工作，为保证水流平稳，其流速为 0.3-0.8m/h为宜。3.3泵房3.3.1设计参数泵房采用下圆上方形泵房，集水池与泵房合建，集水池在泵房下面，采用全地下式。考虑三台水泵，其中一台备用。设计流量Q=4000m3/d=166.67m3/h=0.0463m3/s取Q=50L/s，则一台泵的流量为25L/s。3.3.2设计计算选泵前总扬程估算经过格栅水头损失为 0.2m，集水池最低水位与所需提升经常高水位之间的高差为： 78.5-73.412=4.5m出水管水头损失总出水管Q=50L/s，选用管径DN250，查表的v=1.23m/s,1000i=9.91,一根出水管， Q=25L/s，选用管径DN200，v=0.97m/s,1000i=8.6 ，设管总长为40m，局部损失占沿程的 30%，则总损失为：9.9140 10.3二0.5m1000水泵扬程泵站内管线水头损失假设为 1.5m，考虑自由水头为 1.0m,则水泵总扬程为：H=4.5+0.5+1.5+1.0=7.5m取8m。选泵选择100QW120-10-5.5 型污水泵三台，两用一备，其性能见表 3-2表3-2 100QW120-10-5.5 型污水泵性能流量25L/S电动机功率5.5KW扬程10m电动机电压380V转速1440r/min出口直径100伽轴功率4.96KW泵重量190kg效率77.2%3.4调节池3.4.1设计参数调节池是用来均衡调节污水水量、水质、水温的变化，降低对生物处理设施的冲击，为使调节池出水水质均匀，防止污染物沉淀，调节池内宜设置搅拌、混合装置。设计流量Q=4000mV=QT=166.67/d=166.67m3/h=0.047mV=QT=166.67调节池停留时间T=8.0h 。3.4.2设计计算调节池有效容积X8=1333.36m调节池水面面积调节池高度取7.5m，有效水深取6米，超高1.5米，则AV1333.36 —c2A二一222.23〃H6调节池的长度取调节池宽度为15m，长为15m，池的实际尺寸为： 长X宽X高=15m15mX6m=1350m3。调节池的搅拌器使污水混合均匀，调节池下设潜水搅拌机，选型QJB7.5/6640/3-303/C/S1台调节池的提升泵设计流量Q=25L/S,静扬程为80.9-71.05=9.85m 。总出水管Q=50L/s，选用管径DN250，查表的v=1.23m/s,1000i=9.91,设管总长为50m，局部损失占沿程的 30%，则总损失为：9.9150 10.3二0.64m1000管线水头损失假设为 1.5m，考虑自由水头为 1.0m,则水泵总扬程为：H=9.85+0.64+1.5+1.0=12.99m取13m。选择150QW100-15-11型污水泵三台，两用一备。3.5UASB反应器设计3.5.1设计参数UASB反应池由进水分配系统、反应区、三相分离器、出水系统、排泥

系统及沼气收集系统组成。 UASB反应池有以下优点：沉降性能良好，不设沉淀池，无需污泥回流；不填载体，构造简单节省造价； 由于消化产气作用,污泥上浮造成一定的搅拌，因而不设搅拌设备；污泥浓度和有机负荷高，停留时间短指标高浓度CODCrBOD5SS进水指标mg量td4OOOt/d去除效率80%85%65%出水指标mgL360165157.5设计流量Q4000m3/d=166.67m3/h=0.047m3/s容积负荷（Nv）5kgCOD/(m3d)污泥产率0.1kgMLSS/kgCOD产气率0.41m3/kgCOD3.5.2设计计算3.521UASB反应器结构尺寸计算（1）反应器容积计算 （包括沉淀区和反应区）UASB有效容积为:V有效V有效Q'SoNv式中:V有效：反应器有效容积， m3Q:设计流量，m3/d

So :进水有机物浓量，kgCOD/m3Nv :容积负荷，kgCOD/(m3d)V有效4000V有效40001.85=1440mUASB反应器的形状和尺寸工程设计反应器3座，则每座反应池的有效容积为 480m3(满足每座反应池容积不超过400~500m3要求)反应器有效高度为5m，则V有效hV有效h4805二96m2采用矩形反应器，单池从布水均匀性和经济性考虑，矩形池长宽比在2:1左右较为合适取池长L=12m，宽B=8m，反应池的平面尺寸为 LB=128=96m2设计反应池总高H=6.5m，其中超高0.5m(一般应用时反应池装液量为70%-90%)单个反应器体积为： V二LBH=96(6.5-0.5)=576m3反应器实际尺寸12mX8mX6.5m反应器实际尺寸反应器数量3座符合有机符合要求UASB符合有机符合要求UASB体积有效系数I3%,在70%-90%之间，符合要求水力停留时间（HRT）及水力负荷率（Vr）4 V有效t4 V有效tHRTQ144024=8.64h40004000/243128=0.59[m3.(m2«h)]<1.0符合设计要求3.5.2.2三相分离器构造设计（1） 设计说明三相分离器要具有气、液、固三相分离的功能。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。（2） 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。本工程设计中，与短边平行，沿长边每池布置6个集气罩，构成6个分离单元，则每池设置3个三相

分离器三相分离器长度B=8m，每个单元宽度b=12/4=10/4=3m沉淀区的沉淀面积即为反应器的水平面积，即 96m2。沉淀区的表面负荷率VQ 4000 0.59[m3(m2・h)]：：：1.0S总 32496回流缝设计如图3-1是三相分离器的结构示意图(4)(4)图3-1三相分离器结构示意图设上下三角形集气罩斜面水平夹角a =55。，取h3=1.1m;b1=h3/tg9式中:b1：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;bi1.1tg55bi1.1tg55=0.77则相邻两个下三角形集气罩之间的水平距离：b2=b-2bi=2.5-2X).77=0.96m则下三角形回流缝面积为：Si=b2ln=0.96X10X6=57.6m2下三角集气罩之间的污泥回流逢中混合液的上升流速(V下三角集气罩之间的污泥回流逢中混合液的上升流速(Vi)可用下式计Vi=Qi/Si式中：Qi:反应器中废水流量， m3/h;Si :下三角形集气罩回流逢面积， m2；400032457.6400032457.6=0.96m/h,符合设计要求。设上三角形集气罩下端与下三角斜面之间水平距离的回流缝的宽度b3=CD=0.45m,则上三角形回流缝面积为：S2 =b3•2n=0.45XI0X2X6=54m2上下三角形集气罩之间回流逢中流速 (V2)可用下式计算：V2=Qi/S2,式中:

Q2: 反应器中废水流量， m3/h;S2:上三角形集气罩回流逢之间面积， m2；400032454=400032454=1.03m/hVi<V2<2.0m/s,符合设计要求确定上下三角形集气罩相对位置及尺寸，由图可知：BD=b3/sin35°=0.45/0.5736 =0.78m气液分离设计CE=CDSin55°=0.45xSin55°=0.37mCB=CE=0.45mCB=CE=0.45msin55sin55设AB=0.4m，贝Uh4 =(ABcos55°+b2/2)・tg55=(0.4Xcos55°+0.72/2)Xtg55°=0.84m校核气液分离。假定气泡上升流速和水流流速不变沿AB方向水流速度:QiCEBQiCEB2N40002430.37826二1.56mh式中:B:三相分离器长度N:每池三相分离器数量式中:气泡上升速度:Vb=rg 2需ri-「g)dd:气泡直径，cm；pi:液体密度,g/cm3；pg:沼气密度，g/cm3.7p:碰撞系数，取0.95;卩：废水的动力粘滞系数,0.02g/cms;V:液体的运动粘滞系数,cm2/spp=1.25X10-3g/cm3，取d=0.01cm(气泡)，常温下，pi=1.03g/cm3,V=0.0101cm2/s,p=0.95 ，尸Vpi=0.0101X.03=0.0104g/cms。般废水的卩＞净水的卩,故取卩=0.02g/cms。由斯托克斯公式可得气体上升速度为:Vb二0.95981(1.03一「2510冷0.012=0.266(cm/s)=9.58(m/h)180.02匹二078=1.95;色二958=6.14;冷-BC;可脱去dM).01cm的气泡。AB0.4 Va1.56 VaAB三相分离器与UASB高度设计TOC\o"1-5"\h\z三相分离区总高 h=h2+h3+h4-i5,h2为集气罩以上的覆盖水深，取 0.5m11 045DF=AF-AD -0.4- 0.16msin55° sin35°h5二DFsin55=0.16sin55=0.13m

h=h2h3h4-h5=0.51.10.84-0.13=2.31mUASB总高H=6.5m，沉淀区高2.5m，污泥区高1.5m，悬浮区高2.0m，超高0.5m。3.523排泥系统设计计算UASB反应器中污泥总量计算一般UASB污泥床主要由沉降性能良好的厌氧污泥组成，平均浓度为10gVSS/L,则3座UASB反应器中污泥总量：G=VGss=144010=14400kgssd产泥量计算厌氧生物处理污泥产量取： 0.1kgMLSS/kgCODUASB反应器总产泥量X二rQC0E=0.140001.80.8=576kgVSSd式中：X:UASB反应器产泥量，kgVSS/d；r:厌氧生物处理污泥产量， kgVSS/kgCOD；Co：进水COD浓度kg/m3；E:去除率，本设计中取80%。据VSS/SS=0.8 ‘△X=576/0.8=720kgSS/d污泥含水率为98%，当含水率〉95%，取=1000kg/m3，则污泥产量 Ws X 576 28.8m3h巳(1-P)1000猊1-98%)单池排泥量ws^W^-28^-9.6m3h3 3

④污泥龄14400720④污泥龄14400720=20d3.排泥系统设计在UASB三相分离器下0.5m和底部400伽高处，各设置一个排泥口，共两个排泥口。3.5.2.4出水系统设计计算出水系统的作用是把沉淀区液面的澄清水均匀的收集并排出。出水是否均匀对处理效果有很大的影响。（1）出水槽设计 对于反应池，有6个单元三相分离器，出水槽共有 6条，槽宽0.3m。单个反应器流量 q^-Q^= 4000=0.015m3/s3600 24今3600设出水槽口附近水流速度为 0.2m/s，则槽口附近水深 血=0.0156=0.042mua0.30.2取槽口附近水深为 0.25m，出水槽坡度为0.01;出水槽尺寸8m>0.2m>0.25m;出水槽数量为 6座。

溢流堰设计出水槽溢流堰共有 6条，每条长8m，设计90°三角堰，堰高50mm,堰口水面宽b=50伽。UASB反应器处理水量45L/S,查知溢流负荷为 1-2L/(ms),设计溢流负荷f=1.117L/(ms),则堰上水面总长为： |_=?=15=13.43m。f1.117L1343三角堰数量"丁6=270个,每条溢流堰三角堰数量：270/10=27个。一条溢流堰上共有27个100伽的堰口，27个140伽的间隙。堰上水头校核每个堰出流率：^n= 270 =5.5610m/s按900三角堰计算公式， q=1.43『5堰上水头:/ 7.4亠堰上水头:/ 7.4亠11.43丿*5.5600,冲1.43丿=0.0172m出水渠设计计算反应器沿长边设一条矩形出水渠， 6条出水槽的出水流至此出水渠设出水渠宽0.8m，坡度0.001，出水渠渠口附近水流速度为 0.3m/s。渠口附近水深 S =0.063uxa0.85.3

以出水槽槽口为基准计算，出水渠渠深： 0.25+0.063=0.31m，离出水渠渠口最远的出水槽到渠口的距离为14.67米，出水渠长为14.67+0.1=14.77m ，出水渠尺寸为14.77mX0.8mX).37m,向渠口坡度0.001。UASB排水管设计计算选用DN250钢管排水，充满度为 0.6，管内水流速度为41510’二41510’二0.60.252二0.51m/s13根集气管每根集气管内最大气流量qmax2361.632436001313根集气管每根集气管内最大气流量qmax2361.63243600137.0110-4m3s3.5.2.5沼气收集系统设计计算沼气产量计算沼气主要产生厌氧阶段，设计产气率取 0.41m3/kgCOD①总产气量G=rQC°E=0.4140001.80.80=2361.6kgVSSd②集气管每个集气罩的沼气用一根集气管收集，单个池子有据资料，集气室沼气出气管最小直径 d=100mm,取100伽.沼气主管每池13根集气管先通到一根单池主管，然后再汇入两池沼气主管。采

用钢管，单池沼气主管管道坡度为单池沼气主管内最大气流量0.5%.q用钢管，单池沼气主管管道坡度为单池沼气主管内最大气流量0.5%.qmax2361.63243600=9.1110-3m3s取D=150伽，充满度为0.8，则流速为=3.2610^m/s9.11=3.2610^m/s20.80.15二④三池沼气最大气流量为qmax2361.6243600④三池沼气最大气流量为qmax2361.6243600=0.027m3.s取DN=250伽，充满度为0.6;流速为0.027420.60.15二水封灌设计水封灌主要是用来控制三相分离气的集气室中气液两相界面高度的，因为当液面太高或波动时， 浮渣或浮沫可能会引起出气管的堵塞或使气体部分进入沉降室，同时兼有有排泥和排除冷凝水作用。水封高度H二已_H0式中：H0 反应器至贮气罐的压头损失和贮气罐内的压头为保证安全取贮气罐内压头，集气罩中出气气压最大 H1取2mH2O，贮气罐内压强H0为400mmH2O。水封灌4倍，则水封灌直径取水封高度取1.5m4倍，则水封灌直径取S=Jd24=丄二0.2524=0.196m24 40.5m。气水分离器气水分离器起到对沼气干燥的作用， 选用©500mmXH1800伽钢制气水分离器一个，气水分离器中预装钢丝填料，在气水分离器前设置过滤器以净化沼气，在分离器出气管上装设流量计及压力表。沼气柜容积确定由上述计算可知该处理站日产沼气 2361.6m3，则沼气柜容积应为3h产气量的体积确定，即 V=qt=2361.6/4X3=295.2m3设计选用300钢板水槽内导轨湿式储气柜， 尺寸为©6000mmXH4250伽。3.6CAST池3.6.1设计参数池体内水流采用直流式，曝气装置置于填料底部，直接向填料鼓风曝气使填料区的水流上升。其优点是生物膜更新快，能经常保持较高的活性，并避免产生堵塞现象。指标CODCrBOD5SSUASB出水指标mg/L360165157.5

接触氧化池实际进水指标mg/360165157.5去除效率90%90%60%出水指标mgL3616.563污泥负荷Ls0.5kgCOD/(kgMLSSd)MLSS浓度Ca3500mg/L排除比1/m1/2.5活性污泥界面以上最小水深-0.5m反应池的数目N4座362设计计算(1)运行周期及运行时间的确定CAST运行一周期需要8h，其中进水2h，曝气2h，沉淀2小时，排水闲置2h。具体运行方式见下表。CAST反应池的运行方式表反应池1h2h3h4h5h6h7h8h1号池进水进水曝气曝气沉淀沉淀撇水闲置撇水/闲置2号池撇水闲置撇水/闲置进水进水曝气曝气沉淀沉淀3号池沉淀沉淀撇水闲置撇水/闲置进水进水曝气曝气4号池曝气曝气沉淀沉淀撇水闲置撇水/闲置进水进水(2)反应池的容积计算根据运行周期时间安排和自动控制特点， CAST反应池设置4个CAST反应池容积计算单池容积为Vj二工Q二竺4000=833.33m3nN3x4式中：Vi——单池的容积，m3;m 排出比的倒数；n――周期数；N――池子数。CAST反应池的构造尺寸的计算为了满足运行的灵活性和设备安装的需要， CAST池设计为长方形，一端为进水区，另一端为出水区。CAST池的有效水深H=5m，超高hc=0.5m，保护水深E=0.5m。单个池子的体积Vi=LXBiXH,根据相关资料，B/H=1〜2，L/B=4〜6，取Bi=6m，L=30m，则:Vi=30mX6mX5m=900m3单个池子的面积：Si=百=180m2HCAST池沿长边方向设一道隔墙，将池体分为预反应区和主反应区两部分，靠近进水端为占 CAST池容积10%左右的预反应区，其作为兼氧吸附区和生物选择区，另一端为主反应区。据资料，预反应区 L1=(0.16〜0.25)L,取L1=5m。单个CAST池子的尺寸为：长X宽X高=30mWmX5.5m,其中池子墙壁厚200mm。

两组池子(每2个池子作为一组)之间的距离取4m，以便于布置管道和运输建造材料。30〜50m/h30〜50m/h，取30m/h。每个池子单位时间内的流量为：TOC\o"1-5"\h\zQ 4000 3Qhi 166.67m/hNxM汉比3x4x2式中：Q——设计进水量，为 4000m3/d；N――每天的运行周期数，为 3/天;M――池子数目，为4个；Tj――每个周期进水时间，为 2h。考虑圆孔的水利特性较好，将孔设计成圆形孔，孔的直径:166.67■3.1430=2.66m由于所选择的孔口水流速度为可选范围内的最小值， 并考虑实际施工的方便，取孔的直径为 2600mm。反应池液位控制计算CAST反应池总有效水深为5.0m。排水结束时最低水位：心.0呻=5.0鲁=35基准水位h2为5m，超高hc为0.5m，保护水深E=0.5m。污泥层高度hs=h1-E=3.0-0.5=2.5m验证池子的容积：两个池子一次进水 4h,Qh=166.67m3/h(即4000m3/d),所以每个周期的进水量:Qw=QhTf=166.67X4=666.68m3CAST池一个周期内能纳水：Vb=2(5-3.0)xl80=720m3>Qw所以CAST池的建造符合要求。⑷排水口高度和排出装置的计算排水口的高度计算为了保证每次换水Qh=166.67m3/h的水量及时快速排出以及排水装置运行的需要，排水口设在最低水位以下约0.5〜0.7m，本工程设计排水口在最低水位以下0.6m处。排出装置的计算每个池子排出负荷： Qd二J66"74/66.67m3/h=2.78m3/min2Td 2x2每个池子设DN200的滗水器一套。选用旋臂式程控智能滗水器， 型号为BSQ-12，排水堰长2m，最大排水量为215m3/h，滗水深度为2m。产泥量以及排泥系统的计算CAST池产泥的计算CAST池的剩余污泥主要来自微生物代谢的增殖污泥，还有很少一部分由进水悬浮物沉淀形成。CAST生物代谢产泥量为：X二aQSr-bXrV=aQSr-b^=(^—)QSrLs Ls式中：a 微生物代谢的增殖系数， kgSS/kgCOD;b 微生物自身氧化率， d-1;Xr 回流污泥浓度， mg/L;V 反应池容积，m3;

Sr 去除的COD浓度，kgCOD/m3;Ls COD污泥负荷，kgCOD/kgVSS。根据相关的经验和资料，本设计中选 a=0.7,b=0.05，贝△=(0.7-0.05/0.5)X4000>0.36>90%=103.68m3/d排泥系统的计算每个池子池底的坡向排泥坡度 i=0.01，在每个池子的池底设 1.0mX1.0mX0.8m排泥坑一个，每个排泥坑中接DN200的排泥管一根，剩余污泥排入污泥浓缩池。需氧量和曝气系统的计算需氧量的计算CAST反应池的需氧量Qa按每消耗1kgCOD需要0.75kgO2的经验法计算。Qa‘=0.75QSr=0.75400036010’90%=972kgO2/dQ972两个池每个周期需氧量如盂二厂^叫。/周期，其中n为周期数目n=3。一个周期曝气3小时，所以单位曝气量为：QaT162 3Qah aT 54kg/^38.03m/hTa 3注：在标准状况下氧气的密度为需要空气量的计算：1.42g/L。Qa注：在标准状况下氧气的密度为需要空气量的计算：1.42g/L。QaQah0.2838.030.280.203-679.1m/h式中：n――微孔曝气器氧利用率，一般在 16%〜24%之间，取20%。曝气器以及空气管道的计算 ：a.曝气器采用微孔曝气器，型号为YHW-I,铺设于CAST池底。YHW-I型微孔曝气器的性能参数为 ：规格：©178X55X14，服务面积：0.3〜0.75m2/个，水头损失：30〜80伽，通气量：3m3/h，EA(微孔曝气器氧利用率) =16%〜24%，EP=4〜6(kgO2/kwh)。b.供气量和空气管道的计算

将曝气器铺设于距离CAST池底0.2m处，淹没水深4.8m，计算温度按最不利温度280C计。查表可得水中溶解氧饱和度为：Cs(20)=9.17mg/L;Cs(28)=7.92mg/L<1>空气扩散器出口处的绝对压力为：Pb=1.01310 5仆9.170.82(0.951.08.93-2.0)1.024(28'0)式中：a 5仆9.170.82(0.951.08.93-2.0)1.024(28'0)式中：a 氧转移换算系数，一般a =0.8〜0.95，取0.82;B 氧溶解折算系数，一般B =0.9〜0.97，取0.95;P 水的密度，1.0kg/L;C 废水中实际溶解氧浓度，一般为2mg/L<2>空气离开曝气池表面时，氧气的百分比 Qt为：21(1£)7921(1-Ea)21(1£)7921(1-Ea)100%21(1-0.2)7921(1-0.2)100%=17.54%式中：EA 空气扩散器的氧转移效率，取 20%<3>曝气池中混合液平均氧饱和度按最不利温度计算为：Csb(28)=Cs(PbCsb(28)=Cs(Pb52.026105」00Qt、…1.438S0)—7・92( 542 2.026101754)=8.93mg/L<4>换算为20度时的脱氧清水的充氧量 ：取参数a=0.82,b=0.95,c=2.0,r=1.0则换算为20度时的脱氧清水的充氧RC^20)a^^CstRC^20)a^^CsttT)-C)1.024(T^0)二72.8kg/h1213.33/60=20.2m3/min。所需曝气头的总数n为:Gs1213.33nGs1213.33n=一= 3 3=404.4取420个每个池子210个，将曝气头以7列30排布置于池底，并距离池底 0.2m。单个曝气池的曝气面积 F1=(30-5)X6=150m20单个曝气头的服务面积 S0=150/210=0.71卅，在0.3〜0.75川之间，合乎要求。单个曝气头的配气量为： 空空32.88m3/h420<6>管路计算：当供气稳定时，各立管独立供气，且每根立管为 6根横管供气。局部压力损失和沿程压力损失之和为：86.9512X9.8+1041.165=1893.3pa=1.893kpaYHW-I型微孔曝气器水头的损失为安全起见取最大值80mm即0.784kpa，最后算得总损失为：1.893+0.784=2.677kpa最后，根据这个损失和曝气头安装水深以及所选取的富余风压来选择所需要的风压。<7>空压机的选定：曝气头安装在距离池子底部 0.2m处，空压所需要的压力为：P=(5.0-0.2)X9.8+2.677=49.717kpa富余风压取0.1kpa，则最终空压机所需的压力为 49.817kpa。选择SSR125型罗茨鼓风机3台(2用1备)，其性能参数为：口径：125A(mm)，转速n=1750rpm，进口流量10.69m3/min，排气压力53.9kpa，所配电动机功率18.5kw，电动机型号：Y160L2-4型三相鼠笼式异步电动机，其额定功率为 18.5kw，转速n=1458rpm，功率因素为0.86。精选资料精选资料2可修改编辑2可修改编辑3.7集泥井3.7.1设计参数污水处理系统各构筑物所产生的污泥每日排泥一次，集中到集泥井，然后在由污泥泵打到污泥浓缩池。污泥浓缩池为间歇运行，运行周期为 24h,其中各构筑物排泥、污泥泵抽送污泥时间为1.0〜1.5h，污泥浓缩时间为20.0h,浓缩池排水时间为2.0h,闲置时间为0.5h〜1.0h。设计泥量啤酒污水处理过程产生的污泥来自以下几部分：UASB反应器，Q1=691.2m3/d,含水率98%;CAST反应器，Q2=103.68m3/d,含水率98%;总污泥量为： Q=Q1+Q2=794.88m3/d，设计中取795m3/d。3.7.2设计计算考虑各构筑物为间歇排泥，每日总排泥量为 795m3/d，需在4h内抽送完毕，集泥井容积确定为污泥泵提升流量( 795m3/d)的60min的体积，即33.7m3。33.13m33.7m3。此外，为保证排泥能按其运行方式进行，集泥井容积应外加则集泥井总容积为 33.13+33.7=66.8m3。集泥井有效深度为 3.0m，则其平面面积为66.8366.83=22.3m设集泥井平面尺寸为 5.0M.5m。集泥井为地下式，池顶加盖，由污泥精选资料精选资料可修改编辑可修改编辑泵抽送污泥3.8污泥浓缩池3.8.1设计参数(1)设计泥量设计中取795m3/d。2参数选取固体负荷(固体通量) M—般为10〜35kg/m3h，取M=30kg/m3d=1.25kg/m3h;浓缩时间取T=20h;设计污泥量Q=70m3/d;浓缩后污泥含水率为 94%;3.8.2设计计算容积计算浓缩后污泥体积：1-F0 1—0.98 3/V=Vg 0=795 265md1-F 1—0.94V0 污泥含水率变为 Po时污泥体积池子边长根据要求，浓缩池的设计横断面面积应满足：A三QC/M式中：Q:入流污泥量， m3/d; M: 固体通量，kg/m3•d;C:入流固体浓度kg/m3。C=936.8/70=13.38kg/m3浓缩后污泥浓度为：浓缩池的横断面积为:浓缩后污泥浓度为：浓缩池的横断面积为:G=936.8/35=26.77kg/m3A=Qc/M=70X13.38/30=31.22m设计-