啤酒厂生产废水处理厂设计-uasb+sbr终极版

水污染控制工程课程设计学院：专业：环境工程学号：姓名：指导老师：时间：2023年5月21日-6月1日摘要本设计为某啤酒废水处理设计。设计程度为初步设计。啤酒废水水质的主要特点是含有大量的有机物，属高浓度有机废水，故其生化需氧量也较大。该啤酒废水处理厂的处理水量为10000,不考虑远期开展。原污水中各项指标为：BOD浓度为1300mg/L,COD浓度为2500mg/L，SS浓度为540mg/L。因该废水BOD值较大,不经处理会对环境造成巨大污染，故要求处理后的排放水要严格到达国家二级排放标准,即：BOD≤30mg/L，COD≤150mg/L，SS≤150mg/L。经分析知该处理水质属易生物降解又无明显毒性的废水，可采用两级生物处理以使出水达标。一级处理主要采用物理法，用来去除污水中的悬浮物质和无机物。二级处理主要采用生物法,包括厌氧生物处理法中的UASB法和好氧生物处理法中的SBR法，可有效去除污水中的BOD、COD。本设计工艺流程为：啤酒废水→格栅→污水提升泵房→调节沉淀池→UASB反响器→SBR池→处理水整个工艺具有总投资少，处理效果好，工艺简单，占地面积省，运行稳定，能耗少的优点。目录第一章概述4第二章构筑物设计与计算7第一节格栅的设计计算7第二节污水提升泵的设计与计算10第三节过滤机的设计计算11第四节调节沉淀池的设计计算12第五节UASB反响器的设计计算 15第六节SBR反响器的设计计算25第七节集泥井的设计计算31第八节污泥浓缩池的设计计算32第九节机械脱水间的设计计算35第三章结论38参考文献38第一章概述一．研究目的与意义80年代以来，我国啤酒工业得到迅速开展，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，引起了各有关部门的重视。由于啤酒废水中含有大量的有机物，排放对自然水体的影响非常大。基于水污染的危害性和严重性，以保护环境为宗旨，以到达国家废水排放标准为要求来设计啤酒废水排放设备，所以此排放系统的设计旨在控制废水的COD浓度，减少对环境的污染。二．国内外研究现状“七五〞以来，我国对啤酒废水的处理工艺和技术进行了大量的研究和探索，特别是轻工业系统的设计院和科研单位，对啤酒废水的处理进行了各方面的试验、研究和实践，取得了行之有效的成功经验，逐渐形成了以生化为主、生化与物化相结合的处理工艺。生化法中常用的有活性污泥法、生物膜法、厌氧与好氧相结合法、水解酸化与SBR相组合等各种处理工艺。这些处理方法与工艺各有其特点和缺乏之处，但各自都有较为成功的经验。目前还有不少新的处理方法和工艺优化组合正在试验和研究，有的已取得了理想的成效，不久将应用于实践中。三．本设计工程概况一、建设规模经建设方确认，本设计规模按日最大处理水量Q=10000m3/d设计〔包括处理站自用水排水量〕。原水水质和设计要求CODcr(mg/l)BOD5(mg/l)SS(mg/l)pH色度〔倍〕排放废水25001300540GB8978-1996二级排放标准150301506-980三、气象条件：风向：夏季东南风为主冬季西北风为主气温：年平均气温：8℃最高气温：38℃最低气温：-23℃冻土深度：80cm地下水位：5m地震裂度：6级地基承载力：各层均在120Kpa以上四、站址概述：拟建污水处理厂的场地为60*100平方米的平坦地,位于主厂区的南方。啤酒生产车间排出的污水可自流到污水厂边的集水池〔V=200m3,池底较污水厂地平面低3.00m〕。接纳管道管底标高比污水厂地平面低3米。四.本设计工艺流程1．UASB+SBR法处理啤酒废水本处理工艺主要包括UASB反响器和SBR反响器。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本钱，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，那么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。UASB+SBR法处理工艺与水解酸化+SBR处理工艺相比有以下优点：〔1〕“UASB+SBR〞工艺合理,实用性强。本工艺的核心为SBR池，整个工艺经历缺氧、好氧过程，能有效控制丝状菌的生长，防止污泥膨胀，有效去除氨氮；因反响前、中期水中有机物浓度高，微生物处于对数生长，处理速度快，氧利用率高，从而降低了能耗；同时，工艺调节灵活，进水、曝气、沉淀、排水时间可根据实际情况调节易于操作。适合不同规模的啤酒企业使用。〔2〕处理流程简单,安装操作及维修很方便。待处理污水经聚集后，泵入UASB反响器，其流速、进水量按设定工艺参数控制，污无需搅拌设备，后污水自然升流至SBR池，间歇式曝气沉淀后排放，工艺过程简单。构筑物UASB反响器中沉池、SBR池为半地下式的钢混结构，曝气装置〔除曝气头外〕可现场制作，安装制作简单，操作控制灵活，可自控也可手动，维修保养也很方便。〔3〕投资费用低，比国外同类型设备价格低60%。〔4〕处理能力大，处理效果好。UASB反响器因反响区聚积大量厌氧颗粒污泥，废水与之接触充分反响速度快，可降解水中80%以上的COD。反响器顶部设置三相别离器，能及时将处理过程中形成的固、液、气别离，促进反响进程。SBR池集进水、曝气、沉淀、排水于一体，扩大了反响池的功能，不仅提高了处理速度而且处理效果明显。该池可降解90%以上的COD和BOD。〔5〕工艺成熟稳定，耐冲击负荷，水质和水量的波动对出水影响小，工艺自动化程度较高，运行管理和维修方便，劳动定员少。2.USBA-SBR法流程本设计采用人工清渣格栅。由于设计水量较少，故格栅直接安置于排水渠道中。啤酒废水先经过中格栅去除大杂质后进入集水池，用污水泵将废水提升至水力筛，然后进入调节池进行水质水量的调节。进入调节池前，根据在线PH计的PH值用计量泵将酸碱送入调节池，调节池的PH值在6.5～7.5之间。调节池中出来的水用泵连续送入UASB反响器进行厌氧消化，降低有机物浓度。厌氧处理过程中产生的沼气被收集到沼气柜。UASB反响器内的污水流入SBR池中进行好氧处理，而后达标出水。来自UASB反响器、SBR反响池的剩余污泥先收集到集泥井，在由污泥提升泵提升到污泥浓缩池内被浓缩，浓缩后进入污泥脱水机房，进一步降低污泥的含水率，实现污泥的减量化。污泥脱水后形成泥饼，装车外运处置。本设计的方案确定：研究说明，UASB+SBR法成功处理高浓度啤酒废水的关键是培养出沉降性能良好的厌氧颗粒污泥。颗粒污泥的形成时厌氧细菌群不断繁殖，积累结果，较多的污泥负荷有利于细菌获得充足的营养基质，故对颗粒污泥的形成和开展具有决定性的促进作用；适当高的水利负荷将长生污泥的水利筛选，淘汰沉降性能差的絮体污泥而留下沉降性能好的污泥同时产生剪切力，使污泥不对流旋转，有利于丝状菌相互缠绕成球。此外，一定的进水碱度也是颗粒污泥形成的必要条件，因为厌氧生物的生长要求适当高的碱度，例如：产甲烷细菌生长的最适宜PH值为6.8～7.2。一定的碱度既能维持细菌生长所需的PH值，又能保证足够的平衡缓冲能力。由于啤酒废水的碱度一般为500～800mgL-1〔以CaCO3计〕，碱度缺乏，所以需投加姑爷碳酸钠或氧化钙加以补充。应该指出，啤酒废水中的乙醇是一种有效的颗粒化促进剂，它为UASB的成功运行提供了有利的条件。总之，UASB+SBR法具有效能高，处理费用低，电耗省，投资少，占地面积小等一系列优点，很适用于高浓度啤酒废水的治理。其缺乏之处是工艺先进,因此对管理人员的素质要求较高。第二章各构筑物设计与计算第一节格栅的设计计算一、设计说明格栅由一组平行的金属栅条或筛网制成，安装在废水渠道的进口处，用于截留较大的悬浮物或漂浮物，主要对水泵起保护作用，另外可减轻后续构筑物的处理负荷。二、设计参数取中格栅；栅条间隙d=10mm；栅前水深h=0.4m；过栅流速v=0.7m/s；安装倾角α=45°；设计流量Q=10000m3/d=0.166m3/s三、设计计算格栅设计计算草图〔一〕栅条间隙数(n)式中：Q设计流量，m3/sα格栅倾角，度b栅条间隙，mh栅前水深，mv过栅流速，m/s取n=50条〔二〕栅槽有效宽度(B)设计采用φ20圆钢为栅条,即s=0.02mB=S(n-1)+en式中：S格条宽度，mn格栅间隙数b栅条间隙，mB=0.02×(50-1)+0.01×50=1.48m〔三〕进水渠道渐宽局部长度(l1)设进水渠道内流速为0.5m/s,那么进水渠道宽B1=0.175m,渐宽局部展开角取为20°那么l1=式中：B栅槽宽度，mB1进水渠道宽度，m进水渠展开角度l1==1.79〔四〕栅槽与出水渠道连接处的渐窄局部长度〔l2〕l2=l1/2=1.79/2=0.895m〔五〕过栅水头损失〔h1〕取k=3,β=1.79(栅条断面为圆形)，v=0.6m/sh1=式中：k系数，水头损失增大倍数β系数，与断面形状有关S格条宽度，md栅条净隙，mmv过栅流速，m/sα格栅倾角，度h1==0.240m〔六〕栅槽总高度(H)取栅前渠道超高h2=0.3m栅前槽高H1=h+h2=0.7m那么总高度H=h+h1+h2=0.4+0.240+0.3=0.940m〔七〕栅槽总长度(L)L=l1+l2+0.5+1.0+=1.79+0.895+0.5+1.0+=4.885m〔八〕每日栅渣量(W)取W1=0.06m3/103m3K2=2那么W=式中：Q设计流量，m3/sW1栅渣量(m3/103m3污水)，取0.1～0.01,粗格栅用小值，细格栅用大值，中格栅用中值W==0.43m3/d(可采用人工清渣)第二节污水提升泵的设计与计算一、设计说明污水泵房用于提升污水厂的污水，以保证污水能在后续处理构筑物内畅通的流动，它由机器间、集水池、格栅、辅助间等组成，机器间内设置水泵机组和有关的附属设备，格栅和吸水管安装在集水池内，集水池还可以在一定程度上调节来水的不均匀性，以便水泵较均匀工作，格栅的作用是阻拦水中粗大的固体杂质，以防止杂物阻塞和损坏水泵，辅助间一般包括贮藏室，修理间，休息室和厕所等。二、设计计算〔一〕设计流量Q=10000m3/d=416.7m3/h=0.12m3/s〔二〕选泵前总扬程估算经过格栅的水头损失为0.078m,进水管渠内水面标高为-3.00m那么格栅后的水面标高为：-3.00-0.078=-3.078m设集水池的有效水深为2m,那么集水池的最低工作水位为：-3.078-2=-5.078m所需提升的最高水位为5.00m故集水池最低工作水位与所提升最高水位之间高差为：5.00-(-5.078)=10.078m出水管管线水头损失计算如下：出水管Q=115L/s,选用管径为400mm的铸铁管查《给水排水设计手册》第1册得：V=1.38m/s,i=0.0068出水管线长度估为38m,局部系数为8那么出水管管线水头损失为：泵站内的管线水头损失假设为2.5m,考虑自由水头为1m,那么水泵总扬程为：H=10.078+1.04+2.5+1.0=14.62m〔三〕选泵根据流量Q=416.7m3/h,扬程H=14.62m拟选用100WDF140-15型螺旋泵，每台水泵的流量为Q=140m3/h，扬程为H=15m，选择此泵比拟适宜。选择集水池与机器间合建的圆形水泵站，考虑选用4台水泵，其中1台备用。其工作参数如表3.2。表3.2:100WDF140-15型螺旋泵工作参数流量〔m3/h〕扬程〔m〕转速〔r/min〕功率〔kw〕140159708.76第三节过滤机的设计计算一．过滤机设计作用用于进一步截留较大的悬浮物或漂浮物，减轻后续构筑物的处理负荷。二．设计参数取2台WYB—5型卧式叶片过滤机，一备一用，其工作参数如下表。WYB—5型卧式叶片过滤机工作参数过滤面积/m2筒体直径/mm工作压/mpa工作温度/℃59000.4≤150三．工作原理WYB型卧式叶片过滤机是一种高效、节能、自动密闭操作的精密澄清过滤设备，该设备完全密闭操作,无泄露,无环境污染；滤网板自动拉出结构方便操作和维护；双面过滤，过滤面积大，容渣两量大；振动排渣，降低劳动强度；液压操作，实现操作自动化；适合大容量、大面积的过滤系统。由于截留的悬浮物大局部都是较清洁的谷壳等。所以，截留的悬浮物直接运至饲料制造厂，用于制造饮料。第四节调节沉淀池的设计计算一、调节沉淀池的作用啤酒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，需对废水的水量和水质进行调节，由于啤酒废水中悬浮物(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泥斗，有足够的水力停留时间，保证后续处理构筑物能连续运行，其均质作用主要靠池侧的沿程进水，使同时进入池的废水转变为前后出水，以到达与不同时序的废水相混合的目的。调节池还可用来均衡调节污水水质、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。二、设计参数水力停留时间T=6h;设计流量Q=10000m3/d=416.67m3/h=0.12m3/s,采用机械刮泥除渣。处理参数如表3.4。表3.4调节沉淀池进出水水质指标水质指标CODBODSS进水水质(mg/l)25001300540去除率〔%〕7750出水水质(mg/l)23251209270三、设计计算调节沉淀池的设计计算草图见下列图3.5：调节沉淀池设计计算草图〔一〕池子尺寸池子有效容积为：V=QT=416.67×6=2500m3取池子总高度H=7.0m,其中超高0.5m,有效水深h=6.5m那么池面积A=V/h=2500/6.5=385m3池长取L=25m,池宽取B=15m那么池子总尺寸为L×B×H=25×15×7.0=2625m3〔二〕调节池的搅拌器使废水混合均匀，调节池下设潜水搅拌机，选型QJB7.5/6－640/3-303/c/s1台〔三〕药剂量的估算设进水pH值为9.4，那么废水中【OH-】=10-4.6mol/L,假设废水中含有的碱性物质为NaOH,所以CNaOH=10-4.6×40=4×10-3.6g/L，废水中共有NaOH含量为10000×4×10-3.6=1.59kg/d，中和至7，那么废水中【OH-】=10-7mol/L，此时CNaOH=10-7×40=0.4×10-5g/L，废水中NaOH含量为10000×0.4×10-5=0.04kg/d，那么需中和的NaOH为1.59-0.04=1.55kg/d，采用投酸中和法，选用96%的工业硫酸，药剂不能完全反响的加大系数取1.1，2NaOH+H2SO4→Na2SO4+H2O981.55㎏1.8988㎏所以实际的硫酸用量为1.1×1.8988÷0.96=2.176kg/d。投加药剂时，将硫酸稀释到3%的浓度，经计量泵计量后投加到调节池，故投加酸溶液量为2.176÷0.03=72.53kg/d=3.022L/h〔四〕理论上每日的污泥量式中：Q设计流量，m3/dC0进水悬浮物浓度，kg/m3C1出水悬浮物浓度，kg/m3P0污泥含水率，以97%计污泥密度，以1000kg/m3计W==83.33m3/d〔三〕污泥斗尺寸取斗底尺寸为400×400，污泥斗倾角取50°那么污泥斗的高度为：h2=(4-0.2)×tg50°=4.529m污泥斗的容积V2=h2〔a12+a1a2+a22〕=×4.592×(82+8×0.4+0.42)=101.7m3V总>W符合设计要求，采用机械泵吸泥〔四〕进水布置进水起端两侧设进水堰，堰长为池长2/3第五节UASB反响池的设计计算第一节设计说明UASB，即上流式厌氧污泥床，集生物反响与沉淀于一体，是一种结构紧凑，效率高的厌氧反响器。它的污泥床内生物量多，容积负荷率高，废水在反响器内的水力停留时间较短，因此所需池容大大缩小。设备简单，运行方便，勿需设沉淀池和污泥回流装置，不需充填填料，也不需在反响区内设机械搅拌装置，造价相对较低，便于管理，且不存在堵塞问题。UASB反响池有以下优点：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，停留时间短第二节设计参数设计流量Q=10000m3/d=416.67m3/h=0.116m3/s；表3.6UASB反响器进出水水质指标水质指标CODBODSS进水水质(mg/l)23251209270去除率〔%〕758050出水水质(mg/l)581.25241.8135容积负荷〔Nv〕为：12kgCOD/(m3·d)；污泥产率为：0.1kgMLSS/kgCOD；产气率为：0.5m3/kgCOD。第三节设计计算⑴UASB反响器结构尺寸计算a.反响器容积计算(包括沉淀区和反响区)UASB有效容积为：V有效=式中：V有效反响器有效容积，m3Q设计流量，m3/dS0进水COD含量,mg/lNv容积负荷,kgCOD/(m3·d)V有效=b.UASB反响器的形状和尺寸将UASB设计成圆形池子，布水均匀，处理效果好取水力负荷q＝0.9[m3/(m2·h)]那么A==416.67/0.9=462.97m2h=＝1937.5/462.97=4.2m采用4座相同的UASB反响器那么A1=＝462.97/4=115.7m2D==(4×115.7/3.14)1/2=12.1m取D=12.5m那么实际横截面积为=πD2=×3.14×12.52=122.66m2实际外表水力负荷为q1=Q/A＝416.67/(4×122.66)=0.85<1.0故符合设计要求c.配水系统设计本系统设计为圆形布水器，每个UASB反响器设36个布水点①参数每个池子流量：Ｑ＝416.67/4=104.2m3/h②设计计算布水系统设计计算草图见下列图2.3：圆环直径计算：每个孔口效劳面积为:a=＝3.40m2a在1～4m2之间，符合设计要求可设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1)内圈6个孔口设计效劳面积：＝6×3.4=20.4m2折合为效劳圆的直径为：=(4×20.4/3.14)1/2=5.1m用此直径作一个虚圆，在该圆内等分虚圆面积处设一实圆环，其上布6个孔口，那么圆的直径计算如下：那么d1＝＝(2×20.4/3.14)1/2=3.6m2)中圈12个孔口设计效劳面积：S2=12×3.4=40.8m2折合成效劳圆直径为：=(4×(20.4+40.8)/3.14)1/2=8.8m中间圆环直径计算如下：π(8.82-d22)＝S2那么d2=7.2m3〕外圈18个孔口设计效劳面积：S3=18×3.4=61.2m2折合成效劳圈直径为：=12.5m外圆环的直径d3计算如下：π(12.52-d32)=S3那么d3＝10.8m⑵三相别离器构造设计1.设计说明三相别离器要具有气、液、固三相别离的功能。三相别离器的设计主要包括沉淀区、回流缝、气液别离器的设计。2.沉淀区的设计三相别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，面积根据废水量和外表负荷率决定。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响产生少量气体，这对固液别离不利，故设计时应满足以下要求：1〕沉淀区水力外表负荷<1.0m/h2〕沉淀器斜壁角度设为50°,使污泥不致积聚，尽快落入反响区内。3〕进入沉淀区前，沉淀槽底逢隙的流速≦2m/h4〕总沉淀水深应大于1.5m5〕水力停留时间介于1.5～2h如果以上条件均能满足，那么可到达良好的别离效果沉淀器〔集气罩〕斜壁倾角θ＝50°沉淀区面积为：A=1/4πD2=1/4×3.14×12.52=122.66m2实际外表水力负荷为q1=Q/A＝416.67/(4×122.66)=0.85<1.0符合设计要求。回流缝设计三相别离器设计计算草图见下列图:UASB三相别离器设计计算草图取h1=0.3m,h2=0.5m,h3=2m如图2.4所示：b1=h3/tgθ式中：b1下三角集气罩底水平宽度，m;θ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;b1==1.67mb2=12.5-2×1.67=9.2m下三角集气罩之间的污泥回流逢中混合液的上升流速V1可用下式计算：V1=Q1/S1式中：Q1反响器中废水流量，m3/h；S1下三角形集气罩回流逢面积，m2；V1==1.57m/hV1<2m/s,符合设计要求上下三角形集气罩之间回流逢中流速(V2)可用下式计算：V2=Q1/S2，式中：Q1反响器中废水流量，m3/h；S2上三角形集气罩回流逢之间面积，m2；取回流逢宽CD=3.5m,上集气罩下底宽CF=9.5m那么DH=CD×sin50°=2.68mDE=2DH+CF=2×2.68+9.5=14.9m=π(CF+DE)CD/2=134.1m2那么=Q1/4S2==0.78m/hV1<2m/s故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：CH=CDsin40°=＝2.24m AI=DItg50°=(DE-b2)×tg50°=(14.9-9.2)×tg50°=3.39m故h4=CH+AI=2.24+3.39=5.64mh5=1.0m由上述尺寸可计算出上集气罩上底直径为：CF-2h5tg40°=9.5-2×1.0×tg40°=7.82mBC=CD/sin40°=3.5/sin40°=5.45mDI=(DE-b2)=(14.9-9.2)=2.85mAD=DI/cos50°=2.85/cos50°=4.43mBD=DH/cos50°=2.68/cos50°=4.16mAB=AD-BD=4.43-4.16=0.27m(4)气液别离设计d=0.01cm(气泡)，T=20℃ρ1=1.03g/cm3,ρg=1.2×10-3g/cm3V=0.0101cm2/s,ρ=0.95μ=Vρ1=0.0101×1.03=0.0104g/cm·s一般废水的μ>净水的μ,故取μ=0.02g/cm·s由斯托克斯公式可得气体上升速度为：Vb===0.266cm/s=9.58m/hVa=V2=1.60m/h那么：==5.9,==4.56>,故满足设计要求。〔四〕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.出水槽设计对于每个反响池，有6个单元三相别离器，出水槽共有6条，槽宽0.4m。①单个反响器流量0.116m3/s②设出水槽口附近水流速度为0.2m/s，那么槽口附近水深取槽口附近水深为0.35m，出水槽坡度为0.01；出水槽尺寸8m×0.2m×0.25m；出水槽数量为4座。2.溢流堰设计①出水槽溢流堰共有24条〔6×4〕，每条长8m，设计900三角堰，堰高50㎜，堰口水面宽b=50㎜。每个UASB反响器处理水量32L/s,查知溢流负荷为1-2L/〔m·s〕，设计溢流负荷f=1.117L/〔m·s〕，那么堰上水面总长为：。三角堰数量：个，每条溢流堰三角堰数量：520/24=22个。一条溢流堰上共有22个100㎜的堰口，22个140㎜的间隙。②堰上水头校核每个堰出流率：按900三角堰计算公式，堰上水头：③出水渠设计计算反响器沿圆周设一条环形出水渠，6条出水槽的出水流至此出水渠。设出水渠宽0.7m，坡度0.001，出水渠渠口附近水流速度为0.4m/s。渠口附近水深以出水槽槽口为基准计算，出水渠渠深：0.25+0.12=0.37m，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14.77m×0.8m×0.37m，向渠口坡度0.001。④UASB排水管设计计算选用DN300钢管排水，充满度为0.6，管内水流速度为〔五〕排泥系统设计1.UASB反响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13gVSS/L,那么四座UASB反响器中污泥总量：。2.产泥量计算厌氧生物处理污泥产量取：0.1kgMLSS/kgCOD①UASB反响器总产泥量式中：△X————UASB反响器产泥量，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75%。②据VSS/SS=0.8，△X=1743.75/0.8=2179.69kgSS/d单池产泥△Xi=△X/4=2179.69/4=544.92kgSS/d③污泥含水率为97%，当含水率＞95%，取，那么污泥产量单池排泥量④污泥龄3.排泥系统设计在UASB三相别离器底部设置一个排泥口，每天排泥一次。〔六〕沼气收集系统设计计算1.沼气产量计算沼气主要产生于厌氧阶段，设计产气率取0.6。总产气量每个UASB反响器的产气量②集气管每个集气罩的沼气用一根集气管收集，单个池子共有13根集气管。每根集气管内最大气流量据资料，集气室沼气出气管最小直径d=100mm,取100㎜.③沼气主管每池13根集气管先通到一根单池主管，然后再汇入四池沼气主管。采用钢管，单池沼气主管管道坡度为0.5%。单池沼气主管内最大气流量取D=150㎜，充满度为0.8，那么流速为：④各池沼气最大气流量为取DN=250㎜，充满度为0.6；流速为：2.水封灌设计水封灌主要是用来控制三相别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局部进入沉降室，同时兼有有排泥和排除冷凝水作用。水封高度式中：H0——反响器至贮气罐的压头损失和贮气罐内的压头为保证平安取贮气罐内压头，集气罩中出气气压最大H1取2mH2O，贮气罐内压强H0为400㎜H2O。②水封灌水封高度取1.5m，水封灌面积一般为进气管面积的4倍，那么水封灌直径取0.5m。3.水、气别离器水、气别离器起到对沼气枯燥的作用，选用φ500㎜×H1800㎜钢制水、气别离器一个，水、气别离器中预装钢丝填料，在水、气别离器前设置过滤器以净化沼气，在别离器出气管上装设流量计及压力表。4.沼气柜容积确定由上述计算可知该处理站日产沼气8718.75，那么沼气柜容积应为3h产气量的体积确定，即。设计选用300钢板水槽内导轨湿式储气柜，尺寸为φ7000㎜×H6000㎜第六节SBR反响池的设计计算一、SBR反响器的作用经UASB处理后的废水,COD含量仍然很高,要到达排放标准,必须进一步处理,即采用好氧处理。SBR结构简单，运行控制灵活，本设计采用4个SBR反响池，每个池子的运行周期为6h。二、SBR技术的工作原理SBR是序列间歇式活性污泥法〔SequencingBatchReactorActivatedSludgeProcess〕的简称，是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术，又称序批式活性污泥法。与传统污水处理工艺不同，SBR技术采用时间分割的操作方式替代空间分割的操作方式，非稳定生化反响替代稳态生化反响，静置理想沉淀替代传统的动态沉淀。它的主要特征是在运行上的有序和间歇操作。在运行方式和反响过程上有别于传统的活性污泥法，它集进水、厌氧、好氧、沉淀于一池,无污泥回流系统，以灵活地变换运行方式以适应不同类型废水的处理要求。SBR工艺采用间歇运行方式,污水间歇进入处理系统,间歇排出。一般来说,它的一个运行周期包括5个阶段：第1阶段,进水期(Fill)。污水在该时段内连续进入处理池,直到到达最高运行液位,并且借助于池底泵的搅动,使废水和池中活性污泥充分混合。此时活性污泥中菌胶团(由细菌、藻类、原生动物、后生动物等组成)将对废水中的有机物产生吸附作用,COD和BOD为最大值。第2阶段,反响期(React)。进水到达设定的液位后,开始曝气,采用推流曝气或完全混合曝气方式,使废水中的有机物与池中的微生物充分吸收氧气,水中的溶解氧(DO)到达最大值,COD不断降低。第3阶段,静置期(Settle)。既不曝气也不搅拌,反响池处于静沉状态,进行高效的泥水别离。COD降为最小值,随着水中的溶解氧不断降低,厌氧反响也在进行。第4阶段,排水期(Decant)。上清液由滗水器排出。第5阶段,闲置期(Idle)。性污泥中微生物充分休息,恢复活性,为了保证污泥的活性,防止出现污泥老化现象,还须定期排出剩余污泥,为新鲜污泥提供足够的空间生长繁殖。三、设计参数〔一〕参数选取(1)污泥负荷率Ns取值为0.13kgBOD5/(kgMLSS·d)(2)污泥浓度和SVI污泥浓度采用3000mgMLSS/L,SVI取100(3)反响周期SBR周期采用T=6h,反响器一天内周期数n=24/6=4(4)周期内时间分配反响池数N=4进水时间：T/N=6/4=1.5h反响时间：3.0h静沉时间：1.0h排水时间：0.5h(5)周期进水量Q0===625m3/s〔二〕设计水量水质设计水量为：Q=10000m3/d=416.67m3/h=0.12m3/s设计水质见下表3.9：表3.9SBR反响器进出水水质指水质指标CODBODSS进水水质(mg/l)581242135去除率〔%〕808565出水水质(mg/l)1163647三、设计计算〔一〕反响池有效容积V1=式中：n反响器一天内周期数Q0周期进水量,m3/sS0进水BOD含量,mg/lX污泥浓度,mgMLSS/LNs污泥负荷率V1==1551.3〔二〕反响池最小水量Vmin=V1-Q0=1551.3-625=926.3m3〔三〕反响池中污泥体积=SVI·MLSS·V1/106=100×3000×1551.3/106=465.4m3Vmin>满足设计要求〔四〕校核周期进水量周期进水量应满足下式：Q0<(1-MLSS·MLSS/106)·V=(1-100×3000/106)×465.4=325.8m3而Q0=625m3<325.8m3故符合设计要求〔五〕确定单座反响池的尺寸SBR有效水深取5.0m,超高0.5m,那么SBR总高为5.5m,SBR的面积为1551.3/5=310.3m2设SBR的长︰宽=2︰1那么SBR的池宽为：6.5m；池长为：13.0m.SBR反响池的最低水位为：=11.0mSBR反响池污泥高度为：=5.5m11.0-5.5=5.5m可见，SBR最低水位与污泥位之间的距离为6.4m,大于0.5m的缓冲层高度，符合设计要求。〔六〕鼓风曝气系统(1)确定需氧量O2由公式：O2=aˊQ(S0-Se)+bˊV式中：aˊ微生物对有机污染物氧化分解过程的需氧率，kgQ污水设计流量，m3/dS0进水BOD含量,mg/lSe出水BOD含量,mg/lbˊ微生物通过内源代谢的自身氧化过程的需氧率，kgXv单位曝气池容积内的挥发性悬浮固体〔MLVSS〕量,kg/m3取aˊ=0.5,bˊ=0.15；出水Se=36mg/L；Xv=f×X=0.75×3000=2250mg/L=2.25kg/m3；V=4=4×1551.3=6205.2m3代入数据可得：O2=0.5×10000×(242-36)/1000+0.15×2.25×6205.2=3124.3kgO2/d供氧速率为：R=O2/24=3124.3/24=130.2kgO2/h(2)供气量的计算采用SX-1型曝气器，曝气口安装在距池底0.3m高处，淹没深度为4.7m，计算温度取25℃。该曝气器的性能参数为：Ea=8%，Ep=2kgO2/kWh；效劳面积1～3m2；供氧能力20～25m3/h·个；查表知氧在水中饱和容解度为：Cs(20)=9.17mg/L，Cs(25)=8.38mg/L扩散器出口处绝对压力为：=+9.8×103×H=1.013×105+9.8×103×4.7=1.47×105pa空气离开反响池时氧的百分比为：==19.65%反响池中容解氧的饱和度为：Csb(25)=Cs(25)=8.38=10.0mg/LCsb(20)=Cs(20)=9.17=10.9mg/L取α=0.85,β=0.95,C=2,ρ=1,20℃时，脱氧清水的充氧量为：R0===197.6kgO2/h供气量为：Gs=R0/0.3Ea==8233m3/h=137.2m3/min(3)布气系统的计算反响池的平面面积为：6.5×13.0×4=338m2每个扩散器的效劳面积取2.0m2,那么需338/2.0=169个。取169个扩散器，每个池子需50个。布气系统设计如下列图3.10：SBR反响器布气系统设计草图(4)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池的隔墙上设一根干管，共两根干管，在每根干管上设5对配气竖管，共10条配气竖管。那么每根配气竖管的供气量为：8233/5=1646.6m³/h本设计每个SBR池内有50个空气扩散器那么每个空气扩散器的配气量为：8233/50=164.7m³/h选择一条从鼓风机房开始的最远最长管路作为计算管路，在空气流量变化处设计计算节点。空气管道内的空气流速的选定为：干支管为10～15m/s；通向空气扩散器的竖管、小支管为4～5m/s；空气干管和支管以及配气竖管的管径，根据通过的空气量和相应的流速按《排水工程》下册附录2加以确定。空气管路的局部阻力损失，根据配件类型按下式式中：管道的当量长度，mD管径，mK长度换算系数，按管件类型不同确定折算成当量长度损失，并计算出管道的计算长度(m),空气管路的沿程阻力损失，根据空气管的管径D(mm)，空气量m3/min，计算温度℃和曝气池水深，查《排水工程》下册附录三求得，得空气管道系统的总压力损失为：＝96.21×9.8＝0.943kpa空气扩散器的压力损失为5.0kpa，那么总压力损失为：0.943＋5.0＝5.943kpa为平安起，设计取值为9.8kpa那么空压机所需压力p=(5-0.3)×9.8×103+9.8×103=56kpa又Gs=37.64m3/min由此条件可选择罗茨RME-20型鼓风机转速1170r/min，配套电机功率为75kw〔七〕污泥产量计算选取a=0.6,b=0.075,那么污泥产量为：△X=aQSr-bVXv=0.6×10000×(242-36)/1000-0.075×6205.2×2.25=188.9kgMLVSS/d第七节集泥井的设计计算一、设计说明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。二、设计参数设计泥量啤酒废水处理过程产生的污泥来自以下几局部：=1\*GB3①UASB反响器，Q1=72.66m3/d,含水率97%；=2\*GB3②SBR反响器，Q2=188.9m3/d,含水率95%；总污泥量为b：Q=Q1+Q2=261.56m3/d，设计中取262m3/d。三、设计计算考虑各构筑物为间歇排泥，每日总排泥量为262m3/d，需在1.5h内抽送完毕，集泥井容积确定为污泥泵提升流量〔262m3/d〕的10min的体积，即28.38m3。此外，为保证SBR运行方式进行，集泥井容积应外加37.23m3。那么集泥井总容积为28.38+37.23=65.61m3。集泥井有效深度为4.0m，那么其平面面积为设集泥井平面尺寸为4.0×4.0m。集泥井为地下式，池顶加盖，由污泥泵抽送污泥。集泥井最高泥位为-0.5m,最低泥位为-3m池底标高为-3.5m。浓缩池最高泥位为2m。那么排泥泵抽升的所需净扬程为5m，排泥泵充裕水头2.0m，管道水头损失为0.5m，那么污泥泵所需扬程为5+2+0.5=7.5m。选择两台80QW50-10-3型潜污泵提升污泥〔一用一备〕。其性能如表4.1表4.1QW50-10-3型潜污泵性能型号流量(m3/h)扬程〔m〕转速(r/min)电动机功率(kw)效率(%)出口直径〔㎜〕重量〔kg〕80QW50-10-350101430372.380125第八节污泥浓缩池的设计计算一、设计说明为方便污泥的后续处理机械脱水，减小机械脱水中污泥的混凝剂用量以及机械脱水设备的容量，需对污泥进行浓缩处理，以降低污泥的含水率。本设计采用间歇式重力浓缩池，运行时，应先排除浓缩池中的上清液，腾出池容，再投入待浓缩的污泥，为此应在浓缩池深度方向的不同高度上设上清液排除管。二、设计参数〔一〕设计泥量啤酒废水处理过程产生的污泥来自以下几局部：=1\*GB3①UASB反响器，Q1=72.66m3/d,含水率97%；=2\*GB3②SBR反响器，Q2=188.9m3/d,含水率95%；总污泥量为：Q=Q1+Q2=261.56m3/d，设计中取262m3/d平均含水率为：×97%+×95%=95.39%〔二〕参数选取固体负荷〔固体通量〕M一般为10～35kg/m3d取M=35kg/m3d;浓缩时间取T=24h；设计污泥量Q=262m3/d；浓缩后污泥含水率为95%；浓缩后污泥体积：=243.14m3/d三、设计计算〔一〕容积计算浓缩后污泥体积：m3/dV0——污泥含水率变为P0时污泥体积〔二〕池子边长根据要求，浓缩池的设计横断面面积应满足：A≧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。入流固体浓度〔C〕的计算如下：=×1000×(1-97%)=2179.8kg/d=×1000×(1-95%)=9445kg/d那么，Qc=+=11624.8kg/dC=11624.8/262=44.37kg/m3浓缩后污泥浓度为：=11624.8/157.2=73.95kg/m3浓缩池的横断面积为：A=Qc/M=11624.8/35=332.14m2设计两座正方形浓缩池，那么每座边长为B=18.2m取B=18.3m,那么实际面积A=18.3×18.3=334.89m2〔三〕池子高度停留时间取HRT=20h那么有效高度=QT/20A=262×20/24×332.14=0.66取=0.7m超高，取=0.5m缓冲区高，取=0.5m池壁高=++=1.7m〔四〕污泥斗污泥斗下锥体边长取0.5m，污泥斗倾角取50°那么污泥斗的高度为：H4=(5.8/2-0.5/2)×tg500=3.28m污泥斗的容积为：V2=H4〔a12+a1a2+a22〕=×3.28×(5.82+5.8×0.5+0.52)=40.23m3〔五〕总高度H=1.7+3.2