青岛酒精废水毕业设计模板

青岛酒精废水毕业设计资料内容仅供参考，如有不当或者侵权，请联系本人改正或者删除。资源环境职业技术学院课程设计题目:青岛酒精厂生产污水处理设计系部气象系专业班级11环境监测与治理技术班学生姓名蔡小霞、吕雪蕊、王婷婷、樊鑫学号03、04、05、02指导教师王瑾二O一三年十二月六日摘要酒精工业是国内经济重要的基础原料产业,酒精广泛应用于化工、食品工业、日化、医药卫生等领域,同时又是酒基、浸提剂、溶剂、洗涤剂和表面活性剂。中国酒精生产原料比例为:淀粉质原料(玉米、薯干、木薯)占75%,废糖蜜原料占20%,合成酒精占5%。由此,中国酒精生产原料主要是玉米、薯干等淀粉质原料。酒精企业酒精糟的废染是食品与发酵工业最严重的废染源之一,由于投资、生产规模、技术管理等原因,大部分酒精企业的综合利用率较低。本文介绍了酒精厂废水的来源及特点,对上流式厌氧污泥床反应器(UASB)、厌氧膨胀颗粒污泥床—序批式活性污泥法(EGSB-SBR)、UASB-氧化塘等国内外酒精废水的处理工艺进行了简要的介绍,并经过具体工程实例的对比,确定了本酒精废水处理工程的最优主体工艺为UASB-SBR联合工艺。本文具体地介绍了UASB-SBR工艺的特点、原理、运行条件等,同时进行了各构筑物的设计计算,并对各构筑物运行管理事项进行了详述。关键词:酒精废水;USAB工艺;SBR工艺;工程设计目录TOC\o"1-2"\u第一章引言 11、1酒精废水的介绍 41.1.1酒精废水的来源 41.1.2酒精废水的特点 41、2酒精废水的处理方法及效果 41.2.1酒精废水化学处理方法 41.2.2酒精废水物化处理方法 71.2.3酒精废水生化处理方法 71、3酒精废水处理工艺 91.3.1上流式厌氧污泥床反应器(UASB) 91.3.2厌氧膨胀颗粒污泥床-序批式活性污泥法(EGSB-SBR) 101.3.3UASB-SBR 111.3.4USAB-氧化塘 111、4本设计的意义 12第二章本设计采用的方案 142、1本设计采用的方案及工艺流程 122.1.1设计参数 132.2.2本设计确定的方案及工艺流程 13第三章各构筑物的设计 143、1中格栅的意义 143、2污水提升泵的设计 173、3细格栅的设计 193、4调节池的设计 213、5初沉池的设计 223、6一级UASB的设计 243、7二级UASB的设计 333、8SBR的设计 40第四章污泥浓缩及脱水设备的计算与选型 454、1污泥浓缩池的设计计算 454.1.1设计参数 454.1.2设计计算 453.1.3刮泥机设备选型 464、2污泥脱水间的设计 46第五章平面布置 475、1平面布置 475.1.1各处理单元构筑物的平面布置 475.1.2灌区的平面布置 485.1.3辅助建筑物 48第六章结论 49参考文献 50致谢 49第一章引言1.1酒精废水的介绍1.1.1酒精废水的来源酒精废水是高浓度、高温度、高悬浮物的有机废水,其COD在40000㎎/L左右,BOD在0㎎/L左右,SS为10000~40000㎎/L。PH4~6(显微酸性),酸性每吨废水有机含量在500公斤以上。废液中的废渣含有粉碎后的木薯皮、根茎等粗纤维,这类物质在废水中是不溶性的COD;木薯中的纤维素和半纤维素是多糖类物质,在酒精发酵中不能成为酵母菌的碳源而被利用,残留在废液中,表现为溶解性的COD;无机灰分的泥沙杂质。酒精糟虽然无毒,可是废染负荷高成酸性。这些物质增加了废水处理的难度。1.1.2酒精废水的特点酒精废水的主要特点有悬浮物含量高,平均悬浮物含量高达40000㎎/L;温度高,平均水温达70℃,蒸馏釜底排除的废水温度高达100℃;浓度高,废水的COD高达2~3万,包括悬浮固体、溶解性COD和胶体,有机物占93%~94%,无机物占6%~7%,有机物的成分是碳水化合物,其次是含氮化合物,生物菌和未分解出去的产品:如丁醇、乙醇等,另外还有500㎎/L的有机酸,废水含有约500㎎/L左右机酸,废水呈酸性。酒精废水的可生化性。1.2酒精废水的处理方法及效果酒精工业废水常见的处理方法大多为:化学法、物化法、生化法、其它组合工艺等。化学法主要有混凝法、中和法、氧化还原法。物化法主要有萃取法、汽提法、吸附法、膜分离法、离子交换;生化法主要有上流式厌氧污泥床(UASB)法、序批式活性污泥法(SBR)、普通活性污泥法、生物接触氧化发;1.2.1酒精废水化学处理方法化学法是利用化学反作用去除废水中污染物的一种处理方法,主要用于处理废水中的无机物和难降解的有机物或胶体物质。(1)化学混凝法化学混凝所处理的对象,主要是水中的微笑悬浮物和胶体杂质,粒度一般在1nm～100um之间。混凝法既能够独立使用,也能够和其它处理方法配合使用。因化学混凝涉及的因素很多,因此其机理至今仍未完全清楚,归纳起来主要有压缩双电层、吸附电中和、吸附架桥、沉淀网捕等四方面的作用,而将这四种作用产生的微粒凝结现象——凝聚和絮凝总称为混凝。混凝剂的种类很多,姚文娟,李绩,肖冬光等人在《絮凝法处理酒精废液的研究》中对个各种絮凝剂的作用进行了比较。采用不同絮凝剂处理酒精糟离心废液的絮凝效果见表1-1[8]。从悬浮物除去率和COD除去率看,几种絮凝剂的絮凝效果相差不大,其中以PAC、壳聚糖和膨润土较好;从絮凝体的大小和过滤速率看,以壳聚糖和阴离子型聚丙烯酰胺较好;综合絮凝效果和使用成本,则以PAC法较为实用。表1-1各种絮凝方法絮凝效果的比较絮凝剂悬浮物去除率(%)COD去除率(%)过滤速率(ml/min)添加量(ml/L)处理成本(元/吨废液)聚氯化铝87.3959.21.4060-1000.40-0.55壳聚糖89.158.12.2020-1251.80-3.75膨润土89.6258.71.525005.00阳离子型聚丙烯酰胺86.5758.41.4312-200.65-1.30阴离子型聚丙烯酰胺86.5858.22.0610-200.65-1.30与其它处理法比较,混凝法的优点是设备简单,维护操作易于掌握,处理效果好,间歇或连续运行均可;缺点是需要不断地向废水中投药,经常性运行费用较高,沉渣量大,且沉渣脱水较困难。为了完成混凝沉淀过程,必须设置:①配置和投加混凝剂的设备;②使混凝剂与原水迅速混合的设备;③使细小矾花不断增大的絮凝反应设备;④使混凝产物得以澄清的设备。(2)氧化还原法氧化还原法应用于水处理工程的目的是使有害或有毒物质经过氧化还原后,转化为无害或无毒的存在形态,或使杂质转化为容易从水中分离去除的形态。根据使用药剂所起作用的不同,可分为氧化法和还原法。①氧化剂在水处理过程中能够与水中的有机或无机污染物作用,使之分解破坏或转化成其它形态,降低其危害性火使其易于去除;也能够于水中的微生物如原生动物、浮游生物、藻类、细菌、病毒等作用,使之灭活或强化去除,该或称又被称为消毒过程。常见的氧化剂有氧气、臭氧、二氧化氯、次氯酸盐、过氧化氢及高锰酸钾等。②一般使用药剂还原剂来去除水中的有毒金属无机离子。刘红梅,等人在《光催化臭氧联用降解糖蜜酒精废水的研究》中进行了光催化臭氧氧化处理酒精废的最佳效率的研究。如图1-5所示,通气流量对脱色效率的影响。图1-2通气量对脱色率的影响由图1-2[9]可知糖蜜酒精废水的光催化臭氧氧化降解过程存在一个最佳气流量值。脱色率并不是因为臭氧量增加而无限增大,在48L/h(最佳流速)以前脱色率随着流量增加而增大,随后脱色率反而因为气流量的增加而减少,之后再增大。这是因为在光催化过程中臭氧起着双重的作用:一是作为光生电子的俘获剂;二是作为氧化剂与紫外光形成UV/氧化剂体系。在UV/催化剂/O3体系中,O3具有很强的亲电性,能捕获UV/催化剂过程中产生的光生电子(e-),生成更多的强氧化剂羟基自由基(-OH),同时抑制了电子和空穴的简单复合,提高了光量子效率。空气流量大,臭氧含量高,则被吸附在催化剂表面的臭氧也越多,对光生电子的俘获效果越好,能参与反应的空穴就越多,生成的过氧阴离子也越多,降解效果就越好。当体系中的臭氧溶解量达到一定值以后,也就是空气的流量达到一定值时,臭氧在催化剂表面的吸附趋于饱和,此时再增加气体流量,就不会再增加降解的效果,相反,由于体系中小气泡塌陷成更大的气泡,使得臭氧与反应液体的接触面积越少,流速过快接触时间减少,臭氧气与紫外光接触的几率降低,降低了体系UV/氧化剂的作用,削减了脱色率。同时,O3含量高,直接与-OH起作用,这就既消耗O3又减少-OH,也是脱色率下降的原因;当流量再继续增大,O3直接与有机物接触发生反应,脱色率再次提高。因此,确定该体系的最佳气流量为48L/h。1.2.2酒精废水物化处理方法(1)吸附法吸附是一种界面现象,其作用发生在两个相的界面上。具有吸附能力的多孔性固体物质成为吸附剂,而废水中被吸附的物质成为吸附质。吸附剂与吸附质之间的作用除了分子之间的引力以外还有化学键力和静电引力。根据固体表面吸引力的不同,吸附可分为物理吸附、化学吸附、离子交换吸附等三种类型。吸附过程是流体与附体颗粒之间的相际传质过程,包括气体吸附和液体吸附。在水污染控制工程领域,液体吸附广泛应用于深度处理,其主要处理对象是废水中难于生化降解的有机物或难于氧化的溶解性有机物。(2)膜分离法膜分离法式一选择性透过膜为分离介质,在其两侧施加某种推动力,是原料侧组分选择性地透过膜,从而达到分离或提纯的目的。这种推动力能够是压力差、温度差、浓度差或电位差,水处理领域中的压力驱动型膜分离工艺有微滤、超滤、纳滤、反渗透等,电位差驱动型分离工艺主要有电渗析,浓度差驱动型膜分离工艺则主要是指(扩散)渗析膜。岳君容,等人在《超滤处理木薯淀粉酒精废液及净化液回用研究》中队超滤膜处理酒精废水的效果进行了研究。废液经过预处理后,泵入原料桶,用超滤膜进行处理。用两种不同的超滤膜进行废水处理。测得原液和透过液的COD、OD,计算可得到两种膜处理后COD和OD的去除率,结果见表1-2[10]。经过比较脱色率和去除COD率可知,截流分子量1万的超滤膜明显优于截流分子量为10万的超滤膜处理的效果。这是由于前者膜孔孔径较小,能够截留更多的物质,因而对溶液组分的截留能力更强。表1-2不同超滤膜下脱色率和除COD率超滤膜的截留分子量脱色率(%)COD去除率(%)10万15.416.71万27.734.71.2.3酒精废水生化处理方法(1)氧化沟系列方法氧化沟工艺综合了推流式和完全混合式的有点:首先,污水一经进入池中,立即与池内混合液完全混合,经数十甚至数百圈的循环后各点的污染物浓度基本一致,这是氧化沟工艺抗冲击负荷能力强的主要因素;其次,单从循环一圈来看,氧化沟又具有推流的特征,因为污水在沟中药循环多圈,不像完全混合式那样易发生短路。由于污水在沟渠内循环多圈,决定了水力停留时间和抱起时间充分延长,从而具有有机物负荷低、污泥龄长的特点,属于延时曝气法。在这样的条件下运行出水水质好,污泥在氧化沟中得以充分地稳定,不需要再进行厌氧消化处理。另外,氧化沟中产生交替循环的好氧区和缺氧区,能在不外加碳源的情况下,实现有机物和总氮的同时去除。(2)活性污泥法在活性污泥法中起主要作用的是活性污泥,它由具有活性的微生物、微生物自身氧化的残留物、吸附在活性污泥上不能被微生物所降解的有机物和无机物组成,形状像絮凝后的矾花。活性污泥属于典型的好氧生物处理法,是采用人工曝气的手段,使得活性污泥均匀分散于生物反应器中,与污水充分接触,并在有溶解氧的条件下,对污水中所含的机底物进行合成和分解的代谢活动。典型处理工艺为常规A/A/O工艺,其主要去除目标为有机物及氮磷,典型泥龄为10～15天;BOD降解形式为厌氧/缺氧/好氧空间交替,内回流,进水分流;反应池流态及分布,推流为主,局部完全混合;典型曝气设备为底部鼓风曝气;固液分析在二沉池。(3)SBR法序批式活性污泥法属于间歇式活性污泥工艺。其反应机制以及污染物的去除原理与传统活性污泥法基本相同,仅运行操作方式不同。有机废水首先精格栅出去悬浮杂质,进入调节池进行水质水量调节,然后由泵提升至SBR反应器。一般在工程实践中至少同时修建两个SBR反应器,反应器平面既能够是方形,也能够是圆形。在SBR生化装置中的反应过程由进水、曝气、沉淀、滗水、闲置(排泥)五个阶段组成,从污水流入开始到闲置(排泥)时间结束算一个周期。其循环周期和各阶段的时间能够按照进水水质和出水要求拟定,并在调试过程中优化。SBR工艺能够根据开始曝气的时间与充水过程时序的不同,分成三种不同曝气方式:①非限制曝气——一边充水一边曝气;②限制曝气——充水完毕后在开始曝气;③半限制曝气——充水阶段后期开始曝气。SBR工艺提供了一种时间程序的污水处理方法,而不是连续流空间程序的污水处理方法,与连续流活性污泥法相比,SBR法具有以下优势:①可不设初沉池、二沉池和污泥回流系统,曝气反应和静沉时间都短,基建投资比常规活性污泥法节省20%～25%,占地面积减少40%左右;②由于SBR在时间上的不可逆,根本不存在返混现象,因此属于理想推流式反应器;③经典的SBR反应器在沉淀过程中没有进水的扰动,属于理想沉淀状态;④好氧、缺氧、厌氧交替出现,能同时具有脱氮(80%～90%)和除磷(80%)的功能,BOD5去除率达95%,且产泥量少;⑤曝气反应池中的溶解氧浓度在0～2mg/L之间变化,可减少耗能,在同时完成脱氮除磷的情况下,其能耗仅相当于传统活性污泥;⑥污泥处理机械和工艺设备较少,自控运行,管理简便。SBR工艺的缺点是:①连续进水时,对于单一SBR反应器需要在前面设置一个较大的调节池;②对于多个SBR反应器,其进水和排水的阀门自动切换频率,同意损坏;③无法达到大型污水处理项目之连续进水、出水的要求;④设备的闲置率较高;⑤污水提升水头损失较大;⑥如果需要后处理,则需要在后面设置较大容积的调节池。SBR的变型工艺主要有:间歇式循环延时曝气系统(ICEAS)、循环式活性污泥法(CASS)、需氧池—间歇曝气池(DAT-IAT)工艺、UNITANK工艺、C-TECH工艺。(4)生物膜法生物膜法式指使废水流过生长在固定或悬浮支撑物(也称载体或填料)表面上的生物膜,利用生物氧化作用和各相间的物质交换,降解废水中有机污染物的方法。好氧生物膜法废水处理用设备分为生物滤池、生物转盘、生物接触氧化装置、流动床生物膜反应器等。(5)厌氧法在不与空气接触的条件下,依赖兼性厌氧菌和转性厌氧菌的生物化学作用,对有机物进行生化降解的过程,称为厌氧生物处理法或厌氧消化法。与好氧生物处理工艺相比,厌氧生物处理工艺的主要优点如下:①无需充氧,运行能耗大大降低,而且能将有机污染物转化为沼气加以利用;②污泥产量很少,剩余污泥处理费用低,产酸菌污泥产率为0.15～0.34kgVSS/kgCOD、产甲烷菌污泥产率为0.03kgVSS/kgCOD左右,而好氧微生物污泥产率可达0.25～0.6kgVSS/kgCOD;③适于处理难降解的有机废水,或者作为高难降解有机废水的与处理工艺,以提高废水可生化性和后续好氧处理工艺的处理效果;④厌氧过程和好氧过程的串联使用,还能够起到脱氮除磷的作用。厌氧生物反应器主要有:厌氧生物滤池、UASB反应器、厌氧膨胀床和厌氧流化床、厌氧生物转盘、厌氧内循环(IC)反应器、厌氧膨胀颗粒污泥床(EGSB)反应器等[8]。1.3酒精废水处理工艺1.3.1上流式厌氧污泥床反应器(UASB)处理工艺该处理工艺属于典型的厌氧处理工艺,具体工艺流程如图1-4所示。废水经沉砂池去除大部分悬浮物和酒精生产中夹带的杂质,在集水池内与碱液混合调节pH值后进入调节池调节废水的浓度与温度,其中,对于复杂废水,在调节池中取得一定程度的酸化,会有益后续的厌氧处理。故在调节池前部设搅拌器,使进酒精废水能与回流水充分混合;后部密封并填充填料。经预处理后的废水由泵抽至UASB反应器内。UASB反应器采用厌氧污泥作为接种污泥。UASB反应器处理后的出水一部分装车拉到甘蔗地农灌,一部分出水经过冷却塔降低温度后回流至调节池,回流水起到降低水温与稀释的作用。该工艺具有处理效率高,运行稳定,管理方便,运行成本低等优点,经处理后的废水达到农灌的要求,实现了良好的环境效益和经济效益。沼气利用阻火器气柜气封进水沉砂池集水池调节池UASB出水撞车农灌碱液池冷却塔污泥利用污泥干化场图1-4厌氧生物处理工艺流程1.3.2厌氧膨胀颗粒污泥床-序批式活性污泥法(EGSB-SBR)处理工艺EGSB与UASB非常相似,其区别在于,EGSB采用高达2.5～6m/h的上升流速,使得反应器中的颗粒污泥处于部分或者完全膨胀化。污泥颗粒之间的距离加大从而使污泥床的体积加大。在高的上升流速以及产气的作用下,废水中的有机物与污泥床更充分的接触。因此能够允许废水在反应器中有更短的停留时间,从而,EGSB能够用于处理较低浓度的废水。与UASB相比,它比UASB布水更容易均匀,传质效果更好,有机物去除率更高,能适应高浓度有机废水和低浓度有机废水,容积负荷高,COD去除率高。具体工艺流程见图1-5[12]所示。配水井降温+调节池细格栅/气浮生产废水配水井降温+调节池细格栅/气浮生产废水出水气浮池SBREGSB出水气浮池SBREGSB图1-5EGSB-SBR酒精废水处理工艺EGSB的优点主要有使用范围广,不需要预酸化,流程简单;对进水的温度,pH要求不高,进水COD可达30,000mg/L;依靠进水和产气达到自行膨胀,而且会根据负荷的变化自动改变床层的膨胀度,无须另外增加循环泵保证膨胀,因此动力消耗小;反应器中床层的膨胀度由下自上逐渐增大,属于变速膨胀床,其抗冲击负荷能力较强,有机物去除率较高(一般为75%～95%以上);三项分离器:三相分离器专利设计,有效地将气固液分离开,保证有效的污泥停留时间;反应器没有内循环,上升流速慢,负荷高时也不影响分离;操作维护容易,便于管理。SBR工艺集进水、曝气、沉淀在一个池子中完成。一般由多个池子构成生产废水细格栅/气浮降温+调节池配水井UASB缺氧池接触氧化池沉淀池出水一组,各池工作状态轮流变换运行,单池由滗水器滗水,间歇出水,故又称为序批式活性污泥法。该工艺将传统的曝气池、沉淀池由空间上的分布改为时间上的分布,形成一体化的集约构筑物,并利于实现紧凑的模块布置,最大的优点是节省占地。另外,能够减少污泥回流量,有节能效果。典型的SBR工艺沉淀时停止进水,静止沉淀能够获得较高的沉淀效率和较好的水质。随着自动化技术的发展和PLC控制系统的普及化,SBR工艺的工程应用又进入了一个新的时代。1.3.3UASB-SBR处理工艺UASB-SBR工艺对高浓度酿酒废水具有良好的处理效果,耐冲击负荷能力强。由于采用SBR,使工艺流程简化,排水方式为固定位置穿墙式手动排水装置,适当控制运行方式,运行成本低,且便于操作和维护管理,具体工艺流程见图1-8所示。UASB在整个工艺中对CODcr去除起着重要的作用,反应池中的厌氧颗粒污泥的接种及驯化对稳定运行至关重要,污泥颗粒化后增强了反应池的抗冲击能力,而且能够快速启动UASB。采用SBR工艺,充分保证了处理效果,处理构筑物少,无需污泥回流,结构简单;SBR工艺是非连续操作过程,池中有机物浓度是随时间变化的,活性污泥处于一种交替的吸附、吸收和生物降解的过程;运行成本有明显优势。SBR工艺对污泥的泥量有要求,SV30一般在70%左右,MLSS保持在8～10g/L,而其pH在7．5左右,去除COD、氨氮及脱磷效果非常好,可是在运行中污泥排放不及时会导致污泥沉降比增加,影响处理效果,因此要及时排出老化的污泥[13]。NaOH生产废水滚筒式格栅曝气调节池机械格栅调节沉淀池上清液回流蒸泥饼外运带式压滤机污泥浓缩池汽(冬季)达标排放斜管沉淀池SBR反应池絮凝沉淀池UASB反应池图1-8UASB-SBR酒精废水处理工艺1.3.4UASB-氧化塘处理工艺UASB-氧化塘工艺特别适合于建在郊区的木薯酒精生产企业,氧化塘的废水停留时间可达数月,由于这类企业多处于市郊或乡镇,而且每年的生产期为间歇式生产,从而为这种占地面积大,处理时间长的污水处理方式提供了可能。具体工艺流程如图1-9所示。细格栅/气浮配水井降温+调节池生产废水细格栅/气浮配水井降温+调节池生产废水出水氧化塘UASB出水氧化塘UASB图1-9UASB-氧化塘处理酒精废水工艺1.4本设计的意义青岛酒精厂酒精废水排放量大,有机物浓度高,色度高,高悬浮物,高酸度。因此,如不加处理将对那一地区,以及更广的范围内造成很大的污染,而且随着酒精的需求量不断攀升,中国的酒精厂的数量也急剧增加,因此解决酒精废水处理的问题是众多问题之中的重中之重,要求酒精废水的处理后排放的废水水质必须达到国家排放标准才能排放到河流、田地等。本设计(内江市酒精厂废水处理工程的设计)的意义在于设计出最优的酒精废水处理工艺。要求酒精废水处理后的水质达到国家三级排放标准。研究酒精废水的处理技术对环境有直接的影响,酒精废水处理达标排放,能够减少对环境的污染。酒精废水经处理后再排入江河湖海,避免了对江河湖海的水体危害,同时避免了对水体中的水生生物的危害;将处理后污水排入土壤中,缓解直接将污水排放到土壤中带来的土壤碱化,减少了对农作物的影响;从而,避免了由于废水的直接排放或不达标排放给人类带来的健康问题。酒精废水的处理不但带来了环境效益,同时还带来了经济效益,在酒精废水的治理的过程中产生沼气,沼气回用的经济效益可观。因而,酒精废水的处理利人利己。1.5本设计采用的方案与工艺流程1.5.1设计参数1)设计原水为酒精废水;2)本工程规模为m3/d,平均每小时流量为83.4m3/h,设计每小时流量为3)原水水质参数:CODCr=32500mg/L;BOD5=0mg/L;SS=24000mg/L;氨氮:约20mg/L;色度:1000-;pH=3～4;温度90℃。4)出水水质:废水经处理后,要求达到《中华人民共和国国家标准》的《污水综合排放标准》GB-8978-1996三级排放标准的要求。本标准分为两类,第一类为,1997年12月31日之前建设的单位,第二类为,1998年1月1日后建设的单位,本设计采用第二类污染物三级标准,其主要水质指标见表1-6。表1-6废水水质及排放标准项目CODcr(mg/L)BOD5(mg/L)SS(mg/L)pH色度氨氮(mg/L)原水325000240003-41000-20排放标准10006004006-9——1.5.2本设计确定的方案及工艺流程设计进水水质主要特点为高有机物、高悬浮物、高色度、高温度。要求出水水质为三级排放标准,因此,为达到排放要求,本设计主要采用厌氧+好氧处理工艺。厌氧采用两相UASB反应器,两级UASB反应器处理酒精废水的能力高于单相UASB,好氧采用SBR反应器,具体处理工艺流程见图1-14所示。酒精废水进入细格栅滤去悬浮物,污泥排入污泥浓缩池,过滤水流入调节池,进行PH、酸碱度、和温度的调节。保证UASB进水的SS含量尽可能低,有利于颗粒污泥的形成;保证UASB的进水温度在35℃左右,出水回流至集水井调节进水pH值,保证进水pH在6～9。在UASB反应器中降解了大部分难降解有机物,提高废水的可生化性,污泥排入污泥浓缩池,上清液流入SBR去除氮和磷,处理的水实现达标排放。细格栅、两级UASB反应器及SBR的污泥排入污泥浓缩池内进行污泥浓缩,经带式压滤机脱水后外运。酒精废水沼气回收利用粗格栅细格栅调节池初沉池一级UASB二级UASBSBR达标排放污泥浓缩池带式压滤机污泥外排图1-14两级UASB—SBR处理工艺在不影响处理效果的情况下,两相厌氧消化处理酒精糟废水时被证明在基质负荷率和甲烷产量方面优于单相系统。在保持BOD和COD的去除率分别为85%和65%时,两相系统的甲烷产量是单相系统的三倍[6]。由于其高有机负荷,即使酒糟废水经过厌氧处理也不符合印度CPCB制定的严格的排放标准,生化需氧量,化学需氧量,固体废物在非常高的水平上。另外,酒糟废水颜色较深,需要大量的水来稀释,这是今年浇灌造成土壤变暗的原因。因此,污水用清水稀释后排放出,这是一个非常昂贵的商品行业。另外,厌氧消化不好,达不到限制排放的标准。为了解决这个问题,在用大量水稀释废水之前进行氧化。扩大厌氧消化量,需要大量的水稀释,和混凝剂的额外费用。因此,对于厌氧处理的出水水质,好氧处理是有必要的。第二章各构筑物的设计2.1中格栅的设计2.1.1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。2.1.2设计参数取中格栅;栅条间隙b=0.02m;栅前流速v1=0.6m/s;过栅流速v2=0.6m/s;安装倾角α=60°;设计流量Q=m3/d=0.023m设计最大流量Qmax=Q×Kz=0.030m32.1.3设计计算图2-1格栅设计计算草图栅前水深(h)进水渠宽B1==2h=0.316m(2-1)h=B1/2=0.158m(2-2)v1栅前流速,0.4m/s～0.9m/s,取v1=0.6m/s。(2)栅条间隙数(n)取两台相同的细格栅(一用一备)==14.7条(2-3)取n=15条式中:Qmax设计最大流量,m3/s;α格栅倾角,取α=60℃;b栅条间隙,取b=0.02mh栅前水深,m;v2过栅流速,1m/s>0.6m/s,取v=0.6m/s。(3)栅槽有效宽度(B)B=S(n-1)+bn=0.01×(15-1)+0.02×15=0.44m(2-4)式中:S栅条宽度,栅条断面为矩形,取0.01m;n格栅间隙数;b栅条间隙,m。(4)进水渠道渐宽部分长度(l1)则l1===0.17m(2-5)式中:B栅槽有效宽度,m;B1进水渠道宽度,m;进水渠展开角,取=20℃。(5)栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度(l2)l2=l1/2=0.17/2=0.085m(2-6)(6)过栅水头损失(h1)==0.046m(2-7)式中:k系数,水头损失增大倍数,取k=3;β栅条断面形状系数,断面为矩形,取β=2.42;S格条宽度,m;v2过栅流速,取v2=0.6m/s;α格栅倾角,取α=60℃。(7)栅槽总高度(H)取栅前渠道超高h2=0.3m则总高度H=h+h1+h2=0.158+0.046+0.3=0.504m(2-8)(8)栅槽总长度(L)栅前槽高H1=h+h2=0.158+0.3=0.458m(2-9)L=l1+l2+0.5+1.0+=0.17+0.085+0.5+1.0+=2.0m(9)每日栅渣量(W)则W===0.12m3/d(2-10)式中:Qmax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,取W1=0.6m3W=0.12m3/d<0.2m2.2污水提升泵的设计2.2.1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,集水池还能够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。2.2.2设计计算(1)设计流量Qmax=2600m3/d=108.3m3/h=0.03m3(2)选泵前总扬程估算经过格栅的水头损失为0.2m,进水管渠内水面标高为则格栅后的水面标高为:-2-0.2=-2.2m设提升泵房的有效水深为4m,则集水池的最低工作水位为:-2.2–4=-6.所需提升的最高水位为1.4故集水池最低工作水位与所提升最高水位之间高差为:1.427-(-6.2)=7.6出水管管线水头损失计算如下:出水管Q=0.03/s,选用管径为200mm的钢管查《给水排水设计手册》第1册得:出水管线长度估为20m,则出水管管线水头损失为:水头损失=hf+h2=1.5(2-15)=1.5×=0.27m泵站内的管线水头损失假设为2.0m,考虑自由水头为2m,则水泵总扬程为:H=7.627+0.27+2.0+2.0(2-16)=11.8972.2.3泵的选型根据流量Q=108.3m3/h,扬程H=11.897m,流量:224m3/h;扬程:22m进出口直径:200mm;经过固体物最大直径:75mm;气蚀余量:4m;自吸时间:100s/5m;2.3细格栅的设计2.3.1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。2.3.2设计参数取细格栅;栅条间隙b=0.01m;栅前流速v1=0.6m/s;过栅流速v2=0.6m/s;安装倾角α=60°;设计流量Q=m3/d=0.023m设计最大流量Qmax=Q×Kz=0.030m32.3.3设计计算图2-2格栅设计计算草图栅前水深(h)进水渠宽B1==2h=0.316m(2-17)h=B1/2=0.158m(2-18)v1栅前流速,0.4m/s～0.9m/s,取v1=0.6m/s。(2)栅条间隙数(n)取两台相同的细格栅(一用一备)。==29.4条(2-19)(取n=30条)式中:Qmax设计最大流量,m3/s;α格栅倾角,取α=60℃;b栅条间隙,取b=0.01mh栅前水深,m;v2过栅流速,0.6m/s～1m/s,取v=0.6m/s。(3)栅槽有效宽度(B)B=S(n-1)+bn=0.01×(30-1)+0.01×30=0.59m(2-20)式中:S栅条宽度,栅条断面为矩形,取0.01m;n格栅间隙数;b栅条间隙,m。(4)进水渠道渐宽部分长度(l1)则l1===0.38m(2-21)式中:B栅槽有效宽度,m;B1进水渠道宽度,m;进水渠展开角,取=20℃。(5)栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度(l2)l2=l1/2=0.38/2=0.19m(2-22)(6)过栅水头损失(h1)==0.115m(2-23)式中:k系数,水头损失增大倍数,取k=3;β栅条断面形状系数,断面为矩形,取β=2.42;S格条宽度,m;v2过栅流速,取v2=0.6m/s;α格栅倾角,取α=60℃。(7)栅槽总高度(H)取栅前渠道超高h2=0.3m则总高度H=h+h1+h2=0.158+0.115+0.3=0.573m(2-24)(8)栅槽总长度(L)栅前槽高H1=h+h2=0.158+0.3=0.458m(2-25)L=l1+l2+0.5+1.0+=0.38+0.19+0.5+1.0+(2-26)=2.33m(9)每日栅渣量(W)则W===0.18m3/d(2-27)式中:Qmax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,取W1=0.9m3W=0.18m3/d<0.2m2.4调节池的设计2.4.1设计参数Qmax=2600m3/d=108.3m3/h=设水力停留时间为12h。2.4.2调节池尺寸的计算池子有效容积为:V=QT=108.3×12=1299.6m3取池子总高度H=4.5m,其中超高0.5m,有效水深h=4m则池面积A=V/h=1299.4/4=324.9㎡(2-29)池长取L=25m,池宽取B=13m则池子总尺寸为L×B×H=25×13×4.52.5初沉池的设计2.5.1初沉池的设计说明根据结构及运行方式的不同,沉淀池可分为普通沉淀池和浅层沉淀池(斜板与斜管沉淀池)两大类;按照水灾池内的总体流向,普通沉淀池分为平流式、辐流式、和竖流式三种。本设计采用平流式沉淀池。其池表面呈长方形,污水从池的一端流入,按水平方向在池内流动,澄清的污水从另一端溢出,在进水口处的底部设有贮泥斗。平流式沉淀池的优点有:污水在池内流态特性比较稳定,沉淀效果好;对冲击负荷和温度变化的适应能力较强;施工简单,设备造价低。平流式沉淀池主要适用于地下水位高及地质条件差的地区和大、中、小型水处理厂。2.5.2主要设计参数(1)参数表面负荷一般为1.5～3.0m3设计水量Qmax=2600m3/d=108.3m3(2)进出水水质表2-1平流式沉淀池进出水水质指标水质指标CODBODSS进水水质(mg/L)32500024000去除率(%)303060出水水质(mg/L)227501400096002.5.3主要尺寸的设计计算(1)池子总面积设计水量Qmax=2600m3/d=108.3m3/h=0.03m则A===72.2㎡(2-30)q表面负荷,取q=1.5m3(2)沉淀部分有效水深沉淀池有效水深一般为2～4m。取h=3m,则h=qt=2t(2-31)t=2ht水力停留时间。(3)沉淀部分有效容积V=Qmax·t=108.3×2=316.6m3(4)沉淀池长L=3.6vt=3.6×3.5×2=25.2m(2-33)v水平流速,小于5mm/s,取v=3.5mm/s。(5)沉淀池总宽B===2.9m(2-34)(6)池子个数设一个初沉池,则每池宽2.9m。(7)校核长宽比和长深比长宽比==8.9>4符合要求;(2-34)长深比==8.4>8在8～12之间,符合要求。(2-35)(8)污泥部分需要的总容积W===1248m3/d(2-36)C1进水悬浮物浓度,kg/m3。C2出水悬浮物浓度,kg/m3。γ污泥浓度,1000kg/m3。P0污泥含水率,P0=97%。(9)污泥斗尺寸设污泥斗上口和下口均为方形,污泥斗倾角取50°。斗上口面积为f1=15×15=225㎡(2-37)斗下口面积为f2=5×5=64㎡(2-38)污泥斗的高度h1==6.0m(2-39)污泥斗容积V=(2-40)==6502.6一级UASB反应器的设计2.6.1UASB的设计说明UASB反应器中的厌氧反应过程与其它厌氧生物处理工艺一样,包括水解、酸化、产乙酸和产甲烷等,经过多种不同的微生物参与底物的转化过程而将底物转化为最终产物——沼气、水等无机物。在厌氧消化过程中参与反应的厌氧微生物主要有以下几种:水解—发酵(酸化)细菌,它们将复杂结构的底物水解发酵成各种有机物、乙酸、糖类、氢和二氧化碳;乙酸化细菌,它们将第一步水解发酵的产物转化为氢、乙酸和二氧化碳;乙酸化细菌,它们将简单的底物如乙酸、甲醇和二氧化碳、氢等转化为甲烷。对非溶解性有机物(蛋白质、脂类和碳水化合物等)而言,其厌氧分解还能够更细分为6个明显的步骤:聚合物的水解,包括蛋白质的水解、脂类的水解、碳水化合物的水解等;氨基酸和糖类发酵成为氢、乙酸菌、短链脂肪酸和乙醇;长链脂肪酸和乙醇的无氧氧化;中间产物及挥发酸(乙酸除外)的无氧氧化;嗜乙酸微生物将乙酸转化为甲烷;嗜氢微生物将氢转化为甲烷(二氧化碳还原)。UASB反应器在运行过程中,废水以一定的流速自反应器的底部(经布水系统)进入反应器,水流在反应器中的上升流速一般为0.5～1.5m/h取决于所处理废水的特性及其运行负荷,控制上升流速的目的是防止在过高的流速下造成污泥流失,同时亦防止因过低的流速而影响泥水的混合接触效果)。水流依次流经污泥床、污泥悬浮层至三相分离器及沉淀出水区。UASB反应器中的水流整体上呈推流式,但当反应器产气强烈而充分混合时,将呈现完全混合流态的特征。处理过程中,要求其进水与污泥床及污泥悬浮层中的微生物充分混合接触并进行厌氧分解,厌氧分解过程中产生的沼气在上升过程中将污泥颗粒托起,在一定的负荷条件下,可使污泥床产生较为明显的流态化。随着反应器产气量的不断增加,由气泡上升所产生的搅拌作用(微小的沼气气泡在上升过程中相互结合而逐渐变成较大的气泡,将污泥颗粒向反应器的上部携带,最后由于气泡的破裂,绝大部分污泥颗粒又返回到污泥区)变得日趋剧烈,从而降低了污泥中夹带气泡的阻力,气体便从污泥床内突发性地溢出,引起污泥床表面呈沸腾和流化状态。反应器重沉淀性能较差的絮体状污泥则在气体的搅拌和夹带作用下,在反应器上部形成污泥悬浮层。沉淀性能良好的颗粒污泥则处于反应器的下部形成高浓度的污泥床。随着水流的上升流动,气、水、泥三相混合液上升至三相分离器中,气体遇到反射板或挡板后折向集气室而被有效地分离派出,污泥和水流则进入上部的静止沉淀区,在重力的作用下泥水发生分离,澄清出水。2.6.2设计参数(1)污泥参数设计温度T=25℃;容积负荷NV=15kgCOD/(m3.d)污泥为颗粒状;污泥产率0.1kgMLSS/kgCOD;产气率0.4m3/kgCOD;(2)设计水量Qmax=2600m3/d=108.3m3(3)水质指标表2-2UASB反应器进出水水质指标水质指标COD(㎎∕L)BOD(㎎∕L)SS(㎎∕L)进水水质22750140009600设计去除率85%90%75%设计出水水质3412.5140024002.6.3反应器容积计算(1)UASB有效容积:V有效＝(2-41)式中:Q设计流量,m3/d;C0、Ce进、出水COD浓度,mgCOD/l;Nv容积负荷,kgCOD/(m3·d)。容积负荷一般控制在10-20kgCOD/(m3·d),以免产气负荷过高导致厌氧污泥的流失。取15Nv=15kgCOD/(m3·d)。V有效＝＝3351.8m3(2-42)(2)UASB反应器的形状及尺寸UASB反应器的断面形状一般有矩形、方形和圆形、大型装置为便于设置气、液、固三项分离,多采用矩形池。从布水均匀性和经济型考虑,矩形池长宽比在2:1左右比较合适。设反应器有效高度为h=5m,其工程设计总高为H=h+1.5m,则横截面面积为:S===670.36m2(2-43)设2个USAB反应器并联,则每个UASB截面面积为S′=335.18㎡,则每个UASB反应器尺寸长×宽×高为26×13×5m3(3)水力停留时间(HRT)和水力负荷率(Vt)每个UASB的流量为Q′max=0.5Qmax=1300m3/d=54.15m每个UASB的有效体积为V′有效=0.5V有效=1675.9mtHRT===1.29d(2-44)Vt===0.16m3/(㎡·h)(2-45)对于颗粒污泥,水力负荷Vt在0.1～0.9m3/(㎡·h)之间符合要求。2.6.4配水系统设计(1)布水点的设置进水配水系统的主要作用是将废水均匀地分配到整个反应器的底部,并进行水力搅拌。进水方式的选择根据水量而定,一般采用连续均匀进水方式。可选择一管一点活一管多点的布水方式,布水点数与处理废水的流量、进水浓度、容积负荷等因素有关。查UASB反应器进料喷嘴数设置标准,取每个进水点负荷面积为3㎡。则每点的负荷面积为:Si===3㎡(2-46)取n=111.7个。则每个UASB反应器有112个布水点。(2)布水系统形式UASB反应器的进水分配系统的形式主要有树枝管式、穿孔管式、多管多点式和上给式四种,本设计使用一管多孔式的U形穿孔管大阻力配水。为配水均匀,配水管的中心距和出水孔距均采用1.0～2.0m,出水孔孔径一般为10～20mm,常取15mm,孔口向下或与垂线呈45°角,单个出水孔的服务面积一般为2～4㎡,本设计区3㎡。配水管中心线距池底一般为200～250mm,配水管直径不少于100mm。为了穿孔管各孔出水均匀,要求孔口流速不小于2m/s。进水点距反应器池底200～300mm。共设置布水孔112个,出水流速一般控制在2.0～2.5m/s之间,本设计取2.0m/s。则孔径d===9.2mm(2-47)取d=10mm。(3)上升水流速度和气流速度空塔水流速度uk===0.16m/h<1.0m/h(2-48)uk<1.0m/h,符合要求。空塔沼气上升速度ug==(2-49)=0.47m/hug<1.0m/h,符合要求。ηCOD去除率,取85%;r配水管直径,取r=0.15m。2.6.5三相分离器设计(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、气液分离器、分隔板的设计。(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。由于沉淀区的厌氧污泥及有机物还能够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:沉淀区水力表面负荷<0.7m3/(㎡·h);沉淀器斜壁角度设为50°,使污泥不致积聚,尽快落入反应区内;混合液进入沉淀区前,经过入流孔道(缝隙)的流速≦2m/h;总沉淀水深应大于1.5m表面水力负荷为:q′===0.16m3/(㎡·h)(2-50)q′<0.7m3(3)集气罩宽度设上、下三角形集气罩斜面与水平夹角为60°,取保护高h1=0.5m,下三角形高h3=1m,上三角形顶水深h2=0.5m。b1===0.58m(2-51)设单元三相分离器宽b=L/8=26/10=2.6m(2-52)则下集气罩之间的宽度b2=b-2b1=2.6-2×0.58=1.44m。(2-53)(4)回流缝设计上部液面距反应器顶部h1>0.2m,取h1=0.3m;集气罩顶以上的覆盖水深h2在0.5～1.0m之间,取h2=0.5m;沉淀区斜面的高度h3在0.5～1.0m之间,取h3=1m。下回流缝总面积A1=10b2B=10×1.44×13=187.2㎡(2-54)下三角形集气罩之间缝隙b2中的水流上升速度v1,v1=Q′max/A1=54.15/187.2=0.29m/h(2-55)上回流缝总面积设b3=0.5m,则A2=2×10×0.5×13=130㎡(2-56)上三角形集气罩之间缝隙b3中的水流上升速度v2,v2=Q′max/A2=54.15/130=0.42m/h(2-57)以A2为控制断面,满足v1<v2<2m/h的条件,具有良好的固液分离效果。CE=b3sin60°=0.4×sin60°=0.35m(2-58)BC=CE/sin30°=0.3/sin30°=0.70m(2-59)取AB=0.2m,上三角形集气罩的位置便可确定其高为:h4=[ABcos60°+b2/2]tan60°(2-60)=[0.2cos60°+1.44/2]tan60°=1.42m(5)气液分离设计d=0.01cm(气泡);T=20℃;ρ1=1.03g/cm3;ρg=1.2×10-3g/cm3;V=0.0101cm2/s;ρ=0.95;μ=Vρ1=0.0101×1.03=0.0104g一般废水的μ>净水的μ,故取μ=0.02g/(cm·s)根据资料,一般有0.7Q的废水经过进水缝进入沉降区,另有0.3Q的废水经过回流进入沉降区。沿AB方向水流的速度vava===1.19m/h<2m/h符合要求(2-61)由Stokes公式,则气泡(可分离的最小气泡)上升速度为:vb==(2-62)=0.266cm/s=9.576m/h式中:Β碰撞系数,取β=0.95;ρ1液体密度,g/cm3;ρ2沼气密度,g/cm3;dg气泡直径,cm。==8.0(2-63)==3.3(2-64)>,故满足设计要求,则可脱除直径大于等于0.01cm的气泡。2.6.6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)溢流堰设计池中共设10个单元三相分离器,则出水槽有10个,出水槽溢流堰有20条,设计900三角堰,堰高50mm,堰口宽100mm,堰口水面宽b′=50mm。溢流负荷f在1～2L/(m·s)。单个反应器流量Q′max=0.5Qmax=1300m3/d=54.15m3/h=0.015m设出水槽槽口附近水流速度vc=0.3m/s,槽宽取bc=0.2m,则槽口附近水深为hc=Q′max/(vcbc)=0.015/0.06=0.25m,(2-65)堰上水面总长为L=Q′max/f=0.015/(1.5×10-3)=10m,(2-66)三角堰的总数量n三角堰=L/b′=200。(2-67)则每条溢流堰三角堰的数量为n三角堰/20=10。每个堰出流率为q′=Q′max/n三角堰=0.015/10=0.0015m3/s按900三角堰计算公式q′=1.43h2.5,则堰上水头为h==0.064m。(2-69)(2)出水渠设计计算对于每个反应池,有10个单元三相分离器,出水渠宽bQ=0.8m,坡度为0.01,出水渠渠口附近流速为vQ=0.3m/h,则渠口附近水深为,hq===0.0625m(2-70)(3)UASB排水管设计计算排水量为0.015m3/s,选用DN400钢管排水,充满度为0.41,设计坡度为0.001,速度约为0.9m2.6.7排泥系统设计(1)产泥量计算厌氧生物处理污泥产量取:0.07kgMLSS/kgCOD。①UASB反应器总产泥量(2-71)式中:△XUASB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85%。②据VSS/SS=0.7,△X=3519.425/0.7=5027.75kgSS/d(2-72)单个UASB产泥△Xi=△X/2=5027.75/2=2513.875kgSS/d③污泥含水率为98%,当含水率＞95%,取,则污泥产量为,(2-73)单个UASB排泥量(2)排泥系统设计在UASB三相分离器底部设置一个排泥口,每天排泥一次。2.6.8沼气收集系统设计计算由于本设计属于高浓度有机废水,因此采用封闭式UASB反应器,其顶部加盖密封(池盖也可为浮盖式),能在反应器内的液面与池顶之间形成气室,能够同时手机反应区和沉淀区产生的沼气并进行利用。(1)沼气产量计算沼气主要产生于厌氧阶段,设计产气率取0.4。总产气量(2-74)每个UASB反应器的产气量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21根集气管。每根集气管内最大气流量(2-75)据资料,集气室沼气出气管最小直径d=100mm,取150㎜.③沼气主管每池21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(2-76)取D=200mm(2-77)④各池沼气最大气流量为(2-78)取DN=250mm流速为:(2-79)(2)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。水封高度常取1.5m②水封灌水封灌面积一般为进气管面积的4倍,则(2-80)水封灌直径取0.5m。(3)水、气分离器气水分离器起到对沼气干燥的作用,选用φ500㎜×H1800㎜钢制水、气分离器一个,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。(4)沼气柜容积确定由上述计算可知该处理站日产沼气34940.1,则沼气柜容积应为3h产气量的体积确定,即。(2-81)设计选用钢板水槽内导轨湿式储气柜,尺寸为φ18000mm×H102.7二级UASB反应器的设计2.7.1设计参数(1)污泥参数设计温度T=20℃;容积负荷NV=5kgCOD/(m3.d)(污泥为颗粒状);污泥产率0.1kgMLSS/kgCOD;产气率0.4m3/kgCOD;(2)设计水量Qmax=2600m3/d=108.3m3(3)水质指标表2-3UASB反应器进出水水质指标水质指标COD(㎎∕L)BOD(㎎∕L)SS(㎎∕L)进水水质3412.514002400设计去除率80%80%70%设计出水水质682.52807202.7.2反应器容积计算(1)UASB有效容积:V有效＝式中:Q设计最大流量,m3/d;C0′、Ce进、出水COD浓度,mgCOD/L;Nv′容积负荷,kgCOD/(m3·d)。容积负荷一般控制在5～8kgCOD/(m3·d),以免产气负荷过高导致厌氧污泥的流失。取Nv′=5kgCOD/(m3·d)。V有效＝＝1419.6m3(2)UASB反应器的形状及尺寸UASB反应器的断面形状一般有矩形、方形和圆形、大型装置为便于设置气、液、固三项分离,多采用矩形池。从布水均匀性和经济型考虑,矩形池长宽比在2:1左右比较合适。设反应器有效高度为h=5m,其工程设计总高为H=h+1.5m。则横截面面积为:S===283.8m2设1个USAB反应器,则每个UASB反应器尺寸长×宽×高为22×13×5m3水力停留时间(HRT)和水力负荷率(Vt)tHRT===0.546d=13.10hVt===0.38m3/(㎡·h)对于颗粒污泥,水力负荷Vt在0.1～0.9m3/(㎡·h)之间符合要求。2.7.3配水系统设计算(1)布水点的设置进水配水系统的主要作用是将废水均匀地分配到整个反应器的底部,并进行水力搅拌。进水方式的选择根据水量而定,一般采用连续均匀进水方式。可选择一管一点活一管多点的布水方式,布水点数与处理废水的流量、进水浓度、容积负荷等因素有关。查UASB反应器进料喷嘴数设置标准,取每个进水点负荷面积为3㎡。则每点的负荷面积为:Si===3㎡取n=95个,则UASB反应器有95个布水点。(2)布水系统形式UASB反应器的进水分配系统的形式主要有树枝管式、穿孔管式、多管多点式和上给式四种,本设计使用一管多孔式的U形穿孔管大阻力配水。为配水均匀,配水管的中心距和出水孔距均采用1.0～2.0m,出水孔孔径一般为10～20mm,常取15mm,孔口向下或与垂线呈45°角,单个出水孔的服务面积一般为2～4㎡,本设计区3㎡。配水管中心线距池底一般为200～250mm,配水管直径不少于100mm。为了穿孔管各孔出水均匀,要求孔口流速不小于2m/s。进水点距反应器池底200～300mm。共设置布水孔95个,出水流速一般控制在2.0～2.5m/s之间,本设计取2.0m/s。则孔径d===14.2mm取d=15mm 上升水流速度和气流速度空塔水流速度uk===0.38m/huk<1.0m/h,符合要求。空塔沼气上升速度ug===0.16m/hug<1.0m/h,符合要求。式中:ηCOD去除率,取80%;r配水管直径,取r=0.15m。2.7.4三相分离器设计(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、气液分离器、分隔板的设计。(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。由于沉淀区的厌氧污泥及有机物还能够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:沉淀区水力表面负荷<0.7m3/(㎡·h);沉淀器斜壁角度设为50°,使污泥不致积聚,尽快落入反应区内;混合液进入沉淀区前,经过入流孔道(缝隙)的流速≦2m/h;总沉淀水深应大于1.5m;水力停留时间介于1.5～2h。如果以上条件均能满足,则可达到良好的分离效果。表面水力负荷为:q′===0.38m3/(㎡·h)q′<0.7m3(3)集气罩宽度设上、下三角形集气罩斜面与水平夹角为60°,取保护高h1=0.5m,下三角形高h3=1m,上三角形顶水深h2=0.5m。b1===0.58m设单元三相分离器宽b=L/10=22/10=2.2m则下集气罩之间的宽度b2=b-2b1=2.2-2×0.58=1.04m(4)回流缝设计上部液面距反应器顶部h1>0.2m,取h1=0.3m;集气罩顶以上的覆盖水深h2在0.5～1.0m之间,取h2=0.5m;沉淀区斜面的高度h3在0.5～1.0m之间,取h3=1m。下回流缝总面积A1=10b2B=10×1.04×13=135.2㎡下三角形集气罩之间缝隙b2中的水流上升速度v1,v1=Qmax/A1=108.3/135.2=0.80m/h上回流缝总面积设b3=0.5m,则,A2=2×10×0.5×13=130