乳制品废水；水解酸化；生物接触氧化

第1章概述上海市英特尔乳品有限公司位于上海浦东新区，是以生产乳制品为主的企业，每天因生产乳制品而产生的乳品废水约3200m3。乳品废水中含有大量的洗涤消毒剂、悬浮固体颗粒物、动物油等污染物，因此废水中有机污染物的含量较高。如果将废水直接排放到地表水中，会对受纳水体和周边环境造成严重的污染和影响，所以必须要进行有效的处理才能排放。1.1上海市概况1.1.1地理状况上海市位于中国华东地区，界于东经120°52′-122°12′，北纬30°40′-31°53′之间，地处长江入海口，东隔东中国海与日本九州岛相望，南濒杭州湾，北、西与江苏、浙江两省相接，上海市总面积6340.5平方千米[1]。1.1.2气象状况上海属亚热带季风性气候，温和湿润，四季分明，日照充分，雨量充沛。常年风向以东南风为主，年平均气温16.3℃，极端最低气温-3.5℃，极端最高气温39.6℃，土壤最大冻结深度1.2m。1.2设计指标英特尔乳品有限公司该公司主要生产乳制品奶粉、鲜奶、调制乳饮料、发酵酸奶、调制酸奶、奶油、冰激凌、雪糕、干酪、乳糖、炼乳等几大类产品，乳品生产过程中产生高浓高度的有机废水。设计流量Q=3200m3/d，流量变化系数KZ=2.0，进水水质为：CODcr=2500mg/L，BOD5=1460mg/L,SS=345mg/L，TN=52mg/L，TP=2mg/L，动植物油=160mg/L。要求处理出水达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）的一级排放标准。1.2.1设计要求及处理程度（1）设计流量Q=3200m3/d，KZ=2.0，Qmax=6400m3/d.（2）处理程度本设计处理后水质满足《污水综合排放标准》（GB8978-1996）的一级排放标准，出水排入浦东区污水处理厂集中处理，进出水水质指标及去除率见表1-1.表1-1废水水质及排放标准指标CODcrBOD5NH3-NSS动植物油原水（mg/L）2500146052345160出水（mg/L）10030157010去除率（%）9697.9571.279.793.75BOD5/CODcr=0.5>0.3，属于可生化性较好的高浓度有机废水。1.2.2设计基本要求设计说明书：要求内容系统完整、计算准确、运算简洁明了、文理通顺、书写工整，图表规范、装订整齐，字数不得少于2.0万字；参考文献不少于15篇，外文文献不少于2篇，近5年的参考文献不少于三分之一；翻译与专业相关的英文文献1篇，译成中文字数不少于3000字。工艺图纸：要求能准确地表达设计意图，图面力求布局合理、正确清晰，符合制图标准、专业规范及有关规定，用工程字注文，图纸不少于8张（按A1图纸计）。1.3设计的原则与依据1.3.1设计原则考虑到上海市浦东区的经济发展以及当地现有条件，在确定方案时应当考虑到以下原则：1.确保处理后的废水达到相应的排放标准，考虑到当前的技术和经济条件，以及当地的具体情况，并在可能实施的基础上，选择适当的工艺流程、构筑物、设备、设计标准和参考数据等；并且最大程度地满足废水处理站的功能，使处理后的污水符合相应的要求；2.废水处理站设计要符合一定经济效益；3.处理站设计采用的各项数据来源具有一定的可靠性；4.废水处理站的设计应力求在技术合理以及经济合理的条件下，必须尽可能采用先进的工艺、机械和自控技术，但要确保安全可靠；5.污水厂设计必须注意近远期的结合，不易分期建设的部分，在无远期规划的情况下，设计时应为以后的发展留下扩建基础。6.污水厂的设计在经济条件允许的情况下，厂内布局、构（建）筑物外观、环境卫生等可以适当注意美观和绿化。1.3.2设计依据1.《室外排水设计规范》（GB50014-2006）；2.《CAD工程制图规则》(GB/T18229-2000)；3.《环境工程制图标准》（HKB10001-2013）；4.《污水综合排放标准》（GB8978-1996）；5.《给水排水设计手册》（1、3、5、6、8、9、10、11）；6.《生物接触氧化池设计规范》（HJ2009-2011）；7.《水解酸化设计规范》（HJ2047-2015）。第2章设计方案论证2.1设计目的和意义近些年来，随着生活水平的不断提高，乳制品已成为生活必需品，其种类已经从传统的牛奶，奶粉，奶酪扩展到免疫奶等技术含量较高的乳制品，乳制品工业得到了迅猛发展，随着乳制品总产量和生产企业数量的增加，污染物排放总量也随之增加，而乳制品行业主要环境问题是废水的排放[2]。在据统计，2017年我国乳制品年产量达3148.6万t，而一般情况下，液态奶在生产过程中产生的废水量大约是总产量的2.5倍[3]。在乳品加工过程中，容器，设备和管道清洁消毒水构成高浓度的乳品加工废水，其COD值可超过20000mg/L。通常，它也高于5000mg/L，每处理1吨生乳，废水量约为1.0立方米。废水量随生产，产量，工厂管理和其他因素的变化而变化。乳品厂洗涤车间的地表水和其他水（例如办公室水，生活用水等）构成低浓度废水。一般的COD值低于1000mg/L。每处理1吨原奶，就会产生大约3~4立方米的低浓度废水。可以看出，乳制品废水量很大。作为一种典型的工业废水，如果不经处理或不适当的处理将奶类废水排入水体，肯定会对环境造成危害，因此必须对废水进行处理并排放到标准水平。英特尔乳品有限公司位于上海浦东新区，该公司主要生产乳制品奶粉、鲜奶、调制乳饮料、发酵酸奶、调制酸奶、奶油、冰激凌、雪糕、干酪、乳糖、炼乳等几大类产品，乳品生产过程中产生高浓度的有机废水。废水中的主要污染物包括乳脂肪，乳糖，乳蛋白，椰子油，巧克力，可可粉等，水污染指标COD，NH3-N，SS较高[4]，如果处置不合理，排人水体后导致水体中的溶解氧的大量消耗，严重影响水生动植物的生长，废水中有机氮在缺氧条件下分解产生氨氮，可使水体发臭，严重情况下导致水生生物死亡[5]。该项目将所有乳制品生产过程中的污水收集起来，进行排放浓缩后，不仅大大改善了城市环境质量，促进了经济发展，大大提高了城市污水处理效率，还可以减少污水对下游水的输送人体污染，因此建设乳品废水处理工程非常必要。2.2国内外处理现状2.2.1废水的来源与特点乳制品工业废水主要来源于两个方面，一个是乳品加工设备及厂房清洗废水，另一个来源是乳制品产品加工产生的废水[6]。如图1所示，清洗废水主要来自原料奶储罐，加工设备（包括灭菌，均质，发酵，干燥，冷却等设备）和管道清洁，以及乳品加工车间的清洁废水。乳制品加工废水主要来自各种乳制品（液态奶，酸奶，奶粉，奶酪等）的不同处理单元的生产，例如消毒，均质化，废水标准化处理和原奶损失。对于这两种乳业废水的来源，大多数乳业公司在收集时没有严格区分，都是采用收集，集中处理的策略，导致废水成分复杂，一般来讲，主要乳业废水中含有不同含量的蛋白质，脂肪，乳糖，碳水化合物，无机盐等物质，属于工业废水中营养丰富的物质，直接排放很容易对环境造成污染。乳制品废水中含有可溶性有机物，悬浮固体，微量有机物。所有这些成分都极大地促进了其高生物需氧量（BOD5）和化学需氧量（COD）[7]。乳制品废水的特征包括温度，颜色，pH（6.5~8.0），BOD，COD，溶解固体，悬浮固体，氯化物硫酸盐，油脂。乳制品的废水中除了用于洗涤的洗涤剂和消毒剂外，还含有大量的乳成分，例如酪蛋白，无机盐[8]。乳品废水水质特点主要有以下几个：（1）废水的水质和水量有很大的波动。废水常常是间歇式排放，水质、水量随时间、生产班次有较大的波动[9]。（2）有机物含量高。乳蛋白，乳糖和乳脂的存在决定了废水中有机物的高浓度，这也使乳品废水中的化学需氧量（COD）很高。一些乳品厂废水中的COD高达20g/L，但一般而言，COD在2~3g/L之间，属于高浓度的工业有机废水。（3）具有良好的可生化性。乳品废水的B/C基本都在0.5以上，为极易生物降解的有机废水，而且基本不含对微生物有很大毒害的物质，适宜用生物法处理。（4）有机氮含量高。虽然乳品废水中的NH3-N含量不高，但是含有大量的有机氮类物质，如乳蛋等，这些物质在一定条件下发生氨化作用，从而使废水中的NH3-N浓度增大[10]。乳制品废水来源如图2-1所示：图2-1乳品废水来源2.2.2废水处理工艺乳制品废水水质，水量波动较大，废水中BOD5/COD大于0.5，具有良好的生化性能，所以国内外对其处理多采用生物处理技术[11]。1.好氧生物处理技术（1）传统活性污泥法活性污泥法是处理中低浓度有机废水中使用最广泛，最可靠的方法。具有节省投资，处理效果好的优点。该处理过程的主要部分是曝气池和沉淀池。废水进入曝气池后，与活性污泥混合。在人工氧合作用的条件下，活性污泥吸收，氧化并分解废水中的有机物，而污泥和水的分离则通过沉淀池完成。该方法适用于高纯度和高稳定性的废水处理。但是，它对水质和水量变化的适应性较差，操作结果容易受到水质和水量变化的影响，因此反硝化和脱磷效果不理想。（2）间歇式活性污泥法(SBR)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法水处理技术，又称序列式活性污泥法。SBR工艺极为简单,一个SBR反应器替代了普通活性污泥法中的厌氧池、曝气池、二沉池和污泥回流系统[12]。典型的SBR系统分为进水、反应、沉淀、排水与闲置五个阶段运行[13]。通常不需调节池，多数情况下可以节省池塘，因此节省投资，耐冲击负荷且运行方式灵活，可以从时间上安排曝气，缺氧和厌氧的不同状态，达到生物脱氮的目的，但由于各池曝气及输配水系统的需要，导致间歇性排水头损失大，池容利用不理想。Jaiprakashkushwaha等[14]在他的论文“乳制品废水处理的各种技术概述”中总结了不同作者对乳制品废水的好氧处理。他声称，在各种好氧技术中，顺序间歇式反应器（SBR）似乎是处理乳品废水最有前途的技术。这是一个填充和抽取活性污泥系统。在该系统中，废水被添加到单批反应器中，经过处理以去除不良成分，然后排出。（3）循环式活性污泥法（CASS）CASS工艺是当前SBR工艺的改进版本。其流程是进水，反应，沉淀，排水等基本过程，并在每个阶段形成一个循环。CASS工艺的独特之处在于，它提供了废水处理的时间过程，而不是连续流动提供的空间废水处理过程。该工艺具有以下特点：反应池，沉降性能好，能有效控制污泥膨胀。沉降时，无进出水，是理想的静态下沉方式，分离效果好。CASS反应池是间歇性的流入和流出，其本身具有耐冲击负荷性能。同时，高浓度的污水逐渐进入反应池，需要数小时的进水时间，而进入反应池的原污水仅占反应池容积的2/3，具有稀释作用，因此还可以抵抗水质的影响。一方面，CASS反应池污泥活性高，底物降解速度快。另一方面，它具有一定的硝化反应作用，可以去除氮和磷，因此出水水质好。CASS系统不需要二次沉淀池，减少了占地面积和成本。另外，在入水开始时不进行曝气，不需要额外的碳源用于生物脱氮，并且溶解氧的浓度梯度大。（4）生物接触氧化生物接触氧化工艺是一种完全成熟的工艺，它容积负荷高，具有硝化、脱氮的功能，运行管理上更具有优势，同时由于设备已完全国产化，因此，在乳业选择好氧工艺进行废水处理时，生物接触氧化是最佳选择。生物接触氧化处理技术的主要特点如下：在工艺方面，采用各种形式的填料，可生长大量的微生物群体，微生物之间可以相互依存，使接触氧化池内的生物量恒定；填料的比表面积比较大，有利于微生物与废水的传质，有利于有机物的去除。同时由于丝状菌的存在，可在填料间形成生物网，对污水起到一定的过滤效果；再加上采用曝气系统，可充分保证填料上生物膜的活性。因此，从生物接触氧化技术工艺方面的特点来看，选择接触氧化技术处理乳制品废水是比较合理的。在运行方面，抗冲击负荷能力比较强，尤其在间歇运行的条件下，凸显其优势，同时产生的污泥量很少，沉降性能好，易于在沉淀池内沉淀；该工艺由于不产生污泥膨胀，因此该技术在操作过程中相对简单、运行效果好，易于管理。（5）新型一体化生物转盘新型一体化生物转盘是将水解酸化区、生物转盘区、接触氧化区和沉淀区集成在一个装置中，其主要特点是采用新型聚乙烯网状生物转盘材料和不同功能区的一体化设计[15]。该工艺操作稳定，操作简单，污泥产量少，运行成本低。新型生物转盘解决了传统生物转盘工艺中的一系列问题，如活性污泥易脱落，转盘比表面积低，生物附着量有限，不耐腐蚀，强度差，抗冲击负荷能力差等。它采用新型的立体网状结构转盘，具有比表面积大，强度高，耐腐蚀性强等特点，可以大大增加生物附着量，且生物膜不易脱落。基于转盘特殊设计的优点，它可以在转盘的表面和内层形成各种环境，例如好氧，缺氧和厌氧，适合处理高含量食品工业废水。2.厌氧生物处理技术（1）升流式厌氧污泥床(UASB)升流式厌氧污泥床(UASB)由于具有厌氧过滤及厌氧活性污泥法的双重特点，作为能够将污水中的污染物转化成再生清洁能源——沼气的一项技术[16]。UASB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，上部设置了专用的气—液—固三相分离系统，废水由反应器底部加入，向上流入，通过生物颗粒污泥床降解，同时产生沼气。气体，液体和固体（悬浮的污泥颗粒）一起进入三相分离室，气体被收集在气罩中，而污泥颗粒沉入反应器底部，重力水流过堰，UASB成功处理高浓度乳品废水的关键是培养出沉降性能良好的厌氧颗粒污泥，颗粒污泥的形成是厌氧细菌群不断繁殖，积累的结果，较多的污泥负荷有利于细菌获得足够的营养基质，对发展颗粒污泥的形成和促进具有决定性作用；适当的高水力负荷将对污泥进行水力筛分，消除沉降性能较差的絮凝污泥，而使污泥具有良好的沉降性能。UASB具有效率高，处理成本低，能耗低，投资少，占地面积小等一系列优点，完全适用于高浓度乳品废水的处理。它的不足之处在于，废水中的COD浓度仍然很高，需要对其进行处理或与好氧处理串联以达到排放标准。P.SankarGanesh等[17]研究了UASB反应器对乳制品工业洗涤水的处理，结果表明，在6hHRT下，COD浓度为1200~2000mg/L的乳制品洗涤水，进入UASB后去除了约75%~85%的COD。（2）水解酸化法水解和酸化是一种传统的厌氧生物处理方法。水解和酸化方法具有较高的悬浮固体去除率，并且在水解细菌的作用下，可将部分悬浮物水解成溶解性物质。与传统的污水处理工艺相比，水解酸化可减少四分之一的产泥量，与此同时可以完成污水和污泥的同时处理。实现了一次性处理污水和污泥的目的。水解酸化池对水质和水温变化具有很强的适应性。在进水COD有较大波动的情况下，出水水质基本稳定变化不大。在相同条件下，水解酸化更有利于污染物的去除，同时有机物的性质在水解酸化的作用下发生变化，强大的生物降解能力，为有氧生物处理创造了条件。水解酸化发生在厌氧处理的前两个阶段，反应迅速，减少反应的容积，节省基建投资，同时反应过程中不产生沼气，因此不需要密闭池体，也不需要三相分离器，降低工程造价。3.厌氧+好氧生物处理技术水解酸化-SBR工艺工艺流程如图2-2所示：图2-2水解酸化-SBR工艺流程图其主要处理设备是水解酸化池和SBR反应池。水解酸化池是有机物不完整的厌氧转化过程。水解酸化可分为两个阶段：水解和酸化。水解阶段是降解大分子有机物的必要过程。酸化阶段是有机降解的加速过程，该过程进一步将水解的有机小分子转化为简单的化合物，并将其分泌到细胞外，细菌将其用于制备易于氧化和分解的有机底物。用于随后的好氧处理。因此，水解酸化通常在需氧生物处理之前用作预处理。如图2所示，通过格栅去除悬浮物后，废水进入调节池调节水质和水量。在混凝沉淀池沉淀后后，废水的可生化性得到改善。与传统的连续活性污泥法相比，SBR反应池可节省沉淀池和污泥回流设备。在每个工作周期中，微生物处于需氧/缺氧的周期性变化中，具有良好的脱氮效果。SBR反应池具有运行稳定、净化效率高、出水水质好、耐冲击负荷和避免污泥膨胀等优点[18]。目前，SBR技术从生活污水到工业废水等各领域都得到了广泛应用。河北某公司是一家以生产乳制品为主的企业，废水量为600m3/d，主要来自容器设备和场地的清洗水，杂质主要成分为乳制品原料。原水水质COD=1268mg/L，BOD5=607mg/L，NH3-N=61mg/L。该乳品厂厂采用水解酸化-SBR工艺进行废水处理，COD、BOD5、NH3-N去除率分别75%、90%、55%。根据环保要求，出水水质达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）的一级标准。但是水解酸化-SBR工艺适合处理水量较小的企业，不适合我的设计水量。UASB-CASS工艺工艺流程如图2-3所示：图2-3UASB-CASS工艺流程图本处理工艺将UASB和CASS两种处理单元进行组合，利用UASB反应器高微生物浓度、高容积负荷等特点，使经过预处理的废水中的大部分有机污染物在此阶段被分解去除，好氧系统采用循环式活性污泥法(CASS)工艺。CASS工艺系统的前置装置—生物选择器正好符合UASB厌氧系统出水的厌氧条件,在厌氧或缺氧条件下,生物选择器抑制丝状菌的过度增长,防止产生污泥膨胀。通过控制曝气强度以使反应器中主体溶液处于好氧阶段,最终完成降解有机物的过程,达到去除有机物的目的[19]。在如图3所示，废水通过格栅后，通过提升泵将进入调节池均衡水质，调节池中的充氧预曝气，以防止污泥沉降和预处理进水。隔油池将油脂从水中去除后，进入UASB反应器进行厌氧处理，为后续过程提供了可靠的保证。可以大大减少处理时间，并且可以减少后续处理结构的负荷。废水从UASB反应器流到CASS反应器进行缺氧和好氧处理。UASB反应器和CASS反应器产生的污泥进入污泥浓缩池，然后通过压滤机制成泥饼外运。UASB-CASS组合工艺特点：有机负荷高，COD去除率高；布水均匀，确保微生物与底物充分接触；抗冲击负荷能力强；能耗非常低；不会出现酸化现象；系统不易出现污况物长现象；运行稳定，处理效果好，管理简单；系统氧气利用率高，能耗比其他处理低约15％。除了该系统对有机物有益之外，对氮和磷的去除率也很高。该工艺适用于高浓度有机废水的处理，在大型，中型和小型污水处理项目中比SBR工艺更广泛。陕西某乳制品企业是一家生产高品质液态奶产品的乳饮品企业。其生产工艺过程中产生的废水主要来源于容器、管道、设备清洗所产生的高浓度废水，生产车间与场地的清洗低浓度生产废水，以及冷却水。生产性废水排放量为1850t/d，生活性污水排放量为200t/d。原水水质COD=2240mg/L，BOD5=1219mg/L，NH3-N=34.6mg/L，SS=389mg/L。该乳品厂采用UASB-CASS工艺进行废水处理，COD、BOD5、NH3-N、SS去除率分别为96.4%、98.8%、98.3%、83%，出水水质满足《污水综合排放标准》（GB8978-1996）二级标准。水解酸化-生物接触氧化工艺工艺流程如图2-4所示：图2-4水解酸化-生物接触氧化工艺流程图

该处理工艺主要采用生物化学法为主体，以物理化学处理为辅的处理工艺。如图4所示，污水通过格栅，拦截水中较大的漂浮物和悬浮物后进入调节池，然后通过提升泵进入气浮反应系统进行絮凝物化处里，去除部分COD，BOD和SS，然后通过集水池用泵的提升作用，通过将废水均匀分配到水解酸化池和生物接触氧化池中，可以去除大部分污染物。通过生物接触氧化池强化处理效果，以确保废水符合排放标准。产生的污泥进入污泥浓缩池，通过压滤机制成泥饼外运。污泥浓缩后产生的上清液含有悬浮物。这些水将流至调节池，并继续进行处理，直到排放达到标准为止。该处理工艺且有耐冲击负荷能力强、处理效果稳定、操作管理简单、不产生污泥膨胀，剩余污泥产量少、工程投资小，运行费用低等特点[20]。目前，水解酸化-生物接触氧化工艺适用于生活污水和城市污水的处理，食品加工工业废水的处理以及建筑物回用水产生的微污染生物饮用水的预处理。江西某乳业集团主要利用牛奶为原料，生产加工成鲜牛奶、酸奶等产品，该企业产生废水中的污染物主要含有乳蛋白、乳脂肪、酪蛋白、乳糖、无机盐。洗涤剂等。该废水属于高浓度的有机型污染废水且可生化性能较好，BOD/COD值约为0.5。生产性废水排放量为1000m3/d，原水水质COD=2540mg/L，BOD5=1218mg/L，SS=289mg/L。该乳品厂采用水解酸化-生物接触氧化工艺进行废水处理，COD、BOD5、SS、去除率分别为96.7%、97.7%、86.9%，出水水质满足《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级标准。2.3方案比选2.3.1工艺选择本项目污水的设计水量为Q=3200m3/d，主要污染物指标BOD、COD、SS、氨氮和动植物油，属于高浓度有机废水，BOD/COD=0.5>0.3，可生化性比较好，可采用水解酸化-SBR工艺、UASB-CASS工艺、水解酸化-生物接触氧化池工艺这三种厌氧好氧组合工艺。在上述三种工艺中水解酸化-SBR工艺适合处理水量小的项目，不适合我的设计水量。因此本项目选择以下两种工艺进行比选：方案一：水解酸化-生物接触氧化工艺方案二：UASB-CASS工艺工程实例一徐州君乐宝国润乳业有限公司废水治理该废水日平均排放量为1200m3/d，原水水质COD=2500mg/L，BOD5=1300mg/L，NH3-N=40mg/L，SS=300mg/L，动植物油=100mg/L。该乳品厂厂采用水解酸化-生物接触氧化工艺进行废水处理，COD、BOD5、NH3-N、SS去除率分别为97.1%、98.8%、75%、98.5%、96%，出水水质满足《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级标准。工程实例二太原某乳业有限公司是一家生产液态奶的乳饮品企业。其生产工艺过程中产生的废水主要来源于容器、管道、设备清洗所产生的高浓度废水，生产车间与场地的清洗低浓度生产废水。生产性废水排放量为3000m3/d，原水水质COD=2800mg/L，BOD5=1500mg/L，NH3-N=30mg/L，SS=300mg/L，动植物油=150mg/L。该乳品厂采用UASB-CASS工艺进行废水处理，COD、BOD5、NH3-N、SS、动植物油去除率分别为97.1%、98.8%、96.7%、82.0%、94.7%，出水水质满足《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级标准。现结合设计任务的要求处理水质，以上述两个工程实例为参考，从处理效果、投资运行费用、运行管理以及适用范围进行工艺方案的论证选择。处理效果两种工艺处理效果对比见表2-5。表2-5两种工艺的水质指标水质指标去除率CODBOD5NH3-NSS动植物油水解酸化-生物接触氧化97.1%98.8%75%98.5%96%UASB-CASS97.1%98.8%96.7%82%94.7%从处理效果上看，两种工艺均能满足《污水综合排放标准》（GB8978-1996）的排放限制要求。但水解酸化-生物接触氧化工艺在去除COD、BOD5，SS和动植物油方面要比UASB-CASS的处理效果更好，因此水解酸化-生物接触氧化更适合处理高浓度有机废水。投资运行费用两种工艺投资运行费用对比见下表2-6。表2-6两种工艺的工程投资名称工艺占地投资运行费用处理成本水解酸化-生物接触氧化小低低0.74元/吨UASB-CASS小较低较低0.95元/吨两种工艺的占地面积差不多；但在投资方面，UASB-CASS工艺略高于水解酸化-生物接触氧化工艺；就运行成本而言，水解酸化-生物接触氧化工艺比UASB-CASS工艺要低，因为水解酸化几乎没有运行成本。另外，水解酸化-生物接触氧化在每吨水处理的成本方面更便宜。因此，水解酸化-生物接触氧化适合于污水处理厂的长期发展。工艺特点及运行管理两种工艺特点及运行管理对比见表2-7。表2-7两种工艺比较及管理比较工艺项目UASB-CASS水解酸化-生物接触氧化运行管理比较简单简单污染物去除率较好好容积负荷率中高能耗低低水质稳定性稳定稳定在操作管理方面，水解酸化-生物接触氧化工艺更加简单易管理。从污染物去除率来看，水解酸化和生物接触氧化工艺去除率更高。就容积负荷而言，水解酸化-生物接触氧化工艺也优于UASB-CASS工艺。尽管这两个过程的出水水质稳定且能耗低，但整个水解酸化-生物接触氧化过程更适合于项目设计。结论：通过比较UASB-CASS工艺和水解酸化-生物接触氧化工艺的处理效果，投资运行成本，运行管理以及适用范围，可知两个工艺均可以满足《污水综合排放标准》（GB8978-1996）的排放限制要求。但水解酸化-生物接触氧化法的投资费用和运行费用较少，更经济，对于废水的去除效果更好。因此，综合考虑经济效益，环境效益和社会效益，本设计在废水处理工艺中采用水解酸化-生物接触氧化工艺较为合理。2.3.2工艺流程及说明经工艺比选，确定本设计采用水解酸化-生物接触氧化工艺，工艺流程如图2-8所示。图2-8工艺流程图工艺流程说明：由图2-8可知，通过细格栅（除去大部分悬浮固体和浮子）进行污水处理后自流进入调节池（均衡水质水量），通过潜水排污泵将调节池内污水提升至进入气浮池（隔油和除去悬浮物），气浮池中的水依靠重力流入水解酸化池（蛋白质等大分子转化为小分子有机化合物并去除COD），在重力作用下，水进入生物接触氧化池进行好氧处理，经处理后的废水进入竖流沉淀池沉淀，沉淀后的废水达标排放。竖流沉淀池的部分污泥回流至水解酸化池，剩余部分排入污泥浓缩脱水机房，再经污泥浓缩脱水一体机进行浓缩脱水。脱水污泥可作为土壤改良剂的综合利用或作为处理厂和附近发电厂发电的燃料。由于浓缩的脱水滤液中的还存在悬浮物，这些水将流到调节池中进行再处理。在此过程中，采用了气浮工艺，可以通过气浮工艺回收废水中的乳渣进行综合利用，如牲畜精饲料，蛋白发酵原料等。第3章污水处理构筑物设计计算3.1格栅的设计3.1.1设计说明本工程为乳制品废水处理工程，根据废水的来源和水质可知，废水中含有较大的悬浮物和固体物质，在废水进入水泵和其它处理构筑物之前，采用机械细格栅，把加大的悬浮物和固体颗粒物质去除，保证后续处理构筑物的正常运行，减少构筑物的处理负荷和管道的淤积。在本流程中，采用细格栅来确保处理效果。3.1.2设计计算1.设计计算（1）计算最大流量max式中：max——最大设计流量，m3/s污水过栅流速，m3/s，取v=0.8m/s根据最优水力断面公式则栅前水深（2）栅条间隙数n式中：——格栅倾斜角；——格栅间隙，m，取0.021m；——栅前水深，m；——过栅流速，0.6~1.0m/s，取0.8m/smax——最大设计流量，m3/s，取n=18个（3）栅槽宽度式中：s——栅条宽度，m；n——栅条间隙数，个；b——格栅净间距，m；B——格栅槽宽度，m,取栅槽宽为0.6m格栅水头损失设栅条断面为锐边矩形,β=2.42式中：h1——格栅的水头损失，m；v——污水流经格栅的速度，0.6~1.0m/s，本次设计取0.8m/s；——格栅倾斜角；g——重力加速度，取9.8m/s2；k——系数，一般取k=3。（5）栅后槽总高式中：h——栅前水深，m；h1——格栅前渠道超高，一般取0.3m；h2——格栅的水头损失，m。（6）进水渠道渐宽部分的长度1式中：B——栅槽总宽度，m；B1——栅前槽宽，m；1——渐宽部分展开角度，一般取1=20°；1——进水渠道渐宽部分的长度，m。（7）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度2式中：1——进水渠道渐宽部分的长度，m；2——栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度，m。（8）格栅总长度为式中：——格栅前槽高，m，；——格栅倾斜角；1——进水渠道渐宽部分的长度，m；2——栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度，m；——格栅总长度，m。（9）每日栅渣量式中：——栅渣量（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——污水流量总变化系数。3.1.3设备选型由于栅渣量大于0.2m3/d，故采用机械清渣；考虑到设备的维护及排除隐患，选用2台（一用一备）GH-1000型链条式回转格栅除污机，其性能参数见表3-1。表3-1GH-1000型链条式回转格栅除污机性能参数型号栅槽宽度B（mm）安装角度栅条间隙（mm）电机功率（KW）过栅流速（m/s）GH-1000100060°210.75＜1格栅的设计参数及简图如图3-2所示。图3-2格栅设计计算示意图3.2调节池的设计3.2.1设计说明根据乳业废水的特性，应通过调节池来平衡乳业废水的水质和水量，以保证后续处理结构和设备的稳定运行。调节池的主要功能如下：首先，调节水量并为后续的污水处理系统提供稳定的运行条件；其次，考虑到由于时间顺序不同导致生产线排水中污染物浓度的差异，因此后续污水处理系统中污水的水质是平衡的。水力停留时间：取T=6h设计水量：max=6400m3/d3.2.2设计计算调节池有效容积：（1）有效容积式中：T——停留时间，h。经验值4~12小时，本次取6小时。（2）调节池尺寸调节池的面积：式中：2——有效水深，m。取4m。池宽取16m，则池长为25m。保护高h1取1m，则池总高H为5m。调节池尺寸为25.6m×16.6m×5m。3.2.3设备选型为了后续处理单元水可以自流，根据进水水量和扬程，选择2台150WL145-10型污水泵，1用1备，其性能参数如表3-3所示。表3-3150WL145-10型污水泵性能参数型号流量(m3/h)扬程(m)转速(r/min)功率(kW)效率(%)150WL145-101451014507.5733.3气浮池的设计3.3.1设计说明本工艺采用溶气气浮法，因为溶气气浮法工艺成熟，工程经验丰富，负荷率高，处理效果好,处理能力大.可以做到全自动连续运行.泥渣含水率低,出水水质好。本设计采用空气压缩机供气、部分回流加压溶气工艺，该流程优点是在相同的能耗下溶气压力可大大提高，形成的气泡更小更均匀更能得到充分利用。且本设计中用到混凝剂，而该流程可以充分利用混凝剂，减少投药量，并避免絮凝体破坏。1.设计进水量max=6400m3/d=266.7m3/h2.气浮池有效水深，一般取2.0~2.5m，平流式长宽比一般为2:1~3:1，一般单格不宜超过6m，长度不宜超过15m。3.接触区水流上升流速，下端取20mm/s，上端5~10mm/s，水力停留时间大于1min。4.分离区表面负荷宜为4～6m3/(m2·h)，水力停留时间为10~20min；5.通常溶气罐压力一般为0.2~0.4MPa。3.3.2设计计算：1．供气量（1）气浮所需的空气量g：式中：max——气浮池最大设计水量，m3/h；R——试验条件下的回流比，%，一般为15%~30%，取20%；—空气容重，取设计水温20℃时为1.164g/L；f—加压系统的溶气效率（0.8-0.9），取0.85；Cs—空气溶解度，取设计水温20℃时为18.7g/L；P——溶气压力，绝对压力，atm，2.96atm。（2）加压溶气所需水量r：式中：——气浮池设计水量，m3/h；R——试验条件下的回流比，%，一般为15%~30%，取20%。（3）所需空压机额定气量g´：式中：g——气浮所需的空气量，L/h；—空气容重，取设计水温20℃时为1.164g/L；—安全系数（1.2~1.5），取1.3。2．溶气罐（1）压力溶气罐直径Dd：式中：Dd——压力溶气罐直径，m；I——单位罐截面积的水力负荷，填料罐选用100～200m3/(m2﹒h)，取150m3/(m2﹒h)；r——加压溶气水量，m3/h；（2）溶气罐高度Z：式中：Z——溶气罐高度，m；Z1——罐顶，底封头高度（根据罐直径而定），m；Z2——布水区高度，一般取0.2~0.3m,取0.2m；Z3——贮水区高度，一般取1.0m；Z4——填料层高度，当采用阶梯环时，可取1.0~1.3m，取1.2m。3．气浮池：（1）接触池的表面积Ac：式中：——气浮池设计水量，m3/h；r——加压溶气水量，m3/h；vc——水流平均速度,通常取10~20mm/s，取15mm/s。（2）接触室长度L1：接触室的长与分离室的宽一样为3.85m，则式中：Bc——接触室宽度，m。接触室堰上水深（3）接触室气水接触时间tc：式中：H1——气浮池分离室水深，通常为1.8~2.2m，取2m。（4）分离室的表面积As：式中：——气浮池设计水量，m3/h；r——加压溶气水量，m3/h；vs——分离室水流向下平均速度,通常为1~1.5mm/s，取1.5mm/s。（6）分离室长度L2：式中：Bs——分离室宽度，m，Bs=3.85m；对矩形池,分离室的长宽比一般取2∶1~3∶1，取长宽比2:1。（7）气浮池高：气浮池有效水深2.0m~2.5m，取H=2.0m，超高取0.5m，则总高H总=2.5m。（8）气浮池容积W：式中：H——气浮池水深，m；As——分离室表面积，m2；Ac——接触室表面积，m2。（9）总停留时间T校核：式中：——气浮池设计水量，m3/h；r——加压溶气水量，m3/h；W——气浮池容积，m3。，满足15~30min。设计气浮池的墙厚度为300mm，接触室和分离室间的隔断厚度为200mm，则气浮池总宽度：气浮池总长度：气浮池尺寸：4．集水装置（1）进水装置气浮池的进水方式为底部进水。废水在接触室中的上升流速较小，在接触室中的停留时间应大于60s。进水管内径：DN=200mm出水管内径：DN=200mm溶气水采用穿孔布水器，配水管中心距离池底20cm，出水孔径为20mm，（一般在15mm~20mm），相邻两孔中心距为0.365m。所需出水孔的数量，沿配水管布10个孔。（2）集水装置设计气浮池的集水装置采用DN=150mm的铸铁穿孔管，集水管中心线距离池底20cm，相邻量管的中心距为0.5m，沿池长方向排列。集水管数，取n=6每根集水管流量管内流速0.46m/s<0.5m/s,符合设计要求。集水孔孔口流速：取则：集水管的孔口总面积：取单格孔面积：取d0=18mm=0.018m每根集水管的孔眼数：由于孔眼沿管长开两排，两排孔的中心线呈45°夹角。集水管的有效长度L=7.3m，则孔距：3.3.3空压机选型根据额定供气量，选择2台（1用1备）Z-0.056/7型空气压缩机。性能参数见表3-4。表3-4空压机性能参数型号供气量（m3/min）功率（KW）最大压力（MPa）Z-0.056/70.0560.5溶气罐选型选择1台TR-5型压力罐，具体参数见表3-5。表3-5TR-4型压力罐性能参数型号直径（mm）适用流量（m3/h）压力范围（MPa）罐总高（mm）TR-550020~300.2-0.530003.3.5刮渣机选型气浮池宽度为3.85m，气浮池壁厚取300mm。本设计为矩形气浮池，所以采用GM-4型刮沫机1台，具体性能参数见表3-7.表3-7GM-4型刮沫机性能参数型号配用池宽（m）功率（KW）行走速度（m/min）轨道中心距GM-4.733.4水解酸化池的设计3.4.1设计说明水解酸化池是在微氧气条件下通过水解发酵细菌降解有机物的过程。由于乳品废水中CODcr含量高，有机大分子可以通过水解和酸化反应分解为小分子有机物，从而可以提高废水的可生化性，去除一部分COD并减少后续好氧处理的负荷。本设计采用升流式水解酸化反应器，即在单一反应器中，污水自反应器底部的布水装置均匀地自下而上通过污泥层上升至反应器顶部的过程中实现水解酸化、去除悬浮物等功能的水解酸化反应器。1.废水水力停留时间取4小时。2.水解反应池上升流速V（0.5~2.08m）/h。3.有效水深4~6m，取有效水深5m。4.反应器池体要求一般可采用矩形和圆形结构，圆形反应器在同样的面积下，其周长比正方形的少12%。但是圆形反应器的这一优点仅仅在单个池子时才成立。当设有两个或两个以上反应器时，矩形反应器可以采用共用池壁。从运行方面考虑，高流速增加污水系统扰动，因此可增加污泥与进水有机物之间的接触。但过高的流速会引起污泥流失，并且在大多数情况下这是系统最优的运行范围。考虑布水均匀性和经济性时，池型长宽比一般采用2：1是合适的。从目前的实践看，最经济的反应器高度是在4~7m之间。5.设计水质水解酸化池进出水水质见表3-8。表3-8水解酸化池水质指标CODcrBOD5SSNH3-N进水水质（mg/L）16251095103.552去除率(%)303030/出水水质（mg/L）1137.5766.582.8526.配水方式设计依据（1）水解酸化池的布水系统形势有多种，布水装置宜采用多点式布水装置，每个点布水面积不宜大于2m2，根据需要可采用一管一孔式布水，一管多孔式布水、支状布水以及脉冲式布水等。（2）位于所服务面积的中心，一般单孔服务面积约0.5~1.5m。（3）一管一孔式宜采用布水器布水，从布水器到布水口宜采用直管，管道顶部垂直段流速应控制在0.2m/s~0.4m/s。（4）布水装置进水点距反应池池底宜保持在150~200mm的距离。（5）出水适宜采用堰式出水，出水堰口负荷不应大于2.9L/(s·m)。（6）出水应该在会水槽上加设三角堰；堰上水头大于25mm。（7）配水支管出水口向下距池底约200mm，位于所服务面积的中心，一般单孔服务面积约0.5~1.5m2。3.4.2设计计算1．有效池容积式中：V——水解酸化反应器有效容积，m3；——设计流量，m3/h；Kz——总变化系数，2.0；HRT——水力停留时间，h。水解酸化池表面积设置2个单元格，取n=2，则：水解池尺寸取长宽比2:1，长为14.8m，池宽为7.4m，超高取0.5m，总高为5.5m每格水解酸化池外形尺寸为L1×B1×H=14.8m×7.4m×5.5m水解酸化池总尺寸为L×B×H=14.8m×14.8m×5.5m4．水解酸化池上升流速校核已知反应器高度为：H=6m，反应器高度与上升流速之间的关系：式中：v——上升流速，m/h；V——水解酸化反应器有效容积，m3；Q——设计流量，m3/h；A——反应器表面积，m2；HRT——水力停留时间，h。升流式水解酸化反应器污水上升流速宜为0.5m/h～2.0m/h,v符合设计要求。5．配水方式本次设计采用总管进水，管径为DN250，池底分支式配水，支管为DN150，DN80，DN50，支管上均匀排布小孔为出水口，孔径为30mm，配水支管出水口距池底200mm，均匀布置在池底。6．出水堰设计（1）已知进水流量Q=3200m3/d=0.037m3/s（2）设计堰长取出水堰负荷q=2L/(s·m)<2.9L/(s·m)单个池子进水流量Q=1600m3/d=0.0185m3/s式中：——堰长m；——出水堰负荷，，取；——设计流量，每格流量为。（3）出水收集过堰水深：h1=0.05m每个三角堰的流量：（4）堰口数量本次设计取堰口a=400mm，堰口间净距b=200mm，堰口端预留长度c=200mm，堰口高度d=0.5m。（5）集水槽宽度B式中：——堰上水头m；——设计流量，m3/s。为了确保安全集水槽设计流量，，取250mm。（6）集水槽深度集水槽的临界水深：式中：——堰上水头m；——安全设计流量，m3/s；则。集水槽的起端水深：式中：h0——起端水深m；则；设出水槽自由跌落高度：。则集水槽总深度。集水槽简略图见图3-9.图3-9集水槽剖面图排泥设计根据《水解酸化池设计规范》中的规定，升流式水解反应器污泥层应维持在出水堰下1.0m~1.5m，否则系统一旦完全充满污泥或在较高水力负荷条件下，由于供污泥层的空间有限，则会因为任何微小的污泥膨胀，而造成严重的污泥流失。故水解反应器排泥可采用污泥界面计控制排泥。本次设计两个水解酸化池故需要两个污泥界面计。3.5生物接触氧化池的设计3.5.1设计说明生物接触氧化池是一种好氧生物膜污水处理方法，它由浸入污水中的填料，填料表面的生物膜，曝气系统和池体组成。在有氧条件下，污水和固定在包装材料表面的生物膜完全接触，污水中的有机物和营养盐通过生物降解被去除，从而可以净化污水。表3-10生物接触氧化池水质指标CODcrBOD5SSNH3-N进水水质（mg/L）1137.5766.582.852去除率(%)8893.32575出水水质（mg/L）136.551.462.1133.5.2设计计算1．生物接触氧化池容积式中：V——接触氧化池的有效容积，m3；——接触氧化池的设计流量，m3/d；La——接触氧化池进水五日生化需氧量，mg/L；Lt——接触氧化池出水五日生化需氧量，mg/L；M——接触氧化池填料去除有机污染物的五日生化需氧量容积负荷，kgBOD5/(m3﹒d)，一般为0.2~2.0kgBOD5/(m3﹒d)。2．生物接触氧化池总面积：设H=3m，分三层，每层高1m，式中：F——接触氧化池的总面积，m2；H——填料层总高度，m3/d；V——接触氧化池的有效容积，m3；3．每格氧化池面积式中：f——每格氧化池面积，m2；F——接触氧化池的总面积，m2；n——接触氧化池格数，取n=24。4．有效接触时间式中：t——氧化池有效接触时间，h；f——每格氧化池面积，m2；n——接触氧化池格数，取n=24。——接触氧化池的设计流量，m3/h；H——填料层总高度，m3/d；5．氧化池总高度式中：H——填料层高度，m；h1——超高，m，h1=0.5~0.6m，取h1=0.5m；h2——填料上水深，m，h2=0.4~0.5m，取h2=0.5m；h3——填料层间隙高，m，h3=0.2~0.3m，取h3=0.2m；h4——配水区高度，m，当采用多孔管曝气时，不进入检修者，h4=0.5m；进入检修者，h4=1.5m；m——填料层数，m3/d。6．污水在池内的实际停留时间式中：t——氧化池有效接触时间，h；f——每格氧化池面积，m2；n——接触氧化池格数，取n=24。——接触氧化池的设计流量，m3/h；H——填料层总高度，m3/d；7.填料选择选用半软性填料，此填料布水布气好，挂膜较易，运输方便，安装简单，不易堵塞，空隙率较大，但比表面积略小。所需填料总体积式中：V´——填料总体积，m3；f——每格氧化池面积，m2；n——接触氧化池格数，取n=24。H——填料层总高度，m3/d；每格氧化池尺寸：8.曝气系统的设计计算（1）平均每日曝气池需氧量式中：——每日系统的需氧量，kg/d；a´——有机物代谢的需氧系数，kg/kgBOD，一般0.25～0.76，取平均0.47；b´——污泥自身氧化系数，kg/(kgMLSS﹒d)，一般0.1～0.37，取平均0.17；——接触氧化池的设计流量，m3/d；V——接触氧化池的有效容积，m3；Sr——被降解的BOD浓度（g/L）。（2）最大需氧量在不利条件下，最大需氧量与平均需氧量的比为1.5，则（3）供气量设计计算采用鼓风曝气，微孔曝气器。曝气池敷设于池底，距池底0.3m，淹没深度5.3m，氧转移效率EA=20%，设计计算温度T=25℃。（4）空气曝气器出口处的绝对压力Pb式中：H—扩散器上淹没深度，m。（5）空气离开接触池时氧的百分比Ot（6）平均溶解氧饱和度：式中：Cs（25）—25℃时，解氧饱和度（mg/L），查表得Cs（25）=8.38。（7）标准需氧量式中：Cs（20）——20℃时，溶解氧饱和度（mg/L），查表得Cs（20）=9.17；α、β——修正系数，α取0.8，β取0.9；ρ——压力修正系数，取1.0；CL——曝气池出口处溶解氧浓度（mg/L），取2.0。相应最大时标准需氧量：（8）平均供气量相应最大时供气量：9.空气管路的计算与布置为了保证生物接触氧化池供气充分，采用微孔曝气头进行曝气，主要参数见表3-11。表3-11微孔曝气头参数型号直径(mm)膜片厚度（mm）充氧能力（kgO2/(h个)）服务面积（m2）KBB21520.150.2~0.6采用KBB型可变微孔曝气器，安装在距池底0.3m处，淹没深度H=4.5m，曝气器氧利用效率EA=20%，服务面积0.2~0.6m2,充氧能力qc=0.15kgO2/(h个)（1）按供氧能力计算所需曝气器数量n以微孔曝气器服务面积进行校核:（2）空气管路布置按曝气池平面布置图布置空气管道，设一根空气总管，共6根干管，在每根干管上设8条配气竖管。供气管路布置图如图3-12。图3-12空气管路图10.供风管路的计算供风干管采用树状布置干管直径计算式中：v—空气流速，取10m/s。取干管直径350mm。（2）支管直径采用单侧供气（向单侧廊道供气），则支管流量：支管管径：式中：v—空气流速，取10m/s。取干管直径250mm。鼓风机的计算根据前面设计计算可知鼓风量为：沿程损失计算公式：局部损失计算公式：式中：L—管道长度，m；D—管道直径，m；ρ—烟气密度（kg/m3）,取1kg/m3；v—管道中气流平均速度，m/s；λ—摩擦阻力系数，金属管道可取0.02。本设计采用铸铁管，根据《给水排水设计手册》第1册，可查得主干管中当流量=1743.45m3/h时，DN=350mm，v=10m/s，距离L=32.0m，其中DN350mm的闸阀1个（ζ=0.07），DN350mm的标准铸铁90°弯头1个（ζ=0.59），1个等径分支流丁字管1个（ζ=1.5），DN350mm的直路十字管5个（ζ=2.0）。支干管中当流量=145.3m3/h时，DN=250mm，v=10m/s，L=5m，其中DN250mm的闸阀1个（ζ=0.08），DN250mm的十字管7个（ζ=2.0），DN250mm×DN100mm的异径丁字管一个（ζ=1.5）。支管中=18.2m3/h时，DN=100mm,v=5m/s，L=1.75m，DN100mm的标准铸铁90°弯头8个（ζ=0.42）则：沿程损失局部损失曝气孔的淹没深度H=4.5m，空气压力估算选用的曝气器最大压损为：P2=3kPa总的压力损失为3.5.3设备选型鼓风机房要给生物接触氧化池供气，选用L系列罗茨鼓风机选用L63LD型鼓风机3台，2用1备,设备性能见表3-14.设备参数：风量29.1升压48.77KPa。表3-14L63LD型鼓风机性能参数型号额定功率(kW)转速(r/min)理论流量(m3/min)升压(KPa)L63LD40.173029.2493.6竖流沉淀池的设计3.6.1设计说明竖流沉淀池，也称为立式沉淀池，是废水在其中垂直流动的沉淀池。水从位于池中心的进水管从上到下进入池中。管道下方设有一个伞形挡板，以使废水均匀地分布在水池中，并沿整个过水断面缓慢上升。悬浮物沉入池底的锥形沉泥斗中，澄清水沿着周围的溢流堰从池中流出。堰前设置挡板和浮渣槽，以截留浮渣并确保水质。池的一边靠池壁设排泥管靠静水压将泥定期排出。在竖流沉淀池中，流动方向与颗粒的沉淀方向相反，拦截速度等于水流的上升速度。上升速度等于沉降速度，颗粒将悬浮在混合物中形成悬浮层，对上升的颗粒进行拦截和过滤。3.6.2设计计算1.中心管进水面积：式中：f——中心管进水面积，m2；v0——中心管进水流速，m/s，不大于0.03m/s，取0.02m/s；max——最大设计流量，m3/s。n——竖流沉淀池个数，个，取n=2。qmax——每池最大设计流量，m3/s。2.中心进水管直径:式中：f——中心管进水面积，m2；，取1.6m。3.中心进水管喇叭口与反射板之间的缝隙高度:式中：v1——污水由中心进水管喇叭口与反射板之间的缝隙流出速度，m/s，不大于0.15m/s，取0.15m/s；qmax——每池最大设计流量，m3/s。d1——喇叭口直径，m，d1=1.35d0=1.35×1.6=2.16m。，取0.4m。反射板直径：d2=1.3d1=1.3×2.16=2.808m4.沉淀池部分有效断面面积：设表面负荷，式中：qmax——每池最大设计流量，m3/s。Kz——污水流量总变化系数；v——污泥在沉淀池中流速，m/s，；5.沉淀池直径：式中：F——沉淀池部分有效断面面积，m2；f——中心管进水面积，m2。，取8m。6.沉淀池部分有效水深：设沉淀时间t=2h，式中：v——污泥在沉淀池中流速，m/s，；t——沉淀时间，h。7.污泥斗部分所需总容积：式中：qmax——每池最大设计流量，m3/s。C1——进水悬浮物浓度，t/m3；C2——出水悬浮物浓度，t/m3；T——两次清除污泥间隔时间，d；Kz——污水流量总变化系数；——污泥密度，t/m3，值约为1；P0——污泥含水率。每个池子所需污泥斗容积：8.圆锥截部分容积：设圆锥截体下底直径为0.4m，式中：V1——污泥斗以上圆锥体部分污泥容积，m3；h5——污泥圆截锥部分的高度，m；r——圆锥截下部半径，m，；R——圆锥截上部半径，m。9.沉淀池总高度：式中：h1——沉淀池超高，m，一般采用0.3~0.5m，取0.3m；h2——有效水深，即中心进水管淹没深度m；h3——中心进水管下端至反射板底面垂直高度，m；h4——缓冲层高度，m，（因泥面很低）取0m；h5——污泥圆截锥部分的高度，m；3.7计量设备3.7.1设计说明在竖流沉淀池之后，为提高污水厂的运行管理水平，需准确掌握该厂的进出的污水量，并结合其它运行资料进行分析后，才可做到，需准确对污水厂的污水量进行监测。对污水计量设备要求其精度高、操作简单，不沉积杂物，且能配备自动记录装置。综合选择后采用电磁流量计，它基于法拉第电磁感应原理，通过电磁流量变送器和电磁流量转换器来测量仪表的流量。安装在需要测量的管道上。当液体流过管道时，磁力线被切断以产生感应电势，该电势通过电报信号传输到转换器进行放大和输出。

电磁流量计可与其它仪表配套使用，进行记录、指示、计算、调节控制等。具有以下优点：（1）变送器结构简单可靠，内部无活动部件，维护清洗方便；（2）压力损失小，不易堵塞；（3）测量精度不受被测污水的性质影响；（4）无机械惯性，反应灵敏，可测脉动流量；（5）安装方便，对前置管段没有严格的要求。3.7.2设备选型本设计采用电子计量装置，对出水进行计量，依据流量=3200m3/d选择一台LDG-65S型号的电磁流量计装置，其性能参数见表3-15。表3-15电子计量装置的性能参数型号公称通径（mm）最大流量（m3/h）LDG-65S651793.8事故池设计计算3.8.1设计说明由于本工程是处理生产废水，在工厂的生产过程中会因操作、设备泄露等原因产生事故排水。事故排放水污染物浓度相当高，若直接进入终端废水处理系统将会影响处理系统的正常运行，严重的会导致处理系统的瘫痪。因此，有必要修建事故处理池，用以收集突发事件引起的事故排水，然后分批送入终端废水处理系统进行处理，避免事故废水对外界环境的污染。3.8.2设计计算事故池有效容积：（1）有效容积式中：T——停留时间，h。经验值4-12小时，本次取12小时。事故池尺寸事故池的面积：式中：2——有效水深，m。取4m。池宽取25m，则池长为32m。保护高h1取1m，则池总高H为5m。事故池墙厚300mm，事故池实际外形尺寸为32.6m×25.6m×5m。第4章污泥处理构筑物设计计算4.1污泥量计算4.1.1设计说明处理的污泥包含两部分，一部分来自水解酸化池，一部分来自沉淀池。来自沉淀池的污泥主要是生物接触氧化池产生的污泥且全部沉淀。4.1.2设计计算1.水解酸化池污泥计算式中：——污泥产生量，kg/d；——设计流量，m3/d；SS——固体悬浮物浓度，kg/m3；f——悬浮固体的去除率，%；fa——污泥水解率，%，本设计取30%。式中：——污泥产生量，kg/d；P——污泥含水率，%，本设计取98%。2.生物接触氧化池污泥计算式中：——剩余污泥量，kg/d；S0——生物反应池进水五日生化需氧量，kg/m3，取0.2kg/m3；Se——生物反应池出水五日生化需氧量，kg/m3，取0.01kg/m3；SS0——生物反应池进水悬浮物浓度，kg/m3，取0.25kg/m3；SSe——生物反应池出水悬浮物浓度，kg/m3，取0.01kg/m3；——设计流量，m3/d；Y——污泥产率系数，取0.4；f——进水悬浮物中无机部分，取0.6。式中：——剩余污泥量，kg/d；P——污泥含水率，%，本设计取98%。3.加药量计算污泥脱水时，需要投加有机高分子絮凝剂PAM，投加浓度为0.5%，投加量一般为0.1%~0.3%，取0.2%计算，故每日药剂投加量：51231.2×0.2%=102.46kg/d。4.2浓缩脱水间4.2.1设计说明污水处理过程中会产生大量污泥，污泥非常不稳定，需要及时处理。处理的目的是确保处理厂的正常运行，及时处理有毒物质，利用有用物质，减少后续处理建筑物污泥中许多有毒物质和植物营养素的负荷，从而达到变害为利，综合利用，保护环境的目的。为了综合利用污泥，必须对污泥进行脱水处理，以使其含水量降至60％~80％。本设计采用转鼓式浓缩脱水一体机。污泥浓缩脱水一体机优点：（1）污泥浓缩脱水一体机，集成浓缩、压滤、脱水，设备体积小，重量轻，占地面积小，电耗低，出泥饼效率高。（2）污泥浓缩脱水一体机采用机械无级变速调节滤带运行速度。（3）压榨辊、导向辊采用外包胶结构，布局紧凑、耐腐蚀、使用寿命长。（4）污泥浓缩脱水一体机采用气动纠偏，设有报警及紧急停机系统。4.2.2设备选型本设计采用污泥浓缩带式一体脱水机，对污泥进行浓缩脱水，选择2台（1用1备）Z-NTY500型转鼓式浓缩脱水一体机装置，其性能参数见表4-1。表4-1Z-NTY500型转鼓式浓缩脱水一体机性能参数型号功率（KW）滤带宽度（mm）处理量（m3/h）滤饼含水率（%）长度×宽度×高度（mm）Z-NTY5001.55008~1265-752830×990×1550第5章总平面布置5.1总平面布置污水处理厂的平面布置包括：处理构筑物、办公楼、配电间、维修间等辅助建筑物，各种管路、道路、绿化带等的布置。本次设计包括：处理构筑物，集办公区、中控室、化验室等于一体的综合办公楼，锅炉房，食堂，宿舍以及各种管路、道路、绿化带等。5.1.1总平面布置的原则1.处理构筑物的布置应尽量紧凑，减少用地。2.应考虑占地、构造、造价等因素，也应考虑水利条件，以及设备维修等因素。3.处理构筑物尽量按流程顺序布置，充分利用地形，减少土方量。4.构筑物之间的距离应考虑管道的布置及施工的要求，一般采用5~10m。5.经常有人工作的地方如办公楼、化验室等地方应布置在夏季主导风向的上风向，在北方应考虑朝阳。6.在进行布置时，应考虑安装充分的绿化带。7.污泥处理构筑物应尽量布置成单独的组合，以确保安全，方便管理。8.变电站的位置宜设在耗电量较大的构筑物附近，高压线应避免在厂内架空敷设。9.污水厂内管线种类较多，应考虑综合布置，以免发生矛盾。污水和污泥管道应尽可能考虑重力自流。10.污水厂应设超越管道或事故池，以便在发生事故时可以采取有效处理措施。5.1.2总平面布置的注意事项1.考虑人行，货物运输等因素，合理安排道路宽度。2.根据使用功能不同，分区布置，合理安排绿化带。3.相邻构筑物之间距离要满足各类管道布置施工，并能进行人工维修。4.根据夏季主导风向及全年风频，合理布置各功能区。5.设置事故池，应对特殊情况发生时以便及时采取措施。6.构筑物布置紧凑，合理占用土地，节约用地便于管理。7.满足消防安全要求。5.1.3总平面布置根据废水处理站污水处理量，以及本次设计项目需建在英特尔乳制品有限公司废水处理站内，因此本设计的辅助设施与主厂区合用，不独立设置。因此本着节约土地的原则，在保证出水水质的条件下，尽量使处理构筑物紧凑，总平面占地17786.80m2，绿化面积占地7729.78m2，绿化率43.46%。本设计污水处理厂的平面布置采用分区的方法，共分三区：污水处理区、污泥处理区、办公生活区。1.污水处理区：工艺流程布置中，水线采用直线型布置，以减少水头损失，包括细格栅间、调节池、气浮池、水解酸化池、生物接触氧化池等水处理设施；2.污泥处理区：上海常年主导风向为东南风，考虑到空气污染，将泥区布置在常年主导风向的下风向；3.办公生活区：将综合楼、维修间等有人员活动的地方设置在主导风向的上风向，为考虑职工的生活在办公区设置了食堂、职工宿舍等生活休闲区域，该区靠近污水厂大门，便于外来人员联系。第6章污水处理厂高程布置6.1污水处理厂高程布置为了确定各种处理结构之间的标高和连接管道的尺寸与标高需要对污水处理厂高程进行布置，污水处理厂的高度通过计算并确定每个处理单元结构的水位，使工厂污水在各个处理结构之间流动安全，确保污水处理厂工艺正常运行。为了降低成本并促进工厂的维护和管理，应允许工厂内的污水通过重力在处理过的结构之间自由流动。6.1.1高程布置原则认真计算管道沿程阻力损失、局部阻力损失，各处理构筑物、计量设备及联络管渠的水头阻力损失。应考虑最大时流量和事故时流量的增加，并留有一定的余地。还应考虑当某个处理构筑物因故障等因素停止运行时，与其并联运行的其余构筑物及有相关连接的管渠能够有效通过全部流量。考虑远期发展，应该设置水量增加的预留水头。影避免处理构筑物之间跌水，减少浪水头阻力损失，充分利用地形高度差，实现污水重力自流。在认真计算并留有余量的前提下，力求缩小全程水头损失及提升泵站的扬程，以降低厂区运行费用。6.1.2高程布置规定1.选择一条距离最长，水头损失最大的水线流程进行水头损失计算，并应适当留有余地，以保证在任何情况下，处理系统能够正常运行。2.厂区内的污水尽量经一次提升后能够靠重力通过各个处理构筑物单元，在处理流程中间不应在设置二次污水提升。3.计算水头损失时，一般以近期最大流量作为处理构筑物和管渠的设计计算流量。6.2构筑物高程计算6.2.1各构筑物自身水头损失构筑物水头损失表见表6-1。表6-1构筑物水头损失表构筑物名称水头损失（m）构筑物名称水头损失（m）细格栅0.20生物接触氧化池0.25气浮池0.2竖流沉淀池0.4水解酸化池0.301.出水口—竖流沉淀池出水口到竖流沉淀池设计采用铸铁管，流量Q=133.3m3/h，根据《给水排水设计手册》第1册，查表可得DN=250mm，i=0.00413，v=0.77m/s，距离L=23.8m，共有2个弯头（=0.58），2个闸阀（=0.08），1个等径汇合流丁字管（ζ=3.0），则则：沿程损失：局部损失：2.竖流沉淀池—生物接触氧化池竖流沉淀池到生物接触氧化池设计采用铸铁管，流量Q=66.65m3/h，根据《给水排水设计手册》第1册，查表可得DN=250mm，i=0.0012，v=0.39m/s，距离L=6.0m，共有2个弯头（=0.58），2个闸阀（=0.08），则沿程损失：局部损失：竖流沉淀池自身损失：3.生物接触氧化池—水解酸化池生物接触氧化池到水解酸化池设计采用铸铁管，流量Q=133.3m3/h，根据《给水排水设计手册》第1册，查表可得DN=250mm，i=0.00413，v=0.77m/s，距离L=27.0m，共有2个弯头（=0.58），2个闸阀（=0.08），1个等径分支流丁字管（ζ=1.5），则沿程损失：局部损失生物接触氧化池自身损失：4.水解酸化池—气浮池水解酸化池到气浮池设计采用铸铁管，流量Q=133.3m3/h，根据《给水排水设计手册》第1册，查表可得DN=250mm，i=0.00413，v=0.77m/s，距离L=10.0m，共有2个弯头（=0.58），2个闸阀（=0.08），1个等径分支流丁字管（ζ=1.5），则沿程损失：局部损失：水解酸化池自身损失：5.气浮池—调节池气浮池到调节池设计采用铸铁管，流量Q=133.3m3/h，根据《给水排水设计手册》第1册，查表可得DN=250mm，i=0.00413，v=0.77m/s，距离L=6.0m，共有2个弯头（=0.58），2个闸阀（=0.08），则沿程损失：局部损失：气浮池自身损失：6.调节池—细格栅调节池到细格栅设计采用铸铁管，流量Q=133.3m3/h，根据《给水排水设计手册》第1册，查表可得DN=250mm，i=0.00413，v=0.77m/s，距离L=6.0m，共有2个弯头（=0.58），2个闸阀（=0.08），则沿程损失：局部损失细格栅自身损失：6.2.2水面标高以调节池有效液面高度与在地面持平为基准计算各构筑物液面标高，各构筑物高程损失计算表见下表6-2.表6-2各构筑物高程损失计算表名称间距m连接管道水力损失总损失m水面标高m地面标高m流量m3/h管径mm流速m/s沿程损失m局部损失m出水口4.5↓23.8133.32500.770.0980.1760.274竖流沉淀池↓666.652500.390.00720.0220.0292生物接触氧化池0.256.004.5↓27133.32500.74水解酸化池0.36.704.5↓10.0133.32500.770.04130.130.1713气浮池0.27.104.5↓6.0133.32500.770.0250.0850.11调节池4.504.5↓6.0133.32500.770.0250.0850.11细格栅0.24.904.56.3污泥水力计算1.竖流沉淀池—污泥浓缩脱水一体机房设计采用铸铁管，根据《给水排水设计手册》第1册，选用DN=50mm，Q=56.726m3/d，经竖流沉淀池压力自流进入污泥浓缩脱水一体机房下的集泥池。2.集泥池—污泥浓缩脱水一体机本设计选择FG30-1型螺杆泵2台，1用1备，FG30-1型螺杆泵性能参数见表6-3。表6-3FG30-1型螺杆泵性能参数型号流量(m3/h)扬程(m)转速(r/min)功率(kW)压力(Mpa)FG30-15609602.20.6第7章工程概算与成本分析7.1企业组织7.1.1企业情况英特尔乳制品有限公司废水处理站隶属于公用事业主管部门，生产受环保部门监督。根据国家《城镇污水处理厂和附属设备设计标准》（CJJ131-89），结合厂区具体情况，设立如下机构和人员。生产机构：包括生产科、技术科、动力科、机修科与化验科。7.1.2劳动定员该厂规模为3200m3/d，且本厂自动化程度高，因此，劳动定员大幅减少，全厂劳动定员为15人，其中管理人员2人，化验员3人，电工2人，值班室2人，其余6人。7.1.3人员培训为了使本厂建成后高运转，专业技术人员和技术工人应在国内和与本厂工艺类似，且运转管理好的工业废水处理厂进行一定时间的培训。7.2投资概算1.建筑安装工程费用主体及附属构筑物的建筑安装工程费用是根据《给水排水手册》第10册经济分析册计算得出的，厂区内的主体构筑物及工程造价见表7-1。主体构筑物建安工程费：表7-1厂区内主体构筑物建筑安装工程费用名称尺寸(L×B×H)体积(m3)单价(元/m3)数量(个)总价(万元)事故池32×25×54000200180调节池25×16×520005501110气浮池9.27×4.45×2.565.1250013.256水解酸化池14.8×14.8×5.51067450148.015生物接触氧化池29.14×12×51748.4434.192151.83竖流沉淀池Φ8×10.4312.375811.96250.73污泥浓缩脱水机房8×8×5320674121.568总计465.399附属构筑物建安工程费：厂区内的辅助构筑物及工程造价见表7-2。表7-2厂区内辅助构筑物建筑安装工程费用名称尺寸(L×B)面积(m2)单价(元/m3)数量(个)总价(万元)格栅间15×10150875.65113.14鼓风机房8×864817.6915.24污泥浓缩脱水机房8×86467414.31配电间12×1012069718.364维修间6×