生物制药废水处理 57页

辽宁科技大学本科生毕业设计第52页某生物制药厂污水处理站的设计摘要本设计是处理量为3400m3/d的生物制药废水工艺设计。制药废水的有机物浓度高，成分复杂，含有石油类、胺类、酸类、破乳剂等污染物。此外，水中还含有难以降解的大分子苯环物质和浓度很高的SO42-，水质为CODcr4000~5000mg/L，BOD5为2500~3000mg/L，SS为2000~2500mg/L，pH值为8~10。利用UASB与SBR组合工艺的处理可以达到去除该废水中有机物的目的。本生物制药废水处理设计流程为：废水经过格栅去除浮渣，出水收集到集水井，再用泵提升至澄清池，澄清池的出水经泵提升进入UASB反应器进行厌氧处理，再经竖配水井，将泥水分离后的上清液进入SBR反应器，在SBR反应器中进行好氧处理。本设计的建设投资为1141万元，处理成本为1.82元/m3。经该工艺处理后的出水水质为CODcr85mg/L，BOD590mg/L，SS68mg/L，pH值6~9，达到国家《污水综合排放标准》（GB8978-1996）生物制药废水排放的二级标准。关键词：UASB+SBR工艺；生物制药污水；活性污泥处理n辽宁科技大学本科生毕业设计第52页AbiologicalpharmaceuticalfactorysewagetreatmentplantdesignAbstractPharmaceuticalwastewaterofhighconcentrationorganicmatter,complicatedcomposition,containoil,amine，acids,andpollutantssuchasdemulsifier.Inaddition,thewateralsocontainhardtodegrademacromolecularmaterialandhighconcentrationsofbenzeneringofwaterquality,SO42-forCODcr4000~5000mg/L,BOD5for2500to3000mg/L,SSfor2000to2500mg/L,pHvaluefor8to10.WithUASBandcombinationofSBRprocesstoremovethewastewatertreatmentcanachievethepurposeoforganicmatter.Thebiologicalpharmaceuticalwastewatertreatmentprocessdesignfor:wastewaterafterremovingscum,collectwatergrilletocollect,thenusetopumpwaterWellsuptoclarifythepool,thepoolofwaterpumpcleartheascensionintotheUASBreactoronanaerobictreatment,thenthroughshaftwithWells,willspateseparationofafterqingliquidintothereactor,thereactorinSBRofaerobictreating.Thedesignoftheconstructioninvestmentis11.41millionyuan,processingcostis1.82yuan/m3.AfterthetreatmenttechnologyofeffluentwaterforCODcrafter85mg/L,BOD590mg/L,SS68mg/LpHv,alueof6~9,thesewagetothenationalcomprehensivedischargestandard"(GB8978-1996)biologicalpharmaceuticalwastewaterdischargeofthesecondarystandard.Keywords：UASB+SBRprocess；Biologicalpharmacysewage；activatedsludgen辽宁科技大学本科生毕业设计第52页目录摘要IAbstractII1绪论11.1项目背景11.2设计依据11.3设计原则11.4设计内容22设计水质及设计要求32.1废水的来源32.2废水水质32.3处理要求33工艺选择53.1处理方法简介53.1.1方案一53.1.2方案二63.1.3方案三73.2方案选择84工艺设计104.1各构筑物去除率104.2构筑物设计及工艺说明104.2.1格栅104.2.2调节池114.2.3集水池124.2.4水利循环澄清池124.2.5UASB反应器134.2.6三相分离器144.2.7配水井144.2.8SBR反应器14n辽宁科技大学本科生毕业设计第52页4.2.9污泥处理装置155总体布置185.1总平面布置185.2高程布置185.2.1布置原则185.2.2高程计算196其它设计216.1辅助设计216.1.1雨排水216.1.2厂区绿化216.1.3道路216.1.4机修216.2采暖通风216.2.1采暖设计216.2.2通风设计216.3其它226.3.1照明226.3.2防雷接地226.3.3电缆敷设227环境影响及保护237.1污染物及控制措施237.1.1废气237.2施工期污染防范措施237.2.1扬尘237.2.2噪声238劳动安全与卫生248.1安全防护措施248.2防溺水与防高空坠落249消防2510职工定员与附属建筑物2610.1劳动定员2611建设投资27n辽宁科技大学本科生毕业设计第52页11.1土建投资估算2711.2设备及材料投资估算2712运行成本经济核算2812.1成本分析28致谢30参考文献31附录A计算说明书32n辽宁科技大学本科生毕业设计第52页1绪论1.1项目背景本设计的生物制药污水处理站位于中国四川某城镇的生物制药厂内，该地区全年最高气温40℃，最低12℃，年平均气温：20℃左右。夏季主导风向为东南风，冬季西北风为主。该镇地形由南向北略有坡度，平均坡度为0.5‰，地面平整。规划污水处理厂位于主厂区的南方，面积约6500m2。地坪平均绝对标高为4.80米。工业污水的时变化系数为1.3。该生物制药厂的废水主要是生产青霉素所产生的高浓度有机废水。该类废水的主要特点是有机物浓度高，成分复杂，含有石油类、胺类、酸类、破乳剂等污染物。除此之外，水中还含有难以降解的大分子苯环物质和浓度很高的SO42-及其盐类，这些物质将严重抑制微生物对水中有机物的生物降解。1.2设计依据（1）《国家污水综合排放标准》(GB8978-1996)；（2）《中华人民共和国环境保护法》和《水污染防治法》；（3）《污水综合排放标准》(GB8978—1996)；（4）《给水排水工程结构设计规范》(GBJ69-84)；（5）《毕业设计任务书》；（6）《毕业设计大纲》。1.3设计原则（1）必须确保该污水厂处理后达到排放要求。（2）该污水处理厂采用的各项设计参数必须可靠。该设计遵守现行的设计规范，以保证必要的安全系数。对新工艺、新技术、新结构和新材料的采取了积极慎重的态度。（3）该污水处理厂设计符合经济要求。（4）该污水厂设计力求技术合理。在经济合理的原则下，根据需要，采用先进的工艺、机械和自控技术，以确保安全可靠。n辽宁科技大学本科生毕业设计第52页（5）该污水厂设计注意近远期的结合，设计时为今后发展留有挖潜和扩建的条件。（6）该污水厂设计考虑安全运行的条件。（7）该污水厂的设计在经济条件允许情况下，场内布局、构（建）筑物外观、环境及卫生等适当注意美观和绿化。（8）在确保污水处理效果同时，合理安排水资源的综合利用，节约用地，节约劳动力。同时合理设计、合理布局，做到技术可行、运行可靠、经济合理。1.4设计内容根据对生物制药废水特点的分析和处理出水水质要求，经论证选择技术上可行、经济上合理的处理方案，然后确定具体的、符合实际的工艺流程。对所选流程中的主要构筑物进行工艺计算，主要设备进行选型。根据任务书要求，进行合理的平面布置。确定自动控制及监测方案，进行技术经济分析，包括工程投资和人员编制等。n辽宁科技大学本科生毕业设计第52页2设计水质及设计要求2.1废水的来源生物制药废水可分为冲洗废水、提取废水和其他废水。其中冲洗废水和提取废水含有未被利用的有机组分及染菌体，也含有一定的酸碱有机溶剂，需要处理后排放，而其他废水主要为冷却水排放，一般污染物浓度不大，可以回用。废水产生：(1)提取工艺的结晶液、废母液，属高浓度有机废水；(2)洗涤废水，属中浓度有机废水；(3)冷却水。2.2废水水质（1）COD浓度高，是抗生素废水污染物的主要来源。（2）废水中SS浓度较高。其中主要为发酵的残余培养基质和发酵产生的微生物丝菌体。对厌氧UASB工艺处理极为不利。（3）存在难生物降解物质和有抑菌作用的抗生素等毒性物质。对于有毒性作用的抑制物质，厌氧生物处理比好氧处理具有一定的优势。（4）硫酸盐浓度高。一般认为，好氧条件下硫酸盐的存在对生物处理没有影响。（5）水质成分复杂。中间代谢产物和提取分离中残留的高浓度酸、碱、有机溶剂等化工原料含量高。该类成分易引起PH值波动大、色度高和气味重等不利因素，影响厌氧反应器中甲烷菌正常的活性。（6）水量较小但间歇排放，冲击负荷较高，由于抗生素分批发酵生产，废水间歇排放，所以其废水成分和水力负荷随时间有很大的变化，这种冲击给生物处理带来极大的困难。2.3处理要求设计日处理量：3400m3/d，即141.67m3/h。表2.1原水水质n辽宁科技大学本科生毕业设计第52页CODcr（mg/L）BOD5（mg/L）SS（mg/L）pH4000~50002500~30002000~25008-10注：pH值为无量纲。出水要求执行《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中生物制药废水排放的二级标准。表2.2出水水质CODcr（mg/L）BOD5（mg/L）SS（mg/L）pH≤300BOD5≤60SS≤1506-9注：pH值为无量纲。n辽宁科技大学本科生毕业设计第52页3工艺选择3.1处理方法简介在工艺选择和设计时充分考虑该厂废水的特点，近期、远期的可调性，并用两级处理，即物化处理与生化处理相结合。该厂废水属于比较难处理的工业制药废水。根据该厂原有设施运行经验及同类厂家运转经验，采用物化和生化相结合处理工艺。一级物化处理采用格栅、调节池、澄清池等，主要去除废水沉淀物，调节水质、水量。整体配备先进可靠的系统设备，降低系统的维护工作量，以保证系统的长期正常运转。采用适当的自动化控制系统，以保证处理效果和减少劳动力需求。工程设计采用针对该厂水质特点的工艺方案。工艺可靠，设备配备先进，运行费用合理，工程整体档次高。3.1.1方案一主工艺为UASB+SBR工艺，由于生物制药废水中含有大量浮渣，需在各处理单元之前设格栅，格栅出水收集到集水井，再用泵提升至澄清池，澄清池的出水经泵提升进入UASB反应器进行厌氧处理，再经竖配水井，进行泥水分离后，上清液进入SBR反应器，在SBR反应器中进行好氧处理，其出水达到国家一级排放标准，可直接排放到受纳水体。由于废水SS含量高，产泥量较大，因此需对污泥进行后续处理：各反应器出来的污泥收集至集泥井，再由污泥泵提升至污泥浓缩池浓缩，浓缩后的污泥进入贮泥池，再由泵提升至污泥脱水间脱水，脱水后的污泥可直接外运。浓缩池的上清液及脱水间的滤液返回至澄清池继续处理。具体工艺流程图见下图。n辽宁科技大学本科生毕业设计第52页泥滤液泵泵泵上清液搅拌进水格栅与集水井调节池澄清池UASB反应器配水井SBR反应器排水污泥浓缩池贮泥池污泥脱水间泥饼图3.1UASB+SBR工艺流程图3.1.2方案二氧化沟是一种活性污泥法工艺，但曝气池呈封闭的沟渠形，污水和活性污泥混合液在其中循环流动，因此被称为“氧化沟”，又称“环形曝气池”，它也属于活性污泥处理工艺的一种变形工艺，一般不需要初沉池，并且通常采用延时曝气。氧化沟工艺具有以下特点：（1）污水进入氧化沟，可以得到快速有效地混合，对水量、水质的冲击负荷影响小；（2）由于污泥龄较长，污泥趋于好氧稳定；（3）可以通过改变转盘、转刷、转碟的旋转方向、转速、浸水深度和转盘、转刷、转碟的安装个数等，以调节整体的供氧能力和电耗，使池内溶解氧值控制在最佳工况。但有以下缺点：（1） 循环式，运行工况可以调节，管理相对复杂；（2）表曝法供氧，设备养管量大；（3）污水停留时间长，泥龄长，电耗相对较高。n辽宁科技大学本科生毕业设计第52页3.1.3方案三SBR处理工艺包括五个处理程序，分别为：进水、反应、沉淀、出水、待机。在该处理工艺中，处理构筑物少，可省去初沉池，无二沉池和污泥处理系统。与标准活性污泥法相比，基建费用低，主要适用于小型污水处理厂。运行灵活，可同时具有去除BOD和脱氮除磷的功能。SBR法有以下优点：（1）SBR系统以一个反应池取代了传统方法中的调节池、初次沉淀池、曝气池及二次沉淀池，整体结构紧凑简单，系统操作简单且更具有灵活性。投资省，运行费用低，它比传统活性污泥法节省基建投资额30%左右。（2）SBR反应池具有调节池的作用，可最大限度地承受高峰流量、高峰BOD浓度及有毒化学物质对系统的影响。（3）SBR在固液分离时水体接近完全静止状态，不会发生短流现象，同时，在沉淀阶段整个SBR反应池容积都用于固液分离。（4）SBR反应过程基质浓度变化规律与推流式反应器是一致的，扩散系数低。（5）系统通过好氧/厌氧交替运行，能够在去除有机物的同时达到较好的脱氮除磷效果。（6）处理流程短，控制灵活，可根据进水水质和出水水质控制指标处理水量，改变运行周期及工艺处理方法，适应性很强。（7）系统处理构筑物少、布置紧凑、节省占地。SBR的缺点是：对自动控制水平要求较高，人工操作基本上不能实行正常运行，自控系统必须质量好，运行可靠；对操作人员技术水平要求较高；间歇周期运行带来曝气、搅拌、排水、排泥等设备利用律较低，增大了设备投资和装机容量。由于具有以上优点，SBR近年来在国内外得到了较广泛的应用。但也有一些不足之处，如在实际工作中，废水排放规律和SBR间歇进水的要求存在不匹配问题，特别是水量较大时，需多套反应池并联运行，增加了控制系统的复杂性。n辽宁科技大学本科生毕业设计第52页回流回流提升泵达标外排提升泵废水格栅与集水池栅渣调节池搅拌计量PAC静态混合器PAM反应与沉淀池水解酸化池搅拌生物选择器空气SBR反应池污泥浓缩池污泥储泥池污泥脱水干泥图3.2SBR工艺流程图3.2方案选择与氧化沟比较，在基建投资和站地上氧化沟基本不占优势，耗电量和运营成本也是SBR略占优势，二者的去除率也基本持平，相对比较SBR工艺比较经济切效率高。经过对各种厌氧工艺的比较，本设计选用UASB反应器，因为该工艺技术成熟，耐冲击负荷好，处理能力大，能去除大部分的有机物，可以回收沼气，降低能源消耗，占地面积较小，可以降低建设费用和运行费用，由于应用较广泛，所以实际运行经验较多。好氧处理单元选择SBR法，它的处理效率高，占地省，投资省，运行灵活，污泥的性能良好，出水水质可达标。因此，本设计处理方案采用UASB-SBR（厌氧—好氧相结合）工艺，既满足出水要求，又尽可能的节约了投资，节省了运行费用。主工艺为UASB+SBR工艺，由于生物制药生产废水中含有大量浮渣，需在各处理单元之前设格栅，格栅出水收集到集水井，再用泵提升至澄清池，澄清池的出水经泵提升进入UASB反应器进行厌氧处理，再经竖配水井，进行泥水分离后，上清液进入SBR反应器，在SBR反应器中进行好氧处理，其出水达到国家二级排放标准。n辽宁科技大学本科生毕业设计第52页由于生物制药废水SS含量高，产泥量较大，因此需对污泥进行后续处理：各反应器出来的污泥收集至集泥井，再由污泥泵提升至污泥浓缩池浓缩，浓缩后的污泥进入贮泥池，再由泵提升至污泥脱水间脱水，脱水后的污泥可直接外运。浓缩池的上清液及脱水间的滤液返回至澄清池继续处理。工艺流程图如下。滤液泵泵泵上清液搅拌进水格栅与集水井调节池澄清池UASB反应器配水井SBR反应器排水污泥浓缩池贮泥池污泥脱水间泥饼泥图3.3UASB+SBR工艺流程图n辽宁科技大学本科生毕业设计第52页4工艺设计4.1各构筑物去除率表4.1各构筑物去除率单元工艺项目进水浓度(mg/L)出水浓度mg/L去除率%格栅集水池COD500050000BOD5270027000SS240060075调节池COD500050000BOD5270027000SS6006000澄清池COD5000450010BOD52700243010SS60015075UASB反应池COD4500135070BOD5243048680SS1501500SBR反应池COD135024382BOD54866088SS15012020出水COD24395BOD56097SS12095经本设计工艺处理后出水水质符合国家二级排放标准。4.2构筑物设计及工艺说明4.2.1格栅n辽宁科技大学本科生毕业设计第52页格栅是一种简单的过滤设备，由一组或多组平行的金属条制成的框架，斜置于废水流经的渠道中。格栅设于污水处理厂所有处理构筑物之前，或设在泵站前，用于截留废水中粗大的悬浮物或漂浮物，防止其后处理构筑物的管道阀门或水泵堵塞。按栅条间隙，可分为粗格栅（50-100mm）、中格栅（10-40mm）、细格栅（3-10mm）三种，按清渣方式可分为人工清渣格栅和机械清渣格栅两种[3]。参数选取：过栅流速一般采用0.6-1.0m/s；格栅倾角一般采用45°-75°；通过格栅的水头损失一般采用0.08-0.15m；栅前渠道内水流速度一般为0.4-0.9m/s；格栅间必须设置工作台，台面应高出栅前最高设计水位0.5m，工作台上应有安全和商品冲洗设施；工作台两侧过道宽不小于0.7m。工作台正面过道宽度：a，人工清渣，不小于1.2m；b，机械清渣，不小于1.5m。参数确定：(1)设计采用细格栅(2)栅条间隙b=8mm；(3)栅前水深h=0.4m；(4)过栅流速v=0.7m/s；(5)格栅倾角a=60°；(6)设计流量Q=3400m3/d=141.67m3/h=0.039m3/s4.2.2调节池由于生物制药厂废水出水水质、水量不稳定，波动较大，废水水质水量的变化对废水处理设备的功能发挥是不利的。为解决这一问题设置一调节池，以调节水质和水量。水力停留时间T=12调节池长×宽×高=12m×8.5m×5.3mn辽宁科技大学本科生毕业设计第52页4.2.3集水池生物制药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，防止水泵频繁启动，以延长水泵的使用寿命，需对废水的水量和水质进行调节，集水池的设计遵循以下原则：最小池容：集水池的最小容积，不应小于最大一台污水泵6min的出水量；集水池应设置冲洗或清泥设施；集水池的布置：应考滤水泵洗水管的水力条件，减少滞留或涡流。参数选取：水力停留时间HRT=1h；有效水深h1=4.0m；超高h2=0.5m。集水池的尺寸为：L×B×H=7×5×4.5(m3)4.2.4水利循环澄清池由于生物制药废水中悬浮物（SS）浓度较高，加药后利用水力进行搅拌，絮凝沉淀，此池兼有沉淀的作用，有足够的水力停留时间，保证后续处理构筑物能连续运行。参数选取：(1)上升流速为0.7~1.0mm/s；(2)高度为2.0~3.0m；(3)悬浮层高度3~4m；(4)停留时间1.0~1.5h；(6)参数选取：设计流量Q=3400m3/d=141.67m3/h=0.039m3，回流比为2设计循环总流量喉管流速=2.5m/s；第一絮凝室出口流速=0.06m/s。第二絮凝室出口流速=0.04m/s；清水区上升流速=0.5mm/s。喉管混合时间=0.6s。(7)澄清池进出水水质指标如表4.2所示：n辽宁科技大学本科生毕业设计第52页表4.2澄清池进出水水质指标水质指标COD（mg∕L）BOD（mg∕L）SS（mg∕L）进水水质50002700600设计去除率10%10%75%设计出水水质450024301504.2.5UASB反应器一．设计参数：(1)污泥参数设计温度T=25℃容积负荷NV=8.5kgCOD/(m3·d)，污泥为颗粒状，污泥产率0.1kgMLSS/kgCOD，产气率0.5m3/kgCOD。(2)设计水量Q=2800m3/d=116.67m3/h=0.032m3/s。(3)水质指标表4.3UASB反应器进出水水质指标水质指标COD（mg∕L）BOD（mg∕L）SS（mg∕L）进水水质45002430150设计去除率70%80%/设计出水质1350486150二．UASB进水配水系统(1)设计原则1进水必须要反应器底部均匀分布，确保各单位面积进水量基本相等，防止短路和表面负荷不均；2应满足污泥床水力搅拌需要，要同时考虑水力搅拌和产生的沼气搅拌；3易于观察进水管的堵塞现象，如果发生堵塞易于清除。本设计采用圆形布水器，每个UASB反应器设30个布水点。(2)设计参数每个池子的流量：n辽宁科技大学本科生毕业设计第52页Q1=141.67/4=35.42m3/h4.2.6三相分离器UASB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，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：沉淀区的表面水力负荷<1.0m/h；三相分离器集气罩顶以上的覆盖水深可采用0.5~1.0m；沉淀区四壁倾斜角度应在45º~60º之间，使污泥不积聚，尽快落入反应区内；沉淀区斜面高度约为0.5~1.0m；进入沉淀区前，沉淀槽底缝隙的流速≤2m/h；总沉淀水深应≥1.5m；水力停留时间介于1.5~2h；分离气体的挡板与分离器壁重叠在20mm以上；以上条件如能满足，则可达到良好的分离效果。4.2.7配水井UASB后污水进入配水井向SBR配水，设2座，配水井尺寸：直径3m高6m。配水井设分水钢闸门三座，选用SYZ型闸门规格为直径为800毫米，配手摇式启闭机三台。4.2.8SBR反应器经UASB处理的废水，COD含量仍然很高。必须经过进一步处理才能达到排放标准，即采用好氧处理。本设计采用4个SBR反应器,运行周期T=8h。(1)水质指标n辽宁科技大学本科生毕业设计第52页表4.4SBR反应器进出水水质指标水质指标COD（mg∕L）BOD（mg∕L）SS（mg∕L）进水水质1350486150设计去除率82%88%20%设计出水水质24360120(2)确定参数污泥容积负荷NV=0.15kgBOD/(m3·d)污泥沉降指数SVI采用150反应周期T=8h，一天内反应周期数n=24/8=3，反应器数量nB=4周期内时间分配：进水时间T/nB=8/4=2h反应时间4h，其中缺氧时间tanox=1.4h，好氧时间ta=2.6h，静沉时间1.0h，排水时间0.5h，闲置排泥时间0.5h。4.2.9污泥处理装置污水处理系统各构筑物所产生污泥每日排泥一次（除SBR反应器外），集中到污泥集泥井，然后再由污泥打至污泥浓缩池，经浓缩后送至贮泥柜暂放，再由污泥泵送至脱水机房脱水，形成的泥饼外运作农肥（因为污泥中无有害污染物，而有机质含量较高）。污泥浓缩池为间歇排泥，运行周期为24h。其中各构筑物排泥，污泥泵抽送污泥时间1.0~1.5h（除SBR反应器外）。污泥浓缩时间20h，浓缩池排水与排泥2h，闲置时间0.5~1.0h。（1）集泥井为了方便排泥及污泥重力浓缩的建设，在重力浓缩池前设置一集泥井，通过对集泥井的最高水位的控制来达到自流排泥，反应池的污泥可利用自重流入。集泥井水力停留时间HRT=8h；设计停留总泥量Q=192.2m3/d；则实际面积A=16m2；水面超高0.3m；则实际高度为4.8m。n辽宁科技大学本科生毕业设计第52页（2）重力浓缩池为方便使污泥的后续处理机械脱水，减小机械脱水中污泥的混凝药剂用量，需要对污泥进行浓缩处理，以降低污泥的含水率。固体负荷M一般为10~35kg/(m3·d)，取M=35kg/(m3·d)；浓缩时间取T=24h；设计污泥量Q'=192.2m3/d；浓缩后污泥含水率95%；浓缩后污泥体积V1=(100-97.2)/(100-95)×192.2=107.6m3/d。（3）贮泥池浓缩后的污泥进入贮泥池，以便集中进行压滤。贮泥池的设计为圆形。设计参数：停留时间HRT=12h。（4）污泥脱水间污泥经浓缩后，尚有95%的含水率，体积仍很大，为了综合利用和最终处置，需对污泥作脱水处理。拟采用带式压滤机使污泥脱水，它有如下特点：滤带能够回转，脱水效率高；噪声小，节省能源；附属设备少，维修方便，但必需正确使用有机高分子混凝剂，形成大而强度高的絮凝污泥。设计泥量Q=107.6m3/d=4.5m3/h，含水率为95%。（5）污水泵及污泥泵选型根据高程布置，对污水泵、污泥泵的选型如下其经济技术参数如下表：表4.5ISG125-100型污水泵的经济技术参数型号流量m3/h扬程m效率转速r/min电机功率kW重量kgISG125-10016012.582%290011180n辽宁科技大学本科生毕业设计第52页污泥泵的技术参数如下表：表4.62PNL型污泥泵的经济技术参数型号流量m3/d扬程m电机功率kW2PNL58.81730n辽宁科技大学本科生毕业设计第52页5总体布置5.1总平面布置处理构筑物事务水处理厂的主体建筑物，在作平面布置时，应根据各构筑物的功能要求和水力要求，结合地形和地质条件，确定它们在厂区内平面的位置，对此，应考虑：平面布置时，应考虑的一般原则是：（1）布置紧凑，以减少占地和连接管长度，但构筑物之间应保持一定的间距，一般选择5~10m。（2）力求处理工艺流程布置简短、顺畅，避免连接各处理构筑物的管线迂回反复，尽量减少管线长度，降低沿程水头损失；（3）施工时，应考虑土方量尽量平衡，减少外运土方量，并避开劣质土壤地段；（4）考虑到安全问题，厂内的高压线尽量减少其长度，所以变配电间设置在厂区边缘与泵房相近；（5）功能分区，将生产区与生活区分开，污水区与污泥区分开。（6）辅助建筑物的位置应按方便、安全原则确定。如鼓风机房应靠近生物接触氧化池，回流污泥泵房应靠近二沉池。变电所应靠近耗电量大的构筑物附近。（7）较深的构筑物由于地下部分较深，其周围附近不宜设其他构筑物，距离最好10米以上。5.2高程布置5.2.1布置原则在高程布置上充分利用地形地势，少用水泵，并力求挖填土方平衡，能够考虑分期施工，运行上要求尽可能节约资金。（1）认真计算管道沿程损失、局部损失，各处理构筑物、计量设备及联络管渠的水头损失；考虑最大流量、雨天流量和事故时流量的增加，并留有一定的余地；还应考虑某座构筑物停止运行时，与其关联运行的其余构筑物及有关的连接管渠能通过全部流量；（2）考虑远期发展，水量增加的预留水头；（3）避免处理构筑物直接跌水等浪费水头的现象，充分利用地形高差，实现自流；n辽宁科技大学本科生毕业设计第52页（4）在认真计算并留有余量的前提下，力求缩小全程水头损失急提升泵站的扬程，以降低运行费用。5.2.2高程计算沿程阻力损失计算及标高确定根据流量Q，确定管径D，选择设计满度h/D，查水力算图，确定流速v，管底坡度i。流量Q=39L/s，取管径D=300mm，设计满度为0.55由水力计算图可查出：v=1.02m/s，i=0.0057。流量Q=9.75L/s，取管径D=200mm，设计满度为0.50,由水力计算图可查出：v=0.62m/s，i=0.0043。管路水力损失计算：直管水头损失Hr=L管件局部水头损失：Hf=∑x·2/2g管道总阻力损失：h=Hr＋Hf局部损失：管道进口局部损失系数x1=0.5。管道出口局部损失系数x2=1.0。图5.1阻力损失计算一览表n辽宁科技大学本科生毕业设计第52页管道及构筑物名称QL/s管渠设计参数Dh/DivLmmm‰mm水头损失沿程局部构筑物合计mmmm格栅19.50.280.28集水井至澄清池393000.555.71.0220.01140.07960.091澄清池390.50.5澄清池至UASB9.753002000.550.55.76.21.0212300.25440.20440.4588UASB9.750.50.5UASB至竖配水井9.752002500.50.56.25.01.024120.08480.13800.2228配水井19.50.50.5配水井至SBR19.52500.55.00.8300.150.08490.2349SBR9.750.50.5SBR至出水口393000.555.71.02300.17100.11940.2904n辽宁科技大学本科生毕业设计第52页6其它设计6.1辅助设计6.1.1雨排水雨水管渠采用暗管与明管相结合，尽量利用污水厂道路边沟和自然地形使雨水进入地下排水管网系统，并尽量减小埋深并满足最小覆土要求。6.1.2厂区绿化厂区绿化以净化和美化环境为主要目的，在综合楼、车库、传达室等工作人员办公和生活的地区以及在各处理构筑物之间都设有一定宽度的绿化隔离带。6.1.3道路污水处理站区应设有适合车辆通过的道路，各构筑物及建筑物均靠近道路。污泥经板框压率机脱水后送至道路旁便于汽车外运。6.1.4机修厂内设维修工，定期对运转零件进行检修。如果发现运行中的异常现象及时进行修理，以保证设备的正常运行。6.2采暖通风6.2.1采暖设计采暖方面由该生物制药厂提供，不单独设立供暖设施。6.2.2通风设计通风设计包括化验室、生产车间、鼓风机房等，以排除余热，余湿。鼓风机房采用屋顶风机。n辽宁科技大学本科生毕业设计第52页6.3其它6.3.1照明照明电源引自本厂低压配电室。厂房照明采用高效节能新光源。办公室、值班室采用荧光灯。此外，配电室还应设有事故应急照明。道路户外采用路灯，所有室外灯均在照明箱上控制，室内灯就地控制，楼道采用白炽灯。6.3.2防雷接地总变电室采用避雷线防雷直击，变电室中变压器中性点直接接地并设接地体，接地装置采用水平接地体为主。6.3.3电缆敷设系统电缆采用直接敷设。在进建筑物后采用电缆穿钢管敷设，在电缆经过道路、筑墙及与其他专业管道交叉处都需穿钢管保护n辽宁科技大学本科生毕业设计第52页7环境影响及保护7.1污染物及控制措施7.1.1废气由于处理工艺为生化处理，不可避免产生臭气，考虑经济条件及其他方面，采取了简易行处理效果比较好的方法：每个构筑物均设通气管，设施通气管与楼通气管相通，直通楼顶，使异味向上散发。7.2施工期污染防范措施7.2.1扬尘扬尘主要来自施工期。由于不可避免要挖掘泥土，以至车辆过往，满天尘土，使大气中悬浮颗粒物含量骤增，施工扬尘使附近建筑物、居住区的环境带来了污染。为了减少工程扬尘对周围环境的影响，建议施工中遇到连续的晴天又起风的情况下，对其土表面洒一些水。工程承包者应按照弃土处理要求，及时运走弃土。7.2.2噪声由于污水处理厂有电器设备的污水处理厂施工期间的噪声主要来自施工机械和建筑材料运输声。污水处理厂运行期间的噪声主要来自一些电气设备的运行。为了减少施工对附近居民的影响，工程在距民舍250m的区域内不许在晚上施工，而且应在施工周围加些隔板，用来阻隔噪声。应尽量采用低噪音的措施，运行期间，应采用低噪音的运转设备。以保证周围居民的环境质量。n辽宁科技大学本科生毕业设计第52页8劳动安全与卫生8.1安全防护措施为了保证厂内职工的安全和健康，本设计主要采用了以下几项职业安全防护措施：⑴因本设计中处理构筑物多为非封闭水池，而且池深较深，故所有池体上的走道板两侧均设置栏杆，隔一定距离挂救生圈。并规定上池规则，如：无保护措施时，不可单人上池进行操作等。⑵为了防止污水在处理过程中产生的废气危害工人健康，各构筑物内应保证通风良好，设一定的通风装置，并且应满足《工业企业设计卫生标准》。⑶在转动装置上配置防护罩，危险设施应按相应的规范处理。⑷考虑到污水处理厂在发生突然事故的时候全部停止运转的可能性，需要设置超越管线。主要机械设备考虑备用，厂区供电采用双电源，厂区需设置必要的消防、报警设施。⑸厂在运行前应制定并建立严格的安全法规，以确保处理厂正常运行。8.2防溺水与防高空坠落（1）污水处理厂职工常在污水池上工作，由于污水池的深度及水量，需要防溺水及防高空坠落。（2）污水池应建有防护栏，栏杆高度为1.2m。（3）污水池管理工不准随便越栏工作，越栏工作必须穿好救生衣并需要有人监护。非工作人员不准随意靠近污水池。（4）污水池区域设置若干救生圈，以备不测之需。（5）池上走道不要太光滑，也不能高低不平。（6）铁栅，池盖，井盖如有腐蚀损坏，需及时更换。（7）登高时应记得带安全帽，安全带，设安全网，并须遵守登高作业的一系列规定。n辽宁科技大学本科生毕业设计第52页9消防按照《建筑设计防火规范》(GBJI16-1987)和《建筑灭火器配置设计规范》(GBJI40-1990)的要求设置消防设施和灭火器。（1）木工间，油库等处严禁带火种。（2）电器设备应防止违章操作，以防短路或超过负荷，造成火灾，若发生火灾时，应先切断电源，用不导电的灭火器灭火。（3）在建筑物内每层应放置几台灭火器，设消防栓。（4）定时为职工设课，教授职工消防知识。n辽宁科技大学本科生毕业设计第52页10职工定员与附属建筑物10.1劳动定员污水处理厂人员包括生产人员、生产辅助人员及管理人员。生产人员指直接参加生产的人员，一般包括运转工、机修工、电工和加药工等；生产辅助人员指非直接参加生产的人员，如维修、化验、司机、绿化、食堂工作人员等；管理人员指党团工会、行政、技术、调度与财会人员等。初步定为30人，其中：⑴直接生产人员14人；⑵后勤人员3人；⑶辅助生产人员10人；⑷安全、技术、管理人员3人。n辽宁科技大学本科生毕业设计第52页11建设投资11.1土建投资估算(1)土方估算整个工程土方约为6000m3，土方成本约为200元/m3，则本工程土方投资约为120万元。(2)混凝土、钢筋费用估算混凝土总体积约为5000m3，以混凝土成分体积比例水泥：砂石：石灰＝1:4:1算，总费用约为100万元，钢筋约100吨，100×5000＝50万元。根据当今市场价格，施工费估算为400万元。11.2设备及材料投资估算表11.1设备及材料投资价格表设备名称型号数量价格（万元）格栅除污机HF-3002台20污水提升泵100QW120-10-5.56台50污泥提升泵80QW50-10-36台55罗茨鼓风机3L-1503台45带式压滤机DY-10002台50自动控制系统/1套20加药计量设备AHJ-I1套5加热设备//10厂区照明设备//2其他//50总计//307投资额约为：180+100+50+400+307=1037万元。其它费用（设计、管理、保险等）：1037×10%=103.7万元。总投资额约为：1037+103.7=1141万元。n辽宁科技大学本科生毕业设计第52页12运行成本经济核算12.1成本分析(1)成本估算有关单价①电价0.8元/(kW.h)；②工资福利平均每人每年1.5万元/（人·年）；③维修大修费率大修提成率3.1%；维护综合费率1.0%；④设备折旧费按每年10%算。(2)运行成本估算动力费①格删除污机每天工作4h用电量4×1×1.5=6kW·h；②污水提升泵24h运转，用电量24×3×11=792kW·h；③鼓风机24h运行，用电量24×2×43=2046kW·h；④浓缩污泥提升泵每天运行12h，用电量12×3×10=360kW·h；⑤污泥脱水机每天运行12h，用电量12×2.2=26.4kW·h；⑥其他用电量与照明共计150kW·h；则合计每天用电量3380.4kW·h综合电价3380.4×0.8=2704.32元/d；每年电费98.7万元；设备折旧费:307万元×10%=30.7万元；资福利费:定员30人，共计费用为30×1.8=54万元/年；水费按每日用水30m3计，水费为30×365×0.8=0.88万元/年；药剂费用：污泥脱水需用纯度为90%的固体聚丙烯酰胺13.6×1.9×365=0.95万元/年；运费每天外运泥，自备汽车运输，运价0.4元/(t·km)，费用为0.6万元/年；维护费（修理）维修费率按3.1%计，则费用约为15万元/年；则年运行成本为98.7+30.7+54+0.88+0.95+0.6+15=200.83万元。管理费为200.83×10%=20.083万元。(5)年运行成本n辽宁科技大学本科生毕业设计第52页合计年运行费用为：200.83+20.083=220.92万元。则处理每立方米污水成本为：2209200/3400/365=1.82元/m3。n辽宁科技大学本科生毕业设计第52页致谢毕业设计可以说是对我大学四年学习和实践成果的考核和总结，是每一个大学毕业生必修的课程，它不仅让我们学到了很多在课堂上没有学到的知识，还让我们从实践中探索经验，增长了动手能力。在这几个月里我通过自己的努力和思考以及单明军老师的耐心指导和帮助，本着严谨求实、开拓创新的精神，完成了这次大学4年里最后的设计实践。本次设计能顺利的完成，首先离不开单明军、王艳秋、吕艳丽、潘大伟老师的耐心指导，正是老师们的指导，使我学到了更多的知识，了解了更多水处理设计中应该注意、应该避免的问题，使我对专业知识的认识更加深入、更加透彻；也正是老师的帮助，才使我不断的优化设计工艺、简化流程，使设计做的更加完美。同时也感谢同学们的热情帮助，使我在设计中少走了许多弯路。由于经验有限，加之时间仓促，疏漏错误之处在所难免，恳请各位老师批评指正。最后对大学几年以来始终关心和爱护我们的各位老师和领导表示感谢和敬意，今后我将更加努力的做好本职工作，向老师交一份合格的答卷！n辽宁科技大学本科生毕业设计第52页参考文献[1]王凯军，秦人伟.发发酵工业废水处理[M].化学工业出版社，2002,240-280.[2]唐受印，戴友芝.食品工业废水处理[M].北京：化学工业出版社，2001,256-280.[3]郑铭.环保设备原理·设计·应用[M].化学化工出版社，2001,23-69.[4]魏先勋.环境工程设计手册(修订版)[M].湖南：湖南科学技术出版社，2002,130-454.[5]沈耀良，王宝贞.废水的生物处理新技术理论与应用[M].中国环境科学出版社，1998,331-356.[6]王凯军，左剑恶，甘海南，等.UASB工艺理论与工程实践[M].中国环境科学出版社，2000,200-312.[7]陈坚，任洪强，堵国成，等.环境生物技术应用与发展[M].中国轻工业出版社，2001,31-56.[8]高廷耀，顾国维编著.水污染控制工程[M].高等教育出版社，1999,16-57.[9]王绍文.高浓度有机废水处理技术与工程应用[M].冶金工业出版社，2003,30-107.[10]朱明权，周冰莲.SBR工艺的设计[J].城市给排水，1998,24:6-11.[11]王小文.水污染控制工程[M].煤炭工业出版社，2002,3-45.[12]Therelativeimportanceofbiologicalandchemicalprocessesinthereleaseofphosphorusfromahighlyorganicsediment[J].Hydrobiologia,1993,253(1/2):141-150.[13]SharpleyA.H.Tunney,phosphorusresearchstrategiestomeetagriculturalandenvironmentalchallengesofthe21stcentury[J].J.EnvironQual,2000,29:176-181.[14]BoersP,vanHeseO.PhosphorusreleasefromthepeatysedimentsoftheLoosdrechtLakes[J].WaterRes,1998,22(3):355-363.n辽宁科技大学本科生毕业设计第52页附录A计算说明书1主要构筑物的计算1.1格栅的计算(1)栅条间隙数：n（个）(2)栅条有效宽度B(m)B=S(n-1)+bnS—栅条宽度(m)；设S=0.02B=0.02×(17-1)+0.008×17=0.46m(3)进水渠道渐宽部分的长度l1(m)B1—进水渠宽(m)；α1—进水渠道渐宽部分的展开角度，一般可采用20°；设B1=0.2m，则进水渠道内的流速为0.49m/s；(4)栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度l2(m)l2=l1/2=0.18m(5)通过格栅的水头损失h1设栅条断面为圆形k—系数，格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数。K=3.36v-1.32=1.032h1n辽宁科技大学本科生毕业设计第52页(6)栅槽总高度H(m)取栅前渠道超高=0.3m，(7)栅槽总长L(m)栅前渠道深H=h+h2=0.4+0.3=0.7mL=l1+l2+0.5+1.0+H1/tan60°=0.36+0.18+0.5+1.0+0.7/tan60°=2.45m图A格栅结构设计计算图(8)每日栅渣量W（m3/d）工业污水流量总变化系数Kz=1.3栅渣量W1=0.1m3/103m3污水宜采用机械清渣1.2调节池的计算取停留时间T=12小时设计流量为Q1=3400×1.3－3400=1020m3/d取有效水深h1=5m，超高h2=0.3m，则总高H=5.3mn辽宁科技大学本科生毕业设计第52页底面积A=1020×12/24/5=102m2，事故池的底面尺寸为L×B=12m×8.5m1.3集水池的计算水力停留时间HRT=1h；有效水深h1=4.0m；超高h2=0.5m；(1)集水池容积：V=Q/T=(3400/24)×1=141.67m3(2)集水池的总高：H=h1＋h2=4.0＋0.5=4.5m，(3)集水池的面积：A=V/H=141.58/4.5=31.46m2，取A=35m2集水池的横截面为：L×B=7×5(m²)则集水池的尺寸为：L×B×H=7×5×4.5(m3)(4)一次提升泵选取：提升流量Q=150，扬程10m，选泵。1.4水利循环澄清池计算图B澄清池设计计算草图(1)水射器的计算：，取83mm设进水管流速V=1.5m/s，则进水管直径n辽宁科技大学本科生毕业设计第52页，取187mm设喷嘴收缩角为斜壁高=mm，取194mm喷嘴直段长度取65mm则喷嘴管长258mm喷嘴的实际流速：要求净水头0.06=3.80m(2)喉管的计算实际喉管流速：喉管长度，取1520mm取喇叭口直径喇叭口斜边采用倾角，则喇叭口高度为喷嘴与喉管的距离S=2=0.166m(3)第一絮凝室的计算：上口直径，取1.3m上口面积n辽宁科技大学本科生毕业设计第52页实际出口流速设第一絮凝室高度为，锥形角取，则(4)第二絮凝室的计算第二絮凝室进口断面积第二絮凝室直径实际进口断面积1.33=2实际进口流速第二絮凝室高度取2.7m；其中第二絮凝室至第一絮凝室上口高度取2.4m第一絮凝室上口水深=0.3m；0.61m实际进口断面积1.33=2n辽宁科技大学本科生毕业设计第52页实际进口流速第二絮凝室高度取2.7m;其中第二絮凝室至第一絮凝室上口高度取2.4m第一絮凝室上口水深0.3m；0.61m(5)澄清池直径的计算分离室面积=澄清池直径10.5m，取11m实际上升流速，取0.5(6)澄清池高度的计算喉管喇叭口距池底0.46m，喷嘴与喉管间距0.14m，超高0.3m；H=7.5m(7)坡脚的计算池底直径采用，池底坡角采用，池底斜壁部分高度为=池子直壁部分的高度为(8)澄清池各部分容积及停留时间的计算A第一絮凝池3.3；21sB第二絮凝池14.84；95.13sn辽宁科技大学本科生毕业设计第52页C分离室停留时间6750sD水在池内净水历时E澄清池总体积直壁部分体积：180.45锥体部分体积：173.09池的总体积：353.54F总停留时间=2.58h(9)排泥设施的计算泥渣室容积按澄清池容积的1%计，即设置一个排泥斗，采用倒立正四棱锥体，其锥底边长和锥高均为Z=3.3m1.5UASB进水配水系统计算一．设计参数每个池子的流量：Q1=141.67/4=35.42m3/h二．UASB反应器容积及主要工艺尺寸(1)UASB反应器容积的确定本设计采用容积负荷法确立其容积V，V=QS0/NVV—反应器的有效容积(m3)；S0—进水有机物浓度(kgCOD/L)；n辽宁科技大学本科生毕业设计第52页V=24003.375/8.5=952m3取有效容积系数为0.8,则实际体积为1190m3(2)主要构造尺寸的确定UASB反应器采用圆形池子，布水均匀，处理效果好。取水力负荷q1=0.6m3/(m2·d)反应器表面积：A=Q/q1=141.67/0.6=236.12m2反应器高度：H=V/A=1868/236.12=7.9m，取H=8m采用4座相同的UASB反应器，则每个单池面积A1为：A1=A/4=236.12/4=59.03m2，取D=9m则实际横截面积：A2=3.14D2/4=63.6m2实际表面水力负荷：q1=Q/4A2=141.67/563.6=0.56q1在0.5-1.5m/h之间，符合设计要求。三．设计计算查有关数据[6]，对颗粒污泥来说，容积负荷大于4m3/(m2.h)时，每个进水口的负荷须大于2m2则布水孔个数n必须满足：пD2/4/n>2；即n<пD2/8=3.1499/8=32，取n=30个则每个进水口负荷：a=пD2/4/n=3.1499/4/30=2.12m2可设3个圆环，最里面的圆环设5个孔口，中间设10个，最外围设15个，其草图见图C①内圈5个孔口设计服务面积：S1=52.12=10.6m2折合为服务圆的直径为：用此直径用一个虚圆，在该圆内等分虚圆面积处设一实圆环，其上布5个孔口则圆环的直径计算如下：3.14d12/4=S1/2n辽宁科技大学本科生毕业设计第52页②中圈10个孔口设计服务面积：S1=102.12=21.2m2折合为服务圆的直径为：则中间圆环的直径计算如下：3.14(6.362—d22)/4=S2/2则d2=5.2m③外圈15个孔口设计服务面积：S3=152.12=31.8m2折合为服务圆的直径为则中间圆环的直径计算如下：3.14(92—d32)=S3/2则d3=7.8m布水点距反应器池底120mm；孔口径15cm图CUASB布水系统示意图n辽宁科技大学本科生毕业设计第52页1.6三相分离器的设计（1）气液分离设计由图可知，欲达到气液分离的目的，上、下两组三角形集气罩的斜边必须重叠，重叠的水平距离（AB的水平投影）越大，气体分离效果越好，去除气泡的直径越小，对沉淀区固液分离效果的影响越小，所以，重叠量的大小是决定气液分离效果好坏的关键。由反应区上升的水流从下三角形集气罩回流缝过渡到上三角形集气罩回流缝再进入沉淀区，其水流状态比较复杂。当混合液上升到A点后将沿着AB方向斜面流动，并设流速为va，同时假定A点的气泡以速度Vb垂直上升，所以气泡的运动轨迹将沿着va和vb合成速度的方向运动，根据速度合成的平行四边形法则，则有：要使气泡分离后进入沉淀区的必要条件是：在消化温度为25℃，沼气密度=1.12g/L；水的密度=997.0449kg/m3；水的运动粘滞系数v=0.0089×10-4m2/s；取气泡直径d=0.01cm根据斯托克斯（Stokes）公式可得气体上升速度vb为vb—气泡上升速度(cm/s)；g—重力加速度(cm/s2)；β—碰撞系数，取0.95；μ—废水的动力粘度系数，g/(cm.s)，μ=vβ。水流速度,校核：n辽宁科技大学本科生毕业设计第52页，故设计满足要求。图D三相分离器设计计算草图（2）每日产泥量为=3735×0.85×0.1×3400×10—3=1079㎏MLSS/d则每个UASB每日产泥量为W=1097/4=269.75㎏MLSS/d可用200mm的排泥管，每天排泥一次。（3）每日产气量G=3726×0.85×0.5×3400×10—3=5397m3/d=224.9m3/h储气柜容积一般按照日产气量的25%~40%设计，大型的消化系统取高值，小型的取低值，本设计取38%。储气柜的压力一般为2~3KPa，不宜太大。1.7SBR反应池的计算1污泥泥龄和剩余污泥量的确定硝化所需量低好氧污泥龄的计算θSN=(1/μ)×1.013(15-t)×fsn辽宁科技大学本科生毕业设计第52页θSN—消化所需最低好氧污泥龄(d)；μ—消化菌比生长速率(d-1)，μ=0.47d-1；fs—安全系数，其值取决于污水厂规模，一般地，fs值应取2.3—3.0左右，本设计取fs=2.5；t—污水温度，25℃。=(1/0.47)×1.103(15-25)×2.5=3.3d活性污泥利用硝态氮中的氧的能力（即反硝化能力）m0—活性污泥在好氧条件下每去除1kgBOD氧的消耗量(kg)，的设计最大值为1.6kg；θSR—包括硝化阶段和反硝化阶段的有效污泥泥龄(d)。=—反硝化能力，即每利用1kgBOD所能反硝化的氮量(kg)；a—修正系数，当反应器交替连续进水时，a=1。系统所需反硝化的氮量可根据氮量平衡求得：NO3――ND＝ρTNi—ρTNe—ρBOD0.04ρBOD0.04—微生物增殖过程中结合到体内的氮量，随剩余污泥排出系统（mg/L）ρTNi、ρTNe—进、出水总氮浓度(mg/L)NO3――ND＝80—12—2340.04=59mg/L系统的总污泥泥龄θSTn辽宁科技大学本科生毕业设计第52页θST=θSRtC/tRtR—有效反应时间(h)，tR=4h；tC—循环时间(h)；tS—沉降时间(h)，tS=1h；td—排水时间(h)，td=0.5h。tC=tR+tS+td=4+1+0.5=5.5hθST=5.15.5/4=7d以干固体计的剩余污泥量(kg/d)Q—进水设计流量(m3/d)；ρBOD—进水有机物浓度(kg/m3)；SSi、SSe—曝气池进出水悬浮固体SS浓度(kg/m3)；YH—异氧微生物的增殖率(kgDS/kgBOD)，YH=0.5-0.6，本设计取0.6；YSS—能水解的悬浮固体固体部份，YSS=0.5-0.6，本设计取0.6；θSR—有效污泥泥龄(d)；bH—异养微生物的内源呼吸速率(自身氧化率)，bH=0.08d-1；fTH—异养性微生物生长温度修正系数，fTH=1.072(t-15)=2.0。每个SBR反应器中所贮存的污泥总量STP=SPθST/nB=4527/4=791kg/d2SBR反应器贮水容积的确定每个SBR反应器的贮水容积ΔV(m3)ΔV=Qt=Qtc/nB=141.675.5/4=195m33污泥沉降速度的计算和反应器尺寸的确定污泥的沉降速度vs(m/h)根据边界条件用试算法可求得下式中反应器的高度和面积。其具体过程为先假设反应器高度HTWL，用下式即可求得面积An辽宁科技大学本科生毕业设计第52页HS—撇水水位和污泥泥面之间的最小安全距离，一般在0.6-0.9m左右，本设计取0.9m假设HTWL=5.0m，由上式知解得：A=86.43m2反应器的有效容积：V=AHTWL=86.435.0=432.2m2ΔH=ΔV/A=195/86.43=2.26mΔH—最高水位和最低水位之间的高度差，也称撇水高度(m)，一般其最大值在2.0-2.2m左右vS ＝650/(ρMLSSSVI)ρMLSS—在最高水位HTWL时MLSS的浓度(kg/m3)ρMLSS=STP/V=791/432.2=1.83kg/m3vs=650/(1.83150)=2.37m/h单座SBR反应器的尺寸SBR反应器有效水深5.0m，超高0.5m，则SBR总高为5.5mSBR反应器的面积为86.43m2设SBR反应器的长宽比为2:1则反应器宽为6.6m，长为13.2m4曝气系统和撇水系统的设计[4]①需氧量的确定O=a'.Q.Lr+b'.V.NW'O—混合液每日需氧量(kgO2/d)；a'—氧化每公斤BOD需氧公斤数(kgO2/kgBOD)，一般为0.42-0.53，本设计取0.5；b'—污泥自身氧化需氧率(kgO2/kgMLVSS.d)，一般为0.11-0.188，本设计取0.15；Lr—去除的BOD浓度(kg/m3)，Lr=(234—18.7)10-3=0.215kg/m3；n辽宁科技大学本科生毕业设计第52页NW'—混合液挥发性悬浮物(MLVSS)浓度(kg/m3)，NW'=f.NW；f—系数,一般0.7—0.8,本设计取0.7(kg/m3)；NW–混合液悬浮物(MLSS)浓度。则供氧速率R=O/24=697.7/24=29.07kgO2/h②供氧量的计算采用鼓风曝气方式，用SX-1型曝气器，其技术参数为：氧转移效率6%--9%，氧动力效率1.5—2.2%，服务面积1—2m2/个，曝气器出口高出池底350—500mm，适合曝气池水深4—5m。本设计取氧转移效率为8%，曝气口安装在距池底0.4m高处，故淹没深度为4.6m，据资料[2]查得计算温度为20°时，溶解氧饱和度Cs(20)=9.17mg/L，最高水温采用25°，Cs(25)=8.38mg/L。扩散器出口处的绝对压力为：空气离开曝气池水面时氧的百分浓度Qt：Qt=Ea—曝气器的氧转移效率，本设计取Ea=8%。Qt==19.65%反应器中溶解氧的饱和度为：则脱氧清水的充氧量为：β—氧转移折算系数；d—氧溶解度折算系数；n辽宁科技大学本科生毕业设计第52页—气压修正因子。取d=0.8，β=0.95，Ct=2mg/L，=1.0。供气量的计算：③布气系统的计算反应池的平面面积为：6.613.24=348.5m2每个扩散器的服务面积取1.75m2，则需扩散器345.8/1.75=199个取200个扩散器，每个反应器需50个布气系统设计草图如下图D(5排，每排10个)图ESBR反应器布气系统设计设计草图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反应器的隔墙上设一根配气干管，共设两根，在每根干管上设5对配气竖管，共20根竖管则每根竖管的供气量为：1848/20=92.4m3/h每个空气扩散器的配气量为：1848/50=36.96m3/h空气管路的计算草图见下图n辽宁科技大学本科生毕业设计第52页见下表：表A空气管道计算表管段编号管段长度L(m)空气流量(m3/h)空气流速v(m/s)管径D(mm)配件当量长度L0(m)L+L0(m)损失h1+h2(mm)1-29184810.46250三通1弯头1大小头119.228.2100.742-38.29248.17200闸门1弯头1四通18.016.247.863-42.5739.26.54200四通1大小头16.08.516.394-52.5554.48.72150四通13.76.230.015-62.5369.65.81150四通1大小头14.36.815.676-72.5184.86.54100四通1大小头12.65.123.867-87.7592.44.5385闸门1三通14.812.5535.698-90.636.964.32550.62.71其中：L0=55.5kD1.2L0—管道当量长度(m)；D—管径(m)；k—长度折算系数,按管件不同类型确定。h1+h2=i(L+L0)，i=6.61v1.924/d1.281由上表可知：空气管道系统的总压力损失为：∑(h1+h2)=272.33×9.8=2.67kPa扩散器的压力损失取5.0kPa。则总压力损失为：2.67+5.0=7.67kPa为安全起见，设计取值为9.8kPa，P损=9.8kPa则鼓风机所需压力为P=(5-0.4)×9.8+9.8=55kPa，又Gs=30.8m3/minn辽宁科技大学本科生毕业设计第52页根据所需压力和空气量采用下列规格的鼓风机：罗茨鼓风机3L-150三台（两用一备），其主要设计参数如下：表B罗茨鼓风机技术参数型号、口径进口流量m3/min升压kPa转速r/min轴功率kW3L150-Ⅱ31.6258.8138042.76n辽宁科技大学本科生毕业设计第52页2污泥处理装置的计算2.1设计泥量以下污泥量都以体积表示，以质量表示的可通过下式换算：VSS=PSS100/(100—P)VSS—剩余活性污泥量，m3/d；PSS—产生的悬浮固体量，KgSS/d；P—含水率，%。生物制药废水的处理过程所产生的污泥来自以下几个部分：澄清池：Q1=69m3/d，含水率95%UASB反应器：Q2=54m3/d，含水率98%竖配水井：Q3=24m3/d，含水率98%SBR反应器：Q4=45.2m3/d，含水率99%总污泥量为：Q’=Q1＋Q2＋Q3=69+54+24+45.2=192.2m3/d平均含69×95%/192.2+54×98%/192.2+24×98%/192.2+45.2×99%/192.2=97.2%2.2集泥井采用圆形池子，池子的有效体积为V=Q×HRT/24=192.2×8/24=64.07m3集泥井有效泥深为4.5m，则平面面积为A=V/H=64.07/4.5=14.24m2则集泥井的直径D=；取D=4.5m则实际面积A=16m2水面超高0.3m则实际高度为4.8m2.3重力浓缩池固体负荷M一般为10~35kg/(m3·d)，取M=35kg/(m3·d)；n辽宁科技大学本科生毕业设计第52页浓缩时间取T=24h；设计污泥量Q'=192.2m3/d；浓缩后污泥含水率95%；浓缩后污泥体积V1=(100-97.2)/(100-95)×192.2=107.6m3/d。①池子边长根据要求，浓缩池和设计断面面积应满足：A≥Q’c/MQ’—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：C=(W1+W2+W3+W4)/Q’W1=Q1×1000×(1-95%)=3450kg/dW2=Q2×1000×(1-98%)=1080kg/dW3=Q3×1000×(1-98%)=480kg/dW4=Q4×1000×(1-99%)=452kg/d那么，Q’×c=W1+W2+W3+W4=5462kg/d=227.6kg/hc=5462/192.2=28.4kg/m3浓缩后污泥浓度c1=5462/107.6=50.8kg/m3浓缩池的横断面积A=Q’c/M=5462/35=156设计两座方形污泥浓缩池，则每座池边长为B=8.8m，取B=9m则实际每池面积A1=81m2，总面积A=162m2②池子高度停留时间，取HRT=24h有效高度，h2=1.2m，取h2=1.5m超高取h1=0.5m缓冲层高取h3=0.5m池壁高H1=h1+h2+h3=2.5m③污泥斗污泥斗下锥体边长取0.5m，高度取5m。n辽宁科技大学本科生毕业设计第52页④总高度H=7.5m2.4贮泥池设计泥量Q=107.6m3/d贮泥池所需体积V=Q×HRT=53.8m3取高度H＝4.5m，则D＝3.9m，取4m超高取0.5m则贮泥池尺寸为：D×H=4.5m×4.5m2.5污泥脱水间根据设计泥量，带式压滤机采用DY-1000型，带宽1m，主机功率2.2kW，滤饼含水率为70-80%，生产量为50-100kg/h/m,按每天工作12个小时设计。外形尺寸：长宽高=15001000800(4)物料衡算表表2.1各处理单元物料衡算表进水隔栅出水集水井出水澄清池出水UASB出水配水井出水SBR出水污泥浓缩池BODmg/l2700270027002430808060CODmg/l500050005000450013501350243SSmg/l2400600600150150150120PH6-96-96-96-9排气m3/h225排泥m3/d69542445.294.4