某屠宰厂生产废水处理工程设计 62页

毕业设计（论文）题目：某屠宰厂生产废水处理工程设计学院：环境与化学工程专业班级：XXXXXXXXXXXXXXXXXXX指导教师：XXX职称：讲师学生姓名：XXXX学号：XXXXXXXXXn摘要本设计为屠宰厂生产废水处理设计，设计过程为初步设计。屠宰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。该屠宰废水处理厂的处理水量为350m3/d，不考虑远期发展。原污水中各项指标为BOD浓度为450mg/L，COD浓度为900mg/L，SS浓度为520mg/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严格达到国家一级排放标准，即：BOD≤25mg/L,COD≤60mg/L,SS≤70mg/L。经分析知该处理水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，可有效去除水中的BOD、COD。整个工艺具有投资少，处理效果好，工艺简单，占地面积省，运行稳定，能耗少的优点。关键词：屠宰废水处理，高浓度有机废水，格栅，气浮池，UABA法，SBR法nABSTRACTThisdesignisoneslaughterhousewastewatertreatment.Thedegreeofthedesingisinapreliminaryphase.Themaindistinguishingfeatureoftheslaughterhousewastewatertreatmentisthatitcontainsthemassiveorganicmatters,soitbelongstothehighdemandisalsohing.Thewaterwhichneedstotreatmentintheslaughterhousewastewatertreatmentplantis350m3/d,regardelessofthespecifiedfuturedevelopment.Varioustargetintherawwastewateris:theconcentrationofBODis450mg/L,theconcentrationofCODis900mg/L,theconcentrationofSSis520mg/L.fortheslaughterhousewastewater’sBODishigh,itcouldpollutetheenvironmentifdrainedbeforetreatment,soitrequesttheslaughterhousewastewaterwhichdrainedmustbestrictlytreatedtotheoneeffluencestandardinthecountry,whichisasfollowing:BOD≤25mg/L,COD≤60mg/L,SS≤70mg/L.Aftertheanalysis,thequalityofthisprocessingwaterbelongstothewastewaterthateasybiologydegradeandnothavetheobviouspoison,couldusetwolevelsofbiologicaltreatmenttocausethewaterdrainedmeetthedesignatedstandard.firstlevelofprocessingmainlyusesthephysicalmethods,whichremovesthesuspendedmatterandtheinorganicsubstanceinthesewage.Secondlevelsofprocessingmainlyusesthebiologymethods,consistsofUASBofdemandoxygenbiologymethodsandSBRofanaerobicoxygenbiologymethods,whichcouldremoveBOD,CODinthewastewater.Theentirtechnologicalprocesshavethecharacterisiticsoflowerinvestment,goodtreatmenteffect,easytechnologyprocess,usingsmallarea,runningsteady,andconsuminglowerenergy.KEYWORDS：slaughterhousewastewatertreatment，highconcentrationofnorganicwastewater,screens,flotation,UASBtechnology,SBRtechnologyn目录摘要2前言1第1章概论21.1设计任务及依据21.1.1设计任务21.1.2设计依据21.2设计要求21.3设计原则3第2章水质特性及水量42.1废水危害及来源42.1.1废水的危害42.1.2废水的来源42.2废物组成4第3章屠宰废水处理工艺流程63.1工艺比较分析及方案确定63.2处理工艺流程113.3工艺设计说明12第4章主要设备计算与选型134.1粗格栅设计计算134.1.1设计说明134.1.2设计参数134.1.3设计计算144.2调节池164.3筛滤机设备选型164.4气浮除油池172n4.4.1设计说明174.4.2气浮池计算194.5UASB反应器设计224.5.1设计说明书224.5.2UASB的设计计算234.6SBR反应器的设计334.6.1设计说明334.6.2SBR反应器的设计计算354.7污泥部分各处理构筑物的设计与计算414.7.1集泥井414.7.2污泥贮柜414.7.3污泥浓缩池的设计计算414.7.4机械脱水间434.7.5污水提升泵房44第5章高程布置及平面布置465.1平面布置465.2高程布置475.3管道48第6章结论及体会506.1结论506.2体会50致谢52参考文献53诚信声明55附录562n西安工程大学本科毕业设计（论文）前言屠宰业是我国出口创汇和保障供给的支柱产业，屠宰废水来自畜牧、禽类、鱼类宰杀加工，是我国最大的有机污染源之一。我国大部分城市已基本上实现了禽畜的顶点集中屠宰，据调查，屠宰废水的排放量约占全国工业废水排放量的6%，随着经济的发展和人民生活水平的提高，肉类食品加工工业将会有更大的发展，屠宰废水的污染还有不断加剧的趋势，而环保部门要求具有一定规模的屠宰场都必须建立专门的废水处理站。屠宰废水主要来自猪禽类屠宰和加工环节，水量大、颜色深、有机物浓度高。废水中含有大量血液、油脂、碎肉、粪便和毛发，并带有难闻的臭味，含有高浓度的有机质而不易降解，处理难度大，环境污染严重。一般屠宰废水的水质具有如下特点：①屠宰废水一般呈红褐色，有难闻的腥臭味，其中含有大量的血污、油脂质、毛、肉屑、骨屑、内脏杂物、未消化的食物、粪便等污物，固体悬浮物含量高。②屠宰废水有机含量高，可生化性好，其中高浓度有机质不易降解，处理难度较大，屠宰废水中的营养物主要是氮、磷，其中氮主要以有机物或铵盐形式存在，而磷主要以磷酸盐的形式存在。从国内外屠宰类废水的处理工艺及各自的优缺点入手，针对屠宰废水含油量高、高碳磷比和高碳氮比等特点，可以知道，屠宰废水最经济有效的处理方法应以生物法处理为主，辅助以必要的物理、化学等预处理方法，这样不仅达到预期处理效果和预防水体富营养化，而且还能产生清洁能源—沼气，节约能源。所以厌氧法＋好氧处理高浓度有机废水是将来研究的重要方向。56n西安工程大学本科毕业设计（论文）第1章概论1.1设计任务及依据1.1.1设计任务本设计方案的编制范围是某屠宰场废水处理工艺，处理能力为屠宰量700-1000头/日，废水量定额按0.35~0.25m3/头计，内容包括处理工艺的确定、各构筑物的设计计算、设备选型、平面布置、高程计算、经济技术分析。完成绘制处理工艺流程图、各构筑物设计计算图、处理工艺组合平面布置及高程布置图。设计进出水水质如表1.1项目COD(mg/L)BOD(mg/L)ss(mg/L)动植物(mg/L)总氮进水水质90045052010060出水水质（≤）1002070151.51.1.2设计依据（1）《中华人民共和国环境保护法》和《水污染防治法》（2）《污水综合排放标准GB8979—1996》（3）《肉类加工工业水污染排放标准》（GB13457—1992）（4）《给排水工程结构设计规范》（GBJ69—84）（5）《毕业设计任务书》1.2设计要求56n西安工程大学本科毕业设计（论文）（1）必须确保污水厂处理后达到排放标准；（2）污水处理厂采用的各项设计参数必须可靠。在设计中一定要遵守现行的设计规范，保证必要的安全系数。对新工艺、新技术、新结构的采用积极慎重的态度；（3）污水处理厂设计必须符合经济的要求；（4）污水厂设计应当力求技术合理。在经济合理的原则下，必须根据需要，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）污水厂设计必须考虑安全运行条件；（6）污水厂的设计条件在经济条件允许的情况下，场内布局、构筑物外观、环境及卫生等可以适当注意美观和绿化。1.3设计原则在确保污水处理效果的同时，还要合理安排水资源的综合利用，节约用地，节约劳动力。同时应当合理设计、合理布局，做到技术可行、运行可靠、经济合理。56n西安工程大学本科毕业设计（论文）第2章水质特性及水量2.1废水危害及来源2.1.1废水的危害宰猪经过放血、开膛分解、内脏清洗等工艺，屠宰工程中排放的废水含有大量的血污、油脂、毛、内脏杂物、未消化的食物及粪便等污物，并带有令人不适的血红色及血腥味，而且还含有大肠菌、粪便链球菌等危害人体健康的致病菌。这些废水具有浓度变化大、有机物含量高等特点，直接排入环境将严重污染水体。2.1.2废水的来源废水来源于屠宰车间，主要包括：①.屠宰前冲洗牲畜的废水；②.烫毛、清洗胴体废水；③.清洗内脏废水；④.冲洗车间地面、器具废水；⑤.冲洗圈栏废水，屠宰过程排放的废水中血污染最为严重，通常放出的血均回收利用，既减少处理负荷又增加收入。2.2废物组成屠宰废水中还含有大量的冲洗水和其它废水。水中所含物质以可沉淀物居多，如猪尿粪、泥砂等。污水组成如下表：表2.1屠宰废水组成污染物类别污染物种类处理简述56n西安工程大学本科毕业设计（论文）气相臭气、沼气、CO2等水封、从下水道排放，水管排空液相肉渣、内脏、粪便、畜毛等难降解物，砂粒分离，厌氧分解，格栅分离，沉淀固相可降解有机物，氮、磷等，油脂其它悬浮物生化分解，细菌利用，重力分离（隔油），过滤吸附水质、水量屠宰过程中废水往往集中在短时间内排放，水量波动较大。废水水量350m3/d，废水进、出水质及排放标准如表3.2和3.3，处理后出水水质要求达到国家《肉类加工工业水污染物排放标准》（GB13457-1992）一级标准。Qmax=1000头×0.35m3/（d·头）=350m3/d=14.58m3/h=0.0041m3/s表2.2肉类加工工业水污染排放一级标准（GB13457-1992）悬浮物浓度与总量加工类别生化需氧量（B0D5）化学需氧量（COD）悬浮物动植物油氨氮大肠菌群数（个/L）肉制品加工排放浓度mg/L2560701515500排放总量kg/t（原料）0.150.350.450.090.0956n西安工程大学本科毕业设计（论文）第3章屠宰废水处理工艺流程3.1工艺比较分析及方案确定（1）化学法常用于处理屠宰废水的化学法主要有水解、混凝沉淀等，此法一般作为废水的预处理，也可作为废水的最终处理。①.碱性水解和酶水解　　该法使用碱性物质或酶水解以减少废水中的脂肪颗粒，常作为屠宰废水的预处理。通常采用石灰、NaOH、脂脂肪酶、细菌酶等，其中石灰经济实用但是会产生大量的废渣；用NaOH进行预处理时，控制NaOH的质量浓度在150-300mg／L范围内，可使平均脂肪颗粒降到处理前脂肪颗粒(Din)的73％±7％；用胰脂肪酶进行预处理效果最佳，胰脂肪酶PL-250可使脂肪颗粒粒径最大降到处理前废水中脂肪颗粒的60％±3％，而且胰脂肪酶更适用于水解牛刚S肪；用细菌酶处理，细菌酶的使用量较多时才能达到明显的水解效果。但是用碱性水解处理屠宰废水会导致废水的pH值出现波动，难以控制，使后续生物氧化法等工艺不易正常运行。②.混凝处理　　常用的混凝剂有铝盐、铁盐等，其中聚合硫酸铁混凝处理屠宰废水效果较好，为减少铝盐的使用量，也可用聚合氯化铝(PAC)和聚乙烯铵混合作为混凝剂。在聚合硫酸铁的合成中，加入任意比例的铝盐和一定比例的硅酸盐，以及少量的聚丙烯酰胺生成一种新混凝剂CPFA-CS．此复合无机高分子混凝剂具有较宽的pH值和温度适用范围，用它作为混凝剂处理屠宰废水，CODcr，和色度去除串分别可达75％和95％以上，一次混凝处理即可达到或接近废水综合排放标准。56n西安工程大学本科毕业设计（论文）　　单纯的混凝处理存在一个明显的问题就是屠宰工序中产生的血水难以除去，并且同时产生大量的污泥和废渣。所以如果在使用混凝剂处理前先对屠宰废水进行适当变性处理，再采用硫酸亚铁和氧化钙复合混凝剂处理，出水CODcr，的质量浓度可以降到197.4mg/L，有较好的处理效果,且此法简便、高效，有较好的环境效益，但是该法处理的废水限于CODcr，的质量浓度小于1000mg／L的废水。混凝法处理废水处理成本低，低温下具有较好的处理效果，此法多用于处理浓度较低的废水,或作为高浓度废水预处理，以降低后续的生物处理的负荷。（2）生物法　　据屠宰废水水质特点知其具有较好的可生化性，且在有机物含量、有机元素种类和pH值等方面都较适合于采用生物法进行处理。因此目前在屠宰废水处理技术的选择上．生物法是经济有效的处理方法。①.好氧生物处理法　　传统的活性污泥法CODcr去除率一般为80%左右，BOD5为90％[7]，处理后的废水一般难以达到废水综合排放标准，而采用序批间歇活性污泥法(简称SBR法)可大大突破这一界限。SBR法用于宰鸡厂废水处理，CODcr去除率可达到95%以上。屠宰厂的废水经预沉池、厌氧、SBR反应等工艺处理后，出水水质可优于（GB8978-1996)一级排放标准。在SBR法的基础进行改造后出现了二段SBR法，其特点是系统设两段SBR池串联，分别培养出适宜于不同有机物的专性菌，从而使不同种类的有机物在不同的生化条件下都得到充分降解。该法对水质水量的变化适应能力强，运行灵活，抗冲击能力强，出水的水质稳定，易实现自动化控制。　　SBR法处理屠宰废水是一种较为经济有效的方法，但由于屠宰废水含有大量的油脂、血水，碳氮比和碳磷比大，氮、磷相对不足，此时易产生油性泡沫而使污泥松散和指数增高，易出现高粘性膨胀而导致污泥流失问题；为获得较高的脱氮效果，SBR工艺必须设有搅拌装置，且不可避免存在污泥上浮现象；另外该方法对油、SS、色度的去除效果并不理想，必须辅以一定的前、后处理工序，因此气浮除油脂成为SBR法处理屠宰废水时所必须的处理单元；废水经过SBR法处理后，其中氨氮含量仍然很高，必要时可在该工序后辅以化学方法除去。②.生物膜法56n西安工程大学本科毕业设计（论文）　　序批式生物膜法具有良好的反硝化脱氮功能，水力条件好，抗冲击负荷强，生物浓度高，可适合世代时间较长的消化菌生长。在相同运行条件下，生物膜系统处理效果优于活性污泥系统，其CODcr，BOD5和油脂去除率分别可达97%，99%和82％，出水水质可达废水综合排放二级标准。达到相同的污染物去除率时，生物膜系统的运行管理更方便，且克服了活性污泥系统存在的一些问题，例如，该方法不会存在污泥流失问题，不需要设置搅拌装置即可达到脱氮效果，且不存在污泥上浮现象。但序批式生物膜法对油脂、SS、色度的去除有限，故要设除油脂池和滤柱。③.其它好氧处理法　　采用好氧生物处理有机废水，需要足够的供氧量，但是传统的供氧方式难以满足较高浓度的有机废水对氧的需求。20世纪80年代国外学者在总结深井曝气和生物接触氧化法各自的忧缺点的基础上，开发了压力生物接触氧化法。此法通过提高反应器(压力生物器，配有空压机等压力装置)内的压力，加快了氧的转移速率，适合处理中浓度有机废水。此法具有反应速度快，占地面积小，基建费用低，运行管理方便及出水水质稳定等优点。　　采用规模为25L的深井曝气设备对屠宰废水进行处理，结果表明在最佳操作条件下曝气8h，CODcr,BOD5,,悬浮物，动植物油平均去除率分别可达82％-83％，81.09％，85.2％，94.54％。处理费用估算仅0.15元／m3，能耗较普通活性污泥法节约40％—50％，占地节省50％，处理费用节省50％以上，是一种高效低能耗处理屠宰废水的较佳方法。在废水水温较高，气候温和的环境下，采用喜温好氧处理屠宰废水效果较好．运行温度维持在52℃时，CODcr去除率达93％以上。④.厌氧生物处理　　厌氧生物处理法主要用于处理高浓度有机废水．在屠宰废水的处理中使用很多种改进了的厌氧法，针对屠宰废水的各种处理工艺的特点、处理对象特点，各种厌氧法的处理效果和优缺点如下表3.1：表3.1　各种厌氧生物处理的比较工艺名称有机负荷/（kg[CODcr]·m-3·d-1）COD去除率/%优缺点厌氧固定膜反应器885-9556n西安工程大学本科毕业设计（论文）间歇操作简单，但当有机负荷率过大时，去除效果不很理想厌氧序批式反应器（ASBR)340水力停留时间对系统性能影响较大膨胀颗粒污泥床（EGSB)反应器1567污泥中不会发生脂肪堆积的现象升流式厌氧污泥床(UASB)反应器1-590CODcr去除率高，但单个UASB处理达不到屠宰废水排放标准厌氧滤池（AF)2-380-85耐冲击负荷，但比USBR处理效果差双UASB回流反应器1.877-82处理效果较好与好氧法相比，厌氧法在获得同样高的BOD5去除宰条件下具有成本低，产生的淤泥少、稳定、易脱水，占地面积小，操作方便，且产生的甲烷可作为燃料再利用的优点。但常用的UASB，AF，ASBR等高效厌氧反应器受废水中悬浮固体及其油脂、脂肪浓度的影响较大。如果废水中含有的氨氮浓度较高，或者厌氧分解有机物过程产生的氨氮较多，使得水质达不到排放标准，就必须采用如下叙述的组合工艺。⑤.组合工艺处理　　为了既获得更好的处理效果，又可以降低处理成本，屠宰废水的处理往往采用多种方法相结合的工艺。下面叙述几种典型的组合工艺。　　Ⅰ．加压生物接触氧化—混凝沉淀组合工艺，该工艺适合处理中浓度的屠宰废水，试验结果表明，生物反应器压力平均为300kPa，进水ρ(CODcr)约为1100—1700mg／L，ρ(BOD5)约为600—900mg／L，BOD5容积负荷(以BOD5计)平均7.6k/g(m3·d)，出水先经过加压生物接触氧化处理后，提高废水中的溶解氧和有机物的降解速率，再经混凝沉淀后可达到现有企业的二级排放标准。该工艺处理中浓度废水效率较高，但处理成本高，难于维护与管理。56n西安工程大学本科毕业设计（论文）　　Ⅱ.二段高速上流式厌氧污泥床(UASB)法和溶解空气浮选—升流式厌氧污泥床(DAF-UASB)法是在单个UASB法上的改进工艺，适合处理含高浓度悬浮固体、脂肪颗粒和油脂的屠宰废水。二段高速上流式厌氧污泥床(UASB)法的第一阶段为使用絮凝剂淤泥的UASB(即UASBf)反应器，可以去除脂肪颗粒、油脂等不溶解的CODcr,第二阶段为使用粒状淤泥的UASB(即UASBa)反应器，去除溶解性的CODcr，此法CODcr，去除率可达90％以上。　　Ⅲ.水解酸化—生物吸附再生—接触氧化工艺，该工艺特别适合于处理高浓度、水质水量变化较大的废水。在进水ρ(CODcr)为1500—4000mg／L的条件下，CODcr去除率可达95％以上，该法采用AB两段组合工艺，A段负荷高，污泥絮体具有较强的吸附能力和良好的沉降性能，抗冲击负荷能力很强，对有毒物质的影响具有很大的缓冲作用，但是污泥量较高，需采取相应的污泥处理措施，B段二沉池出水中的少量难沉降的脱落生物膜通过气浮处理进一步去除，以提高出水水质。　　Ⅳ.CAF涡凹气浮-SBR法采用机械格栅去除了大部分固体污染物，避免了大块固体颗粒影响气浮、曝气工艺，大大降低了后续工艺的处理负荷，然后机械过滤把关，保证了出水稳定达标，再经过气浮池和SBR塔。该工艺综合了CAF和SBR的优点，CAF气浮系统操作弹性大，抗冲击负荷能力强，出水稳定，对于污染物浓度较小的原水，仅采用CAF系统即可满足水质的排放要求，可以在一定时间内运行SBR塔，节省运行维护费用，采用该工艺处理的废水CODcr去除率达80％-90％。　　Ⅴ.升流式厌氧污泥床过滤器(UASBAF)—序批式活性污泥法(SBR)工艺，该工艺是适用于水质波动较大、蛋白质含量高的废水处理。其中升流式厌氧污泥过滤器是将升流式厌氧污泥床(UASB)和厌氧滤池(AF)组合为一体的反应器，适应于间歇进水的屠宰废水，容积负荷(以CODcr计)为0.114—0．346kg／(m3•d)；而SBR为序批式活性污泥法，在同一池内按进水、反应、沉淀、排水分阶段周期进行，耐水量水质冲击负荷。SBR非常适应于屠宰废水每天有规律地间歇排放的特点。有机物先经过UASBAF厌氧消化后，分解生成的氨氮经过SBR后去除率达68.6％。该工艺具有工艺流程简单、耐冲击负荷、运行管理简便、工程造价省和运行费用低等特点，适合于小型肉类加工厂的屠宰废水处理工程。56n西安工程大学本科毕业设计（论文）　　考虑屠宰废水水质特点，对比各种处理方法的优缺点，得出目前屠宰废水最经济有效的处理技术为：以生物法为主，辅助必要的物理、化学等方法作预处理。例如以采用生物处理法为主体的二级SBR法工艺路线处理效果较好。在北方地区，尤其是经济不发达的北方地区，考虑到气温低，占地要求小，运行费用要求低等因素，深井曝气法为首选方法。厌氧生物处理成本低，但不能较好地去除氨氮，故对于出水水质要求较高的情况下，通常经过厌氧处理后，还需进行好氧处理或采用化学法去除氨氮才能达到水质排放要求。好氧法不仅可以获得很高的CODcr去除率，而且还可以去除氮、磷，但成本很高，所以对于高浓度屠宰废水，通常首先经厌氧生物法处理，然后使用好氧法处理，综合使用厌氧和好氧生物法的优点，可以获得高CODcr去除率，同时去除氮、磷，还降低成本。3.2处理工艺流程屠宰废水中的有机物主要为蛋白质和脂肪，该类物质属大分子长链有机物，难以被一般的好氧菌直接利用，在其生物降解过程中，一般先通过酶的作用分解成氨基酸、碳水化合物等小分子有机物后方可被好氧菌直接利用，因此可采用上流厌氧污泥反应床法。工艺流程采用预处理-厌氧-好氧生化工艺。屠宰废水的预处理是整个系统能否有效运行的关键。屠宰废水中固体悬浮物（SS）520mg/L,该类悬浮物属易腐化的有机物，必须及时拦截，一方面可防止后续管道设备的堵塞，另一方面及时清理可避免悬浮固体有机质腐化溶入废水中而成为溶解性有机质，导致废水CODcr、BOD5浓度提高。屠宰废水包括含有大量猪粪、未消化饲料的圈栏冲洗水和一般屠宰废水两大类预处理段采用人工格栅、机械格栅、气浮除油池的方式，好氧段采用目前国际领先的、适用于屠宰废水的一种低投资、节能、运转费低、去除率高的UASB反应池和SBR反应池。本设计采用UASB+SBA反应工艺流程，出水水质可达到相关规定的标准。屠宰废水处理工艺流程图如下：56n西安工程大学本科毕业设计（论文）鼓风机沼气出水消毒SBRUASB气浮池格栅、筛网进水泥饼外运污泥脱水间浓缩池图3.2屠宰废水处理工艺流程3.3工艺设计说明废水经粗格栅后去除较大悬浮固体和毛发等杂质后直接进入集水井，然后经细筛网去除较细颗粒物和悬浮物等。高脂油污水进入气浮除油池除去浮于表面或悬浮的油，下层污水流入厌氧水解池(UASB)，在厌氧菌胞外酶的作用下，将大分子有机物水解酸化变成小分子，将大部分不溶性有机物降解为溶解性物质。然后泵入SBR反应池，SBR反应池水位到设定液位后射流曝气，使污水与活性污泥充分混合，保期结束待泥沉下后，上清液排放，2只SBR反应池交替运行。污泥积存到一定水位时，将泥排至污泥池。SBR生物反应器采用分步控制生化处理过程。以进气、曝气反应、沉降、出水和静置等5个阶段为一个运行周期，给系统化处理提供最佳条件。SBR生化系统具有完全混合特点的推流式反应器，又是一个理想状态的二沉池，此外，SBR系统污泥沉降性能较好，污泥增值和产泥量均较小。特别适用于生化性好且水量不大的废水，从SBR出来的水可达标排放56n西安工程大学本科毕业设计（论文）第4章主要设备计算与选型4.1粗格栅设计计算4.1.1设计说明屠宰废水的预处理是整个系统能否有效运行的关键。屠宰废水中固体悬浮物（SS）高达520mg/L，该类悬浮物属易腐化的有机物，必须及时拦截，一方面可防止后续管道设备的堵塞，另一方面及时清理可避免悬浮固体有机质腐化溶入废水中而成为溶解性有机质，导致废水COD、BOD浓度提高。屠宰废水包括含有大量猪粪、未消化饲料的圈栏冲洗水和一般屠宰废水两大类。圈栏冲洗水经化粪池预处理后再与一般屠宰废水合并后进入废水处理站，化粪池内沉积的猪粪和未消化的饲料通过挤压式固液分离机抽提并干燥后（含水率达70%以下）作为鱼类饲料。一般屠宰废水预处理的两种主要方法：气浮和筛滤（过滤孔径1～5mm）。其中气浮主要应用于废水量较小的处理站，其缺点主要是设备复杂、不易管理、运行成本高、卫生条件差；筛滤则主要应用于废水量较大的屠宰废水的预处理，管理方便，运行稳定。另外在筛滤机前需依次设置粗格网（25mm）保护措施。4.1.2设计参数（1）人工清除25～40mm；机械清除16～25mm；最大间隙40mm；（2）格栅间隙16～25mm，0.10～0.05m3/103m3（栅渣/污水）；格栅间隙30～50mm（栅渣/污水）；（3）格栅数格栅不宜少于2台，如为1台时，应设人工清除格栅备用；（4）水流速和倾角过栅流速一般采用0.6～1.0m/s；倾角一般采用45°～75°；56n西安工程大学本科毕业设计（论文）（5）栅渣栅渣的含水率一般为80%，密度约为960kg/m3；（6）水头损失通过格栅的水头损失一般采用0.08～0.2；（7）动力装置机械格栅的动力装置一般宜设在室内，或采用其他保护措施；（8）通风设备设备格栅装置的构筑物，必须考虑设有良好的通风设施；（9）吊运设备格栅间内应安设吊运设备，以进行格栅及其他设备的检修、栅渣的日常清理；（10）粗、细格栅污水处理厂亦可设置粗、细两道格栅。格栅计算示意图4.1如下：图4.1格栅计算草图4.1.3设计计算（1）格栅间隙数n式中：Qmax-----最大设计流量，m3/s；N-----格栅数；设置2个；b-----栅条净间隙，一般取0.02m；α-----格栅倾角，取α=60°；h-----栅前水深，设h=0.45m；56n西安工程大学本科毕业设计（论文）v-----过栅流速，取v=0.7m/s（2）格栅宽度B式中：S-----栅条宽度，取0.01m（3）进水渠道渐宽部分的长度L1设进水渠宽B1=0.35m；渐宽部分展开角度a1=20°；进水渠道内的流速为0.50m/s（4）栅槽与出水渠道连接处的渐宽部分长度L2(5)通过格栅的水头损失设栅条断面为锐边矩形断面(β=2.42；K=3)（如图4.2）图4.2格栅断面（6）栅前槽总高度H设栅前渠道超高，则取H=0.8m（7）栅槽总长度L56n西安工程大学本科毕业设计（论文）（8）每日栅渣量在格栅间隙20mm的情况下，设栅渣量为每1000污水产0.10式中：W1-----单位体积污水栅渣量，一般去0.1～0.01；Kz-----污水流量总变化系数，取1.5宜采用人工清渣4.2调节池水量变化周期为8小时，设计流量为14.58m3/h，则V有效=Qmaxt=29×7=116.64m3池子的规格尺寸为：L×B×H=6m×5m×4m采用一座池子如图4.3：图4.3集水井草图4.3筛滤机设备选型经过粗格栅后，污水进一步初处理，采用间隙较小的筛网去处理相对小的杂物。根据实际，可选GTL型滚筒式筛滤机。表4.4名称型号GTL-50GTL-100GTL-200处理水量/m3·h-15050～150150～25056n西安工程大学本科毕业设计（论文）设备长/mm330039604483设备宽/mm82013401844设备高/mm166523102950管径/mm进水DN125DN200DN250出水DN150DN250DN300反洗DN25DN25DN25电机功率/KW0.750.751.5从表4.4中可以看出，选用GTL-50型号的过滤机符合本设计工程，筛网格间隙取5mm。要经过泵把废水抽到此装置，然后再处理。4.4气浮除油池4.4.1设计说明屠宰废水中含有很高的油、油脂，所以在进行后续厌氧和好氧处理步骤之前要进行除油（脂）。废水中的油类存在形式不同，处理程度不同，采用的处理方法和装置也不同。除油设备可分为油水分离设备、撇油器、污油脱水设备。本工程采用气浮除油法去除废水中的油，用气浮法还可以去除废水中的猪毛和格栅没有取出的漂浮物。气浮是一种去除油（脂）的常用方法。废水或一本分沉淀池出水用压缩空气加压都0.34～4.8MPa（3.4～4.8atm），使溶气达到饱和。当这些被压缩过的企业混合物被置于正常大气压下的气浮设备中时，微小的气泡即从溶液中释放出来。油珠即可在这些小气泡作用下上浮，结果是这些物质附着在或包裹在絮状物中。气-固混合物上升到池表面，即被撇除。澄清的液体从气浮池的底部流出，其中一部分要循环流回至加压室。气浮处理前可先投加混凝剂，然后再与压缩气体混合。回流加压溶气气浮池的基本草图如下在气浮池的出水口处安装LZS-φ80型转子流量计一台56n西安工程大学本科毕业设计（论文）图4.5回流加压溶气方式流程示意图1----原水进入；2----加压泵；3----空气进入；4----压力溶气罐（含填料层）；5----减压阀；6----气浮池；7----放气阀；8----刮渣机；9----集水及回流清水管；10----压力表；11----气量计；12----射流器；13----接触区；14---分离区；15----出水管；（1）溶气方式的选择：采用水泵吸入管吸气溶气方式。即在水泵压水管上接一支管，支管上安装一个射流器，支管中的压力水通过射流器时把空气吸入并送入吸水管，在经过水泵送入溶气罐。（2）空气饱和设备的选择①.加压泵采用国产的单级单吸悬臂式离心泵，型号IS50-32-125A，流量3.5，扬程4.2m，转速1460(r/min)，配电动机功率0.25KW，效率53%，吸程为8m，重量32公斤。②.溶气罐中填料采用阶梯环。③.空气压缩机选用型号为TR-4，罐直径400mm，进水管的管径80mm，出水管的管径100mm，罐的总高度2.68m。④.溶气水的减压释放设备：作用：将压力溶气减压后迅速溶于水中的空气以极为细小的气泡形式释放出来，要求微气泡的直径在20--100µm；特采用国内TS型释放器。主要特点：Ⅰ.在0.147Mpa以上，即能释放出溶气量的99%左右；Ⅱ.能在较低压力下工作：在0.196Mpa以上时，即能取得良好的净水效果，节约电能。56n西安工程大学本科毕业设计（论文）Ⅲ.释放出的气泡微细：其气泡平均直径为20~40μm，所以气泡密集，附着性能好。选用型号为TS-78-Ⅳ的溶气释放器，规格1英寸，接口尺寸1英寸，压力3()，作用范围60cm。4.4.2气浮池计算（1）设计参数气浮池的有效水深通常为2.0～2.5m，一般单格宽度不超过10m，长度不超过15m为宜；废水在反应池中的停留时间一般为5～15min；废水在接触室的上升速度为10～20min，水力停留时间1～2min；废水在气浮分离室的停留时间一般为10～20min，其表面负荷约为6～8m3/（m2·h），最大不超过10m3/（m2·h），有资料表明，当处理水量大于150～200m3/h，废水中的悬浮固体浓度较高时，宜采用竖流式气浮池。动植物油去除率为85%。（2）设计计算①.气浮加压回流量QR在无试验资料时，气固比一般取0.005～0.06，本设计取A/S=0.05，水中溶解系数f=0.6，表压取0.3Mpa，温度20℃时空气溶解度Ca=18.7mg/l,进水悬浮物浓度，最大设计流量即：解得则回流比56n西安工程大学本科毕业设计（论文）总流量②.容器罐直径取400容器罐表面③．溶气罐高度罐顶底封头高度；布水区高度；贮水区高度填料层高度　则压力溶气罐选用型号Z-0.025/6，气量0.025,最大压力6电动机的功率0.375KW。④．气浮池Ⅰ.接触室水流上升速度接触室表面积　　隔板顶部和气浮池水面之间留有高度,则接触室水深水力停留时间∴合理格板角度为;格板的下端直段高度取;格板倾斜部分长度取Ⅱ.分离室内向下平均水流速度；矩形池子分离室长宽比取1:1分离室表面积　Ⅲ.气浮池平均水深H=2.0m，超高为0.3m56n西安工程大学本科毕业设计（论文）气浮池净容积　　　污水在池内水力停留时间　气浮池长宽比为1:1；则尺寸为Ⅳ.集渣槽尺寸为,浮渣采用SD-3型机械刮渣机刮除，定期排渣,并配用气浮池宽度3-3.5m钢轨型号11轻轨，电动机型号JO221-6，功率0.8KW轨道中心距3.23-3.73m,刮渣机行车速度二档7.4/5.0m/min，处理刮渣量1图4.6气浮池计算图⑤.经气浮池BOD去除率40%,COD去除率60%,SS去除率70%,则出池水中各指标浓度：　　　　　　　　　　　　⑥.气浮池产泥量　污泥含水率为97%，污泥密度为1000　　⑦.气浮池集水管的计算56n西安工程大学本科毕业设计（论文）设计参数：总流量，穿孔管集水孔眼的水头损失Δh=0.3m，穿孔管集水孔眼的流量系数μ=0.94Ⅰ.集水孔眼的流速：Ⅱ.集水孔眼的总面积本设计采用圆锥形收敛管嘴，它具有较大的出口流速，适用于水力机械加,则：q----孔口收缩系数0.98Ⅲ.集水孔眼的总数：取孔口直径DN=15mm则单孔面积故在回流情况下n=0.0019Ⅳ.集水管的管径：在有回流时选用DN200的钢管，管中最大流速0.52m/s4.5UASB反应器设计4.5.1设计说明书UASB系统的原理是在形成沉降性能良好的污泥絮凝体得基础上，并结合在反应器内设置污泥沉淀系统，使气相、液相和固相三项得到分离。形成和保持沉淀性能良好的污泥（可以是絮状污泥或颗粒型污泥）是UASB系统良好的运行的根本点。其特点有：UASB，即上流式厌氧污泥床，集生物反应与沉淀于一体，是一种结构紧凑，效率高的厌氧反应器；它的污泥床内生物多，容积负荷率高，废水在反应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，无需设沉淀池和污泥回流池装置，不需充填填料，也不需在反应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。本工程中，对污水进行厌氧处理采用UASB反应器。56n西安工程大学本科毕业设计（论文）UASB反应器最重要的设备是三相分离器，这一设备安装在反应器的顶部并将反应器分为上部的沉淀区和下部的反应区。为了在沉淀器中取得对上升流中污泥絮体/颗粒的满意的沉淀效果，三相分离器第一个主要的目的就是尽可能有效地分离从污泥床/层中产生的沼气，特别是在高负荷的情况下。UASB反应器内部可以分为三个区：污泥床区、悬浮区和沉淀区。在反应器底部是浓度极高且具有良好沉降性能的颗粒污泥混合。颗粒污泥中的微生物分解污水中的有机物并转化为沼气。沼气以微气泡的形式附着在颗粒污泥上，带动着颗粒污泥上升，从而在污泥床上方形成浓度沿反应器高度上升而下降的颗粒污泥悬浮层。带有气泡的颗粒污泥一部分在向上运动过程中相互碰撞和气泡分离而下降，另一部分气泡则上升到沉淀区。沉淀区设有固、液、气三相分离器，上升到沉淀区的污泥和三相分离器的下沿反射板碰撞后和气泡分离而下沉，气泡则被收集在气室，由导气管排出，固、气分离后的污水由沉淀区上部溢出。由UASB的原理可知，虽然UASB内部没有设置填料，也无须污泥回流和搅拌，但由于设有三相分离器并且形成了颗粒污泥，避免了污泥流失，使反应器中保持极高的污泥浓度，据报道UASB底部的污泥浓度可以达到60-80g/l，高污泥浓度使得UASB的处理效率极高，可以达到30-50kgCOD/m3·d。4.5.2UASB的设计计算（1）反应器所需容积及主要尺寸的确定①.设计参数容积负荷（Nv）4.0kgCOD/(m3·d);污泥产率0.1kgMLSS/kgCOD产气率0.5m3/kgCOD②.UASB反应器的有效容积对于中等浓度的废水，一般情况下，有机容积负荷率是限制因素，反应器的容积与废水量、废水浓度和允许的有机物容积负荷去除率有关。设计容积负荷为Nv=4.0kgCOD/(m3·d)，则UASB反应器的有效容积为：式中：V有效-----反应器有效容积，m³；56n西安工程大学本科毕业设计（论文）Q-----废水流量，m³/d；S0-----进水COD浓度；g/L;Nv-----容积负荷,取4.0kgCOD/(m3·d)③.UASB反应器的形状尺寸将UASB设计成圆形池子，布水均匀，处理效果好。则反应器横截面积S式中：S-----反应器横截面积，㎡；Q-----废水流量，m³/d；q-----水力负荷，取0.6m³/（㎡·h）反应器的高H，超高为0.3m式中：H-----反应器的高，m；V有效-----反应器有效容积，m³；S-----反应器横截面积，㎡采用一座圆形UASB反应器则反应器的直径D式中：D-----反应器的直径，m；S-----反应器横截面积，㎡则，UASB反应池的尺寸为：φ5.0m×H4.3m则实际横截面积S实实际水力负荷q实56n西安工程大学本科毕业设计（论文）q取0.5～1.0m³/（㎡·h）∴符合条件（2）配水系统设计本系统设计为圆形布水器，共设置14个布水点。①.布水点的设计计算圆环直径计算d：每个孔口服务面积ss在1～3㎡之间，符合设计要求。可设2个圆环，最里边的圆环设5个孔口，外圈设9个Ⅰ.内圈5个孔口设计服务面积s1图4.7布水系统设计计算草图折合为服务圆的直径d1156n西安工程大学本科毕业设计（论文）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5个孔口，则圆的直径d1Ⅱ.外圈9个孔口设计服务面积s2折合为服务圆的直径d22外圈圆环直径d2选用DN50mm的铸铁管（3）三相分离器设计56n西安工程大学本科毕业设计（论文）图4.8UASB三相分离器设计计算草图①.设计说明三相分离器要具有气、液、固三相分离的功能。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，主要考虑沉淀区的面积和水深，面积根据废水量和表面负荷决定。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：Ⅰ.沉淀区水力表面负荷＜1.0m/h；Ⅱ.沉淀器斜壁角设为50°，使污泥不致积聚，尽快落入反应区内；Ⅲ.进入沉淀区前，沉淀槽底缝隙的流速≤2m/h；Ⅳ.总沉淀水深应大于1.5m；Ⅴ.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。56n西安工程大学本科毕业设计（论文）沉淀器（集气罩）斜壁倾角θ=50°沉淀区面积A表面水力负荷q符合设计要求。③.回流缝设计取h1=0.3m,h2=0.5m,h3=1.2m如图所示：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下三角集气罩之间的污泥回流缝中混合液的上升流速V1可用下式计算：式中：Q-----反应器中废水流量，m³/h；S1-----下三角形集气罩回流缝面积，㎡；符合设计要求上下三角形集气罩之间回流缝中流速（V2）可用下式计算：式中：Q-----反应器中废水流量，m³/h；56n西安工程大学本科毕业设计（论文）S2-----上下三角形集气罩回流缝之间面积，㎡；取回流缝宽CD=0.7m，上集气罩下底宽CF=3.2m，则则：∴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：∴h4=CH+AI=0.45+0.76=1.21mh5=0.8m由上述尺寸可计算出上集气罩上底直径d上（4）气液分离设计d=0.01cm（气泡），T=20℃ρ1=1.03g/cm3,ρg=1.2×10-3g/cm356n西安工程大学本科毕业设计（论文）v=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Vb则：（5）出水系统设计采用锯齿形出水槽，槽宽bc=0.2m，出水槽槽口附近水流速度Vc=0.3m/s①.溢流堰设计计算槽口附近水深取槽口附近水槽深hc=0.2m，出水槽坡度为0.01设计90°三角堰，堰高50mm，堰口宽100mm，则堰口水面宽度b=50mmUASB处理水量为4.1L/s，溢流负荷1～2L/（m·s），设计溢流负荷f=1.160L/（m·s）,则堰上水面总长三角堰数量共70个100mm的堰口，70个100mm的间隙②.出水渠宽bQ=0.5m，坡度0.001.设出水渠渠口附近水流速度VQ56n西安工程大学本科毕业设计（论文）=0.3m/s，则渠口附近水深考虑渠应以出水槽槽口为基准计算，所以水渠渠深③.出水管设计计算UASB反应器排水量为4.1L/s，选用DN100mm钢管排水，约为0.8m/s，充满度设计为0.6，设计坡度为0.001（6）排泥系统设计①.UASB反应器中总泥量的计算高效工作的UASB反应器内，反应区的污泥沿高程呈两种分布状态，下部约1/3～1/2的高度范围内，密集堆积着絮状污泥和颗粒污泥。本设计中，反应器最高液面为4m，其中沉淀区高1.6m，污泥浓度ρ1=0.5gss/L;悬浮区高1.21m，污泥浓度ρ2=2.0gss/L;污泥床高1.2m，污泥浓度ρ3=15.0gss/L，则反应器内污泥总量M②.BOD污泥负荷③.产泥量计算本设计取X=0.1kgVSS/kgCOD,则产泥量为式中：S-----COD浓度，kgCOD/m3根据资料，小试条件下，屠宰废水VSS/SS=0.9，但不同试验规模下VSS/SS是不同的，因为规模大，被处理的废水含有机杂质越多，因此取VSS/SS=0.8，则污泥含水率P为98%，因含水率＞95%，取ρs=1000kg/m3,则污泥产量56n西安工程大学本科毕业设计（论文）④.污泥龄计算污泥龄Qc⑤.排泥系统设计对于UASB反应器排泥系统，必须同时考虑上、中、下不同位置设排泥设备，应根据具体情况安排，建议每10m2设一个排泥点。专设排泥管管径不应小于200mm，以防堵塞。本设计在三相分离器下0.5m处设置3个排泥口，排空时由污泥泵从排泥管强排，进水管也可兼做排泥管。UASB反应器每3个月排泥一次，污泥排入集泥池，再由污泥泵送入污泥浓缩池。排泥管选DN150的钢管，排泥总管选用DN200的钢管。（7）沼气收集系统的设计计算①.沼气收集系统布置由于有机负荷较高，产气量大，因此设置一个水封罐，水封罐出来的沼气先通入气水分离器，然后再进入沼气贮柜。集气室沼气出水管，集气罩的沼气用一根集气管收集，采用钢管。查资料知，屠宰废水通过UASB反应器的处理产气率约为0.5m3/kgCOD,所以每天的产气量G集气管内最大气流量据资料，集气室沼气出气管最小直径为DN100，且尽量设置不短于300mm的立管出气，若采用横管出气，其长度不宜小于130mm。本设计中主管直径与沼气量的关系为：式中：a-----充满度，取0.656n西安工程大学本科毕业设计（论文）v-----取0.8m/s算得沼气管径为DN160②.水封罐的设计计算水封罐的作用是控制三相分离器的集气室中气液两相的界面高度，保证集气室出气管在反应器运行过程中不被淹没，运行稳定并将沼气即时排出反应器，以便防止浮渣堵塞等问题的发生。经验表明，水封罐中的冷凝水将有积累，因此在水封罐中有一个排出冷凝水的出口，以保持罐中的水位。水封高度取1.5m，水封罐面积一般为进气管面积的4倍，则水封罐面积则，水封罐直径取0.08m③.气水分离器气水分离器起到对沼气干燥的作用，选用φ400mm×H1500mm钢管气水分离器一个。④.沼气柜容积确定由上述计算可知本设计中日产沼气118.125m3，则沼气柜容积应为3h产气量的体积来确定，即设计选用200钢板水槽导轨湿式贮气柜，尺寸为φ4000mm×H3000mm⑤UASB反应器出水水质COD去除率75%；BOD去除率70%4.6SBR反应器的设计4.6.1设计说明SBR法的工艺设施是由曝气装置、上清液排出装置（滗水器），以及其他附属设备组成的反应器。SBR对有机物的去除机理为：在反应器内预先培养驯化一定量的活性微生物（活性污泥），当废水进入反应器与活性污泥混合接触并有氧存在时，微生物利用废水中的有机物进行新陈代谢，将有机物转化为CO2、H256n西安工程大学本科毕业设计（论文）O等无机物，同时，微生物细胞增殖，最后将微生物细胞物质（活性污泥）与水沉淀分离，废水得到处理。SBR法不同于传统活性污泥法，在液态及有机物降解上是空间的推流的特点，该法在流态上属完全混合型，而在有机物降解方面，有机基质含量是随时间的进展而降解的。该法是由一个或多个SBR反应器—曝气池组成的，曝气池的运行操作是由：a.进水；b.反应；c.沉淀；d.排放；e.待机（闲置）等五个工序组成的，如图4.9所示：图4.9SBR工艺操作流程图SBR按进水方式分为间歇式进水方式和连续进水方式，按有机物负荷分为高负荷运行方式、低负荷运行方式及其它运行方式。该工艺系统组成简单，一般不需设调节池，可省去初沉池，无二沉池和污泥回流系统，基建费运行费较低且维护管理方便；该工艺耐冲击负荷能力强，一般不会产生污泥膨胀且运行方式灵活，可同时具有去除BOD和脱氮除磷功能。（1）进水期指从反应器开始进水直到反应器最大容积时的一段时间。在此期间可分为3中进水方式：曝气（好氧反应）、搅拌（厌氧反应）及静置。在曝气的情况下有机物在进水过程中已经开始被大量氧化，再搅拌过程中的情况下则抑制好氧反应。运行时可根据不同微生物的生长特点、废水的特性、要达到的处理目标和设计要求，分别采用非限制曝气、半限制曝气和限制曝气的方式进水。（2）反应器反应的目的是在反应器内最大水量的情况下完成进水期已开始的反应。根据反应的目的决定进行曝气或搅拌，即进行好氧反应或厌氧反应。在反应阶段通过改变反应条件，不仅可以达到有机物降解的目的，而且可以达到脱氮、除磷的效果。（3）沉淀期沉淀的目的是固液分离，本工序相当于二沉池，停止曝气和搅拌，沉淀絮体和上清液分离。沉淀过程一般是由时间控制的，沉淀时间在0.5～1.0h之间，甚至可能达到2h，以便于下一个排水工序。污泥层要求保持在56n西安工程大学本科毕业设计（论文）排水设备的下面，而且在排放完成之前不上升超过排水设备。（4）排水期排水的目的是排除曝气池沉淀后的上清液，留下活性污泥，作为下一个周期的菌种。上清液恢复到循环开始时的最低水位，该水位离污泥层还有一定的保护高度。SBR排水一般采用滗水器，滗水所用的时间由滗水能力来决定，一般不会影响下面的污泥层。（5）待机期沉淀之后到下一个周期开始的期间称为待机工序。曝气池处于空闲状态，等待下一个周期的开始。在待机期间根据工艺和处理目的，可以进行曝气、混合、去除剩余污泥。待机期的长短由原水流量决定。SBR运行中另一个重要步骤是排放剩余污泥，在一个SBR运行过程中，排放剩余污泥通常在沉淀期或闲置期。4.6.2SBR反应器的设计计算（1）由于SBR为间歇进水，所以采用2个反应器。（2）参数选择污泥负荷Ls取值0.1kgBOD/（kgMLSS·d）；污泥浓度采用X=3000mgMLSS/L；进水COD=225mg/L,BOD=135mg/L，反应池高H=4.0m，安全高度ε=0.3m;排水比1/m=1/4；,B/C=0.4＞0.3，可生化性好。（3）反应池运行周期各工序的计算①.曝气时间（TA）②.沉淀时间（TS）初期沉淀速度则：③.排出时间（T0）56n西安工程大学本科毕业设计（论文）排出时间为1h，与沉淀时间合计为3.0h计。④.进水时间（TF）设进水时间为T=1.0h。一个周期时间为T=8.0h。（4）反应池池容计算SBR反应池涉及运行水位草图如图4.10设f=0.85：SVI=150故污泥沉降体积为采用周期为8h，池个数为2个每个池子的有效容积为选定每个池子尺寸为：长7m，宽4m，高4m采用超高0.3m，故池子全高为4.3m各程序时间分配：进水：1h曝气：2h静沉：2h排水：1h闲置：2h排水口低高为4->0.68（安全）56n西安工程大学本科毕业设计（论文）图4.10SBR反应池涉及运行水位草图排水结束时水位h2基准水位高峰水位h4=4.0m警报，溢流水位h5=h4+0.3=4.3m污泥界面h1=h2-0.5=2.2m（5）需氧量计算①.需氧量需氧量Oa为有机物(BOD)氧化需氧量O1、微生物自身氧化需氧量O2、保持好氧池一定的溶解氧O3所需氧量之和。即Oa=O1+O2+O3有机物氧化需氧量O1式中：a-----去除每1.0kgBOD的需氧量，kgO2/kgBOD,取a=1.0；S0,Se-----进水BOD与出水BOD，kg/m3；Q-----进水量，m3/d。微生物自身氧化需氧量O256n西安工程大学本科毕业设计（论文）维持好氧池一定溶解氧的需氧量O3所以：反应总需氧量Oa曝气时间为2h，每小时需氧量②.曝气装置ⅰ.供养能力舍混合液DO为1.5mg/L，池内水深3.5m。查《化工原理》，水中溶解氧饱和度分别为Cs（20）=9.17mg/L,Cs（30）=7.63mg/L.微孔曝气器出口处得绝对压力（Pb）为；微孔曝气器的氧转移效率（E）为15%，则空气离开曝气池时氧的百分比为：温度/℃空气密度ρ/（g/L）溶解度Ds（ml/L）01.25229.2101.20622.8201.16418.7301.12715.7401.09214.2表4.11空气密度及在水中溶解度曝气池中的平均溶解氧饱和度（按最不利温度条件考虑）为：56n西安工程大学本科毕业设计（论文）代入数据得温度为20℃时，曝气池中的溶解氧饱和度为：温度为20℃时，脱氮清水的充氧量为：一般a=0.8～0.85，取0.85；β=0.9～0.97，取0.97Ⅱ.鼓风能力取氧利用率EA为15%根据供养能力，求得曝气空气量为：Ⅲ.布气系统计算布气采用WK型曝气器，反应平面面积为7m×4m，设86个则每个曝气器的曝气量=GS/86=4.6m3/h56n西安工程大学本科毕业设计（论文）图4.12SBR反应池布气系统设计草图设空气干管流速v1=15m/s，支管流速v2=10m/s,小支管流速v3=5m/s,则空气干管直径D干管选用DN100mm钢管设支管数量n=7，则空气支管直径D支管选用DN70mm钢管安装曝气器的小支管数为n=16，则小支管管径D小支管选用DN50mm钢管Ⅳ.鼓风机供气压力估算曝气器的淹没深度H=3.3m，空气压力可按此式估算（6）上清液排出装置（滗水器）现在的SBR工艺一般都采用滗水器排水。滗水器排水过程中能随水位的下降而下降，使排出的上清液始终是上层清夜。为防止水面浮渣进入滗水器被排走，滗水器排水口一般都淹没在水下一定深度。目前SBR使用的滗水器主要有螺旋式滗水器、套管式滗水器和虹吸式滗水器三种。本设计采用旋转式滗水器。旋转式滗水器属于有动力式滗水器，应用广泛。本设计采用XB-1800型旋转式滗水器。设计滗水量：Q=41.67m3/h，碧水深度：H=2m；滗水时间t取2h(7)消毒出水用紫外线消毒，然后排出。（8）产泥量计算56n西安工程大学本科毕业设计（论文）4.7污泥部分各处理构筑物的设计与计算4.7.1集泥井（1）总排泥量根据前边计算所知，每日排泥量VV=Q气+Qs+Qd=6.23m3/d(2)集泥井尺寸设计设计有效泥深为2m设计尺寸L×B=2.0m×2.0m，集泥井为地下式，池顶加盖，潜水泵抽送泥，池子超高为0.3m则集泥井尺寸：L×B×H=2.0m×2.0m×2.3m（3）污泥泵的选择选择WQ型拍你泵功率：1.5KW；型号：50WQ25-10-1.5；最大流量：25m3/h;扬程：10m4.7.2污泥贮柜平均污泥含水率=4.25/6.23×97%+1.5/6.23×98%+0.53/6.23×99%=97.7%浓缩后污泥含水率为96%则浓缩后污泥量V污泥贮柜容积应≥3.58m3，设污泥贮柜φ=1.5m，H=2.5m，超高为0.3m则污泥贮柜的有效容积Vˊ可满足污泥贮存的要求4.7.3污泥浓缩池的设计计算（1）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，再投入待浓缩污泥，为此应在浓缩池深度方向的不同高度上设上清液排出管。污泥浓缩池计算草图如图4.13（2）设计参数①.设计泥量屠宰废水处理过程中产生的污泥来自以下几部分：a.气浮隔油池；b.UASB反应器；c.SBR反应器56n西安工程大学本科毕业设计（论文）总污泥量V=Q气+Qs+Qd=6.23m3/d平均污泥含水率=4.25/6.23×97%+1.5/6.23×98%+0.53/6.23×99%=97.7%②.参数选取固体负荷（固体通量）M一般为10～35kg/m3·d，取M=30kg/m3·d=1.25kg/m3·h；浓缩时间取T=24h；涉及污泥流量为Q=6.23m3/d浓缩后污泥含水率为96%，则浓缩后污泥体积V（3）设计计算①.池子直径根据要求，浓缩池的设计横断面面积应满足：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：C=162.8/6.23=26.13kg/m3浓缩后污泥浓度为：C1=162.8/3.58=45.5kg/m3浓缩池的横断面积A设计一座圆形浓缩池，则可算出其直径为2.6m，则实际面积为5.31m2。56n西安工程大学本科毕业设计（论文）②.池子高度停留时间，取HRT=24h，则有效高度h2=1.0m，超高h1=0.3m，缓冲区高取h3=0.3m，则池壁高H1=h1+h2+h3=1.6m③.污泥斗污泥斗下椎体直径取d=0.3m，高度取H2=1.4m④.总高度H=1.6+1.4=3.0m图4.13污泥浓缩池计算草图4.7.4机械脱水间（1）设计说明污泥经浓缩后，还有96%的含水率，体积仍很大，为了综合利用和最终处理，需对污泥做脱水处理。采用带式压滤机使污泥脱水，它有如下脱水特点：a.滤带能够回转，脱水效率高；b.噪声小，能源节省；c.附属设备少，维修方便，但必须正确使用有极高分子混凝剂，形成大而强度高的絮凝。带式过滤脱水工艺流程见下图4.14：（2）设计参数设计泥量3.58m3/d；含水率96%（3）设计计算根据设计泥量带式压滤机采用DY-500型，带宽0.5m，主机功率1.1KW，处理后的污泥含水率为65～75%，处理能力为1.5～3m3/h，按每天工作8小时设计。外形尺寸：长×宽×高=2750×945×93056n西安工程大学本科毕业设计（论文）图4.14带式压滤脱水工艺图4.7.5污水提升泵房（1）设计说明污水泵房用于提升污水站的污水，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涞水的不均匀性，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）设计计算①.设计流量Q=350m3/d=14.58m3/h=0.0041m3/s②.选泵前总扬程估算经过格栅的水头损失为0.15m，进水管渠内最低水面标高为-0.8m，则格栅后面的水面标高为：-0.8-0.15=-0.95m设集水池的有效水深为2.5m，则集水池的最低工作水位为:-0.95m-3.0m=-3.95m所需提升的最高水位为4.0m故集水池最低工作水位与所提升最高水位之间高差为：4.0-（-4）=7.95m出水管管线水头损失计算如下：56n西安工程大学本科毕业设计（论文）出水管Q=14.58m3/h，选用管径为100mm的铸铁管，查《给水排水设计手册》第一册的：V=0.95m/s，1000i=29.7泵站内的管线水头损失假设为1.0m考虑自由水头为0.5m，则水泵的总扬程为：H=7.95+1.5+1.0+0.5=10.95m③.选泵根据流量Q=14.8m3/h，扬程H=10.95m，选用500QW18-15-1.5型污水泵，水泵的流量为Q=18m3/h，扬程为H=15m。选择集水池与机器间合建的圆形水泵站，选用2台水泵，其中一台备用。另选一台50WQ18-7-0.75型污水泵用来提升会流水，提升到加压溶气罐。④.起重设备选用电动葫芦56n西安工程大学本科毕业设计（论文）第5章高程布置及平面布置5.1平面布置（1）处理站构筑物的布置应紧凑，节约用地和便于管理；①.池形的选择应考虑减少占地，利于构筑物之间协调；②.构筑物的布置除按照计算要求计算外，也应利于相互的协调和总图的协调；③.构筑物的布置除按工艺流程和进水方向顺捷布置外，还应考虑与外界交通、气象、人居环境和发展规划的协调，做好功能区划分和局部利用。（2）构筑物之间的间距应按照交通、管道敷设、基础工程和运行管理需要考虑。（3）管线布置尽量沿道路与构筑物平行布置，便于施工与检修。（4）主要构筑物如表5.2表5.1构筑物序号构筑物名称容积或建筑面积结构形式数量1进水渠5m×0.65m×0.35m砖混12气浮除油池2m×2m×2.3m砖混13集水池4m×3m×3m水泥14UASB反应池φ5m,H=4m水泥15沼气贮柜Φ4m,H=3.0m钢混16气液分离器Φ0.4m,H=1.5m钢混17液封罐Φ0.08m,H=1.5m钢混18SBR反应池4m×2.1m×4.5m水泥256n西安工程大学本科毕业设计（论文）9污泥储池Φ2.6m，H=3m水泥110带式压滤机房5m×4m×4m砖混111风机房3m×3m×4m砖混112化验室、办公室4m×6m×4m砖混各一个（5）主要设备如表5.3表5.2主要设备序号设备名称规格型号数量备注1人工格栅栅隙25mm2道1备1用2筛滤机格栅间隙5mm1台-3污水泵100WQ-18-15-1.52台1备1用4曝气器WK型14套-5罗茨鼓风机TRC-1002台-6滗水器XB-1800旋转式1台-7污泥泵50WQ18-7-0.751台-8压滤机DYL带式压滤机1台-5.2高程布置计算时以地面为0.00m作为基本标高表5.3主要构筑物阻力损失及水位项目损失高程格栅0.15-0.35集水井--0.50筛滤机0.613.1056n西安工程大学本科毕业设计（论文）气浮池0.262.49UASB反应池局部0.0952.23沿程0.135合计0.23SBR反应池局部1.502.00沿程0.20合计1.70集泥井0.15-4.20污泥浓缩池-3.05.3管道（1）污水管①进水渠：原污水沟上截流闸板的设置和进水站控制闸板的设计由屠宰厂完成；②出水管：DN100铸铁管，Q=0.0041m3/s，V=0.95m/s，1000i=29.7；③超越管：考虑运行故障或进水严重超过设计水量水质时废水的出路，在集水井前设置超越管，规格DN100铸铁管或陶瓷管，1000i=29.7；④溢流管：浓缩池上清液及脱水机压滤水含微生物有机质0.5%～1.0%，需进一步处理，排入集水井。设置溢流管，DN100铸铁管，1000i=29.7（2）污泥管集水井、UASB、SBR反应池，污泥池均为零力排入集泥井，站区排泥管选用DN100铸铁管，1000i=29.7.集泥井至浓缩池，浓缩池拍你泵贮泥柜，贮泥柜至脱水机均为压力输送污泥管。集泥井排泥管DN100，钢管。浓缩池排泥管，贮泥柜排泥管，DN100，钢管。（3）沼气管沼气管从UASB至水封罐为DN50钢管，从水封罐向气水分离器及沼气柜为DN100，钢管，沼气管道逆坡向走管，1000i=4.77.（4）集水管沿主干道设置给水干管DN100，镀锌钢管。引入污泥脱水机房供水支管DN50，镀锌钢管。引入办公综合楼泵房及各地均为DN35，镀锌钢管。（5）管道深埋①压力管道：在车行道之下，深埋0.7～0.9m，不得不小于0.7m，在其他位置0.5～0.7m，不宜大于0.7m；②56n西安工程大学本科毕业设计（论文）公里管道：由设计计算决定，但不宜小于0.7m（车行道下）和0.5m（一般市区）。56n西安工程大学本科毕业设计（论文）第6章结论及体会6.1结论本设计完成的主要内容：①屠宰废水的来源、危害、水质水量、处理工艺综述；②废水处理工艺流程的确定；③各构筑物的设计计算及主要设备的选型；④处理站的平面布置和高程布置。通过以上流程，出水水质：COD:30mg/L;BOD16.2mg/L;SS:37.44mg/L动植物油脂：9mg/L,达到国家《肉类加工工业水污染物排放标准》一级标准。6.2体会本次毕业设计，是我对工程设计的内容和步骤有了更深一步的了解，从大体上讲，本次设计达到了预期的设计效果，达到了本科毕业生所应符合的要求。这次设计使我更深地认识到：设计工作所要求的严谨性，和工程二字的沉重性，我深深的意识到了工程对我们所学到的专业知识要求是那么的深，必须达到对在熟练掌握专业知识的基础上灵活运用。本次设计为某食品厂生产废水处理工程设计，是一个真实性课题，在重新熟悉课本和认真查阅资料的基础上，并结合设计任务书的要求，我对本设计的工艺流程提出了多种方案，在反复的比较下，最终选择了一个最成熟、最优的方案。在选择工艺流程的过程中，我逐渐懂得了如何运用专业眼光去看待问题、分析问题和解决问题。在流程确定后，就开始了对所有构筑物的设计计算，通过指导老师的指导和自己的计算，使我对污水处理中所用到的构筑物透了更是的认识，在主要构筑物56n西安工程大学本科毕业设计（论文）的设计计算和高程计算中自己遇到不少问题，但是在指导老师的精心指导和自己努力下，问题一一被攻破，使自己对污水处理流程有了更加清晰的认识。这次毕业设计是对自己大学四年所学知识的一个综合应用，是一次难得的学习机会，使自己受益匪浅。在设计中，使自己对CAD和Word在原来的基础上能够更加熟练的运用。因此，此毕业设计对本人是一个很好的锻炼，达到了对环境工程设计一个比较深入的了解，是比较成功的毕业设计。56n西安工程大学本科毕业设计（论文）致谢本次设计是在王理明老师的悉心指导下完成的，他在设计过程中给予了我很大帮助，帮助我解决了许多实际问题，在此首先对王老师致以诚挚的谢意。我在设计过程中遇到了许多难题，王老师都一一给予解释并耐心指导，使我能够顺利完成本次设计。设计结束后，王老师又在百忙之中为我们修改毕业设计，帮我们找出设计中的缺点和不足，力求精益求精。可以说本设计师老是和我共同完成的，老师经验丰富，给了我很大帮助，使我这设计中少走了很多弯路。设计过程就是一个不断积累的过程。在设计过程中，我感到指导老师的知识是那么的丰富，而我与之比较相差甚远，更加激励我不断学习，只有不断学习才有不断进步。本次设计中，老师对我的指导和帮助，使我学到了很多课本中学习不到的知识，提高了自己的动手能力，得到了巨大的收获。今后，我将继续努力，争取把在本次设计中学到的知识运用到以后工作和学习中，努力发扬吃苦耐劳精神，取得更大进步。由于时间的仓促和自己水平的有限，本设计中难免存在很多不足之处，恳请各位老师批评指正。最后，对王老师的耐心指导再次表示感谢！并祝老师在今后的工作和生活中工作愉快！合家欢乐！56n西安工程大学本科毕业设计（论文）参考文献[1]张大群主编，污水处理机械设备设计与应用，北京：化学工业出版社、环境工程出版中心，2003.[2]韩红军，污水处理构筑物设计与计算，哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2002.[3]杨健、章非娟、余志荣，有机工业废水处理理论与技术，北京：化学工业出版社、环境工程出版中心，2005.[4]王绍文、罗志腾、钱雷，高浓度有机废水处理技术与工程应用，北京：冶金工业出版社，2003.[5]丁忠浩，有机废水处理技术及应用，北京：化学工业出版社、环境工程出版中心，2002.[6]童华，环境工程设计手册，北京：化工出版社，2008.[7]实用环境工程手册.[8]北京市政设计院编，《给水排水设计手册》第1册（常用资料），中国建筑工业出版社，1986.[9]北京市政设计院编，《给水排水设计手册》第5册（城市排水），中国建筑工业出版社，1986.[10]北京市政设计院编，《给水排水设计手册》第6册（工业排水），中国建筑工业出版社，1986.[11]北京市政设计院编，《给水排水设计手册》第10册（器材与装备），中国建筑工业出版社，1986.[12]北京市政设计院编，《给水排水设计手册》第11册（常用设备），中国建筑工业出版社，1986.[13]任南琪、马放，污水控制微生物学原理与应用，北京：中国环境科学出版社.56n西安工程大学本科毕业设计（论文）[14]魏先勋，环境工程设计手册（修订版），长沙：湖南科学技术出版社，2002.[15]闪红光，环境保护设备选用手册（水处理设备），北京：化工出版社，2002.[16]刘芳佞、陶涛、曾中年，国内SBR法研究进展及其应用现状（期刊论文）-环境技术，2004.[17]高延耀、顾国维、周琪，水污染控制工程（下册），高等教育出版社.56n西安工程大学本科毕业设计（论文）56n西安工程大学本科毕业设计（论文）诚信声明禀承学校优良传统学风，保持我校学生一贯诚信风尚，本人郑重声明：所呈交毕业设计（论文）是在指导老师的指导下独立完成的，无抄袭和剽窃现象。特此声明。学生签名：指导教师签名：日　　期：56