毕业设计（论文）-2000吨天食品废水处理厂的设计 74页

南京林业大学本科毕业设计（论文）提供全套毕业论文，欢迎咨询本科毕业设计(论文)题目:2000吨/天食品废水处理厂的设计学院:化学工程学院专业:环境工程班级:1002051学号:100205117学生姓名：指导教师:职称:讲师二○一四年5月23日n南京林业大学本科毕业设计（论文）摘要UASB-CASS工艺全称为厌养好氧二级处理活性污泥法，即污水通过调节池、沉砂池进入UASB反应池，在厌氧状态下产生的沼气，与污泥碰撞引起附着气泡的污泥絮脱气，污泥颗粒将沉淀到污泥床的表面。出水进入CASS池实行连续进水、静态沉淀和间歇排水，对污染物质降解经历着“好氧—缺氧—厌氧”交替运行的过程，加之采用延时曝气与生物选择，有效地促进了难降解有机物的好氧生化。在本次工艺中COD、BOD、SS的去除率达到：99%、99%、97%，出水达到国家二级标准。工艺由于投资和运行费用低、处理性能高，尤其是优异的脱磷除氮功能而越来越受到重视。该工艺已在酒厂含油废水、食品废水、屠宰废水中得到广泛应用，尤其适用于工业污水和生活污水的处理。关键词工业污水，UASB-CASS工艺，工艺设计n南京林业大学本科毕业设计（论文）AbstractUASB-CASSTechnologycalledtheAerobicdisgustCustodyof2handleActivatedSludgeProcess,ThatByregulatingsewageintoaprecipitationtankandtwoUASBreactorpool,Anaerobicconditionsinthegas,Sludgecausedbycollisionwithbubblesattachedsludgeflocdegassing,Sludgeparticlesofsludgebedsedimentstothesurface.CASSpoolwaterenteredtheintroductionofthecontinuousinflow,Staticprecipitatorsandintermittentdrainage,Degradationofpollutantsexperiencing"aerobic-anoxic-anaerobic"alternativeprocess,Moreover,usingaerationandbiologicaldelaychoiceEffectivelypromotingtherefractoryorganicsaerobicbiochemical.InthisprocessofCOD,BOD,SSremovalrate:99%,99%,97%.Thewaterreachthestatestandardsoftwo.Technologyinvestmentandoperatingcostslow,Performancesuperbhandling,ParticularlyoutstandingPhosphorusandnitrogenfunctionalandmoreimportance.Theprocesshasbeeninthedistilleryoilywastewater,foodwastewater,wastewaterslaughteringbeenwidelyapplied,particularlyapplicabletotheindustrialeffluentsandsewagedisposal.KeywordsIndustrialsewage,UASB-CASStechnology,processdesignn南京林业大学本科毕业设计（论文）目录前言11设计说明21.1设计规模与设计流量21.1.1食品污水处理厂的设计流量21.1.2食品污水处理厂的设计规模21.1.3污水处理程序21.2污水处理厂工艺流程比选31.2.1工艺流程方案选择考虑因素31.2.2工艺方案的分析及比较41.2.3工艺流程的确定61.2.4处理工艺流程简图61.3.处理单元构筑物说明71.3.1格栅71.3.2调节池71.3.3沉砂池71.3.4平流式隔油池81.3.5UASB反应器81.3.6CASS81.3.7CASS曝气系统91.3.8污泥浓缩池91.3.9脱水机91.4总图布置原则101.4.1输配水101.4.2总平面布置101.4.3高程布置102构筑物的设计计算122.1格栅122.1.1设计说明122.1.2设计参数122.1.3设计计算122.2调节池152.2.1设计说明152.2.2设计参数152.2.3设计计算162.2.4调节池的提升泵162.3平流隔油池的设计计算172.3.1设计说明172.3.2设计参数172.3.3设计计算182.4钟式沉砂池18n南京林业大学本科毕业设计（论文）2.4.1设计说明182.4.2设计参数182.4.3设计计算192.4.4出水管道212.5UASB反应池212.5.1设计说明212.5.2反应器容积计算(包括沉淀区和反应区)222.5.2三相分离器构造设计232.5.3设计原则272.5.4排泥系统282.5.5出水系统292.5.6沼气收集系统设计计算302.6CASS反应池322.6.1设计说明322.6.2运行周期及时间的确定332.6.3污泥COD负荷计算352.6.4进水渠道设计402.7集水池422.7.1设计说明422.7.2设计参数422.7.3设计计算422.8提升泵房的设计422.8.1设计说明422.8.2设计计算433污泥部分各处理构筑物设计与计算453.1污泥处理的目的与处理方法453.2集泥井453.2.1设计说明453.2.2设计参数453.2.3设计计算453.3污泥浓缩池463.3.1设计参数463.4污泥脱水间493.4.1设计说明493.4.2设计泥量493.4.3参数选取493.4.4工艺流程493.4.5污泥体积504构筑物高程计算524.1污水构筑物高程计算524.1.1污水流经各处理构筑物水头损失524.1.2污水管渠水头损失计算表524.1.3高程确定534.2污泥高程计算544.2.1污泥管道水头损失544.3污泥处理构筑物的水头损失54n南京林业大学本科毕业设计（论文）4.4污泥高程布置554.5管线设计555污水厂总体布置575.1平面布置的一般原则575.2厂区平面布置形式575.3污水厂平面布置的具体内容575.4污水厂的高程布置586经济估算596.1计算原则596.2各构筑物的建筑安装工程费和设备工器具购置费596.2.1沉砂池技术经济概算596.2.2平流式隔油池技术经济概算606.2.3调节池池技术经济概算606.2.4UASB池技术经济概算606.2.5CASS池技术经济概算606.2.6污泥浓缩池技术经济概算616.2.7污泥脱水机房技术经济概算616.2.8污泥泵房技术经济概算616.2.9综合楼技术经济概算616.2.10贮气柜技术经济概算616.2.11变配电间技术经济概算626.2.12仓库技术经济概算626.2.13车库技术经济概算626.2.15化验设备626.2.16电力外线626.2.17其它费用636.2.18预备费、动态投资和铺底流动资金636.2.19工程总投资646.3劳动定员646.3.1生产组织646.3.2劳动定员646.3.3人员培训646.4污水处理成本646.4.1成本估算的有关单价646.4.2运行成本估算65结论67致谢68参考文献69n南京林业大学本科毕业设计（论文）前言水是生命之源，是人类赖以生存和发展的物质基础，是不可替代的宝贵资源。我国却是一个水资源十分短的国家，人均水资源占有量仅为世界平均水平的四分之一，严重制约着我国社会主义经济的发展。随着我国社会主义经济的飞速发展，水资源污染尤其是工业废水污染也严重恶化。工业废水的污染以其污染大、污染物浓度高、废水排放量大、废水中含有多种有毒有害物质、废水成分复杂以及水量变化大等特点而成为目前我们所面临的主要问题。建国以来，我国食品工业得到迅速发展，到目前我国食品生产厂家众多，既成为世界农业生产大国，又成为较高浓度有机物污染大户，食品废水的排放和对环境的污染已成为突出问题，引起了各有关部门的重视。由于食品种类繁多，原料来源广泛，食品加工污水具有悬浮物、油脂含量高，重金属离子多，COD和BOD数值大，水量变化幅度大，氮、磷化合物含量高，某些情况下水温也较高等特点。基于水污染的危害性和严重性，以保护环境为宗旨，以达到国家废水排放标准为要求来设计食品废水排放设备，所以此排放系统的设计旨在控制废水的COD浓度，减少对环境的污染。我国对食品废水的处理工艺和技术进行了大量的研究和探索，逐渐形成了以生化为主、生化与物化相结合的处理工艺。生化法中常用的有活性污泥法、生物膜法、厌氧与好氧相结合法、水解酸化与SBR相结合等各种处理工艺。这些处理方法与工艺各有其特点和不足之处，但各自都有较为成功的经验。目前还有不少新的处理方法和工艺优化组合正在试验和研究，有的已取得了理想的成效，不久将应用于实践中。68n南京林业大学本科毕业设计（论文）1设计说明1.1设计规模与设计流量1.1.1食品污水处理厂的设计流量日处理食品厂平均排水量2000m3/d1.1.2食品污水处理厂的设计规模根据日处理污水量将污水处理厂分为大、中、小三种规模，日处理量大于10万m3为大型污水处理厂，1-10万m3为中型污水处理厂，小于1万m3为小型污水处理厂。由于该食品污水处理厂的日平均污水处理量为2000m3/d，因此设计规模为小型污水厂。1.1.3污水处理程序污水进水水质如下：SS400mg/lCOD1200mg/lBOD600mg/lTN30mg/lTP16mg/lPH7.0水温20OC经处理后污水排放标准要求达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》中的一级B标准：SS20mg/lCOD60mg/lBOD520mg/lTN（以n计）20mg/lTP（以n计）1mg/lPH6-968n南京林业大学本科毕业设计（论文）1.2污水处理厂工艺流程比选1.2.1工艺流程方案选择考虑因素1.2.1.1小型污水处理厂工艺流程方案选择需考虑的因素在确定污水处理工艺时，除了保证处理效果这一基本条件外，主要目的是降低基建投资，节省日常的运行费用，以求在保证达标排放的前提下，使经营成本最小。要做到这一点，首先应根据实际情况，选择合适的处理工艺。小型污水厂处理工艺流程需考虑的因素：（1）由于负担的排水面积小，污水量较小，一天内水量水质变化较大，频率较高；（2）一般要求自动化程度较高，以减少工作人员配置，降低经营成本；（3）污水厂平面布置可能会受实际情况限制，有时可能靠近居民区或地面起伏不平等，平面布置应因地制宜，变弊为利；（4）由于规模较小，一般不设污泥消化，应采用低污泥产率工艺。鉴于以上的特点，对于小型污水处理厂，厌氧-好氧法为首先考虑的方案。1.2.1.2食品工业废水分类及水质特性食品加工废水主要来自三个生产工段。（1）原料清洗工段。大量砂土杂物、叶、皮、鳞、肉、羽、毛等进入废水中，使废水中含大量悬浮物。（2）生产工段。原料中很多成分在加工过程中不能全部利用，未利用部分进入废水，使废水含大量有机物。（3）成形工段。为增加食品色、香、味，延长保存期，使用了各种食品添加剂，一部分流失进入废水，使废水化学成分复杂。食品废水的水量水质特性主要体现在6个方面：（1）废水量大小不一，食品工业从家庭工业的小规模到各种大型工厂，产品品种繁多，其原料、工艺、规模等差别很大，废水量从数m3/d到数千m3/d不等。（2）生产随季节变化，废水水质水量也随季节变化。（3）食品工业废水中可降解成分多，对于一般食品工业，由于原料来源于自然界有机物质，其废水中的成分也以自然有机物质为主，不含有毒物质，故可生物降解性好，其BOD5/COD高达0.84。（4）废水中含各种微生物，包含致病微生物，废水易腐败发臭。（5）高浓度废水多。68n南京林业大学本科毕业设计（论文）（6）废水中氮、磷含量高。鉴于以上的特点，对于小型污水处理厂，厌氧好氧联合法为首先考虑的工艺方案。1.2.2工艺方案的分析及比较厌氧工艺的选择：表2-1几种厌氧生化系统比较工艺类型优点缺点厌氧塘便宜、不需要维护需要大量土地、不产气、负荷太低厌氧消化池系统非常复杂负荷太低、需要较大池容、不经济厌氧滤池运转简单负荷中等、易堵塞UASB（上流式厌氧污泥反应床）反应器污泥浓度高、有机负荷高，水力停留时间短、设三相分离器，污泥自动回流，不需污泥回流设备、水力及沼气搅拌，无需混合搅拌设备、不需载体，避免堵塞进水SS不宜过高根据上表，该废水应选用UASB厌氧工艺作为主体工艺。1.2.2.1废水处理的工艺流程方案一：车间废水→格栅→隔油调节池→沉砂池→UASB反应器→SBR反应池→消毒→出水方案二：车间废水→格栅→隔油调节池→沉砂池→UASB反应器→生物接触氧化池→消毒→出水方案三：车间废水→格栅→隔油调节池→沉砂池→UASB反应器→CASS→消毒→出水污水处理厂是污水处理的主要部分，其任务是通过必要的处理方法，主要去除水中的悬浮物质，降解COD、BOD、TP、氨氮，常规工艺采用的处理流程为：车间废水→格栅→隔油调节池→沉砂池→UASB反应器→CASS→消毒→出水68n南京林业大学本科毕业设计（论文）1.2.2.2工艺方案的比较从处理效果上来看，以上工艺均能达到较好的效果，从成本上来看，方案一与方案三是最节约成本的。表2-2处理方法主要技术、经济特点生物接触氧化法采用两级接触氧化工艺，废水中SS和COD均有较高的去除率，可防止高糖含量废水污泥膨胀现象，但需填料过大，不便于运输和装填，污泥排放量大且容易堵塞。厌氧-好氧技术厌氧好氧不同环境条件使不同种类微生物菌群有机配合，能同时具有除去有机物除氮的功能。但污泥增长有一定的限度，不易提高。UASB-好氧技术设备简单，运行方便，勿需设沉淀池和污泥回流装置，不需充填填料，也不需在反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。技术上先进可靠，投资小，运行成本低，效果好，可回收能源，产出颗粒污泥产品，有一定收益，操作要求严UASB的主要优点：1.UASB内污泥浓度高；2.有机负荷高，水力停留时间短，采用中温发酵时，容积负荷一般为10kgCOD/m3.d左右；3.无混合搅拌设备，靠发酵过程中产生的沼气的上升运动，使污泥床上部的污泥处于悬浮状态，对下部的污泥层也有一定程度的搅动；4.污泥床不填载体，节省造价及避免因填料发生堵塞问题；5.UASB内设三相分离器，通常不设沉淀池，被沉淀区分离出来的污泥重新回到污泥床反应区内，通常可以不设污泥回流设备。UASB的主要缺点：1.进水中悬浮物需要适当控制，不宜过高；2.污泥床内有短流现象，影响处理能力；3.对水质和负荷突然变化较敏感，耐冲击力稍差，因此有必要在其前设置调节池。68n南京林业大学本科毕业设计（论文）CASS与SBR的比较：传统SBR工艺为间断进水，间断排水，而实际污水排放大都是连续或半连续的，CASS工艺可连续进水，克服了SBR工艺的不足，比较适合实际排水的特点，拓宽了SBR工艺的应用领域。虽然CASS工艺设计时均考虑为连续进水，但在实际中即运行时有间断进水，也不影响处理系统的运行。其中方案三与其他方案中的反应器相比有以下特点：（1）沉降性能良好，不设沉淀池，无需污泥回流；（2）不填载体，构造简单，节省造价；（3）由于消化产气作用，污泥上浮造成一定得搅拌，因而不设搅拌设备；（4）污泥浓度和有机负荷高，停留时间短；（5）UASB-CASS反应器氨氮的去除率高达85%，能有效的去除氨氮；（6）UASB-CASS反应器拥有良好的工艺性能和灵活的操作。CASS工艺的优点：1.工艺简单，占地面积小，投资较低:CASS的核心构筑物为反应池，没有二沉池，一般情况下不设调节池及初沉池。因此，污水处理设施布置紧凑、占地省、投资低。2.曝气阶段生化反应推动力大：这有利于减少曝气池容积，降低工程投资。3.沉淀效果好：CASS工艺在沉淀阶段几乎整个反应池均起沉淀作用，沉淀阶段的表面负荷比沉淀池小得多，没有进水的干扰，沉淀效果较好。实践证明，当冬季温度较低，污泥沉降性能差时，或在处理一些特种工业废水污泥凝聚性能差时，均不会影响CASS工艺的正常运行。CASS反应池中存在较大的基质浓度梯度，而且处于缺氧、好氧交替变化之中，这样的环境条件不利于丝状微生物的优势生长，可有效防止污泥丝状膨胀。4.运行灵活，抗冲击力强:CASS工艺是按时间顺序运行的，各阶段的长短均可根据进水、出水水质及污水量的变化灵活调整，可以在满足排放标准的条件下达到经济运行的目的。CASS工艺集曝气、沉淀等功能于一体，池容相对较大，抗水质、水量冲击能力较大。当进行脱氮除磷时，可通过间断曝气控制反应池的溶解水平，提高脱氮除磷的效果。5.CASS工艺可应用于大型、中型及小型污水处理工程，比SBR工艺适用范围更广泛。6.运行稳定性好。7.基质去除率较高。8.剩余污泥量小，性质稳定。1.2.3工艺流程的确定通过以上的比较，采用UASB-CASS反应。1.2.4处理工艺流程简图68n南京林业大学本科毕业设计（论文）沉气贮柜UASB反应器CASS反应池格栅平流式隔油池调节池钟式沉砂池达标放水提升泵房集水池废水外运污泥脱水污泥浓缩池集泥井1.3.处理单元构筑物说明1.3.1格栅格栅是由一组平行的金属栅条制成的框架，斜置在污水流经的渠道上，或泵站集水井的进口处，用以截阻大块的呈悬浮或漂浮状态的污物。当栅渣量大于0.2m3/d时，为改善劳动与卫生条件，都应采用机械清渣格栅。多数情况下污水处理厂设置有两道格栅，第一道格栅间隙较粗一些，通常设置在提升泵前面，栅条间隙根据水泵要求确定，一般采用16-40mm，特殊情况下，最大间隙可为100mm。第二道格栅间隙较细，一般设置在污水处理构筑物前，栅条间隙一般采用1.5-10mm。有时甚至采用粗、中、细三道格栅。1.3.2调节池由于该污水处理厂负担的排水面积小，污水量较小，一天内水量水质变化较大，频率较高，因此设置调节池负责调节稳定水量变化，保证后续处理构筑物正常工作运行。调节池内设置潜水泵，负责提升将污水至足够高程。1.3.3沉砂池68n南京林业大学本科毕业设计（论文）沉砂池的作用是从污水中分离相对密度较大的无机颗粒，沉砂池一般设在倒虹管、泵站、沉淀池前，保护水泵和管道免受磨损，防止后续处理构筑物管道的堵塞，减小污泥处理构筑物的容积，提高污泥有机组分的含量，提高污泥作为肥料的价值。沉砂池有三种形式：平流式、曝气式和涡流式。由于该厂污水流量较小，因此沉砂池选用钟式沉砂池或类似产品。1.3.4平流式隔油池可去除原水中的不可溶解的有机物，以便减轻后续处理构筑物的处理负荷，并使之正常运行。在我国使用较为广泛，出油效果好，能去除70%以上的油和调节水量的作用。其特点是构造简单、便于运行管理、油水分离效果稳定。1.3.5UASB反应器即上流式厌氧污泥床反应器，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，由污泥反应区、气液固三相分离器（包括沉淀区）和气室三部分组成。能培养出一种具有良好沉降性能和高比产甲烷活性的厌氧颗粒污泥，并在底部形成污泥床，颗粒具有极高的净化处理效率。1.3.5.1三相分离器三相分离器是UASB反应器中最重要的设备，尽管原理简单，但其设计的好坏直接影响到反应器的运行工艺及处理效果，目前工程中所用的三相分离器形式多样。由于反应器内有硫化氢等腐蚀性气体，用不锈钢或塑料做三相分离器。1.3.5.2布水系统布水系统是UASB反应器的关键部分之一，其合理设计对于反应器的良好运行至关重要。UASB反应器的进水方式大致可分为间隙式进水，脉冲式进水，连续均匀进水和连续进水与间隙回流相结合的进水方式。进水方式的选择根据进水浓度及进水量而定。本工程中进水浓度较高，设计停留时间长，所以采用间隙式进水的方式。布水点的布置应根据布水点数量可选择一管一点或一管多点的布水方式。一管一点容易实现均匀布水，水头损失较小，不易堵塞，且可以肉眼直接观察到堵塞的情况，因此本工程采用一管一点的UASB布水系统。1.3.6CASS68n南京林业大学本科毕业设计（论文）CASS法是在间歇式活性污泥法(SBR法)的基础上演变而来。其工作过程可分为曝气、沉淀和排水三个阶段，周期循环进行。污水连续进入预反应区，经过隔墙底部进入主反应区，在保证供氧的条件下，使有机物被池中的微生物降解。污染物的降解在时间上是一个推流过程，而微生物则处于好氧、缺氧、厌氧周期性变化之中，从而达到对污染物去除的作用，同时还具有较好的脱氮除磷功能。1.3.7CASS曝气系统活性污泥法的曝气方式可分为两大类：鼓风曝气及机械曝气两大类。鼓风曝气系统的主要设备是鼓风机及扩散系统。小污水厂的鼓风机一般采用罗茨风机及小型离心风机。分散系统一般采用微孔曝气器。但必须是适应于间歇曝气的运行方式。鼓风机往往安装在CASS池旁边，以减少管路系统的造价。由于污水厂较小，一般不设鼓风机房，仅在鼓风机上设罩棚。这主要适用于厂矿企业内的污水处理厂，不严格控制噪音的情况。如果污水厂毗临生活小区，若采用鼓风曝气则必须建鼓风机房，同时还要有相应的降噪措施，这样情况下宜采用机械曝气方式。机械曝气相对于鼓风曝气而言，具有噪音低、安装简单等优点，特别适用于小型污水厂。1.3.8污泥浓缩池间歇式重力浓缩池：是一种圆形水池，底部有污泥斗。工作时，先将污泥充满全池，经静置沉降，浓缩压密，池内将分为上清液、沉降区和污泥层，定期从侧面分层排出上清液，浓缩后的污泥从底部泥斗排出。间歇式浓缩池主要用于污泥量小的处理系统。浓缩池一般不少于两个，一个工作，另一个进入污泥，两池交替使用。。泥浓缩池的作用：为了后续的污泥处理机械脱水，减少机械脱水中的污泥的混凝剂的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含水率。由于本设计污泥量量较少，因此采用间歇式重力浓缩池，运行时，应先排除污泥池的上清液，腾出池容，再投入待浓缩的污泥，为此应在浓缩深度方向上的不同高度上设置上清液排出管。1.3.9脱水机一般可采用带式脱水机。因为国产设备较过关，设备费用不高，不必连续运行。虽然卫生条件较差，但也可采取相应措施进行改善，如强制通风或后面提到的除臭。在有条件的情况下，也可采用离心脱水机，以改善工作环境，减少加药量。68n南京林业大学本科毕业设计（论文）1.4总图布置原则1.4.1输配水由于污水厂较小，各构筑物之间一般用渠道相连，既节省了占地，又减少了水头损失。这样，在常规的设计中，小型污水厂内至多有三个主要的处理单元：辅助生产区（含办公、变配电及总控等）、水处理单元、泥处理单元。有时泥处理和水处理单元也可合建。由于方便输配水，各构筑物采用了合建方式，在设计时应注意距离较近的构筑物的基础处理，埋深上尽量接近。通过连接构筑物的渠道应做沉降缝。多座反应池的排泥管也可采用渠道而非管道和止回阀连接的方式，这样不仅减少了设备的维护管理，而且没有阀门堵塞的问题。在小型污水处理厂内多采用类似策略，可以大大节省工程费用，方便维护管理。1.4.2总平面布置整个全厂看来，呈台阶式布置。有条件的尽量放坡处理，不做挡墙，以节省土建投资。在护坡上做绿化小品，起到美化全厂、改善环境的目的。污泥调节池和污泥浓缩池尽量办公室和厂前区分离；配电应靠近引入点或耗电量大的构筑物，并便于管理；沼气系统的安全要求较高，应远离明火或人流，物流繁忙区域；重力管流线可应尽量避免迂回曲折。多座反应池的排泥管也可采用渠道而非管道和止回阀连接的方式，这样不仅减少了设备的维护管理，而且没有阀门堵塞的问题。在小型污水处理厂内多采用类似策略，可以大大节省工程费用，方便维护管理。1.4.3高程布置污水处理厂污水处理流程高程布置的主要任务是：确定各处理构筑物的标高，确定处理构筑物之间连接管渠的尺寸及其标高，通过计算确定各部位的水面标高，从而能够使污水沿处理流程在处理构筑物之间通畅地流动，保证污水处理厂的正常运行。在对污水处理厂污水处理流程的高程布置时，应考虑下列事项：(1)选择一条距离最长，水头损失最大的流程进行水力计算。并适当留有余地，以保证在任何情况下，处理系统都能够运行正常。68n南京林业大学本科毕业设计（论文）(2)计算水头损失时，一般应以近期最大流量（或泵的最大出水量）作为构筑物和管渠的设计流量；计算涉及远期流量的管渠和设备时，应以远期最大流量为设计流量，并酌加扩建时的备用水头。(3)设置终点泵站的污水处理厂，水力计算常以接纳处理后污水水体的最高水位作为起点，逆污水处理流程向上倒推计算，以使处理后污水在洪水季节也能自流排出，而水泵需要的扬程则较小，运行费用也较低。但同时应考虑到构筑物的挖土深度不宜过大，以免土建投资过大和增加施工上的困难。还应考虑到因维修等原因需将池水放空而在高程上提出的要求。(4)避免处理构筑物之间跌水等浪费水头的现象，充分利用地形高低差，实现自流。(5)协调好单体构造设计与各构筑物埋深，便于正常排放，有利于检修排空。(6)协调好站区平面布置与各单体深埋，以免工程投资增大，施工困难以及污水多次提升。68n南京林业大学本科毕业设计（论文）2构筑物的设计计算2.1格栅2.1.1设计说明格栅用以去除废水中较大的悬浮物、漂浮物、纤维物质和固体颗粒物质，以保证后续处理单元和水泵的正常运行，减轻后续处理单元的处理负荷，防止阻塞排泥管道。2.1.2设计参数(1)按格栅栅条的净间隙，可分为粗格栅（50-100mm）、中格栅（10-40mm）、细格栅（3-10mm）。当栅渣量大于0.2m3/d时，为改善劳动与卫生条件，都应采用机械清渣格栅。机械格栅不宜少于2台，如为1台时应设人工清除格栅备用。A型平面格栅适用于机械清渣或人工清渣。机械清除栅渣时，栅条的直线度偏差不应超过长度的1/1000,且平面格栅的长度不大于2mm。(2)过栅流速一般采用0.6-1.0m/s.最大流量时可高到1.2-1.4m/s.污水泵站格栅前进水管内的流速一般为0.4-0.9m/s.(3)在人工清除时，格栅倾角不应大于700；机械清除时，宜为700-900.格栅上端应设平台，格栅间设置的工作平台标高应高出栅前最高设计水位0.5m，格栅下端应低于进水管底部0.5m，距离池壁0.5-0.7m，或按机械除渣的安装和操作需要确定。即：设计流量Q=2000吨/天=2000m3/d=83.33m3/h=0.0231m3/s;最大排水量Qmax=200m3/h=0.0556m3/s;栅条宽度S=10mm栅条间隙d=5mm格栅安装角度α=600栅前水深h=0.4m栅前流速0.7m/s过栅流速0.9m/s2.1.3设计计算为了防止格栅前渠道出现阻流回水现象，一般在设置格栅的渠道与栅前渠道的联接部，应具有一定展开角α1的渐扩部位。格栅如图2-1：68n南京林业大学本科毕业设计（论文）图2-1格栅示意图2.1.3.1栅条间隙数式中Qmax————最大设计流量，m3/s；α————格栅倾角，度；b————栅条间隙，m；h————栅前水深，m；v————过栅流速，m/s，最大设计流量时为0.8-1.0m/s,平均设计流量时为0.3m/s。则n==28.75取n=292.1.3.2栅槽宽度B=S(n-1)+bn式中S――――栅条宽度，m;则B=0.01×（29-1）+0.005×29=0.425m2.1.3.3过栅的水头损失h1=kh0h0=zsinαz=b（）4/3式中k――――系数，水头损失增大倍数，一般k=3；b――――系数，与断面形状有关,当栅条为矩形断面时，68n南京林业大学本科毕业设计（论文）b=2.42；S――――栅条宽度，m；d――――栅条净隙，mm；v――――过栅流速，m/s；α――――格栅倾角，度。则h1=3×2.42×(0.01/0.005)4/3×()×sin600=0.65m2.1.3.4栅后槽总高度H=h+h1+h2式中h―――－栅前水深，m；h2――――栅前渠道超高，m，一般用0.3m。则H=0.4+0.65+0.3=1.35m2.1.3.5栅槽总长度L=L=式中L――――栅槽总长度，m；H1――――栅前槽高，m；L1――――进水渠道渐宽部分长度，m；B1――――进水渠道宽度，m；α1――――进水渠展开角，一般用200；L2――――槽前与出水渠连接渠的渐缩长度，m。则取进水渠道宽B1=0.214m，L1==0.29m，L2=0.29/2=0.145m栅槽总长度L=0.29+0.145+1.0+0.5+0.7/tg600=2.34m2.1.3.6每日栅渣量平均日流量=2000m3/d=83.33m3/h=0.0231m3/s=23.1L/sQmax=200m3/h=0.0556m3/s68n南京林业大学本科毕业设计（论文）由生活污水量总变化系数K2的表格，取K2=1.9栅渣量(m3/103m3污水)，取0.1～0.01,粗格栅用小值，细格栅用大值，细格栅用大值取W1=0.1m3/103m3，则W=式中Q――――设计流量，m3/s；W1――――栅渣量(m3/103m3污水)，取0.1m3/103m3则W==0.253m3/d>0.2m3/d(采用机械清渣)2.2调节池2.2.1设计说明调节池亦称调节均化池，是用以尽量减少污水进水水量和水质对整个污水处理系统影响的处理构筑物。2.2.2设计参数（1）调节池一般容积较大，应适当考虑设计成半地下式或地下式，还应考虑加盖板；（2）调节池埋入地下不宜太深，一般为进水标高以下2m左右，或根据所选位置的水文地质特征来决定；（3）调节池的设计，应与整个污水处理工程各处构筑物的布置相配合；（4）调节池应以一池二格（或多格）为好，便于调节池的维修保养；（5）调节池的埋深与污水排放口埋深有关，如果排放口太深，调节池与排放口之间应考虑设置集水井，并设置一级泵站进行一级提升；（6）调节池设计中可以不必考虑大型泥斗、排泥管等，但必须设有放空管和溢流管，必要时还应考虑设超越管。即：设计流量Q=2000吨/天=2000m3/d=83.33m3/h=0.0231m3/s;最大排水量Qmax=200m3/h=0.0556m3/s;水力停留时间T=6h有效水深：h=5m超高部分：h1=0.5m池底为正方形即长宽尺寸相等，调节池总高度5.5m68n南京林业大学本科毕业设计（论文）2.2.3设计计算有容积为：V=QT=83.33×6=499.98m3»500m3池面积为：A=V/h=500/5=100m2取池宽10m，池长10m,沿调节池长度方向设4个沉渣斗，沿宽度方向设2个沉渣斗，共8个沉渣斗，沉渣斗底坡去45度。内设潜水泵。池子总尺度为10×10×5.5采用空气搅拌。用压缩空气进行搅拌，搅拌效果好，还起到预曝气的作用。水质指标进水COD=1200mg/LBOD5=600mg/LSS=400mg/L设计出水COD=1080mg/LBOD5=540mg/LSS=380mg/LCOD去除率10%BOD去除率10%SS去除率5%2.2.4调节池的提升泵设计流量Q=30L/s,静扬程为257.66-255.86=1.8m总出水管Q=30L/s，选用管径DN200，查表的v=0.97m/s,1000i=8.6,设管总长为50m，局部损失占沿程的30%，则总损失为：管线水头损失假设为0.5m，考虑自由水头为1.0m,则水泵总扬程为：H=1.8+0.56+0.5+1.0=3.86m取4m。选择100QW120-10-5.5型污水泵2台，一用一备，其性能见表2-1表2-1100QW120-10-5.5型污水泵性能流量30L/s电动机功率5.5KW扬程10m电动机电压380V转速1440r/min出口直径100㎜轴功率4.96KW泵重量190kg效率77.2%68n南京林业大学本科毕业设计（论文）2.3平流隔油池的设计计算2.3.1设计说明平流式隔油池（API）由池体，刮油刮泥机和集油管等几部分组成。废水从一端进入，从另一端流出，由于池内水平流速很小，相对密度小于1.0而粒径较大的油品杂质在浮力的作用下上浮，并且，聚集在池的表面，通过设在池表面的集油管和刮油机收集浮油。而相对密度大于1.0的杂质沉于池底。2.3.2设计参数（1）停留时间T，一般采用1.5-2h，水平流速v，一般采用2-5mm/s；（2）隔油池每格宽度B采用2m，2.5m，3m，4.5m，6m。当采用人工清除浮油时，每格宽≤3m。国内各大炼厂一般采用4.5m，且已有定型设计。（3）隔油池超高h1，一般不小于0.4m，工作水深为h2为1.5-2.0m。人工排泥时，池深应包括污泥层厚度。（4）隔油池尺寸比例：单格长宽比(L/B)≧4,深宽比(h2/B)≧0.4。刮板间距不小于4m，高度150-200mm，移动速度0.01m/s.（5）采用机械刮泥时，集泥坑深度一般0.5m，底宽不小于0.4m，侧面倾角为45°-60°。池底坡度i，当人工排泥时池底坡度为0.01-0.02，坡向集泥坑，其运行速度为0.3-1.2m/min；机械刮泥时，采用平底，即i=0。当采用静压排泥时，净水头不应小于1.5m。（6）隔油池水面以上的油层厚度不大于0.25m。隔油池的除油效率一般在60%以上，出水含油量为100-200mg/L。若后续浮选法，出水含油量小于50mg/L。即废水在隔油池的设计停留时间：t=1.5h；废水在隔油池中的水平流速：v=3m/s；隔油池每个格间宽度：b=5m；废水在隔油池工作水深：h=1.5m；池水以上的池壁超高0.5米；68n南京林业大学本科毕业设计（论文）2.3.3设计计算图3-1平流式隔油池结构示意图隔油池的总容积：W=Qt=2000×2.5/24=208.3m3隔油池的过水断面为;Ac=Q/3.6v=208.3/（3.6×3）=19.3m2隔油池隔间数：n=Ac/bh=19.3/(1.5×5)=2.6取3间隔油池的有效长度：L=3.6vt=3.6×3×1.5=16.2m隔油池的高度H为：H=h+h′=1.5+0.5=2.0m而L/b=16.2/2.5=3.24>3符合要求。2.4钟式沉砂池2.4.1设计说明钟式沉砂池是一种利用机械控制水流流态与流速，加速砂粒的沉淀，并使有机物随水流带走的沉沙装置。2.4.2设计参数（1）最大流速为0.1m/s,最小流速为0.02m/s；68n南京林业大学本科毕业设计（论文）（2）最大流量时，停留时间不小于20s，一般采用30-60s；（3）进水管最大流速为0.3m/s.即设计流量Q=2000吨/天=2000m3/d=83.33m3/h=0.0231m3/s;最大排水量Qmax=200m3/h=0.0556m3/s;取取中心管流速0.3m/s池内水上升流速为0.05m/s停留时间取30s2.4.3设计计算图4-1钟式沉砂池结构示意图设两个沉沙池(当一个不能正常运行的时候可以维修，另外一个继续运行），即n=2，每格流量Q=0.0556/2=0.0278m3/s;2.4.3.1进水管直径d=式中d――――进水管直径，m；V1――――污水在中心管内流速，m/s；Qmax――――最大设计流量，m3/s.则d==0.25m=25cm68n南京林业大学本科毕业设计（论文）2.4.3.2沉砂池直径D=式中D――――池子的直径，mV2――――池内水流上升速度，m/s.则D==0.9m2.4.3.3水流部分高度h2=v2t式中h2――――水流部分高度，m；t――――最大流量时的流行时间，s。则h2=0.05×30=1.5m2.4.3.4沉砂部分所需容积式中Qmax―――—平均流量，m3/s；X—―――城市污水沉砂量，m3/106m3,污水30m3/106m3一般采用污水；T—―――清触沉砂的时间,间隔设计中取T=2d；Kz――――生活污水流量总变化系数。则V==0.08m32.4.3.5圆截锥部分实际容积V‘=h4=式中V‘――――圆锥部分容积，m3；d1—――――沉砂斗上口直径，m，设计中取0.5m；h4――――沉砂池锥底部分高度，m；r—―――沉砂斗下底直径，m，一般才用0.4～0.6m,设计中取r=0.4m.68n南京林业大学本科毕业设计（论文）则h4==0.05mV1==0.08m32.4.3.6池总高度H=h1+h2+h3+h4+h5式中H――――池总高度，m；h1――――沉砂池超高，m，一般采用0.3～0.5m,设计中取0.3m；h5――――沉砂斗圆柱体部分高度，m，设计中取0.6m；h3――――沉砂池缓冲层高度，m。则h3==0.5×（0.9-0.5）=0.2mH=0.3+1.5+0.2+0.05+0.6=2.65m2.4.4出水管道出水采用薄壁出水堰跌出水，出水堰保证沉砂池内水位标高恒定，堰上水头为：其中Q=0.0278，m取为0.45，堰宽b=2.0m，代入后计算得H=0.037m，出水自由跌落入出水槽，槽宽1.4m，水深0.5m，水流流速0.75m/s，出水流入钢管DN=1000mm,管内流速0.95m/s，水力坡度i=0.98%.2.5UASB反应池2.5.1设计说明UASB反应池即上流式厌氧污泥床反应器，反应器下部由具有良好的沉淀和絮凝性能的高质量分数厌氧污泥形成污泥床，污水自下而上地通过。由进水分配系统、反应区、三相分离器、出水系统、排泥系统及沼气收集系统组成。68n南京林业大学本科毕业设计（论文）厌氧分解过程中产生的沼气形成微小气泡不断释放、上升，逐渐形成较大气泡。反应器中，上部污泥在沼气的扰动下形成污泥质量分数较低的悬浮层，顶部的分离器进行污泥、沼气和废水的三相分离。处理后的水从沉淀区上部溢流排出，气室的沼气可用管道导出，沉淀在泥斗壁上的污泥在重力作用下沿泥斗壁斜面下滑回到反应区，使得反应区有足够的污泥浓度。2.5.1.1设计参数设计流量Q=2000吨/天=2000m3/d=83.33m3/h=0.0231m3/s;最大排水量Qmax=200m3/h=0.0556m3/s;容积负荷（Nv）为：4kgCOD/(m3·d)；污泥产率为：0.1kgMLSS/kgCOD；产气率为：0.5m3甲烷/kgCOD；污泥层高度2.5-3.5m，假定污泥浓度为25kg/m3。UASB处理溶解性废水的推荐是平均容积负荷，UASB的最经济高度是4-6m。这也是系统的最优运行范围，取h=6m水质指标UASB反应器进出水水质指标水质指标COD（㎎∕L）BOD（㎎∕L）SS（㎎∕L）进水水质1080540380设计去除率90%90%85%设计出水水质10854572.5.2反应器容积计算(包括沉淀区和反应区)UASB有效容积为：V有效=式中：V效-------------反应器有效容积，m3Q-------------设计流量，m3/dS0-------------进水有机物浓量,kgCOD/m3Nv-------------容积负荷,kgCOD/(m3·d)则V有效=2000×1.08/4=540m32.5.2.1UASB反应器的形状和尺寸工程设计反应器2座，横截面为矩形68n南京林业大学本科毕业设计（论文）①反应器有效高度为6m，则横截面积S=单池面积S1=②单池从布水均匀性和经济性考虑，矩形池长宽比在2：1以下较为合适设池长L=9.6m，宽B=4.8m则单池截面积S2=L×B=9.6×4.8=46.08m2,总池面积为92.16m2.合理性验证：空塔水流速度u=Q/F=83.3/92.16=0.91m/h<1m/h,合理；③设计反应池总高H=6.5m，其中超高0.5m（一般应用时反应池装液量为70%-90%）单池总容积V1=S2×H’=46.08×(6.5-0.5)=276.48m3单池有效反应容积V1有效=S2×h=46.08×6=276.48m3单个反应器实际尺寸9.6m×4.8m×6.5m反应器数量2座总池面积S总=S2×n=46.08×2=92.16m2反应器总容积V总=V1×n=276.48×2=552.96m3总有效反应容积V总有效=V1有效×n=276.48×2=552.96m3>540m3符合要求UASB体积有效系数在70%-90%之间，符合要求④水力停留时间（HRT）及水力负荷率(Vr)Vr=Q/S总=83.33/92.16=0.9[m3/(m2·h)]<1.0符合设计要求。2.5.2三相分离器构造设计2.5.2.1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、回流缝、气液分离器的设计。2.5.2.2沉淀区的设计68n南京林业大学本科毕业设计（论文）图2-3三相分离器结构示意图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：1）沉淀区水力表面负荷<1.0m/h2）沉淀器斜壁角度设为50°,使污泥不致积聚，尽快落入反应区内。3）进入沉淀区前，沉淀槽底逢隙的流速≦2m/h4）总沉淀水深应大于1.5m5）水力停留时间介于1.5～2h如果以上条件均能满足，则可达到良好的分离效果.本工程设计中，与短边平行，沿长边每池布置4个集气罩，构成4个分离单元，则每池设置4个三相分离器。三相分离器长度B=4.8m，每个单元宽度b=L/4=9.6/4=2.4m。沉淀区的沉淀面积即为反应器的水平面积，即46.08m2。沉淀区的表面负荷率Q/S总=41.67/46.08=0.9[m3/(m2·h)]<1.0[m3/(m2·h)]，符合要求2.5.2.3回流缝设计h2的取值范围为0.5—1.0m,超高h1一般取0.5m68n南京林业大学本科毕业设计（论文）取h1=0.5mh2=0.5mh3=0.8m设上下三角形集气罩斜面水平夹角α=50°，取h3=0.8m；b1=h3/tgθ式中：b1————下三角集气罩底水平宽度，m;α————下三角集气罩斜面的水平夹角；h3————下三角集气罩的垂直高度，m;b1==0.67m则相邻两个下三角形集气罩之间的水平距离：b2=b-2b1=2.4–2×0.67=1.06m则下三角形回流缝面积为：S1=b2·l·n=1.06×4.8×4=20.35m2下三角集气罩之间的污泥回流逢中混合液的上升流速(V1)可用下式计算：V1=Q1/S1式中：Q1————反应器中废水流量，m3/h；S1————下三角形集气罩回流逢面积，m2；V1==2.05m/h<2.0m/s,符合设计要求。设上三角形集气罩下端与下三角斜面之间水平距离的回流缝的宽度b3=CD=0.3m,则上三角形回流缝面积为：S2=b3·l·2n=0.3×4.8×2×4=11.52m2上下三角形集气罩之间回流逢中流速(V2)可用下式计算：V2=Q1/S2，式中：Q2————反应器中废水流量，m3/h；S2————上三角形集气罩回流逢之间面积，m2；V2==3.6m/hV1净水的μ,故取μ=0.02g/cm·s。由斯托克斯工式可得气体上升速度为：68n南京林业大学本科毕业设计（论文）水流速va=v2=3.6m/h校核：,故设计满足要求。已知三相分离区的高度为0.5+0.71+0.8=2.01m，取2m，又UASB的总高度为7.5m，则沉淀区高2m，污泥区高1.5m，悬浮区高2.5m，超高0.5m。2.5.3布水系统本工程中进水浓度较高，设计停留时间长，布水点的布置应根据布水点数量可选择一管一点或一管多点的布水方式。一管一点容易实现均匀布水，水头损失较小，不易堵塞，且可以肉眼直接观察到堵塞的情况，因此本工程采用一管一点的UASB布水系统。2.5.3.1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。2.5.3.2设计计算每个池子的流量Q’=83.33/2=41.67m3/h配水系统采用穿孔配管，进水管总管径取200㎜，流速约为0.95m/s。每个反应器设置6根DN150㎜支管，每根管之间的中心距离为1.5m，配水孔径采用16㎜，孔距1.5m，每孔服务面积为1.5×1.5=2.25㎡，孔径向下，穿孔管距离反应池底0.2m，每个反应器有24个出水孔。则每个孔的流速为u=式中：Q————池子的流量，m3/h；N————出水孔的个数；D————孔径，m。68n南京林业大学本科毕业设计（论文）即u==1.55m/s校核：常温下，容积负荷（Nv）为：4kgCOD/(m3·d)；产气率为：0.5m3/kgCOD；需满足空塔水流速度uk≤1.0m/h,空塔沼气上升流速ug≤1.0m/h。空塔水流速度式中：Q————池子的流量，m3/h;S————池子的水平面积，m2则，符合要求空塔气流速度，式中：C0————进水COD浓度，mg/L；h————产气率，m3/kgCOD。R————去除率，设计取90%即符合要求。2.5.4排泥系统2.5.4.1UASB反应器中污泥总量计算一般UASB污泥床主要由沉降性能良好的厌氧污泥组成，平均浓度为15gVSS/L,则两座UASB反应器中污泥总量：G=VGss式中：V————反应器有效容积，m3；Gss————污泥的平均浓度，gVSS/L。则G=540×15=8100kgss/d2.5.4.2产泥量计算厌氧生物处理污泥产量取0.1kgMLSS/kgCOD①UASB反应器总产泥量DX=rQC0E68n南京林业大学本科毕业设计（论文）式中：DX————UASB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90%。则DX=0.1×2000×1.08×0.9=194.4kgVss/d②根据VSS/SS=0.9，DX=194.4/0.9=216kgSS/d则单池产泥DX’=DX/2=216/2=108kgSS/d③污泥含水率为98%，当含水率＞95%，取，则污泥产量==10.8m3/d单池排泥量Ws’=10.8/2=5.4m3/d④污泥龄qc=G/DX=8100/216=37.5d考虑配水管兼做排泥管用可以均匀排除污泥区的污泥，同时把反应器的1/2高度处和三相分离器下三角0.5m处，各设排泥管一根，管径为100mm，池子底部设放空管，每天排一次污泥。2.5.5出水系统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。2.5.5.1出水槽设计对于每个反应池，有4个单元三相分离器，出水槽共有4条，槽宽0.3m。①单个反应器流量②设出水槽口附近水流速度为0.2m/s，则槽口附近水深=0.048m取槽口附近水深为0.25m，出水槽坡度为0.01；出水槽尺寸4.8m×0.3m×0.25m；出水槽数量为4座。68n南京林业大学本科毕业设计（论文）2.5.5.2溢流堰设计①出水槽溢流堰共有8条（4×2），每条长4.8m，设计900三角堰，堰高50㎜，堰口水面宽b=50㎜。每个UASB反应器处理水量12L/s,查知溢流负荷为1-2L/（m·s），设计溢流负荷f=1.117L/（m·s），则堰上水面总长为：10.74m三角堰数量：=215个每条溢流堰三角堰数量：215/8=27个。一条溢流堰上共有27个100㎜的堰口，27个140㎜的间隙。②堰上水头校核每个堰出流率：按900三角堰计算公式，堰上水头：=0.017m③出水渠设计计算反应器沿长边设一条矩形出水渠，4条出水槽的出水流至此出水渠。设出水渠宽0.8m，坡度0.001，出水渠渠口附近水流速度为0.3m/s。渠口附近水深h’=0.048m以出水槽槽口为基准计算，出水渠渠深：0.25+0.048=0.3m，离出水渠渠口最远的出水槽到渠口的距离为14.67米，出水渠长为14.67+0.1=14.77m，出水渠尺寸为14.77m×0.8m×0.3m，向渠口坡度0.001。④UASB排水管设计计算选用DN250钢管排水，充满度为0.6，管内水流速度为=0.39m/s2.5.6沼气收集系统设计计算2.5.6.1沼气产量计算沼气主要产生厌氧阶段，设计产气率取0.5。①总产气量68n南京林业大学本科毕业设计（论文）972m3/h每个UASB反应器的产气量G’=①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4根集气管。每根集气管内最大气流量=据资料，集气室沼气出气管最小直径d=100mm,取100㎜.③沼气主管每池4根集气管先通到一根单池主管，然后再汇入两池沼气主管。采用钢管，单池沼气主管管道坡度为0.5%.单池沼气主管内最大气流量取D=150㎜，充满度为0.8，则流速为④两池沼气最大气流量为取DN=250㎜，充满度为0.6；流速为2.5.6.2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。（1）水封高度式中：H0————反应器至贮气罐的压头损失和贮气罐内的压头为保证安全取贮气罐内压头，集气罩中出气气压最大H1取2mH2O，贮气罐内压强H0为400㎜H2O。则H=2-0.4=1.6m（2）水封灌水封高度为1.6m，水封灌面积一般为进气管面积的4倍，则68n南京林业大学本科毕业设计（论文）水封灌直径取0.5m。2.5.6.3气水分离器气水分离器起到对沼气干燥的作用，选用φ500㎜×H1800㎜钢制气水分离器一个，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。5.2.6.4沼气柜容积确定由上述计算可知该处理站日产沼气972，则沼气柜容积应为3h产气量的体积确定，即。设计选用300钢板水槽内导轨湿式储气柜，尺寸为φ7000㎜×H6000㎜。2.6CASS反应池2.6.1设计说明CASS工艺是SBR工艺的发展，其前身是ICEAS，由预反应区和主反应区组成。预反应区控制在缺氧状态，因此提高了对难降解有机物的去除效果，与传统的活性污泥法相比，有以下优点：建设费用低，省去了初沉池、二沉池及污泥回流设备；运行费用低，节能效果显著；有机物去除率高，出水水质好，具有良好的脱氮除磷功能；管理简单，运行可靠，不易发生污泥膨胀；污泥产量低，性质稳定，便于进一步处理与处置。2.6.1.1设计参数设计流量Q=2000吨/天=2000m3/d=83.33m3/h=0.0231m3/s;最大排水量Qmax=200m3/h=0.0556m3/sBOD污泥负荷（Ns）为：0.1kgBOD/㎏MLSS；混合液污泥浓度为：X=3500mg/L；充水比为：0.32回流比约为0.2池内最大水深3～5m污泥负荷率0.05～0.5kgBOD5/(kgMLSS·d)污泥浓度2.5～4.0kg/m3主预反应区容积比9:1宽深比约为:B:H=1-2长宽比约为：L:B=4-6各个反应区体积比为：选择区体积：预反应区体积：主反应区体积=1：5：30预反应区与反应区间隔墙的孔口水流速度为30-50m/h,一个运行周期为4小时。进水水质：SS：57mg/l出水水质：SS：9.69mg/l68n南京林业大学本科毕业设计（论文）BOD：54mg/lBOD：4.32mg/lCOD：108mg/lCOD：16.2mg/lTN：30mg/lTN：3mg/lTP：4.7mg/lTP：1mg/l2.6.2运行周期及时间的确定（1）曝气时间式中：————充水比————进水BOD值，mg/l；————BOD污泥负荷，kgBOD/㎏MLSS；X————混合液污泥浓度，mg/L。(2)沉淀时间设曝气池水深H=5m，缓冲层高度=0.5m，沉淀时间为：（3）运行周期T设排水时间td=0.5h,运行周期为T==1.2+1.5+0.5=3.2h»4h每日周期数：N=24/4=62.6.2.1反应池的容积及构造（1）反应池容积单池容积反应池总容积为式中：N————周期数；68n南京林业大学本科毕业设计（论文）————单池容积；————总容积；n————池数，本设计中采用2个CASS池；————充水比。则2.6.2.2反应池的构造尺寸CASS反应池为满足运行灵活和设备安装需要，设计为长方形，一端为进水区，另一端为出水区。如图所示为CASS池构造。已知，B：H=1～2，L：B=4～6，取B=5m,L=520.8/(5×5)=20.8m此时L:B=20.8:5=4.2:1,符合要求。CASS池沿长度方向设一道隔墙，将池体分为预反应区和主反应区两部分，靠近进水端为CASS池容积的10%左右的预反应区，作为兼氧吸附区和生物选择区，另一部分为主反应区。根据资料，预反应区长L1=（0.16～0.25）L，取L1=5.2m。2.6.2.3连通口尺寸隔墙底部设连通孔，连通两区水流，设连通孔的个数为3个。连通孔孔口面积A1为：式中：Q————每天处理水量，；68n南京林业大学本科毕业设计（论文）————CASS池子个数；U————设计流水速度，本设计中U=50m/h；————一日内运行周期数；A————CASS池子的面积，；————连通孔孔口面积，㎡；————预反应区池长，；————池内设计最高水位至滗水机排放最低水位之间的高度，；B————反应池宽，。则孔口沿隔墙均匀布置，孔口宽度不宜高于1.0m，故取0.9m，则高为0.93m。2.6.3污泥COD负荷计算由预计COD去除率得其COD去除量为：108×85%=91.8mg/L则每日去除的COD值为：污泥COD负荷：=式中：Q————每天处理水量，；SU————进水COD浓度与出水浓度之差，mg/L；n————CASS池子个数；X————设计污泥浓度，mg/L；V————主反应区池体积，。则68n南京林业大学本科毕业设计（论文）2.6.3.1产泥量及排泥系统（1）CASS池产泥量CASS池的剩余污泥主要来自微生物代谢的增值污泥，还有很少部分由进水悬浮物沉淀形成。CASS池生物代谢产泥量为：式中：a————微生物代谢增系数，kgVSS/kgCODb————微生物自身氧化率，1/d根据食品废水性质，参考类似经验数据，设计取a=0.83，b=0.05，则有：0.0918=15.37kg/d假定排泥含水率为99%，则排泥量为：（2）排泥系统每池池底坡向排泥坡度i=0.01，池出水端池底设（0.5×0.5×0.5）m3排泥坑一个，每池排泥坑中接出泥管DN200一根。2.6.3.2需氧量及曝气系统设计计算（1）需氧量计算根据实际运行经验，微生物氧化1kgCOD的参数a1取0.53，微生物自身耗氧参数b1取0.18，则一个池子需氧量为：=0.53×2000/2×0.0918+0.18×3500×10-3×520.8=376.76kg/d则每小时耗氧量为：376.76/24=15.7kg/h(2)供气量计算温度为20度和30度的水中溶解氧饱和度分别为：，68n南京林业大学本科毕业设计（论文）微孔曝气器出口处的绝对压力为：==式中：H————最大水深，空气离开主反应区池时的氧百分比：式中：————空气扩散器的氧转移率，取15%值暴气池中混合液平均溶解氧饱和度按最不利温度为：温度为20℃时，暴气池中混合液平均溶解氧饱和度为：温度为20℃时，脱氧清水的充氧量为：式中：————氧转移折算系数，一般取0.8～0.85，本设计取0.82；68n南京林业大学本科毕业设计（论文）————氧溶解折算系数，一般取0.9～0.97，本设计取0.95；————密度，㎏/L，本设计取1.0㎏/L；C————废水中实际溶解氧浓度，mg/L；R————需氧量，㎏/h。则=25.12kg/h曝气池平均供气量为：（空气密度为1.29kg/m3）.每立方米废水空气量为：每去除1kgCOD的耗空气量为：(3)布气系统设计计算单个反应池平面面积为20.8×5，设102个曝气器，则每个曝气器的曝气量=G/102=432.73/102=4.24/h。选择QMZM-300盘式膜片式曝气器。其技术参数见表6-1。表6-1QMZM-300盘式膜片式曝气器技术参数型号工作通气量服务面积氧利用率淹没深度供气量QMZM-3002～8m3/h·个0.5～1.0m2/h·个35%～59%4～8m4.25m3/h从鼓风机房出来一根空气干管，在两个CASS池设两根空气支管，每根空气支管上设46根小支管。两池共两根空气支管，92根空气小支管。空气干管流速为15m/s，支管流速为10m/s，小支管流速为5m/s，则空气干管管径：68n南京林业大学本科毕业设计（论文），取DN150mm钢管；空气支管管径：，取DN50mm钢管；空气小支管管径：，取DN30mm钢管。（4）鼓风机供气压力计算曝气器的淹没深度H=4.5m，空气压力可按下式进行估算:校核估算的空气压力值：管道沿程阻力损失可由下式估算：式中：————阻力损失系数，取4.4.取空气干管长为15m，则：其沿程阻力损失取空气支管长为20.8m，则：其沿程阻力损失取空气小支管长为4m，则：其沿程阻力损失空气管道沿程阻力损失为设空气管道的局部阻力损失为=0.5KPa，则空气管路的压力总损失为：取膜片式微孔曝气器的最大压力损失为=2.9KPa，则鼓风机的供气压力为：68n南京林业大学本科毕业设计（论文）故鼓风机的供气压力可采用58.8KPa，选择一台风机曝气，则风机能力为G=50m3/min.（5）鼓风机房布置选用两台DG超小型离心鼓风机，，供气量大时，两台一起工作，供气量小时，一用一备。DG超小型离心鼓风机规格如表6-2。表6-2DG超小型离心鼓风机流量50m3/min电动机形式TEFC压缩介质空气电动机功率75KW出口压力63.8KPa电动机电压220V轴功率52KW重量1t其占地尺寸为2016㎜×1008㎜，高为965㎜（含基础）。2.6.3.3CASS反应池液位控制CASS反应池有效水深为5米。排水结束是最低水位基准水位为5m,超高为0.5m,保护水深为0.5m,污泥层高度保护水深的设置是为了避免排水时对沉淀及排泥的影响。进水开始与结束由水位控制，曝气开始由水位和时间控制，曝气结束由时间控制，沉淀开始与结束由时间控制，排水开始由时间控制、排水结束由水位控制。2.6.4进水渠道设计CASS池采用配水渠配水，配水渠取h=1m，宽度b=2.5m，则渠内流速为0.3m/s。水头损失按明渠计算，根据《给排水手册》查得，矩形断面暗沟水力计算公式：湿周：过水断面积：68n南京林业大学本科毕业设计（论文）水力半径：水力坡度：最不利配水距配水点为60m，水头损失为m配水渠局部水头损失按沿程损失的30%计，则整个配水渠水头损失为：2.6.4.1进水孔洞的设计为了满足CASS运行的特点，采用SFZ-500型明杆式镶铜铸铁方闸门控制，潜孔设计流速为0.5m/s，则设计尺寸为0.50.5，共计2个，水头损失取0.08m另外各进水口均采用相同尺寸潜孔，且设闸板起吊素置，可以通过闸板的启闭调节出水流速。从而实现不同的运行方式。潜孔位于CASS池的前端，淹没深0.3m，污水通过潜孔从配水渠进入CASS预反应区.2.6.4.2预反应区与主反应区的连接设计采用底部潜孔出水，潜孔流速50m/h，连通孔尺寸，共计15个，潜孔之间间距为0.32m，水头损失：m，设计中取0.002m。2.6.4.3排出装置的选择每池排出负荷选择XBS-100型旋转式滗水器，其技术参数如表6-1。表6-1XBS-300型旋转式滗水器技术参数型号流量（m3/h）堰长（m）总管管径(mm)滗水深度H（m）功率(KW)XBS-3001002200<20.3768n南京林业大学本科毕业设计（论文）XBS型旋转式滗水器由滗水装置、传动装置、撇渣浮筒装置及回转支承等组成。驱动机构通过可伸缩推杆带动滗水装置及撇渣浮筒装置绕旋转支承旋转，从而使滗水堰口上下弧形运动，达到滗出上清液的目的。设备主要优点、特点：   （1）滗水全过程采用匀速运行。 （2）设备自带数显（滗水深度调节器）滗水深度可以随意调整。（3）推杆下降采用变频调速，滗水完毕能自动反程。 （4）动力采用同步双推杆，确保滗水器两端能同时滗水。2.7集水池2.7.1设计说明集水池是汇集准备输送到其他构筑物去的一种小型贮水设备，设置集水池作为水量调节之用，贮存盈余，补充短缺，使生物处理设施在一日内能得到均和的进水量，保证正常运行。2.7.2设计参数设计流量Q=2000吨/天=2000m3/d=83.33m3/h=0.0231m3/s=23.1L/s；2.7.3设计计算集水池的容量为大于一台泵五分钟的流量，设2台水泵（一用一备），每台泵的流量为Q=0.029m3/s≈0.03m3/s。集水池容积采用相当于一台泵30min的容量m3有效水深采用2m，则集水池面积为F=27m2，其尺寸为5.8m×5.8m。集水池构造集水池内保证水流平稳，流态良好，不产生涡流和滞留，必要时可设置导流墙，水泵吸水管按集水池的中轴线对称布置，每台水泵在吸水时应不干扰其他水泵的工作，为保证水流平稳，其流速为0.3-0.8m/h为宜。68n南京林业大学本科毕业设计（论文）2.8提升泵房的设计2.8.1设计说明泵房采用下圆上方形泵房，集水池与泵房合建，集水池在泵房下面，采用全地下式。考虑2台水泵，其中一台备用。（1）泵站总抽升能力应按进水管的最大时污水量计算，并应满足最大充满度时的流量要求；（2）尽量选择类型相同（最多不超过两种型号）和口径的水泵，以便维修，但还须满足低流量时的需求；（3）由于生活污水，对水泵有腐蚀作用，故污水泵站尽量采用污水泵，在大的污水泵站中，无大型污水泵时才选用清水泵。流量小于2m3/s时，常选用下圆上方形泵房。考虑2台水泵，其中一台备用。2.8.1.1设计参数设计流量Q=2000吨/天=2000m3/d=83.33m3/h=0.0231m3/s=23.1L/s；取Q=30L/s，则一台泵的流量为30L/s。2.8.2设计计算2.8.2.1选泵前总扬程估算经过格栅水头损失为0.65m，格栅最低水位与所需提升经常高水位之间的高差为：256.71-248=8.71m2.8.2.2出水管水头损失总出水管Q=30L/s，即一根出水管，Q=30L/s，选用管径DN200，v=0.97m/s,1000i=8.6，设管总长为40m，局部损失占沿程的30%，则总损失为：2.8.2.3水泵扬程泵站内管线水头损失假设为1.5m，考虑自由水头为1.0m,则水泵总扬程为：H=8.71+0.45+1.5+1.0=11.66m取12m。2.8.2.4选泵选择100QW100-15-7.5型污水泵2台，一用一备，其性能见表7-168n南京林业大学本科毕业设计（论文）表7-1100QW100-15-7.5型污水泵性能流量30L/s电动机功率7.5KW扬程15m电动机电压380V转速1450r/min出口直径100㎜轴功率4.96KW泵重量190kg效率77.2%2.8.2.5校核总扬程（1）吸水管路水头损失每根吸水管的流量Q=30L/s，选用管径DN200，v=0.97m/s,1000i=8.6则沿程损失：局部损失:直管部分的长度为2m，进口(),Dg600闸阀1个（）则吸水管路总损失：h1=0.0172+0.19=0.21m（2）出水管路水头损失每根出水管的流量Q=30L/s，选用管径DN200，v=0.97m/s,1000i=8.6则沿程损失：局部损失:管线总长度为40m,渐扩管1个(),闸阀1个(),弯头4个()，则：出水管路总损失：h2=0.258+0.373=0.63m（3）水泵所需总扬程H=8.5+1.5+0.21+0.63=10.84m，取12m（选用符合要求）68n南京林业大学本科毕业设计（论文）3污泥部分各处理构筑物设计与计算3.1污泥处理的目的与处理方法污泥处理的目的：在污泥处理过程中，产生大量的污泥。这些污泥含有大量的易分解的有机物质，对环境具有潜在的污染能力。同时，污泥含水率高，体积庞大，处理和运输均很困难。因此，物在最终处置前必须处理，以降低污泥中的有机物含量，并减少其水分。使之在最终处置时对环境的危害减少之限度。（1）减量：降低污泥含水率，减小污泥体积。（2）稳定：去除污泥中的有机物，使之稳定。（3）害化：杀灭寄生虫卵和病原菌。（4）污泥综合利用。污泥处理方法的选择：污泥处理的一般方法与流程的选择约定与当地条件、环境保护要求、投资情况、运行费用及维护管理等多种因素。3.2集泥井3.2.1设计说明污水处理系统各构筑物所产生的污泥每日排泥一次，集中到集泥井，然后在由污泥泵打到污泥浓缩池。污泥浓缩池为间歇运行，运行周期为24h,其中各构筑物排泥、污泥泵抽送污泥时间为1.0～1.5h，污泥浓缩时间为20.0h,浓缩池排水时间为2.0h,闲置时间为0.5h～1.0h。3.2.2设计参数废水处理过程中产生的污泥来自以下个几部分：（1）UASB反应器Q1=10.8m3/d,含水率98%；（2）CASS反应器Q2=1.54m3/d,含水率99%；总污泥量为：Q=Q1+Q2=12.34m3/d，设计中取13m3/d。3.2.3设计计算考虑各构筑物为间歇排泥，每日总排泥量为13m3/d68n南京林业大学本科毕业设计（论文），需在1h内抽送完毕，集泥井容积确定为污泥泵提升流量（13m3/d）的10min的体积，即2.2m3。此外，为保证CASS排泥能按其运行方式进行，集泥井容积应外加37.23m3。则集泥井总容积为2.2+37.23=39.43m3。集泥井有效深度为3.0m，则其平面面积为A=V/H=39.43/3=13.14m2设集泥井平面尺寸为3.6×3.6m。集泥井为地下式，池顶加盖，由污泥泵抽送污泥。集泥井最高泥位为-0.5m,最低泥位为-3m池底标高为-3.5m。浓缩池最高泥位为2m。则排泥泵抽升的所需净扬程为5m，排泥泵富余水头2.0m，管道水头损失为0.5m，则污泥泵所需扬程为5+2+0.5=7.5m。选择两台50QW25-10-1.5型潜污泵提升污泥（一用一备）。其性能如表1-1。50QW25-10-1.5型潜污泵性能型号流量(m3/h)扬程（m）转速(r/min)电动机功率(kw)效率(%)出口直径（㎜）重量（kg）80QW50-10-3251029001.567.5501253.3污泥浓缩池3.3.1设计参数3.3.1.2设计泥量废水处理过程产生的污泥来自以下几部分：（1）UASB反应器，Q1=10.8m3/d,含水率98%；（2）CASS反应器，Q2=1.54m3/d,含水率99%；总污泥量为：Q=Q1+Q2=12.34m3/d，设计中取13m3/d。3.3.1.3参数选取固体负荷（固体通量）M一般为10～35kg/m3h，取M=30kg/m3d=1.25kg/m3h；浓缩时间取T=20h；设计污泥量Q=13m3/d；浓缩后污泥含水率为96%；68n南京林业大学本科毕业设计（论文）3.3.1.4容积计算浓缩后污泥体积：式中：V0————污泥含水率变为P0时污泥体积3.3.1.5池子边长根据要求，浓缩池的设计横断面面积应满足：A≧QC/M式中：Q————入流污泥量，m3/d；M————固体通量，kg/m3·d；C————入流固体浓度kg/m3。入流固体浓度（C）的计算如=×1000×(1-98%)=216kg/d=×1000×(1-99%)=15.4kg/d则Qc=+=231.4kg/dC=231.4/13=17.8kg/m3浓缩后污泥浓度为：=231.4/6.5=35.6kg/m3浓缩池的横断面积为：A=Qc/M=231.4/30=7.72m2则3.3.1.6池子高度取停留时间HRT=20h，有效高度=QT/24A=（13×20）/（24×7.84）=1.4m68n南京林业大学本科毕业设计（论文），超高=0.5m，缓冲区高=0.5m。则池壁高：=++=2.4m3.3.1.7污泥斗污泥斗下锥体边长取0.5m，污泥斗倾角取50°则污泥斗的高度为：H4=(2.8/2–0.5/2)×tg50°=1.4m污泥斗的容积为：V2=h4（a12+a1a2+a22）=×1.4×（2.82+2.8×0.5+0.52)=4.43m33.3.1.8池子总高度H=2.4+1.4=3.8m图2-1污泥浓缩池设计计算图3.3.1.9排水口浓缩后池内上清液利用重力排放，由站区溢流管管道排入格栅间，浓缩池设四根排水管于池壁，管径DN150㎜。于浓缩池最高处设置一根，向下每隔1.0m、0.6m、0.4m处设置一根排水管。68n南京林业大学本科毕业设计（论文）3.4污泥脱水间3.4.1设计说明经过浓缩后的污泥进入脱水机房，本设计采用带式过滤机脱水，这种脱水方法的特点是：滤带可以回旋，脱水效率高，噪音小，能源消耗省，附属设备少，操作方便，但必须正确选用有机高分子混凝剂，经浓缩后的污泥的含水率为97%，投加的有机高分子混凝剂为污泥干重的0.2-0.5%时，其生产能力一般为120-350公斤干污泥/m3时，脱水后的泥饼含水率为70-80%。3.4.2设计泥量浓缩后污泥含水率为96%；浓缩后污泥体积：=6.5m3/d3.4.3参数选取压滤时间取T=4h；设计污泥量Q=6.5m3/d；浓缩后污泥含水率为96%；压滤后污泥含水率为75%。3.4.4工艺流程图2-2污泥脱水工艺流出图68n南京林业大学本科毕业设计（论文）3.4.5污泥体积式中Q——脱水后污泥量m3/dQ0——脱水前污泥量m3/dP1——脱水前含水率（%）P2——脱水后含水率（%）M——脱水后干污泥重量（kg/d）则污泥脱水后形成泥饼用小车运走，分离液返回处理系统前端进行处理。3.4.5.1机型选取选取DYQ-1000型带式压榨过滤机，其工作参数如表2.5：表2-1DYQ-1000型带式压榨过滤机工作参数滤网电动机控制器型号最大冲洗耗水量(m3/h)(mm）冲洗压力（Mpa)气动部分输入压力（MPa）有效宽（mm)速度Kw/min型号功率（Kw）10000.4-4JZTY31-42.2JDIA-406≥0.40.5-1气动部分流量(m3/h)处理能力【kg/h·m2】泥饼含水率（%)外形尺寸（长X宽X高）（mm）重量（kg)0.8-2.550-50065-755050X1890X236545003.4.5.2投药装置投药量68n南京林业大学本科毕业设计（论文）根据城市污水污泥、食品厂污水站污泥絮凝剂脱水试验知，常用絮凝剂的投药量分别为：氯化铁5.0%～8.0%,硫酸铝8.0%～12%，聚合氯化铝3.0%～0.0%，聚丙烯酰胺1.5‰～2.5‰。投药系统投按加聚丙烯酰胺考虑。设计投药量为2.0‰，则每日需药剂为：260×2.0/1000=0.52kg即需要纯度为90%的固体聚丙烯酰胺为0.52/0.9=0.58kg调配的絮凝剂溶液浓度为0.2%-0.4%,则溶液所需溶药灌最小容积为290L。选择ZJ-470型折桨式搅拌机一台，其规格如表2-2。表3-2ZJ-470型折桨式搅拌机性能及及外形尺寸型号功率(kw)池形尺寸(㎜)桨叶距池底高（㎜）转速(r/min)长×宽高ZJ-4700.55800×800800130130药液投加选用J-Z125/3.2型柱塞计量泵，其性能如表2-3。表3-3J-Z125/3.2型柱塞计量泵性能型号流量(L/h)排出压力(MPa)泵速(次/min)电动机功率(KW)进、出口直径(㎜)重量(kg)J-Z125/3.21251.6-3.21020.7515～230计量泵占地尺寸为815㎜×715㎜，高为575㎜（不含基础）。68n南京林业大学本科毕业设计（论文）4构筑物高程计算4.1污水构筑物高程计算4.1.1污水流经各处理构筑物水头损失表4-1污水流经各处理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）格栅0.65UASB反应池0.16泵房1.5CASS反应池0.078调节池0.3集水井0.5沉砂池0.54.1.2污水管渠水头损失计算表表4-2污水管渠水头损失计算表名称流量（L/s）管径（㎜）坡度I(‰)流速V(m/s)管长(m)I·L受纳体2出厂管---CASS302000.00860.97500.4330.100.113CASS0.078CASS—UASB302500.0010.392.30.8970.950.0070.07302500.0010.392.30.8970.950.0070.07584000.8160.77390.0430.0860.00257UASB0.16UASB---沉砂池302000.00860.972.30.020.950.0460.037584000.8160.77390.0430.0860.126302000.00860.972.30.020.950.0460.03768n南京林业大学本科毕业设计（论文）沉砂池---调节池302000.00860.972.30.020.950.0460.3302000.00860.972.30.020.950.0460.3584000.8160.77390.0430.0860.56调节池0.3调节池---隔油池302000.00860.97500.431.1090.05481.06隔油池0.5隔油池---格栅302000.00860.97400.3441.1090.05480.21格栅0.65格栅---泵房302000.00860.97400.3440.9090.23780.63泵房1.54.1.3高程确定UASB处的地坪标高为76.4m，按结构稳定原则确定池底埋深为-1.5m，然后根据各处理构筑物之间的水头损失推求其它构筑物的设计水面标高，调节池设计成地下式，确定水面标高为76.4m，从调节池到UASB经过提升泵提升。经过计算各污水处理构筑物的设计水面标高见下表。表4-3各处理构筑物的水面标高及池底标高编号管渠及构筑物名称水面标高（m）池底标高（m）池顶标高（m）1格栅256.71255.66257.012平流式隔油池257.36255.86257.863调节池257.66252.66258.164钟式沉砂池256.36254.01256.665UASB256.221249.221256.7216CASS258.113253.113258.61368n南京林业大学本科毕业设计（论文）4.2污泥高程计算4.2.1污泥管道水头损失管道沿程损失管道局部损失式中：————污泥浓度系数————局部阻力系数D　————污泥管管径L————管道长度v————管内流速查表知污泥含水率98%时，污泥浓度系数=80，污泥含水率为96%时，污泥浓度系数=62。连接管道水头损失见表1-4。表4-4污泥管道水头损失计算表管渠及构筑物名称流量（L/s）管渠设计参数水头损失（m）D(㎜)V(m/s)L(m)CASS—集泥井0.01782001.0360.00590.00690.0128UASB—集泥井0.1252001.0650.110.140.25集泥井—浓缩池0.1512001.030.00570.04150.0472池浓缩池—脱水机房0.0752001.040.00560.0370.04264.3污泥处理构筑物的水头损失当污泥以重力流排出池体时，污泥处理构筑物的水头损失以各构筑物的出流水头计算，浓缩池一般取1.5m,CASS与UASB取1.2m。68n南京林业大学本科毕业设计（论文）4.4污泥高程布置从CASS——集泥井推得，集泥井水位256.5-0.0128-1.2=255.3m从UASB——集泥井推得，集泥井水位256.5-0.25-1.2=255.05m从集泥井——浓缩池推得，浓缩池水位255.3-0.0472-1.5=253.75m集泥井液位确定为247.5m，浓缩池液位确定为250.0m，中间加污泥提升泵房提升污泥。集泥井设在污泥提升泵房下部。表4-5污泥处理各构筑物标高构筑物名称水面标高池底标高集泥井255.5252.5浓缩池258.0254.24.5管线设计(1)污水管出水管：DN200铸铁管或陶瓷管。超越管：考虑运行故障或运行严重超标设计水质水量时废水的出路，在UASB之前设置超越管规格DN200铸铁管或陶瓷管。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，排入调节池。设置溢流管，DN200铸铁管。(2)污泥管调节池，UASB，CASS反应池污泥均为零力排入集泥井，站前排泥管均选用DN200铸铁管。(3)集泥井至浓缩池，浓缩池排泥泵贮泥柜，贮泥柜至脱水机间均为压力输送污泥管集泥井排泥管DN200，钢管。浓缩池排泥管，DN100，钢管。(4)沼气管沼气管从UASB至水封罐为DN100钢管，从水封罐向水气分离器及沼气柜为DN150,钢管，沼气管道逆坡向走管。(5)给水管沿主干道设置供水管DN200，镀锌钢管。引入办公综合楼泵房及各地均为DN32，镀锌钢管。(6)雨水外排依靠路边坡排向厂区主干道雨水管。(7)管道深埋68n南京林业大学本科毕业设计（论文）压力管道:在车行道之下，埋深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。重力管道: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）。68n南京林业大学本科毕业设计（论文）5污水厂总体布置污水处理厂的平面布置包括：处理构筑物的布置；办公、化验及其它辅助建筑物的布置以及以及各种管道、道路、绿化等的布置。5.1平面布置的一般原则（1）处理构筑物的布置应紧凑，节约土地并便于管理；（2）处理构筑物的布置应尽可能按流程顺序布置，以避免管线迂回，同时应充分利用地形以减少土方量；（3）经常有人工作的地方如办公、化验等用房应布置在夏季主导风的上风向，在北方地区也应考虑朝阳，设绿化带与工作区隔开；（4）构筑物之间的距离应考虑敷设管渠的位置，运转管理的需要和施工的要求，一般采用5—10m；（5）污泥处理构筑物应尽可能布置成单独的组合，以备安全，方便管理；（6）变电所的位置应设在耗电量大的构筑物附近，高压线应避免在厂内架空敷设；（7）污水厂应设置超越管以便在发生事故时，使污水能超越一部分或全部构筑物，进入下一级构筑物或事故溢流管；（8）污水和污泥管道应尽可能考虑重力自流；（9）在布置总图时，应考虑安排充分的绿化地带，为污水处理厂的工作人员提供一个优美舒适的环境；（10）总图布置应考虑远近期结合，有条件时可按远景规划水量布置，将处理构筑物分为若干系列分期建设。5.2厂区平面布置形式“一”字型布置：该种布置流程管线短，水头损失小；“L”型布置：该种布置适宜出水方向发生转弯的地形，水流转弯一般在曝气池处。本厂采用“L”字型布置。见污水厂总平面图。5.3污水厂平面布置的具体内容（1）处理构筑物的平面的布置；68n南京林业大学本科毕业设计（论文）（2）附属构筑物的平面的布置；（3）管道、管路及绿化带的布置。5.4污水厂的高程布置污水处理厂污水处理高程布置的主要任务是：确定各构筑物和泵房的标高，确定处理构筑物之间连接管(渠)的尺寸及其标高，通过计算确定各部位的水面标高，从而能够使污水沿处理流程在处理构筑物之间通畅地流动，保证污水处理厂的正常运行。污水处理厂高程布置应考虑事项：（1）选择一条最长、水头损失最大的流程进行水力计算，并应适当留有余地，以保证任何情况下，处理系统都能够运行正常；（2）计算水头损失时一般以近期最大的流程作为构筑物和管渠的设计流量；计算涉及远期流量的管渠和设备时，应以远期最大流量为设计流量，并酌加扩建时的备用水头；（3）在做高程布置时应注意污水流程与污泥流程的配合，尽量减少需抽升的污泥量。污水厂的高程布置：为了降低运行费用和便于管理，污水在处理构筑物之间的流动按重力流考虑为宜（污泥流动不在此例）。为此，必须精确的计算污水流动中的水头损失。水头损失包括：（1）污水经各处理构筑物的内部水头损失；（2）污水经连接前后两构筑物管渠的水头损失，包括沿程水头损失和局部水头损失。68n南京林业大学本科毕业设计（论文）6经济估算根据《给水排水设计手册》第10册，技术经济计算中有关资料污水处理厂成本概算如下。6.1计算原则(1)污水处理厂综合指标以设计日平均污水量（m3/d）计算，污、雨水泵站综合指标以设计最大流量计算（L/s）。(2)除沉砂池、沉淀池、污泥消化池、接触池、调节池等一设计容积计算以外，其他容积至生产性构筑物的建设容积，包括水池超高、沉淀部分。(3)人工、材料包括在主体构筑物的指标中。6.2各构筑物的建筑安装工程费和设备工器具购置费地面建筑砖混结构500元/m3,土方开挖量50元/m3，土地费用1000元/m2。（1）场区平面技术经济概算A=64.64×46.23×1000=2988307.2元（2）污水泵房技术经济概算采用半地下式，下圆上方式泵房，与集水井合建，按照水量指标，建筑安装工程费（每座）：A=61.67×2000=123340元设备工器具购置费（每座）：B=1888×2=3776元综合以上计算，进水泵房总建设费用为：A+B=127116元。6.2.1沉砂池技术经济概算沉砂池采用钟式流沉砂池，共设2座。根据市政工程投资估算。建筑安装工程费（每座）：A=（10.6×7×1000+10.6×7×2.35×50+0.3×10.6×7×500）×2=168063元设备工器具购置费（每座）：B=50000×2=100000元综合以上计算，本设计钟式沉砂池总建设费用为：A+B=268063元。68n南京林业大学本科毕业设计（论文）6.2.2平流式隔油池技术经济概算建筑安装工程费（每座）：A=16.2×1.5×1000+16.2×1.5×1.5×50+0.5×16.2×1.5×500=32197.5元设备工器具购置费（每座）：B=12000×16.2×1.5×2=583200元综合以上计算，总建设费用为：A+B=615397.5元。6.2.3调节池池技术经济概算建筑安装工程费（每座）：A=10×10×1000+10×10×5×50+0.5×10×10×500=150000元设备工器具购置费（每座）：B=12942×2=25884元综合以上计算，进水泵房总建设费用为：A+B=175884元。6.2.4UASB池技术经济概算建筑安装工程费（每座）：A=（9.6×4.8×1000+9.6×4.8×6×50+0.5×9.6×4.8×500）×2=142848元设备工器具购置费（每座）：B=10000×2=20000元综合以上计算，进水泵房总建设费用为：A+B=162848元。6.2.5CASS池技术经济概算建筑安装工程费（每座）：A=(20.8×5×1000+20.8×5×5×50+0.5×20.8×5×500)×2=312000元设备工器具购置费（每座）：B=10000×2=20000元综合以上计算，进水泵房总建设费用为：A+B=332000元。6.2.6污泥浓缩池技术经济概算建筑安装工程费（每座）：A=6×6×1000+6×6×1.8×50+2×6×6×500=75240元设备工器具购置费（每座）：68n南京林业大学本科毕业设计（论文）B=5000元综合以上计算，本设计污泥浓缩池总建设费用为：A+B=80240元。6.2.7污泥脱水机房技术经济概算建筑安装工程费（每座）：A=12×9×1000+12×9×5×50+0.5×12×9×500=162000元设备工器具购置费（每座）：B=88000元综合以上计算，本设计污泥脱水机房总建设费用为：A+B=250000元。6.2.8污泥泵房技术经济概算建筑安装工程费（每座）：A=2.5×2×1000+2.5×2×1.5×50+0.5×2.5×2×500=6625元设备工器具购置费（每座）：B=1500元所以，污泥泵房总建设费用为：A+B=8125元。6.2.9综合楼技术经济概算A=12×6×1000=72000元6.2.10贮气柜技术经济概算A=0.45×0.45P×1000=636.2元6.2.11变配电间技术经济概算A=7.71×5.86×1000=45180.6元6.2.12仓库技术经济概算A=7×5.1×1000=35700元6.2.13车库技术经济概算A=14×5×1000=70000元6.2.14建设费用门卫总建设费用为36000元68n南京林业大学本科毕业设计（论文）处理厂内电气：建筑安装工程费A=450300元设备工器具购置费B=241690元总建设费用为：A+B=691990元。处理厂仪器及自控：建筑安装工程费A=67220元设备工器具购置费B=51706元总建设费用为：A+B=118926元。6.2.15化验设备设备工器具购置费1600000元6.2.16电力外线建筑安装工程费A=175570元设备工器具购置费B=6200元总建设费用为：A+B=181770元。则累计为8472183.5元6.2.17其它费用其它费用见下表6-1：表6-1污水厂建设其他费用统计表费用名称费用（万元）1建设单位管理费10.82职工培训费12.243办公及家具购置费6.84征地费235.955联合试专用11.836施工简监理费11.77招标工作费用48.8868n南京林业大学本科毕业设计（论文）8工程保险费4.49勘测费4.910设计费5411预算费512前期工程费用41.6313累计448.136.2.18预备费、动态投资和铺底流动资金预备费、动态投资和铺底流动资金见下表6-2：表6-2预备费、动态投资和铺底流动资金统计表费用名称费用（万元）1预备费102.52建设期贷款利息156.423铺底流动资金42.314累计301.236.2.19工程总投资W=W0+D+E=8472183.5+4481300+3012300=15965783.5元6.3劳动定员6.3.1生产组织污水处理厂隶属于公用事业主管部门，生产受环保部门监督。根据国家《城镇污水厂和附属设备设计标准》(CJJ131—89)，结合该市具体情况，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。管理科室：设办公室、财务科、经营科、人保科等。技术人员配备专业：给排水(或环境工程)、电气、机械、工业自动化等。生产工人配备以下工种：运转工、机修工、电工、仪表工、泥(木)工、司机、杂工等。6.3.2劳动定员根据《城市污水处理工程项目建设标准》，本水厂建设规模为V类，取人员2068n南京林业大学本科毕业设计（论文）人，其中生产工人14人，辅助生产人员2人，后勤人员2人，行政技术管理人员2人。6.3.3人员培训为使本厂建成后高效运转，主业技术人员和技术工人应在国内和与本厂工艺类似，且运行管理好的城市污水处理厂进行实践培训。6.4污水处理成本6.4.1成本估算的有关单价(1)电价：基本电价为9.0元/（KVA/月），电表读值综合电价为0.6元/（kWh）；(2)工资福利：每人每年2.4万元/（人每年）；(3)混凝剂及助凝剂：0.1万元/t(4)维修大修率：大修提成率2.4%，基本折旧率：5.3%。维护综合费率：1.0%。6.4.2运行成本估算6.4.2.1电费:(1)总泵泵房和调节池，4台泵，型号为150QW100-15-11型，2用2备。轴功率N=4.96kW，全天工作。4.96×2×24=238.08kW·h/d(2)污泥泵房2台50QW25-10-1.5型潜污泵，1用1备，工作周期24小时，N=1.5kW1.5×2×24=72kW·h/d(3)压滤机采用2台压滤机，1用1备，N=2.2kW，工作周期为16小时。2.2×2×16=70.4kW·h/d(4)投药泵每天工作24h：15×24=360KWh/d(5)照明与其他用电合计：240KWh/d(6)总电费E1=980.48×0.6×365=214725元68n南京林业大学本科毕业设计（论文）6.4.2.2药剂费聚丙烯酰胺PAM每天投加0.91m3/d价格0.1万元/t，则全年药剂费用为E2=365×0.91×0.1×10000=332150元6.4.4.3工资福利费污水厂实行全天工作制，3个班次工20名工人，每人每月的工资为2000元。E3=20×2000×12=480000元6.4.4.4折旧提成费式中S——固定资产总值（万元）P——综合折旧率，包括基本折旧率和大修基金提成（%）E4=8472183.5×6.5%=550691.9元6.4.4.5检修维护费E5=W0×P=8472183.5×1%=84721.8元6.4.4.6其它费用包括行政管理费、辅助材料费=166228.9元6.4.4.7年经营费用=1828517.6元6.4.5污水处理成本核算元/吨68n南京林业大学本科毕业设计（论文）结论本设计采用UASB-CASS工艺处理食品污水，在本次工艺中COD、BOD、SS的去除率达到：99%、99%、97%，出水达到出水标准。工艺由于投资和运行费用低、处理性能高，其是优异的脱磷除氮功能而越来越受到重视。在水环境日益恶化和水资源日益紧缺的今天，水处理过程中对脱氮除磷的要求越来越高，经济合理、多功能、操作灵活且运行稳定的废水处理工艺已日益受到研究者和用户的重视，而将处理后的水回用于绿化、冲洗车辆和冲洗厕所，其应用前景也相当乐观。UASB-CASS工艺具有建设费用低、有机物去除率高、出水水质好、管理简单、运行可靠、污泥产量低等特点，且能够符合越来越严格的污水处理要求。因此UASB-CASS工艺在工业污水处理领域将有很高的竞争力，适合高浓度废水排放企业和季节性生产企业所用。大力推行此工艺会对经济发展和环境保护之间，统一起到相当积极的作用。68n南京林业大学本科毕业设计（论文）致谢本设计是在导师陈丽玮老师指导下完成的。我从一开始对设计的无从下手到最后对设计中许多重要细节的深入理解，这一转变归功于我的指导老师。整个设计过程导师给予了我耐心而细致的帮助，在我出现错误的时候及时指出并提出修改的意见，使我能够顺利的完成此次毕业论文设计工作，在此表示深深的谢意。同时在设计的这段时间以来，要对在设计中给过我很大帮助的同学及老师致以真心的感谢。通过大家的交流讨论，让我们对所学知识有了新的认识，相互借鉴错误，相互帮助鼓励，是他们给了我不断前进的动力。大学四年的学习和和生活受益匪浅，是我一生的宝贵财富。在此，对导师及所有关心和帮助过我的人们致以诚挚的谢意！68n南京林业大学本科毕业设计（论文）参考文献[1]张自杰等.排水工程下册(第4版)[M].北京，中国建筑工业出版社，2000年.[2]买文宁.生物化工废水处理技术与运行[M].北京，化学工业出版社，2002年.[3]孙力平主.污水处理新工艺与设计计算实例[M].北京，科学出版社，2001年.[4]王水生.间歇式活性污泥法处理啤酒废水[J].环境工程,1998年.[5]给水排水设计手册第6册(工业排水)[M].北京，中国建筑工业出社，1986年.[6]张统等.SBR及其变法污水处理与回用技术[M].化学工业出版社，2003年.[7]强绍杰等.CASS工艺在啤酒废水处理中的应用[J].给水排水,1998年.[8]HusainH，CoteP.MembranebioreactorsformunicipalwastewatertreatmentWaterQaualityInternational(WQI)[M].1999..[9]苏玉民等.脉冲上流式厌氧污泥床反应器的应用[J].环境科学,1996年[10]韩红军.污水处理构筑物设计与计算[M].哈尔滨，哈尔滨工业大学出版社，2002年[11]张统.污水处理工艺及设计计算[M].北京，中国建筑工业出版社，2001年.[12]环境科学出版中心.水处理工程设计实例[M].北京，化学工业出版社，2002年.[13]任南其等.厌氧生物技术原理与应用[M].北京,化学工业出版社,2004年.[14]张大群.污水处理机械设备设计与应用[M].北京,化学工业出版社,2003年.[15]闪红光.环境保护设备选用手册[M].北京,化学工业出版社,2001年.[16]崔玉川.废水处理工艺设计计算[M].北京,水力水电出版社,1991年.[17]高廷耀等.水污染控制工程下册（第二版）[M].北京,高等教育出版社,2001年.[18]化学工业出版社.水处理工程典型设计实例[M].北京,化学工业出版社,2002年.[19]王凯军等.发酵工业废水处理[M].北京,化学工业出版社,2001年.[20]唐爱印等.水处理工程师手册[M].北京,化学工业出版社,2001年.68