某槟榔厂废水处理工程设计 41页

科技科技科技科技科技学院全日制普通本科生毕业设计某槟榔厂废水处理工程设计THEDESIGNOFBETELNUTWASTEWATERTREATMENTPROJECT学生姓名：科技学号：科技年级专业及班级：科技指导老师及职称：科技学部：理工学部湖南·长沙提交日期：2012年06月n目录1设计任务及资料11.1某槟榔厂废水处理设计11.2设计的目的及意义11.3设计要求11.3.1污水处理厂设计原则11.3.2污水处理工程运行过程中应遵循的原则21.4设计资料21.4.1项目概况21.4.2水量水质情况21.4.3环境条件状况21.5设计依据32设计方案论证32.1厂址选择32.2污水处理厂工艺流程选择32.2.1确定处理工艺流程的原则42.2.2污水处理工艺流程的选择42.2.3污水处理工艺流程的确定52.3设计污水水量62.4污水处理程度计算62.4.1水量衡算62.4.2物料衡算63污水处理构筑物计算83.1缓冲均化调节池83.2Fenton反应池83.3混凝—沉淀池93.4UASB反应器11n3.4.1UASB反应器结构尺寸设计计算113.4.2三相分离器构造设计123.4.3布水系统设计计算163.4.4排泥系统的设计计算163.4.5出水系统设计计算173.4.6沼气收集系统计算183.5生物接触氧化设计203.5.1生物接触氧化原理203.5.2接触氧化池尺寸203.5.3布水系统253.5.4出水系统254污水处理厂的布置264.1污水处理厂平面布置264.1.1平面布置原则264.1.2平面布置284.2污水处理厂高程布置294.2.1主要任务294.2.2高程布置原则305供电仪表与供热系统设计305.1变配电系统305.2检测仪表设计315.2.1设计原则315.2.2监测内容315.2.3供热系统设计316设备及建、构筑物表316.1设备一览表如下表317污水厂运行管理费概预算337.1生产班次和人员安排33n7.2单位水处理成本估算337.2.1动力费E1337.2.2工人工资和福利E2347.2.3药剂费用E3347.2.4单位污水处理成本34参考文献35致谢37附录38n-1--1-某槟榔废水处理工程设计学生：曾巩指导老师：颜智勇(湖南农业大学东方科技学院，长沙410128)1设计任务及资料1.1某槟榔厂废水处理设计某槟榔厂废水（100m3/d）处理工程设计。1.2设计的目的及意义槟榔废水作为一种典型的难降解有机废水，鲜有污染防治方面的研究。由于该废具有水出水温度高、微生物含量低、组成复杂、污染物浓度高、水质水量不稳定且色度大等特点，若不加处理直接排放该废水不仅影响周围环境美观，还将对周围环境水体和土壤造成严重的污染。故治理好槟榔废水污染不仅对区域环境保护及湘江流域水污染防治具有一定的现实意义。且对湖南地区槟榔产业的发展具有极其重要的作用。1.3设计要求1.3.1污水处理厂设计原则1、污水厂的设计和其他工程设计一样，应符合适用的要求，首先必须确保污水厂处理后污水达到排放要求。考虑现实的经济和技术条件，以及当地的具体情况（如施工条件）。在可能的基础上，选择的处理工艺流程、构（建）筑物形式、主要设备设计标准和数据等。2、污水处理厂采用的各项设计参数必须可靠。设计时必须充分掌握和认真研究各项自然条件，如水质水量资料、同类工程资料。按照工程的处理要求，全面地分析各种因素，选择好各项设计数据，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、新结构和新材料的采用积极慎重的态度。3、污水处理厂（站）设计必须符合经济的要求。污水处理工程方案设计完成后，总体布置、单体设计及药剂选用等尽可能采用合理措施降低工程造价和运行管理费用，4、37n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、污水厂设计必须注意近远期的结合，不宜分期建设的部分，如配水井、泵房及加药间等，其土建部分应一次建成；在无远期规划的情况下，设计时应为今后发展留有挖潜和扩建的条件。6、污水厂设计必须考虑安全运行的条件，如适当设置分流设施、超越管线、甲烷气的安全储存等。7、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、环境及卫生等可以适当注意美观和绿化。1.3.2污水处理工程运行过程中应遵循的原则在保证污水处理效果同时，正确处理城市、工业、农业等各方面的用水关系，合理安排水资源的综合利用，节约用地，节约劳动力，考虑污水处理厂的发展前景，尽量采用处理效果好的先进工艺，同时合理设计、合理布局，做到技术可行、经济合理。1.4设计资料1.4.1项目概况槟榔废水高有机物浓度、高色度、高悬浮物、难处理的特点，研究该废水的处理具有非常重要的意义。某槟榔加工企业日排污水量约100m3，如果该污水排入周围水体，会影响周围水体的水质，对环境有很大的影响。故改废水净化处理势在必行。1.4.2水量水质情况某槟榔厂废水水质、水量情况如下表1：废水流量100m³/d，变化系数Kz=1.5，设计流量以Q=150m³/d。表1进出水水质情况进水水质出水水质COD（mg/L）22000≤100BOD5（mg/L）4100≤30SS（mg/L）1000≤70色度1000≤50PH值3.76~9注：废水处理后达到GB8978—1996一级标准1.4.3环境条件状况该槟榔厂位于大陆性中亚热带季风湿润气候地区37n，气候具有三个特点：第一、光、热、水资源丰富，三者的高值又基本同步。第二，气候年内与年际的变化较大。冬寒冷而夏酷热，春温多变，秋温陡降，春夏多雨，秋冬干旱。气候的年际变化也较大。第三，气候垂直变化最明显的地带为三面环山的山地。年气温高，年平均温度在16-18℃之间。冬季处在冬季风控制下，而东南西三面环山，向北敞开的地貌特性，有利于冷空气的长驱直入，故一月平均温度多在4-7℃之间，无霜期长达260-310天，大部分地区都在80-300天之间。年平均降水量在1200-1700毫米之间，雨量充沛，为我国雨水较多的地区之一。1.5设计依据设计依据主要是国家有关法律法规及相关环境标准：1、《中华人民共和国环境保护法》；2、GB3838－2002《地面水环境质量标准》；3、GB18918－2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》；4、GB50014－2006《室外排水设计规范》；5、GB50335－2002《污水再生利用工程设计规范》；6、GB8978－1996《污水综合排放标准》；7、GB/T50106-2001《给水排水制图标准》；8、GB3838－2002《地面水环境质量标准》；9、GJ31-1989《城镇污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准》；10、DBJ08-23-1991《污水泵站设计规范》。2设计方案论证2.1厂址选择本工程设计厂址设在距离改槟榔厂较近的平地，地势平坦，利于整体规划设计。2.2污水处理厂工艺流程选择在污水处理厂设计中，选定厂址是一个重要的环节，处理厂的位置对周围环境卫生、基建投资及运行管理等都有很大的影响。因此，在厂址的选择上应进行深入、详尽的技术比较。厂址选择的一般原则为：1、在城镇水体的下游；2、便于处理后出水回用和安全排放；37n3、便于污泥集中处理和处置；4、在城镇夏季主导风向的下风向；5、有良好的工程地质条件；6、少拆迁，少占地，根据环境评价要求，有一定的卫生防护距离；7、有扩建的可能；8、厂区地形不应受洪涝灾害影响，防洪标准不应低于城镇防洪标准，有良好的排水条件；9、有方便的交通、运输和水电条件。2.2.1确定处理工艺流程的原则槟榔废水处理的目的是使之达标排放或污水回用用于使环境不受污染，处理后出水回用于农田灌溉，城市景观或工业生产等，以节约水资源。故污水处理工艺选择的准则：1、污水处理工艺应根据处理规模、水质特征、受纳水体的环境功能及当地的实际情况和要求，经全面技术经济比较后优先确定；2、工艺选择的主要技术经济指标包括：处理单位水量投资，削减单位污染物投资，处理单位水量电耗和成本，削减单位污染物电耗和成本，占地面积，运行性能，可靠性，管理维护难易程度，总体环境效益；3、应切合实际地确定污水进水水质，优先工艺设计参数必须对污水的现状、水质特征、污染物构成进行详细调查或测定，做出合理的分析预测；4、在水质组成复杂或特殊时，进行污水处理工艺的动态试验，必要时应开展中试研究；5、积极地采用高效经济的新工艺，在国内首次应用的新工艺必须经过中试和生产性试验，提供可靠性设计参数，然后进行运用。2.2.2污水处理工艺流程的选择印染废水、造纸废水、农药和制药废水等是典型的难降解有机废水，其无论是在控制污染物来源、改革生产工艺减少排放量，还是在处理工艺上都有较广泛而深入的研究。而槟榔废水作为另外一种高浓度难降解有机废水，可参照以上废水的处理方法进行对比选择。以下针对难降解有机废水为例，分别介绍国内外的一些研究方法:物化法工艺主要是常采用混凝沉淀、气浮、吸附、萃取和膜分离法等方法。能去除废水中部分污染物质，在一定程度上降低废水色度，但对废水可生化性作用不大，主要用于分离废水中的悬浮物、乳浊物胶体等污染物质。37n黄碧娟[1]等人对印染废水的混凝脱色效果进行了研究，结果表明，自制混凝脱色剂具有高效效脱除色度和去除COD的特性，单独使用时，在pH为7.5，投加量为200mg/L的最佳条件下，色度去除率达到95.7％，COD去除率达到54.1％，产生的污泥量很少，与聚合氯化铝配合使用以提高沉降速率；吸附萃取方面，陈孟林[2]等研究了竖直吸附H2O2-V2O5催化氧化再生法处理印染废水的影响因素以及树脂再生的工艺条件。结果表明废水中的COD去除率打到80%左右，效果较好。高级氧化技术，是运用强氧化剂、电、光照、超声波和催化剂等，在反应中产生活性极强的自由基(如·OH、·OOH、·H等)，使大分子难降解有机物转变成易生物降解小分子物质，甚至直接生成CO2和H2O，达到无害化、提高废水可生化性的目的。其主要技术有:湿式氧化法、化学氧化法、光催化氧化、超声波氧、电化学氧化等。邓征宇[3]等采用Fenton-水解酸化-接触氧化组合工艺，处理含苯酚制药废水。Fenton法能有效去除制药废水中所含苯酚，当通过组合工艺后，苯酚含量达到排放标准。臭氧作为一种强氧化剂，已经在饮用水和废水净化上得到了广泛的应用，研究者们也对臭氧同各种有机物的氧化降解机理进行了广泛深入的研究。顾彦[4]等，利用Fenton光催化技术，在暗反应、可见光、太阳光及紫外光照射条件下跟踪测定废水COD对废水进行光催化降解研究，在相同条件下，对有机污染物降解效果，紫外光明显大于太阳光。铁碳微电解法又称内电解法，是利用Fe/C原电池反应原理来处理废水的一种电化学技术，是絮凝、吸附、架桥、卷扫、共沉、电沉积、电化学还原、催化氧化等多种综合效应的结果。该工艺20世纪60年代起开始研究，在70年代被应用到废水治理中，从诞生开始即在美国、前苏联、日本等国家引起广泛重视，已有很多专利，并取得了一些实用性成果。我国从20世纪80年代开始这一领域的研究，由于其具有广泛使用、处理效果好、工艺简单、成本低廉及操作维护方便等优点，近30年来广泛应用于重金属[5-6]、印染[7-8]、垃圾渗滤液[9-10]、农药/制药[11-12]废水等高浓度难降解废水中，并取得良好的效果。而蔡彩虹[13]也在槟榔废水实验研究中采用铁碳微电解-Fenton-A/O工艺处理进行了研究结果表明，整个系统的COD去除率达到了96%，效果非常理想。2.2.3污水处理工艺流程的确定经综合对比考虑，决定采用以下工艺流程处理该槟榔厂废水，工艺流程示意图如下图1。37n2.3设计污水水量废水流量100m³/d，变化系数Kz=1.5。设计流量以Q=100×1.5=150(m³/d)=6.25(m³/h)=0.00174(m³/s)絮凝剂加药间Fenton加药间鼓风机房酸碱加药间污水进水提升泵房缓冲均化调节池UASB反应器Fenton反应处理混凝—沉淀一级生物接触氧化二级生物接触氧化终池沉池沼气收集气水分离达标排水集泥井污泥脱水间泥饼外运Fenton加药管水路气路酸碱加药管泥路曝气絮凝剂图1工艺流程图2.4污水处理程度计算2.4.1水量衡算各部分水损失忽略不计，整个处理过程水量Q=150m³/d=6.25m³/h。2.4.2物料衡算采用此工艺流程，污染物在各阶段的去除效果见表2。37n工段项目COD/(mg/L)BOD5/(mg/L)SS/(mg/L)PH值缓冲均化调节池进水出水去除率220001980010%410041000%10006000%3.76.5-7.5UASB反应器进水出水去除19800819055%4100184555%10080020%6.5-7.56.5-7.5一级生物接触氧化池进水出水去除8190245770%1845553.570%80040050%6.5-7.56.5-7.5Fenton反应器进水出水去除2457737.170%553.5276.550%4004000%3.0约4.5混凝—沉淀进水出水去除737.1663.410%276.5248.910%4008080%约4.56.5-7.5二级生物接触氧化池进水出水去除率663.499.585%248.93088%804050%6.5-7.56.5-7.5总出水进水出水去除率2200099.599.5%41003099.3%10006094%3.76-9表二污水进过各反应器水质变化情况本工程设计中，根据系统运行效果：COD去除总量：整个系统中，进水浓度22000mg/L；出水浓度99.5mg/L。COD总去除量：150×(22000-99.5)×10-3=3285.1（kg/d）；COD总去除率：BOD5去除总量：整个系统中，进水浓度4100mg/L；出水浓度30mg/L。BOD5去除量：150×(4070-30)×10-3=61.5（kg/d）；BOD5去除率：SS去除总量：整个系统中，进水浓度442mg/L；出水浓度44.2mg/L。SS去除量：150×(1000-70)×10-3=139.5（kg/d）；SS去除率：估算沼气产量：沼气主要产于厌氧阶段，标况产气率取r=0.4m³/kg·COD。37n进水COD：C0=22.0g/L。在UASB中去除率为E=55%。沼气总产量为：G=rQC0E=0.4×150×22000×55%=726.0m³/d污泥产量：厌氧污泥产量r=0.08kgVSS/kgCOD。进水COD：C0=22.0g/L。在UASB中去除率为E=55%。UASB总产泥量：Qy=0.08×150×22.0×0.55=145.2（kgSS/d）好氧污泥产量：混凝沉淀池Qhi=Q(Css0-Csse)=6.25×(800-400)×10-3=2.5(kgSS/h)终沉淀池Qm=Q(Css0-Csse)=6.25×(80-40)×10-3=1.25(kgSS/h)Qh=24×Qhi+24×Qm=66.0(kgSS/d)总的产泥量：145.2+66.0=211.2(kgSS/d)3污水处理构筑物计算3.1缓冲均化调节池因废水进水的COD，PH值变化较大，所以缓冲均化调节池可以起到调节水量，均衡水质，调节PH值的作用，使进出处理系统的水质水量相对稳定，以提高系统抗冲击负荷的能力，保证整个处理工艺的稳定。缓冲均化调节池内设空气搅拌系统。设总水力停留时间为18h；均质池数量为一座。有效容积V有效=6.25×18=112.5(m³)取120.0m³；尺寸设池深h=4.0m；池面积；取池宽b=5.0m；则池长l=6.0m；中间设置隔板，分两格，每格宽。实际容积取池超高h1=0.5m；池总高H=h1+h=0.5+4.0=4.5(m)。V=l×b×H=6.0×5.0×4.5=135.0(m³)配置配高中低液位计一套；配套空气搅拌系统；PH在线监测仪2台；搅拌机2台；酸碱投加系统一套；COD在线监测仪。3.2Fenton反应池Fenton反应是H2O2在Fe2+的催化作用下分解产生·OH，其氧化电位达到2.8V，它通过电子转移等途径将有机物氧化分解成小分子。同时，Fe2+被氧化成Fe3+产生混凝沉淀，去除大量有机物。可见，Fenton试剂在水处理中具有氧化和混凝两种作用。Fenton试剂在黑暗中就能降解有机物，节省了设备投资，缺点是H2O237n的利用率不高,不能充分矿化有机物。研究表明，利用Fe3+、Mn2+等均相催化剂和铁粉、石墨、铁、锰的氧化矿物等非均相催化剂同样可使H2O2分解产生·OH，因其反应基本过程与Fenton试剂类似而称之为类Fenton体系。如用Fe3+代替Fe2+，由于Fe2+是即时产生的，减少了·OH被Fe2+还原的机会，可提高·OH的利用效率。若在Fenton体系中加入某些络合剂(如C2O2-4、EDTA等)，可增加对有机物的去除率。本设计反应时间t=30min。反应有效容积V有效=6.25×0.5=3.1(m³)取4.0m³；尺寸设池深h=1.0m；池面积；取池宽b=2.0m；则池长l=2.0m；实际容积取池超高h1=0.5m；池总高H=h1+h=0.5+1.0=1.5(m)。V=l×b×H=2.0×2.0×1.5=6.0(m³)自动加药设备一套；搅拌机一台：PH在线监测仪。3.3混凝—沉淀池混凝部分共计反应15min，快混3min，慢混12min；沉淀部分沉淀停留时间1.5h，过流方式采用溢流孔。反应有效容积V有效=6.25×0.25=1.6(m³)取2.0m³；分两格，快混取0.4m3；慢混1.6m3。尺寸设池深h=1.0m；池面积；取池宽1=1.0m；则池长l=2.0m；实际容积取池超高h1=0.5m；池总高H=h1+h=0.5+1.0=1.5(m)。V=l×b×H=2.0×1.0×1.5=3.0(m³)混凝沉淀池采用竖流式方形沉淀池，排泥方便，管理简单，占地面积较小，便于建造。流量Q=6.25m3/h。中心管面积Q——设计处理流量，m³/h；v0——中心管内流速，m/s，一般≤0.03，本设计取0.02式中37n中心管直径中心管喇叭口与反射板之间的缝隙高度V1——污水中心管喇叭口与反射板之间的缝隙的流出速度，m/s；d1——喇叭口直径，m，d1=1.35d0=1.35×0.11=0.15(m)式中沉淀部分有效断面积设表面水力负荷q’=2.0m3/(m2·h)，沉淀池一般取1.3-3.0m3/(m2·h)，v=2.0m/h=0.00056m/sV——污水在沉淀池中的流速，m/s；A——沉淀部分有效截面积，m2。式中沉淀池边长沉淀部分的有效水深设沉淀时间t=1.5h（一般取1~2h）。沉淀池的有效水深h2=3600vt=3600×0.00056×1.5=2.4(m)，符合要求。校核集水槽出水堰负荷<2.9(L/s)沉淀部分所需总体积V——沉淀部分所需容积；C1——进水悬浮物浓度，t/m3，0.3×10-3t/m3；C2——出水悬浮物浓度，t/m3，0.06×10-3t/m3；ps——污泥的密度，t/m3，约为1；P——污泥含水率，%，取98%；T——排泥周期，取1d；式中圆锥部分容积设下底直径a’=1.0m，则污泥室部分高度为37n污泥室容积沉淀池总高度超高取0.5m，缓冲层高度取0.5m，圆斗坡度不小于55°，排泥管直径不小于200mm，则沉淀池总高H=0.5+2.4+0.25+0.5+0.57=4.22（m）最终沉淀池最终沉淀池计算方法局建筑尺寸与混凝沉淀池相同。3.4UASB反应器上流式厌氧污泥床反应器是一种处理污水的厌氧生物方法，又叫升流式厌氧污泥床，英文缩写UASB（Up-flowAnaerobicSludgeBed/Blanket）。由荷兰Lettinga教授于1977年发明。污水自下而上通过UASB。反应器底部有一个高浓度、高活性的污泥床，污水中的大部分有机污染物在此间经过厌氧发酵降解为甲烷和二氧化碳。因水流和气泡的搅动，污泥床之上有一个污泥悬浮层。反应器上部有设有三相分离器，用以分离消化气、消化液和污泥颗粒。消化气自反应器顶部导出；污泥颗粒自动滑落沉降至反应器底部的污泥床；消化液从澄清区出水。UASB负荷能力很大，适用于高浓度有机废水的处理。运行良好的UASB有很高的有机污染物去除率，不需要搅拌，能适应较大幅度的负荷冲击、温度和pH变化。3.4.1UASB反应器结构尺寸设计计算UASB反应器的设计方法大多是经验或者半经验行的。UASB反应器设计的主要内容包括：反应器主要尺寸确定；三相分离器的设计；进水配水系统的设计和出水系统的设计。设计数据：Q=150m³/d=6.25m³/h，COD=22000mg/L，COD去除率E=55%。UASB反应器的有效容积（包括沉淀区和反应区）设计负荷为4.0kgCOD/(m³·d)UASB有效容积：取500.0m³37nQ——设计处理流量，m³/d；C0——进水有机物浓度，kgCOD/m³Nv——容积负荷，kgCOD/(m³·d)式中UASB反应器的形状和尺寸工程设计反应器1座，横截面为方形。反应器有效高度h=5.0m，则横截面积；单池从布水均匀性和经济性考虑，池长宽2:1以下较为合适。本设计取宽b=10.0m，则长即为正方形反应器。设计反应器总高H=6.5m。其中超高0.5m；池总容积：反应器实际尺寸：反应器数量：1座总池面积：反应器总体积：总有效反应容积：。3.4.2三相分离器构造设计三相分离器的基本构造如图2所示。图2三相分离器的基本构造图三相分离器构造计算沉淀区设计根据一般设计要求，水流在沉淀室内的表面负荷率去q’<0.7m³37n/(㎡·h)，沉淀室底部进水口表面负荷一般小于2.0m³(㎡·h)。本工程设计中，沿边布置4个集气罩，构成4个分离单元，每池设置4个三相分离器。如图3是单元三相分离器结构示意图。三相分离器长度l=10.0m，单个宽度。沉淀区的面积即为反应器的水平面积，为100.0㎡。沉淀区的表面负荷率：回流缝设计如图3-3所示，设上下三角形集气罩斜面水平夹角为55°，取h3=1.2m；；b1——下三角形集气罩的宽度，m；h3——下三角形集气罩的垂直面高度，mb2——相邻两个下三角形集气罩之间的水平距离（即污泥回流缝之一），m；b——单元三相分离器的高度，m式中图3单元三相分离器结构示意图下三角集气罩之间污泥回流缝中混合液上升流速。37n图4三相分离器局部放大图v1——下三角形集气罩之间污泥回流缝中混合液的上升流速，m/h；a1——下三角形集气罩回流缝总面积，㎡；l——反应器的宽度，即三相分离器的长度B,m；n——反应器的三相分离器的单元数式中为使回流缝水流稳定，固液分离效果良好，污泥能顺利回流，v1<2m/h。上三角集气罩下端与下三角斜面之间的水平距离的回流缝中水流速度，设b3=CD=0.3(m)v2——上三角集气罩下端与下三角斜面之间的水平距离的回流缝中水流速度，m/h；a2——上三角形集气罩回流缝总面积，㎡；b3——上三角形集气罩回流缝的宽度,m；式中假定a2为控制断面Amin，一般齐面积不低于反应器面积的20%，v2就是vmax。同时满足v14kgCOD/(m3/d)每个布水点服务2~5㎡，出水楼流速2~5m。配水系统采用多管多孔配水方式，反应器设1根D=50mm的总水管，4根d=30mm的支水管，支管位于总管一侧，两支管中心距离相差2.5m，配水孔去φ10mm，孔距2m，每根水管3个配水孔，每孔的服务面积2.5×2=5.0（㎡），孔口向下。布水孔孔径流速布水孔3×4=12个，出水流速2.0m/s，则孔径计算为：布水管设置在离池底200mm处。验证中温度35°，容积负荷4.0kgCOD/(m3·d)，沼气产率W=0.4m³/kgCOD；COD去除率E=55%；满足空塔水流速度u≤1.0m/h，空塔沼气上升速度ug≤1.0m/h。空塔水流速度：，符合要求。空塔气流速度：符合要求。3.4.4排泥系统的设计计算UASB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15.0Gvss/L，则UASB反应器中污泥总量：37nG=VCss=500×15=7500.0（kg/d）产泥量计算厌氧生物处理污泥产量r=0.08kgVSS/kgCOD。流量Q=6.25m³/h；进水COD浓度C0=22000mg/L=22.0kg/m3；COD去除率E=80%。UASB反应器总产泥△X=rQC0E=0.08×150.0×22.0×0.55=145.2(kgVSS/d)。根据VSS/SS=0.8;。污泥含水率98%，当含水率>95%时，取，则污泥产量污泥龄：排泥系统设计在距离UASB反应器底部100cm和200cm高处，各设置两个排泥口，共四个排泥口。排空时由污泥泵从排泥管强排。反应器每天排泥一次，各池的污泥由污泥泵抽入污泥浓缩池中。排泥管D=150mm。设置取样孔。距离池底1m开始，每个50cm设1个，共计5个。3.4.5出水系统设计计算出水系统的作用是把沉淀区液面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影响且其形式与三相分离器及沉淀区设计有关。出水槽设计对于每个反应器，有4个单元三相分离器，出水槽共有4条，槽宽0.2m。单个反应器流量：设出水槽槽口附近水流速度为0.2m/s，则槽口附近水深=取槽口附近槽深为0.20m，出水槽坡度0.01；出水槽10.0m×0.2×0.2；出水槽数量为2座。溢流堰设计出水槽溢流堰共有4条（2×2），每条长10m；设计90°三角堰，堰高50mm，堰口宽100mm，则堰口水面宽50mm。每个UASB反应器处理水量1.7L/s，查知溢流负荷为1-2L/(m·s)，设计溢流堰负荷37nf=1.0L/(m·s)，则堰上水面总长为：三角堰数量：每条溢流堰三角堰数量：。一条溢流堰上有10个100mm的堰口。堰上水头校核每个堰出流率：。按90°三角堰计算公式则堰上水头：。出水渠设计计算反应器沿长边设一条矩形出水渠，2条出水槽的水头流至此水渠。设出水渠宽0.2m，坡度0.001，出水渠渠口附近水流速度为0.2m/s。渠口附近水深=以出水槽槽口为基准计算，出水渠渠深：0.2+0.043≈0.25(m)。离出水渠渠口最远的出水槽到渠口的距离为7.8m。出水渠尺寸：7.8m×0.2m×0.25m，向渠口坡度为0.001.UASB排水管设计计算Q=1.7L/S，选用D=100钢管排水，充满度设计为0.6。管内水流速度：。3.4.6沼气收集系统计算沼气主要产生于厌氧阶段，设计产气率r=0.4m3/kgCOD.a、总产气量b、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9根集气管。每根集气管内最大气流。据资料，集气室沼气出气管最小直径d=100mm，取100mm，如图3-5。37n图5集气管结构示意图c、沼气主管每池9根集气管先通到主管。采用钢管，主管坡度0.5%。沼气主管内最大流速取D=100mm，充满度为0.7，则流速水封设计水封罐主要用来控制三相分离器的集气室中气液两相界面高度的，因为当液体太高或者波动时，浮渣或浮沫可能引起出气管的堵塞或是气体部分进入沉降室，同时兼有隔绝和排出冷凝水的作用。每一反应器配一水封罐。a、水封高度H=H1-H0式中H0——反应器至储气罐的压头损失和储气罐内的压头。为保证安全取储气罐内压头，集气罩中出气气压最大H1取2m水柱，储气罐内压强H0为400mm水柱。H=H1-H0=2-0.4=1.6（m）b、水封罐取水封罐高度为1.5m。直径600mm，进气管，出气管各一根，37nD=150mm，进水管，放空管各一根，D=50mm，并设液位计。气水水分离器气水分离器为干燥沼气用，选用φ800mm×H1500mm钢制气水分离器2个，气水分离器中有钢丝填料，并配有流量计、压力表。气柜Vg=1063.2m3/d气柜容量定为一天的产气量。气柜尺寸φ10000mm×10000mm。3.5生物接触氧化设计3.5.1生物接触氧化原理生物接触氧化法是以附着在载体（俗称填料）上的生物膜为主，净化有机废水的一种高效水处理工艺。具有活性污泥法特点的生物膜法，兼有活性污泥法和生物膜法的优点。在可生化条件下，不论应用于工业废水还是养殖污水、生活污水的处理，都取得了良好的经济效益。该工艺因具有高效节能、占地面积小、耐冲击负荷、运行管理方便等特点而被广泛应用于各行各业的污水处理系统。生物处理是经过物化处理后的环节，也是整个循环流程中的重要环节，在这里氨氮、亚硝酸、硝酸盐、硫化氰等有害物质都将得到去除，对以后流程中水质的进一步处理将起到关键作用。3.5.2接触氧化池尺寸设计参数Q=150m3/d=6.25m3/h，进水COD=8190mg/L，BOD=1845mg/L。采用两段发处理工艺。氧化池为顺流式，底部进水进气，上部出水。一级接触氧化池尺寸COD去除率E1=70%；BOD去除率E1’=70%。有效容积S0——进水BOD浓度，g/L；Nv——有机负荷率，取1.0kgBOD/(m3·d)；式中反应池总面积：H——填料层高度，一般采用3.0m；式中一级接触氧化池1座，每座2格。37n池单格面积池平面尺寸：单格尺寸长取7.0m，格宽取5.0m；单格7.0m×5.0m；池深H0=H+h1+h2+(m-1)h3+h4=3+0.5+0.4+0.25+1.0=5.2(m)h1——超高，取0.5m；h2——填料层上水深，取0.4m；h3——上下填料层间距，取0.25m；m——填料层数，本设计2层；h4——填料层至底部高度，取1.0m。式中停留时间：；主要结构见图6。图6生物接触氧化池结构示意图二级氧化接触池尺寸设计参数，进水COD=663.4mg/L，BOD=248.9mg/LCOD去除率E2=85%；BOD去除率E2’=88%。有效容积S0’——进水BOD浓度，g/L；Nv——有机负荷率，取0.3kgBOD/(m3·d)；式中反应池总面积：H——填料层高度，一般采用3.0m；37n式中二级接触氧化池一座，分2格。池单格面积池平面尺寸：单格尺寸长取5.0m，格宽4.0m；单格5.0m×4.0m；池深H0=H+h1+h2+(m-1)h3+h4=3+0.5+0.4+0.25+1.0=5.2(m)h1——超高，取0.5m；h2——填料层上水深，取0.4m；h3——上下填料层间距，取0.25m；m——填料层数，本设计2层；h4——填料层至底部高度，取1.0m。式中停留时间：。供气系统采用在填料下直接曝气方式，曝气充氧的扩散装置采用多孔管，管设在距离池底0.7m处，孔径取φ5.0mm，孔在管的两侧交错排列。一级接触氧化池需氧量a——去除1kgCOD需氧量,kgO2/kgCOD(a=0.75kgO2/kgCOD)；S0,Se——进，出水BOD浓度，kg/m3；Q——进水量，m3/d；b——微生物自身氧化系数,b取值0.12kgO2/kgMLSS；X——MLSS浓度，kg/m3;V1——池容积，m3。式中查的水中溶解氧饱和度分别为CS(20)=9.17mg/L,CS(30)=7.63mg/L。气出口处的绝对压力（Pb）为：氧转移效率（E）为10%，则空气离开曝气池时氧的百分比为：37n温度为20℃时，溶解饱和度为9.17mg/L，池中的平均溶氧饱和度为7.63mg/L。温度为20℃时，脱氧清水的充氧量为：α——氧转移折算系数（一般取0.8~0.85，本设计取0.8）；β——氧溶解折算系数（一般取0.9~0.97，本设计取0.9）；ρ——密度，1.0kg/L；CL——废水中实际溶解氧浓度，ml/L（一般取2mg/L）；Rt——需氧量Qa=10.0kg/h。式中供气量为：每单元所需空气量：每格有4根支管，管长7.0m，管中心间距1m，孔距55mm，每根管出气孔120个。每根支管所需空气量：孔口空气流速：二级接触氧化池需氧量37n供气量为：每单元所需空气量：每格有3根支管，管长5.0m，管中心间距1m，孔距80mm，每根管出气孔60个。每根支管所需空气量：孔口空气流速：接触氧化池所需的总的空气量Q=619.3+130=749.3m3/h=12.5m3/min各反应池充气管管径一级接触氧化池：Qa1=309.6m3/d；qa1=77.4m3/d设空气干管流速V1=10.0m/s，支管流速v1=5.0m/s；则干管直径：校核：支管直径：校核：二级接触氧化池：Qa2=130.0m3/d；qa1=21.7m3/d设空气干管流速V2=10.0m/s，支管流速v2=5.0m/s；则干管直径：37n校核：支管直径：校核：综上，一级接触氧化池：干管120mm，流速7.6m/s；支管80mm，流速4.3m/s；二级接触氧化池：干管80mm，流速7.2m/s；支管40mm，流速4.8m/s。3.5.3布水系统采用导流廊道，设进水流速0.2m/s，进水管径100mm。一级接触氧化池导流廊道尺寸：每单格各有一导流廊道，沿单格长边，宽0.4m，导流墙高4.7m，距离池底0.5m。二级接触氧化池结构尺寸同一级接触氧化池相同。3.5.4出水系统出水采用过水孔，与导流廊道相对在另一边，设出口流速vb=0.2m/s。一级接触氧化池过水孔所需面积充满度为0.6，则过水孔尺寸单格过水孔2个，孔中心距离3.0m。孔宽b=0.10m，空高过水孔尺寸0.10m×0.05m。水流方式水从过水孔流入下一格导流廊道。出水渠第二格过水孔外侧有出水渠，渠宽0.3m，设计流速0.2m/s。则有效水深，则实际槽深0.03+0.5=0.53(m),取0.5m37n，槽坡度为0.01，长7m。具体结构尺寸：7.0m×0.3m×0.5m。二级接触氧化池计算与一级接触氧化池基本相同。过水孔所需面积S=0.009m2，充满度为0.6，则S’=0.015m2。出水渠结构同一级接触氧化池5.0m×0.3m×0.5m。4污水处理厂的布置在污水处理厂的厂区内有各处理单元的构筑物；连通4.1污水处理厂平面布置污水处理厂的平面布置包括：生产性的处理构筑物和泵房、鼓风机房、药剂间、化验室等辅助性建筑物以及各种管线等的布置。在厂区内还有道路系统、室外照明系统和美化的绿地设施。根据处理厂的规模大小，一般采用比例尺的地形图绘制总平面图，常用比例尺为。4.1.1平面布置原则1、污水厂的厂区面积，应按项目总规模控制，并作出分期建设的安排，合理确定近期规模，近期工程投入运行一年内水量宜达到近期设计规模的60％。2、污水厂的总体布置应根据厂内各建筑物和构筑物的功能和流程要求，结合厂址地形、气候和地质条件，优化运行成本，便于施工、维护和管理等因素，经技术经济比较确定。3、污水厂厂区内各建筑物造型应简洁美观，节省材料，选材适当，并应使建筑物和构筑物群体的效果与周围环境协调。4、生产管理建筑物和生活设施宜集中布置，其位置和朝向应力求合理，并应与处理构筑物保持一定距离。5、污水和污泥的处理构筑物宜根据情况尽可能分别集中布置。处理构筑物的间距应紧凑、合理，符合国家现行的防火规范的要求，并应满足各构筑物的施工、设备安装和埋设各种管道以及养护、维修和管理的要求。6、污水厂的工艺流程、竖向设计宜充分利用地形，符合排水通畅、降低能耗、平衡土方的要求。7、37n厂区消防的设计和消化池、贮气罐、污泥气压缩机房、污泥气发电机房、污泥气燃烧装置、污泥气管道、污泥干化装置、污泥焚烧装置及其他危险品仓库等的位置和设计，应符合国家现行有关防火规范的要求。8、污水厂内可根据需要，在适当地点设置堆放材料、备件、燃料和废渣等物料及停车的场地。9、污水厂应设置通向各构筑物和附属建筑物的必要通道，通道的设计应符合下列要求：1）主要车行道的宽度：单车道为3.5～4.0m，双车道为6.0～7.0m，并应有回车道；2）车行道的转弯半径宜为6.0～10.0m；3）人行道的宽度宜为1.5～2.0m；4）通向高架构筑物的扶梯倾角一般宜采用30°，不宜大于45°；5）天桥宽度不宜小于1.0m；6）车道、通道的布置应符合国家现行有关防火规范要求，并应符合当地有关部门的规定。10、污水厂周围根据现场条件应设置围墙，其高度不宜小于2.0m。11、污水厂的大门尺寸应能容运输最大设备或部件的车辆出入，并应另设运输废渣的侧门。12、污水厂并联运行的处理构筑物间应设均匀配水装置，各处理构筑物系统间宜设可切换的连通管渠。13、污水厂内各种管渠应全面安排，避免相互干扰。管道复杂时宜设置管廊。处理构筑物间输水、输泥和输气管线的布置应使管渠长度短、损失小、流行通畅、不易堵塞和便于清通。各污水处理构筑物间的管渠连通，在条件适宜时，应采用明渠。管廊内宜敷设仪表电缆、电信电缆、电力电缆、给水管、污水管、污泥管、再生水管、压缩空气管等，并设置色标。管廊内应设通风、照明、广播、电话、火警及可燃气体报警系统、独立的排水系统、吊物孔、人行通道出入口和维护需要的设施等，并应符合国家现行有关防火规范要求。14、污水厂应合理布置处理构筑物的超越管渠。15、处理构筑物应设排空设施，排出水应回流处理。16、污水厂宜设置再生水处理系统。17、厂区的给水系统、再生水系统严禁与处理装置直接连接。18、37n污水厂的供电系统，应按二级负荷设计，重要的污水厂宜按一级负荷设计。当不能满足上述要求时，应设置备用动力设施。19、污水厂附属建筑物的组成及其面积，应根据污水厂的规模，工艺流程，计算机监控系统的水平和管理体制等，结合当地实际情况，本着节约的原则确定，并应符合现行的有关规定。20、位于寒冷地区的污水处理构筑物，应有保温防冻措施。21、根据维护管理的需要，宜在厂区适当地点设置配电箱、照明、联络电话、冲洗水栓、浴室、厕所等设施。22、处理构筑物应设置适用的栏杆，防滑梯等安全措施，高架处理构筑物还应设置避雷设施。4.1.2平面布置1、工艺流程布置工艺流程布置根据设计任务书提供的面积和地形，采用直线型布置。这种布置方式生产联络管线短，水头损失小，管理方便，且有利于日后扩建。2、构（建）筑物平面布置按照功能，将污水处理厂布置分成三个区域：1）污水处理区，由各项污水处理设施组成，呈直线型布置。包括：污水提升泵站、缓冲均化调节池、UASB反应器、一级生物接触氧化池、Fenton反应池、混凝沉淀反应池、竖流式沉淀池、二级生物接触氧化池，终沉池等。2）污泥处理区，位于厂区主导风向的下风向，由污泥处理构筑物组成，呈直线型布置。3）生活区，该区是将办公室、宿舍、食堂、锅炉房、浴房等建筑物组合的一个区，位于主导风向的上风向。3、污水厂管线布置污水厂管线布置主要有以下管线的布置：1）污水厂工艺管道污水经总泵站提升后，按照处理工艺经处理构筑物后排入水体。2）污泥工艺管道污泥主要是剩余污泥，按照工艺处理后运出厂外。3）厂区排水管道37n厂区排水管道系统包括构筑物上清液和溢流管、构筑物放空管、各建筑物的排水管、厂区雨水管。对于雨水管，水质能达到排放标准，可以直接排放，而构筑物上清液和溢流管与构筑物放空管及各建筑物的排水管，这些污水的污染物浓度很高，水质达不到排放标准，不能直接排放，设计中把它们收集后接入泵前集水池继续进行处理。4）空气管道5）超越管道6）厂区该水管道和消火栓布置由厂外接入送至各建筑物用水点。厂区内四个对角各设置1个室外消火栓。4、厂区道路布置1）主厂道路布置由厂外道路与中间大道为主厂道路，道宽6.0m，并植树绿化。2）车行道布置厂区内各主要构（建）筑物布置车行道，道宽4.0m呈环状布置。3）步行道布置对于无物品、器材运输的建筑物，设步行道与主厂道或车行道相连。5、厂区绿化布置在厂区的一些地方进行绿化。厂区平面布置见污水处理厂平面布局规划图。4.2污水处理厂高程布置为使污水能在各处理构筑物之间通畅流动，以保证处理厂的正常运行，需进行高程布置，以确定各构筑物及连接管高程。为降低运行费用和便于维护管理，污水在处理构筑物之间的流动已按重力流考虑为宜；污泥也最好利用重力流动，若需提升时，应尽量减少抽升次数。为保证污泥的顺利自流，应精确计算处理构筑物之间的水头损失，并考虑扩建时预留的储备水头。4.2.1主要任务污水处理厂污水处理流程高程布置的主要任务是：1、确定各处理构筑物和泵房的标高；2、确定处理构筑物之间连接管渠的尺寸及其标高；3、通过计算确定各部分的水面标高，从而能够使污水沿处理流程在处理构筑物之间畅通地流动，保证污水处理厂的正常运行。4.2.2高程布置原则1、保证污水在各构筑物之间顺利自流。237n、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；考虑最大时流量、雨天流量和事故时流量的增加，并留有一定的余地；还应考虑当某座构筑物停止运行时，与其并联运行的其余构筑物及有关的连接管渠能通过全部流量。3、考虑远期发展，水量增加的预留水头。4、选择一条距离最长，水头损失最大的流程进行水力计算。5、计算水头损失时，一般应以近期最大流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。6、设置终点泵站的污水厂，水力计算常以接受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，以防处理后的污水不能自由流出。二泵站需要的扬程较小，运行费用较低。但同时应考虑挖土深度不宜过大，以免土建投资过大和增加施工上的困难。7、在作高程布置时，还应该注意污水流程与污泥流程的配合，尽量减少需要提升的污泥量。8、协调好高程布置与平面布置的关系，做到既减少占地，又有利于污水、污泥输送，并有利于减少工程投资和运行成本。污水处理高程布置和污泥高程布置见附图。5供电仪表与供热系统设计5.1变配电系统1、全厂变配电采用10千伏双电源供电，380伏变配电系统；2、变配电间，低压电屏设有紧急按钮，污水泵可按水位自动停车；3、变配电间从邻近接触220伏照明电源5.2检测仪表设计5.2.1设计原则1、污水和污泥两部分分别集中设置显示记录仪，污水部分设置单独的仪表间，污泥记录仪设在污泥泵房内；2、根据目前国内监测仪表情况，选定物力参量和化学参量均采用DDZ-Ⅱ型监测仪表；3、仪表自动控制设计，要掌握适当的设计标准，在工程实效的前提下，考虑技术的先进性。37n5.2.2监测内容1、污水泵房：集水池液位应集中显示，并设上下限报警；2、缓冲均化调节池：水温指示记录，PH值在线检测仪；3、UASB反应池：水温指示记录，PH值在线检测仪，COD监测；4、一级生物接触氧化池：水温，DO监测仪，PH值；5、Fenton反应池：PH值在线检测仪；6、混凝池：PH值7、二级生物接触氧化池：水温，DO监测仪，PH值在线检测仪；8、集泥池：泥温，泥位指示记录，并设上下限报警，PH指示记录；9、污泥脱水机房：污泥流量指示记录，加药量指示记录。5.2.3供热系统设计本设计污水厂处于华中地区，UASB反应器冬季应考虑采暖问题，以免因温度过低，造成UASB效率达不到要求，造成出水水质超标，甚至破坏后续生物处理系统。6设备及建、构筑物表6.1构（建）筑物一览表如下表表3构建筑物一览序号名称尺寸m长×宽×高（深）总容积m3单位数量备注1缓冲均化调节池6.0×5.0×4.5135座1V有效=120m3混凝土结构2厌氧UASB10.0×10.0×6.5650座1V有效=500m3混凝土结构3一级生物接触氧化池10.0×7.0×5.2364座1V有效=193.7m3混凝土结构4Fenton反应器2.0×2.0×1.56.0座1V有效=4m3混凝土结构5混凝池2.0×1.0×1.53.0座1V有效=2m3混凝土结构6竖流式沉淀池1.8×1.8×4.213.6座1V有效=12m3混凝土结构7二级生物接触氧化池8.0×5.0×5.2208座1V有效=109.5m3混凝土结构8终沉池1.8×1.8×4.213.6座1V有效=12m39集泥井1.5×1.8×6.517.5座1V有效=16m2单层砖混10综合楼20.0×8.0座1面积=320m2双层框架37n6.2设备一览表如下表表4设备一览表序号名称型号及技术参数单位数量备注1污水提升泵站提升泵CP3085.182N=2.4kWQ=15.3m3/hH=19m台2一用一备2缓冲均化调节池池配水泵CP3045.180N=0.8kWQ=10m3/hH=6.8m台2一用一备3污泥提升泵CP3085.182N=2.4kWQ=15.3m3/hH=19m台2一用一备4水下搅拌器4640型N=2.3kwU=380v台8六用二备5泥渣贮罐Ф1800×2600台2压力容器6污泥泵1PNN=3kWQ=7.2－16m3/hH=14-12m台2一用一备7污泥混合器HC－60N=0.75kW台18污泥脱水机NP－500带宽0.5米N=0.4KW台19空压机Z-0.2-7N=2.2kW台110溶药搅拌器JDY-1000N=1.5kW台111滤布冲洗泵IS65－40－200N=1.1kW台112皮带运输机TD93-6000×350N=1.5kW台113药液输送泵G25-1N=1.5kW台114鼓风机SSR150P=49kPaN=22kWQ=18.31m3/min套2一用一备15湿式贮气柜V=200m3台1非标16硫酸加药系统套117氢氧化钠加药系统套118气水分离器Ф800×1500台2非标19脱硫塔Ф600×2000台2非标20水封罐Ф600×1500台3非标21沼气燃烧火炬Ф300×6000台1非标22自动点火装置台123电动单梁起重机DX－2套224混凝加药罐台225UASB配水系统套126三相分离器套427多孔管根3028PLC控制器套139电磁流量计台237n7污水厂运行管理费概预算7.1生产班次和人员安排污水处理厂规模约150吨每天，操作工2人，化验1人，共3人。7.2单位水处理成本估算7.2.1动力费E1表5动力费名称单机功率KW使用数量使用功率KW污水提升泵2.412.4潜水搅拌机2.3613.8罗茨鼓风机22122.0污泥提升泵2.412.4带式压滤机(套)616.0其它综合55.0合计51.6工业用电按0.5元/度计，则年电耗费用为：E1=51.6×24×365×0.5=22.6万元/年。7.2.2工人工资和福利E2每个员工的平均年工资为1.8万元/年，则：E2=3×1.8=5.4万元7.2.3药剂费用E3E4=5.0万元7.2.4单位污水处理成本近期单位污水处理成本T=（E1+E2+E3）÷（100×365）=（22.6+5.4+5.0）×104÷（100×365）=9.04元/吨37n参考文献[1]黄碧娟，黄瑞敏等．印染废水的混凝脱色研究[J]．环境科学与技术，2009，32(10):166-168[2]陈孟林，宿程远，王全喜等.吸附-催化氧化再生法处理印染废水的实验研究[J].工业水处理，2010，30(9):46-49[3]邓征宇，杨春平等.Fenton.水解酸化-接触氧化工艺处理含苯酚制药废水[J].工业水处理，2010，30(7):68-71[4]顾彦，罗勋等.制药废水的Fenton光催化降解[J].环境科学与技术，2008，31(10):101-107[5]朱又春等.电池厂含汞废水的微电解处理[J].环境保护,1999,(3):12-13[6]杨南，张天胜，姚培正.内电解法处理含镍废水的研究[J].工业水处理，1996,(04):31-33[7]杨颖，王黎明等.零价铁法处理活性艳橙X.3B染料废水[J].清华大学学报(自然科学版)，2005，45(3):359-366[8]张晖，曹志强等.零价铁对活性艳红X.3B的脱色研究[J].水处理技术，2004，30(4):221-223[9]汤贵兰，蓝伟光.焦炭和废铁屑微电解预处理垃圾渗滤液的研究[J].环境污染治理技术与设备，2006，7(111):121-123[10]朱凡，李平等.铁炭微电解法削减老龄垃圾渗滤液的毒性研究[J].中国给水排水，2006，22(11):83-86[11]ArnoldW.A.eta1.PathwaysandkineticsofchlorinatedethyleneandchlorinatedacetylenereactionwithFe(O)particles[J].Environ.Sci.&Tcc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