某淀粉厂废水处理工艺设计说明书 44页

word格式可编辑学号：某大学毕业设计（论文）（2013届）题目某淀粉厂废水处理工艺设计学生学院专业班级校内指导教师专业技术职务讲师校外指导老师专业技术职务二○一三年六月专业资料整理nword格式可编辑某淀粉厂废水处理工艺设计摘要：本次设计主要是淀粉废水处理设计。淀粉废水的主要特点就是废水中含有大量的有机物，属高浓度有机废水，所以废水生化需氧量也较大。某淀粉厂产生废水10000m3/d，CODCr为8000～10000mg/L，BOD5为5000～7000mg/L，SS在3000mg/L左右，pH值为5，经处理后的废水排放标准执行《污水综合排放标准》规定的二级水质标准。淀粉厂产生的淀粉废水处理工艺的要求为采用UASB＋SBR法处理。此设计流程简单、构筑物较少，处理效果较好，并且成本低、占地面积小，适合于大中型淀粉厂废水的处理。关键词：淀粉废水；UASB；SBR。专业资料整理nword格式可编辑AstarchfactorywastewatertreatmentprocessdesignAbstract：Thisdesignismainlystarchwastewatertreatmentdesign.Starchisthemaincharacteristicofwastewatereffluentcontainsalotoforganicmatter,ahighconcentrationorganicwastewater,wastewaterBODsowell.Astarchfactoryofwastewateris10000m3/d,CODCrof8000~10000mg/L,BOD5of5000~7000mg/L,SSat3000mg/Lorso,pHvalueof5,pHvalueof5,thetreatedwastewaterdischargestandards"IntegratedWastewaterDischargestandard"providesasecondarywaterqualitystandards.StarchproducedfromstarchfactorywastewatertreatmentprocessrequirementsfortheuseofUASB+SBRmethod.Thisdesignprocessissimple,smallstructures,betterhandling,andlowcost,smallfootprint,suitableformediumandlargestarchfactorywastewater.Keyword：Starchwastewater;UASB;SBR.专业资料整理nword格式可编辑目录1.绪论11.1课题研究的意义，国内外研究现状和发展趋势11.1.1意义11.1.2国内外研究现状和发展趋势11.2研究的主要内容11.3课题的研究目标、内容和拟解决的关键问题22.淀粉废水处理工艺设计22.1废水处理工艺选择原则22.2废水水质分析32.2.1淀粉废水进出水水质水量32.2.2淀粉废水的特点及来源32.3设计涉及范围及原则32.4工艺流程的比较42.5工艺方案的确定62.6处理工艺UASB反应器+SBR72.7方案特点83.构筑物计算83.1粗格栅83.2集水井103.3提升泵房113.4细格栅113.5曝气沉砂池133.6气浮池153.7水解酸化池设计183.8UASB反应器213.9SBR反应器263.10集泥井的计算293.11污泥重力浓缩池303.12污泥脱水间323.12整个设计的超越管324.平面布置324.1平面布置的一般原则和要求324.2具体平面布置334.3污水处理厂高程布置34专业资料整理nword格式可编辑4.4高程确定355.投资估算356.劳动定额与运行费用计算366.1劳动定额366.2运行费用的计算366.2.1运行费用分析366.2.2运行费用计算367.结论37参考文献38致谢39专业资料整理nword格式可编辑专业资料整理word格式可编辑1.绪论1.1课题研究的意义，国内外研究现状和发展趋势1.1.1意义淀粉属于多羟基天然高分子化合物，在植物的根，茎和果实中有很多淀粉，是食品，医药，化工，造纸，纺织等工业部门的重要原料。淀粉生产的主要原料作物是玉米、薯类和小麦。在淀粉生产加工过程中会产生大量的高浓度酸性有机废水，其含量随生产的波动而发生变化，其中主要是溶解性的淀粉、少量蛋白质、糖类、废碱和废酸等污染物，一般没有毒性，但COD值很高，由于生产工艺的不同，废水中CAD的浓度通常为2000～20000mg/L，SS为1500mg/L。如果将其直接排放到环境水体中，那将会对环境造成严重危害，而且也会造成水资源的浪费。在淀粉加工企业附近经常会出现居民采取举报、上访等形式反映淀粉厂排放废水的污染问题。国家环保总局在国家环境科技发展“十五”计划纲要指出，决定继续把淀粉加工工业的废水污染控制技术作为重要内容进行研究。而且针对淀粉工业废水的特点，人们都在力求研究出一种快速，高效，低能耗的淀粉废水处理方法[1]。1.1.2国内外研究现状和发展趋势目前国内外淀粉废水处理方法主要有沉淀分离法、化学絮凝法、生化处理法等。沉淀分离法直接通过物理沉淀使废水中的悬浮物沉淀下来，以降低后序消毒处理污染负荷，此方法过于简单不能有效的去处污水中的化合物。化学絮凝法处理对SS具有较高的去除率，且操作简单，处理周期长，但占地面积大，对BOD去除率低，并且絮凝后污泥的处理也存在很大的问题。生化处理法是国内外常用的处理淀粉废水的方法，分为厌氧生物法和好氧生物法，能较好的去除COD，BOD等指标，达到排放标准，且处理费用低，效率高。目前国内外成熟的工艺有：气浮—UASB—SBR法，气浮—UASB—接触氧化法[2-4]。1.2研究的主要内容本设计研究的主要内容主要有：⑴.查阅相关文献及撰写此次设计综述。专业资料整理nword格式可编辑⑵.利用给定的资料,确定污水处理方案和污水处理厂的工艺流程。⑶.设计计算主要构筑物及确定主要设备的规格、型号、数量及工艺参数。⑷.完成处理系统的高程设计。⑸.绘制全厂配置平面图、高程图及相关构筑物图。该设计主要解决的问题是由于淀粉生产而产生的污水废水并对其进行处理，设计处理水量为10000m3/d。经过处理后的水质应达《污水综合排放标准》（GB8978-1996）二级排放标准。1.3课题的研究目标、内容和拟解决的关键问题通过此次毕业设计，使我们熟悉并掌握淀粉厂废水处理的设计原理、方法、内容和步骤，能根据设计原始资料正确地选定设计方案和工艺，掌握淀粉厂废水处理工艺设计的基本流程及各构筑物的计算方法，熟悉设计计算书和设计说明书的编写内容和编制方法，并且能够熟练和规范的绘制工程CAD图纸。具体内容如下：(1)淀粉厂废水处理方案的比较、优化和确定；(2)各主要构筑物结构设计与参数计算，主要设备造型包括格栅、鼓风机、曝气器等；(3)平面布置和高程计算；(4)根据所确定的工艺和计算结果，绘制城市污水处理厂的总平面布置图、高程布置图、工艺流程图及各主要构筑物图。2．淀粉废水处理工艺设计2.1废水处理工艺选择原则⑴在确定工艺流程之前，需要对原水的水质情况有全面的了解，摸清废水中污染物质的种类、数量和组成。工艺方法应适应国家和地方的有关规定，严格遵守国家地方有关环境保护法律、法规，保护改善周边的生态环境，处理后的水质指标达到规定的设计要求。确定的工艺应能适应一定范围内水质水量较大的变化，抗冲击负荷能力强。⑵在确保达到处理要求的前提下，尽量减少投资和运行成本，运用类比方法参考类似项目的运行经验，进行技术经济分析综合考虑确定最佳的工艺流程方案。⑶全面考察项目所在地的自然环境和社会环境现状，并结合考虑废水生物处理的特点。北方寒冷地区最好选择适合在低温条件或者对温度变化要求不高的处理工艺运行。⑷工艺流程的选择应尽量考虑成熟的工艺流程，当然也可以选择技术先进的工艺，但是必须要考虑好先进技术和工艺和理性可行之间的关系，对把握不大或者难处理的废水应做好试验工作，甚至进行小试和中试试验，以实验结论作为工艺设计的参考依据，这样才能保证最终工艺方案的可行，将风险降低到最低程度。工艺的先进性也体现了废水处理项目的总投资、运行费用和管理等方面的内容，最好是选择处理能耗地、效率高、管理方便、产物能得到利用同时符合清洁生产要求的处理工艺路线。对不成熟的，尚在试验阶段的新处理技术、新处理工艺、新处理装备应慎重考虑对待。专业资料整理nword格式可编辑总之，废水生物处理工艺的选择应综合考虑多方面的影响因素，全面衡量，进行多方案的比较确定才能得到最终方案。上述几条原则只是基本原则，在实际具体的工艺实践中，应该眼光放远点，涉及要有前瞻性，使工艺流程不仅能满足现在的需要，也要尽量符合将来的处理要求。2.2废水水质分析根据废水特点，设计稳定和经济技术合理的处理气浮-UASB-SBR式活性污泥处理工艺，保证废水达到国家污水综合排放二级标准，同时使投资、占地面积、运行管理度达到最佳设置。2.2.1淀粉废水进出水水质水量该废水处理工程的设计规模10000m³/d，处理后水质要求达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）二级排放标准，进水水质和排放标准见表2.1。表2.1废水的污染状况及执行的排放标准序号污染物进水设计值排放标准1COD（mg/L）8000～10000<1502BOD5（mg/L）5000～7000<303SS3000<1504pH56～92.2.2淀粉废水的特点及来源从生产淀粉的工艺流程看，小麦淀粉废水由两部分组成：沉降池里的上清液和离心后的黄浆水。前者的有机含量较低，后者则含有大量有机物，生产中通常将两部分废水混合后集中排放。玉米淀粉废水主要来自含有大量有机物（不溶蛋白质，可溶蛋白质，无机盐及糖类）的工艺水（中间产品的洗涤水，各种设备的冲洗水）和玉米浸泡水。我国淀粉生产企业众多，原料不同，工艺不同，使得淀粉废水污染指标间的差异也很大，尽管如此，淀粉废水有着以下共同特点：化学耗氧量（COD）、生物耗氧量（BOD）以及浊度都非常高。综上所述，淀粉废水主要来源于玉米淀粉加工过程中的洗涤、压滤、浓缩等工艺段，废水中含有大量溶解性的有机污染物，如蛋白质、糖类、碳水化合物、脂肪、氨基酸等，其次是含N、P的无机化合物，另外还含有一定量的挥发酸、灰分等，属生化性较好的高浓度有机废水。综上所述，淀粉废水主要来源于玉米淀粉加工过程中的洗涤、压滤、浓缩等工艺段，废水中含有大量溶解性的有机污染物，如蛋白质、糖类、碳水化合物、脂肪等，其次是含N、P的无机化合物，另外还含有一定量的挥发酸、灰分等，属生化性较好的高浓度有机废水。淀粉污水处理的特点：污水的BOD/COD=0.6，专业资料整理nword格式可编辑可生化性很好，污水的各项指标都比较高，含有大量有机物，非常有利于生物处理。同时淀粉废水中含有大量的ss，可以用转动格栅分离。2.3设计涉及范围及原则⑴生产废水流入污水处理场界区至全处理流程出水达标排放为止，设计内容包括水处理工艺、土建、排水等。⑵污水处理站的设计主要分为污水处理和污泥处理及处置两部分。根据国家和当地有关环境保护法规的要求，对淀粉废水进行有效处理，使之符合国家和当地废水排放标准，取得明显的环境和社会效益，使企业树立良好社会形象。⑶严格执行有关环境保护的各项规定，使处理后的各项指标达到或优于《污水综合排放标准》（GB8978-1996）二级排放标准。⑷针对废水水质特点采用先进、合理、成熟、可靠的处理工艺和设备，最大可能的发挥投资效益，采用高效稳定的水处理设施和构筑物，尽可能的降低工程造价，同时结合企业的生产情况，对污水进行综合治理。⑸工艺设计与设备选型能够在生产过程具较大的灵活性和调节余地，能适应水质水量的变化，确保出水水质稳定、达标排放。⑹工艺运行过程中考虑操作自动化，减少劳动强度，便于操作、维修。⑺建筑构筑物布置合理顺畅，降低噪声，消除异味，改善周围环境。2.4工艺流程的比较根据《城市污水处理及污染防治技术政策》，日处理能力在10~20万立方米的污水处理设施，可选用常规活性污泥法、氧化沟法、SBR法和AB法等成熟工艺[2]。本市污水处理厂方案，既要考虑有效去除BOD5又要适当去除N，故可选择三种典型的工艺流程，有三种可供选择的工艺：（1）间歇式活性污泥法（SBR工艺）；（2）氧化沟工艺；（3）好氧—缺氧（A/O）脱氮工艺。以下是三种工艺流程额比较：（1）SBR工艺SBR是序批间歇式活性污泥法的简称，是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥水处理技术，又称序批式活性污泥法。SBR工艺是一个完整的操作过程，亦即每个间歇反应器在处理废水时的操作过程包括五个阶段：（1）进水期；（2）反应期；（3）沉淀期；（4）排水排泥期；（5）闲置期。SBR的运行工况以间歇操作为特征。五个工序都在一个设有曝气或搅拌装置的反应器中依次进行，所以省去了传统活性污泥法中的沉淀池和污泥回流设施。在处理过程中，周而复始地循环这种操作周期，以实现污水处理的目的[2]。SBR工艺的优点如下：（1）工艺流程简单，运转灵活，基建费用低；（2）处理效果好，出水可靠；（3）具有较好的脱氮除磷效果；（4）污泥沉降性能良好；（5）对水质水量变化的适应性强。专业资料整理nword格式可编辑SBR工艺的缺点如下：（1）反应器容积率低；（2）水头损失大；（3）不连续的出水，要求后续构筑物容积较大，有足够的接受能力；（4）峰值需要量高；（5）设备利用率低；（6）管理人员技术素质要求较高。对于小型污水处理厂而言，SBR是一种系统简单、投资节省、处理效果好的工艺，但是它用于大型污水处理厂就不太适合了。因为大型污水处理厂的进水量打，需要设计多个SBR反应池进行并联运行，个数增多，必定使操作管理变得复杂，运行费用也会提高。而且由于SBR法事一种设备利用率低的处理工艺，用于大型污水处理厂时，基建费用也高。（2）氧化沟工艺氧化沟又称循环混合式活性污泥法。一般采用延时曝气，同时具有去除BOD5和脱氮的功能，它采用机械曝气，一般不设初沉池和污泥消化池。氧化沟处理效率为：BOD5和SS均为95%以上，总氮为70%～80%。氧化沟具有工艺流程短，处理效率高。出水水质稳定，运行管理简单等优点。但占地面积过大。在流态上，氧化沟介于完全混合于推流之间。污水在沟内的流速v平均为0.4m/s，氧化沟总长为L，当L为100～500m时，污水完成一个循环所需时间约为4～20min，如水力停留时间定为24h，则在整个停留时间要做72~360次循环。可以认为在氧化沟内混合液的水只是几近一致的，从这个意义来说，氧化沟内的流态是完全混合式的。但是又具有某些推流式的特征，如在曝气装置的下游，溶解氧浓度从高到低变动，甚至可能出现缺氧段。氧化沟的这种独特的水流状态，有利于活性污泥的生物凝聚作用，而且可以将其区分为富氧区、缺氧区、用以进行消化和反硝化，去的脱氮的效应。常用的氧化沟系统有卡罗塞氧化沟、交替工作氧化沟及二沉池交替氧化沟。氧化沟可分为连续工作式、交替工作式和半交替工作式。连续工作式氧化沟如帕斯韦尔（Pasveer）氧化沟、卡鲁赛尔（Carrousel）氧化沟。普通卡鲁赛尔氧化沟处理污水的原理如下：氧化沟中的污水直接与回流污泥一起进入氧化沟系统。在充分掺氧的条件下，微生物得到足够的溶解氧来去除BOD；同时，氨也被氧化成硝酸盐和亚硝酸盐，此时，混合液处于有氧状态。在曝气机下游，水流由曝气区的湍流状态变成之后的平流状态，水流维持在最小流速，保证活性污泥处于悬浮状态。微生物的氧化过程消耗了水中溶解氧，直到DO值降为零，混合液呈缺氧状态。经过缺氧区的反硝化作用，混合液进入有氧区，完成一次循环。该系统中，BOD降解是一个连续过程，硝化作用和反硝化作用发生在一个池子内。由于结构的限制，这种氧化沟虽然可以有效去除BOD，但脱氮除磷的能力有限。氧化沟的主要优点如下：（1）氧化沟的液态在整体上是完全混合的，而局部又具有推流特性，使得在污水中能形成良好的混合液生物絮凝体，提高二沉池的污泥沉降速度及澄清效果，另外，其独特的水流性能对除磷脱氮也是极其重要的（2）处理效果稳定，出水质好，并可实现脱氮。（3）污泥厂量少，污泥性质稳定。（4）能承受水量，水质冲击负荷，对高浓度工业废水有很大的稀释能力专业资料整理nword格式可编辑氧化沟的缺点如下：（1）单纯的氧化沟工艺的除磷效率很低，需要增设厌氧段才能达到一定的除磷效率。（2）虽然污泥产量少，耐冲击负荷，但是这是建立在该工艺很低的污泥负荷上的，且要求处理构筑物内水深要浅，而这又决定了在处理相同水质，水量污水的情况下，该工艺是最占土地的，也即增加了基建费用。（3）好氧—缺氧（A/O）脱氮工艺好氧—缺氧（A/O）脱氮工艺的基本原理：污水在好氧条件下使含氮有机物被细菌分解为氮，然后在好氧自养型亚硝酸细菌的作用下进一步转化为亚硝酸盐，再经好氧自养型硝化细菌作用转化为硝酸盐，至此完成了硝化反应：在缺氧条件下，兼性异氧细菌利用或部分利用污水中原有的有机物碳源为电子供体，以硝酸盐替代分子氧做电子受体，进行无氧呼吸，分解有机质，同时，将硝酸盐中氮还原为气态氮，至此完成了反硝化反应。A/O工艺不但能取得比较满意的脱氮效果，而且通过上述好氧—缺氧循环操作，同时可取得高的COD和BOD的去除率。A/O的工艺特点：（1）A/O工艺同时去除有机物和氮，流程简单，构筑物少，只有一个污泥回流系统和混合液回流系统，节省基建费用；（2）反硝化缺氧池一般无需外加有机碳源，降低了运行费用；（3）因为好氧池在缺氧池后，可使反硝化残留的有机物的到进一步去除，提高了出水水质；（4）缺氧池中污水的有机物被反硝化细菌所利用减轻了其他好氧池的有机物负荷，同事缺氧池中反硝化产生的碱度可补充好氧池中硝化需要的碱度；（5）脱氮效果较高，一般氮的去除率约为60%~85%。三种工艺经过比较，氧化沟除了具有A/O的效果外，还具有如下特点：（1）具有独特的水力流动特点，有利于活性污泥的生物凝聚作用，而且可以将其工作区分为富氧区，缺氧区，用以进行硝化和反硝化作用，取得脱氮效果。（2）不设初沉池，有机性悬浮物在氧化沟内能达到好氧稳定的程度。（3）BOD负荷低，使氧化沟具有对水温，水质，水量的变动有较强的适应性，污泥产率低，勿需进行硝化处理。（4）脱氮效果还能进一步提高。（5）电耗较小，运行费用低。而SBR工艺仅适合处理量为10万t/d以下的处理厂，所以本课题选择氧化沟处理工艺[5]。2.5工艺方案的确定根据水质情况及同行业废水治理现状，技术水平，该废水采用UASB与好氧相结合的方法来处理，废水首先经过转动格栅，去除大部分悬浮物，大大降低进水有机负荷，并使出水达到好氧处理可接受的浓度，在进行好氧处理后达标排放。气浮池是利用悬浮物与水的比重差异，分离去除污水中颗粒较大的悬浮物的一种处理构筑物，因其视密度小于水而上浮到水面上面实现固液分离的过程。它是近几年发展起来的一种技术，在工业废水及生活污水处理方面得到广泛应用。专业资料整理nword格式可编辑该淀粉废水处理工艺由提取蛋白、厌氧生物处理和好氧生物处理3部分组成。提取蛋白采用气浮分离技术，淀粉生产车间的废水流过格栅，先去除大的悬浮物，然后进入集水井，集水井的废水泵入气浮池提取蛋白饲料，湿蛋白饲料经烘干制成干蛋白饲料。气浮分离后的废水流入调节沉淀池，以调节水量并沉淀去除部分悬浮物。厌氧生物处理采用UASB技术，调节沉淀池废水用泵压入UASB进行厌氧生物处理，大部分有机物在UASB反应器中降解，反应过程中产生的沼气经水封罐、三相分离器、脱硫器处理后进入沼气储柜进行利用[7]。UASB出水自流进入预曝沉淀池，预曝沉淀池是厌氧处理单元和好氧处理单元之间的重要构筑物，其功能主要是去除厌氧出水的悬浮物和H2S等有害气体，增加水中的溶解氧，为好氧处理创造有利的条件。好氧生物处理采用SBR技术，预曝沉淀池的出水自流进入SBR进行好氧生物处理，以进一步降解水中的有机物。调节沉淀池、UASB、预曝沉淀池、SBR等处理单元产生的污泥排入集泥井，集泥井中的污泥泵提升至污泥浓缩池，污泥经浓缩后进入污泥脱水间进行机械脱水，产生的泥饼作为有机农肥外运。污泥浓缩池的上清液和污泥脱水间的压滤液排入集水井进行再处理[8]。预曝沉淀池沼气UASB蛋白泵污泥浓缩池泥饼污泥脱水间淀粉废水集水井气浮池水解酸化池出水SBR格栅上清液图1气浮+UASB+SBR法污水及污泥处理工艺流程2.6处理工艺UASB反应器+SBRUASB反应器UASB是升流式厌氧污泥床反应器的简称。基本原理是：废水中的有机污染物在厌氧条件下，经微生物分解，转化成甲烷、二氧化碳等，所产气体（沼气）含甲烷大于70%，可作为能源燃料、发电等，既去除了有机污染物有回收了能源。UASB反应器集生物转化反应与沉淀于一体，结构紧凑，废水由配水系统从反应器底部进入，通过反应区经气、固、液三相分离器进入沉淀区，气、固、液分离后。沼气由气室收集，再由沼气管流向沼气柜；固体(污泥)由沉淀区沉淀后自行返回反应区，沉淀后的处理水从出水槽排出；UASB专业资料整理nword格式可编辑反应器内不设搅拌设备，上升水流和沼气产生的气流足可以满足搅拌要求。反应器内的三相分离器可使反应器内保持高活性、高沉淀性能的厌氧微生物，从而在工艺上较一般厌氧装置效率高，可节省投资与占地面积。厌氧处理出水可做农田灌溉，也可接好氧处理进一步降低出水中的有机物含量，达到工业污水的排放标准。该技术现已被推荐为“国家环保最佳实用技术”，并已有许多座用于高浓度有机废水的处理中，目前运行状况均良好，达到了设计要求。UASB有如下优点：⑴污泥颗粒化使反应器对不利条件抗性增强；⑵不设填料，提高容积利用率，避免堵塞；⑶消化产气，污泥上浮，造成一定的搅拌，因此不设搅拌设备；⑷污泥浓度和有机负荷高，停留时间短；好氧工艺由于淀粉废水浓度较高，经处理后出水达不到排放标准，需继续进行好氧处理[9]。现对生物接触氧化，选用SBR工艺。UASB+SBR法处理工艺与水解酸化+SBR处理工艺相比有以下优点：①节约废水处理费用。UASB取代原水解酸化池作为整个废水达标排放的一个预处理单元，从而降低后续SBR池的处理负荷。②节约污泥处理费用。通过以上分析及废水水质水量情况，选用“气浮池—UASB—SBR法”工艺进行淀粉废水处理。2.7方案特点⑴本方案以低耗的生化处理工艺为主体，且处理系统有较大的灵活性，以适应污水水质、水量的变化。⑵本废水处理工程技术先进实用，工艺合理，在处理水质稳定达标排放的同时，能获得蛋白饲料和沼气，具有显著的经济效益，实现了环境效益和经济效益的统一。⑶废水处理后水质达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）二级标准，可直接向外排放。3．构筑物计算3.1粗格栅⑴设计说明：格栅安装在废水渠道、集水井的进口处，位于整个污水处理系统最前端，用于拦截较大的悬浮物、漂浮物和大颗粒固体污染物，防止堵塞水泵机组及管道阀门以及减轻后续构筑物的处理负荷，是整个污水处理工艺中不可或缺的一部分，并保证后面处理设施的正常运行。结构为地下钢混结构。专业资料整理nword格式可编辑图3.1格栅示意图⑵设计参数：设计流量：Q=10000m3/d=416.67m3/h=0.116m3/s；对食品工业来说[11]，所产生的废水的时变化系数Kh=1.5～2.0，取Kh=1.8，且日变化系数Kd=1,故总变化系数KZ=Kd∙Kh=1×1.8=1.8,所以最大时流量Qmax=Kh∙Q=1.8×0.116=0.21m3/s。格条间隙d=20mm；栅前水深h=0.3m；过栅流速0.6m/s；安装倾角=600；⑶设计计算①确定水深h在最优有水力断面的情况下Qmax=B1hv=B1B1v=B12v,v=0.6m/s此设计中设计2组格栅，每组格栅流量Q′=×0.21=0，105m3/s，故B1===0.59mh=B1=0.295m②格栅的间隙数（n）：Q=Qmax=0.21m3/s,v=0.6m/s,α取60°，b取0.02，N=2n===27.60取n=28③栅槽有效宽度(B)设计格栅宽度s：即S=0.01mB=S(n–1)+bn=0.01×(28-1)+0.0228=0.83m验算格栅前流速：V1===0.43m/s>0.4m/s，符合要求。④进水渠道渐宽部分长度l1进水渠道内的流速===0.60m/s>0.4m/s，进水渠道宽取B1=0.59m，渐宽部分展开角=20°l1==≅0.33m故栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度l2l2=L1/2=0.165m专业资料整理nword格式可编辑⑤通过格栅的水头损失h1：设粗格栅的断面为锐边矩形断面：取k=3，=2.42，=0.6m/s，g=9.8m/s2h1=k==0.0458m故取h1=0.1.⑥格栅后槽总高度H:超高采用h2=0.3格栅前槽高H1=h+h2=0.295+0.3=0.595m格栅后槽高H=H1+h1=0.595+0.1=0.695m⑦格栅总长度(L)L=l1+l2+0.5+1.0+=0.33+0.0.165+0.5+1.0+0.595/tan60°=2.34m⑧每日格栅渣量（b为格栅间隙）当b为16~25mm时，格栅渣量为0.10~0.05m3/1000m3污水；当b为30~40mm时，格栅渣量取0.03~0.01m3/1000m3污水。格栅间隙b取20mm，故W1=0.078m3/103W===0.79m3/d所以采用机械清除。综上，设两组粗格栅，每组n=28；一用一备。3.2集水井⑴设计说明由于工业废水排放的不连续性，为了方便操作，减少施工工程量，气浮池设在地上，所以在气浮池之前和格栅之后设一集水井，其大小主要取决于提升泵的能力，目的是防止水泵频繁启动，以延长污水泵的使用寿命。具体设计时要选取适当的设计参数及合适的提升水泵型号，以达到要求。⑵参数选择设计水量:Q=416.67m3/h水力停留时间：T=5min水面超高取：h1=0.5m有效水深取：h2=2m⑶设计计算集水井的有效容积：V=Q·T=×416.67×5/60=11.57m3集水井的高度：H=h1+h2=0.5+2=2.5m集水井的水面面积:A=V/h2=11.57/2=5.79m2，取取A=6m2专业资料整理nword格式可编辑集水井的横断面积为：L×B=3×2.5(m2)则集水井的尺寸为：L×B×h所以该池的规格尺寸为3m×2m×2.5m，数量为1座。在集水井中安装QUZ—291式浮球液位计1台，即可自动控制提升水泵的启动和停止，高水位时自动启泵，低水位时自动停泵，超高水位时双泵启动，同时连续跟踪显示水池液位。图3.2集水井计算示意图3.3提升泵房⑴设计说明提升泵房是用来提升污水水位的，一次污水泵从集水井中吸水压至调节池，污水泵设置于地面上，不能自灌，设置引水筒，采用砖混结构。⑵设计计算提升流量：Q=416.67m3/h扬程：考虑安全水头，取安全水头为2m，则扬程H=8.5。选用250TLW-530ⅡB型污水泵，污水泵的作用是将集水井中的废水提升至气浮池中，设2台泵（1用1备），泵的出口安装电磁流量计进行水量计量。提升泵参数：Q=643m3/h，H=10.4m，电动机功率为37kW，转速为735r/min，效率为74%，此泵重量2380kg。泵体、电机、减速机、电控柜、电磁流量计显示器室内安装，另外考虑一定的检修空间。所以提升泵房设计尺寸：7m×8m。3.4细格栅⑴设计说明：细格栅是一种可连续清除流体中较小颗粒杂物的固液分离设备，在各种工业行业生产工艺中是不可或缺的专用设备，是目前国内普遍采用的固液筛分设备。⑵设计参数：设置2组细格栅，故每组设计流量为Q=0.5，Qmax=0.105m3/s；专业资料整理nword格式可编辑格条间隙d=10mm；过栅流速v=0.6m/s；安装倾角=60°。⑶设计计算①确定栅前的水深h在最优有水力断面的情况下公式Qmax=B1hv=B1B1v=B12vB1===0.59m则栅前水深：h=B1=0.295m②格栅的间隙数（n）：Q=Qmax=0.21m3/s,v=0.6m/s,α取60°，b取0.01，N=2n===55.21取n=56③栅槽有效宽度(B)B=S(n–1)+bn=0.01×(56-1)+0.0156=1.11m④进水渠道渐宽部分长度l1进水渠道内的流速===0.60m/s>0.4m/s，进水渠道宽取B1=0.59m，渐宽部分展开角=20°l1==≅0.71m故栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度l2l2=L1/2=0.355m⑤通过格栅的水头损失h1：同粗格栅的断面为锐边矩形断面：取k=3，=2.42，=0.6m/s，g=9.8m/s2h1=k==0.0.115m⑥格栅后槽总高度H:超高采用h2=0.3格栅前槽高H1=h+h1+h2=0.295+0.3+0.115=0.71m格栅后槽高H=H1+h1=0.71+0.1=0.81m⑦格栅总长度(L)L=l1+l2+0.5+1.0+=0.71+0.0.355+0.5+1.0+0.71/tan60°=2.97m⑧每日格栅渣量（b为格栅间隙）格栅间隙b取10mm，所以去渣量W1=0.05m3/103m3W===0.504m3/d>0.20m3/d所以采用机械清除。综上，设两组细格栅，每组n=56；一用一备。专业资料整理nword格式可编辑3.5曝气沉砂池⑴设计说明污水经过细格栅后水中还会有无机颗粒，无机颗粒会磨损管道和设备，且会降低活性污泥活性，而且会慢慢囤积在反应池底部，这样就减少了反应池的有效容积，甚至在脱水时扎破滤带，损坏脱水设置。沉砂池的目的就是去除污水中的这些泥沙、煤渣或是一些其他相对密度较高的固体无机颗粒，以此来保证后续的构筑物正常运行。曝气沉砂池的作用是通过在曝气沉砂池内一侧鼓入空气,会使水流产生垂直于水平轴的竖向流,其与在沉砂池内的水平流叠加产生螺旋流，这种螺旋流一方面使有机物和砂子得到分离,另一方面将沉入池底的砂子冲入集砂槽内，使污水在池内呈螺旋状前进，砂子等无机颗粒物质在曝气沉砂池内受到不同水流的影响,各个颗粒运动情况也不相同。由于水流高速螺旋前进,水面处小颗粒无机物受水流的影响比大颗粒无机物大,所以大颗粒物质比小颗粒物质更慢的到达沉砂池边。在沉砂池边由于水平流速变小,所以无机颗粒水平运动的距离比较短,较小的颗粒会较慢地沉入池底，较大的颗粒就会更快地沉入池底。在池横断面的中部,因为具有较高的水平流速,且旋流速度较小,所以无机颗粒沿水平方向运动的距离比沿横断面方向运动的距离大。无机颗粒在重力的作用下沉到沉砂池底,无机颗粒沿着沉淀路线,水平流速慢慢变小,旋流速度慢慢变大。在这一区域较小的无机颗粒受旋流水流的影响较大,所以较小的无机颗粒在横断面方向运动比较大无机颗粒运动距离大[10]。⑵设计参数①设计水量：Q=10000m3/d=416.67m3/h=0.116m3/s，停留时间t取2min，污水在曝气沉砂池内的平均流速v1为0.03m/s，有效水深h2为2.5m，曝气所需空气量为0.1~0.2m3空气/m3污水，d取0.2m3空气/m3污水，贮砂时间T为2d，X=30m3/106m3污水,设沉砂槽的槽底宽b2为0.5m，沉砂槽的槽壁与水平面的夹角为60°，沉砂槽的高度h3为1.5m，曝气沉砂池的池底坡度为0.1~0.5，此设计取0.5，坡向沉砂槽。②设计水质：表3.1预计处理效果项目CODBODSS进水水质（mg/L）8000~100005000~70003000去除率（％）858540出水水质（mg/L）1200~1500750~10501800⑶设计计算①曝气沉砂池有效容积计算=60×0.21×2=25.2m3②水流断面面积专业资料整理nword格式可编辑A=Qmax/v1=0.21/0.03=7m2③曝气沉砂池总宽度B=A/h2=7/2.5=2.8m深度比：==1.12，在1~1.5范围之内，故符合要求。所以池长L=V/A=25.2/7=3.6m④曝气沉砂池内每小时所需空气量Q=3600d∙Q=3600×0.2×0.21=151.2m3/h公式中d为每立方米污水曝气量，取0.2m3⑤曝气沉砂池的沉砂斗所需要容积V===0.60m3⑥曝气沉砂池沉砂斗几何尺寸的计算沉砂斗的上口宽度为b1===2.23m沉砂斗的容积为V1===3.17m3故V1=3.17m3>2.4m3，符合设计要求。⑦曝气沉砂池池子总高设超高h1为0.3m，故池子的总高度H=h1+h2=0.3+2.5=2.8⑧曝气沉砂池进水口的水头损失计算污水通过DN1000的管道的灌渠送入沉砂池的进水渠道内，然后送入沉砂池内。取管道的宽B1=0.8m，高H1=0.6m，所以进入渠道内的水流速度为==0.44m/s污水经过进水渠道然后分别进入曝气沉砂池内，进水口的尺寸为800mm×800mm,流速的校对v===0.33m/s进水口的水头损失h,ζ取1.06h===0.00589m⑨出水堰的计算曝气沉砂池的出水采用沉砂池薄壁末端出水堰跌落出水，出水堰能够保证曝气沉砂池内水位标高的恒定，故堰上水头损失为专业资料整理nword格式可编辑H2===0.24m出水堰后面的自由跌落高度为0.08m，出水污水流入出水槽，出水槽的挎包度B2为1.0m，出水槽的水深为h2为0.6m，水流的速度为1.25m/s。采用的出水管道在出水槽的中部与称呼水草连接，出水槽用钢筋混凝土管道。⑩曝气沉砂池排沙装置在本设计中采用吸砂排砂，池中吸砂设置设置在沉砂斗斗内，装备借助空气的提升将沉积在池底的沉砂排除池外，吸砂泵管的管径为DN100。⑷曝气沉砂池的曝气计算①空气干管的计算空气干管中的空气流速一般为10~15m/s，空气流速v可取10m/s，故d===0.15m②支管的设计在空气干管上设置10根配气管，故每根配气管的供气量为：q/10=600/10=60m3/h曝气沉砂池的总平面面积为L×B=12×1.12=13.44m2，取14m2。3.6气浮池⑴设计说明由于淀粉废水的固体悬浮物的含量很高,并且含有大量的蛋白，所以需设一气浮池。在空气与水流的连续搅动下，使污水与混凝剂充分混合，絮凝体不规则运动相互碰撞粘附形成大颗粒物体，在气泡的上浮和进水压力差的作用下，使气泡和絮体的结合体上浮到水面上[3-6]。提取污水中的蛋白质使用气浮分离技术[11]。用来分离提取蛋白质，提高经济效益，而且同时也减轻了后续处理构筑物的压力。此气浮池采用部分回流的平流式气浮池，而且采用压力溶气法。⑵参数选取设计水量：Q=10000m3/d=416.67m3/h接触室上升流速取20mm/s，反应时间T取15min，溶气罐过流密度取150m3/(h·m2)，气浮分离速度取2.5mm/s，溶气罐压力取2.5kgf/cm2，气浮池分离室停留时间为15min水质情况：表3.2预计处理效果项目CODBODSS进水水质（mg/L）1200~1500750~10501800去除率（％）404080出水水质（mg/L）480~900450~630360⑶设计计算专业资料整理nword格式可编辑①反应池：采用穿孔旋流反应池反应池容积W===104.2m³采用两个池子，反应池面积考虑与调节池的连接，取有效水深H=2.5m，超高0.5m,则反应池面积S==104.2/6=17.37m2孔室分4格:2.1m2.1m4=17.64每格面积F1=F/4=17.37/4=4.34㎡采用边长为2.1m的正方形平面取用1=1.0m/s,2=0.2m/s,中间孔口流速=孔口旋流反应池计算如下:表3.3孔口旋流反应池计算孔口反应历时t(min)孔口流速（m/s）孔口面积(m2)水头损失(m)进口处01.000.210.054一、二格间T/4=3.750.670.310.036二、三格间2T/4=7.50.480.440.025三、四格间3T/4=11.250.350.60.019出口处T=150.21.050.01表中：孔口流速—(m/s)孔口面积—(m2)水头损失—(m)式中：vn—为孔口流速Q—为流量tn—为反应历时T—为反应时间②气浮池a.气浮所需的释气量：R′为回流比取10%，φ为水温校正系数取1.2，α为选定溶气压力下的释气量（L/m3）一般采用0.2~0.4Mpa，取0.4MpaQg=Q=×10%×40×1.2=1000L/hb.所需空压机额定气量：φ′为安全与空压机效率系数，1.2~1.5，取1.4专业资料整理nword格式可编辑Qg′=φ′Qg/(60×1000)==0.023m3/min故选用Z—0.036/7型空压机两台，一用一备，此空压机设备参数为：排气量0.036m3/min，最大压力0.7Mpa，电动机功率0.37kw。c加压溶气所需水量：Qp=R′×Q=10%×=20.83m3/h故选用CK32/13L型泵，此设备参数：流量45m3/h，扬程H=5m，转速1450r/min，轴功率0.211kw，电动机功率0.55kw。d.接触室的平面面积Ac：为选定的接触室水流上升平均速度，取20mm/s。（m2）=3.18m2接触室宽度bc选用0.50m，故接触室长度(气浮池宽度)为B=又接触室出口的堰上流速选取20mm/s，所以堰上水位H2=bc=1.0me.气浮池分离尺寸：为选定的分离室的下流向下平均流速取2.5mm/s。则气浮池分离室平面面积As故分离室长度Ls=As/B=25.46/3.18=8mf.压力溶气罐的直径D(I单位罐截面积的过流能力，一般选用100~200m3/（m2∙h）取150m3/m2∙h)故==0.42mg.气浮池水深H（t为分离室中水流停留时间，t取15min）H=t=2.5×10-3×15×60=2.25mh.气浮池的容积W=(Ac+As)H=(3.18+25.46)×2.25=64.44m3则总停留时间T=>15min符合要求。气浮池接触室气水接触时间tc专业资料整理nword格式可编辑Hc=H–H2=2.25-1.0=1.25m③超越管在气浮池的后面还必须设置超越管。这样就避免了气浮池无法正常使用时污水没法流入下个构筑物。这样设置之后水流就可以越过水解酸化池，而流入其后的构筑物内，还可以将污水直接排放到污水厂外。超越管合理设置的条件是保证在构筑物紧急修理和维护以及发生紧急状况时，对出水水质的影响很小，而且能够很快的修复。④气浮系统的其他设备刮渣机的型号是TQ-1型桥式刮渣机，此机的技术参数：气浮池的池净宽2～2.5m，轨道中心距2.23～2.73m，其驱动减速器型号为SJWD减速器（附带电机电机功率0.75kW）。3.7水解酸化池设计⑴设计说明水解酸化工艺属于升流式厌氧污泥床反应器技术范畴。水解池内分污泥床区和清水层区，待处理污水以及滤池反冲洗时脱落的剩余微生物膜由反应器底部进入池内，并通过带反射板的布水器与污泥床快速而均匀地混合。污泥床较厚，类似于过滤层，从而将进水中的颗粒物质与胶体物质迅速截留和吸附[12]。由于污泥床内含有高浓度的兼性微生物，在池内缺氧条件下，被截留下来的有机物质在大量水解—产酸菌作用下，将不溶性有机物水解为溶解性物质，将大分子、难于生物降解的物质转化为易于生物降解的物质；同时，生物滤池反冲洗时排出的剩余污泥（剩余微生物膜）菌体外多糖粘质层发生水解，使细胞壁打开，污泥液态化，重新回到污水处理系统中被好氧菌代谢，达到剩余污泥减容化的目的。由于水解酸化的污泥龄较长（一般15～20天），所以在本设计中，采用水解酸化池代替常规的初沉池，除达到截留污水中悬浮物的目的外，还具有部分生化处理和污泥减容稳定的功能[13]。水解酸化主要用于有机物浓度较高、SS较高的污水处理工艺，是一个比较重要的工艺。如果后级接入UASB工艺，可以大大提高UASB的容积负荷，提高去除效率[14]。水中有机物为复杂结构时，水解酸化菌利用H2O电离的H+和-OH将有机物分子中的C-C打开，一端加入H+，一端加入OH-，可以将长链水解为短链、支链成直链、环状结构成直链或支链，提高污水的可生化性。水中SS高时，水解菌通过胞外粘膜将其捕捉，用外酶水解成分子断片再进入胞内代谢，不完全的代谢可以使SS成为溶解性有机物，出水就变的清澈了。这其间水解菌是利用了水解断键的有机物中共价键能量完成了生命的活动形式[15]专业资料整理nword格式可编辑。但是COD在表象上是不一定有变化的，这要根据你在设计时选择的参数和污水中有机物的性质共同确定的，长期的运行控制可以让菌种产生诱导酶定向处理有机物，这也就是调试阶段工艺控制好以后，处理效果会逐步提高的原因之一。水解工艺并不是简单的，设计时要考虑污水中有机物的性质，确定水解的工艺设计，水解停留时间、搅拌方式、循环方式、污泥回流方式、设计负荷、出水酸化度、污泥消解能力、后级配套工艺（UASB或接触氧化）。⑵水解酸化池设计特点①水解酸化池取代了普通的初沉池，其对有机物的去除率要远远大于普通的初沉池，其最重要的是污水经过水解处理后更容易后续的好样处理。②为了使污水和污泥均匀混合，防止污泥的沉淀，水解酸化池下面并没有设置搅拌机。③水解酸化池中采用了多个阀门对进、出水方向的控制，水流方向非常灵活。④水解酸化池中污泥的产量很低，几乎可以忽略不计，污泥的最大回流比为100%。⑶水解酸化池对污水的作用①水解酸化池可将大分子物质水解转化成小分子物质，将环状结构分子转化为链状结构分子，这样就进一步的提高了废水的BOD/COD的比值，增加了污水的可生化性，为其后的好氧生化处理创造了良好的条件。②水解酸化处理有机污水时，可取其厌氧处理的前两个阶段（水解阶段、酸化阶段），其不需密封及搅拌，只需在常温下进行即可提高污水的可生化性。因为水解酸化反应速度快，故池容小，停留时间较短，水解酸化反应可以进行较大的水质范围，出水水质较稳定。⑷水解酸化池的预处理效果水解酸化池的进出水水质情况指标如表3.4所示。表3.4水解酸化池的进出水水质情况项目CODCrBOD5SS进水水质（mg/L）480~900450~630360去除率（％）202050出水水质（mg/L）384~720360~504180⑸水解酸化池的设计计算水解酸化池分2组，每组又分2格。①设计流量Q1=Qmax=×10000=5000m3/d=208.33m3/h=0.058m3/s②进水管Q=0.058m3/s，管径为DN500，查水力计算表的，v=0.234m/s，1000i=0.187，设5000m3/d在一格水解池内运行。③进水灌渠的水头损失a.水解池的进口处DN500进口的水头损失专业资料整理nword格式可编辑ζ取1，h1===0.0027mb.暗渠内的水头损失暗渠的宽为1.2m，水深为3.5m，长为4m。从《给水排水设计手册》第一册查的，矩形断面暗沟的水力计算图，水力计算表中，w=1200mm，取i=0.0005，故：h2=iL=0.0005×4=0.002mc.暗渠到水解酸化池的水头损失按照在池内水流进过空口的计算，ζ取1.06，h3===0.0029m故进水渠道的水头损失：H1=h2+h3=0.002+0.0029=0.0049m④水解池内的水头损失按明渠流计算的水解池内的水头损失很小，从《给排水设计手册》第一册[16]矩形断面明沟的水力计算图，取极小值i为0.0003。hs=iL=0.0003×70=0.021m⑤水解池的过堰出水100%的污泥回流，按照模式5000m3/d在一格水解池内运行，需要通过Q′=2Q=0.116m3/s,q=在出水堰的堰长为7.05处，m=0.433，取H=0.32mq=0.433×7.05××=2.45m3/s>0.116m3/s⑥污泥回流污泥回流比为100%，所以一组回流量为0.058m3/s，两组的回流量为0.116m3/s，共设有3个泵位一个大的两个小的，两个小的中其中一台设置变频器。⑦污泥回流泵的计算a.扬程的计算Q=208.33m3/h，管道DN400，v=0.295m/s，1000i=0.388，污泥乘以系数1.2，故1000i=0.4056，沿程管道的长度约为150m。钢制焊接管45°弯头共有3处，ζ=0.54钢制焊接管90°弯头共有1处，ζ=1.08流量计的水头损失0.02m沿程损失=150×0.4056/1000=0.06084m出口的水头损失=1×0.2952/（2×9.8）=0.00444m弯头的水头损失=3×0.54×0.2952/（2×9.8）+1×1.08×0.2952/（2×9.8）=0.012m专业资料整理nword格式可编辑H=0.02+0.06084+0.00444+0.012=0.09728考虑一些堵塞等因素，可取总水头损失为0.5m，泵的局部损失为0.5m，净扬程为1.5。把污泥通过渠道输送回流至水解池端头，总渠长为190。需按照明渠流计算取水头损失h=0.10，故i=0.10/190=0.000526。堰宽为1.2m，W1=1.2m,起点的水深H为1.10m，终点的水深为1.0，所以平均水深为1.05，渠道的内损失为0.10。出水口处的水头损失按照水流经过空口来计算取ζ=1.06h3===0.005为了防止污水倒灌，水泵提升入渠处，需设置拍门，拍门的开启水头损失为0.5m。水泵的总扬程=0.10+0.5+0.5+1.5+0.10+0.005+0.5=3.205mb.水泵的选择可选择350ZQB-70型轴流泵，流量为Q=574m3/h，扬程为H=3.42m，电机的型号为YQGN260-4，功率为22kW。⑧超越管虚设超越管道，如果污水水量较少，或者是污水中污染物浓度较低时，此时水解池的效用较小，所以设置超越管道直接将污水送入UASB反应池中，将其作为调节池来用。3.8UASB反应器⑴设计说明UASB（上流式厌氧污泥床）反应器是集生物反应与颗粒沉淀于一体的一种结构紧凑效率高的厌氧反应器。而且为了满足反应池内处于厌氧状态并防止臭气散逸，UASB池的上部采用盖板密封，反应器的出水管和出气管分别设置水封密封。池内所有的管道、三相分离器和池壁均做了防腐处理。⑵设计参数①参数选取：设计温度：25℃容积负荷：NV=8kgCOD/(m3.d)污泥产率：0.1kgMLSS/kgCOD产气率：0.5m3/kgCOD设计水量：Q=10000m3/d=416.67m3/h②设计水质专业资料整理nword格式可编辑表3.5预计处理效果项目CODBODSS进水水质(mg/L)384~720360~504180去除率(%)8080出水水质(mg/L)76.8~14472~100.8180图3.3UASB结构示意图⑶UASB反应器容积计算UASB反应器的有效容积：将UASB设计成圆形池子，布水均匀，处理效果比较好水力负荷：q=0.60m3/(m2.h)，故水力表面积：A=Q/q=416.67/0.60=694.45m2有效水深：h=V/A=6000/694.45=8.64m，可取h=9m此设计中采用4座相同的UASB反应器，故A1=A/4=694.45/4=173.61m2直径，取D=15mUASB反应器的横断面积：实际表面的水力负荷：q1==m3/(m2∙h)因为在0.5~1.5m3/(m2∙h)之间，故符合设计要求。⑷UASB反应器进水配水系统设计此设计采用圆形布水器，且每个UASB反应器设36个布水点专业资料整理nword格式可编辑①参数故每个池子流量：Q1=416.67/4=104.17m3/h②圆环直径的计算每个孔口的服务面积：可设3个圆环，最外的圆环设18个孔口，中间的圆环设12个，最里面的圆环设6个孔口。图3.4UASB布水器示意图a.内圈的6个孔口设计服务面积：S1=6×4.91=29.46m2折合成为服务圆的直径为：用此直径作一虚圆，且在该虚圆内等分虚圆面积处设一实圆环，在其上布6个孔口故内圆直径的计算如下：，则b.中圈的12个孔口设计服务面积：S2=12×4.91=58.92m2折合为服务圆的直径为：中间圆环直径的计算如下：，故c.外圈18个孔口的设计服务面积：S3=18×4.91=88.38m2折合为服务圆的直径为：专业资料整理nword格式可编辑则外圆环的直径计算如下：，则⑸三相分离器的设计①设计说明　三相分离器需要具有固、液、气三相分离的功能，三相分离器的设计主要包括气相分离器、回流缝、沉淀区的设计。②沉淀区的设计　三相分离器的沉淀区的设计与二次沉淀池的设计很相似。主要考虑沉淀区的面积、水深。面积根据表面负荷和污水量来决定。　　由于沉淀区的有机物和厌氧污泥还能发生一定的生化反应，产生少量的气体，这样对固液分离很不利，故设计时应该满足以下要求：a.沉淀区的水力表面负荷＜1.0m/h；b.沉淀器的斜壁角度约为45°，使污泥不致积聚，可尽快地落入反应区内；c.污水进入沉淀区前，沉淀槽底的缝隙流速≤2m/h；d.总沉淀的水深≥1.5m；e.水力停留时间应该介于1.5～2h；若以上的条件都能满足，则能达到良好的分离效果。设沉淀器（集气罩）斜壁倾角：=45°，则沉淀区面积为故表面水力负荷为m3/(m2∙h)因为q=0.59m3/(m2∙h)<1.0m3/(m2∙h)，故符合要求。③回流缝的设计　　取超高为h1=0.3m；h2=0.5m；下三角形集气罩的垂直高度：h3=2.0m故下三角形集气罩底的水平宽度：b1=h3/tan=2.0/tan450=2mb2=D−2b1=15−2×2=11m下三角形集气罩之间的污泥回流缝中污水的上升流速为v1，可用以下公式计算：　＝Q1/S1式中：Q1---反应器中废水的流量，m3/hS1---下三角形集气罩的回流缝面积，m2＜2m/h，符合要求专业资料整理nword格式可编辑上下三角形集气罩之间回流缝中流速（v2）可用下式计算：=Q1/S2式中：S2—上三角形集气罩的回流缝之面积，m2取回流缝宽为CD=1.2m，上集气罩的下底宽：CF=12.0m，则DH=CDsin45°=0.85mS2=(CF+DE)CD/2=3.14×(12.0+12.0+2×0.85)×1.2/2=48.42m2所以，v2=Q1/2S2=104.17/(2×48.42)=1.08m/h＜v1＜2m/h确定上下三角形集气罩的相对位置和尺寸CH=CDsin450=1.2×sin450=0.85mDE=2DH+CF=2×0.85+12=13.7m所以h4=CH+AI=0.85+1.45=2.30m，h5=2.0m由上述尺寸即可计算出上集气罩的上底直径为：BC=CD/sin450=1.2/sin450=1.697mDI=1.45mAD=DI/cos450=1.45/cos450=2.05mBD=DH/cos450=0.85/cos450=1.20mAB=AD-BD=2.05-1.20=0.85m图3.5回流缝设计简图④气液分离器的设计取d=0.01cm(气泡)，T=250C，水的密度ρ1=997.0449kg/m3，沼气的密度ρg=1.12g/L，水的运动粘滞系数v为0.0089×10-4m2/s，β=0.95（β专业资料整理nword格式可编辑为碰撞系数）μ=vβ=0.845×10-6g/(cm·s)由Stokes公式可得气体的上升速度为：故水流速度所以，,因为＞所以符合要求。⑹出水系统的设计采用锯齿形的出水槽，槽宽0.2m，槽高0.2m。⑺排泥系统的设计每日的产泥量为：ΔX=4800×0.1×10000×10-3=4800kgMLSS/d每个UASB的日产泥量1200kgMLSS/d。⑻产气量计算①每日产气量：4800×0.8×0.5×10000×10-3=19200m3/d每个UASB反应器产气量：Gi=G/4=19200/4=4800m3/d⑼其它的设计①取样管的设计为掌握UASB的运行情况，在距反应器底1.2m的位置,污泥床内分别设置4根取样管，各管相距1.0m左右，取样管采用钢管DN50，取样口应设于距地面1.0m处，配球阀取样。②人孔为了便于检修，各UASB反应器在距地面1.7m处设φ800mm人孔一个。③通风为防止一些容重大的沼气在UASB反应器内聚集，发生危险和影响检修，检修时应向UASB反应器中送入压缩空气，故应在UASB反应器一侧预埋空气管。3.9SBR反应器⑴设计说明经UASB反应器处理过的废水，COD含量还是比较高，如要达到排放标准，必须要进一步进行处理，即采用SBR好氧处理。SBR结构简单，运行控制较灵活，出水的水质较好，效率高。此次设计拟采用4个SBR反应池，每个池子的运行周期为6h。⑵设计水质水量专业资料整理nword格式可编辑表3.6预计处理效果项目CODBODSS进水水质(mg/L)76.8~14472~100.8180去除率(%)808570出水水质(mg/L)15.36~28.810.8~15.1254设计水量：Q=10000m³/d=416.67m³/h=0.116m3/s图3.6SBR结构示意图⑶设计计算①设计参数a.污泥负荷率：NS取值为0.15kgBOD5/(kgMLSS.d)；b.污泥浓度(X)和SVI：污泥浓度取2000mgMLSS/L；污泥体积系数SVT取100；c.反应周期数：SBR周期数采用T=6h，反应器1d内的周期数：n=24/6=4d.周期内的时间分配　　反应池数：N=4反应时间：tr=3.0h进水时间：T/N=6/4=1.5h排水时间：td=0.5h静沉时间：ts=1.0he.反应池的水深：H=5mf.周期进水量：②反应池的有效容积：③反应池的最小水量：Vmin=V1-Q0=672-500=172m3④反应池中的污泥体积：专业资料整理nword格式可编辑Vmin＞Vx，符合要求。⑤校核周期进水量周期进水量应满足下式：＜因为Q0=500m3<658.56m3，符合要求。⑥确定单座反应池的尺寸SBR反应池的有效污水深H取5m，超高0.5m，则SBR总高为5.5m；SBR反应池的平面面积为：V1/H=537.6/5=107.52m2；设SBR的长宽比值为2:1，则SBR的池宽为7.4m，池长为14.80m；SBR反应池的最低水位为：Vmin/(7.40×14.80)=172/(7.40×14.80)=1.57m；SBR反应池的污泥高度为：Vx/(7.40×14.80)=168/(7.40×14.80)=0.12m。由此可见，SBR反应池最低水位与污泥泥位之间的距离为：1.57-0.12=1.45m，大于0.5m的缓冲层，符合要求。⑷鼓风曝气系统①确定需氧量O2由公式：取=0.5，=0.15，出水=15.12mg/L，=fX=0.75×2000=1500mg/L=1.5kg/m3V=4V1=4×672=2688m3代入上述数据可得：O2=0.5×10000×(100.8-15.12)/1000+0.15×1.5×2688=1033.2kgO2/d供氧速度：R=O2/24=1033.2/24=43.05kgO2/h②供气量的计算本设计采用SX—1型曝气器，曝气口安装在距池底0.3m处，计算温度取250C，淹没深度为4.7m。性能参数为：EA=8%，EP=2kgO2/kWh；服务的面积：1～3m2；供氧能力：20～25m3/(h∙个)；氧在水中的饱和溶解度为：CS(20)=9.17mg/L，CS(25)=8.38mg/L；曝气器出口处的绝对压力为：Pb=P0+9.8×103H=1.013×105+9.8×103×4.7=1.47×105Pa；在空气离开SBR反应池时氧的百分比为：；SBR反应池中的溶解氧的饱和度为：专业资料整理nword格式可编辑取α=0.85，β=0.95,C=2，ρ=1，故20℃时脱氧清水的充氧量为：所以供气量为：③SBR反应池中的布气系统计算SBR反应池的平面面积：7.4×14.8×4=438.08m2，每个曝气器的服务面积可取1.5m2，则需438.08/1.5=293个,取300个曝气器，每个池子需75个，布置每行5个共15行。⑸污泥量的计算取a=0.6，b=0.075，所以污泥产量为ΔX=aQSr-bVXv=0.6×10000(100.8-15.12)/1000-0.075×2688×1.5=211.68KgMLVSS/d⑹排泥设置每个SBR反应池的池底坡向排泥坑坡度i为0.01，池出水端的池底（1.0×1.0×0.5）m3排泥坑一个，每池排泥坑中的接出泥管一根，排泥管安装的高程相对地面为-0.5m，相对最底水位为1.2m，在重力作用下将剩余污泥排入集泥井。3.10集泥井的计算⑴设计说明为了方便污泥重力浓缩和排泥的建设，在重力浓缩池前需设置一个集泥井，在集泥井中通过对其的最高水位的控制来进行自流排泥，反应池的污泥可利用自重流入。为半地下式，池顶需加盖，由潜污泵来抽送污泥。参数选取：设计的总泥量Q=501.2m3/d，停留时间HRT=6。⑵集泥井的设计计算本设计采用圆形的池子，集泥井池子的有效体积为：V=QT/24=501.2×6/24=125.3m3池子的有效深度h取3m，则池面积为：专业资料整理nword格式可编辑A=V/3=41.77m2故集泥井的直径：，取D=8m故集泥井池子的实际面积A=50.24m2集泥井池子的水面超高取0.3m，则实际高度3.3m所以集泥井的尺寸为D×H=8m×3.3m。②集泥井排泥泵　　本设计中集泥井安装2台潜污泵，1用1备，选用160QW65-15-5.5型潜污泵，该泵参数为流量Qb=65m3/h，扬程Hb=15m，电机的功率5.5kW，转速为1440r/min，出口直径100mm，重量190kg。3.11污泥重力浓缩池⑴设计参数浓缩时间取T=16h；固体负荷（固体通量）M=40kg/(m3.d)；浓缩后污泥含水率P2为97%；设计污泥量Q=501.2m3/d；在整个设计中污水处理产生污泥的步骤为：①UASB反应池：Q1=480m3/d，含水量为98%；②SBR反应池：Q2=21.2m3/d，含水量为99%；所以总污泥量为：Q=Q1+Q2=480+21.2=501.2m3/d。图3.7污泥重力浓缩池示意图⑵设计计算①污泥浓缩后的体积：V1=Qc/1000(1-P2)根据设计要求，浓缩池的设计的横断面面积应该满足：A≥Qc/M，式中：Q─入流污泥量，m3/d；专业资料整理nword格式可编辑M─固体通量，Kg/(m3·d)；C─入流固体浓度(kg/m3)。又入流固体浓度c的计算：W1=Q1×1000(1-98%)=9600kg/dW2=Q2×1000(1-99%)=2120kg/d所以，c==23.38kg/m3Qc=W1+W2=11720kg/dV1==390.67m3所以浓缩后的污泥浓度：=30kg/m3。②池子的尺寸污泥浓缩池的横断面面积为：A==11720/40=293m2设计两座圆形带有搅动栅和刮泥机的辐流连续式污泥浓缩池，则每座面积为：A1=A/2=293/2=146.5m2，故池的直径为：D==13.66m取直径为：D=14m。所以每座浓缩池的实际面积为：A1′=π/4×D2=3.14/4×142=153.86m2。高度的计算污泥停留时间，取T=16h，故浓缩池的有效高度为：h1=QT/（24A1′）=2.2m3可取有效高度：h1=3.5m，超高h2=0.5m，缓冲层高h3=0.3m所以浓缩池壁总高度：H1=h1+h2+h3=4.3m。③污泥斗的计算设污泥斗的斗底尺寸为1000mm×1000mm，高度h5=1.2m，斗口的尺寸为2400mm×2400mm，所以污泥斗的容积：V2===3.664m3所以每日排泥的次数n：n=V1/V2=390.67/(2×3.664)=53.3,可取54次池底的坡度可取0.1，故池底坡落差：h4=（14-2.4）/2×0.1=0.58m所以浓缩池的总高H为：专业资料整理nword格式可编辑H=H1+h4+h5=4.3++0.58+1.2=6.088④澄清液量V2=Q-V1=501.2-390.67=110.53m3。3.12污泥脱水间①脱水后的污泥产量：经过浓缩池浓缩后污泥含水率P1=95%，经过脱水后污泥的含水率P2=75%。q=Q=390.7×=78.14m3/d脱水后干污泥的重量为：M=q(1-P2)×1000=78.14×(1-75%)×1000=19535kg/d②污泥脱水机的选择：选用带式压滤机，其型号为DYQ-1000A。设计参数：处理能力为500kg/h，泥饼含水率65%~75%，压滤机的外形尺寸5050mm×1250mm×1650mm。将工作周期定为8h，所以每日处理污泥量为：M=500×8×2×3=24000kg/d污泥脱水间尺寸：根据所选的压滤机的型号，可取机器间的间隔为1m，所以脱水间的尺寸为20m×10.0m×5.0m。③脱水间投药设备本设计采用聚丙烯酰胺絮凝剂，在混合污水污泥中的投药量是按干污泥重的0.15%~0.5%计算的，可取0.3%来计算。W=0.3%M=-0.3%×19535=58.6m3/d3.12整个设计的超越管在各种污水处理厂中有着各种各样的管道，最主要的管道是联系着各个处理构筑物的污泥、污水管。在进行管道布置时要考虑到各个处理单元或各个处理构筑物能够单独运行，若某个处理单元或某个处理构筑物出现故障需要修理后清除时，这样也不会影响到整个流程的正常运行。所以管道的布置需要满足各处理单元和处理构筑物分期施工的。如此需要设置出水管和进水管的超越管，在不得已的情况下将污水通过超越管直接排放到水体中。4.平面布置4.1平面布置的一般原则和要求⑴最大限度的满足生产，设备维修以及管理的要求，按照功能将污水厂进行分区，为了便于管理将功能上联系较多的设施靠近布置，道路按区分设置连通，需要人货分流运输减少纷乱。将生活区尽量的放置在厂区前区，生产区要少受外来干扰，使厂区总体呈现环境美观，协调，运输联系方便景象；⑵专业资料整理nword格式可编辑污水处理厂进行分期建设时应兼顾远期需要，管道、处理构筑物和道路布置都应该保持原期扩建施工时的样子，不能影响正常的生产。还需考虑今后因污水水量增加，处理水恶化或水质标准提高时，还需要预留的调节构筑物，处理构筑物的位置和面积；⑶设计的污水处理厂需要兼顾远近期的要求，顺畅，避免迂回反复，尽量减少管道的长度，降低管道的沿程水头损失，这样有利于今后扩建；⑷需要将处理构筑物布置更紧凑及尽量减少构筑物间的管线长度，有效地利用厂区建筑面积和土地。但各构筑物之间的间距应满足构筑物和管线的施工要求，这样有便于操作和管理；⑸在布置构筑物时要注意地区的风向，二级泵房、检修间、化验室、办公室等建筑物应该尽量安排在夏季主导风向的上风向，滤池的操作室、加药间、氯室要尽量设置在下风向处，且需要考虑采暖通风的要求。并联运行的进水构筑物应均匀配水；⑹变压器的位置应该设置在耗电量较大的构筑物附近，要避免高压线在厂内架空敷设，防止发生触电事故；⑺在布置水、电、气等各类管线时需要考虑综合布置，以免发生矛盾。这类管线统一考虑敷设在管廊和管沟内，以利于检修和维护。污泥管和污水管应尽量考虑用重力流，力求输送管线最短，减少泵的使用，节约用电；⑻各种构筑物，建筑物道路的布置应尽量按照相关的安全，卫生规范要求，保持一定间距，间距大小由构筑物性质，埋深，地质和施工条件等诸多因素综合确定。保证安全间距和通行检修的方便。满足物料运输和施工场地要求。堆砂场不可靠近滤池，卫生设施和污泥处理装置不应靠近清水池和滤池以免污染，消化池与其他构筑物间距离不小于20米，贮气罐与其他构筑物间距应根据容量大小按有关规定执行；⑼应考虑安排充分的绿化地带，新建水厂绿化面积，不宜小于水厂面积的20%。污水厂的绿化面积不宜小于全厂总面积的30%。4.2具体平面布置⑴厂区的绿化布置在此次设计中，厂区绿化可分为四种：绿地、花坛、绿带、行道树和绿篱。①绿地：在厂区大门附近，办公楼、宿舍食堂、泵房、滤池的门前预留空地用于修建草坪等绿化。②花坛：在正对厂门内预留一块空地用于修建花坛。③绿带：可利用各个处理建筑物间的空地来种植绿化。④行道树和绿篱：在草坪的周围及步行道两侧进行栽种，高度为0.6~0.8m，围墙采用2m。⑵厂区附属建筑物的部署水厂附属建筑物一般包括：办公楼、维修车间、化验室、仓库、车库、食堂浴室与锅炉房、传达室、堆场。①专业资料整理nword格式可编辑办公楼：办公楼可分几个方面，如各个办公室、会议室、值班室、资料室等，根据规定办公楼的用地面积为80~170m2，本设计取150m2。②维修车间：维修车间分为机修间和电修间。根据规定，电修间面积为15m2人数2人，机修间面积为50~70m2，人数3~4，取70m2，4人。③化验室：由于水质分析的要求，在化验室中有毒物检查室、生物检验室及理化分析室。根据规定，化验室面积为70~100m2定员2~3人，取100m2，3人。④车库：本设计车库采用面积为132m2。⑤仓库：水厂中仓库是用于存放机器、设备、配件及劳保用品而建造的。仓库的面积一般为60~100m2。⑥食堂：食堂包括餐厅、厨房，食堂的总面积是按每个就餐人员所需的面积而定的，规定，每个就餐人员面积为2.4~2.6（m2/人），可取2.6（m2/人）。⑦浴室与锅炉房：男女浴室的总面积为25~50m2，可取25m2。⑧传达室：传达室总面积为15~20m2，可取20m2。⑨堆场：水厂中一般设置管配件堆场，面积一般为30~50m2，取50m2[17]。4.3污水处理厂高程布置为了能够让污水在水厂各个处理建筑物及设备之间畅流，以保证无水厂的正常运行，设计时需要进行高程布置。在高程计算时，各种计量设备的水头损失可用相关的公式计算或查图表。流量指示器中的水头损失可按0.1～0.2米计算，一般进水出水管上计量仪表中的水头损失可按0.2米计算。沿程水头损失由下面的公式计算得到：，式中i为水力坡度，L为管道和沟渠的长度。选好了i，根据平面图中设计的管道沟渠的长度，就可以计算出沿程水头损失，沿程水头损失加上局部水头损失就是总的水头损失。表4.1个构筑物水力损失管渠和构筑物名称设计流量（L/s）管径D（mm）管长（m）沿程水头损失（m）局部水头损失（m）构筑物（m）合计水头损失（m）水面标高（m）上游下游出水口至SBR池116DN5001472.391.99-0.4SBR290.50000.50002.491.99SBR至UASB池29DN2001830.98270.29481.27753.772.49UASB池290.31170.09120.40294.163.77UASB池至水解酸化池29DN2001260.67660.20300.87965.044.16水解酸化池290.76180.76185.805.04专业资料整理nword格式可编辑水解酸化池至气浮池29DN200760.40810.12240.53056.335.80气浮池580.40000.40006.736.33气浮池至曝气沉砂池58DN300210.04660.0140.06066.796.73曝气沉砂池1160.40000.40007.196.79曝气沉砂池至细格栅116DN5000.00400.00120.1150.12027.317.19细格栅至提升泵房116DN500380.02380.00710.03097.347.31提升泵房至格栅116DN5008.58.5-1.167.34格栅至出口116DN5000.250.25-0.91-1.164.4高程确定经过计算各污水处理构筑物的设计水面标高见下表4.2。表4.2各处理构筑物的水面标高及池底标高构筑物名称水面标高(m)池底标高(m)构筑物名称水面标高(m)池底标高(m)进水管-0.660-1.160UASB反应器4.160-4.840曝气沉砂池7.6905.190SBR反应器2.490-2.800气浮池7.0303.650集泥井1.990-1.010水解酸化池6.1001.700污泥重力浓缩池1.900-3.7005.投资估算整个水厂的投资估算如下表5.1：表5.1工程投资估算费用表专业资料整理nword格式可编辑序号构筑物及费用称估算价值（万元）备注土建工程用设备购置费安装费合计1格栅10.0030.401.0041.402提升泵房15.0027.41.5043.93气浮池175.5056.8023.30255.604水解酸化池223.3067.3043.80334.55UASB反应池234.3083.2030.26347.766曝气沉砂池274.2576.3090.25440.87SBR反应池253.8077.4035.30366.58集泥井10.759.001.7521.59污泥重力浓缩池17.137.001.525.6310污泥脱水机房13.7012.453.5029.6511配电室6.505.808.3020.6012管道工程7.8042.3424.9075.04第一部分工程用1242.03495.39265.362002.8813办公楼15.005.001.5021.5014值班室6.501.001.008.5015维修间6.403.201.0010.6016仓库6.701.001.008.70第二部分工程用34.6010.204.5049.3总工程费用2052.186.劳动定额与运行费用计算6.1劳动定额全厂的劳动人员为100人，其中管理人员30人，生产工人70人。本厂必须连续运行，一经投产不能停止，生产工人按3班运转设备。6.2运行费用的计算6.2.1运行费用分析本设计的运行费用包括员工工资福利、制造费用、药品费动力费等。人员的安排根据厂方的要求进行，员工的工资按照方案中所确定的人数和相关工资规定估算，电费是根据厂区设备运行时的功率以及当地的电价来估算。6.2.2运行费用计算⑴药剂费用计算E1=365×10-6×Q（a1b1+a2b2+⋯⋯）=365×10-6×6631×（1.5×800+8×600）=14.52万元式中：a1为聚丙烯酰氨；专业资料整理nword格式可编辑a2为加氯量；b1=800元/吨；b2=600元/吨；c1=1.5mg/L；c2=8mg/L。⑵劳动力费用计算E2=8760Nd/k=8760×（115×4+80×4+15×4）×0.30/1.4=157.68万元⑶折旧提成费用计算E3=SP=1452.8×6.2%=90.07万元式中，S为工程总费用；P为综合折旧提成率。⑷工资福利费用计算E4=AM=8000×100=80万元式中：A员工每人每年的平均工资福利；M为劳动定员。⑸检修维修费用计算E5=1%S=1%×1452.8=14.53万元7.结论本工艺针对淀粉废水水量大，属中高浓度有机废水的特点而设计，经过处理后的废水中的污染物含量均符合国家综合排放标准二级标准，可以直接排放。通过本方案的处理，可以使淀粉废水的污染和危害大大降低，同时降低对生态环境的污染。本方案采用UASB+SBR工艺，不但可回收沼气，节省能源，还可以确保生态和经济效益。UASB工艺流程简单，构筑物较少，运行管理方便。且性能完善、技术成熟、功能稳定可靠。本工艺处理效果稳定，出水水质较好，且能承受水量、水质较大的变化。SBR工艺以其独有的特点广泛应用于小型污水处理厂，其工艺过程的灵活可控性使其得到迅速的发展改良，今后的应用范围必将进一步扩展。专业资料整理nword格式可编辑参考文献[1]甘海南，李善平．UASB、SR、CASS法处理淀粉生产高浓度废水．云南环境科学，2000，4：21~25.[2]胡纪萃，周孟津．废水厌氧生物处理理论与技术．中国建筑工业出版社，2002，4：33~45.[3]李善平，甘海南．淀粉生产废水处理的运行与管理．中国环境科学出版社，2000，5：1~35.[4]丁忠浩．有机废水处理技术及应用．化学工业出版社，2002，12：73~76.[5]王绍文，罗志腾，钱雷．高浓度有机废水处理技术与工程应用．冶金工业出版社，2003，2：10~15.[6]杨启峰，张萍，赵永志．淀粉废水的处理技术．黑龙江环境通报，2000，24：55~56.[7]张振家，王太平，张虹，等．UASB反应器处理淀粉废水试验研究．工业水处理，2002，22：28~31.[8]胡威夷．常温UASB反应器在淀粉废水处理中的应用．工业用水与废水，2000，31：31~32.[9]毛海亮，邱贤锋，朱鸣跃．UASB—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