《水处理工程》课程设计-啤酒生产废水处理厂设计 39页

安徽职业技术学院《水处理工程》课程设计任务书班级环保922专业环境监测治理技术课程名称水处理工程指导教师组长小组成员化学工程系2011年6月38n目录第1章总论11.1设计任务和内容11.2基础资料2第2章污水处理工艺流程说明3第3章处理构筑物设计计算53.1格栅和泵房53.1.1格栅53.1.2污水提升泵房73.1.3细格栅83.2沉淀池103.3UASB反应池的设计计算123.4SBR反应池的设计计算213.5污泥提升泵及浓缩池设计计算26第4章污水厂总体布置294.1污水处理工程设施组成294.2平面布置294.3场区道路布置304.4场区绿化布置30第5章污水处理厂高程的说明31第6章经营管理336.1劳动定员336.2人员培训336.3技术管理33第7章相关问题的讨论34第8章主要参考文献36第9章致谢3738安徽职业计术学院水处理工程课程设计38n安徽职业计术学院水处理工程课程设计第1章总论水是生命之源，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缺的国家，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。经济的腾飞是以环境的代价为前提的。随着近代我国社会主义经济的腾飞，社会主义工业呈现飞速发展，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。　80年代以来，我国啤酒工业得到迅速发展，到目前我国啤酒生产厂已有800多家，据1996年统计我国啤酒产量达1650万t，既成为世界啤酒生产大国，又成为较高浓度有机物污染大户，啤酒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。啤酒废水主要来自麦芽车间（浸麦废水），糖化车间（糖化，过滤洗涤废水），发酵车间（发酵罐洗涤，过滤洗涤废水），灌装车间（洗瓶，灭菌废水及瓶子破碎流出的啤酒）以及生产用冷却废水等。该废水中主要含糖类，醇类等有机物，有机物浓度较高，虽然无毒，但易于腐败，排入水体要消耗大量的溶解氧，对水体环境造成严重危害。啤酒废水的水质和水量在不同季节有一定差别，处于高峰流量时的啤酒废水，有机物含量也处于高峰。鉴于啤酒废水自身的特性，啤酒废水不能直接排入水体，据统计，啤酒厂工业废水如不经处理，每生产100吨啤酒所排放出的BOD值相当于14000人生活污水的BOD值，悬浮固体SS值相当于8000人生活污水的SS，其污染程度相当严重。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目的来设计啤酒废水处理工艺是啤酒生产厂废水处理部门一项刻不容缓的重任!1.1设计任务和内容一、设计题目啤酒生产废水处理厂设计二、设计任务根据规划和所给的其它原始资料，设计污水处理厂，具体内容包括：1、确定污水处理厂的工艺流程，对处理构筑物选型做说明；2、对主要处理设施（格栅、沉砂池、曝气池、污泥浓缩池）进行工艺计算（附必要的计算草图）；3、按扩初标准，画出污水处理厂平面布置图，内容包括表示出处理厂的范围，全部处理构筑物及辅助建筑物、主要管线的布置、主干道及处理构筑物发展的可能性；38n安徽职业计术学院水处理工程课程设计4、按扩初标准，画出污水处理厂工艺流程高程布置图，表示出原污水、各处理构筑物的高程关系、水位高度以及处理出水的出厂方式；5、编写设计说明书、计算书。三、设计成果1、设计计算说明书一份；2、设计图纸：污水处理厂平面布置图、污水处理厂工艺流程高程布置图、构筑物单体详图各一张。1.2基础资料一、设计资料1．基本情况某啤酒厂年产啤酒20万吨。啤酒通常以麦芽和大米为原料，经制麦芽、糖化、发酵、后处理等工艺酿制而成，整个工艺的每个环节均有废水产生。2．设计依据⑴废水水量及水质：出水水量：10000m3/d，COD≤2500mg/L，BOD5≤1100mg/L，SS≤400mg/L，pH：7.5~9.4水温为常温。⑵气象水文资料：风向：夏季东南风为主冬季西北风为主气温：年平均气温：8℃最高气温：38℃，最低气温：-23℃，冻土深度：80cm，地下水位：5m，地震裂度：6级地基承载力：各层均在120Kpa以上⑶拟建污水处理厂的场地为60×100平方米的平坦地,位于主厂区的南方。啤酒生产车间排出的污水可自流到污水厂边的集水池（V=200m3,池底较污水厂地平面低3.00m）。接纳管道管底标高比污水厂地平面低3米。3．处理后出水水质要求处理后水质要求：COD≤150mg/L，BOD5≤60mg/L，SS≤200mg/L，pH：6~938n安徽职业计术学院水处理工程课程设计第2章污水处理工艺流程说明工艺选择的原因，工艺流程图，该工艺原理本设计采用人工清渣格栅。由于设计水量较少，故格栅直接安置于排水渠道中。啤酒废水先经过中格栅去除大杂质后进入集水池，用污水泵将废水提升至水力筛，然后进入调节池进行水质水量的调节。进入调节池前，根据在线PH计的PH值用计量泵将酸碱送入调节池，调节池的PH值在6.5～7.5之间。调节池中出来的水用泵连续送入UASB反应器进行厌氧消化，降低有机物浓度。厌氧处理过程中产生的沼气被收集到沼气柜。UASB反应器内的污水流入SBR池中进行好氧处理，而后达标出水。来自UASB反应器、SBR反应池的剩余污泥先收集到集泥井，在由污泥提升泵提升到污泥浓缩池内被浓缩，浓缩后进入污泥脱水机房，进一步降低污泥的含水率，实现污泥的减量化。污泥脱水后形成泥饼，装车外运处置。本设计的方案确定：研究表明，UASB+SBR法成功处理高浓度啤酒废水的关键是培养出沉降性能良好的厌氧颗粒污泥。颗粒污泥的形成时厌氧细菌群不断繁殖，积累结果，较多的污泥负荷有利于细菌获得充足的营养基质，故对颗粒污泥的形成和发展具有决定性的促进作用；适当高的水利负荷将长生污泥的水利筛选，淘汰沉降性能差的絮体污泥而留下沉降性能好的污泥同时产生剪切力，使污泥不对流旋转，有利于丝状菌相互缠绕成球。此外，一定的进水碱度也是颗粒污泥形成的必要条件，因为厌氧生物的生长要求适当高的碱度，例如：产甲烷细菌生长的最适宜PH值为6.8～7.2。一定的碱度既能维持细菌生长所需的PH38n安徽职业计术学院水处理工程课程设计值，又能保证足够的平衡缓冲能力。由于啤酒废水的碱度一般为500～800mgL-1（以CaCO3计），碱度不足，所以需投加姑爷碳酸钠或氧化钙加以补充。应该指出，啤酒废水中的乙醇是一种有效的颗粒化促进剂，它为UASB的成功运行提供了有利的条件。总之，UASB+SBR法具有效能高，处理费用低，电耗省，投资少，占地面积小等一系列优点，很适用于高浓度啤酒废水的治理。其不足之处是工艺先进,因此对管理人员的素质要求较高。38n安徽职业计术学院水处理工程课程设计第3章处理构筑物设计计算3.1格栅和泵房3.1.1格栅（一）、格栅的作用格栅由一组平行的金属栅条或筛网制成，安装在废水渠道的进口处，用于截留较大的悬浮物或漂浮物，主要对水泵起保护作用，另外可减轻后续构筑物的处理负荷。（二）、设计参数取中格栅；栅条间隙b=25mm；栅前水深h=0.4m；过栅流速v=0.9m/s；安装倾角α=60°；设计流量=Q=10000m3/d=0.116m3/s（三）、设计计算3.1格栅设计计算草图1栅条间隙数(n)式中：Q-------------设计流量，m3/sα-------------格栅倾角，度b-------------栅条间隙，m38n安徽职业计术学院水处理工程课程设计h-------------栅前水深，mv-------------过栅流速，m/s＝11.99取n=12条2栅槽有效宽度(B)设计采用φ20圆钢为栅条,即s=0.02mB=S(n-1)+bn式中：S--------------格条宽度，mn--------------格栅间隙数b--------------栅条间隙，mB=0.02×(12-1)+0.01×12=0.523进水渠道渐宽部分长度(l1)设进水渠道内流速为0.9m/s,则进水渠道宽===0.32m渐宽部分展开角取为20°则l1=式中：B--------------栅槽宽度，mB1--------------进水渠道宽度，m--------------进水渠展开角度l1==4栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度（l2）l2=l1/2=0.28/2=0.14m5过栅水头损失（h1）取k=3,β=2.42(栅条断面为矩形)，v=0.9m/sh1=式中：k--------系数，水头损失增大倍数β--------系数，与断面形状有关S--------格条宽度，mb--------栅条净隙，mmv--------过栅流速，m/sα--------格栅倾角度38n安徽职业计术学院水处理工程课程设计h1==0.2m6栅槽总高度(H)取栅前渠道超高h2=0.5m栅前槽高H1=h+h2=0.9m则总高度H=h+h1+h2=0.4+0.2+0.5=1.1m7栅槽总长度(L)L=l1+l2+0.5+1.0+=0.28+0.14+0.5+1.0+=2.44m8每日栅渣量(W)取W1=0.06m3/103m3K2=1.1（由于工业废水日变化系数较小接近于1，故取1.0）则W=式中：Q-----------设计流量，m3/sW1----------栅渣量(m3/103m3污水)，取0.1～0.01,粗格栅用小值，细格栅用大值，中格栅用中值=0.1m3/d<0.2m3(可采用人工清渣)3.1.2污水提升泵房一、泵房的选择选择半地下矩形自灌式泵房，这种泵房布置紧凑，占地少，机构省，操作方便。二、泵房的选择计算（1）平均流量Q1=/s=0.116=418418/150=2.8因此取3150WQ1500-56-55的具体参数型号排出口径流量扬程转速功率效率mmmkW%150QW150-56-55200250409805570.62所以应选此型号的水泵因此，实际工作中应3备1，即4台水泵，3台工作，2台备用。采用分建式排水泵站，泵位位于标高-1.0m,五台泵平行安装于机器间。38n安徽职业计术学院水处理工程课程设计3.1.3细格栅已知参数：Q=10000m3/d，Qmax=418m3/h=0.116m3/s。栅条净间隙为3-10mm，格栅安装倾角600过栅流速一般为0.6-1.0m/s,取V=0.9m/s,栅条断面为矩形，选用平面A型格栅,栅条宽度S=0.01m,进行计算栅前水深h取0.4m。进水渠宽B1=0.4m,其渐宽部分展开角度为200计算草图同前：1、栅槽宽度1）栅条的间隙数由公式n=式中：Qmax---最大设计流量m3/s---格栅倾角(℃)取600h---栅前水深m取0.4mv---过栅流速m/s取0.9m/sb---栅条间隙m取0.01m＝29.9取n=30条（2）栅槽宽度38n安徽职业计术学院水处理工程课程设计由公式B=S(n-1)+bn式中:B---栅槽宽mS---栅条宽度m取0.01b---栅条间隙m0.01n---栅条间隙数个B=0.01×(30-1)+0.01×30=0.592、渠道宽度（1）进水渠道渐宽部分的长度l1进水渠内流速为v进===0.725m/s（0.4-0.8）l1===0.26m（2）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度l2l2===0.13m3、通过格栅的水头损失h1由公式h1=h0k式中：h1---过栅水头损失，mh0---计算水头损失，h0=(g为重力加速度，m/s2,g=9.8m/s2)k---考虑污物堵塞，格栅阻力增大系数，一般取3，---阻力系数，其值与栅条断面形状有关,当为矩形时，矩形断面时，β=2.42所以=2.42h0==2.42=0.087m故：h1=0.0873=0.261m4、栅槽总高度H由公式H=h+h1+h2式中：h2---栅前渠道超高，一般采用0.5m故：H=0.4+0.261+0.5=1.161m5、栅槽总长度L38n安徽职业计术学院水处理工程课程设计由公式L=l1+l2+1.0+0.5+式中：l1---进水渠道渐宽部分的长度ml2---栅槽与出水渠道连接处渐窄部分长度mH1---栅前渠道深m，H1=h+h2故：L=0.26+0.13+1.0+0.5+=2.41m6、每日栅渣量由公式W=式中：W---栅渣量W1---栅渣量(m3/103m3污水),与栅条间隙有关，取0.1┄0.01，粗格栅用小值、细格栅用大值、中格栅用中值，所以W1取0.1Kz---工业污水流量变化系数1.0代入数值W==1.002m3/dW〉0.2m3/d，所以宜采用机械清渣7、选型根据所计算的格栅宽度和长度，参考平面格栅的基本尺寸选择2台旋转式格栅除污机，另外再选用一台备用。参数型号栅宽度/mm格栅倾角栅条间隙/mm电机功率/KWXG1000100060°-80°1-201．13.2沉淀池一、调节沉淀池的作用啤酒废水的水量和水质随时间的变化幅度较大，为了保证后续处理构筑物或设备的正常运行，需对废水的水量和水质进行调节，由于啤酒废水中悬浮物(ss)浓度较高，此调节池也兼具有沉淀池的作用，该池设计有沉淀池的泥斗，有足够的水力停留时间，保证后续处理构筑物能连续运行，其均质作用主要靠池侧的沿程进水，使同时进入池的废水转变为前后出水，以达到与不同时序的废水相混合的目的。调节池还可用来均衡调节污水水质、水温的变化，降低对生物处理设施的冲击，为使调节池出水水质均匀，防止污染物沉淀，调节池内宜设置搅拌、混合装置。二、设计参数38n安徽职业计术学院水处理工程课程设计水力停留时间T=6h;设计流量Q===,采用机械刮泥除渣。处理参数如下表。调节沉淀池进出水水质指标水质指标CODBODSS进水水质(mg/l)25001100400去除率（%）7750出水水质(mg/l)23251023200三、设计计算调节沉淀池的设计计算草图见下图3.5调节沉淀池设计计算草图（一）池子尺寸池子有效容积为：V=QT=417×6=2502取池子总高度H=5.5m,其中超高0.5m,有效水深h=5m,则池面积A=V/h=2502/5=500.4池长取L=60m,池宽取B=8m,则池子总尺寸为L×B×H=60×8×5.5=2640（二）调节池的搅拌器使废水混合均匀，调节池下设潜水搅拌机，选型QJB7.5/6－640/3-303/c/s1台（三）理论上每日的污泥量38n安徽职业计术学院水处理工程课程设计式中：Q------------设计流量，/dC------------进水悬浮物浓度，kg/C------------出水悬浮物浓度，kg/P------------污泥含水率，以97%计------------污泥密度，以1000kg/计W==67/d（四）污泥斗尺寸取斗底尺寸为400×400，污泥斗倾角取50°则污泥斗的高度为：h=(4－0.2)×tg50°=4.529m污泥斗的容积V2=h2（a12+a1a2+a22）=×4.592×(82+8×0.4+0.42)=101.7m3V>W符合设计要求，采用机械泵吸泥（五）进水布置进水起端两侧设进水堰，堰长为池长2/33.3UASB反应池的设计计算一、UASB反应器的作用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。它的污泥床内生物量多，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，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。二．UASB反应器的工作原理38n安徽职业计术学院水处理工程课程设计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，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。在底部反应区内存留大量厌氧污泥，具有良好的沉淀性能和凝聚性能的污泥在下部形成污泥层。要处理的污水从厌氧污泥床底部流入与污泥层中污泥进行混合接触，污泥中的微生物分解污水中的有机物，把它转化为沼气。沼气以微小气泡形式不断放出，微小气泡在上升过程中，不断合并，逐渐形成较大的气泡，在污泥床上部由于沼气的搅动形成一个污泥浓度较稀薄的污泥和水一起上升进入三相分离器，沼气碰到分离器下部的反射板时，折向反射板的四周，然后穿过水层进入气室，集中在气室沼气，用导管导出，固液混合液经过反射进入三相分离器的沉淀区，污水中的污泥发生絮凝，颗粒逐渐增大，并在重力作用下沉降。沉淀至斜壁上的污泥沼着斜壁滑回厌氧反应区内，使反应区内积累大量的污泥，与污泥分离后的处理出水从沉淀区溢流堰上部溢出，然后排出污泥床。它的污泥床内生物量多，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，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，且不存在堵塞问题三、设计参数（一）参数选取容积负荷（Nv）：4.5kgCOD/(m3·d)；污泥产率：0.1kgMLSS/kgCOD；产气率：0.5m3/kgCOD（二）设计水质（如下表所示）UASB反应器进出水水质指标水质指标CODBODSS进水水质(mg/l)23251023200去除率（%）758050出水水质(mg/l)582205100（三）设计水量Q=10000m3/d=217m3/h=0.116m3/s四、设计计算38n安徽职业计术学院水处理工程课程设计（一）反应器容积计算UASB有效容积：V有效＝式中：Q-------------设计流量，m3/sS0-------------进水COD含量,mg/lNv-------------容积负荷,kgCOD/(m3·d)V有效＝＝5167将UASB设计成圆形池子，布水均匀，处理效果好取水力负荷q＝0.8[m3/(m2·h)]38n安徽职业计术学院水处理工程课程设计则反应器表面积A==217/0.8=272m2反应器高度h=＝5167/272=19m采用4座相同的UASB反应器　　　　　　则　　A1=＝271/4=68m2D==9.3m故取D=10m则实际横截面积为=πD2=×3.14×102=78.5m2实际表面水力负荷为q1=Q/A＝217/4/78.5=0.69q1在0.5—1.5m/h之间，符合设计要求。（二）配水系统设计计算　本系统设计为圆形布水器，每个UASB反应器设36个布水点(1)参数　每个池子流量：Ｑ＝217/4=54.25m3/h(2)设计计算布水系统设计计算草图见下图：38n安徽职业计术学院水处理工程课程设计圆环直径计算：每个孔口服务面积为:a=＝2.2m2a在1～3m2之间，符合设计要求可设3个圆环，最里面的圆环设6个孔口，中间设12个，最外围设18个孔口1)内圈6个孔口设计服务面积：＝6×2.2=13.2m2折合为服务圆的直径为：d==4.1m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6个孔口，则圆的直径计算如下：　　　　　　　　则d1＝＝=2.9m38n安徽职业计术学院水处理工程课程设计2)中圈12个孔口设计服务面积：S2=12×2.2=26.4m2折合成服务圆直径为：==7.10m中间圆环直径计算如下：π(7.102-d22)＝S2则d2=5.8m3）外圈18个孔口设计服务面积：S3=18×2.2=39.6m2折合成服务圈直径为：=10.04m外圆环的直径d3计算如下：π(10.042-d32)=S3则d3＝8.69m(三）三相分离器设计三相分离器设计计算草图见下图:图UASB三相分离器设计计算草图38n安徽职业计术学院水处理工程课程设计(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)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沉淀器（集气罩）斜壁倾角θ＝50°沉淀区面积为：A=1/4πD2=1/4×3.14×102=78.5m2表面水力负荷为：q=Q/4A==0.69<1.0符合设计要求。(3)回流缝设计h2的取值范围为0.5—1.0m,h1一般取0.5取h1=0.5m,h2=0.7m,h=2.4mb1=h3/tgθ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;b1=2.4/tg50=2.01mb2=10-2×2.01=5.98m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38n安徽职业计术学院水处理工程课程设计式计算：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=(217/4)/(3.14×5.982/4)=1.93m/hV1<2m/s,符合设计要求上下三角形集气罩之间回流逢中流速(V2)可用下式计算：V=Q1/S2，式中：Q1----------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；取回流逢宽CD=1.4m,上集气罩下底宽CF=6.0m则DH=CD×sin50°=1.07mDE=2DH+CF=2×1.07+6.0=8.14m=π(CF+DE)CD/2=31.09m2则=Q1/4S2==1.75m/sV2<2m/s故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：CH=CDsin40°=＝0.90mAI=DItg50°=(DE-5.98)×tg50°=(8.14-5.98)×tg50°=1.29m故h4=CH+AI=0.90+1.29=2.19h=1.0m由上述尺寸可计算出上集气罩上底直径为：38n安徽职业计术学院水处理工程课程设计CF-2htg40°=6.0-2×1.0×tg40°=4.32mBC=CD/sin40°=1.4/sin40°=2.18mDI=(DE-b2)=(8.14-5.98)=1.08mAD=DI/cos50°=1.08/cos50°=1.68mBD=DH/cos50°=1.07/cos50°=1.66mAB=AD-BD=1.68-1.66=0.02(4)气液分离设计d=0.01cm(气泡)，T=20℃ρ1=1.03g/cm3,ρg=1.2×10-3g/cm3V=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为：Vb===0.266cm/s=9.58m/hVa=V2=1.60m/h则：==5.9（四）排泥系统设计1.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15gVSS/L,则四座UASB反应器中污泥总量：。2.产泥量计算厌氧生物处理污泥产量取：0.07kgMLSS/kgCOD①UASB反应器总产泥量式中：△X————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75%。②据VSS/SS=0.8，△X=1220.63/0.8=1526kgSS/d38n安徽职业计术学院水处理工程课程设计单池产泥△X=△X/4=1526/4=381.5kgSS/d③污泥含水率为98%，当含水率＞95%，取，则污泥产量单池排泥量④污泥龄3.排泥系统设计在UASB三相分离器底部设置一个排泥口，每天排泥一次。3.4SBR反应池的设计计算一、SBR反应器的作用经UASB处理后的废水,COD含量仍然很高,要达到排放标准,必须进一步处理,即采用好氧处理。SBR结构简单，运行控制灵活，本设计采用4个SBR反应池，每个池子的运行周期为6h。二、SBR技术的工作原理SBR是序列间歇式活性污泥法（SequencingBatchReactorActivatedSludgeProcess）的简称，是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术，又称序批式活性污泥法。与传统污水处理工艺不同，SBR技术采用时间分割的操作方式替代空间分割的操作方式，非稳定生化反应替代稳态生化反应，静置理想沉淀替代传统的动态沉淀。它的主要特征是在运行上的有序和间歇操作。在运行方式和反应过程上有别于传统的活性污泥法，它集进水、厌氧、好氧、沉淀于一池,无污泥回流系统，以灵活地变换运行方式以适应不同类型废水的处理要求。SBR工艺采用间歇运行方式,污水间歇进入处理系统,间歇排出。一般来说,它的一个运行周期包括5个阶段：第1阶段,进水期(Fill)。污水在该时段内连续进入处理池,直到达到最高运行液位,并且借助于池底泵的搅动,使废水和池中活性污泥充分混合。此时活性污泥中菌胶团(由细菌、藻类、原生动物、后生动物等组成)将对废水中的有机物产生吸附作用,COD和BOD为最大值。第2阶段,反应期(React)。进水达到设定的液位后,开始曝气,采用推流曝气或完全混合曝气方式,使废水中的有机物与池中的微生物充分吸收氧气,水中的溶解氧(DO)达到最大值,COD不断降低。38n安徽职业计术学院水处理工程课程设计第3阶段,静置期(Settle)。既不曝气也不搅拌,反应池处于静沉状态,进行高效的泥水分离。COD降为最小值,随着水中的溶解氧不断降低,厌氧反应也在进行。第4阶段,排水期(Decant)。上清液由滗水器排出。第5阶段,闲置期(Idle)。性污泥中微生物充分休息,恢复活性,为了保证污泥的活性,防止出现污泥老化现象,还须定期排出剩余污泥,为新鲜污泥提供足够的空间生长繁殖。三、设计参数（一）参数选取(1)污泥负荷率Ns取值为0.13kgBOD5/(kgMLSS·d)(2)污泥浓度和SVI污泥浓度采用3000mgMLSS/L,SVI取100(3)反应周期SBR周期采用T=6h,反应器一天内周期数n=24/6=4(4)周期内时间分配反应池数N=4进水时间：T/N=6/4=1.5h反应时间：3.0h静沉时间：1.0h排水时间：0.5h(5)周期进水量Q0===625m3/s（二）设计水量水质设计水量为：Q=10000m3/d=416.7m3/h=0.116m3/s设计水质见下表：表SBR反应器进出水水质指水质指标CODBODSS进水水质(mg/l)581205100去除率（%）808565出水水质(mg/l)1173835三、设计计算38n安徽职业计术学院水处理工程课程设计（一）反应池有效容积V1=式中：n------------反应器一天内周期数Q0------------周期进水量,m3/sS0------------进水BOD含量,mg/lX-------------污泥浓度,mgMLSS/LNs-------------污泥负荷率V1==1314.1（二）反应池最小水量Vmin=V1-Q0=1314.1-625=689.1m3（三）反应池中污泥体积=SVI·MLSS·V1/106=100×3000×1314.1/106=394.3m3Vmin>满足设计要求（四）校核周期进水量周期进水量应满足下式：Q0<(1-SVI·MLSS/106)·V=(1-100×3000/106)×1314.1=919.9m3而Q0=625m3<919.9m3故符合设计要求（五）确定单座反应池的尺寸SBR有效水深取5.0m,超高0.5m,则SBR总高为5.5m,SBR的面积为1314.1/5=262.8m2设SBR的长︰宽=3︰138n安徽职业计术学院水处理工程课程设计则SBR的池宽为：8.12m；池长为：24.36m.SBR反应池的最低水位为：689.1／(8.1224.36)=3.49mSBR反应池污泥高度为：394.3／(8.224.36)=1.98m3.49-1.98=1.51m可见，SBR最低水位与污泥位之间的距离为1.51m,大于0.5m的缓冲层高度，符合设计要求。（六）鼓风曝气系统(1)确定需氧量O2由公式：O2=aˊQ(S0-Se)+bˊVXv式中：aˊ-----------微生物对有机污染物氧化分解过程的需氧率，kgQ-----------污水设计流量，m3/dS0------------进水BOD含量,mg/lSe------------出水BOD含量,mg/lbˊ------------微生物通过内源代谢的自身氧化过程的需氧率，kgXv------------单位曝气池容积内的挥发性悬浮固体（MLVSS）量,kg/m3取aˊ=0.5,bˊ=0.15；出水Se=38mg/L；Xv=0.75X=0.75×3000=4530mg/L=2.25kg/m3；V=4=4×1314.1=5256m3代入数据可得：O2=aˊQ(S0-Se)+bˊVXvO2=0.5×10000×(205-38)/1000+0.15×5256×2.25／1000=837kgO2/d供氧速率为：R=O2/24=837/24=34.9kgO2/h(2)供气量的计算采用SX-1型曝气器，曝气口安装在距池底0.3m高处，淹没深度为4.7m，计算温度取25℃。该曝气器的性能参数为：Ea=8%，Ep=2kgO2/kWh；服务面积1～3m2；38n安徽职业计术学院水处理工程课程设计供氧能力20～25m3/h·个；查表知氧在水中饱和容解度为：Cs(20)=9.17mg/L，Cs(25)=8.38mg/L扩散器出口处绝对压力为：=+9.8×103×(H+1)=1.013×105+9.8×103×5.7=1.57×105pa空气离开反应池时氧的百分比为：==19.65%反应池中容解氧的饱和度为：Csb(25)=Cs(25)=8.38=10.0mg/LCsb(20)=Cs(20)=9.17=10.9mg/L取α=0.85,β=0.95,C=2,=1,20℃时，脱氧清水的充氧量为：R0===53.0kgO2/h供气量为：Gs=R0/0.3Ea==2209m3/h=36.85m3/min(3)布气系统的计算38n安徽职业计术学院水处理工程课程设计反应池的平面面积为：8.12×24.36×4=791.22m2每个扩散器的服务面积取1.7m2,则需791.22/1.7=465.4个。取466个扩散器，每个池子需116个。（七）污泥产量计算选取a=0.6,b=0.075,则污泥产量为：△X=aQSr-bVXv=0.6×10000×(205-38)/1000-0.075×2.255256=115.05kgMLVSS/d3.5污泥提升泵及浓缩池设计计算一、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，再投入待浓缩的污泥，为此应在浓缩池深度方向的不同高度上设上清液排除管。二、设计参数（一）设计泥量啤酒废水处理过程产生的污泥来自以下几部分：①UASB反应器，Q1=87.2m3/d,含水率98%；②SBR反应器，Q2=115.05m3/d,含水率99%；总污泥量为：Q=Q1+Q2=202.25m3/d，设计中取203m3/d平均含水率为：98%+99%=98.02%（二）参数选取固体负荷（固体通量）M一般为10～35kg/m3d取M=30kg/m3d=1.25kg/m3d；浓缩时间取T=24h；设计污泥量Q=72m3/d；浓缩后污泥含水率为96%；浓缩后污泥体积：m3/d三、设计计算（一）容积计算浓缩后污泥体积：38n安徽职业计术学院水处理工程课程设计m3/dV0——污泥含水率变为P0时污泥体积（二）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）的计算如下：=×1000×(1-98%)=523.8kg/d=×1000×(1-99%)=449kg/d那么，Qc=+=972.8kg/dC=972.8/72=13.51kg/m3浓缩后污泥浓度为：=972.8/36=27.03kg/m3浓缩池的横断面积为：A=Qc/M=972.8/30=32.43m2设计两座正方形浓缩池，则每座边长为B=5.7m取B=5.8m,则实际面积A=5.8×5.8=33.6m2=++=2.7m（三）池子高度停留时间取HRT=20h则有效高度=QT/20A=72×20/24×32.43=1.85取=1.9m超高，取=0.5m缓冲区高，取=0.5m池壁高=++=2.9m（四）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=(5.8/2-0.5/2)×tg500=3.28m污泥斗的容积为：38n安徽职业计术学院水处理工程课程设计V2=H4（a12+a1a2+a22）=×3.28×(5.82+5.8×0.5+0.52)=40.23m3（五）总高度H=2.9+3.28=6.18m设计计算草图见下图图污泥浓缩池设计计算草图选择两台80QW50-10-3型潜污泵提升污泥（一用一备）。其性能如表QW50-10-3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）80QW50-10-350101430372.380125（六）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。38n安徽职业计术学院水处理工程课程设计第4章污水厂总体布置4.1污水处理工程设施组成根据选定的处理方案和处理工艺流程，污水处理工程设施包括生产性构筑物、辅助建筑物、各类管道和其他设施。各类管道包括厂区管道包括污泥管道、污水管道、空气管道、加药管道、沼气管道、上清液管道。其他设施包括道路、绿化、照明、围墙、大门。总平面布置原则：  本项目新建的啤酒厂污水处理厂，根据该厂地势走向、排水系统现状及城市总体规划。该污水处理厂为新建工程，总平面布置包括：污水与污泥处理工艺构筑物及设施的总平面布置，各种管线、管道及渠道的平面布置，各种辅助建筑物与设施的平面布置。总图平面布置时应遵从以下几条原则：①处理构筑物与设施的布置应顺应流程、集中紧凑，以便于节约用地和运行管理；②工艺构筑物（或设施）与不同功能的辅助建筑物应按功能的差异，分别相对独立布置，并协调好与环境条件的关系（如地形走势、污水出口方向、风向、周围的重要或敏感建筑物等）；③构（建）之间的间距应满足交通、管道（渠）敷设、旋工和运行管理等方面的要求；④管道（线）与渠道的平面布置，应与其高程布置相协调，应顺应污水处理厂各种介质输送的要求，尽量避免多次提升的迂回曲折，便于节能降耗和运行维护；⑤协调好辅建筑物、道路、绿化与处理构（建）筑物的关系，做到方便生产运行，保证安全畅通，美化厂区环境。4.2平面布置1.工艺流程：根据设计任务书提供的厂区面积和地形，采用曲线型，这样布置生产占地面积省。2.平面布置：按照功能将厂区分成以下两区：生产区：有各项水处理设施组成，一般呈直线型布置。维修区：将机修间、水表修理间、电修间合建，仓库与车库合建，靠近生产区，以便设备的检修，为不使维修区与生产区混为一体，用道路将两区隔开，考虑扩建后生产工艺系统的使用，维修区位置兼顾今后的发展。38n安徽职业计术学院水处理工程课程设计4.3场区道路布置1.主厂道布置：由厂外道路与厂内办公楼连接的道路采用主厂道，道宽3.0m,设双侧1.5m人行道，并植树绿化。2.车行道布置：主要构筑物间，道宽3.0m，呈环状布置，以便车辆回程。3.步行道布置：加药间、药库与调节沉淀池间，设步行道。4.4场区绿化布置1.绿地：在厂门附近，办公楼、宿舍食堂、泵房的门前空地预留扩建场地，修建草坪。2.绿带：利用沉淀池与建筑物间的带状空地进行绿化。3.行道树和绿篱：步行到两侧，草坪周围栽种，高度0.6-0.8m，围墙采用1.8m。38n安徽职业计术学院水处理工程课程设计第5章污水处理厂高程的说明在进行平面布置得同时，必须进行高程的布置，以确定各处理构筑物及连接管渠的高程、并绘制处理流程的纵断面图。在整个污水处理过程中，应尽可能使污水和污泥为重力流，但在多数情况下，往往须抽升。高程布置得一般规定如下：（1）为了保证污水在各构筑物之间能顺利自流，必须精确计算各构筑物之间的水头损失，包括沿程损失、局部损失及构筑物本身的水头损失。此外，还应考虑污水厂扩建时预留的储备水头。（2）进行水力计算时，还应考虑距离最长，损失最大的流程，并按最大设计流量计算。当有二个以上并联运行的构筑物时，应考虑某一构筑物发生故障时，其余构筑物负担全部流量的情况。计算时还须考虑管内淤积，阻力增大的可能。因此，必须留有充分的余地，以防止水头不够而发生涌水现象。（3）污水厂的出水管渠高程，须不受水体洪水顶托，并能自流进行农田灌溉。（4）各处理构筑物的水头损失，可以进行估算。（5）污水厂的场地竖向布置，应考虑土方平衡，并考虑有利排水。根据上述高程图的布置说明，本工艺高程图布置是按照污水和污泥能够重力流进行设计的，由于多数池子是建在室内的，因此在高程布置时，构筑物多为半地下式建筑，只有少数几个构筑物是利用泵进行提升的，如：污泥泵房到竖流式沉淀池，加热池至UASB等考虑重力流不能进行，因此设有泵提升，另外，本工艺中还有一些构筑物可能建在地面以上，所以施工时考虑用土垫高，或是用支架进行支撑。38n安徽职业计术学院水处理工程课程设计构筑物水头损失（cm）构筑物水头损失（cm）格栅10～25生物滤池旋转布水工作高2m270～280沉沙池10～25平流沉淀池20～40曝气池25～50竖流沉淀池40～50混合池10～30辐流沉淀池50～60接触池10～30管渠名称设计流量（L/s）管渠设计参数尺寸D(mm)或B×H水深H(mm)i流速v(m/s)长度L(m)出厂管120160011250.0011.2500出厂管至接触池2266160011250.0011.210SBR到UASB92610005600.00121.2197.7沉砂池到UASB753160011250.0011.212泵房到沉砂池231590011250.0011.2638n安徽职业计术学院水处理工程课程设计第6章经营管理6.1劳动定员由于本厂自动化程度高，因此，劳动定员大大减少，全站劳动定员为15人。污水处理厂必须连续运作，一经投产，除特殊情况外，不能停运，生产人员按“四班三运转配备”，每班工人5名。污水厂人员编制系根据建设部2001年《城市污水处理工程项目建设标准》进行确定。《建设标准》规定：1～5万m3／d一级污水厂，每万m3配备5～7人；5～10万m3／d一级污水厂，每万m3配备7～5人；1O～20万m3/d二级污水厂，每万m3配备5～3人。污水站人员编制表序号机构设置人员(人)备注1直接生产人员12工程师3给排水、机电、自控污水处理值班工人3污泥处理值班人3中心控制室32辅助生产人员3机修电修36.2人员培训为了使本厂建成后高运转，专业技术人员和技术工人应在国内和与本厂工艺类似，且运转管理好的城市污水处理厂进行时间培训。6.3技术管理为了使本工程运行管理达到所要求的处理效果、降低运行成本的目的，除了按上述的组织机构进行行政管理外，还必须加强技术管理。(1)根据进厂水质、水量变化，调整运行条件。做好日常水质化验、分析、保存记录完整的各项资料。(2)及时整理汇总、分析运行记录，建立运行技术档案。(3)建立处理构筑物和设备的维护保养工作和维护记录的存档。(4)建立信息系统，定期总结运行经验。38n安徽职业计术学院水处理工程课程设计第7章相关问题的讨论环境保护有二方面的内容：施工过程与日常运行中。在施工过程中要注意噪声与粉尘对环境的影响，避免机械设备的空转和粉尘的飞扬。本次污水站设计选用的机械设备或是进口和国产优质的产品，有利于降低运行中的噪声污染，同时配套的污泥处理设施上马有利于控制湿污泥的二次污染问题，也可以减少湿污泥的数量，减少了气体散发量和蚊蝇孳生地，是污水站自身功能完善的一个组成部分。为了减少污水处理过程散发臭气，本次设计在调节池旁设置收集和处置臭气生物处理装置，能有效降低臭味的外溢；同时在构筑物周围种植绿化隔离带，以控制臭气扩散。在改造过程中，会存在着一些影响职工安全的问题，对待这些可能出现的问题，设计上尽量做了周密考虑，采取必要的防范措施。设计中采取的主要防范措施（1）各处理构筑物走道或临空走道均设置保护栏杆、防滑梯、水池边配备救生圈、绳索等安全措施。（2）根据污水厂平面布置的实际需要，在厂内适当地点设置配电箱、照明、联络电话、冲洗水栓、户外操作人员休息室、工具间等设施。（3）在产生有气体工段如污水泵房等设置通风设备等。（4）站区管道闸阀均考虑采用操作轮接杆至地面以上，便于操作。（5）所有电器设备的安装、防护以及操作条件均按电器有关安全规定设计。（6）在污水和污泥处理区之间设置较宽的绿化带，种植可吸收臭气和声音的乔木，以减轻对周围的污染。（7）严格控制设备的噪声，保证在离设备1m远处的噪声不超过80分贝(dB)。室外气管道尽可能埋地铺设，利用土层吸收噪音。（8）制定操作规程，在运转管理说明中明确规定安全操作规则，规范职工的操作行为。站内部分构（建）筑物的耐火等级，防火间距、消防给水、采暖通风、空调及电力设备的选型和保护等级按GBJ16－87建筑设计防火规范有关条款执行：（1）站区设有室外消火栓；（2）主要建筑物每层设室内消火栓及紧急通道；（3）变电所、污水泵房内设干粉灭火器。控制室、车库、检修间等配置灭火器；（4）站区内道路布置考虑消防车辆出入方便。工程效益方面的问题38n安徽职业计术学院水处理工程课程设计本工程为企业配套设施及公用设施，对企业经济的贡献主要表现为它所产生的环境效益和社会效益。1、环境效益污水处理工程的主要作用为：工程投入运转后，每天可以大量减少主要有机污染物CODcr，BOD、SS等，使企业污水达标排放，有效保护受纳水体水质，实现污水净化。2、社会效益污水处理工程上马，改善了环境，将产生下列社会效益：改善周围环境，提高水的质量与清洁效率。改善了厂区以及周围居民的生活质量。38n安徽职业计术学院水处理工程课程设计第8章主要参考文献1.《排水工程》（下，第二版），张自杰，中国建筑工业出版社2.《给水排水快速设计手册》（第二册，排水工程），中国建筑工业出版社3.《废水处理工艺设计及实例分析》陈季华等，高等教育出版社4．《室外排水设计规范》GBJ—87（1997年版）5．《地面水环境质量》标准GB3838-886.《城市污水处理设计实例》7．《污水综合排放标准》GB8978—968．《城市污水处理厂污水、污泥排放标准》CJ3025—939．《国外环境科学技术》1991第3期10.其它现行的有关规范和规定11于尔捷，张杰.给水排水工程快速设计手册2.第一版.北京：中国建筑工业出版社，199612王洪臣，扬向平.城市污水处理厂运行控制与维护管理.第一版.北京：科学出版社，199913张锡辉，刘勇弟.废水生物处理.第二版.北京：化学工业出版社，200314严道岸.实用环境工程手册.第一版.北京：化学工业出版社，200215段文义，李压峰.流体力学.第一版.沈阳：东北大学出版社，200138n安徽职业计术学院水处理工程课程设计第9章致谢这次水处理课程设计历时两周，我组所做的设计为任务四，经过1周辛苦的查阅资料、精密的计算，1周认真的绘图，我们终于完成了此次啤酒厂污水处理设计报告。在这2周期间，我首先非常感谢张波老师对我们的大力支持和耐心指导，以及提供给我们宝贵的意见，让我们的课程设计能够顺利进行，并且从张波老师那里学到了许多有关的专业知识，为走上社会又进一步奠定了基础。同时我也要感谢我们图书管的同志们，让我们的工作更加顺利的完成。其次，我还要感谢参考文献的编者们，感谢安徽职业技术学院给我们这次实习的机会。再次我也要感谢我的组员们，感谢他们在这两周内的不懈努力。38