淀粉废水处理 52页

引言我国生物化工行业经过长期发展，已有一定的基础.特别是改革开放以后，生物化工的发展进入了一个崭新的阶段。目前生物化工产品已涉及食品、医药、保健、饲料和有机酸等几个方面。但是，随着生物化工的发展，其环境污染问题也日趋严重，已经成为我国的环境污染大户。在生物化工的各个行业中，由于淀粉、啤酒、酒精、味精、柠檬酸、抗生素的产值较大，环境污染严重，尤其引起人们重视。食品工业是以粮食和农副产品为主要原料的加工工业。这类行业用水量大，废水排放量也大，尤其以淀粉工业废水的排放量占首位。我国淀粉行业有600多家企业。在国内，每生产1m3淀粉就要产生10～20m3废水，有的甚至更多。废水中主要含有淀粉、糖类、蛋白质、废酸和废碱等污染物，随生产工艺的不同，废水中的COD浓度在2000～20000mg/l之间。这些淀粉废水若不经过处理直接排放，其水中所含有的有机物，进入水体后迅速消耗水中的溶解氧，造成水体缺氧而影响鱼类和其他水生动物的生存，同时废水中悬浮物易在厌氧条件下分解产生臭气，恶化水质。某味精厂以玉米为原料生产淀粉，然后以淀粉为原料生产味精，生产过程中排放大量淀粉废水，影响周围环境，为适应当地环保工作的需要和工业项目应同时设计、同时施工、同时投入使用的三同时原则，也使出水水质达到国家污水综合排放二级标准，故投资兴建此配套污水处理设施。根据某味精厂排放的废水特点及提供的占地面积，本设计方案通过UASB—序批式活性污泥处理工艺和UASB—生物接触氧化处理工艺的对比,选择一套高效，稳定和经济技术合理的处理工艺，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。根据毕业设计的要求，本人承担了该项目工艺等部分的初步设计任务。敬请各位老师审查指教！目录n第一章概述41.1设计背景41.2水质水量和处理要求51.3工程设计依据及规范51.4设计范围51.5设计原则51.6基本资料6第二章淀粉废水的来源和特点7第三章工艺方案分析93.1废水水质分析93.2工艺方案选择9第四章气浮-UASB-SBR工艺设计104.1工艺流程框图114.2流程说明114.3主要处理设备和构筑物的设计参数124.4方案特点334.5投资估算334.6工程效益分析35第五章气浮-UASB-接触氧化法365.1工艺流程框图365.2流程说明375.3主要处理设备和构筑物的设计参数375.4方案特点415.5投资估算415.6工程效益分析43第六章技术经济比较446.1技术比较446.2经济比较46n6.3比较结果466.4方案确定46第七章总图布置477.1平面布置477.2高程布置487.3运输48结论49致谢50参考文献51第一章概述n1.1设计背景某味精厂是该省规模最大的味精厂，该厂位于某市郊区，以玉米为原料生产味精，味精产量为4万t/a，每生产1t味精消耗玉米2.7t，玉米制淀粉过程中产生大量的淀粉废水，每消耗1t玉米排出淀粉废水5t，该厂每天排放的淀粉废水为1520t,废水直接排放，影响周围环境，为适应当地环保工作的需要和建设项目三同时规定，也使出水水质达到《污水综合排放标准》(GB8978—1996)二级排放标准，投资兴建此配套污水处理设施。1.2水质水量和处理要求该淀粉废水排放量为1520m3/d，废水处理工程的设计规模1600m3/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1。表1-1进水水质和排放标准项目PH值SS/(mg/L)CODCr(mg/L)BOD5(mg/L)进水水质4～67000150009000排放标准6～9150150301.3工程设计依据及规范1、可行性研究报告的批准文件和工程建设单位的设计委托书；2、厂家提供的有关设计文件和基础数据；3、本工程执行《污水综合排放标准》（GB8978—1996）二级排放标准；4、《市外排放设计规范》1997年修订（GBJ14—87）；5、《建筑给水排水设计规范》（GBJ15—88）；6、《给水排水设计手册》（1—11册）。1.4设计范围n1、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；2、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。1.5设计原则根据国家和当地有关环境保护法规的要求，对某味精厂在生产过程中排出的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。1、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；2、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；３、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；４、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；５、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。1.6基本资料1.6.1厂区地形废水处理站在厂区的南面，目前是一片空地，东西长95m，南北长70m，地势基本平坦。其西侧为厂区围墙，东侧为现有混凝土路，北侧为厂区，海拔高度：67.3m。1.6.2气象资料年平均气温：17.90C；极端最高气温：41.90C；极端最低气温：-3.00C；n最热月月平均气温：32.50C；最冷月月平均气温：-0.520C；全年平均降水量：1034.5mm；全年主导风向：北北东风。1.6.3工程地质资料1）地质构造：厂区地质良好，为亚砂土、亚粘土、砂卵石组成，厚度4.5~11m，地基承载能力在1kg/cm2，2）地震：没有相关的地震资料，设计地震烈度按8度计算。3）地下水位：3.5m4）最大冻土深度：0.7m第二章淀粉废水的来源和特点小麦淀粉和玉米淀粉是我国淀粉的两大主要品种，目前国内淀粉加工一般为湿磨法，小麦淀粉和玉米淀粉的生产工艺流程大致分别如图2-1和图2-2所示。n干燥黄浆水大包装生粉平筛定量分装成品计量后加水振动筛分拌和小麦粉沉降圆筒筛分去麸皮离心上清夜面筋淀粉乳液图2-1小麦淀粉生产工艺图产品离心分离清洗脱水干燥工艺水工艺水一次碎解工艺水清洗玉米原料输送清洗浸泡水二次碎解图2-2玉米淀粉生产工艺图从工艺流程看，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。n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。n第三章工艺方案分析3.1废水水质分析本项目污水处理的特点：污水的BOD/COD=0.6,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蛋白，可以用气浮工艺分离提取。3.2工艺方案选择根据水质情况及同行业废水治理现状，技术水平，该废水采用厌氧与好氧相结合的方法来处理，废水首先经过气浮处理，去除大部分悬浮物，特别是蛋白质；然后经过厌氧处理装置，大大降低进水有机负荷，获得能源—沼气，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。气浮是利用高度分散的微小气泡作为载体去粘附废水中的污染物，使其视密度小于水而上浮到水面上面实现固液或液液分离的过程。气浮过程包括气泡产生、气泡与颗粒（固体或液滴）附着以及上浮分离等连续步骤。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。在众多的厌氧工艺中选用上流式厌氧污泥床(USAB)，它自70年代以来得到不断改进和发展，它在处理高浓度有机废水方面与其它生物处理相比具有以下几大优点：（1）成本低。运行过程中不需要曝气，比好氧工艺节省大量电能。同时产生的沼气可作为能源进行利用。产生的剩余污泥少且污泥脱水性好，降低了污泥处置费用。（2）反应器负荷高，体积小，占地少。（3）运行简单，规模灵活。无需设置二沉池，规模可大可小，较为灵活，特别有利于分散的点源治理。（4）二次污染少。但其出水浓度仍然比较高，还需后续好氧处理。通过以上分析及废水水质水量情况，拟采用“气浮—UASB—SBR法”和“气浮—UASB—n接触氧化法”两套工艺进行比较，选择一最佳方案作为最终方案。第四章气浮-UASB-SBR工艺设计4.1工艺流程框图UASB淀粉废水泵调节沉淀池预曝沉淀池出水SBR沼气泥饼泵上清液压滤液污泥浓缩池污泥脱水间集泥井泵集水井气浮池蛋白图4-1气浮+UASB+SBR法污水及污泥处理工艺流程n4.2流程说明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、气水分离器、脱硫器处理后进入沼气储柜进行利用。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。4.3主要处理设备和构筑物的设计参数4.3.1格栅1、设计说明：格栅安装在废水渠道、集水井的进口处，用于拦截较大的悬浮物或漂浮物，防止堵塞水泵机组及管道阀门。同时，还可以减轻后续构筑物的处理负荷。由于处理量不是很大，采用人工清渣。结构为地下钢混结构。2、设计参数：格条间隙d=10mm；栅前水深h=0.3m；过栅流速0.6m/s；安装倾角=450设计流量：Q=1600m3/d=66.7m3/h=0.019m3/s3、设计计算（1）格栅的间隙数（n）n===8.88取n=9（2）栅槽有效宽度(B)设计采用20圆钢为栅条：即s=0.02mnB=s(n–1)+dn=0.02(9-1)+0.019=0.25m（3）进水渠道渐宽部分长度设进水渠道内的流速为0.4m/s，进水渠道宽取B1=0.158m，渐宽部分展开角=200L1===0.20m（4）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度L2=L1/2=0.10m（5）过栅水头损失：取k=3,=1.79,=0.6m/sh1=k==0.176m（6）栅槽总高度H栅前槽高H1=h+h2=0.3+0.3=0.6m栅后槽高H=h+h1+h2=0.3+0.176+0.3=0.776m（7）栅槽总长度(L)L=L1+L2+0.5+1.0+=0.20+0.10+0.5+1.0+0.6/1=2.40m（8）高程布置进水渠沟底标高为-2.0m，超高0.3m，栅前水深0.3m，栅前水面标高-1.7m，栅前顶标高-1.4m，栅后水面标高-1.9m。4.3.1集水井1、设计说明4500气浮池50013000进水图4-2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。２、参数选择设计水量:Ｑ=66.7m3/h水力停留时间：T=6h水面超高取：h1=0.5m有效水深取：h2=4.5m3、设计计算（如图4-2）n集水井的有效容积：V=Q·T=66.7×6=400m3集水井的高度：H=h1+h2=4.5+0.5=5m集水井的水面面积:A=V/h2=400/4.5=88.9m2，取90m2集水井的横断面积为：L×B=13×7(m2)则集水井的尺寸为：L×B×H=13×7×5(m3)所以该池的规格尺寸为13m×7m×5.3m，数量为1座。最高水位-2.2m，顶标高为-1.4m，池底标高为-6.7m。在集水井中安装QUZ—291式浮球液位计1台，可自动控制提升水泵的启动和停止，即高水位时自动启泵，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。4.3.1一级泵房1、设计说明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。2、设计计算提升流量：Q=66.7m3/h　　扬程：Ｈ=提升最高水位－泵站吸水池最低水位－水泵水头损失=4-(-6.7)+2=12.7m选用100ZZB-15型无堵塞自吸污水泵，它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=70m3/h，H=18m，电动机功率为11kW，进、出口直径100mm，自吸时间100s/5m，通过固体物最大直径75mm。安装尺寸：长1480mm，宽500mm,高865mm。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。提升泵房设计尺寸：6m×4m×4.5m。4.3.2气浮池1、设计说明由于废水的固体悬浮物含量很高,且含有大量的蛋白，所以设一气浮池,分离提取蛋白质,提高经济效益，同时减轻后续处理构筑物的压力。该气浮池采用部分回流的平流式气浮池，并采用压力溶气法。２、参数选取设计水量：Ｑ=1600m3/d=66.7m3/h=0.019m3/sn反应时间取15min，接触室上升流速取20mm/s，气浮分离速度取2mm/s，溶气罐过流密度取150m3/(h·m2),溶气罐压力取2.5kgf/cm2，气浮池分离室停留时间为16min。水质情况：表4-1预计处理效果项目CODCrBOD5SS进水水质（mg/L）1500090007000去除率（％）404080出水水质（mg/L）9000540014003、设计计算(1)反应池：采用穿孔旋流反应池反应池容积W===16.7m3反应池面积考虑与调节池的连接，取有效水深H=2.5m，则反应池面积F=W/H=16.7/2.5=6.67m2孔室分4格:1.3m1.3m4个每格面积F1=F/4=6.67/4=1.67m2采用边长为1.3m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4-2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01.000.0190.054一、二格间T/4=3.750.670.0280.024二、三格间2T/4=7.50.480.0400.012三、四格间3T/4=11.250.350.0540.007出口处T=150.20.0950.002注：表中孔口流速(m/s)孔口面积(m2)n水头损失(m)则G=GT=29（2）气浮池①　气浮所需的释气量：Qg=Q=×10%×40×1.2=320L/h所需空压机额定气量：故选用Z—0.025/6空压机两台，一用一备，设备参数：排气量0.025m3/min，最大压力6kgf/cm2，电动机功率0.375kw。加压溶气所需水量：Qp==8.95m3/h故选用CK32/13L，设备参数：流量9m3/h，扬程H=5m，转速1450r/min，轴功率0.211kw，电动机功率0.55kw。压力溶气罐直径：因压力溶气罐的过流密度I取150m3/(h·m2)故溶气罐直径d=选用TR—3型标准填料罐，规格d=0.3m，流量适用范围7~12，压力适用范围0.2~0.5MPa，进水管直径70mm,出水管直径80mm，罐总高(包括支脚)2580mm。气浮池接触尺寸：接触室上升流速=20mm/s，则接触室平面面积Ac=接触室宽度选用bc=0.50m，则接触室长度(气浮池宽度)nB=接触室出口的堰上流速选取20mm/s，则堰上水位H2=bc=0.5m气浮池分离尺寸：气浮池分离室流速=2mm/s，则分离室平面面积As分离室长度Ls=As/B=10.5/2.10=5m气浮池水深H=t=2×10-3×16×60=1.92m气浮池的容积W=(Ac+As)H=(1.05+10.5)×1.92=22.2m3总停留时间T=接触室气水接触时间tcHc=H–H2气浮池集水管：集水管采用穿孔管,全池共用两根(管间距1.04m)，每根管的集水量，选用直径Dg=200mm,管中最大流速为0.51m/s。如允许气浮池与后续调节沉淀池有0.3m的水位落差(即允许穿孔集水管孔眼有近于0.3m的水头损失)则集水孔口的流速每根集水管的孔口总面积设孔口直径为15mm，则每孔面积=0.000177m2孔口数n=只气浮池长为5m，穿孔管有效长度L取4.7m，则孔距释放器的选择与布置：溶气压力2.5kgf/cm2，及回流溶气水量8.42m3/h，采用TS-78-Ⅱn型释放器的出流量为0.76m3/h。则释放器的个数N=8.95/0.76≈12只，释放器分两排交错布置，行距0.3m，释放器间距（2.10×2）/12=0.35m.，接口直径25mm，重0.70kg。（3）确定高程设备总高3m，反应池水面标高+3.50m，池底标高+1.00m；气浮池水面标高+2.92m，池底标高+1.00m，池顶标高4.00m。（4）气浮系统的其他设备刮渣机采用TQ-1型桥式刮渣机，其技术参数：气浮池池净宽2～2.5m，轨道中心距2.23～2.73m，驱动减速器型号：SJWD减速器附带电机，电机功率0.75kW。4.3.1调节沉淀池1、设计说明　工业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。由于淀粉废水中悬浮物（SS）浓度较高，此调节池也兼具有沉淀的作用。该池设有沉淀的污泥斗，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。采用半地下钢混结构。２、参数选取　停留时间：T=6h设计水量：Ｑ=1600m3/d=66.7m3/h=0.019m3/s水质情况：表4-3预计处理效果项目CODCrBOD5SS进水水质（mg/L）900054001400去除率（％）101060出水水质（mg/L）810048605603、设计计算（1）池子尺寸池有效容积：V=QT=66.7×6=400m3取池总高H=5m，其中超高0.5m，有效水深h=4.5m则池面积：A=V/h=400/4.5=89m2池长取L=14m，池宽取B=7m池子总尺寸为：L×B×H=14m×7m×5mn（2）理论上每日的污泥量：（3）污泥斗尺寸　　取斗底尺寸为400㎜×400㎜,污泥斗倾角取450则污泥斗的高度（h2）为：h2=(3.5-0.2)tan450=3.3m每个污泥斗的容积：设２个污泥斗，则污泥斗总容积：Ｖ总=2V2=114.3m3>V故符合要求。（4）进水系统进水起端两侧设进水堰，堰长为池长的1/2。（5）确定高程　　该构筑物地上3.0m，地下5.3m，最低水位设置-1.0m，则最高水位为+2.5m，池顶高程为+3.0m，池底高程为-5.3m。（6）其他设置采用静水压力排泥，排泥口距地面0.2m，排泥管直径200mm，每天排泥一次。4.3.1UASB反应器１、设计说明UASB（上流式厌氧污泥床）是集生物反应与沉淀于一体的一种结构紧凑效率高的厌氧反应器。为了满足池内厌氧状态并防止臭气散逸，UASB池上部采用盖板密封，出水管和出气管分别设水封装置。池内所有管道、三相分离器和池壁均做防腐处理。２、设计参数（1）参数选取：容积负荷（NV）：6kgCOD/(m3.d)污泥产率：0.1kgMLSS/kgCOD产气率：0.5m3/kgCOD（2）设计水质表4-4预计处理效果项目CODBODSS进水水质(mg/L)81004860560去除率(%)8590n出水水质(mg/L)1215486560（3）设计水量：Q=1600m3/d=66.7m3/h３、反应器容积计算UASB的有效容积：将UASB设计成圆形池子，布水均匀，处理效果好取水力负荷：q=0.26[m3/(m2.h)]水力表面积：A=Q/q=66.7/0.26=256.5m2有效水深：h=V/A=2160/256.5=8.42m取h=9m采用６座相同的UASB反应器A1=A/6=256.5/6=42.8m2直径：，取D=8m横断面积：实际表面水力负荷：q1=Q/A=符合要求４、配水系统设计　　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：Q1=66.7/6=11.12m3/h（２）圆环直径计算每个孔口服务面积：，a在１～３m2之间，符合要求可设３个圆环，最里面的圆环设6个孔口，中间的圆环设12个，最外的圆环设18个孔口①　内圈6个孔口设计　　服务面积：S1=6×1.40=8.40m2折合为服务圆的直径为：　　用此直径作一虚圆，在该虚圆内等分虚圆面积处设一实圆环，其上布6个孔口n　　则内圆的直径计算如下：　　　，则②　中圈12个孔孔口设计　　服务面积：S2=12×1.40=16.8m2折合为服务圆的直径为：中间圆环的直径计算如下：　　　，则③外圈18个孔口设计　　服务面积：S3=18×1.40=25.2m2折合为服务圆的直径为：则外圆环的直径计算如下：　　　，则布水器配水压力计算H4=h1+h2+h3，其中布水器配水压力最大淹没水深h1=8.5mH2O；UASB反应器水头损失h2=1.0mH2O；布水器布水所需自由水头h3=2.5mH2O，则H4=12mH2O。５、三相分离器设计（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、气相分离器的设计。（２）沉淀区设计　三相分离器的沉淀区的设计同二次沉淀池的设计相似。主要考虑沉淀区的面积和水深。面积根据废水量和表面负荷来决定。　　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/h；②沉淀器斜壁角度约为500,使污泥不致积聚，尽快落入反应区内；n③　进入沉淀区前，沉淀槽底缝隙的流速≤2m/h；④总沉淀水深应≥1.5m；⑤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：=500沉淀区面积：表面水力负荷：，符合要求（３）回流缝设计　　取超高h1=0.3m；h2=0.5m；下三角形集气罩的垂直高度：h3=2.2m下三角形集气罩斜面的水平夹角：=500下三角形集气罩底水平宽度：b1=h3/tan=2.2/tan500=1.85mb2=×1.85=4.3m下三角形集气罩之间的污泥回流缝中混合液的上升流速v1，可用下式计算：　＝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缝面积，m2＜2m/h，符合要求上下三角形集气罩之间回流缝中流速（v2）可用下式计算：　　　　=Q1/S2，式中S2—为上三角形集气罩回流缝之面积取回流缝宽：CD=0.9m，上集气罩下底宽：CF=4.8m则DH=CDsin500=0.69mS2=(CF+DE)/2=3.14(4.8+4.8+2×0.69)/2=15.51m2v2=Q1/S2=66.7/(6×15.51)=0.72m/h＜v1＜2m/h确定上下三角形集气罩相对位置及尺寸CH=CDsin400=0.9×sin400=0.58mDE=2DH+CF=2×0.69+4.8=6.18mn又h4=CH+AI=0.58+1.12=1.70m，h5=1.2m由上述尺寸可计算出上集气罩上底直径为：BC=CD/sin400=0.9/sin400=1.40mDI=(DE-b2)/2=(6.18-4.3)/2=0.94mAD=DI/cos500=0.94/cos500=1.47mBD=DH/cos500=0.69/cos500=1.08mAB=AD-BD=1.47-1.08=0.39m（４）气液分离设计d=0.01cm(气泡)，T=200C，ρ1=1.03g/cm3，ρg=1.2×10-3g/cm3，β=0.95γ=0.0101cm2/s，μ=γρ1=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：则,,,＞,符合要求6、出水系统设计　　采用锯齿形出水槽，槽宽0.2m，槽高0.2m7、排泥系统设计　　产泥量为：8100×0.85×0.1×1600×10-3=1101.6kgMLSS/d每日产泥量1101.6kgMLSS/d，每个UASB日产泥量183.6kgMLSS/d,各池排泥管选钢管DN150，六池合用排泥管选DN200mm排泥管，每天排泥一次。８、产气量计算　（1）每日产气量：8100×0.85×0.5×1600×10-3=5508m3/d每个UASB反应器产气量：Gi=G/6=5508/6=918m3/d=38.25m3/h（2）沼气集气系统布置由于有机负荷较高，产气量大，每两台反应器设置一个水封罐，水封罐出水的沼气分别进入分离器，气水分离器设置一套两级，共三个，从分离器出来去沼气贮柜。n集气室沼气出气管最小直径DN100，且尽量设置不短于300mm的立管出气，若采用横管出气，其长度不宜小于150mm，每个集气室设置独立出气管至水封罐。沼气管道压力损失一般很小，可近似认为管路压力损失为零。（3）水封罐的设计计算设于反应器和沼气柜之间，起到调整和稳定压力，兼作隔绝和排除冷凝水之用。UASB反应器中大小集气罩压力差为：△p=p2-p1=2.5mH2O-1.0mH2O=1.5mH2O。故水封罐中该两收气管的水封深度为1.5mH2O，取沼气柜压力p≤0.4mH2O。则水封罐所需最大水封为H0=p2-p=2.5-0.4=2.1mH2O取水封罐总高度为H=2.5m,直径φ1800mm，设进气管DN100钢四根，出气管 DN150钢一根，进水管DN52钢一根，放空管DN50钢一根，并设液面计。（4）气水分离器对沼气起干燥作用，选用φ500mm×H1800mm,钢制气水分离器2个，串联使用，预装钢丝填料，出气管上装设流量计，压力表及温度计。（5）沼气柜容积日产气量5508m3，则沼气柜容积应为平均时产气量的2h体积来确定，即2×5508/24=459m3,设计选用500m3钢板水槽内导轨湿式贮气柜（C-1416A）。9、其它设计（1）取样管设计为掌握UASB运行情况，在距反应器底1.2m位置,污泥床内分别设置取样管4根,各管相距1.0m左右,取样管采用DN50钢管,取样口设于距地坪1.0m处,配球阀取样。（2）人孔为便于检修,各UASB反应器在距地坪1.7m处设φ800mm人孔一个。（3）通风为防止部分容重大的沼气在UASB反应器内聚集,影响检修和发生危险，检修时间可向UASB反应器中通入压缩空气,故在UASB反应器一侧预埋空气管(由鼓风机房引来)。10、确定高程池底高程设置±0.00m，则最低水位为±0.00m，最高水位8.5m，池顶高程为9.0m。4.3.1预曝沉淀池１、设计说明　　污水经UASB反应器厌氧处理后，污水中含有一部分具有厌氧活性的絮状颗粒，在UASB反应器中难以沉淀去除，故而使其在此曝气沉淀池中去除，由于经曝气作用，厌氧活性丧失，沉淀效果增强，同时在该沉淀池中没有沼气气流影响，因而沉淀效果亦增强。另外，UASB出水中溶解氧含量几乎为零，若直接进入好氧处理构筑物，会使曝气池中好氧污泥难以适应，影响好氧处理效果。通过预曝气亦可以去除一部分UASB反应器出水中所含的气体。n　　预曝沉淀池参考曝气沉砂池和竖流式沉淀池设计。曝气利用穿孔管进行，压缩空气引自鼓风机房。曝气后污水从挡墙下直接进入沉淀池，沉淀后污水经池周出水。所产生的污泥由重力自排入集泥井，每天排泥一次。采用半地下钢混结构。２、设计参数（1）设计水量：Q=1600m3/d=66.7m3/h=0.019m3/s（2）设计水质：表4-5预计处理效果项目CODBODSS进水水质(mg/L)1215486560去除率(%)201050出水水质(mg/L)972437280　　（3）预曝沉淀池，曝气时间30min，沉淀时间2h，沉淀池表面负荷0.7～1.0m3/(m2.h)，曝气量为0.2m3/m3污水。3、设计计算（1）有效容积计算　曝气区：V1=66.7×0.5=33.3m3　沉淀区：V2=66.7×2.0=133.3m3（2）工艺构造设计计算　曝气区平面尺寸为6.5m×2.0m×3.0m，池高3.5m，其中超高0.5m，水深3.0m，总容积为78m3。曝气区设进水配槽，尺寸6.5m×0.3m×0.8m，其深度0.8m（含超高）。　沉淀区平面尺寸为6.5m×6.5m×3.0m，池总高6.0m，其中沉淀有效水深2.0m，沉淀区总容积169.0m3，沉淀池负荷为66.7/(6.5×6.5×2.0)=0.793/(m2.h)，满足要求。沉淀池总深度：H=h1+h2+h3+h4+h5，其中，超高h1=0.4m，沉淀区高度h2=2.0m，隙高度h3=0.2m，缓冲层高度h4=0.4m，污泥区高度h5=3.0m，则H=6.0m。　　沉淀池污泥斗容积为：总容积：V=2Vi=94.6m3（3）每天污泥产量（理论泥量）预曝气沉淀池污泥主要因悬浮物沉淀产生,不考虑微生物代谢造成的污泥增量.　　　n每日污泥量为22.4m3/d,则污泥斗可以容纳4天的污泥.（4）曝气装置设计计算　设计流量Q=66.7m3/h，曝气量为0.2m3/m3污水,则供气量为66.7×0.2/60=0.22m3/min，单池曝气量取0.12m3/min,供气压力为4.0～5.0mH2O(1mH2O=9800pa)。曝气装置利用穿孔管曝气,曝气管设在进水一侧。供气管供气量0.24m3/min，则管径选DN50时，供气流速约为2m/s，曝气管供气量为0.12m3/min，供气流速为2.0m/s时，管径为DN32。曝气管长6.0m，共两根，每池一根。在曝气管中垂线下侧开φ4mm孔，间距280mm，开孔20个，两侧共40个，孔眼气流速度为4m/s。（5）沉淀池出水渠计算A．溢流堰计算设计流量单位为33.3m3/h，即9.25L/s设计溢流负荷2.0~3.0L/(m·s)设计堰板长1300mm，共5块，总长6500mm.。堰板上共设有900三角堰13个，每个堰口宽度为100mm，堰高50mm，堰板高150mm。每池共有65个堰，每堰出流率为q/n=9.25/65=0.14L/s则堰上水头损失为：则每池堰口水面总长为：0.025×2×65=3.25m校核堰上负荷为：9.25/3.25=2.85[L/(m•s)].符合要求。B．出水渠计算每池设计处理流量33.3m3/s，即9.25×10-3m3/s。每池设出水渠一条,长6.5m。出水渠宽度渠内起端水深h1=0.75b=0.11m末端渠内深h2=1.25b=0.18m假设平均水深h=0.15m则渠内平均流速设计出水渠断面尺寸b×h=0.2m×0.3m出水渠过水断面面积A=0.20×0.14=0.028m2过水断面湿周x=2h+b=0.48n水力半径R=A/x=0.028/0.48=0.058m流量因素C水力坡降渠中水头损失hi=i•L=1.2×10-3×6.5=0.008m(7)排泥设计预曝气沉淀池内污泥贮存1~2天后，每天排泥一次，采用重力排泥，流入集泥井，排泥管管径为200mm。(8)进水配水为使预曝气区进水均匀，设置配水槽,配水槽长6.5m，宽0.3m，深0.8m，槽底设10个配水孔，每池5个，孔径φ100mm。(9)确定高程预曝沉淀池设置地下2.5m，地上4m，曝气池水面标高+3.5m，沉淀池水面标高+3.3m，池底标高+0.5m，污泥斗底标高-2.5m。4.3.1SBR反应器１、设计说明经UASB反应器处理的废水，COD含量仍然比较高，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.本设计拟采用４个SBR反应池，每个池子的运行周期为6h。２、设计水质水量表4-6预计处理效果项目CODBODSS进水水质(mg/L)972437280去除率(%)909570出水水质(mg/L)972284（２）设计水量：Q=1600m3/d=66.7m3/h=0.0185m3/s3、设计计算（１）确定参数①　污泥负荷率：NS取值为0.15kgBOD5/(kgMLSS.d)②污泥浓度和SVI：污泥浓度采用3000mgMLSS/L；污泥体积系数SVT采用100n③　反应周期数：SBR周期数采用T=6h，反应器1d内周期数：n=24/6=4④周期内的时间分配　　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：0.5h⑤周期进水量：（２）反应池有效容积：（３）反应池最小水量：Ｖmin=Ｖ1-Ｑ0=388.4－100=288.4m3（４）反应池中污泥体积Ｖmin＞Ｖx，符合要求（５）校核周期进水量　　　周期进水量应满足下式：＜，Ｑ0=100m3，符合要求（６）确定单座反应池的尺寸　　　SBR的有效水深取5m，超高0.5m，则SBR总高为5.5m　　　SBR的面积为：388.4/5=77.68m2设SBR的长宽比为2:1，则SBR的池宽为6.3m，池长为12.6mSBR反应池最低水位为：288.4/(6.3×12.6)=3.64mSBR反应池的污泥高度为：116.5/(6.3×12.6)=1.47m可见，SBR最低水位与污泥泥位之间的距离为：3.64-1.47=2.17m，大于0.5m的缓冲层，符合要求。４、鼓风曝气系统（１）确定需氧量O2由公式：n取=0.5，=0.15，出水=22mg/L，=fX=0.75×3000=2250mg/L=2.25kg/m3V=4V1=4×388.4=1553.6m3代入数据：O2=0.5×1600×(437-22)/1000+0.15×2.25×1553.6=856.34kgO2/d供氧速度：R=O2/24=856.34/24=35.68kgO2/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处，淹没深度为4.7m，计算温度取250C，性能参数为：EA=8%，EP=2kgO2/kWh，服务面积：１～３m2，供氧能力：20～25m3/(h.个)，氧在水中饱和溶解度为：CS(20)=9.17mg/L，CS(25)=8.38mg/L扩散器出口处绝对压力为：Pb=P0+9.8×103H=1.013×105+9.8×103×4.7=1.47×105Pa空气离开反应池时氧的百分比为：　　反应池中的溶解氧的饱和度：　　　　　　　　　　　取α=0.85，β=0.95,C=2，ρ=1,则20℃时脱氧清水的充氧量：供气量：（３）布气系统的计算n反应池的平面面积：6.3×12.6×4=318m2，每个扩散器的服务面积取1.6m2，则需318/1.6=199个,取200个扩散器，每个池子需50个。(4)污泥产量计算选取α=0.6,b=0.075,则污泥产量为△X=αQSr-bVXv=0.6×1600(437-22)/1000-0.075×1553.6×2.25=146.72KgMLVSS/d=195.63KgMLSS/d5、其它设计（1）空气管计算假设空气管路水头损失为0.15m，管路富余压头为0.1m，即100mmH2O，SX-1型空气扩散器压力损失为200mmH2O，则曝气系统总压力损失为h=0.15+0.1+0.20=0.45mmH2O。鼓风机房出来的空气供气干管，在相邻两SBR池的隔墙上设两根供气支管，为两SBR供气。在每根支管上设5条配气竖管，为SBR池配气。（2）排泥设置每池池底坡向排泥坑坡度i=0.01，池出水端池底（1.0×1.0×0.5）m3排泥坑一个，每池排泥坑中接出泥管一根，排泥管安装高程相对地面为-0.5m，相对最底水位为1.2m，剩余污泥在重力作用下排入集泥井。（3）高程布置地上部分2.5m，地下部分3.0m，水面标高+2.0m，池底标高-3.0m，污泥出口高度离地面-0.5m，出水口高度离地面+0.1m。4.3.1鼓风机房设计1、供气量本处理需提供压缩空气的处理构筑物及供风量为：预曝沉淀池0.22m3/min，SBR反应池37.63m3/min。2、供风风压预曝沉淀池的供气压力为4.0mH2O，SBR反应池需供风风压为5.0mH2O，鼓风机供风以SBR反应池为准.3、鼓风机选择综合以上计算，鼓风机总供风量及风压为Gs=37.83m3/min，Ps=5.0mH2O。所以拟选用TSD-150鼓风机三台，二用一备，该鼓风机技术性能如下：转速n=1220r/min，口径DN=200mm，出风量19.8m3/min，出风升压53.9kPa，电机功率N=30kW,机组重560kg，占地尺寸为L1450mm×M550mm,机组高H1650mm。4、鼓风机房布置鼓风机房平面尺寸12.5m×6.0m，鼓风机房净高6.5m，鼓风机房含机房两间7.8m2，值班（控制）室一间4.0m3，鼓风机机组间距不小于1.5m。4.3.2二级泵房n1、设计说明该泵设置于调节池之后，紧贴调节池出水段，直接于调节池中吸水，泵房采用半地下形式，污水泵轴线标高-1.05m，污水泵提升流量按平均时流量设计，污水泵自灌运行，自动启动，并于总出水水管上设置流量计。2、污水泵设计计算（1）污水泵扬程计算H5=H1+H2+H3+H4，其中污水泵吸水管水头损失H1=0.1m，污水泵出水管水头损失H2=3m，调节池最低水位与布水器水位之差H3=1.5m，布水器所需压力水头H4=12m，安全水头H5=1.5m，则H5=16.6m。（2）污水泵的选用选用80WG型污水泵三台，两用一备。设备参数：流量25~70m3/h，扬程16.5~19m，电机功率5.5kw，泵重70kg。（3）泵房布置污水泵单台占地L1297mm×B596mm，高H530mm,污水泵房地下一层，深1.6m，平面面积4m×7m，污水泵房地上一层高3.5m，平面面积6.5m×9.0m。设就地控制柜一组，流量计于控制柜，就地显示并远程传送至中控室。4.3.1污泥部分计算　　淀粉工业废水处理过程产生的污泥来自以下几部分：　　（１）调节沉淀池，Q1=33.6m3/d，含水率96%　　（２）UASB反应器，Q2=55.1m3/d，含水率98%　　（３）预曝沉淀池，Q3=22.4m3/d，含水率98%　　（４）SBR反应器，Q4=19.6m3/d，含水率99%总污泥量：Q=Q1+Q2+Q3+Q4=131m3/d１、集泥井为了方便排泥及污泥重力浓缩的建设，在重力浓缩池前设置一集泥井，通过对集泥井的最高水位的控制来达到自流排泥，反应池的污泥可利用自重流入。为半地下式，池顶加盖，由潜污泵抽送污泥。（１）参数选取：停留时间T=6h，设计总泥量Q=131m3/d采用圆形池子，池子的有效体积为：V=QT=13×6/24=32.75m3池子有效深度取3m，则池面积为：A=V/3=10.92m2n则集泥井的直径：取D=4m则实际面积A=12.53m2水面超高0.3m，则实际高度3.3m（２）确定高程：池底高程设置-4.5m，则最低泥位为-4.0m，最高泥位-1.0m。（１）集泥井排泥泵　　集泥井安装潜污泵1台，1用1备，选用150QW100-15-11型潜污泵，该泵技术性能为Qb=100m3/h，Hb=15.0m，电机功率11kW，出口直径150，重量280kg。集泥井最低泥位-4.0m，浓缩池最高泥位2.0m，则排泥泵抽升的所需扬程6.0m，排泥富余水头2.0m。污泥泵吸水管和出水管压力损失有3.0m。则污泥泵所需扬程为：Hh=6.0+2.0+3.0=11.0m。１、污泥重力浓缩池参数选取：固体负荷（固体通量）M取30kg/(m3.d)；浓缩时间取T=24h；设计污泥量Q=131m3/d，浓缩后污泥含水率96%　　污泥后的污泥体积：V1=V0×(C0/C)=131×[(1-98%)/(1-96%)]=65.5m3/d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─入流固体深度(kg/m3).　　入流固体深度（Ｃ）的计算如下：　　W1=Q1×1000(1-96%)=1344kg/dW2=Q2×1000(1-98%)=1102kg/dW3=Q3×1000(1-98%)=488kg/dW4=Q4×1000(1-99%)=196kg/d那么，QC=W1+W2+W3+W4=3090kg/d=128.85Kg/h，C=3090/131=23.6kg/m3浓缩后污泥浓度：C1=42.7kg/m3（１）池子尺寸浓缩池的横断面面积：A=QC/M=3090/30=103m2设计两座正方形污泥浓缩池，则每座边长为：B=7.18m,取B=7.5m（２）高度计算n停留时间，取T=24h，则有效容积：V=QT=131m3有效高度：h2=V/A=131/103=1.27m，取h2=1.5m，超高h1=0.5m，缓冲层高h3=0.5m污泥斗下锥边长0.7m,高度3m，则池壁高：H1=h1+h2+h3=2.5m，总高度：H=5.5m（１）澄清液量V2=Q-V1=131-65.5=65.5m3（２）确定高程：池底高程设置-3.0m，池顶高程为2.5m水面标高+2.0m。１、污泥脱水间(1)污泥产量：经浓缩池浓缩后含水P=96%的污泥共65.5m3/d。（2）污泥脱水机：选用带式压滤机，其型号为DYQ-2000。处理能力为430kg(干)/h。设计参数：干泥生产量400~460kg/h，泥饼含水率70%~80%，主机调速范围0.97!4.2r/min，主机功率1.1kw，系统总功率25.2kw，滤带宽度2000mm，滤带运行速度1.04~4.5r/min，外形尺寸4.8m×3.0m×2.5m，重6120kg。污泥脱水间尺寸：12.0m×9.0m×5.0m。（3）投药设备投聚丙烯酰胺，设计投药量0.2%，则每日需药剂为2660×0.2/100=5.32kg，需用纯度为90%的固体聚丙烯酰胺为：5.32/0.90=5.91kg。选用BJQ-14-0.75溶药搅拌机一台，药液罐规格1.8m×φ1.5m，有效容积为2625L，搅拌电机功率为0.75kw。药液投加选用JZ-450/8计量泵，投药量为450L/h，投药压力为8.0kgf/cm3(1kgf/cm3=98kPa)，计量泵外形占地尺寸为825mm×890mm，高为800mm。（4）其它设备污泥进料泵单螺杆泵一台GFN65×2A，该泵输送流量0.5~15.0m3/h，输送压力为4.0kgf/cm2，电机功率7.5kw，占地尺寸2100mm×1200mm滤带清洗水泵DA1-80×5清水泵一台，该泵流量25.2~39.6m3/h，扬程44~64mm，电机功率7.5kw，占地1400mm×700mm。空压机Z-0.3/7移动式空压机一台，输送空气量为0.3m3/min，压力为0.7kgf/cm2，4.4方案特点1.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。2.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。3.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。n4.5投资估算4.5.1编制依据依据《某省市政工程费用定额》标准，及《某省市政工程费用定额的补充规定》中工业排放工程费率。土石方工程计取地区材料基价系数，按《某省市政工程费用定额》中土石方工程费率计算。构筑物材料价格根据市场当时（2004年）价格。国内设备按厂家出厂价格另加运杂费用，引进设备按岸价另加国内运杂费用。4.5.2土建部分表4-7土建部分投资估算（单位：万元）序号名称规格型号单位数量估算1格栅钢筋混凝土结构，2.5m×0.3m×0.6m座10.62集水井钢筋混凝土结构，13m×7.0m×5.3m座113.53一级泵房地上式砖混结构，6m×4m×4.5m座16.14气浮池钢筋混凝土结构，9.0m×2.6m×3m座13.85调节沉淀池钢筋混凝土结构，14m×7.0m×8.3m座115.66UASB反应器钢筋混凝土结构，Φ8.0m×9.0m座667.27预曝沉淀池钢筋混凝土结构，13m×8.5m×6.0m座17.68SBR反应器钢筋混凝土结构，12.6m×6.3×5.5m座441.39集泥井钢筋混凝土结构,Φ4.0m×4.3m座12.3510污泥浓缩池钢筋混凝土结构，7.5m×7.5m×5.5m座210.911污泥脱水间砖混结构，12.0m×9.0m×5.0m间13.612鼓风机房砖混结构，12.5m×6m×6.5m间13.113二级泵房地下为钢混结构，地上为砖混结构座114.714综合楼砖混结构，建筑面积160m2座18.7515辅助车间砖混结构，建筑面积40m2间22.916设备基础2.117道路与草坪4.518合计208.64.5.3设备部分表4-8设备部分投资估算（单位：万元）序号名称规格型号单位数量估算备注1一级提升泵100ZZB-15型污水泵台21.30１用1备n2空压机z-0.025/6型空压机台20.9１用1备3溶气罐TR-3型压力溶气罐台19.34清水泵CK32/13L台10.135溶气释放器TV-I型溶气释放器台14.66刮渣机TQ-1型桥式刮渣机台13.87减压释放阀个10.658二级提升泵80WG型污水泵台32.252用1备9鼓风机TSD-150鼓风机套310.22用1备10污泥提升泵150QW100-15-11潜污泵台20.921用1备11带式压滤机DYQ-2000套15.3012自控液位机LZB-65、LZB100套20.8013转子转子流量计LZB-100套20.3014空气流量计LZB—100套10.1515加药系统药剂泵、流量计等套24.0016曝气装置SX-１型曝气器、曝气管套55.317沼气柜台12.8618水封罐台10.2419螺杆泵GFN65×2A台10.5620阀与管道15.021运输费2.06取设备费3%22安装费6.86取设备费10%23合计77.484.5.4工程直接投资土建费用+设备费=208.6+77.48=286.08（万元）4.5.5其它部分费用工程设计费：286.08×1.5%=4.3万元工程调试费：286.08×1.5%=4.3万元不可预见费：286.08×5%=14.3万元管理费：286.08×3%=8.6万元税金：286.08×0.5%=1.43万元小计：32.93万元4.5.6工程总造价（直接费用+间接费用）×1.035=（286.08+32.93）×1.035=330.18万元n4.6工程效益分析4.6.1经济效益本废水处理工程总投资330.18万元，处理水量为1520m3/d，在运行过程中每吨废水提取蛋白饲料5.0kg，每年可以提取蛋白饲料2736t，UASB处理过程中每年的沼气产量201万m3。工程运行成本及运行效益见下表，本废水处理工程运行费用为166.45万元/a，运行效益为428.8万元／a，去除运行成本每年可以获得万元的经济效益262.35万元/a。全年运行350天。表4-9运行效益项目数量单价金额／（万元／a）工资费12人1200元/月17.28电费92kW0.76元/(kW·h)58.73药剂费1735元/d60.73维修费总投资×2%6.6折旧费总投资×7%23.11运行成本合计166.45蛋白饲料2736t/a1200元/t328.3沼气201万m3/a0.5元/m3100.5运行效益合计428.84.6.2社会效益分析随着经济的发展，污染治理成为企业的一项重要责任，该味精厂淀粉工艺废水通过此方案的处理，其对环境的污染削减到最低程度，作到了以废治废；执行了国家的环保法规，对保护当地水环境尽到了应承担的义务；必将得到当地环保部门和周围群众的认可。第五章气浮-UASB-接触氧化法n5.1工艺流程框图出水泵预曝沉淀池淀粉废水泵集水井气浮池蛋白厌氧反应器沼气调节沉淀池泥饼泵上清液压滤液污泥浓缩池污泥脱水间集泥井接触氧化池二沉池图5-1气浮+UASB+SBR法（第一方案）污水及污泥处理工艺流程5.2流程说明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，湿蛋白经烘干制成干制成蛋白饲料。经气浮分离后的废水进入调节沉淀池，以均化水质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、气水分离器、脱硫器进入沼气储柜进行利用。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。好氧生物处理采用接触氧化池，预曝沉淀池的出水自流进入接触氧化池进行好氧生物处理，以进一步降解水中的有机物，最后流入二沉池，进一步沉淀以均化水质。调节沉淀池、UASB、预曝沉淀池、二次沉淀池等处理单元产生的污泥排入集泥井，集泥井中的污泥泵入污泥浓缩池，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n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。5.3主要处理设备和构筑物的设计参数5.3.1格栅设计尺寸2.5m×0.3m×0.6m，进水渠沟底标高为-2.0m，超高0.3m，栅前水深0.3m，栅前水面标高-1.7m，栅后水面标高-1.9m。5.3.2集水井集水井的尺寸为13m×7m×5.3m，提升泵选用100ZZB-15型污水泵，它的作用是将集水井中的废水提升至气浮池中，采用自动和手动两套控制系统，2台水泵1用1备，泵的出口安装转子流量计。提升泵的技术性能参数：Q=70m3/h，H=18m，电动机功率为11kW,进、出口直径100mm，自吸时间100s/5m通过固体物最大直径75mm。安装尺寸：长1480mm，宽500mm,高865mm.提升泵房设计尺寸：6m×4m×4.5m。5.3.3气浮池气浮所需空气量V=320L/h，空压机选用Z—0.025/6空压机；加压溶气水量q´=9m3/h；溶气罐选用TR-3型压力溶气罐；气浮池尺寸：接触室尺寸为2.1m×0.5m×3m，分离室尺寸为5m×2.1m×3m，反应池尺寸为2.6m×2.6m×3m；溶气释放器采用TS-78-Ⅱ型溶气释放器；刮渣机采用TQ-1型桥式刮渣机。反应池水面标高+3.50m，池底标高+1.00m；气浮池水面标高+2.92m，池底标高+1.00m，池顶标高4.00m。5.3.4调节沉淀池　　池子的总尺寸为L×B×H=14m×7m×5m；污泥斗的尺寸为：斗底尺寸为0.4m×0.4m，污泥斗倾角取450，污泥斗的高度为3.3m。　　该构筑物地上3.0m，地下5.3m，最低水位设置-1.0m，则最高水位为+2.5m，池顶高程为+3.0m，池底高程为-5.3m。5.3.5UASB反应器UASB反应器尺寸为Φ8m×9m，数量为6座。池底高程为±0.00m，最低水位为±0.00m，最高水位8.5m，池顶高程为9m5.3.6预曝沉淀池曝气区平面尺寸为6.5m×2.0m×n3.0m，池高3.5m，其中超高0.5m，水深3.0m。曝气区设进水配槽，尺寸6.5m×0.3m×0.8m，其深度0.8m（含超高）。　沉淀区平面尺寸为6.5m×6.5m×2.0m，池总高6.0m，其中沉淀有效水深2.0m。预曝沉淀池设置地下2.5m，地上4m，曝气池水面标高+3.5m，沉淀池水面标高+3.3m，池底标高+0.5m，污泥斗底标高-2.5m。5.3.7接触氧化池１、设计说明经UASB处理后的废水，COD浓度仍较高，要达到排放标准必须进一步处理，即采用好氧处理，此工艺拟用接触氧化池，设计6座接触氧化池。２、设计水质水量（１）设计水质表5-1预计处理效果项目CODBODSS进水水质(mg/L)972437280去除率(%)859340出水水质(mg/L)14631168（２）设计水量：Q=1600m3/d=66.7m3/h=0.019m3/s３、设计计算（１）确定参数容积负荷率取：NW=1.5kgBOD/(m3·d)填料层高度取：H=3m，分三层，每层1米；（２）接触氧化池填料的总有效容积：（３）接触氧化池总面积：A=W/H=433.5/3=144.5m2每座接触氧化池面积f≤25m2，滤池格数n=F/f=144.5/25=5.8，取6个则池长取L=5m，池宽取B=5m。（４）污水与填料的接触时间为：，取7h（５）接触氧化池的高度：H0=H+h1+h2+(m-1)h3+h4其中，超高取h1=0.5m，填料上部的稳定水层深取h2=0.5m，填料层间隙高度h3=0.2，填料层数m=3，配水区高度h4=0.6m。n则H0=3+0.5+0.5+(3-1)×0.2+0.6=5.0m（６）空气量Ｄ　　污水需气量为：D0=18m3/m3则，D=D0Q=18×66.67=1200m3/h=20m3/min5.3.8鼓风机房设计1、供气量本处理需提供压缩空气的处理构筑物及供风量为：预曝沉淀池0.22m3/min,接触氧化池20m3/min，56kPa=5.71mH2O。2、供风风压预曝沉淀池的供气压力为4.0mH2O3、鼓风机选择综合以上计算，鼓风机总供风量及风压为Gs=20m3/min，Ps=4.0mH2O。所以拟选用RD-127鼓风机三台，二用一备，该鼓风机技术性能如下：转速n=1150r/min，口径DN=125mm，出风量11.4m3/min，出风升压39.2kPa，电机功率N=15kW。4、鼓风机房布置　　鼓风机房平面面积尺寸10.8m×5.4m，鼓风机房净高4.8m，鼓风机房含机房两间7.8m2，值班（控制）室一间3.0m3，鼓风机机组间距不小于1.5m。5.3.9二次沉淀池１、设计说明　　接触氧化池后要设二次沉淀池，以去除出水中挟带的生物膜，保证系统出水水质。２、设计水质水量（１）水质表5-2预计处理效果项目CODBODSS进水水质(mg/L)14631168去除率(%)151550出水水质(mg/L)1232784（２）设计水质：Q=1600m3/d=66.7m3/h=0.019m3/s３、设计计算（１）参数选取：停留时间：T=6h（２）池水尺寸n　　池子有效容积为：V=QT=66.7×6=400m3取池子总高H=3.5m，其中超高0.5m，有效水深h=3m则池面积：A=V/h=400/3=133.3m2，池长取L=20m，池宽取B=7m（３）理论上每日的污泥量：（４）污泥斗尺寸　　取斗底尺寸为0.7m×0.7m,污泥斗的高度h2=1.5m每个污泥斗的容积：设计1个污泥斗，5.3.10污泥部分计算１、集泥井池底高程设置-4.5m，则最低泥位为-4.0m，最高泥位-1.0m。集泥井最低泥位-4.0m，浓缩池最高泥位1.5m则排泥泵抽升所需扬程为6.0m，排泥富余水头2.0m。污泥泵吸水管和出水管压力损失有3.0m。则污泥泵所需扬程为：Hh=6.0+2.0+3.0=11.0m。选用150QW100-15-11型潜污泵，该泵技术性能为Qb=100m3/h，Hb=15.0m，电机功率11kW，出口直径150，重量280kg。２、污泥浓缩池池子尺寸为：7.5m×7.5m×2.5m，其中池子总高2.5m，超高0.5m，缓冲层高0.5m，有效高度1.5m；污泥斗尺寸：污泥斗下锥体边长取0.7m，高度取3m。池底高程设置-3.0m，池顶高程为2.5m。３、污泥浓缩间选用带式压滤机将污泥脱水，其型号为DYQ-2000，一套。处理能力为430kg(干)/h。设备参数：干泥生产量400~460kg/h，泥饼含水率70%~80%，主机调速范围0.97!4.2r/min，主机功率1.1kw，系统总功率25.2kw，滤带宽度2000mm，滤带运行速度1.04~4.5r/min，外形尺寸4.8m×3.0m×2.5m，重6120kg。污泥脱水间尺寸：13.0m×8.0m×5.0m。n5.4方案特点1、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。2、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。3、废水处理后水质达到《污水综合排放标准》（GB8978—1996）二级标准，可直接排放。5.5投资估算5.5.1编制依据依据《某省市政工程费用定额》标准，及《某省市政工程费用定额的补充规定》中工业排放工程费率。土石方工程计取地区材料基价系数，按《某省市政工程费用定额》中土石方工程费率计算。构筑物材料价格根据市场当时（2004年）价格。国内设备按厂家出厂价格另加运杂费用，引进设备按岸价另加国内运杂费用。5.5.2土建部分表5-3土建部分投资估算（单位：万元）序号名称规格型号单位数量估算1格栅钢筋混凝土结构，2.5m×0.3m×0.6m座10.62集水井钢筋混凝土结构，13m×7.0m×5.3m座113.53一级泵房地上式砖混结构，6m×4m×4.5m座16.14气浮池钢筋混凝土结构，9m×2.6m×3m座13.85调节沉淀池钢筋混凝土结构，14m×7.0m×8.3m座115.66UASB反应器钢筋混凝土结构，Φ8.0m×9.0m座667.27预曝沉淀池钢筋混凝土结构，13m×8.5m×6.0m座17.68接触氧化池钢筋混凝土结构，5.0m×5.0m×5.0m座637.89二次沉淀池钢筋混凝土结构，20m×7.0m×5.0m座118.659集泥井钢筋混凝土结构，Φ4.0m×4.3m座12.3510污泥浓缩池钢筋混凝土结构，7.5m×7.5m×5.5m座210.911污泥脱水间砖混结构，建筑面积108m2间13.612鼓风机房砖混结构，12.5m×6m×6.5m间13.1n13二级泵房地下为钢混结构，地上为砖混结构座114.714综合楼砖混结构，建筑面积160m2座18.7515辅助车间砖混结构，建筑面积24m2间22.916设备基础2.117道路与草坪4.518合计223.755.5.2设备部分表5-4设备部分投资估算（单位：万元）序号名称规格型号单位数量估算备注1一级提升泵100ZZB-15型污水泵台21.30１用1备2空压机z-0.025/6型空压机台20.9１用1备3溶气罐TR-3型压力溶气罐台19.34清水泵CK32/13L台10.135溶气释放器TV-I型溶气释放器台14.66刮渣机TQ-1型桥式刮渣机台13.87减压释放阀个10.658二级提升泵80WG型污水泵台32.252用1备9鼓风机TSD-150鼓风机套310.22用1备10污泥提升泵150QW100-15-11潜污泵台20.921用1备11带式压滤机DYQ-2000套15.3012自控液位机LZB-65、LZB100套20.8013转子流量计LZB-100套20.3014空气转子流量计LZB—100套10.1515加药系统药剂泵、流量计等套24.0016曝气装置穿孔曝气管套11.417沼气柜台12.8618水封罐台10.2419填料3.1820螺杆泵GFN65×2A台10.5621阀与管道13.022其它2.722运输费2.06取设备费3%23安装费6.85取设备费10%24合计77.44n5.5.3工程直接投资土建费用+设备费=223.75+77.44=301.19万元5.5.4其它部分费用工程设计费：301.19×1.5%=4.52万元工程调试费：301.19×1.5%=4.52万元不可预见费：301.19×5%=15.06万元管理费：301.19×3%=9.04万元税金：301.19×0.5%=1.51万元小计：34.65万元5.5.5工程总造价（直接费用+间接费用）×1.035=（301.19+34.65）×1.035=347.60万元5.6工程效益分析5.6.1经济效益　　本废水处理工程处理水量为1520m3/d，在运行过程中每吨废水提取蛋白饲料5.0kg，每年可以提取蛋白饲料2736t，UASB处理过程中每年的沼气产量201万m3。工程运行成本及运行效益见下表，本废水处理工程运行费用为171.44万元/a，运行效益为428.8万元／a，去除运行成本每年可以获得万元的经济效益258.78万元/a。表5-5运行效益项目数量单价金额／（万元／a）工资费13人1200元/月18.72电费85kW0.76元/(kW·h)54.26药剂费1920元/d67.2维修费总投资×2%6.952折旧费总投资×7%24.332运行成本合计171.46蛋白饲料2736t/a1200元/t328.3沼气201万m3/a0.5元/m3100.5运行效益合计428.84.6.2社会效益分析n随着经济的发展，污染治理已成为企业的一项重要责任，该味精厂淀粉工艺废水通过此方案的处理，其对环境的污染削减到最低程度，做到了以废治废；执行了国家的环保法规，对保护当地水环境尽到了应承担的义务；必将得到当地环保部门和周围群众的认可；增加了企业的无形资产，为企业的生存、发展打下良好的基础。第六章技术经济比较6.1技术比较6.1.1气浮—UASB—SBR法SBR法是序批式活性污泥法（SequencingBatchReactor）的简称，早在1914年就已开发，后经美国Irvine教授等的研究改进，并于1980年在印地安那州实施，取得满意的效果从而得到广泛的推广。序批式活性污泥法工艺由按一定时间顺序间歇作运行的反应器组成。SBR工艺的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如下五个阶段：进水期；反应期；沉淀期；排水排泥期；闲置期。SBR反应器的特点：（1）运行操作灵活，效果稳定。SBR法在运行操作过程中，可以根据废水水量水质的变化、出水水质的要求来调整一个运行周期中各个工序的运行时间、反应器的混合液的容积变化和运行状态来满足多功能的要求；（2）工艺简单，运行费用低。SBR原则上不需要二沉池、回流污泥及设备，一般情况下不必设调节池，多数情况下可以省去初沉池。SBR法的工艺简单，便于自动控制。SBR系统构筑占地面积少、节省投资；（3）反应推动力大，净化速率高。在采用限制曝气和半限制曝气方式运行时，有机物浓度的变化在时间上是一个理想的推流过程，从而使它保持了最大的反应推动力。（4）能有效防止丝状菌膨胀。限制曝气的SBR最不容易出现污泥膨胀；n（5）SBR法的运行效果稳定，即无完全混合的跨越流，也无接触氧化法中的沟流；（6）对水质、水量变化的适应性强，耐冲击负荷。6.1.2气浮—UASB—接触氧化法生物接触氧化法是具有活性污泥与生物滤池优点的生物膜法，生物接触氧化池内设置填料，填料淹没在废水中，填料上长满生物膜，废水与生物膜接触过程中，水的有机物被微生物吸附、氧化分解和转化成新的生物膜。从填料上脱落的生物膜，随水流到沉淀池后被除去，废水得到净化．1、优点：（1）由于填料的比表面积大，池内充氧条件好，氧化池内单位容积的生物量高于活性污泥法曝气池及生物滤池，可以达到较高的容积负荷；（2）因污泥浓度高，当有机容积负荷较高时，其Ｆ／Ｍ仍保持在一定水平，因此污泥产量与活性污泥法相当．2、缺点：（1）使用生物接触氧化池时，如果设计或者运行不当，易引起填料堵塞，影响处理效果；（2）此方案所需构筑物过多，占地面积大，建设投资大；（3）处理后的出水较浑浊，有机物去除率较低；（4）需要较多的填料和填料支撑结构。6.2经济比较表6—1工艺方案技术经济比较表序号项目气浮-UASB-SBR法气浮-UASB-接触氧化法1处理能力（m3/d）160016002进水水质（mg/L）BOD590009000COD1500015000SS70007000PH4～64～63出水水质(mg/L)BOD5≤22≤27COD≤97≤125SS≤84≤84PH6～96～94要求管理水平较简单较复杂5总占地面积(m2)2610.62507.1n单位占地[m3/(m2•d)]0.6130.6386工程总投资（万元）330.18347.60单位投资[万元/（m3•d）]0.2060.2186.3比较结果由以上内容知，两种工艺从技术上来说，都能达到预期的处理效果，而且工艺简单，污泥处理的难度小，在技术上都是可行的，且都为成熟工艺，但是气浮—UASB—SBR法要比气浮—UASB—接触氧化法管理简单，避免了产生二次污染，适合该市污水处理管理技术水平现状。从经济上来说，可知气浮—UASB—SBR法的基础建设投资较低，在单位处理成本费用上气浮—UASB—SBR法较省，考虑在单位处理成本费用上，SBR法处理工艺略低，人员使用较少。6.4方案确定综合以上对比分析，本工程以采用气浮—UASB—SBR方案工艺方案作为最终方案。第七章总图布置7.1平面布置7.1.1总平面布置原则该淀粉厂污水处理站位于厂区的南面，处理站东西长91.1m，南北长69m，总占地面积6286m2。其中构（建）筑物占地面积为2610.6m2，所占比例为41.53%。布置原则：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；n①．工艺构筑物（或设施）与不同功能的辅助构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）。②．构（建）筑物之间的间距应满足交通、管道（渠）敷设、施工和运行管理等方面的要求。③．管道（线）与渠道的平面布置，应与高程布置相协调，顺应污水处理厂各种介质输送的要求，尽量避免多次提升和迂回曲折，便于节能降耗和运行维护。④．协调好辅助建筑物、道路、绿化与处理构筑物的关系，做到方便生产运行，保证安全畅道，美化厂区环境。7.1.2总平面布置结果污水处理厂呈长方形，东西长91.1m,南北长69m。综合楼、仓库、车库及其它主要辅助建筑位于处理站的北部，正门在东北角，占地较大的水处理构筑物位于处理站南部，沿流程自东向西排开。污泥处理系统及出水消毒设施位于厂区东侧。在处理站的东面紧临现有混凝土路，故在处理站东面另设一大门，以便污泥及沉砂外运。同时为了改善处理站区环境，在空地上都铺上草皮，在主干道两旁种植常绿树木，并于中心空地设一大花坛，起到绿化环境、调节气侯、净化空气和降噪音隔臭等作用。厂区主干道宽6m，两侧构（建）筑物间距不小于14m，次干道宽4m，两侧构（建）筑物间距不小于10m。气浮-UASB-SBR方案总平面布置见附录设计图1。7.1.3厂区土地使用情况（见表7—1）表7—1厂区用地一览表序号项目占地面积（m2）占地比例（%）1总占地面积6285100.02构（建）筑物2610.641.533绿化用地2227.235.444道路及铺装地面1447.223.03n7.2高程布置7.2.1高程布置原则1、充分利用地形地势及城市排水系统，使污水经一次提升便能顺利自流通过污水处理构筑物，排出厂外。2、协调好高程布置与平面布置的关系，做到既减少占地，又利于污水、污泥输送，并有利于减少工程投资和运行成本。3、做好污水高程布置与污泥高程布置的配合，尽量同时减少两者的提升次数和高度。4、协调好污水处理厂总体高程布置与单体竖向设计，既便于正常排放，又有利于检修排空。7.2.2高程布置结果淀粉废水经提升泵一次提升后自流经过气浮池、调节沉淀池，在由二次污水提升泵提升至UASB反应器，然后自流到预曝沉淀池，最后经SBR池处理后直接排入自然水体。气浮-UASB-SBR方案高程布置图见附录设计图2。7.3运输根据本站的设计计算及运输要求，需备1辆东风牌自卸汽车和2至3部手推车。运输工具由厂部统一调配解决。n结论综上所述，采用气浮-UASB-SBR工艺合理，技术成熟，管理方便，在处理水质稳定达标排放的同时，能够得到饲料和沼气，具有显著的经济效益，实现了环境效益和经济效益的统一。对规划区内的生产废水进行集中处理，避免废水对周围水环境的严重污染。以较低的投入，可以收到良好效果，是一种合理、可靠的废水处理方案。在对两套方案进行比较时，我们可以看到在此工程中气浮-UASB-SBR工艺从经济和技术上都占有优势，非常适合该废水的处理。通过对方案的比较，对工程做出系统的规划，为企业节省投资，对企业和社会都有巨大的经济和环境效益。本工程设计只是初步设计方案，采用的方案比较法，可以针对废水的特点做出适当的选择，然后再做出具体设计。n致谢本论文是在×××老师的悉心指导下完成的，在此非常感谢邱贤华老师，在我毕业设计期间，×老师时常监督、指导并给我提供了很大的帮助和一些宝贵的意见，在此对他给予的帮助和支持表示衷心的感谢。同时在设计过程中还得到了该系其他老师和同学的帮助，使得论文更加完善。在此，对那些对我的工作给予帮助的老师和同学们表示感谢！特别感谢我的家人，他们给予了我全方位的支持与鼓励，我的每一点进步都离不开他们的关爱。对他们的感激之情，我终身难忘。感谢环境与化学工程系的全体老师，在这四年里给我无限的关怀和帮助，谢谢！特别感谢××航空工业学院这个家园对我的培育，感谢读书期间众多的老师同学对我的关爱、支持和帮助。所有这些都让我难忘。n参考文献[1]魏先勋.环境工程设计手册[M].武汉:湖南科学技术出版社,1992;[2]高廷耀、顾国维.水污染控制工程（上、下册）.[M].北京:高等教育出版社,1989;[3]中国市政工程西北设计院.给水排水设计手册（1、11册）.北京:中国建筑工业出版社,1986;[4]化学工业出版社.水处理工程典型设计实例[C].北京:化学工业出版社,2001;[5]买文宁.生物化工废水处理技术及工程实例[C].北京:化学工业出版社,2002;[6]李旭东、杨芸等.废水处理技术及工程应用[M].北京:机械工业出版社,2003;[7]张智等.给排水工程专业毕业设计指南[M].中国水利水电出版社,1999;[8]张统.SBR及其变法污水处理与回用技术.北京:化学工业出版社,2003;[9]曾科,卜科平,陆少鸣.污水处理厂设计与运行.北京:化学工业出版社,2003;[10]郑育毅等.生物膜/活性污泥联合工艺处理淀粉制糖废水.工业水处理.2003,23(7);[11]唐受印,戴友芝等.水处理工程师手册.北京:化学工业出版社,2000;[12]史惠祥等.实用水处理设备手册.北京:化学工业出版社,2000;[13]娄金生,王宇等.水污染治理新工艺与设计.北京:海洋出版社,2002;[14]谭大路等.工程估价.北京:中国建筑工业出版社,2003;[15]周律.环境工程技术经济和造价管理.北京:化学工业出版社,2001;[16]何国庆等.小麦淀粉工业废水的水质特征及酶法预处理条件研究.浙江农业学报.1997,9(5):235～239;[17]王凯军,秦人伟.发酵工业废水处理.北京:化学工业出版社,2000;[18]乌锡康.有机化工废水治理技术.北京:化学工业出版社,1999;[19]Annachhatre,Ajitp:amatyaprasannal,US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