某柠檬酸生产废水处理工程设计 55页

某柠檬酸生产废水处理工程设计TheDesignofCitricAcidWastewaterTreatmentProjectn摘要我国是世界上最大的柠檬酸生产和出口国，但柠檬酸生产工艺的固有特点使其生产过程中产生大量高浓度废水，成为环境的严重污染源，而由于投资、技术、运行成本等原因，该行业三废基本处于任意排放状态，严重污染周围环境，因此，废水治理已成为我国柠檬酸行业的当务之急。柠檬酸废水处理方法有生产饲料酵母法、上流式厌氧污泥床(UASB)工艺、活性污泥法、光合细菌法、乳状液法及综合处理法等。本设计着重从节省运行成本和提高处理效率角度出发，采用UASB--生物接触氧化法方法进行处理，使得进水有机污染物得到有效处理后达标排放。本设计对工艺流程中各个设备及构筑物的工作原理及特点作了详细说明；对各处理设备和构筑物进行了详细的设计计算，确定了各处理设备和构筑物的结构尺寸、废水处理工程的平面布置和高程布置。通过计算结果可以看出，本次设计达到了预期的处理效果，也符合所应的要求。关键词：柠檬酸废水；废水处理；UASB工艺；nAbstractChinaistheworld'slargestproducersandexportersofcitricacid,citricacidproductionprocessbuttheinherentcharacteristicsoftheproductionprocesstoproducealargenumberofhigh-strengthwastewater,theenvironmenthasbecomeaserioussourceofpollution,therefore,wastewatertreatment,hasbecomeChina'scitricacidindustrypriority.Citricacidwastewatertreatmentmethodoffeedyeastproductionmethod,upflowanaerobicsludgeblanket(UASB)processes,activatedsludge,photosyntheticbacterialawemulsionmethodandtheintegratedtreatmentoflaw.Focusingonthedesigntosavecostsandimproveoperationefficiencypointofview,theuseofUASBprocesstreatmentofcontacts.Ofprocessequipmentandstructuresineachoftheworkingprincipleandcharacteristicsexplainedindetail;ontheprocessingequipmentandstructuresindetailthedesignandcalculationtodeterminethestructureoftheprocessingequipmentandthestructuresize。Aftercalculated,theoutcomemainlymeetstheanticipativerequirement.Keywords:CitricAcidwastewater,WastewaterTreatment,UASBProcess。n目录n第一章绪论1.1生产柠檬酸废水的来源在我国，柠檬酸生产主要以薯干、玉米等为原料，用薯干为原料，采用薯干粉原料深层发酵法生产柠檬酸是我国独特的先进工艺。该工艺不需特别添加营养盐类或其他产酸促进剂，而且产量较高，且资源丰富，价格低廉。国外生产柠檬酸主要以糖蜜为原料，糖蜜的组成复杂，一般需要进行糖蜜预处理方可进行柠檬酸正常生产。国内柠檬酸生产的工艺流程如图1-l.n在柠檬酸生产过程中，薯干粉原料在发酵罐与发酵菌混合，在通风和搅拌的条件下进行发酵反应。发酵后的混合液中，大部分是溶解态的柠檬酸，并含有许多其他杂质与代谢产物，如薯干粉渣、蛋白质、菌丝体以及一些不能利用的糖类等。经过板框压滤后将固体状的菌丝体和薯干粉分离出来，所形成的滤渣可以用作饲料，往滤液中投加碳酸钙，与溶解态的柠檬酸反应生成难溶性的柠檬酸钙沉淀，通过过滤可以与其他可溶性杂质分离这一过程称为中和。中和时一般先将滤液加温到70摄氏度以上再开始加碳酸钙，随着温度的升高，柠檬酸钙的溶解度降低，而其他杂质，如草酸钙和葡萄糖酸钙的溶解度则增大，逐渐呈溶解状态，因此在中和过程中一般要求在80摄氏度保温半小时以上以使反应完全，此时进行抽滤，即可得到柠檬酸固体。含有其他钙盐和物质的溶解即可排出，这股废水一般称为浓糖水。所得柠檬酸钙固体还需用80.摄氏度左右的热水洗涤，.以提高其纯度，所排出的洗液称之为洗糖水。浓糖水和前三次洗糖水中的COD浓度很高，颜色呈深褐色，主要含有还原性糖、非发酵性糖、多糖及草酸钙、葡萄糖酸钙及蛋白质等杂质。1.2柠檬酸废水基本处理方法目前，国内主要以生物法对柠檬酸工业废水进行处理。另外，易见报道的柠檬酸废水处理方法还有光合细菌法，乳状液膜法及生产饲料酵母法等。1.2.1生物法柠檬酸生产废水属于高浓度有机废水，不含有毒物质，可生化性好。因此，国内外常用的柠檬酸废水处理方法是生物法，根据作用微生物的不同，生物处理方法可分为好氧处理和厌氧处理两大类。1.2.1.1厌氧生物法厌氧生物法是指无分子氧条件下通过厌氧微生物，包括兼氧微生物的作用，将废水中的各种复杂的有机物分解为甲烷和二氧化碳等物质的过程，同时把部分有机质合成细菌胞体，通过气，液，固分离，使废水得到净化的一种废水处理方法。柠檬酸废水的厌氧处理技术主主要有管道式厌氧消化器、高温厌氧消化池和上流式厌氧污泥床（UASB）等。n管道式厌氧消化期内充填填料作为微生物的载体，能滞留高浓度的厌氧活性污泥，增强耐进水地pH和耐负荷变化的能力。采用这种方法，酸性的高浓度废水无需进行pH调整可直接进入处理系统，从而减少药剂消耗量，降低运行费用，便于操作管理。但此法存在污泥六十现象，且需定期排泥。高温厌氧消化池具有时间短，消化温度适应性强，运行费用低，有机物去除率高等优点，但废水升高温度需消耗额外的能量，因此仅适用于原废水温度较高的情况。上流式厌氧污泥床（UASB），具体流程如下：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。1.2.1.2好氧生物法好氧生物处理法可分为活性污泥法和生物膜法两类。活性污泥法本身就是一种处理单元它有多种运行方式。生物膜法有生物滤池、生物转盘、生物接触氧化池及生物流化床等。氧化塘和土地处理法即自然生物处理。氧化塘有好氧塘、兼氧塘、厌氧塘和曝气塘等土地处理法有灌溉法、渗滤法、浸泡法及毛纫管净化法等。活性污泥法是利用悬浮生长的微生物絮体好氧处理有机废水的生物处理方法。这种生物絮体叫做活性污泥。它是由具有活性的微生物(包括细菌、真菌、原生动物和后生动物等)、微生物自身氧化的残留物、吸附在活性污泥上不能为生物所降解的有机物和无机物组成。其中微生物是活性污泥的主要组成部分，而细菌是活性污泥在组成和净化功能上的中心。活性污泥法能够去除废水中的有机物是经过吸附、微生物代谢、凝聚和沉淀三个过程完成的【13】。间歇曝气活性污泥法SBR(SequencingBatchReactor)自20世纪80年代以来在处理间歇排放的，水质水量变化很大的工业废水中得到了极为广泛的应用。SBR法的进水、反应、沉淀、排水及闲置等几个运行阶段(使其具有厌氧法和好氧法的协同作用，水质水量变化适应性强、出水水质好、不存在活性污泥膨涨等问题，且操作简单、运行可靠、易于实现自动化。张敬东【14】等利用此法处理COD为500~2500mg/L的柠檬酸废水，采用16nh运行时间，曝气进水。此法对COD的去除率可达90%左右。生物膜法有生物滤池、生物转盘、生物接触氧化池及生物流化床等。氧化塘和土地处理法即自然生物处理。氧化塘有好氧塘、兼性塘、厌氧塘和曝气塘等；土地处理法有灌溉法、渗滤法、浸流法及毛纫管净化法。1.2.1.3厌氧一好氧生物组合法　单独采用厌氧生物法或好氧生物法处理高浓度柠檬酸废水，往往不能达到国家排放标准，需组合其他处理技术或将两种生物法组合起来对柠檬酸废水进行处理，即厌氧—好氧生物组合法。于军【15】、杨淑英【16】、马三剑【17】采用两级UASB反应器和接触氧化工艺对柠檬酸废水进行了处理研究，厌氧均采用UASB反应器，好氧采用接触氧化，并在厌氧和好氧之间设(曝气)调节池，将厌氧出水和生产过程中排出的低浓度废水混合调节后再进接触氧化池处理。为了改善系统的出水水质，接触氧化池后又增设一气浮池。上述处理系统，好氧处理单元COD去除率为85%以上，整体工艺的COD去除率为98%。朱乐辉等【18】通过UASB和BIOFOR滤池组合工艺对柠檬酸废水处理中试研究，发现经过UASB厌氧后的柠檬酸废水的可生化性较好，曝气生物池处理后COD可降到100mg/L以下。李敬存【21】等采用UASB-接触氧化-气浮工艺对柠檬酸废水处理研究。工程运行表明，柠檬酸废水在进水SS、COD和BOD分别为3427mg/L、18853mg/L和1l778mg/L的条件下，经该工艺处理后，外排废水SS、COD和BOD浓度分别为147.5mg/L、223mg/L和51.9mg/L。1.2.2光合细茵法（PSB）光合细菌在有光照缺氧的环境中能进行光合作用，利用光能进行光合作用，利用光能同化二氧化碳，与绿色植物不同的是,它们的光合作用是不产氧的。光合细菌细胞内只有一个光系统，即PSI，光合作用的原始供氢体不是水，而是H２S（或一些有机物），这样它进行光合作用的结果是产生了H2，分解有机物，同时还能固定空气的分子氮生氨。光合细菌在自身的同化代谢过程中，又完成了产氢、固氮、分解有机物三个自然界物质循环中极为重要的化学过程。这些独特的生理特性使它们在生态系统中的地位显得极为重要。光合细菌的适宜水温为15—400C,最适水温为28—n360C。在水产养殖中，能够降解水体中的亚硝酸盐、硫化物等有毒物质，实现充当饵料、净化水质、预防疾病、作为饲料添加剂等功能，光合细菌适应性强，能忍耐高深度的有机废水和较强的分解转化能力，对酚、氰等毒物有一定有忍受和分解能力等特点，它的诸多特性，使其在无公害水产养殖中具有巨大的应用价值。PSB工艺能承受高有机负荷，且符合越高处理效果越好，不产沼气，易于管理，又有除氮能力，可处理含高盐分，油脂和环状化合物的废水，设备占地少，动力消耗少，投资低，可作为其他低负荷处理工艺的前处理，产生的菌体可作为各种资源加以利用，不产生二次污染。但PSB法处理高浓度有机废水需要不断添加新鲜菌体，菌体细胞自然沉淀困难，处理后的废水一般不能达标排放，仍需进一步净化处理。1.2.3乳状液膜法　液膜分离技术是一项高效、快速、节能的新型分离技术。近年来，液膜分离技术在重金属分离、生物工程等领域得到广泛的应用．特别是在处理高浓度有机废水方面，液膜法取得了显著的成绩。乳液与废水通过搅拌充分混和接触。废水中的柠檬酸透过液膜浓缩在膜内，从而达到分离的目的。乳状液膜法从柠檬酸工业废水中分离柠檬酸，具有工艺简单，高效快速，易于工业化等特点。乳液使用后，经低压破乳，可重新制乳使用，复用多次处理效果基本不变。1.2.4生产饲料酵母法灭菌步骤，节省了蒸汽消耗及耐压设备投资。另外柠檬酸酸中和废水培养酵母工艺流程菌种还具有较强的絮凝性，静置一段时间后，可有90%的酵母菌沉降下来，大大节约了离心分离是所系的电能，但从废水的净化程度看，该工艺的COD去除率仅达30%~50%其培养酵母后产生的二次废水仍具有较高的COD，还需进行再处理以使之达到排放标准。1.3柠檬酸废水治理技术展望随着全球可持续发展战略的实施，循环经济和清洁生产技术越来越受到人们关注。柠檬酸废水治理从末端治理已向清洁生产工艺、物质循环利用、废水回用等综合防治阶段发展。未来柠檬酸废水治理将突出以下几个方面：（1）贯彻循环经济、重视清洁生产技术的开发与应用n（2）柠檬酸废水的处理技术很多，其中生物技术是具有较大发展潜力的技术，具有成本低、效益高、不造成二次污染等优点。在处理的同时，还可以获得一定的经济效益。第二章设计说明书2.1设计任务1.污水来源：柠檬酸生产废水及生活污水。2.设计水量：1200m3/d。3.污水水质：CODCr：7000mg/LBOD5：3000mg/LSS：2500mg/LpH：64.出水水质：污水经处理后出水水质应达到污水综合排放标准(GB8978-1996)一级标准，即：pH：6~9CODCr≤100mg/LBOD5≤20mg/LSS≤70mg/LNH3-N≤15mg/LTP≤0.5mg/L2.2设计依据1.建设单位提供废水量及水质数据2.环保部门对污染治理的指示与要求3.《室外排水设计规范》（GBJ14-87）4.《污水综合排放标准》（GB8978-1996）5.《给水排水工程结构设计规范》（GBJ69-84）6.《环境工程手册》(修订版)，相关设计参数与技术要求7.《给水排水工程快速设计手册》中国建筑工业出版社8.《给水排水工程快速设计手册(5)水力计算表》中国建筑工业出版社9.《给水排水设计手册》中国建筑工业出版社10.《给水排水设计手册(第四册)》中国建筑工业出版社2.3工艺流程的确定n2.3.1工艺方案的确定　　糖水和洗糖水是柠檬酸发酵产生的主要有机废水。这种废水虽然无毒，但是由于其COD浓度过高，属于典型的高浓度有机废水，而且其PH值较低，有较强的腐蚀性，所以如果不经处理直接排放，将会给受纳水体造成严重污染，致使水体严重缺氧，水质恶化。因此，对废水必须进行处理，以保证达标排放。　　厌氧法可处理有机物浓度较高的废水，节省能源并能副产甲烷等可回收能源，剩余污泥较少，因此，在只要废水处理中应用较多。好养生物处理是最广泛的方法，如活性污泥法，深井曝气法，ＳＢＲ，ＵＡＳＢ，接触氧化法等应用较为普遍。但由于柠檬酸废水处理难度较大，排放标准日趋严格，单靠一种方法很难达到排放要求。因此，在工程中常用组合处理工艺，如厌氧-好氧生物处理工艺，酸化水解-好氧生物处理工艺，深井曝气-ＳＢＲ处理工艺，生物处理-物化处理工艺等。对一些浓度高、对微生物具有抑制作用的废水，采用湿式空气氧化法(WAO)是行之有效的。其原理是将溶于水或悬浮于水中的有机物，在高温咬牙下用空气进行氧化，大幅度降低化学耗氧量，湿式空气氧化法温度问150～300℃,压力为1.5～15MPa，并加入合适的催化剂。用此法处理难以用生化法处理的硝基废水可以获得良好的效果。但投资和运行费用较高。综上所述，本设计采用ＵＡＳＢ－接触氧化处理工艺对柠檬酸生产废水进行处理。2.3.2工艺流程图n2.3.3工艺流程说明生产工艺废水进入调节池，调节水质水量，并除去胶体等污染物，降低后续处理单元的工作负荷，然后经提升泵定量提升进入初沉池，去除大部分比重较大的固体悬浮物后进入UASB反应器，在厌氧微生物的作用下，将废水中的各种复杂有机物分解转化成小分子有机物,甲烷和二氧化碳等物质。产生的沼气进沼气贮柜，经沼气水封罐送到锅炉做燃料。消化后的废水再进入接触氧化池，与污泥中的好氧微生物的进一步作用，去除剩余的有机物，然后再通入二沉池，部分随水流带出的悬浮物在二沉池中得以沉淀出来后废水达标排放。初沉池、UASB反应器、接触氧化池和二沉池的剩余污泥经过泵提升进入集泥池，再进入污泥浓缩池，再加入絮凝剂后进入到污泥脱水间，经过板框压滤机脱水处理后运走。滤液回流到调节池进行循环处理。整个工艺具体可分为以下四个阶段：（1）废水物理处理阶段。废水流经调节池，初沉池有效去除不溶性悬浮物，减轻后续生化处理的负荷。（2）废水生化处理阶段。经物理处理后的废水，先流入UASB反应器中，进行反应处理。水解酸化阶段作为不完全厌氧过程,并没有直接降低废水中CODCr及BOD5，而是使废水中结构复杂的大分子有机物降解转变成结构简单的小分子有机物,使它们易于生物降解。同进水相比,水解酸化阶段其CODcr并没有降低,而是pH值降低,挥发有机酸升高，BOD5/CODCr值提高。因此，UASB反应器工艺的引入,使废水中难降解的污染物变为易降解的污染物,改变了废水的可生化性,为后续好氧生物降解提供了保证。采用UASB工艺处理高浓度柠檬酸有机废水，要保证最后出水水质，仍是好氧阶段起决定性的作用。（3）二次沉淀阶段。向好氧反应器处理排出的废水中投入微量絮凝剂，使废水中的悬浮物在絮凝剂的作用下，经斜管填料进行最后沉淀。（4）各系统剩余污泥进入集泥池，然后进行一些列处理后，污泥外排，并将滤液回流到调节池进行循环处理。2.4主要构建筑物功能说明n2.4.1调节池调节池亦称调节均化池，广义指的是用以调节进、出水流量的构筑物。狭义是指为了使管渠和构筑物正常工作，不受废水高峰流量或浓度变化的影响，需在废水处理设施之前设置调节池。它能对水量和水质的调节，调节污水pH值、水温，有预曝气作用，还可用作事故排水。在调节池容积计算上，应当考虑能够容纳水质变化一个周期所排放的全部水量。当废水水质和水量都有一定的变化时，我们主要根据水质变化周期性来计算调节池容积，当然，也应根据实际情况予以考虑。设计要求[4](1)调节池一般容积较大，应适当考虑设计成半地下式，还应考虑加盖板。(2)调节池入地下不宜太深，一般为进水标高以下2米左右。(3)调节池布置应与整个污水处理工程各处构筑物的布置相配合。(4)调节池应以一池两格为好，便于调节池的维修保养。(5)调节池的埋深与污水排放口埋深有关，如果排放口太深，调节池与排放口之间应考虑设置集水井，并设置一级泵站进行一级提升。(6)调节池设计中可以不考虑大型泥斗，排泥管等，但必须设有放空管和溢流管。必要时还应考虑设超越管。2.4.2初沉池初沉池可除去废水中的可沉物和漂浮物。废水经初沉后，约可去除可沉物、油脂和漂浮物的50%、BOD的20%，按去除单位质量BOD或固体物计算，初沉池是经济上最为节省的净化步骤，对于生活污水和悬浮物较高的工业污水均易采用初沉池预处理。本设计中，由于COD，BOD及SS的浓度较大，所以加入初沉池工艺对上述污染物进行初步处理，减少对后续处理的负荷。沉淀池按池内水流方向可分为平流式、竖流式和辐流式三种，比较如下表：表2-4平流式，竖流式和辐流式沉淀池比较池型优点缺点适用条件平流式（1）沉淀效果好；（2）对冲击负荷和温度变化的适应力强；（3）施工简单，造价较低。（1）配水不易均匀；（2）采用多斗排泥时每个泥斗需单独设排泥管排泥，操作量大。（1）适用于地下水位高及地质较差地区；（2）适用于大，中，小型污水处理厂。n竖流式（1）排泥方便，管理简单；（2）占地面积小。（1）池子深度大；（2）对冲击负荷和温度变化的适应力较差；（3)造价较高；（4）池径不宜过大，否则布水不均。适用于中，小型污水处理厂。辐流式（1）多为机械排泥，运行效果好，管理效果好；（2）排泥设备已趋定型。机械排泥设备复杂，对施工质量要求高。（1）适用于地下水位高地区；（2）适用于大，中型污水处理厂。由于本设计中SS浓度较高，所以采用平流式沉淀池来去除废水中的悬浮物质及各种杂质。2.4.3UASB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。UASB构造：1.进水配水系统其主要功能是：(1)将进入反应器的原废水均匀地分配到反应器整个横断面，并均匀上升；(2)起到水力搅拌的作用。这都是反应器高效运行的关键环节。2.反应区是UASB的主要部位，包括颗粒污泥区和悬浮污泥区。在反应区内存留大量厌氧污泥，具有良好凝聚和沉淀性能的污泥在池底部形成颗粒污泥层。废水从污泥床底部流入，与颗粒污泥混合接触，污泥中的微生物分解有机物，同时产生的微小沼气气泡不断放出。微小气泡上升过程中，不断合并，逐渐形成较大的气泡。在颗粒污泥层的上部，由于沼气的搅动，形成一个污泥浓度较小的悬浮污泥层。3.三相分离器由沉淀区、回流缝和气封组成，其功能是将气体（沼气）、固体（污泥）和液体（废水）等三相进行分离。沼气进入气室，污泥在沉淀区进行沉淀，并经回流缝回流到反应区。经沉淀澄清后的废水作为处理水排出反应器。三相分离器的分离效果将直接影响反应器的处理效果。4.气室n也称集气罩，其功能是收集产生的沼气，并将其导出气室送往沼气柜。5.处理水排出系统功能是将沉淀区水面上的处理水，均匀地加以收集，并将其排出反应器。此外，在反应器内根据需要还要设置排泥系统和浮渣清除系统。UASB工作原理：UASB的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沿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。与其他类型的厌氧反应器相较有下述优点：(1)污泥床内生物量多，折合浓度计算可达20～30g/L；(2)容积负荷率高，在中温发酵条件下，一般可达10kgCOD/（m3·d）左右，甚至能够高达15～40kgCOD/(m3·d)，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。(3)设备简单，运行方便，勿需设沉淀池和污泥回流装置，不需要充填填料，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。2.4.4生物接触氧化池废水经过UASB处理后还不能达到国家排放标准，还需进行深度处理，且废水中此时还是有较高浓度的COD，必须通过好氧生物降解废水中的有机物。为保证好样处理效果，采用生物接触氧化法。n在生物接触氧化系统中，曝气池中设置填料，将其作为生物膜的载体。待处理的废水经充氧后以一定流速流经填料，与生物膜接触，生物膜与悬浮的活性污泥共同作用，达到净化废水的作用。结构包括池体，填料，布水装置，曝气装置。工作原理为：在曝气池中设置填料，将其作为生物膜的载体。待处理的废水经充氧后以一定流速流经填料，与生物膜接触，生物膜与悬浮的活性污泥共同作用，达到净化废水的作用。生物接触氧化法特点：(1)用分段法提高净化能力。生化过程分为两个阶段。首先是有机物被吸附，在污泥上或进行生物合成，这个吸附合成速度很快。第二阶段的生化过程以氧化为主，速度较慢。(2)用加接触层的办法来提高沉淀池效率。对沉淀池的生物膜采取沉淀的办法，而对细小的悬浮物采取滤层截留的办法，沉淀池取上升流速6.5～7.5m/h；澄清区停留15min。(3)接触氧化工艺只需0.5～1.0h就可以达到活性污泥工艺8h的效果。2.4.5二沉池二沉池是活性污泥系统的重要组成部分，其作用主要是使污泥分离，使混合液澄清、浓缩和回流活性污泥。其工作效果能够直接影响活性污泥系统的出水水质和回流污泥浓度。原则上，用于初次沉淀池的平流式沉淀池，辐流式沉淀池和竖流式沉淀池都可以作为二次沉淀池使用。大中型污水处理厂多采用机械吸泥的圆形辐流式沉淀池，中型也有采用多斗平流沉淀池的，小型多采用竖流式。2.4.6污泥浓缩池二次沉淀池的污泥、厌氧污泥均进入污泥浓缩池，上清液返回调节池，污泥用泵打至污泥脱水机，脱水后的污泥外运作进一步处置或作农肥。本设计中，污泥主要为UASB反应器产生的厌氧消化污泥和接触氧化池产生的污泥。采用污泥浓缩法的方法来降低污泥中的孔隙水，以降低污泥的含水率，这样就减少了污泥体积，能够减小池容积和处理所需的投药量，缩小用于输送的管道和泵类的尺寸。浓缩池的构造与特点：本设计采用连续式重力浓缩池。本工程中污泥量不多，采用竖流式浓缩池，不设刮泥机，污泥室的截锥体斜壁与水平面所形成的角度应不小于55°n，中心管按污泥流量计算。沉淀区按浓缩分离出来的污水流量进行设计。2.4.7污泥脱水间用以去除污泥中的毛细水和表面附着水，缩小污泥体积，减轻其重量。2.4.8设备及构筑物一览表表7-2主要构筑物池型一览表序号名称规格L×B×H(m)数量备注1调节池10×6×5.51污水提升泵150WQ130-22-15两台2平流式沉淀池10×2.5×5.9123UASB反应池13×6×7.52550m3钢板槽内导轨湿式贮气柜1个C-1416A4生物接触氧化池3×5×4.81WZP中微孔曝气器，聚丙烯半软性填料中的A2填料5竖流式沉淀池D=7.04，H=81选用Z-0.056/7-D1型空压机两台6集泥池4×2×3.317污泥浓缩池D=6，H=6.311188污泥脱水间6×6.8×41DYD-1000带式压滤机9鼓风机房2罗茨风机TSD-150型两台2.5主要污染物去除情况分析经过本工艺各主要构筑物的处理，柠檬酸生产废水所含有的主要污染物去除情况如下表2-5所示表2-1各级处理单元的污染物去除率分析序号名称项目CODcr(mg/l)BOD5(mg/l)SS(mg/l)1初沉池进水700030002500n出水490024001000去除率30%20%60%2UASB反应器进水490024001000出水612.5240300去除率87.5%90%70%3接触氧化池进水612.5240300出水122.52490去除率80%90%70%4沉淀池进水122.52490出水91.919.263去除率25%20%30%2.6平面布置平面布置原则：(1)处理构筑物的布置应紧凑，节约用地并便于管理。(2)处理构筑物应尽可能地按流程顺序布置，以避免管线迂回，同时应充分利用地形，以减少土方量。(3)经常有人工作的建筑物如办公，化验等用房应布置在夏季主风向的上风一方，在北方地区，并应考虑朝阳。(4)在布置总图时，应考虑安排充分的绿化地带，为污水处理厂的工作人员提供一个优美舒适的环境。(5)总图布置应考虑远近结合，有条件时，可按远景规划水量布置，将处理构筑物分为若干系列，分期建设。(6)构筑物之间的距离应考虑敷设管渠的布置，运转管理的需要和施工的要求，一般采用5到10米。(7)污泥处理构筑物应尽可能布置成单独的组合，以策安全，并方便管理。(8)变电站的位置应设在耗电量大的构筑物附近，高压线应避免厂内架空敷设。n(9)污水厂内管线种类很多，应综合考虑布置，以免发生矛盾，污水和污泥管道应尽可能考虑重力自流。(10)如有条件，污水厂内的压力管线和电缆可合并敷设在一条管廊或管沟内，以利于维护和检修。(11)污水厂内应设超越管，以便在发生事故时，使污水能超越一部分或全部构筑物，进入下一级构筑物或事故溢流[11]。综上所述，设计污水处理站平面布置图时，要根据工艺要求满足各种管道布置间距，满足良好的交通功能，有良好的绿化环境，对四周环境没有污染，又要满足各种功能要求，节约用地的原则。本设计的平面布置详见相关图纸。2.7高程布置高程布置的主要任务是：确定各处理构筑物和泵房的标高，确定处理构筑物之间连接管渠的尺寸及其标高，通过计算确定各部位的水面标高，从而能够使污水沿处理流程在处理构筑物之间通畅地流动，保证污水处理厂的正常运行。高程布置原则如下：(1)选择一条距离最长，水头损失最大的流程进行水力计算。并应适当留有余地，以保证在任何情况下，处理系统都能够运行正常。(2)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。(3)设置终点泵站的污水处理厂，水力计算常以接纳处理后污水水体的最高水位作为起点，逆污水处理流程向上倒退计算，以使处理后污水在洪水季节也能自流排出，而水泵需要的扬程则较小，运行费用也较低。但同时应考虑到构筑物的挖土深度不宜过大，以免土建投资过大和增加施工上的困难。还应考虑到因维修等原因需将池水放空而在高程上提出的要求。(4)在作高程布置时还应注意污水流程与污逆流程的配合，尽量减少需抽升的污泥量。在决定污泥干化场，污泥浓缩池，消化池等构筑物的高程时，应注意它们的污泥水能自动排入污水入流干管或其它构筑物的可能[15-17]。n第三章设计计算书3.1调节池的设计计算3.2.1设计参数设计流量Q=1200m3/d=50m3/h=0.0139m3/s；水力停留时间T=6h；3.2.2设计计算由于设计资料没有给出具体污水量变化曲线，所以采用以下方法处理。1.调节池有效容积：计算公式：V=QT（m3）式中：T——总水力停留时间（h）；Q——设计流量（m3/h）。则V=50×6=300（m3）2.池体面积：取有效水深h=5m，则池子的面积为：S=V/h=300/5=60m23.调节池的尺寸：取池宽B=6m，则长L=S/B=60/6=10（m）；取池超高h1=0.5m，池总高H=h+h1=5+0.5=5.5m。则池子总尺寸为V=L×B×H=10×6×5.53.2.3泵的选型设筛网前水位为-0.8m。筛网的水力损失为0.02m，则筛网后水位为-0.82m.由高程计算得知，从筛网间到初沉调节池的总阻力损失为=0.23m则调节池水位为-0.82-0.23=-1.05m，即需要提升的最高水位为6.18m，故h3=6.18-（-1.05）=7.23m。取0.5m的自由水头，则水泵的扬程为:H=7.23+0.5=7.73mn泵的选择主要考虑占地面积小，不堵塞等方面，综合以上因素考虑，污水提升泵房选用200QW250－15－18.5型，两用一备。规格如下：转速1470r/min功率18.5kw效率77.2%出水口直径200mm流量250m3/h扬程15m重量520kg经过计算可知出水管路水头总损失为：0.0062+0.6+0.001+0.146+0.283+0.202=1.24m3.2初沉池的设计计算3.2.1设计参数本设计中，选用平流式沉淀池。设计流量Q=1200m3/d=50m3/h=0.0139m3/s；进出水水质如下表3-2-1（设计参数选取及计算参照《给排水设计手册5》进行）；表3-2-1初沉池进出水水质污染物进水水质（mg/L)去除率（%）出水水质（mg/L)CODcr7000304900BOD3000202400SS2500601000沉淀时间及沉淀池白哦面水力负荷参照下表3-2-2选取：表3-2-2沉淀池经验设计参数类型在处理工艺中的作用沉淀时间/h表面水力负荷/m3·（m2·h）-1初沉池单独沉淀处理1.5~2.01.5~2.5生物处理前0.5~1.52.0~4.5二沉池生物膜法后1.5~4.01.0~2.0活性污泥法后1.5~4.00.6~1.5本设计中，选用平流式沉淀池，沉淀池表面水力负荷采用2.0m3/(m2·h)；沉淀时间取1.0h。3.2.2设计计算n1.沉淀部分水面面积A（m2）式中：Q——设计流量（m3/h）；——沉淀池表面水力负荷m3/(m2·h)；则2.沉淀部分有效水深（m）计算公式：式中：t——沉淀时间（h）；则3.沉淀部分有效容积（m3）计算公式：=25×2.0=50（m3）4.沉淀池长度L（m）计算公式:式中：v——最大设计流量时的水平流速，mm/s,一般不大于5mm/s，这里取3mm/s；则5.池子总宽度B（m）由计算公式得：6.池子个数n（个）计算公式：式中：b——每个池子宽度，取b=2.5m；则：b=2.5/2.5=1（个）7.污泥部分所需总容积V（m3）计算公式：n式中：T——两次清楚污泥时间间隔（d），本设计取1d；C1——进水悬浮物浓度（t/m3），由表3-2-1知SS进水浓度为2500mg/L；C2——出水悬浮物浓度（t/m3），由表3-2-1知SS出水浓度为1000mg/L；r——污泥密度（t/m3），其值约为1；——污泥含水率（%），本设计取96%（96%~98%）；则算得=13.6(m3)8.污泥斗高度(m)设斗高度，设挡板距离出口为0.5m，取=60o泥斗高为：=（4-0.5）tg60o/2=3(m)9.池子总高H（m）取池子保护层高度h1为0.3m，缓冲层高度h3为0.5m；污泥斗以上梯形部分污泥容积，设池底坡度为0.01，出口挡板的淹没深度为0.3m，上底长10+0.3+0.5=10.8m，下底长l2=4m；则=（10.8+0.5-4）×0.01=0.11m；则H=h1+h2+h3+h4+h5=0.3+2.0+0.5+0.11+3.0=5.91（m）10.校核污泥容积合格，每天排泥一次。11.进水部分设计采用中心进水，中心管采用铸铁管DN150mm，出水处设有反射板；则管内流速：v=4Q/3.14D2=0.81m/s介于0.8m/s~1.5m/s之间，符合要求。3.3UASB反应器的设计计算3.3.1设计参数n设计流量Q=1200m³/d=50m³/h；容积负荷：Nv=6kgCOD/(m³•d)；产气率：r=0.4m³/kgCOD；污泥产率：X=0.1kgMLSS/kgCOD。UASB反应器进出水质参照下表3-4-1表3-4-1UASB反应器进出水水质指标污染物进水水质（mg/L）去除率（%）出水水质（mg/L）COD490087.5612.5BOD240090240SS1000703003.3.2设计计算3.3.2.1反应器的设计计算1.UASB反应器的有效容积V有效（m3）计算公式：式中：——设计流量（m3/d）；——进水COD含量，g/l；——有机物去除率；——容积负荷kgCOD/(m3·d）.则（m3）2.UASB反应器的形状和尺寸反应器设2座，为矩形（1）反应器有效高度h=6m,则横截面积：S=/h=143（m2）则：单池面积Si=S/2=71.5(m2)（2）单池从布水均匀和经济考虑，矩形池长宽比2：1以下比较合适；取长=13m，宽b=6m，则：单池实际截面积=13×6=78（m2）n（3）反应器有效高度为6m,其中超高0.5m,一般应用时反应池装液量为70%-90%,则总高度为H=7+0.5=7.5m。；则：单池总容积=H=78×7.5=585（m3）反应器总容积V=585×2=1170（m3）所以反应器实际尺寸：L×B×H=13×6×7.53.水力停留时间（tHRT）及水力负荷率（Vr）由公式计算得：（h）取18h；；据参考文献，对颗粒污泥，水力负荷Vr=0.1～0.9m3/(m2·h),故符合要求。3.3.2.2三相分离器的设计计算1.设计要求：（1）液进入沉淀区之前，必须将其中的气泡予以脱出，防止气泡进入沉淀区影响沉淀效果。（2）沉淀区的表面水力负荷应在0.7m³/(m²•h)以下，进入沉淀区前，通过沉淀槽底缝隙的流速不大于2.0m/h。（3）沉淀斜板倾角不小于50°，使沉泥不在斜板积累，尽快回落入反应区内。（4）出水堰前设置挡板以防止上浮污泥流失，某些情况下应设置浮渣清除装置。2.沉淀区设计计算根据一般设计要求，水流在沉淀室内的表面负荷,沉淀室底部进水表面负荷一般<2.0m3/(m2·h).本工程设计中，与短边平行，沿长边每池布置5个集气罩，构成5个分离单元，每池设置5个三相分离器，图如所示三相分离器长度B＝10m，每个单元宽沉淀区的沉淀面积即为反应器的水平面积，即130m2。沉淀区的表面负荷＜1.0~2.0，满足要求。3.回流缝设计计算n如图3-4-2所示，设°取保护高度h1=0.5m，上三角形顶水深h2=0.5m，下三角形集气罩垂直高h3=1.2m；则：式中：下三角形集气罩之间污泥回流缝b2中混合液（不考虑气的影响）的上升流速的计算：式中：——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）；——下三角形集气罩回流缝的总面积（m2）——反应器的宽，即回流缝（m）；——集气罩数量；为使回流缝水流稳定，固液分离效果好，污泥能顺利回流，一般。上三角形集气罩下端与下三角形斜面之间水平距离的回流缝中水流速的计算：设上三角形集气罩回流缝宽度CD=b3=0.3m；则上三角形集气罩回流缝面积为：则n图3-4-2三相分离器几何尺寸图假定为控制断面Amin,一般其面积不低于反应器面积的20％。3.气液分离的设计计算由图3-4-2可知：=0.3×sin55°=0.24mCB=CDtan55°=0.43m.设AB＝0.5m，则：.校核气液分离：假定气泡上升流速和水流速度不变，根据平行四边形法则，要使气泡分离不进入沉淀区的必要条件是：沿AB方向水流流速：n式中：；气泡上升速度：式中：设废水气泡直径d=0.01cm；35℃以下，ρ1=1.03g/cm3,ρg=1.15×10-3g/cm3,ν=0.0101cm2/s,β=0.95，μ=0.0101×1.03=0.0104[g/(cm·s)],由于废水动力粘滞系数值比净水大，取]μ废=0.02g/(cm·s),得：三相分离器与UASB高度设计，三相分离区总高度h=h2+h3+h4-h5，集气罩以上覆盖水深h2取0.5m.综上：UASB总高H=7.5m，沉淀区高2m，悬浮区3m，超高0.5m。3.3.2.3布水系统的设计计算1.进水系统设计两池共用一根DN150的进水干管，采用穿孔管配水。每座反应器设4根DN150长6.7m的穿孔管，每两根管之间的中心距为2m，配水孔径取Φn15mm,孔距2m,每根水管有3个配水孔，每个孔的服务面积2.5×2=5m2,孔口向下,穿孔管距反应器底0.20m。每座反应器共有16个配水孔,若采用连续进水,则每个孔的孔口流速为2.11m/s>2m/s,符合要求.2.出水渠的设计计算每座UASB反应器设四条出水渠,出水渠保持水平,四条出水渠的出水汇入集水渠,再经出水管排出.（1）出水渠:  采用锯齿形出水渠,钢结构.渠宽取0.2m,渠深取0.3m.（2)三角堰设计计算每座UASB反应器处理水量7L/s,溢流负荷为1～2L/(m•s)设计溢流负荷取f=2L/(m•s),则堰上水面总长:L=q/f=7/2=3.5m                  设计90°三角堰,堰高H=50mm,堰口宽B=100mm,堰上水头h=25mm,则堰口水面宽b=50mm,三角堰数量n=L/b=3.5/0.05=70个。设计堰板长为8-0.3=7.7m,共6块,每块堰10个100mm堰口,10个670mm间隙。堰上水头校核:则每个堰出流率： q=0.007/70=1×10-4m³/s按90°三角堰计算公式q=1.43×h×5/2                  则堰上水头为： h=(q/1.43)0.4=(1×10-4/1.43)×0.4=0.022m（3）集水渠:  集水渠宽取0.3m；（4）出水管:  取DN150mm的铸铁管,出水管在集水渠中心底部.出水管中的水再汇入位于走道下的DN200mm的排水总管；（5）浮渣挡板:为防止浮渣进入曝气池,在出水渠外侧0.3m处设浮渣挡板.挡板深入水面下0.2m,水面上0.025m。n综上，进水系统的水头损失为0.220m,考虑自由跌水水头损失0.15m，则出水堰总水头损失为0.022+0.15=0.172m，则废水在UASB反应器中的总水头损失为0.230+0.172=0.402m.3.3.2.4排泥系统的设计计算每座UASB的设计流量Q=600m³/d,进水COD浓度为4900mg/L,COD去除率为87.5%,产泥系数为R=0.1kg干泥/kgCOD,则产泥量：Q=600×4900÷1000×0.875×0.1=258kgMLSS/d设UASB排泥含水率为98%,湿污泥密度为1000kg/m³,则每日产生的湿污泥量：Q=258/(1000×2%)=12.9m³/d则两座UASB的总产泥量：Q总=2×12.9=25.8m³/d每日产泥量258kgMLSS/d，则每个USAB日产泥量129kgMLSS/d,可用250mm排泥管，每两天排泥一次。3.3.2.5沼气管道系统的设计计算1.产气量计算每座UASB设计流量：Q1＝25m³/h进水CODcr：S0=4900mg/L=4.9kg/m³COD去除率：E=87.5%产气率：r=0.4m³/kgCOD则产气量：Gi=Q•S0•Er=25×4.9×0.875×0.4=42.875m³/h两座UASB产气量共为G=85.75m³/h2.沼气管道的设计出气管:根据三相分离器的特点,每一个集气罩分别引一根出气管,管径为DN100mm.3.3.2.6水封罐的设计计算本设计选用D=500mm的水封罐.水封高度：H=H1-HM式中：H1—大集气罩内的压力水头,取为1mH2OHM—沼气柜的压力水头,取为0.4mH2O则：H=H1-HM=1-0.4=0.6mH2On取水封罐高度Hˊ=1.0m,其中超高为0.4m在水封罐上设有一根进水管,一根放空管,在外面设一液位计以观察罐内水位情况.3.3.2.7气水分离器气水分离器为干燥沼气所用，选用Φ500mm×H1800mm钢制气水分离器中有钢丝填料，并配有流量计压力表。3.3.2.8沼气柜容积的确定根据设计规范要求,沼气柜的容积一般按6―10h的平均产量来计算,本设计选用6h产气量计算,则6h的产气量为：W=85.75×6=514.5m³所以选用550m³的沼气柜。3.4生物接触氧化池的设计计算3.4.1设计要求：1.生物接触氧化池由池体、填料、及支架、布水系统和曝气装置等部分组成；2.通常氧化池填料高度为3.0~3.5m，底部布气厚度为0.6~0.7m，顶部稳定水层为0.5~0.6m，池的总高约为4.5~5.0m，排泥所需的静水头不应小于1.2米；3.生物接触氧化池的个数或分格数应不小于2个，并按同时工作设计；4.池长一般不大于10m，长宽比为1:2~1:1；5.构造层为0.6~1.2m，填料层为2.5~3.5m，稳水层为0.4~0.5m，超高不小于0.5m，有效水深3~5m；6.进水导流槽宽度不小于0.8m，用导流墙分隔，其下缘至填料底部距离0.3~0.5m，至池底距离不小于0.4m；7、进水BOD浓度应控制在150~300mg/L，当进水BOD为120~150mg/L时，总气水比为5:1~6:1；8.通过填料后，出水中溶解氧浓度为2~3mg/L；9.可生化性较低的废水，BOD负荷为0.8~1.2kgBOD5/m3·d；10.为保证布水布气均匀,接触氧化池的单格面积一般不大于25m2；n生物接触氧化法通常分为一段法、二段法和多段法。而目前使用较多的是推流法。推流法是将一座生物接触氧化池内部分格，按推流方式进行。3-5-1推流式循环进水草图3.4.2设计参数设计流量Q=1200m3/d=50m3/h=0.0139m3/s;容积负荷M，当BOD5≤500时可用1.0~3.0，此处取1.0；进出水水质如下表3-5-2所示表3-5-2生物接触氧化池进出水水质污染物进水水质（mg/L）去除率（%）出水水质（mg/L）COD612.580122.5BOD2409024SS30070903.4.3设计计算1.池体的设计计算（1）接触氧化池的有效容积（即填料体积）V（m3）：计算公式：式中：Q——日均污水流量，/；——进水浓度,mg/l；——出水浓度,mg/l；——容积负荷,gBOD5/(m3·d)，取1.0kgBOD5/(m3·d)则（2）氧化池总面积F（m2）n填料层总高度H(m)，一般取3m;则由计算公式得：F=V/H=259.2/3=86.4（m2）（3）氧化池格数n每格氧化池面积f（m2），f≤25m2，取15m2则由计算公式得：n=F/f=86.4/15=5.7，取6格氧化池平面尺寸采用L×B=3×5=15m2（4）校核接触时间t（h）：由计算公式得：t=nfH/Q=6×15×3/50=5.4（h）（5）氧化池总高度（m）由计算公式得：=3+0.5+0.4+（3-1）×0.2+0.5=4.8（m）式中：H——填料高度，m；——超高，一般取0.5m；——填料层上部水深，一般为0.4～0.5m；——填料至池底的高度，在0.1～0.3m之间；——填料层数，取3层；——配水区高，当采用多管曝气时，不考虑入检修者为0.5m，进入检修者为1.5m；污水在池内实际停留时间（h）：由计算公式得：=6×15×（4.8-0.5）/50=7.7（h）（6）填料总体积（m3）选用Φ15mm的玻璃钢蜂窝填料，则填料总体积：n2.供气系统的设计计算（1）用多孔管鼓风曝气供氧的需氧量D（/）则由计算公式得：15×1200=18000（/）式中：D0——1m3污水所需气量，m3/m3，一般为15～20m3/m3,取气水比Q——设计流量，/；（2）曝气系统的需氧量（kg/d）则由计算公式得：=0.75×1200×（0.24-0.024）+0.12×3×270=291.6（kg/d）=12.2（kg/h）（3）充气量（kg/h）a.空气扩散器出口处的绝对压力(淹没深度H取4.5m)b.空气离开曝气池面时，氧的百分比式中：——空气扩散器的氧转移效率，取30%；c.查排水工程下册附录1，得池中的溶解氧饱和度为Cs(20)=9.17mg/L；池中的平均溶解氧饱度为：Cs(30)=7.63mg/L；温度为20℃时，脱氧清水的充氧量为：式中：——氧转移折算系数，（一般取0.8～0.85，取0.8）；——氧溶解折算系数，（一般取0.9～0.97，取0.9）；n——密度，1.0kg/L；——废水中实际溶解氧浓度，mg/l（一般取2mg/l）；——需氧量Oa=12.2kg/h则算得R0=22.7kg/h（4）供气量Qa（m3/h）由计算公式得：则每单格所需空气量：本设计采用WZP中微孔曝气器，技术参数如下：曝气量：4-12m3/h个服务面积：0.5-2.0m2/个氧利用率：在4米以上水深，标准状态下为30%～50%充氧能力：0.40-0.94kgO2/Kw.h充氧动力效率：7.05-11.74kgO2/Kw.h本设计取服务面积为2m2/个，则此池共需要曝气器为：15×6/2=45(个)本池设3根支管，管长30m，，每根支管设15个曝气头，曝气头间距2m,共45个则每根支管所需空气量：孔空气流速：（5）反应池充气管管径设空气干管流速V1=10m/s;支管流速则：n干管直径：校核：支管直径：校核：综上：干管D=130mm，流速V1=10.1m/s支管d2=45mm，流速v2=4.89m/s3.鼓风机选型鼓风机根据H’与D选择型号；设支管安装深度H0=4.0m，阻力h估算取0.4m则：H’=4.0+0.4=4.4mP==1000×9.8×4.4=43.1kpa所需空气量D=18000m3/d=12.5m3/min根据所需压力及空气量，选择二台TSD-150型罗茨式鼓风机，详细参数见表3-5-3-3；表3-5-3-3TSD-150型罗茨式鼓风机型号升压（KPa）进口流量功率(kW)转速（r/min）配套机电主机重量（kg）TSD-15044.118.9221150型号Y180-47304.布水系统采用导流廊道，设进水流速导流廊尺寸：每单格各有一导流廊道，沿单格的边长，长4.5m,宽0.6m。导流墙高4.7m,距池底0.5m。5.出水系统n出水采用过水孔，与导流廊道相对在另一长边，设出口流速过水孔所需面积:充满度为0.6，则:过水孔尺寸:每单元格有过水孔4个，孔中心间距0.5，孔宽，孔高:，过水孔尺寸：选用聚丙烯半软性填料中的填料，详细参数见表3-5-3-5。表3-5-3-5填料项目纤维素长度mm束间距离mm安装间距mm纤维数量束/m密度成膜后密度孔隙率%理论比表面积A24020303120522～24450>99222546.污泥产量计算污泥排放量计算公式：式中：Y——污泥产率系数，kgMLVSS/(kgBOD5),取0.3Q——污水设计流量，m3/d;Sa——进水BOD含量,mg/l;Se——出水BOD含量,mg/l;则算得△X=77.8kg/dn污泥含水率为99.7%，当含水率>95%时，取污泥产量：排泥管采用DN=250mm的穿孔管排泥，安装在距池底0.1m。3.5二沉池设计计算3.5.1设计要求柠檬酸综合废水经过UASB反应池后，进入沉淀池，反应阶段形成的矾花，依靠重力作用沉淀下来，实现泥水分离。竖流式沉淀池1座，采用中心进水，钢筋混凝土结构，池内壁采用三脂二布玻璃钢防腐处理。设计规范：（1）池子直径与沉淀区有效水深之比不大于3.0；（2）池子直径不宜大于8.0m，一般采用4.0～7.0m，最大不超过10m；（3）中心管内流速不大于30mm/s；（4）中心管下口应设有喇叭口合反射板：①反射板底板距泥面至少0.3m；②喇叭口直径及高度为中心管直径的1.35倍；③反射板的直径为喇叭口直径的1.30倍，反射板表面积与水平面的倾角为17°；④中心管下端至反射板表面之间的缝隙高在0.25～0.50m范围内时，缝隙种污水流速在初次沉淀池中不大于30mm/s，在二次沉淀池中不大于20mm/s；n（5）当池子直径小于7.0m时，澄清污水沿周边流出，当直径大于等于7.0m时增设辐射式集水支渠；（6）排泥管下端距池底不大于0.2m，管上端超出水面不小于0.4m；（7）浮渣挡板距集水槽0.25～0.50m，高出水面0.1～0.15m，淹没深度0.3～0.4m；（8）竖流式沉淀池的污泥借助静水压力由排泥管排出，静水压力一般为1.5～2.0m。3.5.2设计参数沉淀池设计进水量为Q=50m3/h=0.0139m3/s；设计中心管内流速为υ0=0.03m/s；污水由中心管喇叭口与反射板之间的缝隙流出速度V1=0.02m/s；污水在沉淀池中的流速V=0.6mm/s；设沉淀时间为t=1.5h；水面距池壁0.4m处设置挡板，挡板伸入水下0.3m，水上高度为0.1m。二沉池进出水水质如下表3-6-2：表3-6-2二沉池进出水水质污染物进水水质（mg/L）去除率（%）出水水质（mg/L）COD122.52591.9BOD242019.2SS9030633.5.3设计计算1.中心管面积A0（m2）n沉淀池表面有机负荷取1.0m3/(m2·h),则上升流速υ=0.3mm/s,则沉淀池有效断面积:沉淀池直径:沉淀池有效水深h2。设沉淀时间2.5h，则:校核池径水深比D/h2=2.6<3.0(符合要求)校核集水槽每米出水堰的过水负荷:符合要求，可不用另设辐射式水槽。考虑自由跌水水头损失0.15m，则出水堰总水头损失为2.沉淀池圆截锥部分有效容积V2设圆锥底部直径d’为0.4m,截锥高度为h5,截锥侧壁倾角α=55°，则:污泥体积：中心管直径nd0===0.7m中心管喇叭口与反射板之间的缝隙高度,设流过该缝隙的污水流速υ1=0.02m/s,喇叭口直径d1=1.35d0=1.35×0.7=0.95mh3===0.19m沉淀池总高度H=h1+h2+h3+h4+h5=0.3+2.7+0.19+0+4.74=7.93m≈8m设池子的保护高度h1=0.3m，缓冲层高h4=0(泥面很低)，故实际尺寸Ф8m×8m。3.终沉池计算同中沉池，沉淀时间2h，有效水深h2=υТ×3600=0.3×10-3×2×3600=2.16m实际尺寸Ф8m×7.5m,其他尺寸同中沉池。二沉池计算草图见下图3-6-3图3-6-3二沉池计算草图3.6集泥井容积计算为了方便排泥及污泥浓缩的建设，在浓缩池前设置一集泥池，通过对集泥池的最高水位的控制来达到自流拍你，反应池的污泥可利用自重流入。3.6.1设计参数污泥主要来自UASB厌氧池、接触氧化池和沉淀池的污泥：nUASB厌氧池，Q1=25.8m3/d,含水率99.7%；生物接触氧化池，Q2=24.9m3/d,含水率99.7%；沉淀池，Q3=14m3/d,含水率99.7%；总污泥量为：Q=Q1+Q2+Q3=25.8+24.9+14=64.7m3/d为考虑实际因素，取Q=70m3/d停留时间tHRT=6h3.6.2设计计算采用方形池子，则池子的有效体积V为：V=QT=70×6/24=17.5(m3)设一座池子，其有效深度为H=3m，则池子面积A为：A=V/H=17.5/3=5.9m2取A为8m2，水面超高取0.3m，则集泥井的尺寸为：L×B×H=4×2×3.33.7污泥浓缩池设计计算本设计采用连续式竖流式中立浓缩池。3.7.1设计参数由3.8.1可知设计污泥量为Q=70m3/d；进泥含水率98%~99%，取99%；出泥含水率94%~96%，取96%；浓缩时间T=10h；水力负荷4.0~10.0m3/(m2·d)；污泥固体负荷采用25~80kg/(m2·d)；有效水深一般为4m，最低不小于3m；污泥上升流速一般不大于0.1mm/s，取v=0.1mm/s。3.7.2设计计算1.中心管面积（中心流速不大于0.03m/s，此处取0.01m/s）由计算公式得：f=Q/v中=70/(24×3600×0.01）=0.08m/sn中心管直径：取0.4m；喇叭口直径：d1=1.35d0=0.54m；喇叭口高度：h’=1.35d0=0.54m；反射板直径：d2=1.5d0=0.6m；2.浓缩池面积式中：C0——污泥固体浓度，kg/l；M——污泥固体通量，kg/（m2·d）；则A=21m23.浓缩池直径4.浓缩池有效水深式中：T——污泥浓缩时间（h），取18h；5.浓缩后剩余污泥量6.浓缩池污泥斗容积取下斗底直径D=1.5m，设=55o，上斗底r1=3m，下泥斗r2=0.75m，；则：7.浓缩池总高度H（m）设超高h2=0.3m，缓冲层h3=0.3m；则H=h1+h2+h3+h4=0.3+2.5+0.3+3.21=6.31m3.8污泥脱水间设计计算采用带式压滤机，大幅度地减少污泥体积，方便外运处理。n3.8.1设计参数设计污泥量Q=70m3/d；压滤后污泥含水率为75%。3.8.2设计计算1.压滤后污泥的体积为：机型选取：选取DYD-1000型带式压榨过滤机，考虑机器会出现故障，共计选取两台压滤机。其工作参数见表3-3。图3-10-2DYD-1000型带式压榨过滤机工作参数滤带宽度（mm）1000压榨脱水面（m2）5.0滤带线速度（r/min）0.8-5.5电机总功率（KW）2.85涨紧工作压力（MPa）1.0-1.8主机外形尺寸（mm）3000×1800×2040纠偏工作压力（MPa）1.5重量（kg）4700重力脱水面积（m2）3.5泥饼含水率（%）70-802.根据压滤机的外形尺寸，和所选台数，布置脱水间的尺寸：由3-10-2知，压滤机横向摆放时长为3000mm，考虑两边留过道1.5m，则脱水间长度为：L=3+1.5×2=6m；两台压滤机宽为1.8×2=3.6m，考虑与墙壁距离，各留1m，则脱水间宽为：B=3.6+3=6.8m；脱水间高度应高于机器高度，取4m则脱水间尺寸为L×B×H=6×6.8×43.9高程计算3.9.1水力损失计算3.9.1.1管内流速计算由计算公式得：n式中：----管内最大流量，；----管道直经，；本设计取直径DN为125mm。3.9.1.2各构筑物高程阻力计算沿程阻力损失采用的公式：式中：——沿程阻力系数；——管道长度，。局部阻力损失采用的公式：式中：——局部阻力系数；——管内流速；。Re=duρ/μ=0.125×0.75×1000/0.001=81000＞4000，故管中为湍流。根据相对粗糙度ξ/d=0.2/0.125=0.0016及Re=81000查得[8]λ=0.024。1.进水渠—调节池(1)沿程阻力损失，取(2)局部阻力损失一个阀门ζ：4.3管道入口ζ：0.5出口ζ：1.0有一个弯头ζ：0.63n(3)调节池的水头损失为0.6m总的水头损失为1.122m。2.调节池—提升泵(1)沿程阻力损失取(2)局部阻力损失一个阀门管道入口出口(3)集水井水头损失为0.1m；总水头损失为0.534m。3.集水井—提升泵(1)沿程阻力损失取(2)局部阻力损失一个阀门管道入口n出口两个弯头。(3)提升泵房的水头损失为0.3m总水头损失为0.863m。4.提升泵-初沉池（1）沿程阻力损失取L=15m0.18m（2)局部阻力损失一个阀门管道入口出口（3）初沉池的水头损失为0.3m总水头损失为0.906m5.初沉池-调节池（1）沿程阻力损失取L=15m0.18m（2）局部阻力损失一个阀门n管道入口出口（3）总的水头损失为1.222m6.调节池-UASB反应器（1）沿程阻力损失取L=30m0.36（2）局部阻力损失一个阀门ζ：4.3管道入口ζ：0.5出口ζ：1.0两个弯头ζ：0.63（3）UASB的水头损失为0.5m总的水头损失为1.378m7.UASB反应器-生物接触氧化池（1）沿程阻力损失取L=30m0.36（2）局部阻力损失一个阀门ζ：4.3管道入口ζ：0.5出口ζ：1.0两个弯头ζ：0.63n（3）生物接触氧化池的水头损失为0.5m总的水头损失为1.378m8.生物接触氧化池-二沉池（1）沿程阻力损失取L=30m0.36（2）局部阻力损失一个阀门ζ：4.3管道入口ζ：0.5出口ζ：1.0（3）二沉池的水头损失为0.3m总的水头损失为1.086m9.脱水间-螺杆泵（1）沿程阻力损失取L=15m，DN150mm泥管0.13m（2）局部阻力损失一个阀门ζ：0.9管道入口ζ：1.2出口ζ：0.7两个弯头ζ：0.912=（1.2+0.7+0.9+0.912×2）=0.007610.螺杆泵-浓缩池（1）沿程阻力损失取L=8m，DN150mm泥管0.079mn（2）局部阻力损失一个阀门ζ：0.9管道入口ζ：0.5出口ζ：0.8两个弯头ζ：0.912=（0.9+0.5+0.8+0.912×2）=0.005m11.浓缩池-集泥池（1）沿程阻力损失取L=12m，DN150mm泥管0.118m（2）局部阻力损失一个阀门ζ：0.9管道入口ζ：0.5出口ζ：1.2两个弯头ζ：0.912=（0.9+0.5+0.8+0.912×2）=0.0073m3.9.2各构筑物高程确定为简化计算，将地平面标高设定为0m。1.沉淀池液面标高2.35m；2.接触氧化池液面标高3.00m；3.UASB池液面标高4.30m；4.调节池液面标高4.95m；5.泵站（设于细格栅前）建成地下式，底部标高为0m；6.格栅液面标高0。表3-11-2各污水处理构筑物的设计水面标高池底标高及池顶标高构筑物名称池顶标高(m)水面标高(m)池底标高(m)泵站3.000.00-0.50n调节池5.454.953.45UASB反应池4.604.301.38接触氧化池3.503.00-1.60二沉池2.652.35-6.412污泥浓缩池1.551.05-2.25污泥脱水间1.000.40-4.30本设计高程标注详见相关图纸。结论本次毕业设次，是对某柠檬酸生产废水进行净化处理。本设计采用的工艺方法是UASB+生物接触氧化好氧厌氧结合工艺。比起单纯的好氧工艺或厌氧工艺，处理效果都要好得多。最后出水水质中：COD91.9mg/L，BOD19.2mg/L，SS63mg/L，基本达到国家排放标准。柠檬酸废水成分复杂，以有机物和SS为多，但其可生化性较好。本设计的工业流程为：首先，废水进入格栅间，主要去除大颗粒物和大的垃圾杂质，进入集水井，再由提升泵提升进入初沉池，去除小部分有机污染物和较大悬浮物质。然后进入调节池，进行水量水质调节，便得水质均匀混合。经污水提升泵房提升后进入UASB反应器，然后经提升泵定量提升进入UASB反应器，在厌氧微生物的作用下，将废水中的各种复杂有机物分解转化成小分子有机物,甲烷和二氧化碳等物质。产生的沼气进沼气贮柜，经沼气水封罐送到锅炉做燃料。消化后的废水再进入接触氧化池，与污泥中的好氧微生物的进一步作用，去除剩余的有机物，然后再通入二沉池，部分随水流带出的悬浮物在二沉池中得以沉淀出来后废水达标排放。调节池、UASBn反应器、接触氧化池和二沉池的剩余污泥进入集泥池，再进入污泥浓缩池，再加入絮凝剂，通过提升泵进入到污泥脱水间，经过板框压滤机脱水处理后运走。滤液回流到调节池进行循环处理。在做本次毕业设计中，也遇到了很多的问题和困难。也有很多的不足，比如，在水量较小的情况下采用生物接触氧化系统，务必会增加总工程的工程投资费用。还有，关于UASB反应器的运行调节控制，也是没有完全的标准，需要不断地调试后确定运行环境。在做毕业设计中，使我发现。现场经验固然重要，但有时设计人员的变通、好学、严谨、负责的做事方式和态度显得更为重要。问题是解决的有创意还是随大流，做到何种程度，这都是个不容忽视的问题。致谢本次毕业设计是在周育红老师的精心指导下，由我独立完成的。本次毕业设计是我大学四年所学知识的回顾与总结。同时，通过该次毕业设计，我亦从指导老师处学到了许多的常规设计方法，设计思想，并懂得了在做设计中如何去查资料与应用资料。了解了本专业各方面的设计课题与设计方法，这次使我的知识面更加广阔与完整。在这里，万分的感谢各位老师的辛勤栽培和其他同学的热情的帮助！但由于时间仓促及本人水平有限，本次设计中难免有各种错误与不足，还望各位老师批评指正与谅解。我将在以后的学习与工作中不断改正，不断吸取经验教训，不断完善自我，以感谢老师们四年的关心与教导。最后，诚挚地感谢周育红老师以及环境工程教研室各位老师的关心与指导。祝各位老师万事如意，工作顺利！n参考文献[1].韩洪军主编.污水处理构筑物设计与计算.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社2002[2].孙力平主编.污水处理新工艺与设计计算实例.北京:科学出版社2001[3].姜乃昌主编.水泵及水泵站.北京:中国建筑工业出版社1993[4].高廷耀顾国维周琪主编.水污染控制工程第三版下册.北京高等教育出版社[5].曾科主编.污水处理厂设计与运行.北京:化学工业出版社2002[6].任南其等.厌氧生物技术原理与应用[M].北京:化学工业出版社,2004[7].杨学富主编.制浆造纸工业废水处理技术.北京化学工业出版社2004[8].李军主编.微生物与水处理工程.北京:环境科学与工程出版中心,2002。[9].国家环保总局编写.三废处理手册污水卷.北京:中国环境科学出版社2001[10]GumbrichtT.Nutrientremovalcapacityinsubmersedmacrophytepondsystemsinatemperateclimate.EcolEng1993;2:49–61.[11]KornerS,VermaatJE.TherelativeimportanceofLemnagibbaL.,nbacteriaandalgaeforthenitrogenandphosphorusremovalinduckweed-covereddomesticwastewater.WaterRes1998;32:3651–61.[12]OswaldWJ.Micro-algaeandwaste-watertreatment.In:BorowitzkaMA,BorowitzkaLJ,editors.Micro-algaeBiotechnology.Cambridge,UK:CambridgeUniversityPress,1992.p.305–28.[13]贾慧,吴怀兆.用活性污泥法处理柠檬酸废液和生活污水[J].华东电力,1997,(12):45-46.[14张敬东,高顺明.SBR法处理柠檬酸废水的实验研究[J]环境污染治理与设备,2002,3(7):61-63.[15]于军,陆健杰,孙洪涛.厌氧-好氧工艺治理柠檬酸废水[J].中国给水排水,2000,16(8):36-38.[16]杨淑英,孙洪涛,秦霄鹏.柠檬酸废水治理工艺及运行状况研究[J].给水排水,2001,27(7):54-56.[17]马三剑,王江权,刘锋等.柠檬酸综合废水的处理工艺[J].中国给水排水,2002,18(9):69-70.[18]朱乐辉,徐星,王榕等.UASB-BIOFOR滤池组合工艺处理柠檬酸废水的中试研究[J].江苏环境科技,2007,20(3):38-40.[19]李敬存,曹志恒.杨丰坤.UASB-接触氧化-气浮处理柠檬酸废水[J].环境污染治理技术于设备.2006,7(5):135-137.[20]魏国,杨敏.EIC厌氧-曝气生物滤池处理工艺在柠檬酸工业有机废水处理中的应用[J].中国水运,2008,8(9):248-249。[21]《室外排水设计规范》（GBJ14-87）[22]《污水综合排放标准》（GB8978-1996）[23]《给水排水工程结构设计规范》（GBJ69-84）[24]《环境工程手册》(修订版)，相关设计参数与技术要求[25]《给水排水工程快速设计手册》中国建筑工业出版社[26]《给水排水工程快速设计手册(5)水力计算表》中国建筑工业出版社[27]《给水排水设计手册》中国建筑工业出版社[28]《给水排水设计手册(第四册)》中国建筑工业出版社n