肉类加工废水处理工艺设计 43页

肉类加工废水处理工艺设计1.本设计（论文）课题应达到的目的查阅资料，分析设计基础资料，选择适宜的肉类加工废水处理工艺流程，进行构筑物计算、设备选型、全厂区的平面布置、高程布置、能熟练使用CAD制图绘制构筑物工艺详图。培养学生具备解决问题和分析问题能力以及初步的环境工程设计能力。2.本设计（论文）课题任务的内容和要求(1)设计规模:总处理水量(日处理流量1500m3/d)(2)废水水质:根据当地环保部门水质监测及其他同类废水水质类比调查，确定设计原水水质下表。设计原水水质（表中量的单位除pH、色度（倍）外均为mg/L）项目CODBOD5SSNH3-N动植物油浓度数值200010002000280120(3)处理要求：出水水质达到《肉类加工工业水污染物排放标准》GB13457-92一级排放标准。(4)其他资料根据厂方提供的资料及现场调查获悉，用来建设废水处理站的场地基本平整，土质良好。废水通过厂区排水管网收集，入废水处理站管底标高为－0.5m；经处理后的水直接排放，排水标高为－0.8m（所给标高均为相对标高，厂区地坪为±0.00m）。拟建地夏季主导风向为西北风，年平均气温12℃，极端最高气温30.8℃，极端最低气温－9.2℃。(5)进行污水处理站的平面布置设计和高程布置，合理安排处理构筑物（设备）及辅助建筑物的平面位置及标高；3.本设计（论文）课题任务的内容和要求(1)收集和查阅有关资料，了解工艺加工过程，所排废水的水质、水量特点及排放特点；(2)通过论证分析和比较，确定较为合理的污水处理工艺流程；(3)合理选择设计参数，对构筑物进行工艺计算，确定每个构筑物的工艺尺寸；(4)根据设计结论对设备进行选型；(5)进行污水处理站的平面布置设计和高程布置，合理安排处理构筑物（设备）及辅助建筑物的平面位置及标高；4.对本设计（论文）课题成果的要求设计说明书（含工艺计算）一份，字数在2.0万字以上、图纸不少于4张，其中包括总平面布置图1张，高程布置图1张，主要构筑物工艺详图2张、资料收集齐全，工艺论证正确充分、设计计算概念清楚、公式选取正确、设计参数选取合理，并注明参数出处、设计说明书条理清楚，层次分明，文字通顺，格式规范、图纸表达正确，符合制图规范。n目录引言1肉类加工废水概述21.1肉类加工废水的来源和水质水量特征21.1.1肉类加工废水来源21.1.2肉类加工废水水量21.1.3肉类加工的水质特征21.2.肉类加工废水处理技术31.2.1物理及物化处理工艺31.2.2生物处理工艺3设计任务及设计计算62.1设计任务62.1.1设计规模62.1.2设计要求62.2工艺流程62.3主要构筑物作用72.3.1格栅72.3.2隔油池72.3.3调节沉淀池72.3.4UASB反应器82.3.5SBR反应器82.3.6浓缩池82.4设计计算92.4.1格栅92.4.2隔油池92.4.3调节沉淀池设计计算102.4.4UASB反应池122.4.5SBR反应池设计计算222.4.6鼓风机房设计计算292.4.7污泥浓缩池322.4.8污泥脱水系统设计342.5污水处理厂总体布置352.5.1平面布置35n2.5.2污水厂的高程布置362.5.3污水处理站高程水力计算382.5.4污水提升泵设计计算39结论40n引言水资源是经济可持续发展的基本保证，污水的任意排放或处理不彻底的排放，都会给水资源环境带来严重的污染问题。我国水体污染主要来自两方面，一是工业发展超标排放工业废水，二是城市化中由于城市污水排放和集中处理设施严重缺乏，大量生活污水未经处理直接进入水体造成环境污染。尽管近二、三十年来，我国在水污染防治出台了一系列水质标准和法律法规，但水污染的发展趋势仍未得到有效控制。2002年国家环保总局公布的数字表明，地表水流经城市的河段有机污染较重，城市居民日常生活排放的污水和很多工业废水都含有大量的有机物质，尤其工业废水还含有有毒有害的人工合成有机物，如合成农药和染料等，使我国大多数城市河流都存在严重的有机污染，导致城市水源水质下降和处理成本增加，严重威胁到城市居民的饮水安全和人民群众的身体健康，不仅加剧了水资源短缺的矛盾，也对我国正在实施的可持续发展战略带来严重的负面影响，后果非常严重。所以处理好工业废水是非常重要的。肉类食品是人类生活所必须需，是满足人类对蛋白质、脂肪等营养物质需求的主要来源之一。在我国，随着人们生活水平的不断提高，肉类及其食品年消耗量逐年增长，我国日屠宰生猪数在500～5000头的较大型、大型肉类加工厂不下千座，而日屠宰生猪数在500头以下的中、小型肉类加工厂更是成千上万。[1]在屠宰和肉类加工的过程中，要耗用大量的水，同时又要排出含有血污、油脂、毛、肉屑、畜禽内脏杂物、未消化的食料和粪便等污染物质的废水，而且此类废水中还含有大量对人类健康造成危害的微生物。肉类加工废水如不经处理直接排放，会对水环境造成严重危害，对人畜健康造成危害。肉类加工废水所含污染物质大多属于易生物降解的有机物，在它们排入水体后，会迅速的耗掉水中的溶解氧，造成鱼类和水生生物因缺氧而死亡；由于缺氧还会使水体转变为厌氧状态，这样会使水质恶化、产生臭味、影响卫生。同时，废水中的致病微生物会大量繁殖，危害人类健康。在食品工业中，从排放水的数量和污染程度来看，肉类加工废水几乎居于首位。[2]因此，对屠宰肉类加工废水进行处理，去除其污染对保护生态环境和人类健康是十分必要的。n肉类加工废水概述1.1肉类加工废水的来源和水质水量特征1.1.1肉类加工废水来源屠宰和肉类加工的生产过程大致为，牲畜在宰杀前要进行检疫验收，在屠宰时进入屠宰区，首先用机械、电力或者化学方法将牲畜致晕，然后悬挂后脚割断静脉宰杀放血。牛采用机械剥皮，而猪一般不去皮，猪体进入水温为60℃的烫毛池煮后去毛。而后剖肚取出内脏，将可食用部分和非可食用部分分开，再冲洗胴体、分割、冷藏，以及加工成不同的肉类食品如新鲜肉或花色配制品和腊、腌、熏、罐头肉等。屠宰和肉类加工厂的废水主要产生在屠宰工序和预备工序。废水主要来自于围栏冲洗、宰前淋洗和屠宰、放血、脱毛、解体、开腔劈片、清洗内脏肠胃等工序，油脂提取、剔骨、切割以及副产品加工等工序也会排放一定的废水。此外，在肉类加工厂还有来自冷冻机房的冷却水，以及车间卫生设备、洗衣房、办公楼和场内福利设施排出的污水等1.1.2肉类加工废水水量肉类加工废水量与加工对象、数量、生产工艺、管理水平等因素有关。[3]肉类加工生产一般都有明显的季节性变化，因此，肉类加工厂的废水流量在一年内有很大变化。由于各肉类生产厂都有其本身的生产特点，如每日一班生产、两班生产或三班连续生产，因此，废水流量在一天内有较大的变化，远非均匀流出。1.1.3肉类加工的水质特征肉类加工废水含有大量的血污、油脂、油块、毛、肉屑、内脏杂物、未消化的食料和粪便等污染物。外观呈令人不快的血红色，并具有令人不快的血红色，并具有使人厌恶的腥臭味。此外，在肉类加工废水中，还含有粪便大肠杆菌，粪便链球菌以及沙门氏菌等与人体健康有关的细菌，但一般不含有有毒物质。肉类加工废水中所含污染物主要为呈溶解、胶体和悬浮物等物理特性的有机物质，其污染指标主要有PH、BOD5、COD、SS等，此外还有总氮、有机氮、氨氮、硝态氮、总固体、总磷、硫酸根、硫化物和总碱度等。在微生物方面指标为大肠杆菌。n与一般的工业废水相同，肉类加工废水的水质受加工对象、生产工艺、用水量、工人劳动素质和设备水平等方面的影响，在水质方面的变动较大，不仅国内、国外的数据有很大的差异，即使是国内不同厂家的废水水质也有较大的不同。1.2.肉类加工废水处理技术1.2.1物理及物化处理工艺由于肉类加工废水中含有大量的非溶解性蛋白质、脂肪、碳水化合物和其他杂物，同时肉类加工废水的水质和水量在24h内变化较大，为了防止设备的堵塞以及回收有用的副产品，降低生物处理设施的负荷和稳定生物处理工艺的处理效果，一些物理（如筛除、调节、撇出、沉淀、气浮等）和化学（如絮凝等）处理法也常常与生物处理工艺结合使用，作为生物处理工艺的前的预处理。在一些废水排放标准高及废水准备回用等场合下，为了对生物处理工艺出水进行深度处理。也需要采用某些物理或化学处理法（如絮凝、过滤、微滤、吸附、反渗透、离子交换和电渗析等）。1.2.2生物处理工艺肉类加工废水中污染物主要是易于生物降解的有机物，生物处理工艺最为有效和经济，因此生物处理工艺是肉类加工废水处理采用的最普遍的主体工艺。当前，我国对肉类加工废水处理采用的工艺基本上是厌氧与好氧相结合的生物处理技术。其中好氧生物处理工艺根据所利用的微生物的生长形式可分为活性污泥工艺和生物膜工艺。厌氧处理工艺按厌氧微生物的培养形式可分为悬浮生长系统和附着生长系统。前者包括厌氧接触工艺、UASB和水力循环厌氧接触池，后者包括厌氧滤池和厌氧流化床等。现把目前肉类加工废水处理中相对比较成熟的生物处理工艺，经行一些阐述和比较：[2]（一）UASB+好氧接触氧化工艺处理肉类加工废水。[4]此处理工艺中主要处理设备是上流式厌氧污泥床和好氧接触氧化池，n调节池既有调节水质、水量的作用，还由于废水在池中的停留时间较长而有沉淀和厌氧发酵作用。由于增加了厌氧处理单元，该工艺的处理效果非常好。上流式厌氧污泥床能耗低、运行稳定、出水水质好，有效地降低了好氧生化单元的处理负荷和运行能耗(因为好氧处理单元的能耗直接和处理负荷成正比)。好氧处理(包括好氧生物接触氧化池和斜板沉淀池)对废水中SS和COD均有较高的去除率，这是因为废水经过厌氧处理后仍含有许多易生物降解的有机物。该工艺处理效果好、操作简单、稳定性高。上流式厌氧污泥床和好氧接触氧化池相串联的肉类加工废水处理工艺具有处理效率高、运行稳定、能耗低、容易调试和易于每年的重新启动等特点。只要投加占厌氧池体积1/3的厌氧污泥菌种，就能够保证污泥菌种的平稳增长，经过3个月的调试UASB即可达到满负荷运行。整个工艺对COD的去除率达96.6%，对悬浮物的去除率达97.3%～98%，该工艺非常适合在屠宰废水处理中推广应用。（二）、水解酸化+SBR法处理肉类加工废水。其主要处理设备是水解酸化池和SBR反应器。这种方法在处理肉类加工废水时，在厌氧反应中，放弃反应时间长、控制条件要求高的甲烷发酵阶段，将反应控制在酸化阶段，这样较之全过程的厌氧反应具有以下优点：（1）由于反应控制在水解、酸化阶段反应迅速，故水解池体积小；（2）不需要收集产生的沼气，简化了构造，降低了造价，便于维护，易于放大；（3）对于污泥的降解功能完全和消化池一样，产生的剩余污泥量少。同时，经水解反应后溶解性COD比例大幅度增加，有利于微生物对基质的摄取，在微生物的代谢过程中减少了一个重要环节，这将加速有机物的降解，为后续生物处理创造更为有利的条件。（4）水解酸化+SBR法处理高浓度肉类加工废水效果比较理想，去除率均在94%以上，最高达99%以上。要想使此方法在处理肉类加工废水达到理想的效果时运行环境要达到下列要求：（1）酸化—SBR法处理中高浓度肉类加工废水，酸化至关重要，它具有两个方面的作用，其一是对废水的有机成分进行改性，提高废水的可生化性；其二是对有机物中易降解的污染物有不可忽视的去除作用。酸化效果的好坏直接影响SBR反应器的处理效果，有机物去除主要集中在SBR反应器中。（2）水解酸化+SBR法处理肉类加工废水受进水碱度和反应温度的影响，最佳温度是24℃，最佳碱度范围是500～750mg/L。视原水水质情况，如碱度不足，采取预调碱度方法进行本工艺处理；若温度差别不大，运行参数可不做调整，若温度差别较大，视具体情况而定。（三）UASB+SBR法处理屠宰废水。本处理工艺主要包括UASB反应器和SBR反应器。UASB的主要优点是：1、UASB内污泥浓度高，平均污泥浓度为20－40gVSS/1；2、有机负荷高，水力停留时间长，采用中温发酵时，容积负荷一般为10kgCOD/m3·d左右；n3、无混合搅拌设备，靠发酵过程中产生的沼气的上升运动，使污泥床上部的污泥处于悬浮状态，对下部的污泥层也有一定程度的搅动；4、污泥床不填载体，节省造价及避免因填料发生堵赛问题；5、UASB内设三相分离器，通常不设沉淀池，被沉淀区分离出来的污泥重新回到污泥床反应区内，通常可以不设污泥回流设备。SBR反应器优点1、理想的推流过程使生化反应推动力增大，效率提高，池内厌氧、好氧处于交替状态，净化效果好。2、运行效果稳定，污水在理想的静止状态下沉淀，需要时间短、效率高，出水水质好。3、耐冲击负荷，池内有滞留的处理水，对污水有稀释、缓冲作用，有效抵抗水量和有机污物的冲击。4、工艺过程中的各工序可根据水质、水量进行调整，运行灵活。5、处理设备少，构造简单，便于操作和维护管理。6、反应池内存在DO、BOD5浓度梯度，有效控制活性污泥膨胀。7、SBR法系统本身也适合于组合式构造方法，利于废水处理厂的扩建和改造。8、脱氮除磷，适当控制运行方式，实现好氧、缺氧、厌氧状态交替，具有良好的脱氮除磷效果。9、工艺流程简单、造价低。主体设备只有一个序批式间歇反应器，无二沉池、污泥回流系统，调节池、初沉池也可省略，布置紧凑、占地面积省。将UASB和SBR两种处理单元进行组合，所形成的处理工艺突出了各自处理单元的优点，使处理流程简洁，节省了运行费用，而把UASB作为整个废水达标排放的一个预处理单元，在降低废水浓度的同时，可回收所产沼气作为能源利用。同时，由于大幅度减少了进入好氧处理阶段的有机物量，因此降低了好氧处理阶段的曝气能耗和剩余污泥产量，从而使整个废水处理过程的费用大幅度减少。采用该工艺既降低处理成本，又能产生经济效益。并且UASB池正常运行后，每天产生大量的沼气，将其回收作为热风炉的燃料，可供饲料烘干使用。UASB+SBR法处理工艺具有技术先进高效、处理工艺简单实用、处理效果好、运行稳定、操作管理方便、工程投资省。运行费用低等特点。此外,与水解酸化+SBR处理工艺相比具有运行费用低，污泥产量低，处理费用省等优点n设计任务及设计计算2.1设计任务2.1.1设计规模某1500m3/d肉类加工废水处理工艺设计2.1.2设计要求设计出水水质要求：《肉类加工工业水污染物排放标准》GB13457-92一级排放标准。表1水质参数COD(mg/L)BOD5(mg/L)SS(mg/L)NH3-N动植物油浓度进水指标200010002000280120出水指标＜80＜25＜60＜15＜15去除率（%）9697.59794.687.5(1).根据肉类加工行业建设项目的工程特点，掌握主要生产工艺流程，主要污染源，污染物种类及排放方式和排放量；(2).了解目前国内外处理肉类加工费水的主要处理方法；(3).查阅、熟悉肉类加工行业废水处理及行业排放的相关标准及法律法规；(4).根据原始数据进行工艺流程方案的选比，本着“技术上先进可行、经济上合理、社会和环境效益最佳”的原则，进行技术方案的比较；(6).在教师指导下，独立完成设计说明书的撰写。详细叙述所选工艺流程的合理性、按流程顺序描述所选各处理构筑物的尺寸、构造、选用设备的型号、性能、台数等；2.2工艺流程根据水质分析，肉类加工废水有机物及悬浮物含量高,水质水量变化较大,可生化性较好。本设计对肉类加工废水处理采用的工艺是厌氧与好氧相结合的生物处理技术。厌氧段采用UASB工艺，好氧段采用SBR工艺。该n处理工艺具有简单实用、处理效果好、处理负荷高、运行稳定。操作管理方便、工程投资省。运行费用低等特点。工艺流程如下图1.废水格栅隔油池调节沉淀池UASB反应器SBR反应器达标排放提升泵污泥浓缩池脱水机房泥饼外运图1工艺流程图2.3主要构筑物作用2.3.1格栅格栅是由一组平行的金属栅条或筛网制成的框架设备，被安装在污水渠道、泵房集水井的进口处或处理厂的端部，用以截留较大的悬浮物或漂浮物，减轻后续处理构筑物的处理负荷，保护后续处理设施。2.3.2隔油池去除肉类加工废水中的大量油脂，减少油脂造成的管道、水泵、和其他设备的堵塞问题。减少油脂含量过高对生物处理工艺造成的影响。2.3.3调节沉淀池工业废水的水量和水质随时间的变化幅度较大，为了保证后续物理构筑物或设备的正常运行，需要对废水的水量和水质进行调节。由于肉类加工废水中悬浮物（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进行。n2.3.4UASB反应器又称上流式厌氧污泥床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。2.3.5SBR反应器序批式活性污泥反应器系统由多个反应器组成，废水连续按序列进入每个反应器，它们运行时的相对关系是有次序的，也是间歇的；2〕在时间上也是按序排列、间歇进行的，一般一个运行周期包括进水－反应－沉淀－排水－闲置五个连续的阶段。在一个运行周期中，各个阶段的运行时间、反应器内混合液体积的变化以及运行状态等都可以根据具体污水性质、出水质量与运行功能要求等灵活掌握。2.3.6浓缩池污泥浓缩可使污泥初步减容，使其体积减为原来的几分之一，从而为后续处理或处置带来方便。浓缩池的目的在于降低污泥中占70%的空隙水，以便减容。本设计采用间歇式重力浓缩池。n2.4设计计算2.4.1格栅计划选用SMF微滤机，该设备结构简单，适用于分离液体中存在的微小悬浮物（主要是浮游植物、动物、无机和有机物残渣等）其微滤采用的过滤材质为不锈钢丝网或化纤网，孔径小、薄、阻力低，流速高且截污能力强等特点，是较好的水净化和回用设备。该机可用于自来水厂的原水过滤、发电厂、化工厂、肉联厂、造纸厂等各种工业用水过滤。循环冷却水过滤和废水净化，污水处理等。本设计处理水量1500m3/d肉类加工废水根据水量选择SMF50型微滤机两台，一备一用，其性能参数如下：表2SMF50型微滤机性能型号滤筒直径（mm）滤筒长度（mm）过滤面积（m2）过滤能力（m3/d）滤筒转速（r/min）冲洗压力（Mpa）电动机功率SMF-5050010001.571400～16005～10无机调速0.098～0.1960.852.4.2隔油池本设计中按废水的停留时间计算法计算。(1)隔油池总容积W：W=Qt；式中Q—隔油池设计流量T—废水在隔油内的设计池内的设计停留时间，h；一般在1.5h～2h，取2h。W=62.5×2.0=125m3,取130m3。(2)隔油池的过水断面Ac：Ac=Q/3.6v式中v—废水在隔油池中的水平流速，mm/s,取2mm/s。Ac=62.5/（3.6×2）=8.68㎡。(3)隔油池格间数n：n=Ac/b·h式中b—隔油池每个格间的宽度，m；由于刮泥刮油机跨度规格的限制，一般为2.0、2.5、3.0、4.5、6.0，这里取4.5；h—隔油池每个格间的有效水深，取1.5m。n=8.68/（1.5×3）=1.92,取2格。n(4)隔油池的有效长度LL=3.6v·t=3.6×2×2.0=14.4m(5)隔油池建筑高度HH=h+h’h’—池水面以上的池壁超高，取0.5m。H=1.5+0.5=2.0m2.4.3调节沉淀池设计计算㈠设计说明根据生产废水排放规律，后续处理构筑物对水质水量稳定性的要求，调节池停留时间取6.0h。调节池采用半地下式，便于利用一次提升的水头，并有一定的保温作用，由于调节池内不安装工艺设备或管道，考虑土建结构可靠性高时故障少，只设一个调节池。工业废水的水量和水质随时间的变化幅度较大，为了保证后续物理构筑物或设备的正常运行，需要对废水的水量和水质进行调节。由于肉类加工废水中悬浮物（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进行。㈡设计计算(1)参数选取水力停留时间T=6h设计流量Q=1500m3/d=62.5m3/h=0.0174m3/s考虑格栅的去除率COD10%.BOD510%.SS20%则沉淀池进水COD指标为1600mg/L,去除率按照70%计算则沉淀池出水COD指标为480mg/L。（2）池子尺寸池有效容积V=QT=62.5×6m3=375m3取池总高H=4.5m，其中超高0.5m，有效水深h=4m，则池面A=V/h=375/4=93.75m2。n池长取L=12m，池宽取B=8m，每个格子的长度为。设计一个池子两个格子，两个污泥斗。每个格子的尺寸为（L×B×H=6m×8m×4.5m）池子的总尺寸为12m×8m×4.5m（3）理论每日污泥量（4）调节沉淀池设计计算图，见图2图2调节沉淀池设计计算图（5）污泥斗尺寸①污泥斗高度取斗底尺寸为300300，泥斗倾角取500，则污泥斗的高度(h2)为：②每个污泥斗的容积nV总=2V2=60.4m3V总>W,故符合设计要求.（6）进水布置进水起端两侧设进水堰,堰长为池长的50%，进水堰断面尺寸（）。调节池最高水位设置3.5m，超高为0.50m，顶标高为-1.7m。池低标高-7.1m。调节池出水端设吸水段。2.4.4UASB反应池㈠设计说明UASB反应器是有荷兰瓦赫宁根农业大学的G·Lettinga等人在20世纪70年代研制的。80年代以后，我国开始研究UASB在工业废水处理中的应用，90年代该工艺在处理工程中被广泛采用。UASB一般包括进水配水区、反应区、三相分离区、气室等部分。UASB反应器的工艺基本出发点如下：①为污泥絮凝提供有利的物理-化学条件，厌氧污泥即可获得并保持良好的沉淀性能；②良好的污泥床常可形成一种相当稳定的生物相，能抵抗较强的冲击。较大的絮体具有良好的沉降性能，从而提高设备内的污泥浓度；③通过在反应器内设置一个沉淀区，使污泥细颗粒在沉淀区的污泥层内进一步絮凝和沉淀，然后回流入反应器。UASB处理有机工业废水具有以下特点：①污泥床污泥浓度高，平均污泥浓度可达20～40gVSS/L；②有机负荷高，中温发酵时容积负荷可达8～12kgCOD/(m3·d)；③反应器内无混合搅拌设备，无填料，维护管理较简单；④系统较简单，不需另设沉淀池和污泥回流设施。㈡设计计算本工程所处理肉类加工废水，属高浓度有机废水，生物降解性好，UASB反应器作为处理工艺的主体，拟按下列参数设计。设计流量1500m3/d，即62.5m3/h；进水浓度：CODCr=1620mg/L容积负荷：Nv=12kgCOD/(m3·d)产气率：R=0.4m3/CODn污泥产率：X=0.15kg（干泥）/kgCOD㈢UASB反应器工艺构造设计计算（1）UASB总容积计算UASB总容积：式中Q—设计处理流量，m3/d；Sr—污水进水中有机物浓度，kg/m3；Nv—容积负荷，kgCOD/(m3·d)。则1822.5m3选用4个池子，每个池子的体积为Vi′=V/4=1822.5/4=455.6m3。假定UASB体积有效系数90%，则每池的总容积为Vi=455.6/90%=506.3m3若选用直径为φ9000mm的反应器4个，则其水力负荷约为q==0.25m3/(m2·h)<0.7m3/(m2·h)，基本符合要求。若反应器总高为H=7.5+0.5=8.0m则每个反应器容积为508.7m3>506.3m3有效反应容积约为Vi′=508.7m3×90%=457.8m3（2）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。设计说明为了保证四座UASB反应器运行负荷的均匀，并减少污泥床内出现沟流短路等不利因素，设计良好的配水系统是很必要的，特别是在常温条件下运行或处理低浓度废水时，因有机物浓度低，产气量少，气体搅拌作用较差，此时对配水系统的设计要求高一些。二次泵房出水，直接向四座UASB反应器供水，布水形式为两两分中。各UASB反应器进水管上设置调节阀和流量计，以均衡流量。在UASB反应器内部采用适应圆池要求的环行布水器。n反应器布水点数量设置与处理流量、进水浓度、容积负荷等因素有关。每池子流量：m3/h圆环直径计算：每孔服务面积m2a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，中间设12个，最外围设18个孔口。内圈6个孔口设计服务面积：S1=6×1.736=10.4m2折合为服务圆的直径为=3.64m以此直径作一虚圆，在该圆内等分虚圆面积处设一实圆环，其上布8个孔口，则圆的直径计算如下：，则=2.6m中间12个孔口设计服务面积：S2=12×1.736=20.8m2折合为服务圆直径为=6.3中间圆环的直径如下：（6.32-d22）=则d2==5.19m外圈18孔口设计服务面积：S3=18×1.736=31.2m2折合为服务圆直径为=9.001m则外圆环的直径d3为计算如下：则：=7.79mn布水系统如图图3布水系统设计计算图㈣三相分离器设计(1)设计说明UASB工艺如图4。污泥床三相分离器出水沼气进水悬浮污泥层图4UASB工艺示意图n反应器内最重要的部件是三相分离器，用来进行气、液、固三相的分离（如图），因此对UASB的工艺构造设计主要就是设计三相分离器，它的设计直接影响气、液、固三相在反应器内的分离效果和反应器的处理效果。对污泥床的正常运行和获得良好的出水水质起十分重要的作用。根据已有的研究和工程经验，三相分离器应满足以下几点要求：①沉淀四壁倾斜应在45°～60°之间，使污泥不致积聚，尽快落入反应区内；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分离器（两个或多个）间的空隙表面积应是反应器截面积的15%～20%；④气体收集高度当反应器为5～7m时，应在1.5～2.0m之间；⑤为使气体释放及便于去除浮渣，应保持足够液气接触面积；⑥在出水前应设挡板；⑦分离气体的挡板与分离器壁重叠20cm以上，以免出流气泡进入沉淀区；⑧出气管直径应足够大，使气室中气体较易排出。三相分离器设计包括沉淀区、回流缝、气流分离器的设计。设计计算图如下图5图5UASB设计计算图n(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。主要是考虑沉淀区的面积和水深。面积可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。故设计时应满足以上要求。如果以上条件均能满足，则可达到良好的分离效果。集气罩斜壁倾角θ=50°，沉淀区面积：A===63.6m2表面水力负荷q=Q/A==0.246m3/(m2·h)<0.7m3/(m2·h),符合要求。(3)回流缝设计取=0.5m,=0.5m,=2.6m。如图5所示：式中―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；―下三角集气罩的垂直高度，m。=2.18m,=D-2=9－2×2.18=4.64m下三角集气罩之间的污泥回流缝中混合液的上升流速可用下式计算：=Q/S1式中Q―反应器中废水流量，m3/h;S1―下三角形集气罩回流缝面积，m2。=0.86m/h<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：V2=Q2/S2，S2为上三角形集气罩回流缝之面积，取回流缝宽（CD=EF）d=1.2m，上集气罩下底宽CF=5.0m。DH=CD×sin50°=1.2×sin50°=0.92mDE=CF+2DH=5.0+2×0.92=6.84m则V2=Q1/S2==0.84m/h。V2101.7m3,满足要求。浓缩池保护容积为20.9m3，锥件斜面倾角为45o，浓缩池池顶标高+0.0m，池内底标高为-5.75m，水面标高为-0.5m。污泥浓缩池构造尺寸见图10。图10污泥浓缩池构造和尺寸图（3）排水和排泥排水n浓缩后池内上清液利用重力排放，由溢流管道排入调节池。浓缩池设3根排水管于池外，管径DN150mm。于浓缩池最高水位处置一根，每隔1.0m，0.6m设置一根排水管。排泥浓缩后污泥泵抽送入污泥脱水间，污泥泵所顶静扬程为9.5m。选用2PN污泥泵一台，该泵Qb60m3/h，Hb17.5mH2O，转速n1450r/min，电动机功率N10kw，质量W150kg。2.4.8污泥脱水系统设计㈠设计说明设计污泥机械脱水时，应遵守以下规定：①污泥脱水机械的类型，应按污泥的脱水性质和脱水要求，经技术经济比较后选用。②污泥进入脱水机前的含水率一般不大于98%。③经消化后的污泥，可根据污水性质和经济效益，考虑脱水前淘洗。④机械脱水间的布置，应按本规范第四章的有关规定执行，并应考虑泥饼运输设施和通道。⑤脱水后的污泥应设置泥饼外运堆场贮存，堆场的容量应根据污泥出路和运输条件等确定。⑥机械脱水应考虑通风设施。污泥在脱水前，应加药处理。污泥加药应符合以下要求：①药剂的种类应根据污泥的性质和出路等选用，投加量由试验或者参照相似污泥的数据确定。②污泥加药后，应立即混合反应，并进入脱水机。注：生产污水是否加药处理，由试验或参照类似污泥的数据确定。③压滤机宜采用箱式压滤机、板框压滤机、带式压滤机或微孔挤压脱水机，其泥饼产率和泥饼含水率，应由试验或参照相似污泥的数据确定。泥饼含水率一般可为75%～80%。㈡设计计算进泥量V=31.3m3/d，含水率P=95.5%。出泥量V‘=5.634t/d，含水率P=75%。泥饼干重W=1.41t/d。选用DLY—1000带式脱水机，带宽1m，滤带洗水压力>0.25Mpa；电机功率1.1KW；外形尺寸（mm）4400×1400×2190。投加聚丙烯酰胺2.0‰时，处理能力为200kg(干)/h，选用2台，每日工作时间约为一半。脱水机房尺寸为L×B×h=12.0×8.0×7.0m3。n2.5污水处理厂总体布置2.5.1平面布置污水厂的总体布置应根据厂内各建筑物和构筑物的功能和流程要求，结合厂址地形、气象和地址条件等因素，经过技术经济比较确定，并应用于施工、维护和管理，应符合以下规定：（1）污水厂厂区内各建筑物造型应简洁美观，选材恰当，并应使建筑物和构筑物群体的效果与周围环境协调。（2）生产管理建筑物和生活设施宜集中布置，其位置和朝向应力求合理，并应与处理构筑物保持一定的距离。（3）污水和污泥的处理构筑物宜根据情况尽可能分别集中布置。处理构筑物的间距应紧凑、合理，应满足各构筑物的施工、设备安装和埋没各种管道以及养护维修管理的要求。（4）污水厂的工艺流程、竖向设计宜充分利用原有地形，符合排水畅通、降低能耗、平衡土方的要求。（5）厂区消防及消化池、贮气罐、余气燃烧装置、污泥气管道及其它危险品仓库的位置和设计，应符合现行的《建筑设计防火规范》的要求。（6）污水厂的绿化面积不宜小于全厂总面积的30%。（7）污水厂应设置通向各构筑物和附属构筑物的必要通道。通道的设计应符合下列要求：主要车行道的宽度：单车道为3.5m，双车道为6～7m，应有会车道；车行道的转弯半径不宜小于6m；人行道的宽度为1.5～2m；通向高架构筑物的扶梯倾角不宜大于450。天桥宽度不宜小于1m。（8）污水厂周围应设围墙，其高度不宜小于2.0m。工业企业污水站的围墙按具体需要确定。（9）污水厂的大门尺寸应能容最大设备或部件出入，并应另设运除废渣的侧门。（10）污水厂并联运行的处理构筑物间应设均匀配水装置，各处理构筑物系统间宜设可切换的连通渠道。（11）污水厂内各种渠道应全面安排，避免相互干扰。管道复杂时宜设置管廊。处理构筑物间的输水、输泥和输气管线的布置应使管渠长度短、水头损n失小、流行通畅、不宜堵塞和便于清通。各污水处理构筑物间的通连，在条件适宜时，应采用明渠。（12）污水厂应合理地布置处理构筑物的超越渠道。（13）处理构筑物宜设排水设施，排出的水应回流处理。（14）污水厂的给水系统与处理装置衔接时，必须采取防止污染给水系统的措施。（15）污水厂供电宜按二级负荷设计。为维持污水厂最低运行水平的主要设备的供电，必须为二级负荷，当不能满足要求时，应设置备用动力设备。注：工业企业污水站的供电等级，应与主要污水污染源车间相同。（16）污水厂应根据处理工艺的要求，设污水、污泥和气体的计量装置，并可设置必要的仪表和控制装置。（17）污水厂附属设备建筑物的组成及其面积，应根据污水厂的规模、工艺流程和管理体制等结合当地实际情况确定，并应符合现行的有关规定。（18）工业企业污水处理站的附属建筑物宜与该工业企业的有关建筑物统一考虑。（19）位于寒冷地区的污水处理厂，应有保温防冻设施。具体布局详见污水厂平面布置图。2.5.2污水厂的高程布置高程布置的内容主要包括各处理构（建）筑物的标高（如池顶、池底、水面等）、处理构筑物之间连接管道的尺寸及其标高，从而使污水能够沿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。高程图上的垂直和水平方向的比例尺一般不相同，一般垂直的比例大（取1∶100），而水平的比例小些(1∶500)。污水厂高程布置原则（1）污水厂高程布置时，所依据的主要技术参数是构筑物高度和水头损失。在处理流程中，相邻构筑物的相对高差取决于两个构筑物之间的水面高差，这个水面高差的数值就是流程中的水头损失；它由三个部分组成，即构筑物本身的、连接管（渠）的及计量的水头损失等。因此进行高程布置时，应首先计算这些水头损失，而且计算所得的数值应考虑一些安全因素，以便留有余地。初步设计时，可按表4.1所列数据估算。污水流经处理构筑物的水头损失，主要产生在进口、出口和需要的跌水处，而流经处理构筑物本身的水头损失较小。（2）考虑远期发展，水量增加预留水头。n（3）避免处理构筑物之间跌水等浪费水头的现象，充分利用地形高差，实现自流。（4）在计算并留有余量的前提下，力求缩小全程水头损失及提升泵站的流程，以降低运行费用。（5）需要排放的处理水，常年大多数时间里能够自流排放水体。注意排放水位一定不选取每年最高水位，因为其出现时间短，易造成常年水头浪费，而应选取经常出现的高水位作为排放水位。（6）应尽可能使污水处理工程的出水管渠高程不受洪水顶托，并能自流。（7）构筑物连接管（渠）的水头损失，包括沿程损失与局部损失，可按局部损失为沿程损失的30%计算。连接管中流速一般取0.6～1.5m/s；进入沉淀池时流速可以低些，进入曝气池或反应池时，流速可以高些。流速太低时，会使管径过大，相应的管件及附属构筑物规格亦增大；流速太高时，则要求管坡度较大，水头损失增大，会增加填、挖土方量等。在确定连接管时，可考虑留有水量发展的余地。（8）计量设施的水头损失。污水处理厂中计量槽、薄壁计量堰、流量计量的水头损失应通过计量设施有关计算公式、图表或者设备说明书来确定。一般污水厂进、出水管上计量仪表中水头损失可按0.2m计算。高程布置时的注意事项在对污水处理厂污水处理流程的高程布置时，应考虑下列事项：（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，以保证在任何处理情况下处理系统能够正常运行。（2）污水尽量经一次提升就应能靠重力通过构筑物。（3）计算水头损失时，以近期最大流量作为处理构筑物和管的设计流量。（4）污水处理后应能自流排入下水道或者水体，包括洪水季节。（5）高程的布置既要考虑某些处理构筑物的排空，但构筑物的挖土深度又不宜过大，以免土建投资过大和增加施工的难度。（6）高程布置时应注意污水流程和污泥流程的结合，尽量减少需提升的污泥量。污泥浓缩池、消化池等构筑物高程的确定，应注意它们的污泥排入污水井或者其他构筑物的可能性。（7）进行构筑物高程布置时，应与厂区的地形、地质条件相联系。当地形有自然坡度时，有利于高程布置；当地形平坦时，既要避免沉砂池在地面上架的很高，这样会导致构筑物造价的增加，尤其是地质条件较差、地下水位较高时。2.5.3污水处理站高程水力计算（1）污水高程水力计算n污水厂污水的水头损失主要包括：水流经各处理构筑物的水头损失；水流经过连接前后两构筑物的管渠的水头损失，包括沿程损失与局部损失；水流经过量水设备的损失。初步设计依据规定的水头损失范围估算，如表4.2。表3构筑物自身水头损失构筑物名称水头损失/m构筑物名称水头损失/m格栅0.30隔油池0.30调节沉淀池0.60UASB1.50SBR0.60名称水头损失m间距m流量m3/h管径mm流速m/s坡度i沿程损失m局部损失m水头损失m总损失m水面标高m地面标高m水面与地面差m进水管0062.50000000-0.500.5格栅0.3601251.450.03390．2030.0610.2640.564-1.101.1隔油池0.3862.51002.270.1120.8960.2690.1670.467-1.601.6调节沉淀池0.6062.50000000.6-2.202.2提升泵0.2062.50000000.20UASB1.51215.31000.510.005950.0710.0210.0921.592+2.302.3SBR0.62062.51251.450.03390.6780.2030.8811.481+0.7000.7出水管0062.50000000-0.800.8表4构筑物高程计算2.5.4污水提升泵设计计算污水泵站设计流量62.5m3/hn扬程估算：该泵设置于调节沉淀池之后，紧贴调节池出水段，直接于调节池中吸水。调节沉淀池水面标高：-2.2m，调节池有效水深取4.0m，则调节池最低水位标高-2.2-2=-6.2mUASB反应器水面标高+2.3m。布水器布水所需自由水头1m水泵净扬程：2.3-（-6.2）+1.0=9.5m水泵吸、压水管路的总压力损失估算为2.0m,因此，水泵扬程=9.5+2=11.5m考虑来水的数量小，选择1用1备，查水泵样本，选用100WL65—12-5.5型水泵，单泵工作参数：表5100WL65—12-5.5型水泵性能流量（）扬程（m）转速(r/min)电动机功率P（KW）出口直径DN（mm）效率η（%）汽蚀余量（NPSH）r（m）651229005.5100453n结论肉类加工废水是一种高浓度的有机废水。其色度高、组份复杂，水质变动范围大。本设计采用厌氧与好氧相结合的UASB+SBR处理工艺。优点如下:(1)系统稳定性好。(2)剩余污泥量少。(3)可产生数量可观的沼气（通过综合利用可降低处理成本）等特点本设计采用的UASB+SBR联合处理的方法，使肉类加工废水的处理出水水质达到《肉类加工工业水污染物排放标准》GB13457-92一级排放标准。其主要水质指标为：COD浓度≤80mg/l，BOD浓度≤25mg/l，SS浓度≤60mg/l，NH3-N浓度≤15mg/l，动植物油浓度≤15mg/l。