食品工业废水处理设计 37页

`第一章前言1.1食品工业废水的来源食品工业原料广泛，制品种类繁多，排出废水的水量、水质差异很大。废水中主要污染物有：漂浮在废水中固体物质，如菜叶、果皮、碎肉、禽羽等；悬浮在废水中的物质有油脂、蛋白质、淀粉、胶体物质等；溶解在废水中的酸、碱、盐、糖类等；原料夹带的泥砂及其他有机物等；致病菌毒等[1]。食品工业废水主要来源于三个生产工段：（1）原料清洗工段：大量砂土杂物、叶、皮、鳞、肉、羽、毛等进入废水中，使废水中含有大量悬浮物。（2）生产工段：原料中很多成分在加工过程中不能全部利用，未利用部分进入废水，使废水含大量有机物。（3）成形工段：为增加食品色、香、味，延长保存期，使用了各种食品添加剂，一部分流失进入废水，使废水化学成分复杂。1.2食品工业废水的危害近20年来，我国食品工业尤其是乡镇食品工业快速发展，极促进了社会经济的增长和人民生活质量的提高，但是在一段时期里，点多、面广、量大的食品工业废水直接排放，对水环境也造成了巨大压力，成为主要的水污染源之一。食品工业废水本身无毒性，但含有大量可降解的有机物质，废水若不经过处理排入水体要消耗水量的溶解氧，造成水体缺氧，使鱼类和水生生物死亡。废水中的悬浮物沉入河底，在厌氧条件下分解，产生臭气恶化水质，污染环境。若将废水引入农田进行灌溉，会影响农业果实的食用，并污染地下水源。废水中夹带的动物排泄物，含有虫卵和致病菌，将导致疾病的传播，直接危害人畜健康。因此，食品工业废水在排放前必须除去各种有害成分[2]。1.3食品工业废水常用的处理方法食品工业废水处理除按水质特点进行适当预处理外，一般均宜采用生物处理。 如对出水水质要求很高或因废水中有机物含量很高，可采用两级曝气池或两级生物滤池，或多级生物转盘．或联合使用两种生物处理装置，也可采用厌氧—需氧串联的生物处理系统。目前，国食品工业废水的处理工艺基本上包括了各种先进工艺，主要有：SBR法、生物接触氧化法、UASB——TF法、氧化沟法和水解酸化好氧法等。国外在处理食品工业废水方面探索出许多新方法，比如：新加坡开发出用活性污泥反应器来处理大豆饮料加工废水，其主要装置由活性污泥好氧池及沉淀池组成，废水在好氧池及沉淀池中的停留时间分别为8h和2h，经过处理后，95%的COD、67%的氮和57%的磷可以被去除[3];在墨西哥，采用生物转盘反应器RBCWord文档n`来处理玉米加工废水[4]；在捷克，开发了由预处理、厌氧消化及好氧降解三部分组成的废水处理系统来处理土豆片加工厂所排放的废水[5]，等。Word文档n`第二章编制依据和设计容2.1设计资料设计废水水量400m3/d，K时=1.5[6]，水质特征如表1所示。表1设计原水水质项目COD/mg/LBOD5/mg/LSS/mg/LpH温度/℃数值800~1200500~600100~1505~6常温注：表中，COD平均为：1000mg/L；BOD5平均为550mg/L；SS平均为：125mg/L。2.2处理要求出水水质达到《污水综合排放标准》（GB8978—1996）中的一级标准，如表2所示[7]。表2设计出水水质项目BOD5/mg/LCOD/mg/LSS/mg/LpH数值＜20＜100＜706～9~Word文档n`第三章工艺流程选择食品工业的废水处理工艺。根据任务书中水质特征的要求和比较，经过进一步的分析研究，其中主要污染物质为悬浮物和呈胶体及溶解状态的有机物,即BOD、COD。根据国外已运行的食品厂废水处理的工程的调查，要达到确定的治理目标，可采用多种工艺，如：SBR法、接触氧化法、UASB——TF法、氧化沟法和水解酸化好氧法等。现就SBR、氧化沟工艺及生物接触氧化工艺进行比较，尽可能使本设计工艺选择达到最优化。3.1生物接触氧化方案生物接触氧化法也称淹没式生物滤池法和接触式曝气法，其在氧化池设置填料并淹没在污水中，经过曝气充氧的污水与填料上的生物膜相接触，在生物膜的作用下，有机物被生物膜所吸附，污水得到净化[9]。虽然吸附过程很短，但被吸附的有机物可以储存在生物膜中，有较长时间为微生物所氧化、分解、吸收。当生物膜达到一定厚度时，层生物膜由于缺氧，好氧菌死亡，黏附力减弱，就会脱落，再沉淀池中沉降下来。旧的生物膜脱落后，新的生物膜又会在原来脱落的地方生长起来，如此新代，使氧化池净化功能处于动态平衡，使出水水质保持稳定。但是生物接触氧化处理技术的主要缺点是：填料间水流缓慢，水力冲刷小，如果不另外采取工程措施，生物膜只能自行脱落，更新速度慢，膜活性受到影响，某些填料，如蜂窝管式填料还易引起堵塞，布水布气不易达到均匀[10]。另外填料价格较贵，加上填料的支撑结构，投资费用较高。如设计或运行不当，可能在局部部位出现死角[11]。3.2氧化沟方案氧化沟是活性污泥法的一种变形，它把连续环式反应池作为生化反应器，混合液在其中连续循环流动。随着氧化沟技术的不断发展，氧化沟技术已远远超出最初的实践围，具有多种多样的工艺参数、功能选择、构筑物形式和操作方式。如卡鲁塞尔（Carrousel 2000）氧化沟、三沟式（T型）氧化沟、奥贝尔（Orbal）氧化沟等。氧化沟工艺的优点：(1)用转刷曝气时，设计污水流量多为每日数百立方米。用叶轮曝气时，设计污水流量可达每日数万立方米。(2)氧化沟由环形沟渠构成，转刷横跨其上旋转而曝气，并使混合液在池循环流动，渠道中的循环流速为0.3~0.6m／s，循环流量一般为设计流量的30~60倍。(3)氧化沟的流型为循环混合式，污水从环的一端进入，从另一端流出，具有完全混合曝气池的特点。（4)间歇运行适用于处理少量污水。可利用操作间歇时间使沟混合液沉淀而省去二沉池，剩余污泥通过氧化沟污泥收集器排除。连续运行适用于处理流量较大的污水，需另没二沉池和Word文档n`污泥回流系统。(5)工艺简单，管理方便，处理效果稳定，使用日益普通。(6)氧化沟的设计可用延时曝气的设计方法进行，导出曝气池的体积，而后按氧化沟的工艺条件布置成环状循环混合式。氧化沟工艺的缺点：(1)处理构筑物较多；(2)回流污泥溶解氧较高，对除磷有一定的影响；(3)容积及设备利用率不高。氧化沟工艺基建和运行费用低，同时具有去除BOD5及脱氮除磷的作用，基建费用比常规的活性污泥法要低40%~60%，其运行费用比常规活性污泥法也要低30%~50%[12]。3.3SBR方案序批式活性污泥法即SBR法是从Fill&Draw(充排式)反应器发展而来的，其工作过程是：在较短的时间把污水加入到反应器中，并在反应器充满水后开始曝气，污水中的有机物通过生物降解达到排放要求后停止曝气，沉淀一定时间将上清液排出[13]。简短说，上述过程可以概括为：短时间进水，曝气反应，沉淀，短时间排水，进入下一个工作周期。由于这项工艺在技术上具有某些独特的优越性，从1979年以来，本工艺在美、德、日、澳、加等工业发达国家的污水处理领域，得到较为广泛的应用。八十年代以来该工艺在我国也受到重视，并得到应用。本工艺系统最主要的特征是采用集有机污染物降解与混合液沉淀于一体的反应器—间歇曝气曝气池。与连续式活性污泥法系统相较，本工艺系统组成简单，勿需设污泥回流设备，不设二次沉淀池，曝气池容积也小于连续式，建设费用与运行费用都较低。此外，间歇式活性污泥法系统还具有如下各项特征:（1）在大多数情况下（包括工业废水处理），无设置调节池的必要；（2）SVI值较低，污泥易于沉淀，一般情况下，不产生污泥膨胀现象；（3）通过对运行方式的调节，在单一的曝气池能够进行脱氮和除磷反应；（4）应用电动阀、液位计、自动计时器及可编程序控制器等自动仪表，可能使本工艺过程实现全部自动化，而由中心控制器控制；（5）运行管理得当，处理水水质优于连续式。SBR法处理食品废水具有一次性投资省、运行费用低、处理稳定性好、处理效率高等特点,是一种经济、有效的处理高浓度有机废水的方法,特别是在场地紧情况下,更显示其优越性[14]。因此，本设计采用SBR法处理食品厂废水。3.4工艺流程本设计最后所选用的工艺流程如图1。Word文档n`污水→格栅→污水提升泵房→调节沉淀池→SBR→出水外运←污泥脱水间←重力浓缩池图1SBR工艺流程图Word文档n`第四章主要处理构筑物的设计计算及说明4.1格栅格栅是由一组平行的金属栅条组成，一般斜置于污水提升泵集水池前，或进水渠道上，用来拦截水中呈悬浮或漂浮状态的大块固形物，以防止阀门、管道、水泵或后续处理设备堵塞或损坏[15]。格栅可以分为人工格栅和机械格栅两种。人工格栅多用于小型水处理工艺；机械格栅则多用于大型水处理工艺。这类格栅构造复杂，维修量较大，但自动化程度较高，可以减轻污染对工作人员所产生的毒害和减轻劳动强度。本设计由于日排水量拟定为400m3/d，所以在提升泵前设置一道人工格栅。人工格栅具有构造简单，安装灵活和维护方便等优点。根据实践经验，本设计选用条形格栅参数如下：b=5mm,B=0.3m，B1=0.15m,H1=0.4m,H=0.7m,L=2.0m,α=45°每日栅渣量：式中——栅渣量，m3/103m3污水，=0.05m3/103m3污水；——最大日最大时污水量与平均日平均时污水量的比值即总变化系数，取1.5；==0.0132(m3/d)<0.2(m3/d)因此采用人工清渣。4.2提升泵本设计采用集水池与泵合建的方式。4.2.1水泵的选择选泵应考虑的因素：①选泵机组泵站泵的总抽生能力，应按进水管的最大时污水量计，并应满足最大充满度时的流量要求[16]；②尽量选择类型相同（最多不超过两种型号）和口径的水泵，以便维修，但还须满足低流量时的需求；③由于污水对水泵有腐蚀作用，故污水泵站尽量采用污水泵，在大的污水泵站中，无大型污水泵时才选用清水泵。设计流量Q=400m3/d=0.0046m3/s，选择2台潜水污水泵（1用1备），则单台提升泵流量为：Word文档n`Q1===16.56(m3/h)选择50WQ18-7-0.55型潜水污水泵。WQ系列泵为单级、单吸、立式离心潜水污水泵。泵与电机连成一体潜入水中工作，具有水力设计优良，节能效果显著，结构合理，防缠绕，无堵塞，安装灵活方便，可靠性高和无故障运行时间长等优点。结构的参数见表4。表480WQ100-16-11型潜水污水泵参数出水口径/mm流量/(m3/h)转速/(r/min)电动机功率/KW扬程/m效率/%50728500.557414.2.2集水池集水池的设计遵循以下原则：集水池的最小容积，不应小于最大一台污水泵5min的出水量；集水池宜设置冲洗或清泥设施；集水池的布置，应考虑水泵吸水管的水力条件，减少滞留或涡流。①有效容积污水泵房的集水池容积一般采用不小于最大一台水泵5min的出水量，本设计集水池容积采用相当于一台泵6min的容量。W==5.962(m3)②有效水深及面积有效水深指栅后水位与最低水位之高差，本设计取H=1(m).则集水池面积A为：A===5.962(m2)集水池宽B取2m，则集水池长为：L===2.481（m）取3（m）保护水深为1.0m，则实际水深为2m。4.2.3泵位及安装本设计潜水污水泵采用湿式安装，优点是可以不设污水泵房，泵的效率比较高，节省投资及运行费用。潜污泵检修采用移动吊架。4.4调节池4.4.1一般说明废水的水量和水质并不总是均匀恒定的，往往随时间而变化，本设计中的食品厂加工废水也是这样。水量和水质的变化使得处理设备不能在Word文档n`最佳的工艺条件下运行，严重时甚至使设备无法工作，为此需要设置调节池，进行水量调节和水质均化[18]。为了达到既能均量又可以均质的目的，工程中一般采用均化池。本设计均化池设计成为以调节水量和搅拌均匀水质为目的的调节池。4.4.2主要设计参数调节池设计主要是确定调节池的有效容积，调节池的设计应该以处理废水的水质水量的变化周期为依据，调节池有效容积不应小于一个变化周期累计的废水量。（1）调节池的容积：如果设有水量水质的逐时累计变化资料，可以根据行业经验判断确定调节池的容积，常用停留时间（HRT）表示。停留时间是调节池有效容积与处理水量的比值，即：间歇处理时，调节池容积按平均每小时废水流量的3~4h计算。废水水量小时，可采用较长的HRT[19]。（m3）（2）调节池的尺寸：由于该污水处理站进水管标高为地坪下1.00m，设调节池有效水深为1.5m，调节池出水为水泵提升[20]。本设计采用方形池，池长L与池宽B相等，则池表面积：(m2)所以，（m）取6（m）在池底设集水坑，水池底以的坡度坡向集水坑，调节池的结构如图2所示。图2调节池结构图Word文档n`（3）调节池集水坑：设2台自动搅匀潜污泵，一用一备。水泵的基本参数为：水泵的流量m3/h；水泵的扬程m；配电机功率kw（4）潜水搅拌机：为了使水质均匀，工程上常用潜水搅拌机进行搅拌。4.5SBR池4.5.1一般说明SBR活性污泥法是在单一的反应器，按时间顺序进行进水、反应（曝气）、沉淀、排水、待机（闲置）等基本操作，从污水的流入开始到待机时间结束为一个周期操作，这种周期周而复始。从而达到污水处理的目的。（1）进水期指从反应器开始进水直到达反应器最大容积时的一段时间。可以分为3种进水方式：曝气（好氧反应）、搅拌（厌氧反应）及静置。在曝气的情况下有机物在进水过程中已经开始被大量氧化，在搅拌过程的情况下则抑制好氧反应。（2）反应期反应的目的是在反应器最大水量的情况下完成进水期已开始的反应。在此阶段通过改变反应条件，不仅可以达到有机物降解的目的，而且可以达到脱氮、除磷的效果。（3）沉淀期沉淀的目的是固液分离，本工序相当于二沉池，停止曝气和搅拌，污泥絮体和上清液分离。污泥层要求保持在排水设备的下面，并且在排放完成之前不上升超过排水设备。（4）排水期排水的目的是排除曝气池沉淀后的上清液，留下活性污泥，作为下一个周期的菌种。上清液恢复到循环开始时的最低水位，该水位离污泥层还有一定的保护高度。SBR排水一般采用滗水器，滗水所用的时间由滗水能力来决定。（5）待机期沉淀之后到下个周期开始的期间是待机工序。待机期的长短由原水流量决定。本设计根据作者查阅工程实例及有关资料，拟定采用限制曝气方式。好处是可最大限度地提高混合液中的基质浓度,使反应过程有一个较大的浓度梯度。这对于限制丝状菌污泥膨胀是有益的,因此设计时选用限制曝气方式。采用散流式曝气器进行鼓风曝气。4.5.2参数选择Word文档n`进水CODCOD=1000mg/L；BOD污泥负荷Ls=0.1BOD/（kgMLSS·d）[21]；池数N=4；反应池水深H=3.5m；排出比[22]；安全高度ε=0.5m；MLSS浓度X=4000mg/L。4.5.3反应池运行周期各工序计算（1）曝气时间（TA）（h）（2）沉淀时间（TS）初期沉降速度（m3/h）则（h）（3）排出时间（TD）本设计拟定排除多余的活性污泥、撇水时间为0.5h，则沉淀与排出时间合计为1.5h。（4）进水时间（TF）本设计拟定缺氧进水1.5h[23]。则一个周期所需要的时间为：Tc=TA+TS+TD+TF=3+1.5+1.5=6(h)4.5.4反应池池体平面尺寸计算周期数池个数反应池有效池容Word文档n`（m3）由进水时间和进水量的变动理论，求得一个循环周期的最大流量变动比超过一个周期，进水量△Q与V的对比为△Q/v考虑流量比，反应池的修正容量为V’=V（1+△Q/v）（m3）取反应池水深为3.5m，则所需水面积（m2）取32（m2）取反应器长L=20（m），则宽为b=10(m)SBR反应池设计运行水位如图3所示。排水结束时水位h2=H/(1+△Q/v)（m）基准水位h3=H/(1+△Q/v)（m）高峰水位（m）警报溢流水位（m）污泥界面（m）Word文档n`4.5.5进出水系统（1）SBR池进水设计调节池的来水通过DN180mm的管道送入SBR反应池，管道的水流最大流速为0.88m/s。在每一组SBR池进水管上设电动阀门，以便于控制每池的进水量，进水管直接将来水送入曝气池。（2）SBR池出水设计SBR池采用滗水器出水，滗水器是在SBR水处理工艺的沉淀阶段，为排除与活性污泥分离后的上清液的专用设备，其主要功能应满足：①追随水位连续排水的性能：为取得分离后沉淀的上清液，滗水器的集水器应靠近水面，在上清液排出的同时，能随反应池水位的变化而变化，具有连续排水的性能。②定量排水的功能：滗水器运作时应能不扰动沉淀的污泥，又能不将池中的浮渣带出，按规定的流量排放。③有高可靠性：滗水器在排水或停止排水的运行中，有序的动作应正确、安全、可靠、耗能小、使用寿命长。本设计污水进水量m3/d，池数N=4，周期n=4，排出时间TD=0.5h，则每池的排出负荷为(m3/min)设一套排出装置，其负荷为（m3/min）排出装置的排出能力在最大流量比（r=1.5）是能够排出，所以排出能力为(m3/min)Word文档n`由于水量不大，本设计中选用由金源环境保护设备生产的MRD200型旋转式滗水器。该滗水器流量为200m3/h,撇水深度为1.0~3.0m，电机功率为0.37kw。SBR池的平面布置如图4。图4SBR池平面布置示意图4.5.6曝气系统工艺计算（1）需氧量需氧量以1kgBOD需要1kgO2计算(kgO2/d)每池每周期所需氧量(kgO2/周期)但是以曝气时间3h计算，每小时所需的氧量为(kgO2/h)（2）供氧能力①曝气装置本设计选择Wm—180型网状膜微孔空气扩散器。该装置采用网状膜，曝气器由主体、螺盖、网状膜、分配器和密封圈等部分组成。主体骨架用工程塑料注塑成型，网状膜有聚酯纤维制成。从底部进入空气，经分配器的一次切割并均匀分配到气室，然后通过网状膜进行二次切割，形成微小气泡扩散到水中[24]。每个扩散器的服务面积为0.49m2，动力效率2.7～3.7KgO2/kWhWord文档n`，氧利用率15%～20%。该装置敷设于池底0.2m处，淹没深度即为3.3m。设混合液DO为1.5mg/L，池水深3.5m，查《化工原理》，水中溶解氧饱和度分别为（mg/L）；（mg/L）计算温度按最高最不利温度30℃计算。②空气扩散器出口处的绝对压力微孔曝气器出口处的绝对压力（Pb）为（Pa）式中H——安装高度P——为标准大气压取微孔曝气器的氧转移效率（EA）为15%，则空气离开曝气池时氧的百分比为③曝气池中的平均溶解氧饱和度（mg/L）温度为20℃时，曝气池中的溶解氧饱和度为（mg/L）温度为20℃时，脱氧清水的充氧量为(kg/h)式中Rt——需氧量，kg/h，本设计中此值为kgO2/h——氧转移折算系数，一般，本设计取——氧溶解折算系数，一般，本设计取——密度，kg/L，为kg/L——废水中实际溶解氧浓度，mg/L，取mg/L④曝气池供气量取氧利用率EA为15%，根据供氧能力，求得曝气空气量为（m3/h）Word文档n`其中，空气密度ρ为1.29kg/m3。4.5.7污泥产量SBR工艺污泥沉降性能良好，同时沉淀是在静止条件下进行的，所以，SBR能有效防止污泥膨胀。为保证活性污泥系统中的污泥量的平衡，每日必须从系统中排出一定数量的剩余污泥。剩余污泥由生物污泥和非生物污泥组成。剩余生物污泥Δ计算公式为Δ式中——出水SS中VSS所占比例，一般=0.75Y——污泥产率e——反应时间比，本设计中e=（h）V——曝气池体积，本设计中为703.125m3——活性污泥自身氧化系数，与水温有关。水温为20℃时(d-1)根据《室外排水设计规》（GBJ14—1987，1997年版）的有关规定，不同水温时应进行修正。本设计污水温度取℃。剩余生物污泥量为式中Y——污泥回流比，本设计取值为0.6——进水流量——进水BOD5值，本设计中值为550mg/L——达标要求出水BOD5值，本设计中值为20mg/LWord文档n`剩余非生物污泥Δ计算公式为Δ式中——设计进水SS，本设计中为125mg/L——出水SS，本设计中为70mg/L——进水VSS中可生化部分比例，设=0.7Δ（kg/d）剩余污泥总量为ΔX=ΔXV+ΔXS（kg/d）曝气池每日排出的剩余污泥量为Q2=ΔX/fXr4.5.8排泥系统本设计中采用穿孔管排泥。穿孔排泥管沿池长方向布设，管径为DN200mm，孔眼直径为20mm，孔眼间距为0.5m，孔眼方向向下，与水平成40°角交错排列。排泥管中心间距为3.0m，共6根，总排泥管的管径为DN600mm，在排泥总管上设流量计，以控制排泥量。4.5.9空气管路计算按图4所示的曝气池平面图，布置空气管道。在相邻的两个廊道的隔墙上设一根干管，共4根干管。在每根干管上设有2根曝气竖管。曝气池共设8条配气竖管，每根竖管的供气量为（m3/h）曝气反应池平面面积为200m2，每个空气扩散器的服务面积按0.5m2来计算，则所需要空气扩散器的总数为（个）每根竖管上安装的空气扩散器的个数为（个）每个空气扩散器的配气量为(m3/h)Word文档n`将已经布置的空气管路及布设的空气扩散器绘制成空气管路计算图，如图5所示。图5空气管路计算图选择一条从鼓风机房开始的最长的管道作为计算管路。在空气流量变化处设计算节点，统一编号后列表进行空气管路计算，计算结果见表6。l为管段长度，空气干管和支管以及配气竖管的管径，根据通过的空气量和相应的流速按《排水工程》下册的附录2来确定，计算结果列入表中管径一项。空气管道流速，干管、支管为10～15m/s，竖管、小支管为4～5m/s。空气管路的局部阻力损失，根据配件的类型折算成当量长度l0，并计算出管道的计算长度l+l0(m)，列入表中的管段当量长度和管段计算长度两项。空气管道的沿程阻力损失，根据空气管的管径（D）mm、空气量、计算温度和曝气池水深，查《排水工程》下册附录3求得,结果列入表中压力损失一项。空气压力按估算，将管段当量长度和管段计算长度相乘，得到压力损失h1+h2，结果列入表中压力损失一项。表6空气管路计算表管段编号管长L/m空气流量空气流速m/s管径Dmm配件管段当量长度l0/m管段计算长度(l0+l)/m压力损失h1+h2m3/hm3/min9.8Pa/m9.8Pa123456789101117-161.01352.253.032四通1个2.332.830.581.6416-151.02704.53.532四通1个14.7422.242.1848.4815-141.05409.03.832四通1个6.0811.080.687.5314-131.01080183.932四通1个8.7213.720.527.1313-121.01620274.032四通1个12.3117.310.7813.5012-111.02160364.132四通1个10.715.70.213.3011-101.02700454.332四通1个10.715.70.182.83Word文档n`10-91.03240544.532四通1个16.0921.090.265.489-81.03780634.732四通1个13.9918.990.152.858-73.04320724.932四通1个13.9918.990.285.327-64.54860815.132四通1个，异型管1个20.0225.020.399.765-44.55400905.332弯头1个10.5522.550.5111.504-695600935.7604-35.5108001806.560三通1个，异型管1个36.9648.960.9446.023-24.5162002708.060三通1个，异型管1个46.052.00.3116.122-1503240054010.0100三通1个，异型管1个55.35100.350.2828.10合计237.82将11项各值累加，得空气管道系统总的压力损失为=237.829.8=2330.636(Pa)=2.33(KPa)拟定网状膜空气扩散器的压力损失为6.48Kpa，则总压力损失为6.48＋2.33=8.81(kpa)，为安全起见，设计取10（kpa）。4.5.10空压机的选择空气扩散装置安装在距池底0.2m处，曝气池有效水深为3.5m，空气管路的水头损失按1.0m计算，则空压机所需压力为（KPa）空压机平均时供气量为根据所需压力及空气量，本设计选择C15-1.35型低速多级C系列离心鼓风机两台，一用一备。该型号离心鼓风机流量为15m3/min，进口绝对压力为98.07KPa，介质密度为1.16kg/m3，升压到34.33KPa，轴转率为14kw，主轴转速为2940r/min,主机质量为1753kg，电动机规格型号是Y180M-2，电动机功率为22kw，电压是380V。此款鼓风机具有运转平稳、耗电省、噪音低等特点。4.6污水计量设备本设计采用巴氏计量槽，其优点是水头损失小，不易发生沉淀，精确度可达96～98%，缺点是施工要求高，各部分尺寸如下：Word文档n`W=0.05m,B=1.45m,A=1.479m,2/3A=0.986m,C=0.8m,D=1.08m.喉宽W=0.5m时，流量Q=1.162H11.542H1为上游水深，自由流迭H2=0.7H1H1==0.9976（m）取0.10(m)H2=0.7H1=0.7×0.10=0.07(m)为了使计算准确，必须使计量堰有一个较好的水力温度，必须使前后均采用渠道连接。上下游渠道设计。根据规定：上游直线段不小于渠宽的2～3倍，下游直线段不小于渠宽的4～5倍，总直线段的长度不小于渠宽的8～10倍。渠首宽D=1.08m，渠尾宽C=0.8m.，故取上游直线段渠长为5m,下游渠长为6.5m,整个计量堰长为L=5+B+0.6+0.9+6.5=5+1.45+0.6+0.9+6.5=14.5(m)4.7污泥处理设施4.7.1一般说明污泥处理的目的是减量、稳定、无害化以及为最终处置与利用创造条件。污泥处理的方案有多种，大致可归纳为四类，见表7。表7污泥处理方案类型类序主体处理工艺目的工艺流程Ⅰ浓缩减量生污泥—浓缩—机械脱水—最终处置Ⅱ消化污泥稳定、无害生污泥—浓缩—消化—机械脱水—最终处理Ⅲ堆肥减量、稳定、综合利用生污泥—浓缩—机械脱水—堆肥—合成肥料—农用Ⅳ焚烧最终处置生污泥—浓缩—机械脱水—干燥焚烧—最终处理Word文档n`城市污水处理厂产生的污泥主要有初沉污泥和剩余污泥。初次沉淀池的污泥量可根据污水中悬浮物浓度、污水流量、沉淀效率及污泥含水率进行计算。剩余污泥量因采用的污水处理工艺不同，计算方法也不尽相同。本设计中只有SBR池产生剩余污泥，所以采用生污泥—污泥浓缩—污泥消化—机械脱水—最终处置这种流程处理污泥。4.7.2污泥性质指标（1）污泥含水率污泥含水率由两种表示方法，即湿基含水率p与干基含水率d两者关系:（2）污泥相对密度污泥相对密度由湿污泥相对密度、干污泥相对密度、挥发性固体的相对密度、灰分的相对密度。湿污泥相对密度干污泥相对密度，即取=1，=2.5式中——污泥中挥发性固体所占比例，%。（3）污泥的可消化程度Word文档n`式中——分别表示生污泥与熟污泥中有机物所占的百分数，%；——分别表示生污泥与熟污泥中无机物所占的百分数，%。4.7.3污泥产量活性污泥系统中，微生物一方面对可生物降解的有机物进行生物氧化，并把氧化过程中产生的能量用于合成新的细胞物质，另一方面微生物源呼吸使细胞物质减少，这两项生理活动的综合结果，使系统中活性污泥量发生变化。活性污泥的净增量是这两项活动的差值，也即每日排出系统的剩余污泥量。本设计中只有SBR池产生剩余污泥，经过计算得曝气池每日排出的剩余污泥量为138.665m3/d,即0.00164m3/s。4.7.4污泥的管道输送污泥的管道输送是普遍采用的方法，具有卫生条件好，没有气味与污泥外溢、操作方便、便于自动化等优点，但一次性投资较高。污泥管道输送可分为重力管道和压力管道两种，污水厂短距离输送，多采用重力管道，管道坡度一般为0.01~0.02，管径不小于200mm，中途设清通口；由于污泥含固、液两相，当含固率较低（<1%）时，流动特性接近于水。随固体浓度的增高，呈现出假塑性或塑性流体的特性。污泥在流速较小时，是层流状态，流动阻力很大；设计常采用较大的v值，使污泥处于紊流状态。在输泥管常用的管径围，流速1.0~1.5m/s是污泥层流和紊流状态的界限值。所以推荐压力输泥管最小流速为1.0~2.0m/s，污泥浓度高者取上限，反之取下限；管道污泥的流动状态，在紊流开始时，水头损失最小。4.7.5污泥浓缩池污泥浓缩池的对象是颗粒间的孔隙水，浓缩的目的是在于缩小污泥的体积，便于后续污泥处理。常用污泥浓缩池分为竖流浓缩池和辐流浓缩池2种。剩余污泥含水率高，需要进行浓缩处理。设计中一般采用浓缩池处理剩余活性污泥。浓缩前污泥含水率99%，浓缩后污泥含水率97%。本设计作者选用竖流式浓缩池。进入浓缩池的剩余污泥量为0.00164m3/s，采用1个浓缩池，则浓缩池流量为：m3/s。（1）中心进泥管面积（m2）式中——中心进泥管流速（m/s），一般采用≤0.03(m/s)，本设计取0.02(m/s)Word文档n`（m）取（m）浓缩池的进泥管采用DN150mm管道，管流速为(m/s)(2)中心进泥管喇叭口与反射板之间的缝隙高度（m）取0.06（m）式中——污泥从中心管喇叭口与反射板间缝隙流出的速度，一般采用0.02~0.03（m/s）——喇叭口直径，一般采用（m）（3）浓缩后分离出的污水量（m3/s）式中——浓缩前污泥含水率，一般采用99%——浓缩后污泥含水率，一般采用97%（4）浓缩池水流部分面积（m2）式中——污水在浓缩池上升流速，一般（m/s），本设计中取0.00005（m/s）（5）浓缩池直径（m）设计中取5.4（m）（6）有效水深（m）Word文档n`式中——浓缩时间，一般采用10~16（h），设计中取12（h）（7）浓缩后剩余污泥量（m3/s）（m3/d）(8)浓缩池污泥斗容积采用重力排泥方式，污泥斗设在浓缩池的底部，则污泥斗高为（m）取3.5(m)式中——污泥斗倾角，圆型池体污泥斗倾角≥55°，本设计取55°——浓缩池半径，（m）——污泥斗底部半径，本设计取0.5（m）则污泥斗容积为（m3），取(m3)（9）污泥在污泥斗中停留的时间（h）（10）浓缩池总高度(m)取(m)式中——超高，本设计取（m）——缓冲层高度，本设计取（m）(11)溢流堰浓缩池溢流出水经过溢流堰进入出水槽，然后汇入出水管排出。出水槽流量（m3/s）设出水槽宽（m），水深（m），则水流速为（m/s）。溢流堰周长（m）Word文档n`其中——浓缩池直径，（m）——出水槽宽，（m）溢流堰采用双侧90°三角形出水堰，三角堰顶宽m，深m，每格沉淀池有88个三角堰。三角堰流量为（m3/s）则三角堰堰水深为（m）三角堰后自由跌落0.10（m），则出水堰水头损失为0.1077（m）。（12）溢流管溢流水量——（m3/s）设溢流管管径——DN150（mm）管流速——v=（m/s）（13）排泥管浓缩后剩余污泥量(m3/s)，泥量很小，采用间歇排泥方式，污泥斗容积为29.43m3，污泥管道选用DN150mm，每次排泥0.5h，每日排泥2次，间隔时间为12h。竖流浓缩池计算简图见图6。Word文档n`图6竖流浓缩池计算简图4.7.6污泥消化池污泥消化分为好氧消化和厌氧消化两种方式。厌氧消化是传统的消化方法，其原理是通过厌氧微生物的作用将污泥中的有机物、贮存在微生物体的有机物以及部分生物体转化为甲烷，从而达到污泥稳定；好氧消化则是通过供氧在好氧条件下对污泥进行稳定。从可持续发展的角度，本设计选用厌氧消化。①消化池有效容积VV===950.4(m3)式中Q——污泥量，剩余污泥量经浓缩后为47.52（m3/d）——污泥投配率，取5%采用2座消化池，则单池容积VO=V/2=475.2(m3)②消化池尺寸[25]本设计采用圆柱形消化池。柱体部分直径取D为10m，集气罩直径d1取4m，池低下锥底直径d2采用4m。Word文档n`集气罩高度h1取1.5m，上锥体高度h2取2m，消化池柱体高度h3取5m（