酒精厂(木薯)废水处理实用工艺课程设计 55页

《水污染控制工程》课程设计报告题目某酒精厂生产废水处理厂设计系部环境科学与工程学院专业班级11级环境工程（1）班组员指导教师设计时间2013-2014学年第二学期15-16周n二○一四年六月三日目录一、设计任务书21.1设计目的31.2设计任务及容31.2.1设计任务31.2.2设计容31.3设计资料41.3.1基本情况41.3.2设计依据41.3.3 处理后出水水质要求51.3课程设计进度计划51.4小组任务分配5二、工艺流程的选择确定52.1酒精废水的介绍52.1.1酒精废水来源52.1.2酒精废水特点62.2酒精废水处理方法62.2.1上流式厌氧污泥床（UASB）法72.2.2周期循环活性污泥反应器（CASS）法72.2.3序批式活性污泥（SBR）法82.2.4生物接触氧化法82.3选择确定的工艺流程9三、处理构筑物的设计计算113.1污泥处理部分113.1.1格栅113.1.2调节池163.1.3水解酸化池193.1.4一级UASB反应器的设计223.1.5二级UASB反应器的设计283.1.6三相分离器设计323.1.7SBR的设计383.1.8风机的设计433.2污泥处理部分443.2.1污泥重力浓缩池设计计算443.2.2贮泥池设计计算463.2.3厌氧消化池设计计算473.2.3污泥脱水493.2.4污泥最终处置50四、附属建筑物的确定51五、污水处理厂的总体布置515.1平面布置设计51n5.2高程布置52六、心得与感想53主要参考文献55一、设计任务书1.1设计目的本课程是环境工程专业的集中实践教学环节，通过污水厂课程设计，巩固学习成果，加深对《水污染控制工程》课程容的学习与理解，使学生应用规、手册与文献资料，进一步掌握设计原则、方法等步骤，达到巩固、消化课程的主要容，锻炼独立工作能力，对污水厂的主体构筑物、辅助设施、计量设备及水厂总体规划、管道系统做到一般的技术设计深度，绘制规的施工及大样图掌握污水厂设计的方法，培养和提高计算能力、设计和绘图水平。在教师指导下，基本能独立完成一个中、小型污水处理厂工艺设计，锻炼和提高学生分析及解决工程问题的能力。1.2设计任务及容1.2.1设计任务根据已知资料，进行污水处理厂的设计。要求确定污水处理方案和流程，计算各处理构筑物的尺寸和选择设备，布置污水处理厂总平面图和高程图。需上交的设计成果包括1、设计说明书；2、设计图纸（平面图、流程高程图、主要构筑物图）。1.2.2设计容课程设计题目：某酒精厂生产废水处理厂设计1.本课程设计包括下列主要容：（1）根据原始资料（城市基础资料、水量规模、进出水水质等）选择确定污水处理厂工艺流程（包括污水和污泥处理）。（2）对各构筑物进行工艺计算，确定其形式、数目和尺寸，选择设备；（3）进行各处理构筑物的总体布置和污水与污泥处理流程的高程设计；（4）完成平面布置图和高程图的绘制；（5）编写设计说明书在进行课程设计前，尽可能组织参观与所设计的污水厂相类似的城市污水厂，以加强感性认识。2.要求参加课程设计的每个学生应当独立完成下列成果：n（1）设计说明书1份；（2）设计图纸2（A3规格）：包括污水厂总体布置图1和污泥流程高程图1。1.3设计资料1.3.1基本情况某酒精厂以薯干为原料，经粉碎、蒸煮、糖化、发酵、蒸馏等工段制取酒精。每生产1吨酒精，产生12-14吨酒糟废液，这种酒精废醪的有机物、固形物和悬浮物的浓度均很大。1.3.2设计依据(1)废水水量及水质：过滤后出水水量600m3/dCOD=40000mg/LBOD5=24000mg/LSS=18000mg/LpH=3~5水温95~98C(2)气象水文资料：风向：春季：南风（东南）夏季：南风（东南、西南）秋季：南风、北风冬季：西北风气温：年平均气温：7~8oC最高气温：34oC最低气温：-10oC冻土深度：60cm地下水位：4-5m地震裂度：6级地基承载力：各层均在120kPa以上(3)拟建污水处理厂的场地：为40×60n平方米的平坦地，位于主厂区的北方。酒精生产车间排出的糟液经地沟自流入污水厂边的集水池(V=20m3，池底较污水厂地平面低3.00m)。处理出水接纳河流最高洪水水位比污水厂地面低2.5m。1.3.3 处理后出水水质要求处理后水质要求：COD≤300mg/LBOD5≤100mg/LSS≤150mg/LpH：6~91.3课程设计进度计划表1-1进度计划表5.26~5.28接受题目，查找资料、文献，初步设计处理工艺流程5.29~6.3确定处理工艺流程，细化设计方案，进行有关设计计算，整理资料，撰写设计报告书6.4~6.5检查、修改图纸，修改并完成设计报告书终稿1.4小组任务分配表1-2小组任务分配表温丽玲（1116012120）查找资料，讨论确定使用工艺流程；部分工艺的计算，绘制高程图倩（1116012152）查找资料，讨论确定使用工艺流程；报告书的编写，绘制污水处理平面布置图；敖婷（1116012156）查找资料，讨论确定使用工艺流程；负责主要的工艺流程计算二、工艺流程的选择确定2.1酒精废水的介绍2.1.1酒精废水来源n酒精废水是高浓度、高温度、高悬浮物的有机废水，酒精工业的污染以水的污染最为严重，生产过程中的废水主要来自蒸馏发酵成熟醪后排出的酒精糟，生产设备的洗涤水、冲洗水，以及蒸煮、糖化、发酵、蒸馏工艺的冷却水等。锅炉房水废气（CO、CnHm、NOx、SO2、烟尘）煤废渣（粉煤灰、炉渣）原料保持60oC保持30oC冷却冷却酒精蒸馏发酵糖化蒸煮拌料粉尘60oC30oC冷却水酒精槽CO2冲洗水冲洗水冷却水冲洗水粉碎冲洗水图2-1发酵酒精生产污染物的来源与排放2.1.2酒精废水特点酒精废水的主要特点是：悬浮物含量高，平均悬浮物含量高达40000mg/L；温度高，平均水温达70℃，蒸馏釜底排出的废水温度高达100℃；浓度高，废水的COD高达2-3万，包括悬浮固体、溶解性COD和胶体，有机物占93%-94%，无机物占6%-7%，有机物的成分是碳水化合物，其次是含氮化合物，生物菌和未分解出去的产品：如丁醇、乙醇等，此外还有500mg/L的有机酸；废水含有约500mg/L左右的有机酸，废水呈酸性，运行初期可考虑加碱或污泥的回流以平衡废水的酸碱度，运行稳定后系统具备足够的缓冲能力，则不需要加碱或回流；无机物主要是来自原料中的灰尘和杂质；废水的可生化性好。2.2酒精废水处理方法酒精工业废水常用的处理方法大多为：化学法、物化法、生化法、其他组合工艺等。化学法主要有混凝法、中和法、氧化还原法；物化法主要有萃取法、汽提法、吸附法、膜分离法（电渗析和扩散渗析）、粒子交换；生化法主要有上流式厌氧污泥床（UASB）n法、周期循环活性污泥反应器（CASS）法、序批式活性污泥（SBR）法，普通活性污泥法、生物接触氧化法；其他组合工艺主要有厌氧-气浮-UASB-SBR工艺、UASB-生物接触氧化工艺、酒精槽固液分离-循环厌氧生物反应器+循环式活性污泥法（DDG-IC-CASS）工艺、UASB-SBR工艺、EGSB-SBR工艺。2.2.1上流式厌氧污泥床（UASB）法UASB反应器中的厌氧反应过程与其他厌氧生物处理工艺一样，包括水解，酸化，产乙酸和产甲烷等。通过不同的微生物参与底物的转化过程而将底物转化为最终产物——沼气、水等无机物。UASB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图2-2UASB构造图反射板时，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，使反应区积累大量的污泥，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。2.2.2周期循环活性污泥反应器（CASS）法周期循环活性污泥工艺（CASS）工艺，是在序批式活性污泥法（SBR）的基础上，反应池沿池长方向设计为两部分，前部为生物选择区也称预反应区，后部为主反应区，其主反应区后部安装了可升降的自动撇水装置。整个工艺的曝气、沉淀、排水等过程在同一池子n周期循环运行，省去了常规活性污泥法的二沉池循环活性污泥工艺和污泥回流系统；同时可连续进水，间断排水。在预反应区，微生物能通过酶的快速转移机理迅速吸附污水部分可溶性有机物，经历一个高负荷的基质快速积累过程，这对进水水质、水量、PH和有毒有害物质起到较好的缓冲作用，同时对丝状菌的生长起到抑制作用，可有效防止污泥膨胀；随后在主反应区经历一个较低负荷的基质降解过程。CASS图2-3CASS原理图工艺集反应、沉淀、排水、功能于一体，污染物的降解在时间上是一个推流过程，而微生物则处于好氧、缺氧、厌氧周期性变化之中，从而达到对污染物去除作用，同时还具有较好的脱氮、除磷功能。2.2.3序批式活性污泥（SBR）法序批式活性污泥法，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，SBR技术的核心是SBR反应池，该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，无污泥回流系统。图2-4SBR构造图n2.2.4生物接触氧化法生物接触氧化法是从生物膜法派生出来的一种废水生物处理法，即在生物接触氧化池装填一定数量的填料，利用栖附在填料上的生物膜和充分供应的氧气，通过生物氧化作用，将废水中的有机物氧化分解，达到净化目的。其基本原理与一般生物膜法相同，就是以生物膜吸附废水中的有机物，在有氧的条件下，有机物由微生物氧化分解，废水得到净化。生物接触氧化池的生物膜由菌胶团、丝状菌、真菌、原生动物和后生动物组成。在活性污泥法中，丝状菌常常是影响正常生物净化作用的因素；而在生物接触氧化池中，丝状菌在填料空隙间呈立体结构，大大增加了生物相与废水的接触表面，同时因为丝状菌对多数有机物具有较强的氧化能力，对水质负荷变化有较大的适应性，所以是提高净化能力的有力因素。2.3选择确定的工艺流程设计工艺的进水水质主要特点为浓度高、温度高、有机物含量高、悬浮物含量高等。因此，为达到排放要求，本设计主要采用厌氧和好氧的处理工艺。厌氧采用两相UASB反应器，两级UASB反应器处理酒精废水的能力高于单项UASB，好氧采用SBR反应器，具体处理工艺流程如下图：酸碱罐冷却塔农业灌溉沼气回收利用提升泵水解酸化池SBR二级UASB一级UASB烘干污泥外排带式压滤机污泥浓缩池生产饲料酒精废水固液分离调节池格栅图2-5两级UASB-SBR处理工艺n在选择确定的工艺流程过程中，生产出的酒精废水先进行初步固液分离，分离出的固体物质可以回收利用，制作成生产饲料等，减轻后面水质处理负担，然后经过粗细格栅去除悬浮物杂，污泥排入污泥浓缩池，过滤水进入调节池，进行PH、酸碱度的调节，进入水解酸化池保证进入UASB的SS含量尽可能低，有利于颗粒污泥的形成，经过UASB-SBR处理，降解难降解有机物、提高废水可生化性，得到污泥进行浓缩处理，最后得到废水进入接触氧化池调节使BOD、COD达标排放。在不影响处理效果的情况下，两相厌氧消化处理酒精槽废水时被证明在基质负荷率和甲烷产量方面优于单项系统。在保持BOD和COD的去除率分别为85%和65%时，两相系统的甲烷产量是单相系统的三倍。由于其高有机负荷，即使酒糟废水经过厌氧处理也不符合印度CPCB制定的严格的排放标准，生化需要量，化学需氧量，固体废物在非常高的水平上。此外，酒糟废水颜色较深，需要大量的水来进行稀释。污水用大量清水稀释后排放，这是一个非常昂贵的商品行业。此外，厌氧消化不好，达不到限制排放的标准。因此，对于厌氧处理的出水水质，好氧处理时必要的。采用SBR进行好氧处理有较大的优势，SBR无需设置调节池；SVI值较低，污泥易于沉淀，一般情况下，不产生污泥膨胀现象；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；应用电动阀、液位计、自动计时器及可编程序控制器等自控仪表，可能使本工艺过程实现全部自动化，而由中心控制室控制；运行管理得当，处理水水质优于连续式；加深池深时，与同样的BOD-SS负荷的其它方式相比较，占地面积较小；耐冲击负荷，处理有毒或高浓度有机废水的能力强。n三、处理构筑物的设计计算3.1污泥处理部分3.1.1格栅取中格栅：栅条间隙b=0.02m；栅前流速v1=0.8m/s；过栅流速v2=0.8m/s；安装倾角α=60°；设计流量Q=600m3/d=250m3/d=0.0069m3/s；设计最大流量Qmax=Q×Kz=37.5m3/h=0.0104m3/s(Kz=1.5)设计计算（1）栅前水深（h）进水宽渠（3-1）（3-2）v1--------栅前流速，0.4m/s~0.9m/s，取v1=0.8m/s。（2）栅条间隙数（n）取两台相同的细格栅（一个用一个备用）条（3-3）取n=8条式中：Qmax----------最大设计流量，m3/s；nα-------------格栅安装倾角，（°），取60°；b-------------格栅间隙，取0.02m；h-------------栅前水深；v2------------过栅流速，取0.8m/s；（3）栅槽有效宽度（B）（3-4）式中S----------栅条宽带，栅条断面为矩形，去0.01m；b----------栅条间隙，m；n----------格栅间隙数。（4）进水渠道渐宽部分长度（l1）则（3-5）式中B----------栅槽有效宽度，m；B1--------进水渠宽度，m；α1------进水渠展开角，去α1=20°；（5）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度（l2）（3-6）（6）过栅水头损失（h1）（3-7）式中k-------系数，水头损失增大倍数，取k=3；β-------栅条断面形状系数，断面为矩形，取β=2.42；S-------格条宽度，m；v2------过栅流速，取v2=0.8m/s；α------过栅倾角，取α=60°。（7）栅槽总高度（H）n取栅前渠道超高h2=0.3m则总高度（3-8）（8）栅槽总长度（L）栅前槽高（3-9）=（9）每日栅渣量（W）则（3-10）式中Qmax----------设计流量，m3/s；W1-----------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，取W1=0.6m3/103m3污水。W=0.041m3/d＜0.2m3/d（课采用人工清渣）设计参数取细格栅：栅条间隙b=0.01m；栅前流速v1=0.8m/s；过栅流速v2=0.8m/s；安装倾角α=60°；设计流量Q=600m3/d=0.0069m3/s；设计最大流量Qmax=Q×Kz=0.0104m3/s(Kz=1.5)设计计算n（1）栅前水深（h）进水渠宽：根据式（3-1）（3-2）得v1--------栅前流速，0.4m/s~0.9m/s，取v1=0.8m/s。（2）栅条间隙数（n）取两台相同的细格栅（一个用一个备用）根据式（3-3）得条取n=15条式中Qmax----------最大设计流量，m3/s；α-------------格栅安装倾角，（°），取60°；b-------------格栅间隙，取0.01m；h-------------栅前水深；v2------------过栅流速，取0.8m/s（3）栅槽有效宽度（B）按式（3-4）得式中S----------栅条宽带，栅条断面为矩形，去0.01m；b----------栅条间隙，m；n----------格栅间隙数。（4）进水渠道渐宽部分长度（l1）按式（3-5）得则n式中B----------栅槽有效宽度，m；B1--------进水渠宽度，m；α1------进水渠展开角，去α1=20°。（5）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度（l2）按式（3-6）得（6）过栅水头损失（h1）（3-11）式中k-------系数，水头损失增大倍数，取k=3；β-------栅条断面形状系数，断面为矩形，取β=2.42；S-------格条宽度，m；v2------过栅流速，取v2=0.8m/s；α------过栅倾角，取α=60°。（7）栅槽总高度（H）取栅前渠道超高h2=0.3m按式（3-8）得则总高度（8）栅槽总长度（L）按式（3-9）得栅前槽高=（9）每日栅渣量（W）按式（3-10）得n则式中Qmax----------设计流量，m3/s；W1-----------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，取W1=0.9m3/103m3污水。W=0.062m3/d＜0.2m3/d（课采用人工清渣）3.1.2调节池n（1）有效容积设水力停留时间为T=6h则（3-12）（2）调节池水面面积取池子水深3m，超高为0.5m，有效高度为h=3.5m，则池子面积为：（3-13）（3）池子总尺寸池长取L=9m，池宽取B=8m则（4）每日理论污泥量和污泥体积设调节池悬浮物的去除率为，则每天产生的干污泥的量为：（3-14）设污泥含水率为，则（3-15）（5）SS去除率为20%(mg/L)（6）PH的调节酒精厂所排放的废水的为，呈酸性。过酸或过碱对设备就有腐蚀性。根据城市废水排放标准，要求排放的水质为，因此，需要在不引入其他污染物的情况下在调节池中加入一定的碱性物质调节废水的。由于强碱会严重的腐蚀设备，因此，选择弱酸强碱盐来进行调节，在这里选择来调节。由上式可以看出和是1:1的，即n处理前：；；；即；处理后：，。此时：；。由上式，可以求出，在处理前后，的变化量为：。即每小时向废水中加入的。即可调节废水中的达到排放标准。（7）工艺装备调节池设置潜水搅拌机台，一台备用。根据污水配置的选配搅拌设备，该工程取，则调节池的总功率为：。（8）提升泵的选择：在调节池的集水坑中安排台潜污泵，根据处理水量和资料查询，选择型号为：，一用一备，水泵基本参数为，处理水量为，扬程为，轴功率，电动机功率为，效率为。（9）热交换器的的选择浮动盘管换热器1、强化传热n　　螺旋形铜盘管采用悬臂固定结构，当热媒介质(饱和蒸汽或高温水)流经管时，盘管产生高速往返运动，强制换热管周边水形成扰动，从而极大地增加了传热膜系数a0，减少管外壁流体热阻1/a0,提高了总传热系数K。　2、自动除垢　设备运行中由于盘管高速浮动，水垢很难沉积敷着于管外壁上；同时由于盘管随温度变化而产生伸缩现象，即使管外壁形成了少量水垢也会自动脱落(可定期由排污口排出罐外)，解除了传统烦琐的除垢工艺，因此，换热器可以长期保持最佳状态运行。　3、精确温控本设备配置高精度“智力式温度调节器”，可连续自动检测出水温度，并指令控制阀调节进入盘管的蒸汽(或高温水)量，因此，即使负荷波动，出水温度仍可保持在整定值的±2℃围。　4、减少占地　该设备结构紧凑，占地面积约为同功能列管式换热器的10%左右，不仅降低了造价，有效利用空间，而且便于运输和吊装。3.1.3水解酸化池n（1）水解池的容积V(3-16)式中：---------水解池容积，--------总变化系数，----------设计流量，，-------水力停留时间，取酒精厂中设计的水解池，分为2格。设每格池宽为3m，水深为4m（一般取）按长宽比2:1设计，则每组水解池池长为，则每组水解池的容积为。（2）水解池上升流速核算反应器的高度为：，反应器的高度与上升流速之间的关系为：m/h（3-17）式中：——上升流速，——设计流量，——水解池容积，n——反应器表面积，——水力停留时间，取水解反应器的上升流速，符合设计要求。（1）SS的去除量，可去除去除SS为：mg/l剩余SS为：mg/l污泥生产量：（3-18）式中：——为最大设计流其中量，——进出水中SS浓度——污泥含水率（此污泥为混合污泥含水率为）——污泥密度（2）COD去除为COD剩余量：（3）由于的比值不变则BOD剩余量：（6）配水方式采用穿孔管布水器（分支式配水方式），配水支管出水口距池底200mm，位于服务面积的中心，出水管孔径为20mm。（7）出水收集出水采用钢板矩形堰。n（8）排泥系统设计采用静压排泥装置，沿矩形池纵向多点排泥，排泥点设在污泥区中上部。污泥排放采用定时排泥，每日1-2次，另外，由于反应器底部可能会积累颗粒物质和小砂砺，需在水解池底部设排泥管。[3]3.1.4一级UASB反应器的设计（1）UASB设计说明（2）UASB结构图（图3-2）（3）设计参数选取如下：设计处理水质如表3-1表3-1.一级UASB反应器进水水质指标水质指标CODBODSS进水水质22000132002880去除率(%)858065出水水质330026401008设计水量为：n（4）反应区计算表3-2UASB允许容积负荷[4]反应温度/容积负荷/[]VFA废水非VFA废水SS占COD总量30%的废水152~41.5~31.5~2204~62~42~3256~124~83~63010~188~126~93515~2412~189~144020~3215~2414~18UASB有效容积：（3-19）式中：--------设计流量，----------进水COD含量，---------容积负荷，取16将UASB设计成圆形池子，布水均匀，处理效果好。池子面积为（3-20）式中：-------设计流量，-----------水力负荷，，取池深为：（3-21）n采用一座UASB反应器。则池子直径为：取，则实际横截面积为：实际表面水力负荷为：（3-22）故符合设计要求。反应区水力停留时间：（2）配水系统设计本系统设计为圆形布水器，UASB反应器设36个布水点。布水系统设计计算草图见图3.1.3图3.1.3UASB布水系统设计草图圆环直径计算：每个孔口服务面积为:(3-23)在0.5~2围，[4]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。n1）圈6个孔口设计服务面积：折合为服务圆的直径为：（3-24）用此直径作一个虚圆，在该圆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：(3-25)则：2）中圈12个孔口设计服务面积：折合成服务圆直径为：(3-26)中间圆环直径计算如下：(3-27)则：3）外圈18个孔口设计服务面积：折合成服务圆直径为：(3-28)外圆环的直径计算如下：(3-29)则：n4）配水区高度可按下式计算[5]：（3-30）式中：---------进水支管管径，m。则配水区高度为：（3）出水系统的考虑①出水渠的设计采用锯齿形出水渠，渠宽0.2m，渠高0.2m，每个反应器设3条出水渠，基本可保持出水均匀。②出水堰的设计采用锯齿堰出水，以加大过堰流速，壁面淤积，其尺寸为：堰顶宽，堰高，堰间距，即。采用双侧集水，则实际堰长为：齿形堰总数为：单齿流量为：③出水水头损失采用90°三角堰，见图3.1.4：图3.1.4三角堰结构示意图由三角堰过堰流量公式得，考虑自由跌水水头损失0.15m，则出水堰总水头损失为：（4）排泥系统的设计n由于该工艺的污水处理量较小，且污泥在厌氧条件下将有机污染物转化成沼气，没有过多的剩余污泥，在培养厌氧污泥实现颗粒化时，污泥量还不够，因此不设排泥管。若要设排泥管时，可考虑把配水管兼作排泥管用，可均匀排除污泥床区的污泥，并在反应器的1/2高处，和三相分离下三角以下0.5m处各设排泥管各一根，并在池底设放空管。（5）沼气产量计算一级UASB的COD按85%计，厌氧产率系数Y取，由经验数据及计算方式得知，每去除可以产生；当考虑细胞合成时，在标准状态下，实际产气量按下式进行计算：[5](3-31)式中：--------标准状态下产量，；------处理水量，；---------进水COD值，；---------出水COD值，；1.42-------由细胞体重换算为COD的换算系数；Y----------厌氧产率系数，则产量：占沼气体积的55%，则沼气的体积为：（4）产泥量计算一级UASB的最大设计流量，进水COD浓度为，COD去除率为85%，污泥产率为，则剩余污泥量为：n假定排泥含水率为98%，则排泥量为：3.1.5二级UASB反应器的设计设计参数选取如下：设计处理水质如表3-3：表3-3二级UASB反应器进水水质指标水质指标CODBODSS进水水质330026401008去除率(%)606530出水水质1320924705.6经过一级UASB处理，设计水量拟减小为60%，则设计水量为：（1）反应区计算UASB有效容积：（3-32）式中：--------经过一级UASB处理后的设计流量，---------进水COD含量，--------容积负荷，根据表3-2，按反应温度35选取SS占COD总量30%的废水，容积负荷为10，则：n将UASB设计成圆形池子，布水均匀，处理效果好。取水力负荷（见式3-20），则：池子面积为：池深为：采用一座UASB反应器，则池子直径为：取，则实际横截面积为：实际表面水力负荷为：故符合设计要求。反应区水力停留时间：（2）配水系统设计本系统设计为圆形布水器，UASB反应器设36个布水点。布水系统设计计算草图见图3.1.5图3.1.5UASB布水系统设计草图n圆环直径计算：每个孔口服务面积为：处在0.5~2围，[4]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）圈6个孔口设计服务面积：折合为服务圆的直径为：用此直径作一个虚圆，在该圆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：2）中圈12个孔口设计服务面积：折合成服务圆直径为：中间圆环直径计算如下：则：3）外圈18个孔口设计服务面积：折合成服务圆直径为：n外圆环的直径计算如下：则：4）配水区高度可按下式计算[5]：式中：--------进水支管管径，m。则配水区高度为：（3）出水系统的考虑①出水渠的设计采用锯齿形出水渠，渠宽0.2m，渠高0.2m，每个反应器设3条出水渠，基本可保持出水均匀。②出水堰的设计采用锯齿堰出水，以加大过堰流速，壁面淤积，其尺寸为：堰顶宽，堰高，堰间距，即。采用双侧集水，则实际堰长为：齿形堰总数为：单齿流量为：③出水水头损失采用90°三角堰，见图3.1.4。由三角堰过堰流量公式得，考虑自由跌水水头损失0.15m，则出水堰总水头损失为：（4）排泥系统的设计n由于该工艺的污水处理量较小，且污泥在厌氧条件下将有机污染物转化成沼气，没有过多的剩余污泥，在培养厌氧污泥实现颗粒化时，污泥量还不够，因此不设排泥管。若要设排泥管时，可考虑把配水管兼作排泥管用，可均匀排除污泥床区的污泥，并在反应器的1/2高处，和三相分离下三角以下0.5m处各设排泥管各一根，并在池底设放空管。（5）沼气产量计算一级UASB的COD按85%计，厌氧产率系数Y取，由经验数据及计算方式得知，每去除可以产生[5]，由（3-31）得产量：取占沼气体积的55%，则沼气体积（标准状态）为：（4）产泥量计算二级UASB的最大设计流量，进水COD浓度为，COD去除率为60%，污泥产率为，则剩余污泥量为：假定排泥含水率为98%，则排泥量为：3.1.6三相分离器设计三相分离器设计计算草图见下图3.1.6表3.1.6UASB三相分离器设计图n（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°（3）一级UASB三相分离器设计1）沉淀区面积为：表面水力负荷为：符合设计要求。2）回流缝设计的取值围为0.5~1.0,    一般取0.5，取，，，如图3.1.6所示：（3-33）式中：---------下三角集气罩底水平宽度，；n--------下三角集气罩斜面的水平夹角；--------下三角集气罩的垂直高度，。则：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：(3-34)式中：--------反应器中废水流量，；----------下三角形集气罩回流缝面积，。则：，符合设计要求。上下三角形集气罩之间回流缝中流速可用下式计算：（3-35）式中：--------反应器中废水流量，；----------上三角形集气罩回流缝之间面积，。取回流缝宽，上集气罩下底宽，则：则：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3.1.6可知：n故：由上述尺寸可计算出上集气罩上底直径为：3）气液分离设计取设计参数为：，，，，，碰撞系数则：（3-36）由于一般废水的，故取。由斯托克斯公式可得气体上升速度为：（3-37）式中：--------气泡上升速度，--------重力加速度，--------碰撞系数，取0.95--------废水的动力粘度系数，n则：水流速度则：，故满足设计要求。（4）二级UASB三相分离器设计1）沉淀区面积为：表面水力负荷为：符合设计要求。2）回流缝设计的取值围为0.5~1.0，取，，，如图3.1.6所示：式中：--------下三角集气罩底水平宽度，；--------下三角集气罩斜面的水平夹角；--------下三角集气罩的垂直高度，。则：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：式中：--------经过一级UASB处理后的设计流量，；n--------下三角形集气罩回流缝面积，。则：，符合设计要求。上下三角形集气罩之间回流缝中流速可用下式计算：式中：--------经过一级UASB处理后的设计流量，；--------上三角形集气罩回流缝之间面积，。取回流缝宽，上集气罩下底宽，则：则：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3.1.6可知：故：由上述尺寸可计算出上集气罩上底直径为：n3）气液分离设计取设计参数为：，，，，，则：由于一般废水的，故取。由斯托克斯公式可得气体上升速度为：式中：--------气泡上升速度，--------重力加速度，--------碰撞系数，取0.95--------废水的动力粘度系数，则：水流速度则：，故满足设计要求。3.1.7SBR的设计nSBR运行的五个阶段图3.1.7SBR剖面图设计参数（1）参数选择围表3-4SBR参数围有机负荷条件高负荷运行低负荷运行（进水条件）间歇进水间歇进水、连续进水BOD-SS负荷0.1~0.4kg/(kgSS·d)0.03~0.1kg/(kgMLSS·d)周期数大（3~4）小（2~3）排除比大（1/4~1/2）小（1/6~1/3）安全高度：ϵ（cm）50以上污泥产量多少使用围适用于处理规模约为适用于小型污水处理厂，处理2000以上设施规模约为2000以下污泥负荷率：取值为；污泥浓度和SVI：污泥浓度采用，SVI去100反应池数目N=4；n活性污泥界面以上水深ϵ=0.5m；排除比1/m=1/4;（2）设计水量水质设计水量为：Qmax=900m3/d=37.5m3/h=0.1m3/s水质指标CODBODSS进水水质（mg/L）1320924705.6去除率（90%）908580出水水质(mg/L)132.6141.12表3-5SBR反应器进出水水质（3）反应池运行周期各工序时间计算1)曝气时间式中：CS--------进水BOD浓度LS--------BOD污泥负荷XA-------污泥浓度，取2000mgMLSS/L水温为20℃时：初期沉淀速度：水温为30℃时：初期沉淀速度：式中：t--------水温CA--------MLSS浓度，mgMLSS/L水温为20℃时的必要沉降时间：n水温为30℃时的必要沉降时间：2)排出时间沉淀时间在0.32h~0.48h左右变化，排出时间在2h左右变化，沉淀时间与排出时间合计为3h3)一个周期所需要的时间为：取一周期为17小时则周期数位:4)进水时间（4）反应池设计计算1）反应池有效容积反应池容量式中：n--------反应器一天的周期数Qmax--------最大进水量反应池水深取5m，则必要的水面积为126.762）确定单座反应池尺寸SBR有效水深取5m，超高0.5m，则SBR总高为5.5m，SBR面积为126.76设SBR的长宽比为2:1，则SBR的长为15.92m，取16m，宽为7.56m，取8m，设计面积为：n（5）需氧量及供气量计算式中：A-------微生物对有机污染物氧化分解过程的需氧率，取0.5kg--------污水设计流量，--------进水BOD含量，Se--------出水BOD含量，b--------微生物通过源代谢的自身氧化过程的需氧率，0.15kgXv--------单位曝气池容积的挥发性悬浮固体量，0.15V-------4设计采用塑料SX-1型空气扩散器，敷设SBR反应池池底，水下淹没深度为，SX-1型空气扩散器的氧转移效率为SBR反应池的供气量G为：（6）布气系统计算反应池的平面面积为：每个扩散器的服务面积取4，则需要256/4=64个。取80个，每个池子需要20个，布气系统设计如下图：n图3-1SBR反应器布气系统设计草图（7）污泥产量计算式中：a-------微生物自身代谢系数，LB--------微生物自身氧化氯，--------，COD进出水浓度mg/L--------污泥负荷率，取设排泥含水率为98%，则排泥量为：（8）滗水器选型现在的SBR工艺一般都采用滗水器排水。滗水器排水过程中能随水位的下降而下降，使排出的上清液始终是上层清液。为防止水面浮渣进入滗水器被排走，滗水器排水口一般都会淹没在水下一定的深度。本工艺选择采用旋转式滗水器。旋转式滗水器属于有动力式滗水器，应用广泛，适合大中型污水处理厂使用。选用两台滗水器，每台滗水器的排水量为：基础尺寸：出水管径：125mm排水量：80方v3.1.8风机的设计（1）鼓风机房要给UASB和SBR池供气，其中：一级UASB供气量：二级UASB供气量：SBR供气量：鼓风机总供气量为：n选用六台（四用二备），则每台鼓风机供气量为：根据计算选择RG-400系列罗茨鼓风机，设备参数为：口径：400A转速：630排气压力：9.8进口流量：258（2）风机房沼气根据所选取的鼓风机的型号和大小，设计风机房的占地面积为，高。3.2污泥处理部分3.2.1污泥重力浓缩池设计计算（1）浓缩池池体计算浓缩池污泥量为调节池、水解酸化池、UASB和SBR的污泥量:调节池：162含水率98%水解氧化池：103.68含水率98%一级UASB：84.15含水率98%二级UASB：5.35含水率98%SBR：4.42含水率98%污泥总量为：（2）浓缩池总面积：式中：——流入浓缩池的干污泥浓度（），为6——二沉池流入剩余污泥流量（m3/d），——固体通量，一般采用；取n[6]（3）本设计采用三个污泥浓缩池，二用一备。则单个池：污泥总量：浓缩池面积：（4）浓缩池的直径：（5）浓缩池的容积式中：——浓缩池浓缩时间（），一般采用，本设计取。（6）沉淀池有效水深：（7）浓缩后单个池剩余污泥量：浓缩后总的剩余污泥量：式中：——进入浓缩池时的污泥含水率，一般为；——流出浓缩池的污泥含水率；[6]——浓缩池个数。（8）池底高度辐流沉淀池采用中心驱动刮泥机，池底需做成1%的坡度，刮泥机连续转动将污泥推入泥斗。池底高度：n（9）污泥斗容积式中：——泥斗倾角，为保证排泥顺畅，圆形污泥斗倾角本设计取；——污泥斗上口半径（m），本设计取；——污泥斗底部半径(m)，本设计取。则污泥斗的容积：（10）浓缩池总高度本设计取浓缩池超高，缓冲层高度（11）排泥管采用污泥管道最小管径，间歇将污泥排出贮泥池。3.2.2贮泥池设计计算经过浓缩后的污泥进入贮泥池，然后经投泥泵进入消化池处理系统，其主要作用有调解污泥量、药剂投加池和预加热池。由于污水处理过程中产生的污泥量不大，本设计采用一个贮泥池，贮泥池采用竖流式沉淀池构造。（1）贮泥池的计算容积：式中：V——贮泥池计算容积(m3)；Q——产泥量(m3/d)；t——贮泥时间(h)，一般采用8~12h；取8hn——贮泥池个数。n取1（2）贮泥池的表面积贮泥池设1座，贮泥池的贮泥时间，池高n设贮泥池宽B=3.0m,则池长L为：贮泥池底部为斗形，下底为，高度，设超高，则有贮泥池总高为：3.2.3厌氧消化池设计计算（1）设计要点每座消化池的大小，可根据运转方式、要求的机动性、结构和基础的考虑而决定。一般每座消化池的容积：小型的消化池为2500m3以下；中型消化池为5000m3左右；大型消化池为100003以上。当为圆柱形消化池时，其直径一般为6~35m，柱体部分的高度约为直径的1/2，总高与直径之比约为0.8~1.0。池子的直径很少大于35m。池底坡度一般采用8%。（2）设计计算1）消化池容积计算根据剩余活性污泥量较多，采用有机负荷法进行设计，挥发性有机负荷选用1.05kg/(m3·d)中温消化为0.6-1.5kg/(m3·d)《水污染控制原理与技术》363污泥量为91m3·d，含水率为97%，干污泥相对密度为1.01，挥发性有机物占67%，则消化池总容积为：容积比为一级:二级=2:1，一级消化池为2座，二级消化池为1座，则单池容积为307.75m3。2）消化池高度计算一级消化池结构尺寸为：消化池直径D=10m；集气罩直径d1=1.5m，高度h1=3.0m；池底椎体圆台直径d2=1.5m，椎体倾角为15°；计算得到上椎体及下椎体高度h2=h4=1.20m；取消化池主体高度。则消化池总高度为：n总高度和圆柱直径的比例为：介于0.8~1之间，符合要求。3）消化池各部分容积：集气罩容积上椎体容积圆柱体容积下椎体容积等于上椎体容积，V4=V2=31.4m3。消化池有效容积为：符合要求。二级消化池结构尺寸同一级消化池。4）消化后污泥量计算①一级消化后污泥量：一级消化降解了部分可消化有机物，同时一级消化不排出上清液，消化前后污泥含水量不变，有下式成立：式中：V1-------级消化前生污泥量(m3/d)；V2-------级消化后污泥量(m3/d)；nP1-------生污泥含水率(%)；P2-------级消化污泥含水率(%)；Pv-------生物泥中有机物含量(%)，一般采用65%；[7]Rd--------污泥可消化程度(%)，一般采用50%；m--------级消化占可消化程度的比例(%)，一般采用70%～80%。V1=129m3/d，P1=97%，m=80%，则一级消化后污泥量及污泥含水率为：；一级消化池单池排泥量为②二级消化后污泥量消化浓缩后污泥含水率由一级消化前的97%降至二级消化池后的95%，每日二级消化池排出污泥：式中：V1-------污泥量(m3/d)；V3-------二级消化后污泥量(m3/d)；P1-------生污泥含水率(%)；P3-------二级消化后污泥含水率(%)。设计中取P1=97%，P3=95%，V1=11.654m3/d，则二级消化后污泥量为：二级消化池采用1座，所以其排泥量为。3.2.3污泥脱水污水处理厂污泥二级消化后从二级消化池排出污泥的含水率约95%左右，体积很大。因此为了便于综合利用和最终处置，需对污泥做脱水处理，使其含水率降至60%～80%，从而大大缩小污泥的体积。（1）脱水污泥量计算脱水后污泥量：n式中：Q——脱水后污泥量(m3/d)；Q0——脱水前污泥量(m3/d)；P1——脱水前污泥含水率(%)；P2——脱水后污泥含水率(%)；M——脱水后干污泥重量(㎏/d)。设计中取Q0=52m3/d，P1=95%，P2=75%污泥脱水后形成泥饼用小车运走，分离液返回处理系统前端进行处理。（2）脱水机的选择机械脱水方法有真空吸虑法、压滤法和离心法。常用的脱水机械主要有：真空转鼓过滤机、板框压滤机、带式压滤机、离心机。各种脱水机的主要特点如下：表3.1.6各种脱水机特点及适用名称特点适用围真空压滤机能够连续生产，可以自动控制，构造复杂，附属设备多，运行费用高应用较少，适用于工业企业板框压滤机构造简单，劳动强度大，不能连续工作适合小型污泥处理装置带式压滤机可以连续工作，脱水效率高、噪音小、能耗低、操作管理方便应用广泛，适用大中小型污泥处理装置离心机构造简单、脱水效果好、动力消耗大、噪声较大应用广泛，适用大中小型污泥处理装置设计中选用DYB－600型带式压滤机，其主要技术指标为，污泥泵流量为2~5m3/h，冲洗泵流量为4~6m3/h，输送机输送量为800kg/h，泥饼含水率75%。设计中共采用2台带式压滤机，其中一用一备。工作周期为每天8小时，则处理污泥量为：，可以满足要求。n3.2.4污泥最终处置污泥最终处置方法有弃置法和回收利用法。弃置法包括卫生填埋和污泥焚烧处置；回收利用法包括污泥的土地利用、污泥堆肥和工业利用等。本设计中采用卫生填埋、土地利用及污泥堆肥等方法相结合的方式综合合理处置污泥。四、附属建筑物的确定（1）泵房：根据所选取的提升泵的型号与尺寸，设计泵房的占地面积大小为，高为。（2）脱水机房：根据脱水机的选择型号和尺寸，设计脱水机房的占地面积为，高。（3）污水处理厂的其他构筑物，例如：综合办公楼、食堂、维修间、员工宿舍、绿地等会再平面设计中标明。五、污水处理厂的总体布置5.1平面布置设计计算每个构筑物的占地面积：（1）格栅：粗细格栅合取面积为（2）调节池：（3）水解酸化池：（4）一级UASB：（5）二级UASB：（6）SBR：（7）污泥浓缩池：（8）贮泥池：n（9）厌氧消化池：（10）提升泵房、风机房、污泥脱水机房：5.2高程布置（1）水利高程计算以调节池为例，其他构筑物计算方法一样1）构筑物之间的间距设为10m，则管径为设置两根管，则单管管径为250mm2）沿程损失为：3）局部损失：4)总水头损失：5）地面标高设为06）水面标高：构筑物前一项的水面标高等于后一项的加上总损失水力高程表如图：表5-1水力高程表n计算每个构筑物的高度：（1）格栅：（2）调节沉淀池：（3）水解酸化池：（4）一级UASB：（5）二级UASB：（6）SBR：（7）污泥浓缩池：（7）贮泥池：（8）厌氧消化池（三个相同）：（9）污泥脱水机房：六、心得与感想课程设计终于结束了,这次的课程设计给我们很大的收获，使我对基本知识有了进一步的提高，并在实践中对各种概念有了进一步的深化，开始的时候总觉得很简单的课程设计,只有等到真正分工并且开始做的时候，才会发现原来想到的没想到的，想简单的各种问题都出现。在多人做课程设计的时候，队员的交流是非常重要的，只有和组员们一起交流讨论，才能把各个方面都想透彻，才不至于出现偏漏，综合每个人的知识水平和个人特长，才使得课程设计更加完整，也使效率有很大的提高。在做本次课程设计的过程中，n我感触最深的当属查阅大量的设计资料了。为了让自己的设计更加完善，查阅这方面的设计资料是十分必要的，同时也是必不可少的。很多课程设计过程中运用的概念、公式以及注意事项都是通过查阅资料才理解的，毕竟我们现在所学的知识有限。通过这次课程设计过程中的资料的查询我更确切的体会到了对工具书的使用对学习的意义。这一次的课程设计，相较于前几次容比较多，计算也比较多。我觉得，我们虽然在在课堂上进行了对相关知识的学习，但是，总体感觉在课本上所学到的是零散的，不能很好的形成一个完整的体系。而课程设计正好是一个纽带，将课本上的理论和实践很好的到一块，将零散的知识整合，让我们真正感觉到学有所用。一次完整的课程设计，能让我们对自己在学习过程中各个方面的能力进行一定的考察与评估。在这次课程设计的过程中，我们需要查阅大量的资料，将这些资料筛选，整合，得到我们想要的设计。虽然也遇到很多的困难，但组员之间一起讨论，一起学习的氛围，让我们觉得这些困难也不再是困难了。一个好的课程设计，涉及到的知识围是非常广的，在设计的过程中，我们都充分的感觉到自身所学知识的不足，不能够胜任这一份任务，但只有尽量的翻阅书籍，查阅资料，以弥补所学不足导致的失误。这次水污染课程设计是在设计一个酒精厂的污水处理设施。我们之前虽然学了系统的知识体系，但感觉大部分都还不是很清楚，查了很多资料也上网搜了很多的资料，慢慢汇总做出了一份课程设计。在上学期去杏林污水处理厂是其实没太听他们讲，去那里好像真的知识去参观了，对它的过程都不清楚，经过这次自己做了以后对我们专业的知识和认识知道的更多了，对污水厂也有了系统的了解，印象也更深了。通过这次课程设计我知道了我们所学专业的用途，也了解了一个污水处理厂要建成前期需要多少计算和资料，一个小型的污水处理厂就这么麻烦，自己学到的东西真的太少了，要努力学习专业知识，希望下次再做的时候就不会这么困难了。n主要参考文献[1]、彭党聪.水污染控制工程（第三版）：冶金工业，2010.[2]、严煦世，遂庆.给水排水管网系统（第二版）中国建筑工业.2008.[3]、.docin./p-324760141.html[4]、王国华，任鹤云.工业废水处理工程设计与实例：化学工业，2004.[5]、彭党聪.水污染控制工程实践教程（第二版）：化学工业，2010.[6]、高廷耀，顾国维，周琪.水污染控制工程（第三版）：高等教育，2007.7