食品工業(yè)廢水處理設(shè)計說明

1、第一章 前言1.1 食品工業(yè)廢水的來源食品工業(yè)原料廣泛，制品種類繁多，排出廢水的水量、水質(zhì)差異很大。廢水中主要污染物有：漂浮在廢水中固體物質(zhì)，如菜葉、果皮、碎肉、禽羽等；懸浮在廢水中的物質(zhì)有油脂、蛋白質(zhì)、淀粉、膠體物質(zhì)等；溶解在廢水中的酸、堿、鹽、糖類等；原料夾帶的泥砂與其他有機物等；致病菌毒等1。食品工業(yè)廢水主要來源于三個生產(chǎn)工段：（1）原料清洗工段：大量砂土雜物、葉、皮、鱗、肉、羽、毛等進入廢水中，使廢水中含有大量懸浮物。（2）生產(chǎn)工段：原料中很多成分在加工過程中不能全部利用，未利用部分進入廢水，使廢水含大量有機物。（3）成形工段：為增加食品色、香、味，延長保存期，使用了各種食品添加劑，一

2、部分流失進入廢水，使廢水化學(xué)成分復(fù)雜。1.2 食品工業(yè)廢水的危害近20年來，我國食品工業(yè)尤其是鄉(xiāng)鎮(zhèn)食品工業(yè)快速發(fā)展，極促進了社會經(jīng)濟的增長和人民生活質(zhì)量的提高，但是在一段時期里，點多、面廣、量大的食品工業(yè)廢水直接排放，對水環(huán)境也造成了巨大壓力，成為主要的水污染源之一。食品工業(yè)廢水本身無毒性，但含有大量可降解的有機物質(zhì)，廢水若不經(jīng)過處理排入水體要消耗水量的溶解氧，造成水體缺氧，使魚類和水生生物死亡。廢水中的懸浮物沉入河底，在厭氧條件下分解，產(chǎn)生臭氣惡化水質(zhì)，污染環(huán)境。若將廢水引入農(nóng)田進行灌溉，會影響農(nóng)業(yè)果實的食用，并污染地下水源。廢水中夾帶的動物排泄物，含有蟲卵和致病菌，將導(dǎo)致疾病的傳播，直接危

3、害人畜健康。因此，食品工業(yè)廢水在排放前必須除去各種有害成分2。1.3 食品工業(yè)廢水常用的處理方法食品工業(yè)廢水處理除按水質(zhì)特點進行適當(dāng)預(yù)處理外，一般均宜采用生物處理。 如對出水水質(zhì)要求很高或因廢水中有機物含量很高，可采用兩級曝氣池或兩級生物濾池，或多級生物轉(zhuǎn)盤或聯(lián)合使用兩種生物處理裝置，也可采用厭氧需氧串聯(lián)的生物處理系統(tǒng)。目前，國食品工業(yè)廢水的處理工藝基本上包括了各種先進工藝，主要有：SBR法、生物接觸氧化法、UASBTF法、氧化溝法和水解酸化好氧法等。國外在處理食品工業(yè)廢水方面探索出許多新方法，比如： 新加坡開發(fā)出用活性污泥反應(yīng)器來處理大豆飲料加工廢水，其主要裝置由活性污泥好氧池與沉

4、淀池組成，廢水在好氧池與沉淀池中的停留時間分別為8h和2h，經(jīng)過處理后，95%的COD、67%的氮和57%的磷可以被去除3;在墨西哥，采用生物轉(zhuǎn)盤反應(yīng)器RBC來處理玉米加工廢水4；在捷克，開發(fā)了由預(yù)處理、厭氧消化與好氧降解三部分組成的廢水處理系統(tǒng)來處理土豆片加工廠所排放的廢水5，等。37 / 37第二章 編制依據(jù)和設(shè)計容2.1 設(shè)計資料設(shè)計廢水水量400m3/d，K時=1.56，水質(zhì)特征如表1所示。表1 設(shè)計原水水質(zhì)項目 COD/mg/L BOD5 /mg/L SS/mg/LpH 溫度/數(shù)值 8001200500600100150 56 常溫注：表中， COD平均為：1000 mg/L；BOD

5、5平均為550mg/L；SS平均為：125mg/L。2.2 處理要求出水水質(zhì)達到污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)（GB89781996）中的一級標(biāo)準(zhǔn)，如表2所示7。表2 設(shè)計出水水質(zhì)項目BOD5/mg/LCOD/mg/LSS/mg/LpH數(shù)值201007069第三章 工藝流程選擇食品工業(yè)的廢水處理工藝。根據(jù)任務(wù)書中水質(zhì)特征的要求和比較，經(jīng)過進一步的分析研究，其中主要污染物質(zhì)為懸浮物和呈膠體與溶解狀態(tài)的有機物,即BOD、COD。根據(jù)國外已運行的食品廠廢水處理的工程的調(diào)查，要達到確定的治理目標(biāo)，可采用多種工藝，如：SBR法、接觸氧化法、UASBTF法、氧化溝法和水解酸化好氧法等?，F(xiàn)就SBR、氧化溝工藝與生物接觸氧

6、化工藝進行比較，盡可能使本設(shè)計工藝選擇達到最優(yōu)化。3.1 生物接觸氧化方案生物接觸氧化法也稱淹沒式生物濾池法和接觸式曝氣法，其在氧化池設(shè)置填料并淹沒在污水中，經(jīng)過曝氣充氧的污水與填料上的生物膜相接觸，在生物膜的作用下，有機物被生物膜所吸附，污水得到凈化9。雖然吸附過程很短，但被吸附的有機物可以儲存在生物膜中，有較長時間為微生物所氧化、分解、吸收。當(dāng)生物膜達到一定厚度時，層生物膜由于缺氧，好氧菌死亡，黏附力減弱，就會脫落，再沉淀池中沉降下來。舊的生物膜脫落后，新的生物膜又會在原來脫落的地方生長起來，如此新代，使氧化池凈化功能處于動態(tài)平衡，使出水水質(zhì)保持穩(wěn)定。但是生物接觸氧化處理技術(shù)的主要缺點是：

7、填料間水流緩慢，水力沖刷小，如果不另外采取工程措施，生物膜只能自行脫落，更新速度慢，膜活性受到影響，某些填料，如蜂窩管式填料還易引起堵塞，布水布氣不易達到均勻10。另外填料價格較貴，加上填料的支撐結(jié)構(gòu)，投資費用較高。如設(shè)計或運行不當(dāng)，可能在局部部位出現(xiàn)死角11。3.2 氧化溝方案氧化溝是活性污泥法的一種變形，它把連續(xù)環(huán)式反應(yīng)池作為生化反應(yīng)器，混合液在其中連續(xù)循環(huán)流動。隨著氧化溝技術(shù)的不斷發(fā)展，氧化溝技術(shù)已遠遠超出最初的實踐圍，具有多種多樣的工藝參數(shù)、功能選擇、構(gòu)筑物形式和操作方式。如卡魯塞爾（Carrousel 2000）氧化溝、三溝式（T型）氧化溝、奧貝爾（Orbal）氧化溝等。氧

8、化溝工藝的優(yōu)點：(1)用轉(zhuǎn)刷曝氣時，設(shè)計污水流量多為每日數(shù)百立方米。用葉輪曝氣時，設(shè)計污水流量可達每日數(shù)萬立方米。(2)氧化溝由環(huán)形溝渠構(gòu)成，轉(zhuǎn)刷橫跨其上旋轉(zhuǎn)而曝氣，并使混合液在池循環(huán)流動，渠道中的循環(huán)流速為0.30.6ms，循環(huán)流量一般為設(shè)計流量的3060倍。(3)氧化溝的流型為循環(huán)混合式，污水從環(huán)的一端進入，從另一端流出，具有完全混合曝氣池的特點。（4)間歇運行適用于處理少量污水?？衫貌僮鏖g歇時間使溝混合液沉淀而省去二沉池，剩余污泥通過氧化溝污泥收集器排除。連續(xù)運行適用于處理流量較大的污水，需另沒二沉池和污泥回流系統(tǒng)。(5)工藝簡單，管理方便，處理效果穩(wěn)定，使用日益普通。(6)氧化溝的設(shè)

9、計可用延時曝氣的設(shè)計方法進行，導(dǎo)出曝氣池的體積，而后按氧化溝的工藝條件布置成環(huán)狀循環(huán)混合式。氧化溝工藝的缺點：(1)處理構(gòu)筑物較多；(2)回流污泥溶解氧較高，對除磷有一定的影響；(3)容積與設(shè)備利用率不高。氧化溝工藝基建和運行費用低，同時具有去除BOD5與脫氮除磷的作用，基建費用比常規(guī)的活性污泥法要低40%60%，其運行費用比常規(guī)活性污泥法也要低30%50%12。3.3 SBR方案序批式活性污泥法即SBR法是從Fill&Draw(充排式)反應(yīng)器發(fā)展而來的，其工作過程是：在較短的時間把污水加入到反應(yīng)器中，并在反應(yīng)器充滿水后開始曝氣，污水中的有機物通過生物降解達到排放要求后停止曝氣，沉淀一

10、定時間將上清液排出13。簡短說，上述過程可以概括為：短時間進水，曝氣反應(yīng)，沉淀，短時間排水，進入下一個工作周期。由于這項工藝在技術(shù)上具有某些獨特的優(yōu)越性，從1979年以來，本工藝在美、德、日、澳、加等工業(yè)發(fā)達國家的污水處理領(lǐng)域，得到較為廣泛的應(yīng)用。八十年代以來該工藝在我國也受到重視，并得到應(yīng)用。本工藝系統(tǒng)最主要的特征是采用集有機污染物降解與混合液沉淀于一體的反應(yīng)器間歇曝氣曝氣池。與連續(xù)式活性污泥法系統(tǒng)相較，本工藝系統(tǒng)組成簡單，勿需設(shè)污泥回流設(shè)備，不設(shè)二次沉淀池，曝氣池容積也小于連續(xù)式，建設(shè)費用與運行費用都較低。此外，間歇式活性污泥法系統(tǒng)還具有如下各項特征:（1）在大多數(shù)情況下（包括工業(yè)廢水處理

11、），無設(shè)置調(diào)節(jié)池的必要；（2）SVI值較低，污泥易于沉淀，一般情況下，不產(chǎn)生污泥膨脹現(xiàn)象；（3）通過對運行方式的調(diào)節(jié)，在單一的曝氣池能夠進行脫氮和除磷反應(yīng)；（4）應(yīng)用電動閥、液位計、自動計時器與可編程序控制器等自動儀表，可能使本工藝過程實現(xiàn)全部自動化，而由中心控制器控制；（5）運行管理得當(dāng)，處理水水質(zhì)優(yōu)于連續(xù)式。SBR法處理食品廢水具有一次性投資省、運行費用低、處理穩(wěn)定性好、處理效率高等特點 ,是一種經(jīng)濟、有效的處理高濃度有機廢水的方法,特別是在場地緊情況下 ,更顯示其優(yōu)越性14。因此，本設(shè)計采用SBR法處理食品廠廢水。3.4工藝流程本設(shè)計最后所選用的工藝流程如圖1。污水格柵污水提升泵房調(diào)節(jié)沉

12、淀池SBR出水外運污泥脫水間重力濃縮池圖1 SBR工藝流程圖第四章 主要處理構(gòu)筑物的設(shè)計計算與說明4.1 格柵格柵是由一組平行的金屬柵條組成，一般斜置于污水提升泵集水池前，或進水渠道上，用來攔截水中呈懸浮或漂浮狀態(tài)的大塊固形物，以防止閥門、管道、水泵或后續(xù)處理設(shè)備堵塞或損壞15。格柵可以分為人工格柵和機械格柵兩種。人工格柵多用于小型水處理工藝；機械格柵則多用于大型水處理工藝。這類格柵構(gòu)造復(fù)雜，維修量較大，但自動化程度較高，可以減輕污染對工作人員所產(chǎn)生的毒害和減輕勞動強度。本設(shè)計由于日排水量擬定為400m3/d，所以在提升泵前設(shè)置一道人工格柵。人工格柵具有構(gòu)造簡單，安裝靈活和維護方便等優(yōu)點。根據(jù)

13、實踐經(jīng)驗，本設(shè)計選用條形格柵參數(shù)如下：b=5mm,B=0.3m，B1=0.15m,H1=0.4m,H=0.7m,L=2.0m,=45°每日柵渣量：式中 柵渣量，m3/103 m3污水，=0.05m3/103 m3污水；最大日最大時污水量與平均日平均時污水量的比值即總變化系數(shù)，取1.5；=0.0132(m3/d)<0.2(m3/d)因此采用人工清渣。4.2 提升泵本設(shè)計采用集水池與泵合建的方式。4.2.1 水泵的選擇 選泵應(yīng)考慮的因素：選泵機組泵站泵的總抽生能力，應(yīng)按進水管的最大時污水量計，并應(yīng)滿足最大充滿度時的流量要求16；盡量選擇類型一樣（最多不超過兩種型號）和口徑的水泵，以

14、便維修，但還須滿足低流量時的需求；由于污水對水泵有腐蝕作用，故污水泵站盡量采用污水泵，在大的污水泵站中，無大型污水泵時才選用清水泵。設(shè)計流量Q=400m3/d=0.0046m3/s，選擇2臺潛水污水泵（1用1備），則單臺提升泵流量為：Q1=16.56(m3/h)選擇50WQ18-7-0.55型潛水污水泵。WQ系列泵為單級、單吸、立式離心潛水污水泵。泵與電機連成一體潛入水中工作，具有水力設(shè)計優(yōu)良，節(jié)能效果顯著，結(jié)構(gòu)合理，防纏繞，無堵塞，安裝靈活方便，可靠性高和無故障運行時間長等優(yōu)點。結(jié)構(gòu)的參數(shù)見表4。 表4 80WQ100-16-11型潛水污水泵參數(shù)出水口徑/mm流量/(m3/h)轉(zhuǎn)速/(r/m

15、in)電動機功率/KW揚程/m效率/%50728500.557414.2.2 集水池集水池的設(shè)計遵循以下原則：集水池的最小容積，不應(yīng)小于最大一臺污水泵5min的出水量；集水池宜設(shè)置沖洗或清泥設(shè)施；集水池的布置，應(yīng)考慮水泵吸水管的水力條件，減少滯留或渦流。有效容積污水泵房的集水池容積一般采用不小于最大一臺水泵5min的出水量，本設(shè)計集水池容積采用相當(dāng)于一臺泵6min的容量。W=5.962(m3) 有效水深與面積有效水深指柵后水位與最低水位之高差，本設(shè)計取H=1 (m).則集水池面積A為：A=5.962 (m2)集水池寬B取2m，則集水池長為：L=2.481（m）取3（m） 保護水深為1.0m，則

16、實際水深為2m。4.2.3 泵位與安裝本設(shè)計潛水污水泵采用濕式安裝，優(yōu)點是可以不設(shè)污水泵房，泵的效率比較高，節(jié)省投資與運行費用。潛污泵檢修采用移動吊架。4.4 調(diào)節(jié)池4.4.1 一般說明廢水的水量和水質(zhì)并不總是均勻恒定的，往往隨時間而變化，本設(shè)計中的食品廠加工廢水也是這樣。水量和水質(zhì)的變化使得處理設(shè)備不能在最佳的工藝條件下運行，嚴(yán)重時甚至使設(shè)備無法工作，為此需要設(shè)置調(diào)節(jié)池，進行水量調(diào)節(jié)和水質(zhì)均化18。為了達到既能均量又可以均質(zhì)的目的，工程中一般采用均化池。本設(shè)計均化池設(shè)計成為以調(diào)節(jié)水量和攪拌均勻水質(zhì)為目的的調(diào)節(jié)池。4.4.2 主要設(shè)計參數(shù)調(diào)節(jié)池設(shè)計主要是確定調(diào)節(jié)池的有效容積，調(diào)節(jié)池的設(shè)計應(yīng)該以

17、處理廢水的水質(zhì)水量的變化周期為依據(jù)，調(diào)節(jié)池有效容積不應(yīng)小于一個變化周期累計的廢水量。（1）調(diào)節(jié)池的容積：如果設(shè)有水量水質(zhì)的逐時累計變化資料，可以根據(jù)行業(yè)經(jīng)驗判斷確定調(diào)節(jié)池的容積，常用停留時間（HRT）表示。停留時間是調(diào)節(jié)池有效容積與處理水量的比值，即： 間歇處理時，調(diào)節(jié)池容積按平均每小時廢水流量的34h計算。廢水水量小時，可采用較長的HRT19。（m3）（2）調(diào)節(jié)池的尺寸：由于該污水處理站進水管標(biāo)高為地坪下1.00m，設(shè)調(diào)節(jié)池有效水深為1.5m，調(diào)節(jié)池出水為水泵提升20。本設(shè)計采用方形池，池長L與池寬B相等，則池表面積：(m2)所以， （m）取6（m）在池底設(shè)集水坑，水池底以的坡度坡向集水坑，

18、調(diào)節(jié)池的結(jié)構(gòu)如圖2所示。圖2 調(diào)節(jié)池結(jié)構(gòu)圖（3）調(diào)節(jié)池集水坑：設(shè)2臺自動攪勻潛污泵，一用一備。水泵的基本參數(shù)為：水泵的流量 m3/h；水泵的揚程 m；配電機功率 kw（4）潛水?dāng)嚢铏C：為了使水質(zhì)均勻，工程上常用潛水?dāng)嚢铏C進行攪拌。4.5 SBR池4.5.1 一般說明SBR活性污泥法是在單一的反應(yīng)器，按時間順序進行進水、反應(yīng)（曝氣）、沉淀、排水、待機（閑置）等基本操作，從污水的流入開始到待機時間結(jié)束為一個周期操作，這種周期周而復(fù)始。從而達到污水處理的目的。（1）進水期 指從反應(yīng)器開始進水直到達反應(yīng)器最大容積時的一段時間?？梢苑譃?種進水方式：曝氣（好氧反應(yīng)）、攪拌（厭氧反應(yīng)）與靜置。在曝氣的情況

19、下有機物在進水過程中已經(jīng)開始被大量氧化，在攪拌過程的情況下則抑制好氧反應(yīng)。（2）反應(yīng)期 反應(yīng)的目的是在反應(yīng)器最大水量的情況下完成進水期已開始的反應(yīng)。在此階段通過改變反應(yīng)條件，不僅可以達到有機物降解的目的，而且可以達到脫氮、除磷的效果。（3）沉淀期 沉淀的目的是固液分離，本工序相當(dāng)于二沉池，停止曝氣和攪拌，污泥絮體和上清液分離。污泥層要求保持在排水設(shè)備的下面，并且在排放完成之前不上升超過排水設(shè)備。（4）排水期 排水的目的是排除曝氣池沉淀后的上清液，留下活性污泥，作為下一個周期的菌種。上清液恢復(fù)到循環(huán)開始時的最低水位，該水位離污泥層還有一定的保護高度。SBR排水一般采用潷水器，潷水所用的時間由潷水

20、能力來決定。（5）待機期 沉淀之后到下個周期開始的期間是待機工序。待機期的長短由原水流量決定。本設(shè)計根據(jù)作者查閱工程實例與有關(guān)資料，擬定采用限制曝氣方式。好處是可最大限度地提高混合液中的基質(zhì)濃度,使反應(yīng)過程有一個較大的濃度梯度。這對于限制絲狀菌污泥膨脹是有益的,因此設(shè)計時選用限制曝氣方式。采用散流式曝氣器進行鼓風(fēng)曝氣。4.5.2 參數(shù)選擇進水CODCOD=1000mg/L；BOD污泥負荷 Ls=0.1BOD/（kgMLSS·d）21；池數(shù) N=4；反應(yīng)池水深 H=3.5m；排出比 22；安全高度 =0.5m；MLSS濃度 X=4000 mg/L。4.5.3 反應(yīng)池運行周期各工序計算（

21、1）曝氣時間（TA）（h）（2）沉淀時間（TS）初期沉降速度（m3/h）則（h）（3）排出時間（TD）本設(shè)計擬定排除多余的活性污泥、撇水時間為0.5h，則沉淀與排出時間合計為1.5h。（4）進水時間（TF）本設(shè)計擬定缺氧進水1.5h23。則一個周期所需要的時間為：Tc = TA + TS + TD+ TF =3 + 1.5 + 1.5 = 6(h)4.5.4 反應(yīng)池池體平面尺寸計算周期數(shù)池個數(shù) 反應(yīng)池有效池容（m3）由進水時間和進水量的變動理論，求得一個循環(huán)周期的最大流量變動比超過一個周期，進水量Q與V的對比為Q/v考慮流量比，反應(yīng)池的修正容量為V=V（1+Q/v）（m3）取反應(yīng)池水深為3.5

22、m，則所需水面積（m2）取32（m2）取反應(yīng)器長L=20（m），則寬為b=10(m)SBR反應(yīng)池設(shè)計運行水位如圖3所示。排水結(jié)束時水位h2=H/(1+Q/v)（m）基準(zhǔn)水位h3=H/(1+Q/v)（m）高峰水位（m）警報溢流水位（m）污泥界面（m）4.5.5 進出水系統(tǒng)（1）SBR池進水設(shè)計調(diào)節(jié)池的來水通過DN180mm的管道送入SBR反應(yīng)池，管道的水流最大流速為0.88m/s。在每一組SBR池進水管上設(shè)電動閥門，以便于控制每池的進水量，進水管直接將來水送入曝氣池。（2）SBR池出水設(shè)計SBR池采用潷水器出水，潷水器是在SBR水處理工藝的沉淀階段，為排除與活性污泥分離后的上清液的專用設(shè)備，其主

23、要功能應(yīng)滿足：追隨水位連續(xù)排水的性能：為取得分離后沉淀的上清液，潷水器的集水器應(yīng)靠近水面，在上清液排出的同時，能隨反應(yīng)池水位的變化而變化，具有連續(xù)排水的性能。定量排水的功能：潷水器運作時應(yīng)能不擾動沉淀的污泥，又能不將池中的浮渣帶出，按規(guī)定的流量排放。有高可靠性：潷水器在排水或停止排水的運行中，有序的動作應(yīng)正確、安全、可靠、耗能小、使用壽命長。本設(shè)計污水進水量m3/d，池數(shù)N=4，周期n=4，排出時間TD=0.5h，則每池的排出負荷為(m3/min)設(shè)一套排出裝置，其負荷為（m3/min）排出裝置的排出能力在最大流量比（r=1.5）是能夠排出，所以排出能力為(m3/min)由于水量不大，本設(shè)計中

24、選用由金源環(huán)境保護設(shè)備生產(chǎn)的MRD200型旋轉(zhuǎn)式潷水器。該潷水器流量為200m3/h,撇水深度為1.03.0m，電機功率為0.37kw。SBR池的平面布置如圖4。圖4 SBR池平面布置示意圖4.5.6 曝氣系統(tǒng)工藝計算（1）需氧量需氧量以1kgBOD需要1kgO2計算(kgO2/d)每池每周期所需氧量(kgO2/周期)但是以曝氣時間3h計算，每小時所需的氧量為(kgO2/h)（2）供氧能力曝氣裝置本設(shè)計選擇Wm180型網(wǎng)狀膜微孔空氣擴散器。該裝置采用網(wǎng)狀膜，曝氣器由主體、螺蓋、網(wǎng)狀膜、分配器和密封圈等部分組成。主體骨架用工程塑料注塑成型，網(wǎng)狀膜有聚酯纖維制成。從底部進入空氣，經(jīng)分配器的一次切割

25、并均勻分配到氣室，然后通過網(wǎng)狀膜進行二次切割，形成微小氣泡擴散到水中24。每個擴散器的服務(wù)面積為0.49m2，動力效率2.73.7KgO2/kWh，氧利用率15%20%。該裝置敷設(shè)于池底0.2m處，淹沒深度即為3.3m。設(shè)混合液DO為1.5 mg/L，池水深3.5m，查化工原理，水中溶解氧飽和度分別為（mg/L）；（mg/L）計算溫度按最高最不利溫度30計算。空氣擴散器出口處的絕對壓力微孔曝氣器出口處的絕對壓力（Pb）為（Pa）式中 H安裝高度P為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓取微孔曝氣器的氧轉(zhuǎn)移效率（EA）為15%，則空氣離開曝氣池時氧的百分比為曝氣池中的平均溶解氧飽和度（mg/L）溫度為20時，曝氣池中的溶解

26、氧飽和度為（mg/L）溫度為20時，脫氧清水的充氧量為(kg/h)式中 Rt需氧量，kg/h，本設(shè)計中此值為kgO2/h 氧轉(zhuǎn)移折算系數(shù)，一般，本設(shè)計取氧溶解折算系數(shù)，一般，本設(shè)計取密度，kg/L，為kg/L廢水中實際溶解氧濃度，mg/L，取mg/L曝氣池供氣量取氧利用率EA為15%，根據(jù)供氧能力，求得曝氣空氣量為（m3/h）其中，空氣密度為1.29kg/m3。4.5.7 污泥產(chǎn)量SBR工藝污泥沉降性能良好，同時沉淀是在靜止條件下進行的，所以，SBR能有效防止污泥膨脹。為保證活性污泥系統(tǒng)中的污泥量的平衡，每日必須從系統(tǒng)中排出一定數(shù)量的剩余污泥。剩余污泥由生物污泥和非生物污泥組成。剩余生物污泥計

27、算公式為式中 出水SS中VSS所占比例，一般=0.75Y污泥產(chǎn)率e反應(yīng)時間比，本設(shè)計中e=（h）V曝氣池體積，本設(shè)計中為703.125m3活性污泥自身氧化系數(shù)，與水溫有關(guān)。水溫為20時(d-1)根據(jù)室外排水設(shè)計規(guī)（GBJ141987，1997年版）的有關(guān)規(guī)定，不同水溫時應(yīng)進行修正。本設(shè)計污水溫度取。剩余生物污泥量為式中 Y污泥回流比，本設(shè)計取值為0.6進水流量進水BOD5值，本設(shè)計中值為550mg/L達標(biāo)要求出水BOD5值，本設(shè)計中值為20mg/L剩余非生物污泥計算公式為式中 設(shè)計進水SS，本設(shè)計中為125mg/L出水SS，本設(shè)計中為70 mg/L進水VSS中可生化部分比例，設(shè)=0.7（kg/

28、d）剩余污泥總量為X=XV+XS（kg/d）曝氣池每日排出的剩余污泥量為Q2=X/fXr4.5.8 排泥系統(tǒng)本設(shè)計中采用穿孔管排泥。穿孔排泥管沿池長方向布設(shè)，管徑為DN200mm，孔眼直徑為20mm，孔眼間距為0.5m，孔眼方向向下，與水平成40°角交錯排列。排泥管中心間距為3.0m，共6根，總排泥管的管徑為DN600mm，在排泥總管上設(shè)流量計，以控制排泥量。4.5.9 空氣管路計算按圖4所示的曝氣池平面圖，布置空氣管道。在相鄰的兩個廊道的隔墻上設(shè)一根干管，共4根干管。在每根干管上設(shè)有2根曝氣豎管。曝氣池共設(shè)8條配氣豎管，每根豎管的供氣量為（m3/h）曝氣反應(yīng)池平面面積為200 m2

29、，每個空氣擴散器的服務(wù)面積按0.5m2來計算，則所需要空氣擴散器的總數(shù)為（個）每根豎管上安裝的空氣擴散器的個數(shù)為（個）每個空氣擴散器的配氣量為(m3/h)將已經(jīng)布置的空氣管路與布設(shè)的空氣擴散器繪制成空氣管路計算圖，如圖5所示。圖5 空氣管路計算圖選擇一條從鼓風(fēng)機房開始的最長的管道作為計算管路。在空氣流量變化處設(shè)計算節(jié)點，統(tǒng)一編號后列表進行空氣管路計算，計算結(jié)果見表6。l為管段長度，空氣干管和支管以與配氣豎管的管徑，根據(jù)通過的空氣量和相應(yīng)的流速按排水工程下冊的附錄2來確定，計算結(jié)果列入表中管徑一項?？諝夤艿懒魉?，干管、支管為1015m/s，豎管、小支管為45m/ s?？諝夤苈返木植孔枇p失，根據(jù)

30、配件的類型折算成當(dāng)量長度l0，并計算出管道的計算長度 l+l0(m)，列入表中的管段當(dāng)量長度和管段計算長度兩項。空氣管道的沿程阻力損失，根據(jù)空氣管的管徑（D）mm、空氣量、計算溫度和曝氣池水深，查排水工程下冊附錄3求得,結(jié)果列入表中壓力損失一項。空氣壓力按估算，將管段當(dāng)量長度和管段計算長度相乘，得到壓力損失h1+h2，結(jié)果列入表中壓力損失一項。表6 空氣管路計算表管段編號管長L/m空 氣 流 量空氣 流 速m/s管徑Dmm配件管段當(dāng)量長度l0/m管段計算長度(l0+l)/m壓力損失h1+h2m3/hm3/min9.8Pa/m9.8Pa123 4 5 67 8 9 101117-161.0135

31、2.253.032四通1個2.332.830.581.6416-151.02704.53.532四通1個14.7422.242.1848.4815-141.05409.03.832四通1個6.0811.080.687.5314-131.01080183.932四通1個8.7213.720.527.1313-121.01620274.032四通1個12.3117.310.7813.5012-111.02160364.132四通1個10.715.70.213.3011-101.02700454.332四通1個10.715.70.182.8310-91.03240544.532四通1個16.0921

32、.090.265.489-81.03780634.732四通1個13.9918.990.152.858-73.04320724.932四通1個13.9918.990.285.327-64.54860815.132四通1個，異型管1個20.0225.020.399.765-44.55400905.332彎頭1個10.5522.550.5111.504-695600935.7604-35.5108001806.560三通1個，異型管1個36.9648.960.9446.023-24.5162002708.060三通1個，異型管1個46.052.00.3116.122-1503240054010.0

33、100三通1個，異型管1個55.35100.350.2828.10合計237.82將11項各值累加，得空氣管道系統(tǒng)總的壓力損失為=237.829.8=2330.636(Pa)=2.33(KPa)擬定網(wǎng)狀膜空氣擴散器的壓力損失為6.48Kpa，則總壓力損失為6.482.33=8.81(kpa)，為安全起見，設(shè)計取10（kpa）。4.5.10 空壓機的選擇空氣擴散裝置安裝在距池底0.2m處，曝氣池有效水深為3.5m，空氣管路的水頭損失按1.0m計算，則空壓機所需壓力為（KPa）空壓機平均時供氣量為根據(jù)所需壓力與空氣量，本設(shè)計選擇C15-1.35型低速多級C系列離心鼓風(fēng)機兩臺，一用一備。該型號離心鼓

34、風(fēng)機流量為15m3/min，進口絕對壓力為98.07KPa，介質(zhì)密度為1.16kg/m3，升壓到34.33KPa，軸轉(zhuǎn)率為14kw，主軸轉(zhuǎn)速為2940r/min,主機質(zhì)量為1753kg，電動機規(guī)格型號是Y180M-2，電動機功率為22kw，電壓是380V。此款鼓風(fēng)機具有運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、耗電省、噪音低等特點。4.6 污水計量設(shè)備本設(shè)計采用巴氏計量槽，其優(yōu)點是水頭損失小，不易發(fā)生沉淀，精確度可達9698%，缺點是施工要求高，各部分尺寸如下：W=0.05m, B=1.45m, A=1.479m, 2/3A=0.986m, C=0.8m, D=1.08m.喉寬W=0.5m時，流量Q=1.162H11.542

35、H1為上游水深，自由流迭H2=0.7H1H1=0.9976（m）取0.10(m)H2=0.7H1=0.7×0.10=0.07(m)為了使計算準(zhǔn)確，必須使計量堰有一個較好的水力溫度，必須使前后均采用渠道連接。上下游渠道設(shè)計。根據(jù)規(guī)定：上游直線段不小于渠寬的23倍，下游直線段不小于渠寬的45倍，總直線段的長度不小于渠寬的810倍。渠首寬D=1.08m，渠尾寬C=0.8m.，故取上游直線段渠長為5m ,下游渠長為6.5m,整個計量堰長為L=5+B+0.6+0.9+6.5=5+1.45+0.6+0.9+6.5=14.5(m)4.7 污泥處理設(shè)施4.7.1 一般說明污泥處理的目的是減量、穩(wěn)定、

36、無害化以與為最終處置與利用創(chuàng)造條件。污泥處理的方案有多種，大致可歸納為四類，見表7。表7 污泥處理方案類型類序主體處理工藝目的工藝流程濃縮減量生污泥濃縮機械脫水最終處置消化污泥穩(wěn)定、無害生污泥濃縮消化機械脫水最終處理堆肥減量、穩(wěn)定、綜合利用生污泥濃縮機械脫水堆肥合成肥料農(nóng)用焚燒最終處置生污泥濃縮機械脫水干燥焚燒最終處理城市污水處理廠產(chǎn)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據(jù)污水中懸浮物濃度、污水流量、沉淀效率與污泥含水率進行計算。剩余污泥量因采用的污水處理工藝不同，計算方法也不盡一樣。本設(shè)計中只有SBR池產(chǎn)生剩余污泥，所以采用生污泥污泥濃縮污泥消化機械脫水最終處置這種流程處理

37、污泥。4.7.2 污泥性質(zhì)指標(biāo)（1）污泥含水率污泥含水率由兩種表示方法，即濕基含水率p與干基含水率d兩者關(guān)系:（2）污泥相對密度污泥相對密度由濕污泥相對密度、干污泥相對密度、揮發(fā)性固體的相對密度、灰分的相對密度。濕污泥相對密度干污泥相對密度，即取=1，=2.5式中 污泥中揮發(fā)性固體所占比例，%。（3）污泥的可消化程度式中 分別表示生污泥與熟污泥中有機物所占的百分數(shù)，%；分別表示生污泥與熟污泥中無機物所占的百分數(shù)，%。4.7.3 污泥產(chǎn)量活性污泥系統(tǒng)中，微生物一方面對可生物降解的有機物進行生物氧化，并把氧化過程中產(chǎn)生的能量用于合成新的細胞物質(zhì)，另一方面微生物源呼吸使細胞物質(zhì)減少，這兩項生理活動的

38、綜合結(jié)果，使系統(tǒng)中活性污泥量發(fā)生變化?；钚晕勰嗟膬粼隽渴沁@兩項活動的差值，也即每日排出系統(tǒng)的剩余污泥量。本設(shè)計中只有SBR池產(chǎn)生剩余污泥，經(jīng)過計算得曝氣池每日排出的剩余污泥量為138.665m3/d,即0.00164 m3/s。 4.7.4 污泥的管道輸送污泥的管道輸送是普遍采用的方法，具有衛(wèi)生條件好，沒有氣味與污泥外溢、操作方便、便于自動化等優(yōu)點，但一次性投資較高。污泥管道輸送可分為重力管道和壓力管道兩種，污水廠短距離輸送，多采用重力管道，管道坡度一般為0.010.02，管徑不小于200mm，中途設(shè)清通口；由于污泥含固、液兩相，當(dāng)含固率較低（<1%）時，流動特性接近于水。隨固體濃度的增

39、高，呈現(xiàn)出假塑性或塑性流體的特性。污泥在流速較小時，是層流狀態(tài)，流動阻力很大；設(shè)計常采用較大的v值，使污泥處于紊流狀態(tài)。在輸泥管常用的管徑圍，流速1.01.5m/s是污泥層流和紊流狀態(tài)的界限值。所以推薦壓力輸泥管最小流速為1.02.0m/s，污泥濃度高者取上限，反之取下限；管道污泥的流動狀態(tài)，在紊流開始時，水頭損失最小。4.7.5 污泥濃縮池污泥濃縮池的對象是顆粒間的孔隙水，濃縮的目的是在于縮小污泥的體積，便于后續(xù)污泥處理。常用污泥濃縮池分為豎流濃縮池和輻流濃縮池2種。剩余污泥含水率高，需要進行濃縮處理。設(shè)計中一般采用濃縮池處理剩余活性污泥。濃縮前污泥含水率99%，濃縮后污泥含水率97%。本設(shè)

40、計作者選用豎流式濃縮池。進入濃縮池的剩余污泥量為0.00164m3/s，采用1個濃縮池，則濃縮池流量為：m3/s。（1）中心進泥管面積（m2）式中 中心進泥管流速（m/s），一般采用0.03(m/s)，本設(shè)計取0.02(m/s)（m）?。╩）濃縮池的進泥管采用DN150mm管道，管流速為(m/s)(2)中心進泥管喇叭口與反射板之間的縫隙高度（m）取0.06（m）式中 污泥從中心管喇叭口與反射板間縫隙流出的速度，一般采用0.020.03 （m/s）喇叭口直徑，一般采用（m）（3）濃縮后分離出的污水量（m3/s）式中 濃縮前污泥含水率，一般采用99%濃縮后污泥含水率，一般采用97%（4）濃縮池水流

41、部分面積（m2）式中 污水在濃縮池上升流速，一般（m/s），本設(shè)計中取0.00005（m/s）（5）濃縮池直徑（m）設(shè)計中取5.4（m）（6）有效水深（m）式中 濃縮時間，一般采用1016（h），設(shè)計中取12（h）（7）濃縮后剩余污泥量（m3/s）（m3/d）(8)濃縮池污泥斗容積采用重力排泥方式，污泥斗設(shè)在濃縮池的底部，則污泥斗高為（m）取3.5(m)式中 污泥斗傾角，圓型池體污泥斗傾角55°，本設(shè)計取55°濃縮池半徑，（m）污泥斗底部半徑，本設(shè)計取0.5（m）則污泥斗容積為（m3），取 (m3)（9）污泥在污泥斗中停留的時間（h）（10）濃縮池總高度(m)取(m)式中

42、超高，本設(shè)計?。╩）緩沖層高度，本設(shè)計?。╩）(11)溢流堰濃縮池溢流出水經(jīng)過溢流堰進入出水槽，然后匯入出水管排出。出水槽流量（m3/s）設(shè)出水槽寬（m），水深（m），則水流速為（m/s）。溢流堰周長（m）其中濃縮池直徑，（m）出水槽寬，（m）溢流堰采用雙側(cè)90°三角形出水堰，三角堰頂寬m，深m，每格沉淀池有88個三角堰。三角堰流量為（m3/s）則三角堰堰水深為（m）三角堰后自由跌落0.10（m），則出水堰水頭損失為0.1077（m）。（12）溢流管溢流水量（m3/s）設(shè)溢流管管徑DN150（mm）管流速v=（m/s）（13）排泥管濃縮后剩余污泥量(m3/s)，泥量很小，采用間歇排泥

43、方式，污泥斗容積為29.43m3，污泥管道選用DN150mm，每次排泥0.5h，每日排泥2次，間隔時間為12h。豎流濃縮池計算簡圖見圖6。圖6 豎流濃縮池計算簡圖4.7.6污泥消化池污泥消化分為好氧消化和厭氧消化兩種方式。厭氧消化是傳統(tǒng)的消化方法，其原理是通過厭氧微生物的作用將污泥中的有機物、貯存在微生物體的有機物以與部分生物體轉(zhuǎn)化為甲烷，從而達到污泥穩(wěn)定；好氧消化則是通過供氧在好氧條件下對污泥進行穩(wěn)定。從可持續(xù)發(fā)展的角度，本設(shè)計選用厭氧消化。消化池有效容積 VV=950.4(m3)式中 Q污泥量，剩余污泥量經(jīng)濃縮后為47.52（m3/d）污泥投配率，取5%采用2座消化池，則單池容積 VO=V

44、/2=475.2(m3)消化池尺寸25本設(shè)計采用圓柱形消化池。柱體部分直徑取D為10m，集氣罩直徑d1取4m，池低下錐底直徑d2采用4m。集氣罩高度h1取1.5m，上錐體高度h2取2m，消化池柱體高度h3取5m（<D/2），下錐體高度h4取2m。則消化池總高度H=h1h2h3h4=1.5252=10.5(m)消化池容積集氣罩容積V1=h1=×1.5=18.84(m3)弓形部分容積V2=h2(3D24h22)=×(3×1024×22)=41.34(m3)圓柱部分容積V3=h3=×5=392.5(m3)下錐體部分容積V4=h4()2×

45、;()2=×3.14×2×(525×222)=81.64(m3)則消化池有效容積V0=V3V4=392.581.64=474.14(m3)消化池表面積 集氣罩表面積F1=×423.14×4×1.5=12.5618.84=31.4(m2)池頂表面積F2=D)=×(4×2210)=20.41(m2)則池蓋總表面積 F=F1F2=51.81(m2)消化池全部在地面以上，則池壁表面積 F3=3.14Dh3=3.14×10×5=157(m2)池底表面積 F5=L()其中 L=3.61(m)則F5

46、=3.14×3.61×(52)=79.35(m2)4.7.7污泥脫水從污泥消化池排出的污泥含水率約95%左右，體積很大。因此，為了便于綜合利用和最終處置，需對污泥作脫水處理，使其含水率降至60%80%，從而大大縮小污泥的體積。脫水污泥量計算脫水后污泥量(m3/d)式中 脫水前污泥量，本設(shè)計中為47.52（m3/d）脫水前污泥含水率，本設(shè)計中為97%脫水后污泥含水率，本設(shè)計中取75%脫水后干污泥重量(kg/d)污泥脫水后形成泥餅，用小車運走，分離液返回處理系統(tǒng)前端進行處理。脫水機的選擇機械脫水方法有真空吸濾法、壓濾法和離心法。目前常用的脫水機械主要有：真空轉(zhuǎn)鼓過濾機、板框壓濾

47、機、帶式壓濾機、離心機。各種脫水機的主要特點是：真空轉(zhuǎn)鼓過濾機：能夠連續(xù)生產(chǎn)，可以自動控制，構(gòu)造復(fù)雜，附屬設(shè)備多，運行費用高，適用于工礦企業(yè)；板框壓濾機：構(gòu)造簡單，勞動強度大，不能連續(xù)工作，適用于小型污泥處理裝置；帶式壓濾機：可以連續(xù)工作，脫水效率高、噪音小、能耗低、操作管理方便，應(yīng)用圍廣，適合大中小型污泥處理裝置；離心機：構(gòu)造簡單、脫水效果好，動力消耗大，噪聲較大，應(yīng)用廣泛，適用大中小型污泥處理裝置。過濾流量 47.52m3/d，設(shè)置2臺壓濾機，1用1備，每臺每天工作8h。則每臺壓濾機處理量Q=5.94(m3/h)加藥量計算：設(shè)計流量 47.52（m3/d） 絮凝劑 (PAM)聚丙烯酰胺 投

48、加量以干固體的0.4%計W=0.4%×(47.52×3%125×5%)×60%=0.0184(t)設(shè)計中選取DY-1000型帶式壓濾機2臺，1用1備。濾帶有效寬度為1000mm，濾帶運行速度為0.89m/min，重力過濾面積為3.1m2，壓榨過濾面積為4.6m2，清洗水壓力為0.5MPa，電動機功率為3kW，外形尺寸為5750mm×1856mm×2683mm。第五章 污水處理廠平面與高程布置與計算5.1污水處理廠平面布置水廠平面布置包括：處理構(gòu)筑物的布置，辦公、化驗與其它輔助建筑物的布置，以與各種管道、道路、綠化等的布置。根據(jù)處理廠的

49、規(guī)模大小，采用1：2001：500的比例尺的地形圖繪制總平面圖。平面布置的一般原則如下： 處理構(gòu)筑物的布置應(yīng)緊湊，節(jié)約用地，便于管理。 處理構(gòu)筑物應(yīng)盡可能地按流程順序布置，以避免管線迂回，同時應(yīng)充分利用地形，減少土方量。 經(jīng)常有人工作的辦公、化驗等建筑物應(yīng)布置在夏季主導(dǎo)風(fēng)向的上風(fēng)向，北方地區(qū)應(yīng)考慮。 在布置總圖應(yīng)考慮安排充分的綠化帶，為污水處理廠的工作人員提供一個優(yōu)美舒適的環(huán)境。 考慮遠近期結(jié)合，有條件時可按遠景規(guī)劃水量布置，將處理構(gòu)筑物分為若干系列，分期建設(shè)。 構(gòu)筑物之間距離應(yīng)考慮敷設(shè)灌區(qū)的位置，遠轉(zhuǎn)管理的需要和施工要求，一般采用510米。 污泥消化池應(yīng)距初沉池較近，以縮短污泥管線，且與其它

50、處理構(gòu)筑物間距不小于20米。 變電所設(shè)在耗電大的構(gòu)筑物附近，高壓線應(yīng)避免在廠架空敷設(shè)，以策安全。 污水廠管線種類分多，應(yīng)綜合考慮布置，以免發(fā)生矛盾。污水、污泥管道應(yīng)盡可能考慮自流。 如有條件，污水廠的壓力管線和電纜可合并敷設(shè)在同一管廊或管溝，以利于維護和檢修。 污水廠應(yīng)設(shè)超越管，以便在發(fā)生事故時，使污水能超越該構(gòu)筑物，進入下構(gòu)筑物或事故溢流。具體平面布置見食品廠污水處理總平面圖。5.2 污水處理廠高程布置 概述為使污水能在各處理構(gòu)筑物之間通暢流動，以保證處理廠的正常運行，需進行高程布置，以確定各構(gòu)筑物與連接管高程。為降低運行費用和便于維護管理，污水在處理構(gòu)筑物之間的流動已按重力流考慮為宜；污泥

51、也最好利用重力流動，若需提升時，應(yīng)盡量減少抽升次數(shù)。 注意事項的考慮在對污水處理廠污水處理流程的高程布置時，應(yīng)考慮下列事項： 選擇一條距離最長，水頭損失最大的流程進行水力計算。并適當(dāng)留有余地，以保證在任何情況下，處理系統(tǒng)能夠正常運行。 計算水頭損失時，一般以盡其最大流量作為構(gòu)筑物和管渠的設(shè)計流量。 設(shè)置重點泵站的污水處理廠，水力計算從接受處理后污水水體的最高水位作為起點，逆污水處理流程向上倒推計算，以使處理水在洪水季節(jié)也能自流排放，二泵站需要的揚程較小，運行費用較低。但同時應(yīng)考慮挖土深度不宜過大，以免土建投資過大和增加施工上的困難。 在作高程布置時，還應(yīng)注意污水流程與污泥流程的配合，盡量減少需

52、抽升的污泥量。5.3水力與高程計算（1）水力計算污水處理廠廠區(qū)水力計算包括管道設(shè)計和相應(yīng)的構(gòu)筑物水頭損失與管道阻力計算。構(gòu)筑物水頭損失在各構(gòu)筑物設(shè)計完成的基礎(chǔ)上，根據(jù)相關(guān)的具體設(shè)計可確定相應(yīng)的水頭損失，也可按照有關(guān)的設(shè)計規(guī)進行估算。本設(shè)計采用估算的方法，污水處理構(gòu)筑物的水頭損失見水力計算表8。管道設(shè)計包括管材的選擇、管徑與流速確定。為了便于維修，本設(shè)計除泵房與相關(guān)壓力管道選擇鑄鐵管和氣體管道選擇鋼管外，其他管道均采用鋼筋混凝土管。考慮到食品廠污水水量變化較大，各管道的流速設(shè)計控制在最小設(shè)計流速和最大設(shè)計流速圍之間。以便當(dāng)水量減少時，管流速不致過小，形成沉淀；當(dāng)水量增大時，管流速又不致過大，增加管道水頭損失，造成能量浪費。當(dāng)流速和管材確定后，根據(jù)各管段負擔(dān)的流量，依據(jù)水力計算表確定各管段的管徑、水力坡度，通常設(shè)計坡度與設(shè)計流速的平方成正比。然后根據(jù)管段長度（由平面圖確定）確定相應(yīng)的沿程水頭損失。局部水頭損失的計算在有關(guān)管道附件的形式確定后，按局部阻力計算公式進行計算，也可根據(jù)沿程損失進行估算。本設(shè)計采用估算法，相應(yīng)管