畢業(yè)設(shè)計(jì) 生物制藥廢水處理系統(tǒng)（UASBSBR）設(shè)計(jì)

1、 1 本工程概況該生物制藥廠位于中國(guó)南部某城鎮(zhèn)，全年最高氣溫 40 ，最低 12 ，年平均氣溫：20左右。夏季主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|南風(fēng)，冬季西北風(fēng)為主。該鎮(zhèn)地形由南向北略有坡度，平均坡度為 0.5 ，地面平整，。規(guī)劃污水處理廠位于主廠區(qū)的南方，面積約6500 m 2 。地坪平均絕對(duì)標(biāo)高為 4.80 米。工業(yè)污水的時(shí)變化系數(shù)為 1.3。要求出水水質(zhì)符合生物制藥工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB198212005)。1.1 設(shè)計(jì)原則 (1) 根據(jù)生物制藥生產(chǎn)排放廢水的特點(diǎn)，選擇成熟的工藝路線，既要做到技術(shù)可靠確保處理后出水達(dá)標(biāo)排放，出水穩(wěn)定，還要設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便、易于維護(hù)檢修，日常運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低。 (2) 在保證

2、處理效果前提下，充分考慮城市寸土寸金的現(xiàn)實(shí)，盡量減少占地面積，降低基建投資。平面布置和工程設(shè)計(jì)時(shí)，布局力求合理、通暢、美觀，合乎工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。(3) 具有一定的自動(dòng)控制水平，在確定自控程度時(shí)兼顧經(jīng)濟(jì)合理性。(4)整個(gè)處理系統(tǒng)建設(shè)時(shí)施工方便、工期短；運(yùn)行時(shí)能耗低。1.2 設(shè)計(jì)范圍 根據(jù)對(duì)生物制藥廢水特點(diǎn)的分析和處理出水水質(zhì)要求，經(jīng)論證選擇技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理的處理方案，然后確定具體的、符合實(shí)際的工藝流程。對(duì)所選流程中的主要構(gòu)筑物進(jìn)行工藝計(jì)算，主要設(shè)備進(jìn)行選型。 根據(jù)任務(wù)書(shū)要求，進(jìn)行合理的平面布置。確定自動(dòng)控制及監(jiān)測(cè)方案，進(jìn)行初步的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，包括工程投資和人員編制、成本分析等。附必要的圖紙。

3、1.3 設(shè)計(jì)水質(zhì)水量 根據(jù)所給資料該廠處理工程設(shè)計(jì)水量為3400td，處理水質(zhì)執(zhí)行生物制藥工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB198212005)表1 進(jìn)水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)水 質(zhì) 指 標(biāo)COD（L）BOD（L）SS（L）PH 值進(jìn) 水 水 質(zhì)13162641221996.58.5設(shè)計(jì)出水水質(zhì)300200200691.4 廢水處理方案的確定該廠廢水中的BODCOD值正常，約0.50，有利于進(jìn)行生物處理。且較之物化處理，化學(xué)處理工藝成熟，處理效率高。同時(shí)，運(yùn)行費(fèi)用、水處理成本低。又廢水BOD、COD 值均比較高，廢水中大分子有機(jī)物較多，所以首先考慮厭氧工藝先將大分子有機(jī)物分解為易好氧生化降解的小分子有機(jī)物，同時(shí)

4、減少部分BOD和COD，然后再經(jīng)好氧單元大幅度降解有機(jī)物，使出水達(dá)到排放要求。工藝選型：方案一：主工藝為UASB+SBR工藝，由于生物制藥廢水中含有大量浮渣，需在各處理單元之前設(shè)格柵，格柵出水收集到集水井，再用泵提升至澄清池，澄清池的出水經(jīng)泵提升進(jìn)入U(xiǎn)ASB反應(yīng)器進(jìn)行厭氧處理，再經(jīng)豎配水井，進(jìn)行泥水分離后，上清液進(jìn)入SBR反應(yīng)器，在SBR反應(yīng)器中進(jìn)行好氧處理，其出水達(dá)到國(guó)家一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，可直接排放到受納水體。由于廢水SS含量高，產(chǎn)泥量較大，因此需對(duì)污泥進(jìn)行后續(xù)處理：各反應(yīng)器出來(lái)的污泥收集至集泥井，再由污泥泵提升至污泥濃縮池濃縮，濃縮后的污泥進(jìn)入貯泥池，再由泵提升至污泥脫水間脫水，脫水后的污泥可

5、直接外運(yùn)。濃縮池的上清液及脫水間的濾液返回至澄清池繼續(xù)處理。具體工藝流程圖見(jiàn)圖： 方案二： 在工藝流程確定的過(guò)程中，主要考慮以下幾條原則：（1）藥類(lèi)生產(chǎn)廢水含有機(jī)質(zhì)多，濃度、色度高，同時(shí)本工程中廢水排放要求較高。（2）藥類(lèi)生產(chǎn)廢水可生化性較好，易于生物降解。（3）本工程要求低運(yùn)行成本。根據(jù)上述原則，確定采用圖所示的處理工藝流程。 生產(chǎn)工藝廢水通過(guò)格柵池進(jìn)入污水處理段調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)水質(zhì)水量，在絮凝劑的作用下，去除廢水中的懸浮物和膠體物質(zhì)等污染物，降低后續(xù)處理單元的工作負(fù)荷。經(jīng)泵定量提升進(jìn)入二相厭氧反應(yīng)器，在厭氧微生物的作用下，將廢水中的各種復(fù)雜有機(jī)物分解轉(zhuǎn)化成小分子有機(jī)物,甲烷和二氧化碳

6、等物質(zhì)，剩余污泥進(jìn)入污泥沉淀池。消化后的廢水再進(jìn)入接觸氧化池，與附著在生物填料上的好氧微生物的進(jìn)一步作用，去除剩余的有機(jī)物，部分隨水流帶出的懸浮物在斜管沉淀池中得以沉淀出來(lái)，出水再經(jīng)過(guò)生物陶粒反應(yīng)器（BAF曝氣生物濾池）后廢水達(dá)標(biāo)排放。調(diào)節(jié)池、厭氧接觸池、接觸氧化池及沉淀池的剩余污泥通過(guò)污泥泵進(jìn)入污泥儲(chǔ)存池，加入絮凝劑后，經(jīng)過(guò)板框壓濾機(jī)脫水處理后運(yùn)走。濾液回流到調(diào)節(jié)池進(jìn)行循環(huán)處理。2 設(shè)計(jì)原則經(jīng)過(guò)對(duì)各種厭氧工藝的比較，本設(shè)計(jì)選用UASB反應(yīng)器，因?yàn)樵摴に嚰夹g(shù)成熟，耐沖擊負(fù)荷好，處理能力大，能去除大部分的有機(jī)物，可以回收沼氣，降低能源消耗，占地面積較小，可以降低建設(shè)費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用，由于應(yīng)用較廣泛

7、，所以實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)較多。好氧處理單元選擇SBR法，它的處理效率高，占地省，投資省，運(yùn)行靈活，污泥的性能良好，出水水質(zhì)可達(dá)標(biāo)。因此，本設(shè)計(jì)處理方案采用UASBSBR（厭氧好氧相結(jié)合）工藝，既滿足出水要求，又盡可能的節(jié)約了投資，節(jié)省了運(yùn)行費(fèi)用。 2.1工藝流程的確定主工藝為UASB+SBR工藝，由于生物制藥生產(chǎn)廢水中含有大量浮渣，需在各處理單元之前設(shè)格柵，格柵出水收集到集水井，再用泵提升至澄清池，澄清池的出水經(jīng)泵提升進(jìn)入U(xiǎn)ASB反應(yīng)器進(jìn)行厭氧處理，再經(jīng)豎配水井，進(jìn)行泥水分離后，上清液進(jìn)入SBR反應(yīng)器，在SBR反應(yīng)器中進(jìn)行好氧處理，其出水達(dá)到國(guó)家一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，可直接排放到受納水體。由于生物制藥廢水S

8、S含量高，產(chǎn)泥量較大，因此需對(duì)污泥進(jìn)行后續(xù)處理：各反應(yīng)器出來(lái)的污泥收集至集泥井，再由污泥泵提升至污泥濃縮池濃縮，濃縮后的污泥進(jìn)入貯泥池，再由泵提升至污泥脫水間脫水，脫水后的污泥可直接外運(yùn)。濃縮池的上清液及脫水間的濾液返回至澄清池繼續(xù)處理。具體工藝流程圖見(jiàn)圖1：圖1 生物制藥廢水處理工藝流程示意圖3 主要構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)計(jì)算3.1 格柵的設(shè)計(jì)計(jì)算3.1.1設(shè)計(jì)說(shuō)明 格柵是一種簡(jiǎn)單的過(guò)濾設(shè)備，由一組或多組平行的金屬條制成的框架，斜置于廢水流經(jīng)的渠道中。格柵設(shè)于污水處理廠所有處理構(gòu)筑物之前，或設(shè)在泵站前，用于截留廢水中粗大的懸浮物或漂浮物，防止其后處理構(gòu)筑物的管道閥門(mén)或水泵堵塞。按柵條間隙，可分為粗格柵

9、（50-100mm）、中格柵（10-40mm）、細(xì)格柵（3-10mm）三種，按清渣方式可分為人工清渣格柵和機(jī)械清渣格柵兩種3。3.1.2 設(shè)計(jì)參數(shù)的選取過(guò)柵流速一般采用0.6-1.0m/s；格柵傾角一般采用45°-75°；通過(guò)格柵的水頭損失一般采用0.08-0.15m；柵前渠道內(nèi)水流速度一般為0.4-0.9m/s；格柵間必須設(shè)置工作臺(tái)，臺(tái)面應(yīng)高出柵前最高設(shè)計(jì)水位0.5m，工作臺(tái)上應(yīng)有安全和商品沖洗設(shè)施；工作臺(tái)兩側(cè)過(guò)道寬不小于0.7m，工作臺(tái)正面過(guò)道寬度：a，人工清渣 不小于1.2m；b，機(jī)械清渣 不小于1.5m。參數(shù)確定： (1) 設(shè)計(jì)采用細(xì)格柵(2) 柵條間隙b=8mm；

10、(3) 柵前水深h=0.4m； (4) 過(guò)柵流速v=0.7m/s;(5) 格柵傾角a=60°；(6) 設(shè)計(jì)流量Q= 3400m3/d=141.67m3/h=0.039m3/s3.1.3 設(shè)計(jì)計(jì)算 (1) 柵條間隙數(shù)：n（個(gè)）(2) 柵條有效寬度B（m）B=S(n-1)+bnS柵條寬度（m）；設(shè)S=0.02B=0.02×(17-1)+0.008×17=0.46m(3) 進(jìn)水渠道漸寬部分的長(zhǎng)度l1(m) B1進(jìn)水渠寬（m）1進(jìn)水渠道漸寬部分的展開(kāi)角度，一般可采用20°；設(shè)B1 =0.2m， 則進(jìn)水渠道內(nèi)的流速為0.49m/s；(4) 柵槽與出水渠道連接處的漸

11、窄部分長(zhǎng)度l2(m)l2=l1/2=0.18m(5) 通過(guò)格柵的水頭損失h1 設(shè)柵條斷面為圓形 k系數(shù)，格柵受污物堵塞時(shí)水頭損失增大倍數(shù)。K=3.36v1.32=1.032h1(6) 柵槽總高度H(m) 取柵前渠道超高=0.3m, (7) 柵槽總長(zhǎng)L(m) 柵前渠道深 H=h+h2=0.4+0.3=0.7mL=l1+l2+0.5+1.0+H1/tan60°=0.36+0.18+0.5+1.0+0.7/tan60°=2.45m圖2 格柵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算圖(8) 每日柵渣量W（m3/d） 工業(yè)污水流量總變化系數(shù) Kz=1.3 柵渣量 W1=0.1m3/103m3污水 宜采用機(jī)械清渣

12、3.2 事故池的設(shè)計(jì)計(jì)算3.2.1 設(shè)計(jì)說(shuō)明 由于生物制藥廠廢水出水水質(zhì)、水量不穩(wěn)定，波動(dòng)較大，為防止出現(xiàn)惡性事故，破壞污水廠后續(xù)處理單元的正常運(yùn)行，需設(shè)置一事故池，儲(chǔ)留事故出水。事故池在生物制藥廠廢水水量超過(guò)設(shè)計(jì)水量時(shí)啟用，當(dāng)后續(xù)處理單元出現(xiàn)故障時(shí)，也可啟用事故池。3.2.2 設(shè)計(jì)計(jì)算 取停留時(shí)間T=12小時(shí) 設(shè)計(jì)流量為 Q1=3400×1.33400=1020m3/d 取有效水深h1=5m，超高h(yuǎn)2=0.3m， 則總高H=5.3m 底面積A=1020×12/24/5=102m2， 事故池的底面尺寸為L(zhǎng)×B=12m×8.5m3.3 集水池的設(shè)計(jì)計(jì)算3.

13、3.1設(shè)計(jì)說(shuō)明 生物制藥廢水的水量和水質(zhì)隨時(shí)間的變化幅度較大，為了保證后續(xù)處理構(gòu)筑物或設(shè)備的正常運(yùn)行，防止水泵頻繁啟動(dòng)，以延長(zhǎng)水泵的使用壽命，需對(duì)廢水的水量和水質(zhì)進(jìn)行調(diào)節(jié)，集水池的設(shè)計(jì)遵循以下原則：最小池容：集水池的最小容積，不應(yīng)小于最大一臺(tái)污水泵6min的出水量；集水池應(yīng)設(shè)置沖洗或清泥設(shè)施；集水池的布置：應(yīng)考濾水泵洗水管的水力條件，減少滯留或渦流。3.3.2 設(shè)計(jì)參數(shù)的選取 水力停留時(shí)間HRT=1h,有效水深h1=4.0m , 超高h(yuǎn)2=0.5m;3.3.3 設(shè)計(jì)計(jì)算 (1) 集水池容積 V=Q/T=（3400/24）×1=141.67m3 (2) 集水池的總高 H=h1h2=4.

14、00.5=4.5m,(3) 集水池的面積 A=V/H=141.58/4.5=31.46m2 取A=35m2 集水池的橫截面為： L×B=7×5（m²） 則集水池的尺寸為： L×B×H=7×5×4.5（m3）(4) 一次提升泵選?。禾嵘髁縌=150，揚(yáng)程10m，選泵。3.4水力循環(huán)澄清池的設(shè)計(jì)計(jì)算3.4.1 設(shè)計(jì)說(shuō)明 由于生物制藥廢水中懸浮物（SS）濃度較高，加藥后利用水力進(jìn)行攪拌，絮凝沉淀，此池兼有沉淀的作用，有足夠的水力停留時(shí)間，保證后續(xù)處理構(gòu)筑物能連續(xù)運(yùn)行。 3.4.2 設(shè)計(jì)參數(shù)的選取 (1) 上升流速為0.71.0

15、mms； (2) 高度為2.03.0m；(3) 懸浮層高度34 m；(4) 停留時(shí)間1.01.5h(6) 參數(shù)選取 設(shè)計(jì)流量Q=3400 m3/d=141.67 m3/h=0.039 m3 回流比為2 設(shè)計(jì)循環(huán)總流量 喉管流速=2.5ms；第一絮凝室出口流速=0.06ms 第二絮凝室出口流速=0.04ms;清水區(qū)上升流速=0.5 mms； 喉管混合時(shí)間=0.6s(7)澄清池進(jìn)出水水質(zhì)指標(biāo)如表2所示：表2 澄清池進(jìn)出水水質(zhì)指水 質(zhì) 指 標(biāo)COD（L）BOD（L）SS（L）進(jìn)水水質(zhì)1316264122199設(shè)計(jì)去除率10%10%90%設(shè)計(jì)出水水質(zhì)11845.85770.8219.93.4.3 設(shè)計(jì)

16、計(jì)算各部分尺寸見(jiàn)下圖3 圖3 澄清池設(shè)計(jì)計(jì)算草圖(1) 水射器的計(jì)算： 取83mm 設(shè)進(jìn)水管流速V=1.5ms，則進(jìn)水管直徑 取187mm 設(shè)噴嘴收縮角為斜壁高=mm 取194mm 噴嘴直段長(zhǎng)度取65mm 則 噴嘴管長(zhǎng)258mm 噴嘴的實(shí)際流速： 要求凈水頭 0.06=3.80 m(2)喉管的計(jì)算 實(shí)際喉管流速： 喉管長(zhǎng)度 取1520mm 取喇叭口直徑 喇叭口斜邊采用傾角，則喇叭口高度為 噴嘴與喉管的距離S=2=0.166m(3)第一絮凝室的計(jì)算: 上口直徑 取 1.3m 上口面積 實(shí)際出口流速 設(shè)第一絮凝室高度為,錐形角取，則 (4)第二絮凝室的計(jì)算 第二絮凝室進(jìn)口斷面積 第二絮凝室直徑實(shí)際

17、進(jìn)口斷面積1.33=2實(shí)際進(jìn)口流速 第二絮凝室高度取2.7m; 其中第二絮凝室至第一絮凝室上口高度取2.4m第一絮凝室上口水深0.3m; 0.61m(5)澄清池直徑的計(jì)算分離室面積 =澄清池直徑 10.5m 取 11 m 實(shí)際上升流速 取0.5 (6)澄清池高度的計(jì)算 喉管喇叭口距池底0.46m,噴嘴與喉管間距0.14 m,，超高0.3m; H=7.5m (7)坡腳的計(jì)算 池底直徑采用，池底坡角采用，池底斜壁部分高度為 = 池子直壁部分的高度為 (8)澄清池各部分容積及停留時(shí)間的計(jì)算a 第一絮凝池 3.3 21 sb 第二絮凝池 14.84；95.13s C 分離室停留時(shí)間 6750 s D水

18、在池內(nèi)凈水歷時(shí) E澄清池總體積 直壁部分體積 180.45 錐體部分體積 173.09 池的總體積 353.54 F總停留時(shí)間 =2.58 h(9) 排泥設(shè)施的計(jì)算 泥渣室容積按澄清池容積的1%計(jì)，即 設(shè)置一個(gè)排泥斗，采用倒立正四棱錐體，其錐底邊長(zhǎng)和錐高均為Z =3.3m3.5 UASB反應(yīng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算3.5.1 設(shè)計(jì)參數(shù)(1) 污泥參數(shù)設(shè)計(jì)溫度T=25容積負(fù)荷NV=8.5kgCOD/(m3.d) 污泥為顆粒狀污泥產(chǎn)率0.1kgMLSS/kgCOD,產(chǎn)氣率0.5m3/kgCOD (2) 設(shè)計(jì)水量Q=2800m3/d=116.67m3/h=0.032 m3/s。(3) 水質(zhì)指標(biāo)表3 UASB反應(yīng)

19、器進(jìn)出水水質(zhì)指標(biāo)水 質(zhì) 指 標(biāo)COD（L）BOD（L）SS（L）進(jìn) 水 水 質(zhì)11845.85770.8219.9設(shè)計(jì)去除率85%90%/設(shè)計(jì)出水質(zhì)1776.87577.08219.93.5.2 UASB反應(yīng)器容積及主要工藝尺寸的確定(1) UASB反應(yīng)器容積的確定 本設(shè)計(jì)采用容積負(fù)荷法確立其容積V V=QS0/NV V反應(yīng)器的有效容積(m3)S0進(jìn)水有機(jī)物濃度(kgCOD/L)V=34003.375/8.5=1494m3 取有效容積系數(shù)為0.8,則實(shí)際體積為1868m3(2) 主要構(gòu)造尺寸的確定UASB反應(yīng)器采用圓形池子，布水均勻，處理效果好。取水力負(fù)荷q1=0.6m3/（m2·d

20、） 反應(yīng)器表面積 A=Q/q1=141.67/0.6=236.12m2 反應(yīng)器高度 H=V/A=1868/236.12=7.9m 取H=8m采用4座相同的UASB反應(yīng)器，則每個(gè)單池面積A1為：A1=A/4=236.12/4=59.03m2 取D=9m則實(shí)際橫截面積 A2=3.14D2/4=63.6 m2 實(shí)際表面水力負(fù)荷 q1=Q/4A2=141.67/563.6=0.56q1在0.51.5m/h之間，符合設(shè)計(jì)要求。3.5.3 UASB進(jìn)水配水系統(tǒng)設(shè)計(jì) (1) 設(shè)計(jì)原則 進(jìn)水必須要反應(yīng)器底部均勻分布，確保各單位面積進(jìn)水量基本相等，防止短路和表面負(fù)荷不均； 應(yīng)滿足污泥床水力攪拌需要，要同時(shí)考慮水

21、力攪拌和產(chǎn)生的沼氣攪拌； 易于觀察進(jìn)水管的堵塞現(xiàn)象，如果發(fā)生堵塞易于清除。本設(shè)計(jì)采用圓形布水器，每個(gè)UASB反應(yīng)器設(shè)30個(gè)布水點(diǎn)。(2) 設(shè)計(jì)參數(shù)每個(gè)池子的流量 Q1=141.67/4=35.42m3/h(3) 設(shè)計(jì)計(jì)算查有關(guān)數(shù)據(jù)6，對(duì)顆粒污泥來(lái)說(shuō)，容積負(fù)荷大于4m3/(m2.h)時(shí)，每個(gè)進(jìn)水口的負(fù)荷須大于2m2 則 布水孔個(gè)數(shù)n必須滿足 D2/4/n>2 即n<D2/8=3.1499/8=32 取n=30個(gè) 則 每個(gè)進(jìn)水口負(fù)荷 a=D2/4/n=3.1499/4/30=2.12m2 可設(shè)3個(gè)圓環(huán)，最里面的圓環(huán)設(shè)5個(gè)孔口，中間設(shè)10個(gè)，最外圍設(shè)15個(gè)，其草圖見(jiàn)圖4 內(nèi)圈5個(gè)孔口設(shè)計(jì)

22、 服務(wù)面積： S1=52.12=10.6m2折合為服務(wù)圓的直徑為： 用此直徑用一個(gè)虛圓，在該圓內(nèi)等分虛圓面積處設(shè)一實(shí)圓環(huán)，其上布5個(gè)孔口則圓環(huán)的直徑計(jì)算如下： 3.14d12/4=S1/2 中圈10個(gè)孔口設(shè)計(jì) 服務(wù)面積： S1=102.12=21.2m2 折合為服務(wù)圓的直徑為： 則中間圓環(huán)的直徑計(jì)算如下：3.14(6.362d22)/4=S2/2 則 d2=5.2m 外圈15個(gè)孔口設(shè)計(jì) 服務(wù)面積： S3=152.12=31.8m2 折合為服務(wù)圓的直徑為 則中間圓環(huán)的直徑計(jì)算如下：3.14(92d32)=S3/2 則 d3=7.8m布水點(diǎn)距反應(yīng)器池底120mm；孔口徑15cm 圖4 UASB布水

23、系統(tǒng)示意圖 3.5.4 三相分離器的設(shè)計(jì)(1) 設(shè)計(jì)說(shuō)明 UASB的重要構(gòu)造是指反應(yīng)器內(nèi)三相分離器的構(gòu)造，三相分離器的設(shè)計(jì)直接影響氣、液、固三相在反應(yīng)器內(nèi)的分離效果和反應(yīng)器的處理效果。對(duì)污泥床的正常運(yùn)行和獲得良好的出水水質(zhì)起十分重要的作用，根據(jù)已有的研究和工程經(jīng)驗(yàn)， 三相分離器應(yīng)滿足以下幾點(diǎn)要求：沉淀區(qū)的表面水力負(fù)荷<1.0m/h；三相分離器集氣罩頂以上的覆蓋水深可采用0.51.0m；沉淀區(qū)四壁傾斜角度應(yīng)在45º60º之間，使污泥不積聚，盡快落入反應(yīng)區(qū)內(nèi)；沉淀區(qū)斜面高度約為0.51.0m；進(jìn)入沉淀區(qū)前，沉淀槽底縫隙的流速2m/h；總沉淀水深應(yīng)1.5m；水力停留時(shí)間介于

24、1.52h；分離氣體的擋板與分離器壁重疊在20mm以上；以上條件如能滿足，則可達(dá)到良好的分離效果。(2) 設(shè)計(jì)計(jì)算本設(shè)計(jì)采用無(wú)導(dǎo)流板的三相分 沉淀區(qū)的設(shè)計(jì)沉淀器（集氣罩）斜壁傾角 =50°沉淀區(qū)面積： A=3.14D2/4=63.6m2表面水力負(fù)荷q=Q/A=141.67/(463.6)=0.56m3/(m2.h)<1.0 m3/(m2.h) 符合要求 回流縫設(shè)計(jì) h2的取值范圍為0.51.0m, h1一般取0.5 取h1=0.5m h2=0.7m h3=2.4m 依據(jù)圖8中幾何關(guān)系，則 b1=h3/tanb1下三角集氣罩底水平寬度，下三角集氣罩斜面的水平夾角h3下三角集氣罩的

25、垂直高度，mb1=2.4/tan50=2.0m b2=b2b1=922.0=5.0m下三角集氣罩之間的污泥回流縫中混合液的上升流速v1,可用下式計(jì)算：V1=Q1/S1=4Q1/3.14b2Q1反應(yīng)器中廢水流量（m3/s）S1下三角形集氣罩回流縫面積（m2） 符合要求上下三角形集氣罩之間回流縫流速v2的計(jì)算： V2=Q1/S2S2上三角形集氣罩回流縫面積（m2）CE上三角形集氣罩回流縫的寬度，CE>0.2m 取CE=1.0mCF上三角形集氣罩底寬，取CF=6.0mEH=CEsin50=1.0sin50=0.766mEQ=CF+2EH=6.0+21.0sin50=7.53m S2=3.14(

26、CF+EQ).CE/2=3.14(6.0+7.53) 1.0/2=21.24m2v2=141.67/4/21.24=1.67m/h v2<v1<2.0m/h , 符合要求確定上下集氣罩相對(duì)位置及尺寸 BC=CE/cos50=1.0/cos50=1.556m HG=(CFb2)/2=0.5m EG=EH+HG=1.266m AE=EG/sin40=1.266/sin40=1.97m BE=CEtan50=1.19m AB=AEBE=0.78m DI=CDsin50=ABsin50=0.778sin50=0.596mh4=AD+DI=BC+DI=2.15mh5=1.0m氣液分離設(shè)計(jì) 由

27、圖5可知，欲達(dá)到氣液分離的目的，上、下兩組三角形集氣罩的斜邊必須重疊，重疊的水平距離（AB的水平投影）越大，氣體分離效果越好，去除氣泡的直徑越小，對(duì)沉淀區(qū)固液分離效果的影響越小，所以，重疊量的大小是決定氣液分離效果好壞的關(guān)鍵。由反應(yīng)區(qū)上升的水流從下三角形集氣罩回流縫過(guò)渡到上三角形集氣罩回流縫再進(jìn)入沉淀區(qū)，其水流狀態(tài)比較復(fù)雜。當(dāng)混合液上升到A點(diǎn)后將沿著AB方向斜面流動(dòng)，并設(shè)流速為va，同時(shí)假定A點(diǎn)的氣泡以速度Vb垂直上升，所以氣泡的運(yùn)動(dòng)軌跡將沿著va和vb合成速度的方向運(yùn)動(dòng)，根據(jù)速度合成的平行四邊形法則，則有：要使氣泡分離后進(jìn)入沉淀區(qū)的必要條件是：在消化溫度為25，沼氣密度=1.12g/L；水的

28、密度=997.0449kg/m3；水的運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)v=0.0089×10-4m2/s；取氣泡直徑d=0.01cm根據(jù)斯托克斯（Stokes）公式可得氣體上升速度vb為vb氣泡上升速度（cm/s）g重力加速度（cm/s2）碰撞系數(shù)，取0.95廢水的動(dòng)力粘度系數(shù)，g/(cm.s) =v水流速度,校核： ， 故設(shè)計(jì)滿足要求。圖5 三相分離器設(shè)計(jì)計(jì)算草圖3.5.5 排泥系統(tǒng)設(shè)計(jì)每日產(chǎn)泥量為=3735×0.85×0.1×3400×103=1079MLSS/d則 每個(gè)UASB每日產(chǎn)泥量為W=1097/4=269.75MLSS/d可用200mm的排泥管，每天

29、排泥一次。3.5.6 產(chǎn)氣量計(jì)算每日產(chǎn)氣量 G=3726×0.85×0.5×3400×103 =5397 m3/d=224.9 m3/h 儲(chǔ)氣柜容積一般按照日產(chǎn)氣量的25%40%設(shè)計(jì)，大型的消化系統(tǒng)取高值，小型的取低值，本設(shè)計(jì)取38%。儲(chǔ)氣柜的壓力一般為23KPa，不宜太大。3.6、配水井UASB后污水進(jìn)入配水井向SBR配水，設(shè)2座，配水井尺寸直徑3.0×6.0m。配水井設(shè)分水鋼閘門(mén)三座，選用SYZ型閘門(mén)規(guī)格為直徑為800毫米，配手搖式啟閉機(jī)三臺(tái)。3.7 SBR反應(yīng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算3.7.1 設(shè)計(jì)說(shuō)明 經(jīng)UASB處理的廢水,COD含量仍然很高.必須

30、經(jīng)過(guò)進(jìn)一步處理才能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn),即采用好氧處理。本設(shè)計(jì)采用4個(gè)SBR反應(yīng)器,運(yùn)行周期T=8h.3.7.2 設(shè)計(jì)參數(shù)(1) 水質(zhì)指標(biāo) 表5 SBR反應(yīng)器進(jìn)出水水質(zhì)指標(biāo)水 質(zhì) 指 標(biāo)COD（L）BOD（L）SS（L）進(jìn) 水 水 質(zhì)1776.87577.08219.9設(shè)計(jì)去除率85%92%15%設(shè)計(jì)出水水質(zhì)266.546.2186.9(2) 確定參數(shù)污泥容積負(fù)荷NV=0.15kgBOD/(m3·d)污泥沉降指數(shù)SVI采用150反應(yīng)周期T=8h，一天內(nèi)反應(yīng)周期數(shù)n=24/8=3 反應(yīng)器數(shù)量nB=4周期內(nèi)時(shí)間分配:進(jìn)水時(shí)間T/nB=8/4=2h 反應(yīng)時(shí)間4 h 其中缺氧時(shí)間tanox=1.4h

31、好氧時(shí)間ta=2.6h 靜沉?xí)r間1.0h 排水時(shí)間0.5h 閑置排泥時(shí)間0.5h3.7.3 反應(yīng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算(1) 污泥泥齡和剩余污泥量的確定 硝化所需量低好氧污泥齡的計(jì)算SN=（1/）×1.013(15-t) ×fsSN消化所需最低好氧污泥齡（d）消化菌比生長(zhǎng)速率（d-1）, =0.47d-1 fs安全系數(shù)，其值取決于污水廠規(guī)模，一般地，fs值應(yīng)取2.33.0左右，本設(shè)計(jì)取fs =2.5 t污水溫度，25=(1/0.47) ×1.103(15-25) ×2.5=3.3d活性污泥利用硝態(tài)氮中的氧的能力（即反硝化能力）m0活性污泥在好氧條件下每去除1kgB

32、OD氧的消耗量（kg）, 的設(shè)計(jì)最大值為1.6kgSR包括硝化階段和反硝化階段的有效污泥泥齡（d）=反硝化能力，即每利用1kgBOD所能反硝化的氮量(kg)a修正系數(shù)，當(dāng)反應(yīng)器交替連續(xù)進(jìn)水時(shí)，a=1系統(tǒng)所需反硝化的氮量可根據(jù)氮量平衡求得：NO3NDTNiTNeBOD 0.04 BOD 0.04微生物增殖過(guò)程中結(jié)合到體內(nèi)的氮量，隨剩余污泥排出系統(tǒng)（mg/L） TNi 、TNe 進(jìn)、出水總氮濃度(mg/L)NO3ND80122340.04=59 mg/L系統(tǒng)的總污泥泥齡STST=SR tC/tR tR有效反應(yīng)時(shí)間（h） tR =4h tC循環(huán)時(shí)間（h） tS沉降時(shí)間（h） tS=1h td排水時(shí)間

33、（h） td =0.5htC = tR + tS + td =4+1+0.5=5.5hST=5.15.5/4=7d以干固體計(jì)的剩余污泥量(kg/d)Q進(jìn)水設(shè)計(jì)流量（m3/d） BOD進(jìn)水有機(jī)物濃度（kg/m3） SSi、SSe曝氣池進(jìn)出水懸浮固體SS濃度（kg/ m3） YH異氧微生物的增殖率（kgDS/kgBOD） YH =0.50.6,本設(shè)計(jì)取0.6 YSS能水解的懸浮固體固體部份，YSS =0.50.6,本設(shè)計(jì)取0.6 SR有效污泥泥齡(d) bH異養(yǎng)微生物的內(nèi)源呼吸速率(自身氧化率), bH =0.08d-1fTH異養(yǎng)性微生物生長(zhǎng)溫度修正系數(shù)； fTH =1.072( t-15)=2.

34、0每個(gè)SBR反應(yīng)器中所貯存的污泥總量STP = SPST/nB = 4527/4 =791kg/d(2) SBR反應(yīng)器貯水容積的確定每個(gè)SBR反應(yīng)器的貯水容積V(m3)V=Qt=Qtc/nB=141.675.5/4=195 m3(3) 污泥沉降速度的計(jì)算和反應(yīng)器尺寸的確定污泥的沉降速度vs(m/h) 根據(jù)邊界條件用試算法可求得下式中反應(yīng)器的高度和面積.其具體過(guò)程為先假設(shè)反應(yīng)器高度HTWL,用下式即可求得面積AHS撇水水位和污泥泥面之間的最小安全距離,一般在0.60.9m左右,本設(shè)計(jì)取0.9m 假設(shè)HTWL=5.0m 由上式知 解得 A=86.43m2 反應(yīng)器的有效容積 V=AHTWL=86.4

35、35.0=432.2m2H=V/A=195/86.43=2.26m H最高水位和最低水位之間的高度差,也稱(chēng)撇水高度(m),一般其最大值在2.02.2m左右vS 650/(MLSSSVI ) MLSS 在最高水位HTWL時(shí)MLSS的濃度(kg/m3)MLSS =STP/V=791/432.2=1.83kg/m3vs=650/(1.83150)=2.37m/h單座SBR反應(yīng)器的尺寸 SBR反應(yīng)器有效水深5.0m，超高0.5m，則SBR總高為5.5m SBR反應(yīng)器的面積為86.43m2 設(shè)SBR反應(yīng)器的長(zhǎng)寬比為2:1 則反應(yīng)器寬為6.6m，長(zhǎng)為13.2m(4) 曝氣系統(tǒng)和撇水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)4

36、需氧量的確定O = a '.Q.Lr+b'.V.NW' O混合液每日需氧量(kgO2/d) a'氧化每公斤BOD需氧公斤數(shù)(kgO2/kgBOD),一般為0.420.53,本設(shè)計(jì)取0.5 b'污泥自身氧化需氧率 (kgO2/kgMLVSS.d),一般為0.110.188,本設(shè)計(jì)取0.15 Lr去除的BOD濃度(kg/m3)Lr=(23418.7)10-3=0.215 kg/m3 NW'混合液揮發(fā)性懸浮物(MLVSS)濃度(kg/m3) NW'=f.NW f系數(shù),一般0.70.8,本設(shè)計(jì)取0.7(kg/m3) NW 混合液懸浮物(MLSS)

37、濃度則 供氧速率R=O/24=697.7/24=29.07 kgO2/h 供氧量的計(jì)算采用鼓風(fēng)曝氣方式,用SX-1型曝氣器,其技術(shù)參數(shù)為：氧轉(zhuǎn)移效率6%-9%，氧動(dòng)力效率1.52.2%,服務(wù)面積12m2/個(gè)，曝氣器出口高出池底350500mm，適合曝氣池水深45m。本設(shè)計(jì)取氧轉(zhuǎn)移效率為8%，曝氣口安裝在距池底0.4m高處,故淹沒(méi)深度為4.6m,據(jù)資料2查得計(jì)算溫度為20°時(shí),溶解氧飽和度Cs(20)=9.17mg/L，最高水溫采用25°, Cs(25)=8.38 mg/L。擴(kuò)散器出口處的絕對(duì)壓力為:空氣離開(kāi)曝氣池水面時(shí)氧的百分濃度Qt Qt =Ea曝氣器的氧轉(zhuǎn)移效率, 本設(shè)

38、計(jì)取Ea =8% Qt =19.65%反應(yīng)器中溶解氧的飽和度為： 則脫氧清水的充氧量為: 氧轉(zhuǎn)移折算系數(shù), d氧溶解度折算系數(shù) 氣壓修正因子 取d=0.8, =0.95, Ct=2mg/L, =1.0供氣量的計(jì)算: 布?xì)庀到y(tǒng)的計(jì)算 反應(yīng)池的平面面積為 6.613.24=348.5m2 每個(gè)擴(kuò)散器的服務(wù)面積取1.75m2，則需擴(kuò)散器345.8/1.75=199個(gè) 取200個(gè)擴(kuò)散器，每個(gè)反應(yīng)器需50個(gè) 布?xì)庀到y(tǒng)設(shè)計(jì)草圖如下圖8 (5排，每排10個(gè)) 圖8 SBR反應(yīng)器布?xì)庀到y(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)草圖 空氣管路系統(tǒng)計(jì)算 按SBR的平面圖，布置空氣管道，在相鄰的兩個(gè)SBR反應(yīng)器的隔墻上設(shè)一根配氣干管，共設(shè)兩根，在

39、每根干管上設(shè)5對(duì)配氣豎管，共20根豎管 則每根豎管的供氣量為 1848/20=92.4m3/h 每個(gè)空氣擴(kuò)散器的配氣量為 1848/50=36.96m3/h 空氣管路的計(jì)算草圖見(jiàn)下圖 見(jiàn)下表8：表6 空氣管道計(jì)算表管段編號(hào)管段長(zhǎng)度L(m)空氣流量 (m3/h)空氣流速v(m/s)管徑D(mm)配件當(dāng)量長(zhǎng)度L0(m)L+L0(m)損失h1+h2 (mm)1-29184810.46250三通1彎頭1大小頭119.228.2100.742-38.29248.17200閘門(mén)1彎頭1四通18.016.247.863-42.5739.26.54200四通1大小頭16.08.516.394-52.5554.

40、48.72150四通13.76.230.015-62.5369.65.81150四通1大小頭14.36.815.676-72.5184.86.54100四通1大小頭12.65.123.867-87.7592.44.5385閘門(mén)1三通14.812.5535.698-90.636.964.32550.62.71其中：L0=55.5kD1.2 L0管道當(dāng)量長(zhǎng)度(m) D管徑(m) k-長(zhǎng)度折算系數(shù),按管件不同類(lèi)型確定 h1+h2=i(L+L0)， i=6.61v1.924/d1.281由上表可知：空氣管道系統(tǒng)的總壓力損失為： (h1+h2) =272.33×9.8=2.67kPa 擴(kuò)散器的

41、壓力損失取5.0 kPa。則總壓力損失為 2.67+5.0=7.67kPa為安全起見(jiàn)，設(shè)計(jì)取值為9.8 kPa P損=9.8 kPa則鼓風(fēng)機(jī)所需壓力為P=（50.4）×9.8+9.8=55 kPa，又 Gs=30.8m3/min根據(jù)所需壓力和空氣量采用下列規(guī)格的鼓風(fēng)機(jī)：羅茨鼓風(fēng)機(jī)3L-150 三臺(tái)（兩用一備），其主要設(shè)計(jì)參數(shù)如下表7 羅茨鼓風(fēng)機(jī)技術(shù)參數(shù)型號(hào)、口徑進(jìn)口流量m3/min升壓kPa轉(zhuǎn)速r/min軸功率kW3L150-31.6258.8138042.763.8 污泥處理裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算及設(shè)備選型3.8.1 設(shè)計(jì)說(shuō)明 污水處理系統(tǒng)各構(gòu)筑物所產(chǎn)生污泥每日排泥一次（除SBR反應(yīng)器外）

42、，集中到污泥集泥井，然后再由污泥打至污泥濃縮池，經(jīng)濃縮后送至貯泥柜暫放，再由污泥泵送至脫水機(jī)房脫水，形成的泥餅外運(yùn)作農(nóng)肥（因?yàn)槲勰嘀袩o(wú)有害污染物，而有機(jī)質(zhì)含量較高）。污泥濃縮池為間歇排泥，運(yùn)行周期為24h。其中各構(gòu)筑物排泥，污泥泵抽送污泥時(shí)間1.01.5h（除SBR反應(yīng)器外）。污泥濃縮時(shí)間20h，濃縮池排水與排泥2h，閑置時(shí)間0.51.0h。設(shè)計(jì)泥量以下污泥量都以體積表示，以質(zhì)量表示的可通過(guò)下式換算： VSS=PSS100/(100P) VSS剩余活性污泥量，m3/d ；PSS產(chǎn)生的懸浮固體量，KgSS/dP含水率，%生物制藥廢水的處理過(guò)程所產(chǎn)生的污泥來(lái)自以下幾個(gè)部分：澄清池 Q1=69m3/

43、 d， 含水率95%UASB反應(yīng)器 Q2=54 m3/ d 含水率98%豎配水井 Q3=24 m3/ d 含水率98%SBR反應(yīng)器 Q4=45.2 m3/ d 含水率99%總污泥量為 Q=Q1Q2Q3 =69+54+24+45.2=192.2m3/ d 平均含69 ×95%/192.2+54×98%/192.2+24×98%/192.2+45.2×99%/192.2=97.2% 3.8.2 集泥井的設(shè)計(jì)計(jì)算為了方便排泥及污泥重力濃縮的建設(shè)，在重力濃縮池前設(shè)置一集泥井，通過(guò)對(duì)集泥井的最高水位的控制來(lái)達(dá)到自流排泥，反應(yīng)池的污泥可利用自重流入。集泥井水力停留時(shí)

44、間HRT=8h；設(shè)計(jì)停留總泥量Q=192.2 m3/d；采用圓形池子，池子的有效體積為 V=Q×HRT/24=192.2×8/24=64.07 m3集泥井有效泥深為4.5m，則平面面積為 A=V/H=64.07/4.5=14. 24m2則集泥井的直徑 D= 取D=4.5m則實(shí)際面積A=16 m2水面超高0.3m則實(shí)際高度為4.8m3.8.3 重力濃縮池的設(shè)計(jì)計(jì)算(1) 設(shè)計(jì)說(shuō)明為方便使污泥的后續(xù)處理機(jī)械脫水，減小機(jī)械脫水中污泥的混凝藥劑用量，需要對(duì)污泥進(jìn)行濃縮處理，以降低污泥的含水率。(2) 設(shè)計(jì)參數(shù)：固體負(fù)荷M一般為1035kg/(m3·d), 取M=35 kg

45、/(m3·d)濃縮時(shí)間取T=24h設(shè)計(jì)污泥量Q=192.2m3/d濃縮后污泥含水率95%濃縮后污泥體積V1= (10097.2)(10095) ×192.2=107.6m3/d (3) 設(shè)計(jì)計(jì)算 池子邊長(zhǎng)根據(jù)要求，濃縮池和設(shè)計(jì)斷面面積應(yīng)滿足： AQc/MQ入流污泥量，m3/d M固體通量，kg/(m3·d) C入流固體濃度，kg/m3入流固體濃度c的計(jì)算如下：C= (W1+W2+W3+W4)/ QW1=Q1×1000×(195%)=3450kg/dW2=Q2×1000×(198%)=1080kg/dW3=Q3×10

46、00×(198%)=480kg/dW4=Q4×1000×(199%)=452kg/d那么，Q×c= W1+W2+W3+ W4=5462kg/d=227.6kg/h c=5462/192.2=28.4kg/m3濃縮后污泥濃度c1=5462/107.6=50.8 kg/m3濃縮池的橫斷面積 A= Qc/M=5462/35=156 設(shè)計(jì)兩座方形污泥濃縮池，則每座池邊長(zhǎng)為B=8.8m，取B=9m則實(shí)際每池面積A1=81m2 總面積 A=162m2 池子高度停留時(shí)間，取HRT=24h有效高度，h2=1.2m，取h2=1.5m超高 取h1=0.5m緩沖層高 取h3=

47、0.5m池壁高 H1=h1+h2+h3=2.5m 污泥斗污泥斗下錐體邊長(zhǎng)取0.5m，高度取5m。 總高度H=7.5m3.8.4 貯泥池的設(shè)計(jì)計(jì)算濃縮后的污泥進(jìn)入貯泥池，以便集中進(jìn)行壓濾。貯泥池的設(shè)計(jì)為圓形。設(shè)計(jì)參數(shù) 停留時(shí)間HRT=12h設(shè)計(jì)泥量 Q=107.6m3/d貯泥池所需體積 V=Q.HRT=53.8m3取高度.5m，則3.9m，取m 超高取0.5m則貯泥池尺寸為：D×H=4.5m×4.5m3.8.5 污泥脫水間的設(shè)計(jì)計(jì)算(1) 設(shè)計(jì)說(shuō)明污泥經(jīng)濃縮后，尚有95%的含水率，體積仍很大，為了綜合利用和最終處置，需對(duì)污泥作脫水處理。擬采用帶式壓濾機(jī)使污泥脫水，它有如下特點(diǎn)

48、：濾帶能夠回轉(zhuǎn)，脫水效率高；噪聲小，節(jié)省能源；附屬設(shè)備少，維修方便，但必需正確使用有機(jī)高分子混凝劑，形成大而強(qiáng)度高的絮凝污泥。(2) 設(shè)計(jì)參數(shù) 設(shè)計(jì)泥量Q=107.6m3/d=4.5m3/h, 含水率為95% (3) 設(shè)計(jì)計(jì)算 根據(jù)設(shè)計(jì)泥量，帶式壓濾機(jī)采用DY-1000型，帶寬1m，主機(jī)功率2.2kW，濾餅含水率為7080%，生產(chǎn)量為50100kg/h/m, 按每天工作12個(gè)小時(shí)設(shè)計(jì)。 外形尺寸：長(zhǎng)寬高=452018901750(4) 物料衡算表表8 各處理單元物料衡算表進(jìn)水隔柵出水集水井出水澄清池出水UASB出水配水井出水SBR出水污泥濃縮池BODmg/l6412641264125770.8

49、577.08577.0846.2CODmg/l13162131621316211845.81776.871776.87266.5SS mg/l219921992199219.9219.9219.9186.9PH6-96-96-96-9排氣m3/h225排泥m3/d69542445.294.44平面布置及高程布置4.1沿程阻力損失計(jì)算及標(biāo)高確定根據(jù)流量Q，確定管徑D，選擇設(shè)計(jì)滿度h/D，查水力算圖，確定流速 v， 管底坡度i。流量Q=39L/s取管徑D=300mm,設(shè)計(jì)滿度為0.55由水力計(jì)算圖可查出：v= 1.02m/s, i =0.0057。流量Q=9.75 L/s,取管徑D=200mm,設(shè)

50、計(jì)滿度為0.50, 由水力計(jì)算圖可查出： v=0.62m/s, i =0.0043。管路水力損失計(jì)算：直管水頭損失Hr=L管件局部水頭損失：Hf=x·2/2g管道總阻力損失：h=HrHf局部損失：管道進(jìn)口局部損失系數(shù)x1=0.5。 管道出口局部損失系數(shù)x2=1.0。管道及構(gòu)筑物名稱(chēng) QL/s 管渠設(shè)計(jì)參數(shù) D h /D i v Lmm m m m水頭損失沿程 局部 構(gòu)筑物 合計(jì)m m m m格柵19.50.280.28集水井至澄清池393000.555.71.0220.01140.07960.091澄清池390.50.5澄清池至UASB9.753002000.550.55.76.21.0212300.25440.20440.4588UASB9.750.50.5UASB至豎配水井9.752002500.50.56.25.01.024120.08480.13800.2228配水井19.50.50.5配水井至SBR19.52500.55.00.8300.150.08490.2349SBR9.7