【基于UBF+CASS工藝的抗生素制藥廢水的處理工藝設計（論文）11000字】

基于UBF+CASS工藝的抗生素制藥廢水的處理工藝設計摘要本次畢業(yè)設計對象為抗生素制藥廢水，其COD含量高，SS濃度高，成分復雜且存在生物毒性物質(zhì)，因我國淡水資源較少，處理好這些醫(yī)藥廢水成為一項重要任務。通過對水質(zhì)的分析，采用混凝、水解酸化等方法進行預處理，然后對工藝方法進行優(yōu)缺點比較之后，選擇厭氧-好氧組合工藝處理廢水，具體是UBF+CASS，設置格柵、絮凝池、調(diào)節(jié)池、水解酸化池、UBF、CASS池等一系列構筑物，經(jīng)過處理后的廢水SS去除率是90.3%，COD是87.6%，BOD5是95.4%，符合污水排放標準GB8978-1996二級標準，達標排放。關鍵詞：抗生素制藥廢水；混凝；水解酸化；UBF；CASS目錄摘要 11前言 41.1抗生素制藥廢水來源和特性 41.1.1廢水來源見下圖 41.1.2廢水特征 51.2設計原始資料 52設計依據(jù)及執(zhí)行規(guī)范標準 52.1設計依據(jù) 62.2執(zhí)行規(guī)范及標準 63廢水處理工藝方案的選擇 63.1現(xiàn)有處理工藝 63.1.1物化法 63.1.2生化法 73.1.3厭氧-好氧組合工藝 83.2工藝方法的選擇 93.2.1預處理工藝方法 93.2.2二級處理工藝方法 104廢水處理工藝流程圖及說明 104.1工藝流程說明 114.1.1污水處理流程說明 114.1.2污泥處理流程說明 114.2工藝流程圖 125構筑物設計及計算 125.1格柵 125.1.1設計數(shù)據(jù) 125.1.2設計參數(shù) 125.1.3設計計算 135.2集水井 145.2.1設計參數(shù) 145.2.2設計計算 145.3絮凝反應池 145.3.1設計參數(shù) 145.3.2設計計算 145.4調(diào)節(jié)池 165.4.1設計參數(shù) 165.4.2設計計算 165.5水解酸化池 165.6厭氧復合床UBF 175.6.1設計參數(shù) 175.6.2設計計算 185.7CASS池 185.8污泥濃縮池 195.8.1污泥量計算 195.8.2污泥濃縮池設計 205.9脫水機房 226水力計算 226.1管道計算 226.2構筑物自身水頭損失 237設備選型 238主要構筑物、設備一覽表 249總體布置 259.1平面布置 259.1.1平面布置原則 259.1.2平面布置圖見附圖1 259.2高程布置 269.2.1高程布置原則 269.2.2高程計算結果 269.2.3高程布置圖見附圖2 26參考文獻 281前言抗生素在醫(yī)藥行業(yè)可以發(fā)揮很大的作用，我國從20世紀50年代初就開始生產(chǎn)抗生素，產(chǎn)量不斷增加，現(xiàn)如今世界上主要的抗生素制劑生產(chǎn)國也有我國的一席之地[1]。近年來，發(fā)酵效果也隨著技術的發(fā)展不斷提高。抗生素類藥品大多數(shù)都是通過發(fā)酵過程取得，是微生物、植物和動物在它們的生命過程中產(chǎn)生的化合物，但是抗生素的生產(chǎn)工藝尤其復雜，很多方面仍然有阻礙，從而出現(xiàn)提煉度低、廢水中殘留抗生素含量高等許多問題，使抗生素廢水成為嚴重的環(huán)境污染源之一。本設計的對象就是抗生素制藥廢水，這類廢水屬于高濃度有機廢水，本文首先介紹了它的來源、水質(zhì)特征等知識，要盡可能地熟悉這類廢水；接著介紹目前國內(nèi)外常用的工藝方法及其原理，主要是有物理、化學、生物和各種方法的總和，對它們的優(yōu)缺點進行辨析后，根據(jù)水質(zhì)水量選擇最合適的處理方法；對所使用的工藝流程進行繪圖及說明；之后進行相關構筑物的工藝計算，解決設備選型、高程計算等一系列問題并列出詳情表；最后根據(jù)平面布置和高程布置原則進行制圖工作。1.1抗生素制藥廢水來源和特性抗生素常在微生物發(fā)酵工程中提煉得到，工藝包括微生物發(fā)酵、過濾、萃取、結晶、化學方法提取、精制過程。生產(chǎn)工藝流程圖[2]如下：1.1.1廢水來源見下圖從上圖可以判斷廢水主要為（1）提取工藝的結晶液、廢母液，是高濃度有機廢水，是抗生素制藥廢水的主要污染來源；（2）洗滌廢水，是中濃度有機廢水（3）冷卻水。[3]1.1.2廢水特征（1）CODcr高（10000~80000mg/L）、SS高（500~25000mg/L）、NH3-N濃度高、BOD5/CODcr值低；[4]（2）廢水中存在生物抑制性物質(zhì)，含有較高濃度的酸堿、抗生素，生物毒性大；[5]（3）處理工藝的可生化性由于PH值波動大降低；（4）因為是間歇排放，水質(zhì)、水量的波動大；[4]（5）發(fā)酵液中抗生素得率僅有0.1%~3%，分離提取率只有60%~70%，因此每噸產(chǎn)品排放高濃度的廢母液高達150~850m3；[4]（6）廢水中含有較高含量的非溶解性有機物和芳香族化合物等難降解物質(zhì)，須經(jīng)過水解發(fā)酵細菌和產(chǎn)酸發(fā)酵細菌的作用，將大分子有機物分解為小分子有機物；（7）溫度色度高、氣味重，給廢水的處理帶來極大的困難；（8）COD/SO42-值為3~15左右，處理工藝技術的經(jīng)濟耗費大。[6]1.2設計原始資料某抗生素制藥廢水水質(zhì)水量如下表1.1污水的水質(zhì)水量項目水量（m3/d）COD（mg/L）BOD（mg/L）SS（mg/L）PH氨氮色度進水水質(zhì)25008000300030006.0-7.5300200為了保證工藝流程在任何時候都能穩(wěn)定運行，取日變化系數(shù)為1.5，則最大的廢水處理量2設計依據(jù)及執(zhí)行規(guī)范標準2.1設計依據(jù) (1)《中華人民共和國環(huán)境保護法》1989年12月6日(2)《中華人民共和國水污染防治法》1996年5月15日(3)《中華人民共和國水污染防治法實施細則》2000年3月20日(4)《防治水污染技術政策》1986年11月26日2.2執(zhí)行規(guī)范及標準（1）《室外排水設計規(guī)范》（GBJ14-1987）（2）《建筑給水排水設計規(guī)范》GBJ15-1987（3）《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）二級標準，標準限值見下表1（4）《城市排水工程規(guī)劃規(guī)范》（GB50318-2000）（5）《城市污水處理工程項目建設標準2001年（6）《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》（GB3838-2002）表2.1廢水排放標準限值表(單位:mg/L)項目CODBOD5SSPH氨氮色度出水水質(zhì)300301506-980503廢水處理工藝方案的選擇3.1現(xiàn)有處理工藝3.1.1物化法（1）混凝-沉淀法：通過向污水中投加混凝劑，使得細小懸浮顆粒和膠體顆粒聚集成較粗大的顆粒而沉淀，得以與水分離，達到污水凈化的目的?？股刂扑帍U水中存在大量的生物毒性物質(zhì)，若只是依靠生物處理，不僅成本高，處理效果也不穩(wěn)定，出水很難達到行業(yè)排放標準。使水質(zhì)達標不能只是靠物理處理或者化學處理，可以用化學絮凝作為預處理，減少生物毒性物質(zhì)的干擾，從而降低廢水濃度。[7]（2）吸附法：高濃度有機廢水經(jīng)過生物處理后的深度處理可以使用吸附法，其中樹脂吸附法擁有吸附容量大、性能穩(wěn)定、處理效率高、無二次污染以及可回收利用等一系列優(yōu)點，在治理高濃度、難生化處理等有機廢水中被廣泛地應用。吸附法實操簡單，容易管理，適宜對原有污水廠進行工藝改造。（3）膜分離法：分子的混合物在分子水平上在通過半透膜時，由于孔徑不同而實現(xiàn)選擇性分離。在抗生素廢水處理技術中，產(chǎn)生了環(huán)境效益，同時廢水中部分有效成分得到回收，經(jīng)濟效益也不錯。[8]（4）氣浮法：廢水中的污染物以高度分散的微小氣泡作為吸附載體，氣泡由于密度比水小而使水中小分子的有機污染物隨其向上浮，達到凈化水質(zhì)的目的。氣浮法是抗生素廢水處理中常用的一種方法，具體分為充氣氣浮、溶氣氣浮、化學氣浮和電解氣浮等。[8]3.1.2生化法常用的生化處理技術一般包括好氧處理法和厭氧處理法。（1）好氧處理法：好氧微生物在分子氧存在的條件下降解有機物，使得廢水性質(zhì)穩(wěn)定、無害化的處理方法。常用的好氧技術有深井曝氣法、生物接觸氧化法、加壓生化法、生物流化床、間歇式間歇活性污泥（SBR）及其變形等。目前制藥廠使用最多的還是活性污泥法。①生物接觸氧化法：經(jīng)過充氧的污水以一定的流速流經(jīng)被浸沒的填料，在其生物膜表面微生物的新陳代謝作用下，去除其中的有機污染物，使得污水得到凈化。不需要污泥回流所以不存在污泥膨脹問題，運行管理簡單容易上手，同時對水質(zhì)水量的波動也有較強的適應能力。②加壓生化法：提高傳統(tǒng)生化法的系統(tǒng)壓力，增加廢水中溶解氧的濃度，氧傳遞效率大大提高，所以生物降解能力變大，從而使得污染物去除效率提高，污泥產(chǎn)生率就會比較低。此方法進水濃度高、效率高、容積負荷大及生物耐沖擊負荷能力高。③間歇式活性污泥法（SBR）：近年來國內(nèi)外廣泛重視這一污水處理技術，此法是在一個反應池中，進水、曝氣、沉淀、排水和待機五個基本工序依照時間順序依次進行。該池集均化、初沉、生物降解、二沉池等功能于一池，同生物接觸氧化法一樣沒有污泥回流系統(tǒng)，工藝結構簡略，可以靈活操作，因此用地面積少、投資也少且運行穩(wěn)定。適用于間歇排放和流量變化較大的污水。④循環(huán)式活性污泥法（CASS）：反應池在SBR池的基礎上沿池長方向分為兩部分，前部為預反應區(qū)，后部為主反應區(qū)，曝氣、沉淀、潷水和閑置四個階段按照時間依次進行。主反應區(qū)后部安裝了可以升降的自動撇水裝置。整個工藝的曝氣、沉淀、排水等過程在同一池子內(nèi)周期循環(huán)運行，省去了二沉池和污泥回流系統(tǒng)；同時可連續(xù)進水，間斷排水。（2）厭氧處理法：目前高濃度有機廢水的處理方法主要以厭氧法為主，是指兼性厭氧菌和專性厭氧菌在無氧或者缺氧的條件下，經(jīng)過水解發(fā)酵階段、產(chǎn)酸產(chǎn)甲烷階段降解有機污染物，最終分解產(chǎn)物為二氧化碳、甲烷和新的細胞物質(zhì)的一種方法。一般情況下產(chǎn)酸菌生長繁殖的速度較快，對生物毒性的敏感性較差，所以作為厭氧過程的第一階段，有利于提高廢水中生物的可生化性。將廢水中復雜的成分降解為小分子或者簡單的有機污染物，降低毒性對產(chǎn)甲烷菌的抑制作用，進而提高整個處理系統(tǒng)對高濃度抗生素廢水的沖擊負荷能力。厭氧工藝一般包括升流式厭氧污泥床（UASB）、厭氧復合床（UBF）、厭氧折流板反應器（ABR）。①升流式厭氧污泥反應床（UASB）：三相分離器最早由荷蘭人發(fā)明。UASB由污泥反應區(qū)、氣液固三相分離器和氣室三部分組成，反應器底部是由具有良好沉淀性能和凝聚性能的污泥形成的厭氧污泥床，大多數(shù)有機污染物在此經(jīng)過厭氧發(fā)酵降解為甲烷和二氧化碳；反應器上部為三相分離器，用來分離沼氣、消化液和污泥顆粒。UASB有機負荷高，適合處理高濃度有機廢水；污泥濃度高；污泥床不填載體，節(jié)省了造價，避免了填料堵塞問題；無混合攪拌裝備，三相分離器內(nèi)不設置沉淀池。在處理抗生素制藥廢水時，懸浮物濃度不能過于太高，反應器內(nèi)能形成微生物適宜、產(chǎn)甲烷活性高、沉降性能好的顆粒污泥是UASB能高效和穩(wěn)定運行的關鍵因素。②厭氧復合床（UBF）：是厭氧過濾器（AF）和升流式厭氧污泥床（UASB）優(yōu)化組合的復合性厭氧反應器，主要由布水器、污泥層、填料層、三相分離器組成。廢水從反應器的下部是高濃度顆粒污泥組成的污泥床，上部是填料及其附著的生物膜組成的濾料層。污水由下而上通過布水器進入依次經(jīng)過污泥床、填料層進行生化反應后，從其頂部排出，反應過程中產(chǎn)生的沼氣通過三相分離器收集后排出，污泥顆粒部分到了反應器中部，附著在填料上，另一部分降至底部形成污泥懸浮床，處理后的污水從澄清區(qū)出水。UBF解決了UASB懸浮物含量不能太高的缺點，并且容積負荷高、處理效率高、耐沖擊負荷、運行穩(wěn)定。③厭氧折流板反應器（ABR）：反應器被若干導流板分隔成串聯(lián)的幾個反應室，是一種高效新型的反應器。廢水進入反應器后沿著折流板一次通過每個反應室的污泥床，其中的有機基質(zhì)被微生物去除。反應室中的污泥借助廢水流動和沼氣上升作用上下運動，由于導流板的阻擋和污泥自身的沉降性能，污泥在水平方向上的流蘇十分緩慢，從而大量厭氧污泥被截留在反應室。ABR反應器的適用性很強，可在高流率和低溫下運行，這便使廢水處理的費用減少。具有較強的截留生物固體能力、能產(chǎn)生沉降性能好、產(chǎn)甲烷活性高的顆粒污泥。3.1.3厭氧-好氧組合工藝單純采用常規(guī)的好氧處理法直接處理抗生素制藥廢水，很難達到出水標準進行排放，除非用大量廢水稀釋才可以處理，但同時增加了基建和運行費用。所以好氧和厭氧一般都會聯(lián)合使用。組合工藝中厭氧階段的容積負荷高，抗沖擊負荷能力強，能夠降低系統(tǒng)的基建費用，同時還可以回收沼氣。好氧階段的主要作用是進一步降低厭氧系統(tǒng)出水的各項污染指標，以達到排放標準。經(jīng)過多年的治理經(jīng)驗來看，組合工藝表現(xiàn)出來的性能明顯優(yōu)于單獨的處理方法，并且已經(jīng)有許多取得了不錯的成效，有廣泛的應用前景。①微電解-水解-好氧接觸氧化浙江某制藥廠的抗生素廢水中含有高濃度的有機物和大量氯離子，許爐生等采用此種方法處理廢水，結果顯示COD和BOD去除率為99.15%和99.31%。[9]②UASB-好氧膜生物反應器王國平等采用厭氧UASB后面接一體式好氧膜生物反應器對抗生素廢水進行處理研究，實驗結果顯示，當UASB的水力停留時間為13h、好氧膜生物反應器的為7.5h時，處理效果最佳，COD去除率為88.13%。[10]③AADR-A/O抗生素活性降解反應器簡稱AADR，齊魯安替比林公司引進國外這種組合處理工藝處理頭孢類抗生素廢水，最終運行結果表明廢水COD和BOD5去除率都達到99%。[7]④UBF-CASS目前較多采用的時UASB+SBR工藝，買文寧將UASB和UBF進行了對比試驗，結果表明UBF性能更佳且實用高效。買文寧等采用中試規(guī)模的厭氧復合床UBF和周期循環(huán)活性污泥系統(tǒng)CASS處理抗生素廢水，SS、COD、BOD5的去除率分別達到90.3%、87.6%、95.4%。[11]出水水質(zhì)達到國家生物制藥工業(yè)廢水排放二級標準（污水綜合排放標準GB8978-1996），具有較高的環(huán)境效益和經(jīng)濟效益。3.2工藝方法的選擇通過對污水水質(zhì)特征及現(xiàn)有處理工藝的分析，工藝處理方案選擇水解酸化-UASB+AF-CASS這一組合工藝。這種方法處理效果良好，符合排放要求，而且經(jīng)濟效益較好，已經(jīng)得到廣泛應用。3.2.1預處理工藝方法對抗生素廢水進行預處理，可以提高廢水的可生化性，為生物處理創(chuàng)造條件，減少后續(xù)處理的難度。（1）格柵：在進入處理工藝前設置中格柵；（2）集水井；（3）絮凝反應池：在對廢水進行生化處理前，設置絮凝沉淀池，向池中投入石灰、聚丙烯酰胺（PAM）等具有較強吸附能力的絮凝劑，降低原水的濁度、色度等；（4）調(diào)節(jié)池：抗生素廢水水質(zhì)水量波動大，設置調(diào)節(jié)池進行預處理，勻質(zhì)水量；（5）水解酸化池：近年來學者們開始嘗試以厭氧水解（酸化）取代厭氧發(fā)酵，將厭氧過程控制在產(chǎn)酸和水解階段，利用兼性的水解產(chǎn)酸菌，將廢水中難降解的復雜的降解為簡單有機物。有機物經(jīng)過水解酸化這樣一個預處理，廢水的COD降低雖不明顯，但廢水中大量難降解有機物轉化為易降解有機物，提高了廢水的可生化性[12]；3.2.2二級處理工藝方法（1）厭氧復合床（UBF）溫度是影響厭氧處理的一個重要因素，因此廢水進行預處理后通過加熱塔調(diào)節(jié)溫度，之后進入?yún)捬鯊秃洗?，一種以砂和軟性填料為流化載體的反應器，設備內(nèi)能形成由厭氧顆粒污泥和生物膜組成的厭氧生物系統(tǒng)，處理效率高，運行穩(wěn)定；廢水在處理過程中產(chǎn)生的氣體進入水封器和脫硫器進行脫硫處理，沼氣利用；（2）CASS反應器廢水進行厭氧處理后，緊接著是好氧處理，此部分包括曝氣沉淀池和好氧生物池兩部分，廢水的曝氣、沉淀、排水和閑置依照時間順序完成。4廢水處理工藝流程圖及說明4.1工藝流程說明4.1.1污水處理流程說明（1）抗生素制藥廢水首先進入格柵，大量較粗的呈懸浮狀態(tài)的的固體物質(zhì)被截留下來，為后續(xù)處理減輕負擔，保證二級生化處理系統(tǒng)的正常運行；（2）廢水進入集水井，由于抗生素制藥廢水水量較大，集水井可以起到儲存廢水的作用；（3）集水井中出來的廢水進入絮凝反應池，在絮凝劑的作用下使得水中的懸浮微粒集聚變大，經(jīng)過重力作用沉淀，泥水分離；（4）經(jīng)過絮凝處理后的廢水進入調(diào)節(jié)池，廢水水質(zhì)水量波動大，調(diào)節(jié)池可以進行調(diào)節(jié)以保證后續(xù)處理的穩(wěn)定進行；（5）接著廢水進入水解酸化池，在池內(nèi)菌群的作用下，廢水中的難降解有機物轉化為簡單的有機物，提高了可生化性，降低了廢水的毒性，泥水分離；（6）從水解酸化池中出來的廢水首先進入加熱塔調(diào)節(jié)溫度，滿足需求后從底部進入?yún)捬鯊秃洗?，污水以升流式通過復合床時，和床體上附著著厭氧生物膜的載體接觸反應，達到厭氧反應分解，去除廢水中有機物的目的，廢水升至頂部進行三相分離，分離出來的氣體和其他物質(zhì)進入水封器和脫硫器進行凈化，沼氣利用；（7）從厭氧復合床排放出來的廢水進入曝氣沉淀池中曝氣，懸浮物上浮，廢水中的顆粒物經(jīng)重力作用沉淀到池底；（8）經(jīng)過曝氣沉淀處理后的廢水進入好氧生物池，廢水在大量好氧菌群的作用下，大量有機物被去除，同時達到脫氮除磷的目的，污水排放。[13]4.1.2污泥處理流程說明被粗格柵攔截的懸浮物外運，隔油池中被隔離的固體物質(zhì)外運，絮凝反應池、水解酸化池、曝氣沉淀池及好氧生物池中經(jīng)過泥水分離出來的污泥進入污泥濃縮池濃縮后，進入污泥脫水間脫水，其中污泥濃縮后的上清液及脫水后的濾液回流到曝氣沉淀池，保證好氧生物池中的活性污泥的沉降比。4.2工藝流程圖5構筑物設計及計算5.1格柵5.1.1設計數(shù)據(jù)（1）污水處理系統(tǒng)之前的格柵柵條間隙滿足以下要求：①人工清渣為25mm-4mm②機械清渣為1mm-2mm③柵條最大間隙為4mm；（2）過柵流速一般為0.6m/s-1.0m/s；（3）格柵前水流速度一般為0.4m/s-0.9m/s;（4）格柵傾角一般為45°-75°；（5）格柵水頭損失一般為0.08m-0.15m；（6）每日柵渣量大于0.2m3時，應該采用機械清渣；（7）柵渣的含水率一般為80%，密度大約是960kg/m3；（8）機械格柵不宜少于兩臺，如果設置一臺時，應設置人工清除格柵備用。[14]5.1.2設計參數(shù)最大設計水量m3/d=3750m3/d=0.043L/S；柵前流速v1=0.8m/s，過柵流速v2=1.0m/s；柵條寬度s=0.01m，柵條間隙b=2mm；格柵傾角ɑ=60°，人工清楚柵渣時取低值；單位柵渣量1=0.05m3柵渣/1000m3污水。[14]5.1.3設計計算（1）確定柵前水深h，由最優(yōu)水力斷面公式可以計算得柵前槽寬：，Qmax：最大設計流量，L/SB1：柵前槽寬，mv1：柵前流速，m/sh：柵前槽寬，m（2）柵條間隙數(shù)，取n=12個；n：柵條間隙數(shù)，個Qmax：最大設計流量，L/Sα：格柵傾角，°b：柵條間隙，mmh：柵前槽寬，mv2：過柵流速，m/s（3）柵槽有效寬度（4）進水渠道漸寬部分的長度L1，取進水渠道展開角度α1=20°，則（5）柵槽與出水渠道連接處的漸寬部分長度（6）過柵水頭損失h1設柵條斷面為銳邊矩形斷面，那么查閱文獻可知形狀系數(shù)β=2.42，取格柵受污物阻塞以后水頭損失增加倍數(shù)k=3，則阻力系數(shù)為：阻力系數(shù)：形狀系數(shù)：柵條寬度，m：柵條間隙，m水力損失h1：水力損失k：水力損失增加倍數(shù)s：柵條寬度，mb：柵條間隙，mv2：過柵流速，m/sg：重力加速度，m/s2（7）柵后槽總高度H取柵前渠道的超高為0.3m，那么柵前槽總高度為H1=h+h2=0.47m，則柵后槽總高度H=h+h1+h2=0.6m；（8）格柵總長度L：格柵總長度，mL1：進水渠道漸寬部分的長度L2：柵槽與出水渠道連接處的漸寬部分長度H1：柵前槽總高度，mα：格柵傾角，°（9）每日柵渣量：每日柵渣量，m3柵渣/1000m3污水：設計平均流量，m3/d：單位柵渣量，m3柵渣/1000m3污水采用機械清渣。5.2集水井5.2.1設計參數(shù)取水力停留時間HRT=2h，有效深度h=4.5m，水面超高為0.5m，5.2.2設計計算集水井的容積V：容積，m3Qmax：最大設計流量，m3/dT：水力停留時間，h取集水井長度寬度分別為5m和4m，則高度H=h+0.5=5m，尺寸為L×B×H=5×4×5m3。5.3絮凝反應池本設計中由于水量水質(zhì)波動大，使用機械絮凝池。5.3.1設計參數(shù)（1）絮凝時間為15~20min（2）攪拌器一般為3-4排，采用水平攪拌軸，設置在池中水深1/2處（3）第一排槳板線速度采用0.5m/s，最后一排采用0.2m/s（4）水平軸式絮凝池每只葉輪的槳板數(shù)目為4~6塊，槳板長度不大于葉輪直徑的75%（5）水平軸式葉輪直徑應該比絮凝池水深小0.3m，葉輪盡端與池子側壁間距不大于0.2m（6）絮凝池的平均速度梯度G在30~60s-1之間，GT值達到104~106（7）絮凝池深度一般為3~4m，取H=3m5.3.2設計計算設置1座絮凝池（1）絮凝池尺寸絮凝時間取15min，采用三排攪拌器，則水池長度L≥αZH，L=1×3×3m=9m池子寬度α：系數(shù)，一般采用1.0-1.5Z：攪拌軸排數(shù)H：池子深度（2）攪拌器尺寸攪拌器間的凈距和離壁的距離為0.2m，攪拌器上緣離水面及下緣離池底的距離，每個攪拌器長度l=（1.4-4×0.2）/3=0.2m，攪拌器外院直徑D=3-2×0.15m=2.7m，葉輪槳板中心點旋轉直徑D0=2.7-0.2m=2.5m，每個攪拌器上有四塊葉片，葉片寬度0.2m，每根軸上槳板總面積為0.2×0.2×4×3m2=0.48m2，占水截留面積的20%，1.4×3=4.2m2（3）攪拌器功率、速度梯度G第一排葉輪槳板中心點線速度v1=0.5m/s，葉輪轉速和角速度為1=0.38rad/s槳板寬長比b/l=0.2/0.2=1，則阻力系數(shù)=1.15，k：系數(shù)Ψ：阻力系數(shù)ρ：密度g：重力加速度，m/s2每個葉輪所消耗的功率為N1：功率，kWy：漿板數(shù)k：系數(shù)ω：角速度，rad/sr1：內(nèi)徑，mr2：外徑，m第一排所需功率為水溫為20℃時，=102×10-6kg·s/m2，平均速度梯度值同樣方法求得第二排和第三排相關數(shù)據(jù)，如下表表5.1攪拌器參數(shù)計算結果葉輪葉輪線速度v，m/s葉輪轉數(shù)n，r/min角速度，rad/s每個葉輪功率，kW每排葉輪功率，kW速度梯度G,s-1第一排第二排第三排0.50.350.23.82.71.50.380.270.150.010.015.8×10-40.030.031.7×10-3482815（4）電動機總功率、反應池平舉報速度梯度、GT值用一臺電動機帶動3臺攪拌器，取，則GT=33×20×60=3.96×104，均符合要求。5.4調(diào)節(jié)池5.4.1設計參數(shù)（1）Qmax=3750m3/d，最大時平均流量Qh=3750/24m3/h=156m3/h（2）停留時間T=6h（3）有效水深一般為1.5m~3.0m，本設計取2.5m（4）超高為0.3m，池深H=2.8m5.4.2設計計算（1）池體采用方形池，則（2）取池長L=19.7m，則池寬B=19m（3）調(diào)節(jié)池容積為5.5水解酸化池（1）水解池容積VKz：日變化系數(shù)HRT：水力停留時間，h池體分為2格，每格長13m，寬12m（2）水解池上升流速校核上升流速，屬于0.5~1.8m/h，符合要求。（3）進水堰每格（4）堰長L設計（5）出水堰形式及尺寸使用90°三角堰出水，Q=156m3/s，查閱手冊可知過堰水深h=250mm每米堰板設置6個堰口，則每個三角堰出口處流量（6）堰上水頭h1代入數(shù)據(jù)解得h1=0.027m=27mm＞25mm，符合要求（7）集水水槽寬度B，取為30mm（8）集水槽深度h臨界水深起端水深?0=1.73自由跌落高度h2=0.10m則?=?5.6厭氧復合床UBF5.6.1設計參數(shù)（1）設計為圓柱狀，填料為彈性立體填料，=150mm，間距100（2）容積負荷Nv取6kgCOD/（m3·d）（3）平均污泥濃度達到30~40g/L（4）反應器總高度可大于10m（5）設置5座UBF5.6.2設計計算有效容積（2）反應器高度H每座UBF容積為550.2m3，污泥床高度為3m，污泥懸浮層為2m，填料層為2m，三相分離器排水高度為4m，填料層和三相分離層之間間隔為1m，總高度H為12m。（3）反應器直徑D，A：截面積，m2V單：單座反應器的容積，m3H：反應器高度，m則上升流速Q(mào)：設計水量，m3/dA：截面積，m2直徑，取D=8m。5.7CASS池曝氣、沉淀和潷水均在CASS池中依次進行，包括曝氣沉淀池和好氧生物池兩部分。（1）CASS容積V確定帶入數(shù)據(jù)得V=6678m3（2）CASS池尺寸由水質(zhì)水量確定池子格數(shù)N1=3，則循環(huán)周期數(shù)T=1h，周期數(shù)N2=3①CASS池高度H0有效水深H取4m，則池單格面積潷水高度潷水結束時的泥面高度撇水水位與泥面之間的安全距離，符合要求池子超高取0.5m，則②池子總長L、總寬B設計要求CASS池單格的寬高比為B1：H=2~1，長寬比L1：B=4~6，長寬比取4，[15]B1=12m，則L=L1=48m,（3）曝氣設備、鼓風機①曝氣器選用微孔曝氣器5.8污泥濃縮池5.8.1污泥量計算①設微生物不增殖，則②CASS池污泥量此部分的污泥量主要來自微生物代謝的增殖污泥和少部分由進水SS沉淀形成代入數(shù)據(jù)解得X=874.6kg/d每日排一次泥污泥總量為2843.35kg/d，污泥含水率為99.3%，則Qs=2843.35÷1000÷（1-0.993）m3/d=406.25m3/d5.8.2污泥濃縮池設計采用豎流式重力濃縮池[15]，一座（1）中心進泥管面積（2）中心進泥管喇叭口與反射板之間的縫隙高度h（3）濃縮之后分離出的污水量q（4）濃縮池水流面積F：濃縮池水流面積，m2q：濃縮后分離出來的污水量，m3/dv：污水在濃縮池中上升流速，取0.00008m/s解得F=2.75m2（5）濃縮池直徑，取D=2m（6）有效水深h1代入數(shù)據(jù)解得h1=3.5m濃縮后的剩余污泥量（8）濃縮池污泥斗容積使用重力排泥代入數(shù)據(jù)h2=1.1m污泥斗容積V：污泥斗容積，m3h2：污泥斗高度，mα：污泥斗傾角R：濃縮池半徑，mr：污泥斗底部直徑，m（9）污泥在污泥斗停留時間T：污泥在污泥斗停留時間，hV：污泥斗容積，m3Q’：濃縮后剩余污泥量，m3/s（10）污泥池總高度設濃縮池超高h3為0.3m，緩沖高度h4=0.4m5.9脫水機房（1）污泥脫水后的污泥量代入數(shù)據(jù)解得Q=10.37m3/d（2）脫水后干污泥量6水力計算6.1管道計算表6.1管道計算結果管道流量（L/S）管徑D（mm）管速v（m/s）1000i管長（m）沿程損失（m）局部損失（m）脫水機房到濃縮池CASS池到濃縮池水解酸化池到濃縮池出水管CASS池到厭氧復合床厭氧復合床到水解酸化池水解酸化池到調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)池到絮凝反應池絮凝反應池到集水井集水井到格柵4.74.74.7434343434343431501501503003003003003003003000.250.250.250.590.590.590.590.590.590.591111.941.941.941.941.941.941.9415806055204520251070.0150.080.060.110.040.090.040.050.020.0140.010.010.010.030.030.030.030.030.030.036.2構筑物自身水頭損失表6.2自身水頭損失名稱水頭損失（m）格柵集水井調(diào)節(jié)池絮凝反應池水解酸化池UBFCASS池污泥濃縮池脫水機房0.20.20.10.080.40.30.31.21.37設備選型①格柵選擇鏈條回轉式多耙平面格柵，1用1備表7.1格柵參數(shù)型號寬度格柵凈距安裝角度過柵流速電動機功率GH-800800mm20mm60°＜1m/s0.75kW②鼓風機選擇SB單級高速離心鼓風機，3用1備表7.2鼓風機參數(shù)型號介質(zhì)流量溫度壓力進氣密度出口壓力軸功率SB400-1.7/1.0空氣400m3/min20℃98.07kPa1.16kg/cm2166.7kPa488.7kW③潷水器選擇XB型旋轉潷水器，3用1備表7.3潷水器參數(shù)型號出水能力堰門寬度潷水可調(diào)深度XB-500500m3/h5m2.0m④帶式壓濾機1用1備表7.4帶式壓濾機參數(shù)型號濾袋寬度處理量泥餅含水率外觀尺寸L×B×H參考重量QTB-750750mm4.5~7.5m3/h65~84%2600×1300×27001000kgs8主要構筑物、設備一覽表表8.1一覽表序號名稱單位尺寸（m）數(shù)量123456789格柵集水井調(diào)節(jié)池絮凝反應池水解酸化池UBFCASS池污泥濃縮池脫水機房座座座座座座座座座L×B×H=1.82×0.35×0.6L×B×H=5×4×5L×B×H=19.7×19×2.8L×B×H=9×1.4×3分為2格，每格L×B=13×12D×H=8×12分為3格，L×B×H=48×12×4D×H=2×5.42L×B×H=2.6×1.3×2.71111111119總體布置9.1平面布置（1）設計布置必須按照《室外排水設計規(guī)范》的相應條款進行設計，與城市總體規(guī)劃相銜接，并與周邊環(huán)境相協(xié)調(diào)；（2）要按功能分區(qū)，污水處理構筑物、污泥處理構筑物以及生活、管理設施宜分區(qū)集中布置，使之利于生產(chǎn)管理保障生產(chǎn)安全；構筑物和輔助構筑物應布置在附屬建筑物、辦公場所、生活區(qū)的下季主導風向的下方；中控室和值班室應盡量布置在能夠便于觀察各處理設施運行的位置；（3）根據(jù)生產(chǎn)需要，結合地形、地質(zhì)、土方、結構和施工等因素全面考慮，構筑物布置力求緊湊、順暢，避免迂回，便于操作管理；嚴禁將各種管線埋在構(建)筑物下面，以便施工和檢修；要合理布置超越管(渠)和設置構筑物放空管；（4）力求經(jīng)濟合理地利用土地，減少占地面積，盡量減少廠區(qū)挖方和填方量，基本保持挖方和填方平衡，以節(jié)省投資；（5）廠區(qū)構筑物與周邊建筑有一定寬度的衛(wèi)生防護距離，減小污水廠對周邊環(huán)境的影響；（6）交通順暢，便于施工與管理，并滿足消防要求。[16]9.2高程布置9.2.1高程布置原則（1）充分利用地形及廠區(qū)污水收集系統(tǒng)，按重力流考慮廢水在處理構筑物之間的流動為宜，使最后一個污水處理構筑物的出水能夠順利自流，不受水體頂托，排出廠外；（2）協(xié)調(diào)好高程布置和平面布置的關系，減少兩者的提升次數(shù)和高度，做到節(jié)約場地，并有利于減少工程投資和運行成本，一般進廠廢水一次提升就能靠重力通過整個處理系統(tǒng)；（3）應選擇距離最長，水頭損失最大的流程進行水力計算，并留有余地；（4）協(xié)調(diào)好污水處理廠總體高程布置與單體豎向設計，既有利于正常排放，又有利于檢修排空。[16]9.2.2高程計算結果表9.1高程結果名稱水面標高（m）池底標高（m）地面標高（m）格柵集水井絮凝反應池調(diào)節(jié)池水解酸化池厭氧復合床CASS池-1.13-0.932.31.81.40.61.3-1.56-5.93-0.7-1-4.6-11.4-4.2-0.93-0.432.62.11.70.90.89.2.3高程布置圖見附圖2橫向比例一般采用1：500~1：1000，縱向比例采用1:50~1:100。10致謝行文至此，伴隨著畢業(yè)論文的完成，大學生活即將落幕。四年的光陰如白駒過隙，在這個校園中留下的是中珍貴的青春和滿滿的收獲，心里也十分感激。桃李不言，下自成蹊。首先要感謝的是我的指導老師，老師對我論文的研究方向做出了指導性的意見和推薦，在論文撰寫過程中及時對我遇到的困難和疑惑給予悉心