啤酒廠污水處理工藝流程設(shè)計(jì) (1).doc

北京理工大學(xué)珠海學(xué)院2007屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)啤酒廠污水處理工藝流程設(shè)計(jì)摘 要啤酒工業(yè)在我國(guó)迅猛發(fā)展的同時(shí)，排出了大量的啤酒污水，給環(huán)境造成了極大的威脅。啤酒污水處理廠的處理水量為5000,不考慮遠(yuǎn)期發(fā)展。原污水中各項(xiàng)指標(biāo)為：BOD濃度為800mg/L ,COD濃度為1400mg/L ，SS濃度為350mg/L, Ph=610 。因該污水BOD值較大,不經(jīng)處理會(huì)對(duì)環(huán)境造成巨大污染，故要求處理后的排放水要嚴(yán)格達(dá)到國(guó)家二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn),即：BOD 20mg/L ，COD 100 mg/L ，SS 70mg/L ，Ph=69。本文分析了啤酒生產(chǎn)中污水產(chǎn)生的環(huán)節(jié)，污染物及主要污染來(lái)源，并從好氧、厭氧生物處理兩方面來(lái)考慮了污水治理工藝，提出了UASB+CASS的組合工藝流程?？蓪⑽鬯瓹OD由1400 mg/L降至50100 mg/L ，BOD從800mg/L降至20 mg/L以下，SS由350 mg/L降到70 mg/L以下，出水符合標(biāo)準(zhǔn)。本設(shè)計(jì)工藝流程為：啤酒污水 格柵 污水提升泵房 水力篩 調(diào)節(jié)池 UASB反應(yīng)器 CASS池 處理水該處理工藝具有結(jié)構(gòu)緊湊簡(jiǎn)潔，運(yùn)行控制靈活，抗沖擊負(fù)荷，污泥量小等特點(diǎn)。為啤酒工業(yè)污水處理提供了一條可行途徑。具有良好的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益。關(guān)鍵詞：啤酒污水 UASB CASSSewage Treatment Process Design of Beer FactoryAbstractWith the rapid development of brewery industry in China, more brewery wastewater is discharged, which endangers enviroment.The water which needs to treatment in the beer waste water treatment plant is 5000, regardless of the specified future development. Various target in the raw waste water is: the concentration of BOD is 800 mg/L , the concentration of COD is 1400 mg/L , the concentration of SS is 350 mg/L，and pH is 610 . For the beer waste waters BOD is high, it could pollute the environment if drained before treatment, so it request the beer waste water which drained must be strictly treated to the two effluence standard in the country, which is as following: BOD 20 mg/L , COD 100 mg/L , SS 70 mg/L ,pH = 69 .According to the product scale of beer brewery, the main standard of draining waternatural materials, and so on, the main process technology of the beer waste water disposal station is defined as UASB + CASS .Practice of project indicate, when COD of wastewater reduces from 1400mg/l to 50100mg/l, BOD reduces from 800mg/l to 20mg/l, SS reduces from 350mg/l to 70mg/l, so that drains out can reaches the Standard. The technological process of this design is:Beer waste water Screens The sewage lift pump house shuili shai Regulates tank Reaction tank of UASB Tank of CASS Treatment water This technology of wastewater treatment has many traits. Such as, well-knit structure, pithy quick control, lasting attacked, less sledge capacity. Practice indicates that the composed craft has reliable function, its investment is little, and its running and management is uncomplicated.Key words: beer waste water UASB CASSII目 錄摘要ABSTRACT1前言11.1研究的意義及目的11.2研究目標(biāo)和關(guān)鍵問(wèn)題11.3研究現(xiàn)狀和內(nèi)容12工藝流程選擇及說(shuō)明22.1工程概況22.1.1工廠概況22.1.2設(shè)計(jì)依據(jù).22.1.3設(shè)計(jì)范圍22.1.4設(shè)計(jì)原則22.2污水處理工藝流程22.2.1建設(shè)規(guī)模22.2.2設(shè)計(jì)原水水質(zhì)指標(biāo)32.2.3設(shè)計(jì)出水水質(zhì)指標(biāo)32.2.4處理工藝流程的選擇32.2.5處理工藝路線的確定32.3主要處理構(gòu)筑物設(shè)計(jì)及選型42.4污水處理站總體布置52.4.1布置原則52.4.2管線設(shè)計(jì)52.4.3布置特點(diǎn)62.4.4高程布置63工藝流程計(jì)算.83.1啤酒污水處理構(gòu)筑物設(shè)計(jì)與計(jì)算83.1.1格柵83.1.2集水池113.1.3泵房113.1.4水力篩123.1.5 酸化調(diào)節(jié)池133.1.6 UASB反應(yīng)池153.1.7 CASS反應(yīng)池243.2污泥部分各處理構(gòu)筑物設(shè)計(jì)與計(jì)算333.2.1集泥井333.2.2污泥濃縮池343.2.3 污泥脫水間363.3構(gòu)筑物高程計(jì)算383.3.1污水構(gòu)筑物高程計(jì)算383.3.2污泥高程計(jì)算40參考文獻(xiàn)42謝辭43IV1 前言1.1研究的意義及目的鑒于啤酒污水自身的特性，啤酒污水不能直接排入水體，據(jù)統(tǒng)計(jì)，啤酒廠工業(yè)污水如不經(jīng)處理，每生產(chǎn)100噸啤酒所排放出的BOD值相當(dāng)于14000人生活污水的BOD值，懸浮固體SS值相當(dāng)于8000人生活污水的SS，其污染程度是相當(dāng)嚴(yán)重的，所以要對(duì)啤酒污水進(jìn)行一定的處理。1.2研究目標(biāo)和關(guān)鍵問(wèn)題啤酒生產(chǎn)主要以大麥和大米為原料，輔以啤酒花和鮮酵母，經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間發(fā)酵釀造而成。污水主要來(lái)源于麥芽制造、糖化、發(fā)酵、洗瓶及灌裝等工序。啤酒污水富含糖類、蛋白質(zhì)、淀粉、果膠、醇酸類、礦物鹽、纖維素以及多種維生素，是一種中等濃度的有機(jī)污水，可生化性好。污水連續(xù)排放，水質(zhì)水量有一定波動(dòng)。 生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的污水主要來(lái)源于玉米洗滌浸泡等工藝過(guò)程。該污水具有污染物濃度較高、pH值低等特征，若不經(jīng)處理直接排入水體中，會(huì)導(dǎo)致水體嚴(yán)重富營(yíng)養(yǎng)化，破壞水體的生態(tài)平衡，對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。1.3研究現(xiàn)狀和內(nèi)容啤酒污水主要來(lái)自麥芽車間（浸麥污水），糖化車間（糖化，過(guò)濾洗滌污水），發(fā)酵車間（發(fā)酵罐洗滌，過(guò)濾洗滌污水），灌裝車間（洗瓶，滅菌污水及瓶子破碎流出的啤酒）以及冷卻水和成品車間洗滌水，辦公樓、食堂、浴室的生活污水等。工業(yè)污水主要含糖類，醇類等有機(jī)物，有機(jī)物濃度較高，雖然無(wú)毒，但易于腐敗，排入水體要消耗大量的溶解氧，對(duì)水體環(huán)境造成嚴(yán)重危害。啤酒污水的水質(zhì)和水量在不同季節(jié)有一定差別，處于高峰流量時(shí)的啤酒污水，有機(jī)物含量也處于高峰。國(guó)內(nèi)啤酒廠污水中：CODcr含量為：10002500mg/L，BOD5含量為：6001500 mg/L，該污水具有較高的生物可降解性，且含有一定量的凱氏氮和磷。 因?yàn)槠【莆鬯腂OD/COD比高達(dá)0.5以上，所有具有良好的生物可降解性能，處理方法主要選擇生物氧化法。在生物氧化過(guò)程中，有些微生物如球衣細(xì)菌（俗稱絲狀菌）、酵母菌等雖能適應(yīng)高有機(jī)碳、低N量的環(huán)境，由于球衣細(xì)菌、酵母菌等微生物體系大、密度小菌膠團(tuán)細(xì)菌不能在活性污泥法的處理構(gòu)筑物中正常生長(zhǎng)，這也是早期活性污泥處理啤酒污水不理想的主要原因之一。因此，早期啤酒污水在進(jìn)行生物氧化處理時(shí)，通常采用生物膜法，一般可選用生物接觸氧化法。生物接觸氧化法利用池內(nèi)填料聚集球衣細(xì)菌等微生物，使處理取得理想的效果，所以啤酒廠污水處理站的主要工藝建議采用生物接觸氧化法。也可先采用厭氧處理，降低污染負(fù)荷，再用好氧生物處理。目前國(guó)內(nèi)的啤酒廠工業(yè)污水的污水處理工藝，都是以生物化學(xué)方法為中心的處理系統(tǒng)。2 工藝流程選擇及說(shuō)明2.1工程概況2.1.1工廠概況一般的啤酒廠年產(chǎn)啤酒510萬(wàn)噸，生產(chǎn)污水主要為：麥芽、糖化、發(fā)酵、加工過(guò)程中的原料浸出物、灌裝車間的污水及洗滌用酸堿污水。生產(chǎn)污水多為間歇排放，水量、水質(zhì)變化大。目前，污水排至市政管網(wǎng)，但隨著國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)的日益重視及對(duì)環(huán)保要求的逐步提高，廠方在加大生產(chǎn)投入的同時(shí)，對(duì)環(huán)境保護(hù)工作也日益重視，在增加經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，為創(chuàng)造更好的環(huán)境效益和社會(huì)效益，樹(shù)立良好的企業(yè)形象。啤酒廠領(lǐng)導(dǎo)及有關(guān)部門(mén)領(lǐng)導(dǎo)必須決定新建生產(chǎn)污水處理工程。2.1.2設(shè)計(jì)依據(jù)1.中華人民共和國(guó)污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)（GB8978-1996）。2.啤酒行業(yè)污水處理有關(guān)資料。3.啤酒廠方提供的基礎(chǔ)資料。2.1.3設(shè)計(jì)范圍 本工程的設(shè)計(jì)范圍為：生產(chǎn)污水流入污水處理場(chǎng)界區(qū)始至全出理工藝流程出水達(dá)標(biāo)為止，其內(nèi)部工藝單元的全部工程內(nèi)容，其中包括水工藝、土建、電氣設(shè)備等專業(yè)內(nèi)容。2.1.4設(shè)計(jì)原則1.嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家環(huán)保局有關(guān)法規(guī)，按規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)，使處理后的污水各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到甚至優(yōu)于排放標(biāo)準(zhǔn)。2采用先進(jìn)、合理、成熟可靠的處理工藝，并具有顯著的環(huán)境效益、社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。3.工藝設(shè)計(jì)與設(shè)備選型能夠在生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中具有較大的靈活性和調(diào)節(jié)余地、能適應(yīng)水質(zhì)、水量的變化，確保出水穩(wěn)定，達(dá)標(biāo)排放。4.在運(yùn)行過(guò)程中，便于操作管理，便于維修，節(jié)省動(dòng)力消耗和運(yùn)行費(fèi)用。2.2污水處理工藝流程2.2.1建設(shè)規(guī)模經(jīng)對(duì)啤酒廠污水處理工程中的原水水質(zhì)的了解，本設(shè)計(jì)規(guī)模按日最大處理水量Q=5000m3/d 設(shè)計(jì)（包括處理站自用水排水量）。2.2.2設(shè)計(jì)原水水質(zhì)指標(biāo)CODcr=1400mg/LBOD5=800 mg/LSS=350mg/LPH=6102.2.3設(shè)計(jì)出水水質(zhì)指標(biāo)CODcr100 mg/LBOD520 mg/LSS70 mg/LPH=692.2.4處理工藝流程的選擇厭氧好氧處理技術(shù)是一種有效除去有機(jī)污染物并使其碳化的技術(shù)，它將有機(jī)化合物轉(zhuǎn)變?yōu)榧淄楹投趸肌?duì)處理中高濃度的污水，厭氧比好氧處理不僅運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低，而且可回收沼氣；所需反應(yīng)器體積更??；能耗低，約為好氧處理工藝的10%15%；產(chǎn)泥量少，約為好氧處理的10%15%；對(duì)營(yíng)養(yǎng)物需求低；既可應(yīng)用于小規(guī)模，也可應(yīng)用大規(guī)模。厭氧法的缺點(diǎn)式不能去除氮、磷，出水往往不達(dá)標(biāo)，因此常常需對(duì)厭氧處理后的污水進(jìn)一步用好氧的方法進(jìn)行處理，使出水達(dá)標(biāo)。常用的厭氧反應(yīng)器有UASB、AF、FASB等，UASB反應(yīng)器與其他反應(yīng)器相比有以下優(yōu)點(diǎn)：表2-1 厭氧-好氧聯(lián)合處理技術(shù)優(yōu)點(diǎn)厭氧好氧工藝水解好氧技術(shù)節(jié)能效果顯著，且BOD/COD值增大，污水的可生化性能增加，可縮短總水力停留時(shí)間，提高處理效率，剩余污泥量少UASB好氧技術(shù)技術(shù)上先進(jìn)可行，投資小，運(yùn)行成本低，效果好，可回收能源，產(chǎn)出顆粒污泥產(chǎn)品，由一定收益；操作要求嚴(yán)從表中可以看出厭氧好氧聯(lián)合處理在啤酒污水處理方面有較大優(yōu)點(diǎn)，故啤酒污水厭氧好氧處理技術(shù)是最好的選擇。2.2.5處理工藝路線的確定通過(guò)上述分析比較，本案選用厭氧好氧處理。其工藝流程如圖2-1所示。圖2-1 啤酒污水處理工藝啤酒污水先經(jīng)過(guò)中格柵去除大雜質(zhì)后進(jìn)入集水池，用污水泵將污水提升至水力篩，然后進(jìn)入調(diào)節(jié)池進(jìn)行水質(zhì)水量的調(diào)節(jié)。進(jìn)入調(diào)節(jié)池前，根據(jù)在線pH計(jì)的pH值用計(jì)量泵將酸堿送入調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)池的PH值在6.57.5之間。調(diào)節(jié)池中出來(lái)的水用泵連續(xù)送入U(xiǎn)ASB反應(yīng)器進(jìn)行厭氧消化，降低有機(jī)物濃度。厭氧處理過(guò)程中產(chǎn)生的沼氣被收集到沼氣柜。UASB反應(yīng)器內(nèi)的污水流入CASS池中進(jìn)行好氧處理，而后達(dá)標(biāo)出水。來(lái)自UASB反應(yīng)器、CASS反應(yīng)池的剩余污泥先收集到集泥井，在由污泥提升泵提升到污泥濃縮池內(nèi)被濃縮，濃縮后進(jìn)入污泥脫水機(jī)房，進(jìn)一步降低污泥的含水率，實(shí)現(xiàn)污泥的減量化。污泥脫水后形成泥餅，裝車外運(yùn)處置。2.3主要處理構(gòu)筑物設(shè)計(jì)及選型主要設(shè)備見(jiàn)表2-2。表2-2 主要設(shè)備一覽表序號(hào)設(shè)備名稱型號(hào)、規(guī)格單位數(shù)量1機(jī)械格柵HF-300 柵隙15mm臺(tái)22污水提升泵100QW120-10-5.5Q=30L/s H=10.0m N=5.5KW臺(tái)33固定過(guò)濾機(jī)HS120臺(tái)34潛水?dāng)嚢铏C(jī)QJB7.5/6640/3-303/c/sN=7.5KW臺(tái)15配水泵150QW1100-15-11Q=30L/s H=15m N=11.0KW臺(tái)36加藥裝置AHJ-I套17氣水分離器5001800（H）mm臺(tái)18水封器5001200（H）mm臺(tái)29沼氣貯罐7000H6000個(gè)110鼓風(fēng)機(jī)DG超小型離心鼓風(fēng)機(jī)N=75.0KW臺(tái)211盤(pán)式膜片式曝氣器QMZM-300根42312潷水器XBS300 N=1.5KW臺(tái)213污泥提升泵80QW50-10-3 N=3KW臺(tái)214帶式壓濾機(jī)DYQ-1000套12.4污水處理站總體布置2.4.1布置原則（1）處理站構(gòu)（建）筑物的布置應(yīng)緊湊，節(jié)約用地和便于管理。 池形的選擇應(yīng)考慮減少占地，利于構(gòu)（建）筑物之間的協(xié)調(diào)； 構(gòu)（建）筑物單體數(shù)量除按計(jì)算要求計(jì)算外，亦應(yīng)利于相互間的協(xié)調(diào)和總圖的協(xié)調(diào)。 構(gòu)（建）筑物的布置除按工藝流程和進(jìn)出水方向順捷布置外，還應(yīng)考慮與外界交通、氣象、人居環(huán)境和發(fā)展規(guī)劃的協(xié)調(diào)，做好功能劃分和局部利用。（2）構(gòu)（建）筑物之間的間距應(yīng)按交通、管道敷設(shè)、基礎(chǔ)工程和運(yùn)行管理需要考慮。（3）管線布置盡量沿道路與構(gòu)（建）筑物平行布置，便于施工與檢修。（4）做好建筑、道路、綠地與工藝構(gòu)筑物的協(xié)調(diào)，做到即使生產(chǎn)運(yùn)行安全方便，又使站區(qū)環(huán)境美觀，向外界展現(xiàn)優(yōu)美的形象。具體做好以下布置： 污水調(diào)節(jié)池和污泥濃縮池應(yīng)與辦公區(qū)或廠前區(qū)分離； 配電應(yīng)靠近引入點(diǎn)或電耗大的構(gòu)（建）筑物，并便于管理； 沼氣系統(tǒng)的安全要求較高，應(yīng)遠(yuǎn)離明火或人流、物流繁忙區(qū)域； 重力流管線應(yīng)盡量避免迂回曲折。2.4.2管線設(shè)計(jì)（1）污水管 進(jìn)水管：原污水溝上截流閘板的設(shè)置和進(jìn)站控制閘板的設(shè)計(jì)由啤酒廠完成。DN=500。 出水管： DN400鋼管或鑄鐵管，q=60L/s,v=0.92m/s, i=0.006。 超越管：考慮運(yùn)行故障或進(jìn)水嚴(yán)重超過(guò)設(shè)計(jì)水量水質(zhì)時(shí)污水的出路，在UASB之前設(shè)置超越管，規(guī)格DN400鑄鐵管或陶瓷管，i=0.006。 溢流管：濃縮池上清液及脫水機(jī)壓濾水含微生物有機(jī)質(zhì)0.5%1.0%，需進(jìn)一步處理，排入調(diào)節(jié)池。設(shè)置溢流管，DN150鋼管，i=0.004。（2）污泥管UASB、CASS反應(yīng)池污泥池均為重力排入集泥井，站區(qū)排泥管均選用DN200鋼管，i = 0.02。集泥井至濃縮池，濃縮池排泥泵貯泥柜，貯泥柜至脫水機(jī)間均為壓力輸送污泥管。集泥井排泥管DN200，鋼管，v=1.0m/s。濃縮池排泥管，貯泥柜排泥管，DN200，鋼管，v=1.0m/s。（3）沼氣管沼氣管從UASB至水封罐為DN100鋼管，從水封罐向氣水分離器及沼氣柜為DN150，鋼管，沼氣管道逆坡向走管，i = 0.005。（4）給水管沿主干道設(shè)置供水干管200DN，鍍鋅鋼管。引入污泥脫水機(jī)房供水支管DN50， 鍍鋅鋼管。引入辦公綜合樓泵房及各地均勻?yàn)镈N32，鍍鋅鋼管。（5）雨水外排依靠路邊坡排向廠區(qū)主干道雨水管。（6）管道埋深 壓力管道 在車行道之下，埋深0.70.9m，不得不小于0.7m，在其他位置0.50.7m，不宜大于0.7m。 重力管道 由設(shè)計(jì)計(jì)算決定，但不宜小于0.7m（車行道下）和0.5m（一般市區(qū)）。2.4.3布置特點(diǎn)平面布置特點(diǎn)：布置緊湊，構(gòu)（建）筑物占地面積比例大。重點(diǎn)突出，運(yùn)行及安全重點(diǎn)區(qū)域UASB放于站前部，引起注意，但未靠近廠區(qū)主干道。美化環(huán)境，集水井、調(diào)節(jié)池側(cè)面、污泥儲(chǔ)存池設(shè)于站后部。2.4.4高程布置污水處理工程的污水處理流程高程布置的主要任務(wù)是確定各處理構(gòu)筑物和泵房的標(biāo)高，確定處理構(gòu)筑物之間連接管渠的尺寸及其標(biāo)高；通過(guò)計(jì)算確定各部位的水面標(biāo)高；從而使污水能夠在處理構(gòu)筑物之間順暢的流動(dòng)，保證污水處理工程的正常運(yùn)行。污水處理工程的高程布置一般遵守如下原則：(1).認(rèn)真計(jì)算管道沿程損失、局部損失、各處理構(gòu)筑物、計(jì)量設(shè)備及聯(lián)絡(luò)管渠的水頭損失；考慮最大時(shí)流量，事故流量的增加，并留有一定的余地；還應(yīng)當(dāng)考慮到當(dāng)某座構(gòu)筑物停止運(yùn)行時(shí)，與其相鄰的其余構(gòu)筑物及其連接管渠能通過(guò)全部流量。(2).避免處理構(gòu)筑物之間跌水等浪費(fèi)水頭的現(xiàn)象，充分利用地形高差，實(shí)現(xiàn)自流。(3).在認(rèn)真計(jì)算并留有余量的前提下，力求縮小全程水頭損失及提升泵站的揚(yáng)程，以降低運(yùn)行費(fèi)用。(4).需要排放的處理水，在常年大多數(shù)時(shí)間能夠自流排入水體。注意排放水位不一定選取水體多年最高水位，因?yàn)槠涑霈F(xiàn)時(shí)間短，易造成常年水頭浪費(fèi)，而應(yīng)選取經(jīng)常出現(xiàn)的高水位作為排放水位，當(dāng)水體水位高于設(shè)計(jì)排水位時(shí)，可進(jìn)行短時(shí)間的提升排放。(5).應(yīng)盡可能使污水處理工程的出水渠不受水體洪水的頂托，并能自流。處理裝置及構(gòu)筑物的水頭損失(6).盡可能利用地形坡度，使污水按處理流程在構(gòu)筑物之間能自流，盡量減少提升次數(shù)和水泵所需揚(yáng)程。(7).協(xié)調(diào)好站區(qū)平面布置與各單體埋深，以免工程投資增大、施工困難和污水多次提升。(8).注意污水流程和污泥流程的配合，盡量減少提升高度。(9).協(xié)調(diào)好單體構(gòu)造設(shè)計(jì)與各構(gòu)筑物埋深，便于正常排放，又利檢修排空。3工藝流程計(jì)算3.1啤酒污水處理構(gòu)筑物設(shè)計(jì)與計(jì)算3.1.1格柵3.1.1.1設(shè)計(jì)說(shuō)明格柵主要是攔截污水中的較大顆粒和漂浮物，以確保后續(xù)處理的順利進(jìn)行。3.1.1.2設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)流量Q=5000m3/d=208.33 m3/h=0.058m3/s ；柵條寬度S=10mm 柵條間隙d=15mm 柵前水深h=0.4 m格柵安裝角度=60，柵前流速0.7m/s ,過(guò)柵流速0.8m/s ；單位柵渣量W=0.07m3/103 m3 污水 。 3.1.1.3設(shè)計(jì)計(jì)算由于本設(shè)計(jì)水量較少，故格柵直接安置于排水渠道中。格柵如圖3-1。圖3-1 格柵示意圖(1)柵條間隙數(shù)式中： Q 設(shè)計(jì)流量，m3/s 格柵傾角，度b 柵條間隙，mh 柵前水深，mv 過(guò)柵流速，m/sn , 取n = 12條。(2)柵槽寬度 柵槽寬度一般比格柵寬0.20.3m，取0.3 m。 即柵槽寬為0.29+0.3=0.59 m ，取0.6 m。 (3)進(jìn)水渠道漸寬部分的長(zhǎng)度 設(shè)進(jìn)水渠道寬B1=0.5 m ，其漸寬部分展開(kāi)角度1= 60(4)柵槽與出水渠道連接處的漸寬部分長(zhǎng)度 (5)通過(guò)格柵水頭損失取k=3,=1.79(柵條斷面為圓形)，v=0.8m/s ，則 h1 = 式中：k - 系數(shù)，水頭損失增大倍數(shù)- 系數(shù)，與斷面形狀有關(guān)S - 格條寬度，md - 柵條凈隙，mmv - 過(guò)柵流速，m/s- 格柵傾角，度h1 = = 0.088 m(6)柵后槽總高度 設(shè)柵前渠道超高h(yuǎn)2=0.3m H=h+h1+h2=0.4+0.088+0.3=0.7880.8m(7)柵后槽總長(zhǎng)度 (8)每日柵渣量柵渣量(m3/103m3污水)，取0.10.01,粗格柵用小值，細(xì)格柵用大值，中格柵用中值取W1 = 0.07m3/103m3 K2 = 1.5 ，則：W = 式中：Q - 設(shè)計(jì)流量，m3/sW1 - 柵渣量(m3/103m3污水)，取0.07m3/103m3 W = = 0.23 m3/d 0.2 m3/d (采用機(jī)械清渣)選用HF-500型回轉(zhuǎn)式格柵除污機(jī)，其性能見(jiàn)下表3-1表3-1 HF-500型回轉(zhuǎn)式格柵除污機(jī)性能規(guī)格表型號(hào)電動(dòng)機(jī)功率（Kw）設(shè)備寬（mm）設(shè)備高（mm）設(shè)備總寬（mm）溝寬（mm）溝深（mm）導(dǎo)流槽長(zhǎng)度（mm）設(shè)備安裝長(zhǎng)（mm）HF-5001.150050008505801535150025003.1.2集水池3.1.2.1設(shè)計(jì)說(shuō)明 集水池是匯集準(zhǔn)備輸送到其他構(gòu)筑物去的一種小型貯水設(shè)備，設(shè)置集水池作為水量調(diào)節(jié)之用，貯存盈余，補(bǔ)充短缺，使生物處理設(shè)施在一日內(nèi)能得到均和的進(jìn)水量，保證正常運(yùn)行。3.1.2.2設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)流量Q = 5000m3/d = 208.33 m3/h =0.058m3/s ；3.1.2.3設(shè)計(jì)計(jì)算 集水池的容量為大于一臺(tái)泵五分鐘的流量，設(shè)三臺(tái)水泵（兩用一備），每臺(tái)泵的流量為Q=0.029 m3/s0.03 m3/s 。 集水池容積采用相當(dāng)于一臺(tái)泵30min的容量 m3有效水深采用2m，則集水池面積為F=27 m2 ，其尺寸為 5.8m5.8m。集水池構(gòu)造 集水池內(nèi)保證水流平穩(wěn)，流態(tài)良好，不產(chǎn)生渦流和滯留，必要時(shí)可設(shè)置導(dǎo)流墻，水泵吸水管按集水池的中軸線對(duì)稱布置，每臺(tái)水泵在吸水時(shí)應(yīng)不干擾其他水泵的工作，為保證水流平穩(wěn)，其流速為0.3-0.8m/h為宜。3.1.3 泵房3.1.3.1設(shè)計(jì)說(shuō)明 泵房采用下圓上方形泵房，集水池與泵房合建，集水池在泵房下面，采用全地下式?？紤]三臺(tái)水泵，其中一臺(tái)備用。3.1.3.2設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)流量Q = 5000m3/d = 208.33 m3/h =0.058m3/s 取Q=60L/s，則一臺(tái)泵的流量為30 L/s。3.1.3.3設(shè)計(jì)計(jì)算(1)選泵前總揚(yáng)程估算 經(jīng)過(guò)格柵水頭損失為0.2m，集水池最低水位與所需提升經(jīng)常高水位之間的高差為： 78.5-73.412=4.5 m(2)出水管水頭損失總出水管Q=60L/s，選用管徑DN250，查表的v=1.23m/s,1000i=9.91,一根出水管，Q=30L/s，選用管徑DN200，v=0.97m/s,1000i=8.6，設(shè)管總長(zhǎng)為40m，局部損失占沿程的30%，則總損失為：(3)水泵揚(yáng)程 泵站內(nèi)管線水頭損失假設(shè)為1.5m，考慮自由水頭為1.0m,則水泵總揚(yáng)程為： H=4.5+0.5+1.5+1.0=7.5m 取8m。(4)選泵選擇100QW120-10-5.5型污水泵三臺(tái)，兩用一備，其性能見(jiàn)表3-2表3-2 100QW120-10-5.5型污水泵性能流量30L/s電動(dòng)機(jī)功率5.5KW揚(yáng)程10m電動(dòng)機(jī)電壓380V轉(zhuǎn)速1440r/min出口直徑100軸功率4.96KW泵重量190kg效率77.2%3.1.4水力篩3.1.4.1 設(shè)計(jì)說(shuō)明 過(guò)濾污水中的細(xì)小懸浮物3.1.4.2 設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)流量Q = 5000m3/d = 208.33 m3/h =0.058m3/s 3.1.4.3 設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)型選取 選用HS120型水力篩三臺(tái)（兩用一備），其性能如表3-3， 3-3 HS120型水力篩規(guī)格性能處理水量（m3/h）篩隙(mm)設(shè)備空重(Kg)設(shè)備運(yùn)行重量(Kg)1001.54601950圖3-2 水力篩外形圖3.1.5 酸化調(diào)節(jié)池3.1.5.1 設(shè)計(jì)說(shuō)明 調(diào)節(jié)池是用來(lái)均衡調(diào)節(jié)污水水量、水質(zhì)、水溫的變化，降低對(duì)生物處理設(shè)施的沖擊，為使調(diào)節(jié)池出水水質(zhì)均勻，防止污染物沉淀，調(diào)節(jié)池內(nèi)宜設(shè)置攪拌、混合裝置。3.1.5.2 設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)流量Q = 5000m3/d = 208.33 m3/h =0.058m3/s ； 調(diào)節(jié)池停留時(shí)間T=5.0h 。3.1.5.3 設(shè)計(jì)計(jì)算(1)調(diào)節(jié)池有效容積 V = QT = 208.335 =1041.65 m3(2)調(diào)節(jié)池水面面積 調(diào)節(jié)池有效水深取5.5米，超高0.5米，則 (3)調(diào)節(jié)池的長(zhǎng)度 取調(diào)節(jié)池寬度為15 m，長(zhǎng)為13 m，池的實(shí)際尺寸為：長(zhǎng)寬高=15m 13m 6m = 1170 m3。(4)調(diào)節(jié)池的攪拌器使污水混合均勻，調(diào)節(jié)池下設(shè)潛水?dāng)嚢铏C(jī)，選型QJB7.5/6640/3-303/c/s1臺(tái)(5)藥劑量的估算設(shè)進(jìn)水pH值為10，則污水中【OH-】=10-4mol/L,若污水中含有的堿性物質(zhì)為NaOH,所以CNaOH=10-440=0.04g/L，污水中共有NaOH含量為50000.04=200kg/d，中和至7，則污水中【OH-】=10-7mol/L，此時(shí)CNaOH=10-740=0.410-5g/L，污水中NaOH含量為50000.0410-5=0.02kg/d，則需中和的NaOH為200-0.02=199.98 kg/d，采用投酸中和法，選用96%的工業(yè)硫酸，藥劑不能完全反應(yīng)的加大系數(shù)取1.1， 2NaOH + H2SO4 Na2SO4 + H2O80 98199.98 244.976所以實(shí)際的硫酸用量為 kg/d。投加藥劑時(shí)，將硫酸稀釋到3%的濃度，經(jīng)計(jì)量泵計(jì)量后投加到調(diào)節(jié)池，故投加酸溶液量為 (6)調(diào)節(jié)池的提升泵設(shè)計(jì)流量Q = 30L/s,靜揚(yáng)程為80.9-71.05=9.85m?？偝鏊躋=60L/s，選用管徑DN250，查表的v=1.23m/s,1000i=9.91,設(shè)管總長(zhǎng)為50m，局部損失占沿程的30%，則總損失為：管線水頭損失假設(shè)為1.5m，考慮自由水頭為1.0m,則水泵總揚(yáng)程為： H=9.85+0.64+1.5+1.0=12.99m 取13m。選擇150QW100-15-11型污水泵三臺(tái)，兩用一備，其性能見(jiàn)表3-5表3-5 150QW100-15-11型污水泵性能流量30L/s電動(dòng)機(jī)功率11KW揚(yáng)程15m電動(dòng)機(jī)電壓380V轉(zhuǎn)速1460r/min出口直徑150軸功率4.96KW泵重量280kg效率75.1%3.1.6 UASB反應(yīng)池3.1.6.1設(shè)計(jì)說(shuō)明UASB反應(yīng)池由進(jìn)水分配系統(tǒng)、反應(yīng)區(qū)、三相分離器、出水系統(tǒng)、排泥系統(tǒng)及沼氣收集系統(tǒng)組成。UASB反應(yīng)池有以下優(yōu)點(diǎn)：n 沉降性能良好，不設(shè)沉淀池，無(wú)需污泥回流n 不填載體，構(gòu)造簡(jiǎn)單節(jié)省造價(jià)n 由于消化產(chǎn)氣作用，污泥上浮造成一定的攪拌，因而不設(shè)攪拌設(shè)備n 污泥濃度和有機(jī)負(fù)荷高，停留時(shí)間短3.1.6.2設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)流量Q = 5000m3/d = 208.33 m3/h =0.058m3/s ；進(jìn)水COD=1400mg/L 去除率為80% ；容積負(fù)荷（Nv）為：4.5kgCOD/(m3d)；污泥產(chǎn)率為：0.07kgMLSS/kgCOD ；產(chǎn)氣率為：0.4m3/kgCOD 。3.1.6.3 設(shè)計(jì)計(jì)算(1)UASB反應(yīng)器結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算1.反應(yīng)器容積計(jì)算 (包括沉淀區(qū)和反應(yīng)區(qū))UASB有效容積為：V有效 = 式中：V有效 - 反應(yīng)器有效容積，m3Q - 設(shè)計(jì)流量，m3/dS0 - 進(jìn)水有機(jī)物濃量,kgCOD/m3 Nv - 容積負(fù)荷,kgCOD/(m3d)V有效 = = 1556 m32. UASB反應(yīng)器的形狀和尺寸 工程設(shè)計(jì)反應(yīng)器2座，橫截面為矩形反應(yīng)器有效高度為5m，則 單池從布水均勻性和經(jīng)濟(jì)性考慮，矩形池長(zhǎng)寬比在2：1以下較為合適設(shè)池長(zhǎng)L=16m，則寬 ，取10m 。單池截面積： 設(shè)計(jì)反應(yīng)池總高H=6.5m，其中超高0.5 m （一般應(yīng)用時(shí)反應(yīng)池裝液量為70%-90%） 單池總?cè)莘e 單池有效反應(yīng)容積 單個(gè)反應(yīng)器實(shí)際尺寸 16m10 m6.5 m 反應(yīng)器數(shù)量 2座 總池面積 反應(yīng)器總?cè)莘e 總有效反應(yīng)容積 ， 符合有機(jī)符合要求UASB體積有效系數(shù) 在70%-90%之間，符合要求 水力停留時(shí)間（HRT）及水力負(fù)荷率(Vr) 符合設(shè)計(jì)要求。(2) 三相分離器構(gòu)造設(shè)計(jì)1. 設(shè)計(jì)說(shuō)明三相分離器要具有氣、液、固三相分離的功能。三相分離器的設(shè)計(jì)主要包括沉淀區(qū)、回流縫、氣液分離器的設(shè)計(jì)。2. 沉淀區(qū)的設(shè)計(jì)三相分離器的沉淀區(qū)的設(shè)計(jì)同二次沉淀池的設(shè)計(jì)相同，主要是考慮沉淀區(qū)的面積和水深，面積根據(jù)污水量和表面負(fù)荷率決定。本工程設(shè)計(jì)中，與短邊平行，沿長(zhǎng)邊每池布置6個(gè)集氣罩，構(gòu)成6個(gè)分離單元，則每池設(shè)置6個(gè)三相分離器。三相分離器長(zhǎng)度B=10m ，每個(gè)單元寬度b=L/6=16/6=2.667m 。沉淀區(qū)的沉淀面積即為反應(yīng)器的水平面積，即160 m2 。沉淀區(qū)的表面負(fù)荷率 3. 回流縫設(shè)計(jì) 如圖3-3是三相分離器的結(jié)構(gòu)示意圖圖3-3 三相分離器結(jié)構(gòu)示意圖設(shè)上下三角形集氣罩斜面水平夾角= 55，取h3 = 1.1m；b1 = h3/tg式中：b1 下三角集氣罩底水平寬度，m; 下三角集氣罩斜面的水平夾角； h3 下三角集氣罩的垂直高度，m; b1 = = 0.77 m則相鄰兩個(gè)下三角形集氣罩之間的水平距離：b2 = b - 2 b1 = 2.667 2 0.77 = 1.13 m則下三角形回流縫面積為： S1 = b2ln = 1.13 10 6= 67.8 m2 下三角集氣罩之間的污泥回流逢中混合液的上升流速(V1)可用下式計(jì)算： V1 = Q1/S1式中： Q1 反應(yīng)器中污水流量，m3/h； S1 下三角形集氣罩回流逢面積，m2；V1 = = 1.53 m/h 2.0 m/s,符合設(shè)計(jì)要求。 設(shè)上三角形集氣罩下端與下三角斜面之間水平距離的回流縫的寬度b3 =CD= 0.45 m ,則上三角形回流縫面積為： S2 = b3l2n = 0.45 10 2 6 = 54 m2 上下三角形集氣罩之間回流逢中流速(V2)可用下式計(jì)算： V2 = Q1/S2，式中：Q2 反應(yīng)器中污水流量，m3/h；S2 上三角形集氣罩回流逢之間面積，m2； V1 = = 1.92 m/h V1 V2 凈水的,故取= 0.02g/cms 。由斯托克斯工式可得氣體上升速度為： ； ； ；可脫去d0.01cm 的氣泡。5. 三相分離器與UASB高度設(shè)計(jì)三相分離區(qū)總高度 h= h2 + h3 + h4h5 h2為集氣罩以上的覆蓋水深，取0.5m。 UASB總高H = 6.5m，沉淀區(qū)高2.5m，污泥區(qū)高1.5m，懸浮區(qū)高2.0m，超高0.5m。(3)布水系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算1. 配水系統(tǒng)采用穿孔配管，進(jìn)水管總管徑取200，流速約為0.95 m/s。每個(gè)反應(yīng)器設(shè)置10根DN150支管，每根管之間的中心距離為1.5 m，配水孔徑采用16，孔距1.5 m，每孔服務(wù)面積為1.51.5=2.25 ，孔徑向下，穿孔管距離反應(yīng)池底0.2 m，每個(gè)反應(yīng)器有66個(gè)出水孔，采用連續(xù)進(jìn)水。2. 布水孔孔徑共設(shè)置布水孔66個(gè)，出水流速u(mài)選為2.2m/s，則孔徑為 3. 驗(yàn)證常溫下，容積負(fù)荷（Nv）為：4.5kgCOD/(m3d)；產(chǎn)氣率為：0.4m3/kgCOD ；需滿足空塔水流速度uk1.0 m/h,空塔沼氣上升流速u(mài)g1.0 m/h。 空塔水流速度 1.0 m/h 符合要求?？账饬魉俣?1.0 m/h 符合要求。(4)排泥系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算1. UASB反應(yīng)器中污泥總量計(jì)算一般UASB污泥床主要由沉降性能良好的厭氧污泥組成，平均濃度為15gVSS/L,則兩座UASB反應(yīng)器中污泥總量： 。2. 產(chǎn)泥量計(jì)算 厭氧生物處理污泥產(chǎn)量?。?.07kgMLSS/kgCOD UASB反應(yīng)器總產(chǎn)泥量 式中：X UASB反應(yīng)器產(chǎn)泥量，kgVSS/d ；r 厭氧生物處理污泥產(chǎn)量，kgVSS/kgCOD；Co 進(jìn)水COD濃度kg/m3；E 去除率，本設(shè)計(jì)中取80%。 據(jù)VSS/SS = 0.8，X=392/0.8=490 kgSS/d單池產(chǎn)泥 Xi = X/2 = 490/2 = 245 kgSS/d污泥含水率為98%，當(dāng)含水率95%，取，則污泥產(chǎn)量 單池排泥量 污泥齡3. 排泥系統(tǒng)設(shè)計(jì)在UASB三相分離器下0.5m和底部400高處，各設(shè)置一個(gè)排泥口，共兩個(gè)排泥口。每天排泥一次。(5)出水系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算出水系統(tǒng)的作用是把沉淀區(qū)液面的澄清水均勻的收集并排出。出水是否均勻?qū)μ幚硇Ч泻艽蟮挠绊憽?. 出水槽設(shè)計(jì) 對(duì)于每個(gè)反應(yīng)池，有6個(gè)單元三相分離器，出水槽共有6條，槽寬0.3m。 單個(gè)反應(yīng)器流量 設(shè)出水槽口附近水流速度為0.2 m/s，則 槽口附近水深 取槽口附近水深為0.25 m，出水槽坡度為0.01；出水槽尺寸10 m0.2 m0.25 m；出水槽數(shù)量為6座。2. 溢流堰設(shè)計(jì) 出水槽溢流堰共有12條（62），每條長(zhǎng)10 m，設(shè)計(jì)900三角堰，堰高50，堰口水面寬b=50。每個(gè)UASB反應(yīng)器處理水量28L/s,查知溢流負(fù)荷為1-2 L/（ms），設(shè)計(jì)溢流負(fù)荷f = 1.117 L/（ms），則堰上水面總長(zhǎng)為： 。三角堰數(shù)量： 個(gè)，每條溢流堰三角堰數(shù)量：504/12=42個(gè)。一條溢流堰上共有42個(gè)100的堰口，42個(gè)140的間隙。堰上水頭校核每個(gè)堰出流率：按900三角堰計(jì)算公式，堰上水頭：出水渠設(shè)計(jì)計(jì)算 反應(yīng)器沿長(zhǎng)邊設(shè)一條矩形出水渠，6條出水槽的出水流至此出水渠。設(shè)出水渠寬0.8m，坡度0.001，出水渠渠口附近水流速度為0.3m/s。渠口附近水深 以出水槽槽口為基準(zhǔn)計(jì)算，出水渠渠深：0.25+0.116=0.37m，離出水渠渠口最遠(yuǎn)的出水槽到渠口的距離為14.67米，出水渠長(zhǎng)為 14.67+0.1=14.77m，出水渠尺寸為 14.77m0.8m0.37m，向渠口坡度0.001。 UASB排水管設(shè)計(jì)計(jì)算選用DN250鋼管排水，充滿度為0.6，管內(nèi)水流速度為 (6)沼氣收集系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算1. 沼氣產(chǎn)量計(jì)算 沼氣主要產(chǎn)生厭氧階段，設(shè)計(jì)產(chǎn)氣率取0.4。總產(chǎn)氣量 每個(gè)UASB反應(yīng)器的產(chǎn)氣量 集氣管 每個(gè)集氣罩的沼氣用一根集氣管收集，單個(gè)池子共有13根集氣管。每根集氣管內(nèi)最大氣流量據(jù)資料，集氣室沼氣出氣管最小直徑d=100mm,取100.沼氣主管 每池13根集氣管先通到一根單池主管，然后再匯入兩池沼氣主管。采用鋼管，單池沼氣主管管道坡度為0.5%.單池沼氣主管內(nèi)最大氣流量 取D=150，充滿度為0.8，則流速為 兩池沼氣最大氣流量為取DN=250，充滿度為0.6；流速為 2. 水封灌設(shè)計(jì)水封灌主要是用來(lái)控制三相分離氣的集氣室中氣液兩相界面高度的，因?yàn)楫?dāng)液面太高或波動(dòng)時(shí)，浮渣或浮沫可能會(huì)引起出氣管的堵塞或使氣體部分進(jìn)入沉降室，同時(shí)兼有有排泥和排除冷凝水作用。 水封高度 式中： H0 反應(yīng)器至貯氣罐的壓頭損失和貯氣罐內(nèi)的壓頭 為保證安全取貯氣罐內(nèi)壓頭，集氣罩中出氣氣壓最大H1取2m H2O，貯氣罐內(nèi)壓強(qiáng)H0為400H2O。水封灌 水封高度取1.5 m，水封灌面積一般為進(jìn)氣管面積的4倍，則 水封灌直徑取0.5m。3. 氣