593638859畢業(yè)設(shè)計（論文）黃姜皂素廢水處理工程設(shè)計

1、 西南科技大學(xué)本科畢業(yè)論文 iv 黃姜皂素廢水處理工程設(shè)計摘要：針對黃姜皂素廢水的水質(zhì)特點，本文采用鐵碳微電解做預(yù)處理，上流式厭氧污泥床和生物接觸氧化相結(jié)合的生化工藝作為主體工藝對黃姜皂素廢水進(jìn)行處理。廢水處理廠設(shè)計規(guī)模250m3/d，其設(shè)計水量為q=250m3/d、codcr=30000mg/l、so42-=9000mg/l、色度=3500倍ss=400mg/l、ph=1。經(jīng)處理后，應(yīng)達(dá)到下列出水水質(zhì)，即codcr=300mg/l、色度=80倍、ss=70mg/l、ph=69，即達(dá)到皂素工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（gb20425-2006）要求。經(jīng)設(shè)計可知codcr=99.7%，so42-=96.

2、5%，ss=82%，色度97.7%。出水各項指標(biāo)均達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析表明，設(shè)計廠區(qū)占地1760m2，此方案投資總額91.5萬元，廢水處理成本為2.3 元/ m3 。關(guān)鍵詞：黃姜皂素廢水；鐵碳微電解；上流式厭氧污泥床；生物接觸氧化 the design of turmeric saponin wastewater treatment project abstract: according to the water characteristics of tumeric saponin wastewater, this paper adopts iron carbon microele

3、cotrolysis as the pretreatment, and up-flow anaerobic sludge bed(uasb) integrating biological contact oxidation as the main process to treat turmeric saponin wastewater. the scale of the wastewater treatment plants is 250m3/d, the influent quality are as follows: codcr 30000mg/l, so42- 9000mg/l, col

4、or degree 35 times,ss 400mg/l,ph 1. after the wastewater treated by above process flow, the effluent quality are as follows: codcr 300mg/l, color degree 80 times, ss 70mg/l, ph 6 9, it can meet saponin industrial water pollutants standards (gb20425-2006) requirements. the removal efficiencies of cod

5、cr,so42,ss,color degree are 99.7% , 96.5%,82% and 97.7%., respectively. the technical and economic analysis show the project covers 1760m2 , the expected investment total amount is 915,000 yuan, the operating cost is 2.3 yuan per cubic meter.keywords: turmeric saponin wastewater, iron carbon microel

6、ecotrolysis, up-flow anaerobic sludge bed(uasb), biological contact oxidation 目 錄前言1第一章 設(shè)計任務(wù)書21.1畢業(yè)設(shè)計題目21.2畢業(yè)設(shè)計目的21.3畢業(yè)設(shè)計任務(wù)21.4畢業(yè)設(shè)計成果21.5原始資料2第二章 工藝比選32.1廢水性質(zhì)32.2工藝確定32.3工藝流程72.4預(yù)計處理效果8第三章 各處理構(gòu)筑物的設(shè)計與計算103.1調(diào)節(jié)池103.2中和反應(yīng)池113.3微電解反應(yīng)器123.4混凝沉淀池143.5水解酸化池183.6上流式厭氧污泥床213.7生物接觸氧化池333.8二沉池37第四章 污泥的處理與處置414

7、.1污泥濃縮414.2集泥井42第五章 平面與高程布置435.1平面布置435.2高程布置44第六章 工程項目估算576.1工程投資估算576.2勞動定員、運行管理58總結(jié)61致謝62參考文獻(xiàn)63 西南科技大學(xué)本科畢業(yè)論文 前言皂素是廣泛存在于動植物體內(nèi)的一種激素，是合成避孕藥、甾體激素類藥的重要原料，經(jīng)過結(jié)構(gòu)改造和修飾可制得不同種類的甾體激素類藥物。我國是甾體激素類藥物的主要生產(chǎn)國，約占世界總產(chǎn)量的1/3。皂素在我國的主要藥源是黃姜，黃姜的種植集中于湖北、湖南、陜西、四川、河南等地，其中湖北、陜西兩省的黃姜種植面積占全國的70%。 目前大多數(shù)皂素生產(chǎn)廠家采用直接酸水解工藝制取皂素，在制取皂素

8、過程中會產(chǎn)生大量的皂素廢水。皂素廢水水質(zhì)復(fù)雜，這些高濃度的有機(jī)皂素廢水基本上未經(jīng)任何治理便直接排放到周圍的環(huán)境中，嚴(yán)重污染了附近的水源，導(dǎo)致水體的富營養(yǎng)化和泡沫化，并使水體散發(fā)著酸臭味，影響農(nóng)作物生長，破壞生態(tài)平衡，大量的其它副產(chǎn)物如淀粉、纖維素，沒有得到利用，環(huán)境污染嚴(yán)重，對附近的居民生產(chǎn)、生活產(chǎn)生不良影響。尤其漢江流域中上游地區(qū)的區(qū)位功能特殊，直接關(guān)系到南水北調(diào)中線工程水源區(qū)的環(huán)境質(zhì)量。因此，黃姜生產(chǎn)皂素廢水的處理具有重要意義。第一章 設(shè)計任務(wù)書1.1畢業(yè)設(shè)計題目黃姜皂素廢水治理工程設(shè)計1.2畢業(yè)設(shè)計目的此次畢業(yè)設(shè)計希望在了解國內(nèi)外黃姜制取皂素工藝及其廢水治理技術(shù)的基礎(chǔ)上，能夠針對課題給定

9、的黃姜皂素廢水水量及水質(zhì)，通過對各種工藝的比較，優(yōu)選出適宜的工藝流程并進(jìn)行相關(guān)的工藝設(shè)計，旨在為黃姜制取皂素業(yè)的可持續(xù)發(fā)展作一定的技術(shù)探討。1.3畢業(yè)設(shè)計任務(wù)根據(jù)黃姜皂素廢水的特點及相關(guān)資料進(jìn)行廢水處理工程設(shè)計。1.4畢業(yè)設(shè)計成果1、完成設(shè)計計算說明書一份；2、設(shè)計圖紙：平面布置圖，高程布置圖，主要構(gòu)筑物單體圖（三視圖），管線圖。1.5原始資料1、進(jìn)水水量：250m3/d2、進(jìn)水水質(zhì)：codcr=30000mg/l so42-=9000mg/l 色度=3500倍ss=400mg/l ph=13、排放標(biāo)準(zhǔn)：出水水質(zhì)達(dá)到皂素工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（gb20425-2006）要求。即codcr=300

10、mg/l 色度=80倍 ss=70mg/l ph=694、氣象與水文資料：工程所在地屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，四季分明，夏秋多雨，冬春干旱。年平均氣壓960hpa，年平均氣溫15.317.2，極端最低氣溫為-4.5，極端最高氣溫為39.4，年平均降雨量7001516mm，無霜期平均253301天。常年主導(dǎo)風(fēng)向ne，最大風(fēng)速10m/s，年平均風(fēng)速1.0m/s，全年靜風(fēng)頻率59%。地下水位45m。5、廠區(qū)地形：工程所在地海拔標(biāo)高在540560m之間，平均地面標(biāo)高為550m。地勢平坦。第二章 工藝比選2.1廢水性質(zhì)2.1.1廢水來源生產(chǎn)皂素的原料主要有黃姜、穿地龍、葫蘆芭等，其主要成分是淀粉、纖維素、糖

11、苷和木質(zhì)素。生產(chǎn)過程是將原料進(jìn)行水浸、粉碎、發(fā)酵等預(yù)處理后，加3 %稀硫酸或稀鹽酸水解，淀粉、纖維素被水解成葡萄糖，糖苷被水解成鼠李糖、葡萄糖和皂素。再進(jìn)行過濾，糖類等隨濾液排走，濾出物為不溶于水的木質(zhì)素和皂素。將濾出物中和、漂洗、粉碎、烘干后，用120 # 汽油提取濾出物中的皂素。提取液再經(jīng)結(jié)晶，過濾、干燥即得皂素成品。生產(chǎn)過程中廢水主要來自于酸水解、過濾后產(chǎn)生的污水，以及中和、洗滌后產(chǎn)生的綜合廢水。2.1.2廢水特點皂素生產(chǎn)工藝及廢水排放工序如下圖所示：皂素生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)生的廢水主要由酸水解水、漂洗過濾水組成，含有糖類、有機(jī)酸類、短鏈的醇、醛類、無機(jī)鹽類、姜黃素等物質(zhì)。其廢水主要具有以下特點：

12、（1）有機(jī)物含量高，成分復(fù)雜。codcr 高達(dá)幾萬mg/l，屬于高濃度有機(jī)廢水；水中含有難于生物降解的糖甙、皂甙、姜黃素等表面活性物質(zhì)，可生化性差，屬于不易被生物降解的廢水。（2）糖分含量高，綜合廢水總含糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)約2%。大部分為還原性的單糖，如果進(jìn)入生物反應(yīng)器，容易造成可溶性揮發(fā)酸的積累，引起ph下降，對生物產(chǎn)生毒害作用。（3）酸度高，鹽分高。由于hcl和h2so4水解工藝的存在，皂素廢水ph一般為12甚至更低，在廢水中同時存在大量cl-和so42-。（4）色度大（色度>=1000）呈深褐色，富含大量變性色素。2.2工藝確定2.2.1皂素廢水的處理方法（1）化學(xué)處理法a.化學(xué)氧化法化學(xué)

13、氧化法的氧化能力比較強(qiáng)，能除去常規(guī)方法難以去除的污染物，但成本相對比較高，多用于皂素廢水的后處理。常用的氧化法有臭氧氧化法、fenton試劑氧化法、內(nèi)電解法等。臭氧氧化在去除有機(jī)物和脫色方面效果顯著，不產(chǎn)生污泥，但動力消耗大，處理成本高。fenton試劑兼有氧化和混凝的雙重作用，產(chǎn)生的fe(oh)3膠狀沉淀，有絮凝吸附的作用。而且，fenton試劑氧化法需要酸性的環(huán)境，比較適宜處理這類酸性較強(qiáng)的皂素廢水。內(nèi)電解法的成本相對較低，利用廢棄的活性炭和鐵釘就可以實現(xiàn)良好的處理效果。b.化學(xué)中和法由于皂素廢水酸性較強(qiáng)，一般的處理工藝都要先進(jìn)行化學(xué)中和，把ph調(diào)節(jié)到合適的范圍，再進(jìn)一步處理。常用的中和藥

14、劑是石灰。石灰的成本比較低，有較好的中和效果。而且對廢水中的雜質(zhì)有絮凝沉淀的作用，但如果廢水中含有大量的so42-，會產(chǎn)生微溶沉淀，影響中和反應(yīng)。添加堿性廢水中和的方法也被廣泛采用，把酸堿兩種廢水按照一定比例混合，可以有效地調(diào)節(jié)廢水的酸堿性，達(dá)到以廢治廢的目的。另外，也可以采用堿性濾料過濾的方法，既中和了酸，又達(dá)到過濾懸浮物的目的。常用的濾料有石灰石、大理石、白云石等。（2）物理化學(xué)處理法a.吸附法吸附法是處理有色廢水最行之有效的方法。常用的吸附劑有活性炭、磺化炭、硅藻土等，其中最常用的是活性炭吸附劑。其原理是利用這些吸附劑表面多孔的結(jié)構(gòu)，把有機(jī)物吸附在表面，達(dá)到脫色目的。該方法具有占地小，操

15、作簡單等優(yōu)點，但運行費用太高，在處理皂素廢水工藝中，吸附法多用于對終端出水進(jìn)行脫色。b.混凝法混凝法是利用混凝劑使廢水中的膠體和微小懸浮固體沉淀下來，達(dá)到去除有機(jī)物的目的。在皂素廢水處理中，混凝法既可以用于預(yù)處理，也可以用于深度處理。預(yù)處理主要是去除一些難降解大分子發(fā)色物質(zhì)，提高廢水的可生化性。深度處理時進(jìn)一步去除色度和有機(jī)物，達(dá)到國家相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。c.低壓蒸餾法低壓蒸餾法能將皂素廢水中的甲醇、乙醇、乙酸、醛類等揮發(fā)性物質(zhì)蒸餾分離出來，非常有效地去除有機(jī)物和色度，出水無色透明。但此工藝能耗大，處理后廢渣需焚燒處理。對于排放皂素廢水量小的工廠可以采用該法，但廢水量較大時，成本較高，不宜采用

16、。（3）生物處理法a.微生物處理法厭氧-好氧微生物法對皂素廢水有很好的處理效果，厭氧微生物通過水解酸化，把大分子難降解的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為小分子物質(zhì)，提高廢水的可生化性，為好氧生物處理打下良好的基礎(chǔ)。好氧生物可進(jìn)一步將小分子污染物氧化分解，最終達(dá)到較好的出水效果?，F(xiàn)有的厭氧-好氧處理皂素生產(chǎn)廢水系統(tǒng)主要有以下幾種組合：水解酸化-接觸氧化法；水解-uasb-接觸氧化法；厭氧-sbr法；厭氧發(fā)酵-好氧反應(yīng)生物吸附法；uasb-好氧活性污泥法。另外，白腐真菌、光合細(xì)菌、酵母菌等也可以用來處理皂素廢水。但是微生物對皂素廢水的強(qiáng)酸性和毒性污染物的耐受能力有限，需進(jìn)行一定的預(yù)處理。但是，厭氧階段水力停留時間長，

17、占地面積大，好氧階段易發(fā)生活性污泥膨脹是微生物法工程實踐中需要考慮的問題。b.人工濕地法人工濕地是利用土壤、植物、微生物的綜合作用，對污水進(jìn)行凈化。該工藝能使皂素廢水達(dá)標(biāo)排放，但存在濕地使用面積大、運行管理費用大、濕地淤塞、地下水污染等問題。c.資源回收法皂素被提取后，廢水中仍含有豐富的資源，如果直接處理，不符合節(jié)約資源的原則。由于其中糖類含量較多，可以用來生產(chǎn)淀粉、酒精、回收葡萄糖、培養(yǎng)食用菌、生產(chǎn)檸檬酸等；纖維素可以制成清潔炭；酸回收成鹽酸重復(fù)使用；剩余濃縮物可以制成復(fù)合肥。這樣可以使得皂素工業(yè)的主要污染物得到處理和再利用，實現(xiàn)資源利用最大化。2.2.2皂素廢水的處理工藝皂素廢水由于酸度高

18、、色度高，屬于高濃度有機(jī)廢水。要達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，一般都采用物化與生化方法相結(jié)合的工藝，并采用幾級聯(lián)用，以達(dá)到較好的出水效果。主要常見工藝有以下三類：（1）生化處理物化處理調(diào)節(jié)uasb生物接觸氧化絮凝沉淀調(diào)節(jié)uasb好氧纖維球過濾活性炭吸附（2）物化處理生化處理調(diào)節(jié)催化氧化中和厭氧接觸氧化曝氣生物濾池生物炭池調(diào)節(jié)單級膜濃縮分離一級膜生物反應(yīng)器二級膜生物反應(yīng)器調(diào)節(jié)沉淀厭氧sbr生化池調(diào)節(jié)化學(xué)中和沉淀接觸氧化生物濾池調(diào)節(jié)化學(xué)中和沉淀水解uasb接觸氧化調(diào)節(jié)化學(xué)中和沉淀微電解厭氧好氧（3）物化處理生化處理物化處理調(diào)節(jié)化學(xué)中和uasb化學(xué)氧化混凝調(diào)節(jié)化學(xué)中和一級厭氧二級厭氧sbr生化池煤渣濾池通常黃姜皂素

19、廢水的處理方法有：物理法、化學(xué)法、生物法等。其中物理法處理效果較差；化學(xué)法所需投加藥劑量大，但投資占地??；生物法是一種較為普遍的處理方法。目前，國內(nèi)對黃姜皂素廢水以物化加生化處理為主，尤以厭氧加好氧處理相結(jié)合的生化處理方法占大多數(shù)。本設(shè)計采用內(nèi)電解反應(yīng)、混凝和水解酸化作為生物處理的預(yù)處理，生物處理先采用厭氧生物處理，再接好氧生物處理。厭氧生物處理方法主要有兩相厭氧處理法和上流式厭氧污泥床反應(yīng)器。厭氧生物處理工藝比選見表2-1：表2-1厭氧生物處理工藝比選方法或反應(yīng)器特點優(yōu)點缺點兩相厭氧處理法酸化和甲烷化在兩個反應(yīng)器進(jìn)行，兩個反應(yīng)器內(nèi)可采用不同反應(yīng)溫度能承受較高負(fù)荷，耐沖擊，運行穩(wěn)定設(shè)備較多，運

20、行操作較復(fù)雜上流式厭氧污泥床反應(yīng)器消化和固液分離在一個池內(nèi)，微生物量很高負(fù)荷高；總?cè)莘e小；能耗低，不需攪拌如設(shè)計不善，污泥會大量消失；池的構(gòu)造復(fù)雜上流式厭氧污泥床反應(yīng)器（uasb反應(yīng)器）作為一種高效厭氧處理技術(shù)，近年來得到了廣泛的應(yīng)用。反應(yīng)器中可以形成沉淀性能非常好的顆粒污泥，能夠允許較大的上流速度和很高的容積負(fù)荷，適宜高濃度有機(jī)廢水的處理。所以厭氧生物處理選擇uasb法處理。好氧生物處理方法主要有a/o法、生物接觸氧化法。a/o法與接觸氧化池在bod去除率大致相同的情況下，前者bod體積負(fù)荷可高5倍，所需處理時間只有后者的1/5。根據(jù)實際經(jīng)驗，接觸氧化法具有bod容積負(fù)荷高，污泥生物量大，相

21、對而言處理效率較高，而且對進(jìn)水沖擊負(fù)荷（水力沖擊負(fù)荷及有機(jī)濃度沖擊負(fù)荷）的適應(yīng)力強(qiáng)。維護(hù)管理方便，工藝操作簡便，基建費用低。 由于微生物是附著在填料上形成生物膜，生物膜的剝落與增長可以自動保持平衡，所以無需回流污泥，運轉(zhuǎn)十分方便。其污泥產(chǎn)量遠(yuǎn)低于活性污泥法。所以好氧生物處理方法采用生物接觸氧化法。2.3工藝流程 2.3.1具體工藝流程圖見圖2：外運處理進(jìn)水沉淀調(diào)節(jié)池水解酸化池接觸氧化池混凝沉淀池uasb反應(yīng)器二沉池出水中和反應(yīng)池微電解反應(yīng)器污泥濃縮池集泥井沉渣外運加堿圖2皂素廢水處理工藝流程圖2.3.2流程說明：物化單元主要包括廢水沉淀調(diào)節(jié)池、中和反應(yīng)池、微電解反應(yīng)器及混凝沉淀池。調(diào)節(jié)池可使廢

22、水中含有的皂素水解物和木質(zhì)素等物質(zhì)進(jìn)一步沉淀回收；皂素廢水中的so42- 、細(xì)小纖維、膠體以及懸浮固體通過石灰中和和沉淀作用而得到有效的去除；色度、codcr的去除可在微電解反應(yīng)器中進(jìn)行；混凝沉淀池主要用于去除色度、部分codcr和大量ss；廢水經(jīng)過物化預(yù)處理后，so42-濃度、色度、codcr、ss等個指標(biāo)都有一定的去除率，廢水經(jīng)過微電解氧化處理后, 可生化性有所提高。接著廢水自流進(jìn)入水解酸化池，在水解酸化池中進(jìn)一步提高可生化性。此時接厭氧uasb反應(yīng)器和好氧處理生物接觸氧化池進(jìn)行處理，以去除大量的codcr；二沉池中主要實現(xiàn)泥水分離，此過程會去除大量的ss。各單元產(chǎn)生的污泥送入污泥濃縮池，

23、經(jīng)濃縮處理后，將污泥送至城市固體廢物處理點進(jìn)行處理。2.4預(yù)計處理效果預(yù)計處理效果見表2-2：表2-2皂素廢水預(yù)計處理效果項目進(jìn)水水質(zhì)中和反應(yīng)池微電解反應(yīng)器混凝沉淀池水解酸化池uasb反應(yīng)器生物接觸氧化二沉池出水去除率出水去除率出水去除率出水去除率出水去除率出水去除率出水去除率codcr（mg/l）300002560010%1282550%769540%461740%625.185%93.885%93.80ph169696969696969so42-（mg/l）900090095%450031530%3150315031503150色度（倍）3500315010%94570%56740%340

24、.240%102.170%81.720%81.70ss（mg/l）40032020%27215%108.870%81.620%81.6073.410%73.40項目出水水質(zhì)總?cè)コ蔯odcr（mg/l）93.899.7%ph69so42-（mg/l）31596.5%色度（倍）81.797.7%ss（mg/l）73.482%第三章 各處理構(gòu)筑物的設(shè)計與計算3.1調(diào)節(jié)池3.1.1設(shè)計說明工業(yè)廢水的水量和水質(zhì)隨時間的變化幅度較大。為了保證后續(xù)處理構(gòu)筑物或設(shè)備的正常運行，需對廢水的水量和水質(zhì)進(jìn)行調(diào)節(jié)，此調(diào)節(jié)池也兼具有沉淀的作用。該池設(shè)有沉淀的污泥斗，有足夠的水力停留時間，保證后續(xù)處理構(gòu)筑物能連續(xù)運行。

25、其均質(zhì)作用主要靠池側(cè)的沿程進(jìn)水，使同時進(jìn)入池的廢水轉(zhuǎn)變?yōu)榍昂蟪鏊赃_(dá)到與不同時序的廢水相混合的目的。采用半地下鋼混結(jié)構(gòu)。3.1.2參數(shù)選取1）停留時間：t=4小時2）設(shè)計水量：250m3/d=10.42m3/h3.1.3設(shè)計計算1）池子的實際容積：根據(jù)流量q=250m3/d=10.42m3/h，停留時間t=4小時則池內(nèi)廢水量q1=q*t=10.42*4=41.68m3，取q1=42m3得出池的有效容積為v有效=42m3設(shè)計用調(diào)節(jié)池的實際容積為v=1.4*v有效=1.4×42=58.8m3（其中1.4為考慮污水在池內(nèi)不均勻流動的容積利用經(jīng)驗系數(shù)）取v有效=62m32）取池子的有效水深

26、h1=1.8m（一般為1.52m）縱向隔板間距1m（一般為11.5m）則調(diào)節(jié)池的平面面積s=v/h1=62/1.8=34.4m2，取s=35m2取池寬b=4m，則池長為l=8.75m縱向隔板間距為1m，所以隔板數(shù)為3取調(diào)節(jié)池超高為h=0.3m為適應(yīng)水質(zhì)變化，設(shè)置沉渣斗，設(shè)三個沉渣斗，傾角為45º，污水中的懸浮物在池內(nèi)沉淀，通過排渣管定期排出池外。3.2中和反應(yīng)池3.2.1設(shè)計說明由于廢水中硫酸鹽濃度較大，不宜采用過濾法中和，目前對于so42-的處理一般均采用投加石灰進(jìn)行中和沉淀。投加石灰的作用有三：一是與so42-反應(yīng)形成caso4 沉淀，降低so42-濃度；二是進(jìn)行酸堿中和提高廢水

27、的ph 值；三是反應(yīng)產(chǎn)生的caso4 在下沉的過程中可通過挾裹作用去除廢水中的部分ss 和codcr 。石灰中和酸的反應(yīng)：h2so4+ca（oh）2 caso4+2h2o石灰中和含硫酸的酸性廢水時，一般沉淀時間為12小時，污泥體積為處理廢水量的3%5%，污泥含水率一般為95%左右。3.2.2投藥量的計算每天排出的含酸廢水中共有硫酸250×9=2250kg藥劑選用石灰，其成分為含cao70%，有效的caco3為15%，起作用不大的caco3及惰性雜質(zhì)15%。設(shè)需要cao的理論數(shù)量為xt/d，查表得，可列式如下：解得， x=1.7t/d實際石灰用量為：1.1×1.7=1.9（t

28、/d）由于中和結(jié)果：生成硫酸鈣數(shù)量為：2.3×（136/98）=3.2（t/d）折算為石膏（caso4.2h2o），其數(shù)量為：（3.2×172）/136=4.1（t/d）石灰中惰性雜質(zhì)含量1.9×15%=0.29（t/d）即每天的沉渣量為4.1+0.29=4.39（t/d）3.2.3池子設(shè)計1）設(shè)計參數(shù)設(shè)計流量：q=250m3/d=10.42m3/h中和時間：t=1h有效水深：h=3m超高h(yuǎn)1=0.3m2）設(shè)計計算有效容積設(shè)計取設(shè)計為矩形（尺寸長）：3×1.33=3.99m2總高度h=h+h1=3.3m3.3微電解反應(yīng)器3.3.1設(shè)計說明鐵碳內(nèi)電解法是利

29、用鐵屑與炭構(gòu)成原電池的正負(fù)極，以廢水為電解質(zhì)溶液，發(fā)生氧化還原反應(yīng)。在反應(yīng)中電流在成千上萬個細(xì)小的微電解池內(nèi)流動，鐵粉作為陽極被腐蝕。電極反應(yīng)物具有高度的化學(xué)活性，其中新生態(tài)的h，新生態(tài)的fe2+能與廢水中的許多成分發(fā)生氧化還原作用，破壞有機(jī)分子中的助色和發(fā)色基團(tuán)，使難降解的物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)橐捉到獾奈镔|(zhì)。同時，新生態(tài)的fe2+和fe3+是良好的絮凝劑，能進(jìn)一步吸附廢水中的污染物以降低其表面能，最終聚結(jié)成較大的絮體而沉淀。3.3.2設(shè)計參數(shù) 內(nèi)電解的適宜工藝參數(shù)為：fe/ c（質(zhì)量比）= 81 ，反應(yīng)ph = 4 ，反應(yīng)時間= 90 min。3.3.3設(shè)計計算鐵屑內(nèi)電解池為柱形體，用鋼筋混凝土建造。有

30、效容積為10.42m3，停留時間為1.5h。池子直徑2.6m，高度為3.5m。距池底部0.6m處內(nèi)設(shè)置一層厚度為5cm的承托層，承托層上部為厚度為2.0m填料層，填料層為活性炭、鐵屑以及添加金屬氧化物（三氧化二鋁和氧化銅）的均勻混合物，承托層底部設(shè)曝氣裝置。3.3.4曝氣設(shè)計計算1）總需氧量dd=d0q=15×250=2.6m3/min=0.043m3/s式中d0每立方米污水需氧量，1520m3/m3 2）空氣干管直徑dd=（4d/v）1/2=4×0.043/(3.14×12)1/2=0.068m=68mm。取70mm校核管內(nèi)氣體流速=4d/d2=4×0

31、.043/(3.14×)= 11.18m/s在范圍1015m/s內(nèi)。3）支管直徑d1空氣干管進(jìn)入反應(yīng)器后用兩根支管，通過每根支管的空氣量qq=d/2=0.043 /2=0.0215m3/s則支管直徑d1=（4q/v1）1/2=4×0.0215/(3.14×6)1/2=0.052m=52mm取55mm，校核支管流速=4q/d12=4×0.0215/(3.14×)=9.05m/s 在范圍510m/s內(nèi)。4）穿孔管直徑d2 沿支管方向每隔430mm設(shè)置兩根對稱的穿孔管，每根支管上連接6根穿孔管，通過每根穿孔管的空氣量q1q1=q/6=0.0215/6

32、=0.00358m3/s 則小支管直徑d2=（4q1/v2）1/2=4×0.00358/(3.14×6)1/2=0.027m，取30mm。校核支管流速=4q1/d12=4×0.00358/(3.14×)=5.06m/s 在范圍510m/s內(nèi)?？籽壑睆讲捎?3mm，間距為100mm。5）風(fēng)機(jī)選型空氣管dn=70mm時，風(fēng)管的沿程阻力h1h1=iltp=2.68×5.6×1.00×1.0=15.01pa式中：i單位管長阻力，查給水排水設(shè)計手冊第一冊，i=2.68pa/m l風(fēng)管長度，m t溫度為20時，空氣密度的修正系數(shù)為1.0

33、0 p大氣壓力為0.1mpa時的壓力修正系數(shù)為1.0風(fēng)管的局部阻力 h2=v2/2g=3.32×11.182×1.205/(2×9.8)=25.51pa式中：局部阻力系數(shù)，查給水排水設(shè)計手冊第一冊得3.32 v風(fēng)管中平均空氣流速，m/s 空氣密度，kg/m3空氣管dn=55mm時，風(fēng)管的沿程阻力h1h1=iltp=2.43×4.8×1.00×1.0=11.66pa式中：i單位管長阻力，查給水排水設(shè)計手冊第一冊，i=2.43pa/m l風(fēng)管長度，m t溫度為20時，空氣密度的修正系數(shù)為1.00 p大氣壓力為0.1mpa時的壓力修正系數(shù)為

34、1.0風(fēng)管的局部阻力 h2=2×v2/2g=2×3.33×9.052×1.205/(2×9.8)=33.54pa式中：局部阻力系數(shù)，查給水排水設(shè)計手冊第一冊得3.33 v風(fēng)管中平均空氣流速，m/s 空氣密度，kg/m3風(fēng)機(jī)所需風(fēng)壓為15.01+25.51+11.66+33.54=85.72pa 綜合以上計算，鼓風(fēng)機(jī)氣量2.6m3/min，風(fēng)壓0.086kpa 選r系列標(biāo)準(zhǔn)型羅茨鼓風(fēng)機(jī)，型號為rb65，其參數(shù)見表3-1：表3-1 sr型羅茨鼓風(fēng)機(jī)規(guī)格性能型號口徑a轉(zhuǎn)速r/min風(fēng)量m3/min壓力kpa軸功率kw功率kw生產(chǎn)廠rb-6565175

35、02.699.81.21.5長沙鼓風(fēng)機(jī)廠3.4混凝沉淀池3.4.1設(shè)計說明混凝的目的在于通過向水中投加一些藥劑（通常稱為混凝劑及助凝劑），使水中難以沉淀的膠體顆粒能互相凝合，長大至能自然沉淀的程度。這個方法稱作混凝沉淀。在給水處理和廢水處理中混凝沉淀都是最常用的方法之一?；炷幚碇邪酆托跄齼蓚€階段。在凝聚階段水中的膠體雙電層被壓縮失去穩(wěn)定而形成較小的顆粒；在絮凝階段這些微?；ハ嗄Y(jié)（或由于高分子物質(zhì)的吸附架橋作用相助）形成大顆粒絮體，這些絮體在一定的沉淀條件下可以從水中分離去除。3.4.2混凝沉淀池設(shè)計計算1）溶藥池容積計算溶液池容積的計算公式如下：式中：-最大投藥量，mg/l；q-設(shè)計

36、流量，/h；w-藥液濃度，按藥劑固體質(zhì)量分?jǐn)?shù)計算，一般取10%-20%；n-每天配制藥液次數(shù)，一般取2-6次。 根據(jù)要求及實際工程情況，本設(shè)計中取為50mg/l,w取為10%，每天配制藥液次數(shù)取為3次。 將數(shù)據(jù)代入公式得： 溶解池容積v2=0.3v1=1.262）混合池設(shè)計計算本設(shè)計采用機(jī)械混合池設(shè)計參數(shù)設(shè)計流量 q=250 m3/d=10.42m3/h=2.9×10-3m3/s混合時間 t=1mina混合池有效容積w=qt=b混合池直徑d混合池直徑取為0.6m。c.混合池水深h混合池池壁設(shè)四塊固定擋板，每塊擋板寬度為1/10d=0.06m，其上下緣離靜止液面和池底距離均為1/4d=

37、0.15m，則擋板長為0.62-2×0.15=0.32m。d混合池總高混合池超高取為h10.3m。所以混合池總高為h=h+h1=0.62+0.3=0.92m。e攪拌器攪拌器外緣線速度v取為1.5m/s。攪拌器的直徑。攪拌器距池底高度采用0.5=0.15m。攪拌器的攪拌葉片數(shù)z=2，攪拌器寬度為0.25d=0.15m。因為攪拌器h/d=1.03，所以攪拌器層數(shù)取為1層攪拌器轉(zhuǎn)數(shù)n 攪拌器旋轉(zhuǎn)角速度w需要軸功率n1計算軸功率n2 式中： -需要軸功率，kw； -水的動力粘度，kg.s/m2； g-設(shè)計速度梯度，500-1000s-1； n2-計算軸功率，kw； c-阻力系數(shù)，0.2-0.

38、5； -水的容重，1000kg/m3； g-重力加速度，通常取9.81m/s2； w-旋轉(zhuǎn)的角速度，rad/s； z-攪拌器葉數(shù)； e-攪拌器層數(shù)； b-攪拌器寬度，m； r0-攪拌器半徑，m。 將數(shù)據(jù)代入公式得： n1n2，滿足要求。 電動機(jī)功率 其中為傳動機(jī)械效率，一般取為0.85。代入數(shù)據(jù)得3）反應(yīng)器計算本設(shè)計采用旋流式反應(yīng)池。設(shè)計參數(shù)：（1）池子一般不少于2個（2）反應(yīng)時間采用8-15小時（3）池內(nèi)水深與直徑的比為h:d=10:9（4）噴嘴設(shè)置在池底，水流沿切線方向進(jìn)入。a.反應(yīng)池總?cè)莘e反應(yīng)時間設(shè)為15min，因處理水量較小，本設(shè)計只設(shè)一座反應(yīng)池。反應(yīng)池總?cè)莘eb.池子直徑式中：d-池子

39、直徑，m n-池子個數(shù)，取一個由h:d=10:9得 h=c噴嘴直徑 d水頭損失hh=h1+h2=0.24+0.1=0.34mh1=0.06v2=0.24式中h1-噴嘴水頭損失，m h2-池內(nèi)水頭損失，m，一般為0.1-0.2m，取0.1m4）污泥量計算 設(shè)計混凝沉淀池進(jìn)水codcr為12825mg/l，去除率為40%，則出水codcr為7695mg/l。 設(shè)計污泥產(chǎn)率r為0.1kgmlss/kg. codcr?；炷恋沓禺a(chǎn)泥量為設(shè)污泥含水率為98%，因含水率大于95%，則污泥密度取為1000kg/m3。所以污泥產(chǎn)量為混凝沉淀池內(nèi)污泥通過管道排入集泥井內(nèi)，污泥管道管徑選為100mm。3.5水解酸

40、化池3.5.1設(shè)計說明水解工藝是將厭氧發(fā)酵階段過程控制在水解和產(chǎn)酸階段。它取代功能專一的初沉池，對各類有機(jī)物去除率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)初沉池。因此，從數(shù)量上降低了后續(xù)構(gòu)筑物的負(fù)荷。此外，利用水解和產(chǎn)酸菌的反應(yīng)，將不溶性有機(jī)物水解成溶解性有機(jī)物、大分子物質(zhì)分解成小分子物質(zhì)，提高污水的可生化性，減少污泥產(chǎn)量，使污水更適宜于后續(xù)的生化處理，可以用較短的時間和較低的電耗完成凈化過程。水解酸化沉淀池的構(gòu)造與豎流沉淀池有相似之處，也可由普通沉淀池改造而成。水解酸化沉淀池的布水系統(tǒng)至關(guān)重要，因為池內(nèi)的布水死區(qū)易引起污泥腐敗上浮而影響處理效果。水解酸化沉淀池一般表面負(fù)荷取0.81.5m3/(m3.h),停留時間為4-

41、5 h，采用底部均勻布水。（1）進(jìn)水裝置位于池底部，采用豎管布水或者穿孔管布水，布水系統(tǒng)的均勻性是關(guān)系到水解酸化反應(yīng)池能否運行的關(guān)鍵。每個布水孔口的服務(wù)面積為0.5-2m2孔口的流向不同，流速采用0.4-1.5m/s,并且盡量避免孔口堵塞和短流。（2）出水裝置采用池頂部平行出水堰匯集出水，出水堰的間距為2-3 m，堰上采用可移動的三角形鋸齒出水堰，以便調(diào)節(jié)水平，保證出水均勻性。出水堰設(shè)置擋渣板，以截留含有氣泡的浮渣，這部分浮渣大部分是水解活性污泥，當(dāng)氣泡在水面釋放后會重新沉入池內(nèi)。（3）排泥裝置位于池中部，由于水解酸化池的底部保留了高活性的濃污泥，而中上層是較稀的絮狀污泥。當(dāng)水解酸化反應(yīng)池內(nèi)水

42、解污泥增加到一定高度后，會隨出水一起沖出沉淀池，因此，當(dāng)沉淀池內(nèi)的污泥達(dá)到一定高度時，應(yīng)進(jìn)行排泥，從沉淀池的中部將剩余污泥排走。（4）排泥管的直徑為150-200mm，排泥流速大于0.7m/s，排泥時間大于10min。3.5.2池體計算1）池表面積：a= qmax / q =10.42/1.0=10.42（m2）式中：a池表面積（m2）；qmax最大設(shè)計流量（m3/h）；q表面負(fù)荷m3/（m2·h）,一般取0.8-1.5；此處取1.02）有效水深：h=q·t=1×4 =4（m）式中：h有效水深（m）；t停留時間（h）。一般4-5h，此處取4h所以水解酸化池的尺寸為

43、5.2×2×4m3）有效容積：v=a·h =10.42×4 =41.68（m3）式中：v有效容積（m3）；3.5.3布水配水系統(tǒng)1）配水方式本設(shè)計采用大阻力配水系統(tǒng)，為了配水均勻一般對稱布置，各支管出水口向下距池底約20cm，位于所服務(wù)面積的中心。查曝氣生物濾池污水處理新技術(shù)及工程實例其設(shè)計參數(shù)見表3-2：表3-2 管式大阻力配水系統(tǒng)設(shè)計參數(shù)表干管進(jìn)口流速1.01.5m/s開孔比0.20.25支管進(jìn)口流速1.52.5m/s配水孔徑912mm支管間距 0.20.3m配水孔間距730mm2） 干管管徑的設(shè)計計算qmax=250m3/d=10.42m3/h=0

44、.0029m3/s,干管流速v1=1.2m/s，則干管橫截面面積a=qmax/ v1=0.0029/1.2=0.0024m2管徑d1=(4a/)1/2=（4×0.0024/3.14）1/2=0.0553m由給排水設(shè)計手冊第一冊選用dn=60mm的鋼管校核干管流速：a=2/4=3.14×o.062/4=0.002826m2v1=qmax/a=0.0029/0.002826=1.023 m/s,介于1.01.5m/s之間3） 布水支管的設(shè)計計算a布水支管數(shù)的確定 取布水支管的中心間距為0.3m，支管的間距數(shù)n=l/0.3=5.2/0.3=17.317個，則支管數(shù)n=2×

45、;（17-1）=32根b布水支管管徑及長度的確定 每根支管的進(jìn)口流量q=qmax/n=0.0029/32=0.0000906m3/s,支管流速v2=1.5m/s則d2=（4q/v2）1/2=4×0.0000906/(3.14×1.5)1/2=0.0086m,取d2=10mm校核支管流速：v2=4q/d22=4×0.0000906/(3.14×0.012)=1.8 m/s,在設(shè)計流速1.52.5 m/s之間，符合要求。4) 出水孔的設(shè)計計算一般孔徑為912mm，本設(shè)計選取孔徑9mm的出水孔。出水孔沿配水支管中心線兩側(cè)向下交叉布置，從管的橫截斷面看兩側(cè)出水孔

46、的夾角為45°。又因為水解酸化池的橫截面積為5.2×2=10.4m2，去開孔率0.2，則孔眼總面積 s=10.4×0.2=0.0208m2配水孔眼d=9mm，所以單孔眼的面積為s1=d2/4=3.14×0.0092/4=6.36×10-5m2，所以孔眼數(shù)為0.0208/（6.36×10-5）=327個，每個管子上的孔眼數(shù)是327/32=10.22個，取12個。則可大概計算出每個管子上每組出水孔的間距為160mm。3.5.4出水設(shè)計出水堰設(shè)計設(shè)三角形堰板角度為90º，堰上水位深度為0.025m，單齒流量齒個數(shù)，取21個齒間距3

47、.6上流式厭氧污泥床3.6.1設(shè)計說明uasb由污泥反應(yīng)區(qū)、氣液固三相分離器（包括沉淀區(qū)）和氣室三部分組成。在底部反應(yīng)區(qū)內(nèi)存留大量厭氧污泥，具有良好的沉淀性能和凝聚性能的污泥在下部形成污泥層。要處理的污水從厭氧污泥床底部流入與污泥層中污泥進(jìn)行混合接觸，污泥中的微生物分解污水中的有機(jī)物，把它轉(zhuǎn)化為沼氣。沼氣以微小氣泡形式不斷放出，微小氣泡在上升過程中，不斷合并，逐漸形成較大的氣泡，在污泥床上部由于沼氣的攪動形成一個污泥濃度較稀薄的污泥和水一起上升進(jìn)入三相分離器，沼氣碰到分離器下部的反射板時，折向反射板的四周，然后穿過水層進(jìn)入氣室，集中在氣室沼氣，用導(dǎo)管導(dǎo)出，固液混合液經(jīng)過反射進(jìn)入三相分離器的沉淀

48、區(qū)，污水中的污泥發(fā)生絮凝，顆粒逐漸增大，并在重力作用下沉降。沉淀至斜壁上的污泥沿著斜壁滑回厭氧反應(yīng)區(qū)內(nèi)，使反應(yīng)區(qū)內(nèi)積累大量的污泥，與污泥分離后的處理出水從沉淀區(qū)溢流堰上部溢出，然后排出污泥床。3.6.2設(shè)計參數(shù)1）污泥參數(shù)設(shè)計溫度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)計水量q=250m3/d=10.42m3/h=0.0029 m3/s。3) 水質(zhì)指標(biāo)表3-3 uasb反應(yīng)器進(jìn)出水水質(zhì)指標(biāo)水 質(zhì) 指 標(biāo)codcr（l）ss（l）進(jìn) 水 水 質(zhì)461781.6設(shè)計去除率85%0設(shè)計出水水質(zhì)625

49、.181.63.6.3uasb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)計采用容積負(fù)荷法確立其容積v： v=qs0/nv 式中：v反應(yīng)器的有效容積(m3)s0進(jìn)水有機(jī)物濃度(kgcod/l)v=2504.617/8.5=135.8m3取有效容積系數(shù)為0.8，則實際體積為170m3(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）反應(yīng)器表面積 a=q/q1=10.42/0.6=17.4m2反應(yīng)器高度 h=v/a=170/17.4=9.8m 取h=10m則反應(yīng)器直徑為 取d=5m則實際橫截面積 a1=

50、3.14d2/4=19.6m2實際表面水力負(fù)荷 q1=q/a1=10.42/17.4=0.59q1在0.51.5m/h之間，符合設(shè)計要求。3.6.4uasb進(jìn)水配水系統(tǒng)設(shè)計1) 設(shè)計原則 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，要同時考慮水力攪拌和產(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)計采用圓形布水器， uasb反應(yīng)器設(shè)9個布水點。2） 設(shè)計參數(shù)每個池子的流量 q1=10.42m3/h3) 設(shè)計計算查有關(guān)數(shù)據(jù)，對顆粒污泥來說，容積負(fù)荷大于4m3/(m2.h)時，每個進(jìn)水口的負(fù)荷須大于2m2則

51、 布水孔個數(shù)n必須滿足 d2/4/n>2，即n<d2/8=3.145×5/8=9.81 取n=9個則 每個進(jìn)水口負(fù)荷 a=d2/4/n=3.1455/4/9=2.2m2可設(shè)2個圓環(huán)，里面的圓環(huán)設(shè)3個孔口，外圍設(shè)6個， 內(nèi)圈3個孔口設(shè)計服務(wù)面積： s1=32.2=6.6m2折合為服務(wù)圓的直徑為： 用此直徑用一個虛圓，在該圓內(nèi)等分虛圓面積處設(shè)一實圓環(huán)，其上布3個孔口則 圓環(huán)的直徑計算如下： 3.14d12/4=s1/2 外圈6個孔口設(shè)計服務(wù)面積： s2=62.2=13.2m2折合為服務(wù)圓的直徑為： 則 外圈圓環(huán)的直徑計算如下：3.14(5022d22)/4=s2/2則 d2=

52、4.10m布水點距反應(yīng)器池底120mm，孔口徑15mm3.6.5三相分離器的設(shè)計1) 設(shè)計說明 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。對污泥床的正常運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， 三相分離器應(yīng)滿足以下幾點要求：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；

53、總沉淀水深應(yīng)1.5m；水力停留時間介于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)計計算本設(shè)計采用無導(dǎo)流板的三相分離器 沉淀區(qū)的設(shè)計沉淀器（集氣罩）斜壁傾角 =50°沉淀區(qū)面積： a=3.14d2/4=19.625m2表面水力負(fù)荷q=q/a=10.42/19.625=0.53m3/(m2.h)<1.0 m3/(m2.h) 符合要求 回流縫設(shè)計h2的取值范圍為0.51.0m, h1一般取0.5取h1=0.5m h2=0.7m h3=1.29m 依據(jù)圖3中幾何關(guān)系，則 b1=h3/tan式中：b1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下三角集氣罩的垂直高度，mb1=1.29/tan50=1.11mb2=b2b1=521.11=2.78m下三角集氣罩之間的污泥回流縫中混合液的上升流速v1，可用下式計算：v1=q1/s1=4q1/3.14b22式中：q1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）