畢業(yè)設計 生物制藥廢水處理系統(tǒng)（UASBSBR）設計

1、 1 本工程概況該生物制藥廠位于中國南部某城鎮(zhèn)，全年最高氣溫 40 ，最低 12 ，年平均氣溫：20左右。夏季主導風向為東南風，冬季西北風為主。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 。地坪平均絕對標高為 4.80 米。工業(yè)污水的時變化系數(shù)為 1.3。要求出水水質符合生物制藥工業(yè)污染物排放標準(GB198212005)。1.1 設計原則 (1) 根據生物制藥生產排放廢水的特點，選擇成熟的工藝路線，既要做到技術可靠確保處理后出水達標排放，出水穩(wěn)定，還要設備簡單、操作方便、易于維護檢修，日常運行維護費用低。 (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，盡量減少占地面積，降低基建投資。平面布置和工程設計時，布局力求合理、通暢、美觀，合乎工程建設標準。(3) 具有一定的自動控制水平，在確定自控程度時兼顧經濟合理性。(4)整個處理系統(tǒng)建設時施工方便、工期短；運行時能耗低。1.2 設計范圍 根據對生物制藥廢水特點的分析和處理出水水質要求，經論證選擇技術上可行、經濟上合理的處理方案，然后確定具體的、符合實際的工藝流程。對所選流程中的主要構筑物進行工藝計算，主要設備進行選型。 根據任務書要求，進行合理的平面布置。確定自動控制及監(jiān)測方案，進行初步的技術經濟分析，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 設計水質水量 根據所給資料該廠處理工程設計水量為3400td，處理水質執(zhí)行生物制藥工業(yè)污染物排放標準(GB198212005)表1 進水水質及排放標準水 質 指 標COD（L）BOD（L）SS（L）PH 值進 水 水 質13162641221996.58.5設計出水水質300200200691.4 廢水處理方案的確定該廠廢水中的BODCOD值正常，約0.50，有利于進行生物處理。且較之物化處理，化學處理工藝成熟，處理效率高。同時，運行費用、水處理成本低。又廢水BOD、COD 值均比較高，廢水中大分子有機物較多，所以首先考慮厭氧工藝先將大分子有機物分解為易好氧生化降解的小分子有機物，同時

4、減少部分BOD和COD，然后再經好氧單元大幅度降解有機物，使出水達到排放要求。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，澄清池的出水經泵提升進入UASB反應器進行厭氧處理，再經豎配水井，進行泥水分離后，上清液進入SBR反應器，在SBR反應器中進行好氧處理，其出水達到國家一級排放標準，可直接排放到受納水體。由于廢水SS含量高，產泥量較大，因此需對污泥進行后續(xù)處理：各反應器出來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。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。具體工藝流程圖見圖： 方案二： 在工藝流程確定的過程中，主要考慮以下幾條原則：（1）藥類生產廢水含有機質多，濃度、色度高，同時本工程中廢水排放要求較高。（2）藥類生產廢水可生化性較好，易于生物降解。（3）本工程要求低運行成本。根據上述原則，確定采用圖所示的處理工藝流程。 生產工藝廢水通過格柵池進入污水處理段調節(jié)池，調節(jié)水質水量，在絮凝劑的作用下，去除廢水中的懸浮物和膠體物質等污染物，降低后續(xù)處理單元的工作負荷。經泵定量提升進入二相厭氧反應器，在厭氧微生物的作用下，將廢水中的各種復雜有機物分解轉化成小分子有機物,甲烷和二氧化碳

6、等物質，剩余污泥進入污泥沉淀池。消化后的廢水再進入接觸氧化池，與附著在生物填料上的好氧微生物的進一步作用，去除剩余的有機物，部分隨水流帶出的懸浮物在斜管沉淀池中得以沉淀出來，出水再經過生物陶粒反應器（BAF曝氣生物濾池）后廢水達標排放。調節(jié)池、厭氧接觸池、接觸氧化池及沉淀池的剩余污泥通過污泥泵進入污泥儲存池，加入絮凝劑后，經過板框壓濾機脫水處理后運走。濾液回流到調節(jié)池進行循環(huán)處理。2 設計原則經過對各種厭氧工藝的比較，本設計選用UASB反應器，因為該工藝技術成熟，耐沖擊負荷好，處理能力大，能去除大部分的有機物，可以回收沼氣，降低能源消耗，占地面積較小，可以降低建設費用和運行費用，由于應用較廣泛

7、，所以實際運行經驗較多。好氧處理單元選擇SBR法，它的處理效率高，占地省，投資省，運行靈活，污泥的性能良好，出水水質可達標。因此，本設計處理方案采用UASBSBR（厭氧好氧相結合）工藝，既滿足出水要求，又盡可能的節(jié)約了投資，節(jié)省了運行費用。 2.1工藝流程的確定主工藝為UASB+SBR工藝，由于生物制藥生產廢水中含有大量浮渣，需在各處理單元之前設格柵，格柵出水收集到集水井，再用泵提升至澄清池，澄清池的出水經泵提升進入UASB反應器進行厭氧處理，再經豎配水井，進行泥水分離后，上清液進入SBR反應器，在SBR反應器中進行好氧處理，其出水達到國家一級排放標準，可直接排放到受納水體。由于生物制藥廢水S

8、S含量高，產泥量較大，因此需對污泥進行后續(xù)處理：各反應器出來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。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。具體工藝流程圖見圖1：圖1 生物制藥廢水處理工藝流程示意圖3 主要構筑物的設計計算3.1 格柵的設計計算3.1.1設計說明 格柵是一種簡單的過濾設備，由一組或多組平行的金屬條制成的框架，斜置于廢水流經的渠道中。格柵設于污水處理廠所有處理構筑物之前，或設在泵站前，用于截留廢水中粗大的懸浮物或漂浮物，防止其后處理構筑物的管道閥門或水泵堵塞。按柵條間隙，可分為粗格柵

9、（50-100mm）、中格柵（10-40mm）、細格柵（3-10mm）三種，按清渣方式可分為人工清渣格柵和機械清渣格柵兩種3。3.1.2 設計參數(shù)的選取過柵流速一般采用0.6-1.0m/s；格柵傾角一般采用45°-75°；通過格柵的水頭損失一般采用0.08-0.15m；柵前渠道內水流速度一般為0.4-0.9m/s；格柵間必須設置工作臺，臺面應高出柵前最高設計水位0.5m，工作臺上應有安全和商品沖洗設施；工作臺兩側過道寬不小于0.7m，工作臺正面過道寬度：a，人工清渣 不小于1.2m；b，機械清渣 不小于1.5m。參數(shù)確定： (1) 設計采用細格柵(2) 柵條間隙b=8mm；

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

11、窄部分長度l2(m)l2=l1/2=0.18m(5) 通過格柵的水頭損失h1 設柵條斷面為圓形 k系數(shù)，格柵受污物堵塞時水頭損失增大倍數(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 格柵結構設計計算圖(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 宜采用機械清渣

12、3.2 事故池的設計計算3.2.1 設計說明 由于生物制藥廠廢水出水水質、水量不穩(wěn)定，波動較大，為防止出現(xiàn)惡性事故，破壞污水廠后續(xù)處理單元的正常運行，需設置一事故池，儲留事故出水。事故池在生物制藥廠廢水水量超過設計水量時啟用，當后續(xù)處理單元出現(xiàn)故障時，也可啟用事故池。3.2.2 設計計算 取停留時間T=12小時 設計流量為 Q1=3400×1.33400=1020m3/d 取有效水深h1=5m，超高h2=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×B=12m×8.5m3.3 集水池的設計計算3.

13、3.1設計說明 生物制藥廢水的水量和水質隨時間的變化幅度較大，為了保證后續(xù)處理構筑物或設備的正常運行，防止水泵頻繁啟動，以延長水泵的使用壽命，需對廢水的水量和水質進行調節(jié)，集水池的設計遵循以下原則：最小池容：集水池的最小容積，不應小于最大一臺污水泵6min的出水量；集水池應設置沖洗或清泥設施；集水池的布置：應考濾水泵洗水管的水力條件，減少滯留或渦流。3.3.2 設計參數(shù)的選取 水力停留時間HRT=1h,有效水深h1=4.0m , 超高h2=0.5m;3.3.3 設計計算 (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，揚程10m，選泵。3.4水力循環(huán)澄清池的設計計算3.4.1 設計說明 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間，保證后續(xù)處理構筑物能連續(xù)運行。 3.4.2 設計參數(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) 停留時間1.01.5h(6) 參數(shù)選取 設計流量Q=3400 m3/d=141.67 m3/h=0.039 m3 回流比為2 設計循環(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； 喉管混合時間=0.6s(7)澄清池進出水水質指標如表2所示：表2 澄清池進出水水質指水 質 指 標COD（L）BOD（L）SS（L）進水水質1316264122199設計去除率10%10%90%設計出水水質11845.85770.8219.93.4.3 設計

16、計算各部分尺寸見下圖3 圖3 澄清池設計計算草圖(1) 水射器的計算： 取83mm 設進水管流速V=1.5ms，則進水管直徑 取187mm 設噴嘴收縮角為斜壁高=mm 取194mm 噴嘴直段長度取65mm 則 噴嘴管長258mm 噴嘴的實際流速： 要求凈水頭 0.06=3.80 m(2)喉管的計算 實際喉管流速： 喉管長度 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)第一絮凝室的計算: 上口直徑 取 1.3m 上口面積 實際出口流速 設第一絮凝室高度為,錐形角取，則 (4)第二絮凝室的計算 第二絮凝室進口斷面積 第二絮凝室直徑實際

17、進口斷面積1.33=2實際進口流速 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)澄清池直徑的計算分離室面積 =澄清池直徑 10.5m 取 11 m 實際上升流速 取0.5 (6)澄清池高度的計算 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間的計算a 第一絮凝池 3.3 21 sb 第二絮凝池 14.84；95.13s C 分離室停留時間 6750 s D水

18、在池內凈水歷時 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總停留時間 =2.58 h(9) 排泥設施的計算 泥渣室容積按澄清池容積的1%計，即 設置一個排泥斗，采用倒立正四棱錐體，其錐底邊長和錐高均為Z =3.3m3.5 UASB反應器的設計計算3.5.1 設計參數(shù)(1) 污泥參數(shù)設計溫度T=25容積負荷NV=8.5kgCOD/(m3.d) 污泥為顆粒狀污泥產率0.1kgMLSS/kgCOD,產氣率0.5m3/kgCOD (2) 設計水量Q=2800m3/d=116.67m3/h=0.032 m3/s。(3) 水質指標表3 UASB反應

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

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

21、力攪拌和產生的沼氣攪拌； 易于觀察進水管的堵塞現(xiàn)象，如果發(fā)生堵塞易于清除。本設計采用圓形布水器，每個UASB反應器設30個布水點。(2) 設計參數(shù)每個池子的流量 Q1=141.67/4=35.42m3/h(3) 設計計算查有關數(shù)據6，對顆粒污泥來說，容積負荷大于4m3/(m2.h)時，每個進水口的負荷須大于2m2 則 布水孔個數(shù)n必須滿足 D2/4/n>2 即n<D2/8=3.1499/8=32 取n=30個 則 每個進水口負荷 a=D2/4/n=3.1499/4/30=2.12m2 可設3個圓環(huán)，最里面的圓環(huán)設5個孔口，中間設10個，最外圍設15個，其草圖見圖4 內圈5個孔口設計

22、 服務面積： S1=52.12=10.6m2折合為服務圓的直徑為： 用此直徑用一個虛圓，在該圓內等分虛圓面積處設一實圓環(huán)，其上布5個孔口則圓環(huán)的直徑計算如下： 3.14d12/4=S1/2 中圈10個孔口設計 服務面積： S1=102.12=21.2m2 折合為服務圓的直徑為： 則中間圓環(huán)的直徑計算如下：3.14(6.362d22)/4=S2/2 則 d2=5.2m 外圈15個孔口設計 服務面積： S3=152.12=31.8m2 折合為服務圓的直徑為 則中間圓環(huán)的直徑計算如下：3.14(92d32)=S3/2 則 d3=7.8m布水點距反應器池底120mm；孔口徑15cm 圖4 UASB布水

23、系統(tǒng)示意圖 3.5.4 三相分離器的設計(1) 設計說明 UASB的重要構造是指反應器內三相分離器的構造，三相分離器的設計直接影響氣、液、固三相在反應器內的分離效果和反應器的處理效果。對污泥床的正常運行和獲得良好的出水水質起十分重要的作用，根據已有的研究和工程經驗， 三相分離器應滿足以下幾點要求：沉淀區(qū)的表面水力負荷<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)四壁傾斜角度應在45º60º之間，使污泥不積聚，盡快落入反應區(qū)內；沉淀區(qū)斜面高度約為0.51.0m；進入沉淀區(qū)前，沉淀槽底縫隙的流速2m/h；總沉淀水深應1.5m；水力停留時間介于

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，則可達到良好的分離效果。(2) 設計計算本設計采用無導流板的三相分 沉淀區(qū)的設計沉淀器（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=2.4m 依據圖8中幾何關系，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,可用下式計算：V1=Q1/S1=4Q1/3.14b2Q1反應器中廢水流量（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氣液分離設計 由

27、圖5可知，欲達到氣液分離的目的，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鍵。由反應區(qū)上升的水流從下三角形集氣罩回流縫過渡到上三角形集氣罩回流縫再進入沉淀區(qū)，其水流狀態(tài)比較復雜。當混合液上升到A點后將沿著AB方向斜面流動，并設流速為va，同時假定A點的氣泡以速度Vb垂直上升，所以氣泡的運動軌跡將沿著va和vb合成速度的方向運動，根據速度合成的平行四邊形法則，則有：要使氣泡分離后進入沉淀區(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；水的運動粘滯系數(shù)v=0.0089×10-4m2/s；取氣泡直徑d=0.01cm根據斯托克斯（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廢水的動力粘度系數(shù)，g/(cm.s) =v水流速度,校核： ， 故設計滿足要求。圖5 三相分離器設計計算草圖3.5.5 排泥系統(tǒng)設計每日產泥量為=3735×0.85×0.1×3400×103=1079MLSS/d則 每個UASB每日產泥量為W=1097/4=269.75MLSS/d可用200mm的排泥管，每天

29、排泥一次。3.5.6 產氣量計算每日產氣量 G=3726×0.85×0.5×3400×103 =5397 m3/d=224.9 m3/h 儲氣柜容積一般按照日產氣量的25%40%設計，大型的消化系統(tǒng)取高值，小型的取低值，本設計取38%。儲氣柜的壓力一般為23KPa，不宜太大。3.6、配水井UASB后污水進入配水井向SBR配水，設2座，配水井尺寸直徑3.0×6.0m。配水井設分水鋼閘門三座，選用SYZ型閘門規(guī)格為直徑為800毫米，配手搖式啟閉機三臺。3.7 SBR反應器的設計計算3.7.1 設計說明 經UASB處理的廢水,COD含量仍然很高.必須

30、經過進一步處理才能達到排放標準,即采用好氧處理。本設計采用4個SBR反應器,運行周期T=8h.3.7.2 設計參數(shù)(1) 水質指標 表5 SBR反應器進出水水質指標水 質 指 標COD（L）BOD（L）SS（L）進 水 水 質1776.87577.08219.9設計去除率85%92%15%設計出水水質266.546.2186.9(2) 確定參數(shù)污泥容積負荷NV=0.15kgBOD/(m3·d)污泥沉降指數(shù)SVI采用150反應周期T=8h，一天內反應周期數(shù)n=24/8=3 反應器數(shù)量nB=4周期內時間分配:進水時間T/nB=8/4=2h 反應時間4 h 其中缺氧時間tanox=1.4h

31、好氧時間ta=2.6h 靜沉時間1.0h 排水時間0.5h 閑置排泥時間0.5h3.7.3 反應器的設計計算(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值應取2.33.0左右，本設計取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）, 的設計最大值為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)，當反應器交替連續(xù)進水時，a=1系統(tǒng)所需反硝化的氮量可根據氮量平衡求得：NO3NDTNiTNeBOD 0.04 BOD 0.04微生物增殖過程中結合到體內的氮量，隨剩余污泥排出系統(tǒng)（mg/L） TNi 、TNe 進、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有效反應時間（h） tR =4h tC循環(huán)時間（h） tS沉降時間（h） tS=1h td排水時間

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

34、0每個SBR反應器中所貯存的污泥總量STP = SPST/nB = 4527/4 =791kg/d(2) SBR反應器貯水容積的確定每個SBR反應器的貯水容積V(m3)V=Qt=Qtc/nB=141.675.5/4=195 m3(3) 污泥沉降速度的計算和反應器尺寸的確定污泥的沉降速度vs(m/h) 根據邊界條件用試算法可求得下式中反應器的高度和面積.其具體過程為先假設反應器高度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,本設計取0.9m 假設HTWL=5.0m 由上式知 解得 A=86.43m2 反應器的有效容積 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反應器的尺寸 SBR反應器有效水深5.0m，超高0.5m，則SBR總高為5.5m SBR反應器的面積為86.43m2 設SBR反應器的長寬比為2:1 則反應器寬為6.6m，長為13.2m(4) 曝氣系統(tǒng)和撇水系統(tǒng)的設計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,本設計取0.5 b'污泥自身氧化需氧率 (kgO2/kgMLVSS.d),一般為0.110.188,本設計取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,本設計取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 供氧量的計算采用鼓風曝氣方式,用SX-1型曝氣器,其技術參數(shù)為：氧轉移效率6%-9%，氧動力效率1.52.2%,服務面積12m2/個，曝氣器出口高出池底350500mm，適合曝氣池水深45m。本設計取氧轉移效率為8%，曝氣口安裝在距池底0.4m高處,故淹沒深度為4.6m,據資料2查得計算溫度為20°時,溶解氧飽和度Cs(20)=9.17mg/L，最高水溫采用25°, Cs(25)=8.38 mg/L。擴散器出口處的絕對壓力為:空氣離開曝氣池水面時氧的百分濃度Qt Qt =Ea曝氣器的氧轉移效率, 本設

38、計取Ea =8% Qt =19.65%反應器中溶解氧的飽和度為： 則脫氧清水的充氧量為: 氧轉移折算系數(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供氣量的計算: 布氣系統(tǒng)的計算 反應池的平面面積為 6.613.24=348.5m2 每個擴散器的服務面積取1.75m2，則需擴散器345.8/1.75=199個 取200個擴散器，每個反應器需50個 布氣系統(tǒng)設計草圖如下圖8 (5排，每排10個) 圖8 SBR反應器布氣系統(tǒng)設計設計草圖 空氣管路系統(tǒng)計算 按SBR的平面圖，布置空氣管道，在相鄰的兩個SBR反應器的隔墻上設一根配氣干管，共設兩根，在

39、每根干管上設5對配氣豎管，共20根豎管 則每根豎管的供氣量為 1848/20=92.4m3/h 每個空氣擴散器的配氣量為 1848/50=36.96m3/h 空氣管路的計算草圖見下圖 見下表8：表6 空氣管道計算表管段編號管段長度L(m)空氣流量 (m3/h)空氣流速v(m/s)管徑D(mm)配件當量長度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1三通14.812.5535.698-90.636.964.32550.62.71其中：L0=55.5kD1.2 L0管道當量長度(m) D管徑(m) k-長度折算系數(shù),按管件不同類型確定 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，設計取值為9.8 kPa P損=9.8 kPa則鼓風機所需壓力為P=（50.4）×9.8+9.8=55 kPa，又 Gs=30.8m3/min根據所需壓力和空氣量采用下列規(guī)格的鼓風機：羅茨鼓風機3L-150 三臺（兩用一備），其主要設計參數(shù)如下表7 羅茨鼓風機技術參數(shù)型號、口徑進口流量m3/min升壓kPa轉速r/min軸功率kW3L150-31.6258.8138042.763.8 污泥處理裝置的設計計算及設備選型3.8.1 設計說明 污水處理系統(tǒng)各構筑物所產生污泥每日排泥一次（除SBR反應器外）

42、，集中到污泥集泥井，然后再由污泥打至污泥濃縮池，經濃縮后送至貯泥柜暫放，再由污泥泵送至脫水機房脫水，形成的泥餅外運作農肥（因為污泥中無有害污染物，而有機質含量較高）。污泥濃縮池為間歇排泥，運行周期為24h。其中各構筑物排泥，污泥泵抽送污泥時間1.01.5h（除SBR反應器外）。污泥濃縮時間20h，濃縮池排水與排泥2h，閑置時間0.51.0h。設計泥量以下污泥量都以體積表示，以質量表示的可通過下式換算： VSS=PSS100/(100P) VSS剩余活性污泥量，m3/d ；PSS產生的懸浮固體量，KgSS/dP含水率，%生物制藥廢水的處理過程所產生的污泥來自以下幾個部分：澄清池 Q1=69m3/

43、 d， 含水率95%UASB反應器 Q2=54 m3/ d 含水率98%豎配水井 Q3=24 m3/ d 含水率98%SBR反應器 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 集泥井的設計計算為了方便排泥及污泥重力濃縮的建設，在重力濃縮池前設置一集泥井，通過對集泥井的最高水位的控制來達到自流排泥，反應池的污泥可利用自重流入。集泥井水力停留時

44、間HRT=8h；設計停留總泥量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則實際面積A=16 m2水面超高0.3m則實際高度為4.8m3.8.3 重力濃縮池的設計計算(1) 設計說明為方便使污泥的后續(xù)處理機械脫水，減小機械脫水中污泥的混凝藥劑用量，需要對污泥進行濃縮處理，以降低污泥的含水率。(2) 設計參數(shù)：固體負荷M一般為1035kg/(m3·d), 取M=35 kg

45、/(m3·d)濃縮時間取T=24h設計污泥量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) 設計計算 池子邊長根據要求，濃縮池和設計斷面面積應滿足： 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 設計兩座方形污泥濃縮池，則每座池邊長為B=8.8m，取B=9m則實際每池面積A1=81m2 總面積 A=162m2 池子高度停留時間，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取0.5m，高度取5m。 總高度H=7.5m3.8.4 貯泥池的設計計算濃縮后的污泥進入貯泥池，以便集中進行壓濾。貯泥池的設計為圓形。設計參數(shù) 停留時間HRT=12h設計泥量 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 污泥脫水間的設計計算(1) 設計說明污泥經濃縮后，尚有95%的含水率，體積仍很大，為了綜合利用和最終處置，需對污泥作脫水處理。擬采用帶式壓濾機使污泥脫水，它有如下特點

48、：濾帶能夠回轉，脫水效率高；噪聲小，節(jié)省能源；附屬設備少，維修方便，但必需正確使用有機高分子混凝劑，形成大而強度高的絮凝污泥。(2) 設計參數(shù) 設計泥量Q=107.6m3/d=4.5m3/h, 含水率為95% (3) 設計計算 根據設計泥量，帶式壓濾機采用DY-1000型，帶寬1m，主機功率2.2kW，濾餅含水率為7080%，生產量為50100kg/h/m, 按每天工作12個小時設計。 外形尺寸：長寬高=452018901750(4) 物料衡算表表8 各處理單元物料衡算表進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沿程阻力損失計算及標高確定根據流量Q，確定管徑D，選擇設計滿度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,設計滿度為0.55由水力計算圖可查出：v= 1.02m/s, i =0.0057。流量Q=9.75 L/s,取管徑D=200mm,設

50、計滿度為0.50, 由水力計算圖可查出： v=0.62m/s, i =0.0043。管路水力損失計算：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。管道及構筑物名稱 QL/s 管渠設計參數(shù) D h /D i v Lmm m m m水頭損失沿程 局部 構筑物 合計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