水污染控制工程課程設(shè)計的報告

...wd......wd......wd...?水污染控制工程?課程設(shè)計報告題目某淀粉廠廢水處理廠設(shè)計系部環(huán)境科學與工程學院專業(yè)班級組員指導教師柴天設(shè)計時間2014-2015學年第二學期16-17周二OO五年06月24日小組任務(wù)分配共同完成局部：設(shè)計任務(wù)書工藝方法的選擇等主要整體步驟：格柵槽的設(shè)計〔包括格柵的設(shè)計、分餾格柵槽布置、調(diào)節(jié)沉淀池的設(shè)計〔包括設(shè)計說明、設(shè)計計算UASB設(shè)計計算〔包括設(shè)計說明、UASB反響器工藝構(gòu)造設(shè)計計算、布水系統(tǒng)的設(shè)計計算、出水渠設(shè)計計算、排泥管的設(shè)計計算、UASB排水管設(shè)計計算、沼氣管路系統(tǒng)設(shè)計計算、UASB的其他設(shè)計〕一次污水泵設(shè)計〔包括設(shè)計說明、污水泵設(shè)置、污水泵計算〕二次污水泵設(shè)計〔包括設(shè)計說明、污水泵設(shè)計計算〕平面圖繪制：預曝沉淀池設(shè)計〔包括設(shè)計說明、曝氣沉淀池工藝構(gòu)造計算、曝氣裝置設(shè)計計算、沉淀池出水渠計算、排泥、進水配水〕SBR設(shè)計計算〔包括設(shè)計計算說明、SBR反響池容積計算、SBR反響池運行時間與水位控制、排水口高度和排水管管徑、排泥量及排泥系統(tǒng)、需氧量及曝氣系統(tǒng)設(shè)計計算〕鼓風機房設(shè)計〔包括供風量、供風風壓、鼓風機的選擇、鼓風機房布置〕剖面圖繪制PPT制作：污泥處理設(shè)計〔包括產(chǎn)泥量、污泥處理方式、集泥井容積計算、集泥井排泥泵〕污泥濃縮池設(shè)計計算〔包括設(shè)計說明、容積計算、工藝構(gòu)造尺寸、排水和排泥、污泥脫水系統(tǒng)設(shè)計、污泥貯柜、污泥脫水機房〕主要構(gòu)筑物參數(shù)整體設(shè)計整合高程圖繪制目錄1.設(shè)計任務(wù)書51.1設(shè)計目的51.2設(shè)計任務(wù)及內(nèi)容51.3設(shè)計背景及資料51.3.1設(shè)計背景61.3.2設(shè)計依據(jù)61.3.3處理后出水水質(zhì)要求71.4污水水指標72.工藝流程的設(shè)計及說明72.1工藝流程的選擇與確定72.1.1常規(guī)二級處理工藝72.1.2工藝方案選擇92.1.3厭氧處理工藝比較與選擇92.1.4好氧處理工藝比較與選擇112.2工藝流程說明123．處理構(gòu)筑物的設(shè)計計算133.1分流格柵槽的設(shè)計133.1.1格柵的設(shè)計133.1.2分餾格柵槽布置143.2調(diào)節(jié)池的設(shè)計143.2.1設(shè)計說明143.2.2設(shè)計計算153.3一次污水泵設(shè)計計算153.3.1設(shè)計說明153.3.2污水泵設(shè)置153.3.3污水泵計算153.4UASB設(shè)計計算173.4.1設(shè)計說明173.4.2UASB反響器工藝構(gòu)造設(shè)計計算173.4.3布水系統(tǒng)的設(shè)計計算223.4.4出水渠設(shè)計計算243.4.5UASB排水管設(shè)計計算263.4.6排泥管的設(shè)計計算263.4.7沼氣管路系統(tǒng)設(shè)計計算273.4.8UASB的其他設(shè)計293.5二次污水提升泵設(shè)計計算303.5.1設(shè)計說明303.5.2污水泵設(shè)計計算303.6預曝氣沉淀池設(shè)計計算323.6.1設(shè)計說明323.6.2曝氣沉淀池工藝構(gòu)造計算323.6.3曝氣裝置設(shè)計計算343.6.4沉淀池出水渠計算343.6.5排泥353.6.6進水配水353.7SBR反響池設(shè)計計算353.7.1設(shè)計計算說明353.7.2SBR反響池容積計算363.7.3SBR反響池運行時間與水位控制373.7.4排水口高度和排水管管徑373.7.5排泥量及排泥系統(tǒng)373.7.6需氧量及曝氣系統(tǒng)設(shè)計計算383.8鼓風機房設(shè)計413.8.1供風量413.8.2供風風壓423.8.3鼓風機的選擇423.8.4鼓風機房布置423.9污泥處理系統(tǒng)423.9.1產(chǎn)泥量423.9.2污泥處理方式433.9.3集泥井容積計算433.9.4集泥井排泥泵433.10污泥濃縮池設(shè)計計算433.10.1設(shè)計說明433.10.2容積計算443.10.3工藝構(gòu)造尺寸443.10.4排水和排泥443.11污泥脫水系統(tǒng)設(shè)計443.11.1污泥貯柜443.11.2污泥脫水機房454污水處理站平面布置和高程布置464.1構(gòu)筑物和建筑物主要設(shè)計參數(shù)464.2污水處理站平面布置484.2.1布置原那么484.2.2管線設(shè)計484.2.3平面布置特點494.3污水處理站高程布置495.參考文獻501.設(shè)計任務(wù)書1.1設(shè)計目的課程設(shè)計是環(huán)境科學專業(yè)教學方案中的一個重要的實踐性教學環(huán)節(jié)。通過工程設(shè)計，綜合運用和深化所學理論知識；學會調(diào)查研究、收集設(shè)計資料，根據(jù)工程要求和設(shè)計標準選擇、制定設(shè)計方案，并利用標準圖集和設(shè)計手冊等完成設(shè)計任務(wù)；進一步提高設(shè)計計算、繪圖、編制工程預算，編寫設(shè)計說明書和計算書及使用計算機技能；培養(yǎng)獨立分析和解決一般工程實際問題的能力，使學生受到工程師的基本訓練。通過本設(shè)計，使學生穩(wěn)固和加深對水污染控制工程的基本理論和基本概念的理解，掌握水處理處理廠〔站〕的設(shè)計計算要點。使學生初步具有水處理處理廠〔站〕的設(shè)計能力。1.2設(shè)計任務(wù)及內(nèi)容擬新建某淀粉廠廢水處理廠一座，〔1〕收集相關(guān)資料，確定廢水水量水質(zhì)及其變化特征和處理要求；〔2〕對廢水處理工藝進展分析比較，提出適宜的處理工藝方案和工藝流程；〔3〕結(jié)合水質(zhì)水量特征，確定各處理構(gòu)筑物的型式；〔4〕進展全面的處理工藝設(shè)計計算，確定各構(gòu)筑物尺寸構(gòu)造和設(shè)備選型；〔5〕進展廠區(qū)平面布置及水力高程計算；本次課設(shè)為某淀粉廠廢水處理廠設(shè)計，規(guī)模為2300m3/d。根據(jù)某淀粉廠排放的廢水特點及提供的占地面積，本設(shè)計方案通過UASB工藝，SBR工藝,穩(wěn)定、經(jīng)濟技術(shù)合理且具有良好除氮除磷功能的處理工藝，保證廢水到達國家?污水綜合排放標準?〔GB25461－2010〕一級標準，同時使投資、占地面積、運行管理度到達最正確設(shè)置。1.3設(shè)計背景及資料1.3.1設(shè)計背景食品工業(yè)是以糧食和農(nóng)副產(chǎn)品為主要原料的加工工業(yè)。這類行業(yè)用水量大，廢水排放量也大，尤其以淀粉工業(yè)廢水的排放量占首位。我國淀粉行業(yè)有600多家企業(yè)。在國內(nèi)，每生產(chǎn)1m3淀粉就要產(chǎn)生10～20m3廢水，有的甚至更多。廢水中主要含有淀粉、糖類、蛋白質(zhì)、廢酸和廢堿等污染物，隨生產(chǎn)工藝的不同，廢水中的COD濃度在2000～20000mg/l之間。這些淀粉廢水假設(shè)不經(jīng)過處理直接排放，其水中所含有的有機物，進入水體后迅速消耗水中的溶解氧，造成水體缺氧而影響魚類和其他水生動物的生存，同時廢水中懸浮物易在厭氧條件下分解產(chǎn)生臭氣，惡化水質(zhì)。1.3.2設(shè)計依據(jù)(1)廢水水量及水質(zhì)：廢水水量：2300m3/d=26.62L/s,Kz=1.88COD=9500mg/LBOD5=4500mg/LSS=350mg/LpH：5~6水溫30oC(2)氣象水文資料：風向：春季：南風〔東南〕夏季：南風〔東南、西南〕秋季：南風、北風冬季：西北風氣溫：年平均氣溫：7~8oC最高氣溫：34oC最低氣溫：-10oC凍土深度：60cm地下水位：4-5m地震裂度：6級地基承載力：各層均在120kPa以上〔3〕擬建污水處理廠的場地：為80×30平方米的平坦地，位于主廠區(qū)的南方。生產(chǎn)車間排水經(jīng)管道自流到污水廠邊的集水池〔V=50m3，池底較污水廠地平面低4.00m〕。處理水排水管的管底標高比主廠區(qū)低5米。1.3.3處理后出水水質(zhì)要求處理后水質(zhì)要求：COD≤100mg/LBOD5≤20mg/LSS≤70mg/LpH：6~91.4污水水指標表1-1污水水質(zhì)指標指標BOD5CODcrSSTNNH3-NTPpH廢水進水水質(zhì)〔mg/L〕450095003505-6出水水質(zhì)〔mg/L〕20100706-9處理程度(%)99.698.980/2.工藝流程的設(shè)計及說明2.1工藝流程的選擇與確定2.1.1常規(guī)二級處理工藝根據(jù)我國現(xiàn)行?室外排水設(shè)計標準?(GBJl4—87)，污水處理廠的處理效率見下表。表2-1污水處理廠的處理效率表處理級別處理方法主要工藝處理效率(%)SSBOD5一級沉淀法沉淀40—5020—30二級生物膜法初次沉淀、生物膜法、二次沉淀60—9065—90活性污泥法初次沉淀、曝氣、二次沉淀70—9565—95從上表可見，二級活性污泥法的處理效率最高。但活性污泥法有多種運行方式，現(xiàn)將各種運行方法做一比較，見下表。表2-2活性污泥法工藝比較方法優(yōu)點缺點適用對象傳統(tǒng)活性污泥法BOD去除率高達90-95%工作穩(wěn)定構(gòu)造簡單維護方便占地大投資高產(chǎn)泥多且穩(wěn)定性差抗沖擊能力較差運行費用較高出水要求高的大中型污水廠吸附再生活性污泥法構(gòu)造簡單維護方便具有抗沖擊負荷能力運行費用較低BOD去除率80-90%剩余污泥量大且穩(wěn)定性較差懸浮性有機物含量高的大中型污水廠完全混合活性污泥法抗沖擊負荷能力強運行費用較低占地不多投資省BOD去除率80-90%構(gòu)造較復雜污泥易膨脹設(shè)備維修工作量大污水濃度高的中小型污水廠氧化溝法BOD去除率95%以上有較高脫氮效果系統(tǒng)簡單管理方便產(chǎn)泥少且穩(wěn)定性好曝氣池占地多投資高運行費用較高懸浮性BOD低有脫氮要求的中小型污水廠間歇式活性污泥法無須設(shè)置調(diào)節(jié)池SVI值較低，污泥易于沉淀不產(chǎn)生污泥膨脹現(xiàn)象可以進展脫氮和除磷運行操作比較煩瑣曝氣裝置容易堵塞高濃度可生化有機廢水的污水廠2.1.2工藝方案選擇本工程污水處理的特點：污水的BOD/COD=0.474，大于0.45，可生化性好，污水的各項指標都比較高，含有大量有機物，非常有利于生物處理。廢水中主要以有機物為主，該污水含有淀粉、糖類、有機酸等溶解性有機物，并不含有害物質(zhì)，該污水的BOD5和CODcr的含量均很高，出水要求也高，均到達98%以上。根據(jù)水質(zhì)情況及同行業(yè)廢水治理現(xiàn)狀，技術(shù)水平，該廢水采用厭氧與好氧相結(jié)合的方法來處理，因為水量變化較大，廢水首先經(jīng)過調(diào)節(jié)沉淀池，調(diào)節(jié)水量；然后經(jīng)過厭氧處理裝置，大大降低進水有機負荷，獲得能源—沼氣，并使出水到達好氧處理可承受的濃度，再進展好氧處理，最后經(jīng)過混凝沉淀池進一步去除氮磷后達標排放。2.1.3厭氧處理工藝比較與選擇近年來，厭氧處理技術(shù)得到很快開展，常用的先進技術(shù)有厭氧接觸工藝、厭氧生物濾池、上流式厭氧污泥床。厭氧接觸工藝：厭氧接觸工藝是在傳統(tǒng)的完全混合反響器〔CompleteStirredTankReactor，簡寫作CSTR〕的根基上開展而來的，在一個厭氧的完全混合反響器后增加了污泥別離和回流裝置，從而使污泥停留時間〔SRT〕大于水力停留時間〔HRT〕，有效的增加了反響器中的污泥濃度。厭氧接觸工藝用于高濃度有機污水，為了強化有機物與池內(nèi)厭氧污泥的充分接觸，必須連續(xù)攪拌；同時為了提高處理效率，必須連續(xù)進水排水。但這樣會造成厭氧污泥的大量流失，因此反響器后要串聯(lián)沉淀池將厭氧污泥沉淀并回流至厭氧反響器。厭氧接觸工藝存在以下缺點：①負荷較低，在沉淀池中的固液別離較為困難；②受污泥濃度的制約，在高的有機負荷下，厭氧接觸工藝也會產(chǎn)生類似好氧活性污泥的污泥膨脹問題。③厭氧接觸工藝系統(tǒng)較為復雜，反響器需要攪拌裝置，運轉(zhuǎn)設(shè)備多，管理比較復雜。厭氧生物濾池：是密封的水池，池內(nèi)放置填料，污水從池底進入，從池頂排出。微生物附著生長在濾料上，平均停留時間可長達100d左右。其主優(yōu)點是：處理能力較高；濾池內(nèi)可以保持很高的生物濃度；不需另設(shè)泥水別離設(shè)備，出水SS較低；設(shè)備簡單、操作方便等。一般要求SS＜200mg/L。而該污水的進水SS高達434mg/L，因此，不適用此方法。上流式厭氧污泥床反響器〔UASB〕：上流式厭氧污泥床反響器〔UASB〕是一種高效的生物處理裝置。在反響器底部裝有厭氧污泥，污水反響器底部進入，在穿過污泥層時進展有機物與微生物的接觸。產(chǎn)生的生物氣附著在污泥顆粒上，使其懸浮于污水，形成下密上疏的懸浮污泥層。氣泡聚集變大脫離污泥顆粒而上升，能起一定的攪拌作用。有些污泥顆粒被附著的氣泡帶到上層，撞在三相別離器上使氣泡脫離，污泥固體又沉降到污泥層，局部進入澄清區(qū)的微小懸浮固體也由于靜沉作用而被截留下來，滑落到反響器內(nèi)。UASB反響器運行的三個重要前提是：①反響器內(nèi)形成沉降性能良好的顆粒污泥或絮狀污泥；②由產(chǎn)氣和進水的均勻分布所形成的良好的自然攪拌作用；③設(shè)計合理的三相別離器，使沉降性能良好的污泥能保存在反響器內(nèi)。UASB反響器存在以下問題：①需要性能優(yōu)良的氣、液、固三相別離器保證其出水水質(zhì)，由此也造成構(gòu)造的復雜化，并占去了一定的容積。②UASB反響器抗沖擊負荷能力低，當進水的濃度低或SS高時會導致污泥大量流失，影響出水水質(zhì)。表2-3多種厭氧處理方法比較表綜合以上分析，結(jié)合該工程的實際情況，本工程污水厭氧處理裝置采用上流式厭氧污泥床反響器〔UASB〕。2.1.4好氧處理工藝比較與選擇有機污水經(jīng)厭氧處理之后，有機物濃度大大降低，出水的BOD5/COD也降低，污水的可生化性也大大降低。因此，宜采用好氧處理。由于UASB對氮和磷幾乎沒有去處理率，所以后面的好氧處理工藝的主要作用是去除氮和磷。近年有許多可以去除氮和磷的好氧處理工藝技術(shù)，主要有A2O工藝、UCT工藝、SBR工藝等多種工藝。這三種工藝的優(yōu)缺點如下表：表2-4常用生物脫氮除磷工藝性能特點工藝名稱優(yōu)點缺點A2O工藝同時脫氮除磷；反硝化過程為消化提供堿；反硝化過程同時去除有機物；污泥沉降性能好；回流污泥含有硝酸鹽進入?yún)捬鯀^(qū)，對除磷效果有影響；脫氮受內(nèi)回流比影響；聚磷菌和反硝化菌都需要易降解有機物；UCT工藝減少了進入?yún)捬鯀^(qū)的硝酸鹽量，提高了除磷效率；對有機物濃度偏低的污水，除磷效果有所改善；脫氮效果好；操作較為復雜；需增加附加回流系統(tǒng)；SBR工藝間歇運行，每一階段都有優(yōu)勢菌存在；污泥不斷內(nèi)循環(huán)，排泥量少，五個階段都在一個池內(nèi)進展，省去了沉淀池和污泥回流設(shè)施，投資和占地少；同時脫氮除磷時操作復雜；設(shè)計過程復雜；維護要求高，運行對自動控制依賴性強；通過以上比照，結(jié)合該污水的數(shù)據(jù)資料，最終選擇SBR工藝。2.2工藝流程說明該淀粉廠生產(chǎn)廢水處理工藝流程如圖1-1所示。原污水原污水分流格柵槽污水提升泵調(diào)節(jié)沉淀池污水提升泵UASB預曝沉淀池SBR出水集泥井污泥提升泵濃縮池脫水機房泥餅外運圖2-1淀粉廢水處理工藝圖對該處理工藝流程作以下說明：①廢水通過格柵截留大顆粒有機物和漂浮物，由于截污量較小，采用人工清渣方式。雨季或生產(chǎn)不正常時排出雨水或事故廢水，通過分流格柵槽中溢流口閘板控制。②一次污水提升泵，設(shè)置集水井，污水泵設(shè)置地面上露天放置〔考慮環(huán)境氣溫不低于-3℃〕，污水泵配套引水筒。③調(diào)節(jié)沉淀池在調(diào)節(jié)水量的同時，去除一局部格柵無法截留的懸浮顆粒有機物，如玉米碎粒、玉米皮、泥砂等。該池采用半地下式構(gòu)造，便于沉淀物的排除。④二次污水提升泵泵房為地下式泵房，自灌啟動，直接從調(diào)節(jié)池吸水，泵房出水干管上設(shè)置流量計。為保證UASB運行所需水溫，在污水泵吸水井中設(shè)置蒸汽管，直接加熱污水，并在水泵出水總管上設(shè)置水溫自控裝置，冬季污水溫度偏低時，通過加熱維持在24~26℃左右。⑤UASB為主要的生化處理裝置，全鋼構(gòu)造，地上式，考慮保溫。沼氣局部，設(shè)計水封罐、氣水別離器。⑥預曝沉淀池，要改變厭氧出水的溶解氧含量，沉淀去除UASB出水帶來的懸浮污泥。該池為地上式，鋼筋混凝土構(gòu)造。⑦SBR池為半地下式，鋼筋混凝土構(gòu)造，運行中采用自動控制。處理出水排入市政污水管。3．處理構(gòu)筑物的設(shè)計計算3.1分流格柵槽的設(shè)計3.1.1格柵的設(shè)計〔1〕設(shè)計說明：格柵主要是攔截廢水中的較大顆粒和漂浮物，以確保后續(xù)處理的順利進展。該廠處理站僅處理生產(chǎn)廢水，盡管SS含量不低，但較大漂浮物及較大顆粒少，格柵攔截的污染物不多，應(yīng)選用人工清渣方式。柵條選圓鋼，柵條寬度S=0.01m，柵條間隙b=0.02m。格柵安裝傾角α=60°，便于除渣操作?！?〕設(shè)計計算最大設(shè)計污水量Qmax=190m3/h=0.05m3/s污水溝斷面尺寸為300mm×450mm設(shè)柵前水深h=0.3m，過柵流速v=1.0m/s柵條間隙數(shù)，取9。實際過柵流速v柵槽寬度柵槽實取寬度B=0.3m，柵條10根。進水渠道漸寬部位的長度L1根據(jù)最優(yōu)水力斷面計算，進水渠道寬B1=0.2，取進水渠道漸寬部位的展開角度，那么進水渠道內(nèi)的流速：,符合要求。進水渠道漸寬部位的長度L1為圓形柵條阻力系數(shù)過柵水頭損失，取0.07m。取柵后槽總高度格柵的總長度L3.1.2分餾格柵槽布置在原污水溝上格柵入口下側(cè)設(shè)閘板1#〔300mm×500mm〕，污水站正常運行時，污水由閘板截流進入污水站。污水站發(fā)生事故時，格柵前閘板〔300mm×500mm〕關(guān)閉，1#閘板翻開，污水分流。格柵槽總長度=閘板段長度+柵條段長度+渣水別離器篩段長度=0.5+0.4+1.1=2.0m3.2調(diào)節(jié)池的設(shè)計3.2.1設(shè)計說明根據(jù)生產(chǎn)廢水排放規(guī)律，后續(xù)處理構(gòu)筑物對水質(zhì)水量穩(wěn)定性的要求，調(diào)節(jié)池停留時間取8.0h。調(diào)節(jié)池采用半地下式，便于利用一次提升的水頭，并便于污泥重力排入集泥井，并有一定的保溫作用，由于調(diào)節(jié)池內(nèi)不安裝工藝設(shè)備或管道，考慮土建構(gòu)造可靠性高時故障少，只設(shè)一個調(diào)節(jié)池。3.2.2設(shè)計計算調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)周期T=8.0h調(diào)節(jié)池應(yīng)有容積調(diào)節(jié)池有效水深h有效=5.5m調(diào)節(jié)池水面面積取池超高，那么池總高調(diào)節(jié)池規(guī)格12m×12m×5.5m，V有效=12×12×5.5=792m33.3一次污水泵設(shè)計計算3.3.1設(shè)計說明一次污水泵從集水井中吸水壓至調(diào)節(jié)池，污水泵設(shè)置于地面上，不能自灌，設(shè)置引水筒。3.3.2污水泵設(shè)置集水池50m3污水泵總提升能力按Qmax考慮，即Qmax=182.08m3/h，選三臺泵，那么每臺流量為Qb=Qmax/3=60.69m3/h，取61m3/h。選80WGF污水泵三臺，另備用一臺，單泵提升能力70.0m3/h，揚程16.5m，電動機功率5.5kw，占地尺寸1100mm×500mm。集水池池底較污水廠地平面低4.00m，平面尺寸5.0m×2.5m，安裝三臺80WGF污水泵于集水井一側(cè)地面上，平均流量時相當于一用二備。3.3.3污水泵計算〔1〕污水泵流量Qb=Qmax/3=60.69m3/h取61m3/h〔2〕污水泵揚程①污水泵吸水管水頭損失〔不記引水筒水頭損失〕管徑DN150，v=0.94m/s，i=0.011，L=3.0m局部阻力系數(shù)：吸水管入口ξ1=1.0引水筒出口ξ2=0.20沿程阻力損失：hL1=iL=0.011×3=0.033m局部阻力損失：hM1=0.054m②引水筒出水管水頭損失管徑DN125，v=1.36m/s，i=0.026，L=1.0m局部阻力系數(shù)：引水筒出水管閘閥ξ=0.10沿程阻力損失：hL2=iL=0.026×1=0.026m局部阻力損失：hM2=0.009m③污水管出水管水頭損失管徑DN100，Q=60.69m3/h，v=2.1m/s，i=0.081，L=5.0m局部阻力系數(shù)：異徑管DV80mm×100mmξ1=0.03止回閥DN100mmξ2=7.5閘閥DN100mmξ3=0.290°彎頭DN100mmξ4=0.6沿程阻力損失：hL3=iL=0.081×5=0.41m局部阻力損失：hM3=1.87m④污水泵管路總水頭損失：h1=ΣhL+ΣhM=(0.033+0.026+0.41)+(0.054+0.009+1.87)=2.402m⑤污水泵的揚程污水泵提升高度：h2=4m出水管出水自由水頭：h3=2.0m那么污水泵所需揚程H=h1+h2+h3=2.402+4+2.0=8.402m3.4UASB設(shè)計計算3.4.1設(shè)計說明UASB反響器是有荷蘭瓦赫寧根農(nóng)業(yè)大學的G·Lettinga等人在20世紀70年代研制的。80年代以后，我國開場研究UASB在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用，90年代該工藝在處理工程中被廣泛采用。UASB一般包括進水配水區(qū)、反響區(qū)、三相別離區(qū)、氣室等局部。UASB反響器的工藝基本出發(fā)點如下：①為污泥絮凝提供有利的物理-化學條件，厭氧污泥即可獲得并保持良好的沉淀性能；②良好的污泥床?？尚纬梢环N相當穩(wěn)定的生物相，能抵抗較強的沖擊。較大的絮體具有良好的沉降性能，從而提高設(shè)備內(nèi)的污泥濃度；③通過在反響器內(nèi)設(shè)置一個沉淀區(qū)，使污泥細顆粒在沉淀區(qū)的污泥層內(nèi)進一步絮凝和沉淀，然后回流入反響器。UASB處理有機工業(yè)廢水具有以下特點：①污泥床污泥濃度高，平均污泥濃度可達20~40gVSS/L；②有機負荷高，中溫發(fā)酵時容積負荷可達8~12kgCOD/(m3·d)；③反響器內(nèi)無混合攪拌設(shè)備，無填料，維護管理較簡單；④系統(tǒng)較簡單，不需另設(shè)沉淀池和污泥回流設(shè)施。本工程所處理淀粉生產(chǎn)廢水，屬高濃度有機廢水，生物降解性好，UASB反響器作為處理工藝的主題，擬按以下參數(shù)設(shè)計。設(shè)計流量2300m3/d，即95.83m3/h；進水濃度CODCr=9500mg/L容積負荷：Nv=6.5kgCOD/(m3·d)產(chǎn)氣率：r=0.4m3/COD污泥產(chǎn)率：X=0.15kg/kgCOD3.4.2UASB反響器工藝構(gòu)造設(shè)計計算〔1〕UASB總?cè)莘e計算UASB總?cè)莘e式中Q——設(shè)計處理流量，m3/dSr——去除的有機污染物濃度，kg/m3Nv——容積負荷，kgCOD/(m3·d)那么選用四個池子，每個池子的體積為Vi′=V/4=2717.9/4=679.5m3，取680m3假定UASB體積有效系數(shù)90%，那么每池的總?cè)莘e為Vi=680/90%=755.6m3假設(shè)選用直徑為φ7000mm的反響器4個那么其水力負荷約為=0.6m3/(m2·h)，基本符合要求。假設(shè)反響器總高為H=18.0m反響器容積為692.7m3有效反響容積約為Vi′=692.7×90%=623.4m3〔2〕工藝構(gòu)造設(shè)計反響器內(nèi)最重要的部件是三相別離器，用來進展氣、液、固三相的別離〔如圖1-1〕，因此對UASB的工藝構(gòu)造設(shè)計主要就是設(shè)計三相別離器，它的設(shè)計直接影響氣、液、固三相在反響器內(nèi)的別離效果和反響器的處理效果。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。污泥床污泥床三相別離器出水沼氣進水懸浮污泥層圖3-1UASB工藝示意圖根據(jù)已有的研究和工程經(jīng)歷，三相別離器應(yīng)滿足以下幾點要求：沉淀四壁傾斜應(yīng)在45°~60°之間；沉淀區(qū)的外表水力負荷應(yīng)在0.7m3/(m2·h)以下，進入沉淀區(qū)前，通過沉淀槽底縫隙的流速不大于2.0m/h；別離器〔兩個或多個〕間的空隙外表積應(yīng)是反響器截面積的15%~20%；氣體收集高度當反響器為5~7m時，應(yīng)在1.5~2.0m之間；為使氣體釋放及便于去除浮渣，應(yīng)保持足夠液氣接觸面積；在出水前應(yīng)設(shè)擋板；別離氣體的擋板與別離器壁重疊20cm以上，以免出流氣泡進入沉淀區(qū)；出氣管直徑應(yīng)足夠大，使氣室中氣體較易排出。三相別離器設(shè)計須確定三相別離區(qū)數(shù)量，大小斜板尺寸、斜角和相互關(guān)系。A.小斜板〔反射錐〕臨界長度計算反射錐臨界長度計算公式〔該公式的推導便是依據(jù)以上三相別離器的設(shè)計要求得出的〕為：式中q——通過縫隙的流量，m3/h；L——回流縫隙長度，m；N——縫隙條數(shù)；UP——氣泡的上升速度，m/s；r——上斜板到器壁的距離，m；β——下斜板與器壁的夾角。且式中UP由斯拖克斯公式計算：式中UP——氣泡的上升速度，m/s；B——氣泡碰撞系數(shù)；g——重力加速度，m/s2；ρl——液體密度，kg/m3ρg——氣體密度，kg/m3μ——液體動力粘度，kg/(m·s)dg——氣泡直徑，m。且μ=γρ1式中γ——液體的動力粘滯系數(shù)，m2/s設(shè)水溫T=25℃，氣泡直徑dg=2×10-4m，廢水密度ρl=1.02×103kg/m3，氣體密度ρg=1.15kg/m3，凈水動力粘度γ=8.9×10-7m2/s取β=0.95那么凈水動力粘度為：μ′=γρl=8.9×10-7×1.02×103=9.078×10-4kg/(m·s)因處理對象為廢水，μ比凈水的μ′大，取其值為凈水的2.5倍，那么廢水動力粘度為：μ=μ′×2.5=2.27×10-3kg/(m·s)氣泡在靜止水中的上升速度為：9.3×10-3m/s單池處理水量為：q=6.66×10-3m3/s設(shè)計回流縫數(shù)量n=1，寬度r=0.6m，下斜板傾角α=54°，即β=36°回流縫長度L=(3.5-0.2-0.3)×2×π=18.85m下斜板臨界長度：=1.02m取小斜板長度L小=1.5AO′=1.6m，其水平L小水平=0.94m，垂直L小垂直=1.29m三相別離器設(shè)計如圖1-4所示。圖中D1=1.9m，D2=5.2m，D3=4.6m，α1=53.1°，α2=54.3°大集氣罩的收氣面積占總面積的比例為符合要求沉淀區(qū)面積〔m2〕沉淀區(qū)負荷為0.53m/h，符合要求?；亓骺p的過水流速為：〔m/h〕符合要求UASB設(shè)計結(jié)果：D=7.0mH=15.0m其中超高H1=0.3m三相別離器高度H2=5.5m反響區(qū)高H3=7.5m反響器底污泥區(qū)高H4=1.7m集氣罩頂直徑D1=1.9m大斜板長L大=2.83m傾角α2=54.3°小斜板長L小=2.0m傾角α1=53.1°〔3〕脫氣條件校核如果水是靜止得，那么沼氣將以Up=0.9～1.0cm/s的流速上升，可以進入氣室中。但由于在三相別離器中，水是變相流動，因此沼氣氣泡不僅獲得了水的加速，而且運動發(fā)生了方向改變。氣泡進入氣室，必須保證滿足以下公式要求：Up/v＞L2/L1式中Up——氣泡垂直上升速度；v——氣泡實際縫隙流速；L2——回流縫垂直長度；L1——小斜板與大斜板重疊長度；根據(jù)三別離器設(shè)計結(jié)果，得：可見Up/v＞＞L2/L1，滿足脫氣條件要求。3.4.3布水系統(tǒng)的設(shè)計計算(1)設(shè)計說明為了保證四個UASB反響器運行負荷的均勻，并減少污泥床內(nèi)出現(xiàn)溝流短路等不利因素，設(shè)計良好的配水系統(tǒng)是很必要的，特別是在常溫條件下運行或處理低濃度廢水時，因有機物濃度低，產(chǎn)氣量少，氣體攪拌作用較差，此時對配水系統(tǒng)的設(shè)計要求高一些。二次泵房出水，直接向四臺UASB反響器供水，布水形式為兩兩分中。各臺UASB反響器進水管上設(shè)置調(diào)節(jié)閥和流量計，以均衡流量。在UASB反響器內(nèi)部采用適應(yīng)圓池要求的環(huán)行布水器。反響器布水點數(shù)量設(shè)置與處理流量、進水濃度、容積負荷等因素有關(guān)，本次設(shè)計擬每2～4m2設(shè)置一個布水點。〔2〕設(shè)計計算布水器設(shè)置16個布水點，每點負荷面積為〔m2〕布水器環(huán)管一根，支管4根，環(huán)管上〔即外圈〕設(shè)12個布水點，支管上設(shè)4個布水點，布水點共16個。按均勻布置原那么，環(huán)管〔外圈〕環(huán)徑5.6m，支管內(nèi)圈環(huán)徑為2.5m。UASB反響器布水器中心管流量為中心管流速為0.8m/s，那么中心管管徑為，取d0=103mm。布水器支管均分流量為0.0017m3/s，支管內(nèi)流速選為1.2m/s，那么管徑計算為=42.02mm，取=45mm。環(huán)管均分流量為m3/s，環(huán)管流速假定為1.5m/s，那么環(huán)管管徑計算為0.065mm，取環(huán)管管徑=65mm。布水孔16個，流速選為1.5m/s，孔徑計算為0.023m，取孔徑=25mm。布水器水頭損失計算。盡管布水器為環(huán)狀，但當運行穩(wěn)定、不堵塞，且配水均勻條件下，可按枝狀管網(wǎng)計算其水頭損失。如圖1-5所示。圖中=0.0017m3/s=0.00125m3/s=0.00083m3/s=0.00042m3/s相應(yīng)管段的管徑、流量、流速及水頭損失如下DN45=1.7L/s，=1.07m/s，=300mm；DN45=1.25L/s，=0.79m/s，=200mm；DN65=1.25L/s，=0.38m/s，=7.0mm；DN65=0.83L/s，=0.25m/s，=6.6mm；DN65=0.42L/s，=0.13m/s，=4.6mm；合計水頭損失為518.2mm，加上局部損失，總水頭損失約為770mm?！?〕布水器配水壓力計算布水器配水壓力H4按以下公式計算。式中——布水器配水時最大淹沒水深，m；——UASB反響器水頭損失，m；——布水器布水所需自由水頭，m；其中=9.5mH2O=0.8mH2O=2.5mH2O那么=12.8mH2O3.4.4出水渠設(shè)計計算每個UASB反響器沿周邊設(shè)一條環(huán)行出水渠，渠內(nèi)側(cè)設(shè)溢流堰，出水渠保持水平，出水由一個出水口排出。〔1〕出水渠設(shè)計計算環(huán)行出水渠在運行穩(wěn)定，溢流堰出水均勻時，可假設(shè)為兩側(cè)支渠計算。單個反響器流量6.66L/s，側(cè)支渠流量為3.33L/s。根據(jù)均勻流計算公式式中q——渠中水流量，m3/s；i——水力坡度，定為i=0.005；K——流量模段，m3/s；C——謝才系數(shù)；W——過水斷面面積，m2；R——水力半徑，m；n——粗糙度系數(shù)，鋼取n=0.012。計算得〔m3/s〕假定渠寬b=0.15m,那么有W=0.15hX=2h+0.15R=W/X=0.15h/(2h+0.15)式中h——渠中水深，m；X——渠濕周，m。代入即那么有解方程得：h=0.042(m)可見渠寬b=0.15(m)，水深h=0.042(m)那么渠中水流流速約為＞0.40m/s符合明渠均勻流要求?！?〕溢流堰設(shè)計計算每個UASB反響器處理水量6.66L/s，溢流負荷為1～2L/(m·s)。設(shè)計溢流負荷取=1.0L/(m·s)，那么堰上水面總長為設(shè)計90°三角堰，堰高H=40mm，堰口寬B=80mm，堰上水頭h=20mm，那么堰口水面寬b=40mm。三角堰數(shù)量(個)設(shè)計取n=160(個)出水渠總長為3.14(7-0.3)=21.05(m)設(shè)計堰板長(80+130)×10=210(mm)，共10塊，每塊堰10個80mm堰口，10個間隙。堰上水頭校核：每個堰出流率為按90°三角堰計算公式那么堰上水頭為3.4.5UASB排水管設(shè)計計算單個UASB反響器排水量6.66L/s，選用DN125鋼管排水，v約為0.54m/s,充滿度為0.5，設(shè)計坡度0.01。四臺UASB反響器排水量26.64L/s，選用DN200鋼管排水，v約為0.85m/s,充滿度(設(shè)計值)為0.6，設(shè)計坡度0.006。UASB反響器溢流出水渠由短立管排入DN125排水支管，再匯入設(shè)于UASB走道下的DN200排水總管。3.4.6排泥管的設(shè)計計算〔1〕產(chǎn)泥量的計算r=0.15kg干泥/(kgCOD·d)設(shè)計流量Q=95.83m3/h進水COD濃度S0=9500mg/LCODCr去除率E=98.9%那么UASB反響器總產(chǎn)泥量為每池產(chǎn)泥設(shè)污泥含水量為98%，因含水率P＞95%，取ρ=1000kg/m3，那么污泥產(chǎn)量為每池排泥量〔2〕排泥系統(tǒng)設(shè)計因處理站設(shè)置調(diào)節(jié)沉淀池，故進入UASB中砂的量較少，UASB產(chǎn)生的外排污泥主要是有機污泥，故UASB只設(shè)底部排泥管，排空時由污泥泵從排泥管強排。UASB每天排泥一次，各池污泥同時排入集泥井，再由污泥泵抽入污泥濃縮池中。各池排泥管選鋼管，DN150，四池合用排泥管選用鋼管DN200，該管按每天一次排泥時間1.0h計，q為26.62L/s，設(shè)計充滿度0.6，v為0.90m/s。3.4.7沼氣管路系統(tǒng)設(shè)計計算〔1〕產(chǎn)氣量計算設(shè)計流量Q=95.83m3/h進水CODCr=9500mg/LCOD去除率E=88%產(chǎn)氣率E=0.4m3氣/kgCOD那么總產(chǎn)量為每個USAB反響器產(chǎn)氣量〔2〕沼氣集氣系統(tǒng)布置由于有機負荷較高，產(chǎn)氣量大，每兩臺反響器設(shè)置一個水封罐，水封罐出來的沼氣分別進入氣水別離器，氣水別離器設(shè)置一套兩級，共兩個，從別離器出來去沼氣貯柜。集氣室沼氣出氣管最小直徑為DN100，且盡量設(shè)置不短于300mm的立管出氣，假設(shè)采用橫管出氣，其長度不宜小于150mm。每個集氣室設(shè)置獨立出氣管至水封罐?！?〕沼氣管道計算①產(chǎn)氣量計算每池產(chǎn)氣量為70.5m3/h，那么大集氣罩的出氣量為小集氣罩的出氣量為該沼氣容重為r=1.2kg/m3，換算為計算容重r′=0.6kg/m3的出氣量分別為②沼氣管道壓力損失計算沼氣出氣管的流速分別為v1及v2遠小于5m/s，符合標準對流速的要求。沼氣收集管道壓力一般較低，約為200～300mmH2O，其管道內(nèi)氣體壓力損失可按下式計算。式中L——管道長度，m；G——氣體容重為0.6kg/m3時的流量，m3/h；r——氣體容重，kg/m3；K——摩擦系數(shù)；D——管徑，cm。計算公式中K2d5查?給水排水設(shè)計冊?得K2d5=35000。對大集氣罩出氣管，DN100，G‘1=47.88m3/h，L=15m，v=0.70m/s，那么計算出hi=0.24mmH2O，局部損失為hj=22%×hi=0.0528mmH2O，總壓力損失為對小集氣罩出氣管，DN100，G’2=56.82m3/h，L=10m，v=0.93m/s，那么計算出hi=0.22mmH2O，局部損失為hj=34%×hi=0.0748mmH2O，總壓力損失為可見沼氣管道壓力損失均很小。因此，對于沼氣貯柜之前的低壓沼氣管道，可以認為管路壓力損失為0，這種水封罐的水封取與集氣槽里面的壓力減去沼氣柜的壓力的值即可，這樣計算偏于安全?！?〕水封罐的設(shè)計計算水封罐一般設(shè)于消化反響器和沼氣柜或壓縮機房之間，起到調(diào)整和穩(wěn)定壓力，兼作隔絕和排除冷凝水之用。UASB反響中大集氣罩中出氣氣體壓力為p1=1.0mH2O(1mH2O=9800Pa)，小集氣罩中出氣氣體壓力為p2=2.5mH2O(1mH2O=9800Pa)，那么兩者氣壓差為故水封罐中該兩收氣管的水封深度差為1.5mH2O。沼氣柜壓力p≤400mmH2O,取為0.4mH2O，那么在忽略沼氣管路壓力損失時〔這種計算所得結(jié)果最為安全〕，水封罐所需最大水封為取水封罐總高度H=2.5m水封罐直徑1800mm，設(shè)進氣管DN100鋼四根，出氣管DN150鋼一根，進水管DN52鋼一根，放空管DN50鋼一根，并設(shè)液面計?！?〕氣水別離器氣水別離器起到對沼氣枯燥作用，選用Ф500mm×H1800mm，鋼制氣水別離器兩個，串聯(lián)使用。氣水別離器中預裝鋼絲填料，在各級氣水別離器前設(shè)置過濾器以凈化沼氣，在別離器出氣管上裝設(shè)流量計、壓力表及溫度計?！?〕沼氣柜容積確定由上述計算可知該處理站日產(chǎn)沼氣227.4224=5459m3,那么沼氣柜容積應(yīng)為平均時產(chǎn)氣量的3h體積來確定，即設(shè)計選用700m3鋼板水槽內(nèi)導軌濕式貯氣柜〔C-1416A〕。3.4.8UASB的其他設(shè)計〔1〕取樣管設(shè)計為掌握UASB運行情況，在每個UASB上設(shè)置取樣管。在距反響器底1.1～1.2m位置，污泥床內(nèi)分別設(shè)置取樣4根，各管相距1.0m左右，取樣管選用DN50鋼管，取樣口設(shè)于距地坪1.0m處，配球閥取樣?！?〕UASB的排空由UASB池底排泥臨時接上排泥泵強制排空?！?〕檢修①人孔為便于檢修，各UASB反響器在距地坪1.0m處設(shè)Ф800mm人孔一個。②通風為防止局部容重過大的沼氣在UASB反響器內(nèi)聚集，影響檢修和發(fā)生不安全，檢修時可向UASB反響器中通入壓縮空氣，因此在UASB反響器一側(cè)預埋壓縮空氣管〔由鼓風機房引來〕。③采光為保證檢修的采光，除采用臨時燈光處，還可移走UASB反響器的活動頂蓋，或不設(shè)UASB頂蓋。〔4〕給排水在UASB反響器布置區(qū)設(shè)置一根DN32供水管供補水、沖洗及排空中使用。〔5〕通行在距UASB反響器頂面之下1.1m處設(shè)置鋼架、鋼板行走平臺，并連接上臺鋼梯?！?〕安全要求①UASB反響器的所有電器設(shè)施，包括泵、閥、燈等一律采用防爆設(shè)備；②制止明火火種進入該布置區(qū)域，動火操作應(yīng)遠離該區(qū)及沼氣柜；③保持該區(qū)域良好通風。3.5二次污水提升泵設(shè)計計算3.5.1設(shè)計說明該泵設(shè)置于調(diào)節(jié)池之后，緊貼調(diào)節(jié)池出水段，直接于調(diào)節(jié)池中吸水。泵房采用半地下式形式，污水泵軸線標高-0.85m。污水泵提升流量按平均時流量設(shè)計，污水泵自灌運行，自動啟動，并于總出水管上設(shè)置流量計。3.5.2污水泵設(shè)計計算〔1〕水泵揚程計算設(shè)污水泵揚程為H6，那么H6=H1+H2+H3+H4式中H1——污水泵吸水管水頭損失，m；H2——污水泵出水管水頭損失，m；H3——調(diào)節(jié)池最低水位與布水器水位之差，m；H4——布水器所需壓力，m。H1的計算取吸水管DN100，管長3.0m查水力計算表得：v=1.11m/s，q=13.31L/s，i=0.0208那么吸水管沿程水頭損失hL13.0×0.06(m)汲水管局部阻力系數(shù)：進口ξ1=0.45，閘閥ξ2=0.2，漸縮管ξ3=0.16那么hM1(m)故H1=hL1+hM1=0.11(m)H2的計算總出水管DN100，管長10.0m。查水力計算表：DN100，q=26.6L/s，v=3.38m/s，i=0.082，那么出水管沿程水頭損失為hL210×0.82(m)出水管局部阻力系數(shù)：漸放管ξ1=0.03，彎頭五個ξ2=0.63，閘閥ξ3=0.2，止回閥ξ4=7.0，丁字管ξ5=1.5，閘閥ξ6=0.2，蝶閥ξ7=0.2，流量計ξ8=0.3〔參考蝶閥〕，合計局部阻力系數(shù)為12.6，那么局部阻力損失為hM2(m)故出水管水頭損失為H2=hL+hM=8.16mH3的計算調(diào)節(jié)池最低水位-0.50m，布水器設(shè)計高程為0.0m，那么兩者水位差H3=0.5m④H4布水器所需配水壓力為H4=12.8m那么H6=H1+H2+H3+H4=21.57(m)〔2〕污水泵的選用污水泵揚程H10=21.57MH2O流量為Q6=95.83m3/h×1/2=47.9m3/h可選用80WG污水泵三臺，二用一備。污水泵性能：Q=25~70m3/h，H=16.5~19.0m；N=5.5kW，n=1850r/min，W=70kg?！?〕污水泵房污水泵單臺占地L1297mm×B596mm，高H530mm。污水泵房底下一層，深1.4m，平面面積〔4.5×6.8〕m2，設(shè)積水坑300mm×500mm×500mm一個，地面排水由污水泵汲水管預留管排出。污水泵房地上一層，高3.6m，平面面積為〔8.4×9.0〕m2，設(shè)手動葫蘆及單軌小車。污水泵設(shè)就地控制柜一組，設(shè)流量計于控制柜，就地顯示，并遠程傳至中控室。3.6預曝氣沉淀池設(shè)計計算3.6.1設(shè)計說明污水經(jīng)UASB反響器厭氧處理后，污水中含一局部且有厭氧活性的絮狀顆粒，在UASB反響器中難以沉淀去除，故而使其在此曝氣沉淀池中去除，由于經(jīng)曝氣作用，厭氧活性喪失，沉淀效果增強，同時在該沉淀池中沒有沼氣氣流影響，故而沉淀效果亦增強。另外，UASB出水中溶解氧含量幾乎為零，假設(shè)直接進入好氧處理構(gòu)筑物，會使曝氣池中好氧污泥難以適應(yīng)，影響好氧處理效果，通過預曝氣亦可以吹脫去除一局部UASB反響器出水中所含帶的氣體。預曝氣沉淀池參考曝氣沉砂池和豎流沉淀池設(shè)計。曝氣利用穿孔管進展，壓縮空氣引自鼓風機房。曝氣后污水從擋墻下直接進入沉淀池，沉淀后污水經(jīng)池周出水。所產(chǎn)生污泥由重力自排入集泥井，每天排泥一次。3.6.2曝氣沉淀池工藝構(gòu)造計算進水水質(zhì)CODCr=1140mg/L，BOD5=540mg/L。出水水質(zhì)CODCr=100mg/L，BOD5=20mg/L。預曝氣沉淀池，曝氣時間20~30min，沉淀時間2h，沉淀池外表負荷0.7~1.0m3/(m2·h)。曝氣量為0.2m3/m3污水?！?〕有效容積計算曝氣區(qū)(m3)沉淀區(qū)(m3)〔2〕工藝構(gòu)造設(shè)計計算曝氣區(qū)平面尺寸2m×6.5m×2.0m，池高3.5m，其中超高0.5m，水深3.0m，總?cè)莘e為78m3。曝氣區(qū)設(shè)進水配槽，尺寸為2m×6.5m×0.3m×0.8m，其深度0.8m(含超高)。沉淀區(qū)平面尺寸2m×6.5m×6.5m，池總高6.5m，其中沉淀有效水深2.5m，沉淀區(qū)總?cè)莘e211.25m3，沉淀池負荷為0.74m3/(m2·h)，滿足要求。沉淀池總深度H為H=H1+H2+H3+H4+H5式中H1——超高，取H1=0.4m；H2——沉淀區(qū)高度，H2=2.5m；H3——隙高度，取H3=0.2m；H4——緩沖層高度，取H3=0.4m；H5——污泥區(qū)高度，H5=3.0m。即沉淀池總深H=H1+H2+H3+H4+H5=0.4+2.0+0.2+0.4+3.0=6.5m沉淀池污泥斗容積為〔m3〕總?cè)莘eV=2Vi=94.6m3〔3〕沉淀污泥量計算預曝氣沉淀污泥主要因懸浮物沉淀產(chǎn)生，不考慮微生物代謝造成的污泥增量。進水SS=350mg/L，出水SS=70mg/L，那么所產(chǎn)生污泥量為：Qs=2300×(350-70)×10-3=644[kg(干)/d]污泥容重為1000kg/m3，含水率為98%，其污泥體積為(m)3.6.3曝氣裝置設(shè)計計算曝氣量計算設(shè)計流量為2300m3/d，曝氣量為0.2m3/m3污水。那么供氣量為0.32m3/min，單池曝氣量取為0.12m3/min，供氣壓力為4.0~5.0mH2O(1mH2O=9800Pa)。曝氣裝置利用穿孔管曝氣，曝氣管設(shè)在進水一側(cè)。供氣管供氣量0.32m3/min，那么管徑DN50時，供氣流速約為2.7m/s。曝氣管供氣量為0.12m3/min，供氣流速為2.0m/s時，管徑為DN32。曝氣管長6.0m，共兩根，每池一根。在曝氣管中垂線兩下側(cè)開Φ4mm孔，間距280mm，開孔20個，兩側(cè)共40個，孔眼氣流速度為4m/s。3.6.4沉淀池出水渠計算溢流堰計算設(shè)計流量單池為47.92m3/h，即13.31L/s。設(shè)計溢流負荷2.0~3.0L/(m·s)。設(shè)計堰板長1300mm，共5塊，總長6500mm。堰板上共設(shè)90?三角堰13個，每個堰口寬度為100mm，堰高50mm。堰板高150mm。每池共有65個堰，每堰出流率為q/n=13.31/65=0.2(L/s)那么堰上水頭為：(m)那么每池堰口水面總長為0.029×2×65=3.77(m)校該堰上負荷為13.31/3.77=3.53[L/(m·s)]，符合要求。出水渠計算每池設(shè)計處理流量47.92m3/h，即13.31×10-3m3/s。每池設(shè)出水渠一條，長6.5m。出水渠寬度b為b=0.9(1.2q)0.4=0.9×(1.2×13.31×10-3)0.4=0.145(m)=0.17m渠內(nèi)起端水深為h1=0.75b=0.13m末端渠內(nèi)深為h2=1.25b=0.21m假設(shè)平均水深為h=0.15m那么渠內(nèi)平均流速為(m/s)設(shè)計出水渠斷面尺寸為b×h=(0.2×0.3)m2出水渠過水斷面面積為A=0.20×0.17=0.034(m2)過水斷面濕周為x=2h+b=0.47(m)水力半徑為R=A/x=0.034/0.47=0.072(m)流量因素=49.65水力坡降=1.6×10-3渠中水頭損失為hL=i·L=1.6×10-3×6.5=0.0104(m)3.6.5排泥預曝氣沉淀池內(nèi)污泥貯存在1~2d后，每天排泥一次，采用重力排泥，流入集泥井，排泥管管徑DN200mm。3.6.6進水配水為使預曝氣沉淀池曝氣區(qū)進水均勻，設(shè)置配水槽。配水槽長6.5m，寬0.3m，深0.8m。槽底設(shè)10個配水孔，每池5個，孔徑Φ100mm。3.7SBR反響池設(shè)計計算3.7.1設(shè)計計算說明根據(jù)工藝流程論證，SBR法具有比其他好氧處理法處理效果好、占地面積小、投資省的特點，因而選用SBR法。SBR法的處理效果為：進水CODCr=1140mg/L，BOD5=540mg/L。由于SBR法處理對象為經(jīng)過厭氧處理后的淀粉廢水，其可生化性亦不如原污水，但BOD5/CODCr仍為0.47。而且該廢水中不含特別難降解的污染物和有害物質(zhì)，SBR運行周期中反響時間，根據(jù)類似工程經(jīng)歷確定為4~5h，且運行周期中不設(shè)閑置階段。SBR運行每一周期時間為8.0h，其中進水2.0h，反響〔曝氣〕4.0~5.0h，沉淀1.0h，排水0.5h~1.0h。SBR處理污泥負荷設(shè)為N3=0.15kgBOD5/(kgVSS·d)3.7.2SBR反響池容積計算根據(jù)運行周期時間安排和自動控制特點，SBR反響池設(shè)置4個?！?〕污泥量計算SBR反響池所需污泥量為=9976.9[kg〔干〕]=10t設(shè)計沉淀后污泥的SVI=150ml/g那么污泥體積為Vs=1.2VI·MLSS=1.2×150×10-3×9976.9=1795.8(m3)〔2〕SBR反響容積SBR反響池容積V=Vsi+VF+Vb式中Vsi——代謝反響所需污泥容積，m3；VF——反響池換水容積，m3；Vb——保護容積，m3；VF為SBR反響池的進水容積，即VF=〔2300/24〕×2.0=191.7(m3)Vs=1795.8m3單池污泥容量為Vsi=Vs/4=448.95m3那么V=191.7+448.95+Vb=640.65+Vb〔3〕SBR反響池構(gòu)造尺寸SBR反響池為滿足運行靈活及設(shè)備安裝需要，設(shè)計為長方形，一端為進水區(qū)，另一端為出水區(qū)。SBR反響池單池平面〔凈〕尺寸為〔15.0×8.0〕m2，水深為6.0m，池深為6.5m。單池容積為V=15×8×6=720〔m3〕那么保護容積為Vb=79.35m3四池總?cè)莘e∑V=4V=2880m3SBR反響池尺寸〔外形〕〔31×16.5×6.5〕m33.7.3SBR反響池運行時間與水位控制SBR反響池總水深為6.0m。按平均流量考慮，那么進水前水深為4.0m，進水完畢后6.0m。排水時水深為6.0m，排水完畢后4.0m。6.0m水深中，換水水深為2.1m，存泥水深為2.5m，保護水深1.3m。保護水深的設(shè)置是為防止排水時對沉淀及排泥的影響。進水開場與完畢由水位控制，曝氣開場由水位和時間控制，曝氣完畢由時間控制，沉淀開場與完畢由時間控制，排水開場由時間控制，排水完畢由水位控制。3.7.4排水口高度和排水管管徑〔1〕排水口高度為保證每次換水V=191.7m3的水量及時快速排出，以及排水裝置運行的需要，排水口應(yīng)在反響池最低水位之下約0.5~0.7m，設(shè)計排水口在最高水位之下2.5m，設(shè)計池內(nèi)底埋深1.5m，那么排水口相對地坪標高為1.0m，最低水位相對地面標高為1.7m。〔2〕排水管管徑每池設(shè)浮動排裝置一套，出水口兩個，排水管一根；固定設(shè)于SBR墻上。浮動排水裝置規(guī)格DN200mm，排水管管徑DN300mm。設(shè)排水管排水平均流速為1.1m/s，那么排水量為〔m3/s〕那么每周期〔平均流量時〕所需排水時間為〔h〕3.7.5排泥量及排泥系統(tǒng)〔1〕SBR產(chǎn)泥量SBR的剩余污泥主要來微生代謝的增殖污泥，還有很少局部由進水懸浮物沉淀形成。SBR生物代謝產(chǎn)泥量為式中a——微生物代謝系數(shù)，kgVSS/kgBOD；b——微生物自身氧化率，1/d。根據(jù)淀粉廢水性質(zhì)，參考類似經(jīng)歷數(shù)據(jù)，設(shè)計a=0.83，b=0.05，那么有〔kg/d〕假定排泥含水率為98%，那么排泥量為〔m3/d〕或〔m3/d〕(P=99%)考慮一定安全系數(shù)，那么每天排泥量為32m3/d。〔2〕排泥系統(tǒng)每池池底坡向排泥坑坡度i=0.01，池出水端池底設(shè)〔1.5×1.5×0.5〕m3排泥坑一個，每池排泥坑中接出泥管DN200一根，排泥管安裝高程相對地面為0.4m，相對于最低水位為1.3m。剩余污泥在重力作用下排入集泥井。3.7.6需氧量及曝氣系統(tǒng)設(shè)計計算〔1〕需氧量計算SBR反響池需氧量O2計算式為式中a′——微生物代謝有機物需氧率，kg/kg；b′——微生物自氧需氧率，1/d。根據(jù)類似工程經(jīng)歷數(shù)據(jù)，取a′=0.55，b′=0.15，需氧量為O2=0.55×2300×0.266+0.15×〔1/0.15〕×2300×0.266=948.29〔kgO2/d〕=39.5〔kgO2/h〕〔2〕供氧量計算設(shè)計采用塑料SX-1型空氣擴散器，敷設(shè)SBR反響池池底，淹沒深度4.5m。SX-1型空氣擴散器的氧轉(zhuǎn)移效率為EA=8查表知20℃、30℃時溶解氧飽和度分別為Cs(20)=9.17mg/L、Cs(30)=7.63mg/L空氣擴散器出口的絕對壓力pb為pb=1.013×105+9.8×103×H=1.013×105+9.8×103×9.8=1.454×105〔Pa〕空氣離開曝氣池時，氧的百分比為=19.6%曝氣池中溶解氧平均飽和度為〔按最不利溫度條件計算〕水溫20℃時曝氣池中溶解氧平均飽和度為(mg/L)20℃時脫氧清水充氧量為計算時取值α=0.82，β=0.95，Cj=2.0，P=1.0，那么計算得(kgO2/h)SBR反響池供氣量Gs為=43.88(m3/min)每立方污水供氣量為(m3空氣/m3污水〕去除每千克BOD5的供氣量為去除每千克BOD5的供氧量為〔3〕空氣管計算鼓風機房出來的空氣供氣干管，在相鄰兩SBR池的隔墻上設(shè)兩根供氣支管，為兩SBR池供氣。在每根支管上設(shè)6條配氣豎管，為SBR池配氣，四池共四根供氣管，24條配氣管。每條配氣管安裝SX-1擴散器3個，每池共18個擴散器，全池共72個擴散器。每個擴散器的服務(wù)面積為72m2/18個=4m2/個。擴散器布置如圖1-10。空氣支管供氣量為(m3/min)=0.23m3/s由于SBR反響池交替運行，四根空氣支管不同時供氣，故空氣干管供氣量亦為27.4m3/min?？諝夤艿赖淖畈焕芫€計算，如圖3-2所示。111110945637821圖3-2SBR空氣管路計算圖表3-1空氣管路計算表管段編號管段長度/m空氣流量/(m3/min)空氣流速/(m/s)管徑/m配件當量長度/m計算長度/m壓力損失9.8/(Pa/m)9.8/PaLGsvDl0L+l0ih10/112.00.766.450彎頭一個0.762.760.421.169/102.01.5313.050三通一個0.502.501.704.258/96.02.319.550三通一個，彎頭兩個，閘閥一個1.647.643.4627.87/82.02.34.9100彎頭一個4.666.660.100.676/72.04.589.7100三通一個2.104.100.401.645/62.06.8614.5100三通一個2.104.100.803.284/52.09.1419.4100三通一個2.104.101.455.953/42.011.4224.2100三通一個2.104.102.158.822/31.513.729.1100三通、閘閥各一個2.984.483.1514.111/240.027.414.5200三通三個，閘閥一個25.165.100.3321.480/13.013.729.1100彎頭、閘閥、止回閥各一個12.515.503.1548.83合計138.0由計算表可得：空氣管路總水頭損失為Σh=138.0mmH2O=1352.4Pa假設(shè)管路充裕壓頭為0.10m，即100mmH2O，SX-1型空氣擴散器壓力損失為200mmH2O，那么曝氣系統(tǒng)總壓力損失為h=0.138+0.10+0.20=0.438mH2O3.8鼓風機房設(shè)計3.8.1供風量本處理站需提供壓縮空氣的處理構(gòu)筑物及其供風量為預曝氣沉淀池0.32m3/min，4.0mH2O；SBR反響池27.4m3/min，4.5mH2O3.8.2供風風壓預曝氣沉淀池供風風壓為3.5~4.0mH2O，SBR反響池需供風風壓為4.51m3/min，鼓風機供風以SBR反響池為準。根據(jù)計算，SBR反響池曝氣系統(tǒng)風壓損失為0.3381m3/min，那么鼓風機所需出風壓力為ps=H1+H2+H3式中H1——SBR反響池所需風壓；H2——空氣管路系統(tǒng)風壓損失；H3——曝氣系統(tǒng)充裕風量；即ps=H1+H2+H3=4.5+0.338+0.1=4.938mH2O3.8.3鼓風機的選擇綜合以上計算，鼓風機總供風量即風壓為擬選用TSC-100鼓風機三臺，二用一備。該鼓風機技術(shù)性能如下：轉(zhuǎn)速n1450r/min，口徑DN100mm，出風量8.0m3/min，出風升壓ps49.0kPa，電機功率N15kw，機組重量W330kg。機組占地〔安裝尺寸〕面積L1010mm×M500mm，機組高H1150mm。3.8.4鼓風機房布置鼓風機房平面尺寸〔10.8×5.4〕m2，鼓風機房凈高4.8m。鼓風機房含機房兩間7.8m2，值班〔控制〕室一間3.0m2。鼓風機機組間距不小于1.5m。鼓風機不專設(shè)風道，新鮮空氣直接從建筑窗上部的進風百葉窗進入，由鼓風機進風過濾器除塵。鼓風機在出風支管上裝設(shè)壓力表及安全閥，鼓風機由值班室和中控室均可控制。3.9污泥處理系統(tǒng)3.9.1產(chǎn)泥量根據(jù)前面計算知，有以下構(gòu)筑物排泥。表3-2構(gòu)筑物排泥調(diào)節(jié)沉淀池60m3/dP=97.5%UASB91.08m3/dP=98.0%預曝氣沉淀池32.2m3/dP=98.0%SBR反響池32m3/dP=99.0%那么污水處理系統(tǒng)每日總排泥量為215.28m33.9.2污泥處理方式污水處理系統(tǒng)各構(gòu)筑物所產(chǎn)生污泥每日排泥一次〔除SBR外〕，集中到污泥集泥井，然后再有污泥打至污泥濃縮池，經(jīng)濃縮后送至貯存柜暫放，再由污泥泵送至脫水機房脫水，形成的泥餅外運作農(nóng)肥〔因為污泥中無有害污染物，而有機質(zhì)含量較高〕。污泥濃縮池為間歇運行，運行周期為24.0h。其中各構(gòu)筑物排泥，污泥泵抽送污泥時間1.0~1.5h〔除SBR外〕。污泥濃縮時間20.0h濃縮排水與排泥時間2.0h，閑置時間0.5~1.0h。3.9.3集泥井容積計算考慮各構(gòu)筑物間歇排泥，每日總排泥量為215.28m3，需再1.5h內(nèi)抽送完畢，集泥井容積確定為污泥泵提升流量〔215.28m3〕的10min的體積，即23.9m3。此外，為保證SBR排泥能按其運行方式進展，集泥井容積應(yīng)外加16m3。那么集泥井總?cè)莘e為23.9+16=39.9〔m3〕。集泥井有效泥深為3.0m，那么平面面積應(yīng)為m2設(shè)計集泥井平面尺寸為〔3.5×4.0〕m2集泥井為地下式，池頂加蓋，由潛污泵抽送污泥。集泥井最高泥位-0.1m，最低泥位-4.0m,池底標高為-4.5m。集泥井總?cè)莘e為63m3。3.9.4集泥井排泥泵集泥井中安裝潛污泵兩臺，購三臺，使用兩臺，備用一臺。選用AS75-2CB潛污泵，配雙泵雙導軌自藕底座100GAK。該泵技術(shù)性能為Qb=850m3/h，Hb=13.0m，電動機功率N=7.5kw