白云區(qū)某畜牧場污水的uasb法處理設(shè)計大學(xué)本科畢業(yè)論文

PAGEPAGE1目錄1.緒論 11.1項目背景 11.2工程簡介 11.3設(shè)計進(jìn)出水水質(zhì) 11.4設(shè)計處理能力 11.5設(shè)計依據(jù) 21.6設(shè)計原則 22.污水處理工藝選擇及說明 32.1畜牧場污水的處理方法 32.2目前畜牧場廢水的處理方法 42.2.1固液分離和理化處理系統(tǒng) 42.2.2厭氧池發(fā)酵處理系統(tǒng) 42.2.3土地處理系統(tǒng) 52.3.4人工濕地處理系統(tǒng) 62.3.5曝氣處理法 62.3.6厭氧——好氧聯(lián)合處理法 62.3處理工藝選擇 72.4UASB工藝介紹 72.4.1UASB工藝 72.4.2UASB的基本構(gòu)造 72.4.3UASB工藝的特點 82.4.4影響UASB處理效果的因素 82.5工藝流程圖 92.6各構(gòu)筑物介紹 92.6.1集水池 92.6.2毛發(fā)聚集器 102.6.3固液分離 102.6.4調(diào)節(jié)池 102.6.5UASB反應(yīng)器 102.6.6生物接觸氧化池 112.6.7堆肥間 123構(gòu)筑物設(shè)計計算 153.1水量集水池 153.1.1設(shè)計說明 153.1.2設(shè)計計算 153.2毛發(fā)聚集器 153.3固液分離處理 153.3.1固液分離 153.3.2處理后的水質(zhì)指標(biāo) 163.4調(diào)節(jié)池 163.4.1設(shè)計說明 163.4.2設(shè)計計算 163.5UASB的設(shè)計 173.5.1設(shè)計說明 173.5.2UASB工藝構(gòu)造設(shè)計計算 183.5.3布水系統(tǒng)得設(shè)計計算 213.5.4出水渠設(shè)計計算 223.5.5UASB排水管設(shè)計計算 243.5.6排泥管的設(shè)計計算 243.5.7沼氣管路系統(tǒng)設(shè)計計算 253.5.8UASB的其他設(shè)計 283.6生物接觸氧化設(shè)計計算 293.6.1生物氧化池 293.6.2接觸氧化池尺寸 293.6.3供氣系統(tǒng) 313.6.4布水系統(tǒng) 333.6.5出水系統(tǒng) 333.6.6其他 354.主要構(gòu)筑物和設(shè)備一覽表 364.1構(gòu)筑物一覽表 364.2主要機(jī)械設(shè)備一覽表 365.工程投資概算 385.1設(shè)備費用 385.2土建工程 385.3工程總概算 396.工程經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)評估 406.1工程投資 406.2運(yùn)行費用 406.2.1電耗 406.2.2人工費用 406.2.3其他各項運(yùn)行費用 406.2.4總運(yùn)行費用 406.2.5單位運(yùn)行費用 41結(jié)論 42參考文獻(xiàn) 43致謝 441.緒論1.1項目背景近30年來,特別是90年代以來,隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,城鄉(xiāng)人民的生活物質(zhì)水平的不斷提高以及“菜籃子”工程的大力實施,我國的畜牧業(yè)向集約化、規(guī)?；?、專業(yè)化方向發(fā)展,由此產(chǎn)生大量的廢水,由于大多未經(jīng)適當(dāng)處理就直接排放,對環(huán)境以及人體健康造成嚴(yán)重污染,畜牧業(yè)污水正成為與工業(yè)廢水、生活污水相當(dāng)甚至更大的污染源,有些城市畜牧業(yè)污水更是超過了工業(yè)廢水與生活污水的污染負(fù)荷的總和,其中養(yǎng)豬場廢水的污染負(fù)荷占主要部分。白云區(qū)某畜牧場在為廣州市民“菜籃子”工程添磚加瓦,同時也產(chǎn)生了大量的糞便污水,使附近水體已經(jīng)土壤受到嚴(yán)重污染,排放出來的臭氣也嚴(yán)重影響周邊的環(huán)境質(zhì)量。1.2工程簡介為了解決白云區(qū)某畜牧場所帶來的污染問題,同時變廢為寶,減少污染,建設(shè)污水處理廠處理畜牧場的糞便污水,本設(shè)計處理量為350m3/d1.3設(shè)計進(jìn)出水水質(zhì)表1－1設(shè)計進(jìn)出水水質(zhì)主要污染物CODcr(mg/L)(mg/L)SS(mg/L)氨氮(mg/L)原水800－900400－600300200排放水702060101.4設(shè)計處理能力白云區(qū)某畜牧場位于林區(qū)附近,林木茂盛，果樹如海,首先干掃糞便,進(jìn)行堆肥,以作果樹林木肥料,減少沖洗糞水中的有機(jī)污染物質(zhì),糞水經(jīng)過處理之后既能產(chǎn)生沼氣,又能達(dá)標(biāo)排放，減少了對環(huán)境的污染以及人體健康的危害。由于規(guī)模一定,各種禽畜的數(shù)量組合穩(wěn)定,日處理量為350m3，1.5設(shè)計依據(jù)①中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法；②畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)；③供、配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范GB50052－92；④《給排水設(shè)計手冊》；⑤廣東省地方標(biāo)準(zhǔn)水污染物排放限制規(guī)范。1.6設(shè)計原則嚴(yán)格執(zhí)行國家有關(guān)環(huán)境保護(hù)的各項法規(guī)。采用要求的工藝,確保處理量以及達(dá)到水質(zhì)排放的標(biāo)準(zhǔn)。流程布局合理,整體美觀大方。合理利用資金,做到投資少,運(yùn)行費用低,效益高的效果。2.污水處理工藝選擇及說明2.1畜牧場污水的處理方法畜牧場污水處理的基本方法，按其基本原理可分為物理處理法、化學(xué)處理法、物理化學(xué)處理法和生物處理法等。單獨使用任何一種方法，都不能使畜牧場高濃度的污水得到有效的處理和達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。所以必須進(jìn)行系統(tǒng)處理。目前大型養(yǎng)殖場污水處理系統(tǒng)主要有如下幾種：①固液分離與理化處理系統(tǒng)處理流程：固液分離—沉淀——氣化——酸化——凈化——魚塘——排放。這種處理系統(tǒng)，基本上可將污水凈化到符合排放標(biāo)準(zhǔn)和得到綜合利用。其缺點是：處理工藝流程較長，占面積大，工程投資費用高。②厭氣池發(fā)酵處理系統(tǒng)處理流程：畜舍排出的糞水——厭氣池——沉淀池——凈化池——灌溉農(nóng)作物。此種處理系統(tǒng)，能使豬場排出的糞水COD濃度達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)200mg／L，同時可充分厭氣發(fā)酵生產(chǎn)沼氣作為能源。但工程投資費用大，沼氣池內(nèi)殘料、污泥較難清除。由于濕的糞料運(yùn)輸和利用困難，還會出二次環(huán)境污染問題。③土地處理系統(tǒng)土地處理系統(tǒng)是將污水灑布在土地上，利用土壤作物發(fā)生凈化作為對污水進(jìn)行處理的系統(tǒng)。主要包括物理的過濾、吸附、化學(xué)反應(yīng)和化學(xué)沉淀，以及微生物代謝作用的有機(jī)物分解等，按其運(yùn)行方式不同，可分為自然濕地和人工濕地。自然濕地系統(tǒng)：利用自然濕地可充分利用污水及其中的營養(yǎng)成分，所需的基建費及運(yùn)行費很少，但要受到某些條件的限制，在推廣和應(yīng)用上還有許多困難，但人工濕地系統(tǒng)的研究是一大方向。人工濕地系統(tǒng)處理流程：豬舍——格柵——沉淀地——格柵——酸化池(水解池)——人工濕地——氧化池——排放。該系統(tǒng)是通過人工精心設(shè)計和建造一個相對獨立的工程化的濕地系統(tǒng)，是一個人造的完整的濕地生態(tài)系統(tǒng)，由植物、石床、微生物等子系統(tǒng)構(gòu)成，靠物理、化學(xué)和生物作用使污水凈化。為了更好地發(fā)展畜牧業(yè)生產(chǎn)，保障環(huán)境污染降低到最小的限度，必須要以相關(guān)的法律給于制約，從而使畜牧場的畜禽糞便及污水的污染能得到更好的治理。由于畜牧場污水的處理比糞處理理更為棘手，國內(nèi)外至今還存在著處理技術(shù)不過關(guān)，處理設(shè)備設(shè)施投資過大等難點，水質(zhì)污染已成為許多國家和地區(qū)畜禽高發(fā)病率，高死亡率的禍根，幾乎困擾著所有規(guī)模化養(yǎng)殖場，這已經(jīng)成為人類環(huán)境保護(hù)中的一項重要課題，還有待于在今后工作中進(jìn)一步探討。2.2目前畜牧場廢水的處理方法：畜牧場污水處理的基本方法，按其基本原理可分為物理處理法、化學(xué)處理法、物理化學(xué)處理法和生物處理法等四大類。單獨使用任何一種方法都不能使畜牧場高濃度的污水得到有效的處理（達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)），所以必須進(jìn)行系統(tǒng)處理。目前大型養(yǎng)殖污水處理系統(tǒng)主要有以下幾種：2.2.1固液分離和理化處理系統(tǒng)處理流程：固液分離——沉淀——氣化——酸化——凈化——魚塘——排放。固液的分離，對分離出的固體物可作有機(jī)化肥，而分離出的污水排入沉淀池，沉淀后的污水再排入氣化池或混凝劑處理池。采用明礬一般可以使污水的COD從15000mg/L降到2700mg/l；經(jīng)酸化池處理，使污水COD降到1800mg/L，再經(jīng)三級池凈化處理，使COD降到560mg/L，又經(jīng)三級魚塘的魚食消化及凈化處理，排出污水的COD可達(dá)到160－200mg/L。這種處理系統(tǒng)，基本上可將污水凈化到符合排放標(biāo)準(zhǔn)以得到綜合利用。其缺點使：處理工藝流程較長，占地面積大，工程投資費用高。2.2.2厭氧池發(fā)酵處理系統(tǒng)厭氧池發(fā)酵處理即厭氧甲烷化，是多種微生物類群參與的生物化學(xué)過程，大致分為產(chǎn)酸和產(chǎn)甲烷兩個階段。產(chǎn)酸階段主要是水解和發(fā)酵菌群將復(fù)雜的有機(jī)物分解為簡單的有機(jī)物，進(jìn)而降解為各種有機(jī)酸；產(chǎn)甲烷階段主要是將各種有機(jī)物轉(zhuǎn)化為甲烷和一氧化碳，即沼氣。處理流程：禽舍排出的糞水——厭氧池——沉淀池——凈化池——灌溉農(nóng)作物。此種處理系統(tǒng)，能使豬場排出的糞水COD濃度達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)200mg/L，同時可充分厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣作為能源。但工程投資費用大，沼氣池內(nèi)殘料、污泥較難清除。由于濕料運(yùn)輸和利用困難，還會出現(xiàn)二次環(huán)境污染問題。近年來，國內(nèi)外致力于厭氧生物處理工藝的研究，開發(fā)了一系列新型厭氧處理反應(yīng)器。如UASB（上流式厭氧污泥床工藝）、UBF（上流式厭氧污泥過濾器）。其中探討最多的是UASB，氨和炭的去除率達(dá)95％。2.2.3土地處理系統(tǒng)土地處理系統(tǒng)是將污水曬布在土地上，利用土壤作物發(fā)生凈化作用對污水進(jìn)行處理的系統(tǒng)，主要包括物理的過濾、吸附、化學(xué)反應(yīng)和化學(xué)沉淀，以及微生物代謝作用的有機(jī)物分解等。按其運(yùn)行方式不同，土地處理系統(tǒng)可分為以下幾種：①慢速滲慮系統(tǒng)相當(dāng)于污水灌溉，適用于滲水性能良好的土壤（如沙質(zhì)粘土）和蒸發(fā)量小的地區(qū)，土地上種植農(nóng)作物。這種系統(tǒng)可以同時實現(xiàn)污水的處理和利用。在污水從土壤緩慢向下滲慮的過程中，借土壤中微生物和農(nóng)作物對污水進(jìn)行凈化，農(nóng)作物可充分利用污水的水肥營養(yǎng)。但本系統(tǒng)要注意污水的布灑量和農(nóng)作物的需要。②快速滲慮系統(tǒng)是以補(bǔ)給地下水，使污水再生回用為目的的系統(tǒng)，適用于滲透性能十分良好的土壤（如砂土）。其上一般不能種植作物，污水在地表均勻散布，很快滲入地下。灌水間歇進(jìn)行，能有效地去除懸浮物、有機(jī)物、磷以及重金屬等物質(zhì)。本系統(tǒng)要求有較高程度的前處理，③地表慢流系統(tǒng)適用于地面具有2—8％坡度的透水較差的粘土和重粘土地塊，地面上種植牧草或其它作物。污水在地塊高端散布開后，沿地面均勻慢流，在下段設(shè)集水渠。本系統(tǒng)凈化污水的效果較差，但對地下水的污染較小。④濕地系統(tǒng)是利用低洼濕地或沼澤地對污水進(jìn)行處理的系統(tǒng)。除具有對上述土地處理系統(tǒng)的作用外，在水中還可以生長藻類和水生植物，通過光合作用放氧，吸收二氧化碳，形成一個類似于穩(wěn)定塘的水生生態(tài)系統(tǒng)。利用土地處理系統(tǒng)可充分利用污水及其中的營養(yǎng)成分，所需的基建費及運(yùn)行費很少，但要受到某些條件的限制。土地處理系統(tǒng)的廣泛推廣和應(yīng)用，還有許多困難。人工濕地系統(tǒng)的研究是一大方向。2.3.4人工濕地處理系統(tǒng)人工濕地處理系統(tǒng)是一個人工精心設(shè)計和建造的工程化的相對獨立的濕地系統(tǒng)，是一個人造的完整的濕地生態(tài)系統(tǒng)，由植物、碎石床、微生物等子系統(tǒng)構(gòu)成。靠整個濕地系統(tǒng)的物理、化學(xué)和生物作用使污水凈化。美國豬場在處理糞污技術(shù)中，有不少采用“氧化塘+人工濕地”的模式。Dogwoodride農(nóng)場九級人工濕地的幾年運(yùn)行表明，它能夠處理1650頭母豬所排出的糞污，保證了豬場在獲得利潤的同時，保持良好的環(huán)境。該農(nóng)場的濕地處理豬場污水模式，在美國起到了示范作用。汪植三等（1994）廖新珶（1995）在人工濕地處理污水系統(tǒng)方面也作了深入細(xì)致的研究。用人工濕地處理污水系統(tǒng)的碎石床既是植物的土壤，又是一種高效化的生物慮床，是一種理想的全方位生態(tài)凈化系統(tǒng)。人工濕地處理污水系統(tǒng)在我國應(yīng)進(jìn)一步研究推廣應(yīng)用。2.3.5曝氣處理法曝氣處理法是一種需氧生物處理法。糞污首先經(jīng)機(jī)械固液分離機(jī)機(jī)械分離，液體污水進(jìn)入大型生物發(fā)酵池、大量加氧進(jìn)行生物降解，使BOD、COD、VFA等指標(biāo)達(dá)到允許的范圍內(nèi)，處理效果較好。英國、日本多采用這種方法處理污水，但有設(shè)備費用較昂貴，所需能源較大的弱點。2.3.6厭氧——好氧聯(lián)合處理法。厭氧——好氧聯(lián)合處理包括厭氧處理系統(tǒng)和好氧處理系統(tǒng)兩部分，好氧處理系統(tǒng)一般作二級凈化，其大概工藝如下所示：據(jù)B.Montuelle（1992）設(shè)計的厭氧——好氧處理系統(tǒng)的運(yùn)行分析，整個系統(tǒng)的COD去除率為98％，BOD去除率為99.4％，SS去除率為96％，N去除率為93％，P去除率為99％。2.3處理工藝選擇針對畜牧場廢水有機(jī)濃度高，氨氮濃度高，惡臭嚴(yán)重等特點，同時根據(jù)上述畜牧場污水處理技術(shù)的比較和綜合分析，本設(shè)計采取UASB處理工藝和好氧生物處理工藝組合的方法，以便達(dá)到好的處理效果。2.4UASB工藝介紹2.4.1UASB工藝UASB是上流式厭氧污泥床反應(yīng)器（UpflowAnaerobicSludgeBlanket）的簡稱，由荷蘭Wageningen農(nóng)業(yè)大學(xué)的教授Lettinga等人于1972－1978年間開發(fā)研制的一項污水厭氧生物處理新技術(shù)，這種工藝于20世紀(jì)80年代初起在高濃度的有機(jī)廢水的處理中得到日趨廣泛的應(yīng)用（沈耀良等，1999）。國內(nèi)對UASB反應(yīng)器的研究是從20世紀(jì)80年代開始的。UASB反應(yīng)器在處理各種有機(jī)廢水時，反應(yīng)器內(nèi)一般情況嚇均能形成厭氧顆粒污泥，而厭氧顆粒污泥不僅有良好的沉淀性能，而且有比較高的比甲烷活性。由于UASB反應(yīng)器設(shè)有三相分離器，使得反應(yīng)器內(nèi)的污泥不易流失，所以反應(yīng)器內(nèi)能維持很高的生物量，平均濃度可達(dá)到80gSS/L左右。同時反應(yīng)器的SRT很大，HRT很小，這使反應(yīng)器有很高的容積負(fù)荷率和處理效率以及運(yùn)行穩(wěn)定性。2.4.2UASB的基本構(gòu)造畜牧場廢水由池底進(jìn)入反應(yīng)器，通過反應(yīng)區(qū)經(jīng)三相分離器進(jìn)入沉淀區(qū)進(jìn)行固液分離。澄清后的廢水由水渠拍出，沉淀下來的微生物固體，即厭氧顆粒污泥靠重力自動返回反應(yīng)區(qū)，集氣室收集的沼氣由沼氣管排出反應(yīng)器，UASB反應(yīng)器主要包括進(jìn)水分配系統(tǒng)、反應(yīng)區(qū)、三相分離器、出水系統(tǒng)及排泥系統(tǒng)。反應(yīng)區(qū)包括污泥床和污泥懸浮層區(qū)，是UASB反應(yīng)器的核心，也是培養(yǎng)和富集厭氧微生物的區(qū)域，廢水與厭氧污泥在這里充分接觸，產(chǎn)生強(qiáng)烈的生化反應(yīng)，有機(jī)物主要是在反應(yīng)區(qū)被厭氧分解。三相分離器由沉淀區(qū)、集氣室和氣封組成，其功能是把產(chǎn)生的氣體、厭氧顆粒污泥和處理后的廢水分離開來。三相分離器分離效果的好壞直接影響反應(yīng)器的處理效果。2.4.3UASB工藝的特點（1）反應(yīng)器中高濃度的以顆粒存在的高活性污泥UASB是目前各種厭氧處理工藝所達(dá)到的處理負(fù)荷最高的高濃度有機(jī)廢水處理裝置之一。在反應(yīng)器內(nèi)產(chǎn)甲烷菌為主體的厭氧微生物形成了粒徑為1－5mm的顆粒污泥，讓UASB工藝具備很高的處理能力。這種活性污泥是在嚴(yán)格控制反應(yīng)器的水力學(xué)及有機(jī)負(fù)荷條件下，通過污泥的自身絮凝、結(jié)合和逐步的固定化過程而形成。大量事實證明，顆粒污泥能長期保持其形態(tài)上的穩(wěn)定性及良好的沉降性能。反應(yīng)器內(nèi)具有集泥、水和氣分離于一體的三相分離器①這種三相分離器可以自動地將泥、水、氣分離并起到澄清出水、保證集氣室正常水面的功能。②反應(yīng)器中無需安裝任何攪拌裝置。反應(yīng)器的攪拌是通過產(chǎn)氣的上升遷移作用而實現(xiàn)，因而具有操作管理比較簡單的特點。2.4.4影響UASB處理效果的因素①pH值pH值是影響UASB處理效果的一個重要的、不太敏感的指標(biāo)。在啟動過程中，反應(yīng)器內(nèi)的pH值控制在6.8～7.2之間，偶爾pH值達(dá)到6.6，對處理效果沒有明顯地影響。若啟動過程過快或者負(fù)荷增加過多，因產(chǎn)甲烷菌增長慢，產(chǎn)酸菌可將廢水中地有機(jī)物轉(zhuǎn)化為小分子有機(jī)酸，導(dǎo)致反應(yīng)器內(nèi)的pH值下降，VFA積累。一般出水pH值不能低于6.2，最好控制在6.5以上。若超過上述范圍，則應(yīng)暫時停止進(jìn)水2～3天，必要時加堿調(diào)pH值至6.8。②營養(yǎng)物質(zhì)產(chǎn)甲烷菌和有關(guān)菌群的生長代謝需良好的營養(yǎng)條件，畜牧場廢水含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，各營養(yǎng)物質(zhì)之間的比例基本能夠滿足微生物菌群的生長需要，在整個調(diào)試和正常運(yùn)行期間，不需添加營養(yǎng)物質(zhì)。溫度夏天時，廢水的溫度維持在20～25攝氏度，此時無需調(diào)節(jié)溫度，在正常運(yùn)行過程中，溫度的變化對UASB的運(yùn)行影響不大，產(chǎn)氣量的變化也比較?。?.5工藝流程圖調(diào)節(jié)池集水池沼液沼氣回收UASB工藝（沼氣池）堆肥發(fā)酵有機(jī)肥料固體糞便干掃畜牧場糞污毛發(fā)聚集器固液分離出水調(diào)節(jié)池集水池沼液沼氣回收UASB工藝（沼氣池）堆肥發(fā)酵有機(jī)肥料固體糞便干掃畜牧場糞污毛發(fā)聚集器固液分離出水糞水液體固體沼渣消毒間好氧生物接觸2.6各構(gòu)筑物介紹2.6.1集水池因為畜牧場污水的日變化雖然不是很大，但是時變化很大，屬于比較特殊的例子，設(shè)置集水池的目的，就是為了收集所有的廢水，集中處理，又因為本設(shè)計要求的日處理量不是很大，所以為了使后續(xù)處理能夠連續(xù)下去，特設(shè)集水池，收集幾天的廢水，同時也考慮到廢水收集時間長的情況下，可能會導(dǎo)致水體變質(zhì)，所以收集廢水的量不宜太多。2.6.2毛發(fā)聚集器主要用于廢水的預(yù)處理系統(tǒng)中，作為過濾前處理，去除水中毛發(fā)、纖維狀物及較大懸浮物，以免它們纏繞循環(huán)水泵的葉輪，保障后續(xù)系統(tǒng)設(shè)備正常運(yùn)行。用途：毛發(fā)聚集器的作用就是收集進(jìn)水中的毛發(fā)及纖維性物質(zhì)，去除水中尺寸較大的漂浮物，防止毛發(fā)進(jìn)入水泵及填料內(nèi)，影響水泵正常運(yùn)行，堵塞填料孔隙，排除對后序處理設(shè)備可能帶來的不利影響。因為畜牧場廢水中，含有牲畜的毛發(fā)，為了不影響后續(xù)過程的處理效果，設(shè)置毛發(fā)聚集器，并定期進(jìn)行清理，作用相當(dāng)于格柵，但是由于它能夠聚集毛發(fā)，所以在本設(shè)計中用途較大，在設(shè)置了毛發(fā)聚集器之后，不考慮再設(shè)置格柵。2.6.3固液分離采用水沖式工藝的養(yǎng)豬場廢水中含有大量的固體懸浮物，這些固體懸浮物進(jìn)入UASB反應(yīng)器會形成浮渣或占據(jù)一部分有效容積，并導(dǎo)致顆粒污泥的解體，使懸浮物質(zhì)與厭氧微生物混合，將厭氧微生物擠出厭氧反應(yīng)器，從而降低了厭氧污泥的活性與反應(yīng)器中的活性厭氧污泥含量；嚴(yán)重時浮渣還會結(jié)成硬殼，在三相分離器內(nèi)阻礙沼氣的釋放和收集，甚至?xí)枞苈?。因此，廢水中懸浮固體物的含量對整個厭氧過程會有很大影響。所以廢水應(yīng)先經(jīng)濾網(wǎng)過濾和沉淀處理去除大部分SS。養(yǎng)豬場廢水經(jīng)固液分離后可去除80%-90%的SS和25%～30%的。2.6.4調(diào)節(jié)池由于畜牧場廢水的水質(zhì)、水量的波動很大，而且由于本設(shè)計采取多天收集，集中處理的處理方法。這種波動對污水處理設(shè)施的正常運(yùn)行和管理不利，將會嚴(yán)重影響處理效率。所以在進(jìn)行污水處理前設(shè)置調(diào)節(jié)池，均化水質(zhì)和調(diào)節(jié)水量，以使后續(xù)處理系統(tǒng)能在良好的環(huán)境下運(yùn)行。2.6.5UASB反應(yīng)器下圖使各種厭氧處理工藝的優(yōu)、缺點對照。本設(shè)計因為SS濃度不是很高，出于經(jīng)濟(jì)利益的考慮，也本著UASB工藝運(yùn)行簡單，經(jīng)濟(jì)，所以選擇UASB工藝作為本次設(shè)計的厭氧處理工藝。UASB工藝的基本情況上文已經(jīng)提到。表2－1各種厭氧工藝優(yōu)缺點比較工藝類型優(yōu)點缺點厭氧塘便宜，實際不需要維護(hù)需要大量土地，氣味問題，不產(chǎn)氣厭氧消化池系統(tǒng)非常復(fù)雜可適用于高SS濃度低負(fù)荷，需要較大池容厭氧接觸工藝適應(yīng)中等濃度SS中等負(fù)荷，需要運(yùn)行經(jīng)驗厭氧慮池運(yùn)轉(zhuǎn)簡單，適應(yīng)高或低濃度COD不適于廢水SS含量高時，有堵塞危險UASB工藝運(yùn)行簡單，適應(yīng)高或低濃度COD可能是有高負(fù)荷解決運(yùn)轉(zhuǎn)問題需要技巧，不適于廢水具有高SS的情況2.6.6生物接觸氧化池生物接觸氧化池是生物膜法的一種形式，是在生物慮池的基礎(chǔ)上，從接觸曝氣法改良演變而來，因此又稱之為“浸沒式慮池法”、“接觸式曝氣法”等。接觸氧化池內(nèi)設(shè)有填料，部分微生物以生物膜的形式固著生長于填料表面，部分則呈絮狀懸浮于水中，因此它兼有活性污泥法和生物慮池兩者的特點。生物接觸法中微生物所需的氧通過曝氣供給。生物膜長到一定厚度之后，近填料壁的微生物將由于缺氧而進(jìn)行厭氧代謝，其產(chǎn)生的氣體及曝氣形成的沖刷作用及其重力作用會造成生物膜的脫落，并促成新生膜的生長、形成生物膜的新陳代謝，脫落的生物膜將隨出水流出池外。生物接觸氧化法的處理工藝通常可分為：一段法（一次生物接觸氧化法），二段法（兩次生物接觸氧化法），多段法（多次生物接觸氧化法）和推流式（多格生物接觸氧化法）。總的來說，一般當(dāng)有機(jī)物負(fù)荷較低，水量負(fù)荷較大時，采用一段法較合適；當(dāng)有機(jī)負(fù)荷較高，采用二段法或推流法比較好；當(dāng)去除有機(jī)污染負(fù)荷高時，則應(yīng)采用多段法。本設(shè)計采用推流法。生物接觸氧化法的主要特點有以下幾個方面：a.由于填料的比表面積大，池內(nèi)的充氧條件較好，生物接觸氧化池內(nèi)單位容積的生物固體量都高于活性污泥法曝氣池以及生物慮池，因此，生物接觸氧化池具有較高的容積負(fù)荷。b．由于相當(dāng)一部分微生物固著生長在填料表面，生物接觸氧化法不需要設(shè)污泥回流系統(tǒng)，也沒有污泥膨脹問題，運(yùn)行管理方便。由于生物接觸氧化池內(nèi)生物固體量多，水流狀態(tài)屬完全混合型，因此生物接觸氧化池對水質(zhì)水量的驟變有較強(qiáng)的適應(yīng)能力。c.由于生物接觸氧化池內(nèi)生物固體量較多，當(dāng)有機(jī)容積負(fù)荷較高時，其F/M比可保持在一定的水平，因此污泥產(chǎn)量可相當(dāng)于或低于活性污泥法。2.6.7堆肥間堆肥技術(shù)的研究（本設(shè)計采用生物接菌堆肥技術(shù)）①傳統(tǒng)堆肥方法傳統(tǒng)的堆肥方式，大部分是將新鮮的畜禽糞便收集后，在空田地里簡單堆漚。有的適當(dāng)加入少量的秸桿、稻草等，一般堆肥周期在3個月左右，在環(huán)境溫度低的情況下，堆漚的時間還要更長。整個堆f區(qū)的過程，內(nèi)部溫度上升的很慢。接近表層溫度低，無法完全殺滅蟲卵和病原菌。②生物接菌堆肥技術(shù)A分層接菌當(dāng)干鮮糞和糞渣混合一起收集到一定量，對規(guī)模養(yǎng)殖場以1d量為基數(shù)，堆成1堆或若干堆，在堆料時，每間隔100～150ram，在層問均勻地撒放生物菌種，堆狀成梯形，一般高度為1．2～1．5m。B攪拌均勻接菌有條件的養(yǎng)殖場采用攪拌機(jī)，將干鮮糞和糞渣、沼渣加上生物菌種一起攪拌均勻，然后堆積成堆。C堆肥時間和溫度的關(guān)系堆肥初期溫度上升較緩慢，大致在1周時間才達(dá)到最高溫度66攝氏度（見下表），當(dāng)溫度開始下降時進(jìn)行翻堆，堆肥的溫度基本上保持在60℃以上，翻堆的次數(shù)一般是分層接菌的需要3－4次：而均勻接菌一般需要2～3次；表1中，第9天、第12天、第15天．各翻一次堆，堆肥周期在20d左右。一般在第表2－3堆肥時間與溫度的關(guān)系時間d1234567891011121314151617181920溫度℃4252606063666664646563626463616060565555D堆肥水分養(yǎng)分要求堆肥的初始水分應(yīng)保持在60％一70％。為此，對于較干的糞渣應(yīng)加水調(diào)節(jié)濕度。在開始的1—2次翻堆時也應(yīng)加水調(diào)節(jié)濕度．最后一次翻堆可不用加水，以保證最終產(chǎn)品的干度較好。同時，在堆肥開始時，最好添加適量的速效氮素和米糠等．調(diào)整堆肥中的C／N比，又給生物菌種提供養(yǎng)分，促進(jìn)微生物的活動。加速糞渣等的分解。③堆肥效果分析A糞便堆肥養(yǎng)分糞便堆肥后，經(jīng)檢測含全氮(N)占2．45％，全磷(P)占2.57％，全鉀(K)占1.54％，有機(jī)質(zhì)59.86％。養(yǎng)分基本達(dá)到有機(jī)肥指標(biāo)，可直接施用于果蔬，但含水率達(dá)到30％，要作為商品有機(jī)肥銷售還需要再加工。B病蟲菌去除接菌堆肥屬于高溫堆肥．溫度超過62℃達(dá)到10d．最高達(dá)到66℃(見表1)。高溫堆肥一般經(jīng)過發(fā)熱、高溫、降溫、腐熟等幾個階段，高溫階段可以殺蟲滅菌，各種農(nóng)作物的病菌蟲卵致死溫度見表表2－2農(nóng)作物病菌和蟲卵的致死溫度名稱致死溫度/℃需要時間/min二化螟卵653栗夜盜蟲卵605金龜子卵505麥蛾卵605谷象505小豆青蟲605蛔蟲卵751亞麻立枯病菌60240小麥黑穗病菌5410稻熱病菌51～5210化膿菌5410麥銹病菌5410經(jīng)濟(jì)利益分析據(jù)估測，該畜牧場每天產(chǎn)生的新鮮糞便為10t左右，扣除收集時的流失及堆肥后水分的蒸發(fā)等．最終可獲得含水20％一30％的初級有機(jī)肥4t左右初級有機(jī)肥可作為有機(jī)肥的原料，也可直接做果蔬的基肥使用。按照市場價每t200元，生產(chǎn)成本、包裝及菌種每t需50元，4個工人負(fù)責(zé)收集糞渣、堆肥、翻堆及肥料裝袋、裝車等，每月每人1500元，暫不計設(shè)備及一次性前期建設(shè)費，每年可增加業(yè)主收入近15萬元。這樣不但增加業(yè)主的治污積極性，而且?guī)磔^好的社會和經(jīng)濟(jì)效益，還有環(huán)境利益。3構(gòu)筑物設(shè)計計算3.1水量集水池3.1.1設(shè)計說明：因為畜牧場的日變化量基本不變，但時變化量很大，再有該畜牧場規(guī)模較小，日處理量不多，出于效益考慮，擬收集5天污水量，再集中處理，同時也應(yīng)避免收集天數(shù)過多，造成水體發(fā)酵！3.1.2設(shè)計計算畜牧場污水日排放量為350m3五天的收集量為：350×5×1.2＝2100m集水池尺寸為：20×15×7＝2100m3.2毛發(fā)聚集器廢水中含有毛發(fā)及纖維性物質(zhì)，若不加以收集，進(jìn)入水泵及后序處理設(shè)備，會產(chǎn)生堵塞或纏繞，對后序處理帶來不利的影響。毛發(fā)聚集器的作用就是收集進(jìn)水中的毛發(fā)及纖維性物質(zhì)，去除水中尺寸較大的漂浮物，防止毛發(fā)進(jìn)入水泵及纏繞在膜絲上，影響水泵正常運(yùn)行，堵塞膜絲孔隙，對后序處理設(shè)備帶來的不利影響。3.3固液分離處理3.3.1固液分離采用水沖式工藝的養(yǎng)豬場廢水中含有大量的固體懸浮物，這些懸浮物進(jìn)入UASB反應(yīng)器中會形成浮渣或者占據(jù)一部分有效容積，并導(dǎo)致顆粒污泥的解體，使懸浮物質(zhì)與厭氧微生物混合，將厭氧微生物擠出厭氧反應(yīng)器，從而降低了厭氧污泥的活性與反應(yīng)器中的活性厭氧污泥含量。嚴(yán)重時浮渣還會結(jié)成硬殼，在三相分離器內(nèi)阻礙沼氣的釋放和收集，甚至?xí)枞苈?。因此，廢水中的懸浮固體物的含量對整個厭氧過程會有很大的影響。所以廢水應(yīng)先經(jīng)過濾網(wǎng)過濾和沉淀處理去除部分SS，畜牧場場廢水經(jīng)過固液分離后可去除80％的SS和25％～30％和。3.3.2處理后的水質(zhì)指標(biāo)900×（1-25％）＝675mg/l600×(1-25%)=450mg/lSS300×(1-90%)=30mg/l3.4調(diào)節(jié)池3.4.1設(shè)計說明根據(jù)生產(chǎn)廢水的排放規(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和一定的保溫作用，由于調(diào)節(jié)池內(nèi)不安裝工藝設(shè)備或者管道，考慮土建結(jié)構(gòu)可靠性高時，故障少，只設(shè)一個調(diào)節(jié)池。3.4.2設(shè)計計算調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)周期T＝8.0h；調(diào)節(jié)池有效容積V＝TQh＝8×87.5＝700；調(diào)節(jié)池的有效水深h＝4m；調(diào)節(jié)池的規(guī)格2.5m×6m×12m×4m＝720；調(diào)節(jié)池設(shè)污泥斗四個，每斗上口面積6m×6m，下口面積為0.6m×0.6m，泥斗傾角，泥斗高2.7m；每個污泥容積：＝h/3×（）=2.7/3×(6×6+0.6×0.6+)=34.5；污泥斗容積共V＝4＝4×34.5＝138；調(diào)節(jié)池在每個處理周期沉淀污泥重為W＝210×40％×2100＝0.20（t）；濕污泥體積約為0.20/2.5%=8()(設(shè)污泥的密度為1t/)。泥斗可存約2個月污泥（5天為一個處理周期，建議兩個周期（約10天）清理一次）調(diào)節(jié)池的最高設(shè)置為+3.00m，超高為0.5m，頂標(biāo)高為3.50m。最低水位為-0.50m，池底標(biāo)高為-3.50m3.5UASB的設(shè)計3.5.1設(shè)計說明UASB是上流式厭氧污泥床反應(yīng)器（UpflowAnaerobicSludgeBlanket）的簡稱，由荷蘭Wageningen農(nóng)業(yè)大學(xué)的教授Lettinga等人于1972－1978年間開發(fā)研制的一項污水厭氧生物處理新技術(shù)，這種工藝于20世紀(jì)80年代初起在高濃度的有機(jī)廢水的處理中得到日趨廣泛的應(yīng)用（沈耀良等，1999）。UASB一般包括進(jìn)水配水區(qū)、反應(yīng)區(qū)、三相分離區(qū)、氣室等部分，UASB反應(yīng)器的工藝基本出發(fā)點如下：為污泥絮凝提供有利的物理－化學(xué)條件，厭氧污泥即可獲得并保持良好的沉淀性能；良好的污泥床可形成一種相當(dāng)穩(wěn)定的生物相，能抵抗較強(qiáng)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；通過反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置一個沉淀區(qū)、使污泥細(xì)顆粒在沉淀區(qū)的污泥層內(nèi)進(jìn)一步絮凝和沉淀，然后回流入反應(yīng)器。UASB處理有機(jī)廢水有以下特點：污泥床污泥濃度高，平均污泥濃度可以達(dá)到20～40gVSS/L；有機(jī)負(fù)荷高、中溫發(fā)酵時容積負(fù)荷可達(dá)8～12kgCOD（）；反應(yīng)器內(nèi)無混合攪拌設(shè)備，無填料，維護(hù)管理較簡單；系統(tǒng)較簡單，不需另設(shè)沉淀池和污泥回流設(shè)施。本工程所處理的畜牧場廢水，屬中低濃度有機(jī)廢水，生物降解性較好，UASB反應(yīng)器作為處理工藝的主體，擬按下列參數(shù)設(shè)計：設(shè)計流量350（擬5天為一個處理周期處理量為2100，變化系數(shù)為1.2）即87.5進(jìn)水濃度為675mg/l的去除率＝75％；450mg/l的去除率＝70％；容積負(fù)荷＝6.5kgCOD/（）(按常溫23)；產(chǎn)氣率r＝0.4COD；污泥產(chǎn)率X＝0.15kg/kgCOD。3.5.2UASB工藝構(gòu)造設(shè)計計算①UASB總?cè)莘e計算UASB總?cè)莘e：V＝Q/式中Q——設(shè)計處理流量，（一次為5d）；——去除的有機(jī)污染物的濃度，；——容積負(fù)荷。則V＝2100×（0.675×0.75+0.45×0.70）/6.5＝265。選用4個池子（2用2備），則每個池子的體積都為135。假定UASB體積有效系數(shù)是90％，則每個池子需容積為150。若選用直徑為7000mm的反應(yīng)器4個，則其水力負(fù)荷為0.4，負(fù)荷要求（＝0.1～0.9）。若反應(yīng)器總高為H＝4.7+0.3＝5（m），反應(yīng)器總?cè)莘e為V＝384，有效容積約為305，符合有機(jī)負(fù)荷要求。②工藝構(gòu)造設(shè)計UASB的重要構(gòu)造是指反應(yīng)器內(nèi)三相分離器的構(gòu)造，三相分離器設(shè)計直接影響到氣、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(yùn)行和獲得良好的出水水質(zhì)起到十分重要的作用，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：混合液進(jìn)入沉淀區(qū)之前，必須將其中的氣泡予以脫出，防止氣泡進(jìn)入沉淀區(qū)影響沉淀。沉淀區(qū)的表面水力負(fù)荷應(yīng)在0.7以下，進(jìn)入沉淀區(qū)前，通過沉淀槽底縫隙的流速不能大于2.0m/h沉淀斜板傾角不應(yīng)小于，使沉泥不在斜板積聚，盡快回落入反應(yīng)區(qū)內(nèi)。出水堰前設(shè)置擋板，以防止上浮污泥流失；某些情況下，應(yīng)設(shè)置浮渣清除裝置。三相分離器設(shè)計須確定三相分離器的數(shù)量，大小斜板的尺寸、傾角和相互間關(guān)系。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(dǎo)便是依據(jù)以上的三相分離器的設(shè)計要求得出的）為=[（q/L×N×）+r]；式中q——通過縫隙的流量，；L——回流縫隙長度，m；N——縫隙條數(shù)；——氣泡的上升速度，m/s；r——上斜板到器壁的距離，m；——下斜板與器壁的夾角。且其中由斯托克斯公式計算：＝；式中——氣泡自由上升速度，cm/s；B——氣泡碰撞系數(shù)；g——重力加速度，980cm/；——液體密度，g/；——氣體密度，g/；——液體動力粘度，g/（cm.s）；——氣泡直徑，cm。且＝γ；式中γ——液體的運(yùn)動粘滯系數(shù)，；設(shè)水溫為25，氣泡直徑為0.02cm，廢水為1.02g/，氣體為1.15×g/，β取0.95，凈水γ＝0.0089，則凈水動力粘度為：＝γ＝0.0089×1.02＝0.00908（g/cm.s）。因處理對象為廢水，比凈水的要大，其取值為凈水的2.5倍，則廢水動力粘度為＝2.5＝0.0227（g/cm.s），氣泡在靜止的水中的上升速度為：＝（0.95×980）/（18×0.0227）×（1.02-1.15×）×＝0.93（cm/s）＝0.93×（m/s）。單池處理水量為q＝87.5/（2×3600）＝1.21×（）。設(shè)計回流縫數(shù)量n＝1，寬度r＝0.6m，下傾板傾角α＝即β＝，計算出回流縫的長度L＝（3.5-0.2-0.3）×2×π＝18.85（m）。計算出回流縫后，進(jìn)一步計算下斜板臨界長度=1/×[（1.21×/18.85×1×0.93×）+0.6]＝1.13（m）。取斜小板攙和度＝1.5＝1.70（m），其水平＝1.00m，垂直＝1.38m，三相分離器設(shè)計數(shù)據(jù)如下：=1.9m，＝5.2m，＝4.6m，＝＝。大氣集氣罩的收氣面積占總面積的比例為/A＝＝43％，符合要求。沉淀區(qū)面積S＝＝29.3（）。沉淀區(qū)負(fù)荷為0.53m/h，符合要求?；亓骺p的過水流速為：v＝（87.5/4）/（18.85×0.6）＝1.93（m/h）符合要求。UASB設(shè)計結(jié)果：D＝7.0m，H＝5m，，其中超高為＝0.3m，三相分離器的高度＝1.5m，反應(yīng)區(qū)高度為＝3.5m，反應(yīng)器底污泥區(qū)高＝0.35m。集氣罩頂直徑＝1.9m，大斜板長＝2.83m，傾角，小斜板長度＝2.0m，傾角＝。脫氣條件校核如果水是靜止的，則沼氣將以＝0.9～1.0cm/s的流速上升，可以進(jìn)入氣室中。但由于在三相分離器中，水是變向流動，因此沼氣氣泡不僅獲得了水的加速，而且運(yùn)動發(fā)生了方向改變，氣泡進(jìn)入氣室，必須保證滿足以下公式要求/v>式中——氣泡垂直上升速度v——氣泡實際縫隙流速；——回流縫垂直長度；——小斜板與大斜板重疊長度。根據(jù)三相分離器設(shè)計結(jié)果，得：/v＝0.93/（1.93×100/3600）＝17.3；＝（0.6×）/[（5.2-4.6）×0.5×tg53.1]＝2.0；可見/v》，滿足脫氣條件要求。3.5.3布水系統(tǒng)得設(shè)計計算①設(shè)計說明為了保證兩個UASB反應(yīng)器運(yùn)行負(fù)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)是很有必要的，特別是常溫條件下運(yùn)行或者處理低濃度的廢水時，因有機(jī)物濃度低，產(chǎn)氣量小，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，直接向兩臺UASB反應(yīng)器供水，布水形式為分中布水。各臺UASB反應(yīng)器進(jìn)水管上設(shè)置調(diào)節(jié)閥和流量計，以均衡流量。在UASB反應(yīng)器內(nèi)部采用適應(yīng)圓池要求的環(huán)形布水器。反應(yīng)器上布水點數(shù)量設(shè)置與處理流量、進(jìn)水濃度、容積負(fù)荷等因素有關(guān)，本次設(shè)計擬每2～4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(fù)荷面積為＝1/16×4/×＝2.4（）布水器設(shè)環(huán)管一根，支管四根，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。按均勻布置的原則，環(huán)管（外圈）環(huán)徑為5.6m，支管上內(nèi)圈環(huán)徑為2.5m。UASB反應(yīng)器布水器中心管流量為＝87.5/2（）＝0.012（），中心管流速為1.2m/s，則中心管的管徑為＝＝113mm，?。?10mm布水器支管均分流量為0.004，支管管內(nèi)流速為1.5m/s，則管徑計算為＝58mm，?。?0mm。環(huán)管均分流量為12×0.012/16＝0.009，環(huán)管流速假定為1.5m/s，則環(huán)管管徑計算為0.087m，取環(huán)管管徑為＝90mm。布水孔16個，流速選為1.5m/s，孔徑計算為0.029mm，取孔徑＝30mm。布水器水頭損失計算。盡管布水器為環(huán)狀，但當(dāng)運(yùn)行穩(wěn)定、布堵塞，且配水均勻條件下，可按枝狀管網(wǎng)計算其水頭損失，3.5.4出水渠設(shè)計計算每個UASB反應(yīng)器沿周邊設(shè)一條環(huán)形水渠，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。出水渠設(shè)計計算環(huán)形出水渠在運(yùn)行穩(wěn)定，溢流堰出水均勻時，可假設(shè)為兩側(cè)支渠計算。單個反應(yīng)器流量12.2L/s，側(cè)支渠流量為6.1L/s；K＝WC；C＝；式中q——渠中水流量，i——水力坡度，定i＝0.005；K——流量模段，C——謝才系數(shù)；W——過水?dāng)嗝婷娣e，R——水力半徑，m；n——粗糙度系數(shù)，鋼取n＝0.012。計算K＝＝6.10×/＝0.086（）假定渠寬為b=0.15m,則有W=0.15hX=2h+0.15R=式中h——渠中水深，mX——渠濕周，m。代入即則有0.086＝0.15h×（1/0.012）×解方程可得：h＝0.06（m）可見渠寬b＝0.15m，水深h＝0.06m則渠中水流流速約為＝0.68（m/s）>0.40m/s符合明渠均勻流要求。溢流堰設(shè)計計算每個UASB反應(yīng)器處理水量是12.2L/s，溢流負(fù)荷為3～4L/（m.s）設(shè)計溢流負(fù)荷取f＝3.0L/（m.s），則堰上水面總長為；L＝q/f＝12.2/3＝4.07m；設(shè)計三角堰，堰高H＝40mm，堰口寬B＝80mm，堰上水頭h＝20mm，則堰口水面寬b＝40mm。三角堰數(shù)量n＝L/b＝4.07/（）＝102（個），設(shè)計取n＝100（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80nn堰口，10個間隙。堰上水頭校核每個堰出流率為q＝4.07×/100＝4.07×（）按三角堰計算公式則堰上水頭為0.015（m）3.5.5UASB排水管設(shè)計計算單個UASB反應(yīng)器排水量6.1L/s，選用DN150鋼管排水，v約為0.75m/s，充滿度為0.5，設(shè)計坡度為0.01。兩臺UASB反應(yīng)器排水量12.2L/s，選用DN175鋼管排水，v約為0.90m/s，充滿度為0.6（該值為設(shè)計值），設(shè)計坡度為0.006。UASB反應(yīng)器溢流出水渠出水由短立管排入DN150排水支管，再匯入設(shè)于UASB走道下的DN175排水總管。3.5.6排泥管的設(shè)計計算①產(chǎn)泥量的計算產(chǎn)泥系數(shù)r＝0.15kg干泥/（kgCOD.d）；設(shè)計流量Q＝87.5；進(jìn)水COD濃度＝675mg/l去除率＝75％；進(jìn)水BOD濃度＝450mg/l去除率＝70％；則UASB反應(yīng)器總產(chǎn)泥量為=0.15×2100(0.675×0.75+0.450×0.7)=260[kg(干)/d]=10.8[kg(干)/h]每池產(chǎn)泥設(shè)污泥含水率為98％，因含水率P>95％，取ρ＝1000，則污泥產(chǎn)量為每池排泥量排泥系統(tǒng)設(shè)計因該處理站為畜牧場廢水處理，加上進(jìn)入UASB反應(yīng)器之前經(jīng)過固液分離，故進(jìn)入UASB中砂的量較少，UASB產(chǎn)生的外排污泥主要是有機(jī)污泥，故UASB只設(shè)底部排泥管，排空時由污泥泵從排泥管強(qiáng)排。UASB五天排泥一次（整個處理周期為5d），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，DN150，兩池合用排泥管選用DN200，該管按每天一次排泥時間1.0h計。3.5.7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＝87.5；進(jìn)水COD濃度＝675mg/l去除率＝75％；進(jìn)水BOD濃度＝450mg/l去除率＝70％；產(chǎn)氣率＝0.4；則總產(chǎn)氣量：＝0.4×87.5×（0.675×0.75+0.45×0.70）＝72.0（）每個UASB反應(yīng)器的產(chǎn)氣量＝G/2＝36（）②沼氣集氣系統(tǒng)布置由于有機(jī)負(fù)荷較高，產(chǎn)氣量大，兩臺反應(yīng)器應(yīng)設(shè)置一個水封罐，水封罐出來的沼氣進(jìn)入氣水分離器，氣水分離器設(shè)置一套兩級，一個，從分離器出來到沼氣貯柜。！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，若采用橫管出氣，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。沼氣管道計算產(chǎn)氣量計算每池產(chǎn)氣量為36.0，則集氣罩的出氣量為：＝15.5（）小集氣罩的出氣量為：＝20.5（）該沼氣容重為r＝1.2，換算為計算容重的出氣量分別為b．沼氣管道壓力損失計算沼氣出氣管的流速分別為遠(yuǎn)小于5m/s，符合規(guī)范對流速的要求。沼氣收集管道壓力一般較低，約為200～300mm，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/時的流量，；r——氣體容重，；K——摩擦系數(shù)；D——管徑，cm；計算公式中查《給排水設(shè)計手冊》得到＝35000。對大集氣罩出氣管，DN100，G＝22.0，L＝15m，v＝0.78m/s，則計算出＝0.125mm，局部損失為＝22％；＝0.027mm，總壓力損失為＝0.152mm對小集氣罩出氣管，DN100，，L＝10m，v＝1.03m/s，則計算出＝0.144mm，局部損失為＝34％＝0.049mm，總壓力損失為＝0.193mm可見沼氣管道壓力損失均不是很大。因此，對于沼氣貯柜之前的低壓沼氣管道，可以認(rèn)為管道壓力損失為0，這種水封罐取與集氣槽里面的壓力減去沼氣柜的壓力的值即可，這樣計算方法偏于安全。水封罐的設(shè)計計算水封罐一般設(shè)于消化反應(yīng)器和沼氣柜或壓縮機(jī)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反應(yīng)中大集氣罩中出氣氣體壓力為，小集氣罩中出氣壓力為，則兩者氣壓差為：故水封罐中該兩收氣管的水封深度差為沼氣柜壓力P<<400mm,取為0.4m，則在忽略沼氣管路壓力損失時（這種計算結(jié)果最為安全），水封罐所需的最大水封為：取水封罐總高度為H＝2.5m。水封罐直徑1800mm，設(shè)進(jìn)氣管DN100鋼四根，出氣管DN150鋼一根，進(jìn)水管DN52鋼一根，放空管DN50鋼一根，并設(shè)液面計。氣水分離器氣水分離器起到對沼氣干燥的作用，選用×，鋼制氣水分離器兩個，串聯(lián)使用，氣水分離器中預(yù)裝鋼絲填料，在各級氣水分離器前設(shè)置過濾器以凈化沼氣，在分離器出氣管上裝設(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一個處理周期產(chǎn)沼氣1728，則沼氣柜容積應(yīng)為平均產(chǎn)氣量的3h體積來確定，即3×＝216（）設(shè)計選用300鋼板水槽內(nèi)導(dǎo)軌濕式貯氣柜（C-1416A）3.5.8UASB的其他設(shè)計①取樣管設(shè)計為掌握UASB運(yùn)行情況，在每個UASB上設(shè)置取樣管。在距反應(yīng)器底1.1～1.2m位置，污泥床內(nèi)分別設(shè)置取樣管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。②UASB的排空由UASB池底排泥臨時接上排泥泵強(qiáng)制排空。檢修人孔為了便于檢修，各UASB反應(yīng)器在距地坪1.0m處設(shè)人孔一個。通風(fēng)為防止部分容重過大的沼氣在UASB反應(yīng)器內(nèi)聚集，影響檢修和發(fā)生危險，檢修時可向UASB反應(yīng)器中通入壓縮空氣，因此在UASB反應(yīng)器一側(cè)預(yù)埋壓縮空氣管（由鼓風(fēng)機(jī)房引來）。采光為保證檢修的采光，除采用臨時燈光外，還可移走UASB反應(yīng)器的活動預(yù)蓋，或不設(shè)UASB頂蓋。給排水在UASB反應(yīng)器布置區(qū)設(shè)置一根DN32供水管供補(bǔ)水、沖洗及排空中使用。通行在距離UASB反應(yīng)器頂面之下1.1m之處設(shè)置鋼架、鋼板行走平臺，并連接上臺鋼梯。安全要求UASB反應(yīng)器的所有電器設(shè)施，包括泵、閥、燈等一律采用防爆設(shè)備。禁止明火火種進(jìn)入該布置區(qū)域，動火操作應(yīng)遠(yuǎn)離該區(qū)及沼氣柜。保持該區(qū)域良好通風(fēng)。3.6生物接觸氧化設(shè)計計算3.6.1生物氧化池生物接觸氧化池一般不少于兩座。設(shè)計數(shù)據(jù)：Q＝87.5，進(jìn)水，進(jìn)水BOD＝135mg/L。停留時間：4h（設(shè)計值）氧化池為順流式，底部進(jìn)水，進(jìn)氣，上部出水。3.6.2接觸氧化池尺寸COD去除率=70%;BOD去除率＝90％有效容積：＝＝680（）反應(yīng)池總面積：＝式中H——填料層高度一般采用3.0m接觸氧化池兩座座，每座8格單池面積：f＝池單格面積：a＝f/n＝135/8≈18池平面設(shè)計：單格尺寸長取5m，格寬為18/5＝3.6m，單格尺寸5m×池深＝3+0.5+0.4+0.25+1.0＝5.2（m）式中：——超高，取0.5m——填料層上水深，取0.4m——上下填料層間距，取0.25m——填料層數(shù)，取2層——填料至底部高度，取1.0m主要結(jié)構(gòu)見圖3.6.3供氣系統(tǒng)①供氣系統(tǒng)采用在填料下直接曝氣方式，曝氣充氧的擴(kuò)散裝置采用多孔管。管設(shè)在距池底0.7m處，孔徑取，孔在管的兩側(cè)交錯排列。需氧量式中a——出去每1kgCOD的需氧量，；——進(jìn)、出水BOD濃度，；Q——進(jìn)水量，；b——微生物自身氧化系數(shù)，；X——MLSS濃度，；V——池容積，；＝0.75×2100×（0.135-0.014）+0.12×4×680＝516.98（kg/d）＝21.54（kg/h）。查得水腫溶解氧飽和度分別為＝9.17mg/l，＝7.63mg/l；氣出口處的絕對壓力（）為：＝氧轉(zhuǎn)移效率（E）為10％，則空氣離開曝氣池時氧的百分比為：溫度為20時，一氧池中溶解氧飽和度為9.17mg/l，池中的平均溶解氧飽和度為7.63mg/l。溫度為20時，脫氧清水的充氧量為：＝22（kg/L）式中——氧轉(zhuǎn)移折算系數(shù)（一般＝0.8～0.85，取0.8）——氧溶解折算系數(shù)（一般＝0.9～0.97，取0.9）——密度，1.0kg/l——廢水中實際溶解氧濃度，mg/L（一般為2mg/L）——需氧量＝11.8kg/h供氣量為＝＝6.11()每池所需空氣量＝733.3/2＝366.6每單元格所需要的空氣量＝/8＝366.6/8＝45.8每池有多孔管3根，長4m，管中心間距1.5m，孔距100mm，每管有出氣孔30個每根支管所需空氣量＝45.8/3＝15.3孔口空氣流速②反應(yīng)池充氣管管徑＝366.6，＝15.3；設(shè)空氣干管流速＝10m/s，支管流速為5m/s；則干管直徑：，取120mm；校核＝4×366.6/（3600π×）＝9.01（m/s）；支管直徑：，取60mm；校核v＝4×45.8/（3600π×）＝4.50（m/s）。3.6.4布水系統(tǒng)采用導(dǎo)流廊道，設(shè)進(jìn)水流速＝0.2m/s，進(jìn)水管徑D＝150mm；導(dǎo)流廊道尺寸：每單格各有一導(dǎo)流廊道，沿單格的長邊，長5m，寬0.6m，導(dǎo)流墻高4.7m，距池底0.5m。3.6.5出水系統(tǒng)出水采用過水孔，與導(dǎo)流廊道相對在另一長邊，設(shè)出口流速＝0.2m/s。①過水孔所需面積＝87.5/（2×3600×0.2）＝0.061；充滿度為0.6，則＝0.061/0.6＝0.10。②過水孔尺寸每單格有過水孔3個，孔中心間距1.1m；孔寬b＝0.2m，孔高h(yuǎn)＝/bn＝0.10/（0.2×3）＝0.16（m）；進(jìn)水孔尺寸0.2m×0.16m。③水流方式水從過水孔流入下一個單格的導(dǎo)流廊道，整個反應(yīng)池呈推流式，如下圖箭頭方向④引流渠格3和格4之間有引流渠，渠有效深度為0.05m，實際渠深H＝0.05+0.25+0.05，渠長10.2m，從格3外側(cè)第一個孔到格4最后一個孔，如圖所示。具體結(jié)構(gòu)尺寸：10.2m×0.3m×0.35m。⑤出水渠格6過水孔外側(cè)有出水渠，渠寬0.4m，設(shè)流速0.2m/s，則有效水深h＝＝＝0.15（m）則實際槽深0.15+0.5＝0.65（m），槽坡度為0.01，長5m。具體結(jié)構(gòu)尺寸：5m×0.4m×0.6m3.6.6其他接觸氧化池，加上導(dǎo)流廊道、引流渠、出水渠等構(gòu)筑部分，單座反應(yīng)池的實際尺寸：20m×12m×5.2m；鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，每池的曝氣系統(tǒng)，半軟性填料及支架一套，兩座接觸氧化池相連建造，共用鼓風(fēng)設(shè)備，池為半地上結(jié)構(gòu)，超出地平高度3.2m左右！4.主要構(gòu)筑物和設(shè)備一覽表4.1構(gòu)筑物一覽表表4－1構(gòu)筑物一覽表名稱平面尺寸㎡高度m備注數(shù)量堆肥間20.0×15.010磚體結(jié)構(gòu)1集水池20.0×15.07鋼筋混凝土1泵房4.0×