【基于UASB+SBR的組合處理工藝的制藥廠廢水處理工藝設(shè)計12000字】

基于UASB+SBR的組合處理工藝的制藥廠廢水處理工藝設(shè)計當(dāng)今世界人類對藥品的需要越來越大，無論是世界醫(yī)藥還是中國醫(yī)藥。隨著制藥行業(yè)的高速發(fā)展，制藥污水排放量不斷增加，制藥工業(yè)已經(jīng)成為國家環(huán)保規(guī)劃重點治理的工業(yè)污染行業(yè)之一?；瘜W(xué)合成類制藥污水的特點是用水量大，有機(jī)污染嚴(yán)重，產(chǎn)生的廢水成分復(fù)雜，含有殘留溶劑，廢水可生化性較差，BOD5、COD和TSS濃度高。本設(shè)計主要針對于化學(xué)合成類制藥工業(yè)污水的處理，以2000m3/d制藥廠污水為研究對象，擬建工程中處理廢水進(jìn)水水質(zhì)為COD≤4500mg/L，BOD5≤1500mg/L，SS≤1000mg/L，NH3-N≤45mg/L，TN≤80mg/L，TP≤20mg/L，PH=4.0~6.0。污水經(jīng)處理后可以達(dá)到《化學(xué)合成類制藥工業(yè)水污染排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB21904-2008）的出水限定值，COD≤200mg/L，BOD5≤30mg/L，SS≤70mg/L，NH3-N≤40mg/L，TN≤5mg/L，TP≤0.5mg/L，PH=6.0~9.0。通過仔細(xì)查閱相關(guān)文獻(xiàn)，本設(shè)計將采用“上流式厭氧污泥床反應(yīng)器+序批式活性污泥法”的工藝流程，該工藝對有機(jī)物、懸浮物、氮和總磷均有很好的去除效果。最終經(jīng)過處理后污水達(dá)標(biāo)排放進(jìn)而回收利用。關(guān)鍵詞：制藥廠；污水處理；UASB；SBR目錄TOC\o"1-2"\h\u22220基于UASB+SBR的組合處理工藝的制藥廠廢水處理工藝設(shè)計 142321.1研究背景及意義 2134221.2制藥廠污水的來源 2103961.2.1根據(jù)生產(chǎn)藥物種類劃分 2294111.2.2根據(jù)生產(chǎn)過程劃分 33141第2章設(shè)計方案的選擇 4208472.1設(shè)計項目概況 482442.2污水處理工藝 488422.3主要處理工藝選擇 7131292.4污水處理流程 920153第3章構(gòu)筑物設(shè)計與計算 1052623.1格柵的設(shè)計與計算 10140973.2污水提升泵房的設(shè)計與計算 11323043.3調(diào)節(jié)池的設(shè)計計算 12155653.4氣浮池的設(shè)計計算 1395283.5UASB反應(yīng)器的設(shè)計計算 1578423.6SBR反應(yīng)池的設(shè)計計算 22317583.7污泥濃縮池設(shè)計計算 2686373.8消毒池的設(shè)計計算 2826123第4章水處理廠總體布置 29275224.1平面布置 29196224.2高程布置 2923184結(jié)論 3219200參考文獻(xiàn) 331緒論1.1研究背景及意義水是人類的生命之源，它孕育和滋養(yǎng)了地球上的一切生物。與我們?nèi)祟惷芮邢嚓P(guān)的是淡水。但是，水環(huán)境中的淡水資源卻很少，僅占總量的2.53%。因此，保護(hù)和珍惜水資源，是整個社會的共同職責(zé)。在我國，淡水資源人均不超過2545立方米，不到世界人均的1/4，因此我們更應(yīng)該保護(hù)和珍惜水資源[1]。當(dāng)今世界人口持續(xù)增長，人類越來越注重生活質(zhì)量，注重健康，對藥品的需求量也有所增加。我國的制藥行業(yè)也保持高速增長，制藥廢水排放量不斷增加，制藥工業(yè)已經(jīng)成為國家環(huán)保規(guī)劃重點治理的工業(yè)污染行業(yè)之一。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計，我國制藥工業(yè)占全國工業(yè)總產(chǎn)值的1.7%左右。醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)涉及化學(xué)藥品原料藥制造、化學(xué)藥品制劑制造、中藥飲片加工、中成藥生產(chǎn)、生物藥品制造等多個行業(yè)類別。醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展的同時，制藥廢水帶來的環(huán)境問題也日益突顯[2]。醫(yī)藥產(chǎn)品生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水，有著成分復(fù)雜、有機(jī)物含量高、色度深、含鹽量高、生物毒性高且間歇性排放、水質(zhì)水量波動大等特點，屬于難處理的工業(yè)廢水。假如不能很好的解決和治理這謝廢水，就會成為一個重大的污染源，如果我們可以很好的對它進(jìn)行處理和利用，實現(xiàn)資源化利用，進(jìn)而變廢為寶，帶來較好的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益。1.2制藥廠污水的來源1.2.1根據(jù)生產(chǎn)藥物種類劃分根據(jù)生產(chǎn)藥物種類劃分，可將制藥廠污水分為以下六類[3]：(1)發(fā)酵類藥物生產(chǎn)污水:：污染物濃度比較高，水量大，成分復(fù)雜，碳氮營養(yǎng)比例失調(diào)，污水中含有大量硫酸鹽，有較重的顏色和氣味，懸浮物的含量高，里面含有難降解物質(zhì)。(2)化學(xué)合成類藥物生產(chǎn)污水：水量大，有機(jī)污染比較嚴(yán)重，所產(chǎn)生的污水成分復(fù)雜，含有殘留溶劑，污水的可生化性比較差。(3)提純類藥物生產(chǎn)污水：污水中含有大量有機(jī)物，COD含量比較高。(4)生物工程類藥物生產(chǎn)污水：包含生產(chǎn)工藝污水，實驗室污水，實驗動物污水，污水中有機(jī)物濃度比較高。(5)中藥類藥物生產(chǎn)污水：污水成分比較復(fù)雜，污水中COD、SS濃度比較高，容易生物處理。所排放污水溫度比較高，有顏色并帶有中藥氣味。(6)混裝制劑類：主要是水劑生產(chǎn)線上洗瓶污水，制備過程中產(chǎn)生的酸堿廢水，設(shè)備的洗滌水，地面的沖洗水等。1.2.2根據(jù)生產(chǎn)過程劃分根據(jù)生產(chǎn)過程劃分，可將制藥廠污水分為以下三類[4]：(1)工藝污水：工藝污水是合成反應(yīng)或者經(jīng)過提取有用物質(zhì)后的發(fā)酵殘液，含有大量沒有被利用的有機(jī)物與其分解產(chǎn)物，以及生產(chǎn)過程中采用的化工原料，例如酸，堿，有機(jī)溶劑等。(2)沖洗污水：沖洗污水主要來源于反應(yīng)設(shè)備清洗、分離機(jī)清洗和其他清洗工段以及地面沖洗等。因為沖洗水的稀釋，沖洗水的污染物濃度比較低，但是排放量比較大。(3)其他污水：其他污水主要是有冷卻水、生活廢水和酸、堿污水等。這類污水的濃度接近城市污水。本設(shè)計主要處理化學(xué)合成類制藥廠的工藝污水。第2章設(shè)計方案的選擇2.1設(shè)計項目概況2.1.1污水概況本設(shè)計污水來源為化學(xué)合成類制藥廠的工藝污水。以日處理量為Q=2000m3/d進(jìn)行設(shè)計計算。2.1.2進(jìn)水及出水水質(zhì)排放標(biāo)準(zhǔn)通過相關(guān)部門對污水進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測，確定進(jìn)水水質(zhì)情況，見表3-1。出水水質(zhì)要求達(dá)到《化學(xué)合成類制藥工業(yè)水污染排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB21904-2008）中的排放標(biāo)準(zhǔn)，出水水質(zhì)見表3-2。表2-1進(jìn)水水質(zhì)(mg/L)CODBOD5SSNH3-NTNTPPH4500150010004580204.0-6.0表2-2出水水質(zhì)(mg/L)CODBOD5SSNH3-NTNTPpH20030704050.56.0-9.02.2污水處理工藝2.2.1物化處理物化處理有以下幾種方式[4]：混凝沉淀技術(shù)或者混凝氣浮技術(shù)，不管是在制藥廢水的預(yù)處理還是制藥廢水的后處理中應(yīng)用都很廣泛。一般在控制投加藥劑和成本的情況下，COD的去除率雖然不是很高，但是處理效果比較穩(wěn)定。對于懸浮物或者膠體等有機(jī)物處理效果比較明顯。吹脫在制藥污水處理中應(yīng)用很多，一般是作為含有高氨氮廢水的預(yù)處理。采用吹脫去除廢水中氨氮和揮發(fā)性物質(zhì)?；瘜W(xué)氧化還原技術(shù)是一種通過投加還原劑和氧化劑和廢水中的污染物發(fā)生氧化還原反應(yīng)，實現(xiàn)去除效果。電解技術(shù)是利用板極間所發(fā)生的氧化還原反應(yīng)，通過反應(yīng)產(chǎn)出電解斷鍵、電解凝聚氣浮和電解凝聚沉浮作用，從而去除廢水中的污染物。根據(jù)材料、形式、控制條件不同，可把電解分為電催化氧化、電氣浮、同軸電解、電絮凝。多效蒸發(fā)其實是最簡單的物化處理方法，因為他的能耗大而且費(fèi)用高，之前基本未得到推廣使用，但是隨著近幾年不斷改進(jìn)，降低能耗，再加上區(qū)域能源優(yōu)勢的顯現(xiàn)，陸續(xù)有企業(yè)在處理上應(yīng)用。2.2.2生物處理(1)好氧處理好氧處理技術(shù)主要適用于處理中低濃度的有機(jī)廢水，在制藥廢水處理的過程中占據(jù)主導(dǎo)地位，分為活性污泥法和生物膜法。包括序批式活性污泥法（SBR），循環(huán)活性污泥法（CASS），A2/O，生物接觸氧化法等。①SBR法SBR（Sequencingbatchreactor，序批式活性污泥法）是在一個反應(yīng)器中周期性完成生物降解和泥水分離過程的污水處理工藝，其操作按照進(jìn)水、曝氣、沉淀、排水、閑置5個階段順尋完成一個污水處理周期[5]。②CASS法CASS（CyclicActivatedSludgeSystem，周期循環(huán)活性污泥法）是在SBR工藝的基礎(chǔ)上進(jìn)行了充分改良的一種工藝，該處理工藝將曝氣、沉淀、排水等過程集于一體，降低了建設(shè)成本。從空間來看，CASS工藝屬于變體積的完全混合式活性污泥池[6]。該工藝運(yùn)行靈活，可靠性好，適用范圍廣，已廣泛應(yīng)用于各種廢水處理中。③A2/O工藝A2/O（Anaerobic-Anoxic-Oxic，厭氧/缺氧/好氧法）是A/O除磷工藝基礎(chǔ)上增設(shè)了一個缺氧池，并將好氧池出流的部分混合液回流至缺氧池，具有同步脫氮除磷功能[5]。④生物接觸氧化法生物接觸氧化法的原理是廢水與生物膜得到完全接觸，使附著的微生物氧化分解廢水中的有機(jī)物，從而降低COD、BOD濃度。由于該工藝具有出水穩(wěn)定、效果良好、建設(shè)成本低，已被廣泛應(yīng)用于生活及工業(yè)廢水的處理中。表2-3好氧處理工藝對比工藝SBRCASSA2/O生物接觸氧化優(yōu)點基建費(fèi)用低、處理構(gòu)筑物簡單、處理運(yùn)行穩(wěn)定和脫氮除磷效果較好占地面積小、生化反應(yīng)推動力大、沉淀效果好、運(yùn)行靈活設(shè)計及運(yùn)行經(jīng)驗成熟、有機(jī)物去除率高、脫氮除磷效果較好對沖擊負(fù)荷有較強(qiáng)的適應(yīng)力、污泥產(chǎn)量少、不易污泥膨脹、易于維護(hù)管理缺點池體內(nèi)有效利用率低、占地面積較大自動化程度高、脫氮除磷效率難以提高構(gòu)筑物較多、污泥回流量大、占地面積大投資大、運(yùn)行費(fèi)用高、布水布?xì)獠痪⒚摰仔Ч?2)厭氧處理厭氧處理主要適用于處理高濃度的有機(jī)廢水，在減少降低COD的同時，還可以回收利用沼氣等可利用資源。目前在廢水處理過程中，采用厭氧處理的工藝比較多，包括上流式厭氧污泥床反應(yīng)器（UASB），內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器（IC），,膨脹顆粒污泥床反應(yīng)器（EGSB）,厭氧折流板反應(yīng)器(ABR)。①UASBUASB(UpflowAnaerobicSludgeBlanket，上流式厭氧污泥床)是由荷蘭Wageningen農(nóng)業(yè)大學(xué)Lettinga等人在20世紀(jì)70年代開發(fā)的，是第二代厭氧反應(yīng)器工藝的典型代表[7]。UASB反應(yīng)器主要包括反應(yīng)區(qū)和三相分離區(qū)。反應(yīng)區(qū)包括污泥床和污泥懸浮區(qū)，厭氧顆粒污泥在反應(yīng)區(qū)內(nèi)與廢水充分接觸，高效除去廢水中大部分有機(jī)污染物。沉淀區(qū)、集氣室和氣封是三相分離器的主要組成部分，它可以實現(xiàn)沼氣、污泥與處理出水的分離，從而保持UASB反應(yīng)器各區(qū)域流態(tài)的穩(wěn)定性，進(jìn)而保證UASB反應(yīng)器良好的處理效果[7]。②EGSBEGSB（ExpandedGranularSludgeBed，厭氧顆粒污泥膨脹床）是20世紀(jì)90年代首先由荷蘭的Wageningen農(nóng)業(yè)大學(xué)Lettinga教授等人開發(fā)的厭氧處理技術(shù)。EGSB反應(yīng)器采用較大的高徑比和回流比，提高了反應(yīng)器中廢水的上升流速，在這個高的上流速度和厭氧產(chǎn)生的沼氣攪拌作用下，厭氧污泥與廢水間的接觸更充分，提高了厭氧反應(yīng)速率，從而使廢水在厭氧反應(yīng)器中的水力停留時間大大縮短[7]。③ICIC（InternalCirculati，內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器）是于20世紀(jì)80年代首次由荷蘭的PAQUES公司開發(fā)的第三代厭氧反應(yīng)器。我國于1996年開始引進(jìn)這一技術(shù)，用于啤酒廢水的處理，有機(jī)負(fù)荷達(dá)到25kg·m-3d-1[8]。IC反應(yīng)器設(shè)置了兩層三相分離器，以此獲得高濃度污泥；混合液上升流和沼氣的共同作用使泥水得到充分接觸，實現(xiàn)有效去除有機(jī)物，降低COD濃度。④ABRABR（AnaerobicBaffledReactor，厭氧折流板反應(yīng)器）是1981年由美國斯坦福大學(xué)的McCarty等人在第二代厭氧反應(yīng)器的基礎(chǔ)上開發(fā)的一種新型厭氧反應(yīng)器[9]。ABR反應(yīng)器在進(jìn)水水流的垂直方向設(shè)置了多塊擋板，廢水在反應(yīng)器內(nèi)的運(yùn)動為沿?fù)醢迳舷铝鲃樱欣谖⑸锖突|(zhì)的充分接觸。由于其具有結(jié)構(gòu)簡單、有機(jī)負(fù)荷率高、污泥濃度高等特點，近年來已成為厭氧處理方向的研究熱點之一。表2-4厭氧處理工藝對比反應(yīng)器UASBICEGSBABR優(yōu)點結(jié)構(gòu)簡易，無懸浮物堵塞，去除效率高，運(yùn)行經(jīng)驗成熟占地少、有機(jī)負(fù)荷高、抗沖擊能力更強(qiáng)，性能更穩(wěn)定、操作管理更簡單有機(jī)負(fù)荷高，占地面積小，抗沖擊負(fù)荷強(qiáng)，布水均勻，運(yùn)行成本低構(gòu)造簡單，能耗低，抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，不易堵塞缺點啟動時間長，管理困難，不能去除廢水中的氮和磷對SS和膠體物質(zhì)的去除效果差，設(shè)計難度高，國內(nèi)經(jīng)驗不成熟水力停留時間短，出水水質(zhì)水量不穩(wěn)定，運(yùn)行控制要求高占地面積大，對運(yùn)行中的活性污泥要求高2.2.3膜生物反應(yīng)器（MBR）膜生物反應(yīng)器是將高效膜分離技術(shù)和污水生化處理工藝的結(jié)合，不只是高效膜分離代替?zhèn)鹘y(tǒng)生物處理的二沉池，而且具有對微生物和大分子有機(jī)物的截留作用，給難降解有機(jī)物處理效果的提高奠定的基礎(chǔ)。但是MBR工藝面臨的主要問題是膜污染[10]。2.2.4微生物強(qiáng)化技術(shù)微生物強(qiáng)化技術(shù)在制藥廢水處理過程中的應(yīng)用不斷發(fā)展，微生物強(qiáng)化是指在生化處理系統(tǒng)中接種工程菌，進(jìn)而增加活性污泥中微生物的種類和提高微生物的質(zhì)量進(jìn)而來改變污泥的生物相，從而改變污泥活性，提高處理效果[10]。2.3主要處理工藝選擇根據(jù)《化學(xué)合成類制藥工業(yè)水污染排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB21904-2008），制藥廠廢水集中處理應(yīng)根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)和排放要求，本設(shè)計采用“預(yù)處理+厭氧生物處理+好氧生物處理+污泥處理”的單元組合工藝流程。2.3.1預(yù)處理工藝預(yù)處理即前處理，包括中和、勻質(zhì)（調(diào)節(jié)）、攔污、混凝、氣浮/沉淀等處理單元。其中，勻質(zhì)（調(diào)節(jié)）處理單元是必選的前處理單元技術(shù)。本工藝所用到的前處理設(shè)備包括格柵、調(diào)節(jié)池、氣浮池。2.3.2厭氧生物處理工藝比較上述厭氧工藝，其中UASB因其結(jié)構(gòu)簡單，高負(fù)荷，能適應(yīng)較大的溫度、pH值和負(fù)荷沖擊、對有機(jī)物去除率高，且其在國內(nèi)應(yīng)用廣泛，運(yùn)行經(jīng)驗成熟，故本設(shè)計選用UASB反應(yīng)器。UASB它的基本組成部分包括：進(jìn)、出水分配系統(tǒng)、三相分離器、反應(yīng)區(qū)和排泥系統(tǒng)。廢水由底部進(jìn)入反應(yīng)器，穿過污泥床、污泥懸浮層區(qū)，利用此中厭氧微生物對有機(jī)物進(jìn)行降解。2.3.3好氧生物處理工藝比較上述好氧工藝，SBR池處理效率高，并具有較好的脫氮除磷效果，便于維護(hù)與管理，且利于廢水處理廠今后的改造和擴(kuò)建。本設(shè)計選擇SBR工藝。SBR工藝是間歇式運(yùn)行。間歇進(jìn)入，間歇運(yùn)行，間歇排出，反應(yīng)區(qū)間在反應(yīng)的不同階段作用不同，有機(jī)物隨時間逐漸降解。其操作階段主要分為：進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀和出水，以及閑置，共五個階段。2.3.4污泥處理工藝污泥處理包括污泥濃縮、污泥脫水、污泥處置等處理單元。污泥濃縮池：減少水處理構(gòu)筑物排出的污泥的含水量，以縮小其體積。濃縮后的污泥含水率一般為95~97%。污泥濃縮中所排出的污泥水含有大量有機(jī)物質(zhì)，一般混入原污水一起處理，不能直接排放。污泥脫水機(jī)：將流態(tài)的原生、濃縮或\t"/item/%E6%B1%A1%E6%B3%A5%E8%84%B1%E6%B0%B4/_blank"消化污泥脫除水分，轉(zhuǎn)化為半固態(tài)或固態(tài)泥塊。經(jīng)過脫水后，污泥含水率可降低到55~80%，視污泥和沉渣的性質(zhì)和脫水設(shè)備的效能而定。2.4污水處理流程圖2-1污水處理流程圖第3章構(gòu)筑物設(shè)計與計算3.1格柵的設(shè)計與計算3.1.1格柵的設(shè)計說明格柵能夠攔截污水中的漂浮物、懸浮物和固體顆粒物質(zhì)。體積較大的固體顆粒物質(zhì)需要去除后才能進(jìn)行后續(xù)的處理，制藥廠污水中懸浮顆粒物含量較高，為保證正常運(yùn)行，需設(shè)置格柵[11]。3.1.2格柵的設(shè)計計算平均流量Q=2000m3/d=83.33m3/h=0.023污水變化系數(shù)Kz最大流量Qmax=Q×柵條間隙b=0.02m；過柵流速v=0.8m/s；柵前流速v1安裝傾角α=60°；柵條寬度S=0.01m；柵前渠道超高h(yuǎn)2①柵前槽寬②柵前水深③柵條間隙數(shù)④柵槽寬度B⑤進(jìn)水渠道漸寬部分的長度⑥柵槽與出水渠連接處的漸窄部分長度⑦過柵水頭損失h1⑧柵后槽總高度；⑨柵槽總長度；⑩每日柵渣量W格柵間隙為20mm，設(shè)柵渣量為每1000m3污水產(chǎn)0.06m宜采用人工清渣。3.2污水提升泵房的設(shè)計與計算3.2.1污水提升泵房設(shè)計說明污水提升泵房是將污水提升到一定的高度，似的污水在接下來的處理過程中實現(xiàn)自流，污水自流可以降低構(gòu)筑物的建筑費(fèi)用，達(dá)到更好的處理效果。3.2.2污水提升泵房的設(shè)計計算平均流量Q=2000m3/d=83.33m3/h=0.023污水變化系數(shù)Kz最大流量Qmax=Q×總揚(yáng)程估算進(jìn)水水面標(biāo)高為-0.1m，若設(shè)計集水池的有效水深為2.50m；則集水池工作的最低水位為-0.1-0.25=-0.26m；所需提升的最高水位為8.0m；集水池所需提升的水位高度是8.0+2.6=10.6m；提升泵的選擇查閱資料[12]選用100WQ100-15-7.5型潛水式排污泵，此排污泵流量為120m3h，表3-1100-15-7.5型潛水排污泵參數(shù)流量Q（m3揚(yáng)程（m）電機(jī)功率（kW）轉(zhuǎn)速n（rmin12012.57.514503.3調(diào)節(jié)池的設(shè)計計算3.3.1調(diào)節(jié)池的設(shè)計說明調(diào)節(jié)池是對污水的水量和水質(zhì)進(jìn)行調(diào)節(jié)的構(gòu)筑物。因為污水水量和水質(zhì)在一天之內(nèi)變化范圍很大，會對污水處理設(shè)備的效果產(chǎn)生很大影響，故在污水流入主體處理構(gòu)筑物之前，先通過調(diào)節(jié)池對水量和水質(zhì)進(jìn)行調(diào)節(jié)，為后續(xù)構(gòu)筑物的正常運(yùn)行創(chuàng)造有利條件。3.3.2調(diào)節(jié)池的設(shè)計計算平均流量Q=2000m3/d=83.33m3/h=0.023污水變化系數(shù)Kz最大流量Qmax=Q×水利停留時間HRT=4h；超高h(yuǎn)2有效水深h1①調(diào)節(jié)池有效容積②調(diào)節(jié)池面積選擇池長L=15m，池寬B=15m；調(diào)節(jié)池尺寸為L×B×（③提交劫持所需空氣量空氣用量一般為本設(shè)計選取④調(diào)節(jié)池攪拌機(jī)為了使調(diào)節(jié)池的污水混合均勻，在調(diào)節(jié)池底部安裝2臺PLB-2500傘形立式攪拌機(jī)。其主要參數(shù)見下表[13]。表3-2PLB型傘形立式攪拌機(jī)的性能參數(shù)型號葉輪直徑(mm)攪拌范圍(m)水深(m)攪拌容積(m3)裝機(jī)功率(kW)PLB-25002500φ6~φ203~7200~30002.2~113.4氣浮池的設(shè)計計算3.4.1氣浮池的設(shè)計說明氣浮池是向水中通入大量微小氣泡，使其吸附在懸浮顆粒物上，上浮形成浮渣，達(dá)到固液分離的效果，固體顆粒物被清除。氣浮池主要去除比重小于1的顆粒物[14]。3.4.2氣浮池的設(shè)計計算平均流量Q=2000m3/d=83.33m3/h=0.023①氣浮池的總?cè)莘e式中——?dú)飧〕乜側(cè)莘e，m3；——廢水流量，m3min——?dú)飧〕掷m(xù)時間，min，一般取16~20min；本設(shè)計取20min;α——放大系數(shù)，一般?、跉飧〕氐目偙砻娣e式中——?dú)飧〕氐墓ぷ魉?，m，一般為1.5~2.0m，最大不超過3m?？刹捎孟率接嬍街笑选?dú)馑旌衔锩芏龋琸gL，一般取0.67kg——?dú)飧〕刂械撵o水壓力，m?？捎孟率接嬎悖菏街小亓铀俣?，ms2——葉輪圓周線速度，一般取10~15ms；φ——壓力系數(shù)，一般取0.2~0.3。③氣浮池的個數(shù)式中F——?dú)飧〕乜偙砻娣e——?dú)飧〕孛婷娣e，m2，；——葉輪直徑,④葉輪吸入的水汽混合流量式中——曝氣系數(shù)，一般取0.35。⑤葉輪轉(zhuǎn)速⑥葉輪所需功率⑦配套電機(jī)功率取1.2N=1.2×0.12=0.144Kw⑧設(shè)計氣浮池產(chǎn)泥量12m3/d3.5UASB反應(yīng)器的設(shè)計計算3.5.1UASB反應(yīng)器的設(shè)計說明UASB即上流式厭氧污泥床，UASB反應(yīng)器主要包括反應(yīng)區(qū)和三相分離區(qū)。反應(yīng)區(qū)包括污泥床和污泥懸浮區(qū)，厭氧顆粒污泥在反應(yīng)區(qū)內(nèi)與廢水充分接觸，高效除去廢水中大部分有機(jī)污染物。三相分離器它可以實現(xiàn)沼氣、污泥與處理出水的分離，從而保持UASB反應(yīng)器各區(qū)域流態(tài)的穩(wěn)定性[15]。3.5.2UASB反應(yīng)器的設(shè)計計算(1)有效容積V式中——設(shè)計處理流量，m3——進(jìn)水COD濃度，Co——COD去除率，取E=85%——容積負(fù)荷，取Nv(2)UASB反應(yīng)器的形狀和尺寸工程設(shè)計反應(yīng)器為2座，橫截面積為矩形。反應(yīng)器有效高度h=橫截面積單池面積單池從經(jīng)濟(jì)性和均勻性來考慮，矩形長寬比為2:1以下比較合適。設(shè)計池長，則池寬為單池截面積：設(shè)計反應(yīng)器總高度取=7.0m，超高0.5m單池總?cè)莘e：單池有效反應(yīng)容積：單個反應(yīng)器實際尺寸：反應(yīng)器總池面積：反應(yīng)器總?cè)莘e：總有效反應(yīng)容積：，符合有機(jī)負(fù)荷要求UASB反應(yīng)器體積有效系數(shù)：12801664力停留時間(HRT)以及水力負(fù)荷(Vr)根據(jù)參考文獻(xiàn)，對于顆粒污泥，水力負(fù)荷，故符合要求。(3)三相分離器構(gòu)造設(shè)計計算①沉淀區(qū)設(shè)計根據(jù)一般設(shè)計要求，水流在沉淀室內(nèi)表面負(fù)荷率q'<0.7m3本設(shè)計中，與短邊平行，沿長邊每池布置6個集氣罩，構(gòu)成6給個分離單元，則每池6個三相分離器。三相分離器長度：每個單元寬度：沉淀區(qū)的沉淀面積即為反應(yīng)器的水平面積，即128沉淀區(qū)表面負(fù)荷率為，符合要求②流縫設(shè)計設(shè)計上下三角形集氣罩斜面的水平斜角，下三角形集氣罩高，則式中——單元三相分離器寬度，m；——下三角形集氣罩底的寬度，m；——相鄰兩個下三角形集氣罩之間的水平距離，m；——下三角形集氣罩的垂直高度，m；下三角形集氣罩之間的回流縫面積和流速分別為：式中——反應(yīng)器寬度，即三相分離器的長度，m；——反應(yīng)器三相分離器的單元數(shù)，n=6個為使回流縫水流穩(wěn)定，固液分離效果好，污泥回流順利，一般v1設(shè)計上三角集氣罩回流縫的寬度b3上下回流縫中水流的速度：上述結(jié)果滿足v1<③氣液分離設(shè)計圖3-1三相分離器結(jié)構(gòu)示意圖設(shè)計AB=0.5m，則為：校核氣液分離，假定氣泡上升流速和水流速度不變，根據(jù)平行四邊形法則，要使氣泡分離不進(jìn)入沉淀區(qū)的必要條件是：沿AB方向水流速度：式中——三相分離器長度，m——每池三相分離器數(shù)量；氣泡上升速度：式中——?dú)馀葜睆?，cm；本設(shè)計取0.01cm；——液體密度，g/cm3；本設(shè)計取1.03——沼氣密度，g/cm3；本設(shè)計取0.00113——碰撞系數(shù)，取0.95——廢水動力粘滯系數(shù)，——液體的運(yùn)動粘滯系數(shù)，；本設(shè)計取0.010由于廢水的一般大于凈水，可取廢水的動力粘滯系數(shù),故BCAB=1.38,vbva三相分離器與UASB反應(yīng)器高度設(shè)計AF=hDF=AF?BD?AB=1.46?CDh所以三相分離器總高度為：h=式中：h2UASB總高度H=7.0m，沉淀區(qū)高2.5m，污泥床高2.0m，懸浮區(qū)高2.0m，超高0.5m。(4)布水系統(tǒng)的設(shè)計計算反應(yīng)器布水點數(shù)量設(shè)計預(yù)處理流量、進(jìn)水濃度，容積負(fù)荷等因素有關(guān)，已知顆粒污泥Nv>4kgCOD/(m3.d)，每個布水點服務(wù)2~5①配水系統(tǒng)配水系統(tǒng)形式采用多管多孔的配水方式，每個反應(yīng)器設(shè)置1根D=100mm的總水管，16根d=50mm的支水管。支管位于總水管兩側(cè)，同一側(cè)每根支管之間的中心距為2.0m，配水孔徑取15mm，每根水管有3個配水孔，每個孔的服務(wù)面積2.0×1.67=3.34m②布水孔孔徑的計算流速布水孔3×16=48個，出水流速為v=2.2m/s，則孔徑為：d=為了污泥和廢水之間的接觸，減少底部進(jìn)水管的堵塞，建議進(jìn)水點距離反應(yīng)底部200-300mm，本工程中布水管設(shè)于離UASB反應(yīng)器底部200mm處。驗證:空塔水流速度：，滿足要求?？账饬魉俣龋?，滿足要求。式中η——COD去除率，取η=85%γ——沼氣產(chǎn)率，取γ=0.4(5)排泥系統(tǒng)的設(shè)計計算①污泥總量計算G=V×式中CSS——厭氧污泥平均濃度，取20②泥產(chǎn)量總產(chǎn)泥量為：?x=γ×Q×C式中γ——污泥產(chǎn)量，取γ=0.08不同實驗規(guī)模下MLVSSMLSS是不同的，因為規(guī)模越大，被處理的廢水含無機(jī)雜質(zhì)越多，因此取MLVSSMLSS=0.8單池產(chǎn)泥?x③污泥含水率為98%，當(dāng)污泥含水率＞95%時，取ρs=1000(kg/mWs=單池排泥量為：Wsi=④污泥齡(6)污泥泵的設(shè)計由計算所得污泥量選擇ZW40-20-15污泥泵[13]，其主要性能參數(shù)見表4-3。表3-3ZW型自吸無堵塞排污泵性能參數(shù)型號流量(m3/h)揚(yáng)程(m)電機(jī)功率(kW)轉(zhuǎn)速(r/min)效率(%)ZW40-20-1520152.2290045(7)出水系統(tǒng)設(shè)計計算①出水槽設(shè)計每個反應(yīng)池有6個單元三相分離器，出水槽有6條，槽寬取0.3m。②單個反應(yīng)器流量：③出水槽設(shè)計出水槽槽口附近水流速度為0.2m/s，槽口附近槽深0.2m，出水槽坡度為0.01m，出水槽尺寸：8m×0.2m×0.2m，共6座。④溢流堰設(shè)計出水溢流堰共有12條，每條長8m。設(shè)計90°三角堰，堰高55mm，堰口寬100mm，堰口水面寬50mm。單個UASB反應(yīng)器處理水量11.57L/s，設(shè)計溢流負(fù)荷為f=1.5L/(m.s),則溢流堰水面總長為：三角堰數(shù)：個。每條溢流堰三角堰數(shù)量：16010=16每個堰處流率：堰上水頭為：出水渠設(shè)計計算UASB反應(yīng)器沿長邊設(shè)一條矩形出水渠，6條出水槽的出水流至此出水渠，設(shè)計出水渠寬為0.3m，坡度為0.001，渠口水流速度為0.2m/s。渠口附近水深為：出水渠渠深：0.2+0.2=0.4m離出水渠渠口最遠(yuǎn)的出水槽到渠口的距離為：16?2.7出水渠長為：14.75+0.1=14.85m出水渠尺寸：14.85m×0.3m×0.4m(8)沼氣收集系統(tǒng)設(shè)計計算①總產(chǎn)氣量：式中γ——產(chǎn)氣率，本設(shè)計取0.42單個反應(yīng)器產(chǎn)氣量為：②集氣管每個集氣罩的沼氣用一根集氣管收集，單個池子共有12根集氣管，每根集氣管內(nèi)最大流量為：1606.524×3600×12=1.55×10③沼氣主管單池沼氣主管內(nèi)最大氣流量：qi設(shè)計取D=150mm，充滿度設(shè)計為0.7，則流速為：3.6SBR反應(yīng)池的設(shè)計計算3.6.1SBR反應(yīng)池的設(shè)計說明SBR法即序批式活性污泥法，其操作階段主要分為：進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀和出水，以及閑置，共五個階段。SBR池處理效率高，并具有較好的脫氮除磷效果，便于維護(hù)與管理，且利于廢水處理廠今后的改造和擴(kuò)建[16]。3.6.2SBR反應(yīng)池的設(shè)計計算平均流量Q=2000m3/d=83.33m3/h=0.023進(jìn)水BOD5濃度SBOD污泥負(fù)荷N排除比系數(shù)m=反應(yīng)池有效水深HMLSS濃度X反應(yīng)池數(shù)N設(shè)計BOD5去除率達(dá)到80%①SBR池運(yùn)行周期曝氣時間TAT初期沉降速度水溫10℃時，V水溫20℃時，V沉淀時間TS水溫10℃時，T水溫20℃時，T式中ε——安全高度，ε沉淀時間在0.9-1.9h之變化，排出時間2h左右，與沉淀時間合計為3h。一個周期的曝氣時間：TC周期n=24/TC進(jìn)水時間TT②SBR反應(yīng)的容積單個反應(yīng)池容積為：V=mnV超過一個周期污水進(jìn)水量與的比值為：?QV式中γ——水流變化系數(shù)，γ取1.75反應(yīng)池的修正容積為：V'=V(1+?Q反應(yīng)池水深5m，則必要的水面積為：937.5在沉淀排出工藝中可能接受污水進(jìn)水量V的10%，反應(yīng)池的必要安全容積為：?V=(?總設(shè)計容積為：V=937.5+112.5=1050m3反應(yīng)池面積為：S=1050/5=210m2設(shè)計反應(yīng)池尺寸長L=21m，寬B③SBR反應(yīng)池水位控制圖4-2反應(yīng)池的設(shè)計運(yùn)行水位排水結(jié)束時的水位：

?基準(zhǔn)水位：

?高峰水位：警報,溢流水位：污泥界面：?污泥體積校核，取，則VX=SVI.MLSS.V/V污泥=1.92×230=441.6m④需氧量及曝氣系統(tǒng)需氧量計算O式中a’——微生物代謝有機(jī)物需氧率kg/kg，本設(shè)計取0.5B’——微生物自養(yǎng)需氧率l/d，本設(shè)計取0.2Sr——去除的BOD5(kg/m3),供氣量計算選擇SX-1型空氣擴(kuò)散器，其氧轉(zhuǎn)移效率E查表可知，20℃和30℃時溶解氧飽和度分別為，，空氣擴(kuò)散器出口處的絕對壓力為：P空氣離開反應(yīng)池時，氧的百分比為：O水溫30℃時曝氣池中溶解氧平均飽和度為：C水溫20℃時曝氣池中溶解氧平均飽和度為：C水溫20℃時脫氧清水充氧量為：R式中α——污水中雜質(zhì)影響修正系數(shù)(0.78~0.99)，本設(shè)計取0.8β——污水含鹽量影響修正系數(shù)(0.9~0.97)，本設(shè)計取0.95Cj——混合液溶解氧濃度，Cρ——?dú)鈮盒拚禂?shù)，取RSBR池供氣量：G每立方污水供氣量：GSVF式中VF——反應(yīng)池進(jìn)水容積去除每千克BOD5的供氣量：Rb=G去除每千克BOD5的供氧量：Gb=R0⑤排泥系統(tǒng)計算SBR生物代謝產(chǎn)泥量：?式中a——微生物代謝增系數(shù)，本設(shè)計取a=0.6kgVSS/kgBODb——物生物自身氧化率，本設(shè)計取b=0.08l/d假設(shè)污泥含水率P=Q考慮到一定的安全系數(shù)K=1.3，則每天排泥量為54m3/d⑥潷水器查閱資料[13]，本設(shè)計選用SPS-1000旋轉(zhuǎn)式潷水器，其主要性能參數(shù)見表4-4。表3-4SPS-1000旋轉(zhuǎn)式潷水器主要技術(shù)參數(shù)型號出水堰長度(mm)處理水量(m3/h)過水流速[L/(m.s)]潷水深度(mm)電機(jī)功率(kW)SPS-100090000~1000≤300~25001.1⑦鼓風(fēng)機(jī)房查閱資料[13]，本設(shè)計共選用3臺L61LD型羅茨鼓風(fēng)機(jī)，兩用一備。其主要參數(shù)見表4-5。表3-5L61LD型羅茨鼓風(fēng)機(jī)主要設(shè)計參數(shù)型號轉(zhuǎn)速(r/min)升壓(kpa)流量(m3/min)配套電機(jī)型號功率(kW)L61LD145029.447.4Y180L-4223.7污泥濃縮池設(shè)計計算3.7.1污泥濃縮池的設(shè)計說明污泥濃縮池是減少污泥中的水分，去除污泥中的間隙水，使污泥體積變小，減輕后續(xù)污泥處理的體積，本設(shè)計采用的是輻流濃縮池進(jìn)行污泥濃縮。3.7.2污泥濃縮池的設(shè)計計算污泥總量Q初始污泥含水率P1=污泥濃縮時間T①沉淀池部分有效面積：

F式中C——流入濃縮池的剩余污泥濃度，一般采用10kg/m3G——固體通量，本設(shè)計取0.8kg/(m2.h)②沉淀池直徑：

D=③濃縮池的容積：V=④濃縮池高度h沉淀池有效水深：?池底高度：

?4=D式中i——池底坡度，一般采用0.01污泥斗高度：

?式中α——泥斗傾角，圓形污泥斗傾角一般取55°a——污泥斗上口半徑，本設(shè)計取1.25mb——污泥斗底部半徑，本設(shè)計取0.25m污泥斗的容積：V1污泥斗中污泥停留時間：T濃縮池總高度：?=式中h1h3⑤濃縮后剩余污泥量：

Q1⑥濃縮后分離出的污水量：q=3.7.3脫水機(jī)房的設(shè)計計算①污泥產(chǎn)量經(jīng)過污泥濃縮池后，產(chǎn)生含水量為97%的27.8m3/d。②設(shè)計臺壓濾機(jī)，1用1備。每臺壓濾機(jī)每天工作8小時，則每臺壓濾機(jī)處理量Q=27.88查閱資料[13]，選用DY1500型帶式壓濾脫水機(jī)，其主要設(shè)計參數(shù)見表4-6。處理能力/m3·h-1濾袋清洗用水泥餅含水率/%寬度/mm速度/m·min-1水量/m3·h-1水壓/MPa3～65000.6～62.5>0.475～78表3-6DY1500型帶式壓濾脫水機(jī)主要技術(shù)參數(shù)3.8消毒池的設(shè)計計算3.8.1消毒池的設(shè)計說明消毒池是為了出水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，污水和消毒劑混合反應(yīng)的場所，在本設(shè)計中使用氯進(jìn)行消毒，消毒后進(jìn)行污水回用[14]。3.8.2消毒池的設(shè)計計算平均流量Q=2000m3/d=83.33m3/h=0.023水力停留時間T設(shè)計消毒池數(shù)量n=投氯量一般為3.0~5.0mg/L，本設(shè)計最大投氯量ρ①消毒池體容積V=QT=83.33設(shè)池體有效水深H=2m，超高0.5m。設(shè)消毒池長實際消毒池容積V’V'=B×L×②每日投加氯量WW第4章水處理廠總體布置4.1平面布置4.1.1平面布置原則①要按功能分區(qū)，污水處理構(gòu)筑物、污泥處理構(gòu)筑物以及生活、管理設(shè)施宜分區(qū)集中布置，使之利于生產(chǎn)管理，保障生產(chǎn)安全。②構(gòu)筑物和輔助構(gòu)筑物應(yīng)布置在附屬建筑物、辦公場所、生活區(qū)的下季主導(dǎo)風(fēng)向的下方；中控室和值班室應(yīng)盡量布置在能夠便于觀察各處理設(shè)施運(yùn)行的位置。③根據(jù)生產(chǎn)需要，結(jié)合地形、地質(zhì)、土方、結(jié)構(gòu)和施工等因素全面考慮，構(gòu)筑物布置力求緊湊、順暢，避免迂回，便于操作管理。④力求經(jīng)濟(jì)合理地利用土地，減少占地面積；盡量減少廠區(qū)挖方和填方量，基本保持挖方和填方平衡，以節(jié)省投資。⑤廠區(qū)構(gòu)筑物與周邊建筑有一定寬度的衛(wèi)生防護(hù)距離，減小污水廠對周邊環(huán)境的影響。⑥交通順暢，便于施工與管理，并滿足消防要求。⑦為了更好地維護(hù)廠區(qū)的環(huán)境質(zhì)量和職工的健康，廠區(qū)中需要規(guī)劃一些花草樹木。4.2高程布置4.2.1高程布置的原則高程布置的主要作用是算出每個構(gòu)筑物和構(gòu)筑物之間相互連接管道的高程以及各個部分水深的高程，使污水可以流動。①進(jìn)行水力計算時，應(yīng)選擇距離最長，損失最大的流程，并按最大設(shè)計流量計算；②污水處理廠的出水管高程，需不受洪水頂托，而且要考慮預(yù)留自由水頭，一般采用0.5~1.0m。③充分利用地形地勢，使廢水經(jīng)一次提升后可以順利自流排出廠外。4.2.2高程的計算水頭損失計算水頭損失包含沿程損失和局部損失，一般情況下局部損失是沿程損失的30%。沿程損失：?式中i——水力坡度L——沿程管段長度表4-1構(gòu)筑物的水頭損失構(gòu)筑物名稱水頭損失(m)構(gòu)筑物名稱水頭損失(m)格柵0.081UASB反應(yīng)池0.6提升泵房0.6SBR反應(yīng)池0.5調(diào)節(jié)池0.25消毒池0.4氣浮池0.2表4-2設(shè)備水頭損失名稱設(shè)計流量(L/s)管徑D(mm)坡度i流速v(m/s)長度L(m)沿