大型養(yǎng)豬場沼氣工程設(shè)計畢業(yè)設(shè)計1

1、大型養(yǎng)豬場沼氣工程設(shè)計目 錄1 緒論11.1 課題研究背景11.2 廢水特點(diǎn)及基本參數(shù)12 工藝路線的確定及選擇依據(jù)22.1 初沉池22.2 厭氧生物處理22.3 好氧生物處理32.3.1 氧化溝法32.3.2 接觸氧化法42.3.3 生物濾池法52.3.4 序批式活性污泥法53 工藝流程及簡要說明74 主要構(gòu)筑物及設(shè)備的選型84.1 格柵84.2 集水池104.3 混凝沉淀池114.3.1 混合階段114.3.2 絮凝階段114.3.3 沉淀階段134.4 水解酸化池164.4.1 反應(yīng)池容積164.4.2 上升流速的核算164.5 厭氧反應(yīng)器uasb174.5.1 反應(yīng)機(jī)理174.5.2

2、工作原理174.5.3 設(shè)計計算184.6 配水池264.7 好氧反應(yīng)器sbr274.7.1 設(shè)計參數(shù)274.7.2 設(shè)定條件274.7.3 水質(zhì)指標(biāo)274.7.4 設(shè)計計算274.7.5 注意事項(xiàng)314.8 高效淺層氣浮池324.9 污泥濃縮334.9.1 設(shè)計說明334.9.2 容積計算334.9.3 工藝構(gòu)造尺寸334.9.4 排水和排泥335 總結(jié)34參考文獻(xiàn)35致謝37附圖381 緒論1.1 課題研究背景 近年來，我國工廠化生產(chǎn)的大型豬場發(fā)展迅速，而且規(guī)模不斷擴(kuò)大，生產(chǎn)規(guī)模從幾千頭發(fā)展到幾十萬頭。但與此同時，由于規(guī)?；B(yǎng)豬場往往建在大中城市近郊和城鄉(xiāng)結(jié)合部，環(huán)境法規(guī)不健全，認(rèn)識不足，

3、特別是資金短缺，絕大多數(shù)養(yǎng)殖場在建場初期未考慮畜禽糞便處理。畜禽排放的大量糞尿與養(yǎng)殖場的大量廢水，大多未經(jīng)妥善回收利用與處理、處置即直接排放，對環(huán)境造成嚴(yán)重的污染，產(chǎn)生極其不良的影響。不少養(yǎng)殖場糞便隨地堆積，污水任意排放，嚴(yán)重污染了周圍環(huán)境，也直接影響著養(yǎng)殖場本身的衛(wèi)生防疫，降低了畜產(chǎn)品的質(zhì)量。就解決畜禽養(yǎng)殖污染而言，養(yǎng)殖場糞尿發(fā)酵產(chǎn)沼氣是一個有著多重作用和價值的技術(shù)手段和有效措施1。在設(shè)計上，建筑工藝簡單、結(jié)構(gòu)合理、易操作、密封性能好、產(chǎn)氣快、產(chǎn)氣量高、冬季防寒好、經(jīng)久耐用，在綜合利用上，養(yǎng)、種能源并舉，多能互補(bǔ)、立體化生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)效益高。上述畜禽養(yǎng)殖場污染治理沼氣技術(shù)循環(huán)模式具備了消除污染、

4、產(chǎn)生能源和綜合處理的三大功能，既消除了農(nóng)業(yè)環(huán)境污染，又解決了一部分的能源問題；同時產(chǎn)生的沼液、沼渣是適合農(nóng)作物用肥的綠色無公害肥料，而且在厭氧發(fā)酵過程當(dāng)中，病原菌、寄生蟲卵等一些病菌被殺死，切斷了養(yǎng)殖場內(nèi)傳染病和寄生蟲病的傳播環(huán)節(jié)2。1.2 廢水特點(diǎn)及基本參數(shù) 養(yǎng)殖廢水的特點(diǎn)是排放集中，水力沖擊負(fù)荷強(qiáng)，有機(jī)質(zhì)濃度高，水解酸化快，沉淀性能好。經(jīng)查資料3,4，廢水水質(zhì)見表1-1.表1-1 廢水進(jìn)水水質(zhì)表項(xiàng)目codcr(mg/l)bod5(mg/l)ss(mg/l)nh3-n(mg/l)tp(mg/l)ph廢水120007000130001503079 本設(shè)計中養(yǎng)豬場存欄率為2500頭，經(jīng)計算年產(chǎn)約

5、80000頭，設(shè)計水量為600噸/天，(25噸/小時)。2 工藝路線的確定及選擇依據(jù)2.1 初沉池初沉池主要對廢水中以無機(jī)物為主密度大的固體懸浮物進(jìn)行沉淀分離，當(dāng)污水進(jìn)入初次沉淀池后流速迅速減小至0.02 m/s以下，從而極大地減小了水流夾帶懸浮物的能力，使懸浮物在重力作用下沉淀下來成為污泥，而相對密度小于1的細(xì)小漂浮物則浮至水面形成浮渣而除去5。沉淀池按水流方向來區(qū)分為平流式，豎流式及輻流式等三種。三種類型池子的優(yōu)缺點(diǎn)及適用條件見表2-1：表2-1 各類沉淀池的優(yōu)缺點(diǎn)及適用條件優(yōu) 點(diǎn)缺 點(diǎn)適用條件平流式對沖擊負(fù)荷和溫度變化的適應(yīng)能力較強(qiáng)，有效沉淀區(qū)大，沉淀效果好；施工簡單，造價低采用多斗排泥

6、時，每個泥斗需單獨(dú)設(shè)排泥管各自排泥，操作工作量大，采用機(jī)械排泥時，機(jī)件設(shè)備與驅(qū)動件均浸與水中，易銹蝕適用地下水位較高及地質(zhì)較差的地區(qū)；適用大、中、小型污水處理廠豎流式排泥方便，管理簡單；占地面積小對沖擊負(fù)荷和溫度變化的適應(yīng)能力較差；造價高；池徑不宜太大適用水質(zhì)不好的小型污水處理廠輻流式采用機(jī)械排泥，運(yùn)行較好，管理亦較簡單；池水水流速度不穩(wěn)定；機(jī)械排泥設(shè)備復(fù)雜，對施工質(zhì)量要求較高適用大、中型污水處理廠因?yàn)楸驹O(shè)計所處理的水量較小，且主要是對廢水中的糞便和bod5、codcr進(jìn)行處理，所以選用平流式沉淀池。它具有沉淀效果好，對沖擊負(fù)荷和溫度變化的適應(yīng)能力較強(qiáng)，施工簡單，造價低，多個池子易于組合為一體

7、，節(jié)省占地面積等優(yōu)點(diǎn)。2.2 厭氧生物處理厭氧生物處理適用于高濃度有機(jī)廢水（codcr>2000mg/l,bod5>1000mg/l）。它是在無氧條件下，靠厭氧細(xì)菌的作用分解有機(jī)物。在這一過程中，參與生物降解的有機(jī)基質(zhì)有5090轉(zhuǎn)化為沼氣（甲烷），而發(fā)酵后的剩余物又可作為優(yōu)質(zhì)肥料和飼料6。厭氧生物處理包括多種方法，有化糞池、厭氧生物濾池、厭氧接觸法、上流式厭氧污泥床反應(yīng)器、兩段厭氧處理法、厭氧膨脹床、厭氧流化床、厭氧生物轉(zhuǎn)盤和兩相厭氧法等。廢水的厭氧處理方法主要有傳統(tǒng)消化法、厭氧生物濾池法、厭氧接觸法、上流式厭氧污泥床反應(yīng)器。幾種厭氧處理方法的特點(diǎn)及優(yōu)缺點(diǎn)見表2-2： 表2-2厭氧

8、處理方法比較反應(yīng)法特 點(diǎn)優(yōu) 點(diǎn)缺 點(diǎn)傳統(tǒng)消化法在一個消化池內(nèi)進(jìn)行酸化，甲烷化和固液分離設(shè)備簡單反應(yīng)時間長，池容積大。污泥易隨水流帶走。厭氧生物濾池微生物固著生長在濾料表面。適用于懸浮物量低的廢水。設(shè)備簡單。能承受較高負(fù)荷。底部易發(fā)生堵塞。填料費(fèi)用較貴。厭氧接觸法用沉淀池分離污泥并進(jìn)行回流。消化池中進(jìn)行適當(dāng)攪拌，池內(nèi)完全混合,能適應(yīng)高有機(jī)物濃度和高懸浮物的廢水。能承受較高負(fù)荷。有一定的抗沖擊負(fù)荷能力，運(yùn)行較穩(wěn)定。負(fù)荷高時污泥會流失。設(shè)備較多，操作上要求較高。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)。微生物量特高。負(fù)荷率高，容積小，能耗低，不需攪拌。如設(shè)計不善，污泥會大量流失。池的構(gòu)造復(fù)雜。

9、兩段厭氧處理法酸化和甲烷化在兩個反應(yīng)器進(jìn)行。能承受較高負(fù)荷，耐沖擊。運(yùn)行穩(wěn)定。設(shè)備較多，運(yùn)行操作較復(fù)雜。 綜合上所述并結(jié)合本設(shè)計污水的特點(diǎn)，考慮采用較為成熟的升流式厭氧污泥床(uasb)作為厭氧段的反應(yīng)器。2.3 好氧生物處理傳統(tǒng)活性污泥法、氧化溝法、接觸氧化法、生物濾池法、序列間歇式活性污泥法（sbr），這四種是在養(yǎng)豬場廢水處理中應(yīng)用比較多的好氧反應(yīng)器。2.3.1 氧化溝法氧化溝是在傳統(tǒng)活性污泥法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的連續(xù)循環(huán)完全混合工藝，是用延時曝氣法處理廢水的一種環(huán)形渠道，平面多為橢圓形，總長可達(dá)幾十米，甚至幾百米以上。在溝渠內(nèi)安裝與渠寬等長的機(jī)械式表面曝氣裝置，常用的有轉(zhuǎn)刷和葉輪等6。曝氣

10、裝置一方面對溝渠中的污水進(jìn)行充氧，一方面推動污水作旋轉(zhuǎn)流動。氧化溝多用于處理中、小流量的生活污水和工業(yè)廢水，可以間歇運(yùn)轉(zhuǎn)，也可以連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。氧化溝工藝具有以下特點(diǎn)： (1) 氧化溝的溝渠長度較大，污水在氧化溝內(nèi)停留的時間長，污水的混合效果好。可以不沒初沉池，有機(jī)懸浮物在氧化溝內(nèi)能達(dá)到好氧穩(wěn)定的程度； (2) 對水溫、水質(zhì)、水量的變動有較強(qiáng)的適應(yīng)性；(3) 氧化溝的曝氣裝置具有兩個功能:供氧并推動水流以一定的流速循環(huán)流動。污泥的bod負(fù)荷低，同延時曝氣法。對水質(zhì)和水量的變動有較強(qiáng)的適應(yīng)性；(4) 污泥齡一般可達(dá)15到30天，為傳統(tǒng)活性污泥系統(tǒng)的3到6倍?？梢源婊?、繁殖世代時間長

11、、增殖速度慢的微生物，如硝化菌；(5) 如采用一體式氧化溝，可不單獨(dú)設(shè)二次沉淀池，使氧化溝與二沉池合建。中間的溝渠連續(xù)作為曝氣池，兩側(cè)的溝渠交替作為曝氣池和二次沉淀池，污泥自動回流，節(jié)省了二沉池與污泥回流系統(tǒng)的費(fèi)用。 氧化溝工藝的缺點(diǎn)：占地面積較大；在寒冷的氣候條件下，因?yàn)楸砻姹瑲馄鲿斐杀砻胬鋮s或者結(jié)冰，降低污水的溫度，而污水的溫度降低，對生化反應(yīng)尤其是硝化反應(yīng)的影響較大，對氧化溝不利7。2.3.2 接觸氧化法生物接觸氧化處理技術(shù)之一是在池內(nèi)充填填料，已經(jīng)充氧的污水浸沒全部填料，并以一定的流速流經(jīng)填料。在填料上布滿生物膜，污水與生物膜廣泛接觸，在生物膜上微生物的新陳代謝功能的作用下

12、，污水中有機(jī)污染物得到去除，污水得到凈化；生物接觸氧化技術(shù)的另一項(xiàng)技術(shù)實(shí)質(zhì)是采用與曝氣池相同的曝氣方法，向微生物提供其所需要的氧，并起到攪拌與混合作用。因此，生物接觸氧化是一種結(jié)和活性污泥法與生物濾池兩者之間的生物處理技術(shù)8。 生物接觸氧化法在工藝發(fā)面的特點(diǎn)：由于曝氣，在池內(nèi)形成液、固、氣三相共存體系，有利于氧的轉(zhuǎn)移，溶解氧充沛，適于微生物存活增殖；在生物膜上能夠形成穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)與食物鏈，無污泥膨脹之慮；填料表面全為生物膜所布滿，形成了生物膜的主體結(jié)構(gòu)，污水在其中通過起到類似“過濾”的作用，能夠有效地提高凈化效果。生物接觸氧化法在運(yùn)行方面的特點(diǎn)：對沖擊負(fù)荷有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，在間歇運(yùn)行條件下，

13、仍然能夠保持良好的處理效果，對排水不均勻的企業(yè)，更具有實(shí)際意義；操作簡單、運(yùn)行方便、易于維護(hù)管理，無需污泥回流，不產(chǎn)生污泥膨脹現(xiàn)象，也不產(chǎn)生濾池蠅；污泥生成量少，污泥顆粒較大，易于沉淀9,10。生物接觸氧化法的主要缺點(diǎn)是：如設(shè)計或運(yùn)行不當(dāng)，填料可能堵塞，此外，布水、曝氣不易均勻，可能在局部部位出現(xiàn)死角。2.3.3 生物濾池法 生物濾池是集生物降解、固液分離于一體的污水處理設(shè)備。被處理的原污水，從池上部進(jìn)入池體，并通過由填料組成的濾層，在填料表面形成由微生物棲息形成的生物膜。在污水濾過濾層的同時，由池下部通過空氣管向?yàn)V層進(jìn)行曝氣，空氣由填料的間隙上升，與下流的污水相接觸，空氣中的氧轉(zhuǎn)移到污水中，

14、向生物膜上的微生物提供充足的溶解氧和豐富的有機(jī)物。在微生物的新陳代謝下，有機(jī)污染物被降解，污水得到處理11。原污水中的懸浮物及由于生物膜脫落形成的生物污泥，被填料所截留，濾層具有二次沉淀池的功能。氧化溝工藝具有以下特點(diǎn)：(1) 氣液在濾料間隙充分接觸，由于氣、液、固三相接觸，氧轉(zhuǎn)移率高，動力消耗低；(2) 本設(shè)備自身具有截留原污水中懸浮物與脫落的生物污泥的功能，因此，無需設(shè)沉淀池，占地小；(3) 以3-5mm的小顆粒作為濾料，比表面積大，微生物附著力強(qiáng)；(4) 池內(nèi)能夠保持大量的生物量，再由于截留作用，污水處理效果良好；(5) 無需污泥回流，也無污泥膨脹之慮，如反沖洗全部自動化，則維護(hù)管理業(yè)非

15、常方便。2.3.4 序批式活性污泥法序批式活性污泥處理系統(tǒng)（簡稱sbr）屬于間歇式處理系統(tǒng)，是通過其主要反應(yīng)器-曝氣池的運(yùn)行操作而實(shí)現(xiàn)的。曝氣池的運(yùn)行操作，是由流入；反應(yīng)；沉淀；排放；待機(jī)（閑置）等五個工序所組成。這五個工序都在曝氣池這一個反應(yīng)器內(nèi)運(yùn)行、實(shí)施，運(yùn)行操作的五個工序示意圖見圖2-3。流入反應(yīng)沉淀排放待機(jī)圖2-3 間歇式活性污泥法曝氣池運(yùn)行操作5個工序示意圖序批式活性污泥法具有如下特點(diǎn)：(1) 在大多數(shù)情況下（包括工業(yè)廢水處理），無需設(shè)置調(diào)節(jié)池；(2) svi值較低，污泥易于沉淀，一般情況下，不產(chǎn)生污泥膨脹現(xiàn)象；(3) 通過對運(yùn)行方式的調(diào)節(jié)，在單一的曝氣池內(nèi)能夠進(jìn)行脫氮和除磷反應(yīng)；(

16、4) 應(yīng)用電動閥、液位計、自動計時器及可編程序控制器等自控儀表，可能 使本工藝過程實(shí)現(xiàn)全部自動化，而由中心控制室控制；(5) 運(yùn)行管理得當(dāng)，處理水水質(zhì)優(yōu)于連續(xù)式；(6) 加深池深時，與同樣的bod-ss負(fù)荷的其它方式相比較，占地面積較??；(7) 耐沖擊負(fù)荷，處理有毒或高濃度有機(jī)廢水的能力強(qiáng)。近年來序列間歇式活性污泥法（sbr）處理養(yǎng)豬場廢水越來越受到關(guān)注，該工藝相對比于其他工藝簡單、剩余污泥處置麻煩少、節(jié)約投資投資省、占地少、運(yùn)行費(fèi)用低、耐有機(jī)負(fù)荷和毒物負(fù)荷沖擊，運(yùn)行方式靈活，由于是靜止沉淀，因此出水效果好、厭（缺）氧和好氧過程交替發(fā)生、泥齡短、活性高，有很好的脫氮除磷效果12。且有通過氧化還

17、原電位實(shí)時控制sbr反應(yīng)進(jìn)程的報道，進(jìn)一步提高了對氮磷的去除效果、節(jié)約了能源和投資。因此選用序列間歇式活性污泥法（sbr）作為好氧段的反應(yīng)器13.14。3 工藝流程及簡要說明格柵集水池沉淀池水解酸化uasb配水池sbr污泥濃縮脫水機(jī)堆肥氣水分離脫硫塔貯氣柜淺層氣浮池 如圖3-1是工藝流程圖進(jìn)水 圖3-1 工藝流程圖 原水首先進(jìn)入格柵進(jìn)行預(yù)處理，可以去除大部分懸浮物和部分有機(jī)物，后進(jìn)入集水池，再經(jīng)沉淀池進(jìn)入水解酸化池提高生化性能，70%的水量進(jìn)去uasb進(jìn)行反應(yīng)器進(jìn)行厭氧反應(yīng)，出水自流進(jìn)入sbr反應(yīng)池進(jìn)行生化反應(yīng)，經(jīng)sbr反應(yīng)池的出水自流進(jìn)入淺層氣浮池。格柵機(jī)、篩網(wǎng)的污泥直接運(yùn)至化肥廠。uasb

18、反應(yīng)器、sbr反應(yīng)器、初沉池的污泥排至污泥濃縮池，通過濃縮處理后進(jìn)入帶式脫水機(jī)進(jìn)行脫水，濾餅外運(yùn)，濾液回流至集水池進(jìn)入再處理。uasb產(chǎn)生的沼氣經(jīng)過沼氣收集系統(tǒng)進(jìn)入貯氣柜。4 主要構(gòu)筑物及設(shè)備的選型設(shè)計流量確定：平均流量：qa=600m3/d= 25m3/h=0.007m3/s總變化系數(shù)： （4-1） 式中： qa平均流量，l/s；設(shè)計最大流量qmax：qmax= kz×qa=2.2×600 =1320m3/d =55m3/h =0.015m3/s （4-2）4.1 格柵由于本工程廢水主要由豬廠的糞便（以固體形式為主）和清洗養(yǎng)豬廠形成的污水（包括殘留豬糞尿液）兩個方面組成1

19、5，廢水中含有大量的固體懸浮物和大顆粒雜質(zhì)，因此為防止廢水中大量的固體懸浮物，雜質(zhì)堵塞，損壞后續(xù)處理設(shè)施，污水在進(jìn)入集水池池前，設(shè)置兩格柵井（一用一備）。(1) 柵條選矩形鋼，柵條寬度s=0.01m，柵條間隙e=0.01m。安裝傾角=75°最大設(shè)計污水量qmax=1320m3/d=0.015m3/s，設(shè)柵前水深h=0.3m，過柵流速v=0.6m/s。(2) 柵條間隙數(shù)n： （4-3）(3) 柵槽寬度b：b=s(n-1)+dn=0.01×(9-1)+0.01×9=0.17m （4-4）柵槽寬度一般比格柵寬0.2-0.3m，柵槽實(shí)取寬度b=0.50m，柵條9根。(4)

20、 進(jìn)水渠道漸寬部分長度l1： （4-5）式中：b1進(jìn)水渠道寬度；1進(jìn)水渠道漸寬部位的展開角，一般1=20°。則： （4-6）(5) 柵槽與出水渠道連接處的漸窄部分長度l2： （4-7）(6) 過柵水頭損失h1： （4-8）式中：h0計算水頭損失 k格柵受污物堵塞后，水頭損失增加倍數(shù)，柵條為矩形截面時取k=3 阻力系數(shù)=（s/e）4/3，與柵條斷面有關(guān)，為銳邊矩形時取=2.42則： h1=0.21m(7) 柵前槽總高度h1：取柵前渠道超高h(yuǎn)2=0.3m，則柵前槽總高度h1=h+h2=0.3+0.3=0.60m(8) 柵后槽總高度h：h=h+h1+h2=0.3+0.21+0.3=0.81

21、m，取為0.8m。(9) 格柵總長度：l=l1+l2+1.0+0.5+h1/tan=2.3m(10) 每日柵渣量： （4-9） 取單位體積污水柵渣量w1為0.15m3/1000m3小于于，采用人工清渣。計算草圖見圖4-1：圖4-1 格柵計算圖4.2 集水池集水池用于污水過格柵后均衡水質(zhì)水量，同時通過污水泵提升進(jìn)入后續(xù)處理設(shè)備。根據(jù)本次設(shè)計污水量，設(shè)置水力停留時間hrt=20min，有效容積=14.0m3，規(guī)格3.5m×2m×2.5m，鋼砼結(jié)構(gòu)，地下式，計算過程如下： (1) 有效容積 v： （4-10）式中：t停留時間，取。則： (2) 池子面積f： （4-11）式中：h有

22、效水深h，m 。則：(3) 池子總高h(yuǎn)： （4-12）式中：h1池子超高，m，取。則： 4.3 混凝沉淀池4.3.1 混合階段向原水中投加混凝劑后，應(yīng)在短時間內(nèi)將藥劑充分、均勻地擴(kuò)散于水體中，這一過程稱為混合。混合是取得良好絮凝效果的重要前提。影響混合效果的因素有很多，如藥劑的品種、濃度，原水的溫度，水中顆粒的性質(zhì)、大小等，采用的混合方式是最主要的影響因素。混合設(shè)備的基本要求是藥劑與水的混合快速均勻?；旌系姆绞街饕泄苁交旌?、水力混合、水泵混合以及機(jī)械混合等。采用何種混合方式應(yīng)根據(jù)凈水工藝布置、水質(zhì)、水量、藥劑品種等因素綜合確定16。由于本次設(shè)計的污水量較小，水力混合多用于大中型污水處理廠中，

23、而水泵混合已經(jīng)逐步淘汰，機(jī)械混合計算所得的有效容積過小無相應(yīng)的設(shè)備，因此初步選用揚(yáng)州騰飛環(huán)境工程設(shè)備有限公司的gjh-100型管式靜態(tài)混合器，玻璃鋼材質(zhì)，管徑為dn100，加藥管管徑為dn32。4.3.2 絮凝階段 絮凝過程就是在外力作用下具有絮凝性能的微絮粒相互接觸碰撞，從而形成更大的穩(wěn)定的絮粒，以適應(yīng)沉降分離的要求。為了達(dá)到完善的絮凝效果，在絮凝過程中要給水流適當(dāng)?shù)哪芰?，增加顆粒碰撞的機(jī)會，并且不使已經(jīng)形成的絮粒破壞。絮凝過程需要足夠的反應(yīng)時間。在水處理構(gòu)筑物中絮凝池是完成絮凝過程的設(shè)備，它接在混合池后面，是混凝過程的最終設(shè)備。通常與沉淀池合建。 絮凝池的形式近年來有很多，大致可以按照能量

24、的輸入方式不同分為水力絮凝和機(jī)械攪拌絮凝兩類。水力絮凝是利用水流自身的能量，通過流動過程中的阻力給液體輸入能量17。其水力式攪拌強(qiáng)度隨水量的減小而變?nèi)酢Ｄ壳?，水力絮凝的形式主要有隔板絮凝、折板絮凝、網(wǎng)格絮凝和穿孔旋流絮凝。相應(yīng)的構(gòu)筑物為隔板絮凝池、折板絮凝池、網(wǎng)格絮凝池、旋流絮凝池。機(jī)械絮凝是通過電機(jī)或其他動力帶動葉片進(jìn)行攪動，使水流產(chǎn)生一定的速度梯度。絮凝過程不消耗水流自身的能量，其機(jī)械攪拌強(qiáng)度可以隨水量的變化進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)。由于本設(shè)計污水處理量較小，使用水力絮凝裝置體積過小、設(shè)備安裝不便，因此使用機(jī)械絮凝裝置，設(shè)計計算如下：(1) 反應(yīng)池有效容積v：式中：q設(shè)計處理水量，m3/h；t反應(yīng)時

25、間,通常2030min。(2) 反應(yīng)池串聯(lián)格數(shù)及尺寸：反應(yīng)池采用3格串聯(lián),每格有效尺寸為：b=1.5m，l=1.5m，h=1.5mv=3b·l·h=3×1.5×1.5×1.5 =10.1m3反應(yīng)池超高取0.3m。池子總高度為1.8m。取jbj1-900型槳式攪拌機(jī)，詳細(xì)參數(shù)見表4-2。 表4-2 jbj1-900型槳式攪拌機(jī)詳細(xì)參數(shù) 單位：mm參數(shù)ldd1d2d3n×djbj1-90015009001001752104×19(3) 葉輪中心點(diǎn)旋轉(zhuǎn)半徑r=450mm(4) 每臺攪拌機(jī)槳板中心點(diǎn)旋轉(zhuǎn)線速度?。旱谝桓瘢簐1=0.5

26、m/s 第二格：v2=0.35m/s 第三格：v3=0.5m/s每臺攪拌機(jī)每分鐘的轉(zhuǎn)速為：第一格：第二格：第三格：隔墻過水孔面積按下一檔槳板外緣線速度計算，則攪拌機(jī)外緣線速度分別為：第二格：第三格：每條生產(chǎn)線設(shè)計流量為q=600m3/d=0.007m3/s第一、第二格絮凝池間隔墻過水孔面積為第二、第三格絮凝池間隔墻過水孔面積為(5) 絮凝池速度梯度g值核算（按水溫15計，u=1.14×10-3pa·s） （4-13）經(jīng)過驗(yàn)算，速度梯度與平均速度梯度均較適合。4.3.3 沉淀階段初沉池主要對廢水中以無機(jī)物為主密度大的固體懸浮物進(jìn)行沉淀分離18。初次沉淀池有平流式、豎流式、輔流

27、式及斜板(管)四種。選用平流式沉淀池，它具有沉淀效果好，對沖擊負(fù)荷和溫度變化的適應(yīng)能力較強(qiáng)，施工簡單，造價低等優(yōu)點(diǎn)。設(shè)置水力停留時間hrt=8.0 h，有效容積=200m3，規(guī)格14.5m×4.0m×5.3m，鋼砼結(jié)構(gòu)，半地下式。4.3.3.1 配水系統(tǒng)渠寬b=0.20m，水深h=0.06m，渠深設(shè)計為0.25m，渠長6m。則渠中水流流速約為： （4-14）4.3.3.2 出水系統(tǒng)(1) 出水堰的形式及尺寸： （4-15）式中：堰長m；出水堰負(fù)荷，l/(sm)，取1.0l/(sm)；設(shè)計流量，m3/s；則：m，取堰長。共四格出水堰，每堰進(jìn)水流量為0.00175 m3/s，每

28、格堰長為2m，出水收集器采用upvc自制90º三角堰出水。根據(jù)資料19，當(dāng)設(shè)計水量為q=6.25m3/h時，過堰水深為70mm，堰寬設(shè)為140mm，堰口間隔60mm，共80個三角堰。 (2) 堰上水頭： （4-16）式中：h1堰上水頭m；每個三角堰出流量，m3/s；則：m。 (3) 集水水槽寬b： （4-17）式中：集水水槽寬，m；設(shè)計流量，m3/s；為確保集水槽設(shè)計流量在安全范圍內(nèi)，設(shè)置安全流量則，因此水槽寬取80mm。(4) 集水槽深度h：集水槽的臨界水深： （4-18）式中：集水水槽寬，m；安全設(shè)計流量，m3/s；則： (4-19)集水槽的起端水深：式中：h0起端水深m；則：m

29、；??；設(shè)出水槽自由跌落高度：。則集水槽總深度m。(5) 進(jìn)uasb池出水管：取水在管中的流速為 （4-20）式中：d1出水管直徑，mm；v2過堰流速，m/s；則:，取dn100管。4.3.3.3 排泥系統(tǒng)(1) 污泥總量 （4-21）式中：v初次沉淀污泥量，m3/d；q污水流量，m3/d；去除率，%；（初次沉淀池以60%計）c0進(jìn)水懸浮物濃度，mg/l；（進(jìn)水懸浮物濃度c0為1800 mg/l） p污泥含水率取97%，%；沉淀污泥密度，以1000kg/m3計。  則：，排泥間隔為一天兩次，設(shè)置1個污泥斗，則污泥斗的容積應(yīng)大于m3。(2) 污泥斗的容積 （4-22）

30、式中：s1污泥斗上口面積，m2； s2污泥斗下口面積，m2。則： 因此污泥斗上口為4.0m 4.0m，下口為0.5m 0.5m，高度為1.8m。斗內(nèi)污泥可用靜水壓或水射泵排除。(2) 沉淀池的總高度 （4-23） 式中：沉淀池超高，m，取=0.5； 沉淀區(qū)的有效高度，m； 緩沖層高度，m，采用機(jī)械刮泥，取0.5m； 污泥區(qū)高度，m。4.4 水解酸化池水解酸化池是水解和酸化兩個過程在一個池內(nèi)完成的構(gòu)筑物。在水解階段，固體物質(zhì)降解為溶解性的物質(zhì)，大分子物質(zhì)降解為小分子物質(zhì)；在酸化階段，碳水化合物降解為脂肪酸，主要產(chǎn)物是醋酸、丁酸和丙酸20。另外，有機(jī)酸和溶解的含氮化合物分解成氨、胺、碳酸鹽和少量的

31、co2、n2和h2。主要目的是將原廢水中的非溶解性有機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)槿芙庑杂袡C(jī)物，特別是工業(yè)廢水主要將其中難生物降解有機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)橐咨锝到獾挠袡C(jī)物，提高廢水的可生化性，以利于后繼的好氧生物處理。4.4.1 反應(yīng)池容積 （4-24） 式中：kz總變化系數(shù)，取kz=1.5； q設(shè)計流量，m3/h，q =25m3/h； hrt水力停留時間,取hrt=4h則：設(shè)置單池寬為，有效水深為，超高取為，水解酸化池池長為10m 4.4.2 上升流速的核算反應(yīng)器的高度與上升流速之間的關(guān)系為： （4-25）式中：上升流速，； 反應(yīng)器高度，； hrt水力停留時間，。則：（符合要求）4.5 厭氧反應(yīng)器uasb4.5.1 反應(yīng)

32、機(jī)理厭氧反應(yīng)主要是利用厭氧微生物以糞料中的糖和氨基酸為養(yǎng)料生長繁殖。進(jìn)行沼氣發(fā)酵。糞料含水量較低(6070)的以乳酸發(fā)酵為主，糞料含水量高(>80)的則以沼氣發(fā)酵為主。其優(yōu)點(diǎn)是無需通氣和翻堆，能耗省，費(fèi)用低，厭氧生物處理可大量除去可溶性有機(jī)物，去除率可達(dá)7085，而且可殺死傳染性病菌，有利于防疫。利用厭氧發(fā)酵技術(shù)，能夠減少臭味和降解有機(jī)污染物，同時回收儲存在有機(jī)物中的能量作為能源。4.5.2 工作原理廢水被盡可能均勻的引入反應(yīng)器的底部，污水向上通過包含顆粒污泥或絮狀污泥的污泥床。厭氧反應(yīng)發(fā)生在廢水和污泥顆粒接觸的過程。在厭氧狀態(tài)下產(chǎn)生的沼氣（主要是甲烷和二氧化碳）引起了內(nèi)部的循環(huán)，這對于

33、顆粒污泥的形成和維持有利。在污泥層形成的一些氣體附著在污泥顆粒上，附著和沒有附著的氣體向反應(yīng)器頂部上升。上升到表面的污泥撞擊三相反應(yīng)器氣體發(fā)射器的底部，引起附著氣泡的污泥絮體脫氣。氣泡釋放后污泥顆粒將沉淀到污泥床的表面，附著和沒有附著的氣體被收集到反應(yīng)器頂部的三相分離器的集氣室。置于極其使單元縫隙之下的擋板的作用為氣體發(fā)射器和防止沼氣氣泡進(jìn)入沉淀區(qū)，否則將引起沉淀區(qū)的絮動，會阻礙顆粒沉淀。包含一些剩余固體和污泥顆粒的液體經(jīng)過分離器縫隙進(jìn)入沉淀區(qū)21。 出水渠 出水 沼氣 氣室 氣封 污泥床進(jìn)水 圖4-3 uasb示意圖4.5.3 設(shè)計計算 4.5.3.1 設(shè)計參數(shù) (1) 設(shè)計溫度t=25(2

34、) 容積負(fù)荷 污泥為顆粒狀(3) 污泥產(chǎn)率0.1kgmlss/kgcod, 產(chǎn)氣率0.4m3/kgcod (4) 設(shè)計水量q=420m3/d=17.5m3/h=0.0049 m3/s。4.5.3.2 水質(zhì)指標(biāo)表4-4 水質(zhì)指標(biāo)表水 質(zhì) 指 標(biāo)cod（mg/l）bod（mg /l）進(jìn) 水 水 質(zhì)70005600設(shè)計去除率83 %92%設(shè)計出水水質(zhì)12004004.5.3.3 反應(yīng)池容積采用容積負(fù)荷法： （4-26）式中：v反應(yīng)池的有效容積(m3)s0進(jìn)水有機(jī)物濃度(kgcod/l)則：實(shí)際體積取為1250m3,停留時間為3d，因此采用一座2m5m5m為一單元，總體積為25m10m5m的兩池矩形u

35、asb反應(yīng)器。4.5.3.4 三相分離器 （1）設(shè)計原則uasb最重要的設(shè)計環(huán)節(jié)是反應(yīng)器內(nèi)的三相分離器設(shè)計，它直接影響氣、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(yùn)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(yàn)， 三相分離器應(yīng)滿足以下幾點(diǎn)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，污泥不積聚，盡快落入反應(yīng)區(qū)，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； 分離氣體的擋板與分離器壁重疊在20mm以上；

36、 集氣室的隙縫部分的面積應(yīng)該占反應(yīng)器全部面積的1520，在集氣室內(nèi)應(yīng)該保持氣液界面以釋放和收集氣體，阻止浮渣層的形成； 反射板與隙縫之間的遮蓋應(yīng)該在100200mm以避免上升的氣體進(jìn)入沉淀室； 在出水堰之間應(yīng)該設(shè)置浮渣擋板。 出氣管的直管應(yīng)該充足以保證從集氣室引出沼氣，特別是有泡沫的情況。 在集氣室的上部應(yīng)該設(shè)置消泡噴嘴，當(dāng)處理污水有嚴(yán)重泡沫問題時消泡。 （2）設(shè)計計算圖4-5 uasb計算示意圖 uasb計算示意圖見圖4-5，設(shè)下三角型集氣罩斜面水平角，上三角型集氣罩斜面水平角，三相分離器液面保護(hù)高度=0.5，下三角型高度，單元三相分離器寬度。 沉淀區(qū)表面負(fù)荷： （4-27） 取上部分離區(qū)水

37、力停留時間2，則上三角型罩頂水深： （4-28） 下三角集氣罩寬： （4-29） 下三角集氣罩的回流縫寬度： （4-30） 計算集氣罩的單元個數(shù)：組 （4-31） 回流縫的總面積： （4-32） 設(shè)計上三角集氣罩的回流縫回流縫的總面積： （4-33）占總反應(yīng)器面積的比例=30.0%>20%(符合要求)下三角回流縫混合液上升的速度： （4-34）上三角回流縫混合液上升的速度： （4-35），取延ab方向的水流速度： （4-36）當(dāng)氣泡的直徑小于等于0.1，則氣泡周圍水流呈層流狀態(tài)，這時的氣泡上升速度以斯托克斯公式計算為準(zhǔn)，氣泡上升速度： （4-37）取氣泡直徑0.1，廢水密度1.11，甲烷

38、密度0.65，重力加速度9.8，動力粘滯系數(shù)1.8，碰撞系數(shù)0.95，把上面的單位統(tǒng)一化成的形式，可計算出。由上面可知，>，符合設(shè)計要求。再根據(jù)幾何關(guān)系，上三角集氣罩的高度，則上三角集氣罩底部到下三角集氣罩底部距離： （4-38） 整個三相分離器高度,整個uasb反應(yīng)器高度： （4-39）4.5.3.5 出水系統(tǒng)(1) 設(shè)計原則出水系統(tǒng)的設(shè)計在uasb反應(yīng)器設(shè)計中也占有重要地位。因?yàn)槌鏊欠窬鶆蛞矊⒂绊懗恋硇Ч统鏊|(zhì)。為了保持出水均勻、沉淀區(qū)的出水系統(tǒng)通常采用出水渠(槽)。一般每個單元三相分離器沉淀區(qū)設(shè)一條出水渠，而出水渠每隔一定距離設(shè)三角出水堰。常用的布置形式有兩種，如圖8-6所示

39、。出水渠寬度常采用20cm，水深及渠高由計算確定。圖4-6 出水系統(tǒng)布置形式圖4-6 出水渠的特點(diǎn)是出水渠與集氣罩成一整體。有助于裝配化和整體安裝，簡化施工過程。一般出水渠前設(shè)擋板，可防止漂浮物隨出水帶走，可提高出水水質(zhì)。當(dāng)所處理廢水中含懸浮固體較高，設(shè)置擋板是很必要的。如果沉淀區(qū)水面的漂浮物很少，有時也可不設(shè)擋板。（2）設(shè)計計算 每個uasb反應(yīng)器（共4個）沿中心線設(shè)一條出水堰，匯聚至周邊出水渠，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。單個反應(yīng)器出水堰流量8.75 m3/h=0.0024 m3/s。 出水渠：根據(jù)均勻流計算公式： （4-40） （4-41） （4-42）式中：q

40、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?dāng)嗝婷娣e，m2；r水力半徑，m；n粗糙度系數(shù)，鋼取n =0.012。則： m3/s假定渠寬b=0.20m,則：w=0.20hx=2h+0.20r=w/x=0.20h/(2h+0.20) （4-43）式中：h渠中水深，m；x渠濕周，m。 （4-44）則： 解方程得：h=0.043m，取為0.045m?？梢娗抌=0.20m，水深h=0.045m，渠深設(shè)計為0.25m，渠長10m。則渠中水流流速約為0.40m/s符合明渠均勻流要求。 出水堰：每個uasb反應(yīng)器處理水量0.0024 m3/s，溢流負(fù)荷為12

41、 l/(m·s)。設(shè)計溢流負(fù)荷取=1.5 l/(m·s)，則堰上水面總長為： （4-45）堰上水面總長取25m，堰口寬b=80mm，每個堰口間隔120mm，堰上水頭h1=20mm，則三角堰數(shù)量為：個 （4-46）每個堰出流率為：按90°三角堰計算公式： （4-47）堰上水頭為：20mm，設(shè)計合理。出水堰寬： （4-48）式中：出水堰寬，m；設(shè)計流量，m3/s； 為確保集水槽設(shè)計流量在安全范圍內(nèi)，安全流量，因此水槽寬取200mm。出水堰的臨界水深： （4-49）式中：出水堰寬，m；安全設(shè)計流量，m3/s；則：m。出水堰的起端水深： （4-50）式中：h0起端水深m；

42、則：m；?。辉O(shè)出水槽自由跌落高度：。則出水堰總深度m取水在管中的流速為， （4-51）式中：出水管直徑，mm；過堰流速，m/s；則：m，取dn80管4.5.3.6 排泥系統(tǒng) 根據(jù)厭氧生物處理污泥產(chǎn)量取r=0.12kgvss/kgcod。流量q=25m³/h，進(jìn)水cod濃度為7000mg/l，cod去除率為83。 uasb反應(yīng)器總產(chǎn)泥量： （4-52） 根據(jù)vss/ss為0.8，泥含水率為98，則污泥產(chǎn)量： （4-53）4.5.3.7 產(chǎn)氣系統(tǒng)根據(jù)產(chǎn)氣率： r=0.4 m³/kgcod 則產(chǎn)氣量：gi=qs0er =25×7×0.83&

43、#215;0.4=58.1 m ³/h （4-54）根據(jù)三相分離器的特點(diǎn),每個集氣罩分別引一根出氣管,管徑為dn100。4.6 配水池由于sbr反應(yīng)池由兩個反應(yīng)池間歇運(yùn)作，并且需要與一部分來自水解酸化池的原水混合，因此設(shè)置配水池使后續(xù)的sbr處理正常運(yùn)行。根據(jù)本次設(shè)計污水量，設(shè)置水力停留時間hrt=4.0 h，有效容積=100m3，規(guī)格10m×2.5m×5.0m，鋼砼結(jié)構(gòu)，半地下式，計算過程如下： (1) 有效容積 v： （4-55） 式中：停留時間，取。則： (2) 池子面積f： （4-56）式中：h有效水深，單位m 。 則：(3) 池子總高h(yuǎn)： （4-57）式

44、中：h1池子超高，m，取h1=。 則： 4.7 好氧反應(yīng)器sbr4.7.1 設(shè)計參數(shù)(1) 設(shè)計溫度t=20(2) 日最大設(shè)計水量qmax=1.5q=1.5 600m3/d=37.5m3/h=0.0104 m3/s。(3) 進(jìn)水生化需氧量bod5濃度cs=400mg/l(4) 在低負(fù)荷運(yùn)行時，每流入1kgss約為0.75kg污泥量。4.7.2 設(shè)定條件(1) 反應(yīng)池數(shù)2池(2) 反應(yīng)池水深h=5m(3) 活性污泥界面上的最小水深0.5m(4) 排出比m=(5) mlss濃度ca=4000mg/l(6) bod-ss負(fù)荷l=0.10kgbod/kg·ss·d4.7.3 水質(zhì)指

45、標(biāo) 表4-7 水質(zhì)指標(biāo)表22水 質(zhì) 指 標(biāo)cod（mg/l）bod（mg /l）進(jìn) 水 水 質(zhì)1200400設(shè)計去除率91.6 %95.0%設(shè)計出水水質(zhì)100204.7.4 設(shè)計計算4.7.4.1 曝氣時間 （4-58）4.7.4.2 沉淀時間初期沉降速度：vmax=4.6×104×ca1.26 （4-59）則：vmax=4.6×104×40001.26=1.3m/h必要的沉淀時間為： （4-60）式中: m排出比活性污泥界面上的最小水深（m） vmax活性污泥界面的初期沉降速度（m/h）則：ts=1.3h4.7.4.3 排出時間排出時間2h與沉淀時間合

46、計為3.3h。4.7.4.4 周期時間ttatstd=6.13.3=9.4h （4-61）則周期次數(shù)為：取n=2，每一周期為12h。4.7.4.5 進(jìn)水時間t f =t/n =12/2=6h （4-62）式中:v各反應(yīng)池的容量（m3） 1/m排出比 n周期數(shù)（周期/d） n每1系列的反應(yīng)池數(shù)量 q每1系列的污水進(jìn)水量（設(shè)計最大日污水量）（m3/d）則：v=900m34.7.4.6 反應(yīng)池容積各反應(yīng)池的容量為： （4-63）式中:v各反應(yīng)池的容量（m3） 1/m排出比 n周期數(shù)（周期/d） n每1系列的反應(yīng)池數(shù)量 q每1系列的污水進(jìn)水量（設(shè)計最大日污水量）（m3/d）則：v=900m34.7.4

47、.7 需氧量以2.0 kgo2/kgbod計算，則：od=1000×400×103×2.0=800kgo2/d，此處相當(dāng)于一個周期所需氧量od，周期數(shù)n=2，反應(yīng)池數(shù)以2池計，則單池需氧量為：，以曝氣時間為ta=6h為周期的需氧量od為：4.7.4.8 曝氣系統(tǒng)(1) 曝氣裝置的性能 在序批式活性污泥法中，由于在同一反應(yīng)池內(nèi)進(jìn)行活性污泥的曝氣和沉淀，因此，曝氣裝置必須是不堵網(wǎng)孔的裝置。另外，需氧量關(guān)系到去除bod量、存在于反應(yīng)池內(nèi)的生物量、硝化量和脫氮量，因此，當(dāng)確定曝氣裝置的供氧能力時，不僅要考慮有機(jī)碳化合物的去除和活性污泥自身氧化的需氧量，而且在發(fā)生硝化時，還

48、要考慮硝化反應(yīng)時的需氧量和隨脫氮反應(yīng)減少的需氧量24。 對于池內(nèi)的攪拌能力，在序批式活性污泥法中，由于設(shè)有厭氧段，有時要進(jìn)行生物脫氮和脫磷，所以最好具有不曝氣僅進(jìn)行攪拌的性能。(2) 曝氣裝置的型式 曝氣裝置用于完全混合池時，可采用水下機(jī)械攪拌式、氣液混合噴射式、螺桿式等。用于循環(huán)水渠時，可采用臥軸式、立軸式、螺桿式、軸流泵式、螺旋槳式、氣液混合射流式等型式。(3) 曝氣裝置的供氧能力（sor） 根據(jù)需氧量進(jìn)行污水溫度和大氣壓的換算： （4-64）式中：sort1時的必需供氧能力（kg/h）csw清水t1的氧飽和濃度（mg/l）cs 清水t2的氧飽和濃度（mg/l）t1 以曝氣裝置的性能為基點(diǎn)的清水溫度（）t2 混合液的水溫（）（7、8月份的平均溫度）ca混合液的do（mg/l） kla的修正系數(shù) 高負(fù)荷法 0.83 低負(fù)荷法 0.93氧飽和溫度的修正系數(shù) 高負(fù)荷法 0.95 低負(fù)荷法 0.97p處理廠的大氣壓（mmhg絕對大氣壓） 此處，混合液水溫20，混合液的do濃度1.5