某淀粉廠污水處理設計說明書

1、 -大學本科生畢業(yè)設計說明書 題 目：某淀粉廠廢水處理工藝設計 學生姓名： 學 號： 專 業(yè)： 班 級： 指導教師：摘要在我國主要的工業(yè)污水排放中，高濃度有機廢水占據(jù)了很大比例。而在排放高濃度有機廢水中的行業(yè)中，淀粉工業(yè)產(chǎn)生的廢水是其中的大戶；淀粉工業(yè)廢水具有有機物含量高，可生化性好的特點，其COD含量一般在在200020000mg/l之間。本設計所處理的某淀粉廠廢水水質(zhì)為：COD 10000mg/l, BOD 4800mg/l, SS 2500mg/l；出水要求達到淀粉工業(yè)水污染物排放標準（GB 25461-2010），即 COD 100mg/l, BOD 20mg/l, SS 30mg/l

2、;達到去除率 COD 99%，BOD 99.58%,SS 98.8%。本文對該淀粉廠產(chǎn)生的高濃度有機廢水的處理工藝進行了詳細分析與對比。在廢水從工廠排出后，經(jīng)格柵過濾，泵房提升后，進入調(diào)節(jié)沉淀池調(diào)節(jié)水質(zhì)水量，再由厭氧工藝UASB處理，通過輻流式沉淀池和好氧工藝SBR，最后排出；如此經(jīng)厭好氧兩級處理，達到國家規(guī)定排放標準。本設計厭氧段選取了UASB工藝，好樣段小選取SBR工藝，這倆種工藝具有規(guī)模小，處理效率高，非常適合工廠廢水的處理等優(yōu)點，UASB工藝在除去廢水中污染物的同時，厭氧菌分解有機物的同時產(chǎn)生沼氣，可以解決工廠的一部分能源需求，環(huán)保經(jīng)濟性俱佳。本設計選用工藝具有處理效率高、占地少、經(jīng)濟

3、實用、技術成熟可靠的優(yōu)點：其運行自動化程度高，節(jié)省人力，處理能力穩(wěn)定，適合于流量較小的工業(yè)廢水處理。其經(jīng)濟社會效益顯著。關鍵詞：淀粉工業(yè);廢水;UASB ;SBR ;COD ;BOD1AbstractThis design is about the starch industry wastewater treatment; in China's major industrial discharges, the high concentration organic wastewater accounted for a large proportion. In the discharge

4、of high concentration organic wastewater industry, starch industry wastewater generated is one of the big; starch industry wastewater with high organic content, and good biodegradability, the COD content is generally at 2000 20000mg / l between . The design process of a starch factory wastewater its

5、 main components: COD 1000mg / l, BOD 4800mg / l, SS 2500mg / l; effluent can meet the national standard GB 25461-2010, namely COD 100mg / l, BOD 20mg / l, SS30mg / l; removal of COD 99%, BOD 99.58%, SS 98.8%.This paper, the starch factory produces a high concentration organic wastewater treatment p

6、rocess is analyzed in detail and contrast. In the wastewater discharged from the factory, after grid filter, pump increased, the sedimentation tank into the regulator regulate water quality and quantity, and then by the anaerobic process UASB processed through radial flow sedimentation tanks and aer

7、obic process SBR, final discharge; so by tired of aerobic two treatment meet the national emission standards. The selected design anaerobic UASB process, a good kind of small segments selected SBR process, maybe kind of process has the small-scale, high treatment efficiency, ideal for wastewater tre

8、atment plants, etc., UASB process in removing pollutants in wastewater at the same time, anaerobic decomposition of organic matter while producing biogas plant can be resolved as part of energy demand, environmental economics and taste.The design uses technology capable of handling high efficiency,

9、small footprint, economical and practical, mature and reliable technology advantages: it runs a high degree of automation, saving manpower, processing power and stability, suitable for smaller flow of industrial wastewater treatment. Its remarkable economic and social benefits. Keywords: Starch Indu

10、stry ;Wastewater ;UASB ;SBR ;BOD ;COD目錄摘要IAbstractII目錄III第一章 緒論11.1設計背景11.2設計條件21.3淀粉廠廢水處理可行性分析21.3.1設計水量的確定31.3.2污水水質(zhì)及處理程度31.3.3污水處理工藝方案對比31.3.4污水處理工藝選擇51.3.5 項目污水處理工藝流程與達到目標6第二章 格柵的設計說明與計算82.1 格柵的設計說明82.2設計計算8第三章 泵房設計說明與計算103.1 設計說明103.2 集水池計算103.3 污水泵計算10第四章 調(diào)節(jié)池沉淀設計說明與計算134.1調(diào)節(jié)沉淀池設計說明134.2 設計計算13

11、第五章 UASB設計說明與計算155.1 UASB設計說明155.2 UASB反應器工藝構(gòu)造設計計算165.2.1 反應器容積計算165.2.2配水系統(tǒng)設計165.2.3三相分離器工藝構(gòu)造設計175.2.4 出水渠設計計算215.2.5 UASB排水管設計計算235.2.6 排泥管的設計計算235.2.7 沼氣管路系統(tǒng)設計計算245.2.8 UASB的其他設計26第六章 輻流式二沉池的設計說明與計算276.1沉淀池設計說明276.2設計參數(shù)286.3.1沉淀池主要尺寸286.3.2進水系統(tǒng)計算29第七章 SBR反應池的設計說明與計算297.1 SBR反應池設計說明297.1.1序批式活性污泥法

12、（Sequencing Batch Reactor）設計介紹297.1.2 SBR設計參數(shù)307.2 SBR反應器設計計算317.2.1 SBR反應器尺寸計算317.2.2 SBR運行水位327.3 排水口高度和排水管管徑327.3.1排水口高度327.3.2 排水管管徑327.4 排泥量及排泥系統(tǒng)337.4.1 SBR產(chǎn)泥量337.4.2 排泥系統(tǒng)337.5 需氧量及曝氣系統(tǒng)設計計算337.5.1需氧量計算337.5.2供氧量計算347.5.3 空氣管計算35第八章 鼓風機房設計368.1 供風量368.2 供風風壓378.3 鼓風機的選擇378.4 鼓風機房布置37第九章 污泥處理系統(tǒng)的設

13、計說明計算389.1污泥處理系統(tǒng)說明389.2 污泥處理方式399.3 集泥池容積計算399.4 集泥池排泥泵39第十章 污泥濃縮池設計計算4010.1 設計說明4010.2 容積計算4010.3 工藝構(gòu)造尺寸4110.4 排水和排泥41第十一章 污泥脫水系統(tǒng)設計4211.1 貯泥池設計4211.2 污泥脫水機房設計42第十二章 平面與高層設計說明與計算4412 .1構(gòu)筑物和建筑物主要設計參數(shù)4412.2 污水處理站平面布置4512.2.1 布置原則4512.2.2 管線設計4612.2.3 平面布置特點4612.3 污水處理站高程布置4712.3.1布置原則：4712.3.2 污水高程水力計

14、算說明4712.3.3 各部分水力損失計算4812.3.4 污水處理高程布置4912.4污泥處理水頭損失計算及高程布置5112.4.1設計參數(shù)5212.4.2污泥處理構(gòu)筑物的高程計算與布置54第十三章 廢水處理廠建設概預算及運行成本5513.1 廢水廠建設預算5513.2 人員及運行費用5613.2.1 人員編制：5613.2.2 運行費用57參考文獻57附錄A 英文文獻59英文文獻一59英文文獻二64英文文獻三73附錄B 翻譯82英文文獻一翻譯82附錄C 平面布置圖89附錄D 高程布置圖90附錄E 泵房平面圖91附錄F UASB平面圖92附錄G SBR平面圖93附錄H 輻流式沉淀池平面圖94

15、附錄I 污泥濃縮池平面圖95致謝96VI第一章 緒論1.1設計背景隨著經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，人們對水資源的需求量越來越大。其中，生物化工行業(yè)經(jīng)過長期發(fā)展，已成為工業(yè)用水大戶。目前生物化工產(chǎn)品已涉及食品、醫(yī)藥、保健、飼料和有機酸等幾個方面。同時，隨著生物化工的發(fā)展，其環(huán)境污染問題也日趨嚴重，生物化工廢水已經(jīng)成為我國環(huán)境污染的大問題。在生物化工的各個行業(yè)中，淀粉、啤酒、酒精、味精、檸檬酸、抗生素的生產(chǎn)規(guī)模較大，環(huán)境污染嚴重，尤其引起人們重視。以上這些行業(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

16、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200020000mg/l之間。這些淀粉廢水若不經(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)。我國為水資源貧乏的國家，人均占有量不到世界平均水平的四分之一。當前，一方面是生產(chǎn)生活對水的需求不斷增大，另一方面則是污水直接排入自然水體，破壞本就缺乏的水資源。致使很多地區(qū)供需始終存在極大矛盾。我國為解決這些問題，充分保護現(xiàn)有水資源的可利用性，國家和地方政府相繼出臺了關

17、于各種污水排放的標準規(guī)定，其中，對淀粉廠廢水的排放標準以2013年初為起點，一律執(zhí)行淀粉工業(yè)水污染物排放標準（GB 25461-2010）中表二的規(guī)定，即將核心的COD值的直接排放標準限定在100mg/l及以下，BOD直排標準限定在20mg/l及以下。以上標準的設定力求將工業(yè)淀粉水廢水對自然水體的危害降到最低。淀粉廢水是指從玉米、小麥、薯類等含淀粉的原料中提取淀粉以及以淀粉為原料生產(chǎn)變性淀粉、淀粉糖和淀粉制品的工業(yè)在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水；淀粉廢水有機物含量高，直接排入水中，其所含有的有機物，會對水體造成嚴重的破壞。由于我國淀粉生產(chǎn)工藝相對落后，資源的利用率較低，淀粉生產(chǎn)過程中大量的植物蛋白未加

18、利用而隨生產(chǎn)廢水排放，不僅影響了環(huán)境衛(wèi)生，而且造成了巨大的浪費。在淀粉廢水處理過程中，如果能夠同時回收植物蛋白，做到廢水的資源化利用，將具有廣闊的應用前景。1.2設計條件（1）本工藝設計水量：污水流量：4500m3/d （2）原水成分及含量表1.1廢水各組分值CODBODSSPHTPNH3N水溫色度10000mg/L4800mg/L2500mg/L463 mg/L10mg/L203060倍（3）水文地質(zhì)資料：該淀粉廠位于北溫帶季風型半濕潤氣候區(qū)，年平均降雨量500毫米，四季分明，光照充足，年平均氣溫13.3；1月份為全年最冷月，平均氣溫為-3.2；7月份為最熱月，平均氣溫為27.6；春季升溫迅

19、速，秋季降溫幅度大，無霜期為360天；主導風向為北風。地下水位在地表下9米，無侵蝕性。凍結(jié)深度為地表下0.5米。按地震烈度8度設防。出水水質(zhì)：執(zhí)行淀粉工業(yè)水污染物排放標準（GB 25461-2010）污水去向：排入就近的河流。1.3淀粉廠廢水處理可行性分析淀粉廠一般以玉米為原料生產(chǎn)淀粉，原料玉米經(jīng)高溫浸泡，然后破碎，再進行胚芽分離、細磨和離心分離，可以得到玉米皮漿、黃漿水和淀粉乳。黃漿水送至貯存沉淀池，未沉淀黃漿水作為廢水排放，沉淀下來的黃漿水由泵打入板框壓濾機中脫水，產(chǎn)生黃漿水（排放）和濕黃蛋粉（作精飼料）。玉米皮漿送入臥式離心分離機，濾出物生產(chǎn)上烘干得到粗渣（去做粗飼料），同時濾出液作為黃

20、漿水排放。這一系列淀粉及副產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，在離心分離、沉淀、板框壓濾等過程會產(chǎn)生大量高濃度的黃漿水，另在浸泡、破碎、細磨等過程亦生產(chǎn)出大量廢水。黃漿水的CODCr濃度高達800010000mg/L，直接外排會嚴重污染環(huán)境。若采用厭氧發(fā)酵工藝處理，可生產(chǎn)出沼氣，變廢為寶。因排出口廢水的CODCr、BOD5、SS等指標大大超過國家的排放標準，為保護環(huán)境，該淀粉廠擬建廢水處理站來處理包括黃漿水在內(nèi)的生產(chǎn)廢水。1.3.1設計水量的確定根據(jù)該廠的生產(chǎn)規(guī)模可確定污水水量為：日處理淀粉廢水4500噸,每小時187.5噸,每秒52升;1.3.2污水水質(zhì)及處理程度表1.2 該淀粉廠的污水水質(zhì)項目pH值水溫COD

21、CrBOD5SSTP氨氮水質(zhì)4.06.0203010000mg/L4800 mg/L2500mg/L3mg/L10mg/L根據(jù)設計要求，廢水處理站投入運行后，外排廢水應達到國家標準執(zhí)行淀粉工業(yè)水污染物排放標準（GB 25461-2010）中的表二標準，即表1.3：表1.3淀粉工業(yè)水污染物排放標準項目pH值水溫CODCrBOD5SSTP氨氮水質(zhì)6.09.02030100mg/L20mg/L30mg/L1mg/L15mg/L根據(jù)設計進、出水水質(zhì)，確定本工藝處理程度，見下表表1.4污水處理程度表項目水質(zhì)BOD5SSCODCrTPpH進水（mg/l）4800250010000346出水（mg/l）20

22、30100169處理程度（%）99.5898.8099.0066.70/1.3.3污水處理工藝方案對比根據(jù)我國現(xiàn)行室外排水設計規(guī)范(GBJl487)，污水處理廠的處理效率見下表。表1.5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40502030二級生物膜法初次沉淀、生物膜法、二次沉淀60906590活性污泥法初次沉淀、曝氣、二次沉淀70956595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1.6活性污泥法工藝比較方法優(yōu)點 缺點 適用傳統(tǒng)活性污泥法BOD去除率高達90-95%工作穩(wěn)定構(gòu)造簡

23、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

24、行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1.3.4污水處理工藝選擇在淀粉生產(chǎn)中，來自于玉米浸泡、剝離、離心分離、黃漿水沉淀與壓濾，玉米皮漿的離心分離過程的生產(chǎn)廢水，會有淀粉、糖類、有機酸等溶解性有機物質(zhì)，含有蛋黃粉、玉米芯、玉米皮等不溶性細小顆粒有機物，另外還含有泥砂等無機物。其中主要以有機物為主，并不含有害物質(zhì)，具有較好的可生化性，屬高濃度可生化有機廢水。由于進水水質(zhì)和處理去除率均很高（表1-1），應采用厭氧-好氧的處理路線，廢水首先通過厭氧處理裝置，大大降低進水有機負荷，獲得可利用的能源沼氣，并使出水達到好氧處理可接受的濃度，再進行好氧處理后達標排放。（1）

25、厭氧處理工藝選擇近年來，厭氧處理技術得到很快發(fā)展，在小型污水處理廠，常用的先進技術有厭氧接觸工藝、上流式厭氧污泥床和厭氧過濾器。厭氧接觸法屬于傳統(tǒng)厭氧消化技術的發(fā)展，它采用完全混合式消化反應器，適合于處理含懸浮固體很高的廢水，預處理要求低，但需要設置池內(nèi)完全混合攪拌設備，池外還要設消化液沉淀池，其處理效率比傳統(tǒng)厭氧消化技術有提高，但中溫消化時容積負荷只有1.03.0kgCOD/(m3·d)，其水力停留時間仍然較長要求的消化池容積大。本工程的處理對象為較好生化處理的廢水，為提高處理效率、節(jié)省工程投資和占地，因此不宜采用厭氧接觸法。上流式厭氧污泥床（UASB）屬采用滯留型厭氧生物處理技術

26、，在底部有污泥床，依據(jù)進水與污泥的高效接觸提供高的去除率，依靠頂部的三相分離器，進行氣、液、固分離，能使污泥維持在污泥床內(nèi)而很少流失。因而生物污泥停留時間長，處理效率高，適合于處理生化降解，CODCr和SS濃度均較高的廢水（一般要求進水SS不大于1500mg/L）。常溫條件下，對于較易生物降解的有機廢水，容積負荷可達48kgCODCr/（m3·d）。厭氧過濾器采用附著型厭氧生物處理技術，在反應器內(nèi)充填一定填料，使生物污泥附著在填料上生長，不易隨出水流失，且填料對于改善水流均勻性有益，并起到一定過濾截流作用。但反應器內(nèi)填料易發(fā)生堵塞現(xiàn)象，因此不適合處理有機物濃度過高的廢水，且要求進水S

27、S濃度應較低，一般要求SS<200 mg/L。盡管厭氧過濾器抗沖擊負荷能力大，處理效率亦高，但不適合本工程進水水質(zhì)（SS濃度較高）。綜合以上分析，結(jié)合類似工程資料，本工程廢水厭氧處理裝置采用UASB。（2）好氧處理工藝選擇有機廢水經(jīng)厭氧處理，出水的BOD5/CODCr會降低，出水可生化性較原污水差。采用一般好氧生物處理方法（表1-2），處理厭氧處理出水，其CODCr去除率約只有60%，而處理同等濃度的原有機廢水，CODCr去除率可達80%。盡管采用生物膜法處理效果可能會稍好，但難以適應BOD5大于250mg/L的污水濃度，近年來開發(fā)了一些處理此類廢水（進水濃度較高，可生化性較差，不易生化

28、降解）的工藝技術，如A-B法活性污泥工藝、氧化溝活性污泥法、SBR法等。這些方法均能對不易生化降解有機廢水或厭氧處理出水有較好的處理效果。以上三種方法中，SBR法具有特別顯著的特點：首先由于采用間歇運行，運行周期每一階段有適應基質(zhì)特征的優(yōu)勢菌群存在；污泥不斷內(nèi)循環(huán)，排泥量少，生物固體平均停留時間長；沉淀和排水時水流處于靜止狀態(tài)，故處理效率高于一般的活性污泥法。其次由于進水、曝氣、沉淀、排水等工序在一個池內(nèi)進行，省去了沉淀池和污泥回流設施，故而其工程投資和占地面積均小于一般活性污泥法。綜合以上分析，本工程好氧處理采用SBR法工藝。1.3.5 項目污水處理工藝流程與達到目標該淀粉廠生產(chǎn)廢水處理工藝

29、流程如圖1-1所示。對該處理工藝流程作以下說明。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。污水提升泵房，設置集水井，污水泵放置于泵房，污水泵配套引水筒。調(diào)節(jié)沉淀池在調(diào)節(jié)水量的同時，去除一部分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。該池采用半地下式結(jié)構(gòu)，便于沉淀物的排除。同時，調(diào)節(jié)進水的PH值、色度到符合后續(xù)工藝處理要求。UASB為主要的生化處理裝置，全鋼結(jié)構(gòu)，半地下式，考慮保溫。沼氣部分，設計水封罐、氣水分離器。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。該池為半地下式，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。SBR池為半地下式，鋼筋混凝土結(jié)

30、構(gòu)，運行中采用自動控制。處理出水直接排入自然水體。淀粉廢水各級處理效果如下表：表1.7淀粉廢水各級處理效果表項目進水濃度（mg/L）出水濃度（mg/L）去除率（%）調(diào)節(jié)沉淀池CODCr10000750025.0BOD54800432010.0SS2500150040.0UASBCODCr750075090.0BOD5432051888.0SS150075050.0輻流式沉淀池CODCr75060020.0BOD551846610.0SS75030060.0SBRCODCr6006090.0BOD54661896.1SS3003090.0第二章 格柵的設計說明與計算2.1 格柵的設計說明格柵主要

31、是攔截廢水中的較大顆粒和漂浮物，以確保后續(xù)處理的順利進行。該廠污水處理站僅處理淀粉廠生產(chǎn)廢水，較大漂浮物與較大顆粒少，格柵攔截的污染物不多，故選用人工清渣方式。柵條選圓鋼，柵條寬度S=0.01m，柵條間隙e=0.02m。格柵安裝傾角=60°，便于除渣操作。2.2設計計算設計污水量Qmax=187.5m3/h=0.052m3/s污水溝斷面尺寸為300mm×450mm設柵前水深h=0.3m，過柵流速v=0.6m/s柵條間隙數(shù) n = (Q*sin 60°)/（e*h*v）=12.51，取13柵槽寬度 B=S(n-1)+en=0.01×(13-1)+0.02&

32、#215;13=0.38(m)設置倆個這樣的格柵，一備用；倆格柵間隔0.3m.柵槽實取寬度B=0.38m，柵條13根。圓形柵條阻力系數(shù) 過柵水頭損失h1=（0.71*0.6*0.6*sin60°*3）/（2*9.81）=0.034m取h1=0.05m柵前槽高H1=h+h2=0.3+0.3=0.6m （h2為超高）柵后槽總高度H=0.6+ h1=0.65m進水漸寬長L1=（0.38-0.3）/2*tan20°=0.11m格柵總長度 L=L1+L2+0.5+1+H1/tan60°=0.11+0.055+0.5+1+0.6/1.732=2.01m每日柵渣量 W=0.05

33、2*0.1*86400/1000=0.45m³/d計算結(jié)果：格柵總長度2.01m 柵槽寬度: 0.38 m柵后槽總高度 0.65m 水頭損失：0.05m 第三章 泵房設計說明與計算3.1 設計說明 提升泵房用以提高污水的水位，保證污水能在整個污水處理流程過程中流過 ，從而達到污水的凈化。本設計中由污水泵從集水池中吸水壓至調(diào)節(jié)池。3.2 集水池計算污水泵總提升能力按每小時流量考慮，即Q=187.5m3/h，選2臺泵，則每臺流量為，取100m3/h。選IP125-100-200型污水泵三臺，備用一臺，單泵提升能力100.0 m3/h，揚程10m，電動機功率7.5kw，占地尺寸1100mm

34、×650mm。集水池容積按最大一臺泵6min出流量計算，則其容積為 集水池水位（與格柵槽連接）-0.5m，池低-2.0m，平面尺寸3.5m×2m，安裝三臺污水泵于水泵于集水池一側(cè)地面上。計算結(jié)果：集水池長2m 寬3.5m 高1.5m3.3 污水泵計算（1）污水泵流量 取100 m3/h（2）污水泵揚程污水泵吸水管水頭損失（不記引水筒水頭損失）管徑DN125，v=0.93m/s，i=0.011，L=3.0m局部阻力系數(shù)：吸水管入口 1=1.0 引水筒出口 2=0.20沿程阻力損失：hL1=iL=0.011×3=0.033m局部阻力損失：hM1=0.053m引水筒出水

35、管水頭損失管徑DN100，v=1.32m/s，i=0.026，L=1.0m局部阻力系數(shù)：引水筒出水管閘閥 =0.10沿程損失：hL2=iL=0.026×1=0.026m局部損失：hM2=0.009m污水管出水管水頭損失管徑DN100，Q=100m3/h，v=2.0m/s，i=0.081，L=5.0m局部阻力系數(shù)：止回閥DN100 mm 閘閥DN100 mm 2=0.2 90°彎頭DN100 mm 3=0.6沿程阻力損失：hL3=iL=0.081×5=0.41m局部阻力損失：hM3=m污水泵管路總水頭損失： h1=hL+hM=(0.033+0.026+0.41)+(

36、0.053+0.009+1.69)=2.22m污水泵的揚程污水泵提升高度：h2=3.1-(-2.0)=5.1m出水管出水自由水頭：h3=2.0m則污水泵所需揚程H= h1+ h2+ h3=2.22+5.1+2.0=9.32m表3.1選取污水泵型號及參數(shù)型號流量m3/h揚程 m轉(zhuǎn)速功率 kw尺寸 mm電機型號IP125-100-2001001014507.51161×490Y132M-4計算結(jié)果：集水池長2m 寬3.5m 高1.5m 泵房 長6m 寬 6m 高 6 m第四章 調(diào)節(jié)池沉淀設計說明與計算4.1調(diào)節(jié)沉淀池設計說明在淀粉生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的生產(chǎn)廢水含有淀粉、糖類、蛋白質(zhì)、有機酸等溶

37、解性有機物質(zhì)，小顆粒淀粉、纖維等不溶性細小顆粒有機物及泥砂等無機物。為了減輕后續(xù)處理構(gòu)筑物的處理負荷，保護后續(xù)處理設施，于泵房后設調(diào)節(jié)沉淀池，去除掉廢水中較易沉淀的懸浮物、泥沙。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)池加一定的混凝藥劑，以便對污水中的SS進行初步沉淀。該池將PH調(diào)節(jié)至6-9,以便后續(xù)工藝對廢水的進一步處理。該池調(diào)節(jié)廢水色度。該池污泥重力排入集泥池，由于調(diào)節(jié)沉淀池內(nèi)安裝工藝設備或管道極少，考慮土建結(jié)構(gòu)可靠性高時故障少，只設一個調(diào)節(jié)池。表4.1調(diào)節(jié)沉淀池設計水質(zhì)序號項目CODBODSS1進水mg/L10000480025002出水

38、mg/L7500432015003去除率25%10%40%4.2 設計計算調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)周期T=8.0h調(diào)節(jié)池應有容積V=TQH=8×4500/24=8×187.5=1500m3調(diào)節(jié)池有效水深h有效=4m調(diào)節(jié)池規(guī)格25m×15m×4m，調(diào)節(jié)池設污泥斗，泥斗的上口面積6m×6m，下口面積0.6m×0.6m，泥斗傾角45，泥斗高2.7m。泥斗容積 調(diào)節(jié)池每日沉淀污泥重為因污泥含水率99%以上，所以設污泥密度為1t/m3;所以調(diào)節(jié)沉淀池產(chǎn)濕污泥4.5m3泥斗可存約八天污泥。計算結(jié)果：長25m 寬15m 高4m 污泥量 4.5m3/的第五章 UA

39、SB設計說明與計算5.1 UASB設計說明UASB反應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，我國開始研究UASB在工業(yè)廢水處理中的應用，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)、反應區(qū)、三相分離區(qū)、氣室等部分。UASB反應器的工藝基本出發(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?？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，從而提高設備內(nèi)的污泥濃度；通過在反應器內(nèi)設置一個沉淀區(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

40、，然后回流入反應器。UASB處理有機工業(yè)廢水具有以下特點：污泥床污泥濃度高，平均污泥濃度可達2040gVSS/L；有機負荷高，中溫發(fā)酵時容積負荷可達812kgCOD/(m3·d)；反應器內(nèi)無混合攪拌設備，無填料，維護管理較簡單；系統(tǒng)較簡單，不需另設沉淀池和污泥回流設施。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反應器作為處理工藝的主題，擬按下列參數(shù)設計。設計流量 4500m3/d，即187.5m3/h；進水濃度 CODCr=7500mg/L容積負荷：Nv=7.5kgCOD/(m3·d)產(chǎn)氣率：r=0.5 m3/COD污泥產(chǎn)率：X=0.1kgmlss/

41、kgCOD表5.1 UASB設計水質(zhì) 序號項目CODBODSS1進水mg/L7500432015002出水mg/L7505187503去除率90%88%50%5.2 UASB反應器工藝構(gòu)造設計計算5.2.1 反應器容積計算UASB有效容積：V 有效=QS0/NV=4500×7.5/7.5=4500 m³（其中S0是進水有機物濃度，kg COD/ m³）將UASB設計成圓形池子，布水均勻，處理效果好。設計為半地下形式，水深一般為48m。取反應器的高度H=8m，則其表面積A= V有效/H=4500/8=562.5 m²采用4 座相同的UASB反應器A1=A/

42、4=562.5/4=140.625 m²橫斷面積 A2=1/4××D²=1/4×3.14×196= 153.86m²實際表面水力負荷 q1=Q/A=Q/(4 A2)=187.5/4×153.86=0.3<1.0，符合要求。5.2.2配水系統(tǒng)設計為了保證四個UASB反應器運行負荷的均勻，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)的設計要求高一些。 本系統(tǒng)設計為圓形布水器，每個UASB 反

43、應器設48 個布水點。a) 參數(shù) 每個池子流量：Q1=Q/4=187.5/446.875m³/h.b) 圓環(huán)直徑計算：每個孔口服務面積a=153.86 m²/48=3.2m2a 在24 m2之間，符合要求?？稍O3個圓環(huán)，最里面的圓環(huán)設8個孔口，中間設16 個，最外圍設24個孔口。內(nèi)圈8個孔口設計：服務面積：S1=8a=8×3.2=25.6 m2折合為服務圓的的直徑為：（4×S1/）1/2=（4×25.6/3.14）1/2=5.71m用此直徑作一虛圓，在該虛圓內(nèi)等分虛圓面積處設一實圓環(huán)，其上布8個孔口，則圓的直徑計算如下： /4×d12

44、=1/2×S1，則d1=（2 S1/）1/2=(2×25.6/3.14)1/2=4.04m中圈16個孔口設計：服務面積：S2=16×3.2=51.2 m2折合為服務圓直徑為：4×（S1S2）/1/2=4×(25.651.2)/3.14 1/2 =9.89m中間圓環(huán)的直徑如下：/4×（9.892d22）=1/2 S2,則d2=8.07m外圈24 個孔口設計：服務面積：S3=24×3.2=76.8 m2折合為服務圓直徑為：4×（S1S2S3）/1/2=4×(25.651.276.8)/3.14 1/2=13.

45、99m則外圓環(huán)的直徑d3如下：/4×（13.992d32）=1/2S3,則d3=12.12m5.2.3三相分離器工藝構(gòu)造設計(1)設計原則反應器內(nèi)最重要的部件是三相分離器，用來進行氣、液、固三相的分離，因此對UASB的工藝構(gòu)造設計主要就是設計三相分離器，它的設計直接影響氣、液、固三相在反應器內(nèi)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(zhì)起十分重要的作用。根據(jù)已有的研究和工程經(jīng)驗，三相分離器應滿足以下幾點要求：沉淀器斜壁角度約為 45°，使污泥不致積聚，盡快落入反應區(qū)內(nèi)；沉淀區(qū)的表面水力負荷應在1m3/(m2·h)以下，進入沉淀區(qū)前；通過沉淀

46、槽底縫隙的流速不大于2.0m/h；分離器（兩個或多個）間的空隙表面積應是反應器截面積的15%20%；水力停留時間介于 1.52h；為使氣體釋放及便于去除浮渣，應保持足夠液氣接觸面積；分離氣體的擋板與分離器壁重疊20cm以上，以免出流氣泡進入沉淀區(qū)；出氣管直徑應足夠大，使氣室中氣體較易排出。三相分離器設計須確定三相分離區(qū)數(shù)量，大小斜板尺寸、斜角和相互關系?？偝恋硭顟?.5m；如果以上條件均能滿足，則可達到良好的分離效果。(2)尺寸計算沉淀器（集氣罩）取斜壁傾角 =45°uasb設計計算圖回流縫設計計算:取 h1=0.5m,h2=0.5m,h3=4.0m b1= h3/tg= h3/t

47、g45°=4m. (b1下三角集氣罩底水平寬度) b2=D2b1=142×4=6m. 下三角集氣罩之間的污泥回流縫中混合液的上升流速 V1=Q1/S1=46.875/25.6=1.83m/h. V1<2.0m/h，符合要求。上下三角形集氣罩之間的污泥回流縫中流速 V2可用下式計算： V2=Q/ S2，（S2為上三角形集氣罩污泥回流縫之面積）取回流縫寬 CD=0.8m, 上集氣罩下底寬 CF=8m, DH=CD·sin45°=0.56m， DE=10+2=12m， S2=（CF+DE）/2=3.14×（8+12）/2=31.4m2, 則 V

48、2= Q1/ S2=46.875/25.66=1.83< V1=1.83<2 m/h，符合要求。確定上下三角形集氣罩相對位置及尺寸， CH=CD·sin45°=DH=0.56m， DE=2DH+CF=2×0.56+8=12m, AI=1/2 (DE-b2) tg45°=1/2×(12-6)=3， h 4=CH+AI=0.56+3=3.56m， h 5=1.2m，由上述尺寸可計算出上集氣罩上底直徑：CF-2 h 5·tg45°=8-21.2=5.6m， BC=CD/ sin45°=0.8/ sin45&#

49、176;=1.13m， DI=1/2×(DE-b2)=1/2× (12-6)=3 m， AD=DI/ cos45°=4.28m， BD=DH/ cos45°=0.56/ cos45°=0.8m， AB=AD-BD=4.28-0.8=3.48m. （3）脫氣條件校核如果水是靜止得，則沼氣將以Up=0.91.0cm/s的流速上升，可以進入氣室中。但由于在三相分離器中，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/vL2/L1式中 Up氣泡垂直上升速度；v氣泡實際縫隙流速；L2回流

50、縫垂直長度；L1小斜板與大斜板重疊長度；根據(jù)三分離器設計結(jié)果，得：可見Up/vL2/L1，滿足脫氣條件要求。5.2.4 出水渠設計計算每個UASB反應器沿周邊設一條環(huán)行出水渠，渠內(nèi)側(cè)設溢流堰，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，可假設為兩側(cè)支渠計算。單個反應器流量13L/s，側(cè)支渠流量為6.17 L/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=0.30m

51、,則有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 則有 解方程得：h=0.3(m)可見渠寬b=0.30(m)，水深h=0.30(m)則渠中水流流速約為0.40m/s符合明渠均勻流要求。（2）溢流堰設計計算每個UASB反應器處理水量13 L/s，溢流負荷為12 L/(m·s)。設計溢流負荷取=1.0 L/(m·s)，則堰上水面總長為設計90°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(個)設計取n=100(個)出水渠總長為3.14

52、(7-0.3)=21.05(m)設計堰板長(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°三角堰計算公式則堰上水頭為5.2.5 UASB排水管設計計算單個UASB反應器排水量13 L/s，選用DN125鋼管排水，v約為0.75 m/s,充滿度為0.5，設計坡度0.01。四臺UASB反應器排水量52 L/s，選用DN200鋼管排水，v約為0.90 m/s,充滿度(設計值)為0.6，設計坡度0.006。UASB反應器溢流出水渠由短立管排入DN125排水支管，再匯入設于UASB走道下的DN200排水總管。

53、5.2.6 排泥管的設計計算（1）產(chǎn)泥量的計算r=0.15kg干泥/(kgCOD·d)設計流量 Q=187.5m3/h進水COD濃度 S0=7500mg/LCODCr去除率 E=90%則UASB反應器總產(chǎn)泥量為每池產(chǎn)泥設污泥含水量為98%，因含水率P95%，取=1000kg/m3，則污泥產(chǎn)量為每池排泥量（2）排泥系統(tǒng)設計因處理站設置調(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只設一根排泥管，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池，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16.9 L/s，設計充滿度0.6，v為0.90 m/s。5.2.7 沼氣管路系統(tǒng)設計計算（1）產(chǎn)氣量計算設計流量 Q=187.5m3/h進水 CODCr =7500mg/LCOD去除率 E=90%產(chǎn)氣率 E=0.4 m3氣/kgCOD則總產(chǎn)量為每個USAB反應器產(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，每兩臺反應器設置一個水封罐，水封罐出來的沼氣分別進入氣水分離器，氣水分離器設置一套兩級，共兩個，從分離器出來去沼氣貯柜。集氣室沼氣出氣管最小直徑為DN100，且盡量設置不短于300mm的立