3000吨每日高浓度生物废水UASB工艺设计

-. z-设计总说明在化工、制药、食品等行业生产中，经常排放出大量含氨基酸的发酵废水，这种废水呈酸性，假设排入江河，会使水体的自净能力降低，容易引起水体富营养化，严重污染环境。本设计要求处理*生物工程基地3000吨/日的氨基酸发酵废水。进水水质为BOD5：2000mg/L，CODcr：3000mg/L， SS：800mg/L， 氨氮：30mg/L，磷酸盐：10mg/L。出水水质到达?*省地方标准水污染物排放限值?DB44/26-2001二时段一级标准的要求。具体出水指标为：BOD520mg/L， CODcr60mg/L，SS：60mg/L，TN10mg/L，TP0.5mg/L。通针对氨基酸发酵废水高COD、高BOD、以及具有酸性、氨氮含量高等特点，在参照了国内外运用各种工艺处理氨基酸发酵废水成功经历的根底上，本设计采取了最经典而更先进有效的厌氧好氧工艺：UASB+CASS组合工艺。该工艺具有污水处理效率高，运行能耗低，生物脱氮除磷效果好、除COD、BOD效率高的优点。根本工艺流程为：隔栅调节池集水池UASB反响池配水井CASS反响池出水。本设计的主要出水指标经过处理后全部到达排放标准的要求并排放。工程总投资为469.7万元，每年的总运行费用为187.52万元，每吨水的运行费用是1.71元/天。关键词：氨基酸发酵废水，氨氮，UASB、CASSDesign General InformationIn pharmaceutical, chemical, such as food industry, a large volume of the drainage of sewage containing amino acid , this water make the liquid be acid and the liquids Self-purification capacity is reduce，the growth of microorganisms in water is Hampered， the environment is Serious polluted.The design of a bio-engineering center handling Zhaoqing 3,000 tons / day of amino acid fermentation wastewater. Influent water quality for the BOD5: 2000mg / L, CODcr: 3000mg / L, SS: 800mg / L, ammonia: 30mg / L, phosphate: 10mg / L. Effluent quality to provincial standard - water pollution discharge limits (DB44/26-2001) two times the first standard. The emission standards are: BOD5 20mg / L, CODcr 60mg / L, SS: 60mg / L, TN 10mg / L, TP 0.5mg / L.The amino acid fermentation wastewater is high COD, high BOD, as well as with acid, ammonia content higher characteristic, in the light of domestic and foreign use of various amino acid fermentation Process Based on the successful e*perience of waste water treatment, this design took the most classic and more advanced and efficient anaerobic - aerobic process: UASB + CASS bined process. The sewage treatment process with high efficiency, low energy consumption, effective biological nutrient removal, in addition to COD, BOD and high efficiency advantages. Basic process: grille regulation pool UASB reactor collecting water tank CASS reactoremission.The design of the main indicators of the treated water after all the requirements to meet emission standards. The total investment is 4.697 million yuan, the total annual operating cost is 187.52 million yuan, per ton operating cost is 1.71 yuan / dayKeywords: Amino acid ,fermentation wastewater, NH3-N ,UASB，CASS目 录1 概 述11.1 工程背景11.2 氨基酸发酵废水的水质特点11.3 氨基酸发酵废水处理的现状21.4 工程简介31.5设计依据41.6设计原则42 工艺流程比选及确定52.1 概述52.2 主工艺方案的选择52.3工艺方案分析62.4 工艺流程图72.5 流程主要构筑物介绍83 构筑物设计计算113.1格栅113.1.1设计说明113.1.2 设计计算113.2 污水提升泵设计计算133.2.1 设计说明133.2.2 集水井133.2.3 污水提升泵计算133.3 调节池的设计153.3.1 设计说明153.3.2 设计计算153.4 UASB的设计163.4.1 设计说明163.4.2设计参数173.4.3 反响器容积计算173.4.4 三相别离器设计183.4.5 进水系统设计213.4.6 出水系统设计22排泥系统设计223.5 配水池243.5.1 设计说明24 3.5.2设计参数.243.6 CASS反响池243.6.1 设计参数243.6.2 池子容积计算253.6.3 污泥COD负荷计算263.6.4 滗水深度计算273.6.5 验算充水比273.6.6 需氧量计算273.6.7 预反响区和反响区间的导流孔计算293.6.8 剩余污泥量计算303.6.9 除磷加药系统303.7 鼓风机房设计313.8 污泥局部计算313.8.1 集泥井313.8.2 污泥重力浓缩池323.8.3 污泥脱水间334 主要构筑物和附属构筑物354.1主要构筑物一览表355 污水处理厂总体布置385.1总平面布置385.1.1总平面布置原则385.1.2总平面布置结果385.2高程布置395.2.1高程布置原则395.2.2高程布置结果396 投资估算406.1 估算*围406.2 编制依据406.3 估算406.3.1 土建局部406.3.2 设备局部416.3.3 工程直接投资426.3.4. 其它局部费用426.3.5 工程总造价426.4 工程效益分析426.4.1 经济效益426.4.2 社会效益分析43结 论44参 考 文 献45致 谢46. z-. z-1 概述1.1 工程背景针对目前水污染严重问题，特别是现在许多氨基酸废水排入水体，导致污染特别严重，这种废水呈酸性，将使水的PH发生变化，水体的自净能力降低，水中的微生物生长受到阻碍，严重污染环境，而且氨氮排入湖泊、海湾等容易引起水体富营养化，因此针对氨基酸废水COD，BOD浓度高，氨氮高，难处理，具有回收价值等问题，在指导教师的辅导下，设计出本次设计的处理工艺和流程。本课题的目的就是找一种有效的方法，使生物工程基地排放出来的氨基酸发酵废水在节约资源的条件下更好的到达?*省地方标准水污染物排放限DB4426-2001?标准1。在设计的过程中大量查找有关方面的书籍，通过比拟，在原有的技术上采用UASB+CASS工艺。通过本次设计，有利于加深了对专业知识的了解，且对氨基酸废水处理工艺有了进一步的认识，对各个构筑物的设计，管路计算，高程布置，平面规划设计有了更全面的认识。1.2 氨基酸发酵废水的水质特点本文所指生物工程基地发酵废水主要是味精、制药类、饲料类产生的的氨基酸发酵废水。我国是世界第一大味精生产国,2001 年味精总产量达9112 万吨,占世界味精总产量的70 %左右,目前我国味精产量约130 万吨。每年生产味精排出的废水3250 万吨左右。国内啤酒厂废水中主要污染因子是化学需氧量( CODcr) 、生化需氧量(BODs) 和悬浮物(SS) 。其浓度含量为CODcr 10002500mg/L 、BODs 6001500mg/ L 、SS 300600mg/ L、TN 3070mg/L (不同厂家浓度不同) ,pH值为4-7 (显微酸性) 。味精废水中CODcr 含量高达48 万mg/L ,BODs 为23 万mg/L ,SS 为12 万mg/L ,菌体110 %115%、总氮约110 %。味精厂废水有机物含量较高,含有大量氨态氮和硫酸根等,且pH 偏低,约3.13.4 ,是高浓度酸性有机废水。发酵产生的沼气废液中含有丰富的营养元素,在1kg 沼液中, 含有全氮0181g ,全磷0104g ,全钾2153g; 速效氮0126g ,速效磷0104g ,速效钾0147g ,还含有多种微量元素、氨基酸、激素和维生素等物质。这些废水如不能得到很好处理就直接排放,将对生态环境造成严重污染。总的来说，氨基酸发酵废水具有高CODcr、高BOD5、高硫酸根、高氨氮及强酸性等特点,且含有多种氨基酸,单独采用物化或生化方法处理都难以达标2。1.3 氨基酸发酵废水处理的现状国内外对这类废水的处理主要致力于废水中氨基酸的回收和综合利用，其研究方法涉及面较广3。 膜别离法人们认识膜现象已有200多年的历史，第一*商品膜的出现至今已有40多年。膜技术由于高效、实用、可调、节能和工艺简便等优点，已被广泛应用，并产生了极高的经济效益。在环境问题的圆满解决，更有效的资源利用和医疗保健等领域，膜技术有着光明的开展前景。现在已有许多膜别离技术获得大规模应用，如微滤、反渗透、超滤、纳滤、电渗析、渗透蒸发、液膜等。随着膜技术的开展，膜在氨基酸废水处理中的应用也会越来越多。目前膜工艺应用到实际中主要障碍是：投资和运行费高，易发生堵塞，需要高水平的预处理和定期的化学清洗以及浓缩物的处理问题，如何选择适宜的膜技术取决于工艺的技术经济分析。 超滤法超滤法在水处理方面应用十分广泛。它可以与反渗透联合制备高纯水；可以处理生活污水；处理工业废水，包括电泳涂漆废水、含油废水、含聚乙烯醇(PVA)废水等；从羊毛精制废水中回收羊毛脂；纤维加工油剂废水处理等等。生物法运用生物技术治理环境污染是现阶段研究的热点。它具有费用低，不产生二次污染等优点，其在氨基酸废水处理中的应用已引起了世界性的关注。存在的问题是这种方法不适合处理高浓度氨基酸废水，一般情况是和其它方法结合浓缩回收或降低浓度，采用先对高浓度氨基酸废水进展浓缩回收，然后用生物技术处理混合废水，这种方法是处理氨基酸废水的一种有效方法，既回收了氨基酸，又降低了生物处理的负担，使排放水的水质保持稳定，到达国家排放标准，具有较好的经济效益和社会效益。 好氧活性污泥法活性污泥法是目前应用最广泛的一种生物技术。它是将空气连续鼓人含有大量溶解性有机物质的废水中，经过一定时间后，水中形成生物絮凝体活性污泥，在活性污泥上栖息，生活着大量的微生物，这种微生物以溶解性有机物为食料，获得能量，并不断增长繁殖，从而使废水得到净化。有人报道 日本曾采用活性污泥法处理氨基酸废水，但处理效果不太明显，处理后的废水中氨基酸质量分数依然很高。 厌氧生物处理法厌氧生物处理是利用兼性厌氧菌和专性厌氧菌在无氧条件下降解有机污染物的处理技术。采用上流式厌氧污泥床反响器一移动床生物膜反响器串联装置处理含有大量氨基酸的废水，系统的总COD去除率平均在86左右，当厌氧反响器的COD容积负荷为l021 kgm d，去除率平均为70左右，好氧反响器的COD容积负荷率为248287 kgm d去除率为59。1.4 工程简介设计名称*生物工程基地3000吨/日生产废水的生物处理工程工艺设计设计要求与数据其水质排放指标要求到达?*省地方标准水污染物排放限值?DB 44/262001第二时段一级标准,，进出水水质参数如表1.1：表1.1 设计进出指标工程PHCODBODSSTNTP进水浓度4-5300020008003010出水浓度6-9902060100.5处理效果BOD去除率：=COD去除率：=SS 去除率：=TN去除率：=TP 去除率：=1.5设计依据1中华人民*国环境保护法；2中华人民*国污水综合排放标准GB89781996；3室外排水设计规*GBJ1487；4?*省地方标准水污染物排放限值?DB44/262001；5供、配电系统设计规*GB5005292。1.6设计原则 1严格执行国家有关环境保护的各项法规。 2采用先进、成熟、合理、可靠、节能的工艺，确保处理量及水质排放到达标准。 3流程布局合理，整体感强，外观装饰美观大方，环境绿化优美。 4在上述前提下，做到投资少，运行费用低的效果。2 工艺流程比选及确定2.1概述污水处理厂工艺的选择原则是：在常年运转中要保证出水水质，处理效果稳定，技术成熟；运行管理方便，运转方式灵活，并可根据不同的进水水质调整运行方式，要求耐冲击负荷的特点由于分流制的不断推进，进水浓度将有所提高；最大限度地发挥处理装置和构筑物的能力；便于实现处理工艺运转的自动控制；工程投资相对较省，运行费用低。2.2 主工艺方案的选择厌氧和好氧处理工艺各有特点，厌氧工艺能够承受更高的进水有机物浓度和负荷，能够降低运行能耗，且可回收能源，但操作比拟复杂，出水的COD仍然较高，难以达标排放；好氧处理工艺可以更彻底地讲解废水中的有机物，但高浓度有机废水直接进展好氧处理时，需要对原废水进展高浓度倍数的稀释，同时消耗大量能源。将两种工艺组合起来，它们各自的优点得以发扬，缺乏得到弥补，厌氧-好氧组合工艺已经成为高浓度有机废水的主流工艺。因此本次设计主要比选的工艺主要为厌氧-好氧组合工艺4。根据污水处理厂出水水质到达一级排放标准要求，结合工程实际，参照国内外污水处理研究成果及已建成的污水处理厂的运行经历，本设计的主要工艺选取MBR工艺以及UASB+ A2/O、UASB+生物接触氧化池和UASB+CASS工艺等三种经典厌氧-好氧组合工艺进展论证和比拟。在比拟的四种工艺中，MBR处理池、生物接触氧化池和厌缺、好氧处理池、CASS生化处理池是处理工艺的关键单元。四个方案的技术比拟见表2.1。表2.1 污水处理工艺方案技术比拟表方案工程优点缺点方案一MBR工艺1出水水质稳定；2剩余污泥少；3占地面积少；4可去除氨氮及难降解有机物。1.膜造价高；2.膜容易被污染；3.膜反响器的能耗高方案二UASB+生物接触氧化池1无污泥膨胀；2技术较先进成熟；运行稳妥可靠；3管理维护较简单；4同内工程实例多，容易获得工程管理经历。1.填料工程造价高；2.老化生物膜沉降性能差；3.出水悬浮物含量高。方案三UASB+A2O1稳定的脱氮除磷功能；2技术较先进成熟，运行稳妥可靠；3国内工程实例较多，容易获得工程管理经历。1.处理构筑物较多；2.需增加内回流系统。3.操作、管理、维护较复杂；4占地面积大。方案四UASB+CASS1.稳定的脱氮除磷功能；2.技术先进成熟；3.无单独二沉池，构筑物少；4.可自控运行；5占地面积少。1.缺专门的厌氧区，对除磷效果有一定影响；2.自控程度高，对工人素质要求较高。2.3工艺方案分析本工程污水处理的特点为：污水以氨基酸发酵废水为主，BOD/COD =0.67,可生化性较好，重金属及其他难以生物降解的有毒有害污染物一般不超标；污水中主要污染物指标BOD、COD、SS值比国内一般城市污水高70左右。从表2.1可以看出各种工艺方案的优缺点MBR工艺虽然具有处理效果好占地面积少等特点但造价昂贵；而UASB+生物接触氧化池则在出水水质方面存在悬浮物含量高的缺陷；UASB+ A2O技术成熟，运行可靠，但是存在构筑物较多，占地面积大，管维护理复杂等缺点，而UASB+CASS则在各方面都是比拟突出的，综上所述，针对氨基酸发酵废水的水质，本次设计采用的主体工艺为UASB+CASS工艺4。UASB+CASS工艺特点：关于UASB工艺，是在一种在已开发的厌氧反响器中研究最为深入、应用最为广泛，并已大量成功应用于各种废水的处理。因此，选择UASB反响器作为厌氧主体反响器，相比拟而言，具有以下优点：设计先进合理的三相别离器和布水系统，保证了UASB的运行。处理能力强，有机负荷高，处理效果高于同类处理工艺的2-3倍。运行管理方便，装置中极少有电器，泵等需要人工操作的设备，节省了人力，减少了动力消耗，同时具有投资少等优点。对各种冲击具有较强的稳定性和恢复能力无填料堵塞问题，运行稳定且回流量小。CASS工艺独特之处在于，它提供了时间程序的污水处理，而不是连续流提供的空间程序的污水处理系统，因此，其工艺流程具有以下特点：1） 污泥活性高，沉降、别离效果好 CASS反响池内污泥SVI一般在100左右，沉降性能极好，能有效抑制污泥膨胀，沉降时没有进出水，属理想沉静，别离效果好。2） 耐冲击负荷 CASS反响池为间歇进水和排放，本身就耐水量的冲击负荷。3） 出水水质好 一样条件下，CASS反响池一方面污泥活性高，降解基质速率快，另一方面，它具有比完全混合式更高的基质去除率，并且有一定的硝化反响。4） 与其他活性污泥法相比，CASS系统剩余污泥体积最少。5） 不需要二次沉淀池，降低造价，减少用地面积，运行费用低2.4工艺流程图经过以上各种工艺方案的论证，本次设计的工艺流程图如下：氨基酸发酵废水格栅集水池一次提升泵调节池UASB反响器CASS反应器沼气罐污泥浓缩池压滤液排放污泥污泥脱水间上清液集泥井泥饼配水井二次提升泵2.5 流程主要构筑物介绍1格栅因为排入污水处理厂的污水中含有一定量较大的悬浮物或漂浮物，所以在处理系统之前设置格栅，以截留这些较大的悬浮物或漂浮物，防止堵塞后续处理系统的管理、孔口和损坏辅助设施。格栅可以根据格栅条的净间隙不同而分为粗格栅、中格栅以及细格栅，分别用于截留不同粒径的杂物而设计，也可以根据栅渣量的大小二选择不同的清渣方式，可采用人工清渣或机械清渣。本设计由于流量量较小，因此采用人工清渣方式。2集水池因为本次设计污水的日变化虽然不是很大，但是时变化很大，属于比拟特殊的例子，设置集水池的目的，就是为了收集所有的废水，集中处理，又因为本设计要求的日处理量不是很大，所以为了使后续处理能够连续下去，特设集水池，收集几天的废水，同时也考虑到废水收集时间长的情况下，可能会导致水体变质，所以收集废水的量不宜太多。3调节池气浮后的废水进入调节池，进展废水水量的调节和水质的均和。废水水量和水质在不同时间内有较大的差异和变化，为使管道和后续构筑物正常工作，不受废水的顶峰流量和浓度的影响，需设置调节池，把排出的高浓度和低浓度的水混合均匀，保证废水进入后序构筑物水质和水量相对稳定，便于生物处理的稳定。4上流式厌氧污泥床UASB,Upflow Anaerobic Sludge Blanket集生物反响与沉淀于一体，是一种构造紧凑，效率高的厌氧反响器，由污泥反响区、气液固三相别离器包括沉淀区和气室三局部组成。在底部反响区内存留大量厌氧污泥，具有良好的沉淀性能和凝聚性能的污泥在下部形成污泥层。要处理的污水从厌氧污泥床底部流入与污泥层中污泥进展混合接触，污泥中的微生物分解污水中的有机物，把它转化为沼气。沼气以微小气泡形式不断放出，微小气泡在上升过程中，不断合并，逐渐形成较大的气泡，在污泥床上部由于沼气的搅动形成一个污泥浓度较稀薄的污泥和水一起上升进入三相别离器，沼气碰到别离器下部的反射板时，折向反射板的四周，然后穿过水层进入气室，集中在气室沼气，用导管导出，固液混合液经过反射进入三相别离器的沉淀区，污水中的污泥发生絮凝，颗粒逐渐增大，并在重力作用下沉降。沉淀至斜壁上的污泥沼着斜壁滑回厌氧反响区内，使反响区内积累大量的污泥，与污泥别离后的处理出水从沉淀区溢流堰上部溢出，然后排出污泥床。它的污泥床内生物量多，容积负荷率高，废水在反响器内的水力停留时间较短，因此所需池容大大缩小。设备简单，运行方便，勿需设沉淀池和污泥回流装置，不需充填填料，也不需在反响区内设机械搅拌装置，造价相对较低，便于管理，且不存在堵塞问题5。5 循环式活性污泥法CASS，Cyclic Activated Sludge SystemCASSCyclic Activated Sludge System是循环式活性污泥法的英文简称， 为一间歇式生物反器，在此反响器中进展交替的曝气-非曝气过程的不断重复，将生物反响过程和泥水别离过程结合在一个池子中完成。CASS反响池一般用隔墙分隔成三个区：生物选择区、预反响区、主反响区。生物选择区内不进展曝气，类似于SBR法中的限制性曝气阶段。在该区内，回流污泥中的微生物大量吸附废水中的有机物，能较迅速有效地降低废水中有机物浓度；预反响区采取半限制性曝气，溶解氧保持在0.5mgL左右，使该区存在着反硝化进程的可能；主反响区进展强制鼓风曝气，使有机物及氨氮得到生化与硝化。CASS反响池的运行一般包括三个阶段：进水、曝气、回流阶段；沉淀阶段；滗水、排泥阶段。在进水阶段，一边进水一边曝气，同时进展污泥回流，本阶段运行时间一般为2h;在沉淀和排水阶段，停顿曝气，同时停顿进水和污泥回流，保证了沉淀过程在静止的环境中进展，并使排水的稳定性得到保障，沉淀排水阶段一般为2h。对于二池CASS系统这样的运行程序保证了整体进水的连续性和风机的连续运行6。6污泥浓缩池为方便污泥的后续处理机械脱水，减小机械脱水中污泥的混凝剂用量以及机械脱水设备的容量，需对污泥进展浓缩处理，以降低污泥的含水率。本设计由于采用UASB-CASS处理工艺，污泥量少，污泥性质稳定，因此只须采用简单的浓缩-脱水工艺即可。用以减缩污泥的间隙水，降低污泥含水率，减少污泥体积。本设计采用间歇式重力浓缩池，运行时，应先排除浓缩池中的上清液，腾出池容，再投入待浓缩的污泥，为此应在浓缩池深度方向的不同高度上设上清液排除管。3 构筑物设计计算3.1格栅设计说明该厂处理的是氨基酸发酵废水，尽管SS含量不低，但较大漂浮物及较大颗粒少，格栅拦截的污染物不多，应选用人工清渣方式。设计流量：平日流量 Qd3000m3/d125 m3/h=0.035 m3/s 最大日流量 Qma*=Kz Qd=1.83125228.75 m3/h0.0625 m3/s设计参数：栅条间隙e0.02m，过栅流速v=0.6m/s, 栅前水深h0.4m，安装倾角60。 设计计算栅条的间隙数n n12条 栅槽宽度设计采用10圆钢的栅条，即S0.01m.B=S(n-1)+en=0.01(12-1)+0.02120.35m进水渠道渐宽局部的长度设计水渠宽B1=0.25m，其渐宽局部展开角20。L1=0.14m栅槽与出水渠道连接处的渐窄局部长度L2L1/20.14/20.07过栅水力损失h1=4/3sin.k1.790.01/0.024/3sin6030.034m取h150mm=0.05m栅槽总高度设栅前渠超高h2=0.3m Hh+h1+h2=0.4+0.034+0.3=0.75m栅槽总长度L=L1+L2+0.5+1.0+0.140.70.51.02.11m每日栅渣量 在e20mm时，设栅渣量为每1000m3污水产0.05 m3渣W0.15m3/d0.2 m3/d因此采用人工清渣格栅。格栅计算示意图如下列图3.1：图3.1 格栅计算示意图3.2 污水提升泵设计计算设计说明一次污水泵从集水井中吸水压至调节池。二次污水提升泵从调节池吸水压进UASB反响器 集水井污水泵总提升能力按Qma*考虑，即Qma*228.75m3/h，选三台泵，则每台流量为76.25 m3/h。选100WQ90-19-7.5污水泵三台，另备用一台，单泵提升能力90 m3/h，扬程19m，转速1450r.min-1，电动机功率7.5kw，占地尺寸1100mm500mm。集水井容积按最大一台泵5min出流量计算，则其容积为：6.7m3集水井最高水位与格栅槽连接0.5m，最低水位2.5m，井底3.5m，平面尺寸5.0m1.5m，安装三台100WQ污水泵于集水井一侧地面上，平均流量时相当一用二备。调节池最高水位+3.0m，最低水位0.5m，安装三台WQ污水泵与调节池一侧地面上，平均流量时一用二备。一次、二次污水提升泵计算污水泵流量Qb76.25 m3/h 取80 m3/h。污水泵扬程 管路水头损失计算 污水泵吸水管损失，不计引水筒水头损失。 管径DN150，v0.93m/s，i0.011，L3.0m 沿程损失 hiLiL0.01130.033m 引水筒出水管 hi1=0.0261.00.026m 计算取DN125，v1.32m/s，i0.026，L1.0m 局部水头损失，各项局部阻力悉数如下。 吸水管入口 11.0 引水筒出水管闸阀 20.20 则 hj1=(1+2)+3=(1.0+0.20)+0.1 0.061m 污水泵出水管水头损失 出水管管径DN100mm，Q63.3m3/h，v2.0m/s，i0.081，管段长5.0m，则沿程水头损失为 Hi2=iL2=0.0815.00.4m 出水管各项局部阻力系数为 异径管DV80mm100mm10.07 止回阀DN100mm2=0.75 闸阀DN100mm3=0.2 90弯头DN100mm40.6hj2=(1+2+3+4)0.03+7.5+0.2+0.60=1.67m 污水泵管路总水头损失 h1=h h=hi1+ hi1+hj1+hi2+hj2 =0.033+0.026+0.061+0.41+1.67=2.2(m) 污水泵提升高度h2=3.0-(-2.5)=5.5(m) 出水管出水自由水头h3=2.0m 则污水泵所需扬程H为Hh1+h2+h3=2.2+5.5+2.0=9.7(m) 3.3 调节池的设计 设计说明 根据生产废水排放规律，后续处理构筑物对水质水量稳定性的要求，调节池停留时间取8.0h。调节池采用半地下式，便于利用一次提升的水头，并便于污泥重力排入集泥井，并有一定的保温作用，由于调节池内不安装工艺设备或管道，考虑土建构造可靠性高时，故障少，只设一个调节池7。表3.3 调节池进出水水质指标水质指标CODBODSSTNTPPH进水水质(mg/l)3000200080030104-5去除率%25104000出水水质(mg/l)2250180048030104-5 设计计算调节池调节周期T8.0h 调节池有效容积VTQH8.01251000m3 调节池有效水深h4m 调节池规格2m8m16m4m，V有1024 m3 调节池设污泥斗四个，每斗上口面积8m8m，下口面积1m1m，泥斗高3.5m。 每个泥斗面积Vi=h/3(S1+S2+)=3.5/3(82+12+)=85m3 泥斗容积共V=4Vi=340m3 调节池每日沉淀污泥重为W8004030000.96t 湿污泥体积约为V=0.96/2.5%=38.4m3/d设污泥密度为1t/m3 泥斗可存约三天污泥。 调节池最高水位设置为3.00m，超高为0.50m，顶标高为3.50m。最低水位0.50m，池底标高3.20m。调节池出水端设吸水段。 调节池设计计算见图3.3。图3.3 调节池工艺计算图3.4 UASB的设计设计说明UASB上流式厌氧污泥床是集生物反响与沉淀于一体的一种构造紧凑效率高的厌氧反响器。为了满足池内厌氧状态并防止臭气散逸，UASB 池上部采用盖板密封，出水管和出气管分别设水封装置。池内所有管道、三相别离器和池壁均做防腐处理8。设计参数1设计参数选取如下：容积负荷Nv为：4.5kgCOD/(m3d) ；污泥产率为：0.1kgMLSS/kgCOD ；产气率为：0.5m3/kgCOD 。2设计水质表3.4 UASB反响器进出水水质指标水质指标CODBODSSTNTPPH进水水质(mg/l)2250180048030104-5去除率%87.5907000出水水质(mg/l)281.2518014430106-93设计水量Q3000m3/d=125 m3/h=0.035 m3/s 反响器容积计算UASB有效容积为：V有效 = 式中：V有效 - 反响器有效容积，m3Q - 设计流量，m3/dS0 - 进水有机物浓量,kgCOD/m3Nv -容积负荷,kgCOD/(m3d)V有效 = = 1500 m3根据经历，UASB最经济的高度一般在46米之间，并且大多数情况下，这也是系统最优的运行*围。取h = 5.5 m , 则:A = = = 272.7 m2采用4座一样的UASB反响器, 则:A1 = = 68.17 m2采用公壁建造四边行池比圆形池较经济，有关资料显示，当长宽比在2：1左右时，基建投资最省。取长L = 11.6 m ，宽B = 5.8 m ，则实际横截面积为：A2 = L B =11.6 5.8= 67.28 m2实际外表水力负荷为:q1 = = = 0.46 1.0 ，故符合设计要求。 三相别离器设计三相别离器设计计算草图见图3.4：1.设计说明三相别离器要具有气、液、固三相别离的功能。三相别离器的设计主要包括沉淀区、回流缝、气液别离器的设计8。2.沉淀区的设计三相别离器的沉淀区的设计同二次沉淀池的设计一样，主要是考虑沉淀区的面积和水深，面积根据废水量和外表负荷率决定。由于沉淀区的厌氧污泥及有机物还可以发生一定的生化反响产生少量气体，这对固液别离不利，故设计时应满足以下要求：沉淀区水力外表负荷 1.0 m/h集气罩斜面坡度采用5560,使污泥不致积聚，尽快落入反响区内。进入沉淀区前，沉淀槽底逢隙的流速 2 m/h总沉淀水深应大于1.5 m水力停留时间介于1.52 h沉淀区斜面高度建议采用0.5m-1m 图3.4：三相别离器几何尺寸图如果以上条件均能满足，则可到达良好的别离效果。沉淀区面积为：A2 = L B = 11.6 5.8= 67.28 m2外表水力负荷为：q1 = = = 0.46 1.0 ，符合设计要求。3.回流缝设计设单元三相别离器的宽度b = 2.9 m ,上下三角行集气罩斜面水平夹角为55，取保护水层高度h1 = 0.5 m ,下三角形高度h3 =1m ，上三角形顶水深h2 = 0.5 m ，设每个UASB池的回流缝的数目为4 ，则下三角形集气罩底部宽为：b1 = h3/tg式中：b1-下三角集气罩底水平1/2宽度，m; -下三角集气罩斜面的水平夹角； h3-下三角集气罩的垂直高度，m; b1 = = 0.7 m则相邻两个下三角形集气罩之间的水平距离：b2 = b - 2 b1 = 2.9 2 0.7 = 1.5 m 则下三角形回流缝面积为： S1 = b2ln= 1.5 5.9 4 =35.4m2 下三角集气罩之间的污泥回流逢中混合液的上升流速(V1)可用下式计算：V1 = Q1/S1式中： Q1-反响器中废水流量，m3/h； S1-下三角形集气罩回流逢面积，m2；V1 = = 0.88 m/h 2.0 m/h,符合设计要求。 设上三角形集气罩回流缝的宽度b3 =0.8m ,则上三角形回流缝面积为： S2 = b3l2n= 0.8 5.9 2 4 =37.76 m2 上下三角形集气罩之间回流逢中流速(V2)可用下式计算：V2 = Q1/S2，式中：Q2-反响器中废水流量，m3/h；S2 -上三角形集气罩回流逢之间面积，m2； V2= = 0.82 m/h V2 V1净水的,故取=0.02g/cms 由斯托克斯工式可得气体上升速度为：Vb= =0.266cm/s=9.58m/hVa=V2=0.82m/h则： =11.68, =3.475 ,故满足设计要求。进水系统设计采用穿孔管配水，每个反响器设置6根，直径D = 150mm,长4.8 m ,每根管之间的中心距离为1.6m,配水孔径采用15mm,孔距1.6m。每孔效劳面积为1.6 * 1.6 = 2.56 m2，孔径向下，穿孔管距离反响池底0.21m,每个反响器有18个出水孔，采用连续进水，每孔流速为2.66m/s 。出水系统设计采用锯齿形出水渠，渠宽0.2m,高0.2m，每个反响器设计4条出水渠，根本保证出水均匀。排泥系统设计污泥产率0.1kgMLSS/kgCOD；COD去除率为0.875，取含水率为98%每日产生的悬浮固体：PSS = 2250 0.875 0.1 3000 10-3 = 590MLSS/d每日产泥量为：W = 式中：Pss - 产生的悬浮固体，MLSS/dP - 污泥含水率，以98%计 - 污泥密度，以1000kg/m3计W = = 29.5m3/d每日产泥量29.5m3/d ，则每个USAB日产泥量7.38 m3/d , 考虑把配水管兼做排泥管用，可以均匀排除污泥区的污泥，同时在反响器的1/2高度处和三相别离器下三角以下0.5m处,各设排泥管一根，管径为d=100mm，池子底部设放空管，每天排泥一次。产气量计算1每日产气量采用每去除1千克COD产生0.5立方米沼气做参数，则每日产气量为：22500.8750.5300010-3 = 2953.13m3/d2沼气集气系统布置由于有机负荷较高，产气量大，每两台反响器设置一个水封罐，水封罐出水的沼气分别进入别离器，气水别离器设置一套两级，共三个，从别离器出来去沼气贮柜。集气室沼气出气管最小直径DN100，且尽量设置不短于300mm的立管出气，假设采用横管出气，其长度不宜小于150mm，每个集气室设置独立出气管至水封罐。沼气管道压力损失一般很小，可近似认为管路压力损失为零。3水封罐的设计计算设于反响器和沼气柜之间，起到调整和稳定压力，兼作隔绝和排除冷凝水之用。UASB反响器中大小集气罩压力差为：p=p2-p1=2.5mH2O-1.0 mH2O=1.5m H2O。故水封罐中该两收气管的水封深度为1.5m H2O，取沼气柜压力p0.4m H2O。则水封罐所需最大水封为H0= p2- p=2.5-0.4=2.1 mH2O取水封罐总高度为H=2.5m,直径1800mm，设进气管DN100 钢四根，出气管 DN150钢一根，进水管DN52钢一根，放空管DN50钢一根，并设液面计。4气水别离器 对沼气起枯燥作用，选用500mmH1800mm,钢制气水别离器2个，串联使用，预装钢丝填料，出气管上装设流量计，压力表及温度计。5沼气柜容积 日产气量2953.13 m3/d3，则沼气柜容积应为平均时产气量的2h体积来确定，即 22953.13/24=246 m3,设计选用500 m3钢板水槽内导轨湿式贮气柜C-1416A。 其它设计1取样管设计 为掌握UASB运行情况，在距反响器底1.2m位置,污泥床内分别设置取样管4 根,各管相距1.0m 左右,取样管采用DN50 钢管,取样口设于距地坪1.0m处,配球阀取样。2人孔 为便于检修,各UASB反响器在距地坪1.7m处设800mm人孔一个。3通风 为防止局部容重大的沼气在UASB 反响器内聚集,影响检修和发生危险，检修时间可向UASB反响器中通入压缩空气,故在UASB反响器一侧预埋空气管(由鼓风机房引来)。4 加碱系统设搅拌池和储碱池，钢筋混凝土构造。搅拌池平面尺寸：LBH2m2m3m储碱池容积：20 m3选用一台搅拌设备。型号为：K-2875，功率N0.75kW，转速n5.2rpm。选用两台一用一备加药泵，型号：DBY-40，流量Q4.5m3/h，扬程H30m，功率N2.2kW。3.5 配水池 设计说明UASB反响器所需的回流水的取水点并将UASB反响器处理后的水重新分配到后续CASS反响器中，同时承当回流污泥与污水均匀混合的任务。 设计参数水池有效水深：5m水池外尺寸：3.6 CASS反响池国内很早便对CASS工艺开展研究，经过长时间的理论研究和试验，逐渐成熟。国外在2000年前就已经广泛应用于生活废水和工业废水的处理，效果显著，但国内业界长期处于观望状态，直到2000后才陆续应用该工艺于实际生产中。目前该工艺已经在啤酒、制药、味精等氨基酸发酵废水处理方面斩露头角。一个以CASS为处理中心的应用*例，出水水质达标，一次性投资省。本工艺采用2个CASS池为一组,共壁建造.CASS池子的构造简图如图 3.5： 设计参数1. 参数选取选用设计资料参数如下：各反响区体积比为：选择区体积 ：预反响区体积 ：主反响区体积 = 1 ：5 ：30宽深比约为： B ：H = 12长宽比约为： L ：B = 46回流比为：20%充水比为：32%MLSS为： 4000mg/LCOD去除率为：85%预反响区和反响区间隔墙的孔口水流速度为：3050m/h一个运行周期为：4个小时运行周期数：6图3.6：CASS池构造示意图2. 设计水质CASS反响器进出水水质指标如表3.6：表3.6：CASS反响器进出水水质指标水质指标CODBODSSTNTPPH进水(mg/l)281.2518014430106-9去除率%85906066.795出水(mg/l)42.11857100.56-93. 设计水量Q3000m3/d=125 m3/h=0.035 m3/s 池子容积计算每周期处理水量体积为：V0 = 式中：Q - 每天处理水量，h- 运行周期，小时n- CASS池子数目，个V0 = = 250 m3根据选取的充水比参数求暴气池子(主反响区)的容积为：又根据每个CASS池子各局部的体积比求得：V总 = 设定池深为5.5 m ，有效深度为5 m ，则根据宽深比参数取宽为6 m ，则长为：L = 937.531mCASS池子的面积A=LB=316=186m2L ：B = 5.02符合要求。根据各区体积比例得CASS池子的各局部尺寸如下：生物选择区长为： 31 = 0.86m预反响区的长为： 31= 4.3 m主反响区的长为： 31 0.86 4.3 = 25.84m 污泥COD负荷计算由预计COD去除率得其COD去除量为：281.25则每日去除的COD值为： = 717kg/d = 式中：Q - 每天处理水量，SU - 进水COD浓度与出水浓度之差，mg/Ln- CASS池子个数*- 设计污泥浓度，mg/LV- 主反响区池体积， = = 0.11 滗水深度计算 = 式中：Q - 每天处理水量， - CASS池子个数- 一日内运行周期数A - CASS池子的面积， = = 1.34 m 验算充水比不包含回流量时，充水比为： %包含回流量的充水比为： 根据实际经历说明包含回流量的冲水比可以到达33%，因此以上假设成立。 需氧量计算根据实际运行经历，微生物氧化1kgCOD的参数取0.53，微生物自身耗氧参数取0.188，则一个池子需氧量为：=0.533000/223910-3 + 0.188400010-3781= 777.32kg/d则每小时耗氧量为：温度为20度和30度的水中溶解氧饱和度分别为：，空气扩散器出口处的绝对压力为：= = 式中：H - 最大水深，空气离开主反响区池时的氧百分比为：式中： - 空气扩散器的氧转移率，取20%值暴气池中混合液平均氧饱和度按最不利温度计算为：取参数 ，则换算为20度时的脱氧清水的充氧量为：暴气池平均供气量为：=14.75m3/min每立方米废水供空气量为：每去除1kgCOD的耗空气量为：鼓风机防出来的空气供气干管，在相邻两CASS反响池的隔墙上设