淀粉废水处理工程设计

本科毕业设计（论文）8000m3/d淀粉废水处理工程设计2011 年 6 月 本科毕业设计（论文）8000m3/d淀粉废水处理工程设计学院（系）： 环境与化学工程学院 专 业： 环境工程 学生 姓名： 学 号： 指导 教师： 答辩 日期： 2011年6月24日 燕山大学毕业设计（论文）任务书学院： 环化学院 系级教学单位：环境科学与工程系 学号学生姓名专 业班 级环境工程1班题目题目名称8000m3/d淀粉废水处理工程设计题目性质工程设计题目类型毕业设计题目来源自选题目主要内容1.查阅文献及撰写综述2.利用给定的资料,确定污水处理厂的工艺流程3.设计计算主要构筑物及确定主要设备的规格、型号、数量及工艺参数4.完成处理系统的高程设计。5.绘制全厂配置平面图、部分主要构筑物平、断面图详图基本要求1.掌握淀粉废水的现状及处理方法2.设计计算说明书2万字3.相关翻译3000字，4.设计图纸折合A0图1.5张。参考资料1.环境保护设备选用手册（水处理设备），化学工业出版社，20022.三废处理工程技术手册：废水卷主编：聂永丰，化学工业出版社，20003.污水处理新工艺与设计计算实例，主编：孙力平，科学出版社，20014.环境工程设计手册主编：魏先勋，湖南科学技术出版社，2002周 次第 1 3 周第 4 5周第6 9周第1016周第 17 周应完成的内容查阅收集资料，撰写文献综述，并完成开题报告。选定设计方案，做总体工艺设计完成设计计算说明书完成规定的图纸 论文定稿，准备答辩指导教师：贺君职称：讲师 2011年 1 月 7 日系级教学单位审批： 年 月 日摘要摘要本设计为淀粉废水处理设计。淀粉废水水质的主要特点是含有大量的有机物，属高浓度有机废水，故其生化需氧量也较大。该淀粉废水处理厂的处理水量为8000 m3/d。原污水中各项指标为: BOD浓度为9000 mg/L，COD浓度为15000 mg/L，SS浓度为7000 mg/L。因该废水BOD值较大,不经处理会对环境造成巨大污染，故要求处理后的排放水要严格达到污水综合排放标准（GB8978-1996）二级排放标准，即：BOD20 mg/L，COD 100 mg/L，SS 20mg/L。本文分析了淀粉生产中废水产生的环节，污染物及主要污染来源，并从好氧、厌氧生物处理两方面来考虑了废水治理工艺，提出了UASB+SBR的组合工艺流程。本设计工艺流程为：淀粉废水 格栅 集水井 气浮池 调节沉淀池 UASB 预报沉淀池SBR出水本设计流程简单、构筑物较少，处理效果较好，且成本低、占地面积小，适合于大中型淀粉厂废水处理。关键词：淀粉废水；UASB；SBRI目录AbstractThis design for starch wastewater treatment design. Starch wastewater quality main characteristic is to contain large amounts of organic matter, of high concentration organic wastewater, so its BOD is big also. This starch wastewater treatment plants processing water quantity is 8,000. The original sewage concentration of each index for: BOD 9000 mg/L, COD concentration of 15,000 mg/L, SS concentration is 70 mg/L. Because of the wastewater BOD value bigger, not processed will impact on the environment, so for handling the massive pollution of water discharge after must be strictly reach national secondary emission standards, namely: less than 20 mg/L BOD, less than 100 mg/L COD, SS acuities 20mg/L. This paper analyzed the starch production in wastewater generated link, pollutants and the main pollution sources, and from aerobic and anaerobic biological treatment two aspects to consider the waste water treatment process, put forward the combination of UASB + SBR process flow. This design process for: Starch wastewater - grille - set Wells - floating pool - adjust UASB - forecast and leaking water leaking SBR. Structure of this design process is simple, the treatment effect is less well, and low cost, cover an area of an area small, suitable for large and medium-sized starch factory. Keywords：Starch wastewater;UASB;SBR1 目 录摘要IABSTRACTII目 录III第1章 绪论1 1.1选题的背景、目的和意义1 1.2国内外现状及发展趋势1 1.2.1 研究现状1 1.2.2发展趋势2 1.3研究的主要内容3第2章 淀粉废水处理工艺设计5 2.1废水生物处理工艺选择原则5 2.2 废水水质分析6 2.2.1 淀粉废水进出水水质水量6 2.2.2淀粉废水的特点及来源6 2.3设计范围及原则7 2.4 工艺方案选择7 2.5处理工艺 UASB反应器+好氧技术8 2.6工艺流程图9 2.7流程说明9 2.8方案特点10 2.9本章小结10第3章构筑物计算11 3.1格栅11 3.2集水井12 3.3 一级泵房13 3.4 气浮池13 3.5 调节沉淀池18 3.6 UASB反应器19 3.7 预曝沉淀池25 3.8 SBR反应器28 3.9 鼓风机房设计32 3.10 二级泵房32 3.11污泥部分计算33 3.12 本章小结36第4章 高程设计37 4.1 平面布置的一般原则和要求37 4.2具体平面布置38 4.3 污水处理厂高程布置38 4.4 高程确定39 4.5本章小结40结论41参考文献42致谢44附录145附录247附录3外文文献译文49附录4英文文献原文53III第1章 绪论 第1章 绪论1.1选题的背景、目的和意义食品工业是以粮食和农副产品为主要原料的加工工业。这类行业用水量大，废水排放量也大，尤其以淀粉工业废水的排放量占首位。我国淀粉行业有600多家企业。在国内，每生产1m3淀粉就要产生1020m3废水，有的甚至更多。废水中主要含有淀粉、糖类、蛋白质、废酸和废碱等污染物，随生产工艺的不同，废水中的 COD浓度在200020000mg/l之间。这些淀粉废水若不经过处理直接排放，其水中所含有的有机物，进入水体后迅速消耗水中的溶解氧，造成水体缺氧而影响鱼类和其他水生动物的生存，同时废水中悬浮物易在厌氧条件下分解产生臭气，恶化水质。淀粉生产过程中排放大废水,有机浓度高,有关淀粉废水处理方法的研究越来越受到重视。淀粉废水的资源化不仅可以降低废水中有机污染物浓度，减轻后续处理负担，降低处理费用，达到降低环境影响和获取经济效益的双重目的，真正做到资源化处理。玉米制淀粉过程中产生大量的淀粉废水，每消耗1t玉米排出淀粉废水5t，废水直接排放，影响周围环境，为适应当地环保工作的需要也使出水水质达到污水综合排放标准（GB8978-1996）二级排放标准，投资兴建此配套污水处理设施。1.2国内外现状及发展趋势1.2.1 研究现状目前，国内外常用的淀粉废水处理方法有：絮凝沉淀处理法、气浮处理法、单纯曝气法、生物处理法(包括厌氧生物法、好氧生物处理法等)、光合细菌法等。絮凝沉淀法是一种物理化学处理法，是通过加入絮凝剂，使分散状态的有机物脱稳，凝聚，形成聚集状态的粗颗粒物质从水中分离出来。其中絮凝剂的种类决定了絮凝沉淀效果。化学絮凝法处理对SS具有较高的去除率，且操作简单，但占地面积大，处理周期长，对BOD去除率低。气浮法是利用高压状态溶人大量气体的水(溶气水)，作为工作液体，骤然减压后释放出无数微细气泡，废水中的絮凝物粘附其上，使絮凝物的比重远小于实际比重，随着气泡上升，将絮凝物浮至液面，达到液固分离的目的。单纯曝气法是指用空气或含臭氧的空气对废水进行短时间的曝气，通过空气氧化、臭氧氧化、以及对挥发物质的吹脱以取得净化效果，一般不单独使用。生物处理法可分为厌氧生物处理法和好氧生物处理法。厌氧生物处理法是指无氧条件下通过厌氧微生物(包括兼氧微生物)的作用,将淀粉废水中各种复杂的有机物分解为甲烷和CO 等物质的过程，同时把部分有机质合成细菌胞体，通过气、液、固分离，使污水得到净化。在淀粉废水处理中用到的厌氧生物处理方法有上流式厌氧污泥床反应器(UASB)、厌氧填料床、厌氧滤池、厌氧折流板反应器(ABR)、厌氧塘等方法，但以UASB处理法最优，能耗低、剩余污泥少、处理效率高等优点。好氧生物处理法是指有分子氧条件下通过好氧微生物的作用，将淀粉废水中各种复杂的有机物进行好氧降解，使污水得到净化。在淀粉废水处理中用到的好氧生物处理方法有SBR法、CASS法、接触氧化法、好氧塘法等。由于淀粉废水有机负荷高，处理难度大，在实际生产中往往将好氧处理法和厌氧处理法结合而用。光合细菌法是利用光合细菌处理淀粉废水，有机污染物去除率高，且投资省，占地少，菌体污泥是对人畜无害、富含营养的蛋白饲料。因此，光合细菌法是一种非常有前途的净化高浓度有机废水的处理技术。1.2.2发展趋势针对淀粉废水的特点，结合淀粉废水处理方法的研究现状，应从如下几方面加大淀粉废水处理方法的研究和开发应用。（1）继续对淀粉废水处理中所用混凝剂的研究，尤其是对无毒无害的微生物絮凝剂的研究，通过研究混凝剂的种类、混凝剂的用量和沉淀时间，提高废水的处理效果。（2）进行生物处理新方法的探讨，根据淀粉废水的水质特点研究运行稳定、处理效果好、受环境影响小、费用低的新方法，如对于生产规模不大的淀粉厂，甲烷气无回收价值，可研究用水解酸化法代替目前应用最多的UASB处理法，水解酸化法受废水的气温、有毒物质等环境条件影响较小，投资费用也较低。（3）大力发展清洁生产，循环经济，继续研究回收淀粉废水中的有用物质，如通过混凝沉淀和混凝气浮回收废水中的悬浮物进行蛋白饲料的生产，利用淀粉废水中的营养组分发展生态农业建设，对废水进行厌氧消化回收甲烷气体等，在回收利用这些物质的同时也降低了废水的处理难度另外，淀粉废水中有毒有害物质少，应加大对淀粉废水深度处理回用的研究，选择废水处理和资源化利用相结合的处理技术。（4）应加强淀粉废水综合处理方法的研究和应用，即对以上所介绍的混凝沉淀法、气浮法、生物法结合而用，既能使废水处理稳定达标，又可回收有用组分，提高企业经济效益。1.3研究的主要内容本设计研究的主要内容主要有：1.查阅文献及撰写综述。2.利用给定的资料,确定污水处理厂的工艺流程。3.设计计算主要构筑物及确定主要设备的规格、型号、数量及工艺参数。4.完成处理系统的高程设计。5.绘制全厂配置平面图、高程图。该设计主要解决的问题是由于造纸工艺而产生的污水废水并对其进行处理设计处理水量为8000m3/d。经过处理后的水质应达污水综合排放标准（GB8978-1996）。3第2章 淀粉废水处理工艺设计 第2章 淀粉废水处理工艺设计2.1废水生物处理工艺选择原则（1）在确定工艺流程之前，需要对原水的水质情况有全面的了解，摸清废水中污染物质的种类、数量和组成。工艺方法应适应国家和地方的有关规定，严格遵守国家地方有关环境保护法律、法规，保护改善周边的生态环境，处理后的水质指标达到规定的设计要求。确定的工艺应能适应一定范围内水质水量较大的变化，抗冲击负荷能力强。（2）在确保达到处理要求的前提下，尽量减少投资和运行成本，运用类比方法参考类似项目的运行经验，进行技术经济分析综合考虑确定最佳的工艺流程方案。（3）全面考察项目所在地的自然环境和社会环境现状，并结合考虑废水生物处理的特点。北方寒冷地区最好选择适合在低温条件或者对温度变化要求不高的处理工艺运行。（4）工艺流程的选择应尽量考虑成熟的工艺流程，当然也可以选择技术先进的工艺，但是必须要考虑好先进技术和工艺和理性可行之间的关系，对把握不大或者难处理的废水应做好试验工作，甚至进行小试和中试试验，以实验结论作为工艺设计的参考依据，这样才能保证最终工艺方案的可行，将风险降低到最低程度。工艺的先进性也体现了废水处理项目的总投资、运行费用和管理等方面的内容，最好是选择处理能耗地、效率高、管理方便、产物能得到利用同时符合清洁生产要求的处理工艺路线。对不成熟的，尚在试验阶段的新处理技术、新处理工艺、新处理装备应慎重考虑对待。总之，废水生物处理工艺的选择应综合考虑多方面的影响因素，全面衡量，进行多方案的比较确定才能得到最终方案。上述几条原则只是基本原则，在实际具体的工艺实践中，应该眼光放远点，涉及要有前瞻性，使工艺流程不仅能满足现在的需要，也要尽量符合将来的处理要求。2.2 废水水质分析根据废水特点，设计稳定和经济技术合理的处理气浮-UASB-SBR式活性污泥处理工艺，保证废水达到国家污水综合排放二级标准，同时使投资、占地面积、运行管理度达到最佳设置。2.2.1 淀粉废水进出水水质水量该废水处理工程的设计规模8000m/d，处理后水质要求达到污水综合排放标准（GB8978-1996）二级排放标准，进水水质和排放标准见表2-1。表2-1 废水的污染状况及执行的排放标准序号污染物进水设计值排放标准1COD（mg/L）150001002BOD5（mg/L）9000203SS7000204pH46692.2.2淀粉废水的特点及来源从生产淀粉的工艺流程看，小麦淀粉废水由两部分组成：沉降池里的上清液和离心后的黄浆水。前者的有机含量较低，后者则含有大量有机物，生产中通常将两部分废水混合后集中排放。玉米淀粉废水主要来自含有大量有机物（不溶蛋白质，可溶蛋白质，无机盐及糖类）的工艺水（中间产品的洗涤水，各种设备的冲洗水）和玉米浸泡水。 我国淀粉生产企业众多，原料不同，工艺不同，使得淀粉废水污染指标间的差异也很大，尽管如此，淀粉废水有着以下共同特点：化学耗氧量（COD）、生物耗氧量（BOD）以及浊度都非常高。 综上所述，淀粉废水主要来源于玉米淀粉加工过程中的洗涤、压滤、浓缩等工艺段，废水中含有大量溶解性的有机污染物，如蛋白质、糖类、碳水化合物、脂肪、氨基酸等，其次是含N、P的无机化合物，另外还含有一定量的挥发酸、灰分等，属生化性较好的高浓度有机废水。综上所述，淀粉废水主要来源于玉米淀粉加工过程中的洗涤、压滤、浓缩等工艺段，废水中含有大量溶解性的有机污染物，如蛋白质、糖类、碳水化合物、脂肪等，其次是含N、P的无机化合物，另外还含有一定量的挥发酸、灰分等，属生化性较好的高浓度有机废水。淀粉污水处理的特点：污水的BOD/COD=0.6,可生化性很好，污水的各项指标都比较高，含有大量有机物，非常有利于生物处理。同时淀粉废水中含有大量的ss，可以用转动格栅分离。2.3设计范围及原则1、生产废水流入污水处理场界区至全处理流程出水达标排放为止，设计内容包括水处理工艺、土建、排水等；2、污水处理站的设计主要分为污水处理和污泥处理及处置两部分。根据国家和当地有关环境保护法规的要求，对淀粉废水进行有效处理，使之符合国家和当地废水排放标准，取得明显的环境和社会效益，使企业树立良好社会形象。3、严格执行有关环境保护的各项规定，使处理后的各项指标达到或优于污水综合排放标准（GB8978-1996）二级排放标准；4、针对废水水质特点采用先进、合理、成熟、可靠的处理工艺和设备，最大可能的发挥投资效益，采用高效稳定的水处理设施和构筑物，尽可能的降低工程造价，同时结合企业的生产情况，对污水进行综合治理；5、工艺设计与设备选型能够在生产过程具较大的灵活性和调节余地，能适应水质水量的变化，确保出水水质稳定、达标排放；6、工艺运行过程中考虑操作自动化，减少劳动强度，便于操作、维修；7、建筑构筑物布置合理顺畅，降低噪声，消除异味，改善周围环境。2.4 工艺方案选择根据水质情况及同行业废水治理现状，技术水平，该废水采用UASB与好氧相结合的方法来处理，废水首先经过转动格栅，去除大部分悬浮物，大大降低进水有机负荷，并使出水达到好氧处理可接受的浓度，在进行好氧处理后达标排放。气浮池是利用悬浮物与水的比重差异，分离去除污水中颗粒较大的悬浮物的一种处理构筑物，因其视密度小于水而上浮到水面上面实现固液分离的过程。它是近几年发展起来的一种技术，在工业废水及生活污水处理方面得到广泛应用。2.5处理工艺 UASB反应器+好氧技术UASB反应器UASB是升流式厌氧污泥床反应器的简称。基本原理是：废水中的有机污染物在厌氧条件下，经微生物分解，转化成甲烷、二氧化碳等，所产气体（沼气）含甲烷大于70%，可作为能源燃料、发电等，既去除了有机污染物有回收了能源。UASB反应器集生物转化反应与沉淀于一体，结构紧凑，废水由配水系统从反应器底部进入，通过反应区经气、固、液三相分离器进入沉淀区，气、固、液分离后。沼气由气室收集，再由沼气管流向沼气柜；固体(污泥)由沉淀区沉淀后自行返回反应区，沉淀后的处理水从出水槽排出；UASB反应器内不设搅拌设备，上升水流和沼气产生的气流足可以满足搅拌要求。反应器内的三相分离器可使反应器内保持高活性、高沉淀性能的厌氧微生物，从而在工艺上较一般厌氧装置效率高，可节省投资与占地面积。厌氧处理出水可做农田灌溉，也可接好氧处理进一步降低出水中的有机物含量，达到工业污水的排放标准。该技术现已被推荐为“国家环保最佳实用技术”，并已有许多座用于高浓度有机废水的处理中，目前运行状况均良好，达到了设计要求。UASB有如下优点：（1）污泥颗粒化使反应器对不利条件抗性增强；（2）不设填料，提高容积利用率，避免堵塞；（3）消化产气，污泥上浮，造成一定的搅拌，因此不设搅拌设备；（4）污泥浓度和有机负荷高，停留时间短；好氧工艺由于淀粉废水浓度较高，经处理后出水达不到排放标准，需继续进行好氧处理。现对生物接触氧化，选用SBR工艺 UASB+SBR法处理工艺与水解酸化+SBR处理工艺相比有以下优点：节约废水处理费用。UASB取代原水解酸化池作为整个废水达标排放的一个预处理单元，从而降低后续SBR池的处理负荷。节约污泥处理费用。通过以上分析及废水水质水量情况，选用“气浮池UASBSBR法”工艺进行淀粉废水处理。2.6工艺流程图沼气泵集水井气浮池蛋白淀粉废水出水SBR预曝沉淀池泵调节沉淀池UASB泥饼泵上清液压滤液污泥浓缩池污泥脱水间集泥井图2-1 气浮+UASB+SBR法污水及污泥处理工艺流程2.7流程说明该淀粉废水处理工艺由提取蛋白、厌氧生物处理和好氧生物处理3部分组成。提取蛋白采用气浮分离技术，淀粉生产车间的废水流过格栅，先去除大的悬浮物，然后进入集水井，集水井的废水泵入气浮池提取蛋白饲料，湿蛋白饲料经烘干制成干蛋白饲料。气浮分离后的废水流入调节沉淀池，以调节水量并沉淀去除部分悬浮物。厌氧生物处理采用UASB技术，调节沉淀池废水用泵压入UASB进行厌氧生物处理，大部分有机物在UASB反应器中降解，反应过程中产生的沼气经水封罐、三相分离器、脱硫器处理后进入沼气储柜进行利用。UASB出水自流进入预曝沉淀池，预曝沉淀池是厌氧处理单元和好氧处理单元之间的重要构筑物，其功能主要是去除厌氧出水的悬浮物和H2S等有害气体，增加水中的溶解氧，为好氧处理创造有利的条件。好氧生物处理采用SBR技术，预曝沉淀池的出水自流进入SBR进行好氧生物处理，以进一步降解水中的有机物。调节沉淀池、UASB、预曝沉淀池、SBR等处理单元产生的污泥排入集泥井，集泥井中的污泥泵提升至污泥浓缩池，污泥经浓缩后进入污泥脱水间进行机械脱水，产生的泥饼作为有机农肥外运。污泥浓缩池的上清液和污泥脱水间的压滤液排入集水井进行再处理。2.8方案特点1. 本方案以低耗的生化处理工艺为主体，且处理系统有较大的灵活性，以适应污水水质、水量的变化。2. 本废水处理工程技术先进实用，工艺合理，在处理水质稳定达标排放的同时，能获得蛋白饲料和沼气，具有显著的经济效益，实现了环境效益和经济效益的统一。3. 废水处理后水质达到污水综合排放标准（GB8978-1996）二级标准，可直接向外排放。2.9本章小结本章通过对淀粉废水水质及水量的分析，结合淀粉废水的特点，在几种不同工艺中，根据各工艺的特点，选择了UASB+SBR工艺。该工艺具有污泥颗粒化使反应器对不利条件抗性增强；沉降性能好；污泥浓度和有机负荷高，运行费用低，并可回收沼气；节约处理费用等有点。9 第3 章 构筑物计算 第3章构筑物计算3.1格栅1、设计说明：格栅安装在废水渠道、集水井的进口处，用于拦截较大的悬浮物或漂浮物，防止堵塞水泵机组及管道阀门。同时，还可以减轻后续构筑物的处理负荷。由于处理量不是很大，采用人工清渣。结构为地下钢混结构。2、设计参数：格条间隙d=10mm；栅前水深h=0.3m；过栅流速0.6m/s；安装倾角=450 设计流量：Q=8000m3/d=333.3m3/h=0.093m3/s3、设计计算（1） 格栅的间隙数（n） n = = = 48.08 取n = 48（2） 栅槽有效宽度(B) 设计采用20圆钢为栅条：即s=0.02 m B = s (n 1) +dn= 0.02(48-1) + 0.0148 = 1.42m（3） 进水渠道渐宽部分长度 设进水渠道内的流速为0.4m/s，进水渠道宽取B1=0.158 m，渐宽部分展开角=20 L1 = 1.74 m（4） 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度 L2 = L1/2 = 0.87m（5） 过栅水头损失：取k=3，=1.79，=0.6m/s h1=k=0.215m（6） 栅槽总高度H 栅前槽高 H1 = h + h2 = 0.3 + 0.3 = 0.6m 栅后槽高 H = h + h1 + h2 = 0.3 + 0.215 + 0.3 = 0.815m（7） 栅槽总长度(L) L = L1 + L2 + 0.5 + 1.0 += 1.74 + 0.87 + 0.5 + 1.0 + 0.6/1=4.71m3.2集水井1、设计说明由于工业废水排放的不连续性，为了方便操作，减少施工工程量，气浮池设在地上，所以在气浮池之前和格栅之后设一集水井，其大小主要取决于提升泵的能力，目的是防止水泵频繁启动，以延长污水泵的使用寿命。具体设计时要选取适当的设计参数及合适的提升水泵型号，以达到要求。进水1700030000 图3-1集水井2、参数选择设计水量:=333.3m3/h水力停留时间：T=6h水面超高取：h1=0.5m有效水深取：h2= 4.5m3、设计计算（如图4-2）集水井的有效容积：V=QT=333.36=2000m3集水井的高度：H=h1+h2=4.5+0.5=5m集水井的水面面积:A=V/h2=2000/4.5=444.4m2，取445m2集水井的横断面积为：LB=3017(m2)则集水井的尺寸为：LBH30175(m3)所以该池的规格尺寸为30m17m5.3m，数量为1座。在集水井中安装QUZ291式浮球液位计1台，可自动控制提升水泵的启动和停止，即高水位时自动启泵，低水位时自动停泵，超高水位时双泵启动，同时连续跟踪显示水池液位。3.3 一级泵房1、 设计说明一次污水泵从集水井中吸水压至调节池，污水泵设置于地面上，不能自灌，设置引水筒，采用砖混结构。2、 设计计算 提升流量：Q = 333.3m3/h扬 程：H =提升最高水位泵站吸水池最低水位水泵水头损失 = 4-(-6.7)+2=12.7m选用100ZZB-15型无堵塞自吸污水泵，它的作用是将集水井中的废水提升至气浮池中，设2台泵（1用1备），泵的出口安装电磁流量计进行水量计量。提升泵参数：Q=400m3/h，H=18m，电动机功率为11kW，进、出口直径100mm，自吸时间100s/5m，通过固体物最大直径75mm。安装尺寸：长1480mm，宽500mm,高865mm。泵体、电机、减速机、电控柜、电磁流量计显示器室内安装，另外考虑一定的检修空间。提升泵房设计尺寸：6m4m4.5m3.4 气浮池1、设计说明由于废水的固体悬浮物含量很高,且含有大量的蛋白，所以设一气浮池,分离提取蛋白质，提高经济效益，同时减轻后续处理构筑物的压力。该气浮池采用部分回流的平流式气浮池，并采用压力溶气法。2、参数选取设计水量：=8000m3/d=333.3m3/h=0.093m3/s反应时间取15min，接触室上升流速取20mm/s，气浮分离速度取2mm/s，溶气罐过流密度取150m3/(hm2), 溶气罐压力取2.5kgf/cm2，气浮池分离室停留时间为16min水质情况：表3-1 预计处理效果项目CODBODSS进水水质（mg/L）1500090007000去除率（）404080出水水质（mg/L）9000540014003、设计计算(1) 反应池 ：采用穿孔旋流反应池 反应池容积 W = = = 83.3m 反应池面积考虑与调节池的连接，取有效水深H = 2.5m，则反应池面积 F = W / H = 83.3/2.5=33.32m2 孔室分4格: 1.3m1.3m4个 每格面积 F1=F/4=33.32/4=8.33 采用边长为2.8m的正方形平面 取用1=1.0m/s,2=0.2m/s,中间孔口流速 = 孔口旋流反应池计算如下:表3-2 孔口旋流反应池计算 孔 口反应历时t(min)孔口流速（m/s）孔口面积(m2)水头损失(m)进口处01.000.0190.054一、二格间T/4=3.750.670.0280.024二、三格间2T/4=7.50.480.0400.012三、四格间3T/4=11.250.350.0540.007出口处T=150.20.0950.002 注： 表中孔口流速 (m/s) 孔口面积 (m2) 水头损失 (m) 则 G = GT =651560=58500（2）气浮池气浮所需的释气量： Qg = Q = 10%401.2 = 1600L/h所需空压机额定气量： 故选用Z0.025/6空压机两台，一用一备，设备参数：排气量0.025m3/min，最大压力6kgf/cm2，电动机功率0.375kw。加压溶气所需水量：Qp =44.75m3/h故选用CK32/13L，设备参数：流量45m3/h，扬程H=5m，转速1450r/min，轴功率0.211kw，电动机功率0.55kw。压力溶气罐直径：因压力溶气罐的过流密度I取150m3/(hm2)故溶气罐直径 d = 选用TR3型标准填料罐，规格d=0.3m，流量适用范围712，压力适用范围0.20.5MPa，进水管直径70mm,出水管直径80mm，罐总高(包括支脚)2580mm。气浮池接触尺寸：接触室上升流速=20mm/s，则接触室平面面积 Ac =接触室宽度选用bc=0.50m，则接触室长度(气浮池宽度) B=接触室出口的堰上流速选取20mm/s，则堰上水位H2=bc=0.5m气浮池分离尺寸：气浮池分离室流速=2mm/s，则分离室平面面积 As分离室长度 Ls=As/B=52.5/10.5=5m气浮池水深 H=t=210-31660=1.92m气浮池的容积 W=(Ac + As)H=(5.25+52.5)1.92=105m3总停留时间 T=接触室气水接触时间tc （Hc=H1H2） 气浮池集水管：集水管采用穿孔管,全池共用两根(管间距1.04m)，每根管的集水量 ，选用直径Dg=200mm,管中最大流速为0.51m/s。如允许气浮池与后续调节沉淀池有0.3m的水位落差(即允许穿孔集水管孔眼有近于0.3m的水头损失)则集水孔口的流速每根集水管的孔口总面积 设孔口直径为30mm，则每孔面积=0.000708m2孔口数 n=只气浮池长为5m，穿孔管有效长度L取4.7m，则孔距 释放器的选择与布置：溶气压力2.5kgf/cm2，及回流溶气水量8.42m3/h，采用TS-78-型释放器的出流量为0.76m3/h。则释放器的个数N=8.95/0.7612只，释放器分两排交错布置，行距0.3m，释放器间距（2.102）/12=0.35m，接口直径25mm，重0.70kg。（3）气浮系统的其他设备刮渣机采用TQ-1型桥式刮渣机，其技术参数：气浮池池净宽22.5m，轨道中心距2.232.73m，驱动减速器型号：SJWD减速器附带电机，电机功率0.75kW。3.5 调节沉淀池1、设计说明工业废水的水量和水质随时间的变化幅度较大。为了保证后续处理构筑物或设备的正常运行，需对废水的水量和水质进行调节。由于淀粉废水中悬浮物（SS）浓度较高，此调节池也兼具有沉淀的作用。该池设有沉淀的污泥斗，有足够的水力停留时间，保证后续处理构筑物能连续运行。其均质作用主要靠池侧的沿程进水，使同时进入池的废水转变为前后出水，以达到与不同时序的废水相混合的目的。采用半地下钢混结构。2、参数选取 停留时间：T=6h设计水量：=8000m3/d=333.3m3/h=0.093m3/s水质情况：表3-3 预计处理效果项目CODCrBOD5SS进水水质（mg/L）900054001400去除率（）101060出水水质（mg/L）810048605603、设计计算（1） 池子尺寸池有效容积：V=QT=333.36=2000m3 取池总高H=5m，其中超高0.5m，有效水深h=4.5m 则池面积：A=V/h=2000/4.5=444.4 池长取L=28m，池宽取B=16m 池子总尺寸为：LBH=28m16m5m（2） 理论上每日的污泥量： (3-1) （3） 污泥斗尺寸 取斗底尺寸为400400,污泥斗倾角取450 则污泥斗的高度（h2）为：h2=(3.5-0.2)tan450=3.3m 每个污泥斗的容积： 设2个污泥斗，则污泥斗总容积：总=2V2=114.3m3V故符合要求。（4） 进水系统 进水起端两侧设进水堰，堰长为池长的1/2。（5）其他设置 采用静水压力排泥，排泥口距地面0.2m，排泥管直径200mm，每天排泥一次。3.6 UASB反应器1、设计说明UASB（上流式厌氧污泥床）是集生物反应与沉淀于一体的一种结构紧凑效率高的厌氧反应器。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、三相分离器和池壁均做防腐处理。2、设计参数（1）参数选取：容积负荷（NV）：6kgCOD/(m3.d)污泥产率：0.1kgMLSS/kgCOD产气率：0.5m3/kgCOD（2）设计水质表3-4 预计处理效果项目CODBODSS进水水质(mg/L)81004860560去除率(%)8590出水水质(mg/L)1215486560（3）设计水量：Q=8000m3/d=333.3m3/h3、反应器容积计算UASB的有效容积： (3-2)将UASB设计成圆形池子，布水均匀，处理效果好取水力负荷：q=0.26m3/(m2.h)水力表面积：A=Q/q=333.3/0.26=1281.9m2有效水深：h=V/A=10800/1281.9=8.42m 取h=9m采用6座相同的UASB反应器A1=A/6=1281.9/6=213.7m2直径 ，取D=17m横断面积： 实际表面水力负荷：q1=Q/A = 符合要求4、配水系统设计本系统设计为圆形布水器，每个UASB反应器设36个布水点(1)参数每个池子流量：Q1=333.3/6=55.55m3/h(2)圆环直径计算每个孔口服务面积：，a在13m2之间，符合要求。可设3个圆环，最里面的圆环设6个孔口，中间的圆环设12个，最外的圆环设18个孔口内圈6个孔口设计服务面积：S1=61.40=8.40m2 折合为服务圆的直径为：用此直径作一虚圆，在该虚圆内等分虚圆面积处设一实圆环，其上布6个孔口则内圆的直径计算如下：，则中圈12个孔孔口设计服务面积：S2=121.40=16.8m2 折合为服务圆的直径为： 中间圆环的直径计算如下：，则 外圈18个孔口设计服务面积：S3=181.40=25.2m2折合为服务圆的直径为： 则外圆环的直径计算如下：，则 布水器配水压力计算 H4=h1+h2+h3 ，其中布水器配水压力最大淹没水深h1=8.5mH2O；UASB反应器水头损失h2=1.0 mH2O；布水器布水所需自由水头h3=2.5 mH2O，则H4=12 mH2O。5、三相分离器设计(1)设计说明 三相分离器要具有气、液、固三相分离的功能，三相分离器的设计主要包括沉淀区、回流缝、气相分离器的设计。(2)沉淀区设计三相分离器的沉淀区的设计同二次沉淀池的设计相似。主要考虑沉淀区的面积和水深。面积根据废水量和表面负荷来决定。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应，产生少量气体，这对固液分离不利，故设计时应满足以下要求： 沉淀区水力表面负荷1.0m/h； 沉淀器斜壁角度约为500,使污泥不致积聚，尽快落入反应区内；进入沉淀区前，沉淀槽底缝隙的流速2m/h； 总沉淀水深应1.5m； 水力停留时间介于1.52h；如果以上条件均能满足，则可达到良好的分离效果。沉淀器（集气罩）斜壁倾角：=50沉淀区面积：表面水力负荷：，符合要求(3)回流缝设计取超高h1=0.3m；h2=0.5m；下三角形集气罩的垂直高度：h3=2.2m下三角形集气罩斜面的水平夹角：=500下三角形集气罩底水平宽度：b1=h3/tan=2.2/tan500=1.85mb2=1.85=4.3m下三角形集气罩之间的污泥回流缝中混合液的上升流速v1，可用下式计算： Q1/S1 (3-3)式中 Q1-反应器中废水流量，m3/h S1-下三角形集气罩回流缝面积，m24m/h，符合要求上下三角形集气罩之间回流缝中流速（v2）可用下式计算： = Q1/S2，式中 S2为上三角形集气罩回流缝之面积取回流缝宽：CD=0.9m，上集气罩下底宽：CF=4.8m则 DH=CDsin50=0.69mS2=(CF+DE)/2=3.14(4.8+ 4.8+20.69)/2=15.51m2v2= Q1/S2=333.3/(615.51)=3.6m/hv14m/h确定上下三角形集气罩相对位置及尺寸CH=CDsin400=0.9sin400=0.58mDE=2DH+CF=20.69+4.8=6.18m又h4=CH+AI=0.58+1.12=1.70m，h5=1.2m由上述尺寸可计算出上集气罩上底直径为：BC=CD/sin400=0.9/sin400=1.40mDI=(DE-b2)/2=(6.18-4.3)/2=0.94mAD=DI/cos500=0.94/cos500=1.47mBD=DH/cos500=0.69/cos500=1.08mAB=AD-BD=1.47-1.08=0.39m（4）气液分离设计d=0.01cm(气泡)，T=200C，1=1.03g/cm3，g=1.210-3g/cm3，=0.95=0.0101cm2/s，=1=0.01011.03=0.0104g/(cms)一般废水的净水的，故取=0.02 g/(cms)由斯托克斯公式可得气体上升速度为： 则, ,符合要求6、出水系统设计采用锯齿形出水槽，槽宽0.2m，槽高0.2m7、排泥系统设计 产泥量为：81000.850.1800010-3=5508kgMLSS/d 每日产泥量5508kgMLSS/d，每个UASB日产泥量918kgMLSS/d,各池排泥管选钢管DN150，六池合用排泥管选DN200mm排泥管，每天排泥一次。8、产气量计算（1）每日产气量：81000.850.5800010-3=27540m3/d 每个UASB反应器产气量：Gi=G/6=27540/6=4590m3/d=191.25m3/h （2）沼气集气系统布置 由于有机负荷较高，产气量大，每两台反应器设置一个水封罐，水封罐出水的沼气分别进入分离器，气液分离器设置一套两级，共三个，从分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，若采用横管出气，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应器和沼气柜之间，起到调整和稳定压力，兼作隔绝和排除冷凝水之用。UASB反应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）气水分离器 对沼气起干燥作用，选用500mmH1800mm,钢制气水分离器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27540m3，则沼气柜容积应为平均时产气量的2h体积来确定，即 227540/24=2295m3,设计选用2300m3钢板水槽内导轨湿式贮气柜（C-1416A）。9、其它设计 （1）取样管设计 为掌握UASB运行情况，在距反应器底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反应器在距地坪1.7m处设800mm人孔一个。 （3）通风 为防止部分容重大的沼气在UASB反应器内聚集,影响检修和发生危险，检修时间可向UASB反应器中通入压缩空气，故在UASB反应器一侧预埋空气管(由鼓风机房引来)。3.7 预曝沉淀池1、设计说明污水经UASB反应器厌氧处理后，污水中含有一部分具有厌氧活性的絮状颗粒，在UASB反应器中难以沉淀去除，故而使其在此曝气沉淀池中去除，由于经曝气作用，厌氧活性丧失，沉淀效果增强，同时在该沉淀池中没有沼气气流影响，因而沉淀效果亦增强。另外，UASB出水中溶解氧含量几乎为零，若直接进入好氧处理构筑物，会使曝气池中好氧污泥难以适应，影响好氧处理效果。通过预曝气亦可以去除一部分UASB反应器出水中所含的气体。预曝沉淀池参考曝气沉砂池和竖流式沉淀池设计。曝气利用穿孔管进行，压缩空气引自鼓风机房。曝气后污水从挡墙下直接进入沉淀池，沉淀后污水经池周出水。所产生的污泥由重力自排入集泥井，每天排泥一次。采用半地下钢混结构。2、设计参数（1）设计水量：Q=8000m3/d=333.3 m3/h=0.093m3/s（2）设计水质：表3-5 预计处理效果项目CODBODSS进水水质(mg/L)1215486560去除率(%)201050出水水质(mg/L)972437280（3） 预曝沉淀池，曝气时间30min，沉淀时间2h，沉淀池表面负荷0.71.0m3/(m2.h)，曝气量为0.2m3/m3污水。3、设计计算（1） 有效容积计算 曝气区：V1=333.30.5=166.7m3 沉淀区：V2=333.32.0=666.6m3（2） 工艺构造设计计算曝气区平面尺寸为6.5m9.0m3.0m，池高3.5m，其中超高0.5m，水深3.0m，总容积为78m3。曝气区设进水配槽，尺寸6.5m0.3m0.8m，其深度0.8m（含超高）。沉淀区平面尺寸为13m6.5m6.0m，池总高6.0m，其中沉淀有效水深2.0m，沉淀区总容积169.0m3，沉淀池负荷为333.3/(136.56.0)=0.65/(m2.h)，满足要求。沉淀池总深度：H=h1+h2+h3+h4+h5，其中，超高h1=0.4m，沉淀区高度h2=2.0m，隙高度h3=0.2m，缓冲层高度h4=0.4m，污泥区高度h5=3.0m，则H=6.0m。沉淀池污泥斗容积为： 总容积：V=2Vi=94.6m3（3） 每天污泥产量（理论泥量） 预曝气沉淀池污泥主要因悬浮物沉淀产生,不考虑微生物代谢造成的污泥增量. (3-4) 每日污泥量为112m3/d,则污泥斗可以容纳2天的污泥.（4） 曝气装置设计计算 设计流量Q=333.3m3/h，曝气量为0.2m3/m3污水,则供气量为333.30.2/60=1.11m3/min，单池曝气量取1.2