广东省祥德啤酒有限公司环保工程设计方案——广东省祥德啤酒公司日处理4500吨生产废水处理.doc

广东省祥德啤酒有限公司环保工程设计方案广东省祥德啤酒公司日处理4500吨生产废水处理站污泥处理方案设计 学 院：专 业：姓 名：指导老师：材料与环境学院环境工程陈培鑫学 号：职 称：160503102230黄锦勇讲师 中国·珠海二二零年五月北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计诚信承诺书本人郑重承诺：本人承诺呈交的毕业设计广东省祥德啤酒有限公司环保工程设计方案广东省祥德啤酒公司日处理4500吨生产废水处理站污泥处理方案设计是在指导教师的指导下，独立开展研究取得的成果，文中引用他人的观点和材料，均在文后按顺序列出其参考文献，设计使用的数据真实可靠。本人签名： 陈培鑫 日期：2020年 5 月 10 日广东省祥德啤酒有限公司环保工程设计方案广东省祥德啤酒公司日处理4500吨生产废水处理站污泥处理方案设计摘 要近年来，国内啤酒行业发展迅速，消费量也随之大增，但也带来了较多的污染问题。啤酒行业是一个高耗水的行业，车间在生产过程中也伴随着大量的有机废水产生，在废水处理的同时也会产生一定量的污泥。目前处理啤酒废水产生的啤酒污泥并未得到很好的利用和处置。啤酒污泥的有机物含量高，但其含水率较高而且性质很不稳定，易腐化，含有一定的病菌及微生物，直接用于填埋会造成许多的环境问题。由于啤酒生产的原料主要是麦芽等谷物，所以产生的污泥基本是没有有害物质，是可以很好利用的资源。本次设计参考国内外处理方法之后，采用重力浓缩和厌氧消化作为处理工艺的主要构筑物对啤酒污泥进行处理。设计中污泥在集泥池内由提升泵输送至污泥浓缩池，经过厌氧消化池、调理池、压滤机脱水处理之后，使得污泥能够得到减量化、稳定化、无害化的处置，重金属含量及病菌含量低于农用污泥污染物控制标准(GB4284-2018)中污泥农业利用的标准，得到资源化处置。关键词：啤酒污泥；厌氧消化；土地利用Environmental protection engineering design scheme of Xiangde Brewery Company of Guangdong ProvinceSludge treatment scheme design of 4500 tons of production wastewater treatment station in Xiangde Brewery Company of Guangdong ProvinceAbstractRecently, with the development of domestic beer industry, the consumption has also increased greatly, but it also brought more pollution problems.Beer industry is a high water consumption industry, the workshop in the production process is also accompanied by a large number of organic wastewater production, wastewater treatment at the same time will also produce a certain amount of sludge. At present, the beer sludge from brewery wastewater treatment has not been well utilized and disposed of.Beer sludge has a high content of organic matter, but its water content is high and its property is very unstable. It is easy to rot and contains certain bacteria and microorganisms. It will cause many environmental problems if it is directly used in landfill. As the raw materials of beer production are mainly grains such as malt, the sludge produced is basically free of harmful substances and can be well utilized.In this design, gravity concentration and anaerobic digestion are used as the main structures to treat beer sludge after referring to the treatment methods at home and abroad. In the design, the sludge is delivered to the sludge concentration tank by the lift pump in the sludge collection tank. After the sludge is dewatered in the anaerobic digestion tank, conditioning tank and filter press, the sludge can be reduced, stabilized and harmless. The content of heavy metals and bacteria is lower than the standard of sludge agricultural utilization in the control standard for agricultural sludge pollutants (gb4284-2018), and the sludge can be recycled.Keywords:Beer sludge；anaerobic digestion；land use目 录1 前言11.1 设计目的及意义11.2 国内外污泥处理处置现状11.3 设计拟定解决的问题21.4 设计依据21.5 设计初始资料21.5.1 企业地理位置21.5.2生产流程概况21.5.3最大设计流量31.5.4 污泥量的计算42 工艺流程设计62.1 工艺的选择62.1.1 啤酒污泥的特性62.1.2 污泥处理工艺选择62.2 处理方案82.3 污泥处理工艺说明93 污泥处理工程设计103.1 集泥池103.2 污泥浓缩池133.2.1 设计参数133.2.2 浓缩池工艺计算143.3 污泥厌氧消化池173.3.1 设计参数173.3.2 设计计算183.3.3 搅拌装置计算213.3.4 加热系统计算233.3.5 消化池附属设施选型293.4 污泥调理池313.5 污泥脱水机房333.6 工艺构筑物及设备一览374 废水处理站总体布置384.1 废水处理站平面布置384.2 废水处理站高程布置394.2.1 高程布置要求394.2.2 污泥管道水力计算395 工程概预算425.1 基建成本概预算425.2 废水处理成本概预算436 结 论45参考文献46谢 辞48附 录491 前言1.1 设计目的及意义近些年来，啤酒行业发展迅速，产量也在不断增长,每年处理的废水量也在增长，处理废水的同时也会产生一定量的污泥。但目前处理后所产生的污泥并未能得到及时合理的处置，成为了企业沉重的负担。因此寻找合适的处理工艺以及污泥的最终去向具有重要的意义。本方案的目的在于找到一条合适的有机污泥处置出路，通过一系列的工艺处理，使得污泥能够得到有效处置。1.2 国内外污泥处理处置现状国外发达国家工业化进程较早，具有一定的经济实力，因此，其污水处理技术是较为先进的，处理水平也比较好，其对于污泥处置与利用，国外已有100余年的历史9。处理处置的方式有很多，通常包括垃圾填埋、农业利用、焚烧或堆肥等方法。各国的自身情况各不相同，在方法的选择上也各有侧重。日本国土较小，人口众多，处置以焚烧为主，占到55%，其次填埋占35%，土地利用占9%，其他占1%左右；美国主要以有效利用为主，包括直接施用、堆肥处理后施用等，占比达到70%，国家对于污泥的有效利用在逐年增加，同时，填埋和焚烧的比例也在逐年不断减小；欧洲国家实施对污泥消纳的层次化管理，有效利用优先于焚烧，焚烧优先于填埋。各国的侧重各不相同，大多数欧洲国家采用的主要方法是土地利用和填埋。选择上主要取决于各国政府相关的法律、法规及污染源的控制状况，同时也与国土面积和农业发展状况有关。近年来，污泥农用标准在逐步提高，许多国家像希腊、西班牙、意大利等，农业利用的比例一直在降低，而填埋的比例呈上升趋势；但还有一些国家像卢森堡、英国、丹麦等，农业利用的比例呈上升趋势，而填埋呈下降趋势9。随着城镇化进程的不断发展，我国污水处理厂的数量及规模在不断增长，根据预算，国内城市污水处理厂每年产生的污泥量将达到4000多万吨，即日产污泥量约9.5万吨3。污泥产量还将持续地增加，预测到2020年，我国污水处理厂产生的污泥量将达到6000至9000万吨左右3。关于国内目前的情况，还处于发展阶段，整体技术水平较低，设备发展较为缓慢，缺乏相关技术人员，一些污水处理厂都有着重视废水处理，轻视污泥处理的现象。目前主要处置方法以土地利用、填埋、焚烧等为主，其中，土地利用约占44.83%，填埋约占31.03%、焚烧占3.45%，未经处理约占13.79%29。绝大多数的污泥并未得到合理有效的处置，污泥的二次污染成为有待解决的环境问题。许多污水处理厂并没有把污泥处理当做日常处理的必要组成部分，当前存在的主要问题有污泥处理处置标准体系尚不健全，监管体系不够完善，处理技术较为落后。目前国内啤酒工厂处理废水产生的污泥，基本上是以填埋处置为主，还未能得到很好的处置利用。由于啤酒生产的原料主要是麦芽等谷物，所以啤酒废水产生的污泥基本是没有有害物质，是可以很好利用的资源。1.3 设计拟定解决的问题1.寻找一条合适的有机污泥处理工艺路线，使得有机污泥得到有效处置。2.各构筑物通过对比选择适用的类型和方法，并考虑降低运行成本及能耗。1.4 设计依据1.国家危险废物名录（2016.8.1）；2.啤酒工业污染物排放标准（GB19821-2005）；3.农用污泥污染物控制标准（GB4284-2018）；4.室外排水设计规范(GB50014-2006)（2016版）；5.一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准（GB18599-2001）（2013年修改版）；1.5 设计初始资料1.5.1 企业地理位置广东省祥德啤酒有限公司位于东莞市常平镇深南路36号，东边为常东路，西边为金竹湾欢乐世界，北边为东深公路。南部有常平立交以及从莞深高速，项目距东莞东火车站约3公里，所处地理位置交通发达。本项目处理后的的水达标后排入石马河，厂区南边为河流支流段。项目所在地理位置图见图1所示。图1.1 广东省祥德啤酒有限公司项目地理位置1.5.2生产流程概况广东省祥德啤酒有限公司主要从事啤酒生产，年生产总值为18万吨，原料主要组成包括小麦和小米，对于生产流程概况如图1.2所示，整体工艺与传统的“原料处理车间糖化车间+发酵车间+灌装车间”相同，但同时增设辅助工艺，使得啤酒的品质更好、优势更大。图1.2 广东省祥德啤酒有限公司生产流程图1.5.3最大设计流量1.日处理废水流量QQ=4500m3/d=187.5m3/h=0.052m3/s=52L/s2.污水流量总变化系数Kz（1.1）式中：Q 日处理废水流量，52L/s；3.最大设计流量QMAX （1.2）式中：Q 日处理废水流量，4500m³/d；KZ 污水流量总变化系数，由（1.1）得为1.75；1.5.4 污泥量的计算本项目污泥的产生主要来自于啤酒废水处理工艺中的初沉池、UASB反应器和CASS反应器。1. 初沉池每日排出的污泥量 （1.3）式中：QMAX 最大设计流量，由（1.2）得为7875m3/d； C1 进水SS浓度，167.4mg/L； C0 出水SS浓度，87mg/L；污泥含水率，取96%； 污泥密度，取1000kg/m3；2. UASB反应器每日排出的污泥量 （1.4）式中：XW UASB反应器产生污泥总量，675kgSS/d； 污泥含水率，取98%；污泥密度，1000kg/m3；3. CASS反应器每日排出的污泥量 （1.5）式中：XW CASS反应器产泥量，198kg/d； 污泥含水率，取98%；污泥密度，1000kg/m3；4. 每日排出的污泥总量 （1.6）式中：S沉 初沉池每日排出的污泥量，15.83m³/d； SU UASB每日排出的污泥量，33.75m³/d； SC CASS每日排出的污泥量，9.9m³/d；2 工艺流程设计2.1 工艺的选择2.1.1 啤酒污泥的特性与一般生活污泥以及其他工业污泥相比，啤酒废水处理后产生的剩余污泥中，含有丰富的有机质以及氮、磷、钾等元素，这些元素可以起到促进农作物生长发育的作用7。而且污泥中重金属含量相对较低，远远低于污泥农用的标准。但其含水率较高且很不稳定，易腐化，含有一定的病菌及微生物，因此须进行必要的污泥处理。其成分含量分析及重金属含量见下表2.1、2.2所示。表2.1 啤酒污泥的营养成分含量与农家肥对比类别养分含量（%）蛋白质有机质NPK啤酒污泥23.935.32.20.860.41纯猪粪-71.42.10.51.1家禽粪-25.51.631.540.85表2.2 啤酒污泥中重金属含量（mg/kg干污泥）项目最大允许浓度（mg/kg）啤酒污泥平均值A级污泥B级污泥汞3151.17镉3152.96铬500100088.89铜5001500127.60锌15003000161.73铅300100018.64镍1002008.12.1.2 污泥处理工艺选择2.1.2.1 污泥浓缩工艺常用的方法包括重力浓缩法、离心浓缩法和气浮浓缩法2。具体的特点对比见表2.3所示。表2.3 浓缩方法的比较方法优点缺点重力浓缩运行费用低，管理简单，操作能力要求不高，动力能耗小；占地面积较大；对于某些污泥工作不稳定，浓缩效果一般；气浮浓缩浓缩效果较理想，运行效果稳定；占地面积小；能去除油脂和砂砾；运行费用低于离心浓缩，但比重力浓缩高；操作要求高，占地面积大离心浓缩只需少量土地可取得较高的处理能力，适合场地狭小的场合；要求专用的离心机，电耗大，对操作人员要求较高，费用高本项目处理的污泥为初沉池污泥与剩余活性污泥混合的混合污泥，沉降法在用于处理混合污泥时效果较好15。综上所述，本方案采用重力浓缩法进行浓缩处理。2.1.2.2 污泥的稳定化处理有机废水处理后产生的污泥含有大量有机物，这些污泥如果未经处理直接埋到自然界中，泥中的有机物会在自然界微生物的作用之下，持续分解腐化，对环境造成许多不好的影响，因此需要对污泥进行必要的稳定化处理。稳定化处理的方式包括好氧消化和厌氧消化。下表2.4是两种工艺的比较。表2.4 污泥稳定化工艺比较工艺原理优点缺点厌氧消化在无氧或缺氧的环境下利用污泥中的厌氧微生物群的作用，使有机物如碳水化合物、脂肪等经水解液化、气化而分解成稳定物质，泥中的病菌、寄生虫卵被杀灭，达到无害化和稳定化的生物化学反应过程。有机物降解率良好；气体可被利用，降低运行费用；应用性广，生物固体适合农用；处理后病原体活性低；不需要曝气，运行能耗和费用低。要求操作人员技术熟练；上清液中富含COD、BOD及氨；清洁困难；初期投资较高等。好氧消化对于剩余污泥进行持续曝气一段时间，使得当中的生物细胞或构成BOD的有机固体分解，进而降低挥发性悬浮固体含量的一种方法。初期投资低；控制操作简单；同厌氧消化相比，上清液少；消化时间短、反应速度快；不会产生令人厌恶的臭味，消化污泥量少等。需要长时间曝气，运行能耗多，运行费用高；不能回收沼气；对致病微生物和寄生虫的却出较差；固体去除率随温度波动变化，冬季效率较低。厌氧消化可以同时实现减量化、无害化、稳定化、资源化的处理要求。首先，泥中的有机物被消化分解，可使污泥稳定不易于腐化；第二，通过消化，泥中大部分的病原微生物被杀灭或作为有机物被分解，得到无害化处理。第三，污泥在厌氧消化过程中，会产生大量的消化气，即甲烷，这些气体可以收集起来，作为能源、燃料加以利用，使其资源化。第四，污泥经消化后，泥中部分的有机氮转化为氨氮，提高了污泥的肥效。虽然污泥的减量化处理主要是浓缩、脱水，但有机物被厌氧消化分解，转化成了甲烷，这本身也是一种减量的过程。从处理效果以及成本能耗上考虑，本项目采用厌氧消化的处理工艺。2.1.2.3 污泥的最终处置目前国内外污泥处理方法主要采用焚烧、填埋、农业利用三种方法9。填埋处理的成本是几种方式中最少的，但是它所需要的面积大，而且对填埋场周围环境影响也大，还存在这渗滤液、气味等问题处理；焚烧的减量化程度非常高，也没有异味，但是成本很高，而且会产生污染性气体、噪音、辐射等污染问题；而资源化利用，特别是农业利用，可使污泥得到更有效的利用，变废为宝。但是，污泥中重金属含量以及有毒有害物质的含量是限制污泥土地利用的重要因素。如何控制好污泥中重金属及有害有毒物质的含量非常关键。啤酒污泥中含有较多的有机质、氮、磷、钾等营养成分，且重金属含量很低，在经过无害化处理之后，可去除其中的病原微生物。控制泥中的微生物数量，减少处理过程中营养物质的损耗，处理完的污泥可作为农用肥料的原料去堆肥使用。本项目污泥处理工艺先经过浓缩处理减小污泥体和含水率，再通过污泥厌氧消化去除污泥中的病原微生物，使得污泥得到无害化处理。经过消化后的污泥在脱水前，要先经过调理池加药调理，改善污泥的脱水性能。最终再到脱水机房进行污泥脱水，进一步降低污泥的含水率，经过脱水后的污泥可达到最终处置的要求。2.2 处理方案广东省祥德啤酒有限公司污泥处理方案流程如下图2.1所示：图2.1 广东省祥德啤酒有限公司污泥处理方案流程图2.3 污泥处理工艺说明集泥池：用于临时贮存各污水处理构筑物产生的污泥。重力浓缩池：减小污泥体积，以便于后续构筑物的操作。污泥厌氧消化池：厌氧消化是利用兼性菌和厌氧菌进行厌氧消化反应，分解泥中的有机物质，去除泥中病原微生物的一种处理工艺。作用是使污泥稳定，降低有机物含量或使其暂不分解。 污泥调理池：经过调理后，改善污泥的脱水性能。通过改变污泥的组织结构，降低污泥的比阻，减小污泥的黏性，从而改善污泥的脱水性能。污泥脱水机房：通过机械脱水的方式进一步降低污泥含水率，使得脱水后的污泥具有固体的特征。3 污泥处理工程设计3.1 集泥池污水处理站排放的污泥大多为间歇排放，设计集泥池的目的一是为了暂存污泥和调节作用，二是起到污水泵站的集水池的作用，污水处理构筑物产生的污泥先排到集泥池中贮存混合，然后再通过污泥提升泵将池内的泥抽送至污泥浓缩池。集泥池的设计简图见图3.1所示。图3.1 集泥池计算草图1.集泥池的有效容积集泥池的容积一般根据污泥的停留时间来设计，容积不宜太大，太大容易造成积泥。（3.1）式中：Q 污泥的进泥量，由（1.6）得为59.48m³/d；T 污泥在集泥池中的停留时间，取4h；2.集泥池的底面积S （3.2）式中：V 集泥池的有效容积，由（3.1）得为10m³；h1 有效深度，采用3m；3.集泥池的边长a设集泥池底面积为正方形，则边长，取1.9m （3.3）校核集泥池有效容积：V=1.9×1.9×3=10.83m³9.91m³，符合要求。4.集泥池总高度H总（3.4）式中：h1 有效深度，3m；h2 超高，取0.5m；则集泥池尺寸为：1.9m×1.9m×3.5m。集泥池采用全地埋式，需要在池顶加盖子。5.提升泵选择扬程的计算（3.5）式中：H1 水头损失总和，包括沿程损失和局部水头损失，m14；H2 泵出水水位与设计水位的高度差，m；H3 安全水头，为1.0-1.5m，设计采用1.0m14；在对于选择泵时，一方面考虑到泵的提升能力，根据输泥量来确定泵的流量，还需要考虑泵的扬程、效率、功率等方面。综合对比，本设计选用WQ型潜水式排污泵，型号为25WQ8-22-1.1，选用两台（一用一备），其具体参数见表3.1所示。表3.1 25WQ8-22-1.1潜水式排污泵技术参数型号流量/m³/h扬程/m口径/mm功率/KW转速/r/min25WQ8-22-1.1822251.129006.出泥管设计集泥池的出泥管为污泥提升泵的吸泥管，管头通过喇叭口来吸泥。从集泥池到浓缩池的输泥管要设坡度大于0.01。吸泥管采用内径为D=150mm=0.15m的钢管。喇叭口直径为泵吸泥管的1.5倍，则喇叭口直径为：d=1.5D=1.5×150=225mm=0.225m7.搅拌机选型为了防止污泥因重力在底部过度堆积，使得污泥混合更均匀，需要配置搅拌机。根据规模、电耗、造价等因素进行比选，本设计采用两台QJBA节能型潜水搅拌机，其技术参数见表3.2所示。表3.2 QJBA400/740-1.5S型潜水搅拌机技术参数型号电机功率kw/P额定电流A叶轮转速r/min叶轮直径mm推力N重量kgQJBA400/740-1.5S1.5/43.774040060074/823.2 污泥浓缩池本设计采用重力浓缩池进行浓缩处理，工作方式为间歇式，池形采用竖流式。本方案污泥产生量较小，所以池子容积较小，不设置刮泥机。浓缩池设置有两个，两个池子交替使用，一个工作时，另一个用于进泥。工作原理：在工作时，首先让污泥放满整个池子，然后停留一段时间静置沉降，沉降后会有分层，再进行浓缩。污泥浓缩池的设计简图见图3.2所示。图3.2 污泥浓缩池计算草图3.2.1 设计参数表3.3 污泥浓缩池设计参数22序号参数符号范围取值1污泥固体负荷（固体通量）M30kg/（·d）-60kg/（·d）36kg/（·d）2浓缩停留时间T不少于10h，但也不超过18h12h3浓缩池个数n-2个4缓冲层(上清液)高度h1-0.5m5污泥斗设计倾角不小于55°55°6污泥斗下口直径D下-2m7污泥斗上口直径D上-4m3.2.2 浓缩池工艺计算1.浓缩池截面积A （3.6）式中：Q 污泥量，由（1.6）得为59.48m³/d；M 污泥固体负荷，36kg/（·d）； C 污泥固体浓度，kg/m³；（3.7）式中：P1进泥含水率，97%；r 污泥密度，1000kg/m3；，取502.单个浓缩池表面积A1 （3.8）3.浓缩池直径D ，取5.7m （3.9）4.浓缩池工作部分高度h2 （3.10）式中：T 浓缩停留时间，12h；A 浓缩池面积，由（3.8）得为25；5.浓缩池高度（3.11）式中：h1 缓冲层的高度，0.5m；h2 工作部分高度，由（3.10）得为1.2m;h3 超高，0.3m；6.浓缩后污泥体积V2（3.12）式中：P1 浓缩前含水率，97%；P2 浓缩后水率，96%；7.污泥斗的设计污泥斗所需容积V（3.13）式中：V1 污泥量，59.48m³/d；t 两次排泥的时间间隔，8h；污泥斗高度h4 （3.14）式中： 污泥斗上口直径，4m； 污泥斗下口直径，2m；，取1.5m污泥斗的实际容积V （3.15）式中： 污泥斗高度，由（3.13）得为1.5m； 泥斗上口面积，； 泥斗下口面积，；3.3 污泥厌氧消化池厌氧消化是在厌氧条件下，通过兼性菌及专性厌氧菌降解污泥中的有机污染物质。消化池的组成有集气罩、池盖、池体和下椎体等部分，池子还附有搅拌设备和加温设备16。本次设计采用两级消化，一级消化池设置有加温、搅拌装置，二级消化池不设置，二级消化池利用一级消化池的余温继续消化。图3.3 厌氧消化系统示意图3.3.1 设计参数表3.4 污泥厌氧消化池设计参数22序号参数符号范围取值1消化池形式-椭圆形、蛋形和圆柱形圆柱形2池顶盖形式-浮动式和固定式固定式3两级消化时间比-1:1，2:1或3:22:14中温消化温度TD33-35355消化时间T25-30天30天，其中一级消化20天，二级消化10天6消化池直径D6-35m10.2m7集气罩直径d11-2m2m8集气罩高度h11-2m1.5m9池底椎体直径d20.5-2m2m10椎体的倾角15°-30°15°11消化分解率Vd40%-50%45%污泥厌氧消化池的设计简图如图3.4所示。图3.4 污泥厌氧消化池计算草图3.3.2 设计计算1.消化池容积V（3.16）式中：Q 每日投入污泥量，由（3.12）得为44.61m³/d；VC 污泥龄，一级消化为20d；2.每个池的容积V0（3.17）式中：N 消化池座数，2座；池体容积之比与两级消化时间之比相同，V1：V2=2:1，则一级消化池总容积为892.2m3，设有2座，单座池容积为446.1m3；二级消化池容积为446.1m3，设有1座。两级消化池的形状、构造相同。3.各部分尺寸的确定上椎体高度h2（3.18）式中：1 上椎体倾角，15°；消化池高度h3： （3.19）下椎体高度h4（3.20）式中：2 下椎体倾角，15°；4.各部分容积的计算：消化池总高度H（3.21）总高度与圆柱直径之比：,总高与直径比值在0.8-1.0之内，符合设计要求。集气罩容积V1（3.22）上盖部分容积V2（3.23）圆柱部分容积V3（3.24）下椎体容积V4（3.25）消化池有效容积V0，符合要求（3.26）5.各部分表面积计算集气罩表面积F1（3.27）池顶表面积F2（3.28）池盖表面积F3（3.29）池壁表面积F4（3.30）池底表面积F5（3.31）6.消化后的污泥量有机物去除率（3.32）式中：t 消化时间，30d；消化后污泥量V2（3.33）式中：V1 消化前污泥量，44.61m³/d； Vd 有机物去除率，由（3.32）得为45%；A 有机物含量，一般采用65%；P1 进泥含水率，96%；P2 出泥含水率，92%；7.产气量污泥在消化过程中会产生沼气，沼气可以作为能源燃料收齐后再利用，提供动力。消化池降解的污泥量（3.34）式中：X 消化池降解污泥量，kg/d；V1 消化前污泥量，44.61m³/d； Vd 有机物去除率，由（3.32）得为45%；A 有机物含量，一般采用65%；P 污泥含水率，96%；消化池的产气量（3.35）式中：X 消化池降解的污泥量，由（3.34）得为521.94kg/d；a 污泥沼气产率，m3 /kg污泥，一般采用0.75-1.10m3 /kg污泥，本设计采用0.9517；3.3.3 搅拌装置计算厌氧消化是通过底物与微生物进行反应，池内需要保持好搅拌使其充分混合。搅拌同时还能起到及时传递热量，使池体受热均匀、减少浮渣生成等几个方面的作用。本次设计采用螺旋桨式机械搅拌。其原理是在池中央安装一个竖向导流筒,在导流筒上设有螺旋桨,螺旋桨通过轴与池顶的驱动装置相连,当螺旋桨旋转时,将导流筒内污泥提升,造成循环搅拌16。螺旋桨式搅拌机通过竖管向上下两个方向推动污泥, 可有效消除浮渣层和泡沫,适用于锥底的圆柱型消化池,安全系数相对较高。1.螺旋桨搅拌的污泥量q（3.36）式中：V0 每座消化池有效容积，由（3.17）得为446.1m³；m 设备安全系数，一般为1-3，本设计采用2；t 搅拌一次所需时间，一般为2-5h，本设计采用3h；2.中心管计算D （3.37）式中：q 螺旋桨搅拌的污泥量，由（3.34）得为0.08m3/s；c 中心管流速，一般为0.3-0.4m/s，采用0.3m/s；3.污泥流经螺旋桨的速度（3.38） （3.39）式中：Vn 污泥流经螺旋桨的速度，m/s；F0 螺旋桨有效断面，；d 螺旋桨直径，m，通常d=D-0.1，D=中心管直径； 螺旋桨叶片占断面积系数，一般采用0.25；4.螺旋桨所需功率N（3.40）式中：H 螺旋桨克服惯力与水力阻抗所需水头，采用1.0m16； 搅拌机效率，采用0.816；3.3.4 加热系统计算（1）消化系统耗热量一座消化池每日投入的污泥量。中温消化温度T0=35，污泥年平均温度为20，日平均温度最低为15。1.加热污泥耗热量 （3.41）式中：Q1 升高到中温消化温度的耗热量，kJ/h；TD 中温消化温度，35；TS 原温度，；年均耗热量：最大耗热量：2.消化池池体耗热量（3.42）式中：Q池 池体向外界散发的热量，kJ/h；F 池体表面积，；TA 外界介质温度，；K 池体传热系数，kJ/(·h·)；在合理的保温结构厚度下15：池盖K12.93kJ/(·h·)；池壁K22.51kJ/(·h·)(池外为大气)；池底K31.88kJ/(·h·)(池外为土层)；当池外介质为大气时，年平均气温，冬季室外最低温度；当池外介质为土壤时，全年平均气温，冬季室外最低温度。池盖耗热量Q2年均耗热量：最大耗热量：池壁（地面以上）耗热量Q3消化池池身有三分之二在地面以上，三分之一在地面以下，则：年均耗热量：最大耗热量：池壁（地面以下）耗热量Q4年均耗热量：最大耗热量：池底耗热量Q5年均耗热量：最大耗热量：每座消化池池体耗热量Q池年均耗热量：（3.43）最大耗热量：（3.44）3.热交换器耗热量Q6热交换器的耗热量的计算一般采用前两项热损耗总和的5%-10%15。本次设计采用10%。（3.45）（3.46）4.每座消化池总耗热量QT年均耗热量：（3.47）最大耗热量：（3.48）5.消化系统总耗热量Q总（3.49）式中：n 为一级消化池个数，2座；（2）消化池保温设计池体外侧应设置保温结构，以减少池内的热量损失，节省能耗。本设计为固定盖式消化池，池体结构采用钢筋混凝土，各部分保温材料的厚度为。（3.50）式中：G 池体各部钢筋混凝土的热导率，kJ/(·h·)；n 保温材料的热导率，kJ/(·h·)，部分建筑材料的热工指标见表3.3所示；K 各部分传热系数的允许值，kJ/(·h·)；在合理的保温结构厚度下15：池盖K12.93kJ/(·h·)；池壁K22.51kJ/(·h·)(池外为大气)；池底K31.88kJ/(·h·)(池外为土壤)；G 池子各部分结构厚度，mm；表 3.5 建筑材料热工指标材料名称容重r/（kg/m³）热导率/kJ/(·h·)比热容/kJ/(kg·)蓄热系数S/kJ/(·h·)钢筋混凝土25005.860.8456.09聚氨酯硬质泡沫塑料600.08-池体各部分保温材料选择及厚度如表3.6所示。表 3.6 保温材料