养猪场废水处理毕业设计5441.pdf

毕业设计（论文）题目：沅江畜禽养殖业公司 600m3/天养猪场废水处理工程设计 课 题 类 别：设计 论文 学 生 姓 名：学 号：班 级：07-02 专业（全称）：环境工程 指 导 教 师：2011 年 6 月 目录 1 工程概况.1 2 设计依据.1 3 设计原则.2 4 设计范围.2 5 设计参数.3 6 设计说明.3 6.1 初沉池.3 6.2 厌氧生物处理.4 6.3 好氧生物处理.5 6.3.1 氧化沟法.5 6.3.2 接触氧化法.6 6.3.3 生物滤池法.6 6.3.4 序批式活性污泥法.7 7 工艺流程.9 8 主要构筑物及设备的选型.10 8.1 格栅渠.10 8.2 集水池.12 8.3 水力筛.13 8.4 混凝沉淀池.14 8.4.1 混合阶段.14 8.4.2 絮凝阶段.14 8.4.3 沉淀阶段.16 8.5 调节池.20 8.6 水解酸化池.21 8.6.1 反应池容积.21 8.6.2 上升流速的核算.21 8.6.3 配水系统.22 8.6.4 出水系统.22 8.6.5 填料系统.24 8.7 厌氧反应器 UASB.24 8.7.1 反应机理.24 8.7.2 工作原理.24 8.7.3 设计计算.25 8.8 配水池.34 8.9 好氧反应器 SBR.35 8.9.1 设计参数.35 8.9.2 设定条件.35 8.9.2 水质指标.35 8.9.3 设计计算.35 8.9.4 注意事项.43 8.10 高效浅层气浮池.43 8.11 污泥处理系统.45 8.11.1 污泥产量.45 8.11.2 处理方式.45 8.11.3 集泥井容积.45 8.11.4 集泥井排泥泵.45 8.11.5 污泥浓缩.46 8.11.6 脱水系统.47 8.13 接触消毒池.48 9 主要构筑物及设备一览表.49 10 平面与高程布置.50 10.1 平面布置.50 10.1.1 平面布置原则.50 10.1.2 构筑物平面布置.51 10.2 高程布置.51 10.2.1 高程布置原则.51 10.2.2 构筑物高程布置.52 11 技术与经济分析.52 11.1 基本建设投资.52 11.2 日常运转费用.53 11.2.1 耗电费.53 11.2.2 药剂费.54 11.2.3 员工工资.54 11.2.4 其它费用.54 11.2.5 成本估算.55 12 工程效益及环境保护.55 12.1 环境效益.55 12.2 经济效益.55 12.3 社会效益.55 12.4 节约能源.56 参考文献.56 致谢.58 附件.59 沅江畜禽养殖业公司 600m3/天养猪场废水处理工程设计 第 1页 共 60 页 1 工程概况 近年来，我国工厂化生产的大型猪场发展迅速，而且规模不断扩大，生产规模从几千头发展到几十万头。但与此同时，由于规模化养猪场往往建在大中城市近郊和城乡结合部，由于环境法规不健全，认识不足，特别是资金短缺，绝大多数养殖场在建场初期未考虑畜禽粪便处理。畜禽排放的大量粪尿与养殖场的大量废水，大多未经妥善回收利用与处理、处置即直接排放，对环境造成严重的污染，产生极其不良的影响。不少养殖场粪便随地堆积，污水任意排放，严重污染了周围环境，也直接影响着养殖场本身的卫生防疫，降低了畜产品的质量。城市畜禽养殖业已经成为或正在成为与工业废水和生活污水相当甚至更大的污染源。本方案废水设计为沅江畜禽养殖业公司一养猪场年产 80000 头猪的养殖废水处理工程。该养殖场主要的废水由猪厂的粪便（以固体形式为主）和清洗养猪厂形成的污水（包括残留猪粪尿液）两个方面组成，排放总量约为 600m3/d 左右。废水中含有大量的固体悬浮物，有机物、氨氮含量高，恶臭严重，这些废水如果不处理将使养殖厂臭气熏天、蚊蝇成群，地下水的硝酸盐严重超标，少数地区传染病与寄生虫病流行。而且，污水的不合格外排，对周围的水系造成很大的污染。目前国内对于畜禽养殖业废水的处理方法主要有厌氧法，活性污泥法，生物接触氧化法等。一般均为几个方法的组合，这些方法又受地区气候的影响，厂区废水处理场地的影响等。根据本工程项目的具体情况，本工程设计采用厌氧法和序批式活性污泥法相结合的方法来处理本工程污水。2 设计依据 2.1 厂家提供的有关设计文件和基础数据；2.2 污水综合排放标准（GB8978-1996）；2.3 给水排水设计手册第五册 城市排水；2.4 给水排水快速设计手册第二册 排水工程；第 2页 共 60 页 2.5 环境工程设计手册（修订版）；2.6 给水排水工程结构设计规范（GBJ69-84）；2.7 程式区域环境噪声标准（GB3096-93）；2.8 氧气曝气设计规程(CECS 114：2000)；2.9 给水排水构筑物施工及验收规范(GBJ14190)2.10 建筑结构可靠度统一设计标准（GB50068-2001）2.11 给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程(CECS 138:2002)2.12 农田灌溉水质标准（GB5084-92）3 设计原则 3.1 贯彻执行国家环境保护政策，按照国家有关法规、规范及标准进行设计；3.2 工艺流程选择要考虑当地的具体情况，要根据进水水质和出水水质的要求，选择工艺技术先进，处理效果稳定、可靠，操作管理简单，节能，占地面积小，工程投资省和运行费用低的工艺；3.3 选用国内先进，高效节能，性能可靠、运行管理方便的设备，提高自动化程度，减少维护工作量，减轻操作人员的劳动强度；3.4 采用现代化管理模式，系统分散控制，集中管理，减少人员编制；3.5 设计中充分考虑防止环境污染，噪声低、基本无异味，不影响周围环境；3.6 厂区平面布置力求布局合理，功能齐全。在便于施工安装和维修的前提下，使处理构筑物尽量集中，布置紧凑，节约用地，保证绿化面积，同时留有适当的发展余地。3.7 畜禽粪便污染物尽可能的最大资源化，变废为宝，回归大自然。4 设计范围 设计规模为 600 吨/天废水处理站，对废水处理站内废水处理构筑物和必要的附属建筑物进行工艺、土建、电气、仪表和自控的设计。对于废水处理站外的进、出水管道，道路，供电，通讯，线路设计不属于本方案范围。第 3页 共 60 页 5 设计参数 5.1 废水性质：养猪场废水 5.2 设计水量：600 吨/天，(25 吨/小时)5.3 废水水质见表 5-1：表 5-1 废水进水水质表 项目 CODcr(mg/L)BOD5(mg/L)SS(mg/L)NH3-N(mg/L)TP(mg/L)PH 废水 12000 7000 13000 150 30 79 5.4 出水水质见表 5-2：执行污水综合排放标准（GB8978-1996）一级排放标准 表 5-2 废水进水水质表 项目 CODcr(mg/L)BOD5(mg/L)SS(mg/L)NH3-N(mg/L)TP(mg/L)PH 废水 100 20 70 15 0.5 5.58.5 6 设计说明 6.1 初沉池 初沉池主要对废水中以无机物为主密度大的固体悬浮物进行沉淀分离，当污水进入初次沉淀池后流速迅速减小至0.02 m/s 以下，从而极大地减小了水流夹带悬浮物的能力，使悬浮物在重力作用下沉淀下来成为污泥，而相对密度小于 1的细小漂浮物则浮至水面形成浮渣而除去。沉淀池按水流方向来区分为平流式，竖流式及辐流式等三种。三种类型池子的优缺点及适用条件见表6-1：表 6-1 各类沉淀池的优缺点及适用条件 优 点 缺 点 适用条件 平流式 对冲击负荷和温度变化的适应能力较强，有效沉淀区大，沉淀效果好；施工简单，造价低 采用多斗排泥时，每个泥斗需单独设排泥管各自排泥，操作工作量大，采用机械排泥时，机件设备与驱动件均浸与水中，易锈蚀 适用地下水位较高及地质较差的地区；适用大、中、小型污水处理厂 竖流式 排泥方便，管理简单；对冲击负荷和温度变化的适应能适用水质不好的 第 4页 共 60 页 占地面积小 力较差；造价高；池径不宜太大 小型污水处理厂 辐流式 采用机械排泥，运行较好，管理亦较简单；池水水流速度不稳定；机械排泥设备复杂，对施工质量要求较高 适用大、中型污水处理厂 因为本设计所处理的水量较小，属于小型污水处理站，且主要是对废水中的粪便和 BOD5、CODcr进行处理，所以选用平流式沉淀池。它具有沉淀效果好，对冲击负荷和温度变化的适应能力较强，施工简单，造价低，多个池子易于组合为一体，节省占地面积等优点。6.2 厌氧生物处理 厌氧生物处理适用于高浓度有机废水（CODcr2000mg/L,BOD51000mg/L）。它是在无氧条件下，靠厌氧细菌的作用分解有机物。在这一过程中，参与生物降解的有机基质有 5090转化为沼气（甲烷），而发酵后的剩余物又可作为优质肥料和饲料。厌氧生物处理包括多种方法，有化粪池、厌氧生物滤池、厌氧接触法、上流式厌氧污泥床反应器、两段厌氧处理法、厌氧膨胀床、厌氧流化床、厌氧生物转盘和两相厌氧法等。废水的厌氧处理方法主要有传统消化法、厌氧生物滤池法、厌氧接触法、上流式厌氧污泥床反应器。几种厌氧处理方法的特点及优缺点见表 6-2：表 6-2 各类厌氧处理法的特点及优缺点 反应法 特 点 优 点 缺 点 传统消化法 在一个消化池内进行酸化，甲烷化和固液分离 设备简单 反应时间长，池容积大。污泥易随水流带走。厌氧生物滤池 微生物固着生长在滤料表面。适用于悬浮物量低的废水。设备简单。能承受较高负荷。底部易发生堵塞。填料费用较贵。厌氧接触法 用沉淀池分离污泥并进行回流。消化池中进行适当搅拌，池内完全混合,能适应高有机物浓度和高悬浮物的废水。能承受较高负荷。有一定的抗冲击负荷能力，运行较稳定。负荷高时污泥会流失。设备较多，操作上要求较高。上流式厌氧污泥床反应器 消化和固液分离在一个池内。微生物量特高。负荷率高，容积小，能耗低，不需搅拌。如设计不善，污泥会大量流失。池的构造复杂。两段厌氧处理法 酸化和甲烷化在两个反应器进行。能承受较高负荷，耐冲击。运行稳定。设备较多，运行操作较复杂。综合上所述并结合本设计污水的特点，考虑采用较为成熟的升流式厌氧污泥床(UASB)作为厌氧段的反应器。第 5页 共 60 页 6.3 好氧生物处理 传统活性污泥法、氧化沟法、接触氧化法、生物滤池法、序列间歇式活性污泥法（SBR），这四种是在养猪场废水处理中应用比较多的好氧反应器。6.3.1 氧化沟法 氧化沟是在传统活性污泥法的基础上发展起来的连续循环完全混合工艺，是用延时曝气法处理废水的一种环形渠道，平面多为椭圆形，总长可达几十米，甚至几百米以上。在沟渠内安装与渠宽等长的机械式表面曝气装置，常用的有转刷和叶轮等。曝气装置一方面对沟渠中的污水进行充氧，一方面推动污水作旋转流动。氧化沟多用于处理中、小流量的生活污水和工业废水，可以间歇运转，也可以连续运转。氧化沟的平面示意图见图 6-1。图 6-1 氧化沟平面图 氧化沟工艺具有以下特点：(1)氧化沟的沟渠长度较大，污水在氧化沟内停留的时间长，污水的混合效果好。可以不没初沉池，有机悬浮物在氧化沟内能达到好氧稳定的程度；(2)对水温、水质、水量的变动有较强的适应性；(3)氧化沟的曝气装置具有两个功能:供氧并推动水流以一定的流速循环流动。污泥的BOD 负荷低，同延时曝气法。对水质和水量的变动有较强的适应性；(4)污泥龄一般可达 15 到 30 天，为传统活性污泥系统的 3 到 6 倍。可以存活、繁殖世代时间长、增殖速度慢的微生物，如硝化菌；(5)如采用一体式氧化沟，可不单独设二次沉淀池，使氧化沟与二沉池合建。中间的沟渠连续作为曝气池，两侧的沟渠交替作为曝气池和二次沉淀池，污泥自 第 6页 共 60 页 动回流，节省了二沉池与污泥回流系统的费用。氧化沟工艺的缺点：占地面积较大；在寒冷的气候条件下，因为表面爆气器会造成表面冷却或者结冰，降低污水的温度，而污水的温度降低，对生化反应尤其是硝化反应的影响较大，对氧化沟不利。6.3.2 接触氧化法 生物接触氧化处理技术之一是在池内充填填料，已经充氧的污水浸没全部填料，并以一定的流速流经填料。在填料上布满生物膜，污水与生物膜广泛接触，在生物膜上微生物的新陈代谢功能的作用下，污水中有机污染物得到去除，污水得到净化；生物接触氧化技术的另一项技术实质是采用与曝气池相同的曝气方法，向微生物提供其所需要的氧，并起到搅拌与混合作用。因此，生物接触氧化是一种结和活性污泥法与生物滤池两者之间的生物处理技术。生物接触氧化法在工艺发面的特点：由于曝气，在池内形成液、固、气三相共存体系，有利于氧的转移，溶解氧充沛，适于微生物存活增殖；在生物膜上能够形成稳定的生态系统与食物链，无污泥膨胀之虑；填料表面全为生物膜所布满，形成了生物膜的主体结构，污水在其中通过起到类似“过滤”的作用，能够有效地提高净化效果。生物接触氧化法在运行方面的特点：对冲击负荷有较强的适应能力，在间歇运行条件下，仍然能够保持良好的处理效果，对排水不均匀的企业，更具有实际意义；操作简单、运行方便、易于维护管理，无需污泥回流，不产生污泥膨胀现象，也不产生滤池蝇；污泥生成量少，污泥颗粒较大，易于沉淀。生物接触氧化法的主要缺点是：如设计或运行不当，填料可能堵塞，此外，布水、曝气不易均匀，可能在局部部位出现死角。6.3.3 生物滤池法 生物滤池是集生物降解、固液分离于一体的污水处理设备。被处理的原污水，从池上部进入池体，并通过由填料组成的滤层，在填料表面形成由微生物栖息形成的生物膜。在污水滤过滤层的同时，由池下部通过空气管向滤层进行曝气，空气由填料的间隙上升，与下流的污水相接触，空气中的氧转移到污水中，向生物 第 7页 共 60 页 膜上的微生物提供充足的溶解氧和丰富的有机物。在微生物的新陈代谢下，有机污染物被降解，污水得到处理。原污水中的悬浮物及由于生物膜脱落形成的生物污泥，被填料所截留，滤层具有二次沉淀池的功能。氧化沟工艺具有以下特点：(1)气液在滤料间隙充分接触，由于气、液、固三相接触，氧转移率高，动力消耗低；(2)本设备自身具有截留原污水中悬浮物与脱落的生物污泥的功能，因此，无需设沉淀池，占地小；(3)以 3-5mm 的小颗粒作为滤料，比表面积大，微生物附着力强；(4)池内能够保持大量的生物量，再由于截留作用，污水处理效果良好；(5)无需污泥回流，也无污泥膨胀之虑，如反冲洗全部自动化，则维护管理业非常方便。6.3.4 序批式活性污泥法 序批式活性污泥处理系统（简称 SBR）属于间歇式处理系统，是通过其主要反应器-曝气池的运行操作而实现的。曝气池的运行操作，是由流入；反应；沉淀；排放；待机（闲置）等五个工序所组成。这五个工序都在曝气池这一个反应器内运行、实施，运行操作的五个工序示意图见图 6-2。图 6-2 间歇式活性污泥法曝气池运行操作 5 个工序示意图 序批式活性污泥法具有如下特点：(1)在大多数情况下（包括工业废水处理），无需设置调节池；(2)SVI 值较低，污泥易于沉淀，一般情况下，不产生污泥膨胀现象；(3)通过对运行方式的调节，在单一的曝气池内能够进行脱氮和除磷反应；流入 反应 沉淀 排放 待机 第 8页 共 60 页 (4)应用电动阀、液位计、自动计时器及可编程序控制器等自控仪表，可能使本工艺过程实现全部自动化，而由中心控制室控制；(5)运行管理得当，处理水水质优于连续式；(6)加深池深时，与同样的 BOD-SS 负荷的其它方式相比较，占地面积较小；(7)耐冲击负荷，处理有毒或高浓度有机废水的能力强。近年来序列间歇式活性污泥法（SBR）处理养猪场废水越来越受到关注，该工艺相对比于其他工艺简单、剩余污泥处置麻烦少、节约投资投资省、占地少、运行费用低、耐有机负荷和毒物负荷冲击，运行方式灵活，由于是静止沉淀，因此出水效果好、厌（缺）氧和好氧过程交替发生、泥龄短、活性高，有很好的脱氮除磷效果。且有通过氧化还原电位实时控制 SBR 反应进程的报道，进一步提高了对氮磷的去除效果、节约了能源和投资。因此选用序列间歇式活性污泥法（SBR）作为好氧段的反应器。沅江畜禽养殖业公司 600m3/天养猪场废水处理工程设计 第 9页 共 60 页 7 工艺流程 图 7-1 污水处理工艺流程图 本工程污水通过污水管网经格栅后用泵提升至集水池，再自流进入水力筛网，经初沉池沉淀后的水自流进入调节池，再用污水泵送至酸化水解池提高生化性能，70%的水量送入 UASB 反应器进行厌氧反应，经厌氧处理后的出水自流进入配水池，与水解酸化池未经厌氧反应的 30%水量均匀混合后，出水自流进入 SBR 反应池进行生化反应，经 SBR 反应池的出水自流进入浅层气浮池，最终流入现有的养殖塘。格栅机、筛网的污泥直接运至化肥厂。UASB 反应器、SBR 反应器、初沉池的污泥排至污泥浓缩池，通过浓缩处理后进入带式脱水机进行脱水，滤饼外运，滤液回流至集水池进入再处理。UASB 反应器产生的沼气通过沼气收集系统集中后送至锅炉房进行燃烧。第 10页 共 60 页 8 主要构筑物及设备的选型 设计流量确定：平均流量：Qa=600m3/d=25m3/h=0.007m3/s 总变化系数：0.11Qa7.2Kz 式中：Qa平均流量，L/s；则：z0.112.72.27K 设计最大流量 Qmax：Qmax=KzQa=2.2600=1320m3/d=55m3/h=0.015m3/s 8.1 格栅渠 由于本工程废水主要由猪厂的粪便（以固体形式为主）和清洗养猪厂形成的污水（包括残留猪粪尿液）两个方面组成，废水中含有大量的固体悬浮物和大颗粒杂质，因此为防止废水中大量的固体悬浮物，杂质堵塞，损坏后续处理设施，污水在进入集水池池前，设置两格栅井（一用一备）。(1)栅条选矩形钢，栅条宽度 S=0.01m，栅条间隙 e=0.01m。安装倾角=75。最大设计污水量 Qmax=1320m3/d=0.015m3/s，设栅前水深 h=0.3m，过栅流速v=0.6m/s。(2)栅条间隙数 n：maxsin0.015sin75=8.3e0.01 0.3 0.6Qnhv （8-1）栅条间隙 n 取为 9。(3)栅槽宽度 B：B=S(n-1)+dn=0.01(9-1)+0.019=0.17m （8-2）栅槽宽度一般比格栅宽 0.2-0.3m，栅槽实取宽度 B=0.50m，栅条 9 根。(4)进水渠道渐宽部分长度 L1：第 11页 共 60 页 （8-3）式中：B1进水渠道宽度；1进水渠道渐宽部位的展开角，一般 1=20。则：mL41.020tan22.05.01(5)栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度 L2：mLL21.0212 （8-4）(6)过栅水头损失h1：10sin2vhkhkg （8-5）式中：h0计算水头损失 k格栅受污物堵塞后，水头损失增加倍数，栅条为矩形截面时取 k=3 阻力系数=（S/e）4/3，与栅条断面有关，为锐边矩形时取=2.42 则：h1=0.21m(7)栅前槽总高度 H1：取栅前渠道超高 h2=0.3m，则栅前槽总高度 H1=h+h2=0.3+0.3=0.60m(8)栅后槽总高度 H：H=h+h1+h2=0.3+0.21+0.3=0.81m，取为 0.8m。(9)格栅总长度：L=L1+L2+1.0+0.5+H1/tan=2.3m(10)每日栅渣量：max1z864001000QWWK （8-6）30.0150.15 864000.09/d10002.2m 取单位体积污水栅渣量 W1为 0.15m3/1000m3 小于于30.2/md，采用人工清渣。111tan2BBL 第 12页 共 60 页 计算草图见图 8-1：图 8-1 格栅计算图 8.2 集水池 集水池用于污水过格栅后均衡水质水量，同时通过污水泵提升进入后续处理设备。根据本次设计污水量，设置水力停留时间 HRT=20min，有效容积=14.0m3，规格 3.5m2m2.5m，钢砼结构，地下式，计算过程如下：(1)有效容积 V：VQt （8-7）式中：t停留时间，h，取=20mint。则：3max37.5 206012.5(m)VQt (2)池子面积 F：VFh （8-8）式中：h有效水深 h，m。则：212.56.25(m)2VFh(3)池子总高 H：1Hhh （8-9）栅条工作平台12 第 13页 共 60 页 式中：h1池子超高，m，取1h=0.5m。则：12.00.52.5(m)Hhh 8.3 水力筛 水力筛是污水处理或工业废水处理中用于过滤悬浮物、漂浮物、沉淀物等固态或胶体物质的一种小型的无动力分离设备。采用楔形条缝焊接不锈钢筛板制成弧形筛面或平面过滤筛面，待处理的水通过溢流堰均匀分布到倾斜的筛面上，固态物质被截留，过滤后的水从筛板缝隙中流出，同时在水力作用下，固态物质被推到筛板下端排出，从而达到分离的目的。水力筛能有效地降低水中悬浮物(SS)，减轻后续工序的处理负荷。根据污水量 25m3/h 和筛板缝隙 1mm，本项目选用深圳市新环机械工程设备有限公司的 RHG-0518 水力筛，共安装两台（一用一备），安装示意图见图 8-2，设备安装规格见表 8-1。图 8-2 水力筛安装示意图 表 8-1 设备安装规格表 型号 筛板规格（宽度长度）B B1 进出口法兰 PN0.6MPa 重量（Kg）DN1 DN2 RHG-0518 5001800 500 640 80 100 500 第 14页 共 60 页 8.4 混凝沉淀池 8.4.1 混合阶段 向原水中投加混凝剂后，应在短时间内将药剂充分、均匀地扩散于水体中，这一过程称为混合。混合是取得良好絮凝效果的重要前提。影响混合效果的因素有很多，如药剂的品种、浓度，原水的温度，水中颗粒的性质、大小等，采用的混合方式是最主要的影响因素。混合设备的基本要求是药剂与水的混合快速均匀。混合的方式主要有管式混合、水力混合、水泵混合以及机械混合等。采用何种混合方式应根据净水工艺布置、水质、水量、药剂品种等因素综合确定。由于本次设计的污水量较小，水力混合多用于大中型污水处理厂中，而水泵混合已经逐步淘汰，机械混合计算所得的有效容积过小无相应的设备，因此初步选用扬州腾飞环境工程设备有限公司的 GJH-100 型管式静态混合器，玻璃钢材质，管径为 DN100，加药管管径为 DN32。8.4.2 絮凝阶段 絮凝过程就是在外力作用下具有絮凝性能的微絮粒相互接触碰撞，从而形成更大的稳定的絮粒，以适应沉降分离的要求。为了达到完善的絮凝效果，在絮凝过程中要给水流适当的能量，增加颗粒碰撞的机会，并且不使已经形成的絮粒破坏。絮凝过程需要足够的反应时间。在水处理构筑物中絮凝池是完成絮凝过程的设备，它接在混合池后面，是混凝过程的最终设备。通常与沉淀池合建。絮凝池的形式近年来有很多，大致可以按照能量的输入方式不同分为水力絮凝和机械搅拌絮凝两类。水力絮凝是利用水流自身的能量，通过流动过程中的阻力给液体输入能量。其水力式搅拌强度随水量的减小而变弱。目前，水力絮凝的形式主要有隔板絮凝、折板絮凝、网格絮凝和穿孔旋流絮凝。相应的构筑物为隔板絮凝池、折板絮凝池、网格絮凝池、旋流絮凝池。机械絮凝是通过电机或其他动力带动叶片进行搅动，使水流产生一定的速度梯度。絮凝过程不消耗水流自身的能量，其机械搅拌强度可以随水量的变化进行相应的调节。由于本设计污水处理量较小，使用水力絮凝装置体积过小、设备安装不便，因此使用机械絮凝装置，设计计算如下：第 15页 共 60 页 (1)反应池有效容积 V：325 20V8.3(m)6060Qt 式中：Q设计处理水量，m3/h；t反应时间,通常 2030min。(2)反应池串联格数及尺寸：反应池采用 3 格串联,每格有效尺寸为：B=1.5m，L=1.5m，H=1.5m V=3BLH=31.51.51.5=10.1m3 反应池超高取 0.3m。池子总高度为 1.8m。取 JBJ1-900 型桨式搅拌机，搅拌机外形见图 8-3，详细参数见表 8-2。表 8-2 JBJ1-900 型桨式搅拌机详细参数 单位：mm 参数 L D D1 D2 D3 nd JBJ1-900 1500 900 100 175 210 419 图 8-3 JBJ1-900 型桨式搅拌机示意图(3)叶轮中心点旋转半径 R=450mm(4)每台搅拌机桨板中心点旋转线速度取：第一格：v1=0.5m/s 第二格：v2=0.35m/s 第三格：v3=0.5m/s 每台搅拌机每分钟的转速为：第一格：1160600.510.6(/min)220.45vnrR 第 16页 共 60 页 第二格：2260600.357.4(/min)220.45vnrR 第三格：336060 0.24.2(/min)220.45vnrR 隔墙过水孔面积按下一档桨板外缘线速度计算，则搅拌机外缘线速度分别为：第二格：2220.7/vvm s 第三格：3320.4/vvm s 每条生产线设计流量为 Q=600m3/d=0.007m3/s 第一、第二格絮凝池间隔墙过水孔面积为220.0070.01()0.7Qmv 第二、第三格絮凝池间隔墙过水孔面积为230.0070.02()0.4Qmv(5)絮凝池速度梯度 G 值核算（按水温 15计，=1.1410-3Pa s）11PG=V （8-10）第一格：第二格：第三格：平均速度梯度：，在 104105范围内。经过验算，速度梯度与平均速度梯度均较适合。8.4.3 沉淀阶段 初沉池主要对废水中以无机物为主密度大的固体悬浮物进行沉淀分离。初次沉淀池有平流式、竖流式、辅流式及斜板(管)四种。选用平流式沉淀池，它具有沉淀效果好，对冲击负荷和温度变化的适应能力较强，施工简单，造价低等优点。设置水力停留时间 HRT=8.0 h，有效容积=200m3，规格 14.5m4.0m5.3m，钢砼结构，半地下式。第 17页 共 60 页 8.4.3.1 配水系统 渠宽 b=0.20m，水深 h=0.06m，渠深设计为 0.25m，渠长 6m。则渠中水流流速约为：37.0 100.58/0.20 0.06qvm sW0.40m/s （8-11）8.4.3.2 出水系统(1)出水堰的形式及尺寸：qQL （8-12）式中：L堰长 m；q出水堰负荷，)/(msL，取 1.0)/(msL；Q设计流量，m3/s；则：0.007 10007.01.0QLqm，取堰长8Lm。共四格出水堰，每堰进水流量为 0.00175 m3/s，每格堰长为 2m，出水收集器采用 UPVC 自制 90 三角堰出水。直接查第二版给排水设计手册第一册常用资料 P583 页，当设计水量为Q=6.25m3/h 时，过堰水深为 70mm，堰宽设为 140mm，堰口间隔 60mm，共 80 个三角堰。(2)堰上水头1h：251()1.43qh （8-13）式中：1h堰上水头 m；q每个三角堰出流量，m3/s；则：225510.000088()()0.021.431.43qh m。第 18页 共 60 页 (3)集水水槽宽 B：4.09.0QB （8-14）式中：B集水水槽宽，m；Q设计流量，m3/s；为确保集水槽设计流量在安全范围内，设置安全流量01.2 1.5QQ（）则0.40.9(1.5 0.0074)0.084()Bm，因此水槽宽取 80mm。(4)集水槽深度 h：集水槽的临界水深：3220gBQhk （8-15）式中：B集水水槽宽，m；0Q安全设计流量，m3/s；则：2203322(1.5 0.0074)0.04799.8 0.080kQhgBm。集水槽的起端水深：khh73.10 式中：h0起端水深 m；则：01.731.73 0.04790.083khhm；取080hmm；设出水槽自由跌落高度：mmmh10010.02。则集水槽总深度1200.020.1 0.080.20hhhhm。(5)进 UASB 池出水管：取水在管中的流速为20.9/m s，214Qd （8-16）式中：1d出水管直径，mm；2过堰流速，m/s；第 19页 共 60 页 则：1244 0.0070.1000.9Qd m，取 DN100 管。8.5.4.3 排泥系统(1)污泥总量 30V100/10(100)CQp （8-17）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%计）C0进水悬浮物浓度，mg/L；（进水悬浮物浓度 C0为 1800 mg/L）P污泥含水率取 97%，%；沉淀污泥密度，以 1000kg/m3计。则：333V100 1800 0.6 600/10(10097)1021.6(/)md，排泥间隔为一天两次，设置1 个污泥斗，则污泥斗的容积应大于10.8m3。(2)污泥斗的容积 11421 21()3Vh sss s （8-18）式中：s1污泥斗上口面积，m2；s2污泥斗下口面积，m2。则：131421 211()1.8(160.2516 0.25)10.95m33Vh sss s 因此污泥斗上口为 4.0m 4.0m，下口为 0.5m 0.5m，高度为 1.8m。斗内污泥可用静水压或水射泵排除。(3)沉淀池的总高度 12340.52.50.51.85.3hhhhhm （8-19）式中：1h沉淀池超高，m，取1h=0.5；2h沉淀区的有效高度，m；第 20页 共 60 页 3h缓冲层高度，m，采用机械刮泥，取3h0.5m；4h污泥区高度，m。8.5 调节池 所有进入废水处理系统的废水,其水质和水量随时都可能发生变化,这对废水处理构筑物的正常运转非常不利,水质和水量的波动越大,处理效果就越不稳定,甚至会使废水处理构筑物遭受严重破坏。为减少水质和水量变动对废水处理工艺过程的影响,在进水处应设置调节池,以均和水质和均衡水量。使后续处理构筑物在运行期间能得到均衡的水量和均和的水质,达到理想的处理效果。根据本次设计污水量，设置水力停留时间 HRT=8.0 h，有效容积=200m3，规格 16m4.0m3.5m，钢砼结构，半地下式，计算过程如下：(1)有效容积 V：VQt （8-20）式中：t停留时间，h，取=8ht。则：325 8200(m)VQt (2)池子面积 F：VFh （8-21）式中：h有效水深h，m。则：220066.7(m)3VFh(3)池子总高 H：1Hhh （8-22）式中：h1池子超高，m，取 h1=0.5m。则：13.00.53.5(m)Hhh (4)进配水池出水管设计:取水在管中的流速为20.9/m s，第 21页 共 60 页 224Qd （8-23）式中：2d出水管直径，mm；2过堰流速，m/s；则：2244 0.00210.050.9Qd m，取 DN50 管。8.6 水解酸化池 水解酸化池是水解和酸化两个过程在一个池内完成的构筑物。在水解阶段，固体物质降解为溶解性的物质，大分子物质降解为小分子物质；在酸化阶段，碳水化合物降解为脂肪酸，主要产物是醋酸、丁酸和丙酸。另外，有机酸和溶解的含氮化合物分解成氨、胺、碳酸盐和少量的 CO2、N2和 H2。主要目的是将原废水中的非溶解性有机物转变为溶解性有机物，特别是工业废水主要将其中难生物降解有机物转变为易生物降解的有机物，提高废水的可生化性，以利于后继的好氧生物处理。8.6.1 反应池容积 ZVK QHRT （8-24）式中：ZK总变化系数，取1.5ZK；Q设计流量，m3/h，Q=25m3/h；HRT水力停留时间，h，取 HRT=4h 则：31.5254150(m)ZVK QHRT 设置单池宽为4m，有效水深为4m，超高取为0.5m，水解酸化池池长为 10m 8.6.2 上升流速的核算 反应器的高度与上升流速之间的关系为：第 22页 共 60 页 QVHvAHRTAHRT （8-25）式中：v上升流速，m h；H反应器高度，m；HRT水力停留时间，h。则：30.75m h4v（符合要求）8.6.3 配水系统 采用总管进水，管径为 DN80，池底分支式配水，支管为 DN50，支管上均匀排布小孔为出水口，支管距离池底 100mm，均匀布置在池底。8.6.4 出水系统(1)出水堰的形式及尺寸：qQL （8-26）式中：L堰长 m；q出水堰负荷，)/(msL，取 1.5)/(msL；Q设计流量，m3/s；则：0.007 10004.71.5QLqm，取堰长5Lm。出水收集器采用 UPVC 自制 90 三角堰出水。直接查第二版给排水设计手册第一册常用资料 P683 页，当设计水量为Q=25m3/h 时，过堰水深为120mm，堰宽设为 240mm，共 20 个三角堰。(2)堰上水头1h：251()1.43qh （8-27）第 23页 共 60 页 式中：1h堰上水头 m；q每个三角堰出流量，m3/s；则：225510.000347()()0.0361.41.43qh m。(3)集水水槽宽 B：4.09.0QB （8-28）式中：B集水水槽宽，m；Q设计流量，m3/s；为确保集水槽设计流量在安全的范围内，设置安全流量01.2 1.5QQ（）则0.40.9(1.5 0.007)0.145()Bm，因此水槽宽取 150mm。(4)集水槽深度 h:集水槽的临界水深：3220gBQhk （8-29）式中：B集水水槽宽，m；0Q安全设计流量，m3/s；则：2203322(1.5 0.007)0.08129.8 0.145kQhgBm。集水槽的起端水深：khh73.10 （8-30）式中：h0起端水深 m；则：01.731.73 0.08120.140khhm；取0150hmm；设出水槽自由跌落高度：mmmh10010.02。则集水槽总深度1200.040.1 0.150.29hhhhm(5)进 UASB 池出水管设计 第 24页 共 60 页 取水在管中的流速为20.9/m s，214Qd （8-31）式中：1d出水管直径，mm；2过堰流速，m/s；则：1244 0.0050.080.9Qd m，取 DN80 管。8.6.5 填料系统 采用软性填料，具有处理废水浓度高、空隙可变、不易堵塞、重量轻、比表面积大、组装简便等优点。填料支架用焊接钢管，外加防腐漆。设计填料层高2.5m。填料在水解酸化池中布置较少，加大填料间距，防止堵塞。填料束间的距离为 80mm，单元直径 150mm 每个水解酸化池的长宽10m4.0m，所以水解酸化池中的填料束为 4500010000230230 756（束）。8.7 厌氧反应器 UASB 8.7.1 反应机理 厌氧反应主要是利用厌氧微生物以粪料中的糖和氨基酸为养料生长繁殖。进行沼气发酵。粪料含水量较低(6070)的以乳酸发酵为主，粪料含水量高(80)的则以沼气发酵为主。其优点是无需通气和翻堆，能耗省，费用低，厌氧生物处理可大量除去可溶性有机物，去除率可达 7085，而且可杀死传染性病菌，有利于防疫。利用厌氧发酵技术，能够减少臭味和降解有机污染物，同时回收储存在有机物中的能量作为能源。8.7.2 工作原理 废水被尽可能均匀的引入反应器的底部，污水向上通过包含颗粒污泥或絮状污泥的污泥床。厌氧反应发生在废水和污泥颗粒接触的过程。在厌氧状态下产 第 25页 共 60 页 生的沼气（主要是甲烷和二氧化碳）引起了内部的循环，这对于颗粒污泥的形成和维持有利。在污泥层形成的一些气体附着在污泥颗粒上，附着和没有附着的气体向反应器顶部上升。上升到表面的污泥撞击三相反应器气体发 图 8-4 UASB 工作原理图 射器的底部，引起附着气泡的污泥絮体脱气。气泡释放后污泥颗粒将沉淀到污泥床的表面，附着和没有附着的气体被收集到反应器顶部的三相分离器的集气室。置于极其使单元缝隙之下的挡板的作用为气体发射器和防止沼气气泡进入沉淀区，否则将引起沉淀区的絮动，会阻碍颗粒沉淀。包含一些剩余固体和污泥颗粒的液体经过分离器缝隙进入沉淀区。8.7.3 设计计算 8.7.3.1 设计参数 (1)设计温度 T=25(2)容积负荷3VN2.5 kgCOD/md 污泥为颗粒状(3)污泥产率 0.1kgMLSS/kgCOD,产气率 0.4m3/kgCOD (4)设计水量 Q=420m3/d=17.5m3/h=0.0049 m3/s。8.7.3.2 水质指标 表 8-3 水质指标表