水污染控制工程课程设计（ABR工艺+后续好氧工艺）

某食品工业污水处理厂工艺设计 （ABR工艺及后续好氧生物氧化工艺）

摘要：主要为某食品工业污水处理厂工艺设计。根据食品工业污水有机物质、悬浮物含量高且处理出水水质要求去除率高，本设计采用厌氧-好氧处理路线，废水首先通过厌氧处理装置，大大去除进水有机负荷，获得沼气，并使出水达到好氧处理可接受的浓度，再进行好氧处理后达标排放。该工艺污水处理流程为：格栅→沉砂池→ABR→SBR→消毒池→出水，污泥处理流程为：剩余污泥→污泥浓缩池→污泥脱水房→泥饼外运。通过此工艺的处理，出水水质将达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）二级排放标准。

关键词：厌氧-好氧、ABR、SBR、污泥处理

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1.绪论

地球表面上水的覆盖面积约占四分之三。水是宝贵的自然资源，是人类生活、动植物生长和工农业生产不可缺少的物质。水是一切生命机体的组成物质，是生命发生、发育和繁衍的源泉。生产和生活用水，基本上都是淡水。地球上全部地面和地下的淡水量总和仅占总水量的0.63％。随着社会发展和人们生活水平的提高，生产和生活用水量在不断上升。而且随着工农业的迅速发展和人口增长，排放的废污水量也急剧增加，使许多江、河、湖、水库，甚至地下水等都遭受不同程度的污染，使水质下降。而水质的优劣直接关系到工农业生产能否正常进行，关系到水生生物的生长，更关系到人体的健康，因此，水质的优劣极为重要。

1.1设计目的和意义

食品工业是以农、牧、渔、林业产品为主要原料进行加工的工业，食品工业作为中国经济增长中的低投入、高效益产业正在引人注目地发展、扩大，这种扩大对中国的经济发展无疑有促进作用，但从环境保护的角度来讲，食品工业污水对环境的影响也要引起有关方面的高度重视。

由于食品工业原料广泛，制品种类繁多，排出废水的水量、水质差异很大，废水中主要污染物有：①漂浮在废水中固体物质，如茶叶、果皮、碎肉、禽羽等。②悬浮在废水中的物质有油脂、蛋白质、淀粉、胶体物质等。③溶解在废水中的酸、碱、盐、糖类等。④原料夹带的砂泥及其他有机物等。⑤致病菌等。食品工业废水的特点是有机物质和悬浮物含量高，易腐败，一般无大的毒性，其危害主要是使水体富营养化，以致引起水生动物和鱼类死亡，促使水底沉积的有机物产生臭味，恶化水质，污染环境。

食品工业污水主要来源于原料处理、洗涤、脱水、过滤、各种分离精制、脱酸、脱臭和蒸煮等食品和加工生产过程，污水中含有大量的蛋白质、有机酸和碳水化合物。由于有很多浮游生物的工艺，水中溶解性有机物增加很快，容易生成腐殖物，并伴有难闻气体，同时这些污水中铜、亚铅、锰、铬等金属离子含量较多，细菌、大肠菌群也常超过国家排放标准，所以食品工业污水要经过处理后才能排放。

1.2水质概述

设计水量Q=5000m3/d

进水mg/l 出水mg/l

（二级排放标准）

BOD5 800 30

CODcr 1500 150

SS 450 150

1.3适用工艺

使用工艺有UASB工艺、厌氧接触法、AF、ABR工艺。

1.4确定工艺

本设计采用ABR工艺+SBR工艺。

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2.工艺流程

2.1 可行工艺

UASB（上流式厌氧生物反应器）

集厌氧消化与三相分离（沼气、污水、污泥于一体），结构紧凑，在适宜的条件下，反应器内可培养出颗粒泥浆，污泥浓度高，可达20～40g/l，有机容积负荷大，水力停留时间短，克服了传统厌氧反应器效率低、体积大的缺点。

厌氧接触法

采用污泥回流，能保证在消化池内拥有大量的微生物，大大缩短了水力停留时间，并且使得厌氧消化池的容积负荷有所提高。其特点如下：①消化池内污泥浓度较高，一般为10～15g/L,耐冲击能力强；②消化池的容积负荷较普通消化池高，中温消化时，一般为2～10kgCOD/m3·d，水力停留时间比普通消化池大大缩短，如常温下，普通消化池为15～30d,而接触法小于10天；③可以直接处理悬浮固体含量较高或颗粒较大的料液，不存在堵塞问题；④混合液经沉淀后，出水水质好，但需增加沉淀池、污泥回流和脱气等设备。

AF

构造类似于一般的生物滤池，污水从池底进入，从池顶排出，滤池中微生物量较高，微生物附着在滤料表面生长，平均停留时间可长达100d左右，可达较高的处理效果。其特点如下：①COD容积负荷为2～16kgCOD/m3·d，且耐冲击负荷能力强；②废水与生物膜两相接触面大，强化了传质过程，因而有机物去除速率快；③微生物附着生长为主，不易流失，因此不需污泥回流和搅拌设备；④启动或停止行动后再启动比前述厌氧工艺法时间短。

ABR

该反应器中使用一系列垂直安装的折流板使被处理的废水在反应器内沿折流板作上下流动，借助于处理过程中反应器内产生的气体使反应器内的微生物固体在折流板所形成的各个隔室内作上下膨胀和沉积运动，生物固体被有效地截留在反应器内。其特点如下：①工艺构造设计简单；②不需要特殊考虑的气固液三相分离器；③反应器内水流的多次上下折流作用，提高了污泥微生物体与被处理废水间的混合接触，稳定了处理效果，促进了颗粒污泥的形成和生长；④反应器内的微生物相有明显的种群配合和良好的沿程分布；⑤可长期运行而不需要排泥；⑥能在高负荷条件下有效地截留活性微生物固体。

2.2 工艺比较:（厌氧处理装置）

厌氧接触法适合有机浓度高、悬浮物浓度高的废水处理，但对接触池中的污泥浓度要求很高。且需要进行脱气处理，悬浮物的积累同样会影响污泥的分离，同时悬浮物的积累会引起污泥中细胞物质比例的下降，从而会降低反应器处理效率。而AF法虽处理能力高，滤池可以保持很高的微生物浓度，不需另设泥水分离设备、操作方便。但是其缺点在滤料费用较高，滤料容易堵塞，尤其是下部，生物膜很厚，堵塞后，没有简单有效地清洗方法，因此不宜处理高SS浓度的污水。

ABR反应器实际上是一种UASB串联而成的反应器，ABR与UASB相比有更强的生物固体截留能力，主要表现在ABR对进水中高浓度的SS具有很好的适应性和处理效果。UASB其进水SS含量限制在4000～5000mg/L以下，否则整个处理工艺将难以甚至无法正常进行，而ABR处理含高浓度SS的废水时，即使SS浓度高达数万mg/l也不会造成反应器堵塞的问题。ABR工艺可在一个反应器内实现一体化的两相或多相处理过程，而对UASB而言，要实现两相或多相厌氧处理，则需要两个或两个以上的反应器，因而ABR污水生物处理技

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术的运行更为灵活方便，投资费用更低，本设计厌氧处理采用ABR工艺。 后续好氧处理工艺：

有机废水经厌氧处理，出水的BOD5/CODCr会降低，出水可生化性较原水差。采用一般好氧生物处理方法（活性污泥法和生物膜法），处理厌氧处理出水，其CODCr去除率约只有60﹪，而处理同等浓度的原有机废水，CODCr可达80﹪。还有A-B法活性污泥工艺、氧化沟活性污泥法、SBR法等均能对不易生化降解有机废水或厌氧处理出水有较好的处理效果。

以上方法中，SBR法具有特别显著的特点：首先由于采用间歇运行，运行周期每一阶段有适应基质特征的优势菌群存在；污泥不断内循环，排泥量少，生物固体平均停留时间长；沉淀和排水时水流处于静止状态，故处理效果优于一般活性污泥法。其次由于进水、曝气、沉淀、排水等工序在一个池内进行，省去了沉淀池和污泥回流设施，故其工程投资和占地面积均小于一般活性污泥法。本设计好氧处理采用SBR法工艺。

2.3 工艺流程图

污水 格栅 沉砂池 ABR SBR 出水 泥饼外运 脱水 污泥浓缩池 剩余污泥

3．主要设备

3.1 各构筑物概况及作用

3.1.1 格栅

格栅一般斜置在进水泵站集水井的进口处。它本身的水流阻力并不大，只有几厘米，阻力主要产生于筛除的污物堵塞栅条。是用来去除可能堵塞水泵机组及管道阀门的较粗大悬浮物，并保证后续处理设施能正常运行的设备。 3.1.2 一次污水泵

提升泵用以提高污水的水位，保证污水能在整个污水处理流程过程中流过 ，从而达到污水的净化。 3.1.3 深砂池

深砂池的设置目的就是去除污水中泥沙、煤渣等相对密度较大的无机颗粒，以免影响后续处理构筑物的正常运行。旋流深砂池是利用机械力控制水流流态与流速、加速砂粒的沉淀并使有机物随水流带走的沉砂装置。 3.1.4 ABR

ABR反应器内的折流板对污泥起到良好的阻滞作用，并可在反应器的各隔室内维持一定的污泥浓度（污泥浓度可达79g/L）。ABR反应器内的污泥与被处理废水间的良好混合接触，有效容积利用率高因而利于污泥絮体及颗粒污泥的形成和生长，使反应器内厌氧微生物在自然地形成良好的种群配合的同时，可在较短的时间内形成具有良好沉淀性能的絮凝性污泥和颗粒污泥。 3.1.5 SBR

SBR的一个完整操作过程包括：进水期、反应期、沉淀期、排水排泥期、闲置期。在

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反应阶段，活性污泥微生物周期性地处于高浓度及低浓度基质的环境中，反应器也相应地形成厌氧—缺氧—好氧的交替过程，使其不仅具有良好的有机物处理效能，而且具有良好的除氮脱磷效果。 3.1.6 污泥浓缩池

污泥浓缩池是降低污泥含水率，减少污泥体积的有效设备。采用间歇重力式浓缩池，采用静压排泥。

3.1.7 污泥脱水机房

将污泥含水率降低到80﹪以下，脱水后的污泥具有固体特性，成泥块状，能装车运输，便于最终处置和利用。

4.各构筑物设计计算

4.1 格栅

4.1.1 设计参数

栅前水深h=0.4m, 过栅流速v =0.8m/s 格栅间隙b=0.02m, 格栅倾角α=60° 栅条宽度s=0.01m

Qmax?5000m3/d?0.0579m3/s 4.1.2 设计计算 （1）计算草图

栅条工作平台进水αα1α

图3.1 格栅

（2）格栅的间隙数量n

n?Qmaxsin?0.0579?0.866??9（条）

b?h?v0.02?0.4?0.85

（3）格栅槽总宽度B

B?S(n?1)?b?n?3?0.01?8?0.02?9?3?0.56(m)（4）栅前渠道扩大段长度L1

设进水渠宽，其渐宽部分展开角度?1?20?，

B1?L1?2Q2?0.0579??0.38(m)v0.8B?B1?1.37(B?B1)?1.37?(0.56?0.38)?0.2466(m)

2tan?1，

（5）栅后渠道渐缩长度取L2=0.5L1=0.1233 (m) （6）通过格栅的水头损失

设栅条断面为锐边矩形断面, 取k=3

2v20.82?s?3V?0.01?3h1?kh0?k?sina?k???sina?3?2.42??sin60?0.0815m??2gb2g0.022?9.81????44

h0：计算水头损失

k：系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增加倍数，取k=3 β：阻力系数，与栅条断面形状有关，当为矩形断面时β=2.42 （7） 栅后槽总高度 取栅前渠道超高 h1=0.3m

栅前槽总高度:H1?h?h1=0.4+0.3=0.7m

栅后槽总高度: H?h?h1?h2?0.4?0.3?0.0815?0.782m （8） 栅槽的总长度

L?L1?L2?1.0?0.5?H10.7?0.2466?0.1233?1.0?0.5??2.27m

tanatan60

（9）每日栅渣量 取W1=0.08

W?3386400QmaxW10.0579?0.08?86400 ??0.4（m）>0.2（m）dd1000Kz1000采用机械清渣

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4.2 一次污水泵

污水泵总提升能力按Qmax考虑，即Qmax=208m3/h,选三台泵，则每台流量为69.3 m3/h。 选80WGF污水泵三台，另备用一台，单泵提升能力70.0 m3/h。扬程16.5m，电动机功率5.5kW，占地尺寸1100mm×500mm。

集水井容积按最大一台泵5min出流量计算，则其容积为

5×70/60=5.8m3

集水井最高水位（与格栅槽连接）-0.5m,最低水位-2.5m，井底-3.0m，平面尺寸5.0m×1.5m。

4.3沉砂池（旋流）

（1）旋流沉砂池选型

根据设计水量Q设计=57.9L/s，共需2只旋流沉砂池，则每个池子的设计水量为

Q砂进=Q设计=

1257.9=28.95L/s 2最小值为4

故选旋流沉砂池型号50的池子。其尺寸见表4-1。

表4-1 型号50钟式沉砂池尺寸 流量（L/s） 50

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A B C D E F G H J K L 1.83 1.0 0.305 0.610 0.30 1.40 0.30 0.30 0.20 0.80 1.10 （2）进水设计

污水通过格栅出水渠后，由沉砂池的进水渠分流到两个钟式沉砂池中。

4.4 ABR反应器

4.4.1设计参数

废水量5000 m3/d，PH=4.5，水温15℃，CODcr=1500 mg/L，水力停留时间10h。 4.4.2 设计计算

（1）反应器体积计算

按有机负荷计算 V?QS0/q

按停留时间计算 V?Q?HRT 式中：V——反应器有效容积，m3； Q——废水流量，m3/d；

S0——进水有机物浓度，g COD/L 或g BOD5/L； q——容积负荷，kg COD/m3.d；

HRT——水力停留时间，d。

已知进水浓度COD1500mg/L，COD去除率取80%，参考国内淀粉设计容积负荷

q?2.7~8.0kgCOD/m3.d，取q?8.0 kg COD/m3.d。则

按有机负荷计算反应器有效容积

1500?0.81000 V??750m3 810?2083m3 按水力停留时间计算反应器有效容积 V?5000?245000?取反应器有效容积2083m3校核容积负荷

5000?q?QS0/V?符合要求

取反应器实际容积2083 m3。 （2）反应器高度

1500?0.81000?2.88 kgCOD/m3.d ＞2.7 kgCOD/m3.d 2083 采用矩形池体。一般经济的反应器高度（深度）为4~6m，本设计选择5.0m。超高0.5m。 （3）反应器上下流室设计

进水系统兼有配水和水力搅拌功能，应满足设计原则：

①确保各单位面积的进水量基本相同，防止短路现象发生； ②尽可能满足水力搅拌需要，保证进水有机物与污泥迅速混合； ③很容易观察到进水管的堵塞； ④当堵塞被发现后，很容易被清除。 反应器上向反应隔室设计

选择上流和下流室的水平宽度比为4：1，采用5隔室结构，每个隔室的长宽比为1:1，

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反应器构造图如下：

则反应器的长L=5?2083/22083/2?34m，B=?6.8m，上流室的水平宽度为

5?4.55?4.55.44m,下流室的水平宽度为1.36m.。

校核上向流速：

①要求上向流速度0.55mm/s。（1.98m/h）

②要求进水COD大于3000mg/L时，上向流速度宜控制在0.1~0.5m/h；进水COD小于3000mg/L时，上向流速度宜控制在0.6~3.0m/h。

设计使用两台ABR反应器，则Q=上向流速v=

5000?0.02895m3/s

86400?20.02895?7.83?10?4m/s?0.783mm/s在范围内满足设计要求。

6.8?5.44（4）配水系统设计

选择折流板到池底h?500mm，则冲击流速

5000Qu??24?3600?2?1000?8.51mm/s?1.10mm/s

h?B0.5?6.8折流口设一450斜板，使得平稳下流的水流速在斜板断面骤然流速加大，对低部的污泥

床形成冲击，使其浮动达到使水流均匀通过污泥层的目的。 （5）气体收集装置

沼气的产气量一般按0.4~0.5 Nm3/kg(COD)估算，取0.4 Nm3/kg(COD)。

沼气产量 Qzq?0.40?1500?0.85000??100Nm3/h 31024选用气流速度5m/s，则沼气单池总管管径

100QzqD??2?3600?0.059m

0.785u0.785?5选择管子规格DN80。

两池总管汇集 2d?D D?2?80?113mm

选择DN125，即进入阻火器管径。

（6）反应器各隔室落差设计

如果进水水位差仅比反应器的水位稍高（水位差小于100mm）将经常发生堵塞，因为

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22进水的水头不足以消除阻塞，若水位差大于300mm则很少发生这种堵塞。设计选择反应器各隔室水力落差150mm。 （7）反应器有效容积核算

V1?6.8?6.8?(5.0?0.15)?224.26m3 V2?6.8?6.8?(4.85?0.15)?217.33m3 V3?6.8?6.8?(4.85?2?0.15)?210.39m3 V4?6.8?6.8?(4.85?3?0.15)?203.46m3 V5?6.8?6.8?(4.85?4?0.15)?196.52m3

?Vi?224.26?217.33?210.39?203.46?196.52?1051.96m

选择23?V?2?1051.96?2104m则设计的反应器结构容积大于按容积负荷计算反

3i应器实际所需容积2083 m3，满足处理负荷要求。

即ABR反应器的尺寸为L×B×H(34m×6.8m×5m)

（8）排泥设备

一般污泥床的底层将形成浓污泥，而在上层是稀的絮状污泥。剩余污泥应该从污泥床的上部排出。在反应器底部的“浓”污泥可能由于积累颗粒和小沙砾活性变低的情况下，建议偶尔从反应器底部排泥，避免或减少在反应内积累的沙砾。设计原则：

①建议清水区高度0.5~1.5m；

②可根据污泥面高度确定排泥时间，一般周排泥1~2次； ③剩余污泥排泥点以设在污泥区中上部为宜； ④矩形池应沿池纵向多点排泥；

⑤应考虑下部排泥的可能性，避免或减少在反应内积累的沙砾；

⑥对一管多孔排泥管可兼作放空管或出水回流水力搅拌污泥床的布水管。 ⑦排泥管一般不小于150mm。 排泥量计算：

产泥系数：r=0.15kg干泥/（kgCOD.d）。

设计流量：Q=5000m3/d ，进水浓度S0=1500mg/L=1.5kg/m3，厌氧处理效率E=80% Δx= r×Q×S0×E=5000×1.5×0.8×0.15=900kg

设污泥含水率为98%，因含水率P>95%，取污泥密度ρ=1000kg/m3，则污泥产量为：

Qs??X1??45m3/d 1000(1?98%)取SS去除率为90％，则ABR出水含450×（1-90％）=45mg/l,产泥量为45×10-3×5000/1000×(1-98％)=11.25m3/d

每天总排泥量为：45+11.25=56.25 m3/d 每周排泥：56.25×7=393.75m3

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每组反应器每天排泥：Q?56.25?28.13m3/d 2一组每周排泥：28.13×7=196.9 m3 每个隔室每天排泥：Qi?28.13?5.63m3/d 5一隔室每周排泥：5.63×7=39.41 m3

4.5 SBR反应池

4.5.1 设计参数

①对生活污水，污泥负荷普遍采用BOD污泥负荷，其参数值为：高负荷运行时取0.2－0.4kg［BOD5］／（kg［MLSS]·d），低负荷运行时选用0.03-0.07kg［BOD5］／（kg［MLSS］.d）。 ②反应池内的污泥浓度（MLSS）可考虑取值3000-5000mg／L。 ③SVI值取90-150mL/g。

④每周期运行时间一般tr＝4.8－12h。

进水CODcr1500mg/L、BOD5800 mg/L、SS450 mg/L，出水CODcr150 mg/L、BOD530 mg/L、SS150 mg/L，经过ABR反应器，BOD5的去除了800×0.8=640 mg/L，剩余160 mg/L进入SBR反应器，设计Qh=208m3/h。

SBR处理污泥负荷设计为LS=0.3kgBOD5/(kgVSS·d)，水温：10～20℃，水深H：5m, 污泥界面上最小水深ε：0.5m,排水比m：1/2，MLSS浓度CA3000 mg／L，反应池个数N：2个。

4.5.2 设计计算 （1）曝气时间

TA?（2）沉降时间

24C24?160??2.1h ，取TA=2h

LSmCA0.3?2?3000?1.7 初期沉降速度vMAX?7.4?104?t?CA

水温10℃时，vMAX?7.4?104?10?3000?1.7?0.9m/h 水温20℃时，vMAX?7.4?104?20?3000?1.7?1.82m/h 因此，必要的沉降时间为

H?1m???5?0.25?0.5水温10℃时，Ts???1.94h

vMAX0.9水温20℃时，Ts?H?1m???5?0.25?0.5??0.96h

vMAX1.82（3）排出时间

沉淀时间在0.96～1.94h之间变化，排出时间取2h,总沉淀排水时间取4h。 （4）一个周期所需要时间

TC?TA?TS?TD?4?2?6h

∴n=24/6=4,n以4计，则每一个周期为6h。

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（5）进水时间

TF?（6）反应器容积 ①反应池容量 V?TC6??3h N2Q(S0?Se)5000?(160?30)??361m3

N?LS?X2?0.3?3000②进水流量变动的计算

根据进水时间和进水流量变化模式，一个周期的最大进水量变化为r=1.5，超过一周期污水进水量△Q与v的比值为

?Q/V?(r?1)/m?(1.5?1)/2?0.25

如其他反应池尚未接纳容量，考虑流量之变动，各反应池的修正容量为

V??V(1??Q/V)?361?(1?0.25)?542m3

反应池水深为5m,则反应池表面积为

V?/H?542/5?108m2

此外，在沉淀排出工艺中可能接受污水量V的10％，则反应池的必要安全容量为

?V??Q??Q??(0.2?0.1)?542?54.2m3 V??V??V?542?54.2?596.2m3

反应池水深5m,则反应池表面积为

596.2/5=119 m2

12?1??2.08 m1.221?4.17m 基准水位 h2?5?1.2排水结束时水位 h1?5?高峰水位 h3?5m

警报，溢流水位 h4?5?0.5?5.5 m污泥界面 h5?h1?0.5?2.08?0.5?1.58m

所以SBR的尺寸为L×B×H(11m×11m×6m) （7）污泥量计算

污泥干固体产率系数取为0.75，设污泥含水率为99％,污泥密度ρ=1000kg/m3。

污泥干固体量（kg/d）=5000×45×0.75/1000=168.75 （8）需氧量

按去除1kgBOD5需要2kg计算

OD?1000?800?10?3?2?1600kgO2/d

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周期数n=4，反应器个数为2，则1个周期的需氧量为：OD?以曝气时间TA=2h为周期的需氧量为：

1600?200kgO2/d 2?4OD?200?100kgO2/h 2

4.6 消毒池

4.6.1 接触池

设计接触反应池1座，水力停留时间t为30min,廊道水流速度为0.2m/s。 （1）接触池表面积

V?Qt?0.0579?30?60?104m3

（2）接触池表面积 接触池平均水深设计为2.75m,则接触池面积

F?V104??37.82m3 h2.75所以接触池的尺寸为L×B×H（6m×6m×2.75m） 4.6.2 加氯间

（1）加氯量 氯量按每立方米污水投加5g计，则每天需要氯量 W=5×5000×10-3=25kg （2）加氯设备 选用2台ZJ-2型转子加氯机，一用一备，尺寸为550mm×310mm×770mm。

4.7 污泥处理

4.7.1 设计计算 （1）产泥量

5污水处理系统每日总排泥量 V?56.2?168.753?73.13 m/d100?0?(10.99)（2）污泥处理方式

污水处理系统各构筑物所产生污泥每日排泥一次（除SBR外），然后至污泥浓缩池，经浓缩后，再由污泥泵送至脱水机房脱水，形成的泥饼外运作农肥。

污泥浓缩池为间歇运行，运行周期为24h，其中各构筑物排泥，污泥泵抽送污泥时间1.0～1.5h(除SBR外)，污泥浓缩时间20.0h，浓缩池排水与排泥时间2.0h，闲置时间0.5～1.0h。 （3）污泥浓缩池计算 ①设计计算

污泥浓缩池采用间歇式重力浓缩池，运行周期为24.0h,其中进泥1.0～1.5h,浓缩20.0h，排水和排泥2.0h,闲置0.5～1.0h。

13

浓缩前污泥量为73.13m3,含水率为98％。 ②容积计算

浓缩20.0h后,污泥含水率为95.5％,则浓缩后污泥体积为

3V?V0?(C0/C)?73.13????1?0.98?/(1?0.955)???32.50(m)

则污泥浓缩池所需容积应不小于73.13+32.5=105.63 （m3）

③工艺构造尺寸

设计污泥浓缩池一个，单池容积不应小于105.63m3。设计平面尺寸为（5.5×5.5）则净面积为30.25m2。设计浓缩池上部柱体高度为3.5m,其中泥深3.0m,柱体部分污泥容积为30.25×3=90.8m3。见下图

5.5m 3.5m 3m 0.5m 22

浓缩池下部为锥斗，上口尺寸（5.5×5.5）m,下口尺寸为（0.5×0.5）m，锥斗高为3.0m,则污泥斗容积为

污泥浓缩池构造和尺寸图 1?3?5.52?0.52?5.52?0.52?33.25m3 3污泥浓缩池总容积为90.8+33.25= 124.05m3＞105.63 m3，满足要求。 ④排水和排泥

排水 浓缩池设四根排水管于池壁，管径DN150mm,于浓缩池最高水位处置一根，向下每隔1.0m、0.6m、0.4m处设置一根排水管，下面三根安装蝶阀。

排泥 污泥泵抽升流量66.0m3/h,浓缩池最低泥位-0.5m,则污泥泵所顶静扬程为6.0m。

选用2PN污泥泵一台，该泵Qb 60m3/h，Hb 17.5mH20，转速n1450r/min，电动机功率N10kw,质量W 125kg，占地尺寸L1250mm×B500mm。 （5）污泥脱水 污泥脱水机

经浓缩后为含水率为95.5％的污泥共32.5m3/d。选用DYQ-2000型脱水机一台。

脱水机技术指标：干泥生产量400～460kg/h,泥饼含水率70％～80％,主机调速范围0.97～4.2r/min,主机功率1.1kW,系统总功率25.2kW，滤带有效宽度2000mm,滤带运行速度1.04～4.5r/min。外形尺寸4800mm×3000mm×2500mm,机组重量6120kg。

??

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5.最终处理

污泥经脱水后形成含水率70%的泥饼，污泥的最终处置是对污泥进行无害化处理，减小污泥对环境的负面影响，避免对环境造成二次污染。污泥的处置在我国才刚刚起步，污泥的处理和处置技术远远滞后与污水处理技术。本设计采用污泥浓缩脱水后成泥饼外运进行综合利用。

6.总体布置

6.1 平面布置

污水处理厂的平面布置包括处理主要构筑物、办公楼、化验室及其他辅助建筑物以及各种管道、渠道、道路、绿化带等的布置。在进行污水处理处理厂升级改造后厂区平面规划、布置时，应考虑平面布置一般原则。 6.1.1 平面布置原则

按照功能不同，分区布置，新建污水、污泥处理构筑物尽可能布置在已建生产区内，与生活设施保持一定距离，并用绿化带隔开。

污水、污泥处理构筑物尽可能分别集中布置。处理构筑物之间布置紧凑合理，并满足各构筑物的施工、设备安装和埋设各类管道以和养护管理的要求。

设置通往各处理构筑物和建筑物的必要通道，设置事故排放管和超越管，各构筑物均可重力放空。

6.1.2 总平面布置

根据污水处理厂选址北部偏高，南北高程差2m,选址西侧有公路，南侧有河流进过，污水处理区与生活区分隔开并位于南部，污水厂从东边接污水管经过格栅、集水井、提升泵房、沉砂池、ABR、SBR、污泥浓缩池、污泥脱水房，收集经脱水的污泥成泥饼从后门外运出去，污水则经过消毒池消毒后直接排到河流当中。 6.1.3 主要构筑物和设备

本食品工业污水处理厂主要构筑物和设备有格栅、污水提升泵房、沉砂池、污泥处理系统。污水处理厂构筑物和设备一览表如下表6-1。

表6-1 构筑物和设备一览表

序号 名称 规格/m 数量 设计参数

1 格栅

栅前水深 h=0.4m 过栅流速 v=0.8m/s

L×B×H=2.27×0.56×0.78 1座

栅条间隙 b=0.02m 栅条倾角 α=60°

2

提升泵房 集水池

L×B×H=3.6×3.2×3 1座 扬程 H=6m

3 L×B=5×1.5 1座 有效水深 H=4.0m

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4 沉砂池

D=Φ1.83

2座 单池流量 Q=28.95L/s

上向流速 v=0.783mm/s 冲击流速 v=8.51mm/s 2座

隔室长宽比 1:1 停留时间 t=10h 周期时间 t=6h 有效水深 H=5m 2座

曝气时间 t=6h 排水比 1:4 间歇式重力浓缩池 1座 运行周期 24h

进泥 1.5h

5

ABR

L×B×H=34×6.8×5

6 SBR L×B×H=11×11×6

7

污泥浓缩池

L×B×H=5.5×5.5×6.5

6.2 高程布置

污水处理厂污水处理高程布置的主要任务是：确定各构筑物和泵房的标高，确定处理构筑物之间连接管渠的尺寸及其标高，通过计算确定各部位的水面标高，从而使水能够沿着处理流程在各个处理构筑物之间通畅地流动，以保证升级改造后的污水处理厂能够正常地工作运行。

6.2.1高程布置原则及注意事项

污水处理厂高程布置原则：

（1）充分利用地形地势及城市排水系统，使污水经一次提升便能顺利自流通过污水处理构筑物，排出厂外；

（2）协调好高程布置与平面布置的关系，做到既减少占地，又利于污水，污泥输送，并有利于减少工程投资和运行成本；

（3）协调好污水处理厂总体高程布置与单体竖向设计，既便于正常排放，又有利于检修排空。

污水处理构筑物的注意事项：

（1）选择一条最长、水头损失最大的流程进行水力计算，并应适当留有余地，以保证任何情况下，处理系统都能够运行正常；

（2）计算水头损失时一般以近期最大的流程作为构筑物和管渠的设计流量；计算涉及远期流量的管渠和设备时，应以远期最大流量为设计流量，并酌加扩建时的备用水头；

（3）在做高程布置时应注意污水流程与污泥流程的配合，尽量减少需抽升的污泥量。 6.2.2污水高程计算

污水处理厂内的构筑物高程设计采用一次提升后，依靠重力顺次流经各处理构筑物，为减少水头损失，各构筑物要紧凑相连。同时尽量减少提升设备，提高设备运行效率，节约能耗，降低建设投资和污水处理成本。各处理构筑物的水头损失均按照经验数值选取，污水水头损失按长管的计算方法计算。取平均管径为300mm，管内流速u=0.8m/s，计算得摩擦系数λ=0.0114，则污水的高程计算如下表6-2。

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表6-2 水头损失计算表

项目 沿程水头损失

计算公式 水头损失/m 0.0755

备注 ——

lu2Σhf=λ

d2g构筑物水头损失

Σhb=hb1+hb2+?+hbn 2.1

各构筑物水头 损失取经验值

总水头损失

Σh=Σhf +Σhm+Σhb 2.1775

根据表6-2 可知各构筑物、沿程及局部水头损失，已知各构筑物的有效水深，则可计算出各构筑物的水面标高及底部标高，详见下表6-3。

污泥管沿程损失按照水管沿程方法计算，取平均管径为150mm，管内流速u=1.15m/s，

lu2计算得摩擦系数λ=0.0114，取安全系数为1.2，则计算公式为hf=λe

d2g表6-3 各构筑物标高一览表/m

名称 格栅栅前

格栅栅后

提升泵房（集水井） 沉砂池 ABR SBR 消毒池 污泥浓缩池

总水头损失

0.25 0.2572 0.2036 0.2563 0.5122 0.5194 0.4268

有效水深 0.40 0.40 2.50 2.50 4.50 5.50 2.75 3.00

水位标高 0.00 -0.08 -0.50 0.256 0.512 0.519 0.40 -0.50

底部标高 -0.4 -0.4 -3.00 -2.244 -3.988 -4.1981 -2.35 -6.50

7. 工程费用和成本核算

7.1 投资估算

序号 工程或者费

用名称 1 2 3 4 5 6 7 8 9

估算价值/万元

土建工程 5.3 33 4.3 94.84 12 17.8 18.2 10.4 22.4

安装工程 设备购置 2.7 5.1 3.1 8 10 1.53 2.3 0.6 6.9

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工具购置

合计/万元 24.3 70.1 18.1 119.84 46 24.83 40.9 12.9 77

格栅 提升泵房 沉砂池 ABR反应器 SBR反应器 消毒接触池 加氯间 污泥浓缩池 污泥脱水间 16.3 32 10.7 17×2 12×2 5.5 20.4 1.9 47.7

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 综合办公楼 传达室 宿舍 食堂 停车场 储气装置 控制楼 篮球场 总平面工程 生产辅助设

备 土方外运 工程总投资

44.3 0.75 34.5 30 13.5 7 18.7 8 112.3 44.3 531.59

5 18.6 7 59.68 130.51

5 94.2 5 22.67 39.5 317.87

27.3 16.7 15 42.1 79.54 180.64

71.6 0.75 51.2 45 55.6 17 131.5 20 194.65 119.04 44.3 1201.61

7.2 运行费用和成本核算

（1）动力费E1（单位：元/a）：

E1?365?24?P?d365?24?900?0.55??341万元

K1.27式中：P——处理系统内的水泵、鼓风机和其他机电设备的功率总和（不包括备用设备），kW

d——电费单位，元/（kW·h） K——水量总变化系数 （2）工资福利费E2：

E2?AM?18000?30?54万元

式中：A——固定每人每年平均工资及福利费，元/（a人），取18000 M——职工定员，人，取50 （3）折旧提存费E3：

E3?SK?(1201.61?0.92?500)?0.046?74万元

式中：S——固定资产中总值，元/a，S=工程总投资×固定资产投资形成率，工程基建

投资5000万元，建设期的贷款利息250元，固定资产投资形成率一般取90%—95%，取92% K——综合折旧提存率（包括基本折旧及大修折旧），一般取4.5%—7.0%，取4.6% （4）检修维护费E4：

检修维护费一般按固定资产总值的1%提取，受腐蚀较严重的构筑物和设备，应视实际

情况予以调整。此处取0.01

E4?S?0.01?(1201.61?0.92?500)?0.01?16万元

式中：S——同上

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（5）其他费用E5（包括行政管理费、辅助材料费等，单位：元/a）：

E5?（E1?E2?E3?E4)?0.1?48.5万元

（6）单位制水成本T：

EE?E?T??Q?i12?E3?E4?E5533.5??0.3元/m3

365Q365?5000式中：Q——平均日处理水量，m3/d

8.总结

在此次课程设计的过程中，我感触最深的当属查阅大量的设计资料了，在设计工艺流程前要对所设计的工艺有一定的了解，包括该工艺的结构、工作原理及一些重要的设计参数，然后得有一个清晰的思路和设计出一个完整的污水处理系统，在设计初期，在专业方面知识的欠缺和经验不足，在设计的过程中，我遇到了很多问题，包括word里面的很多编辑技巧，excel里面的基本常用的函数调用以及用CAD的绘图，在不断发现错误和重复修改中，我的设计也有了一些成果，也让我认识到了知识与实践相结合的重要性，通过自己设计污水处理厂，我对污水处理的原理现在有了比较清晰的了解，这让我对课堂上老师讲的知识有了更进一步的了解，也让我感到了我国的水污染问题越来越严重。我想我们有义务努力解决水资源污染问题让我们生存的环境更好，在此感谢对我的设计给予帮助和提出建议的老师们！

答辩中老师的提问：产甲烷菌的适宜PH是多少？ 答：6.8～7.2

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参考文献

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[3] 高廷耀，顾国维 .水污染控制工程 下册（第三版）.高教出版社 .2007 [4] 沈耀良、王宝贞.废水生物处理新技术-理论与应用.中国环境科学出版社.2001

[5] 邰生霞、乔庆云 .给水排水工程设计实践教程 .机械工业出版社 .2007 [6] 张浩勤，陆美娟.化工原理 上册（第二版）. 化学工业出版社 .2006 [7] 张自杰 .环境工程手册·水污染防治卷 .高等教育出版社 .1996 [8] 金儒霖，刘永龄 .污泥处置 .中国建筑工业出版社 .2000 [9] 顾夏声.水处理工程.清华大学出版社.1985

[10] 申立肾.高浓度有机废水厌氧处理技术.中国环境科学出版社.1992

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/cjjg.html