高浓度软骨素废水处理工艺设计

青岛理工大学毕业设计

高浓度软骨素废水处理工艺设计

专业：环境工程

学生姓名： 学 号： 指导教师： 完成时间：

目

目录………………………………………………………………………………1 前言………………………………………………………………………………1 第1章 设计概述 ……………………………………………………………………2 1.1设计题目……………………………………………………………………2 1.2设计内容及要求……………………………………………………………3 1.3设计进度安排………………………………………………………………2 1.4设计原始资料及排放标准…………………………………………………3 第2章 废水处理方案确定 …………………………………………………………3 2.1软骨素废水介绍……………………………………………………………3 2.1.1软骨素来源及组分…………………………………………………4 2.1.2废水主要污染物分析………………………………………………5 2.2设计时需要注意的问题……………………………………………………5 2.3废水处理原则………………………………………………………………5 2.4工艺选择……………………………………………………………………6 2.4.1混凝沉淀…………………………………………………………………6 2.4.2水解（酸化）……………………………………………………………7 2.4.3 缺氧+好氧（A/0)法……………………………………………………8 2.4.4 CASS工艺………………………………………………………………9 2.4.5 厌氧+缺氧+好氧生化（A/A/0)法…………………………………10 2.4.6 升流式厌氧污泥床（UASB）………………………………………10 2.5工艺流程…………………………………………………………………11 2.5.1工艺流程图………………………………………………………12 2.5.2 工艺流程说明……………………………………………………12 2.5.3各工艺段主要污染物预计去除率表……………………………12 第3章 废水处理设计系统…………………………………………………………13 3.1集水池……………………………………………………………………13

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3.2混凝沉淀……………………………………………………………………13 3.2.1设计参数…………………………………………………………13 3.2.2药剂的选择………………………………………………………14 3.2.3出水水质…………………………………………………………14 3.2.4混凝剂的配置和投加设备………………………………………14 3.2.5机械搅拌混合池…………………………………………………15 3.2.6机械搅拌反应池………………………………………………17 3.2.7竖流式沉淀池……………………………………………………19 3.3 水解酸化池………………………………………………………………22 3.3.1出水水质…………………………………………………………22 3.3.2 水解池的容积……………………………………………………22 3.3.3 水解池上升流速校核……………………………………………22 3.3.4 配水方式…………………………………………………………23 3.3.5 进水堰设计………………………………………………………23 3.3.6出水堰的形式及尺寸……………………………………………23 3.4 UASB+A/0工艺（A/A/0工艺）……………………………………………25 3.4.1 UASB设计…………………………………………………………26 3.4.2 缺氧/好氧（A/0)生物除磷工艺…………………………………31 3.5 污泥回流泵房……………………………………………………………39 3.6 二沉池设计………………………………………………………………39 第4章 污泥处理处置………………………………………………………………39 4.1污泥焚烧…………………………………………………………39 第5章 废水处理站的布置…………………………………………………………39 5.1污水处理站平面布置……………………………………………………40 5.2污水处理站高程布置……………………………………………………40 参考文献……………………………………………………………………………43 致谢…………………………………………………………………………………44

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前 言

我国是水资源匮乏的国家之一，水资源是人类赖以生存的基础，是社会得以持续发展的保障。随着社会经济的发展，用水量和排水量将逐年增加，一系列水环境问题将日益突出。水资源切实有效的保护，可以使水资源得以持续利用，促使社会经济的可持续发展，水环境污染是城市水资源可持续利用和社会经济可持续发展的重大障碍，污水治理可以减缓和减轻水环境污染，缓解水资源的供需矛盾，为城市的腾飞创造有力的条件。因此保护环境及改善城市的水环境，发展循环经济节约水资源，挖掘潜力，积极开发，变废为宝，建设废水处理工程及其配套工程具有十分重要的意义，也是完全有必要的。

因此，为小型企业设计建造废水处理站十分必要。而此次设计的软骨素废水是中特殊的废水，其水中COD 值含量最高可达50000mg/l，氨氮值达300mg/l，若不加处理直接排放，将造成水体富营养化，对水资源造成严重的污染。

目前，针对软骨素废水的处理工艺还不是很成熟，根据多方实验研究的结果显示，A/A/0工艺可以有效的去除废水中的高COD值，同时达到去除氨氮的目的。由以往处理常见污水的经验来看，软骨素废水中碳氮比值在20以上，选用氧化处理可以很好的降低废水中的氨氮值，由此也可以看出，应用A/A/O处理此种废水的达标的可行性较高。

本设计参考以往经验，在A/A/0工艺中稍加改动，厌氧处理采用了UASB反应池，相对比普通的厌氧生物处理，其优点在于COD的去除率可以达到80%左右，经其处理后废水的COD值接近普通废水的水平，进入后续的氧化池的处理不会对氧化池处理负荷产生影响。前期的处理采用了混凝沉淀工艺，主要去除废水中的悬浮物，后经水解酸化处理，使废水更容易生物降解，使后续处理更容易。

由于是为小型企业设计的污水处理站，废水量较小，其规模相对较小，每顿废水处理约合35元左右。

本次设计可能存在很多考虑不周之处，设计不足之处，忘见谅！

写于

2012年06月15日

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第1章 设计概述

1.1设计题目

高浓度软骨素废水处理工艺设计

1.2设计内容和要求

设计内容：

为某生产软骨素的公司设计一个小型的废水处理站，使其废水达到排放的标准。

软骨素是一种重要保健品，是一种生化原料，是由动物软骨经过碱煮、醇提取等工艺获得。但过程中会产生大量的污染废水。污水主要成分是蛋白质、醇、油脂等污染物。污水特点是COD极高，能达到50000mg/L。同时氨氮浓度也在3000ppm以上。治理此高浓度废水是环境界一大难题。 设计要求：

1、对软骨素生产工艺、废水的处理方法有一定程度的认识

在了解各种软骨素废水处理方法的优缺点的基础上，从总体角度出发，选择适合的工艺，灵活运用课堂所学知识，形成工程概念。 2、完成一套完整的设计计算说明书。

说明书应包括：设计方案对比论证；污水、污泥处理工艺流程确定；污水、污泥处理单元构筑物的详细设计计算，（包括设计流量计算、参数选择、计算过程等，并配相应的单线计算草图）；平面布置说明等。 3、绘制图纸不得少于4张，此外其组成还应满足下列要求：

（1）总平面布置图1张，包括处理构筑物、附属构筑物、集水构筑物、污水污泥

管渠、回流管渠、污水管线、道路、图例、构筑物一览表、说明等。 （2）污水处理及污泥处理工艺中两个单项构筑物施工平面图和剖面图4～5张。

1.3设计进度安排

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表1-3设计进度表

3月26 日~ 4月1日 4月2 日~ 4月8日 4月9日 ~4月15日 4月16 日~ 4月22日 4月23 日~ 4月29日 4月30 日~ 5月6日 5月7 日~ 5月13日 5月14 日~ 5月20日 5月21 日~ 5月27日 5月28 日~ 6月3日 6月4 日~6月10日 6月11 日~ 6月17日 设计选题 工艺方案确定 工艺方案确定 构筑物设计计算 构筑物设计计算 构筑物设计计算 平面图布置 构筑物图纸绘制 构筑物图纸绘制 构筑物图纸绘制 毕业设计撰写 毕业设计撰写，准备答辩 1.4设计原始资料及排放标准

厂方的废水主要来源为生产软骨素所产生的生产废水，其中超滤液和酒精废水是主要污染源。

设计要求处理水量为20m3/d,PH=6～9，BOD5/CODCr=0.5，进水负荷为：CODCR≤35000mg/L，SS ≤200mg/L，氨氮≤300mg/L。

排放标准：《污水综合排放标准》（GB8978-1996）

CODCR≤500mg/L,SS ≤40mg/L，氨氮≤40mg/L，BOD≤50mg/L。

第2章 废水处理方案确定

2.1软骨素废水介绍

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2.1.1软骨素来源及组分

厂方的废水主要来源为生产软骨素所产生的生产废水，其中超滤液和酒精废水是主要污染源，经检测

超滤液：COD7530 mg/L,总氮7486 mg/L，pH 6， 酒精废水COD40262 mg/L,总氮4541 mg/L，pH 6.5。

这两股废水是主要的污染源头，厂区内还有一些低浓度废水，如雨水、生活污水和冲洗水等。

从原料上分析，废水中的组分主要为软骨提炼后残留的蛋白质、油脂等，还有在生产过程中添加的乙醇、双氧水、食盐、盐酸等残留物。

软骨 清洗粉碎 碱提 酶解 片碱 乙醇 食盐 盐酸 溶解

调酸 醇析 过滤 除酶 双氧水 过滤洗涤 氧化 调酸

图1-1软骨素生产工艺流程图

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烘干造粒 醇析 乙醇

2.1.2废水主要污染物分析

软骨素生产工艺中，主要原料为动物软骨然后经过清洗粉碎、水解经过乙醇提取出成品。从生产过程中分析，废水中主要的污染物为动物软骨残留物（蛋白质、脂肪等）以及生产中加入的乙醇等物质。 这类废水具有如下特点：

1、COD含量高：水中COD主要组成是动物蛋白、脂肪以及乙醇组成。 2、氨氮高：废水中含有大量蛋白质，废水排放时氨氮含量并不高，但是如果排放到自然水体中，蛋白质中的有机氮经过缺氧反应矿化成无机氮，这时就会严重影响水体，造成水体黑臭和富营养化。

3、水中含有动物脂肪，脂肪在排入水体后会造成水体缺氧。影响水体生物的呼吸。

2.2设计时需要注意的问题

1、废水浓度很高，总体的B/C比并不低，但是此类废水不能单从废水的B/C比确定，废水中虽然BOD很高，但是废水中过高的脂肪类物质会抑制活性污泥的活性。结合资料查出：长链脂肪酸（LCFA）和直链的多元醇的酯（甘油三酸酯、磷酯等）和它们的降解产物。这些脂类物质是可以生物降解的，但它们的存在会使好氧和厌氧生物处理产生许多问题，除污泥上浮流失和毒性外，反应器的负荷也受到限制，以往我方处理同类型废水时，当废水进入好氧池中，好氧菌种马上变色呈青灰色，这是典型的脂肪酸抑制现象。所以废水不能直接进入生化处理，必须经过物化预处理。

2、废水中含有油脂、脂肪、蛋白质等物质，废水的有较大的不良气味。 3、废水处理必须要考虑氨氮的去除，选择工艺时需要加入除氮工艺。

2.3废水处理原则

影响废水处理方式与处理的相关状况如：处理水量、排放标准、原水水质、建设投资、运 行成本、处理效果及稳定性，工程应用状况、维护管理是否简单方便以及能否与深度处理组合等因素相关。具体污水方式确定的原则见下页图表2-3。

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表2-3污水处理方式的原则

原则序号 1 2 3 4 5 6 具体原则内容 出水水质稳定、可靠、卫生安全； 抗水质、水量变化能力强； 污泥处理与处置简单； 建筑管理和维护费低； 维护管理简单方便； 必须时可与深度处理工艺进行组合。

2.4工艺选择

从废水的有机负荷来看，此废水进水CODCR大于35000mg/L。单从负荷上分析此类废水的负荷很高，超过了好氧生化的进水负荷。一般处理此负荷的工艺都会使用厌氧工艺。但是水中的有机物大部分为脂肪酸类、乙醇类物质，文献查出长链脂肪酸（LCFA）对微生物有毒，特别是对革兰氏阳性菌有毒，带有12~14个碳原子的饱和脂肪酸和带有18个碳的不饱和脂肪酸通常被认为抑制性是最强的。

预处理工艺必须选择具有除油能力和具有降解水中生物抑制物质的工艺。 2.4.1混凝沉淀

混凝是在废水中预先投加化学药剂来破坏胶体的稳定性，使废水中的胶体和细小悬浮物集成具有可分离性的絮凝体，再加以分离去除的过程。

胶体能保持稳定的分散悬浮状态主要有两个原因：首先，由于同类的胶体微粒电性相同，它们之间的静电斥力阻止微粒间彼此接近而聚合成较大的颗粒；其次，带电荷的胶粒和反离子都能与周围的水分子发生水化作用，形成一层水化壳，也阻碍各胶粒的聚合。一般胶粒体的带电越多，其电位就越大；扩散层中离子越多，水化作用也越大，水化层也越厚，因此扩散层也越厚，稳定性越强。

化学混凝设计的因素很多，如水中杂质的成分和浓度、水温、水的pH值以

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及混凝剂的性质和混凝条件等。但归结起来，可以认为主要是三方面的作用。

1、压缩双电层作用

压缩双电层作用是阐明胶体聚集的一个重要理论。它特别适用于无机盐混凝剂所提供的简单；离子情况。但是，如仅用双电层作用来解释水中的混凝现象，会产生一些矛盾。根据这个原理，当溶液中外加电解质浓度无论多高，也不会有更多超额的反离子进入扩散层，不可能出现胶粒改变符号而使胶粒重新稳定的情况，这与实际情况不符。例如，三价铁盐或铝盐混凝剂投量过多时效果反而下降，水中胶粒又会重新获得稳定。

2、吸附架桥作用

吸附架桥作用主要是指链状高分子聚合物的静电引力、范德华力和氢键力等作用下，通过活性部位与胶粒和细微悬浮物发生吸附桥联的过程。

3、网捕作用

三价铝盐或铁盐等水解而生成沉淀物，这些沉淀物在自身沉降过程中，能集卷、网捕水中的胶体等微粒，使胶体粘结。

上述三种作用产生的微粒凝结现象——凝聚和絮凝总称为混凝。该三种作用在水处理中往往可能同时或交叉发挥作用的，只是在一定情况下以某种作用为主而已。

2.4.2水解（酸化）

水解（酸化）工艺的研究工作是从污水厌氧生物处理的实验开始的，经过反复实验和理论分析，逐步发展为水解（酸化）生物处理工艺。从工程上厌氧发酵产生沼气的过程可分为水解阶段、酸化阶段和甲烷化阶段三阶段。水解池是把反应控制在第二阶段完成之前，不进入第三阶段。在水解反应中实际完成水解和酸化两个过程（酸化也可能进行的不十分沉底），但为了简化，简称为水解。采用水解池较之全过程的厌氧池（消化池）具有以下优点：

1、不需要密闭的池，不需要搅拌，不需要三相分离器；

2、水解酸化阶段的产物主要为小分子的有机物。可生物降解性一般较好。由于水解酸化反应可以改变原废水的可生化性，从而可减少后续处理的反应时间和处理的能耗；

3、由于反应控制在产氢产乙酸和产甲烷阶段前，出水无厌氧消化的不良气

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味，可改善处理厂的环境；

4、由于第一、二阶段反应迅速，故水解池体积小，节省基建投资； 5、水解酸化过程可以使固体有机物液化、降解，能有效减少废弃物泥量，其功能与厌氧消化池一样。

在以往的研究中，发现采用水解反应器，可以在短的停留时间（HRT=2.5h）和相对高的水力负荷下，获得较高的悬浮物去除率（平均85%的去除率）。这一工艺可以改善和提高污水的可生化性和溶解性，以利于好氧后处理工艺。但是，该工艺的COD去除率相对较低，仅有40%~50%，尤其溶解性的COD的去除率更低。事实上水解工艺只能起到预酸化作用。 水解工艺特点

1、污染物数量和质量的变化

经水解处理后，溶解性有机物的比例发生很大的变化，水解后出水溶解性比例提高了一倍。而一般经过初沉后出水中COD、BOD5的比例变化很小。众所周知，微生物对有机物的摄取只有溶解性的小分子物质才可直接进入细胞内，而不溶性大分子物质，首先要通过胞外酶的分解才得以进入微生物的体内的代谢过程。经水解处理，有机物的微生物代谢途径减少了一个重要环节，无疑将加速有机物的降解。

2、有机物的数量显著减少

水解反应器的第一个特点是有机污染物的去除率相对较高，COD平均去除率为40%~50%，而悬浮物COD去除率更高，约为80%。悬浮物去除率高，出水悬浮物的浓度低于50mg/L，这对于各种后处理是非常有利的。

3、污水可生化性的变化

污水经水解反应后，出水的BOD5/COD值有所提高。BOD5/COD比值的提高说明废水可生化性提高，这是水解反应的第二显著特点。这表明水解反应器相对于曝气池起到了预处理的作用，使得经水解处理的废水变得更易于被好氧细菌降解。

2.4.3 缺氧+好氧（A/0)法

A-O法又被称为前置反硝化法。水解酸化+缺氧+好氧生化法有可能是目前可

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选择性较强的方法，先不谈水解酸化的作用，我们先来尝试理解缺氧-好氧生化是如何脱氮的。生物脱氮是个很有趣的过程，简单的说就是通过微生物的硝化（好氧）和反硝化（缺氧）作用将溶解于水的氨氮转化为气态氮N2从水中逸出。

微生物的硝化作用在日常生活中经常会碰到，如肉类食品未经密封储藏暴露在空气中会产生腐化变质，食用后会造成亚硝酸盐中毒，危害人体健康。这是因为好氧硝化菌在作怪，硝化菌是自养好氧型微生物，它能将氨氮（蛋白质分子的关键成分）转化为亚硝酸盐氮（NO2--N）和硝酸盐氮（NO3--N）。

微生物的反硝化作用则是通过反硝化菌将亚硝酸盐氮（NO2--N）和硝酸盐氮（NO3--N）还原成气态氮N2。反硝化菌是异养厌氧型微生物，它能在无氧或缺氧的条件下完成反硝化过程。

硝化反应用化学方程式来表示的话，可以更进一步地了解其反应过程。

NH4++1.86O2+1.98HCO3 (0.0181+0.0025)C5H7O2N+1.04H2O+1.88H2CO3+0.98NO3-

反硝化作用中，反硝化菌利用有机碳作为电子供体（能源），硝态氮作为电子受体，当假设甲醇为有机碳源时，反硝化反应的经典化学反应式如下：

NO3-+1.08CH3OH+0.24H2CO3 0.06C5H7NO2+0.47N2+1.68H2O+HCO3-

2.4.4 CASS工艺

CASS法是在间歇式活性污泥法（SBR法）的基础上演变而来的改进工艺，CASS池分预反应区和主反应区。在预反应区内，微生物能通过酶的快速转移机理迅速吸附污水中大部分可溶性有机物，经历一个高负荷的基质快速积累过程，这对进水水质、水量、PH和有毒有害物质起到较好的缓冲作用，同时对丝状菌的生长起到抑制作用，可有效防止污泥膨胀；随后在主反应区经历一个较低负荷的基质降解过程。CASS工艺集反应、沉淀、排水、功能于一体，污染物的降解在时间上是一个推流过程，而微生物则处于好氧、缺氧、厌氧周期性变化之中，从而达到对污染物去除作用，同时还具有较好的脱氮、除磷功能。CASS生物处理法是周期循环活性污泥法的简称，最早产生于美国，90年代初引入中国。其

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工作原理如下图所示：

图4-2 CASS工作原理图

在反应器的前部设置了生物选择区，后部设置了可升降的自动滗水装置。其工作过程可分为曝气、沉淀和排水三个阶段，周期循环进行。污水连续进入预反应区，经过隔墙底部进入主反应区，在保证供氧的条件下，使有机物被池中的微生物降解。根据进水水质可对运行参数进行调整。 2.4.5 厌氧+缺氧+好氧生化（A/A/0)法

A-O法虽然能解决废水氨氮的脱除问题，但是如果进水COD过高，会直接引起生化系统的崩溃，而且A-O法在处理水中难降解物质方面也有点困难，于是尝试在A-O系统前面加一级厌氧，一来可通过厌氧产酸菌胞外酶的作用使复杂的大分子有机物分解成小分子有机物，二来可对氨氮的去除起到帮助作用。

通常厌氧段微生物会选用氨氧化细菌(anaerobic ammonium oxidation, Anammox)，这个系统也称为厌氧氨氧化(ANMMOX)，厌氧氨氧化(ANMMOX)是指在厌氧条件下，微生物直接以NH4+为电子供体，以NO3-或NO2-为电子受体，将NH4+、NO3-或NO2-转变成N2的生物氧化过程。

不论是实验还是工程实践都证明A1-A2-O系统比A-O和CASS系统更有效，运行更可靠，而且由于设置了厌氧段，使得整个系统的抗冲击能力增强。 2.4.6升流式厌氧污泥床（UASB）

废水尽可能均匀地引入反应器的底部，污水通过包含颗粒污泥或是絮状污泥的污泥床。厌氧反应发生在废水与污泥颗粒的接触过程中。在厌氧状态下产生的沼气（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

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图4-5UASB反应器的构造原理

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的顶部上升。上升到表面的颗粒碰击气体发射板的底部，引起附着气泡的污泥絮体脱气。由于气泡释放污泥颗粒将沉淀回到污泥床的表面。释放的气体被收集到反应器顶部的集气室。置于集气室单元缝隙之下的挡板的作用为气体反射器和防止沼气气泡进入沉淀区，否则将引起沉淀区的紊乱，会阻碍颗粒沉淀。

由于分离器的斜壁沉淀区的过流断面在接近水面时增加，因此上升流速在接近排放点降低。由于流速降低，污泥絮体在沉淀区可以絮凝和沉淀。积累在三相分离器上的污泥絮体在一定程度将超过其保持在斜壁上的摩擦力，其将滑回到反应区，这部分污泥又可以与进水有机物发生反应。

UASB反应器最重要的设备是三相分离器，这一设备安装在反应器的顶部并将反应器分为下部的反应区和上部的沉淀区。为了在沉淀器中取得对上升流中污泥絮体/颗粒的满意的沉淀效果，三相分离器第一个主要的目的就是尽可能有效的分离从污泥床中产生的沼气，特别是在高负荷的情况下。在集气室下面反射板的作用是防止沼气通过集气室之间的缝隙逸到沉淀室。另外挡板还有利于减少反应室内高产气量所造成的液体絮动。UASB系统的原理是在形成沉降性能良好的污泥絮凝基础上，并结合在反应器内设置污泥沉淀系统，使气相、液相和固相三相得到分离。形成和保持沉淀性能良好的污泥（可以使絮状污泥或是颗粒状污泥）是UASB系统良好运行的的根本点。

2.5工艺流程

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2.5.1工艺流程图

沉淀 集水池 水解 混凝

UASB 污泥焚烧 污泥

回流水

兼氧 二沉池 出 水 好氧

图5-1 工艺流程图

2.5.2 工艺流程说明

1、废水首先在调节池中混合，中和水质水量，然后流入后续的混凝池。 2、混凝的出水含油量大为减少，而且水中悬浮物大多被去除，然后进入沉淀装置。

3、沉淀器出水后废水进入水解酸化池进行有机物的水解，降低废水中COD的含量，为后续的生化处理做准备，同时水解池起到水量调节的作用。

4、水解池后废水由水泵入后续生化系统，本次生化系统是由UASB+兼氧+好氧工艺组成，这三种工艺既可以独立运行，结合起来也是非常著名的A2/O工艺，此工艺在去除氨氮上已经得到了国际的认可。其稳定、廉价、去除率强的特点已经被完全证实。

5、出水达标排放。

6、相对而言，污泥的产量较少，采取焚烧处理。 2.5.3各工艺段主要污染物预计去除率表

表2-5-3 各段工艺主要污染物去除率表

序 号 工 艺 段 COD 出水 去除率 （mg/L） % SS 出水（mg/L） 去除率 % 氨氮 出水（mg/L） 去除率 % 12

续表2-5-3 1 2 3 集水池 混凝 水解酸化 35000 10500 5775 1155 231 35 （原水） 70 45 80 45 85 200 20 11 / / / （原水） 90 45 / / / 400 / 400 200 10 （原水） / / 50 90 4 UASB 6 7 兼氧 好氧

第3章 废水处理设计系统

3.1 集水池

根据软骨素废水的生产工艺流程，超滤液和酒精废水不是同时产生的，集水池设计容纳4天的废水量，将产生的废水充分的融合，使水质水量稳定。 池体容积：V=80m3

设计尺寸：L×B×H=5m×4m×4m

3.2混凝沉淀

针对超滤液废水的特点，选择混凝沉淀——化学氧化这一物化工艺处理，色度100%去除，COD去除率近80%，效果理想且经济实用。 3.2.1设计参数

针对该超滤液废水的最佳处理条件为：混凝：pH=8时，选用PAC为混凝剂，PAM为絮凝剂，投加量分别为900mgAl3?/L废水（即5%聚合氯化铝的投加量为90ml/L左右）和0.5mgPAM/L废水，沉淀时间30min。

pH=4时，选用fenton试剂为氧化剂，投加量为3%的H2O2溶液30ml/L废水，1mol/LFeSO4溶液，7.8ml/L废水，氧化时间90min。

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3.2.2药剂的选择

A混凝剂:PAC——聚合氯化铝，通式??Aln?OH?nCl3n?m??，是具有一定碱化度的无机高分子聚合物。其优缺点

1、净化效率高，耗药量少，过滤性能好，对各种工业废水适应性较广； 2、、温度适应性高，pH适用范围宽（在pH=5~9的范围内），因而可不投加碱剂； 3.使用时操作方便，腐蚀性小，劳动条件好； 4、设备简单，操作方便，成本较三氯化铁底； 5、是无机高分子化合物。

B絮凝剂:PAM——聚丙烯酰胺，非离子型聚合物。其优缺点：

1、目前是被认为最有效的高分子絮凝剂之一，在废水处理中常被用作助凝剂，与铝盐或是铁盐配合使用；

2、与常用的混凝剂配合使用时，应按一定的顺序先后投加，以发挥两种药剂的最大效果；

3、聚丙烯酰胺固体产品不易溶解，宜在机械搅拌的溶解槽内配置成0.1%~0.2%的溶液在进行投加，稀释后的溶液保存期不宜超过1~2周；

4、聚丙烯酰胺有微弱的毒性，用于生活饮用水净化时，应注意控制投加量； 5、是合成有机高分子絮凝剂，目前市场已有阳离子型聚丙烯酰胺产品出售。 C助凝剂：Cl2，其优缺点：

1、当处理高色度水及用作破坏水中的有机物或是去除臭味时，可在投加混凝剂前先投加氯，以减少混凝剂的用量；

2、用硫酸亚铁做混凝剂时，为使二价铁氧化成三价铁在水中投氯。 3.2.3出水水质

根据设计运行经验，混凝沉淀池可以去除废水中90%的SS，以及COD的去除率接近80%。此设计为求稳妥，按照COD的去除率为70%进行设计。

mg/L，进水SS ≤200mg/L。 设计参数：进水CODCr?35000则：出水的CODCr?35000?(1?70%)?10500mg/L 出水的SS=200??1?90%??20mg/L 3.2.4混凝剂的配置和投加设备

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1.混凝剂的溶解配置设备

混凝剂一般在溶解池中进行溶解，溶解池中有搅拌装置，搅拌的目的是加速药剂的溶解。搅拌的方法常有机械搅拌、压缩空气搅拌和水泵搅拌等。

药剂溶解完后，再将浓药送入溶液池，用清水稀释到一定浓度备用。 设计参数：

每次处理水量Q=20m3/d，混凝剂PAC投加量为900mgAl3?/L废水（即5%聚合氯化铝的投加量为90ml/L左右）。 溶液池的容积（W，m3）计算可按下式计算：

W1?24?100aQ/(1000?1000?bn)?aQ/417bn

式中：

a——混凝剂最大用量，mg/L；

Q——处理水量，m3/h；

?——稀释后溶液的密度，g/mL

b——药液浓度，按药剂固体质量分数计算，一般取10%~20%；

n——每天配制溶液次数，一般取2~6次。

20W1?900?/(417?10%?2)?9.0?m3?

24溶药池的容积W2

W2??0.2~0.3?W1=0.2?9.0?1.8m3

??2.混凝剂溶液的投加设备

混凝剂溶液的投加要求计量精准，调节灵活，设备简单。本设计采用虹吸定量投药设备。其是利用空气管末端与虹吸管出口间的水位差不变而设计的投加设备，因而投加量恒定。 3.2.5机械搅拌混合池 本设计采用机械搅拌混合。 设计参数：

设计时废水处理量考虑每天投加的溶药量，即总的水量

Q=9.0?2+20=38m3/d，混合时间T=1min。

15

a混合反应池有效容积 池子的有效容积：

W?QT38?1??0.63m3 60n60?1??其中，n为池子个数，取n=1。 混合池直径D=1.0m。混合池水深：

H?4W4?0.63??0.81m 22?D??1混合池壁设四块固定挡板，每块宽度1/10D=0.1m，其上下边缘离静止液面和池底皆是1/4D，即0.25m，挡板长为0.81-0.25×2=0.31m。 混合池超高0.5m，混合池全高0.81+0.5=1.31m。 b搅拌器

外援线速度v=3m/s。

搅拌器直径D0?1/2D, D0=0.5m

搅拌器距池底的高度采用0.6D0=0.3m，搅拌器叶数Z=3，搅拌器宽度B=0.2D=0.2m，搅拌器的层数e=1。 搅拌器的转速

n0?60v60?3??191(r/min) ?D03.14?0.3搅拌器旋转角度

??c功率 计算轴功率

2v2?3??12(rad/s) D00.5C??3ZeBR04N2?

408g式中：N2——计算抽功率，kW；

C——阻力系数，0.2~0.5； ?——水的容重，1000kg/m3；

16

g——重力加速度，通常取9.81m/s2； B——搅拌器宽度，m； R0——搅拌器半径，m。

?0.5?1000?123?3?1?0.2?0.254N2408?9.81?0.51(kW)

需要轴功率

N?WG21?102

式中：N1——需要轴功率，kW；

?——水的动力粘度，kg?s/m2； G——设计速度梯度，500~1000s?1

本设计采用15℃水温进行计算，即?=1.162×10?4kg?s/m2

1.162?10?4?0.63?8502N1?102?0.52(kW)

N1?N2，符合。

电动机功率

NN23???

n式中：N3——电动机功率，kW；

??n——传动机械效率，一般取0.85.

NN0.523??2??0.85?0.61(kW) n3.2.6机械搅拌反应池 设计采用机械搅拌反应池

设计参数：Q=38m3/d=1.58m3/h，反应时间一般为15~20min。 a每池容积

17

V?式中：

Q——设计水量，m3/h；

T——反应时间，一般为15~20min； n——池数，个

QT 60n1.58?203V?60?1?0.53m

b竖直轴式池子长度

L?aZH

式中：

a——系数，一般采用1.0~1.5； Z——搅拌轴排数，3~4排； H——搅拌轴长度，取0.5m。

L?1.3?3?0.5?1.95m

c池子宽度

B?VLH 式中：

H——平均水深，m。

B?0.531.95?0.5?0.54m

d搅拌器转数

n0?60v?D 0式中：

v——叶轮桨板上中心点线速度，取0.3m/s；

D0——叶轮桨板中心点旋转直径，取0.2m。

n60?0.30???0.2?28.6(r/min)e每个叶轮旋转时克服水的阻力所消耗的功率

Nykl?3r440?408(2?r1)

18

??0.1n0 k?式中：

y——每个叶轮上桨板数目，取2个；

??2g

l——桨板长度，取0.3m；

r2——叶轮半径，取0.2m；

r1——叶轮半径与桨板宽度之差，取0.1m；

?——叶轮旋转的角速度，弧度/s； k——系数；

?——水的容重为1000kg/m3； ?——阻力系数，1.10~2.00。

??0.1?28.6?2.86(rad/s) k?1.10?1000?56.07

2?9.812?56.07?0.3?2.863N0?0.24?0.14?0.15kW

408??f转动每个叶轮所需电动机功率

N?N0?1?2

式中：

?1——搅拌器机械总效率采用0.75； ?2——传动效率，采用0.6~0.95。

N?3.2.7竖流式沉淀池

在本次设计中为了提高沉淀效率，节约土地资源，降低筹建成本，采用竖流式沉淀池，以获得较高的容积利用率和较好的沉淀效果。

19

0.15?0.34kW

0.75?0.6

a设计参数

Q=38m3/d=4.4?10?4m3/s，表面水力负荷q=1.5?3.0?m3/m2?h?，沉

????淀时间t=1.5h，取中心管流速为v0=0.03m/s，表面负荷1.0m3/m2·h，沉淀时间为1.5h，泥斗锥角50°,池底边长0.5m，超高为h1=0.4m，缓冲层高h4=0.3。 b中心管计算 最大设计流量

Qmax=1.5?4.4?10?4?6.6?10?4m3/s

中心管有效面积

f1?Qmaxv?0.00066?0.022m2 00.03中心管直径

d?4Qmax?v?4?0.000663.14?0.03?0.17m 0喇叭口直径d1?1.35d?1.35?0.17?0.23m 反射板直径d2?1.3d1?1.3?0.41?0.29m 中心管喇叭口到反射板之间的高度 取缝隙流出的速度为v1=0.015m/s,

hmax3?Qv?0.000660.23?3.14?0.06m 1d1?0.015?

c沉淀区设计

取废水在沉淀池中流速v =2m/h,沉淀时间t =0.5h； 则沉淀区有效水深 h2=vt=2.0×1.5=3(m) 沉淀部分水面面积

f2?Qmax?0.000662/3600?1.188m2v 沉淀区总面积

f?f1?f2?0.022?1.188?1.21m2

20

沉淀区直径

D?4f??4?1.21?1.24m，取1.5m。 3.14池直径与沉淀区高度比值D/ h2=1.5/3=0.5<3 (适合) d污泥斗计算

1.5?0.5tg50°＝0.60（m）； 21泥斗容积为V=×0.6×(0.52＋1.52＋0.5×1.5)= 0.65(m3)

3沉淀池总高度 泥斗深h5=

H=h1＋h2＋h3＋h4＋h5=0.4＋1.0＋0.06＋0.3＋0.60= 2.36(m) e出水方式 （1）出流堰

出流堰采用水平薄壁堰，出流槽设于池外，堰沿池内壁设置，故堰长 L = ?D?3.14?1.5?4.71(m) 堰上水头h0为

?Q??0.00066?h0?3?max??3???0.005m

1.861.86????22（2）出流槽

出流槽设一出水总管，故出流槽分成2半，均匀接纳经堰口流来澄清水，槽为平底，向出水口方向坡度取0.01，槽中水流为非均匀稳定性。设池壁厚为0.03m，槽宽b为0.10m，则槽的起端处水深为

h0 =1.73 3?1.5Q?2gb2?1.73?1.5?0.00066?39.81?0.522?0.0127m

取槽超端处水深为0.12m，为使澄清水自堰后自由跌落，取槽深为0.4m，堰板高出池壁2cm，墙外另加保护高度0.4m。 f污泥量

W?Qmax?24?C0?C1?100?t

??100?P0?式中：

C0C1——分别是进水与沉淀出水的悬浮物浓度，kg/m3；

21

P0——污泥含水率，%，取96%；

?——污泥容重，kg/m3，因污泥的主要成分是有机物，含水率在95%以上，故?可取1000kg/m3；

t——两次排泥的时间之隔，取2d。

1.5?38?(200?20)?10?3?100W??2?0.513m3/d

1000?(100?96)

3.3 水解酸化池

3.3.1出水水质

按照水解工艺的相对经验值，设计时COD的去除率采用45%，进水COD=10500mg/L，则出水的COD=10500??1?45%??5775mg/L 3.3.2 水解池的容积 设计参数

处理废水量Q?38m3/d=1.58m3/h 水解池的容积V

V?KZQHRT

式中：V——水解池容积，m3；

Kz——总变化系数，1.5；

Q——设计流量，m3/h；

HRT——水力停留时间，h，取6h； 则V?1.5?1.58?6?14.22m3

水解池，分为2格，每格的长为2m，宽为1.8米，设备中有效水深高度为2m，则每格水解池容积为7.2m3，2格的水解池体积为14.4m3。 3.3.3 水解池上升流速校核

22

已知反应器高度为：H?4m；反应器的高度与上升流速之间的关系如下：

??QVH?? AHRTAHRT式中： ?——上升流速（m/h）；

Q——设计流量，m/h； V——水解池容积，m3； A——反应器表面积，m2；

3

HRT——水力停留时间，h，取6h； 则??4?0.67(m/h) 6水解反应器的上升流速??0.5~1.8m/h，?符合设计要求。 3.3.4 配水方式

采用总管进水，管径为DN40，池底分支式配水，支管为DN30，支管上均匀排布小孔为出水口，支管距离池底40mm，均匀布置在池底。 3.3.5 进水堰设计

1.58m3/h?2.19?10?4m3/s； 已知每格沉淀池进水流量Q?2?3600'取出水堰负荷q'?0.2L/(s?m)（根据《城市污水厂处理设施设计计算》P377中记载：取出水堰负荷不宜大于1.7L/(s?m)）。

Q'L?'

q式中：L——堰长m；

q'——出水堰负荷，L/(s?m)，取0.2L/(s?m)； Q'——设计流量，m/s；

3

Q'2.19?10?4?1000?1.095m，取堰长L?1.1m。 则L?'?q0.23.3.6出水堰的形式及尺寸

出水收集器采用UPVC自制90o三角堰出水。直接查第二版《给排水设计手

23

册》第一册常用资料P683页，当设计水量为Q=1.58m/h时，过堰水深为40mm，每米堰板设6个堰口，过堰流速为?1?1.395m/s。取出水堰负荷q'?0.2L/(s?m)（根据《城市污水厂处理设施设计计算》P377中记载：取出水堰负荷不宜大于

1.7L/(s?m)）。

3

每个三角堰口出流量为q?q'0.2??0.033(L/s)?0.000033(m3/s) 66a堰上水头h1

h1?5(q1.4)2 式中：h1——堰上水头m；

q——每个三角堰出流量，m3

/h；

则h?5(q0.000033211.4)2?5(1.4)?0.014m。

b集水水槽宽B

B?0.9?Q'0.4

式中：B——堰上水头m；

Q'——设计流量，m3

/s；

为了确保安全集水槽设计流量Q0=B?0.9?(1.5?0.00044)0.4?0.048m，因此水槽宽取50mm。c集水槽深度 集水槽的临界水深：

hQ20k?3gB2 式中：B——堰上水头m；

Q0——安全设计流量，m3

/s；

1.2~1.5）Q'则

24

（

hk?32Q0(1.5?0.00044)?3?0.027m。 22gB9.8?0.0482集水槽的起端水深：h0?1.73hk 式中：h0——起端水深m；

则h0?1.73hk?1.73?0.027?0.046m；取h0?50mm； 设出水槽自由跌落高度：h2?0.10m?100mm。

则集水槽总深度h?h1?h2?h0?0.014?0.1?0.050?0.164m

3.4 UASB+A/0工艺（A/A/0工艺）

为了达到同时脱氮除磷的目的，采用成为具有硝化功能的A/O变型的工艺，本设计采用UASB升流式厌氧污泥床与缺氧-好氧结合的工艺进行废水的处理，好氧区具有硝化的功能，并使好氧区中的混合液回流至缺氧区，使之反硝化脱氮。这样就构成了既除磷又脱氮的厌氧-缺氧-好氧系统，简称A/A/0（Anaerobic/Anoxic/Oxic)工艺，简称A2/0工艺。

由图中可见，废水首先进去厌氧区，兼性发酵细菌将废水中可生物降解有机物转化为酵产物，如挥发性有机酸。聚磷菌可将菌体内贮存的聚合磷酸盐分解，释放的能量供聚合磷菌在厌氧环境下维持生存，另一部分能量可供聚磷菌吸收环境中的VFA类低分子有机物，并以PHB的形式在贮存在细胞内。随后废水进入缺氧区，反硝化细菌利用好氧区中经混合液回流而带来的硝酸盐以及废水中可生物降解有机物进行反硝化，达到同时除COD和脱氮的目的。接着废水进去好氧区，

混合液回流

进水 出水 二沉 厌氧区 缺氧区 好氧区 池 污泥回流 图3-4A2/O工艺

聚磷菌在利用废水中剩余的可生物降解有机物的同时分解体内贮存的PHB，产生

25

的能量供自身的生长繁殖，此外还吸收周围环境中的溶解性磷酸盐，并以聚合磷酸盐的形式在体内贮存。这样就可使排放的出水中磷浓度降到很低。进水中的有机碳经厌氧区、缺氧区分别被聚磷菌和反硝化细菌利用后，进入好氧区时的浓度已较低，这有利于自养的硝化细菌生长，并将氨氮经硝化作用转化为硝酸盐。这部分有机碳由好氧异样菌降解，并使出水的有机物指标达到排放标准。剩余污泥排放中由于含有大量超量贮存聚合磷，污泥含磷量可达到干重的6%以上，因此大大提高了磷的去除效果。 3.4.1 UASB设计 1、UASB构造

升流式厌氧生物滤池由布水版、滤料和支托层、滤料层、集水装置和集气罩等组成。

布水版和滤料支托层与一般的生物滤池相同。滤料一般为碎石、卵石、焦炭或是各种形状的塑料制品。

污水从池底部进入滤池后向上流动，通过布水版、滤料支托层和滤料层。污水和滤料表面的厌氧生物膜接触，污水中有机物被降解。池中生物膜不断进行新陈代谢，老化的生物膜脱落后随上升水流从池上部流出池外。沼气从池底部排出。

厌氧生物滤中污泥沿滤料层高度分布不均匀，下不的污泥浓度高，容易发生堵塞，上部污泥浓度低，滤料不能得到充分的利用。为此，采用出水回流措施，稀释进水有机物浓度，使池内沿高度的污泥浓度大体相同，不仅能充分利用上部的滤料对有机物的处理能力，而且减少滤池底部堵塞的可能性。 2、UASB特点

（1）有机物容积负荷高：由于滤料为微生物附着生长提供了很大的表面积，池中可维持很高的微生物浓度。因此，有机物容积负荷高，滤池的体积小。 （2）耐冲击负荷强：由于池中的污泥浓度高，生物固体停留时间长，即使进水有机物浓度变化剧烈，微生物也有相应的适应能力。

（3）有机物去除速度快：污水通过滤料层时，污水与生物膜两相接触界面大，强化了传质过程，在相同负荷下，COD的去除速度较其他方法高。 （4）污泥一般不需要回流：由于池内微生物以固着方式生长，不易流失。

26

因此，不需要靠污泥回流来维持其生物浓度。

（5）启动时间短：厌氧生物滤池的启动或停止运行后的再启动，均比其他厌氧法时间短。

（6）处理含悬浮浓度高的有机废水，滤料容易发生堵塞。 （7）当池内污泥浓度过高时，容易发生短流现象。 3、滤料选择

滤料是厌氧生物滤池的主要部分，应慎重选择。滤料应具有以下条件： （1）生物膜易于附着。 （2）比表面积大。 （3）孔隙率高。 （4）通水阻力小。

（5）化学和生物学方面稳定性高，使用寿命长。 （6）具有足够的机械强度，不易破坏和磨损。 （7）无有害物质溶出。

（8）和水的密度相差不大，不对滤池增加过大的荷载。 （9）价格便宜，货源充足。

碎石、卵石滤料，比表面积较小，一般为40~50m2/m3，孔隙率低，一般为50%~60%，运行中容易发生堵塞和短流，容积负荷较低，一般为

3~6kgCOD/(m3?d)。

蜂窝填料的比表面积和孔隙率都很较高，如?10mm，比表面积为360m2/m3，

?15mm为240m2/m3，?20mm为180m2/m3，但价格较贵。

化工填料塔使用的鲍尔环、拉西环、波纹状塑料滤料，以及生物接触氧化池使用的软性、半软性和弹性填料均可应用。其中波纹状塑料滤料的比表面积可达100~200m2/m3，孔隙率达80%~90%，中温条件下，有机容积负荷可达5~15kgCOD/(m3?d)。 4、UASB设计计算 （1）处理后的出水水质

27

设计流量Q?38m3/d，进水负荷S0=CODCr=5775mg/L,设计时选用塑料滤料，采用中温厌氧发酵。

动力学公式法：K=1.53d?1，COD去除率?=80%。

Se??1???S0??1?80%??5775?1155mg/L

氨氮的去除率40%，进水氨氮=300mg/L，出水氨氮=180mg/L。

t?1?S0?1?5775??ln??ln???1.1d ??K?Se?1.53?1155?（2）UASB反应器有效容积及长、宽、高尺寸的确定 有机物容积负荷法：实验测得：

NV?6.5kgCOD/m3?d，

??Q?S0?Se?38??5775?1155??10?3V???24.9m3

NV6.5生物滤池容积采用25m3。

最经济的反应器的高度（深度）一般在4~6米之间，并且在大多数的情况下这也是系统最优的运行范围。设计采用H=4m。

在同样的面积下，正方形池的周长比矩形池要小，在已知反应器的高度时，反应器的截面积计算式如下：

A=V/H

式中，A——厌氧反应器表面积m2； V——厌氧反应器的容积m3； H——厌氧反应器的高度m。

A=25/4=6.25m2

设计采用矩形池，长宽比为2:1较为适宜，故L=3.5m，B=1.8m。 反应器的高度与上升流速?v?之间的关系表达如下：

v?Q/A?V/HRT?A?H/HRT

28

厌氧反应器的上升流速v?38/24?0.25m/h，0.1~0.9m/h之间，符合要求。 6.25（3）UASB反应器的构造的确定

UASB反应器采用矩形，三相分离器由上下两层重叠的三角形集气罩组成，采用穿孔管进水配水，采用明渠出水。USAB的断面构造如图：

图4-1-1 USAB的断面构造示意图

（4）三相分离器设计

在UASB反应器中的三相分离器（GLS）是UASB反应器最优特点和最重要的装置。它同时具有两个功能：

1、能收集从分离器的反应室产生的沼气； 2、使得在分离器之下的悬浮物沉淀下来。 a沉淀区设计

三相分离器沉淀区的沉淀面积即为反应器的水平面积，则沉淀区的表面负荷率为

vL?38?24?6.25?0.25m3/m2?h

该值小于1.0~2.0m3/?m2?h?，满足要求。 一般的设计要求沉淀区与反应区面积相同。 b回流缝设计

根据图，三相分离器是由上下相叠的三角形集气罩组成。设上、下三角集气罩斜面水平夹角为55°，取保护高度h1=0.4m，下三角形的高h3=0.8m，上三角形顶水深h2=0.4m，则有下三角形集气罩底的宽度b1

29

??

b1?h3/tan55??0.8/1.428?0.56m

单元三项分离器的宽度b=1.8m，则下集气罩之间的宽度b2为

b2?1.8?2b1?1.8?2?0.56?0.68m

计算下三角集气罩之间的缝隙b2中的水流（不考虑气的影响）上升的流速v1时，先计算回流缝总面积a1：

a1?b2l?n

式中：l——反应器的宽度，即三相分离器的长度，m n——反应器的三相分离器的单元数。

a1?0.68?1.8?1?1.224m

v1?Q38/24??1.29m/h a11.224 在上三角形集气罩下端与下三角形集气罩斜面之间水平距离的回流缝，水流的上升速度v2?m/h?可用下式计算：

v2?Q a2需要先计算上三角形集气罩回流缝的总面积a2，m2，

a2?2b3l?n

式中：b3——上三角形集气罩回流缝的宽度，m。

a2?2?0.3?1.8?1?1.08m2

v2?Q38/24??1.47m2 a21.08 以a2为控制断面，可以满足v1?v2?2.0m/h的条件，具有较好的固液分离要求。 因为：

CE?b3sin55??0.30?0.819?0.25m

30

BC?CE/sin35??0.25?0.5736?0.44m

取AB=0.3m，上三角形集气罩的位置即可确定，其高h为

h?(ABcos55??b20.68)tan55??(0.3?0.5736?)?1.4281?0.73m 22已知上三角集气罩顶的水深为0.5m，则上下三角形集气罩在反应器内的位置已经确定，具体见附图1。

根据已经确定的三相分离器的构造，还可以校核一下气液分离的条件是否符合要求。

沿AB方向的水流速度va可用下式计算：

va?38/24?1.75m/h

2?0.25?1.8?1 设气泡的直径dg?0.01cm，在常温（20℃）下，?1=1.03g/cm3，

cm2/s（按净水取值），??0.95，重力加速度?g=1.2?10?3g/cm3，v?0.0101g?981cm/s2。

动力粘滞系数按下式计算：

??v?1=0.0101×1.03=0.0104g/(cm?s)，由于废水的?一般比净水的大，可取废水的?为0.02g/(cm?s)，则

vb?vb??g2(?1??g)dg 18?0.95?981(1.03?1.2?10?3)(0.01)2?0.266cm/s?9.58m/h

18?0.02根据前面的计算结果有

BC0.44??1.47 AB0.3vb9.58??5.47 va1.75则可满足

vbBC?的要求。可以脱除直径等于或大于0.01cm的气泡。 vaAB3.4.2 缺氧/好氧（A/0)生物除磷工艺

这是最简单的生物除磷工艺。如图，工艺由第一级缺氧反应器和第二级好氧

31

反应器组成。

进水 缺氧池 好氧（无硝化）池 出水 二沉池 污泥回流 图4-2-1 缺氧/好氧(A/O)生物除磷工艺

A/O工艺最主要的特点是负荷高、泥龄和水力停留时间短。由于泥龄相当短，系统往往达不到硝化，回流污泥中也就不会携带硝酸盐至厌氧区。相应的污泥产率和除磷能力较高。 1、设计参数及设计要点

污水中的BOD5/TN比值应大于20~30，COD/TN比值?10。A/O工艺的典型水力停留时间设计值为厌氧区0.5~1.0h，好氧区1.5~2.5h，厌氧池和好氧池的总泥龄3~5d，其中厌氧池泥龄占25%~30%左右。好氧池泥龄应控制在2~3d比较低的范围。好氧池DO不低于2mg/L.污泥负荷FW?0.1kgBOD5/(kgMLSS?d)，MLSS为2000~4000mg/L。 2、A/O工艺设计规定：

1、污泥负荷率：N?kgBOD5(MLSS?d)在0-0.18之间； 2、总氮负荷：kgTN?(kgMLSS?d)小于等于0.05； 4、污泥龄：d大于10h； 5、混合液回流比RN 50-100%； 6、污泥回流比R：50-100﹪；

7、污泥浓度X：(mg/l)2000-4000(≥2000)； 8、溶解氧DO/mg/L，A段约为0.5mg/l, O段=1-2； 9、温度/0C: 20-30； 11、反硝化池

S-BOD5≥4。

NO3-N 32

3、设计参数计算 （1）设计参数

B/C=0.5，进水CODCr=1155mg/L，则进水的BOD=577.5mg/L，进水氨氮=180mg/L，要求出水达到：

CODCr?500mg/L，BOD?50mg/L，出水氨氮=40mg/L。设计取混合液悬

浮固体浓度为X=4000mg/L。 （2）BOD污泥负荷

N??577.5?0.165?kgBOD5/kgMLSS?d?[ N?≤0.18利于消化反应进行] 3500（3）污泥体积指数

104SV104?45=SVI??128.6(mL/g) X3500 其中一般生活污水的污泥沉降比SV值在15%~30%左右，由于本设计处理的水质较为特殊，故去SV=45%。 （4）回流污泥浓度

106106Xr??r??1.2?9333mg/L

SVI128.6 r是考虑污泥在二沉池中停留时间、池深、污泥厚度等因素的有关系数，一般取值为1.2左右。 （5）污泥回流比

R?X3500??60%

XR?X9333?3500（5）TN去除率

?N?（6）混合液回流比

TN0?TN?180?40??78%

TN0180R内??N0.78??3.55 1??N1?0.784、A/O工艺缺氧，好氧区尺寸计算：

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(1)好氧区容积计算

a确定亚硝酸菌的比增长速率

N?0.098?T?15????N?0.47?e???K?N? ?N?式中：

N——出水NH3-N的浓度mg/L，

KN——饱和常数，设计中可取KN=0.1mg/L, T——硝化温度，取16℃≤19℃

?0.098?40?N=0.47??e????0.1?40???0.518b计算亚硝酸菌的表观比增长速率

1/???'N?bN??N

式中：

?'N——硝化菌净比增长速率，d?1； bN——硝化菌内源代谢分解速率，d?1。 b'N《?N，计算中可取bN=0。

?'N=0.518

c计算最小泥龄?cm

?mc?1/?N,max=1/0.518=1.93

选安全系数K=3 设计污泥龄：

?dmc?3??c?3?1.93?5.79

d 好氧池容积计算(动力学计算方法）

V?c?S0?S?1?YX?1?K

vd?c?式中：

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v1——好氧池容积m3，

S0——进水溶解性BOD5的浓度mg/L， S——出水溶解性BOD5的浓度mg/L， Y——污泥产率系数：0.5-0.7取0.6，

?c——固体停留时间d，

Kd——内源代谢系数取0.05；

Xv——混合溶液挥发性悬浮固体浓度（MLSS）mg/L：

Xv=fX

式中：

f——混合溶液中VSS与SS之比取0.75 X——曝气池内混合液悬浮固体浓度 ：

Xv?fX?0.75?3500?2625mg/LV.6?5.79?38?(577.5?50)1?02625?(1?0.05?5.79)?20.57m3

好氧池污水停留时间：

t?V1Q?20.5738?0.54d?13.0h （2）缺氧池容积的计算 用于合成的总氮量

N0?S)w?0.124Y(S1?Kd?

cN.5?50?W?0.124?0.6??5771?0.05?5.79?30.44mg/L

被氧化NH3-N=进水总氮量-出水氨氮量-用于合成的总氮量 =180-40-30.44=109.56mg/l

所需脱硝量=进水总氮量-出水总氮量-用于合成的总氮量 =180-50-30.44=99.56mg/l 需还原硝酸盐氮量：

NT?38?99.561000?3.78kg/d

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a反硝化速率

qdn,T?qdn,20?T?20

式中：

qdn,20—20℃时反硝化速率为：0.07kgNO3- N/(kgMLVSS?d)

θ—温度系数为θ=1.08

qdn,T?qdn,20?T?20?0.07?1.08?16?20??0.051gNO3?N/(gMLVSS?d)b缺氧池容积为

VNT?10002?q

dn,TXv式中：

NT——需还原硝酸盐氮量kg/d，

qdn,T——反硝化速率kgNO3-N/(kgMLVSS?d)

V2——出水溶解性BOD5的浓度mg/L

V3.78?10002?0.051?2625?28.24m3

缺氧池污水停留时间

t?V2Q?28.2438?0.74d?17.84h （3）曝气池的总容积

V总?20.57?28.24?48.81m3

系统总设计泥龄=好氧池泥龄+缺氧池泥龄

??5.79?5.79?20.5728.24?10.0d 计算污泥回流比R

X?106SVI?r?106r128.6?1.2?9333mg/L

曝气池内混合液污泥浓度：

X(MLSS)?R1?RXr?3500mg/L

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（4）混合液回流比

R内R?X3500??60%

XR?X9333?3500TN0?TN?180?40??78%

TN0180?N??N0.78R内?1???0.78?3.55 N1?(5)剩余污泥量

W?YQ(S0?S)(1?Kd?)

?0.6?38?(577.5?50)(1?0.05?10.0)?1000?8.02kg/d 去除每1kgBOD??5产生干污泥量?Q(S?S

0e)?8.0238??577.5?50??10?3?0.40(kgDS/kgBOD5) (6)每日生成的活性污泥量Xw： 内源呼吸分解泥量：

XV?fX?0.75?3500?2625mg/LW2?bVXV?0.03?48.81?2625?10?3?3.84kg/dXW?W?W2?8.02?3.84?4.18kg/d

(7)反应池主要尺寸 A好氧反应池

a总容积V1?20.57m3设计反应池为1池2组。 b有效水深h=2.0m单池的有效面积：

SV1单1单??20.57?10.29m2h2 c采用3廊道式廊道宽b=1m反应池长度：

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