沈大环工毕业设计（屠宰废水）

摘 要

本次设计的目的是对屠宰废水处理进行初步设计，针对其废水量较大，且水质、水量在一天内的变化比较大，有机污染物含量高等特点，分析与本工程相关的资料，经过多种处理方案的比较，最终选定水解—接触氧化为主体的处理工艺。

本流程首先设有格栅、隔油池、调节池，对污水进行预处理，去除水中的悬浮颗粒、泥沙和油污, 并使处理的水质均匀, 水量稳定。水解作为整个废水处理流程的前处理单元, 目的在于使屠宰废水中复杂大分子有机物被降解成小分子溶解性有机物和有机酸，为后续好氧反应器提供优质的底物。在接触氧化池中主要存在好氧微生物及自氧型细菌(硝化菌)，好氧微生物可将有机物分解成CO2和H2O，大幅度降解废水中的BOD5、CODCr、SS等污染负荷。

经过本工艺处理的出水水质能达到《肉类加工业水污染排放标准》一级标准。通过初步预算，该工艺也将带来比较可观的经济效益和良好的环境效益。

本设计对隔油池、调节池、污泥池、二沉池等主要构筑物进行计算，编制设计说明书，并绘制工艺流程、构筑物平面及高程、主要构筑物共五张图纸。

关键词：

屠宰废水；有机污染物；水解酸化；生物接触氧化

Abstract

The purpose of this paper is to design a treatment process for dealing with slaughtering wastewater.In view of its wastewater quantity is bigger, and water quality and quantity of within a day change is bigger, organic pollutant content is high, analysing the related material about engineering ,eventually I selected the combined technological process consisting of hydrolysis and contact oxidation after many kinds of processing scheme comparison.

The pre-treatment process is composed by grille,regulating pond and the grease separation, its purpose is to remove larger suspended particulate matter and the oil substances. Hydrolysis is a treatment unit that degrade Complex organic molecules into small molecule soluble organic matter and organic acid and provide quality gelatins for subsequent aerobic reactors.There exists mainly aerobic microorganisms and autotroph in biological contact oxidation pool organic matter be decomposed into CO2 and H2O by Aerobic microbes.

The quality of output water can meet the design requirements if use the process to treat slaughtering wastewater.Through the initial budget, this process will bring considerable economic benefit and good environmental benefits.

This design calculate main structures such as the oil pool, regulation ponds and sludge pond, the second pond,compile the design specification and draw five blueprint that include process flow ,construction plan, elevation plan and the main Structures

Key words:

Slaughtering wastewater; Organic pollutants ; Hydrolysis acidification pool biological contact oxidation pool

引 言

随着经济的发展和人民生活水平的提高,肉类食品加工业将会有更大发展, 因而屠宰废水的污染还有不断加剧的趋势，所以目前屠宰废水是我国最大的有机污染源之一。如果屠宰废水不经处理直接排放水体, 大量的悬浮物和有机物将会迅速消耗水体的溶解氧, 使水体水质恶化, 影响正常的生活和产用水, 同时废水中的致病菌进入水体, 将会成为某些疾病的传染源。因此, 屠宰废水的治理对保护水体环境和人类健康具有十分重要的意义。 1.屠宰废水的水质特点

（1）屠宰废水一般呈红褐色，有难闻的腥臭味，其中含有大量血污、油脂质、毛、肉屑、骨屑、内脏杂物、未消化的食物、粪便等污物，固体悬浮物含量高。废水中的COD、BOD5、SS、氨氮等污染指标浓度较高, 如CODCr 600～6000 mg/L , BOD5 300～3000mg/L ,SS 400～2700 mg/L 。

（2）屠宰废水有机物含量高， BOD5/COD≥0.5，可生化性优良，无毒性，但其中高浓度有机质不易降解，处理难度较大。屠宰水中的营养物主要是氮、 磷，其中氮主要以有机物或铵盐形式存在，而磷主要以磷酸盐的形式存在。 2屠宰废水处理现状与趋势

我国从50年代开始考虑屠宰废水的处理,到70年代仍以一级处理为主, 80年代以后,新的处理技术逐渐被开发应用,处理程度不断提

高。常用的方法包括化学法和生物法。

化学法--常用于处理屠宰废水的化学法主要有水解、混凝沉淀等，此法一般作为废水的预处理，也可作为废水的最终处理。

生物法--据屠宰废水水质特点知其具有较好的可生化性，且在有机物含量高、有机元素种类和PH值等方面都较适合于采用生物法进行处理, 因此目前在屠宰废水处理技术的选择上,生物法是经济有效的处理方法。生化法中的厌氧生物处理法主要用于处理高浓度有机废水，与好氧法相比，厌氧法在获得同样高的去除率条件下具有成本低、产生的淤泥少、 稳定、易脱水、占地面积小、操作方便、且产生的甲烷可作为燃料再利用的优点。

为了既获得更好的处理效果，又可以降低处理成本，屠宰废水的处理往往采用多种方法相结合的工艺，如加压生物接触氧化--混凝沉淀组合工艺、水解酸化--生物吸附再生--接触氧化工艺等。

考虑屠宰废水水质特点，对比各种处理方法的优缺点， 得出目前屠宰废水最经济有效的处理技术为以生物法为主，辅助必要的物理、化学等方法作预处理。此外考虑到目前资源问题，未来处理屠宰废水可考虑回收利用问题，活性污泥经过一定处理后，可作为动物饲料用，还可回收屠宰废水中的蛋白质和脂肪，产品可用作动物饲料，还可以生产沼气和无害肥。达到开发能源变废为宝，又促进农业养业发展的目的，是一项具有生态平衡良性循环的可持续发展工程。屠宰废水的治理经验对于城市和养殖业粪便污染的治理有着较好的参考价值。

3. 本设计的目的和意义

综上所述，屠宰场废水是我国较大的一类工业废水,水量小而分

散,以有机污染物为主,浓度变化大,对处理工艺和运行有一定的要求。并且如果屠宰废水不经处理直接排放水体，会严重影响水体环境和人类健康。

本设计的目的是通过了解屠宰废水的一些基本情况以及常用处理工艺，针对屠宰废水的特点设计一套处理工艺流程，使其出水水质能达到《肉类加工业水污染排放标准》一级标准。，即避免了其可能带来的环境污染问题，也能为企业节省大量排污费用，有良好的环境效益和经济效益。

1 设计原则依据及要求

1.1 设计依据

（1）国家标准《污水综合指标排放标准》（GB8978-96）

（2）《肉类加工业水污染物排放标准》（GB13457-1992）的Ⅰ级标准 （3）国家及地方的有关规范和法规

（4）《建筑给排水设计规范》（GB50015—2003） （5）《室外排水设计规范》（GB50014—2006） （6）《混凝土结构设计规范》（GB50010—2002） （7）《环境空气质量标准》（GB3095—1996）

1.2 设计原则

（1）确保出水水质满足《肉类加工业水污染物排放标准》（GB13457-1992）的一级排放标准。

（2）使污水处理构筑物之间的布置紧凑，减小处理厂占地面积，从而降低投资。

（3）力求处理工艺操作方便运转灵活、可靠、稳定、维修更方便，服务年限更长，自动化程度高，劳动强度低。

（4）严格执行国家和地方的有关标准、规范、法律、法规。

1.3设计任务

本设计为某肉类加工企业屠宰废水的处理工艺初步设计，其处理 水量为Q=2500m3/d。出水要求达到的《肉类加工业水污染物排放标准》 （GB13457-1992）一级排放标准。具体进出水水质如表1-1所示。

表1-1 屠宰废水进出水水质表

根据表1-1，可以计算出各项污染物的去除效率，结果如下： （1）CODCr去除率=（1800-80)／1800= 95.56 % ； （2）BOD5去除率=（1000-30)／1000 = 97 % ； （3）SS去除率=（800-60)／800 = 92.5 % ； （4）动植物油去除率=（200-15）／200= 92.5% 。

（5）进水大肠杆菌18×104个/l，出水大肠杆菌小于5000个/l （6）进水PH 6-10，出水PH 6-8.5

在选择流程时，至少要保证所选的流程有如上的处理效果，才能达到本次设计的基本要求。

2污水处理方案的确定

2.1 设计思路

根据屠宰废水的特点及处理的难点，设计思路大体如下： （1）预处理：车间排放的废水流经格栅，主要去除较大悬浮物和漂浮物，防止水泵等机械设备堵塞。然后流入隔油沉淀池，废水中含有泥沙以及未消化的食物等，这些可通过自然沉淀去除，沉淀的泥沙定期用泥浆泵打入污泥浓缩罐。游离态的油脂则漂浮在水面，可以人工捞出回收处理。由于其废水水质水量波动较大，以确保后续处理效果和运行稳定性，在处理工艺流程中设置调节池，以均化水质水量，保证系统平稳运行。还可以通过调节池均化其本身的酸、碱度，以使废水的pH值满足后续处理工艺的要求。废水中含有的血污、油脂、油块等，通过混凝气浮得到有效的去除，浮渣通过刮板将浮渣刮到浮渣箱中。

（2）二级处理：对于屠宰废水中难降解、浓度较高的CODCr、BOD5，预处理过程中不能完全去除，故二级处理采用生化处理，本设计采用水解酸化-好氧生物处理技术。水解酸化池主要目的将大分子有机物分解成小分子有机物，以便在好氧过程中进一步得到去除。 （3）三级处理：好氧处理后的出水，溢流到沉淀池中，沉淀后上清水进入消毒池，沉淀池中的污泥定期用泥浆泵打入污泥浓缩罐中。 （4）工艺方案确定后，具体的构筑物选型和设计时，要尽量做到组合的优化，比较准确的设计好各构筑物。

2.2 方案比较

（1）厌氧—接触氧化工艺

回流废水格栅厌氧池集水池接触氧化池沉淀池出水浓缩池干化池 厌氧相对好氧来讲，具有能耗低，可回收沼气，运转便宜，产泥量少等优点。厌氧处理出水往往达不到排放要求，需进一步用好氧方法进行处理，使出水达到排放标准。但是鉴于厌氧反应的原理，决定了厌氧反应的时间较长（停留时间约12～48小时）。且由于有沼气产生，臭气和安全问题必须予以重视，操作管理要求相对也高得多。 （2）水解—接触氧化工艺

曝气废水格栅隔油沉淀池调节池气浮浮渣处理污泥泵污泥泵水解酸化池好氧池二沉池消毒池排水污泥干化池

水解酸化池是利用厌氧反应中的水解酸化阶段，而放弃停留时间

长的甲烷发酵阶段。由于水解酸化池可使屠宰废水中的大分子难降解有机物转化为小分子易降解有机物，出水的可生化性能得到改善，使得好氧处理单元的停留时间小于传统工艺。

生物接触氧化法是一种介于活性污泥法与生物滤池之间的生物处理法，兼具两种方法的优点。其特点是在池内设置填料，池底曝气对污水进行充氧，并使池体内污水处于流动状态，以保证污水与污水中的填料充分接触，避免生物接触氧化池中存在污水与填料接触不均的缺陷。并且此法抗冲击负荷能力强，污泥产量较低，无需污泥回流，运行稳定，运行管理简单，适用于场地小、水量小、水质波动较大和微生物不易培养等情况。 （3）SBR工艺

废水粗格栅集水井细格栅调节池SBR反应器出水浓缩池干化池 序批式间歇活性污泥法（简称SBR法）用于屠宰厂废水处理，

COD去除率可达95%以上。该法对水质水量的变化适应能力强，操作灵活，耐冲击负荷，可防止污泥膨胀，运行管理自动化，可脱氮除磷，出水水质好，且占地面积和基建投资小，因此，特别适用于中小水量的污水处理。但好氧处理工艺存在曝气耗能大，污泥产量大的缺点，故单一使用好氧工艺处理有机物浓度高的废水经济上很不划算。

根据以上分析，三种方案各有自己的优势与不足。但综合比较，方案二着眼于整个系统的处理效率和经济效益，并克服了其它两方案的缺点，又有不同于传统工艺的特点和自身的优势，故被确定为本设计的生化处理工艺。

2.3 方案确定

2.3.1 废水处理流程

通过比较研究，本方案采用水解酸化——生物接触氧化为主体的生化工艺，辅以隔油沉淀池、调节池，消毒池相结合的思路，工艺流程图2-1如下所示：

曝气废水格栅隔油沉淀池调节池气浮浮渣处理污泥泵污泥泵水解酸化池好氧池二沉池消毒池排水污泥干化池

图2-1工艺 流程图

工艺流程说明：

屠宰废水先经过粗细两道格栅去除毛发、肉块等颗粒杂质，避免造成后续处理设施发生堵塞等问题。然后废水进入隔油沉淀池，废水中的油脂、悬浮物等被进一步大幅度地分离去除，从而有效降低后续

生化处理工艺的有机负荷，提高整个系统的处理效率。

预曝气调节池，一方面起到调节水量和水质，确保废水处理系统稳定、连续运行的作用；另一方面，在池内设曝气措施，形成好氧环境，起到避免废水散发臭味和产生沉淀的作用。

气浮池的功能是提供一定的容积和池表面积，使微气泡与水中悬浮颗粒充分混合、接触、粘附、并使带气颗粒与水分离。进步去除废水中含有的血污、油脂、油块等。

水解酸化池，废水中复杂大分子有机物被降解成小分子溶解性有机物和有机酸，为后续好氧反应器提供优质的底物，提高了整个处理系统的抗冲击负荷能力和稳定性。

水解池出水自流进入生物接触氧化池。生物接触氧化池中悬挂高效率组合填料，并由鼓风机充氧曝气，维持池内溶解氧浓度2~4mg/l的条件。在接触氧化池中主要存在好氧微生物及自氧型细菌(硝化菌)，好氧微生物可将有机物分解成CO2和H2O，大幅度降解废水中的BOD5、CODCr、SS等污染负荷。

生物接触氧化池出水进入沉淀池，进行脱落生物膜污泥与清水的分离，实现出水达标排放的目的。污泥通过排泥管进入污泥浓缩池。

浓缩后的污泥进入贮泥池，再由污泥泵抽排至离心机脱水干化，定期外运作农肥。

2.3.3各级处理单元污染物去除率分析

根据处理要求和处理工艺流程，各级处理单元的污染物去除率分析如下表2-1所示。

表2-1 各级处理单元的污染物去除率分析

序号 名称 格栅+调节池 1 +隔油沉淀池+气浮 项目 进水 出水 去除率 进水 2 水解酸化池 出水 去除率 进水 3 生物接触氧化池 出水 去除率 进水 4 二沉池 出水 去除率 CODcr (mg/l) 1800 1539 10% 1539 616 60% 616 100 84% 100 80 20% BOD5 (mg/l) 1000 870 25% 870 261 70% 261 37 86% 37 30 20% SS 800 440 50% 440 264 60% 264 184 30% 184 60 67% PH 6～10 6～8.5 — 6～8.5 6～8.5 — 6～8.5 6～8.5 — 6～8.5 6～8.5 —

3 污水处理系统的设计计算

3.1 格栅的设计

3.1.1 格柵的作用

格栅是污水处理的第一道工序，它的作用主要是拦截可能堵塞水泵机组和阀们的污水中较大的悬浮物、漂染物、纤维物质和固体颗粒物质，从而保证后续处理构筑物的处理能正常运行。

在本流程中，采用一粗一细两道格栅来确保处理效果。 3.1.2粗格柵的设计计算 3.1.2.1设计参数：

设计流量Qmax=0.04m3/s； 栅前流速为v=0.4m/s； 过栅流速v2=0.6m/s； 格栅倾斜角?=70°； 栅条宽度s=0.02m； 格栅净间距b=0.01m； 栅前宽度0.5m； 栅前渠道超高h2=0.3m； 栅前水深为h=0.2m； 栅前槽宽为0.4m； 渐宽部分展开角度?1=20°；

单位栅渣量W1=0.04m3 栅渣/103m3污水。 3.1.2.2 设计计算

（1）栅条间隙数n n?Qmaxsin?0.04?sin70???32个 bvh0.01?0.6?0.2

式中：α——格栅倾斜角，；

b——格栅净间距，m；

h——栅前水深，m； v——过栅流速，m/s。

（2）栅槽宽度

B?s(n?1)?bn?0.02?(32?1)?0.04?9?0.98m 式中：s——栅条宽度，m；

n——栅条间隙数，个；

b——格栅净间距，m。

（3）进水渠道渐宽部分的长度 l1?B?B10.98?0.4??0.79m 2tan?12tan20?式中：B——栅槽总宽度，m；

B1——栅前槽宽，m；

?1——渐宽部分展开角度，°。

（4）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度 l2?l10.79??0.39m 22（5）格栅水头损失

设栅条断面为锐边矩形,则

s3v20.0230.62sin??2.42?3?()?sin70??0.31m h1?k?()b2g0.012?9.8?式中：?——阻力系数，??????；

?b?s4344?——形状系数，取2.42；

k——系数，格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数，一般取3。

（6）栅后槽总高

H?h?h1?h2?0.2?0.31?0.3?0.81m 式中：h——栅前水深，m；

h1——格栅水头损失，m；

h2——超高，一般采用0.3m。

（7）格栅总长度为

L?l1?l2?0.5?1?（8）每日栅渣量 W?86400Qmaxw186400?0.04?0.04??0.09m3/d?0.2m3/d

1000Kz1000?1.5H10.5?0.79?0.39?0.5?1.0??2.9m tan?tan70?式中：W1——栅渣量，m3/103污水，取值为0.04

kz——污水流量总变化系数。

由于栅渣量小于0.2m3/d，故采用人工清渣。 格栅的设计参数及简图如图3-1所示。

图3-1 格栅设计计算示意图

3.1.3细格栅的设计计算 3.1.3.1 设计参数

格栅净间距b=0.01m； 栅前流速为v=0.6m/s； 过栅流速v2=0.7m/s； 格栅倾斜角?=60°； 单位栅渣量W1=0.1m3 栅渣/103m3污水；

其它参数及设计方法参见4.1.2.1粗格栅设计。 3.1.3.2 设计计算

（1）栅条间隙数（n） n?Qmaxsin?0.04?sin60???27个 bvh0.01?0.7?0.2（2）栅槽宽度

B?s(n?1)?bn?0.02?(27?1)?0.01?27?0.79m （3）进水渐宽部分长度为 l1?B?B10.79?0.4??0.53m 2tan?12tan20?（4）栅槽出水渠道连接处的渐宽部分长度为 l2?l10.53??0.26m 22（5）格栅水头损失 设栅条断面为矩形，则

s3v20.0230.72sin??2.42?3?()?sin60??0.4m h1?k?()b2g0.012?9.844（6）栅后槽总高

H?h?h1?h2?0.2?0.4?0.3?0.9m

（7）格栅总长度为 L?l1?l2?0.5?1? （8）每日栅渣量 W?86400Qmaxw186400?0.04?0.1??0.23m3/d?0.2m3/d

1000Kz1000?1.5H0.5?0.53?0.26?0.5?1.0??2.58m tan?tan60? 所以采用机械除渣。

3.3隔油池的设计

3.3.1隔油池的作用

屠宰废水中含有大量油类物质，设置隔油池，可以通过油与水的比重差异，分离去除污水中的可浮油和部分悬浮颗粒。本设计采用平流式隔油池。 3.3.2 设计参数

设计流量Q=135m3/h；停留时间t=2h。 3.3.3 设计计算

（1）隔油池有效容积

V?Qt?135?2?270m3 式中：Q——废水设计流量，m3/h；

t——废水在隔油池内的停留时间，h。

（2）隔油池的过水断面面积 Ac?Q135??68m2 v2式中：Ac——过水断面积，m2；

v——废水在隔油池内的水平流速，一般取2～5mm/s。

（3）隔油池单格尺寸

将隔油池分成n=2格，取单格宽度b为4m，则隔油池效长度L约为17m，满足L/b≥4要求。

隔油池水深h取2m，超高取0.5m，则池总高为2.5m。 隔油池单格尺寸为17m×4m×2.5m。 （4）除油除渣设备

内设一台行车式提靶撇油刮泥机。上撇浮油、下刮沉泥，刮泥机往复运行，往复频率根据现场调整。浮油撇入浮油池内，污泥由潜污泵送至污泥浓缩池中。

3.2调节池的设计

3.2.1调节池作用

由于屠宰废水水质、水量变化大，为了适应这一变化，特设置了曝气调节池使废水充分均质，并对废水进行予曝气，防止废水中的有机杂质的沉淀。 3.2.2 设计参数

设计流量Q=135m3/h；停留时间T=6h。 3.2.3 设计计算

（1）调节池有效容积 选用矩形平面对角线出水调节池 V?QT?135?6?810m3 式中：T——停留时间，h。

（2）调节池尺寸

由于场地限制，其有效水深h2取3m，调节池的面积： F?V810??270m2 h23式中：h2——有效水深，m。

池宽取10m，则池长为27m。

保护高h1取0.6m，则池总高H为3.6m。 调节池尺寸为27m×10m×3.6m。

纵向隔板间距采用3m，将池宽分为6格。沿调节池长度方向设4个污泥斗，沿宽度方向设3个污泥斗，污泥斗坡取50?。

3.3气浮池的设计

3.3.1设计说明

气浮池的功能是提供一定的容积和池表面积，使微气泡与水中悬浮颗粒充分混合、接触、粘附、并使带气颗粒与水分离。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。 3.3.2设计参数 取反应时间10min 3.3.3设计计算

（1）气浮所需的空气量Qg

Qg=Q R’αeφ=135×15%×30×1.3=790L/h 式中：Q——气浮池设计水量，m3/h；

R’——试验条件下的回流比，% ，取5%~25%； αe——试验条件下的释气量，L/m3； φ水——温校正系数，取1.1～1.3 （2）所需空压机额定气量Qg’：

Qg’=?’Qg/(60×1000)=1.4×790/60000=0.0184m3/min

（3）加压溶气所需水量Qp： Qp=

Qg736?pKT?7903?22.1m/h ?2736?80%?2.5?2.43?10式中：P——选定溶气压力；

Kt——溶解度系数,MPa； η——溶气效率

表3-1不同温度下的Kt值

温度（℃） 0 Kt 3.77×10-2

10 2.95×10-2 20 2.43×10-2 30 2.06×10-2 40 1.79×10-2 （4）压力溶气罐直径：

因压力溶气罐的过流密度I取200m3/(h·m2)，故溶气罐直径 d =

4QP4?22.1??0.38m ?I?200（5）接触池的表面积Ac：

接触室上升流速νc =20mm/s，则接触室平面面积： Ac=

Q?Qpvc?135?22.1?2.18m2

20?0.001?3600式中：Q——气浮池设计水量，m3/h；

Qp——加压溶气水量，m3/h；

接触室宽度选用bc=0.80m，则接触室长度(气浮池宽度)： B=

Ac2.18??2.7m bc0.8 接触室出口的堰上流速ν1 选取20mm/s, 则堰上水位Hc=bc=0.8m。

（6）气浮池分离尺寸：

气浮池分离室流速vs=3mm/s, 则分离室平面面积： As=

Q?Qpvs?135?22.1?14.5m2

3?0.001?3600 分离室长度 Ls=

As14.5??5.3m B2.7Ls5.3??1.99 所以符合要求。 B2.7（8）气浮池的容积：

选定池的平均水深 H为2.5m，则 V=（Ac+As）H=(22.1+14.5) ?2.5=41.7m3 校核：t=

V41.7??18.5 所以符合要求。 Q135 则总停留时间： T=

60?W60?41.7??15.9min Q?Qp135?22.1 接触室气水接触时间 tc： tc=

Hc2.5?0.60??95s(>60s) vc0.02（9）气浮集水管：

①集水管采用穿孔管,全池共用两根(管间距 1.04m)，每根管的积水量

q=

Q?Qp2?135?22.1?78.6m3/h, 2 V0=μ2gh=0.97?2?9.81?0.6=3.4m/s

②每根集水管的孔口总面积

w=

q78.6??0.01m2 qv03600?0.64?3.4③设孔口直径为20mm，则每孔面积ω =0.0003m 2 ④孔口数： n=

w?0?0.01?35只 0.0003⑤气浮池长为8m，穿孔管有效长度L取7.6m，则孔距： l=

L7.5??0.21m n353.4水解酸化池的设计

3.4.1水解酸化池作用

水解酸化池是利用水解发酵菌在微氧条件下完成有机物降解的过程。由于屠宰废水COD含量较高且含有大量难降解有机物，通过水解酸化反应，可以将难降解有机物分解为小分子、易降解的有机物，提高废水的可生化性，还可以去除一部分COD，减轻后续好氧处理的负荷。

水解酸化池的工艺分为膜法和泥法，本设计采用前者，即水解酸化菌附着于池内填料上生长，水流通过填料时，生物膜即吸附水中有机物完成生物反应。 3.4.2 设计参数

容积负荷Nv=3.0kg COD/(m3·d)； 溶解氧DO＜0.3mg/l； 配水孔流速v=0.20~0.23m/s。 3.4.3 设计计算

（1）有效池容

V?SQ1.62?135?24??1750m3 Nv3式中：Q——流量，m3/d；

S——进水COD浓度，mg/l；按照总浓度去除10%计；

Nv——COD容积负荷，kg COD/(m3·d)。

（2）池子尺寸

取有效水深h=4.5m，则池子表面积为A?V1750??389m2 h4.5 将池子分成两大格，每格尺寸为25m×8m×5m（其中水深4.5m，超高0.5m）。为了防止短路，每大格分2小格，即13m×8m×6m。

（3）复核 HRT?V1750??12.96h，符合要求。 Q135（4）填料容积

V'?V??1750?1170m，采用3层组合填料，每层1m，安装在距池底0.8m的处。

膜法池底仍可积泥，可以安装潜水搅拌机。可按每立方米10W功率配备搅拌机，共分4小格，选用4台潜水搅拌机。

单台功率 N?（5）配水

每大格配水孔总面积 F?135?0.094m2

3600?2?0.210?13?8?4.5?4.7kW

10002323 每大格宽8m，取n=20个孔眼（孔间距20cm），单孔直径d为 d?4F4?0.094??0.077m n?20?3.143.5接触氧化池的设计

3.5.1接触氧化池作用

生物接触氧化是在生物反应器内装载填料，利用微生物自身的附着作用在填料表面形成生物膜，使污水在与生物膜接触过程中得到净化。有机物通过好氧微生物的作用，被降解为生物质和CO2，进而被从污水中去除掉。 3.5.2设计参数

BOD5容积负荷M=1.0×103kg/(m3d)；

填料层高度H=3m(填料层高宜采用2.5～3.5m)； 进水BOD5浓度La=261mg/l； 出水BOD5浓度Lc=37mg/l。 3.5.3设计计算

（1）滤池的有效容积 V?Q(La?lC)M?135?24?(216?37)1000?580m3/d

式中：Q——流量，m3/d；

La——进水BOD5浓度，mg/l； Lc——出水BOD5浓度，mg/l。 （2）滤池总面积 F?VH?5803?194m2 式中：H——填料层高度，m。

取2座，则每座的滤池面积为F21=94m。 （3）单格尺寸

每座设5格，则每格面积f=94/5=19.4，小于25m2，符合要求。

实际单格尺寸采用5m×4m。

则实际单格面积为20m2，生物接触氧化池由下至上应包括构造层、填料层、稳水层和超高。其中，构造层宜采用0.6～1.2m，填料层高宜采用2.5～3.5m，稳水层高宜采用0.4～0.5m，超高不宜小于0.5m。

填（滤）料 可应用碎石、炉渣、塑料等粒状填料，也可应用波纹板、软性纤维、蜂窝等填料。

本设计采用悬浮球填料，其的优点：①比表面积大——采用内部空心结构，设置多道凹槽和网架，大大增加了填料的比表面积。②反应形态好——填料在反应器中处于流化状态，反应形式完全混合，反应器填料与气和水混合充分。在流化状态下，老化的生物膜可通过水力冲刷自动脱落，促进生物膜更新。③氧利用率高——通过填料的分割作用及填料不断与水、气流的接触，可以大大提高氧气的利用率。

（4）池高

H0?H?h1?h2?mh3?h4?3?0.6?0.5?3?0.2?0.3?5m 式中：H——滤料层高度，m；

h1——超高，m,一般大于0.5m；

h2——填料上水浸没的深度，m, 一般为0.4～0.5m； h3——填料层间隙高，m； h4——配水区高度，m； m——填料层数（层），为3层。 （5）校核接触时间

t?nfH10?20?3??4.4h，符合要求。 Q135（6）需气量计算

根据实验，确定气水比为20：1，即每m3污水需气量为20m3。 D?D0?Qmax?20?135?2708m3/h 式中：D0——气水比，污水m3/空气m3；

Qmax——最大设计水量，m/h。

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（7）曝气设计

采用填料下直接曝气，曝气充氧扩散设备选择Φ260弓型棕刚玉曝气头，其服务面积为0.3-0.75m2/个。则需要194/0.5=388个，为安全计取400个，安装在距池底0.5m处。考虑各管道内的空气流速，总管直径取250mm，干管直径取200mm，支管直径取100mm。每小格安装4根干管，每个干管设20个支管，每根支管安装2个曝气头。空气管道布置如图3-2所示

图3-2空气管路图

3.5.3.3鼓风机选择

空压机供气量：2708m3/h=45.1m3/min

空压机所力：

H=h1+h2+h3+h4=4.9kPa+9.8?(4.5-0.5)+5kPa=49.1kPa

式中：h1,h2——为估算管道压力及扩散设备压力损失之和，一般控制在4.9kPa一下。

h3——扩散设备的浸水深度，m；

h4——空气扩散装置的阻力，一般为4.9-9.8kPa

根据风量和风压，决定采用LG60型空压机3台，其中1台备用。

3.6 二沉池的设计

3.6.1二沉池作用

接触氧化池中的生物膜会老化脱落，而沉淀池的作用就是从废水中分离出脱落的生物膜，确保出水达标。 3.6.2设计参数

表面负荷q’=2.5m3/(m2h)； 空隙内流速v1=0.04m/s 沉淀时间t=1.5h； 中心管内流速v0=0.03 m/s； 3.6.4设计计算

（1）中心管面积 f?qmax0.04??1.33m2 v00.03式中：qmax——单池最大设计流量，m3/s； V0——中心管内流速，m/s。

（2）中心管直径 d0?4f??4?1.33??1.3m 3.14（3）中心管喇叭口与反射板之间的缝隙高度 h3?qmax0.04??0.18m v1?d00.04?3.14?1.35?1.3式中：v1——喇叭口与反射板之间的缝隙内流速，m/s。

（4）沉淀部分有效断面积 F?qmax0.04??40m2 v0.001式中：v——沉降区内流速，m/s。其与表面负荷q’数值上相等。

（5）沉淀池直径

D?4(F?f)??4?(40?1.33)?7.3m＜8m，符合要求。

3.14（6）沉淀池有效水深

h2?vt?3600?0.001?1.5?5.4m 式中：t——沉降时间，h。

（7）校核池径水深比

D/h2=7.3/5.4=1.4＜3，符合要求。 （8）污泥产量

由于SS去除产生的污泥量

W1?q(Sa?Sc)?3250?(184?60)?10?3?403kg/d

由于COD去除产生的污泥量

W2?q(Ca?Cc)?a?3250?(100?80)?0.3?19.5kg/d 式中：Ca，Cc——分别代表进口和出口COD的浓度，mg/l；

a——污泥表观增长系数，取值为0.3。 则污泥产量W=W1+W2=403+19.5=442.5kg/d。

（9）污泥部分需要的容积 按照污泥停留时间为2h计算，

V?WT846?2??12.3m3

24?(1?P)24?1000?(1?0.997)式中：T——污泥停留时间，h；

r——污泥容重，kg/m3，取值为1000 kg/m3；

P——污泥含水率，%。 （10）池子圆锥部分实有容积：

V1=3.14?h5?(R2?Rr?r2)/3 式中：r—锥底半径,设r=0.1m；

h5—截锥高度；

α—截锥侧壁倾角设α=60°；

h5=（R- r)?tgα=(3.65-0.1)?tg60°=6.1m

V1=3.14?6.1?(3.652+3.65?0.1+0.12)/3=15.28 m3＞12.3m3

V2＞V,可见污泥斗足够容纳产生的污泥量。 (11) 池子总高度

H?h1?h2?h3?h4?h5?0.3?5.4?0.18?0.3?6.1?12.28m 式中：h1——超高，采用0.3m；

h4——缓冲层高度，m。

采用静压排泥，排泥管下端距池底0.15m，上端超出水面0.5m，选择直径为250mm。

5.2.1 高程布置原则

污水处理厂高程布置的任务是：确定各处理构筑物和泵房等的标高，选定各连接管渠的尺寸并决定其标高。计算决定各部分的水面标高，以使污水能按处理流程在处理构筑物之间通畅地流动，保证污水处理厂的正常运行。

污水处理厂的水流常依靠重力流动，以减少运行费用。为此，必须精确计算其水头损失（初步设计或扩初设计时，精度要求可较低）。水头损失包括：

（1）水流流过各处理构筑物的水头损失，包括从进池到出池的所有水头损失在内；在作初步设计时可做估算。

（2）水流流过连接前后两构筑物的管道(包括配水设备)的水头损失，包括沿程与局部水头损失。

（3）水流流过量水设备的水头损失。

水力计算时，应选择一条距离最长、水头损失最大的流程进行计算，并应适当留有余地；以使实际运行时能有一定的灵活性。 5.2.2 污水处理高程计算

（1）水头损失计算

根据要求，管道损失一般不超过构筑物损失的30%，而总水头损失为管道损失和经过构筑物的损失之和，所以可以认为总水头损失约是污水流经构筑物损失的1.3倍。

本流程所设计的污水处理构筑物水头损失见表5-1。

构筑物 名称 水头损失 取值范围 （m） 实际取值 （m） 格栅 表5-1各个构筑物的水头损失 水解酸调节池 隔油池 气浮池 化池 0.2～0.3 0.2～0.3 0.1～0.3 0.2～0.4 接触氧化池 0.1～0.3 沉淀池 0.1～0.15 0.25～0.3 0.15 0.2 0.2 0.3 0.3 0.2 0.3 则有：

① 粗格栅至细格栅水头损失为h0=0.15×1.3=0.195m； ② 细格栅至隔油池水头损失为h1=0.15×1.3=0.195m； ③ 隔油池至调节池的水头损失为h2=0.2×1.3=0.26m； ④ 调节池至气浮池的水头损失为h3=0.2×1.3=0.26m； ⑤ 气浮池至水解酸化池的水头损失为h4=0.3×1.3=0.39m； ⑥ 水解酸化池至接触氧化池的水头损失为h4=0.3×1.3=0.39m； ⑦ 接触氧化池至沉淀池的水头损失为h6=0.2×1.3=0.26m； ⑧ 沉淀池至排水口的水头损失为h7=0.3×1.3=0.39m。 沿线损失约2.21m。 （2）高程计算

为简化计算，将地平面标高设定为0m。 ①沉淀池液面标高0.15 m； ②接触氧化池液面标高1.76m； ③水解酸化池液面标高2.02m ④气浮池液面标高2.41m； ⑤调节池液面标高2.67m；

⑥隔油池液面标高2.93m；

⑥泵站建成地下式，底部标高为－5m； ⑦细格栅液面标高－0.70； ⑧粗格栅液面标高－0.5m。 本设计高程标注详见相关图纸。

6 污水泵站的设计

6.1泵站的设计

采用集水池与机器间合建的矩形泵站。集水池容积采用相当于4台水泵10分钟的容积：W=200×10/60=22.5水深H= 2m 则积水池面积为F=11.25集水池尺寸为4m×3×2m。

泵站简图如图6-1所示。

泵轴中心线

图6-1泵站示意图

考虑到提升泵的数量和集水池尺寸，建成占地5m×5m的矩形泵站。

6. 2选泵

（1）总扬程估算

泵长总扬程=自由水头+沿线水头损失+泵站水头损失 h≈1.0+4+4+1.5+≈10.5m （2）流量

拟采用3台水泵（其中1台备用），每台水泵的流量为100 m3/h。 考虑总扬程和流量，选择4PW 型污水提升泵，流量为120m3/h，扬程为12m，电机功率为7.5KW。

7 工程概算及效益分析

7.1 工程初步投资预算

1.土建投资，具体见表7-1。

表7-1主要构筑物投资览表 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 名称 泵房 调节池 隔油池 气浮池 水解酸化池 接触氧化池 沉淀池 污泥浓缩池 贮泥池 脱水房 结构 5m×6m×4m 27×10m×3.6m 17m×4m×2.5m 8×2.1×2.5 25m×8m×5m 5m×4m×5m Φ8m×12.3m Φ8m×2.5m 7m?7m?4m 6m×5m×3.5m 总计 结构 钢混 钢混 钢混 混钢 混钢 钢混 钢混 钢混 钢混 钢混 数量 1 1 1 1 1 2 1 1 1 1 价格（万元） 2 13.5 3.8 6.3 12.5 38.6 9.6 3.6 3.5 2.5 95.9 2.设备投资，具体见表7-2。

表7-2主要设备投资览表

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 名称 固定格栅除污机 提升泵 潜水搅拌机 组合填料 曝气头 鼓风机 污泥泵 离心脱水机 链板刮油刮泥机 中心驱动刮吸泥机 电器控制设备 规格型号 XGS-300 4PW DN200 Φ260弓型 LSR125-1WD JTS-250 G30-1 WQ5-15-0.75 NGN GJ-8 合计 数量 2台 3台 6台 2360m 1000个 2台 3台 1台 1套 2套 1套 1套 3单价(万元) 0.8 2.5 0.36 0.005 0.0012 2.5 2.8 0.76 10.5 12 7.5 总价(万元) 1.6 7.5 2.16 11.8 1.2 5 8.4 1.52 10.5 24 7.5 8.8 89.98 3.工程投资

废水处理站工程总投资：215.31中：土建构筑物95.9设备费89.98万元；其他费用29.43万元。具体见表7。

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