淀粉厂玉米酒精污水处理

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淀粉厂玉米酒精污水处理工艺推荐度：
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辽宁科技大学本科生毕业设计第 I 页

山东省某淀粉厂玉米酒精污水处理设计

摘要

随着生物化工的发展，其环境污染问题也日趋严重，已经成为我国的环境污染大户。本次课题设计的主要内容是山东省某淀粉厂玉米酒精污水处理设计，处理水量为2000m3/d。原污水中各项指标为：BOD5浓度为2000mg/L，COD浓度为2500mg/L，SS浓度为500mg/L，pH值为6~7。要求处理后的出水达到《污水综合排放标准》（GB 8978—1996）酒精行业一级标准，即：BOD5≤20mg/L，COD≤100mg/L，SS≤70mg/L，pH值为6~9。酒精生产废水是一种高浓度有机废水，具有粘度大、pH值低、温度高、有机物和悬浮物含量高等特点，本设计中采用UASB/生物接触氧化组合工艺流程处理该废水。首先，废水经上流式厌氧污泥床进行有机物的大量去除，且维持污泥在污泥床内很少流失。在利用生物接触氧化池中淹没在废水中的填料上生长的生物膜，使废水在与生物膜接触过程中水中的有机物被微生物吸附，并氧化分解和转化为新的生物膜。从填料上脱落的生物膜，随水流到二次沉淀池，通过沉淀与水分离，使废水得到净化。经过本工艺处理后，废水BOD5可降至20mg/L以下，COD可降至100mg/L以下，SS可降至70mg/L以下，pH值在6~9之间，出水达到国家《污水综合排放标准》（GB 8978—1996）酒精行业一级标准。

关键词：玉米酒精废水；UASB工艺；生物接触氧化工艺

辽宁科技大学本科生毕业设计第 II 页

A Starch factory of Shandong corn alcohol

wastewater treatment design

abstract

With the development of bio-chemical industry, the environmental pollution problems have become increasingly serious environmental, pollution has become a big problem in our country. The main subject of the design is a starch factory in Shandong Province corn alcohol treatment design, treatment of water is 2000m3 / d. The indicators in raw sewage: BOD5 concentration of 2000mg / L, COD concentration of 2500mg / L, SS concentration of 500mg / L, pH value of 2.7 to 3.5. It requires the effluent to achieve \level of alcohol industry standards, that is: BOD5 ≤ 20mg / L, COD ≤ 100mg / L, SS ≤ 70mg / L, pH = 6 ~ 9 . In this design, the production of alcohol is a kind of high concentration organic waste water with features of high viscosity, low PH, high temperature, high content of organic matter and suspended matter characteristics. Proposed UASB / combination of biological contact oxidation process. Wastewater by upflow anaerobic sludge reactor bed is to rely on the top of the three-phase separating between the gas, liquid and solid, the sludge can remain in the sludge bed with little loss. Biological contact oxidation tank submerged in the wastewater will be covered with biofilm packing, waste water and biofilm in contact with the process, the water adsorption of organic compounds are microbial, oxidative decomposition and transformation as a new biofilm. Shed from the biofilm on the packing, with the flow to the secondary sedimentation tank, through the sediment and water separation, waste water is purificated. After the treatment process, wastewater BOD5 can be reduced to 20mg / L less, COD can be reduced to 100mg / L the following, SS can be reduced to 70mg / L less, pH value reached 6 to 9. After the above treatment process and cell process, the water meet the national requirements.

Key words: corn ethanol waste; UASB process; biological contact oxidation process

辽宁科技大学本科生毕业设计第 III 页

摘要 ....................................................................................................... I abstract ....................................................................................................... II 1 概况 ......................................................................................................... 1

1.1项目背景··········································································································· 1

1.2设计依据··········································································································· 1 1.3设计原则··········································································································· 2

2设计规模及处理程度 ............................................................................. 3

2.1设计水量··········································································································· 3 2.2原水水质··········································································································· 3 2.3出水水质··········································································································· 3

3污水处理的工艺选择和比较 ................................................................. 5

3.1处理方法简介··································································································· 5 3.2生化处理方法的选择······················································································· 7

3.2.1工艺方案的选择原则 ··························································································7

3.2.2生化处理方法的选择比较 ··················································································8

3.3工艺流程图····································································································· 10

4构筑物说明............................................................................................. 11

4.1格栅间············································································································· 11 4.2沉淀池············································································································· 11 4.3调节池············································································································· 11 4.4 UASB反应池 ································································································· 11 4.5 生物接触氧化池···························································································· 12 4.6 二沉池············································································································ 13 4.7 污泥浓缩池···································································································· 13 4.8 污泥脱水········································································································ 14

5总平面布置............................................................................................. 15

5.1平面布置原则································································································· 15 5.2平面布置结果································································································· 15 5.3高程布置原则································································································· 17

6其它设计 ................................................................................................. 18

6.1辅助设计········································································································· 18

6.1.1污水处理区管网设计 ························································································ 18

6.1.2采暖通风设计 ··································································································· 18

6.2其他················································································································· 18

III

辽宁科技大学本科生毕业设计第 IV 页

6.2.1照明··················································································································· 18 6.2.2防雷防电 ··········································································································· 18

7环境影响及保护 .................................................................................... 19 8劳动安全与卫生 .................................................................................... 20

8.1防溺水与防高空坠落····················································································· 20 8.2消防················································································································· 20 8.3节能················································································································· 20 8.4工业卫生········································································································· 20

9职工定员及附属构筑物 ........................................................................ 21 10投资建设............................................................................................... 22

10.1投资估算······································································································· 22

10.1.2 工程主要设备投资及安装费用 ······································································ 22

10.1.3 工程其它投资估算 ························································································· 23 10.1.4 工程总投资估算 ····························································································· 24

10.2 运行费用计算······························································································ 24

10.2.1 人工费 ············································································································ 24 10.2.2 电费 ················································································································ 24 10.2.3 折旧费 ············································································································ 25 10.2.4 维修费 ············································································································ 25

10.3总估算··········································································································· 25

致谢 ........................................................................................................ 27 参考文献 .................................................................................................... 28 附录A设计计算书 ................................................................................... 29

辽宁科技大学本科生毕业设计第 1 页

1 概况

1.1项目背景

我国生物化工行业经过长期发展，已有一定的基础.特别是改革开放以后，生物化工的发展进入了一个崭新的阶段。目前生物化工产品已涉及食品、医药、保健、饲料和有机酸等几个方面。但是，随着生物化工的发展，其环境污染问题也日趋严重，已经成为我国的环境污染大户。在生物化工的各个行业中，由于淀粉、啤酒、酒精、味精、柠檬酸、抗生素的产值较大，环境污染严重，尤其引起人们重视。

食品工业是以粮食和农副产品为主要原料的加工工业。这类行业用水量大，废水排放量也大，尤其以淀粉工业废水的排放量占首位。我国淀粉行业有600多家企业。在国内，每生产1m3淀粉就要产生10～20m3废水，有的甚至更多。废水中主要含有淀粉、糖类、蛋白质、废酸和废碱等污染物，随生产工艺的不同，废水中的 COD浓度在2000～20000mg/l之间。这些淀粉废水若不经过处理直接排放，其水中所含有的有机物，进入水体后迅速消耗水中的溶解氧，造成水体缺氧而影响鱼类和其他水生动物的生存，同时废水中悬浮物易在厌氧条件下分解产生臭气，恶化水质。山东某淀粉厂生产过程中排放大量淀粉废水，影响周围环境，为适应当地环保工作的需要和工业项目应同时设计、同时施工、同时投入使用的三同时原则，也使出水水质达到相应的标准，故投资兴建此配套污水处理设施。

1.2设计依据

根据《建设项目环境保护管理条例》国务院（1998）第253号令和《关于加强工业节水工作的意见》国经贸贸源[2000]1015号及国家环保总局有关政策和规定。本污水处理设计主要执行的标准与技术规范如下：

（1）《污水综合排放标准》（GB 8978——1996）；（2）《工业废水处理工程设计与实例》；（3）《水污染控制工程》；

（4）《水处理构筑物设计与计算》；

（5）《给水排水工程快速设计手册》（1，2，3，4）中国建筑工业出版社。

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1.3设计原则

根据国家和当地有关环境保护法规的要求，对某淀粉厂在生产过程中排出的玉米酒精废水进行有效处理，使之符合国家和当地废水排放标准，取得明显的环境和社会效益，使企业树立良好社会形象。

（1）严格执行有关环境保护的各项规定，使处理后的各项指标达到要求的标准。

（2）针对废水水质特点采用先进、合理、成熟、可靠的处理工艺和设备，最大可能的发挥投资效益，采用高效稳定的水处理设施和构筑物，尽可能的降低工程造价，同时结合企业的生产情况，对污水进行综合治理。

（3）工艺设计与设备选型能够在生产过程具较大的灵活性和调节余地，能适应水质水量的变化，确保出水水质稳定、达标排放。

（4）工艺运行过程中考虑操作自动化，减少劳动强度，便于操作、维修。（5）建筑构筑物布置合理顺畅，降低噪声，消除异味，改善周围环境。

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2设计规模及处理程度

2.1设计水量

山东省某淀粉厂生产过程中产生玉米酒精废水。玉米酒精废水生产工艺过程的不同工序中产生了相当量的工业污水,设计废水总量为2000m3/d。

2.2原水水质

酒精生产废水是一种高浓度有机废水，具有粘度大、PH低、温度高、有机物和悬浮物含量高的特点。酒精生产废水的妥善处理和综合利用一直困扰着酒精生产企业，相关环境工作人员遂致力于处理效果好、投资省的酒精废水治理技术

研发和应用。废水中主要污染成分及含量：见表2.1

表2.1废水中主要污染成分及含量单位：mg/L

指标进水水质

注：pH值为无量纲

pH 5~6

CODCr 2200~3500

SS 400~600

BOD5 2000~5000

本项目污水处理的特点：可生化性很好，污水的各项指标都比较高，含有大量有机物，非常有利于生物处理。同时淀粉废水中含有大量的蛋白。

由于厂内生活污水、循环冷却水排水均进入本设计的污水站，因此，本设计的进水水质指标见表2.2。

表2.2废水水质进水指标单位：mg/ L

指标进水水质

注：pH值为无量纲

pH 6~7

CODCr 2000

SS 500

BOD5 2500

2.3出水水质

本项目废水经污水处理系统处理后，执行《污水综合排放标准》（GB 8978——1996）酒精行业一级标准，废水水质设计参数见表2.3：

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表2.3废水水质设计参数单位：mg/L

指标出水水质

pH 6~9

CODCr 100

SS 70

BOD5 20

注：pH值为无量纲

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3污水处理的工艺选择和比较

3.1处理方法简介

根据本设计的酒精生产废水具有高浓度有机废水，粘度大、pH值低、温度高、有机物和悬浮物含量高等特点，经过反复比较，确定两个方案，进行比较。

方案一：A/O工艺

A2 /O法(Anaerobic—Anoxic—Oxic)是国内10年前开发此厌氧—缺氧—好氧组成的工艺。利用生物处理法处理废水，可获得优质出水，是一种深度二级处理工艺。

A2/O工艺原理：A2/O工艺是在A/O流程前加一个厌氧段废水中难以降解的芳香族有机物在厌氧段开环变为链状化合物，链长化合物开链为链短化合物。

A2/O工艺的优点：A2/O是厌氧，缺氧，好氧三种不同的环境条件和不同种类微生物菌群的有机配合，能同时具有除有机物，脱氮除磷的功能，在厌氧，缺氧，好氧交替运行下，丝状菌不会大量繁殖SVI一般小于100，不会发生污泥膨胀；污泥中磷含量比较高，一般为2.5%以上；厌氧，缺氧状态以避免聚磷菌释放磷而降低出水水质，以及反硝化产生N2,而干扰沉淀；脱磷效果受混合液回流比大小的影响，除磷效果则受回流污泥中夹带DO和硝酸态氧的影响。

A2/O工艺特点：

（1）污染物去除效率高，运行稳定，有较好的耐冲击负荷。（2）污泥沉降性能好。

（3）厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境条件和不同种类微生物菌群的有机配合，能同时具有去除有机物、脱氮除磷的功能。

（4）脱氮效果受混合液回流比大小的影响,除磷效果则受回流污泥中夹带DO和硝酸态氧的影响，因而脱氮除磷效率不可能很高。

（5）在同时脱氧除磷去除有机物的工艺中，该工艺流程最为简单，总的水力停留时间也少于同类其他工艺。

（6）在厌氧—缺氧—好氧交替运行下，丝状菌不会大量繁殖，SVI一般小于100，不会发生污泥膨胀。

（7）污泥中磷含量高，一般为2.5％以上。 A2/O工艺缺点：

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（1）反应池容积比较大。

（2）污泥内回流量大，能耗较高。（3）用于中小型污水厂费用偏高。（4）沼气回收利用经济效益差。（5）污泥渗出液需化学除磷。方案二：UASB/生物接触氧化

上流式厌氧污泥反应器（UASB）技术在国内外已经发展成为厌氧处理的主流技术之一，在UASB中没有载体，污水从底部均匀进入，向上流动，颗粒污泥（污泥絮体）在上升的水流和气泡作用下处于悬浮状态。反应器下部是浓度较高的污泥床，上部是浓度较低的悬浮污泥层，有机物在此转化为甲烷和二氧化碳气体。在反应器的上部有三相分离器，可以脱气和使污泥沉淀回到反应器中。UASB的COD负荷较高， COD去除效率比普通的厌氧反应器高三倍，可达80%～95%。

生物接触氧化法是生物膜法的一种，属于好氧生化处理工艺。整个系统由池体、填料、曝气设备等组成。好氧生化法是细菌及菌类的微生物、后生动物等一类的微型动物在填料载体上生长繁殖，微生物摄取污水中的有机物作为养份，吸附分解污水中的有机物，微生物不断新陈代谢，保持活性，从而使污水得以净化。在溶解氧和食物都充足的情况下，微生物繁殖十分迅速，生物膜逐渐增厚，溶解氧和污水中的有机物凭借扩散作用，被微生物利用。当生物膜达到一定厚度时，氧气无法向生物膜内部扩散，好氧菌死亡，而兼性细菌和厌氧菌开始大量繁殖，形成厌氧层，利用死亡的好氧菌为基质，并在此基础上不断繁殖厌氧菌，经过一段时间后在数量上开始下降，加上代谢气体的逸出，使生物膜大块脱落。在脱落的生物膜表面新的生物膜又重新发展起来，在接触氧化池内，由于填料表面积大，所以生物膜发展的每一个阶段都是存在的，使去除有机物的能力稳定在一个水平上。接触氧化工艺的主要优点如下：

（1）体积负荷高，处理时间短，节约占地面积。生物接触氧化法的体积负荷最高可达3～6kgBOD（m3?d），污水在池内停留时间最短只需0.5～1.5h。

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同样体积的设备，生物接触氧化的处理能力高出几倍，处理效率高，所以节约占地面积。

（2）生物活性高。由于曝气系统设置在填料之下，不仅供氧充分而且对生物膜起到扰动作用，加速生物膜的更新，大大提高生物膜的活性。曝气形成的紊流使得生物膜不断的连续的与污水中有机物接触，避免形成死角。经过我们在类似工程中的检测，同样湿重的丝状菌生物膜，其好氧速率比活性污泥法高1.8倍。

（3）微生物浓度高，一般的活性污泥法的污泥浓度为2～3g/L，微生物在池中处于悬浮状态；而接触氧化池中绝大多数微生物附着在填料上，单位体积内水中和填料上的微生物浓度可达到10～20g/L。由于生物接触氧化工艺的微生物浓度高，所以有利于提高容积负荷，从而降低占地面积。（4）污泥产量低。

（5）出水水质好而且稳定。在进水短期发生变化时，出水水质受的影响很小，而且生物膜活性恢复快，适合短期间断运行的需要。（6）运行管理方便。

3.2生化处理方法的选择

3.2.1工艺方案的选择原则

污水处理工艺是指对污水处理所采用的一系列处理单元的组合。污水处理工艺是污水处理的基础，起着重要的作用，一般常与污水处理地址的选择同时考虑。

废水水质是影响工艺选择的重要因素之一。在设计工艺流程时，处理技术单元的排列顺序是先易后难，即去除悬浮物的构筑物等排列在前面；去除溶解性有机物是生化处理构筑物排列在其后。

废水的处理程度也是影响工艺流程的重要因素之一。主要是受纳水体的功能、水环境质量要求、污染状况与自净能力，以及处理后的废水是否回用等因素的影响。如果处理后的废水将回用，就必须使处理水的水质满足要求。根据水体自净能力来确定污水处理程度时，既要考虑利用水体的自净容量，又要防止水体的生态平衡遭到破坏。同时，还要全面的考虑水系流域或区域水污染防治规划和城市发展的总体规划等。

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当地的地形、气候、水资源等自然条件，也对废水处理工艺流程的选择有较大的影响。此外，当地的建筑材料与电力供应等具体情况，也是工艺流程应当考虑的因素。

除了废水水质外，废水量和水质水量变化幅度的大小也是在流程选择时应考虑的问题，尤其是在选择处理构筑物类型时更应予以充分注意。运行管理所需要的技术条件与施工的难易程度也是在流程选择时应注意的问题。此外，资金筹措情况，可利用的厂区面积、处理过程中的二次污染问题，特别是污泥处理与利用问题等也是流程选择不可忽视的因素。 3.2.2生化处理方法的选择比较方案一优缺点：

A2/O是厌氧，缺氧，好氧三种不同的环境条件和不同种类微生物菌群的有机配合，能同时具有除有机物，脱氮除磷的功能，在厌氧，缺氧，好氧交替运行下，丝状菌不会大量繁殖SVI一般小于100，不会发生污泥膨胀；污泥中磷含量比较高，一般为2.5%以上；厌氧，缺氧状态以避免聚磷菌释放磷而降低出水水质，以及反硝化产生N2,而干扰沉淀；脱磷效果受混合液回流比大小的影响，除磷效果则受回流污泥中夹带DO和硝酸态氧的影响。

主要缺点是：反应池容积比较大，污泥内回流量大，能耗较高，用于中小型污水厂费用偏高，沼气回收利用经济效益差，污泥渗出液需化学除磷。方案二优缺点：

UASB内污泥浓度高，平均污泥浓度为20－40gVSS/1；有机负荷高，水力停留时间长，采用中温发酵时，容积负荷一般为10kgCOD/m3 d左右；无混合搅拌设备，靠发酵过程中产生的沼气的上升运动，使污泥床上部的污泥处于悬浮状态，对下部的污泥层也有一定程度的搅动；污泥床不填载体，节省造价及避免因填料发生堵赛问题；UASB内设三相分离器，被沉淀区分离出来的污泥重新回到污泥床反应区内，通常可以不设污泥回流设备。

主要缺点是：进水中悬浮物需要适当控制，不宜过高，一般控制在100mg/l以下，污泥床内有短流现象，影响处理能力；对水质和负荷突然变化较敏感，耐冲击力稍差。

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表3.1 生化处理方案优缺点对照

方案名称

A2/O

优点

污染物去除效率高，运行稳定，有较好的耐冲击负荷。污泥沉降性能好。在同时去除有机物的工艺中，该工艺流程最为简单，总的水力停留时间也少于同类其他工艺。在厌氧—缺氧—好氧交替运行下，丝状菌不会大量繁殖，SVI一般小于100，不会发生污泥膨胀。

UASB/生物接触

氧化

进水中悬浮物需要适当控制，不宜过高，一般控制在100mg/l以下，污泥床内有短流现象，影响处理能力，对水质和负荷突然变化较敏感，耐冲击力稍差。缺点

反应池容积比较大，污泥内回流量大，能耗较高，用于中小型污水厂费用偏高，沼气回收利用经济效益差，污泥渗出液需化学除磷。进水悬浮物需要控制，对水质和负荷突然变化比较敏感。

通过以上两个方案的比较，结合本次设计废水的特点及性质，通过成本估算及处理效果，选择方案二。

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去除率

表3.2去除率

构筑物格栅调节池

沉淀池

UASB反应池

项目进水mg/L 出水mg/L 去除率% 进水mg/L 出水mg/L 去除率% 进水mg/L 出水mg/L 去除率% 进水mg/L 出水mg/L 去除率% 进水mg/L 出水mg/L 去除率% 进水mg/L 出水mg/L 去除率%

BOD5 2500 2500 — 2500 2325 7.0 2325 2058 11.5 2058 165 92.0 165 132 20.0 132 19.8 85.0

CODC 2000 2000 — 2000 1840 8.0 1840 1656 10.0 1656 165.6 90.0 165.6 132.48 20.0 132.48 40 70.0

SS 500 470 6.0 470 371 21.0 371 186 50.0 186

74 60.0 74 60 20.0

60 24 60.0

生物接触氧化

3.3工艺流程图

生产废水加药设备生物接触氧化池曝气池 UASB反应池二沉池出水污泥浓缩池污泥脱水泥饼外运

污水

污泥表3.1 UASB/生物接触氧化工艺流程图

格栅沉淀池调节池辽宁科技大学本科生毕业设计第 11 页

4构筑物说明

4.1格栅间

格栅是由一组平行的金属栅条或筛网制成，安装在污水渠道上，泵房集水井的进口处或污水处理厂的前端，用来截留污水中较粗大的漂浮物和悬浮物，防止堵塞和缠绕水泵机组及管道阀门，减少后续处理产生的浮渣，保证污水处理设施的正常运行。

本设计格栅的安装角度为60o，栅条间隙20mm，栅条组宽1700mm，过水流速0.8m/s，栅槽总长度2700mm。故选用3台弧形格栅除污机，2用1备。放置于格栅间中。

4.2沉淀池

沉淀池是分离悬浮固体的一种常用处理构筑物。初沉池的去除对象是悬浮固体，可以去除ss约40%～55%。在此采用平流式沉淀池。平流式沉淀池呈长方形，污水从池的一端流入，水平方向流过池子，从池子另一端流出。在池的进口处底部设贮泥斗，其他部位池底设有坡度，坡向贮泥斗。平流式沉淀池是力求使进出水流平稳，池内水流均匀分布，提高容积利用率，改善沉降效果和便利排泥。

4.3调节池

根据生产废水排放规律，后续处理构筑物对水质水量稳定性的要求，调节池停留时间取7.0h。由于调节池内不安装工艺设备或管道，考虑土建结构可靠性高时，故障少，只设一个调节池。调节池为钢筋混凝土结构，尺寸为6 m× 5m×4 m，有效容积为100 1TI ，水力停留时间为6 h，用穿孔管曝气，使池内水质均匀，设置两台潜水提升泵，一用一备，将水提升至一级UASB反应器。选用65WQ30-30-5.5型号的提升泵，流量为30m3/h，转速为2860mp，提升高度为30m，电机功率是5.5Kw。

4.4 UASB反应池

UASB，即上流式厌氧污泥床反应器，集生物反应与沉淀于一体，是一种结构紧凑，效率高的厌氧反应器，UASB反应器是有荷兰瓦赫宁根农业大学的

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G·Lettinga等人在20世纪70年代研制的。80年代以后，我国开始研究UASB在工业废水处理中的应用，90年代该工艺在处理工程中被广泛采用。 UASB反应器与其它大多数厌氧生物处理装置不同之处是：

（1）废水由上向下流过反应器；（2）污泥无需特殊的搅拌设备；（3）反应器顶部有特殊的三相分离器。

UASB一般包括进水配水区、反应区、三相分离区、气室等部分。UASB反应器的工艺基本出发点如下：

（1）为污泥絮凝提供有利的物理-化学条件，厌氧污泥即可获得并保持良好的沉淀性能；

（2）良好的污泥床常可形成一种相当稳定的生物相，能抵抗较强的冲击。较大的絮体具有良好的沉降性能，从而提高设备内的污泥浓度；

（3）通过在反应器内设置一个沉淀区，使污泥细颗粒在沉淀区的污泥层内进一步絮凝和沉淀，然后回流入反应器。

UASB处理有机工业废水具有以下特点：

（1）污泥床污泥浓度高，平均污泥浓度可达20~40gVSS/L；（2）有机负荷高，中温发酵时容积负荷可达8~12kgCOD/(m3·d)；（3）反应器内无混合搅拌设备，无填料，维护管理较简单；（4）系统较简单，不需另设沉淀池和污泥回流设施。一级UASB反应池：

一级UASB反应器为半地上式钢筋混凝土结构，有效容积为400 m 。水力停留时问为24 h，共设12根进水管道均匀布水。UASB反应器内置波纹板填料，可以增大厌氧菌与废水接触面积并能够有效地减少污泥洗出，防止跑泥。池体外部设有保温层，产生的沼气经水封后高空排放。

二级UASB反应池：

二级UASB反应器两座，为半地上钢筋混凝土结构，有效容积为800 m ，水力停留时间为48h。

4.5 生物接触氧化池

生物接触氧化池共两组，分为四格，采用推流式，有效容积为400 ITI ，内

辽宁科技大学本科生毕业设计第 13 页

置可变微孔曝气器，同时安装交叉流填料，池外设有保温层，HRT为24 h，钢筋混凝土结构。结构包括池体，填料，布水装置，曝气装置。工作原理为：在曝气池中设置填料，将其作为生物膜的载体。待处理的废水经充氧后以一定流速流经填料，与生物膜接触，生物膜与悬浮的活性污泥共同作用，达到净化废水的作用。生物接触氧化池每个(格)平面形状宜采用矩形，沿水流方向池长不宜大于10m。其长宽比宜采用1：2~1：1，有效面积不宜大于100m2。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。

4.6 二沉池

设计参数如下：（1）停留时间：1.5h

（2）构筑物尺寸：沉淀池部分 D=3m，H=5m；圆截锥底部直径r?0.4m，圆锥侧壁倾角??55?，则圆锥部分高度4m

（3）数量：1座

（4）池子结构：钢筋混凝土

（5）泥浆泵: 型号：250EPN-355型功率：0.75KW 数量：1台参数：Q=6m3/h H=12m

4.7 污泥浓缩池

污泥浓缩池的主要作用是使系统中产生的污泥体积减小，便于后续脱水处理成泥饼外运。

设计参数如下：（1）停留时间：2.5h

（2）构筑物尺寸：L×B×H=4.0×3.0×2.5m3，有效水深2.0m （3）数量：1座

（4）池子结构：钢筋混凝土（5）浓缩后污泥含水率为95%～97%

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4.8 污泥脱水

带式压滤机

（1）设备型号：XMJ15-630-UB型（2）数量：1台。污泥脱水间设计参数如下：

（1）结构尺寸：L×B×H=5.0×4.0×3.0m3 （2）池子结构：砖混

辽宁科技大学本科生毕业设计第 15 页

5总平面布置

5.1平面布置原则

（1）处理构筑物与设施的布置应顺应流程、集中紧凑，以便于节约用地和运行管理；

（2）工艺构筑物（或设施）与不同功能的辅助构筑物应按功能的差异，分别相对独立布置，并协调好与环境条件的关系（如地形走势、污水出口方向、风向、周围的重要或敏感建筑物等）。

（3）构（建）筑物之间的间距应满足交通、管道（渠）敷设、施工和运行管理等方面的要求。

（4）管道（线）与渠道的平面布置，应与高程布置相协调，顺应污水处理厂各种介质输送的要求，尽量避免多次提升和迂回曲折，便于节能降耗和运行维护。

（5）协调好辅助建筑物、道路、绿化与处理构筑物的关系，做到方便生产运行，保证安全畅道，美化厂区环境。

5.2平面布置结果

污水厂的平面布置是在工艺设计计算之后进行的，根据工艺流程、单体功能要求及单体平面图形进行。

首先对处理构筑物和建筑物进行组合安排。

布置时对其平面位置、方位、操作条件、走向、面积等统盘考虑；安排时应对高程、管线和道路等进行协调。

为了便于管理和节省用地、避免平面上的分散和零乱，往往可以考虑把几个构筑物和建筑物在平面、高程上组合起来，进行组合布置。构筑物的组合原则如下：

A. 对工艺过程有利或无害，同时从结构、施工角度看也是允许的，可以组合，

如曝气池与沉淀池的组合、反应池与沉淀池的组合、调节池与浓缩池的组合。 B．从生产上看，关系密切的构筑物可以组合成一座构筑物，如调节池和泵房、变配电室与鼓风机房、投药间与药剂仓库等。

C．为了集中管理和控制，有时对小型污水厂还可以进一步扩大组合范围。

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具体布置安排：

(1) 生产辅助建筑物的布置

应尽量考虑组合布置，如机修间与材料库组合，控制室、值班室、化验室、办公室的组合等。

(2) 预留面积的考虑，必要时预留生产设施的扩建用地。 (3) 生活附属建筑物的布置

宜尽量与处理构筑物分开单独设置，可能时应尽量放在厂前区。应避免处理构筑物与附属生活设施的风向干扰。

(4) 道路、围墙及绿化带的布置

通向一般构筑物应设置人行道，宽度1.5~2.0m；通向仓库、检修间等应设车行道，其路面宽为3~4m，转弯半径为6m，厂区主要车行道宽5~6m；车行道边缘至房屋或构筑物外墙面的最小距离为1.5m。道路纵坡一般为1%~2%，不大于3%。

污水厂布置除应保证生产安全和整洁卫生外，还应注意美观、充分绿化，在构筑物处理上，应因地制宜，与周围情况相称；在色调上做到活泼、明朗和清洁。应合理规划花坛、草坪、林荫等，使厂区景色园林化，但曝气池、沉淀池等露天水池周围不宜种植乔木，以免落叶入池。 (5) 污泥区的布置

由于污泥的处理和处置一般与污水处理相互独立，且污泥处理过程卫生条件比污水处理差，一般将污泥处理放在厂区后部；若污泥处理过程中产生沼气，则应按消防要求设置防火间距。由于污泥来自污水处理部分，而污泥处理脱出的水分又要送到调节池或初沉池中，必要时，可考虑某些污泥处理设施与污水处理设施的组合。

(6) 管渠的平面布置

在各处理构筑物之间应有连通管，还应有使各处理构筑物独立运行的管。当某一处理构筑物因故停止工作时，使其后接处理构筑物，仍能够保持正常的运行，污水厂应设超越全部或部分处理构筑物的、直接排放水体的超越管。此外，还应设有给水管、空气管、消化气管、蒸气管及输配电线路等，这些管线由的敷设在地下，但大部分在地上，对它们的安排，既要便于施工和维护管理，也要紧凑，

辽宁科技大学本科生毕业设计第 17 页

少占用地。

5.3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）做好污水高程布置与污泥高程布置的配合，尽量同时减少两者的提升次数和高度。

（4）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。

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6其它设计

6.1辅助设计

6.1.1污水处理区管网设计

管线的走向、交叉错综复杂，其布置原则为既满足功能要求，又达到经济实用的目的。各构筑物之间的连接管道，尽量以直线形式连接，缩短距离，减少交叉，充分利用地形坡度敷设重力污水管和雨水管。当交叉点上各管道高程发生矛盾时，按照先重力管后压力管的原则解决，保证最小覆土0.7m。 6.1.2采暖通风设计

由于本项目所处为我国北方地区，冬季偏冷，室内温度70C，需用工厂内的锅炉房，保证冬季采暖的需要。加药间安装排风扇以保证操作人员的身体安全，防止因有毒气体浓度过大造成人身伤害。

6.2其他

其它辅助设施包括：办公楼、车库、检修间、实验室、传达室、自动控制室和值班制等。 6.2.1照明

（1）为了安全及作业方便，在污水池的拐角处设置照明灯。（2）在建筑物的顶部及过道设置照明灯具。（3）在泵站等设施设置警示灯。 6.2.2防雷防电

（1）工厂机械设备几乎都是用电来驱动，雷电对其都有影响，所以要防雷防电。

（2）电器设备金属外壳有有效的接地线。

（3）电器设备在额定容量范围内使用，并设防护装置及警告牌。

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7环境影响及保护

该污水处理厂存在的环境污染问题有：污泥，格栅及沉淀池处理的固体废物，锅炉房产生的废气，鼓风机房及泵的噪音，曝气所产生的气溶胶，加药处理对水的污染等，且处理后的水水质指标是否符合标准，也需要确定，否则可能会对环境污染造成污染。所以要采取一定的设施来处理，以免对环境造成污染。

（1）格栅及沉淀池处理中产生的固体废物，在经过泥水分离及消毒后，送入垃圾填埋场进行填埋。

（2）污泥经过浓缩及脱水后，经过一定的处理（加药、消毒等）达标后，可做农肥，可消除污染的同时还可以增加厂里的收入。

（3）锅炉房安装除尘设备。

（4）鼓风机房采取消音设备，机房采用铺设消音隔音材料来减轻噪声污染。操作间设计为隔音间，而泵的噪音可采取埋设地下潜水泵。

（5）对加药所产生的污染可采取加药消毒，或在污水处理时，尽量用别的工艺代替加药，尽量不加药或少加药。

（6）进厂及出厂得水质都应该检测，以保证运行的安全及对环境的保护，所以应设计监测间。定时进行水质检测，以确保进水水质不会超过曝气池中微生物所能负荷的浓度，出水水质达到规定的水质标准，而且确定不会对受纳水体造成二次污染。

（7）除臭气：下水井及一些地下设施中由于特定的环境条件，会产生臭气，污染环境，造成人的嗅觉污染，采取定期打药进行除臭处理，保持环境空气的质量。

（8）下水井及一些地下设施由于长期缺氧等原因会产生一些有毒气体，如硫化氢等，如果不及时清除，会造成地下作业的危险，甚至会溢出造成环境污染，威胁工人的健康，故本设计采用安装通风机定时通风。

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8劳动安全与卫生

8.1防溺水与防高空坠落

（1）污水池建有防护栏，栏杆高度1.2米。（2）污水池区域设置若干救生圈，以备不测之需。

（3）铁栅、池盖、井盖如有腐蚀损坏，需及时更换。设计有一定量的备件。

8.2消防

（1）该污水处理厂内建筑物的耐火等级为一级。（2）污水厂内不适用也不储存易燃易爆的危险品。

（3）厂房的耐火等级、防火间距，电力线路及设备选型与保护等，均严格遵照《建筑设计防火规范》GBJ16-87中的国家规范要求。

8.3节能

（1）耗电量大的设备主要是水泵和风机。本工程中选用效率高、耗能少的先进设备和器材，在运转中使水泵和风机的工作点于效率最高区，以节省电耗。

（2）在高程布置中，节约水头损失，减少跃水高度，以节省水泵提升高度，节约电耗。

（3）采用变频装置的分机，节约能耗。

（4）选用先进的控制仪表系统，对池内的溶解氧、进水流量等实行自动检测，通过PLC实现最佳控制，合理调整工况，保证高效工作。

8.4工业卫生

污水站与办公区的位置，因为该城市主导风为东南风，所以办公区设在污水站东南部。

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9职工定员及附属构筑物

污水处理厂人员包括直接生产人员和生产辅助人员。生产人员指直接参加生产的人员，一般包括运转工、机修工和加药工等；生产辅助人员指非直接参加生产的人员，如管理、维修、化验、司机等

初步设为18人，其中（1）直接生产人员：10人；（2）辅助生产人员：5人；（3）技术、管理人员：3人

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10投资建设

10.1投资估算

工程土建投资估算见表10.1。

表10.1 土建投资估算

序号 1 3 4 5 6 7 8 9 11 12 13 14 16

格栅间提升泵房沉淀池 UASB反应池调节池沼气柜接触氧化池污泥浓缩池脱水机房鼓风机房配电室污泥泵房

土方、场地、基础处理等前期费用

道路、围墙、绿化及给排水等公用工程

设备基础、砼沟、计量堰等

构（建）筑物名称

结构砖混砖混砖混钢砼钢砼钢砼钢砼钢砼砖混砖混砖混砖混 ―

单价(元/m3) 500 500 500 800 800 500 800 800 500 500 500 500 ―

个数 1 1 1 4 2 1 4 2 1 1 1 1 ―

总体积(m3) 27.6 292.5 65 902.36 300 294 412 480 583.2 413.6 180.7 100 ―

造价(万元) 2.2 14.7 3.3 72.16 24.0 14.7 33.0 38.0 29.2 20.7 9.0 5.0 80.0

17 18 合计

― ― ―

100.0 150.0 595.96

10.1.2 工程主要设备投资及安装费用

工程主要设备投资估算见表10.2。

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表10.2 工程设备投资及安装费用估算

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 合计

设备名称机械格栅废水提升泵配水泵加药装置气水分离器水封器沼气贮罐鼓风机污泥提升泵带式压滤机管道、阀门

型号 NC-800

100QW120-10-5.5 150QW1100-15-11 AHJ-I

单价（万元）数量 2 1 1 5 0.25 0.5 1 12 1 10 设备配套 ― ― 0.02 0.00022 ―

2台 3台 3台 1套 4台 1台 1个 2台 2台 1套 ― ― ― 400个 100000m ―

造价（万元）

4.0 3.0 3.0 5.0 1.0 0.5

1.0 24.0 2.0 10.0 10.0 5.0 10.0

8 22 108.0

φ50mm×H1800mm

φ500×1200（H）mm φ7000 mm×H6000 mm DG超小型离心鼓风机 80QW50-10-3 DYQ-1000 ―

堰板、支架等 ― 电气及自控部分

曝气盘填料 ―

―

Φ270

―

10.1.3 工程其它投资估算

工程其它投资估算

工程直接费=土建投资+设备投资及安装费用=595.96+108.0=703.96（万元）工程其它费用估算见表10.3。

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表10.3 其它费用估算

序号项目 1 2 3 4 5 合计

设计费及前期费(工程直接费×4.5 %) 培训费及调试费(工程直接费×3.0 %) 管理费(工程直接费×0.7%) 不可预见费(工程直接费×5%) 税金(工程直接费×4%) ―

费用(万元) 25.8 17.2 4.1 28.7 22.9 98.7

10.1.4 工程总投资估算

该污水工程总投资=土建投资+设备投资及安装费用+工程其它投资估算

=595.96+108.0+98.7 =802.7万元

10.2 运行费用计算

10.2.1 人工费

人工费为：每人每月工资为1500元，总人工费2.7万元/月。 10.2.2 电费

电费估算见表10.4。

辽宁科技大学本科生毕业设计第 25 页

表10.4电费估算表

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 合计

设备名称机械格栅废水提升泵配水泵房鼓风机房污泥提升泵带式压滤机锅炉照明机修间其他 ―

运行时间(h)

24 24 24 24 4 4 12 10 8 24 ―

耗电量(kw/h)

100 800 200 500 100 100 200 100 150 100 2350

日耗电量为2350kw，电量按每度电0.7元算，则电费为： 2350×0.7=1645元/天 10.2.3 折旧费

按工程总投资的90%形成固定资产，资产折旧率为4.81%，则折旧费为：772.7×104×90%×4.81%/365=916.44元/天 10.2.4 维修费

按折旧费的30%计算，则维修费为： 916.44×30%=274.9元/天

10.3总估算

总估算见表10.5。

辽宁科技大学本科生毕业设计第 26 页

表10.5总估算表

项目电费人工费折旧费维修费总费用

每日费用（元）

1645

900

916.44 274.9 3736.34

则吨水处理成本=每日总费用/Q= 3736.34/2000=1.87元/吨。

辽宁科技大学本科生毕业设计第 27 页

致谢

本次毕业设计，使我对工程设计的内容和步骤有了更进一步的了解；使我深深地认识到：工科毕业生做设计工作所要求的严谨性，对于工程二字的沉重性,我开始意识到工程二字要求我们对专业知识有很深地了解，在熟练掌握专业知识的基础上灵活运用。

本次毕业设计是在单明军老师及环境工程系其他老师的精心指导下，由我独立完成的。本次毕业设计是我大学四年所学知识的回顾与总结。同时，通过该次毕业设计，我亦从指导老师处学到了许多的常规设计方法，设计思想，并懂得了在做设计中如何去查资料与应用资料。了解了本专业各方面的设计课题与设计方法，这次使我的知识面更加广阔与完整，使我收益非浅。可以这样说：在单老师的耐心指导和自己的努力下，我完成了毕业设计应完成的任务，达到了毕业设计的教学要求。在这里，万分的感谢各位老师的辛勤栽培和其他同学的热情的帮助！

但由于时间仓促及本人水平有限，本次设计中难免有各种错误与不足，还望各位老师批评指正与谅解。我将在以后的学习与工作中不断改正，不断吸取经验教训，不断完善自我，以感谢老师们四年的关心与教导。

辽宁科技大学本科生毕业设计第 28 页

参考文献

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[18] Larry D.Benefield,Clifford W.Randall.Biological Process Design for Wastewater

Treatment[M]. Prentice-Hall,Inc,Cliffs N.J.1980:II

辽宁科技大学本科生毕业设计第 29 页

附录A设计计算书

1. 格栅

设计参数：

最大设计污水量Qmax=2000m3/d=0.0239m3/s 设栅前水深h=0.2m，过栅流速u=0.6m/s 污水渠断面尺寸为300mm×300mm （1）栅条间隙数n

栅条间隙数的计算公式如下所示：

n?Qmaxsin?bhu

式中：Q--------设计流量，m3/s； α--------格栅倾角，取75°； h--------栅条间隙，m； h--------栅前水深，m； v--------过栅流速，m/s。栅条间隙数n

n?Qmaxsin?0.0239?sin75bhu?bhu=13个（2）栅槽宽度b

b=S(n-1)+dn+0.2=0.01×(13-1)+0.015×13+0.2=0.515m 0.6m

（3）设渐宽部分展开角α1=20o，进水渠道内的流速为0.4m/s 进水渠道渐宽部分长度LB?B10.6?0.31?2tan??2?tan20?0.412m

1栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度LL12?2?0.4122?0.206m （4）通过格栅的水头损失h1,m h1=h0k

实取辽宁科技大学本科生毕业设计第 30 页

v2 h0??sin?

2g?s? ??????b?4/3

式中 h1---设计水头损失，m h0---计算水头损失，m g---重力加速度，m/s

k---格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数，采用3 ?---阻力系数，设栅条断面为锐边矩形断面，β=2.42

?s?h1?h0k?????b?4/3v2?0.01?sin??k?2.42???2g0.015??4/30.62?sin75?3?0.075m 2?9.8（5）栅后槽总高度H,m 设栅前渠道超高h2=0.1m

H=h+h1+h2=0.2+0.075+0.1=0.4m （6）栅前槽高

H1=h+h2=0.2+0.1=0.3m （7）栅槽总长

L=L1+L2+1.0+0.5+（8）每日栅渣量W，m3/d W?86400QmaxW1

1000KZH10.3=0.412+0.206+1.0+0.5+=2.2m tan?tan75式中 W1---栅渣量，m3/10 m3污水，取0.15 m3/10 m3 W?格栅设计见下图

86400?0.0239?0.15?0.12m3/d

1000?2.063 30

辽宁科技大学本科生毕业设计第 31 页

2. 沉淀池

（1）沉淀区的表面积A

设表面水力负荷q=2[m3/（m2.h）] Qmax=2000m3/s

则A?Qmax2000??104.2m2 q48（2）沉淀区有效水深h2 设沉淀时间t=1.0h

则 h2?q?t?2?1?2m（符合要求）（3）沉淀区有效容积V 则V?Qmax?t?2000?1?208.3m2 24（4）沉淀池长度L

设水平流速u=4.5mm/s(≯5mm/s) 则 L=3.6ut=3.6×4.5×1=16.2m （5）沉淀池总宽度B 则 B?A104.2??6.4m L16.2（6）池子个数n

辽宁科技大学本科生毕业设计第 32 页

设每格池宽b=3.2m 则 n?B6.4??2 b3.2（7）校核尺寸比例

①长宽比

L16.2??5（>4符合要求） b3.2②长深比

L16.2（在8～12间，符合要求） ??8.1h22（8）污泥部分所需总容积V

设污泥清除间隔T=2d，污泥含水率为96%

V?Qmax?24??C???110?0T0C100?010?00?10?096 ?500?02?60?1?30100?2

100?010?00?10?096?32.m53（9）每格污泥池容积V1

则 V1?V32.5??16.25m3 n2C0?Q 1000 每日沉淀池所产生的干物质量W W?式中 ——原污水中悬浮物浓度，mg/g ——初沉池沉淀效率 ——处理污水量，m3/d 则W?C0?Q260?0.5?5000??650kg/d 10001000每日初沉池产生的污泥体积V（污泥含水率为97%）

V?W650??21.67m3/d

?1?p???1?97%?1000（10）污泥斗尺寸及其容积V1

污泥倾角采用600，泥斗斗底尺寸为500mm×500mm，上口为3200mm×3200mm

辽宁科技大学本科生毕业设计第 33 页

''? 泥斗高度 h43.2?0.5tan600?2.3m 2其容积

?1 ??2.3?3V'??10.m531''22hA41?A2?332.2?20.?52A1?A22?23?.22 0.5?A1A2为泥斗上口和下口的面积。（11）污泥斗以上及池底部分污泥体积V11

设泥斗坡度为0.02 L1=16.2+0.5+0.25=16.95m L2=3.2m

'=（16.2+0.5+0.25-3.2）×0.02=0.3m h4则 V''?L1?L2'16.95?3.2h4b??0.3?3.2?9.7m 322（12）泥斗与池底实有存泥容积V1'

3则 V1'?V'?V''?> V10.5?9.7?20.m21(16.25m3)

（13）沉淀池的总高度H

池子的保护高度h1=0.3m，缓冲层高度h3=0.5m

'''h4=h4+h4=0.3+2.3=2.6m

''' H= h1+ h2+ h3+h4+h4=0.3+2+0.5+2.6=5.4m

（14）进水设计

初沉池的宽度为6.4m，所以配水槽的长取为0.46m，取其宽度为0.8m，参考防止其发生沉淀，设其速度为0.25m/s，其断面面积为

Q5000??0.23m2 v86400?0.250.23?0.64m，在0.64m的长度上开孔，设孔取其槽高为35cm，则槽长为0.35A?的尺寸为0.30?0.06m，则设开5个孔，孔间距为3cm，则其孔面积为： A1?0.30?0.06?5?0.09m2

辽宁科技大学本科生毕业设计第 34 页

则过孔速度为：

v?Q2000??0.64m/s A86400?0.09因为配水槽内的水流速度不能太小，过孔口的速度不宜太大，这样才能满足既不会沉淀，亦不会产生配水不均匀，扰乱沉淀池工作的缺点。（15）出水设计

沉淀池的出水方式同均水相同，均采用穿孔墙的方式出水，其开孔个数亦为12个，尺寸亦为0.1×0.1m，距池底0.02m，出水管距池底0.01m，管径为300mm铸铁管。（16）排泥设计

在沉淀池底部设置穿孔管，靠静水头作用重力排泥，具有排泥不停、管理方便、结构简单等优点。但它适用于原水浊度不大的中小型沉淀池，对于本设计来讲，因为处理的是养殖污水，其SS值很大，所以如果用穿孔排泥的话，孔很容易被堵塞，所以不宜用穿孔排泥，宜采用污泥泵抽走。

初沉池采用每天排一次泥，排入到集泥井中。管径为D=300mm铸铁管。为使入流污水均匀、稳定地进入沉淀池，进水区应有消能和整流，在入口处设有挡板，高出水面0.15m。挡板的浸没深度为0.5m，挡板距离流入槽0.5m。出水口设置出水堰，出水堰不仅可控制沉淀池内的水面高度，而且对沉淀池内水流的均匀分布有直接影响。出水堰前设置挡渣板，以阻拦漂浮物，同时应设置浮渣收集和排除装置。挡板高出水面0.15m，浸没在水面下0.3m，距出水口0.25m。排泥采用带刮泥机的2斗排泥

3. 调节池

调节池调节周期T=7.0h

（1）调节池容积V=TQh=7×41.667=292m3

取调节池有效水深h=2.1m

调节池规格 12m×12m×2.1m,V有=302.4 m3

调节池设污泥斗四个，每斗上口面积6m×6m,下口面积0.6m×0.6m,泥斗倾角45度，泥斗高2.7m。（2）每个泥斗容积

辽宁科技大学本科生毕业设计第 35 页

Vi?h2.52S1?S2?S1S2?6?62?62?0.62?33.3m3 33????泥斗容积共V=4Vi=133.2m3 调节池设计计算见下图

（3）每日沉淀污泥重为W=2500×40%×1000=1.0×106g=1.0t （4）湿污泥体积约为V，=1.0/2.5%=40 m3(设污泥密度为1t/ m3) 泥斗可存约三天污泥。（5）进出水设计

为使调节池进水均匀，设置配水槽，配水槽长12m，宽0.5m,深0.6m。槽底设20个配水孔，孔径φ=100mm。

出水采用浮子式出水。

4. UASB反应器

（1）UASB反应器的有效容积（包括沉淀区和反应区）

设计容积负荷为Nr=4.8kgCOD/(m3·d)； UASB的有效容积V有效?式中：E—去除效率，%；

C0—进水有机物浓度，本设计为4.699kgCOD/m3； Nv—容积负荷，kgCOD/(m3·d)；

QC0E Nv 辽宁科技大学本科生毕业设计第 36 页

V有效?04.699?0.925QC0E200???187m03 4.8Nv（2）UASB反应器的形状和尺寸 ①工程设计反应器4座，槽截面为矩形。

反应器有效高度为h=7m，则横截面积S?V有效h

单池面积S1?S n式中：h—反应器有效高度，m； S—横截面积，m2； n—反应器座数，座。

1870?267m2 7267?67m2 Si?4 S?单池从布水均匀性和经济性考虑，矩形池长宽比在2：1以下较为合适。设池长L=14m，则宽b?Si67??4.79m，取b=5m L14单池截面积：Si?Lb?14?5?70m2 ②设计反应器总高H=7.5m，其中超高0.5m，

则单池总容积：Vi=SiH,=70×(7.5-0.5)=490m3 单池有效反应容器：Vi有效=Sih=70×7=490m3 单个反应器实际尺寸：14m×5 m×7.5m 反应器数量：4座

总池面积：S=Sin=67×4=268m2

总有效反应器容积：V有效= Vi有效=490×4=1960m3 UASB体积有效系数：

1870?100%?82%，介于70%~90%之间； 2280③水力停留时间（HRT）及水力负荷率（Vr） t有效= V有效/Q=

1870?24?21.7h

2064.96 36

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Vr?Q2000/24??0.32m3/m2?h SA268?? 据参考文献，对颗粒污泥，水力负荷Vr?0.1~0.9m3/?m3?h?，故符合要求。（3）三相分离器构造设计计算

根据一般设计要求，水流在沉淀室内的表面负荷率q'?0.7m3/?m3?h?，沉淀室底部进水口表面负荷一般小于2.0m3/?m3?h?。

本工程设计中，与短边平行，沿长边每池布置6个集气室，构成6个分离单元，则每池设置6个三相分离器。

三相分离器长度B=12m，每个单元宽度b? 沉淀区的表面负荷率：符合要求。 b.回流缝设计

如图A3，设上下三角形集气罩斜面水平夹角?为55?，取h3=1.2m； b1?h3?0.84m( )tan5?5L14??2.33m 66Qi2000/4?24??0.31m3/m2?h S70???? h2?b?2b1?2.1?2?0.84?0.42(m) 式中：b1—下三角形集气罩底的宽度，m； h3—下三角形集气罩的垂直高度，m；

b2—相邻两个下三角形集气罩之间的水平距离（即污泥回流缝之一），m； b—单元三相分离器的宽度，m.

下三角集气罩之间污泥回流缝中混合液的上升流速

a1?nb2l?6?0.42?14?35.28(m2)

vi?Qi2000/4?24??0.6?m/h? a135.28式中：v1—下三角形集气罩之间污泥回流缝中混合液的上升流速，m/h； a1—下三角形集气罩回流缝的总面积，m2；

辽宁科技大学本科生毕业设计第 38 页

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

为使回流缝水流稳定，固液分离效果良好，污泥能顺利回流，一般v1?2m/h。上三角集气罩下端与下三角斜面之间水平距离的回流缝中水流的流速，设

b3=CD=0.3m

a2?2nb3l?2?6?0.3?14?50.4(m2)

v2?Qi2000/4?24??0.43?m/h? a250.4 式中：v2—上三角集气罩下端与下三角集气罩斜面之间水平距离的回流缝中水流的速度，m/h；

a2—上三角形集气罩回流缝的总面积，m2； b3—上三角形集气罩回流缝的宽度，m。

假定a2为控制断面Amin，一般其面积不低于反应器面积的20%，v1就是vmax。 v2

c.气液分离设计由上图可知：

CE?CDsin55??0.3?sin55??0.24m CE?CDsin55??0.3?sin55??0.24m

设AB=0.5m，则

辽宁科技大学本科生毕业设计第 39 页

h4?(ABcos55??b20.42)tan55??(0.5cos55??)tan55??0.8(m)22

校核液气分离。如上图所示，假定气泡上升流速和水流速度不变，根据平行四边形法则，要使气泡分离不进入沉淀区的必要条件是：

vbADBC。 ?或vaABAB沿AB方向水流速度：va?Qi2064.96/4?24??0.62(m/h)

CE?B?2?N0.24?12?6?2式中：B—三相分离器长度，m； N—每池三相分离器数量，个。气泡上升速度：vb??g?(?1??2)?d2，其中????l 18?式中：d—气泡直径，cm； ?l—液体密度，g/m3； ?g—沼气密度，g/m3； ?—碰撞系数，取0.95；

?—污水的动力黏滞系数，g/(cm?s)； ?—液体的运动黏滞系数，cm2/s。

?l?1.03g/cm3,?g?1.15?10?3g/cm3, 设气泡直径d=0.01cm；35?C下，??0.0101cm2/s,??0.95,

??0.0101?1.03?0.0104??g/?cm?s???由于污水动力黏滞系数值比净水的大，取0.02g/(cm?s)。

vb?0.95?981??1.03?1.15?10?3??0.012?0.266(cm/s)?9.58(m/h)18?0.02 BC0.42??0.84;AB0.5

Vb9.58??6.4 Va1.5 39

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vbBC?vaAB

可脱去d?0.01cm的气泡。 d.三相分离器与UASB高度设计

三相分离区总高度h?h2?h3?h4?h5

h2为集气罩以上的覆盖水深，取0.5m。 AF?h3/sin55??146(m)

DF?AF?AD?1.46?0.5?0.52?0.44(m)

h5?DFsin55??0.44?sin55??0.36(m) h?h2?h3?h4?h5=0.5+1.2+0.8-0.36=2.14

UASB总高H=7.5m，沉淀区高2m，污泥床高2.5m,悬浮区高2.5m,超高0.5m。（5）布水系统的设计计算

反应器布水点数量设置与处理流量、进水浓度、容积负荷等因素有关。有资料知，颗粒污泥Nv?4kgCOD/(m3?d)，每个布水点服务2~5m2，出水口流速2~5m/s。 ①配水系统

形式采用多管多孔配水方式，每个反应器设1根D=100mm的总水管，20根d=50mm的支水管，支管分别位于总水管两侧，同侧每两根支管之间的中心距为0.6m，配水孔径取φ30mm，孔距1m，每根水管有12个配水孔，每个孔的服务面积1.0?2?2(m2)，孔口向下。 ②布水孔孔径

总管流速u?

4Qi2064.96/24??0.74(m/s) 223600?D3600??0.1布水孔20?12?240个出水流速为0.2m/s,则孔径计算为：

4Qi2000/24?10?3d???24mm取24mm 23600?D??240?0.2 布水管设置在离UASB反应器底部200mm处。

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③验证

中温度35℃，容积负荷4.8kgCOD/m3·d，沼气产率0.4m3/kgCOD；满足空塔水流速度u?1.0m/h，空塔沼气上升速度ug?1.0m/h。

空塔水流速度：u?Q2000/24??0.32?m/h? <1.0(m/h)，符合要求。 SB267QW2000/24?(6.0?0.4)??0.72?m/h?<1.0(m/h ) S267空塔气流速度：Vg? 符合要求。（6）排泥系统设计计算

①UASB反应器中污泥总量计算

一般UASB污泥床主要由沉降性能良好的厌氧污泥组成，平均浓度为15VSS/L，则4座UASB反应器中污泥总量：

G?VCss?4704?15?70560?kg/g??71?t/d? ②产泥量计算

厌氧生物处理污泥产量取r?0.08kgVSS/kgCOD。流量Q=(2000/24)m3/h

进水COD浓度C0?4699mg/L?4.699kg/m3; 去除率E=92.5%

a. UASB反应器总产泥?X=rQC0E=0.08?5000?4.699?0.925=1738.63(kgVSS/d)。

1738.63?2173(kgSS/d)。 0.8?X2173??543(kgSS/d)。单池产泥?Xi?44b. 据VSS/SS=0.8；?X?c. 污泥含水率为98%，当含水率>95%，取?s?1000kg/m3，则污泥产量Ws?2173?108.65?m3/d?；

1000??1-98%?108.65?27.16(m3/d)。 4单池排泥量Wsi?G71?103??32.7(d) 污泥龄：?c??X2173 41

辽宁科技大学本科生毕业设计第 42 页

③排泥系统设计

在距UASB反应器底部100cm和200cm高处，各设置两个排泥口，共4个排泥口。排空时由污泥泵从排泥管强排。反应器每天排泥一次，各池的污泥由污泥泵抽入污泥浓缩池中。排泥管选钢管D=200mm。

由计算的污泥量选择污泥泵，型号：50KWQ15-15-1.5。主要性能：流量

15m3/d；扬程15m；电机功率1.5kw，数量4台。

用4台泵同时给4座反应器排泥，设每天共排泥2h. （7）出水系统设计计算

出水系统的作用是把沉淀区液面的澄清水均匀的收集并排出。出水是否均匀对处理效果有很大的影响且其形式与三相分离器及沉淀区设计有关。 ①出水槽设计

对于每个反应池，有6个单元三相分离器，出水槽共有12条，槽宽0.2m。

单个反应器流量：qi?Qi2000/24?4??0.0609m3/s 36003600??设出水槽槽口附近水流速度为0.2m/s，则槽口附近水深=

qi/60.060/6??0.25m ua0.2?0.2取槽口附近槽深为0.20m，出水槽坡度为0.01；出水槽尺寸12m?0.2m?0.2m，出水槽数量为4座。 ②溢流堰的设计

a 出水槽溢流堰共有24条（12?2），每条长12m；设计90?三角堰，堰高50mm, 堰口宽100mm，则堰口水面宽50mm（堰上水头最小为25mm）。

每个UASB反应器处理水量10.2L/s，查知溢流负荷为1~2L/(m?s),设计溢流负荷f?1.2L/(m?s)，则堰上水面总长为：L? 三角堰数量：n?b.堰上水头校核

qi10.2?10?3?5.7?10?5(m3/s) 每个堰出流率：q??n1802.5 按90?三角堰计算公式 q?1.43 hqi10.2??8.5(m)。 f1.2L8.5?=170(个)，取180个。 '?3b50?10 42

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0.4则堰上水头：

?q?h????1.43?0.4?5.7?10-5????1.43???0.018(m)。

c.出水渠设计计算

反应器沿长边设一条矩形出水渠，24条出水槽的出水流至此出水渠。设出水渠渠口附近水流速度为0.2m/s。出水渠附近水深=

qi0.0405??0.506(m) u?a0.4?0.2 以出水槽槽口为基准计算，出水渠渠深：0.2+0.51=0.71?0.75m

离出水渠最远的出水槽到渠口的距离为13.85m，出水渠长为

13.85+0.1=13.95m。

出水渠尺寸：13.95m?0.4m?0.75m；向渠口坡度为0.001。 d.UASB排水管设计计算

3 Q?0.014m5，选用D=200mm的钢管排水，充满度（设计值）为0.55。 s/ v?4?0.0145?0.54m(s/ )2??0.2?0.6（8）沼气收集系统的设计计算 ①沼气产量计算

3沼气主要产生于厌氧阶段，设计产气率取r?0.4m/kgCOD(去除)。

a.总产气量：G?rQC0E?0.4?5000?4.699?0.925?8693(m3/d)

单个UASB反应器产气量：Gi?b.集气管

每个集气罩的沼气用一根集气管收集，单个池子共有13根集气管。每根集气管内最大气流量=

2173?2.10?10?3(m3/s)

24?3600?12G8693??2173(m3/d) 44 据资料，集气室沼气出气管最小直径d?100mm，取100mm， c.沼气主管

每池6根集气管先通到一根单池主管，然后再汇入两池沼气主管。采用钢管，单池沼气主管管道坡度为0.5%。单池沼气主管内最大气流量：qi?2173?0.0252(m3/s)

24?3600 取D=150mm，充满度(设计值)为0.8，则

辽宁科技大学本科生毕业设计第 44 页

0.0252?4?1.7(m/s)

??0.152?0.88693?0.1(m3/s) d.沼气总管内最大气流量q?24?3600流速v?取D=500mm，充满度（设计值）为0.6；流速v?②水封罐设计 a.水封高度 H?H1?H0

式中：H0——反应器至储气罐的压头损失和储气罐内的压头。

为保证安全取储气罐内压头，集气罩中出气气压最大H1取2mH2O，储气罐内压强H0为400mmH2O。 b.水封罐

取水封罐高度为2.5m，直径1500mm，进气管，出气管各一根，D=200mm，进水管，放空管各一根D=50mm，并设液面计。 c.气水分离器

气水分离器为干燥沼气所用，选用?500mm?H1800mm钢制气水分离器4个，气水分离器中有钢丝填料，并配有流量计压力表。 d.气柜

0.1?4?0.8(m/s)

??0.52?0.6Vg?8693m3/d?362m3/h，气柜容积定为3h的产气量，即Vg=1087m3。

5．曝气池

污水经UASB反应器厌氧处理后，污水中含一部分且有厌氧活性的絮状颗粒，在UASB反应器中难以沉淀去除，故而使其在此曝气沉淀池中去除，由于经曝气作用，厌氧活性丧失，沉淀效果增强，同时在该沉淀池中没有沼气气流影响，故而沉淀效果亦增强。另外，UASB出水中溶解氧含量几乎为零，若直接进入好氧处理构筑物，会使曝气池中好氧污泥难以适应，影响好氧处理效果，通过预曝气亦可以吹脱去除一部分UASB反应器出水中所含带的气体。

曝气池参考曝气沉砂池和竖流沉淀池设计。曝气利用穿孔管进行，压缩空气

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引自鼓风机房。曝气后污水从挡墙下直接进入沉淀池，沉淀后污水经池周出水。所产生污泥由重力自排入集泥井，每天排泥一次。

曝气池，曝气时间30min，沉淀时间2h，沉淀池表面负荷0.7~1.0m3/(m2·h)。曝气量为0.2m3/m3污水。

?2000?曝气区 V1??42 ??0.5?10m?24??2000?2沉淀区 V1????2.0?417m

?24?曝气区平面尺寸2×8.0m×1.5m，池高5.5m，其中超高0.5m，水深5m，总容积为120m3。曝气区设进水配槽，尺寸为2×8.0m×0.3m×0.8m，其深度0.8m(含超高)。曝气量计算：

设计流量为2000m3/d，曝气量为0.2m3/m3污水。

则供气量为(2000/24)×0.2/60=0.69m3/min，单池曝气量取为0.35m3/min，供气压力为 4.0~5.0mH2O(1mH2O=9800Pa)。曝气装置：

利用穿孔管曝气，曝气管设在进水一侧。

供气管供气量0.5m3/min，则管径DN100时，供气流速约为v=Q/A=

0.51100260???()41000=1.06m/s。

曝气管供气量为0.12m3/min，供气流速为1.06m/s时，根据公式v=Q/A得管径为DN80。