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1、1/49 第一部分 设计说明书 第 1 章 设计概论 1.1 设计任务 本次毕业设计的主要任务是完成 XX 市某化工区污水处理厂工艺设计。工程设计内容包括：1 进行污水处理厂方案的总体设计：通过调研收集资料，确定污水处理工艺方案；进行总体布局、竖向设计、厂区管道布置、厂区道路及绿化设计；完成污水处理厂总平面及高程设计图。2进行污水处理厂各构筑物工艺计算：包括初步设计和设备选型。3.进行辅助建筑物的设计：包括尺寸、面积、层数的确定；完成设备选型。1.2 概况及自然条件 概况 XXXX 市某化工区含有生产染料及染料中间体的专业精细化工企业数十家，日排生产、生活污水共 25000m3。根据环保部门的
2、要求，该区生产、生活污水必须经本区污水处理厂处理达标后方可外排，向南排至防洪沟。厂区地形：厂区地形平坦，污水厂地面标高 58m。污水厂坐标定位：西南：A0.000m,B=0.000m,东北 A=300.00m,B=200.00m 2、气象资料 1)气温 年平均 12，夏季平均 28，冬季平均-18，历年最高 37，历年最低-23 2)降雨量 年平均 850mm，日最大 280mm 3)相对湿度 年平均 64，历年最大 72，历年最小 58 4)主导风向 冬季：偏西北为主 夏季：偏东南为主 5)冰冻期：100 日 1.3 设计进出水水质 1、设计进水水质：1）染料中间体废液、染料工艺废水及洗涤废
3、水等 CODCr 10000mg/l 色度 500 倍 2/49 pH 9 10 2）其他废水（生活污水、车间冲洗地面废水等）CODCr 10002000mg/l 色度 200 倍 pH 7 8 冬季污水平均温度：10 夏季污水平均温度：20 2、处理后的水质要求：CODCr100mg/l 色度 50 倍 pH 6 9 第 2 章 污水处理厂设计 2.1 污水处理厂设计规模 生产工艺中的洗涤、压滤等废水 17000m3/d，生活污水 8000m3/d，共计 25000m3/d。依据该区要求，污水处理场设计处理量25000 m3/d，远期规划为 100000 m3/d。2.2 污水处理厂址选择
4、污水厂厂址选择应遵循下列各项原则 1、应与选定的工艺相适应 2、尽量少占农田 3、应位于水源下游和夏季主导风向下风向 4、应考虑便于运输 5、充分利用地形 2.3 污水、污泥处理工艺选择 1、处理工艺流程选择应考虑的因素 污水处理厂的工艺流程系指在保证处理水达到所要求的处理程度的前提下，所采用的污水处理技术各单元的有机组合。在选定处理工艺流程的同时，还需要考虑各处理单元构筑物的形式，两者互为制约，互为影响。污水处理工艺流程的选定，主要以下列各项因素作为依据。（1）、污水的处理程度（2）、工程造价与运行费用（3）、当地的各项条件（4）、原污水的水量与污水流入工程 3/49 该污水处理厂日处理能力
5、为25000m3,属于中规模的污水处理厂。因废水中COD浓度较高，常以厌氧为主兼顾好氧生物处理和物化处理相结合的办法。常采用的工艺为升流式厌氧污泥床工艺、升流式厌氧生物滤池工艺、水解好氧法工艺等。2.适合于小型污水处理厂的厌氧处理工艺的比较 适合于小型污水处理厂的厌氧工艺比较多，为了选择出经济技术更合理的处理工艺，以下对适合于小型污水处理厂的厌氧处理工艺进行经济技术比较。如下表：工艺名称 升流式厌氧生物滤池 升流式厌氧污泥床 优点 1.生物量浓度较高，因此，有机负荷率较高。2.能够承受水质或水量的冲击负荷。3.勿需污泥回流。4.设备简单，能耗低，运行管理方便，费用底。5.无污泥流失之虞，处理水
6、携带污泥较少。升流式厌氧污泥床的主要优点是:1、升流式厌氧污泥床内污泥浓度高。平均污泥浓度为 2040gVSS/1；2、有机负荷高。水力停留时间短。中温发酵，容积负荷一般为10kgCOD/m3.d 左右；3、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；4、污泥床不填载体，节省造价及避免因填料发生堵赛问题；5、升流式厌氧污泥床内设三相分离器，一般不设沉淀池，被沉淀区分离出来的污泥重新回到污泥床反应区内，一般无污泥回流设备。缺点 1.运行中容易发生堵塞现象。2.污泥浓度沿深度分布不均匀，上部滤料不能充分利用。为克服这些缺点可采
7、取处理出水回流的措施。1、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；2、污泥床内有短流现象，影响处理能力；3、对水质和负荷突然变感，耐冲击力稍差。化较敏 4/49 综上所述，可得比较适合本处理厂的工艺是升流式厌氧污泥床工艺。因为这种工艺具有较好的去除COD功能；具有改善和提高污水的可生化性；具有提高对难降解生物有机物去除效果，运行效果稳定；技术先进成熟，运行稳妥可靠；管理维护简单，运行费用低；沼气可回收利用；升流式厌氧污泥床工艺近年来在国外发展很快，在国内也已有生产性规模装置，该工艺既节约了能源，甚至可回收能量，又解决了环境污染问题，取得了较好的经济效益和社会效益。
8、这种新工艺的研究和发展具有广阔的应用前景。3.废水处理工艺流程 目前国内对染料及中间体废水处理工艺的研究比较成熟，处理方法主要有物理化学处理法、生物处理法等。因废水中 COD 浓度较高，常以厌氧为主兼顾好氧生物处理和物化处理相结合的办法。对含染料及中间体废水处理，以物化法为主，则运行费用较高。根据环保部门要求和该厂提供的情况，对该厂的实地调研，经研究分析，对该厂染料废水根据其废水污染物的理化特征，提出了“染料及中间体废水预处理+综合废水合并处理”的总体思路。“废水预处理”的处理方法为生物厌氧分解大分子有机物；“综合废水合并处理”即预处理后的废水和其他废水合并进行厌氧、好氧，出水达标后外排。废水
9、处理工艺流程如下图所示:各处理单元去除率预测一览表 构筑物名称 CODr（mg/l）BOD5（mg/l）色度 SS（mg/l）格栅 12000 2000 700 800 出水 12000 2000 700 720 调节池 出水 11160 1860 651 360 7%7%7%50%UASB 出水 1674 186 130 144 85%90%80%60%接触氧化池 出水 84 30 50 50.4 95%84%62%65%二沉池 出水 84 30 50 30 40.5%格栅 调节池 提升泵房 厌氧池 UASB 生物接触氧化池 沉淀池 进水 污泥泵房 污泥浓缩 出水 污泥脱水 鼓风机 5/49
10、 2.4 主要生产构筑物工艺设计 1、调节池沉淀池 水力停留时间 HRT=4.0h，容积3VLBH=3131 5.0=4805m 2、污水提升泵 选用 350QW1100-10-45 型潜污泵两台，性能如下，流量：1100 m3/h；扬程：10m；转速；980r/min；功率：45kw；效率：74.6%；重量 1500kg。3、UASB 反应池 容积：335346.07140VLBHm采用四座 UASB 反应池。4、好氧接触氧化池 池子格数：30 个，每格的面积为25525m 5、二沉池 采用中心进水两边出水的辐流式沉淀池，数量 2 座，直径为 22m。二沉池高度为H=4.6m，沉淀时间 t=
11、2.5h。6、接触消毒池 采用一个5廊道平流式消毒接触池，廊道宽B=4m，廊道长L=10.5m，接触时间t=30min。7、浓缩池 采用竖流式浓缩池，重力浓缩，浓缩池直径D=2.5m，浓缩时间 t=6.7h。8、脱水机房 采用带式压滤机压滤脱水，选用PFM-1000型压滤机，带宽1m，主机功率1.5kw。第 3 章 污水处理厂平面布置 3.1 污水处理厂平面布置原则 1、处理单元构筑物的平面布置 水处理构筑物是水处理厂的主体建筑物，在作平面布置时，应根据各构筑物的功能要求和水力要求，结合地形和地质条件，确定它们在厂区内平面的位置，对此，应考虑：(1)功能分区明确，管理区、污水处理区及污泥处理区
12、相对独立。(2)构筑物布置力求紧凑，以减少占地面积，并便于管理。(3)考虑近、远期结合，便于分期建设，并使近期工程相对集中。(4)各处理构筑物顺流程布置，避免管线迂回。(5)变配电间布置在既靠近污水厂进线，又靠近用电负荷大的构筑物处，以节省能耗。(6)建筑物尽可能布置为南北朝向。(7)厂区绿化面积不小于3O，总平面布置满足消防要求。(8)交通顺畅，使施工、管理方便。6/49 厂区平面布置除遵循上述原则外，还应根据城市主导风向，进水方向、排水方向，工艺流程特点及厂区地形、地质条件等因素进行布置，既要考虑流程合理，管理方便，经济实用，还要考虑建筑造型，厂区绿化及与周围环境相协调等因素。2、管、渠的
13、平面布置 厂区主要管道有污水管道、污泥管道、超越管道、雨水管道、厂区给水管、厂区污水管等，设计如下：(1)污水管道 污水管道为各污水处理构筑物连接管线及厂区污水管道，管道的布置原则是线路短，埋深合理。厂区污水管道主要是排除厂区生活污水、生产污水、清洗污水，厂区污水经污水管收集后接入厂区进水井，与进厂废水一并处理。(2)污泥管道 污泥管道主要为调节沉淀池出泥管，UASB 反应器出泥管，二沉池出泥管，污泥泵房出泥管以及脱水机房污泥管。管道设计时考虑污泥含水率相对较低的特点，选择适当的管径及设计坡度以免淤积。(3)超越管 主要在污水处理厂调节池前设事故超越管（直接排放），以便在处理构筑物发生事故时污
14、水能全部排出(4)雨水管道 为避免产生积水，影响生产，在厂区设雨水排放管。(5)厂区给水管 厂内给水由城市给水管直接接入，给水管道的布置主要考虑各处生活饮用和消防用水。3.厂区道路，围墙设计 为便于交通运输和设备的安装、维护，厂区内主要道路宽为 8 米和 6 米，道路转弯半径一般均为 4 米。道路布置成网格状的交通网络。每个建、构筑物周边均设有道路。路面采用混凝土结构。污水处理厂围墙：采用花池围墙，以增加美观，围墙高 2.5m。4、辅助建筑物 污水处理厂内的辅助建筑物有：泵房、办公室、综合楼、水质分析化验室、变电所、维修间、仓库等。他们是污水处理厂不可缺少的组成部分。其建筑面积大小应按具体情况
15、与条件而定。有可能时，可设立试验车间，以不断研究与改进污水处理技术。辅助构筑物的位置应根据方便、安全等原则确定。在污水处理厂内应合理的修筑道路，方便运输，广为植树绿化美化厂区，改善卫生7/49 条件，改变人们对污水处理厂“不卫生”的传统看法。按规定，污水处理厂厂区的绿化面积不得少于 30%。3.2 本设计污水处理厂的平面布置 1、根据污水处理厂平面布置的原则，本设计污水处理厂的平面布置采用分区的方法，共分三区：工作区、污水处理区、污泥处理区。（1）工作区布置：设计力争创造一个舒适、安全、便利的条件，以利于工作人员的活动。设有办公楼、集中控制室、食堂、浴室及传达室等。建筑物前留有适当空地可作绿化
16、用。（2）水区布置：设计采用“一”型布置，其优点是布置紧凑、分布协调、条块分明。同时对辅助构筑物的布置较为有利。（3）泥区布置：考虑到空气污染，将泥区布置在夏季主导风向的下风向，同时，远离人员集中地区。脱水机房接近厂区后门，便于污泥外运。2、在厂区平面布置及高程布置时，主要根据各构筑物的功能和流程的要求，结合厂址地形、地质条件、进出水方向的可能来进行布置。在平面布置中根据进水方向，根据排放水体方向及考虑夏季主导风向将污水处理构筑物依其流程由西向东布置,形成处理厂生产区,作为辅助生产构筑物的仓库靠近变电所,全厂的行政管理中心办公楼则位于进厂大门的东侧,厂区绿化用地较多,可改善厂内卫生条件。在高程
17、布置上，处理构筑物标高仅按处理后污水能自然排出为前提，使进厂污水泵房扬程最小，节省运行费用。第 4 章 污水处理厂高程布置 4.1 污水厂高程的布置方法 污水处理厂高程布置的主要任务是：确定各处理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，从而能够使污水沿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。为了降低运行费用和便于维护管理，污水在处理构筑物之间的流动，以重力流考虑为宜(污泥流动不在此例)。为此，必须精确的计算污水流动中的水头损失，水头损失包括：(1)污水流经各处理构筑物的水头损失。在作初步设计时可进行估算。但应当认识到，污
18、水流经处理构筑物的水头损失，主要产生在进口和出口和需要的跌水(多在出口处)，而流经构筑物本身的水头损失则很小。(2)污水流经连接前后两处构筑物管渠(包括配水设备)的水头损失。包括沿程与局部水头损失。(3)污水流经量水设备的水头损失。8/49 在对污水处理厂的高程布置时，应考虑下列事项：(1)选择一条距离最长，水头损失损失最大的流程进行水力计算。并应适当留有余地，以保证在任何情况下，处理系统都能够运行正常。(2)计算水头损失时，一般应以近期最大流量(或泵的最大出水量)作为构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)设置终点泵站的
19、污水处理厂，水力计算常以接纳处理后污水水体的最高水位作为起点，逆污水处理流程向上倒推计算，以使处理后污水在洪水季节也能自流排出，而泵需要的扬程则较小，运行费用也较低。但同时考虑到构筑物的挖土深度不宜过大，以免土建投资过大和增加施工上的困难。在作高程布置时还应注意污水流程与污泥流程的配合，尽量减少抽升的污泥量，在决定污泥干化场、污泥浓缩池，消化池等构筑物高程时，应注意它们的污泥水能自动排入污水入流干管或其它构筑物的可能。第二部分 设计计算书 第一章 污水处理构筑物设计计算 1.1 格栅计算 1、设计说明 格栅由一组平行的金属栅条或筛网制成，安装在废水渠道的进口处，用于截留较大的悬浮物或漂浮物，主
20、要对水泵起保护作用，另外可减轻后续构筑物的处理负荷。图 11 格栅计算草图 2、设计参数 设计流量 Q=25000m3/d=0.289m3/s 9/49 栅前流速 v1=0.8m/s 过栅流速 v2=0.9m/s 栅条宽度 s=0.01 m/s 格栅间隙宽度 b=0.010m 栅前部分长度 0.5m 格栅倾角 =600 栅后部分长度 1.0m 3、设计计算（1）设定栅前水深 根据室外排水设计规 X规定，当管径为 200300mm 时最大设计充满度为 h/d=0.6 进入格栅间的栅前水深以此为依据，取栅前水深为h=0.4m（2）栅条间隙数 2sin0.289sin60750.0100.40.9Q
21、nbhv（3）格栅有效宽度 (1)0.01(751)0.010751.49BS nbnm（4）进水渠道渐宽部分长度 设进水渠宽 B1=1.2m 1111.491.20.42tan2tan20BBLm 1为进水渠道展开角 20（5）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度 120.40.222LLm（6）通过格栅的水头损失 设栅条断面为锐角矩形断面 332224413240.010.9()sin2.42()sin60320.01019.60.010.92.42()sin6030.01019.60.26vShkbgm（7）栅槽总高度 设栅前渠道超高 20.3hm 120.40.260.30.96Hhhh
22、m（8）格栅总长度 1120.51.00.40.30.40.20.51.0602.5HLLLtgtgm 10/49（9）每日栅渣量 在格栅间隙 16mm 的情况下，设栅渣量为每 1000m3污水产 0.05 m3 采用机械清渣 1.2 调节池 调节池的作用就是调节进水的水量和水质，酸性废水和碱性废水还可在调节池内中和，短期排出的高温废水也可利用调节池以平XX 温。1、设计参数（1）调节池有效水深为 2.0-5.0m（2）调节池停留时间 4-8h（3）调节保护高度 0.3-0.5m 已知 Q=25000m3/d=1041.7m3/h 取水力停留时间 HRT=4h，有效水深 H1=5.0m，保护高
23、度 H2=0.5m，则调节池高度H=5.5m。2、池体设计（1）池体容积 V=(1+K)QT 式中：K-池子扩充系数一般为10%-20%本池设计采用10%T-水力停留时间，h V=(1+10%)1041.74=4583.5m3(2)调节池面积 214583.5916.75.0VAmH 设调节池一座，采用方形池，池长 L 与池宽 B 相等，则916.730.3LBm 取31m 在池底设集水坑，水池底以 i=0.01 的坡度向集水坑。（3）进水布置 进水起端中间设进水堰，堰长为池长 2/3，堰宽为 0.5m。（4）出水设置 出水直接采用清水泵从最低水位处将污水打进下一个构筑物，泵进口设置在池最低处
24、。11/49 调节池示意图 1.3 污水提升泵房 提升前水位标高为 56.140m，提升之后水位标高为 60.754m。则提升高度为：60.754-56.1404.614m 泵站内水头损失为 1.5m，自由水头为 1.0m，则水泵的扬程为：4.6141.51.07.114m 水量为 250003/md=1041.7m3/h=289.35L/s。选用 350QW1100-10-45 型潜污泵两台，其参数如下：流量：1100 m3/h；扬程：10m；转速；980r/min；功率：45kw；效率：74.6%；重量1500kg。1.4 升流式厌氧污泥床（UASB）升流式厌氧污泥床反应器（Up-flow
25、 Anaerobic Sludge Bed，以下简称 UASB）是由荷兰 Lettinga在 20 世纪 70 年代研制开发的，是一种微生物悬浮生长型的厌氧反应器，其结构见图 3-7。图 3-7 升流式厌氧污泥床 进水 出水 31012/49 反应器的底部是浓度较高的污泥层，称之为污泥床。具有良好的沉淀性能和凝聚性能的污泥在下部形成污泥层。在污泥床上部是浓度较低的悬浮污泥层，通常把污泥床和悬浮污泥层称为反应区。在反应区上部设有气、液、固三相分离器。污水从反应器的底部进入，与污泥床中的污泥充分接触，微生物分解污水中的有机物产生沼气，微小的沼气泡在上升过程中不断合并成大气泡。由于气泡上升产生的强烈
26、搅动，在污泥床上部形成悬浮污泥层。气、水、泥三相混合液上升至三相分离器内，沼气泡碰到分离器的反射板时折向气室，被有效地收集排出；污泥和水经孔道进入沉淀区，污泥在重力的作用下下沉到沉淀区的底部，沿斜壁滑落回反应区，上清液从沉淀区上部排出。污泥与液体的分离基于污泥絮凝、沉淀和过滤作用。所以在运行操作过程中，应该尽可能创造污泥能够形成絮凝沉降的水力条件，使污泥具有良好的絮凝、沉淀性能，不仅对于分离器的工作是具有重要意义，对于整个有机物去除率更加至关重要。UASB 中污水与污泥的混合是靠上升的水流和发酵过程中产生的气泡来完成的。因此，一般采用多点进水，使进水均匀地分布在床断面上，其中的关键是要均匀匀速
27、、匀量。UASB设备启动的难点是获得大量沉降性能良好的厌氧颗粒污泥。最好的办法加以驯化，一般需要 36 个月，如果靠设备自身积累，投产期最长可长达 12 年。实践表明，投加少量的载体，有利于厌氧菌的附着，促进初期颗粒污泥的形成；比重大的絮状污泥比轻的易于颗粒化；比甲烷活性高的厌氧污泥可缩短启动期。和其他厌氧反应器相较，升流式厌氧污泥床具有一系列的优点，其中包括：（1）污泥床内生物量多，折合浓度计算可达 20-30g/L；（2）容积负荷率高，在中温发酵条件下，一般可达310/kgCODmd左右，甚至能够高达31540/kgCODmd，污水在反应器内的水力停留时间较短，因此所需池容大大缩小。（3）
28、设备简单运行方便，勿需设沉淀池和污泥回流装置，不需充填填料也不需在反应区内设机械搅拌装置，造价相对较低，便于管理，而且不存在堵塞问题。（4）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。其主要缺点为：（1）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；（2）污泥床内有短流现象，影响处理能力；（3）对水质和负荷突然变化较敏感，耐冲击力稍差。1、设计参数 1、设计流量 Q=25000m3/d=1041.7m3/h；2、设计容积负荷为 Nv=10kgCOD/(m3d)；13/49 3、进水 COD 浓度 C0
29、=11160mg/L。2、设计计算（1）反应区设计计算 1）UASB 反应器的有效容积（包括沉淀区和反应区）0vQCNV有效 式中：0C进水 COD 浓度，mg/L，设计中取 C0=11160mg/L；vN容积负荷kgCOD/(m3d)，设计中取 Nv=10kgCOD/(m3d)；30vQC25000 1116027900N10 1000Vm 2）UASB 反应器的形状和尺寸 根据经验，UASB 最经济的高度一般在 46m 之间，并且大多数情况下，这也是系统最优的运行 X 围。取 h=6m，则反应器面积22790046506VAmh。设 计4座 槽 截 面 为 矩 形 的UASB反 应 器，则
30、 每 座 反 应 器 面 积2146501162.544AAm 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=35m，则宽11162.5B33.2m35AL，取 B=34m。取反应器超高 0.5m，则反应器总高 H=6+0.5=6.5m；因此每个 UASB 反应器实际尺寸为LB H=35m34m6.5m。3）UASB 反应器废水上升流速 vr 25000/45.25/0.22/3534rQVm dm hA 4）水力停留时间 V2790026.8hQ1041.7T 5）水力负荷率（rV）33rQ1041.7V0.22/()4650mmhA 对颗粒污泥，水力负荷33r
31、V0.1 0.9m/mh，故符合设计要求。（2）三相分离器构造设计计算 14/49 三相分离器要具有气、液、固三相分离的功能。三相分离器的设计主要包括沉淀区、回流缝、气液分离器的设计。三相分离器构造如下图所示 单元三相分离器结构示意图 1）沉淀区设计 三相分离器的沉淀区的设计同二次沉淀池的设计相同，主要是考虑沉淀区的面积和水深，面积根据废水量和表面负荷率决定。由于沉淀区的厌氧污泥及有机物还可以发生一定的生化反应产生少量气体，这对固液分离不利，故设计时应满足以下要求：沉淀区水力表面负荷32q1.0m/()mh；沉淀器斜壁角度约可大于 45角,使污泥不致积聚，尽快落入反应区内；进入沉淀区前，沉淀槽
32、底逢隙的流速 2/m h；总沉淀水深应大于 1.5m；水力停留时间介于 1.52h。本设计中，与短边平行，沿长边每池布置 9 个集气室，构成 9 个分离单元，则每池设置 9 个三相分离器。三相分离器长度 B=34m，每个单元宽度L35b3.5m1010 沉淀区的表面负荷率：3333Q1041.70.22m/(mh)0.7m(mh)435 34qA，符合15/49 要求。2）回流缝设计 单元三相分离器的宽度 b=3.5m,上下三角形集气罩斜面水平夹角为 55，取保护水层高度 h1=0.5 m,下三角形高度 h3=1.2m，上三角形顶水深 h2=0.5m，则下三角形集气罩底部宽为：31tanhb
33、式中：b1下三角集气罩底水平宽度，m；下三角集气罩斜面的水平夹角，；h3下三角集气罩的垂直高度，m。311.20.84tantan55hbm 相邻两个下三角形集气罩之间的水平距离：b2=b-2b1=3.520.84=1.82m 下三角形集气罩回流缝的总面积：S1=nb2l=91.8234=556.92m2 式中：S1下三角形集气罩回流缝的总面积；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。下三角集气罩之间的污泥回流逢中混合液的上升流速：1111041.7/40.47/2/556.92Qvm hm hS，符合设计要求。设上三角形集气罩回流缝的宽度 b3=0.35m，
34、则上三角形回流缝面积为：S2=2nb3l=290.3534=214.2m2 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 1221041.7/41.22/2/214.2Qvm hm hS，符合设计要求。确定上下三角形集气罩相对位置及尺寸，由图可知：30.350.50tan35tan35bBCm 取 AB=0.5m，则上三角形高为：h4=(ABcos55+b2/2)tan55 =(0.5 cos55+1.82/2)tan55 =0.84m 3）气液分离设计 16/49 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：BCABbavv。沿
35、AB 方向水流速度 va=v2=1.09m/h 气泡上升速度：2blggvd18 式中：d气泡直径，cm；1液体密度，3g/m；g沼气密度，3g/m；碰撞系数，取 0.95；污水的动力黏滞系数，g/(cms)。取 d=0.01cm(气泡)，20C 下，1=1.03g/cm3，g=1.1510-3g/cm3，=0.0101cm2/s,=0.95，=1=0.01011.03=0.0104g/cms。由于污水动力黏滞系数值比净水的大，取0.02g/(cms)。32b0.95 9.81v1.03 1.15 100.010.266cm/s9.58m/h18 0.02 BC0.51.0AB0.5 bav9
36、.588.79v1.09 bavBCvAB 可脱去d0.01cm的气泡。4）三相分离器与 UASB 高度设计 三相分离区总高度2345hhhh-h 2h为集气罩以上的覆盖水深，取 0.5 m。3AFh/sin 551.46m 3/sin350.61mBGb GFAF-AB-BG=1.46-0.5-0.61=0.35m 5hGFsin 550.35sin550.29m 2345hhhh-h0.51.20.840.292.25m 17/49（3）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。查资料可知，颗粒污泥3vN4kgCOD/(md)，每个布水点服务25m2
37、，出水口流速25m/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=500mm 的进水管，18 根 d=200mm 的支水管，支管分别位于进水管两侧，同侧每两根支管之间的中心距为2.0m。配水孔孔距取 2.0m，每根水管有 16 个配水孔，每个孔的服务面积 5m2，孔口向下。2）布水孔孔径 总管流速221041.7=0.37m/s3600D36000.5Qv 布水孔17 17289个，出水流速为 2.m/s，则孔径计算为：4Q4 1041.7/4475/4d13mm,3600n3600 n36002892.0vv取d=15mm 布水管设置在离 UASB 反应器底部 300m
38、m 处。3）验证 常温下，容积负荷310/()kgCODmd，沼气产率30.3m/kgCOD；满足空塔水流速度u1.0m/h，空塔沼气上升速度gu1.0m/h。空塔水流速度：Q1041.7u0.22m/h95%，取3s1000kg/m，则 污泥产量3ss20750.6W1037.5/(1)10001-98%xmdP；污泥龄cG41850020.2dX20750.6。3）排泥系统设计 在距 UASB 反应器底部设置排泥口,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 DN=300mm。(5)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
39、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9个单元三相分离器，每个反应池9条出水槽，槽宽0.3m。a)单个反应器流量：311Q1041.7q0.0723m/s360043600 a)取出水槽槽口附近水流速度为 0.2m/s，则 槽口附近水深=iq0.07231090.1339mua0.20.3 取 槽 口 附 近 槽 深 为 0.25m，出 水 槽 坡 度 为 0.01；出 水 槽 尺 寸34m0.3m0.25m，2）溢流堰的设计 b)出水槽溢流堰共有 18 条（9 2），每条长 12m；设计90三角堰，堰高 5
40、0mm,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 10.4L/s，查知溢流负荷为 12L/(m s),设计溢流负荷f2L/(ms)，则堰上水面总长为：iq72.3L36.15mf2。三角堰数量：3L36.15n=723b50 10个。c)堰上水头校核 19/49 每个堰出流率343iq72.3 10q10 m/sn723 按90三角堰计算公式2.5q1.43h 则堰上水头：0.40.4-4q10h0.022m1.431.43。d)出水渠设计计算 反应器沿长边设一条矩形出水渠，9 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
41、 0.3m/s 出水渠宽 u=0.6，坡度 0.001。出水渠附近水深=0.07230.40.60.3iqmua 以出水槽槽口为基准计算，出水渠渠深：0.2+0.4=0.6m；离出水渠最远的出水槽到渠口的距离为 31.5m，出水渠长为31.5+0.5=32m；出水渠尺寸：320.60.6mmm；向渠口坡度为 0.001。e)UASB 排水管设计计算 选用 D=500mm 的钢管排水，充满度（设计值）为 0.6。240.07320.62/0.50.6vm s(6)沼气收集系统的设计计算 1）沼气产量计算 沼气主要产生于厌氧阶段，设计产气率取30.4/()rmkgCOD去除。a)总产气量300.4
42、2500011.160.8594860/GrQC Emd 单个 UASB 反应器产气量319486023715/44GGmd 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 12 根集气管。每根集气管内最大气流量=23237151.5 10/243600 18ms 据资料，集气室沼气出气管最小直径100dmm，设计取 150mm。20/49 结构如下图 集气管结构示意图 c)沼气主管 每池 18 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31237150.274/243600qms 取 D=200mm，设
43、计充满度为 0.8，则流速 20.27441.23/0.20.8vm s d)沼气总管内最大气流量3948601.098/243600qms 取 D=600mm，设计充满度为为 0.8，则流速 21.09844.86/0.60.8vm s 2）水封罐设计 水封罐主要是用来控制三相分离器的集气室中气液两相界面高度的，因为当液面太高或波动时，浮渣或浮沫可能会引起出气管的堵塞或使气体部分进入沉降室，同时兼有隔绝和排出冷凝水作用。每一反应器应配一水封罐。a)水封高度 10HHH 式中 0H反应器至贮气罐的压头损失和贮气罐内的压头 为保证安全取储气罐内压头，集气罩中出气气压最大1H取 2m2H O，储气
44、罐内压强0H为 0.4m2H O。则水封高度 21/49 10220.41.6HHHmH O b)水封罐 取水封罐高度为 2.5m，直径 2000mm，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5001800mmHmm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 3394860/3952.5/gVmdmh，气柜容积定为 2h 的产气量，即37905gVm。1.5 生物接触氧化池 生物接触氧化法是以生物膜为主净化污水的一种处理工艺。其实质是在生物接触氧化池内充填填料，已经充氧
45、的污水浸没全部填料，并以一定的流速流经填料。在填料上布满生物膜，污水与生物膜广泛接触在生物膜上微生物的新陈代谢功能的作用下，污水中有机污染物得到去除，污水得到净化。生物接触氧化池的特点是：1、氧化池内供微生物固着的填料，全部淹没在污水中，相当于一种浸没在污水中的生物滤池，故又称淹没式生物滤池。2、池内采用与曝气池相同的曝气方法，提供微生物氧化有机物所需要的氧量，并起搅拌混合作用。类似于在曝气池中添加填料，供微生物栖息，故又称接触曝气池。3、净化污水主要靠生物膜，但在氧化沟污水 XX 存在一定浓度的悬浮生物量，类似于曝气池中的活性污泥，对污水也起一定的净化作用。可见，生物接触氧化法是一种具有活性
46、污泥法特点的生物膜法。它综合了曝气池和生物滤池的优点，避免了两者的缺点。生物接触氧化法的处理工艺通常可以分为：一段法（一次生物接触氧化法）、二段法（两次生物接触氧化法）、多段法（多次生物接触氧化法）和推流法（多格生物接触氧化法）。本设计采用的是一段法。一段法也称一氧一沉法。原水进入生物接触氧化池进行处理而后进入二次沉淀池进行泥水分离。在此处理过程中，氧化池的流态具有完全混合型的特点，全池填料上的生物膜厚度几乎相等，BOD 负荷大体相同。氧化池中剩余的营养物质（F）与活性微生物重量（M）之比 F/M 在 1.193.57 之间，微生物处于对数生长期和生长率下降期的前期。生物膜生长较快，活性较大，
47、降解有机物的速率较高。生物接触氧化池是由池体、填料、支架及曝气装置、进水装置以及排泥管道等部件所组成。22/49 基本构造如下图所示：接触氧化池结构示意图 一、设计参数 1、平均日污水量3325000/1041.7/Qmdmh；2、BOD5进水浓度：186/aLmgL；3、BOD5出水浓度：30/tLmgL；4、填料容积负荷：351.8/()MkgBODmd；5、有效接触时间：2th；6、气水比：33015/Dmm；7、为了保证布气、布水均匀，每格池面积不宜大于225m。二、设计计算 设计两座接触氧化池，一用一备。1、有效容积：()atQ LLVM 式中：V有效容积，3m；aL进水5BOD浓度
48、，/mg L；tL出水5BOD浓度，/mg L；M填料容积负荷，35/()gBODmd。33()25000(18630)2166.71.8 10atQ LLVmM 2、滤池总面积 取滤池高度 H=3m，分 3 层，每层 1m，则滤池总面积：22166.7722.23VFmH 23/49 3、每格滤池尺寸 每格滤池面积 Fnf 式中：f每格滤池面积，2m，设计中取 25 n滤池格数，个。722.228.925n 个 取 30 个 4、校核反应时间 反应时间30253242.1625000nfHthQ，设计要求大于 2 小时，所以符合要求。5、滤池总高度 0123HHhhh 式中：H填料总高度，m
49、，本设计取三层填料，每层高 1.0m，填料总高度H=3.0m；1h超高，m，设计中取1h=0.5m；2h填料上水深，m，设计中取2h=0.5m；3h配水区高度，m，取3h=0.5m。滤池总高度012330.50.50.54.5HHhhhm 6、所需空气量 0DD Q 式中：D需气量，3/md；0D21m 污水需气量，32/mm，设计中取3205/Dmm。301525000125000/DD Qmd 9、每格滤池所需空气量：311250004166.7/30DDmdn 10、空气管道布置（1）空气干管 每池所需的空气量 D1=4166.7m3/d，取空气流速 v=15 m/s，则干管直径 24/
50、49 1444166.70.06424360024360015Ddmv 取 d=0.07m=70mm，其 v=12.5 m/s。（2）空气支管 在生物接触氧化池中，曝气系统多采用穿孔管布气。穿孔管管径为 20mm，中心间距为 100mm 布置，共 50 根，穿孔管上孔眼直径为 3mm，孔眼中心间距为 100mm，即每根穿孔管上开孔 50 个，则孔口空气流速为 224Qv864005050N d 式中：2v孔口空气流速，m/s；d孔眼直径，m。2224Q4 125000v2.73/864005050N d8640050503.140.003m s 穿孔管布置开孔示意图见下图：穿孔管布置开孔示意图