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污水处理工艺毕业设计说明书

130
2020年5月29日
文档仅供参考
摘 要
中国造纸工业技术的弱原创性和强模仿性是资源环境问题的根源之一,而废水处理是造纸企业末端治理的重点。本设计工艺主要是针对内蒙古某纸业有限公司所排放的生产废水的混合水。其废水水质特点是不含有有害物质,且有较好的可生化性,属于高浓度可生化有机废水。污废水主要水质指标为:处理水量4000m3/d;COD=1800mg/L;BOD=1000mg/L;SS=1350mg/L;pH=9。出水水质要达到GB3544- <造纸工业水污染物排放标准>二级排放标准(COD≤100mg/L,BOD≤60mg/L,SS≤100mg/L)。
根据进水及出水水质的分析和结合所查阅的各种资料,本设计采用:预处理+ UASB+SBR的处理方案。UASB反应器,可去除废水中大量有机物(去除率为COD80%,BOD85%,SS70%),并使出水达到好氧可接受的浓度。SBR反应池确保处理水完全达到排放标准(去除率为COD70%,BOD80%,SS70%)。此方案具有工艺简单、造价低、抗冲击负荷高、占地面积小等优点。经过分析、计算,本设计所选择的UASB+SBR工艺完全能达到所期望的处理效果。
所出设计成果有:设计计算说明书一份及污水处理厂平面图、高程图及各处理构筑物单体平、剖图及部分大样图。

关键词:造纸　废水处理　UASB　SBR
Abstract
Chinese paper industry technology's weak originality and the strong mimetism are one of resources environment question roots, But the wastewater disposal is the papermaking enterprise terminal government key point. This design craft mainly aims at mixed waste-water which comes from a Paper Limited company in Inner Mongolia. the characteristic of the waste water quality is without hazardous substance,and with beteer bicochemistry,which belongs to the high concentration bicochemistry organic waste water
The main water quality targets of waste water:The processing water volume4000m3/d,COD=1800mg/L,BOD=1000mg/L,SS=1350mg/L,pH=9．The leakage water quality must achieve the second-level emission standard of GB3544- "Paper industry Water pollution Emission standard" (COD≤100mg/L,BOD≤60mg/L,SS≤100mg/L)．
The design finally uses:Pretreatment+ UASB + SBR．UASB can remove the massive organic matters in the waste water(Elimination rate COD80%,BOD85%,SS70%).And enables the water leakage achieve to the oxygen acceptable density．SBR guaranteed that the processing water completely achieves the emission standard．(Elimination rate COD70%,BOD80%,SS70%)．This plan has the craft to be simple,the construction cost low, the anti-impact shoulders, the area to be small and so on．through the analysis and computation,I decide to chooses the UASB + SBR craft which can definitely achieve expected．
The design achievement is:the design instruction booklet, the general layout of the sewage treatment plant and the sewage elevation chart and sludge elevation chart of the wastewater treatment plant; In the single item processing construction drawing design, we need to complete the horizontal plan and the sectional drawing of the main construction and the partial detail drawings.

Key word: Papermaking　wastewater disposal　UASB　SBR
目 录
摘 要 I
Abstract II
第一章 绪 论 1
1.1 课题来源 1
1.2 本设计所要达到的目的及其意义 2
第二章 方案的比较与选择 3
2.1 确定污水处理方案的原则 3
2.2 处理方案的确定 3
2.2.1基本工艺路线的确定 3
2.2.2厌氧处理工艺选择 4
2.2.3好氧处理工艺选择 5
2.3 废水处理工艺流程 5
第三章 废水处理系统设计说明 8
3.1 格栅设计 8
3.1.1设计说明 8
3.1.2设计参数 8
3.1.3设计计算 9
3.2 调节池设计 10
3.2.1设计说明 10
3.2.2设计计算 10
3.3 初沉池设计(选用斜管沉淀池) 11
3.3.1设计说明 11
3.3.2设计计算 12
3.4 升流式厌氧污泥床(UASB)设计 14
3.4.1设计计算 14
3.4.2设计参数 16
3.4.3反应区设计计算 16
3.4.4三相分离器设计计算 17
3.4.5布水器设计计算 21
3.4.6出水系统设计计算 22
3.4.7排水管设计计算 24
3.4.8排泥系统设计计算 24
3.4.9沼气系统设计计算 25
3.5 预曝气沉淀池设计 27
3.5.1设计说明 27
3.5.2预曝气沉淀工艺构造计算 27
3.5.3曝气装置设计计算 29
3.5.4预曝气沉淀池出水渠计算 30
3.5.5排泥系统设计计算 32
3.5.6进水配水系统 32
3.6 SBR反应池设计 33
3.6.1设计说明 33
3.6.2SBR反应池容积计算 34
3.6.3反应池运行系统 35
3.6.4排水系统设计计算 35
3.6.5排泥量及排泥系统设计计算 36
3.6.6需氧量及曝气系统设计计算 36
3.7 计量堰的设计 41
3.7.1设计说明 41
3.7.2设计计算 41
3.8 鼓风机房设计 42
3.8.1供风量 42
3.8.2供风风压 42
3.8.3鼓风机的选择 43
3.8.4鼓风机房布置 43
第四章 污泥处理系统 44
4.1 污泥处理方式选择 44
4.2 集泥井容积计算 44
4.2.1产泥量 44
4.2.2集泥井容积计算 45
4.2.3集泥井排泥泵 45
4.3 污泥浓缩池设计 45
4.3.1设计说明 45
4.3.2容积计算 46
4.3.3工程构造尺寸 46
4.3.4排水和排泥 46
4.4 污泥脱水系统设计 47
4.4.1污泥脱水机房 47
4.4.2其它配套设备 47
第五章 污水泵房的设计 49
5.1 一般规定 49
5.2 选泵 49
5.2.1设计说明 49
5.2.2设计计算 49
5.2.3吸、压水管路实际水头损失的计算 50
5.3 集水池 52
5.4 水泵机组基础的确定和污水泵站的布置 53
5.5 泵房高度的确定 54
5.6 泵房附属设施及尺寸的确定 54
5.7 采光、采暖与通风 55
5.8 起吊设备 55
5.9 泵房值班室、控制室及配电间 56
5.10 门窗及走廊、楼梯 56
第六章 污水处理站平面布置和高程布置 57
6.1 构筑物和建筑物主要设计参数 57
6.2 总平面布置 58
6.2.1平面布置要求 58
6.2.2总平面布置结果 60
6.3 高程布置 60
6.3.1高程布置要求 60
6.3.2高程计算 62
第七章 概预算及其运行管理 64
7.1 基本建设投资 64
7.2 集泥井的工程概预算 64
7.2.1概预算依据 64
7.2.2集泥井预算 65
7.3 总投资估算 67
7.4 劳动定员 68
7.4.1定员原则 68
7.4.2污水厂人数定员 69
7.5 经营管理费用 69
7.5.1运行费用 69
7.5.2运行成本估算 69
参考文献 71
附 录 72
外文文献 76
外文文献译文 88
致 谢 93

第一章 绪 论
1.1 课题来源
水是自然界中宝贵的自然资源,是人类赖以生存的必要条件。中国属于严重贫水国,水资源量非常有限,中国是一个干旱缺水严重的国家。我们的淡水资源人均只有2300立方米,仅为世界平均水平的。中国水资源的日趋缺乏已成为影响经济发展和社会安全的全球性热点问题。因此,对于有限的水质源必须进行严格保护。
制浆造纸工业是国民经济能耗和水耗的大户。<国务院节能减排综合性工作方案>指出:钢铁、有色、煤炭、电力、石油石化、化工、建材、纺织、造纸、建筑等为国家节能减排重点行业,这些产业的用水量占工业总取水量的60%。”十一五”期间重点行业要实现节水31亿立方米, 重点行业要实现节水10亿立方米。同时加大造纸、酒精、味精、柠檬酸等行业落后生产能力淘汰力度。
造纸工业废水的特点是有机物质和悬浮物含量高,其危害主要使水中的溶解氧降低,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嗅味,恶化水质,污染环境,同时影响了人们的正常见水。造纸废水分为黑水、中断水及白水,其中黑液是危害最大。它所含的污染物占到了造纸工业污染排放总量的90％ 以上,由于黑液碱性大、颜色深、臭味重、泡沫多,并大量消耗水中溶解氧,严重地污染水源,给环境和人类健康带来危害。而中段水对环境污染最严重的是漂白过程中产生的含氯废水,例如氯化漂白废水,次氯酸盐漂白废水等。另外,漂白废液中含有毒性极强的致癌物质二恶英,也对生态环境和人体健康造成了严重威胁。
制浆造纸工业是中国国民经济的重要产业之一,然而对环境所造成的环境污染问题也日益突出。制浆造纸工业对中国水环境所造成的严重污染,已经成为工业污染防止的焦点、热点、和难点问题。
根据以上情况,为了防止该造纸厂工业污废水直接排放带来的严重污染,保护好该城市水体环境,减少水资源的浪费,因此该造纸厂要建立一座自己的污废水处理站,使水达到国家排放标准。

1.2 本设计所要达到的目的及其意义
本设计所要达到的目的:
(1)污废水达到国家二级排放标准。
(2)污废水处理采用先进的技术设备,经济合理,安全可靠,出水水质好。
(3)尽量做到节能减排。
本次设计的意义为:
(1)改进了本厂的水环境。
(2)减轻了该市的水污染程度,改进了水体环境,促进可持续发展。
(3)促进了该市的工农业发展。
(4)达到了国家和地方的环保要求。
(5)促进了资源环境及经济一体化。

第二章 方案的比较与选择
2.1 确定污水处理方案的原则
污废水处理方案制定的原则为:
(1)工业废水处理应采用新工艺、新技术、新路线,要求经济合理,安全可靠,出水水质好;保证良好的出水水质,效益高。
(2)污水厂的处理构筑物要求布局合理,建设投资少,占地少;自动化程度高,便于科学管理。
(3)为确保处理效果,采用成熟可靠的工艺流程和处理构筑物;提高自动化程度,为科学管理创造条件。
(4)污水处理采用生物处理,污泥脱水采用机械脱水并设事故干化厂;污水采用季节性消毒。
(5)提高管理水平,保证运转中最佳经济效果;充分利用沼气资源,把沼气作为燃料。
(6)根据水质情况选择合理的方案。
(7)查阅相关的资料确定其方案。
最佳的处理方案要体现以下优点:
(1)保证处理效果,运行稳定。
(2)占地面积小,泥量少,管理方便。
(3)基建投资省,耗能低,运行费用低。
(4)把污染情况减到最低。
2.2 处理方案的确定
2.2.1基本工艺路线的确定
根据建设方提供的资料及废水的处理要求,首先应在经济合算的原则下,比较其技术,包括污水、污泥处理工艺技术、主要单体的结构技术、自动控制技术等方面是否先进合理。比较污水处理工艺技术水平时,应比较污水处理基本工艺路线与主要处理单元的技术先进性与可靠性,运行的稳定性与操作管理的复杂程度,各级处理的效果与总的处理效果,出水水质,处理后污水、污泥的出路及其利用价值,处理厂(站)占地面积,施工难易程度等。
污水处理方案比较,一般选择技术上先进合理的几个方案比较其经济合理性,即技术上均满足要求的情况下,看哪个方案更加”多、快、好、省”。经济比较包括以下指标:工程总投资(包括工程造价和其它费用,如征地费、建设管理费、技术培训费、勘探设计调试费等)、经营管理费用(如处理成本、折旧与大修费、管理费用等)和处理成本(污水污泥处理过程所发生的各费用)。
经过对该造纸厂的混合污废水进行分析,污废水的有机物浓度很高,因此应进行处理后再处理。由于其可生化性能较好,因此本设计采用生物处理工艺比较合适。
由于进水水质和处理去除率均很高,应采用厌氧-好氧的处理路线,废水首先经过厌氧处理装置,大大去除进水有机物负荷,获得能源——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到排放标准。
2.2.2厌氧处理工艺选择
由于厌氧生物处理的节省电耗、能够产生生物能、泥量较少、对有机物有较好的降解能力等优点,近年来,其发展较快。常见的先进技术有厌氧接触工艺、上流式厌氧污泥床和厌氧过滤器。
厌氧接触工艺是在传统的CSTR反应器的基础上发展起来的。它采用完全混合式消化反应器,适合于处理含悬浮固体很高的废水,预处理要求低,一般需要设置池内完全混合搅拌,池外还要设消化液沉淀池。其处理效率比传统厌氧消化技术有所提高,但中温消化时容积负荷只有,其水力停留时间依然较长,要求的消化池容积大,而且其要增设沉淀池、污泥回流系统和真空脱气设备,其流程也较为复杂。本工程处理对象为较好生化处理的废水。为提高处理效率,节省工程投资和占地,因此不宜采用厌氧接触法。
上流式厌氧污泥床(UASB),属采用了滞留型厌氧生物处理技术,在低部有污泥床,依据进水与污泥的高效接触提供高的去除率,依靠顶部的三相分离器进行气、液、固分离,能使污泥维持在污泥床内而很少流失。其工艺的突出特征是反应器中能够培养成沉降性能良好的颗粒污泥、形成污泥浓度极高的污泥床,使其具有容积负荷高、污泥截留效果好、反应器结构紧凑等一系列优良的运行特征。因而生物污泥停留时间长,处理效果高,适合于觉易生物降解,和浓度均较高的废水(一般要求进水不大于)。常温条件下,对于较易生物降解有机物废水,容积负荷可达[1]。
厌氧过滤器采用附着型厌氧生物处理技术,在反应器内充填一部填料,使生物污泥附着在填料上生长,不易随出水流失,且填料对于改进水流均匀性有益,而且起到一定过滤截留作用。但反应器内填料易发生堵塞现象,因此不适合处理有机物浓度过高的废水,且要求进水浓度应较低,一般要求。尽管厌氧过滤器抗冲击负荷能力大,处理效率亦高,但不适合本工程进水水质(浓度较高)。
综合以上分析,结合类似工程资料,本工程废水厌氧处理装置采用升流式厌氧污泥床反应器UASB。
2.2.3好氧处理工艺选择
有机废水经厌氧处理出水的会降低,出水可生化性较原污水差。采用一般好氧生物处理方法(生活污泥法和生物膜法)处理厌氧处理出水,其去除率约只有60%,而处理同等浓度的原有机废水可达80%。尽管采用生物膜法处理效果可能会稍好,但难以适应大于的来水。近年来开发了一些处理此类废水(进水浓度较高,可生化性较差,不易生化降解)的工艺技术,如法活性污泥工艺、氧化沟活性污泥法、法等。这些方法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。
以上三种方法中,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;沉淀和排水等工序在一个池内进行,省去了沉淀池和污泥回流设施,故而其工程投资和占地面积,均少于一般活性污泥法。
综合以上分析,本工程好氧处理采用法工艺。
2.3 废水处理工艺流程
工艺流程图框架
该造纸厂生产污废水处理工艺流程如图2.1所示:

污水
格栅
泵房
调节池
初沉池
SBR
预曝气沉淀池
UASB
排放
污泥浓缩池
污泥柜
污泥脱水机
泥饼

图2.1 +工艺流程图

对该处理工艺流程作以下说明:
(1)废水经过格栅截留大颗粒有机物和漂浮物,采用人工清渣方法。
(2)污水提升泵,设置集水池,污水泵房和格栅合建,污水泵采用自罐式。
(3)调节池的作用主要用于混合均匀水质、调节水量、采用搅拌设备防止悬浮物沉淀。
(4)斜板沉淀池作用是对污水中密度大的固体悬浮物进行沉淀分离,悬浮物在重力作用下沉淀下来成为污泥。
(5)为主要的生化处理装置,钢筋混凝土结构考虑防腐,半地下式考虑保温。沼气部分,设计水封罐、气水分离器。
(6)预曝沉淀池,曝气改变厌氧出水的溶解含氧量,沉淀去除UASB出水带来的悬浮污泥。
(7)池为地下式,钢筋混凝土结构,运行中采用自动控制。处理出水排入市政污水管。
(8)污泥浓缩池浓缩斜板沉淀池、、及预曝气沉淀池的污泥,污泥浓缩后经污泥贮柜到脱水机房,最后形成泥饼。
(9)废水处理效果如下:
斜板沉淀池进水、、,去除率分别为15%、25%、45%,出水水质分别为1530、750、742.5。的去除率分别为80%、85%、70%,出水水质分别为306、112.5、222.75。预曝气沉淀池去除率为15%、10%、30%,出水水质分别为260.1、101.25、155.925。SBR的出水水质为78.3、20.25、46.78,去除率分别为70%、80%、70%。
第三章 废水处理系统设计说明
3.1 格栅设计
3.1.1设计说明
格栅主要是拦截废水中的较大颗粒和悬浮物,以防止堵塞、腐蚀水泵。格栅按栅条间隙分类,可分为粗格栅()、中格栅()、细格栅()3种[2]。由于格栅是物理处理的重要构筑物,故新设计的水厂一般采用粗、中两道格栅。但由于本设计的水量以及特殊的水质,因此本设计采用中格栅,格栅的设计包括尺寸计算、水力计算、栅渣量计算。格栅计算示意图如图3.1所示:

图3.1格栅计算示意图

3.1.2设计参数
(1)设计流量:

(2)栅前流速:取值范围,过栅流速V2=,本设计
取0.6、V2取0.7
(3)栅前水深:h=0.4(栅前水深0.3~0.5)[3]
(4)格栅安装角度:
(5)栅条宽度:,栅条净间距
(6)每日栅渣量:因本设计为中格栅,栅条净间距为0.02,取=0.04渣/103污水
(7)经过的格栅的水头损失中格栅为0.1~0.25
(8)格栅间工作台两侧过道宽度不小于0.7,工作台正面过道宽度,采用人工清除时不小于1.2。
(9)格栅间工作台台面高出栅前最高设计水位0.5。工作台上应有安全和冲洗设备。
3.1.3设计计算
(1)栅条的间隙数目
设栅前水深,过栅流速
式(3.1)
(2)格栅的宽度
式(3.2)
根据宽度,选用400型格栅。
(3)圆形栅条阻力系数
式(3.3)
(4)过栅水头损失

(5)进水渠道渐宽部分长度:取进水渠道宽,其渐宽部位展开角
式(3.4)
(6)栅槽与出水渠道连接处的渐窄部位长度

(7)栅后槽总高度:取栅前渠道超高
取0.75
(8)栅槽总长度
式(3.5)
(9)对于栅条间隙的中格栅,每单位体积拦截污物为:
,则每日栅渣量
() 式(3.6)
根据以上计算,由于格栅较小,故不单设格栅间,格栅根据泵的要求和水质的要求栅条间距和栅条宽度根据以上计算不变在泵房设置。根据泵房的尺寸及安放对格栅本身的大小进行适当的调整。
3.2 调节池设计
3.2.1设计说明
根据生产废水排放规律,后续构筑物对水质水量稳定性的要求,需对废水的水量和水质进行调节。本设计采用地上式,便于污水重力排入下一构筑物,并便于污泥重力排入集泥井,为了防止废水沉降采用潜水搅拌机进行搅拌。
3.2.2设计计算
(1)设计说明
调节池调节周期
调节池内有效水深为2.0
调节池有效容积:V=TQ=
根据计算的调节池容积确定调节池的尺寸为:
采用方型池,池长和池宽相等,则池表面
式(3.7)
因此
在池底设集水坑,水池底以的坡度坡向集水井。
调节池的基本尺寸如图3.2所示:
2.0
m
i=0.01
==0.01
18.3m
图3.2调节池基本尺寸示意图

(2)搅拌设备
用混合搅拌机进行搅拌。根据调节池的有效容积,搅拌功率按1污水
配搅拌设备。该工程取4,调节池选配潜水搅拌机的总功率为6674=2668
选用3台潜水搅拌机,单台设备的功率为1.0。
3.3 初沉池设计(选用斜管沉淀池)
3.3.1设计说明
（1） 斜管净距一般采用[4]。
（2） 斜管长一般采用。
（3） 斜管倾角一般采用。
（4） 斜管区底部的缓冲层高度,一般采用1.0。
（5） 斜管区上部水深,一般采用。
（6） 在池壁与斜管的间隙处应装设阻流板,以防止水流短路。斜板上缘宜向池子进水端倾斜安装。
（7） 进水方式采用穿孔墙整流布水,出水方式采用多槽出水,在池面上增设几条平行的出水堰和集水槽,以改进出水水质、加大出水量。
（8） 斜管沉淀池采用重力排泥。每日排泥次数至少1~2次,或连续排泥。本设计采用连续排泥。
（9） 池内停留时间应不超过30。
（10） 斜管沉淀池设斜管冲洗设施。
3.3.2设计计算
(1)池子水面面积 ,
式(3.8)
式中:—最大设计水量 ,166.667 ;
n—池子个数 个,1个;
—表面负荷 ,4 ;
0.91—斜管区面积利用系数。

==
(2)池子边长 ,

(3)池内停留时间 ,
式(3.9)
式中:h2—斜管区上部水深 ,取;
h3—斜管高度 ,取斜管管长为1,则;

(4)污泥部分所需的容积 ,m3
式(3.10)
式中:—污泥室贮泥周期 , ;
—进水悬浮物浓度 ;
—出水悬浮物浓度 ;
—污废水总变化系数;
—污泥含水量 % , 取。

=121.4
(5)污泥斗容积,
式(3.11)
式中:—污泥斗高度;
—污泥斗下边边长 , 取a1=0.8;
—方形池边长。

=5.18

=282.25 >121.4
(6)沉淀池总高度 ,
式(3.12)
式中:—超高 ,取=0.3;
—斜板区底部缓冲层高度 ,取=1.0。
=0.3+0.7+0.866+1.0+5.18
=8.046
(7)穿孔墙布水设计
取的圆孔,则其单孔面积

孔眼流速在0.2~0.3,这里取0.3,则所需的孔眼总面积为:

则孔眼数为 ,取18个。
孔眼布置成两排,则每排9个。孔眼的实际流速为:

(8)穿孔管集水设计计算
设计池中安排六根的穿孔管,每根长为6.9。则

在2~3 之间,符合要求。
3.4 升流式厌氧污泥床(UASB)设计
3.4.1设计计算
是升流式厌氧污泥床反应器废水生物处理技术的简称。这项处理工艺是由荷兰瓦赫宁根农业大学的G . Lettinga等人在20世纪70年代研制的。80年代以后,中国开始研究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[5]。
反应器一般包括进水配水系统、反应区、三相分离器、出水系统、气室、浮渣清除系统和排泥系统等几个部分。 反应器具有工艺结构紧凑、处理能力大、无机械搅拌装置、处理效果好以及占地小等优点。特别是其作为第二代废水厌氧生物处理反应器的典型代表,与传统的厌氧生物处理工艺相比,不但十分有效地实现了水力停留时间()与污泥停留时间()的分离,使反应器中可截留大量的生物量,使所需HRT大大缩短;同时由于其特殊的水力特征,使反应器中的污泥以颗粒化存在,由此极大的改进了污泥的沉降和分离性能,大大延长了污泥在反应器中的停留时间,显著的提高了处理能力。反应器内不需投加填料和载体,提高了容积利用率,避免了堵塞问题。
的工作原理为[6]:
主要是由污泥反应区、气液固三相分离器(包括沉淀区)和气室三部分组成。在底部反应区内存留大量厌氧污泥,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。要处理的污水从厌氧污泥床底部流入与污泥层中污泥进行混合接触,污泥中的微生物分解污水中的有机物,把它转化为沼气。沼气以微小气泡形式不断放出,微小气泡在上升过程中,不断合并,逐渐形成较大的气泡,在污泥床上部由于沼气的搅动形成一个污泥浓度较稀薄的污泥和水一起上升进入三相分离器,沼气碰到分离器下部的反射板时,折向反射板的四周,然后穿过水层进入气室,集中在气室沼气,用导管导出,固液混合液经过反射进入三相分离器的沉淀区,污水中的污泥发生絮凝,颗粒逐渐增大,并在重力作用下沉降。沉淀至斜壁上的污泥沼着斜壁滑回厌氧反应区内,使反应区内积累大量的污泥,与污泥分离后的处理出水从沉淀区溢流堰上部溢出,然后排出污泥床。  
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)经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前絮凝和沉淀,然后回流人反应器。
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[1];
(2)有机负荷高,中温发酵时容积负荷可达;
(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。
3.4.2设计参数
(1)设计流量:
(2)进水浓度:
(3)容积负荷:
(5)产气率:
(6)污泥率:
3.4.3反应区设计计算
反应的有效容积(配水系统上缘至三相分离器下缘之间的空间)
式(3.13)
式中 —设计处理流量,;
—去除的有机污染物浓度,;
—容积负荷,。
=
设有效水深为,常见范围,则表面积

采用4座相同的反应器,则每座有效容积,()。
每座反应器面积,取每座反应器平面尺寸为,符合要求。
较核反应器废水上升流速

常见范围为,符合要求
较核水力停留时间
式(3.14)
3.4.4三相分离器设计计算
的重要构造是指反应器内三相分离器的构造,三相分离器的设计直接影响气、液、固三相在反应器内的分离效果和反应器的处理效果。对污泥床的正常运行和获得良好的出水水质起十分重要的作用。其主要组成部分为气封、沉淀区和回流缝。其设计可分为3个内容:沉淀区的设计、回流缝设计和气液分离器设计。三相分离器计算简图见图3.3:

图3.3 三相分离器计算简图

根据已有的研究和工程经验,三相分离器应满足以下几点要求:
(1)混合液进人沉淀区之前,必须将其中的气泡予以脱出,防止气泡进人沉淀区影响沉淀;
(2)沉淀区的表面水力负荷应在0.7以下,进人沉淀区前,经过沉淀槽底缝隙的流速不大于2.0;
(3)沉淀区底部,斜板的倾角在,不小于。使污泥不在斜板积累,尽快回落入反应区内;
(4)出水堰前设置挡板,以防止上浮污泥流失;某些情况下,应设置浮渣清除装置。
(5)其沉淀区的总水深应不小于1.5,并保证在沉淀区的停留时间为1.5~2.0。
三相分离器设计须确定三相分离区数量,大小斜板尺寸、倾角和相互间关系。
三相分离器沉淀区的表面积同反应区的水平面积,即沉淀区的表面积负荷率为

设上、下三角形集气罩斜面水平倾角分别为(常见)下三角形集气罩进水缝隙上升流速取,(一般)则该缝隙总面
式(3.15)
取5条缝隙(即上集气罩有5个),则每条缝隙宽为

取干舷高度(常见范围),则

沉淀室进水缝隙废水流速取(常见范围)[2]则进水缝隙总面积为:

则实际流速,在范围内,符合要求。
每条缝隙宽

考虑到缝隙兼有回流污泥的作用其一般应大于0.2

取,上三角形集气罩的位置即可确定,其高度为

已知上三角形集气罩顶的水深为0.5,则上下三角形集气罩在反应气内的位置已经确定。
根据已确定的三相分离器构造,还应该较核气液分离器的条件是否符合要求
式(3.16)
式中 —气泡的直径 ,可考虑选取;
—消化液的密度 ;
—沼气泡的密度 ;
—消化液的动力黏滞系数 ,与温度有关;
g—重力加速度 等于;
—碰撞系数,一般可取0.95;
—消化液的运动黏滞系数 ,净水=0.0101。
取

于是气泡在A点上升流速为

根据前面的计算有

即,满足气液分离的基本条件[7]。
根据以上计算结果绘制的三相分离器剖面图和平面图见图3.4及3.5:

图3.4 三相分离器剖面图(单位:)

图3.5 三相分离器平面图(单位:)

3.4.5布水器设计计算
当前,生产性反应器装置所采用的进水方式大致能够分为间隙式进水、脉冲式进水、连续进水和连续进水与间歇回流相结合的进水方式等几种。一般采用连续进水的运行方式。反应器进水管的布置形式一般有枝状布置、穿孔管布置、多管多点布置及顶部进水等。穿孔管布置是最近常见的布水方式,故本设计采用这种布水方式。为了保证四座反应器的运行负荷的均匀,并减少污泥床内出现沟流短路等不利因素,设计良好的配水系统是很必要的,特别是在常温条件下运行或处理低浓度废水时,因有机物浓度低,产气量少,气体搅拌作用差,此时对配水系统的设计要求高一些。
经过重力流从调节池直接向四座供水,每座进水管上设置调节阀和流量计,以均衡流量。
本设计采用压力流穿孔管布水方式,每座反应器设6根,长9的穿孔配水管,穿孔管中心间距为,配水孔孔径取(一般),孔距为,则每个孔的服务面积为,空口向下,配水管中心距池底为,每座反应器共有36个出水孔,每个孔的流速为(一般为2~5)。为了保证配水均匀,在出水处需设尺寸为于水平呈的导流板,使出水散布池底。配水系统见图3.6所示:

图3.6 穿孔管配水系统(单位:m)

布水器配水压力计算
布水器配水压力按下列公式计算
式(3.17)
式中 —布水器配水时最大淹没水深,;
—UASB反应器水头损失,;
—布水器布水所需自由水头,;
其中 ,,
则
3.4.6出水系统设计计算
(1)出水堰
① 出水堰负荷计算
设计出水堰总长为43.8,在每个三角形集气罩顶上沿集气罩长方向平行设置一条出水堰,每个反应器设5条出水堰,每个出水堰长为8.76,则

符合要求。
② 出水堰的形式和尺寸
采用三角堰,每米堰板设12个堰口详细尺寸如图3.7所示

图3.7 出水堰板尺寸简图(单位:mm)
每个堰口流量
③ 堰上水头
每个三角堰水量,则
式(3.18)
④ 集水槽宽

为确保安全,集水槽设计流量

⑤ 槽深度
集水槽临界水深 式(3.19)
集槽起端水深