水处理工程课程设计

2.4 工艺流程的确定 显然通过以上的比较，采用 UASB—好氧技术即 UASB—CAST 最优 2.5 工艺设计流程及处理构筑物说明 1）工艺设计流程 食品生产废水先经细格栅去除粗打杂质物，进入隔油池去除废水中的植物 油，隔油池中出来的水用泵连续送入 UASB 反应器内的出水流入 CAST 反应池 中进行好氧处理。 从 CAST 出来的废水中的氨氮含量大大降低， 使出水各项指标 都能达标。来自 UASB 反应器的剩余污泥现在污泥池内浓缩，中心泥斗中的污 泥被污泥泵送到脱水机房，进一步降低污泥含水率，实现污泥的减量化。 2）工艺中的主要构筑物说明 a.格栅:由一组平行的金属栅条或筛网制成，安装在污水渠道，泵房集水井的 进口处或物水处理厂的端部，用于截留较大的悬浮物或漂浮物，主要对水泵起保 护作用，另外可减轻后续构筑物的处理负荷，并使之正常运行。 b.平流式隔油池：可去除原水中的不可溶解的有机物，以便减轻
采用两级接触氧化工艺，废水中 SS 和 COD 均有较高的去
生物接触氧化法
除率， 可防止高糖含量废水污泥膨胀现象， 但需填料过大， 不便于运输和装填，污泥排放量大且容易堵塞 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
UASB-好氧技术
对较低， 便于管理， 且不存在堵塞问题。 技术上先进可靠， 投资小，运行成本低，效果好，可回收能源，产出颗粒污 泥产品，有一定收益，操作要求严
的有机物，出水的课生化性能得到改善，这使好氧处理的单元的停留时间 小于传统工艺，水解池还可以有效地截留去除悬浮性颗粒物质的特点。因 此，水解与好样处理相结合，要比完全好样处理经济一些。. b. 方案二， 采用简单的厌氧好氧联合处理处理技术， 即 UASB 反应器与 CAST 池的组合工艺，其中 UAST 与其他反应器相比有以下特点： （1）沉降性能良好，不设沉淀池，无需污泥回流。 （2）不甜载体，构造简单，节省造价。 （3）由于消化产气作用，污泥上浮造成一定得搅拌，因而不设搅拌设 备。 （4）污泥浓度和有机负荷高，停留时间短 （5）再加上 UAST 反应其氨氮的去除率高达 85%，能有效的去除氨氮 （6）CAST 拥有良好的工艺性能和灵活的操作 2.3 技术经济的比较，如下表 处理方法 主要技术，经济特点
外运
污泥脱水
污泥浓缩池
b.方案二
4) 工艺流程的优缺点比较 两种方案都有格栅，隔油池，调节池，污泥浓缩池等辅助构筑物无需比较，将 对其主要构筑物进行比较。 a. 方案一，采用水解酸化池和接触氧化法组合工艺，此流程特点是将好样工 艺中的两级接触氧化工艺简化为一级接触氧化，使能耗大幅度降低，由于 水解反应器可使食品废水中的大部分难降解有机物转变为小分子易讲解
3.2 调节池的设计计算。 3.2.1 设计参数 水力停留时间 T = 5h ； 设计流量 Q = 400m /d = 16.67m /h ； 有效水深：h=3m 超高部分：h1=0.3m 池底为正方形 即长宽尺寸相等 3.2.2 设计计算 有容积为： V = QT = 16.67×5= 83.4 m3 池面积为： A = V/h = 83.4/3 = 27.80m3 池长：L= A = 27.80 =5.27 池长取 L = 5.30m ,池宽取 B = 5.30 m ， 池总高度：H=h+h′=3.3m 则池子总尺寸为： L×B×H = 5.30×5.30×3.3 3.2.3 采用空气搅拌。用压缩空气进行搅拌，搅拌效果好，还起到预曝气的作用
有效
COD 去除率为 80%
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t=(160/400)×24=9.6h Vr=Q/s=17/54=0.31m³/(m²·d) 对于颗粒污泥，水力负荷 Vr=0.1-0.9 m³/(m²·d)，符合要求。 3.4.3 进水分配系统的设计 （1）布水点的设置 进水方式的选择应根据进水浓度及进水流量而定，通常采用的是连续均匀进 水。由于所取容积负荷为 2.0 ㎏ COD/(m ³· d) ，因此每个的布水负荷面积为 0.1-1m2 。 本 次 设 计 池 中 共 设 置 60 个 布 水 点 ， 则 每 个 点 的 负 荷 面 积 为 ： Si=S/n=54/60=0.9(m2) (2)配水系统形式 本次设计使用 U 形穿孔管配水，一管多孔式。进水总管管径取 100mm,流 速约为 0.8m/s。 反应器中设置 5 根 ø50mm 的 U 形管， 每两根之间的中心距为 1.0m, 每根管上有 6 个配水孔， 孔距为 0.9m， 孔径采用 ø10mm， 每个孔的服务面积 0.85 ×0.9=0.765（m2） ，孔口向下并与垂线呈 45°。 共设置布水孔 60 个，出水流速 u 选为 1.2m/s，则孔径为：
第 2 部分 设计说明书
2.1 工艺流程设计的原则 1）以废水净化和资源化回用为目的确立处理工艺。 3）尽可能采用运行管理简单，自动化程度高的处理工艺。 4）减少废水处理站的占地面积，在保证处理效果的前提下，通过经济比较，选 用修建、维护、运行成本低的工艺，同时将废水站的产物（污水、污泥、沼气） 经济利用，降低总体建设费用。 5）考虑环境保护因素，尽可能少地排放废气、废水、废渣，度考虑一定的安全 性，保证在事故情况下将对环境的影响降到最低。 2.2 工艺方案的分析及比较 1）废水的特点 其废水 COD 在 800～1200mg/l 之间 ,BOD 在 500～600mg/l 之间，虽然 BOD 与 COD 的比价高出 0.5 左右，说明这种废水具有较高的生物可降解性，因此， 主要采用生物处理法， 2）处理废水的方法 a.水解酸化，再加工后续处理工艺 b.采用 USAB 反应器惊醒厌氧处理，再进行后续好氧处理 3)废水处理的工艺流程 a.方案一 格栅 初沉隔油池 水解酸化池 生物接触氧化池 二沉池 达标排放
L H 1 . 3 5 0 . 56 1.35 取 1 .2m 9 1m
5.每日栅渣量
Qm a W 86400 0.0046 0.1 86400 x 1 0.04m3 / d ＜0.2m3/d 1000 1000 W1 为单位体积污水栅渣量，一般取 0.1—0.01，细格栅取大值，粗格栅取小值。 栅渣用于堆肥。由于每日栅渣量较少，因此采用人工清渣。 W
3.4 UASB 反应器的设计计算 3.4.1 设计参数：设计容量负荷 Nv=2.0 ㎏ COD/(m³·d) 3.4.2 反应器所需容积及主要尺寸的确定。 (1)UASB 反应器的有效容积： V 有效=Q(Co-Ce)/Nv=400×(1000-200)×10¯³/2=160m³ (2)UASB 反应器的形状和尺寸： 据资料，经济反应器高度一般为 4-6m 之间，矩形池长宽比早 2：1 左右 较为合适。设计的反应器有效高度为 h=3m 。则横截面积 S=V /h=160/3=54m²。设池高 L 为池宽的 2 倍，则可取 B=5.0m,L=10.0m 一 般 应 用 时反 应 器 装 夜 量 为 70%-90% ， 本 工 程 中 设 计反 应 器 总 高 H=4.5m，其中超高 0.5m 。 反应器的总容积 V=BLH=5.0×10.0×（4.5-0.5）=200m³。有效容积为 160m3。则体积有效系数为 80.0%，符合有效负荷要求。 (3)水力停留时间 t 和水力负荷率 Vr。
3 3
3.3 平流隔油池的设计计算。 3.3.1 设计参数：废水在隔油池的设计停留时间：t=1.5h 废水在隔油池中的水平流速：v=3m/s 隔油池每个格间宽度：b=2.5m
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废水在隔油池工作水深：h=1.0m 池水以上的池壁超高 0.5 米 3.3.2 按废水停留时间计算法进行各部分尺寸计算。 隔油池的总容积： W=Qt=400×1.5/24=25 m3 隔油池的过水断面为; Ac=Q/3.6v=25/(3.6×3)=2.3m² 隔油池隔间数： n=Ac/bh=2.3/(1×2.5)=0.92 隔油池的有效长度： L=3.6vt=3.6×3×1.5=16.2m 隔油池的高度 H 为： H=h+h′=1+0.5=1.5m 而 L/b=16.2/2.5=6.48>4 符合要求。 取1间
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SS/（mg/l） 125 125 0 125 50 60%
隔油池
UASB
CAST
进水 出水 去除率
200 50 75%
110 16.5 85%
50 20பைடு நூலகம்60%
第 3 部分
设计计算书
3.1 格栅的设计计算 3.1.1 设计草图
3.1.2 格栅的尺寸计算 由于进水水量小，选用宽度小的格栅，即 HG-500 回转式格栅，栅条间隙为 5mm，格栅总宽 500mm，安装角度 60°—80°，设置沟宽 600mm，过栅流速为 0.5－1m/s。 1.栅前水深 h 的确定 400 Q= =0.0046m3 / s 24 3600
后续处理构筑物的处理负荷， 并使之正常运行。 在我国使用较为广泛， 出油效果好，能去除 70%以上的油和调节水量的作用。
c.UASB 反应器：UASB，即上流式厌氧污泥床，集生物反应与沉淀于一体，
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是一种结构紧凑，效率高的厌氧反应器，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。能培养出一种据用良好沉降性能和高比产甲烷活 性的厌氧颗粒污泥，并在底部形成污床，颗粒具有极高的净化处理效率，最重要 的是反应器能培养出一种具有良好沉降性能和高比产甲烷活性的厌氧颗粒污泥， 并在底部形成污泥床，可逆污泥具有极高的进化处理效率。UASB 反映其具有下 面这些优点：⑴放映气的有机负荷很高，高于前几代厌氧反应器；⑵污泥颗粒化 后使反应器抗击负荷性大大提高；⑶在一定水力负荷条件下，反应器可以靠产生 的气体进行搅拌混合，不需要任何搅拌装置，使污泥和基质充分混合接触；⑷反 应器上部设置的三相分离器有效地将气，液，固三相进行分离，不需要再增加其 他沉淀，脱气等辅助设备，简化了工艺，节省了运行费用；⑸不需要设置填料和 载体，提高了反应器的容积利用率。 d.CAST 反应池： 工艺集曝气与沉淀于同一池内， 取硝了常规活性污泥法的一 沉池和二沉池，其工作过程分为曝气、沉淀和排水三个阶段。CAST 工艺的优点 1.工艺简单，占地面积小，投资较低：CAST 的核心构筑物为反应池，没有二 沉池，一般情况下不设调节池及初沉池。因此，污水处理设施布置紧凑，占地省 和投资低。 2.曝气阶段生化反应推动力大：这有利于减少曝气池容积，降低工程投资。 3.沉淀效果好： CAST 工艺在沉淀阶段几乎整个反应池均起沉淀作用池， 沉淀 阶段的表面负荷比沉淀池小得多，没有进水的干扰，沉淀效果较好。实践证明， 当冬季温度较低， 污泥沉降性能差时，或在处理一些特种工业废水污泥凝聚性能 差时，均不会影响 CAST 工艺的正常运行。实验和工程中曾遇到 SV30 高达 96% 的情况，只要将沉淀阶段的时间稍作延长，系统运行不受影响。CAST 反应池中 存在较大的基质浓度梯度，而且处于缺氧、好氧交替变化之中，这样的环境条件 不利于丝状微生物的优势生长，可有效防止污泥丝状膨胀。 4.运行灵活，抗冲击能力强： CAST 工艺是按时间顺序运行的，各阶段的长 短均可根据进水、 出水水质及污水量的变化灵活调整，可以在满足排放标准的条 件下达到经济运行的目的。CAST 工艺集曝气、沉淀等功能于一体，池容相对较 大，抗水质、水量冲击能力较大。当进行脱氮除磷时，可通过间断曝气控制反应 池的溶解水平，提高脱氮除磷的效果。 5.CAST 工艺可应用于大型、中型及小型污水处理工程，比 SBR 工艺适用范 围更广泛。 6.运行稳定性好。 7.基质去除率较高。+ 8.剩余污泥量小，性质稳定。 2.6 各处理单元效率预测表 处理单元 项目 进水 出水 去除率 进水 出水 去除率 COD cr /mg/l） 1000 1000 0 1000 200 80% BOD 5 /（mg/l） 550 550 0 550 110 80%
Q= A = 2h
v 取 0.5m/s，则解得 h=0.096m。 2.过栅水头损失 通过格栅的水头损失 h 2 =k h 0 =k
2
2g
sin
其中 k 一般取 3，ξ =0.5，α =60°，解得 h2=0.165m。 3.栅后槽总高度
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H=h+h1+h2=0.096+0.165+0.3=0.56m 4.格栅总长度