肉类加工废水处理工艺设计

肉类加工废水处理工艺设计

1.本设计（论文）课题应达到的目的

查阅资料，分析设计基础资料，选择适宜的肉类加工废水处理工艺流程，进行构筑物计算、设备选型、全厂区的平面布置、高程布置、能熟练使用CAD制图绘制构筑物工艺详图。培养学生具备解决问题和分析问题能力以及初步的环境工程设计能力。

2.本设计（论文）课题任务的内容和要求

(1)设计规模:总处理水量(日处理流量1500m3/d)

(2)废水水质:根据当地环保部门水质监测及其他同类废水水质类比调查，确定设计原水水质下表。

(3)处理要求：出水水质达到《肉类加工工业水污染物排放标准》GB13457-92 一级排放标准。

(4)其他资料

根据厂方提供的资料及现场调查获悉，用来建设废水处理站的场地基本平整，土质良好。废水通过厂区排水管网收集，入废水处理站管底标高为－0.5m；经处理后的水直接排放，排水标高为－0.8m（所给标高均为相对标高，厂区地坪为±0.00m）。拟建地夏季主导风向为西北风，年平均气温12℃，极端最高气温30.8℃，极端最低气温－9.2℃。

(5)进行污水处理站的平面布置设计和高程布置，合理安排处理构筑物（设备）及辅助建筑物的平面位置及标高；

3.本设计（论文）课题任务的内容和要求

(1)收集和查阅有关资料，了解工艺加工过程，所排废水的水质、水量特点及排放特点；

(2)通过论证分析和比较，确定较为合理的污水处理工艺流程；

(3)合理选择设计参数，对构筑物进行工艺计算，确定每个构筑物的工艺尺寸；

(4)根据设计结论对设备进行选型；

(5)进行污水处理站的平面布置设计和高程布置，合理安排处理构筑物（设备）及辅助建筑物的平面位置及标高；

4.对本设计（论文）课题成果的要求

设计说明书（含工艺计算）一份，字数在2.0万字以上、图纸不少于4张，其中包括总平面布置图1张，高程布置图1张，主要构筑物工艺详图2张、资料收集齐全，工艺论证正确充分、设计计算概念清楚、公式选取正确、设计参数选取合理，并注明参数出处、设计说明书条理清楚，层次分明，文字通顺，格式规范、图纸表达正确，符合制图规范。

目录

引言 (3)

肉类加工废水概述 (4)

1.1肉类加工废水的来源和水质水量特征 (4)

1.1.1肉类加工废水来源 (4)

1.1.2肉类加工废水水量 (4)

1.1.3肉类加工的水质特征 (4)

1.2.肉类加工废水处理技术 (5)

1.2.1物理及物化处理工艺 (5)

1.2.2生物处理工艺 (5)

设计任务及设计计算 (8)

2.1 设计任务 (8)

2.1.1 设计规模 (8)

2.1.2 设计要求 (8)

2.2 工艺流程 (8)

2.3 主要构筑物作用 (9)

2.3.1 格栅 (9)

2.3.2 隔油池 (9)

2.3.3 调节沉淀池 (9)

2.3.4 UASB反应器 (10)

2.3.5 SBR反应器 (10)

2.3.6浓缩池 (10)

2.4 设计计算 (11)

2.4.1 格栅 (11)

2.4.2隔油池 (11)

2.4.3调节沉淀池设计计算 (12)

2.4.4 UASB反应池 (14)

2.4.5 SBR反应池设计计算 (24)

2.4.6鼓风机房设计计算 (31)

2.4.7污泥浓缩池 (34)

2.4.8污泥脱水系统设计 (36)

2.5污水处理厂总体布置 (37)

2.5.1平面布置 (37)

2.5.2污水厂的高程布置 (38)

2.5.3污水处理站高程水力计算 (39)

2.5.4污水提升泵设计计算 (40)

结论 (42)

引言

水资源是经济可持续发展的基本保证，污水的任意排放或处理不彻底的排放，都会给水资源环境带来严重的污染问题。我国水体污染主要来自两方面，一是工业发展超标排放工业废水，二是城市化中由于城市污水排放和集中处理设施严重缺乏，大量生活污水未经处理直接进入水体造成环境污染。尽管近二、三十年来，我国在水污染防治出台了一系列水质标准和法律法规，但水污染的发展趋势仍未得到有效控制。2002年国家环保总局公布的数字表明，地表水流经城市的河段有机污染较重，城市居民日常生活排放的污水和很多工业废水都含有大量的有机物质，尤其工业废水还含有有毒有害的人工合成有机物，如合成农药和染料等，使我国大多数城市河流都存在严重的有机污染，导致城市水源水质下降和处理成本增加，严重威胁到城市居民的饮水安全和人民群众的身体健康，不仅加剧了水资源短缺的矛盾，也对我国正在实施的可持续发展战略带来严重的负面影响，后果非常严重。所以处理好工业废水是非常重要的。

肉类食品是人类生活所必须需，是满足人类对蛋白质、脂肪等营养物质需求的主要来源之一。在我国，随着人们生活水平的不断提高，肉类及其食品年消耗量逐年增长，我国日屠宰生猪数在500～5000头的较大型、大型肉类加工厂不下千座，而日屠宰生猪数在500头以下的中、小型肉类加工厂更是成千上万。[1]

在屠宰和肉类加工的过程中，要耗用大量的水，同时又要排出含有血污、油脂、毛、肉屑、畜禽内脏杂物、未消化的食料和粪便等污染物质的废水，而且此类废水中还含有大量对人类健康造成危害的微生物。肉类加工废水如不经处理直接排放，会对水环境造成严重危害，对人畜健康造成危害。肉类加工废水所含污染物质大多属于易生物降解的有机物，在它们排入水体后，会迅速的耗掉水中的溶解氧，造成鱼类和水生生物因缺氧而死亡；由于缺氧还会使水体转变为厌氧状态，这样会使水质恶化、产生臭味、影响卫生。同时，废水中的致病微生物会大量繁殖，危害人类健康。在食品工业中，从排放水的数量和污染程度来看，肉类加工废水几乎居于首位。[2]因此，对屠宰肉类加工废水进行处理，去除其污染对保护生态环境和人类健康是十分必要的。

肉类加工废水概述

1.1肉类加工废水的来源和水质水量特征

1.1.1肉类加工废水来源

屠宰和肉类加工的生产过程大致为，牲畜在宰杀前要进行检疫验收，在屠宰时进入屠宰区，首先用机械、电力或者化学方法将牲畜致晕，然后悬挂后脚割断静脉宰杀放血。牛采用机械剥皮，而猪一般不去皮，猪体进入水温为60℃的烫毛池煮后去毛。而后剖肚取出内脏，将可食用部分和非可食用部分分开，再冲洗胴体、分割、冷藏，以及加工成不同的肉类食品如新鲜肉或花色配制品和腊、腌、熏、罐头肉等。

屠宰和肉类加工厂的废水主要产生在屠宰工序和预备工序。废水主要来自于围栏冲洗、宰前淋洗和屠宰、放血、脱毛、解体、开腔劈片、清洗内脏肠胃等工序，油脂提取、剔骨、切割以及副产品加工等工序也会排放一定的废水。此外，在肉类加工厂还有来自冷冻机房的冷却水，以及车间卫生设备、洗衣房、办公楼和场内福利设施排出的污水等

1.1.2肉类加工废水水量

肉类加工废水量与加工对象、数量、生产工艺、管理水平等因素有关。[3]肉类加工生产一般都有明显的季节性变化，因此，肉类加工厂的废水流量在一年内有很大变化。由于各肉类生产厂都有其本身的生产特点，如每日一班生产、两班生产或三班连续生产，因此，废水流量在一天内有较大的变化，远非均匀流出。

1.1.3肉类加工的水质特征

肉类加工废水含有大量的血污、油脂、油块、毛、肉屑、内脏杂物、未消化的食料和粪便等污染物。外观呈令人不快的血红色，并具有令人不快的血红色，并具有使人厌恶的腥臭味。此外，在肉类加工废水中，还含有粪便大肠杆菌，粪便链球菌以及沙门氏菌等与人体健康有关的细菌，但一般不含有有毒物质。

肉类加工废水中所含污染物主要为呈溶解、胶体和悬浮物等物理特性的有机

、COD、SS等，此外还有总氮、有机氮、氨氮、物质，其污染指标主要有PH、BOD

5

硝态氮、总固体、总磷、硫酸根、硫化物和总碱度等。在微生物方面指标为大肠杆菌。

与一般的工业废水相同，肉类加工废水的水质受加工对象、生产工艺、用水量、工人劳动素质和设备水平等方面的影响，在水质方面的变动较大，不仅国内、国外的数据有很大的差异，即使是国内不同厂家的废水水质也有较大的不同。

1.2.肉类加工废水处理技术

1.2.1物理及物化处理工艺

由于肉类加工废水中含有大量的非溶解性蛋白质、脂肪、碳水化合物和其他杂物，同时肉类加工废水的水质和水量在24h内变化较大，为了防止设备的堵塞以及回收有用的副产品，降低生物处理设施的负荷和稳定生物处理工艺的处理效果，一些物理（如筛除、调节、撇出、沉淀、气浮等）和化学（如絮凝等）处理法也常常与生物处理工艺结合使用，作为生物处理工艺的前的预处理。在一些废水排放标准高及废水准备回用等场合下，为了对生物处理工艺出水进行深度处理。也需要采用某些物理或化学处理法（如絮凝、过滤、微滤、吸附、反渗透、离子交换和电渗析等）。

1.2.2生物处理工艺

肉类加工废水中污染物主要是易于生物降解的有机物，生物处理工艺最为有效和经济，因此生物处理工艺是肉类加工废水处理采用的最普遍的主体工艺。当前，我国对肉类加工废水处理采用的工艺基本上是厌氧与好氧相结合的生物处理技术。其中好氧生物处理工艺根据所利用的微生物的生长形式可分为活性污泥工艺和生物膜工艺。厌氧处理工艺按厌氧微生物的培养形式可分为悬浮生长系统和附着生长系统。前者包括厌氧接触工艺、UASB和水力循环厌氧接触池，后者包括厌氧滤池和厌氧流化床等。

现把目前肉类加工废水处理中相对比较成熟的生物处理工艺，经行一些阐述和比较：[2]

（一） UASB+ 好氧接触氧化工艺处理肉类加工废水。[4]

此处理工艺中主要处理设备是上流式厌氧污泥床和好氧接触氧化池，调节池既有调节水质、水量的作用，还由于废水在池中的停留时间较长而有沉淀和厌氧发酵作用。由于增加了厌氧处理单元，该工艺的处理效果非常好。上流式厌氧污泥床能耗低、运行稳定、出水水质好，有效地降低了好氧生化单元的处理负荷和

运行能耗(因为好氧处理单元的能耗直接和处理负荷成正比)。好氧处理(包括好氧生物接触氧化池和斜板沉淀池)对废水中SS和COD均有较高的去除率，这是因为废水经过厌氧处理后仍含有许多易生物降解的有机物。该工艺处理效果好、操作简单、稳定性高。上流式厌氧污泥床和好氧接触氧化池相串联的肉类加工废水处理工艺具有处理效率高、运行稳定、能耗低、容易调试和易于每年的重新启动等特点。只要投加占厌氧池体积1/3的厌氧污泥菌种，就能够保证污泥菌种的平稳增长，经过3个月的调试UASB即可达到满负荷运行。整个工艺对COD的去除率达96.6%，对悬浮物的去除率达97.3%～98%，该工艺非常适合在屠宰废水处理中推广应用。

（二）、水解酸化+SBR 法处理肉类加工废水。

其主要处理设备是水解酸化池和SBR反应器。这种方法在处理肉类加工废水时，在厌氧反应中，放弃反应时间长、控制条件要求高的甲烷发酵阶段，将反应控制在酸化阶段，这样较之全过程的厌氧反应具有以下优点：（1）由于反应控制在水解、酸化阶段反应迅速，故水解池体积小；（2）不需要收集产生的沼气，简化了构造，降低了造价，便于维护，易于放大；（3）对于污泥的降解功能完全和消化池一样，产生的剩余污泥量少。同时，经水解反应后溶解性COD比例大幅度增加，有利于微生物对基质的摄取，在微生物的代谢过程中减少了一个重要环节，这将加速有机物的降解，为后续生物处理创造更为有利的条件。（4）水解酸化+SBR法处理高浓度肉类加工废水效果比较理想，去除率均在94%以上，最高达99%以上。要想使此方法在处理肉类加工废水达到理想的效果时运行环境要达到下列要求：（1）酸化—SBR法处理中高浓度肉类加工废水，酸化至关重要，它具有两个方面的作用，其一是对废水的有机成分进行改性，提高废水的可生化性；其二是对有机物中易降解的污染物有不可忽视的去除作用。酸化效果的好坏直接影响SBR反应器的处理效果，有机物去除主要集中在SBR反应器中。（2）水解酸化+SBR法处理肉类加工废水受进水碱度和反应温度的影响，最佳温度是24℃，最佳碱度范围是500～750mg/L。视原水水质情况，如碱度不足，采取预调碱度方法进行本工艺处理；若温度差别不大，运行参数可不做调整，若温度差别较大，视具体情况而定。

（三） UASB+SBR法处理屠宰废水。

本处理工艺主要包括UASB反应器和SBR反应器。

UASB的主要优点是：

1、UASB内污泥浓度高，平均污泥浓度为20－40gVSS/1；

2、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；

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、UASB内设三相分离器，通常不设沉淀池，被沉淀区分离出来的污泥重新

回到污泥床反应区内，通常可以不设污泥回流设备。

SBR反应器优点

1、理想的推流过程使生化反应推动力增大，效率提高，池内厌氧、好

氧处于交替状态，净化效果好。

2、运行效果稳定，污水在理想的静止状态下沉淀，需要时间短、效率

高，出水水质好。

3、耐冲击负荷，池内有滞留的处理水，对污水有稀释、缓冲作用，有

效抵抗水量和有机污物的冲击。

4、工艺过程中的各工序可根据水质、水量进行调整，运行灵活。

5、处理设备少，构造简单，便于操作和维护管理。

浓度梯度，有效控制活性污泥膨胀。

6、反应池内存在DO、BOD

5

7、SBR法系统本身也适合于组合式构造方法，利于废水处理厂的扩建和

改造。

8、脱氮除磷，适当控制运行方式，实现好氧、缺氧、厌氧状态交替，具

有良好的脱氮除磷效果。

9、工艺流程简单、造价低。主体设备只有一个序批式间歇反应器，无二

沉池、污泥回流系统，调节池、初沉池也可省略，布置紧凑、占地面积省。

将UASB和SBR两种处理单元进行组合，所形成的处理工艺突出了各自处理单元的优点，使处理流程简洁，节省了运行费用，而把UASB作为整个废水达标排放的一个预处理单元，在降低废水浓度的同时，可回收所产沼气作为能源利用。同时，由于大幅度减少了进入好氧处理阶段的有机物量，因此降低了好氧处理阶段的曝气能耗和剩余污泥产量，从而使整个废水处理过程的费用大幅度减少。采用该工艺既降低处理成本，又能产生经济效益。并且UASB池正常运行后，每天产生大量的沼气，将其回收作为热风炉的燃料，可供饲料烘干使用。UASB+SBR法处理工艺具有技术先进高效、处理工艺简单实用、处理效果好、运行稳定、操作管理方便、工程投资省。运行费用低等特点。此外,与水解酸化+SBR处理工艺相比具有运行费用低，污泥产量低，处理费用省等优点

设计任务及设计计算

2.1 设计任务

2.1.1 设计规模

某1500m3/d肉类加工废水处理工艺设计

2.1.2 设计要求

设计出水水质要求：《肉类加工工业水污染物排放标准》GB13457-92 一级排放标准。

表1 水质参数

COD (mg/L) BOD5(mg/L) SS(mg/L) NH3-N 动植物油浓度进水指标2000 1000 2000 280 120

出水指标＜80 ＜25 ＜60 ＜15 ＜15

去除率（%）96 97.5 97 94.6 87.5

(1).根据肉类加工行业建设项目的工程特点，掌握主要生产工艺流程，主要污染源，污染物种类及排放方式和排放量；

(2).了解目前国内外处理肉类加工费水的主要处理方法；

(3).查阅、熟悉肉类加工行业废水处理及行业排放的相关标准及法律法规；

(4).根据原始数据进行工艺流程方案的选比，本着“技术上先进可行、经济上合理、社会和环境效益最佳”的原则，进行技术方案的比较；

(6).在教师指导下，独立完成设计说明书的撰写。详细叙述所选工艺流程的合理性、按流程顺序描述所选各处理构筑物的尺寸、构造、选用设备的型号、性能、台数等；

2.2 工艺流程

根据水质分析，肉类加工废水有机物及悬浮物含量高,水质水量变化较大,可生化性较好。本设计对肉类加工废水处理采用的工艺是厌氧与好氧相结合的生物处理技术。厌氧段采用UASB工艺，好氧段采用SBR工艺。该处理工艺具有简

单实用、处理效果好、处理负荷高、运行稳定。操作管理方便、工程投资省。运行费用低等特点。工艺流程如下图1.

图1 工艺流程图

2.3 主要构筑物作用

2.3.1 格栅

格栅是由一组平行的金属栅条或筛网制成的框架设备，被安装在污水渠道、泵房集水井的进口处或处理厂的端部，用以截留较大的悬浮物或漂浮物，减轻后续处理构筑物的处理负荷，保护后续处理设施。

2.3.2 隔油池

去除肉类加工废水中的大量油脂，减少油脂造成的管道、水泵、和其他设备的堵塞问题。减少油脂含量过高对生物处理工艺造成的影响。

2.3.3 调节沉淀池

工业废水的水量和水质随时间的变化幅度较大，为了保证后续物理构筑物或设备的正常运行，需要对废水的水量和水质进行调节。由于肉类加工废水中悬浮物（SS）浓度较高，此调节池也兼具有沉淀池的作用。该池设计有沉淀池的污泥斗，有足够的水力停留时间保证后续处理构筑物能连续进行。

2.3.4 UASB反应器

又称上流式厌氧污泥床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。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。

2.3.5 SBR反应器

序批式活性污泥反应器系统由多个反应器组成，废水连续按序列进入每个反应器，它们运行时的相对关系是有次序的，也是间歇的； 2〕在时间上也是按序排列、间歇进行的，一般一个运行周期包括进水－反应－沉淀－排水－闲置五个连续的阶段。在一个运行周期中，各个阶段的运行时间、反应器内混合液体积的变化以及运行状态等都可以根据具体污水性质、出水质量与运行功能要求等灵活掌握。

2.3.6浓缩池

污泥浓缩可使污泥初步减容，使其体积减为原来的几分之一，从而为后续处理或处置带来方便。浓缩池的目的在于降低污泥中占70%的空隙水，以便减容。本设计采用间歇式重力浓缩池。

2.4 设计计算

2.4.1 格栅

计划选用SMF微滤机，该设备结构简单，适用于分离液体中存在的微小悬浮物（主要是浮游植物、动物、无机和有机物残渣等）其微滤采用的过滤材质为不锈钢丝网或化纤网，孔径小、薄、阻力低，流速高且截污能力强等特点，是较好的水净化和回用设备。该机可用于自来水厂的原水过滤、发电厂、化工厂、肉联厂、造纸厂等各种工业用水过滤。循环冷却水过滤和废水净化，污水处理等。

本设计处理水量1500m3/d肉类加工废水

根据水量选择SMF50型微滤机两台，一备一用，其性能参数如下：

表2 SMF50型微滤机性能

型号滤筒直

径（mm）

滤筒长

度（mm）

过滤面

积（m2）

过滤能力

（m3/d）

滤筒转速

（r/min）

冲洗压力

（Mpa）

电动机

功率

SMF-50 500 1000 1.57 1400～1600 5～10 无机调

速

0.098～0.196 0.85

2.4.2隔油池

本设计中按废水的停留时间计算法计算。

(1)隔油池总容积W：W=Qt；

式中 Q —隔油池设计流量

T —废水在隔油内的设计池内的设计停留时间，h；一般在 1.5h～2h，取2h。

W=62.5×2.0=125m3,取130 m3。

(2)隔油池的过水断面A

c ： A

c

=Q/3.6v

式中 v —废水在隔油池中的水平流速，mm/s,取2mm/s。

A

c

=62.5/（3.6×2）=8.68㎡。

(3)隔油池格间数n：n=Ac/b·h

式中 b —隔油池每个格间的宽度，m；由于刮泥刮油机跨度规格的限制，一般为2.0、2.5、3.0、4.5、6.0，这里取4.5；

h —隔油池每个格间的有效水深，取1.5m。

n=8.68/（1.5×3） =1.92,取2格。

(4)隔油池的有效长度L

L=3.6v·t=3.6×2×2.0=14.4m

(5)隔油池建筑高度H

H=h+h’

h’—池水面以上的池壁超高，取0.5m。

H=1.5+0.5=2.0m

2.4.3调节沉淀池设计计算

㈠设计说明

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 6.0h。调节池采用半地下式，便于利用一次提升的水头，并有一定的保温作用，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。

工业废水的水量和水质随时间的变化幅度较大，为了保证后续物理构筑物或设备的正常运行，需要对废水的水量和水质进行调节。由于肉类加工废水中悬浮物（SS）浓度较高，此调节池也兼具有沉淀池的作用。该池设计有沉淀池的污泥斗，有足够的水力停留时间保证后续处理构筑物能连续进行。

㈡设计计算

(1) 参数选取

水力停留时间 T=6h

设计流量Q=1500m3/d=62.5m3/h=0.0174m3/s

10% .SS 20%

考虑格栅的去除率 COD 10% .BOD

5

则沉淀池进水COD指标为1600 mg/L,去除率按照70%计算

则沉淀池出水COD指标为480 mg/L。

（2）池子尺寸

池有效容积V=QT=62.5×6 m3 =375m3

取池总高H=4.5m，其中超高 0.5m，有效水深 h=4m，

则池面A=V/h=375/4=93.75m2。

池长取L=12m ，池宽取B=8m ，每个格子的长度为m L 6212'==。 设计一个池子两个格子，两个污泥斗。每个格子的尺寸为（L ×B ×H=6m ×8m ×4.5m ）

池子的总尺寸为12m ×8m ×4.5m

（3）理论每日污泥量

d m P C C Q W /4210001)96.01(1000)4801600(1500)1(1000)(3010=--=--=

（4）调节沉淀池设计计算图，见图2

图2 调节沉淀池设计计算图

（5）污泥斗尺寸

① 污泥斗高度

取斗底尺寸为300300， 泥斗倾角取500，则

污泥斗的高度(h 2)为：

m tg h 39.250)15.03(02=-=

② 每个污泥斗的容积

322222121222.30)3.03.066(39.23

1)(31m a a a a h V =+?+??=++=

V 总= 2V 2=60.4 m 3

V 总>W, 故符合设计要求.

（6）进水布置

进水起端两侧设进水堰,堰长为池长的50%，进水堰断面尺寸（ 1.3 1.5b h m m ?=?）。

调节池最高水位设置3.5m ，超高为0.50m ，顶标高为-1.7m 。池低标高-7.1m 。调节池出水端设吸水段。

2.4.4 UASB 反应池

㈠ 设计说明

UASB 反应器是有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，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 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/(m 3·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。

㈡ 设计计算

本工程所处理肉类加工废水，属高浓度有机废水，生物降解性好，UASB 反应器作为处理工艺的主体，拟按下列参数设计。

设计流量 1500m 3/d ，即62.5m 3/h ；

进水浓度：COD Cr =1620mg/L

容积负荷：N v =12kgCOD/(m 3·d)

产气率： R=0.4 m 3/COD

污泥产率：X=0.15kg （干泥）/kgCOD

㈢ UASB 反应器工艺构造设计计算

（1）UASB 总容积计算

UASB 总容积：

v

r N QS V = 式中 Q —设计处理流量，m 3/d ；

S r —污水进水中有机物浓度，kg/m 3；

N v —容积负荷，kgCOD/(m 3·d)。

则 =??=12

%0.901000/16201500V 1822.5m 3 选用4个池子，每个池子的体积为 V i ′=V/4=1822.5/4=455.6m 3。

假定UASB 体积有效系数90%，则每池的总容积为V i =455.6/90%=506.3m 3

若选用直径为φ9000mm 的反应器4个，则其水力负荷约为q=2295.624

45.624?=?=?ππD A Q =0.25m 3/(m 2·h)<0.7 m 3/(m 2·h)，基本符合要求。 若反应器总高为

H=7.5+0.5=8.0m

则每个反应器容积为

=??=?=84942

2

ππH D V i 508.7m 3>506.3 m 3

有效反应容积约为

V i ′=508.7 m 3×90%=457.8 m 3

（2）配水系统设计

本系统设计为圆形布水器，每个UASB 反应器设36个布水点。

设计说明

为了保证四座UASB 反应器运行负荷的均匀，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，气体搅拌作用较差，此时对配水系统的设计要求高一些。

二次泵房出水，直接向四座UASB 反应器供水，布水形式为两两分中。各UASB 反应器进水管上设置调节阀和流量计，以均衡流量。在UASB 反应器内部采用适应圆池要求的环行布水器。

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。 每池子流量：6.154

5.62==Q m 3/h 圆环直径计算：

每孔服务面积

736.136/6.5.6236/4

12===D a πm 2 a 在1-3m 2之间，符合要求。 可设3个圆环，最里面的圆环设6个孔口，中间设12个，最外围设18个孔口。

○

1内圈6个孔口设计 服务面积：S 1=6×1.736=10.4m 2 折合为服务圆的直径为14

.34.10441

?=πS =3.64m 以此直径作一虚圆，在该圆内等分虚圆面积处设一实圆环，其上布8个孔口，则圆的直径计算如下：12

1214S d =π，则14

.34.10221

1?==πS d =2.6m ○

2中间12个孔口设计 服务面积：S 2=12×1.736=20.8m 2 折合为服务圆直径为14

.3)8.204.10(4)

(421+=+πS S =6.3 中间圆环的直径如下：π41（6.32-d 22）=22

1S 则 d 2=ππ8

.2023.624.6222?-=-S =5.19m

○

3外圈18孔口设计 服务面积：S 3=18×1.736=31.2m 2 折合为服务圆直径为π)

(4321S S S ++=9.001m

则外圆环的直径d 3为计算如下：

32322

1)001.9(41S d =-π 则： π3

232001.9S d -==7.79m

布水系统如图

图3布水系统设计计算图㈣三相分离器设计

(1)设计说明

UASB工艺如图4。

污泥床

三相分离器出水

沼气

进水

悬浮污泥

图4 UASB工艺示意图

反应器内最重要的部件是三相分离器，用来进行气、液、固三相的分离（如图），因此对UASB的工艺构造设计主要就是设计三相分离器，它的设计直接影响气、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。

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沉淀四壁倾斜应在45°～60°之间，使污泥不致积聚，尽快落入反应区内；

②沉淀区的表面水力负荷应在0.7m3/(m2·h)以下，进入沉淀区前，通过沉淀槽底缝隙的流速不大于2.0m/h；

③分离器（两个或多个）间的空隙表面积应是反应器截面积的15%～20%；

④气体收集高度当反应器为5～7m时，应在1.5～2.0m之间；

⑤为使气体释放及便于去除浮渣，应保持足够液气接触面积；

⑥在出水前应设挡板；

⑦分离气体的挡板与分离器壁重叠20cm以上，以免出流气泡进入沉淀区；

⑧出气管直径应足够大，使气室中气体较易排出。

三相分离器设计包括沉淀区、回流缝、气流分离器的设计。

设计计算图如下图5

图5 UASB设计计算图

(2)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似。主要是考虑沉淀区的面积和水深。面积可根据废水量和表面负荷来决定。

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。故设计时应满足以上要求。

如果以上条件均能满足，则可达到良好的分离效果。

集气罩斜壁倾角θ=50°，沉淀区面积：A= 241D π= 2914.34

1??=63.6m 2

表面水力负荷 q=Q/A= 6

.6345.62?=0.246m 3/(m 2·h)<0.7 m 3/(m 2·h),符合要求。 (3)回流缝设计

取1h =0.5m, 2h =0.5m, 5h =2.6m 。如图5所示：

θtg h /b 51=

式中 1b ―下三角集气罩底水平宽度，m ；

θ―下三角集气罩斜面的水平夹角；

5h ―下三角集气罩的垂直高度，m 。

50/6.21tg b ==2.18m,

2b =D-21b =9－2×2.18=4.64m

下三角集气罩之间的污泥回流缝中混合液的上升流速1V 可用下式计算：

1V =Q/S 1

式中 Q ―反应器中废水流量，m 3/h;

S 1―下三角形集气罩回流缝面积，m 2。

4

/8.44/5.6221?=πV =0.86 m/h<2m/h, 符合要求。 上下三角形集气罩之间回流缝中流速（V 2）可用下式计算：

V 2=Q 2/S 2，

S 2为上三角形集气罩回流缝之面积，

取回流缝宽（CD=EF ）d=1.2m ，上集气罩下底宽CF=5.0m 。

DH=CD ×sin50°=1.2×sin50°=0.92m

DE=CF+2DH=5.0 +2×0.92=6.84m

22m 59.182/)84.60.5(2/)(S =+=+=ππDE CF

则 V 2=Q 1/S 2=59

.184/5.62=0.84m/h 。 V 2

确定上下三角形集气罩相对位置及尺寸，由图5知：

CH=CD ×cos50°=1.2×cos50°=0.77m