環(huán)境管理_檸檬酸廢水畢業(yè)設(shè)計(jì)

某檸檬酸廢水處理工程設(shè)計(jì)The Design of Citric Acid Wastewater Treatment Project 努力了的才叫夢(mèng)想，不努力的就是空想！如果你一直空想的話，無(wú)論看多少正能量語(yǔ)錄，也趕不走滿滿的負(fù)能量！你還是原地踏步的你，一直在看別人進(jìn)步。摘 要我國(guó)是世界上最大的檸檬酸生產(chǎn)和出口國(guó)，但檸檬酸生產(chǎn)工藝的固有特點(diǎn)使其生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生大量高濃度廢水，成為環(huán)境的嚴(yán)重污染源，因此，廢水治理已成為我國(guó)檸檬酸行業(yè)的當(dāng)務(wù)之急。檸檬酸廢水處理方法有生產(chǎn)飼料酵母法、上流式厭氧污泥床(UASB)工藝、活性污泥法、光合細(xì)菌法、乳狀液法及綜合處理法等。本設(shè)計(jì)著重從節(jié)省運(yùn)行成本和提高處理效率角度出發(fā)，采用厭氧二級(jí)接觸好氧的處理方法。對(duì)工藝流程中各個(gè)設(shè)備及構(gòu)筑物的工作原理及特點(diǎn)作了詳細(xì)說(shuō)明；對(duì)各處理設(shè)備和構(gòu)筑物進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)計(jì)算，確定了各處理設(shè)備和構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)尺寸、廢水處理工程的平面布置和高程布置，并對(duì)廢水處理工程進(jìn)行了工程概預(yù)算,該工程總投資為130萬(wàn)元，處理費(fèi)用為每立方米廢水0.81元。關(guān)鍵詞：檸檬酸廢水；廢水處理；厭氧；好氧；AbstractChina is the worlds largest producers and exporters of citric acid, citric acid production process but the inherent characteristics of the production process to produce a large number of high-strength wastewater, the environment has become a serious source of pollution, therefore, wastewater treatment, has become Chinas citric acid industry priority.) Citric acid wastewater treatment method of feed yeast production method, upflow anaerobic sludge blanket (UASB) processes, activated sludge, photosynthetic bacteria law emulsion method and the integrated treatment of law. Focusing on the design to save costs and improve operation efficiency point of view, the use of anaerobic - aerobic secondary treatment of contacts. Of process equipment and structures in each of the working principle and characteristics explained in detail; on the processing equipment and structures in detail the design and calculation to determine the structure of the processing equipment and the structure size, waste water treatment works layout and elevation layout, and a wastewater treatment works project budget, which projects a total investment of 130 million deal with a cost of 0.81 yuan per cubic meter of wastewater.Keywords: Citric Acid wastewater, Wastewater Treatment, Floatation, Oxidation, Reduction第一章 緒論1.1 檸檬酸廢水的來(lái)源與水質(zhì)特征在我國(guó)，檸檬酸生產(chǎn)主要以薯干、玉米等為原料，用薯干為原料，采用薯干粉原料深層發(fā)酵法生產(chǎn)檸檬酸是我國(guó)獨(dú)特的先進(jìn)工藝。該工藝不需特別添加營(yíng)養(yǎng)鹽類或其他產(chǎn)酸促進(jìn)劑，而且產(chǎn)量較高，且資源豐富，價(jià)格低廉。國(guó)外生產(chǎn)檸檬酸主要以糖蜜為原料，糖蜜的組成復(fù)雜，一般需要進(jìn)行糖蜜預(yù)處理方可進(jìn)行檸檬酸正常生產(chǎn)。國(guó)內(nèi)檸檬酸生產(chǎn)的工藝流程如圖1-l.在檸檬酸生產(chǎn)過(guò)程中，薯干粉原料在發(fā)酵罐與發(fā)酵菌混合，在通風(fēng)和攪拌的條件下進(jìn)行發(fā)酵反應(yīng)。發(fā)酵后的混合液中，大部分是溶解態(tài)的檸檬酸，并含有許多其他雜質(zhì)與代謝產(chǎn)物，如薯干粉渣、蛋白質(zhì)、菌絲體以及一些不能利用的糖類等。經(jīng)過(guò)板框壓濾后將固體狀的菌絲體和薯干粉分離出來(lái)，所形成的濾渣可以用作飼料;往濾液中投加碳酸鈣，與溶解態(tài)的檸檬酸反應(yīng)生成難溶性的檸檬酸鈣沉淀，通過(guò)過(guò)濾可以與其他可溶性雜質(zhì)分離，這一過(guò)程稱為中和。中和時(shí)一般先將濾液加溫到70攝氏度以上再開(kāi)始加碳酸鈣，隨著溫度的升高，檸檬酸鈣的溶解度降低，而其他雜質(zhì)，如草酸鈣和葡萄糖酸鈣的溶解度。1.2 檸檬酸廢水處理方法研究現(xiàn)狀1.2.1 檸檬酸廢水治理現(xiàn)狀我國(guó)是世界上最大的檸檬酸生產(chǎn)國(guó),檸檬酸消費(fèi)量大。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)檸檬酸的消費(fèi)水平也在不斷提高，目前年消費(fèi)量在6080kt，其中90%以上用于食品工業(yè)，特別是飲料的生產(chǎn)。檸檬酸生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生高濃度有機(jī)廢水，廢水中主要含有淀粉質(zhì)、蛋白質(zhì)、各種有機(jī)酸、生產(chǎn)菌體所分泌的酶、發(fā)酵殘留物、葡萄糖、氨氮和脂肪等有機(jī)物及N、P、S等無(wú)機(jī)物。行業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，每生產(chǎn)1t檸檬酸可產(chǎn)生7.5m3廢水，高時(shí)可達(dá)10m315m3。其COD和BOD5負(fù)荷分別達(dá)到 25000m3/L 15000m3/L以上。若以我國(guó)檸檬酸產(chǎn)量40萬(wàn)t計(jì)，每年僅檸檬酸行業(yè)的超標(biāo)廢水的排放量就達(dá)600萬(wàn)t，成為環(huán)境的嚴(yán)重污染源。因此，治理廢水、保護(hù)環(huán)境已成為我國(guó)檸檬酸行業(yè)的當(dāng)務(wù)之急。目前，國(guó)內(nèi)主要以生物法對(duì)檸檬酸工業(yè)廢水進(jìn)行處理。因?yàn)闄幟仕嵘a(chǎn)廢水屬于高濃度有機(jī)廢水，不含有毒物質(zhì)，可生化性好，因此，國(guó)內(nèi)外常用的檸檬酸廢水處理方法是生物法，根據(jù)作用微生物的不同，生物處理方法可分為好養(yǎng)處理好厭氧處理兩大類。針對(duì)我國(guó)家目前檸檬酸行業(yè)廢水的處理現(xiàn)狀的統(tǒng)計(jì)和調(diào)查，廣泛采用的方法有以下幾種：（一）好養(yǎng)生物處理法。好養(yǎng)生物處理是在有氧存在的條件下，通過(guò)好養(yǎng)微生物的作用，使廢水中的污染物質(zhì)得到降解。好養(yǎng)微生物是以活性污泥和生物膜的形式存在并發(fā)生作用的。好養(yǎng)生物法包括傳統(tǒng)活性污泥法工藝、間歇曝氣活性污泥法（SBR）、好養(yǎng)生物膜法、氧化溝、深井曝氣法等。（1）活性污泥法活性污泥法是廢水好養(yǎng)生物處理常用的方法之一，是在好養(yǎng)條件下利用懸浮生長(zhǎng)的微生物絮體的代謝作用，氧化、分解、吸附廢水中可溶性的有機(jī)物及部分不溶性有機(jī)物，并使其轉(zhuǎn)化為無(wú)害的穩(wěn)定物質(zhì)從而使水得到進(jìn)化的技術(shù)。賈慧利等對(duì)某電廠鍋爐檸檬酸洗廢水和該廠生活污水用活性污泥法聯(lián)合處理進(jìn)行了可行性實(shí)驗(yàn)研究，試驗(yàn)結(jié)果表明在室溫下，控制污泥沉降比在30%35%、pH7.07.5、溶解氧4.04.5mg/L，當(dāng)進(jìn)水COD濃度在800850mg/L時(shí)，出水COD及BOD5可分別小于100mg/L及30mg/L,COD和BOD5的去除率均可達(dá)90%以上。（2）SBR法自20世紀(jì)80年代以來(lái)，SBR法在處理間歇排放、水質(zhì)水量變化大的工業(yè)廢水中得到了極為廣泛的應(yīng)用。SBR法分為進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、排水及閑置等幾個(gè)運(yùn)行階段，使其具有厭氧法和好氧法的協(xié)同作用，水質(zhì)水量變化適應(yīng)性強(qiáng)，出水水質(zhì)好，不存在活性污泥膨脹等問(wèn)題；且操作簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。張敬東等【2】利用SBR法處理檸檬酸廢水，廢水的COD濃度為5002500mg/L,運(yùn)行16h后，系統(tǒng)對(duì)COD有較好的去除效果，COD去除率在90%左右。（3）好養(yǎng)生物膜法生物膜法是利用微生物群體附著在固體填料表面而形成的生物膜來(lái)處理廢水的一種方法又稱固定膜法。生物膜一般呈蓬松的絮狀結(jié)構(gòu)，微孔較多，表面積很大，具有很強(qiáng)的吸附作用，有利于微生物進(jìn)一步對(duì)被吸附的有機(jī)物的降解。當(dāng)生物膜增厚到一定程度時(shí)，由于受到水力沖刷而發(fā)生剝落，適當(dāng)?shù)膭兟淇墒股锬さ玫礁?。生物膜的外表層的微生物一般為好氧菌，因而稱為好氧層。層內(nèi)因氧的擴(kuò)散受到影響而供氧不足，厭氧菌大量繁殖稱為厭氧層。采用這種方法的構(gòu)筑物有生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、生物接觸氧化池和生物流化床等。潘尋、胡文容【1】對(duì)生物活性濾池+O3深度處理檸檬酸廢水做過(guò)研究，研究表明，生物活性濾池+O3工藝對(duì)檸檬酸廢水的COD、色度和UV254的去除率分別為76%、93%和27%。出水可直接回用于檸檬酸發(fā)酵過(guò)程。（4）氧化溝法氧化溝污水生物處理技術(shù)與其他生物處理相比，有其獨(dú)特的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面的特點(diǎn)。a 工藝流程簡(jiǎn)單，進(jìn)水和出水裝置構(gòu)筑物少。氧化溝處理工藝簡(jiǎn)化了預(yù)處理過(guò)程，污水流態(tài)可以按照完全混合-推流式考慮，懸浮狀有機(jī)物和溶解性有機(jī)物可以得到比較徹底的去除。氧化溝在流程中省略了初沉池和污泥消化池，使流程簡(jiǎn)單。b 曝氣設(shè)備和構(gòu)造形式多樣化，運(yùn)行靈活。氧化溝構(gòu)造形式多樣，曝氣設(shè)備樣式多，運(yùn)行方便。c處理效果穩(wěn)定、出水水質(zhì)好，并可以實(shí)現(xiàn)脫氮。 建基投資省，運(yùn)行費(fèi)用低。（二）厭氧生物法厭氧生物處理技術(shù)是一種低成本的廢水處理技術(shù)，是利用艷陽(yáng)微生物的代謝過(guò)程，在無(wú)需提供氧氣的情況下把有機(jī)物轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)物和少量的細(xì)胞物質(zhì)，這些無(wú)機(jī)物包括大量的沼氣和水。對(duì)于高濃度有機(jī)廢水來(lái)說(shuō)，厭氧處理不僅是一種節(jié)能型的治理手段，而且是一種產(chǎn)能型工藝。厭氧生物法包括厭氧消化池，厭氧接觸法，厭氧生物濾池，上流式厭氧污泥床，厭氧顆粒污泥膨脹床，內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器等。（1）厭氧消化池 厭氧消化池主要是借助于消化池內(nèi)厭氧污泥來(lái)凈化污水中的有機(jī)污染物。廣東佛山環(huán)境裝備公司采用高溫厭氧消化法處理檸檬酸廢水，進(jìn)水COD和BOD5濃度分別是9914-17014mg/L和4882-7700mg/L，控制消化溫度60，水力停留時(shí)間48h，則出水COD和BOD5去除率分別為1314-1600mg/L和139-416mg/L，去除率達(dá)到85%和90%以上。（2）厭氧接觸法厭氧接觸工藝同厭氧消化工藝一樣屬于中低負(fù)荷工藝。不過(guò)與厭氧消化工藝相比，它還是具有明顯的優(yōu)點(diǎn)：a.厭氧接觸工藝的污泥濃度較高。其揮發(fā)性懸浮物的濃度一般為510g/L，耐沖擊能力強(qiáng)。b.有機(jī)容積負(fù)荷高。COD容積一般為15kg/(m3.d),COD去除率為70%80%；BOD5容積負(fù)荷為0.52.5kg/(m3.d),去除率為80%90%，出水水質(zhì)較好。c.增設(shè)了沉淀池、污泥回流系統(tǒng)和真空脫氣設(shè)備。d.適宜處理懸浮物和有機(jī)物濃度高的廢水。（3）厭氧生物濾池 厭氧生物濾池是利用附著于在體表面的厭氧微生物所形成的生物膜凈化廢水中有機(jī)物的一種方法，其處理溶解性有機(jī)廢水時(shí)容積負(fù)荷高達(dá)1015kgCOD/(m3.d)。（4）升流式厭氧污泥床（UASB）上流式厭氧污泥床是國(guó)內(nèi)外主要采用的檸檬酸廢水處理方法。其過(guò)程為：廢水通過(guò)反應(yīng)器底部進(jìn)水管進(jìn)入內(nèi)筒，逐漸上升到反應(yīng)器頂部的水分布器，通過(guò)虹吸管均勻進(jìn)入外筒和中筒之間馴化好的污泥相混合，在厭氧菌的作用下，廢水中有機(jī)物被分解成沼氣。通過(guò)斜板三相分離器的分離作用，水通過(guò)三相分離器上部的出水管排出，污泥留在反應(yīng)器底部，沼氣通過(guò)水封經(jīng)管道排出，進(jìn)入氣柜。UASB反應(yīng)器的工藝構(gòu)造和實(shí)際運(yùn)行主要具有以下幾個(gè)突出的特點(diǎn)：反應(yīng)器中的污泥是在一定運(yùn)行條件下、通過(guò)嚴(yán)格控制反應(yīng)器中的水力學(xué)特性和有機(jī)物負(fù)荷經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的培養(yǎng)而形成的，它是以顆粒狀形式存在的高活性顆粒污泥，其好壞直接影響到UASB反應(yīng)器的運(yùn)行特性。反應(yīng)器內(nèi)有能分離泥、水、氣的三相分離器，它是UASB反應(yīng)器的最重要設(shè)備。這種三相分離器可以自動(dòng)地將泥、水、氣加以分離并起到澄清出保證集氣室正常水面的功能。反應(yīng)器中無(wú)須安裝任何攪拌裝置，反應(yīng)器的攪拌是通過(guò)反應(yīng)區(qū)產(chǎn)生的沼氣的上升遷移作用實(shí)現(xiàn)的，因而具有操作管理比較簡(jiǎn)單的特性。（三）厭氧好氧處理法為了提高厭氧處理后的出水水質(zhì)，使其達(dá)到國(guó)家的排放標(biāo)準(zhǔn)，目前，在檸檬酸廢水處理的實(shí)際工程中，多采用厭氧好氧組合處理工藝，且取得了較好效果。于鳳濤等采取厭氧好氧組合工藝處理檸檬酸廢水，厭氧采用UASB反應(yīng)器，好氧采用接觸氧化，并在厭氧好氧間設(shè)一（曝氣）調(diào)節(jié)池，將厭氧出水和生產(chǎn)過(guò)程中排出的低濃度廢水混合調(diào)節(jié)后再進(jìn)接觸氧化池處理。為了改善系統(tǒng)的出水水質(zhì)，接觸氧化池后又增設(shè)一氣浮池。上述處理系統(tǒng)，好氧處理單元COD去除率為85%以上，整理工藝的COD去除率為98%。郝雯娣等采用兩級(jí)UASB反應(yīng)器和接觸氧化工藝對(duì)檸檬酸廢水進(jìn)行了處理研究。在中溫（30）條件下，當(dāng)一級(jí)反應(yīng)器進(jìn)水COD負(fù)荷維持在9.011.0kg/(m3d)時(shí)，COD去除率可達(dá)90%以上，反應(yīng)器內(nèi)厭氧污泥實(shí)現(xiàn)了顆?；?；厭氧出水經(jīng)接觸氧化處理后，整體工藝COD去除率達(dá)96%以上，出水COD濃度基本穩(wěn)定在300mg/L以下。二級(jí)UASB反應(yīng)器COD去除效果較低，僅為10%左右，但研究者認(rèn)為，二級(jí)UASB反應(yīng)器的設(shè)置對(duì)廢水中懸浮態(tài)有機(jī)物的去除、提高一級(jí)厭氧出水水質(zhì)的可生化性、穩(wěn)定處理系統(tǒng)的運(yùn)行有著不可替代的作用。郭茂新等采用厭氧兼氧好氧工業(yè)處理以玉米為原料生產(chǎn)的廢水，厭氧采用管道厭氧消化器，兼氧池、好氧池均為接觸氧化池，其中兼氧池停留時(shí)間為4h，溶解氧濃度為0.30.5mg/L。當(dāng)進(jìn)水COD平均濃度為14187.5mg/L時(shí)，厭氧消化器COD1.2.2 檸檬酸廢水治理技術(shù)展望隨著全球可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施，循環(huán)經(jīng)濟(jì)和清潔生產(chǎn)技術(shù)越來(lái)越受到人們關(guān)注。檸檬酸廢水治理從末端治理已向清潔生產(chǎn)工藝、物質(zhì)循環(huán)利用、廢水回用等綜合防治階段發(fā)展。未來(lái)檸檬酸廢水治理將突出以下幾個(gè)方面：（1）貫徹循環(huán)經(jīng)濟(jì)、重視清潔生產(chǎn)技術(shù)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用（2）檸檬酸廢水的處理技術(shù)很多，其中生物技術(shù)是具有較大發(fā)展?jié)摿Φ募夹g(shù)，具有成本低、效益高、不造成二次污染等優(yōu)點(diǎn)。在處理的同時(shí)，還可以獲得一定的經(jīng)濟(jì)效益。（3）第二章 工程設(shè)計(jì)2.1 工程概況2.1.1 工程概述2.1.2 設(shè)計(jì)依據(jù)（1）建設(shè)單位提供廢水量及水質(zhì)數(shù)據(jù)（2）環(huán)保部門對(duì)污染治理的指示與要求（3）室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范（GBJ14-87）（4）污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)（GB8978-1996）（5）給水排水工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GBJ69-84）（6）環(huán)境工程手冊(cè)(修訂版)，相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)與技術(shù)要求（7）給水排水工程快速設(shè)計(jì)手冊(cè)中國(guó)建筑工業(yè)出版社（8）給水排水工程快速設(shè)計(jì)手冊(cè)(5)水力計(jì)算表中國(guó)建筑工業(yè)出版社（9）給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)中國(guó)建筑工業(yè)出版社（10）給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)(第四冊(cè))中國(guó)建筑工業(yè)出版社2.1.3 設(shè)計(jì)原則（1）采用物理化學(xué)法處理電鍍廢水，技術(shù)成熟、操作簡(jiǎn)單、效果穩(wěn)定可靠；（2）含氰廢水、含鉻廢水不能與其它重金屬?gòu)U水混排，必須單獨(dú)進(jìn)行預(yù)處理，達(dá)到預(yù)期目的后，才能進(jìn)入綜合處理系統(tǒng)；（3）綜合處理采取中和、混凝法，掌握不同的處理?xiàng)l件，使各項(xiàng)考察指標(biāo)均達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)；（4）應(yīng)用pH /ORP自動(dòng)控制儀表通過(guò)傳感器對(duì)各個(gè)處理環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制,確保廢水治理能穩(wěn)定地進(jìn)行。2.2 工藝流程及說(shuō)明2.1.1 工藝流程的確定2.1.2 工藝流程說(shuō)明2.1.3 工藝原理2.3 構(gòu)筑物設(shè)計(jì)計(jì)算（1）調(diào)節(jié)池 總水力停留時(shí)間4h，數(shù)量1座. 尺寸 4.5m6m10m（2）UASB反應(yīng)器 單體尺寸13m10m7.5m;反應(yīng)停留時(shí)間15h，數(shù)量2座. 配置：三相分離器；沼氣收集器；布水系統(tǒng)各2套。（3）一級(jí)接觸氧化池 廢水經(jīng)UASB厭氧處理后，可生化性得到很大的提高，在好氧微生物的作用下，對(duì)水的有機(jī)物進(jìn)一步降解。 單池有效容積324m3單池尺寸：18m6m5.2m，停留時(shí)間15.6h，數(shù)量2座.（4）中間沉淀池 數(shù)量1座 外形尺寸：8m8m，停留時(shí)間2.5h. （5）二級(jí)接觸氧化池 有效容積172.8m3,尺寸10.5m5.4m5.2m， 停留時(shí)間4.15h，數(shù)量1座.（6）二沉池 數(shù)量1座，外形尺寸：8m7.5m,停留時(shí)間2h.（7）污泥濃縮池 數(shù)量1座，外形尺寸：7m4.1m,停留時(shí)間15h.（8）機(jī)械脫水房2.3.1 調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)池亦稱調(diào)節(jié)均化池，是用以盡量減少污水進(jìn)水水量和水質(zhì)對(duì)整個(gè)污水處理系統(tǒng)影響的處理構(gòu)筑物。在調(diào)節(jié)池容積計(jì)算上，應(yīng)當(dāng)考慮能夠容納水質(zhì)變化一個(gè)周期所排放的全部水量。當(dāng)廢水水質(zhì)和水量都有一定的變化時(shí)，我們主要根據(jù)水質(zhì)變化周期性來(lái)計(jì)算調(diào)節(jié)池容積，當(dāng)然，也應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況予以考慮。（1）設(shè)計(jì)要求4調(diào)節(jié)池一般容積較大，應(yīng)適當(dāng)考慮設(shè)計(jì)成半地下式，還應(yīng)考慮加蓋板。調(diào)節(jié)池入地下不宜太深，一般為進(jìn)水標(biāo)高以下2米左右。調(diào)節(jié)池布置應(yīng)與整個(gè)污水處理工程各處構(gòu)筑物的布置相配合。調(diào)節(jié)池應(yīng)以一池兩格為好，便于調(diào)節(jié)池的維修保養(yǎng)。調(diào)節(jié)池的埋深與污水排放口埋深有關(guān)，如果排放口太深，調(diào)節(jié)池與排放口之間應(yīng)考慮設(shè)置集水井，并設(shè)置一級(jí)泵站進(jìn)行一級(jí)提升。調(diào)節(jié)池設(shè)計(jì)中可以不考慮大型泥斗，排泥管等，但必須設(shè)有放空管和溢流管。必要時(shí)還應(yīng)考慮設(shè)超越管。（2）設(shè)計(jì)參數(shù)調(diào)節(jié)池總水量為：Qmax=1000m3/d=41.67m3/h；設(shè)計(jì)有效水深為4m；設(shè)計(jì)超高為0.5m；（3）計(jì)算公式 式中 T總水力停留時(shí)間，h，設(shè)計(jì)為4h； 可變系數(shù)，取0.7。尺寸 設(shè)計(jì)池深h=4m,取池寬b=6m，則長(zhǎng)。實(shí)際容積 取池超高h(yuǎn)1=0.5m，池總高H=h+h1=4.5m，V實(shí)=4.5610=270m3238.1m3。2.3.2 升流式厭氧反應(yīng)器UABS（一）尺寸計(jì)算（1）UASB反應(yīng)器的有效容積（包括沉淀區(qū)和反應(yīng)區(qū)）設(shè)計(jì)容積負(fù)荷為Nv10kgCOD/(m3d）。UASB有效容積： 式中 （2）UASB反應(yīng)器的形狀和尺寸 反應(yīng)器設(shè)2座，為矩形反應(yīng)器有效高度 h=6m,則橫截面積 單池從布水均勻和經(jīng)濟(jì)考慮，矩形池長(zhǎng)寬比2：1以下比較合適。 設(shè)計(jì)反應(yīng)器的總高H=7.5m,超高h(yuǎn)1=0.5m;（3）水力停留時(shí)間（HRT）及水力負(fù)荷率（Vr）據(jù)參考文獻(xiàn)，對(duì)顆粒污泥，水力負(fù)荷Vr=0.10.9m3/(m2h),故符合要求。（二）三相分離器構(gòu)造設(shè)計(jì)（1）三相分離器的基本構(gòu)造（2）構(gòu)造計(jì)算沉淀區(qū)設(shè)計(jì)根據(jù)一般設(shè)計(jì)要求，水流在沉淀室內(nèi)的表面負(fù)荷,沉淀室底部進(jìn)水表面負(fù)荷一般2.0m3/(m2h).本工程設(shè)計(jì)中，與短邊平行，沿長(zhǎng)邊每池布置5個(gè)集氣罩，構(gòu)成5個(gè)分離單元，每池設(shè)置5個(gè)三相分離器，圖如所示三相分離器長(zhǎng)度B10m，每個(gè)單元寬沉淀區(qū)的沉淀面積即為反應(yīng)器的水平面積，即130m2。沉淀區(qū)的表面負(fù)荷：回流縫設(shè)計(jì)如圖所示，設(shè)取h3=1.2m,式中 下三角形集氣罩之間污泥回流縫中混合液的上升流速式中 為使回流縫水流穩(wěn)定，固液分離效果好，污泥能順利回流，一般上三角形集氣罩下端與下三角形斜面之間水平距離的回流縫中水流速：設(shè)CDb2=0.3m式中 假定為控制斷面Amin,一般其面積不低于反應(yīng)器面積的20。氣液分離設(shè)計(jì) 由圖所示=0.3sin55=0.24m CB=CDtan55=0.43m.設(shè)AB0.5m，則.校核氣液分離。如圖,假定氣泡上升流速和水流速度不變，根據(jù)平行四邊形法則，要使氣泡分離不進(jìn)入沉淀區(qū)的必要條件是：沿AB方向水流流速：式中 氣泡上升速度： 式中 設(shè)廢水氣泡直徑d=0.01cm；35以下，1=1.03g/cm3,g=1.1510-3g/cm3,=0.0101cm2/s,=0.95，=0.01011.03=0.0104g/(cms),由于廢水動(dòng)力粘滯系數(shù)值比凈水大，取廢=0.02g/(cms),得三相分離器與UASB高度設(shè)計(jì)，三相分離區(qū)總高度h=h2+h3+h4-h5.h2集氣罩以上覆蓋水深，取0.5m.UASB總高H=7.5m，沉淀區(qū)高2m，懸浮區(qū)3m，超高0.5m.3.布水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算由資料知，顆粒污泥NV4kgCOD/(m3d),每個(gè)布水點(diǎn)服務(wù)25m2,出水口流速25m/s.（1）配水系統(tǒng)形式采用多管孔配水方式，每個(gè)反應(yīng)器設(shè)1根D=100mm的總水管，1根d=50mm的支水管，支管分別位于總水管兩側(cè)，同側(cè)支管之間的中心距為2.5m,配水孔徑取15mm,孔距2m,每根水管有3個(gè)配水孔，每個(gè)孔的服務(wù)面積2.52=5m2,孔口向下。（2）布水孔孔徑布水孔. 310=30個(gè)，出水流速為2.2m/s，則孔徑計(jì)算為布水管設(shè)置在離UASB反應(yīng)器底部200mm處。（三）驗(yàn)證：溫度35，容積負(fù)荷10kgCOD/(m3d),沼氣產(chǎn)率0.35m3/kgCOD;滿足空塔水流速度u1.0m/h,空塔沼氣上升速度ug1.0m/h.4.排泥系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算（1）UASB反應(yīng)器中污泥總量計(jì)算 一般UASB污泥床主要由沉降性能好的厭氧污泥組成，平均濃度為15VSS/L,則2座UASB中污泥總量（2）產(chǎn)泥量計(jì)算 厭氧微生物處理污泥產(chǎn)量r=0.08kgVSS/kgCOD.流量1000m3/d,進(jìn)水COD濃度C0=16500mg/L=16.5kg/m3,COD去除率E=85%。（3）排泥系統(tǒng)設(shè)計(jì)在距UASB反應(yīng)器底部100cm和200cm高處，各設(shè)置兩個(gè)排泥口，共4個(gè)排泥口。反應(yīng)器每天排泥12次，各池的污泥由污泥泵抽入污泥濃縮池中。排泥管選擇D=200mm，污泥泵選擇型號(hào)：50kWQ15-15-1.5，主要性能：流量15m3/h；揚(yáng)程15m，電機(jī)功率1.5kW。數(shù)量2臺(tái)，每天排泥2h。5. 出水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算出水系統(tǒng)的作用是把沉淀區(qū)液面的澄清水均勻的收集并排出。出水是否均勻?qū)μ幚硇Ч泻艽笥绊?。?）出水槽設(shè)計(jì) 對(duì)于每個(gè)反應(yīng)池，有5個(gè)單元三相分離器，出水槽共有5條，槽寬a=0.2m.設(shè)出水槽槽口附近水流速度為0.2m/s,則出水渠水深 取槽口附近槽深為0.20m,出水槽坡度為0.01；出水槽尺寸 10m0.2m0.2m,數(shù)量5座。（2）溢流堰設(shè)計(jì)6.沼氣收集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算（1）沼氣產(chǎn)氣量計(jì)算沼氣主要產(chǎn)生于厭氧階段，設(shè)計(jì)產(chǎn)氣率取r0.4m3/kgCOD去除總產(chǎn)氣量 GrQC0E=0.4100016.50.85=5610m3/d,單個(gè)UASB反應(yīng)器產(chǎn)量集氣管 每個(gè)集氣罩的沼氣用一根集氣管收集，單個(gè)池子共13根氣管。據(jù)資料，集氣室沼氣出氣管最小直徑d100mm，取100mm，結(jié)構(gòu)如圖所示。沼氣主管 每池13根集氣管先通到一根單池主管，然后再匯入兩池沼氣主管，采用鋼管，單池沼氣主管管道坡度0.5。單池沼氣主管內(nèi)最大氣流量 D=150mm,充滿度為0.8，則沼氣總管內(nèi)最大氣流量：取D500mm，總滿度為0.6，流速（2）水封罐設(shè)計(jì)水封罐主要是用來(lái)控制三相分離器的集氣室中氣液兩相界面高度的，因?yàn)楫?dāng)液面太高或波動(dòng)時(shí)，浮渣或浮沫可能會(huì)引起出氣管的堵塞或使氣體部分進(jìn)入沉降室，同時(shí)兼有隔絕和排除冷凝水作用。每一反應(yīng)器配一水封罐。水封高度 HH1-H0H0-反應(yīng)器至儲(chǔ)氣罐的水頭損失和儲(chǔ)氣罐內(nèi)的壓頭，m；為保證安全取儲(chǔ)氣罐內(nèi)壓頭，集氣罩中出氣氣壓最大H1取2mH2O,儲(chǔ)氣罐內(nèi)壓強(qiáng)H0為400mmH2O。H=2m-0.4m=1.6mH2O水封罐取水封罐高為2.5m，直徑1500mm,進(jìn)氣管、出氣管各一根D50mm并設(shè)液面計(jì)氣水分離器 氣水分離器為干燥沼氣所用，選用50mmH1800mm鋼制氣水分離器中有鋼絲填料，并配有流量計(jì)壓力表。氣柜 Vg=5610m3/d=233.75m3/h,氣柜容積定為4h的產(chǎn)氣量，即Vg=935m3. 氣柜尺寸：11000mm10000mm。2.3.3 生物接觸氧化池設(shè)計(jì)計(jì)算1.生物接觸氧化池設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)：Q=1000m3/d=41.67m3/h，進(jìn)水COD=2700mg/L,進(jìn)水BOD=1080mg/L.采用二段處理工藝。氧化池為順流式，底部進(jìn)水，進(jìn)氣，上部出水。2.設(shè)計(jì)尺寸（1）一級(jí)接觸氧化池尺寸，COD去除率E1=85%，BOD去除率E1=90%有效容積：式中 反應(yīng)池總面積：式中 H填料層高度，一般采用3.0m。一級(jí)接觸氧化池2座，每池8格。池深H0=H+h1+h2+(m-1)h3+h4=3+0.5+0.4+0.25+1.0=5.2m式中 停留時(shí)間：主要結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖（2）二級(jí)接觸氧化池尺寸進(jìn)水COD=405mg/L,去除率E2=70%，進(jìn)水BOD=108mg/L,去除率E2=80%有效容積：池平面尺寸：設(shè)計(jì)格長(zhǎng)3.5m，格寬2.8m;單格尺寸3.5m2.8m池深 H0=H+h1+h2+(m-1)h3+h4=5.2m停留時(shí)間 (3)供氣系統(tǒng)采用在填料下直接曝氣充氧的擴(kuò)散裝置采用多孔管。管設(shè)在距池底0.7m，孔徑取5.0mm,孔在管的兩側(cè)交錯(cuò)排列。一級(jí)接觸氧化池需氧量 式中 查得水中溶解氧飽和度分別為Cs(20)=9.17mg/L,Cs(30)=7.63mg/L。氣出口處的絕對(duì)壓力（Pb）為：轉(zhuǎn)移效率（E）為10%，則空氣離開(kāi)曝氣池時(shí)氧的百分比為：溫度為20時(shí)，一級(jí)接觸氧化池中DO飽和度為9.17mg/L,池中的平均DO飽和度為7.63mg/L,脫氧清水的充氧量為：式中 供氣量 每格有4根支管，管長(zhǎng)5m，管中心間距1m，孔距50mm，每根管有出氣孔100個(gè)。每根支管所需空氣量：孔空氣流速：二級(jí)接觸氧化池需氧量 供氣量為每單元格所需空氣量 每單元格多孔管3根，長(zhǎng)4m，管中心間距1.5m，孔距100mm，每管出氣孔40個(gè)。每根支管所需空氣量 孔空氣流速 接觸氧化池所需總的空氣量 各反應(yīng)池充氣管管徑一級(jí)接觸氧化池：設(shè)空氣干管流速V1=10m/s;支管流速則二級(jí)接觸氧化池：設(shè)空氣干管流速綜上，一級(jí)接觸氧化池： 二級(jí)接觸氧化池：3.布水系統(tǒng)采用導(dǎo)流廊道，設(shè)進(jìn)水流速（1）一級(jí)接觸氧化池 導(dǎo)流廊尺寸：每單格各有一導(dǎo)流廊道，沿單格的邊長(zhǎng)，長(zhǎng)4.5m,寬0.6m。導(dǎo)流墻高4.7m,距池底0.5m。（2）二級(jí)接觸氧化池 尺寸同一級(jí)。4.出水系統(tǒng)出水采用過(guò)水孔，與導(dǎo)流廊道相對(duì)在另一長(zhǎng)邊，設(shè)出口流速（1）一級(jí)接觸氧化池過(guò)水孔所需面積充滿度為0.6，則S=S/0.6=0.048m2過(guò)水孔尺寸 每單元格有過(guò)水孔3個(gè)，孔中心間距1.2m 孔寬b=0.2m，孔高過(guò)水孔尺寸 0.2m0.1m.水流方式 水從過(guò)水孔流入下一單格導(dǎo)流廊道，整個(gè)反應(yīng)池呈推流式，如圖所示引流渠 格4與格5間有引流渠，渠有效深度0.05m，實(shí)際渠深H=0.05+0.25+0.05=0.35m，渠長(zhǎng)9.2m，從格4外側(cè)第一孔到格5外側(cè)最后一孔，如圖所示。具體結(jié)構(gòu)尺寸：9.2m0.3m0.35m.出水渠 格8過(guò)水孔外側(cè)有出水渠，渠寬0.4m，設(shè)流速0.2m/s，則有效水深，則實(shí)際槽深0.07+0.5=0.57m,槽坡度為0.01，長(zhǎng)4.5m.具體尺寸 4.5m0.4m0.57m.(2)二級(jí)接觸氧化池過(guò)水孔所需面積：；設(shè)充滿度為0.6，則S=0.096m2.過(guò)水孔尺寸 設(shè)每單格有溢流孔3個(gè)，孔間距1m,溢流孔尺寸0.2m0.16m.水流方式同一級(jí)接觸氧化池引流渠 結(jié)構(gòu)同一級(jí)接觸氧化池，具體尺寸：3.5m0.4m0.65m;坡度為0.015.其他（1）一級(jí)接觸氧化池 加上導(dǎo)流廊道、引流渠、出水渠等構(gòu)筑物部分，單座反應(yīng)池的尺寸21m11m5.2m.鋼筋混凝結(jié)構(gòu)，每池配曝氣系統(tǒng)，半軟性填料及支架1套。（2）二級(jí)接觸氧化池 單座反應(yīng)池尺寸：11m9m5.2m2.3.4沉淀池設(shè)計(jì)計(jì)算檸檬酸綜合廢水經(jīng)過(guò)UASB反應(yīng)池后，進(jìn)入沉淀池，反應(yīng)階段形成的礬花，依靠重力作用沉淀下來(lái)，實(shí)現(xiàn)泥水分離。豎流式沉淀池1座，采用中心進(jìn)水，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，池內(nèi)壁采用三脂二布玻璃鋼防腐處理。（1）設(shè)計(jì)規(guī)范7 池子直徑與沉淀區(qū)有效水深之比不大于3.0。 池子直徑不宜大于8.0m，一般采用4.07.0 m，最大不超過(guò)10 m。 中心管內(nèi)流速不大于30mm/s。 中心管下口應(yīng)設(shè)有喇叭口合反射板：(a) 反射板底板距泥面至少0.3 m；(b) 喇叭口直徑及高度為中心管直徑的1.35倍；(c) 反射板的直徑為喇叭口直徑的1.30倍，反射板表面積與水平面的傾角為17；(d) 中心管下端至反射板表面之間的縫隙高在0.250.50 m范圍內(nèi)時(shí)，縫隙種污水流速在初次沉淀池中不大于30 mm/s，在二次沉淀池中不大于20mm/s。 當(dāng)池子直徑小于7.0 m時(shí)，澄清污水沿周邊流出，當(dāng)直徑大于等于7.0 m時(shí)增設(shè)輻射式集水支渠。 排泥管下端距池底不大于0.2 m，管上端超出水面不小于0.4 m。 浮渣擋板距集水槽0.250.50 m，高出水面0.10.15 m，淹沒(méi)深度0.30.4 m。 豎流式沉淀池的污泥借助靜水壓力由排泥管排出，靜水壓力一般為1.52.0 m3。（2）設(shè)計(jì)參數(shù) 沉淀池設(shè)計(jì)進(jìn)水量為Qmax=41.67 m3/h=0.01157 m3/s；設(shè)計(jì)中心管內(nèi)流速為0=0.03m/s；污水由中心管喇叭口與反射板之間的縫隙流出速度V1=0.02m/s；污水在沉淀池中的流速V=0.6mm/s；設(shè)沉淀時(shí)間為t=1.5h；水面距池壁0.4m處設(shè)置擋板，擋板伸入水下0.3m，水上高度為0.1m。（3）計(jì)算中沉池的計(jì)算中心管面積A0=0.386沉淀池表面有機(jī)負(fù)荷取1.0m3/(m2h),則上升流速=0.3mm/s,則沉淀池有效斷面積 沉淀池直徑 沉淀池有效水深h2。設(shè)沉淀時(shí)間2.5h，則 校核池徑水深比 D/h2=2.63.0(符合要求)校核集水槽每米出水堰的過(guò)水負(fù)荷 符合要求，可不用另設(shè)輻射式水槽。沉淀池圓截錐部分有效容積V2 設(shè)圓錐底部直徑d為0.4m,截錐高度為h5,截錐側(cè)壁傾角=55，則污泥體積： 中心管直徑d0=0.7m 中心管喇叭口與反射板之間的縫隙高度,設(shè)流過(guò)該縫隙的污水流速1=0.02m/s,喇叭口直徑d1=1.35 d0=1.350.7=0.95mh3= = =0.19 m沉淀池總高度H=h1+h2+h3+h4+h5=0.3+2.7+0.19+0+4.74=7.93m8m設(shè)池子的保護(hù)高度h1=0.3m，緩沖層高h(yuǎn)4=0(泥面很低)，故實(shí)際尺寸 8m8m. 終沉池 計(jì)算同中沉池，沉淀時(shí)間2h，有效水深h2=3600=0.310-323600=2.16m實(shí)際尺寸 8m7.5m,其他尺寸同中沉池。2.3.5 污泥濃縮池 污泥是廢水處理過(guò)程中的副產(chǎn)物。污泥體積約占處理水量的0.3%0.5%左右。污泥處理的目的有：確保廢水處理的效果，防止二次污染；使容易腐化發(fā)臭的有機(jī)物穩(wěn)定；使有毒有害物質(zhì)得到妥善處理或利用；使有用物質(zhì)得到綜合利用，變害為利?？傊?，污泥處理和處置的目的是減量、穩(wěn)定、無(wú)害化及綜合利用。本設(shè)計(jì)中，污泥主要為UASB反應(yīng)器產(chǎn)生的厭氧消化污泥和接觸氧化池產(chǎn)生的污泥。采用污泥濃縮法的方法來(lái)降低污泥中的孔隙水，以降低污泥的含水率，這樣就減少了污泥體積，能夠減小池容積和處理所需的投藥量，縮小用于輸送的管道和泵類的尺寸。1. 濃縮池的構(gòu)造與特點(diǎn)本設(shè)計(jì)采用連續(xù)式重力濃縮池。本工程中污泥量不多，采用豎流式濃縮池，不設(shè)刮泥機(jī)，污泥室的截錐體斜壁與水平面所形成的角度應(yīng)不小于55，中心管按污泥流量計(jì)算。沉淀區(qū)按濃縮分離出來(lái)的污水流量進(jìn)行設(shè)計(jì)。2.設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)泥含水率 當(dāng)為初沉污泥時(shí)，其含水率一般為95%97%；當(dāng)為剩余活性污泥時(shí)，其含水率一般為99.2%99.6%；當(dāng)為混合污泥時(shí)，其含水率一般為98%99.5%。污泥固體負(fù)荷 當(dāng)為初沉污泥時(shí)，污泥固體負(fù)荷宜采用80120kg/(m2d)；當(dāng)為剩余污泥時(shí)，污泥固體負(fù)荷宜采用3060kg/(m2d)；當(dāng)為混合污泥時(shí)，污泥固體負(fù)荷宜采用2580kg/(m2d)。濃縮后污泥含水率 濃縮后污泥含水率宜為96%98%。污泥停留時(shí)間 濃縮時(shí)間不宜小于10h，但也不要超過(guò)18h，以防止污泥厭氧腐化。有效水深 一般為4m，最低不小于3m。污泥室容積和排泥時(shí)間 應(yīng)根據(jù)排泥方法和排泥間隔時(shí)間而定，當(dāng)采用定期排泥時(shí)，兩次排泥間隔一般可采用8h。集泥設(shè)施 幅流式污泥濃縮池的集泥裝置，當(dāng)采用吸泥機(jī)時(shí)，池底坡度可采用0.003；當(dāng)采用刮泥機(jī)時(shí)，不宜小于0.01；不設(shè)刮泥設(shè)備時(shí)，一般設(shè)有污泥斗，其污泥斗與水平面間的傾角應(yīng)不小于55。構(gòu)造 濃縮池采用水密性鋼筋混凝土建造。設(shè)污泥排入管、排出管、排上清液管、排泥管等管道，最小直徑采用150mm，一般采用鑄鐵管。上清液 濃縮池的上清液，應(yīng)重新回流到初沉池進(jìn)行處理。其數(shù)量和有機(jī)物含量參與全過(guò)程的物料平衡來(lái)計(jì)算。3.設(shè)計(jì)計(jì)算 濃