40000m3d酒精厂废水处理流程设计本科毕业设计

40000m3d酒精厂废水处理流程设计本科毕业设计

南京林业大学本科生毕业设计（论文）本科毕业设计(论文)题目:40000m3/d酒精厂废水处理流程设计学院:专业:班级:学号:学生姓名：指导教师:n南京林业大学本科生毕业设计（论文）毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作者签名：　　　　　日　期：　　　　　指导教师签名：　　　　　日　　期：　　　　　使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名：　　　　　日　期：　　　　　n南京林业大学本科生毕业设计（论文）学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权　　　　大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日n南京林业大学本科生毕业设计（论文）注意事项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。4.文字、图表要求：1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印4）图表应绘制于无格子的页面上5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档5.装订顺序1）设计（论文）2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订n南京林业大学本科生毕业设计（论文）40000m3/d酒精厂废水处理流程设计摘要本次设计任务是40000m3/d酒精厂废水处理流程设计。酒精工业是国内经济重要的基础原料产业，酒精广泛应用于化工、食品工业、日化、医药卫生等领域，同时又是酒基、浸提剂、溶剂、洗涤剂和表面活性剂。我国酒精生产原料比例为：淀粉质原料（玉米、薯干、木薯）占75%，废糖蜜原料占20%，合成酒精占5%。由此，我国酒精生产原料主要是玉米、薯干等淀粉质原料。酒精企业酒精糟的废染是食品与发酵工业最严重的废染源之一，由于投资、生产规模、技术管理等原因，大部分酒精企业的综合利用率较低。本文介绍了酒精厂废水的来源及特点，对上流式厌氧污泥床反应器（UASB）、厌氧膨胀颗粒污泥床—序批式活性污泥法（EGSB-SBR）、UASB-氧化塘等国内外酒精废水的处理工艺进行了简要的介绍，并通过具体工程实例的对比，确定了本酒精废水处理工程的最优主体工艺为UASB-SBR联合工艺。本文具体地介绍了UASB-SBR工艺的特点、原理、运行条件等，同时进行了各构筑物的设计计算，并对各构筑物运行管理事项进行了详述。关键词：酒精废水；USAB工艺；SBR工艺；工程设计n南京林业大学本科生毕业设计（论文）40000m3/dalcoholwastewatertreatmentAbstractThedesigntaskistodesign40000m3/dalcoholwastewatertreatmentplant.Theethanolindustryisthedomesticeconomyimportantbasicrawmaterialsindustry,alcoholiswidelyusedinchemicalindustry,foodindustry,dailychemical,medicineandotherfields,isalsothebaseliquor,leachingagents,solvents,detergentsandsurfactants.MaterialproportionofalcoholproductioninChina:starch(corn,sweetpotato,cassava)accountedfor75%,wastemolassesrawmaterialsaccountedfor20%,accountedfor5%ofsyntheticalcohol.Thus,theproductionofrawmaterialsinChinaaremainlymaize,potatoandotheralcoholstarchmaterials.Alcoholdistillerywastedyeingenterpriseisfoodandfermentationindustrywastepollutionsourceisoneofthemostserious,becausetheinvestment,productionscale,technology,managementandotherreasons,mostofthealcoholenterprisecomprehensiveutilizationrateislow.Thispaperintroducestheoriginandcharacteristicsofalcoholwastewater,theupflowanaerobicsludgebedreactor(UASB),anaerobicexpandedgranularsludgebedsequencingbatchreactoractivatedsludgeprocess(EGSB-SBR),treatmentprocessofUASB-oxidationpondandotherdomesticalcoholicwastewaterarebrieflyintroduced,andbycomparingthespecificexamplesofprojects,todeterminetheoptimalbodyprocessengineeringofthealcoholwastewatertreatmentforUASB-SBRprocess.ThispaperintroducesthecharacteristicsofUASB-SBRtechnology,theprinciple,operationconditions,whilethecalculationofallstructuresofvariousstructures,andtheoperationandmanagementissuesindetail.Keywords:Alcoholwastewater;USABprocess;SBRprocess;engineeringdesignn南京林业大学本科生毕业设计（论文）目录1文献综述11.1研究的目的与意义51.2国内外研究动态与进展61.3本设计拟采用的技术路线、工艺方案112本设计采用的方案142.1酒精废水的特点152.2酒精废水处理工艺182.2.1上流式厌氧污泥床反应器（UASB）处理工艺182.2.2厌氧膨胀颗粒污泥床-序批式活性污泥法（EGSB-SBR）处理工艺192.2.3UASB-SBR处理工艺202.2.4UASB-氧化塘处理工艺212.3本设计的意义212.4本设计采用的方案与工艺流程212.4.1设计参数212.4.2本设计确定的方案及工艺流程223所有构筑物计算233.1中格栅的设计233.1.1设计说明233.1.2设计参数233.3.3设计计算243.2污水提升泵的设计263.2.1设计说明263.2.2设计计算27n南京林业大学本科生毕业设计（论文）3.2.3泵的选型283.3细格栅的设计283.3.1设计说明283.3.2设计参数283.4调节池的设计313.4.1设计参数313.4.2调节池尺寸的计算313.5初沉池的设计313.5.1初沉池的设计说明313.5.2主要设计参数323.5.3主要尺寸的设计计算323.6一级UASB反应器的设计343.6.1UASB的设计说明343.6.2设计参数353.6.3反应器容积计算363.6.4配水系统设计373.6.5三相分离器设计383.6.6出水系统设计计算413.6.7排泥系统设计423.6.8沼气收集系统设计计算433.7二级UASB反应器的设计443.7.1设计参数453.7.2反应器容积计算453.7.3配水系统设计463.7.4三相分离器设计483.7.5出水系统设计计算503.7.6排泥系统设计513.7.7沼气收集系统设计计算523.8SBR的设计543.8.1设计参数54n南京林业大学本科生毕业设计（论文）3.8.2反应池运行周期各工序的时间计算563.8.3反应池设计计算573.8.4需氧量及曝气系统设计计算583.8.5布气系统的计算603.8.6污泥产量计算603.9鼓风机选型594污泥浓缩及脱水设备的计算与选型604.1污泥浓缩池的设计计算604.2设计计算604.3污泥脱水间的设计615平面615.1平面布置615.1.1各处理单元构筑物的平面布置615.1.2管渠的平面布置625.1.3辅助建筑物625.1.4道路、围墙、绿化带的布置626高程计算627平面627.1平面布置627.1.1各处理单元构筑物的平面布置637.1.2管渠的平面布置637.1.3辅助建筑物637.1.4道路、围墙、绿化带的布置64结论64致谢65参考文献66n南京林业大学本科生毕业设计（论文）1文献综述1.1研究的目的与意义工业是国民经济重要的基础原料产业，酒精广泛应用于化工、食品工业、日化、医药卫生等领域，同时又是酒基、浸提剂、溶剂、洗涤剂和表面活性剂。我国酒精生产的原料比例为：淀粉质原料（玉米、薯干、木薯）占75%，废糖蜜原料占20%，合成酒精占5%。由此，我国酒精生产的原料主要是玉米、薯干等淀粉质原料。酒精企业酒精糟的污染是食品与发酵工业最严重的污染源之一，由于投资、生产规模、技术、管理等原因，大部分酒精企业的综合利用率较低。酒精废水是高浓度、高温度、高悬浮物的有机废水，处理技术起步较早，发展较快。废液中的废渣含有粉碎后的木薯皮、根茎等粗纤维，这类物质在废水中是不溶性的COD；木薯中的纤维素和半纤维素是多糖类物质，在酒精发酵中不能成为酵母菌的碳源而被利用，残留在废液中，表现为溶解性COD；无机灰分的泥砂杂质。这些物质增加了废水处理的难度。因此，开发经济有效的酒精废水处理及综合回用技术成为当今环保行业关注的课题。1.2国内外研究动态与进展目前国内外采用的方法分为物理处理法、化学处理法、物理化学处理法、生物处理法、生物化学处理法等。1物理处理方法物理处理方法主要用于分离废水中的悬浮物质，常用的方法有：重力分离法、离心分离法、过滤法以及蒸发结晶法等。该方法最大的优点是简单、易行，并且十分经济。72n南京林业大学本科生毕业设计（论文）筛滤筛滤是去除废水中粗大的悬浮物和杂物，以保护后续处理设施能正常运行的一种预处理方法。筛滤的构件包括平行的棒、条、金属网、格网或穿孔板。其中由平行的棒和条构成的称为格栅；由金属丝织物或穿孔板构成的称为筛网。其中格栅去除的是那些可能堵塞水泵机组及管道阀门的较粗大的悬浮物；而筛网去除的是用格栅难以去除的呈悬浮状的细小纤维。根据清洗方法，格栅和筛网都可设计成人工清渣或机械清渣两类。当污染物量大时，一般应采用机械清渣，以减少工人劳动量。2格栅格栅是一组(或多组)相平行的金属栅条与框架组成，倾斜安装在进水的渠道，或进水泵站集水井的进口处，以拦截污水中较大的悬浮物及杂质，以保证后续处理构筑物或设备的正常工作。按格栅栅条间距的大小不同，格栅分为粗格栅、中格栅和细格栅3类。按格栅的清渣方法，有人工格栅和机械格栅两种。格栅设备一般用于污水处理的进水渠道上或提升泵站集水池的进口处，主要作用是去除污水中较大的悬浮或漂浮物，以减轻后续水处理工艺的处理负荷，并起到保护水泵、管道、仪表等作用。当拦截的栅渣量大于0.2m3·d-1时，一般采用机械清渣方式；栅渣量小于0.2m3·d-1时，可采用人工清渣方式，也可采用机械清渣方式[1]。2沉淀池初次沉淀池是一级污水处理厂的主体处理构筑物。处理的对象是悬浮物质，同时可去除部分BOD可改善生物处理构筑物的运行条件并降低其BOD负荷。3生物接触氧化生物接触氧化处理技术的实质之一是在池内充填填料，已经充氧的污水浸没全部填料，并以一定流速流经填料。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作用下，污水中的有机污染物得到去除，污水得到净化，生物接触氧化法具有以下特点：1）由于填料比表面积大，池内充氧条件良好，池内单位容积的生物固体量较高，因此，生物接触氧化池具有较高的容积负荷；2）由于生物接触氧化池内生物固体量多，水流完全混合，故对水质水量的骤变有较强的适应能力；3）剩余污泥量少，不存在污泥膨胀问题，运行管理简便。72n南京林业大学本科生毕业设计（论文）4传统活性污泥工艺传统活性污泥法是目前应用最早的工艺[2]，它去除有机物和悬浮物的效率很高，对于城镇污水，可确保出水BOD5和SS达到30mg／L以下，因此，在1996年前在我国尚未要求去除氮磷，该工艺是城镇污水处理厂的主体工艺。随着《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)的颁布实施，我国对城镇污水处理厂的出水水质，尤其是对出水的氮、磷指标要求更加严格。传统的活性污泥工艺已经不能满足国家标准对氮、磷的去除要求，必须加以改造，于是出现了活性污泥法的改进型A／O法和A²／O法。A／O法有两种，一种是用于除磷的厌氧一好氧工艺(A／O)，一种是用于脱氮的缺氧一好氧工艺；A²／O法则是既脱氮又除磷的工艺[3]。5A／O工艺A／O(缺氧／好氧)法对于大型活性污泥法污水处理厂来说，处理效果较稳定，且实现了脱氮或除磷的目标，能耗和运营费用也较低；其缺点是处理单元多，管理较复杂，且不能同步脱氮和除磷。用于除磷的A／O工艺的最主要特征是高负荷运行、泥龄短、水力停留时间短；用于脱氮的A／O工艺的负荷很低，泥龄长、水力停留时间长[4]。6A²／O工艺A²／O(厌氧／缺氧／好氧)工艺同时具有脱氮除磷的效果，其工艺原理是磷在厌氧区被释放，在好氧区被吸收，达到除磷目的；污染物在好氧区被氧化降解，去除COD和BOD5，同时在硝化菌作用下，有机氮转化的氨氮继续转化为亚硝酸氮和硝酸氮，含有硝酸氮的大量混合液回流到缺氧区进行反硝化脱氮[5]。该工艺主要优点是对COD、BOD5、SS等具有较高的去除率，对脱氮除磷也具有较高的去除效果，具有运行费用低、占地少，出水水质好等特点；其缺点是运行管理要求较高，投资较大，节能差。7UASB(Up-flowAnaerobicSludgeBed)72n南京林业大学本科生毕业设计（论文）升流式厌氧污泥床是集生物反应池与沉淀于一体的一种结构紧凑的厌氧反应器，进水配水系统、反应区、三相分离器、气室以及处理水排出系统五部分组成。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层，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沿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[6]。基本要求有：1）为污泥絮凝提供有利的物理、化学和力学条件，使厌氧污泥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，保持特定的微生态环境，能抵抗较强的扰动力，较大的絮体具有良好的沉淀性能，从而提高设备内的污泥浓度；3）通过在污泥床设备内设置一个沉淀区，使污泥细颗粒在沉淀区的污泥层内进一步絮凝和沉淀，然后回流入污泥床内。本工艺由于具有厌氧过滤及厌氧活性污泥法的双重特点，作为能够将污水中的污染物转化成再生清洁能源——沼气的一项技术。对于不同含固量污水的适应性也强，且其结构、运行操作维护管理相对简单，造价也相对较低，技术已经成熟，正日益受到污水处理业界的重视，得到广泛的欢迎和应用。8SBR（SequencingBatchReactor）SBR简称间歇式活性污泥处理系统，是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污处理技术，又称序批式活性污泥法。与传统污水处理工艺不同，SBR技术采用时间分割的操作方式替代空间分割的操作方式，非稳定生化反应替代稳态生化反应，静置理想沉淀替代传统的动态沉淀。它的主要特征是在运行上的有序和间歇操作，SBR技术的核心是SBR反应池，该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，无污泥回流系统[7]72n南京林业大学本科生毕业设计（论文）。正是SBR工艺这些特殊性使其具有以下优势：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；6）反应池内存在DO、浓度梯度，有效控制活性污泥膨胀；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、可有效的节约占地面积。运行操作的五个步骤为：流入、反应、沉淀、排放和待机。9EGSB+SBR（ExpandedGranularSludgeBed）EGSB与UASB非常相似，其区别在于，EGSB采用高达2.5～6m/h的上升流速，使得反应器中的颗粒污泥处于部分或者完全膨胀化。污泥颗粒之间的距离加大从而使污泥床的体积加大。在高的上升流速以及产气的作用下，废水中的有机物与污泥床更充分的接触。因此可以允许废水在反应器中有更短的停留时间，从而，EGSB可以用于处理较低浓度的废水。与UASB相比，它比UASB布水更容易均匀，传质效果更好，有机物去除率更高，能适应高浓度有机废水和低浓度有机废水，容积负荷高，COD去除率高[8]。EGSB优点：1、使用范围广，不需要预酸化，流程简单；2、对进水的温度，pH要求不高，进水COD可达~30，000mg/L；3、依靠进水和产气达到自行膨胀，并且会根据负荷的变化自动改变床层的膨胀度，无须另外增加循环泵保证膨胀，因此动力消耗小；4、反应器中床层的膨胀度由下自上逐渐增大，属于变速膨胀床，其抗冲击负荷能力较强，有机物去除率较高（一般为75%~95%以上）；5、三项分离器：三相分离器专利设计，有效地将气固液分离开，保证有效的污泥停留时间；6、反应器没有内循环，上升流速慢，负荷高时也不影响分离；7、操作维护容易，便于管理。SBR工艺集进水、曝气72n南京林业大学本科生毕业设计（论文）、沉淀在一个池子中完成。一般由多个池子构成一组，各池工作状态轮流变换运行，单池由滗水器滗水，间歇出水，故又称为序批式活性污泥法。该工艺将传统的曝气池、沉淀池由空间上的分布改为时间上的分布，形成一体化的集约构筑物，并利于实现紧凑的模块布置，最大的优点是节省占地。另外，可以减少污泥回流量，有节能效果。典型的SBR工艺沉淀时停止进水，静止沉淀可以获得较高的沉淀效率和较好的水质。随着自动化技术的发展和PLC（ProgrammableLogicController）控制系统的普及化，SBR工艺的工程应用又进入了一个新的时代。7利用附着生长于某些固体物表面的微生物（即生物膜）进行有机污水处理的方法。生物膜是由高度密集的好氧菌、厌氧菌、兼性菌、真菌、原生动物以及藻类等组成的生态系统，其附着的固体介质称为滤料或载体。生物膜自滤料向外可分为庆气层、好气层、附着水层、运动水层。生物膜法的原理是，生物膜首先吸附附着水层有机物，由好气层的好气菌将其分解，再进入厌气层进行厌气分解，流动水层则将老化的生物膜冲掉以生长新的生物膜，如此往复以达到净化污水的目的。生物膜作为一种新兴的处理工艺其主要特征有：1）微生物相方面的特征：参与净化反应微生物多样化；生物的食物链长；能够存活世代时间较长的微生物；分段运行与优占钟属。2）处理工艺方面的特征：对水质、水量变动有较强的适应性；污泥沉降性能良好，易于固液分离；能够处理低浓度的污水；易于维护运行、节能[9]。8厌氧生物处理法的发展趋势近年来能源危机及环境污染加重，厌氧生物处理由于其产物具有能源物质而得到人们的重视，一大批新的厌氧生物处理法技术相继诞生，为了提高厌氧微生物的浓度，有使厌氧微生物附着在载体表面的厌氧生物膜处理方法如厌氧生物滤池、厌氧转盘、厌氧膨胀床、厌氧接触氧化、厌氧档板反应器、厌氧流化床法，以及向上流式厌氧污泥床反应器(UASB)依靠微生物之间凝聚造粒而形成的自己固定法方法。还有人为地固定微生物包埋固定化法，它是人为地把增殖速度缓慢的厌氧微生物高浓度地保持在处理系统中，提高处理速度、缩小处理设备并可用于处理低浓度的有机污水。其中上流式厌氧污泥床反应器有很大的发展前景，尤其在发展中国家中[10,11]。72n南京林业大学本科生毕业设计（论文）1.3本设计拟采用的技术路线、工艺方案酒精废水的特点是水量大，无毒有害，属于中浓度有机废水。酒精厂生产酒精过程用水量很大，特别是酿造、灌装工艺过程，大量使用新鲜水，相应产生大量废水。废水生产工序较多，不同酒精厂生产过程中吨酒精的耗水量和水质相差较大。本设计处理水量40000m3/d。要求如下项目CODBOD5SSTNpH预处理废水8653703005707.5～8蒸馏废水301982910029505455~6出水水质≤400≤80≤1406～9目前常根据比值来判断废水的可生化性，即：当时易生化处理，当时可生化处理，当难生化处理[12]，而酒精废水的，所以处理酒精废水的方法多是采用好氧生物处理，也可先采用厌氧处理，降低污染负荷，再用好氧生物处理。所以本次设计拟采用UASB+SBR联合处理。流程图如下。72n南京林业大学本科生毕业设计（论文）酒精废水先经过细格栅去除大杂质后进入集水池，用污水泵将废水提升至调节池进行水质水量的调节。进入调节池前，根据在线计的值用计量泵酸碱送入调节池，加入酸或碱调节废水的值在之间。调节池中出来的水有初沉池配水井进入初沉池，去除SS后经UASB反应器配水井进入UASB反应器进行厌氧消化，降低有机物浓度。UASB反应器内的污水间歇进入SBR反应器，由鼓风机向SBR反应池中提供氧气，废水在SBR反应池中进行好氧处理，而后达标出水。UASB排出的废气主要组成为甲烷和二氧化碳。对于废气的处理需要收集处理用做燃料。来自初沉池、UASB反应器、SBR反应池的剩余污泥先收集到集泥井，在由污泥提升泵提升到配泥集泥井，由配泥集泥井分别进入污泥浓缩池，从浓缩出来的污泥再次进入配泥集泥井，统一进入脱水间，进一步降低污泥的含水率，实现污泥的减量化。污泥脱水后形成泥饼，装车外运处置。污泥浓缩池和脱水间的回流水回流至调节池再次循环。72n南京林业大学本科生毕业设计（论文）2本设计采用的方案2.1酒精废水的特点酒精废水的主要特点有悬浮物含量高，平均悬浮物含量高达40000㎎/L；温度高，平均水温达70℃，蒸馏釜底排除的废水温度高达100℃；浓度高，废水的COD高达2~3万，包括悬浮固体、溶解性COD和胶体，有机物占93%~94%，无机物占6%~7%，有机物的成分是碳水化合物，其次是含氮化合物，生物菌和未分解出去的产品：如丁醇、乙醇等，此外还有500㎎/L的有机酸，废水含有约500㎎/L左右机酸，废水呈酸性。酒精废水的可生化性。2.2酒精废水处理工艺2.2.1上流式厌氧污泥床反应器（UASB）处理工艺该处理工艺属于典型的厌氧处理工艺，具体工艺流程如图1-4所示。废水经沉砂池去除大部分悬浮物和酒精生产中夹带的杂质，在集水池内与碱液混合调节pH值后进入调节池调节废水的浓度与温度，其中，对于复杂废水，在调节池中取得一定程度的酸化，会有益后续的厌氧处理。故在调节池前部设搅拌器，使进酒精废水能与回流水充分混合；后部密封并填充填料。经预处理后的废水由泵抽至UASB反应器内。UASB反应器采用厌氧污泥作为接种污泥。UASB反应器处理后的出水一部分装车拉到甘蔗地农灌，一部分出水经过冷却塔降低温度后回流至调节池，回流水起到降低水温与稀释的作用。该工艺具有处理效率高，运行稳定，管理方便，运行成本低等优点，经处理后的废水达到农灌的要求，实现了良好的环境效益和经济效益。72n南京林业大学本科生毕业设计（论文）沼气利用阻火器气柜气封进水沉砂池集水池调节池UASB出水撞车农灌碱液池冷却塔污泥利用污泥干化场图1-4厌氧生物处理工艺流程2.2.2厌氧膨胀颗粒污泥床-序批式活性污泥法（EGSB-SBR）处理工艺EGSB与UASB非常相似，其区别在于，EGSB采用高达2.5～6m/h的上升流速，使得反应器中的颗粒污泥处于部分或者完全膨胀化。污泥颗粒之间的距离加大从而使污泥床的体积加大。在高的上升流速以及产气的作用下，废水中的有机物与污泥床更充分的接触。因此可以允许废水在反应器中有更短的停留时间，从而，EGSB可以用于处理较低浓度的废水。与UASB相比，它比UASB布水更容易均匀，传质效果更好，有机物去除率更高，能适应高浓度有机废水和低浓度有机废水，容积负荷高，COD去除率高。具体工艺流程见图1-5[12]所示。配水井降温+调节池细格栅/气浮生产废水出水气浮池SBREGSB图1-5EGSB-SBR酒精废水处理工艺72n南京林业大学本科生毕业设计（论文）EGSB的优点主要有使用范围广，不需要预酸化，流程简单；对进水的温度，pH要求不高，进水COD可达30，000mg/L；依靠进水和产气达到自行膨胀，并且会根据负荷的变化自动改变床层的膨胀度，无须另外增加循环泵保证膨胀，因此动力消耗小；反应器中床层的膨胀度由下自上逐渐增大，属于变速膨胀床，其抗冲击负荷能力较强，有机物去除率较高（一般为75%～95%以上）；三项分离器：三相分离器专利设计，有效地将气固液分离开，保证有效的污泥停留时间；反应器没有内循环，上升流速慢，负荷高时也不影响分离；操作维护容易，便于管理。SBR工艺集进水、曝气、沉淀在一个池子中完成。一般由多个池子构成生产废水细格栅/气浮降温+调节池配水井UASB缺氧池接触氧化池沉淀池出水一组，各池工作状态轮流变换运行，单池由滗水器滗水，间歇出水，故又称为序批式活性污泥法。该工艺将传统的曝气池、沉淀池由空间上的分布改为时间上的分布，形成一体化的集约构筑物，并利于实现紧凑的模块布置，最大的优点是节省占地。另外，可以减少污泥回流量，有节能效果。典型的SBR工艺沉淀时停止进水，静止沉淀可以获得较高的沉淀效率和较好的水质。随着自动化技术的发展和PLC控制系统的普及化，SBR工艺的工程应用又进入了一个新的时代。2.2.3UASB-SBR处理工艺UASB-SBR工艺对高浓度酿酒废水具有良好的处理效果，耐冲击负荷能力强。由于采用SBR，使工艺流程简化，排水方式为固定位置穿墙式手动排水装置，适当控制运行方式，运行成本低，且便于操作和维护管理，具体工艺流程见图1-8所示。UASB在整个工艺中对CODcr去除起着重要的作用，反应池中的厌氧颗粒污泥的接种及驯化对稳定运行至关重要，污泥颗粒化后增强了反应池的抗冲击能力，并且可以快速启动UASB。采用SBR工艺,充分保证了处理效果，处理构筑物少，无需污泥回流，结构简单；SBR工艺是非连续操作过程，池中有机物浓度是随时间变化的，活性污泥处于一种交替的吸附、吸收和生物降解的过程；运行成本有明显优势。SBR工艺对污泥的泥量有要求，SV30一般在70%左右，MLSS保持在8～10g/L，而其pH在7．5左右，去除COD、氨氮及脱磷效果非常好，但是在运行中污泥排放不及时会导致污泥沉降比增加，影响处理效果，所以要及时排出老化的污泥72n南京林业大学本科生毕业设计（论文）[13]。NaOH生产废水滚筒式格栅曝气调节池机械格栅调节沉淀池上清液回流蒸泥饼外运带式压滤机污泥浓缩池-----------------------汽----------------------------------（冬季）达标排放斜管沉淀池SBR反应池絮凝沉淀池UASB反应池图1-8UASB-SBR酒精废水处理工艺2.2.4UASB-氧化塘处理工艺UASB-氧化塘工艺特别适合于建在郊区的木薯酒精生产企业，氧化塘的废水停留时间可达数月，由于这类企业多处于市郊或乡镇，而且每年的生产期为间歇式生产，从而为这种占地面积大，处理时间长的污水处理方式提供了可能。具体工艺流程如图1-9所示。细格栅/气浮配水井降温+调节池生产废水出水氧化塘UASB图1-9UASB-氧化塘处理酒精废水工艺72n南京林业大学本科生毕业设计（论文）2.3本设计的意义本设计的意义在于设计出最优的酒精废水处理工艺。要求酒精废水处理后的水质达到国家三级排放标准。研究酒精废水的处理技术对环境有直接的影响，酒精废水处理达标排放，可以减少对环境的污染。酒精废水经处理后再排入江河湖海，避免了对江河湖海的水体危害，同时避免了对水体中的水生生物的危害；将处理后污水排入土壤中，缓解直接将污水排放到土壤中带来的土壤碱化，减少了对农作物的影响；从而，避免了由于废水的直接排放或不达标排放给人类带来的健康问题。酒精废水的处理不仅带来了环境效益，同时还带来了经济效益，在酒精废水的治理的过程中产生沼气，沼气回用的经济效益可观。因而，酒精废水的处理利人利己。2.4本设计采用的方案与工艺流程2.4.1设计参数1）设计原水为酒精废水；2）本工程规模为40000m3/d，平均每小时流量为1668m3/h，设计每小时流量为1700m3/h。3）原水水质参数：COD=31063mg/L；BOD5=29470mg/L；SS=3250mg/L；氨氮：约1115mg/L；pH=3250；温度90℃。4）出水水质：废水经处理后，要求达到《中华人民共和国国家标准》的《污水综合排放标准》GB-8978-1996三级排放标准的要求。本标准分为两类，第一类为，1997年12月31日之前建设的单位，第二类为，1998年1月1日后建设的单位，本设计采用第二类污染物三级标准，其主要水质指标见表1。项目COD(mg/L)BOD5(mg/L)SS(mg/L)pH氨氮(mg/L)原水310632947032505-81115排放标准10006004006-9—表1废水水质及排放标准72n南京林业大学本科生毕业设计（论文）2.4.2本设计确定的方案及工艺流程设计进水水质主要特点为高有机物、高悬浮物、高色度、高温度。要求出水水质为三级排放标准，因此，为达到排放要求，本设计主要采用厌氧+好氧处理工艺。厌氧采用两相UASB反应器，两级UASB反应器处理酒精废水的能力高于单相UASB，好氧采用SBR反应器，具体处理工艺流程见图1-14所示。酒精废水进入细格栅滤去悬浮物，污泥排入污泥浓缩池，过滤水流入调节池，进行PH、酸碱度、和温度的调节。保证UASB进水的SS含量尽可能低，有利于颗粒污泥的形成；保证UASB的进水温度在35℃左右，出水回流至集水井调节进水pH值，保证进水pH在6～9。在UASB反应器中降解了大部分难降解有机物，提高废水的可生化性，污泥排入污泥浓缩池，上清液流入SBR去除氮和磷，处理的水实现达标排放。细格栅、两级UASB反应器及SBR的污泥排入污泥浓缩池内进行污泥浓缩，经带式压滤机脱水后外运。酒精废水沼气回收利用粗格栅细格栅调节池初沉池一级UASB二级UASBSBR达标排放污泥浓缩池带式压滤机污泥外排图1-14两级UASB—SBR处理工艺在不影响处理效果的情况下，两相厌氧消化处理酒精糟废水时被证明在基质负荷率和甲烷产量方面优于单相系统。在保持BOD和COD的去除率分别为85%和65%时，两相系统的甲烷产量是单相系统的三倍[6]72n南京林业大学本科生毕业设计（论文）。由于其高有机负荷，即使酒糟废水经过厌氧处理也不符合印度CPCB制定的严格的排放标准，生化需氧量，化学需氧量，固体废物在非常高的水平上。此外，酒糟废水颜色较深，需要大量的水来稀释，这是今年浇灌造成土壤变暗的原因。因此，污水用清水稀释后排放出，这是一个非常昂贵的商品行业。此外，厌氧消化不好，达不到限制排放的标准。为了解决这个问题，在用大量水稀释废水之前进行氧化。扩大厌氧消化量，需要大量的水稀释，和混凝剂的额外费用。因此，对于厌氧处理的出水水质，好氧处理是有必要的。72n南京林业大学本科生毕业设计（论文）3所有构筑物计算3.1中格栅的设计3.1.1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，主要对水泵起保护作用，另外可减轻后续构筑物的处理负荷。3.1.2设计参数取中格栅；栅条间隙b=0.01m；栅前流速v1=0.8m/s；过栅流速v2=0.8m/s；安装倾角α=60°；设计流量Q=40000m3/d=0.46m3/s；设计最大流量Qmax=Q×Kz=0.5m3/s（Kz=1.08）。3.3.3设计计算H2图3-2格栅设计计算草图72n南京林业大学本科生毕业设计（论文）（1）栅前水深(h)进水渠宽B1==2h=1.12m(2-17)h=B1/2=0.56m(2-18)v1-------------栅前流速，0.4m/s～0.9m/s，取v1=0.8m/s。（2）栅条间隙数(n)取两台相同的细格栅（一用一备）。n=103.8条(2-19)（取n=104条）式中：Qmax-------------设计最大流量，取0.5m3/s；α-------------格栅倾角，取α=60℃；b-------------栅条间隙，取b=0.01m；h-------------栅前水深，取0.83m；v2-------------过栅流速，0.6m/s～1m/s，取v=0.8m/s。（3）栅槽有效宽度(B)B=S(n-1)+bn=0.01×（104-1）+0.01×104=2.07m(2-4)式中：S-------------栅条宽度，栅条断面为矩形，取0.01m；n-------------格栅间隙数104；b-------------栅条间隙，0.01m。4）进水渠道渐宽部分长度(l1)则l1==1.31m(2-5)式中：B-------------栅槽有效宽度，2.07m；B1-------------进水渠道宽度，1.12m；72n南京林业大学本科生毕业设计（论文）-------------进水渠展开角，取=20℃。（5）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度（l2）l2=l1/2=1.31/2=0.65m(2-6)（6）过栅水头损失（h1）=0.21m(2-7)式中：k-------------系数，水头损失增大倍数，取k=3；β-------------栅条断面形状系数，断面为矩形，取β=2.42；S-------------格条宽度，0.01m；v2-------------过栅流速，取v2=0.8m/s；α-------------格栅倾角，取α=60℃。（7）栅槽总高度(H)取栅前渠道超高h2=0.3m则总高度H=h+h1+h2=0.83+0.21+0.3=1.34(2-8)（8）栅槽总长度(L)栅前槽高H1=h+h2=0.83+0.3=1.13m(2-9)L=l1+l2+0.5+1.0+=1.31+0.65+0.5+1.0+=4.23m72n南京林业大学本科生毕业设计（论文）（9）每日栅渣量(W)则==2.4m3/d(2-10)式中：Qmax-------------设计流量，0.5m3/sW1-------------栅渣量(m3/103m3污水)，取0.1～0.01，粗格栅用小值，细格栅用大值，中格栅用中值，取W1=0.6m3/103m3污水。W=2.4m3/d采用机械清渣3.2污水提升泵的设计3.2.1设计说明污水泵房用于提升污水厂的污水，以保证污水能在后续处理构筑物内畅通的流动，它由机器间、集水池、格栅、辅助间等组成，机器间内设置水泵机组和有关的附属设备，格栅和吸水管安装在集水池内，集水池还可以在一定程度上调节来水的不均匀性，以便水泵较均匀工作，格栅的作用是阻拦水中粗大的固体杂质，以防止杂物阻塞和损坏水泵，辅助间一般包括贮藏室，修理间，休息室和厕所等。3.2.2设计计算（1）设计流量Qmax=43200m3/d=1800m3/h=0.5m3/s(2-11)（2）选泵前总扬程估算经过格栅的水头损失为0.2m，进水管渠内水面标高为-2m，则格栅后的水面标高为：-2-0.2=-2.2m(2-12)设提升泵房的有效水深为4m，72n南京林业大学本科生毕业设计（论文）则集水池的最低工作水位为：-2.2–4=-6.2m，(2-13)所需提升的最高水位为1.427m，故集水池最低工作水位与所提升最高水位之间高差为：1.427-(-6.2)=7.627m(2-14)出水管管线水头损失计算如下：出水管Q=0.5m3/s，选用管径为200mm的钢管查《给水排水设计手册》第1册得：出水管线长度估为20m，则出水管管线水头损失为：水头损失=hf+h2=1.5(2-15)=1.5×=0.27m泵站内的管线水头损失假设为2.0m，考虑自由水头为2m，则水泵总扬程为：H=7.627+0.27+2.0+2.0(2-16)=11.897m3.2.3泵的选型根据流量Q=1800m3/h，扬程H=11.897m，拟选用200ZZB-20型无堵塞自吸污水泵，考虑选用10台水泵，其中2台备用，其参数如下：流量：224m3/h；扬程：22m；转速：1450r/min；电动机功率：KW；进出口直径：200mm；通过固体物最大直径：75mm；气蚀余量：4m；自吸时间：100s/5m；72n南京林业大学本科生毕业设计（论文）3.3细格栅的设计3.3.1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，主要对水泵起保护作用，另外可减轻后续构筑物的处理负荷。3.3.2设计参数取细格栅；栅条间隙b=0.01m；栅前流速v1=0.6m/s；过栅流速v2=0.6m/s；安装倾角α=60°；设计流量Q=40000m3/d=0.46m3/s；设计最大流量Qmax=Q×Kz=0.5m3/s（Kz=1.08）。（1）栅前水深(h)进水渠宽B1==2h=1.67m(2-17)h=B1/2=0.83m(2-18)v1-------------栅前流速，0.4m/s～0.9m/s，取v1=0.6m/s。（2）栅条间隙数(n)取两台相同的细格栅（一用一备）。==93.4条(2-19)（取n=94条）式中：Qmax-------------设计最大流量，0.5m3/s；α-------------格栅倾角，取α=60℃；b-------------栅条间隙，取b=0.01m；h-------------栅前水深，0.83m；v2-------------过栅流速，0.6m/s～1m/s，取v=0.6m/s。72n南京林业大学本科生毕业设计（论文）（3）栅槽有效宽度(B)B=S(n-1)+bn=0.01×（94-1）+0.01×94=1.86m(2-20)式中：S-------------栅条宽度，栅条断面为矩形，取0.01m；n-------------格栅间隙数94；b-------------栅条间隙，0.01m。（4）进水渠道渐宽部分长度(l1)则l1===0.26m(2-21)式中：B-------------栅槽有效宽度，1.86m；B1-------------进水渠道宽度，1.67m；-------------进水渠展开角，取=20℃。（5）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度（l2）l2=l1/2=0.26/2=0.13m(2-22)（6）过栅水头损失（h1）==0.115m(2-23)式中：k-------------系数，水头损失增大倍数，取k=3；β-------------栅条断面形状系数，断面为矩形，取β=2.42；S-------------格条宽度，0.01m；v2-------------过栅流速，取v2=0.6m/s；α-------------格栅倾角，取α=60℃。（7）栅槽总高度(H)取栅前渠道超高h2=0.3m则总高度H=h+h1+h2=0.83+0.115+0.3=1.245m(2-24)（8）栅槽总长度(L)栅前槽高H1=h+h2=0.83+0.3=1.13m(2-25)72n南京林业大学本科生毕业设计（论文）L=l1+l2+0.5+1.0+=0.26+0.13+0.5+1.0+(2-26)=2.54m（9）每日栅渣量(W)则W===3.6m3/d(2-27)式中：Qmax-------------设计流量，0.5m3/sW1-------------栅渣量(m3/103m3污水)，取0.1～0.01，粗格栅用小值，细格栅用大值，中格栅用中值，取W1=0.9m3/103m3污水。W=3.6m3/d(可采用机械清渣)3.4调节池的设计3.4.1设计参数Qmax=43200m3/d=1800m3/h=0.5m3/s。设水力停留时间为12h。3.4.2调节池尺寸的计算池子有效容积为：V=QT=1800×12=21600m3(2-28)取池子总高度H=7.5m，其中超高0.5m，有效水深h=7m则池面积A=V/h=21600/7=3086㎡(2-29)采用3个调节池，则每个调节池的面积A1=1029㎡池长取L=48m，池宽取B=22m则池子总尺寸为L×B×H=48×22×7.5×3m372n南京林业大学本科生毕业设计（论文）3.5初沉池的设计3.5.1初沉池的设计说明根据结构及运行方式的不同，沉淀池可分为普通沉淀池和浅层沉淀池（斜板与斜管沉淀池）两大类；按照水灾池内的总体流向，普通沉淀池分为平流式、辐流式、和竖流式三种。本设计采用平流式沉淀池。其池表面呈长方形，污水从池的一端流入，按水平方向在池内流动，澄清的污水从另一端溢出，在进水口处的底部设有贮泥斗。平流式沉淀池的优点有：污水在池内流态特性比较稳定，沉淀效果好；对冲击负荷和温度变化的适应能力较强；施工简单，设备造价低。平流式沉淀池主要适用于地下水位高及地质条件差的地区和大、中、小型水处理厂。3.5.2主要设计参数（1）参数表面负荷一般为1.5～3.0m3/（㎡·h）；设计水量Qmax=43200m3/d=1800m3/h=0.5m3/s。（2）进出水水质表2平流式沉淀池进出水水质指标水质指标CODBODSS进水水质(mg/L)31063294703250去除率（%）303060出水水质(mg/L)217442062913003.5.3主要尺寸的设计计算（1）池子总面积设计水量Qmax=43200m3/d=1800m3/h=0.5m3/s则A===900㎡(2-30)q-------------表面负荷，取q=2m3/（㎡·h）72n南京林业大学本科生毕业设计（论文）（2）沉淀部分有效水深沉淀池有效水深一般为2～4m。取h=4m，则h=qt=2t(2-31)t=2ht-------------水力停留时间。（3）沉淀部分有效容积V=Qmax·t=1800×2=3600m3(2-32)（4）沉淀池长L=3.6vt=3.6×4.5×2=32.4m(2-33)v-------------水平流速，小于5mm/s，取v=4.5mm/s。（5）沉淀池总宽B===27.8m(2-34)（6）池子个数设5个初沉池，则每池宽5.56m。（7）校核长宽比和长深比长宽比==5.8>4符合要求；(2-34)长深比==8.1>8在8～12之间，符合要求。(2-35)（8）污泥部分需要的总容积W===414.72m3/d(2-36)C1-------------进水悬浮物浓度，kg/m3。C2-------------出水悬浮物浓度，kg/m3。72n南京林业大学本科生毕业设计（论文）γ-------------污泥浓度，1000kg/m3。P0-------------污泥含水率，P0=97%。K2-------------比例系数，这里取1.2。（9）污泥斗尺寸设污泥斗上口和下口均为方形，污泥斗倾角取50°。斗上口面积为f1=15×15=225㎡(2-37)斗下口面积为f2=5×5=64㎡(2-38)污泥斗的高度h1==6.0m(2-39)污泥斗容积V=(2-40)==650m33.6一级UASB反应器的设计3.6.1UASB的设计说明UASB反应器中的厌氧反应过程与其他厌氧生物处理工艺一样，包括水解、酸化、产乙酸和产甲烷等，通过多种不同的微生物参与底物的转化过程而将底物转化为最终产物——沼气、水等无机物。在厌氧消化过程中参与反应的厌氧微生物主要有以下几种：水解—发酵（酸化）细菌，它们将复杂结构的底物水解发酵成各种有机物、乙酸、糖类、氢和二氧化碳；乙酸化细菌，它们将第一步水解发酵的产物转化为氢、乙酸和二氧化碳；乙酸化细菌，它们将简单的底物如乙酸、甲醇和二氧化碳、氢等转化为甲烷。对非溶解性有机物（蛋白质、脂类和碳水化合物等）而言，其厌氧分解还可以更细分为6个明显的步骤：聚合物的水解，包括蛋白质的水解、脂类的水解、碳水化合物的水解等；氨基酸和糖类发酵成为氢、乙酸菌、短链脂肪酸和乙醇；长链脂肪酸和乙醇的无氧氧化；中间产物及挥发酸（乙酸除外）的无氧氧化；嗜乙酸微生物将乙酸转化为甲烷；嗜氢微生物将氢转化为甲烷（二氧化碳还原）。72n南京林业大学本科生毕业设计（论文）UASB反应器在运行过程中，废水以一定的流速自反应器的底部（经布水系统）进入反应器，水流在反应器中的上升流速一般为0.5～1.5m/h取决于所处理废水的特性及其运行负荷，控制上升流速的目的是防止在过高的流速下造成污泥流失，同时亦防止因过低的流速而影响泥水的混合接触效果）。水流依次流经污泥床、污泥悬浮层至三相分离器及沉淀出水区。UASB反应器中的水流整体上呈推流式，但当反应器产气强烈而充分混合时，将呈现完全混合流态的特征。处理过程中，要求其进水与污泥床及污泥悬浮层中的微生物充分混合接触并进行厌氧分解，厌氧分解过程中产生的沼气在上升过程中将污泥颗粒托起，在一定的负荷条件下，可使污泥床产生较为明显的流态化。随着反应器产气量的不断增加，由气泡上升所产生的搅拌作用（微小的沼气气泡在上升过程中相互结合而逐渐变成较大的气泡，将污泥颗粒向反应器的上部携带，最后由于气泡的破裂，绝大部分污泥颗粒又返回到污泥区）变得日趋剧烈，从而降低了污泥中夹带气泡的阻力，气体便从污泥床内突发性地溢出，引起污泥床表面呈沸腾和流化状态。反应器重沉淀性能较差的絮体状污泥则在气体的搅拌和夹带作用下，在反应器上部形成污泥悬浮层。沉淀性能良好的颗粒污泥则处于反应器的下部形成高浓度的污泥床。随着水流的上升流动，气、水、泥三相混合液上升至三相分离器中，气体遇到反射板或挡板后折向集气室而被有效地分离派出，污泥和水流则进入上部的静止沉淀区，在重力的作用下泥水发生分离，澄清出水。沼气出水沉淀区气室污泥悬浮区气封污泥床进水图3.6UASB反应器构造原理72n南京林业大学本科生毕业设计（论文）3.6.2设计参数（1）污泥参数设计温度T=25℃；容积负荷NV=15kgCOD/(m3.d)污泥为颗粒状；污泥产率0.1kgMLSS/kgCOD；产气率0.4m3/kgCOD；（2）设计水量Qmax=43200m3/d=1800m3/h=0.5m3/s。（3）水质指标表3UASB反应器进出水水质指标水质指标COD（㎎∕L）BOD（㎎∕L）SS（㎎∕L）进水水质21744206291300设计去除率85%90%75%设计出水水质326220633253.6.3反应器容积计算（1）UASB有效容积：V有效＝(2-41)式中：Q-------------设计流量，m3/d；C0、Ce---------进、出水COD浓度，mgCOD/l；Nv-------------容积负荷，kgCOD/(m3·d)。容积负荷一般控制在10-20kgCOD/(m3·d)，以免产气负荷过高导致厌氧污泥的流失。取15Nv=15kgCOD/(m3·d)。V有效＝＝53228m3(2-42)72n南京林业大学本科生毕业设计（论文）（2）UASB反应器的形状及尺寸UASB反应器的断面形状一般有矩形、方形和圆形、大型装置为便于设置气、液、固三项分离，多采用矩形池。从布水均匀性和经济型考虑，矩形池长宽比在2:1左右比较合适。设反应器有效高度为h=8m，其工程设计总高为H=h+1.5m，则横截面面积为：S===6654m2(2-43)设3个USAB反应器并联，则每个UASB截面面积为S′=2217.83㎡，则每个UASB反应器尺寸长×宽×高为60×36×9.5m3。（3）水力停留时间（HRT）和水力负荷率（Vt）每个UASB的流量为Q′max=Qmax/5=8640m3/d=360m3/h每个UASB的有效体积为V′有效=V有效/5=10645.6m3tHRT===29.57d(2-44)Vt===0.17m3/（㎡·h）(2-45)对于颗粒污泥，水力负荷Vt在0.1～0.9m3/（㎡·h）之间符合要求。3.6.4配水系统设计　（1）布水点的设置进水配水系统的主要作用是将废水均匀地分配到整个反应器的底部，并进行水力搅拌。进水方式的选择根据水量而定，通常采用连续均匀进水方式。可选择一管一点活一管多点的布水方式，布水点数与处理废水的流量、进水浓度、容积负荷等因素有关。72n南京林业大学本科生毕业设计（论文）查UASB反应器进料喷嘴数设置标准，取每个进水点负荷面积为3㎡。则每点的负荷面积为：Si===3㎡(2-46)取n=709.7个。则每个UASB反应器有710个布水点。（2）布水系统形式UASB反应器的进水分配系统的形式主要有树枝管式、穿孔管式、多管多点式和上给式四种，本设计使用一管多孔式的U形穿孔管大阻力配水。为配水均匀，配水管的中心距和出水孔距均采用1.0～2.0m，出水孔孔径一般为10～20mm，常取15mm，孔口向下或与垂线呈45°角，单个出水孔的服务面积一般为2～4㎡，本设计取3㎡。配水管中心线距池底一般为200～250mm，配水管直径不少于100mm。为了穿孔管各孔出水均匀，要求孔口流速不小于2m/s。进水点距反应器池底200～300mm。共设置布水孔710个，出水流速一般控制在2.0～2.5m/s之间，本设计取2.0m/s。则孔径d===8.96mm(2-47)取d=9mm。（3）上升水流速度和气流速度空塔水流速度uk===0.17m/h<1.0m/h(2-48)uk<1.0m/h，符合要求。空塔沼气上升速度ug==(2-49)=0.47m/hug<1.0m/h，符合要求。η-------------COD去除率，取85%；r-------------配水管直径，取r=0.15m。72n南京林业大学本科生毕业设计（论文）3.6.5三相分离器设计CFBDEA三项分离器草图（1）设计说明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、气液分离器、分隔板的设计。（2）沉淀区的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<0.7m3/（㎡·h）；沉淀器斜壁角度设为50°，使污泥不致积聚，尽快落入反应区内；混合液进入沉淀区前，通过入流孔道（缝隙）的流速≦2m/h72n南京林业大学本科生毕业设计（论文）；总沉淀水深应大于1.5m；水力停留时间介于1.5～2h。如果以上条件均能满足，则可达到良好的分离效果。表面水力负荷为：q′===0.17m3/（㎡·h）(2-50)q′<0.7m3/（㎡·h），符合要求。（3）集气罩宽度设上、下三角形集气罩斜面与水平夹角为60°，取保护高h1=0.5m，下三角形高h3=2m，上三角形顶水深h2=0.5m。b1===1.15m(2-51)设单元三相分离器宽b=L/10=60/10=6m(2-52)则下集气罩之间的宽度b2=b-2b1=6-2×1.152=3.7m。(2-53)（4）回流缝设计上部液面距反应器顶部h1>0.2m，取h1=0.3m；集气罩顶以上的覆盖水深h2在0.5～1.0m之间，取h2=0.7m；沉淀区斜面的高度h3在0.5～1.0m之间，取h3=1m。下回流缝总面积A1=10b2B=10×3.7×36=1332㎡(2-54)下三角形集气罩之间缝隙b2中的水流上升速度v1，v1=Qmax/A1=1800/1332=1.35m/h(2-55)上回流缝总面积设b3=1.5m，则A2=2×10×1.5×36=1080㎡(2-56)上三角形集气罩之间缝隙b3中的水流上升速度v2，v2=Qmax/A2=1800/1080=1.67m/h(2-57)以A2为控制断面，满足v1净水的μ,故取μ=0.02g/（cm·s）根据资料，通常有0.7Q的废水通过进水缝进入沉降区，另有0.3Q的废水通过回流进入沉降区。沿AB方向水流的速度vava===0.14m/h<2m/h符合要求(2-61)由Stokes公式，则气泡（可分离的最小气泡）上升速度为：vb==(2-62)72n南京林业大学本科生毕业设计（论文）=0.266cm/s=9.576m/h式中：Β-------------碰撞系数，取β=0.95；ρ1-------------液体密度，g/cm3；ρ2-------------沼气密度，g/cm3；dg-------------气泡直径，cm。==68.4(2-63)==1.2(2-64)>，故满足设计要求，则可脱除直径大于等于0.01cm的气泡。3.6.6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。（1）溢流堰设计池中共设10个单元三相分离器，则出水槽有10个，出水槽溢流堰有20条，设计900三角堰，堰高50mm，堰口宽100mm，堰口水面宽b′=50mm。溢流负荷f在1～2L/（m·s）。单个反应器流量Q′max=0.5Qmax=3600m3/d=360m3/h=0.1m3/s，设出水槽槽口附近水流速度vc=0.15m/s，槽宽取bc=1.0m，则槽口附近水深为hc=Q′max/（vcbc）=0.1/0.15=0.67m，(2-65)堰上水面总长为L=Q′max/f=0.1/（1.5×10-3）=66.7m，(2-66)三角堰的总数量n三角堰=L/b′=1334。(2-67)则每条溢流堰三角堰的数量为n三角堰/20=66.7。取67每个堰出流率为q′=Q′max/n三角堰=0.1/67=0.0015m3/s。(2-68)按900三角堰计算公式q′=1.43h2.5，则堰上水头为h==0.064m。(2-69)72n南京林业大学本科生毕业设计（论文）（2）出水渠设计计算对于每个反应池，有10个单元三相分离器，出水渠宽bQ=0.8m，坡度为0.01，出水渠渠口附近流速为vQ=0.3m/h，则渠口附近水深为，hq===0.42m(2-70)考虑渠深应以出水槽槽口为基准计算，所以出水渠渠深=0.62m(3-74)出水渠的出水直接自流进入SBR反应池。（3）UASB排水管设计计算排水量为0.015m3/s，选用DN6000钢管排水，充满度为0.6，设计坡度为0.001，速度约为0.9m/s。3.6.7排泥系统设计（1）产泥量计算厌氧生物处理污泥产量取：0.07kgMLSS/kgCOD。①UASB反应器总产泥量(2-71)式中：△X-------------UASB反应器产泥量，kgVSS/d；r-------------厌氧生物处理污泥产量，kgVSS/kgCOD；Co-------------进水COD浓度kg/m3；E-------------去除率，本设计中取85%。②据VSS/SS=0.7，△X=55890.77/0.7=79844kgSS/d(2-72)单个UASB产泥△Xi=△X/5=79844/5=15968.8kgSS/d③污泥含水率为98%，当含水率＞95%，取，则污泥产量为，(2-73)单个UASB排泥量72n南京林业大学本科生毕业设计（论文）（2）排泥系统设计在UASB三相分离器底部设置一个排泥口，每天排泥两次。3.6.8沼气收集系统设计计算由于本设计属于高浓度有机废水，所以采用封闭式UASB反应器，其顶部加盖密封（池盖也可为浮盖式），能在反应器内的液面与池顶之间形成气室，可以同时手机反应区和沉淀区产生的沼气并进行利用。（1）沼气产量计算沼气主要产生于厌氧阶段，设计产气率取0.4。①总产气量(2-74)每个UASB反应器的产气量②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10根集气管。每根集气管内最大气流量(2-75)据资料，集气室沼气出气管最小直径d=100mm,取200㎜.③沼气主管每池10根集气管先通到一根单池主管，然后再汇入四池沼气主管。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(2-76)取D=400mm，充满度为0.6，则流速为：(2-77)72n南京林业大学本科生毕业设计（论文）④各池沼气最大气流量为(2-78)取DN=1000mm，充满度为0.6；流速为：(2-79)（2）水封灌设计水封灌主要是用来控制三相分离气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，同时兼有有排泥和排除冷凝水作用。①水封高度常取3m②水封灌水封灌面积一般为进气管面积的4倍，则S==3.14m2(2-80)水封灌直径取0.5m。（3）水、气分离器气水分离器起到对沼气干燥的作用，选用φ500㎜×H1800㎜钢制水、气分离器一个，气水分离器中预装钢丝填料，在气水分离器前设置过滤器以净化沼气，在分离器出气管上装设流量计及压力表。（4）沼气柜容积确定由上述计算可知该处理站日产沼气319379.5，则沼气柜容积应为3h产气量的体积确定，即。(2-81)采用15个沼气柜，则每个沼气柜的容积V1==2560m3设计选用钢板水槽内导轨湿式储气柜，尺寸为φ18000mm×H10mm。72n南京林业大学本科生毕业设计（论文）3.7二级UASB反应器的设计出水沼气沉淀区污泥区进水图3-7二级UASB反应器草图3.7.1设计参数（1）污泥参数设计温度T=20℃；容积负荷NV=5kgCOD/(m3.d)（污泥为颗粒状）；污泥产率0.1kgMLSS/kgCOD；产气率0.4m3/kgCOD；（2）设计水量Qmax=43200m3/d=1800m3/h=0.5m3/s。（3）水质指标表4UASB反应器进出水水质指标水质指标COD（㎎∕L）BOD（㎎∕L）SS（㎎∕L）进水水质32622063325设计去除率80%80%70%设计出水水质652.4412.697.572n南京林业大学本科生毕业设计（论文）3.7.2反应器容积计算（1）UASB有效容积：V有效＝式中：Q-------------设计最大流量，m3/d；C0′、Ce---------进、出水COD浓度，mgCOD/L；Nv′------------容积负荷，kgCOD/(m3·d)。容积负荷一般控制在5～8kgCOD/(m3·d)，以免产气负荷过高导致厌氧污泥的流失。取Nv′=5kgCOD/(m3·d)。V有效＝＝22546.9m3(3-86)（2）UASB反应器的形状及尺寸UASB反应器的断面形状一般有矩形、方形和圆形、大型装置为便于设置气、液、固三项分离，多采用矩形池。从布水均匀性和经济型考虑，矩形池长宽比在2:1左右比较合适。设反应器有效高度为h=5m，其工程设计总高为H=h+1.5m。则横截面面积为：S===4509.4m2(3-87)设3个USAB反应器并联，则每个UASB截面面积为S′=1503㎡，则每个UASB反应器尺寸长×宽×高为56×28×5m3。（3）水力停留时间（HRT）和水力负荷率（Vt）每个UASB的流量为Q′max=Qmax/3=14400m3/d=600m3/h(3-88)每个UASB的有效体积为V′有效==7515.7m3(3-89)tHRT===0.52h(3-90)Vt===0.4m3/（㎡·h）(3-91)对于颗粒污泥，水力负荷Vt在0.1～0.9m3/（㎡·h）之间符合要求。72n南京林业大学本科生毕业设计（论文）3.7.3配水系统设计（1）布水点的设置进水配水系统的主要作用是将废水均匀地分配到整个反应器的底部，并进行水力搅拌。进水方式的选择根据水量而定，通常采用连续均匀进水方式。可选择一管一点活一管多点的布水方式，布水点数与处理废水的流量、进水浓度、容积负荷等因素有关。查UASB反应器进料喷嘴数设置标准，取每个进水点负荷面积为3㎡。则每点的负荷面积为：Si===3m2(3-92)取n=501个。则每个UASB反应器有501个布水点。（2）布水系统形式UASB反应器的进水分配系统的形式主要有树枝管式、穿孔管式、多管多点式和上给式四种，本设计使用一管多孔式的U形穿孔管大阻力配水。为配水均匀，配水管的中心距和出水孔距均采用1.0～2.0m，出水孔孔径一般为10～20mm，常取15mm，孔口向下或与垂线呈45°角，单个出水孔的服务面积一般为2～4㎡，本设计区3㎡。配水管中心线距池底一般为200～250mm，配水管直径不少于100mm。为了穿孔管各孔出水均匀，要求孔口流速不小于2m/s。进水点距反应器池底200～300mm。共设置布水孔501个，出水流速一般控制在2.0～2.5m/s之间，本设计取2.0m/s。则孔径d===14.55mm(3-93)取d=15mm。（3）上升水流速度和气流速度空塔水流速度uk===0.39m/h<1.0m/h(3-94)uk<1.0m/h，符合要求。72n南京林业大学本科生毕业设计（论文）空塔沼气上升速度ug===0.21m/h(3-95)ug<1.0m/h，符合要求。η-------------COD去除率，取80%；r-------------配水管直径，取r=0.203.7.4三相分离器设计CFHEIDBAb1b1b2图3-7.4二级UASB三相分离器简图（1）设计说明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、气液分离器、分隔板的设计。（2）沉淀区的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<0.7m3/（㎡·h）；沉淀器斜壁角度设为50°，使污泥不致积聚，尽快落入反应区内；混合液进入沉淀区前，通过入流孔道（缝隙）的流速≦2m/h；总沉淀水深应大于1.5m；水力停留时间介于1.5～2h。如果以上条件均能满足，则可达到良好的分离效果。72n南京林业大学本科生毕业设计（论文）表面水力负荷为：q’===0.40m3/（㎡·h）(3-96)q′<0.7m3/（㎡·h），符合要求。（3）集气罩宽度设上、下三角形集气罩斜面与水平夹角为60°，取保护高h1=0.5m，下三角形高h3=1m，上三角形顶水深h2=0.5m。b1===0.58m(3-97)每个UASB反应池设立8个分隔单元，则每个分隔单元的分离器宽：b=L/8=56/8=7m(3-98)则下集气罩之间的宽度b2=b-2b1=7-2×0.58=5.84m。（4）回流缝设计上部液面距反应器顶部h1>0.2m，取h1=0.3m；集气罩顶以上的覆盖水深h2在0.5～1.0m之间，取h2=0.5m；沉淀区斜面的高度h5在0.5～1.0m之间，取h5=0.7m。下回流缝总面积A1=8b2B=8×5.84×28=1308.16㎡下三角形集气罩之间缝隙b2中的水流上升速度v1，v1=Qmax/A1=1800/1308.16=1.38m/h(3-99)上回流缝总面积设b3=2.5m，则，A2=2×8×2.5×28=1120㎡上三角形集气罩之间缝隙b3中的水流上升速度v2，v2=Qmax/A2=1800/1120=1.61m/h(3-100)以A2为控制断面，满足v1净水的μ,故取μ=0.02g/（cm·s）根据资料，通常有0.7Q的废水通过进水缝进入沉降区，另有0.3Q的废水通过回流进入沉降区。沿AB方向水流的速度vaVa===0.26m/h<2m/h符合要求(3-102)由Stokes公式，则气泡（可分离的最小气泡）上升速度为：Vb===0.266cm/s=9.576m/h(3-103)式中：Β-------------碰撞系数，取β=0.95；ρ1-------------液体密度，g/cm3；ρg-------------沼气密度，g/cm3；dg-------------气泡直径，cm。72n南京林业大学本科生毕业设计（论文）==36.8,==3.08>,故满足设计要求,则可脱除直径大于等于0.01cm的气泡。3.7.5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。池中共设8个单元三相分离器，则出水槽有8个，出水槽溢流堰有16条，设计900三角堰，堰高50mm，堰口宽100mm，堰口水面宽b′=50mm。溢流负荷f在1～2L/（m·s）。单个反应器流量Q′max=Qmax/8=8640m3/d=360m3/h=0.1m3/s，(3-104)设出水槽槽口附近水流速度vc=0.15m/s，槽宽取bc=1.0m，则槽口附近水深为hc=Q′max/（vcbc）=0.1/0.15=0.67m，堰上水面总长为L=Q′max/f=0.1（1.5×10-3）=67m，三角堰的总数量n三角堰=L/b′=1340则每条溢流堰三角堰的数量为n三角堰/16=83.7，则取为84个。每个堰出流率为q′=Q′max/n三角堰=0.1/84=0.0019m3/s。按900三角堰计算公式q′=1.43h2.5，则堰上水头为h==0.059m(3-105)(2)出水渠设计计算对于每个反应池，有8个单元三相分离器，出水渠宽bQ=0.8m，坡度为0.01，出水渠渠口附近流速为vQ=0.3m/h，则渠口附近水深为，hq===0.42m(3-106)考虑渠深应以出水槽槽口为基准计算，所以出水渠渠深=0.62m(3-107)出水渠的出水直接自流进入SBR反应池。（3）UASB排水管设计计算72n南京林业大学本科生毕业设计（论文）排水量为0.015m3/s，选用DN600钢管排水，充满度为0.6，设计坡度为0.001。3.7.6排泥系统设计（1）产泥量计算厌氧生物处理污泥产量取：0.07kgMLSS/kgCOD。①UASB反应器总产泥量=7891kgVSS/d(3-108)式中：△X-------------UASB反应器产泥量，kgVSS/d；r-------------厌氧生物处理污泥产量，kgVSS/kgCOD；Co-------------进水COD浓度kg/m3；E-------------去除率，本设计中取80%。②据VSS/SS=0.7，△X=789/0.7=11273kgSS/d单个UASB产泥△Xi=△X/8=11273/8=1409kgSS/d(3-109)③污泥含水率为98%，当含水率＞95%，取，则污泥产量为，(3-110)单个UASB排泥量（2）排泥系统设计在UASB三相分离器底部设置一个排泥口，每天排泥一次。3.7.7沼气收集系统设计计算由于本设计属于高浓度有机废水，所以采用封闭式UASB反应器，其顶部加盖密封（池盖也可为浮盖式），能在反应器内的液面与池顶之间形成气室，可以同时手机反应区和沉淀区产生的沼气并进行利用。（1）沼气产量计算沼气主要产生于厌氧阶段，设计产气率取0.4。72n南京林业大学本科生毕业设计（论文）①总产气量=45094m3/d(3-111)每个UASB反应器的产气量②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8根集气管。每根集气管内最大气流量(3-112)据资料，集气室沼气出气管最小直径d=100mm,取200㎜.③沼气主管每池16根集气管先通到一根单池主管，然后再汇入四池沼气主管。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(3-113)取D=300mm，充满度为0.6，则流速为：④各池沼气最大气流量为取DN=1000mm，充满度为0.6；流速为：(3-114)（2）水封灌设计水封灌主要是用来控制三相分离气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，同时兼有有排泥和排除冷凝水作用。①水封高度常取1.5m②水封灌水封灌面积一般为进气管面积的4倍，则S==3.14m2(3-115)水封灌直径取2m。（3）水、气分离器气水分离器起到对沼气干燥的作用，选用φ1500㎜×H6072n南京林业大学本科生毕业设计（论文）00㎜钢制水、气分离器一个，气水分离器中预装钢丝填料，在气水分离器前设置过滤器以净化沼气，在分离器出气管上装设流量计及压力表。（4）沼气柜总容积确定沼气柜总容积应为3h产气量的体积确定，即。采用3个沼气柜，则每个沼气柜的容积V1=1879m3(3-116)设计选用钢板水槽内导轨湿式储气柜，尺寸为φ18000mm×H10mm。3.8SBR的设计进水口出气口进气口曝气管图3-8SBR反应池简图72n南京林业大学本科生毕业设计（论文）SBR是序列间歇式活性污泥法的简称，是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术，又称序批式活性污泥法。与传统污水处理工艺不同，SBR技术采用时间分割的操作方式替代空间分割的操作方式，非稳定生化反应替代稳态生化反应，静置理想沉淀替代传统的动态沉淀。它的主要特征是在运行上的有序和间歇操作。在运行方式和反应过程上有别于传统的活性污泥法，它集进水、厌氧、好氧、沉淀于一池,无污泥回流系统，以灵活地变换运行方式以适应不同类型废水的处理要求。SBR工艺采用间歇运行方式,污水间歇进入处理系统,间歇排出。一般来说,它的一个运行周期包括5个阶段：进水、反应、沉淀、滗水、闲置。3.8.1设计参数SBR活性污泥法的设计参数，应考虑处理厂的地域特性和设计条件，适当地确定。（1）参数选取范围表5SBR参数范围有机负荷条件（进水条件）高负荷运行低负荷运行间歇进水间歇进水、连续进水BOD-SS负荷0.1～0.4kgBOD5/(kgSS·d)0.03～0.1kgBOD5/(kgMLSS·d)周期数大（3～4）小（2～3）排出比大（1/4～1/2）小（1/6～1/3）安全高度：ε（cm）50以上污泥产量多少使用范围适用于处理规模约为2000m3/d以上的设施。适用于小型污水处理厂，处理规模约为2000m3/d以下。①污泥负荷率Ns取值为0.4kgBOD5/(kgMLSS·d)；②污泥浓度和SVI污泥浓度采用2000mgMLSS/L，SVI取100；③反应池数目N=4，反应池水深H=10m；④活性污泥界面以上水深ε=0.5m；⑤排出比1/m=1/4。（2）设计水量水质72n南京林业大学本科生毕业设计（论文）设计水量为：Q=43200m3/d=1800m3/h=0.5m3/s表6SBR反应器进出水水质水质指标CODBODSS进水水质(mg/l)652.4412.697.5去除率（%）909080出水水质(mg/l)65.241.2619.53.8.2反应池运行周期各工序的时间计算（1）曝气时间TA===6.19h(3-117)式中：Cs-------------进水BOD浓度；Ls-------------BOD污泥负荷,取0.2；XA-------------污泥浓度，取2000mgMLSS/L。（2）沉淀时间水温为20℃时：初期沉淀速度vmax=7.4×104×t×CA-1.7=7.4×104×20×2000-1.7(3-118)=3.62m/h水温为30℃时：初期沉淀速度vmax=7.4×104×t×CA-1.7=7.4×104×30×2000-1.7(3-119)=5.43m/ht-------------水温，℃；CA-------------MLSS浓度，mgMLSS/L。水温为20℃时必要的沉降时间：TS===0.48h(3-120)72n南京林业大学本科生毕业设计（论文）水温为30℃时必要的沉降时间：TS===0.32h(3-121)（3）排出时间TD沉淀时间在0.32h～0.48h左右变化，排出时间在2h左右变化，沉淀时间与排出时间合计为3h。（4）一个周期所需要的时间为：TC≥TA+TS+TD=6.19+1+2=9.19h取一周期为10h，则周期数位：n===2.4(3-122)则一天分为2周期，每周期时间为10h。（5）进水时间TF：TF===2.5h(3-123)3.8.3反应池设计计算（1）反应池有效容积反应池容量V===21600m3(3-124)式中：n-------------反应器一天内周期数；Q0-------------周期进水量,m3/s。（2）进水变动的讨论△q/V=（r-1）/m=(1.5-1)/4=0.125(3-125)r-------------一个周期的最大进水量变化比。如其反应池尚未接受流量考虑，考虑流量之变动，每个反应池修正的容量V'=V(1+△q/V)=21600×1.125=24300m3(3-126)反应池水深为10m，则必要的水面积为2430㎡。72n南京林业大学本科生毕业设计（论文）此外，在沉淀、排出工艺中可能接受污水进水量V的10%，求得各反应槽的安全容量△V，则各反应池的修正容量V,值为：△V=（△q-△q，）V=(0.125-0.1)×21600=540m3(3-127)V'=V+△V=21600+540=22140m3反应池水深为10m，则必要的水面积为2214㎡。(3-128)（3）确定单座反应池的尺寸SBR有效水深取10m，超高0.5m，则SBR总高为10.5m，SBR的面积为2214m2。设SBR的长：宽=2：1，则SBR的池宽为：B=34m；池长为：L=66m。（4）反应池的计划运行水位：h1=10×（1/1.125）×（2.5-1）/2.5=5.4mh2=10×（1/1.125）=8.8mh3=10.0mh4=10.0+0.5=10.5mh5=h1–0.5=4.9m3.8.4需氧量及曝气系统设计计算（1）需氧量计算由公式：O2=aˊQ(S0-Se)+bˊ×Xv×V(3-129)式中：aˊ-------------微生物对有机污染物氧化分解过程的需氧率，kg，取aˊ=0.5kg；Q-------------污水设计流量，m3/d；S0-------------进水BOD含量，mg/L，412.6mg/L；Se-------------出水BOD含量，mg/L，41.26mg/L；bˊ-------------微生物通过内源代谢的自身氧化过程的需氧率，kg，取bˊ=0.15kg；Xv-------------单位曝气池容积内的挥发性悬浮固体（MLVSS）量,kg/m3。Xv=f×X=0.75×2000=1500mg/L=1.5kg/m3；(3-130)V=8V1=8×10800=86400m372n南京林业大学本科生毕业设计（论文）代入数据可得：O2=0.5×50000×(412.6.2-41.26)/1000+0.15×1.5×86400=28723.5kgO2/d供氧速率为：R=O2/4.3=28723.5/4.3=6680kgO2/h(3-130)（2）供气量计算设计采用塑料SX-1型空气扩散器，敷设SBR反应池池底，淹没深度H=4.5m，SX-1型空气扩散器的氧转移效率为EA=8%。查表知20℃，30℃时溶解氧饱和度分别为，空气扩散器出口处的绝对压力Pb为：Pb=P0+ρgh=(3-131)==1.503×105(Pa)空气离开曝气池时，氧的百分比为：Qt===19.6%(3-132)曝气池中溶解氧平均饱和度为（按最不利温度条件计算）：Csb(30)=(3-133)==7.63×1.19=9.11mg/L水温20℃时曝气池中溶解氧平均饱和度为：Csb(20)=1.199.17=10.91mg/L20℃时脱氧清水充氧量为：R0=(3-134)式中:-------------污水中杂质影响修正系数，取0.8(0.78~0.99)；72n南京林业大学本科生毕业设计（论文）-------------污水含盐量影响修正系数，取0.9(0.9~0.97)；-------------混合液溶解氧浓度，取c=4.0最小为2；-------------气压修正系数==1。曝气池中溶解氧在最大流量时不低于2.0mg/L，即取Cj=2.0，则计算得：==1.74O2=1.74×6680=11623.2(kgO2/h)SBR反应池供气量为：===4.8×105kg/h=6200m3/min（空气密度为1.29kg/m³）(3-134)3.8.5布气系统的计算每个反应池的平面面积为：66×34=2244m2每个扩散器的服务面积取2m2，则需2244/2=1122个。取1200个扩散器，即每个池子需1200个。3.8.6污泥产量计算△X=aQSr-bVXv=aQSr-b(3-135)=（0.70-0.075/0.4）×43200×(412.6-41.26)×10-3=8221kgMLVSS/d式中：a-------------微生物自身代谢系数，kgVSS/kgBOD；B-------------微生物自身氧化氯，1/d；Q-------------设计流量，m3/d；Sr-------------(S0-SE)，BOD进出水浓度mg/L；Ns-------------污泥负荷率，取值为0.4kgBOD5/(kgMLSS·d)。设排泥含水率为98%，则排泥量为：QS=△X/[103×(1-P)]=8221/[103×(1-98%)=411m3/d(3-136)72n南京林业大学本科生毕业设计（论文）3.9鼓风机选型鼓风机房要给UASB和SBR池供气，其中，一级UASB供气量319375.9m3/d，二级UASB供气量为45094m3/d，SBR供气量为6200m3/min。鼓风机总供气量为：Q=319375.9/(24×60)+45094/(24×60)+6200=6453m3/min(3-136)选用30台（26用4备），则每台鼓风机供气量为：Q1=6453/26=248..19m3/min(3-137)根据计算选用RG-400系列罗茨鼓风机，其设备参数为：口径：400A；转速：630r/min；排气压力：9.8KPa；进口流量258.9m3/min；La=56；P0=75。72n南京林业大学本科生毕业设计（论文）4污泥浓缩及脱水设备的计算与选型4.1污泥浓缩池的设计计算（1）设计泥量酒精废水处理过程产生的污泥来自以下几部分：①一级UASB反应器，Q1=3992.2m3/d，含水率98%；②二级UASB反应器，Q2=564m3/d，含水率98%；③SBR反应器，Q3=411.m3/d，含水率98%；总污泥量为：Q=Q1+Q2+Q3=4967.2m3/d（2）参数选取固体负荷（固体通量）M一般为10～35kg/m3h，取M=30kg/m3d=1.25kg/m3h；浓缩时间取T=24h；设计污泥量Q=5000m3/d；浓缩后污泥含水率为96%；浓缩后污泥体积：V1==2500m3/d(4-1)4.2设计计算（1）浓缩池直径根据要求，浓缩池的设计横断面面积应满足：A≧QC/M(4-2)式中：Q-------------入流污泥量，m3/d；M-------------固体通量，kg/m3·d；C-------------入流固体浓度kg/m3。入流固体浓度（C）的计算如下：72n南京林业大学本科生毕业设计（论文）=×1000×(1-98%)=3992×1000×(1-98%)=79840kg/d=×1000×(1-98%)=564×1000×(1-98%)=11280kg/d=×1000×(1-98%)=411×1000×(1-98%)=8220kg/d污泥总重量W=79840+11280+8220=99340kg/d湿污泥量=4967m3/d（4-3）污泥浓缩池的总面积=3311m2设计10座圆形浓缩池，则每座浓缩池容积为为331.1㎡。则浓缩池直径为D=21m(4-5)（2）浓缩池工作部分高度h2h2===2.5m(4-6)（取污泥停留时间T=16h）超高h1=0.5m（3）排泥量与存泥容积浓缩后排出含水率为P1=96%的污泥，则则贮泥区所需容积泥斗容积符合要求————泥斗垂直高度，取4mr1————泥斗上口半径，8mr2————泥斗下口半径，取5m（4）缓冲层高度72n南京林业大学本科生毕业设计（论文）（5）浓缩池总高H=h1+h2+h3+h4=0.5+2.5+4=7.5m(4-9)《查给水排水设计手册11》选择ZBH周边传动刮泥机，其主要参数为：型号：ZBH-28；池径：28m；功率：1.5KW；周边线速：3.0m/min；推荐池深：3000～5000mm；周边轮压：50kN；周边轮中心：28.4m；4.3污泥脱水间的设计（1）污泥脱水间污泥产量Q=V1=14519m3/d，经污泥浓缩池排放后的污泥含水率为96%，污泥量为14519m3/d。（2）干污泥饼体积设脱水后污泥含水率为75%，则V=V1×=14519×=2323m3/d(4-10)（3）带式压滤机的选型《查给水排水设计手册11》选择DSY2500十台（八用两备）型带式压榨过滤机，其主要参数为：型号：DSY2500；滤带宽度：2500mm；压滤面积：51.7㎡；重率面积：5.6㎡；电动机功率：3kW；洗涤压力：124.5MPa；滤带速度：1.3～8.5m/min；外形尺寸：长宽高4250mm3350mm2000mm72n南京林业大学本科生毕业设计（论文）5平面5.1平面布置5.1.1各处理单元构筑物的平面布置处理构筑物是污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布置，应考虑：A.贯通连接各处理构筑物之间的管、渠，应便捷，直通，避免迂回曲折；B.土方量作到基本平衡，避开劣质土壤地段；C.在各处理构筑物之间，应保持一定间距，以保证施工要求，一般间距要求5～10m，某些有特殊要求的构筑物，如消化池，贮气罐等，其间距按消防有关规定执行；D.各处理构筑物在平面布置上应尽量紧凑，以减少占地，同时减少各处理构筑之间的管线长度；E.必要时考虑预留生长设施的扩建用地面积。5.1.2管渠的平面布置（1）除了在各处理构筑物之间设有贯通连接的管、渠，还应该设置能够使各处理构筑物独立运行的超越管线，当某一处理构筑物出现故障时，其后的构筑物仍然能够保持正常的运行；（2）同时还应设置事故排放管（超越管），它可超越全部处理构筑物，直接排放水体；（3）此外，厂区内还应设有：给水管、生活污水管、雨水管、输配电线路等。对它们的安排，既要便于施工和维护管理，但也要紧凑，少占用地，也可以考虑采用架空的方式敷设；（4）在污水处理厂厂区内，应有完善的排雨水管道系统，必要时应考虑设防洪沟渠。72n南京林业大学本科生毕业设计（论文）5.1.3辅助建筑物污水处理厂内的辅助建筑物有：泵房、鼓风机房、办公室、集中控制室、水质分析化验室、变电所、机修间、仓库、食堂等。附属构筑物的布置应根据方便、安全等原则确定。如：鼓风机房应设于曝气池附近，以节省管道与动力；变电所宜设在耗电量大的构筑物如泵房等附近。化验室应设在综合楼内，远离污泥堆厂、机器间和泥干化场，以保证良好的工作条件。办公室、化验室等均应与处理构筑物保持适当距离，并应位于处理构筑物的夏季主风向的上风向处。操作工人的值班室应尽量布置在使工人能够便于观察各处理构筑物运行情况的位置。5.1.4道路、围墙、绿化带的布置通向一般构(建)筑物应设置人行道，宽度1.5~2.0m；通向仓库、检修间等应设车行道，其路面宽为3—4m，转弯半径为6m，厂区主要车行道宽5～6m；车行道边缘至房屋或构筑物外场面的最小距离为1.5m。污水厂布置除应保证生产安全和整洁卫生外，还应注意美观、充分绿化，在构(建)筑物处理上，应因地制宜，与周围情况相称；在色调上做到活泼、明朗和清洁。应合理规划花坛、草坪、林荫等，使厂区景色园林化。72n南京林业大学本科生毕业设计（论文）6高程计算水力及高程设计额主要公式为以下所示：（1）构筑物之间的间距要求在5~10m范围内，索取值如表7水利及高程计算所示。（2）流量计算：Q1=（6-1）式中：Q1---------------------------------设计最大流量，m3/s；N-----------------------------------反应池个数。（3）管径的计算：设构筑物的流速，根据公式di=算出管径，取整，再反算流速，要求流速在1.3~1.5m/s。调节池流量的计算：Q1=0.1m3/s，设v=1.5m/s，则di==di==0.291m=291mm，取D=300mm，（6-2）反算调节池流速为：v===1.41m/s（6-3）其它构筑物计算同理，如表7所示。（4）沿程损失i=（6-4）=（6-5）沿程损失基本公式——达西公式：hf=（6-6）式中：-----------------------------------水力摩擦系数L-------------------------------------管道长度，mdi-------------------------------------------管道直径，m72n南京林业大学本科生毕业设计（论文）V------------------------------------平均流速，m/sg-----------------------------------重力加速度，9.8m/s2；调节池沿程损失的计算：i===8.68×10-3==0.029沿程损失基本公式——达西公式：hf==0.55m（6-7）其它构筑物的沿程损失计算如调节池的计算相同，具体计算数据见表7所示。（5）局部损失h2：查阅相关资料得，局部损失约为沿程损失的一半，计算数据如表7所示。（6）水头损失=hf+h2；（7）总损失=构筑物水头损失+hf+h2。（8）地面标高设为0.0m（9）水面标高：提升泵前的构筑物由前往后算，提升泵的构筑物由后往前算，前一项的水面标高等于后一项的水面标高加前一项的总损失，具体数据如表7所示。表7水力及高程计算表72n南京林业大学本科生毕业设计（论文）构筑物名称构筑水头损失m构筑间距m连接管道水头损失总损失m水面标高m地面标高m水面与地面差m流量m3/s连接管径mm流速m/s沿程损失m局部损失m水头损失m进水管000.503001.500000-20-2中格栅0.200.503001.500000.2-2.20-2.2提升泵房0.300.502001.300000.3----细格栅0.150.503001.500000.15.69705.697调节池0.550.103001.500.550.2750.8251.3255.59705.597初沉池0.650.103001.500.360.180.541.144.26604.2660.550.101.500.670.341.011.51072n南京林业大学本科生毕业设计（论文）一级UASB3002.7562.756二级UASB0.550.174001.400.380.190.571.071.68601.686SBR0.450.58001.300.100.050.150.551.13601.136污泥浓缩池0.30.053001.330.0780.0390.1170.4170.71900.719收纳水体-472n南京林业大学本科生毕业设计（论文）7平面7.1平面布置7.1.1各处理单元构筑物的平面布置处理构筑物是污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布置，应考虑：A.贯通连接各处理构筑物之间的管、渠，应便捷，直通，避免迂回曲折；B.土方量作到基本平衡，避开劣质土壤地段；C.在各处理构筑物之间，应保持一定间距，以保证施工要求，一般间距要求5～10m，某些有特殊要求的构筑物，如消化池，贮气罐等，其间距按消防有关规定执行；D.各处理构筑物在平面布置上应尽量紧凑，以减少占地，同时减少各处理构筑之间的管线长度；E.必要时考虑预留生长设施的扩建用地面积。7.1.2管渠的平面布置（1）除了在各处理构筑物之间设有贯通连接的管、渠，还应该设置能够使各处理构筑物独立运行的超越管线，当某一处理构筑物出现故障时，其后的构筑物仍然能够保持正常的运行；（2）同时还应设置事故排放管（超越管），它可超越全部处理构筑物，直接排放水体；（3）此外，厂区内还应设有：给水管、生活污水管、雨水管、输配电线路等。对它们的安排，既要便于施工和维护管理，但也要紧凑，少占用地，也可以考虑采用架空的方式敷设；72n南京林业大学本科生毕业设计（论文）（4）在污水处理厂厂区内，应有完善的排雨水管道系统，必要时应考虑设防洪沟渠。7.1.3辅助建筑物污水处理厂内的辅助建筑物有：泵房、鼓风机房、办公室、集中控制室、水质分析化验室、变电所、机修间、仓库、食堂等。附属构筑物的布置应根据方便、安全等原则确定。如：鼓风机房应设于曝气池附近，以节省管道与动力；变电所宜设在耗电量大的构筑物如泵房等附近。化验室应设在综合楼内，远离污泥堆厂、机器间和泥干化场，以保证良好的工作条件。办公室、化验室等均应与处理构筑物保持适当距离，并应位于处理构筑物的夏季主风向的上风向处。操作工人的值班室应尽量布置在使工人能够便于观察各处理构筑物运行情况的位置。7.1.4道路、围墙、绿化带的布置通向一般构(建)筑物应设置人行道，宽度1.5~2.0m；通向仓库、检修间等应设车行道，其路面宽为3—4m，转弯半径为6m，厂区主要车行道宽5～6m；车行道边缘至房屋或构筑物外场面的最小距离为1.5m。污水厂布置除应保证生产安全和整洁卫生外，还应注意美观、充分绿化，在构(建)筑物处理上，应因地制宜，与周围情况相称；在色调上做到活泼、明朗和清洁。应合理规划花坛、草坪、林荫等，使厂区景色园林化。72n南京林业大学本科生毕业设计（论文）8设备一览表表8设备一览表序号设备名称型号数量/台主要性能1自吸式提升污水泵25ZW8-152扬程为15m，转速2900r/min,电机功率为1.5kw。2工业酸度计（通用型）PHG10004测量范围：0～14.00pH；温补范围：自动-15～130℃；分辨率：0.01pH；精度：±0.05pH；电源：AC220V，50Hz±1Hz（或DC24V）；工作条件：环境温度0～60℃，相对湿度≤90%3加药装置DS-300B3加药范围0~37.5L/h，搅拌机功率0.15kW，计量泵功率0.06kW，总计0.21kW；规格Φ650×1200mm。4管式静态混合器GW-1001投药口直径15mm，管长410mm。5膜片式微孔曝气器BZQ.W-192198曝气器尺寸：D192×180mm，氧利用率：24-31%，适用工作空气量：0.8-3m³/h.个充氧能力：0.169-0.244kgO2/m³.h，72n南京林业大学本科生毕业设计（论文）服务面积：0.35-0.6m²/个，充氧动力效率：6.5-6.8kgO2/kw.h6罗茨鼓风机LBSR802流量：2.86m3/min；升压：58.8kPa；转速：1300r/min；功率5.5kW7滗水器BSF108滗水能力0~100m³/h，出水管直径：250mm滗水深度0~2500mm，预埋出水管：DN100，功率0.55kW8污泥回流泵50WQ7-7-0.552Q=7m3/h，扬程H=7m，N=0.55kW9剩余污泥泵50WQ7-7-0.551Q=7m3/h，扬程H=7m，N=0.55kW10刮刀全自动刮刀离心机LGZ-10001功率15kW，转鼓直径1000mm，外形2050mm×1500×2000转速1200r/min，重量4000kg。11加药装置DS-100A1罐体容积120L，溶药箱容积100L。电机特性：转速670r/min，电压380V。计量泵功率0.12kW，搅拌器功率0.15kW，总计0.21kW。72n南京林业大学本科生毕业设计（论文）外形尺寸Φ500×800mm，质量33kg，加药范围0~7.5L/h12管式静态混合器GHJ-301管径100mm13沉水式污泥泵CP(T)-50.75-502口径50mm，功率为0.75kW，极数为4，扬程为11.5m，流量为6m3/h14中心传动式浓缩机NC1-41功率0.37kW，外缘线速度0.85m/min推荐池深3.5m15板框压滤机BQ4202滤带有效宽度420mm，主机功率0.75kw。16污泥输送泵G35-13流量1.3—4.2m3/h，功率3kW，流量调节方法为转速调节，质量500kg17滤带清洗泵GD32-202流量为3.6m3/h，功率为0.75Kw，质量70kg18Z-0.2/102排量0.2m3/min，72n南京林业大学本科生毕业设计（论文）空气压缩机功率3kW，质量150kg19静态混合器JT502规格是DN50×500，使用节数为4，单节质量13kg。结论72n南京林业大学本科生毕业设计（论文）本文通过对各种工艺流程在具体工程实例中应用的比较，确定了最优的处理酒精废水的工艺。即采用两级UASB-SBR工艺。本文对该工艺进行了来源、特点、原理、运行条件的阐述，对各个构筑物进行了包括水力及高程的具体的计算，并根据计算结果进行所需设备的选型。最后本文对该设计工艺进行了经济成本的概算和设备运行管理的简述。本工艺与其它工艺相比的具体优势为：（1）UASB-SBR工艺对高浓度酿酒废水具有良好的处理效果，耐冲击负荷能力强。由于采用SBR，使工艺流程简化，排水方式为固定位置穿墙式手动排水装置，适当控制运行方式，运行成本低，且便于操作和维护管理，处理后的出水各项指标均达到GB8978-1996国家排放标准。（2）UASB在整个工艺中对CODCr去除起着重要的作用，反应池中的厌氧颗粒污泥的接种及驯化对稳定运行至关重要，污泥颗粒化后增强了反应池的抗冲击能力，并且可以快速启动UASB。（3）采用SBR工艺，充分保证了处理效果，处理构筑物少，无需污泥回流，结构简单；SBR工艺是非连续操作过程，池中有机物浓度是随时间变化的，活性污泥处于一种交替的吸附、吸收和生物降解的过程；运行成本有明显优势。（4）SBR工艺对污泥的泥量有要求。SV30一般在70%左右，MLSS保持在8~10g/L，而其pH在7.5左右，去除COD、氨氮及脱磷效果非常好。致谢72n南京林业大学本科生毕业设计（论文）在设计完成之际，首先向我们的指导教师虞磊老师致以最崇高的敬意和最衷心的感谢!在老师大力的支持和谆谆教导下，我能够顺利的开展酒精污水处理设计的各项工作，虽然过程中遇到了这样那样的困难，在老师的细心指导下，都一一克服了。老师严谨、科学、求实、创新的工作作风，渊博的知识和全心全意为学生负责的态度，给我们留下了深刻的印象，这将对我今后的人生道路和工作生涯有着深远的意义。另外，在遇到困难时由于身边的同学热心的帮忙，度过了设计中的各种难关，顺利的完成。在此衷心的感谢帮助过我的老师以及同学们，不仅是因为毕业设计，更是因为大学四年所教育我的为人以及学习的态度。最后，感谢我的父母，给我走到现在的勇气、信念和力量，让我有了能承担的肩膀，谢谢你们！参考文献：[1]王维晶，陈海燕．啤酒废水处理操作简介[J]．啤酒科技，2012（12）：38-39．[2]钱易．米祥友．现代废水处理新技术[M]．北京：中国科学技术出版社，l993．280~307．[3]豢麟源．废水生物处理[M]．上海：同济大学出版社，l989．[4]李彦春，王志宏，汪立飞．城市污水处理技术探讨[J]．四川环境，2001，20(1)：40～72n南京林业大学本科生毕业设计（论文）42．52．[5]自韬光．城市污水处理技术及其发展[J]，机电设备，2003(3)：38～42．[6]刘丽霞，魏海波．UASB反应器处理啤酒废水[J]．广东化工，2012，39（10）：130-132．[7]赫彦良．SBR工艺处理高COD、高氨氮化纤废水反应终点判断[J]．河北化工，2005（6）：67-68．[8]王晶日．采用EGSB-接触氧化工艺在啤酒废水处理中的工程实践[J]．科技创新与应用，2011（20）：12-13．[9]刘建立，杨新宁，戴海平，等．MBR工艺处理啤酒废水的工程应用[J]．工业水处理，2010（6）：87-90．[10]GnanadipathyA，PolprasetC．TreatmentofadomesticwastewaterwithUASBreactors．WaterSciTechnol，1993，27(1)：195-203．[11]DeSouzaJT，EorestiE．Domesticsewagetreatmentinanupflowanaerobicsludgeblanket-sequencingbatchreactorsystem．WaterSciTechnol，1996，33(3)：73-84．[12]吴丽云．啤酒废水的Bt生化利用[J]．福建农林大学学报(自然科学版)，2012（4）：529-533．72