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摘要
本設(shè)計(jì)為3000m3/d的造紙廢水的工程設(shè)計(jì)。根據(jù)該造紙廢水的水質(zhì)特點(diǎn)和水量，參考造紙廢水處理的經(jīng)驗(yàn)資料，采用較新的DAF氣浮法—UASB—生物接觸氧化工藝，并進(jìn)行經(jīng)濟(jì)、技術(shù)及環(huán)境效益的對比。
DAF氣浮法適合用于處理造紙紙漿，懸浮物去除率為90%以上，工藝流程和設(shè)備結(jié)構(gòu)比較簡單；UASB有機(jī)容積負(fù)荷高，占地面積小，能耗低，可以回收沼氣，剩余污泥量少，污泥脫水容易，運(yùn)行管理簡單；生物接觸氧化池具有較高的容積負(fù)荷，污泥產(chǎn)量較低，顆粒較大,易于沉淀，無需污泥回流，不存在污泥膨脹問題，也不產(chǎn)生濾池蠅。
本工程采用的DAF氣浮法—UASB—生物接觸氧化工藝，具有技術(shù)成熟、穩(wěn)定、節(jié)能、占地少且效率高等特點(diǎn)，建設(shè)投資成本為兩百五十多萬元，成本合理，平均噸水運(yùn)行費(fèi)為0.558元/噸，費(fèi)用低廉。采用該工藝處理造紙廢水后，能使出水水質(zhì)達(dá)到廣東省造紙廢水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。
關(guān)鍵詞：造紙廢水，DAF氣浮法，UASB，接觸氧化法
Abstract
Present is the design of the treatment project of paper wastewater with the amount of 3000m3/d. Distinguishing feature on the basis of former experience and statistics ,and through the comparison on the economic,technologic and environmental benefit,chose Pressure Dissolved Air Flotation －UASB－biological contact oxidation technology.
Pressure Dissolved Air Flotation is suitable for dealing with paper pulp. The removal rate of suspended solids is above 90%. Technics process and equipment structures are relatively simple. UASB have a high organic volume load it occupies small area and has low energy consumption. Gas can be recovered
Also. UASB produce little residual sludge. The sludge dewatering is easy.The operation and management are simple.Biological contact oxidation has a higher volume load, low sludge production, large particles and precipitating easily. It doesn't need sludge returning, and there is no sludge bulking problem and does not produce filter flies.
Pressure Dissolved Air Flotation－UASB－biological contact oxidation technology is ripe, steady, less energy consumption,taking less area and high efficiency. The investment cost is about 2.5 million yuan,whith is reasonable. The average water running cost is 0.558 yuan / ton, whith is low. the discharged water can meet the emission limits of paper wastewater in Guangdong province.
Key words: Paper wastewater Pressure Dissolved Air Flotation UASB Contact oxidation method
目 錄
1 項(xiàng)目概述 1
2 設(shè)計(jì)規(guī)模和目標(biāo) 2
2.1 設(shè)計(jì)處理廢水水量 2
2.2 設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)和出水水質(zhì) 2
2.3 設(shè)計(jì)依據(jù) 2
2.4 設(shè)計(jì)原則 3
3 處理工藝的確定 4
3.1 本設(shè)計(jì)采用的工藝處理方法 4
3.2 工藝概述及選擇理由 4
3.2.1 氣浮法 4
3.2.2 生物接觸氧化法 4
3.2.3 UASB法 5
3.3 工藝流程簡圖 6
4 主要設(shè)備的設(shè)計(jì)計(jì)算與設(shè)備選型 7
4.1 格柵 7
4.1.1 設(shè)計(jì)說明 7
4.1.2 設(shè)計(jì)計(jì)算 7
4.1.３ 設(shè)備選型 9
4.2 調(diào)節(jié)池 10
4.2.1 設(shè)計(jì)說明 10
4.2.2 設(shè)計(jì)計(jì)算 10
4.2.3 設(shè)備選型 10
4.3 氣浮池 11
4.3.1 設(shè)計(jì)說明 11
4.3.2 設(shè)計(jì)計(jì)算 11
4.4 UASB池 14
4.4.1 設(shè)計(jì)說明 14
4.4.2 設(shè)計(jì)計(jì)算 14
4.5 生物接觸氧化池 18
4.5.1 設(shè)計(jì)說明 18
4.5.2 設(shè)計(jì)計(jì)算 19
4.6 二次沉淀池 21
4.6.1 設(shè)計(jì)說明 21
4.6.2 設(shè)計(jì)計(jì)算 22
4.7 污泥濃縮池 24
4.7.1 設(shè)計(jì)說明 24
4.7.2 設(shè)計(jì)計(jì)算 24
4.7.3 設(shè)備選型 25
4.8 脫水間 25
4.8.1 設(shè)計(jì)說明 25
4.8.2 設(shè)計(jì)計(jì)算 25
5主要處理構(gòu)筑物及設(shè)備表 27
5.1 構(gòu)筑物和建筑物 27
5.2 廢水處理主要?jiǎng)恿υO(shè)備 27
6處理構(gòu)筑物總體布置 29
6.1 處理構(gòu)筑物平面布置 29
6.1.1 布置原則 29
6.1.2 平面布置圖 29
6.2 處理構(gòu)筑物高程布置 29
6.2.1 布置原則 29
6.2.2 高程布置 29
7 投資概算及運(yùn)行費(fèi)用 30
7.1 土建工程 30
7.2 設(shè)備費(fèi)用 30
7.3 工程總概算 31
7.4 工程運(yùn)行成本 31
7.4.1 電耗 31
7.4.2 人工費(fèi)用 32
7.4.3 折舊費(fèi) 32
7.4.4 總運(yùn)行費(fèi)用 32
參考文獻(xiàn) 33
致謝 34
1 項(xiàng)目概述
目前，世界上發(fā)達(dá)地區(qū)紙張的人均用量為300kg以上，而許多發(fā)展中國家則小于10kg。可見制漿造紙工業(yè)還有巨大的發(fā)展?jié)摿?。但與此同時(shí)，造紙工業(yè)的污染問題十分嚴(yán)重，受到人們的普遍關(guān)注。制漿造紙工業(yè)的整個(gè)生產(chǎn)過程，包括從備料到成紙、化學(xué)品回收、紙張的加工等都需要大量的水，用于輸送、洗滌、分散物質(zhì)及冷卻設(shè)備等[1]。雖然生產(chǎn)過程中也有回收、處理、再用，但仍有大量的廢水排入水體，造成水環(huán)境嚴(yán)重污染。造紙廢水中具有污染物濃度高，波及范圍廣的特點(diǎn)，是威脅我國水環(huán)境的主要污染源之一。造紙廠在我國遍布各地，近年，來自各地關(guān)于河流、湖泊被污染的報(bào)道令人觸目驚心，造紙廢水則扮演了主角的地位。
基于造紙廢水處理的重要性和迫切性，本設(shè)計(jì)擬建完善的廢水處理設(shè)施對其進(jìn)行處理，建設(shè)總規(guī)模為3000噸/天。
2 設(shè)計(jì)規(guī)模和目標(biāo)
2.1 設(shè)計(jì)處理廢水水量
本工程的設(shè)計(jì)處理量為3000 m3/d，即設(shè)計(jì)流量為125 m3/h。在隨后的有關(guān)設(shè)計(jì)中均以該水量作為基準(zhǔn)，確定相應(yīng)的構(gòu)筑物尺寸。
2.2 設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)和出水水質(zhì)
根據(jù)企業(yè)所提供的基礎(chǔ)水質(zhì)資料，見表2.1。
表2.1 設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)
pH
CODCr(mg/L)
BOD5(mg/L)
SS(mg/L)
8
1200~1600
300~400
600~800
根據(jù)國家有關(guān)規(guī)定要求，本廠廢水經(jīng)過處理后的出水應(yīng)該符合造紙行業(yè)的污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，即廠區(qū)處理后的出水要求達(dá)到《造紙工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》要求,因此設(shè)計(jì)出水水質(zhì)如下：
表2.2 設(shè)計(jì)出水水質(zhì)
pH
CODCr(mg/L)
BOD5(mg/L)
SS(mg/L)
6~7
300
<100
100
2.3 設(shè)計(jì)依據(jù)
1.《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法》
2.《國家環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)GWPB2—1999造紙工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》
3.《造紙工業(yè)水污染控制與治理技術(shù)》
4.《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》(GBJ14-87)
5.《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（GBJ15-88）
6.《制漿造紙工業(yè)廢水處理》
7.《環(huán)境工程設(shè)計(jì)手冊.（修訂版）》
8.《環(huán)境保護(hù)設(shè)備選用手冊-水處理》
2.4 設(shè)計(jì)原則
1.生產(chǎn)建設(shè)總體規(guī)劃的指導(dǎo)下，通過廢水綜合治理工程的建設(shè)達(dá)到保護(hù)環(huán)境、保護(hù)水資源、改善投資環(huán)境及旅游環(huán)境、保持企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的目的。
2.選擇先進(jìn)、技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理的處理工藝技術(shù)，為工程方案的盡早實(shí)施，為廢水處理廠的建設(shè)和運(yùn)行創(chuàng)造良好的條件。
3.采用高效節(jié)能，簡便易行的處理工藝，降低工程投資和運(yùn)行費(fèi)用。
4.設(shè)備選型做到合理、可靠、先進(jìn)，優(yōu)先采用國內(nèi)通過ISO9000認(rèn)證的產(chǎn)品。
5.按現(xiàn)行有關(guān)規(guī)定進(jìn)行投資估算和經(jīng)濟(jì)分析。
3 處理工藝的確定
3.1 本設(shè)計(jì)采用的工藝處理方法
本設(shè)計(jì)采用氣浮+厭氧+好氧綜合處理方法，其中厭氧處理采用UASB方法，好氧處理采用接觸氧化法。
3.2 工藝概述及選擇理由
3.2.1 氣浮法
氣浮法是以微小氣泡作為載體，黏附廢水中的污染物，然后污染物隨氣泡浮升至水面上與水分離去除的方法。
DAF氣浮法與其它氣浮設(shè)備相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：
1）在加壓條件下，空氣溶解度大，供氣浮用的氣泡數(shù)量多，能夠確保氣浮效果
2）溶入的氣體經(jīng)驟然減壓釋放，產(chǎn)生的氣泡不僅微細(xì)、粒度均勻、密集度大，而且上浮穩(wěn)定，對液體擾動(dòng)小，因此特別適用于對疏松絮凝體、細(xì)小顆粒的固液分離
3）工藝過程及設(shè)備比較簡單，便于管理、維護(hù)
4）特別是部分回流式，處理效果顯著、穩(wěn)定，并能較大地節(jié)約能耗
5）應(yīng)用范圍廣。適用于牛皮紙、水泥袋紙、凸版紙、書寫紙、卷煙紙、電容器紙、版紙及油氈原紙等品種的白水處理，而且去除效果和年顯著
3.2.2 生物接觸氧化法
生物接觸氧化法是一種高效率的新型的生物膜法，它的處理技術(shù)的實(shí)質(zhì)之一是在池內(nèi)充填填料，己經(jīng)充氧的污水浸沒全部填料，并以一定的流速流經(jīng)填料[2]。在填料上布滿生物膜，污水與生物膜廣泛接觸，在生物膜上微生物的新陳代謝功能的作用下，污水中有機(jī)污染物得到去除，污水得到凈化。因此，生物接觸氧化處理技術(shù)，又被稱為“淹沒式生物濾池”。 生物接觸氧化處理技術(shù)的另一項(xiàng)技術(shù)實(shí)質(zhì)是采用與曝氣池相同的曝氣方法，向微生物提供其所需要的氧，并在起攪拌與混合作用[3]。這樣，這種技術(shù)又相當(dāng)于在曝氣池內(nèi)充填供微生物棲息的填料。因此，又被稱為“接觸曝氣法”。
只所以選擇生物接觸氧化處理技術(shù)，是由于其在工藝、功能及運(yùn)行等方面具有以下主要特征：
1、 在工藝方面的特征
A、由于曝氣，在池內(nèi)形成液、固、氣三相共存體系，有利于氧的轉(zhuǎn)移，溶觸氧充沛，適于微生物存活增殖。在生物膜上微生物是豐富的，除細(xì)茵和多種種屬原生動(dòng)物和后生動(dòng)物外，還能夠生長氧化能力較強(qiáng)的球衣菌屬的絲狀菌，而無污泥膨脹之慮。在生物膜上能夠形成穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)與食物鏈。
B、 填料表面全為生物膜所布滿，形成了生物膜的主體結(jié)構(gòu)，由于絲狀菌的大量滋生，有可能形成一個(gè)呈立體結(jié)構(gòu)的密集的生物網(wǎng)，污水在其中通過，起到類似“過濾”的作用，能夠有效地提高凈化效果。
C、 由于進(jìn)行曝氣，生物膜表面不斷地接受曝氣吹脫，這樣有利于保持生物膜的活性，抑制厭氧膜的增殖，也宜于提高氧的利用率。因此，能夠保持較高濃度的活性生物量，據(jù)實(shí)驗(yàn)資料，每m2填料表面上的活性生物膜量可達(dá)125g，如折算成MLSS，可達(dá)到13g/L。正因?yàn)槿绱?，生物接觸氧化處理技術(shù)能夠接受較高的有機(jī)負(fù)荷率，處理效率較高，有利于縮小池容，減少占地面積。
2、 在運(yùn)行方面
A、 對沖擊負(fù)荷有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，在間歇運(yùn)行條件下，仍能夠保持良好的處理效果，對排水不均勻的企業(yè)，更具有實(shí)際意義。
B、 操作簡單，運(yùn)行方便，易于維護(hù)管理，勿需污泥回流，不產(chǎn)生污泥膨脹現(xiàn)象，也不產(chǎn)生濾池蠅。
C、 污泥生成量少，污泥顆粒較大，易于沉淀。
3、 在功能方面的特征
生物接觸氧化處理技術(shù)具有多種凈化功能，除有效地去除有機(jī)污染物外，如運(yùn)行得當(dāng)還能夠用以脫氮。因此，可以作為三級(jí)處理技術(shù)。
3.2.3 UASB法
UASB由污泥反應(yīng)區(qū)、氣液固三相分離器（包括沉淀區(qū)）和氣室三部分組成。在底部反應(yīng)區(qū)內(nèi)存留大量厭氧污泥，具有良好的沉淀性能和凝聚性能的污泥在下部形成污泥層。要處理的污水從厭氧污泥床底部流入與污泥層中污泥進(jìn)行混合接觸，污泥中的微生物分解污水中的有機(jī)物，把它轉(zhuǎn)化為沼氣。沼氣以微小氣泡形式不斷放出，微小氣泡在上升過程中，不斷合并，逐漸形成較大的氣泡，在污泥床上部由于沼氣的攪動(dòng)形成一個(gè)污泥濃度較稀薄的污泥和水一起上升進(jìn)入三相分離器，沼氣碰到分離器下部的反射板時(shí)，折向反射板的四周，然后穿過水層進(jìn)入氣室，集中在氣室沼氣，用導(dǎo)管導(dǎo)出，固液混合液經(jīng)過反射進(jìn)入三相分離器的沉淀區(qū)，污水中的污泥發(fā)生絮凝，顆粒逐漸增大，并在重力作用下沉降。沉淀至斜壁上的污泥沼著斜壁滑回厭氧反應(yīng)區(qū)內(nèi)，使反應(yīng)區(qū)內(nèi)積累大量的污泥，與污泥分離后的處理出水從沉淀區(qū)溢流堰上部溢出，然后排出污泥床。
UASB具有許多突出的優(yōu)點(diǎn)：有機(jī)容積負(fù)荷高，占地面積小，能耗低，可以回收沼氣，剩余污泥量少，污泥脫水容易，運(yùn)行管理簡單。但單純采用厭氧工藝難以使出水水質(zhì)達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。采用厭氧為主體，好氧為補(bǔ)充的工藝，不但可保證處理效果，并且具有明顯的優(yōu)點(diǎn)：
(1) 絕大部分有機(jī)物在厭氧反應(yīng)器內(nèi)被去除，大大節(jié)省好氧系統(tǒng)為供氧而消耗的量，并且可回收沼氣；
(2) UASB等新型厭氧反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度高，活性強(qiáng)，常溫下容積負(fù)荷即可達(dá)4—6KgCOD/m3d，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于好氧反應(yīng)器的容積負(fù)荷。因此可節(jié)省占地面積和基建投資；
(3) 新型厭氧反應(yīng)器內(nèi)的污泥泥齡長，厭氧污泥的表觀產(chǎn)泥率低，產(chǎn)泥量少而且脫水性好，從而可降低污泥處理費(fèi)用。
綜上所述，為確保污水經(jīng)處理后達(dá)到所規(guī)定的較高的出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，針對污水的水質(zhì)水量波動(dòng)較大的特點(diǎn)，并結(jié)合國內(nèi)外污水處理的最新技術(shù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，本方案采用UASB+接觸氧化池工藝作為主體的厭氧好氧處理工藝。
3.3 工藝流程簡圖
調(diào)節(jié)池
廢水
格柵
污泥濃縮池
氣浮池
好氧接觸池池
二次沉淀池
UASB器
污泥脫水間池
圖3-1 工藝流程簡圖
4 主要設(shè)備的設(shè)計(jì)計(jì)算與設(shè)備選型
4.1 格柵
4.1.1 設(shè)計(jì)說明
格柵是依靠機(jī)械作用攔截廢水中較大雜質(zhì)（如纖維等）的設(shè)備，安裝在污水渠道上、泵房集水井的進(jìn)口處或污水處理廠的端部，通常都用作廢水的預(yù)處理設(shè)施，以保護(hù)后續(xù)管道設(shè)備或便利后續(xù)處理過程。格柵尺寸和結(jié)構(gòu)示意圖見圖4-1。
圖4.1 格柵示意圖
4.1.2 設(shè)計(jì)計(jì)算
(1)已知：平均日廢水流量Qd ＝3000m3/d, 即34.72 L/s, 0.035m3/s[6]
Kz= 2.7/Qd0.11 (注：Qd－平均日廢水流量，L/s ，5
800m3，符合有機(jī)物負(fù)荷要求。
UASB體積有效系數(shù)：848.25/1225.25×100％＝70.1％，在70%～90%之間。
UASB池結(jié)構(gòu)型式：半地下式鋼筋砼水池
(2) 進(jìn)水分配系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
由資料知，顆粒污泥NV>4.0kgCOD/(m3·d),每個(gè)布水點(diǎn)服務(wù)2～5m2，出水口流速2～5m/s。
配水系統(tǒng)形式采用多管多孔配水方式[11]，反應(yīng)器設(shè)一根D＝200mm的總水管，2根DN150的連接管和4根DN100的連接到兩池的支管，各池在每根DN100管的兩側(cè)各連接6根d＝50mm的支水管，支管分別位于DN100管兩側(cè)，同側(cè)每兩根支管之間的中心距為2.0m，配水孔徑取，孔距1.8m，每根水管有2個(gè)配水孔，每個(gè)孔的服務(wù)面積2.0×2＝4m2，孔口向下。
總管流速u＝4Qi/（3600πD2）＝4×125/（3600×3.14×0.22）≈1.11m/s
DN100的連接支管流速u1＝4×125/（4×3600×3.14×0.12）≈1.11m/s
布水孔 4×24＝96個(gè)，出水流速為3.5m/s，則孔徑計(jì)算為：
d＝（4Qi/3600πnu）1/2＝（4×125/3600×3.14×96×3.5）1/2≈11.5mm，取12mm
布水管設(shè)置在離UASB反應(yīng)器底部200mm處。
(3) 三相分離器
UASB的重要構(gòu)造是反應(yīng)器內(nèi)的三相分離器的構(gòu)造，三相分離器的設(shè)計(jì)直接影響到氣、液、固在三相分離器內(nèi)的分離效果和反應(yīng)器的處理效果。對污泥床的正常運(yùn)行和獲得良好的出水水質(zhì)起十分重要的作用，根據(jù)已有的研究和工程經(jīng)驗(yàn)[11]，三相分離器應(yīng)滿足如下幾點(diǎn)要求：
A、混合液進(jìn)入沉淀區(qū)之前，必須將其中的氣泡去除，防止氣泡進(jìn)入沉淀區(qū)，影響沉淀效果；
B、沉淀區(qū)的表面水力負(fù)荷在0.7 m3/(m2/h)以下，進(jìn)入沉淀區(qū)前，通過沉淀槽底縫隙的流速不大于2.0m/s
C、沉淀斜板傾角不應(yīng)小于500，使污泥不在斜板積累，盡快回落入反映區(qū)內(nèi)；
D、出水堰前設(shè)置擋板，以防止上浮污泥流失，在某種情況下，應(yīng)設(shè)置浮渣清除裝置。
UASB反應(yīng)器三相分離器設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果：
H＝7.0m，其中超高0.5m，三相分離器高度H 1=2.0m，反應(yīng)區(qū)高度H 2＝4.5m，其中反應(yīng)器污泥區(qū)高度H 3＝2.0m
（4）出水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算
<1>溢流堰設(shè)計(jì)計(jì)算
反應(yīng)器流量Q＝0.03472 m3/s，每池設(shè)置出水槽4條，槽寬bC=0.2m,水槽槽口附近水流速度ｖC=0.3m/s，則
槽口附近水深ｈcf=Q/ｖCbC=0.03472/(4×0.3×0.2)＝0.1447m，取槽口附近水深Hc為0.25ｍ，出水槽坡度為0.01
每池出水槽溢流堰共有8條，每條長14.5m
設(shè)計(jì)90o三角堰[11]，堰高50mm，堰口寬100mm，則堰口水面寬bˊ＝50mm
UASB處理水量為34.72L/s，溢流負(fù)荷為1～2L/(m·s)，設(shè)計(jì)溢流負(fù)荷為f＝1.157L/（m·s），則
堰上水面總長L＝Q/f＝34.72/（2×1.157）＝15.005m
三角堰數(shù)量nˊ＝L/ bˊ＝15.005/0.05≈300個(gè)，則每條溢流堰三角堰數(shù)量為300/8＝38個(gè)，共38個(gè)100mm的堰口，38個(gè)100mm的間隙
堰上水頭較核：
每個(gè)堰出流率為Qˊ=q/ nˊ＝34.72×10-3/(2×300)＝5.787×10-5m3/s,按90o三角堰計(jì)算公式Qˊ＝1.43h2.5。則堰上水頭為：
h＝（Qˊ/1.43）0.4＝(5.787×10-5/1.43) 0.4=0.0175m
<2>出水渠設(shè)計(jì)計(jì)算
UASB反應(yīng)器沿長邊設(shè)一條矩形出水渠，4條出水槽的出流流至此出水渠。出水渠保持水平，出水由一個(gè)出水口排出。
單池出水渠寬ｂQ=0.4m，坡度0.01。設(shè)出水渠渠口附近水流速度vQ＝0.3m/s，則渠口附近水深
ｈqf=Q/ｖQbQ＝0.03472/（2×0.3×0.4）＝0.145m
考慮渠深應(yīng)以出水槽槽口為基準(zhǔn)計(jì)算，所以出水渠渠深hq＝0.25＋0.145＝0.395m
<3>出水管設(shè)計(jì)計(jì)算
UASB反應(yīng)器排水量為34.72L/s，單池選用DN250鋼管排水，約為0.87m/s，充滿度設(shè)計(jì)為0.6，設(shè)計(jì)坡度為0.001
（5）排泥系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算
本設(shè)計(jì)中產(chǎn)泥系數(shù)r＝0.2kg干泥/（kg·COD·d），進(jìn)水COD＝1.6kg/m3，設(shè)計(jì)COD去除率E＝80％，則出水COD為0.32kg/m3，UASB反應(yīng)器總產(chǎn)泥量[11]為：
ΔX＝rQSr＝0.2×3000×（1.6－0.32）＝768kg（干）/ d=32 kg（干）/ d
設(shè)污泥含水量為98%，因含水率P>95％，取ρ＝1000kg/m3，則濕污泥總產(chǎn)量為：
QS=768/1000(1-98%)=38.4 m3/d
單池污泥產(chǎn)量Qsˊ＝QS/2=19.2 m3/d
UASB每天排泥一次，污泥由污泥泵排入污泥濃縮池。每天排泥時(shí)間1.0h。
根據(jù)污泥量選擇污泥泵的型號(hào)【7】，共需4臺(tái)（二用二備）。
表4.5 YW型泵技術(shù)參數(shù)
型號(hào)
流量/m3·h-1
揚(yáng)程/m
轉(zhuǎn)速/ r·min-1
軸功率/kw
電機(jī)功率/kw
效率/%
50YW17-25-3
20.4
23.8
2900
2.14
3
61
排放污泥應(yīng)該選擇降解活性較低的污泥，也駕駛污泥懸浮層上部的稀絮狀污泥和顆粒污泥床底部積累的含較多砂粒的污泥。因此，排泥口應(yīng)設(shè)兩個(gè)，一個(gè)位于反應(yīng)器中部，三相分離器下0.5～1.5m處，另一個(gè)設(shè)于反應(yīng)器最底部。
（6）沼氣收集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算
設(shè)UASB產(chǎn)氣率E＝0.3 m3氣/kg·COD，則總產(chǎn)氣量[11]有：
G=QMAXC0E=228.50×（1.6-0.32）×0.3＝87.74 m3/h=0.024 m3/s
主管直徑與沼氣流量的關(guān)系為：G＝aπd2v/4(其中a為充滿度，取0.6)
由上式，得本工程設(shè)計(jì)集氣管直徑為DN250
(7)水封罐的設(shè)計(jì)計(jì)算
水封罐的作用是控制三相分離器的集氣室中氣液兩相的界面高度，保證集氣室出氣管在反應(yīng)室運(yùn)行過程中不被淹沒，運(yùn)行穩(wěn)定并將沼氣即時(shí)排出反應(yīng)器，以防止浮渣堵塞等問題的產(chǎn)生。經(jīng)驗(yàn)表明[11]，水封罐中的冷凝水將有積累，因此在水封罐中有一個(gè)排除冷凝水的出口，以保證罐中的水位。
水封高度取1.5m，水封罐面積一般為進(jìn)氣管面積的4倍，則水封罐面積
S水封罐=πd2沼氣×4/4＝3.14×0.252＝0.196m2，水封罐直徑取0.5m
(8)氣水分離器
氣水分離器起到對沼氣干燥的作用，選用Φ500mm×H1800mm鋼制氣水分離器一個(gè)，氣水分離器中預(yù)裝鋼絲填料，在氣水分離器前設(shè)置過濾器以凈化沼氣，在分離器出水管上裝設(shè)流量計(jì)及壓力表[11]。
(9)UASB的其他設(shè)計(jì)：
<1>取樣管設(shè)計(jì)
為了掌握UASB運(yùn)行情況，在每個(gè)UASB上設(shè)置取樣管。在距反應(yīng)器底1.0～1.2m位置，污泥床內(nèi)分別設(shè)置取樣管4根，各管相距1.0m左右，取樣管選用DN50鋼管，取樣口設(shè)于距地坪1.0m處，配球閥取樣[11]。
<2>檢修
A、 人孔：為便于檢修，在UASB反應(yīng)器距地坪1.0m處設(shè)Φ600mm人孔一個(gè)。
B、 通風(fēng)：為防治部分容重過大的沼氣在UASB反應(yīng)器內(nèi)聚集，影響檢修和發(fā)生危險(xiǎn)，檢修時(shí)可向UASB反應(yīng)器中通入壓縮空氣，因此在UASB一側(cè)預(yù)埋壓縮空氣管。
C、 采光：為保證檢修時(shí)采光，除采用臨時(shí)燈光外，不設(shè)UASB頂蓋。
<3>給排水
在UASB反應(yīng)器布置區(qū)設(shè)置一根DN32供水管供補(bǔ)水、沖洗及排空時(shí)使用。
<4>通行
在反應(yīng)器頂面上設(shè)置剛架、鋼板行走平臺(tái)，并連接上臺(tái)樓梯。
<5>安全要求
A、 UASB反應(yīng)器的所有電器設(shè)施，包括泵、閥、燈等一律采用防爆設(shè)備。
B、 禁止明火火種進(jìn)入該布置區(qū)域，動(dòng)火操作應(yīng)遠(yuǎn)離該區(qū)沼氣柜。
C、 保持該區(qū)域良好的通風(fēng)。
4.5 生物接觸氧化池
4.5.1 設(shè)計(jì)說明
為了更好地處理從厭氧池出來的污水，設(shè)一好氧池。從厭氧池出來的污水可生化性大大提高，有利于提高好氧處理的效果。本設(shè)計(jì)擬用生物接觸氧化池，該池采用與普通活性污泥發(fā)的曝氣池一樣的曝氣方法，向微生物提供所需要的氧，并起到攪拌和混合的作用，是一種介于活性污泥法和生物濾池兩者之間的生物處理技術(shù)。也可以說是具有活性污泥法特點(diǎn)的生物膜法，兼具兩者的優(yōu)點(diǎn)。
4.5.2 設(shè)計(jì)計(jì)算
設(shè)經(jīng)過UASB池后BOD5濃度保持不變，故進(jìn)入生物接觸池的BOD5濃度為：S0=400mg/L，出水BOD5濃度為Se=20mg/L，有機(jī)容積負(fù)荷率為NV=1.0kgBOD/(m3·d) [9]
（1）生物接觸氧化池的有效容積(填料體積)V的計(jì)算
V=Q(S0-Se)/ NV=3000×（0.4-0.02）/1.0=1140m3
（2）生物接觸氧化池總面積（A）的計(jì)算
氧化池平面尺寸采用A1=6m×5m=30m2，填料高度為4.5m
A=V/h0＝1140/4.5=253.3m2
N=A/A1＝253.3/30=8.4，取N為9
式中：h0——填料高度,m
A1——每座池子的面積，m2
單池的面積小于25m2，符合設(shè)計(jì)要求。
（3）接觸氧化池的總高度（H）的計(jì)算
取池子的超高h(yuǎn)0=0.5m，又填料上部穩(wěn)定水層深h1=0.5m，填料層高Hˊ=4.5m，填料層到池底的高度為h2=1.0m，每個(gè)填料層支撐板厚度為h3＝0.3m，則
H= Hˊ+ h0+ h1+ h2＋３h3=4.5+0.5+0.5+1.0＋３×0.3=7.4m
（4）生物接觸氧化池的實(shí)際體積V′′為：
V′′＝A（H- h0）=253.3×(6.5-0.5)=1519.8m3
（5）接觸氧化池結(jié)構(gòu)型式：半地下式鋼筋砼水池
（6）污水與填料的實(shí)際接觸氧化時(shí)間（T）
T=V/Q=1140/125=9.12h
(7)填料
采用φ25mm塑料蜂窩填料，分三層，每層填料高1.5m，所需填料容積為V
V=9×30×4.5=1215m3
(8)進(jìn)水設(shè)施
采用布水廊道布水，廊道設(shè)在氧化池一側(cè)，寬度B取0.8m，廊道內(nèi)水流速度為
v＝Q/NBb=125/(9×0.8×3)＝5.79m/h
(9)空氣管道布置
圖4.3 空氣管道布置圖
水氣比為15：1，每池空氣量
q =15×Q/9=15×125/9=208.33m3/h
空氣管直徑
=0.07m
取d =0.08m =80mm
每池設(shè)5根支管，直徑為
取d =0.06m =60mm
孔眼布置以每根支管為單位進(jìn)行進(jìn)算。
孔眼直徑φ=6mm，孔眼流速v =10m/s
每個(gè)孔眼通過氣量q‘
q，=
每根支管上的孔眼數(shù)m
m =q/5q‘=208.33/(5×0.0002826×3600) ＝41.3 取42個(gè)
支管分長支管和短支管兩種，長支管L1=2.8m，短支管L2=2.65m，按短支管布置孔眼，孔眼間距采用80mm，則每根短支管開孔數(shù)m1為
多余孔眼數(shù)m2=m-m1=42-32=10個(gè)，多余孔眼布置在短管上，選用2根短管，每根長600mm，分別焊在支管上，每根短管開孔數(shù)為10/2=5,孔距為80mm
短管直徑為
取d2=0.05m=50mm
空氣供給采用RC型羅茨風(fēng)機(jī)[7]，其排氣壓力為19.6kpa，根據(jù)流量計(jì)算，共需五臺(tái)風(fēng)機(jī)，三用兩備，其主要性能規(guī)格如下。
表4.6 RC型羅茨鼓風(fēng)機(jī)性能規(guī)格
型號(hào)
口徑/mm
轉(zhuǎn)速/r·min-1
流量Q/m3·min-1
軸功率L/kW
電動(dòng)機(jī)功率P/kW
RC-100
100A
1750
11.9
6.3
7.5
4.6 二次沉淀池
4.6.1 設(shè)計(jì)說明
廢水經(jīng)厭氧和好氧處理后，水中仍可能含有一些未降解的物質(zhì)，采用沉淀工藝，進(jìn)一步去除色度和降低廢水的COD值，確保廢水的色度和COD指標(biāo)達(dá)標(biāo)。
4.6.2 設(shè)計(jì)計(jì)算
二沉池采用斜板沉淀池為半地上式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，進(jìn)水方式為穿孔墻整流布水。斜板長度1m，安裝角度120°（同一沉池）[8]
圖4.4 斜板沉淀池結(jié)構(gòu)圖
（1）池子水面面積
式中：F——池子水面面積，m2；
——最大設(shè)計(jì)流量，m3/h；
n——池?cái)?shù)，個(gè)；
q——設(shè)計(jì)表面負(fù)荷，m3/(m2·h)；
0.91——斜板區(qū)面積利用系數(shù)；
=3000 m3/d×1.83=5483 m3/d=228.50 m3/h ,n=4, =4m3/(m2·h)，則
F==15.69m3
（2）池子平面尺寸
選用方型池，則邊長a==3.96m
為方便設(shè)計(jì)，取a＝4m
（3）池內(nèi)停留時(shí)間t,min
式中 ——上部水深，m，?。?.0m
——斜板高度，m
取斜板管管長為1m，則＝1×sin60=0.866m
＝27.99min<60min
（4）斜板間的距離與塊數(shù)
取斜板凈距（斜板孔徑）為80mm，則
斜板塊數(shù)
（5）污泥部分所需的容積V，m3
式中：V——污泥部分所需的容積，m3；
——污泥室儲(chǔ)泥周期，d；取T＝4d
——進(jìn)水懸浮物濃度， t/m3；
——出水懸浮物濃度， t/m3；
——污水量總變化數(shù)；1.83
——污泥密度，t/m3，?。?.0
——污泥含水率，%； 取=98%
＝100mg/L=1×10-4 t/m3 , =40mg/L=4×10-5 t/m3
=8.99m3
（6）污泥斗容積（采用方錐體）
式中： ——污泥斗容積，m3；
——污泥斗高度，m；
——污泥斗下部邊長，m；
取=0.5m
＝tan45＝×1＝1.75m
=10.65m3＞8.99m3
（7）沉淀池總高度H，m,
H=++++
式中 ——超高，m，?。?.30m；
——斜板區(qū)底部緩沖層高度，m，?。?.0m。
H＝0.30+1.0+0.866+1.0+1.75=4.92m
4.7 污泥濃縮池
4.7.1 設(shè)計(jì)說明
污泥濃縮的目的在于去除污泥顆粒間空隙水,以減少污泥體積,為污泥的后續(xù)處理提供便利條件[9]。
4.7.2 設(shè)計(jì)計(jì)算
氣浮池每日產(chǎn)生的總固體量Q’=3000×(800－100)×10-3＝2100 kg/d
UASB池每天產(chǎn)生的污泥量為QS=768/1000(1-98%)=38.4 m3/d
二沉池每天產(chǎn)生的污泥量為V＝8.99/4=2.25m3/d
設(shè)污泥的固體濃度為10kg/m3（含水率為95%），固體通量為60kg/（m2 d），則
每日濃縮池需處理的污泥量Q＝Q’/10＋QS＋V＝2100/10＋38.4＋2.25＝250.65 m3/d
池的橫截面積： 取A=42m2
池的直徑：
設(shè)有效水深，則
污泥停留時(shí)間： （符合設(shè)計(jì)規(guī)定）
設(shè)超高，則
總高度：
所以得：
規(guī) 格 ：
有 效 容 積 ： 168m3
污泥停留時(shí)間： 16h
結(jié) 構(gòu) ： 鋼筋混凝土
4.7.3 設(shè)備選型
根據(jù)污泥濃縮池的日處理量和污泥本身的特點(diǎn),采用YW型液下式排污泵，此種類型泵具有結(jié)構(gòu)先進(jìn)、排污力強(qiáng)、容易啟動(dòng)、噪音小節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)，因此得以廣泛應(yīng)用。
污泥濃縮后經(jīng)污泥泵輸送至壓濾機(jī)，現(xiàn)選用2臺(tái)YW型系列潛水排泥泵[7]，一用一備。
表4.7 YW型泵技術(shù)參數(shù)
型號(hào)
流量/m3·h-1
揚(yáng)程/m
轉(zhuǎn)速/ r·min-1
軸功率/kw
電機(jī)功率/kw
效率/%
150YW210-7-7.5
252
5.5
1450
4.84
7.5
78
4.8 脫水間
4.8.1 設(shè)計(jì)說明
脫水間采用帶式壓濾機(jī)壓濾脫水，雖然壓濾機(jī)脫水投資較大，但脫水效果好，泥餅含水率可達(dá)70%—80%，適合于運(yùn)輸或泥餅作進(jìn)一步的處置。
4.8.2 設(shè)計(jì)計(jì)算
污泥壓濾脫水采用板框壓濾機(jī)，為間歇操作。壓濾脫水雖然設(shè)備投資較大，但脫水效果好，泥餅含水率在65%以下，適合于運(yùn)輸或泥餅作進(jìn)一步的處置。
（1）選用面積
過濾能力取L=3kg/(m2·h),污泥含水率P=95%，則
A=1000（1－P）Q/L
式中：A——壓濾機(jī)的過濾面積，m2;
P——污泥含水率，%；
Q——污泥量，m3/h;
A=1000×(1－0.95)×250.65/(24×3)=174.1m2
(2) 脫水間結(jié)構(gòu)型式：地上式磚混型式
（2）選用XMZY80-150/1070-U型板框壓濾機(jī)[7]，其技術(shù)參數(shù)如下。
表4.8 XMZY80-150/1070-U型壓濾機(jī)技術(shù)參數(shù)
過濾面積/m2
濾板數(shù)
濾室容積/m3
外形尺寸/mm
濾布規(guī)格/mm
壓緊力/kN
進(jìn)料管直徑/mm
出液管直徑/mm
單機(jī)質(zhì)量/kg
長
寬
高
長
寬
100
50
1.50
4850
1520
1600
2200
1130
1500
Φ108
Φ89
8250
（3）考慮到壓濾機(jī)的過濾面積，采用兩臺(tái)壓濾機(jī)。
（4）每小時(shí)處理污泥干重
①每日處理污泥干重
W=（1－P0）Q×103=（1－0.95）×250.65×103=12532.5kg
②設(shè)壓濾機(jī)每天工作8小時(shí)，每小時(shí)處理污泥干重為
12532.5/8=1566.6kg
(5) 脫水間尺寸設(shè)計(jì)為15m×10m×5m,
5主要處理構(gòu)筑物及設(shè)備表
5.1 構(gòu)筑物和建筑物
本設(shè)計(jì)處理構(gòu)筑物和建筑物見表5—1
表5—1 廢水處理構(gòu)筑物一覽表
序號(hào)
名稱
平面尺寸（㎜）
單位
數(shù)量
備注
1
格柵間
2000×2000×2000
個(gè)
1
磚混
2
調(diào)節(jié)池
18750×8000×5500
個(gè)
1
鋼筋混凝土
3
氣浮池
9500×6000×1830
個(gè)
1
鋼筋混凝土
4
UASB池
14500×6500×7000
個(gè)
2
鋼筋混凝土
5
接觸氧化池
6000×5000×6500
個(gè)
9
鋼筋混凝土
6
二次沉淀池
4000×4000×4920
個(gè)
4
鋼筋混凝土
7
污泥濃縮池
Φ7290×4500
個(gè)
1
鋼筋混凝土
8
脫水間
15000×6000×5000
個(gè)
1
磚混
9
泵及風(fēng)機(jī)房
10000×10000×5000
個(gè)
1
鋼筋混凝土
10
化驗(yàn)室及電控間
8000×5500×4000
個(gè)
1
鋼筋混凝土
11
值班室
14000×6000×4000
個(gè)
1
鋼筋混凝土
5.2 廢水處理主要?jiǎng)恿υO(shè)備
本設(shè)計(jì)處理主要?jiǎng)恿υO(shè)備見表5—2。
表5-2 廢水處理主要?jiǎng)恿υO(shè)備一覽表
序號(hào)
設(shè)備名稱
規(guī)格型號(hào)
配電機(jī)kw
臺(tái)數(shù)
備注
1
格柵
NC-500型機(jī)械格柵
0.25
1
一用
2
污水泵
CP(T)-55,5-100型，流量:135m3/h、揚(yáng)程:8m
5.5
2
一用一備
3
刮沫機(jī)
GM5型
1.5
1
一用
4
溶氣罐
TR－12型，流量：119～150/m3·h
-----
2
一用一備
5
溶氣釋放器
TS-78