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环境工程毕业

环境工程毕业

毕业设计

题 学 专 姓 学

目: 莘县 300 吨/天淀粉废水处理工程 院: 业: 名: 号: 市政与环境工程学院 环境工程

指导老师: 完成时间: 2014 年 5 月 23 日

毕业设计(论文)任务书



目:

莘县 300 吨/天淀粉废水处理工程

学 班

院 级

市政与环境工程

专 学

业 号

环境工程

学生姓名 发放日期

指导教师 2014 年 3 月 25 日

河南城建学院毕业设计(论文)任务书
一、主要任务与目标:
莘县 300 吨/天淀粉废水处理工程处理站位于河南中部地区; 站址的地下水位为:-2.0m 站址的地质情况:亚粘土 生活污水和工业废水的混合污水的原始数据: 日处理水量:4000m3/d,工厂为三班倒连续生产; 水 质:COD:6200~8200mg/l BOD5:3800~4200mg/l SS: 3000 mg/l PH 值为:6.5~7.5 标 高:废水进站标高为:-2.5m 处理站附近排水管道底标高为:-1.6m 要求:1.SS<20mg/l,出水 COD<50mg/l,BOD5<20 mg/l 2.满足国家一级排放标准

二、主要内容与基本要求:
1.设计计算: (1)总泵站或区域泵站的计算; (2)设计中选用的污水处理方法阐述(包括方案比较) ; (3)污水处理厂中所有污水处理构筑物计算及其图纸之绘制; (4)污水处理厂中污泥流程及污水流程之水力计算; (5)指定的某一构筑物细部的工艺及水力计算; (6)概预算及技术经济指标的计算。 2.图纸绘制: (1)总泵站或区域泵站图; (2)污水处理厂总平面图(使用 CAD 绘图); (3)污水流程及污泥流程纵断面(高程)图;

(4)污水处理厂处理构筑物的技术工艺设计(用 CAD 绘图)。 (5)沉淀池施工图 (6)污水处理厂工艺管道布置图 总共约为 6 张图。 3.设计要求: (1)开题报告 a.结合毕业实习内容和书本上学习的理论知识,以及指导老师给出的研究 方法和设计(论文)研究内容,拟写初步论文开题报告。 b.通过阅读大量的文献,进行设计(论文)开题报告方案的比较,分析优 缺点,论证可行性,形成可行的论文开题报告,第 11 周周末交指导老师,由指 导老师审查同意后方开题。 (2)毕业论文要求 设计计算: a.总泵站的技术工艺设计,即着重水泵选择及站内水泵机组管道、电器设 备等的布置, 泵数以2-4台为宜, 泵站的建筑结构尺寸可参照标准图大致确定。 b.应根据原始资料所给条件选择三方水处理厂的适宜位置,并应根据水体 自净及污水处理程度的计算结果及当地条件,确定合理的处理方案,如指定以 处理厂作技术经济比较时,则应以局部方案(涉及2—3个处理构筑物)为宜。 c.应作各处理构筑物的初步设计(包括各构筑物尺寸的求定及污水、污泥 流程的水力计算) 。 d.应做某一处理构筑物或某干段(由指导老师指定)的技术设计(包括工 艺细部设计及结构设计) 。 e.进行经济概算求出建设工程的技术经济指标,即求出每排除及处理污水 所需的费用。 f.房屋卫生设备设计要求按技术安装施工设计进行。 绘图:

a.在处理厂的平面布置图中,要求将各处理构筑物按计算的尺寸及缩小尺 寸绘出,并注明其主要尺寸。合理布置各种必要管路,其中污水、污泥管路均 应按计算结果注明其管径长度、坡度、各附属建筑物及设备亦应当合理地确定 其位置及大小。在该图中亦应当绘出风玫瑰图及表示出填方、挖方、绿化地带 等。 b.在污水污泥流程图中,要求沿污水、污泥在处理厂中流动的最长路程绘 制出各处理构筑物、连接槽的剖面展开图。图中应当注明原有地面及平整后地 面的标高、连接槽及构筑物中水面及底部的标高、水体的洪水水位、枯水位等, 并应当将填方、挖方表示出来。 c.泵站图纸按技术工艺设计要求,应当精确的、合理地布置机组。管道及 电路设备,建筑物结构部分亦应当结合工艺方面的要求,力求合理。 d.在某项构筑物的技术图纸中,其工艺部分要求将其本身及其附属设备及 条件, 按计算及设计的尺寸详细绘出。 为此应当绘制相应断面图及结点大样图; 其结构部分(一般在另一图纸上)应当绘制各主要剖面及钢筋配置图,并绘制 材料统计表。 设计说明书应当按下列顺序编写: 1、目录 2、绪论 1)设计对象的一般说明:包括城市或工业企业所在位置,地表、地形、气象、 地质、水文条件、经济概况,居民生活条件及规划远景等。 3、污水量及水质 4、 水力计算及其技术经济比较。 5、泵站的技术工艺设计。 6、污水处理厂位置的选定与污水处理程度的计算,处理方案的选择及处 理厂的设计。 7、某一构筑物或干管技术设计(工艺及结构设计)

三、计划进度:
第5周 熟悉设计任务,收集设计资料,初拟设计方案;

第 6 周 水处理厂工艺设计; 第 7 周 平面高程设计; 第 8 周 单体设计; 第 9 周 水厂总体设计; 第 10 周 技术经济,绘图; 第 11、12 周 绘图 ; 第 13 周审核,准备答辩,答辩,评定。

四、主要参考文献:
1.环境工程设计手册 2.给排水设计手册 3,5,11,13

3.左金龙 食品工业生产废水处理工艺及工程实例,化学工业出版社 4.谭万春 UASB 工艺及工程实例,化学工业出版社 5.曾科 污水处理厂设计与运行,化学工业出版社 6.左凯军 UASB 工艺的理论与工程实践,中国环境科学出版社 7.岑超平 木薯淀粉废水的絮凝法处理. 上海环境科学,2001,20(1):31~32 8. 邓述 波、胡 筏、 敏 罗苗 微生物 絮凝 剂 处理淀 粉废水 的研 究 工业 水处 理,1999,19(5):8~11 9.李亚峰、马强、曹丽丹等 混凝-吸附法处理淀粉废水 沈阳建筑工程学院学 报,1999,15(1) :40~43 10.污水生物处理新技术

指导教师(签名) :
年 月 日

教研室审核意见:
(建议就任务书的规范性;任务书主要内容和基本要求的明确具体性;任务书计划进度的 合理性;提供的参考文献数量;是否同意下达任务书等方面进行审核。 )

教研室主任签名:
年 月 日

注:任务书必须由指导教师和学生互相交流后,由指导老师下达并交教研室主任审核后发给 学生,最后同学生毕业论文等其它材料一起存档。

毕业设计(论文)成绩评定表

题 学 专 姓

目: 院: 业: 名:

莘县 300 吨/天淀粉废水处理工程 市政与环境工程学院 环境工程



号:

指导老师:

· 成绩评定·

成绩评定说明
一、答辩前每个学生都要将自己的毕业设计(论文)及相关材料在指定的时间 内交给指导教师,由指导教师评阅填写评语、评分,并签名。 二、由指导教师将评阅设计(论文)送其他同行教师交叉评阅,交叉评阅教师 填写评语、评分,并签名,并将设计(论文)及成绩评定表提交答辩小组秘书。 三、答辩秘书应填写完整答辩记录,答辩小组按统一的评分标准和评分方法, 评定每个学生的答辩成绩、评语并签名,并将论文及成绩评定表提交学院学术委员 会。 四、学院答辩小组根据指导教师评定成绩、评阅教师评定成绩和学生答辩成绩, 确定论文的综合成绩、折合等级。 五、各专业学生的最后成绩应基本符合正态分布规律。 六、具体评分标准和办法见《河南城建学院毕业设计(论文)工作管理规程》 。

毕业设计(论文)综合成绩
指导教师评定成绩 (占 60%) 评阅教师评定成绩 (占 20%) 答辩成绩 (占 20%) 综合成绩 折合等级

答辩小组组长签字: 年 月 日

· 指导教师评定意见·

一、评语:

二、评分:
(1)理工科评分表

评分项目

工作态度 设计(论 基础理论和 与纪律 文)选题 基本技能 (10 分) (10 分) (10 分)

数据处理、 完成任务 格式规范 创新性及 文字、图形 情况与撰 化程度 成果价值 写水平 表达水平 (10 分 (10 分) (30 分) (20 分)

合 计 (100 分)

评分
(2)文科评分表

评分项目

工作态度 文献检索、 综合知识与 论文撰 格式规范 创新性及 论文选题 与纪律 阅读及综述 技能运用 写水平 化程度 成果价值 (10 分) (10 分) 能力 (10 分) (20 分) (30 分) (10 分) (10 分)

合 计 (100 分)

评分

指导教师签字:







· 评阅教师评定意见·

一、评语:

二、评分:
质 量 设计(论文) 数据处理、文字、 格式规范 创新性及 (正确性、条理性、 选题 图形表达水平 创造性、实用性) 化程度 成果价值 (10 分) (10 分) (10 分) (30 分) (40 分) 合计 (100 分)

评分项目

评分

评阅教师签字: 年 月 日

· 答辩小组评定意见·

一、评语:

二、评分:
评分项目 完成任务情况 (20 分) 毕业设计(论文)质量 (40 分) 表达情况 (15 分) 回答问题情况 (25 分) 合计 (100 分)

评分

答辩小组成员签字:







毕业答辩说明
1、答辩前,答辩小组成员应详细审阅每个答辩学生的毕业设计(论文) ,为答辩做好准备, 并根据毕业设计(论文)质量标准给出实际得分。 2、严肃认真组织答辩,公平、公正地给出答辩成绩。 3、指导教师应参加所指导学生的答辩,但在评定其成绩时宜回避。 4、答辩中要有专人作好答辩记录。

河南城建学院毕业设计(论文)

摘要





本设计根据给定的原始资料及相关的要求,进行完整的莘县 300 吨/天淀粉废 水处理工程设计。工程处理水量为 4600 m3/d。 本设计要求处理后的水质满足《国家污水综合排放标准》 (GB8978-1996)一 级 A 标准。由于污水主要来源为生产过程中产生的废水,特点是悬浮物含量高, BOD、COD 浓度高,属于中高浓度有机废水。为使处理出水达到标准,故采用目 前国内外经常使用用的厌氧-好氧串联工艺。主要构筑物为:格栅、提升泵房、调 节池、气浮池、UASB 反应池、CASS 反应池。污泥处理构筑物有:重力浓缩池、 污泥脱水机房。 处理工程设计方案为: 污水处理流程: 格栅 → 提升泵房 → 调节池 → 气浮池 → UASB 反应池 → CASS
反应池 → 排放

污泥处理流程:剩余污泥 → 集泥井 → 污泥提升泵房 → 重力浓缩池 → 脱水机
房 → 泥饼外运

关键词:淀粉废水,UASB 工艺,CASS 工艺

I

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Abstract

Abstract
The design according to the given raw data and related requirements,a complete 200 t / d of starch wastewater treatment engineering design in Sheqi. The treatment plants to design 4600m3 / d. The design requires treated water to meet the "National Integrated Wastewater Discharge Standard" (GB8978-1996) an A standard. Since the main source of sewage wastewater generated in the production process, is characterized by high levels of suspended solids, BOD, COD concentration is high, belonging to the high concentration organic wastewater. In order to meet the effluent standards, so the use of commonly used at home and abroad using anaerobic - aerobic tandem processes. The major structures are: bar screen, pump station, regulating reservoir, floatation tank, UASB reactor, CASS reactor. Sludge treatment structures are: gravitational sludge thickener, sludge dewatering room. Engineering design processes are as follows: Sewage treatment process: bar screen → pump station→ regulating reservoir→ floatation tank → UASB reactor → CASS reactor →discharge Sludge treatment process: excess sludge mud well → Improve sludge pump room → gravitational sludge thickener → sludge dewatering room → Mud cake Sinotrans

Key words:

starch wastewater,

UASB reactor,

CASS reactor

II

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目录






要 ..............................................................I

Abstract ............................................................II 1 绪 论 .............................................................1 2 设计概况 ...........................................................2 2.1 设计题目 ......................................................2 2.2 设计目的和要求 ................................................2 2.2.1 设计目的 ................................................2 2.2.2 设计要求 ................................................2 2.3 设计任务 ......................................................2 2.3.1 设计规模 .................................................2 2.3.2 设计进出水水质及排放标准 .................................2 2.3.3 设计范围 .................................................3 2.3.4 设计原则 ................................................3 2.4 工程概况 ......................................................3 2.4.1 工厂概况 .................................................3 2.4.2 废水来源 .................................................4 2.4.3 废水污染特征 .............................................4 2.4.4 废水的危害 ...............................................4 3 工艺方案选择 .......................................................5 3.1 废水水质分析 ..................................................5 3.2 工艺方案分析 ..................................................5 3.3 废水处理方法选择 ..............................................5 3.3.1 预处理工艺 ..............................................5 3.3.2 厌氧处理工艺选择 ........................................6 3.3.3 好氧处理工艺选择 ........................................7 3.4 污水处理流程方案 .............................9 3.4.1 工艺流程图 ..............................................9 3.4.2 工艺流程说明 ............................................9 3.4.3 各级处理效果表 .........................................10 4 污水处理构筑物 ....................................................11 4.1 格栅 .........................................................11 4.1.1 设计说明 ...............................................11
III

河南城建学院毕业设计(论文)

目录

4.1.2 设计参数 ...............................................11 4.1.3 设计计算 ...............................................11 4.2 污水提升泵房 .................................................12 4.2.1 设计说明 ...............................................12 4.2.2 设计计算 ...............................................13 4.3 调节池 .......................................................13 4.3.1 设计说明 ...............................................13 4.3.2 参数选取 ...............................................14 4.3.3 设计计算 ...............................................14 4.4 气浮池 .......................................................15 4.4.1 设计说明 ...............................................15 4.4.2 参数选取 ...............................................15 4.4.3 设计计算 ...............................................15 4.5 UASB 工艺 ....................................................19 4.5.1 设计说明 ...............................................19 4.5.2 设计参数 ...............................................19 4.5.3 反应器容积计算 .........................................19 4.5.4 配水系统设计 ...........................................20 4.5.5 三相分离器设计 .........................................20 4.6 配水井 .......................................................22 4.6.1 设计说明 ...............................................22 4.6.2 设计参数 ...............................................22 4.6.3 尺寸计算 ...............................................22 4.7 CASS 工艺 ....................................................23 4.7.1 设计说明 ...............................................23 4.7.2 曝气池 .................................................23 4.7.3 剩余污泥量 .............................................24 4.7.4 需氧量计算 .............................................25 5 污泥处理构筑物 ....................................................28 5.1 集泥井 .......................................................28 5.1.1 设计说明 ................................................28 5.1.2 参数选取 ...............................................28 5.1.3 设计计算 ...............................................28 5.2 污泥重力浓缩池 ...............................................28
IV

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目录

5.2.1 设计说明 ...............................................28 5.2.2 设计计算 ...............................................29 5.3 污泥脱水间 ...................................................30 5.3.1 设计说明 ...............................................30 5.3.2 参数选取 ...............................................31 5.4 污泥泵房 .....................................................31 6 平面布置 ..........................................................32 6.1 设计说明 .....................................................32 6.2 布置原则 .....................................................32 6.3 主要构筑物 ...................................................32 7 高程布置 ..........................................................34 7.1 设计说明 .....................................................34 7.2 设计原则 .....................................................34 7.3 构筑物之间管渠的连续及水头损失的计算 .........................34 7.3.1 构筑物水头损失 .........................................34 7.3.2 管渠水头损失 ...........................................35 7.4 污水处理构筑物高程确定 .......................................36 7.5 污泥处理构筑物高程 ...........................................36 8 技术经济分析 ......................................................38 8.1 总投资额 .....................................................38 8.1.1 建设费用 ...............................................38 8.1.2 运行费用 ...............................................39 9 结 论 .............................................................40 参 考 文 献 .........................................................41 致 谢 ..............................................................42

V

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绪论

1 绪



淀粉是自然界最丰富的原料之一,属于可再生、可生物降解资源。它容易从 粮食中获得、价格较低,也容易用化学、物理和生物方法进行加工,以取代某些 由石油获得的化工产品。我国是淀粉生产大国,目前年产淀粉 1000万吨以上,淀 粉产量仅次于美国居世界第二位。淀粉在造纸业、纺织业、食品加工业、胶黏剂 生产以及其它精细化工领域有着广泛的用途。 玉米淀粉是我国淀粉的主要品种之一。其加工工艺是根据淀粉不溶于冷水和 密度大于水的性质,采用专用机械设备将淀粉从水的悬浮液中分离出来,从而达 到回收淀粉的目的。玉米淀粉宜采用湿法加工工艺,其包括滚筒清洗、二次破碎、 浓浆筛分、逆流洗涤、氧化还原法漂白、旋流除砂、浓浆分离、溢浆法脱水、一 级负压脉冲气流干燥。 据统计,在国内每生产1t淀粉大约要产生6t废水,有的甚至更多。在淀粉加工 过程中产生大量高浓度酸性有机废水,废水主要来源于淀粉加工过程中的洗涤、 压滤、浓缩等工艺段。废水中含有大量溶解性的有机污染物,如淀粉、蛋白质、 糖类、碳水化合物、脂肪、氨基酸等,其次是含N、P的无机化合物,另外还含有 一定量的挥发酸、灰分等,属生化性较好的高浓度有机废水,随生产工艺的不同, 废水中的 COD浓度在2000~20000mg/L之间。但由于氨氮和盐份含量高,较难处 理。这些淀粉废水若不经过处理直接排放,其水中所含有的有机物,进入水体后 迅速消耗水中的溶解氧,造成水体缺氧而影响鱼类和其他水生动物的生存,同时 废水中悬浮物易在厌氧条件下分解产生臭气,恶化水质。 根据莘县某淀粉厂排放的废水特点及提供的占地面积,本设计方案通过 UASB—CASS活性污泥处理工艺,该工艺是一套高效,稳定和经济技术合理的处 理工艺,保证废水达到所需要的排放标准,同时使投资、占地面积、运行管理度 达到最佳设置。

1

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设计概况

2 设计概况
2.1 设计题目
莘县300吨/天淀粉废水处理工程

2.2 设计目的和要求
2.2.1 设计目的
① 温习和巩固所学知识、原理; ② 掌握一般水处理构筑物的设计计算。

2.2.2 设计要求
① 独立思考,独立完成; ② 完成主要处理构筑物的设计布置; ③ 工艺选择、设备选型、技术参数、性能、详细说明; ④ 提交的成品:设计说明书、工艺流程图、高程图、厂区平面布置图。

2.3 设计任务
2.3.1 设计规模
日平均流量:Qd=4000m3/d 时平均流量:Qh=166.7m3/h 日变化系数:1 时变化系数:1.3

最大设计流量:Qmax=Q× KZ≈0.06m3/s

2.3.2 设计进出水水质及排放标准
见表 2.1
表 2.1 设计进出水水质及排放标准 指标 水质 进水(mg/l) 出水(mg/l) 处理程度(%) BOD5 4200 20 99 SS 3000 20 99 CODCr 8200 50 99 pH 6.5~7.5 6~9 /

排放标准:本工程废水经处理后要求达到《污水综合排放标准》 ( GB8978-1996) 一级标准后排入水体。

2

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设计概况

2.3.3 设计范围
① 生产废水流入污水处理场界区至全处理流程出水达标排放为止,设计内容 包括水处理工艺、土建、排水等; ② 污水处理站的设计主要分为污水处理和污泥处理及处置两部分。

2.3.4 设计原则
根据国家和当地有关环境保护法规的要求,对淀粉厂在生产过程中排出的淀 粉废水进行有效处理,使之符合国家和当地废水排放标准,取得明显的环境和社 会效益,使企业树立良好社会形象。 ①严格执行有关环境保护的各项规定,使处理后的各项指标达到要求的标准. ②针对废水水质特点采用先进、合理、成熟、可靠的处理工艺和设备,最大 可能的发挥投资效益,采用高效稳定的水处理设施和构筑物,尽可能的降低工程 造价,同时结合企业的生产情况,对污水进行综合治理; ③工艺设计与设备选型能够在生产过程具较大的灵活性和调节余地,能适应 水质水量的变化,确保出水水质稳定、达标排放; ④工艺运行过程中考虑操作自动化,减少劳动强度,便于操作、维修; ⑤建筑构筑物布置合理顺畅,降低噪声,消除异味,改善周围环境。

2.4 工程概况
2.4.1 工厂概况
该淀粉厂以玉米为原料生产淀粉,原料玉米经高温浸泡,然后破碎,再进行 胚芽分离、细磨和离心分离,可以得到玉米皮浆、黄浆水和淀粉乳。黄浆水送至 贮存沉淀池,未沉淀黄浆水作为废水排放,沉淀下来的黄浆水由泵打入板框压滤 机中脱水,产生黄浆水(排放)和湿黄蛋粉(作精饲料)。玉米皮浆送入卧式离 心分离机,滤出物生产上烘干得到粗渣(去做粗饲料),同时滤出液作为黄浆水 排放。 这一系列淀粉及副产品生产过程中,在离心分离、沉淀、板框压滤等过程会 产生大量高浓度的黄浆水,另在浸泡、破碎、细磨等过程亦生产出大量废水。黄 浆水的 CODCr 浓度高达 8000~10000mg/L,直接外排会严重污染环境。若采用厌氧 发酵工艺处理,可生产出沼气,变废为宝。因排出口废水的 CODCr、BOD5、SS 等 指标大大超过国家的排放标准,为保护环境,该淀粉厂拟建废水处理站来处理包 括黄浆水在内的生产废水。 日平均废水量 4000m3/d;地下水位为:-2.0m;地质情况:亚粘土;废水进站 标高为:-2.5m;处理站附近排水管道底标高为:-1.6m; pH 值:6.5~7.5;COD:8200 mg/L;BOD5:4200 mg/L;SS:3000 mg/L
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设计概况

2.4.2 废水来源
粉碎车间,胚芽浸油车间,精馏工段,酵母工段,发酵工段等

2.4.3 废水污染特征
我国淀粉生产企业众多,原料不同,工艺不同,使得淀粉废水污染指标间的 差异也很大,尽管如此,淀粉废水有着以下共同特点:化学耗氧量(COD)、生 化需氧量(BOD)以及浊度都非常高。

2.4.4 废水的危害
江河中的水生物,如鱼类依靠水中含有一定浓度的溶解氧而生存。在极小受 污染的水域, 水中溶解氧浓度接近饱和状态。 但是当大量的 BOD5 浓度高的造纸废 水排入接受水体时,水中好氧微生物氧化分解废水中可生物降解的有机物(如糖 类物质) ,使其转化成 CO2、H2O 和少量的微生物,同时迅速消耗水中的溶解氧。 当水中溶解氧消耗量大于水体表面的自然充氧能力时,水中溶解氧浓度将逐渐降 低,当其降至 4mg/L,鱼会窒息,浮到水面,降至 1mg/L,大部分鱼类将死亡,如 果溶解氧量为零时,水体中厌氧菌开始起作用,造成河水变臭,鱼虾绝迹,俗称 急性中毒,公众容易觉察,极受重视、关注。

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工艺方案选择

3 工艺方案选择
3.1 废水水质分析
本项目污水处理的特点:污水的BOD/COD=0.51,可生化性很好,污水的各项 指标都比较高,含有大量有机物,非常有利于生物处理。同时淀粉废水中含有大 量的蛋白,可以用气浮工艺分离提取。

3.2 工艺方案分析
根据《食品工业废水处理》 (化学工业出版社)中介绍,一个完整的淀粉厂废 水处理工艺一般由几个处理单元组成,目前国内外经常采用的淀粉废水处理工艺 有两种:厌氧-好氧串联工艺及两段好氧串联工艺。其中两段好氧串联工艺是指生 物接触氧化与氧化塘串联,在江西国药厂淀粉厂已实际采用;厌氧-好氧串联工艺 其厌氧部分一般采用 UASB 工艺、厌氧滤池、厌氧塘等,好氧部分一般采用生物 接触氧化、活性污泥法等,目前红星淀粉厂、扬州淀粉厂、郸城县经贸有限公司 淀粉生产废水均采用厌氧-好氧联合处理工艺,处理效果很好,废水均能稳定达标 排放。 据分析,在淀粉生产中,来自于玉米浸泡、剥离、离心分离、黄浆水沉淀与 压滤,玉米皮浆的离心分离过程的生产废水,会有淀粉、糖类、有机酸等溶解性 有机物质,含有蛋黄粉、玉米芯、玉米皮等不溶性细小颗粒有机物,另外还含有 泥砂等无机物。其中主要以有机物为主,并不含有害物质,具有较好的可生化性, 属高浓度可生化有机废水。 由于进水水质和处理去除率均很高,应采用气浮-厌氧-好氧的处理路线,废水 首先通过厌氧处理装置,大大降低进水有机负荷,获得可利用的能源 ——沼气, 并使出水达到好氧处理可接受的浓度,再进行好氧处理后达标排放。

3.3 废水处理方法选择
3.3.1 预处理工艺
淀粉废水中 SS 含量较高,主要为玉米生产中产生的颗粒状淀粉物,直接进行 生化处理会增加废水处理负荷,难以通过生化处理完全去除,导致废水最终难以 稳定达标排放,因此淀粉废水首先应采用物化方法进行预处理,降低后续生化处 理的难度。 气浮分离技术是将空气与水在一定的压力条件下,使气体最大限度的溶于水
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工艺方案选择

中,力求达到饱和状态。然后将形成的压力容器水通过减压释放,产生大量的微 小气泡,与水中的悬浮絮凝体充分接触,使水中悬浮絮体粘附在微气泡上,随气 泡一起浮到水面,形成浮渣并用机械刮渣系统刮去,从而达到净化水的目的。 根据《食品工业废水处理》 (化学工业出版社)关于甘薯淀粉生产废水处理措 施的综合分析,在废水处理前段采用加压溶气气浮工艺去除废水中的 SS,可以有 效去除废水中较大分子的有机物,因此在废水处理前段采用加压溶气气浮工艺是 可行的。

3.3.2 厌氧处理工艺选择
近年来,厌氧处理技术得到很快发展,常用的先进技术有厌氧接触工艺、上 流式厌氧污泥床和厌氧过滤器。 厌氧接触法属于传统厌氧消化技术的发展,它采用完全混合式消化反应器, 适合于处理含悬浮固体很高的废水,预处理要求低,但需要设置池内完全混合搅 拌设备,池外还要设消化液沉淀池,其处理效率比传统厌氧消化技术有提高,但 中温消化时容积负荷只有 1.0~3.0kgCOD/(m3· d),其水力停留时间仍然较长要求的 消化池容积大。本工程的处理对象为较好生化处理的废水,为提高处理效率、节 省工程投资和占地,因此不宜采用厌氧接触法。 上流式厌氧污泥床(UASB)属采用滞留型厌氧生物处理技术,在底部有污泥 床,依据进水与污泥的高效接触提供高的去除率,依靠顶部的三相分离器,进行 气、液、固分离,能使污泥维持在污泥床内而很少流失。因而生物污泥停留时间 长,处理效率高,适合于处理生化降解,CODCr 和 SS 浓度均较高的废水(一般要 求进水 SS 不大于 4000mg/L) 。常温条件下,对于较易生物降解的有机废水,容积 负荷可达 4~8kgCODCr/(m3· d) 。 厌氧过滤器采用附着型厌氧生物处理技术,在反应器内充填一定填料,使生 物污泥附着在填料上生长,不易随出水流失,且填料对于改善水流均匀性有益, 并起到一定过滤截流作用。但反应器内填料易发生堵塞现象,因此不适合处理有 机物浓度过高的废水,且要求进水 SS 浓度应较低,一般要求 SS<200 mg/L。尽管 厌氧过滤器抗冲击负荷能力大,处理效率亦高,但不适合本工程进水水质(SS 浓 度较高) 。 综合以上分析,结合类似工程资料,本工程废水厌氧处理装置采用 UASB。 UASB 有以下特点 ① 设计先进合理的三相三相分离器和布水系统,保证 UASB 正常运行。 ② 处理能力强,有机负荷高,处理效率高于同类处理工艺的 2~3 倍。 ③ 运行管理简单,装置中有极少量的电器、泵等需要人工操作设备,节省人 力,减少劳动量,同时投资少。
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④ 对各种冲击有较强稳定性和恢复能力。 ⑤ 无填料堵塞的问题,运行稳定,并且回流量小。

3.3.3 好氧处理工艺选择
有机废水经厌氧处理, 出水的 BOD5/CODCr 会降低, 出水可生化性较原污水差。 采用一般好氧生物处理方法(表 3.1) ,处理厌氧处理出水,其 CODCr 去除率约只 有 60%,而处理同等浓度的原有机废水,CODCr 去除率可达 80%。尽管采用生物 膜法处理效果可能会稍好,但难以适应 BOD5 大于 250mg/L 的污水浓度,近年来 开发了一些处理此类废水(进水浓度较高,可生化性较差,不易生化降解)的工 艺技术,如 A-B 法活性污泥工艺、氧化沟活性污泥法、SBR 法等。这些方法均能 对不易生化降解有机废水或厌氧处理出水有较好的处理效果。现将各种运行方法 做一比较,见下表 3.1:
表 3.1 活性污泥法工艺比较 方法 优点 BOD 去除率高达 90-95% 传统活性污泥法 工作稳定 构造简单 维护方便 抗冲击负荷能力强 完全混合活性污泥法 运行费用较低 占地不多投资省 BOD 去除率 95%以上 氧化沟法 有较高脱氮效果 系统简单管理方便 产泥少且稳定性好 运行效果稳定, 净化效果 序批式活性污泥法 好, 耐冲击负荷运行灵活 处理设备少,构造简单 缺点 占地大投资高 产泥多且稳定性差 抗冲击能力较差 运行费用较高 BOD 去除率 80-90% 构造较复杂 污泥易膨胀 设备维修工作量大 曝气池占地多投资高 运行费用较高 占地面积较大 自动化控制要求高 对处理设备要求高 易产生浮渣 悬浮性 BOD 低 有脱氮要求的中 小型污水厂 适用于小水量、 间歇排放、流量 变化大的地方 污水浓度高的中 小型污水厂 出水要求高的大 中型污水厂 适用对象

本工程生产废水最大产生量为 4600m3/d,考虑到尽量节省占地面积,本工程 更适用采用 CASS 工艺。 CASS(Cyclic Activated Sludge System)是周期循环活性污泥法的简称,又称为 循环活性污泥工艺 CAST(Cyclic Activated Sludge technology),是在 SBR 的基础上 发展起来的,即在 SBR 池内进水端增加了一个生物选择器,实现了连续进水(沉淀
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期、排水期仍连续进水),间歇排水。CASS 工艺作为 SBR 处理技术的一个改进, 不仅具备 SBR 法工艺简单可靠、运行方式灵活、自动化程度高的特点,而且具备 明显的除磷脱氮功能,这一功能的实现在于 CASS 池通过隔板将反应区分为功能 不同的几个区域,因在各分格中溶解氧、污泥浓度和有机负荷不同,各池中占优 化的生物相亦不同。尽管单池为间隙作运行,但使整个过程达到连续进水、连续 出水。同时,在传统 SBR 池前或池中设选择器及厌氧区,相当于厌氧、缺氧、好 氧阶段串联起来,提高了脱氮除磷效果。在进水处设置生物选择器,生物选择器 能迅速培养优势去除细菌,抑制丝状菌的繁殖,从而抑制了污泥膨胀。 CASS 工艺主体构筑物由 CASS 反应池组成,CASS 反应池的运行操作由以下 几个阶段组成: ①进水-曝气阶段开始:池内达到最低水位,开始进水,曝气与污泥回流。 ②进水-曝气阶段结束:池内达到最高水位,进水、曝气与回流污泥,曝气结 束,废水进入反应池中发生生化反应,在这阶段可以只混合不曝气,使废水处在 反复的好氧-缺氧中,反应期的长短一般由进水水质及所要求的处理程度而定。 ③沉降阶段开始:当池内达到最高水位,停止进水并停止曝气与停止污泥回 流,进入沉降阶段。在此阶段反应器内混合液进行固液分离,因该阶段在完全静 止条件下进行,表面水力和固体负荷低,沉淀效率高于一般沉淀池的沉淀效率。 ④沉降阶段趋向结束,滗水阶段开始:此时不进水,停止曝气,滗水开始外 派。当沉淀阶段结束,设置在反应池末端的滗水器开动,将上清液缓缓滗出池外。 ⑤滗水阶段及牌泥结束:此阶段滗水设备排出上清液直到最低水位,停止曝 气,同时根据需要牌泥。在此阶段从反应池排出的剩余活性污泥泥龄长,已基本 稳定。 ⑥进水闲置(待机)阶段:此时池内达到最低水位,开始进水。滗水后完成 了一个运行周期,在实际操作中,滗水所需时间往往小于理论最大时间,故滗水 完成后两周期间闲置时间就是待机期,该阶段可视废水的水质、水量和处理要求 决定其长短或取消。 CASS 法与其他活性污泥处理技术比较有以下优点: ①污泥活性较高,沉降、分离的效果好。 CASS 反应池内污泥 SVI 一般在 100 左右,沉降性能好,能有效抑制污泥膨 胀,沉降时没有进出水,属于理想静沉,分离效果好。 ②耐冲击负荷 CASS 反应池为间歇进水和排放,本省就耐水量冲击负荷。同时,高浓度污 水是逐渐进入反应池,有数小时进水时间,且进反应池的污水只占反应池容积的 三分之二左右,有较好的稀释能力,所以也耐水质冲击负荷。
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③出水水质高 相同条件下,CASS 反应池一方面污泥活性高,降解基质速率快,另一方面, 具有比完全混合式更高的基质去除率,具有一定的硝化反应池,能去磷脱氮。 ④与 SBR 工艺相比,增加了选择配水和污泥回流,因而具有更高的去除率和 适应力。 ⑤CASS 工艺排出的污泥浓度可达 10g/L 左右,因此与其他活性污泥法相比, CASS 系统排出的剩余污泥量较少。 ⑥降低了造价,减少了用地,运行费用低。 CASS 系统不需要二沉池,减少了占地面积,降低造价,并且在进水开始一 段时间不需要曝气,进行生物脱氮不需要再加碳源,溶解氧浓度梯度大,氧的利 用率高,大大降低运行费用 总之,整个 CASS 系统简易、可靠、稳定、灵活、低费。

3.4 污水处理流程方案
3.4.1 工艺流程图
该淀粉厂生产废水处理工艺流程如图 3.1 所示。 提取蛋白 淀粉废水格栅 集水井 气浮池 调节池 沼气 UASB 集水井 外排 CASS

集泥井

污泥浓缩池 上清液

污泥脱水间 泥饼 压滤液

图 3.1 淀粉废水处理工艺图

3.4.2 工艺流程说明
对该处理工艺流程作以下说明。 该淀粉废水处理工艺由提取蛋白、厌氧生物处理和好氧生物处理3部分组成。 提取蛋白采用气浮分离技术,淀粉生产车间的废水流过格栅,先去除大的悬浮物, 然后进入集水井,集水井的废水泵入气浮池提取蛋白饲料,湿蛋白饲料经烘干制 成干蛋白饲料。气浮分离后的废水流入调节池,以调节水量去除部分悬浮物。厌 氧生物处理采用UASB技术,调节沉淀池废水用泵压入UASB进行厌氧生物处理,
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大部分有机物在UASB 反应器中降解,反应过程中产生的沼气经水封罐、气水分 离器、脱硫器处理后进入沼气储柜进行利用。UASB 出水自流进入集水井,集水 井是厌氧处理单元和好氧处理单元之间的重要构筑物,其功能主要是去除厌氧出 水的H2S等有害气体,增加水中的溶解氧,为好氧处理创造有利的条件。好氧生物 处理采用SBR技术,集水井的出水进入SBR进行好氧生物处理,以进一步降解水中 的有机物。调节池、UASB、SBR等处理单元产生的污泥排入集泥井,集泥井中的 污泥泵提升至污泥浓缩池,污泥经浓缩后进入污泥脱水间进行机械脱水,产生的 泥饼作为有机农肥外运。污泥浓缩池的上清液和污泥脱水间的压滤液排入集水井 进行再处理。

3.4.3 各级处理效果表
淀粉废水各级处理效果如下表 3.2:
表 3.2 淀粉废水各级处理效果表 进水浓度(mg/L) COD 调节池 BOD5 SS COD 气浮池 BOD5 SS COD UASB BOD5 SS COD CASS BOD5 SS 8200 4200 3000 7380 3780 1800 4428 2079 270 442.8 207.9 108 出水浓度(mg/L) 7380 3780 1800 4428 2079 270 4428 207.9 108 44.28 10.40 16.2 去除率(%) 10 10 40 40 45 85 90 90 60 90 95 85

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4 污水处理构筑物
4.1 格栅
4.1.1 设计说明
格栅设于污水处理厂所有处理构筑物之前,或设在泵站前,用于拦截较大的 悬浮物或漂浮物,防止其后处理构筑物的管道阀门或水泵堵塞。同时,还可以减 轻后续构筑物的处理负荷。由栅渣量不是很大,采用人工清渣。

4.1.2 设计参数
格条间隙b=20mm;栅前水深h=0.3m;过栅流速0.7m/s;安装倾角a=60° ,设计 流量:Qmax=5200m3/d=216.7m3/h=0.060m3/s

4.1.3 设计计算
①格栅的间隙数(n)
n? Qmax sin? 0.060? sin60? ? ? 13.3 ;取14 bh? 0.02? 0.3 ? 0.7

式(4.1)

式中:Qmax——进水流量, m3/s b——栅条间距,m h——栅前水深,m;取0.3m v——过栅流速,m/s;取0.7m/s ②栅槽有效宽度(B) 设计采用直径为10mm圆钢为栅条:即 s=0.01m
B? s ( n? 1 ) ? b=0.01× n (14-1)+0.02× 14=0.41;取0.5m

式(4.2)

式中:S-栅条直径,m n-格栅的间隙数 e-栅条的间隙,m ③进水渠道渐宽部分长度 设进水渠道内的流速为 0.4m/s ,进水渠道宽取 B1=0.2m ,渐宽部分展开角

? ? 20? 。?
L1 ? B ? B1 0.5 ? 0.2 ? 0.405m = 2tg?1 2 tg20?

式(4.3)

④栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度
L 2 ? L1 ? 2 ? 0.405 ? 2 ? 0.202

式(4.4)

⑤过栅水头损失:取k=3,β=1.79,v=0.6m/s

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s 4 v2 h1 ? k ? ( )3 s i? n e 2g
2 0 . 0 14 0 .7 3 h1 = 3 ? 1.( 7 ?9 ) ? ? s i n? 6 0 = ;取 0 . 0 50mm 46m 0.02 ?2 9 . 8 1

式(4.5)

式中:h1-过栅水头损失,m k-系数,格栅受污染物堵塞后水头损失增加的倍数,k取3 s——栅条宽度,m e——栅条间距,m v——过栅速度,m/s 取v=0.7m/s ⑥栅槽总高度H 栅前槽高 H1 = h + h2 = 0.3 + 0.3 = 0.6m 栅后槽高 H = h + h1 + h2 = 0.3 + 0.05+ 0.3 = 0.65m ⑦栅槽总长度(L)
L ? L1 ? L2 ? 0.5? 1.0 ? 0.65 ? 0.40 ? 0.2 ? 0.5 ? 1.0 ? 3.9m tg20?

式(4.6) 式(4.7)

式(4.8)

⑧每日栅渣量 Q .w 8 6 4 0 00.06 ? 0.06 ? 86400 ? 0.19 m3/s = W ? max 1 1.5 ?1000 1.5 ? 1000 式中: K——1.5 W1——0.06
可知W<0.2m3/s,故采用人工清渣符合要求。

式(4.9)

4.2 污水提升泵房
4.2.1 设计说明
泵房作为一个完整污水处理厂的唯一动力来源,在污水处理厂中有着不可替 代的作用。因此泵房的设计在设计污水处理厂的过程中也是尤为重要。在设计泵 房时主要是确定泵房的流量、扬程已经选择泵和电机的型号。 泵房形式取决于泵站性质,建设规模、选用的泵型与台数、进出水管渠的深 度与方位、出水压力与接纳泵站出水的条件、施工方法、管理水平,以及地形、 水文地质情况等诸多因素。泵房形式选择的条件: ① 由于污水泵站一般为常年运转,大型泵站多为连续开泵,故选用自灌式泵 房。
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② 流量小于 2m3/s 时,常选用下圆上方形泵房。 ③ 大流量的永久性污水泵站,选用矩形泵房。 ④ 一般自灌启动时应采用合建式泵房。 污水泵从集水井中吸水压至调节池,污水泵设置于地面上,不能自灌,设置 引水筒。

4.2.2 设计计算
①扬程: 污水提升前水位为-2.55m,污水提升后水位为 2.20m,污水总提升流程为 4.75m,考虑到安全扬程(取 2.0m) ,泵站内的总损失为 1.5m,吸压水管路的总损 失为 1m,则可初步确定水泵的扬程 H 为: H=4.75+2.0+1.5+1.0=9.25m ②选泵: 根据已知流量和扬程,选择采用潜水排污泵,选三台泵(两用一备) 。则每台 流量为 95.9m3/h。选 100QW120-10-5.5 潜水排污泵三台,参数如下: Q=120m3/h,扬程 H=10m,轴功率 N=5.5kW,η=77.2% ③泵站类型的确定 排水泵站的类型取决于进水管渠的埋设深度、来水流量,水泵机组的型号和 台数、水文地质条件以及施工方法等因素。选择排水泵站的类型应从造价、布置、 施工、运行条件等方面综合考虑,本次设计综合该工程中以上各因素确定泵站为 合建式矩形泵站,进水方式为自灌式。 本设计选用三台水泵,二用一备,因此每根吸水管的流量为: Q=216.7÷ 2=108.3m3/h ④集水池 集水井容积按最大一台泵 5min 出流量计算,则其容积为: 5 ?120 ? 10m3 60 集水井最高水位(与格栅槽连接)-2.55m,最低水位-4.05m,井底-4.55m, , 平面尺寸 6m× 2m,安装三台 100QW120-10-5.5 潜水泵于集水井一侧地面上。

4.3 调节池
4.3.1 设计说明
工业企业由于生产工艺的原因,在不同工段,不同时间所排放的污水差别很 大,尤其是操作不正常或者是设备产生泄漏时,污水的水质就会发生急剧恶化, 水量也大大变化。这些问题都会给处理操作带来很大的麻烦,使污水处理设施难
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以维持正常的运行。因此在特征上波动比较大的污水有必要在污水进入处理主体 前先将污水导入调节池进行均和调节处理,使其水量和水质都比较稳定,这样就 可以为后续的水处理设施提供一个比较稳定和优越的操作条件。 具体说来,调节池的主要作用体现在以下的几个方面: ① 提供对污水处理负荷的缓冲能力,防止处理系统负荷急剧变化。 ② 减少进入处理系统污水流量的波动,使其处理污水时所用化学品的加料速 率稳定,适合加料设备的能力。 ③ 在控制污水的PH值,稳定水质方面可利用不同污水自身的中和能力,减少 中和作用中化学品的消耗量。 ④ 防止高浓度的有毒物质直接进入生物化学系统。 ⑤ 当工厂或其他系统暂时停止排放污水时仍能对处理系统继续输入污水,保 证系统的正常运行

4.3.2 参数选取
采用半地下钢混结构。 停留时间:T=6h 设计水量:Q=5200m3/d=216.7m3/h=0.060m3/s 调节池预计处理效果见表4.1
表4.1 调节池预计处理效果 项目 进水水质(mg/L) 去除率(%) 出水水质(mg/L) COD 8200 10 7380 BOD5 4200 10 3780 SS 3000 40 1800

4.3.3 设计计算
①池子尺寸 池有效容积:V=QT=216.7× 6=1300.2m3 取池总高H=6m,其中超高0.5m,有效水深h=5.5m 则池面积:A=V÷ h=1300.2÷ 5.5=236.4m2 池长取L=20m,池宽取B=12m 池子总尺寸为:L× B× H=20m× 12m× 6m ②理论上每日的污泥量: Q(C0 ? C1) 5200 ? (3000 ? 1800) -3 w? ? ? 10 =6.47m3/h 1000 ( 1 ? P 0) 1000 ? ( 1 ? 0.96)

式(4.10)

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4.4 气浮池
4.4.1 设计说明
由于废水的固体悬浮物含量很高,且含有大量的蛋白,所以设一气浮池,分离提 取蛋白质,提高经济效益,同时减轻后续处理构筑物的压力。该气浮池采用部分回 流的平流式气浮池,并采用压力溶气法。 气浮与絮粒进行重力自然的沉降、澄清工艺不同,它是依靠微气泡,使其粘 附于絮粒上,从而实现絮粒强制性上浮,达到固、液分离的一种工艺。由于气泡 的重度远小于水,浮力很大,因此,能促使絮粒迅速上浮,因而提高了固、液分 离速度。

4.4.2 参数选取
设计水量:Q总=5200m3/d=216.7m3/h=0.060m3/s 选用两个池子,所以每个单池的流量Q=0.060/2=0.030m3/s 反应时间取15min,接触室上升流速取20mm/s,气浮分离速度取2.5mm/s,溶 气罐过流密度取150m3/(h· m2), 溶气罐压力取2.5kgf/cm2, 气浮池分离室停留时间为 15min。 气浮池预处理效果见表4.2
表4.2 气浮预计处理效果 项目 进水水质(mg/L) 去除率(%) 出水水质(mg/L) COD 7380 40 4428 BOD5 3780 45 2079 SS 1800 85 270

4.4.3 设计计算
①反应池 :采用穿孔旋流反应池 QT 216 .7 ? 15 ? ? 54 m3 采用两个池,则单池为27m3 反应池容积 W ? 60 60 反应池取有效水深H = 2.5m,则反应池面积 S = W / H = 27÷ 3=9m2 孔室分4格: 1.5m× 1.5m× 4个=9m2 每格面积 S1=S÷ 4=9÷ 4=2.25m2 采用边长为1.5m的正方形平面 T=1.5min 取用v1=1.0m/s,v2=0.2m/s,中间孔口流速
vn ? v1 ? v2 ? v2 1 ? (
15

t v12 ? 1) n 2 v2 T

式(4.11)

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vn ? 1.2 ? 0.2 1 ? 24

tn T

式中:表中孔口流速 vn ? 1.2 ? 0.2 1 ? 24 孔口面积? f=
Q 2 ?m ? vn
vn ?m? 2g

tn ?m / s? T
式(4.12)

水头损失h=1.06

式(4.13)

Vn-空口流速,m/s Q—流量,m3/s tn—反应历时,min T—反应时间,取15min G—重力加速度,取9.81N/m2 孔口旋流反应池计算如下表4.3:
表4.3 孔口旋流反应池计算 孔 口 进口处 一、二格间 二、三格间 三、四格间 出口处 反应历时tn(min) 0 T/4=3.75 2T/4=7.5 3T/4=11.25 T=15 孔口流速 (m/s) 1.00 0.67 0.48 0.33 0.20 孔口面积 (m ) 0.060 0.080 0.100 0.161 0.265
2

水头损失 (m) 0.054 0.036 0.026 0.018 0.011

? 0.145
②气浮池 1)气浮所需的释气量: 5200 / ?10% ? 40 ?1.0 ? 421L / h Qg ? Q R ? e= 2 ? 24 2)所需空压机额定气量: Qg 421 Q?g ? ? ? ? 1.4 ? ? 0.0 0 9 m 7 3/min 60 ?1000 60 ?1 0 0 0 大压力6kgf/cm2,电动机功率0.375kw。
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式(4.14)

式(4.15)

故选用Z—0.025/6空压机两台,一用一备,设备参数:排气量0.025m3/min,最

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3)加压溶气所需水量:
Q?p ? Qg 421 ? ? 9.24 m3/h ?2 736 ?pk2 736? 85% ? 3 ? 2.43?10

式(4.16)

故选用CK32/13L,设备参数:流量9 m3/h,扬程H=5m,转速1450r/min,轴功 率0.211kw,电动机功率0.55kw。 4)压力溶气罐直径: 因压力溶气罐的过流密度I取150m3/(h· m2 ) 故溶气罐直径:

d?

4Qp 4 ? 9.24 ? ? 0.28m ?? ? ?150

式(4.17)

选用 TR—3型标准填料罐,规格 d=0.3m,流量适用范围 7-12,压力适用范围 0.2-0.5MPa,进水管直径70mm,出水管直径80mm,罐总高(包括支脚)2580mm。 5)气浮池接触室尺寸:接触室上升流速Vc=20mm/s,则接触室平面面积 Q ? Qp 2600 ? 24 ? 9.24 Ac ? ? ? 1.63 m2 式(4.18) Vc 20 ? 0.001 ? 3600 式中:Q—气浮处理的废水量,m3/h Qp—回流加压水量,m3/h Vc—接触室水流的上升流速,m/h 接触室宽度选用bc=0.7m,则接触室长度(气浮池宽度) Ac 1.63 B? ? ? 2.32m bc 0.7 接触室出口的堰上流速v1选取20mm/s,则堰上水位 H2=bc=0.7m 6)气浮池分离室尺寸:气浮池分离室分离流速Vs=2.5mm/s,则分离室平面面 积
As ? Q ? Qp 2600 ? 24 ? 9.24 ? ? 13.06 m 2 Vs 25 ? 0.001 ? 3600

式(4.19)

式(4.20) 式(4.21) 式(4.22)

分离室长度 Ls=As÷ B=13.06÷ 2.32=5.6m 7)气浮池水深 H=Vst=2.5× 10-3× 15× 60=2.25m 式中:t—气浮有效时间s,取15min 8)气浮池的容积 W=(Ac+As)H=(1.63+13.06)× 2.25=33.0m3 总停留时间

式(4.23)

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T= 符合要求

60W 60? 33.0 ? ? 16.9 min>15min Q ? Qp 2600? 24 ? 9.24

式(4.24)

接触室气水接触时间tc Hc=H-H2=2.25-0.7=1.55m tc=
Hc H ? H2 1.55 ? = =77.55s(>60s) Vc Vc 0.02

式(4.25) 式(4.26)

9)气浮池集水管:集水管采用穿孔管 ,全池共用两根(管间距1.04m),每根管 Q ? Qp 2600 ? 24 ? 9.24 ? ? 58.72 m3/h?,选用直径Dg=200mm,管中最 的集水量 q1 ? 2 2 大流速为0.51m/s。 如允许气浮池与后续UASB工艺有0.3m的水位落差(即允许穿孔集水管孔眼有 近于0.3m的水头损失) 则集水孔口的流速

V0 ? ? 2gh ? 0.97 ? 2 ? 9.81? 0.3 =2.35m/s
每根集水管的孔口总面积 2

式(4.27)

??

q 54.4 ? =0.010m2 q0v0 3600? 0.64? 2.35

式(4.28)

设孔口直径为20mm,则每孔面积 孔口数 n=
w 0.010 ? =32个 w0 0.000314

w0=0.000314m2

气浮池长为6.0m,穿孔管有效长度L取5.0m,则孔距 L 6.0 =0.188m L? ? n 32 释放器的选择与布置:溶气压力2.5kgf/cm2,及回流溶气水量8.42m3/h,采用 TS-78-Ⅱ型释放器的出流量为0.76m3/h。则释放器的个数N=8.77/0.76≈12 只,释放 器分两排交错布置,行距0.3m,释放器间距(2.20× 2)/12=0.37m. 10)气浮系统的其他设备 刮渣机采用TQ-1 型桥式刮渣机,其技术参数:气浮池池净宽2~2.5m,轨道 中心距2.23~2.73m,驱动减速器型号:SJWD减速器附带电机,电机功率0.75kW。

18

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4.5 UASB 工艺
4.5.1 设计说明
UASB即流式厌氧污泥床, 是本污水处理工程的主体处理构筑物。 基本原理是: 废水中的有机物在厌氧条件下,经微生物降解,转化成甲烷、二氧化碳等,所产 生气体(沼气)含甲烷大于70%,可作为能源再次利用,用于锅炉燃烧等,既去除 了有机污染物又回收了能源。 UASB反应器的主体是内装颗粒厌氧污泥的容器, 在其上部设置专用的气、 液、 固分离系统,即三相分离器,它可以使反应器中保持高活性及良好沉淀性能的厌 氧微生物,从而在工艺上较一般厌氧装置的效率高,节省投资与占地面积。 UASB的控制技术关键为三相分离器、 布水系统的结构设计及该装置的合理的 运行条件的控制。

4.5.2 设计参数
参数选取: 容积负荷(NV):7kgCOD/(m3.d) 污泥产率:0.1kgMLSS/kgCOD 产气率:0.5m3/kgCOD UASB工艺预计处理效果见表4.4
表4.4 UASB工艺预计处理效果 项目 进水水质(mg/L) 去除率(%) 出水水质(mg/L) CODcr 4428 90 442.8 BOD5 2079 90 207.9 SS 270 60 108

设计水量: Q=4600m3/d=191.7m3/h

4.5.3 反应器容积计算
①UASB的有效容积: QS0 5200? 4428?10?3 V有效= =3201m3 ? Nv 7.0 ②取水力负荷:q=0.40m3/(m2.h) 水力表面积:A=Q÷ q=216.7÷ 0.40=541m2 有效水深:h=V÷ A=3201÷ 541=5.9m ;取h=6m ③采用4座相同的UASB反应器 V1=A÷ 4=3201÷ 4=800m3
19

式(4.29)

式(4.30) 式(4.31) 式(4.32)

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取h=6.5m,则A1=V1÷ h=800÷ 6.0=133.3m 设UASB池为矩形:则L× B=15m× 9m ④实际表面水力负荷: q1=Q÷ A = 216.7÷ (4× 133.3)=0.41m3/(m2.h)<1.0m3/(m2.h) 符合要求

式(4.33)

式(4.34)

4.5.4 配水系统设计
本系统设计为圆形布水器,每个UASB反应器设24个布水点 ①参数 每个池子流量:Q1=216.7÷ 4=54m3/h ②三角架型计算 每个孔口服务面积: a=L× B÷ 24=5.6m2

4.5.5 三相分离器设计
①设计说明:三相分离器要具有气(沼气)、液、固(微生物)三相分离的 功能,三相分离器的设计主要包括沉淀区、回流缝、气相分离器的设计。 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 考虑沉淀区的面积和水深。面积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,故设计时应满足以下要求: 1)沉淀区水力表面负荷<1.0m/h; 2)沉淀器斜壁角度约为500,使污泥不致积聚,尽快落入反应区内; 3)进入沉淀区前,沉淀槽底缝隙的流速≤2m/h; 4)总沉淀水深应≥1.5m; 5)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。 沉淀器(集气罩)斜壁倾角θ=50° 沉淀区面积:A=L× B=133.3m2 表面水力负荷: Q 216.7 =0.423m3/(m2.h)<1.0m3/(m2.h) q? ? A 4 ?133.3 符合要求 ③回流缝设计 取超高h1=0.3m,h2=0.5m,下三角形集气罩的垂直高度:h3=2.2m 下三角形集气罩斜面的水平夹角θ=50°
20

式(4.35)

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下三角形集气罩底水平宽度: b1=h3÷tanθ=2.2t÷an50°=1.85m b2=(9—2× 1.85)2÷ =2.15m 下三角形集气罩之间的污泥回流缝中混合液的上升流速v1,可用下式计算: Q1 216.7 ? 4 V1= ? 式(4.37) ? 0.40m/h<2m/h,符合要求 V1 L? B 式中:Q1---反应器中废水流量,m3/h S1---下三角形集气罩回流缝面积,m2 上下三角形集气罩之间回流缝中流速(v2)可用下式计算: V2= Q1÷ S2 式中:S2—为上三角形集气罩回流缝之面积 V2=216.7÷ (4× 10× 2.5)=1. 97m/h<2m/h 取回流缝宽:CD=1m,大集气罩下底宽:CF=2.5m 则单面宽为1.25m ④气液分离设计 d=0.01cm(气泡),T=20℃,ρ1=1.03g/cm3,ρg=1.2× 10-3g/cm3,β=0.95 γ=0.0101cm2/s,μ=γρ1=0.0101× 1.03=0.0104g/(cm· s) 一般废水的μ>净水的μ,故取μ=0.02 g/(cm·s) 由斯托克斯公式可得气体上升速度为:
Vb ?

式(4.36)

式(4.38)

?g ? ?1 ? ? 2 ? d 2 18?

式(4.39)

Vb ?

0.95 ? 9.81 ? (1.03 ? 1.2 ? 103 ) ? 0.012 18 ? 0.02

=0.266cm/s=9.58m/h Vb 9.58 Va=V2=1.97m/h,则 ? =4.98 Va 1.92 上集气罩上部长为13m,下面为15m, 则:上下长比为15/13=1.15m 则:

Vb ? 4.98>1.15m,符合 Va

⑤出水系统设计 采用锯齿形出水槽,槽宽0.2m,槽高0.2m ⑥排泥系统设计 产泥量为: 4428× 0.85× 0.1× 5200× 10-3=1904.48kgMLSS/d

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每日产泥量1904.48kgMLSS/d,每个UASB日产泥量476.1kgMLSS/d,各池排泥 管选钢管DN600mm× 2排泥管,每天排泥一次。 ⑦产气量计算 1)每日产气量: 4428× 0.85× 0.5× 5200× 10-3=9522.3m3/d 每个UASB反应器产气量:Gi=G÷ 4=9522.3÷ 4=2380m3/d=99.1m3/h 2)沼气集气系统布置 由于有机负荷较高,产气量大,每两台反应器设置一个水封罐,水封罐出水 的沼气分别进入分离器,集气室沼气出气管最小直径 DN100,且尽量设置不短于 300mm的立管出气,若采用横管出气,其长度不宜小于150mm,每个集气室设置 独立出气管至水封罐。沼气管道压力损失一般很小,可近似认为管路压力损失为 零。 3)水封罐的设计计算 设于反应器和沼气柜之间,起到调整和稳定压力,兼作隔绝和排除冷凝水之 用。UASB反应器中大小集气罩压力差为: △ p=p2-p1=2.5mH2O-1.0 mH2O=1.5mH2O。 则水封罐所需最大水封为H0= p2-p=2.5-0.4=2.1mH2O 式(4.40) 式(4.41) 故水封罐中该两收气管的水封深度为1.5mH2O,取沼气柜压力p≤0.4mH2O。 取水封罐总高度为 H=2.5m, 直径 φ1800mm ,设进气管 DN100 钢四根,出气管 DN150钢一根,进水管DN52钢一根,放空管DN50钢一根,并设液面计。

4.6 配水井
4.6.1 设计说明
配水井的作用是将UASB反应池出水均匀分配到CASS各个反应池中。若配水 不均匀,各个池的负担不同,一些构筑物可能会出现超负荷,而另一些构筑物又 未充分发挥作用。为实现均匀配水,故设计配水井

4.6.2 设计参数
①取3min停留时间 ②去污泥回流比R=50% ③流量Q=5200m3/d

4.6.3 尺寸计算
①配水井水量: V水=5200× 1.5× 180÷ (24× 60× 60)=16.25m3 式(4.42) ②设计采用圆形的配水井:圆形直径3m,水深2.5m,超高0.5m,则配水井部
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分体积
V?

?
4

? 32 ? 2.5 ? 17.67 m3

式(4.43)

③进水管流速:V1=0.75 m/s 进水管截面积:A1=Q÷ V=0.08m2 进水管直径: D1 ?
4 A1

式(4.44) 式(4.45)

?

? 0.299m ,取0.3m

④由工艺可知, 配水井有一个进水管, 三个出水管, 出水管流速: V2=0.95 m/s 出水管截面积:A2=Q÷ 3V2=0.021 m2 出水管直径:D2=
4A 2

式(4.46) 式(4.47)

?

=0.159m;取0.16m

4.7 CASS 工艺
4.7.1 设计说明
CASS(Cyclic Activated Sludge System)是周期循环活性污泥法的简称,又称为 循环活性污泥工艺CAST(Cyclic Activated Sludge technology),是在SBR的基础上发 展起来的,即在SBR池内进水端增加了一个生物选择器,实现了连续进水(沉淀期、 排水期仍连续进水),间歇排水。 CASS系统不需要二次沉淀池,减少了占地面积,降低了造价,并且在进水开 始一段时间内不进行曝气,进行生物除氮不需要外加碳源,溶解氧浓度梯度大, 氧利用率高,大大降低了运行费用。 CASS工艺预计处理效果见表4.5:
表4.5 CASS工艺预计处理效果 项目 进水水质(mg/L) 去除率(%) 出水水质(mg/L) CODcr 442.8 90 44.28 BOD5 207.9 95 10.40 SS 108 85 16.2

4.7.2 曝气池
①曝气时间ta: 设混合液污泥浓度X=2500mg/L, 污泥负荷Ns=0.1kgBOD/kgMLSS,冲水λ=0.24

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则:

ta ?

24? S0 24? 0.24? 207.9 = =0.79h; Ns X 0.1? 2500

取5h。

式(4.48)

②沉淀时间ts: 设计水温为20℃,当污泥浓度小于3000mg/L时,污泥界面沉降速度为:
u ? 7.4 ?104 ? T ? X ?1.7

式(4.49)

u ? 7.4 ?104 ? 20 ? 2500?1.7 =2.48m/h

设计曝气池水深为H=5.0m,缓冲层高度 ? ? 0.5m ,沉淀时间 ??H ?? ts ? u 0.24 ? 5.0 ? 0.5 =0.7h ts ? 2.48 取1小时。设排水时间td=0.5h ③整个运行周期时间:
t? t =5.0+1.0+0.5=6.5h a ? t s ? t d

式(4.50)

式(4.51)

每天运行次数n2=24/6.5=3.7次 ④曝气池容积V: 设计4个反应池,即n1=4
V?
5200 Q = =1463m3 ? n1n2 0.24 ? 4 ? 3.7

式(4.52)

⑤复核出水溶解BOD5: 根据设计水质,出水溶解性 BOD5 < 20mg/L,设计中的出水水质中溶解性 BOD5为:
Se ?
Se ?

24 S0 24 ? K 2 Xfta n2

式(4.53)

24 ? 207.9 =6.34 mg/L<20mg/L 24 ? 0.022 ? 2500 ? 0.75 ? 5.0 ? 3.7

计算结果符合要求。

4.7.3 剩余污泥量
①计算剩余污泥: 20℃活性污泥的自身氧化系数Ka(20) ,

Ka (20) ? Kd (20)?tT ?20

式(4.54)

Ka(20) ? 0.06 ?1.04(20?20) =0.06d-1
其中:Kd—活性污泥自身氧化系数典型值,Kd(20)=0.06。
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1)剩余污泥量 ?X v : S ? Se t X ?X v ? YQ 0 ? kdV f a n1n2 1000 1000 24 5 2500 207.9 ? 6.34 =0.6× 5200× -0.06× 1899× × 0.75× × 3× 3.7 24 1000 1000 =134.8kg/d 式(4.55) 2)剩余污泥量 ?X s : C ?C 108?16.2 ?X s =Q ( 1 ? b ff ?) 0 =5200× (1-0.7× 0.75)× 1000 1000 =226.7 kg/d 3)剩余总污泥量: ?X = ?Xv + ?Xs =134.8+226.7=361.5kg/d 4)剩余污泥浓度NR:
NR ? Nw 2500 ? ? 3290mg / L 1 ? ? 1 ? 0.24

式(4.56) 式(4.57)

式(4.58)

剩余污泥含水率按99.7%,计算湿污泥量为:
?X ?103 ? 699m3 N R ? 99.7 0 0

式(4.59)

②复核污泥龄:

?c ?
?c ?
③复核滗水高度h:

fN wVn1n2ta 24?X v

式(4.60)

0.75 ? 2500 ?1727 ? 3 ? 3.7 ? 5 =56d 24 ?107 ?1000

曝气池有效水深H=5m,滗水高度h1为
h1 ? HQ 5 ? 4600 ? ? 1.2m n1n2V 3 ? 3.7 ?1727

式(4.61)

复核结果与设定值相同。

4.7.4 需氧量计算
①设计需氧量: 考虑最不利情况,按夏季时最高水温计算设计需氧量。根据 GB50014-2006第 6.7.2条,设计需氧量AOR为:( 计算系数取 ? ? 1.47, c ? 1.42 ) S ? Se AOR ? ? Q 0 ? b[Q( N 0 ? N e ) ? 0.12?X v ] ? c?X v 1000 45 ? 15 108?16.2 =1.47× 5200× +4.6 × (5200× -0.12× 134.8)—1.42× 106.7 1000 1000 =1053kg/d=48kg/h 式(4.62) ②标准需氧量:
25

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1)微孔曝气头安装在距池底0.3m处,淹没深度4.7m,其绝对压力为:
3 5 5 5 P b ? P ? 9.8 ?10 ? H ? 1.013?10 ? 0.098 ?10 ? 4.7 ? 1.47 ?10 m

式(4.63)

式中:P—标准大气压,为1.013× 10 Pa, H—淹没深度,m 2)微孔曝气头氧转移效率EA为20%,气泡离开水面时含氧量为:
Qt ? 21(1 ? EA ) ?100 0 0 79 ? 21(1 ? EA )

5

式(4.64)

式中:EA—空气扩散装置氧转移效率,%,由设备样本查为20%
Qt ? 21(1 ? 0.2) ?100 0 0 =17.5% 79 ? 21(1 ? 0.2)

3)水温为20℃,清水氧饱和度Cs(20)为8.4mg/L,曝气池内平均溶解氧饱和 度为:
Csb (T ) ? Cs (T ) ( Pb Q ? t) 5 2.026 ?10 42

式(4.65)

式中:Cs(20)—20℃时氧在清水中饱和溶解度,取Cs(20)=9.17mg/L ,
Csb (T ) ? 9.17 ? ( 1.47 ?105 17.5 ? ) =10.5mg/L 2.026 ?105 42

4)压力修正系数:
P 1.0 ?105 ?? ? ? 0.987 1.013 ?105 1.013 ?105

式(4.66)

式中:P—所在地区大气压力,为1.0× 105Pa 5)标准需氧量:

SOR ?

AOR ? Cs (20)

? (??Csb(20) ? c) ?1.02420?20

式(4.67)

式中: ? —氧转移系数,取0.85

? —氧在污水中饱和溶解度修正系数,取0.95
? —因海拔高度不同而引起的压力系数
C—曝气池内平均溶解氧度,取2mg/L
SOR ? 43.5 ? 9.17 =65.9kg/h 0.85(0.95 ? 0.987 ?10.5 ? 2) ?1.02420?20

6)空气用量:

?=

SOR 65.9 = =1098.3m3/h=18.3m3/min 0.3EA 0.3? 0.20
26

式(4.68)

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最大气水比

1098.3 ? 24 =5.1 5200

27

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5 污泥处理构筑物
淀粉厂工业废水处理过程产生的污泥来自以下几部分: 调节池:Q1=155m3/d,含水率96% UASB反应器:Q2=94.2m3/d,含水率98% CASS反应器:Q3=124.8m3/d,含水率99% 总污泥量:Q=Q1+Q2+Q3 =374m3/d

5.1 集泥井
5.1.1 设计说明
污水处理厂进行处理过程中会产生各种污泥,污泥的性质随污水的性质变化 很大,同时也和污水处理厂的工艺流程有很大的关系。为了方便排泥及污泥重力 浓缩的进行,在重力浓缩池前设置一集泥井,通过对集泥井的最高水位的控制来 达到自流排泥。

5.1.2 参数选取
反应池的污泥可利用自重流入。为半地下式,池顶加盖,由潜污泵抽送污泥。 停留时间T=6h,设计总泥量Q=374 m3/d 采用圆形池子,池子的有效体积为:V=QT=374× 6/24=93.5 m3 池子有效深度取4m。

5.1.3 设计计算
池面积为:A=V/4=23.3 m2 集泥井的直径:

D?

4A

?

?

4 ? 23.3

?

? 5.44 取D=5.5m

式(5.1)

则实际面积A=23.74m2 水面超高0.3m,则实际高度4.3m

5.2 污泥重力浓缩池
5.2.1 设计说明
剩余污泥的含水率一般高达 99%~99.5%,在脱水前必须进行浓缩,降低含水 率,减少污泥体积,同时增加含固率,减少后续处理的能耗,降低费用。 设计污泥浓缩池的主要工作时确定浓缩池面积、浓缩池直径、浓缩池深度、 浓缩后分离出的污水量、刮泥装置、排泥管。其中在计算浓缩池深度时包括浓缩
28

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池工作部分的有效水深、超高、缓冲层超高、池底坡度造成的深度、污泥斗高度 等。 本设计选取连续式重力浓缩池。

5.2.2 设计计算
①浓缩池面积A: 浓缩池污泥为剩余活性污泥,选取污泥固体通量为30kg/( m3/d) C0=(100-P)× 10=(100-96)× 10=40kg/ m3 式(5.2) QC0 374? 40 A= = =498.6m2 式(5.3) G 30 式中:Q—污泥量,m3/d C0—污泥固体浓度,kg/ m3 G—污泥固体通量,kg/( m3/d) ②浓缩池直径D:设计采用n=2个圆形辐流池 A 498.6 单池面积: A1= = =249.3m2 n 2 D=
4A1

式(5.4) 式(5.5)

?

=

4 ? 249.3

?

=17.8;取D=18.0m

③浓缩池深度H: 1)浓缩池工作部分的有效水深为: QT 374? 24 h2= = =0.75m 24A 24? 498.6 式中:T—浓缩时间,h,取T=24h 2)超高h1=0.5m,缓冲层超高h3=0.5m,浓缩池设机械刮泥。 3)池底坡度造成的深度: D D 17 2.4 1 h4 ? ( 2 ? 1 ) ? i ? ( ? )? ? 0.365m 2 2 2 2 20 18 2.4 1 D 2 D1 h4=( - )×ι=( )× =0.39m 2 2 20 2 2 4)污泥斗高度: D D 24 1.0 h5 ? ( 2 ? 1 ) ? tg 55? ? ( ? ) ? tg 55? ? 1.0m 2 2 2 2 5)浓缩池深度:

式(5.6)

式(5.7)

式(5.8)

H ? h1 ? h2 ? h3 ? h4 ? h5

式(5.9)

H =0.5+0.75+0.365+1.0=3.365m
由于池宽 D=17m 所以污泥浓缩池的刮泥机选用 CG18A 型中心传动刮泥机,共 2 台。
29

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污泥处理构筑物

中心传动刮泥机参数见表 5.1
表 5.1 CG18A 型中心传动刮泥机 型号 池直径( m ) 周遍线速度 ( m / min ) 池深( m ) 3.0 电动机功率 ( kW ) 运行一周时间 ( min )

CG18 A

18

1.5

1.5

40

④浓缩后分离出的污水量
q ? Q? P ? P0 98.5 ? 96 ? 0.053 ? ? 0.0033m3 / s 100 ? P0 100 ? 96

式(5.10)

式中:q—浓缩后分离出的污水量(m3/s) Q—进入浓缩池的污泥量(m3/s) P—浓缩前污水含水率,为 98.5% P0—浓缩后污泥含水率,为 96% ⑤刮泥装置 浓缩池采用中心驱动刮泥机,刮泥机底部设有刮泥板,将污泥推入污泥斗。 ⑥排泥管 浓缩后剩余污泥量
Q1 ? Q 100 ? P 100 ? P0

式(5.11)

式中:Q1—浓缩后剩余污泥量(m3/s) 100 ? 98.5 Q1 ? 0.0033 ? ? 0.0012m3 / s =103.68 m3/d 100 ? 96 剩余污泥量 0.0012m3/s,泥量很小,采用污泥管道最小管径 DN150mm。

5.3 污泥脱水间
5.3.1 设计说明
污泥脱水的作用是去除污泥中的毛细水和表面附着水,从而缩小污泥体积。 经过脱水处理污泥含水率可从 99%左右降到 60%~80%,体积减为原来的 1/10~ 1/5,有利于运输以及后续处置。污泥的脱水有自然干化和机械脱水两大类。 污泥的自然干化是一种简单经济的脱水方法。增经广发采用,有污泥干化床 和污泥塘两种类型。它们都是利用自然力量而将污泥脱水的,适用于气候比较干 燥,用地不紧张以及环境卫生条件许可的地区。 污泥机械脱水的主要机械设备有真空过滤机、带时压滤机、离心机和板框压
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污泥处理构筑物

滤机。近年来离心式和带式压滤机由于其优点显著而发展迅速,在很多国家内普 遍采用。 本设计选用带式压滤机,带式压滤机是一种高效固液分离设备。其基本原理 是通过设置一系列压辊及滚筒,将上下层滤带张紧,滤带间的污泥不断受挤压剪 切后,加速泥水的分离。 带式压滤机一般分为三个阶段,重力脱水段,楔形预压段,中/高压段。脱水 后的污泥形成滤饼排出机外,滤液与洗涤液汇集于主机底部排出。其特点是脱水 效率高,处理能力大,连续过滤,性能稳定,操作简单,体积小,重量轻,节约 能源,占地面积小。

5.3.2 参数选取
① 污泥产量:经浓缩池浓缩后含水P=96%的污泥共168.6 m3 ② 选取的带式压滤机型号为:DYQ-2000A。处理能力为 430kg(干)/h。 设计参数:干污泥生产量400-460kg/h,泥饼含水率70%-80%,主机调速范围 0.97!4.2r/min,主机功率1.1kw,系统总功率25.2kw,滤带宽度2000mm,滤带运行 速度 1.04-4.5r/min ,外形尺寸 4.8m× 3.0m× 2.5m ,重 6120kg 。 污泥脱水间尺寸: 12.0m× 9.0m× 5.0m。

5.4 污泥泵房
集水井中总污泥量:Q=Q1+Q2+Q3 =374.0 m3/d 选型:502QW25-10-1.5 潜水排污泵两台,一台备用。 性能参数:流量 25m3/h 扬程 10m 排出口径 50mm

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平面布置

6 平面布置
6.1 设计说明
污水厂的平面布置是在工艺设计计算之后进行的,根据工艺流程、单体工程 要求及单体平面图形进行,污水厂总平面图上应有风向玫瑰图、构筑(建)物一 览表、占地面积指标及必要的说明。比例尺一般为 1:(200~500),图上应有坐 标轴线或者方格控制网。 在污水处理厂厂区内有:各个处理构筑(建)物;连通各个处理构筑(建) 物之间的管、渠;辅助性建筑物;道路以及绿地等。

6.2 布置原则
① 按功能分区,配置得当; ② 功能明确,布置紧凑; ③ 顺流排列,流程简洁; ④ 充分利用地形,平衡土方,降低工程费用; ⑤ 必要时应预留适当余地,考虑扩建和施工可能(尤其是大中型污水处理 厂) ; ⑥ 构筑(建)物布置应注意风向和朝向; ⑦污水厂内应设超越管,以便在发生事故时使污水能超越一部分或全部构筑 物,进入下个构筑物或事故溢流。 具体平面布置见城市污水厂平面图。

6.3 主要构筑物
总平面布置包括: 污水与污泥处理工艺构筑物及设施的总平面布置, 各种管线、 管道及渠道的平面布置,各种辅助建筑物与设施的平面布置。 本设计主要构筑物如下表 6.1:

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河南城建学院毕业设计(论文) 表 6.1 主要构筑物 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 构筑物名称 格栅 提升泵房 调节池 压力容器罐 气浮池 UASB 反应池 配水井 CASS 反应池 集泥井 重力浓缩池 污泥提升泵房 污泥脱水间 办公室 电控室 配电室 检修间 传达室 规格(L× B× H) 3.7m× 0.4m× 0.65m 13m× 7m× 10.8m 20m× 12m× 6m D=0.3,H=2.6 10.3× 7.6× 3.0 30.5× 16.4× 7.0 D=3.0,H=3.0 35.0× 10.0× 5.5 D=5.0,H=4.3 D=17.0,H=3.1 15× 5× 8 12× 9× 5 10.4× 7× 5 6× 7× 5 7.5× 7× 5 6.1× 7× 5 5× 3× 3 数量 1座 1座 1座 2座 1座 1座 1座 4座 1座 2座 1座 1座 1座 1座 1座 1座 1座 材质

平面布置

钢筋混凝土 钢筋混凝土 钢筋混凝土 钢筋混凝土 钢筋混凝土 钢筋混凝土 钢筋混凝土 钢筋混凝土 钢筋混凝土 钢筋混凝土 钢筋混凝土 钢筋混凝土 钢筋混凝土 钢筋混凝土 钢筋混凝土 钢筋混凝土 钢筋混凝土

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高程布置

7 高程布置
7.1 设计说明
高程布置的内容主要包括各处理构筑物的标高(如池顶、池底、水面等) 、处 理构筑物之间连接灌渠的尺寸及其标高,从而使污水能够沿流程在处理构筑物之 间通畅流动,保证污水处理厂的正常运行,

7.2 设计原则
① 污水处理厂高程布置时,所依据的主要技术参数是构筑物高度和水头损 失。 ② 考虑远期发展,为水量的增加预留水头。 ③ 避免处理构筑物之间跌水等浪费水头的现象,充分利用地形高差,实现自 流。 ④ 在计算并留有余量的前提下,力求缩小全程水头损失及提升泵的扬程,以 此来降低运行费用。 ⑤ 需要排放的处理水,常年大多数时间里能够自流排放水体。注意排放水位 一定不选取每年最高水位,因为其出现时间较短,易造成常年水头浪费,而应选 取经常出现的高水位作为排放水位。 ⑥ 应尽可能使污水处理工程的出水管渠高程不受洪水顶托,并能自流。 ⑦ 计算计量设施的水头损失。 。

7.3 构筑物之间管渠的连续及水头损失的计算
7.3.1 构筑物水头损失
本设计在高程计算过程中构筑物水头损失使用经验值。构筑物水头损失见表 7.1:
表 7.1 构筑物水头损失表 构筑物名称 细格栅 污水提升泵房 气浮池 CASS 水头损失(m) 0.15 0.30 0.30 0.30 构筑物名称 集水井 调节池 UASB 水头损失(m) 0.10 0.08 0.80

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高程布置

7.3.2 管渠水头损失
在污水处理工程中,便于计算一般认为水流是均匀流。管渠水头损失主要有 沿程水头损失和局部水头损失。 1)沿程水头损失按下式计算:
v2 h f ? 2 L? i L C R
式(7.1)

式中:Hf—沿程水头损失,m; L—管段长度,m; R—水力半径,m; v—管内流速,m/s; C—谢才系数。 i—管渠的坡度 2)局部水头损失为:
hm ? ? v2 2g

式(7.2)

式中: ? —局部阻力系数。 污水灌渠水力计算表见表 7.2:
表 7.2 污水管渠水力计算表(铸铁管)

管渠及构筑物名称

?L s?
53 17.67 17.67 53 53 53 53 53 26.5 53 53

流量

管渠设计参数 D (mm) I (‰) 3.00 — 11.4 — 3.09 — 3.09 — 6.67 — 3.09
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水头损失(m) L (m) 100 — 30 — 20 — 20 — 30 — 20 沿程 0.30 — 0.34 — 0.06 — 0.06 — 0.20 — 0.062 局部 0.02 0.30 0.20 0.3 0.15 0.80 0.13 0.30 0.15 0.08 0.13 合计 0.32 0.30 0.54 0.3 0.21 0.80 0.19 0.30 0.35 0.08 0.192

V (m/s) 0.84 — 0.95 — 0.75 — 0.75 — 0.85 — 0.75

出水口至 CASS 反应池 CASS 反应池 CASS 反应池至配水井 配水井 配水井至 UASB 反应池 UASB 反应池 UASB 反应池至气浮池 气浮池 气浮池至调节池 调节池 调节池至污水提升泵房

400 — 150 — 300 — 300 — 200 — 300

河南城建学院毕业设计(论文) 污水提升泵房 污水提升泵房至格栅 格栅 53 53 — — 300 — — 3.09 — — 0.75 — — 5 — — 0.015 — 0.3 0.004 0.2

高程布置 0.3 0.019 0.2

7.4 污水处理构筑物高程确定
设计出水管处的地坪相对标高± 0.00, 按结构稳定的原则确定管底埋深-1.60m, 再根据非满流(充满度为 0.65 ,出水管管径 400mm )计算出设计水面标高为 -1.60+0.4× 0.65=-1.34m,然后根据各处理构筑物的之间的水头损失,推求其它构 筑物的设计水面标高。经过计算各污水处理构筑物的设计水面标高见下表。再根 据各处理构筑物的水面标高、结构稳定的原理推求各构筑物地面标高及池底标高。 具体结果见污水、污泥处理流程图见表 7.3:
表 7.3 各污水处理构筑物的设计水面标高及池底标高 构筑物名称 进水管 格栅前 格栅后 泵房 调节池 气浮池 UASB 反应池 配水井 CASS 反应池 出水管 水面标高(m) -2.50 -2.50 -2.55 -2.55 2.20 1.76 1.27 0.26 -0.58 -1.34 池顶标高(m) — -2.20 -2.20 5.0 2.70 2.51 1.77 0.76 -0.08 -1.20 池底标高(m) — -2.80 -2.85 -5.35 -3.30 -0.49 -5.21 -2.24 -5.58 -1.60

7.5 污泥处理构筑物高程
污泥自流: h f ? 2.49( 式中:D— 污泥管径; L— 输送距离; V— 污泥流速; P— 污泥含水率。 由污泥泵提升处于紊流状态,
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L V )( )1.85 1.17 D CH

式(7.3)

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高程布置

h f ? 6.82(

L V )( )1.85 1.17 D CH

式(7.4)

当污泥以重力流排出池体时,污泥处理构筑物的水头损失以各构筑物的出流 水头计算,浓缩池一般取 1.5m,集泥井一般取 0.5m,污泥提升泵房取 m。污泥灌 渠水利计算见表 7.4、7.5:
表 7.4 污泥管渠水力计算表(钢管) 管渠及构筑物名 称 污泥脱水间 污泥脱水间至重 力浓缩池 重力浓缩池 重力浓缩池至污 泥泵房 污泥泵房 污泥泵房至集泥 井 集泥井 流量 管渠设计参数 D (mm) 3.90 1.95 1.95 1.95 3.90 3.90 3.90 — 150 — 150 — 150 — I (‰) — 10 — 10 — 10 — V (m/s) — 0.3 — 0.3 — 0.3 — L (m) — 25 — 20 — 6 — 沿程 — 0.25 — 0.20 — 0.06 — 水头损失(m) 局部 — 0.08 1.50 0.10 1.50 0.10 0.50 合计 — 0.33 1.50 0.30 1.50 0.16 0.50

?L s?

表 7.5 各污水处理构筑物的设计水面标高及池底标高 构筑物名称 集泥井 污泥泵房 重力浓缩池 泥面标高(m) -1.80 -1.80 1.50 2.00 -1.365 池顶标高(m) -1.50 池底标高(m) --5.80

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技术经济分析

8 技术经济分析
8.1 总投资额
8.1.1 建设费用
① 土建费用造价见表 8.1:
表8.1 土建费用造价列表 名称 格栅 提升泵房 调节池 压力容器罐 气浮池 UASB 反应池 配水井 CASS 反应池 集泥井 重力浓缩池 污泥提升泵房 污泥脱水间 办公室 电控室 配电室 检修间 传达室 造价总和 规格 3.7m× 0.4m× 0.65m 13m× 7m× 10.8m 20m× 12m× 6m D=0.3,H=2.6 10.3× 7.6× 3.0 30.5× 16.4× 7.0 D=3.0,H=3.0 35.0× 10.0× 5.5 D=5.0,H=4.3 D=17.0,H=3.1 15× 5× 8 12× 9× 5 10.4× 7× 5 6× 7× 5 7.5× 7× 5 6.1× 7× 5 5× 3× 3 2004 数量 1座 1座 1座 2座 1座 1座 1座 4座 1座 2座 1座 1座 1座 1座 1座 1座 1座 造价(万元) 13 24 15 38 50 750 26 950 19 24 15 24 13 18 20 3 2

② 基本设备费用 由于商家的资料不全且涉及到估计数值,根据经验值和同水量的污水厂进行 比较基本设备费用在40%左右,即基本设备费用为:2004× 40%=801.6万元。 ③ 直接投资总费用 考虑未计算的构筑物取100万元。 因此, 本污水处理厂总计一次性基建投资为: 2004+801.6+100=2905.6万元 此 为直接投资。
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技术经济分析

考虑到不可预见费用及调试费用的存在,乘以1.2的系数,从而得出直接投资 为: 2905.6× 1.2 =3486.72万元

8.1.2 运行费用
① 成本估算 1)电价:基本电价为0.64元/(kw· h) 2)工资福利:每人每年2.4万元 ② 动力费用 电表综合电价(元/d)为:14120× 0.64=9036.8 即每月电费(元)为: 9036.8× 30=271104 每年电费为325.3万元。 ③ 工资福利开支 全厂30人,共计费用(万元/年)为:30× 2.4=72。 ④ 运费 各类运输费用约为8万元 ⑤ 维护维修费 维护维修费取率按3.1%计,则每年维护修理费用(万元/年)为 2905.6× 3.1%=90.07万元。 ⑥ 设备折旧费 每年设备折旧率按15%计算,则每年设备折旧费用(万元/年)为 2905.6× 15%=465.84万元 ⑦ 运行成本核算 合计每年运行费用为:325.3+72+8.+90.07+465.84=961.21 万元。

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结论

9 结 论
毕业设计是对四年专业知识的一次综合应用、扩充和深化,也是对我们理论 运用于实际设计的一次锻炼。经过四年基础与专业知识的学习,培养了我独立做 环境工程设计的基本能力。在老师的指导和同学的帮助下,我成功地完成了这次 的设计课题—莘县 300 吨/天淀粉废水处理工程。通过毕业设计,我不仅温习了以 前在课堂上学习的专业知识,同时我也得到了老师和同学的帮助,学习和体会到 了环境工程设计的基本技能和思想。 此课题设计历时约两个个月,在这两个个月中,我根据设计进度的安排,紧 密地安排自己的设计工作,按时按量的完成自己的设计任务。在毕业设计前期, 我温习了《水污染控制工程》 、 《泵与泵站》 、 《环保设备—原理、设计、应用》等 知识。在设计期间,我借阅了《食品工业生产废水工艺及工程实例》 、 《UASB 工艺 的理论与工程实践》 、 《污水处理厂的理论与工程实践》等参考资料,并通过所学 的基本理论、专业知识和基本技能进行工艺设计及图纸绘制。 本设计采用气浮-UASB-CASS 工艺,设计合理,技术成熟,管理方便,在处 理水质稳定达标排放的同时,能够得到饲料和沼气,具有显著的经济效益,实现 了环境效益和经济效益的统一。对规划区内的生产废水进行集中处理,避免废水 对周围水环境的严重污染。以较低的投入,可以收到良好效果,是一种合理、可 靠的废水处理方案。

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参考文献

参 考 文 献
[1] 上海市政工程设计研究院.给水排水设计手册(1、3、5、11 册).北京:中国 建筑工业出版社,2004. [2] 高廷耀、顾国维.水污染控制工程(上、下册).[M].北京:高等教育出版社, 1989. [3] 化学工业出版社.污水处理厂设计与运行[C].北京:化学工业出版社,2006. [4] 郑铭.环保设备—原理· 设计· 应用[M].北京:化学工业出版社,2002. [5] 姜乃昌.泵与泵站[M].北京:中国建筑工业出版社,2007. [6] 左金龙等.食品工业生产废水处理工艺及工程实例[C].化学工业出版社, 2011. [7] 王凯军等. UASB 工艺的理论与工程实践[C].北京:中国环境科学出版社, 2000. [8] 曾科,卜科平,陆少鸣.污水处理厂设计与运行[C]. 北京:化学工业出版社, 2003. [9] 谭万春.UASB 工艺及工程实例[C].北京:化学工业出版社,2009. [10] 张红莉等.淀粉废水处理工程设计.科学创新导报,2011,26:124. [11] 李生等.利用气浮—UASB—SBR 工艺处理玉米淀粉废水. 周口师范学院学 报,2006,23(5) :83-85. [12] Anaerobic-Aerobic Sewage Treatment Using the Combination UASB-SBR Activated Sludge. Journal of Environmental Science and Health. A, Toxic/Hazardous Substances & Environmental Engineering.2006. [13] M. Rajasimman, C. Karthikeyan. Performance of inverse fluidized bed bioreactor in treating starch wastewater. Frontiers of Chemical Engineering in China.2009. [14] Vladimir Sklyar. Combined biologic (anaerobic-aerobic) and chemical treatment of starch industry wastewater. Applied Biochemistry and Biotechnology, April–June 2003, Volume 109, Issue 1-3, pp 253-262.

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致谢





为期两个月的毕业设计已经结束,在这段时间里,指导老师和同学们给予了 我很多无私的帮助。在此,我向他们表示衷心的感谢! 首先,我要感谢李江老师对我的耐心指导和悉心关怀。李江老师作为一名优 秀的、经验丰富的教师,具有丰富的专业知识和工程实践经验,在整个论文设计 和写作过程中,对我进行了耐心的指导和帮助,提出严格要求,引导我不断开阔 思路,为我答疑解惑,鼓励我大胆创新,使我在这一段宝贵的时光中,既增长了 知识、开阔了视野、锻炼了心态,又培养了良好的习惯和科研精神。在此,我向 我的指导老师表示最诚挚的谢意! 其次,我要感谢四年来给予我教导和帮助的老师们。是他们引导我进入专业 学习领域,扩充专业知识。使他们带领我们进行生产实习和课程设计,在实践的 过程中帮助我们积累经验,获取知识。从他们身上我也感受到老师的魅力与严谨。 在此,我再一次衷心的感谢我所有的任课教师,衷心祝愿市政与环境工程学院的 每一位老师,身体健康,事业有成,桃李满天下! 再次,感谢我的同学们。四年间我们朝夕相处,共同学习,互相帮助。在获 取知识的同时也收获了一份浓浓的同学之情。他们的无私帮助,是我最大的财富。 最后,衷心地感谢在百忙之中评阅论文和参加答辩的各位专家、教授!

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