1、畢業(yè)設(shè)計1 緒論1.1 可口可樂廢水的來源及特點作為全球著名的軟飲料品牌，目前可口可樂在世界各地市場皆處重要地位，在全球擁有48%的極高市場占有率，在生產(chǎn)過程中亦將產(chǎn)生大量的廢水?？蓸窂U水是在可樂生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水，其中包括生產(chǎn)過程中溢出的不合格產(chǎn)品、洗瓶水、沖瓶水、沖洗設(shè)備及工廠清潔水等1。廢水排放為非連續(xù)性，水質(zhì)、水量極不均勻，尤其是廢水隨季節(jié)波動大，水中有機物含量高，pH不穩(wěn)定2，若不經(jīng)處理直接排入水體，將對受納水體造成極大污染和水資源的浪費。1.2 可口可樂處理技術(shù)的發(fā)展趨勢 在高濃度的廢水處理中常用的化學(xué)法有高級氧化法(催化氧化法)、焚燒法、微電解法等3。和生物處理相比物理處理不受

2、水質(zhì)的影響，出水水質(zhì)比較穩(wěn)定，對一些難以生物處理的有機廢水有較好的去處作用4。對于可口可樂廢水來講，BOD5/CODCr日，值高，非常有利于生化處理。根據(jù)廢水水質(zhì)的不同，可采用單一好氧或厭氧與好氧相結(jié)合的方法。1.2.1 好氧生物處理法 多用于中、低濃度有機廢水的處理，主要有以下兩種方式：（1）活性污泥法：該處理工藝主要部分是曝氣池和沉淀池，廢水進(jìn)入曝氣池后，與活性污泥(含大量好氧微生物)混合，在人工充氧的條件下，活性污泥吸附并氧化分解廢水中的有機物，而污泥和水的分離則由沉淀池來完成。應(yīng)用較廣為SBR和CASS反應(yīng)池。SBR為過間歇曝氣可以使動力耗費顯著降低，同時，廢水處理時間也短于普通活性污

3、泥法。SBR法是一種改進(jìn)型的活性污泥法， SBR法沒有設(shè)置二沉池和污泥回流設(shè)備，布置更為緊湊，占地面積少，基建及運行費用較低，不易發(fā)生污泥膨脹問題，耐沖擊負(fù)荷，處理效果穩(wěn)定。CASS反應(yīng)池是一種循環(huán)式活性污泥法，CASS反應(yīng)池的運行一般包括三個部分：進(jìn)水、曝氣、回流階段；沉淀階段；排泥階段；周期為412 h。根據(jù)需要，反應(yīng)池一般用隔墻分隔成三個區(qū)：生物選擇區(qū)、預(yù)反應(yīng)區(qū)、主反應(yīng)區(qū)。生物選擇區(qū)曝氣，類似于SBR法中的限制性曝氣階段。在該區(qū)內(nèi)，回流污泥中的微生物大量吸收有機物，能較迅速有效地降低廢水中有機物濃度；預(yù)反應(yīng)區(qū)采取半限制性曝氣。（2）生物膜法：在處理池內(nèi)加入軟性填料，利用固著生長于填料表面

4、的微生物對廢水進(jìn)行處理。廢水的生物膜處理法，簡稱生物膜法，它與活性污泥法并列，是較為流行的好氧污水生物處理技術(shù)之一5。最大優(yōu)點是不會出現(xiàn)污泥膨脹的問題，且具有運轉(zhuǎn)管理方便，剩余污泥量較少等優(yōu)點。生物接觸氧化池和生物轉(zhuǎn)盤是這類方法的代表，在可口可樂治理中均被采用，主要是降低可口可樂廢水中的BOD5 6。1.2.2 厭氧工藝處理法 早在一百多年前人們就開始采用厭氧工藝處理生活污水污泥，1860年法國工程師MouraS首次采用厭氧方法處理經(jīng)沉淀的固體物質(zhì)，后來德國的Karl Imhoff將其發(fā)展為目前仍然在使用的腐化池和雙層沉淀他(又稱Imhoff池) 7。其處理技術(shù)包括許多方法，如厭氧濾池、上流式

5、厭氧污泥床（UASB）、厭氧內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器（IC）等。（1）UASB：UASB技術(shù)最為成熟，它利用厭氧微生物降解廢水中的有機物，其主體分為配水系統(tǒng)，反應(yīng)區(qū)，氣、液、固三相分離系統(tǒng)，排水系統(tǒng)與排泥系統(tǒng)，沼氣收集系統(tǒng)四個部分，具有效能高，處理費用低，電耗省，投資少，占地面積小等一系列優(yōu)點，完全適用于高濃度廢水的治理8。（2）IC：它是在UASB反應(yīng)器的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，和UASB反應(yīng)器一樣，可以形成高生物活性的厭氧顆粒污泥，但不同的是這種反應(yīng)器內(nèi)部還能夠形成流體循環(huán)。此類反應(yīng)器高度約為1625m，容積負(fù)荷為普通升流式厭氧污泥床(UASB)的4倍左右，占地面積少，基建投資省，有機負(fù)荷高，抗沖擊負(fù)荷能力

6、強，運行穩(wěn)定性好9。1.2.3 厭氧+好氧生物處理法處理可口可樂廢水(混合水)采用厭氧生物處理與好氧生物處理相結(jié)合是成熟、可靠的工藝，是可以大力推廣使用的。盧平等采用微電解-生物接觸氧化法處理松香及樟腦混合廢水，系統(tǒng)出水CODcr<150mg/L10。其中又分四類：（1）水解+好氧技術(shù)：水解+好氧生物處理技術(shù)的典型工藝流程為：格柵均質(zhì)調(diào)節(jié)酸化接觸氧化氣浮達(dá)標(biāo)排放，此工藝流程的特點是將好氧工藝中的兩級接觸氧化工藝簡化為一級接觸氧化，使能耗大幅度下降。水解反應(yīng)器利用厭氧反應(yīng)中的水解酸化階段，而放棄了停留時間長的甲烷發(fā)酵階段，致使對有機物的去除率，特別是對懸浮物的去除率顯著高于相同停留時間的初

7、沉池；由于可口可樂廢水中大分子、難降解有機物轉(zhuǎn)化為小分子、易降解的有機物，出水的可生化性能得到改善，使得好氧處理單元的停留時間少于傳統(tǒng)工藝；與此同時，懸浮固體物質(zhì)(包括進(jìn)水懸浮物和后續(xù)好氧處理中的剩余污泥)被水解為可溶性物質(zhì)，使污泥得到處理。水解池是一種以水解菌為主的厭氧上流式污泥床，水解工藝是預(yù)處理工藝，其后可以采用各種好氧工藝，如活性污泥法、接觸氧化法、氧化溝法、SBR法等11，因此，水解一好氧工藝是一種新型處理工藝?？煽诳蓸窂U水經(jīng)過水解酸化后進(jìn)行接觸氧化處理，具有顯著節(jié)能效果，且值增大，廢水的可生化性增加，可充分發(fā)揮后續(xù)好氧生物處理作用，縮短全工藝的總水力停留時間，提高生物處理可口可樂廢

8、水的效率，尤其是全系統(tǒng)剩余污泥量少12。（2）UASB+好氧技術(shù)：USAB+好氧處理工藝，其特點有：在UASB反應(yīng)器中大部分有機物被去除，且COD去除率在70以上，BOD去除率在80以上，降低了直接進(jìn)行好氧處理的能耗；厭氧過程有機負(fù)荷高，水力停留時間短，且污泥產(chǎn)率低，從而可降低污泥處理費用；好氧池進(jìn)一步降解UASB反應(yīng)器出水中殘余的有機物；UASB反應(yīng)器占地面積小，可節(jié)省投資，整套工藝處理效率高，操作簡單，運行穩(wěn)定。UASB其后可以生物接觸氧化、新型生物接觸氧化、A/O工藝、氧化溝、SBR等13。（3）EGSB+好氧技術(shù)：屬于一種新型的厭氧+好氧處理工藝，其特點：采用的厭氧技術(shù)是EGSB工藝，

9、EGSB與UASB相比，EGSB具有布水容易、均勻、傳質(zhì)效果好、有機物去除率高、能夠在更高的進(jìn)水濃度和更高的容積負(fù)荷下運行的優(yōu)點；EGSB裝置的高度可以為UASB裝置的2倍以上，其占地面積更??；在EGSB裝置中，污泥濃度可提高到2040 kg/m3。有機物主要是在這樣的顆粒層中被分解，產(chǎn)生大量的沼氣，可回收利用，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益14。EGSB其后可以生物接觸氧化、新型生物接觸氧化、A/O工藝、氧化溝法、SBR等15。（4）ICCIRCOX反應(yīng)器：IC反應(yīng)器即厭氧內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器，它基于UASB的原理，是荷蘭的Paques公司于1986年開發(fā)完成:的，由兩個UASB反應(yīng)器的單元相互疊加而成，上部是

10、高濃度負(fù)荷，下部是低濃度負(fù)荷16。從功能看，它是由4個不同的工藝單元結(jié)合而成，即混合區(qū)、膨脹區(qū)、精細(xì)處理區(qū)和回流系統(tǒng)。此反應(yīng)器利用沼氣提升產(chǎn)生循環(huán)，不需用外力攪拌混合和使污泥回流，節(jié)省動力消耗。它與其他厭氧設(shè)備相比，具有占地面積小，有利于沼氣的收集；剩余污泥少；耐沖擊負(fù)荷強，處理效率高17。好氧氣提反應(yīng)器(CIRCOX反應(yīng)器)，又稱三相內(nèi)循環(huán)流化床，其特點是高度與直徑比大，占地面積小；有機負(fù)荷與微生物濃度高；水力停留時間短；剩余污泥少；流化性能好；氧的轉(zhuǎn)移效率高；載體流失量少。將這兩種反應(yīng)器串聯(lián)組合，IC反應(yīng)器適于高濃度，CIRCOX反應(yīng)器適于低濃度，工程具有占地面積小，無臭氣排放，污泥量少和

11、處理效率高等優(yōu)點18。1.3 本課題意義中國飲料行業(yè)是改革開放以來發(fā)展起來的新興行業(yè)，是中國消費品中的發(fā)展熱點和新增長點。作為10大飲料品牌的可口可樂，由于需求增多所產(chǎn)生的廢水也日趨增多，而對于水資源相對匱乏的我國，如果能處理好這類廢水，對我國的水資源利用是有重大意義的。近年來，可口可樂發(fā)展非常迅速，其消費總量和人均占有量的速度增長，在迅速發(fā)展的同時，也帶來了一定的環(huán)境污染問題，針對飲料行業(yè)廢水的處理工藝日益增多，而且大多也比較成熟。根據(jù)碳酸型飲料生產(chǎn)的特點，以UASB-活性污泥為主線的處理工藝可實現(xiàn)可樂廢水長期穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放?；炷?絮凝過程進(jìn)行了飲料工業(yè)廢水的處理，實現(xiàn)對COD的去除率最高19

12、。UASB 反應(yīng)器中顆粒污泥的形成，提高了污泥的沉降性，防止污泥流失，保持了反應(yīng)器中較高的污泥濃度。顆粒污泥的長期滯留，使反應(yīng)器具有很長的固體滯留時間，縮短了水力停留時間，反應(yīng)器有較高的處理效率。以活性污泥法作為厭氧的后處理具有去除效果好、技術(shù)成熟、運行安全可靠、出水水質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)點。采用UASB-活性污泥處理法的廢水處理工藝，廢水中的COD，BOD5 和SS 總?cè)コ士煞謩e達(dá)到98%，99.2%和94%以上，出水達(dá)到國家污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)（GB 89781996）一級標(biāo)準(zhǔn)。2 工藝流程可樂廢水中有機污染物濃度比較高可生化性較好，宜首先采用厭氧為前處理單元，以降解大部分有機物，厭氧出水經(jīng)好氧生化處

13、理進(jìn)一步降低污染。因此本污水處理系統(tǒng)采用厭氧-好氧工藝。UASB具有容積負(fù)荷率高、水力停留時間短等優(yōu)點，對于處理同樣COD濃度的總量廢水、UASB反應(yīng)器污泥產(chǎn)量低，產(chǎn)泥量為0.05kg/kgCOD，僅為活性污泥產(chǎn)泥量的1/5左右，因此本設(shè)計的厭氧階段采用UASB工藝。活性污泥是利用懸浮生長的微生物絮凝提處理廢水的一類好氧處理方法，生物絮凝體即為活性污泥。在生物吸附階段，廢水與活性污泥微生物充分接觸，形成懸濁混合液，廢水的污染物被比表面積巨大，且表面積含有多糖類粘性微生物吸附粘連，呈膠體的大分子有機物被吸附后，首先在水解霉作用下分解為小分子物質(zhì)，然后小分子被微生物分解20。好氧生物處理具有較高的

14、去除效率，被厭氧消化處理后的污水進(jìn)入好氧生物池后，能夠得到較好的處理。綜上所述，本設(shè)計采用厭氧-好氧處理工藝，厭氧階段采用UASB工藝，好氧階段采用好氧活性污泥處理。工藝流程圖如圖2.1。生產(chǎn)廢水經(jīng)污水管道匯集到污水站集水井內(nèi)；污水通過提升泵經(jīng)水力篩網(wǎng)濾渣后進(jìn)入均衡池，進(jìn)行水質(zhì)水量和pH值的調(diào)節(jié)等預(yù)處理；然后經(jīng)布水系統(tǒng)進(jìn)入UASB反應(yīng)器；去除大部分有機污染物，UASB出水經(jīng)穩(wěn)定過渡區(qū)，進(jìn)入好氧活性污泥池，在好氧活性污泥池中將污染物作進(jìn)一步降解，并在沉淀池中完成泥水分離。處理后的水達(dá)到國家污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)（GB 89781996）一級標(biāo)準(zhǔn)排入市政管網(wǎng)。 廠區(qū)綜合廢水集水井均衡池酸堿營養(yǎng)源攪拌UA

15、SB沼氣好氧活性污泥池二沉池達(dá)標(biāo)排放剩余污泥污泥回流圖2.1 UASB-活性污泥法工藝流程3 單體構(gòu)筑物的設(shè)計計算處理前污水水質(zhì)參數(shù)， 3.1 集水井3.1.1 設(shè)計原因用于收集廠區(qū)來水，并提供潛水泵安裝平臺，鋼砼結(jié)構(gòu)。3.1.2 設(shè)計參數(shù)廢水停留時間：25 min安裝水泵2臺（一用一備）水泵流量，揚程，功率3.1.3 工藝尺寸，水泵安裝有液位控制器自動控制，以簡化人工操作。見圖3-1。 3m 3.8m 3.8m 3.8m圖3.1 集水井的俯視圖和側(cè)視圖3.2 均衡池3.2.1 設(shè)計原因由于車間不同污水性質(zhì)、流量不同，所以車間污水水質(zhì)、水量不均勻性很大。均衡池設(shè)有酸、堿及營養(yǎng)鹽投加泵和其它自控

16、儀器及測控探頭1，用于調(diào)節(jié)污水水質(zhì)。均衡池的目的是使水質(zhì)和水量保持相對的穩(wěn)定，有利于后續(xù)處理單元的有效運行。同時均衡池中的攪拌器有利于水質(zhì)保持穩(wěn)定。如圖3.2 10m 5.5m 10m 10m圖3.2 均衡池俯視圖和側(cè)視圖3.2.2 設(shè)計參數(shù)廢水停留時間：,3.2.3 工藝尺寸 均衡池尺寸均衡池有效容積 (3-1) 式中 有效容積（）； 處理水量（）； 混合時間（）； 池數(shù)（）。 設(shè)計中取，； 。則均衡池鋼砼結(jié)構(gòu)，尺寸， (3-2) 攪拌裝置攪拌器外緣速度：(一般采用，設(shè)計中?。嚢杵髦睆剑?設(shè)計中取攪拌器寬度：攪拌器層數(shù)：，設(shè)計中取一層攪拌器頁數(shù)：攪拌器距池底高度：攪拌器轉(zhuǎn)速：, 式中： 攪

17、拌器轉(zhuǎn)速（）； 攪拌器外緣速度（）； 攪拌器直徑（）。（由、得、值） 攪拌器角速度： (3-3)軸功率： (3-4) 軸功率（）； 阻力系數(shù)，0.20.5； 水的密度（）； 攪拌器角速度（）； 攪拌器頁數(shù)； 攪拌器層數(shù)； 攪拌器半徑； 重力加速度（）。 設(shè)計中取，層，。 所需軸功率: (3-5) 式中：所需周光功率（）； 水的動力黏度（）； 混合池容積（）； 速度梯度（），一般采用。 設(shè)計中 ,不能滿足要求，所以需要調(diào)整，將攪拌器層數(shù)改為， 則,可行。電動機功率： (3-6) 式中：電動機功率（）； 設(shè)計軸功率（）； 傳動機械效率；設(shè)計中取； 。3.3 UASB反應(yīng)器3.3.1 UASB反應(yīng)器

18、的組成UASB反應(yīng)器由反應(yīng)區(qū)、進(jìn)出水管道和位于上部的三相分離器組成。如圖3.3所示。以上部件通過鋼筋混凝土、鋼材、塑料等材料建造，反應(yīng)器的下部具有良好凝聚和沉淀性能的高質(zhì)量分?jǐn)?shù)厭氧污泥形成污泥床。圖3.3 UASB反應(yīng)器3.3.2 UASB反應(yīng)器工作原理UASB是為解決厭氧反應(yīng)器中微生物濃度問題而開發(fā)的一種新型反應(yīng)器。在UASB反應(yīng)器中，廢水均勻地引入反應(yīng)器的底部，污水自下而上通過污泥床，廢水與污泥顆粒的接觸過程中發(fā)生厭氧反應(yīng)，產(chǎn)生的沼氣引起反應(yīng)器內(nèi)部的循環(huán)，利于顆粒污泥的形成與維持。在污泥層產(chǎn)生的一些氣體附著在污泥顆粒上并向反應(yīng)器頂部上升。上升到表面的污泥碰擊三相分離器氣體反射板的底部，引起

19、附著氣泡的污泥絮體脫氣。釋放氣泡后的污泥顆粒將沉淀到污泥床的表面，氣體則被收集到反應(yīng)器頂部的三相分離器集氣室。置于集氣室單元縫隙下的擋板的作用是氣體反射器和防止沼氣氣泡進(jìn)入沉淀區(qū)，否則將引起反應(yīng)器內(nèi)沉淀區(qū)的紊動，阻礙顆粒沉淀。包含一些剩余固體和泥顆粒的液體則在經(jīng)過分離器縫隙后進(jìn)入沉淀區(qū)。3.3.3 參數(shù)選取COD(mg/L)：進(jìn)水1500，出水400 反應(yīng)溫度/：25 反應(yīng)區(qū)有效深度h1/m：5.0 空塔水流速度u/(m/h)：1.0m/h 空塔沼氣上升速度ug/(m/h)：1.0m/h污泥層高度/m：2.53.5 沼氣產(chǎn)率/（m3/ kgCOD（去除）：0.4 污泥產(chǎn)率/（kg TSS/kg

20、COD（去除）：0.07 3.3.4 工藝尺寸 ，設(shè)UASB有機COD負(fù)荷為 UASB反應(yīng)器的有效容積計算 (3-7) 式中 -設(shè)計處理量，2000； ，-進(jìn)出水COD的濃度，； -COD容積負(fù)荷，。 UASB反應(yīng)器的形狀及尺寸的確定污水上升流速一般為，取。則表面積, 取110 。 (3-8)有效高度擬建4個相同的池子（便于管理與維護(hù)），單池面積設(shè)（長寬比一般取1：14：1），計算得=5.5，=5合理性驗證：空塔水流速度，合理。反應(yīng)器尺寸為： 水力停留時間（）和水力負(fù)荷率（）（取7） (3-9)對于顆粒污泥，水力負(fù)荷，符合要求。 進(jìn)水分配系統(tǒng)的設(shè)計 ：布水點的設(shè)置 由于所取容積負(fù)荷為，所以每個

21、點的布水負(fù)荷面積大于2；本設(shè)計池中共設(shè)置40個布水點，則每個點的負(fù)荷面積為： ，符合要求。 配水系統(tǒng)形式 本設(shè)計采用U形穿孔管配水，一管多孔式為配水均勻，配水管中心距可采用1.02.0，出水孔孔距也可采用，孔徑一般為1.02.0，常采用，孔口向下或與垂線呈方向，每個出水孔的服務(wù)面積一般為2.04.0。配水管中心距池底一般為2045cm，配水管的直徑最好不小于。為了是穿孔管各孔出水均勻，要求出口流速不小于。本設(shè)計中進(jìn)水總管管徑取，流速約為。單個反應(yīng)器中設(shè)4根直徑為的支管，每兩根之間的中心距為，每根管上有3個配水孔，孔距為，每個孔的服務(wù)面積，孔口向下。 共設(shè)40個布水孔，出水流速選為，則孔徑為：

22、(3-10)本裝置采用連續(xù)進(jìn)料方式，布水孔孔口向下，有利于避免管口堵塞，而且由于UASB反應(yīng)器底部反射散布作用，有利于布水均勻。為了增強污泥和廢水之間的接觸，減少底部進(jìn)水管的堵塞，設(shè)計中布水管離UASB反應(yīng)器底部。上升水流速度和氣流速度：本次設(shè)計中常溫下容積負(fù)荷，沼氣產(chǎn)率，采用厭氧消化污泥接種，空塔水流速度；空塔沼氣上升速度。 空塔水流速度：（符合要求）空塔氣流速： （符合要求） 式中 -COD的去除率，去。 -沼氣產(chǎn)率， -COD的去除量： 布水器配水壓力計算： ，其中布水器配水壓力其中布水器配水壓力最大淹沒水深H2O；UASB反應(yīng)器水頭損失H2O；布水器布水所需自由水頭H2O，則H2O。

23、三相分離器的設(shè)計三相分離器有氣液分離、固液分離和污泥回流等3個功能，其組成分為氣封、沉淀區(qū)和回流縫3個部分。 三相分離器設(shè)計的主要要點如下：器壁與水平面的夾角應(yīng)在之間。 氣體分離器之間間隙面的面積與反 應(yīng)器總表面積之比應(yīng)不小于。 氣體分離器的高應(yīng)在之間。 為了防止上升的氣泡進(jìn)入沉淀區(qū)，設(shè)在氣體分離器下部的折射板與之重疊部分應(yīng)在之間。氣體出口管的直徑應(yīng)足夠大，以保證氣體能順利逸出， 在可能出現(xiàn)泡沫的情況下更應(yīng)該如此。若待處理污水起泡問題比較嚴(yán)重，則應(yīng)在氣體收集罩頂部設(shè)置除泡沫噴嘴。 沉淀區(qū)的設(shè)計： 與短邊平行，沿長邊布置3個集氣罩，構(gòu)成2個分離單元，則一共設(shè)置8個三相分離器。三相分離器單元結(jié)構(gòu)示

24、意圖如下：5.5圖3.4 三相分離器 三相分離器的長度為B=5.5m，每個單元寬度為，其中沉淀區(qū)長（即UASB池形的設(shè)計寬度），寬度，集氣罩頂寬度，沉淀室底部進(jìn)水口寬度。 沉淀區(qū)面積 (3-11) 沉淀區(qū)表面負(fù)荷（符合要求）。 沉淀室進(jìn)水口面積 (3-12) 沉淀室進(jìn)水口水流上升速 （符合要求） (3-13) 沉淀區(qū)斜壁角度與深度設(shè)計：三相分離器沉淀區(qū)斜壁傾斜角度應(yīng)在之間；超高；集氣罩頂以上的覆蓋水深；沉淀區(qū)斜面的高度。 則傾角： （符合要求） (3-14) 氣液分離設(shè)計： 圖3.5 氣液分離設(shè)計 如圖所示：設(shè)傾角，分隔板下端距反射錐的垂直距離，則縫隙寬度。 廢水流量為，根據(jù)資料設(shè)有的廢水通過

25、進(jìn)水縫進(jìn)入沉淀區(qū)，另外的廢水通過回流縫進(jìn)入沉淀區(qū)，則 (3-15) (3-16) 設(shè)，則 (3-17) (3-18) (3-19) (3-20)則 (3-21)條件校核： 設(shè)能分離氣泡的最小直徑為，常溫下清水運動黏滯系數(shù)，廢水密度，氣體密度，氣泡碰撞系數(shù)，則 有斯托克斯公式：可以求得氣泡上升速度為： (3-22)驗證： 可見合理。所以，該三相分離器可的沼氣泡，分離效果良好。 分隔板的設(shè)計： 從圖中可以看出，上面已經(jīng)計算出，氣體因受浮力的作用，氣泡上升速度在進(jìn)水縫中 ，沿進(jìn)水縫向上的速度分量為，則進(jìn)水縫中水流速度應(yīng)該滿足,否則水流把氣泡帶進(jìn)沉淀區(qū)。 假設(shè)水流速度剛好等于，前面計算中已經(jīng)設(shè)有廢水通

26、過進(jìn)水縫進(jìn)入沉淀區(qū)，則三相分離器的進(jìn)水縫縱截面總面積為： (3-23)總共有8組（16條）進(jìn)水縫，每條進(jìn)水縫縱截面積 進(jìn)水縫寬度，應(yīng)滿足與級數(shù)相當(dāng)，且設(shè)計，則進(jìn)水縫中水流速度 滿足設(shè)計要求， (3-24)則高度： (3-25)設(shè)進(jìn)水縫下板上端比進(jìn)水縫下端高出，則進(jìn)水縫下板長度為： 進(jìn)水縫上板長度為：。 (3-26) 三相分離器與UASB高度設(shè)計： 三相分離器總高取超高為 則。合理。 排泥系統(tǒng)的設(shè)計： UASB反應(yīng)器中污泥產(chǎn)量的計算：設(shè)反應(yīng)器最高液面，其中沉淀區(qū)高，污泥濃度；懸浮區(qū)高，污泥濃度；污泥床高，污泥濃。則反應(yīng)器內(nèi)污泥總量 (3-27) BOD污泥負(fù)荷： 污泥負(fù)荷表示反應(yīng)器內(nèi)單位質(zhì)量的活

27、性污泥在單位時間內(nèi)承受的有機質(zhì)質(zhì)量。 (3-28) 產(chǎn)泥量的計算： 設(shè)每去除COD產(chǎn)生0.，則產(chǎn)泥量為： (3-29)式中 -設(shè)計處理量， -去除的COD濃度， 設(shè)，則 污泥含水率為98%，因含水率大于95%，去 則污泥產(chǎn)量為排泥管設(shè)在距離池底處，與放空管共用，放空管排向調(diào)節(jié)池，接點前設(shè)人工閥一個。排泥管利用水靜壓力將剩余污泥排向集泥井。 污泥泥齡的計算： (3-30) 排泥系統(tǒng)的設(shè)計 因為該反應(yīng)器要求排泥均勻，所以設(shè)計多點排泥，設(shè)計中在三相分離器出設(shè)置2個排泥口，這樣設(shè)計的優(yōu)點在于能排除污泥床上面部分的剩余絮狀污泥而且不諱把顆粒污泥帶出。 UASB反應(yīng)器每個月排泥一次，污泥排入集泥池，再由污

28、泥泵送入污泥濃縮池，排泥管選DN150的鋼管，排泥總管選用DN200的鋼管。 出水系統(tǒng)的設(shè)計計算： 為了保持出水均勻，沉淀區(qū)的出水系統(tǒng)通常采用出水渠，一般每個單元三相分離器沉淀區(qū)設(shè)一條出水渠，出水渠每隔一定距離設(shè)三角出水堰。 池中設(shè)有8個單元三相分離器，出水槽共有8條，槽寬 反應(yīng)器流量，設(shè)出水槽槽口附近水流速度為，則槽口附近水深，水槽深度取，出水槽坡度為0.01。 出水槽溢流堰共有16條，每條長。 設(shè)計三角堰，堰高，堰口寬，則堰口水面寬度 UASB處理水量為，設(shè)計溢流負(fù)荷為。則堰上水面總長 (3-31)三角堰數(shù)量個，則每條溢流堰三角堰的數(shù)量為個，共個的堰口，堰口長中間不設(shè)間隙。堰上水頭校核：

29、每個堰出流率 (3-32)則堰上水頭： (3-33) 出水渠設(shè)計計算： UASB反應(yīng)器中間設(shè)一出水渠，8條出水槽的出流流至此出水渠，出水渠保持水平，出水由一個出水口排出。 出水渠寬，坡度0.01。設(shè)出水渠渠口附近水流速度 則渠口附近水深 考慮渠深應(yīng)以出水槽槽口為基準(zhǔn)計算，所以出水渠渠深 出水管設(shè)計計算： UASB反應(yīng)器排水量為，選用DN200鋼管排水，水流速度約為，充滿度為，設(shè)計坡度為。 圖3.6 出水管設(shè)計 沼氣收集系統(tǒng)的設(shè)計 沼氣收集系統(tǒng)布置 每個集氣罩的沼氣用一根集氣管收集，共有12根集氣管，采用DN75的鋼管作為收集管支管，主管采用DN100的鋼管。 氣水分離器 氣水分離器的作用是對沼

30、氣進(jìn)行干燥，選用鋼制氣水分離器一個，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)流量計及壓力表。 圖3.7 氣水分離器3.4 好氧活性污泥池3.4.1設(shè)計原因活性污泥池是懸浮生長型好氧生物法，凈化過程包括吸附、分解、固液分離三個主要過程16。在池底設(shè)有曝氣管，起到攪拌和供氧雙重作用。在此采用完全混合式活性污泥法，即污水與回流污泥進(jìn)入曝氣池后，立即與池內(nèi)混合液充分混合，污染物濃度得到稀釋，因而具有較強的抗沖擊負(fù)荷能力，而且完全混合曝氣池的池內(nèi)需氧均勻，動力消耗低于推流式曝氣池。但由于曝氣池內(nèi)有機物濃度低，使得生物降解推動力低，活性污泥較容易產(chǎn)生膨脹現(xiàn)象。3.

31、4.2參數(shù)選取污泥負(fù)荷率 (3-34) 式中：污泥負(fù)荷率； 有機物最大比降解速度與飽和常數(shù)比值； 處理后出水中濃度（）；按要求應(yīng)小于； 值，一般采用； 的去除率。 設(shè)計中取，=94.29% (3-35)曝氣池內(nèi)混合液污泥濃度（）； (3-36) 式中：混合液污泥濃度（）； 污泥回流比，一般采用； 系數(shù)； 污泥容積指數(shù)，查圖得 設(shè)計中取， 池子個數(shù)或分格數(shù)不少于2，并按同時并聯(lián)工作設(shè)計。 設(shè)計污水量按平均日污水量計算：。 進(jìn)水濃度為。 為保證布水均勻，每格濾池面積一般應(yīng)不大于。池中溶解氧含量應(yīng)維持在之間，供氣量與進(jìn)水量之比為。3.4.3尺寸設(shè)計 好氧活性污泥池尺寸設(shè)計平均時污水量：； 進(jìn)水濃度為

32、； 出水濃度為； 去除率： (3-37) 曝氣池的有效容積 (3-38) 式中：曝氣池的有效容積（）； 曝氣池的進(jìn)水量（），按平均流量計算； 曝氣池進(jìn)水中濃度值。 設(shè)計中， 完全混合曝氣池可以采用方形，邊長一般小于。每座曝氣池的有效容積： (3-39) 式中：每座曝氣池的有效容積（）； 曝氣池個數(shù)，設(shè)計中取。單座曝氣池表面積 (3-40) 式中：每座曝氣池的表面積（）； 曝氣池的有效水深（），一般不大于。 設(shè)計中取每座曝氣池邊長 曝氣池采用正方形，邊長： (3-41) 式中：曝氣池邊長（）。 設(shè)計中取為。曝氣池總高度 (3-42) 式中：曝氣池總高度（）； 超高（），一般采用。 設(shè)計中取 曝氣

33、池并聯(lián)運行，末端用集水井，共管送至二沉池。其平面布置如圖3.8所示：出水管道進(jìn)水進(jìn)水圖3.8 好氧活性污泥池平面圖 設(shè)計尺寸為。 進(jìn)出水系統(tǒng)曝氣池進(jìn)水設(shè)計 UASB的出首先進(jìn)入配水井，通過兩條DN的管道進(jìn)入曝氣池。曝氣池出水設(shè)計 每座曝氣池的出水，通過矩形薄壁堰跌水進(jìn)入出水渠道，送往二沉池。堰上水頭： (3-43)式中：堰上水頭（）； 每座曝氣池的出水量（），指污水流量（）與污泥回流量（,為污泥回流比）之和，。 流量系數(shù)，一般采用； 堰寬（）；等于邊長。曝氣池至二沉池總管道的管徑： (3-44)式中：管徑（）； 關(guān)內(nèi)流速（）。設(shè)計中取設(shè)計中取。 曝氣設(shè)備采用表面機械曝氣裝置。需氧量 (3-45

34、) 式中：需氧量（）； 去除每的需氧量； 污水平均流量（）； 曝氣池內(nèi)去除餓濃度（）； 曝氣池座數(shù)。 設(shè)計中取,，。充氧量 (3-46) 式中：充氧量（）； 系數(shù)，一般采用； 系數(shù)，一般采用； 曝氣池內(nèi)溶解氧濃度，一般采用； 設(shè)計溫度； 大氣壓力條件下，時氧的飽和度（） ； 水溫為時，曝氣池中溶解氧飽和度（）； 。 設(shè)計中取，表面機械曝氣機的選擇 選用泵型葉輪，當(dāng)時，查圖得葉輪直徑為,取為，所需功率為。每座曝氣池內(nèi)設(shè)一臺，共兩臺。3.5 二次沉淀池的設(shè)計3.5.1設(shè)計依據(jù)沉淀池一般可以分為平流式、輻流式、豎流式和斜管（板）式等幾類。他們各自的優(yōu)缺點如下： 平流沉淀池 優(yōu)點：沉淀效果好；耐沖擊負(fù)

35、荷和溫度的變化適應(yīng)性強；施工容易，造價低。缺點：池子配水不均勻；采用多斗排泥時，每個泥斗需要單設(shè)排泥管各自排泥，操作量大；采用鏈條式刮泥機排泥時，鏈帶的支承件和驅(qū)動件都浸于水中易于銹蝕。適用條件：適用于大、中、小型污水處理廠；適用于地下水位較高和地質(zhì)條件較差的地區(qū)。 輻流沉淀池優(yōu)點：多為機械排泥，運行較好，管理較簡單；排泥設(shè)備已趨定型。缺點：池內(nèi)水速不穩(wěn)定，沉淀效果較差；機械排泥設(shè)備復(fù)雜，對施工質(zhì)量要求高。適用條件：適用于大、中型污水處理廠；適用于地下水位較高的地區(qū)。 豎流沉淀池優(yōu)點：排泥方便，管理簡單；占地面積較小。缺點：池子深度大，施工困難；對沖擊負(fù)荷和溫度變化的適應(yīng)性能力較差；造價較高；

36、池徑不宜過大，否則布水不均勻。適用條件：適用于處理水量不大的小型污水處理廠。 斜板（管）沉淀池優(yōu)點：沉淀效率高，停留時間短；占地面積小。缺點：用于二沉池時，當(dāng)固體負(fù)荷較大時其處理效果不太穩(wěn)定，耐沖擊負(fù)荷的能力較差。綜上所述，四種沉淀池的優(yōu)缺點比較，并結(jié)合本設(shè)計的具體資料可知，本工程二沉池采用輻流式沉淀池。輻流式沉淀池一般采用對稱布置，配水采用集配水井，這樣各池之間配水均勻，結(jié)構(gòu)緊湊，輻流沉淀池排泥機械已經(jīng)定型化，運行效果好，管理方便。輻流式沉淀池適用于大、小中型污水廠。3.5.2參數(shù)選取設(shè)計沉淀池個數(shù)；設(shè)計流量為；池子直徑（或正方形的一邊）與有效水深的比值，一般采用；池底坡度一般采用；輻流式沉

37、淀池去池子半徑二分之一處的水流斷面作為計算斷面。3.5.3工藝尺寸 輻流式二沉池示意圖如下3.9所示：圖3.9 輻流式沉淀池 沉淀池的面積 (3-47)式中：沉淀部分有效面積（）； 設(shè)計流量（）； 表面負(fù)荷，一般采用。設(shè)計中取。 沉淀池直徑 (3-48)式中：沉淀池直徑（）。設(shè)計中取，則半徑為。 沉淀池有效水深 (3-49)式中：沉淀池有效水深（）； 沉淀時間（），一般采用。設(shè)計中取。 徑深比 污泥部分所需容積 (3-50)式中 污泥部分所需容積（）； 污水平均流量（）； 曝氣池中污泥濃度（）； 二沉池排泥濃度（）； 輻流沉淀池的組數(shù)，。設(shè)計中取，。 (3-51)式中：污泥容積指數(shù)，一般采用；

38、 系數(shù)，一般采用。設(shè)計中取，。 沉淀池總高度式中 沉淀池總高度（）； 沉淀池超高（），一般采用； 沉淀池有效水深（）； 沉淀池緩沖層高度（）；一般采用； 沉淀池底部圓錐體高度（）； 沉淀池污泥區(qū)高度（）。設(shè)計中取，。根據(jù)污泥混合部分容積及二沉池污泥的特點采用采用半橋刮泥機，自壓排泥。 (3-52)式中：沉淀池底部圓錐體高度（）； 沉淀池半徑（），取值為； 沉淀池進(jìn)水豎井半徑（），一般采用； 沉淀池池底坡度。設(shè)計中取， (3-53) 式中：污泥部分所需容積（）； 沉淀池底部圓錐體容積（）； 沉淀池表面積（）。 (3-54) 沉淀池進(jìn)水管的計算 (3-55) 式中：進(jìn)水管設(shè)計流量（）； 單池設(shè)計流

39、量（）； 污泥回流比（）； 單池污水平均流量（）。式中：，. 進(jìn)水管管徑去 進(jìn)水豎井計算進(jìn)水豎井直徑采用；進(jìn)入豎井采用多孔配水，配水口尺寸，共設(shè)5個，沿井壁均勻分布。流速：，符合要求。同種流速：（設(shè)計中?。┓€(wěn)流筒過流面積： (3-56)穩(wěn)流桶直徑： (3-57)出水槽計算采用雙邊三角堰出水槽集水，出水槽沿池壁環(huán)形布置，環(huán)形槽中水流由左右兩側(cè)匯入出水口。每側(cè)流量：集水槽中流速；設(shè)集水槽寬；槽內(nèi)終點水深； (3-58)槽內(nèi)起點水深： (3-59) 式中：槽內(nèi)臨界水深（）； 系數(shù)，一般采用1； 重力加速度。設(shè)計中取，出水堰后自由跌落，集水槽高度：。集水槽尺寸斷面為：。出水堰計算 (3-60) (3-

40、61) (3-62) (3-63) (3-64)式中：三角堰單堰流量（）； 進(jìn)水流量（）； 集水堰總長度（）； 集水堰外側(cè)堰長（）； 集水堰內(nèi)側(cè)堰長（）； 三角堰數(shù)量（個）； 三角堰單寬（）； 堰上水頭（）； 堰上負(fù)荷。設(shè)計中取，水槽距池壁個4 總結(jié)本課題設(shè)計在分析可口可樂廢水處理技術(shù)現(xiàn)狀及現(xiàn)有工藝的基礎(chǔ)上，提出采用UASB+好氧活性污泥法工藝處理可口可樂廢水。UASB具有容積負(fù)荷率高、水力停留時間短等優(yōu)點，對于處理同樣COD濃度的總量廢水、UASB反應(yīng)器污泥產(chǎn)量低，產(chǎn)泥量為0.05kg/kgCOD，僅為活性污泥產(chǎn)泥量的1/5左右，因此本設(shè)計的厭氧階段采用UASB工藝?；钚晕勰嗍抢脩腋∩L的

41、微生物絮凝提處理廢水的一類好氧處理方法，生物絮凝體即為活性污泥。好氧生物處理具有較高的去除效率，被厭氧消化處理后的污水進(jìn)入好氧生物池后，能夠得到較好的處理。作為活性污泥技術(shù)的研究趨勢，重點應(yīng)放在改善出水水質(zhì)的前提下，進(jìn)一步強化傳質(zhì)，提高生物反應(yīng)效率，減少污泥量，縮短水力停留時間，以達(dá)到簡化、縮小處理反應(yīng)器體積、減小占地，降低基建與運行管理費用，改善管理條件等為目的。從總體上看，其發(fā)展趨勢應(yīng)朝高效率、高難度、低成本、多功能等方向拓寬，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，對其基礎(chǔ)理論的研究，工藝流程及運行條件最優(yōu)化、運行過程及檢測手段自動化、新型載體研發(fā)等方面顯得十分重要。工業(yè)廢水污泥經(jīng)過一系列的處理后可能成

42、為粘稠的污泥、泥餅或灰渣，除了焚燒處理后含水率幾乎為零外，大多數(shù)處理后污泥都不同程度含有水分。因此，污泥的體積還比較大，同時污泥內(nèi)還含有各種有機物、金屬化合物以及其他有害物質(zhì)。這些污泥和灰份都應(yīng)最終處置、保存和利用。污泥的處置與利用是最終消除水污染的一個重要措施。污泥焚燒可以消除有機污染物，但污泥中無機物、重金屬離子污染問題并不能得到解決。所以，污泥焚燒后的灰份亦應(yīng)該合理處置。 國內(nèi)利用酸性廢水石灰處理的污泥與黃泥摻合燒成紅磚，或作為水泥的摻合劑。也有利用廢棄活性污泥作為塑料、橡膠的填充料。這也是污泥固化的一種形式。目前，利用污泥制作建筑材料（包括粘土磚、蒸養(yǎng)磚等）是比較普遍合方便的途徑。參考

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