UASB+SBR處理果汁廢水設(shè)計(jì)說明書及圖紙UASB+SBR處理果汁廢水設(shè)計(jì)說明書及圖紙-UASB+SBR處理果汁廢水設(shè)計(jì)說明書及圖紙UASB+SBR處理果汁廢水設(shè)計(jì)說明書及圖紙湖南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書化學(xué)化工學(xué)院環(huán)境工程系（教研室）系（教研室）主任:（簽名）年月日學(xué)生姓名:張安國學(xué)號:0806050220專業(yè):環(huán)境工程1設(shè)計(jì)（論文）題目及專題：某果汁廠生產(chǎn)廢水處理的初步設(shè)計(jì)2學(xué)生設(shè)計(jì)（論文）時(shí)間：自2012年3月1日開始至2012年6月1日止3設(shè)計(jì)（論文）所用資源和參考資料：污水水量與水質(zhì)：Q=5000m3/d。水質(zhì)：CODcr：8000mg/L，BOD5：5000mg/L，SS：4000mg/L，pH:5-12；處理要求：廢水經(jīng)過處理后應(yīng)符合達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）一級標(biāo)準(zhǔn)，即：CODcr≤100mg/L，BOD5≤30mg/L，SS≤70mg/L，pH6-9。4設(shè)計(jì)（論文）應(yīng)完成的主要內(nèi)容：（1）當(dāng)前果汁生產(chǎn)廢水的來源及處理概述；（2）確定該處理廠的規(guī)模和處理工藝；（3）相關(guān)構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)與計(jì)算；（4）管網(wǎng)布置及計(jì)算；（5）工程概算；（6）設(shè)計(jì)體會；（7）參考文獻(xiàn)。5提交設(shè)計(jì)（論文）形式（設(shè)計(jì)說明與圖紙或論文等）及要求：（1）編寫設(shè)計(jì)說明書一份，設(shè)計(jì)說明書按設(shè)計(jì)程序編寫、包括方案的確定，設(shè)計(jì)計(jì)算、設(shè)備選擇和有關(guān)設(shè)計(jì)的簡圖等內(nèi)容。文字應(yīng)簡明、通順、內(nèi)容正確完整。（2）圖紙至少有4張，其中平面圖和高程圖必備，平面布置圖中應(yīng)有方位標(biāo)志。6發(fā)題時(shí)間：二0一二年三月一日指導(dǎo)教師：（簽名）學(xué)生：（簽名）摘要近年來，果汁飲料作為新世紀(jì)的健康飲品，已成為消費(fèi)者的追逐熱點(diǎn)。隨著果汁產(chǎn)業(yè)的不斷壯大，果汁生產(chǎn)中的高濃度有機(jī)廢水對環(huán)境的污染也越來越受到社會各界的關(guān)注。環(huán)境是人類生活的載體，本著對環(huán)境負(fù)責(zé)，對人類的負(fù)責(zé)的原則，果汁生產(chǎn)廢水治理已成為每個(gè)企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行必不可少的程序。本設(shè)計(jì)主要分析了當(dāng)前果汁生產(chǎn)廢水治理的熱點(diǎn)問題和工藝方法，并從中擬定出適合所持工程設(shè)計(jì)的方案，設(shè)計(jì)本著科學(xué)實(shí)際、效益優(yōu)先的原則，全面地對預(yù)選方案進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)計(jì)算，該設(shè)計(jì)為果汁廢水，水量為5000m3/d，根據(jù)食品生產(chǎn)相關(guān)資料，設(shè)計(jì)選定的安全系數(shù)為K2=1.8。原污水中各項(xiàng)指標(biāo)為：CODcr濃度為8000mg/L，BOD5濃度為4000mg/L，SS濃度為4000mg/L，pH5-12。該廢水若不經(jīng)處理會對環(huán)境造成巨大污染，故要求進(jìn)行處理，要求出水標(biāo)準(zhǔn)按照《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）一級標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，即：CODcr≤100mg/L，BOD5≤30mg/L，SS≤70mg/L，pH6-9。設(shè)計(jì)內(nèi)容屬于有機(jī)物濃度高，水量大，水質(zhì)波動較大，水中固體干擾物較大的工程，經(jīng)過對主流高濃度有機(jī)廢水處理方法的比選和自身所掌握的技術(shù)知識，最終確定為“原水預(yù)處理+UASB+SBR”的工藝。根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果，表明本設(shè)計(jì)方案結(jié)構(gòu)緊湊簡潔，運(yùn)行控制靈活，抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)等特點(diǎn)，根據(jù)其他同類設(shè)計(jì)并投產(chǎn)運(yùn)行的效果來看，該組合工藝處理性能可靠，具有投資少，運(yùn)行管理簡單等特點(diǎn)。為果汁工業(yè)廢水處理提供了一條可行的途徑。具有良好的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會效益，綜合效益高，有較高的運(yùn)用價(jià)值。關(guān)鍵詞：果汁廢水；活性污泥；UASB；SBRABSTRACTInrecentyears,fruitjuicebeverageasanewcenturyhealthdrinks,havebecomehotpursuitofconsumers.Withthegrowingoffruitjuiceindustry,highconcentrationorganicwastewaterfromthefruitjuicefactorycausedtheenvironmentpollutionisgettingmuchmoreattentions.Environmentisthecarrierofourlives,inthatresponsibleforenvironmentandourpeople,fruitjuiceproductionwastewatertreatmenthasbecomeessentialproceduresforeachenterprise.Thisdesignmainlyanalyzedthehotissuesandprocessesofthefruitjuiceproductionwastewatertreatmentinthecurrent,andfoundasuitableprocesstotreatthekindsofwastewaterintheend.Designedintheprincipleofgivingprioritiestoefficiencyandscience.calculatedcomprehensivelytothepreselectedprograms.Thedesignisforthefruitjuicewastewater:Q=5000m3/d,accordingtotherelevantdataoffoodproduction,IselectedthesafetycoefficientK2=1.8.Indicatorsofrawsewageare:CODcrconcentrationis8000mg/L,BOD5concentrationis4000mg/L,SSconcentrationis4000mg/L,pH5-12.Thewastewaterisdischargedintotheenvironmentwithouttreatmentwillcauseagreatpollution,sowemusttreatit.The

effluent

qualitycomesuptotheⅠ-class

criteriaspecifiedintheIntegratedwastewaterdischargestandard(GB8978-1996)is:CODcr=100mg/L,BOD5=30mg/L,SS=70mg/L,pH6-9.Thisprogrambelongstoorganiccompoundswithhighconcentrationandalargequantity,thequalityofwaterfluctuategreatly,suspendedmatterdisruptlargely,comparedbythemainstreammethodsofhighconcentrationorganicwastewatertreatmentandmyowntechnicalknowledge,eventually,Iidentifiedas"rawwastewaterpretreatment+UASB+SBR"process.Accordingtotheresultsofthedesigncalculations,showsthattheschemeofdesignismuchmorecompactandsimplerinthestructures,flexiblecontrol,shockresistanceability.Accordingtoeffectoftheothersimilardesignsandoperationsshowthat,thiscombinedprocesshasreliableperformance,simpleroperationandmanagementwithlessinvestment,etc.Itprovidesafeasiblewayforthefruitjuiceindustrywastewatertreatment.Ithasabettereconomicbenefit,environmentalbenefitandsocialbenefit.Inaword,thisschemehasahigherapplicationvalueforcomprehensivebenefit.KeyWords:fruitjuicewastewater;activatedsludge;UASB;SBR目錄TOC\o"1-3"\u第一章緒論 11.1中國果汁產(chǎn)業(yè)簡介 11.2果汁生產(chǎn)污染物產(chǎn)生情況分析 21.2.1果汁加工業(yè)廢水的特征 21.2.2果汁加工業(yè)其他的環(huán)境問題 41.3果汁廢水治理技術(shù)現(xiàn)狀 41.4果汁廢水的處理方法探究 51.4.1好氧處理工藝 51.4.2厭氧處理 61.4.3厭氧+好氧處理工藝 7第二章設(shè)計(jì)說明及計(jì)算 122.1設(shè)計(jì)概況 122.1.1該果汁廢水處理效果 122.1.2項(xiàng)目所在地湘潭市氣候資料 122.2處理程度的計(jì)算 122.3污水處理構(gòu)筑物設(shè)計(jì)及計(jì)算 132.3.1格柵的設(shè)計(jì)及計(jì)算 132.3.2沉淀池的設(shè)計(jì)計(jì)算 162.3.3調(diào)節(jié)池設(shè)計(jì)計(jì)算 212.3.4UASB反應(yīng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算 222.3.5SBR池的設(shè)計(jì)計(jì)算 322.3.6重力濃縮池的設(shè)計(jì)計(jì)算 392.3.7集泥井 412.3.8機(jī)械脫水間的設(shè)計(jì)計(jì)算 42第三章平面布置和高程布置 433.1平面布置說明 433.2高程布置設(shè)計(jì)說明及計(jì)算 433.2.1高程布置說明 433.2.2構(gòu)筑物及水渠的水頭損失 443.2.3管道水力損失計(jì)算 45第四章工程估價(jià) 484.1估價(jià)范圍及估價(jià)依據(jù) 484.1.1估算范圍 484.1.2編制依據(jù) 484.1.3各構(gòu)筑物費(fèi)用概算 484.1.4其他費(fèi)用概算 484.2運(yùn)行成本 494.2.1人數(shù)定員 494.2.2動力成本 494.2.3其他成本 50第五章結(jié)論 51參考文獻(xiàn) 52致謝 53附錄 54緒論1.1中國果汁產(chǎn)業(yè)簡介近年來，果汁飲料作為新世紀(jì)的健康飲品，成為消費(fèi)者的追逐熱點(diǎn)。果汁飲料是新型的飲品，其最大特點(diǎn)是不但能解渴，而且含有豐富的維生素、礦物質(zhì)、微量元素等，具有極高的營養(yǎng)、保健功能。我國果汁飲料市場起步較晚、起點(diǎn)較低，但隨著人們保健意識的不斷提高，近年來發(fā)展較快。2011年1-6月，中國果菜汁及果菜汁飲料制造業(yè)實(shí)現(xiàn)銷售收入419.664億元，比2010年同期增長39.85%；利潤總額達(dá)到23.133億元，比2010年同期增長39.94%；截至2011年6月底，我國果菜汁及果菜汁飲料制造業(yè)總資產(chǎn)達(dá)到701.158億元。2011年12月份，我國生產(chǎn)果汁和蔬菜汁飲料162.99萬噸，同比增長11.16%。據(jù)數(shù)據(jù)顯示：2011年1-12月，全國果汁和蔬菜汁飲料的產(chǎn)量達(dá)1920萬噸，同比增長8.66%。從各省市的產(chǎn)量來看，2011年1-12月，廣東省果汁和蔬菜汁飲料的產(chǎn)量達(dá)326萬噸，同比增長11.53%，占全國總產(chǎn)量的16.99%。緊隨其后的是河南、四川和重慶，分別占總產(chǎn)量的8.60%、7.95%和7.22%。中國水果資源豐富。水果總產(chǎn)量居世界首位，蘋果產(chǎn)量居世界第一，橙子，梨，和桃子產(chǎn)量仍然居世界首位，盡管中國是人口大國，可是果汁消費(fèi)量很低，人均年消費(fèi)量還不到1公斤，是世界平均水平的1/10，發(fā)達(dá)國家平均水平的1/40。這表明，果汁飲料在中國仍有巨大的發(fā)展空間。隨著城鄉(xiāng)居民生活水平的逐步提高，果汁飲料的消費(fèi)必將進(jìn)一步增長，未來中國果汁行業(yè)的發(fā)展前景看好，與此同時(shí)也具備了非常好的投資優(yōu)勢。從果品飲料所含成份來看，有兩種分類方法：一是可分為純正果汁與非純正果汁，純正果汁飲料是指果汁含量為100%的果汁飲料，非純正果汁飲料中果汁的含量應(yīng)不低于40%，這樣才可以說是名符其實(shí)的果汁飲料，而非純正果汁又可分為果蔬類果汁和不含蔬菜汁的果汁；二是可分為純天然果汁與非天然果汁，非天然果汁是指在果汁中加入能滿足特定人群需要的物質(zhì)，如纖維素、礦物質(zhì)元素等。在中國，果汁飲料包括果蔬汁和果蔬飲料。果蔬汁是新鮮或冷藏水果和蔬菜直接制成，果蔬飲料則是在果汁和濃縮果蔬汁中加入水、糖液和酸味劑等調(diào)制而成的現(xiàn)成飲料。在中國，果蔬汁飲料的果汁含量應(yīng)不低于10%，否則它們將屬于其他種類的飲料。中國果汁飲料競爭日趨激烈，市場上存在三股競爭力量：一支是臺灣背景的企業(yè)統(tǒng)一和康師傅，以包裝的創(chuàng)新和口味取勝；一支是包括匯源、娃哈哈等的國內(nèi)知名企業(yè)；還有一支是大的跨國公司如可口可樂、百事可樂等。目前市場上集中了娃哈哈、匯源、農(nóng)夫果園、統(tǒng)一鮮橙多、美汁源果粒橙、酷兒、露露等眾多一線飲料品牌。由于大品牌的激烈競爭，使得外來品牌很難進(jìn)入果汁飲料市場，同時(shí)果汁飲料的價(jià)格日益透明化，廠家和經(jīng)銷商的利潤在不斷變薄。尋找新的利潤增長點(diǎn)，成為企業(yè)的當(dāng)務(wù)之急。而要想在競爭激烈的果汁市場取得領(lǐng)先地位，適合市場化的企業(yè)規(guī)劃經(jīng)營則是關(guān)鍵。作為全球最大的果蔬汁出口國，我國的果蔬汁產(chǎn)業(yè)發(fā)展在后金融危機(jī)時(shí)代面臨新的挑戰(zhàn)，為了進(jìn)一步提高產(chǎn)品品質(zhì)，鞏固我國果蔬汁在全球貿(mào)易的市場份額與競爭優(yōu)勢，2012中國（西安）國際果蔬汁產(chǎn)業(yè)大會于2012年5月23-24日在陜西西安舉行【1】。1.2果汁生產(chǎn)污染物產(chǎn)生情況分析1.2.1果汁加工業(yè)廢水的特征果汁生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)品和工藝雖然不完全一致，但是基本工藝是相似的，無論生產(chǎn)蘋果汁或橙汁，基本工藝歸納如圖1.1所示。果汁生產(chǎn)的工藝【2】主要包括以下步驟：原料的清洗與預(yù)處理、原料破碎和壓榨提汁、酶處理、澄清、過濾、吸附、濃縮、殺菌，最后進(jìn)行罐裝。（1）原料的清洗與預(yù)處理原料首先要進(jìn)行清洗，清洗用水是果汁生產(chǎn)用水的最主要部分，此工序主要產(chǎn)生含有機(jī)物的洗果廢水，多為果品碎屑、泥砂等，SS含量較高。（2）原料破碎和壓榨提汁工藝榨汁前先行破碎可以提高出汁率。壓榨是通過擠壓力將液相從液固兩相混合物中分離出來的一種單元操作。此工序會產(chǎn)生果渣。（3）酶處理工藝在果汁加工技術(shù)中，應(yīng)用的最多的是果膠酶。其作用是增加出汁率同時(shí)也利于果汁澄清，以便果汁中懸浮的粒子能用沉降、過濾或離心的方法分離。（4）澄清、過濾工藝果汁加工工藝采用酶技術(shù)和膜分離技術(shù)相結(jié)合，以獲得澄清果汁。目前多采用超濾技術(shù)。超濾膜可以截留壓榨的果汁中多數(shù)大分子物質(zhì)，使糖類、有機(jī)酸和水等小分子成分透過膜而得到水果清汁。截留的罐底物是大分子有機(jī)物質(zhì)，其COD濃度值很高，排入水體后，使廢水的處理難度增大。（5）吸附與離子交換工藝果汁加工用活性炭過濾或樹脂吸附色度、殘余農(nóng)藥和霉菌等，現(xiàn)多采用樹脂吸附。在吸附工序，間歇地排放樹脂再生漂洗廢水。廢水含難降解的高濃度有機(jī)物和酸、堿以及消毒劑。（6）濃縮工藝原果汁的含水量通常在80％－85％以上，需要經(jīng)過濃縮，使水分從水果原汁中分離出來提高果汁的化學(xué)穩(wěn)定性，便于儲藏和運(yùn)輸。蒸發(fā)濃縮是主要的水果原汁濃縮工藝。在此過程中產(chǎn)生4倍以上濃縮原汁的蒸發(fā)冷凝水，導(dǎo)致排水量高于用水量。蒸發(fā)冷凝水含香精等有機(jī)酸、醇和酯類物質(zhì)，COD濃度值較高。（7）殺菌工藝和CIP清洗在果汁加工過程中一般采用“巴氏殺菌”，殺死果汁中的致病菌、產(chǎn)毒菌、腐敗菌，并破壞果汁中的酶使果汁在儲藏期內(nèi)不變質(zhì)。果汁廢水是由酸、堿、消毒劑和高分子有機(jī)物組成的高濃度有機(jī)廢水。主要產(chǎn)生于洗果、產(chǎn)線清洗（設(shè)備、地面的沖洗，CIP清洗及樹脂再生清洗）、罐底物排放、蒸發(fā)冷凝水、反滲透濃水排放和鍋爐房排水（軟化處理鹽水、水收塵排水）、車間生活污水。其主要特點(diǎn)是水量和水質(zhì)波動很大、廢水有一定的溫度、廢水中SS含量較高，多為果品碎屑、泥砂等。其中造成水量波動【2】的原因有以下幾點(diǎn)：（1）進(jìn)廠原料果的品質(zhì)好壞，直接影響到用水量的大小和排放廢水的污染物濃度；（2）當(dāng)設(shè)備進(jìn)行集中清洗時(shí)污水量比正常生產(chǎn)時(shí)的水量高出一倍甚至更多；（3）生產(chǎn)和排水具有間歇和周期性，各工序排水有時(shí)間段，當(dāng)果池?fù)Q水時(shí)所排廢水水量和水質(zhì)波動相當(dāng)大。同時(shí)，果汁企業(yè)的排水量要高于取水量，這是由于清汁到濃縮果汁過程有蒸發(fā)冷凝水的產(chǎn)生，其產(chǎn)生量為濃縮果汁產(chǎn)量的4-4.5倍。造成水質(zhì)波動的原因有以下幾點(diǎn)：（1）由于生產(chǎn)線要定期進(jìn)行CIP清洗、樹脂再生和漂洗，間歇性地排放酸、堿廢水，使廢水的pH值在2-13之間波動，CIP清洗和樹脂再生水初排時(shí)的濃度非常高，而且要持續(xù)排2-3小時(shí)，對廢水的pH值影響特別大，COD濃度也會在102mg/L-104mg/L之間波動；（2）在超濾工序，提糖后在罐底物排放時(shí)COD濃度高達(dá)100000mg/L，40t/h線的罐底物每天要排>30m3/d，相當(dāng)于排入水體的COD量>3000kg/d；（3）在吸附工序，間歇排放的樹脂再生廢水，一開始是含高濃度和難降解的有機(jī)物的酸、堿廢水，以后為漂洗水，酸、堿和有機(jī)物含量逐漸減少，有周期順序但無時(shí)間規(guī)律，酸、堿液的排放和消毒劑量大的廢水進(jìn)入污水處理系統(tǒng)則會抑制微生物的生化處理過程。樹脂再生后期和生產(chǎn)線清洗后期，還有殺菌消毒液排放，含過氧化氫或次氯酸鈉等強(qiáng)氧化劑的廢水消毒劑殘留對后續(xù)生化處理的微生物影響極大。（4）濃縮果汁廢水所含的蘋果多酚等高分子有機(jī)物較難降解，BOD/COD比值一般只在0.3左右；氮、磷比例偏低。以上這些因素均造成廢水處理難度的增加。1.2.2果汁加工業(yè)其他的環(huán)境問題濃縮果汁生產(chǎn)過程還產(chǎn)生大量的果渣，排放的鮮渣大致為原果量的18%左右；現(xiàn)在許多果汁生產(chǎn)企業(yè)都采用自然晾曬和機(jī)械烘干的方式，把果渣轉(zhuǎn)化為雞、魚、牛羊的飼料。果渣如果不能及時(shí)清運(yùn)，也會造成環(huán)境的污染。果汁的蒸發(fā)濃縮和殺菌消毒都需要蒸汽，配備的燃煤鍋爐會產(chǎn)生煙塵、二氧化硫等氣態(tài)污染物及鍋爐爐渣。需配備脫硫除塵設(shè)備，盡可能減少對環(huán)境的污染。另外，果汁生產(chǎn)設(shè)備的冷卻塔、風(fēng)機(jī)、水泵產(chǎn)生的噪聲對環(huán)境也有較大的影響。1.3果汁廢水治理技術(shù)現(xiàn)狀目前國內(nèi)外果汁廢處理技術(shù)已有了迅速的發(fā)展，有采用接觸氧化法、生物濾池、SBR及其改進(jìn)工藝、厭氧消化等工藝。由于我國果汁廢水治理較之發(fā)達(dá)國家較為落后，國內(nèi)目前主要的治理方法大部分參照于其他高濃度有機(jī)廢水的治理方法而來。通過陜西省2008年對其省內(nèi)22家濃縮果汁生產(chǎn)企業(yè)的調(diào)查【2】，可知：在14家已經(jīng)建成污水處理站并投運(yùn)的企業(yè)中，排放廢水COD濃度基本可以達(dá)到≤150mg/L，采用多種廢水處理工藝，其中可以穩(wěn)定達(dá)到COD濃度≤80mg/L的有淳化恒興果汁有限公司等六家企業(yè)，除陜西海升果業(yè)渭南分公司外，主要都是采用“UASB厭氧＋好氧”的處理工藝，有預(yù)處理和深度處理的效果更好。處理后水質(zhì)都能達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)一級排放標(biāo)準(zhǔn)。在國外，傳統(tǒng)活性污泥法、升流式流化床等工藝已廣泛應(yīng)用于果汁廢水的處理。特別是果汁廢水的上流式厭氧污泥(UpflowAnaerobicSludgeBlanket,UASB)處理技術(shù)，可以大幅度地降低處理設(shè)施的建設(shè)費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用，具有很大的經(jīng)濟(jì)性，已經(jīng)從逐漸的深入到國內(nèi)的果汁企業(yè)中。而在UASB反應(yīng)器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的以厭氧顆粒污泥膨脹床(ExpandedGran2ularSludgeBed,EGSB)及厭氧內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器(InternalCycle,IC)為代表的第三代厭氧反應(yīng)器，也已經(jīng)引入果汁廢水處理的實(shí)際工程應(yīng)用中，并取得了良好的效果。1.4果汁廢水的處理方法探究果汁廢水水量大，水質(zhì)波動大，屬高濃度有機(jī)廢水，所以選用物理化學(xué)的處理方法處理費(fèi)用高、難度大，難以達(dá)到污水排放標(biāo)準(zhǔn)。但是，由于其污染物主要是溶解性的糖類、果酸等，這些物質(zhì)具有良好的生物可降解性，因此，本設(shè)計(jì)主要考慮生化法處理該果汁廢水。主要有以下幾種常用處理方法。1.4.1好氧處理工藝高濃度有機(jī)廢水處理主要采用好氧處理工藝【3】，主要有活性污泥法、生物濾池法、接觸氧化法和SBR法?；钚晕勰喾ㄊ窍驈U水中連續(xù)通入空氣，經(jīng)一定時(shí)間后因好氧性微生物繁殖而形成的污泥狀絮凝物。其上棲息著以菌膠團(tuán)為主的微生物群，具有很強(qiáng)的吸附與氧化有機(jī)物的能力。典型的活性污泥法是由曝氣池、沉淀池、污泥回流系統(tǒng)和剩余污泥排除系統(tǒng)組成，傳統(tǒng)的活性污泥法由于產(chǎn)泥量大，脫氮除磷能力差，操作技術(shù)要求嚴(yán)，目前已被其他工藝代替。近年來，SBR和氧化溝工藝得到了很大程度的發(fā)展和應(yīng)用。SBR工藝具有以下優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)行方式靈活，脫氮除磷效果好，工藝簡單，自動化程度高，節(jié)省費(fèi)用，反應(yīng)推動力大，能有效防止絲狀菌的膨脹。CASS工藝（循環(huán)式活性污泥法）式對SBR方法的改進(jìn)。該工藝簡單，占地面積小，投資較低；有機(jī)物去除率高，出水水質(zhì)好，具有脫氮除磷的功能，運(yùn)行可靠，不易發(fā)生污泥膨脹，運(yùn)行費(fèi)用省。生物濾池法是利用需氧微生物對污水或有有機(jī)性廢水進(jìn)行生物氧化處理的方法。以淬石、焦炭、礦渣或人工濾襯等作為填料層，然后將污水以點(diǎn)滴狀噴灑在上面，并充分供給氧氣和營養(yǎng)，此時(shí)在濾材表面生成一層凝膠狀生物膜（細(xì)菌類、原生動物、藻類、茵類等），當(dāng)污水沿此膜流下時(shí)，污水中的可溶性、膠性和懸浮性物質(zhì)吸附在生物膜上而被微生物氧化分解。為使生物濾池能有效地處理污水，其必須具備：（1）微生物的繁殖，必需有足夠的表面積；（2）必需充分供給微生物氧氣；（3）污水需具有適于生物處理的水質(zhì)等條件。生物濾池法有標(biāo)準(zhǔn)濾池法和高速生物濾池法兩種方式。接觸氧化法是一種兼有活性污泥法和生物膜法特點(diǎn)的一種新的廢水生化處理法。這種方法的主要設(shè)備是生物接觸氧化濾池。在不透氣的曝氣池中裝有焦炭、礫石、塑料蜂窩等填料，填料被水浸沒，用鼓風(fēng)機(jī)在填料底部曝氣充氧，這種方式稱為鼓風(fēng)曝氣；空氣能自下而上，夾帶待處理的廢水，自由通過濾料部分到達(dá)地面，空氣逸走后，廢水則在濾料間格自上向下返回池底?；钚晕勰喔皆谔盍媳砻?，不隨水流動，因生物膜直接受到上升氣流的強(qiáng)烈攪動，不斷更新，從而提高了凈化效果。生物接觸氧化法具有處理時(shí)間短、體積小、凈化效果好、出水水質(zhì)好而穩(wěn)定、污泥不需回流也不膨脹、耗電小等優(yōu)點(diǎn)。盡管氧化溝具有出水水質(zhì)好、抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)、除磷脫氮效率高、污泥易穩(wěn)定、能耗低、便于自動化控制等優(yōu)點(diǎn)。但是，在實(shí)際的運(yùn)行過程中，仍存在一系列的問題。如當(dāng)廢水中的碳水化合物較多，N、P含量不平衡，pH值偏低，氧化溝中污泥負(fù)荷過高，溶解氧濃度不足，排泥不暢等易引發(fā)絲狀菌性污泥膨脹；當(dāng)廢水中含油量過大，整個(gè)系統(tǒng)泥質(zhì)變輕，在操作過程中不能很好控制其在二沉池的停留時(shí)間，易造成缺氧，產(chǎn)生腐化污泥上?。粚τ贐OD較小的水質(zhì)完全沒有處理能力等。綜上所述，由于果汁廢水COD含量高，其中大部分難降解有機(jī)物難以在好氧生物的消化下去除，因此，單獨(dú)的好氧處理難以完成該果汁廢水的處理要求。1.4.2厭氧處理廢水厭氧生物處理法【3】是利用厭氧微生物以降解廢水中的有機(jī)污染物。也稱厭氧消化、厭氧發(fā)酵或厭氧穩(wěn)定技術(shù)。厭氧生物處理法主要控制條件是：（1）溫度：溫度對有機(jī)物的厭氧生物降解速度有顯著影響，厭氧生物適宜的繁殖溫度為5～60℃，處理過程中應(yīng)根據(jù)要求將溫度控制在一定范圍內(nèi)；（2）pH值：應(yīng)控制在6.8～7.8范圍內(nèi)，最適宜的是7.2～7.6。第二階段的產(chǎn)酸菌是廣泛存在的腐化菌，繁殖力強(qiáng)，能在pH值4.5～8的介質(zhì)中生長。甲烷菌對環(huán)境條件要求嚴(yán)格，pH值如低于6.4或高于7.8，生命活動就受到抑制，從而使產(chǎn)甲烷過程受到抑制或破壞，以至被腐化作用所取代；（3）養(yǎng)料：氮的最低需要量為有機(jī)碳的2.5%,磷酸鹽的需要量為有機(jī)碳的0.5%；（4）有毒物質(zhì)：氰化物、重金屬、氯仿、四氯化碳、硫化物、苯等對厭氧過程有抑制作用，這些物質(zhì)的濃度應(yīng)加以控制；（5）厭氧環(huán)境：不允許分子態(tài)氧存在，因此要控制氧化還原電勢。高溫發(fā)酵時(shí)氧化還原電勢應(yīng)為-560毫伏至-600毫伏，中溫發(fā)酵時(shí)為-300毫伏至-350毫伏。為保持厭氧環(huán)境，厭氧生化處理設(shè)備要求不漏氣。兼性厭氧菌和進(jìn)水時(shí)帶入的需氧細(xì)菌會消耗氧，對造成厭氧環(huán)境有積極作用。厭氧生物處理的顯著優(yōu)點(diǎn)是：（1）處理過程消耗的能量少，約為需氧生物處理的1/10至1/6，同時(shí)可產(chǎn)生沼氣作為能源。每千克化學(xué)需氧量(COD)基質(zhì)一般可產(chǎn)沼氣0.5～0.7m3，含甲烷約50～70%；（2）有機(jī)物的去除率高，一般能達(dá)到85%以上；（3）厭氧條件下去除每克COD基質(zhì)能獲得自由能100～300卡，只有需氧條件下的1/10，因此只有少量有機(jī)物被同化為菌體，所以沉淀的污泥量少，而且污泥較易脫水，是優(yōu)質(zhì)肥料；（4）厭氧處理過程中由于缺氧、游離氨和溫度等因素的作用，可殺死污水和污泥中的病原菌、病毒和寄生蟲卵；（5）一般不需投加氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)。但是，缺點(diǎn)是：（1）經(jīng)厭氧生物處理后的廢水還存在一定的BOD及COD，必須再進(jìn)行需氧生物處理才能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)；（2）厭氧降解的最終產(chǎn)物中有少量氨和硫化氫，出水有臭味，因此出水在排放前還要進(jìn)行需氧生物處理；（3）厭氧菌繁殖較慢，因此處理構(gòu)筑物的投產(chǎn)起動時(shí)間長；（3）厭氧菌對環(huán)境條件要求嚴(yán)格，對毒物敏感，因此對操作要求較嚴(yán)。綜上，單獨(dú)的厭氧處理也無法滿足該果汁廢水的處理要求。1.4.3厭氧+好氧處理工藝一、厭氧反應(yīng)器的選擇1．上流式厭氧污泥床反應(yīng)器（UASB）UASB反應(yīng)器是由Lettinga在20世紀(jì)70年代開發(fā)的。待處理的廢水引入U(xiǎn)ASB反應(yīng)器的底部，向上流過由絮狀或顆粒污泥組成的污泥床。隨污水與污泥相接觸而發(fā)生厭氧反應(yīng)，產(chǎn)生沼氣(主要是甲烷和二氧化碳)引起污泥床攪動。在污泥床產(chǎn)生的沼氣有一部分附著在污泥顆粒上，自由氣泡和附著在污泥顆粒上的氣泡上升至反應(yīng)器的上部。污泥顆粒上升撞擊到三相分離器擋板的下部，這引起附著的氣泡釋放；脫氣的污泥顆粒沉淀回到污泥層的表面。自由狀態(tài)下的沼氣和由污泥顆粒釋放的氣體被收集在三相分離器錐頂部的集氣室內(nèi)。液體中包含一些剩余的固體物和生物顆粒進(jìn)入到三相分離器的沉淀區(qū)內(nèi)，剩余固體物和生物顆粒從液體中分離并通過三相分離器的錐板間隙回到污泥層。圖1.2UASB反應(yīng)器裝置示意圖UASB反應(yīng)器的特點(diǎn)在于可維持較高的污泥濃度，很長的污泥泥齡（30天以上），較高的進(jìn)水容積負(fù)荷率，從而大大提高了厭氧反應(yīng)器單位體積的處理能力。但是對于SS含量很高的污水，由于三相分離器泥、氣、水分離能力的限制，不可避免地造成出水含泥量很高，整個(gè)系統(tǒng)的投資費(fèi)用也較大。該反應(yīng)器特別適宜于處理高濃度廢水，目前國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于實(shí)踐。根據(jù)相關(guān)資料了解到，可生化性好的有機(jī)廢水經(jīng)過UASB反應(yīng)器處理后，有機(jī)污染物可以達(dá)到85%～90%以上的去除率。并且，UASB法不需曝氣耗能，且能回收能源，變廢為寶，占地面積小，一次性投資省，但三相分離器的好壞將直接影響處理效果，處理果汁廢水需有回流設(shè)施，啟動慢(有的長達(dá)一年)。2．EGSB反應(yīng)器荷蘭Wageningen農(nóng)業(yè)大學(xué)進(jìn)行了關(guān)于厭氧顆粒污泥膨脹床反應(yīng)器的研究。EGSB反應(yīng)器實(shí)際上是改進(jìn)的UASB反應(yīng)器，其運(yùn)行在高的上升流速下使顆粒污泥處于懸浮狀態(tài)。EGSB反應(yīng)器的特點(diǎn)是顆粒污泥床通過采用高的上升流速(與小于1～2m/h的UASB反應(yīng)器相比)即6～12m/h，運(yùn)行在膨脹狀態(tài)。同時(shí)在高速上升速度和產(chǎn)氣的攪拌作用下，廢水與顆粒污泥間的接觸更充分，因此可允許廢水在反應(yīng)器中有很短的水力停留時(shí)間，從而EGSB可以高速地處理濃度較低的有機(jī)廢水。當(dāng)沼氣產(chǎn)率低、混合強(qiáng)度低時(shí)，在此條件下較高的進(jìn)水動能和顆粒污泥床的膨脹高度將獲得比UASB反應(yīng)器好的運(yùn)行結(jié)果。圖1.3EGSB反應(yīng)器裝置示意圖Jeison等人對EGSB反應(yīng)器和UASB反應(yīng)器處理果汁廢水進(jìn)行了對比實(shí)驗(yàn)。COD濃度為3000mg/L，EGSB反應(yīng)器的COD去除率為85%，而UASB反應(yīng)器則為70%，EGSB反應(yīng)器的處理效果好于UASB反應(yīng)器。由于其處理容量高、投資少占地省、運(yùn)行穩(wěn)定等特點(diǎn)，引起了各國水處理人員的矚目，有人視之為第三代厭氧生化反應(yīng)器的代表工藝之一。進(jìn)一步研究開發(fā)EGSB反應(yīng)器，推廣其應(yīng)用范圍已成為厭氧廢水處理的熱點(diǎn)之一。3．IC反應(yīng)器圖1.4IC反應(yīng)器裝置圖IC(InternalCycle)反應(yīng)器即內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器，1985年，荷蘭PAQUES公司建立了第一個(gè)IC反應(yīng)器，1988年，第一個(gè)生產(chǎn)性規(guī)模的IC反應(yīng)器投入運(yùn)行。目前，IC反應(yīng)器已成功應(yīng)用于果汁生產(chǎn)、食品加工等行業(yè)的生產(chǎn)污水處理中。由于其處理容量高、投資少、占地省、運(yùn)行穩(wěn)定等特點(diǎn)，引起了各國水處理人員的矚目。IC反應(yīng)器有兩個(gè)UASB反應(yīng)器上下疊加串聯(lián)構(gòu)成，由5個(gè)基本部分組成：混合區(qū)、顆粒污泥膨脹床區(qū)、精處理區(qū)、內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)和出水區(qū)。其中內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)是IC工藝的核心結(jié)構(gòu)，由一級三相分離器、沼氣提升管、氣液分離器和泥下降管等組成。經(jīng)過調(diào)節(jié)pH和溫度的生產(chǎn)廢水首先進(jìn)入反應(yīng)底部的混合區(qū)，并與來自泥水下降管的內(nèi)循環(huán)泥水混液充分混合后進(jìn)入顆粒污泥床進(jìn)行COD的生物降解，大部分進(jìn)水COD在此處被降解，產(chǎn)生大量沼氣。沼氣由一級三相分離器收集，由于沼氣氣泡形成過程中對液體所作的膨脹功產(chǎn)生了氣體提升作用，使得沼氣、污泥和水的混合物沿沼氣提升管上升至反應(yīng)器頂部的氣液分離器，沼氣在該處與泥水分離并被導(dǎo)出處理系統(tǒng)。泥水混合物則沿泥水下降管進(jìn)入反應(yīng)器底部的混合區(qū)，并與進(jìn)水充分混合后進(jìn)入污泥膨脹床區(qū)，形成所謂內(nèi)循環(huán)。根據(jù)不同的進(jìn)水COD負(fù)荷和反應(yīng)器的不同構(gòu)造，內(nèi)循環(huán)流量可達(dá)進(jìn)水流量的0.5～5倍。經(jīng)膨脹床處理后的廢水除一部分參與內(nèi)循環(huán)外，其余污水通過一級三相分離器后，進(jìn)入精處理區(qū)的顆粒污泥床進(jìn)行剩余COD降解與產(chǎn)沼氣過程，提高和保證了出水水質(zhì)。精處理區(qū)的COD負(fù)荷較小，經(jīng)過精處理區(qū)處理后的廢水經(jīng)二級三相分離器作用后，上清液經(jīng)出水區(qū)排走。綜上考慮，由于所處理的果汁廢水可生化性好，有機(jī)物含量高，從長期運(yùn)營及投資成本上來說，采用上流式厭氧反應(yīng)器（UASB反應(yīng)器）來處理該廢水更加有效和經(jīng)濟(jì)。好氧處理工藝的選擇1．傳統(tǒng)活性污泥法傳統(tǒng)活性污泥法【3】是依據(jù)廢水的自凈作用原理發(fā)展而來的。廢水在經(jīng)過沉砂、初沉等工序進(jìn)行一級處理，去除了大部分懸浮物和部分BOD后即進(jìn)入曝氣池，一般要求入流水質(zhì)水量：BOD5：N：P=100：5：1，大約曝氣6小時(shí)，進(jìn)水與回流污泥通過擴(kuò)散曝氣或機(jī)械曝氣作用進(jìn)行混合。流動過程中，有機(jī)物經(jīng)過吸附、絮凝和氧化作用等作用被去除。一般地，從曝氣池流出的混合液在二沉池沉淀后，沉淀池內(nèi)的活性污泥以進(jìn)水量的25～50%返回曝氣池（即污泥回流比為25～50%）。這種方法常用于低濃度生活污水處理，對沖擊負(fù)荷很敏感。生化需氧量（BOD5）的去除率達(dá)85～95%?？紤]到該果汁廢水已經(jīng)過厭氧處理去除了大部分有機(jī)物，而建造運(yùn)營傳統(tǒng)活性污泥處理設(shè)備的成本高，所以不建議選擇此工藝對已處理過的有機(jī)廢水進(jìn)行好氧處理。2．序批式活性污泥法(SBR)SBR是序列間歇式活性污泥法【4】（SequencingBatchReactorActivatedSludgeProcess）的簡稱，是一種按間歇曝氣方式來運(yùn)行的活性污泥污水處理技術(shù)，又稱序批式活性污泥法，SBR工藝是通過時(shí)間上的交替運(yùn)行實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)活性污泥法的運(yùn)行全過程。該工藝只有一個(gè)SBR池，但同時(shí)具有調(diào)節(jié)池、曝氣池和沉淀池的功能。運(yùn)行過程分為進(jìn)水、曝氣、沉淀、潷水、閑置五個(gè)階段。一個(gè)運(yùn)行周期內(nèi)，各階段的運(yùn)行時(shí)間、反應(yīng)器混合液體積的變化及運(yùn)行狀態(tài)等都可以根據(jù)具體污水的性質(zhì)、出水水質(zhì)及運(yùn)行功能要求等靈活掌握。與傳統(tǒng)活性污泥法相比，SBR工藝所具有的優(yōu)點(diǎn)非常明顯：工藝簡單，調(diào)節(jié)池體積小或不設(shè)，無二沉池和污泥回流，運(yùn)行方式靈活，結(jié)構(gòu)緊湊，占地少，基建、運(yùn)行費(fèi)用低；反應(yīng)過程濃度梯度大，不易發(fā)生污泥膨脹；抗負(fù)荷沖擊能力強(qiáng)，處理效果好；厭氧(缺氧)和好氧交替發(fā)生，同時(shí)脫氮除磷而不需額外增加反應(yīng)器。3．周期循環(huán)活性污泥法（CASS）CASS(CyclicActivatedSludgeSystem)是周期循環(huán)活性污泥法【4】的簡稱，又稱為循環(huán)活性污泥工藝CAST(CyclicActivatedSludgetechnology)，是在SBR的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，即在SBR池內(nèi)進(jìn)水端增加了一個(gè)生物選擇器，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)進(jìn)水(沉淀期、排水期仍為連續(xù)進(jìn)水)，間歇排水。設(shè)置生物選擇器的主要目的是使系統(tǒng)選擇出絮凝性細(xì)菌，其容積約占整個(gè)池子的10%。生物選擇器的工藝過程遵循活性污泥的基質(zhì)積累——再生理論，使活性污泥在選擇器中經(jīng)歷一個(gè)高負(fù)荷的吸附階段(基質(zhì)積累)，隨后在主反應(yīng)區(qū)經(jīng)歷一個(gè)較低負(fù)荷的基質(zhì)降解階段，以完成整個(gè)基質(zhì)降解的全過程和污泥再生。CASS工藝包括充水——曝氣、充水——泥水分離、潷水和充水、閑置等四個(gè)階段。不同的運(yùn)行階段，根據(jù)需要調(diào)整運(yùn)行方式。CASS工藝共分為三個(gè)反應(yīng)區(qū)：生物選擇區(qū)(DO<0.2mg/L)、缺氧區(qū)(DO>0.5mg/L)和好氧區(qū)(DO=(2～3)mg/L)。生物選擇器為CASS前端的小容積區(qū)，通常在厭氧或兼氧條件下運(yùn)行。有機(jī)污染物通過三個(gè)區(qū)的連續(xù)降解，可以達(dá)到很好的處理效果，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)脫氮除磷。CASS工藝與其他工藝相比，特點(diǎn)如下：CASS池的變?nèi)葸\(yùn)行提高了系統(tǒng)對水量水質(zhì)變化的適應(yīng)性和操作的靈活性；選擇器的設(shè)置加強(qiáng)了微生物對磷的釋放、反硝化、對有機(jī)物的吸附吸收等作用，增加了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性；周期內(nèi)反應(yīng)器以厭氧——缺氧——好氧——缺氧——厭氧的方式運(yùn)行，有比較理想的脫氮除磷效果。綜上，針對設(shè)計(jì)的目的是既要能達(dá)到國家的排放要求，又要能讓企業(yè)從中受益。所以，本設(shè)計(jì)的原則旨在堅(jiān)持效率優(yōu)先，經(jīng)濟(jì)合理的原則。再經(jīng)查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料后得知：Ketchum等人的統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，采用SBR工藝處理小城鎮(zhèn)污水，要比普通活性污泥法節(jié)省基建投資30%以上。另外，系統(tǒng)的布置緊湊，占地面積較少。由于SBR工藝曝氣是間斷的，曝氣供氧時(shí)的推動力比平時(shí)高20%-30%，氧的轉(zhuǎn)移率高，所以運(yùn)行費(fèi)用比傳統(tǒng)活性污泥法低。而相對CASS來說，SBR工藝的自動化程度不需要有CASS工藝的那么高，從節(jié)約建設(shè)成本來說，SBR更具優(yōu)勢。所以，在此選擇以SBR法作為經(jīng)UASB處理后的好氧處理工藝，有利于企業(yè)的長期運(yùn)營發(fā)展。綜上所述，本設(shè)計(jì)將主要采用“原水預(yù)處理+UASB+SBR”的聯(lián)合生物處理方法對該果汁廢水進(jìn)行處理，以達(dá)到國家的排放標(biāo)準(zhǔn)，為環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展做出應(yīng)有的責(zé)任和義務(wù)。第二章設(shè)計(jì)說明及計(jì)算2.1設(shè)計(jì)概況2.1.1該果汁廢水處理效果據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書上所述，果汁廢水的實(shí)際進(jìn)水水量Q=5000m3/d，廢水經(jīng)處理后達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978—1996）一級標(biāo)準(zhǔn)，即表2.1：表2.1廢水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目CODCr(mg/L)BOD5(mg/L)SS(mg/L)pH原水水質(zhì)8000500040005～12排放標(biāo)準(zhǔn)≤100≤30≤706～92.1.2項(xiàng)目所在地湘潭市氣候資料（1）氣溫：年平均氣溫在16.7-18.3℃之間。一月平均氣溫4.8度，日最低氣溫零下8.5度，七月平均氣溫29.6度，日最高氣溫40.2度。（2）降雨量：歷年平均降雨量在1350毫米左右，年內(nèi)不勻，雨多集中在4-6月，約占全年降雨量的45%，特別是五月雨量最多，占全年降雨量的30%。一九五七年至一九八O年二十四年中，暴雨發(fā)生在五月有46次，除1976年外，每年有2-3次。如一九六四年六月十七日下特大暴雨，降雨量達(dá)209.8毫米，釀成山洪暴發(fā)。相反，7-9月降雨量較少，占年降雨量20%以內(nèi)，常有夏秋干旱。（3）相對濕度：累年平均相對濕度為80%左右，七月濕度最小，為75%，3-5月最高，為84%左右。（4）蒸發(fā)量：年平均蒸發(fā)量為1370毫米，2月蒸發(fā)量最小，為12毫米，七月蒸發(fā)量最高，有250毫米，7、8月降雨量少，蒸發(fā)量高，容易發(fā)生干旱。（5）風(fēng)向：湘潭本地常年以西北風(fēng)為主，夏季主要為東南風(fēng)【5】。2.2處理程度的計(jì)算BOD5去除率：（5000-30）/5000×100%=99.4%CODcr去除率：（8000-100）/8000×100%=98.75%SS去除率：（4000-70）/4000×100%=98.25%經(jīng)過前面的比較我選用的設(shè)計(jì)方法為是UASB+SBR聯(lián)合工藝，該工藝不但能較好的去除水中有機(jī)物，還能產(chǎn)生可作為燃料的沼氣，對于建設(shè)節(jié)約型社會和環(huán)境友好型社會有利無害。其工藝流程如下圖2.1：詳細(xì)流程圖見附圖一。圖2.1果汁廢水處理工藝流程圖2.3污水處理構(gòu)筑物設(shè)計(jì)及計(jì)算2.3.1格柵的設(shè)計(jì)及計(jì)算一、設(shè)計(jì)說明格柵的作用及設(shè)置方法：格柵的主要作用是將污水中的大塊污物攔截，以免其對后續(xù)處理單元的水泵或工藝管線造成損害，按其形狀可分為平面和曲面兩種；按柵條間的凈間距分為粗格柵(保護(hù)型格柵，柵距50～100mm)、中格柵(柵距15～40mm)、細(xì)格柵(柵距3～10mm)。格柵常規(guī)的設(shè)置方法是設(shè)中、細(xì)二道格柵，也有設(shè)粗、中、細(xì)三道格柵的。二、設(shè)計(jì)運(yùn)行工藝參數(shù)(1)柵前流速：污水在柵前渠道內(nèi)的流速一般控制在0.4～0.9m/s?？杀ＷC污水中粒徑較大的顆粒不會在柵前渠道內(nèi)沉積。(2)過柵流速：即污水通過格柵的流速，一般控制在0.6～1.0m/s。(3)過柵水頭損失：污水的過柵水頭損失與污水的過柵流速有關(guān)，一般在0.08～0.15m。(4)柵渣量：柵渣量以每單位水量產(chǎn)渣量0.1～0.01(m3/103m3)計(jì)，粗格柵用小值，細(xì)格柵用大值。也可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整該數(shù)值。柵渣含水率一般為80%，容重約為960kg/m3【4】。三、設(shè)計(jì)參數(shù)的選取本次設(shè)計(jì)選取用細(xì)格柵攔截去除粒徑較大的果實(shí)，果核、樹葉、果皮、果渣等。設(shè)計(jì)實(shí)際水量為Q=5000m3/d=208m3/h，果汁廢水屬于食品加工廢水，取安全系數(shù)為K2=1.8，則Qmax=QK2=208×1.8=m3/h375m3/h。選擇提升水泵為2臺太平洋制泵公司生產(chǎn)的無堵塞排污泵，其型號為200LW300-15-22，即水泵口徑為200mm，流量為300m3/h，揚(yáng)程為15m，電機(jī)功率為22kw。由于實(shí)際水量維持在208m3/h，所以平時(shí)利用一臺水泵能滿足生產(chǎn)要求，之所以選用兩臺水泵，一是用于生產(chǎn)事故狀態(tài)下備用；二是當(dāng)生產(chǎn)廢水量過大時(shí)，可以同時(shí)讓兩臺水泵同時(shí)工作。在此設(shè)計(jì)中，由于已經(jīng)考慮進(jìn)了安全生產(chǎn)，選用安全系數(shù)為K2=1.8，所以，設(shè)計(jì)中為了節(jié)約建造成本，造成實(shí)際資源的浪費(fèi)，因此將按照安全系數(shù)計(jì)算出的流量作為設(shè)計(jì)依據(jù)，而不是利用提升水泵的最大流量作為后序工段的設(shè)計(jì)依據(jù)。即以Qmax=375m3/h計(jì)算。細(xì)格柵選取參數(shù)如下：柵條間隙b=10mm；柵前水深h=0.4m；過柵流速v=0.6m/s；安裝傾角α=60°；設(shè)計(jì)流量Qmax=375m3/h=0.104m3/s四、設(shè)計(jì)計(jì)算格柵由一組平行的金屬柵條或篩網(wǎng)制成，安裝在廢水渠道的進(jìn)口處，用于截留較大的懸浮物或漂浮物，主要對水泵起保護(hù)作用，另外可減輕后續(xù)構(gòu)筑物的處理負(fù)荷。圖2.2格柵設(shè)計(jì)計(jì)算草圖（1）柵條間隙數(shù)(n)式中：Q——設(shè)計(jì)流量，m3/sα——格柵傾角，度（0）b——柵條間隙，mh——柵前水深，mv——過柵流速，m/s（2）柵槽有效寬度(B)設(shè)計(jì)柵條寬度s=0.01mB=S(n-1)+bn式中：S——格條寬度，mn——格柵間隙數(shù)b——柵條間隙，mB=0.01×(41-1)+0.01×41=0.810m（3）進(jìn)水渠道漸寬部分長度(l1)設(shè)進(jìn)水渠道內(nèi)流速為0.8m/s，則進(jìn)水渠道寬B1=Qmax/(v1h)=0.104/(0.80.4)=0.325m,漸寬部分展開角取為α1=30°，則式中：B——柵槽寬度，mB1——進(jìn)水渠道寬度，m——進(jìn)水渠展開角，度（0）（4）柵槽與出水渠道連接處的漸窄部分長度（l2）l2=l1/2=0.42/2=0.21m（5）通過格柵的水頭損失（h1）設(shè)柵條斷面為銳邊矩形斷面，則系數(shù)β=2.42，有式中：k——系數(shù)，水頭損失增大倍數(shù)β——形狀系數(shù)，與斷面形狀有關(guān)S——格條寬度，mv——過柵流速，m/sα——格柵傾角，度則（6）柵槽總高度(H)取柵前渠道超高h(yuǎn)2=0.300m；柵前槽高H1=h+h2=0.700m；則總高度H=h+h1+h2=0.400+0.046+0.300=0.800m。（7）柵槽總長度(L)L=l1+l2+0.500+1.000+=0.420+0.210+0.500+1.000+=2.534m（8）每日柵渣量(W)在格柵間隙為10mm的情況下，設(shè)柵渣量為W1=0.1m3/1000m3，將該廢水視為食品生產(chǎn)廢水，這里總變化系數(shù)K2=1，則式中：Q——設(shè)計(jì)流量，m3/sW1——柵渣量(m3/103m3污水)，取0.1～0.01，粗格柵用小值，細(xì)格柵用大值，中格柵用中值，則=0.898m3/d>0.2m3/d考慮到其產(chǎn)渣量較大，所以選用機(jī)械清渣的方式去除攔截在格柵上的柵渣，采用山東貝爾特環(huán)?？萍加邢薰旧a(chǎn)的GSC800型回轉(zhuǎn)式格柵機(jī)，電機(jī)功率為1.1kw?？紤]到果汁生產(chǎn)廢水具有水量波動較大，因此在格柵后設(shè)一集水井，有利于后段工序間的協(xié)調(diào)發(fā)揮，達(dá)到連續(xù)處理的效果，設(shè)計(jì)的集水井為深5m，邊長為4m，即體積為80m3。2.3.2沉淀池的設(shè)計(jì)計(jì)算一、設(shè)計(jì)說明沉淀池的形式，按池內(nèi)水流方向的不同，可分為平流式、豎流式和輻流式沉淀池三種。每種沉淀池均包含五個(gè)區(qū)，即進(jìn)水區(qū)、沉淀區(qū)、緩沖區(qū)、污泥區(qū)和出水區(qū)。沉淀池各種池型的適用條件見表2.2：鑒于本設(shè)計(jì)主要采用UASB反應(yīng)器進(jìn)行厭氧處理，而UASB對SS的要求高，所以在此采用沉淀池去除大部分原水中的SS，以利于污水在UASB反應(yīng)器中進(jìn)行厭氧反應(yīng)時(shí)，原水中的SS盡可能小的干擾到生物菌團(tuán)形成的顆粒物，保證UASB高效的完成厭氧反應(yīng)。表2.2沉淀池各種池型對比池型優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)適用條件平流式（1）沉淀效果好；（2）對沖擊負(fù)荷和溫度變化的適應(yīng)能力較強(qiáng)；（3）施工簡易，造價(jià)較低（1）池子配水不易均勻（2）采用多斗排泥時(shí)，每個(gè)泥斗需單獨(dú)設(shè)排泥管各自排泥，操作量大；采用鏈條式刮泥機(jī)排泥時(shí)，鏈帶的支承件和驅(qū)動件都浸于水中易銹蝕（1）適用于地下水位高及地質(zhì)較差的地區(qū)（2）適用于大、中、小型污水處理廠豎流式（1）排泥方便，管理簡單（2）占地面積較?。?）池子深度大，施工困難（2）對沖擊負(fù)荷和溫度變化的適應(yīng)能力較差（3）造價(jià)較高（4）池徑不易過大，否則布水不勻適用于處理水量不大的小型污水處理廠輻流式(1)多為機(jī)械排泥，運(yùn)行較好，管理簡單(2)排泥設(shè)備已趨定型（1）池內(nèi)水的流速不穩(wěn)定，沉淀效果較差（2）機(jī)械排泥設(shè)備復(fù)雜，對施工質(zhì)量要求高（1）適用于地下水位較高地區(qū)（2）適用大、中型污水處理廠經(jīng)查資料了解得知，UASB的進(jìn)水SS（懸浮物）應(yīng)≤500mg/L，才能使UASB達(dá)到最佳效果。由上表比較可知，平流式沉淀池結(jié)構(gòu)較為簡單，施工容易，且經(jīng)計(jì)算后得知，須設(shè)多個(gè)沉淀池才能滿足正常生產(chǎn)，而平流式沉淀池更適合于多個(gè)沉淀池共用一壁的施工方法，從而可以減少不少投資，所以，選擇平流式沉淀池去除原水中的大部分SS。二、設(shè)計(jì)參數(shù)（1）設(shè)計(jì)流量應(yīng)按分期建設(shè)考慮；①當(dāng)污水自流進(jìn)人時(shí)，應(yīng)按每期的最大設(shè)計(jì)流量計(jì)算；②當(dāng)污水為提升進(jìn)入時(shí)，應(yīng)按每期工作水泵的最大組合流計(jì)算；③在合流制處理系統(tǒng)中，應(yīng)按降雨時(shí)的設(shè)計(jì)流量計(jì)算，沉淀時(shí)問不宜小于30min。（2）沉淀池的個(gè)數(shù)或分格數(shù)不應(yīng)少于2個(gè)，并宜按并聯(lián)系列設(shè)計(jì)。（3）池子的長寬比不小于4，以4～5為宜。當(dāng)長寬比過小時(shí)，池內(nèi)水流的均勻性差，容積效率低，影響沉降效果。大型沉淀池可考慮設(shè)導(dǎo)流墻。（4）采用機(jī)械排泥時(shí)，寬度根據(jù)排泥設(shè)備確定。（5）池子的長深比一般采用8～12。（6）池底縱坡：采用機(jī)械刮泥時(shí)，不小于0.005，一般采用0.01～0.02。（7）刮泥機(jī)的行進(jìn)速度不大于1.2m/min，一般采用0.6～0.9m/min。（8）進(jìn)出口處應(yīng)設(shè)置擋板，高出池內(nèi)水面0.1～0.15m。擋板淹沒深度：進(jìn)口處視沉淀池深度而定，不小于0.25m，一般為0.5～1.0m；出口處一般為0.3-0.4m，擋板位置：距進(jìn)水口為0.5～1.0m，距出水口為0.25～0.5m。（9）沉淀池的緩沖層高度，一般采用0.3～0.5m。（10）污泥斗的斜壁與水平面的傾角，方斗不宜小于600，圓斗不宜小于550。（11）初次沉淀池的污泥區(qū)容積，一般按不大于2日的污泥量計(jì)算，采用機(jī)械排泥時(shí)，可按4小時(shí)污泥量計(jì)算。設(shè)計(jì)采用的水力停留時(shí)間為T=2h；設(shè)計(jì)流量按前面經(jīng)格柵過來的水量設(shè)計(jì)，即按提升水泵的最大流量Q=250m3/h=0.069m3/s設(shè)計(jì)，采用機(jī)械刮泥除渣【6】。三、設(shè)計(jì)計(jì)算沉淀池的設(shè)計(jì)計(jì)算草圖見下圖2.3：圖2.3平流式沉淀池設(shè)計(jì)計(jì)算草圖（1）設(shè)計(jì)污水量按利用安全系數(shù)K2=1.8計(jì)算則Qmax=1.8×5000m3/d=9000m3/d=375m3/h=0.104m3/s（2）SS處理程度E=(C1-C2)/C1×100%=87.5%（3）由資料查得果汁廢水的SS沉降曲線如圖2.4所示：圖2.4果汁廢水沉降物質(zhì)百分率資料來源：文獻(xiàn)[6]根據(jù)UASB反應(yīng)器對SS工藝要求應(yīng)滿足SS不大于500mg/L的要求，因此，在此沉淀池中需要去除4000-500=3500mg/L的SS，即SS的去除率應(yīng)達(dá)到87.5%方能滿足后續(xù)工段的正常運(yùn)行。則由圖可知，當(dāng)要求達(dá)到沉降效率為87.5%時(shí)，u0=0.25mm/s=0.9m/h,取表面負(fù)荷q’=0.9m3/m2h。池子總表面積A=3600Qmax/=0.1043600/0.9=416m2（5）沉淀部分有效水深設(shè)沉淀時(shí)間為t=2h，則h2=t=0.92=1.8m（6）沉淀部分有效容積V=3600tQmax=360020.104=748.8m3池長設(shè)水平流速為v=2.5mm/s，則L=3.6vt=3.62.52=18m（8）池子總寬度B=A/L=416/18=23.11m，取B=24m（9）池子個(gè)數(shù)設(shè)每格池寬b=4m，則n=B/b=24/4=6個(gè)校核長寬比，長深比長寬比L/b=18/4=4.5>4，符合設(shè)計(jì)要求；長深比L/h2=18/1.8=10，符合設(shè)計(jì)要求。（11）理論上每日的污泥量式中：Qmax——設(shè)計(jì)流量，m3/dC0——進(jìn)水懸浮物濃度，kg/m3C1——出水懸浮物濃度，kg/m3——污泥含水率，%則W==1050m3/d=43.75m3/h由于本設(shè)計(jì)的污泥量過大，所以在此設(shè)計(jì)中不采用常用的兩天排泥的設(shè)計(jì)方式對污泥斗進(jìn)行設(shè)計(jì)，而是采用間隔幾小時(shí)排泥一次的方式設(shè)計(jì)，暫且設(shè)計(jì)為每3h排泥一次。即每格的污泥斗容積大概設(shè)為21.87m3，經(jīng)過3h后，每格泥斗都可排泥一次。（12）污泥斗容積設(shè)計(jì)如圖2.5所示：圖2.5沉淀池污泥斗設(shè)計(jì)計(jì)算草圖由公式：，式中：——泥斗上口面積，m2——泥斗下口面積，m2——泥斗高度，m則污泥斗以上梯形部分容積設(shè)進(jìn)水槽寬0.5m，出水槽0.3m，則污泥斗和梯形部分容積為>21.87m3所以設(shè)計(jì)能滿足正常生產(chǎn)。池子總高度設(shè)緩沖層高度為h3=0.5m，則式中：h1——超高，mh3——緩沖層高度，mh4——污泥部分高度，m采用靜水壓排泥方式排泥，采用200mm污泥管道，為了防止可能出現(xiàn)的排泥不暢問題，建議設(shè)一污泥泵。系統(tǒng)采用行車刮泥機(jī)進(jìn)行刮泥作業(yè)，設(shè)計(jì)采用山東貝爾特環(huán)?？萍加邢薰旧a(chǎn)的HJX-4型行車式刮泥機(jī)，功率為0.37kw。由于設(shè)計(jì)沒有做任何與廢水有關(guān)的實(shí)驗(yàn)，無法根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，所以難以準(zhǔn)確表達(dá)污水在各段工序中的水質(zhì)水量，根據(jù)參考其他同類設(shè)計(jì)了解到，果汁廢在初沉池中COD、BOD的去除率分別為7%、10%。如表2.3所示：表2.3沉淀池進(jìn)出水水質(zhì)指標(biāo)水質(zhì)指標(biāo)CODBODSS進(jìn)水水質(zhì)(mg/l)800050004000去除率（%）71087.5出水水質(zhì)(mg/l)744045005002.3.3調(diào)節(jié)池設(shè)計(jì)計(jì)算均化，是用以盡量減小污水處理廠進(jìn)水水量和水質(zhì)波動的過程。其構(gòu)筑物為均化池，亦稱調(diào)節(jié)池。一般常有一種誤解，認(rèn)為沉淀池也可起均量或均質(zhì)的作用，實(shí)際上沉淀池的作用主要是分離固體，既不能均量，而且均質(zhì)作用也很小，且無保證。增設(shè)調(diào)節(jié)池的目的是調(diào)節(jié)水的pH值，保證污水進(jìn)入U(xiǎn)ASB反應(yīng)器時(shí)能達(dá)到其工藝要求，另外，根據(jù)實(shí)際情況可在該段投加氮磷，使進(jìn)入U(xiǎn)ASB的水C:N:P=400:5:1，有助于微生物的生長。而該調(diào)節(jié)池之所以單獨(dú)設(shè)計(jì)，是考慮到果汁廢水的pH波動大，且時(shí)間長，即可能長時(shí)間pH處于峰值或低值，所以，這里設(shè)計(jì)的調(diào)節(jié)池體積不用過大，采用燒堿和H2SO4作為酸堿中和劑。采用自動化控制的方式運(yùn)行管理【2】。設(shè)計(jì)主體采用連續(xù)處理工藝，在格柵后設(shè)有集水井，供調(diào)節(jié)水量之用，也可用作事故池作為儲存事故狀態(tài)下的污水。所以，此處的調(diào)節(jié)池不用過大，只用于短暫地調(diào)節(jié)pH和溫度之用，里面配一攪拌機(jī)，加速pH的調(diào)節(jié)和溫度的均衡。所以這里根據(jù)具體設(shè)計(jì)水量大小選擇邊長為2m，高2m的水池，即其體積為8m3。pH調(diào)節(jié)采用pH值控制儀，即在進(jìn)入調(diào)節(jié)池的管道上設(shè)一臺pH取樣測定點(diǎn)，由pH值控制儀實(shí)時(shí)測定后把數(shù)據(jù)傳到計(jì)算機(jī)控制中心，由計(jì)算機(jī)自動計(jì)算好所需投加的酸堿量后，再將信號傳到酸堿控制泵，控制泵根據(jù)所得信息從酸堿存儲罐中加入適當(dāng)?shù)乃釅A調(diào)節(jié)水中的pH值，使其能滿足正常的UASB反應(yīng)條件。當(dāng)然，這里的溫度控制也同樣采用類似的方法控制。即采用溫度控制系統(tǒng)，經(jīng)過對調(diào)節(jié)池中的水溫測定，控制進(jìn)入調(diào)節(jié)池的廢熱氣流量，從而達(dá)到溫度的控制。經(jīng)調(diào)節(jié)后的廢水，由污水泵打入U(xiǎn)ASB反應(yīng)池進(jìn)行反應(yīng)。2.3.4UASB反應(yīng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算一、設(shè)計(jì)說明UASB，即上流式厭氧污泥床，集生物反應(yīng)與沉淀于一體，是一種結(jié)構(gòu)緊湊，效率高的厭氧反應(yīng)器。廢水經(jīng)沉淀去除廢水中的懸浮物后，進(jìn)入U(xiǎn)ASB(上流式厭氧污泥床)進(jìn)行厭氧處理，通過在UASB池中培養(yǎng)厭氧菌，分解水中的有機(jī)物，其COD去降率可達(dá)80%以上。厭氧處理采用高效的升流式厭氧污泥床，具有容積負(fù)荷高、污泥產(chǎn)量小、效果穩(wěn)定、能耗低等特點(diǎn)。一方面降低了后續(xù)好氧生化處理的負(fù)荷，減少了運(yùn)行費(fèi)用；另一方面回收沼氣，可作為能源回用于鍋爐燃燒，降低了煤耗。這種反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡單，不用填料，沒有懸浮物堵塞等問題。它的污泥床內(nèi)生物量多，容積負(fù)荷率高，廢水在反應(yīng)器內(nèi)的水力停留時(shí)間較短，因此所需池容大大縮小。設(shè)備簡單，運(yùn)行方便，勿需設(shè)沉淀池和污泥回流裝置，不需充填填料，也不需在反應(yīng)區(qū)內(nèi)設(shè)機(jī)械攪拌裝置，造價(jià)相對較低，便于管理，且不存在堵塞問題。處理各種有機(jī)廢水時(shí)，在反應(yīng)器內(nèi)培養(yǎng)顆粒污泥形成污泥床，廢水由底部進(jìn)入，向上流過污泥床區(qū)與大量的厭氧菌接觸，廢水中的有機(jī)物大部分被厭氧菌分解成沼氣，沼氣與水和污泥在三相分離器中進(jìn)行分離，沼氣通過氣室、水封、阻火罐等收集至鍋爐。處理后的水由反應(yīng)器頂部流出，進(jìn)入好氧生化池進(jìn)行進(jìn)一步的處理。厭氧反應(yīng)可處理高濃度廢水，具有動力消耗小、容積負(fù)荷大、可產(chǎn)生一定的生物能、運(yùn)行管理方便等特點(diǎn)。二、參數(shù)選取UASB進(jìn)出水指標(biāo)的控制指標(biāo)：1．UASB進(jìn)出水pH控制在5.0～8.0之間，進(jìn)水pH應(yīng)根據(jù)UASB進(jìn)出水的pH略做調(diào)整，UASB出水PH嚴(yán)格控制在6.6～7.8。2．從調(diào)節(jié)池向加熱池進(jìn)水時(shí)應(yīng)保持穩(wěn)定進(jìn)水，并打開蒸汽加熱閥門。冬季UASB的進(jìn)水溫度保持在35～38℃；夏季UASB的進(jìn)水溫度保持在32～35℃。切勿在低于30℃的情況下進(jìn)水。3．UASB的堿度：應(yīng)控制在1500～2000mg/L，出水堿度保持在1500～2000mg/L，UASB才會保持一個(gè)穩(wěn)定運(yùn)行的狀態(tài)。若堿度太低則UASB的抗沖擊能力就會降低；若堿度太高則反應(yīng)器及管道內(nèi)壁容易產(chǎn)生結(jié)垢體，使反應(yīng)器及管道的有效容積縮小。若堿度低于1500mg/L，則進(jìn)水pH可控制6.0～7.0；若堿度高于2000mg/L，則進(jìn)水pH可控制3.0～4.0，待堿度恢復(fù)正常后再控制pH在4.0～6.0。4．UASB的VFA（揮發(fā)酸）：應(yīng)低于400mg/L，一般在200mg/L左右或低于200mg/L。若UASB的出水VFA異常升高，在330mg/L以上可減少進(jìn)水流量，增加循環(huán)水流量；若高于400mg/L，可停止進(jìn)水只開回流；待VFA恢復(fù)330mg/L以下后正常進(jìn)水。5．UASB的進(jìn)水SS（懸浮物）應(yīng)≤500mg/L，出水SS≤260mg/L。若進(jìn)水SS超過500mg/L，則需要排出一沉池的剩余污泥，一般5-7天排一次。出水SS升高有以下幾方面原因：（1）UASB的進(jìn)水SS太高，超出設(shè)計(jì)要求；（2）部分顆粒污泥破碎；（3）負(fù)荷過高，若UASB的出水SS過高，出水水質(zhì)明顯變黑：（1）降低UASB的進(jìn)水SS，使SS≤500mg/L；（2）降低UASB的上升流速，減少內(nèi)部水循環(huán)對顆粒污泥的剪切力，防止顆粒泥的破碎洗出，但UASB的上升流速不得低于0.2m/h；（3）停止進(jìn)水待1～2小時(shí)后再開始進(jìn)水。UASB的出水COD應(yīng)≤1000mg/L，若UASB的出水COD>1000mg/L，可減少進(jìn)水的流量或停止進(jìn)水只開回流。6．UASB的總泥量應(yīng)保持7.5～9.5T。若污泥量超過9.5T且出水SS明顯升高，則需要將剩余污泥排出。一般每半年排泥一次，排泥時(shí)先停止進(jìn)水和循環(huán)，待2-3小時(shí)后開始排泥，排出污泥含水率若按90%計(jì)算每次排出污泥量為8-12T。綜合整個(gè)果汁生產(chǎn)過程，發(fā)現(xiàn)在巴氏殺菌和蒸發(fā)濃縮等工段有不少廢熱可以回收利用；另外，生產(chǎn)果汁的季節(jié)一般不會在冬季，平均氣溫不會過低，水果的旺季主要集中在夏秋季節(jié)，而湘潭的夏秋季節(jié)的平均氣溫又在25℃以上。所以，只要能將生產(chǎn)過程中的廢熱收集利用，便能保證UASB的進(jìn)水溫度在35℃左右，能保證UASB反應(yīng)器發(fā)揮最大的效率。因此，此設(shè)計(jì)中的UASB的反應(yīng)溫度控制在35℃左右。由表2.4可知：選擇UASB反應(yīng)器的進(jìn)水容積負(fù)荷率可達(dá)15kgCOD/（m3.d），COD的去除率可達(dá)到85%以上，沼氣表觀產(chǎn)率為0.5m3/kgCOD（去除），污泥的表觀產(chǎn)率為0.1kgMLSS/kgCOD(去除)，厭氧污泥可實(shí)現(xiàn)顆?；?。參考同類果汁廢水查得設(shè)計(jì)參數(shù)如下：容積負(fù)荷（Nv）15kgCOD/(m3·d)；污泥產(chǎn)率0.1kgMLSS/kgCOD；產(chǎn)氣率0.5m3/kgCOD；UASB有效高度選擇5m。三、設(shè)計(jì)水質(zhì)和水量考慮到UASB反應(yīng)器對SS敏感，所以，在UASB工段，對SS的去除率較低，這里不做考慮。設(shè)計(jì)水質(zhì)水量如表2.5該段的設(shè)計(jì)流量為：Qmax=1.8×5000m3/d=9000m3/d=375m3/h=0.104m3/s（安全系數(shù)K2=1.8）四、反應(yīng)器容積計(jì)算UASB有效容積：V有效＝式中：Q——設(shè)計(jì)流量，m3/dS0——進(jìn)水COD含量，kg/m3Nv——容積負(fù)荷，kgCOD/(m3·d)V有效＝=4464m3表2.4不同溫度UASB負(fù)荷設(shè)計(jì)關(guān)系溫度有機(jī)容積負(fù)荷率（kgCOD/m3.d）溫度有機(jī)容積負(fù)荷率（kgCOD/m3.d）含有少于5%SS-COD※※的廢水含有30%-40%SS-COD※※的廢水含有少于5%SS-COD※※的廢水含有30%-40%SS-COD※※的廢水152-41.2-2（去除SS效率好）3010-156-9（去除SS效率一般）204-62-3（去除SS效率好）3515-209-14（去除SS效率偏差）256-103-6（去除SS效率滿意）4020-2714-18（去除SS效率差）指在顆粒污泥床內(nèi)，水里負(fù)荷不受限制時(shí)※※SS-COD可沉淀去除表2.5UASB反應(yīng)器進(jìn)出水水質(zhì)指標(biāo)水質(zhì)指標(biāo)CODBOD進(jìn)水水質(zhì)(mg/l)74404500去除率（%）8585出水水質(zhì)(mg/l)1116675所以UASB反應(yīng)器地面積為：A=4464/5=892.8m2。五、反應(yīng)器的池體幾何形狀選擇從反應(yīng)器的形狀有矩形和圓形這兩種反應(yīng)器，已大量應(yīng)用于實(shí)際中。圓形反應(yīng)器具有結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)對于圓形反應(yīng)器在同樣的面積下，其周長比正方形的少12%。所以圓形池子的建造費(fèi)用比具有相同面積的矩形反應(yīng)器至少要低12%。但是圓形反應(yīng)器的這一優(yōu)點(diǎn)僅僅在采用單個(gè)池子時(shí)才成立，所以，單個(gè)或小的反應(yīng)器可以建造成圓形的，當(dāng)建立兩個(gè)或兩個(gè)以上反應(yīng)器時(shí)，矩形反應(yīng)器可以采用共用壁。當(dāng)建造多個(gè)矩形反應(yīng)器時(shí)有其優(yōu)越性。對于采用公共壁的矩形反應(yīng)器，池型的長寬比對造價(jià)也有較大的影響。對于大型UASB反應(yīng)器建造多個(gè)池子的系統(tǒng)是有益的，這可以增加處理系統(tǒng)的適應(yīng)能力。如果有多個(gè)反應(yīng)池的系統(tǒng)，則可能關(guān)閉一個(gè)進(jìn)行維護(hù)和修理，而其他單元的反應(yīng)器繼續(xù)運(yùn)行。因此，考慮到設(shè)計(jì)本身處理的水量較大，不可能只建設(shè)一個(gè)UASB反應(yīng)單體；而采用矩形方式建立的多個(gè)單體UASB反應(yīng)器可以采用公共壁的方式興建，有利于節(jié)約建設(shè)成本。所以設(shè)計(jì)采用矩形的方式建設(shè)UASB反應(yīng)器。根據(jù)王凱軍、賈立敏等人的《升流式厭氧污泥床(UASB)反應(yīng)器的系列化和設(shè)備化研究》的建議，采用標(biāo)準(zhǔn)化和系列化的設(shè)計(jì)必須考慮結(jié)構(gòu)的通用性和簡單性，池體的標(biāo)準(zhǔn)化主要是根據(jù)三相分離器的尺寸進(jìn)行布置的，他們采用的三相分離器的平面尺寸是2×5m。由于三相分離器的尺寸原因，池子的寬度一般以5m為模數(shù)，長度方向以2m為模數(shù)。如前所述由于反應(yīng)器的長寬比的范圍涉及到池子的經(jīng)濟(jì)性，所以在上述范圍內(nèi)選擇要結(jié)合池子組數(shù)考慮適當(dāng)?shù)拈L寬比。表1是根據(jù)上述原則給出了UASB系列化的一組選擇。從原則上講安排2×5m的三相分離器的平面布置還可以有其他多種的平面配合形式如，寬度可以以2m為模數(shù)，而長度以10m為模數(shù)，構(gòu)成4×5，4×10，6×5，6×10，6×15m……的系列。甚至可以采用三相分離器橫豎混合布置的形式。但是考慮通用性和簡單性的原則，推薦表2.6【8】的組合方式。表2.6矩形反應(yīng)器的平面尺寸和有效體積的選用表格(體積單位：m3)池長(m)68101214161820222426單池寬5m150200250300350400450500550600650雙池寬5m3004005006007008009001000110012001300池長(m)1012141618202224262830單池寬10m500600700800900100011001200130014001500雙池寬10m10001200140016001800200022002400260028003000注:反應(yīng)器的有效高度為5m，一般推薦UASB反應(yīng)器的高度為4～6m。由上可知，建設(shè)的處理量需要每天達(dá)到V=4464m3，為了能保證有足夠的能力在某一個(gè)UASB反應(yīng)器出現(xiàn)問題時(shí)，照常生產(chǎn)，故考慮建設(shè)4個(gè)UASB反應(yīng)器，即實(shí)際每個(gè)反應(yīng)器需要4464/4=1116m3，因此選擇每個(gè)UASB反應(yīng)器的單池寬10m，長為24m，即底面積為A1=240m2，單體體積為1200m3的標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)。采用共用三邊壁的方式并列興建。六、配水系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)水配水系統(tǒng)兼有配水和水力攪拌的功能，所以必須滿足以下各項(xiàng)要求：（1）進(jìn)水必須在反應(yīng)器底部均勻分配，確保各單位面積的進(jìn)水量基本相同，以防止短路或表面負(fù)茍不均勻等現(xiàn)象發(fā)生；（2）應(yīng)滿足污泥床水力攪拌的需要，要同時(shí)考慮水力攪拌與產(chǎn)生的沼氣攪拌，使污泥區(qū)達(dá)到完全混合的效果，確保進(jìn)水有機(jī)物與污泥迅速混合，防止局部產(chǎn)生酸化現(xiàn)象。配水系統(tǒng)主要有樹枝管式配水系統(tǒng)、穿孔管配水系統(tǒng)和多點(diǎn)多管配水系統(tǒng)三種系統(tǒng)。從構(gòu)造和簡單出發(fā)，穿孔管配水具有一定優(yōu)勢，只要施工安裝正確，配水基本能滿足生產(chǎn)要求。所以，本設(shè)計(jì)采用的是穿孔管配水系統(tǒng)【7】。穿孔管配水系統(tǒng)如圖2.6所示。為了配水均勻，配水管中心距可采用1.0-2.0m，出水孔距可采用1.0-2.0m，孔徑一般為10-20mm，常采用15mm，孔口向下或與垂線呈450方向，每個(gè)出水孔服務(wù)面積一般為2-4m2，配水管的直徑最好不小下100mm，配水管中心距池底一般為20-25cm。為了使穿孔管各孔出水均勻，要求出口流速不小下2m/s，使出水孔阻力損失大于穿孔管的沿程阻力損失，為了增大出水孔的流速，可采用脈沖問歇進(jìn)水。圖2.6穿孔管補(bǔ)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)草圖設(shè)每個(gè)布水孔的服務(wù)面積為s=2.5m2，則每個(gè)UASB單體需要布水孔個(gè)數(shù)為：（個(gè)）則每個(gè)布水孔服務(wù)直徑為：則在面積為的矩形地面上，可布設(shè)的布水管排數(shù)為：24/1.78=13.5（排），取14排；在每跟水管上的布水孔個(gè)數(shù)為：10/1.78=5.6（個(gè)），取6個(gè)；則實(shí)際每個(gè)UASB單體中，布置的布水孔個(gè)數(shù)為：=84（個(gè)）則實(shí)際每個(gè)布水孔的服務(wù)面積：240/84=2.86m2<4m2，符合設(shè)計(jì)要求。由上計(jì)算，綜合同類設(shè)計(jì)，選擇采用每個(gè)反應(yīng)器設(shè)14根d=50mm、長10-1.7/2=9.15