青島酒精廢水畢業(yè)設(shè)計資料內(nèi)容僅供參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請聯(lián)系本人改正或者刪除。資源環(huán)境職業(yè)技術(shù)學(xué)院課程設(shè)計題目:青島酒精廠生產(chǎn)污水處理設(shè)計系部氣象系專業(yè)班級11環(huán)境監(jiān)測與治理技術(shù)班學(xué)生姓名蔡小霞、呂雪蕊、王婷婷、樊鑫學(xué)號03、04、05、02指導(dǎo)教師王瑾二O一三年十二月六日摘要酒精工業(yè)是國內(nèi)經(jīng)濟(jì)重要的基礎(chǔ)原料產(chǎn)業(yè),酒精廣泛應(yīng)用于化工、食品工業(yè)、日化、醫(yī)藥衛(wèi)生等領(lǐng)域,同時又是酒基、浸提劑、溶劑、洗滌劑和表面活性劑。中國酒精生產(chǎn)原料比例為:淀粉質(zhì)原料(玉米、薯干、木薯)占75%,廢糖蜜原料占20%,合成酒精占5%。由此,中國酒精生產(chǎn)原料主要是玉米、薯干等淀粉質(zhì)原料。酒精企業(yè)酒精糟的廢染是食品與發(fā)酵工業(yè)最嚴(yán)重的廢染源之一,由于投資、生產(chǎn)規(guī)模、技術(shù)管理等原因,大部分酒精企業(yè)的綜合利用率較低。本文介紹了酒精廠廢水的來源及特點(diǎn),對上流式厭氧污泥床反應(yīng)器(UASB)、厭氧膨脹顆粒污泥床—序批式活性污泥法(EGSB-SBR)、UASB-氧化塘等國內(nèi)外酒精廢水的處理工藝進(jìn)行了簡要的介紹,并經(jīng)過具體工程實例的對比,確定了本酒精廢水處理工程的最優(yōu)主體工藝為UASB-SBR聯(lián)合工藝。本文具體地介紹了UASB-SBR工藝的特點(diǎn)、原理、運(yùn)行條件等,同時進(jìn)行了各構(gòu)筑物的設(shè)計計算,并對各構(gòu)筑物運(yùn)行管理事項進(jìn)行了詳述。關(guān)鍵詞:酒精廢水;USAB工藝;SBR工藝;工程設(shè)計目錄TOC\o"1-2"\u第一章引言 11、1酒精廢水的介紹 41.1.1酒精廢水的來源 41.1.2酒精廢水的特點(diǎn) 41、2酒精廢水的處理方法及效果 41.2.1酒精廢水化學(xué)處理方法 41.2.2酒精廢水物化處理方法 71.2.3酒精廢水生化處理方法 71、3酒精廢水處理工藝 91.3.1上流式厭氧污泥床反應(yīng)器(UASB) 91.3.2厭氧膨脹顆粒污泥床-序批式活性污泥法(EGSB-SBR) 101.3.3UASB-SBR 111.3.4USAB-氧化塘 111、4本設(shè)計的意義 12第二章本設(shè)計采用的方案 142、1本設(shè)計采用的方案及工藝流程 122.1.1設(shè)計參數(shù) 132.2.2本設(shè)計確定的方案及工藝流程 13第三章各構(gòu)筑物的設(shè)計 143、1中格柵的意義 143、2污水提升泵的設(shè)計 173、3細(xì)格柵的設(shè)計 193、4調(diào)節(jié)池的設(shè)計 213、5初沉池的設(shè)計 223、6一級UASB的設(shè)計 243、7二級UASB的設(shè)計 333、8SBR的設(shè)計 40第四章污泥濃縮及脫水設(shè)備的計算與選型 454、1污泥濃縮池的設(shè)計計算 454.1.1設(shè)計參數(shù) 454.1.2設(shè)計計算 453.1.3刮泥機(jī)設(shè)備選型 464、2污泥脫水間的設(shè)計 46第五章平面布置 475、1平面布置 475.1.1各處理單元構(gòu)筑物的平面布置 475.1.2灌區(qū)的平面布置 485.1.3輔助建筑物 48第六章結(jié)論 49參考文獻(xiàn) 50致謝 49第一章引言1.1酒精廢水的介紹1.1.1酒精廢水的來源酒精廢水是高濃度、高溫度、高懸浮物的有機(jī)廢水,其COD在40000㎎/L左右,BOD在0㎎/L左右,SS為10000~40000㎎/L。PH4~6(顯微酸性),酸性每噸廢水有機(jī)含量在500公斤以上。廢液中的廢渣含有粉碎后的木薯皮、根莖等粗纖維,這類物質(zhì)在廢水中是不溶性的COD;木薯中的纖維素和半纖維素是多糖類物質(zhì),在酒精發(fā)酵中不能成為酵母菌的碳源而被利用,殘留在廢液中,表現(xiàn)為溶解性的COD;無機(jī)灰分的泥沙雜質(zhì)。酒精糟雖然無毒,可是廢染負(fù)荷高成酸性。這些物質(zhì)增加了廢水處理的難度。1.1.2酒精廢水的特點(diǎn)酒精廢水的主要特點(diǎn)有懸浮物含量高,平均懸浮物含量高達(dá)40000㎎/L;溫度高,平均水溫達(dá)70℃,蒸餾釜底排除的廢水溫度高達(dá)100℃;濃度高,廢水的COD高達(dá)2~3萬,包括懸浮固體、溶解性COD和膠體,有機(jī)物占93%~94%,無機(jī)物占6%~7%,有機(jī)物的成分是碳水化合物,其次是含氮化合物,生物菌和未分解出去的產(chǎn)品:如丁醇、乙醇等,另外還有500㎎/L的有機(jī)酸,廢水含有約500㎎/L左右機(jī)酸,廢水呈酸性。酒精廢水的可生化性。1.2酒精廢水的處理方法及效果酒精工業(yè)廢水常見的處理方法大多為:化學(xué)法、物化法、生化法、其它組合工藝等?；瘜W(xué)法主要有混凝法、中和法、氧化還原法。物化法主要有萃取法、汽提法、吸附法、膜分離法、離子交換;生化法主要有上流式厭氧污泥床(UASB)法、序批式活性污泥法(SBR)、普通活性污泥法、生物接觸氧化發(fā);1.2.1酒精廢水化學(xué)處理方法化學(xué)法是利用化學(xué)反作用去除廢水中污染物的一種處理方法,主要用于處理廢水中的無機(jī)物和難降解的有機(jī)物或膠體物質(zhì)。(1)化學(xué)混凝法化學(xué)混凝所處理的對象,主要是水中的微笑懸浮物和膠體雜質(zhì),粒度一般在1nm～100um之間?；炷饶軌颡?dú)立使用,也能夠和其它處理方法配合使用。因化學(xué)混凝涉及的因素很多,因此其機(jī)理至今仍未完全清楚,歸納起來主要有壓縮雙電層、吸附電中和、吸附架橋、沉淀網(wǎng)捕等四方面的作用,而將這四種作用產(chǎn)生的微粒凝結(jié)現(xiàn)象——凝聚和絮凝總稱為混凝?；炷齽┑姆N類很多,姚文娟,李績,肖冬光等人在《絮凝法處理酒精廢液的研究》中對個各種絮凝劑的作用進(jìn)行了比較。采用不同絮凝劑處理酒精糟離心廢液的絮凝效果見表1-1[8]。從懸浮物除去率和COD除去率看,幾種絮凝劑的絮凝效果相差不大,其中以PAC、殼聚糖和膨潤土較好;從絮凝體的大小和過濾速率看,以殼聚糖和陰離子型聚丙烯酰胺較好;綜合絮凝效果和使用成本,則以PAC法較為實用。表1-1各種絮凝方法絮凝效果的比較絮凝劑懸浮物去除率(%)COD去除率(%)過濾速率(ml/min)添加量(ml/L)處理成本(元/噸廢液)聚氯化鋁87.3959.21.4060-1000.40-0.55殼聚糖89.158.12.2020-1251.80-3.75膨潤土89.6258.71.525005.00陽離子型聚丙烯酰胺86.5758.41.4312-200.65-1.30陰離子型聚丙烯酰胺86.5858.22.0610-200.65-1.30與其它處理法比較,混凝法的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡單,維護(hù)操作易于掌握,處理效果好,間歇或連續(xù)運(yùn)行均可;缺點(diǎn)是需要不斷地向廢水中投藥,經(jīng)常性運(yùn)行費(fèi)用較高,沉渣量大,且沉渣脫水較困難。為了完成混凝沉淀過程,必須設(shè)置:①配置和投加混凝劑的設(shè)備;②使混凝劑與原水迅速混合的設(shè)備;③使細(xì)小礬花不斷增大的絮凝反應(yīng)設(shè)備;④使混凝產(chǎn)物得以澄清的設(shè)備。(2)氧化還原法氧化還原法應(yīng)用于水處理工程的目的是使有害或有毒物質(zhì)經(jīng)過氧化還原后,轉(zhuǎn)化為無害或無毒的存在形態(tài),或使雜質(zhì)轉(zhuǎn)化為容易從水中分離去除的形態(tài)。根據(jù)使用藥劑所起作用的不同,可分為氧化法和還原法。①氧化劑在水處理過程中能夠與水中的有機(jī)或無機(jī)污染物作用,使之分解破壞或轉(zhuǎn)化成其它形態(tài),降低其危害性火使其易于去除;也能夠于水中的微生物如原生動物、浮游生物、藻類、細(xì)菌、病毒等作用,使之滅活或強(qiáng)化去除,該或稱又被稱為消毒過程。常見的氧化劑有氧氣、臭氧、二氧化氯、次氯酸鹽、過氧化氫及高錳酸鉀等。②一般使用藥劑還原劑來去除水中的有毒金屬無機(jī)離子。劉紅梅,等人在《光催化臭氧聯(lián)用降解糖蜜酒精廢水的研究》中進(jìn)行了光催化臭氧氧化處理酒精廢的最佳效率的研究。如圖1-5所示,通氣流量對脫色效率的影響。圖1-2通氣量對脫色率的影響由圖1-2[9]可知糖蜜酒精廢水的光催化臭氧氧化降解過程存在一個最佳氣流量值。脫色率并不是因為臭氧量增加而無限增大,在48L/h(最佳流速)以前脫色率隨著流量增加而增大,隨后脫色率反而因為氣流量的增加而減少,之后再增大。這是因為在光催化過程中臭氧起著雙重的作用:一是作為光生電子的俘獲劑;二是作為氧化劑與紫外光形成UV/氧化劑體系。在UV/催化劑/O3體系中,O3具有很強(qiáng)的親電性,能捕獲UV/催化劑過程中產(chǎn)生的光生電子(e-),生成更多的強(qiáng)氧化劑羥基自由基(-OH),同時抑制了電子和空穴的簡單復(fù)合,提高了光量子效率?？諝饬髁看?臭氧含量高,則被吸附在催化劑表面的臭氧也越多,對光生電子的俘獲效果越好,能參與反應(yīng)的空穴就越多,生成的過氧陰離子也越多,降解效果就越好。當(dāng)體系中的臭氧溶解量達(dá)到一定值以后,也就是空氣的流量達(dá)到一定值時,臭氧在催化劑表面的吸附趨于飽和,此時再增加氣體流量,就不會再增加降解的效果,相反,由于體系中小氣泡塌陷成更大的氣泡,使得臭氧與反應(yīng)液體的接觸面積越少,流速過快接觸時間減少,臭氧氣與紫外光接觸的幾率降低,降低了體系UV/氧化劑的作用,削減了脫色率。同時,O3含量高,直接與-OH起作用,這就既消耗O3又減少-OH,也是脫色率下降的原因;當(dāng)流量再繼續(xù)增大,O3直接與有機(jī)物接觸發(fā)生反應(yīng),脫色率再次提高。因此,確定該體系的最佳氣流量為48L/h。1.2.2酒精廢水物化處理方法(1)吸附法吸附是一種界面現(xiàn)象,其作用發(fā)生在兩個相的界面上。具有吸附能力的多孔性固體物質(zhì)成為吸附劑,而廢水中被吸附的物質(zhì)成為吸附質(zhì)。吸附劑與吸附質(zhì)之間的作用除了分子之間的引力以外還有化學(xué)鍵力和靜電引力。根據(jù)固體表面吸引力的不同,吸附可分為物理吸附、化學(xué)吸附、離子交換吸附等三種類型。吸附過程是流體與附體顆粒之間的相際傳質(zhì)過程,包括氣體吸附和液體吸附。在水污染控制工程領(lǐng)域,液體吸附廣泛應(yīng)用于深度處理,其主要處理對象是廢水中難于生化降解的有機(jī)物或難于氧化的溶解性有機(jī)物。(2)膜分離法膜分離法式一選擇性透過膜為分離介質(zhì),在其兩側(cè)施加某種推動力,是原料側(cè)組分選擇性地透過膜,從而達(dá)到分離或提純的目的。這種推動力能夠是壓力差、溫度差、濃度差或電位差,水處理領(lǐng)域中的壓力驅(qū)動型膜分離工藝有微濾、超濾、納濾、反滲透等,電位差驅(qū)動型分離工藝主要有電滲析,濃度差驅(qū)動型膜分離工藝則主要是指(擴(kuò)散)滲析膜。岳君容,等人在《超濾處理木薯淀粉酒精廢液及凈化液回用研究》中隊超濾膜處理酒精廢水的效果進(jìn)行了研究。廢液經(jīng)過預(yù)處理后,泵入原料桶,用超濾膜進(jìn)行處理。用兩種不同的超濾膜進(jìn)行廢水處理。測得原液和透過液的COD、OD,計算可得到兩種膜處理后COD和OD的去除率,結(jié)果見表1-2[10]。經(jīng)過比較脫色率和去除COD率可知,截流分子量1萬的超濾膜明顯優(yōu)于截流分子量為10萬的超濾膜處理的效果。這是由于前者膜孔孔徑較小,能夠截留更多的物質(zhì),因而對溶液組分的截留能力更強(qiáng)。表1-2不同超濾膜下脫色率和除COD率超濾膜的截留分子量脫色率(%)COD去除率(%)10萬15.416.71萬27.734.71.2.3酒精廢水生化處理方法(1)氧化溝系列方法氧化溝工藝綜合了推流式和完全混合式的有點(diǎn):首先,污水一經(jīng)進(jìn)入池中,立即與池內(nèi)混合液完全混合,經(jīng)數(shù)十甚至數(shù)百圈的循環(huán)后各點(diǎn)的污染物濃度基本一致,這是氧化溝工藝抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)的主要因素;其次,單從循環(huán)一圈來看,氧化溝又具有推流的特征,因為污水在溝中藥循環(huán)多圈,不像完全混合式那樣易發(fā)生短路。由于污水在溝渠內(nèi)循環(huán)多圈,決定了水力停留時間和抱起時間充分延長,從而具有有機(jī)物負(fù)荷低、污泥齡長的特點(diǎn),屬于延時曝氣法。在這樣的條件下運(yùn)行出水水質(zhì)好,污泥在氧化溝中得以充分地穩(wěn)定,不需要再進(jìn)行厭氧消化處理。另外,氧化溝中產(chǎn)生交替循環(huán)的好氧區(qū)和缺氧區(qū),能在不外加碳源的情況下,實現(xiàn)有機(jī)物和總氮的同時去除。(2)活性污泥法在活性污泥法中起主要作用的是活性污泥,它由具有活性的微生物、微生物自身氧化的殘留物、吸附在活性污泥上不能被微生物所降解的有機(jī)物和無機(jī)物組成,形狀像絮凝后的礬花。活性污泥屬于典型的好氧生物處理法,是采用人工曝氣的手段,使得活性污泥均勻分散于生物反應(yīng)器中,與污水充分接觸,并在有溶解氧的條件下,對污水中所含的機(jī)底物進(jìn)行合成和分解的代謝活動。典型處理工藝為常規(guī)A/A/O工藝,其主要去除目標(biāo)為有機(jī)物及氮磷,典型泥齡為10～15天;BOD降解形式為厭氧/缺氧/好氧空間交替,內(nèi)回流,進(jìn)水分流;反應(yīng)池流態(tài)及分布,推流為主,局部完全混合;典型曝氣設(shè)備為底部鼓風(fēng)曝氣;固液分析在二沉池。(3)SBR法序批式活性污泥法屬于間歇式活性污泥工藝。其反應(yīng)機(jī)制以及污染物的去除原理與傳統(tǒng)活性污泥法基本相同,僅運(yùn)行操作方式不同。有機(jī)廢水首先精格柵出去懸浮雜質(zhì),進(jìn)入調(diào)節(jié)池進(jìn)行水質(zhì)水量調(diào)節(jié),然后由泵提升至SBR反應(yīng)器。一般在工程實踐中至少同時修建兩個SBR反應(yīng)器,反應(yīng)器平面既能夠是方形,也能夠是圓形。在SBR生化裝置中的反應(yīng)過程由進(jìn)水、曝氣、沉淀、潷水、閑置(排泥)五個階段組成,從污水流入開始到閑置(排泥)時間結(jié)束算一個周期。其循環(huán)周期和各階段的時間能夠按照進(jìn)水水質(zhì)和出水要求擬定,并在調(diào)試過程中優(yōu)化。SBR工藝能夠根據(jù)開始曝氣的時間與充水過程時序的不同,分成三種不同曝氣方式:①非限制曝氣——一邊充水一邊曝氣;②限制曝氣——充水完畢后在開始曝氣;③半限制曝氣——充水階段后期開始曝氣。SBR工藝提供了一種時間程序的污水處理方法,而不是連續(xù)流空間程序的污水處理方法,與連續(xù)流活性污泥法相比,SBR法具有以下優(yōu)勢:①可不設(shè)初沉池、二沉池和污泥回流系統(tǒng),曝氣反應(yīng)和靜沉?xí)r間都短,基建投資比常規(guī)活性污泥法節(jié)省20%～25%,占地面積減少40%左右;②由于SBR在時間上的不可逆,根本不存在返混現(xiàn)象,因此屬于理想推流式反應(yīng)器;③經(jīng)典的SBR反應(yīng)器在沉淀過程中沒有進(jìn)水的擾動,屬于理想沉淀狀態(tài);④好氧、缺氧、厭氧交替出現(xiàn),能同時具有脫氮(80%～90%)和除磷(80%)的功能,BOD5去除率達(dá)95%,且產(chǎn)泥量少;⑤曝氣反應(yīng)池中的溶解氧濃度在0～2mg/L之間變化,可減少耗能,在同時完成脫氮除磷的情況下,其能耗僅相當(dāng)于傳統(tǒng)活性污泥;⑥污泥處理機(jī)械和工藝設(shè)備較少,自控運(yùn)行,管理簡便。SBR工藝的缺點(diǎn)是:①連續(xù)進(jìn)水時,對于單一SBR反應(yīng)器需要在前面設(shè)置一個較大的調(diào)節(jié)池;②對于多個SBR反應(yīng)器,其進(jìn)水和排水的閥門自動切換頻率,同意損壞;③無法達(dá)到大型污水處理項目之連續(xù)進(jìn)水、出水的要求;④設(shè)備的閑置率較高;⑤污水提升水頭損失較大;⑥如果需要后處理,則需要在后面設(shè)置較大容積的調(diào)節(jié)池。SBR的變型工藝主要有:間歇式循環(huán)延時曝氣系統(tǒng)(ICEAS)、循環(huán)式活性污泥法(CASS)、需氧池—間歇曝氣池(DAT-IAT)工藝、UNITANK工藝、C-TECH工藝。(4)生物膜法生物膜法式指使廢水流過生長在固定或懸浮支撐物(也稱載體或填料)表面上的生物膜,利用生物氧化作用和各相間的物質(zhì)交換,降解廢水中有機(jī)污染物的方法。好氧生物膜法廢水處理用設(shè)備分為生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、生物接觸氧化裝置、流動床生物膜反應(yīng)器等。(5)厭氧法在不與空氣接觸的條件下,依賴兼性厭氧菌和轉(zhuǎn)性厭氧菌的生物化學(xué)作用,對有機(jī)物進(jìn)行生化降解的過程,稱為厭氧生物處理法或厭氧消化法。與好氧生物處理工藝相比,厭氧生物處理工藝的主要優(yōu)點(diǎn)如下:①無需充氧,運(yùn)行能耗大大降低,而且能將有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為沼氣加以利用;②污泥產(chǎn)量很少,剩余污泥處理費(fèi)用低,產(chǎn)酸菌污泥產(chǎn)率為0.15～0.34kgVSS/kgCOD、產(chǎn)甲烷菌污泥產(chǎn)率為0.03kgVSS/kgCOD左右,而好氧微生物污泥產(chǎn)率可達(dá)0.25～0.6kgVSS/kgCOD;③適于處理難降解的有機(jī)廢水,或者作為高難降解有機(jī)廢水的與處理工藝,以提高廢水可生化性和后續(xù)好氧處理工藝的處理效果;④厭氧過程和好氧過程的串聯(lián)使用,還能夠起到脫氮除磷的作用。厭氧生物反應(yīng)器主要有:厭氧生物濾池、UASB反應(yīng)器、厭氧膨脹床和厭氧流化床、厭氧生物轉(zhuǎn)盤、厭氧內(nèi)循環(huán)(IC)反應(yīng)器、厭氧膨脹顆粒污泥床(EGSB)反應(yīng)器等[8]。1.3酒精廢水處理工藝1.3.1上流式厭氧污泥床反應(yīng)器(UASB)處理工藝該處理工藝屬于典型的厭氧處理工藝,具體工藝流程如圖1-4所示。廢水經(jīng)沉砂池去除大部分懸浮物和酒精生產(chǎn)中夾帶的雜質(zhì),在集水池內(nèi)與堿液混合調(diào)節(jié)pH值后進(jìn)入調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)廢水的濃度與溫度,其中,對于復(fù)雜廢水,在調(diào)節(jié)池中取得一定程度的酸化,會有益后續(xù)的厭氧處理。故在調(diào)節(jié)池前部設(shè)攪拌器,使進(jìn)酒精廢水能與回流水充分混合;后部密封并填充填料。經(jīng)預(yù)處理后的廢水由泵抽至UASB反應(yīng)器內(nèi)。UASB反應(yīng)器采用厭氧污泥作為接種污泥。UASB反應(yīng)器處理后的出水一部分裝車?yán)礁收岬剞r(nóng)灌,一部分出水經(jīng)過冷卻塔降低溫度后回流至調(diào)節(jié)池,回流水起到降低水溫與稀釋的作用。該工藝具有處理效率高,運(yùn)行穩(wěn)定,管理方便,運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn),經(jīng)處理后的廢水達(dá)到農(nóng)灌的要求,實現(xiàn)了良好的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。沼氣利用阻火器氣柜氣封進(jìn)水沉砂池集水池調(diào)節(jié)池UASB出水撞車農(nóng)灌堿液池冷卻塔污泥利用污泥干化場圖1-4厭氧生物處理工藝流程1.3.2厭氧膨脹顆粒污泥床-序批式活性污泥法(EGSB-SBR)處理工藝EGSB與UASB非常相似,其區(qū)別在于,EGSB采用高達(dá)2.5～6m/h的上升流速,使得反應(yīng)器中的顆粒污泥處于部分或者完全膨脹化。污泥顆粒之間的距離加大從而使污泥床的體積加大。在高的上升流速以及產(chǎn)氣的作用下,廢水中的有機(jī)物與污泥床更充分的接觸。因此能夠允許廢水在反應(yīng)器中有更短的停留時間,從而,EGSB能夠用于處理較低濃度的廢水。與UASB相比,它比UASB布水更容易均勻,傳質(zhì)效果更好,有機(jī)物去除率更高,能適應(yīng)高濃度有機(jī)廢水和低濃度有機(jī)廢水,容積負(fù)荷高,COD去除率高。具體工藝流程見圖1-5[12]所示。配水井降溫+調(diào)節(jié)池細(xì)格柵/氣浮生產(chǎn)廢水配水井降溫+調(diào)節(jié)池細(xì)格柵/氣浮生產(chǎn)廢水出水氣浮池SBREGSB出水氣浮池SBREGSB圖1-5EGSB-SBR酒精廢水處理工藝EGSB的優(yōu)點(diǎn)主要有使用范圍廣,不需要預(yù)酸化,流程簡單;對進(jìn)水的溫度,pH要求不高,進(jìn)水COD可達(dá)30,000mg/L;依靠進(jìn)水和產(chǎn)氣達(dá)到自行膨脹,而且會根據(jù)負(fù)荷的變化自動改變床層的膨脹度,無須另外增加循環(huán)泵保證膨脹,因此動力消耗小;反應(yīng)器中床層的膨脹度由下自上逐漸增大,屬于變速膨脹床,其抗沖擊負(fù)荷能力較強(qiáng),有機(jī)物去除率較高(一般為75%～95%以上);三項分離器:三相分離器專利設(shè)計,有效地將氣固液分離開,保證有效的污泥停留時間;反應(yīng)器沒有內(nèi)循環(huán),上升流速慢,負(fù)荷高時也不影響分離;操作維護(hù)容易,便于管理。SBR工藝集進(jìn)水、曝氣、沉淀在一個池子中完成。一般由多個池子構(gòu)成生產(chǎn)廢水細(xì)格柵/氣浮降溫+調(diào)節(jié)池配水井UASB缺氧池接觸氧化池沉淀池出水一組,各池工作狀態(tài)輪流變換運(yùn)行,單池由潷水器潷水,間歇出水,故又稱為序批式活性污泥法。該工藝將傳統(tǒng)的曝氣池、沉淀池由空間上的分布改為時間上的分布,形成一體化的集約構(gòu)筑物,并利于實現(xiàn)緊湊的模塊布置,最大的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省占地。另外,能夠減少污泥回流量,有節(jié)能效果。典型的SBR工藝沉淀時停止進(jìn)水,靜止沉淀能夠獲得較高的沉淀效率和較好的水質(zhì)。隨著自動化技術(shù)的發(fā)展和PLC控制系統(tǒng)的普及化,SBR工藝的工程應(yīng)用又進(jìn)入了一個新的時代。1.3.3UASB-SBR處理工藝UASB-SBR工藝對高濃度釀酒廢水具有良好的處理效果,耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)。由于采用SBR,使工藝流程簡化,排水方式為固定位置穿墻式手動排水裝置,適當(dāng)控制運(yùn)行方式,運(yùn)行成本低,且便于操作和維護(hù)管理,具體工藝流程見圖1-8所示。UASB在整個工藝中對CODcr去除起著重要的作用,反應(yīng)池中的厭氧顆粒污泥的接種及馴化對穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要,污泥顆?；笤鰪?qiáng)了反應(yīng)池的抗沖擊能力,而且能夠快速啟動UASB。采用SBR工藝,充分保證了處理效果,處理構(gòu)筑物少,無需污泥回流,結(jié)構(gòu)簡單;SBR工藝是非連續(xù)操作過程,池中有機(jī)物濃度是隨時間變化的,活性污泥處于一種交替的吸附、吸收和生物降解的過程;運(yùn)行成本有明顯優(yōu)勢。SBR工藝對污泥的泥量有要求,SV30一般在70%左右,MLSS保持在8～10g/L,而其pH在7．5左右,去除COD、氨氮及脫磷效果非常好,可是在運(yùn)行中污泥排放不及時會導(dǎo)致污泥沉降比增加,影響處理效果,因此要及時排出老化的污泥[13]。NaOH生產(chǎn)廢水滾筒式格柵曝氣調(diào)節(jié)池機(jī)械格柵調(diào)節(jié)沉淀池上清液回流蒸泥餅外運(yùn)帶式壓濾機(jī)污泥濃縮池汽(冬季)達(dá)標(biāo)排放斜管沉淀池SBR反應(yīng)池絮凝沉淀池UASB反應(yīng)池圖1-8UASB-SBR酒精廢水處理工藝1.3.4UASB-氧化塘處理工藝UASB-氧化塘工藝特別適合于建在郊區(qū)的木薯酒精生產(chǎn)企業(yè),氧化塘的廢水停留時間可達(dá)數(shù)月,由于這類企業(yè)多處于市郊或鄉(xiāng)鎮(zhèn),而且每年的生產(chǎn)期為間歇式生產(chǎn),從而為這種占地面積大,處理時間長的污水處理方式提供了可能。具體工藝流程如圖1-9所示。細(xì)格柵/氣浮配水井降溫+調(diào)節(jié)池生產(chǎn)廢水細(xì)格柵/氣浮配水井降溫+調(diào)節(jié)池生產(chǎn)廢水出水氧化塘UASB出水氧化塘UASB圖1-9UASB-氧化塘處理酒精廢水工藝1.4本設(shè)計的意義青島酒精廠酒精廢水排放量大,有機(jī)物濃度高,色度高,高懸浮物,高酸度。因此,如不加處理將對那一地區(qū),以及更廣的范圍內(nèi)造成很大的污染,而且隨著酒精的需求量不斷攀升,中國的酒精廠的數(shù)量也急劇增加,因此解決酒精廢水處理的問題是眾多問題之中的重中之重,要求酒精廢水的處理后排放的廢水水質(zhì)必須達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)才能排放到河流、田地等。本設(shè)計(內(nèi)江市酒精廠廢水處理工程的設(shè)計)的意義在于設(shè)計出最優(yōu)的酒精廢水處理工藝。要求酒精廢水處理后的水質(zhì)達(dá)到國家三級排放標(biāo)準(zhǔn)。研究酒精廢水的處理技術(shù)對環(huán)境有直接的影響,酒精廢水處理達(dá)標(biāo)排放,能夠減少對環(huán)境的污染。酒精廢水經(jīng)處理后再排入江河湖海,避免了對江河湖海的水體危害,同時避免了對水體中的水生生物的危害;將處理后污水排入土壤中,緩解直接將污水排放到土壤中帶來的土壤堿化,減少了對農(nóng)作物的影響;從而,避免了由于廢水的直接排放或不達(dá)標(biāo)排放給人類帶來的健康問題。酒精廢水的處理不但帶來了環(huán)境效益,同時還帶來了經(jīng)濟(jì)效益,在酒精廢水的治理的過程中產(chǎn)生沼氣,沼氣回用的經(jīng)濟(jì)效益可觀。因而,酒精廢水的處理利人利己。1.5本設(shè)計采用的方案與工藝流程1.5.1設(shè)計參數(shù)1)設(shè)計原水為酒精廢水;2)本工程規(guī)模為m3/d,平均每小時流量為83.4m3/h,設(shè)計每小時流量為3)原水水質(zhì)參數(shù):CODCr=32500mg/L;BOD5=0mg/L;SS=24000mg/L;氨氮:約20mg/L;色度:1000-;pH=3～4;溫度90℃。4)出水水質(zhì):廢水經(jīng)處理后,要求達(dá)到《中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)》的《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB-8978-1996三級排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。本標(biāo)準(zhǔn)分為兩類,第一類為,1997年12月31日之前建設(shè)的單位,第二類為,1998年1月1日后建設(shè)的單位,本設(shè)計采用第二類污染物三級標(biāo)準(zhǔn),其主要水質(zhì)指標(biāo)見表1-6。表1-6廢水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)項目CODcr(mg/L)BOD5(mg/L)SS(mg/L)pH色度氨氮(mg/L)原水325000240003-41000-20排放標(biāo)準(zhǔn)10006004006-9——1.5.2本設(shè)計確定的方案及工藝流程設(shè)計進(jìn)水水質(zhì)主要特點(diǎn)為高有機(jī)物、高懸浮物、高色度、高溫度。要求出水水質(zhì)為三級排放標(biāo)準(zhǔn),因此,為達(dá)到排放要求,本設(shè)計主要采用厭氧+好氧處理工藝。厭氧采用兩相UASB反應(yīng)器,兩級UASB反應(yīng)器處理酒精廢水的能力高于單相UASB,好氧采用SBR反應(yīng)器,具體處理工藝流程見圖1-14所示。酒精廢水進(jìn)入細(xì)格柵濾去懸浮物,污泥排入污泥濃縮池,過濾水流入調(diào)節(jié)池,進(jìn)行PH、酸堿度、和溫度的調(diào)節(jié)。保證UASB進(jìn)水的SS含量盡可能低,有利于顆粒污泥的形成;保證UASB的進(jìn)水溫度在35℃左右,出水回流至集水井調(diào)節(jié)進(jìn)水pH值,保證進(jìn)水pH在6～9。在UASB反應(yīng)器中降解了大部分難降解有機(jī)物,提高廢水的可生化性,污泥排入污泥濃縮池,上清液流入SBR去除氮和磷,處理的水實現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。細(xì)格柵、兩級UASB反應(yīng)器及SBR的污泥排入污泥濃縮池內(nèi)進(jìn)行污泥濃縮,經(jīng)帶式壓濾機(jī)脫水后外運(yùn)。酒精廢水沼氣回收利用粗格柵細(xì)格柵調(diào)節(jié)池初沉池一級UASB二級UASBSBR達(dá)標(biāo)排放污泥濃縮池帶式壓濾機(jī)污泥外排圖1-14兩級UASB—SBR處理工藝在不影響處理效果的情況下,兩相厭氧消化處理酒精糟廢水時被證明在基質(zhì)負(fù)荷率和甲烷產(chǎn)量方面優(yōu)于單相系統(tǒng)。在保持BOD和COD的去除率分別為85%和65%時,兩相系統(tǒng)的甲烷產(chǎn)量是單相系統(tǒng)的三倍[6]。由于其高有機(jī)負(fù)荷,即使酒糟廢水經(jīng)過厭氧處理也不符合印度CPCB制定的嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn),生化需氧量,化學(xué)需氧量,固體廢物在非常高的水平上。另外,酒糟廢水顏色較深,需要大量的水來稀釋,這是今年澆灌造成土壤變暗的原因。因此,污水用清水稀釋后排放出,這是一個非常昂貴的商品行業(yè)。另外,厭氧消化不好,達(dá)不到限制排放的標(biāo)準(zhǔn)。為了解決這個問題,在用大量水稀釋廢水之前進(jìn)行氧化。擴(kuò)大厭氧消化量,需要大量的水稀釋,和混凝劑的額外費(fèi)用。因此,對于厭氧處理的出水水質(zhì),好氧處理是有必要的。第二章各構(gòu)筑物的設(shè)計2.1中格柵的設(shè)計2.1.1設(shè)計說明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。2.1.2設(shè)計參數(shù)取中格柵;柵條間隙b=0.02m;柵前流速v1=0.6m/s;過柵流速v2=0.6m/s;安裝傾角α=60°;設(shè)計流量Q=m3/d=0.023m設(shè)計最大流量Qmax=Q×Kz=0.030m32.1.3設(shè)計計算圖2-1格柵設(shè)計計算草圖柵前水深(h)進(jìn)水渠寬B1==2h=0.316m(2-1)h=B1/2=0.158m(2-2)v1柵前流速,0.4m/s～0.9m/s,取v1=0.6m/s。(2)柵條間隙數(shù)(n)取兩臺相同的細(xì)格柵(一用一備)==14.7條(2-3)取n=15條式中:Qmax設(shè)計最大流量,m3/s;α格柵傾角,取α=60℃;b柵條間隙,取b=0.02mh柵前水深,m;v2過柵流速,1m/s>0.6m/s,取v=0.6m/s。(3)柵槽有效寬度(B)B=S(n-1)+bn=0.01×(15-1)+0.02×15=0.44m(2-4)式中:S柵條寬度,柵條斷面為矩形,取0.01m;n格柵間隙數(shù);b柵條間隙,m。(4)進(jìn)水渠道漸寬部分長度(l1)則l1===0.17m(2-5)式中:B柵槽有效寬度,m;B1進(jìn)水渠道寬度,m;進(jìn)水渠展開角,取=20℃。(5)柵槽與出水渠道連接處的漸窄部分長度(l2)l2=l1/2=0.17/2=0.085m(2-6)(6)過柵水頭損失(h1)==0.046m(2-7)式中:k系數(shù),水頭損失增大倍數(shù),取k=3;β柵條斷面形狀系數(shù),斷面為矩形,取β=2.42;S格條寬度,m;v2過柵流速,取v2=0.6m/s;α格柵傾角,取α=60℃。(7)柵槽總高度(H)取柵前渠道超高h(yuǎn)2=0.3m則總高度H=h+h1+h2=0.158+0.046+0.3=0.504m(2-8)(8)柵槽總長度(L)柵前槽高H1=h+h2=0.158+0.3=0.458m(2-9)L=l1+l2+0.5+1.0+=0.17+0.085+0.5+1.0+=2.0m(9)每日柵渣量(W)則W===0.12m3/d(2-10)式中:Qmax設(shè)計流量,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,取W1=0.6m3W=0.12m3/d<0.2m2.2污水提升泵的設(shè)計2.2.1設(shè)計說明污水泵房用于提升污水廠的污水,以保證污水能在后續(xù)處理構(gòu)筑物內(nèi)暢通的流動,它由機(jī)器間、集水池、格柵、輔助間等組成,機(jī)器間內(nèi)設(shè)置水泵機(jī)組和有關(guān)的附屬設(shè)備,格柵和吸水管安裝在集水池內(nèi),集水池還能夠在一定程度上調(diào)節(jié)來水的不均勻性,以便水泵較均勻工作,格柵的作用是阻攔水中粗大的固體雜質(zhì),以防止雜物阻塞和損壞水泵,輔助間一般包括貯藏室,修理間,休息室和廁所等。2.2.2設(shè)計計算(1)設(shè)計流量Qmax=2600m3/d=108.3m3/h=0.03m3(2)選泵前總揚(yáng)程估算經(jīng)過格柵的水頭損失為0.2m,進(jìn)水管渠內(nèi)水面標(biāo)高為則格柵后的水面標(biāo)高為:-2-0.2=-2.2m設(shè)提升泵房的有效水深為4m,則集水池的最低工作水位為:-2.2–4=-6.所需提升的最高水位為1.4故集水池最低工作水位與所提升最高水位之間高差為:1.427-(-6.2)=7.6出水管管線水頭損失計算如下:出水管Q=0.03/s,選用管徑為200mm的鋼管查《給水排水設(shè)計手冊》第1冊得:出水管線長度估為20m,則出水管管線水頭損失為:水頭損失=hf+h2=1.5(2-15)=1.5×=0.27m泵站內(nèi)的管線水頭損失假設(shè)為2.0m,考慮自由水頭為2m,則水泵總揚(yáng)程為:H=7.627+0.27+2.0+2.0(2-16)=11.8972.2.3泵的選型根據(jù)流量Q=108.3m3/h,揚(yáng)程H=11.897m,流量:224m3/h;揚(yáng)程:22m進(jìn)出口直徑:200mm;經(jīng)過固體物最大直徑:75mm;氣蝕余量:4m;自吸時間:100s/5m;2.3細(xì)格柵的設(shè)計2.3.1設(shè)計說明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。2.3.2設(shè)計參數(shù)取細(xì)格柵;柵條間隙b=0.01m;柵前流速v1=0.6m/s;過柵流速v2=0.6m/s;安裝傾角α=60°;設(shè)計流量Q=m3/d=0.023m設(shè)計最大流量Qmax=Q×Kz=0.030m32.3.3設(shè)計計算圖2-2格柵設(shè)計計算草圖柵前水深(h)進(jìn)水渠寬B1==2h=0.316m(2-17)h=B1/2=0.158m(2-18)v1柵前流速,0.4m/s～0.9m/s,取v1=0.6m/s。(2)柵條間隙數(shù)(n)取兩臺相同的細(xì)格柵(一用一備)。==29.4條(2-19)(取n=30條)式中:Qmax設(shè)計最大流量,m3/s;α格柵傾角,取α=60℃;b柵條間隙,取b=0.01mh柵前水深,m;v2過柵流速,0.6m/s～1m/s,取v=0.6m/s。(3)柵槽有效寬度(B)B=S(n-1)+bn=0.01×(30-1)+0.01×30=0.59m(2-20)式中:S柵條寬度,柵條斷面為矩形,取0.01m;n格柵間隙數(shù);b柵條間隙,m。(4)進(jìn)水渠道漸寬部分長度(l1)則l1===0.38m(2-21)式中:B柵槽有效寬度,m;B1進(jìn)水渠道寬度,m;進(jìn)水渠展開角,取=20℃。(5)柵槽與出水渠道連接處的漸窄部分長度(l2)l2=l1/2=0.38/2=0.19m(2-22)(6)過柵水頭損失(h1)==0.115m(2-23)式中:k系數(shù),水頭損失增大倍數(shù),取k=3;β柵條斷面形狀系數(shù),斷面為矩形,取β=2.42;S格條寬度,m;v2過柵流速,取v2=0.6m/s;α格柵傾角,取α=60℃。(7)柵槽總高度(H)取柵前渠道超高h(yuǎn)2=0.3m則總高度H=h+h1+h2=0.158+0.115+0.3=0.573m(2-24)(8)柵槽總長度(L)柵前槽高H1=h+h2=0.158+0.3=0.458m(2-25)L=l1+l2+0.5+1.0+=0.38+0.19+0.5+1.0+(2-26)=2.33m(9)每日柵渣量(W)則W===0.18m3/d(2-27)式中:Qmax設(shè)計流量,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,取W1=0.9m3W=0.18m3/d<0.2m2.4調(diào)節(jié)池的設(shè)計2.4.1設(shè)計參數(shù)Qmax=2600m3/d=108.3m3/h=設(shè)水力停留時間為12h。2.4.2調(diào)節(jié)池尺寸的計算池子有效容積為:V=QT=108.3×12=1299.6m3取池子總高度H=4.5m,其中超高0.5m,有效水深h=4m則池面積A=V/h=1299.4/4=324.9㎡(2-29)池長取L=25m,池寬取B=13m則池子總尺寸為L×B×H=25×13×4.52.5初沉池的設(shè)計2.5.1初沉池的設(shè)計說明根據(jù)結(jié)構(gòu)及運(yùn)行方式的不同,沉淀池可分為普通沉淀池和淺層沉淀池(斜板與斜管沉淀池)兩大類;按照水災(zāi)池內(nèi)的總體流向,普通沉淀池分為平流式、輻流式、和豎流式三種。本設(shè)計采用平流式沉淀池。其池表面呈長方形,污水從池的一端流入,按水平方向在池內(nèi)流動,澄清的污水從另一端溢出,在進(jìn)水口處的底部設(shè)有貯泥斗。平流式沉淀池的優(yōu)點(diǎn)有:污水在池內(nèi)流態(tài)特性比較穩(wěn)定,沉淀效果好;對沖擊負(fù)荷和溫度變化的適應(yīng)能力較強(qiáng);施工簡單,設(shè)備造價低。平流式沉淀池主要適用于地下水位高及地質(zhì)條件差的地區(qū)和大、中、小型水處理廠。2.5.2主要設(shè)計參數(shù)(1)參數(shù)表面負(fù)荷一般為1.5～3.0m3設(shè)計水量Qmax=2600m3/d=108.3m3(2)進(jìn)出水水質(zhì)表2-1平流式沉淀池進(jìn)出水水質(zhì)指標(biāo)水質(zhì)指標(biāo)CODBODSS進(jìn)水水質(zhì)(mg/L)32500024000去除率(%)303060出水水質(zhì)(mg/L)227501400096002.5.3主要尺寸的設(shè)計計算(1)池子總面積設(shè)計水量Qmax=2600m3/d=108.3m3/h=0.03m則A===72.2㎡(2-30)q表面負(fù)荷,取q=1.5m3(2)沉淀部分有效水深沉淀池有效水深一般為2～4m。取h=3m,則h=qt=2t(2-31)t=2ht水力停留時間。(3)沉淀部分有效容積V=Qmax·t=108.3×2=316.6m3(4)沉淀池長L=3.6vt=3.6×3.5×2=25.2m(2-33)v水平流速,小于5mm/s,取v=3.5mm/s。(5)沉淀池總寬B===2.9m(2-34)(6)池子個數(shù)設(shè)一個初沉池,則每池寬2.9m。(7)校核長寬比和長深比長寬比==8.9>4符合要求;(2-34)長深比==8.4>8在8～12之間,符合要求。(2-35)(8)污泥部分需要的總?cè)莘eW===1248m3/d(2-36)C1進(jìn)水懸浮物濃度,kg/m3。C2出水懸浮物濃度,kg/m3。γ污泥濃度,1000kg/m3。P0污泥含水率,P0=97%。(9)污泥斗尺寸設(shè)污泥斗上口和下口均為方形,污泥斗傾角取50°。斗上口面積為f1=15×15=225㎡(2-37)斗下口面積為f2=5×5=64㎡(2-38)污泥斗的高度h1==6.0m(2-39)污泥斗容積V=(2-40)==6502.6一級UASB反應(yīng)器的設(shè)計2.6.1UASB的設(shè)計說明UASB反應(yīng)器中的厭氧反應(yīng)過程與其它厭氧生物處理工藝一樣,包括水解、酸化、產(chǎn)乙酸和產(chǎn)甲烷等,經(jīng)過多種不同的微生物參與底物的轉(zhuǎn)化過程而將底物轉(zhuǎn)化為最終產(chǎn)物——沼氣、水等無機(jī)物。在厭氧消化過程中參與反應(yīng)的厭氧微生物主要有以下幾種:水解—發(fā)酵(酸化)細(xì)菌,它們將復(fù)雜結(jié)構(gòu)的底物水解發(fā)酵成各種有機(jī)物、乙酸、糖類、氫和二氧化碳;乙酸化細(xì)菌,它們將第一步水解發(fā)酵的產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為氫、乙酸和二氧化碳;乙酸化細(xì)菌,它們將簡單的底物如乙酸、甲醇和二氧化碳、氫等轉(zhuǎn)化為甲烷。對非溶解性有機(jī)物(蛋白質(zhì)、脂類和碳水化合物等)而言,其厭氧分解還能夠更細(xì)分為6個明顯的步驟:聚合物的水解,包括蛋白質(zhì)的水解、脂類的水解、碳水化合物的水解等;氨基酸和糖類發(fā)酵成為氫、乙酸菌、短鏈脂肪酸和乙醇;長鏈脂肪酸和乙醇的無氧氧化;中間產(chǎn)物及揮發(fā)酸(乙酸除外)的無氧氧化;嗜乙酸微生物將乙酸轉(zhuǎn)化為甲烷;嗜氫微生物將氫轉(zhuǎn)化為甲烷(二氧化碳還原)。UASB反應(yīng)器在運(yùn)行過程中,廢水以一定的流速自反應(yīng)器的底部(經(jīng)布水系統(tǒng))進(jìn)入反應(yīng)器,水流在反應(yīng)器中的上升流速一般為0.5～1.5m/h取決于所處理廢水的特性及其運(yùn)行負(fù)荷,控制上升流速的目的是防止在過高的流速下造成污泥流失,同時亦防止因過低的流速而影響泥水的混合接觸效果)。水流依次流經(jīng)污泥床、污泥懸浮層至三相分離器及沉淀出水區(qū)。UASB反應(yīng)器中的水流整體上呈推流式,但當(dāng)反應(yīng)器產(chǎn)氣強(qiáng)烈而充分混合時,將呈現(xiàn)完全混合流態(tài)的特征。處理過程中,要求其進(jìn)水與污泥床及污泥懸浮層中的微生物充分混合接觸并進(jìn)行厭氧分解,厭氧分解過程中產(chǎn)生的沼氣在上升過程中將污泥顆粒托起,在一定的負(fù)荷條件下,可使污泥床產(chǎn)生較為明顯的流態(tài)化。隨著反應(yīng)器產(chǎn)氣量的不斷增加,由氣泡上升所產(chǎn)生的攪拌作用(微小的沼氣氣泡在上升過程中相互結(jié)合而逐漸變成較大的氣泡,將污泥顆粒向反應(yīng)器的上部攜帶,最后由于氣泡的破裂,絕大部分污泥顆粒又返回到污泥區(qū))變得日趨劇烈,從而降低了污泥中夾帶氣泡的阻力,氣體便從污泥床內(nèi)突發(fā)性地溢出,引起污泥床表面呈沸騰和流化狀態(tài)。反應(yīng)器重沉淀性能較差的絮體狀污泥則在氣體的攪拌和夾帶作用下,在反應(yīng)器上部形成污泥懸浮層。沉淀性能良好的顆粒污泥則處于反應(yīng)器的下部形成高濃度的污泥床。隨著水流的上升流動,氣、水、泥三相混合液上升至三相分離器中,氣體遇到反射板或擋板后折向集氣室而被有效地分離派出,污泥和水流則進(jìn)入上部的靜止沉淀區(qū),在重力的作用下泥水發(fā)生分離,澄清出水。2.6.2設(shè)計參數(shù)(1)污泥參數(shù)設(shè)計溫度T=25℃;容積負(fù)荷NV=15kgCOD/(m3.d)污泥為顆粒狀;污泥產(chǎn)率0.1kgMLSS/kgCOD;產(chǎn)氣率0.4m3/kgCOD;(2)設(shè)計水量Qmax=2600m3/d=108.3m3(3)水質(zhì)指標(biāo)表2-2UASB反應(yīng)器進(jìn)出水水質(zhì)指標(biāo)水質(zhì)指標(biāo)COD(㎎∕L)BOD(㎎∕L)SS(㎎∕L)進(jìn)水水質(zhì)22750140009600設(shè)計去除率85%90%75%設(shè)計出水水質(zhì)3412.5140024002.6.3反應(yīng)器容積計算(1)UASB有效容積:V有效＝(2-41)式中:Q設(shè)計流量,m3/d;C0、Ce進(jìn)、出水COD濃度,mgCOD/l;Nv容積負(fù)荷,kgCOD/(m3·d)。容積負(fù)荷一般控制在10-20kgCOD/(m3·d),以免產(chǎn)氣負(fù)荷過高導(dǎo)致厭氧污泥的流失。取15Nv=15kgCOD/(m3·d)。V有效＝＝3351.8m3(2-42)(2)UASB反應(yīng)器的形狀及尺寸UASB反應(yīng)器的斷面形狀一般有矩形、方形和圓形、大型裝置為便于設(shè)置氣、液、固三項分離,多采用矩形池。從布水均勻性和經(jīng)濟(jì)型考慮,矩形池長寬比在2:1左右比較合適。設(shè)反應(yīng)器有效高度為h=5m,其工程設(shè)計總高為H=h+1.5m,則橫截面面積為:S===670.36m2(2-43)設(shè)2個USAB反應(yīng)器并聯(lián),則每個UASB截面面積為S′=335.18㎡,則每個UASB反應(yīng)器尺寸長×寬×高為26×13×5m3(3)水力停留時間(HRT)和水力負(fù)荷率(Vt)每個UASB的流量為Q′max=0.5Qmax=1300m3/d=54.15m每個UASB的有效體積為V′有效=0.5V有效=1675.9mtHRT===1.29d(2-44)Vt===0.16m3/(㎡·h)(2-45)對于顆粒污泥,水力負(fù)荷Vt在0.1～0.9m3/(㎡·h)之間符合要求。2.6.4配水系統(tǒng)設(shè)計(1)布水點(diǎn)的設(shè)置進(jìn)水配水系統(tǒng)的主要作用是將廢水均勻地分配到整個反應(yīng)器的底部,并進(jìn)行水力攪拌。進(jìn)水方式的選擇根據(jù)水量而定,一般采用連續(xù)均勻進(jìn)水方式?？蛇x擇一管一點(diǎn)活一管多點(diǎn)的布水方式,布水點(diǎn)數(shù)與處理廢水的流量、進(jìn)水濃度、容積負(fù)荷等因素有關(guān)。查UASB反應(yīng)器進(jìn)料噴嘴數(shù)設(shè)置標(biāo)準(zhǔn),取每個進(jìn)水點(diǎn)負(fù)荷面積為3㎡。則每點(diǎn)的負(fù)荷面積為:Si===3㎡(2-46)取n=111.7個。則每個UASB反應(yīng)器有112個布水點(diǎn)。(2)布水系統(tǒng)形式UASB反應(yīng)器的進(jìn)水分配系統(tǒng)的形式主要有樹枝管式、穿孔管式、多管多點(diǎn)式和上給式四種,本設(shè)計使用一管多孔式的U形穿孔管大阻力配水。為配水均勻,配水管的中心距和出水孔距均采用1.0～2.0m,出水孔孔徑一般為10～20mm,常取15mm,孔口向下或與垂線呈45°角,單個出水孔的服務(wù)面積一般為2～4㎡,本設(shè)計區(qū)3㎡。配水管中心線距池底一般為200～250mm,配水管直徑不少于100mm。為了穿孔管各孔出水均勻,要求孔口流速不小于2m/s。進(jìn)水點(diǎn)距反應(yīng)器池底200～300mm。共設(shè)置布水孔112個,出水流速一般控制在2.0～2.5m/s之間,本設(shè)計取2.0m/s。則孔徑d===9.2mm(2-47)取d=10mm。(3)上升水流速度和氣流速度空塔水流速度uk===0.16m/h<1.0m/h(2-48)uk<1.0m/h,符合要求?？账託馍仙俣萿g==(2-49)=0.47m/hug<1.0m/h,符合要求。ηCOD去除率,取85%;r配水管直徑,取r=0.15m。2.6.5三相分離器設(shè)計(1)設(shè)計說明三相分離器要具有氣、液、固三相分離的功能。三相分離器的設(shè)計主要包括沉淀區(qū)、氣液分離器、分隔板的設(shè)計。(2)沉淀區(qū)的設(shè)計三相分離器的沉淀區(qū)的設(shè)計同二次沉淀池的設(shè)計相同,主要是考慮沉淀區(qū)的面積和水深,面積根據(jù)廢水量和表面負(fù)荷率決定。由于沉淀區(qū)的厭氧污泥及有機(jī)物還能夠發(fā)生一定的生化反應(yīng)產(chǎn)生少量氣體,這對固液分離不利,故設(shè)計時應(yīng)滿足以下要求:沉淀區(qū)水力表面負(fù)荷<0.7m3/(㎡·h);沉淀器斜壁角度設(shè)為50°,使污泥不致積聚,盡快落入反應(yīng)區(qū)內(nèi);混合液進(jìn)入沉淀區(qū)前,經(jīng)過入流孔道(縫隙)的流速≦2m/h;總沉淀水深應(yīng)大于1.5m表面水力負(fù)荷為:q′===0.16m3/(㎡·h)(2-50)q′<0.7m3(3)集氣罩寬度設(shè)上、下三角形集氣罩斜面與水平夾角為60°,取保護(hù)高h(yuǎn)1=0.5m,下三角形高h(yuǎn)3=1m,上三角形頂水深h2=0.5m。b1===0.58m(2-51)設(shè)單元三相分離器寬b=L/8=26/10=2.6m(2-52)則下集氣罩之間的寬度b2=b-2b1=2.6-2×0.58=1.44m。(2-53)(4)回流縫設(shè)計上部液面距反應(yīng)器頂部h1>0.2m,取h1=0.3m;集氣罩頂以上的覆蓋水深h2在0.5～1.0m之間,取h2=0.5m;沉淀區(qū)斜面的高度h3在0.5～1.0m之間,取h3=1m。下回流縫總面積A1=10b2B=10×1.44×13=187.2㎡(2-54)下三角形集氣罩之間縫隙b2中的水流上升速度v1,v1=Q′max/A1=54.15/187.2=0.29m/h(2-55)上回流縫總面積設(shè)b3=0.5m,則A2=2×10×0.5×13=130㎡(2-56)上三角形集氣罩之間縫隙b3中的水流上升速度v2,v2=Q′max/A2=54.15/130=0.42m/h(2-57)以A2為控制斷面,滿足v1<v2<2m/h的條件,具有良好的固液分離效果。CE=b3sin60°=0.4×sin60°=0.35m(2-58)BC=CE/sin30°=0.3/sin30°=0.70m(2-59)取AB=0.2m,上三角形集氣罩的位置便可確定其高為:h4=[ABcos60°+b2/2]tan60°(2-60)=[0.2cos60°+1.44/2]tan60°=1.42m(5)氣液分離設(shè)計d=0.01cm(氣泡);T=20℃;ρ1=1.03g/cm3;ρg=1.2×10-3g/cm3;V=0.0101cm2/s;ρ=0.95;μ=Vρ1=0.0101×1.03=0.0104g一般廢水的μ>凈水的μ,故取μ=0.02g/(cm·s)根據(jù)資料,一般有0.7Q的廢水經(jīng)過進(jìn)水縫進(jìn)入沉降區(qū),另有0.3Q的廢水經(jīng)過回流進(jìn)入沉降區(qū)。沿AB方向水流的速度vava===1.19m/h<2m/h符合要求(2-61)由Stokes公式,則氣泡(可分離的最小氣泡)上升速度為:vb==(2-62)=0.266cm/s=9.576m/h式中:Β碰撞系數(shù),取β=0.95;ρ1液體密度,g/cm3;ρ2沼氣密度,g/cm3;dg氣泡直徑,cm。==8.0(2-63)==3.3(2-64)>,故滿足設(shè)計要求,則可脫除直徑大于等于0.01cm的氣泡。2.6.6出水系統(tǒng)設(shè)計計算出水系統(tǒng)的作用是把沉淀區(qū)液面的澄清水均勻的收集并排出。出水是否均勻?qū)μ幚硇Ч泻艽蟮挠绊憽?1)溢流堰設(shè)計池中共設(shè)10個單元三相分離器,則出水槽有10個,出水槽溢流堰有20條,設(shè)計900三角堰,堰高50mm,堰口寬100mm,堰口水面寬b′=50mm。溢流負(fù)荷f在1～2L/(m·s)。單個反應(yīng)器流量Q′max=0.5Qmax=1300m3/d=54.15m3/h=0.015m設(shè)出水槽槽口附近水流速度vc=0.3m/s,槽寬取bc=0.2m,則槽口附近水深為hc=Q′max/(vcbc)=0.015/0.06=0.25m,(2-65)堰上水面總長為L=Q′max/f=0.015/(1.5×10-3)=10m,(2-66)三角堰的總數(shù)量n三角堰=L/b′=200。(2-67)則每條溢流堰三角堰的數(shù)量為n三角堰/20=10。每個堰出流率為q′=Q′max/n三角堰=0.015/10=0.0015m3/s按900三角堰計算公式q′=1.43h2.5,則堰上水頭為h==0.064m。(2-69)(2)出水渠設(shè)計計算對于每個反應(yīng)池,有10個單元三相分離器,出水渠寬bQ=0.8m,坡度為0.01,出水渠渠口附近流速為vQ=0.3m/h,則渠口附近水深為,hq===0.0625m(2-70)(3)UASB排水管設(shè)計計算排水量為0.015m3/s,選用DN400鋼管排水,充滿度為0.41,設(shè)計坡度為0.001,速度約為0.9m2.6.7排泥系統(tǒng)設(shè)計(1)產(chǎn)泥量計算厭氧生物處理污泥產(chǎn)量取:0.07kgMLSS/kgCOD。①UASB反應(yīng)器總產(chǎn)泥量(2-71)式中:△XUASB反應(yīng)器產(chǎn)泥量,kgVSS/d;r厭氧生物處理污泥產(chǎn)量,kgVSS/kgCOD;Co進(jìn)水COD濃度kg/m3;E去除率,本設(shè)計中取85%。②據(jù)VSS/SS=0.7,△X=3519.425/0.7=5027.75kgSS/d(2-72)單個UASB產(chǎn)泥△Xi=△X/2=5027.75/2=2513.875kgSS/d③污泥含水率為98%,當(dāng)含水率＞95%,取,則污泥產(chǎn)量為,(2-73)單個UASB排泥量(2)排泥系統(tǒng)設(shè)計在UASB三相分離器底部設(shè)置一個排泥口,每天排泥一次。2.6.8沼氣收集系統(tǒng)設(shè)計計算由于本設(shè)計屬于高濃度有機(jī)廢水,因此采用封閉式UASB反應(yīng)器,其頂部加蓋密封(池蓋也可為浮蓋式),能在反應(yīng)器內(nèi)的液面與池頂之間形成氣室,能夠同時手機(jī)反應(yīng)區(qū)和沉淀區(qū)產(chǎn)生的沼氣并進(jìn)行利用。(1)沼氣產(chǎn)量計算沼氣主要產(chǎn)生于厭氧階段,設(shè)計產(chǎn)氣率取0.4?？偖a(chǎn)氣量(2-74)每個UASB反應(yīng)器的產(chǎn)氣量②集氣管每個集氣罩的沼氣用一根集氣管收集,單個池子共有21根集氣管。每根集氣管內(nèi)最大氣流量(2-75)據(jù)資料,集氣室沼氣出氣管最小直徑d=100mm,取150㎜.③沼氣主管每池21根集氣管先通到一根單池主管,然后再匯入四池沼氣主管。采用鋼管,單池沼氣主管管道坡度為0.5%。單池沼氣主管內(nèi)最大氣流量(2-76)取D=200mm(2-77)④各池沼氣最大氣流量為(2-78)取DN=250mm流速為:(2-79)(2)水封灌設(shè)計水封灌主要是用來控制三相分離氣的集氣室中氣液兩相界面高度的,因為當(dāng)液面太高或波動時,浮渣或浮沫可能會引起出氣管的堵塞或使氣體部分進(jìn)入沉降室,同時兼有有排泥和排除冷凝水作用。水封高度常取1.5m②水封灌水封灌面積一般為進(jìn)氣管面積的4倍,則(2-80)水封灌直徑取0.5m。(3)水、氣分離器氣水分離器起到對沼氣干燥的作用,選用φ500㎜×H1800㎜鋼制水、氣分離器一個,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,在分離器出氣管上裝設(shè)流量計及壓力表。(4)沼氣柜容積確定由上述計算可知該處理站日產(chǎn)沼氣34940.1,則沼氣柜容積應(yīng)為3h產(chǎn)氣量的體積確定,即。(2-81)設(shè)計選用鋼板水槽內(nèi)導(dǎo)軌濕式儲氣柜,尺寸為φ18000mm×H102.7二級UASB反應(yīng)器的設(shè)計2.7.1設(shè)計參數(shù)(1)污泥參數(shù)設(shè)計溫度T=20℃;容積負(fù)荷NV=5kgCOD/(m3.d)(污泥為顆粒狀);污泥產(chǎn)率0.1kgMLSS/kgCOD;產(chǎn)氣率0.4m3/kgCOD;(2)設(shè)計水量Qmax=2600m3/d=108.3m3(3)水質(zhì)指標(biāo)表2-3UASB反應(yīng)器進(jìn)出水水質(zhì)指標(biāo)水質(zhì)指標(biāo)COD(㎎∕L)BOD(㎎∕L)SS(㎎∕L)進(jìn)水水質(zhì)3412.514002400設(shè)計去除率80%80%70%設(shè)計出水水質(zhì)682.52807202.7.2反應(yīng)器容積計算(1)UASB有效容積:V有效＝式中:Q設(shè)計最大流量,m3/d;C0′、Ce進(jìn)、出水COD濃度,mgCOD/L;Nv′容積負(fù)荷,kgCOD/(m3·d)。容積負(fù)荷一般控制在5～8kgCOD/(m3·d),以免產(chǎn)氣負(fù)荷過高導(dǎo)致厭氧污泥的流失。取Nv′=5kgCOD/(m3·d)。V有效＝＝1419.6m3(2)UASB反應(yīng)器的形狀及尺寸UASB反應(yīng)器的斷面形狀一般有矩形、方形和圓形、大型裝置為便于設(shè)置氣、液、固三項分離,多采用矩形池。從布水均勻性和經(jīng)濟(jì)型考慮,矩形池長寬比在2:1左右比較合適。設(shè)反應(yīng)器有效高度為h=5m,其工程設(shè)計總高為H=h+1.5m。則橫截面面積為:S===283.8m2設(shè)1個USAB反應(yīng)器,則每個UASB反應(yīng)器尺寸長×寬×高為22×13×5m3水力停留時間(HRT)和水力負(fù)荷率(Vt)tHRT===0.546d=13.10hVt===0.38m3/(㎡·h)對于顆粒污泥,水力負(fù)荷Vt在0.1～0.9m3/(㎡·h)之間符合要求。2.7.3配水系統(tǒng)設(shè)計算(1)布水點(diǎn)的設(shè)置進(jìn)水配水系統(tǒng)的主要作用是將廢水均勻地分配到整個反應(yīng)器的底部,并進(jìn)行水力攪拌。進(jìn)水方式的選擇根據(jù)水量而定,一般采用連續(xù)均勻進(jìn)水方式?？蛇x擇一管一點(diǎn)活一管多點(diǎn)的布水方式,布水點(diǎn)數(shù)與處理廢水的流量、進(jìn)水濃度、容積負(fù)荷等因素有關(guān)。查UASB反應(yīng)器進(jìn)料噴嘴數(shù)設(shè)置標(biāo)準(zhǔn),取每個進(jìn)水點(diǎn)負(fù)荷面積為3㎡。則每點(diǎn)的負(fù)荷面積為:Si===3㎡取n=95個,則UASB反應(yīng)器有95個布水點(diǎn)。(2)布水系統(tǒng)形式UASB反應(yīng)器的進(jìn)水分配系統(tǒng)的形式主要有樹枝管式、穿孔管式、多管多點(diǎn)式和上給式四種,本設(shè)計使用一管多孔式的U形穿孔管大阻力配水。為配水均勻,配水管的中心距和出水孔距均采用1.0～2.0m,出水孔孔徑一般為10～20mm,常取15mm,孔口向下或與垂線呈45°角,單個出水孔的服務(wù)面積一般為2～4㎡,本設(shè)計區(qū)3㎡。配水管中心線距池底一般為200～250mm,配水管直徑不少于100mm。為了穿孔管各孔出水均勻,要求孔口流速不小于2m/s。進(jìn)水點(diǎn)距反應(yīng)器池底200～300mm。共設(shè)置布水孔95個,出水流速一般控制在2.0～2.5m/s之間,本設(shè)計取2.0m/s。則孔徑d===14.2mm取d=15mm 上升水流速度和氣流速度空塔水流速度uk===0.38m/huk<1.0m/h,符合要求?？账託馍仙俣萿g===0.16m/hug<1.0m/h,符合要求。式中:ηCOD去除率,取80%;r配水管直徑,取r=0.15m。2.7.4三相分離器設(shè)計(1)設(shè)計說明三相分離器要具有氣、液、固三相分離的功能。三相分離器的設(shè)計主要包括沉淀區(qū)、氣液分離器、分隔板的設(shè)計。(2)沉淀區(qū)的設(shè)計三相分離器的沉淀區(qū)的設(shè)計同二次沉淀池的設(shè)計相同,主要是考慮沉淀區(qū)的面積和水深,面積根據(jù)廢水量和表面負(fù)荷率決定。由于沉淀區(qū)的厭氧污泥及有機(jī)物還能夠發(fā)生一定的生化反應(yīng)產(chǎn)生少量氣體,這對固液分離不利,故設(shè)計時應(yīng)滿足以下要求:沉淀區(qū)水力表面負(fù)荷<0.7m3/(㎡·h);沉淀器斜壁角度設(shè)為50°,使污泥不致積聚,盡快落入反應(yīng)區(qū)內(nèi);混合液進(jìn)入沉淀區(qū)前,經(jīng)過入流孔道(縫隙)的流速≦2m/h;總沉淀水深應(yīng)大于1.5m;水力停留時間介于1.5～2h。如果以上條件均能滿足,則可達(dá)到良好的分離效果。表面水力負(fù)荷為:q′===0.38m3/(㎡·h)q′<0.7m3(3)集氣罩寬度設(shè)上、下三角形集氣罩斜面與水平夾角為60°,取保護(hù)高h(yuǎn)1=0.5m,下三角形高h(yuǎn)3=1m,上三角形頂水深h2=0.5m。b1===0.58m設(shè)單元三相分離器寬b=L/10=22/10=2.2m則下集氣罩之間的寬度b2=b-2b1=2.2-2×0.58=1.04m(4)回流縫設(shè)計上部液面距反應(yīng)器頂部h1>0.2m,取h1=0.3m;集氣罩頂以上的覆蓋水深h2在0.5～1.0m之間,取h2=0.5m;沉淀區(qū)斜面的高度h3在0.5～1.0m之間,取h3=1m。下回流縫總面積A1=10b2B=10×1.04×13=135.2㎡下三角形集氣罩之間縫隙b2中的水流上升速度v1,v1=Qmax/A1=108.3/135.2=0.80m/h上回流縫總面積設(shè)b3=0.5m,則,A2=2×10×0.5×13=130