1、3 污水處理構(gòu)筑物的計(jì)算3.1細(xì)格柵3.1.1設(shè)計(jì)說明格柵系由一組平行的金屬柵條或篩網(wǎng)制成，安裝在污水渠道上、泵房集水井的進(jìn)口處或污水廠的端部，用以截留較大的懸浮物或漂浮物，如纖維、碎皮、毛發(fā)、果皮、蔬菜、塑料制品等。以減輕后續(xù)處理構(gòu)筑物的處理負(fù)荷，并保證其正常運(yùn)行。格柵的進(jìn)出水水質(zhì)見表3-1所示。表3-1 格柵進(jìn)出水水質(zhì)水質(zhì)指標(biāo)BOD5CODSS進(jìn)水6400130002000去除率0010出水64001300018003.1.2設(shè)計(jì)計(jì)算本工藝采用矩形斷面調(diào)節(jié)池前細(xì)格柵一道，采用機(jī)械清渣。 （1）柵前水深的確定 Q=2h2v1式中，Q設(shè)計(jì)流量，設(shè)計(jì)中取為0.0289m3/s；h柵前水深，m；v

2、1柵前渠道水流流速，設(shè)計(jì)中取為0.6m/s。h=Q2h1=0.028920.6=0.16(m)（2）細(xì)格柵的柵條間隙數(shù)n=Qsinbhv式中，n格柵柵條間隙數(shù)，個(gè)；Q設(shè)計(jì)流量，m3/s；格柵傾角，(o)；b格柵柵條間隙，m；h格柵柵前水深，m；v格柵過柵流速，m/s。過柵流速采用為0.7m/s，Q=0.0289m3/s，柵條間隙b=0.01m，柵前水深為0.16m，格柵安裝傾角=60o，則n=0.0289sin60o0.010.160.7=24個(gè)，取為25個(gè)。 （3）格柵槽有效寬度（B）B=Sn-1+bn式中，B格柵槽有效寬度，m；S每根格柵條的寬度，m。設(shè)計(jì)中采用10mm圓鋼為柵條，即取S=

3、0.01m，則B=0.0125-1+0.0125=0.49m，取為0.5m。 （4）進(jìn)水渠道漸寬部分的長度設(shè)進(jìn)水渠道寬B1=0.25m，漸寬部分展開角1=20o，此時(shí)進(jìn)水渠道內(nèi)的流速為：v1=QB1h=0.02890.250.16=0.72m/s，在0.40.9m/s范圍之內(nèi)，符合要求。則，進(jìn)水渠道漸寬部分長度：l1=B-B12tan1=0.5-0.252tan20o=0.34(m)（5）出水渠道的漸窄部分的長度l2=l12=0.342=0.17(m)（6）過柵水頭損失h1=kSb43v22gsin式中，h1水頭損失，m；格柵條的阻力系數(shù)，柵條斷面為銳邊矩形斷面=2.42；k格柵受污物堵塞時(shí)的

4、水頭損失增大系數(shù)，一般采用k=3。h1=32.420.010.01430.7229.8sin60o=0.16(m)（7）槽后明渠的總高度H=h+h1+h2式中，H槽后明渠的總高度，m；h2明渠超高，m，設(shè)計(jì)中取h2=0.3m。H=0.16+0.16+0.3=0.62(m)（8）格柵槽總長度L=l1+l2+0.5+1.0+H1tan 式中，L格柵槽總長度，m；H1格柵明渠的深度，m，H1=h+h2。L=0.34+0.17+0.5+1.0+0.16+0.3tan60o=2.28(m)（9）每日柵渣量W=86400Q11000式中，W每日柵渣量，m3/d; 1柵渣量，取1=0.1m3/103m3污水

5、。W=864000.02890.11000=0.25(m3/d)0.2(m3/d)故采用機(jī)械清渣。根據(jù)給水排水設(shè)計(jì)手冊第9冊，選用XWB-型背耙式格柵除污機(jī)。表3-2 XWB-型背耙式格柵除污機(jī)性能型號(hào)格柵寬度(mm)耙齒有效長度(mm)安裝傾角()提升質(zhì)量（kg）格柵間距（mm）提升速度(m/min)電動(dòng)機(jī)功率(KW)XWB-0.5-1.55001006020072030.5圖3-1 格柵計(jì)算示意圖3.2調(diào)節(jié)池3.2.1設(shè)計(jì)說明（1）水量調(diào)節(jié)池實(shí)際是一座變水位的貯水池，進(jìn)水一般為重力流，出水用泵提升。池中最高水位不高于進(jìn)水管的設(shè)計(jì)高度，最低水位為死水位。（2）調(diào)節(jié)池的形狀宜為方形或圓形，以利

6、于形成完全混合狀態(tài)。長形池宜設(shè)多個(gè)進(jìn)口和出口。（3）調(diào)節(jié)池不具有廢水處理的功能。3.2.2設(shè)計(jì)計(jì)算本設(shè)計(jì)水力停留時(shí)間取T=8h，設(shè)計(jì)流量Q=2500m3/d=104.2m3/h。（1）調(diào)節(jié)池的尺寸調(diào)節(jié)池體積：V=QT=104.28=833(m3)取池子總高度H=5.5m，其中超高0.5m，有效水深h=5m，則池面積為A=Vh=8335=166.6(m2)池長取16m，池寬取12m，則實(shí)際有效水深為h=V1612=4.3(m)取超高0.5m，則調(diào)節(jié)池的實(shí)際池深H=4.3+0.5=4.8m（2）潛污泵調(diào)節(jié)池集水坑內(nèi)設(shè)2臺(tái)上海陽光泵業(yè)制造有限公司生產(chǎn)的QW系列無堵塞移動(dòng)式潛污泵（1用1備），水泵的基

7、本性能參數(shù)見表3-3。表3-3 潛水排污泵性能型號(hào)流量（m3/h）揚(yáng)程（m）轉(zhuǎn)速（r/min）電動(dòng)機(jī)功率（kW）效率（%）出口直徑（mm）QW125-130-15-111301514601162125（3）攪拌為防止污水中懸浮物的沉積和使水質(zhì)均勻，可采用水泵強(qiáng)制循環(huán)進(jìn)行攪拌，也可以采用專用攪拌設(shè)備進(jìn)行攪拌。水泵強(qiáng)制循環(huán)攪拌，是在調(diào)節(jié)池底部設(shè)穿孔管，穿孔管與水泵壓力水相連，用壓力水進(jìn)行攪拌。水泵強(qiáng)制循環(huán)攪拌的優(yōu)點(diǎn)是不需要在池內(nèi)安裝其它專用攪拌設(shè)備，并可根據(jù)懸浮沉積的程度隨時(shí)調(diào)節(jié)壓力水循環(huán)的強(qiáng)度。其缺點(diǎn)是穿孔管容易堵塞，檢修不方便，影響使用。目前工程上常用潛水?dāng)嚢铏C(jī)進(jìn)行攪拌。根據(jù)調(diào)節(jié)池的有效容積，

8、攪拌功率一般按1m3污水48W選配攪拌設(shè)備。本工程取5W，調(diào)節(jié)池選配潛水?dāng)嚢铏C(jī)的總功率為25005=12.5(kW)。選擇5臺(tái)晨容環(huán)保公司出產(chǎn)的QJB型潛水?dāng)嚢铏C(jī)（不銹鋼），均勻安裝在調(diào)節(jié)池內(nèi)。表3-4 潛水?dāng)嚢杵麟妱?dòng)機(jī)性能型號(hào)功率(kW)電流(A)葉輪直徑(mm)葉輪轉(zhuǎn)速(r/min)重量(kg)QJB2.5/8-400/3-74082.5940074070圖3-2 調(diào)節(jié)池計(jì)算示意圖3.3豎流沉淀池3.3.1設(shè)計(jì)說明豎流沉淀池是利用污水從沉淀池中心管流入，沿著中心管向下流動(dòng)，經(jīng)中心管下部的反射板折向上方流動(dòng)，污水以流速v自下向上流動(dòng)，污水中的顆粒以沉速u向下沉降，當(dāng)uv時(shí)顆粒開始下沉，u=v

9、時(shí)顆粒懸浮污水中，uv時(shí)，顆粒隨污水流出。上升至沉淀池頂部的污水用設(shè)在沉淀池四周的鋸齒形三角堰流入集水槽排出。豎流沉淀池由進(jìn)水裝置、中心管、出水裝置、沉淀區(qū)、污泥斗及排泥裝置組成。其進(jìn)出水水質(zhì)見表3-5所示。表3-5 豎流沉淀池進(jìn)出水水質(zhì)水質(zhì)指標(biāo)BOD5CODSS進(jìn)水6400130001800去除率252050出水4800104009003.3.2設(shè)計(jì)計(jì)算 設(shè)計(jì)中取1座豎流沉淀池，設(shè)計(jì)流量Q=0.0289m3/s。（1）中心進(jìn)水管面積與直徑A0=Qv0=0.02890.03=1.0m2d0=4A0=41.03.14=1.13m式中，A0沉淀池中心進(jìn)水管面積(m2)； Q設(shè)計(jì)流量(m3/s)；

10、v0中心進(jìn)水管流速，設(shè)計(jì)取為0.03m/s。d0中心進(jìn)水管直徑(m)。（2）中心進(jìn)水管喇叭口與反射板之間的縫隙高度h3=Qv1d1式中，h3中心進(jìn)水管喇叭口與反射板之間的縫隙高度(m)； v1污水從中心進(jìn)水管喇叭口與反射板之間的縫隙流出速度(m/s)，一般取為0.02 m/s0.03m/s； d1喇叭口直徑(m)，一般采用d1=1.35d0。設(shè)計(jì)中取v1=0.02m/s，d1=1.351.13=1.53m。h3=0.02890.023.141.53=0.3m（3）沉淀池總面積及沉淀池直徑A1=QvA=A0+A1D=4A式中，A1沉淀池的沉淀區(qū)面積(m2)； v污水在沉淀池內(nèi)上升流速(m/s)；

11、 D沉淀池直徑(m)。設(shè)計(jì)中取q=2.5m3/m2h，v=q=0.0007m/s。A1=0.02890.0007=41.29m2A=1.0+41.29=42.29m2D=442.293.14=7.3m（4）沉淀池的有效沉淀高度，即中心管的高度h2=3600vt式中，h2沉淀池有效水深(m)； t沉淀時(shí)間，設(shè)計(jì)取為1.5h。h2=36000.00071.5=3.78m校核沉淀池徑深比：D/h2=7.3/3.78=1.933，符合規(guī)范。（5）污泥部分所需容積V=QC1-CT100100-p0106式中，Q污水流量(m3/s)； C1進(jìn)水懸浮物濃度(mg/L)； C2出水懸浮物濃度(mg/L)； 污

12、泥容重(t/m3)，約為1； po污泥含水率()。設(shè)計(jì)中取T=1d，p0=97V=0.02891800-900864001-97106=75m3（6）污泥斗及污泥斗高度污泥斗設(shè)在沉淀池的進(jìn)水端，采用重力排泥，排泥管伸入污泥斗底部，為防止污泥斗底部積泥，污泥斗底部直徑取為0.5m，污泥斗傾角取為600。污泥斗高度h5=7.3-0.52tan60o=5.9m污泥斗容積V1=13h5f1+f2+f1f2式中，V1污泥斗容積(m3)； f1沉淀池污泥斗上口邊長(m)； f2沉淀池污泥斗下口邊長，設(shè)計(jì)取為0.5m； h5污泥斗高度(m)。V1=135.93.1447.32+3.1440.52+3.144

13、7.32+0.52=88.3m3V1V（7）沉淀池總高度H=h1+h2+h3+h4+h5式中，H沉淀池總高度(m)； h1沉淀池超高，設(shè)計(jì)取為0.3m； h4沉淀池緩沖層高，設(shè)計(jì)取為0.3m；H=0.3+3.78+0.3+0.3+5.9=10.58m（8）出水堰 沉淀池出水經(jīng)過出水堰跌落進(jìn)入出水渠道，然后匯入出水管道排入其它構(gòu)筑物內(nèi)。出水堰采用90o三角形出水堰，三角堰頂寬0.16m，高0.08m，間距0.1m，共有88個(gè)三角堰。堰后自由跌落0.10.15m，三角堰有效水深為H1=0.7Q2/5=0.70./5=0.03m三角堰后自由跌落0.15m，則出水堰水頭損失為0.19m。圖3-3 豎流

14、沉淀池示意圖（9）出水渠道 出水渠道設(shè)在沉淀池四周，收集三角堰出水，出水渠道寬0.25m，深0.4m，有效水深0.20m，水平流速0.29m/s。出水渠將三角堰出水匯集送入出水管，出水管采用鋼管，管徑DN200mm，管內(nèi)流速0.92m/s。（10）排泥管沉淀池采用重力排泥，排泥管直徑DN200mm，連續(xù)將污泥排出池外貯泥池內(nèi)。3.3水解酸化池的設(shè)計(jì)3.3.1工藝介紹 水解酸化池可以作為獨(dú)立一級厭氧生物處理工藝，也可以作為二相厭氧生物處理的第一相（即產(chǎn)酸相），其目的是改善廢水的可生化性，降低后續(xù)生物處理負(fù)荷，提高后續(xù)處理工藝的穩(wěn)定性和效果。在二相厭氧生物處理工藝中，水解酸化池是一種高負(fù)荷厭氧生物

15、處理單元，其負(fù)荷為一般厭氧生物處理負(fù)荷的35倍。水解酸化池結(jié)構(gòu)簡單，無需設(shè)計(jì)或安裝復(fù)雜的配水裝置和水流整流裝置（如配水裝置、折流板、三相分離器、出水溢流堰、水下推進(jìn)器等），但為避免出現(xiàn)死區(qū)引起污泥腐敗，底部或進(jìn)水口必須配水均勻；為防止短流，可在沿長方向設(shè)穿孔擋流板等。進(jìn)水不需要預(yù)先調(diào)節(jié)水質(zhì)、水量。由于其作用為分解有機(jī)物或把大分子有機(jī)物分解成小分子有機(jī)物，反應(yīng)過程不產(chǎn)生沼氣，不須設(shè)計(jì)集氣裝置。水解酸化池可以是懸浮活性污泥法，也可采用生物膜法或二者相結(jié)合的形式。其池型可以是平流式、豎流式和折流式。可以與二相厭氧生物池合建，也可以獨(dú)立分建。水解酸化池設(shè)計(jì)一般取表面負(fù)荷0.81.5m3/(m2h)，水

16、力停留時(shí)間為45h。采用池底進(jìn)水，進(jìn)水多采用穿孔管配水，每個(gè)布水孔服務(wù)面積0.52m2，孔口流速0.41.5m/s；采用池頂堰流出水，出水堰可以位于池邊，也可以類似自來水廠的平行布設(shè)；排泥采用間歇排泥，排泥管設(shè)于池的中部，管徑為150200mm，排泥流速大于0.7m/s。水解酸化池的進(jìn)出水水質(zhì)見表3-6所示。表3-6 水解酸化池進(jìn)出水水質(zhì)水質(zhì)指標(biāo)BOD5CODSS進(jìn)水480010400900去除率253070出水360072802703.3.2設(shè)計(jì)計(jì)算（1）有效容積(V)V=Qmaxt式中，Qmax為最大設(shè)計(jì)流量，m3/h；本設(shè)計(jì)為104.2m3/h。t為水力停留時(shí)間，h；本設(shè)計(jì)取為4h。V=

17、104.24=416.8m3（2）池表面積（A）A=Vq=104.21.0=104.2m2式中，q為表面負(fù)荷，m3/(m2h)；本設(shè)計(jì)取為1.0m3/(m2h)。（3）有效水深（H）H=qt=1.04=4.0m本設(shè)計(jì)計(jì)劃建造一座水解酸化池，池寬為7m，按長寬比2:1設(shè)計(jì)，則池長取為15m；取超高為0.4m，則設(shè)計(jì)池深為4.4m。半軟性填料于池底上方0.4m處設(shè)置，填料有效深度為3.5m。（4）配水方式 采用穿孔管布水器（分支式配水方式），配水干管管徑為DN200mm，設(shè)7根配水支管，管徑為DN100mm，相鄰支管間距為2m。支管出水口距池底200mm，位于所服務(wù)面積的中心；出水孔徑為15mm，

18、孔口流速為2.5m/s。則開孔數(shù)為n=4Qd2u=40.02893.140.01522.570(個(gè))每個(gè)支管上開孔10個(gè)。（5）出水系統(tǒng)設(shè)計(jì)堰長取出水堰負(fù)荷q=1.6L/sm，則L=Qq=0.028910001.6=18.06m出水堰的形式和尺寸采用90o三角堰出水，每米堰板設(shè)5個(gè)堰口，詳細(xì)尺寸如圖3-4所示。每個(gè)堰口出流量q=q5=1.65=0.32L/s=0.00032m3/s堰上水頭h1=q1.425=0.425=0.035m0.025m符合水解酸化反應(yīng)器污水處理工程技術(shù)規(guī)范的要求。集水槽寬B=0.9Q10.4為確保安全，集水槽設(shè)計(jì)流量Q1=1.21.5Q，帶入數(shù)據(jù)得B=0.91.30.

19、02890.4=0.24m槽深度集水槽臨界水深hk=3Q12gB2=31.30.80.242=0.14m集水槽起端水深h0=1.73hk=1.730.14=0.24m設(shè)出水槽自由跌落高度h2=0.1m，則集水槽總深度：h=h1+h2+h0=0.035+0.1+0.24=0.375m圖3-4 水解酸化池進(jìn)出水系統(tǒng)示意圖圖3-4 水解酸化池進(jìn)出水系統(tǒng)示意圖（6）污泥系統(tǒng)設(shè)計(jì)厭氧生物處理污泥產(chǎn)量取r=0.08kgVSS/kgCOD，流量Q=2500m3/d，進(jìn)水COD濃度C0=10400mg/l=10.4kg/m3，COD去除率取30%。X=rQC0E=0.08250010.40.3=624kgVS

20、S/d據(jù)VSS/SS=0.8X=6240.8=780kgSS/d取污泥含水率為98%，當(dāng)含水率為95%時(shí)，取S=1000kg/m3，則污泥產(chǎn)量為：W=1-0.98=39m3/d排泥采用穿孔排泥管，沿矩形池縱向多點(diǎn)排泥。管徑為150mm，孔眼直徑為32mm，孔眼間距為0.2m。取每次排泥間隔為0.5d，取每次排泥時(shí)間為0.5h，則每次總排泥流量為：3920.5=39m3/h選用DN150mm，得管內(nèi)污泥流速為v=0.61m/s。3.4上流式厭氧污泥床反應(yīng)器(UASB)的設(shè)計(jì)3.4.1 設(shè)計(jì)說明UASB反應(yīng)器主要由反應(yīng)區(qū)、三相分離器、氣室三部分組成。底部反應(yīng)區(qū)有大量厭氧顆粒污泥，沉降性能好的污泥在

21、下部形成污泥層。反應(yīng)器運(yùn)行時(shí)，需要處理的污水自UASB底部進(jìn)入反應(yīng)器，在污泥層中與顆粒污泥充分混合接觸進(jìn)行反應(yīng)。通過厭氧反應(yīng)的三個(gè)階段，污水中的有機(jī)物被分解，同時(shí)產(chǎn)生沼氣，氣體上升過程中不斷合并成較大的氣泡，起到一定的攪拌和循環(huán)作用，有利于反應(yīng)器內(nèi)顆粒污泥的形成和穩(wěn)定。氣體帶動(dòng)一部分松散污泥進(jìn)入污泥懸浮層，與懸浮污泥接觸碰撞，其中一部分比重增大，重新沉入污泥層。氣、水、污泥三相混合液到達(dá)三相分離器后，氣體進(jìn)入氣室導(dǎo)出被收集利用，固、液兩相混合液進(jìn)入沉淀區(qū)，在重力作用下，污泥絮凝沉淀，并沿斜壁滑回反應(yīng)器，又可以與進(jìn)水發(fā)生厭氧反應(yīng)分解有機(jī)物，從而保證反應(yīng)器中的污泥量，與污泥分離后的上清液從溢流堰上

22、部排出。三相分離器是UASB反應(yīng)器中的重要組成部分。廢水在反應(yīng)器底部的污泥床區(qū)經(jīng)微生物的厭氧反應(yīng)處理后，氣、液、固三相混合物上升直至三相分離器，三相分理器在此處起到混合液分離的作用:沼氣升至分離器的反射板，向四周折射穿過液體而進(jìn)入氣室，由導(dǎo)氣管收集導(dǎo)出；固、液兩相混合液進(jìn)入沉淀區(qū)，其中的污泥發(fā)生絮凝作用，逐漸形成較的絮凝體，靠重力作用自然沉降到斜壁上，然后沿著斜壁重新滑回厭氧反應(yīng)區(qū)與進(jìn)水混合繼續(xù)發(fā)生反應(yīng)，以保證污泥床較大的污泥量和生物量。與污泥分離后的清水經(jīng)出水堰排出。三相分離器有三個(gè)主要組成部分：氣室、沉淀區(qū)和污泥回流縫，分別是氣液分離、固液分離以及污泥回流的作用區(qū)。UASB的進(jìn)出水水質(zhì)見表

23、3-7所示。表3-7 UASB反應(yīng)器進(jìn)出水水質(zhì)水質(zhì)指標(biāo)BOD5CODSS進(jìn)水36007280270去除率858050出水54014561353.4.2 設(shè)計(jì)計(jì)算UASB反應(yīng)器的有效容積（包括沉淀區(qū)和反應(yīng)區(qū)），設(shè)計(jì)Nv=4.5kgCOD/(m3d)。反應(yīng)器高度一般為46m。升流式厭氧污泥床的池形有矩形、方形和圓形，圓形反應(yīng)器具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的特點(diǎn)，但是建造圓形反應(yīng)器的三相分離器要比矩形和方形反應(yīng)器復(fù)雜得多，因此本設(shè)計(jì)選用矩形池，設(shè)計(jì)反應(yīng)池3座。 （1）UASB反應(yīng)器所需的容積及主要尺寸。UASB反應(yīng)器的有效容積V有效=QC0Nv式中，Q設(shè)計(jì)處理流量，m3/d；C0進(jìn)水有機(jī)物濃度，kgCOD/m3；N

24、v容積負(fù)荷，根據(jù)張自杰的排水工程，容積負(fù)荷在20時(shí)對于富含揮發(fā)性脂肪酸的廢水為46kgCOD/(m3d)，本設(shè)計(jì)取為4.5kgCOD/(m3d)。V有效=25007.284.5=4044(m3)反應(yīng)器的有效高度為h=6m，則橫截面積：S=V有效h=40446=674(m2)單池截面積：Si=Sn=6743=224.67m2單池從布水均勻性和經(jīng)濟(jì)性考慮，矩形池長寬比在2:1較為合適。設(shè)池長l=20m，則寬為：b=Sil=224.6720=11.2(m)設(shè)計(jì)取為12m。單池截面積： Si=lb=2012=240(m2)設(shè)計(jì)反應(yīng)器總高度H=7.5m，其中超高為0.5m。單池總?cè)莘e：Vi=SiH=24

25、07=1680(m3)單池有效反應(yīng)容積：Vi有效=Sih=2406=1440(m3)單個(gè)反應(yīng)器實(shí)際尺寸20m12m7.5m，反應(yīng)器3座?？偝孛娣e：S總=Sin=2403=720(m2)反應(yīng)器總?cè)莘e：V=Vin=16803=5040(m2)總有效反應(yīng)容積：V有效=Vi有效n=14403=4320m34040m3，符合有機(jī)負(fù)荷要求。UASB體積有效系數(shù)：V有效V=85.7，在7090之間。水力停留時(shí)間（HRT）及水力負(fù)荷率（Vr）：HRT=V有效Q=41.5(h)Vr=QS總=0.14m3/m2h根據(jù)參考文獻(xiàn)，對顆粒污泥，水力負(fù)荷Vr0.8m3/(m2h)，故符合要求。 （2）三相分離器設(shè)計(jì) 三相

26、分離器的構(gòu)造形式是多種多樣的，但不論哪一種，它必須有3個(gè)主要功能和3個(gè)組成部分：氣液分離、固液分離和污泥回流3個(gè)功能以及氣封、沉淀區(qū)和回流縫3個(gè)組成部分。沉淀區(qū)設(shè)計(jì)。三相分離器沉淀區(qū)固液分離是靠重力沉淀達(dá)到的，其設(shè)計(jì)方法與普通二沉池相似，主要考慮兩個(gè)因素，即沉淀面積和水深。沉淀面積可根據(jù)廢水流量和沉淀的表面負(fù)荷率確定。一般表面負(fù)荷率的數(shù)值等于水流向上流速v1，該值的大小與需要去除的污泥顆粒的沉降速度vs相等，但方向相反，對已形成顆粒污泥的反應(yīng)器，為防止和減少懸浮層絮狀污泥流失，沉淀室內(nèi)設(shè)計(jì)日平均表面負(fù)荷率小于0.7m3/(m2h)。沉淀區(qū)進(jìn)水口的水流上升速度一般小于0.7m3/(m2h)。本工

27、程設(shè)計(jì)中，與短邊平行，沿長邊每池6個(gè)集氣罩，構(gòu)成6個(gè)分離單元，則每池設(shè)置6個(gè)三相分離器。三相分離器長度B=12m，每個(gè)單元寬度：b=l6=206=3.3(m)沉淀區(qū)的沉淀面積即為反應(yīng)器的水平面積，即240m2。單池的設(shè)計(jì)流量為Qi=34.72m3/h，則沉淀區(qū)的表面負(fù)荷率：QiS=34.72240=0.14m3/m2hADAB或BCAB沿AB方向水流的速度：va=QiCEB2N=34.720.251226=0.96(m/h)式中，B三相分離器長度，(m)；N每池三相分離器數(shù)量。氣泡上升速度： vb=g181-gd2=1式中，d氣泡直徑，cm；1液體密度，g/cm3；g沼氣密度，g/cm3；碰撞

28、系數(shù)，取0.95；廢水的動(dòng)力粘滯系數(shù)，g/(cms)；液體的運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)，cm2/s。設(shè)氣泡的直徑d=0.01cm；35下，1=1.03g/cm3，g=1.1510-3g/cm3，=0.0101cm2/s，=0.95，=0.01011.03=0.0104g/(cms)，由于廢水動(dòng)力粘滯系數(shù)值比凈水的大，取為0.02g/(cms)。vb=0.95981180.021.03-1.1510-30.012=9.58m/hBCAB=0.430.5=0.86vbva=9.580.96=9.98，故可脫去d0.01cm的氣泡。三相分離器與UASB高度設(shè)計(jì)。三相分離區(qū)總高h(yuǎn)=h2+h3+h4-h5。h2為集氣

29、罩以上的覆蓋水深，取0.5m。AF=h3sin550=1.2sin550=1.46(m)BF=AF-AB=1.46-0.5=0.96(m)h5=BFsin550-BC=0.96sin550-0.43=0.36(m)h=h2+h3+h4-h5=0.5+1.2+1.57-0.36=2.91(m)UASB總高度H=7.5m，沉淀區(qū)高2m，污泥床高2m，懸浮區(qū)高3m，超高0.5m。 （3）布水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算反應(yīng)器布水點(diǎn)數(shù)量的設(shè)置與處理流量、進(jìn)水濃度、容積負(fù)荷等因素有關(guān)。顆粒污泥Nv4kgCOD/(m3d)時(shí)，每個(gè)布水點(diǎn)服務(wù)25m2，出水口流速25m/s。配水系統(tǒng)形式采用多管多孔配水方式，每個(gè)反應(yīng)器設(shè)1

30、根D=100mm的總水管，14根d=50mm的支管，支管分別位于總水管的兩側(cè)，每側(cè)7根支管，同側(cè)每兩根支管之間的中心距為2.5m，配水孔徑15mm，孔距2m，每根水管有3個(gè)配水孔，每個(gè)孔的服務(wù)面積2.52=5m2，孔口向下。 布水孔孔徑計(jì)算流速=4Qi3600D2=434.0.12=1.23m/s布水孔314=42個(gè)，出水流速為2.0m/s，則孔徑為d=4Qi3600nu=434.3.14422.2=12.1mm，取15mm。布水管設(shè)置在離UASB反應(yīng)器底部200mm處。驗(yàn)證中溫35，容積負(fù)荷6.0kgCOD/(m3d)，沼氣產(chǎn)率0.4m3/kgCOD，滿足空塔水流速u1.0m/h，空塔沼氣上

31、升速度ug1.0m/h?？账魉俣龋簎=QS總=0.14m/h1.0m/s符合要求?？账饬魉俣龋簎g=QW沼氣S總=1046.0-0.40.4720=0.32m/h1.0m/h符合要求。（4）排泥系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算UASB反應(yīng)器中污泥總量的計(jì)算一般UASB污泥床主要由沉降性能良好的厭氧污泥組成，平均濃度為15kgVSS/L，則3座UASB反應(yīng)器中污泥總量G=V有效CSS=404415=60660kg/d=60.66t/d產(chǎn)泥量計(jì)算厭氧生物處理污泥產(chǎn)量取r=0.08kgVSS/kgCOD；流量Q=2500m3/d；進(jìn)水COD濃度c0=7280mg/L=7.28kg/m3；COD去除率E=80，則

32、UASB反應(yīng)器總產(chǎn)泥X=rQC0E=0.0825007.280.8=1164.8kgVSS/d據(jù)VSS/SS=0.8，則X=1164.80.8=1456(kgSS/d)單池產(chǎn)泥量：Xi=X3=14563=485.3(kgSS/d)污泥含水率為98，當(dāng)含水率95，取s=1000kg/m3，則污泥產(chǎn)量為Ws=1-0.98=72.8m3/d單池排泥量：Wsi=72.83=24.27m3/d污泥齡c=GX=60.66=41.66d排泥系統(tǒng)的設(shè)計(jì)在距離UASB反應(yīng)器底部100cm和200cm高處，各設(shè)置兩個(gè)排泥口，排空時(shí)由污泥泵從排泥管強(qiáng)排。反應(yīng)器每天排泥一次，各池的污泥由污泥泵抽入污泥濃縮池中，排泥管

33、選鋼管D=150mm。設(shè)計(jì)選用上海陽光泵業(yè)制造有限公司出產(chǎn)的G型污泥泵3臺(tái)給3座反應(yīng)池排泥，每天排泥2h，其主要性能見表3-8所示。表3-8 污泥泵主要性能型號(hào)流量(m3/h)壓力(MPa)轉(zhuǎn)速(r/min)電機(jī)功率(kW)進(jìn)口法蘭通徑(mm)出口法蘭通徑(mm)允許顆粒直徑(mm)允許纖維長度(mm)G40-1120.6960480653.845（5）出水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算出水系統(tǒng)的作用是把沉淀區(qū)上面的澄清水均勻地收集并排出。出水是否均勻?qū)μ幚硇Ч泻艽蟮挠绊?，而且其形式與三相分離器及沉淀區(qū)設(shè)計(jì)有關(guān)。出水槽設(shè)計(jì)對于每個(gè)反應(yīng)池，有6個(gè)單元三相分離器，出水槽共6條，槽寬a=0.2m。單個(gè)反應(yīng)器流量：

34、qi=25003243600=0.0095(m3/s)設(shè)出水槽槽口附近水流速度為u=0.2m/s，則槽口附近水深=qi6ua=0.20.2=0.04(m)取槽口附近槽深為0.2m，出水槽坡度為0.01；出水槽尺寸12m0.2m0.2m；出水槽數(shù)量為6座。溢流堰設(shè)計(jì)出水槽溢流堰共12條（62），每條長12m；設(shè)計(jì)90o三角堰，堰高50mm，堰口寬100mm，則堰口水面寬b=50mm。每個(gè)UASB反應(yīng)器處理水量9.5L/s，通常溢流負(fù)荷1.7L/(ms)，設(shè)計(jì)溢流負(fù)荷f=1.0L/(ms)，則堰上水面總長度為：L=qif=9.51.0=9.5(m)三角堰數(shù)量：n=Lb=9.55010-3=190個(gè)

35、，取為192個(gè)。每條溢流堰三角堰數(shù)量=192/12=16（個(gè)）一條溢流堰上共16個(gè)100mm的堰口，16個(gè)650mm的間隙。堰上水頭校核：q=qin=9.510-3192=4.9510-5m3/s按90o三角堰計(jì)算公式 q=1.4h2.5則堰上水頭：h=4.9510-51.40.4=0.017m出水渠設(shè)計(jì)計(jì)算反應(yīng)器沿長邊設(shè)一條矩形出水渠，6條出水槽的出水流至出水渠。設(shè)出水渠寬a=0.4m，坡度0.001，出水渠渠口附近水流速度為u=0.2m/s。渠口附近水深=qiua=0.00950.40.2=0.12m出水渠尺寸：13.95m0.4m0.35m。UASB排水管設(shè)計(jì)計(jì)算Q=9.5L/s，選用D

36、=150mm鋼管排水，充滿度（設(shè)計(jì)值）為0.6。管內(nèi)水流速度v=40.00953.140.1520.6=0.9m/s（6）沼氣收集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算沼氣產(chǎn)量計(jì)算。總產(chǎn)氣量（取沼氣產(chǎn)率r=0.4m3/kgCOD） G=rQc0E=0.4104247.280.8=5815(m3/d)單個(gè)UASB反應(yīng)器產(chǎn)氣量：Gi=G3=58153=1938.3m3/d集氣管每個(gè)集氣管的沼氣用一根集氣管收集，單個(gè)池子共有13根集氣管。每根集氣管內(nèi)最大氣流量：1938.324360013=1.710-3m3/s集氣室沼氣出氣管最小直徑d=100mm，取100mm。沼氣主管每池13根集氣管先通到一根單池主管，然后匯入兩池沼

37、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：qi=1938.3243600=0.0224m3/s取D=150mm，充滿度（設(shè)計(jì)值）為0.8，則流速v=0.022443.140.1520.8=1.59m/s沼氣總管內(nèi)最大氣流量q=3600=0.0673m3/s取D=300mm，充滿度（設(shè)計(jì)值）為0.7，流速v=0.067343.140.320.7=1.36m/s水封罐設(shè)計(jì)水封罐主要是用來控制三相分離器的集氣室中氣液分離兩相界面高度的，因?yàn)楫?dāng)液面太高或波動(dòng)時(shí)，浮渣或浮沫可能會(huì)引起出氣管堵塞或使氣體部分進(jìn)入沉降室，同時(shí)兼有隔絕和排出冷凝水的作用。每一個(gè)反應(yīng)器配一個(gè)水封罐

38、。水封高度 H=H1-H0式中，H0反應(yīng)器至貯氣罐的壓頭損失和貯氣罐的壓頭，m。為保證安全取貯氣罐內(nèi)壓頭，集氣罩中出氣氣壓最大，H1取2mH2O，貯氣罐內(nèi)壓強(qiáng)H0為400mmH2O。H=2-0.4=1.6mH2O取水封罐高度為2.5mm，直徑1500mm，進(jìn)氣管、出氣管各一根，D=200mm；進(jìn)氣管、放空管各一根，D=50mm，并設(shè)液面計(jì)。氣水分離器氣水分離器為干燥沼氣所用，選用50mm1800mm鋼制氣水分離器3個(gè)，氣水分離器中有鋼絲填料，并配有流量計(jì)壓力表。氣柜Vg=5815m3/d=242.29m3/h，氣柜容積定為3h的產(chǎn)氣量，即Vg=726.87m3，氣柜尺寸10000mm10000

39、mm。 （7）UASB的其他設(shè)計(jì)考慮取樣管設(shè)計(jì)在池壁高度方向設(shè)置若干個(gè)取樣管，用以采取反應(yīng)器內(nèi)的污泥樣本，以隨時(shí)掌握污泥在高度方向的濃度分布情況。在距反應(yīng)器底1.11.2m位置，沿池壁高度上設(shè)置取樣管4根，沿反應(yīng)器高度方向各管相距0.8m，水平方向各管相距2.0m。取樣管選用DN100鋼管，取樣口設(shè)于距地面1.1m處，配球閥取樣。檢修為便于檢修，在UASB反應(yīng)器距地坪1.0m處設(shè)600mm人孔一個(gè)。為防止部分容重過大的沼氣在UASB反應(yīng)器內(nèi)聚集，影響檢修和發(fā)生危險(xiǎn)，檢修時(shí)可向UASB反應(yīng)器中通入壓縮空氣，因此在UASB一側(cè)預(yù)埋壓縮空氣管（由鼓風(fēng)機(jī)房來）。為保證檢修時(shí)采光，除采用臨時(shí)燈光外，不設(shè)

40、UASB蓋頂。防腐措施厭氧反應(yīng)器腐蝕比較嚴(yán)重的是反應(yīng)器上部，此處無論是鋼材或水泥都會(huì)被損壞，因此，UASB反應(yīng)器應(yīng)重點(diǎn)進(jìn)行頂部的防腐處理。在水平面以下，溶解的CO2會(huì)發(fā)生腐蝕，水泥中的CaO會(huì)因?yàn)樘妓岬拇嬖诙芙?。沉降斜面也?huì)腐蝕，為了延長反應(yīng)器的使用壽命，反應(yīng)器的防腐措施是必不可少的。本設(shè)計(jì)中，反應(yīng)器上部2m以上池壁用玻璃鋼防腐，三相分離器所有裸露的碳鋼部位用玻璃鋼防腐。在UASB反應(yīng)器布置區(qū)設(shè)置一根DN32供水管補(bǔ)水、沖洗及排空時(shí)使用。在反應(yīng)器頂面上設(shè)置鋼架、鋼板行走平臺(tái)，并連接上臺(tái)樓梯。安全要求：UASB反應(yīng)器的所有電器設(shè)施，包括泵、閥、燈等一律采用防爆設(shè)備；禁止明火火種進(jìn)入該布置區(qū)域，

41、動(dòng)火操作應(yīng)遠(yuǎn)離該區(qū)沼氣柜；保持該區(qū)域良好的通風(fēng)。3.5 SBR反應(yīng)池的設(shè)計(jì)3.5.1設(shè)計(jì)說明SBR工藝只有一個(gè)反應(yīng)器，不需要二沉池，不需要污泥回流設(shè)備，一般情況下也不需要調(diào)節(jié)池，因此要比傳統(tǒng)活性污泥工藝節(jié)省基建投資30以上，而且布置緊湊，節(jié)省用地。SBR反應(yīng)池的運(yùn)行工序可分為進(jìn)水-曝氣期、沉淀期、潷水期和閑置期，在進(jìn)水-曝氣期完成生物降解過程，在沉淀期和潷水期完成固液分離過程。其進(jìn)出水水質(zhì)見表3-9所示。表3-9 SBR進(jìn)出水水質(zhì)水質(zhì)指標(biāo)BOD5CODSS進(jìn)水5401456135去除率908580出水54218.4273.5.2 設(shè)計(jì)計(jì)算SBR池設(shè)2座，為矩形。(1) SBR工藝各工序所需時(shí)間

42、設(shè)計(jì)反應(yīng)時(shí)間：tR=24S0m1000LsX式中：m充水比； S0進(jìn)水BOD，mg/L；LS反應(yīng)池五日生化需氧量污泥負(fù)荷，kgBOD5/(kgMLSSd)，一般取0.10.25 kgBOD5/(kgMLSSd)；X反應(yīng)池內(nèi)混合液懸浮固體（MLSS）平均濃度，kgMLSS /m3，一般取3.05.0 kgMLSS /m3；根據(jù)序批式活性污泥法污水處理工程技術(shù)規(guī)范取m=0.3，LS =0.2 kgBOD5/(kgMLSSd)，X=4.0 kgMLSS /m3。tR=245400.310000.24.0=4.86h，取為5h。取沉淀時(shí)間為tS=1h；取排水時(shí)間tD=1h；取閑置時(shí)間tb=1h；一個(gè)周

43、期所需時(shí)間為：t=tR+tS+tD+tb=5+1+1+1=8h進(jìn)水時(shí)間：tF=tn=82=4h式中：n反應(yīng)池個(gè)數(shù)。SBR反應(yīng)池的運(yùn)行周期見表3-10所示。 表3-10 SBR運(yùn)行周期項(xiàng)目1h2h3h4h5h6h7h8h反應(yīng)池進(jìn)水/曝氣進(jìn)水/曝氣進(jìn)水/曝氣進(jìn)水/曝氣曝氣沉淀潷水閑置（2）反應(yīng)池尺寸設(shè)計(jì)反應(yīng)池有效容積：V=24QS01000XLStR式中：V反應(yīng)池有效容積，m3；Q每個(gè)周期進(jìn)水量，m3；Q=250032=416.67m3V=24416.6740.25=1350m3由進(jìn)水時(shí)間和進(jìn)水量的變動(dòng)理論，求得一個(gè)循環(huán)周期的最大流量變動(dòng)比r=1.5，超過一個(gè)周期，進(jìn)水量Q與V的對比為：QV=r-

44、11/m=1.5-11/0.3=0.15考慮流量比，反應(yīng)池的修正容量為：V=V1+QV=13501+0.15=1552.5m3取反應(yīng)池深5m，則所需水面積A=1552.5/5=310.5(m2)取反應(yīng)器長l=22m，則寬b=14m。反應(yīng)池尺寸（外形）為22.6m29.1m5.5m。 （3）反應(yīng)池液位控制SBR反應(yīng)池設(shè)計(jì)運(yùn)行水位計(jì)算如下。排水結(jié)束時(shí)水位h2h2=H11+QV1-m=511.151-0.3=3.04m基準(zhǔn)水位h3h3=H11+QV=511.15=4.35m高峰水位h4=5m警報(bào)、溢流水位h5=h4+0.5=5+0.5=5.5(m)污泥界面h1=h2-0.5=3.04-0.5=2.5

45、4(m)圖3-6 SBR反應(yīng)池設(shè)計(jì)運(yùn)行水位 （4）排水口高度和排出裝置排水口高度為保證每次換水水量及時(shí)快速排出以及排水裝置運(yùn)行的需要，排水口應(yīng)設(shè)在反應(yīng)池最低水位之下0.50.7m，本工程設(shè)計(jì)排水口在最低水位之下0.5m處。排出裝置每池排出負(fù)荷QD=QSNnTD=2500231160=6.94m3/min設(shè)一套排出裝置，其負(fù)荷Q=QD=6.94m3/min排出裝置的排出能力在最大的流量比（r=1.5）時(shí)能夠排出，所以排出能力Q=6.941.5=10.41m3/min每池設(shè)潷水器一套，一個(gè)出水口。選用江蘇龍岱環(huán)保科技公司的旋轉(zhuǎn)式潷水器，其主要技術(shù)參數(shù)見表3-5。表3-5 旋轉(zhuǎn)式潷水器主要技術(shù)參數(shù)型

46、號(hào)堰口寬度(mm)最大潷水深度(m)潷水量(mm)基礎(chǔ)中心距離(mm)XBS-50050001.43.05007004700 （5）產(chǎn)泥量及排泥系統(tǒng)SBR池產(chǎn)泥量：X=YQS0-Se-KdVXV+fQSS0-SSe式中，X剩余污泥量，kg/d； Y污泥產(chǎn)率，kgVSS/kgBOD5； Q設(shè)計(jì)平均日污水量，m3/d； S0反應(yīng)池進(jìn)水五日生化需氧量，kgBOD5/m3； Se反應(yīng)池出水五日生化需氧量，kgBOD5/m3； Kd衰減系數(shù)，d-1； V反應(yīng)池容積，m3； XV反應(yīng)池混合液揮發(fā)性懸浮固體平均質(zhì)量濃度，kgMLVSS/m3； f進(jìn)水懸浮物污泥轉(zhuǎn)換率，kg/m3； SS0反應(yīng)池進(jìn)水kgBOD

47、5/m3； SSe反應(yīng)池出水kgBOD5/m3。根據(jù)序批式活性污泥法污水處理工程技術(shù)規(guī)范表3知，取Y=0.3 kgVSS/kgBOD5，Kd=0.05 d-1，f =0.6 kgMLSS/kgSS， XV =2.4 kgMLSS/m3，Q=2500 m3/d。X=0.3250020.54-0.054-0.0513502.4+0.625002 0.135-0.027 =101.25kg/d兩池總剩余污泥量為：2X=2101.25=202.5kg/d假定剩余污泥含水率為99，則排泥量為W=X1031-P=202.51031-0.99=20.25m3/d總排泥管采用DN150mm，取排泥間隔為0.5

48、d，每次排泥時(shí)間為0.5h。則每次排泥量為：q=20.2520.5=20.25m3/h=0.00563m3/s排泥流速為：v=4qd2=40.140.152=0.32m/s排泥系統(tǒng)每個(gè)反應(yīng)池中接排泥管DN100一根，排泥管安裝高程為相對池底+1.5m，剩余污泥排入污泥濃縮池。 （6）需氧量及曝氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算需氧量計(jì)算O2=aQS0-Se+bVXV式中，a微生物代謝有機(jī)物需氧率，設(shè)計(jì)取為0.5kgO2/kgBOD5；b微生物自氧需氧率，設(shè)計(jì)取為0.15kgO2/kgMLSS； O2=0.5250020.54-0.054+0.1513502.4=789.75kg/dSBR運(yùn)行周期為8h，每天運(yùn)行三

49、個(gè)周期，每個(gè)周期曝氣時(shí)間為5h，故每池每小時(shí)的需氧量O=789.7535=52.65kgO2/h則兩池每小時(shí)的需氧量為105.3kgO2/h。供氣量計(jì)算設(shè)混合液DO為2.0mg/L，池內(nèi)水深5m。水中溶解氧飽和度分別為CS(20)=9.17mg/L，Cs(30)=7.63mg/L。微孔曝氣頭安裝在距池底0.2m處，淹沒深度4.8m。微孔曝氣器出口處的絕對壓力為：Pb=1.103105+9.84.8103=1.573105Pa微孔曝氣器的氧轉(zhuǎn)移效率（E）為15，則空氣離開曝氣池時(shí)氧的百分比為Ot=211-E79+211-E100%=211-0.1579+211-0.15100%=18.43%曝氣池中的平均溶解氧飽和度（按最不利溫度條件考慮）為Csb30=Cs20Pb2.026105+Qt42代入數(shù)據(jù)得Csb30=7.631.5732.026+18.4342=9.2