某乳制品厂废水处理工程设计.doc

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1、 某乳制品厂废水处理工程设计 目 录1 引言12 概况12.1 设计规模12.2 设计进水水质12.3 设计出水水质12.4 设计依据12.4 设计原则23 工艺的合理性、先进性24 污水处理工艺流程与说明34.1 工艺流程34.2 工艺流程说明44.2 处理效果分析45 工艺设计与计算55.1 格栅计算55.2 集水池提升泵75.3 集水井设计计算75.4 事故池设计计算85.5 水解池设计计算95.6 调节池设计计算105.7 UASB反应池设计计算115.8 沉淀池255.9 清水池286 鼓风机房设计计算286.1 设计计算286.2 风机选择287 污泥处理系统287.1 污泥井29

2、7.2 污泥浓缩池298 带式压滤机308.1 设计说明308.2 设计计算318.3 污泥投配设备318.4 加药系统318.5 反冲洗水泵329 污水处理厂总体布置329.1 平面布置329.2 高程布置3410 主要构筑物尺寸、钢筋用量及设备清单3510.1 主要构筑物清单3510.2 主要设备清单3611 经济核算3811.1 设备安装部分3911.2 土建部分4312 废水处理单位成本计算45结 论471 引言乳制品废水是典型的工业废水，因为近些年来国家积极倡导人们消费乳制品，使其成为继粮食、肉类、水产之后必不可少的营养食品1，同时乳制品行业也成为我国新兴的而且有巨大发展潜力的食品行

3、业，随之而来的就是生产过程中所产生的大量乳制品工业废水，该废水如果排入水体可以大量消耗水中的溶解氧，给水生植物和动物带来极大的危害，因此在排放前必须经过处理。乳制品生产废水主要来源于生产车间设备加工、容器、管道清洗所产生的较高浓度的废水，以及生产车间与场地清洗产生的较低浓度的废水。废水常常是间歇式排放，水质水量随时间、生产班次有较大的波动。乳制品废水含有的高浓度有机污染物主要为蛋白质、脂肪及碳水化合物等营养物质2-4。也含有大量的酸、碱和无机盐类等。其中大部分物质都有比较好的生化性，废水的B/C比值约为0.5以上，生化性能好，适合进行生物降解。本设计的处理工艺需要有流程简单、处理的效果好、运行

4、的费用低、占地面积小、节约成本、工程投资少等优点，具有重要的实践意义和推广价值。乳制品废水经处理后达标排放，有利于减少水环境的污染，有利于城市经济的可持续发展。2 概况2.1 设计规模废水处理站的设计规模为1500m3/d。2.2 设计进水水质设计进水水质：pH 69；COD 3000mg/L；BOD 1500mg/L；SS 500mg/L；动植物油脂30-100mg/L；氨氮30mg/L。2.3 设计出水水质设计出水水质：排水水质要求达到污水综合排放标准GB8978-1996中的一级排放标准，即：pH 69；COD 100mg/L；BOD 20mg/L；SS 70mg/L；动植物油脂10mg

5、/L；氨氮15mg/L。2.4 设计依据给水排水设计手册，中国建筑工业出版社；建筑给水排水设计规范（GBJ1588）；水处理工程设计计算，中国建筑工业出版社；排水工程上，中国建筑工业出版社（第四版）；排水工程下，中国建筑工业出版社（第四版）；室外排水设计规范，（GB50014-2006）；鼓风曝气系统设计规程，（CECS97-97）；污水综合排放标准，（GB8978-1996）；2.4 设计原则（1） 污水厂应满足每天1500吨污水的处理能力及排放要求，要尽量减少构造物，减少工程投资，从而降低污水的处理成本。（2） 污水处理单元负荷应考虑一定的抗冲击能力，污水处理单元负荷应考虑一定的抗冲击能力

6、，平面布置上合理化，节约用地，最大限度保证生产活动的正常运行，并考虑以后增大水量，需增加污水厂规模做好联通。（3） 在解决实际问题中本着因地制宜的原则，在构筑物的高程和平面布置上力求合理以减少污水处理厂的占地面积5。（4） 在废水处理工程中根据不同生产环节对所用水质的要求不同，可将部分出水循环使用。（5） 控制和仪表部分要求具备一定的自动化程度，包括远程报警和现场控制等方式。（6） 污泥处理作合理考虑，防止二次污染的发生。3 工艺的合理性、先进性通过各种乳制品废水处理资料的查询，本工艺终选用“水解+UASB+A/O”为主体的处理工艺，具有吨水处理能耗较低、运行稳定、运行成本较低等优点。厌氧工艺

7、采用UASB反应器，反应器由布水系统、污泥反应区、气液固三相分离器等主要部分组成。利用颗粒污泥降解污染物，由于拥有较大的比表面积，可以提高去除效率。设计产水水质优良，其出水COD满足要求。主要处理单元，采用分组式设计，在水量较小时可开启其中一组系统，当进水量较大时将系统同时开启来满足系统要求6。以上设计既可节省动力消耗，也可以为项目初始运行提供方便，同时系统运行一段时间后，便于检修时的备用，保证系统稳定性。4 污水处理工艺流程与说明4.1 工艺流程本设计主要生产构筑物有格栅井，集水池，水解池，调节池，UASB反应器，A/O工艺，污泥浓缩池，二沉池等。工艺流程图如下图所示：图1 工艺流程图4.2

8、 工艺流程说明生产污水首先通过回转机械格栅去除大的漂浮物后进入集水池，在此进行短暂的停留，然后经集水池提升泵送入水力细筛后通过布水系统流入水解池，该池起水解酸化的作用，将大分子有机物初步分解，提高污水可生化性，在一定程度上有降解有机污染物的作用。单元设置在调节池前端有节省一级提升作用，水解酸化池出水溢流进入调节池，该池起到调节水质和水量的作用，可以确保应对企业排水不规律的特点，同时该池有部分降解有机污染物的作用。出水经调节池提升泵提升进入厌氧反应池，厌氧池是利用大量厌氧微生物，通过布水和产气搅拌，使污水和污泥充分混合，因而具有较高的负荷，通过三相分离器进行气、固、液的分离，从而降低水中污染物的

9、浓度，处理效果良好。厌氧反应池出水自流进入好氧池，在好氧池中，通过好氧微生物对COD、BOD等污染物进行有效的去除。好氧出水进入沉淀池，通过辐流沉淀池的沉淀作用，使微生物等悬浮物与水充分分离，沉淀出水直接排放。沉淀池和厌氧反应池产生的污泥进入系统的污泥处理系统，由污泥池存储，进入带式脱水机压成泥饼外运处置。厌氧反应池中产生的沼气经过水封罐后，进入火炬燃烧处理。系统设应急池，车间非正常生产时，排水进入集水池，然后经集水池提升泵提升进入应急池内进行收集7。4.2 处理效果分析项目CODBODSS氨氮进水水质标准3000 1500 500 30 格栅+集水去除率（%）0 0 0 0 出水3000 1

10、500 500 30 水解调节池去除率（%）30 30 10 0 出水2100 1050 450 30 UASB厌氧去除率（%）60 65 30 0 出水840 368 315 30 好氧+二沉去除率（%）90 96 80 60 出水84 15 63 12 出水水质标准100 20 70 15 表4-1处理效果5 工艺设计与计算5.1 格栅计算5.1.1设计说明格栅是由平行的金属栅条所制成的，安装在污水渠道上、泵房的进口或污水处理厂的端部上，用以截留污水中大块的悬浮物或漂浮物。可以保护后续单元中的水泵或构筑物等。格栅按形状分为曲面格栅和平面格栅；按照格栅栅条的间距也可分为粗格栅(50-100m

11、m)、中格栅(10-40mm）和细格栅（3-10mm）。按照格栅除渣方式分为人工清渣和机械清渣。根据污水数据的了解和对处理后的水质要求，本工艺用平面格栅，并采用细格栅；且用机械清渣。5.1.2细格栅设计计算1. 格栅间隙数：式中：n-格栅栅条间隙数（个）； -格栅倾角（）； Q-设计流量（m3/s）； h-格栅栅前水深（m）； e-格栅栅条间隙（m）； v-格栅过栅速度（m/s）。设计中取变化系数k=1.4 所以Q=1500m3/d1.4=2100m3/d=87.5m3/hh=0.3m，e=5mm，a=60，v=0.7m/s则： 个取n=22个2. 栅槽宽度：式中：S-每根栅条的宽度（m），取

12、S=0.01m；则： 将B加入0.3m，最终取B=0.6m3. 进水渠道渐宽部分的长度：式中：-渐宽处角度一般取1030，取15； B1-进水渠道的宽度（m），取B1=0.5m； 则：4. 出水渠道渐窄部分长度：m5. 过栅水头损失：带入数据得： m6. 栅后明渠总高度：H= h+h1+h2式中：h2-明渠超高（m）， 取0.4m；则： H=0.3+0.021+0.4=0.721m 取H=0.8m7. 栅槽总长度 ：代入数据得：8. 每日栅渣量：式中，W1-每日每10 m3污水的栅渣量（m3/10m3污水），一般采用0.01-0.1，本设计采用0.05m3/10m3污水，则： m3/d1575

13、m3，符合有机负荷要求。UASB体积有效系数：，在70%95%之间。3水力停留时间（HRT）及水利负荷率（Vr）对于颗粒污泥，水力负荷，故符合要求。三项分离器构造设计沉淀区设计 根据一般设计要求，水流在沉淀室内的表面负荷率q0.7m3/(m2h)，沉淀室底部进水口表面负荷一般小于2.0m3/(m2h).本设计工程中，与短边平行，沿长边每池设置6个集气罩，则1个池子设置6个三项分离器。图5-1是单元三项分离器结构示意图。 图5-1 三相分离器结构示意图三项分离器长度B=10m，每个单元宽度。沉淀区的沉淀面积即为反应器的水平面积，即120m2。沉淀区的表面负荷率：m3/(m3h)1.02.0m3/

14、(m3h)回流缝设计 如图 所示，设上下三角形集气罩斜面水平夹角为55，取h3=1.0m；式中b1下三角集气罩底水平宽度，mh3下三角集气罩的垂直高度，mb2相邻两个下三角形集气罩之间的水平距离（即污泥回流缝之一），m；b单元三项分离器的宽度，m。下三角集气罩之间的污泥回流缝中混合液的上升流速v1:式中 v1下三角集气罩之间的污泥回流缝中混合液的上升流速 a1下三角集气罩回流缝的总面积，m2 l反应器的宽度，即三相分离器的长度B，m n反应器的三相分离器的宽度，m为使回流缝水流稳定，固液分离效果良好，污泥能顺利回流，一般v14kgCOD/(m3d)，每个布水点服务25m2，出水口流速25m/s

15、。配水系统形式采用多管多孔配水方式，每个反应器设1根D=100mm的总进水管，12根d=50mm的支水管，支管分别位于总水管两侧，同侧每两根支管之间的中心距为2.5m，配水孔径取15mm，孔距2m，每根水管有3个配水孔，每个孔的服务面积，空口向下。布水孔孔径流速 布水孔 个，出水流速为2.2m/s，则孔径计算为：，取15mm；本设计采用连续进水的方式，为了增强颗粒污泥污泥和废水之间充分接触，减少底部进水管堵塞发生，故设计时进水点应距反应器池底200mm处。验证温度35，容积负荷2.0kgCOD/(m3d)，沼气产率0.4m3/kgCOD；满足空塔水流速度，空塔沼气上升速度。空塔水流速度 符合要

16、求空塔气流速度 符合要求2.排泥系统的设计计算UASB 反应器中污泥总量计算一般 UASB 污泥床主要由沉降性能较好的厌氧颗粒污泥组成，平均浓度为15VSS/L,则两座 UASB 反应器总泥量为： G =VCss= 168015 =25200kg/d=25.2t/d。 产泥量计算厌氧生物处理污泥产量取 0.08kgVSS/kgCOD。流量Q=120m3/h；进水COD浓度Co=2100mg/L=2.1kg/m3。COD去除率E=60 UASB 反应器总产泥量 式中：X：UASB 反应器产泥量，kg VSS/d ；r ：厌氧生物处理污泥产量，kg VSS/kg COD；Co：进水 COD 浓度

17、kg/m3；E：去除率，本设计中取60%。据 VSS/SS = 0.8， 单池产泥污泥含水率为 98%，当含水率95%，取 ，则 污泥产量为 单池排泥量故可用150mm的排泥管，排泥总管用200mm的钢管。污泥龄排泥系统设计在UASB反应池底部400mm高出设置一个排泥口。两个池子共两个排泥口，每天排泥一次。5. 出水系统设计计算出水系统的作用是把UASB反应器的出水均匀的收集并排出。出水是不是均匀对处理效果有很大的影响且其形式与三相分离器及沉淀区设计有关。出水槽设计 对于每个反应池，有6个单元三相分离器，出水槽共有6条，槽宽 0.2 m。单个反应器流量：设出水槽槽口附近的水流速度为0.2m/

18、s，则槽口附近的水深=取槽口附近的槽的深度为0.20m，出水槽的坡度为0.01；则出水槽尺寸；出水槽数量6座。溢流堰设计出水槽的溢流堰应该有12条（62），每条长10m；设计90三角堰，堰高50mm，堰口宽100mm，则堰口水面宽50mm。每个UASB反应器处理的水量为8.7L/s，查资料可知溢流的负荷为12L/(ms)，设计溢流负荷，因此堰上水面总长为：。三角堰数量：，取190个。每条溢流堰三角堰的数量：，取16个一条溢流堰上共有16个100mm的堰口，15个525mm的间隙。堰上水头校核每个堰出流率：按90三角堰的计算公式 则堰上水头： UASB排水管设计计算6条出水槽的出水直接用D=15

19、0mm的钢管接到D=200的总排水管上。Q=8.7L/s，充满度（设计值）为0.4。则管内水流速度为：6沼气收集系统设计计算 沼气产量计算沼气主要产生于厌氧阶段，设计产气率取r=0.4m3/kgCOD(去除)。 总产气量单个UASB反应器产气量：集气管每个集气罩中的沼气用一根集气管收集，单个池子共有13根集气管。每根集气管内最大气流量据资料，集气室沼气出气管的最小直径d=100mm,取100mm。沼气主管沼气主管每池 13 根集气管先通到一根单池主管，然后再分别汇入两池的沼气主管。采用PE管，单池沼气主管管道坡度为0.5%。单个池子沼气主管内最大的气流量为取D=150mm，充满度（设计值），则

20、流速沼气总管内最大气流量：水封罐设计水封罐的作用主要是用来调节三相分离器的集气室中气液两相界面的高度，因为当液面过高或波动大时，反应器中的浮渣或浮沫可能会让出气管堵塞或者使部分气体进入到沉降室，同时还有隔绝和清除冷凝水作用13。水封高度式中 H0反应器至储气罐的压力损失和储气罐的压头。为保证安全取储气罐内的压头，集气罩中出气气压最大H1取2mH2O,储气罐内压强H0为400mmH2O14。水封罐取水封罐高度为2.5m,直径1500mm，进气管，出气管各一根，D=200mm,进水管，放空管各一根D=50mm，并且设液位计。5.8 A/O池设计计算 5.8.1设计说明A/O工艺将曝气池分为前段缺氧

21、段和后段好氧段，缺氧段不曝气，利用空气搅拌装置，溶解氧不大于0.5 mg/L15。好氧段进行曝气充氧，DO在2 mg/L左右在好氧段中的有机碳得到生物氧化降解的同时有机氮转变成N -N ，并被消化菌消化，将好氧段含大量NOX-N的混合液部分回流到前端缺氧段，在反消化菌的作用下，利用进水BO作为碳源将NOX-N还原为N2由水中逸出，因此实现脱氮，然后进入后段好氧段去除水中的有机物和N N的消化16。A/O工艺的脱氮效率一般为70%80%,如果好氧池运行不当,则会在沉淀池内发生反硝化反应,造成污泥上浮,使出水水质恶化。A/O工艺由前段缺氧段与后段好氧两部分组成，两端能分建，也也可以建于一个反应器中

22、，但中间用隔板隔开。其中，缺氧短的水力停留时间为0.51h，溶解氧小于0.5 mg/L。5.8.2参数选取设计水量：Q=1500m3/d=62.5m3/h 取变化系数h=1.4 预处理效果：表5-2 预计处理效果项目CODBODSS氨氮进水水质(mg/L)84036831530去除率(%)90968060出水水质(mg/L) 84 1563125.8.3设计计算(1)污泥负荷：(2)污泥指数：(3)回流污泥浓度： 式中 r与停留时间、池身、污泥浓度有关的系数 (4)污泥回流比：(5)曝气池内混合液污泥浓度：(6)去除率： (7)内回流比： 2.池主要尺寸计算： 超高，经UASB处理后，BOD5

23、按降低25%考虑。(1)有效容积： (2)有效水深： (3)曝气池总面积： (4)分两组，每组面积：(5)设2廊道式曝气池，廊道宽b=5m，则每组曝气池长度： (6)污水停留时间： 核算 ，符合设计要求(7)采用，则段停留时间为，段停留时间为。3.剩余污泥量： (1)降解生成污泥量： (2)内源呼吸分解泥量： (3)不可生物降解和惰性悬浮物量该部分占总约50%，经初沉池降低40%，则： (4)剩余污泥量为： 每日生成活性污泥量： (5)湿污泥体积：污泥含水率，则 (6)污泥龄： 4.最大需氧量： 式中 分别为1、4.6、1.42；同样方法得知，最大需氧量为流量为最大流量时的需氧量，则此时的则

24、则得5.供气量 (1)空气离开曝气池时氧的百分比 为氧利用率取21%。 (2)查表得，确定和（计算水温）的氧的饱和度。曝气池中溶解氧平均饱和浓度为（以最不利条件计算） 6.曝气装置(1)标准需氧量。采用鼓风曝气，微孔曝气器敷设于池底，距离池底，淹没深度，将实际需氧量转换成标准状态下的需氧量。 式中 水温时清水中溶解氧的饱和度，； 设计水温时好氧反应池中平均溶解氧的饱和度，； 设计污水温度，； 好氧反应池中溶解氧浓度，取； 污水传氧速率与清水传氧速率之比，取； 压力修正系数，；该工程所在地区大气压为，故此处； 污水中饱和溶解氧与清水中饱和溶解氧之比，取。则标准需氧量为：相应最大时标准需氧量为：(

25、2)好氧反应池平均时供气量为： 则好氧反应池最大时供气量为： (3)曝气器个数： 好氧部分总面积 每个微孔曝气器的服务面积为0.5m2，则总曝气器数量为： 个 为安全计，本设计采用360个微孔曝气器。5.8 沉淀池5.8.1设计说明二沉池的作用是使好氧池的出水泥水分离,混合液澄清,污泥浓缩，将分离的污泥回流到缺氧池。其工作效果关系到回流污泥的浓度和好氧处理系统的出水水质。用于初沉池的辐流式沉淀池、平流式沉淀池、竖流式沉淀池、斜管板式沉淀池，原则上可作为二沉池使用，但由于二沉池中污泥含水量高，浓度小，呈絮状等特点，使用时稍微有不同。本次设计选用辐流式二沉池，其进水装置有三种布置方式：周边进水中心

26、出水；中心进水周边出水；周边进水周边出水。本次设计选用中心进水周边出水辐流式沉淀池。沉淀池的设计流量应按分期建设考虑。当好氧出水为自流进入时，设计流量为最大设计流量；沉淀时间不能小于1小时。沉淀池的有效水深在24m之间，超高0.3 m，缓冲层高度0.30.5 m。二次沉淀池污泥区容积按小于等于2h污泥量来计算。污泥斗斜壁与水平的倾角，方斗为60o，圆斗为55o。沉淀池出水最大堰的负荷，二次沉淀池不宜大于1.7L/(ms)。5.8.2设计参数设计水量：Q=1500m3/d1.4=2100m3/d=87.5m3/s表面负荷：q范围为1.01.5 ，取q =1.3 水力停留时间（沉淀时间）：T =3

27、.5 h出水堰负荷：2.5L/s.m，中心进水管 下部管内流速取1.2m/s上部管内流速取1.0m/s出管流速取取0.8m/s池底坡度 i=0.05数量 1座 沉淀池型 圆形辐流式5.8.3设计计算(1)辐流式二沉池（见图2-6）图5.8-1 二沉池示意图(2)沉淀部分水面面积：F = Q / (nq)=87.5/(11.3)=67.3m2(3)二沉池直径：取D =10m。(4)校核堰负荷：(5)池体有效尺寸：有效水深： 取h2=4.5m有效容积：泥斗有效容积：设上部直径3.0m，下部直径1.5m,倾角，泥斗高=1.0m，则泥斗有效容积为： (2-19)二沉池的周边总高：-超高，取0.2m-缓

28、冲层高，取0.3m沉淀池的中心高度：则 5.8.4 设备选型（1）半桥式刮泥机数 量：1台材 质：水上碳钢，水下不锈钢池 径：10.0m传动方式：周边传动周边线速度：2.0m/min电机功率：1.1KW（2）出水堰数 量：1套材 质：不锈钢（3）浮渣挡板数 量：1套材 质：不锈钢5.9 清水池系统出水进入清水池，根据生产需要，用于带机冲洗水。数 量：1座结构尺寸：6.0m（L）2.0m（W）4.0m（H）结构形式：钢砼有效水深：3.5m6 鼓风机房设计计算6.1 设计计算鼓风机总气量为A/0总需气量，以最大时供气量Gsmax=1.4463.8=650m3/h=11m3/min，加上各个池子的空

29、气搅拌供气量G搅=2m3/min，即G=11+2=13m3/min作为设计供气量。6.2 风机选择设备选型有适当裕量，选用风量为15.7m3/min，风压58.8Kpa风机，两台一用一备，考虑二期可以再增加一台，整个系统风机为三台，两用一备其规格和性能如下表表3-7-1 SSR150型罗茨鼓风机技术参数表型号风量/（m3/min）静压力/KPa电动机功率/KW质量/KgSSR15015.758.8304007 污泥处理系统7.1 污泥井7.1.1设计说明污泥井下与二沉池的污泥斗联通，可以将二沉池污泥提升到缺氧池中，也可以提升至污泥池，进行脱水处理。7.1.2二沉池回流污泥 回流泥量：7.1.3

30、混合污泥 二沉池剩余污泥量：7.1.3污泥井需要提升污泥量污泥井需要提升污泥量： 选型：立式污水污物泵两台，一台备用。 性能参数：流 量：65m/h 扬 程：10m 7.2 污泥浓缩池本工程本着减少污泥机械脱水时混凝剂用量和带式压滤机滤室的容积，采用重力浓缩池将二沉池的剩余污泥和UASB的排泥进行浓缩，使这部分污泥的水率由99.5%降至97。重力浓缩池的运行方式一般有两种，一种是连续式运行，另种是间歇式运行，前者一般用于大中型污水处理厂，后者一般用于小型污水处理厂或工业企业的污水处理站，因此本设计采用间歇式重力浓缩。污泥浓缩池面积：式中，Q污泥量m3/d；CO污泥固体浓度kg/m3；G污泥固体通量kg/(