毕业设计论文某食品厂废水处理

第一章 食品厂 废水处理构筑物设计与计算

1.1 格栅

1.1.1 设计说明

格栅主要是拦截废水中的较大颗粒和漂浮物，以确保后续处理的顺利进行。 1.1.2 设计参数

设计流量Q = 20000m/d = 833.3m/h =0.2314m/s ； 栅条宽度S=10mm 栅条间隙d = 5mm 栅前水深h=0.4 m 格栅安装角度α= 60°，栅前流速0.7 m/s ,过栅流速0.9m/s ； 单位栅渣量W = 0.07m/103 m 废水 。 1.1.3 设计计算

由于本设计水量较少，故格栅直接安置于排水渠道中。格栅如图2-1。

h23

3

3

3

3

H1hh1h1hHB1B1B11500H1tg10002 图2.1 格栅设计计算草图图1-1 格栅示意图 1.1.3.1栅条间隙数 n=Qmaxsina

bhv式中：

Q ———— 设计流量，m3/s α ———— 格栅倾角，度 b ———— 栅条间隙，m h ———— 栅前水深，m v ———— 过栅流速，m/s

0.2314*2sin60n119.6，取n=120.

0.005*0.4*0.91.1.3.2 栅槽宽度

B=S(n-1)+en=0.01(120-1)+0.005*120=1.79m 栅槽宽度一般比格栅宽0.2～0.3m，取0.3 m。 即栅槽宽为0.29+0.3=0.59 m ，取0.6 m。 1.1.3.3 进水渠道渐宽部分的长度

设进水渠道宽B1=0.9 m ，其渐宽部分展开角度α1= 60°

BB11.790.91.37m l12tg202tg201.1.3.4 栅槽与出水渠道连接处的渐宽部分长度.

1.370.685m l2l1221.1.3.5 通过格栅水头损失

取k = 3 ,β = 2.42(栅条断面为圆形)，v = 0.9m/s ，则

s4/3v2sina h1 = kb()d2g式中：

k -------- 系数，水头损失增大倍数 β-------- 系数，与断面形状有关 S -------- 格条宽度，m d -------- 栅条净隙，mm v -------- 过栅流速，m/s α-------- 格栅倾角，度

0.014/30.92h1 = 32.42()sin60

0.00529.81 = 0.65m 1.1.3.6 栅后槽总高度 设栅前渠道超高h2=0.3m

H=h+h1+h2=0.4+0.65+0.3=1.35m 1.1.3.7 栅后槽总长度

Ll1l20.51.0H1 tg1.370.690.51.05.65m0.40.3tg60

1.1.3.8 每日栅渣量

栅渣量(m3/103m3污水)，取0.1～0.01,粗格栅用小值，细格栅用大值，细格栅用大值取W1 = 0.1m3/103m3 K2 = 1.8 ，则：

W =

式中：

Q ----------- 设计流量，m3/s

W1 ---------- 栅渣量(m3/103m3污水)，取0.1m3/103m3

QW1800

K210000.23140.1800 W =

1.81000 = 1.11 m3/d ＞ 0.2 m3/d (采用机械清渣) 选用HF-500型回转式格栅除污机，其性能见下表2-1，

表1-1 HF-500型回转式格栅除污机性能规格表

型号 电动机功率设备宽设备高设备总沟宽沟深导流槽度设备安装长（mm） （mm） 宽（mm） （mm） （mm） 长（Kw） HF-500 1.1 500 5000 850 580 1535 （mm） （mm） 1500 2500

1.2 集水池

1.2.1 设计说明

集水池是汇集准备输送到其他构筑物去的一种小型贮水设备，设置集水池作为水量调节之用，贮存盈余，补充短缺，使生物处理设施在一日内能得到均和的进水量，保证正常运行。 1.2.2 设计参数

设计流量Q = 20000m/d = 833.3 m/h =0.2314m/s ； 1.2.3 设计计算

集水池的容量为大于一台泵五分钟的流量，设三台水泵（两用一备），每台泵的

3

3

3

流量为Q=0.029 m/s≈0.03 m/s 。

集水池容积采用相当于一台泵30min的容量

33

QT3060303

 m100010002

有效水深采用2m，则集水池面积为F=27 m ，其尺寸为 5.8m×5.8m。 W 集水池构造 集水池内保证水流平稳，流态良好，不产生涡流和滞留，必要时可设置导流墙，水泵吸水管按集水池的中轴线对称布置，每台水泵在吸水时应不干扰其他水泵的工作，为保证水流平稳，其流速为0.3-0.8m/h为宜。

1.3 泵房

1.3.1 设计说明 泵房采用下圆上方形泵房，集水池与泵房合建，集水池在泵房下面，采用全地下式。考虑三台水泵，其中一台备用。 1.3.2 设计参数

设计流量Q = 20000m/d = 833.3 m/h =0.2314m/s 取Q=60L/s，则一台泵的流量为30 L/s。 1.3.3 设计计算

1.3.3.1 选泵前总扬程估算

经过格栅水头损失为0.2m，集水池最低水位与所需提升经常高水位之间的高差为：

78.5-73.412=4.5 m 1.3.3.2 出水管水头损失

总出水管Q=60L/s，选用管径DN250，查表的v=1.23m/s,1000i=9.91,一根出水管，Q=30L/s，选用管径DN200，v=0.97m/s,1000i=8.6，设管总长为40m，局部损失占沿程的30%，则总损失为：

9.914010.30.5m 10001.3.3.3 水泵扬程

泵站内管线水头损失假设为1.5m，考虑自由水头为1.0m,则水泵总扬程为： H=4.5+0.5+1.5+1.0=7.5m 取8m。 1.3.3.4 选泵

选择100QW120-10-5.5型污水泵三台，两用一备，其性能见表2-3

表1-2 100QW120-10-5.5型污水泵性能

流量 扬程 转速 轴功率 效率 30L/s 10m 1440r/min 4.96KW 77.2% 电动机功率 电动机电压 出口直径 泵重量 5.5KW 380V 100㎜ 190kg 3

3

3

1.4 水力筛

1.4.1 设计说明

过滤废水中的细小悬浮物 1.4.2 设计参数

设计流量Q = 5000m/d = 208.33 m/h =0.058m/s 1.4.3 设计计算

机型选取 选用HS120型水力筛三台（两用一备），其性能如表2-2，

1-3 HS120型水力筛规格性能 处理水量（m/h） 100 33

3

3

筛隙(mm) 1.5 设备空重(Kg) 460 设备运行重量(Kg) 1950

图1-2 水力筛外形图

1.5 调节池

1.5.1 设计说明

由于本工程污水的水量具有时段不均匀性，为了减少冲击负荷，使处理设备能均匀的运行，需设调节池，用以进行水量的调节和水质的均匀。 1.5.2 设计参数

设计流量Q = 20000m/d = 833.3m/h =0.2314m/s ； 运行方式： 进水与工厂排水一致；

出水由泵提升，2台水泵连接两座格栅，24小时运行，低水位保护； 每台水泵的设计流量为65 m/h，选用三台，两用一备。 泵出水口安装电磁流量计，以调整和记录处理站的进水水量。

根据提供的水量分布资料，日总排水量20000 m，设计污水停留时间为8h. 构筑物： 数量 4座

结构形式 钢筋混泥土结构，地下构筑物，无盖 调节池的体积为v1.5.3 设计计算

1.5.3.1 调节池有效容积

V = QT = 208.33×5 =1041.65 m3 1.5.3.2 调节池水面面积

调节池有效水深取5.5米，超高0.5米，则 A1.5.3.3 调节池的长度

取调节池宽度为15 m，长为13 m，池的实际尺寸为：长×宽×高=15m ×13m ×6m = 1170 m3。

1.5.3.4 调节池的搅拌器

使废水混合均匀，调节池下设潜水搅拌机，选型QJB7.5/6－0/3-303/c/s1台 1.5.3.5 药剂量的估算

设进水pH值为10，则废水中【OH-】=10-4mol/L,若废水中含有的碱性物质为NaOH,所以CNaOH=10-4×40=0.04g/L，废水有NaOH含量为5000×0.04=200kg/d，中和至7，则废水中【OH-】=10-7mol/L，此时CNaOH=10-7×40=0.4×10-5g/L，废水中NaOH含量为5000×0.04×10-5=0.02kg/d，则需中和的NaOH为200-0.02=199.98 kg/d，采用投酸中和法，选用96%的工业硫酸，药剂不能完全反应的加大系数取1.1，

2NaOH + H2SO4 → Na2SO4 + H2O

V1041.651.4m2 H5.53

3

333

200081700m3

24480 98

199.98㎏ 244.976㎏

所以实际的硫酸用量为1.1244.976280.70 kg/d。 0.96投加药剂时，将硫酸稀释到3%的浓度，经计量泵计量后投加到调节池，故投加酸溶液量为

280.709356.67kg/d3.86L/h 0.031.5.3.6 调节池的提升泵

设计流量Q = 30L/s,静扬程为80.9-71.05=9.85m。

总出水管Q=60L/s，选用管径DN250，查表的v=1.23m/s,1000i=9.91,设管总长为50m，局部损失占沿程的30%，则总损失为：

9.915010.30.m 1000管线水头损失假设为1.5m，考虑自由水头为1.0m,则水泵总扬程为： H=9.85+0.+1.5+1.0=12.99m 取13m。 选择150QW100-15-11型污水泵三台，两用一备，其性能见表2-3

表1-4 150QW100-15-11型污水泵性能

流量 扬程 转速 轴功率 效率 30L/s 15m 1460r/min 4.96KW 75.1% 电动机功率 电动机电压 出口直径 泵重量 11KW 380V 150㎜ 280kg

1.6 UASB反应池

1.6.1 设计说明

UASB反应池由进水分配系统、反应区、三相分离器、出水系统、排泥系统及沼气收集系统组成。UASB反应池有以下优点：

 沉降性能良好，不设沉淀池，无需污泥回流  不填载体，构造简单节省造价

 由于消化产气作用，污泥上浮造成一定的搅拌，因而不设搅拌设备  污泥浓度和有机负荷高，停留时间短 1.6.2 设计参数

设计流量Q = 20000m/d = 833.3 m/h =0.2314m/s ；

3

3

3

进水COD=1400mg/L 去除率为95% ； 容积负荷（Nv）为：4.5kgCOD/(m3·d)； 污泥产率为：0.07kgMLSS/kgCOD ； 产气率为：0.4m3/kgCOD 。 1.6.3 设计计算

1.6.3.1 UASB反应器结构尺寸计算

1.反应器容积计算 (包括沉淀区和反应区) UASB有效容积为：

V有效 =

式中：

V有效 ------------- 反应器有效容积，m3 Q ------------- 设计流量，m3/d

S0 ------------- 进水有机物浓量,kgCOD/m3 Nv ------------- 容积负荷,kgCOD/(m3·d)

50001.4V有效 =

4.5= 1556 m3

2. UASB反应器的形状和尺寸 工程设计反应器2座，横截面为矩形 ①反应器有效高度为5m，则

1556311.2m2h5 S311.2单池面积 Si155.6m222横截面积 SV有效Q´S0 Nv ②单池从布水均匀性和经济性考虑，矩形池长宽比在2：1以下较为合适

设池长L=16m，则宽BSi155.69.72m ，取10m 。 L152单池截面积：SiLB1610160m

③设计反应池总高H=6.5m，其中超高0.5 m （一般应用时反应池装液量为70%-90%）

单池总容积 ViSi'H'160(6.50.5)960m3

单池有效反应容积

3h1605800m Vi有效Si' 单个反应器实际尺寸 16m×10 m×6.5 m

反应器数量 2座

总池面积 S总Sin1602320m2 反应器总容积 VVin96021920m3

33 总有效反应容积 V有效Vi有效n80021600m1556m， 符合有机符合要求

‘UASB体积有效系数 1600100%83.3% 在

192070%-90%之间，符合求

④ 水力停留时间（HRT）及水力负荷率(Vr)

V有效1600tHRTQ208.337.68h

Q208.3332Vr0.65m/mh1.0S总160符合设计要求。

1.6.3.2 三相分离器构造设计

1. 设计说明

三相分离器要具有气、液、固三相分离的功能。三相分离器的设计主要包括沉淀区、回流缝、气液分离器的设计。

2. 沉淀区的设计

三相分离器的沉淀区的设计同二次沉淀池的设计相同，主要是考虑沉淀区的面积

和水深，面积根据废水量和表面负荷率决定。

本工程设计中，与短边平行，沿长边每池布置6个集气罩，构成6个分离单元，则每池设置6个三相分离器。

三相分离器长度B=10m ，每个单元宽度b=L/6=16/6=2.667m 。

2

沉淀区的沉淀面积即为反应器的水平面积，即160 m 。

沉淀区的表面负荷率 QiS104.2320.65mm/h1.02.0 160

3. 回流缝设计 如图1-3是三相分离器的结构示意图

Ch3EBV1AV2b1b2b

图1-3 三相分离器结构示

意图

设上下三角形集气罩斜面水平夹角α= 55°，取h3 = 1.1m；

b1 = h3/tgθ

式中：

b1———— 下三角集气罩底水平宽度，m; α———— 下三角集气罩斜面的水平夹角； h3———— 下三角集气罩的垂直高度，m; b1 = 1.10 = 0.77 m

tg55则相邻两个下三角形集气罩之间的水平距离：

b2 = b - 2 b1 = 2.667 – 2 × 0.77 =

1.13 m

则下三角形回流缝面积为：

S1 = b2·l·n = 1.13 × 10 × 6= 67.8 2m

下三角集气罩之间的污泥回流逢中混合液的上升流速(V1)

可用下式计算：

V1 = Q1/S1 式中：

3

Q1———— 反应器中废水流量，m/h；

2

S1 ———— 下三角形集气罩回流逢面积，m；

V1 = 208.33/2 = 1.53 m/h < 2.0 m/s,符合

设计要求。

67.8 设上三角形集气罩下端与下三角斜面之间水平距离的回流缝的宽度b3 =CD= 0.45 m ,则上三角形回流缝面积为：

S2 = b3·l·2n = 0.45 × 10 × 2 ×

2

6 = m

上下三角形集气罩之间回流逢中流速(V2)可用下式计算： V2 = Q1/S2， 式中：

3

Q2———— 反应器中废水流量，m/h；

2

S2 ———— 上三角形集气罩回流逢之间面积，m；

V1 = 208.33/2 = 1.92 m/h

V1 < V2 < 2.0 m/s,符合设计要求。

确定上下三角形集气罩相对位置及尺寸，由图可知：

BC = b3/sin35°= 0.35/0.5736 ＝ 0.61 m

4. 气液分离设计 由图2-3可知：

CE = CDSin55°= 0.45×Sin55°=0.37m CB =

CESin550.37Sin550.m 设AB=0.4m ，则

h4 = (AB·cos55°+ b2/2)·tg55°

= (0.4 × 0.5736 + 0.72/2) 1.4281

= 0.824 m

校核气液分离。 假定气泡上升流速和水流流速不变 沿AB方向水流速度： VQiaCEB2N104.20.3710262.34m/h

式中：

B———— 三相分离器长度 N———— 每池三相分离器数量

气泡上升速度： Vr´gb = 18m(r1-rg)d2 式中：

d———— 气泡直径，cm；

ρ3

1———— 液体密度，g/cm；

ρ———— 沼气密度，g/cm3

g； ρ———— 碰撞系数，取0.95；

μ———— 废水的动力粘滞系数，0.02g/cm·s；

× V———— 液体的运动粘滞系数，cm/s

3

取d = 0.01cm(气泡)，常温下，ρ1 = 1.03g/cm, ρg =

-332

1.2×10g/cm ， V = 0.0101cm/s , ρ = 0.95 ，μ= Vρ1 = 0.0101×1.03 = 0.0104g/cm·s 。一般废水的μ>净水的μ,故取μ= 0.02g/cm·s 。由斯托克斯工式可得气体上升速度为：

2

Vb0.959811.031.251030.0120.266(cm/s)9.58(m/h) 180.02

；

Vb9.584.09 Va2.34的气泡。

BC0.1.6 AB0.4；

VbBCVaAB ；可脱去d≧0.01cm

5. 三相分离器与UASB高度设计

三相分离区总高度 h= h2 + h3 + h4–h5 h2为集气罩以上的覆盖水深，取0.5m。

DFAFAD1.350.40.70.22m h5DFSin550.22Sin550.18m

hh2h3h4h50.51.11.150.182.57m UASB总高H = 6.5m，沉淀区高2.5m，污泥区高1.5m，悬浮区高2.0m，超高0.5m。

1.6.3.3 布水系统设计计算

1. 配水系统采用穿孔配管，进水管总管径取200㎜，流速约为0.95 m/s。每个反应器设置10根DN150㎜支管，每根管之间的中心距离为1.5 m，配水孔径采用16㎜，孔距1.5 m，每孔服务面积为1.5×1.5=2.25 ㎡，孔径向下，穿孔管距离反应池底0.2 m，每个反应器有66个出水孔，采用连续进水。

2. 布水孔孔径

共设置布水孔66个，出水流速u选为2.2m/s，则孔径为

d4Q4208.33/20.016m

3600nu3600663.142.2

3. 验证

3

常温下，容积负荷（Nv）为：4.5kgCOD/(m·d)；产气率为：3

0.4m/kgCOD ；需满足空塔水流速度uk≤1.0 m/h,空塔沼气上升流速ug≤1.0 m/h。

空塔水流速度 uk

ugQ208.330.65m/h ＜1.0 m/h 符合要求。 S320QCor5000/241.40.80.40.29m/hS320

空塔气流速度 ＜ 1.0 m/h

符合要求。

1.6.3.4 排泥系统设计计算

1. UASB反应器中污泥总量计算

一般UASB污泥床主要由沉降性能良好的厌氧污泥组成，平均浓度为15gVSS/L,则两座UASB反应器中污泥总量：GVGss15561523340kgss/d 。

2. 产泥量计算 厌氧生物处理污泥产量取：0.07kgMLSS/kgCOD

① UASB反应器总产泥量

XrQCoE0.0750001.40.8392kgVSS/d 式中：

△X———— UASB反应器产泥量，kgVSS/d ；

r ———— 厌氧生物处理污泥产量，kgVSS/kgCOD；

3

Co———— 进水COD浓度kg/m； E———— 去除率，本设计中取80%。

② 据VSS/SS = 0.8，△X=392/0.8=490 kgSS/d 单池产泥 △Xi = △X/2 = 490/2 = 245 kgSS/d

/m3，则 ③污泥含水率为98%，当含水率＞95%，取s1000kg污泥产量 WsX49024.5m3/h

s1P1000198%单池排泥量 Wsi④污泥龄

c24.512.25m3/h 2G2334047.63d X4903. 排泥系统设计

在UASB三相分离器下0.5m和底部400㎜高处，各设置一

个排泥口，共两个排泥口。每天排泥一次。

1.6.3.5 出水系统设计计算

出水系统的作用是把沉淀区液面的澄清水均匀的收集并排出。出水是否均匀对处理效果有很大的影响。

1. 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0.3m。

① 单个反应器流量 qiQi208.330.029m3/s

36003600② 设出水槽口附近水流速度为0.2 m/s，则 槽口附近水深 qi/60.029/60.081m

ua0.30.2取槽口附近水深为0.25 m，出水槽坡度为0.01；出水槽尺寸10 m×0.2 m×0.25 m；出水槽数量为6座。

2. 溢流堰设计

① 出水槽溢流堰共有12条（6×2），每条长10 m，设计0

90三角堰，堰高50㎜，堰口水面宽b=50㎜。

每个UASB反应器处理水量28L/s,查知溢流负荷为1-2 L/（m·s），设计溢流负荷f = 1.117 L/（m·s），则堰上水面总长为：Lqi2825.07m 。

三角堰数量：nl25.073504 个，每条溢流堰三角堰数

b5010量：504/12=42个。

一条溢流堰上共有42个100㎜的堰口，42个140㎜的间隙。

②堰上水头校核

qi281035.56105m5/s 每个堰出流率：qn504f1.117按90三角堰计算公式，q1.43h2.5

q堰上水头：h1.430.40

③出水渠设计计算

反应器沿长边设一条矩形出水渠，6条出水槽的出水流至此出水渠。设出水渠宽0.8m，坡度0.001，出水渠渠口附近水流速度为0.3m/s。

渠口附近水深

qi0.0280.116m uxa0.80.35.561050.0172m 1.43以出水槽槽口为基准计算，出水渠渠深：0.25+0.116=0.37m，离出水渠渠口最远的出水槽到渠口的距离为14.67米，出水渠长为 14.67+0.1=14.77m，出水渠尺寸为 14.77m×0.8m×0.37m，向渠口坡度0.001。

④ UASB排水管设计计算

选用DN250钢管排水，充满度为0.6，管内水流速度为

4281030.95m/s v20.60.251.6.3.6 沼气收集系统设计计算

1. 沼气产量计算 沼气主要产生厌氧阶段，设计产气率取0.4m3/kgCOD。

①总产气量

GrQCoE0.450001.40.82240m3/h 每个UASB反应器的产气量

GiG22401120m3/h 22②集气管 每个集气罩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11201.0103m3/s

24360013据资料，集气室沼气出气管最小直径d=100mm,取100㎜. ③沼气主管 每池13根集气管先通到一根单池主管，然后再汇入两池沼气主管。采用钢管，单池沼气主管管道坡度为0.5%.

单池沼气主管内最大气流量 qi11200.013m3/s

243600取D=150㎜，充满度为0.8，则流速为 v0.01340.92m/s

0.80.15④ 两池沼气最大气流量为q取DN=250㎜，充满度为

22400.026m3/s

2436000.6；流速为 v0.026240.88m/s

0.250.62. 水封灌设计

水封灌主要是用来控制三相分离气的集气室中气液两相界面高度的，因为当液面太高或波动时，浮渣或浮沫可能会引起

出气管的堵塞或使气体部分进入沉降室，同时兼有有排泥和排除冷凝水作用。

① 水封高度

HH1H0 式中：

H0———— 反应器至贮气罐的压头损失和贮气罐内的压头

为保证安全取贮气罐内压头，集气罩中出气气压最大H1取2m H2O，贮气罐内压强H0为400㎜H2O。

②水封灌 水封高度取1.5 m，水封灌面积一般为进气管面积的4倍，则

S1d2410.25240.196m2 水封灌直径取

440.5m。

3. 气水分离器

气水分离器起到对沼气干燥的作用，选用φ500㎜×H1800㎜钢制气水分离器一个，气水分离器中预装钢丝填料，在气水分离器前设置过滤器以净化沼气,在分离器出气管上装设流量计及压力表。

4. 沼气柜容积确定

由上述计算可知该处理站日产沼气2240m3，则沼气柜容积应为3h产气量的体积确定，即Vqt2240/243280m3。

设计选用300钢板水槽内导轨湿式储气柜，尺寸为φ7000㎜×H6000㎜。

1.7 CASS反应池

1.7.1 设计说明7

CASS工艺是SBR工艺的发展，其前身是ICEAS，由预反应区和主反应区组成。预反应区控制在缺氧状态，因此提高了对难降解有机物的去除效果，与传统的活性污泥法相比，有以下优点：

 建设费用低，省去了初沉池、二沉池及污泥回流设备。  运行费用低，节能效果显著。

 有机物去除率高，出水水质好，具有良好的脱氮除磷功能。  管理简单，运行可靠，不易发生污泥膨胀。

 污泥产量低，性质稳定，便于进一步处理与处置。 1.7.2 设计参数

设计流量Q = 5000m/d = 208.33 m/h =0.058m/s ； 进水COD=280mg/L ，去除率为85% ； BOD污泥负荷（Ns）为：0.1kgBOD/㎏MLSS； 混合液污泥浓度为：X=4000mg/L ； 充水比为： 0.32 ；

进水BOD= 160 mg/L，去除率为90%。 1.7.3 设计计算

1.7.3.1 运行周期及时间的确定

1. 曝气时间 ta式中：

———— 充水比

S0———— 进水BOD值，mg/l；

Ns———— BOD污泥负荷，kgBOD/㎏MLSS； X———— 混合液污泥浓度，mg/L。

2. 沉淀时间

tsH; u24S0240.321603.51h4h NsX0.135003

3

3

u4.6104X1.264.610435001.261.57m/s

设曝气池水深H = 5m，缓冲层高度 =0.5 m，沉淀时间为： tsH0.3250.51.33h1.5h u1.57ttatstd41.50.56h

3. 运行周期T 设排水时间td=0.5h,运行周期为 每日周期数： N= 24/6=4 1.7.3.2 反应池的容积及构造

1. 反应池容积 单池容积为 ViQ50001953.125m3 nN0.3224339m0 6.2525反应池总容积为 V2Vi21953.1式中：

N———— 周期数；

Vi———— 单池容积； V———— 总容积；

n ———— 池数，本设计中采用2个CASS池；

———— 充水比。

2. CASS反应池的构造尺寸

CASS反应池为满足运行灵活和设备安装需要，设计为长方形，一端为进水区，另一端为出水区。如图1-4所示为CASS池构造。

图1-4 CASS池结构示意图

据资料，B：H=1～2，L：B=4～6，取B=10m,L=40 m。所以Vi=40×10×5=2000 m

V2000单池面积 Sii400m2

H53

CASS池沿长度方向设一道隔墙，将池体分为预反应区和主反应区两部分，靠近

进水端为CASS池容积的10%左右的预反应区，作为兼氧吸附区和生物选择区，另一部分为主反应区。

根据资料，预反应区长L1=（0.16～0.25）L，取L1=8 m。

3. 连通口尺寸 隔墙底部设连通孔，连通两区水流，设连通孔的个数n'为3个。

连通孔孔口面积A1为：

Q1BLH A1 11'24nnUUQ H1

nNA式中：

3 Q ———— 每天处理水量，m/d；

n ———— CASS池子个数 ；

U ———— 设计流水速度，本设计中U = 50 m/h ；

N———— 一日内运行周期数 ；

2A ———— CASS池子的面积，m ；

A1———— 连通孔孔口面积，㎡ ； L1———— 预反应区池长，m ；

H1———— 池内设计最高水位至滗水机排放最低水位之间的高度，m；

B———— 反应池宽，m。

H1 =

5000 = 1.6 m

2创440012m.25 150 50001081.6 A1242350孔口沿隔墙均匀布置，孔口宽度不宜高于1.0m，故取0.9m，则宽为2.8m。 1.7.3.3污泥COD负荷计算

由预计COD去除率得其COD去除量为：

280 85%238mg/L

则每日去除的COD值为： 5000238 = 1190 kg/d

1000QS Ns = U

nXV式中：

Q ———— 每天处理水量，m3/d

SU ———— 进水COD浓度与出水浓度之差，mg/L n ———— CASS池子个数 X———— 设计污泥浓度，mg/L V———— 主反应区池体积，m3

Ns =

5000238

235001600 = 0.11 kgCOD/(kgMLSS.d)

1.7.3.4 产泥量及排泥系统

1. CASS池产泥量

CASS池的剩余污泥主要来自微生物代谢的增值污泥，还有很少部分由进水悬浮物沉淀形成。CASS池生物代谢产泥量为：

XaQSrbXrVaQSrb式中：

a ———— 微生物代谢增系数，kgVSS/kgCOD

QSrb（a）QSr NsNsb ———— 微生物自身氧化率，1/d

根据啤酒废水性质，参考类似经验数据，设计a=0.83，b=0.05，则有：

0.05X（0.83）50000.2380.11 /4（46.kg79d）假定排泥含水率为98%，则排泥量为：

QSX446.79344.68（m/d) 33101P10（199%）2.排泥系统

每池池底坡向排泥坡度i = 0.01 ，池出水端池底设（1.0×1.0×0.5）m3排泥坑一个，每池排泥坑中接出泥管DN200一根。 1.7.3.5 需氧量及曝气系统设计计算 1.需氧量计算

根据实际运行经验，微生物氧化1kgCOD的参数a1取0.53，微生物自身耗氧参数b1取0.18，则一个池子需氧量为：

O2a1Q(SoSe)b1XV

-3

-3

= 0.53×5000/2×238×10 = 1600.424 kg/d

则每小时耗氧量为：

1600.466.68kg/h 24 2. 供气量计算

+ 0.18×3500×10×1953

温度为20度和30度的水中溶解氧饱和度分别为：

Cs(20)9.17mg/L，Cs(30)7.63mg/L 微孔曝气器出口处的绝对压力为：

Pb1.0131059.8103H

= 1.0131059.81034.5 = 1.474105Pa

式中：

H ———— 最大水深，m

空气离开主反应区池时的氧百分比为：

Qt21(1EA)10000

7921(1EA)式中：

2110.1518.4300

792110.15EA ———— 空气扩散器的氧转移率，取15%值

暴气池中混合液平均溶解氧饱和度按最不利温度为：

PbQtCsb(30)Cs()

2.0661021.47410518.437.63()

2.0661028.79mg/L

温度为20℃时，暴气池中混合液平均溶解氧饱和度为：

Csb(20)Cs(PbQt) 52.06610421.47410518.439.17() 52.066104210.56mg/L

温度为20℃时，脱氧清水的充氧量为：

RoRCs(20)a(Csb(T)C)1.024(T20)

66.6810.56 30200.820.951.08.792.01.024103.639kg/h

式中：

a———— 氧转移折算系数，一般取0.8～0.85，本设计取0.82；

———— 氧溶解折算系数，一般取0.9～0.97，本设计取0.95；

———— 密度，㎏/L，本设计取1.0㎏/L；

C———— 废水中实际溶解氧浓度，mg/L； R———— 需氧量，㎏/L，为66.68㎏/L。 暴气池平均供气量为：

GRo103.6392303.09kg/h 1785.34m3/h

0.3EA0.30.15 (空气密度为1.29㎏/m3)。

每立方米废水供空气量为：

1785.34217.14m3

208.33每去除1kgCOD的耗空气量为：

1785.34258.18m3空气/kgCOD

208.330.238

3. 布气系统计算

单个反应池平面面积为40×10，设423个曝气器，则每个曝气器的曝气量=G/423=1785.34/423=4.22m3/h。

选择QMZM-300盘式膜片式曝气器。其技术参数见表1-5。

表1-5 QMZM-300盘式膜片式曝气器技术参数 型号 工作通气量 3服务面积 0.5～1.0 m/h·个 2氧利用率 35%～59% 淹没深度 供气量 3QMZM-300 2～8 m/h·个 4～8m 4.25 m/h

从鼓风机房出来一根空气干管，在两个CASS池设两根空气支管，每根空气支管上设46根小支管。两池共两根空气支管，92根空气小支管。

气干管流速v1为15m/s，支管流速v2为10 m/s ，小支管流速v3为5 m/s，则

空气干管管径： D干管4G41785.342=0.29m,取DN300㎜钢管 3600v136001G41785.340.10m，取DN100'293600v2360079空气支管管径： D横支管㎜钢管，

空气小支管管径：D小支管管。

4.鼓风机供气压力计算

4G41785.340.06m，取DN60㎜钢

463600v34636005曝气器的淹没深度H=4.5m，空气压力可按下式进行估算： P1.5H9.81.54.59.858.8KPa 校核估算的空气压力值

管道沿程阻力损失可由下式估算：

Lv2 h

d2式中：

---------- 阻力损失系数，取4.4.

取空气干管长为30m，则

Lv23015254.4100.5KPa 其沿程阻力损失 h1d20.32取空气支管长为40m，则

Lv24010254.4100.35KPa 其沿程阻力损失 h2d20.252取空气小支管长为16m,则

Lv2165254.4100.2KPa 其沿程阻力损失 h3d20.062空气管道沿程阻力损失为hh1h2h30.50.350.20.15KPa 设空气管道的局部阻力损失为hi=0.5KPa，则空气管路的压力总损失为：

h0.50.150.2KPa

取膜片式微孔曝气器的最大压力损失为hf=2.9KPa，则鼓风机的供气压力为：

P9.8Hh'hf9.84.50.22.947.2KPa ＜58.8KPa。

故鼓风机的供气压力可采用58.8KPa，选择一台风机曝气，则风机能力为G=50m3/min.

5. 鼓风机房布置

选用两台DG超小型离心鼓风机，，供气量大时，两台一起工作，供气量小时，一用一备。DG超小型离心鼓风机规格如表1-6。

表1-6 DG超小型离心鼓风机

流量

50 m/min

3

电动机形式 TEFC

压缩介质 空气 电动机功率 75KW

出口压力 63.8KPa 电动机电压 220V

轴功率 52KW 重量 1t

其占地尺寸为2016㎜×1008㎜，高为965㎜（含基础）。 1.7.3.6 CASS反应池液位控制

CASS反应池有效水深为5米。

1排水结束是最低水位 h15.015.01/0.3213.4m

0.32基准水位h2为5m,超高hc为0.5m,保护水深为0.5m, 污泥层高度 hsh13.40.53.1m

保护水深的设置是为了避免排水时对沉淀及排泥的影响。进水开始与结束由水位控制，曝气开始由水位和时间控制，曝气结束由时间控制，沉淀开始与结束由时间控制，排水开始由时间控制、排水结束由水位控制。 1.7.3.7排出装置的选择

每池排出负荷 QdQhTf2Td208.334277.77m3/h4.63m3/min

21.5选择XBS-300型旋转式滗水器，其技术参数如表1-7。

表1-7 XBS-300型旋转式滗水器技术参数

型号 流量（m/h） 3堰长（m） 总管管径(mm) 滗水深度H（m） 功率(KW) XBS-300 300 4 250 <2.5 0.55

第二章 污泥部分各处理构筑物设计与计算

2.1 集泥井

2.1.1 设计说明

污水处理系统各构筑物所产生的污泥每日排泥一次，集中到集泥井，然后在由污泥泵打到污泥浓缩池。

污泥浓缩池为间歇运行，运行周期为24h,其中各构筑物排泥、污泥泵抽送污泥时间为1.0～1.5h，污泥浓缩时间为20.0h,浓缩池排水时间为2.0h,闲置时间为0.5h～1.0h。 2.1.2 设计参数

设计泥量

啤酒废水处理过程产生的污泥来自以下几部分： ①UASB反应器，Q1 = 24.5 m3/d ,含水率98% ； ②CASS反应器，Q2 =44.68 m3/d,含水率99% ；

总污泥量为：Q = Q1 + Q2 = 69.18 m3/d，设计中取70 m3/d。 2.1.3 设计计算

考虑各构筑物为间歇排泥，每日总排泥量为70 m3/d，需在1.5h内抽送完毕，集泥井容积确定为污泥泵提升流量（70 m3/d）的10min的体积，即7.8m3。

此外，为保证CASS排泥能按其运行方式进行，集泥井容积应外加37.23 m。则集泥井总容积为7.8+37.23=45.00 m3。

集泥井有效深度为3.0m，则其平面面积为

V45A15m2

H3设集泥井平面尺寸为4.0×4.0m。集泥井为地下式，池顶加盖，由污泥泵抽送污泥。

集泥井最高泥位为-0.5m,最低泥位为-3m池底标高为-3.5m。浓缩池最高泥位为2

3

m。则排泥泵抽升的所需净扬程为5 m，排泥泵富余水头2.0 m，管道水头损失为0.5 m，则污泥泵所需扬程为5+2+0.5=7.5 m。

选择两台80QW50-10-3型潜污泵提升污泥（一用一备）。其性能如表1-8。

1-8 80QW50-10-3型潜污泵性能 型号 流量(m/h) 50 3扬程 （m） 10 转速(r/min) 1430 电动机功率(kw) 3 效率(%) 出口直径（㎜） 80 重量（kg） 80QW50-10-3 72.3 125

2.2 污泥浓缩池

2.2.1 设计参数 2.2.2.1 设计泥量

啤酒废水处理过程产生的污泥来自以下几部分： ①UASB反应器，Q1 = 24.5 m3/d ,含水率98% ； ②CASS反应器，Q2 =44.68 m3/d,含水率99% ；

总污泥量为：Q = Q1 + Q2 = 69.18 m3/d，设计中取70 m3/d。 2.2.2.2 参数选取

固体负荷（固体通量）M一般为10～35kg/m3h ，取M = 30 kg/m3d = 1.25kg/m3h ； 浓缩时间取T = 20 h ； 设计污泥量Q = 40 m3/d ； 浓缩后污泥含水率为96% ； 2.2.2 设计计算 2.2.2.1容积计算

浓缩后污泥体积：

P100980VV01701009635 m/d 1P3

V0——污泥含水率变为P0时污泥体积 2.2.2.2 池子边长

根据要求，浓缩池的设计横断面面积应满足：

A ≧ QC/M

式中：

Q———— 入流污泥量，m3/d ； M———— 固体通量，kg/m3·d； C———— 入流固体浓度kg/m3。

入流固体浓度（C）的计算如下：

C＝W1+W2

Q1＋Q2W1 = Q1×1000×(1-98%) = 490 kg/d W2 = Q2×1000×(1-99%) = 446.8 kg/d

那么，Qc = W1 +W2 = 936.8kg/d

C = 936.8/70 = 13.38 kg/m3

浓缩后污泥浓度为：

C1 = 936.8/35 = 26.77 kg/m3

浓缩池的横断面积为：

A = Qc/M = 70×13.38/30 = 31.22 m2

设计一座正方形浓缩池，则每座边长B = 5.7 m ，则实际面积A = 5.7×5.7 = 32.5 m2

2.2.2.2 池子高度

取停留时间HRT = 20 h ，有效高度h2= QT/24A = 70×20/24×31.22 = 1.5 m ，超高h1 = 0.5 m ，缓冲区高h3 = 0.5 m 。则池壁高：

H1 = h1+h2+h3 = 2.7 m

2.2.2.3 污泥斗

污泥斗下锥体边长取0.5 m ，污泥斗倾角取50°则污泥斗的高度为：

H4 = (5.7/2 – 0.5/2) × tg50°= 3.1 m

污泥斗的容积为：

122

V2 = h4（a1+a1a2+a2）

31 = ×3.1×(5.72 + 5.7×0.5 + 0.52)

3= 36.78 m3

2.2.2.4 总高度

H = 2.8 + 3.1 = 5.8 m 设计计算草图如图2-1。

图2-1 污泥浓缩池设计计算草图

2.2.2.5 排水口

浓缩后池内上清液利用重力排放，由站区溢流管管道排入格栅间，浓缩池设四根排水管于池壁，管径DN150㎜。于浓缩池最高处设置一根，向下每隔1.0m、0.6m、0.4m处设置一根排水管。

2.3 污泥脱水间

2.3.1 设计参数 2.3.1.1 设计泥量

浓缩后污泥含水率为96% ；

100－9870 = 35 m3/d 浓缩后污泥体积：V1＝100－962.3.1.2 参数选取

压滤时间取T = 4 h ；

设计污泥量Q = 35 m3/d ； 浓缩后污泥含水率为96% ； 压滤后污泥含水率为75% 。 2.3.2 工艺流程 工艺流程见图2-2。

图2-2 污泥脱水工艺流出图

2.3.3 设计计算 2.3.3.1 污泥体积

QQ0100P1100P2 MQ(1P2)1000

式中 Q——脱水后污泥量 m3/d

Q0——脱水前污泥量 m3/d P1——脱水前含水率（%） P2——脱水后含水率（%） M——脱水后干污泥重量 （kg/d）

QQ0100P1100P2= 3510096 =5.6 m3/d

10075MQ(1P2)1000= 5.6(175%)1000 =1400 kg/d

污泥脱水后形成泥饼用小车运走，分离液返回处理系统前端进行处理。 2.3.3.2 机型选取

选取DYQ-1000型带式压榨过滤机，其工作参数如表2.5：

表2-1 DYQ-1000型带式压榨过滤机工作参数

滤网 电动机 控制器型最大冲洗耗冲洗压力气动部有效宽（mm) 1000 速度Kw/min 0.4-4 型号 功率（Kw） 2.2 号 水量3(m/h)(mm） （Mpa) 分输入压力（MPa） 0.5-1 JZTY31-4 JDIA-40 6 ≥0.4 气动部分流3量(m/h) 0.8-2.5 处理能力泥饼含外形尺寸（长X宽X2【kg/h·m】 水率（%) 高）（mm） 50-500 65-75 5050X10X2365 重量（kg) 4500 2.3.3.3 投药装置

投药量 根据城市污水污泥、啤酒厂污水站污泥絮凝剂脱水试验知，常用絮凝剂的投药量分别为：氯化铁5.0%--8.0% ,硫酸铝8.0%--12% ，聚合氯化铝3.0%--10.0% ，聚丙烯酰胺1.5‰--2.5‰ 。

投药系统投按加聚丙烯酰胺考虑。设计投药量为2.0‰，则每日需药剂为： 1400×2.0/1000 = 2.8kg

需要纯度为90%的固体聚丙烯酰胺为 2.8/0.9=3.1 kg

调配的絮凝剂溶液浓度为0.2%-0.4% ,则溶液所需溶药灌最小容积为1550L。选择ZJ-470型折桨式搅拌机一台，其规格如表2-8。

表2-2 ZJ-470型折桨式搅拌机性能及及外形尺寸

池形尺寸(㎜) 型号 功率(kw) 长×宽 ZJ-470 2.2 1200×1200 高 1100 （㎜） 180 130 桨叶距池底高转速(r/min) 药液投加选用J-Z125/3.2 型柱塞计量泵，其性能如表2-9。

表2-3 J-Z125/3.2 型柱塞计量泵性能 排出压力型号 流量(L/h) (MPa) J-Z125/3.2 125 1.6-3.2 (次/min) 102 (KW) 0.75 径(㎜) 15 ～230 泵 速 电动机功率进、出口直重量(kg) 计量泵占地尺寸为815㎜×715㎜，高为575㎜（不含基础）。

第三章 构筑物高程计算

3.1 污水构筑物高程计算

3.1.1 污水流经各处理构筑物水头损失

表3-1 污水流经各处理构筑物水头损失表 构筑物名称 格栅 水力筛 调节池 水头损失（m） 0.2 1.2 0.3 构筑物名称 UASB反应池 CASS反应池 集水井 水头损失（m） 1.0 0.6 0.2 3.1.2 污水管渠水头损失计算表

表3-2 污水管渠水头损失计算表

3.1.3 高程确定

UASB处的地坪标高为76.4m，按结构稳定原则确定池底埋

深为-1.5 m，然后根据各处理构筑物之间的水头损失推求其它构筑物的设计水面标高，调节池设计成地下式，确定水面标高为76.4m，从调节池到UASB经过提升泵提升。经过计算各污水处理构筑物的设计水面标高见下表。

各处理构筑物的水面标高及池底标高见表3-3。

表3-3 各处理构筑物的水面标高及池底标高

构筑物名称 进水管 水面标高(m) 池底标高(m) 75.50 75.20 构筑物名称 调节池 水面标高(m) 池底标高(m) 76.4 70.9 名称 出厂管---CASS CASS CASS— UASB UASB UASB---调节池 调节池 调节池---水力筛 水力筛 集水井 格栅 流量 管径 坡度（L/s） （㎜） I(‰) 58 58 29 29 29 58 58 400 400 250 250 200 400 400 0.816 0.816 2.43 2.43 2.53 0.816 0.816 流速V(m/s) 0.77 0.77 0.95 0.95 0.92 0.77 0.77 管长(m) 17 8.1 6.8 2.3 2.3 39 4 I·L 0.013 0.007 0.017 0.006 0.006 0.04 0.012 v2 2g 3 2.69 2 3.69 0.95 3 2 0.10 0.12 0.124 0.17 0.044 0.086 0.16 h 0.113 0.6 0.127 0.141 0.18 1.0 0.06 0.126 0.3 0.063 1.2 0.2 0.2 6.31 h 格栅前 格栅后 集水井 水力筛 75.50 75.412 75.412 77.9 75.10 75.012 73.412 76.7 UASB CASS 80.9 79.6 74.9 74.6 3.2 污泥高程计算

3.2.1 污泥管道水头损失

Lv管道沿程损失 hf2.491.17DCH1.85

v2管道局部损失 hi

2g式中：

CH ———— 污泥浓度系数

 ———— 局部阻力系数 D ———— 污泥管管径 L ———— 管道长度 v ———— 管内流速

查表知污泥含水率98%时，污泥浓度系数CH=80，污泥含水率为96%时，污泥浓度系数CH=62。

连接管道水头损失见表3-4。

表3-4 污泥管道水头损失计算表

管渠及构筑物名称 CASS — 集泥井 UASB— 集泥井 流量（L/s） 0.517 D(㎜) 200 管渠设计参数 V(m/s) 1.0 L(m) 36 水头损失（m） Hi 0.17 Hf 0.2 H 0.37 0.284 200 1.0 65 0.25 0.31 0.56 集泥井— 浓缩池 池浓缩池—脱水机房 0.801 200 1.0 3 0.03 0.22 0.34 0.405 200 1.0 4 0.03 0.2 0.23 3.2.2 污泥处理构筑物的水头损失

当污泥以重力流排出池体时，污泥处理构筑物的水头损失以各构筑物的出流水头计算，浓缩池一般取1.5m,CASS与UASB取1.2m。 3.2.3 污泥高程布置

从CASS——集泥井推得，集泥井水位 79.1-0.37-1.2=77.03m 从UASB——集泥井推得，集泥井水位 81.4-0.56-1.2=79.84m 从集泥井——浓缩池推得，浓缩池水位 77.03-0.34-1.5=75.19 m

集泥井液位确定为76.4 m，浓缩池液位确定为78.4 m，中间加污泥提升泵房提升污泥。集泥井设在污泥提升泵房下部。

表3-5 污泥处理各构筑物标高

构筑物名称 集泥井 浓缩池

水面标高 75.9 78.4 池底标高 72.9 72.9 致 谢

本次毕业设计,使我对工程设计的内容和步骤有了更进一步的了解，从大体上讲,本次设计达到了预期的效果,达到了作为本科毕业生所应符合的要求。

这次毕业设计使我深深地认识到:工科毕业生做设计工作所要求的严谨性,对于工程二字的沉重性,我开始意识到工程二字要求我们对专业知识有很深地了解,在熟练掌握专业知识的基础上灵活运用.本次设计为某啤酒废水处理，是一个真实性课题,在重新熟悉课本和认真查阅资料的基础上，并结合设计任务书的要求,我对本设计啤

酒废水处理的工艺流程提出了多种方案，在反复的比较下，最终确定了一个最优方案。在这个过程中,我逐渐懂得了如何运用专业性眼光去看待问题,分析问题和解决问题。在工艺流程确定后,就开始了对所选构筑物的设计计算,通过老师的指导和自己的计算,我对污水处理中所用到的一些构筑物有了更深的认识,在高程的计算中自己遇到了不少问题,但在老师的精心指导和自己的努力下,最终问题都一一得到解决,也使自己对污水处理流程有了一个清晰的认识.这次毕业设计是自己四年所学知识的一个综合应用,是一次难得的学习机会,使自己受益匪浅.

在设计中,对一些计算机软件也是一次很好的学习机会,主要是CAD和Word的使用,在以前的基础上,能够更加熟练地运用.

因此,此毕业设计对本人是一个很好的锻炼,达到了对排水工程的一个比较深入地了解,是比较成功的毕业设计。

本次毕业设计是在王老师的精心指导下，由我完成的。本次毕业设计是我大学四年所学知识的回顾与总结。同时，通过该次毕业设计，我亦从指导老师处学到了许多的常规设计方法，设计思想，并懂得了在做设计中如何去查资料与应用资料。了解了本专业各方面的设计课题与设计方法，这次使我的知识面更加广阔与完整，使我收益非浅。可以这样说：在王老师的耐心指导和自己的努力下，我完成了毕业设计应完成的任务，达到了毕业设计的教学要求。在这里，万分的感谢各位老师的辛勤栽培和其他同学的热情的帮助！

但由于时间仓促及本人水平有限，本次设计中难免有各种错误与不足，还望各位老师批评指正与谅解。我将在以后的学习与工作中不断改正，不断吸取经验教训，不断完善自我，以感谢老师们四年的关心与教导。

最后，诚挚地感谢王老师以及给水排水教研室各位老师的关心与指导。祝各位老师万事如意，工作顺利！

主要参考文献

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