【正文】 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(dòng)。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。 UASB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(duì)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(dòng)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(dòng)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。 EGSB反應(yīng)器裝置示意圖Jeison 等人對(duì)EGSB 反應(yīng)器和UASB 反應(yīng)器處理果汁廢水進(jìn)行了對(duì)比實(shí)驗(yàn)。COD 濃度為3000 mg/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 IC反應(yīng)器裝置圖IC( Internal Cycle) 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(jí)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(jí)三相分離器收集，由于沼氣氣泡形成過程中對(duì)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(jí)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(jí)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)。二、 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(jí)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(dòng)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(duì)沖擊負(fù)荷很敏感。生化需氧量（BOD5）的去除率達(dá)85～95%。 考慮到該果汁廢水已經(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(duì)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】（Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process）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(Cyclic Activated Sludge System)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(Cyclic Activated Sludge technology)，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 )、缺氧區(qū)(DO)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(duì)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(duì)磷的釋放、反硝化、對(duì)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(duì)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(dòng)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(duì)CASS來說，SBR工藝的自動(dòng)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(shì)。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(duì)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 設(shè)計(jì)概況 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(jí)標(biāo)準(zhǔn)， ： 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≤706～9 項(xiàng)目所在地湘潭市氣候資料（1）氣溫：℃之間。，。（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46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23次。如一九六四年六月十七日下特大暴雨，釀成山洪暴發(fā)。相反，79月降雨量較少，占年降雨量20%以內(nèi)，常有夏秋干旱。（3）相對(duì)濕度：累年平均相對(duì)濕度為80%左右，七月濕度最小，為75%，35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，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】。 處理程度的計(jì)算BOD5去除率：（500030）/5000100%=%CODcr去除率：（8000100）/8000100%=%SS去除率：（400070）/4000100%=%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(duì)于建設(shè)節(jié)約型社會(huì)和環(huán)境友好型社會(huì)有利無害。：詳細(xì)流程圖見附圖一 。 果汁廢水處理工藝流程圖 污水處理構(gòu)筑物設(shè)計(jì)及計(jì)算 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(duì)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：～?？杀ＷC污水中粒徑較大的顆粒不會(huì)在柵前渠道內(nèi)沉積。(2)過柵流速：即污水通過格柵的流速，～。(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)，～。(4)柵渣量：～(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=，則Qmax=QK2=208=m3/h375m3/h。選擇提升水泵為2臺(tái)太平洋制泵公司生產(chǎn)的無堵塞排污泵，其型號(hào)為200LW3001522，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(tái)水泵能滿足生產(chǎn)要求，之所以選用兩臺(tái)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(tái)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=，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=；過柵流速v=；安裝傾角α=60176。；設(shè)計(jì)流量Qmax=375m3/h=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(duì)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。 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=B=S(n1)+bn式中：S——格條寬度，mn ——格柵間隙數(shù)b ——柵條間隙，mB=(411)+41=（3）進(jìn)水渠道漸寬部分長度(l1)，則進(jìn)水渠道寬 B1=Qmax/(v1h)=()=,漸寬部分展開角取為α1=30176。，則式中：B ——柵槽寬度，m B1 ——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=（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=，有式中：k ——系數(shù)，水頭損失增大倍數(shù)β——形狀系數(shù)，與