【正文】 統(tǒng)組成，傳統(tǒng)的活性污泥法由于產(chǎn)泥量大，脫氮除磷能力差，操作技術(shù)要求嚴(yán)，目前已被其他工藝代替。特別是果汁廢水的上流式厭氧污泥(Upflow Anaerobic Sludge Blanket ,UASB) 處理技術(shù)，可以大幅度地降低處理設(shè)施的建設(shè)費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用，具有很大的經(jīng)濟(jì)性，已經(jīng)從逐漸的深入到國(guó)內(nèi)的果汁企業(yè)中。 果汁的蒸發(fā)濃縮和殺菌消毒都需要蒸汽，配備的燃煤鍋爐會(huì)產(chǎn)生煙塵、二氧化硫等氣態(tài)污染物及鍋爐爐渣。 其中造成水量波動(dòng)【2】的原因有以下幾點(diǎn)： （1） 進(jìn)廠原料果的品質(zhì)好壞，直接影響到用水量的大小和排放廢水的污染物濃度； （2）當(dāng)設(shè)備進(jìn)行集中清洗時(shí)污水量比正常生產(chǎn)時(shí)的水量高出一倍甚至更多； （3）生產(chǎn)和排水具有間歇和周期性，各工序排水有時(shí)間段，當(dāng)果池?fù)Q水時(shí)所排廢水水量和水質(zhì)波動(dòng)相當(dāng)大。（6）濃縮工藝原果汁的含水量通常在80％－85％以上，需要經(jīng)過(guò)濃縮，使水分從水果原汁中分離出來(lái)提高果汁的化學(xué)穩(wěn)定性，便于儲(chǔ)藏和運(yùn)輸。其作用是增加出汁率同時(shí)也利于果汁澄清，以便果汁中懸浮的粒子能用沉降、過(guò)濾或離心的方法分離。作為全球最大的果蔬汁出口國(guó)，我國(guó)的果蔬汁產(chǎn)業(yè)發(fā)展在后金融危機(jī)時(shí)代面臨新的挑戰(zhàn)，為了進(jìn)一步提高產(chǎn)品品質(zhì)，鞏固我國(guó)果蔬汁在全球貿(mào)易的市場(chǎng)份額與競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，2012中國(guó)（西安）國(guó)際果蔬汁產(chǎn)業(yè)大會(huì)于2012年5月2324日在陜西西安舉行【1】。在中國(guó)，果汁飲料包括果蔬汁和果蔬飲料。據(jù)數(shù)據(jù)顯示：2011年112月，全國(guó)果汁和蔬菜汁飲料的產(chǎn)量達(dá)1920萬(wàn)噸， %。我國(guó)果汁飲料市場(chǎng)起步較晚、起點(diǎn)較低，但隨著人們保健意識(shí)的不斷提高，近年來(lái)發(fā)展較快。這表明，果汁飲料在中國(guó)仍有巨大的發(fā)展空間。由于大品牌的激烈競(jìng)爭(zhēng)，使得外來(lái)品牌很難進(jìn)入果汁飲料市場(chǎng)，同時(shí)果汁飲料的價(jià)格日益透明化，廠家和經(jīng)銷商的利潤(rùn)在不斷變薄。壓榨是通過(guò)擠壓力將液相從液固兩相混合物中分離出來(lái)的一種單元操作。（5）吸附與離子交換工藝果汁加工用活性炭過(guò)濾或樹(shù)脂吸附色度、殘余農(nóng)藥和霉菌等，現(xiàn)多采用樹(shù)脂吸附。 果汁廢水是由酸、堿、消毒劑和高分子有機(jī)物組成的高濃度有機(jī)廢水。 以上這些因素均造成廢水處理難度的增加。通過(guò)陜西省2008年對(duì)其省內(nèi)22家濃縮果汁生產(chǎn)企業(yè)的調(diào)查【2】，可知：在14家已經(jīng)建成污水處理站并投運(yùn)的企業(yè)中，排放廢水COD濃度基本可以達(dá)到≤150mg/L，采用多種廢水處理工藝，其中可以穩(wěn)定達(dá)到COD濃度≤80mg/L的有淳化恒興果汁有限公司等六家企業(yè)，除陜西海升果業(yè)渭南分公司外，主要都是采用“UASB厭氧＋好氧”的處理工藝，有預(yù)處理和深度處理的效果更好。高濃度有機(jī)廢水處理主要采用好氧處理工藝【3】，主要有活性污泥法、生物濾池法、接觸氧化法和SBR法。生物濾池法是利用需氧微生物對(duì)污水或有有機(jī)性廢水進(jìn)行生物氧化處理的方法。生物接觸氧化法具有處理時(shí)間短、體積小、凈化效果好、出水水質(zhì)好而穩(wěn)定、污泥不需回流也不膨脹、耗電小等優(yōu)點(diǎn)。第二階段的產(chǎn)酸菌是廣泛存在的腐化菌，繁殖力強(qiáng)，～8的介質(zhì)中生長(zhǎng)。 綜上，單獨(dú)的厭氧處理也無(wú)法滿足該果汁廢水的處理要求。 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(zhǎng)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。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。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(guó)水處理人員的矚目。精處理區(qū)的COD負(fù)荷較小，經(jīng)過(guò)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。 考慮到該果汁廢水已經(jīng)過(guò)厭氧處理去除了大部分有機(jī)物，而建造運(yùn)營(yíng)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(guò)的有機(jī)廢水進(jìn)行好氧處理。生物選擇器的工藝過(guò)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(guò)程和污泥再生。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。（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%。：詳細(xì)流程圖見(jiàn)附圖一 。也可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整該數(shù)值。細(xì)格柵選取參數(shù)如下：柵條間隙b=10mm；柵前水深 h=；過(guò)柵流速v=；安裝傾角α=60176。：鑒于本設(shè)計(jì)主要采用UASB反應(yīng)器進(jìn)行厭氧處理，而UASB對(duì)SS的要求高，所以在此采用沉淀池去除大部分原水中的SS，以利于污水在UASB反應(yīng)器中進(jìn)行厭氧反應(yīng)時(shí)，原水中的SS盡可能小的干擾到生物菌團(tuán)形成的顆粒物，保證UASB高效的完成厭氧反應(yīng)。（4）采用機(jī)械排泥時(shí)，寬度根據(jù)排泥設(shè)備確定。（11）初次沉淀池的污泥區(qū)容積，一般按不大于2日的污泥量計(jì)算，采用機(jī)械排泥時(shí)，可按4小時(shí)污泥量計(jì)算。（15） 池子總高度設(shè)緩沖層高度為h3=，則式中：h1——超高，mh3——緩沖層高度，mh4——污泥部分高度，m采用靜水壓排泥方式排泥，采用200mm污泥管道，為了防止可能出現(xiàn)的排泥不暢問(wèn)題，建議設(shè)一污泥泵。采用自動(dòng)化控制的方式運(yùn)行管理【2】。 UASB反應(yīng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算一、設(shè)計(jì)說(shuō)明UASB，即上流式厭氧污泥床，集生物反應(yīng)與沉淀于一體，是一種結(jié)構(gòu)緊湊，效率高的厭氧反應(yīng)器。處理后的水由反應(yīng)器頂部流出，進(jìn)入好氧生化池進(jìn)行進(jìn)一步的處理。若堿度低于1500mg/L，～；若堿度高于2000 mg/L，～，～。則需要將剩余污泥排出。三、設(shè)計(jì)水質(zhì)和水量考慮到UASB反應(yīng)器對(duì)SS敏感，所以，在UASB工段，對(duì)SS的去除率較低，這里不做考慮。對(duì)于采用公共壁的矩形反應(yīng)器，池型的長(zhǎng)寬比對(duì)造價(jià)也有較大的影響。表1是根據(jù)上述原則給出了UASB系列化的一組選擇。配水系統(tǒng)主要有樹(shù)枝管式配水系統(tǒng)、穿孔管配水系統(tǒng)和多點(diǎn)多管配水系統(tǒng)三種系統(tǒng)?？卓谙蛳?，每個(gè)反應(yīng)器共有84個(gè)出水孔，采用連續(xù)進(jìn)水，每個(gè)孔的流速計(jì)算如下：=2m/s，所以符合設(shè)計(jì)要求。（3）回流縫的設(shè)計(jì)設(shè)上、下三角形集氣罩的斜面水平夾角為=600，取保護(hù)高h(yuǎn)1=，h2=，h3=，由b1=h3/tg，b2=b2b式中：b1——下三角形集氣罩的1/2寬度，m——下三角形集氣罩斜面的水平夾角，550600h3——下三角形集氣罩的垂直高，mb2——相鄰二個(gè)下三角形集氣罩之間的水平距離，即污泥回流縫之一，mb——單元三相分離器的寬度，m則 b1=；b2==；下三角形集氣罩之間的污泥回流縫中混合液的上升流速(v1)可用下式計(jì)算：式中：v1——回流縫中混合液上升流速，m/hQ——反應(yīng)器的設(shè)計(jì)廢水流量，m3/hS1——下三角形集氣罩回流縫的總面積，m2，其值可用下式表示：式中：——反應(yīng)器的寬度，即三相分離器的長(zhǎng)度，m——反應(yīng)器的三相分離器單元個(gè)數(shù)則 ==符合設(shè)計(jì)要求。當(dāng)氣泡的直徑很小(d)時(shí)，在氣飽周圍的水流呈層流狀態(tài)，Re 1，這時(shí)氣泡的上升速度可用斯托克斯（Stokes）公式計(jì)算，即式中：——?dú)馀萆仙魉?，cm/sd——?dú)馀葜睆剑琧m——廢水密度，g/cm3——沼氣密度，g/cm3——重力加速度，cm/s2——廢水的動(dòng)力粘滯系數(shù)，g/()其中：式中：——廢水的動(dòng)力粘滯系數(shù)，cm2/s——碰撞系數(shù)，由上所述，根據(jù)同類設(shè)計(jì)對(duì)比參照，設(shè)，（凈水的取值），；則考慮到廢水的一般比凈水的大，而且本設(shè)計(jì)屬于高濃度廢水，所以取，則得。十一、氣水分離器氣水分離器起到對(duì)沼氣干燥作用，選用Φ500mmH1800mm，鋼制氣水分離器兩個(gè)，串聯(lián)使用。SBR法的設(shè)計(jì)要點(diǎn)：（1）SBR主要包括曝氣裝置、上清液排除裝置和其他附屬裝置，鑒于污泥泵和曝氣裝置易堵塞而發(fā)生事故，在反應(yīng)池前應(yīng)加格柵截出較大的雜質(zhì)，當(dāng)然，本設(shè)計(jì)由于前面已經(jīng)去除了大本分的大直徑顆粒，所以便不再設(shè)置格柵。（6）排泥泵應(yīng)考慮阻塞問(wèn)題，泵的臺(tái)數(shù)(包括備用在內(nèi))原則上為2臺(tái)以上，反應(yīng)池底部應(yīng)設(shè)集泥坑，坑的位置盡量遠(yuǎn)離水口。四、反應(yīng)池容積計(jì)算 每個(gè)反應(yīng)池容積 ：根據(jù)進(jìn)水時(shí)間tF=2h/周期和進(jìn)水流量模式，參考食品加工廢水安全系數(shù)，一個(gè)進(jìn)水周期的最大進(jìn)水量變化比K2=。每臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)量為：G=Gs=六、排水裝置的計(jì)算污水進(jìn)水量為Q=5000m3/d，池?cái)?shù)為N=6，周期數(shù)n=2，每池的排除負(fù)荷為：式中：TD——排水時(shí)間，h則 設(shè)每池設(shè)兩個(gè)排除裝置，則每臺(tái)排出的負(fù)荷量為：Q’=QD/2=排出裝置的排水能力在最大流量（K2=）時(shí)，所以排出能力為：所以設(shè)計(jì)符合要求?？諝夤艿纼?nèi)的空氣流速的選定為：干支管為10～15m/s；通向空氣擴(kuò)散器的豎管、小支管為4～5m/s； 空氣干管和支管以及配氣豎管的管徑，根據(jù)通過(guò)的空氣量和相應(yīng)流速按《排水工程》下冊(cè)附錄2加以確定。（2） 濃縮池工作部分高度，設(shè)水力停留時(shí)間為HRT=24h，則符合設(shè)計(jì)要求。設(shè)兩座集泥井，則每座集泥井面積為72 m3，集泥井為地下式，池頂加蓋，由污泥泵抽送污泥。第三章 平面布置和高程布置平面布置的一般原則：（1）處理構(gòu)筑物的布置應(yīng)緊湊，節(jié)約用地并便于管理。（7）總圖布置應(yīng)考慮遠(yuǎn)近期結(jié)合，有條件時(shí)，可按遠(yuǎn)景規(guī)劃水量布置，將處理構(gòu)筑物分為若干系列，分期建設(shè)。高程布置得一般規(guī)定如下：（1）為了保證污水在各構(gòu)筑物之間能順利自流，必須精確計(jì)算各構(gòu)筑物之間的水頭損失，包括沿程損失、局部損失及構(gòu)筑物本身的水頭損失【10】。（5）場(chǎng)地豎向布置，應(yīng)考慮土方平衡，并考慮有利排水。（2）進(jìn)行水力計(jì)算時(shí)，還應(yīng)考慮距離最長(zhǎng)，損失最大的流程，并按最大設(shè)計(jì)流量計(jì)算。（8）構(gòu)筑物之間的距離應(yīng)考慮敷設(shè)管渠的位置，運(yùn)轉(zhuǎn)管理的需要和施工的要求，一般采用5～10m。圓形池造價(jià)較低，但進(jìn)出水構(gòu)造較復(fù)雜。 m， m，+2+=15 m。 （4）濃縮池總高度設(shè)濃縮池超高h(yuǎn)2=，緩沖層高度h3=；濃縮池高度H1= h1+h2+h3=++=；池底坡度造成的深度：采用刮泥機(jī)，則池子總高度：H=H1+h4+h5=++=?？諝夤苈返难爻套枇p失，根據(jù)空氣管的管徑D(mm)，空氣量（m3/min），計(jì)算溫度（℃）和曝氣池水深，查《排水工程》下冊(cè)附錄三求得，得空氣管道系統(tǒng)的總壓力損失為：＝＝，則總壓力損失為：＋＝ kpa為安全起，則空壓機(jī)所需壓力：p=() 103+103=56 kpa又Gs=，由此條件可選擇淄博羅茨風(fēng)機(jī)制造有限公司生產(chǎn)的4臺(tái)羅茨DQ150鼓風(fēng)機(jī)，轉(zhuǎn)速1620r/min，配套電機(jī)功率為45kw。則SBR反應(yīng)器共需要12臺(tái)此型號(hào)潷水器。設(shè)SBR的長(zhǎng)：寬=2：1；則SBR的池寬為：；池長(zhǎng)為：。d)；混合液污泥濃度：X=4000 mg/L；排除比：1/m=1/，即m=；曝氣池水深：H=5m；反應(yīng)池?cái)?shù)：N=6；緩沖層高度：=。（3）反應(yīng)池的形式有完全混合型和循環(huán)水渠型。詳細(xì)設(shè)計(jì)圖見(jiàn)附圖二。八、布水槽的設(shè)計(jì) 根據(jù)UASB的尺寸，采用鋸齒形出水槽，長(zhǎng)10m，每個(gè)上三角形集氣罩頂上設(shè)一條出水槽，每個(gè)反應(yīng)器共設(shè)12條出水槽，基本可保持出水均勻。已知BC=CE/sin300=，取AB=，上三角形集氣罩的位置即可確定，其高度h4為：，則上、下三角形集氣罩在反應(yīng)器內(nèi)的位置已經(jīng)確定。三相分離器的設(shè)計(jì)主要包括沉淀區(qū)、回流縫、氣液分離器的設(shè)計(jì)。所以，本設(shè)計(jì)采用的是穿孔管配水系統(tǒng)【7】。甚至可以采用三相分離器橫豎混合布置的形式。如果有多個(gè)反應(yīng)池的系統(tǒng)，則可能關(guān)閉一個(gè)進(jìn)行維護(hù)和修理，而其他單元的反應(yīng)器繼續(xù)運(yùn)行。d)V有效＝=4464m3 不同溫度UASB負(fù)荷設(shè)計(jì)關(guān)系溫度有機(jī)容積負(fù)荷率（kgCOD/）溫度有機(jī)容積負(fù)荷率（kgCOD/）含有少于5%SSCOD※※的廢水含有30%40%SSCOD※※的廢水含有少于5%SSCOD※※的廢水含有30%40%SSCOD※※的廢水1524（去除SS效率好）30101569（去除SS效率一般）204623（去除SS效率好）351520914（去除SS效率偏差）2561036（去除SS效率滿意）4020271418（去除SS效率差）※ 指在顆粒污泥床內(nèi)，水里負(fù)荷不受限制時(shí) ※※ SSCOD可沉淀去除 UASB反應(yīng)器進(jìn)出水水質(zhì)指標(biāo)水質(zhì)指標(biāo)CODBOD進(jìn)水水質(zhì)(mg/l)74404500去除率（%）8585出水水質(zhì)(mg/l)1116675所以UASB反應(yīng)器地面積為：A=4464/5=。綜合整個(gè)果汁生產(chǎn)過(guò)程，發(fā)現(xiàn)在巴氏殺菌和蒸發(fā)濃縮等工段有不少?gòu)U熱可以回收利用；另外，生產(chǎn)果汁的季節(jié)一般不會(huì)在冬季，平均氣溫不會(huì)過(guò)低，水果的旺季主要集中在夏秋季節(jié)，而湘潭的夏秋季節(jié)的平均氣溫又在25℃以上。若UASB的出水VFA異常升高，在330 mg/L以上可減少進(jìn)水流量，增加循環(huán)水流量；若高于400 mg/L，可停止進(jìn)水只開(kāi)回流；待VFA恢復(fù)330 mg/L以下后正常進(jìn)水。二、參數(shù)選取UASB進(jìn)出水指標(biāo)的控制指標(biāo)：1．～，進(jìn)水pH應(yīng)根據(jù)UASB進(jìn)出水的pH略做調(diào)整，～。厭氧處理采用高效的升流式厭氧污泥床，具有容積負(fù)荷高、污泥產(chǎn)量小、效果穩(wěn)定、能耗低等特點(diǎn)。所以，此處的調(diào)節(jié)池不用過(guò)大，只用于短暫地調(diào)節(jié)pH和溫度之用，里面配一攪拌機(jī)，加速pH的調(diào)節(jié)和溫度的均衡。由于設(shè)計(jì)沒(méi)有做任何與廢水有關(guān)的實(shí)驗(yàn)，無(wú)法根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，所以難以準(zhǔn)確表達(dá)污水在各段工序中的水質(zhì)水量