【導(dǎo)讀】根據(jù)任務(wù)書的要求，本設(shè)計(jì)為某啤酒廢水處理工程工藝設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)階段為初步設(shè)計(jì)。機(jī)污染物啤酒廢水的存在，不僅導(dǎo)致環(huán)境污染，而且還會(huì)減少啤酒生產(chǎn)原材料的利用率。要采用適當(dāng)方法處理。啤酒廢水水質(zhì)的主要特點(diǎn)是含有大量的有機(jī)物，屬高濃度有機(jī)廢水，故其。該啤酒廢水處理廠的設(shè)計(jì)處理水量為7500m3/d,不考慮遠(yuǎn)期發(fā)展。各項(xiàng)指標(biāo)為：BOD≤1500mg/L,COD≤2600mg/L,SS=332~450mg/L。因該廢水BOD值較大,不經(jīng)處理。會(huì)對(duì)環(huán)境造成巨大污染，故要求處理后的出水水質(zhì)為：BOD≤60mg/L，COD≤100mg/L，SS≤50mg/. 兩級(jí)處理以使出水達(dá)標(biāo)。一級(jí)處理主要采用物理法，用來(lái)去除污水中的懸浮物質(zhì)和無(wú)機(jī)物。整個(gè)工藝具有總投資少，處理效果好，工藝簡(jiǎn)單，占地面積省，運(yùn)行穩(wěn)定，能耗少的優(yōu)點(diǎn)。Beerwastewater→Screens→Regulationtank→ReactiontankofUASB→TankofSBR→

　　

【正文】 設(shè)置 35個(gè)布水點(diǎn)，則每點(diǎn)的負(fù)荷面積為 :Si=S/n=120/35=(m2) UASB 反應(yīng)器的進(jìn)水分配系統(tǒng)形式多樣，主要由樹枝管式、穿孔管式、多管多點(diǎn)式和上給式四種。本次設(shè)計(jì)使用 U形穿孔配水，一貫多孔式。為配水均勻 ，配水管中心距可采用 ~,出水孔孔距也可采用 ~,孔徑一般為 10~20mm,常采用15mm,空口向下或與垂線呈 45。 方向，每個(gè)出水孔的服務(wù)面積一般為 2~4m2。 煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 配水管中心距池底一般為 20~25cm,配水管的直徑最好不小于 管各孔出水均勻，要求出 7根支管，布水支管的直徑采用 DN200mm。布水支管的中心距為 ，管與墻的距離為 1m；出水孔孔距 ，出水孔距墻為 ?？卓谙蛳虏⑴c垂線呈 45176。角。進(jìn)入池子的總管管徑取 DN350mm，流速為 ；每個(gè) 池子的總管管徑取 DN250mm，長(zhǎng) L=12m， 流速為 m/s。為了使穿孔管隔空出水均勻，要求出口流速不小于 2m/s，取其流速為 u = 2m/s。 每根管上有 6個(gè)配口流速不小于 2m/s。 每個(gè)反應(yīng)池采用樹枝穿孔管配水，每個(gè)反應(yīng)池中設(shè)置 水 孔 則布水孔孔徑為 ： d=un?3600Q4= ??? ?=(m) 本裝置采用連續(xù)進(jìn)料 的 方式，布水孔 的 空口 朝 下， 這 樣可有助于 避免堵塞 布水孔空口； 而且由于 UASB反應(yīng)器 的 底部 有反射散布的 作用， 這樣可以 有利于布水均勻。 為了 能使 污泥和廢水之間 可以有效充分的 接觸，減少底部進(jìn)水管的堵塞，建議進(jìn)水點(diǎn)距反應(yīng)池底 200~250mm。本工程中設(shè)計(jì)補(bǔ)水管離 UASB反應(yīng)器底部 200mm。 本次設(shè)計(jì)中常溫下容積負(fù) 荷 Nv =(m3d), 沼氣產(chǎn)率 r=,根據(jù)接種污泥的不同，選擇不同的空塔水流和氣流速度。 如采用厭氧消化污泥接 種，需要滿足空塔水流速度 ku ,空塔沼氣上升速度ug。如采用顆粒污泥接種，水流速度可以提高至 1~4m/h。這里計(jì)算按接種消化污泥為依據(jù)。則 空塔水流速度 ku =Q/S=, 符合要求。 空塔氣流速度 ug=QC0ηr/S=***,符合要求。 其中 η為 COD去除率，取 80%。 三相分離器 的 設(shè)計(jì)計(jì)算草圖 如 圖 所示。 設(shè)計(jì)說(shuō)明 三相分離器要具有氣、液、固三相分離的功能。 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)。 沉淀區(qū)的設(shè)計(jì) 三相分離器沉淀區(qū)的設(shè)計(jì)同二次沉淀池的設(shè)計(jì)相同，主要是考慮沉淀區(qū)的面積和煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 水深，面積根據(jù)廢水量和表面負(fù)荷率而決定。 由于沉淀區(qū)的厭氧污泥及有機(jī)物還可以發(fā)生 一定的生化反應(yīng)而產(chǎn)生少量的氣體，這對(duì)固液分離不利，故設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足以下要求： ； ，沉淀槽底逢隙的流速 ≤2m/h； ～ 2h ； 55176。,使污泥不致積聚，盡快落入反應(yīng)區(qū)內(nèi) 。 在 本 次畢業(yè) 設(shè)計(jì)中，與短邊平行 ， 沿 著池的 長(zhǎng)邊 ，在 每 個(gè) 池 子里 布置 4 個(gè)集氣罩，一共 構(gòu)成 4 個(gè)分離單元，則每池設(shè)置 4 個(gè)三相分離器 。其中， 三相分離器的長(zhǎng)度 L=12m,每個(gè)單元 的 寬度 b=B/4=10/4=. 沉淀區(qū)的沉淀面積 ： S=120/4=30m2； 表面水力負(fù)荷為： ? ?321 0 4 . 2q 0 . 8 7 / 1 . 04 3 0iQ m m hS? ? ? ? ?? 符合設(shè)計(jì)要求。 h4bb2b1b3h2h1h3DCBAEV1V2 圖 UASB 三相分離器設(shè)計(jì)計(jì)算草圖 Figure UASB three phase separator design calculations sketch 回流縫設(shè)計(jì) 設(shè)上下三角形集氣罩斜面水平夾角 α= 55176。，取 h3 = ； 煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 b1 = h3/tanθ 式中： b1 下三角集氣罩底水平寬度， m。 α下三角集氣罩斜面的水平夾角； h3下三角集氣罩的垂直高度， m。 b1= ? = 則相鄰兩個(gè)下三角形集氣罩之間的水平距離： b2 = b 2 b1 = – 2 = 則 下三角形回流縫面積為： S1 = b2Ln = 12 4= m2 下三角集氣罩之間的污泥回流逢中混合液的上升流速 (V1)可用下式計(jì)算： V1 = Q1/S1 式中： Q1反應(yīng)器中廢水流量， m3/h； S1 下三角形集氣罩回流逢面積， m2； hmhmSQV /111 ???? , 符合設(shè)計(jì) 要求。 設(shè)上三角形集氣罩下端與下三角斜面之間水平距離的回流縫的寬度 b3 =CD= m ,則上三角形回流縫面積為： S2 = b3B2n = 12 2 4 = 29m2 上下三角形集氣罩之間回流逢中流速 (V2)可用下式計(jì)算： V2 = Q1/S2， 式中： Q1反應(yīng)器中廢水流量， m3/h； S2 上三角形集氣罩回流逢之間面積， m2 m / hV 29 62 ?? V1 V2 m/s,符合設(shè)計(jì)要求。 煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 確定上下三角形集氣罩相對(duì)位置及尺寸，由圖可知： BC = b3/tan35176。= ＝ m 氣液分離設(shè)計(jì) 由圖 可知： CE = CDSin55176。= Sin55176。= 設(shè) AB= ，則 h4 = (ABcos55176。+ b2/2) ?55tan = ( + ) = 校核氣液分離， 假定氣泡上升流速和水流流速不變。 沿 AB 方向水流速度： hmnBCE Q ia / ??????? 式中： B三相分離器長(zhǎng)度 n每池三相分離器數(shù)量 氣泡上升速度 : ? ? 2118V dmg gb ??? ?? 式中： d 氣泡直徑， cm； ρ1液體密度， g/cm3； ρg沼氣密度， g/cm3； ρ碰撞 系數(shù)，取 ； μ 廢水的動(dòng)力粘滯系數(shù)， s； V液體的運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)， cm2/s. 取 d = (氣泡 )，常溫下， ρ1 = , ρg = 103g/cm3 ， V = , ρ = ， μ= Vρ1 = = s 。 一般廢水的 μ大于凈水的 μ,故取 μ= s 。由斯托克斯 公 式可得 ， 氣體 的 上升速度為： 煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 ? ?320 . 9 5 9 8 1 1 . 0 3 1 . 2 5 1 0 0 . 0 1 0 . 2 6 6 ( / ) 9 . 5 8 ( / )1 8 0 . 0 2b c m s m hV ??? ? ? ? ? ? ?? ?? ； ??abVV ； baV BCV AB? ； 因此，可脫去 d≥ 的 氣泡。 三相分離器與 UASB 高度設(shè)計(jì) 三相分離區(qū)總高度為： h= h2 + h3 + h4–h5 ， h2為集氣罩以上的覆蓋水深，取 。 則： mhhhhhmDFhmADAFDF i i n54325????????????????????? UASB 的 總高 度為 H = ，沉淀區(qū) 的 高 度為 ，污泥區(qū) 的 高 度為 ，懸浮區(qū) 的 高 度為 ，超高 為 。 排泥系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算 UASB 反應(yīng)器中污泥總量計(jì)算 升流失厭氧污泥床是由 沉降性能良好的厭氧污泥而組成的，其平均濃度為15gVSS/L,則三座 UASB 反應(yīng)器中污泥總量： dk g S SV G s s /63585154239G ???? 產(chǎn)泥量計(jì)算 厭氧生物處理污泥產(chǎn)量取： a. UASB 反應(yīng) 器總產(chǎn)泥量 dk g V S SEQC /1 0 9 5 0 0 ??????? 式中： △ X UASB 反應(yīng)器產(chǎn)泥量， kg VSS/d ； r 厭氧生 物處理污泥產(chǎn)量， kg VSS/kg COD； Co 進(jìn)水 COD 濃度 kg/m3； E 去除率，本設(shè)計(jì)中取 80%。 VSS/SS = ， △ X=1092/=1365kgSS/d 單池產(chǎn)泥 △ Xi = △ X/3= 1365/3 = 455 kg SS/d 煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 98%，當(dāng)含水率 ＞ 95%， 取 31000 /s kg m? ? ，則 污泥產(chǎn)量 ? ? ? ? dmPXss /%9811000 13651W 3??????? ? 單 池排泥量 dmnWs / 3si ??? dXG ????? 在 UASB 三相分離器下 和底部 400mm 高處， 分別 設(shè)置一個(gè)排泥口，共兩個(gè)排泥口 ,每天排泥一次 ，即污泥齡為 T=1d。 出水系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算 出水系統(tǒng)的作用是將沉淀區(qū)液面的澄清水均勻的收集起來(lái)并排出。出水是否均勻?qū)μ幚硇Ч泻艽蟮挠绊憽? 出水槽設(shè)計(jì) 對(duì)于每個(gè)反應(yīng)池 ，有 4 個(gè) 單元三相分離器，出水槽 共有 4 條， 槽 寬 。 32 0 8 . 3 30 . 0 2 9 /3 6 0 0 3 6 0 0ii Qq m s? ? ? m/s，則 槽口附近水深 ???ua4q i m 取槽口附近水深為 m，出水槽坡度為 ；出水槽尺寸 10 m m m；出水槽數(shù)量為 4 座。 溢流堰設(shè)計(jì) 24 條，每條長(zhǎng) 10m，設(shè)計(jì) 900三角堰，堰高 5mm，堰口水面寬 b=5mm。 煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 每個(gè) UASB 反應(yīng)器處理水量 ,查知溢流負(fù)荷為 12 L/（ ms），設(shè)計(jì)溢流負(fù)荷 f = L/（ ms） ，則堰上水面總長(zhǎng)為： mfq i ??? 。 三角堰數(shù)量： 2601050 13n3 ???? ?bl個(gè)，每條溢流堰三角堰數(shù)量： 260/24=12 個(gè)。一條溢流堰上共有 12 個(gè) 100mm的堰口， 12 個(gè) 400mm的間隙 。 水頭校核 每個(gè)堰出流率： smnqq i / 353 ?? ????? 按 900三角堰計(jì)算公式， ? 堰上水頭： m ????????? ????????? ? 反應(yīng)器沿長(zhǎng)邊設(shè)一條矩形出水渠， 4 條出水槽的出水流至此出水渠。設(shè)出水渠寬 ，坡度 ，出水渠渠口附近水流速度為 。 渠口附近水深 muaq i ???? 以出水槽槽口為基準(zhǔn)計(jì)算，出水渠渠深： +=，離出水渠渠口最遠(yuǎn)的出水槽到渠口的距離為 米，出水渠長(zhǎng)為 +=，出水渠尺寸為 ，向渠口坡度 。 d. UASB 排水管設(shè)計(jì)計(jì)算 選用 DN250 鋼管排水，充滿度為 ，管內(nèi)水流速度為 sm / 10294v23 ??? ??? ?? 沼氣收集系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算 沼氣產(chǎn)量計(jì) 算 :沼氣主要產(chǎn)生厭氧階段，設(shè)計(jì)產(chǎn)氣率取 3 /m kgCOD 。 則 總產(chǎn)氣量 為 hmEr Q C /6 2 4 5 0 30 ?????? 煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）