【導(dǎo)讀】本設(shè)計(jì)為屠宰廠生產(chǎn)廢水處理設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)過程為初步設(shè)計(jì)。主要特點(diǎn)是含有大量的有機(jī)物，屬高濃度有機(jī)廢水，故其生化需氧量也較大。屠宰廢水處理廠的處理水量為350m3/d，不考慮遠(yuǎn)期發(fā)展。原污水中各項(xiàng)指標(biāo)為。BOD濃度為450mg/L，COD濃度為900mg/L，SS濃度為520mg/L。一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，即：BOD≤25mg/L,COD≤60mg/L,SS≤70mg/L。一級(jí)處理主要采用物理法，用來去除水中的懸浮物質(zhì)和無機(jī)物。中的SBR法，可有效去除水中的BOD、COD。

　　

【正文】 是盡可能有效地分離從污泥床 /層中產(chǎn)生的沼氣，特別是在高負(fù)荷的情況下。 UASB 反應(yīng)器內(nèi)部可以分為 三個(gè)區(qū)：污泥床區(qū)、懸浮區(qū)和沉淀區(qū)。在反應(yīng)器底部是濃度極高且具有良好沉降性能的顆粒污泥混合。顆粒污泥中的微生物分解污水中的有機(jī)物并轉(zhuǎn)化為沼氣。沼氣以微氣泡的形式附著在顆粒污泥上，帶動(dòng)著顆粒污泥上升，從而在污泥床上方形成濃度沿反應(yīng)器高度上升而下降的顆粒污泥懸浮層。帶有氣泡的顆粒污泥一部分在向上運(yùn)動(dòng)過程中相互碰撞和氣泡分離而下降，另一部分氣泡則上升到沉淀區(qū)。沉淀區(qū)設(shè)有固、液、氣三相 分離器，上升到沉淀區(qū)的污泥和三相分離器的下沿反射板碰撞后和氣泡分離而下沉，氣泡則被收集在氣室，由導(dǎo)氣管排出，固、氣分離后的污水由沉淀區(qū) 上部溢出。 由 UASB 的原理可知，雖然 UASB 內(nèi)部沒有設(shè)置填料，也無須污泥回流和攪拌，但由于設(shè)有三相分離器并且形成了顆粒污泥，避免了污泥流失，使反應(yīng)器中保持極高的污泥濃度，據(jù)報(bào)道 UASB 底部的污泥濃度可以達(dá)到 6080g/l，高污泥濃度使得 UASB 的處理效率極高，可以達(dá)到 3050kgCOD/m3178。 d。 UASB 的設(shè)計(jì)計(jì)算 （ 1） 反應(yīng)器所需容積及主要尺寸的確定 ① .設(shè)計(jì)參數(shù) 容積負(fù)荷（ Nv） (m3178。 d)。 污泥產(chǎn)率 產(chǎn)氣率 ② .UASB 反應(yīng)器的有效容積 對(duì)于中等濃度的廢水，一般情況下，有機(jī) 容積 負(fù)荷 率是限制因素，反應(yīng)器的容積與廢水量、廢水濃度和允許的有機(jī)物容積負(fù)荷去除率有關(guān)。設(shè)計(jì)容積負(fù)荷為 Nv=(m3178。 d)，則 UASB 反應(yīng)器的有效容積為： 30 3 5 0 9 0 0 7 8 . 7 54vQSvmN ?? ? ?有 效 式中： V 有效 反應(yīng)器有效容積， m179。； 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 Q廢水流量， m179。/d； S0進(jìn)水 COD 濃度； g/L。 Nv容積負(fù)荷 ,取 (m3178。 d) ③ .UASB 反應(yīng)器的形狀尺寸 將 UASB 設(shè)計(jì)成圓形池子，布水均勻，處理效果好。 則反應(yīng)器橫截面積 S ? ? ? 式中： S反應(yīng)器橫截面積，㎡； Q廢水流量， m179。/d； q水力負(fù)荷，取 179。/（㎡178。 h） 反應(yīng)器的高 H，超高為 78 .75= = 4 m24 .3VH S? 有 效 式中： H反應(yīng)器的高， m； V 有效 反應(yīng)器有效容積， m179。； S反應(yīng)器橫截面積，㎡ 采用一座圓形 UASB 反應(yīng)器 則反應(yīng)器 的直徑 D 4 4 2 4 .3 5m3 .1 4SD ? ?? ? ? 式中： D反應(yīng)器的直徑， m； S反應(yīng)器橫截面積，㎡ 則， UASB 反應(yīng)池的尺寸為： φ 179。 則實(shí)際橫截面積 S 實(shí) 221= 1 9 .6 m4SD? ?實(shí) 實(shí)際水力負(fù)荷 q 實(shí) ? ? ? ?3 2 3 21 4 . 5 8= = = 0 . 7 4 / 1 . 0 /1 9 . 6Qq m m d m m dS ? ? ?實(shí) 實(shí) 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 q 取 ～ m179。/（㎡178。 h） ∴符合條件 （ 2）配水系統(tǒng)設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)為圓形布水器，共設(shè)置 14 個(gè)布水點(diǎn)。 ① .布水點(diǎn) 的設(shè)計(jì)計(jì)算 圓環(huán)直徑計(jì)算 d：每個(gè)孔口服務(wù)面積 s 221 / 1 4 1 .4 04s D m??? s在 1～ 3㎡之間，符合設(shè)計(jì)要求。 可設(shè) 2個(gè)圓環(huán)，最里邊的圓環(huán)設(shè) 5 個(gè)孔口， 外圈 設(shè) 9個(gè) Ⅰ .內(nèi)圈 5個(gè)孔口設(shè)計(jì) 服務(wù)面積 s1 21 5 ? ? ? 圖 布水系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算草圖 折合為服務(wù)圓的直徑 d11 111 4 4 7 .0 33 .1 4sdm? ?? ? ? 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 用此直徑作一個(gè)虛圓， 在該圓內(nèi)等分虛圓面積處設(shè)一實(shí)圓環(huán)，其上布 5個(gè)孔口，則圓的直徑 d1 11 2 2 7 .0 2 .13 .1 4sdm? ?? ? ? Ⅱ .外圈 9個(gè)孔口設(shè)計(jì) 服務(wù)面積 s2 22 9 ? ? ? 折合為服務(wù)圓的直徑 d22 ? ? ? ?1222 4 4 7 . 0 1 2 . 6 5 . 03 . 1 4ssdm?? ? ?? ? ? 外圈圓環(huán)直徑 d2 2222 2 2 2 2 1 2 . 65 . 0 4 . 13 . 1 4sd d m? ?? ? ? ? ? 選用 DN50mm 的鑄鐵管 （ 3）三相分離器設(shè)計(jì) 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 圖 UASB 三相分離器設(shè)計(jì)計(jì)算草圖 ① .設(shè)計(jì)說明 三相分 離器要具有氣、液、固三相分離的功能。 ② .沉淀區(qū)的設(shè)計(jì) 三相分離器的沉淀區(qū)的設(shè)計(jì)同二次沉淀池的設(shè)計(jì)相同，主要考慮沉淀區(qū)的面積和水深，面積根據(jù)廢水量和表面負(fù)荷決定。 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)產(chǎn)生少量氣體，這對(duì)固液分離不利，故設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足以下要求： Ⅰ .沉淀區(qū)水力表面負(fù)荷 ＜ ； Ⅱ .沉淀器斜壁角設(shè)為 50176。，使污泥不致積聚，盡快落入反應(yīng)區(qū)內(nèi)； Ⅲ .進(jìn)入沉淀區(qū)前，沉淀槽底縫隙的流速≤ 2m/h； Ⅳ .總沉淀水深應(yīng)大于 ； Ⅴ .水 力停留時(shí)間介于 ～ 2h 如果以上條件均能滿足，則可達(dá)到良好的分離效果。 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 沉淀器（集氣罩）斜壁傾角θ =50176。 沉淀區(qū)面積 A 2 2 211 3 .1 4 5 1 9 .644A D m?? ? ? ? ? 表面水力負(fù)荷 q ? ? ? ?3 2 3 21 4 . 5 8 0 . 7 4 1 . 01 9 . 6Qq m m d m m dA? ? ? ? ? ? 符合設(shè)計(jì)要求。 ③ .回流縫設(shè)計(jì) 取 h1=,h2=,h3= 如圖所示： 31 hb tg? ? 式中： b1下三角集 氣罩底水平寬度， m； θ 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 1 ?? 212 5 2 1 .0 3 .0b D b m? ? ? ? ? ? 下三角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： 1 1QV s? 式中： Q反應(yīng)器中廢水流量， m179。/h； S1下三角形集氣罩回流縫面積，㎡； 1 1. 9 / 2. 0 /13. 14 3. 04V m s m s? ? ??? 符合設(shè)計(jì)要求 上下三角形集氣罩之間回流縫中流速（ V2）可用下式計(jì)算： 2 2QV s? 式中： Q反應(yīng)器中廢水流量， m179。/h； 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 S2上下三角形集氣罩回流縫之間面積，㎡； 取回流縫寬 CD=，上集氣罩下底寬 CF=， 則 0s in 5 0 0 .5 4D H C D m? ? ? 2 4 .2 8D E D H C F m? ? ? ? ? ? ? 22 4 8 2C F D E C Dsm? ? ? ??? ? ? 則 ： 2 2 1 4 .5 8 1 .6 /9 .1QV m ss? ? ? /V V m s?? ∴符合設(shè)計(jì)要求 確定上下三角形集氣罩相對(duì)位置及尺寸，由圖可知： 0s in 4 0 0 .4 5C H C D m?? ? ?00 215 0 5 0 0 . 7 6 2A I D I tg D E b tg m? ? ? ? ? ∴ h4=CH+AI=+= h5= 由上述尺寸可計(jì)算出上集氣罩上底直徑 d 上 0052 4 0 3 . 2 2 0 . 8 4 0 1 . 9d C F h tg tg m? ? ? ? ? ? ?上 0 00 . 5 4 0 . 8 4sin 4 0 sin 4 0CDB C m? ? ? ? ? ? ?211 4 . 2 8 3 0 . 5 922D I D E b m? ? ? ? ? ? 0 00 . 5 9 0 . 9 2c o s 5 0 c o s 5 0DIA D m? ? ? 0 00 . 5 4 0 . 8 4c o s 5 0 c o s 5 0DHB D m? ? ? 0 . 9 2 0 . 8 4 0 . 0 8A B A D B D m? ? ? ? ? （ 4） 氣液分離設(shè)計(jì) d=（氣泡）， T=20℃ ρ 1=, ρ g=179。 103g/cm3 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 v=, ρ = μ =vρ 1=179。 =178。 s 一般廢水的μ＞凈水的μ，故取μ =178。 s 由斯托克斯公式可得氣體上升速度 Vb ? ? ? ?2 3 21 0. 95 9. 81 1. 03 1. 2 10 0. 01 0. 26 6 / 9. 85 /18 18 0. 02bg gV d c m s m h? ??? ??? ? ? ? ? ? ? ? ?? 2 1. 60 /aV V m h?? 則 ： 9 . 5 8 0 . 8 46 . 0 1 0 . 51 . 6 0 0 . 0 8baV BCV A B? ? ? ? ? baV BCV A B?? 故 滿 足 設(shè) 計(jì) 條 件 （ 5）出水系統(tǒng)設(shè)計(jì) 采用鋸齒形出水槽，槽寬 bc=， 出水槽槽口附近水流速度 Vc=① .溢流堰設(shè)計(jì)計(jì)算 槽口附近水深 0 .0 0 4 1 0 .0 6 8 30 .3 0 .2cfccqhmVb? ? ?? 取槽口附近水槽深 hc=，出水槽坡度為 設(shè)計(jì) 90176。三角堰，堰高 50mm，堰口寬 100mm，則堰口水面寬度 b=50mm UASB 處理水量為 ，溢流負(fù)荷 1～ 2L/（ m178。 s），設(shè)計(jì)溢流負(fù)荷 f=（ m178。 s） ,則堰上水面總長(zhǎng) 60qLmf?? 三角堰數(shù)量 33 .5= = = 7 0b 5 0 1 0Ln ?三 角 堰 個(gè) 共 70 個(gè) 100mm 的堰口， 70 個(gè) 100mm 的間隙 ② .出水渠寬 bQ=，坡度 VQ=，西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 則渠口附近水深 0 . 0 0 4 1 0 . 0 2 7 30 . 3 0 . 5qfqhmVb? ? ?? 考慮渠應(yīng)以出水槽槽口為基準(zhǔn)計(jì)算，所以水渠渠深 0 .2 0 .0 2 7 3 2 .2 7 3hm? ? ? ③ .出水管設(shè)計(jì)計(jì)算 UASB 反應(yīng)器排水量為 ，選用 DN100mm 鋼管排水，約為 ，充滿度設(shè)計(jì)為 ，設(shè)計(jì)坡度為 （ 6）排泥系統(tǒng)設(shè)計(jì) ① .UASB 反應(yīng)器中總泥量的計(jì)算 高效工作的 UASB反應(yīng)器內(nèi)，反應(yīng)區(qū)的污泥沿高程呈兩種分布狀態(tài)，下部約 1/3～1/2 的高度范圍內(nèi)，密集堆積著絮狀污泥和顆粒污泥 。本設(shè)計(jì)中，反應(yīng)器最高液面為 4m，其中沉淀區(qū)高 ，污泥濃度ρ 1=。懸浮區(qū)高 ，污泥濃度ρ 2=。污泥床高 ，污泥濃度ρ 3=，則反應(yīng)器內(nèi)污泥總量M 1 1 2 2 3 3= h + Sh + Sh 41 5. 9M S k gss? ? ? ? ② .BOD 污泥負(fù)荷 ? ?0 . 3 8 /B O DSQF k g B O D k g s s dMM? ? ? ③ .產(chǎn)泥量 計(jì)算 本設(shè)計(jì)取 X=,則 產(chǎn)泥量為 39 0 0 0 .7 5 0 .1 3 5 0 1 0 2 3 .6 2 5 /X X Q S k g V S S d?? ? ? ? ? ? ? ? 式中： SCOD 濃度， kgCOD/m3 根據(jù)資料，小試條件下，屠宰廢水 VSS/SS=，但不同試驗(yàn)規(guī)模下 VSS/SS是不同的，因?yàn)橐?guī)模大，被處理的廢水含有機(jī)雜質(zhì)越多，因此取 VSS/SS=，則 2 3 .6 2 5 2 9 .5 /0 .8X kg d?? ? ? 污泥含水率 P為 98%，因 含水率＞ 95%，取ρ s=1000kg/m3,則污泥產(chǎn)量 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 ? ? ? ?32 9 . 5 1 .