奶豆生产废水处理工艺设计计算说明--大学毕设论文.doc

'设计计算说明书豆奶生产废水处理设计学校：西华师范大学专业：环境工程专业学号：XXXXXXXXXXX12 1基本概况生产废水主要来源于黄豆漂洗、加工过程中排出的洗涤水以及加工设备的冲刷水，其中生产容器、管道设备加工间产生的废水浓度较高，生产车间、场地的清洗和工人卫生用水产生的废水浓度较低。废水中的主要成分有蛋白质、油类、碳水化合物等营养物质，主要污染物为植物蛋白和植物油，有机物浓度较高，废水水量水质日波动范围较大，随季节变化也很大，一般特点是夏高冬低。2工程设计1.1设计水量处理水量：300m3/d，其中豆奶生产废水250m3/d，生活污水50m3／d。　处理能力：15m3／h(1d以20h计)。1.2设计水质　　进水水质：pH=2-5ρ(CODcr)=2000－4000mg／Lρ(BOD5)=1000－1500mg／Lρ(SS)＝2000-3500mg／Lρ(NH3－N)＝38mg／Lρ(动植物油)=250－350mg／L。　　出水水质：pH=6-9ρ(CODcr)=130mg／Lρ(BOD5)=30mg／Lρ(SS)＝100mg／Lρ(NH3－N)＝20mg／Lρ(动植物油)=15mg／L1.3工艺选择废水中的主要污染物为植物蛋白和植物油，其生物降解速度较慢，而且油类及其中间产物会对厌氧微生物产生抑制作用，因而厌氧工艺很少用于处理此类废水。若直接采用好氧生物处理，则处理时间长（一般大于30h），处理成本高。因此，必须在生化处理前对废水进行预处理，去除废水中蛋白、油类等高分子有机物。目前，预处理的方式主要有混凝沉淀和混凝气浮分离。混凝气浮技术具有占地小，效率高，污泥含水率低，药耗少等优点，是较理想的预处理方式。豆奶生产废水BOD5/COD的比值较高（一般基本在0.5以上），适宜采用生物法处理，目前国内外主要采用生物接触氧化法、水解—好氧移动床生物膜法、SBR法、氧12 化沟等生物处理工艺。结合实际情况分析，本次设计采用以CASS为代表的活性污泥法工艺。泵1.4工艺流程生产废水机械格栅调节池沉砂池CASS反应池排放1.5工艺说明1.5.1机械格栅废水通过生产区管道收集以重力流的形式流入废水处理站，为避免废水中的杂物进入后续处理设施和管道系统，防止后续处理单元的沉淀和堵塞，在废水处理站进口处设置机械格栅。1.5.2调节池因废水水量水质日波动大，因而需设置水量调节池来储存大于平均流量的污水，以便补充在排放量小于平均流量时使用。本次设计调节池的主要作用是为了均衡水质和水量在时间上的变化并同时兼有pH值调节功能，投加酸或碱以确保pH值在6-9。为了防止进水中悬浮物的沉积，调节池内设潜水搅拌机。1.5.3沉砂池沉砂池的形状按池内水流方向的不同有平流式、竖流式、辐流式沉砂池；按池型可分为平流、竖流、曝气和旋流式沉砂池。其中，平流式矩形沉砂池是常用的形式，具有结构简单，处理效果好的优点。竖流式沉砂池是污水自下而上由中心管进入池内，无机物颗粒借重力沉于池底，处理效果一般较差。曝气沉砂池是在池体的一侧通入空气，使污水沿池旋转前进，从而产生与主流垂直的横向环流。经比较，本设计采用管理简单的平流式沉砂池，沉砂定期从池底排入晒砂池，晒干后定期清理。1.5.4CASS反应池CASS（CyclicActivatedSludgeSystem）工艺是SBR的一种改进型，是循环活性污泥技术的一种形式。CASS主要特征是含有一个生物选择器，以序批曝气—非曝气方式运行的充—放式间歇活性污泥处理工艺，在一个反应器中完成有机污染物的生物降解和泥水分离处理。整个系统以推流方式运行，而各反应区则以完全混合的方式运行以实现同步碳化和硝化反硝化功能。12 设计选用CASS工艺的主要原因是：建设费用低，省去了二次沉淀池；工艺流程简单，运转费用低，由于曝气是周期性的，池内溶解氧是变化的，沉淀和排水阶段溶解氧降低，重新开始曝气时氧浓度大，传递效率高，节能效果显著；对有机物的去除率高，出水水质好；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。1.6构筑物工艺设计计算1.6.1细格栅设计（1）设计参数①栅前水深0.4m，过栅流速0.6～1.0m/s，取v=0.6m/s，栅前流速0.4～0.9m/s；②栅条净间隙，细格栅b=3～10mm，取b=3mm；③栅条宽度s=0.01m；④格栅倾角45～75°，取α=65°，渐宽部分展开角α1=20°；⑤栅前槽宽B1=0.05m，此时栅槽内流速为0.58m/s；⑥单位栅渣量：W1=0.05m3栅渣/10m3污水。（2）格栅设计计算①栅条的间隙数n，个式中：Qmax—最大设计流量，m3/s；α—格栅倾角，（°）；b—栅条间隙，m；h—栅前水深，m；v—过栅流速，m/s。②栅槽宽度B，m取栅条宽度s=0.01m则：校核槽内流速：③进水渠道渐宽部分的长度L1，m12 式中：B1—进水渠宽，m；α1—渐宽部分展开角度，（°）；则：④栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度L2,m则:⑤通过格栅的水头损失h1，m式中：ε—；h0—计算水头损失，m；k—系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增加倍数，取k=3；ξ—阻力系数，与栅条断面形状有关；设栅条断面为锐边矩形断面，β=2.42；α—格栅安装倾角，（°）则：取栅条断面为锐边矩形断面⑥栅后槽总高度H，m取栅前渠道超高h2=0.3m⑦栅槽的总长度L,m则：⑧每日山楂量W,m3/d取W1=0.10m3/d103m3污水式中：W1—栅渣量，（m3/d103m3污水）；12 K2—污水流量总变化系数则：1.6.2调节池（1）设计参数①　调节池有效水深为2.0～5.0m，取h=4.0m；②　调节池停留时间4～8小时，取T=5h；③　调节池保护高度0.3～0.5m，取h′=0.3m；④　设计流量Q=300m3/d=15m3/h；⑤　超高部分：h1=0.3m；⑥　设池底为正方形，即长宽尺寸相等。（2）池体设计①池体容积V(m3)V=(1+K)·Qmax×T式中：K—池子扩充系数，一般为10～20%，本设计池子扩充系数取20%V—调节池容积，m3T—调节池中污水停留时间，取5h池容积为：V=(1+20%)×15×5=90m3池面积为：A=V/h=90/4.0=22.5m2式中：V—调节池的有效容积，m3A—调节池面积，m2h—有效水深，m，取4.0m②设调节池1座，采用方形池，吃长L与池宽B相等，则，池长：==4.75m，池长取L=5m，池宽取B=5m池总高度：H=h+h′=4.0+0.3=4.3m式中：H—调节池总高，mh—有效水深，m,取4.0mh′—保护高，m③池子总尺寸为：L×B×H=5×5×4.3m3④在池底设集水坑，水池底以i=0.01的坡度坡向集水坑12 1.6.3平流沉砂池的设计1.6.3.1设计参数（1）按最大设计流量设计，Qmax=0.0042m3/s；（2）设计流量时的水平流速：最大流速为0.3m/s，最小流速为0.15m/s，取v=0.20m/s；（3）最大设计流量时，污水在池内停留时间不少于30s，一般为30-60s，取t=30s；（4）设计有效水深不应大于1.2m，一般采用0.25-1.0m，每格池宽不应小于0.6m，取b=0.8m；（5）沉沙量的确定，按每10万立方米污水砂量为3立方米，沉砂含水率60%，容重1.5t/立方米，贮砂斗容积按2天的沉沙量计，斗壁倾角55-60°，取60°（6）沉砂池超高不宜小于0.3，取h1=0.3m；（7）沉砂池不应小于两个，并按并联系列设计，以便可以切换工作。当污水流量较少时，可考虑一个工作，一个备用。当污水流量大时两个同时工作，本设计取两座。1.6.3.2设计计算（1）沉砂池水流部分的长度L，m沉砂池两闸板之间的长度为流水部分长度：式中：L—水流部分长度，m；v—最大流速，取v=0.25m/s；t—最大流速时的停留时间，s（2）水流断面面积A,m2式中：Qmax—单个池体最大设计流量，m3/s；A—水流断面面积，m2（3）池总宽度B,m设n=2，每格宽b=0.8m式中：h2—设计有效水深（4）沉砂斗容积12 设排砂间隔时间为2日，城市污水沉砂量X1=3m3/105m3，T=2日，式中：X1—城市污水含沙量，X1=3m3/105m3K总—流量总变化系数，1.6（1）沉砂室所需容积V′,m设每分格有2个沉砂斗（2）沉砂斗各部分尺寸设斗底宽α1=0.4m，斗壁水平倾角60°，斗高h3′=0.4m沉砂斗上口宽α，m沉砂斗容积V0，m3（7）沉砂室高度h3，m采用重力排砂，设池底坡度为0.06，坡向排砂口式中：h′3—斗高，m；L2—由计算得出（8）沉砂池总高度式中：h1—超高，0.3m（9）最小流量在最小流量时，用一格工作，按平均日流量的一半核算1.6.4CASS反应池1.6.2.1设计参数1)一般生活污水Ne=0.05-0.2[kgBOD5/（kgMLSS·d）]，在本设计中取Ne=0.15[kgBOD5/（kgMLSS·d）]；12 1)一般来说城市污水厂的SVI值范围是50-150mg/L，取SVI=100mg/L；2)一般CASS池的活性污泥浓度Nw控制在2.5-4.0kg/m3范围内，污泥指数SVI值大时取下限，反之取上限，在设计中取Nw=3.5kg/m3；3)流量为300m3/d,设1座；4)超高0.5m；5)氧的半速常数：2.0mg/L；6)考虑格栅可去除部分有机物，取去除率30%此时进水水质：ρ(CODcr)=2000－4000mg／L×（1-30%）=1400-2800mg／Lρ(BOD5)=1000－1500mg／L×（1-30%）=700-1050mg／Lρ(SS)＝2000-3500mg／L×（1-30%）=1400-2450mg／Lρ(NH3－N)＝38mg／L×（1-30%）=26.6mg／Lρ(动植物油)=250－350mg／L×（1-30%）=175-245mg／L7)出水水质：ρ(CODcr)130mg／Lρ(BOD5)30mg／Lρ(SS)100mg／Lρ(NH3－N)20mg／Lρ(动植物油)15mg／L1.6.2.2设计计算1）CASS池容积V,(m3)采用容积负荷法计算：式中：Q—城市污水设计水量，m3/d；Q=300m3/d；Nw—混合液MLSS污泥浓度（kg/m3），一般为2.5-4.0kg/m3，本设计取3.5kg/m3；Ne—BOD5污泥负荷[kgBOD5/（kgMLSS·d）]，一般为0.05-0.2[kgBOD5/（kgMLSS·在本设计中取0.15[kgBOD5/（kgMLSS·d）]；Sa—进水BOD5浓度，本设计取Sa=875mg/L；Se—出水BOD5浓度，本设计Sa=30mg/L；f—混合液中挥发性悬浮固体浓度与总悬浮固体浓度的比值，一般为0.7-0.8,本设计取0.75；则：，取650m3设计池子个数N1=2（个）则单池容积为。2）CASS池容积负荷CASS池工艺是连续进水，间断排水，池内有效容积由变动容积（V1）和固定容积组成，变动容积是指池内设计最高水位至滗水机最低水位之间的容积。固定容积由两部分组成，一12 是活性污泥最高泥面至池底之间的容积（V3），二是撇水水位和泥面之间的容积，它是防止撇水时污泥流失的最小安全距离决定的容积（V2）。循环周期经验取值T=3h，1.5h进水与曝气，1.5h沉淀和排水。①CASS池总有效容积V（m3）：式中：n1—CASS池个数，取n1=2；V—CASS池总有效容积，m3；V1—变动容积，m3；V2—安全容积，m3；V3—污泥沉淀浓缩容积，m3；②单格CASS池平面面积A（m3）：式中：n1—CASS池个数，取n1=2；H—池内最高液位H（m），一般，本设计取H=3.0m；则③池内设计最高水位至滗水机排放最低水位之间的高度，H1（m）：式中：n2—一日内循环周数，本设计取池内周期3h；则④滗水结束时泥面高度，H2(m)式中：Nw—池内混液污泥浓度（g/L），本设计取Nw=3.5kg/L；SVI—污泥体积指数，SVI=100mg/L。则。⑤撇水水位和泥面之间的安全距离，H3（m）：则校核：满足,符合条件。3）CASS池外形尺寸①式中：B—池宽，m，B：H=1-2，取B=3.5m，3.5/3=1.17，满足要求；12 L—池长，m，L：B=4-6，A/B=54.17/3.5=15.48，L/B=4.42，满足要求。②CASS池总高H0(m)：③微生物选择区L1，（m）CASS池中间设1道隔墙，将池体分隔成微生物选择区和主反应区两部分。靠进水端为生物选择区，其容积为CASS池总容积的10%左右，另一部分为主反应区。选择器类别不同，对选择器的容积要求也不同。3）连通孔口尺寸①连通孔面积A1（m2）：式中：H1—设计最高水位至滗水机排放最低水位之间的高度，0.9225m；v—孔口流速（20-50m/h）,取v=40m/h；n3—在厌氧区和好氧区的隔墙底部设置连通孔。连通预反应区与主反应区水流，因单格宽6m，本设计取连通孔个数n3=2（个）；L1—选择区的长度，m则：②孔口尺寸设计孔口沿墙均布，孔口宽度取0.4m，孔高为。4）需氧量式中：a′—活性污泥微生物对有机污染物氧化分解过程的需氧率，即活性污泥微生物每代谢1kgBOD所需要的氧量，kg；取a′=0.48kgO2/kgBOD5b′—活性污泥微生物通过内源代谢的自身氧化过程的需氧量，即1kg活性污泥每天自身氧化所需要的氧量，kg；取b′=0.155kgO2/kg污泥。O2—混合液需氧量，kgO2/d。则：6)供气量式中：Qt—气泡离开地面时，氧的百分比，%EA—空气扩散装置的氧转移速率，取水下射流式扩散器，其转移效率是25%12 式中：Csb—CASS池内曝气时溶解氧饱和度的平均值，mg/L；Cs—在大气压力条件下氧的饱和度，Cs=9.17mg/L；（水温20℃）Pb—空气扩散装置出口处的绝对压力，；H—扩散装置的安装深度，H=3.5m；P—大气压力，；则：式中：Pa—当地大气压，。式中：Ro—水温20℃时，气压时，转移到曝气池混合液的总氧量，kg/h；R—实际条件下转移到曝气池混合液的总氧量，kg/h；Cs(20)—水温20℃时，大气压力条件下氧的饱和度，mg/L；—污水中杂质影响修正系数，取0.90；b—污水含盐量影响修正系数，取1；P—气压修正系数；C—混合液溶解氧浓度，取2mg/L。则：空气扩散装置的供气量为：12'