400m3屠宰废水处理工艺设计毕业设计 (1)

'本科毕业设计题目400m3/d屠宰废水处理工艺设计学院(部)城乡建设学院专业环境工程　 成都大学学士学位设计400m3/d屠宰废水处理工艺设计摘要：屠宰业一直是我国日常生活保障供给的支柱产业之一，该行业产生的废水是我国较大的工业污染源之一。据调查，屠宰废水排放量约占全国工业废水排放量的6%，且还有不断增加的趋势。由此，屠宰行业所排放的废水给我国的水环境带来了巨大的压力。鉴于此情况，研究处理屠宰废水并根据实际工程情况设计出一套完善的工艺设计，达到国家要求的排放标准，显得极为重要。本设计在传统是处理工艺设计方式上，采用厌氧和好氧相结合的工艺对屠宰废水中高浓度污染物进行有效的处理，处理后出水达到国家要求的排放标准。关键词：屠宰废水；水解酸化；CASS工艺 成都大学学士学位设计400m3/dofProcessDesignofSlaughteringWastewaterTreatmentPlantAbstract：Slaughteringindustryhasalwaysbeenourdailylifefortheindustry,oneoftheindustryofthewasteisoneoftheolderindustrialdischarge.Accordingtoonesurvey,slaughteringwasteemissionoftheindustrialwastewaterforabout6%andemissionshaveincreased.So,slaughteringindustryinthedischargewastewaterfromchina"swaterenvironmenthasbroughtaboutheavypressure.Inviewofthissituation,theslaughterofwastetreatmentandaccordingtotheprojectisdesignedacompletetheprocessdesignofthenationalrequirementsandstandards,veryimportant.Thisdesignistohandletheprocessdesignintraditionalways,byanaerobicandoxygentotheslaughteringprocessofcombiningahighconcentrationofpollutantseffectivewastedisposalofthecountryoutofthewaterreachedtheemissionstandards.Keyword:slaughteringwastewater;hydrolysisandcidificationprocess;CASSproce 成都大学学士学位设计目录第1章绪论11.1我国屠宰废水处理要求的提出11.2我国屠宰废水的废水水量水质情况11.3我国屠宰废水处理的概况11.4小结2第2章屠宰废水处理工艺的设计32.1本方案的技术指标32.2设计依据32.3设计采用的主要规范和标准32.4设计原则32.5设计范围32.6废水的来源及水量32.6.1废水污染源32.6.2废水水量32.7废水主要污染因子32.8处理后排放水质指标32.9废水排放32.10工艺流程设计及介绍32.11工艺流程方案选择及优化分析42.12工艺各单元去除物简述4第3章预处理单元设计和计算63.1格栅63.1.1设计流量63.1.2设计流量63.1.3格栅宽度63.1.4进水渠道渐宽部分的长度63.1.5栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度73.1.6格栅的水头损失73.1.7栅后槽总高度73.1.8栅前渠道深度73.1.9栅槽总长度73.1.10每日栅渣量73.2沉淀隔油池73.2.1沉淀区的表面积83.2.2沉淀区有效水深83.2.3沉淀区有效容积83.2.4沉淀池长度83.2.5沉淀区的总宽度83.2.6贮泥斗的容积83.2.7沉淀隔油池总高83.3调节池93.3.1流入和流出调节池流量9III 成都大学学士学位设计3.3.2设计容积93.3.3调节池的平面面积93.3.4调节池的总高度93.3.5实际设计尺寸93.4水解酸化池93.4.1进入水解酸化池的流量103.4.2水解酸化池的平面面积103.4.3水解酸化池有效水深103.4.4水解酸化池有效容积103.4.5布水管103.4.6出水堰负荷103.4.7水解酸化池总高103.4.8污泥量113.4.9实际设计尺寸11第4章CASS池设计和计算124.1BOD5去除率124.2BOD5污泥负荷124.3反应池容积124.4池体尺寸设计124.5单个池体各部分体积134.6单个池体反应区长度134.7单个池体平面面积134.8池体各部分最高水位134.9曝气时间134.10沉淀时间134.11运行周期144.12反应池进水系统计算144.13污泥回流量144.14曝气设计需氧量144.15供氧量144.16供气量144.17曝气头数量154.18系统的剩余污泥量154.19每日产泥量154.20滗水器的设计154.21实际设计尺寸15第5章污泥处置和消毒工艺的设计和计算165.1污泥浓缩池165.1.1产泥量计算165.1.2容积计算165.1.3工艺构造尺寸165.1.4排水和排泥165.1.5实际设计尺寸175.2消毒池17III 成都大学学士学位设计5.2.1每天耗药量175.2.2消毒池的体积175.2.3消毒池的平面面积175.2.4实际设计尺寸175.3污泥脱水间175.4综合房17第6章高程计算和平面布置186.1高程布置186.1.1高程布置原则186.1.2高程计算186.2平面布置186.2.1平面布置原则186.2.2具体平面布置19第7章投资估算与运行管理207.1投资估算207.1.1土建部分207.1.2设备部分207.1.3工程费合计207.2运行管理207.2.1电耗217.2.2人工费217.2.3药剂费217.2.4总运行费用21第8章问题与建议22致谢23参考文献24III 成都大学学士学位设计第1章绪论1.1我国屠宰废水处理要求的提出随着我国人均肉食消费水平的不断增长，屠宰业也得到了长足的发展。近年来，屠宰业产生的废水是我国重要的工业污染源。长期以来给我国的生态环境带来了巨大的压力，影响了我国地表水的水质。屠宰业生产耗水量较大，排放的废水具有废水有机物污染物浓度高、杂质多、可生化性好，污染物排放因子主要包括BOD5、CODCr、SS、TN、动植物油及色度，此外还包括了恶臭气体如NH3、H2S、粪臭素（3-甲基吲哚）等。若不经处理直接排放，极容易会影响地表水的水体质量，增加其有机污染及氨氮负荷，同时其中含有的动物残体等还会滋生大量蚊蝇及细菌病菌，危害生态健康及安全[1]。为此，根据国家环境保护部的要求和“十一五”的整体规划，对屠宰行业的废水必须进行严格的处理，处理后出水水质必须达到中华人民共和国标准《肉类加工工业水污染物排放标准》（GB13457-92）中的畜类一级标准后排放。1.2我国屠宰废水的废水水量水质情况屠宰行业一直都是用水量和排水量较大的工业部门之一，据不完全统计，国内屠宰及肉类加工企业每天排放废水量约700万吨左右。典型的生猪屠宰每头产生的废水量约为0.3-0.7吨，牛屠宰每头产生的废水量则为1.0-1.5吨。各屠宰场由于各种因素的原因，其废水排放量存在着较大差异，废水的产生量除了与加工对象、数量、生产工艺、生产管理水平等有关外，还与生产季节（淡、旺季）及每天的不同时段等因素有着明显的关系。由于屠宰业自身的特点，屠宰场的废水排放具有明显的集中排放的特征，一般废水排放主要均集中在凌晨3：00至上午8：00这一时段内，这导致屠宰场及肉类加工业的废水流量波动都较大[1]。屠宰场废水的成分复杂，含有大量血污、油脂、碎肉、畜毛、未消化的食物及粪便、尿液、消化液等污染物，水中悬浮物浓度高，油脂含量高，水呈红褐色并有明显腥臭味，水质指标超过国家排放标准几十倍甚至上百倍，属于较高浓度的有机废水[2]。其废水水质具有以下特点:(1)CODcr浓度高，通常平均浓度都在1500mg/L左右；(2)有机物含量高，动物蛋白质丰富，突出表现为氨氮含量很高；(3)油脂丰富，废水中的动植物油浓度可达数十到数百；(4)废水中的固体杂质较多，废水含有大量的动物残体、毛发等固体杂质[1]。1.3我国屠宰废水处理的概况在预处理方面，屠宰废水中含有大量血污、油脂、碎肉、畜毛、未消化的食物及粪便，必须对此进行除渣隔油处理，现在主要的方法是设计格栅和隔油池。在生化处理方面，在上世纪八十、九十年代由于厌氧技术在该行业的研究应用较少，主要以传统活性污泥法为主，导致能耗及运行成本较高，且容易出现污泥膨胀等故障。经过一段时间的发展，出现了现行的厌氧与好氧工艺相结合的处理工艺,厌氧工艺主要有UASB法、水解酸化等，好氧工艺主要有SBR、MBR、接触氧化法等。后续处理方面，主要是出水消毒和污泥的处理，通常按一般污水处理方式进行。我国现阶段的主要处理流程如图1-1。24 成都大学学士学位设计图1-1现阶段我国屠宰肉和类加工废水常规处理工艺流程图[1]1.4小结根据屠宰废水的特点和本具体设计的要求，拟采用水解酸化和CASS相结合的组合工艺。水解酸化是一种厌氧处理工艺，可大幅度地去除废水中的悬浮物和有机物，使后续好氧处理工艺的污泥量，同时具有较好的抗冲击负荷性能和污泥量少等特点，是良好的好氧处理前的预处理[3]。CASS工艺是SBR的一种新型变型工艺，综合了SBR的综合特点，具有生化反应推动力大、产泥量低沉淀效果好、容积较小、占地省、出水水质好等特点[4]。两者相结合对屠宰废水的处理CODcr、BOD5去除率分别达90%以上，可确保CODcr、BOD5、NH3-N等污染物达标排放。24 成都大学学士学位设计第2章屠宰废水处理工艺的设计2.1本方案的技术指标处理规模：400m3/d；工程总投资：186.77万元；运转费用：0.77元/吨污水。2.2设计依据主要设计依据有：中华人民共和国国家标准《肉类加工工业水污染物排放标准》（GB13457-92）、中华人民共和国环境保护部《屠宰与肉类加工废水治理工程技术规范 》(征求意见稿)、屠宰污水水质的相关数据、给排水设计手册、电气设计规程与规范。2.3设计采用的主要规范和标准本文设计主要用到的标准有：《肉类加工工业水污染排放标准》（GB13457-92）、《通用用电设备配电设计规范》(GB50055-93)、《给水排水工程构筑物结构设计规范》（GB50069-2002）、《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)、《室外给水设计规范》（GB50013-2006）、《给水排水工程设计规范》（GB50015-2003）、《低压配电设计规范》(GB50054-1995)。2.4设计原则设计原则包括（1）选择的处理工艺、构筑物（建筑物）型式、主要设备、设计标准和数据等，满足使用的需要，以保证废水处理厂功能的实现；（2）设计中应节省工程造价和运行费用最低，取得最大的经济效益和使用效果；（3）对污泥进行浓缩、脱水深度处理，尽量减少二次污染；（4）各构筑物工程根据有效容积及有关荷载的大小，分别采取不同厚度的板式基础；（5）电气设备及所有传动和转动机械设备的布置按国家要求留有足够的安全操作距离及安全防护罩。2.5设计范围屠宰废水处理工艺的整体设计。2.6废水的来源及水量2.6.1废水污染源工程废水主要来自：（1）待宰棚排放的畜粪冲洗水和宰前冲洗污物、粪便水；（2）屠宰工段排放的含血污和畜粪的地面冲洗水；（3）内脏处理工段排放的含肠胃内容物的废水；（4）解体分割及洗净工段排放的含油脂、碎肉的废水；（5）车间生活污水及冷冻机房冷却水。2.6.2废水水量所产生的废水主要为生产废水及生活污水两部分。生产废水主要为生产过程中产生的各种废水，排放量为320m3/d，生活废水等其他废水排放量为60m3/d，合计380m3/d，设计流量400m3/d。2.7废水主要污染因子表2-1处理前废水主要污染因子污染因子CODCrBOD5SSNH3-N动植物油大肠杆菌数污染因子mg/L150080080010020030000个2.8处理后排放水质指标处理后出水水质执行《肉类加工工业水污染物排放标准》(GB13457-92)表3中畜类一级标准[5]。表2-2处理后各污染因子污染因子CODCrBOD5SSNH3-N动植物油大肠杆菌数污染因子mg/L80306015155000个2.9废水排放本项目所产生的综合污水，经严格处理达标后，就近排入江河。2.10工艺流程设计及介绍在分析了原水水质和出水达到的排放标准的基础上决定采用的处理工艺如图2-1。24 成都大学学士学位设计进水格栅沉淀隔油池调节池水解酸化池CASS反应池消毒处理出水投氯间污泥回流污泥浓缩池污泥脱水污泥外运图2-1屠宰废水污水处理工艺流程图格栅主要是预处理，去除屠宰废水中大量的碎肉、畜毛、未消化的食物等浮渣，保证后续工艺的正常进行。出水中含有的大量油污经沉淀隔油池去除提高CASS池的可生化性，废油集中收集处理。流量不均匀的出水进入调节池进行水质和水量的调节，保证后续工序的运行运行。污水进入厌氧水解酸化池，经微生物水解酸化讲水中大量的大分子污染物处理分解成小分子污染物，为CASS池高效的运行提供保证。污水进入CASS池通微生的生物酶吸附污水中大部分可溶性有机物，经历一个高负荷的基质快速积累过程有效的降低CODcr、BOD5及NH3-N等高浓度污染物的浓度，污水进入消毒池消毒处理后保证水质达到国家要求的出水标准。在整个处理过程中产生的污泥进污泥浓缩和脱水工艺后外运处理。2.11工艺流程方案选择及优化分析本设计的两个主要处理单元为水解酸化和CASS（好氧生化处理）。该工艺与其它处理工艺的比较见表2-3。表2-3废水处理工艺性能比较工艺流程项目推荐工艺传统“活性污泥法”投资费用省基建、设备费约高20～30%占地面积省略大达标状况及处理效率对CODcr、BOD5、NH3-N去除率可达90%以上部分有机物难降解，CODcr、BOD5及NH3-N达标困难运行费用较低高20%以上污泥处置污泥量教小污泥量大，需单独的污泥稳定及消化处理设施，处置费高管理及操作管理简单、隐患少存在污泥膨胀隐患维修一般方便2.12工艺各单元去除物简述整个工艺过程中的每个构筑物对污染物都有一定的处理作用。现对各单元构筑物处理效果进行分析得到各处理单元对污染物的去除率如表2-4。废水经各工艺单元处理后达到要求的出水标准。24 成都大学学士学位设计表2-4各单元去除率表水质特征处理单元CODcrmg/lBOD5mg/lSSmg/lNH3-Nmg/l动植物油mg/l大肠杆菌数（个）备注预处理单元进水水质150075080010020030000水量400m3/d出水水质1200600160802030000去除率20%20%80%20%92.5%0水解酸化进水水质1200600160801530000出水水质120060080801530000去除率0050%000CASS反应池进水水质120060080801530000出水水质803060101530000去除率93.4%95%25%81.3%00消毒池进水水质803060151530000出水水质80306015155000去除率0000084%出水水质—8030601515500024 成都大学学士学位设计第3章预处理单元设计和计算3.1格栅格栅是一组平行的金属栅条或筛网组成，安装在污水管道、泵房、集水井的进口处或处理厂的端部，用以截留较大的悬浮物或漂浮物，以便减轻后续处理构筑物的处理负荷并使之正常运行。格栅按形状，可分为平面格栅和曲面格栅两种。按截留污物的清除方式，可分为人工清除和机械清除。人工清渣格栅适用与小型污水处理厂，为了使工人易于清渣作业，避免清渣过程中的栅渣掉回水中，格栅安装角度以45o-75o为宜。当栅渣量大于0.2m3/s时，为改善劳动与卫生条件，都应采取机械清渣格栅。本设计中的格栅主要去除屠宰废水中的动物毛发，残渣等，采用钢筋混凝土结构，池内壁均采取防腐措施。其大致示意图如图3-1。图3-1格栅示意图格栅的设计计算如下[6]：3.1.1设计流量进入格栅池的设计流量Qmax(屠宰废水一般是在集中时间排放此处一天取6小时)[7]：（3-1）3.1.2设计流量考虑格栅被堵塞时水头损失增大倍数k=3，栅前渠道超高为0.3m，则栅条数目：个（3-2）式中：n——栅条间隙数，个；α——格栅倾角，度，一般为45o-75o,取60°；b——栅条间距，m，取0.01m；h——栅前水深，m，不能大于来水管的水深，取0.4m；v——过栅流速，m/s，0.3m/s。3.1.3格栅宽度（3-3）式中：B——栅槽宽度，m，应保证栅前槽内流速不小于0.5m/s；s——栅条宽度，m，取0.03m。3.1.4进水渠道渐宽部分的长度（3-4）式中:L1——进水渠道渐宽部分长度，m；24 成都大学学士学位设计B1——进水渠道宽，m，取0.4m；——进水渠道渐宽部分展开角度，取=15o（进水渠道内的流速为0.6m/s）。3.1.5栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度（取为0.2m）（3-5）式中:L2——栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度，m；3.1.6格栅的水头损失设栅条断面为锐边矩形断面，则通过格栅的水头损失h1：（3-6）式中:h1——设计水头损失，m；k——系数，格栅受污物堵塞之后，水头损失增加的倍数，一般取3；β——栅条断面为锐边矩形断面一般取2.42。3.1.7栅后槽总高度设栅前渠道超高h2=0.3m，则栅后槽总高度H：（3-7）3.1.8栅前渠道深度（3-8）式中：H1——栅前渠道的深度,m。3.1.9栅槽总长度（3-9）式中：L——格栅槽的总长度,m。3.1.10每日栅渣量（3-10）式中:W——每日栅渣量，m3；W1——每1000m3污水产渣量，在格栅间隙为10mm的情况下，每1000m3污水产渣0.3m3。3.2沉淀隔油池平流式隔油池与平流式沉淀池在构造上基本相同，如图3-2。所以将二者功能容为一体，设计成一个池体，按平流式沉砂池计算。图3-2平流式隔油池示意图24 成都大学学士学位设计废水从沉砂隔油池的一端流入，以较低的水平流速(2～6mm/s)流经池子，流动过程中，密度小于水的油粒上升到水面，密度大于水的颗粒杂质沉于池底，污水从沉砂隔油池的另一端流出。在沉砂隔油池的出水端设置集油管收集油污。为了及时排油及排除底泥，在大型沉砂隔油池应设置刮油刮泥机。刮油刮泥机的刮板移动速度一般应与池中流速相近，以减少对水流的影响。收集在排泥斗中的污泥由设在池底的排泥管借助静水压力排走。平流式沉砂隔油池表面一般设置盖板，除便于冬季保持浮渣的温度，从而保持它的流动性外，同时还可以防火与防雨。在寒冷地区还应在池内设置加温管，以便必要时加温。设计计算如下[8]：3.2.1沉淀区的表面积（3-11）式中：A——沉淀区表面积，m2；Qmax——最大设计流量，m3/h；q——表面水力负荷，m3/(m2﹒h)一般取1.5-2.5m3/(m2﹒h)。3.2.2沉淀区有效水深（3-12）式中：h2——沉淀区有效水深，m；t——沉淀时间，h，一般取0.5h-2.0h。3.2.3沉淀区有效容积（3-13）式中：V——沉淀区有效容积，m3。3.2.4沉淀池长度（3-14）式中：L——沉淀池长度，m；v——最大设计流量时的水平流速，mm/s，一般不大于5mm/s，此处取3mm/s。3.2.5沉淀区的总宽度（3-15）式中：B——沉淀区总宽度，m；3.2.6贮泥斗的容积（3-16）式中：V1——贮泥斗的容积，m3；h4′——处理斗高度，m；S1,S2——分别为贮砂斗下口和上口的面积，计算分别为0.09m2，0.81m2。3.2.7沉淀隔油池总高（3-17）式中：H——沉淀隔油池的总高,m；h1——超高，m，取0.3m；h2——有效水深，m；h3——缓冲层高度，m，取0.3m；h4——污泥区高度，m，取0.8m24 成都大学学士学位设计3.3调节池屠宰场的废水量大，而且出水不稳定，为了保证后续构筑物的正常运行，设此调节池，其作用是调节废水的水量和水质。在调节池内设有污水提升泵，考虑到场地的条件，因此不另设泵房，只在调节池内设两台潜水泵（一用一备）。调节池的计算：3.3.1流入和流出调节池流量（3-18）（3-19）式中：Q1,Q2——分别为流入和流出调节池流量[7]，m3/h，m3/s。3.3.2设计容积图3-3进水和出水量示意图由图3-3可知，阴影部分面积为调节池停留水量，因此调节池容积为：V=(66.7-16.7)×6+16.7=316.7m3（3-20）设计容积为320m33.3.3调节池的平面面积；（3-21）式中：S——调节池的平面面积,m2；h——有效水深,m，取为4.0m。3.3.4调节池的总高度（3-22）式中：H——调节池的总高,m；h1——为超高部分,m，取0.5m。3.3.5实际设计尺寸调节池的实际设计外部几何尺寸为LBH=11.0m8.0m4.5m。3.4水解酸化池水解酸化是兼氧厌氧技术，兼性菌（主要是产酸菌）在缺氧或厌氧条件下，将废水中结构比较复杂的大分子有机物分解成小分子中间产物。同时，部分有毒物质及一些带色基团的分子键被打开，降低了废水中有毒物质的浓度。厌氧生物反应分为水解、酸化、产乙酸、产甲烷四个阶段，完成整个厌氧过程需时很长，但其中水解、酸化阶段反应条件温和、速率快，本方案即将厌氧过程控制在此阶段，作为一种预处理手段，水解酸化并没有很大程度降低废水中的CODCr和BOD524 成都大学学士学位设计，而是使废水中结构复杂的大分子有机物，在生物催化剂作用下降解转变为结构简单的小分子有机物，即废水中的不溶性的复杂大分子有机物降解成小分子溶解性底物，溶解性有机物再转化为有机酸、醇、二氧化碳、各种低级有机酸及氢等，废水的毒性得以降低，可生化性得以提高，为后续生物氧化反应器提供了优质底物，给好氧过程创造了条件。其结构示意图如图3-4：图3-4水解酸化池结构示意图设计计算如下[9]：3.4.1进入水解酸化池的流量（3-23）3.4.2水解酸化池的平面面积采用一个水解酸化池，则池表面积A：（3-24）式中：q——为水力表面负荷,，取为q=1.0。3.4.3水解酸化池有效水深（3-25）式中：t——为停留时间，h，取4.0h。3.4.4水解酸化池有效容积（3-26）3.4.5布水管设布水点服务区面积s=0.5个，则布水点个数n：（3-27）3.4.6出水堰负荷设三角形堰板角度为90°，单齿流量：（3-28）（3-29）式中：H1——堰口水深，m,设为0.025m；Q′——单齿流量,m3/s；n——出水堰个数。3.4.7水解酸化池总高（3-30）式中：24 成都大学学士学位设计h1——为超高部分，m，取0.5m。H——总高，m。3.4.8污泥量排除污泥含水率为98.5%、污泥密度设为1.032t/m，则每日沉淀干污泥重为w：（3-31）湿污泥体积为Vs：（3-32）3.4.9实际设计尺寸水解酸化池的实际设计外部几何尺寸为LBH=6.0m4.0m4.5m。24 成都大学学士学位设计第4章CASS池设计和计算CASS工艺是将序批式活性污泥法（SBR）的一种变形工艺，它是将SBR反应池沿长度方向分为两部分，前部为生物选择区也称预反应区，后部为主反应区。在主反应区后部安装了可升降的滗水装置，实现了连续进水间歇排水的周期循环运行，集曝气沉淀、排水于一体。CASS工艺是一个好氧/缺氧/厌氧交替运行的过程，具有一定脱氮除磷效果，废水以推流方式运行，而各反应区则以完全混合的形式运行以实现同步硝化-反硝化和生物除磷。结构示意图见图4-1。图4-1CASS池的结构示意图本设计中经预处理的生产污水与生活污水，在CASS反应池混合后一起进行生化处理，进一步去除污染物。通过鼓风曝气为微生物的生长提供氧气，曝气设备选用微孔曝气器。设计计算如下[10，11]：4.1BOD5去除率（4-1）式中：S0——进入CASS池水BOD5浓度为600L/mg；Se——出水CASS池水BOD5浓度为30L/mg；——BOD5去除率。4.2BOD5污泥负荷（4-2）式中：Ns——BOD5污泥负荷，kgBOD5/(kgMLSS·d)；K2——有机基质降解速率常数，L/(mg·d)；η——为有机基质降解率，%；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，0.7～0.8。4.3反应池容积（4-3）式中：V——反应池容积,m3；Q——污水日流量，m3/d；X——混合液污泥浓度，kg/m3，一般取2500kg/m3。4.4池体尺寸设计反应池总容积V=237m3设反应池为两个，则单个池有效容积约为120m3，V=L×B×H，有：（4-4）（4-5）得：H=2.5mL=13.0mB=3.7m24 成都大学学士学位设计4.5单个池体各部分体积（4-6）得：V1=4.00m3V2=20.00m3V3=96.00m3式中：V1——变动容积，是指池内设计最高水位至滗水后最低水位之间的容积,m3；V2——滗水水位和泥面之间的容积,m3；V3——活性污泥最高泥面至池底的容积,m3。4.6单个池体反应区长度（4-7）（4-8）式中：L1——预反应区长度，m；L2——主反应区长度，m。4.7单个池体平面面积（4-9）4.8池体各部分最高水位（4-10）（4-11）（4-12）（4-13）设0.5为CASS的超高，则池总高H0：（4-14）式中：H1——是指池内设计最高水位至滗水后最低水位之间的水深,m；H2——滗水水位和泥面之间的水深,m；H3——活性污泥最高泥面至池底的水深,m；n——每天内循环周期数为24=t×n,n=3；SVI——污泥体积指数,去20mg/L。4.9曝气时间曝气时间t0:（4-15）式中：t0——曝气时间,h；——充水比，无纲量，取0.38。4.10沉淀时间当污泥浓度小于3000mg/L时，污泥界面沉降速度为：（4-16）沉淀时间t1:（4-17）式中：u——污泥界面沉降速度，m/h；T——温度,水温设为30°；t1——曝气时间,h；24 成都大学学士学位设计——缓冲层高度,m，设为0.5m；4.11运行周期设进水时间t2=0.5h，出水时间t3=3.0h，则总运行周期为T：（4-18）4.12反应池进水系统计算进水管管道流速设为v=0.6m/s，则进水管管径d：（4-19）取进水管径取DN100mm校核管道流速：（4-20）4.13污泥回流量设污泥回流比R为20%，则反应池回流污泥渠道设计流量QR:（4-21）则管道流速0.4m/s，管道管径根据实际情况取为DN30mm。4.14曝气设计需氧量(4-22）式中：——为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1kgBOD5所需要的氧量，kg，取0.42-0.53；b——为活性污泥微生物通过内源代谢的自身氧化过程的需氧率，即1kg活性污泥每天自身氧化所需要的氧量，kg；取0.11-0.188；O2——为混合液需氧量，kg/d；X——混合液污泥浓度，一般CASS池的活性污泥浓度X控制在2.5～4.0kg/m3范围内；污泥指数SVI值大时，X值取下限，反之取上限。本设计中SVI=20L/mg，则X=4.0kg/m3。4.15供氧量取安全系数为1.1，得实际需氧量R：（4-23）（4-24）（在标准状况下氧气的密度为1.429kg/m3）式中：R——标准条件下，转移到曝气池混合液的总氧量，kgO2/h；CS(20)——20℃水的饱和溶解氧，取为9.17mg/L；CS(T)——T℃水的饱和溶解氧，本设计中取30℃取为7.63mg/L；——污水中杂质影响修正系数，一般为0.78～0.99，取0.8；——污水中杂质影响修正系数，取0.95；——气压修正系数，取1.19；ＣL——混合液DO浓度，mg，为2.0mg；R——实际条件下转移到曝气池混合液的总氧量，kgO2/h。24 成都大学学士学位设计4.16供气量（4-25）式中：G——为供气量，m3/h；AE——为曝气头转移效率，微孔曝气取25%。曝气方式有两种鼓风曝气及机械曝气两大类。鼓风曝气系统的主要设备是鼓风机及扩散系统。污水厂的鼓风机一般采用罗茨风机及小型离心风机。分散系统一般采用微孔曝气器。但必须是适应于间歇曝气的运行方式。鼓风机往往安装在CASS池旁边，以减少管路系统的造价。4.17曝气头数量每只曝气头供气量按1.2m3/h，则CASS池需要安装的曝气头数量N：（4-26）4.18系统的剩余污泥量（4-27）式中：SPQQ——系统的剩余污泥量,t/d；SSi,SSe——分别为反应池进、出水的悬浮固体浓度，mg/L；YH——为异养微生物的增殖率，取0.5～0.6，式中取0.56；YSS——为不能水解的悬浮固体率，0.5～0.6；——为温度修正系数，取2.8；——为异养微生物的内源呼吸速率（自身氧化率）,为0.08d-1。4.19每日产泥量系统中每天产生剩余污泥总量0.005t干固体（99%为排除污泥含水率、设污泥密度为1.032t/m)每日污泥产量总体积为Vs：（4-28）4.20滗水器的设计CASS工艺的特点是程序工作制，它可以依据进水及出水水质变化来调整工作程序，保证出水效果。滗水器是CASS工艺中的关键设备，本设计采用国内最新研制的旋转滗水器，克服了过去此设备依靠进口的困难，降低了成本。每次滗水阶段开始时，滗水器以先设定的速度由原始位置降到水面，然后随水面缓慢下降，下降过程为下降10s，静止滗水30s，在下降10s，静止滗水30s……，如此循环运行，直至到达设计最低排水位，上清液通过滗水器排出。滗水器排水均匀，不会扰动以沉淀的污泥层。滗水器在运行过程中设有线位开关，保证滗水器在安全行程内工作。每池滗水器排水能力:（4-29）式中：QP——通过堰口的水流流量，m3/h；Q——设计流量，m3/d；T排——CASS池设计排水时间。4.21实际设计尺寸CASS池的实际外部尺寸为LBH=14.0m4.5m3.5m，修建两座。24 成都大学学士学位设计第5章污泥处置和消毒工艺的设计和计算5.1污泥浓缩池污泥浓缩池的主要目的是减少污泥量并使其稳定，便于污泥的运输和最终处置。主要方法有重力浓缩、气浮浓缩、离心浓缩[8]。本次设计主要污泥浓缩池采用重力浓缩（结构示意图如图5-1），运行周期为24.0h,其中进泥1.0～1.5h,浓缩20.0h,排水和排泥2.0h,闲置待机0.5～1.0h。图5-1污泥浓缩池结构示意图污泥浓缩池的计算:5.1.1产泥量计算根据前面计算可得，水解酸化池产泥量1.03，含水率P=98.5%；CASS反应池产泥量为4.07，含水率P=99.0%。则每日总排泥量为：V1=1.03+0.46=1.49（5-1）浓缩前污泥量为1.49m3/d，含水率按99.0%计算。5.1.2容积计算污泥浓缩20.0h后,污泥含水率降为97.0%,则浓缩后的污泥体积为：（5-2）则污泥浓缩池所需容积应不小于1.49+0.5=1.99m3。5.1.3工艺构造尺寸设计浓缩池上部柱体高度为2.5m,其中泥深2.0m,柱体截面采用正方形，取LB=2.0m2.0m，则柱体部分有效容积为：（5-3）柱体下部为锥形，锥体斜面侧角为53°，上口尺寸（2.02.0），下口尺寸为（0.40.4）,锥斗高为1.0m,则污泥斗容积为：（5-4）污泥浓缩池总容积为：（符合要求）（5-5）5.1.4排水和排泥浓缩池内上清液利用重力排放，由站区内溢流管道排入调节池，浓缩池设四根排水管于池壁，于浓缩池最高水位处设一根，向下每隔一段距离,处各设一根排水管，排水管上安装球阀。池中的污泥由污泥泵抽送至贮泥柜。则进泥管：24 成都大学学士学位设计（5-6）取污泥值管道最小管径DN50mm。则排泥管：（5-7）取污泥值管道最小管径DN40mm。则排水管：（5-8）取排水管道最小管径DN40mm。5.1.5实际设计尺寸污泥浓缩池的实际设计外部尺寸LBH=2.5m2.5m3.8m。5.2消毒池国家对污水处理都有卫生要求，消毒池主要是对处理后的出水进行消毒处理，去除其中的大肠杆菌，使出水达到国家出水标准。本次设计的采用加氯消毒法。5.2.1每天耗药量按每立方米投加15g计[7]，则每天加药量W为：（5-9）5.2.2消毒池的体积设计停留时间设计为T=2h，消毒池的体积[9]：V=Q×T=400×2÷24=33.4m3/h（5-10）5.2.3消毒池的平面面积设计水位高度H=2.5m池表面积A=V÷H=33.4÷2=16.7m2（5-11）5.2.4实际设计尺寸消毒池的实际尺寸为LBH=6.0m×3.5m×3.0m。5.3污泥脱水间污泥脱水间主要设备为带式压滤机。带式压滤机是连续运转的污泥脱水设备，污泥的含水率一般为96%-98%，污泥经絮凝，重力压滤脱水之后，滤饼的含水率可达70%-80%。该设备适用于城市给排水及化工、造纸、冶金、矿工加工、食品等行业的各类污泥的脱水处理，带式压滤机近几年发展很快，由于其结构简单，出泥含水率低，且稳定，能耗少、管理简单，所以被广泛地采用。本次设计选用带式污泥脱水机二台（一备一用），每台污泥处理能力为1m/h，每天工作1.5h，脱水的污泥含水率为0.80，则脱水污泥体积为[7]：（5-12）5.4综合房用于安装电控设备，风机和存放部分药品、设备，建筑面积20m3，设计尺寸L×B=4.0m×5.0m砖混结构。24 成都大学学士学位设计第6章高程计算和平面布置6.1高程布置6.1.1高程布置原则计算各处理构筑物的水头损失时，应选择一条距离最长、水头损失最大的流程进行较准确的计算，考虑最大流量、雨天流量和事故时流量的增加。并应适当留有余地，以防止淤积时水头不够而造成的涌水现象，影响处理系统的正常运行[7]。计算水头损失时，以最大流量（设计远期流量的管渠与设备，按远期最大流量考虑）作为构筑物与管渠的设计流量。还应当考虑当某座构筑物停止运行时，与其并联运行的其余构筑物与有关的连接管渠能通过全部流量[7]。高程计算时，常以受纳水体的最高水位作为起点，逆废水处理流程向上倒推计算，以使处理后废水在洪水季节也能自流排出，并且水泵需要的扬程较小。如果最高水位较高，应在废水厂处理水排入水体前设置泵站，水体水位高时抽水排放。如果水体最高水位很低时，可在处理水排入水体前设跌水井，处理构筑物可按最适宜的埋深来确定标高[7]。在做高程布置时，还应注意污水流程与污泥流程的配合，尽量减少需要提升的污泥量。6.1.2高程计算以地面标高为相对标高0.00m。进水标高1.000m，调节池潜污泵提升3.5m各构筑物的水头损失以现阶段的经验系数，沿程损失由公式（4-1）计算[12]，局部损失由公式（4-2）[12]计算，总损失由（4-3）计算，则各部分水力损失和高程见表4-1。沿程损失=坡度×距离（6-1）局部损失=（6-2）式中：——局部阻力系数，无纲量[12]；v——水流速度，m/s。总损失=构筑物的损失＋沿程损失＋局部损失（6-3）表6-1各部分水力损失和高程构筑物名称构筑物水头损失（m）构筑物间距（m）连接管道水头损失总损失（m）水面标高（m）流量（m3/s）流速(m/s)坡度(‰)沿程损失（m）局部损失（m）进水管—100.0200.60.60.0060.0010.0070.993格栅0.340.0200.60.50.0020.0010.3030.690沉淀隔油池0.350.0200.60.40.0020.0010.3030.387调节池0.420.0200.60.3000.400-0.013水解酸化池0.420.0050.60.3000.3003.087CASS池0.560.0050.60.30.0020.0010.5032.584污泥池0.320.0040.50.3000.3002.284消毒池0.320.0040.40.3000.3001.984出水管—100.0040.40.70.0070.0010.0081.9766.2平面布置6.2.1平面布置原则在污水厂厂区内有各处理单元构筑物、连通个处理构筑物的管渠以及其他管线、辅助性构筑物、道路以及绿地等。总体上布置原则应该遵循：处理构筑物布置紧凑，节约用地；最大可能减少沿程和局部水头损失；处理构筑物应尽可能的按流程布置，充分的利用地形。污水和污泥管道，应尽可能利用重力自流[7]。同时具体布置应遵循以下的原则[7]：6.2.1.1各处理单元构筑物的平面布置24 成都大学学士学位设计（1）贯通连接各处理构筑物之间的管渠要便捷‘直通’避免迂回曲折。（2）土方量做到基本平衡，并避开劣质土壤地段。（3）在处理构筑物之间应该保持一定的距离，以保证连接管渠的要求，一般间距可取2～10m。某些特殊构筑物间距按规范规定。（4）各处理构筑物在平面上应该考虑适当的紧凑。6.2.1.2管渠的平面布置（1）在各处理单元构筑物之间，设有贯通连接管的管渠。此外还应设有能使各处理构筑物独立运行的管渠，当某一处理构筑物因故停工时，使其后续构筑物仍能正常运行。（2）应该设有超越全部处理构筑物的直接排放水体的排放管。（3）在厂区内还应设有给水管，污水管以及输配电管线。6.2.1.3辅助性建筑物的平面布置辅助性建筑物的位置应根据方便，安全等原则来布置。在污水内应该合理的修筑道路，方便运输。应该扩大植树绿化美化厂区，改善卫生条件。按照规定污水处理厂的绿化面积不得少于30%。总上所述，污水处理厂的平面布置见污水厂的平面布置图。6.2.2具体平面布置具体平面布置应根据屠宰厂提供的场地尽可能的节约土地的进行平面布置设计。24 成都大学学士学位设计第7章投资估算与运行管理7.1投资估算投资估算按市场的现有的价格进行估算，设备的选用根据各构筑物的需要进行选择，以达到设计工艺能正常运行为原则。7.1.1土建部分表7-2工程投资土建部分估算表序号名称结构尺寸(外部)数量费用（万元）备注1格栅池2.5m×1.0m×1.5m12.00钢筋混凝土结构2沉淀隔油池9.2m×3.6m×3.5m14.00钢筋混凝土结构3调节池11.0m×8.0m×4.5m16.50钢筋混凝土结构4水解酸化池6.0m×4.5m×4.5m18.50钢筋混凝土结构5CASS池14.0m×4.5m×3.5m218.50钢筋混凝土结构6污泥浓缩池2.5m×2.5m×3.8m14.00钢筋混凝土结构7消毒池6.0m×3.5m×3.0m13.00钢筋混凝土结构8污泥脱水间4m×5m11.00砖混结构9综合房4m×5m11.00砖混结构10共计—48.5—7.1.2设备部分表7-3工程投资设备部分估算表序号设备型号及规格数量总价（万元）备注1生产废水提升泵100WQ80-13-3.52台1.20—2活性污泥进料泵JZ300/0.2H-2.22台1.00—3罗茨鼓风机SSR-125-125A1台5.00—4微孔曝气器BG-Ⅲ580个12.50—5潜水泵QS-100-5-32台10.00—6加药机JY-12台5.00—7带式压滤机DY-10001台16.00—8滗水器PS1501台10.00—9水下推进器QLZA-22台8.50—10刮油刮泥机GNJ-11001台3.50—11二氧化氯发生器1000kg/h1套5.00—12自控设备各种仪表、电缆1套5.00—13管道各种型号若干15.00—总计———96.20—7.1.3工程费合计表8-3工程投资工程合计费用序号项目名称构成方式费用（万元）备注一土建工程—48.50—二工艺设备—96.20—三安装工程[(一)+(二)]×15%21.71—四工程设计费[(一)+(二)+(三)]×5%8.30—五运转调试费[(一)+(二)+(三)]×3%5.00—六工程税金[(一)+(二)+(三)]×3.0%5.40—七工程管理费[(一)+(二)+(三)]×1%1.66—八工程总投资—186.77—7.2运行管理24 成都大学学士学位设计为了保证污水处理场能长期稳定运行，使污水处理场能发挥最大的环保作用，污水处理场操作人员上岗前必须经过安全生产和专业知识培训。针对工程自身带来的环境问题，应采取必要的劳保措施。7.2.1电耗装机容量为37.25kW废水处理日能耗为205.5KW，工业电费按0.60元/度计，则每吨污水电耗费用E1为：E1=205.5×0.6÷400=0.3（元/吨）（7-1）7.2.2人工费操作工人为3人(三班制)，当地人工费按1500元/月·人计，则每吨污水人工费用E2为：E2=3×1000/30/400=0.37（元/吨）（7-2）7.2.3药剂费混凝剂聚合氯化铝（投加量按30-40mg/l，价格2300元/吨）、消毒剂（加氯量按9mg/l，价格900元/吨），则每吨污水药剂费用E3=0.10（元/吨）。7.2.4总运行费用每吨污水直接运行成本E为：E=E1+E2+E3=0.3+0.37+0.1=0.77(元/吨)（7-2）24 成都大学学士学位设计第8章问题与建议针对所涉及的各个处理单元进行了工艺设计，并确定了各个构筑物的尺寸，从中学习了解了污水处理的一般步骤。整个设计过程中还存在一些问题说明。在设计中的进水水质参数采用同类屠宰废水的一个参考值，不代表具体情况。屠宰废水水量小，废水中的浮渣主要为毛发、残渣等，在设计时不必同大型城市污水处理厂一样必须设置粗格栅和细格栅，直接设置细格栅就能处理掉废水中浮渣。屠宰废水具有水量集中排放的特点，因此调节池的设置显得尤为重要，而在各类参考文献中没有一个具体适合本设计的计算方法，因此采用了图解法。本次设计中的平面和高程布置根据计算所得，建议在实际设计中应充分考虑屠宰场提供的地形与地貌，合理的利用，减少投资。24 成都大学学士学位设计致谢本次毕业设计是在胡明成老师的精心指导下完成的。导师渊博的学识、严谨的教学态度，令我受益匪浅，使我在完成毕业设计的写作中，得到一个阶段性的成长。在设计初期，由于对屠宰废水这方面的不熟悉，在设计计算方面遇到了一些问题，在胡明成老师的指导下这些问题得到了解决，顺利完成了初稿。在毕业设计的过程中，胡老师指出我的设计中的不足和存在的问题，并及时提出了改进意见。在画图方面，胡老师及时给予帮助，为我指出图纸中的不足和存在的一些小细节的注意。这些意见都是点睛之笔，真知灼见，及时给予了我很大的帮助，在此表示深深的谢意。最后，我要感谢在大学学习期间指导过我的老师们，老师们平易近人的待人方式，循循善诱的教学方法，严谨的教学态度，扎实的理论功底和丰富的教学经验，都给我留下了深刻的印象。在此，对导师及所有关心和帮助过我的老师和同学们致以诚挚的谢意！24 成都大学学士学位设计参考文献[1]环境保护部华南环境科学研究所.屠宰与肉类加工废水治理工程技术规范(征求意见稿）.中华人民共和国环境保护部.2009:1-7[2]果婷,杨平,王红磊.屠宰废水工程设计及调试.环境工程.2008,26(5):71[3]徐丹丹,李晶,赵晨光.水解酸化工艺的研究进程及应用.中国资源综合利用.2010,1:53[4]何建洪.CASS工艺处理屠宰废水的工程应用.工业水处理.2009,29(6):86-87[5]国家环境保护局.GB13457-92肉类加工工业水污染物排放标准.中国标准出版社.1992:3[6]陈杰瑢.环境工程技术手册.科学出版社.2008:85-89[7]中华人民共和国建设部.GB50014-2006室外排水设计规范.中国计划出版社.2006:23-75[8]高延耀,顾国维,周琪.水污染控制工程(下册).高等教育出版社.2007:43-50[9]尹士君,李亚峰.水处理构筑物设计与计算.化学工业出版社.2004:18-177[10]杨亚静,李亚新.CASS工艺的理论与设计计算.科学情报开发与经济.2005,15(13):186-191[11]崔玉川,刘振江,张绍怡.城市污水厂处理处理设施设计计算.化学出版社.2004:220-228[12]胡洪营,张旭,黄霞.环境工程原理.高等教育出版社.2005:84-8724'