山东理工大学环境工程专业毕业设计说明书.docx

1、 SHANDONG 毕业设计说明书 乳制品加工废水处理站设计 学 院： 资源与环境工程学院 专 业： 环境工程 学生姓名 ： 学 号 : 指导教师 ： 20 12 年 6 月 摘要 I 摘 要 近年来，我国乳制品行业得到了快速发展，但伴随而来的还有乳制品废水的污染问题。 乳制品废水主要来源于容器、设备、管道、厂房，地面清洗产生的废水，以及部分工厂生活污水。乳制品废水呈现出的特点主要有：一、水质、水量随时间变化比较大；二、有机污染物浓度较高，易生物降 解；三、可生化性较好。 目前处理乳制品废水的方法有很多，本设计采用厌氧加好氧的处理方法。具体工艺流程是：污水依次经过格栅、污水提升泵房、调节池、水

2、解酸化池、 UASB翻译器、 CASS 池。 该工艺处理流程短，处理效果好，占地少，且节约成本。 本毕业设计主要包括构筑物的设计计算（格栅，调节池，污水提升泵房，水解酸化池， UASB反应器， CASS反应器，污泥浓缩池等），平面图的布置，高程图布置，工程概预算以及各主要构筑物的图纸。 关键词：乳制品废水 水解酸化 UASB CASSAbstract II Abstract In recent years, Chinas dairy industry has been rapid development, accompanied dairy wastewater pollution probl

3、ems. The dairy waste water is from the containers, equipment, pipelines, plant, and floor cleaning wastewater, as well as some factory sewage. Characteristics of dairy wastewater showed： 1. Water quality and quantity changes over time； 2. Concentration of organic pollutants is high and easily biodeg

4、radable;3. the biodegradability of the waste water is better. There are many ways to treat dairy wastewater. This design uses the approach of the anaerobic and aerobic. The specific process is as follows: Sewage flows through grille、 Sewage upgrade pumping stations、 regulation pool、 Hydrolysis tank、

5、 UASB、CASS； and then discharge sewage into river. The process is flow,good effected, small footprint, and cost savings. This graduation project include: design and calculation of structures, floor plan layout, elevation layout, project budget, and drawings Key Words:Dairy Wastewater Hydrolysis and A

6、cidification UASB CASS目录 III 目 录 摘 要 . I Abstract . II 目 录 . III 第一章 设计说明书 . - 1 - 1.1 工程概况 . - 1 - 1.2 工艺流程的确定 . - 1 - 1.2.2 几种处理工艺对比分析 . - 1 - 1.2.3.处理构筑物 . - 4 - 第二章 设计计算书 . - 7 - 2.1.格栅的设计计算 . - 7 - 2.1.1 确定栅前水深 . - 7 - 2.1.2 格栅间隙数 . - 7 - 2.1.3 栅槽总宽度 . - 7 - 2.1.4 过栅水头损失 . - 7 - 2.1.5 栅后槽总高度 .

7、- 8 - 2.1.6 格栅总长度 . - 8 - 2.1.7 每日栅渣量 . - 9 - 2.2 调节池设计计算 . - 9 - 2.2.1 设计参数 . - 9 - 2.2.2 有效容积 . - 9 - 2.3 水解酸化池 . - 9 - 2.3.1 水解酸化池的容积： . - 9 - 2.3.2 配水方式 . - 10 - 2.4 UASB 反应器设计计 算 . - 10 - 2.4.1 反应区有效容积 . - 10 - 2.4.2 反应器的形状和尺寸 . - 10 - 2.4.3 反应器上升流速 . - 11 - 2.4.4 UASB 反应器进水配水系统设计 . - 11 - 2.4.

8、5 三相分离器的构造设计 . - 12 - 2.4.6 回流缝设计 . - 12 - 2.4.7 气液分离设计 . - 14 - 2.4.8 出水系统设计计算 . - 15 - 2.4.9 排泥系统的设计 . - 15 - 2.4.10 产气量计算 . - 15 - 2.4.11 产泥量计算 . - 15 - 2.5 CSAA 池设计计 算 . - 16 - 2.5.1 CASS 池容积 . - 16 - 2.5.2 滗水深度计算 . - 17 - 2.5.3 联通孔口尺寸 . - 17 - 2.5.4 需氧量计算 . - 18 - 目录 IV 2.5.5 曝气系统布设 . - 19 - 2.

9、5.6 剩余污泥量计算 . - 19 - 2.6 污泥浓缩池设计计算 . - 20 - 2.6.1 浓缩池面积 . - 20 - 2.6.2 浓缩池直径 . - 20 - 2.6.3.浓缩池工作部分高 度 . - 20 - 2.6.4.浓缩池总高度 . - 20 - 2.6.5.浓缩后污泥体积 . - 21 - 2.7 污泥脱水间 . - 21 - 2.7.1 脱水机的选择 . - 21 - 第三章 平面布置 . - 22 - 第四章 高程计算 . - 24 - 4.1 高程布置原则： . - 24 - 4.2 高程计算： . - 25 - 第五章 辅助构筑物计算 . - 27 - 5.1 泵

10、房设计计算 . - 27 - 5.2 鼓风机房布置 . - 27 - 第六章 主要设备选型 . - 28 - 6.1 XGS 型旋转式格栅除污机 . - 28 - 6.2 泵 . - 28 - 6.3 RD-125 罗茨鼓风机 . - 28 - 6.4 QJG 型潜污搅拌机 . - 29 - 6.5 DNQ1000 型带式压滤机 . - 29 - 6.6 FT 型浮筒旋转式滗水器滗水器 . - 29 - 第七章 工程概预算 . - 30 - 7.1 主要构筑物土建费用 . - 30 - 7.2 附属构筑物土建费用 . - 30 - 7.3 主要设备购置费用 . - 30 - 7.4 工器具购置

11、费 . - 31 - 7.5 工程建设其他费用计算 S . - 31 - 7.6 预备费用 . - 31 - 7.7 运行费用： . - 31 - 结论 . - 34 - 参考文献 . - 35 - 致谢 . - 36 - 第一章 设计说明书 - 1 - 第一章 设计说明书 1.1 工程概况 该乳制品加工企业日均排放污水 2000m3。原水水质及排放要求： 表 1-1 原水水质及排放要求 气候资料： 淄博地处暖温带，属半湿润半干旱大陆性气候。 四季分明，雨热同期， 夏季盛行东和东南风。年平均气温 13.8，年均无霜期 180-220 天。平均海拔 34.5米，河流常年经常高水位 32 米。 1

12、.2 工艺流程的确定 乳制品加工过程中，产生的废水主要来自容器、管道、设备清洗所产生的较高浓度的生产废水，以及生产车间和场地冲洗产生的较低浓度的生产废水和部分生活污水。 1.2.1 乳制品废水的主要特点： 1.水质、水量变化大，废水的排量和浓度随着清洗的时间以及项目波动，早晚排量及浓度变化较大，废水酸碱不均衡， pH 波动大。 2.有机物含量高，乳蛋白、乳脂、乳糖类等，废水中的 CODCr 很高。 3.可生化性好，乳制品废水中溶解的有机物易被生物降解，多数乳制品废水能够达到 BOD5/CODCr0.5，具有很好的可生化性。 1 鉴于此，处理工艺的以生物处理为主。乳制品废水处理工艺可分为好氧处理

13、系统、“厌氧 +好氧”处理系统、气浮 +好氧、水解酸化 +好氧处理工艺。好氧处理系统容积负荷偏低，适合水量较小、污染物浓度较低的乳制品废水，又分为单级好氧和多级好氧，。“厌氧 +好氧”工艺适合废水量大、产品复杂的乳制品废水的处理。 1.2.2 几种处理工艺对比分析 1.“气浮 +好氧处理”工艺 原理：由于乳制品废水中的主要污染物是蛋白质、乳糖类、脂类等高浓度有机物，用具有破乳功能的絮凝剂，能将废水中的蛋白质析出，然后利用气浮，利用空气在水中的“加压溶 解 -突然释放”作用形成微小气泡，与废水中的非溶解性物质结合，在水中形成浮渣层，并用刮渣机撇除，从而去除悬浮物、油脂和部分有机物；然后采用生化处

14、理手段去除剩余有机水质指标 COD（ mg/l） BOD(mg/l) SS(mg/l) TP(mg/l) TN(mg/l) 油脂（ mg/l） 原水 2000 1500 500 10 60 200 出水 120 30 150 1 20 15 第一章 设计说明书 - 2 - 物，然后达标排放。 优点：以气浮作为前处理，处理时间短、效率高，抗冲击负荷能力强，管理简单、操作方便。 缺点：投药量大、运行成本高，絮凝气浮去除胶体物质与悬浮固体的同时，对废水中的磷也有一定的去除，有机物浓度高时，采用该工艺时需要另投加营养盐，补充磷，否则容易出现污泥膨胀，产泥量大。另外，气浮产生的浮渣由于大部分是蛋白质、油

15、脂类等，浮渣脱水处理存在一 定问题。 2.单独好氧处理工艺 好氧处理主要采用活性污泥法，具有较好的处理效果，但当废水中的有机物浓度较高时，单独采用好氧处理占地面积大，工艺流程长，运行成本高；若控制不当还容易产生污泥膨胀。 3.“水解酸化 +好氧处理”工艺 该工艺中的水解酸化是利用厌氧过程中的水解酸化阶段，将水中复杂大分子等分解为小分子、易于被微生物降解的有机物。为后续处理创造稳定可靠的处理条件。但水解酸化对有机物的去除率低，且存在水解酸化产生臭气、酸化池内污泥沉降性能不好等问题。同时，与“厌氧 +好氧处理”工艺相比，能耗仍较高，运 行成本较高。 4.“厌氧 +好氧处理”工艺 该处理方法适用于处

16、理中、高浓度有机废水，工艺特点是采用厌氧处理技术，具有较好的处理效果，能耗低，运行成本低等特点，并可回收一定沼气。采用厌氧技术由于甲烷菌的世代时间远长于好氧菌，因此产生的剩余污泥少。该工艺投资及运行费用低，是国内外针对乳制品废水的厌氧处理进行了深入的研究，已取得了相当的成功。 根据国内外针对乳制品废水处理的实际工程经验，结合本次设计进水水质及排放标准，选择“厌氧 +好氧处理”工艺作为首选工艺。 厌氧反应器既有传统的反应器，又有现代高效反应器。这些工艺可分为厌氧悬浮生长和厌氧接触生长工艺。其中第一代反应器有：普通厌氧消化池、厌氧接触工艺等。在第二代厌氧反应器中，典型代表有：上流式厌氧污泥床（ U

17、ASB）、厌氧附着膜膨胀床反应器（ AAFEB）、下行式固定膜反应器（ DSFF）、厌氧流化床（ ABF） 在开发的第二代厌氧反应器中， UASB 是一种研究最为深入，应用最为广泛的厌氧反应器，已大量成功地应用于各种废水处理。 UASB 反应器有以下一些突出优点： 1. 实现了污泥的颗粒化，抗冲击能力强。 2. 生物固体的停留时间可达 100 天 3. 气、固、液的分离实现了一体化，不需设置回流污泥装置，简化了工艺，节约了投资及运行费用。 4. 反应器内不需要设置填料，一般情况下不会发生堵塞。 5.有机负荷高，处理效果高于同类处理工艺 23 倍 2。 好氧处理工艺的选择： 好养生物处理主要有活

18、性污泥法和生物膜法两种。 1.生物膜法 第一章 设计说明书 - 3 - 优点：生物模法对水质、水量变化有较强的适应性，适合处理低浓度污水的处理，剩余污泥量少，不需要污泥回流，运行管理方便。 缺点：滤料增加了工程建设投资，特别是处理规模较大的工程，滤料投资所占的比例较大，同时，滤料的周期性更换也需 要费用。生物膜法工艺设计和运行不当可能发生滤料破损、堵塞等现象。 2.活性污泥法 活性污泥法是应用最为广泛的污水处理工艺。 优点：处理精度高于生物膜法，出水水质能够达到较高标准。 缺点：需要的处理池容积较大，对不同污染物的种类突然改变的适应能力弱于生物膜法，易出现污泥膨胀。 鉴于此，针对乳制品废水的特

19、点，本次设计不采用生物膜法和传统的活性污泥法作为好氧处理工艺，本工艺采用 SBR 的改良工艺 CASS（循环式活性污泥法），作为好氧处理系统的主工艺。 CASS 工艺是现行的 SBR 工艺的改进型，其流程是进水，反应，沉淀，排水等基本过程，各阶段形成一个循环。 CASS 工艺的独特之处在于，它提供了时间程序的污水处理，而不是连续流提供的空间程序的污水处理。其工艺流程有如下特点 1. 反应池内污泥 SVI 一般在 1003左右，沉降性能好，能有效地控制污泥膨胀。沉降时没有进出水，属理想静沉，分离效果好。 2. CASS 反应池为间歇进水和排放，本身就耐水量的冲击负荷；同时，高浓度污水是逐渐进入反

20、应池的，有数小时进水时间，且进反应池的原污水只占反应池容积的 2/3 左右，有稀释作用，所以也 耐水质冲击。 3. 相同条件下， CASS 反应池一方面污泥活性高，降解基质速率快；另一方面，它具有一定的硝化反应效果，可脱氮除磷，因此出水水质好。 4. 与 SBR 工艺相比，增加了选择配水和污泥回流，因而具有更高的去除率和适应能力。 5. CASS 工艺排出的污泥浓度可达 10g/L3，因此排出的剩余污泥体积较小。 6. CASS 系统不需要二沉池，减少了占地面积，降低了造价；并且在进水开始一段时间内不进行曝气，进行生物除氮不需要额外碳源，溶解氧浓度梯度大， 具体工艺流程是： 废水经过格栅，去除

21、较大的悬浮物及漂浮物，再进入调节池，调节水质水量及 PH，经污水提升泵进入水解酸化池，进行水解酸化。然后进入 UASB进行厌氧处理，再经过 CASS 池好氧处理，然后达标排放；系统排放的污泥进入污泥浓缩池，然后进行脱水，浓缩及脱水产生的滤液回流到调节池，泥饼外运。工艺流程图如下： 第一章 设计说明书 - 4 - 1.2.3.处理构筑物 1.格栅 设计流量 Q=QavgK z， Kz=1.05； Q=2100m3/d=0.024m3/s 采用细格栅，格栅间隙 10mm；安装倾角 60 栅前流速 v1=0.7m/s，过栅流速 v2=0.9m/s 设计作用 格栅用以去除废水中较大的悬浮物、漂浮物、纤

22、维物质和固体颗粒物质，以保证后续处理单元和水泵的正常运行，减轻后续处理单元的处理负荷，防止阻塞排泥管道。 2.调节池 乳制品废水的水质水量随时间变化幅度较大，为保证后续处理构筑物及设备的正常运行，需设调节池对进水水质、水量进行调节。 设计参数：水力停留时间 6h 3.污水提升泵房 污水提升泵房的作用就是提升进入污水厂的污水，以保证污水能够依靠重力流在后续构筑物内畅通地流动。 4.水解酸化池 水解酸化池的作用就是把有机大分子降解为能够被微生物吸收的小分子，降低后续处理构筑物的负荷。 设计参数：水力停留时间 5h 5.UASB 反应器 UASB 集生物反应与沉淀于一体，是一种结构紧凑，效率高的厌氧

23、反应器，由污泥反应区、气液固三相分离器和气室三部分组成。 达标排放 细格栅 提升泵 调节池 水解酸化池 UASB 粗格栅 CASS 污泥浓缩间 污泥脱水间 污泥外运 滤液 第一章 设计说明书 - 5 - 工作原理： 废水从底部流入颗粒污泥组成的污泥床；废水流经污泥床层与污泥中的微生物接触，发生酸化和产甲烷反应；产生的气体一部分附着在污泥颗粒上，自由气体和附着在颗粒污泥上的气体连同污泥和水一起上升至分离区。沼气碰到分离器下部的反射板时，折向反射板四周，穿过水层进入气室。固液混合液进过反射板后进入沉淀区，废水中的污泥在重力作用下沉降，发生固液分离。分离后的水由出水渠排出，沉淀下来的厌氧污泥靠自身重

24、力自动返回到反应区，集气室收集的沼气可满足搅拌要求，反应器内不需填装填料，构造简单，易于操作运行，便于维护管理。 4 设计参 数： 设计流量 Q=87.5m3/h， 容积负荷 N0=5kgCOD/(m3 d)； 产气率 0.5m3/kgCOD 6.CASS 反应池 工艺原理：在预反应区内，微生物能通过酶的快速转移机理迅速吸附污水中的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，这对水质、水量、pH 和有毒有害物质起到较好的缓冲作用，同时对丝状菌的生长起到抑制作用，可有效防止污泥膨胀；随后在主反应区经历一个较低负荷的基质降解过程。CASS 工艺集反应、沉淀、排水于一体，对污染物质的降解是

25、一个时间上的推流过程，微生物处于好氧 -缺氧 -厌氧周期性变化中，因此， CASS 工艺具有较好的脱氮、除磷功能。 完整地 CASS 工艺操作周期一般可分为四个步骤： 1. 曝气阶段 由曝气系统向反 应池内供氧，此时有机污染物被微生物氧化分解，同时污水中的 NH3-N 通过微生物的硝化作用转化为 NO3 -N。 2. 沉淀阶段 此时停止曝气，微生物利用水中剩余 DO 进行氧化分解。反应池逐渐由好氧状态向缺氧状态转化，开始进行反硝化反应。活性污泥逐渐沉到池底，上层水变清。 3. 滗水阶段 沉淀结束后，置于反应池末段的滗水器开始工作，自下而上逐渐排出上清液。此时，反应池逐渐过渡到厌氧状态继续反硝化。 4. 闲置阶段 闲置阶段即是滗水器上升到原始位置阶段。 5 设计参数 污泥负荷率： 0.050.5kgBOD5/(kgMLSS d) 污泥浓度： 2.54.0kg/m3 主预反应区容积比： 9:1 池内最大水深： 35m 7.污泥浓缩池 为方便污泥的后续处理机械脱水，减少机械脱水中污泥的混凝剂的用量及机械脱水设备的容积，需对污泥进行浓缩处理，以降低污泥的含水率。 重力浓缩池按照其运转方式可分为连续式和间歇式两种，前者主要用于大、中型污水处理厂，后者主要用于小型污水处理厂或者工业企业的污水处理厂采用