课程设计uasb计算.docx

成绩南京工程学院课程设计说明书（论文）某制药企业废水处置工艺设计起止 日期：201日5-212012-6-3指导教师： 李红艺 徐进第1章概论1设计任务及依据1设计要求1第2章水质分析2水质组成2第3章方案选择3选择方案原那么3工艺流程图4第4章工艺流程设计说明4工艺流程说明4第5章UASB工艺设计计算6工艺简介6设计作用7设计参数7设计计算8进水系统设计12出水系统设计13排泥系统设 计15产气量计算15上升水流速度和气流速度的计算16总结16参考文献17致谢18第一章概论一、 设计任务及依据1 .设计任务本设计方案的编制范围是某生物制药厂废水处置工艺，处置能力2500 m%,内容包括处置工艺的确信、设备选型、各设备对污水去除污染物的计 算、UASB工艺设计计算、经济技术分析。完成绘制处置工艺流程组图、 处置工艺组合平面布置及UASB工艺三视图。2 .设计依据（1）中华人民共和国环境爱惜法和水污染防治法（2）污水综合排放标准GB8978 1996（3）给水排水工程结构设计标准（GBJ69-84）（4）课程设计任务书（5）课程设计大纲二、设计要求3 .设计原那么（1）必需确保污水厂处置后达到排放要求。（2）污水处置厂采纳的各项设计参数必需靠得住。在设计中必然要遵守 现行的设计标准，保证必要的平安系数。对新工艺、新技术、新结构和新 材料的采纳踊跃慎重的态度。（3）污水处置厂设计必需符合经济的要求。（4）污水厂设计应当力求技术合理。在经济合理的原那么下，必需依照 需要，尽可能采纳先进的工艺、机械和自控技术，但要确保平安靠得住。（5）污水厂设计必需注意近远期的结合，设计时应为尔后进展留有挖潜 和扩建的条件。（6）污水厂设计必需考虑平安运行的条件。（7）污水厂的设计在经济条件许诺情形下，场内布局、构（建）筑物外 观、环境及卫生等能够适当注意美观和绿化。4 .污水处置工程运行进程中应遵循的原那么在确保污水处置成效同时，还应合理安排水资源的综合利用，节约用 地，节约劳动力。同时应当合理设计、合理布局，作到技术可行、运行靠 得住、经济合理。第二章水质分析一、 水质组成生物制药废水可分为冲洗废水、提取废水和其他废水。其中冲洗废水 和提取废水含有未被利用的有机组分及染菌体，也含有必然的酸碱有机溶 剂，需要处置后排放，而其他废水要紧为冷却水排放，一样污染物浓度不 大，能够回用。1 .进水水质某制药厂进水水量及水质情形情形：表2-1进水及水质废水种类水量(m3/d)COD(mgZL)BOD(mg/L)SS(mg/L)制药工厂废水25006000300025002.出水水质污水处置厂污水水质排放标准执行污水综合排放标准GB8978- 1996二级标准，具体水质如表2-2所示。表2-2处置要求废水种类水量(mVd)COD(mg/L)BOD(mgZL)SS(mg/L)制药工厂废水2500300601503.制药工厂废水的可生化降解性废水的可生化降解能力取决于BOD/COD的比值，BOD是指在好氧条 件下，微生物分解有机物质所需要消耗的溶解氧量，而COD是指在酸性 条件下，用强氧化剂氧化水样中有机物和无机还原性物质所消耗的氧化剂 的量，以氧的毫克每升表示。由于BOD采纳微生物来降解有机物，而降 解率仅为,而COD采纳的是强氧化剂，对大多数的有机物能够氧化到 8595%,因此以重格酸钾作为强氧化剂来测定COD时，BOD/COD的比 值小于1。依照资料介绍，当废水BOD/COD时，说明废水中有机物可生 化降解。但一样说来抗生素废水的BOD/COD大于，因此抗生素废水可生 化性比较好。第三章方案选择一、 选择方案原那么在工艺选择和设计时应充分考虑该厂废水的特点，近期、远期的可调 性，并用两级处置，即物化处置与生化处置相结合。该厂废水属于比较难 处置的工业制药废水。依照该厂原有设施运行体会及同类厂家运转体会， 采纳物化和生化相结合处置工艺。一级物化处置采纳格栅、调剂池、沉砂 池，要紧去除废水沉淀物，中和废水pH值，调剂水质、水量。生化处置 拟采纳USBR工艺系统及曝气系统。整体配备先进靠得住的系统设备，降 低系统的保护工作量，以保证系统的长期正常运转。采纳适当的自动化操 纵系统，以保证处置成效和减少劳动力需求。工程设计采纳针对该厂水质特点的工艺方案。工艺靠得住，设备配备 先进，运行费用合理，工程整体档次高。污泥处置也是关键。由于污泥量 专门大，本方案采纳高品质带式压滤机，提高污泥处置自动化程度，同时 也幸免采纳板框牙滤机所带来的人力多、环境差、处置能力低等缺点。工艺流程图某制药厂废水处置工艺流程如以下图3-1进水 UASB工艺曝气池“格栅 一初沉池 一调节池一水解池排泥污泥回流二沉池图3-1制药厂废水处置工艺流程图第四章工艺流程设计说明一、 工艺流程说明（一）格栅格栅由一组平行的金属栅条或筛网制成，安装在废沟渠道的入口处， 用于截留较大的悬浮物或漂浮物，要紧对水泵起爱惜作用，另外可减轻后 续构筑物的处置负荷。（二）初沉池初沉池可除去废水中的可沉物和漂浮物。初沉池对进水COD、 BOD、 SS的去除率别离选取为：12% 20% 40%,那么初沉池进出水水质计算结 果如下表4-1表4-1初沉池进出水水质指标水质指标CODBODSS进水水质(mg/L)600030002500去除率(%)122040出水水质(mg/L)500024001500(三)调剂池废水其水质水量都会随时转变，且波动较大。废水水质水量的转变 对废水处置设备的功能发挥是不利的。为解决这一问题，设置了调剂池以 调剂水质和水量。调剂池对进水COD、 BOD、SS的去除率别离选取为： 10% 20% 12%,那么调剂池进出水水质计算结果如下表4-2表4-2调剂池进出水水质指标水质指标CODBODSS进水水质(mg/L)500024001500去除率()102012出水水质(mg/L)450012001250(四)水解池水解酸化池具有调剂与稳固进水水质，将废水中的有机大分子和难 生物降解有机污染物转化为小分子有机物，调剂污水pH值、水温，有预 作用，还可用作事故排水。水解池对进水COD、BOD、 SS的去除率别离 选取为：40% 少量 80%,那么水解池进出水水质计算结果如下表4-3表4-3水解池进出水水质指标水质指标CODBODSS进水水质(mg/L)450012001250去除率()40少量80出水水质(mg/L)27001200250（五）UASB反映器UASB反映器乂称上流式厌氧污泥床，集生物反映与沉淀于一体， 是一种结构紧凑，效率高的厌氧反映器。UASB反映器对进水COD、BOD、 SS的去除率别离选取为：85% 85% 60%,那么初沉池进出水水质计 算结果如下表4-4表4-4UASB反映器进出水水质指标水质指标CODBODSS进水水质（mg/L）27001200250去除率（）858560出水水质（mg/L）450180150（六）曝气池曝气池是好氧活性污泥法的应用，对有机物质的去除成效明显。曝气池对进水COD、 BOD、 SS的去除率别离选取为：90% 95% 少 量，那么初沉池进出水水质计算结果如下表4-5表4-5曝气池进出水水质指标水质指标CODBODSS进水水质（mg/L）450180150去除率（）809020出水水质（mg/L）9018120第五章UASB工艺设计计算一、UASB反映器设计说明（一）工艺简介：UA SB是升流式厌氧污泥床反映器的简称，是由荷兰W agen ingen 农业大学教授L et t inga等人于19721978年间开发研制的一项厌氧生 物处置计术，国内对UASB反映器的研究是从20世纪80年代开始的. 由于UA SB反映器具有工艺结构紧凑,处置能力大，无机械搅拌装置，处 置成效好及投资省等特点,UA SB反映器是目前研究最多，应用日趋普遍的新型污水厌氧处置工艺1 1.UA SB反映器大体构造如图1出气H图1 LASB反应器工艺系统组成2. UA SB的工作原理：如图1所示，废水由反映器的底部进入后，由于废水以必然的流速 自下而上流动和厌氧进程产生的大量沼气的搅拌作用，废水与污泥充分 混合，有机质被吸附分解，所产沼气经由反映器上部三相分离器的集气 室排出，含有悬浮污泥的废水进入三相分离器的沉降区，由于沼气已从 废水中分离，沉降区再也不受沼气搅拌作用的阻碍.废水在平稳上升进 程中，其中沉淀性能良好的污泥经沉降面返回反映器主体部份，从而保证 了反映器内高的污泥浓度.含有少量较轻污泥的废水从反映器上方排出. UA SB反映器中能够形成沉淀性能超级好的颗粒污泥，能够许诺较大的上 流速度和很高的容积负荷.UA SB反映器运行的3个重要的前提是： 反映器内形成沉降性能良好的颗粒污泥或絮状污泥； 出产气和进水的 均匀散布所形成良好的自然搅拌作用； 设计合理的三相分离器，能使 沉淀性能良好的污泥保留在反映器内（二）设计作用UASB,即上流式厌氧污泥床，集生物反映与沉淀于一体，是一种结构 紧凑，效率高的厌氧反映器。它的污泥床内生物量多，容积负荷率高，废 水在反映器内的水力停留时刻较短，因此所需池容大大缩小。设备简单， 运行方便，勿需设沉淀池和污泥回流装置，不需充填填料，也不需在反映 区内设机械搅拌装置，造价相对较低，便于治理，且不存在堵塞问题。（三）设计参数选用设计资料参数如下：参数选取：a）容积负荷（Nv）为:6kgC0D/ （m3 d）b）污泥产率为：kgCODc）产气率为：0. 5m3/kgCOD 设计水量：Q = 2500m7d = h = s（四）设计计算1 .反映器容积计算： Q（So-sJUASB有效容积为V有效二N,式中：V“效反映器有效容积，m3；50. Se进出水COD的浓度，kgC0D/m）Q设计流量，m7d：Nv容积负荷，kgCOD/（m? d）。v _ 2500x（2.700-0.405）V有效=To采纳4座相同的UASB反映器那么每座反映器的有效容积为：y单=4一 O依照体会，UASB最经济的高度一样在36nl之间，而且大多数情形下， 这也是系统最优的运行范围。取有效水深h = 6m则底面积：A =3. = 39.84 m26采纳矩形池比圆形池较经济。有关资料显示，当长宽比在2： 1左右 时，基建投资最省。取长L = 8m ,宽B=5m那么实际横截面积为：At= LXB = 8X5 = 40m3实际总横截面积为：A=40X4=160m:本工程设计中反映器总高取H=6.21）（超高%=0.2111）那么单个反映池的容积为：V=LXBXH = 8X5X6 = 240m3 反映池的总容积为V总=240X4 = 960m8.水力停留时刻为：tIUiT =工=丝七=9.177万比9.5Q 104.2表面水力负荷为：q = = 14 =0.65 1/7? /（m2.11）A, 40关于颗粒污泥，表面水力负荷q=-0.9/（芥0,故符合设计要求。2 .三相分离器设计：三相分离器一样设在沉淀区的下部，但有时也可将其设在反映器的 项部.三相分离器的要紧作用是将气体（反映进程中产生的沼气）、固体 （反映器中的污泥）和液体（被处置的废水）等三相加以分离.将沼气引入 集气室，将处置出水引入出水区，将固体颗粒导入反映区.他由气体搜 集器和折流挡板组成.只有三相分离器是UA SB反映器污水厌氧处置工艺 的要紧特点之一.他相当于传统污水处置工艺中的二次沉淀池，并同时 具有污泥回流的功能.因此三相分离器的合理设计是保证其正常运行的 一个重要内容.三相分离器设计计算草图见图5-2:图5-2三相分离器设计计算草图（-）设计说明：三相分离器要具有气、液、固三相分离、污泥回流的功能。三相分离 器的设计要紧包括沉淀区、回流缝、气液分离器的设计。本工程设计中，每池设置1个三相分离器，三相分离器的长度为b=8m, 宽度为：d = 5mo1）沉淀区的设计：三相分离器的沉淀区的设计同二次沉淀池的设计相同，主若是考虑沉 淀区的面积和水深，面积依照废水量和表面负荷率决定。由于沉淀区的厌氧污泥及有机物还能够发生必然的生化反映产生少 量气体，这对固液分离不利，故设计时应知足以下要求：沉淀区水力表面负荷< 1. 0 m/h；沉淀器斜壁角度在45。-60之间，使污泥不致积聚，尽快落入反映 区内；进入沉淀区前，沉淀槽底裂缝的流速W 2 m/h；总沉淀水深应大于L 5 m；水力停留时刻介于2 ho沉淀区（集气罩）斜壁倾角0 =50。沉淀区的沉淀面积即为反映器的横截面积，即40m=o若是以上条件均能知足，那么可达到良好的分离成效。0_沉淀区的表面水力负荷为：q二4二 吧上=0.651/（/./?）40q < 1. Om3/ （ m2 h）,符合设计要求。2）回流缝设计：设单元三相分离器的长b = 8m,宽d=5m上下三角形集气室斜面水平夹角为0=50。取爱惜水层高度（即超高）;上三角形顶水深h* 0.5m,下三角形高度th二那么下三角形集气室底部宽为：=力3八21访式中：b下三角集气室底水平宽度，m0 上下三角集气室斜面的水平夹角h3下三角集气室的垂直高度，m=l.5/tan500 = L2&”那么相邻两个下三角形集气室之间的水平距离：b二二 L - 2b： = 8 - 2X那么下三角形回流缝的面积为:St = bz B = X5 =下三角集气室之间的污泥回流逢中混合液的上升流速（VJ可用下式:V： = Qi/Sx式中:Qi反映器中废水流量，m7h；St下三角形集气室回流逢面积，m2o104.2/427.4=0.95m/h设上三角形集气室回流缝的宽度CD= 1.4m,那么上三角形回流缝面 积为：S3= CD B 2 = X5X2 = 14m2上下三角形集气室之间回流逢中流速（VJ可用下式计算：V：= Q/S：式中:Qx反映器中废水流量，m3/h；S:上三角形集气室回流逢的之间面积，m2o104 2,4V-二 一= 1.86/n/?14那么V1< V2 <2,0 m/h,符合设计要求确信上下三角形集气室的相对位置及尺寸，由图可知：CH=CDXsin40 =Xsin40 =设上集气罩下底宽CF=5. 6m,则：DH=CDXsin50 =Xsin50 =1. 07m DE=2DH+CF=2X+=7. 74mDI= 2(DE-b:) =21.58mAI=DItan50 =X tan50 =1. 33m故 h产CH+AI=+=2. 23m。取hs=0.7ni,由上述尺寸可计算出上集气罩上底宽为：CF-2h5 tan40 =X Xtan40 =4. 43mBC=CD/sin400 =sin40 =2.18mAD=DI/cos50J =cos50J =2.46mBD=DH/cos50 =cos50 =1.66m3） AB=AD-BD二气液分离设计：取 d = 0. 01cm（气泡），T = 20水的密度Pi = 1. 03g/cm3空气的密度P E=X 10-3g/cm3水的运动粘度v = 0. 0101cm7s碰撞系数P =水的粘度 P = v p t = X = 0. 0104g/cm , So一样废水的粘度n陵水净水的粘度u净水，故取u=0. 02g/cm- so由斯托克斯公式可得气体上升速度为：V产电（.-小2a95x981(1.03-L2xl0-3)x0.012=0. 266cm/s =9. 58m/h取直二%二h ,那么: = 2.73匕 AB，故知足设计要求.4）三相分离器与UASB的高度设计：三相分离器总高度：h = h=+ h.,+h5=+=3. 43mUASB的总高:H = 6. 2m（超高hk反映区高2.6m,其中污泥区高1.6m,悬浮区高lm。沉淀区高（五）进水系统设计：1 .布水点的设置：进水方式的选择应依照进水浓度及进水流量来定，本设计采纳持续均 匀的进水方式，一管多点的布水方式。一共设置64个出水孔，每一个反 映池各16个出水孔。所取容积负荷为6kgC0D/（m3 d）,据资料，每一个点的布水负荷面积大于2m，每一个布水点的负荷面积为：40/16 = >2m2, 知足设计要求。2 .布水管的设置：每一个反映池采纳树枝穿孔管配水，每一个反映池中设置4根支管， 布水支管的直径采纳DNlOOmm。布水支管的中心距为2m,管与墙的距离为 1m：出水孔孔距1.2m,出水孔距墙为0.7m。孔口向下并与垂线呈45角。两个池子的总管管径取DN200min,流速为1.5m/s；每一个池子的总管 管径取 D1501nm，长 L=10m,流速为 1. 35 m/so为了使穿孔管隔空出水均匀，要求出口流速不小于2m/s,取其流速为u = 2m/s,那么布水孔孔径为：d = l 4(2- = J 4沙"24 =0.0139取15mm 3600?如 V 3600x 24x3.14x2为了增强污泥与废水之间的接触，减少底部进水管的堵塞，进水点距 反映池池底200-500mm,本设计布水管离池底300mm。布水系统设计图如 图 5-3：图5-3布水系统设计示用意（六）出水系统设计：3 .出水槽设计：为了维持出水均匀，沉淀区的出水系统通常采纳出水槽。此设计中沿 反映器的短边设置两条出水槽，而出水槽每隔必然的距离设三角出水堰。 每一个反映池有1个单元三相分离器，出水槽共有2条，槽宽be=0.3m。反映器流量：q ="。4 = 0 0072M3/s24 x 60 x 60掏出水槽口周围水流速度为V。=0.3m/s,槽口周围水深为0. 3m,出 水槽坡度为；出水槽尺寸5mX0. 5m义0. 5m。4 .溢流堰设计：每一个反映器中出水槽溢流堰有2条，每条长5m。设计90。三角堰， 堰高5mm,堰口宽为lOOmm,那么堰口水面宽b=50mm。每一个UASB反映器 处置水量s,查知溢流负荷为1-2L/ (ms),设计溢流负荷f = L/ ( m s ) 那么堰上水面总长为：L = - = = 5.736mf 1.256n _ L _ 6.。_ |20三角堰数量： b 0.05 个每条溢流堰三角堰数量：120/6=20个一条溢流堰上共有20个10mm的堰口，20个10mm的间隙。5 .出沟渠设计：每一个反映器沿长边设1条矩形出沟渠，长为8.6m, 2条出水槽的出 水流至此出沟渠。设出沟渠宽0.8m,坡度，出沟渠渠口周围水流速度为 0. 3m/s那么渠口周围水深：()")72 =0.04?0.3x0.6以出水槽槽口为基准计算，出沟渠渠深：十=，出沟渠取0.6m深，出 沟渠的尺寸为：8mX0. 8mX0. 6mo6 . UASB排水管设计：每一个UASB反映器排水量为号 选她附90锣能带水，充满度为，管 内水流速度为： 0.6xx0,152 m/s设计坡度为；总管流量为s,选用DN200钢管排水，充满度为，4x0.0139管内水流速度为：, 0.6xx0.22 = o.74m/s,设计坡度为。(七)排泥系统设计：每日产生的悬浮固体Pss = Q (So-Se)nE式中：Q设计流量，m7d;n污泥产率，kgSS/kgCOD：So、Se进出水COD的浓度，kgCOD/；E去除率，本设计中取85%。Pss =(2700-405)义 X X2500X 10-3 二 d100每日产泥量为：w二(1。-尸式中：Pc产生的悬浮固体，kgSS/d；P污泥含水率，以98%计;污泥密度，以lOOOkg/n?计。100x487.69(100-98)x1000=243&/"每日产泥量d,那么每一个USAB日产泥量do在每一个UASB反映器 距离底部0.3m处沿长度方向均匀设置排泥管一根，以便均匀排除污泥区 的污泥。USAB反映器天天排泥一次，排泥管选用DN150的钢管，排泥总管 选用DN200的钢管。必要时布水管兼做排泥管用。(八)产气量计算：采纳每去除1千克COD产生0. 5立方米沼气做参数 那么每日产气量为：Q5 = Q (So-Se) n - E 式中：Q设计流量，m3/d；n产气率，mVkgCOD；So、Se进出水 COD 的浓度，kgCOD/m3；E去除率，本设计中取85%。Q2 二(2700-405) X X X2500X 10-3 = d(九)上升水流速度和气流速度的计算:常温下，产气率为：0.5m3/kgC0D；需知足空塔水流速度Ux<LOm/h, 空塔沼气上升流速1. 0 m/ho空塔水流速度：uk = = 0.651/H/? < 1 .Oni/h符合要求。A 160空塔气流速度：II = 0(江 &) = 1(",2 X(2.7。()二。5 )x ().X5 X ().5 = 0 64m?, A160 < LOm/h,符合要求。A(十)总结：通过对生物制药厂污水处置厂各个构筑物的设计得出，通过处置后， 出水中的污染物含量均符合污水综合排放标准GB89781996二级标准, 能够直接排放。通过上面的生化处置可使河流的污染大大降低，有利于河 流流域水体功能的恢复，地下水化学成份被恢复，更重要的是，污水通过 处置后对整个生态环境的污染大大地降低，不但能够爱惜人民的躯体健 康，同时也能够为某间接带来改善投资环境、吸引外资、增加农副产品和 工业产品的质量，减少城市自来水厂的净化处置本钱。污水处置厂运行后， 每一年产生的干污泥含有大量有利于植物生长的肥分，将污泥作为农作物 或园林绿化用的肥料，除可取得必然的增产成效外还可改良土壤结构。建 设这座污水处置厂不但能够切实有效的爱惜水资源，并能够增进水资源的 可持续进展进而带动经济的可持续进展。兴修某污水处置厂是一件功在今 世，利在千秋，利国利民的情形，势在必行。参考文献1向立，同新奇.在“四化”建设中人为水土流失类型LT .水土维 持通报，1987, 7 (4) : 482532张文静，陶永庆.制药生产废水治理工艺初探J.北方环 境，2004, 29 (4) : 62-67.3李善评，栾富波，冀贞泉，等.制药废水处置工艺的改造J.中国给水排 水，2005, 21(5) : 80-83.4方于云.水资源爱惜手册M .南京：河海大学出版社，.5高延耀，顾国维，周琪. 水污染操纵工程.第三版.高等教育出 版社6厌氧生物技术原理与应用(化学工业出版社、任南琪、王爱杰等编) 7制药工业一一三废处置技术(化学工业出版社，王效山、夏伦祝编)致谢本次水污染操纵工程课程设计完成的很是顺利，从中我学到很多有效 的知识也积存了很多宝贵的体会。咱们之因此能够这么顺利的完本钱次课 程设计与咱们的李红艺教师在设计之前就给咱们做的充分预备工作是分 不开的，第二，在本次设计中咱们小组人员态度踊跃，配合默契，在每次 碰到难题时都能够踊跃认真试探解决困难。另外，设计中咱们组长杨萍起 到了良好的带头作用，而且认真认真帮忙及催促咱们的设计进程。在此， 对以上人员表示感激，由衷的谢谢！