豆制品公司生产废水达标排放处理工程设计

第一章 概 述 ........................................ 1

1.1我国豆制品行业的发展现状 ........................... 1 1.2豆制品废水的主要来源 ............................... 2 1.3豆制品废水特性及危害 ............................... 2 1.3.1豆制品废水主要特性 ............................ 2 1.3.2豆制品废水的主要危害 .......................... 2 1.4 豆制品废水处理的必要性 ............................ 3 1.5 现有豆制品废水处理工艺方法综述 .................... 3 1.5.1 好氧生物处理 ................................. 3 1.5.2 厌氧生物处理 ................................. 4 1.5.3 厌氧一好氧结合处理 ........................... 5 1.6 研究豆制品废水的处理工艺方法的意义 ................ 5 第二章 流程选择与论证 ............................... 7 2.1 工程概况 .......................................... 7 2.2设计依据、原则与范围 ............................... 7 2.2.1 设计依据 ..................................... 7 2.2.2 设计原则 ..................................... 8 2.2.3 设计范围 ..................................... 8 2.3 工艺流程的选择与论证 ............................. 8 2.3.1氧化沟工艺 .................................... 8 2.3.2 A2/O工艺 .................................... 10 2.3.3 UASB-生物接触氧化工艺 ....................... 10 2.4 本设计工艺流程的确定 ............................. 13 第三章 构筑物说明与计算 ............................ 14 3.1 格栅 ............................................. 14 3.1.1格栅的构造与分类 ............................. 14 3.1.2格栅的设计计算 ............................... 15 3.2 调节池的设计计算 ................................. 17 3.2.1 调节池的作用 ................................ 17 3.2.2 调节池的设计参数 ............................ 17 3.2.3 设计计算 .................................... 18 3.3 初沉池设计计算 ................................... 18 3.3.1设计参数 ..................................... 18 3.3.2 设计计算 .................................... 19 3.3 UASB设计计算 .................................... 20

3.3.1 UASB反应器作用 .............................. 20 3.3.2设计参数 ..................................... 21 3.3.3设计计算 ..................................... 21 （4）沼气收集系统设计 ............................. 23 3.4 生物接触氧化池 ................................... 23 3.4.1接触氧化池作用 ............................... 23 3.4.2设计参数 ..................................... 24 3.4.3设计计算 ..................................... 24 3.5 二沉池 ........................................... 28 3.5.1二沉池作用 ................................... 28 3.5.2设计参数 ..................................... 28 3.5.3设计计算 ..................................... 28 3.6污泥处理 ......................................... 31 3.6.1 污泥浓缩池设计计算 .......................... 31 3.6.2设计参数 ..................................... 31 3.6.3设计计算 ..................................... 32 3.7 贮泥池及污泥泵 ................................... 33 3.7.1贮泥池作用 ................................... 33 3.7.2设计计算 ..................................... 33 3.8污泥脱水 ......................................... 34 3.8.1 污泥脱水作用 ................................ 34 3.8.2 设计选型 .................................... 34 3.9 污水泵站的设计 ................................... 34 3.9.1泵站的设计 ................................... 34 3.9.2选泵 ........................................ 35 第四章 污水处理站平面及高程布置 ..................... 36 4.1 平面布置 ......................................... 36 4.2 高程布置 ......................................... 37 4.2.1高程设计任务及原则 ........................... 37 4.2.2 污水处理高程计算 ............................ 37 第五章 经济核算 ..................................... 41 5.1 工程初步投资预算 ................................. 41 5.2 经济效益分析 ..................................... 41 第六章 结论 ......................................... 43 致 谢 ................................ 错误!未定义书签。 参考文献： ............................................................ 44

第一章 概 述

1.1我国豆制品行业的发展现状

豆制品是以大豆为原料经过加工制作得到的产品。豆制品分为传统豆制品和新兴豆制品，传统豆制品包括豆腐、豆腐干等非发酵制品和酱油、腐乳等发酵制品；新兴豆制品，包括豆奶粉、豆奶以及分离蛋白、浓缩蛋白、组织蛋白、蛋白饮料等蛋白制品。

豆制品是我国的传统健康食品，与人民群众的生活息息相关。由于大豆中含有极其丰富的蛋白质，是植物中唯一能与动物蛋白质相媲美的食品。豆制品不但营养价值高，所含蛋白质能保护血管内皮细胞使其不被破坏，还能有效的预防骨质疏松和乳腺癌的发生，是更年期的“保护神”。同时，豆制品所含的大豆蛋白还能抑制胆固醇的摄入，大豆蛋白不仅可以降低血糖和胆固醇同时还有助于防治心脑血管疾病。中医记载,大豆具有“味甘性凉，益气和中，生津解毒的功效。”由于其营养丰富、价格低廉，豆制品一直是各大城市“菜篮子”工程的主角，受到人们的广泛喜爱。

但由于过去豆制品行业主要是一些小工业的手工作坊的豆腐加工形式，销售额相对来说比较小，并没有形成大规模的产业化。而随着其“健康”功能不断被人们认识，现在我国豆制品行业处于迅速提升的趋势。比如现在的新型休闲豆腐干，适合旅游、聚会时食用，方便营养美味，使得产品发展迅速。四川、重庆一带的休闲豆腐干企业，经过几年的发展，销售额都增长了三四个亿。山东城头镇去年有3家企业进入全国豆制品企业前50强，极大地促进了当地产业的发展。

近几年来，投产量最大的企业每年已达10万吨，销售额最高的企业达到10亿以上，比2004年的不到1个亿增加了10倍，这样的发展速度是非常快的。2009年，豆制品行业前10强企业中投产量最低的也达到1万吨，销售额最低的接近2个亿。

到目前为止，传统豆制品全国具有大、中型加工企业1000多个，能够生产出豆浆、豆腐、豆腐干、百叶、腐竹、豆豉、豆酱、腐乳和酱油等9个系列100多个

品种。新兴豆制品是最近10 多年来我国大豆加工利用的新方向。

1.2豆制品废水的主要来源

豆制品加工过程中会产生大量有机废水，一般每加工1吨大豆可产生了7～10m3豆制品废水。其主要来源于洗豆水、泡豆水、浆渣分离水、压滤水、各生产工艺容器的洗涤水、地面冲洗水等。

1.3豆制品废水特性及危害

在豆制品行业飞速发展的同时,其所带来的环境污染问题也是不容忽视的。

豆制品废水的COD(化学耗氧量)、BOD(生化耗氧量)值较高，属于高浓度有机废水。

1.3.1豆制品废水主要特性

(1)有机物浓度高。COD一般在2000mg/L以上，有的甚至高达几万至几十万mg/L。

(2)成份复杂。以豆腐生产为例，黄泔水COD高达20000到30000mg/L，泡豆水COD为4000到8000mg/L，洗涤冲洗税COD为500到1500mg/L。泡豆水的主要成份有水溶性非蛋白氮、税苏糖、棉籽糖等寡糖，柠檬酸等有机酸以及水溶性维生素、矿物质等，此外，还有异黄酮等色素类物质。

(3)色度高，有异味。有些废水散发出刺鼻恶味，给周围环境造成不良影响。

1.3.2豆制品废水的主要危害

(1)需氧型危害：豆制品废水属于高浓度有机废水，由于生物降解作用，高浓度有机废水会使受纳水体缺氧甚至厌氧，可能导致多数水生生物死亡，产生恶臭，恶化水质和环境。

(2)营养物质性危害：豆制品废水中含有大量N、P、K等营养物质，进入河流、湖泊、海湾等缓流水域，引起不良藻类和其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧含量下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡，即产生水体富营养化。

(3) 感官性危害：工厂排放的豆制品废水常伴有混浊、恶臭、异味、颜色、泡沫等，能引起人们感官上不愉快，严重影响水体附近人民的正常生活。

1.4 豆制品废水处理的必要性

豆制品废水的COD(化学耗氧量)、BOD(生化耗氧量)值较高，属于高浓度有机废水。据报道生产75 吨大豆蛋白所排放的废水，其BOD 值相当于2.5～3 万人口的城市一天的生活污水。我国豆制品加工量较大，如果废水不处理直接排放，会对环境产生严重的污染。但豆制品厂的企业规模以中小型居多、资金力量薄弱、企业布点分散，分布在城郊接合部的许多企业所排放的废水不易纳入城市管网。因此，废水的有效处理是豆制品厂所必须面对的尖锐问题。

1.5 现有豆制品废水处理工艺方法综述

对于豆制品废水的处理，国外从60年代开始研究并应用于工程实践，国内70年代以来也进行了广泛而深入的研究，已有工程投产运行。近十年来，国内外的科研工作者在豆制品废水处理方面做了大量工作，主要侧重于生物处理方面。生物处理可分为好氧生物处理、厌氧生物处理和厌氧一好氧结合处理三种方式。

1.5.1 好氧生物处理

好氧生物处理对污染物的去除相当彻底， 常用于豆制品废水处理的工艺有：生物滤膜(HABFS)、AB法和活性污泥法等。

⑴HABFS工艺

98年Imamuea Yasuhiro等利用不同孔径的超滤膜分级处理豆制品废水， 可以去除分子量3O00道尔顿以上的蛋白质，且利用活性炭或沸石吸附去除Ca2+、Mg2+ 、NH4+ ，使处理后的水达到生活用水的标准，得以循环利用。但是，分子量小于3000的蛋白质仍存留于水中， 且有机碳不能有效吸附去除。

⑵AB工艺

有研究指出，AB 法对豆制品废水的处理效果良好，A 段的COD 负荷率2.0kg／m ·d左右，HRT为6.0h；B 段则分别为0.3kg／m ·d 和8.0h，进水COD 浓度

是6000-7000mg／L， 出水可低于200mg／L。

⑶活性污泥工艺

活性污泥法只能处理一些低浓度的有机废水， 其有机负荷为0.01～0.5kgBOD／kgSS·d之间，浓度过高，会出现污泥膨胀问题，所以一般不单独采用活性污泥工艺处理废水。有报道说，用活性污泥处理黄浆水时， 处理过程中加入铁盐(如FeCl )有利于处理效果。

1.5.2 厌氧生物处理

根据豆制品废水含易生物降解的高浓度有机物，无毒性等特点，厌氧生物法更适用于豆制品废水处理，并且厌氧处理动力消耗低，产生的沼气可作为能源，生成的剩余污泥量少，污泥可长期贮存，是一项具有经济效益的处理技术。常用于豆制品废水处理的厌氧处理工艺有：厌氧滤床(AF)、厌氧流化床(AFB)、多级厌氧床消化器、上流式厌氧污泥床(UASB)、折流板反应器(ABR)、两相厌氧处理工艺等。

⑴AF工艺

AF 处理豆制品废水的填料主要采用软性和半软性材料，有研究指出，采用盾式填料在处理过程中不易堵塞，生物膜均匀，处理效果优于软性材料。

⑵AFB工艺

中温条件下，AFB 处理豆制品废水的最大去除负荷率达18.0kgCOD／m·d，当COD 负荷率保持于10.0 kgCOD／m ·d时，C0D 去除效果最好，达90％ 以上。该工艺对污染物的降解彻底，SS的去除率高，抗pH 冲击能力强，产气率高。

⑶多级厌氧床消化器

梁家远等人曾对多级厌氧床消化器处理豆制品废水进行研究 ，能达到类似于两相厌氧处理的效果。但是这种工艺应用和研究较少。

⑷UASB工艺

目前为止，UASB 是研究最多的一种工艺。研究表明，它启动快、易于形成颗粒化活性污泥，有效率高、三相分离效果好、污泥沉降性能好的优点。91年，Kobayashi Toshio等人将颗粒状的鼓风炉渣加入接种的污泥中应用于UASB，来处理耗氧量3000-4000mg／L、500-1000mg固形物／L的豆制品废水。有机碳的去除

率大于80％ ，处理过程中pH 降低也被炉渣中滤出的碱抑制。92年，刘双江等人将厌氧污泥颗粒应用于UASB，处理含蛋白质的废水。当处理量控制大于0.67kgCOD／kgSS·d，pH7.2～7.5。Propionat含量小于300mg／L 时， 这种颗粒状污泥生长良好。微生物分析表明，只有当不同的细菌数量达到一个特定的值和一个合适组成的时候， 污泥才会形成颗粒，当颗粒状污泥成熟后，其组成就会相对稳定。这种颗粒状污泥由于含有比一般污泥多的细菌，其分解能力也高。

⑸ABR工艺

ABR 类似于几个串联的UASB，无三相分离器。此法启动过程快、易培养出颗粒化污泥；稳定运行时C0D 容积负荷率可达14.3 L·d，C0D 去除率80％ 以上， 有良好的抗冲击负荷和抗低pH 能力。当进水COD 负荷率低时，各区段形成多级发酵的特点；而进水COD 负荷率高时，则表现出自然的两相发酵规律。

⑹两相厌氧处理工艺

两相厌氧消化器耗能低、处理效率高、耐负荷，并产生沼气。根据杨秀山等人的研究，在两相厌氧消化器中， 以厌氧絮状污泥及固定化甲烷八叠球菌对酸化反应器接种，厌氧颗粒污泥对甲烷化反应器接种，实验结果证明了固定化甲烷八叠球菌在低有机物负荷下发挥很大作用，有较低的出水C0D 和较高的甲烷含量，但高有机负荷下，作用不明显。

1.5.3 厌氧一好氧结合处理

好氧处理对低浓度废水COD <1000mg／L，BOD <500mg／L)效果较好，高浓度的有机废水适合用厌氧处理，但是厌氧处理后的出水，达不到直接排入水体的要求，一般作为好氧工艺的前处理。所以，二者结合，既可取得较好的经济效益，又使出水达到排放标准。常见的组合工艺有水解酸化-SBR组合、UASB-好氧接触氧化组合、UASB-MBR组合、UASB-SBR组合等。

1.6 研究豆制品废水的处理工艺方法的意义

水污染问题使得我国水资源短缺的现象日趋严重，可以说严重的水污染与水资源短缺问题已经成为制约我国社会可持续发展、危害生态环境、影响着人民生活和身体健康的突出问题，迫切需要加以解决。

社会在飞快的发展，工厂的工业废水成为我们亟待解决的问题，工业废水已经成为污染环境的重要因素。面对水资源短缺，工业废水排放量逐年增大，人们对居住环境的美好要求，对大量的工业废水进行妥善的处理，进而达到利用的目的处理要求己日益迫切。在工业废水中，高浓度有机废水处理成为目前环保技术研究的一大热点，同时也是一大难点。

豆制品加工废水在食品加工废水中占有较大的比重，由于其成分复杂，污染物浓度高，是处理难度大、治理费用高的废水。研究该废水的处理工艺方法，提出一个有效可行的治理方案，对于环境保护和豆制品加工行业的发展具有重要意义和广阔的应用前景。

第二章 流程选择与论证

2.1 工程概况

（1）设计技术条件、技术参数等：

豆制品生产废水属于高浓度有机废水，主要包括车间洗豆、泡豆废水、剩余豆浆和清洗用水等，该废水具有良好的可生化性。工程设计处理能力为1000m3/d，废水水质指标和出水水质要求见表2.1。

表2.1 废水水质及排放要求

项目 PH SS（mg/L） COD（mg/L） BOD（mg/L） 进水水质 5～7 500～1500 3000～5000 1400～2500 设计出水水质 6～9 ≤70 ≤100 ≤20 2、气象及工程地质：常年平均气温 20℃，厂址周围工程地质良好，适合于修建城市污水处理厂。

2.2设计依据、原则与范围 2.2.1 设计依据

（1）该厂污水处理工程系统招标文件，场地地质气象资料，场区总体规划、详细规划文本及相关图纸。该场区拟建工业投资项目说明及相关资料，其他与本项目相关的资料等。

（2）《地表水环境质量标准》（GB3838－2002）。

（3）《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918－2002）。 （4）《污水综合排放标准》（GB8987－1996）。

2.2.2 设计原则

（1）设计工艺要求启动快、运行稳定，调试时间短，能耐较大的冲击负荷。 （2）设计必须符合适用的要求。选择的工艺、主要设备、设计标准和数据等应最大限度满足使用需要，以保证废水处理站的功能实现。

（3）设计选用的各项数据必须可靠。 （4）设计应符合经济的要求。 （5）设计技术应力求先进合理。 （6）设计注意近远期结合。 （7）设计应注意环境的美观协调。

2.2.3 设计范围

（1）从污水处理格栅井开始到处理设施的排放口为止。

（2）设计工艺流程、设备选型、工艺设备结构布置，电气工程等设计工作。 （3）工程的设备设计、安装、调试等工作。

2.3 工艺流程的选择与论证

豆制品废水处理工艺选择应根据废水的水质、排放标准及企业的具体情况进行综合分析对比后确定，通常包括两个组成部分：一是预处理，目的是去除废水中的悬浮物和浮渣，采用的方法以物化为主，如筛网、沉淀、混凝沉淀、气浮等；二是生物处理，这是整个处理工艺的核心，通过微生物的新程代谢作用，分解废水中溶解性有机物，常用的方法有活性污泥法，如SBR、生物接触氧化法、射流曝气、氧化沟、浅层曝气等。厌氧生物处理方法主要有水解酸化、UASB、厌氧滤池等。

以下为几种常见方法的比较：

2.3.1氧化沟工艺

氧化沟又名氧化渠，因其构筑物呈封闭的环形沟渠而得名。它是活性污泥法的一种变型。因为污水和活性污泥在曝气渠道中不断循环流动，因此有人称其为

“循环曝气池”、“无终端曝气池”。氧化沟的水力停留时间长，有机负荷低，其本质上属于延时曝气系统。

氧化沟具有出水水质好、抗冲击负荷能力强、除磷脱氮效率高、污泥易稳定、能耗省、便于自动化控制等优点。但是，在实际的运行过程中，仍存在一系列的问题：

（1）污泥膨胀问题

当废水中的碳水化合物较多，N、P含量不平衡，pH值偏低，氧化沟中污泥负荷过高，溶解氧浓度不足，排泥不畅等易引发丝状菌性污泥膨胀；非丝状菌性污泥膨胀主要发生在废水水温较低而污泥负荷较高时。微生物的负荷高，细菌吸取了大量营养物质，由于温度低，代谢速度较慢，积贮起大量高粘性的多糖类物质，使活性污泥的表面附着水大大增加，SVI值很高，形成污泥膨胀。 （2）泡沫问题

由于进水中带有大量油脂，处理系统不能完全有效地将其除去，部分油脂富集于污泥中，经转刷充氧搅拌，产生大量泡沫；泥龄偏长，污泥老化，也易产生泡沫。

（3）污泥上浮问题

当废水中含油量过大，整个系统泥质变轻，在操作过程中不能很好控制其在二沉池的停留时间，易造成缺氧，产生腐化污泥上浮；当曝气时间过长，在池中发生高度硝化作用，使硝酸盐浓度高，在二沉池易发生反硝化作用，产生氮气，使污泥上浮；另外，废水中含油量过大，污泥可能挟油上浮。

(4)流速不均及污泥沉积问题

在氧化沟中，为了获得其独特的混合和处理效果，混合液必须以一定的流速在沟内循环流动。一般认为，最低流速应为0.15m/s，不发生沉积的平均流速应达到0.3~0.5m/s。氧化沟的曝气设备一般为曝气转刷和曝气转盘，转刷的浸没深度为250~300mm，转盘的浸没深度为480~ 530mm。与氧化沟水深（3.0~3.6m）相比，转刷只占了水深的1/10~1/12，转盘也只占了1/6~1/7，因此造成氧化沟上部流速较大（约为0.8~1.2m，甚至更大），而底部流速很小（特别是在水深的2/3或3/4以下，混合液几乎没有流速），致使沟底大量积泥（有时积泥厚度达1.0m），大大减少了氧化沟的有效容积，降低了处理效果，影响了出水水质。

2.3.2 A2/O工艺

A/O工艺亦称A-A-O工艺，是英文Anaerobic-Anoxic-Oxic第一个字母的

2

简称（生物脱氮除磷）。按实质意义来说，本工艺称为厌氧-缺氧-好氧法，生物脱氮除磷工艺的简称。

该工艺处理效率一般能达到：BOD5和SS为90%~95%，总氮为70%以上，磷为90%左右，一般适用于要求脱氮除磷的大中型城市污水厂。但A2/O工艺的基建费和运行费均高于普通活性污泥法，运行管理要求高，所以对目前我国国情来说，当处理后的污水排入封闭性水体或缓流水体引起富营养化，从而影响给水水源时，才采用该工艺。

本工艺具有如下特点：

（1）本工艺在系统上可以称为最简单的同步脱氮除磷工艺，总的水力停留时间少于其他同类工艺。

（2）在厌氧（缺氧）、好氧交替运行条件下，丝状菌不能大量增殖，无污泥膨胀之虞，SVI值一般均小于100。

（3）污泥中含磷浓度高，具有很高的肥效。

（4）运行中勿需投药，两个A段只用轻缓搅拌，以不增加溶解氧为度，运行费用低。

本法也存在如下各项的待解决问题：

（1）除磷效果难于再行提高，污泥增长有一定的限度，不易提高，特别是当P/BOD值高时更是如此。

（2）脱氮效果也难于进一步提高，内循环量一般以2Q为限，不宜太高。 （3）进入沉淀池的处理水要保持一定浓度的溶解氧，减少停留时间，防止产生厌氧状态和污泥释放磷的现象出现、但溶解氧浓度也不宜过高，以防循环混合液对缺氧反应器的干扰。

2.3.3 UASB-生物接触氧化工艺

UASB是上流式厌氧污泥床，属厌氧活性污泥处理工艺。在国内外比较普遍采用UASB 反应器处理食品工业废水。是高浓度有机废水处理的有效装置，被列

为国家重点推广应用技术。生物接触氧化技术是生物膜法的一种形式，是在生物滤池的基础上，从接触曝气法改良演化而来的，因此有人称为“浸没式滤池法”、“接触曝气法”等。UASB+生物接触氧化法就是两者结合，一般先进行好氧处理再进行厌氧处理，这两者的结合，主要看具体成分，在国内现在这种处理也比较常见，一般用在食品，印染类废水处理。属于经典的生化处理。

另外，此工艺的处理效果好、操作简单、稳定性高。只要投加占厌氧池体积1/3的厌氧污泥菌种，就能够保证污泥菌种的平稳增长。对悬浮物的去除率达96.6﹪，该工艺适合用在豆制品废水处理中。

以下为3种工艺的比较：

表2.2 三种工艺优缺点比较

工艺 优点 缺点 周期运行，对自动工艺流程简单，进水和出水装置构筑物少，构造型式多样化，运行较为灵活，处理效果稳定、出水水质好，可实现脱氮除磷，基建投资省、运行费用低。 化控制能力要求高；污泥稳定性没有厌氧消化稳定；容积及设备利用率低；脱氮效果进一步提高需要在氧化沟前设厌氧池。 处理构筑物较多；A/O工艺 2适用范围 氧化沟工艺 中小型污水处理厂 对COD、BOD5、SS等具有较高的去除率，污泥回流量大，能耗高。对脱氮除磷也具有较高的去除效果，具有运行费用低、占地少，出水水质好等特点。 用于小型水厂费用偏高；沼气利用经济效益差。 中小型污水处理厂 UASB-生物接触氧化工艺 工艺简单，基建费用低，占地面积小，泥水分离效果好，污泥沉降性能好，能够抑制丝状菌的生长，防止污泥膨胀，适应水质、水量的变化，耐冲击负荷，有脱氮 除磷功能。 运行费用较高，动力消耗较大，对自控要求较高，运行管理较复杂，维护费用高。 中小型污水处理厂 本设计是针对豆制品废水处理，水质特点是水量较小，有机物浓度大，悬浮物较多。若采用氧化沟工艺，则需要较长的停留时间，容易引起水质恶化，也可能产生污泥膨胀的问题。A2/O工艺对COD、BOD5、SS等具有较高的去除率，对脱氮除磷也具有较高的去除效果，但是处理构筑物多，需要较多的成本费用，并且污泥回流量大，能耗高。本次设计豆制品废水水量为1000 m3/d，属于小型污水处理厂，用A2/O费用偏高。而UASB-生物接触氧化法工艺简单，基建费用低，占地面积小，泥水分离效果好，污泥沉降性能好，能够抑制丝状菌的生长，防止污

泥膨胀，适应水质、水量的变化，耐冲击负荷，UASB—生物接触氧化工艺更符合设计要求，也有一定的优势，并且在获得同样的出水效果前提下，其建设和运行费用更低，很适用于高浓度豆制品废水的治理。

所以，本设计采用UASB-生物接触氧化法进行废水处理。

2.4 本设计工艺流程的确定

经分析知该处理水质属于易生物降解又无明显毒性的废水，可采用两级生物处理以使出水达标。一级处理主要采用物理法，用来去除污水中的悬浮物质和无机物。二级处理主要采用生物法，包括厌氧生物处理法中的UASB法和好氧生物处理法中的生物接触氧化法，可有效去除污水中的BOD、COD。采用 UASB+生物接触氧化的工艺组合来处理豆制品废水，不但使处理流程简洁，也节省了运行费用，在降低废水浓度的同时，还可以回收在处理过程中所产沼气作为能源的利用。 由此，本设计大体工艺流程为：

豆制品废水→ 格栅→污水提升泵→调节池→沉淀池→UASB 池 →生物接触氧化池→沉淀池→处理水。如图2.1

提升泵房 空气 鼓风机房 格栅 调节池 初沉池 UASB 接触氧化池 污泥脱水机房 浓缩池 贮泥池 二沉池 清水池

图2.1 工艺流程图

第三章 构筑物说明与计算

3.1 格栅

图3.1 格栅设计计算示意图

3.1.1格栅的构造与分类

格栅由一组平行的金属栅条或筛网制成，安装在废水渠道的进口处，用于截留较大的悬浮物或漂浮物，主要对水泵起保护作用，另外可减轻后续构筑物的处理负荷。

格栅的选择主要是决定栅条断面、栅条间隙、栅渣清除方式等。栅条断面有圆形、矩形、正方形、半圆形等。圆形水里条件好，但刚度差，故一般多采用矩形断面。

格栅分为平面格栅和曲面格栅两种形式；按栅条间隙，可将其分为粗格栅（50-100mm）、中格栅（16-40mm）、细格栅（3-10mm）三种；按栅渣清除方式，可分为人工清渣和机械清渣两种。一般按栅渣量而定，当每日栅渣量大于0.2m³，应采用机械格栅除渣机。小型污水处理厂可采用人工清渣。但目前，一些小型污水处理厂为了改善劳动条件和有利于自动控制，也采用机械格栅清渣。

3.1.2格栅的设计计算

⑴格栅设计参数

设两道中格栅，一备一用。栅条间隙d=20mm，栅前水深 h=0.5m，过栅流 速v=0.8m/s，安装倾角α=70°，设计流量Q=1000 m3/d =0.28 m3/s。 ⑵设计计算 ①栅条的间隙数

。Qmaxsin60。0.28sin60==30.31= 30(个) n0.020.50.8Nbhv式中 n——格栅的栅条间隙数（个） Qmax——最大设计流量（m³/s） ——格栅倾角

N——设计的格栅组数（组） b——格栅的栅条间隙（m） h——格栅的栅前水深（m） v——格栅过栅流速（m/s） ②栅槽有效宽度(B)

设计采用φ20 圆钢为栅条，即s=0.02m B=S(n-1)+en 式中：

S ---- 格条宽度，m n ---- 格栅间隙数 e ---- 栅条间隙，m B=0.02×(30-1)+0.02×10 =0.78m

③进水渠道渐宽部分长度(L1)

L1

BB1

2tan1式中 L1——格栅前部渐宽段的长度（m）

B——格栅槽宽度（m）

1——进水渠渐宽段展开角度，一般取20°

B1——进水渠宽度（m）

设计中取 B1=0.7m，1=20°，此时进水渠道内的流速为

v1Q0.280.8m/s。 B1h0.70.5L10.780.70.11（m） .2tan20④栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度

L2L10.110.055(m) 22⑤通过格栅的水头损失

v2h1kh0ksin

2g式中 h1——通过格栅的水头损失（m） h0——计算水头损失（m）

k——系数，格栅受栅渣堵塞时，水头损失增大的倍数，一般取k=3 g——重力加速度（9.8m/s2）

ξ——阻力系数，其值与栅条的断面形状有关

s3设计中采用栅条断面为矩形的格栅，取，取β=2.42

b40.02430.82h132.42()sin60。0.20m

0.0229.8⑥栅槽总高度(H) 取栅前渠道超高h2=0.3m 栅前槽高H1=h+h2=0.8m 则总高度H=h+h1+h2 =1.0m ⑦栅槽总长度

LL1+L2+1.0+0.5+H1H=0.11+0.055+1.0+0.5+1=2.13m

tantan式中 L——栅槽总长度（m）

L1——格栅前部渐宽段的长度（m） L2——格栅后部渐窄段的长度（m） H1——栅前渠中水深（m） ⑧ 每日栅渣量

W=QW186400 K21000式中 W——每日栅渣量（m3/d）

W1——栅渣量（m3栅渣/103m3污水），取0.07m3栅渣/103m3污水 K2——污水流量总变化系数

W=0.280.078640033

1.13 （m/d）>0.2m/d

1.501000所以采用机械除渣的方法。

3.2 调节池的设计计算 3.2.1 调节池的作用

从工业企业和居民排出的废水，其水量和水质都是随时间而变化的，工业废水的变化幅度一般比城市污水大。为了保证后续处理构筑物或设备的正常运行，需对废水的水量和水质进行调节。调节水量和水质的构筑物称为调节池。

3.2.2 调节池的设计参数

调节时需对池内废水进行混合，本工艺采用机械搅拌混合方法及对角线出水调节池。对角线出水调节池的特点是出水槽沿对角线方向设置，同一时间流入池内的废水，由池的左右两侧，经过不同时间倒流出水槽。从而达到自动调节、均和的目的。为防止废水在池内短路，可以在池内设置若干纵向隔板。其空气量为1.5-3m3/(m2h)。调节池有效水深为1.5-2m，纵向隔板间距为1-1.5m。

设计水量Q=1000m3/d=41.67m3/h=0.012m3/s； 水力停留时间T=6h。

3.2.3 设计计算

（1） 调节池有效容积

（2） 池子有效容积V=QT=41.67×6=250 m3 （2）调节池尺寸

取池总高H=2m,其中超高0.5m,有效水深h=1.5m 则池面积AV/h250/1.5166.7m2 池长取L=16m 池宽取B=10.4m

则池子总尺寸为L×B×H=16m×10.4m×2m （3）空气管设计

空气量QsQD41.674166.7m3/h，根据空气主管、支管及穿孔管内气体流速的要求范围，管径分别选择150mm、80mm和40mm。其中空气主管1根，支管10根，每根支管连接2根穿孔管。为避免堵塞，穿孔管孔径取4mm，孔眼间距100mm。

（4）总水头计算 HH0h1.20.51.7m 式中：H——总水头损失，m；

H0——穿孔管安装水深，m；

h——管距阻力损失，m；一般调节池的管距阻力损失不超过0.5m。

根据空气量Qs和H选择型号为LSR125-1WD罗茨鼓风机5台，一台备用。

3.3 初沉池设计计算

初沉池是一级污水处理系统的主要处理构筑物，或作为生物处理法中预处理

的构筑物。初沉池的去除对象主要是悬浮固体，可以去除SS40%—55%，同时也可以去除部分20%—30%COD和BOD，可降低后续生物处理构筑物的有机负荷。

本设计采用平流式沉淀池作为初沉池。平流式沉淀池具有对冲击负荷和温度变化适应能力强且施工简单，造价低等优点，符合设计要求。

3.3.1设计参数

表3.1 初沉池进、出水水质参数

水质指标 进水水质(mg/l) 去除率(%) 出水水质(mg/l) COD 3200 25 2400 BOD 1500 20 1200 SS 800 50 400

流量：1000 m3/d

3.3.2 设计计算

⑴沉淀池总表面积计算

设表面负荷为：q=1.0 m3 /(m2 ．h)， 则 A=Q/q=41.67/1.0=41.67m2

⑵沉淀池有效水深计算

取沉淀时间为 t=1.0 h ，h=q×t=1.0×1.0=1.0 m

⑶沉淀部分有效容积计算 V1=Q×t=41.67×1.0=41.67m3

⑷池长

设流速v=2mm/s ， L=v×t×3.6=2×2.0×3.6=14.4m ⑸池子总宽度 B=A/L=41.67/14.4=2.9m

⑹池子个数计算

设每池格的池宽b=1.45 m ，n=B/1.45=2

⑺校核池的长宽比、长深比

长宽比：L/b=14.4/2=7.2﹥4 符合要求 长深比：L/h=14.4/1.0=14.4 ﹥8 符合要求

⑻污泥部分所需的总容积

设 T=2 h ，W=Q×24×(C0-C1)×100/ｒ(100-P0)×2/12=0.125 m3 每格污泥体积为：W1=W/3=0.04 m3

⑼泥斗尺寸计算、

V=1/3× h4 ×(f1+f2+ (f1×f2)1/2)=1/3×1×(36+0.16+ （36×0.16）1/2 )=12.85m3

⑽沉淀池的总高度

H=h1+h2+h3+h4=0.3+2.4+0.6+1=4.3 m 沉淀池总长度 L=0.5+0.3+14.4=15.2 m

3.3 UASB设计计算 3.3.1 UASB反应器作用

UASB，即上流式厌氧污泥床，集生物反应与沉淀于一体，是一种结构紧凑，效率高的厌氧反应器。废水在UASB反应器中进行厌氧分解，去除大部分COD并将难生物降解的大分子物质分解为易生物降解的小分子物质。它的污泥床内生物量多，容积负荷率高，废水在反应器内的水力停留时间较短，因此所需池容大大缩小。其设备简单，运行方便，勿需设沉淀池和污泥回流装置，不需充填填料，也不需在反应区内设机械搅拌装置，造价相对较低，便于管理，且不存在堵塞问题。

图3.2 UASB反应器简图

3.3.2设计参数

容积负荷（Nv）=3.0kgCOD/(m3·d); 污泥产率=0.1kgMLSS/kgCOD； 产气率=0.5m3/kgCOD;

设计水量 Q＝1000m3/d=41.67 m3/h=0.012 m3/s

表3.2 UASB反应器进出水水质指标

水质指标 进水水质(mg/l) 去除率（%） 出水水质(mg/l) COD 2400 90% 240 BOD5 1200 80% 240 SS 400 60% 160 3.3.3设计计算

（1）反应器容积计算

QS010002400103UASB有效容积：V有效800m3

NV3式中：Q --- 设计流量，m3/d S0 --- 进水COD含量，g/l NV----容积负荷，kg COD/(m3·d)

将UASB设计成圆形池子，布水均匀，处理效果好。 取水力负荷q＝0.3[m3/(m2·h)]，则： AhV8536.1m A138.9Q41.67138.9m2 q0.3

D4A 4138.513.28m3.1411则实际横截面积为：A1D23.1413.2813.28138.4m2

44实际表面水力负荷为 q1QA41.670.301.0，故符合设计要求。 138.5（2）配水系统设计

本系统设计为圆形布水器，每个UASB反应器设120个布水点。 ①参数：池子流量：Ｑ41.67m3/h ②圆环直径计算：

1D2每个孔口服务面积为:a41.15m2

120在1～2m2之间，符合设计要求。

可设3个圆环，最里面的圆环设12个孔口，中间设36个，最外围设72个孔口。

a.内圈6个孔口设计：

服务面积：S1121.1513.8m2 折合为服务圆的直径为：4S1413.84.19m 3.14用此直径作一个虚圆，在该圆内等分虚圆面积处设一个实圆环，其上布12个孔口，则圆的直径计算如下：

d1241S1 则d122S1213.82.96m 3.14b.中圈36个孔口设计：

服务面积：S2361.1541.4m2 折合成服务圆直径为:4S1S2413.841.48.386m

3.14 中间圆环直径计算如下：

11 8.3862d22S2 则d26.996m

42c.外圈72个孔口设计

服务面积：S3721.1582.8m2 折合成服务圈直径为：

4S1S2S3413.841.482.813.26m

3.14则外圆环的直径d3计算如下：

1113.262d32S3 则d311.09m 42（3）出水系统设计

采用锯齿形出水槽，槽宽0.2m，槽高0.2m。 （4）沼气收集系统设计

每日沼气产量：

GQrc0E10000.1240010390%216m3/d

式中：Q——设计流量，m³/d； r——污泥产率，m³/kgCODCr； c0——进水COD浓度，kg/m³；

E——COD去除率，90%

储气柜容积一般按照日产量的25%～40%设计，大型的消化系统取最高值，小型的取最低值，本设计取30%，则储气柜容积为：

V=216×30%=64.8m³，

设计体积为64.8m³，取高度h=4m，则设计尺寸为：Ф4.5m×4m 集气罩气体收集管道取D=150mm。 （5）排泥系统设计

产泥量为：3150×0.65×0.1×1000×10-3=204.75kgMLSS/d； 污泥浓度采用20000mgMLSS/L=20kg/m3；

每日产泥量204.75kgMLSS/d，则可用250mm排泥管，每两天排泥一次。

3.4 生物接触氧化池 3.4.1接触氧化池作用

接触氧化是在生物反应器内装载填料利用微生物自身的附着作用，在填料表面形成生物膜，使污水在与生物膜接触过程中得到净化。有机物在接触氧化池中，通过好氧微生物的作用，被降解为生物质和CO2，通过这种方法被从污水中去除掉。

3.4.2设计参数

设计流量 Q＝1000m3/d=41.67 m3/h=0.012 m3/s; 容积负荷 取1.0 kg BOD5/(m3·d);

3.4.3设计计算

接触氧化池设计水质如表3.3

表3.3接触氧化池进出水水质指标

水质指标 进水水质(mg/l) 去除率（%） 出水水质(mg/l) COD 240 70% 72 BOD5 240 90% 24 SS 160 60% 64 （1）接触氧化池的有效容积： VQLaLt1000240243216m M1.01033

式中: V----氧化池有效容积，m；

Q ---- 日均污水流量，m/d；

3La------ 进水BOD5浓度,mg/l； Lt----- 出水BOD5浓度,mg/l；

M-----容积负荷, gBOD5/(m3·d)，取1.0 kg BOD5/(m3·d)。

（2）氧化池总面积：

FV21672m2 ( 取LB=10×7.2) H32m式中：F-----氧化池总面积，；

H---- 填料层总高度，m，一般取3m。

（3）氧化池格数 取n=6，

fF722

12m n6式中：n------氧化池格数，个，n≥2

f--- 每格氧化池面积m2，f≤25 m2 （4）校核接触时间 t（5）氧化池总高度

nfH612324245.2h Q1000H0h0h1h2h30.3m130.50.50.50.3315.1m

式中：h0----填料高度，m；

h1----- 超高，一般取0.5m；

h2----- 填料层上部水深，一般为0.4～0.5m； h3---填料至池底的高度，在0.5～1.5 m之间，

m---填料层数，取3层，间隙一般取0.3m 污水在池内实际停留时间： t1nf(H0h1)612(5.10.5)24247.9h Q1000选用Φ19mm的玻璃钢蜂窝填料，则填料总体积

V1nfH6123216m3

(6)需气量

用多孔管鼓风曝气供氧，

DD0Q15100015000m3/d

式中： D0-——1m3污水所需气量，m3/m3，一般为15～20 m3/m3,取气水比15m3/m3

Q —— 日均污水流量，m/d。

（6）曝气系统的计算

需氧量的计算 需氧量

QaQ(S0Se)bXV3

-3

-3

=0.58×1000×(240-24)×10＋0.12×1000×10×216 =151.2kg/d=6.3kg/h

式中：aˊ--------平均转化1Kg的BOD的需氧量Kg/Kg，取0.58；

Q -----污水设计流量，m3/d; S0 ----进水BOD含量,mg/l; Se-----出水BOD含量,mg/l;

bˊ----微生物自身氧化过程的需氧量，Kg/Kg，取0.12； X ---曝气池中的挥发性悬浮固体浓度,mg/L,取3000 mg/L。 （7）供气量的计算

a.空气扩散器出口处的绝对压力(淹没深度取4.5m)

Pb101.3251039.8103H1013259.81034.51.45105Pa

b.空气离开曝气池面时，氧的百分比

Ot211EA2110.3100%100%15.7%

79211EA792110.3式中：EA-----空气扩散器的氧转移效率，取30%； c.查排水工程下册附录1，得水中溶解氧饱和度

Cs(20)=9.17mg/L Cs(30)=7.63mg/L 温度为20℃时，脱氧清水的充氧量为：

R0RtCs(20)(Cs(30)CL)1.024(T20)

式中:-----氧转移折算系数，（一般取0.8～0.85，取0.8）；

-----氧溶解折算系数，（一般取0.9～0.97，取0.9）； -----密度，1.0kg/L；

CL-----废水中实际溶解氧浓度，mg/l（一般取2mg/l）； Rt-----需氧量,kg/h。

RO19.59.1736.2kg/h 30200.80.91.07.6321.024R036.2402.2m3/h 0.3E0.30.3d.供气量为：Qa（8）曝气器及空气管路的计算

本设计采用WZP中微孔曝气器，技术参数如下： 曝气量：4-12m3/ h个 服务面积：0.5-2.0m2/个

氧利用率：在4米以上水深，标准状态下为30%～50%

充氧能力：0.40-0.94kgO2/Kw.h 充氧动力效率：7.05-11.74 kgO2/Kw.h

本设计取服务面积为1.0 m2/个，则此池共需要曝气器为 12×6/1.0=72个 本池设6根支管，管长12m，，每根支管设6个曝气头，曝气头间距1.0m,共72个。

每根支管所需空气量：qa反应池充气管管径：

设空气干管流速V110m/s 小支管流速v25m/s

干管直径： D1校核： V1Qa402.240.22m3/h n104Qa4402.20.12m

3600V136003.14104Qa4402.29.89m/s 223600D136003.140.12支管直径： d2v24qa440.220.054m

3600v236003.145校核：

4qa440.224.88m/s223600d236003.140.054

图3.3 空气管路图

（9）鼓风机选择

风压：P=15+H=15+2.5=17.5kPa 式中：H——扩散设备的浸水深度，m；

15——为估算管道压力及扩散设备压力损失之和，kPa。

根据风量D和风压P，选择型号为RD-127罗茨鼓风机2台，其中1台备用。

（10）污泥产量计算

污泥排放量 XY(Sa—Se)Q

式中：Y--------污泥产率系数，kgMLVSS/(kgBOD5),取0.3

Q ----污水设计流量，m3/d; Sa -----进水BOD含量,mg/l;

Se-----出水BOD含量,mg/l;

X0.318923103100049.8kg/d

污泥含水率为99.7%，当含水率>95%时，取S1000kg/m.3 污泥产量： WSW49.816.6m3/d

10001p100010.997排泥管采用DN=250mm的穿孔管排泥，安装在距池底0.1m。

3.5 二沉池 3.5.1二沉池作用

接触氧化池中的生物膜会老化脱落，而二沉池的作用就是从废水中分离出脱落的生物膜，确保出水达标。

采用竖流式沉淀池,则每个池子的最大流量

：qmax=Qmax0.01160.0058m3/s 223.5.2设计参数

表面负荷q’=2.5m3/(m2h)； 空隙内流速v1=0.02 m/s 沉淀时间t=1.5h； 中心管内流速v0=0.03 m/s；

3.5.3设计计算

表3.4接触氧化池进出水水质指标

水质指标 进水水质(mg/l) 去除率（%） 出水水质(mg/l) COD 72 18% 59 BOD5 24 25% 18 SS 64 10% 57.6 （1）中心管面积

f式中：qmax——单池最大设计流量，m/s； v0——中心管内流速，m/s。

（2）中心管直径

d04f3

qmax0.01160.386m2 v00.0340.3860.70m

3.14（3）中心管喇叭口与反射板之间的缝隙高度

h3qmax0.01160.264m v1d00.023.140.7式中：v1——喇叭口与反射板之间的缝隙内流速，m/s。

（4）沉淀部分有效断面积

Fqmax41.671.525.0m2 v2.5式中：v——沉降区内流速，m/s。其与表面负荷q’数值上相等。

（5）沉淀池直径

D4(Ff)4(25.00.386)5.6m8m，符合要求。

3.14（6）沉淀池有效水深

h2vt2.51.53.75m

式中：t——沉降时间，h。

（7）校核池径水深比

D/h2=5.6/3.75=1.49＜3，符合要求。 校核集水槽每米出水堰的过水负荷

q0qmax0.011610000.66L/s2.9L/s，符合要求，可不另设辐射式D3.145.6水槽。

（8）污泥产量

由于SS去除产生的污泥量：

W1q(SaSc)41.6724(2418)1036.0kg/d

由于COD去除产生的污泥量

W2q(CaCc)a41.6724(7260)0.31033.6kg/d 式中：Ca，Cc——分别代表进口和出口COD的浓度，mg/l；

a——污泥表观增长系数，取值为0.3。 则污泥产量W=W1+W2=21+15.3=36.3kg/d （9）污泥部分需要的容积 按照污泥停留时间为2d计算，

VWT36.3224.2m3

(1P)1000(10.997)式中：T——污泥停留时间，d；

r——污泥容重，kg/m3，取值为1000 kg/m3；

P——污泥含水率，%。取99.7% （10）污泥斗

污泥斗为圆截锥形，设底部直径d′为0.4m，截锥高度为h5，截锥侧壁倾角a=55°，则

h5(Dd')tga(7.00.4)tg554.72m

2222则污泥斗体积

V2h53(R2r2rR)3.144.72(3.520.223.50.2)64.17m3 3 V2＞V,可见污泥斗足够容纳产生的污泥量。

(11) 池子总高度

Hh1h2h3h4h50.33.750.29204.729.062m

式中：h1——超高，m；

h3——缓冲层高度，m。

3.6污泥处理

3.6.1 污泥浓缩池设计计算

污泥主要来自UASB厌氧池、接触氧化池和沉淀池的污泥，污泥定期排放进入污泥浓缩池进行处理。

（1）UASB厌氧池，Q1=11.85m3/d,含水率99.7%； （2）生物接触氧化池，Q2=49.8m3/d,含水率99.7%； （3）沉淀池，Q3=1.82m3/d,含水率99.7%；

总污泥量为：Q= Q1+ Q2+ Q3 =11.85+49.8+1.82=63.47m3/d 为考虑实际因素，取Q=70 m3/d 平均含水率为：99.7%

3.6.2设计参数

污泥浓缩池采用辐流式重力浓缩池。浓缩池进口污泥流量Q′=70m3/d（浓缩以后含水率为97%）。

固体负荷（固体通量）M一般为10～35kg/m3d，取M=10 kg/m3d； 污泥固体浓度C=3 kg/l[18]

3.6.3设计计算

图3.4 污泥浓缩池设计计算草图

（1）浓缩池面积 AOC70321m2 M10式中：C——污泥固体浓度，kg/l；

M——污泥固体通量，kg/（m2·d）。 则浓缩池直径 D（2）浓缩池高度h14A4215.2m6m 3.14TQ18702.5m 24A2421

式中：T——污泥浓缩时间，h

（3）浓缩池总深度H1h1h2h32.50.30.53.3m 式中：h2——超高，m；

h3——缓冲层高度，m。

采用中心驱动式刮吸泥机1台，为增强浓缩功效，刮泥机上有垂直栅条，吸泥管将污泥吸到上部的集泥槽中，通过中心导流筒内的排泥管排泥[15]。

进泥管和排泥管均采用管径D=250mm

3.7 贮泥池及污泥泵 3.7.1贮泥池作用

污泥从浓缩池被排除后，没有压力进入污泥脱水机房，因此应设贮泥池。由浓缩池和预处理产生的污泥进入贮泥池，再由污泥泵将其提升，以便顺利进入污泥脱水机房。如果污泥脱水性能不理想，也可作为泥质调理池，加入混凝剂改善其脱水性能，提高脱水效果[19]。

3.7.2设计计算

（1）污泥量确认

来自浓缩池污泥量约为：

Q'270(10099.7)7m3/d（含水率为97%）。

(10097) （2）贮泥池容积V'3Q'3T7428m2 式中：T——污泥停留时间，h 这里取4小时计算

（3）贮泥池上部尺寸

采用方形池子，具体尺寸为LBH0=4m4m2 m，则上部容积为32m3。

（4）斗部容积

①将贮泥池设为正方形取斗底边l=1m，池，侧壁倾角α=50°，泥斗高度： h1=（4-1）tg50°/2=1.8m

取保护高度为1.0m，则斗内有效容积为

1V0=×1.8×（12+42+1×4）=3.9m3 3（5）贮泥池总高度

设超高h2=0.5m， 则总高： H= h1+h2+ H0=1.8+0.5+2+1=5.3m。 （6）校核： 贮泥池总容积为32+3.9＞28，符合要求。 选择螺旋输送机1台，功率1.5kW

(7)浓缩池排水量

'70763m3/d QQwQw Q总Q2632126m3/d

3.8污泥脱水 3.8.1 污泥脱水作用

浓缩后的污泥含水率将为97%左右，但体积还是很庞大。为了综合利用和最终处置，需要对污泥进行脱水处理。经过脱水处理的污泥含水率可以降为60～70%，便于运输和储存。

3.8.2 设计选型

选用卧式螺旋卸料沉淀离心机两台，型号为LWB450，一用一备。干污泥定期拉走处理，脱出的废水回到调节池。

3.9 污水泵站的设计 3.9.1泵站的设计

采用集水池与机器间合建的矩形泵站。集水池容积采用相当于4台水泵10分钟的容积：W=125×10/60=20.83m3。有效水深H=3m，则积水池面积为F=6.95m2。则集水池尺寸为4m×2m×3.5m。

泵站简图如下所示

泵轴中心线

图3.5 泵站示意图

考虑到提升泵的数量和集水池尺寸，建成占地5m×4m的矩形泵站。

3.9.2选泵

（1）总扬程估算

泵长总扬程=自由水头+沿线水头损失+泵站水头损失 ≈1.0+3.97+4+1.5≈10.47m （2）流量

拟采用6台水泵（其中1台备用），每台水泵的流量为25m3/h。

考虑总扬程和流量，选择IS80-50-200型污水离心泵6台（1台备用），流量为30m3/h，扬程为11.8m。

第四章 污水处理站平面及高程布置

4.1 平面布置 4.1.1平面布置原则

(1)处理构筑物的布置应紧凑，节约用地并便于管理。

(2)处理构筑物应尽可能地按流程顺序布置，以避免管线迂回，同时应充分利用地形，以减少土方量。

(3)经常有人工作的建筑物如办公，化验等用房应布置在夏季主风向的上风一方，在北方地区，并应考虑朝阳。

(4)在布置总图时，应考虑安排充分的绿化地带，为污水处理厂的工作人员提供一个优美舒适的环境。

(5)总图布置应考虑远近结合，有条件时，可按远景规划水量布置，将处理构筑物分为若干系列，分期建设。

(6)构筑物之间的距离应考虑敷设管渠的布置，运转管理的需要和施工的要求，一般采用5到10米。

(7)污泥处理构筑物应尽可能布置成单独的组合，以策安全，并方便管理。 (8)变电站的位置应设在耗电量大的构筑物附近，高压线应 避免厂内架空敷设。

(9)污水厂内管线种类很多，应综合考虑布置，以免发生矛盾，污水和污泥管道应尽可能考虑重力自流。

(10)如有条件，污水厂内的压力管线和电缆可合并敷设在一条管廊或管沟内，以利于维护和检修。

(11)污水厂内应设超越管，以便在发生事故时，使污水能超越一部分或全部构筑物，进入下一级构筑物或事故溢流[11]。

综上所述，设计污水处理站平面布置图时，要根据工艺要求满足各种管道布置间距，满足良好的交通功能，有良好的绿化环境，对四周环境没有污染，又要满足各种功能要求，节约用地的原则。

本设计的平面布置详见相关图纸。

4.2 高程布置

4.2.1高程设计任务及原则

其主要任务是：确定各处理构筑物和泵房的标高，确定处理构筑物之间连接管渠的尺寸及其标高，通过计算确定各部位的水面标高，从而能够使污水沿处理流程在处理构筑物之间通畅地流动，保证污水处理厂的正常运行。

高程布置原则如下：

(1)选择一条距离最长，水头损失最大的流程进行水力计算。并应适当留有余地，以保证在任何情况下，处理系统都能够运行正常。

(2)计算水头损失时，一般应以近期最大流量作为构筑物和管渠的设计流量；计算涉及远期流量的管渠和设备时，应以远期最大流量为设计流量，并酌加扩建时的备用水头。

(3)设置终点泵站的污水处理厂，水力计算常以接纳处理后污水水体的最高水位作为起点，逆污水处理流程向上倒退计算，以使处理后污水在洪水季节也能自流排出，而水泵需要的扬程则较小，运行费用也较低。但同时应考虑到构筑物的挖土深度不宜过大，以免土建投资过大和增加施工上的困难。还应考虑到因维修等原因需将池水放空而在高程上提出的要求。

(4)在作高程布置时还应注意污水流程与污泥逆流程的配合，尽量减少需抽升的污泥量。在决定污泥干化场，污泥浓缩池，消化池等构筑物的高程时，应注意它们的污泥水 能自动排入污水入流干管或其它构筑物的可能。

4.2.2 污水处理高程计算

废水水力计算:

Lv2沿程水头损失计算公式： hf

D2gv2弯头局部水头损失计算公式： hj

2g式中： L——管长； D——管径； v——断面平均流速； g——重力加速度；

λ——沿程阻力系数，查《化工原理》可以取0.025进行设计计算； ——局部阻力系数，查《化工原理》90°弯头取阻力系数为0.75，

进出水口的局部阻力系数取0.5、1.0。

(1)水头损失计算

根据要求，管道损失一般不超过构筑物损失的30%，而总水头损失为管道损失和经过构筑物的损失之和，所以可以认为总水头损失约是污水流经构筑物损失的1.3倍。

本流程所设计的污水处理构筑物水头损失见表4.1。

表4.1各个构筑物的水头损失

构筑物 名称 水头损失 取值范围 （m） 实际取值 （m） 0.3 0.6 0.5 0.5 0.5 0.15～0.3 0.6～0.7 0.5～0.6 0.25～0.5 0.5～0.6 格栅 调节池 UASB池 接触氧化池 沉淀池 则有：

①废水至格栅的水头损失为h1=0.3×1.3=0.39 m； ②格栅至调节池的水头损失为h2=0.6×1.3=0.78m； ③调节池至初沉池水头损失为h3=0.5×1.3=0.65m； ④初沉池至UASB池的水头损失为h4=0.5×1.3=0.65m； ⑤UASB池至接触氧化池的水头损失为h5=2×0.5×1.3=1.3m；

⑥接触氧化池至二沉池的水头损失为h6=0.5×1.3=0.65m 沿线损失约h= h1 +h2 + h3 + h4 + h5 + h6 =4.93m。 (2)高程计算

为简化计算，将地平面标高设定为0m。

①沉淀池液面标高2.35m；

②接触氧化池液面标高3.00m； ③UASB池液面标高4.30m； ④调节池液面标高4.95m；

⑤泵站（设于细格栅前）建成地下式，底部标高为0m； ⑥格栅液面标高0。

表4.2各污水处理构筑物的设计水面标高池底标高及池顶标高 构筑物名称 泵站 调节池 UASB反应池 接触氧化池 二沉池 污泥浓缩池 贮泥池 池顶标高(m) 3.00 5.45 4.60 3.50 2.65 1.55 1.00 水面标高 (m) 0.00 4.95 4.30 3.00 2.35 1.05 0.40 池底标高 (m) -0.50 3.45 1.38 -1.60 -6.412 -2.25 -4.30 本设计高程标注详见相关图纸。 所选设备及各池池型总结

设备和主要构筑物如表4.3和表4.4

表4.3设备一览表

设备名称 三叶罗茨鼓风机 罗茨鼓风机 中微孔曝气器 中心驱动式刮吸泥机 卧式螺旋卸料沉淀离心机 污水提升泵 格栅除污机 型号 LSR125-1WD RD-127 WZP 数量 5台 2台 100个 1台 备注 其中1台备用 其中1台备用 LWB450 IS80-50-200 2台 6台 2台 其中1台备用 表4.4主要构筑物池型一览表

名称 调节池 UASB反应池 接触氧化池 沉淀池 污泥浓缩池 贮泥池 泵站 尺寸(m) 16×10.4×2 D=13.28，H=2.92 10×7.2×5.1 D=7.0，H=9.062 D=6，H=3.3 4×4×5.3 4×2×3.5 数量 1 1 1 2 1 1 1 停留时间(h) 6 5.2 1.5 18 4

第五章 经济核算

建设项目的经济核算是工程设计的有机组成部分和重要内容，是项目和方案决策科学化的重要手段。经济核算是通过对项目方案的投入费和产出效益进行计算，对拟建项目的经济可行性和合理性进行论证分析，作出全面的技术经济评价，为项目的决策提供依据。

5.1 工程初步投资预算

根据主要构筑物及设备，估计出的工程投资表如表5.1所示。

表5.1 工程投资估算表

工程或费用名称 （一）污水污泥处理部分 格栅 调节池及提升泵房 UASB反应池 接触氧化池 沉淀池 鼓风机 污泥浓缩池 污泥脱水间 总 计（万元） 建筑工程费用 （万元） 0.1 3.4 10.5 11.8 3.2 1.5 3.4 2.1 36 运输安装工程费用 （万元） 0.5 2.4 3.5 4.5 3.4 1.5 2.6 1.5 39.9 设备购置费用 （万元） 1.5 35 13 15.5 10 5 8.5 35 207 合计 （万元） 2.1 40.8 27 31.8 16.6 8 14.5 38.6 282.9

5.2 经济效益分析

（1）基础投资费用：

工程投资282.9万元，其中设备投资约207万元。 （2）运行费用：

包括人工费，电费，折旧费等约64.85万元。 具体见表5.2，表5.3。

表5.2 劳动定员及人员构成一览表

序号 一 二 三 名称 固液分离 废水处理车间 车间总人数 工人 4 4 技术人员 1 1 管理人员 1 1 合计 7 8 12 表5.3 项目运行费用

项目 工资福利 电费 维修费 折旧 药品费 总计 数量 12人 27万kW×h／a 总投资的1% 总投资的5% 单价 1万/a人 1.0元/kW·h 费用（万元/a） 12 27 4.2 21 0.65 64.85 （3）经济效益分析：每年可减少因超标排放而发生的排污费用约100万元。全部投资的回收期从建设开工算起约为4年，从投产算起约为3年，回收时间不长。从以上的主要指标看，该项目经济效益好。另外，项目的实施可减少环境污染，综合利用资源，所以该项目是可以接受的。

第六章 结论

本设计通过UASB+生物接触法的工艺组合处理豆制品废水，出水水质达到《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)的一级标准。

废水通过UASB处理单元后，生化指标下降明显，大大减轻了后续好氧处理单元的负荷，因此降低了好氧处理段的曝气能耗和剩余污泥量。而生物接触氧化法净化效率高，处理所需时间短，对进水有机负荷的变动适应性较强，不必进行污泥回流，同时没有污泥膨胀问题。UASB+生物接触氧化，将这两种处理单元进行组合,使处理流程简洁，节省了运行费用。。

该工艺用于豆制品废水处理，工艺切实可行，既能降低运行成本，又能产生经济效益。

参考文献：

[1] 高廷耀 顾国维 周琪.《水污染控制工程》（下册）.高等教育出版社,2007 [2] 孙体昌 娄金生.《水污染控制工程》.机械工业出版社,2009.6. [3] 童华.《环境工程设计》.化学工艺出版社，2008.12

[4] 郑铭 刘宏 陈万金.《环保设备-原理.设计.应用》.化学工业出版社，2006.10 [5] 王良均 吴孟周.《污水处理技术与工程实例》.中国石化出版社,2006

[6] 魏先勋 陈信常 马菊元 韩绍昌.《环境工程设计手册》（修订版）.湖南科学技术出版社,2002.7

[7] 闫波.《环境工程土建概论》.哈尔滨工业大学出版社，2007.9 [8] 严煦世 范瑾初.《给水工程》（第四版）.中国建筑工业出版社，1999

[9] 王军 杨雪峰 赵金龙 江激宇.《资源与环境经济学》.中国农业大学出版社，2009.9 [10] 孙铁珩，周启星，李培军.《污染生态学》.2001

[11] 周群英，王士芬.《环境工程微生物学》.（第三版）.高等教育出版社，2008. [12] 孙慧修.《排水工程》（上册）.（第四版）.中国建筑工业出版社，1999. [13] 张自杰.《排水工程》（下册）.（第四版）.中国建筑工业出版社，2000. [14] 姜乃昌.《水泵及水泵站》.（第五版）.中国建筑工业出版社，1998.

[15] 曾科，卜秋平，陆少鸣.《污水处理厂设计与运行 》.(第一版).化学工业出版社，2008. [16] 高俊发，王社平.《污水处理厂设计手册》.(第一版).化学工业出版社，2003. [17] 于宗保.《工业管道工程》.(第一版).化学工业出版社，2011.

[18] 谭天恩，窦梅，周明华.《化工原理》.(第三版).北京：化学工业出版社，2007. [19] 中国市政工程西南设计研究院.《给水排水设计手册》（第1册）,第二版.中国建筑工

业出版社，2000.