中北大学信息商务学院2012届毕业设计说明书目 录1 绪论11.1 课题研究背景11.2 废水特点及基本参数12 工艺路线的确定及选择依据22.1 初沉池22.2 厌氧生物处理22.3 好氧生物处理32.3.1 氧化沟法32.3.2 接触氧化法42.3.3 生物滤池法52.3.4 序批式活性污泥法53 工艺流程及简要说明74 主要构筑物及设备的选型84.1 格栅84.2 集水池104.3 混凝沉淀池114.3.1 混合阶段114.3.2 絮凝阶段114.3.3 沉淀阶段134.4 水解酸化池164.4.1 反应池容积164.4.2 上升流速的核算164.5 厌氧反应器UASB174.5.1 反应机理174.5.2 工作原理174.5.3 设计计算184.6 配水池264.7 好氧反应器SBR274.7.1 设计参数274.7.2 设定条件274.7.3 水质指标274.7.4 设计计算274.7.5 注意事项314.8 高效浅层气浮池324.9 污泥浓缩334.9.1 设计说明334.9.2 容积计算334.9.3 工艺构造尺寸334.9.4 排水和排泥335 总结34参考文献35致谢37附图38 第 II 页 毕业设计1 绪论1.1 课题研究背景 近年来，我国工厂化生产的大型猪场发展迅速，而且规模不断扩大，生产规模从几千头发展到几十万头。但与此同时，由于规模化养猪场往往建在大中城市近郊和城乡结合部，环境法规不健全，认识不足，特别是资金短缺，绝大多数养殖场在建场初期未考虑畜禽粪便处理。畜禽排放的大量粪尿与养殖场的大量废水，大多未经妥善回收利用与处理、处置即直接排放，对环境造成严重的污染，产生极其不良的影响。不少养殖场粪便随地堆积，污水任意排放，严重污染了周围环境，也直接影响着养殖场本身的卫生防疫，降低了畜产品的质量。就解决畜禽养殖污染而言，养殖场粪尿发酵产沼气是一个有着多重作用和价值的技术手段和有效措施1。在设计上，建筑工艺简单、结构合理、易操作、密封性能好、产气快、产气量高、冬季防寒好、经久耐用，在综合利用上，养、种能源并举，多能互补、立体化生产、经济效益高。上述畜禽养殖场污染治理沼气技术循环模式具备了消除污染、产生能源和综合处理的三大功能，既消除了农业环境污染，又解决了一部分的能源问题；同时产生的沼液、沼渣是适合农作物用肥的绿色无公害肥料，而且在厌氧发酵过程当中，病原菌、寄生虫卵等一些病菌被杀死，切断了养殖场内传染病和寄生虫病的传播环节2。1.2 废水特点及基本参数 养殖废水的特点是排放集中，水力冲击负荷强，有机质浓度高，水解酸化快，沉淀性能好。经查资料3,4，废水水质见表1-1.表1-1 废水进水水质表项目CODcr(mg/L)BOD5(mg/L)SS(mg/L)NH3-N(mg/L)TP(mg/L)pH废水120007000130001503079 本设计中养猪场存栏率为2500头，经计算年产约80000头，设计水量为600吨/天，(25吨/小时)。2 工艺路线的确定及选择依据2.1 初沉池初沉池主要对废水中以无机物为主密度大的固体悬浮物进行沉淀分离，当污水进入初次沉淀池后流速迅速减小至0.02 m/s以下，从而极大地减小了水流夹带悬浮物的能力，使悬浮物在重力作用下沉淀下来成为污泥，而相对密度小于1的细小漂浮物则浮至水面形成浮渣而除去5。沉淀池按水流方向来区分为平流式，竖流式及辐流式等三种。三种类型池子的优缺点及适用条件见表2-1：表2-1 各类沉淀池的优缺点及适用条件优 点缺 点适用条件平流式对冲击负荷和温度变化的适应能力较强，有效沉淀区大，沉淀效果好；施工简单，造价低采用多斗排泥时，每个泥斗需单独设排泥管各自排泥，操作工作量大，采用机械排泥时，机件设备与驱动件均浸与水中，易锈蚀适用地下水位较高及地质较差的地区；适用大、中、小型污水处理厂竖流式排泥方便，管理简单；占地面积小对冲击负荷和温度变化的适应能力较差；造价高；池径不宜太大适用水质不好的小型污水处理厂辐流式采用机械排泥，运行较好，管理亦较简单；池水水流速度不稳定；机械排泥设备复杂，对施工质量要求较高适用大、中型污水处理厂因为本设计所处理的水量较小，且主要是对废水中的粪便和BOD5、CODcr进行处理，所以选用平流式沉淀池。它具有沉淀效果好，对冲击负荷和温度变化的适应能力较强，施工简单，造价低，多个池子易于组合为一体，节省占地面积等优点。2.2 厌氧生物处理厌氧生物处理适用于高浓度有机废水（CODcr2000mg/L,BOD51000mg/L）。它是在无氧条件下，靠厌氧细菌的作用分解有机物。在这一过程中，参与生物降解的有机基质有5090转化为沼气（甲烷），而发酵后的剩余物又可作为优质肥料和饲料6。厌氧生物处理包括多种方法，有化粪池、厌氧生物滤池、厌氧接触法、上流式厌氧污泥床反应器、两段厌氧处理法、厌氧膨胀床、厌氧流化床、厌氧生物转盘和两相厌氧法等。废水的厌氧处理方法主要有传统消化法、厌氧生物滤池法、厌氧接触法、上流式厌氧污泥床反应器。几种厌氧处理方法的特点及优缺点见表2-2： 表2-2厌氧处理方法比较反应法特 点优 点缺 点传统消化法在一个消化池内进行酸化，甲烷化和固液分离设备简单反应时间长，池容积大。污泥易随水流带走。厌氧生物滤池微生物固着生长在滤料表面。适用于悬浮物量低的废水。设备简单。能承受较高负荷。底部易发生堵塞。填料费用较贵。厌氧接触法用沉淀池分离污泥并进行回流。消化池中进行适当搅拌，池内完全混合,能适应高有机物浓度和高悬浮物的废水。能承受较高负荷。有一定的抗冲击负荷能力，运行较稳定。负荷高时污泥会流失。设备较多，操作上要求较高。上流式厌氧污泥床反应器消化和固液分离在一个池内。微生物量特高。负荷率高，容积小，能耗低，不需搅拌。如设计不善，污泥会大量流失。池的构造复杂。两段厌氧处理法酸化和甲烷化在两个反应器进行。能承受较高负荷，耐冲击。运行稳定。设备较多，运行操作较复杂。 综合上所述并结合本设计污水的特点，考虑采用较为成熟的升流式厌氧污泥床(UASB)作为厌氧段的反应器。2.3 好氧生物处理传统活性污泥法、氧化沟法、接触氧化法、生物滤池法、序列间歇式活性污泥法（SBR），这四种是在养猪场废水处理中应用比较多的好氧反应器。2.3.1 氧化沟法氧化沟是在传统活性污泥法的基础上发展起来的连续循环完全混合工艺，是用延时曝气法处理废水的一种环形渠道，平面多为椭圆形，总长可达几十米，甚至几百米以上。在沟渠内安装与渠宽等长的机械式表面曝气装置，常用的有转刷和叶轮等6。曝气装置一方面对沟渠中的污水进行充氧，一方面推动污水作旋转流动。氧化沟多用于处理中、小流量的生活污水和工业废水，可以间歇运转，也可以连续运转。氧化沟工艺具有以下特点：(1) 氧化沟的沟渠长度较大，污水在氧化沟内停留的时间长，污水的混合效果好。可以不没初沉池，有机悬浮物在氧化沟内能达到好氧稳定的程度；(2) 对水温、水质、水量的变动有较强的适应性；(3) 氧化沟的曝气装置具有两个功能:供氧并推动水流以一定的流速循环流动。污泥的BOD负荷低，同延时曝气法。对水质和水量的变动有较强的适应性；(4) 污泥龄一般可达15到30天，为传统活性污泥系统的3到6倍。可以存活、繁殖世代时间长、增殖速度慢的微生物，如硝化菌；(5) 如采用一体式氧化沟，可不单独设二次沉淀池，使氧化沟与二沉池合建。中间的沟渠连续作为曝气池，两侧的沟渠交替作为曝气池和二次沉淀池，污泥自动回流，节省了二沉池与污泥回流系统的费用。氧化沟工艺的缺点：占地面积较大；在寒冷的气候条件下，因为表面爆气器会造成表面冷却或者结冰，降低污水的温度，而污水的温度降低，对生化反应尤其是硝化反应的影响较大，对氧化沟不利7。2.3.2 接触氧化法生物接触氧化处理技术之一是在池内充填填料，已经充氧的污水浸没全部填料，并以一定的流速流经填料。在填料上布满生物膜，污水与生物膜广泛接触，在生物膜上微生物的新陈代谢功能的作用下，污水中有机污染物得到去除，污水得到净化；生物接触氧化技术的另一项技术实质是采用与曝气池相同的曝气方法，向微生物提供其所需要的氧，并起到搅拌与混合作用。因此，生物接触氧化是一种结和活性污泥法与生物滤池两者之间的生物处理技术8。 生物接触氧化法在工艺发面的特点：由于曝气，在池内形成液、固、气三相共存体系，有利于氧的转移，溶解氧充沛，适于微生物存活增殖；在生物膜上能够形成稳定的生态系统与食物链，无污泥膨胀之虑；填料表面全为生物膜所布满，形成了生物膜的主体结构，污水在其中通过起到类似“过滤”的作用，能够有效地提高净化效果。生物接触氧化法在运行方面的特点：对冲击负荷有较强的适应能力，在间歇运行条件下，仍然能够保持良好的处理效果，对排水不均匀的企业，更具有实际意义；操作简单、运行方便、易于维护管理，无需污泥回流，不产生污泥膨胀现象，也不产生滤池蝇；污泥生成量少，污泥颗粒较大，易于沉淀9,10。生物接触氧化法的主要缺点是：如设计或运行不当，填料可能堵塞，此外，布水、曝气不易均匀，可能在局部部位出现死角。2.3.3 生物滤池法 生物滤池是集生物降解、固液分离于一体的污水处理设备。被处理的原污水，从池上部进入池体，并通过由填料组成的滤层，在填料表面形成由微生物栖息形成的生物膜。在污水滤过滤层的同时，由池下部通过空气管向滤层进行曝气，空气由填料的间隙上升，与下流的污水相接触，空气中的氧转移到污水中，向生物膜上的微生物提供充足的溶解氧和丰富的有机物。在微生物的新陈代谢下，有机污染物被降解，污水得到处理11。原污水中的悬浮物及由于生物膜脱落形成的生物污泥，被填料所截留，滤层具有二次沉淀池的功能。氧化沟工艺具有以下特点：(1) 气液在滤料间隙充分接触，由于气、液、固三相接触，氧转移率高，动力消耗低；(2) 本设备自身具有截留原污水中悬浮物与脱落的生物污泥的功能，因此，无需设沉淀池，占地小；(3) 以3-5mm的小颗粒作为滤料，比表面积大，微生物附着力强；(4) 池内能够保持大量的生物量，再由于截留作用，污水处理效果良好；(5) 无需污泥回流，也无污泥膨胀之虑，如反冲洗全部自动化，则维护管理业非常方便。2.3.4 序批式活性污泥法序批式活性污泥处理系统（简称SBR）属于间歇式处理系统，是通过其主要反应器-曝气池的运行操作而实现的。曝气池的运行操作，是由流入；反应；沉淀；排放；待机（闲置）等五个工序所组成。这五个工序都在曝气池这一个反应器内运行、实施，运行操作的五个工序示意图见图2-3。流入反应沉淀排放待机图2-3 间歇式活性污泥法曝气池运行操作5个工序示意图序批式活性污泥法具有如下特点：(1) 在大多数情况下（包括工业废水处理），无需设置调节池；(2) SVI值较低，