屠宰废水处理工艺设计计算说明书.doc
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桂林理工大学本科毕业设计·论文
学号：
********
题目类型：
设计
（设计、论文、报告）
桂林理工大学
GUILINUNIVERSITYOFTECHNOLOGY
本科毕业设计（论文）
题目：
寿光六和屠宰厂
屠宰废水处理工艺初步设计
学院：
环境科学与工程学院
专业（方向）：
环境工程
班级：
环境工程11-1
学生：
**
指导教师：
***
2015年5月15日
桂林理工大学
毕业设计（论文）独创性声明
本人声明所呈交的设计（论文）是我个人在指导教师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
尽我所知，除了设计（论文）中特别加以标注和致谢的地方外，设计（论文）中不包含其他人或集体已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得桂林理工大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。
对设计（论文）的研究成果做出贡献的个人和集体，均已作了明确的标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
设计（论文）作者签名：
日期：
年月日
桂林理工大学
设计（论文）使用授权声明
本设计（论文）作者完全了解学校有关保留、使用设计（论文）的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交设计（论文）的复印件和电子版，允许设计（论文）被查阅或借阅。
本人授权桂林理工大学可以将本设计（论文）的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本设计（论文）。
设计（论文）作者签名：
日期：
年月日
指导教师签名：
日期：
年月日
53
摘要
屠宰业是我国支柱产业之一，屠宰废水同时也成为我国最大的有机污染源之一。
而很多屠宰厂尚没设置废水和回用处理设备，从而加剧了环境污染，其污染力度不可轻视。
进水水质指标:
SS=1200mg/L；BOD5=1000mg/L；COD=1650mg/L；动植物油=50mg/L；氨氮=110mg/L。
本设计针对寿光六和屠宰厂屠宰废水设计工艺，设立气浮池除油脂，生物氧化工艺阶段采用的是水解酸化和SBR反应池，经过处理的水质指标：
SS≤70mg/L；BOD5≤30mg/L；COD≤100mg/L；动植物油≤20mg/L；氨氮≤15mg/L；大肠杆菌≤5000个/L；pH=6—9。
出水水质排放满足《肉类加工工业水污染排放标准》（GB13457-92）一级标准。
工程初步投资估算为276.62万元，运行处理成本为1.2
元/m³，整个工艺流程具有投资小，占地少，能耗低，环境污染小等特点。
关键字：
屠宰有机废水；气浮法；水解酸化；SBR反应池
ThepreliminarydesignofShouguangLiuheslaughterwastewatertreatmentplant
Student:
**Teacher:
***
Abstract:
Slaughterindustryisoneofthepillarindustriesinourcountryanditswastewateralsobecameoneofthelargestorganicpollution.Theenvironmentalpollutionisexacerbatedthatcannotbeunderestimated,becausemanyslaughterhousesstillhavengotawastewatertreatmentandreuseequipment.ThedesignfortheslaughterofShouGuangLiuHedesignprocesswastewater,biotechnologystageoxidationusetheacidhydrolysispoolandSBRreactionpool.Theeffluentqualityindicators:
SS≤70mg/L;BOD≤30mg/L;COD≤100mg/L;animalandvegetableoils≤20mg/L;ammonia≤15mg/L;coli≤5000a/L;pH=6-9,whichqualityachieve"meatprocessingindustrialwaterpollutiondischargestandard"（GB13457-92）inⅠstandard.Theentireprocessiswithacharacteristicoflessinvestment,lessfootprint,lowenergyconsumption,lessenvironmentalpollution.
Keywords:
Slaughterorganicwastewater；Flotationmethod；HydrolysisAcidification；SBR
目录
摘要 I
ABSTRACT II
第1章屠宰废水综述及处理方法 5
1.1绪论 5
1.2现今屠宰废水的处理工艺 5
l.2.1好氧生物处理 5
1.2.2厌氧生物处理 7
1.3生物好氧反应工艺流程 9
第2章工程概况、设计规范、工艺流程 10
2.1本工程概况 10
2.1.1城市现状 10
2.1.2自然条件资料 10
2.2设计原则、范围与规范 10
2.2.1设计原则 10
2.2.2设计范围 11
2.2.3设计参考规范 11
2.3方案确定 11
2.3.1设计水质水量 11
2.3.2废水处理方案的确定 11
2.3.3工艺流程的确定 12
第3章详细工艺设计计算 15
3.1粗格栅设计计算 15
3.1.1设计参数 15
3.1.2栅条间隙数 15
3.1.3栅槽宽度 16
3.1.4过栅水头损失 16
3.1.5栅后槽总高度 16
3.1.6栅槽总长度 17
3.1.7每日栅渣量 17
3.2污水提升泵设计计算 18
3.3泵后细格栅设计计算 18
3.3.1栅条间隙数 18
3.3.2栅槽宽度 18
3.3.3过栅水头损失 19
3.3.4栅后总高度 19
3.3.5细格栅总长度 19
3.3.6每日栅渣量 20
3.4平流沉砂池设计计算 21
3.4.1进出水量情况 21
3.4.2设计参数：
21
3.4.3沉砂池部分长度 21
3.4.4过水断面面积 21
3.4.5池总宽度 22
3.4.6沉砂斗容积 22
3.4.7每个沉砂斗容积 23
3.4.8沉砂斗尺寸设计 23
3.4.9沉砂室总高度 23
3.4.10验算最小流速 24
3.5气浮池设计计算 25
3.5.1设计参数 25
3.5.2加压溶气水量 25
3.5.3供气量 26
3.5.4溶气灌设计 26
3.5.5气浮池尺寸设计 27
3.5.6气浮池集水管、集渣槽设计 29
3.5.7气浮池产泥量 30
3.6水解酸化池设计计算 30
3.6.1池表面积 30
3.6.2有效水深 31
3.6.3有效容积 31
3.6.4出水堰设计 31
3.6.5池污泥产量 32
3.7SBR反应池设计计算 32
3.7.1设计参数 32
3.7.2周期进水量 32
3.7.3反应池容积 33
3.7.4运行水位设计 34
3.7.5剩余污泥量 35
3.7.6需氧量 36
3.7.7供气量 36
3.7.8布气系统设计 38
3.8污泥浓缩池设计计算 39
3.8.1设计参数 39
3.8.2总剩余污泥量 39
3.8.3池面面积 39
3.8.3池高 40
3.8.4浓缩后体积 40
3.8.5上清液回流计算 41
3.9消毒池 41
第4章平面及高程布置 42
4.1平面布置原则及说明 42
4.2高程布置 42
4.2.1高程布置原则 42
4.2.2沿程阻力损失及标高确定 42
4.2.3部分构筑物水头损失 43
4.2.4废水管渠水利计算 44
4.2.5构筑物高程统计 44
4.2.6主要设备 46
第5章初步经济技术分析 47
5.1总投资 47
5.1.1土方、混凝土、钢筋费用估算 47
5.1.2主要设备清单 47
5.2运行成本估算 48
5.2.1人员编制 48
5.2.2成本分析 48
第6章运行中可能出现问题和对策 50
结论 51
参考文献 52
致谢 53
第1章屠宰废水综述及处理方法
1.1绪论
屠宰业是我国的主要产业之一，产生的废水主要来源于畜牧业、家禽类、鱼类的宰杀与加工，同时也成为主要的有机污染源之一。
调查发现，屠宰废水的排放量占全国工业废水排放量的6%，随着经济的发展和人民生活水平的逐步提高，肉类食品加工工业也会有更大的发展，而目前我国很多屠宰厂尚没设置对废水回用和处理的设施，高浓度有机物的污染给水环境极大的压力，屠宰废水直接排放随处可见，屠宰废水的污染不容忽视。
此设计针对寿光六和屠宰场的屠宰废水的水质水量而设计处理工艺。
屠宰废水呈红褐色，有腥味，含有大量血污、砂砾、皮毛、碎骨肉、油脂和内脏杂物。
COD、BOD、氨氮和SS等指标均较高，COD达到1500mg/L～2000mg/L、BOD为800mg/L～1200mg/L、SS为800mg/L～1500mg/L、动植物油为40mg/L～60mg/L、氨氮为100mg/L～120mg/L，可生化性优良，无毒性。
屠宰废水在生产过程中受运营情况的影响，水质水量波动范围较大。
1.2现今屠宰废水的处理工艺
l.2.1好氧生物处理
好养生物处理广泛运用于各类污水处理，且处理效果良好。
但传统活性污泥法处理屠宰废水却很难达到出水指标要求，且还存在其他困难和不适应：
屠宰废水水量变化较大，很难满足连续进水的曝气池对水流稳定性的要求；容易发生污泥膨胀；剩余污泥量较大、处理及维护费用高；难以满足脱氮要求；生物反应池容积较大。
针对以上传统活性污泥法存在的问题，适用于屠宰废水处理的新工艺被研发出并成功应用。
1.2.1.1序批式活性污泥系统（SBR）
序批式活性污泥法（SBR法）是在序批式反应器中完成进水、反应、沉淀、滗水和闲置等工序，是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术。
序批式活性污泥法工艺作为一种新型好氧生物处理法，简易、高效、低耗，正在被广泛应用于屠宰废水的处理。
其主要优点有:
（1）处理效率高，运行稳定，池内厌氧、好氧处于交替状态，净化效果好。
（2）耐冲击负荷，池内滞留的处理水，对污水有稀释、缓冲作用。
（3）工艺过程中的各工序可根据水质、水量进行调整，运行灵活。
（4）反应池内存在DO、BOD5浓度梯度，有效控制活性污泥膨胀。
（5）适用脱氮除磷，控制运行方式，实现好氧、缺氧、厌氧状态交替运行。
（6）工艺流程简单、造价低，便于维护管理，占地面积小。
图1SBR反应周期
SBR法用于屠宰废水处理，COD和BOD去除率可达到90%以上。
废水经预沉池、厌氧水解、SBR等工艺处理后，出水水质可优于（GB8978-1996）中一级排放标准。
对于需要脱氮的而在废水，控制污泥负荷为低负荷，高泥龄。
另外控制溶解氧浓度可以使50％左右的氮通过同步硝化反硝化去除，通过控制这种脱氮过程对减少处理费用和提高出水水质具有重要意义。
CASS法（循环式活性污泥法）属于SBR的改进工艺，在反应器前增加一个生物选择器，该工艺主反应区的部分剩余污泥回流到选择器，实现了连续进水，剩余污泥性质稳定。
运作方式上沉淀阶段不进水，使排水稳定性得到保障。
1.2.1.2AB法
AB法简称是生物吸附活性污泥法，A段在很高的负荷下运行，负荷率通常为传统活性污泥法的50-100倍，停留时间只有30-40min，泥龄仅为0.3-0.5d。
较高的污泥负荷使真核生物无法生存。
A段中产生的污泥量较大，约占整个系统污泥产量的80%左右，且剩余污泥中有机物含量较高；而B段在很低的负荷下运行，范围一般为＜0.15kgBOD/（kgMLSSd），水力停留时间为2-5小时，污泥龄较长。
主要培育在低有机物浓度条件下的微生物。
AB法同样适用于水量变化大的屠宰废水，尤其是悬浮有机物浓度高的废水，一般不设初沉池，但AB法对污染物的去处率略低，难以满足脱氮要求。
1.2.1.3氧化沟
氧化沟是活性污泥法的一种变型。
其特点是污水和活性污泥在曝气渠道中不断循环流动。
氧化沟的水力停留时间长，有机负荷较低，污泥龄长，本质上属于延时曝气系统。
氧化沟对水质、水温、水量的变动有较强的适应性，具备脱氮除磷功能。
污泥产率低且稳定，适合大水量的屠宰废水处理，且土地占地需求大。
图2氧化沟工艺流程图
1.2.1.4水解酸化--好氧生物处理
一般屠宰废水经过一级处理后，还存在大量的大分子有机物悬浮物废水中，在进入生物反应池前，设置水解酸化池，从而开发出水解酸化一好氧生物处理工艺，水解酸化池内，大分子有机物被氧化分解为小分子有机物，为后续反应提供优质的底物和可生化性，不仅降低了一部分有机污染物，还提高了好氧处理效果和整个系统的抗冲击能力和稳定性。
水解酸化对于屠宰废水有机物预处理显得十分必要。
1.2.2厌氧生物处理
厌氧生物处理在现今得到了重视和广泛应用，处理高浓度工业废水取得不错收益，厌氧消化具有下列特点：
无需搅拌和供氧，能量消耗少；能产生大量含甲烷的沼气，是很好的能源物质，产生良好的经济效益；可高浓度进水，维持高污泥浓度；初次启动时间长；温度控制要求较高；对毒物影响较敏感；遭破坏后，恢复周期较长；剩余污泥稳定；投资费用低、管理简易，有广阔的应用前景。
图3厌氧接触法处理工艺
（1）普通厌氧消化池
普通厌氧消化池又称传统消化池，多用于大型污水场脱水后的剩余污泥厌氧处理，也可用以处理高浓度有机废水、悬浮固体含量高和大颗粒的有机废水、含有难降解有机物的工业废水。
普通消化池体积较大，且负荷较低，其根本原因在于固体停留时间直接等于水力停留时间。
为了保证厌氧微生物于厌氧反应器内得以生长繁殖，污泥龄应该是甲烷菌世代时间的2～3倍，为此普通消化池在中温条件下的停留时间应为20～30d，如果消化池内不进行搅拌或加热，停留时间甚至可以长达30～90d。
但受限于温度控制，在中低温条件下，处理效率会大打折扣，因此不太适用于温度差别过大和土地要求占地高的区域。
（2）厌氧序批式活性污泥系统（ASBR）
ASBR是一种以序批间歇运行操作为主要特征的废水厌氧生物处理工艺，完整的运行周期与SBR工艺相似，被誉为屠宰废水处理中很有发展前景的工艺。
ASBR工艺的主要优点有：
构造简单，投资小；生物絮凝和固液分离效果好；水头损失小，动力费用低；生化反应推动力大；可形成以甲烷把叠球菌为主体的球状颗粒污泥；对碱度需求量小，降低了运行费用。
（3）高效厌氧反应器
近年来，高效厌氧生物反应器成为研究处理屠宰废水的主要方向。
通过强化传质和提高污泥浓度后，高效厌氧反应器可在短时间内达到良好的处理效果，相比传统厌氧消化池，高效厌氧反应器最大的优点是抗负荷能力高、水力停留时间短、占地面积小。
目前用于屠宰废水的工艺主要有：
上流式厌氧污泥床（UASB）、厌氧折流床反应器（ABR）、厌氧流化床（AFB）、厌氧滤池（AF）、厌氧固定膜反应器（AFFR）、内循环反应器（IC）等。
其中UASB反应器结构紧凑、简单、负荷能力高，水解大分子有机物效率，因而广受青睐。
其反应原理为：
废水被均匀的引入反应器的底部，污水向上通过含有颗粒污泥或絮状污泥的污泥床。
厌氧反应发生在废水和污泥颗粒接触的过程中，所产生的沼气（主要是甲烷和二氧化碳）于内部的循环，维持颗粒污泥的形成。
在污泥层形成的气体附着在污泥颗粒上，被附着和没有附着的气体升向反应器顶部。
上升到表面的污泥通过撞击三相反应器气体发射器底部，引起附着气泡污泥絮体脱气。
气泡释放后污泥颗粒会沉淀到污泥床的表面，被附着和没有附着的气体被收集到反应器顶部的三相分离器集气室内。
置于单元缝隙之下气体发射器的挡板作用是防止沼气气泡进入沉淀区，以免引起沉淀区的絮动，阻碍颗粒沉淀。
包含部分剩余固体和污泥颗粒液体经过分离器缝隙进入沉淀区。
由于分离器的斜壁沉淀区过流面积在越接近水面会增加，因此上升流速在接近排放点时降低。
流速降低污泥絮体可以在沉淀区絮凝和沉淀，累积在三相分离器上的污泥絮体一定程度上超过维持在斜壁上的摩擦力，将会滑回反应区，这部分污泥又与进水有机物发生反应。
图四UASB反应器示意图
1.3生物好氧反应工艺流程
目前，研究屠宰废水处理的工艺很多，也被广泛运用于实践中。
而水解酸化+SBR法的生物处理法在屠宰废水中的应用也是成熟的，水解酸化制造一个厌氧条件，一高废水进入SBR池的可生化性。
因此，本设计拟采用水解酸化+SBR反应池的生物处理工艺。
第2章工程概况、设计规范、工艺流程
2.1本工程概况
2.1.1城市现状
寿光六和屠宰厂生产过程中所产生的屠宰废水有机物以及氨氮含量较高，如不经处理直接排放，将对附近水体造成严重污染。
为此，作为该项目投产的配套设施，须新建一屠宰废水处理设施。
该厂以畜类屠宰加工为主，经处理后废水水质须达到《肉类加工工业水污染物排放标准》（GB13457-92）中表2新建企业水污染物一级标准排放限值所要求。
2.1.2自然条件资料
气象资料：
气候温和，年平均气温12.4℃，最高月平均气温为26℃，极端最高气温为41℃，最低-3.4℃。
常年主导风向为南风，夏季平均风速为3m/s，冬季平均风速为3.5m/s。
水文资料：
废水经处理后排入附近的河流，河流的历史最高洪水位为190.8m（黄海标高，下同），20年一遇的洪水位为187.6m，95%保证率的枯水位为182.0m，常水位185.1m；多年平均流量310.4m3/s；平均流速3.0m/s；平均水温25℃。
地质资料：
废水处理厂地面标高经平整后标高为194.2m；地基承载力为300-400KPa；地下水位在地面以下5-7m；地震烈度小于5度。
2.2设计原则、范围与规范
2.2.1设计原则
（1）根据屠宰废水特点，选择较合适、成熟的工艺路线，既要求做到技术可靠保证出水达标排放，出水稳定，又需设备简单、操作简便、易于日常维护管理，能耗尽可能低。
（2）在保证处理后出水达标的前提下，充分考虑土地需求，尽量的减少占地面积，减轻基建投资压力。
设计平面布置图纸时，布局力求合理、顺畅、美观，符合工程建设标准。
（3）具备一定的自动化控制水平，同时兼顾经济平衡合理性。
（4）建设整个工艺系统时，做到施工方便，工期尽量短。
2.2.2设计范围
根据对屠宰废水特点的分析和处理出水水质要求进行初步设计，经论证选择技术上可行、经济上合理的处理方案，然后确定具体的、符合实际的工艺流程。
对所选流程中的主要构筑物进行工艺计算，主要设备进行选型。
根据任务书要求，进行合理的平面布置。
确定自动控制及监测方案，进行初步的技术经济分析，包括工程投资和人员编制、成本分析等，附必要的图纸。
2.2.3设计参考规范
1.《肉类加工业污染物排放标准》（GB13457－1992）中的一级排放标准
2.《环境保护法》和《水污染防治法》
3.《室外排水设计规范》（GBJ14-87）
4.《给水排水手册》
5.《环境噪声标准》（GB5096-93）
2.3方案确定
2.3.1设计水质水量
根据所给设计任务书中给定流量Q=2000m3/d，处理出水水质执行《肉类加工业污染物排放标准》（GB13457－1992）中一类标准。
表2进水水质及排放标准
水质指标
COD
（mg∕L）
BOD
（mg∕L）
SS
（mg∕L）
动植物油
（mg∕L）
NH3-N
（mg/L）
pH值
进水水质
1500-2000
800-1200
800-1500
40-60
100-120
6～9
出水水质
≤100
≤30
≤70
≤20
≤15
6～9
2.3.2废水处理方案的确定
屠宰废水中的BOD，COD值较高，且废水中的BOD/COD=0.53-0.6＞0.4，可生化性良好，有利于进行生物处理。
同时介于较高的SS浓度，需要在在生物之前进行物化处理，化学处理工艺成熟，处理效率也高。
同时，运行费用、处理成本低。
由于屠宰牲猪量的不可预见性，导致屠宰废水水量污染物的波动较大；屠宰废水为间歇产生废水；要求污水处理设备占地小，运行管理成本有限性等因素，经过各种工艺比较选择，本设计选定处理工艺为SBR工艺。
该工艺符合条件要求，且处理效率高，占地少，投资省，运行灵活，污泥性能良好，出水水质可达标。
最主要的是SBR法具备脱氮功能，完全可以满足该工艺脱氮的需求。
水解酸化—SBR工艺处理屠宰废水，具有工艺简易、处理流程短、操作简便、投资省、运行费用低等特点，适合于小型企业屠宰废水处理。
本工艺对废水水量及有机负荷冲击均具备较好的缓冲能力，依据设计处理程序运行，基本无污泥膨胀现象发生，系统工作稳定。
综上所述，本设计针对屠宰废水处理，工艺选择为水解酸化—SBR（厌氧—好氧相结合）工艺，既能满足出水水质达标，又尽可能的减少了投资，降低运行费用。
2.3.3工艺流程的确定
主要工艺为水解酸化—SBR工艺。
具体设计工艺为：
一级处理取用粗格栅，原污水经粗格栅处理后只是格挡了大体积的漂浮物，之后经过提升泵房提升至细格栅，进一步阻隔大体积悬浮物；一级半处理采用平流沉砂池，初步去除大颗粒悬浮有机污染物，且平流沉砂池也起到调节水量的作用，为后续处理提供了稳定性。
在实际运行过程中，废水中可能会产生大量浮渣，需要设置表面刮渣机定期刮渣收集，沉淀的污泥中也含油大量有机物，需要进行分选；之后设置气浮池，采用加压溶气气浮法进行清除废水中的SS，SS需要达到出水水质要求，气浮池的去油能力也优于一般隔油池，经气浮池出水动植物油达标。
SBR反应池主要用于降解有机物，出水要求BOD和COD达标，是整个处理工艺的核心。
SBR运行方式灵活，通过调整，可以降解掉部分难降解有机物，是处理屠宰肉类加工废水的常规工艺，由于该设计进水氨氮浓度较高，需
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