某屠宰场废水处理工艺设计

摘 要

本设计是黑龙江省某屠宰场废水处理工艺设计，采用水解酸化— SBR法处理，出水水质达到国家一级排放标准，废水处理后要求达到：CODCr≤80mg/L, BOD5≤30mg/L,SS≤60mg/L,pH=6.0-8.5,植物油≤15mg/L,NH3-N≤15mg/L,大肠杆菌≤5000个/L。屠宰业是我国出口创汇和保障供给的支柱产业之一，屠宰废水来自牧畜、禽类、鱼类宰杀加工，是我国最大的有机污染源之一。而我国很多屠宰厂尚没设置废水处理装置或对排放的废水进行综合利用，因而污染物质尤其是高浓度的有机物给水环境造成了极大的污染，屠宰废水的污染已不容忽视。本设计就是针对某屠宰废水设计了一套工艺，水解酸化—SBR法，该工艺处理完的水完全达到国家一级排放标准，而且处理成本低廉，管理方便的特点。

关键字： 屠宰废水； SBR反应器； 国家标准

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Abstract

The design is a shambles wastewater treatment process design in Heilongjiang Province, acid hydrolysis — SBR, effluent quality to a national emission standards for the treatment of wastewater:CODCr≤80mg/L, BOD5≤30mg/L, SS≤60m/L, pH=6.0-8.5. vegetable oil less than 15mg/L, NH3-N≤15mg/L, E coli≤5000. Slaughtering industry is guaranteed supply of foreign exchange and pillar in China.Wastewater from slaughtering livestock breeding, poultry, fish slaughter processing, is the country's largest sources of organic one. In China, many plants have not been slaughtered install a waste water treatment plant or wastewater discharge composite,Thus polluting substances is particularly high concentration of organic water caused severe environmental pollution. Slaughter house wastewater pollution has not to be ignored. The design is meant to address a slaughterhouse wastewater design a process, Acid hydrolysis — SBR，End of the Process of water to achieve a national emission standards, but also with the low cost, easy management features.

Key words: Slaughterhouse wastewater； SBRpool； National Standards

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目录

摘 要 ........................................................................................................................................ Ⅰ Abstract ................................................................................................................................... Ⅱ

第1章 屠宰废水的现状、处理方法与工艺选择 .................................................................. 1 1.1 引 言 ............................................................................................................................. 1 1.2 屠宰废水的处理方法 ................................................................................................... 1 l.2.1 好氧生物处理 ........................................................................................................... 1 1.2.2 厌氧生物处理 .......................................................................................................... 2 第2章 工程概况、设计原则、工艺流程的确定 .................................................................. 5 2.1 本工程概况 ................................................................................................................... 5 2.2 设计原则、范围与依据 ............................................................................................... 5 2.2.1 设计原则 .................................................................................................................. 5 2.2.2 设计范围 .................................................................................................................. 5 2.2.3 设计依据 .................................................................................................................. 5 2.3 方案确定 ....................................................................................................................... 6 2.3.1 设计水质水量 .......................................................................................................... 6 2.3.2 废水处理方案的确定 .............................................................................................. 6 2.3.3 工艺流程的确定 .................................................................................................... 6 第3章 主要构筑物的设计计算 .............................................................................................. 8 3.1 格栅设计计算 ............................................................................................................... 8 3.1.1 设计说明 .................................................................................................................. 8 3.1.2 设计参数的选取 ...................................................................................................... 8 3.1.3 格栅的间隙数n ....................................................................................................... 8 3.1.4 格栅宽度B .............................................................................................................. 9 3.1.5 栅前渐宽部分长度L1 ............................................................................................. 9 3.1.6 栅后渐窄短长度L2 ................................................................................................. 9 3.1.7 通过格栅水头损失h1 .............................................................................................. 9 3.1.8 栅后总高度H ........................................................................................................ 10 3.1.9 栅槽总长度L ........................................................................................................ 10 3.1.10 每日清渣量W ..................................................................................................... 10 3.2 调节池的计算 ..............................................................................................................11

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3.3 隔油沉砂池 ................................................................................................................. 12 3.3.1长度L ..................................................................................................................... 12 3.3.2水流断面积A ......................................................................................................... 12 3.3.3池总宽度b .............................................................................................................. 12 3.3.4 贮砂斗所需容积 V ............................................................................................... 12 3.3.5 贮砂斗各部分尺寸计算 ........................................................................................ 13 3.3.6 贮砂斗的高度h3 .................................................................................................... 13 3.3.7池总高度H ............................................................................................................. 13 3.4 水解酸化池 ................................................................................................................. 13 3.5 SBR反应器 ................................................................................................................ 14 3.5.1 设计参数 ................................................................................................................ 14 3.5.2 反应池运行周期各工序计算 ................................................................................ 14 3.5.3 反应器容积计算 .................................................................................................... 14 3.5.4需氧量计算 ............................................................................................................. 16 3.5.5排泥系统计算 ......................................................................................................... 18 3.6 消毒池 ......................................................................................................................... 19 3.7 污泥浓缩池 ................................................................................................................. 19 3.7.1 浓缩池面积A ........................................................................................................ 19 3.7.2 浓缩池直径D ........................................................................................................ 20 3.7.3 浓缩池深度H ........................................................................................................ 20 3.8 污泥干化池 ................................................................................................................. 21 第4章 平面布置及高程布置 ................................................................................................ 23 4.1 平面布置原则及说明 ................................................................................................. 23 4.2 高程布置 ..................................................................................................................... 23 4.2.1 高程布置原则 ........................................................................................................ 23 4.2.2 沿程阻力损失计算及标高确定 ............................................................................ 23 第5章 初步技术经济分析 .................................................................................................... 26 5.1 总投资 ......................................................................................................................... 26 5.2 运行成本估算 ............................................................................................................. 26 5.2.1 人员编制 ................................................................................................................ 26 5.2.2 成本分析 ................................................................................................................ 26 第6章 运行中的问题和对策 ................................................................................................ 28 结论 .......................................................................................................................................... 29 参考文献 .................................................................................................................................. 30

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致谢 .......................................................................................................................................... 31

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第1章 屠宰废水的现状、处理方法与工艺选择

1.1 引 言

屠宰业是我国出口创汇和保障供给的支柱产业之一，屠宰废水来自牧畜、禽类、鱼类宰杀加工，是我国最大的有机污染源之一。据调查，屠宰废水的排放量约占全国工业废水排放量的6％，其污染还有不断加剧的趋势。屠宰废水呈红褐色，有腥味，含有大量血污、皮毛、碎骨肉、油脂和内脏杂物。COD、BOD、氨氮、SS等指标均较高，如COD达到600mg/L～6000mg/L、BOD为5300mg/L～3000mg/L、SS为400mg/L～2700mg/L,可生化性优良，无毒性。屠宰废水受其生产过程的影响明显，其水质水量波动范围较大。我国很多屠宰厂尚没设置废水处理装置或对排放的废水进行综合利用，因而污染物质尤其是高浓度的有机物给水环境造成了极大的污染，屠宰废水的污染已不容忽视[1]。

1.2 屠宰废水的处理方法

l.2.1 好氧生物处理

活性污泥法是当前污水处理领域应用最广泛的技术之一。普通活性污泥法处理屠宰废水很难达到处理要求，普遍存在以下困难：屠宰场的水量变化大，难以满足连续流曝气池对水流稳定性的要求；易发生污泥膨胀；剩余污泥量大、处置费用高；难以满足脱氮要求。针对普通活性污泥法存在的问题，一些新的处理工艺开发并成功应用于屠宰废水的处理。

1.2.1.1 序批式活性污泥系统(SBR)

SBR(Sequencing Batch Reactor)工艺适应当前好氧生化处理工艺的发展趋势，简易、高效、低耗，广泛地应用于屠宰废水的处理中。其主要优点有:

(1) 流程简单，无二沉池和污泥回流设备；

(2) 比普通活性污泥法可节省基建投资30％、运行费用10～20％；

(3) 不易发生污泥膨胀，具有较强的脱氮除磷能力；剩余污泥性质稳定，便于浓缩和脱水；

(4) 耐冲击负荷能力强。

SBR间歇运行的特点很适合处理流量变化大的屠宰场废水，已在很多国家广泛应用于小型污水领域。此工艺处理屠宰废水COD，BOD 的去除率分别达到80％，90％以上，氨氮去除率达80％，90％ 。J．Keller 等人在研究SBR处理屠宰废水脱氮的过程中发

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现，通过控制溶解氧浓度可使约50％的氮通过同步硝化反硝化去除，而控制这种脱氮过程对减少处理费用，提高出水水质有重要意义。CASS工艺是SBR的改进工艺，它在反应器前部增加了一个生物选择器，实现了连续进水，剩余污泥性质稳定，泥量只有传统活性污泥法的60％左右[2]。 1.2.1.2 AB法

AB法是生物吸附活性污泥法的简称,A段污泥负荷可高达2～6kgBOD/(kgMLSS·d)，对废水主要起生物吸附作用：而B段负荷较低，不大于0.3kgBOD/(kgMLSS·d)，主要起生物氧化作用。AB法特别适用于屠宰废水悬浮有机物浓度高、水质水量变化大的特点，一般不设初沉池，对BOD、COD、SS、P和NH3-N的去处率一般高于常规活性污泥法，且可节省基建投资约20％，节省能耗15％左右[3] 。 1.2.1.3 氧化沟

氧化沟对水质、水温、水量的变动有较强的适应性，污泥龄长，可以产生硝化反硝化反应，有脱氮功能。污泥产率低且稳定，勿需消化。表1-1 给出了国外采用氧化沟工艺处理屠宰废水的参数与除污染效果。

表1-1 氧化沟工艺处理屠宰废水的参数与效果

运行参数 HRT/d 容积负荷/[kgBOD5/(m3.d)]

温度/℃ MLSS/(mg/l) DO/(mg/l) SVL/(ml/g)

3.6 0.4 17 1425 0.8 382

项目 COD BOD5 TSS VSS NH3-N 油脂

进水(mg/l) 2040 1400 724 636 21 420

出水(mg/l) 260 70 142 42 18.3 21

去除率(%) 87.3 94.8 80.4 93.4 1.1 93.9

1.2.1.4 水解酸化一好氧生物处理

针对屠宰废水高分子有机物浓度高的特点，研究者在好氧生物处理前加入酸化处理，开发出酸化一好氧生物处理工艺，酸化过程中动物性复杂大分子有机物降解成小分子溶解性有机物，为后续反应提供优质的底物，提高了好氧处理效果及整个系统的抗冲击能力和稳定性；同时类似于消化池的固体降解过程实现了污水酸化和污泥消化的集中处理，污泥产量低。

1.2.2 厌氧生物处理

一般地，厌氧生物处理CODcr 浓度大于1000mg/L的中高浓度工业废水具有优势，可以回收生物能，低能耗，容积负荷率高，对环境的要求低，剩余污泥稳定，产量仅为好氧系统的1/10—1/6；投资费用低、管理简易，有广阔的应用潜力。

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（1） 普通厌氧消化池

普通厌氧消化池处理屠宰废水在美国和澳大利亚得到广泛应用。厌氧消化池处理屠宰废水的成本低，操作和维护简便，有机物去除率高，但反应速率慢，水力停留时间长，占地面积大，对温度要求高，低于21℃效率将会大大下降，大型厌氧消化系统一旦由于低温而瘫痪就很难恢复 ，因而此工艺不适合用于土地紧张或常年温度偏低的地方。 （2） 厌氧序批式活性污泥系统(ASBR)

ASBR较其他厌氧处理工艺具有不需要脱气和回流设备，有机物和SS去除率高的优势，因而被誉为屠宰废水处理中很有发展前途的工艺。消化产生的生物气可用于系统搅拌，或作为能源直接利用。D．I．Masse 研究表明ASBR处理屠宰废水的适宜条件是：间歇搅拌，温度和91％。

（3） 高效厌氧反应器

近年来用高效厌氧生物反应器处理屠宰废水成为热点。通过强化传质和提高污泥浓度高效厌氧反应器可在短时间内得到良好的去除效果，较传统厌氧消化池其最大的优势是负荷能力高、水力停留时间短、占地小。国内外应用于屠宰废水的工艺主要有：上流式厌氧污泥床(UASB)、厌氧滤池(AF)、厌氧流化床(AFB)、厌氧折流床反应器(ABR)、厌氧固定膜反应器(AFFR)、内循环反应器(IC)等。

UASB反应器结构紧凑、简单、负荷能力高，因而广受青睐。Ayoob Torkian实验表明UASB处理屠宰废水13kgCOD/m3·d—30kgCOD/m3·d负荷下，COD去除率为75%—90％。然而UASB也存在一些问题，如污泥易流失，颗粒污泥难于形成，系统难于启动等。针对这些问题，研究人员不断采用新的方案改进UASB的性能。I．Ruiz和Rafael aod．等人分别将UASB与AF串联使用处理屠宰废水，使反应器同时具有UASB和AF的特点。利用AF保持生物量和耐冲击负荷的优点，减轻了对UASB三相分离器的性能要求，提高了系统抗负荷冲击的能力。随着系统附着生物量0.5gVSS．L增至5gVSS．L，COD 的去除率也升至90.2%—93.4％。Claudia E．T．Caixeta使用一种新型高效三相分离器也达到了提高UASB耐负荷冲击能力和处理效果的目的。AF处理屠宰废水的稳定性好，在有机负荷20kgCOD/m3·d—25kgCOD/m3·d时，CODcr去除率可达80%—90%，但是AF极易堵塞，必须定时冲洗。R．del Pozo利用AFFR处理屠宰废水，对间歇运行的适应性优于UASB。IC反应器也是近二十年来发展起来的高效厌氧反应器，邓良伟采用IC工艺处理屠宰废水总磷的去除率可达53.8％[4]。

目前，国内对上述工艺的研究也比较深入，而水解酸化—SBR法在屠宰废水中的应用是很成熟的，优势很明显，实践证明，在保证处理效果的同时，总投资、占地面积和能耗比传统活性污泥工艺降低。如表1-2

25℃—35℃，反应时间

24h，污泥负荷

0.2kg/(kgMLSS·d)—0.5kg/(kgMLSS·d)，在此条件下COD和SS的去除率分别达到98％

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表1-2 SBR处理屠宰废水试验和工业装置全流程运行结果均值

类别

进水

名称

CODcr mg/L 1150 1200 698 700

出水 CODcr mg/ L 698 700 45 68

CODcr 去除率(%) 39.3 41.6 93.6 90.6

进水 SS mg/ L 525 500 95 125

出水 SS mg/ L 95 125 30 45

SS 去除率 (%) 81.9 75 8.4 64.0

统计天数(d)

实验 酸

工业化

应用

实验 S

B工业R 应用

10 30 10 30

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第2章 工程概况、设计原则、工艺流程的确定

2.1 本工程概况

该屠宰厂位于中国黑龙江省某市郊，全年最高气温35℃，最低-30℃，年平均气温10℃左右。夏季主导风向为东南风，冬季西北风为主,该场地形平均坡度为0.5‰，地面平整。规划污水处理厂位于主厂区的南方，面积约2000m2。地坪平均绝对标高为4.80米。屠宰污水的时变化系数为1.7。

2.2 设计原则、范围与依据

2.2.1 设计原则

(1) 根据屠宰废水的特点，选择成熟的工艺路线，既要做到技术可靠确保处理后出水达标排放，出水稳定，还要设备简单、操作方便、易于维护检修，日常运行维护费用低。

(2) 在保证处理效果前提下，充分考虑城市寸土寸金的现实，尽量减少占地面积，降低基建投资。平面布置和工程设计时，布局力求合理、通畅、美观，合乎工程建设标准。

(3) 具有一定的自动控制水平，在确定自控程度时兼顾经济合理性。 (4) 整个处理系统建设时施工方便，工期短，运行时能耗低。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 设计依据

1.《肉类加工业污染物排放标准》(GB13457－1992)中的一级标准，废水处理后要求达到：CODCr≤80 mg/L, BOD5≤30 mg/L,SS≤60mg/L，pH=6.0-8.5，植物油≤15mg/L,NH3-N≤15mg/L,大肠杆菌≤5000个/L[5].

2.毕业设计任务书及其他相关规范要求。

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2.3 方案确定

2.3.1 设计水质水量

根据所给资料该厂处理工程设计最大水量为1500m3/d，处理水质执行《肉类加工业污染物排放标准》(GB13457－1992)

表2-1 进水水质及排放标准

水质指标 进水水质 出水水质

COD（㎎∕L）

2000 ≤80

BOD（㎎∕L）

1200 ≤20

SS（㎎∕L）

410 ≤60

NH3-N（㎎/L）

120 ≤15

pH值 6～9 6～8

2.3.2 废水处理方案的确定

屠宰废水中的BOD，COD值较高，非常有利于进行生物处理。且生物理较之物化处理，化学处理工艺成熟，处理效率高。同时，运行费用、水处理成本低。

经过对各种工艺的比较，本设计选用SBR反应器，因为该工艺技术成熟，处理效率高，占地省，投资省，运行灵活，污泥的性能良好，出水水质可达标。更重要是SBR法有除氮的功能，完全可以满足氮的去除。

水解酸化—SBR工艺处理屠宰废水，具有工艺简单、处理流程短、操作方便、投资省和运行费用低等优点，适合于小型肉类加工厂屠宰废水处理。本工艺对废水的水量及有机负荷的冲击有较好的缓冲能力，按设计的处理程序运行，无污泥膨胀现象发生，系统工作稳定可靠。

因此，本设计处理方案采用水解酸化—SBR（厌氧—好氧相结合）工艺，既满足出水要求，又尽可能的节约了投资，节省了运行费用。 2.3.3 工艺流程的确定

主工艺为水解酸化—SBR工艺，格栅处理后的废水中动植物油和有机悬浮物含量还较高，采用隔油沉砂池能很好地去除废水中的动植物油和初步去除污水中大颗粒悬浮有机污染物。在实际运行过程中，废水中含有大量浮渣，该单元发挥重要作用，去除大部分浮渣，浮渣经过排渣管排到污泥干化池干化，沉淀物依靠重力排至污泥浓缩池。

SBR反应池主要用于降解有机物，是整个处理工艺的核心，通过调整运行方式，可以降解部分难降解有机物，是处理屠宰肉类加工废水常用工艺，SBR法在一个反应池内完成进水、生物降解、硝化与反硝化脱氮、重力沉淀分离(二次沉淀)等过程。其基本工序分五步完成，即进水、反应、沉淀、排水和闲置5个工序。每个池子设置曝气系统、滗水系统和剩余污泥排出系统。按工程实际设计2座SBR反应池交替运行，每座反应池的运行周期为12h，其中进水期为1h，边进水边曝气，使污泥再生恢复其活性；反应期为4～7h(包括进水期)；停止曝气进入厌氧状态0.5 h；厌氧状态结束后微曝0.5h；静

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止沉淀期2.0h；排水期1.5h，闲置期0.5h。根据水质情况反应时间可灵活调整，减少曝气时间，降低运行成本。曝气系统采用罗茨鼓风机，撇水系统采用旋转式撇水器，多余的污泥通过剩余污泥排放系统从池子中排出至污泥浓缩池[3]。

消毒池采用CIO消毒剂，CIO消毒剂具有强氧化性、脱色作用、除臭作用和光谱杀菌消毒效果，对有机污染物有一定的氧化作用。使用CIO，发生器制作CIO，投加量2mg/L～3 mg/L。

SBR和沉砂池污泥定期排到污泥浓缩池，浓缩池内设污泥提升泵，根据污泥浓缩池污泥浓缩程度，将污泥提升至污泥干化池。沉砂池浮渣和污泥浓缩池污泥排至污泥干化池，在设计中，污泥干化池靠近隔油沉砂池，保证隔油沉砂池浮渣重力排入污泥干化池，污泥干化池渗出液排入至调节池。

具体工艺流程图见图2-1

鼓风机消毒器进水格栅调节池渗出液隔油沉砂池砂粒污泥浓缩池水解酸化池污泥污泥消毒池排水外运污泥干化池

图2-1工艺流程图

流程说明：

屠宰废水首先经过格栅，由于水中含有大量的猪毛，内脏碎块等大块杂物，如不及时清除会造成后续单元的堵塞和淤积。废水经过格栅，进入调节池，调节池起到调节水质的作用，在通过污水提升泵到隔油沉砂池，主要去除废水中的油和沙粒，之后进入水解酸化池，.利用水解和产酸菌的反应，将难降解有机物如血红素分解成小分子可降解物质，进一步提高可生化性，从而降低了后续好氧单元的土建造价和能耗。水解酸化池出水将进入主体设备SBR反应池，进水、反应、沉淀、排水依次在同一池里进行，在好氧的环境里污水得到极大处理，废水再到消毒池，投加消毒剂，约停留30min，就可以排放。

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第3章 主要构筑物的设计计算

3.1 格栅设计计算

3.1.1 设计说明

格栅是一种简单的过滤设备，由一组或多组平行的金属条制成的框架，斜置于废水流经的渠道中。格栅设于污水处理厂所有处理构筑物之前，或设在泵站前，用于截留废水中粗大的悬浮物和漂浮物，防止其后处理构筑物的管道阀门或水泵堵塞。按栅条间隙，可分为粗格栅（50-100mm）、中格栅（10-40mm）、细格栅（3-10mm）三种，按清渣方式可分为人工清渣格栅和机械清渣格栅两种。

3.1.2 设计参数的选取

过栅流速一般采用0.6-1.0m/s； 格栅倾角一般采用45°-75°；

通过格栅的水头损失一般采用0.08-0.15m； 栅前渠道内水流速度一般为0.4-0.9m/s；

格栅间必须设置工作台，台面应高出栅前最高设计水位0.5m，工作台上应有安全和商品冲洗设施[5]；

工作台两侧过道宽不小于0.7m，工作台正面过道宽度，人工清渣不小于1.2m，机械清渣不小于1.5m。

3.1.3 格栅的间隙数n

已知，最大设计流量Qmax=1500m3/d=1500/(6×3600)m3/s=0.069m3/s，假设格栅倾角α=60°,栅条间隙b=0.01m，栅前水深h=0.4m，过栅流速v=0.5m/s，代入公式得

n=

Qsin0.069sin60==28 bhv0.010.40.5式中，n—栅条间隙数，个； Qmax—最大设计流量，m3/s； α—格栅倾角，度； b—栅条间隙，m； h—栅前水深，m； v—过栅流速，m/s。

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3.1.4 格栅宽度B

已知，栅条间隙数n=23个，栅条间隙b=0.01m，假设栅条宽度S=0.01m，代入公式得

B=S(n-1)+bn=0.02(281)0.02281.10m

式中，B—格栅宽度，m； S—栅条宽度，m； n—栅条间隙数，个； b—栅条间隙，m。

3.1.5 栅前渐宽部分长度L1

已知，格栅宽度B=0.45，假设进水渠道宽B1=0.15m，进水渠展开角度α1=20°，代入公式得

L1=

BB11.100.350.26m

2tana12tan200式中，L1—进水渠渐宽部分长度，m； B—格栅宽度，m； B1—进水渠道宽，m；

α1—进水渠展开角度，度。

3.1.6 栅后渐窄短长度L2

已知，栅前渐宽段长度L1=0.41m，代入公式得

L2L10.260.13m 22式中，L2—栅后渐窄段长度，m； L1—栅前渐宽段长度，m。

3.1.7 通过格栅水头损失h1

已知，过栅速度v=0.8m/s，重力加速度g=9.84m2/s，格栅倾角α=60o，栅条间隙b=0.01m，栅条宽度S=0.01m，假设格栅断面背水面部分为半圆矩形β=1.67，代入公式得

h1kh0=30.0430.13m

v20.52h0sin4.200.043m

2g29.811.67式中，h1—通过格栅的水头损失，m；

Sb430.024.20 0.0143 9

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k—系数，一般取3； h0—计算得出的水头损失；

ε—阻力系数，其值与栅条断面形状有关； v—过栅流速，m/s； g—重力加速度，m2/s； α—格栅倾角，度；

β—系数，其值与栅条断面形状有关； S—栅条宽度，m； b—栅条间隙，m。

3.1.8 栅后总高度H

已知，水头损失h1=0.14m，假设，栅前渠道超高h2=0.3m，栅槽中水深h=0.5m，代入公式得

H=h1+h2+h=0.13+0.3+0.4=0.83m

式中，H—栅后槽总高度，m； h1—水头损失，m； h2—栅前渠道超高，m； h—栅槽中水深，m。

3.1.9 栅槽总长度L

已知，栅前渐宽段长度L1=0.41，栅后渐窄段长度L2=0.21m，栅前水深H1=0.3m，进水渠展开角度α1=20，代入公式得

LL1L21.00.5o

0.40.3H10.260.130.51.02.30m 0tan1tan60式中，L—栅槽总长度，m； L1—栅前渐宽段长度，m； L2—栅后渐窄段长度，m； H1—栅后渐窄段长度，m；

α1—进水渠展开角度，度。

3.1.10 每日清渣量W

已知，最大设计流量Qmax=0.069m3/s，格栅间隙n=28个，所以取栅渣量标准W1=0.08m3栅渣/103m3污水，假设屠宰污水量变化系数k2=1.7，代入公式得

WQmaxW186400k0.0690.08864000.312＞0.20 =

k210001.71000所以宜采用机械格栅清渣。 式中，W—每日清渣量，m3/d；

10

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Qmax—最大设计流量，m3/s；

W1—栅渣量标准，m3栅渣/103m3污水； 当格栅间隙为16-25时， W1=0.05-0.10； 当格栅间隙为30-50时， W1=0.01-0.03； k2—生活污水流量变化系数。

图3 -1 格栅示意图 3.2 调节池的计算

调节池主要是用来调节水量、水质。 取调节时间为8小时，则池容积V1为：

V1QT

式中, Q—最大日处理量（m3/h）；

T—调节时间（h）；

2508 6 =333.3 m3

V1设计中考虑增加理论调节容积的10%-20%，取15%，则

V1.5V1

=1.5×333.3 =500 m3 设池内有效水深H1=5m，则调节池的表面积为

A1V500100m2 H15设计调节池为方形，则其长宽都为10m，超高H2=0.5m，保护水深H3=0.5m，则调节池深度H为：

11

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HH1H2H350.50.56m

即调解池规格为： 10m10m6m。

3.3 隔油沉砂池

设计参数的选取:

污水在池内的最大流速为0.3m/s，最小流速为0.15m/s。

最大流量时，污水在池内的停留时间不少于30s，一般为30s—60s。 有效水深应不大于1.2m，一般采用0.25—1.0，池宽不小于0.6m。

池底坡度一般为0.01—0.02，当设置除砂设备时，可根据除砂设备的要求，考虑池底形状。

3.3.1长度L

L=vt=0.15×60=9.0m

式中, v—最大设计流量时的速度，m/s ; t─最大设计流量时的停留时间，s。

3.3.2水流断面积A

A0Qmax0.0690.48m3 v0.15式中, Qmax─ 最大设计流量;

3.3.3池总宽度b

bA0.481.8m h20.25h2A0.490.3m b2式中, h2—设计有效水深，m;

3.3.4 贮砂斗所需容积 V

VQmaxXT864000.0693028640032.38m 66k101.710式中, X—污水的沉砂量，一般采用30m3106m3; T—排砂时间的间隔，d;

k—肉类污水流量总变化系数。

12

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3.3.5 贮砂斗各部分尺寸计算

设贮砂斗底宽b1=0.5m，斗壁与水平面的倾角为60o，则贮砂斗的上口宽b2为：

2h321b2b0.51.66m 1tan600tan600贮砂斗的容积V1：

11S1S2S1S211.6620.513.220.51.7m3 V1h333— 贮砂斗高度，m; 式中, h3 S1,S2— 分别为贮砂斗上口和下口的面积。

3.3.6 贮砂斗的高度h3

设采用重力排砂，池底坡度i=6%，坡向砂斗，则

h3h30.66l0.350.062.650.51m

3.3.7 池总高度H

采用超高h1=0.5，设采用机械刮泥，池底坡i=0，且池底不存泥。 则

H=h1+h2+h3=0.5+0.3+0.51=1.31m

式中，h1—超高，m;

h3—贮砂斗高度，m;

3.4 水解酸化池

水解酸化池设计主要是确定其有效容积。 反应器容积计算公式为：

V=Q×T

式中, V—反应器的有效容积，m3； Q—废水流量，m3/d；

HRT：水力停留时间，h，取HRT＝8h； 所以

V= Q×T＝800×8/24＝266.7m3 取267 m3

设水解酸化池，尺寸为8.0m ×8.0m×5.0m。 池进水配水系统

(1) 进水配水系统主要功能

将进入反应器的原废水均匀的分配到反应器的整个横断面，并均匀上升，并起到水力上升的作用。

13

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(2) 本系统采用穿孔管进水。 (3) 采用出水槽从池面出水。

3.5 SBR反应器

3.5.1 设计参数

日处理量Q=800m3/d ; 进水BOD：200mg/L; 反应器个数：2池 ; 有效水深：5m; 排水比：1/4;

MLSS浓度：4000mg/L;

BOD污泥负荷：Ls0.08kg/(kgd)。

3.5.2 反应池运行周期各工序计算

(1) 曝气时间

TA24S0242003.8h Lmx0.084000(2) 沉淀时间

Vmax4.6104X01.264.610440001.3h (3) 排水时间

TD=2.0h

(4) 一个周期所需时间

TTATSTD3.81.32.07.1h 取T为8

由于是间歇进水一天处理一次 取n=1，则每1周期为8h， 进水时间

TF84h2

3.5.3 反应器容积计算

(1) 反应器有效容积

Vm4800q800m3 nN122(2) 反应池修正容积

由进水时间和进水量的变动理论，求得一个循环周期的最大流量变动比r=1.5,超过

14

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一个周期，进水量Q与V的对比为：

Qr11.510.125 m4考虑流量比，反应池的修正容量为：

V'V(1Q)8001.125900(m3) V900150m2 6反应器水深为6m，则所需水面积为

A取反应器长为15m宽为10m。

SBR反应池设计运行水位如下图3-2：

警报溢流水位h5高峰水位h4基准水位h3排水结束水位h2污泥界面h1

图3-2

SBR反应池设计运行水位

排水结束时水位

h2H基准水位

1m114164m Qm1.12541V1165.33m Q1.1251Vh45.5m

h3H高峰水位 警报，溢流水位

15

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h5h40.56.0m

污泥界面

h1h20.54.00.53.5m

3.5.4 需氧量计算

3.5.4.1 需氧量

需氧量Oa为有机物（BOD）氧化需氧量O1、微生物自身氧化需氧量O2、保持好氧池一定的溶解氧O3所需氧量之和。即

OaO1O2O3

有机物氧化需氧量O1

O1aQ(S0Se)

式中, a——去除1kgBOD的需氧量，kgO2/kgBOD,a=0.45； S0,Se——进水BOD与出水BOD，kg/m3； Q——进水量，m3/d。 所以

O10.45400(0.20.04)28.8(kg/d)

微生物自身氧化需氧量O2

O2bXV

式中, b——微生物自身氧化系数，kgO2/kgMLSS,b0.12; X——MLSS浓度，kg/m3; V——好氧池有效容积，m3。 所以

O20.123400144(kg/d)

维持好氧池一定溶解氧的需氧量

O3d(QQrQc)103

式中, d——好氧池末端溶解氧浓度，d1.5mg/L； Qr——污泥回流浓度，m3/d； Qc——回流混合液量，m3/d。 所以

O31.54001030.6(kg/d)

所以反应池总需氧量

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OaO1O2O3 28.81440.6 173.4(kg/d)曝气时间3.5h,每小时需氧量

O'3.5.4.2 曝气装置

(1) 供氧能力

173.457.8(kgO2/h) 3.设混合液DO为1.5mg/L，池内水深5m。

查询资料，知其水中溶解氧饱和度分别为Cs(20)9.17mg/L,Cs(30)7.63mg/L。

微孔曝气器出口的处的绝对压力（Pb）为

Pb1.0131059.85.81031.581105(Pa)

微孔曝气器的氧转移效率（E）为15%，则空气离开曝气池时氧的百分比为

Ot21(1E)100%18.43%

7921(1E)曝气池中的平均溶解氧饱和度（按最不利温度条件考虑为）：

Csm(30)Cs(30)(PbQt)

2.06610542代入数据得

Csm(30)7.63(1.58118.43)9.18(mg/L) 5422.06610PbQt) 52.0661042温度为20℃时，曝气池中的溶解氧饱和度为

Csm(20)Cs(20)(代入数据得

Csm(20)9.17(1.58118.43)11.03(mg/L) 422.066105温度为20℃时，脱氧清水的充氧量为

RoRtCsm(20)[Csm(30)CL]1.024(T20)

式中, ——氧转移折算系数，取0.85； ——氧溶解折算系数，取0.97； ——密度，kg/L,为1.0 kg/L； CL——废水中实际溶解氧浓度，mg/L； Rt——需氧量，kg/L，为14006.4kg/h。

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Ro17.2211.0327.81(kg/h)

0.85[0.971.09.181.5]1.024(3020)(2) 鼓风能力

取氧利用率EA为15%。根据供氧能力，求得曝气空气量为

GSRo27.81618(kg/h)479.07(m3/h) 0.3EA0.30.15(3) 布气系统计算

反应池平面面积为15mm10mm，设90个曝气器，则每个曝气器，则每个曝气器的曝气量

Gs479.073.19m3/h9090

设空气干管流速v1为15m/s,支管流速v2为10m/s,小支管流速v3为5m/s，则

空气干管直径

D干管选用DN200mm钢管；

4Gs4479.070.186(m),3600v136003.1415

设支管数量为n=3，则空气支管直径

D支管4Gs4479.070.749(m),33600v2336003.1410

选用DN100mm钢管;

安装曝气器的小支管数量为n=10，则小支管管径

D小支管4Gs4479.070.047(m),103600v11036003.145

选用DN50mm钢管。

3.5.5 排泥系统计算

SBR产泥量

SBR的剩余污泥主要来自微生物代谢的增殖污泥，还有黑哨部分由进水悬浮物沉淀形成。SBR生物代谢产泥量为

X(an)QSr Ns式中 , a——微生物代谢增值系数，kgVSS/kgBOD，取0.83; b——微生物自身氧化率，1/d，取0.05。 所以

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X(0.830.05)1500(20020)10383.2(kg/d) 0.08假定排泥含水率为98%，则排泥量为

QsQsX83.24.16(m3/d) 3310(1P)10(198%)X83.238.32(m/d) 3310(1P)10(199%)考虑一定安全系数，则每天排泥量为9m3/d,两个池子的排泥量则为18m3/d。

3.6 消毒池

由于生物处理之后带有部分的细菌，故设一消毒池进行灭菌，采用HCIO 消毒剂，HCIO 消毒剂具有强氧化性、脱色作用、除臭作用和光谱杀菌消毒效果，对有机污染物有一定的氧化作用。使用HCIO发生器制作HCIO，，投加量2～3 mg／L。初步采用发生器的的型号为：HBR-01 功率：1.7KW。

消毒池的尺寸为10m×10m×5m 水力停留时间为30min。

3.7 污泥浓缩池

浓缩池选用辐流式浓缩池。其简图如图3-3。

图3-3 辐流式浓缩池计算简图

3.7.1 浓缩池面积A

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设其剩余污泥含水率P099.4%，即固体浓度C06kg/m3，浓缩后使污泥固体浓度为Cu30kg/m3，即污泥含水率Pu97%，选取污泥固体通量为30kg/(m2·d)，则 AQC0 G式中，Q——污泥量（m3/d），由3.4.6章节知道Q20m3/d； C0——污泥固体浓度（kg/m3）；

G——污泥固体通量（kg/(m2·d)），这里取30kg/(m2·d)。 代入数据 A2030 30 =20（m2）

3.7.2 浓缩池直径D

D4A

式中，A——浓缩池面积（m2）； 代入数据

D420 =5.21（m）（取6m）

3.7.3 浓缩池深度H

h2QT 24A 式中，h2——浓缩池工作部分的有效水深（m）； T——浓缩时间（h），取1.5h； Q——污泥量（m3/d）； A——浓缩池面积（m2）； 代入数据

h22015 6201 =2.5（m）

设超高h10.3m，缓冲层高度h30.3m，浓缩池设机械刮泥，池底坡度i度造成的深度h4

20，污

泥斗下底直径D11.0m，上底直径D22.4m，斗壁与水平面的倾角为55°，则池底坡

20

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DDh42i

22式中，D——浓缩池直径（m）；

； D2——污泥斗上底直径（m）

i——池底坡度。

代入数据

62.41h4

2220 =0.10（m）

污泥斗高度h5

DDh521tan55

22式中，D1——污泥斗下底直径（m）；

D2——污泥斗上底直径（m）。 代入数据

2.41h5tan55

22=1（m）

浓缩池深度H

Hh1h2h3h4h5

式中， h1——超高（m）；

h2——浓缩池工作部分的有效水深（m）； h3——缓冲层高度（m）；

h4——池底坡度造成的深度（m）； h5——污泥斗高度（m）。 代入数据

H0.32.50.30.11

=4.2（m）

3.8 污泥干化池

由于每天的污泥量比较少，该厂处在市郊，可以进行把污泥堆肥，可以节约成本，故污泥浓缩后排入干化池，达到一定量后，可以运走，贮泥池的设计为方形。

设计参数 停留时间HRT为一周（每天实际处理时间6h），

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设计泥量

Q=20 m3/d

污泥干化池所需体积

V=Q.HRT =140m3

取高度Ｈ＝6m，长度和宽度为5m， 则污泥干化池尺寸为 5m×5m×6m

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第4章 平面布置及高程布置

4.1 平面布置原则及说明

(1) 处理构筑物应尽量按顺序布置，避免管线迂回，充分利用地形，降低能耗，减少土方量。

(2) 处理构筑物的布置紧凑，缩短连接管渠，节省占地，便于管理。考虑到在构筑物之间辅设管渠、阀门等附属设备，施工和运行管理的要求，构筑物之间一定的间距。

(3) 经常有人工作、活动的建筑物，如办公室、化验室、中心控制室等，布置在夏季主导风向的上风向。

(4) 污泥构筑物尽量集中布置，以利于安全和管理。污泥区不设在夏季主导风向的上风向，并远离办公楼的生活区。

(5) 处理构筑物合理设置超越管线，以便在事故或检修时污水能超越后续构筑物排入事故池或直接排入水体[6]。

4.2 高程布置

4.2.1 高程布置原则

(1) 充分利用地形地势，使污水能尽量自流通过污水处理构筑物，最后排出厂外。 (2) 协调好高程布置平面布置的关系，做到既减少占地，又有利于污水、污泥输送。 (3) 做好污水高程布置与污泥高程布置的配合，尽量同时减少两者的提升次数和高度。

(4) 协调好污水处理厂总体高程布置与单体竖向设计，既便于正常排放，又有利于检修排空。

4.2.2 沿程阻力损失计算及标高确定

根据流量Q，确定管径D，确定流速 v。 管路水力损失计算： 直管水头损失

Hr=iL

管件局部水头损失

2/2g Hf=∑·

管道总阻力损失

h=Hr＋Hf

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局部损失：

管道进口局部损失系数1=0.5； 管道出口局部损失系数2=1.0；

具体计算结果见表4。由于在进行阻力损失计算时没有考虑实际管网布置，因此在实际的高程布置时，所取的高差都将略大于表4中的计算结果[7]。

表4-1 阻力损失计算一览表

管道及构筑物名称 格栅 格栅至调节池 调节池 调节池至隔油沉砂池 隔油沉砂池 隔油沉砂池至水解酸化池 水解酸化池 水解酸化池池至SBR SBR SBR至消毒池 消毒池 消毒池至出水口

130

300

0.4943

6

0.0085

0.0025

—

0.011

120 130 130

— 300 —

— 0.4943 —

— 8 —

— 0.0113 —

— 0.0034 —

6.0 — —

6.0 0.0147 —

120

300

0.4562

8

0.0098

0.0029

—

0.0127

120

—

—

—

—

—

0.5

0.5

120

300

0.4562

6

0.0073

0.0022

—

0.0095

120

—

—

—

—

—

1.31

1.31

120

300

0.4562

12

0.0147

0.0044

—

0.0191

Q m3/h 133 133 120

管渠设计参数 D v L mm m/s m — 200 —

— 1.0826 —

— 4 —

水头损失

沿程 局部 构筑物 合计 m m m m — 0.0419 —

— 0.0126 —

0.83 — 5

0.83 0.0544 5

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表4-2 主要设备表

序号 1 2 3 4 5 6 7

设备名称 污水提升泵 污泥泵 罗茨鼓风机 搅拌器 电气自控系

统 厂区照明 次氯酸发生

器

规格型号 IS80-65-125 20QW300-7 TSD150 — — — HBR-01

扬程/m 18 — — — — — —

功率/kw 5.5 11 22 — — 1 17

数量 2 4 3 5 一套 — 1

备注 1用1备 — 2用1备 — — 晚间使用 消毒池消毒

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第5章 初步技术经济分析

5.1 总投资

5.1.1 土方、混凝土、钢筋费用估算

根据市场经验：土方投资10万，混凝土和钢筋30万，施工费60万。

5.1.2 主要设备清单

一台格栅除污机共5万元，2台污水提升泵共15万元，3台污泥提升泵共15万元，三台罗茨鼓风机共30万元，自动控制系统5万元，消毒设备2万元，加热设备约5万元，厂区照明设备1万元，其他约10万元，总设备投资约为103万元。

投资额约为：10+30+60+10+93=203万元。 其它费用： 203×10%=20.3万元。 总投资额约为：203+20.3=223.3万元。

5.2 运行成本估算

5.2.1 人员编制

实行3班制，共3人。

5.2.2 成本分析

5.2.2.1 成本估算有关单价

(1) 电价 0.6元/（kW.h）；

(2) 工资福利平均每人每年 1.5万元/（人·年）；

(3) 维修大修费率大修提成率3.1%；维护综合费率1.0%； (4) 设备折旧费按每年2%算； (5) 运行成本估算。 5.2.2.2 动力费

(1) 格删除污机每天工作6h用电量 6×1×1.5=9kW·h； (2) 污水提升泵8h运转，用电量 8×3×5.5=132kW·h； (3) 鼓风机4h运行，用电量4×2×22=176 kW·h；

(4) 浓缩污泥提升泵每天运行4h，用电量4×3×11=132 kW·h； 其他用电量与照明共计10 kW·h； 则合计每天用电量459kW·h；

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综合电价459×0.6=275.4元/d ；每年电费10.05万元； 设备折旧费103万元×2%=2.03万元；

资福利费定员3人，共计费用为3×1.5=4.5万元/年； 药剂费用0.55万元/年；

运费每天外运泥，自备汽车运输，运价0.4元/(t·km)，费用为0.6万元/年； 维护费（修理）费用约为5万元／年；

则年运行成本为10.05+2.03+4.5+0.55+0.6+5=22.73万元； 管理费为22.73×10%=2.27万元。 5.2.2.3 年运行成本

合计年运行费用为 22.73+2.27=25万元；

则处理每立方米污水成本为 250000/800/365=0.86元/m3。

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第6章 运行中的问题和对策

该工艺在实际运行是主要是SBR反应器有可能发生异常情况,现将比较常见的问题作说明，如表6-1．

表6-1 SBR活性污泥系统的异常问题及解决对策

问题

原因

污泥所需养料不足或严重不平衡；污

解决办法

污泥直接在曝气池中静止沉淀或投加

已过度曝气污泥少量絮凝剂等措施提高沉淀效率；投入足污泥不增长泥絮凝性差随出水流失；

够的的营养量（C、N、P）；根据污泥量曝或减少现象 自身氧化

气池溶解氧浓度合理控制曝气量

DO过高，可能是污泥中毒或培训初

溶解氧过高期污泥浓度和污泥负荷过低；DO过低可

或过低 能是排泥量少，曝气池污泥浓度过高

污泥中毒，失去净化活性和絮凝活

污泥解体

性

克服生产事故性排污冲击或局部进行调整进水水质、排泥量、曝气量等

性；过度曝气，引起污泥内源呼吸丧失活预处理；调整曝气量

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齐齐哈尔大学毕业设计（论文）

结论

屠宰废水是一种非常典型的有机废水，其中主要含有大量的有机物质和动物油脂，悬浮物浓度及氮、磷的含量也较高，废水呈红褐色，有腥味，含有大量血污、皮毛、碎骨肉、油脂和内脏杂物。经过国内外大量的理论研究和实践证明，生物法处理屠宰废水效果稳定、工艺可靠。这其中又以生物法中的SBR工艺最为明显，而且其还具有构筑物少、投资及运行费用低、占地面积小、不易发生污泥膨胀、脱氮除磷能力强、流程简单、操作灵活、抗冲击负荷能力强、剩余污泥性质稳定等优点，特别适用于处理冲击负荷强的牲畜家禽屠宰及肉类加工企业的废水处理。本设计采用水解酸化-SBR工艺处理屠宰废水，由于设计出水执行《肉类加工工业水污染物排放标准》（GB 13457—1992）一级排放标准，所以本工艺强化了悬浮物及油脂的去除，而且添加了水解酸化池，利用水解和产酸菌的作用，将不溶性有机物水解为溶解型有机物，大分子物质分解为小分子物质，大大提高了废水的可生化性，为下一步处理提供了较好的条件，还通过SBR反应池进行了除磷脱氮处理，在保证出水达到排放标准的同时，使一次性投资和运行费用降到最低。

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致谢

经过长达2个月的毕业设计让我又学会的了更多的东西，更加理解了专业知识，最为重要的是自己能从简单的课本上转化到实际问题当中，让自己对这几年来所学的进行了全面系统的领悟，另外，在我遇到困难的时候能坚持不懈，请教老师和同学，让我学到了许多，在这里我非常感谢他们对我的帮助。

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