3000m3每天的造纸废水的工程设计毕业论文.doc

广东工业大学毕业设计
设计总说明
本设计为3000m3/d的造纸废水的工程设计。根据该造纸废水的水质特点和水量，参考造纸废水处理的经验资料，采用较新的DAF气浮法—UASB—生物接触氧化工艺，并进行经济、技术及环境效益的对比。
DAF气浮法适合用于处理造纸纸浆，悬浮物去除率为90%以上，工艺流程和设备结构比较简单；UASB有机容积负荷高，占地面积小，能耗低，可以回收沼气，剩余污泥量少，污泥脱水容易，运行管理简单；生物接触氧化池具有较高的容积负荷，污泥产量较低，颗粒较大,易于沉淀，无需污泥回流，不存在污泥膨胀问题，也不产生滤池蝇。
本工程采用的DAF气浮法—UASB—生物接触氧化工艺，具有技术成熟、稳定、节能、占地少且效率高等特点，建设投资成本为两百五十多万元，成本合理，平均吨水运行费为0.558元/吨，费用低廉。采用该工艺处理造纸废水后，能使出水水质达到广东省造纸废水污染物排放标准的要求。

关键词：造纸废水，DAF气浮法，UASB，接触氧化法

Design introduction
Present is the design of the treatment project of paper wastewater with the amount of 3000m3/d. Distinguishing feature on the basis of former experience and statistics ,and through the comparison on the economic,technologic and environmental benefit,chose Pressure Dissolved Air Flotation －UASB－biological contact oxidation technology.
Pressure Dissolved Air Flotation is suitable for dealing with paper pulp. The removal rate of suspended solids is above 90%. Technics process and equipment structures are relatively simple. UASB have a high organic volume load it occupies small area and has low energy consumption. Gas can be recovered
Also. UASB produce little residual sludge. The sludge dewatering is easy.The operation and management are simple.Biological contact oxidation has a higher volume load, low sludge production, large particles and precipitating easily. It doesn't need sludge returning, and there is no sludge bulking problem and does not produce filter flies.
Pressure Dissolved Air Flotation－UASB－biological contact oxidation technology is ripe, steady, less energy consumption,taking less area and high efficiency. The investment cost is about 2.5 million yuan,whith is reasonable. The average water running cost is 0.558 yuan / ton, whith is low. the discharged water can meet the emission limits of paper wastewater in Guangdong province.
Key words: Paper wastewater Pressure Dissolved Air Flotation UASB Contact oxidation method
目 录
1 项目概述 1
2 设计规模和目标 2
2.1 设计处理废水水量 2
2.2 设计进水水质和出水水质 2
2.3 设计依据 2
2.4 设计原则 3
3 处理工艺的确定 4
3.1 本设计采用的工艺处理方法 4
3.2 工艺概述及选择理由 4
3.2.1 气浮法 4
3.2.2 生物接触氧化法 4
3.2.3 UASB法 5
3.3 工艺流程简图 6
4 主要设备的设计计算与设备选型 7
4.1 格栅 7
4.1.1 设计说明 7
4.1.2 设计计算 7
4.1.３ 设备选型 9
4.2 调节池 10
4.2.1 设计说明 10
4.2.2 设计计算 10
4.2.3 设备选型 10
4.3 气浮池 11
4.3.1 设计说明 11
4.3.2 设计计算 11
4.4 UASB池 14
4.4.1 设计说明 14
4.4.2 设计计算 14
4.5 生物接触氧化池 18
4.5.1 设计说明 18
4.5.2 设计计算 19
4.6 二次沉淀池 21
4.6.1 设计说明 21
4.6.2 设计计算 22
4.7 污泥浓缩池 24
4.7.1 设计说明 24
4.7.2 设计计算 24
4.7.3 设备选型 25
4.8 脱水间 25
4.8.1 设计说明 25
4.8.2 设计计算 25
5主要处理构筑物及设备表 27
5.1 构筑物和建筑物 27
5.2 废水处理主要动力设备 27
6处理构筑物总体布置 29
6.1 处理构筑物平面布置 29
6.1.1 布置原则 29
6.1.2 平面布置图 29
6.2 处理构筑物高程布置 29
6.2.1 布置原则 29
6.2.2 高程布置 29
7 投资概算及运行费用 30
7.1 土建工程 30
7.2 设备费用 30
7.3 工程总概算 31
7.4 工程运行成本 31
7.4.1 电耗 31
7.4.2 人工费用 32
7.4.3 折旧费 32
7.4.4 总运行费用 32
参考文献 33
致谢 34

1 项目概述
目前，世界上发达地区纸张的人均用量为300kg以上，而许多发展中国家则小于10kg。可见制浆造纸工业还有巨大的发展潜力。但与此同时，造纸工业的污染问题十分严重，受到人们的普遍关注。制浆造纸工业的整个生产过程，包括从备料到成纸、化学品回收、纸张的加工等都需要大量的水，用于输送、洗涤、分散物质及冷却设备等[1]。虽然生产过程中也有回收、处理、再用，但仍有大量的废水排入水体，造成水环境严重污染。造纸废水中具有污染物浓度高，波及范围广的特点，是威胁我国水环境的主要污染源之一。造纸厂在我国遍布各地，近年，来自各地关于河流、湖泊被污染的报道令人触目惊心，造纸废水则扮演了主角的地位。
基于造纸废水处理的重要性和迫切性，本设计拟建完善的废水处理设施对其进行处理，建设总规模为3000吨/天。
2 设计规模和目标
2.1 设计处理废水水量
本工程的设计处理量为3000 m3/d，即设计流量为125 m3/h。在随后的有关设计中均以该水量作为基准，确定相应的构筑物尺寸。
2.2 设计进水水质和出水水质
根据企业所提供的基础水质资料，见表2.1。
表2.1 设计进水水质
pH
CODCr(mg/L)
BOD5(mg/L)
SS(mg/L)
8
1200~1600
300~400
600~800
根据国家有关规定要求，本厂废水经过处理后的出水应该符合造纸行业的污染物排放标准，即厂区处理后的出水要求达到《造纸工业水污染物排放标准》要求,因此设计出水水质如下：
表2.2 设计出水水质
pH
CODCr(mg/L)
BOD5(mg/L)
SS(mg/L)
6~7
300
<100
100

2.3 设计依据
1.《中华人民共和国环境保护法》
2.《国家环境保护标准GWPB2—1999造纸工业水污染物排放标准》
3.《造纸工业水污染控制与治理技术》
4.《室外排水设计规范》(GBJ14-87)
5.《建筑给水排水设计规范》（GBJ15-88）
6.《制浆造纸工业废水处理》
7.《环境工程设计手册.（修订版）》
8.《环境保护设备选用手册-水处理》
2.4 设计原则
1.生产建设总体规划的指导下，通过废水综合治理工程的建设达到保护环境、保护水资源、改善投资环境及旅游环境、保持企业可持续发展的目的。
2.选择先进、技术经济合理的处理工艺技术，为工程方案的尽早实施，为废水处理厂的建设和运行创造良好的条件。
3.采用高效节能，简便易行的处理工艺，降低工程投资和运行费用。
4.设备选型做到合理、可靠、先进，优先采用国内通过ISO9000认证的产品。
5.按现行有关规定进行投资估算和经济分析。
3 处理工艺的确定
3.1 本设计采用的工艺处理方法
本设计采用气浮+厌氧+好氧综合处理方法，其中厌氧处理采用UASB方法，好氧处理采用接触氧化法。
3.2 工艺概述及选择理由
3.2.1 气浮法
气浮法是以微小气泡作为载体，黏附废水中的污染物，然后污染物随气泡浮升至水面上与水分离去除的方法。
DAF气浮法与其它气浮设备相比，具有以下优点：
1）在加压条件下，空气溶解度大，供气浮用的气泡数量多，能够确保气浮效果
2）溶入的气体经骤然减压释放，产生的气泡不仅微细、粒度均匀、密集度大，而且上浮稳定，对液体扰动小，因此特别适用于对疏松絮凝体、细小颗粒的固液分离
3）工艺过程及设备比较简单，便于管理、维护
4）特别是部分回流式，处理效果显著、稳定，并能较大地节约能耗
5）应用范围广。适用于牛皮纸、水泥袋纸、凸版纸、书写纸、卷烟纸、电容器纸、版纸及油毡原纸等品种的白水处理，而且去除效果和年显著
3.2.2 生物接触氧化法
生物接触氧化法是一种高效率的新型的生物膜法，它的处理技术的实质之一是在池内充填填料，己经充氧的污水浸没全部填料，并以一定的流速流经填料[2]。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。因此，生物接触氧化处理技术，又被称为“淹没式生物滤池”。 生物接触氧化处理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，并在起搅拌与混合作用[3]。这样，这种技术又相当于在曝气池内充填供微生物栖息的填料。因此，又被称为“接触曝气法”。
只所以选择生物接触氧化处理技术，是由于其在工艺、功能及运行等方面具有以下主要特征：
1、 在工艺方面的特征
A、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，溶触氧充沛，适于微生物存活增殖。在生物膜上微生物是丰富的，除细茵和多种种属原生动物和后生动物外，还能够生长氧化能力较强的球衣菌属的丝状菌，而无污泥膨胀之虑。在生物膜上能够形成稳定的生态系统与食物链。
B、 填料表面全为生物膜所布满，形成了生物膜的主体结构，由于丝状菌的大量滋生，有可能形成一个呈立体结构的密集的生物网，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。
C、 由于进行曝气，生物膜表面不断地接受曝气吹脱，这样有利于保持生物膜的活性，抑制厌氧膜的增殖，也宜于提高氧的利用率。因此，能够保持较高浓度的活性生物量，据实验资料，每m2填料表面上的活性生物膜量可达125g，如折算成MLSS，可达到13g/L。正因为如此，生物接触氧化处理技术能够接受较高的有机负荷率，处理效率较高，有利于缩小池容，减少占地面积。
2、 在运行方面
A、 对冲击负荷有较强的适应能力，在间歇运行条件下，仍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。
B、 操作简单，运行方便，易于维护管理，勿需污泥回流，不产生污泥膨胀现象，也不产生滤池蝇。
C、 污泥生成量少，污泥颗粒较大，易于沉淀。
3、 在功能方面的特征
生物接触氧化处理技术具有多种净化功能，除有效地去除有机污染物外，如运行得当还能够用以脱氮。因此，可以作为三级处理技术。
3.2.3 UASB法
UASB由污泥反应区、气液固三相分离器（包括沉淀区）和气室三部分组成。在底部反应区内存留大量厌氧污泥，具有良好的沉淀性能和凝聚性能的污泥在下部形成污泥层。要处理的污水从厌氧污泥床底部流入与污泥层中污泥进行混合接触，污泥中的微生物分解污水中的有机物，把它转化为沼气。沼气以微小气泡形式不断放出，微小气泡在上升过程中，不断合并，逐渐形成较大的气泡，在污泥床上部由于沼气的搅动形成一个污泥浓度较稀薄的污泥和水一起上升进入三相分离器，沼气碰到分离器下部的反射板时，折向反射板的四周，然后穿过水层进入气室，集中在气室沼气，用导管导出，固液混合液经过反射进入三相分离器的沉淀区，污水中的污泥发生絮凝，颗粒逐渐增大，并在重力作用下沉降。沉淀至斜壁上的污泥沼着斜壁滑回厌氧反应区内，使反应区内积累大量的污泥，与污泥分离后的处理出水从沉淀区溢流堰上部溢出，然后排出污泥床。
UASB具有许多突出的优点：有机容积负荷高，占地面积小，能耗低，可以回收沼气，剩余污泥量少，污泥脱水容易，运行管理简单。但单纯采用厌氧工艺难以使出水水质达到排放标准。采用厌氧为主体，好氧为补充的工艺，不但可保证处理效果，并且具有明显的优点：
(1) 绝大部分有机物在厌氧反应器内被去除，大大节省好氧系统为供氧而消耗的量，并且可回收沼气；
(2) UASB等新型厌氧反应器内污泥浓度高，活性强，常温下容积负荷即可达4—6KgCOD/m3d，远远高于好氧反应器的容积负荷。因此可节省占地面积和基建投资；
(3) 新型厌氧反应器内的污泥泥龄长，厌氧污泥的表观产泥率低，产泥量少而且脱水性好，从而可降低污泥处理费用。
综上所述，为确保污水经处理后达到所规定的较高的出水水质标准，针对污水的水质水量波动较大的特点，并结合国内外污水处理的最新技术设计经验，本方案采用UASB+接触氧化池工艺作为主体的厌氧好氧处理工艺。
3.3 工艺流程简图
调节池
废水
格栅
污泥浓缩池
气浮池
好氧接触池池
二次沉淀池
UASB器
污泥脱水间池

图3-1 工艺流程简图
4 主要设备的设计计算与设备选型
4.1 格栅
4.1.1 设计说明
格栅是依靠机械作用拦截废水中较大杂质（如纤维等）的设备，安装在污水渠道上、泵房集水井的进口处或污水处理厂的端部，通常都用作废水的预处理设施，以保护后续管道设备或便利后续处理过程。格栅尺寸和结构示意图见图4-1。

图4.1 格栅示意图
4.1.2 设计计算
(1)已知：平均日废水流量Qd ＝3000m³/d, 即34.72 L/s, 0.035m³/s[6]
Kz= 2.7/Qd0.11 (注：Qd－平均日废水流量，L/s ，5<Qd<1000)
=2.7/34.720.11
=1.83
最大流量Qmax＝Kz×Qd＝1.83×3000 m³/d＝5483 m³/d＝228.50 m³/h＝0.063 m³/s
（2）设明渠数N1=1，有效水深h1=0.3m,水流速度 v1=0.6m/s,则明渠宽度B1
B1=Qmax/（v1h1N1）=0.063/(0.3×0.6×1)=0.35m
（3）取栅前水深h=0.3m,过栅流速v=0.7m/s,栅条间隔宽度b=0.01m,格栅倾角=60°，则栅条间隙数n
n=Qmax·=0.063×（Sin60）1/2/(0.01×0.3×0.7)=26
（4）设栅条宽度S=0.01m,则栅槽宽度B
B=s（n－1）＋b·n=0.01×(26－1)＋0.01×26＝0.51m
（5）进水渠道渐宽部分的长度l1
设其渐宽部分展开角1=20°
1= =（0.51－0.35）/(2×tg 20) ≈0.22m
（6）栅槽与出水渠道连接处的渐宽部分长度l2
2==0.22/2=0.11m
（7）通过格栅的水头损失
设栅条断面为圆形断面

式中：为形状系数，断面为圆形时=1.79；
——重力加速度，m/s2；
——系数，格栅受污染物堵塞时水头损失增大倍数，一般采用3；
——栅条宽度，m；
——栅条间隙宽度，m；
则 h1＝1.79×（0.01/0.01）4/3×0.72×3×Sin60/（2×9.81）＝0.116m
（8）栅后槽总高度H
设栅前渠道超高h2=0.3m
H=h＋h1＋h2=0.3＋0.116＋0.3≈0.72m
（9）栅槽总长度L
L=1＋2＋0.5＋1.0＋
式中：——栅前渠道深m；
L=0.22＋0.11＋0.5＋1.0＋=2.18m
（10）格栅间结构型式：半地下式砖混矩形水池
4.1.３ 设备选型
本设计中采用NC-500型机械格栅。[7]
（1）设备特点及用途
NC型机械格栅采用机械清理机构，机构紧凑，只要采用不同的耙齿，就可对不同的污水进行固液分离。电器控制简单，操作实现自动化，能耗省，劳动强度低。除污动作连续，除渣干净，分离效率高，噪声低。格栅的过流部件全部采用不锈钢材制作，耐腐蚀，经久耐用。
NC型机械格栅适用于毛织厂、制革厂、印染厂、造纸厂及生活污水处理厂（站），对污水进行预处理，起到保护后级污水处理设备设施，降低后级处理负荷的作用，是提高处理效率的关键。
（2）主要技术参数
表4.1 选用格栅的技术参数和安装尺寸
型号
设备宽度B/mm
有效栅宽B2/mm
有效栅隙b/mm
运动速度m/min-1
水流速度/m﹒s-1
电机功率/Kw
安装角度α/。
支座长度L/mm
格栅槽深度H/mm
格栅地面高度H1/mm
NC-500
500
380
10
3
≤1
0.25
60．
1797
1000
550

图4.2 NC型机械格栅外形及安装尺寸
4.2 调节池
4.2.1 设计说明
无论是工业废水，还是城市污水或生活污水，水量和水质在24小时之内都有波动。这种变化对污水处理设备，特别是生物处理设备正常发挥其净化功能都是不利的，甚至还可能遭到破坏。同样对于物化处理设备，水量和水质的波动越大，过程参数难于控制，处理效果越不稳定；反之，波动越小，效果就越稳定。在这种情况下，应在废水处理系统之前，设置均化调节池，用于进行水量的调节和水质的均化，以保证废水处理的正常进行。此外，酸性废水和碱性废水可以在调节池内中和；短期排出的高温废水也可通过调节以平衡水温。
根据生产废水排放规律，后续处理构筑物对水质水量稳定性的要求，调节池停留时间取6h。调节池采用半地下式，便于利用一次提升的水头，由于调节池内不安装工艺设备或管道，考虑到土建结构可靠性高，故障少，只设一个调节池。
4.2.2 设计计算
设停留时间为6h[6]，则有效容积为
125m3/h×6h=750m3
有效水深为5m，池面积为150m2，池宽取8m,则池长为18.75m。设超高0.5m，则总高h＝5.5m，则定池体规格18.75m×8m×5.5m。
调节池结构型式：半地下式钢筋砼矩型水池
4.2.3 设备选型
本设计采用CP型沉水式污水泵[7]，适合于输送含有较大颗粒、块状和纤维片状的液体。适用于食品、造纸、采矿、纺织、皮革等工业污水的处理排放。
选用设备的主要技术参数见表4.2。
表4.2 选用泵的主要技术参数
型号
口径/mm
功率/kW
极数
扬程/m
流量/m3·h-1
CP(T)-55,5-100
100
5.5
4
8
135
4.3 气浮池
4.3.1 设计说明
气浮是从液相中分离固体或液体颗粒的单元操作，当把空气通入污水并形成微小气泡时，气泡将立即与污水中的悬浮颗粒形成气泡与悬浮颗粒的结合体，在液体浮力的作用下，它们将迅速上浮而形成浮渣，把浮渣撇除后，即达到从液相中分离固体或液体颗粒的目的。在废水处理系统中，气浮主要用于去除石油加工厂或煤气发生站污水中的乳化油、造纸污水中的纸浆及纤维工业废水中的细小纤维等污染物质，而这些物质实际上很难用自然沉淀或上浮的方法去除。
4.3.2 设计计算
本设计采用加压溶气气浮装置[9]。
溶气罐的计算：
已知进入气浮池的造纸废水流量Q＝3000m3/d；SS平均进水浓度C0=800mg/L；气浮池运转温度t＝20。C；出水SS浓度Ci=100mg/L；经验气固比A/S＝0.026
(1)每日流入气浮池的总固体量QC0
QC0=3000×800×10-3=2400 kg/d
(2)每日产生的总固体量Q’=3000×(800－100)×10-3＝2100 kg/d
(3)每日需气总量Gg
Gg＝A/S·QC0＝0.026×2400＝62.4 kg/d，折合48 m3/d
(4)单位体积污水所需气量Vg
Vg＝48/3000=0.016(m3空气/ m3污水)
(5)有回流时溶气罐所需的工作压力P
有公式：A/S＝Qr/Q·1.3C1（fP-1）/ C0 （1）
式中，回流比Qr/Q＝0.5；
C1---温度为200C时空气在水中的溶解度（mL/L），为18.7
f---溶气罐中空气的饱和百分比，一般为0.5～0.8，取0.7
P---溶气罐工作时的绝对压力，atm
代入数据，有0.026＝0.5×1.3×18.7×（0.7P-1）/800
P＝3.87 atm＝(Pa+101.33)/101.33
Pa=291.14 kPa
溶气罐的工作压力不宜过高，假定溶气罐的工作压力为275 kPa（表压），则
P＝（275＋101.35）/101.35＝3.71 atm
代入公式（1），有0.026＝(QR/300)×24.31×(0.7×3.71-1)/800
求得回流量Qr =1607.3 m3/d,回流比＝Qr/Q＝53.6％
(6)有回流时的压力溶气罐容积V
取接触时间T＝2.5min
V= Qr T＝1607.3×2.5/（60×24）＝2.8 m3
则取填料式溶气罐一个，有效高度H=3.2m，直径为D
D＝（4V/πH）1/2=（4×2.8/3.14×3.2）1/2＝1.06m
选TR－12型溶气罐2个[7]，其中一个备用，参数见下表。
表4.3 TR型溶气罐性能表
型号
罐直径（mm）
流量适用范围（m3/h）
适用工作压力（kPa）
进水管公称管径（mm）
出水管公称管径（mm）
罐总高（mm）
TR-12
1200
119~150
202.7～506.75
250
300
3510
有回流气浮池的计算：
已知：Qr =1607.3 m3/d＝66.97m3/h，造纸废水流量Q＝125m3/h，接触室上升流速v2＝20mm/s＝72m/h，分离室表面负荷率q＝3.67m3/(m2·h),分离室水力停留时间T＝25min
(1)气浮分离室的主要尺寸计算
分离室的容积V
V＝T(Q+R)＝25/60（125＋66.97）＝79.99 m3
分离室的表面积A1
A1＝（Q+Qr）/ｑ＝（125＋66.97）/3.67＝52.31ｍ2
分离室的水深H1
H1=V/ A1=79.99/52.31=1.53m
分离室的长度L1
气浮池采用平流式，且为一组两格。为与刮渣机配套，取每格宽度B＝３.0ｍ，则
L1= A1/2B＝52.31/（2×３）＝8.7ｍ
气浮分离室的总高度H
取超高H2＝0.3ｍ，则
H=H1+H2=1.53+0.3=1.83ｍ
(2)气浮接触室的主要尺寸计算
接触室的表面积A2＝（Q+Qr）/V2＝（125＋66.97）/72＝2.67ｍ2
接触室的长度L2
已知接触室的宽度为2B＝6ｍ，则
L2＝A2/2B＝2.67/6＝0.45ｍ，取L2＝0.8ｍ
接触室的水深与气浮池相同，即H1＝1.53ｍ
接触室的表面积实际为A2’
A2’=2B L2=2×3×0.8＝4.8ｍ2
(3)有回流气浮池的最终主要尺寸
气浮池的总长度L
L＝L1+L2=8.7+0.8=9.5ｍ
气浮池的总宽度为　2B＝2×3＝6ｍ
气浮池的总深度　H＝1.83ｍ
根据计算得出的气浮池宽度，选用GM型刮沫机一台[7]，其性能规格见下表
表4.3 GM型刮沫机性能规格
型号
配气浮池宽度/m
轨道中心距/m
行走速度/m·min-1
电动机功率/kW
GM5
5.5
5.95
5.0或7.0
1.5

溶气释放器的计算：
已知：有回流时的加压溶气水量Qr＝66.97m3/h，相应的溶气罐的工作压力为275kPa选用TS-78-V型释放器[7]，其性能如下表。
表4.4 TS型溶气释放器性能表
型号
规格DG（mm）
接口尺寸Df（mm）
294kPa下流量（m3/h）
作用范围（cm）
TS-78-V
50
40
4.00
70
则所需释放器的个数ｎ＝Qr/4.0=66.97/4.0≈17个
气浮池集水管的计算：
已知：回流时流出气浮池的流量Ｑ=191.97m3/h,穿孔集水管孔眼的水头损失⊿h＝0.3m，集水孔眼的流量系数μ＝0.94
全池采用集水管4根，则Ｑˊ＝Ｑ/4＝191.97/4＝47.99 m3/h
集水孔眼的流速v＝μ（2g⊿h）1/2=0.94×（2×9.8×0.3）1/2＝2.35m/s
集水孔眼的总面积ω＝Ｑˊ/0.64v=47.99/(0.64×2.35×3600)＝0.0089m2
集水孔眼总数n＝ω/A0＝0.0089/0.000177＝50个 （其中孔口直径为15mm，则A0＝0.000177m2）
集水管的管径，采用Dg200钢管，管中最大流速为0.42m/s
气浮池结构型式：地上式钢筋砼水池
4.4 UASB池
4.4.1 设计说明
进行工艺设计，必须把握废水水质水量的特点。本工程中，废水为造纸废水的生产废水，废水排放量达到Ｑ＝3000 m3/d＝125 m3/h，COD＝1600mg/L，BOD＝400mg/L，从废水来源及性质可以看出，其生化性较好，COD浓度高，适宜采用UASB反应器进行处理。
4.4.2 设计计算
设计COD去除率E＝80％，设计容积负荷NV=4.8kgCOD/(m3·d)，Ｑ＝3000 m3/d＝125 m3/h，进水有机物浓度C0＝1600mg/L
(1) UASB反应器的形状和尺寸
UASB反应器有效容积[10]：V有效＝QC0E/NV＝3000×1.6×0.8/4.8＝800m3
反应器有效高度为h＝4.5m，则
横截面积S＝V有效/h=800/4.5=177.8 m2，采用双池设计。
设单池长l=14.5m，则宽b＝S/2l≈6.1m，取b＝6.5m
单池体截面积Sˊ＝lb＝14.5×6.5＝94.25m2
设计反应器总高H＝7.0m，其中超高0.5m
池体总容积V＝2SˊHˊ＝2×94.25×（7.0-0.5）＝1225.25 m3
池体有效反应容积V有效ˊ＝2Sˊh=2×94.25×4.5＝848.25 m3
反应池单池的实际尺寸：14.5m×6.5m×7.0m
有效反应容积V有效＝848.25m3>800m3，符合有机物负荷要求。
UASB体积有效系数：848.25/1225.25×100％＝70.1％，在70%～90%之间。
UASB池结构型式：半地下式钢筋砼水池
(2) 进水分配系统的设计
由资料知，颗粒污泥NV>4.0kgCOD/(m3·d),每个布水点服务2～5m2，出水口流速2～5m/s。
配水系统形式采用多管多孔配水方式[11]，反应器设一根D＝200mm的总水管，2根DN150的连接管和4根DN100的连接到两池的支管，各池在每根DN100管的两侧各连接6根d＝50mm的支水管，支管分别位于DN100管两侧，同侧每两根支管之间的中心距为2.0m，配水孔径取，孔距1.8m，每根水管有2个配水孔，每个孔的服务面积2.0×2＝4m2，孔口向下。
总管流速u＝4Qi/（3600πD2）＝4×125/（3600×3.14×0.22）≈1.11m/s
DN100的连接支管流速u1＝4×125/（4×3600×3.14×0.12）≈1.11m/s
布水孔 4×24＝96个，出水流速为3.5m/s，则孔径计算为：
d＝（4Qi/3600πnu）1/2＝（4×125/3600×3.14×96×3.5）1/2≈11.5mm，取12mm
布水管设置在离UASB反应器底部200mm处。
(3) 三相分离器
UASB的重要构造是反应器内的三相分离器的构造，三相分离器的设计直接影响到气、液、固在三相分离器内的分离效果和反应器的处理效果。对污泥床的正常运行和获得良好的出水水质起十分重要的作用，根据已有的研究和工程经验[11]，三相分离器应满足如下几点要求：
A、混合液进入沉淀区之前，必须将其中的气泡去除，防止气泡进入沉淀区，影响沉淀效果；
B、沉淀区的表面水力负荷在0.7 m3/(m2/h)以下，进入沉淀区前，通过沉淀槽底缝隙的流速不大于2.0m/s
C、沉淀斜板倾角不应小于500，使污泥不在斜板积累，尽快回落入反映区内；
D、出水堰前设置挡板，以防止上浮污泥流失，在某种情况下，应设置浮渣清除装置。
UASB反应器三相分离器设计计算结果：
H＝7.0m，其中超高0.5m，三相分离器高度H1=2.0m，反应区高度H2＝4.5m，其中反应器污泥区高度H3＝2.0m
（4）出水系统的设计计算
<1>溢流堰设计计算
反应器流量Q＝0.03472 m3/s，每池设置出水槽4条，槽宽bC=0.2m,水槽槽口附近水流速度ｖC=0.3m/s，则
槽口附近水深ｈcf=Q/ｖCbC=0.03472/(4×0.3×0.2)＝0.1447m，取槽口附近水深Hc为0.25ｍ，出水槽坡度为0.01
每池出水槽溢流堰共有8条，每条长14.5m
设计90º三角堰[11]，堰高50mm，堰口宽100mm，则堰口水面宽bˊ＝50mm
UASB处理水量为34.72L/s，溢流负荷为1～2L/(m·s)，设计溢流负荷为f＝1.157L/（m·s），则
堰上水面总长L＝Q/f＝34.72/（2×1.157）＝15.005m
三角堰数量nˊ＝L/ bˊ＝15.005/0.05≈300个，则每条溢流堰三角堰数量为300/8＝38个，共38个100mm的堰口，38个100mm的间隙
堰上水头较核：
每个堰出流率为Qˊ=q/ nˊ＝34.72×10-3/(2×300)＝5.787×10-5m3/s,按90º三角堰计算公式Qˊ＝1.43h2.5。则堰上水头为：
h＝（Qˊ/1.43）0.4＝(5.787×10-5/1.43) 0.4=0.0175m
<2>出水渠设计计算
UASB反应器沿长边设一条矩形出水渠，4条出水槽的出流流至此出水渠。出水渠保持水平，出水由一个出水口排出。
单池出水渠宽ｂQ=0.4m，坡度0.01。设出水渠渠口附近水流速度vQ＝0.3m/s，则渠口附近水深
ｈqf=Q/ｖQbQ＝0.03472/（2×0.3×0.4）＝0.145m
考虑渠深应以出水槽槽口为基准计算，所以出水渠渠深hq＝0.25＋0.145＝0.395m
<3>出水管设计计算
UASB反应器排水量为34.72L/s，单池选用DN250钢管排水，约为0.87m/s，充满度设计为0.6，设计坡度为0.001
（5）排泥系统的设计计算
本设计中产泥系数r＝0.2kg干泥/（kg·COD·d），进水COD＝1.6kg/m3，设计COD去除率E＝80％，则出水COD为0.32kg/m3，UASB反应器总产泥量[11]为：
ΔX＝rQSr＝0.2×3000×（1.6－0.32）＝768kg（干）/ d=32 kg（干）/ d
设污泥含水量为98%，因含水率P>95％，取ρ＝1000kg/m3，则湿污泥总产量为：
QS=768/1000(1-98%)=38.4 m3/d
单池污泥产量Qsˊ＝QS/2=19.2 m3/d
UASB每天排泥一次，污泥由污泥泵排入污泥浓缩池。每天排泥时间1.0h。
根据污泥量选择污泥泵的型号【7】，共需4台（二用二备）。
表4.5 YW型泵技术参数
型号
流量/m3·h-1
扬程/m
转速/ r·min-1
轴功率/kw
电机功率/kw
效率/%
50YW17-25-3
20.4
23.8
2900
2.14
3
61
排放污泥应该选择降解活性较低的污泥，也驾驶污泥悬浮层上部的稀絮状污泥和颗粒污泥床底部积累的含较多砂粒的污泥。因此，排泥口应设两个，一个位于反应器中部，三相分离器下0.5～1.5m处，另一个设于反应器最底部。
（6）沼气收集系统的设计计算
设UASB产气率E＝0.3 m3气/kg·COD，则总产气量[11]有：
G=QMAXC0E=228.50×（1.6-0.32）×0.3＝87.74 m3/h=0.024 m3/s
主管直径与沼气流量的关系为：G＝aπd2v/4(其中a为充满度，取0.6)
由上式，得本工程设计集气管直径为DN250
(7)水封罐的设计计算
水封罐的作用是控制三相分离器的集气室中气液两相的界面高度，保证集气室出气管在反应室运行过程中不被淹没，运行稳定并将沼气即时排出反应器，以防止浮渣堵塞等问题的产生。经验表明[11]，水封罐中的冷凝水将有积累，因此在水封罐中有一个排除冷凝水的出口，以保证罐中的水位。
水封高度取1.5m，水封罐面积一般为进气管面积的4倍，则水封罐面积
S水封罐=πd2沼气×4/4＝3.14×0.252＝0.196m2，水封罐直径取0.5m
(8)气水分离器
气水分离器起到对沼气干燥的作用，选用Φ500mm×H1800mm钢制气水分离器一个，气水分离器中预装钢丝填料，在气水分离器前设置过滤器以净化沼气，在分离器出水管上装设流量计及压力表[11]。
(9)UASB的其他设计：
<1>取样管设计
为了掌握UASB运行情况，在每个UASB上设置取样管。在距反应器底1.0～1.2m位置，污泥床内分别设置取样管4根，各管相距1.0m左右，取样管选用DN50钢管，取样口设于距地坪1.0m处，配球阀取样[11]。
<2>检修
A、 人孔：为便于检修，在UASB反应器距地坪1.0m处设Φ600mm人孔一个。
B、 通风：为防治部分容重过大的沼气在UASB反应器内聚集，影响检修和发生危险，检修时可向UASB反应器中通入压缩空气，因此在UASB一侧预埋压缩空气管。
C、 采光：为保证检修时采光，除采用临时灯光外，不设UASB顶盖。
<3>给排水
在UASB反应器布置区设置一根DN32供水管供补水、冲洗及排空时使用。
<4>通行
在反应器顶面上设置刚架、钢板行走平台，并连接上台楼梯。
<5>安全要求
A、 UAS