屠宰场废水处理毕业设计.docx
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屠宰场废水处理毕业设计
屠宰场废水处理毕业设计
摘要
本设计为湖北省某屠宰场的废水处理设计。
屠宰场在运行生产过程中会产生大量含有高浓度有机物的废水，主要来自于各种牧畜、禽类、鱼类宰杀和加工，是我国最大的有机污染源之一。
该屠宰废水处理厂的处理水量为1000m3/d，污水中的各项污染物的指标为BOD为1000mg/L，COD为2000mg/L,NH3-N为30mg/L以及SS为1500mg/L。
由于该废水COD和BOD的浓度较大，所以我们要求处理后的污水达到国家的一级排放标准即：
BOD≤25mg/L，COD≤100mg/L，NH3-N≤15，SS≤70mg/L。
经分析可知该屠宰场的废水主要包含的是易沉淀的悬浮物和无机物和易生化降解的有机物，所以我们可以采用物理处理和生物处理相结合的方式来进行污水的净化。
首先采用物理处理来去除污水中容易沉淀的悬浮物和无机物，然后采用水解酸化-SBR工艺来去除污水中的有机物。
具有投资和处理成本低廉，工艺简单和管理方便等很多方面的优点。
关键字：
屠宰场废水；水解酸化；SBR工艺
前言
随着我国生活水平的不断提高，人民对物质的追求也不断提高，屠宰行业也在飞快的发展，但由于我国大多数屠宰场并没有设置废水处理与回收利用装置，所以其产生的高浓度的有机废水也对我国环境产生了很严重的影响，成为了我国最大的有机污染源之一。
屠宰场所产生的污水主要来自于各种牲畜的屠宰和加工环节，具有水量大，颜色深和有机物浓度高等特点。
废水中主要以高浓度含氮有机化合物﹑悬浮物﹑溶解性固体物质﹑油脂﹑蛋白质等为主。
[1]
废水中含有大量的固体悬浮物：
毛发﹑肉屑﹑骨屑﹑内脏﹑未消化的食物和粪便等，因此有利于运用物理沉淀的方法进行去除。
同时废水中的有机物含量高，含有大量的氮磷化合物，可生化性好，利于运用生物方法进行处理。
运用物理和生物相结合的处理工艺，同时吸取国外的一些先进的方法，以此来达到处理效果最优的流程。
第一章概论
1.1设计任务
（1）确定工业废水处理站的处理工艺流程及处理构筑物（或设备）的类型和数量。
（2）对工艺流程中的主要构筑单元的设计与计算，如：
格栅、沉砂池、沉淀池、生化反应池、曝气池、SBR反应池、消毒池、污泥浓缩池等。
（3）工业废水处理站平面布置、高程布置设计。
（4）管道水力阻力的计算，水泵、风机等主要设备选型。
（5）工业废水处理工程初步经济核算（分析），如人工、药品、设备运行费用等。
（6）采用CAD制图，所需制作图纸：
①工业废水站平面布置图；
②工业废水站的工艺流程、高程布置图；
③主要单体构筑物的三视图。
1.2设计要求
（1）设计选定工艺流程合理，构筑物尺寸计算准确，构筑物选型及主要参数计算准确；
（2）配套设备选型合理；
（3）工业废水处理的经济分析合理；
（4）图纸规范，绘制精确，布局合理；（全部要求计算机绘图）
①工业废水处理站平面布置合理，有运输道路和辅助建筑物，泥水处理分区明显；
②工业废水处理站高程布置合理、水力计算准确；
1.3设计原则和依据
1.3.1设计原则
根据对屠宰场废水的分析和净化后污水的水质要达到要求进行初步的设计，经过计算认证后选择技术上可行，经济上划算合理的方案，最后制定出具体的流程。
在保证污水处理效果的同时，还要合理的安排各种资源的综合循环利用，节约废水处理厂的用地，节约劳动力。
同时应当合理设计、合理布局，做到技术可行、运行可靠、经济合理。
1.3.2设计依据
1.国家污水排放的一级标准，废水处理后要求达到：
COD≤100mg/L,BOD5≤25mg/L,SS≤70mg/L，pH=6.0-9.0，NH3-N≤15mg/L。
2.毕业设计任务书和其他相关规范要求
第二章屠宰废水的处理方法
因为废水中含有大量的悬浮物和固体小颗粒，同时含有大量的有机物。
所以国内外一般采用物理处理与生物处理相结合的方式来达到污水净化的目的。
2.1物理处理
废水中含有大量的毛发，和较大颗粒的固体废物，因此我们需要先用格栅来进行先期的水质过滤。
格栅有一组平行的金属栅条或者栅网制成，安装在污水渠道的进口处或污水处理厂的端部，用以截留较大的悬浮物和漂浮物，如纤维，碎皮，毛发，果皮蔬菜塑胶制品等，一遍减轻后续处理构筑物的处理负荷并使之正常运行。
由于屠宰场废水的水质水量波动较大，所以应设置调节池。
可以保证废水不受高峰流量和浓度变化的影响，使后续管道和构筑物能够正常的运行。
屠宰场废水中含有大量的生物油脂，所以普通的沉淀方法不能满足其需要，所以这里我们选择的是可以去除油脂的隔油沉砂池，在去除废水中固体颗粒的同时，保证生物油脂也能被净化，利于后续操作的正常进行。
2.2生物处理
在当前污水处理技术领域中，活性污泥法是应用最为广泛的生物处理技术之一。
活性污泥法于1914年在英国曼切斯特建成实验厂开创以来，已经有100年的历史，随着在实际生产上的广泛应用和技术上的不断改革创新，特别是近几十年随着对生化反应和净化机理进入了深入的研究，活性污泥法在生物写和反应动力学的理论方面都得到了很好的发展，当前活性污泥法已经成为生活污水，城市污水和有机工业废水的主体处理技术。
但传统的活性污泥处理系统还有很多待解决的问题，如反应器的体积庞大，占地面积大，电耗高，管理复杂等。
针对这些问题，一些新的处理工艺研发并成功，可以很好的运用到我们今天对屠宰场废水的处理中。
2.2.1氧化沟
氧化沟又称氧化渠或循环曝气池。
是常规活性污泥法的一种改型和发展。
1954年荷兰建成了世界上第一座氧化沟污水处理厂。
氧化沟污水处理的整个过程如进水、曝气、沉淀、污泥稳定和出水等全部集中在氧化沟内完成，最早的氧化沟不需另设初次沉淀池、二次沉淀池和污泥回流设备。
后来处理规模和范围逐渐扩大，它通常采用延时曝气，连续进出水，所产生的微生物污泥在污水曝气净化的同时得到稳定，不需设置初沉池和污泥消化池，处理设施大大简化。
氧化沟一般由沟体、曝气设备、进出水装置、导流和混合设备组成，沟体的平面形状一般呈环形，也可以是长方形、L形、圆形或其他形状，沟端面形状多为矩形和梯形。
氧化沟由于其独特的水流形态，有利于活性污泥的生物凝聚作用，而且可以将其分为缺氧区和富氧区，用以进行硝化和反硝化，从而达到脱氮的效应。
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，所以被越来越多的污水处理厂所应用。
[2]
2.2.2间歇式活性污泥处理系统（SBR）
SBR是序列间歇式活性污泥法的简称，是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术，又称序批式活性污泥法。
与传统污水处理工艺不同，SBR技术采用时间分割的操作方式替代空间分割的操作方式，非稳定生化反应替代稳态生化反应，静置理想沉淀替代传统的动态沉淀。
间歇式活性污泥处理系统的间歇式运行，是通过其主要的反应容器-曝气池的运行操作来实现的。
曝气池的运行操作，主要是由
（1）流入：
（2）反应：
（3）沉淀：
（4）排放：
（5）待机等5个工序组成，这5个工序都在曝气池最后一个反应容器中进行和实施。
[2]
（1）流入工序
污水注入，注满后再进行反应，从这个方面说，反应容器起到了调节池的作用，因此反应器对水质和水量的变化有一定的适应性。
同时在注入阶段，根据工艺上的其他要求，也可以配合进行其他的操作，如曝气，搅拌等
（2）反应工序
这是本工艺最重要的一道工序，污水注入到达预定高度后，反应即开始进行，根据污水处理的目的，如BOD去除，硝化和反硝化等，才去不同的技术措施。
BOD去除-硝化反应的阶段，所需曝气的时间较长，而在进行反硝化反应时，应该停止曝气，是反应器处于缺氧和厌氧状态，同时进行缓慢的搅拌。
（3）沉淀工序
本工序相当于活性污泥连续处理系统的二次沉淀池。
应该停止曝气和搅拌，是反应器处于静止阶段，使活性污泥和水进行分离。
沉淀的时间一般为1.5-2.0h。
（4）排放工序
经过沉淀后产生的上清液，做为处理水排放。
一直降到最低水位，在反应器残留一部分活性污泥，作为种泥。
（5）待机工序
也称闲置工序，即在处理水排放后，反应器处于静止状态，等待下一个操作周期开始的阶段。
SBR工艺是一种系统简单，但处理效果很好的污水生物处理系统。
同时也是一种新型的污水处理工艺，有些地方可以得到改进，以此来产生更好的处理结果。
将其与水解酸化反应相结合，简称水解酸化-SBR工艺，通过水解酸化反应能够改善污水的可生化性，有利于提高下一步工序曝气反应的效果，使处理结果可以达到更优。
2.2.3AB法
AB法污水处理工艺，是吸附-生物降解工艺的简称。
主系统主要由A段和B段组成，A段由吸附池和中间沉淀池组成，B段由曝气池和二次沉淀池组成，两段都设有独立的污泥回流系统，并且完全分开，互不影响。
所以每段都能培育出各自独特的，适合于本段水质特性的微生物种群。
A段的负荷高，污泥产率也高。
A段对污染物的去除主要通过生物的吸附作用，这样很多重金属和难降解的有机物以及一些含氮磷的营养物质都能通过A段得到一定的去除，因此，大大减轻了B段的负担。
B段接受经过A段处理过的水，水质和水量都比较稳定，有利于B段的生化功能的展开。
[2]
2.2.4厌氧生物处理
厌氧生物处理是利用厌氧微生物对废水处理的方法。
有机物不能完全降解，有一部分转化为甲烷，可以作为能源利用。
在厌氧条件下,形成了厌氧微生物所需要的营养条件和环境条件,利用这类微生物分解废水中的有机物并产生甲烷和二氧化碳的过程。
高分子有机物的厌氧降解过程可以被分为四个阶段：
水解阶段、发酵（或酸化）阶段、产乙酸阶段和产甲烷阶段。
（1）水解阶段水解可定义为复杂的非溶解性的聚合物被转化为简单的溶解性单体或二聚体的过程。
（2）发酵（或酸化）阶段发酵可定义为有机物化合物既作为电子受体也是电子供体的生物降解过程，在此过程中溶解性有机物被转化为以挥发性脂肪酸为主的末端产物，因此这一过程也称为酸化。
（3）产乙酸阶段在产氢产乙酸菌的作用下，上一阶段的产物被进一步转化为乙酸、氢气、碳酸以及新的细胞物质。
（4）产甲烷阶段，乙酸、氢气、碳酸、甲酸和甲醇被转化为甲烷、二氧化碳和新的细胞物质。
目前应用比较广泛一些厌氧生物处理工艺主要是普通消化池、厌氧接触消化池、升流式厌氧污泥床、厌氧颗粒污泥膨胀床。
随着世界上能源问题的越来越紧张，厌氧处理也越来越多的被应用于很多污水的处理，体系也越来越完善，具有动力消耗少，无需供氧等很多优点。
第三章屠宰场废水处理工艺流程
3.1废水处理工艺的确定
由于屠宰场的废水中含有BOD和COD浓度很高，所以主要的处理工艺我们选择生物处理，相较于物化处理，生物处理能够更有效的去除水中的BOD和COD。
而且成本更小，运行效率更高。
经过对于各种处理工艺的比较，本设计主要的处理工艺选择SBR与水解酸化相结合的工艺。
水解酸化-SBR做为一种很成熟的工艺，在很多屠宰场的废水处理中得到了应用，因为其投资成本相对较低，工艺流程简单，占地面积少，出水的水质完全可以达到要求。
[3]最重要的是其除氮的效果也十分理想，所以十分适合对屠宰场的废水进行处理。
水解酸化-SBR工艺采用的是厌氧和好氧相结合的工艺，本工艺对废水的水量和有机负荷的冲击有较好的缓冲能力，而且工艺流程简单，处理成本低廉，十分适合小型的肉类屠宰场的废水处理。
3.2废水处理的工艺流程
污水先通过格栅过滤，去除污水中的毛发及较大的固体颗粒物，然后进入到调节池稳定废水的水质和水量，因为废水中含有大量的生物油脂，所以我们需要用隔油沉淀池来对废水中动物油脂和大颗粒的有机物进行沉淀去除，沉淀的废渣排入到污泥浓缩池进行后续的处理。
通过隔油沉淀池的污水，继续通入到水解酸化池里，在厌氧的环境中将废水中非溶解性的有机物转化为转变为可以溶解的有机物，使其中难于生化降解的有机物转变为易降解的。
从而改变了污水的可生化性，有利于后续SBR工艺的进行。
水解酸化后的污水继续排放到SBR反应池内，经过流入，反应，沉淀，排放，静置5个工艺程序，具体的就是进行进水，生物降解，硝化和反硝化除氮，最后沉淀分离这几个过程。
本工艺产生的污泥排放到污泥浓缩池内，再通过脱水后外运。
具体的处理工艺流程见下图
图3-1工艺流程图
表3-2各主要处理单元的去除率
COD（mg/l）
BOD（mg/l）
SS（mg/l）
NH3-N（mg/l）
色度（倍）
隔油沉砂池
进水水质
2000
1000
1500
30
5000
出水水质
1600
750
750
30
4000
去除率
20%
25%
50%
0
20%
水解酸化池
进水水质
1600
750
750
30
4000
出水水质
800
450
300
21
1000
去除率
50%
40%
60%
30%
75%
SBR反应池
进水水质
800
450
300
21
1000
出水水质
100
25
70
5
50
去除率
87.50%
94%
77%
76%
95%
出水水质
100
25
70
5
50
第四章主要构筑物的设计与计算
4.1格栅的设计与计算
4.1.1设计说明
格栅是一种截留废水中粗大污物的预处理设施。
是由一组平行的金属栅条制成的金属框架，斜置在废水流经的渠道上，或泵站集水池的进口处，用以截阻大块的呈悬浮或漂浮状态的固体污染物，以免堵塞水泵和沉淀池的排泥管。
截留效果取决于缝隙宽度和水的性质。
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。
4.1.2设计参数的设定
过栅流速采用0.3m/s；
栅条净间隙本设计取e=10mm；
格栅的安装倾角一般采用450-750；
4.1.3格栅的设计计算［2］
（1）最大设计流量
平均日流量
（式4-1）
即
取污水的总变化系数K总=2.1
最大设计流量
（式4-2）
代入可得
（1）格栅的间隙数
最大设计流量Qmax=0.025m3/s，假设格栅倾角α=60°,栅条间隙e=0.01m，栅前水深h=0.4m，过栅流速v=0.3m/s，代入公式得
（式4-3）
式中，n—栅条间隙数，个；
Qmax—最大设计流量，m3/s；
α—格栅倾角，度；
e—栅条间隙，m；
h—栅前水深，m；
v—过栅流速，m/s。
即
取20个
（2）格栅宽度B
（式4-4）
式中：
S-----栅条宽度，取0.01m
代入可得
（3）进水渠道渐宽部分长度L1
若进水渠宽B1=0.25m；渐宽部分展开角度a1=20°，代入公式可得：
（式4-5）
即
（4）栅槽与出水渠连接处的渐宽部分长度L2
（5）过栅的水头损失h
因为格栅条为矩形断面，所以我们取k=3，β=2.42，重力加速度g=9.81m/s2。
代入公式可得：
（式4-6）
（式4-7）
m
（式4-8）
式中，h1—通过格栅的水头损失，m；
k—系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增大的倍数，一般取3；
h0—计算得出的水头损失；
ε—阻力系数，与栅条断面形状有关；
g—重力加速度，m2/s；
β—系数，与栅条断面形状有关。
（6）栅槽总高度H
取栅前渠道超高h2=0.3m，代入公式可得
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。
（7）栅槽的总长度L
已知，进水渠道渐宽段长度L1=0.2m.，出水渠道渐窄段长度L2=0.1m，栅前高度H1=h+h2=0.7m，进水渠展开角度α=600，代入公式得：
（式4-9）
（8）每日栅渣量W
因本设计最大流量Qmax=0.025m3/s，所以取污水量总变化系数K总=2.1。
本设计采用的是细格栅，应取标准栅渣量W1=0.8m3格栅渣/103m3废水，代入公式得：
（式4-10）
m3/d<0.2m3/d
所以应该采用人工清渣的方式来进行清理。
式中，W—每日清渣量，m3/d；
Qmax—最大设计流量，m3/s；
W1—栅渣量标准，m3栅渣/103m3污水，取0.1-0.01，粗格栅用小值，细格栅用大值；
K总—生活污水流量总变化系数。
4.2调节池的设计
4.2.1调节池的作用
无论是工业废水，还是城市污水和生活污水，水量水质在一天24小时内都有变化，而对于有些反应对水质、水量和冲击负荷较为敏感，所以对于废水处理作用以适当尺寸的调节池，对水质、水量的调节是后续反应稳定运行的保证。
调节池的作用是均质和均量，使某一时段高浓度的酸性或碱性的废水可以得到稀释，短期排除的高温废水可以能够混合降温，可以减轻后续后续构筑物处理的负担，为生物处理创造一个良好的环境。
［2］
4.2.2调节池的设计与计算
调节时间这里我们取为T=4h，所以调节池的容积
（式4-11）
假设池的有效深度为h=2.5m，其中超高为0.5m，则池的表面积
（式4-12）
设计调节池为长方形，取长宽各为12m，12m，保护水深h1位0.5m，即调节池的深度H为
综上所述：
调节池的规格为12m×12m×3m。
在池底设置集水坑，水池底以i=0.01的坡度坡向集水坑，集水坑内设置潜污泵。
4.3隔油沉砂池的设计
隔油沉沙池主要是用来分离污水中的浮油和泥沙的构筑物，它是利用油与水之间的密度差异来进行油水分离的。
在池中，相对密度大于1的油上浮于水面，相对密度大于1的泥沙则沉于池底，所以隔油池又有沉淀池的作用，但其主要的功能还是用于分离污水中的浮油。
国内外目前普遍采用的是平流式隔油池和斜板斜管隔油池，本次设计我们采用平流式隔油池来进行油水分离。
平流式隔油池由池体，刮油刮泥机和集油管组成。
废水从一端流进，另一端流出，由于在池内水的流速很慢，相对密度小于1的油杂质在浮力的作用下上浮，并且聚集在池的表面，通过设在次表面的集油管和刮油机收集浮油，而密度大于1的杂质则沉于贮砂斗中。
4.3.1设计参数的选择
（1）停留时间T，一般取用1.5h-2h，本设计取T=2h；
（2）水平流速v，一般采用2-5mm/s，本设计采用v=2mm/s；
（3）隔油池超高h1，一般不应小于0.4m，本设计采用h1=0.5m；
（4）工作水深一般在1.5-2.0m之间；
（5）隔油池每格的宽度B，一般为整数；
（6）隔油池的间隔数n，不得小于2
4.3.2隔油池的计算［4］
（1）隔油池的有效容积V
（式4-13）
式中：
Qmax—废水最大流量，m3/h；
T—废水在隔油池内的停留时间，h。
（2）隔油池的过水断面面积A
（式4-14）
式中v—废水在隔油池内的水平流速，本次设计取3mm/s。
代入可得
（3）隔油沉沙池的总高度
本次设计采用机械清除浮油，所以设隔油池每格的宽度B=4.5m，间隔数n=2，代入公式可以可得隔油沉砂池的工作水深
（式4-15）
式中：
A——过水断面积，m2；
B——隔油池每个格间的宽度，m；
h——隔油池工作水深，m；
n——隔油池间隔数。
若池子的超高h1为0.5m，则池子的总高度
（4）隔油池的有效池长L
（式4-16）
（5）贮砂斗各部分尺寸计算
由于采用机械刮泥，所以池底无需坡度，在进水口的方向设置污泥斗，由于池子被分为两格，每个格子里我们设计一个污泥斗，所以一共设置两个污泥斗，排泥周期为1d，所以产泥量
（式4-17）
式中：
B0，B1—污水进出水的悬浮物浓度，kg/L；
t—排砂时间的间隔，d本设计取t=1；
—污泥的容重，取其为1000kg/m3；
P0—污泥的含水率，取其为97%。
代入可得
则每座沉淀池的污泥量
取贮砂斗的上口长宽各为a1=2，b1=2m；贮砂斗的下底长宽a2=1m，b2=1m,斗壁的倾角取为600贮砂斗的高
（式4-18）
所以单个贮砂斗的容积
（式4-19）
因为6.7×2=13.4>W=12.5，所以设计满足要求
（7）除油除渣设备
隔油池内设一台机械刮油刮泥机，上撇浮油，将浮油推向池的末端，并通过集油管收集浮油，达到油水分离的目的；下刮沉沙，使其进入池前端的污泥斗内，再送入污泥浓缩池，经过脱水后外运。
4.4水解酸化池的设计
水解酸化工艺属于升流式厌氧污泥床反应器技术范畴。
水解池内分污泥床区和清水层区，待处理污水以及滤池反冲洗时脱落的剩余微生物膜由反应器底部进入池内，并通过带反射板的布水器与污泥床快速而均匀地混合。
污泥床较厚，类似于过滤层，从而将进水中的颗粒物质与胶体物质迅速截留和吸附。
由于污泥床内含有高浓度的兼性微生物，在池内缺氧条件下，被截留下来的有机物质在大量水解—产酸菌作用下，将不溶性有机物水解为溶解性物质，将大分子、难于生物降解的物质转化为易于生物降解的物质。
［5］
4.4.1设计参数的选择
（1）废水的停留时间T，一般为2.5-4.5h，这里我们取4h；
（2）池内上升流速：
一般控制在0.8-1.8m/h较合适；
（3）清水区高度的选择，0.5-1.5m为宜；
（4）反应器分格，本设计分为2格；
（5）配水方式，采用穿孔管布水器，配水支管出水口距池底200mm。
4.4.2水解酸化池的计算［4］
水解酸化池的有效容积V
（式4-20）
式中：
Qmax—流量，m3/s；
T—废水在池内的停留时间。
若池的有效水深h为4m，其中超高为0.5m，所以池子的表面积S
因为本设计中池子被分为两格，所以设每格的长宽各为10m，4.5m。
所以本设计中水解酸化池的尺寸为：
10m×9m×4.5m
由于反应池的底部可能会积累颗粒物质，砂粒和污泥，需要在池底设置排泥管，将污泥运送至污泥浓缩池内。
若排除污泥含水率P1为98.5%，污泥密度设为1.032t/m3，则每日沉淀干污泥重为W1为
（式4-21）
式中：
SO，SP－进水和出水的BOD浓度
湿污泥的体积V1为
（式4-22）
4.5SBR反应池的设计与计算［5］
SBR工艺处理污水,其处理核心处理设备是一个序批式间歇反应器,SBR省去了许多处理构筑物,所有反应都在一个SBR反应器中运行,通过时间控制SBR反应器各个阶段工艺的进行,在流态上属于完全混合式,实现了时间上的推流,有机污染物随着时间的推移而降解。
SBR工艺整个运行周期由进水、反应、沉淀、出水和闲置5个基本工序组成,都在一个设有曝气器的反应器内依次进行。
在整个处理过程中,不断循环这种操作周期,以实现污水处理目的。
SBR工艺具有的优越性：
①.工艺流程简单,运转灵活,建筑费用低；②.对水质水量比变化的适应性强；③.较好的除磷脱氮效果；④.污泥沉降性能良好；⑤.处理效果良好,出水可靠。
4.5.1设计参数的选择
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