屠宰废水处理

各构筑物的去除率： 

构筑物 

COD

BOD₅

TP

TN

SS

初沉池 

30%

70%

AC

75%

85%

80%

SBR

≥85%

94%

93%

91%

94%

备选方案： 

1、进水→细格栅→调节池→初沉池→上流式厌氧污泥床反应器(UASB) →SBR→出水

2、进水→细格栅→调节池→初沉池→气浮池→UASB→A²/O→出水

方案比较： 

(1)厌氧反应器的选择 

由于屠宰废水的进水水质中COD和 BOD浓度很高，需要设置厌氧工艺作为好氧工艺处理的前处理，在厌氧处理器的选择上有一般的UASB工艺以及厌氧接触法(AC)的比较。

厌氧接触工艺又称厌氧活性污泥法，是对传统消化池的一种改进。在传统消化池中，水利停留时间等于固体停留时间，而在厌氧接触工艺中，通过将由出水带出的污泥进行沉淀与回流，延长了生物固体停留时间。由于固体停留时间在生物处理工艺中的重要意义，执意改进大大提高了厌氧消化池的负荷能力和处理效率。由于从消化池中流出的混合液中不可避免地带有一些未分离干净的气体，这些气体进入沉淀池必然会干扰沉淀池的固液分离，因此，一般在消化池和沉淀池之间要增设脱臭设备，以去除混合液中未分离干净的气体，即AC工艺中所采用的真空脱气器。真空脱气的真空度一般为508mm水柱。

厌氧接触法对悬浮物高的有机废水(如肉类加工废水等)效果很好，悬浮颗粒成为微生物的载体，并且很容易在沉淀池中沉淀。由于厌氧接触法对废水SS中所含的细小毛类物质有很好的去除率，达80%以上，所以在整套工艺的设计上未设计气浮池。

采取升流式厌氧污泥床(UASB)处理肉类加工废水并取得成功的关键在于使反应器中维持高浓度的厌氧污泥。但由于肉类加工废水浓度不高，水利负荷相对较高，若气-固-液三相分离进行的不好，污泥流失会大于污泥的生成量，使得反应器中的污泥量不断减少，造成处理效率大幅度下降。要使气-固-液三相分离得好，除了分离器的设计要合理外，操作运行条件也很重要，操作运行不当，形成的污泥多为絮状或绒毛状，这种形态的污泥容易挟带厌氧消化过程中产生的微气泡，沉降性能差，气-固-液三相分离很难进行。同时若采取UASB工艺进行处理，在进水中就必须设专门的设备对SS进行预处理。

经二者比较，本工艺采用厌氧接触工艺。 

(2) 是否选用气浮池 

气浮主要用于去除肉类加工废水中的乳化油，同时对BOD和SS等也有较好的去除效果。在本工艺设计时，由于废水中油含量不是很高，可以在沉淀池上设置刮油机，将油脂通过渠道排走进行进一步处理。由于SS在后续的AC工艺和SBR工艺中都有较高的去除率，所以气浮池的作用不明显。

经工艺计算和比较，不设气浮池废水的SS和油含量均可以达到标准，所以不设气浮池。

(3) 脱氮除磷工艺的选用 

    由于屠宰废水中含有大量的N、P，若不经处理直接排入水体容易造成水体的富营养化，A²/O工艺和NP型SBR反应器均有较好的脱氮除磷的效果，可是由于COD和BOD的浓度较高，经过前面的预处理不能达到一级标准，所以比较得知A²/O工艺不适用于本设计中。

七、工艺设备简介 

(1) 格栅 

格栅由一组平行的金属栅条或筛网组成，安装在污水渠道、泵房集水井的进口处或污水处理厂的端部，用以截流较大的悬浮物或漂浮物，以便减轻后续处理构筑物的处理负荷，并使之正常运行。

筛除是分离肉类加工废水中较粗的分散性悬浮固体使用最广泛的方法，本工艺的设计中采用中格栅，主要用于拦截较粗的悬浮物固体，栅条间距为20mm。栅条20根。

(2) 调节池

   调节池的木的是削弱水质水量波动对废水处理工艺的影响，利于或保证处理工艺的正常运行，保证稳定的处理效果。从工业企业排出的废水，其水量和水质都是随时间变化的，为了保证后续处理构筑物或设备的正常运行，需对废水的水量和水质进行调节。

应根据不同废水水质情况、处理工艺系统的特点及处理要求而具体确定。设于一级处理之后、二级处理之前，可减少调节池中的浮渣和污泥；设于一级处理之前，需考虑混合设备以防污泥沉淀或设置污泥斗以便排泥（导致深度过大）。

调节池的类型包括均量池、均质池以及均化池。在本次设计中，采用矩形平面对角线出水调节池。

肉类加工废水在24h之内水质和水量的变化幅度较大，为了使后续工艺的处理效果稳定，在处理流程中设置调节池对废水的水质和水量进行调节，以减弱水质和水量的变化幅度。由于肉类加工厂多为一班或两班倒生产，通过设置调节池还可以将一班或两班的废水均匀分配在一天内进行处理，从而可减少处理构筑物的容积，降低投资。调节池的设置上采用线内设置，实际采用的调节池的调节时间一般为6-12小时。

(3) 初沉池

   初沉池的处理对象是悬浮物质，同时可以去除部分BOD₅，可改善生物处理构筑物的运行条件并降低其BOD₅负荷。沉淀池按池内水流方向的不同，可以分为平流式沉淀池、辐流式沉淀池和竖流式沉淀池。

    沉淀在肉类加工废水处理中被用来去除原废水中的无机固体物和有机固体物。初次沉淀池用于去除原废水中的有机固体物。采用初沉池去除废水中可沉淀的有机固体物，可降低后续工艺的负荷，根据实践表明，利用初沉池沉淀肉类加工废水，可去除废水BOD₅ 30%，去除率SS 70%。

本设计中初沉池采用平流式沉淀池。

(4) 厌氧接触反应器

   对于悬浮物较高的有机废水，可以采用厌氧接触法。废水先进入混合接触池(消化池)与回流的厌氧污泥相混合，然后经真空脱气器而流入沉淀池。接触池中的污泥浓度要求很高，在12000～15000mg/L左右，因此污泥回流量很大，一般是废水流量的2～3倍。

厌氧接触法实质上是厌氧活性污泥法，不需要抱起而需要脱气。厌氧接触法对悬浮物高的有机废水(如肉类加工废水等)效果很好，悬浮颗粒成为微生物的载体，并且很容易在沉淀池中沉淀。在混合接触池中，要进行适当搅拌以使污泥保持悬浮状态。搅拌可以用机械方法，也可以用泵循环池水。

(5) 序批式反应器(SBR)

SBR工艺的一个完整操作过程，亦即每个间歇反应器在处理废水时的操作过程包括如下五个阶段：1、进水期(或称充水期)；2、反应期；3、沉淀期；4、排水排泥期；5、闲置期

所谓序列间歇式有两种含义：一是运行操作在空间上是按序列、间歇的方式进行的，由于污水大多是连续排放且流量的波动是很大的，此时间歇反应器至少为两个池或多个池，污水连续按序列进入每个反应期，它们运行时的相对关系是有次序地，也是间歇的；二是每个SBR反应器的运行操作在时间上也是按次序排列间歇运行的一般可按运行次序分为五个阶段。

SBR法有下列特点：①工艺简单，调节池容积小或者不设调节池，不设二次沉淀池，无污泥回流；②投资省，占地少，运行费用低；③反应过程基质浓度梯度大，反应推动力大，处理效率高；④耐有机负荷和有毒物负荷冲击能力强，运行方式灵活，静止沉淀，出水水质好；⑤厌氧(缺氧)和好氧过程交替发生，泥龄短且活性高，同时脱氮除磷。

SBR法很容易满足脱氮除磷的工艺要求，在时间上控制的灵活性又能大大提高脱氮除磷的效果。本设计中采用NP式SBR，考虑脱氮除磷的运行方式，进水BOD₅控制在160～200mg/L，本设计中来水经前处理后，进入SBR的BOD₅浓度为168mg/L，达到NP式的要求。

八、工艺设计 

本设计采用的设计流量

1、格栅

   筛除是分离肉类加工废水中较粗的分散性悬浮固体使用最广泛的方法，本工艺的设计中采用中格栅，主要用于拦截较粗的悬浮物固体，栅条间距为20mm。

过栅流速 ，栅条间缝 ， ，格栅倾斜角 ，格栅前水深 。

则栅条间隙数

栅条宽度设

栅槽宽度

栅槽总高度

，  

栅后槽总高度

若进水渠宽 ，进水渠展开角

栅槽与出水渠道连接处后渐窄部分长度

栅槽总长度

每日栅渣量

取

由于栅渣量较小，所以采用人工清渣。

2、调节池

   由于本设计中水质浮动不是很大，因此水力停留时间取6h，有效水深2.7m,超高0.3m，最低水深1.0m

则调节池容积V=q_max×HRT=2880/24×6=720m³

H=h₁+h₂+h₃=2.7+0.3+1.0=4.0m

A=V/H=720/4=180m³

根据面积取调节池的长宽分别为15m和12m

3、初沉池

   本次工艺设计中初沉池采用平流式沉淀池，水平流速v=2.5mm/s，表面负荷q=2m³/(m^2.h)，水力停留时间t=1.5h

则：沉淀池有效水深h₂=q×t=2×1.5=3m

    沉淀区面积 A=Q_max/q=(2880/24)/2=60m³

沉淀区有效容积V₁=A×h₂=60×3=240m³

沉淀区长度 L=3.6v×t=3.6×2.5×2=18m

沉淀区总宽度 B=A/L=60/18=3.3m

取沉淀区总宽度为4m

沉淀池的总高度H

H=h₁+h₂+h₃+h₄

污泥斗容积V₁=1/3×h₄(S₁+S₂+ )

             =1/3×3×(36+4+ )

             =52 m³

则 H=0.3+4+0.3+3=7.6 m

设两个污泥斗，总长L=21.6+1.5=23.1 m

出水堰长度校核：

根据初沉池出水堰最大负荷不宜大于2.9 L/s·m,二沉池不宜大于1.7 L/s·m,每池出水堰长度为 3.7+6+6=15.7 m

出水负荷= =33.3L/s

=2.12<2.9

所以，合格。 

每天产生的污泥量V=

                 =2880×(900-270)/(1000×(1-0.98)×1000)

=90.72 m³/d

4、厌氧接触反应器 

   污水厌氧接触反应器由三个部分组成，混合接触池(消化池)、沉淀池和真空脱气器。

设污水在消化池中的消化时间t=1d,本设计中的设计流量Q=2880 m³·d

反应(消化)区容积V=qv·t=2880×1=2880 m³

AC工艺的沉淀池一般采用竖流式沉淀池， 

(1) 中心管面积与直径 

设流速v₀=0.1m/s

 f₁=q_max/v₀=0.03/0.1=0.3m²

d₀= = =0.62m,取为0.65m

(2)沉淀池有效沉淀高度，即中心管高度 

   设v=0.0005m/s,t取2.5h

   h₂=v×t×Q=0.0005×2.5×2880=3.6m

(3)中心管喇叭口到反射板之间的间隙高度 

v₁：间隙流出速度，不大于40mm/s,取0.03m/s

d: 喇叭口直径  d₁=1.35d₀=1.35×0.22=0.297m,取0.3m

h₃= q_max / v_{1 取1.1m)} d₁=1.06(

反射板直径d₂=1.3d₁=1.3×0.3=0.39 m

(4)沉淀池总面积及沉淀池直径 

沉淀区面积f₂=q_max/v=0.03/0.0005=60m²

  沉淀池总面积A=f₁+f₂=0.3+60=60.3m²(取61m²)

  沉淀池直径 D= = =8.81m(取8.9m)

  要求D/h₂<3，8.9/3.6=2.47<3

所以，满足条件保证水流自下而上作垂直流动 

(5) 污泥斗及污泥斗高度 

  取 =60^o,截头直径0.4m

  h5= ×tg = ×tg60^o=7.36m(取7.4m)

  h₄缓冲层高取0.3m

池总高H=h₁+h₂+h₃+h₄+h₅=0.3+3.6+1.1+0.3+7.4=12.7m

排入污泥井的污泥量V=

式中，C₀=270mg/L, =80%，Q=2880m³/d,p=98%, =1000kg/m³

V=100×270×0.8×2880/(10³×(100-98) ×1000)=31.104m³

5、SBR反应器

设计水量Q=2880m³/d=120m³/h=0.03m³/s

参数：①污泥负荷率Ns取值0.15kgBOD₅/(kgMLSS·d)

②污泥浓度和SVI，污泥浓度采用2500mgMLSS/L,SVI采用100

③反应周期数，SBR周期采用T=12h，反应器1d内周期数 n=24/12=2

④周期内时间分配，反应池数 N=4

进水时间 ：T/N=12/4=3h

反应时间 ：5h

静沉时间 ：1.5h

排水时间 ：1h

⑤周期进水量 :Q₀=QT/(24N)=2880/24×12/4=360m³

反应池有效容积 V₁=nQ₀S₀/(xNs)=4×360×168/(2280×0.15)=707.37

反应池最小水量 Vmin=V1-Q0=707.37-360=347.37m3

反应池中污泥体积 Vx=SVI×MLSS×V/10⁶=100×2500×707.37/10⁶=176.84m³

Vmin> Vx，合格 

校核周期进水量，周期进水量应满足下式： 

Q₀<(1-SVI×MLSS/10⁶)V=(1-100×2500/10⁶)×707.37=530.53m³

Q₀=360m³,符合要求 

确定单座反应池的尺寸 

SBR有效水深取5.0m,超高0.5m,则SBR总高为5.5m

SBR面积为707.37/5=141.5m²

设SBR的长宽比为2：1，则SBR的池宽为8.42m,长为16.9m,取池长为17m，池宽为8.5m

SBR反应池最低水位为：347.37/(8.5×17)=2.41m

SBR反应池污泥高度为：176.84/(8.5×17)=1.23 m

2.41-1.23=1.18 m

可见，SBR最低水位与污泥污位之间的距离为0.68m,大于0.5m的缓冲层，符合要求。

剩余污泥： 

选取a=0.8,b=0.07,Xv=2.25

则

=

=252.44 kg MLVSS/d=336.6kg MLSS/d

6、污泥部分的设计 

(1) 初沉池  污泥量Q₁=91m³/d,污泥含水率98%

(2) 竖流式沉淀池  污泥量Q₂=32m³/d,污泥含水率98%

(3) SBR 污泥量Q₃=34m³/d，污泥含水率99%

总污泥量Q=91+32+34=157m³/d

1、集泥井 

设停留时间HRT=8h，总泥量157m³/d

采用圆形池子，池子有效体积为V=Q×HRT/24=157×8/24=53m³

池子的有效水深取4m，则池面积A=13.25m²

则集泥井的直径D= = =4.11m

取D=4.5m

则实际面积A=15.9m²(取A=16m²)

水面超高0.3m,则实际高度4.3m

2、污泥重力浓缩池 

取固体负荷(固体通量)M一般为10～35kg/(m³·d)

取M=25kg/(m³·d)，浓缩时间T=24h

设计污泥量Q=157m³/d,浓缩后，污泥含水率96%，浓缩后污泥体积V₁=78.5 m³/d

根据要求，浓缩池的设计横断面面积应该满足：A≥Qc/M

入流固体浓度c=(W₁+W₂+W₃)/(Q₁+Q₂+Q₃)

W₁=91×1000×(1-98%)=1820kg/d

W₂=32×1000×(1-98%)=640kg/d

W₃=34×1000×(1-99%)=340kg/d

那么，Qc= W₁+W₂+W₃=1820+640+340=2800kg/d=116.7kg/h

则c=2800/78.5=35.7kg/m³

(1) 直径(D)

浓缩池的横断面积A=Qc/M=2800/25=112m²

设计两座正方形浓缩池，则每座边长为B=7.48m，取B=8m

则实际面积A=128m²

(2) 高度 

停留时间，取HRT=24h

h2=HRT·Q/(24×A)=24×157/24/128=1.23m

有效高度 h₂=1.23,取h₂=1.5m

超高 h1=0.3m

缓冲层高 h3=0.5m

池壁高 H=h1+h2+h3=1.5+0.5+0.5=2.5m

(3) 污泥斗 

污泥斗下锥体边长取1m,高度取4m

3、贮泥池 

贮泥池设计为圆形， 

设计参数HRT=6h,Q=78.5m³/d,V=Q·HRT=78.5/24×6=19.625m³,取V=20m³

取H=4m，则D=2.5m,取D=3.0m，超高取0.5m

则贮泥池尺寸为：D×H=3.0×4.5(m²)

九、高程计算 

本设计流量Q=120m³/h,选取管径为250mm的铸铁管，查表可知，流速v=0.69m/s,1000i=3.36

根据公式： h= iL+ +构筑物内部水头损失

查表可以得出，90^o弯头的局部损失=0.48,等径三通的局部损失=1.5

各构筑物内部的水头损失： 

SBR                 h=1.5m

竖流式沉淀池        h=0.45

消化池              h=0.2m

初沉池              h=0.3m

调节池              h=0.5m

泵                  h=0.35m

格栅                h=0.2m

通过计算得知： 

出水→ SBR反应器           水头损失H=1.6m

SBR反应器→ 二沉池         水头损失H=1.6m

二沉池→ 消化池             水头损失H=1.6m

消化池→ 初沉池             水头损失H=1.6m

初沉池→ 调节池             水头损失H=1.6m

调节池→ 泵房               水头损失H=1.6m

由设计资料所知，厂区废水通过明渠收集，渠底标高为-0.6m，经处理后的水直接排放，排水标高为-0.8m。

通过水头损失的计算，可知，本设计中须选用扬程为8.71的污水提升泵一台。

污泥均用污泥泵直接打入集泥井。 

具体数据见高程图。 

十、投资概算 

按运行15年计

(1) 构筑物造价 

由于构筑物均采用钢筋混凝土结构，每立方米单价为450元

构筑物名称 

构筑物体积(m³)

造价(万元)

调节池 

720

32.4

初沉池 

428

19.26

消化池 

3000

135

二沉池 

493

22.185

SBR

3291

148.095

集泥井 

53

2.385

污泥重力浓缩池 

344

15.48

贮泥池 

20

0.9

总计 

375

(2) 泵 

在整套流程中共有六台泵，五台污泥回流泵，一台污水提升泵，根据污泥回流泵单价为4000元/台，污水提升泵10000元/台，六台泵总金额为2+1=3(万元)

(3) 电费 

屠宰厂所在地区电费为0.9元/KWh

则，一年所需电费=15×5×0.9×24×365×+75×0.9×24×365×=118.26(万元)

(4) 人工费 

设平均一个工程师，一个监测人员，两个工人，平均工资为1100元/月

合计=15×4×1100×12=792000(元)=79.2(万元)

(5) 其它费用 

其它费用包括调试技术服务费、运输安装费、管理费、税收、方案设计费，总共约为直接费用的40%，即合计=40%×375=150万元

综上，整个工程所需费用＝375+118.26+79.2+150=722.46(万元)

十一、参考文献 

(1) 排水工程下册（第四版），张自杰、林荣忱、金儒霖编，中国建筑工业出版社 

(2) 水污染控制工程下册（第二版），高廷耀、顾国维主编，高等教育出版社 

(3) 废水生物处理新技术—理论与应用，沈耀良、王宝贞编著，中国环境科学出版社 

(4) 水处理工程师手册，唐受印、戴友芝等编，化学工业出版社 

(5) 给水排水设计手册(第1册 常用资料),中国市政工程西南设计院主编，中国建筑工业出版社