5000吨每天啤酒生产废水处理工程设计学位论文

5000吨每天啤酒生产废水处理工程设计学位论文

1绪论1.1啤酒废水的来源及水质分析1.特点生产产啤酒过程用水量很大，特别是酿酒、罐装工艺过程大量使用新鲜水，相应产生大量废水。啤酒的生产工艺较多，不同的啤酒厂生产过程中吨酒耗量和水质相差很大。管理和技术水平较高的啤酒厂耗水量为8～12吨每吨，我国啤酒厂的吨酒耗水量一般大于该参数。国内啤酒从糖化到罐装总耗水10～20立方米每吨。酿造啤酒消耗的大量水除一部分转入产品外，绝大部分作为工业废水排入环境。啤酒工业废水按其有机物含量可分为以下几类：（1）冷却水冷冻机，麦汁和发酵的冷却水等。这类废水基本上未受污染。（2）清洗废水如大麦浸渍废水，大麦发芽降温喷雾水，清洗生产装置废水，漂洗酵母水，洗瓶机初期洗涤水，酒罐消毒废水，巴斯德杀菌喷淋水和地面冲洗水等，这类废水受到不同程度的有机污染。（3）冲渣废水如麦渣液，冷热凝固物酒槽剩余酵母，酒泥，虑酒渣和残碱性洗涤液等，这类废水中含有大量的悬浮性固体有机物，工作中将产生麦汁冷却水，装置洗涤水。麦糟，热凝固物和等大量悬浮固体。（4）罐装废水在罐装酒时，机器的冒泡滴时有发生，还经常出现冒酒，使废水中掺入大量残酒。另外喷淋时由于用热水喷淋，啤酒升温引起平那压力上升，“炸瓶”现象时发生，致使大量啤酒洒在喷淋水中。为防止生物污染，循环使用喷淋水时需加入防腐剂，因此别更换下来的废喷淋水含防腐剂成分。（5）洗瓶废水清洗瓶子时先用碱性洗涤剂浸泡，然后用压力水初洗，瓶子清洗水中含有残余碱性洗涤剂，纸浆，染料，浆糊，残酒和泥沙等。碱性洗涤剂要定期更换，更换是若直接排入下水道可使啤酒废水呈碱性，银丝废碱性洗涤剂应先进入调节，沉淀装置进行单独处理。若将洗瓶废水的排出液经处理后储存起来用以调节废水的酸碱值（啤酒废水平时呈酸性），则可以节省污水处理的药剂用量。2．啤酒废水来源54n啤酒废水主要来自麦芽车间（浸麦废水），糖化车间（糖化，过滤洗涤废水），发酵车（发酵罐洗涤，过滤洗涤废水），灌装车间（洗瓶，灭菌废水及瓶子破碎流出的啤酒）以及生产用冷却废水等。啤酒工业废水主要含糖类，醇类等有机物，有机物浓度较高，虽然无毒，但易于腐败，排入水体要消耗大量的溶解氧，对水体环境造成严重危害。啤酒废水的水质和水量在不同季节有一定差别，处于高峰流量时的啤酒废水，有机物含量也处于高峰。国内啤酒厂废水中：CODcr含量为：1000～2500mg/L，BOD含量为：600～1500mg/L，该废水具有较高的生物可降解性，且含有一定量的凯氏氮和磷。啤酒生产工艺流程如图1.1排水大米粉碎糊化麦芽粉碎糖化过滤煮沸酒花成品排水包装啤酒过滤发酵沉淀图1.1啤酒生产流程图麦芽生产过程如图1.2大麦筛选浸麦发芽干燥排水麦芽图1.2麦芽生产流程图1.2废水水质水量及达标要求（1）设计流量5000m3/d.（2）生产废水组成及各部分水质，如表1.2所示：54n表1.1生产废水水质及出水要求项目CODcrSSBOD5TNTP进水水质1350400700303出水要求1006020100.5处理效率92.6%85%97.1%66.7%83.3%处理要求：处理后出水水质达到广东省地方标准《水污染物排放限值》二时段一级排放标准的要求，即：CODcr100mg/L，SS60mg/L，BOD520mg/L，TN10mg/L，TP0.5mg/L。54n2处理的工艺流程及说明2.1概述鉴于啤酒废水自身的特性，啤酒废水不能直接排入水体，据统计，啤酒厂工业废水如不经处理，每生产100吨啤酒所排放出的BOD值相当于14000人生活污水的BOD值，悬浮固体SS值相当于8000人生活污水的SS，其污染程度是相当严重的。目前常根据BOD/CODcr比值来判断废水的可生化性，即：当BOD/CODcr>0.3时易生化处理，当BOD/CODcr>0.25时可生化处理，当BOD/CODcr<0.25难生化处理，而啤酒废水的BOD/CODcr>0.3所以，处理啤酒废水的方法多是采用好氧生物处理，也可先采用厌氧处理，降低污染负荷，再用好氧生物处理。目前国内的啤酒厂工业废水的污水处理工艺，都是以生物化学方法为中心的处理系统。目前，国内外普遍采取生化法处理啤酒废水。啤酒废水可生化性很好，以生化为主的工艺根据处理过程中是否需要曝气，可把生物处理法可分为以下二类：好氧生物处理好氧生物处理是在氧气充足的情况下，利用好氧微生物的生命活动氧化啤酒废水中的有机物，其产物是二氧化碳、水及能量（释放于水中）。这种方法没有考虑到废水中有机物的利用问题，因此处理成本较高。活性污泥法、生物膜法、深井曝气法是较有代表性的好氧生物处理方法。1．活性污泥法活性污泥法是中、低浓度有机废水处理中使用最多，运行最可靠的方法，具有投资省，处理效果好等优点。该处理工艺的主要部分是曝气池和沉淀池。废水进入曝气池后，与活性污泥（含大量的好氧微生物）混合，在人工充氧的条件下，活性污泥吸附并氧化分解水中的有机物，而污泥和水的分离则由沉淀池来完成。我国的珠江啤酒厂，烟台啤酒厂，上海益民啤酒厂，武汉西湖啤酒厂。广州啤酒厂和长春啤酒厂等厂家均采用此法处理啤酒废水。据报道，进水CODcr为1200－1500mg/L时出水CODcr可降至50－100mg/L.去除率为94％－9654n％。活性污泥处理啤酒废水的缺点时动力消耗大，处理中常出现污泥膨胀。污泥膨胀的原因是啤酒废水中碳水化合物含量过高，而N,P,Fe等营养物质缺乏，各营养成分比例失调，导致微生物不能正常生长而死亡。解决的办法是投加含N,P的化学药剂，但这将使处理成本提高。而较为经济的方法是把生活污水（其中N,P浓度较大）和啤酒废水混合。间歇式活性污泥法（SBR）通过间歇曝气可以使动力消耗显著降低，同时，废水处理时间也短于普通活性污泥法。例如。珠江啤酒厂引进比利时SBR专利技术，废水厂处理时间仅需19－20h，比普通活性污泥法缩短10－11h,CODcr的去除率也在96％以上,扬州啤酒厂和三明市大田啤酒厂采用SBR技术处理啤酒废水，收到了同样的效果.2．深井曝气法为了提高曝气过程中氧的利用率，节省能耗，加拿大安大略省的巴利啤酒厂，我国的上海啤酒厂和北京五星啤酒厂均采用深井曝气法（超深水曝气）处理啤酒废水。深井曝气实际上是以地下深井作为曝气池的活性污泥法，曝气池由下降管以及上升管组成。将废水和污泥引入下降管，在井内循环，空气注入下降管或同时注入两管中，混合液则由上升管排至固液分离装置，即废水循环是靠上升管和下降管的静水压力差进行的。其优点是：占地面积少，效能高，对氧的利用率大，无恶臭产生等。据测定，当进水BOD5浓度为2400mg/L时，出水浓度可降为50mg/L,去除率高达97．92％。当然，深井曝气也有不足之处，如施工难度大，造价高，防渗漏技术不过关等。3．生物膜法生物膜法时在处理池内加入软性填料，利用固着生长于填料表面的微生物对废水进行处理，不会出现污泥膨胀的问题。生物接触氧化池和生物转盘是这类方法的代表，在啤酒废水治理中均被采用，主要是降低啤酒废水中的BOD5。生物接触氧化池是在微生物固着生长的同时，加以人工曝气。这种方法可以得到很高的固体浓度和较高的有机负荷，因此处理效果高，占地面积也小于活性污泥法。国内的淄博啤酒厂，青岛啤酒厂，渤海啤酒厂荷徐州酿酒总厂等厂家的废水处理中采用了这种技术。青岛啤酒厂在二段生物接触氧化之后辅以混凝气浮处理，啤酒废水中54nCODcr和BOD的取出率分别在80％和90％以上。在此基础上，山东省环科所改常压曝气为加压曝气（P＝0.25～0.30MPa）,目的在于强化氧的传质，有效提高废水中溶解氧的浓度，以满足中高浓度废水中微生物和有机物氧化分解的需要。结果表明，当容积负荷<=13.33kg.m-3.d-1COD,停留时间为3～4小时.COD和BOD平均去除率分别达到93.52％和99.03％。由于停留时间缩短为原来的1/3～1/4，运转费用也降低。生物转盘是较早用以处理啤酒废水的方法。他主要由盘片、氧化槽转动轴和驱动装置等部分组成，依靠盘片的转动来实现废水与盘上生物膜的接触和充氧。该法运转稳定动力消耗少，但低温对运行影响大，在处理高浓度废水是需增加转盘组数。该方法在美国应用较普及，国内的杭州啤酒厂、上海华光啤酒厂和浙江慈溪啤酒厂也在使用。据报道，废水中BOD的去除率在80％以上。4.厌氧生物处理厌氧生物处理适用于高浓度有机废水。它是在无氧条件下，靠厌氧细菌的作用分解有机物。在这一过程中，参加生物降解的有机基质有50％～90％转化为沼气（甲烷），而发酵后的剩余物又可作为优质肥料和饲料。因此，啤酒废水的厌氧生物处理受到了越来越多的关注。厌氧生物处理包括多种方法，但以升流式厌氧污泥床(UASB)技术在啤酒废水的治理方面应用最为成熟。UASB的主要组成部分是反应器，其底部为絮凝和沉淀性能良好的厌氧污泥构成的污泥床，上部设置了一个专用的气－液－固分离系统（三相分离室）。废水从反应器低部加入，在向上流穿过生物颗粒组成的污泥床时得到降解，同时生成沼气（气泡）。气，液，固（悬浮污泥颗粒）一同升入三相分离室，气体被收集在气罩里，而污泥颗粒受重力作用下沉至反应器底部，水则经出流堰排出。截至1990年9月，全世界已建成30座生产性UASB反应器处理啤酒废水，总容积达60600立方米。目前已有北京啤酒厂，沈阳啤酒厂等厂家利用UASB来处理啤酒废水。荷兰美国的某些公司所设计的UASB反应器对啤酒废水CODcr的去处率为80％－86％，北京啤酒厂UASB处理装置中试结果也保持在这一水平，而且其沼气产率为0.3－.5m3/kg(COD)。清华大学在常温条件下利用UASB厌氧处理啤酒废水的研究结果表明，进水CODcr浓度为2000mg.L-1时，去处率为85％－9054n％。沈阳啤酒厂采用回收固性物及厌氧消化综合治理工艺，实行清污分流，集中收集CODcr大于5000mg.L-1d的高浓度有机废水送入UASB进行厌氧处理，废水中CODcr的质能利用率可达91.93％。总的来说，好氧生物处理、厌氧生物处理是常见的啤酒废水治理方法.好氧生物处理对于低浓度废水有较高的COD去除率（＞90%），但是需要大量的投资和场地，能耗较高，受外界环境（温度等）影响较大；厌氧生物处理对于高浓度废水有较高的CODcr去除率，它克服了好氧生物处理的大多数缺点，还能进行生物质能转化，大幅度降低处理成本，因而为越来越多的厂家所采用，其最大缺陷是出水CODcr的浓度仍然很高，难以达到《污水综合排放标准》的要求。要得到理想的处理结果，实现啤酒废水治理的环境效益和经济效益的统一，必须将两种技术结合使用，这是解决啤酒废水污染问题的根本出路.把厌氧和好氧处理池串联使用，依靠前者把废水的高负荷降低，再以后者把低浓度废水处理达标，其动力消耗则可由前一过程的质能转化予以补偿。2.2方案选择2.2.1常用的处理啤酒废水的方法下面介绍几种常用的处理啤酒废水的方法，详情如下1．酸化—SBR法处理啤酒废水其主要处理设备是酸化柱和SBR反应器。这种方法在处理啤酒废水时，在厌氧反应中，放弃反应时间长、控制条件要求高的甲烷发酵阶段，将反应控制在酸化阶段，这样较之全过程的厌氧反应具有以下优点：（1）由于反应控制在水解、酸化阶段反应迅速，故水解池体积小。（2）不需要收集产生的沼气，简化了构造，降低了造价，便于维护，易于放大。（3）对于污泥的降解功能完全和消化池一样，产生的剩余污泥量少。同时，经水解反应后溶解性COD比例大幅度增加，有利于微生物对基质的摄取，在微生物的代谢过程中减少了一个重要环节，这将加速有机物的降解，为后续生物处理创造更为有利的条件。（4）酸化—SBR法处理高浓度啤酒废水效果比较理想，去除率均在94%54n以上，最高达99%以上。要想使此方法在处理啤酒废水达到理想的效果时运行环境要达到下列要求：（1）酸化—SBR法处理中高浓度啤酒废水，酸化至关重要，它具有两个方面的作用，其一是对废水的有机成分进行改性，提高废水的可生化性；其二是对有机物中易降解的污染物有不可忽视的去除作用。酸化效果的好坏直接影响SBR反应器的处理效果，有机物去除主要集中在SBR反应器中。（2）酸化—SBR法处理啤酒废水受进水碱度和反应温度的影响，最佳温度是24℃，最佳碱度范围是500～750mg/L。视原水水质情况，如碱度不足，采取预调碱度方法进行本工艺处理；若温度差别不大，运行参数可不做调整，若温度差别较大，视具体情况而定。2.UASB—好氧接触氧化工艺处理啤酒废水此处理工艺中主要处理设备是上流式厌氧污泥床和好氧接触氧化池，处理主要过程为：废水经过转鼓过滤机，转鼓过滤机对SS的去除率达10%以上，随着麦壳类有机物的去除，废水中的有机物浓度也有所降低。调节池既有调节水质、水量的作用，还由于废水在池中的停留时间较长而有沉淀和厌氧发酵作用。由于增加了厌氧处理单元，该工艺的处理效果非常好。上流式厌氧污泥床能耗低、运行稳定、出水水质好，有效地降低了好氧生化单元的处理负荷和运行能耗(因为好氧处理单元的能耗直接和处理负荷成正比)。好氧处理(包括好氧生物接触氧化池和斜板沉淀池)对废水中SS和COD均有较高的去除率，这是因为废水经过厌氧处理后仍含有许多易生物降解的有机物。该工艺处理效果好、操作简单、稳定性高。上流式厌氧污泥床和好氧接触氧化池相串联的啤酒废水处理工艺具有处理效率高、运行稳定、能耗低、容易调试和易于每年的重新启动等特点。只要投加占厌氧池体积1/3的厌氧污泥菌种，就能够保证污泥菌种的平稳增长，经过3个月的调试UASB即可达到满负荷运行。整个工艺对COD的去除率达96.6%，对悬浮物的去除率达97.3%～98%，该工艺非常适合在啤酒废水处理中推广应用。3.新型接触氧化法处理啤酒废水此方法处理过程为：废水首先通过微滤机去除大部分悬浮物，出水进入调节池,然后中提升泵打入VTBR54n反应器中进行生化处理，通过风机强制供风使废水与填料接触，维持生化反应的需氧量，VTBR反应器出水进入沉淀器，去除一部分脱落的生物膜以减轻气浮设备的处理负荷，之后流人气浮设备去除剩余的生物膜，污泥及浮渣送往污泥池浓缩后脱水。该处理工艺有以下主要特点：(1).VTBR反应器由废旧酒精罐改造而成，节省了投资。与钢筋混凝土结构相比,具有一次性投资低，运行稳定，处理效果好等特点。(2).冬季运行时，在VTBR反应器外部加了一层保温材料，使罐中始终保持较高的温度，提高了生物的活性。(3).因VTBR反应器高达10m左右，水深大，所选用风机为高压风机，风压为98kPa，N＝75kw，耗电量大。4.生物接触氧化法处理啤酒废水该工艺采用水解酸化作为生物接触氧化的预处理，水解酸化菌通过新陈代谢将水中的固体物质水解为溶解性物质，将大分子有机物降解为小分子有机物。水解酸化不仅能去除部分有机污染物，而且提高了废水的可生化性，有益于后续的好氧生物接触氧化处理。该工艺在处理方法、工艺组合及参数选择上是比较合理的，充分利用各工序的优势将污染物质转化、去除。然而，如果由于某些构筑物的构造设计考虑不周会影响运行效果，致使出水水质不理想，使生物接触氧化池的出水(静沉30min的澄清液)COD为500～600mg/L，经混凝气浮处理后出水COD仍高达300mg/L，远高于排放要求(150mg/L)。5．UASB反应器＋氧化沟工艺处理啤酒废水此工艺采用厌氧和好氧相串联的方式，厌氧采用内循环UASB技术。此处理工艺主要有以下特点：（1）实践证明，采用内循环UASB反应器＋氧化沟工艺处理啤酒废水是可行的，其运行结果表明CODCr总去除率高达95％以上。（2）由于采用的是内循环UASB反应器和氧化沟工艺串联组合的方式，可根据啤酒生产的季节性、水质和水量的情况调整UASB反应器或氧化询处理运行组合，以便进一步降低运行费用。6．本设计处理啤酒废水所选用工艺54n本处理工艺主要包括UASB反应器和SBR反应器。将UASB和SBR两种处理单元进行组合，所形成的处理工艺突出了各自处理单元的优点，使处理流程简洁，节省了运行费用，而把UASB作为整个废水达标排放的一个预处理单元，在降低废水浓度的同时，可回收所产沼气作为能源利用。同时，由于大幅度减少了进入好氧处理阶段的有机物量，因此降低了好氧处理阶段的曝气能耗和剩余污泥产量，从而使整个废水处理过程的费用大幅度减少。采用该工艺既降低处理成本，又能产生经济效益。并且UASB池正常运行后，每天产生大量的沼气，将其回收作为热风炉的燃料，可供饲料烘干使用。UASB去除COD达7500kg/d，以沼气产率为0.5m3/kgCOD计算，UASB产气量为3500m3/d(甲烷含量为55%～65%)。沼气的热值约为22680kJ/m3，煤的热值为21000kJ/t计算，则1m3沼气的热值相当于1kg原煤，这样可节煤约4t/d左右，年收益约为39.6万元。UASB+SBR法处理工艺与水解酸化+SBR处理工艺相比有以下优点：（1）节约废水处理费用。UASB取代原水解酸化池作为整个废水达标排放的一个预处理单元，削减了全部进水COD的75%，从而降低后续SBR池的处理负荷。也就是说，耗电量并没有随废水处理量的增加而增加。同原工艺相比较，每天实际节约1500～2500m3废水的处理费用，节约能耗约21.4万元/a。（2）节约污泥处理费用。废水经过UASB处理后，75%的有机物被去除，使SBR处理负荷大大降低，产泥量相应减少。水解酸化+SBR处理工艺工艺计算，产泥量达17t/d(产泥率为0.3kg污泥/kgCOD，污泥含水率为80%)，UASB+SBR法处理工艺产泥量只有5t/d(含水率为80%)左右，只有水解酸化+SBR处理工艺的1/3，污泥处理费用大大减少，节约污泥处理费用约为20元/a。实践证明，UASB成功处理高浓度啤酒废水的关键是培养出沉降性能良好的厌氧颗粒污泥。颗粒污泥的形成时厌氧细菌群不断繁殖，积累的结果，较多的污泥负荷有利于细菌获得充足的营养基质，故对颗粒污泥的形成和发展具有决定性的促进作用；适当高的水利负荷将长生污泥的水利筛选，淘汰沉降性能差的絮体污泥而留下沉降性能好的污泥同时产生剪切力，使污泥不对流旋转，有利于丝状菌相互缠绕成球。此外，一定的进水碱度也是颗粒污泥形成的必要条件，因为厌氧生物的生长要求适当高的碱度，例如：产甲烷细菌生长的最适宜PH值为6.8－7.2。一定的碱度既能维持细菌生长所需的PH54n值，又能保证足够的平衡缓冲能力。由于啤酒废水的碱度一般为500－800mgL-1，碱度不足，所以需投加姑爷碳酸钠或氧化钙加以补充。研究表明，在UASB启动阶段，保持进水碱度不低于1000mgL-1对于颗粒污泥的培养和反应器在高负荷下的良好运行十分必要。应该指出。啤酒废水中的乙醇是一种有效的颗粒化促进剂，它为UASB的成功运行提供了有利的条件。总之，UASB具有效能高，处理费用低，电耗省，投资少，占地面积小等一系列优点，完全适用于高浓度啤酒废水的治理。其不足之处是出水CODCr的浓度仍达500mg.L-1左右，需进行再处理或好氧处理串连才能达标排放。据本啤酒厂废水水质，来水COD为1350mg/l，BOD为700mg/l，BOD和COD之比为51.9%，可生化性好，不需进行水解酸化调节其可生化性。废水COD为1350mg/l，属于中低浓度废水。通过水质的分析和各种工艺的优缺点比较，选用厌氧＋好氧工艺，厌氧段采用厌氧反应器――UASB，好氧段采用序批式间歇活性污泥法即SBR法。只用UASB处理啤酒废水出水的COD5仍然打不到废水排放标准，故将UASB和SBR两种处理单元进行组合，所形成的处理工艺突出了各自处理单元的优点，使处理流程简洁，节省了运行费用，而把UASB作为整个废水达标排放的一个预处理单元，在降低废水浓度的同时，可回收所产沼气作为能源利用。同时，由于大幅度减少了进入好氧处理阶段的有机物量，因此降低了好氧处理阶段的曝气能耗和剩余污泥产量，从而使整个废水处理过程的费用大幅度减少。采用该工艺既降低处理成本，又能产生经济效益。2.2.2工艺流程及说明1.流程54n图2.1啤酒废水处理工艺流程图废水先经过格栅去除碎玻璃和杂物后流入调节沉淀池，在调节沉淀池调节其水质水量，并初步去除COD、SS、BOD后，由提升泵房提升至UASB厌氧反应器，UASB厌氧反应器为本流程的主体构筑物，将大幅度的去除废水中的BOD、COD、SS，废水再进入SBR反应池，再去除COD、SS、BOD和脱氮除磷，使出水达到排水要求，然后排入附近河道。对于氮磷的去除，由资料可得（《污水处理新工艺及设计计算实例》），微生物生长所需的营养元素，在SBR中为BOD：N：P的比等于100：6.2：1.1，由于啤酒废水中存在部分氮磷，其量和本废水的BOD比也在100：6.2：1.1左右，故本流程以去处COD、BOD、SS为主要目的,氮磷主要在SBR工艺去除。2.流程主要工艺说明（1）厌氧工艺――UASB厌氧生物处理作为利用厌氧性微生物的代谢特性，在毋需提供外源能量的条件下，以被还原有机物作为受氢体，同时产生有能源价值的甲烷气体。厌氧生物处理法不仅适用于高浓度有机废水，进水BOD最高浓度可达数万mg/l，也可适用于低浓度有机废水，如城市污水等。   厌氧生物处理过程能耗低；有机容积负荷高，一般为5－10kgCOD/m3.d54n，最高的可达30-50kgCOD/m3.d；剩余污泥量少；厌氧菌对营养需求低、耐毒性强、可降解的有机物分子量高；耐冲击负荷能力强；产出的沼气是一种清洁能源。UASB工作原理：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。图2.2UASB示意图UASB的池形状有圆形、方形、矩形。污泥床高度一般为3－8m54n，多用钢筋混凝土建造。当污水有机物浓度比较高时，需要的沉淀区与反应区的容积比值小，反应区的面积可采用与沉淀区相同的面积和池形。当污水有机物浓度低时，需要的沉淀面积大，为了保证反应区的一定高度，反应区的面积不能太大时，则可采用反应区的面积小于沉淀区，即污泥床上部面积大于下部的池形。 气液固三相分离器是UASB的重要组成部分，它对污泥床的正常运行和获良好的出水水质起十分重要的作用，因此设计时应给予特别的重视。根据经验，三相分离器应满足以下几点要求：    1、混和液进入沉淀区之关，必须将其中的气泡予以脱出，防止气泡进入沉淀区影响沉淀；    2、沉淀器斜壁角度约可大于45度角；    3、沉淀区的表面水力负荷应在0.7m3/m2.h以下，进入沉淀区前，通过沉淀槽缝的流速不大于2m/m2.h；   4、处于集气器的液一气界面上的污泥要很好地使之浸没于水中；    5、应防止集气器内产生大量泡沫。 （2）序批式间歇活性污泥法――SBR法SBR是序列间歇式活性污泥法（SequencingBatchReactorActivatedSludgeProcess）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。1.SBR处理工艺基本流程SBR艺由按一定时间顺序间歇操作运行的反应器组成。SBR艺的一个完整的操作过程，亦即每个间歇反应器在处理废水时的操作过程包括如下5个阶段：①进水期；②反应期；③沉淀期；④排水排泥期；⑤闲置期。SBR的运行工况以间歇操作为特征。其中自进水、反应、沉淀、排水排泥至闲置期结束为一个运行周期。在一个运行周期中，各个阶段的运行时间、反应器内混合液体积的变化及运行状态等都可以根据具体污水的性质、出水水质及运行功能要求等灵活掌握。54n图2.3SBR反应器运行过程2.SBR工艺的主要性能特点SBR作为废水处理方法具有下述主要特点：在空间上完全混合，时间上完全推流式，反应速度高，为获得同样的处理效率SBR法的反应池理论明显小于连续式的体积，且池越多，SBR的总体积越小。工艺流程简单，构筑物少，占地省。造价低，设备费。运行管理费用低。静止沉淀，分离效果好，出水水质高。运行方式灵活，可生成多种工艺路线。同一反应器仅通过改变运行工艺参数就可以处理不同性质的废水。由于进水结束后，原水与反应器隔离，进水水质水量的变化对反应器不再有任何影响，因此工艺的耐冲击负荷能力高。间歇进水、排放以及每次进水只占反应器的2/3右，其稀释作用进一步提高了工艺对进水冲击负荷的耐受能力。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。它的主要特征是在运行上的有序和间歇操作，SBR技术的核心是SBR反应池，该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，无污泥回流系统。54n3水处理构筑物设计与计算3.1格栅格栅由一组平行的金属栅条或筛网制成，安装在废水渠道的进口处，用于截留较大的悬浮物或漂浮物，主要对水泵起保护作用，另外可减轻后续构筑物的处理负荷。3.1.1设计参数取中格栅；栅条间隙d=10mm；栅前水深h=0.4m；过栅流速v=0.6m/s；安装倾角α=45°；设计流量Q=5000m3/d=0.058m3/s3.1.2设计计算图3.1格栅设计计算草图1.栅条间隙数(n)式中：Q-------------设计流量，m3/sα-------------格栅倾角，度b-------------栅条间隙，mh-------------栅前水深，mv-------------过栅流速，m/s54nn==20.32取n=21条2.栅槽有效宽度(B)设计采用φ20圆钢为栅条,即s=0.02mB=S(n-1)+en式中：S--------------格条宽度，mn--------------格栅间隙数b--------------栅条间隙，mB=0.02×(21-1)+0.01×21=1.15m3.进水渠道渐宽部分长度(l1)设进水渠道内流速为0.5m/s,则进水渠道宽B1=0.29m,渐宽部分展开角取为20°则l1=式中：B--------------栅槽宽度，mB1--------------进水渠道宽度，m--------------进水渠展开角，度l1==0.444.栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度（l2）l2=l1/2=0.44/2=0.22m54n5.过栅水头损失（h1）取k=3,β=1.79(栅条断面为圆形)，v=0.6m/sh1=式中：k--------系数，水头损失增大倍数β--------系数，与断面形状有关S--------格条宽度，md--------栅条净隙，mmv--------过栅流速，m/sα--------格栅倾角，度h1=31.79()4/3h1=0.176m6.栅槽总高度(H)取栅前渠道超高h2=0.3m栅前槽高H1=h+h2=0.7m则总高度H=h+h1+h2=0.4+0.176+0.3=0.876m7.栅槽总长度(L)L=l1+l2+0.5+1.0+=0.44+0.22+0.5+1.0+=2.86m8.每日栅渣量(W)取W1=0.06m3/103m3K2=1.554n则W=式中：Q-----------设计流量，m3/sW1----------栅渣量(m3/103m3污水)，取0.1～0.01,粗格栅用小值，细格栅用大值，中格栅用中值W==0.20m3/d(可采用人工清渣)3.2调节沉淀池3.2.1设计说明啤酒废水的水量和水质随时间的变化幅度较大，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，由于啤酒废水中悬浮物(ss)浓度较高，此调节池也兼具有沉淀池的作用，该池设计有沉淀池的泥斗，有足够的水力停留时间，保证后续处理构筑物能连续运行，其均质作用主要靠池侧的沿程进水，使同时进入池的废水转变为前后出水，以达到与不同时序的废水相混合的目的。3.2.2设计参数水力停留时间T=6h;设计流量Q=5000m3/d=209m3/h=0.058m3/s,采用机械刮泥除渣。表3.1调节沉淀池进出水水质指标水质指标CODBODSS进水水质(mg/l)1350700400去除率（%）7750出水水质(mg/l)12566512003.2.3设计计算54n调节沉淀池的设计计算草图见下图2.2：图3.2调节沉淀池设计计算草图1.池子尺寸池子有效容积为：V=QT=210×6=1260m3取池子总高度H=5.5m,其中超高0.5m,有效水深h=5m则池面积A=V/h=1260/5=252m3池长取L=21m,池宽取B=11m则池子总尺寸为L×B×H=21×11×5.52.理论上每日的污泥量W=式中：Q------------设计流量，m3/sC0------------进水悬浮物浓度，kg/m3C1------------出水悬浮物浓度，kg/m3P0------------污泥含水率，%54nW==34m3/d3.污泥斗尺寸取斗底尺寸为400×400，污泥斗倾角取50°则污泥斗的高度为：h2=(4-0.2)×tg50°=4.529m污泥斗的容积V2=h2（a12+a1a2+a22）=×4.592×(82+8×0.4+0.42)=101.7m3V总>W符合设计要求，采用机械泵吸泥4.进水布置进水起端两侧设进水堰，堰长为池长2/33.3UASB反应器3.3.1设计说明UASB，即上流式厌氧污泥床，集生物反应与沉淀于一体，是一种结构紧凑，效率高的厌氧反应器。它的污泥床内生物量多，容积负荷率高，废水在反应器内的水力停留时间较短，因此所需池容大大缩小。设备简单，运行方便，勿需设沉淀池和污泥回流装置，不需充填填料，也不需在反应区内设机械搅拌装置，造价相对较低，便于管理，且不存在堵塞问题。3.3.2设计参数1.参数选取设计参数选取如下：容积负荷（Nv）4.5kgCOD/(m3·d)；污泥产率0.1kgMLSS/kgCOD；产气率0.35m3/kgCOD54n2.设计水质表3.2UASB反应器进出水水质指标水质指标CODBODSS进水水质(mg/l)1256651200去除率（%）758050出水水质(mg/l)3141311003.设计水量　　　　Q＝5000m3/d=209m3/h=0.058m3/s3.3.3设计计算1.反应器容积计算UASB有效容积：V有效＝式中：Q-------------设计流量，m3/sS0-------------进水COD含量,mg/lNv-------------容积负荷,kgCOD/(m3·d)V有效＝=1396m3将UASB设计成圆形池子，布水均匀，处理效果好取水力负荷q＝0.8[m3/(m2·h)]则A===262m2h=＝=6m采用6座相同的UASB反应器　　　　　　则　　A1=＝=43.7m2D==54n=7.5m取D=8m则实际横截面积为=πD2=×3.14×82=50.24m2实际表面水力负荷为q1=Q/A＝=0.7<1.0故符合设计要求2.配水系统设计　本系统设计为圆形布水器，每个UASB反应器设36个布水点(1)参数　每个池子流量：Ｑ＝209/6=34.84m3/h(2)设计计算布水系统设计计算草图见下图2.3：图3.3UASB布水系统设计计算草图54n圆环直径计算：每个孔口服务面积为:a=＝1.40m2a在1～3m2之间，符合设计要求可设3个圆环，最里面的圆环设6个孔口，中间设12个，最外围设18个孔口1)内圈6个孔口设计服务面积：＝6×1.40=8.40m2折合为服务圆的直径为：==3.3m用此直径作一个虚圆，在该圆内等分虚圆面积处设一实圆环，其上布6个孔口，则圆的直径计算如下：　　　　　　　　则d1＝＝=2.3m2)中圈12个孔口设计服务面积：S2=12×1.40=16.8m2折合成服务圆直径为：　　==5.67m中间圆环直径计算如下：54n　　　π(5.672-d22)＝S2则d2=4.63m3）外圈18个孔口设计　服务面积：S3=18×1.4=25.2m2折合成服务圈直径为：=8.01m外圆环的直径d3计算如下：π(8.012-d32)=S3则d3＝6.94m3.三相分离器设计三相分离器设计计算草图见下图2.4：图3.4UASB三相分离器设计计算草图(1)设计说明三相分离器要具有气、液、固三相分离的功能。三相分离器的设计主要包括沉淀区、回流缝、气液分离器的设计。54n(2)沉淀区的设计三相分离器的沉淀区的设计同二次沉淀池的设计相同，主要是考虑沉淀区的面积和水深，面积根据废水量和表面负荷率决定。由于沉淀区的厌氧污泥及有机物还可以发生一定的生化反应产生少量气体，这对固液分离不利，故设计时应满足以下要求：1）沉淀区水力表面负荷<1.0m/h2）沉淀器斜壁角度设为50°,使污泥不致积聚，尽快落入反应区内。3）进入沉淀区前，沉淀槽底逢隙的流速≦2m/h4）总沉淀水深应大于1.5m5）水力停留时间介于1.5～2h如果以上条件均能满足，则可达到良好的分离效果沉淀器（集气罩）斜壁倾角θ＝50°沉淀区面积为：A=1/4πD2=1/4×3.14×82=50.24m2表面水力负荷为：q=Q/A==0.69<1.0符合设计要求。(3)回流缝设计取h1=0.3m,h2=0.5m,h3=1.5m如图2.4所示：b1=h3/tgθ式中：b1----------下三角集气罩底水平宽度，m;θ----------下三角集气罩斜面的水平夹角；h3----------下三角集气罩的垂直高度，m;b1==1.26mb2=8-2×1.26=5.48m54n下三角集气罩之间的污泥回流逢中混合液的上升流速V1可用下式计算：V1=Q1/S1式中：Q1----------反应器中废水流量，m3/h；S1----------下三角形集气罩回流逢面积，m2；V1==1.58m/hV1<2m/s,符合设计要求上下三角形集气罩之间回流逢中流速(V2)可用下式计算：V2=Q1/S2，式中：Q1----------反应器中废水流量，m3/h；S2----------上三角形集气罩回流逢之间面积，m2；取回流逢宽CD=1.2m,上集气罩下底宽CF=6.0m则DH=CD×sin50°=0.92mDE=2DH+CF=2×0.92+6.0=7.84m=π(CF+DE)CD/2=26.07m2则V2=Q1/S2==1.34m/h净水的μ,故取μ=0.02g/cm·s由斯托克斯工式可得气体上升速度为：Vb===0.00266cm/s=9.58m/hVa=V2=1.60m/h则：==5.9,==4.5654n>,故满足设计要求。4.出水系统设计采用锯齿形出水槽，槽宽0.2m,槽高0.2m5.排泥系统设计产泥量为：1256×0.75×0.1×5000×10-3=471kgMLSS/d设污泥含水量为98％，因含水率P>95％，取ρ＝1000kg/m，则污泥产量为Qs＝＝23.55（m3/d）每日产泥量471kgMLSS/d，则每个USAB日产泥量78.5kgMLSS/d,可用150mm排泥管，每天排泥一次。6.产气量计算每日产气量：1256×0.75×0.35×5000×10-3=1648.5m3/d3.3.4沼气管路系统设计计算1、产气量计算设计流量Q＝209m3/h进水CODcrS0＝1256mg/LCOD去除率E＝0.35m3气/kgCOD则总产量为G＝eQSr＝eQS0E＝209×1.256×0.35＝91.9（m3/h）（4.46）每个UASB反应器产气量Gi＝G/6＝15.32m3/h2、沼气集气系统布置由于有机负荷较高，产气量大，每三54n台反应器设置一个水封罐，水封罐出来的沼气分别进入气水分离器，气水分离器设置一套两级，共两个，从分离器出来去沼气贮柜。集气室沼气出气管最小直径为DN100，且尽量设置不短于300mm的立管出气，若采用横管出气，其长度不宜大于150mm。每个集气室设置独立出气管至水封罐。3、水封罐的设计计算见图4.4图3.5水封罐计算图水封罐一般设于消化反应器和沼气柜或压缩机房之间，起到调整和稳定压力，兼作隔绝和排除冷凝水之用。UASB反应中大集气罩中出气气体压力为p1＝1.0mH2O（1mH2O＝9800Pa）,小集气罩中出气体压力为p2＝2.5mH2O，则两者气压差为△p＝p2-p1＝1.5（mH2O）（4.51）故水封罐中该两收气管的水封深度差为1.5mH2O。沼气柜压力p≤400mmH2O,取为0.4mH2O，则在忽略沼气管路压力损失（这种计算所得结果最为安全），水封罐所需最大水封为H0＝p2－p＝2.5－0.4＝2.1(mH2O)（4.52）取水封罐总高度为H＝2.5m。54n水封罐直径1800mm，设进气管DN100钢管四根，出气管DN150钢一根，进水管DN52钢管一根，放空管DN50钢管一根，并设液面计。4、气水分离器气水分离器起到对沼气干燥作用，选用φ500mm×H1800mm[9]，钢制气分离器两个，串联使用。气水分离器中预装钢丝填料，在各级气水分离器前设置过滤器以净化沼气，在分离器的出气管上装设流量计、压力表及温度计。5、沼气柜容积确定由上述计算可知该处理日产沼气2210m3，则沼气柜容积应为平均时产气量的3h体积确定，即3×＝277（m3）设计选用500m3钢板水槽内导轨湿式贮气柜[10]。3.4SBR反应池3.4.1设计说明经UASB处理后的废水,COD含量仍然很高,要达到排放标准,必须进一步处理,即采用好氧处理。SBR结构简单，运行控制灵活，本设计采用4个SBR反应池，每个池子的运行周期为6h3.4.2设计参数1.参数选取(1)污泥负荷率Ns取值为0.13kgBOD5/(kgMLSS·d)(2)污泥浓度和SVI污泥浓度采用2500mgMLSS/L,SVI取100（3）硝化所需要的最低好氧污泥龄θS.N(d)μ—硝化细菌比生长速率（d-1），t=15℃时，μ=0.47d-1。　　fs—安全系数，取fs=2.0。　　T—污水温度（15℃），T=15℃。θS.N=（1/μ）×1.103（15-T）×fs=4.26d（4）系统所需要的反硝化能力（NO3-ND）/BOD5kgN/kgBOD554n　　TNi—进水总氮浓度，TNi=30mg/l。　TNe—出水总氮浓度TNe=10mg/l。　　S0—进水BOD5浓度，S0=130mg/l。　NO3-ND=TNi－TNe－0.04×S0=30－10－0.04×130=179.8mg/l。(NO3-ND)/BOD5/=179.8/130=1.3831kgN/kgBOD5。（5）反硝化所需要的时间比例tan/(tan+ta)　　一般认为约有75%的异氧微生物具有反硝化能力，在缺氧阶段微生物的呼吸代谢能力为好氧阶段的80%左右　　tan—缺氧阶段所经历的时间，h。　　ta—好氧阶段所经历的时间，h。　　tan/(tan+ta)=[（NO3-ND）/BOD5×2.9]/（0.8×0.75×1.6）=4.178(6)反应周期SBR周期采用T=6h,反应器一天内周期数n=24/6=4(7)周期内时间分配反应池数N=4进水时间：T/N=6/4=1.5h反应时间：3.0h静沉时间：1.0h排水时间：0.5h(8)周期进水量Q0===312.5m32.设计水量水质设计水量为：Q=5000m3/d=209m3/h=0.058m3/s设计水质见下表3.3：表3.3SBR反应池设计进出水水质水质指标CODBOD5SSTNTP进水水质(mg/l)314130100303去除率（%）80856566.783.3出水水质(mg/l)6319.535100.554n3.4.3基本尺寸计算1.反应池有效容积V1=式中：n------------反应器一天内周期数Q0------------周期进水量,m3S0------------进水BOD含量,mg/lX-------------污泥浓度,mgMLSS/LNs-------------污泥负荷率V1==503.92.反应池最小水量Vmin=V1-Q0=503.9-312.5=191.4m33.反应池中污泥体积Vx=SVI·MLSS·V1/106=100×2500×503.9/106=126.0m3Vmin>Vx,合格4.校核周期进水量周期进水量应满足下式：Q0<(1-MLSS·MLSS/106)·V=(1-100×2500/106)×503.9=377.9m3而Q0=312.5m3<377.9m3故符合设计要求5.确定单座反应池的尺寸SBR有效水深取7.0m,超高0.5m,则SBR总高为7.5m,SBR的面积为503.9/7=71.99m2设SBR的长：宽=2：1则SBR的池宽为：6m；池长为：12.0m.SBR反应池的最低水位为：54n=2.66mSBR反应池污泥高度为：=1.75m2.66-1.75=0.91m可见，SBR最低水位与污泥位之间的距离为0.9m,大于0.5m的缓冲层高度符合设计要求。3.4.4鼓风曝气系统(1)确定需氧量O2由公式：O2=a′Q(S0-Se)+bˊXvV式中：aˊ-----------微生物对有机污染物氧化分解过程的需氧率，kgQ-----------污水设计流量，m3/dS0------------进水BOD含量,mg/lS0------------出水BOD含量,mg/lbˊ------------微生物通过内源代谢的自身氧化过程的需氧率，kgXv------------单位曝气池容积内的挥发性悬浮固体（MLVSS）量,kg/m3取aˊ=0.5,bˊ=0.15；出水Se=20mg/L；Xv=f×X=0.75×2500=1875mg/L=1.875kg/m3；V=4=4×503.9=2015.6m3代入数据可得：O2=0.5×5000×(131-20)/1000+0.15×1.875×2015.6=844.4kgO2/d供氧速率为：R=O2/24=844.4/24=35.2kgO2/h54n(2)供气量的计算采用SX-1型曝气器，曝气口安装在距池底0.3m高处，淹没深度为4.7m，计算温度取25℃。该曝气器的性能参数为：Ea=8%，Ep=2kgO2/kWh；服务面积1-3m2；供氧能力20-25m3/h·个；查表知氧在水中饱和容解度为：Cs(20)=9.17mg/L，Cs(25)=8.38mg/L扩散器出口处绝对压力为：=+9.8×103×H=1.013×105+9.8×103×4.7=1.47×105pa空气离开反应池时氧的百分比为：==19.65%反应池中容解氧的饱和度为：Csb(25)=Cs(25)=8.38=10.0mg/LCsb(20)=Cs(20)=9.17=10.9mg/L54n取α=0.85,β=0.95,C=2,ρ=1,20℃时，脱氧清水的充氧量为：R0===43.8kgO2/h供气量为：Gs=R0/0.3Ea==1826m3/h=30.43m3/min(3)布气系统的计算反应池的平面面积为：6.0×12.0×4=288m2每个扩散器的服务面积取1.7m2,则需288/1.7=170个。取170个扩散器，每个池子需50个。布气系统设计如下图3.6：图3.6SBR反应器布气系统设计草图(4)空气管路系统计算按SBR的平面图，布置空气管道，在相邻的两个SBR池的隔墙上设一根干管，共两根干管，在每根干管上设5对配气竖管，共1054n条配气竖管。则每根配气竖管的供气量为：本设计每个SBR池内有50个空气扩散器则每个空气扩散器的配气量为：选择一条从鼓风机房开始的最远最长管路作为计算管路，在空气流量变化处设计算节点。空气管道内的空气流速的选定为：干支管为10～15m/s；通向空气扩散器的竖管、小支管为4～5m/s；空气干管和支管以及配气竖管的管径，根据通过的空气量和相应的流速按《排水工程》下册附录2加以确定。空气管路的局部阻力损失，根据配件类型按下式式中：----------管道的当量长度，mD----------管径，mK----------长度换算系数，按管件类型不同确定折算成当量长度损失，并计算出管道的计算长度(m),空气管路的沿程阻力损失，根据空气管的管径D(mm)，空气量m3/min，计算温度℃和曝气池水深，查《排水工程》下册附录三求得，得空气管道系统的总压力损失为：＝96.21×9.8＝0.943kpa空气扩散器的压力损失为5.0kpa，则总压力损失为：0.943＋5.0＝5.943kpa为安全起，设计取值为9.8kpa54n则空压机所需压力p=(5-0.3)×9.8×103+9.8×103=56kpa又Gs=37.64m3/min由此条件可选择罗茨RME-20型鼓风机转速1170r/min，配套电机功率为75kw3.4.5污泥产量计算选取a=0.6,b=0.075,则污泥产量为：△x=aQSr-bVXv=0.6×5000×(131-20)/1000-0.075×2015.61.875=49.6kgMLVSS/dΔX=49.6/0.75=66.2kgMLSS/d假定排泥含水率为99％，则排泥量为Qs＝＝＝7（m3/d）3.5污水提升泵房3.5.1设计说明污水泵房用于提升污水厂的污水，以保证污水能在后续处理构筑物内畅通的流动，它由机器间、集水池、格栅、辅助间等组成，机器间内设置水泵机组和有关的附属设备，格栅和吸水管安装在集水池内，集水池还可以在一定程度上调节来水的不均匀性，以便水泵较均匀工作，格栅的作用是阻拦水中粗大的固体杂质，以防止杂物阻塞和损坏水泵，辅助间一般包括贮藏室，修理间，休息室和厕所等。3.5.2设计计算1.设计流量Q=5000m3/d=209m3/h=58.1L/s2.选泵前总扬程估算54n经过格栅的水头损失为0.18m,进水管渠内水面标高为-2.335m则格栅后的水面标高为：-2.335-0.18=-2.515m设集水池的有效水深为2m则集水池的最低工作水位为：-2.515-2=-4.515m所需提升的最高水位为6.778m故集水池最低工作水位与所提升最高水位之间高差为：6.78-(-4.52)=11.30m出水管管线水头损失计算如下：出水管Q=58.1L/s,选用管径为200mm的铸铁管查《给水排水设计手册》第1册得：V=1.33m/s,1000i=19.1出水管线长度估为37m,局部系数为8则出水管管线水头损失为：==1.50m泵站内的管线水头损失假设为2.0m,考虑自由水头为1m,则水泵总扬程为：H=11.30+1.50+2.0+1.0=15.8m3.选泵根据流量Q=209m3/h,扬程H=15.8m拟选用250QW250-17-22型污水泵，每台水泵的流量为Q=250m3/h，扬程为H=17m。选择集水池与机器间合建的圆形水泵站，考虑选用2台水泵，其中一台备用。54n选用250QW250-17-22型污水泵是合适的4.附属设备选择(1)本污水泵站为自灌式，无须引水装置(2)为了松动集水坑内的沉渣，从水泵的压水管上接出一根直径为50mm的钢管伸入集水坑中，定期将沉渣冲起，由水泵抽走。(3)水泵间室内地面做成0.01坡度，机器间地板上设排水沟和集水坑，排水沟断面250mm×500mm，沿墙设置，坡度i=0.01,集水坑直径为500mm,深700mm,在水泵吸水口附近接出50mm白铁管伸入集水坑，水泵在低水位工作时，将坑中污水抽走。(4)本污水泵站的集水池利用通风管自然通风，在屋顶设置风帽，机器间进行自然通风，在屋顶设置风帽。(5)起重设备选用电动葫芦。54n4污泥处理构筑物设计与计算4.1重力浓缩池4.1.1设计说明为方便污泥的后续处理机械脱水，减小机械脱水中污泥的混凝剂用量以及机械脱水设备的容量，需对污泥进行浓缩处理，以降低污泥的含水率。本设计采用间歇式重力浓缩池，运行时，应先排除浓缩池中的上清液，腾出池容，再投入待浓缩的污泥，为此应在浓缩池深度方向的不同高度上设上清液排除管。4.1.2设计参数1.设计泥量啤酒废水处理过程产生的污泥来自以下几部分：(1)调节沉淀池，Q1=34m3/d,含水率97%；(2)UASB反应器，Q2=24m3/d,含水率98%；(3)SBR反应器，Q3=7m3/d,含水率99%；总污泥量为：Q=Q1+Q2+Q3=65m3/d平均含水率为：97%+98%+99%=97.6%2.参数选取固体负荷（固体通量）M一般为10～35kg/m3d取M=30kg/m3d；浓缩时间取T=24h；设计污泥量Q=65m3/d；浓缩后污泥含水率为96%；浓缩后污泥体积：V1==39.0m3/d54n4.1.3设计计算1.池子边长根据要求，浓缩池的设计横断面面积应满足：A≧Qc/M式中：Q----------------入流污泥量，m3/d；M----------------固体通量，kg/m3·d；C----------------入流固体浓度kg/m3。入流固体浓度（C）的计算如下：=×1000×(1-97%)=1020kg/d=×1000×(1-98%)=480kg/d=×1000×(1-99%)=70kg/d那么，Qc=++=1570kg/d=65.4g/hC=1570/65=24.2kg/m3浓缩后污泥浓度为：=1570/39.0=40.3g/m3浓缩池的横断面积为：A=Qc/M=52m2设计三座正方形浓缩池，则每座边长为B=7m取B=7.5m,则实际面积A=7.5×7.5=57m22.池子高度停留时间，取HRT=24h则有效高度=1.3m,取=1.5m超高，取=0.5m54n缓冲区高，取=0.5m池壁高=++=2.5m3.污泥斗污泥斗下锥体边长取0.5m，高度取7m.4.总高度H=2.5+7=9.5m设计计算草图见下图4.1：图4.1污泥浓缩池设计计算草图4.2机械脱水间4.2.1设计说明污泥经浓缩后，尚有96%的含水率，体积仍很大，为了综合利用和最终处置，需对污泥作脱水处理。拟采用带式压滤机使污泥脱水，它有如下脱水特点：(1)滤带能够回转，脱水效率高(2)噪声小，能源节省(3)附属设备少，维修方便，但必须正确使用有机高分子混凝剂，形成大而强度高的絮凝。54n带式过滤脱水工艺流程见下图4.2：图4.2带式压滤脱水工艺流程图4.2.2设计参数设计泥量Q=40.25m3/d；含水率为96%。4.2.3设计计算据设计泥量带式压滤机采用PFM-1000型，带宽1m，主机功率1.5kw,处理后的污泥含水率为75～80%，处理能力为7～8m3/h,按每天工作8小时设计。外形尺寸：长×宽×高=4500×1890×186054n5构筑物尺寸及设备选型5.1格栅过栅流速设计为0.6m/s，采用Φ10的圆钢栅条，栅条间隔e=10mm，采用人工清渣。5.2调节沉淀池停留时间取6h，池子总尺寸为L×B×H=21×11×5.5，其中超高0.5m,有效水深h=5m。污泥斗尺寸为400×400×4.6采用BXM7型扫描式泵吸泥机。5.3UASB前提升泵房拟选用150WLI292-13.3型立式污水泵，每台水泵的流量为Q=292m3/h，扬程为H=13.3m。考虑选用2台水泵，其中一台备用。选择集水池与机器间合建的圆形水泵站(1)本污水泵站为自灌式，无须引水装置。(2)为了松动集水坑内的沉渣，从水泵的压水管上接出一根直径为50mm的钢管伸入集水坑中，定期将沉渣冲起，由水泵抽走。(3)水泵间室内地面做成0.01坡度，机器间地板上设排水沟和集水坑，排水沟断面250mm×500mm，沿墙设置，坡度i=0.01,集水坑直径为500mm,深700mm,在水泵吸水口附近接出50mm白铁管伸入集水坑，水泵在低水位工作时，将坑中污水抽走。(4)本污水泵站的集水池利用通风管自然通风，在屋顶设置风帽，机器间进行自然通风，在屋顶设置风帽。(5)起重设备选用电动葫芦。5.4UASB反应器1.采用6座相同的UASB反应器并联，D=8m，H＝6m。2.配水系统设计为圆形布水器，每个UASB反应器设36个布水点,设354n个圆环，最里面的圆环设6个孔口，中间设12个，最外围设18个孔口。3.出水系统设计采用锯齿形出水槽，槽宽0.2m,槽高0.2m。4.排泥系统设计用75mm排泥管，每天排泥一次。5.5SBR反应池1.SBR反应池四座，运行周期为6小时。池宽6m；池长12.0m。有效高度7m，超高0.5m。单池有效容积503.9m3。最低水位为2.66m,污泥位1.75m。2.曝气系统设计：曝气池内MLSS浓度CA=2500mg/L。曝气头选用SX-1型曝气器,该曝气器的性能参数为：Ea=8%，Ep=2kgO2/kw.h；服务面积1-3m2；供氧能力20-25m3/h·个。3.布气系统设计：170个扩散器，每个池子需50个。4.空气管路系统设计：在相邻的两个SBR池的隔墙上设一根干管，共两根干管，在每根干管上设5对配气竖管，共10条配气竖管。选择罗茨RME-20型鼓风机，转速1170r/min，配套电机功率为75kw两台（一用一备）。5.选用3台80QW60-13-4小型潜水泵供剩余污泥排放使用。5.6污泥浓缩池设计三座正方形浓缩池，直径7.5m,总高9.5m，超高0.5m，浓缩时间24h。5.7机械脱水间选用带式压滤机采用PFM-1000型，带宽1m，主机功率1.5kw,每天工作8h。5.8其他附属设备1.配电室：放置配电设备。规格：9×6×5(m3)2.办公楼：内设总控制室、会议室等，综合办公所用。规格：15×10×8(m3)3.化验室：规格：7.5×5×5(m3)4.车库：规格：12.5×6(m2)5.门卫值班室：规格：7.5×5(m2)6.集泥井：2座具体布置见平面布置图54n6平面布置污水处理站的平面布置包括：处理构筑物，办公楼，化验楼及其他辅助构筑物，以及各种管道、道路、绿化等的布置。根据处理厂的规模大小，采用1:200的比例绘制总平面图，管道布置也包括在其中。平面布置的一般原则如下：1、处理构筑物的布置应紧凑，节约土地并便于管理；2、处理构筑物的布置应尽可能按流程顺序布置，以避免管线迂回，同时应充分利用地形以减少土方量；3、经常有人工作的地方如办公、化验等用房应布置在夏季主导风的上风向，在北方地区也应考虑朝阳，设绿化带与工作区隔开；4、构筑物之间的距离应考虑敷设管渠的位置，运转管理的需要和施工的要求，一般采用5－10m；5、污泥处理构筑物应尽可能布置成单独的组合，以备安全，并方便管理；6、变电所的位置应设在耗电量大的构筑物附近，高压线应避免在厂内架空敷设；7、污水厂应设置超越管以便在发生事故时，使污水能超越一部分或全部构筑物，进入下一级构筑物或事故溢流管；8、污水和污泥管道应尽可能考虑重力自流；9、在布置总图时，应考虑安排充分的绿化地带，为污水处理厂的工作人员提供一个优美舒适的环境；10、总图布置应考虑远近期结合，有条件时可按远景规划水量布置，将处理构筑物分为若干系列分期建设。根据提供的资料，该污水处理站地势平坦。本处理站常年主导风向为东北风,故计划把污泥浓缩池放置在处理站的西北方,脱水机房靠近大路的一侧,以便于运输，废水处理约总占地2138.8平方米。每天处理1立方米，利用系数0.56，绿化面积96.875平方米，绿化系数0.20。具体布置见平面图（附图第1张）。54n7高程布置7.1高程布置的注意事项污水处理站污水处理高程布置的主要任务是：确定各构筑物和泵房的标高，确定处理构筑物之间连接管(渠)的尺寸及其标高，通过计算确定各部位的水面标高，从而能够使污水沿处理流程在处理构筑物之间通畅的流动，保证污水处理厂的正常运行。污水处理厂高程布置应考虑事项：1、选择一条最长、水头损失最大的流程进行水力计算，并应适当留有余地，以保证任何情况下，处理系统都能够运行正常；2、计算水头损失时一般以近期最大的流程作为构筑物和管渠的设计流量；计算涉及远期流量的管渠和设备时，应以远期最大流量为设计流量，并酌加扩建时的备用水头；3、在做高程布置时应注意污水流程与污泥流程的配合，尽量减少需抽升的污泥量。4、为了降低运行费用和便于管理，污水在处理构筑物之间的流动按重力流考虑为宜（污泥流动不在此例）。为此，必须精确的计算污水流动中的水头损失，水头损失包括：a.污水经各处理构筑物的内部水头损失；b.污水经连接前后两构筑物管渠的水头损失，包括沿程水头损失和局部水头损失，局部水头损失按沿程水头损失的50%计。7.2高程计算由手册五查得各构筑物的内部水头损失，再由经过各构筑物的流量、流速范围定出连接管的管径及坡度，尽量使压力管内流速在1.3-1.5m/s的范围内，重力管内流速在经济流速0.7m/s左右，然后推得各构筑物的水位标高。高程布置见附图第2张54n8工程概预算8.1直接费用8.1.1土建费表8.1处理站构筑物土建费一览表序号构筑物名称长×宽×高（m3）数量单价(元)土建费用（万元）1调节沉淀池25×8×51400402提升泵房D=8140053UASBD=8650097.84SBR反应池12×6×4.5440092.95污泥浓缩池7.5×7.5×5.525004.46污泥脱水间12.5×6×41400127鼓风机房12×5×3150068化验室7.5×5×4150059办公楼15×10×4140019.210值班室7.5×5×41400511配电室9×6×31500412合计291.38.1.2设备费表8.2处理站所用设备型号及购置费用一览表序号设备名称型号数量单价（万元）金额（万元）1吸泥机BXM7扫描式泵吸泥机1882潜水泵150QW100-15-1130.32100QW100-7-420.280QW60-13-430.254n50QW18-15-1.510.13污泥泵100WL80-8-430．20．64曝气器SX-1型曝气器1700.0050.855鼓风机罗茨RME-20型鼓风机20.71.46微型电动机YSCJ401117刮渣机GM2型中心驱动行车式刮渣机1888带式压滤机PFM-1000型带式压滤机26129小型起重机——40．5210水位计——30．51．511集控室自动化设备——1套505012厂内其它辅助设备————505013合计——————137.58.1.3直接费用合计291.3+137.5=428.8(万元)8.2间接费用以下单位均为万元。方案费：E2=0.6%×E1=0.6%×428.8=2.6设计费：E3=3%×E1=0.03×428.8=12.86安装运输费：E4=5%×E1=0.05×428.8=21.44管理税收费：E5=10%×（E1+E2+E3+E4）=0.1×（428.8+2.6+12.86+21.44）＝46.57间接费：E6=E2+E3+E4+E5=83.47总投资费用：E7=E1+E6=428.8＋83.47=512.654n8.3运转费用8.3.1电费表8.3用电负荷一览表电器数量功率（kw）每天运行时间（h）每天用电度数（kw·h）吸泥机10．37248．9提升泵21112264鼓风机175241080排泥泵34112微型电动机10.04240．96刮渣机10．752418带式压滤机11.51266加压泵15．524132合计1794A2=0.8×1794=1435元/d（0.8元/kw·h）8.3.2运行费用A=A1+A2=600+1435=2035元/d，折合0.68元/t。8.3.3维护费年维护费按直接投资的2%计：428.8×10000×2%/（3000×365）=0.078元/d8.3.4设备折旧费折旧费按直接投资的5%计(20年计)，则每吨水的折旧费为：428.8×10000×5%/（365×3000）=0.196元54n结论本次毕业设计,使我对工程设计的内容和步骤有了更进一步的了解，从大体上讲,本次设计达到了预期的效果,达到了作为本科毕业生所应符合的要求。这次毕业设计使我深深地认识到:工科毕业生做设计工作所要求的严谨性,对于工程二字的沉重性,我开始意识到工程二字要求我们对专业知识有很深地了解,在熟练掌握专业知识的基础上灵活运用。本次设计为某啤酒废水处理，是一个真实性课题,在重新熟悉课本和认真查阅资料的基础上，并结合设计任务书的要求,我对本设计啤酒废水处理的工艺流程提出了多种方案，在反复的比较下，最终确定了一个最优方案。在这个过程中,我逐渐懂得了如何运用专业性眼光去看待问题,分析问题和解决问题。在工艺流程确定后,就开始了对所选构筑物的设计计算,通过老师的指导和自己的计算,我对污水处理中所用到的一些构筑物有了更深的认识,在高程的计算中自己遇到了不少问题,但在老师的精心指导和自己的努力下,最终问题都一一得到解决,也使自己对污水处理流程有了一个清晰的认识。这次毕业设计是自己四年所学知识的一个综合应用,是一次难得的学习机会,使自己受益匪浅。在设计中,对一些计算机软件也是一次很好的学习机会,主要是CAD和Word的使用,在以前的基础上,能够更加熟练地运用。54n参考文献[1]孙慧修.排水工程上册(第4版).北京:中国建筑工业出版社,1998.[2]张自杰.排水工程下册(第4版).北京:中国建筑工业出版社,2000.[3]任南琪,马放.污染控制微生物学原理与应用.北京:中国环境科学出版社.[4]韩洪军.污水处理构筑物设计与计算.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2002.[5]孙力平.污水处理新工艺与设计计算实例.北京:科学出版社,2001.[6]姜乃昌.水泵及水泵站.北京:中国建筑工业出版社,1993.[7]给水排水设计手册第1册(常用资料).北京:中国建筑工业出版社,1986.[8]给水排水设计手册第5册(城市排水).北京:中国建筑工业出版社,1986.[9]给水排水设计手册第6册(工业排水).北京:中国建筑工业出社,1986.[10]给水排水设计手册第10册(器材与装置).北京:中国建筑工业出社,1986.[11]给水排水设计手册第11册(常用设备).北京:中国建筑工业出社,1986.[12]室外排水设计规范(GBJ14-87).北京:中国计划出版社,1998.[13]罗辉.环保设备设计与应用.北京:高等教育出版社,2000.致谢54n本设计是在我的指导教师宋卫锋老师的亲切关怀和悉心指导下完成的。他严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从题目的选择到最终完成，宋老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持。所以在这次设计的过程中，首先得向宋卫锋老师表示真诚的感谢，在前段工艺选择和计算方面一直得到了他的指导和帮助，在此再次向他表示衷心的感谢。通过这次毕业设计，真正地把以前所学过的知识到用到这次设计上来，可以说这次设计给我们提供了一个学以致用的机会，使我们更加巩固大学四年所学的知识，而且通过大量地翻阅课外书籍，使我学到了很多以前书本上所没有的知识，大大地丰富了知识面，这为我以后走到工作岗位、走进社会作好准备。54