生物工程专业毕业论文--啤酒废水处理工程设计开题报告文献综述外文翻译 65页

摘要本设计为某啤酒废水处理设计。啤酒废水水质的主要特点是含有大量的有机物，属高浓度有机废水，故其生化需氧量也较大。该啤酒废水处理厂的处理水量为8000m3/d,不考虑远期发展。原污水中各项指标为：BOD浓度为1100mg/L，COD浓度为2100mg/L，SS浓度为310mg/L。因该废水BOD值较大,不经处理会对环境造成巨大污染，故要求处理后的排放水要严格达到国家二级排放标准，即：BOD≤20mg/L，COD≤100mg/L，SS≤70mg/L。本文分析了啤酒生产中废水产生的环节，污染物及主要污染来源，并从好氧、厌氧生物处理两方面来考虑了废水治理工艺，提出了UASB+CASS的组合工艺流程。本设计工艺流程为：啤酒废水→格栅→污水提升泵房→调节池→UASB反应器→CASS池→出水本设计流程简单、构筑物较少，处理效果较好，且成本低、占地面积小，适合于大中型啤酒厂废水处理。关键词　啤酒废水UASBCASSn燕山大学本科生毕业设计（论文）AbstractThedegreeofthedesignisinapreliminaryphase.Themaindistinguishingfeatureofthebeerwastewateristhatitcontainsthemassiveorganicmatters,soitbelongstothehighconcentrationorganicwastewater,thereforeitsbiochemicaloxygendemandisalsohigh.Thewaterwhichneedstotreatmentinthebeerwastewatertreatmentplantis2000.Varioustargetintherawwastewateris:theconcentrationofBODis1100mg/L,theconcentrationofCODis2100mg/L,theconcentrationofSSis310mg/L.Forthebeerwastewater'sBODishigh,itcouldpollutetheenvironmentifdrainedbeforetreatment,soitrequestthebeerwastewaterwhichdrainedmustbestrictlytreatedtothetwoeffluencestandardinthecountry,whichisasfollowing:BOD≤20mg/L,COD≤100mg/L,SS≤70mg/L.Thispaperanalyzesthegenerationprocessesofwastewater,themajorcontaminatsandtheirmajorsourcesinbeerproduction.Italsointroducestheprimarybiologicalprocessingtechniquesofaerobicandanaerobictreatment.Accordingtotheproductscaleofbeerbrewery,themainstandardofdrainingwaternaturalmaterials,andsoon,themainprocesstechnologyofthebeerwastewaterdisposalstationisdefinedasUASB+CASS.Thetechnologicalprocessofthisdesignis:Beerwastewater→Screens→Thesewageliftpumphouse→Regulatestank→ReactiontankofUASB→TankofCASS→TreatmentwaterTheadvantageofthedesignisthattheprocessissimpleandthesortsofbuildingsarefew.What’smore,ithasbettertreatmentandlesscost.Soitissuitableforbigandmedium-sizedwastewatertreatmentplants.Keywords　beerwastewaterUASBCASSIIIn目录摘要IAbstractII目录III第1章绪论11.1课题背景11.1.1啤酒废水特点11.1.2啤酒废水危害11.1.3啤酒废水处理意义11.2啤酒废水的处理工艺21.3课题国内外现状31.3.1研究主要成果31.3.2发展趋势：41.3.3存在问题51.4本设计的研究内容5第2章啤酒废水处理工艺设计72.1废水生物处理工艺选择原则72.2处理技术的提出及选择82.2.1方案一水解酸化-好氧技术82.2.2方案二UASB反应器-好氧技术82.3好氧工艺的选择92.4工艺流程说明10本章小结11第3章处理构筑物的设计计算133.1格栅133.1.1设计参数133.1.2设计计算133.1.3格栅选型1543n3.2调节池153.2.1设计说明153.2.2设计参数153.2.3设计计算153.3过滤机163.3.1设计参数163.3.2设计计算163.3.2.1机型选取163.3.2.1每日的去渣量163.4UASB反应池173.4.1设计参数173.4.1.1参数选取173.4.1.2设计水质173.4.1.3设计水量173.4.2设计计算173.4.2.1反应器容积计算173.4.2.2三相分离器设计193.4.2.3进水系统设计233.4.2.4排泥系统设计计算243.4.2.5出水系统设计计算243.4.2.6沼气收集系统设计计算263.5CASS反应池273.5.1设计说明273.5.1.1设计水质283.5.2设计参数283.5.3设计计算283.5.3.1运行周期及时间的确定283.5.3.2反应池的容积及构造293.5.3.3污泥COD负荷计算313.5.3.4产泥量及排泥系统313.5.3.5需氧量及曝气系统设计计算323.5.3.6CASS反应池液位控制3643n3.5.3.7排出装置的选择373.6集泥井373.7污泥浓缩池383.8污泥提升泵房393.9污泥脱水间39本章小结40第4章污水处理厂总体布置414.1构筑物及建筑物主要设计参数414.2.1平面布置的一般原则和要求424.2.2具体平面布置434.3污水处理厂高程布置434.3.1高程布置原则434.3.2水头损失计算444.3.3高程确定46本章小结46结论47参考文献48致谢50附录151附录254附录356附录46043n第3章处理构筑物的设计计算第1章绪论1.1课题背景1.1.1啤酒废水特点啤酒生产废水的特点是水量大，无毒有害，属中高浓度有机废水。排放的啤酒废水超标项目主要是COD、BOD、SS、pH值四项。我国啤酒厂废水水质其COD含量大多在1000-2500mg/L之间，BOD含量在500-1500mg/L之间，具有较高的生物可降解性。废水水质在不同季节也有一定各差别，尤其是处于高峰流量时的啤酒废水，其有机物的含量也处于高峰。一般的说，每生产成品水1t排放COD污染物约25kg，BOD污染物15kg，悬浮固体15kg。废水排放量大，一般夏季生产量大于冬季，水量也因此变化，甚至每周也有水量的变化。有的工厂啤酒生产每周七天日夜连续运行，但瓶装工序在周末停止两天。因此，到周一时废水排放出现高峰。1.1.2啤酒废水危害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。 1.1.3啤酒废水处理意义随着我国啤酒工业的迅速发展，啤酒工业废水的排放量也相应增加，污染程度加重。据统计，每生产100t啤酒所排出的废水其BOD值(生物需氧量：废水在20℃下5d内利用微生物分解有机物所需的含氧量)相当于14000人的生活污水BOD值，其SS值(悬浮固体物：飘浮在废水表面和悬浮在废水中的固体)相当于8000人的生活污水SS43n第3章处理构筑物的设计计算值。因此啤酒厂废水处理亦当同步发展，才能保证经济效益、环境效益和社会效益三者的统一。结合我国企业的实际情况对啤酒废水的治理技术进行分析探讨，研究先进合理的治理工艺在当前具有普遍的现实意义。1.2啤酒废水的处理工艺根据国内外啤酒生产工艺比较最终选择厌氧与好氧相结合的工艺，厌氧选择用UASB，好氧选择CASS。啤酒废水中所含的污染物质主要是有机污染物，其可生化性比较好，一般均宜于采用生物处理方法进行处理，以往常用的处理方法是好氧生物处理方法。今年来由于厌氧处理生物技术的发展，厌氧生物处理技术也逐渐在啤酒废水处理中推广应用。考虑到基建投资、运行管理费用、出水水质要求、操作管理难易、占地面积大小等多种因素，决定此方案采用CASS法。　　CASS法其反应池由预反应区和主反应区组成，因此，对难降解有机物的去除效果更好。进水过程是连续的，因此单个池子可独立运行；而SBR进水过程是间歇的，应用中一般要2个或2个以上池子交替使用。排水是由可升降的堰式滗水器完成的，随水面逐渐下降，均匀将处理后的清水排出，最大限度降低了排水时水流对底部沉淀污泥的扰动。CASS法每个周期的排水量一般不超过池内总水量的1/3，而SBR则为3/4，所以，CASS法比SBR法的抗冲击能力更好。　　与传统活性污泥法相比，CASS法的优点是：建设费用低：省去了初次沉淀池、二次沉淀池及污泥回流设备，建设费用可节省10-25%。工艺流程短，占地面积少：污水厂主要构筑物为集水池、沉砂池、CASS曝气池、污泥池，而没有初次沉淀池、二次沉淀池，布局紧凑，占地面积可减少20-35%。运转费用省：由于曝气是周期性的，池内溶解氧的浓度也是变化的，沉淀阶段和排水阶段溶解氧降低，重新开始曝气时，氧的浓度梯度大，传递效率高，节能效果显著，运转费用可节省10-25%。有机物去除率高，出水水质好：根据研究结果和工程43n第3章处理构筑物的设计计算应用情况，通过合理的设计和良好的管理，对城市污水，进水COD为400mg/L时，出水小于30mg/L以下。对可生物降解的工业废水，即使进水COD高达3000mg/L，出水仍能达到50mg/L左右。对一般的生物处理工艺，很难达到这样好的水质。所以，对CASS工艺，二级处理的投资，可达到三级处理的水质。管理简单，运行可靠：污水处理厂设备种类和数量较少，控制系统比较简单，工艺本身决定了不发生污泥膨胀。所以，系统管理简单，运行可靠。污泥产量低，污泥性质稳定。具有脱氮除磷功能。无异味。　　CASS工艺特点设备安装简便，施工周期短，具有较好的耐水、防腐能力，设备使用寿命长；对原水的水质水量的变化有较强的适应能力，处理效果稳定，出水水质好；处理工艺在国内外处于先进水平，设备自动化程度高，可用微机进行操作和控制；整个工艺运转操作较为简单，维修方便；投资较省，处理成本低，工艺有推广应用价值。1.3课题国内外现状1.3.1我国啤酒废水主要处理工艺由于啤酒废水的水量较大，水中污染物浓度高，性质接近于生活污水，可生化性良好，所以目前国内多数企业均主要采用生化法处理啤酒废水，其又可以大致分为好氧生物处理法及厌氧生物处理法1．1好氧生物处理好氧生物处理是指在氧气充足的条件下，利用好氧微生物的生命活动氧化啤酒废水中的有机物，其产物有二氧化碳、水及能量。但由于此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。其中包括活性污泥法、生物膜法、氧化塘法、膜一生物反应器1．2厌氧生物处理传统的厌氧发酵工艺需要较高的温度、较长的停留时间，且处理效能低。20世纪60年代末以来世界上先后出现了厌氧滤池(AF)、升流式厌氧污泥床反应器(UASB)，两相厌氧消化(TPAD)等工艺，以其较高的容积负荷率和较短的水力停留时间受到人们的关注，被称为第二代厌氧反应器。经过实践证明，这类反应器完全适用于处理啤酒废水，而且厌氧消化工艺相似于啤酒酿造、发酵生产工艺，很容易被啤酒厂家所掌握。1.3.2研究主要成果43n第3章处理构筑物的设计计算啤酒废水处理受到关注，并日益向着节资、节能、节地、高效、回收利用有用物质的方向发展，使得废水处理对于每个啤酒生产厂家来说都变得切实可行。许为义设计用生态工程系统（EES）对啤酒废水处理利用时，实现了啤酒废水负价值被动处理转变为正价值的资源化、生态化与经济化的利用目标。郑爱榕等应用PSB和螺旋藻研究了啤酒废水的净化和利用，试验表明不仅能高效的处理啤酒废水且能回收数量可观的含高蛋白的螺旋藻。满春生等应用啤酒废水培养单细胞蛋白（SCP）获得了丰富的含高蛋白的营养物。高玉荣等在研究啤酒废水生物净化时，最后得到大量鱼虾和其他动物的优质饵料生物－大型蚤藻。1.3.2发展趋势：尽管目前污水处理技术众多,但其发展目标是一致的,即以发展绿色技术、实现资源可持续开发利用和生态安全为目标。根据国内外研究动向,啤酒废水处理技术发展趋势将表现在以下几个方面:(1)引入清洁生产的概念,从改进生产工艺入手,降低污染物的产生和排放,可对环境起到标本兼治的目的。(2)充分利用新技术对现有的啤酒废水处理工艺进行因地制宜的技术改造,采用高效节能的生物反应器。(3)实行污水规模化集中处理,可免除重复性设备投资,易于采用新技术。(4)啤酒废水中含有多种有用物质,在处理前应尽量回收有用的固体物质,经加工后作饲料添加剂或药品,在处理时应多考虑变废为宝,提高经济效益。(5)针对啤酒废水中有机物含量高、生物降解性差的特点,同时考虑能源紧张的形势,主要采用厌氧2好氧联合技术,并将产生的污泥干化后作肥料使用。(6)当前全球水资源紧张已成为世界关注的焦点,而啤酒废水有害无毒,如能将其净化后回收利用,可达到节约水资源的目的。(7)在污水处理中实行自动化控制技术,实现反应器自控管理,将会节省人力。(8)开发生物基因技术在环保领域的应用,43n第3章处理构筑物的设计计算向着节能、回收有用物质的方向发展。1.3.4存在问题近年来,对啤酒废水处理有了很大的发展,好氧法提供了可实用的技术手段,厌氧-好氧串联工艺在啤酒处理工艺中具有优势,新兴的生物处理技术则为我们开辟了新的思路。我们在应用时,一方面要注意从源头控制,加强管理,根据清洁生产的要求,以预防为主,从现行啤酒企业预防污染技术角度出发,优化生产工艺,尽量提高废物回收利用率,实现资源化和污染物的减量化。另一方面,处理工艺应用时也要谨慎,要掌握新技术、新工艺的原理及优缺点,注意其使用条件并在设计中留有一定的余地,使啤酒废水处理技术真正朝着综合治理方向发展,实现啤酒废水治理的环境效益和经济效统一。1.4本设计的研究内容啤酒厂排放的废水超标项目主要是COD、BOD5、SS三项。啤酒生产的废水主要来自两个方面，一是大量的冷却水（糖化，麦芽冷却，发酵等），二是大量的洗涤水，冲洗水（各种罐洗涤水，瓶洗涤水等）。由此可见，啤酒废水的特点是水量大，无毒有害，属高浓度有机废水，具有COD浓度高、含固率较大、废水水量极度不均匀等特点，因此治理工作通常比较困难。根据废水特点，设计稳定和经济技术合理的UASB式活性污泥处理工艺，保证废水达到国家污水综合排放二级标准，同时使投资、占地面积、运行管理度达到最佳设置。采用此工艺，不但使处理流程简洁，也节省了运行费用，在降低废水浓度的同时，还可以回收在处理过程中所产沼气作为能源的利用。但是厌氧处理效果受废水的水温、pH、有毒物质等环境条件影响较大。43n第3章处理构筑物的设计计算第2章啤酒废水处理工艺设计2.1废水生物处理工艺选择原则（1）在确定工艺流程之前，需要对原水的水质情况有全面的了解，摸清废水中污染物质的种类、数量和组成。工艺方法应适应国家和地方的有关规定，严格遵守国家地方有关环境保护法律、法规，保护改善周边的生态环境，处理后的水质指标达到规定的设计要求。确定的工艺应能适应一定范围内水质水量较大的变化，抗冲击负荷能力强。（2）在确保达到处理要求的前提下，尽量减少投资和运行成本，运用类比方法参考类似项目的运行经验，进行技术经济分析综合考虑确定最佳的工艺流程方案。（3）全面考察项目所在地的自然环境和社会环境现状，并结合考虑废水生物处理的特点。北方寒冷地区最好选择适合在低温条件或者对温度变化要求不高的处理工艺运行。（4）工艺流程的选择应尽量考虑成熟的工艺流程，当然也可以选择技术先进的工艺，但是必须要考虑好先进技术和工艺和理性可行之间的关系，对把握不大或者难处理的废水应做好试验工作，甚至进行小试和中试试验，以实验结论作为工艺设计的参考依据，这样才能保证最终工艺方案的可行，将风险降低到最低程度。工艺的先进性也体现了废水处理项目的总投资、运行费用和管理等方面的内容，最好是选择处理能耗地、效率高、管理方便、产物能得到利用同时符合清洁生产要求的处理工艺路线。对不成熟的，尚在试验阶段的新处理技术、新处理工艺、新处理装备应慎重考虑对待。（5）当然工艺选择的原则还是先易后难、先粗后细、先成本低后成本高的方法。最好处理工艺是简洁和简单的，因为简洁和简单的工艺是成熟的、稳定的和可靠的。总之，废水生物处理工艺的选择应综合考虑多方面的影响因素，全面衡量，进行多方案的比较确定才能得到最终方案。上述几条原则只是基本原则，在实际具体的工艺实践中，应该眼光放远点，涉及要有前瞻性，使工艺流程不仅能满足现在的需要，也要尽量符合将来的处理要求。[2,7]43n第3章处理构筑物的设计计算2.2处理技术的提出及选择2.2.1方案一水解酸化-好氧技术水解是利用厌氧反应中的水解酸化阶段而放弃停留时间较长的产甲烷阶段。水解对有机物具有较高的去除率，特别是对悬浮物的去除率显著高于具有相同停留时间的初沉池。水解反应可使啤酒废水中的难降解有机物大分子转变为易降解的有机物小分子，出水的可生化性能得到改善，使后续处理工艺变得简单。与此同时，悬浮固体废弃物被水解为可溶性物质，使污泥得到处理，其后可采用各种好氧工艺。一般啤酒废水不需要水解酸化，但由于啤酒废水的悬浮性成分较高，而水解池又具有有效截流去除悬浮颗粒物的特性，因而将其应用于啤酒废水的处理可除去相当一部分有机物。同时，水解反映器水力停留时间短，在低温下仍有较好的去除率。2.2.2方案二UASB反应器-好氧技术UASB是升流式厌氧污泥床反应器的简称。基本原理是：废水中的有机污染物在厌氧条件下，经微生物分解，转化成甲烷、二氧化碳等，所产气体（沼气）含甲烷大于70%，可作为能源燃料、发电等，既去除了有机污染物有回收了能源。UASB反应器集生物转化反应与沉淀于一体，结构紧凑，废水由配水系统从反应器底部进入，通过反应区经气、固、液三相分离器进入沉淀区，气、固、液分离后．沼气由气室收集，再由沼气管流向沼气柜；固体(污泥)由沉淀区沉淀后自行返回反应区，沉淀后的处理水从出水槽排出；UASB反应器内不设搅拌设备，上升水流和沼气产生的气流足可以满足搅拌要求。反应器内的三相分离器可使反应器内保持高活性、高沉淀性能的厌氧微生物，从而在工艺上较一般厌氧装置效率高，可节省投资与占地面积。厌氧处理出水可做农田灌溉，也可接好氧处理进一步降低出水中的有机物含量，达到工业污水的排放标准。该技术现已被推荐为“国家环保最佳实用技术”，并已有许多座用于高浓度有机废水的处理中，目前运行状况均良好，达到了设计要求。UASB有如下优点：43n第3章处理构筑物的设计计算（1）污泥颗粒化使反应器对不利条件抗性增强；（2）沉降性能好，不设沉淀池，无需污泥回流，简化了工艺，节省了投资和运行费用；（3）不设填料，提高容积利用率，避免堵塞；（4）消化产气，污泥上浮，造成一定的搅拌，因此不设搅拌设备；（5）污泥浓度和有机负荷高，停留时间短；（6）运行费用低，并可回收沼气。可以看出，在大多数情况下，UASB-好氧工艺的优点(表2-1)远远大于其缺点表(2-2)。UASB集中处理啤酒生产工艺中排放的高浓度有机废水，是北方啤酒厂工艺废水综合治理的最佳方法。它解决了北方啤酒厂露天曝气池无法过冬的难题。表2-1厌氧UASB技术的优点[1，13]UASB反应器-好氧技术与水解酸化-好氧技术相比提高了工艺稳定性没有污泥膨胀现象减少了剩余污泥处理、处置费用是水解工艺的35%减少了氮和磷的补充费用啤酒废水相同减少了处理装置总体积是水解工艺的55%节省能源，确保生态和经济效益是水解工艺的15%减少污泥脱水的药剂费用是水解工艺的60%表2-2厌氧UASB技术可能的缺点[1，13]需要长的启动时间培养生物量在低浓度或碳水化合物废水中存在碱度能力不足的可能在一些情况下对于排放地表水出水水质不多对低浓度废水产生的甲烷不足以将废水加热到20℃最佳温度2.3好氧工艺的选择由于啤酒废水浓度较高，经处理后出水达不到排放标准，需继续进行好氧处理。现对生物接触氧化，SBR43n第3章处理构筑物的设计计算和三沟式氧化沟三种方案进行比较，如所示。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，使SBR池在废水处理量增加的情况下，运行周期同样为12h，废水也能达标排放。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/日。CASS法是SBR法的改进工艺。CASS法其反应池由预反应区和主反应区组成，因此，对难降解有机物的去除效果更好。进水过程是连续的，因此单个池子可独立运行；而SBR进水过程是间歇的，应用中一般要2个或2个以上池子交替使用。排水是由可升降的堰式滗水器完成的，随水面逐渐下降，均匀将处理后的清水排出，最大限度降低了排水时水流对底部沉淀污泥的扰动。CASS法每个周期的排水量一般不超过池内总水量的1/3，而SBR则为3/4，所以，CASS法比SBR法的抗冲击能力更好。CASS工艺特点如下：设备安装简便，施工周期短，具有较好的耐水、防腐能力，设备使用寿命长；对原水的水质水量的变化有较强的适应能力，处理效果稳定，出水水质好；处理工艺在国内外处于先进水平，设备自动化程度高，可用微机进行操作和控制；整个工艺运转操作较为简单，维修方便，处理厂内不产生污染环境的臭气和蚊蝇；投资较省，处理成本低，工艺有推广应用价值。2.4工艺流程说明废水经过格栅后,除去较大的悬浮物及漂浮物,进入调节池,经提升泵至43n第3章处理构筑物的设计计算UASB反应器进行厌氧发酵,然后现进入CASS反应器进行好氧处理，其工艺流程图见图2-1.格栅提升泵过滤机沼气柜调节池UASB反应器CASS反应池污泥浓缩池脱水间废水污水泥外运污泥达标排放集泥井消毒图2-1废水处理工艺流程图本章小结本章根据污水的原始设计资料，结合污水特点，提出了水解酸化处理工艺。该流程为物理，化学，生物化学的组合工艺，实现处理后的水达标排放。43n第3章处理构筑物的设计计算第3章处理构筑物的设计计算3.1格栅3.1.1设计参数设计流量Q=8000m3/d=0.093m3/s；取中格栅，栅条选圆钢；栅条宽度S=0.02m，栅条间隙e=0.02m，格栅安装倾角=60°，便于除渣操作3.1.2设计计算由于本设计水量较少，故格栅直接安置于排不渠道中。①平均日流量最大日流量②格栅间隙数设栅前水深h=0.3m，过栅流速v=0.7m/s。栅条间隙数，取25其中——最大设计流量，m3/s；——栅条间隙，m；——栅前水深，m；——过栅流速，m/s。③栅槽宽度设计采用圆钢为栅条，即=0.02m。栅槽宽度栅槽实取宽度=1.0m。④过栅水头损失栅条断面为圆形断面，由公式：得，取120mm。43n第3章处理构筑物的设计计算其中——阻力系数，其值与栅条断面形状有关，，圆形钢，形状系数；——系数，格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数，一般采用3；——重力加速度，m/s2⑤栅后槽总高度取栅前渠道超高h2=0.3m栅前槽高H1=h+h2=0.3+0.3=0.6m栅后槽总高度H=H1+h1=0.6+0.12=0.72m⑥进水渠道渐宽部分长度设进水渠宽B2=0.2m，进水部分展开角度进水渠道渐宽部分长度⑦栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度⑧栅槽总长度⑨每日栅渣量每日栅渣量其中——栅渣量，，格栅间隙为16～25mm时，=0.10～0.05；格栅间隙为30～50mm时，=0.03～0.01——污水流量总变化系数，工业废水取1.2。格栅间距为20mm，设栅渣量=0.07，>0.2,采用机械清渣。43n第3章处理构筑物的设计计算3.1.3格栅选型格栅间几何尺寸为10m×6m×6m。内设自动机械格栅CF—1500两台及皮带输送机一台。每台机械格栅宽1.50m，栅条净间距25mm。配用电机功率P=2.0kw，过水能力60000m3/d。机械格栅前后均设宽为1.5米的电动闸板（共两台），配用电机功率P=1.0kw。根据机械格栅前后水位高差自动控制机械格栅耙子的开停：正常水位高差为0.25m，当水位高差超过0.35m时自动开，水位高差恢复至0.25m时自动停。拦截物经皮带输送机输送至存放箱后装车外运。3.2调节池3.2.1设计说明调节池是用来均衡调节污水水量、水质、水温的变化，降低对生物处理设施的冲击，为使调节池出水水质均匀，防止污染物沉淀，调节池内宜设置搅拌、混合装置。3.2.2设计参数水力停留时间T=6h；设计流量Q=8000m3/d=333.3m3/h；3.2.3设计计算有效容积为：V=QT=333.3×6=2000m3取池子总高度H=5.5m,其中超高0.5m,有效水深h=5m，则池面积为：A=V/h=2000/5=400m3池长取L=10.5m,池宽取B=10.5m，则池子总尺寸为：L×B×H=10.5×10.5×5.5=606.4m3调节池的搅拌器：使废水混合均匀，调节池下设潜水搅拌机，选型QJB7.5/6－640/3-303/c/s1台。43n第3章处理构筑物的设计计算3.3过滤机3.3.1设计参数过滤机设计水量为：Q=8000m3/d=333.3m3/h=0.0926m3/s过滤机进出水水质指标如表3.1：表3.1过滤机进出水水质指标水质指标CODBODSS进水水质(mg/l)22001300310去除率（%）7750出水水质(mg/l)204612091553.3.2设计计算3.3.2.1机型选取选取WYB—5型卧式叶片过滤机，其工作参数如表3.2：表3.2：WYB—5型卧式叶片过滤机工作参数过滤面积/m2筒体直径/mm工作压/mpa工作温度/℃59000.4≤1503.3.2.1每日的去渣量W=式中：Q------------设计流量，m3/dC0------------进水悬浮物浓度，kg/m3C1------------出水悬浮物浓度，kg/m3P0------------污泥含水率，以97%计------------污泥密度，以1000kg/m3计43n第3章处理构筑物的设计计算W==10.33m3/d3.4UASB反应池3.4.1设计参数3.4.1.1参数选取设计参数选取如下：容积负荷（Nv）为：4.5kgCOD/(m3·d)；污泥产率为：0.1kgMLSS/kgCOD；产气率为：0.4m3/kgCOD。3.4.1.2设计水质UASB反应器进出水水质指标如表3.3：表3.3：UASB反应器进出水水质指标水质指标CODBODSS进水水质(mg/l)20461209155去除率（%）808550出水水质(mg/l)409.2181.3577.53.4.1.3设计水量Q=8000m3/d=333.3m3/h=0.093m3/s3.4.2设计计算3.4.2.1反应器容积计算1.UASB有效容积为(包括沉淀区和反应区)：V有效=43n第3章处理构筑物的设计计算式中：V有效-------------反应器有效容积，m3Q-------------设计流量，m3/dS0-------------进水有机物浓量,kgCOD/m3Nv-------------容积负荷,kgCOD/(m3·d)V有效==36373m32.UASB反应器的形状和尺寸根据经验，UASB最经济的高度一般在4～6米之间，并且大多数情况下，这也是系统最优的运行范围。⑴反应器有效高度为5m，则横截面积A===727.46m2采用2座相同的UASB反应器,则:单池面积A1===363.73m2⑵采用公壁建造四边行池比圆形池较经济，有关资料显示，当长宽比在2：1左右时，基建投资最省。取池长L=13m，宽B===27.98m，取28m则实际横截面积为：A2=L×B=13×28=364m2⑶设计反应池总高H=6.5m，其中超高0.5m（一般应用时反应池装液量为70%-90%）单池总容积单池有效反应容积单个反应器实际尺寸13m×28m×6.5m反应器数量2座总池面积43n第3章处理构筑物的设计计算反应器总容积总有效反应容积，符合要求UASB体积有效系数在70%-90%之间，符合要求。⑷水力停留时间（HRT）及水力负荷率(Vr)3.4.2.2三相分离器设计三相分离器设计计算草图见图3.1：h4bb2b1b3h2h1h3DCBAEV1V2图3.1：三相分离器几何尺寸图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。43n第3章处理构筑物的设计计算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。本工程设计中，与短边平行，沿长边每池布置4个集气罩，构成4个分离单元，则每池设置4个三相分离器。三相分离器长度B=7m，每个单元宽度b=L/4=13/4=3.25m。沉淀区的沉淀面积即为反应器的水平面积，即91m2沉淀区表面水力负荷为：q===0.46<1.0，符合设计要求。3.回流缝设计设单元三相分离器的宽度b=2.4m,上下三角行集气罩斜面水平夹角为θ＝55°，取保护水层高度h1=0.5m,下三角形高度h3=1.2m，上三角形顶水深h2=0.5m，设每个UASB池的回流缝的数目为2，则下三角形集气罩底部宽为：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==0.84m43n第3章处理构筑物的设计计算则相邻两个下三角形集气罩之间的水平距离：b2=b-2b1=3.25–2×0.84=1.57m则下三角形回流缝面积为：S1=b2·l·n=1.57×7×4=43.96m2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==3.79m/h<2.0m/s,符合设计要求。设上三角形集气罩回流缝的宽度b3=CD=0.45m,则上三角形回流缝面积为：S2=b3·l·2n=0.45×7×2×4=25.2m2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：Q2----------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；V1==6.61m/hV1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===0.266cm/s=9.58m/hVa=V2=1.63m/h，则：43n第3章处理构筑物的设计计算==1.19,==1.07>,故满足设计要求。5.三相分离器与UASB高度设计三相分离区总高度h=h2+h3+h4–h5h2为集气罩以上的覆盖水深，取0.5m。UASB总高H=6.5m，沉淀区高2.5m，污泥区高1.5m，悬浮区高2.0m，超高0.5m。3.4.2.3进水系统设计1.配水系统采用穿孔配管，进水管总管径取200㎜，流速约为0.95m/s。每个反应器设置10根DN150㎜支管，每根管之间的中心距离为1.5m，配水孔径采用16㎜，孔距1.5m，每孔服务面积为1.5×1.5=2.25㎡，孔径向下，穿孔管距离反应池底0.2m，每个反应器有36个出水孔，采用连续进水。2.布水孔孔径共设置布水孔66个，出水流速u选为2.2m/s，则孔径为3.验证常温下，容积负荷（Nv）为：4.5kgCOD/(m3·d)；产气率为：0.4m3/kgCOD；需满足空塔水流速度uk≤1.0m/h,空塔沼气上升流速ug≤1.0m/h。空塔水流速度＜1.0m/h符合要求。空塔气流速度＜1.0m/h符合要求。43n第3章处理构筑物的设计计算3.4.2.4排泥系统设计计算1.UASB反应器中污泥总量计算一般UASB污泥床主要由沉降性能良好的厌氧污泥组成，平均浓度为15gVSS/L,则两座UASB反应器中污泥总量：。2.产泥量计算厌氧生物处理污泥产量取：0.07kgMLSS/kgCOD①UASB反应器总产泥量式中：△X————UASB反应器产泥量，kgVSS/d；r————厌氧生物处理污泥产量，kgVSS/kgCOD；Co————进水COD浓度kg/m3；E————去除率，本设计中取80%。②据VSS/SS=0.8，△X=1309.44/0.8=1636.8kgSS/d单池产泥△Xi=△X/2=1636.8/2=818.2kgSS/d③污泥含水率为98%，当含水率＞95%，取，则污泥产量单池排泥量④污泥龄3.排泥系统设计在UASB三相分离器下0.5m和底部400㎜高处，各设置一个排泥口，共两个排泥口。每天排泥一次。3.4.2.5出水系统设计计算出水系统的作用是把沉淀区液面的澄清水均匀的收集并排出。出水是否均匀对处理效果有很大的影响。43n第3章处理构筑物的设计计算1.出水槽设计对于每个反应池，有4个单元三相分离器，出水槽共有4条，槽宽0.3m。①单个反应器流量②设出水槽口附近水流速度为0.2m/s，则槽口附近水深取槽口附近水深为0.25m，出水槽坡度为0.01；出水槽尺寸8m×0.3m×0.25m；出水槽数量为4座。2.溢流堰设计①出水槽溢流堰共有12条（6×2），每条长10m，设计900三角堰，堰高50㎜，堰口水面宽b=50㎜。每个UASB反应器处理水量28L/s,查知溢流负荷为1-2L/（m·s），设计溢流负荷f=1.117L/（m·s），则堰上水面总长为：。三角堰数量：个，每条溢流堰三角堰数量：504/12=42个。一条溢流堰上共有42个100㎜的堰口，42个140㎜的间隙。②堰上水头校核每个堰出流率：按900三角堰计算公式，堰上水头：③出水渠设计计算反应器沿长边设一条矩形出水渠，4条出水槽的出水流至此出水渠。设出水渠宽0.8m，坡度0.001，出水渠渠口附近水流速度为0.3m/s。渠口附近水深以出水槽槽口为基准计算，出水渠渠深：0.25+0.368=0.6m43n第3章处理构筑物的设计计算，离出水渠渠口最远的出水槽到渠口的距离为14.67米，出水渠长为14.67+0.1=14.77m，出水渠尺寸为14.77m×0.8m×0.6m，向渠口坡度0.001。④UASB排水管设计计算选用DN250钢管排水，充满度为0.6，管内水流速度为3.4.2.6沼气收集系统设计计算1.沼气产量计算沼气主要产生厌氧阶段，设计产气率取0.4。①总产气量每个UASB反应器的产气量②集气管每个集气罩的沼气用一根集气管收集，单个池子共有13根集气管。每根集气管内最大气流量据资料，集气室沼气出气管最小直径d=100mm,取100㎜.③沼气主管每池8根集气管先通到一根单池主管，然后再汇入两池沼气主管。采用钢管，单池沼气主管管道坡度为0.5%.单池沼气主管内最大气流量取D=150㎜，充满度为0.8，则流速为④两池沼气最大气流量为43n第3章处理构筑物的设计计算取DN=250㎜，充满度为0.6；流速为2.水封灌设计水封灌主要是用来控制三相分离气的集气室中气液两相界面高度的，因为当液面太高或波动时，浮渣或浮沫可能会引起出气管的堵塞或使气体部分进入沉降室，同时兼有有排泥和排除冷凝水作用。①水封高度式中：H0————反应器至贮气罐的压头损失和贮气罐内的压头为保证安全取贮气罐内压头，集气罩中出气气压最大H1取2mH2O，贮气罐内压强H0为400㎜H2O。②水封灌水封高度取1.5m，水封灌面积一般为进气管面积的4倍，则水封灌直径取0.5m。3.气水分离器气水分离器起到对沼气干燥的作用，选用φ500㎜×H1800㎜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，在分离器出气管上装设流量计及压力表。4.沼气柜容积确定由上述计算可知该处理站日产沼气8960，则沼气柜容积应为4h产气量的体积确定，即。设计选用300钢板水槽内导轨湿式储气柜，尺寸为φ7000㎜×H6000㎜。43n第3章处理构筑物的设计计算3.5CASS反应池3.5.1设计说明CASS工艺是SBR工艺的发展，其前身是ICEAS，由预反应区和主反应区组成。预反应区控制在缺氧状态，因此提高了对难降解有机物的去除效果，与传统的活性污泥法相比，有以下优点：（1）建设费用低，省去了初沉池、二沉池及污泥回流设备。（2）运行费用低，节能效果显著。（3）有机物去除率高，出水水质好，具有良好的脱氮除磷功能。（4）管理简单，运行可靠，不易发生污泥膨胀。（5）污泥产量低，性质稳定，便于进一步处理与处置。3.5.1.1设计水质UASB反应器进出水水质指标如表3.4：表3.4CASS反应器进出水水质指标水质指标CODBODSS进水水质(mg/l)409.2181.477.5去除率（%）859050出水水质(mg/l)61.418.138.73.5.2设计参数设计流量Q=8000m3/d=333.3m3/h=0.093m3/s；进水COD=409.2mg/L，去除率为85%；BOD污泥负荷（Ns）为：0.1kgBOD/㎏MLSS；混合液污泥浓度为：X=4000mg/L；充水比为：0.32；进水BOD=181.4mg/L，去除率为90%。43n第3章处理构筑物的设计计算3.5.3设计计算3.5.3.1运行周期及时间的确定1.曝气时间式中：————充水比————进水BOD值，mg/l；————BOD污泥负荷，kgBOD/㎏MLSS；X————混合液污泥浓度，mg/L。2.沉淀时间设曝气池水深H=5m，缓冲层高度=0.5m，沉淀时间为：3.运行周期T设排水时间td=0.4h,运行周期为每日周期数：N=24/6=43.5.3.2反应池的容积及构造1.反应池容积单池容积为反应池总容积为式中：N————周期数；43n第3章处理构筑物的设计计算————单池容积；————总容积；n————池数，本设计中采用2个CASS池；————充水比。2.CASS反应池的构造尺寸CASS反应池为满足运行灵活和设备安装需要，设计为长方形，一端为进水区，另一端为出水区。如图3-4所示为CASS池构造。3-2CASS池结构示意图据资料，B：H=1～2，L：B=4～6，取B=8m,L=40m。所以=40×8×5=1600m3单池面积CASS池沿长度方向设一道隔墙，将池体分为预反应区和主反应区两部分，靠近进水端为CASS池容积的10%左右的预反应区，作为兼氧吸附区和生物选择区，另一部分为主反应区。根据资料，预反应区长L1=（0.16～0.25）L，取L1=8m。3.连通口尺寸隔墙底部设连通孔，连通两区水流，设连通孔的个数为3个。连通孔孔口面积A1为：式中：Q————每天处理水量，；43n第3章处理构筑物的设计计算————CASS池子个数；U————设计流水速度，本设计中U=50m/h；————一日内运行周期数；A————CASS池子的面积，；————连通孔孔口面积，㎡；————预反应区池长，；————池内设计最高水位至滗水机排放最低水位之间的高度，；B————反应池宽，。==3.125m孔口沿隔墙均匀布置，孔口宽度不宜高于1.0，故取0.9，则宽为2.8。3.5.3.3污泥COD负荷计算由预计COD去除率得其COD去除量为：409.2则每日去除的COD值为：=2782.56kg/d=式中：Q————每天处理水量，SU————进水COD浓度与出水浓度之差，mg/Ln————CASS池子个数X————设计污泥浓度，mg/LV————主反应区池体积，==0.38243n第3章处理构筑物的设计计算3.5.3.4产泥量及排泥系统1.CASS池产泥量CASS池的剩余污泥主要来自微生物代谢的增值污泥，还有很少部分由进水悬浮物沉淀形成。CASS池生物代谢产泥量为：式中：a————微生物代谢增系数，kgVSS/kgCODb————微生物自身氧化率，1/d根据啤酒废水性质，参考类似经验数据，设计a=0.83，b=0.05，则有：假定排泥含水率为99%，则排泥量为：2.排泥系统每池池底坡向排泥坡度i=0.01，池出水端池底设（0.8×0.8×0.4）m3排泥坑一个，每池排泥坑中接出泥管DN150一根。3.5.3.5需氧量及曝气系统设计计算1.需氧量计算根据实际运行经验，微生物氧化1kgCOD的参数取0.53，微生物自身耗氧参数取0.18，则一个池子需氧量为：=0.53×8000/2×347×10-3+0.18×4000×10-3×1953=2141.8kg/d则每小时耗氧量为：2.供气量计算43n第3章处理构筑物的设计计算温度为20度和30度的水中溶解氧饱和度分别为：，微孔曝气器出口处的绝对压力为：==式中：H————最大水深，空气离开主反应区池时的氧百分比为：式中：————空气扩散器的氧转移率，取15%值暴气池中混合液平均溶解氧饱和度按最不利温度为：温度为20℃时，暴气池中混合液平均溶解氧饱和度为：温度为20℃时，脱氧清水的充氧量为：43n第3章处理构筑物的设计计算式中：————氧转移折算系数，一般取0.8～0.85，本设计取0.82；————氧溶解折算系数，一般取0.9～0.97，本设计取0.95；————密度，㎏/L，本设计取1.0㎏/L；C————废水中实际溶解氧浓度，mg/L；R————需氧量，㎏/L，为66.27㎏/L。暴气池平均供气量为：(空气密度为1.29㎏/)。每立方米废水供空气量为：每去除1kgCOD的耗空气量为：3.布气系统计算单个反应池平面面积为40×10，设423个曝气器，则每个曝气器的曝气量=G/423=1774.36/423=4.19/h。选择QMZM-300盘式膜片式曝气器。其技术参数见表3.5表3.5QMZM-300盘式膜片式曝气器技术参数型号工作通气量服务面积氧利用率淹没深度供气量QMZM-3002～8m3/h·个0.5～1.0m2/h·个35%～59%4～8m4.25m3/h从鼓风机房出来一根空气干管，在两个CASS池设两根空气支管，每根空气支管上设46根小支管。两池共两根空气支管，92根空气小支管。43n第3章处理构筑物的设计计算气干管流速为15m/s，支管流速为10m/s，小支管流速为5m/s，则空气干管管径：=0.21m,取DN300㎜钢管空气支管管径：，取DN100㎜钢管，空气小支管管径：，取DN60㎜钢管。4.鼓风机供气压力计算曝气器的淹没深度H=4.5m，空气压力可按下式进行估算：校核估算的空气压力值管道沿程阻力损失可由下式估算：式中：----------阻力损失系数，取4.4.取空气干管长为30m，则其沿程阻力损失取空气支管长为40m，则其沿程阻力损失取空气小支管长为16m,则43n第3章处理构筑物的设计计算其沿程阻力损失空气管道沿程阻力损失为设空气管道的局部阻力损失为=0.5KPa，则空气管路的压力总损失为：取膜片式微孔曝气器的最大压力损失为=2.9KPa，则鼓风机的供气压力为：＜58.8KPa。故鼓风机的供气压力可采用58.8KPa，选择一台风机曝气，则风机能力为G=50m3/min.5.鼓风机房布置选用两台DG超小型离心鼓风机，，供气量大时，两台一起工作，供气量小时，一用一备。DG超小型离心鼓风机规格如表3.6:表1-6DG超小型离心鼓风机流量50m3/min电动机形式TEFC压缩介质空气电动机功率75KW出口压力63.8KPa电动机电压220V轴功率52KW重量1t其占地尺寸为2016㎜×1008㎜，高为965㎜（含基础）。3.5.3.6CASS反应池液位控制CASS反应池有效水深为5米。排水结束是最低水位43n第3章处理构筑物的设计计算基准水位为5m,超高为0.5m,保护水深为0.5m,污泥层高度保护水深的设置是为了避免排水时对沉淀及排泥的影响。进水开始与结束由水位控制，曝气开始由水位和时间控制，曝气结束由时间控制，沉淀开始与结束由时间控制，排水开始由时间控制、排水结束由水位控制。3.5.3.7排出装置的选择每池排出负荷选择XBS-300型旋转式滗水器，其技术参数如表3.7:表3.7XBS-300型旋转式滗水器技术参数型号流量（m3/h）堰长（m）总管管径(mm)滗水深度H（m）功率(KW)XBS-3003004250<2.50.55污泥处理系统啤酒污水处理过程产生的污泥来自以下两部分：（1）UASB反应器，Q1=81.84m3/d，含水率98%；（2）CASS反应器，Q2=194.53m3/d，含水率99%。总泥量：Q=Q1+Q2=276.37m3/d，设计中取300m3/d3.6集泥井为了放便排泥和污泥重力浓缩的建设，在重力浓缩池前设置一集泥井，通过对集泥井最高水位的控制来达到自流排泥，反应池的污泥可利用自重流入。停留时间HRT=6h设计总流量Q=276.37m3/d采用圆形池子，池子的有效体积V=Q×HRT/24=300×6/24=75m3池子有效深取3m,则池面积为A=75/3=25m243n第3章处理构筑物的设计计算则集泥井的直径取D=6m则实际面积A=28.26m2水面超高0.3m则实际高度为3.3M3.7污泥浓缩池（1）容积计算浓缩后污泥体积：m3/dV0——污泥含水率变为P0时污泥体积2.2.2.2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×(1-98%)=1636.8kg/d=×1000×(1-99%)=1945.3kg/d那么，Qc=+=3582.1kg/dC=3582.1/50=71.642kg/m3浓缩后污泥浓度为：=3582.1/25=35.821kg/m3浓缩池的横断面积为：A=Qc/M=300×71.642/300=71.64m243n第3章处理构筑物的设计计算设计一座正方形浓缩池，则每座边长B=9m，则实际面积A=9×9=81m2（2）池子高度取停留时间HRT=20h，有效高度=QT/24A=300×20/24/71.64=3.5m，超高=0.5m，缓冲区高=0.5m。则池壁高：=++=4.5m（3）污泥斗污泥斗下锥体边长取0.5m，污泥斗倾角取50°则污泥斗的高度为：H4=(9/2–0.5/2)×tg50°=5.1m污泥斗的容积为：V2=h4（a12+a1a2+a22）=×5.1×(92+9×0.5+0.52)=85.75m3（4）总高度H=5.1+4.5=9.6m（5）排水口浓缩后池内上清液利用重力排放，由站区溢流管管道排入格栅间，浓缩池设四根排水管于池壁，管径DN150㎜。于浓缩池最高处设置一根，向下每隔1.0m、0.6m、0.4m处设置一根排水管。3.8污泥提升泵房扬程H=10.0m选用2PN污泥泵两台，一用一备。3.9污泥脱水间进泥量Qw=25m3/d，P=96.0%出泥饼Gw=25t/d，P=75.0%泥饼干重W=6.25t/d43n第3章处理构筑物的设计计算根据所需处理污泥量，选用DYQ-2000型脱水机一台。该脱水机处理能力为6000kg(干)/h，则工作10h。脱水机技术指标：干泥生产量400～460kg/h，泥饼含水率70%～80%，主机调速范围0.97～4.2r/min，主机功率2.2kW，系统总功率25.2kW，滤带有效宽度2000mm，滤带运行速度1.5～7.5r/min。外形尺寸3900mm×2700mm×1980mm，机组质量7100kg，每台脱水机冲洗用水量35m3/d。脱水间平面尺寸为B×L=(12.0×9.0)m2本章小结本章完成了污水处理主要构筑物的计算及主要设备的选择，并对废水中污染物的去除率进行了理论计算，本章且完成了污泥处理主要构筑物的计算及相关设备的选择。废水经一系列处理后，水质达到了排放回用标准。43n第4章污水处理厂总体布置第4章污水处理厂总体布置4.1构筑物及建筑物主要设计参数该啤酒厂废水处理工艺构筑物和建筑物及其技术参数详见表4-1，表中包括部分独立露天设置的设备。综合楼的功能包括办公及值班、化验、配电、控制机房。构筑物平面尺寸指平面外形尺寸。建筑物平面尺寸为轴线尺寸。表4-1构筑物及建筑物主要设计参数一览表名称技术参数尺寸/m备注格栅间e=0.02m10×6×6砖混过滤机WYB—5型φ0.9砖混污水提升泵房7.5×7.8×6砖混调节池HRT=6h10.5×10.5×5.5砖混UASB反应池两台16×8×7.5NV=6.0kg/(m3·d)13×7×6.5钢水封罐两个φ0.5×1.5钢气水分离器两个φ0.5×1.8钢沼气柜两个V1120m3φ7×6钢CASS反应池NS=0.1kgBOD5/kgMLSS·d2×(40×8×5)钢筋混凝土集泥井P=98%,Q=m34×4×3.5砖混污泥浓缩池P=96%,Q=155m3,HRT=6.0h5×5×5.7钢筋混凝土污泥提升泵房2.5×2.5×3砖混污泥脱水机房DYD-1000型12.0×9.0×5.4砖混59n第4章污水处理厂总体布置4.2.1平面布置的一般原则和要求（1）最大限度的满足生产，管理以及设备维修的要求，按照功能分区，将功能上联系较多的设施，尽量靠近布置以便于管理，道路按区分设连通，力求人货分流运输。生产区少受外来干扰，生活区尽量放置在厂前区，使厂区总体环境美观，协调，运输联系方便；（2）设计的污水处理厂应兼顾远近期要求，顺畅，避免迂回反复，尽量减少管线的长度，降低沿程水头损失，有利于今后扩建；（3）分期建设的水处理厂应兼顾远期需要，处理构筑物，管道和道路布置应保证原期扩建施工时，不影响正常生产。需考虑今后因用水量增加，水质标准提高或处理水恶化时，需要预留的处理构筑物，调节构筑物的位置；（4）有效利用厂区建筑面积和土地。处理构筑物布置应紧凑，但其间距应满足构筑物和管线的施工要求；（5）滤池的操作室，二级泵房，加药间，化验室，检修间，办公室等建筑物应尽量南北向布置，尽量安排在夏季主导风向的上风向，并考虑采暖通风要求。并联运行的进水构筑物应均匀配水；（6）变电位置应设在耗电量大的构筑物附近，高压线避免在厂内架空敷设；（7）水电气等各类管线应考虑综合布置，以免发生矛盾。统一考虑敷设于管廊和管沟，以利于维护，检修。污水和污泥管应尽量考虑重力流，力求输送管线最短；（8）各种构筑物，建筑物道路的布置应尽量按照相关的安全，卫生规范要求，保持一定间距，间距大小由构筑物性质，埋深，地质和施工条件等诸多因素综合确定。保证安全间距和通行检修的方便。满足物料运输和施工场地要求。堆砂场不可靠近滤池，卫生设施和污泥处理装置不应靠近清水池和滤池以免污染，消化池与其他构筑物间距离不小于20米，贮气罐与其他构筑物间距应根据容量大小按有关规定执行；59n第4章污水处理厂总体布置（9）应考虑安排充分的绿化地带，新建水厂绿化面积，不宜小于水厂面积的20%。污水厂的绿化面积不宜小于全厂总面积的30%；4.2.2具体平面布置平面布置结果见附录2附图1。污水由排水总干管截流进入，经处理后由该排水总管排入大石河。污水处理厂应设置通向个构筑物和附属建筑物的必要通道。通道的设计应该符合下列要求：（1）主要车行道宽最少为3.5米，双车道为6-8米，应该有回车道；（2）车行道转弯半径不宜小于6米；（3）人行道的宽度为1.5-2米；（4）通向高架物的扶梯倾角不宜大于45度；（5）天桥宽度不宜小于1米。土地使用情况见表4.2:表4.2厂区用地一览表序号项目占地面积/m2占地比例/%1构（建）筑物1104849.12道路及铺装地面240710.73绿化用地904540.24总占地面积225001004.3污水处理厂高程布置高程布置是通过计算确定各处理构筑物标高，连接管渠的尺寸与标高，确定是否需要提升，并绘制流程图的纵断面图。4.3.1高程布置原则高程布置应综合考虑提升泵的扬程或进水管标高，厂区地区标高，地形，处理构筑物，排水水体各特征水位等因素来确定。一般应遵守如下原则：59n第4章污水处理厂总体布置（1）认真计算管道的沿程损失，局部损失，各处理构筑物计量设备及连络管渠的水头损失，考虑最大时流量，雨天流量和事故时流量的增加，并留有一定余地。还应考虑当某座构筑物停止运行时与其并联运行的其余构筑物与有关的连接管渠能通过全部流量；（2）考虑远期发展，水量增加的预留水位；（3）避免处理构筑物之间跌水等浪费水头的现象，充分利用地形高差实现自流；（4）在认真计算并留有余量的前提下，力求缩短全程水头损失及提升泵站的全扬程，以降低运行费用；（5）需要排放的处理水，是常年大多数时间里能自流排放水体。注意排放水位不一定选取水体多年最高水位。4.3.2水头损失计算表4.2构筑物水头损失构筑物名称水头损失（m）构筑物名称水头损失（m）格栅0.2UASB反应池1.0调节池0.3CASS反应池0.6各种计量设备的水头损失可用相关的公式计算或查图表。一般进水出水管上计量仪表中的水头损失可按0.2米计算，流量指示器中的水头损失可按0.1～0.2米计算。沿程水头损失由下面的公式计算得到：式中i为水力坡度，L为管道和沟渠的长度。选好了i,根据平面图中设计的管道沟渠的长度，就可以计算出沿程水头损失，沿程水头损失加上局部水头损失就是总的水头损失。59n第4章污水处理厂总体布置名称流量（L/s）管径（㎜）坡度I(‰)流速V(m/s)管长(m)I·L出厂管---CASS234000.8160.77170.01330.100.113CASS0.6CASS—UASB234000.8160.778.10.0072.690.120.12711.52502.430.956.80.01720.1240.14111.52502.430.952.30.0063.690.170.18UASB1.0UASB---调节池11.52002.530.922.30.0060.950.0440.06234000.8160.77390.0430.0860.126调节池0.3调节池---水力筛234000.8160.7740.01220.160.063水力筛1.2格栅0.26.31名称流量（L/s）管径（㎜）坡度I(‰)流速V(m/s)管长(m)I·L出厂管---CASS234000.8160.77170.01330.100.113CASS0.6CASS—UASB234000.8160.778.10.0072.690.120.12711.52502.430.956.80.01720.1240.14111.52502.430.952.30.0063.690.170.18UASB1.0UASB---调节池11.52002.530.922.30.0060.950.0440.06234000.8160.77390.0430.0860.126调节池0.3调节池---水力筛234000.8160.7740.01220.160.063水力筛1.2格栅0.26.314.3.3高程确定UASB处的地坪标高为0m，按结构稳定原则确定池底埋深为-1.5m，然后根据各处理构筑物之间的水头损失推求其它构筑物的设计水面标高，调节池设计成地下式，确定水面标高为0m，从调节池到UASB经过提升泵提升。经过计算各污水处理构筑物的设计水面标高见下表。各处理构筑物的水面标高及池底标高见表4.3:表4.3各处理构筑物的水面标高及池底标高59n第4章污水处理厂总体布置构筑物名称水面标高(m)池底标高(m)构筑物名称水面标高(m)池底标高(m)进水管-0.9-1.2调节池0.00-5.5格栅前-0.9-1.3UASB4.5-1.5格栅后-0.998-1.388CASS3.2-1.8本章小结本章依据相关原则，选择该设计中最长污水流程进行了平面布置、管道和构筑物的水力损失计算及高程布置，考虑到实际布设过程中会有一定误差，所以计算中均留有余量，保证该处理厂的正常运行。59n参考文献结论（1）本工艺针对啤酒废水水量大，无毒有害，属中高浓度有机废水的特点而设计。（2）采用UASB反应器，可回收沼气，节省能源，确保生态和经济效益（3）采用清浊分流的措施，将高浓度有机废水集中起来，首先把其中的酵母和麦槽等单独进行回收；然后将余下的含有少量SS，溶解性COD较高的高浓度有机废水用UASB进行厌氧消化处理，在达到去除BOD的前提下回收大量沼气作为能源。之后，与低浓度有机废水混合进入氧化沟，出水达到一级标准。（4）工艺流程简单，构筑物较少，运行管理方便。且性能完善、技术成熟、功能稳定可靠。（5）本工艺处理效果稳定，出水水质较好，且能承受水量、水质的较大变化。59n参考文献参考文献1张自杰等.排水工程下册(第4版)[M].北京：中国建筑工业出版社，2000年6月.2买文宁.生物化工废水处理技术与运行[M].北京：化学工业出版社，2002.3孙力平主.污水处理新工艺与设计计算实例[M].北京，科学出版社，2001年7月.4王水生.间歇式活性污泥法处理啤酒废水[J].环境工程,1998,16(1):16～18.5给水排水设计手册第6册(工业排水)[M].北京，中国建筑工业出社，1986年12月.6张统等.SBR及其变法污水处理与回用技术[M].化学工业出版社，2003，37强绍杰等.CASS工艺在啤酒废水处理中的应用[J].给水排水,1998,24(3):30～32.8王凯军等.厌氧处理技术发展现状与未来发展领域[J].中国沼气,1999,17(4):14～17.9苏玉民等.脉冲上流式厌氧污泥床反应器的应用[J].环境科学,1996,17(1):50～53.10韩红军.污水处理构筑物设计与计算[M].哈尔滨，哈尔滨工业大学出版社，2002,30～37.11杨云龙等.啤酒废水治理技术进展[J].环境与开发,2000,(15):8～10.12张统.污水处理工艺及设计计算[M].北京，中国建筑工业出版社，2001，96～115.13环境科学出版中心.水处理工程设计实例[M].北京，化学工业出版社，2002.22～235.14任南其等.厌氧生物技术原理与应用[M].北京,化学工业出版社,2004,57～71.15张大群.污水处理机械设备设计与应用[M].北京,化学工业出版社,2003,122～177.16闪红光.环境保护设备选用手册[M].北京,化学工业出版社,2001,455～59n参考文献457.17崔玉川.废水处理工艺设计计算[M].北京,水力水电出版社,1991,253～256.18高廷耀等.水污染控制工程下册（第二版）[M].北京,高等教育出版社,2001,302～313.19化学工业出版社.水处理工程典型设计实例[M].北京,化学工业出版社,2002,1.20王凯军等.发酵工业废水处理[M].北京,化学工业出版社,2001,4.21唐爱印等.水处理工程师手册[M].北京,化学工业出版社,2001.22刘永等.生化法处理啤酒废水的技术分析与展望[J].合肥工业大学学报，2003，26(1)145～149.23LettingaG.AnearobictreatmentofbrewerysewageatambienttemperatureusingagranularbedUASBreactor.Biotech.&Bioeng.,1993,40(3):1701～172324HulshoffPolLW.UASBandbreweryeffluent.WaterSci.&Tech.,1993,26(9):291～30459n文献综述一、课题国内外现状“七五”以来，我国对啤酒废水的处理工艺和技术进行了大量的研究和探索，特别是轻工业系统的设计院和科研单位，对啤酒废水的处理进行了各方面的试验、研究和实践，取得了行之有效的成功经验，逐渐形成了以生化为主、生化与物化相结合的处理工艺。生化法中常用的有活性污泥法、生物膜法、厌氧与好氧相结合法、水解酸化与SBR相组合等各种处理工艺。这些处理方法与工艺各有其特点和不足之处，但各自都有较为成功的经验。目前还有不少新的处理方法和工艺优化组合正在试验和研究，有的已取得了理想的成效，不久将应用于实践。二、研究主要成果纪荣平研究酸化—SBR法处理啤酒废水。他认为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%以上，最高达99%以上。刘志杰研究的UASB—好氧接触氧化工艺处理啤酒废水，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%59n，该工艺非常适合在啤酒废水处理中推广应用。吴允研究的新型接触氧化法处理啤酒废水，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。三、发展趋势：尽管目前污水处理技术众多,但其发展目标是一致的,即以发展绿色技术、实现资源可持续开发利用和生态安全为目标。根据国内外研究动向,啤酒废水处理技术发展趋势将表现在以下几个方面:(1)充分利用新技术对现有的啤酒废水处理工艺进行因地制宜的技术改造,采用高效节能的生物反应器。(2)实行污水规模化集中处理,可免除重复性设备投资,易于采用新技术。(3)啤酒废水中含有多种有用物质,在处理前应尽量回收有用的固体物质,经加工后作饲料添加剂或药品,在处理时应多考虑变废为宝,提高经济效益。(4)针对啤酒废水中有机物含量高、生物降解性差的特点,同时考虑能源紧张的形势,主要采用厌氧-好氧联合技术,并将产生的污泥干化后作肥料使用。(5)当前全球水资源紧张已成为世界关注的焦点,而啤酒废水有害无毒,如能将其净化后回收利用,可达到节约水资源的目的。(6)在污水处理中实行自动化控制技术,实现反应器自控管理,将会节省人力。(7)开发生物基因技术在环保领域的应用,向着节能、回收有用物质的方向发展。四、存在问题由于啤酒废水排放量大，有机负荷高，以上所列举的啤酒59n废水处理方法在实际中都有应用，但也都存在一些问题。(1)厌氧生化法处理啤酒废水，具有技术成熟可靠、耐冲击能力强、处理效果好，尤其以UASB反应器为主体的厌氧生物处理工艺在实际中应用广泛。但是厌氧处理效果受废水的水温、pH、有毒物质等环境条件影响较大。(2)我国部分地区啤酒加工受原料生长周期影响而具有周期性。59n中文翻译污水的生物处理过程物水处理的目的是降解特定污染物的浓度使其达到污水排放不影响环境或形成健康威胁的程度，而且降低这些成分仅仅需要达到要求大的水平即可。应为任何给定的污水在来源，处理程度和类型方面是变化的，而这种变化是由工业决定的，而且处理程度往往依赖接纳水体的同化能力。氧垂曲线能显示多少BOD必须从污水中去除以致于使接纳水体的溶解氧不致降低太多。在大部分的污水处理要求的类型中，必须被去除的BOD数量是污水的一个标准和指标。为了便于讨论污水，假定一种“典型的污水”而且假定这种污水通过处理必须达到以下的污水标准：BOD≤15mg/LSS≤15mg/LP≤1mg/L增加的污水标准应该被列出，但是为了说明目的我们仅仅考虑这三项。能达到这些污水标准的处理系统包括：1.初级处理：固体物质非均匀化和污水排放均匀化的物理过程。2.二级处理：依靠氧去除大部分生化物质的生物处理过程。3.三级处理：物理，生物和化学过程的目的就是去除营养物质，像磷和有机物等，而且去除污水的臭味，色度和更多的氧化物。初级处理排放原污水到水域中最厌恶的一个方面是其中的漂浮物，因此，格栅被用在社区污水处理的首要位置，现在它们被作为处理方案的第一步，典型的格栅由一系列的钢条组成，这些钢条之间大约相距2.5cm59n，在现代的处理方案中，格栅拦截了那些可能对设备造成破坏或者影响后续处理的物质，在过去的一些旧的处理方案中，格栅通过人工清洗；但是现在几乎所有的方案中都用机械清洗设备。当格栅被阻塞使水位上升到栅条以上时，清洗设备被启动。在许多方案中，第二步是粉碎，循环挤压固体物质通过格栅形成大约3.0cm或更小直径的小块。第三步处理是去处污水中的沙粒和石子，沙粒和石子会损坏设备，像水泵和流量计，因此必须被去除。大部分沉沙池是个很宽的空间，在这个渠道内水流慢到足够大密度的沙粒沉淀下来，沙粒的密度是大部分有机物密度的2.5倍，因此沉淀的比较快。沉沙池的目的就是去除沙粒和石子，而不去除有机颗粒，在处理过程中有机物必须被进一步处理而分离除的出的沙粒可以被用作填充物而无需额外处理。大部分污水处理方案中在沉沙池后面都有一个沉淀池，目的就是尽可能的去除固体颗粒，因此，停留时间比较长，水流速度保持比较慢。固体沉淀到池子底部，然后通过管道被清除，而被澄清的液体则通过均匀布置在池子周围的V型溢流堰排放，沉淀池也被称为沉积池或澄清池，紧随在清渣和除沙之后的沉淀池也被叫作初次澄清池，沉淀在初次澄清池底部而被排放的固体称为原污泥。原污泥通常有很强的令人不快的气味，含有病原有机体，而且含水率高，这三个特点增加了它处理的困难，它必须被稳定为了防止它进一步腐化，也为了容易脱水处理。初级处理的目的就是去除固体颗粒，然而一些BOD也在分离固体物质的一系列过程中被去除了。相当的一部分固体物质，还有一部分BOD和少量的P作为原污泥的产物而被去除了，被初级处理之后污水可能继续进行二级处理。二级处理水离开初次澄清池并没有去除多少固体有机物，而且仍含有能通过微生物作用分解的高能量分子，成为BOD。要求氧必须减少，否则，在接纳的水体中排放可能出现不能接受的情况。二级处理的目的就是去除BOD59n，而初级处理的目的则是去除固体颗粒。虑池由拳头大小的砾石或波纹塑料板的虑床组成，通过它污物被虑掉，命名可能有错误，因为根本没有过滤发生。活性微生物附着在砾石上，空气被强制通过砾石或自动循环，因为虑床空气温度和周围温度的差异，虑池用一个循环调节系统降低它的能耗，像一个均匀布水装置，能均匀的在整个虑床上分布污水，而通常水流是循环的，因而更高程度的处理被实现。在20世纪初，滴虑是一种被证实了的处理系统。1914年，一个试验方案确立了一个不同系统，空气泡通过自由漂浮的好氧微生物，一种变的出名的活性污泥系统的处理方案。活性污泥处理不同于滴虑在于滴虑过程中微生物是悬浮在液体中的。一个活性污泥处理系统包括一个充满来自初次澄清池的污染液体的池子和一团微生物,空气泡进入曝气池提供存活好氧有机物所必须的氧气，微生物进入与在污水中的溶解性有机物混合，吸附这些物质，最终将有机物分解成，等一些稳定的化合物和更多的微生物。当大部分作为微生物食物的有机物被消耗掉，在一个沉淀池里微生物被从液体中分离，有时叫二次澄清池，在沉淀池里微生物仍旧没有食物可利用，变得饥饿，变成失去活性的活性污泥，澄清的液体从溢流堰流出而排入接纳水体。沉淀的微生物现在叫回流污泥，被抽送至曝气池前端，在那里它们从初次澄清池进入曝气池的液体的有化合物中找到更多的食物，处理再一次开始。活性污泥处理是一个连续的过程，连续的污泥回流和连续的清水排放。活性污泥处理产生的微生物多于需要的，如果微生物不被清除，它们的浓度将很快增加而形成固体物阻塞系统，因此，一部分微生物必须被去除，而处理这样多余的活性污泥也是污水处理中一个最困难的方面。活性污泥处理系统设计依据负荷，有机物数量或营养物，而且联系到微生物的易变性，营养物与微生物（F/M）之比是一个主要的设计参数，F和M难于精确测定的，但是可以通过曝气池中的BOD和SS分别被估算，液体和微生物的混合物被称为混合液。在曝气池内SS是混合液悬浮固体（MLSS），BOD/MLSS，F/M是系统负荷，以计。相对小的F/M59n，或者少的营养物，而且一个长的曝气周期（长的停留时间在池中）产生一个高的处理效果，因为微生物能最大限度的利用营养物，有这些特点的系统被称为延时曝气系统，而且被用于单独的污水处理工艺，像小的工业部门或用于应急处理的旅馆。延时曝气系统产生少的剩余生物团，而且只有少的剩余活性污泥需要处理。活性污泥处理系统的成功也依赖微生物最终在澄清池里的分离。当微生物没有像预期中的沉淀去除，则污泥被称为膨胀污泥，膨胀被描述为生物团有大量的丝状菌组成，形成了一个由污泥附着其上的空架结构而阻止了沉淀，低的沉淀率可能是一个低效率系统的先兆。活性污泥沉淀能力经常用污泥容积指数描述（SVI），SVI值的测定是通过在一个1L的圆筒内让污泥沉淀数分钟，如果SVI值是100或更低，则污泥固体沉淀快而且最终从澄清池流出的污泥可能被保持在一个高的固体浓度，然而，SVI值大约是200时，显示污泥膨胀而导致低的处理效果。三级处理来自二级处理的污水能达到前续要求的BOD和SS排放标准，仅仅磷含量仍旧是高的，去除无机化合物，包括无机磷和氮化合物，就要求先进的或废水三级处理系统。初级和二级处理是传统废水处理方案的一部分，而且二级处理后污水被污染的程度仍然很高，一定程度的BOD和悬浮固体仍然存在，既不是初级也不是二级处理是有效的去除磷，氮或者碳的化合物的方法。一种流行的先进的BOD去除处理是人工塘或氧化塘，通常是二级污水流入一个大的环礁湖，像这样的塘有一个长的停留时间，经常保持在一周。BOD也可能被去除通过活性炭的吸附，它增加的去除的有点是被完全封闭在导管中，污水被从底部抽送进去，而清水则从上部流出，在活性炭中微小入口能捕捉和吸附病毒和更小的颗粒，当炭柱变的饱和后，污物必须从炭中清除，使炭恢复活性，通常是通过在缺氧条件下加热。恢复活性或再生的炭效率仍较低，经常一些新的活性炭必须被添加进去以确保其工作效率。59n附录4英文文献65n附录465n附录465n附录465n附录465n附录46565