某啤酒废水处理工程毕业设计（uasb工艺 86页

河海大学本科毕业论文毕业设计（论文）月山啤酒集团废水处理工程设计——UASB工艺专业年级学号姓名指导教师评阅人二○○九年六月中国79n本科毕业论文摘要80年代以来，我国啤酒工业得到迅速发展，啤酒工业在我国迅猛发展的同时，我国既成为世界啤酒生产大国，又成为较高浓度有机物污染大户，啤酒废水的排放和对环境的污染已成为突出问题，引起了各有关部门的重视。啤酒的生产排出了大量的啤酒废水，给环境造成了极大的威胁。本设计为啤酒废水处理工艺设计，设计程度为初步设计。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。该啤酒废水处理系统的处理水量为4000,不考虑远期发展。原污水中各项指标为：BOD5浓度为800mg/L,CODCr浓度为1400mg/L，SS浓度为1800mg/L。该废水若不经处理会对环境造成巨大污染，故要求进行处理，要求出水标准按照啤酒工业废水排放标准（GB19821-2005）执行。即：CODCr≤80mg/L，BOD5≤20mg/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+SBR的组合工艺流程,可将废水CODCr浓度从1400mg/L降至65.1mg/L，BOD5浓度从800mg/L降至27.9mg/L，SS浓度从1800mg/L降到189mg/L，符合出水标准。本设计大体工艺流程为：啤酒废水→调节池→格栅→污水提升泵房→调节池→UASB反应器→SBR池→处理水该处理工艺具有结构紧凑简洁，运行控制灵活，抗冲击负荷等特点，实践表明该组合工艺处理性能可靠，具有投资少，运行管理简单等特点。为啤酒工业废水处理提供了一条可行途径。具有良好的经济效益、环境效益和社会效益。关键词：啤酒废水污泥UASBSBR79n本科毕业论文AbstractSincethe80's,China'sbeerindustryhasbeendevelopedrapidly,WiththerapiddevelopmentofbreweryindustryinChina,Chinahasbecometheworld'slargestproducerofbeer,butalsobecomeabigmanufacturerswhomanufactureahigherconcentrationoforganicpollution,beerwastewaterandenvironmentalpollutionproblemshaveattractedtheattentionoftherelevantdepartments.Theproductionofbeerformalargenumberofbrewerywastewater,whichendangersenvironment.Thisdesignisonebeerwastewatertreatment.Thedegreeofthedesignisinapreliminaryphase.Themaindistinguishingfeatureofthebeerwastewateristhatitcontainsthemassiveorganicmatters,soitbelongstothehighconcentrationorganicwastewater.Thewaterwhichneedstotreatmentinthebeerwastewatertreatmentplantis4000,regardlessofthespecifiedfuturedevelopment.Varioustargetintherawwastewateris:theconcentrationofBOD5is800mg/L,theconcentrationofCODcris1400mg/L,theconcentrationofSSis1800mg/L.itcouldpollutetheenvironmentifdrainedbeforetreatment,soitrequestthebeerwastewaterwhichdrainedmustbestrictlytreatedtotheIntegratedWastewaterDischargeStandard(GB19821-2005),whichisasfollowing:BOD5≤20mg/L,CODcr≤80mg/L,SS≤70mg/L.Thispaperanalyzesthegenerationprocessesofwastewater,themajorcontaminatesandtheirmajorsourcesinbeerproduction.Italsointroducestheprimarybiologicalprocessingtechniquesofaerobicandanaerobictreatment.themainprocesstechnologyofthebeerwastewaterdisposalstationisdefinedasUASB+SBR,whichcanmaketheCODcrofwastewaterreducesfrom1400mg/lto65.1mg/l,BOD5reducesfrom800mg/lto27.9mg/l,SSreducesfrom1800mg/lto189mg/l,sothatdrainsoutcanreachestheStandard.Thetechnologicalprocessofthisdesignis:Beerwastewater→Screens→Thesewageliftpumphouse→Regulatestank→ReactiontankofUASB→TankofSBR→Treatmentwater79n本科毕业论文Thistechnologyofwastewatertreatmenthasmanytraits.Suchas,well-knitstructure,pithyquickcontrol,lastingattacked.Practiceindicatesthatthecomposedcrafthasreliablefunction,itsinvestmentislittle,anditsrunningandmanagementisuncomplicated.Keywords:beerwastewatersludgeUASBSBR79n本科毕业论文目录第一章文献综述11.1引言11.2啤酒废水治理技术现状11.3厌氧生物技术在啤酒废水处理中的应用21.3.1UASB反应器21.3.2EGSB反应器41.3.3IC反应器51.4厌氧生物技术在啤酒工业废水处理中的应用实例61.5厌氧生物技术在啤酒工业废水治理中的应用前景8第二章设计说明书102.1设计概况102.1.1设计任务及要求102.1.2设计规模及水质102.2啤酒生产工艺及废水来源112.2.1啤酒的生产工艺流程112.2.2生产废水来源及主要成份112.3进出水水质122.4处理程度的计算122.5采用的处理工艺流程122.5.1处理工艺的选择122.6.1格栅152.6.1.1设计说明152.6.1.2参数选取152.6.1.3设计参数162.6.1.4计算所得的参数162.6.2污水提升泵房162.6.2.1设计说明162.6.2.2集水池的尺寸设计参数172.6.3调节沉淀池182.6.3.1设计说明182.6.3.2设计参数182.6.3.3池子尺寸182.6.3.4理论上每日的污泥量182.6.3.5污泥斗尺寸182.6.3.6进水布置192.6.4UASB反应器192.6.4.1设计说明192.6.4.2参数选取192.6.4.3反应器202.6.4.4配水系统202.6.4.5三相分离器202.6.4.6布水槽2279n本科毕业论文2.6.4.7进出水系统222.6.4.8排泥系统222.6.4.9产气量222.6.4.10沼气柜容积232.6.5SBR池232.6.5.1设计说明232.6.5.2设计参数选取232.6.5.3反应池有效容积232.6.5.4反应池最小水量232.6.5.5反应池中污泥体积232.6.5.6单座反应池的尺寸243.6.5.7鼓风曝气系统242.6.6重力浓缩池252.6.6.1设计泥量252.6.6.2设计参数选取262.6.6.3池子边长262.6.6.4池子高度262.6.6.5污泥斗262.6.6.6总高度262.6.7机械脱水间272.7平面布置和高程布置272.7.1平面布置说明272.7.2高程布置说明28第三章设计计算书303.1拟采用的设计流程303.1.1USBA-SBR法流程303.2预计处理效果303.3啤酒废水处理构筑物设计与计算313.3.1格栅的设计计算313.3.1.1设计说明313.3.1.2设计参数313.3.1.3设计计算313.3.2调节沉淀池的设计计算353.3.2.1设计参数353.3.2.2设计计算353.3.3UASB反应器的设计计算373.3.3.1设计参数373.3.3.2设计水质和水量373.3.3.3反应器容积计算383.3.3.4配水系统设计393.3.3.5三相分离器设计423.3.3.6布水槽的设计463.3.3.7进出水系统设计463.3.3.8排泥系统设计4679n本科毕业论文3.3.3.9产气量计算463.3.3.10气水分离器463.3.4SBR池的设计计算463.3.4.1设计参数463.3.4.2设计水量水质473.3.4.3反应池有效容积483.3.4.4反应池最小水量483.3.4.5反应池中污泥体积483.3.4.6校核周期进水量483.3.4.7确定单座反应池的尺寸493.3.4.8鼓风曝气系统493.3.4.9污泥产量计算543.3.5污泥部分各处理构筑物设计与计算553.3.5.1重力浓缩池的设计计算553.3.5.2机械脱水间的设计计算583.3.6各处理构筑物高程布置593.3.7污水提升泵房的设计与计算603.3.7.1设计说明603.3.7.2设计计算603.4工程估价623.4.1估价范围及估价依据623.4.1.1估算范围623.4.1.2编制依据623.4.2各构筑物费用概算633.4.3其它费用概算633.4.4人数定员643.4.5运行成本643.4.5.1动力成本643.4.5.2其他成本64第四章致谢及结束语664.1致谢664.2结束语66参考文献67附录1翻译及原文68附录2设计图纸7979n本科毕业论文第一章文献综述1.1引言啤酒由埃及人首创,是以优质大麦为主要原料,啤酒花为香料,经过制麦芽、糖化、发酵等工序制成的富含营养物质和二氧化碳的酿造酒。我国的啤酒行业已成为国民经济的重要产业,全国啤酒企业约600多家,1998年已发展到1990余万t/a的规模,到2010年将达到3000万t/a。伴随啤酒产量的提高,啤酒生产废水的治理也日益受到广泛的关注。啤酒行业是耗水量较大的行业,虽然各企业间有较大的差别,一般来说每生产1t啤酒的耗水量是10～20t。如果以生产每吨啤酒产生20m3废水计算,则啤酒工业排放的废水水量每年达4.0亿m3,啤酒废水具有水量大,悬浮物及有机物含量高等特点:COD几百到几万之间波动,SS在1000～1500mg/L之间动,pH值约5～8,BOD/COD值高。啤酒废水如直接排入水体,将导致水体发黑、发臭,严重影响渔业、农业、工业及饮用水源,破坏人类的生存环境。啤酒生产废水中的主要污染物为糖类、醇类、多种维生素、酵母菌、纤维素、氨基酸、酒糟等有机物,其COD和SS浓度均较高,且各工序排出的废水水质有很大差异其中以糖化废水浓度最高。各工序生产废水及混合后的废水水质见表1。表1啤酒生产废水水质项目COD(mg/L)BOD5(mg/L)SS(mg/L)pH麦芽废水6504501256～7.5糖化废水375002700019606～7.5发酵废水350028003506～7.5灌装废水1600410656～7.5酵母废水950065502555～6.5混合废水225012508506～7.5啤酒废水经处理后一般需满足GB8978—1996的一级排放标准,个别执行二级标准。1.2啤酒废水治理技术现状目前国内外啤酒废处理技术已有了迅速的发展,有采用接触氧化法、生物滤池、SBR79n本科毕业论文及改进工艺、厌氧消化等工艺。「1」生物膜法和活性污泥法是处理啤酒厂有机废水的常用方法。实践证明,废水量增加以后,选择传统的活性污泥法工艺可以获得较好的处理效果。江苏徐州某啤酒厂采用水解酸化-曝气生物滤池处理啤酒废水,平均出水水质BOD≤25mg/L,COD≤85mg/L,达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级标准。河南蓝牌集团某啤酒有限公司采用酸化-生物接触氧化工艺处理大型啤酒企业生产废水。工程运行表明在进水SS、CODCr、BOD5平均浓度分别为516mgöL、572mgöL、288mgöL的条件下,排出水的SS、CODCr、BOD5平均浓度分别为46mgöL、36mgöL、6.2mgöL,处理后水质达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)二级排放标准。在国外,传统活性污泥法、升流式流化床等工艺已广泛应用于啤酒废水的处理。特别是啤酒废水的上流式厌氧污(UpflowAnaerobicSludgeBlanket,UASB)处理技术,可以大幅度地降低处理设施的建设费用和运行费用,具有很大的经济性,已经从欧洲的荷兰等国向亚洲辐射。而在UASB反应器的基础上发展起来的以厌氧颗粒污泥膨胀床(ExpandedGran2ularSludgeBed,EGSB)及厌氧内循环反应(InternalCycle,IC)为代表的第三代厌氧反应器,也已经引入啤酒废水处理的实际工程应用中,并取得了良好的效果。1.3厌氧生物技术在啤酒废水处理中的应用厌氧处理工艺形式多样,特点各异,但其基本原理都是利用厌氧水解菌和厌氧产甲烷菌的代谢活动,将水中的大分子有机污染物水解为小分子的醇类和有机酸,最终转化为甲烷和二氧化碳。处理啤酒废水时,有很多与普通厌氧处理法不同的地方。近年来研究应用较多的厌氧工艺简要如下。1.3.1UASB反应器UASB反应器是由Lettinga在20世纪70年代开发的。待处理的废水引入UASB反应器的底部,向上流过由絮状或颗粒污泥组成的污泥床。随污水与污泥相接触而发生厌氧反应,产生沼气(主要是甲烷和二氧化碳)引起污泥床搅动。在污泥产生的气体中有一部分附着在污泥颗粒上,自由气泡附着在污泥颗粒上的气泡上升至反应器的顶部。污泥颗粒上升撞击到脱气挡板的底部,这引起附着的气泡释放;79n本科毕业论文脱气的污泥颗粒沉淀回到污泥层的表面。自由气体和从污泥颗粒释放的气体被收集在反应器顶部的集气室内。液体中包含一些剩余的固体物和生物颗粒进入到沉淀室内,剩余固体和生物颗粒从液体中分离并通过反射板落回到污泥层的上面。图1UASB反应器装置示意图该反应器特别适宜于处理高浓度废水,目前国内外已广泛应用于实践。根据报道,当UASB反应器进水COD为1000～2000mg/L时,出水COD一般在500mg/L左右,也就是说,啤酒废水中的大部分COD在UASB反应器中被处理掉,同时也说明,在这些工艺中,UASB仅作为预处理单元,其出水通常还需好氧等工艺作为后继处理,才能保证废水达标排放。据张振家等人报道,林漓泉有限公司采用UASB-SBR工艺处理废水,UASB反应器进水COD在1000～3000mg/L之间波动时,出水上清液的COD稳定在200mg/L左右。我国清华大学环境工程系从80年代中期开始利用厌氧UASB反应器处理啤酒废水的研究工作,在北京啤酒厂建成了日处理4500m3的UASB反应器。通过厌氧处理可以达到85%～90%以上的去除率。废水在低于25℃处理时,反应器负荷7～12kgCOD/(m3·d),水力停留时间为5～6h时。COD去除率75～93%,出水CO出水500mg/L,产气产率为0.42m3/dCOD(79n本科毕业论文去除),剩余污泥产率为0.109dVSS/kgCOD(去除)。UASB法不需曝气耗能,且能回收能源,变废为宝,占地面积小,一次性投资省,但三相分离器的好坏将直接影响处理效果,处理啤酒废水需有回流设施,启动慢(有的长达一年)。1.3.2EGSB反应器荷兰Wageningen农业大学进行了关于厌氧颗粒污泥膨胀床反应器的研究。EGSB反应器实际上是改进的UASB反应器,其运行在高的上升流速下使颗粒污泥处于悬浮状态。EGSB反应器的特点是颗粒污泥床通过采用高的上升流速(与小于1～2m/h的UASB反应器相比)即6～12m/h,运行在膨胀状态。同时也可以采用较高反应器或采用出水回流以获得高的搅拌强度,从而保持了进水与污泥颗粒的充分接触。促进有机物的快速降解。EGSB特别适于低温和低浓度污水。当沼气产率低、混合强度低时,在此条件下较高的进水动能和颗粒污泥床的膨胀高度将获得比UASB反应器好的运行结果。图2EGSB反应器装置示意图Jeison等人对EGSB反应器和UASB反应器处理啤酒废水进行了对比实验。COD浓度为3000mg·L-1,EGSB反应器的COD去除率为85%,而UASB反应器则为70%,EGSB反应器的处理效果好于UASB反应器。由于其处理容量高、投资少占地省、运行稳定等特点,引起了各国水处理人员的瞩目,79n本科毕业论文有人视之为第三代厌氧生化反应器的代表工艺之一。进一步研究开发EGSB反应器,推广其应用范围已成为厌氧废水处理的热点之一。1.3.3IC反应器IC(InternalCycle)反应器即内循环反应器,1985年,荷兰PAQUES公司建立了第一个IC中试反应器,1988年,第一个生产性规模的IC反应器投入运行。目前,IC反应器已成功应用于啤酒生产、食品加工等行业的生产污水处理中。由于其处理容量高、投资少、占地省、运行稳定等特点,引起了各国水处理人员的瞩目。IC反应器有两个UASB反应器上下叠加串联构成,由5个基本部分组成:混合区，颗粒污泥膨胀床区、精处理区、内循环系统和出水区。其中内循环系统是IC工艺的核心结构,由一级三相分离器、沼气提升管、气液分离器和泥下降管等组成。经过调节pH和温度的生产废水首先进入反应底部的混合区,并与来自泥水下降管的内循环泥水混液充分混合后进入颗粒污泥床进行COD的生物降解,大部分进水COD在此处被降解,产生大量沼气。沼气由一级三相分离器收集,由于沼气气泡形成过程中对液体所作的膨胀功产生了气体提升作用,使得沼气、污泥和水的混合物沿沼气提升管上升至反应器顶部的气液分离器,沼气在该处与泥水分离并被导出处理系统。泥水混合物则沿泥水下降管进入反应器底部的混合区,并与进水充分混合后进入污泥膨胀床区,形成所谓内循环。根据不同的进水COD负荷和反应器的不同构造,内循环流量可达进水流量的0.5～5倍。经膨胀床处理后的废水除一部分参与内循环外,其余污水通过一级三相分离器后,进入精处理区的颗粒污泥床进行剩余COD降解与产沼气过程,提高和保证了出水水质。精处理区的COD负荷较小,经过精处理区处理后的废水经二级三相分离器作用后,上清液经出水区排走。1995年,上海富士达酿酒公司的啤酒生产废水,采用帕克公司的IC与CIRCOX反应器技术,处理能力为4800m3/d,IC反应器直径5m,高度20.5m,水力停留时间2h;有机负荷达15kgCOD/(m3·d)。沈阳华润雪花啤酒有限公司,成功引进了IC反应器,反应器高16m,有效容积70m3,每天处理平均COD浓度为4200mg/L的啤酒废水400m3,在COD去除率稳定在80%的条件下,容积负荷高达25～30kgCOD/(m3·d)。全球已建成的IC反应器大部分用于处理啤酒废水,目前中国已有几家啤酒厂引进了此技术,79n本科毕业论文IC反应器和UASB反应器处理啤酒废水的对比情况见表1。由表1可见,IC反应器处理啤酒废水的容积负荷可达15～30kgCOD/(m3·d),水力停留时间为2～4.2h,COD去除率在75%以上;而处理啤酒废水的UASB反应器的容积负荷一般仅为4～7kgCOD/(m3·d)。1.4厌氧生物技术在啤酒工业废水处理中的应用实例黑龙江新三星集团公司啤酒厂位于黑龙江省尚志市一面坡镇,距哈尔滨市东南154km,年平均气温213℃。最冷月是1月份,平均气温-2013℃。最热月份是7月,平均气温2116℃。年平均冻土深度为1179m。该啤酒厂目前生产能力为15万t/a,排放废水量6000m3/d,考虑到将来产量还会提高,因此设计排放废水量为8000m3/d,设计进出水水质见表2。表2设计进出水水质项目COD/mg/LBOD/mg/LSS/mg/LpH温度/℃进水15008007006～918～28出水≤100≤20≤706～9设计水力停留时间为8h,池内设置2台潜水搅拌机,通过机械搅拌使水质均匀。池子上面设混凝土预制盖板,以防止冬季散热太快导致水温过低。UASB反应池是本设计的主体处理单元,大部分污染物在这里得到降解和去除。UASB反应池2座,对称布置,每座尺寸为40m×6m×5m。2座池体中间设有管廊,管廊内设有布水干管和支管、排泥管、取样管等。为了防止冬季水温过低,整个UASB单元建于室内。布水系统和三相分离器(见图4)是UASB设计的关键。79n本科毕业论文图3三相分离器模块布置示意图本工程采用一管多孔式布水方式,每座UASB底部设有32根布水支管,每2根支管连成一个回路,每4根布水支管共用一个电磁流量计。通过调节支管上的阀门,可以保证布水的均匀性。通过切换阀门,可以实现布水支管的冲洗,防止布水孔堵塞,并可同时实现排泥。三相分离器采用清华大学环境科学与工程系的专利技术设备,产品实现模块化,安装方便,整体性好。本工程共用64个模块,每个模块的尺寸2199m×214m×113m。三相分离器上的盖板四周设有水封,防止臭气散逸,液面以上产生的臭气通过臭气管连接排至室外处理。为了防止管道腐蚀堵塞,UASB的布水管排水管和沼气收集管全部采用PVC管材。设计参数:容积负荷取5kgCOD/(m3·d),水力停留时间712h,运行温度≥20℃。采用两级生物接触氧化流程。共设2座,每座的尺寸为1912m×1316m×419m,每座再分为一级和二级运行。池内放置盾形纤维填料,曝气系统采用小阻力动态曝气头。主要设计参数:水力停留时间为319h,气水比为10∶1,填料层高度为310m。接触氧化池处理后的出水经过斜管沉淀池沉淀后排入附近明渠,最终流入蚂蚁河。拉萨啤酒股份有限公司提出了在青藏高原地区采用强化UASB—SBR生物系统处理啤酒废水的思路,并在拉萨啤酒有限公司进行了工程实践,结果表明该工艺对有机物的去除率达95%以上,且具有占地省、投资小、运行费用低、操作管理方便等明显优点,成功地克服了青藏高原地区低温、低压、低氧等恶劣条件对79n本科毕业论文废水生物处理工艺的不利影响。1.5厌氧生物技术在啤酒工业废水治理中的应用前景综上所述,高效厌氧反应器具有容积负荷高、处理容量大、占地面积小、运行稳定等特点,并在啤酒废水处理中COD去除率高,这些资料说明该处理技术已经成熟,然而,目前仍有不少值得研究的地方:　高效厌氧反应器内颗粒污泥的研究已成为热点,颗粒污泥在厌氧反应器中占有重要地位。有待于进一步掌握在厌氧反应器的水力条件下培养活性和沉降性能良好的颗粒污泥的关键技术。　在第三代厌氧技术迅速发展的今天,我国在布水系统和三相分离器设计上的相对落后,所以开发出具有自主知识产权的高效厌氧反应器、缩短与世界先进水平的差距对水处理工作者来说将是一个挑战性课题。79n本科毕业论文参考文献[1]阎宁等.啤酒废水的水解-好氧处理技术(HO工艺).上海环境科学,2001.[2]林金画等.厌氧-好氧工艺处理啤酒废水工程调试实例.环境污染与防治,2001.[3]曹敬华等.生物接触氧化法处理啤酒废水的设计与运行.中国给水排水,2002.[4]王凯军,左剑恶等.UASB工艺的理论与工程实践.中国环境科学出版社,2000[5]贺延龄.废水的厌氧生物处理.中国轻工业出版社,1997.[6]董辅祥,傅金祥,孙力等.我国啤酒生产用水总体研究[J].中国给水排水,1990.[7]季　斌,姜家展.三孔啤酒有限公司废水处理工程设计[J].给水排水,1998.[8]左永泉.啤酒废水处理技术的应用[J].环境工程,2000[9]李　耀.上流式厌氧污泥床-氧化沟法处理啤酒生产废水[J].环境工程,2001.[10]张振家,周长波.UACB-SBR工艺处理啤酒生产废水[J].中国给水排水,2001.[11]吴　允.啤酒生产废水处理新技术—内循环反应器[J].环境保护.1997.[12]何晓娟.IC-CIRCOX工艺及其在啤酒废水处理中的应用[J].给水排水.1997.[13]王凯军.厌氧工艺的发展和新型厌氧反应器[J].环境科学,1998.[14]聂永丰等主编.三废处理工程技术手册.化学工业出版社,2000.[15]陶有胜.水解酸化-生物接触氧化工艺处理啤酒废水工程实例.环境工程,l998.[16]谌建宇,刘晓文.厌氧UASB-新型生物接触氧化工艺处理啤酒废水[J].给水排水,2000.第二章设计说明书2.1设计概况79n本科毕业论文2.1.1设计任务及要求a.月山啤酒集团废水处理工程设计——UASB工艺根据设计任务书提供的参考资料及相关标准、规范进行该项目的设计。包括:通过查阅资料，了解啤酒工业废水处理技术的国内外现状、发展趋势；进行该项目的工程设计，包括确定工艺流程、各构筑物的设计计算及绘制工程设计图纸等。b.设计成果及要求1.设计说明书（附400字摘要，4－8个关键词，与中文摘要对应的英文摘要）；2.设计计算书；3.设计图纸（至少8张），包括：（1）污水处理系统总平面布置图1张；（2）污水处理系统高程图（兼做工艺系统图）1张；（3）单项处理构筑物图4—6张；（4）大样图2－4张。设计图纸均由AUTOCAD绘制，必须符合相关的设计规范。2.1.2设计规模及水质(1)设计规模进水水量4000m3/d(2)进水水质BOD5＝800mg/LCODcr＝1400mg/LSS＝1800mg/L(3)出水水质出水水质按啤酒工业废水排放标准（GB19821-2005）执行。即：CODCr≤80mg/LBOD5≤20mg/LSS≤70mg/L79n本科毕业论文(4)自然资料气象：夏季主导风向为东南风。年平均温度12℃，最高38℃，最低-10℃。2.2啤酒生产工艺及废水来源2.2.1啤酒的生产工艺流程2.2.2生产废水来源及主要成份从啤酒生产工艺过程可以看出，啤酒废水的主要来源有：麦芽生产过程的洗卖水、浸麦水、发芽降温喷雾税、买槽水、洗涤水、凝固物洗涤水；糖化过程的糖化、过滤洗涤水；灌装过程的洗瓶、灭菌水和破瓶啤酒；冷却水和成品车间洗涤水；以及来自办公楼、食堂、单身宿舍和浴室的生活污水。2.3进出水水质单位：mg/LCODcrBOD5SS79n本科毕业论文进水14008001800出水≤80≤20≤70该水经处理以后，水质应符合啤酒工业废水排放标准（GB19821-2005），即上表中的出水水质数值。2.4处理程度的计算BOD5去除率：（800-20）/800*100%=97.5%CODcr去除率：（1400-80）/1400*100%=94.3%SS去除率：（1800-70）/1800*100%=96.1%2.5采用的处理工艺流程2.5.1处理工艺的选择一般来讲，啤酒厂废水排放的超标项主要是BOD、COD、SS三项，针对啤酒废水的BOD/COD值高、有害无毒的特点，目前，国内外普遍采用生化法处理啤酒废水.根据处理过程中是否需要曝气，可把生物处理法分为好氧生物处理和厌氧生物处理两大类.如活性污泥法（SBR、CASS等）、生物膜法、AB法、UASB法等。结合本工程处理要求和工程规模，可以满足工艺处理要求的典型工艺有以下三种：1）CASS法2）UASB—SBR工艺3）UASB—生物接触氧化组合工艺1）CASS工艺处理啤酒废水①工艺流程污水→格栅→集水调节池→水力筛→CASS池→出水排放79n本科毕业论文↓　　　　　外运←污泥脱水←浓缩池←污泥泵②工艺原理及特点CASS其反应器设有一个分建或合建式的生物选择器,是以曝气—非曝气方式运行的充放式间歇活性污泥处理工艺,在一个反应器中完成有机污染物的生物降解和泥水分离的处理功能,整个系统以推流方式运行,而各反应区则以完全混合的方式运行,实现同步碳化和脱氮除磷功能。本技术主要特征是根据生物选择性原理,利用位于主反应区前端的预反应区,作为生物选择器对磷的释放、反硝化作用及对进水中有机物的快速吸附及吸收作用,增强了系统运行的稳定性;可变容积的运行提高了系统对水质水量变化的适应性和操作的灵活性;根据生物反应动力学原理,使废水在反应器的流动呈现出整体推流,而在不同区域内为完全混合的复杂流态,不仅保证了稳定的处理效果,而且提高了容积利用率;通过对生物速率的控制,使反应器以好氧—缺氧—厌氧状态周期循环运行,使其具有优良的脱氮除磷效果;采用组合式模块结构,布置紧凑占地面积少,分期建设和扩建方便。2）UASB+SBR工艺处理啤酒废水①工作流程：污水→格栅→污水提升泵房→调节沉淀池→UASB→SBR→出水↓外运←污泥脱水间←重力浓缩池②工艺原理及特点SBR是活性污泥法的一种，其反应机制及去除污染物的机理与传统的活性污泥法基本相同，但SBR与传统的水处理工艺的最大区别在于它是以时间顺序来分割流程各单元，整个过程对于单个操作单元而言是间歇进行的，但是通过多个单元组合调度后又是连续的。SBR79n本科毕业论文集曝气、沉淀于一池，不需设置二沉池及污泥回流设备。在该系统中，反应池在一定时间间隔内充满污水，以间歇处理方式运行，处理后混合液沉淀一段时间后，从池中排除上清液，沉淀的生物污泥则留于池内，用于再次与污水混合处理污水，这样依次反复运行，则构成了序批式处理工艺。这种工艺的特点是使处理流程简洁，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。3）UASB+生物接触氧化处理啤酒废水①工艺流程沼气回收利用↑污水→格栅→集水井→初沉池→调节池→中和池→加热池→UASB反应器→生物接触氧化池→气浮池→处理水排放②工艺原理及特点UASB是升流式厌氧反应器，其反应器主体部分可分为2个区域,即反应区和气、液、固三相分离区。在反应区下部是由沉淀性能良好的污泥形成的厌氧污泥床,当废水由反应器底部进入反应器后,由于水的向上流动和产生的大量气体上升,形成了良好的自然搅拌作用,并使一部分污泥在反应区的污泥床上方形成相对稀薄的污泥悬浮层,悬浮液进入分离区后,气体首先进入集气室被分离,含有悬浮液的废水进入分离区的沉降室,污泥在此进行沉淀分离。UASB反应器，它的截留污泥量大，颗粒化程度好，处理高浓度有机废水能力强，具有容积负荷高,运行成本低,占地面积小,污泥量少,设备简单等优点。该反应器采用中温发酵，内部具有热交换装置，结构较紧凑，温度、碱度、负荷等由微机控制；高浓度废水集中进行厌氧处理，产生沼气量大，可以集中使用，79n本科毕业论文是高浓度有机废水前处理的有效处理方法。并且UASB已经在传统形式的基础上进行改造,形成了多种更高效、方便的厌氧发生器。经过比较我选用UASB+SBR组合工艺，工艺流程如下图1.2.6污水处理构筑物设计2.6.1格栅2.6.1.1设计说明格栅用以截留水中的较大悬浮物或漂浮物，以减轻后续处理构筑物的负荷，用来去除那些可能堵塞水泵机组驻管道阀门的较粗大的悬浮物，并保证后续处理设施能正常运行的装置。格栅安装在废水渠道、集水井的进口处，用于截流较大的悬浮物或漂浮物,主要对水泵起保护做用。另外,可以减轻后续构筑物的处理负荷。2.6.1.2参数选取格栅过栅流速一般采用0.6～1.0m/s格栅前渠道内的水流速度，一般采用0.4～0.9m/s格栅倾角，一般采用45～60o，人工清渣的格栅倾角小时较省力，但占地多通过格栅的水头损失，一般采用0.08～0.15m79n本科毕业论文格栅间工作台两侧过道宽度不应小于0.7m机械清渣不小于0.2m2.6.1.3设计参数本次设计选取中格栅栅条间隙b=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=4000m3/d=0.046m3/s2.6.1.4计算所得的参数栅条数取n=17栅槽有效宽度B=0.49m过栅水头损失h1=0.176m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=0.876m进水渠道渐宽部分长度l1=0.43m，栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度l2=0.215m,栅槽总长度L=2.845m每日栅渣量W=0.15m3/d,采用人工清渣.2.6.2污水提升泵房2.6.2.1设计说明污水泵房用于提升污水，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。79n本科毕业论文选择集水池与机器间合建的圆形水泵站，D=8m,考虑选用2台水泵，其中一台备用。根据流量Q=166.7m3/h,扬程H=15.8m，选用150TLW-305IA型无堵塞立式污水泵，每台水泵的流量为Q=168m3/h，扬程为H=19.9m。提升泵房说明：(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)泵房进水角度不大于45度。(6)相邻两机组突出部分得间距，以及机组突出部分与墙壁的间距，应保证水泵轴或电动机转子再检修时能够拆卸，并不得小于0.8。如电动机容量大于55KW时，则不得小于1.0m，作为主要通道宽度不得小于1.2m。2.6.2.2集水池的尺寸设计参数集水池的容积为7m3取集水池的有效水深为2m，取集水池的长为3m，集水池的宽为2.5m。集水池总高度取4m2.6.3调节沉淀池2.6.3.1设计说明79n本科毕业论文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，缓冲瞬时排放的高浓度废水，同时使生产废水进行内部中和反应，从而降低运行成本，保证系统的稳定运行。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。2.6.3.2设计参数水力停留时间T=6h;设计流量Q=4000m3/d=166.7m3/h=0.043m3/s,采用机械刮泥除渣。2.6.3.3池子尺寸池子有效容积为：V=1000.2m3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=200m3池长取L=25m,池宽取B=8m则池子总尺寸为L×B×H=25×8×5.52.6.3.4理论上每日的污泥量W=96m3/d2.6.3.5污泥斗尺寸取斗底尺寸为400×400，污泥斗倾角取50°经计算得污泥斗的高度为：h2=4.529m污泥斗的容积V2=101.7m32.6.3.6进水布置进水起端两侧设进水堰，堰长为池长2/32.6.4UASB反应器79n本科毕业论文2.6.4.1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。废水经沉淀去除废水中的悬浮物后，进入UASB(上流式厌氧污泥床)进行厌氧处理，通过在UASB池中培养厌氧菌，分解水中的有机物，其COD去降率可达80%以上。厌氧处理采用高效的升流式厌氧污泥床，具有容积负荷高、污泥产量小、效果稳定、能耗低等特点。一方面降低了后续好氧生化处理的负荷，减少了运行费用；另一方面回收沼气，可作为能源回用于锅炉燃烧，降低了煤耗。这种反应器结构简单，不用填料，没有悬浮物堵塞等问题。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。处理各种有机废水时，在反应器内培养颗粒污泥形成污泥床，废水由底部进入，向上流过污泥床区与大量的厌氧菌接触，废水中的有机物大部分被厌氧菌分解成沼气，沼气与水和污泥在三相分离器中进行分离，沼气通过气室、水封、阻火罐等收集至锅炉。处理后的水由反应器顶部流出，进入好氧生化池进行进一步的处理。厌氧反应可处理高浓度废水，具有动力消耗小、容积负荷大、可产生一定的生物能、运行管理方便等特点。2.6.4.2参数选取经过对同类工业废水用UASB反应器处理运行结果的参考，已知常温条件下（20～25℃）条件下UASB反应器的进水容积负荷率可达(4～7.0)㎏COD/（m3·d）,COD的去除率可达到85%以上，沼气表现产率为0.5m3/㎏COD（去除），污泥的表现产率为0.1㎏MLSS/㎏COD(去除)，厌氧污泥可实现颗粒化。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0.5m3/kgCOD水力负荷q＝0.8[m3/(m2·h)]79n本科毕业论文2.6.4.3反应器V有效＝1158m3A=210m3h=5.6m将UASB设计成圆形池子，布水均匀，处理效果好，采用4座相同的UASB反应器，取D=8.5m2.6.4.4配水系统本系统设计为圆形布水器，每个UASB反应器设36个布水点，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。每个孔口服务面积为:a=1.58m2内圈圆环直径d1=2.46m中间圆环直径d2=4.9m外圈圆环直径d3＝7.37m2.6.4.5三相分离器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、水气分离器的设计。（1）沉淀区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。79n本科毕业论文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=56.72m2（2）回流缝取h1=0.3m,h2=0.5m,下三角集气罩的垂直高度h3=1.5m下三角集气罩底水平宽度b1=1.26mb2=5.98m下三角集气罩之间的污泥回流逢中混合液的上升流速V1=1.48m/h取回流逢宽CD=1.2m,上集气罩下底宽CF=6.0m上下三角形集气罩之间回流逢中流速V2=1.60m/h上下三角形集气罩相对位置及尺寸：CH＝0.77mAI=1.11mh4=1.88mh5=1.0mBC=1.87mDI=0.93mAD=1.45mBD=1.43m79n本科毕业论文AB=0.02m（3）水气分离器气水分离器起到对沼气干燥作用，选用Φ500mm×H1800mm，钢制气水分离器两个，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，在分离器出气管上装设流量计、压力表及温度计。2.6.4.6布水槽根据UASB的尺寸，布水槽尺寸设计为长×宽×高=4.5m×0.6m×0.3m,布水槽共设60根DN32的出水管，分为两排，30列，每排30根，同排每根布水管间距为0.15m，同列两根管间距为0.3m，钢材采用12号圆钢，详见大样图。2.6.4.7进出水系统采用锯齿形出水槽，槽宽0.2m,槽高0.2m。每个反应器设1出水渠，基本可保持出水均匀，出水管采用d=125mm铸铁管。进水管也采用d=125mm的铸铁管。2.6.4.8排泥系统产泥量为390.6kgMLSS/d每日产泥量390.6kgMLSS/d，则每个USAB日产泥量97.65kgMLSS/d,用150mm排泥管，每天排泥一次。2.6.4.9产气量每日产气量为1953m3/d。每个反应器采用两根d=100mm的排沼气管。2.6.4.10沼气柜容积V=244.125m32.6.5SBR池2.6.5.1设计说明79n本科毕业论文经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。2.6.5.2设计参数选取采用4个SBR反应池，每个池子的运行周期取6h污泥负荷率Ns取值为0.15kgBOD5/(kgMLSS·d)污泥浓度采用3000mgMLSS/L,SVI取100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周期进水量Q0=250m3/s设计水量Q=4000m3/d=166.7m3/h=0.043m3/s2.6.5.3反应池有效容积V1=413.3m32.6.5.4反应池最小水量Vmin=163.3m32.6.5.5反应池中污泥体积Vx=114.45m32.6.5.6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的面积为82.66m2设SBR的长：宽=2：1，SBR的池宽为：6.5m；池长为：13.0m.SBR反应池的最低水位为：1.93m79n本科毕业论文SBR反应池污泥高度为：1.35m3.6.5.7鼓风曝气系统（1）需氧量O2需氧量O2=880kgO2/d供氧速率R=36.7kgO2/h（2）供气量采用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。供气量Gs=30.43m3/min（3）布气系统反应池的平面面积为338m2每个扩散器的服务面积取2.0m2,则需170个。取170个扩散器，每个池子需50个。（4）空气管路系统在相邻的两个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。每根配气竖管的供气量365.2m3/h每个SBR池内有50个空气扩散器,每个空气扩散器的配气量为36.52m3/h，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；79n本科毕业论文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速按《排水工程》下册附录2加以确定。空气管道系统的总压力损失为0.943kpa空气扩散器的压力损失为5.0kpa，则总压力损失为：5.943kpa为安全起，设计取值为9.8kpa空压机所需压力p=56kpa选择罗茨RME-20型鼓风机转速1170r/min，配套电机功率为75kw（5）污泥产量计算选取a=0.6,b=0.075,污泥产量为△x=107.4kgMLVSS/d2.6.6重力浓缩池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。2.6.6.1设计泥量总污泥量为Q=222.8m3/d平均含水率为97.8%2.6.6.2设计参数选取固体负荷（固体通量）M一般为10～35kg/d取M=30kg/d=1.25kg/h；浓缩时间取T=24h；79n本科毕业论文设计污泥量Q=222.8m3/d；浓缩后污泥含水率为96%；浓缩后污泥体积为122.54m3/d停留时间取T=24h2.6.6.3池子边长设计三座正方形浓缩池，每座面积为A1=54.5得B=7.38m,取B=7.5m，则实际面积A=7.5×7.5=56.25m22.6.6.4池子高度有效高度取=1.5m超高取=0.5m缓冲区高取=0.5m池壁高=2.5m2.6.6.5污泥斗污泥斗下锥体边长取0.5m，高度取7m2.6.6.6总高度H=9.5m2.6.7机械脱水间污泥经浓缩后，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。机械脱水间的尺寸为长×宽=12.5m×6m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79n本科毕业论文(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。设计泥量Q=122.54m3/d；含水率为96%。据设计泥量带式压滤机采用DY-2000-N型，带宽2m，主机功率2.2kw,处理后的污泥含水率为75～80%，处理能力为14～16m3/h,按每天工作8小时设计。外形尺寸：长×宽×高=2980×2490×19802.7平面布置和高程布置2.7.1平面布置说明平面布置的一般原则：（1）处理构筑物的布置应紧凑，节约用地并便于管理。（2）池形的选择应考虑占地多少及经济因素。圆形池造价较低，但进出水构造较复杂。方形池或矩形池池墙较厚，但可利用公共墙壁以及节约造价，且布置可紧凑，减少占地除了占地、构造和造价等因素以外，还应考虑水力条件、浮渣清除，以及设备维护等因素。（3）每一单元过程的最少池数为两座，当发生事故，一座池子停止运转时，其余的池子负荷增加，必须计算其对出水水质的影响，以确定每一座池子的尺寸。（4）处理构筑物应尽可能地按六成顺序布置，以避免管线迂回，同时应充分利用地形，以减少土方量。（5）经常有人工作的建筑物如办公、化验等用房布置在夏季主风向的上风向一方，在北方地区，并应考虑朝阳。（6）在布置总图时，应考虑安装充分的绿化地带。（7）79n本科毕业论文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。远景设施的安排应在设计中仔细考虑，除了满足远景处理能力的需要而增加的处理池以外，还应为改进出水水质的设施预留场地。（8）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。（9）污泥处理构筑物应尽可能布置成单独的组合，以策安全，并方便管理。污泥消化池映距初次沉淀池较近，已缩短污泥管线，但消化池鱼其他构筑物之间的距离不应小于20m，贮气罐与其他构筑物的间距则应根据容量大小按有关规定办理。2.7.2高程布置说明在进行平面布置得同时，必须进行高程的布置，以确定各处理构筑物及连接管渠的高程、并绘制处理流程的纵断面图。在整个污水处理过程中，应尽可能使污水和污泥为重力流，但在多数情况下，往往须抽升。高程布置得一般规定如下：（1）为了保证污水在各构筑物之间能顺利自流，必须精确计算各构筑物之间的水头损失，包括沿程损失、局部损失及构筑物本身的水头损失。此外，还应考虑污水厂扩建时预留的储备水头。（2）进行水力计算时，还应考虑距离最长，损失最大的流程，并按最大设计流量计算。当有二个以上并联运行的构筑物时，应考虑某一构筑物发生故障时，其余构筑物负担全部流量的情况。计算时还须考虑管内淤积，阻力增大的可能。因此，必须留有充分的余地，以防止水头不够而发生涌水现象。（3）出水管渠高程，须不受水体洪水顶托，并能自流进行农田灌溉。（4）各处理构筑物的水头损失，可以进行估算。（5）场地竖向布置，应考虑土方平衡，并考虑有利排水。79n本科毕业论文第三章设计计算书3.1拟采用的设计流程3.1.1USBA-SBR法流程79n本科毕业论文因为用只用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。3.2预计处理效果设计排放废水量为4000m3/d。废水经处理后，要求达到啤酒工业废水排放标准（GB19821-2005）的要求。其主要水质指标见表1.1。表1.1废水水质及排放标准项目CODCr(mg/L)BOD5(mg/L)SS(mg/L)原水14008001800排放标准≤80≤20≤7079n本科毕业论文注：该废水中的酵母、酒糟经过回收和综合利用，故COD、BOD含量降低。3.3啤酒废水处理构筑物设计与计算3.3.1格栅的设计计算3.3.1.1设计说明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。3.3.1.2设计参数取中格栅；栅条间隙b=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=4000m3/d=0.046m3/s3.3.1.3设计计算（1）栅条间隙数(n)79n本科毕业论文式中：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/sn=16.1取n=17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×(17-1)+0.01×17=0.49m（3）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=0.175m,渐宽部分展开角取为20°79n本科毕业论文则l1=式中：B--------------栅槽宽度，mB1--------------进水渠道宽度，m--------------进水渠展开角，度l1==0.43m（4）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度（l2）l2=l1/2=0.43/2=0.215m（5）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=0.176m79n本科毕业论文（6）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=0.876m（7）栅槽总长度(L)L=l1+l2+0.5+1.0+=0.43+0.215+0.5+1.0+=2.845m（8）每日栅渣量(W)取W1=0.06m3/103m3K2=1.5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=0.15m3/d(可采用人工清渣)3.3.2调节沉淀池的设计计算3.3.2.1设计参数79n本科毕业论文水力停留时间T=6h;设计流量Q=4000m3/d=166.7m3/h=0.043m3/s,采用机械刮泥除渣。表2.1调节沉淀池进出水水质指标水质指标CODBODSS进水水质(mg/l)14008001800去除率（%）7750出水水质(mg/l)13027449003.3.2.2设计计算调节沉淀池的设计计算草图见下图2.2：（1）池子尺寸池子有效容积为：V=QT=166.7×6=1000.2m3取池子总高度H=5.5m,其中超高0.5m,有效水深h=5m79n本科毕业论文则池面积A=V/h=1000.2/5=200m3池长取L=25m,池宽取B=8m则池子总尺寸为L×B×H=25×8×5.5（2）理论上每日的污泥量式中：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，%W==96m3/d（3）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）=101.7m3VV总>W符合设计要求，采用机械泵吸泥（4）进水布置79n本科毕业论文进水起端两侧设进水堰，堰长为池长2/33.3.3UASB反应器的设计计算3.3.3.1设计参数设计参数选取如下：容积负荷（Nv）4.5kgCOD/(m3·d)；污泥产率0.1kgMLSS/kgCOD；产气率0.5m3/kgCOD3.3.3.2设计水质和水量表2.2UASB反应器进出水水质指标水质指标CODBODSS进水水质(mg/l)1302744900去除率（%）758065出水水质(mg/l)325.5148.8315Q＝4000m3/d=166.7m3/h=0.043m3/s3.3.3.3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)79n本科毕业论文V有效＝=1158m3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===210m2h=＝=5.6m采用4座相同的UASB反应器　　　　　　则　　A1=＝=52.5m2D===8.18m取D=8.5m则实际横截面积为=πD2=×3.14×8.52=56.72m2实际表面水力负荷为q1=Q/A＝=0.73<1.0故符合设计要求79n本科毕业论文3.3.3.4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＝166.7/4=41.675m3/h(2)设计计算布水系统设计计算草图见下图2.3：圆环直径计算：每个孔口服务面积为:a=＝1.58m2a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79n本科毕业论文1)内圈6个孔口设计服务面积：＝6×1.58=9.48m2折合为服务圆的直径为：==3.48m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＝＝=2.46m2)中圈12个孔口设计服务面积：S2=12×1.58=18.96m2折合成服务圆直径为：　　==6m中间圆环直径计算如下：79n本科毕业论文　　　π(62-d22)＝S2则d2=4.9m3）外圈18个孔口设计服务面积：S3=18×1.58=28.44m2折合成服务圈直径为：=8.51m外圆环的直径d3计算如下：π(8.512-d32)=S3则d3＝7.37m3.3.3.5三相分离器设计三相分离器设计计算草图见下图2.4：79n本科毕业论文(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。(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1.5m79n本科毕业论文5）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=1/4×3.14×8.52=56.72m2表面水力负荷为：q=Q/A==0.73<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=8.5-2×1.26=5.98m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/S179n本科毕业论文式中：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==1.48m/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=79n本科毕业论文=1.60m/h<2m/s故符合设计要求确定上下三角形集气罩相对位置及尺寸，由图可知：CH=CDsin40°=＝0.77mAI=DItg50°=(DE-b2)×tg50°=(7.84-5.98)×tg50°=1.11m故h4=CH+AI=0.77+1.11=1.88mh5=1.0m由上述尺寸可计算出上集气罩上底直径为：CF-2h5tg40°=6.0-2×1.0×tg40°=4.32mBC=CD/sin40°=1.2/sin40°=1.87mDI=(DE-b2)=(7.84-5.98)=0.93mAD=DI/cos50°=0.93/cos50°=1.45mBD=DH/cos50°=0.92/cos50°=1.43mAB=AD-BD=1.45-1.43=0.02m3.3.3.6布水槽的设计根据UASB的尺寸，布水槽尺寸设计为长×宽×高=4.5m×0.6m×0.3m,布水槽共设60根DN32的出水管，分为两排，30列，每排30根，同排每根布水管间距为0.15m，同列两根管间距为0.3m，钢材采用12号圆钢，详见大样图。3.3.3.7进出水系统设计用锯齿形出水槽，槽宽0.2m,槽高0.2m79n本科毕业论文每个反应器设1出水渠，基本可保持出水均匀，出水管采用d=125mm铸铁管。进水管也采用d=125mm的铸铁管。3.3.3.8排泥系统设计产泥量为：1302×0.75×0.1×4000×10-3=390.6kgMLSS/d每日产泥量390.6kgMLSS/d，则每个USAB日产泥量97.65kgMLSS/d,每个反应器采用一根d=150mm的排泥管，每天排泥一次。3.3.3.9产气量计算每日产气量：1302×0.75×0.5×4000×10-3=1953m3/d，每个反应器采用两根d=100mm的排沼气管。日产沼气量1953m3，则沼气柜容积应为平时产气量的3h体积来确定，即33.3.3.10气水分离器气水分离器起到对沼气干燥作用，选用Φ500mm×H1800mm，钢制气水分离器两个，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，在分离器出气管上装设流量计、压力表及温度计。3.3.4SBR池的设计计算3.3.4.1设计参数(1)污泥负荷率Ns取值为0.15kgBOD5/(kgMLSS·d)(2)污泥浓度和SVI污泥浓度采用3000mgMLSS/L,SVI取100(3)反应周期SBR周期采用T=6h,反应器一天内周期数n=24/6=479n本科毕业论文(4)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(5)周期进水量Q0===250m3/s3.3.4.2设计水量水质设计水量为：Q=4000m3/d=166.7m3/h=0.043m3/s设计水质见下表2.3：表2.3SBR反应器进出水水质指水质指标CODBODSS进水水质(mg/l)325.5148.8315去除率（%）809080出水水质(mg/l)65.114.86379n本科毕业论文3.3.4.3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,m3/sS0------------进水BOD含量,mg/lX-------------污泥浓度,mgMLSS/LNs-------------污泥负荷率V1==413.3m33.3.4.4反应池最小水量Vmin=V1-Q0=413.3-250=163.3m33.3.4.5反应池中污泥体积Vx=SVI·MLSS·V1/106=100×3000×381.5/106=114.45m3Vmin>Vx,合格3.3.4.6校核周期进水量周期进水量应满足下式：Q0<(1-MLSS·MLSS/106)·V=(1-100×3000/106)×413.3=289.31m3而Q0=250m3<289.31m3故符合设计要求79n本科毕业论文3.3.4.7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的面积为413.3/5=82.66m2设SBR的长：宽=2：1则SBR的池宽为：6.5m；池长为：13.0m.SBR反应池的最低水位为：=1.93mSBR反应池污泥高度为：=1.35m1.93-1.35=0.58m可见，SBR最低水位与污泥位之间的距离为0.58m,大于0.5m的缓冲层高度符合设计要求。3.3.4.8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/lSe------------出水BOD含量,mg/lbˊ------------微生物通过内源代谢的自身氧化79n本科毕业论文过程的需氧率，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=25mg/L；Xv=f×X=0.75×3000=2250mg/L=2.25kg/m3；V=4=4×413.3=1653.2m3代入数据可得：O2=0.5×4000×(186-25)/1000+0.15×2.25×1653.2=880kgO2/d供氧速率为：R=O2/24=880/24=36.7kgO2/h(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：79n本科毕业论文=+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/L取α=0.85,β=0.95,C=2,ρ=1,20℃时，脱氧清水的充氧量为：R0==79n本科毕业论文=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：6.5×13.0×4=338m2每个扩散器的服务面积取2.0m2,则需338/2.0=170个。取170个扩散器，每个池子需50个。布气系统设计如下图2.5：(4)空气管路系统计算79n本科毕业论文按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10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：79n本科毕业论文＝96.21×9.8＝0.943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9.8kpa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75kw3.3.4.9污泥产量计算选取a=0.6,b=0.075,则污泥产量为：△x=aQSr-bVXv=0.6×4000×(186-25)/1000-0.075×1653.2×2.25=107.4kgMLVSS/d3.3.5污泥部分各处理构筑物设计与计算3.3.5.1重力浓缩池的设计计算（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：调节沉淀池，Q1=96m3/d,含水率97%；UASB反应器，Q2=76m3/d,含水率98%；SBR反应器，Q3=50.8m3/d,含水率99%；79n本科毕业论文总污泥量为：Q=Q1+Q2+Q3=222.8m3/d平均含水率为：97%+98%+99%=97.8%（2）参数选取固体负荷（固体通量）M一般为10～35kg/d取M=30kg/d=1.25kg/h；浓缩时间取T=24h；设计污泥量Q=222.8m3/d；浓缩后污泥含水率为96%；浓缩后污泥体积：=122.54m3/d（3）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：79n本科毕业论文=×1000×(1-97%)=2880kg/d=×1000×(1-98%)=1520kg/d=×1000×(1-99%)=508kg/d那么Qc=++=4908kg/d=204.5kg/hC=4908/222.8=22.03kg/m3浓缩后污泥浓度为：=4908/122.54=40.05kg/m3浓缩池的横断面积为：A=QC/M=163.6m2设计三座正方形浓缩池，则每座面积为A1=54.5得B=7.38m,取B=7.5m，则实际面积A=7.5×7.5=56.25m2（4）池子高度停留时间，取T=24h有效高度=TQ/24A=1.36m，取=1.5m超高，取=0.5m缓冲区高，取=0.5m池壁高=++=2.5m（5）污泥斗污泥斗下锥体边长取0.5m，高度取7m.79n本科毕业论文（6）总高度H=2.5+7=9.5m设计计算草图见下图3.1：3.3.5.2机械脱水间的设计计算（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。机械脱水间的尺寸为长×宽=12.5m×6m拟采用带式压滤机使污泥脱水，它有如下脱水特点：滤带能够回转，脱水效率高噪声小，能源节省附属设备少，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。带式过滤脱水工艺流程见下图3.2：79n本科毕业论文（2）设计参数设计泥量Q=122.54m3/d；含水率为96%。（3）设计计算据设计泥量带式压滤机采用DY-2000-N型，带宽2m，主机功率2.2kw处理后的污泥含水率为75～80%，处理能力为14～16m3/h,按每天工作8小时设计。外形尺寸：长×宽×高=2980×2490×19803.3.6各处理构筑物高程布置为了使污水和污泥能在各处理构筑物之间通畅流动，以保证处理系统正常运行，必须进行高程布置，以确保各处理构筑物、泵房以及各连接管渠的高程，同时计算决定各部分水面标高。79n本科毕业论文水力计算时，应选择一条距离最长、损失最大的流程，并按最大设计流量计算，同时，要留有充分的余地，以使世纪运行时能有一定的灵活性。水力计算常以接受处理后污水水体的最高水位作为起点，逆污水流程向上倒推计算，以使处理后的污水在洪水季节也能自流排出，而水泵需要的扬程则较小，运行费用也较低，但同时应考虑土方平衡，并考虑有利排水。污水的水头损失主要包括：水流经过各处理构筑物的水头损失；水流经过连接前后两构筑物的管渠的水头损失；包括沿程损失与局部损失；水流经过量水设备的损失。污泥的水头损失同污水的水头损失一样也应满足自流等因素。由于原始设计资料未给任何高程资料，现假设污水提升泵进水管水面标高为—2.335m，假设调节沉淀池的水面标高为5m，为整个处理系统最高水面标高。综合考虑确定污水提升泵房的地下埋深为5.365m。设集水池的有效水深为2m，则有效水深标高为—2.335-2-0.18=-4.515m。计算可知调节沉淀池污泥斗地下埋深为2.751m。综合考虑各处理构筑物水头损失、管道沿程水头损失和局部水头损失确定UASB反应器的地下埋深为0.500m，水面标高为3.022m。SBR池的地下埋深为4.340m，水面标高为0.660m。3.3.7污水提升泵房的设计与计算3.3.7.1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井内，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。3.3.7.2设计计算（1）设计流量Q=4000m3/d=166.7m3/h=46.3l/s（2）选泵前总扬程估算经过格栅的水头损失为0.18m,进水管渠内水面标高为-2.335m79n本科毕业论文则格栅后的水面标高为：-2.335-0.18=-2.515m取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5m故集水池最低工作水位与所提升最高水位之间高差为：5-(-4.52)=9.52m出水管管线水头损失计算如下：出水管Q=46.3l/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=9.52+1.50+2.0+1.0=14.02m（3）选泵根据流量Q=166.7m3/h,扬程H=14.02m79n本科毕业论文拟选用150TLW-305IA型无堵塞立式污水泵，每台水泵的流量为Q=168m3/h，扬程为H=19.9m。选择集水池与机器间合建的圆形水泵站，D=8m,考虑选用2台水泵，其中一台备用。泵房高度取为9.5m（4）集水池的尺寸设计集水池的容积式中:W----------------集水池容积（m3）Q0----------------水泵的出水量（m3/h）n----------------水泵每小时启动次数。一般取n=6.W==7m3集水池的有效水深取为2m，取集水池的长为3m，集水池的宽为2.5m。集水池总高度取4m3.4工程估价3.4.1估价范围及估价依据3.4.1.1估算范围污水处理厂污水处理工程、污泥处理工程、其他附属建筑工程、其他公用工程等。另外包括部分厂外工程（供电线路、通信线路、临时道路等）。3.4.1.2编制依据本工程工程估价依据《城镇污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准》(CJJ31-39)及《建设工程工程量清单计价规范》(GB50500—2003)。79n本科毕业论文3.4.2各构筑物费用概算序号名称占地面积(m2)投资(万元)1办公楼1501002车库7523化验室37.544门卫值班室37.525调节沉淀池200806SBR池3381207UASB反应器226.92008污水提升泵房50.24209污泥提升泵房20510污泥浓缩池56.253011配电房75412鼓风机房60213污泥脱水间758费用合计577万元3.4.3其它费用概算费用名称投资（万元）方案设计2管道及配件1079n本科毕业论文调试5绿化2工程施工200土地征用50合计2743.4.4人数定员厂区内包括管理人员10人，生产人员10人，共20人。3.4.5运行成本3.4.5.1动力成本格栅除污每天工作8h用电量136（kw•h）；污水提升泵24h运转，用电量294.7(kw•h)；鼓风机24h运行，用电量285.2(kw•h)；回流污泥泵24h运行，R=75%时用电量103.12(kw•h)；回流液泵24h运行，R＝50％时用电量106.1(kw•h)；剩余污泥泵24h运行，用电量162.16(kw•h)；污泥浓缩机每天工作24h，用电量176.4(kw•h)；浓缩污泥提升泵每天工作12h，用电量176(kw•h)；污泥脱水机每天工作8h，用电量144.32(kw•h)；其他用电量与照明共计366(kw•h)；合计每天用电量1950(kw•h)；电表综合电价1950×1＝1950（元/日）；即每月电费1950（元/日）＝60450（元/月）=72.54(万元/年)。3.4.5.2其他成本工资福利费：79n本科毕业论文全厂定20人，共计费用为：20×3.5＝70（万元/年）。水费：按每日用水70m³计，水费为70×365×3＝7.7（万元/年）。维护（修理）费：维修费率按3.1％计，则年费用为40（万元/年）。工程年折旧费：折旧率按4.8％计，则年费用为40（万元/年）。运费每年约为50000元合计年运行费用为72.54＋70＋7.7+40+40+5=235.24万元。则处理每立方米污水成本为235.24万/(4000×365)=1.6元。79n本科毕业论文第四章致谢及结束语4.1致谢本次设计我要感谢我的毕业设计指导老师，在设计的过程中，无论是在设计论文阶段还是在制作CAD工程大图方面，都给我以莫大的帮助，使我能顺利的完成毕业设计。在这里我特表感谢。在即将走出校园之际，我要真心的感谢环境学院所有的老师还有和我一起走完四年大学生活的所有同学，感谢他们长期以来对我的关心，支持和谅解。祝他们好人一生幸福。同时我还要感谢我的父母对我的栽培和养育。在此，要感谢评阅，评审设计论文和出席答辩会的各位老师，在百忙之中给予我的支持和指导。最后，我要感谢母校----，是她给了我一个良好的学习、生活环境使我能积极的投入到学习当中，能更好的为社会服务，祝愿母校永远辉煌！4.2结束语通过这次的毕业设计，使我有机会对大学期间的专业课知识进行系统地学习和运用，尤其是关于水处理的知识。同时，很大的提高了我的专业设计能力及实践能力。相信在即将结束大学生涯时，这样的经历对于从事本专业工作的我提供了很大的帮助。通过这次设计得来的经验也将使我更有信心面对将来工作中受到的挑战。我坚信我能学好更多的专业知识和技能，能应付以往所不懂的专业难题，也为今后工作奠定了良好的基础。79n本科毕业论文参考文献1、《给水排水设计手册》（第1册常用资料）；第二版中国建筑工业出版社2、《给水排水设计手册》（第5册城镇排水）；第二版中国建筑工业出版社3、《给水排水设计手册》（第6册工业排水）；第二版中国建筑工业出版社4、《给水排水设计手册》（第10册技术经济）；第二版中国建筑工业出版社5、《给水排水设计手册》（第11册常用设备）；第二版中国建筑工业出版社6、《排水工程》（下册）；中国建筑工业出版社7、《给水排水工程快速设计手册》（第2册排水工程）；中国建筑工业出版社8、《给水排水工程快速设计手册》（第4册给水排水设备）；中国建筑工业出版社9、《三废处理工程技术手册—废水篇》化学工业出版社10、《室外排水设计规范GB50014-2006》11、《给水排水制图标准GB/T50106-2001》12、《总图制图标准GB/T50103-2001》79n本科毕业论文附录1翻译及原文热带气候条件下使用接种活性污泥的全尺寸上流式厌氧污泥床反应器厌氧处理不透明的啤酒废水的研究摘要研究了2年的处理传统的不透明的啤酒废水的全尺寸上流式厌氧污泥床（上流式厌氧污泥床）反应器最近安装在一个生产不透明的啤酒的工厂.反应器的总容量是500立方米,水力停留时间约为24小时.该研究的目的是评价厌氧消化过程中UASB反应器的不透明的啤酒废水处理的效率。未经处理的不透明的啤酒废水的固形物含量和有机质的含量比较高，需要预处理，然后才能排入市政污水处理厂。UASB反应器可使啤酒满足要求从而排入市政污水系统哈拉雷。化学需氧量（COD）的平均削减百分比为57％，总固形物也降低了50%和90％。UASB反应器的出水的正磷酸盐和氮素水平比进水要高，这导致这些有机物质在系统里积累。这些结果表明，上流式厌氧污泥床能够在常温下有效处理不透明的啤酒废水以满足出水水质要求从而处理过的啤酒废水可排入公共供水工程。关键词：厌氧消化;上流式厌氧污泥床;不透明啤酒废水，化学需氧量1引言不透明啤酒行业全年使用大量的水并排放大量高污染的污水。在津巴布韦，有20个生产不透明的啤酒酿造厂每年生产超过四亿两千升啤酒。在不透明的啤酒酿造过程中涉及高粱的麦芽和玉米磨粒的混合，其次是以后的酵母发酵。基本过程包括乳酸发酵和酒精发酵。啤酒在销售和消费的同时积极发酵。酿造过程中采用了一些批次型操作处理原材料使其成为最终啤酒产品。在这一过程中的水主要是用于生产啤酒的本身，同时也用于在每一批产品完成之后地板的一般清洗，以及酒窖、酿酒厂、包装的地方的清洁。由于不透明的啤酒的出水有机物含量高的特点和酸性性质，它有可能造成相当大的环境问题[1]。这种工业废水可能导致市政污水处理厂处理效率的下降。[2]。啤酒废水可能在许多方面79n本科毕业论文影响水质，包括有机质增加，由此产生的生化需氧量（BOD5的）和有机负荷COD增加.废水中的高的有机负荷产生于溶解的碳水化合物，啤酒废水的酒精，以及高含量的悬浮固体中。例如：使用玉米，麦芽，酵母以控制污染和保护环境，啤酒废水含有高浓度有机物不能被排放到污水渠及水道。哈拉雷的市政当局将设置严格的废水排放限制标准，这使得工业行业能够将废水排入他们的市政系统，使得某些类型的污水需要进行现场预处理。啤酒厂污水废水来自于清洁池，发酵罐和楼层等等。[3].一次高度污染的排放将减少城市污水处理厂的处理能力，甚至使这个处理厂超载。实施成本低，效率高，简单的缓解措施是必要的，这些措施能够使传统的生产不透明啤酒的工业节约用水。对于啤酒厂，有好氧和厌氧生物处理两种选择。Zvauya等。[1]报告利用高温好氧处理传统不透明的啤酒废水的可能性。酿酒厂废水是划分为中到高强度的有机废水并且需要大量的密集型能源来进行曝气。另一个因素是减轻这些好氧处理工艺产生的大量的废物污泥，这些废物污泥需要处理和处置，但这增加了处理系统的运作成本。Austermann-Haun和Seyfried[4]报告说，啤酒厂中的上流式厌氧污泥床被证明是比好氧预处理床对环境更安全，更高效率的。另一方面，厌氧消化是一个有几个优点的并且简单而可靠的选择。这个过程中优势包括这样一个事实，即更少的能源需要，因为不需要进行曝气，有机质是在进水中部分转换为甲烷，这些甲烷可用于能源生产，并且减少多余的生物量和污泥的形成，从而减少处置费用[5,6]。在厌氧消化过程中有机污染物的降解是通过多种微生物种群退化等步骤水解/发酵的，acetogenesis和methanogenesis[7]这些厌氧微生物，包括细菌发酵，细菌和甲烷通常形成相关关系[8]。厌氧消化使行业符合更严格的污染控制法规，并能满足寻求更大的效率，更好的经济和利用自然能源[9]。最近几年，人们对应用厌氧消化出现了越来越大的兴趣，因为啤酒废水的性质和能量往往能为沼气池活动提供理想条件。然而，厌氧处理过程的启动和运作中存在相关问题，因为这个过程是复杂的，它是在一团不明物质和相互依存的微生物中进行的，这使得这一进程不稳定和难以监控。考虑到啤酒废水的复杂性和波动性，很显然，厌氧消化可能对废水组成的变化比较敏感。许多工业废水的低pH值和高有机负荷79n本科毕业论文相对于其他不同来源的废水来说也是一个问题。例如：城市垃圾[10]如果合理的运作，监测和控制的话，上流式厌氧污泥床反应堆不需要是活动的。厌氧废水（前）处理系统被证明是适合各种各样的非常不同的工业废水的可持续技术处理系统[11月14日]。因此，责任都在于对设计人员提供了可靠的控制安排，并要求经营者制定全面的监测和控制战略，以尽量减少过多的危险。尽管不透明的啤酒酿造行业的大企业大多数在非洲国家，但是很少有啤酒厂是尝试处理他们的废水。.啤酒厂污水处理工作已基本明确[5]没有科学报告发表申明采用厌氧消化技术厌氧消化处理不透明的啤酒废水是最好的。研究目的是评估在津巴布韦首都哈拉雷使用最近安装的厌氧消化不透明啤酒废水的UASB反应器。2材料和方法2.1反应器系统哈拉雷的一个不透明啤酒生产厂中的全尺寸工业化UASB反应器在研究中被用到。UASB反应器的建造混凝土体积是500立方米，平均有机负荷率为每天6公斤化学需氧量。污水处理厂包含接收池，格栅（0.5毫米目），平衡罐和上流式厌氧污泥床反应器。格栅是用来去除大的悬浮物的。平衡或缓冲罐被用来平衡变化的有机负荷，pH值和流动是由酿造工艺的一系列操作引起的，正如稀释有毒和抑制化合物也是由处理过程中产生。氮和磷营养补品以尿素和三超phosphate等形式加入平衡池中。加入营养成分是为了使COD:N:P的比例达到100：5：1，废水是酸性（pH值3.3-6.3），也加入纯碱来调整进水pH值为中性。平衡油箱产生的废水然后被注入UASB反应器的底部，然后废水和废气一起从顶部排出。停留时间约为24小时，虽然它可能随进水流量的不同而不同。上流式厌氧污泥床系统的效率受COD的影响，高锰酸盐值（光伏）的进水和出水的间隔为2年。2.2分析方法在每个月对工厂的调试之后两天对进水和出水复合样品进行化学分析，在24小时内每小时采一次样，并且测量参数用以估计啤酒厂一整天的总废水量。这个研究之后的监测和报告方案如下表1.平均值和月份范围在每月运行结果报告中，这里显示的是每月平均水平。下列参数根据标准方法进行监测和分析：79n本科毕业论文pH值，化学需氧量，高锰酸盐值，总固形物（TS），总悬浮固体，总溶解固体[15]。总氮的测定根据制造商的指示（默克，德国）使用新斯科60光度计（默克，德国）。表1本研究中的监测项目监测点样品类型分析频率啤酒废水（原废水，接收池）UASB的进水（从平衡池）UASB的出水综合（24小时）抓斗/复合（24小时）抓斗/复合（24小时）化学需氧量，光伏，氮，磷pH值，总固体，settleable固体化学需氧量，光伏，pH值，总固体，settleable固体，氮，磷酸盐化学需氧量，光伏，pH值，总固体，settleable固体，氮，磷酸盐每星期3次每星期3次每星期3次3结果和讨论3.1不透明啤酒废水的成分不透明啤酒生产厂的不透明啤酒废水在处理前的特性如表2所示。在进入反应器前废水需要营养和PH调节，因为原料废水无法提供充足的养料给厌氧微生物，所以增加尿素和磷酸钾使COD:N:P的比例为100:5:1。Ochieng等[16]报告了加入硝酸盐和磷酸盐的啤酒废水的化学需氧量比未经养分致富的废水的化学需氧量减少了许多。出水是酸性，因此，也加入纯碱调整进水pH值为中性。允许排入公共用水的废水的组成限制如表2。可以看出废水的水质参数不符合地方的排放标准。结果表明，未经处理的不透明的啤酒废水具有较高的有机物质和悬浮物和低浓度营养物质。这类废水可以用厌氧消化这种处理方法[17]。各啤酒厂的废水都具有有机污染物浓度高和营养素含量低的特点[3,11]。废水具有波动的特性是因为反应器中发生的变化。由于啤酒废水的大的波动，使进水的COD浓度差别很大，因此很难使用恒定的有机负荷率。有必要进行现场处理以保护环境和降低成本，如对排放不合标准的废水到城市处理厂进行重罚。选择植入活性污泥而不是植入细菌絮凝物或颗粒状消化污水污泥到UASB反应器是因为活性污泥中有大量的甲烷细菌并且很容易获得大量甲烷细菌。更重要的是与消化污泥相比，活性污泥中包含小沙子或土壤和生物量的主要组成部分[11]。79n本科毕业论文表2处理前的不透明废水的特性参数范围值平均值+30自由度哈拉雷市的允许值PH值3.30–6.304.5±0.66.8–9.0化学需氧量(毫克/升)8240≥2000012535±42783000总悬浮固体（毫克/升）2901–30002841±175600总固体（毫克/升）5100–87507201±1606总溶解固体（毫克/升）2020–59404520±1927<2000Settleable固体（立方厘米/升）90–400274±26810总氮（毫克/升）0.0196–0.03360.023±0.007400共价磷（毫克/升）16–12459±5230高锰酸盐值（毫克/升）287–900627±23280温度（摄氏度）25–3528±379n本科毕业论文图1.24个月内的UASB反应器对不透明啤酒废水的COD去除率3.2上流式厌氧污泥床的性能不透明的啤酒生产厂对上流式厌氧污泥床的性能进行了研究，为期2年（图1）。在开始的3个月里，经过污水处理厂处理过的污水pH值在6.5—7.3之间，污水经沼气池处理后仍有较高水平的COD剩余。这可能是由于进水中存在悬浮固体，在这些个月里也很多坏啤酒被销毁。从第四个月开始，通过消除接收池底部的固体使进水的厌氧消化减少，并且反应器的性能提升了。在第5，第6和第11个月反应堆的出水有很高的化学需氧量，这是因为啤酒的损坏。在这些月份里啤酒厂将坏掉的啤酒排放入污水厂，而且在这些月份里整个污水处理厂也受到严重的泵机械故障的影响，在泵出现机械故障时废水是直接排入市政污水管道的。在研究期间，COD的平均去除率为57％，COD的去除率在研究的第12个月至研究结束时提高了。这是由于在第11个月安装了一个具有较小的网目尺寸（0.5毫米）的格栅，从而降低了进入反应器的固体的总数量，第一个格栅的网目尺寸为1.0mm。本次研究的COD去除率达到了研究奶制品和透明啤酒废水的COD去除率的平均值的60%[2]。然而，Stadlbauer等[18]报道了一次具有实验室规模并且没有甲烷产生的生物膜反应器厌氧净化啤酒废水的COD的去除率为85至90％。Austermann-Haun和Seyfried[4]也报告了试点规模的UASB反应器处理透明啤酒的COD去除率为80%。研究使用79n本科毕业论文实验室规模的上流式污泥床反应器在常温下COD去除率为89％[19]。换言之，上流式厌氧污泥床通过调试是可以改进性能的。图2.在反应时间里UASB反应器的高锰酸盐值（光伏）在减少。可接受的PV值是低于80毫克/升。进水光伏（●），污水光伏（□），允许的值（▲），光伏减少百分比（X）79n本科毕业论文图3.在为期24个月的时间里上流式厌氧污泥床在传统厌氧处理不透明的啤酒废水中的总Kejdahl氮（TKN）的变化。进水TKN（●），废水TKN（□），允许TKN值（▲）。使用高锰酸钾值（光伏）监测有机负荷去除率的变化，并显示在图2。地方当局的使用高锰酸钾法测定有机负荷的污水，然而，重铬酸钾回流法优于高锰酸钾，因此，在研究期间化学需氧量测定方法的效率就减少了30%-70％，平均为62％。一般说来，在研究的第14个月到研究结束，反应器的高锰酸钾值减少到了允许值80毫克/升。在第17个月至研究结束，从COD和高锰酸盐值来看反应器的处理效率有了很大的提升（图1和图2）。部分原因可能是在研究期间反应器的进水的总固体含量减少啦，也可能是因为在反应初期种污泥仍然适应反应器中的啤酒废水和厌氧条件。众所周知，新安装的UASB反应器在起始阶段的可能需要很长一段时间来适应。种污泥中的新生需氧菌最初和足够多的活性厌氧微生物种群在研究结束之前已经将进水中的COD分解掉了。进一步的工作是必要的，以便指出确定能提高反应器效率的主要方法。表3反应了反应器中不透明的啤酒废水厌氧消化过程中总镍激素浓度的变化情况。一般不透明的啤酒废水的含氮量比较低，必须加氮以满足微生物所需的量。溢出的氮量不会高于允许值（400毫克/升），但有必要对此进行监测营养，因为它可能会导致下游水体富营养化问题，而且可能对甲烷细菌有毒。79n本科毕业论文图4.反应器中传统不透明的啤酒废水在厌氧消化过程中的总磷酸盐的变化进水总磷酸盐（●），出水总磷酸盐（□），允许总磷酸盐值（▲）。图5.反应器中传统不透明的啤酒废水在厌氧消化过程中的总固体的变化进水总固体（□），污水总固体（●），固体总量减少百分比（×）。地方当局在图4中所示UASB反应器排出的废水含有的磷酸盐总数量已经大大地超过允许的水平。在平衡池里面作为营养补充的三超磷酸盐似乎是磷酸盐的来源。因为系统不能产生大量的污泥，所以UASB反应器中的厌氧消化过程只具有较低的去除氮和磷酸盐的效率。厌氧菌增长对氮的需求几乎可以忽略不计，如果生物反应器中没有有机质的积累，反应器总氮进出平衡应该可以实现[19]。氮和磷在水体中被视为限制养分并且以任何方式使它们增加都将加速藻类和植物的生长。但是，从12个月开始磷酸盐的总量已经低多了。图5和图6显示了总固形物的下降。UASB反应器也设法减少固体总量，并且总固形物平均减少了50％。从第1个月至10个月初期固体总量减少较低（低于40％）。在第11个月至研究结束，固体总量减少了很多，反应器的去除率在60%—80%之间，这是因为在第11个月安装了一个具有较小的网目尺寸（0.5毫米）的格栅，去除率介于87至97％，平均去除率为90％。总固体往往是啤酒厂的一个79n本科毕业论文问题，并且在处理过程中需要监控[1]。图6.UASB反应器去除settleable固体的情况。进水settleable固体（●），污水settleable固体（□），允许settleable固体浓度（▲），settleable固体的减少百分比（×）考虑到COD和固体总量平均削减了57%和50％，上流式厌氧污泥床反应器有需要进行性能改进。频繁纳入碱，除了处理费用的昂贵，还会使生物系统对平衡或崩溃敏感，因为运行过程是在人为不稳定平衡条件下进行的[8]。有必要找到一种廉价的替代来源来提高系统的缓冲能力。由五百立方米处理厂产生的沼气没有被收集和衡量，只是在没有对其进行燃烧释放到大气中。有足够的范围，为沼气回收探讨可行性，以促进啤酒废水更好的处理。有必要对产生的沼气的数量和组成进行研究并为了啤酒厂的利益对其进行利用，以保持能量平衡。4结论在研究期间UASB反应器能将有机负荷降低到允许的水平，虽然在去除有机负荷方面UASB反应器有必要进行改进。减少后的有机负荷转输到市政污水处理厂并随后的排入外界环境。因为载入的负荷大大降低，城市污水处理的费用也下降了从而形成了很大的节约，其中大部分是由于出水COD或生化需氧量和悬浮固体的处理费用的下降。处理厂的进一步受益是厌氧过程中产生的甲烷形79n本科毕业论文式的气体。甲烷可以用来加热啤酒厂的蒸汽锅炉或通过电动机转化为电能。可以得出的结论是，这些优点表明啤酒厂安装一个厌氧污水反应器是极具有诱惑力的，特别考虑到这个时代是能源严重短缺的，能源价格将大大提升，以及环境保护的高要求。鸣谢作者要感谢Chibuku啤酒技术部的合作，并允许其将部分研究成果应用在啤酒厂的设施里。我们要感谢NyaraiKurebwaseka和RaymondMurimba的技术支持，这项研究最终由瑞典国际开发署/SAREC捐款赞助。79n本科毕业论文附录2设计图纸设计图纸见附件设计图纸内部资料仅供参考9JWKffwvG#tYM*Jg&6a*CZ7H$dq8KqqfHVZFedswSyXTy#&QA9wkxFyeQ^!djs#XuyUP2kNXpRWXmA&UE9aQ@Gn8xp$R#͑Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5ux^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmUE9aQ@Gn8xp$R#͑Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVkum&gTXRm6X4NGpP$vSTT#&ksv*3tnGK8!z89AmYWpazadNu##KN&MuWFA5ux^Gjqv^$UE9wEwZ#Qc@UE%&qYp@Eh5pDx2zVk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