啤酒废水处理工程(UASB-CASS工艺)毕业设计 44页

华北水利水电学院毕业设计1、绪论水是生命之源，是人类赖以生存和发展的物质基础，是不可替代的宝贵资源。我国却是一个水资源十分短缺的国家，人均水资源占有量仅为世界平均水平的四分之一，严重制约着我国社会主义经济的发展。经济的腾飞是以环境的代价为前提的。随着近代我国社会主义经济的腾飞，社会主义工业呈现飞速发展，水资源污染尤其是工业废水污染也严重恶化。工业废水的污染以其污染大、污染物浓度高、废水排放量大、废水中含有多种有毒有害物质、废水成分复杂以及水量变化大等特点而成为目前我们所面临的主要问题。80年代以来，我国啤酒工业得到迅速发展，到目前我国啤酒生产厂已有800多家，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。由于啤酒废水中含有大量的有机物，排放对自然水体的影响非常大。基于水污染的危害性和严重性，以保护环境为宗旨，以达到国家废水排放标准为要求来设计啤酒废水排放设备，所以此排放系统的设计旨在控制废水的COD浓度，减少对环境的污染。“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，不久将应用于实践中。下面主要介绍一下处理啤酒废水常用的几种方法：（一）、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，去第1页共44页n华北水利水电学院毕业设计除率均在94%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。（二）、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。（三）、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VTBR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：①VTBR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，使第2页共44页n华北水利水电学院毕业设计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。（四）、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)。但是此处理方法在设计和运行中回出现以下问题：（1）水解酸化池存在的问题主要是沉淀污泥不能及时排除。由于该废水中悬浮物浓度较高，因而池内污泥产量很大，而原工艺仅在水解酸化池前端设计了污泥斗，所以池子的后部很快就淤满了污泥。另外，随着微生物量的增加在软性生物填料的中间部位形成了污泥团，使得传质面积减小。针对污泥淤积情况，在水解酸化池前可增设一级混凝气浮以去除水中的悬浮物，经此改进后水解酸化池能长期、稳定、有效地运行，其出水COD也从1100～1200mg/L降至900～1000mg/L，收到了较好的效果。不过，增设混凝气浮增加了运行费用，而且气浮过程中溶入的O2还可能对水解酸化产生不利影响。因此，在设计采用水解酸化处理悬浮物浓度高的污水时，可增设污泥斗的数量以便及时排除沉淀污泥。此外，为防止填料表面形成污泥团应采用比表面积大、不结泥团的半软性填料。（2）如果废水中污染物浓度较高或前处理效果不理想，生物接触氧化池前端的有机物负荷较高，使得供氧相对不足，此时该处的生物膜呈灰白色，处于严重的缺氧状态，而池末端成熟的好氧生物膜呈琥珀黄色。同时，水中的生物活性抑制性物质浓度也较高，对微生物也有一定的抑制作用。这些因素使得生物接触氧化池没有发挥出应有的作用，处理效果不理想。鉴于此，可一采取阶段曝气措施即多点进水，污水沿池长多点流入生物接触氧化池以均分负荷，消除前端缺氧及抑制性物质浓度较高的不利影响。改为多点进水并经过一段时间的稳定运行后，生物接触氧化池的出水(30min的澄清液)COD为200～300mg/L。再经混凝气浮工序处理后最终出水COD＜150mg/L(一般在130mg/L)，达到了排放要求。（3）在调试运行过程中，生物接触氧化池中生物膜脱落、气泡直径变大(曝气方式为微孔曝气)、出水浑浊、处理效果恶化的现象时有发生。经研究、分析、验证发现这是由于负荷波动或操作不当造成溶解氧不足而第3页共44页n华北水利水电学院毕业设计引起的。溶解氧不足使得生物膜由好氧状态转变为厌氧状态，其附着力下降，在空气气泡的搅动下生物膜大量脱落，导致水粘度增加、气泡直径增大、氧转移效率下降，这又进一步造成缺氧，如此形成恶性循环致使处理效果恶化。（4）在调试运行初期，发生这种现象时一般是增大供气量以提高供氧能力来消除缺氧，结果由于气泡搅动强度增大，造成了更大范围的生物膜脱落、水粘度更大、氧转移效率更低，非但没能提高供氧能力反而使情况更糟。正确的处理措施应是减小曝气量，待脱落的生物膜随水流流出后再逐渐增加曝气量使溶解氧浓度恢复到原有水平，若水温适宜则2～3d后生物膜就可恢复正常。因此当采用此工艺处理啤酒废水时要遵循下列要求：①采用水解酸化作为预处理工序时应考虑悬浮物去除措施。②采用推流式生物接触氧化池时，为避免前端有机物负荷过高可采用多点进水。③应严格控制溶解氧浓度，供氧不足会造成生物膜大范围脱落，导致运行失败。（五）、内循环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，好氧处理用地有一处狭长形池塘，为了降低土建费用，因地制宜，采用氧化沟工艺。本处理工艺的关键设备是UASB反应器。该反应器是利用厌氧微生物降解废水中的有机物，其主体分为配水系统，反应区，气、液、固三相分离系统，沼气收集系统四个部分。厌氧微生物对水质的要求不象好氧微生物那么宽，最佳pH为6.5－7.8，最佳温度为35℃－40℃[2]，而本工程的啤酒废水水质超出了这个范围。这就要求废水进入UASB反应器之前必需进行酸度和温度的调节。这无形中增加了电器。仪表专业的设备投资和设计难度。内循环UASB技术是在普通UASB技术的基础上增加一套内循环系统，它包括回流水池及回流水泵。UASB反应器的出水水质一般都比较稳定，在回流系统的作用下重新回到配水系统。这样一来能提高UASB反应器对进水水温、pH值和COD浓度的适应能力，只需在UASB反应器进水前对其pH和温度做一粗调即可。UASB反应器采用环状穿孔管配水，通过三相分离器出水，并在三相分离器的上方增加侧向流絮凝反应沉淀器，它由玻璃钢板成60°安装而成，能在最大程度上截留三相分离出水中的颗粒污泥。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。（六）、UASB+SBR法处理啤酒废水：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，第4页共44页n华北水利水电学院毕业设计使处理流程简洁，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3干使用。UASB去除COD达7500kg/d，以沼气产率为0.5m/kgCOD计算，UASB产气量33为3500m/d(甲烷含量为55%～65%)。沼气的热值约为22680kJ/m，煤的热值为210003kJ/t计算，则1m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，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3而增加。同原工艺相比较，每天实际节约1500～2500m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。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,如能将其净第5页共44页n华北水利水电学院毕业设计化后回收利用,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。第6页共44页n华北水利水电学院毕业设计2、设计说明书2.1工程概况该啤酒厂啤酒废水平均日产量2100立方米,其原水水质和设计要求如表2.1:表2.1原水水质和设计要求水质指标BOD5（mg/L）COD（mg/L）SS（mg/L）pH原水110021003106-10排放标准20100706-9设计要求2090606-9其气象资料如下：温度：多年平均气温14.5℃。月均最冷气温-12℃，最热气温26.8℃,最高气温40.1℃,极端最低气温-18.9℃，最大温差26.6℃。降雨量：年降雨量637.5mm,小时最大降雨量41.7mm，地区最大时降雨量Q=1807.0m3/h。日照：平均日照率65%，你按照时间2451h，冬日照率56.7%，消极照率66.0%。风速：夏季平局风速2.6m/s,冬季3.4m/s,夏季为南风向，冬季为北风。地质条件；该地区地下含水层的透水性好，多为粗沙、粉细沙和加油粗沙的松散土层。地下水位埋深已超过50m.基本处于疏干状态。地形地势：处理站地势较低，自西北向东南方向有缓坡，坡度为0.5%。300m内没有生活区和办公楼。处理站面积为200m×200m。南北向方形。根据当地资料及工艺方案比较,采用UASB-CASS处理工艺。2.2工艺流程废水经过格栅后,除去较在的悬浮物及漂浮物,进入调节池,经泵提升至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。2.3处理构筑物2.3.1格栅2.3.1.1设计作用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。第7页共44页n华北水利水电学院毕业设计2.3.1.2设计参数33设计流量Q=2100m/d=0.024m/s；取用中格栅，栅条间隙d=10mm；格栅安装角度α=45°，栅前流速0.7m/s,过栅流速0.8m/s；333单位栅渣量W=0.05m/10m废水。2.3.1.3工作原理本设计采用人工清渣格栅。由于本设计水量较少，故格栅直接安置于排水渠道中。风机废水消毒格栅提升泵过滤机调节池UASB池CASS池排放上清液污泥浓缩池污泥泵污泥脱水间泥饼外运滤液回流图1.1UASB-CASS处理工艺流程图2.3.2调节池2.3.2.1设计作用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，保证后续处理构筑物能连续运行，2.3.2.2设计参数水力停留时间T=6h；33设计流量Q=2100m/d=87.5m/h；2.3.2.2工作原理其均质作用主要靠池侧的沿程进水及两台旋转式推流搅拌机，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。2.3.3提升泵房第8页共44页n华北水利水电学院毕业设计2.3.3.1设计作用污水泵房用于提升污水厂的污水，以保证污水能依靠重力流在后续处理构筑物内畅通的流动。2.3.3.2设计参数选取3台ISW65-100（I）A离心泵，2用一备，其工作参数如表2.2。表2.2:SW65-100（I）A离心泵工作参数3流量（m/h）扬程（m）转速（r/min）功率（kw）电压(v)44.712.429002.23802.3.4过滤机2.3.4.1设计作用用于进一步截留较大的悬浮物或漂浮物，减轻后续构筑物的处理负荷。2.3.4.2设计参数取2台WYB—5型卧式叶片过滤机，一备一用，其工作参数如表2.3。表2.3：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≤1502.3.4.3工作原理WYB型卧式叶片过滤机是一种高效、节能、自动密闭操作的精密澄清过滤设备，该设备完全密闭操作,无泄露,无环境污染；滤网板自动拉出结构方便操作和维护；双面过滤，过滤面积大，容渣两量大；振动排渣，降低劳动强度；液压操作，实现操作自动化；适合大容量、大面积的过滤系统。由于截留的悬浮物大部分都是较清洁的谷壳等。所以，截留的悬浮物直接运至饲料制造厂，用于制造饮料。2.3.5UASB反应池2.3.5.1设计作用是进行废水处理的主要构筑物之一，对高浓度的废水进行厌氧发酵，去除大部分的有机污染物。2.3.5.2设计参数第9页共44页n华北水利水电学院毕业设计3容积负荷（Nv）为：4.5kgCOD/(m·d)；污泥产率为：0.1kgMLSS/kgCOD；3产气率为：0.5m/kgCOD。2.3.5.3工作原理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，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。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。2.3.6CASS反应池2.3.6.1设计作用是进行废水处理的主要构筑物之一，对从UASB反应器出来的低浓度的有机废水进行进一步好氧处理，去除剩余的有机污染物,完成废水的最后处理,使出水水质达到排放标准。2.3.6.2设计参数各反应区体积比为：选择区体积：预反应区体积：主反应区体积=1：5：30宽深比约为：B：H=1～2长宽比约为：L：B=4～6回流比为：20%充水比为：32%MLSS为：4000mg/L第10页共44页n华北水利水电学院毕业设计COD去除率为：85%预反应区和反应区间隔墙的孔口水流速度为：30~50m/h一个运行周期为：4个小时2.3.6.3工作原理CASS（CyclicActivatedSludgeSystem）是循环式活性污泥法的英文简称，为一间歇式生物反器，在此反应器中进行交替的曝气-非曝气过程的不断重复，将生物反应过程和泥水分离过程结合在一个池子中完成。CASS反应池一般用隔墙分隔成三个区：生物选择区、预反应区、主反应区。生物选择区内不进行曝气，类似于SBR法中的限制性曝气阶段。在该区内，回流污泥中的微生物大量吸附废水中的有机物，能较迅速有效地降低废水中有机物浓度；预反应区采取半限制性曝气，溶解氧保持在0.5mg／L左右，使该区存在着反硝化进程的可能；主反应区进行强制鼓风曝气，使有机物及氨氮得到生化与硝化。CASS反应池的运行一般包括三个阶段：进水、曝气、回流阶段；沉淀阶段；滗水、排泥阶段。在进水阶段，一边进水一边曝气，同时进行污泥回流，本阶段运行时间一般为2h;在沉淀和排水阶段，停止曝气，同时停止进水和污泥回流，保证了沉淀过程在静止的环境中进行，并使排水的稳定性得到保障，沉淀排水阶段一般为2h。对于二池CASS系统这样的运行程序保证了整体进水的连续性和风机的连续运行。2.3.7污泥浓缩池2.3.7.1设计作用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。2.3.7.1设计参数333固体负荷（固体通量）M一般为10～35kg/mh，取M=30kg/md=1.25kg/mh；浓缩时间取T=24h；3设计污泥量Q=40m/d；浓缩后污泥含水率为96%；2.3.7.3工作原理本设计由于采用UASB-CASS处理工艺，污泥量少，污泥性质稳定，因此只须采用简单的浓缩-脱水工艺即可。用以减缩污泥的间隙水，降低污泥含水率，减少污泥体积。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，再第11页共44页n华北水利水电学院毕业设计投入待浓缩的污泥，为此应在浓缩池深度方向的不同高度上设上清液排除管。2.3.8污泥脱水间2.3.8.1设计作用用以去除污泥中的毛细水和表面附着水，缩小污泥体积，减轻其重量，本工艺采用DY型带式压滤机。2.3.8.2设计参数压滤后污泥含水率为75%；选取DYD-1000型带式压榨过滤机，其工作参数如表2.4。表2.4：DYD-1000型带式压榨过滤机工作参数滤带宽度（mm）1000压榨脱水面（m2）5.0滤带线速度（r/min）0.8-5.5电机总功率（KW）2.85涨紧工作压力（MPa）1.0-1.8主机外形尺寸（mm）3000×1800×2040纠偏工作压力（MPa）1.5重量（kg）4700重力脱水面积（m2）3.5泥饼含水率（%）70-802.3.8.3工作原理DY型带式压滤机以过滤介质两面的压力差作为推动力，使污泥水分被强制通过过滤介质形成滤液，而固体颗粒被截留在介质上，形成滤样，从而达到脱水的目的，脱水过程一般分为三个阶段：重力脱水段，楔形预压榨段，中、高压剪切脱水段。其特点是：能连续运行，操作管理简单，附属设备较少，机器制作容易，出泥含水率低且稳定，从而投资、劳动力、能源消耗和维护费用较低。①结构紧凑、整体刚性好。②无级调速电机驱动，可以随时调节运行速度，适应性强。③制冲洗喷嘴及防堵塞装置，使滤带冲洗干净。④控制系统自动纠偏，并有限位开关保护滤带，确保设备正常运行。⑤处理最大，脱水效果好，运行费用低。⑥附属设备选用名牌产品，性能可靠。⑦可提供PLC远程控制接口，利于管理。2.4平面布置第12页共44页n华北水利水电学院毕业设计2.4.1布置原则（1）处理站构（建）筑物的布置应紧凑，节约用地和便于管理。①池形的选择应考虑减少占地，利于构（建）筑物之间的协调；②构（建）筑物单体数量除按计算要求计算外，亦应利于相互间的协调和总图的协调。③构（建）筑物的布置除按工艺流程和进出水方向顺捷布置外，还应考虑与外界交通、气象、人居环境和发展规划的协调，做好功能划分和局部利用。（2）构（建）筑物之间的间距应按交通、管道敷设、基础工程和运行管理需要考虑。（3）管线布置尽量沿道路与构（建）筑物平行布置，便于施工与检修。（4）做好建筑、道路、绿地与工艺构筑物的协调，做到即使生产运行安全方便，又使站区环境美观，向外界展现优美的形象。具体做好以下布置：①污水调节池和污泥浓缩池应与办公区或厂前区分离；②配电应靠近引入点或电耗大的构（建）筑物，并便于管理；③沼气系统的安全要求较高，应远离明火或人流、物流繁忙区域；④重力流管线应尽量避免迂回曲折。2.4.2管线设计（1）污水管①进水渠：原污水沟上截流闸板的设置和进站控制闸板的设计由啤酒厂完成。②出水管：DN200铸铁管或陶瓷管，q17.4L/s,v0.9m/s,i0.006。③超越管：考虑运行故障或进水严重超过设计水量水质时废水的出路，在UASB之前设置超越管，规格DN200铸铁管或陶瓷管，i0.006。④溢流管：浓缩池上清液及脱水机压滤水含微生物有机质0.5%～1.0%，需进一步处理，排入调节池。设置溢流管，DN200铸铁管，i0.004。（2）污泥管调节池、UASB、CASS反应池污泥池均为零力排入集泥井，站区排泥管均选用DN200铸铁管，i=0.02。集泥井至浓缩池，浓缩池排泥泵贮泥柜，贮泥柜至脱水机间均为压力输送污泥管。集第13页共44页n华北水利水电学院毕业设计泥井排泥管DN250，钢管，v0.9m/s。浓缩池排泥管，贮泥柜排泥管，DN150，钢管，v1.0m/s。（3）沼气管沼气管从UASB至水封罐为DN100钢管，从水封罐向气水分离器及沼气柜为DN150，钢管，沼气管道逆坡向走管，i=0.005。（4）给水管沿主干道设置供水干管200DN，镀锌钢管。引入污泥脱水机房供水支管DN50，镀锌钢管。引入办公综合楼泵房及各地均匀为DN32，镀锌钢管。（5）雨水外排依靠路边坡排向厂区主干道雨水管。（6）管道埋深①压力管道在车行道之下，埋深0.7～0.9m，不得不小于0.7m，在其他位置0.5～0.7m，不宜大于0.7m。②重力管道由设计计算决定，但不宜小于0.7m（车行道下）和0.5m（一般市区）。2.4.3布置特点平面布置特点：布置紧凑，构（建）筑物占地面积比例大。重点突出，运行及安全重点区域UASB放于站前部，引起注意，但未靠近厂区主干道。美化环境，集水井、调节池侧面、污泥储存池设于站后部。2.5高程布置污水处理工程的污水处理流程高程布置的主要任务是确定各处理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；从而使污水能够在处理构筑物之间顺畅的流动，保证污水处理工程的正常运行。污水处理工程的高程布置一般遵守如下原则：(1).认真计算管道沿程损失、局部损失、各处理构筑物、计量设备及联络管渠的水头损失；考虑最大时流量，事故流量的增加，并留有一定的余地；还应当考虑到当某座构筑物停止运行时，与其相邻的其余构筑物及其连接管渠能通过全部流量。(2).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。(3).在认真计算并留有余量的前提下，力求缩小全程水头损失及提升泵站的扬程，以降低运行费用。第14页共44页n华北水利水电学院毕业设计(4).需要排放的处理水，在常年大多数时间能够自流排入水体。注意排放水位不一定选取水体多年最高水位，因为其出现时间短，易造成常年水头浪费，而应选取经常出现的高水位作为排放水位，当水体水位高于设计排水位时，可进行短时间的提升排放。(5).应尽可能使污水处理工程的出水渠不受水体洪水的顶托，并能自流。处理装置及构筑物的水头损失(6).尽可能利用地形坡度，使污水按处理流程在构筑物之间能自流，尽量减少提升次数和水泵所需扬程。(7).协调好站区平面布置与各单体埋深，以免工程投资增大、施工困难和污水多次提升。(8).注意污水流程和污泥流程的配合，尽量减少提升高度。(9).协调好单体构造设计与各构筑物埋深，便于正常排放，又利检修排空。第15页共44页n华北水利水电学院毕业设计3、设计计算书3.1格栅3.1.1设计参数33设计流量Q=2100m/d=0.024m/s；取用中格栅，栅条间隙d=10mm；格栅安装角度α=45°，栅前流速0.7m/s,过栅流速0.8m/s；333单位栅渣量W=0.05m/10m废水。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。3.1.2.1渠道宽度采用矩形渠道，则根据最优水力断面公式Q=B·h·v=B·1/2·B·v计算得：B=0.26m，h=0.13m。3.1.2.2栅条间隙数Qamaxsinn=bhv式中：3Q-------------设计流量，m/sα-------------格栅倾角，度b-------------栅条间隙，mh-------------栅前水深，mv-------------过栅流速，m/so0.024´sin45n=0.0140.130.8创=11.7,取n=12条。3.1.2.3过栅水头损失取k=3,β=1.79(栅条断面为圆形)，v=0.8m/s，则：第16页共44页n华北水利水电学院毕业设计2sv4/3h1=kba()sindg2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20.014/30.8°h1=32.42(创创)sin450.01629.81´=0.089m3.1.2.4每日栅渣量333栅渣量(m/10m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333取W1=0.05m/10mK2=1.5，则：QW××864001W=K2×1000式中：3Q-----------设计流量，m/s333333W1----------栅渣量(m/10m污水)，取0.05m/10m0.0350.0586400××W=1.51000×33=0.11m/d<0.2m/d(采用人工清渣)3.2调节池3.2.1设计参数水力停留时间T=6h；33设计流量Q=2100m/d=87.5m/h；3.2.2设计计算有容积为：第17页共44页n华北水利水电学院毕业设计3V=QT=87.5×6=525m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：3A=V/h=525/5=105m池长取L=10.5m,池宽取B=10.5m，则池子总尺寸为：L×B×H=10.5×10.5×5.53.3过滤机3.3.1设计参数过滤机设计水量为：333Q=2100m/d=87.5m/h=0.024m/s过滤机进出水水质指标如表2.1：表2.1：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2.2：表2.2：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QCC?()01W=1000(1-rP)0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/m3第18页共44页n华北水利水电学院毕业设计P0------------污泥含水率，以97%计r------------污泥密度，以1000kg/m3计2100(310150)?3W==25m/d1000(10.97)1000?3.4UASB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：3容积负荷（Nv）为：4.5kgCOD/(m·d)；污泥产率为：0.1kgMLSS/kgCOD；3产气率为：0.5m/kgCOD。3.4.1.2设计水质UASB反应器进出水水质指标如表2.3：表2.3：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333Q=2100m/d=87.5m/h=0.024m/s3.4.2设计计算3.4.2.1反应器容积计算UASB有效容积为：QS´0V有效=Nv式中：3V有效-------------反应器有效容积，m3Q-------------设计流量，m/d第19页共44页n华北水利水电学院毕业设计3S0-------------进水有机物浓量,kgCOD/m3Nv-------------容积负荷,kgCOD/(m·d)2100×2.046V有效=4.53=954.8m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。取h=5.5m,则:V954.82A===173.6mh5.5采用4座相同的UASB反应器,则:A173.62A1===43.4m44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。取长L=9.6m，宽B=4.8m，则实际横截面积为：2A2=L×B=9.6×4.5=44.1m实际表面水力负荷为:Qq1=A87.54/4=44.1=0.49<1.0，故符合设计要求。3.4.2.2三相分离器设计三相分离器设计计算草图见图2.1：1.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/h第20页共44页n华北水利水电学院毕业设计②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图2.1：三相分离器几何尺寸图如果以上条件均能满足，则可达到良好的分离效果。沉淀区面积为：2A=L×B=9.6×4.5=44.1m表面水力负荷为：Q87.54/4q===0.49<1.0，符合设计要求。A44.13.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4，则下三角形集气罩底部宽为：b1=h3/tgθ式中：第21页共44页n华北水利水电学院毕业设计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;1.2b1==0.84m0tg55则相邻两个下三角形集气罩之间的水平距离：b2=b-2b1=2.4–2×0.84=0.72m则下三角形回流缝面积为：2S1=b2·l·n=0.72×4.8×4=13.82m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：3Q1----------反应器中废水流量，m/h；2S1----------下三角形集气罩回流逢面积，m；87.5/4V1==1.58m/h<2.0m/s,符合设计要求。13.82设上三角形集气罩回流缝的宽度b3=0.35m,则上三角形回流缝面积为：2S2=b3·l·2n=0.35×4.8×2×4=13.44m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：3Q2----------反应器中废水流量，m/h；2S2----------上三角形集气罩回流逢之间面积，m；87.5/4V1==1.63m/h13.44V1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：r´g2Vb=()rr-d1g18m0.959.81´-32=(1.031.210)0.01-创180.02´=0.266cm/s=9.58m/hVa=V2=1.63m/h，则：V9.58BC0.61b==5.9,==1.5V1.63AB0.40aVBCb>,故满足设计要求。VABa3.4.2.3进水系统设计采用穿孔管配水，每个反应器设置6根，直径D=150mm,长4.8m,每根管之间的中心2距离为1.6m,配水孔径采用15mm,孔距1.6m。每孔服务面积为1.6x1.6=2.56m，孔径向下，穿孔管距离反应池底0.21m,每个反应器有18个出水孔，采用连续进水，每孔流速为2.66m/s。3.4.2.4出水系统设计采用锯齿形出水渠，渠宽0.2m,高0.2m，每个反应器设计4条出水渠，基本保证出水均匀。3.4.2.5排泥系统设计-3每日产生的悬浮固体：PSS=2046×0.80×0.1×2100×10=343.73kgvss/d第23页共44页n华北水利水电学院毕业设计每日产泥量为：100´PssW=(100-rP)式中：Pss----------产生的悬浮固体，kgvss/dP-----------污泥含水率，以97%计3r-----------污泥密度，以1000kg/m计100343.73´3W==17.19m/d(10098)1000-33每日产泥量17.19m/d，则每个USAB日产泥量4.3m/d,考虑把配水管兼做排泥管用，可以均匀排除污泥区的污泥，同时在反应器的1/2高度处和三相分离器下三角以下0.5m处,各设排泥管一根，管径为d=100mm，池子底部设放空管，每天排泥一次。2.4.2.6产气量计算采用每去除1千克COD产生0.5立方米沼气做参数，则每日产气量为：-332046×0.80×0.5×2100×10=1718.64m/d3.5CASS反应池国内很早便对CASS工艺开展研究，经过长时间的理论研究和试验，逐渐成熟。国外在2000年前就已经广泛应用于生活废水和工业废水的处理，效果显著，但国内业界长期处于观望状态，直到2000后才陆续应用该工艺于实际生产中。目前该工艺已经在啤酒废水处理方面斩露头角。安徽一啤酒厂就是一个以CASS为处理中心的应用范例，处理COD范围为500~1800mg/L，出水水质达标，一次性投资省。最为典型的数北京航空航天城的生活污水处理，运行头两年没有排泥，经济效益显著。本工艺采用两个CASS池为一组,共壁建造.CASS池子的结构简图如图2.2：3.5.1设计参数3.5.1.1参数选取选用设计资料参数如下：各反应区体积比为：选择区体积：预反应区体积：主反应区体积=1：5：30宽深比约为：B：H=1～2第24页共44页n华北水利水电学院毕业设计长宽比约为：L：B=4～6回流比为：20%充水比为：32%MLSS为：4000mg/LCOD去除率为：85%预反应区和反应区间隔墙的孔口水流速度为：30~50m/h一个运行周期为：4个小时图2.2：CASS池结构示意图3.5.1.2设计水质UASB反应器进出水水质指标如表2.4：表2.4：CASS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)61.418.138.73.5.1.3设计水量333Q=2100m/d=87.5m/h=0.024m/s3.5.2设计计算3.5.2.1池子容积计算每周期处理水量体积为：QhV0=24n式中：3Q-----------每天处理水量，m/d第25页共44页n华北水利水电学院毕业设计h------------运行周期，小时n------------CASS池子数目，个21004´3V0==175m242´根据选取的充水比参数求暴气池子的容积为：V01753Vm===54732003200又根据每个CASS池子各部分的体积比求得：303V总=678÷=656m36设定池深为5m，有效深度为4.5m，则根据宽深比参数取宽为5.5m，则长为：L=656÷4.55.5÷=27mL：B=4.9符合要求。根据各区体积比例得CASS池子的各部分尺寸如下：生物选择区长为：27×1/36=0.8m预反应区的长为：27×5/36=3.8m主反应区的长为：27–0.8–3.8=22.4m3.5.2.2污泥COD负荷计算由预计COD去除率得其COD去除量为：48085%×=347.8mgL/则每日去除的COD值为：2100347.82´=730.42kg/d1000QSUN=snXV式中：3Q-----------每天处理水量，m/dSU------------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/L3V------------主反应区池体积，m第26页共44页n华北水利水电学院毕业设计2100347.82´N=s24000547创=0.17kgCODkgMLSSd/(.)3.5.2.3滗水深度计算QH=1nnA12式中：3Q-----------每天处理水量，m/dn1------------CASS池子个数n2------------一日内运行周期数2A------------CASS池子的面积，m2100H=126132创=1.3m3.5.2.4验算充水比1.3不包含回流量时，充水比为：×100%=26%5包含回流量的充水比为：26%×1.25=33%根据实际经验表明包含回流量的冲水比可以达到33%，因此以上假设成立。3.5.2.5需氧量计算11根据实际运行经验，微生物氧化1kgCOD的参数a取0.53，微生物自身耗氧参数b取0.188，则一个池子需氧量为：11Oa=−QS()oSeb+XV2-3-3=0.53×2100/2×347.82×10+0.188×4000×10×547=604.9kg/d则每小时耗氧量为：604.9=25.2kgh/24温度为20度和30度的水中溶解氧饱和度分别为：第27页共44页n华北水利水电学院毕业设计Cs=9.17mg/L，Cs=7.63mg/L(20)(30)空气扩散器出口处的绝对压力为：53PH=×+×1.013109.810b53=1.01310×+××9.81055=1.50310×Pa式中：H-----------最大水深，m空气离开主反应区池时的氧百分比为：21(1−E)Qt=×A1000=17.540007921(1+−E)A式中：E-----------空气扩散器的氧转移率，取20%值A暴气池中混合液平均氧饱和度按最不利温度计算为：PbQtCsb=+Cs()(30)52.02610×4251.45410×17.54=×7.63(+)52.02610×42=8.8mgL/取参数a=0.82，β=0.95，c=2.0，ρ=1.0则换算为20度时的脱氧清水的充氧量为：RCs(20)Ro=(2T−0)aC(βρsbC−×)1.024()T32.79.17×=5.3711.123×=49.58kgh/暴气池平均供气量为：Ro49.583G===885.4m/h0.28E0.28×0.20A每立方米废水供空气量为：第28页共44页n华北水利水电学院毕业设计885.42×3=20.23m2100每去除1kgCOD的耗空气量为：885.42×3×=2458.18m730.423.5.2.6预反应区和反应区间的导流孔计算设计流水速度U=50m/h，池子宽B=5.5m，n为CASS池子数目，n为导流孔个数13按照设计资料参数取2，预反应区长度为L=3.8m，则：1QBLH11A=+24nnuU13210064.51.3××=+224250×××502=1.14m设计导流孔在池底部，要求孔口高要小于1m，设高为0.6m。则孔宽为：A1.14==1.9m，（注：选择区和预反应区间的导流孔设一个，0.60.6面积为1.14㎡）3.5.2.7剩余污泥量计算CASS的剩余污泥主要来自微生物代谢的增殖污泥，还有很多部分由进水悬浮物沉淀形成。CASS生物代谢产泥量为：QSrbΔX=a⋅Q⋅Sr−b⋅Xr⋅V=a⋅Q⋅Sr−b=（a−）QSrNsNs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：0.05Δ=X（）0.83−×21000.4×=450.14（kgd/）0.17假定排泥含水率为98%，则排泥量为：ΔX450.143Qm===22.5（/)dS331010×−（）198%3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）m排泥坑一个，每池排泥坑中接出泥管DN150根，剩余污泥在重力作用下排入集泥井。第29页共44页n华北水利水电学院毕业设计3.6污泥浓缩池3.6.1设计参数3.6.1.1设计泥量啤酒废水处理过程产生的污泥来自以下几部分：3①UASB反应器，Q1=17.2m/d,含水率98%；3②CASS反应器，Q2=22.5m/d,含水率98%；3总污泥量为：Q=Q1+Q2=39.7m/d3.6.1.2参数选取333固体负荷（固体通量）M一般为10～35kg/mh，取M=30kg/md=1.25kg/mh；浓缩时间取T=24h；3设计污泥量Q=40m/d；浓缩后污泥含水率为96%；10098－3浓缩后污泥体积：V4＝´0=20m/d110096－3.6.2设计计算3.6.2.1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：3Q----------------入流污泥量，m/d；3M----------------固体通量，kg/m·d；3C----------------入流固体浓度kg/m。入流固体浓度（C）的计算如下：WW+12C＝QQ＋12W=Q×1000×(1-98%)=344kg/d11W=Q×1000×(1-98%)=450kg/d22那么，Qc=W+W=794kg/d12第30页共44页n华北水利水电学院毕业设计3C=794/40=19.85kg/m浓缩后污泥浓度为：3C=794/20=26.47kg/m1浓缩池的横断面积为：2A=Qc/M=794/30=26.47m2设计一座正方形浓缩池，则每座边长B=5.2m，则实际面积A=5.2×5.2=27m3.6.2.2池子高度取停留时间HRT=24h，有效高度h=1.5m，超高h=0.5m，缓冲区高h=2130.5m。则池壁高：H=h+h+h=2.5m11233.6.2.3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：h2=(5.2/2–0.5/2)×tg50°=2.8m污泥斗的容积为：122V2=h2（a1+a1a2+a2）3122=×2.8×(5.2+5.2×0.5+0.5)33=27.9mV总>W符合设计要求，采用机械泵吸泥3.6.2.4总高度H=2.5+2.8=5.3m设计计算草图如图2.3：3.7污泥脱水间3.7.1设计参数3.7.1.1设计泥量浓缩后污泥含水率为96%；10098－3浓缩后污泥体积：V4＝´0=20m/d110096－第31页共44页n华北水利水电学院毕业设计图2.3：污泥浓缩池设计计算草图3.7.1.2参数选取压滤时间取T=4h；3设计污泥量Q=20m/d；压滤后污泥含水率为75%。3.7.1.3工艺流程图2.4：带式压滤脱水工艺流程图3.7.2设计计算3.7.2.1污泥体积第32页共44页n华北水利水电学院毕业设计压滤后污泥含水率为75%；10096－3压滤后污泥体积：V2＝´0=3.2m/d110075－3.7.2.2机型选取选取DYD-1000型带式压榨过滤机，其工作参数如表2.5：表2.5：DYD-1000型带式压榨过滤机工作参数滤带宽度（mm）1000压榨脱水面（m2）5.0滤带线速度（r/min）0.8-5.5电机总功率（KW）2.85涨紧工作压力（MPa）1.0-1.8主机外形尺寸（mm）3000×1800×2040纠偏工作压力（MPa）1.5重量（kg）4700重力脱水面积（m2）3.5泥饼含水率（%）70-80第33页共44页n华北水利水电学院毕业设计结束语根据生产实习的考察，本设计采用厌氧和好氧工艺组合，充分发挥各自的处理特长，在确保达标排放的情况下，能够降低处理成本，节约能源，目前该组合已经在实践中应用，经济效益良好。在能源和环境问题日益突出的今天，该工艺值得推广。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.因此,此毕业设计对本人是一个很好的锻炼,达到了对排水工程的一个比较深入地了解,是比较成功的毕业设计.本次毕业设计是在邓建绵老师的精心指导下，由我独立完成的。本次毕业设计是我大学四年所学知识的回顾与总结。同时，通过该次毕业设计，我亦从指导老师处学到了许多的常规设计方法，设计思想，并懂得了在做设计中如何去查资料与应用资料。了解了本专业各方面的设计课题与设计方法，这次使我的知识面更加广阔与完整，使我收益非浅。可以这样说：在邓老师的耐心指导和自己的努力下，我完成了毕业设计应完成的任务，达到了毕业设计的教学要求。在这里，万分的感谢各位老师的辛勤栽培和其他同学的热情的帮助！但由于时间仓促及本人水平有限，本次设计中难免有各种错误与不足，还望各位老师批评指正与谅解。我将在以后的学习与工作中不断改正，不断吸取经验教训，不断完善自我，以感谢老师们四年的关心与教导。最后，诚挚地感谢邓建绵老师以及给水排水教研室各位老师的关心与指导。祝各位老师万事如意，工作顺利！第34页共44页n华北水利水电学院毕业设计参考文献[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，2003，3[7]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,2001,455～457.[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年1月.[20]王凯军等.发酵工业废水处理[M].北京,化学工业出版社,2001年4月.[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.第35页共44页n华北水利水电学院毕业设计录Ⅰ：WastewaterBiologicalTreatmentProcessesTheobjectiveofwastewatertreatmentistoreducetheconcentrationofspecificpollutantstothelevelatwhichthedischargeoftheeffluentwillnotadverselyaffecttheenvironmentorposeahealththreat.Moreover,reductionoftheseconstituentsneedonlybetosomerequiredlevel.Foranygivenwastewaterinaspecificlocation,thedegreeandtypeoftreatmentarevariablesthatrequireengineeringdecisions.oftenthedegreeoftreatmentdependsontheassimilativecapacityofthereceivingwater.DOsagcurvescanindicatehowmuchBODmustberemovedfromwastewatersothattheDOofreceivingwaterisnotdepressedtoofar.TheamountofBODthatmustberemovedisaneffluentstandardanddictatesinlargepartthetypeofwastewatertreatmentrequired.Tofacilitatethediscussionofwastewater,assumea“typicalwastewater”andassumefurtherthattheeffluentfromthiswastewatertreatmentmustmeetthefollowingeffluentstandards:BOD≤15mg/LSS≤15mg/LP≤1mg/LAdditionaleffluentstandardcouldhavebeenestablished,butforillustrativepurposesweconsideronlythesethree.Thetreatmentsystemselectedtoachievetheseeffluentstandardsincludes1.Primarytreatment:physicalprocessesthatnonhomogenizablesolidsandhomogenizetheremainingeffluent.2.Secondarytreatment:biologicalprocessthatremovemostofthebiochemicaldemandforoxyen.3.Tertiarytreatment:physical,biological,andchemicalprocessestoremovenutrientslikephosphorusandinorganicpollutants,todeodorizeanddecolorizeeffluentwater,andtocarryoutfurtheroxidation.第36页共44页n华北水利水电学院毕业设计PrimarytreatmentThemostobjectionableaspectofdischargingrawsewageintowatercoursesisthefloatingmaterial.Thusscreenwerethefirstformofwastewatertreatmentusedbycommunities,andtheyareusedtodayasthefirststepintreatmentplants.Typicalscreensconsistofaseriesbarsthatmightbeabout2.5cmapart.Ascreeninamoderntreatmentplantremovesmightdamageequipmentorhinderfurthertreatment.insomeoldertreatmentplantsarecleanedbyhand,butmechanicalcleaningequipmentisusedinalmostallnewplants.Thecleaningrakesareactivatedwhenscreensgetsufficientlycloggedtoraisethewaterlevelinfrontofthebars.Inmanyplants,thesecondtreatmentstepisacomminutor,acirculargrinderdesignedtogrindthesolidscomingthroughthescreenintopiecesabout0.3cmorlessindiameter.Thethirdtreatmentstepistheremovalofgritorsandfromthewastewater.Gritandsandcandamageequipmentlikepumpsandflowmetersandmustberemoved.Themostcommongritchamberisawideplaceinthechannelwheretheflowisslowedenoughtoallowthedensegrittosettleout.Sandisabout2.5timesdensethanmostorganicsolidsandthussettlesmuchfaster.Theobjectiveofagritchamberistoremovesangandgritwithoutremovingorganicmaterial.Organicmaterialmustbetreatedfurtherintheplant,buttheseparatedsandmaybeusedasfillwithoutadditionaltreatment.Mostwastewatertreatmentplantshaveasettlingtankafterthegritchamber,tosettleoutasmuchmaterialaspossible.Accordingly,theretentiontimeislongandturbulenceiskepttoaminimum.Thesolidssettletothebottomofthetankandareremovedthoughapipe,whiletheclarifiedliquidescapesoveraV-notchweirthatdistributestheliquiddischargeequallyallthewayaroundatank.Settlingtanksarealsocalledsedimentationtankorclarifiers.Thesettlingtankthatimmediatelyfollowsscreeningandgritremovaliscalledtheprimaryclarifier.Thesolidsthatdroptothebottomofaprimaryclarifierareremovedasrawsludge.Rawsludgegenerallyhasapowerfullyunpleasantodor,isfullofpathogenic,andiswet,threecharacteristicsthatmakeitsdisposaldifficult.Itmustbestabilizedtoretardfurtherdecompositionanddewateredforeaseofdisposal.Theobjectiveofprimarytreatmentistheremovalofsolids,althoughsomeBODis第37页共44页n华北水利水电学院毕业设计removedasaconsequenceoftheremovalofdecomposablesolids.Asubstantialfractionofthesolidshasbeenremoved,aswellassomeBODisalittleP,asaconsequenceoftheremovalofrawsludge.Afterprimarytreatmentthewastewatermaymoveontosecondarytreatment.SecondaryTreatmentWaterleavingtheprimaryclarifierhasnotlosemuchofthesolidorganicmatterbutstillcontainshigh-energymoleculesthatdecomposebymicrobialaction,creatingBOD.Thedemandforoxygenmustbereduce(energywasted)orelsethedischargemaycreateunacceptableconditioninthereceivingwaters.TheobjectiveofsecondarytreatmentistoremoveBOD,wheretheobjectiveofprimarytreatmentistoremovesolids.Thetricklingfilterconsistsofafilterbedoffist-sizedrocksorcorrugatedplasticblocksoverwhichthewasteistrickled.Thenameissomethingofamisnomersincenofiltrationtakesplace.Averyactivebiologicalgrowthformsontherocks,andtheseorganismsobtaintheirfoodfromthewastestreamdippingthroughtherockbed.Aireitherisforcedthroughtherocksorcirculatesautomaticallybecauseofthedifferencebetweentheairtemperatureinthebedandambienttemperatures.Tricklingfiltersusearotatingarmthatmovesunderitsownpower,likealawnsprinkler,distributingthewasteevenlyovertheentirebed.oftentheflowisrecirculatedandahigherdegreeoftreatmentattained.Tricklingfiltrationwasawell-establishedtreatmentsystematthebeginningofthetwentiethcentury.in1914,apilotplantwasbuiltforadifferentsystemthatbubbledairthroughfree-floatingaerobicmicroorganisms,aprocesswhichbecameknownastheactivatedsludgesystem.Theactivatedsludgeprocessdiffersfromtricklingfiltrationinthatthemicroorganismsaresuspendedintheliquid.Anactivatedsludgesystemincludesatankfullofwasteliquidfromtheprimaryclarifierandamassofmicroorganisms.Airbubbledintothisaerationtankprovidesthenecessaryoxygenforsurvivaloftheaerobicorganisms.Themicroorganismscomeincontactwithdissolvedorganicmatterinthewastewater.adsorbthismaterial,andultimatelydecomposetheorganicmaterialtoCO2,HO2,somestablecompounds,andmoremicroorganisms.Whenmostoftheorganicmaterial,thatis,foodforthemicroorganisms,hasbeenused第38页共44页n华北水利水电学院毕业设计up,themicroorganismsareseparatedfromtheliquidinasettlingtank,sometimescalledasecondaryorclarifier.Themicroorganismsremaininginthesettlingtankhavenofoodavailable,becomehungry,andarethusactivated-hencethetermactivatedsludge.Theclarifiedliquidescapesoveraweirandmaybedischargedintothereceivingwater.Thesettlemicroorganisms,nowcalledreturnactivatedsludge,arepumpedbacktotheheadoftheaerationtank,wheretheyfindmorefoodintheorganiccompoundsintheliquidenteringtheaerationtankfromtheprimaryclarifier,andtheprocessstartsoveragain.Activatedsludgetreatmentisacontinuousprocess,withcontinuoussludgepumpingandclean-waterdischarge.Activatedsludgetreatmentproducesmoremicroorganismsthannecessaryandifthemicroorganismsarenotremoved,theirconcentrationwillsoonincreaseandclogthesystemwithsolids.Someofthemicroorganismsmustthereforebewastedandthedisposalofsuchwasteactivatedsludgeinoneofthemostdifficultaspectsofwastewatertreatment.Activatedsludgesystemaredesignedonthebasisofloading,ortheamountoforganicmatter,orfood,addedrelativetothemicroorganismsavailable.Thefood-to-microorganisms(F/M)ratioismajordesignparameter.BothFandMaredifficulttomeasureaccurately,butmaybeapproximatedbyinfluentBODandSSintheaerationtank,respectively.Thecombinationofliquidandmicroorganismsundergoingaerationisknownasmixedliquor,andtheSSintheaerationtankaremixedliquidsuspendedsolids(MLSS).TheratioofinfluentBODtoMLSS,theF/Mratio,istheloadingonthesystem,calculatedaspounds(orkg)ofBODperdayperpoundorkgofMLSS.RelativelysmallF/M,orlittlefoodformanymicroorganisms,andalongaerationperiod(longretentiontimeinthetank)resultinahighdegreeoftreatmentbecausethemicroorganismscanmakemaximumuseofavailablefood.Systemswiththesefeaturesarecalledextendedaerationsystemsandarewidelyusedtotreatisolatedwastewatersource,likesmalldevelopmentsorresorthotels.Extendedaerationsystemscreatelittleexcessbiomassandlittleexcessactivatedsludgetodisposeof.Thesuccessoftheactivatedsludgesystemalsodependsontheseparationofthemicroorganismsinthefinalclarifier.whenthemicroorganismsdonotsettleoutasanticipated,thesludgeissaidtobeabulkingsludge,Bulkingisoftencharacterizedbyabiomasscomposed第39页共44页n华北水利水电学院毕业设计almosttotallyoffilamentousorganismsthatfromakingoflatticestructurewithinthesludgefloeswhichpreventssettling.Atrendtowardpoorsettlingmaybetheforerunnerofabadlyupsetandineffectivesystem.Thesettleabilityofactivatedsludgeismostoftendescribedbythesludgevolumeindex(SVI),whichisreasonedbyallowingthesludgetosettleforminutesina1-Lcyliner.IftheSVIis100orlower,thesludgesolidssettlerapidlyandthesludgereturnedtothefinalclarifiercanbeexpectedatahighsolidsconcentration.SVIisabout200,however,indicatebulkingsludgeandcanleadtopoortreatment.TertiaryTreatmentTheeffluentfromsecondarytreatmentmeetsthepreviouslyestablishedeffluentstandardsforBODandSS.onlyphosphoruscontentremainshigh.Theremovalofinorganiccompounds,includinginorganicphosphorusandnitrogencompounds,requiresadvancedortertiarywastewatertreatment.Primaryandsecondary(biological)treatmentareapartofconventionalwastewatertreatmentplants.However,secondarytreatmentplanteffluentsarestillsignificantlypolluted.someBODandsuspendedsolidsremain,andneitherprimarynorsecondarytreatmentiseffectiveinremovingphosphorusandothernutrientsortoxicsubstances.ApopularadvancedtreatmentforBODremovalisthepolishingpond,oroxidationpond,commonlyalargelagoonintowhichthesecondaryeffluentflows.suchpondshavealongretentiontime,oftenmeasuredinweeks.BODmayalsoberemovedbyactivatedcarbonadsorption,whichhastheaddedadvantageofremovingsomeisacompletelyenclosedtube,whichdirtywaterispumpedintobottomandclearwaterexitsatthetop.microscopiccrevicesinthecarboncatchandholdcolloidalandsmallerparticles.Asthecarboncolumnbecomessaturated,thepollutantsmustberemovedfromthecarbonandthecarbonreactivated,usuallybyheatingitintheabsenceofoxygen.Reactivatedorregeneratedcarbonissomewhatlessefficientthanusingvirgincarbon,someofwhichmustalwaysbeaddedtoensureeffectiveperformance.第40页共44页n华北水利水电学院毕业设计附录Ⅱ：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2.5cm，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41页共44页n华北水利水电学院毕业设计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BOD，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第42页共44页n华北水利水电学院毕业设计机物混合，吸附这些物质，最终将有机物分解成CO，HO等一些稳定的化合物和更多的22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kgBOD(kgMLSS⋅d)计。相对小的F/M，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，第43页共44页n华北水利水电学院毕业设计去除无机化合物，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，在活性炭中微小的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。第44页共44页