某啤酒企业废水处理论文 45页

'某啤酒企业废水处理毕业论文1．概述啤酒行业是食品工业中耗水量较大的行业，虽然各企业间有较大差别，一般来说每生产1t啤酒的耗水量从8～25t不等。以生产1t啤酒产生20m3废水计算，我国啤酒工业每年排放的废水量达3.72亿m3，而多数啤酒厂尚未进行综合利用和废水处理，因而给环境造成严重污染。啤酒废水属于中等浓度有机废水。一般COD为1500～3000mg/L，BOD5为1000～1500mg/L，BOD5/COD的比值为0.5～0.6，表明其可生化性较好，污染物中的有机物容易降解。啤酒生产工艺的每道工序都产生固体废弃物和废水。其生产工艺与主要污染源见图1.1。粗精选浸麦发芽除根干燥小麦贮存粉碎选分级喷射液化大米沉淀煮沸麦汁过滤糖化粉碎包装滤酒发酵酵母增殖冷却45 排水沟锅炉废酵母酵母回收CO2回收废水废水废水处理站图1.1啤酒生产工艺与主要污染源流程啤酒厂废水的主要来源有麦芽生产过程的洗麦水、浸麦水、发芽降温喷雾水、麦糟水、洗涤水、凝固物洗涤水；麦汁制备过程的糖化、过滤洗涤水；发酵过程的发酵罐洗涤、过滤洗涤水；罐装过程的洗瓶、灭菌、破瓶啤酒及冷却水和成品车间洗涤水；另外还有办公楼、食堂、宿舍和浴室的生活污水。麦芽制备工段产生的废水主要来自浸麦、洗麦工序。浸麦即用水浸渍大麦，其目的在于使麦粒吸水和吸氧、洗涤尘土、除杂以及除微生物，并将麦皮内的部分有害成分浸出，为发芽提供条件。整个浸渍周期一般为2～3d，每浸渍1t大麦大约耗水18～60m3，浸渍废水中主要含有大麦粒、瘪大麦、麦芒、麦皮和泥砂等悬浮固体，以及浸渍过程中大麦内溶出的如单宁、矿物质、蛋白质、苦味质等。每浸渍1t大麦产生COD约10～12kg或BOD5约5～6kg。每制成1t成品酒，产生COD约2kg或BOD5约1kg。在麦汁制备即糖化过程中，排出的废水主要为麦汁冷却水、糖化锅洗涤水、麦糟、热凝固物和酒花糟。在麦汁制备工段，每制成1t成品酒，产生COD约7.24kg或BOD５约3.77kg。发酵工段除产生大量的冷却水外，还有发酵罐洗涤水、废消毒液、酵母漂洗水和冷凝固物。在发酵工段，每制成１t成品酒，COD约8.3kg或BOD5约5kg。45 在成品酒工段，主要污染物来自滤酒工序的酒渣、部分滤酒材料和残酒，以及含有残酒和酒泥的洗桶、洗瓶排水。在成品酒工段，每制成１t成品酒，产生COD约7.5kg或BOD５约4kg。从上述分析可知，啤酒厂生产过程中排放的废水主要污染物为COD、BOD5、SS。国内啤酒厂废水的水质可见表1.1。表1.1国内啤酒厂废水水质情况废水种类废水来源占总废水量（％）COD（mg/L）混合废水COD（mg/L）高浓度有机废水麦糟水、糖化车间的刷锅水5～102000～40002000～3000发酵车间的前酵罐、后酵罐洗涤水、洗酵母水等20～252000～3000低浓度有机废水制麦车间浸麦水、刷锅水、冲洗水等20～25300～400300～700罐装车间的酒桶、酒瓶洗涤水30～40500～800冷却水及其他各种冷凝水、冷却水及杀菌水无有机污染物<100由表1.1可见，啤酒生产废水主要来自两个方面，一是大量的冷却水（糖化、麦汁冷却、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，属中等浓度有机废水。2．建设规模及水质水量本系统待处理的啤酒废水来自工厂各工段所排放的生产废水及生活污水。处理站的建设规模为日处理啤酒废水5000m3/d，污水总变化系数KZ为1.3。污水经处理后达到《污水综合排放标准》（GB8978—1996）中规定的二级新扩改标准。本废水处理站进出水水质情况见表2.1。45 表2.1生产废水水质及排放要求项目COD（mg/L）BOD5（mg/L）SS（mg/L）PH值进水20009006006～9排放要求<150<30<1506～93．方案选择3.1方案选择的原则3.1.1技术先进、工艺合理、适用性强、有较好的耐冲击性和可操作性。3.1.2处理效果稳定，有害物去除率高，处理后的废水可稳定达到国家规定的排放标准。3.1.3运行、管理、操作方便，设备维护简便易行。3.1.4运行费用（电费、药剂费）低，降低运行成本。3.1.5基建投资省，占地面积小。3.1.6污泥量少，脱水性能好；3.1.7对有毒有害物质具有一定的去除效果。3.2方案比较啤酒废水属于中等浓度有机废水，其BOD5/COD一般在0.5以上，属于可生化性较好的废水，污染物中的有机物较容易生物降解，宜采用以生化处理为主的工艺流程。在我国，采用生化法处理啤酒废水的工艺流程主要有以下三种：Ⅰ生物接触氧化——化学凝聚气浮工艺ⅡUASB工艺——CASS工艺Ⅲ水解（酸化）——曝气生物滤池工艺45 众所周知，利用生物接触氧化——化学凝聚气浮工艺的处理效率高，SS、BOD5、COD处理效率高达90%以上，但能耗大，运行费用高，而且存在积泥清除困难和清泥不及时等问题。近年来，国内也有几家啤酒厂采用上流式厌氧污泥床（UASB）——好氧处理工艺。该方法技术简单，成本低、效率高、可回收能源。但调试周期长，颗粒污泥培养时间长，厌氧菌对废水中悬浮物含量、PH值、温度、要求苛刻、操作管理也复杂。而且CASS池如设计或运行不当，填料可能堵塞，此外布水、曝气不易均匀，可能在局部出现死角。为了解决UASB的上述问题，将UASB反应器的运行方式改变为部分厌氧，即主要在厌氧反应的水解和酸化阶段（这也是称为水解——曝气生物滤池工艺的原因），从而在反应器中取消了三相分离器，使得反应器结构十分简单，便于放大。虽然水解反应器的停留时间很短，但分别可取得45.7%、42.3%、93.0%的COD、BOD5和SS的去除率。同时，加上曝气生物滤池属于生物膜法处理工艺，其处理污水的高效性是通过滤池内的高浓度微生物量实现的；其高效节能性是通过陶粒滤料对曝气产生的气泡的不断切割，延长了气泡在滤池中的停留时间，使微生物、污水、空气三者能够充分接触。上述三种工艺方案的主要技术经济指标对比，如下表3.1。表3.1几种方案技术经济指标对照表工艺项目生物接触氧化—化学凝聚气浮工艺UASB—CASS工艺水解（酸化）—曝气生物滤池工艺处理效果(按二级标准)可达标可达标可达标45 基建投资高高低能耗高低低占地面积较少大少可操作性复杂难控制简便4．废水处理工艺流程4.1废水处理工艺流程图废水处理工艺流程方框图见图4.1。回流泵提升泵污泥水解酸化池调节池格栅啤酒废水沉淀池污泥上清液栅渣外运清液污泥池污泥泵污泥浓缩池浓浆泵压滤机反冲出水干泥外运达标排放清水池中间水池过滤泵曝气生物滤池鼓风机反冲泵图4.1工艺流程方框图4.2工艺流程简介4.2.1工艺流程说明45 生产过程中产生的啤酒废水在进入生化处理系统前先经过格栅，以截留较大的悬浮物和漂浮物，减轻后续处理单元的处理负荷。之后的废水进入调节池，以调节水质水量，为后续处理提供稳定的水力负荷及有机负荷。经调节池调节后的废水由泵打入水解池。在水解池内啤酒废水内的有机物通过水解反应，将大分子物质水解为小分子物质，难溶于水的有机物转化为易溶于水的有机物，水解池处理后的废水其有机物浓度已大大降低，随后自流入沉淀池进行泥水分离。上清液进入中间水池，中间水池内的废水通过泵打入曝气生物滤池进行进一步生化处理，以降解水解池出水中残余的有机物。经曝气生物滤池处理过的废水经过清水池达标排放。由沉淀池沉淀下来的污泥除部分回流外，剩余污泥直接进入污泥池，污泥池内的污泥定期用污泥泵打入污泥浓缩池浓缩，浓缩后的污泥由螺杆泵打入带式压滤机进行脱水处理，脱水后得到的泥饼含水率小于80%，比重大于1.2g/cm3。泥饼是很好的有机肥料，无毒害，可直接用于肥田，也可视同一般工业垃圾处置。污泥浓缩池的上清液和带式压滤机的滤出水回流到调节池循环处理。曝气生物滤池需鼓入压缩空气，向废水中充氧，以保证好氧微生物的生命代谢活动。压缩空气由离心风机提供，曝气生物滤池采用高效曝气头曝气。4.2.2处理工艺特点水解（酸化）——曝气生物滤池工艺的特点是：⑴水在好氧生化处理前，先经生物水解（在兼性微生物作用下水解和酸化）处理，可使大分子有机污染物小分子化，非溶性有机物水解为溶解性物质，使难生物降解物质转化为易生物降解物质，提高污水的可生化性，为后续好氧处理创造良好的生化条件。因而提高了整个废水处理站的BOD5、COD去除率。⑵45 水解工艺是一种凭自然界大量的兼养生物的代谢作用来降解（转化）有机物，它不需要鼓风曝气，不需要采用其他手段充氧，因而可以节省能耗，对啤酒废水来说，至少有50%的COD可依靠兼性微生物降解，因而比全好氧工艺节省能耗50%左右。⑶水解工艺运行稳定，受外界气温变化影响小。水温的适应范围为5～40℃。冬、夏出水，COD去除率几乎无差异。⑷水解池不产生如厌氧反应那样的恶臭。水解池可设计成立体式池型，在池基地耐力许可的条件下，有效池深可达8.5～9m，可比常规方法节省用地25～30%。⑸一般来说，各污水站都设有调节池。可利用该池作为水解池，实现一池多用。⑹水解工艺的产泥量为全耗氧工艺的1/3，可节省污泥处理系统的投资。另外，曝气生物滤池与其他生物处理方法相比还具有以下几个优点：⑴较小的池容和占地面积曝气生物滤池的BOD5容积负荷可达到5～6kgBOD5/（m3·d），是常规活性污泥法或接触氧化法的6～12倍，所以它的池容和占地面积只有活性污泥法或接触氧化法的1/10左右，大大节省了占地面积和大量的土建费用。⑵高质量的处理出水BOD5容积负荷为6kgBOD5/（m3·d）时，其出水SS和BOD5可保持在10mg/L以下，COD可保持在60mg/L以下，远远低于国家《污水综合排放标准》之一级标准。⑶简化处理流程45 由于曝气生物滤池对SS的生物截流作用，使出水中的活性污泥很少，故不需设置二沉池和污泥回流泵房，处理流程简化，使占地面积进一步减少。⑷基建费用、运转费用节省由于该技术流程短、池容积小和占地省，使基建费用大大低于常规二级生物处理。同时，粒状填料使得充氧效率提高，可接生能源消耗。⑸管理简单曝气器生物滤池抗冲击负荷能力很强，没有污泥膨胀问题，微生物也不会流失，能保持池内较高的微生物浓度，因此日常运行管理简单，处理效果稳定。⑹设施可间断运行由于大量的微生物生长在粒状填料粗糙多孔的内部和表面，微生物不会流失，即使长时间不运转也能保持其菌种如长时间停止不用后再使用，其设施可在几天内恢复正常运行。故拟采用水解——曝气生物滤池工艺处理本工程废水。4.3废水处理效率曝气生物滤池调节池水解池沉淀池啤酒废水Q=5000m3/d进水COD(mg/L)20001800900COD去除率(%)105089出水COD(mg/L)1800900100<15045 进水SS(mg/L)600480192SS去除率(%)206050出水SS(mg/L)48019296<1505．处理单元的计算和设计5.1格栅设置机械细格栅主要用于去除废水中的细小固体如空麦壳、麦粒和酵母等有机物质。5.1.1栅条间隙数n=B=S(n-1)+bn式中B——格栅槽的宽度，m；S——栅条宽度，m；n——栅条间隙数量；b——栅条间隙，m；——最大设计流量，m3/s；α——格栅的倾角；h——栅前水深，m；v——过栅流速，m/s。栅前流速取0.5m/s，过栅流速v取0.9m/s，栅条间隙b取8mm，栅条宽度S取12mm，栅前水深h取0.4m，格栅倾角α取70°，水量变化系数取1.3。45 格栅槽宽度B=12(25-1)+8×25=488mm取B=500mm，推算出n=26个，h=0.38m5.1.2通过格栅的水头损失式中h1——通过格栅的水头损失，m；h0——计算水头损失，m；k——系数，格栅受栅渣堵塞时，水头损失增大的倍数，一般取3；——阻力系数，其值与栅条的断面形状有关，；取栅条断面形状为半圆形矩形，1.83，5.1.3栅后槽总高度H＝h1+h2+h式中H——栅后槽总高度，m；h2——栅前渠道超高，一般取0.3m；45 h——栅槽中的水深，m。取栅槽中的水深h为0.38m（等于栅前水深），则：H＝0.36+0.3+0.38＝1.04m5.1.4栅槽总长度H1=h+h2式中L——栅槽总长度，m；L1——格栅前部渐宽段的长度，m；L2——格栅后部收缩段的长度，m；B1——进水渠宽度，m；——进水渠渐宽段展开角，取20°；B——格栅槽宽度，m；H1——栅前槽总高度，m。取进水渠流速为0.67m/s，则：L2=0.14m45 L=0.28+0.14+1.5+5.1.5每日栅渣量式中W——每日栅渣量，m3/d；W1——栅渣量，取0.07m3栅渣/103m3废水；KZ——生活污水流量总变化系数。m3/d>0.2，故采用机械清渣。5.1.6旋转式细格栅机械细格栅选用旋转式格栅除污机一台，其主要性能参数见表5.1.1。表5.1.1旋转式格栅除污机主要技术参数型号安装角度间隙电机功率运动速度设备宽排渣高度XGS50070°80.752.25008005.2废水调节池由于啤酒废水属于发酵工业，其废水具有间隙排放的特点，因此造成水量和水质的波动较大。水量和水质的较大波动直接影响到后续处理设施的稳定运行，所以必须设置容积较大的调节池，以对水量和水质进行调节。本设计调节池选用矩形池子，为半地下式，为钢筋混凝土结构。V=QT式中V——调节池容积，m3；45 Q——进水流量，m3/s；T——调节时间，h。取调节时间T为4h，则：V=4×5000/24=833.3m3调节池尺寸。取池内水深h为3m，则调节池平面面积为：S=833.3/3=277.8m2取S=280m，长L=20m，宽B=14m，平面尺寸为20m×14m。设定废水处理站室外地坪为±0.000m，进水渠内水面标高为-0.700m。调节池超高取0.3m，则调节池实际水深为H=0.7+3=3.7m。所以调节池最终尺寸为长×宽×高=20m×14m×3.7m。调节池向水解池提升废水所用提升泵选用KWQ型潜水排污泵二台，一用一备，其性能参数如表5.2.1。表5.2.1KWQ型潜水排污泵性能表型号排出口径mm流量m3/h扬程m转速r/min功率KW重量KgKWQ200-250-15-18.520025015145018.54205.3水解酸化池水解（酸化）池具有改善污水可生化性的特点，同时也可以去除废水中的部分有机物，并减少最终排放的剩余污泥量。水解（酸化）反应池的设计主要包括池体的设计和布水系统的设计。5.3.1水解池的有效容积W=45 式中W——水解池的有效容积，m3；——进出水COD的差值，mg/L；——COD的容积负荷率，kgCOD/(m3·d)，取3kgCOD/(m3·d)；=2000(1-10%)-2000(1-10%)(1-50%)=900mg/LW==1500m3水解池的总面积A为：A=取水解池填料层高度为3.5m，则水解池截面积为：A==428.6m2将水解池分为8格，每格面积为a=53.6m2取池宽为3m，则池长为18m。底部布水区的高度取0.5m，清水区高度在填料层以上0.5m，超高取0.5m，则水解池总高为H=3.5+0.5+0.5+0.5=5m。水解池最终尺寸为8×18m×3m×5m。校核接触时间t=水解池选用组合纤维填料1512m3，其主要技术参数见表5.3.1。表5.3.1组合纤维填料主要技术参数型号塑料环片直径(mm)填料直径(mm)单片间距离(mm)理论比表面积(m2/m3)ZV-150-80751508020005.3.2布水系统45 采用穿孔墙布水，取孔数为6个，单孔流量为：q==0.058/6=0.0097m3/s取方形孔，孔口尺寸取位300mm×200mm，则孔口流速为：根据水解池格墙的宽度布孔，则孔间距为500mm，孔边距为200mm。5.3.3布气系统设计采用穿孔管布气，此阶段废水中的COD去除率为50%。需气量按表面曝气强度计算，取为3m3/(m2·h)。则水解池的总需气量为：GS=8×18×3×3.6×3=1296m3/h5.3.3.1干管空气流量取空气干管流速为10m/s，则干管直径取=200mm，则空气干管气体流速为。5.3.3.2支管单格水解池需气量G=GS/8=1296/8=162m3/h。水解池采用穿孔管曝气搅拌，防止底部污泥沉积。每根穿孔管长度取为4.5m，每格水解池布置二行四列，则每根穿孔管的空气流量为：45 取空气支管流速为8m/s，则支管直径取=32mm，则空气支管气体流速为。5.3.3.3孔眼布置取孔眼直径5mm，则=19.6mm2取孔眼流速为，单个孔眼流量为：每根支管孔眼数为个校核孔眼流速为5.3.4污泥产量按每去除1KgCOD产生0.2Kg污泥计算，则水解池的污泥产量W为：5.4中间沉淀池采用竖流式沉淀池，两座。5.4.1中心管直径设中心管内流速v0=0.03m/s，则每池最大设计流量q为：q=Q/2=0.029m3/s中心管截面积为A0=q/v0=0.029/0.03=0.97m245 中心管直径为d0===1.1m喇叭口直径为d1=1.35d0=1.5m反射板直径为d2=1.3d1=1.3×1.5=1.9m5.4.2沉淀池有效水深即中心管的高度：h2=3.6vt式中v——废水上升流速，mm/s；t——沉淀时间，h。取废水上升流速v为0.8mm/s，沉淀时间t为1h，则：h2=3.6×0.8×1=2.88m5.4.3中心管喇叭口到反射板之间的间隙高度h3=式中v1——废水上升流速，m/s；取废水上升流速v1为0.02m/s，则：h3==0.3m5.4.4沉淀池有效断面面积即沉淀区面积，A1==0.029/0.0008=36.25m25.4.5沉淀池总面积和池径沉淀池总面积A=A0+A1=0.97+36.25=37.22m245 沉淀池直径D===6.9m，取D=7m。5.4.6污泥斗高度及污泥斗容积取截头圆锥下部直径为0.4m，污泥斗倾角为55°，则：h5=tg55=4.71m污泥斗容积V为：V=(R2+Rr+r2)式中R——截头圆锥上部半径，m；r——截头圆锥下部半径，m。截头圆锥上部半径R=D/2=3.5m，截头圆锥下部半径r=0.2m。V=×4.71(3.52+3.5×0.2+0.22)=64m35.4.7沉淀池的总高度H=h1+h2+h3+h4+h5式中h1——超高，m；h4——缓冲层高度，m。取超高h1为取0.3m，缓冲层高度h4为0.3m。H=0.3+2.88+0.3+0.3+4.71=8.5m5.4.8集水系统集水系统采用三角堰汇水槽和环形集水槽。5.4.8.1三角堰集水取堰上水头h为0.041m，采用直角三角薄壁堰。单堰流量q=1.4h2.5=1.4×0.0412.5=0.00048m3/s，则三角堰数目为45 n==0.029/0.00048=60即沿池径每6°角设一个三角堰，堰宽B为：B=P/n式中P——沉淀池周长，m。B==0.37m三角堰有效截面积a=h2=0.0412=0.0017m2堰流速为u==0.00048/0.0017=0.28m/s取三角堰高度为0.05m，堰口下缘与出水槽水面的距离为0.07m。5.4.8.2环形集水槽q环=Q/4=0.0145m3/s环形集水槽宽b取0.3m，槽底坡度il取0.1m。槽内终点水深h1为：h1=式中u——槽内流速，m/s。取槽内流速u为0.5m/s，则：h1=0.0145/(0.5×0.3)=0.097m槽内起点水深h2为：h2=式中hk——临界水深，m；45 hk=，则：h2=当流量增加一倍时，设槽内流速为0.8m/s，则：hk=mh1=mh2=设计取槽内水深为0.2m，则槽断面高度为：H=0.2+0.07+0.05=0.32m5.4.8.3集水孔取孔内流速为1m/s，则孔面积为S=0.029/1=0.029m2孔径D为：D=取孔径为0.2m，则孔内流速v为：v=0.029/(0.785×0.22)=0.92m/s5.4.8.4采用静水压力排泥排泥采用静压排泥的方式。取静水压力水头2.0m，排泥管下端距池底0.2m，管上端伸出水面0.4m。为减少上浮污泥随水排入下一级处理单元，在水面距池壁0.5m45 处设挡板，挡板伸入水面以下0.3m，伸出水面以上0.2m。5.5曝气生物滤池5.5.1滤池的总有效体积式中——进入滤池的日平均废水量，m3/d；——进出水COD的差值，mg/L；——COD容积负荷率，kgCOD/(m3·d)。此阶段=900-100=800mg/L，取6kgCOD/(m3·d)，则：取滤料层高为H=2.9m，则滤池总面积A为：A=W/H=666.7/2.9=230m2滤池分为10格，每格面积为a=A/n=230/10=23m2取方形格，则平面尺寸为4.8m4.8m。取配水室高度为h1=1.2m，同时考虑检修人孔；承托层高度为h2=0.5m，选用鹅卵石，并按一定的级配，如表5.5.1。表5.5.1承托层级配表自上而下卵石直径/mm卵石高度/mm2—4504—8508—1610016—2530045 清水区高度取h3=1.0m，防止反冲洗时滤料膨胀流失；取超高h4=0.5m，则生物滤池总高为：H0=h1+h2+h3+h4+H=1.2+0.5+1.0+0.5+2.9=6.1m则滤池每格最终尺寸为L×B×H＝4.8m×4.8×6.1m。5.5.2污水流过滤料层高度的空塔停留时间实际停留时间为式中e——空隙率。选择页岩陶粒，e取75.6%。5.5.3供气量的计算取曝气器的充氧效率为15%，则1kgO2相当于空气量为xm3，即：，得x=22.2m3此阶段COD去除率为89%，即900-100=800mg/L，去除COD总量为按去除1kgCOD需1kgO2，即需氧量为166.7kg/h。因为1kgO2相当于22.2m3空气，则需空气总量为：GS=166.7×22.2=3703.7m3/h5.5.4供气系统的设计选用鼓风曝气，取风管干管流速为10m/s，则：45 管径Dg=350mm，校核流速为10.7m/s。风管的总阻力h为：h=h1+h2式中h1——风管的沿程阻力，mmH2O；h2——风管的局部阻力，mmH2O；5.5.4.1沿程阻力式中i——单位管长阻力，mmH2O/m，在T＝20℃，标准压力760mmH2O时，；L——风管长度，m；取为50m；——温度为T℃时，空气容重的修正系数。其中——温度为T℃时的空气容重（Kg/m3）；——温度为T℃时的空气容重（Kg/m3）；——大气压力为P时的压力修正系数，45 L取50m。30℃时，=0.98。P取一个标准大气压，=1.0。则，5.5.4.2局部阻力式中——局部阻力系数；——风管中平均空气流速，m/s；——空气容重，kg/m3。取局部阻力系数之和为10。在温度为20℃，标准压力760mmH2O时，空气容重为1.205kg/m3，取T=30℃，则：式中P——空气绝对压力，大气压；T——空气温度，℃。则，5.5.4.3压缩空气的绝对压力45 式中h1、h2——同前；h3——充氧装置以上滤池的水深，m；h4——充氧装置的阻力，根据实验数据或当地资料；h5——当地大气压，mmH2O。充氧装置以上滤池的水深h3为4.4m，当地大气压h5为10.1mmH2O，选用单孔膜曝气器，确定h4=0.28mmH2O。5.5.4.4鼓风机所需压力H=h1+h2+h3+h4=0.017+0.066+4.4+0.28=4.763mH2O=46.71（KPa）鼓风机所需流量为3703.7+1296=4999.7m3/h=83.33m3/min，压力为46.71KPa，选用D型多级离心鼓风机D45－61型三台，两用一备，其性能参数见表5.5.2：表5.5.2D型多级离心鼓风机主要性能参数表型号进口流量(m3/min)升压(kPa)配套电动机主机重(Kg)型号转速(r/min)功率(KW)D45－614549Y250M-2W29705534005.5.4.5单孔膜曝气器每个单孔膜曝气器的空气流量为0.2～0.3m3/h。单个滤池需空气量为GS=370.4m3/h=0.103m3/s，滤池面积为23m2，取空气流量为0.25m3/h，则曝气器个数为n=370.4/0.25=45 1480个。为方便安装，实际选用曝气器1600个，曝气器的布置间距为120mm。5.5.5配水系统的设计采用穿孔管大阻力配水系统。5.5.5.1干管进水量（水泵出水量）为Q=0.058m3/s干管流速取1.5m/s，得管径dg=222mm，取dg=250mm，则干管流速vg=1.2m/s5.5.5.2支管支管中心间距取az=0.8m每池支管数每根支管入口流量采用支管管径dZ=20mm，则支管流速为vZ=1.54m/s5.5.5.3孔眼布置采用孔眼直径dk=8mm，单孔面积为fk=50.3mm2取孔口流速为3.5m/s，则单孔流量qk=0.000176m3/s每根支管孔眼数为支管孔眼布置设两排，与垂线成45°向下交错排列。每根支管长度45 孔眼中心间距，取为780mm。5.5.6集水系统设计采用三角堰和环型集水槽集水5.5.6.1三角堰集水取挡板到料板沉淀区距离为0.5m料板设计为60°斜坡，考虑曝气生物滤池单池面积较小，故采用周边集水，采用直角三角薄壁堰，按单池进水量进行计算，以反冲水量进行校核。取水头h=0.02m，则单堰流量q为：三角堰数目取n为72个，则单堰流量较荷为q=0.0000806m3/s，h=0.0201m。三角堰堰宽B为：式中P——曝气池周长，m。取三角堰堰高为0.1m，则堰宽为0.2m。曝气生物滤池反冲时，单堰流量，则堰上水位高度h′=0.067m，没有超出三角堰的最大负荷。三角堰有效截面积a=h2=0.022=0.0004m2堰口流速为u==0.0000806/0.0004=0.20m/s45 堰口下缘与出水槽水面的距离为0.07m。5.5.6.2环形集水槽以反冲水量计算环形集水槽。q环=414/(2×3600)=0.0575m3/s环形集水槽宽b取0.4m，槽底坡度il取0。槽内终点水深h1为：h1=式中u——槽内流速，m/s。取槽内流速u为0.9m/s，则：h1=0.0575/(0.9×0.4)=0.16m槽内起点水深h2为：h2=式中hk——临界水深，m；hk=，则：h2=设计取槽内水深为0.3m，则槽断面高度为：H=0.3+0.07+0.1=0.47m5.5.6.3集水孔集水孔即排水管管径，按反冲水量进行计算。取孔内流速为1m/s，则孔面积为S=0.058/1=0.058m245 孔径D为：D=取孔径为250mm，则孔内流速v为：v=0.058/(0.785×0.25)=1.17m/s5.5.7反冲洗系统设计采用固定式表面冲洗（水冲洗强度q取5L/(m2·s)）和空气辅助擦洗（气冲洗强度取10L/m2·s）。5.5.7.1固定式表面冲洗⑴干管反冲洗水量（水泵出水量）为Q=qf=5×23=115L/s=414m3/h。干管流速取1m/s，得管径dg=383mm，取dg=400mm，则干管流速vg=0.92m/s。⑵支管中心间距取az=0.3m每池支管数每根支管入口流量支管流速取2.5m/s，得支管管径dz=42mm，取dz=50mm，则支管流速为vz=1.83m/s。⑶孔眼布置采用孔眼直径dk=9mm，单孔面积为fk=63.6mm245 取孔口流速为4m/s，则单孔流量qk=0.000254m3/s。每根支管孔眼数为支管孔眼布置设两排，与垂线成45°向下交错排列。每根支管长度每排孔眼中心间距，取为310mm。⑷孔眼水头损失取支管壁厚δ=5mm孔眼直径与壁厚之比查表6-30《给水排水手册》P556，得流量系数μ=0.68则水头损失，式中反冲洗泵所需水泵扬程H为：式中Q——水泵出水量，L/s；q——冲洗强度，L/(m2·s)；f——单格滤池面积，m2；H——所需水泵压头，m；45 H0——集水槽顶与清水池最低水位高差，m；h1——清水池与滤池间冲洗管的沿程水头损失与局部损失之和，m；h2——配水系统水头损失，m；h3——承托层水头损失，m；h4——滤层水头损失，m；h5——富余水头，h5=1～2m。①配水系统水头损失，按孔口的平均水头损失计算式中h2——孔口平均水头损失，m；h2=hk=1.96mq——冲洗强度，L/(m2·s)；k——孔眼总面积与滤池面积之比，采用0.25%～0.30%；——流量系数，一般为0.65。②经承托层的水头损失式中H1——承托层厚度，m；q——冲洗强度，L/(m2·s)；取承托层高度为0.5m，③滤料层水头损失45 式中——滤料的容重；——水的容重；——滤料膨胀前的孔隙率；H2——滤料膨胀前的厚度，m。滤料容重为2.3，滤料膨胀前的空隙率为75.6％，则：所需水泵扬程H0=5.6m，取h1=1.0m、h5=2.0m，故：H=5.6+1.0+1.96+0.055+0.92+2.0=11.54m根据流量Q=414m3/h和压头H=11.54m，考虑两座曝气生物滤池同时反冲，反冲泵选用TQL200－200(I)型清水泵三台，二用一备，其主要性能参数见表5.5.3。表5.5.3清水泵主要性能参数表型号流量m3/h扬程m转速r/min电机功率KW气蚀余量m重量KgTQL200－200(I)420121450223.53825.5.7.2空气辅助擦洗⑴干管反冲洗气量为Q=qf=10×23=230L/s=0.23m3/s。干管流速取10m/s，得管径dg=171mm，取dg=150mm，则干管流速vg=13m/s。⑵支管45 支管中心间距取az=0.4m每池支管数每根支管入口气流量支管流速取15m/s，得支管管径dz=29mm。取dz=32mm，则支管流速为vz=11.9m/s。⑶孔眼布置采用孔眼直径dk=3mm，单孔面积为fk=9.42mm2。取孔口流速为25m/s，则单孔流量qk=0.000236m3/s。每根支管孔眼数为支管孔眼布置设两排，与垂线成45°向下交错排列每根支管长度每排孔眼中心间距5.5.8承托板配水孔采用平板式钢筋混凝土圆孔板。以反冲洗水量Q＝4.8×4.8×5×3.6＝414.72m3/h＝0.1152m3/s设计承托板配水孔，流量系数为0.75，故：q＝0.1152/0.75=0.1536m3/s取钢筋混凝土板尺寸为800mm×800mm，板厚为100mm，则板数为：nb＝a/0.64＝4.8×4.8/0.64＝36个45 取开孔比β为0.8%，则孔总面积为：Fk=0.64×0.8%=0.00512m2孔型取为圆筒型，孔径为20mm，则：fk=0.785×202=0.000314m2孔数为，取为16个孔。孔中心距a＝800/4＝200mm每孔流量为：孔流速为：5.5.9污泥产量按每去除1KgCOD产生0.3Kg污泥计算，则曝气生物滤池的污泥产量W为：曝气生物滤池产生的污泥在反冲洗时随水进入调节池，其中的50%在水解池内被消化分解，剩余污泥量为600Kg/d。5.6中间水池中间水池是废水打入曝气生物滤池的过渡池，取废水在其内的停留时间为0.5h。选用矩形池子，为半地下式，为钢筋混凝土结构。V=QT45 式中V——调节池容积，m3；Q——进水流量，m3/s；T——调节时间，h。V=0.5×5000/24=104.2m3取池内水深h为3m，则中间水池平面面积为：S=104.2/3=34.72m2取S=35m，长L=7m，宽B=5m，平面尺寸为7m×5m。设定废水处理站室外地坪标高为±0.000m，中间水池内水面标高为-0.500m，超高取0.5m，则中间水池实际水深为H=0.5+3=3.5m。所以中间水池最终尺寸为长×宽×高=7m×5m×3.5m。过滤泵的作用是将废水由中间水池打入曝气生物滤池。过滤泵选用KWQ型潜水排污泵二台，一用一备，其性能参数如表5.6.1。表5.6.1KWQ型潜水排污泵性能表型号排出口径mm流量m3/h扬程m转速r/min功率KW重量KgKWQ200-250-15-18.520025015145018.54205.7清水池清水池考虑连续反冲两个生物滤池的用水量。单个生物滤池的冲洗水量Q为：式中q——冲洗强度，L/(m2·s)；f——单格滤池面积，m2；t——反冲洗时间，s。取反冲洗时间t为6min，则45 取清水池的容积为245m3(7m×7m×5m)。5.8污泥系统设计啤酒污水处理过程产生的污泥来自以下四部分，具体见表5.8.1。表5.8.1啤酒废水污泥的性质和数量污泥种类污泥量(KgMLSS/d)含水率(%)容重(Kg/m3)体积(m3/d)处置方法格栅栅渣336Kg栅渣/d809600.35直接外运水解池污泥90098102045进入污泥池沉淀池污泥48098102024进入污泥池曝气生物滤池污泥60098102030进入污泥池进入污泥池污泥合计198098102099进入污泥浓缩池5.8.1污泥池污泥池是各处理单元产生的污泥打入污泥浓缩池浓缩的过渡池。设计污泥池存储一天产生的污泥，即99m3。选用矩形池子，为地下式，钢筋混凝土结构。取池内水深h为3m，则污泥池平面面积为：S=99/3=33m2取长L=6.6m，宽B=5m，则平面尺寸为6.6m×5m。设定废水处理站室外地坪标高为±0.000m，污泥池内水面标高为-0.500m，超高取0.5m，则污泥池实际水深为H=0.5+3=3.5m。所以污泥池最终尺寸为长×宽×高=6.6m×5m×3.5m。45 污泥泵的作用是将污泥由污泥池打入污泥浓缩池。污泥泵选用KWQ型潜水排污泵二台，一用一备，其性能参数如表5.8.2。表5.8.2KWQ型潜水排污泵性能表型号排出口径mm流量m3/h扬程m转速r/min功率KW重量KgKWQ65-37-13-365371329003805.8.2污泥浓缩池污泥浓缩池选用重力式污泥浓缩池。5.8.2.1设计参数固体通量M=40kg/(m2·d)；水力负荷q=5m3/(m2·d)浓缩时间取T=16h；设计污泥量Q=99m3/d；浓缩后污泥含水率96%。5.8.2.2表面积计算按固体通量计算污泥浓缩池表面积F1为：按水力负荷计算污泥浓缩池表面积F2为：因F1>F2，故选取污泥浓缩池表面积F为49.5m2。5.8.2.3直径设计采用两座圆形污泥浓缩池，则每座污泥浓缩池的直径D为：45 取D=5.6m，则污泥浓缩池实际面积A=49.26m25.8.2.4高度污泥在池中的有效停留时间T取16h，则污泥浓缩池的有效高度h2为：污泥斗下圆台直径d取0.8m，高度h4取3m，超高h1取0.36m，缓冲层高h3取0.5m，则污泥浓缩池总高度H为：H=h1+h2+h3+h4=0.36+1.34+0.5+3=5.2m5.8.3污泥脱水设备5.8.3.1浓浆泵浓缩后的污泥由浓浆泵打入带式压滤机进行脱水处理。浓浆泵选用自吸式无堵塞排污泵两台，一用一备，其性能参数见表5.8.3。表5.8.3自吸式无堵塞排污泵技术性能参数表型号流量m3/h扬程m电机功率KW气蚀余量m自吸高度m重量KgZW65－30－18301844.55.52005.8.3.2带式压滤机选用带宽为1000mm的带式压滤机一套，其性能参数如表5.8.4。表5.8.4带式压滤机主要技术性能参数表型号DY1000处理量（m3/h）1.4～8滤带有效宽度（mm）1000滤带运行速度（m/min）1.4～7重力过滤面积（m2）5.645 压榨过滤面积（m2）6.8清洗水压力（Mpa）≥0.45电机功率（KW）1.5外形尺寸（长×宽×高）（mm）3750×1760×1850设备质量（Kg）33006．主要土建、设备表6.1主要处理构筑物主要处理构筑物见表6.1。表6.1主要处理构筑物一览表序号名称外形尺寸（m）数量1格栅2.17×0.5×1.041座2调节池20×14×3.71座3水解池18×3×58座4沉淀池φ7×8.52座5中间水池7×5×3.51座6曝气生物滤池4.8×4.8×6.110座7清水池7×7×51座8污泥池6.6×5×3.51座9污泥浓缩池φ5.6×5.22座10污泥脱水工房6×91座11风机房6×51座12其他用房4×34座6.2主要设备材料主要设备材料见表6.2。表6.2主要设备材料一览表序号名称型号数量功率KW备注45 1机械细格栅XGS5001台0.752提升泵KWQ200-250-15-18.52台18.5一用一备3组合纤维填料ZV-150-801512m34污泥泵KWQ65-37-13-32台3一用一备5反冲泵TQL200－200(I)3台22二用一备6过滤泵KWQ200-250-15-18.52台18.5一用一备7浓浆泵ZW65－30－182台4一用一备8离心鼓风机D45－613台55二用一备9带式压滤机DY10001台1.57．主要技术经济指标7.1建设规模（处理能力）废水处理站的处理能力为5000m3/d。7.2占地面积废水处理站总占地面积约2600m3，构筑物实际占地面积约为1500m3，折合每立方米水占地面积为0.52m3。7.3劳动定员：废水处理站共需人员8名，其中行政技术负责人1名，化验员1名，生产操作人员6名（三班三运转）。7.4装机容量和耗电量本废水处理站总装机容量为321.25KW。废水处理站的运转功率及耗电量见表7.1。表7.1运作功率及耗电量一览表45 设备名称型号容量KW运行台数工作时间h/d耗电量KWh/d机械细格栅XGS5000.75143提升泵KWQ200-250-15-18.518.5124444污泥泵KWQ65-37-13-331824反冲泵TQL200－200(I)222288过滤泵KWQ200-250-15-18.518.5124444浓浆泵ZW65－30－1841832离心鼓风机D45－61552242640带式压滤机DY10001.51812合计36877.5运行费用估算7.5.1电费(M1)工业用电以0.72元/(KW·h)计，工程日耗电3687KWh，则：M1=(0.72×3687)/5000=0.53元/m3(废水)7.5.2药剂费(M2)取药剂费M2=0.25元/m3(废水)。7.5.3人员工资(M3)人均工资以700元/(人·月)计，则：M3=(8×700)/(30×5000)=0.04元/m3(废水)7.5.4总运行费用M(不考虑折旧费)M=M1+M2+M3=0.53+0.25+0.04=0.82元/m3(废水)8．施工图说明施工图纸包含以下内容：45 ⑴工艺流程图：一张，表示清楚各构筑物的高程，废水、污泥、空气等管线的走向；⑵平面布置图：一张，表示清楚废水处理各构筑物的相对位置；⑶水解池单体图：一张，表示清楚水解池的内部结构；⑷曝气生物滤池单体图：一张，表示清楚曝气生物滤池的内部结构。9．结论啤酒废水属可生化性较好的废水，本设计通过水解池——曝气生物滤池工艺处理废水中的污染物，处理效率较高，出水达到国家二级标准。由于本工艺是在原有生物膜法的基础上发展而来，且兼有活性污泥法的特点，因此本工艺综合了两方面的优点，具有很高的技术水平，已得到推广，适合大、中型污水处理厂处理污水。同时能够中水回用，节省投资，适合广大厂家采用此工艺。10．致谢感谢北京中兵北方环境科技发展有限责任公司姜鑫工程师对我的耐心辅导和我院领导给予的大力支持，以及高太忠教授的指导。在姜鑫老师和高太忠老师的精心辅导下，我把从大学四年学到的书本上的知识，运用到了解决实际问题中，动脑动手能力得到进一步提高，再次表示诚挚的感谢！11．参考文献⑴张自杰主编，环境工程手册——水污染防治卷，高等教育出版社；45 ⑵唐受印、戴友芝主编，水处理工程师手册，化学工业出版社；⑶孙连溪主编，实用给水排水工程施工手册，中国建筑工业出版社；⑷买文宁主编，生物化工废水处理技术及工程实例，化学工业出版社；⑸黄铭荣、胡纪萃主编，水污染治理工程，高等教育出版社。⑹张统主编，污水处理工艺及工程方案设计，中国建筑工业出版社；⑺郑铭主编，环保设备——原理·设计·应用，化学工业出版社；⑻北京水环境技术与设备研究中心等主编，三废处理工程技术手册（废水卷），化学工业出版社；⑼闪红光主编，环境保护设备选用手册——水处理设备，化学工业出版社；⑽上海市政工程设计院主编，给水排水设计手册（第３册）——城市给水，中国建筑工业出版社；⑾中国市政工程西北设计院主编，给水排水设计手册（第11册）——常用设备，中国建筑工业出版社；⑿王凯军、秦人伟主编，发酵工业废水处理，化学工业出版社；⒀唐受印、戴友芝等主编，食品工业废水处理，化学工业出版社；⒁丁忠浩，有机废水处理技术及应用，化学工业出版社；⒂张统，间歇式活性污泥法污水处理技术及工程实例，化学工业出版社；45 ⒃化学工业出版社组织，水处理工程典型设计实例，化学工业出版社；⒄王凯军、贾立敏，城市污水生物处理新技术开发与应用，化学工业出版社；⒅张卯均，三废治理与利用，冶金工业出版社；⒆郑俊、吴浩汀、程寒飞，曝气生物滤池污水处理新技术及工程实例，化学工业出版社。45'