某啤酒厂废水处理毕业设计（70页） 85页

'摘要啤酒废水中有机物含量较高，如直接排放，既污染环境又降低啤酒工业的原料利用率，为此，许多学者和厂家对啤酒废水的处理和利用技术进行研究，对几种常见的处理利用技术进行了比较，得出结论：单一的处理和利用技术不能从根本上解决啤酒废水的污染问题，只有将多种技术结合使用，才能达到经济效益和环境效益的统一。本文根据前人的研究成果综述了啤酒废水处理和利用的现状，有针对性的对啤酒废水自身的特性，通过对酸化―SBR处理啤酒废水，UASB＋SBR法处理啤酒废水，新型接触氧化法处理啤酒废水，生物接触氧化法处理啤酒废水，上流式厌氧污泥床（UASB）等处理啤酒废水的几种处理方法的详细分析，确定最佳方案即用UASB+SBR。UASB+SBR的主要组成部分是UASB反应器。本文介绍了有关UASB+SBR的处理流程和设计的计算、对格、调节池、UASB池、SBR池、接触氧化池、气浮池、污泥浓缩池等进行了精细的设计和计算。并对主要构筑物UASB池、接触氧化池做了详细的说明。UASB+SBR处理高浓度有机废水，其关键是培养出沉降性能良好的厌氧颗粒污泥。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。以便我为进一步探讨效益资源型处理技术提供借鉴。关键字：啤酒工业废水处理UASBSBR沼气回收 AbstractBeingliquidcontaininghighorganicpollutants,brewerywastewatermaynotonlyleadtoenvironmentalpollution,butalsodecreasetheutilizationratioofrawmaterialusedinbeerproduction.Therefore,manyscholarsandbrewerieshavepaidmuchattentiontodevelopingnewtechniquesfortreatingandmakinguseofbrewerywastewater.Thispapermakesacomparisonamongvariousnewtechniquesonthebasisofanalyzingthesourcesandcharacteristicsofbrewerywastewater.Itisconcludedthatasingletechniquecannoteffectivelyremovethecontaminationfrombrewerywastewater,andonlythecombinationofvarioustechniquescanachievegreatbenefitsbothineconomyandinenvironment.Thus,usedthepresentconditions.Makeafocalization,forthecharacterofthewastewaterofthebrewery,withtheacid-SBRthebreweryoftreatment,UASB+SBRthebreweryofthetreatment,thenewtypeofthebreweryofthetreatment，theengageoxidizeofbiologytothebreweryofthetreatment.UASBthebreweryofthetreatment,andsoon.Throughseveraltreatmentsstudying,Imakethebestwaytotreatmentthewastewaterfrombrewery—UASB+SBR.UASB+SBRismadeofreactor.FromthisliteraryyoucanachievealotofwaysaboutUASB+SBR.Thetreatmentofcalculation,forexample,gridaccommodator;theengageoxidizeofbiologyflatulencereactor.Concentratemudpoolandmakeadetailedexplanationforthemainbuilding.UASBpoolandtheengagedoxidizeofbiologyflatulencereactor.UsedUASBtreatingwastewaterofthebreweryismaintaintheanaerobicgranularsludge.Withthisway,notonlycleaning.butalsosavingthemoney,Reducingtheenergywhileretrievingthemethane.Severalproposalsareputforwardforfutureresearch.Keywords：breweryindustry,wastewatertreatment,UASB,SBR,methanerecovery 第一章绪论一．研究背景与意义水是生命之源，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，据1996年统计我国啤酒产量达1650万t，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。啤酒废水主要来自麦芽车间（浸麦废水），糖化车间（糖化，过滤洗涤废水），发酵车间（发酵罐洗涤，过滤洗涤废水），灌装车间（洗瓶，灭菌废水及瓶子破碎流出的啤酒）以及生产用冷却废水等。该废水中 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。鉴于啤酒废水自身的特性，啤酒废水不能直接排入水体，据统计，啤酒厂工业废水如不经处理，每生产100吨啤酒所排放出的BOD值相当于14000人生活污水的BOD值，悬浮固体SS值相当于8000人生活污水的SS，其污染程度相当严重。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目的来设计啤酒废水处理工艺是啤酒生产厂废水处理部门一项刻不容缓的重任!二．国内外研究现状“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。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。三．本设计工程概况 设计排放废水量为3000m3/d。COD2500mg/L,PH值约为6。废水经处理后，要求达到《污水综合排放标准》(GB8978—1996)的一级标准，其主要水质指标见表1.1。表1.1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800～16001500～3000250～12005～11排放标准≤30≤100≤706～9设计要求≤30≤100≤706～9工厂所在地气象资料如下：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-SBR处理工艺。四.本设计工艺流程1.USBA-SBR法流程本设计采用人工清渣格栅。由于设计水量较少，故格栅直接安置于排水渠道中。 啤酒废水先经过中格栅去除大杂质后进入集水池，用污水泵将废水提升至水力筛，然后进入调节池进行水质水量的调节。进入调节池前，根据在线PH计的PH值用计量泵将酸碱送入调节池，调节池的PH值在6.5～7.5之间。调节池中出来的水用泵连续送入UASB反应器进行厌氧消化，降低有机物浓度。厌氧处理过程中产生的沼气被收集到沼气柜。UASB反应器内的污水流入SBR池中进行好氧处理，而后达标出水。来自UASB反应器、SBR反应池的剩余污泥先收集到集泥井，在由污泥提升泵提升到污泥浓缩池内被浓缩，浓缩后进入污泥脱水机房，进一步降低污泥的含水率，实现污泥的减量化。污泥脱水后形成泥饼，装车外运处置。第二章工艺路线的确定一．啤酒废水的来源及其特点（一）啤酒废水的来源啤酒的废水主要来源于：麦芽生产过程的洗麦水、浸买水、麦槽水、洗涤水、凝固物洗涤水；糖化过程的糖化、过滤洗涤水； 发酵过程的发酵罐洗涤、过滤洗涤废水；罐装过程洗瓶、灭菌和破瓶啤酒废水；冷却车间和成品车间洗涤水。（二）啤酒生产废水的特点啤酒生产过程用水量很大,特别是酿造,罐装工序过程,由于大量使用新鲜水，相应产生大量废水。由于啤酒的生产工序较多，不同的啤酒厂生产过程每吨酒的耗水量和水质相差较大.国内每吨啤酒从糖化到灌装总耗水10~20吨。啤酒废水可分为以下几类：1．清洁废水冷冻机、麦汁和发酵冷却水等，这些水基本未受污染。2．清洗废水如清洗生产装置废水、漂洗酵母水、洗瓶机初期洗涤水、酒罐消毒废水、巴斯德杀毒喷淋水和地面冲洗水等，这类废水受到不同程度的有机污染。冲洗废渣水，如麦糟液、冷热凝固物、酒花糟、剩余酵母、酒泥、滤酒渣和残碱性洗涤液等，这类废水中含有大量的悬浮固体有机物。工段中将产生麦汁冷却水、装置洗涤水、麦糟、热凝固物和酒花糟。装置洗涤水主要是糖化锅洗涤水、过滤槽和沉淀槽洗涤水。此外，糖化过程还要排出酒花糟、热凝固物等大量悬浮物。3．装酒废水在灌装酒时，机器的跑冒滴漏时有发生，还经常冒酒，废水中掺入大量残酒。喷淋时由于用热水喷淋，啤酒升温引起瓶内压力增大， “炸瓶”现象时有发生，所以，在大量啤酒洒散在喷淋水中，循环使用喷淋水为防止生物污染而加入防腐剂，因此被更换下来的废喷淋水含防腐剂成分。4．洗瓶废水清洗瓶子时先用碱液洗涤剂浸泡,然后用压力水初洗和终洗.瓶子清洗水中含有残余碱性洗涤剂、浆纸、燃料、浆糊、残酒和泥砂等。碱性洗涤剂的更换，更换时若是直接排入下水道可以使啤酒废水呈碱性。因此废碱性洗涤剂应先进入调节池沉淀装置进行单独处理。所以可以考虑将洗瓶废水的排出液经处理后储存起来，用来调节废水的pH值。这样可以节省污水处理的药剂用量。二．工艺流程的确定（一）．啤酒废水处理方法鉴于啤酒废水自身的特性，啤酒废水不能直接排入水体，据统计，啤酒厂工业废水如不经处理，每生产100吨啤酒所排放出的BOD值相当于14000人生活污水的BOD值，悬浮固体SS值相当于8000人生活污水的SS，其污染程度是相当严重的，所以要对啤酒废水进行一定的处理。目前常根据BOD5/CODcr比值来判断废水的可生化性，即：当BOD5/CODcr>0.3时易生化处理，当BOD5/CODcr>0.25 时可生化处理，当BOD5/CODcr<0.25难生化处理，而啤酒废水的BOD5/CODcr的比值>0.3所以，处理啤酒废水的方法多是采用好氧生物处理，也可先采用厌氧处理，降低污染负荷，再用好氧生物处理。目前国内的啤酒厂工业废水的污水处理工艺，都是以生物化学方法为中心的处理系统。80年代中前期，多数处理系统以好氧生化处理为主。由于受场地、气温、初次投资限制，除少数采用塔式生物滤池，生物转盘靠自然充氧外，多数采用机械曝气充氧，其电耗高及运行费用高制约了污水处理工程的发展和限制了已有工程的正常使用或运行。随着人们对于节能价值和意义的认识不断变化与提高，开发节能工艺与产品引起了国内环保界的重视。1988年开封啤酒厂国内首次将厌氧酸化技术成功的引用到啤酒厂工业废水处理工程中，节能效果明显，约节能30～50%，而且使整个工艺达标排放更加容易和可靠。随着改革开放的发展，90年代初完整的厌氧技术也在国内啤酒、饮料行业得到应用。这里所说完整的意义在于除厌氧生化技术外，沼气通过自动化系统得到燃烧，这是厌氧系统安全运行和不产生二次污染的重要保证，这也是国内外开发厌氧技术和设备应充分引起重视的问题。厌氧技术的引进与应用能耗节约70%以上。目前，国内外普遍采取生化法处理啤酒废水。根据处理过程中是否需要曝气，可以把升华处理法分为好氧生物处理和厌氧生物处理两大类。好氧生物处理 好氧生物处理是在氧气充足的情况下，利用好氧微生物的生命活动氧化啤酒废水中的有机物，其产物是二氧化碳、水及能量（释放于水中）。这种方法没有考虑到废水中有机物的利用问题，因此处理成本较高。活性污泥法、生物膜法、深井曝气法是较有代表性的好氧生物处理方法。1．活性污泥法活性污泥法是中、低浓度有机废水处理中使用最多，运行最可靠的方法，具有投资省，处理效果好等优点。该处理工艺的主要部分是曝气池和沉淀池。废水进入曝气池后，与活性污泥（含大量的好氧微生物）混合，在人工充氧的条件下，活性污泥吸附并氧化分解水中的有机物，污泥和水的分离则由沉淀池来完成。我国的珠江啤酒厂，烟台啤酒厂，上海益民啤酒厂，武汉西湖啤酒厂。广州啤酒厂和长春啤酒厂等厂家均采用此法处理啤酒废水.据报道，进水CODcr为1200－1500mg/L时出水CODcr可降至50－100mg/L.去除率为94％－96％。活性污泥处理啤酒废水的缺点时动力消耗大，处理中常出现污泥膨胀。污泥膨胀的原因是啤酒废水中碳水化合物含量过高，而N,P,Fe等营养物质缺乏，各营养成分比例失调，微生物不能正常生长而死亡。解决的办法是投加含N,P的化学药剂，但这将使处理成本提高。而较为经济的方法是把生活污水（其中N,P浓度较大）和啤酒废水混合。间歇式活性污泥法（SBR ）通过间歇曝气可以使动力消耗显著降低，同时，废水处理时间也短于普通活性污泥法。例如，珠江啤酒厂引进比利时SBR专利技术，废水厂处理时间仅需19－20h，比普通活性污泥法缩短10－11h,CODcr的去除率也在96％以上,扬州啤酒厂和三明市大田啤酒厂采用SBR技术处理啤酒废水，也收到了同样的效果.刘永淞等认为SBR法对废水的稀释程度低，反应基质浓度高，吸附和反应速率都较大，因而能在较短的时间内使污泥获得再生。2．深井曝气法为了提高曝气过程中氧的利用率，节省能耗，加拿大安大略省的巴利啤酒厂，我国的上海啤酒厂和北京五星啤酒厂均采用深井曝气法（超深水曝气）处理啤酒废水。深井曝气实际上是以地下深井作为曝气池的活性污泥法，曝气池由下降管以及上升管组成。将废水和污泥引入下降管，在井内循环，空气注入下降管或同时注入两管中，混合液则由上升管排至固液分离装置，即废水循环是靠上升管和下降管的静水压力差进行的。其优点是：占地面积少，效能高，对氧的利用率大，无恶臭产生等。据测定，当进水BOD5浓度为2400mg/L时，出水浓度可降为50mg/L,去除率高达97．92％。当然，深井曝气也有不足之处，如施工难度大，造价高，防渗漏技术不过关等。3．生物膜法与活性污泥法 生物膜法时在处理池内加入软性填料，利用固着生长于填料表面的微生物对废水进行处理，不会出现污泥膨胀的问题。生物接触氧化池和生物转盘是这类方法的代表，在啤酒废水治理中均被采用，主要是降低啤酒废水中的BOD5。生物接触氧化池是在微生物固着生长的同时，加以人工曝气。这种方法可以得到很高的固体浓度和较高的有机负荷，因此处理效果高，占地面积也小于活性污泥法。国内的淄博啤酒厂，青岛啤酒厂，渤海啤酒厂荷徐州酿酒总厂等厂家的废水处理中采用了这种技术。青岛啤酒厂在二段生物接触氧化之后辅以混凝气浮处理，啤酒满足中高浓度废水中微生物和有机物氧化分解的需要。结果表当容积负<=13.33kg.m-3.d-1COD,停留时间为3～4小时。COD和BOD平均去除率分别达到93.52％和99.03％。由于停留时间缩短为原来的1/3～1/4，运转费用也降低。生物转盘是较早用以处理啤酒废水的方法。他主要由盘片、氧化槽转动轴和驱动装置等部分组成，依靠盘片的转动来实现废水与盘上生物膜的接触和充氧。该法运转稳定动力消耗少，但低温对运行影响大，在处理高浓度废水是需增加转盘组数。该方法在美国应用较普及，国内的杭州啤酒厂、上海华光啤酒厂和浙江慈溪啤酒厂也在使用。据报道，废水中BOD5的去除率在80％以上。厌氧生物处理厌氧生物处理适用于高浓度有机废水。它是在无氧条件下，靠厌氧细菌的作用分解有机物。在这一过程中，参加生物降解的有机基质有50％～90％转化为沼气（甲烷），而发酵后的剩余物又可作为优质肥料和饲料。因此，啤酒废水的厌 氧生物处理受到了越来越多的关注。厌氧生物处理包括多种方法，但以升流式厌氧污泥床(UASB)技术在啤酒废水的治理方面应用最为成熟。UASB的主要组成部分是反应器，其底部为絮凝和沉淀性能良好的厌氧污泥构成的污泥床，上部设置了一个专用的气－液－固分离系统（三相分离室）。废水从反应器低部加入，在向上流穿过生物颗粒组成的污泥床时得到降解，同时生成沼气（气泡）。气，液，固（悬浮污泥颗粒）一同升入三相分离室，气体被收集在气罩里，而污泥颗粒受重力作用下沉至反应器底部，水则经出流堰排出，截至1990年9月，全世界已建成30座生产性UASB反应器处理啤酒废水，总容积达60600立方米。目前已有北京啤酒厂，沈阳啤酒厂等厂家利用UASB来处理啤酒废水。荷兰美国的某些公司所设计的UASB反应器对啤酒废水CODcr的去处率为80％－86％，北京啤酒厂UASB处理装置中试结果也保持在这一水平，而且其沼气产率为0.3－0.5m3/kg(COD)。清华大学在常温条件下利用UASB厌氧处理啤酒废水的研究结果表明，进水CODcr浓度为2000mg.L-1时，去处率为85％－90％。沈阳啤酒厂采用回收固性物及厌氧消化综合治理工艺，实行清污分流，集中收集CODcr大于5000mg.L-1d的高浓度有机废水送入UASB进行厌氧处理，废水中CODcr的质能利用率可达91.93％。（二）．处理方法的比较下面主要介绍一下处理啤酒废水常用的几种方法：1．酸化—SBR法处理啤酒废水此方法 主要处理设备是酸化柱和SBR反应器。这种方法在处理啤酒废水时，在厌氧反应中，放弃反应时间长、控制条件要求高的甲烷发酵阶段，将反应控制在酸化阶段，这样较之全过程的厌氧反应具有以下优点：（1）由于反应控制在水解、酸化阶段反应迅速，故水解池体积小；（2）不需要收集产生的沼气，简化了构造，降低了造价，便于维护，易于放大；（3）对于污泥的降解功能完全和消化池一样，产生的剩余污泥量少。同时，经水解反应后溶解性COD比例大幅度增加，有利于微生物对基质的摄取，在微生物的代谢过程中减少了一个重要环节，这将加速有机物的降解，为后续生物处理创造更为有利的条件。（4）酸化—SBR法处理高浓度啤酒废水效果比较理想，去除率均在94%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。 2．UASB—好氧接触氧化工艺处理啤酒废水此处理工艺中主要处理设备是上流式厌氧污泥床和好氧接触氧化池，处理主要过程为：废水经过转鼓过滤机，转鼓过滤机对SS的去除率达10%以上，随着麦壳类有机物的去除，废水中的有机物浓度也有所降低。调节池既有调节水质、水量的作用，还由于废水在池中的停留时间较长而有沉淀和厌氧发酵作用。由于增加了厌氧处理单元，该工艺的处理效果非常好。上流式厌氧污泥床能耗低、运行稳定、出水水质好，有效地降低了好氧生化单元的处理负荷和运行能耗(因为好氧处理单元的能耗直接和处理负荷成正比)。好氧处理(包括好氧生物接触氧化池和斜板沉淀池)对废水中SS和COD均有较高的去除率，这是因为废水经过厌氧处理后仍含有许多易生物降解的有机物。该工艺处理效果好、操作简单、稳定性高。上流式厌氧污泥床和好氧接触氧化池相串联的啤酒废水处理工艺具有处理效率高、运行稳定、能耗低、容易调试和易于每年的重新启动等特点。只要投加占厌氧池体积1/3的厌氧污泥菌种，就能够保证污泥菌种的平稳增长，经过3个月的调试UASB即可达到满负荷运行。整个工艺对COD的去除率达96.6%，对悬浮物的去除率达97.3%～98%，该工艺非常适合在啤酒废水处理中推广应用。3.新型接触氧化法处理啤酒废水此方法处理过程为：废水首先通过微滤机去除大部分悬浮物，出水进入调节 池，然后中提升泵打入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，使罐中始终保持较高的温度，提高了生物的活性。③因VTBR反应器高达10m左右，水深大，所选用风机为高压风机，风压为98kPa，N＝75kw，耗电量大。4．生物接触氧化法处理啤酒废水该工艺采用水解酸化作为生物接触氧化的预处理，水解酸化菌通过新陈代谢将水中的固体物质水解为溶解性物质，将大分子有机物降解为小分子有机物。水解酸化不仅能去除部分有机污染物，而且提高了废水的可生化性，有益于后续的好氧生物接触氧化处理。该工艺在处理方法、工艺组合及参数选择上是比较合理的，充分利用各工序的优势将污染物质转化、去除。然而，如果由于某些构筑物的构造设计考虑不周会影响运行效果，致使出水水质不理想，使生物接触氧化池的出水(静沉30min的澄清液)COD为500～600mg/L，经混凝气浮处理后出水COD仍高达300mg/L，远高于排放要求(150mg/L)。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130 mg/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。5．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COD总去除率高达95％以上。②由于采用的是内循环UASB反应器和氧化沟工艺串联组合的方式，可根据啤酒生产的季节性、水质和水量的情况调整UASB反应器或氧化询处理运行组合，以便进一步降低运行费用。6．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，使处理流程简洁，节省了运行费用，而把UASB作为整个废水达标排放的一个预处理单元，在降低废水浓度的同时，可回收所产沼气作为能源利用。同时，由于大幅度减少了进入好氧处理阶段的有机物量，因此降低了好氧处理阶段的曝气能耗和剩余污泥产量，从而使整个废水处理过程的费用大幅度减少。采用该工艺既降低处理成本，又能产生经济效益。并且UASB池正常运行后，每天产生大量的沼气，将其回收作为热风炉的燃料，可供饲料烘干使用。UASB去除COD达7500kg/d，以沼气产率为0.5m3/kgCOD计算，UASB产气量为3500m3/d(甲烷含量为55%～65%)。沼气的热值约为22680kJ/m3，煤的热值为21000kJ/t计算，则1m3沼气的热值相当于1kg原煤，这样可节煤约4t/d左右，年收益约为39.6万元。UASB+SBR法处理工艺与水解酸化+SBR处理工艺相比有以下优点：（1）“UASB+SBR”工艺合理,实用性强。本工艺的核心为SBR池，整个工艺经历缺氧、好氧过程，能有效控制丝状菌的生长，防止污泥膨胀，有效去除氨氮；因反应前、中期水中有机物浓度高，微生物处于对数生长，处理速度快，氧利用率高，从而降低了能耗；同时，工艺调节灵活，进水、曝气、沉淀、排水时间可根据实际情况调节易于操作。适合不同规模的啤酒企业使用。 (2)处理流程简单,安装操作及维修很方便。待处理污水经汇集后，泵入UASB反应器，其流速、进水量按设定工艺参数控制，污无需搅拌设备，后污水自然升流至SBR池，间歇式曝气沉淀后排放，工艺过程简单。构筑物UASB反应器中沉池、SBR池为半地下式的钢混结构，曝气装置（除曝气头外）可现场制作，安装制作简单，操作控制灵活，可自控也可手动，维修保养也很方便。（3）投资费用低，比国外同类型设备价格低60%。（4）处理能力大，处理效果好。UASB反应器因反应区聚积大量厌氧颗粒污泥，废水与之接触充分反应速度快，可降解水中80%以上的COD。反应器顶部设置三相分离器，能及时将处理过程中形成的固、液、气分离，促进反应进程。SBR池集进水、曝气、沉淀、排水于一体，扩大了反应池的功能，不仅提高了处理速度而且处理效果明显。该池可降解90%以上的COD和BOD。（5）工艺成熟稳定，耐冲击负荷，水质和水量的波动对出水影响小，工艺自动化程度较高，运行管理和维修方便，劳动定员少。（三）.本设计的方案确定研究表明，UASB+SBR法 成功处理高浓度啤酒废水的关键是培养出沉降性能良好的厌氧颗粒污泥。颗粒污泥的形成时厌氧细菌群不断繁殖，积累结果，较多的污泥负荷有利于细菌获得充足的营养基质，故对颗粒污泥的形成和发展具有决定性的促进作用；适当高的水利负荷将长生污泥的水利筛选，淘汰沉降性能差的絮体污泥而留下沉降性能好的污泥同时产生剪切力，使污泥不对流旋转，有利于丝状菌相互缠绕成球。此外，一定的进水碱度也是颗粒污泥形成的必要条件，因为厌氧生物的生长要求适当高的碱度，例如：产甲烷细菌生长的最适宜PH值为6.8～7.2。一定的碱度既能维持细菌生长所需的PH值，又能保证足够的平衡缓冲能力。由于啤酒废水的碱度一般为500～800mgL-1（以CaCO3计），碱度不足，所以需投加姑爷碳酸钠或氧化钙加以补充。应该指出，啤酒废水中的乙醇是一种有效的颗粒化促进剂，它为UASB的成功运行提供了有利的条件。总之，UASB+SBR法具有效能高，处理费用低，电耗省，投资少，占地面积小等一系列优点，很适用于高浓度啤酒废水的治理。其不足之处是工艺先进,因此对管理人员的素质要求较高。 第三章啤酒废水处理构筑物设计与计算第一节格栅的设计计算一、格栅的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。二、设计参数取中格栅；栅条间隙d=10mm；栅前水深h=0.4m；过栅流速v=0.6m/s；安装倾角α=45°；设计流量Q=3000m3/d=0.035m3/s三、设计计算 3.1格栅设计计算草图（一）栅条间隙数(n)式中：Q-------------设计流量，m3/sα-------------格栅倾角，度b-------------栅条间隙，mh-------------栅前水深，mv-------------过栅流速，m/s 取n=13条（二）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×(13-1)+0.01×13=0.37m（三）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°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==0.27（四）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度（l2）l2=l1/2=0.27/2=0.135m（五）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，m d--------栅条净隙，mmv--------过栅流速，m/sα--------格栅倾角，度h1==0.176m（六）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（七）栅槽总长度(L)L=l1+l2+0.5+1.0+=0.27+0.135+0.5+1.0+=2.605m（八）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==0.12m3/d(可采用人工清渣)第二节污水提升泵的设计与计算一、设计说明污水泵房用于提升污水厂的污水，以保证污水能在后续处理构筑物内畅通的流动，它由机器间、集水池、格栅、辅助间等组成，机器间内设置水泵机组和有关的附属设备，格栅和吸水管安装在集水池内，集水池还可以在一定程度上调节来水的不均匀性，以便水泵较均匀工作，格栅的作用是阻拦水中粗大的固体杂质，以防止杂物阻塞和损坏水泵，辅助间一般包括贮藏室，修理间，休息室和厕所等。 二、设计计算（一）设计流量Q=3000m3/d=125m3/h=34.7l/s（二）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-2.335m则格栅后的水面标高为：-2.335-0.18=-2.515m设集水池的有效水深为2m则集水池的最低工作水位为：-2.515-2=-4.515m所需提升的最高水位为6.778m故集水池最低工作水位与所提升最高水位之间高差为：6.78-(-4.52)=11.30m出水管管线水头损失计算如下：出水管Q=34.7l/s,选用管径为200mm的铸铁管查《给水排水设计手册》第1册得：V=1.33m/s,1000i=19.1 出水管线长度估为37m,局部系数为8则出水管管线水头损失为：==1.50m泵站内的管线水头损失假设为2.0m,考虑自由水头为1m,则水泵总扬程为：H=11.30+1.50+2.0+1.0=15.8m（三）选泵根据流量Q=125m3/h,扬程H=15.8m拟选用150WLI170-16.5型立式污水泵，每台水泵的流量为Q=170m3/h，扬程为H=16.5m，选择此泵比较合适。选择集水池与机器间合建的圆形水泵站，考虑选用2台水泵，其中一台备用。其工作参数如表3.2。表3.2:150WLI170-16.5型立式污水泵工作参数 流量（m3/h）扬程（m）转速（r/min）功率（kw）电压(v)17016.520002.2380（四）附属设备选择1.本污水泵站为自灌式，无须引水装置2．为了松动集水坑内的沉渣，从水泵的压水管上接出一根直径为50mm的钢管伸入集水坑中，定期将沉渣冲起，由水泵抽走。3.水泵间室内地面做成0.01坡度，机器间地板上设排水沟和集水坑，排水沟断面250mm×500mm，沿墙设置，坡度i=0.01,集水坑直径为500mm,深700mm,在水泵吸水口附近接出50mm白铁管伸入集水坑，水泵在低水位工作时，将坑中污水抽走。4.本污水泵站的集水池利用通风管自然通风，在屋顶设置风帽，机器间进行自然通风，在屋顶设置风帽。 5.起重设备选用电动葫芦。第三节过滤机的设计计算一．过滤机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。二．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3.3。表3.3：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≤150三．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。第四节调节沉淀池的设计计算一、调节沉淀池的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，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。调节池还可用来均衡调节污水水质、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。二、设计参数水力停留时间T=6h;设计流量Q=3000m3/d=125m3/h=0.035m3/s,采用机械刮泥除渣。处理参数如表3.4。表3.4调节沉淀池进出水水质指标 水质指标CODBODSS进水水质(mg/l)2500960500去除率（%）7750出水水质(mg/l)2325893250三、设计计算调节沉淀池的设计计算草图见下图3.5： 图3.5调节沉淀池设计计算草图（一）池子尺寸池子有效容积为：V=QT=125×6=750m3取池子总高度H=5.5m,其中超高0.5m,有效水深h=5m则池面积A=V/h=750/5=150m3池长取L=25m,池宽取B=8m则池子总尺寸为L×B×H=25×8×5.5=1100m3（二）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（三）药剂量的估算 设进水pH值为10，则废水中【OH-】=10-4mol/L,若废水中含有的碱性物质为NaOH,所以CNaOH=10-4×40=0.004g/L，废水中共有NaOH含量为3000×0.004=12kg/d，中和至7，则废水中【OH-】=10-7mol/L，此时CNaOH=10-7×40=0.4×10-5g/L，废水中NaOH含量为3000×0.4×10-5=0.012kg/d，则需中和的NaOH为12-0.012=11.988kg/d，采用投酸中和法，选用96%的工业硫酸，药剂不能完全反应的加大系数取1.1，2NaOH+H2SO4→Na2SO4+H2O809811.988㎏14.6853㎏所以实际的硫酸用量为=16.8269kg/d。投加药剂时，将硫酸稀释到3%的浓度，经计量泵计量后投加到调节池，故投加酸溶液量为kg/d=23.371L/h（四）理论上每日的污泥量式中：Q------------设计流量，m3/d C0------------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W==25m3/d（三）污泥斗尺寸取斗底尺寸为400×400，污泥斗倾角取50°则污泥斗的高度为：h2=(4-0.2)×tg50°=4.529m污泥斗的容积V2=h2（a12+a1a2+a22）=×4.592×(82+8×0.4+0.42)=101.7m3V总>W符合设计要求，采用机械泵吸泥（四）进水布置进水起端两侧设进水堰，堰长为池长2/3 第五节UASB反应池的设计计算一、UASB反应器的作用UASB，即上流式厌氧污泥床，集生物反应与沉淀于一体，是一种结构紧凑，效率高的厌氧反应器。它的污泥床内生物量多，容积负荷率高，废水在反应器内的水力停留时间较短，因此所需池容大大缩小。设备简单，运行方便，勿需设沉淀池和污泥回流装置，不需充填填料，也不需在反应区内设机械搅拌装置，造价相对较低，便于管理，且不存在堵塞问题。二．UASB反应器的工作原理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，且不存在堵塞问题三、设计参数（一）参数选取容积负荷（Nv）：4.5kgCOD/(m3·d)；污泥产率：0.1kgMLSS/kgCOD；产气率：0.5m3/kgCOD（二）设计水质（如下表3.6所示）表3.6UASB反应器进出水水质指标水质指标CODBODSS进水水质(mg/l)2325893250去除率（%）758050 出水水质(mg/l)581179125（三）设计水量　　　　Q＝3000m3/d=125m3/h=0.035m3/s四、设计计算（一）反应器容积计算UASB有效容积：V有效＝式中：Q-------------设计流量，m3/sS0-------------进水COD含量,mg/lNv-------------容积负荷,kgCOD/(m3·d)V有效＝=1550m3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===157m2 h=＝=10m采用4座相同的UASB反应器　　　　　　则　　A1=＝=39.25m2D==7.5m故取D=8m则实际横截面积为=πD2=×3.14×82=50.24m2实际表面水力负荷为q1=Q/A＝=0.83<1.0符合设计要求（二）配水系统设计计算　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＝125/4=31.25m3/h(2)设计计算布水系统设计计算草图见下图3.7： 图3.7UASB布水系统设计计算草图圆环直径计算：每个孔口服务面积为:a=＝1.40m2a在1～3m2之间，符合设计要求可设3个圆环，最里面的圆环设6个孔口，中间设12个，最外围设18个孔口1)内圈6个孔口设计服务面积：＝6×1.40=8.40m2折合为服务圆的直径为：d==3.3m用此直径作一个虚圆，在该圆内等分虚圆面积处设一实圆环，其上布6个孔口，则圆的直径计算如下：　　　　　　　　则d1＝ ＝=2.3m2)中圈12个孔口设计服务面积：S2=12×1.40=16.8m2折合成服务圆直径为：　　==5.67m中间圆环直径计算如下：　　　π(5.672-d22)＝S2则d2=4.63m3）外圈18个孔口设计　服务面积：S3=18×1.4=25.2m2折合成服务圈直径为：=8.01m 外圆环的直径d3计算如下：π(8.012-d32)=S3则d3＝6.94m（三）三相分离器设计三相分离器设计计算草图见下图3.8: 图3.8UASB三相分离器设计计算草图(1)设计说明三相分离器要具有气、液、固三相分离的功能。三相分离器的设计主要包括沉淀区、回流缝、气液分离器的设计。(2)沉淀区的设计三相分离器的沉淀区的设计同二次沉淀池的设计相同，主要是考虑沉淀区的面积和水深，面积根据废水量和表面负荷率决定。由于沉淀区的厌氧污泥及有机物还可以发生一定的生化反应产生少量气体，这对固液分离不利，故设计时应满足以下要求：1）沉淀区水力表面负荷<1.0m/h2）沉淀器斜壁角度设为50°,使污泥不致积聚，尽快落入反应区内。3）进入沉淀区前，沉淀槽底逢隙的流速≦2m/h4）总沉淀水深应大于1.5m5）水力停留时间介于1.5～2h如果以上条件均能满足，则可达到良好的分离效果 沉淀器（集气罩）斜壁倾角θ＝50°沉淀区面积为：A=1/4πD2=1/4×3.14×82=50.24m2表面水力负荷为：q=Q/4A==0.62<1.0符合设计要求。(3)回流缝设计取h1=0.3m,h2=0.5m,h3=1.5m如图2.4所示：b1=h3/tgθ式中：b1----------下三角集气罩底水平宽度，m;θ----------下三角集气罩斜面的水平夹角；h3----------下三角集气罩的垂直高度，m;b1==1.26mb2=8-2×1.26=5.48m下三角集气罩之间的污泥回流逢中混合液的上升流速V1可用下式计算： V1=Q1/S1式中：Q1----------反应器中废水流量，m3/h；S1----------下三角形集气罩回流逢面积，m2；V1==1.32m/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=Q1/4S2==1.20m/hV1<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°=(7.84-5.48)×tg50°=1.41m故h4=CH+AI=0.77+1.41=2.18h5=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)=(7.84-5.84)=1.18mAD=DI/cos50°=1.18/cos50°=1.84mBD=DH/cos50°=0.92/cos50°=1.43mAB=AD-BD=1.84-1.43=0.41(4)气液分离设计d=0.01cm(气泡)，T=20℃ρ1=1.03g/cm3,ρg=1.2×10-3g/cm3V=0.0101cm2/s,ρ=0.95μ=Vρ1=0.0101×1.03=0.0104g/cm·s一般废水的μ>净水的μ,故取μ=0.02g/cm·s由斯托克斯公式可得气体上升速度为：Vb===0.266cm/s =9.58m/hVa=V2=1.60m/h则：==5.9,==4.56>,故满足设计要求。（四）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。1.出水槽设计对于每个反应池，有6个单元三相分离器，出水槽共有6条，槽宽0.3m。①单个反应器流量0.035m3/s②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×0.2m×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24条（6×4），每条长8m，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：504/24=21个。一条溢流堰上共有21个100㎜的堰口，21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圆周设一条环形出水渠，6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+0.116=0.37m，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×0.37m ，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（五）排泥系统设计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,则四座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75%。②据VSS/SS=0.8，△X=366.19/0.8=457.74kgSS/d 单池产泥△Xi=△X/4=457.74/4=114.44kgSS/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三相分离器底部设置一个排泥口，每天排泥一次。（六）沼气收集系统设计计算1.沼气产量计算沼气主要产生于厌氧阶段，设计产气率取0.5。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13根集气管先通到一根单池主管，然后再汇入四池沼气主管。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各池沼气最大气流量为取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.水、气分离器水、气分离器起到对沼气干燥的作用，选用φ500㎜×H1800㎜钢制水、气分离器一个，水、气分离器中预装钢丝填料，在水、气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2615.6，则沼气柜容积应为3h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㎜。第六节SBR反应池的设计计算一、SBR反应器的作用经UASB处理后的废水,COD含量仍然很高,要达到排放标准,必须进一步处理,即采用好氧处理。SBR结构简单，运行控制灵活，本设计采用4个SBR反应池，每个池子的运行周期为6h。二、SBR技术的工作原理 SBR是序列间歇式活性污泥法（SequencingBatchReactorActivatedSludgeProcess）的简称，是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术，又称序批式活性污泥法。与传统污水处理工艺不同，SBR技术采用时间分割的操作方式替代空间分割的操作方式，非稳定生化反应替代稳态生化反应，静置理想沉淀替代传统的动态沉淀。它的主要特征是在运行上的有序和间歇操作。在运行方式和反应过程上有别于传统的活性污泥法，它集进水、厌氧、好氧、沉淀于一池,无污泥回流系统，以灵活地变换运行方式以适应不同类型废水的处理要求。SBR工艺采用间歇运行方式,污水间歇进入处理系统,间歇排出。一般来说,它的一个运行周期包括5个阶段：第1阶段,进水期(Fill)。污水在该时段内连续进入处理池,直到达到最高运行液位,并且借助于池底泵的搅动,使废水和池中活性污泥充分混合。此时活性污泥中菌胶团(由细菌、藻类、原生动物、后生动物等组成)将对废水中的有机物产生吸附作用,COD和BOD为最大值。第2阶段,反应期(React)。进水达到设定的液位后,开始曝气,采用推流曝气或完全混合曝气方式,使废水中的有机物与池中的微生物充分吸收氧气,水中的溶解氧(DO)达到最大值,COD不断降低。第3阶段,静置期(Settle)。既不曝气也不搅拌,反应池处于静沉状态,进行高效的泥水分离。COD降为最小值,随着水中的溶解氧不断降低,厌氧反应也在进行。 第4阶段,排水期(Decant)。上清液由滗水器排出。第5阶段,闲置期(Idle)。性污泥中微生物充分休息,恢复活性,为了保证污泥的活性,防止出现污泥老化现象,还须定期排出剩余污泥,为新鲜污泥提供足够的空间生长繁殖。三、设计参数（一）参数选取(1)污泥负荷率Ns取值为0.13kgBOD5/(kgMLSS·d)(2)污泥浓度和SVI污泥浓度采用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=4(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===187.5m3/s（二）设计水量水质设计水量为：Q=3000m3/d=125m3/h=0.035m3/s设计水质见下表3.9：表3.9SBR反应器进出水水质指水质指标CODBODSS进水水质(mg/l)581179125去除率（%）808565出水水质(mg/l)1162743三、设计计算（一）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==344.2（二）反应池最小水量Vmin=V1-Q0=344.2-187.5=156.7m3（三）反应池中污泥体积=SVI·MLSS·V1/106=100×3000×344.2/106=103.2m3Vmin>满足设计要求（四）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)×344.2=240.9m3而Q0=187.5m3<240.9m3故符合设计要求（五）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344.2/5=68.84m2设SBR的长︰宽=2︰1则SBR的池宽为：6m；池长为：12.0m.SBR反应池的最低水位为：=2.18mSBR反应池污泥高度为：=1.43m2.18-1.43=0.75m可见，SBR最低水位与污泥位之间的距离为0.6m,大于0.5m的缓冲层高度，符合设计要求。（六）鼓风曝气系统(1)确定需氧量O2 由公式：O2=aˊQ(S0-Se)+bˊV式中：aˊ-----------微生物对有机污染物氧化分解过程的需氧率，kgQ-----------污水设计流量，m3/dS0------------进水BOD含量,mg/lS0------------出水BOD含量,mg/lbˊ------------微生物通过内源代谢的自身氧化过程的需氧率，kgXv------------单位曝气池容积内的挥发性悬浮固体（MLVSS）量,kg/m3取aˊ=0.5,bˊ=0.15；出水Se=27mg/L；Xv=f×X=0.75×3000=2250mg/L=2.25kg/m3；V=4=4×344.2=1376.8m3代入数据可得：O2=0.5×3000×(179-25)/1000+0.15×2.25×1376.8=695.7kgO2/d供氧速率为： R=O2/24=695.7/24=29kgO2/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：=+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===43.8kgO2/h供气量为：Gs=R0/0.3Ea ==1826m3/h=30.43m3/min(3)布气系统的计算反应池的平面面积为：6.0×12.0×4=288m2每个扩散器的服务面积取1.7m2,则需288/1.7=170个。取170个扩散器，每个池子需50个。布气系统设计如下图3.10：图3.10SBR反应器布气系统设计草图(4)空气管路系统计算 按SBR的平面图，布置空气管道，在相邻的两个SBR池的隔墙上设一根干管，共两根干管，在每根干管上设5对配气竖管，共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计算节点。空气管道内的空气流速的选定为：干支管为10～15m/s；通向空气扩散器的竖管、小支管为4～5m/s；空气干管和支管以及配气竖管的管径，根据通过的空气量和相应的流速按《排水工程》下册附录2加以确定。空气管路的局部阻力损失，根据配件类型按下式式中：----------管道的当量长度，mD----------管径，m K----------长度换算系数，按管件类型不同确定折算成当量长度损失，并计算出管道的计算长度(m),空气管路的沿程阻力损失，根据空气管的管径D(mm)，空气量m3/min，计算温度℃和曝气池水深，查《排水工程》下册附录三求得，得空气管道系统的总压力损失为：＝96.21×9.8＝0.943kpa空气扩散器的压力损失为5.0kpa，则总压力损失为：0.943＋5.0＝5.943kpa为安全起，设计取值为9.8kpa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75kw（七）污泥产量计算 选取a=0.6,b=0.075,则污泥产量为：△X=aQSr-bVXv=0.6×3000×(179-25)/1000-0.075×1376.8×2.25=44.9kgMLVSS/d第四章污泥部分各处理构筑物设计与计算第一节集泥井的设计计算一、设计说明污水处理系统各构筑物所产生的污泥每日排泥一次，集中到集泥井，然后在由污泥泵打到污泥浓缩池。污泥浓缩池为间歇运行，运行周期为24h,其中各构筑物排泥、污泥泵抽送污泥时间为1.0～1.5h，污泥浓缩时间为20.0h,浓缩池排水时间为2.0h,闲置时间为0.5h～1.0h。二、设计参数设计泥量啤酒废水处理过程产生的污泥来自以下几部分：①UASB反应器，Q1=26.16m3/d,含水率98%；②SBR反应器，Q2=44.90m3/d,含水率99%； 总污泥量为：Q=Q1+Q2=71.06m3/d，设计中取72m3/d。三、设计计算考虑各构筑物为间歇排泥，每日总排泥量为72m3/d，需在1.5h内抽送完毕，集泥井容积确定为污泥泵提升流量（72m3/d）的10min的体积，即7.8m3。此外，为保证SBR运行方式进行，集泥井容积应外加37.23m3。则集泥井总容积为7.8+37.23=45.00m3。集泥井有效深度为3.0m，则其平面面积为设集泥井平面尺寸为4.0×4.0m。集泥井为地下式，池顶加盖，由污泥泵抽送污泥。集泥井最高泥位为-0.5m,最低泥位为-3m池底标高为-3.5m。浓缩池最高泥位为2m。则排泥泵抽升的所需净扬程为5m，排泥泵富余水头2.0m，管道水头损失为0.5m，则污泥泵所需扬程为5+2+0.5=7.5m。选择两台80QW50-10-3型潜污泵提升污泥（一用一备）。其性能如表4.1表4.1QW50-10-3型潜污泵性能 型号流量(m3/h)扬程（m）转速(r/min)电动机功率(kw)效率(%)出口直径（㎜）重量（kg）80QW50-10-350101430372.380125第二节污泥浓缩池的设计计算一、设计说明为方便污泥的后续处理机械脱水，减小机械脱水中污泥的混凝剂用量以及机械脱水设备的容量，需对污泥进行浓缩处理，以降低污泥的含水率。本设计采用间歇式重力浓缩池，运行时，应先排除浓缩池中的上清液，腾出池容，再投入待浓缩的污泥，为此应在浓缩池深度方向的不同高度上设上清液排除管。二、设计参数（一）设计泥量啤酒废水处理过程产生的污泥来自以下几部分：①UASB反应器，Q1=26.16m3/d,含水率98%； ②SBR反应器，Q2=44.90m3/d,含水率99%；总污泥量为：Q=Q1+Q2=71.06m3/d，设计中取72m3/d平均含水率为：98%+99%=97.34%（二）参数选取固体负荷（固体通量）M一般为10～35kg/m3d取M=30kg/m3d=1.25kg/m3d；浓缩时间取T=24h；设计污泥量Q=72m3/d；浓缩后污泥含水率为96%；浓缩后污泥体积：m3/d三、设计计算（一）容积计算浓缩后污泥体积：m3/d V0——污泥含水率变为P0时污泥体积（二）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%)=523.8kg/d=×1000×(1-99%)=449kg/d那么，Qc=+=972.8kg/dC=972.8/72=13.51kg/m3浓缩后污泥浓度为：=972.8/36=27.03kg/m3 浓缩池的横断面积为：A=Qc/M=972.8/30=32.43m2设计两座正方形浓缩池，则每座边长为B=5.7m取B=5.8m,则实际面积A=5.8×5.8=33.6m2=++=2.7m（三）池子高度停留时间取HRT=20h则有效高度=QT/20A=72×20/24×32.43=1.85取=1.9m超高，取=0.5m缓冲区高，取=0.5m池壁高=++=2.9m（四）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=(5.8/2-0.5/2)×tg500=3.28m污泥斗的容积为：V2=H4（a12+a1a2+a22） =×3.28×(5.82+5.8×0.5+0.52)=40.23m3（五）总高度H=2.9+3.28=6.18m设计计算草图见下图4.1： 图4.1污泥浓缩池设计计算草图（六）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。第三节机械脱水间的设计计算一、设计说明污泥经浓缩后，尚有96%的含水率，体积仍很大，为了综合利用和最终处置，需对污泥作脱水处理。拟采用带式压滤机使污泥脱水，它有如下脱水特点：(1)滤带能够回转，脱水效率高(2)噪声小，能源节省 (3)附属设备少，维修方便，但必须正确使用有机高分子混凝剂，形成大而强度高的絮凝。带式过滤脱水工艺流程见下图4.2：图4.2带式压滤脱水工艺流程图二、设计参数浓缩后污泥含水率为96%；浓缩后污泥体积：m3/d 三、参数选取压滤时间取T=4h；设计污泥量Q=36m3/d；浓缩后污泥含水率为96%；压滤后污泥含水率为75%四、设计计算（一）污泥体积式中Q——脱水后污泥量m3/dQ0——脱水前污泥量m3/dP1——脱水前含水率（%）P2——脱水后含水率（%）M——脱水后干污泥重量（kg/d）=5.76m3/d==1440kg/d污泥脱水后形成泥饼用小车运走，分离液返回处理系统前端进行处理。（二）机型选取 选取DYQ-1000型带式压榨过滤机，其工作参数如表4.3：表4.3DYQ-1000型带式压榨过滤机工作参数滤网电动机控制器型号最大冲洗耗水量(m3/h)(mm）冲洗压力（Mpa)气动部分输入压力（MPa）有效宽（mm)速度Kw/min型号功率（Kw）10000.4-4JZTY31-42.2JDIA-406≥0.40.5-1气动部分流量(m3/h)处理能力【kg/h·m2】泥饼含水率（%)外形尺寸（长X宽X高）（mm）重量（kg)0.8-2.550-50065-755050X1890X23654500（三）投药装置投药量根据城市污水污泥、啤酒厂污水站污泥絮凝剂脱水试验知，常用 絮凝剂的投药量分别为：氯化铁5.0%--8.0%,硫酸铝8.0%--12%，聚合氯化铝3.0%--10.0%，聚丙烯酰胺1.5‰--2.5‰。投药系统投按加聚丙烯酰胺考虑。设计投药量为2.0‰，则每日需药剂为：1440×2.0/1000=2.88kg需要纯度为90%的固体聚丙烯酰胺为2.88/0.9=3.2kg调配的絮凝剂溶液浓度为0.2%-0.4%,则溶液所需溶药灌最小容积为1550L。选择ZJ-470型折桨式搅拌机一台，其规格如表4.4。表4.4ZJ-470型折桨式搅拌机性能及及外形尺寸型号功率(kw)池形尺寸(㎜)桨叶距池底高（㎜）转速(r/min)长×宽高ZJ-4702.21200×12001100180130药液投加选用J-Z125/3.2型柱塞计量泵，其性能如表4.5。表4.5J-Z125/3.2型柱塞计量泵性能型号泵速重量(kg) 流量(L/h)排出压力(MPa)(次/min)电动机功率(KW)进、出口直径(㎜)J-Z125/3.21251.6-3.21020.7515～230计量泵占地尺寸为815㎜×715㎜，高为575㎜（不含基础）。第五章结论通过以上流程处理，出水水质为：COD：116BOD：27SS：43基本达到国家废水排放标准。本次毕业设计,使我对工程设计的内容和步骤有了更进一步的了解，从大体上讲,本次设计达到了预期的效果,达到了作为本科毕业生所应符合的要求.这次毕业设计使我深深地认识到:工科毕业生做设计工作所要求的严谨性,对于工程二字的沉重性,我开始意识到工程二字要求我们对专业知识有很深地了解,在熟练掌握专业知识的基础上灵活运用.本次设计为某啤酒废水处理，是一个真实性课题,在重新熟悉课本和认真查阅资料的基础上，并结合设计任务书的要求,我对本设计啤酒废水处理的工艺流程提出了多种方案，在反复的比较下，最终确定了一个最优方案.在这个过程中,我逐渐懂得了如何运用专业性眼光去看待问题,分析问题和解决问题。在工艺流程确定后,就开始了对所选构筑物的设计 计算,通过老师的指导和自己的计算,我对污水处理中所用到的一些构筑物有了更深的认识,在高程的计算中自己遇到了不少问题,但在老师的精心指导和自己的努力下,最终问题都一一得到解决,也使自己对污水处理流程有了一个清晰的认识.这次毕业设计是自己四年所学知识的一个综合应用,是一次难得的学习机会,使自己受益匪浅.在设计中,对一些计算机软件也是一次很好的学习机会,主要是CAD和Word的使用,在以前的基础上,能够更加熟练地运用.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.致谢本次设计是在张老师的悉心指导下完成的，他在设计过程中给予了我很大的帮助，帮助我解决了许多实际问题，在此首先对张老师致以诚挚的谢意。我在做设计的过程中遇到了许多难题，张老师都一一给予解释并耐心指导，使我能够顺利的完成本次设计。设计结束后，张 老师又在百忙之中为我们修改毕业设计，帮我们找出设计中的缺点和不足，力求精益求精。可以说本次设计是老师和我们共同完成的，老师经验丰富，给我们很多指导，使我们在设计过程中少走了很多弯路。设计的过程就是一个知识不断积累的过程。在设计过程中，我们感到指导老师们的知识是那么的丰富，而我们与之比较真是相差甚远。这更加激励我们要不断的学习。只有不断学习才能不断的进步。本次设计中，我们得到了老师的指导和帮助，学到了很多课本中学习不到的知识，提高了自己的动手能力，得到了巨大的收获。今后，我将继续努力，争取把在本次设计中学到的知识运用到工作和学习当中，努力发扬吃苦耐劳的精神，取得更大的进步。由于时间仓促和自己水平有限，本次设计中难免存在很多不足之处，恳请各位老师批评指正。最后，对张老师的耐心指导再次表示感谢！并祝老师在今后的工作里工作愉快!合家欢乐!主要参考文献[1].孙慧修主编.排水工程上册(第4版).北京:中国建筑工业出版社.1998年7月.[2].张自杰主编.排水工程下册(第4版).北京:中国建筑工业出版社.2000年6月. [3].任南琪马放编.污染控制微生物学原理与应用.北京:中国环境科学出版社[4].韩洪军主编.污水处理构筑物设计与计算.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社.2002年6月.'