废水处理毕业设计 47页

'毕业设计（本科生）中文标题啤酒废水处理的初步设计英文标题PreliminaryDesignofBreweryWastewaterTreatment学生姓名指导教师学院专业年级46 目录中文摘要.........................................................................................................................................5英文摘要.........................................................................................................................................6前言71.文献综述81.1好氧生物处理技术81.1.1SBR法81.1.2CASS工艺81.1.3生物接触氧化工艺81.2厌氧生物处理技术91.2.1ASBR法91.2.2厌氧内循环IC技术91.2.3UASB法91.2.4EGSB厌氧反应器101.3其他处理技术101.3.1土地处理技术101.3.2植物处理102设计说明书112.1设计概述112.1.1设计依据112.1.2城市概况和自然条件112.1.3自然条件11设计任务112.2处理工艺方案论证选择122.2.1处理工艺方案介绍122.2.2处理工艺方案确定.............................................................................................143.工艺流程设计153.1厂区建设153.1.1厂址选择153.1.2厂址条件1546 3.2工艺流程设计153.2.1工艺流程图153.2.2主要构筑物163.2.3平面布置203.2.4管线设计203.2.5布置特点203.3高程布置204设计计算214.1格栅214.1.1设计说明214.1.2设计参数214.1.3设计计算214.2集水池224.2.1设计说明224.2.2设计参数224.2.3设计计算224.3泵房234.3.1设计说明234.3.2设计参数234.3.3设计计算234.4水力筛234.4.1设计说明234.4.2设计参数234.5调节池244.5.1设计说明244.5.2设计参数244.5.3设计计算244.6UASB反应池244.6.1设计说明244.6.2设计参数2446 4.6.3设计计算244.7CASS反应池264.7.1设计说明264.7.2设计参数274.7.3设计计算274.8集泥井294.8.1设计说明294.8.2设计参数294.8.3设计计算294.9污泥浓缩池294.9.1设计泥量294.9.2参数选取304.9.3设计计算304.10污泥脱水间314.10.1设计参数314.10.2工艺流程324.10.3设计计算325污水构筑物高程计算325.1污水流经各处理构筑物水头损失325.2高程确定336主要技术经济指标337主要设备338结束语34参考文献34附录35致谢4746 摘要：啤酒是酒类中消费量最大的酒种。在啤酒酿制过程中，产生了大量有机物含量较高的工业废水，如果直接排人水体，将消耗水中大量的溶解氧，造成水体缺氧，导致水质恶化，因此对其进行有效处理对保护水环境具有重要的现实意义。本设计为某啤酒废水处理做初步设计，处理水量为5000m3/d且不考虑远期发展。进水水质具有有机物含量高、可生化性强的特点，具体水质指标为BOD5为1000mg/L，CODcr为1800mg/L，SS为300mg/L。要求处理后的出水严格达到《啤酒工业污染物排放标准》。本文通过对啤酒废水的水质、水量进行分析，进而对初选的几种处理方案进行比较，从处理工艺，处理效率等方面综合考虑选出UASB+CASS的组合工艺流程。该工艺技术先进高效、简单实用、运行稳定、操作管理方便，工程投资省，运行费用低。关键词：啤酒废水UASBCASSPreliminarydesignofbrewerywastewatertreatmentCollegeofEarthandEnvironmentalScienceofLanzhouUniversity,Lanzhou730000Abstract:Beeristheworldbiggestalcoholofproductionandconsumption.Intheprocessof46 beerbrewage,producealotofwastewater.Wastewatercontainingorganicmaterial,ifdirectemissions,willconsumelargeamountsofdissolvedoxygeninwater,Easytoeutrophicationwaterqualitydeterioration,andenvironmentalpollution.Soitseffectivetreatmentforenvironmentalprotectionisveryimportant.Thisdesignisonebeerwastewaterpreliminarytreatment.Thewaterwhichneedstotreatmentinthebeerwastewatertreatmentplantis5000,regardlessofthespecifiedfuturedevelopment.Varioustargetintherawwastewateris:theconcentrationofBODis1000mg/L,theconcentrationofCODis1800mg/L,theconcentrationofSSis300mg/L，Afterthetreatmentofwaterdischargerequirementsmustbestrictlytoreachthebeerindustrialstandardsforpollutantsdischarge.Thispassageanalyzedthewatervolumeandwaterquality,Basedonthedifferentprimarytreatmentschemecomparison.Fromtheprocess,processingefficiencyetccomprehensiveconsiderationchoosetheUASB+CASSprocess.Thisprocesshavemanyadvantagesfor:advancedtechnology,processsimpleandpracticalhaveagoodeffects,stableoperation,easyoperationandmanagement,projectinvestment,lowoperatingcost.Keywords:beerwastewater，UASB，CASS46 前言水资源既是基础自然资源，是生态环境的控制性因素之一，同时又是战略性经济资源，是一个国家综合国力的有机组成部分。中国水资源问题十分突出，尤其是水资源短缺、旱涝灾害以及与水污染相关的生态环境问题已经成为我国社会经济发展重要的制约因素，受到国家和社会的高度关注。尤其近几年各类河流湖泊水质污染事件频发，水环境的污染已经对饮水安全及人身健康造成了严重影响。2000年污水排放总量620亿吨，约80％未经任何处理直接排入江河湖库，90%以上的城市地表水体，97%的城市地下含水层受到污染。其中有10％河段污染严重，已基本丧失使用价值，淡水湖泊处于中度污染水平，75%以上湖泊出现富营养化（张利平等，2009）。所以提高水资源的利用效率、优化各类废水处理技术是缓解我国水资源忧患的重要举措。啤酒行业是一个耗水量极大的行业，我国2007年啤酒产量达3000多万吨，已连续4年保持世界第一。啤酒工业迅速发展的同时，啤酒工业废水的排放量也相应增加，污染程度加重，每生产1吨啤酒需要l0～30吨新鲜水，相应地产生10～20吨废水。我国现在每年排放的啤酒废水已达1.5亿吨，预计到2012年至少达到2.1亿吨（李宏昌等，2008）。由于这种废水含有较高浓度的蛋白质、脂肪、纤维、糖分、废酵母、酒花残渣等有机无毒成分，排人天然水体后将消耗水中的溶解氧，既造成水体缺氧，还能促使水底沉积化合物的厌氧分解，产生臭气，恶化水质。所以选择高效合理的啤酒废水处理工艺对保护环境，优化水资源现状具有十分重要的意义。本文在分析各种有效经济的啤酒废水处理技术的基础上，结合本项目的具体现状以及啤酒废水的特点，最终选择出UASB+CASS工艺对本厂废水进行有效处理，处理后的废水可以严格符合《啤酒工业污染物排放标准》的要求。46 1.文献综述针对啤酒废水污染的控制，采用的主要处理技术有好氧生物处理、厌氧生物处理、好氧与厌氧联合生物处理等方法，这些废水处理方法能有效地去除啤酒废水中的污染物，减轻或消除啤酒废水对环境的污染。其中应用最广泛的是厌氧与好氧联合生物处理。好氧生物处理常采用的有活性污泥法及其改进形式和生物接触氧化法。厌氧生物处理除传统消化池应用生产外，一些新工艺也已在啤酒生产废水处理中得到了广泛应用，同时土地利用等啤酒废水处理的新技术也开始得到应用。1.1好氧生物处理技术1.1.1SBR法SBR法是序批式活性污泥法的简称，是对传统活性污泥法的改进。SBR工艺不需要另设二沉池、污泥回流及污泥回流设备，也可不设调节池。具有基建及运行费用较低，不易发生污泥膨胀问题，耐冲击负荷等优点。资料显示，SBR的主要构筑物容积为常规活性污泥工艺的50%～60%，运行费用及占地面积均可减少20%左右。但也存在曝气装置易堵塞，自动控制技术及连续在线分析仪要求高等缺点。有实验表明在污水CODcr进水为：1424mg/L情况下进行12小时的反应CODcr的去除率可以达到95%以上，并且不会发生污泥膨胀(崔延瑞等，2001）。1.1.2CASS工艺CASS即循环活性污泥法，该工艺是目前国际上最先进的一种间歇运行的活性污泥法工艺，能满足各种严格出水水质要求。在工艺中，活性污泥过程按曝气和非曝气阶段不断重复进行。在曝气阶段完成生物降解过程，在非曝气阶段主要是完成泥水分离过程和滗水过程。工艺最重要的特征是不设独立的沉淀池和刮泥系统，始终保持在一个池子中进行生物反应和泥水分离，因而能节约大量基建投资和运行费用（袁丽，2005）。CASS工艺在进水浓度为CODcr2000mg/L，BOD51000mg/L时去除率均可达到98%（王本辉，2003）。由此可见，CASS工艺是一种十分高效的处理工艺，在啤酒废水处理中被广泛应用。1.1.3生物接触氧化工艺生物接触氧化法兼有活性污泥法及生物膜法的特点，池内的悬浮固体浓度高于活性污泥法和生物滤池，具有较高的容积负荷（可达2.0-3.0kgBOD5/m3·46 d）。另外接触氧化工艺不需要污泥回流，无污泥膨胀问题，运行管理较活性污泥法简单，对水量水质的波动有较强的适应能力。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悬浮固体水解为溶解性物质，将大分子有机物降解为小分子有机物。水解酸化去除了部分有机污染物，提高了废水的可生化性，有益于后续的生物接触氧化处理（石锦慎，2009）。该工艺在处理方法、工艺组合及参数选择上是比较合理的，在啤酒废水处理中具有较大优势。1.2厌氧生物处理技术1.2.1ASBR法ASBR工艺是20世纪90年代，美国RichardR·Dague教授开发出了一种间歇供水、排放的处理工艺——厌氧序批式活性污泥法(AnaerobicSequencingBatchReactor)（DagueRR＆banikGC，1998）。它的运行以间歇操作为主要特征，每个池子的运行操作在时间上都是按次序排列的，一般可按运行次序分为4个阶段，即进水、反应、沉淀和排水阶段，称为一个周期。该工艺克服了UASB等高效厌氧反应器的缺点，且工艺简单，操作方便，被认为是最有可能替代UASB的废水厌氧处理技术之一。ASBR反应器对啤酒废水具有较高的处理效率和抗冲击负荷，实验中，在有机负荷为1.5kg/(m3·d)～5/(m3·d)范围内，反应器对有机物的去除率在90％以上，而且增加负荷时去除率保持稳定（滕朝华、杨倩，2008）。研究表明，ASBR处理啤酒废水适宜参数为：温度30～40℃，pH7～8，反应时间24h，MLSS5000～5500mg/L。在此工艺参数下连续运行1周，COD和SS的去除率分别为80.9%和74%，产气率约为500L/kgCOD（张文艺等，2005）。1.2.2厌氧内循环（IC）技术IC反应器是以UASB反应器内污泥已颗粒化为基础构造的新型厌氧反应器，由2个UASB反应器单元相互重叠而成。与以往厌氧处理工艺相比，IC反应器具有有机负荷高，水力停留时间短，剩余污泥少，靠沼气提升产生循环，无需用外部动力进行搅拌混合和使污泥回流，具有节省动力消耗等优点（陈武，2009）。当COD的浓度维持在1500—2500mg/L之间，经过IC反应器处理的废水，其COD浓度降为250—350mg/L之间，去除率维持在80%—85%（杨晓峰等，2007）。1995年，上海富士达酿酒公司采用IC技术处理废水，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）（何晓娟，1997）。沈阳华润雪花啤酒有限公司1996年从荷兰Paques公司引进IC技术处理啤酒生产废水，反应容积为70m3，设计日处理高浓度有机废水400m3，COD容积负荷达25kg/(m3·d)～30kg/(m3·d)，COD去除率80%（王林山等，1998）。1.2.3UASB法UASB即上流式厌氧污泥床46 。UASB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。废水经过UASB处理后，85%以上的有机物被去除，使后续好氧处理负荷大大降低，产泥量相应减少。部分好氧剩余污泥也可进入UASB消化，使得污泥量进一步减少（匡武等，2006）。应用UASB反应器处理啤酒废水，当进水COD为1000～2000mg/L时，出水COD一般在500mg/L左右。广西桂林漓泉啤酒有限公司采用UASB—SBR工艺进行废水处理，设计处理水量为6500m3/d，厌氧水力停留时间为7.0h，反应器有效容积为1870m3。在进水水量、COD浓度和水温均随生产和季节变化的情况下，UASB出水的COD浓度始终稳定在200-500mg/L（张振家，2001）。1.2.4EGSB厌氧反应器EGSB（ExpandedGranularSludgeBed）反应器，即膨胀颗粒污泥床反应器，是UASB反应器的变形，是厌氧流化床与UASB反应器两种技术的成功结合。其主要特点是采用介于普通UASB和IC之间的高径比和上升流速，并通过设置外循环系统，来保证进水和污泥的充分混合，具有处理负荷高、基建投资省、占地面积小、运行稳定等特点。Jeison等人对EGSB反应器和UASB反应器处理啤酒废水进行了对比试验。COD浓度3000mg/L，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（Jeison，etal.1999）。1.3其他处理技术1.3.1土地处理技术废水的土地利用，其目的不单纯是废水农田灌溉，而是根据生态学原理，在充分利用水资源的同时，科学地运用土壤—植物系统的净化功能，使该系统起到废水的二、三级处理作用。这种方法对于渗透较慢的土壤最为适用，经调查，啤酒废水经过土地利用系统后，水质明显改善，能够达到农田灌溉水质标准的要求，同时又可节省水源，增加农田土壤的有机质含量，提高农作物产量，其经济效益在干旱地区更能得到体现（施云芬、刘月华，2003）。1.3.2植物处理46 啤酒废水中有机碳含量丰富，氮、磷的含量也有一定水平，可以为植物生长提供必要的营养物质。近年来一些学者利用啤酒废水对普通丝瓜，多花黑麦草，金针菜等植物进行水培试验，发现这些植物长势良好并能完成其生活史(戴全裕等，1994）。这种处理技术既创造了经济效益，同时又显著降低了废水中多种污染物的浓度，这为啤酒废水的资源化处理开拓了一条新思路。2设计说明书2.1设计概述2.1.1设计依据设计题目：啤酒废水处理的初步设计进水水质：BOD5为1000mg/L，CODcr为1800mg/L，SS为300mg/L设计要求：出水符合《啤酒工业污染物排放标准》（GB19821—2005）设计依据：《中华人民共和国环境保护法》；《建设项目环境保护设计规定》；《给水排水标准规范实施手册》；《啤酒工业污染物排放标准》（GB19821—2005）2.1.2城市概况和自然条件气象资料：年平均气温11.2℃，年降雨量327mm，全年日照时数2446h，夏季平均风速2.6m/s，冬季3.4m/s。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：处理站地势平整，300m内没有生活区和办公楼。2.1.3设计任务经建设方确认，本设计规模按日最大处理水量Q=5000m3/d设计。设计原水水质：CODcr=1800mg/LBOD5=1000mg/LSS=300mg/L设计出水水质：CODcr≤80mg/LBOD5≤20mg/LSS≤70mg/L46 2.2处理工艺方案论证2.2.1处理工艺方案介绍啤酒废水的BOD5/CODcr值很高，非常有利于生化处理，目前采用最广泛的是厌氧+好氧的联合处理技术，废水通过处理后可以达到排放标准。通过资料调研从众多处理工艺中初选三种进行对比选出最优处理方案。2.2.1.1UASB+CASS工艺该工艺是一种应用较广泛的厌氧好氧处理工艺，其特点在UASB反应器中大部分有机物被去除，去除率在80%以上，降低了直接进行好氧处理的能耗，厌氧过程有机负荷高，水力停留时间短，且污泥产率低，从而可降低污泥处理费。CASS法，是将可变容积的活性污泥工艺过程与生物选择器原理有机结合的SBR工艺。可变容积活性污泥工艺的选择使整个工艺流程紧凑，基建投资省，占地面积小，静置状态下进行固液分离，排水质量稳定。UASB+CASS工艺可节省投资，整套工艺处理效率高，操作简单，运行稳定（袁丽，2005）。工艺流程图如下：图1UASB+CASS工艺流程图处理效果如下表：表1UASB+CASS工艺各单元效果分析表项目进水(mg/L)UASB出水(mg/L)CASS出水(mg/L)去除率(%)CODcr25002506097.6BOD515001002098.7SS6001003095.046 2.2.1.2EGSB+生物接触氧化工艺此法属于一种新型的厌氧+好氧处理工艺，其特点是采用的厌氧技术是EGSB工艺，EGSB与UASB相比，EGSB具有布水容易均匀、传质效果好、有机物去除率高、能够在更高的进水浓度和更高的容积负荷下运行。EGSB装置的高度可以为UASB装置的2倍以上，其占地面积更小。在装置中，污泥浓度可提高，有机物主要是在这样的颗粒层中被分解，产生大量的沼气，可回收利用，具有良好的经济效益（袁雅静等，2008）。其工艺流程图如下：图2EGSB+生物接触氧化工艺流程图处理效果如下表：表2EGSB+生物接触氧化工艺各单元处理效果表项目进水(mg/L)EGSB出水(mg/L)生物接触氧化出水（mg/L)去除率(%)CODcr18005408095.6BOD5100030012088.0SS250805080.02.2.1.3厌氧水解酸化+三相好氧生物流化床工艺46 此法属于一种新型厌氧好氧处理工艺，其特点为：厌氧水解酸化生物处理工艺较其它厌氧工艺对环境条件要求低，废水的可生化性和降解速度大幅度提高，使后续的好氧生物处理可在较短的水力停留时间内达到较高的COD去除率；三相好氧生物流化床中的填料提供了微生物栖息生长的巨大比表面积；使流化床内维持高浓度的微生物量，提高了流化床的容积负荷，不存在污泥膨胀现象；好氧过程生化反应速率快，传质效果好，在保持良好的处理效果的同时减少流化床容积，占地面积相对较小；流化床中的微孔曝气器设立导流筒，以曝气为动力，利用内外筒的密度差形成真正的流化，且无死角，无需专门的流化设备，节省投资；内部结构简单，维护检修方便（袁雅静等，2008）。工艺流程图如下：图3厌氧水解酸化+三相好氧生物流化床工艺流程图处理效果如下表：表3厌氧水解酸化+三相好氧生物流化床工艺各单元效果表项目进水(mg/L)水解酸化池出水(mg/L)好氧生物流化床出水(mg/L)去除率(%)CODcr23009209196.0BOD515006003098.0SS4002284090.02.2.2处理工艺方案确定2.2.2.1确定原则废水处理工艺决定着污水处理站的面积及投资。不同的处理方法有不同的进水要求以及出水效果，因此根据本厂实际选择合理的处理工艺十分重要。在具体选择中应该依据以下原则：（1）采用的技术应成熟，处理效果稳定，保证出水水质达到要求的排放标准。（2）投资低，运行费用省，尽可能的采用生化处理技术，避免产生二次污染。（3）尽量减少占地面积，一方面可以节省投资，同时也可以产生较好的社会效益。（4）要综合考虑到地形、气候等自然条件，要保证低温期和高温期的出水达到排放标准。2.2.2.2主要技术指标对比46 表4初选方案主要技术指标对比表比较项目UASB+CASS工艺EGSB+生物接触氧化工艺水解酸化+好氧生物流化床工艺技术可行性可行可行可行出水稳定性稳定稳定稳定出水水质高BOD5与SS较低SS5较低工程建设难度一般较高一般占地面积一般较省一般操作及维护操作简单，维护方便操作与维护较复杂操作简单，维护方便基建费用较低一般一般处理成本较低一般一般通过以上工艺流程及处理效果对比，EGSB+生物接触氧化工艺占地面积最小，但是构筑物较高，处理费用高，处理效率较低；厌氧水解酸化+三相好氧生物流化床工艺结构简单，但是SS处理效率较低；UASB+CASS工艺占地面积较小，工艺简单，处理效果最好。所以最终选择UASB+CASS工艺。该工艺具有结构简单，处理效率高，电耗低，操作管理方便的特点，可以很好的完成工程要求目标。3工艺流程设计3.1厂区建设3.1.1厂址选择选择啤酒厂区西北面一片开阔场地，标高为1520米。3.1.2厂址条件厂址工程地质条件好，承载力大，湿陷性等级低，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，地下水位埋深低于50米，全年主导风向为西北风。夏季最高气温30℃，冬季最低气温-10℃。46 3.2工艺流程设计3.2.1工艺流程图图4工艺流程图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计的监测的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CASS池中进行好氧处理后达标排放。来自UASB反应器、CASS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。3.2.2主要构筑物3.2.2.1格栅池⑴构筑物功能：放置机械格栅数量：1座结构：砖混结构尺寸：2700×3000×3000（H）mm⑵主要设备机械格栅功能：去除大颗粒悬浮物型号：HF-500数量：2台栅宽：B=10mm栅隙：b=15mm46 安装角度：α=60°电机功率：N=1.1kw3.2.2.2集水池⑴构筑物功能：贮存废水数量：1座结构：钢筋砼结构尺寸：φ5800×2000（H）mm⑵主要设备①废水提升泵功能：提升废水进入酸化调节池型号：100QW120-10-5.5数量：3台（两用一备）流量：Q=30L/s扬程：H=10.0m功率：N=5.5KW②水力筛功能：过滤废水中的细小悬浮物型号：HS—120数量：3台（二用一备）处理量：Q=100m3/h栅隙：b=1.5mm3.2.2.3酸化调节池⑴构筑物功能：调节并预酸化数量：1座尺寸：25000×10000×55000（H）mm水力停留时间：T=6.0h⑵主要设备①潜水搅拌机46 功能：使废水混合均匀型号：QJB7.5/6－640/3-303/c/s推力：990N数量：1台功率：N=7.5kw②配水泵功能：UASB进水泵型号：150QW1100-15-11数量：3台（两用一备）流量：Q=30L/s扬程：H=15m功率：N=11.0KW③加药装置设备类型：AHJ-I数量：1套其中：a.酸输送泵数量：1台型号：CQF40-25-120F流量：Q=6.3m3/h扬程：H=15.0m功率：N=0.75kWb.碱贮罐数量：1台尺寸：φ1400×1800(H)mm3.2.2.4UASB反应器⑴构筑物功能：去除CODcr、BOD5、SS，产生沼气池数：2座类型：钢筋砼结构46 尺寸：20000×10000×6500（H）mm容积负荷（Nv）为：4.5kgCOD/(m3·d)去除率：80％⑵附件①水封功能：保持UASB中气相一定压力数量：2台尺寸：φ500×1200（H）mm②沼气贮罐尺寸：φ7000mm×H6000mm数量：1台3.2.2.5CASS池⑴构筑物功能：去除CODcr、BOD5、SS结构：钢筋砼结构数量：2座尺寸：40000×10000×5500（H）mmBOD污泥负荷（Ns）为：0.1kgBOD/kgMLSS去除率：85%⑵主要设备①鼓风机功能：提供气源数量：2台（一用一备）型号：DG超小型离心鼓风机风量：Q=50m3/min风压：P=63.8Kpa功率：N=75.0KW3.2.2.6集泥井⑴构筑物功能：收集存储污泥46 数量：1座结构：砖混结构尺寸：4000×4000×3500(H)mm⑵主要设备污泥提升泵功能：提升污泥进入浓缩池型号：80QW50-10-3数量：2台（一用一备）流量：Q=14L/s扬程：H=10功率：N=3KW3.2.2.7污泥浓缩池功能：浓缩污泥数量：1座结构：钢筋砼结构尺寸：5700×5700×5800(H)mm3.2.2.8污泥脱水间带式压滤机功能：污泥脱水型号：DYQ-1000数量：1台滤带快度：1000mm电机功率：N=1.5kw配套设备：溶药搅拌机ZJ-4701台N=2.2kw加药泵J-Z125/3.21台N=0.75kw3.2.3平面布置3.2.3.1布置原则（1）处理站构筑物的布置应该紧凑，节约用地，减少管线的长度以便于管理。（2）要充分的利用地形，尽量做到土方平衡，减少投资。（3）建筑物的布置要考虑到风向，生活区和生产区应该分开。46 （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。3.2.4管线设计在厂区应该有完整的管道系统，管道之间应该协调安排，避免相互干扰，输水、输泥管道应该尽量长度短、水头损失小、流行畅通、不宜堵塞和便于疏通。同时在厂区内要设有完整的雨水管道系统。3.2.5布置特点平面布置特点：布置紧凑，构筑物占地面积比例大。重点突出，运行及安全重点区域UASB放于前部，美化环境，集水井、调节池侧面、污泥储存池设于后部。3.3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。4设计计算4.1格栅4.1.1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。4.1.2设计参数设计流量Q=5000m3/d=208.33m3/h=0.058m3/s栅条宽度S=10mm栅条间隙d=15mm栅前水深h=0.4m格栅安装角度α=60°，栅前流速0.7m/s，过栅流速0.8m/s单位栅渣量W=0.07m3/m3废水4.1.3设计计算4.1.3.1栅条间隙数:式中：Q-------------设计流量，m3/sΑ-------------格栅倾角，度46 b-------------栅条间隙，mh-------------栅前水深，mv-------------过栅流速，m/s=10.46取n=114.1.3.2栅槽宽度:B=S(n-1)+bn=0.01×(11-1)+0.015×11=0.0.27m栅槽宽度一般比格栅宽0.2～0.3m，取0.3m。即栅槽宽为0.27+0.3=0.57m，取0.6m。4.1.3.3过栅水头损失取k=3,，β=1.79（栅条断面为圆形），v=0.8m/s，则h1=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，度代入数值h1=0.088m4.1.3.4每日栅渣量栅渣量(m3/103m3污水)，取0.1～0.01，粗格栅用小值，细格栅用大值，中格栅用中值取W1=0.07m3/103m3，K2=1.5，则：W=式中：Q-----------设计流量，m3/s46 W1----------栅渣量(m3/103m3污水)，取0.07m3/103m3代入数值W==0.23m3/d＞0.2m3/d(采用机械清渣)4.2集水池4.2.1设计说明集水池是汇集准备输送到其他构筑物去的一种小型贮水设备，设置集水池作为水量调节之用，贮存盈余，补充短缺，使生物处理设施在一日内能得到均和的进水量，保证正常运行。4.2.2设计参数设计流量Q=5000m3/d=208.33m3/h=0.058m3/s4.2.3设计计算集水池的容量为大于一台泵五分钟的流量，设三台水泵（两用一备），每台泵的流量为Q=0.029m3/s≈0.03m3/s。集水池容积采用相当于一台泵30min的容量W=QT=30×60×0.03=54m有效水深采用2m，则集水池面积为F=27m2，其尺寸为5.8m×5.8m。4.3泵房4.3.1设计说明泵房采用下圆上方形泵房，集水池与泵房合建，集水池在泵房下面，采用全地下式。考虑三台水泵，其中一台备用。4.3.2设计参数设计流量Q=5000m3/d=208.33m3/h=0.058m3/s取Q=60L/s，则一台泵的流量为30L/s。4.3.3设计计算4.3.3.1选泵前总扬程估算经过格栅水头损失为0.2m，集水池最低水位与所需提升高水位之间的高差为：1521.2-1518.1=3.1m4.3.3.2出水管水头损失46 总出水管Q=60L/s，选用管径DN250，查表的v=1.23m/s，1000i=9.91，一根出水管，Q=30L/s，选用管径DN200，v=0.97m/s，1000i=8.6，设管总长为40m，局部损失占沿程的30%，则总损失为：4.3.3.3水泵扬程泵站内管线水头损失假设为1.5m，考虑自由水头为1.0m,则水泵总扬程为：H=3.1+0.5+1.5+1.0=6.1m取7m。4.4水力筛4.4.1设计说明过滤废水中的细小悬浮物。4.4.2设计参数设计流量Q=5000m3/d=208.33m3/h=0.058m3/s。4.5调节池4.5.1设计说明调节池是用来均衡调节污水水量、水质、水温的变化，降低对生物处理设施的冲击，为使调节池出水水质均匀，防止污染物沉淀，调节池内宜设置搅拌、混合装置。4.5.2设计参数设计流量Q=5000m3/d=208.33m3/h水力停留时间T=6h4.5.3设计计算有效容积为：V=QT=208.33×6=1250m3取池子总高度H=5.5m，其中超高0.5m，有效水深h=5m，则池面积为：A=V/h=1250/5=250m2池长取L=25m，池宽取B=10m，则池子总尺寸为：L×B×H=25×10×5.54.6UASB反应池4.6.1设计说明46 UASB反应池由进水分配系统、反应区、三相分离器、出水系统、排泥系统及沼气收集系统组成。UASB反应池有以下优点：沉降性能良好，不设沉淀池，无需污泥回流；不填载体，构造简单节省造价；由于消化产气作用，污泥上浮造成一定的搅拌，因而不设搅拌设备；污泥浓度和有机负荷高，停留时间短；4.6.2设计参数设计流量Q=5000m3/d=208.33m3/h=0.058m3/s进水COD=1800mg/L容积负荷（Nv）为：4.5kgCOD/(m3·d)污泥产率为：0.10kgMLSS/kgCOD产气率为：0.5m3/kgCOD4.6.3设计计算4.6.3.1反应器容积计算UASB有效容积为：V有效=QS0/NV式中：V有效-------------反应器有效容积，m3Q-------------设计流量，m3/dS0-------------进水有机物浓量，kgCOD/m3Nv-------------容积负荷，kgCOD/(m3·d)代入数值的V=2000m34.6.3.2USAB池尺寸计算根据经验，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：A===363.6m2采用2座相同的UASB反应器,则：A1===181.8m2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=20m，宽B=10m，则实际横截面积为：A2=L×B=20×10=200m2设计反应池总高H=6.5m，其中超高0.5m（一般应用时反应池装液量为70%-90%），46 UASB体积有效系数==83.3%，在0%-90%之间，符合要求。4.6.3.3布水系统设计计算配水系统采用穿孔配管，进水管总管径取200mm，流速约为0.95m/s。每个反应器设置10根DN150mm支管，每根管之间的中心距离为1.5m，配水孔径采用16mm，孔距1.5m，每孔服务面积为1.5×1.5=2.25m2，孔径向下，穿孔管距离反应池底0.2m，每个反应器有66个出水孔，采用连续进水。4.6.3.4UASB反应器中污泥总量计算一般UASB污泥床主要由沉降性能良好的厌氧污泥组成，平均浓度为15gVSS/L，则两座UASB反应器中污泥总量：G=VGSS=2000×15=30000kgss/d厌氧生物处理污泥产量取：0.07kgMLSS/kgCODUASB反应器总产泥量：△X=rQC0E=0.07×5000×1800×0.8=504kgVSS/d式中：△X————UASB反应器产泥量，kgVSS/dr————厌氧生物处理污泥产量，kgVSS/kgCODCo————进水COD浓度kg/m3E————去除率，本设计中取80%每日产泥量为：W=式中：Pss----------产生的悬浮固体，kgvss/dP-----------污泥含水率，以98%计r-----------污泥密度，以1000kg/m3计代入数值W=25.2m3/h4.6.3.5排泥系统设计在UASB三相分离器下0.5m和底部400mm高处，各设置一个排泥口，共两个排泥口。每天排泥一次。4.6.3.6出水系统设计46 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。4.6.3.7产气量计算G=rQC0E=0.4×5000×1800×0.8=2880m3/h式中：G————总产气量，m3/hr————设计产气率取0.4Co————进水COD浓度kg/m3E————去除率，本设计中取80%4.7CASS反应池4.7.1设计说明CASS工艺是SBR工艺的发展，其前身是ICEAS，由预反应区和主反应区组成。预反应区控制在缺氧状态，因此提高了对难降解有机物的去除效果，与传统的活性污泥法相比，有以下优点：建设费用低，省去了初沉池、二沉池及污泥回流设备；运行费用低，节能效果显著；有机物去除率高，出水水质好，具有良好的脱氮除磷功能；管理简单，运行可靠，不易发生污泥膨胀；污泥产量低，性质稳定，便于进一步处理与处置；4.7.2设计参数设计流量Q=5000m3/d=208.33m3/h=0.058m3/s进水COD=360mg/L，去除率为85%BOD污泥负荷（Ns）为：0.1kgBOD/kgMLSS混合液污泥浓度为：X=4000mg/L充水比为：0.32进水BOD=150mg/L，去除率为90%一个运行周期为：6个小时4.7.3设计计算4.7.3.1池子容积计算每周期处理水量体积为：46 V0=式中：Q-----------每天处理水量，h------------运行周期，6小时n------------CASS池子数目，个代入数值V0=625m3（单池）根据选取的充水比参数求暴气池子的容积为：V=2V0/0.32=3906.25m3选用两座反应池，则单池容积为1953.125m34.7.3.2CASS反应池的构造尺寸CASS反应池为满足运行灵活和设备安装需要，设计为长方形，一端为进水区，另一端为出水区。据资料，B：H=1～2，L：B=4～6，取B=10m，L=40mH=5m，所以=40×10×5=2000m3单池面积S=400m2CASS池沿长度方向设一道隔墙，将池体分为预反应区和主反应区两部分，靠近进水端为CASS池容积的10%左右的预反应区，作为兼氧吸附区和生物选择区，另一部分为主反应区。根据资料，预反应区长L1=（0.16～0.25）L，取L1=8m。4.7.3.3污泥COD负荷计算由预计COD去除率得其COD去除量为：360×0.85=306mg/L每日去除的COD量为：5000×306/1000=1530kg/d污泥负荷Ns=式中：Q-----------每天处理水量，SU------------进水COD浓度与出水浓度之差，mg/Ln------------CASS池子个数X------------设计污泥浓度，mg/L46 V------------主反应区池体积，代入数值Ns=0.144.7.3.4产泥量CASS池的剩余污泥主要来自微生物代谢的增值污泥，还有很少部分由进水悬浮物沉淀形成。CASS池生物代谢产泥量为：式中：a————微生物代谢增系数，kgVSS/kgCODb————微生物自身氧化率，1/d根据啤酒废水性质，参考类似经验数据，设计a=0.83，b=0.05，则有：△X=723.69kg/d假定排泥含水率为98%，则排泥量为：QS=△X/103(1-P)=36.18m3/d4.7.3.5排泥系统每池池底坡向排泥坡度i=0.01，池出水端池底设（1.0×1.0×0.5）m3排泥坑一个，每池排泥坑中接出泥管DN200一根。4.8集泥井4.8.1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。4.8.2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=25.2m3/d，含水率98%②CASS反应器，Q2=36.18m3/d，含水率98%总污泥量为：Q=Q1+Q2=61.38m3/d，设计中取70m3/d46 4.8.3设计计算考虑各构筑物为间歇排泥，每日总排泥量为70m3/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（70m3/d）的10min的体积，即7.8m3。此外，为保证CASS排泥能按其运行方式进行，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。4.9污泥浓缩池4.9.1设计泥量啤酒废水处理过程产生的污泥来自以下几部分：①UASB反应器，Q1=25.2m3/d，含水率98%②CASS反应器，Q2=36.18m3/d，含水率98%总污泥量为：Q=Q1+Q2=61.38m3/d考虑到CASS含水率设计较低，设计总污泥量为70m3/d4.9.2参数选取固体负荷（固体通量）M一般为10～35kg/m3h，取M=30kg/m3d=1.25kg/m3h浓缩时间取T=20h设计污泥量Q=40m3/d浓缩后污泥含水率为96%4.9.3设计计算4.9.3.1容积计算浓缩后污泥体积：V=V0×(1-P0)/(1-P)=35m3/d式中：V0——污泥含水率变为P0时污泥体积4.9.3.2池子边长46 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/dM————固体通量，kg/m3·dC————入流固体浓度，kg/m3入流固体浓度（C）的计算如下：W1=Q1×1000×(1-98%)=490kg/dW2=Q2×1000×(1-99%)=446.8kg/dQc=W2+W1=936.8kg/dC=936.8/70=13.38kg/m3浓缩后污泥浓度为：C1=936.8/35=26.77kg/m3浓缩池的横断面积为：A=Qc/M=70×13.38/30=31.22m2设计一座正方形浓缩池，则每座边长B=5.7m，则实际面积A=5.7×5.7=32.5m2。4.9.3.3池子高度取停留时间HRT=20h，有效高度h2=QT/24A=70×20/24×31.22=1.5m，超高h1=0.5m，缓冲区高h3=0.5m。则池壁高：H1=h1+h2+h3=2.7m4.9.3.4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=(5.7/2–0.5/2)×tg50°=3.1m污泥斗的容积为：V2=h4(a12+a1a2+a22)/3=3.1×(5.72+5.7×0.5+0.52)/3=36.78m34.9.3.5总高度H=2.8+3.1=5.8m46 4.9.3.6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DN150mm。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。4.10污泥脱水间4.10.1设计参数4.10.1.1设计泥量浓缩后污泥含水率为96%；浓缩后污泥体积：=35m3/d4.10.1.2参数选取压滤时间取T=4h设计污泥量Q=35m3/d浓缩后污泥含水率为96%压滤后污泥含水率为75%4.10.2工艺流程工艺流程见图5。图5污泥脱水工艺流出图4.10.3设计计算污泥体积式中：46 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）==5.6m3/d==1400kg/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。5污水构筑物高程计算5.1污水流经各处理构筑物水头损失表5污水流经各处理构筑物水头损失表构筑物名称水头损失（m）构筑物名称水头损失（m）格栅0.2UASB反应池1.0水力筛1.2CASS反应池0.6调节池0.3集水井0.25.2高程确定UASB处的地坪标高为1520m，按结构稳定原则确定池底埋深为-1.5m，然后根据各处理构筑物之间的水头损失推求其它构筑物的设计水面标高，调节池设计成地下式，确定水面标高为1520m，从调节池到UASB经过提升泵提升。经过计算各污水处理构筑物的设计水面标高及池底标高见表6。表6各处理构筑物的水面标高及池底标高构筑物名称水面标高(m)池底标高(m)构筑物名称水面标高(m)池底标高(m)进水管1520.31520.0调节池1520.01515.0格栅前1520.31519.9UASB1524.51518.5格栅后1520.11519.7CASS1523.51518.5集水井1520.11518.1集泥井1521.51518.5水力筛1521.21520.0浓缩池1523.01517.246 6主要技术经济指标本污水处理站总投资520万元，年运行费用85万元，单位处理成本0.47元/m3。7主要设备表7主要设备一览表序号设备名称型号、规格单位数量1机械格栅HF-300栅隙15mm台22废水提升泵100QW120-10-5.5Q=30L/sH=10.0mN=5.5KW台33固定过滤机HS120台34潜水搅拌机QJB7.5/6－640/3-303/c/sN=7.5KW台15配水泵150QW1100-15-11Q=30L/sH=15mN=11.0KW台36加药装置AHJ-I套17气水分离器φ500×1800（H）mm台18水封器φ500×1200（H）mm台29沼气贮罐φ7000㎜×H6000㎜个110鼓风机DG超小型离心鼓风机N=75.0KW台211盘式膜片式曝气器QMZM-300根12滗水器XBS—300N=1.5KW台213污泥提升泵80QW50-10-3N=3KW台214带式压滤机DYQ-1000套18结束语该啤酒厂之前污水处理系统不完善，大量的污水直接排放，对周围水体产生严重影响，对城市的发展和周围居民的身体健康都将造成严重的危害。因此对其污水进行有效地处理是十分必要的。本设计的UASB+CASS工艺，处理效率高，投资成本低，单位成本低，可以对该啤酒厂废水进行有效处理，达到要求的排放标准。46 参考文献陈武.啤酒工业废水治理研究进展.科技风，2009，（8）：75崔延瑞，孙剑辉，胡波.SBR法处理啤酒废水的研究.河南大学学报，2001,(4)：61-65何晓娟．IC—CIRCOX工艺及其在啤酒废水处理中的应用．给水排水．1997，23(5)：26-28．匡武，殷福才，孙世群等.UASB工艺在啤酒废水处理中的应用.中国给水排水，2006，（16）：62-66.李宏昌，瞿春艳，于佳欢等.工业废水处理技术及发展趋势.煤炭技术，2008，（6）：138-139.石锦慎.啤酒工业废水的处理与利用.中国资源综合利用，2009，（4）：39-40.滕朝华，杨倩.啤酒废水处理新技术ASBR法.山西建筑，2008，（11）：193-194.王林山，吴允，张勇等．生产性IC反应器处理啤酒废水启动研究．环境导报．1998，（4）：22-24．王瑗，盛连喜，李科等.中国水资源现状分析与可持续发展对策研究.水资源与水工程学报,2008，（3）：10-14.杨晓峰，曹利江，寿越穗等.厌氧好氧串联法处理啤酒废水.工业用水与废水，2007，（2）：79-81.袁莉.啤酒废水处理工艺的选择.啤酒科技，2005，（6）：45-49.袁雅静，王三反，韩晓东.啤酒生产废水处理工艺的对比分析.啤酒科技，2008，（10）：20-22.张燕.啤酒废水利用技术浅析.内蒙古石油化工，2008，（14）：98-99.张利平，夏军，胡志芳.中国水资源状况与水资源安全问题分析.长江流域资源与环境，2009，（2）：116-120张文艺，翟建平，李琴等．厌氧序批式反应器（ASBR）处理啤酒废水的试验研究．给水排水，2005，31(12)：61-64．张振家，周长波，熊庆明．UASB—SBR工艺处理啤酒生产废水．中国给水排水，2001，(9)：54-56．DagueRR,BanikGC,EllisTG.Anaerobicsequencingbatchreactortreatmentofdilutewastewateratpsycrophilictemperatures.WaterEnvironmentResearch,1998,70(2):1552160.JeisonD.ComparisonoftheBehaviourofExpandedGranularSludgeBed(EGSB)ReactorandUpflowAnaerobicSludgeBlanket(UASB)ReactorinDiluteandConcentratedWastewaterTreatment.WatSciTech.1999，40(8)：91-97．46 附录英文文献翻译Sludgereductionduringbrewerywastewatertreatmentbyhydrolyzation-foodchainreactorsystemAbstract:Duringbrewerywastewatertreatmentbyahydrolyzation-foodchainreactor(FCR)system,sludgewasrecycledtotheanaerobicsegment.Withthefunctionofhydrolyzationacidificationintheanaerobicsegmentandtheprocessesofaerobicoxidationandantagonism,predation,interactionandsymbiosisamongmicrobesinmultileveloxidationsegment,residualsludgecouldbereducedeffectively.The6-monthdynamicexperimentsshowthattheaveragechemicaloxygendemand(COD)removalratiowas92.6%andaveragesludgeproductionoftheaerobicsegmentwas8.14%,withtheCODoftheinfluentat960–1720mg/Landhydraulicretentiontime(HRT)of12h.Sincetheproducedsludgecouldberecycledandhydrolyzedintheanaerobicsegment,noexcesssludgewasproducedduringthesteadyrunningforthissystem.Keywordshydrolyzation,multileveloxidation,excesssludge,reduction1.IntroductionDuringthe1980s,themainbrewerywastewatertreatmentlocallyandabroadwastheaerobictechnique,thenthehydrolytic-aerobictechniquesshowedupinthelate1980s.Currently,themaintechnologyforbrewerywastewatertreatmentaretheactivatedsludgeprocess,contactoxidationprocess,andhydrolytic-aerobictechniques.Althoughthesetechniqueshavesomeadvantagesoftheirown,theyallhaveaproblemwithsludgedisposal[1].Thesludgeproductionisabout60%ofthechemicaloxygendemand(COD)removalamountforconventionalactivatedsludgetechnology,andabout30%forconventionalbiofilmmethod[2].Thecostofsludgedisposalhadbecomeaneconomicburdenofthesewageplant.Thesludgeproducedmaybringaboutsecondarypollution.Therefore,thestudyonwatertreatmentprocessesthatcanleadtosludgereductionisbecomingoneoftheimportantissuesinsewagetreatment.Thisstudyadoptedprinciplesofcleanerproduction.Withthehydrolyzation-acidificationinanaerobicsegments,residualsludgecouldbetranslatedintosolubleorganicmatterandsmallorganicmolecules,thenentertheaerobicsegmentasorganicload.Aseriescontactoxidationsystemforfoodchainreactor(FCR)wasappliedintheaerobicsegmenttoformamanualbiogeocenoseandfoodchain.Basedonbiologicaltheory,thelongerthefoodchainis,themoreenergylost,andthuslessenergythatcanbeusedforgrowthoftheorganisms,andlessbiomassleftintheecosystemasaresult.Therefore,prolongingthefoodchainandstrengtheningthepredationofmicrozoansinthefoodchainarebotheffectiveinsludgereduction.‘‘ZeroDischarge’’ofresidualsludgewasachievedduringthebrewerywastewatertreatmentbyahydrolyzation-FCR46 system.Thisstudyexploredthemechanismofsludgereductionduringthehydrolyzationprocessandmultileveloxidationprocess。2Materialandmethods2.1CharacteristicsofwastewaterTheexperimentalwaterisaman-madesimulantbrewerywastewater,whichcontainsbottledbeer,NH4Cl,KH2PO4,MgSO4,andCaCl2.Thebiodegradabilityindex,theratioofconcentrationsofbiochemicaloxygendemandfor5days(BOD5)andCOD,isabout0.4–0.5.Table1showsthemainwaterqualityproperties.2.2ExperimentalapparatusandexperimentalflowTheexperimentalapparatuswasahybridbiologicalreactor(ShanghaiBestEnvironmentalTechnologyCorporation,Shanghai,China)asshowninFig.1.TheaerobicsectofFCRwasdividedintofourpartsalongthetreatmentprocessandtheirefficientvolumeswerew0.12,0.09,0.09,and0.06m3,respectively(theateris0.97mdeep).Sewagewaspouredintothereactor,thenflowedintoeachtank,withthefunctionofgravitationalactionandarotameteradjustingtheflow.Volumetricratioofthehydrolyzationsegmentandmultileveloxidationsegmentwas0.8:1.Sewagewastreatedduringthehydrolyzationsegmentandalltanksofthemultileveloxidationsegment,thenflowedintoasedimentationtankwheresludgeandwaterwereseparated.Theexcessivesludgewasdischargedregularly,andrecycledintothehydrolyzation-acidificationsegment.Atthebottomofthemultileveloxidationsegmentwasanaerationdevice.Fig.1Diagramoftheexperimentaldevice46 1.high-positionedflume,2.volume-constantflume,3.hydrolyzationtank,4.multileveloxidationFCRsystem,5.fillers,6.baffle,7.entering-waterpipeforsedimentationtank,8.sedimentationtank,9.outletpipe,10.dischargepipe,11.aerationdevice,12.rotameter,13.ride,14.aerationdiffuse2.3OperationparametersDuringthetwo-monthexperimentalduration,theroomtemperaturewasintherangeof14–27uC.Thetotalhydraulicretentiontime(HRT)ofthissystemwas12h,andtheHRTofthehydrolyzationsegmentwas5.5h.Concentrationsofdissolvedoxygenwere2–6mg/L.2.4AnalysismethodsTheindicatorsofsourcewaterweremeasuredaccordingtomonitoringandanalyticalmethodsofwaterandwastewater[3].3Experimentalresultsanddiscussion3.1RemovaleffectofCODFigure2showstheCODremovaleffectofthehydrolyzation-FCRsystemduringthesteadyrunningtimeperiodWhentheconcentrationsofCODintheinfluentwere960–1720mg/L,andHRTwas12h,theremovalratioofCODwasabove90%,andtheconcentrationofCODintheeffluentwas45–95mg/L.ThewaterqualityoftheeffluentmetthefirstclassoftheIntegratedWastewaterDischargeStandard[4].Fig.2CODremovalefficiencyduringthecontinuousrunningtimeperiod3.2Sludgeremovaleffect46 Sludgeproducedbythissystemwasrecycledtothehydrolyzationsegmentwhereitwashydrolyzedandtranslatedintoorganicloadandpouredintothemultileveloxidationsegment.Thispartoftheorganicmatterwasmostlyreleasedasenergyexceptforarelativelysmallportiontranslatedintoorganism.Inarealoperation,theremightbenegativegrowthofsludgeinthehydrolyzationsegmentsincethemicrobeofwhichneedslotsofenergyaswell.Asaresult,therecycledsludgecouldbeasupplyforthehydrolyzationsegment.Theoretically,‘‘ZeroDischarge’’ofresidualsludgecouldbeachievedandtheexperimentalresultshaveverifiedthispoint.ThesludgeproductionoftheFCRsystemwascontinuouslyinvestigatedduringthetwo-monthsteadyrunningperiod,andtherelationshipbetweentotalsludgeproductionandtotalCODremovalamountwasanalyzed.Figure3showsthattheratioofsludgeproductionwas6%–10%,andtheaveragesludgeproductionwas8.15%,whichisabout15%ofconventionalactivatedsludgetechnologyand25%ofconventionalbiofilmmethod.TheresultsshowthattheFCRsystemhasgreateffectonsludgereduction.Fig.3Sludgeproductionofthemultileveloxidationsegmentduringthesteadyrunningtimeperiod4MechanismanalysisThebiologicalfunctionofthecarrierandtherunningmodeofmultileveloxidationFCRmadetheconcentrationofthesewagegradientalonewithcurrent,whichformedthreedifferentzonesinthetank:polysaprobic,mesosaprobic,andoligosaprobiczones.Eachzonehasadifferentmicroorganismcommunity(fromthebasictoadvanced),whichformedarelativelyintegratedecologicalstructureandafoodchainasbacteria-protozoa-metazoa-daphnia.BytheanalysisoftheFCRsystem,muchmoremicrobesindifferentkindsandqualitywerefoundthantheconventionalaerobicprocess.Asaresult,thefoodchaininthissystemwasmorecomplicatedthanotherprocesses.Figure4showsthecompositionsofthefoodchainoftheFCR46 system.Basedonbiologicaltheory,thefoodchainisgettinglongerandmorecomplex,therelationshipbetweenmicrobesinthefoodchainismorecomplex.Throughtheprocessofantagonist,predation,interactionandsymbiosisamongmicrobes,themicrobesystemisbalanced,andnoneofthespecificpopulationcouldover-develop[8,9].Highertrophicdegreeofthepredator,moreenergyconsumed,andlessenergythatcanbeusedforthegrowthoforganisms[10–12].Withtheeffectofallthesefactors,theecosystemcouldmaintainarelativelystableterm.Asaresult,lesssludgewouldbeproducedinpractice.Fig.4CompositionsofthefoodchainoftheFCRsystem5Conclusions(1)WhentheconcentrationsofCODintheinfluentwere1200–1800mg/L,HRTwas12h,andaverageCODremovalratiowas92.6%.‘‘ZeroDischarge’’ofresidualsludgewasachievedduringthesteadytimerunningforthissystem,sincetheproducedsludgecouldberecycledandhydrolyzedtotheanaerobicsegment.Withoutsludgedisposalequipmentadded,thismethodcouldhavebotheconomicandenvironmentalprofitinpractice.(2)TheprocessofmultileveloxidationFCRcouldformamicrobeecosystemjustlikethenaturalmicrobeecosystem,andafullydevelopedfoodchain.Throughtheprocessesofantagonism,predation,interaction,andsymbiosisamongmicrobes,sludgewaseffectivelyreduced.DuringthesteadyrunningofmultileveloxidationFCR,theaveragesludgeproductionoftheFCRsystemwas8.15%.46 1DepartmentofEnvironmentalEngineering,UniversityofScienceandTechnologyBeijing,Beijing100083,China2DepartmentofEnvironmentalScience&Engineering,HarbinInstituteofTechnology,Harbin150090,ChinaReferences1.ChenYP,FuYS,LiXM,etal.Charactersandtreatmentofbrewerywastewater.PollutionControlTechnology,2003,16(4):148–151(inChinese)2.AndreottolaG,FoladoriP,etal.Areviewandassessmentofemergingtechnologiesfortheminimizationofexcesssludgeproductioninwastewatertreatmentplants.EnvironmentalScience&Health,2006,41(9):1853–18723.StateEnvironmentalProtectionofChina.AnalysisWaterandWastewater.4thed.Beijing:ChineseEnvironmentalSciencePress,2002,88–223(inChinese)4.StateQualityandTechniqueSupervisionBureau.IntegratedWastewaterDischargeStandard(GB8978–2002).Beijing:ChineseEnvironmentalSciencePress,1996,10(inChinese)5.AiHY,XieWM,WangQH,LiXS.Removaloforganicsubstancesandammonianitrogenfromrestaurantwastewaterbyusingfoodchainringsystem.ChinaWaterandWastewater,2005,21(10):49–51(inChinese)6.ZhangLK,YuDS,KongFL,etal.Explorationofprocessforreducingsludgebymicrozoon.EnvironmentalEngineering,2005,5(inChinese)7.WeiY,VanHoutenRT,BorgerAR,etal.Minimizationofexcesssludgeproductionforbiologicalwastewatertreatment.WaterResearch,2003,37:4453–44678.RocherM,GomaG,BegueAP,etal.Towardsareductioninexcesssludgeproductioninactivatedsludgeprocesses:Biomassphysicochemicaltreatmentandbiodegradation.Appl.Microbiol.Biotechnol.,1999,51(2):883–8909.HammanST,IngridC,StrombergerME.Relationshipsbetweenmicrobialcommunitystructureandsoilenvironmentalconditionsinarecentlyburnedsystem.SoilBiology&Biochemistry,2007,39(7):1703–171110.RatsakCH,VerkuijlenJ.Sludgereductionbypredatoryactivityofaquaticoligochaetesinwastewatertreatmentplants.Hydrobiologia,564(1):197–21111.LiangP,HuangX,QianY,etal.Determinationandcomparisonofsludgereductionratescausedby46 microfaunas’predation.BioresourceTechnology,2006(97):854–86112.SaktaywinW,TsunoH,NagareH,etal.Advancedsewagetreatmentprocesswithexcesssludgereductionandphosphorusrecovery.WaterResearch,2005,39(5):902–910通过水解食物链反应系统减少啤酒废水处理中的污泥量摘要在用FCR系统处理啤酒废水时，污泥在厌氧段被回收。通过厌氧段和好氧段微生物的作用，再加上多级氧化阶段，可以有效的减少剩余污泥。6个月的动态实验表明，COD进水在960-1720mg/L和水力停留时间（HRT）为12小时时，平均化学耗氧量（COD）去除率为92.6％，好氧部分平均污泥生产的是8.14％。由于生产的污泥可以循环在厌氧段再水解，而无剩余污泥的产生。这个系统可以稳定的运行。关键词水解多级氧化剩余污泥减少1简介在20世纪80年代，主要的啤酒废水处理技术是好氧技术，在20世纪晚80年代水解好氧技术出现了。目前，啤酒厂的废物水处理的主要技术为是活性污泥法，接触氧化法，水解好氧技术。虽然这些技术有其自己的一定优势，，他们都有一个与污泥处置问题。污泥产量约60％的化学需氧量（COD）去除量是常规活性污泥法，约30％的常规生物膜法。污泥处理的成本已成为该污水处理厂的经济负担。该污泥产生可能带来的二次污染。因此，对水处理工艺的研究可导致污泥减量成为一个污水处理的重要问题。本研究通过了清洁生产的原则，分析通过厌氧段的水解酸化是剩余污泥转化为可溶解的小分子。让后让其进入好氧反应阶段。于是FCR系统被应用于生物处理系统。基于生物理论，时间越长，食物链越长，越损失能量，从而可减少能源使用的增长的有机体，并作为一个生态系统的生物量在减少的结果。所以延长食物链，稳固食物链关系，可以有效地减少污泥量。FCR系统可以在啤酒废水的处理中实现活性污泥的零排放。本文章着力于研究在厌氧和多级好氧过程中减少活性污泥的方法。2材料和方法2.1污水特性。实验水是一种人造模拟啤酒厂废水，其中载有瓶装啤酒，氯化铵，磷酸二氢钾，硫酸镁和氯化钙。其生物降解性指数，BOD和COD浓度氧气的比例约是0.4-0.5。表1显示了主要的水质特性。46 2.2实验仪器和实验流程。实验装置是一个复合式生物反应器如图所示。FCR的有氧处理分为四个部分，他们的有效容积分别为，0.12,0.09,0.09,0.06立方米。污水倒进了反应器,然后流入每个部分,在重力作用下通过流量计调节流量。多层次的氧化部分水解段体积比是0.8:1。污水在水解段和所有的反应器的多级氧化部分被处理,然后流入二沉池将污泥和水分离。过多的污泥被定期的回收进入水解氧化处理阶段。在多层次的氧化部分的底部是一个曝气装置。图1实验装置2.3操作参数在长达两个月的试验期间,房间温度范围的14-27℃总水力停留时间为12个小时,水解反应是5.5小时。主反应区溶解氧浓度是2-6毫克/升。2.4分析方法通过检测原水和废水，以及处理水获得数据。3实验结果与讨论3.1去除COD的影响图2显示了在运行平稳时期.当进水COD浓度960-1720毫克/L时，水力停留为12h时，COD的去除率为90％以上，而污水中COD浓度为45-95毫克/升，出水水质达到了污水综合排放第一类标准46 图2，COD去除率随时间的变化曲线3.2污泥去除效果该系统由水解部分回收系统中产生的污泥并将其转化成有机负荷然后让其进入多级氧化阶段。在此过程中绝大部分有机物释放了能量除了一小部分转化成了微生物有机体。在水解工程中有可能因为微生物需要大量能量而产生负增长。同时回收的污泥可以进入水解部分。。从理论上说,“零排放”剩余污泥可达到，实验结果证实了这一点。在两个月的稳定运行过程中，系统产生的污泥被连续的记录。同时记录了活性污泥和COD去除之间的关系。图三显示污泥产生率是6%–10%平均为8.14%。15%的污泥来自于传统活性污泥法，25%污泥来自传统生物膜法。结果显示FCR系统对污泥量的减少具有显著作用。图3稳定运行中多级氧化处理段的活性污泥产生量4.机理分析46 在生物作用下，不同的细菌和运行方式在多级氧化处理阶段产生3个不同的区域。重污染区，中污染区，轻污染区.每个区域都有不同的微生物系统（从低级到高级）由，由细菌，原生动物，后生动物等组成了一个完整的生物链。通过分析系统、多种微生物在不同种类和质量都比传统的有氧运动过程中发现的优秀。因此,在这个系统是食物链比其它进程更加复杂。图4显示了在FCR系统中微生物食物链的组成。根据生物学理论，食物链越长，微生物越多，微生物之间的关系也越复杂，通过共生，竞争，捕食等相互作用微生物群落达到稳定，不会有一种微生物过度生长。营养程度较高的捕食者消耗的能量也更多，因此只有较少的能量被用于微生物增长。通过这些现象微生物可以维持在一个较好的生存状态，同时只有很少的污泥被生产出来。图4微生物的组成系统5结论（1）当COD的浓度进水为1200-1800mg/L时，水力停留时间为12h，平均COD的去除率为92.6%。零排放的剩余污泥是在这个系统的稳定运行时间可以实现，因为所生产的污泥可以在厌氧段循环再水解。无污泥处理设备的增加,这个方法可能在经济和环境上获得双重效益。（2）在多级氧化系统中可以形成类似自然界的微生物系统和先进的食物链。通过微生物间的捕食，共生，竞争等关系有效地减少了污泥量。在稳定运行中的多级氧化FCR系统平均的污泥产生量仅为8.15%作者：1环境工程学院，北京科技大学北京100083，中国，2环境科学与工程系，哈尔滨工业大学，哈尔滨150090，中国参考文献46 1.ChenYP,FuYS,LiXM,etal.Charactersandtreatmentofbrewerywastewater.PollutionControlTechnology,2003,16(4):148–151(inChinese)2.AndreottolaG,FoladoriP,etal.Areviewandassessmentofemergingtechnologiesfortheminimizationofexcesssludgeproductioninwastewatertreatmentplants.EnvironmentalScience&Health,2006,41(9):1853–18723.StateEnvironmentalProtectionofChina.AnalysisWaterandWastewater.4thed.Beijing:ChineseEnvironmentalSciencePress,2002,88–223(inChinese)4.StateQualityandTechniqueSupervisionBureau.IntegratedWastewaterDischargeStandard(GB8978–2002).Beijing:ChineseEnvironmentalSciencePress,1996,10(inChinese)5.AiHY,XieWM,WangQH,LiXS.Removaloforganicsubstancesandammonianitrogenfromrestaurantwastewaterbyusingfoodchainringsystem.ChinaWaterandWastewater,2005,21(10):49–51(inChinese)6.ZhangLK,YuDS,KongFL,etal.Explorationofprocessforreducingsludgebymicrozoon.EnvironmentalEngineering,2005,5(inChinese)7.WeiY,VanHoutenRT,BorgerAR,etal.Minimizationofexcesssludgeproductionforbiologicalwastewatertreatment.WaterResearch,2003,37:4453–44678.RocherM,GomaG,BegueAP,etal.Towardsareductioninexcesssludgeproductioninactivatedsludgeprocesses:Biomassphysicochemicaltreatmentandbiodegradation.Appl.Microbiol.Biotechnol.,1999,51(2):883–8909.HammanST,IngridC,StrombergerME.Relationshipsbetweenmicrobialcommunitystructureandsoilenvironmentalconditionsinarecentlyburnedsystem.SoilBiology&Biochemistry,2007,39(7):1703–171110.RatsakCH,VerkuijlenJ.Sludgereductionbypredatoryactivityofaquaticoligochaetesinwastewatertreatmentplants.Hydrobiologia,564(1):197–21111.LiangP,HuangX,QianY,etal.Determinationandcomparisonofsludgereductionratescausedbymicrofaunas’predation.BioresourceTechnology,2006(97):854–86112.SaktaywinW,TsunoH,NagareH,etal.Advancedsewagetreatmentprocesswithexcesssludgereductionandphosphorusrecovery.WaterResearch,2005,39(5):902–91046 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