啤酒厂啤酒废水处理工艺设计大学本科毕业论文.doc 53页

'设计总说明本设计为某啤酒厂啤酒废水处理工艺设计。啤酒废水水质的主要特点是含有大量的有机物，属高浓度有机废水，故其生化需氧量也较大。该啤酒废水处理厂的处理水量为5000m3/d。原污水中各项指标为：BOD浓度为1200mg/L,COD浓度为2000mg/L，SS浓度为700mg/L。因该废水BOD值和COD值较大,不经处理会对环境造成巨大污染，故要求处理后的排放水要严格达到国家二级排放标准,即：BOD≤20mg/L，COD≤100mg/L，SS≤70mg/L。经分析知该处理水质属易生物降解又无明显毒性的废水，可采用两级生物处理以使出水达标。一级处理主要采用物理法，用来去除污水中的悬浮物质和无机物。二级处理主要采用生物法,包括厌氧生物处理法中的UASB法和好氧生物处理法中的SBR法，可有效去除污水中的BOD、COD。本设计工艺流程为：啤酒废水→格栅→污水提升泵房→调节沉淀池→UASB反应器→预曝气沉淀池→SBR池→处理水（污泥）整个工艺具有总投资少，处理效果好，工艺简单，占地面积省，运行稳定，能耗少的优点。关键词：啤酒废水处理，高浓度有机废水，UASB法，SBR法 GeneralinformationofdesignThisdesignisthebrewerywatertreatmentofaBeerCompany.Themaindistinguishingfeatureofthebrewerywateristhatitcontainsmassiveorganicmattersanditbelongstothehighconcentrationorganicwastewater,soitsbiochemicaloxygendemandisalsohigh.Thewaterwhichneedstobetreatedinthebeerwastewateris5000.TheconcentrationsofBOD,CODandSSare1200mg/L,2000mg/Land700mg/L,respectively.ForthehighvalueofBODandCODforthebrewerywater,itcanpollutetheenvironmentifitisdischargedwithoutdisposal.SoitisrequiredtobestrictlymeetthesecondarydischargestandardofNationalWastewaterDischargeStandardswhichrequestsBOD≤20mg/L,COD≤100mg/L,SS≤70mg/L.Aftertheanalysis,thebrewerywatercanbiodegradeeasilyandhasnoobvioustoxicity,soweusetwolevelsofbiologicaltreatmenttotreatthedrainedwatermeetthedesignatedstandard.Thefirstlevelofprocessingmainlyusesthephysicalmethods,whichremovethesuspendedmatterandtheinorganicsubstanceinthewastewater.Thesecondlevelofprocessingisthebiologicalmethods,containsUASB(Upflowanaerobicslugeblanket)ofanaerobicoxygenbiologymethodsandSBR(SequencingBatchReactor)ofdemandoxygenbiologymethods,whichcouldreduceBODandCODinthewastewater.Thetechnologicalprocessofthisdesignis:Beerwastewater→Screens→Swageliftpumphouse→Regulatessendimatationtank→TankofUASB→pre-aerationsedimentationtank→TankofSBR→Treatmentwater(sludge).Thetechnologyhasmanyadvantagessuchaslowinvestment,highefficiency,simpleprocess,lessoccupiedarea,steadyrunningandenergysaving.Keyword:BreweryWater，HighConcentrationofOrganicWastewater，UASBProcess，SBRProcess 1前言啤酒是当今风靡世界最流行的饮料之一，我国啤酒厂的吨酒耗水量较大，一般为8t～12t，部分厂家可达10t～20t，每生产1t啤酒将产生废液4mL，而西方先进国家每产1t啤酒废水排放量约4mL，废水排放接近于耗水量的90％。啤酒以大麦芽为主要原料，加酒花，经酵母发酵酿制啤酒，年产量15万t。其生产工艺流程见图1.1。麦芽糖化过滤麦汁煮沸沉淀槽大米糊化生产废水发酵过滤清酒洗瓶罐装杀菌外运麦汁冷却图1.1啤酒生产工艺流程啤酒废水来自于啤酒生产各工序中的排放，主要污染物成分是糖类、醇类、氨基酸、果胶、啤酒花、维生素、蛋白等有机物及钾、钙、镁的硅酸盐、硫酸盐、磷酸盐等无机物。啤酒废水具有有机物浓度高，具有水量大、悬浮物及有机物含量高、COD波动大、BOD/COD高等特点，其中BOD/COD值较高，属于中等浓度有机废水，直接排入水体，在自然降解的过程中使水中的微生物大量繁殖，从而消耗了自然水体中的溶解氧，造成水体缺氧，导致水质发黑变臭，严重影响渔业、农业、工业及饮用水源，破坏人类的生存环境。另外，上述成分多来自啤酒生产原料，弃之不用不仅造成资源的巨大浪费，也降低了啤酒生产的原料利用率。如何既有效地处理啤酒废水又充分利用其中的有用资源，已成为环境保护的一项重要研究内容。 1.1处理工艺由于啤酒废水的可生化性良好，国内处理啤酒废水多采用生化法。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。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。1.1.1好氧生物处理好氧生物处理是在氧气充足的条件下，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)。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。1.1.1.1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，与活性污泥混合，在人工充氧的条件下，活性污泥吸附并氧化分解废水中的有机物，而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。据报道，进水CODCr为1200mg/L～1500mg/L时，出水CODCr可降至50mg/L～100mg/L，去除率为92％～96％。活性污泥法处理啤酒废水的缺点是动力消耗大，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，导致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耗费显著降低，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专利技术废水处理时间仅需19～20h，比普通活性污泥法缩短10～1lh，CODCr的去除率也在96 ％以上[1]。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[1]，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，因而能在较短时间内使污泥获得再生。1.1.1.2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[2]，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BOD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。1.1.1.3生物膜法生物膜法是在处理池内加入软性填料，利用同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BOD。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生物固体浓度和较高的有机负荷，因此处理效率高，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、渤海啤酒厂和徐州酿酒总厂等厂家的废水治理中采用了这种技术[3]。青岛啤酒厂在二段生物接触氧化之后辅以混凝气浮处理，啤酒废水中CODCr和BOD的去除率分别在80％和90％以上[4]。在此基础上，山东省环科所改常压曝气为加压曝气(0.25～0．30MPa)，目的在于强化氧的传质，有效提高废水中的溶解氧浓度，以满足中、高浓度废水中微生物和有机物氧化分解的需要。结果表明，当容积负荷≤13.33kg·m-3,停留时间为3～4h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1.3h～1.4h ，运转费用也较低。生物转盘是较早用以处理啤酒废水的方法。它主要由盘片、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，在处理高浓度废水时需增加转盘组数。该方法在美国应用较为普及，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。1.1.2厌氧生物处理厌氧生物处理适用于高浓度有机废水(CODCr>200mg/L，BOD>1000mg/L)。它是在无氧条件下靠厌气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)，而发酵后的剩余物质可作为优质肥料和饲料[5]。因此，啤酒废水的厌氧生物处理受到社会越来越多的关注。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最为成熟[6]。UASB的主要组成部分是反应器[7]，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)[8]。废水从反应器底部加入，在向上流动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)、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。实践证明[9]，UASB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。颗粒污泥的形成是厌氧细菌群不断繁殖、积累的结果，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[10]。适当高的水力负荷将产生污泥的水力筛选，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，使污泥不断旋转，有利于丝状菌互相缠绕成球。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为6.8～7.2。一定的碱度既能维持细菌生长所需的pH，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500mg/L～800mg/L(以CaCO3计)。碱度不足，所以需投加工业碳酸钠或氧化钙加以补充。研究表明[11]，在UASB启动阶段，保持进水碱度不低于l000mg/L对于颗粒污泥的培养和反应器在高负荷下的良好运行十分必要。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的成功运行提供了十分有利的条件。总之，UASB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，完全适用于高浓度啤酒废水的治理。其不足之处是出水CODCr的浓度仍达500mg/L左右，需进行再处理或与好氧处理串联才能达标排放。 厌氧反应器主要有厌氧滤器(AF)、厌氧流化床反应器(AFBR)、上流式厌氧污泥床反应器(UASB)、膨胀颗粒污泥床反应器(EGSB)和内循环厌氧反应器(IC)这几种反应器形式。目前高浓度有机污水较多采用UASB、EGSB和IC反应器，(表1.1)是三种反应器的性能对比。表1.1不同厌氧反应器的比较[19]项目UASBEGSBIC容积8～1020～5020～50液体上升流速（m/h）0.5～14～64～8处理效率高高高反应器进水流量稳定－可控稳定－可控变动－不可控耐负荷冲击强强最强进水分布器堵塞会会不会沼气处理简单，无需沼气缓冲器简单，无需沼气缓冲器复杂，需要沼气缓冲罐提升泵扬程要求低高最高建筑高度＋/－7＋/－13＋/－20占地面积较大小较小罐/池体材料水泥水泥/钢结构钢结构，需要保温关键部位安装容易容易较复杂 运行费用低较低较高1.1.3组合工艺1.1.3.1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)所需水解池体积小；(2)构造简，造价低，维护方便，易于放大；(3)产生污泥量少，有机物降解迅速；(4)去除率高。1.1.3.2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，然后经提升泵打入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，之后流入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：（1）投资少，处理稳定，处理效果好；（2）生物活性高；（3）水深大，耗电大。 1.1.3.3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。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。1.1.3.4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高，最佳pH为6.5－7.8，最佳温度为35℃～40℃，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。（1）.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反应器或氧化沟处理运行组合，以便进一步降低运行费用。1.1.3.5UASB+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）.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85%，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而增加。同原工艺相比较，每天实际节约1500m3～2500m3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/t。 1.2设计资料设计处理能力为日处理啤酒废水5000m3/d，最大时废水约380m3/h。原水水质指标及处理后水质要求如下表1.2：表1.2水质要求PHBOD(mg/L)COD(mg/L)SS(mg/L)进水水质5-1012002000700出水水质6-92010070 2啤酒废水处理工艺流程根据综述中对处理工艺的比较，厌氧－好氧联合工艺是较佳的技术手段，该工艺投资小，运行成本低，单位面积的污水处理能力高，污泥产量大大减少，适于难生物降解的污水处理，是一种经济实用、高质高效的啤酒废水处理技术。本设计选取将UASB和SBR两种处理单元进行组合，使处理流程简洁，节省运行费用。而把UASB作为整个废水达标排放的一个预处理单元，它具有良好的耐冲击性，可去除85％以上的COD，并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阶段的有机物量，因此降低了SBR好氧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。USAB＋SBR工艺，处理效率高，并具有脱氮除磷的功能。2.1工艺流程图该啤酒厂生产废水处理工艺流程如图2.1所示： 格栅污水提升泵调节池预曝气沉淀池池UASB反应器SBR浓缩池脱水间鼓风机水封罐沼气柜泥饼外运原污水沼气出水图2.1啤酒废水处理工艺流程图2.2工艺流程的说明废水通过格栅截留大颗粒有机物和漂浮物，由于截污量较小，采用人工清渣方式。污水提升泵，污水泵设置地面上露天放置（考虑环境气温不低于－3℃），污水泵配套引水筒。调节沉淀池在调节水量同时，去除一部分格栅无法截留的悬浮颗粒有机物，该池采用半地下式结构，便于沉淀物的排除。UASB 为主要的生化处理装置，全钢结构，地上式，考虑保温。沼气部分，设计水封罐、气水分离器。预曝气沉淀池，要改变厌氧出水的溶解氧含量，沉淀去除UASB出水带来的悬浮污泥。该池为地上式，钢筋混凝土结构。SBR池为半地下式，钢筋混凝土结构，运行中采用自动控制。处理出水排入市政污水管。啤酒废水各级处理效果如下[18，21，22]：调节沉淀池进水CODCr2000mg/L，BOD51200mg/L，SS700mg/L，去除率分别为CODCr25％、BOD510％、SS40％，出水水质分别为1500mg/L、1080mg/L、420mg/L。UASB的去除率分别为CODCr87.5％、BOD590.0％、SS70.0％，出水水质分别为187.5mg/L、108mg/L、126mg/L。预曝气沉淀池去除率为CODCr20.0％、BOD510.0％、SS40.0％，出水水质分别为150mg/L、97.2mg/L、75.6mg/L。SBR的出水水质为60mg/L、20mg/L、60mg/L，去除率分别为CODCr60％、BOD579.4％、SS20.6％。 3处理工艺构筑物设计3.1格栅3.1.1设计说明格栅主要是拦截废水中较大颗粒和漂浮物，如破布，瓶子，菜叶，麦末等，防止由于堵塞或反应池容积的减少而使得系统完全失效，对水泵起保护的作用，以确保后续处理的顺利进行。该厂处理的是生产废水，尽管SS含量不低，但较大漂浮物及较大颗粒少，格栅拦截的污染物不多，故选用人工清渣方式。设计流量：平日流量Qd＝5000m3/d＝208m3/h=0.058m3/s最大日流量Qmax=KzQd=1.83×208＝380.64m3/h＝0.1057m3/s设计参数：栅条间隙e＝0.02m，过栅流速v=0.6m/s,栅前水深h＝0.4m，安装倾角δ＝60°。3.1.2设计计算1、栅条的间隙数n＝＝＝21条（3.1）2、栅槽宽度设计采用φ10圆钢的栅条，即S＝0.01m.B=S(n-1)+en=0.01(21-1)+0.02×21＝0.62m（3.2） 3、进水渠道渐宽部分的长度设计水渠宽B1=0.52m，其渐宽部分展开角α＝20°。L1=＝＝0.14m（3.3）4、栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度L2＝L1/2＝0.14/2＝0.07m5、过栅水力损失h1=β4/3sinα.×k＝1.79×（0.01/0.02）4/3××sin60°×3＝0.034m（3.4）取h1＝50mm=0.05m6、栅后槽总高度设栅前渠超高h2=0.3mH＝h+h1+h2=0.4+0.034+0.3=0.75m（3.5）7、栅槽总高度L=L1+L2+0.5+1.0+＝0.14＋0.07＋0.5＋1.0＋＝2.11m（3.6）8、每日栅渣量在e＝20mm时，设栅渣量为每1000m3污水产0.05m3渣[23，24]W＝＝＝0.25m3/d（3.7） 采用人工格栅。格栅计算示意图如下图3.1：图3.1格栅计算示意图3.2调节池的设计3.2.1设计说明根据生产废水排放规律，后续处理构筑物对水质水量稳定性的要求，调节池停留时间取8.0h。调节池采用半地下式，便于利用一次提升的水头，并便于污泥重力排入集泥井，并有一定的保温作用，由于调节池内不安装工艺设备或管道，考虑土建结构可靠性高时，故障少，只设一个调节池。3.2.2设计计算调节池调节周期T＝8.0h调节池有效容积V＝TQd＝8.0×208＝1664m3调节池有效水深h＝4m 调节池规格2m×8m×16m×4m，V有＝1024m3调节池设污泥斗四个，每斗上口面积8m×8m，下口面积1m×1m，泥斗高3.5m。每个泥斗面积Vi=h/3(S1+S2+)=3.5/3(82+12+)=85m2（3.8）泥斗容积共V=4Vi=340m3调节池每日沉淀污泥重为W＝300×40％×5000＝0.6t（3.9）湿污泥体积约为V’=0.6/2.5%=24m3(设污泥密度为1t/m3)泥斗可存约三天污泥。调节池最高水位设置为＋3.00m，超高为0.50m，顶标高为3.50m。最低水位－0.50m，池底标高－3.20m。调节池出水端设吸水段。调节池设计计算见图3.2。 图3.2调节池工艺计算图3.3污水泵设计计算3.3.1设计说明污水泵从集水井中吸水压至调节池，污水泵设置于地面上，不能自灌，设置引水筒。污水泵总提升能力按Qmax考虑，即Qmax＝380.64m3/h，选五台泵，则每台流量为76.13m3/h。选100WQ90-19-7.5污水泵五台[25]，另备用一台，单泵提升能力90m3/h，扬程19m，转速1450r.min-1，电动机功率7.5kw，占地尺寸1100mm×500mm。3.3.2污水泵房污水泵单台占地L1297mm×B596mm，高H530mm。污水泵房地下一层，深1.4m，平面面积（4.5×6.8）m2，设积水坑300mm×500mm×500mm一个，地面排水由污水泵吸水管预留管排出。污水泵房地上一层，高3.6m，平面面积为（8.4×9.0）m2，设手动葫芦及单轨小车。污水泵设就地控制柜一组，设流量计于控制柜，并远程传至中控室。3.4UASB的设计3.4.1设计说明UASB反应器是由荷兰赫宁根农业大学的G.Lettinga等人在20世纪70年代研制的。80年代以后，我国开始研制UASB在工业废水处理中的应用，90年代该工艺在处理工程中被广泛采用[20]。本工程所处理啤酒生产废水，属高浓度有机废水，生物降解性好，USAB 反应器作为处理工艺的主体，停留时间为7.0h，拟按下列参数设计。设计流量5000m3/d，即208m3/h进水浓度CODCr2000mg/L,CODCr去除率E＝87.5％；容积负荷Nv＝8kgCOD/(m3.d)(按常温23℃)；[27，28]产气率r＝0.4m3/kgCOD污泥产率X＝0.1kg/kgCOD3.4.2UASB反应器工艺构造设计计算1、UASB总容积计算UASB总容积V＝（3.11）式（3.11）中Q——设计处理流量，m3/d；Sr——去除的有机污杂物浓度，kg/m3；Nv——容积负荷，kgCOD/(m3.d)。则V＝＝820（m3）选用6个池子，每个池子的体积为Vi＝V/6＝820/6＝137（m3）假定UASB体积有效系数90％，则每池的需容积为Vi＝152m3若选用直径φ5000mm的反应器6个，则容器水力负荷约为0.4m3/(m2.h),基本符合要求[25]。2、工艺构造设计UASB 的重要构造是指反应器内三相分离器的构造，三相分离器的设计直接影响气、液、固三相在反应器内的分离效果和反应器的处理效果。对污泥床的正常运行和获得良好的出水水质起十分重要的作用，根据已有的研究和工程经验，三相分离器应满足以下几点要求[28]。①混合液进入沉淀区之前，必须将其中的气泡予以脱出，以防气泡进入沉淀影响沉淀。②沉淀区的表面水力负荷应在0.7m3/(m2.h)以下，进入沉淀区前，通过沉淀槽底缝隙的流速不大于2.0m/h。③沉降斜板倾角不应小于50°，使污泥不在斜板积聚，尽快回落入反应区内。④出水堰前设置挡板，以防止上浮污泥流失；某些情况下，应设置浮杂清除装置。三相分离器设计须确定三相分离区数量，大小斜板尺寸、倾角和相互间关系。小斜板（反射锥）临界长度计算。[21，24]反射锥临界长度计算公式为AO’＝〔（q/L·N·Up）＋r〕（3.12）式（3.12）中q——通过缝隙的流量，m3/h；L——回流缝隙长度，m；N——缝隙条数；Up——气泡的上升速度，m/s；r——上斜板到器壁的距离，m；β——下斜板与器壁的夹角。 且其中Up由斯托克斯公式计算：Up＝（ρ1－ρ2）dg2（3.13）式（3.13）中Up——气泡自由上升速度，cm/s；B——气泡碰撞系数；g——重力加速度，980cm/s2；ρ1——液体密度，g/cm3；ρg——气体密度，g/cm3；μ——液体动力粘度，g/(cm.s)；dg——气体直径，cm。且μ＝γ.ρ1（3.14）式（3.14）中γ——液体的运动粘滞系数，cm2/s；设水温为25℃，气泡直径dg为0.02cm，废水ρ1为1.02g/cm3，气体ρg为1.15×10－3g/cm3,β取0.95，净水γ＝0.0089cm2/s，则净水动力粘度为μ’＝γ.ρ1＝0.0089×1.02＝0.00908（g/cm.s）因处理对象为废水，μ比净水的μ大，其值取为净水的2.5倍，则废水动力粘度为μ＝μ’×2.5＝0.0227g/（cm.s）,气泡在静止水中上升速度为Up＝×（1.02－1.15×10－3）×0.022=0.93(cm/s)＝0.93×10－2（m/s） 单池处理水量为q＝×＝0.96×10－2（m3/s）设计回流缝隙数量n＝1，宽度r＝0.6m，下倾板倾角α＝54°,即β＝36°，计算出回流缝长度L＝（3.5－0.2－0.3）×2×π＝18.85（m）计算回流缝后，进一步计算下斜板临界长度AO’＝〔（0.96×10－2/18.85×1×0.93×10－2）＋0.6〕＝1.232（m）（3.15）取小斜板长度L小＝1.2m，AO’＝1.3m，其水平L小水平＝0.94m，垂直L小垂直＝1.29m，三相分离器设计如下图3.3所示。图3.3三相分离器工艺计算图图中D1＝1.0m，D2＝2.8m，D3＝3.8m，α1＝53.1°，α2＝54.3°大集气罩的收气面积占总面积的比例为A3/A＝＝52％符合要求 沉淀区面积S＝π（5－0.6）2－π×1.02＝14.5（m2）（3.16）回流缝的过水流速为：v＝＝3.17（m/h）符合要求。UASB设计结果：D＝5.0m，H＝8.0m，其中超高H1＝0.3m，三相分离器高度H2＝2.5m，反应区高H3＝4.5m，反应器底污泥区高H4＝0.7m。集气罩顶直径D1＝1.0m，大斜板长L大＝2.83m，倾角α2＝54.3°，小斜板长L小＝2.0,倾角α1＝53.1°3、脱气条件校核如果水是静止的，则沼气将以Up＝0.9～1.0cm/s的流速上升，可以进入气室中。但由于在三相分离器中，水是变相流动，因此沼气气泡不仅获得了水的加速，而且运动发生了方向改变。气泡进入气室，必须保证满足以下公式要求Up/v>L2/L1（3.17）式（3.17）中Up——气泡垂直上升速度；v——气泡实际缝隙流速；L2——回流缝垂直长度；L1——小斜板与大斜板重叠长度。根据三相分离器设计结果，得Up/v＝＝10.56L2/L1=(0.6×tan53.1°)/〔(5.2-4.6)××tan53.1°〕＝2.0可见Up/v>L2/L1,满足脱气条件要求。 3.4.3产泥量的计算产泥系数r＝0.15kg干泥/（kgCOD.d）设计流量Q＝208m3/h进水COD浓度S0＝1500mg/LCODCr去除率E＝87.5％则UASB反应器总产泥量为△X＝rQSr＝rQS0E＝0.15×5000×6×0.875＝3937.5kg（干）/d＝164.1kg（干）/h（3.18）每池产泥△Xi＝△X/6＝656.3kg（干）/d设污泥含水量为98％，因含水率P>95％，取ρ＝1000kg/m，则污泥产量为Qs＝＝196.87（m3/d）（3.19）每池排泥量Qsi＝196.87/6＝32.8（m3/d）3.4.4沼气管路系统设计计算1、产气量计算设计流量Q＝208m3/h 进水CODCrS0＝1500mg/LCOD去除率E＝0.4m3气/kgCOD则总产量为G＝eQSr＝eQS0E＝208×1.5×0.4＝124.8（m3/h）（3.20）每个UASB反应器产气量Gi＝G/6＝20.8m3/h2、沼气集气系统布置由于有机负荷较高，产气量大，每三台反应器设置一个水封罐，水封罐出来的沼气分别进入气水分离器，气水分离器设置一套两级，共两个，从分离器出来去沼气贮柜。集气室沼气出气管最小直径为DN100，且尽量设置不短于300mm的立管出气，若采用横管出气，其长度不宜大于150mm。每个集气室设置独立出气管至水封罐。3、水封罐的设计计算见图3.4图3.4水封罐计算图 水封罐一般设于消化反应器和沼气柜或压缩机房之间，起到调整和稳定压力，兼作隔绝和排除冷凝水之用。UASB反应中大集气罩中出气气体压力为p1＝1.0mH2O（1mH2O＝9800Pa）,小集气罩中出气体压力为p2＝2.5mH2O，则两者气压差为△p＝p2-p1＝1.5（mH2O）（3.21）故水封罐中该两收气管的水封深度差为1.5mH2O。沼气柜压力p≤400mmH2O,取为0.4mH2O，则在忽略沼气管路压力损失（这种计算所得结果最为安全），水封罐所需最大水封为H0＝p2－p＝2.5－0.4＝2.1(mH2O)（3.22）取水封罐总高度为H＝2.5m。水封罐直径1800mm，设进气管DN100钢管四根，出气管DN150钢一根，进水管DN52钢管一根，放空管DN50钢管一根，并设液面计。4、气水分离器气水分离器起到对沼气干燥作用，选用φ500mm×H1800mm[25]，钢制气分离器两个，串联使用。气水分离器中预装钢丝填料，在各级气水分离器前设置过滤器以净化沼气，在分离器的出气管上装设流量计、压力表及温度计。5、沼气柜容积确定由上述计算可知该处理日产沼气2300m3，则沼气柜容积应为平均时产气量的3h体积确定，即3×＝287.5（m3）设计选用500m3钢板水槽内导轨湿式贮气柜[26]。§3.4.5.检修（1）入孔为便于检修，各UASB反应器在距地坪1.0m处设φ800mm入孔一个。 （2）通风为防止部分容重过大的沼气在UASB反应器内聚集，影响检修和发生危险，检修时可向UASB反应器中通入压缩空气，因此在UASB反应器一侧预埋缩空气管（由鼓风机房引来）。（3）采光为保证检修的采光，除采用临时灯光处，还可移走UASB反应器的活动顶盖，或不设UASB顶盖。§3.4.6.给排水在UASB反应器布置区设置一根DN40供水管供补水、冲洗及排空中使用。§3.4.7.通行在UASB反应器顶面之下1.1m之处设置钢架、钢板行走平台，并连接上台钢梯。§3.4.8.安全要求（1）UASB反应器的所有电器设施，包括泵、阀、灯等一律采用防爆设备；（2）禁止明火火种进入该布置区域，动火操作应远离该区及沼气柜；（3）保持该区域良好通风。3.5预曝气沉淀池设计计算3.5.1设计说明污水经UASB反应器厌氧处理后，污水中含一部分且有厌氧活性的絮状颗粒，在UASB反应器中难以沉淀去除，故而使其在此曝气沉淀池中去除，由于经曝气作用，厌氧活性遗失，沉淀效果增强，同时在该沉淀池中没有沼气气流影响，故而沉淀效果亦增强，另外，UASB出水中溶解氧含量几乎为零，若直接进入好氧处理构筑物，会使曝气池中好氧污泥难以适应，影响好氧处理效果，通过预曝气亦可以吹脱去除一部分UASB反应器出水中所含带的气体。 预曝气沉淀池参考曝气沉砂池和竖流沉淀池设计。曝气利用穿孔管进行，压缩空气引自鼓风机房，曝气后污水从档墙下进入沉淀池，沉淀后污水经池周出水。所产生污泥由重力自排入集泥井，每天排泥一次。3.5.2预曝气沉淀池工艺构造计算进水水质CODCr187.5mg/L，BOD5108mg/L，SS126mg/L。出水水质CODCr150mg/L,BOD597.2mg/L，SS75.6mg/L。预曝气沉淀池，曝气时间10～15min，沉淀时间1h，沉淀池表面负荷0.7～1.0m3/(m2.h)。曝气量为0.4m3/m3污水。1、有效容积计算曝气区V1＝×0.25＝52.1（m3）(3.23)沉淀区V2＝×1.0＝208.3（m3）2、工艺构造设计计算预曝气沉淀池工艺构造如下图3.5和图3.6。图3.5预曝气沉淀池平面图图3.6预曝气沉淀池立面图曝气区平面尺寸2m×6.5m×2.0m，池高3.5m，其中超高0.5m，水深3.0m ，总容积为78m3。曝气区设进水配槽，尺寸为2m×6.5m×0.3m×0.8m（含超高）。沉淀区平面尺寸2m×6.5m×6.5m，池总高6.0m，其中沉淀有效水深2.0m，沉淀区总容积169.0m3，沉淀池负荷为0.74m3/(m2.h)。沉淀池总深度H为H＝H1＋H2＋H3＋H4＋H5(3.24)式（3.24）中H1——超高，取H1＝0.4m；H2——沉淀区高度，H2＝2.0m；H3——隙高度，取H3＝0.2m；H4——缓冲层高度，取H4＝0.4m；H5——污泥区高度，H5＝3.0m。即沉淀池总深H＝6.0m。沉淀池污泥斗容积为Vi＝＝)＝47.3（m3）(3.25)总容积V＝2Vi＝94.6m33、沉淀污泥量计算预曝气沉淀池污泥主要因悬浮物沉淀产生，不考虑微生物代谢造成的污泥增量。进水SS126mg/L，出水75.6mg/L，则所产生污泥量为： Qs＝5000×（126-75.6）×10－3＝252kg（干）/d(3.26)污泥容重为1000kg/m3，含水率为99％，其污泥体积为V＝＝25.2（m3）（3.27）每日污泥流量为25.2m3/d。3.5.3曝气量计算设计流量为208m3/h，曝气量为0.4m3/m3污水。则供气量为1.39m3/min，单池曝气量取为0.70m3/min，供气压力为4.0～5.0mH2O(1mH2O＝9800Pa)。曝气管长6.0m，共两根，每池一根。在曝气管中垂线两下侧开φ4mm孔，间距280mm，开孔20个，两侧共40个，孔眼气流速度为4m/s。3.5.4排泥预曝气沉淀池内污泥贮存在1～2d后，每天排泥一次，采用重力排泥，流入集泥井，排泥管管径DN200。3.5.5进水配水为使预曝气沉淀池曝气区进水均匀，设置配水槽。配水槽长6.5m，宽0.3m，深0.8m。槽底设计10个配水孔，每池5个，孔径φ100mm。3.6SBR反应池设计计算3.6.1设计计算说明根据工艺流程论证，SBR法具有比其他好氧处理法处理效果好、占地面积小、投资省的特点，因而选用SBR法。SBR法的效果处理效果为：进水CODCr150mg/L、BOD597.2mg/L、SS75.6mg/L，出水CODCr60mg/L、BOD520mg/L、SS60mg/L 。设计处理流量Qh＝208m3/h。由于SBR法处理对象为经过厌氧处理后的啤酒废水，其生化性亦不如原污水，但BOD5/CODCr仍很大。而且该废水中不含特别难降解的污染物和有害物质，SBR运行周期反应时间，根据类似工程经验确定为8～9h，设置两套设备，间歇使用。SBR运行每一周为8.0～9.0h，其中进水2.0h，反应（曝气）4.0～5.0h，沉淀1.0h，排水0.5～1.0h，闲置0.5～1.0h。SBR处理污泥负荷设计为N3＝0.15kgBOD5/(kgVSS.d)3.6.2SBR反应池容积计算根据运行周期时间安排和自动控制特点，SBR反应池设置4个。1、污泥量计算SBR反应池所需污泥量为MLSS＝＝＝＝3431.1kg/（干）＝35t(3.28)设计沉淀后污泥的SVI＝150mL/g则污泥体积为VS＝1.2SVI×MLSS＝1.2×150×10－3×3431.1＝617.5（m3）(3.29)2、SBR反应容积SBR反应池容积V＝Vsi＋VF＋Vb(3.30)式(3.30)中Vsi——代谢反应所需污泥容积，m3； VF——反应池换水容积，m3；Vb——保护容积，m3。VF为SBR反应池的进水容积，即VF＝（5000/24）×2.0＝416.6（m3）Vs＝617.5m3，单池污泥容积Vsi＝Vs/4＝154.4m3则V＝20＋154.4＋Vb3、SBR反应池构造尺寸SBR反应池为满足运行灵活及设备安装需要，设计为长方形，一端为进水区，另一端为出水区。SBR反应池单池平面（净）尺寸为（14.0×7.0）m2，水深为5.0m，池深为5.5m。单池容积为V＝14×7×5＝490（m3）则保护容积为Vb＝150m3四池总容积∑V＝4V＝1960m3SBR反应池尺寸（外形）（30×15×5.5）m33.6.3SBR反应池运行时间与水位控制SBR反应池总水深5.0m。按平均流量考虑，则进水前水深为3.2m，进水结束后5.0m。排水时水深为5.0m，排水结束后3.2m。5.0m水深中，换水水深为1.8m，存泥水深2.0m，保护水深1.2m。保护水深的设置是为避免排水时对沉淀及排泥的影响。 进水开始与结束由水位控制，曝气开始由水位和时间控制，曝气结束由时间控制，沉淀开始与结束由时间控制，排水开始由时间控制，排水结束由水位控制。3.6.4排泥量及排泥量系统1、SBR产泥量SBR的剩余污泥主要来源于微生代谢的增殖污泥，还有很少部分由进水悬浮物沉淀形成。SBR生物代谢产泥量为△X＝aQSr－bXrV＝aQSr－b＝（a－b/Ns）QSr(3.31)式(3.31)中a——微生物代谢增殖系数，kgVSS/kgBOD；b——物自身氧化率，1/d。据啤酒废水的性质，参考类似经验数据，设计a＝0.83，b＝0.05，则有△X＝（0.83－0.05/0.15）×5000×0.208＝520（kg/d）假定排泥含水率为96％，则排泥量为Qs＝＝＝13（m3/d）（3.32）或Qs＝0.520/(1－98%)＝26.0（m3/d）（P＝98％）考虑一定安全系数，则每天排泥量为30m3/d。2、排泥系统每池池底坡向排泥坑坡度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，排泥管安装高程相对地面为0.4m，相对最低水位为1.3m。 3.6.5需氧量设计计算1、需氧量计算SBR反应池需氧O2计算式为O2＝a’QSr＋b’XV＝a’QSr＋b’(QSr/NS)（3.33）式(3.33)中a’——微生物代谢有机物需氧率，kg/kg；b’——微生物自养需氧率，1/d。根据类似工程经验数据，取a’＝0.55，b’＝0.15，需氧量为O2＝0.55×5000×0.062＋0.15×（1/0.15）×5000×0.062＝480.5（kgO2/d）2、供气量计算设计采用塑料SX-1型空气扩散器，敷设SBR反应池池底，淹没深度4.5m。SX-1型空气扩散器的氧转移效率为E＝8％[25]。若空气密度为1.201kg/m3，空气中含有氧量为23.2％，则所需的理论空气量为：＝1724.5（m3/d）实际所需的空气量为：＝21556.25（m3/d）＝14.97（m3/min）3、空气管计算鼓风机房出来的空气供气干管，在相邻两SBR池的隔墙上设两根供气支管，为两SBR池供气。在每根支管上设5条配气竖管，为SBR池配气，四池共四根供气支管，20条配气竖管。每条配气管安装SX-1扩散器2个，每池共10个扩散器，全池共40个扩散器。每个扩散器的服务面积为98m2/10个=9.8m2/个。 3.7鼓风机房设计3.7.1供风量本处理需提供压缩空气的处理构筑物及其供风为：预曝气沉淀池1.39m3/min，4.0mH2O；SBR反应池14.97m3/min，4.5mH2O。3.7.2供风风压预曝气沉淀池供风风压为3.5～4.0mH2O，SBR反应池需供风风压为4.5m3/min，鼓风机供风以SBR反应池为准。根据计算，SBR反应池曝气系统风压损失为0.338m3/min，则鼓风机所需出风压为ps＝H1＋H2＋H3（3.34）式(3.34)中H1——SBR反应池所需风压；H2——空气管路系统风压损失；H3——曝气系统富余风压。即ps＝H1＋H2＋H3＝4.5＋0.338＋0.1＝4.938（mH2O）3.7.3鼓风机的选择综合以上计算，鼓风机总供风量及风压为Qs＝14.01m3/min，ps＝4.936mH2O拟选用TSC－1000鼓风机三台[25]，二用一备。该鼓风机技术性能如下：转速1450r/min，口径DN100mm，出风量8.0m3/min，出风升压ps49.0kPa，电机功率N15kW，机组重量W330kg。机组占地（安装尺寸）面积L1010mm×M1010mm，机组高H1150mm。 3.7.4鼓风机房布置鼓风机房平面尺寸（10.8×5.4）m2，鼓风机房净高4.8m。鼓风机机组间距不小于1.5m。鼓风机不专设风道，新鲜空气直接从建筑窗上部的进风百叶窗进入，由鼓风机进风过滤器除尘。鼓风机在出风支管上装设压力表及安全阀，鼓风机由值班室和中控室均可控制。3.8污泥处理系统3.8.1产泥量根据前面计算知，有以下构筑物排泥。调节沉淀池24m3/dP＝97.5％UASB196.9m3/dP＝98％预曝气沉淀池25.2m3/dP＝99％SBR反应池26m3/dP＝98％则污水处理系统每日总排泥量为V＝272.1m3。3.8.2污泥处理方式污水处理系统各构筑物所产生污泥每日排泥一次（除SBR池外），集中到污泥浓缩池，经浓缩后送至贮泥柜暂放，再送至脱水机房脱水，形成的泥饼外运作农肥（因为污泥中无有害污染物，而有机质含量较高）。污泥浓缩池为间歇运行，运行周期为24.0h。其中各构筑物排泥，污泥泵抽送污泥时间1.0～1.5h（除SBR外）。污泥浓缩时间20.0h，浓缩池排水与排泥时间2.0h，闲置时间0.5～1.0h。 3.9污泥浓缩池设计计算3.9.1设计说明污泥浓缩池采用间歇式重力浓缩池，运行周期为24.0h，其中进泥1.0～1.5h，浓缩20.0h，排水和排泥2.0h，闲置0.5～1.0h。浓缩前污泥量为272.1m3，含水率P＝98％。3.9.2容积计算浓缩20.0h后，污泥含水率为95.5％，则浓缩后污泥体积为V＝V0×（C0/C）＝272.1×[(1-98%)/(1-95.5%)]＝120.9（m3）（3.35）则污泥浓缩池所需容积应不小于272.1＋120.9＝393.0（m3）3.9.3工艺构造尺寸设计污泥浓缩池三个，单池容积不应小于131m3。设计平面尺寸为3×（5.5×5.5）m2，则净面积为为90.8m2。设计浓缩池上部柱体高度为4.0m，其中泥深3.5m，柱体部分污泥容积为317.8m3。浓缩池下部为锥斗，上口尺寸（5.5×5.5）m2，下口尺寸为（0.5×0.5）m2，锥斗高为3.0m，则污泥斗容积为(m3)污泥浓缩池总容积为317.8＋99.8＝417.6（m3）>393m3，满足要求。浓缩池保护容积为24.0m3。锥斗斜面倾角为50.2°，浓缩池池顶标高为3.5m，池内底标高为－3.0m。 3.10污泥脱水系统设计3.10.1污泥贮柜浓缩后需排出污泥118m3，污泥贮柜容积应为V≥118.0m3。设污泥贮柜为φ6.0m×H6.0m，则贮柜有效容积为V＝＝169.6(m3)>118.0m3（3.36）可满足污泥贮存要求。污泥贮柜除进出泥管外，需设置泥位计、通风孔、入孔。3.10.2污泥脱水机房1、污泥产量干污泥产量为调节沉淀池0.6t/dUASB3.94t/d预曝气沉淀池0.25t/dSBR反应池0.52t/d合计干污泥量为5.31t/d经浓缩池浓缩后为含水P＝95.5％的污泥共118.0m3/d。2、污泥脱水机根据所需处理污泥量，选用DYQ－2000型脱水机一台[25]。该脱水机处理能力为430kg（干）/h，则工作时间12.4h。脱水机技术指标：干泥生产量400～460kg/h，泥饼含水率70％～80％，主机调速范围0.97～4.2r/min，主机功率1.1kW，系统总功率25.2kW，滤带有效宽度2000mm ，滤带运行速度1.04～4.5r/min。外形尺寸4800mm×3000mm×2500mm，机组质量6120kg。3、投药装置投药量根据对城市污水污泥、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：FeCl35.0％～8.0％，硫酸铝8.0％～12.0％，聚合氯化铝3.0％～10.0％，聚丙烯酰胺1.5‰～2.5‰。投药系统按投加聚丙烯酰胺考虑。设计投药量为2.0‰，则每日需药剂为5000×2.0/1000＝10.0kg需用纯度为90％的固体聚丙烯酰胺为10.0/0.90＝11.1kg调配的絮凝剂溶液浓度为0.2％～0.4％，则溶解所需溶药罐最小容积为2000L。选用BJQ－14－0.75溶药搅拌机一台，药液罐规格1.8m×φ1.5m，有效容积为2625L，搅拌电动机功率为0.75kW。药液投加选用JZ－450/8计量泵外形占地尺寸为825mm×890mm，高为880mm（含基础）。4、其他配套设备（1）污泥进料泵单螺杆泵一台GFN65×2A[25]，该泵送流量0.5～15.0m3/h，输送压力为4.0kgf/cm2（1kgf/cm2＝98kPa），电动机功率为7.5kW，占地尺寸2100mm×1200mm。（2）滤带清洗水泵DA1－80×5清水泵一台[25]，该泵流量25.2～39.6m3/h，扬程44～64mm，电动机功率为7.5kW，占地尺寸为1400mm×700mm。（3）空压机Z－0.3/7移动式空压机一台[25]，输送空气流量为0.3m3/min，压力为7.0kgf/cm2(1kgf/cm2＝98kPa)。5、脱水机房面积脱水机房建筑尺寸为（12.0×9.0）m2，必要时可设置（2.0×6.0）m2的污泥栅。 4污水处理站平面布置和高程布置4.1构筑物和建筑物主要设计参数该啤酒厂废水处理工艺构筑物和建筑物及其技术参数见表4.1，表中包括部分独立露天设置的设备。综合楼的功能包括办公值班、化验、配电、控制机房。构筑物平面尺寸指平面外形尺寸。建筑物平面尺寸为轴线尺寸。表4.1构（建）筑物一览表[26，27]序号名称技术参数平面尺寸/m2高度/m备注1格栅e=0.02m3.0×1.01.00砖混2一次污水泵房100WQ五台Qb90m3/hHb19m5.0×1.0——钢筋混凝土3调节沉淀池T＝8.0h16×15.68.5砖混六台φ5.0m× 4UASBH8.0m,Nv＝8kgCOD/(m3.d)16.0×18.08.0钢5水封罐两个φ1.82.5钢6预曝气沉淀池T＝1.5h14.0×10.06.0钢筋混凝土7SBR反应池∑T8.0hTR＝4.0h30.0×15.05.5钢筋混凝土8鼓风机房Q10.2m3/minp5.0mH2O10.8×5.44.8砖混9污泥浓缩池P95.5％Q118.0m3T＝24.0h12.0×6.06.5钢筋混凝土10污泥贮柜V118.0m3Φ6.0mH6.0m钢11污泥脱水机房DYQ-200012.0×9.05.4砖混12污泥棚——2.0×6.03.9砖混13沼气柜V1000m3φ10.5m7.0钢14综合楼二层15.0×5.47.2砖混4.2污水处理站平面布置该啤酒厂污水处理站总占面积为3870m2，其中构建筑物占地面积为1500m2，所占比例为40％左右。4.2.1.管线设计（1）.污水管 ①进水渠原污水沟上截流闸板的设计和进站控制闸板的设置由啤酒厂决定；②出水管DN200铸铁管或陶瓷管，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之前及预曝气沉淀池之前设置超越管，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物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。（1）.污泥管调节池沉淀池、UASB、预曝气沉淀池、SBR反应池污泥均为零力排入集泥井，站区排泥管均选用DN200钢铁管，i0.02。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。集泥井排泥管DN250，钢管。浓缩池排泥管，贮泥柜排泥管，DN150，钢管。（2）.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。沼气管逆坡向走管，i0.005。（3）.给水管沿主干道设置供水干管DN50，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、泵房及各池均为DN40，镀锌钢管。（4）.雨水外排依靠道路边坡排向厂区主干道雨水管。（5）.管道埋深①压力管道在车行道之下，埋深0.7～0.9m，不得小于0.7m；在其他位置0.5～0.7m，不宜大于0.7m。②重力流管道由设计计算决定，但不宜小于0.7m（车行道下）和0.5m（一般区域）。平面布置结果见附图。 4.3污水处理站高程布置4.3.1.布置原则（1）充分利用地形地势及城市排水系统，使污水经一次提升便能顺利自流通过污水处理构筑物，排出厂外。（2）协调好高程布置与平面布置的关系，做到既减少占地，又利于污水、污泥输送，并有利于减少工程投资和运行成本。（3）做好污水高程布置与污泥高程布置的配合，尽量同时减少两者的提升次数和高度。（4）协调好污水处理厂总体高程布置与单体竖向设计，既便于正常排放，又有利于检修排空。高程布置结果见附图。 5投资估算5.1估算范围啤酒废水处理厂的废水处理工程、其他附属建筑工程、其他公用工程等。另外包括部分厂外工程（供电线路、通信线路、临时道路等）。5.2编制依据本工程依据《广东省市政工程费用定额》的标准，及《广东省市政工程费用定额的补充规定》中给水工程费率。套用《全国市政工程预算定额广东省市政工程单位估价表》中的定额基价，并对基价进行调整，调整系数为15.34％。土方工程计取地区材料基价系数，按《广东省市政工程费用定额》中土石方工程费率计算。5.3估算5.3.1.材料价格构筑物材料价格根据市场现在价格，经调查分析综合测算后确定，土建材料为钢筋混凝土的池体等按300元/m3，材料为砖混的按200元/m3计。国内设备按厂家出厂价格另外加运杂费用，引进设备按到岸价另加国内运杂费用。 5.3.2.投资估算工程投资估算如表5.1所示：表5.1工程投资估算表工程名称估算价格/（万元）土建规格（m3）土建费用构造物费用安装和其它费用格栅3.0×1.0×1.00.060 80.030.0一次污水泵房5.0×2.0×3.50.900调节沉淀池16×15.6×8.51.020UASB12×14×840.32预曝沉淀池14×10×625.20SBR反应池30×15×5.574.25鼓风机房10.8×5.4×4.85.60污泥浓缩池12×6×6.514.04污泥贮柜罐π/4×4×4×62.262污泥脱水机房12×9×5.411.664污泥棚2.0×6.0×3.90.936沼气柜π/4×10.52×718.184水封罐π/4×1.82×2.50.192×2综合楼15×5.4×7.211.664小计——206.4980.030.0工程总费用316.495.3.3.运行费用某市工业用电价格为1.00元/度；工业用水价格为1.70元/度。维修及大修费率：大修提成率2.1％；维修综合费率1.0％。运行成本估算：5.3.3.1.动力费污水提升泵用电量：24h运转用电量＝7.5×4×24＝720度；鼓风机用电量：24h运行用电量＝15×2×24＝720度； 污泥脱水机用电量：工作时间为12.4h用电量＝25.2×12.4＝312.5度污泥进料泵用电量：工作时间为4.5h用电量＝7.5×4.5＝33.75度清洗水泵用电量：工作时间为7.3h用电量＝7.5×7.3＝54.75度污泥浓缩机用电量：24h运行用电量＝10×24＝240度其它用电量和照明合计100度合计每天用电量2181度用电总额为2181×1.00＝2181元每年用电总额为2541×365＝79.61万元水费：按每日用水150m3来计算，每年的用水费为1.70×150×365＝9.31万元5.3.3.2.维护（修理）费：维修费率按3.5％计，则年费用为316.49×3.5％＝11.08万元5.3.3.3.工程年折旧费：折旧率按4.5％计，则年费用为316.49×4.5％＝14.24万元 5.3.3.4.管理费：（79.61＋9.31＋11.08＋14.24）×10％＝11.42万元5.3.3.6.运费：每天外运含水75％的湿泥21.3t，自备汽车运输，运价2.0元/（t·km），费用为21.3×2.0=42.6元，即每年为15549元，约1.56万元。5.4年估算运行成本合计年运行费用为79.61＋9.31＋11.08＋14.24＋11.42＋1.56＝127.22万元，则处理每立方米的啤酒废水成本为0.70元。另外，UASB反应器产沼气量为124.8m3/h，即2300m3/d。经调查可知，沼气经浓缩后，可用作燃料，带来较大的经济效益，故处理厂的成本可以降低。总结通过以上流程处理，出水水质为：COD：60mg/L,BOD：20mg/L,SS：20mg/L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。采用UASB+SBR工艺处理啤酒废水具有工艺简单，运行可靠、节省投资、日常维护简单等特点。废水经UASB反应器处理后，可以大幅度减轻SBR工段的负荷；废水经UASB+SBR后可去除90％以上的有机物质，出水水质可达《污水综合排放标准》（GB8978-1996）中一级标准。UASB反应器的启动是整个工程能够顺利运行的关键，启动过程分成两个主要阶段进行：首先采用低浓度进水且保持进水浓度不变，逐渐增加进水量以提高有机符合直至达到设计进水量；然后保持进水量不变，逐渐增加废水浓度以提高有机负荷直至达到设计进水浓度。当UASB反应器达到了设计的水质水量，反应器中形成颗粒污泥则 进入稳定运行期。综上所述，对啤酒厂废水而言，采用UASB+SBR处理工艺是经济可行的工艺路线，具有广阔的发展前景。参考文献[1]刘永淞.间歇活性污泥法处理啤酒废水试验研究[J].中国给水排水,1989,5(3),18-20.[2]OswaldWJ.AdvancesinWaterQualityImprovement[M].USA,Austin,UniversityofTexasPress,1988,132.[3]李家瑞,翁飞,朱宝珂.工业企业环境保护[M].北京:冶金工业出版社,1992,160-166.[4]阔焕祥.啤酒废水处理技术的现状及发展趋势[J].工业水处理,1993,3(3),8-10.[5]周陈钢.加压生物接触氧化法处理啤酒废水的研究[J].环境污染与防治,1993(3),16-18.[6]CroninC,LoKV.AnaerobictreatmentofbrewerywastewaterusingUASBreactorsseededwithactivatedsludge[J].BioresourTechnol,1998,64,33–38.[7]YuH,GuG.Biomethanationofbrewerywastewaterusingananaerobicupflowblanketfilter[J].JCleanProd,1996,4(3/4),219-223.[8]申立贤.高浓度有机废水厌氧处理技术[M].北京:中国环境科学出版社,1992,68-70. 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