葡萄酒廢水處理工程設計.doc

本科畢業(yè)設計（論文）12000m3/d葡萄酒廢水處理工程設計 2011年6月 本科畢業(yè)設計（論文）12000m3/d葡萄酒廢水處理工程設計學院（系）： 環(huán)境與化學工程學院 專 業(yè)： 環(huán)境工程 學生 姓名： 學 號： 指導 教師： 答辯 日期： 2011-6-24 燕山大學畢業(yè)設計任務書學院： 環(huán)化學院 系級教學單位： 環(huán)境科學與工程系 學號 學生姓名 專 業(yè)班 級 班題目題目名稱12000m3/d葡萄酒廢水處理工程設計題目性質(zhì)工程設計 題目類型畢業(yè)設計題目來源自選題目主要內(nèi)容1.查閱文獻及撰寫綜述2.利用給定的資料，確定污水處理廠的工藝流程3.設計計算主要構筑物及確定主要設備的規(guī)格、型號、數(shù)量及工藝參數(shù)4.完成處理系統(tǒng)的高程設計。5.繪制全廠配置平面圖、部分主要構筑物平、斷面圖詳圖基本要求1.掌握葡萄酒廢水的現(xiàn)狀及處理方法2.設計計算說明書2萬字3.相關翻譯3000字，4.設計圖紙折合a0圖1.5張。參考資料1.環(huán)境保護設備選用手冊（水處理設備），化學工業(yè)出版社，20022.三廢處理工程技術手冊：廢水卷主編：聶永豐，化學工業(yè)出版社，20003.污水處理新工藝與設計計算實例，主編：孫力平，科學出版社，20014.環(huán)境工程設計手冊主編：魏先勛，湖南科學技術出版社，2002周 次13周45周69周1016周17周應完成的內(nèi)容查閱收集資料，撰寫文獻綜述，并完成開題報告。 選定設計方案，做總體工藝設計完成設計計算說明書完成規(guī)定的圖紙論文定稿，準備答辯指導教師：賀君職稱：講師 2011 年1 月7 日系級教學單位審批： 年 月 日摘要摘要葡萄酒工業(yè)在我國迅猛發(fā)展的同時，排出了大量的葡萄酒廢水，給環(huán)境造成了極大的威脅。葡萄酒廢水水質(zhì)的主要特點是含有大量的有機物，屬高濃度有機廢水，故其生化需氧量也較大。該葡萄酒廢水處理廠的處理水量為12000 m3/d。原污水中各項指標為：bod濃度為1600 mg/l，cod濃度為3000 mg/l ，ss濃度為1200 mg/l 。因該廢水bod值較大,不經(jīng)處理會對環(huán)境造成巨大污染，故要求處理后的排放水要嚴格達到污水綜合排放標準（gb8978-1996）國家二級排放標準,即：bod 20 mg/l ，cod 90 mg/l ，ss 60mg/l 。本文分析了葡萄酒生產(chǎn)中廢水產(chǎn)生的環(huán)節(jié)，污染物及主要污染來源，并從好氧、厭氧生物處理兩方面來考慮了廢水治理工藝，提出了uasb+cass的組合工藝流程。可將廢水cod由3000 mg/l降至50100 mg/l ，bod從1600mg/l降至20 mg/l以下，ss由1200 mg/l降到60 mg/l以下，出水符合標準。本設計工藝流程為：葡萄酒廢水 格柵 污水提升泵房 調(diào)節(jié)池 uasb反應器 cass池 出水該處理工藝具有結構緊湊簡潔，運行控制靈活，抗沖擊負荷，污泥量小等特點，實踐表明該組合工藝處理性能可靠，投資少，運行管理簡單的特點。為葡萄酒工業(yè)廢水處理提供了一條可行途徑。具有良好的經(jīng)濟效益、環(huán)境效益和社會效益。關鍵詞 ：葡萄酒廢水 uasb cassiabstrateabstractwith the rapid development of brewery industry in china, more brewery wastewater is discharged, which endangers environment. the main distinguishing feature of the grape wastewater is that it contains the massive organic matters, so it belongs to the high concentration organic waste water, therefore its biochemical oxygen demand is also high.the quantity of the water treatment in the grape waste water treatment plant is 12000 m3/d. various target in the raw waste water is: the concentration of bod is 1600 mg/l , the concentration of cod is 3000 mg/l , the concentration of ss is1200 mg/l . for the grape wastewaters bod is high, it could pollute the environment if drained before treatment, so it request the grape wastewater which drained must be strictly treated to the two effluence standard in the country, which is as following: bod 20 mg/l , cod 90 mg/l , ss 60 mg/l .this paper analyzed the generation processes of wastewater, the major contaminats and their major sources in grape production. it also introduced the primary biological processing techniques of aerobic and anaerobic treatment. according to the product scale of grape brewery, the main standard of draining waternatural materials, and so on, the main process technology of the grape waste water disposal station is defined as uasb + cass .practice of project indicate, when cod of wastewater reduces from3000mg/l to 50100mg/l, bod reduces from 1600mg/l to 20mg/l, ss reduces from 1200mg/l to 60mg/l, so that drains out can reaches the standard. the technological process of this design is:grape waste water screens the sewage lift pump house regulates tank reaction tank of uasb tank of cass treatment water this technology of wastewater treatment has many traits. such as, well-knit structure, pithy quick control, lasting attacked, less sledge capacity. practice indicates that the composed craft has reliable function, its investment is little, and its running and management is uncomplicated.key words: grape waste water uasb cassiii 目 錄摘要iabstractii第1章 緒 論11.1課題背景及現(xiàn)狀11.2 處理工藝介紹11.3 水處理技術發(fā)展趨勢61.4 本論文研究內(nèi)容7第2章 葡萄酒廢水處理工藝設計92.1 工程概況92.2 工藝流程92.3 處理構筑物102.3.1 格柵102.3.2 調(diào)節(jié)池102.3.2.1 設計作用102.3.3 提升泵房112.3.3.1 設計作用112.3.4 過濾機112.3.4.1 設計作用112.3.5 uasb反應池112.3.5.1 設計作用112.3.6 cass反應池122.3.6.1 設計作用122.3.7 污泥濃縮池132.3.8 污泥脫水間13第3章 構筑物設計計算153.1 格柵153.1.1 設計參數(shù)153.1.2 設計計算153.1.3格柵選型173.2 調(diào)節(jié)池173.2.1設計說明172.2.2 設計參數(shù)173.2.3設計計算173.3 過濾機183.3.1 設計參數(shù)183.3.2 設計計算183.4 uasb反應池193.4.1 設計參數(shù)193.4.2 設計計算193.5 cass反應池293.5.1設計說明293.5.2設計參數(shù)293.5.3設計計算293.6 污泥脫水間323.6.1 設計作用323.6.2 設計參數(shù)333.6.3 工作原理33第四章 平面布置和高程設計354.1 布置原則354.2 管線設計354.4 高程布置36結論39參考文獻40致謝42附錄143附錄246附錄348附錄455v第1章 緒論 第1章 緒 論1.1 課題背景及現(xiàn)狀水是生命之源，是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎，是不可替代的寶貴資源。我國卻是一個水資源十分短缺的國家，人均水資源占有量僅為世界平均水平的四分之一，嚴重制約著我國社會主義經(jīng)濟的發(fā)展。經(jīng)濟的騰飛是以環(huán)境的代價為前提的。隨著近代我國社會主義經(jīng)濟的騰飛，社會主義工業(yè)呈現(xiàn)飛速發(fā)展，水資源污染尤其是工業(yè)廢水污染也嚴重惡化。工業(yè)廢水的污染以其污染大、污染物濃度高、廢水排放量大、廢水中含有多種有毒有害物質(zhì)、廢水成分復雜以及水量變化大等特點而成為目前我們所面臨的主要問題。80年代以來，我國葡萄酒工業(yè)得到迅速發(fā)展，到目前我國葡萄酒生產(chǎn)廠已有800多家，既成為世界葡萄酒生產(chǎn)大國，又成為較高濃度有機物污染大戶，葡萄酒廢水的排放和對環(huán)境的污染已成為突出問題，引起了各有關部門的重視。由于葡萄酒廢水中含有大量的有機物，排放對自然水體的影響非常大。基于水污染的危害性和嚴重性，以保護環(huán)境為宗旨，以達到國家廢水排放標準為要求來設計葡萄酒廢水排放設備，所以此排放系統(tǒng)的設計旨在控制廢水的cod濃度，減少對環(huán)境的污染?！捌呶濉币詠恚覈鴮ζ咸丫茝U水的處理工藝和技術進行了大量的研究和探索，特別是輕工業(yè)系統(tǒng)的設計院和科研單位，對葡萄酒廢水的處理進行了各方面的試驗、研究和實踐，取得了行之有效的成功經(jīng)驗，逐漸形成了以生化為主、生化與物化相結合的處理工藝。生化法中常用的有活性污泥法、生物膜法、厭氧與好氧相結合法、水解酸化與sbr相組合等各種處理工藝。這些處理方法與工藝各有其特點和不足之處，但各自都有較為成功的經(jīng)驗。目前還有不少新的處理方法和工藝優(yōu)化組合正在試驗和研究，有的已取得了理想的成效，不久將應用于實踐中。1.2 處理工藝介紹 （一）、酸化-sbr 法處理葡萄酒廢水： 其主要處理設備是酸化柱和sbr反應器。這種方法在處理葡萄酒廢水時，在厭氧反應中，放棄反應時間長、控制條件要求高的甲烷發(fā)酵階段，將反應控制在酸化階段，這樣較之全過程的厭氧反應具有以下優(yōu)點：（1）由于反應控制在水解、酸化階段，反應迅速，故水解池體積??；（2）不需要收集產(chǎn)生的沼氣，簡化了構造，降低了造價，便于維護，易于放大；（3）對于污泥的降解功能完全和消化池一樣，產(chǎn)生的剩余污泥量少。同時，經(jīng)水解反應后溶解性cod比例大幅度增加，有利于微生物對基質(zhì)的攝取，在微生物的代謝過程中減少了一個重要環(huán)節(jié)，這將加速有機物的降解，為后續(xù)生物處理創(chuàng)造更為有利的條件。（4）酸化sbr法處理高濃度葡萄酒廢水效果比較理想，去除率均在94%以上，最高達99%以上。要想使此方法在處理葡萄酒廢水達到理想的效果時運行環(huán)境要達到下列要求：（1）酸化sbr法處理中高濃度葡萄酒廢廢水，酸化至關重要，它具有兩個方面的作用，其一是對廢水的有機成分進行改性，提高廢水的可生化性；其二是對有機物中易降解的污染物有不可忽視的去除作用。酸化效果的好壞直接影響sbr反應器的處理效果，有機物去 除主要集中在sbr反應器中。（2）酸化sbr法處理葡萄酒廢水受進水堿度和反應溫度的影響，最佳溫度是24，最佳堿度范圍是500750mg/l。視原水水質(zhì)情況，如堿度不足，采取預調(diào)堿度方法進行本工藝處理；若溫度差別不大，運行參數(shù)可不做調(diào)整，若溫度差別較大，視具體情況而定。 （二）、uasb 好氧接觸氧化工藝處理葡萄酒廢水：此處理工藝中主要處理設備是上流式厭氧污泥床和好氧接觸氧化池，處理主要過程為：廢水經(jīng)過轉(zhuǎn)鼓過濾機，轉(zhuǎn)鼓過濾機對ss的 去除率達10%以上，隨著麥殼類有機物的去除，廢水中的有機物濃度也有所降低。調(diào)節(jié)池既有調(diào)節(jié)水質(zhì)、水量的作用，還由于廢水在池中的停留時間較長而有沉淀和厭氧發(fā)酵作用。由于增加了厭氧處理單元，該工藝的處理效果非常好。上流式厭氧污泥床能耗低、運行穩(wěn)定、出水水質(zhì)好，有效地降低了好氧生化單元的處理負荷和運行能耗(因為好氧處理單元的能耗直接和處理負荷成正比)。好氧處理(包括好氧生物接觸氧化池和斜板沉淀池)對廢水中ss和cod均有較高的去除率，這是因為廢水經(jīng)過厭氧處理后仍含有許多易生物降解的有機物。 該工藝處理效果好、操作簡單、穩(wěn)定性高。上流式厭氧污泥床和好氧接觸氧化池相串聯(lián)的葡萄酒廢水處理工藝具有處理效率高、運行穩(wěn)定 、能耗低、容易調(diào)試和易于每年的重新啟動等特點。只要投加占厭氧池體積1/3的厭氧污泥菌種，就能夠保證污泥菌種的平穩(wěn)增長，經(jīng)過3個月的調(diào)試uasb即可達到滿負荷運行。整個工藝對cod的去除率達96.6%，對懸浮物的去除率達97.3%98%，該工藝非常適合在葡萄酒廢水處理中推廣應用。 （三）、新型接觸氧化法處理葡萄酒廢水：此方法處理過程為 ：廢水首先通過微濾機去除大部分懸浮物，出水進入調(diào)節(jié)池，然后中提升泵打入vtbr反應器中進行生化處理，通過風機強制供風使廢水與填料接觸，維持生化反應的需氧量，vtbr反應器出水進入沉淀器，去除一部分脫落的生物膜以減輕氣浮設備的處理負荷，之后流人氣浮設備去除剩余的生物膜，污泥及浮渣送往污泥池濃縮后脫水。 該處理工藝有以下主要特點：vtbr反應器由廢舊酒精罐改造而成，節(jié)省了投資。與鋼筋混凝土結構相比，具有一次性投資低，運行穩(wěn)定，處理效果好等特點。冬季運行時，在vtbr反應器外部加了一層保溫材料，使罐中始終保持較高的溫度，提高了生物的活性。因 vtbr反應器高達10m左右，水深大，所選用風機為高壓風機，風壓為98kpa，n75kw，耗電量大。 （四）、生物接觸氧化法處理葡萄酒廢水：該工藝采用水解酸化作為生物接觸氧化的預處理，水解酸化菌通過新陳代謝將水中的固體物質(zhì)水解為溶解性物質(zhì)，將大分子有機物降解為小分子有機物。水解酸化不僅能去除部分有機污染物，而且提高了廢水的可生化性，有益于后續(xù)的好氧生物接觸氧化處理。該工藝在處理方法、工藝組合及參數(shù)選擇上是比較合理的，充分利用各工序的優(yōu)勢將污染物質(zhì)轉(zhuǎn)化、去除。然而，如果由于某些構筑物的構造設計考慮不周會影響運行效果，致使出水水質(zhì)不理想，使生物接觸氧化池的出水(靜沉30 min的澄清液)cod為500600 mg/l，經(jīng)混凝氣浮處理后出水cod仍高達300 mg/l，遠高于排放要求(150 mg/l)。 但是此處理方法在設計和運行中回出現(xiàn)以下問題 ：（1）水解酸化池存在的問題主要是沉淀污泥不能及時排除。由于該廢水中懸浮物濃度較高，因而池內(nèi)污泥產(chǎn)量很大，而原工藝僅在水解酸化池前端設計了污泥斗，所以池子的后部很快就淤滿了污泥。另外，隨著微生物量的增加在軟性生物填料的中間部位形成了污泥團，使得傳質(zhì)面積減小。針對污泥淤積情況，在水解酸化池前可增設一級混凝氣浮以去除水中的懸浮物，經(jīng)此改進后水解酸化池能長期、穩(wěn)定、有效地運行，其出水cod也從11001200 mg/l降至900 1000mg/l，收到了較好的效果。不過，增設混凝氣浮增加了運行費用，而且氣浮過程中溶入的o2還可能對水解酸化產(chǎn)生不利影響。因此，在設計采用水解酸化處理懸浮物濃度高的污水時，可增設污泥斗的數(shù)量以便及時排除沉淀污泥。此外，為防止填料表面形成污泥團應采用比表面積大、不結泥團的半軟性填料。（2）如果廢水中污染物濃度較高或前處理效果不理想，生物接觸氧化池前端的有機物負荷較高，使得供氧相對不足，此時該處的生物膜呈灰白色，處于嚴重的缺氧狀態(tài)，而池末端成熟的好氧生物膜呈琥珀黃色。同時，水中的生物活性抑制性物質(zhì)濃度也較高，對微生物也有一定的抑制作用。這些因素使得生物接觸氧化池沒有發(fā)揮出應有的作用，處理效果不理想。鑒于此，可一采取階段曝氣措施即多點進水，污水沿池長多點流入生物接觸氧化池以均分負荷，消除前端缺氧及抑制性物質(zhì)濃度較高的不利影響。改為多點進水并經(jīng)過一段時間的穩(wěn)定運行后，生物接觸氧化池的出水(30 min的澄清液)cod為200300 mg/l。再經(jīng)混凝氣浮工序處理后最終出水cod150 mg/l(一般在130 mg/l)，達到了排放要求。（3）在調(diào)試運行過程中，生物接觸氧化池中生物膜脫落、氣泡直徑變大(曝氣方式為微孔曝氣)、出水渾濁、處理效果惡化的現(xiàn)象時有發(fā)生。經(jīng)研究、分析、驗證發(fā)現(xiàn)這是由于負荷波動或操作不當造成溶解氧不足而引起的。溶解氧不足使得生物膜由好氧狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閰捬鯛顟B(tài)，其附著力下降，在空氣氣泡的攪動下生物膜大量脫落，導致水粘度增加、氣泡直徑增大、氧轉(zhuǎn)移效率下降，這又進一步造成缺氧，如此形成惡性循環(huán)致使處理效果惡化。（4）在調(diào)試運行初期，發(fā)生這種現(xiàn)象時一般是增大供氣量以提高供氧能力來消除缺氧，結果由于氣泡攪動強度增大，造成了更大范圍的生物膜脫落、水粘度更大、氧轉(zhuǎn)移效率更低，非但沒 能提高供氧能力反而使情況更糟。正確的處理措施應是減小曝氣量，待脫落的生物膜隨水流 流出后再逐漸增加曝氣量使溶解氧濃度恢復到原有水平，若水溫適宜則23 d后生物膜就可恢復正常。 因此當采用此工藝處理葡萄酒廢水時要遵循下列要求：采用水解酸化作為預處理工序時應考慮懸浮物去除措施。采用推流式生物接觸氧化池時，為避免前端有機物負荷過高可采用多點進水。應嚴格控制溶解氧濃度，供氧不足會造成生物膜大范圍脫落，導致運行失敗。 （五）、內(nèi)循環(huán) uasb 反應器氧化溝工藝處理葡萄酒廢水：此工藝采用厭氧和好氧相串聯(lián)的方式，厭氧采用內(nèi)循環(huán)uasb技術，好氧處理用地有一處狹長形池塘，為了降低土建費用，因地制宜，采用氧化溝工藝。本處理工藝的關鍵設備是uasb反應器。該反應器是利用厭氧微生物降解廢水中的有機物，其主體分為配水系統(tǒng)，反應區(qū)，氣、液、固三相分離系統(tǒng)，沼氣收集系統(tǒng)四個部分。厭氧微生物對水質(zhì)的要求不象好氧微生物那么寬，最佳ph為6.57.8，最佳溫度為3540，而本工程的葡萄酒廢水水質(zhì)超出了這個范圍。這就要求廢水進入uasb反應器之前必需進行酸度和溫度的調(diào)節(jié)。這無形中增加了電器儀表專業(yè)的設備投資和設計難度。 內(nèi)循環(huán)uasb技術是在普通uasb技術的基礎上增加一套內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)，它包括回流水池及回流水泵。uasb反應器的出水水質(zhì)一般都比較穩(wěn)定，在回流系統(tǒng)的作用下重新回到配水系統(tǒng)。這樣一來能提高uasb反應器對進水水溫、ph值和cod濃度的適應能力，只需在uasb反應器進水前對其ph和溫度做一粗調(diào)即可。 uasb反應器采用環(huán)狀穿孔管配水，通過三相分離器出水，并在三相分離器的上方增加側(cè)向流絮凝反應沉淀器，它由玻璃鋼板成60安裝而成，能在最大程度上截留三相分離出水中的顆粒污泥。 此處理工藝主要有以下特點：實踐證明，采用內(nèi)循環(huán)uasb反應器氧化溝工藝處理葡萄酒廢水是可行的，其運行結果表明cod cr總?cè)コ矢哌_95以上。由于采用的是內(nèi)循環(huán)uasb反應器和氧化溝工藝串聯(lián)組合的方式，可根據(jù)葡萄酒生產(chǎn)的季節(jié)性、水質(zhì)和水量的情況調(diào)整uasb反應器或氧化詢處理運行組合，以便進一步降低運行費用。（六）、uasb+sbr法處理葡萄酒廢水：本處理工藝主要包括uasb反應器和sbr反應器。將uasb和sbr兩種處理單元進行組合，所形成的處理工藝突出了各自處理單元的優(yōu)點，使處理流程簡潔，節(jié)省了運行費用，而把uasb作為整個廢水達標排放的一個預處理單元，在降低廢水濃度的同時，可回收所產(chǎn)沼氣作為能源利用。同時，由于大幅度減少了進入好氧處理階段的有機物量，因此降低了好氧處理階段的曝氣能耗和剩余污泥產(chǎn)量，從而使整個廢水處理過程的費用大幅度減少。采用該工藝既降低處理成本，又能產(chǎn)生經(jīng)濟效益。并且uasb池正常運行后，每天產(chǎn)生大量的沼氣，將其回收作為熱風爐的燃料，可供飼料烘干使用。uasb去除cod達7 500 kg/d，以沼氣產(chǎn)率為0.5m 3 /kgcod計算，uasb產(chǎn)氣量為3500 m 3/d(甲烷含量為55%65%)。沼氣的熱值約為22 680kj/m 3 ，煤的熱值為21 000 kj/t計算，則1m 3 沼氣的熱值相當于1 kg原煤，這樣可節(jié)煤約4 t/d左右，年收益約為39.6萬元。 uasb+sbr法處理工藝與水解酸化+sbr處理工藝相比有以下優(yōu)點：節(jié)約廢水處理費用。uasb取代原水解酸化池作為整個廢水達標排放的一個預處理單元，削減了全部進水cod的75%，從而降低后續(xù)sbr池的處理負荷，使sbr池在廢水處理量增加的情況下，運行周期同樣為12 h，廢水也能達標排放。也就是說，耗電量并沒有隨廢水處理量的增加而增加。同原工藝相比較，每天實際節(jié)約1 5002 500 m 3 廢水的處理費用，節(jié)約能耗約21.4 萬元/a。節(jié)約污泥處理費用。廢水經(jīng)過uasb處理后，75%的有機物被去除，使sbr處理負荷大大降低，產(chǎn)泥量相應減少。水解酸化+sbr處理工藝工藝計算，產(chǎn)泥量達17 t/d(產(chǎn)泥率為0.3 kg污泥/kgcod，污泥含水率為80%)，uasb+sbr法處理工藝產(chǎn)泥量只有5 t/d(含水率為80%)左右，只有水解酸化+sbr處理工藝的1/3，污泥處理費用大大減少，節(jié)約污泥處理費用約為20元/日。1.3 水處理技術發(fā)展趨勢盡管目前污水處理技術眾多，但其發(fā)展目標是一致的，即以發(fā)展綠色技術、實現(xiàn)資源可持續(xù)開發(fā)利用和生態(tài)安全為目標。根據(jù)國內(nèi)外研究動向，葡萄酒廢水處理技術發(fā)展趨勢將表現(xiàn)在以下幾個方面:(1) 充分利用新技術對現(xiàn)有的葡萄酒廢水處理工藝進行因地制宜的技術改造，采用高效節(jié)能的生物反應器。(2) 實行污水規(guī)?；刑幚?，可免除重復性設備投資，易于采用新技術。(3) 葡萄酒廢水中含有多種有用物質(zhì),在處理前應盡量回收有用的固體物質(zhì)，經(jīng)加工后作飼料添加劑或藥品，在處理時應多考慮變廢為寶，提高經(jīng)濟效益。(4) 針對葡萄酒廢水中有機物含量高、生物降解性差的特點,同時考慮能源緊張的形勢，主要采用厭氧-好氧聯(lián)合技術，并將產(chǎn)生的污泥干化后作肥料使用。(5) 當前全球水資源緊張已成為世界關注的焦點，而葡萄酒廢水有害無毒，如能將其凈化后回收利用，可達到節(jié)約水資源的目的。(6) 在污水處理中實行自動化控制技術，實現(xiàn)反應器自控管理，將會節(jié)省人力。(7) 開發(fā)生物基因技術在環(huán)保領域的應用，向著節(jié)能、回收有用物質(zhì)的方向發(fā)展。1.4 本論文研究內(nèi)容 本設計研究的主要內(nèi)容主要有：1.查閱文獻及撰寫綜述。2.利用給定的資料,確定污水處理廠的工藝流程。3.設計計算主要構筑物及確定主要設備的規(guī)格、型號、數(shù)量及工藝參數(shù)。4.完成處理系統(tǒng)的高程設計。5.繪制全廠配置平面圖、高程圖。該設計主要解決的問題是由于制酒工藝而產(chǎn)生的污水廢水并對其進行處理設計處理水量為12000m3/d，經(jīng)過處理后的水質(zhì)應達污水綜合排放標準（gb8978-1996）國家二級排放標準。lxv第2章 葡萄酒廢水處理工藝設計 第2章 葡萄酒廢水處理工藝設計2.1 工程概況該葡萄酒廠葡萄酒廢水平均日產(chǎn)量12000立方米,其原水水質(zhì)和設計要求如表2.1。表2.1 原水水質(zhì)和設計要求水質(zhì)指標bod5（mg/l）cod（mg/ l）ss（mg/ l）ph原 水1600300012006-10排放標準20100706-9設計要求2090606-9其氣象資料如下：溫度：多年平均氣溫14.5。月均最冷氣溫-12，最熱氣溫26.8，最高氣溫40.1，極端最低氣溫-18.9，最大溫差26.6。降雨量：年降雨量637.5mm，小時最大降雨量41.7mm，地區(qū)最大時降雨量q=1807.0 m3/h。日照：平均日照率65%，你按照時間2451h，冬日照率56.7%，消極照率66.0%。風速：夏季平局風速2.6m/s，冬季3.4m/s，夏季為南風向，冬季為北風。地質(zhì)條件；該地區(qū)地下含水層的透水性好，多為粗沙、粉細沙和加油粗沙的松散土層。地下水位埋深已超過50m.基本處于疏干狀態(tài)。300m內(nèi)沒有生活區(qū)和辦公樓。處理站面積為200m200m。南北向方形。根據(jù)當?shù)刭Y料及工藝方案比較,采用uasb-cass處理工藝。2.2 工藝流程廢水經(jīng)過格柵后，除去較在的懸浮物及漂浮物，進入調(diào)節(jié)池，經(jīng)泵提升至uasb反應器進行厭氧發(fā)酵，然后現(xiàn)進入cass反應器進行好氧處理，其工藝流程圖見圖2-1。2.3 處理構筑物2.3.1 格柵2.3.1.1 設計作用格柵由一組平行的金屬柵條或篩網(wǎng)制成，安裝在廢水渠道的進口處，用于截留較大的懸浮物或漂浮物，主要對水泵起保護作用，另外可減輕后續(xù)構筑物的處理負荷。2.3.1.2 工作原理本設計采用人工清渣格柵。由于本設計水量一般，故格柵直接安置于排水渠道中。污泥泵uasb池消毒脫色廢水格柵提升泵調(diào)節(jié)池cass池排放污泥濃縮池污泥脫水間泥餅外運上清液過濾機濾液回流風機 圖2-1 uasb-cass處理工藝流程圖2.3.2 調(diào)節(jié)池2.3.2.1 設計作用葡萄酒廢水的水量和水質(zhì)隨時間的變化幅度較大，為了保證后續(xù)處理構筑物或設備的正常運行，需對廢水的水量和水質(zhì)進行調(diào)節(jié)，保證后續(xù)處理構筑物能連續(xù)運行，2.3.2.2 工作原理其均質(zhì)作用主要靠池側(cè)的沿程進水及兩臺旋轉(zhuǎn)式推流攪拌機，使同時進入池的廢水轉(zhuǎn)變?yōu)榍昂蟪鏊赃_到與不同時序的廢水相混合的目的。2.3.3 提升泵房2.3.3.1 設計作用污水泵房用于提升污水廠的污水，以保證污水能依靠重力流在后續(xù)處理構筑物內(nèi)暢通的流動。2.3.4 過濾機2.3.4.1 設計作用用于進一步截留較大的懸浮物或漂浮物，減輕后續(xù)構筑物的處理負荷。2.3.4.2工作原理wyb型臥式葉片過濾機是一種高效、節(jié)能、自動密閉操作的精密澄清過濾設備，該設備完全密閉操作,無泄露，無環(huán)境污染；濾網(wǎng)板自動拉出結構方便操作和維護；雙面過濾，過濾面積大，容渣兩量大；振動排渣，降低勞動強度；液壓操作，實現(xiàn)操作自動化；適合大容量、大面積的過濾系統(tǒng)。由于截留的懸浮物大部分都是較清潔的谷殼等。所以，截留的懸浮物直接運至飼料制造廠，用于制造飲料。2.3.5 uasb反應池2.3.5.1 設計作用 是進行廢水處理的主要構筑物之一，對高濃度的廢水進行厭氧發(fā)酵，去除大部分的有機污染物。2.3.5.2 工作原理uasb，即上流式厭氧污泥床，集生物反應與沉淀于一體，是一種結構緊湊，效率高的厭氧反應器，由污泥反應區(qū)、氣液固三相分離器（包括沉淀區(qū)）和氣室三部分組成。在底部反應區(qū)內(nèi)存留大量厭氧污泥，具有良好的沉淀性能和凝聚性能的污泥在下部形成污泥層。要處理的污水從厭氧污泥床底部流入與污泥層中污泥進行混合接觸，污泥中的微生物分解污水中的有機物，把它轉(zhuǎn)化為沼氣。沼氣以微小氣泡形式不斷放出，微小氣泡在上升過程中，不斷合并，逐漸形成較大的氣泡，在污泥床上部由于沼氣的攪動形成一個污泥濃度較稀薄的污泥和水一起上升進入三相分離器，沼氣碰到分離器下部的反射板時，折向反射板的四周，然后穿過水層進入氣室，集中在氣室沼氣，用導管導出，固液混合液經(jīng)過反射進入三相分離器的沉淀區(qū)，污水中的污泥發(fā)生絮凝，顆粒逐漸增大，并在重力作用下沉降。沉淀至斜壁上的污泥沼著斜壁滑回厭氧反應區(qū)內(nèi)，使反應區(qū)內(nèi)積累大量的污泥，與污泥分離后的處理出水從沉淀區(qū)溢流堰上部溢出，然后排出污泥床。它的污泥床內(nèi)生物量多，容積負荷率高，廢水在反應器內(nèi)的水力停留時間較短，因此所需池容大大縮小。設備簡單，運行方便，勿需設沉淀池和污泥回流裝置，不需充填填料，也不需在反應區(qū)內(nèi)設機械攪拌裝置，造價相對較低，便于管理，且不存在堵塞問題。2.3.6 cass反應池2.3.6.1 設計作用是進行廢水處理的主要構筑物之一，對從uasb反應器出來的低濃度的有機廢水進行進一步好氧處理，去除剩余的有機污染物,完成廢水的最后處理,使出水水質(zhì)達到排放標準。2.3.6.2 工作原理cass（cyclic activated sludge system）是循環(huán)式活性污泥法的英文簡稱， 為一間歇式生物反器，在此反應器中進行交替的曝氣-非曝氣過程的不斷重復，將生物反應過程和泥水分離過程結合在一個池子中完成。cass反應池一般用隔墻分隔成三個區(qū)：生物選擇區(qū)、預反應區(qū)、主反應區(qū)。生物選擇區(qū)內(nèi)不進行曝氣，類似于sbr法中的限制性曝氣階段。在該區(qū)內(nèi)，回流污泥中的微生物大量吸附廢水中的有機物，能較迅速有效地降低廢水中有機物濃度；預反應區(qū)采取半限制性曝氣，溶解氧保持在0.5mgl左右，使該區(qū)存在著反硝化進程的可能；主反應區(qū)進行強制鼓風曝氣，使有機物及氨氮得到生化與硝化。cass反應池的運行一般包括三個階段：進水、曝氣、回流階段；沉淀階段；潷水、排泥階段。在進水階段，一邊進水一邊曝氣，同時進行污泥回流，本階段運行時間一般為2h;在沉淀和排水階段，停止曝氣，同時停止進水和污泥回流，保證了沉淀過程在靜止的環(huán)境中進行，并使排水的穩(wěn)定性得到保障，沉淀排水階段一般為2h。對于二池cass系統(tǒng)這樣的運行程序保證了整體進水的連續(xù)性和風機的連續(xù)運行。2.3.7 污泥濃縮池2.3.7.1 設計作用為方便污泥的后續(xù)處理機械脫水，減小機械脫水中污泥的混凝劑用量以及機械脫水設備的容量，需對污泥進行濃縮處理，以降低污泥的含水率。2.3.7.2 工作原理本設計由于采用uasb-cass處理工藝，污泥量少，污泥性質(zhì)穩(wěn)定，因此只須采用簡單的濃縮-脫水工藝即可。用以減縮污泥的間隙水，降低污泥含水率，減少污泥體積。本設計采用間歇式重力濃縮池，運行時，應先排除濃縮池中的上清液，騰出池容，再投入待濃縮的污泥，為此應在濃縮池深度方向的不同高度上設上清液排除管。2.3.8 污泥脫水間2.3.8.1 設計作用用以去除污泥中的毛細水和表面附著水，縮小污泥體積，減輕其重量，本工藝采用dy型帶式壓濾機。2.3.8.2 工作原理dy型帶式壓濾機以過濾介質(zhì)兩面的壓力差作為推動力，使污泥水分被強制通過過濾介質(zhì)形成濾液，而固體顆粒被截留在介質(zhì)上，形成濾樣，從而達到脫水的目的，脫水過程一般分為三個階段：重力脫水段，楔形預壓榨段，中、高壓剪切脫水段。其特點是：能連續(xù)運行，操作管理簡單，附屬設備較少，機器制作容易，出泥含水率低且穩(wěn)定，從而投資、勞動力、能源消耗和維護費用較低。 結構緊湊、整體剛性好。 無級調(diào)速電機驅(qū)動，可以隨時調(diào)節(jié)運行速度，適應性強。 制沖洗噴嘴及防堵塞裝置，使濾帶沖洗干凈。 控制系統(tǒng)自動糾偏，并有限位開關保護濾帶，確保設備正常運行。 處理最大，脫水效果好，運行費用低。 附屬設備選用名牌產(chǎn)品，性能可靠。 可提供plc遠程控制接口，利于管理。第3章 構筑物設計計算 第3章 構筑物設計計算3.1 格柵3.1.1 設計參數(shù)設計流量q = 12000m3/d =0.138m3/s ；取中格柵，柵條選圓鋼；柵條寬度s=0.02m，柵條間隙e=0.02m，格柵安裝傾角=60，便于除渣操作3.1.2 設計計算由于本設計水量較少，故格柵直接安置于排不渠道中。平均日流量 最大日流量格柵間隙數(shù)設柵前水深h=0.3m，過柵流速v=0.7m/s。柵條間隙數(shù)，取37其中 最大設計流量，m3/s；柵條間隙，m；柵前水深，m；過柵流速，m/s。柵槽寬度設計采用圓鋼為柵條，即=0.02m。柵槽寬度柵槽實取寬度=1.5m。過柵水頭損失柵條斷面為圓形斷面，由公式： 得，取120mm。 其中阻力系數(shù)，其值與柵條斷面形狀有關，圓形鋼，形狀系數(shù)；系數(shù)，格柵受污物堵塞時水頭損失增大倍數(shù)，一般采用3；重力加速度，m/s2柵后槽總高度取柵前渠道超高h2=0.3m柵前槽高h1=h+h2=0.3+0.3=0.6m柵后槽總高度h= h1+h1=0.6+0.12=0.72m進水渠道漸寬部分長度設進水渠寬b2=0.2m，進水部分展開角度進水渠道漸寬部分長度柵槽與出水渠道連接處的漸窄部分長度柵槽總長度每日柵渣量每日柵渣量其中 柵渣量，格柵間隙為1625mm時，w1 =0.100.05；格柵間隙為3050mm時， w1=0.030.01污水流量總變化系數(shù)，工業(yè)廢水取1.2。格柵間距為20mm，設柵渣量=0.07，0.2,采用機械清渣。3.1.3格柵選型格柵間幾何尺寸為10m6m6m。內(nèi)設自動機械格柵cf1500兩臺及皮帶輸送機一臺。每臺機械格柵寬1.50m，柵條凈間距25mm。配用電機功率p=2.0kw，過水能力60000 m3/d。機械格柵前后均設寬為1.5米的電動閘板（共兩臺），配用電機功率p=1.0kw。根據(jù)機械格柵前后水位高差自動控制機械格柵耙子的開停：正常水位高差為0.25m，當水位高差超過0.35m時自動開，水位高差恢復至0.25m時自動停。攔截物經(jīng)皮帶輸送機輸送至存放箱后裝車外運。3.2 調(diào)節(jié)池3.2.1設計說明調(diào)節(jié)池是用來均衡調(diào)節(jié)污水水量、水質(zhì)、水溫的變化，降低對生物處理設施的沖擊，為使調(diào)節(jié)池出水水質(zhì)均勻，防止污染物沉淀，調(diào)節(jié)池內(nèi)宜設置攪拌、混合裝置。2.2.2 設計參數(shù)水力停留時間t = 6h ；設計流量q = 12000m3/d = 500.0m3/h ；3.2.3設計計算有效容積為：v = qt =500.06 = 3000 m3 取池子總高度h=5.5 m,其中超高0.5 m,有效水深h=5 m，則池面積為：a = v/h = 3000/5 = 600 m3池長取l = 10.5 m ,池寬取b = 10.5 m ，則池子總尺寸為：lbh = 10.510.55.5=606.4 m3調(diào)節(jié)池的攪拌器：使廢水混合均勻，調(diào)節(jié)池下設潛水攪拌機，選型qjb7.5/6640/3-303/c/s1臺3.3 過濾機3.3.1 設計參數(shù)過濾機設計水量為：q = 12000 m3/d = 500 m3/h = 0.183 m3/s過濾機進出水水質(zhì)指標如表3.1：表3.1 過濾機進出水水質(zhì)指標水質(zhì)指標codbodss進水水質(zhì)(mg/l)300016001200去除率（%）7750出水水質(zhì)(mg/l)279014486003.3.2 設計計算3.3.2.1 機型選取選取wyb5型臥式葉片過濾機，其工作參數(shù)如表3.2：表3.2 wyb5型臥式葉片過濾機工作參數(shù)過濾面積/m2筒體直徑/mm工作壓/mpa工作溫度/59000.41503.3.2.1 每日的去渣量w = （3-1） 式中：q - 設計流量，m3/dc0 - 進水懸浮物濃度，kg/m3c1 - 出水懸浮物濃度，kg/m3p0 - 污泥含水率，以97%計 - 污泥密度，以1000kg/m3計w = = m3/d3.4 uasb反應池3.4.1 設計參數(shù)3.4.1.1 參數(shù)選取設計參數(shù)選取如下：容積負荷（nv）為：4.5 kgcod/(m3d) ；污泥產(chǎn)率為：0.1 kgmlss/kgcod ；產(chǎn)氣率為：0.4 m3/kgcod 。3.4.1.2 設計水質(zhì)uasb反應器進出水水質(zhì)指標如表3.3：表3.3 uasb反應器進出水水質(zhì)指標水質(zhì)指標codbodss進水水質(zhì)(mg/l)27901448600去除率（%）808550出水水質(zhì)(mg/l)558217.23003.4.1.3 設計水量q = 12000m3/d =500m3/h = 0.183m3/s3.4.2 設計計算 3.4.2.1 反應器容積計算1.uasb有效容積為(包括沉淀區(qū)和反應區(qū))：v有效 = （3-2）式中：v有效 -反應器有效容積，m3q - 設計流量，m3/ds0 -進水有機物濃量,kgcod/m3nv -容積負荷,kgcod/(m3d)v有效 =m32. uasb反應器的形狀和尺寸 根據(jù)經(jīng)驗，uasb最經(jīng)濟的高度一般在47米之間，并且大多數(shù)情況下，這也是系統(tǒng)最優(yōu)的運行范圍。器有效高度為5m，則橫截面積 a =vh