啤酒廢水處理工程（UASB-CASS工藝）畢業(yè)設(shè)計 優(yōu)秀完整版

華北水利水電學院畢業(yè)設(shè)計 第 1 頁 共 56 頁 摘 要 啤酒工業(yè)在我國迅猛發(fā)展的同時，排出了大量的啤酒廢水，給環(huán)境造成了極大的威脅。本設(shè)計為某啤酒廢水處理設(shè)計。設(shè)計程度為初步設(shè)計。啤酒廢水水質(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。該啤酒廢水處理廠的處理水量為 2100 dm /3 ,不考慮遠期發(fā)展。原污水中各項指標為： BOD 濃度為 1100 mg/L ,COD 濃度為 2100 mg/L ， SS 濃度為 310 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 格達到國家二級排放標準 ,即： BOD 20 mg/L ， COD 100 mg/L ， SS 70mg/L 。 本文分析了啤酒生產(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 2200 mg/L 降至 50 100 mg/L ， BOD 從 1100mg/L 降至 20 mg/L 以下， SS 由 400 mg/L降到 70 mg/L 以下，出水符合標準。 本設(shè)計工藝流程為： 啤酒廢水 格柵 污水提升泵房 調(diào)節(jié)池 UASB 反應(yīng)器 CASS 池 處理水 該處理工藝具有結(jié)構(gòu)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。為啤酒工業(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(guān)鍵詞： 啤酒廢水 UASB CASS 華北水利水電學院畢業(yè)設(shè)計 第 2 頁 共 56 頁 Abstract With the rapid development of brewery industry in China, more brewery wastewater is discharged, which endangers enviroment.This design is one beer waste water treatment. The degree of the design is in a preliminary phase. The main distinguishing feature of the beer waste water 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 water which needs to treatment in the beer waste water treatment plant is 2100 dm /3 , regardless of the specified future development. Various target in the raw waste water is: the concentration of BOD is 1100 mg/L , the concentration of COD is 2100 mg/L , the concentration of SS is 310 mg/L . For the beer waste waters BOD is high, it could pollute the environment if drained before treatment, so it request the beer waste water which drained must be strictly treated to the two effluence standard in the country, which is as following: BOD 20 mg/L , COD 100 mg/L , SS 70 mg/L . This paper analyzes the generation processes of wastewater, the major contaminats and their major sources in beer production. It also introduces the primary biological processing techniques of aerobic and anaerobic treatment. According to the product scale of beer brewery, the main standard of draining waternatural materials, and so on, the main process technology of the beer waste water disposal station is defined as UASB + CASS .Practice of project indicate, when COD of wastewater reduces from 2200mg/l to 50100mg/l, BOD reduces from 1100mg/l to 20mg/l, SS reduces from 400mg/l to 70mg/l, so that drains out can reaches the Standard. The technological process of this design is: Beer 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: beer waste water UASB CASS 華北水利水電學院畢業(yè)設(shè)計 第 3 頁 共 56 頁 目 錄 摘要 Abstract 1.緒論 1 2.設(shè)計說明書 7 2.1 工程概況 7 2.2 工藝流程 7 2.3 處理構(gòu)筑物 7 2.3.1 格柵 7 2.3.2 調(diào)節(jié)池 8 2.3.3 提升泵房 8 2.3.4 過濾機 9 2.3.5 UASB 反應(yīng)池 9 2.3.6 CASS 反應(yīng)池 10 2.3.7 污泥濃縮池 11 2.3.8 污泥脫水間 12 2.4 平面布置 12 2.4.1 布置原則 13 2.4.2 管線設(shè)計 13 2.4.3 布置特點 14 2.5 高程布置 14 3.設(shè)計計算書 16 3.1 格柵 16 3.1.1 設(shè)計參數(shù) 16 3.1.2 設(shè) 計計算 16 3.2 調(diào)節(jié)池 17 3.2.1 設(shè)計參數(shù) 17 3.2.2 設(shè)計計算 17 3.3 過濾機 18 3.2.1 設(shè)計參數(shù) 18 3.2.2 設(shè)計計算 18 3.4 UASB 反應(yīng)池 19 3.2.1 設(shè)計參數(shù) 19 華北水利水電學院畢業(yè)設(shè)計 第 4 頁 共 56 頁 3.2.2 設(shè)計計算 19 3.5 CASS 反應(yīng)池 24 3.2.1 設(shè)計參數(shù) 24 3.2.2 設(shè)計計算 25 3.6 污泥濃縮池 30 3.2.1 設(shè)計參數(shù) 30 3.2.2 設(shè)計計算 30 3.6 污泥脫水間 31 3.2.1 設(shè)計參數(shù) 31 3.2.2 設(shè)計計算 32 結(jié)束語 33 參考文獻 35 附錄 36 附錄 英文原文 36 附錄 英文譯文 41 華北水利水電學院畢業(yè)設(shè)計 第 5 頁 共 56 頁 1、 緒 論 水是生命之源，是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，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，我國啤酒工業(yè)得到迅速發(fā)展，到目前我國啤酒生產(chǎn)廠已有 800 多家，既成為世界啤酒生產(chǎn)大國，又成為較高濃度有機物污染大戶，啤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(guān)部門的重視。 由于啤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(shè)計啤酒 廢水排放設(shè)備，所以此排放系統(tǒng)的設(shè)計旨在控制廢水的COD 濃度，減少對環(huán)境的污染。 “七五”以來，我國對啤酒廢水的處理工藝和技術(shù)進行了大量的研究和探索，特別是輕工業(yè)系統(tǒng)的設(shè)計院和科研單位，對啤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(jié)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(jié)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(yīng)用于實踐中。 下面主要介紹一下處理啤酒廢水常用的幾種方法： （一）、酸化 SBR 法處理啤酒廢水 ： 其主要處理設(shè)備是酸化柱和 SBR 反應(yīng)器。這種方法在處理啤酒廢水時，在厭氧反應(yīng)中，放棄反應(yīng)時間長、控制條件要求高的甲烷發(fā)酵階段，將反應(yīng)控制在酸化階段，這樣較之全過程的厭氧反應(yīng)具有以下優(yōu)點：（ 1）由于反應(yīng)控制在水解、酸化階段反應(yīng)迅速，故水解池體積??；（ 2）不需要收集產(chǎn)生的沼氣，簡化了構(gòu)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(yīng)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 法處理高濃度啤酒廢水效果比較理想，去華北水利水電學院畢業(yè)設(shè)計 第 6 頁 共 56 頁 除率均在 94%以上，最高達 99%以上。要想使此方法在處理啤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 法處理中高濃度啤酒廢廢水，酸化至關(guān)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(yīng)器的處理效果，有機物去 除主要集中在 SBR 反應(yīng)器中。（ 2）酸化 SBR 法處理啤酒廢水受進水堿度和反應(yīng)溫度的影響，最佳溫度是 24 ，最佳堿度范圍是 500 750mg/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啤酒廢水： 此處理工藝中主要處理設(shè)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)的啤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%，該工藝非常適合在啤酒廢水處理中推廣應(yīng)用。 （三）、 新型接觸氧化法處理啤酒廢水： 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(yīng)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(yīng)的需氧量， VTBR 反應(yīng)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(shè)備的處理負荷，之后流人氣浮設(shè)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(yīng)器由廢舊酒精罐改造而成，節(jié)省了投資。與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)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(yīng)器外部加了一層保溫材料，使華北水利水電學院畢業(yè)設(shè)計 第 7 頁 共 56 頁 罐中始終保持較高的溫度，提高了生物的活性。 因 VTBR 反應(yīng)器高達 10m 左右， 水深大，所選用風機為高壓風機，風壓為 98kPa， N 75kw，耗電量大。 （四）、 生物接觸氧化法處理啤酒廢水： 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(gòu)筑物的構(gòu)造設(shè)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 500 600 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)。 但是此理方法在設(shè)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(shè)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(shè) 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 1100 1200 mg/L降至 900 1000mg/L，收到了較好的效果。不過，增設(shè)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(shè)計采用水解酸化處理懸浮物濃度高的污水時，可增設(shè)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(yīng)采用比表面積大、不結(jié)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(yīng)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 200 300 mg/L。再經(jīng)混凝氣浮工序處理后最終出水COD 150 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華北水利水電學院畢業(yè)設(shè)計 第 8 頁 共 56 頁 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(jié)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(yīng)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 2 3 d 后生物膜就可恢復正常。 因此當采用此工藝處理啤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(yīng)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(yīng)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(yīng)器氧化溝工藝處理啤酒廢水： 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(shù)，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(guān)鍵設(shè)備是 UASB 反應(yīng)器。該反應(yīng)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(yīng)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 6.5 7.8，最佳溫度為 35 40 2，而本工程的啤酒廢水水質(zhì)超出了這個范圍。這 就要求廢水進入 UASB 反應(yīng)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(shè)備投資和設(shè)計難度。 內(nèi)循環(huán) UASB 技術(shù)是在普通 UASB 技術(shù)的基礎(chǔ)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(yīng)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(yīng)器對進水水溫、 pH 值和 COD 濃度的適應(yīng)能力，只需在 UASB 反應(yīng)器進水前對其 pH 和溫度做一粗調(diào)即可。 UASB反應(yīng)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(yīng)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(yīng)器氧化溝工藝處理啤酒廢水是可行的，其運行結(jié)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(yīng)器和氧化溝工藝串聯(lián)組合的方式，可根據(jù)啤酒生產(chǎn)的季節(jié)性、水質(zhì)和水量的情況調(diào)整 UASB 反應(yīng)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 法處理啤酒廢水：本處理工藝主要包括 UASB 反應(yīng)器和 SBR 反應(yīng)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，華北水利水電學院畢業(yè)設(shè)計 第 9 頁 共 56 頁 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 3 500m 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 1 500 2 500 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(yīng)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 。 盡管目前污水處理技術(shù)眾多 , 但其發(fā)展目標是一致的 ,即以發(fā)展綠色技術(shù)、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 ,啤酒廢水處理技術(shù)發(fā)展趨勢將表現(xiàn)在以下幾個方面 : (1) 充分利用新技術(shù)對現(xiàn)有的啤酒廢水處理工藝進行因地制宜的技術(shù)改造 ,采用高效節(jié)能的生物反應(yīng)器。 (2) 實行污水規(guī)模化集中處理 ,可免除重復性設(shè)備投資 ,易于采用新技術(shù)。 (3) 啤酒廢水中含有多種有用物質(zhì) ,在處理前應(yīng)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(yīng)多考慮變廢為寶 ,提高經(jīng)濟效益。 (4) 針對啤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(shù) ,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(guān)注的焦點 ,而啤酒廢水有害無毒 ,如能將其凈華北水利水電學院畢業(yè)設(shè)計 第 10 頁 共 56 頁 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(shù) ,實現(xiàn)反應(yīng)器自控管理 , 將會節(jié)省人力。 (7) 開發(fā)生物基因技術(shù)在環(huán)保領(lǐng)域的應(yīng)用 ,向著節(jié)能、回收有用物質(zhì)的方向發(fā)展。 華北水利水電學院畢業(yè)設(shè)計 第 11 頁 共 56 頁 2、 設(shè)計說明書 2.1 工程概況 該啤酒廠啤酒廢水平均日產(chǎn)量 2100立方米 ,其原水水質(zhì)和設(shè)計要求如表 2.1: 表 2.1 原水水質(zhì)和設(shè)計要求 水質(zhì)指標 BOD5（ mg/L） COD（ mg/ L） SS（ mg/ L） pH 原 水 1100 2100 310 6-10 排放標準 20 100 70 6-9 設(shè)計要求 20 90 60 6-9 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=1807.0m3/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)。 地形地勢：處理站地勢較低，自西北向東南方向有緩坡，坡度為 0.5%。 300m內(nèi)沒有生活區(qū)和辦公樓。處理站面積為 200m 200m。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(yīng)器進行厭氧發(fā)酵 ,然后現(xiàn)進入 CASS反應(yīng)器進行好氧處理，其工藝流程圖見圖 2.1 。 2.3 處理構(gòu)筑物 2.3.1 格柵 2.3.1.1 設(shè)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(gòu)筑物的處理負荷。 華北水利水電學院畢業(yè)設(shè)計 第 12 頁 共 56 頁 2.3.1.2 設(shè)計 參 數(shù) 設(shè)計流量 Q = 2100m3/d = 0.024m3/s ； 取用中格柵，柵條間隙 d = 10mm ； 格柵安裝角度 = 45 ，柵前流速 0.7 m/s ,過柵流速 0.8m/s ； 單位柵渣量 W = 0.05m3/103 m3 廢水 。 2.3.1.3 工作原理 本設(shè)計采用人工清渣格柵。 由于本設(shè)計水量較少，故格柵直接安置于排 水 渠道中。 圖 1.1 UASB-CASS 處理工藝流程圖 2.3.2 調(diào)節(jié)池 2.3.2.1 設(shè)計 作用 啤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(gòu)筑物或設(shè)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(gòu)筑物能連續(xù)運行， 2.3.2.2 設(shè)計 參數(shù) 水力停留時間 T = 6h ； 設(shè)計流量 Q = 2100m3/d = 87.5m3/h ； 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?，以達到與不同時序的廢水相混合的目的。 2.3.3 提升泵房 污泥泵 UASB 池 消毒 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 華北水利水電學院畢業(yè)設(shè)計 第 13 頁 共 56 頁 2.3.3.1 設(shè)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(gòu)筑物內(nèi)暢通的流動 。 2.3.3.2 設(shè)計 參數(shù) 選取 3臺 ISW65-100（ I） A離心泵， 2用一備，其工作參數(shù)如表 2.2 。 表 2.2: SW65-100（ I） A 離心泵工作參數(shù) 流 量 （ m3/h） 揚 程 （ m） 轉(zhuǎn) 速 （ r/min） 功 率 （ kw） 電 壓 (v) 44.7 12.4 2900 2.2 380 2.3.4 過濾機 2.3.4.1 設(shè)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(gòu)筑物的處理負荷 。 2.3.4.2 設(shè)計 參數(shù) 取 2臺 WYB 5 型臥式葉片過濾機 ，一 備一用，其工作參數(shù)如表 2.3 。 表 2.3： WYB 5 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 / 5 900 0.4 150 2.3.4.3 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(shè)備 ， 該設(shè)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(jié)構(gòu)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(yīng)池 2.3.5.1 設(shè)計作用 是進行廢水處理的主要構(gòu)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 設(shè)計 參數(shù) 華北水利水電學院畢業(yè)設(shè)計 第 14 頁 共 56 頁 容積負荷（ Nv）為： 4.5kgCOD/(m3 d) ； 污泥產(chǎn)率為： 0.1kgMLSS/kgCOD ； 產(chǎn)氣率為： 0.5m3/kgCOD 。 2.3.5.3 工作原理 UASB，即上流式厭氧污泥床，集生物反應(yīng)與沉淀于一體，是一種結(jié)構(gòu)緊湊，效率高的厭氧反應(yīng)器 ， 由污泥反應(yīng)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(yīng)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(yīng)區(qū)內(nèi)，使反應(yīng)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(yīng)器內(nèi)的水力停留時間較短，因此所需池容大大縮小。設(shè)備簡單，運行方便，勿需設(shè)沉淀池和污泥回流裝置，不需充填填料，也不需在反應(yīng)區(qū)內(nèi)設(shè)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(yīng)池 2.3.6.1 設(shè)計作用 是進行廢水處理的主要 構(gòu)筑物之一，對從 UASB反應(yīng)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 設(shè)計 參數(shù) 各反應(yīng)區(qū)體積比為：選擇區(qū)體積 ：預反應(yīng)區(qū)體積 ：主反應(yīng)區(qū)體積 = 1 ： 5 ： 30 寬深比約為： B ： H = 1 2 長寬比約為： L ： B = 4 6 回流比為： 20% 充水比為： 32% MLSS 為： 4000mg/L 華北水利水電學院畢業(yè)設(shè)計 第 15 頁 共 56 頁 COD 去除率為： 85% 預反應(yīng)區(qū)和反應(yīng)區(qū)間隔墻的孔口水流速度為： 3050m/h 一個運行周期為： 4 個小時 2.3.6.3 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(yīng)器中進行交替的曝氣 -非曝氣過程的不斷重復，將生物反應(yīng)過程和泥水分離過程結(jié)合在一個池子中完成。 CASS反應(yīng)池一般用隔墻分隔成三個區(qū)：生物選擇區(qū)、預反應(yīng)區(qū)、主反應(yīng)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(yīng)區(qū)采取半限制性曝氣，溶解氧保持在 0.5mg L左右， 使該區(qū)存在著反硝化進程的可能；主反應(yīng)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(yīng)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(shè)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(shè)備的容量，需對污泥進行濃縮處理，以降低污泥的含水率。 2.3.7.1 設(shè)計 參數(shù) 固體負荷 （ 固體通量 ） M一般為 10 35kg/m3h ， 取 M = 30 kg/m3d = 1.25kg/m3h ； 濃縮時間取 T = 24 h ； 設(shè)計污泥量 Q = 40 m3/d ； 濃縮后污泥含水率為 96% ； 2.3.7.3 工作原理 本設(shè)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(shè)計采用間歇式重力濃縮池，運行時，應(yīng)先排除濃縮池中的上清液，騰出池容，再華北水利水電學院畢業(yè)設(shè)計 第 16 頁 共 56 頁 投入待濃縮的污泥，為此應(yīng)在濃縮池深度方向的不同高度上設(shè)上清液排除管。 2.3.8 污泥脫水間 2.3.8.1 設(shè)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 設(shè)計 參數(shù) 壓濾 后污泥含水率為 75% ； 選取 DYD-1000 型帶式壓榨過濾機 ，其工作參數(shù)如表 2.4 。 表 2.4： DYD-1000 型帶式壓榨過濾機 工作參數(shù) 濾帶寬度 （ mm） 1000 壓榨脫水面（ m2） 5.0 濾帶線速度（ r/min） 0.8-5.5 電機總功率（ KW） 2.85 漲緊工作壓力（ MPa） 1.0-1.8 主機外形尺寸（ mm） 3000 1800 2040 糾偏工作壓力（ MPa） 1.5 重量（ kg） 4700 重力脫水面積（ m2） 3.5 泥餅含水率（ %） 70-80 2.3.8.3 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(shè)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(jié)構(gòu)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(yīng)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(guān)保護濾帶，確保設(shè)備正常運行。 處理最大，脫水效果好，運行費用低。 附屬設(shè)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。 2.4 平面布置 華北水利水電學院畢業(yè)設(shè)計 第 17 頁 共 56 頁 2.4.1 布置原則 （ 1）處理站構(gòu)（建）筑物的布置應(yīng)緊湊，節(jié)約用地和便于管理。 池形的選擇應(yīng)考慮減少占地，利于構(gòu)（建）筑物之間的協(xié)調(diào)； 構(gòu)（建）筑物單體數(shù)量除按計算要求計算外，亦應(yīng)利于相互間的協(xié)調(diào)和總圖的協(xié)調(diào)。 構(gòu)（建