某啤酒廠(chǎng)廢水處理工程設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

某啤酒廠(chǎng)廢水處理工程設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)?摘要：本設(shè)計(jì)針對(duì)某啤酒廠(chǎng)廢水的特點(diǎn)，采用預(yù)處理、生物處理和深度處理相結(jié)合的工藝，實(shí)現(xiàn)了廢水的達(dá)標(biāo)排放。通過(guò)對(duì)廢水水質(zhì)水量的分析，確定了各處理單元的工藝參數(shù)和設(shè)備選型，詳細(xì)闡述了工藝流程、設(shè)計(jì)計(jì)算以及運(yùn)行效果預(yù)測(cè)。本設(shè)計(jì)旨在為啤酒廠(chǎng)廢水處理提供一種經(jīng)濟(jì)、有效的解決方案，具有一定的工程實(shí)際意義。

一、引言啤酒廠(chǎng)在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量含有高濃度有機(jī)物、懸浮物和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的廢水。這些廢水若直接排放，將對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。因此，對(duì)啤酒廠(chǎng)廢水進(jìn)行有效處理具有重要的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)意義。本畢業(yè)設(shè)計(jì)以某啤酒廠(chǎng)廢水處理工程為研究對(duì)象，設(shè)計(jì)合理的處理工藝，確保廢水達(dá)標(biāo)排放，同時(shí)降低處理成本。

二、啤酒廠(chǎng)廢水水質(zhì)水量分析2.1廢水來(lái)源啤酒廠(chǎng)廢水主要來(lái)源于麥芽生產(chǎn)、糖化、發(fā)酵、包裝等工序，包括麥芽洗滌水、糖化醪液、發(fā)酵罐洗滌水、洗瓶廢水、冷凝水等。

2.2水質(zhì)特點(diǎn)啤酒廠(chǎng)廢水具有以下特點(diǎn)：1.有機(jī)物濃度高：含有大量的糖類(lèi)、蛋白質(zhì)、氨基酸等有機(jī)物質(zhì)，化學(xué)需氧量（COD）一般在10003000mg/L之間。2.懸浮物含量高：主要來(lái)源于麥芽殼、酵母等固體物質(zhì)，懸浮物（SS）濃度可達(dá)幾百mg/L。3.可生化性好：BOD5/COD比值通常在0.50.6之間，易于生物降解。4.含有一定量的氮磷：對(duì)水體富營(yíng)養(yǎng)化有潛在威脅。

2.3水量情況根據(jù)啤酒廠(chǎng)的生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)工藝，確定廢水日排放量為[X]m3/d，廢水水質(zhì)指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1啤酒廠(chǎng)廢水水質(zhì)指標(biāo)|指標(biāo)|數(shù)值|||||COD（mg/L）|[具體數(shù)值]||BOD5（mg/L）|[具體數(shù)值]||SS（mg/L）|[具體數(shù)值]||氨氮（mg/L）|[具體數(shù)值]||pH值|[具體范圍]|

三、處理工藝選擇3.1預(yù)處理工藝預(yù)處理的目的是去除廢水中的懸浮物、油脂等雜質(zhì)，降低廢水的色度，提高廢水的可生化性，為后續(xù)生物處理創(chuàng)造良好條件。本設(shè)計(jì)采用格柵、調(diào)節(jié)池、氣浮池作為預(yù)處理單元。1.格柵：用于攔截廢水中較大的懸浮物和漂浮物，如麥芽殼、瓶蓋等，選用機(jī)械格柵，柵條間隙為[X]mm。2.調(diào)節(jié)池：調(diào)節(jié)廢水的水量和水質(zhì)，使后續(xù)處理單元能夠穩(wěn)定運(yùn)行。調(diào)節(jié)池有效容積根據(jù)廢水日排放量和水質(zhì)波動(dòng)情況確定為[X]m3，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，設(shè)置攪拌裝置以防止懸浮物沉淀。3.氣浮池：通過(guò)向廢水中通入空氣，使微小氣泡附著在懸浮物表面，使其上浮至水面，從而實(shí)現(xiàn)固液分離。氣浮池采用溶氣氣浮工藝，設(shè)計(jì)停留時(shí)間為[X]h，氣浮效率可達(dá)[X]%以上。

3.2生物處理工藝生物處理是啤酒廠(chǎng)廢水處理的核心環(huán)節(jié)，主要去除廢水中的有機(jī)物。本設(shè)計(jì)采用厭氧生物處理和好氧生物處理相結(jié)合的工藝。1.厭氧生物處理：選用UASB（上流式厭氧污泥床）反應(yīng)器，利用厭氧微生物在無(wú)氧條件下將有機(jī)物分解為甲烷和二氧化碳等。UASB反應(yīng)器具有處理效率高、能耗低、污泥產(chǎn)量少等優(yōu)點(diǎn)。設(shè)計(jì)容積負(fù)荷為[X]kgCOD/(m3·d)，有效容積為[X]m3，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，設(shè)置三相分離器以實(shí)現(xiàn)氣、液、固三相分離。2.好氧生物處理：采用活性污泥法中的曝氣生物濾池，進(jìn)一步去除廢水中殘留的有機(jī)物和氨氮。曝氣生物濾池具有占地面積小、處理效果好、抗沖擊能力強(qiáng)等特點(diǎn)。設(shè)計(jì)濾速為[X]m/h，氣水比為[X]，有效容積為[X]m3，采用陶粒作為濾料。

3.3深度處理工藝深度處理的目的是使廢水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，主要去除水中的殘留有機(jī)物、懸浮物和色度等。本設(shè)計(jì)采用混凝沉淀和過(guò)濾作為深度處理單元。1.混凝沉淀：向廢水中投加混凝劑，使水中的膠體物質(zhì)和微小懸浮物凝聚成較大的顆粒，然后通過(guò)沉淀去除。選用聚合氯化鋁作為混凝劑，投加量為[X]mg/L，設(shè)計(jì)沉淀池停留時(shí)間為[X]h，表面負(fù)荷為[X]m3/(m2·h)。2.過(guò)濾：采用砂濾器進(jìn)一步去除水中的細(xì)小懸浮物，使出水水質(zhì)更加清澈。砂濾器濾料選用石英砂，粒徑為[X]mm，過(guò)濾速度為[X]m/h。

四、工藝流程設(shè)計(jì)4.1工藝流程簡(jiǎn)述啤酒廠(chǎng)廢水首先進(jìn)入格柵，去除較大的懸浮物和漂浮物，然后流入調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)水量和水質(zhì)。經(jīng)調(diào)節(jié)后的廢水進(jìn)入氣浮池，去除懸浮物和油脂等雜質(zhì)。氣浮池出水進(jìn)入U(xiǎn)ASB反應(yīng)器進(jìn)行厭氧生物處理，將大部分有機(jī)物分解為甲烷和二氧化碳。UASB反應(yīng)器出水進(jìn)入曝氣生物濾池進(jìn)行好氧生物處理，進(jìn)一步去除有機(jī)物和氨氮。曝氣生物濾池出水進(jìn)入混凝沉淀池，投加混凝劑進(jìn)行混凝沉淀，去除殘留的有機(jī)物和懸浮物。混凝沉淀池出水進(jìn)入砂濾器進(jìn)行過(guò)濾，最后達(dá)標(biāo)排放。工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1啤酒廠(chǎng)廢水處理工藝流程示意圖

4.2各處理單元連接方式各處理單元之間采用管道連接，管道材質(zhì)選用UPVC管，確保廢水能夠順利流通。在管道上設(shè)置閥門(mén)、流量計(jì)、壓力表等附屬設(shè)備，便于對(duì)廢水處理過(guò)程進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制。

五、主要處理單元設(shè)計(jì)計(jì)算5.1格柵設(shè)計(jì)1.格柵類(lèi)型及參數(shù)：選用機(jī)械格柵，柵條間隙為5mm。2.過(guò)柵流速計(jì)算：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，過(guò)柵流速一般取0.61.0m/s，本設(shè)計(jì)取0.8m/s。3.格柵寬度計(jì)算：已知廢水日流量為[X]m3/d，換算成秒流量為[X]m3/s。根據(jù)過(guò)柵流速公式$v=Q/A$（其中$v$為過(guò)柵流速，$Q$為秒流量，$A$為格柵過(guò)水面積），可得格柵過(guò)水面積$A=Q/v=[X]/0.8=[X]m2$。設(shè)格柵寬度為$B$，柵條間隙為$b$，則格柵過(guò)水面積$A=(Bnb)h$（其中$n$為柵條數(shù)，$h$為格柵有效高度）。取格柵有效高度$h=1.0m$，柵條間隙$b=0.005m$，則$[X]=(Bn×0.005)×1.0$。假設(shè)柵條數(shù)$n=10$，解得格柵寬度$B=[X]m$，實(shí)際設(shè)計(jì)中格柵寬度取[X]m。

5.2調(diào)節(jié)池設(shè)計(jì)1.調(diào)節(jié)池容積計(jì)算：調(diào)節(jié)池有效容積根據(jù)廢水日排放量和水質(zhì)波動(dòng)情況確定。已知廢水日排放量為[X]m3/d，考慮到水質(zhì)波動(dòng)系數(shù)為1.2，調(diào)節(jié)池有效容積$V=1.2×[X]×8=[X]m3$（按8h調(diào)節(jié)時(shí)間計(jì)算）。2.調(diào)節(jié)池尺寸確定：調(diào)節(jié)池采用矩形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，設(shè)調(diào)節(jié)池長(zhǎng)度為$L$，寬度為$B$，深度為$H$。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，調(diào)節(jié)池長(zhǎng)寬比一般取1.52.0，長(zhǎng)深比一般取1.01.5。取長(zhǎng)寬比為1.8，長(zhǎng)深比為1.2，則$L=1.8B$，$H=1.2B$。又因?yàn)?V=L×B×H$，將$L=1.8B$，$H=1.2B$代入可得$[X]=1.8B×B×1.2B$，解得$B=[X]m$，則$L=1.8×[X]=[X]m$，$H=1.2×[X]=[X]m$。實(shí)際設(shè)計(jì)中調(diào)節(jié)池尺寸為$L×B×H=[X]m×[X]m×[X]m$。3.攪拌裝置設(shè)計(jì)：為防止懸浮物沉淀，調(diào)節(jié)池內(nèi)設(shè)置攪拌裝置。選用潛水?dāng)嚢铏C(jī)，根據(jù)調(diào)節(jié)池容積和攪拌效果要求，確定攪拌功率為[X]kW。

5.3氣浮池設(shè)計(jì)1.氣浮池類(lèi)型及參數(shù)：采用溶氣氣浮工藝，設(shè)計(jì)停留時(shí)間為2h。2.氣浮池有效容積計(jì)算：已知廢水日流量為[X]m3/d，換算成秒流量為[X]m3/s，則氣浮池有效容積$V=Q×t=[X]×2×3600=[X]m3$。3.氣浮池尺寸確定：氣浮池采用矩形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，設(shè)氣浮池長(zhǎng)度為$L$，寬度為$B$，深度為$H$。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，氣浮池長(zhǎng)寬比一般取2.03.0，長(zhǎng)深比一般取0.51.0。取長(zhǎng)寬比為2.5，長(zhǎng)深比為0.8，則$L=2.5B$，$H=0.8B$。又因?yàn)?V=L×B×H$，將$L=2.5B$，$H=0.8B$代入可得$[X]=2.5B×B×0.8B$，解得$B=[X]m$，則$L=2.5×[X]=[X]m$，$H=0.8×[X]=[X]m$。實(shí)際設(shè)計(jì)中氣浮池尺寸為$L×B×H=[X]m×[X]m×[X]m$。4.溶氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)：溶氣系統(tǒng)包括溶氣罐、空壓機(jī)、水泵等設(shè)備。溶氣罐采用鋼制罐體，設(shè)計(jì)壓力為0.6MPa，容積為[X]m3?？諌簷C(jī)選用[型號(hào)]，額定風(fēng)量為[X]m3/min，額定壓力為0.8MPa。溶氣水泵選用[型號(hào)]，流量為[X]m3/h，揚(yáng)程為[X]m。

5.4UASB反應(yīng)器設(shè)計(jì)1.UASB反應(yīng)器容積計(jì)算：根據(jù)UASB反應(yīng)器的容積負(fù)荷和進(jìn)水COD濃度，計(jì)算UASB反應(yīng)器的有效容積。已知進(jìn)水COD濃度為[具體數(shù)值]mg/L，設(shè)計(jì)容積負(fù)荷為[X]kgCOD/(m3·d)，則UASB反應(yīng)器有效容積$V=Q×COD_{in}/(容積負(fù)荷×1000)=[X]×[具體數(shù)值]/([X]×1000)=[X]m3$。2.UASB反應(yīng)器尺寸確定：UASB反應(yīng)器采用圓柱形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，設(shè)反應(yīng)器直徑為$D$，高度為$H$。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，UASB反應(yīng)器的高徑比一般取2.03.0。取高徑比為2.5，則$H=2.5D$。又因?yàn)?V=\frac{\pi}{4}D2H$，將$H=2.5D$代入可得$[X]=\frac{\pi}{4}D2×2.5D$，解得$D=[X]m$，則$H=2.5×[X]=[X]m$。實(shí)際設(shè)計(jì)中UASB反應(yīng)器尺寸為$D×H=[X]m×[X]m$。3.三相分離器設(shè)計(jì)：三相分離器是UASB反應(yīng)器的關(guān)鍵部件，其作用是實(shí)現(xiàn)氣、液、固三相分離。三相分離器采用矩形結(jié)構(gòu)，由沉淀區(qū)、氣液分離區(qū)和集氣罩組成。沉淀區(qū)上升流速一般取0.51.0m/h，氣液分離區(qū)氣速一般取1.02.0m/s。根據(jù)UASB反應(yīng)器的尺寸和處理效果要求，確定三相分離器的具體尺寸。

5.5曝氣生物濾池設(shè)計(jì)1.曝氣生物濾池容積計(jì)算：根據(jù)曝氣生物濾池的濾速和進(jìn)水流量，計(jì)算曝氣生物濾池的有效容積。已知進(jìn)水流量為[X]m3/d，濾速為[X]m/h，則曝氣生物濾池有效容積$V=Q×t=[X]×\frac{24}{[X]}=[X]m3$。2.曝氣生物濾池尺寸確定：曝氣生物濾池采用圓柱形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，設(shè)濾池直徑為$D$，高度為$H$。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，曝氣生物濾池的高徑比一般取1.52.0。取高徑比為1.8，則$H=1.8D$。又因?yàn)?V=\frac{\pi}{4}D2H$，將$H=1.8D$代入可得$[X]=\frac{\pi}{4}D2×1.8D$，解得$D=[X]m$，則$H=1.8×[X]=[X]m$。實(shí)際設(shè)計(jì)中曝氣生物濾池尺寸為$D×H=[X]m×[X]m$。3.曝氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)：曝氣系統(tǒng)采用曝氣頭進(jìn)行曝氣，曝氣頭均勻分布在濾池底部。根據(jù)曝氣生物濾池的容積和曝氣效果要求，確定曝氣頭的數(shù)量和曝氣強(qiáng)度。曝氣強(qiáng)度一般取0.10.3m3/(m2·min)，本設(shè)計(jì)取0.2m3/(m2·min)。則所需曝氣量$Q_{air}=0.2×\frac{\pi}{4}D2=[X]m3/min$。選用羅茨鼓風(fēng)機(jī)提供曝氣所需的空氣，型號(hào)為[具體型號(hào)]，風(fēng)量為[X]m3/min，風(fēng)壓為[具體數(shù)值]Pa。

5.6混凝沉淀池設(shè)計(jì)1.混凝沉淀池容積計(jì)算：根據(jù)混凝沉淀池的表面負(fù)荷和進(jìn)水流量，計(jì)算混凝沉淀池的有效容積。已知進(jìn)水流量為[X]m3/d，表面負(fù)荷為[X]m3/(m2·h)，則混凝沉淀池有效容積$V=Q×t=[X]×\frac{24}{[X]}=[X]m3$。2.混凝沉淀池尺寸確定：混凝沉淀池采用矩形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，設(shè)沉淀池長(zhǎng)度為$L$，寬度為$B$，深度為$H$。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，混凝沉淀池的長(zhǎng)寬比一般取3.05.0，長(zhǎng)深比一般取0.51.0。取長(zhǎng)寬比為4.0，長(zhǎng)深比為0.8，則$L=4B$，$H=0.8B$。又因?yàn)?V=L×B×H$，將$L=4B$，$H=0.8B$代入可得$[X]=4B×B×0.8B$，解得$B=[X]m$，則$L=4×[X]=[X]m$，$H=0.8×[X]=[X]m$。實(shí)際設(shè)計(jì)中混凝沉淀池尺寸為$L×B×H=[X]m×[X]m×[X]m$。3.混凝劑投加系統(tǒng)設(shè)計(jì)：選用聚合氯化鋁作為混凝劑，投加量為[X]mg/L。根據(jù)進(jìn)水流量和投加量，計(jì)算混凝劑的日投加量$m=Q×投加量=[X]×[X]/1000=[X]kg/d$。選用溶解池和溶液池儲(chǔ)存混凝劑溶液，溶解池有效容積為[X]m3，溶液池有效容積為[X]m3。設(shè)置計(jì)量泵將混凝劑溶液定量投加到廢水中，計(jì)量泵型號(hào)為[具體型號(hào)]，流量為[X]L/h。

5.7砂濾器設(shè)計(jì)1.砂濾器容積計(jì)算：根據(jù)砂濾器的過(guò)濾速度和進(jìn)水流量，計(jì)算砂濾器的有效容積。已知進(jìn)水流量為[X]m3/d，過(guò)濾速度為[X]m/h，則砂濾器有效容積$V=Q×t=[X]×\frac{24}{[X]}=[X]m3$。2.砂濾器尺寸確定：砂濾器采用圓柱