畢業(yè)設計---啤酒廢水工藝設計

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文檔簡介

1、　　前言　　我國現(xiàn)為世界五大啤酒生產國之一，預計2010年我國啤酒產量將達到3000萬t，假如以生產1t啤酒平均產生15m3廢水計算，則啤酒廢水年排放量將超過4億m3。隨著經濟發(fā)展和人民生活水平的提高，我國啤酒產量不斷增長，啤酒生產過程中的廢水與日俱增，廢水如直接排放則嚴重污染了周圍環(huán)境，如處理則加重了啤酒廢水的處理費用，加大了啤酒生產

2、產家的經濟成本。對啤酒廢水治理技術的研究和實際生產中的應用日益受到啤酒行業(yè)、環(huán)保行業(yè)乃至整個社會的關注。　　鑒于啤酒廢水對環(huán)境造成的嚴重污染成為突出問題，其處理技術引起了環(huán)保工程技術人員的充分重視和關注。分析啤酒廢水的主要成分和來源是：制麥、糖化、果膠、發(fā)酵、蛋白化合物，包裝車間等有機物和少量無機鹽類，屬于無毒廢水，但易于腐敗，排入水體要消耗大量的溶解氧，對水體環(huán)境造成嚴重危害。此外，啤酒廢水的

3、水質和水量在不同季節(jié)有一定差別，處于高峰流量時的啤酒廢水，有機物含量也處于高峰。因此，如何進行啤酒廢水的治理成為啤酒廠家生產末端環(huán)節(jié)的關鍵，它關系到工業(yè)企業(yè)的自身生存發(fā)展，更關系到我們人類的生存與發(fā)展。　　本次畢業(yè)設計——啤酒廢水工藝設計，是依據(jù)原始資料，通過查閱文獻，綜合所學的專業(yè)知識，熟悉啤酒工業(yè)廢水處理工藝，對處理構筑物計算，對啤酒廠的啤酒廢水處理工藝進行初步設計，最終設計出廢水處理方案，

4、使排水水質達到國家污水綜合排放標準。　　1 啤酒廢水的來源及特點　　1.1啤酒廢水的來源　　啤酒的生產是以大麥和水為主要原料，以大米或谷物、酒花為輔料，經過制麥芽、糖化、發(fā)酵等工序制成的富含營養(yǎng)物質和CO2的飲料酒，在生產過程中不加入任何有毒有害難降解的物質，其酒精含量為3%~6%。啤酒生產中主要利用糧食中的淀粉

5、，大部分蛋白質等其他物質則殘留在麥糟及凝固物中，同時還排出酵母等副產物[1]。啤酒行業(yè)是耗水量較大的行業(yè)，雖然各企業(yè)間有較大差別，一般說來每生產1t啤酒的耗水量為10~50t。由于啤酒的生產工序較多，不同啤酒廠生產過程中水耗量和水質相差很大。管理和技術水平較高的啤酒廠每噸酒耗水量為8~12t，我國啤酒廠生產每噸酒的耗水量一般大于該參數(shù)[2]。因此，我國啤酒從糖化到灌裝一般總耗水為10~20m3/t。釀造啤酒消耗大量的水，除一部分水轉入產

6、品外，其余絕大部分將作為工業(yè)廢水排人周圍環(huán)境。　　1.2啤酒廢水的特點　　啤酒廢水主要包括其工業(yè)生產過程中的污染物和啤酒廠的副產品。　　1.啤酒工業(yè)的主要污染物　　啤酒工業(yè)廢水主要含廢水中有機污染物（以COD表示）大部分為可生化降解，主要有糖、淀粉、乙烯醇、有機酸等；可生

7、化性通常以BOD5/COD比值表示，約0.5~0.7；廢水中固形物多以SS表示，主要來自于廢酒糟、硅藻土、廢酵母等。　　由于有機物濃度較高，雖然無毒，但易于腐敗，排入水體要消耗大量的溶解氧，對水體環(huán)境易造成危害。另外，啤酒廢水的水質和水量在不同季節(jié)有一定差別，處于高峰流量時的啤酒廢水，有機物含量也處于高峰，啤酒廢水水質水量見表1-1所示。　　表1-1

8、啤酒廢水水質水量一覽表[3]　　2.啤酒廠副產品　　雖然啤酒生產的主要原料是大麥、酒花和大米，但并不是利用這些原料的全部，而是只利用其中的淀粉，大部分的蛋白質留在了麥槽及凝固物中。同時，啤酒生產過程中還排出廢酵母、廢酒花、廢啤酒、二氧化碳等。這些副產物，含有許多營養(yǎng)成分，且無毒，適合生產飼料和食物；但是含水量很高，不

9、便于貯存和運輸。按全國平均水平，每制成1t的成品酒，排出的CODCr約為25，或者BOD5污染物15，懸浮性固體約為15[4]。　　3.啤酒廢水的特點　　根據(jù)上述分析，啤酒廢水的主要特點綜合如下：　　(1)有機物濃度較高，BOD5/COD值在0.5~0.7，具有良好的可生化性

10、；　　(2)有毒物質少，基本無毒，營養(yǎng)配比適中，適合進行生物降解；　　(3)排放水量不均勻，水質、水量波動較大，要求處理系統(tǒng)須有一定的可調性和抗沖擊力；　　(4)pH值變化較大，一般在5~12之間；　　(5)懸浮物較高，含有較大量的麥皮、渣皮；&l

11、t;p>　　(6)廢水中含有一定量的硅藻土，容易引起處理系統(tǒng)的堵塞[5]。　　2 啤酒廢水處理工藝介紹　　2.1啤酒廢水工藝簡介　　由于啤酒廢水的BOD5/COD比值大于0.5，易于生化降解，國內外廣泛采用生化處理工藝，其中包括好氧生物處理、厭氧生物處理、好氧與厭氧聯(lián)合生物化處理方法。同時，生化處理與普通物

12、化法、化學法相比：一是處理工藝比較成熟；二是處理效率高；三是運行成本較低。因此，生化處理啤酒廢水的技術得到了充分的重視和廣泛采用。生化處理工藝主要有好氧生物處理工藝、厭氧生物處理工藝、厭氧與好氧相結合的處理工藝。　　1.好氧工藝處理啤酒廢水　　好氧生物處理是指在氧氣充足的條件下，利用好氧微生物的生命活動氧化啤酒廢水中的有機物，其產物主要有二氧化碳、水及能

13、量。好氧生物處理主要分為活性污泥法和生物膜法兩大類[6][7]。　　(1)普通活性污泥法　　活性污泥法處理啤酒廢水具有運行可靠、處理效果好的優(yōu)點，活性污泥法對于處理低濃度有機廢水是使用最多、運行可靠的廢水處理方法。與生物濾池等生物膜法相比，占地面積少，處理效果好，適用于大中城市啤酒廠。但是啤酒廢水氮磷含量低，碳氮比例失調，運行中容易產生污泥膨脹。因此，啤

14、酒廢水處理過程中需添加一定量的氮磷。此外，普通的活性污泥法對啤酒廢水水質、水量變化的適應性較差，且因污泥產量高，處置麻煩，不耐沖擊負荷，還需要大量充氧，增加了基建運行費用。　　(2)間歇式活性污泥法　　間歇式活性污泥法（Sequening Batch Reactor，SBR）處理啤酒廢水能有效地去除啤酒廢水中的有機污染物，當進水COD濃度為1000~20

15、00時，處理后出水可達國家污水綜合排放標準。該方法特點是進水、曝氣、沉淀、排水均在一個池中順序完成，廢水分批處理，運行靈活，能有效地抑制污泥膨脹問題，剩余污泥量少且濃縮脫水性能好，耐沖擊負荷，工作穩(wěn)定，基建運行費用低。與常規(guī)活性污泥工藝相比，在同樣進出水水質前提下，基建投資、運行費用以及占地面積均可減少20%左右。我國目前廢水處理體制還處于各廠各點分散治理狀態(tài)，常規(guī)活性污泥法處理水量較小的啤酒廠廢水，投資效益很低，對于中小型啤酒廠難于接

16、受，如果采用SBR法既可降低投資，又能得到好的出水水質。　　(3)生物膜法　　低負荷生物濾池用于麥芽廢水的生物處理，效果相當好，BOD5去除率達94%~97%。其缺點是濾料表面生長藻類，很快使濾池堵塞，若采用交替雙重過濾可避免堵塞發(fā)生，對糖化和發(fā)酵工序排出的廢水可用二級高負荷濾池處理。較大的工廠可用交替雙池過濾或幾個

17、濾池串聯(lián)或并聯(lián)使用，以提高處理能力和處理效果。　　(4)生物轉盤法　　該法是較早用來處理啤酒廢水的方法，具有運轉穩(wěn)定、運行費用低等優(yōu)點。為了提高盤面生物膜降解有機物的能力，采取向氧化槽充氧曝氣的措施，加速生物膜的脫落和更新，大大提高了生物膜的活性，BOD5去除率在90%以上，高于一般的生物轉盤。生物濾池和生物轉盤只適

18、用于平均氣溫不低于4℃的地區(qū)，否則在冬季要有保溫措施。另外還應注意處理站異味擾民的問題，對于地處居民密集區(qū)的啤酒廠應慎重采用。因此，前期基建投資高，受氣溫變化影響大，在氣溫偏低的地區(qū)處理效果較差。　　(5)生物接觸氧化法　　該法處理啤酒廢水在國內應用很普遍。該工藝綜合了活性污泥法和生物膜法的優(yōu)點，克服了它們的缺點，具有耐沖擊負荷、占地省、運行管理方便、處

19、理成本較低的優(yōu)點。近幾年人們致力于研究開發(fā)高效、高負荷低停留時間、低處理費用的生物接觸法新工藝，對氧化池中的填料、曝氣方法等進行了研究，開發(fā)出新型軟性填料、半軟性組合式填料。生物接觸氧化法在國內應用很廣，其主要優(yōu)點是處理能力大，耐沖擊負荷能力強，占地面積少，污泥生成量少，無污泥膨脹，運行管理方便等。但是，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，生物膜呈灰白色，處于嚴重的缺氧狀態(tài)，

20、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濃度較高的不利影響。　　(6)膜-生物反應器法　　膜-生物反應器是20世紀90年

21、代興起的一種廢水生化處理的新技術，它是用膜組件替代傳統(tǒng)二沉池進行固液分離的一種新型高效廢水處理技術，與傳統(tǒng)的活性污泥法相比，具有污染物去除效率高、出水水質穩(wěn)定、裝置容積負荷大、設備占地面積小、傳氧效率高、污泥產量低、操作運行簡便等優(yōu)點。文獻報道，膜-生物反應器對啤酒廢水的COD和NH3-N具有良好的處理效果，一般高于相同試驗條件下的普通活性污泥法。　　2.厭氧生物法處理啤酒廢水

22、;　　與好氧生物處理相比，厭氧生物處理具有動力消耗低、剩余污泥量少、處理設備較便宜、能降解某些好氧處理難于降解的物質的優(yōu)勢。啤酒廢水的可生物降解的有機物含量較高，適宜于厭氧發(fā)酵。目前厭氧技術在荷蘭、美國等國一些啤酒廠和我國沈陽、北京啤酒廠都有應用。厭氧附著膨脹床采用小粒徑的固體顆粒作載體，為厭氧微生物附著生長提供了巨大的比表面，既可滯留大量的活性污泥，又可使其相對疏散減少生物膜的厚度，增強微生物的活性。該方法對溫度

23、有較強的適應能力。目前用厭氧生物法處理啤酒廢水在國內大都處于研究或工業(yè)化生產實驗階段，要把厭氧技術應用于生產，尚需進行系統(tǒng)、深入和更大規(guī)模的生產性研究，解決各種技術難關。另外在好氧生物處理工藝之前采用厭氧水解(酸化)作為預處理，對減輕好氧生物處理的負荷，提高污水可生化性及有機物去除率，降低污泥產率極為有利[8]。　　(1)升流式厭氧污泥床法　　升流式厭氧

24、污泥床(Up-flow Anaerobic Sludge Blanket，UASB) 反應器是在普通厭氧反應器的基礎上開發(fā)出的第二代高效厭氧反應器。它具有效能高、處理費用低、電耗省、投資少、占地面積小等一系列優(yōu)點，很適用于高濃度啤酒廢水的治理[9]。　　(2)膨脹顆粒污泥床反應器法　　膨脹顆粒污泥床反應器(Expanded Granular Sludge

25、 Bed，EGSB)實際上是改進型的UASB 反應器，其運行在高的上升流速下使顆粒污泥處于懸浮狀態(tài)。EGSB 反應器的特點是顆粒污泥床通過采用較高的上升流速（與小于1~2m/h的UASB 反應器相比），即6~12m/h，運行在膨脹狀態(tài)。同時也可以采用較高反應器或采用出水回流以獲得高的攪拌強度，從而保持了進水與污泥顆粒的充分接觸。促進有機物的快速降解[10]。EGSB 特別適于低溫和低濃度污水。當沼氣產率低、混合強度低時，在此條件下較高的

26、進水動能和顆粒污泥床的膨脹高度將獲得比UASB 反應器好的運行結果。其具有處理容量高、投資少、占地省、運行穩(wěn)定等特點，備受水處理人員的矚目，是第三代厭氧生化反應器的代表工藝之一。　　(3)內循環(huán)厭氧反應器法　　內循環(huán)厭氧反應器法(Internal Circulation，IC) 是在UASB反應器的基礎上開發(fā)出的第三代高效厭氧反應器，可以形成高生物活性

27、的厭氧顆粒污泥，反應器內部可以形成流體循環(huán)，并可實現(xiàn)液體內部的無動力循環(huán)，從而克服了UASB反應器在較高的上升流速度下顆粒污泥易流失的不足。此類反應器可承受較高的有機負荷，對于不同濃度進水都具有較好的處理效果[11]。　　3.好氧與厭氧相結合處理啤酒廢水　　鑒于啤酒廢水的特點，厭氧和好氧相結合的處理工藝在啤酒廢水的處理工程實踐中具有良好的應用。近年來，主

28、要的厭氧和好氧結合工藝介紹見表2-1：　　表2-1 常用的好氧+厭氧相結合工藝　　2.2 啤酒廢水處理工藝的確定　　1.處理工藝確定的主要原則　　啤酒廠工業(yè)廢水處理的工藝選擇，必須因地制宜，其主要原則如下：　　(1)考慮工廠排水

29、水質、水量、排水規(guī)律和特點；　　(2)考察工廠提供的建設場地地形條件和面積大小；　　(3)考察工廠所能承受的一次性投資及運行成本情況；　　(4)一般選擇簡單適用、運行可靠達標、節(jié)約能耗、投資經濟的工藝。　　2.處理工藝的確定</

30、p>　　依據(jù)原水水質設計廢水處理工藝，使其達到污水綜合排放標準(GB8978-1996)的一級排放標準，具體參數(shù)見下表2-2：　　表2-2 原水水質及處理達標要求　　處理工藝中涉及到的各處理構筑物的處理效率在計算中進行說明。　　根據(jù)本設計所給啤酒廠廢水水質，BOD5/COD=0.7，

31、其生化性能好，同時廢水中有機物濃度較高，適合采用生化處理工藝；啤酒廢水的水量和水質隨時間的變化幅度較大，需要處理設施對負荷有較好的適應能力；另外，單獨采用好氧處理運行費用高，占地面積大且不易達標排放，綜合考慮決定采用厭氧處理+好氧處理工藝，具體處理工藝流程如圖2-1：　　該處理工藝能結合UASB和SBR工藝各自的特點，處理效率高，經濟性能好。　　2.3

32、各處理構筑物的說明　　1.格柵　　格柵由一組平行的金屬柵條或篩網制成，安裝在廢水渠道的進口處。主要攔截廢水中較大的麥殼等大粒徑的懸浮物及漂浮物、細小的麥糟和酵母，保護潛污泵不受堵塞磨損，保護設備的正常運行，減少后續(xù)處理單元負荷。　　2.調節(jié)池</b&g

33、t;　　啤酒廢水的水量和水質隨時間的變化幅度較大，需對廢水的水量和水質進行調節(jié)。調節(jié)池具有收集啤酒廢水，同時調節(jié)其水質、水量的功能?？紤]到調節(jié)池污泥停留時間長后，會有污泥積聚在池底，所以池底有一定的坡度，設污泥斗并定期對污泥進行排泥。調節(jié)池后設一級污水提升泵房，以保證后續(xù)處理設施的水壓。　　3.豎流式沉淀池</

34、p>　　沉淀池可以去除或消解對厭氧過程有抑制作用的物質、改善生物反應條件和提高廢水可生化性的作用。此外，還可以收集UASB反應器流出的污泥，縮短厭氧反應器的調試期[15]。　　4.UASB反應器　　UASB反應器，即上流式厭氧污泥床，集反應與沉淀于一體，是一種結構緊湊、效率高的厭氧反應器。

35、主要由污泥反應區(qū)、氣液固三相分離器（包括沉淀區(qū)）和氣室三部分組成[16]。　　在反應區(qū)內部存留大量的厭氧污泥，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，污泥中的微生物分解污水中的有機物，把它轉化為沼氣。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

36、板時，折向反射板的四周，然后穿過水層進入氣室，集中在氣室的沼氣，用導管導出，固液混合液經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沿著斜壁滑回厭氧反應區(qū)內，使反應區(qū)內積累大量的污泥，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[17]。　　UASB的污泥床內生物量多，容積負荷率高，廢水在反應器內的水力停留時間較短，因此

37、所需池容縮小。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。　　5.配水井　　考慮到SBR反應池是間歇進水和排水，在閑置時期的水量需在SBR反應池前設置配水井作為反應池的配水設施。<

38、;b>　　6.SBR反應池　　SBR反應器即序批式活性污泥生物反應器，是將好氧降解、泥水分離、厭氧消化和污泥活化集于一體的工藝，其獨特之處在于它提供了時間程序的污水處理，而不是連續(xù)流程提供的空間程序的污水處理。因此，其工藝流程具有沉降、分離效果好，耐沖擊負荷等特點[18]。 　　SBR法的工藝設施是由曝氣裝置、上清液排出裝置

39、，以及其他附屬設備組成的反應器。SBR對有機物的去除機理為：在反應器內預先培養(yǎng)馴化一定量的活性微生物(活性污泥)，當廢水進入反應器與活性污泥混合接觸并有氧存在時，微生物利用廢水中的有機物進行新陳代謝，將有機污染物轉化為CO2，H2O等無機物。同時，微生物細胞增殖，最后將微生物細胞物質(活性污泥)與水沉淀分離，廢水得到處理[19]。　　SBR法運行過程大致可分為以下五個過程期。

40、　　(1)進水期(約1~4小時)。把待處理的廢水引入到SBR反應器中，其體積約為反應器容積的一半。此過程約需要1~2小時。據(jù)有關資料介紹，進水期時間的長短對于處理效果有很大的影響。在進水期，為防止污染物的累積和縮短處理時間，即可進行曝氣操作[20]。　　(2)反應期(約2~8小時)。反應期是在曝氣的條件下，好氧活性微生物對廢水中污染物吸附和降解的過程期。SBR法是空間上的完

41、全混合式和時間上的理想推流式工藝。在空間上的完全混合式決定了SBR法有強的抗沖擊負荷能力，對于進水水量水質的較大波動均能獲得保持在較為優(yōu)質水平的出水。在時間上的理想推流式，能使生化反應維持在對應最高反應推動力下進行，因而具有高的去污速度和短的反應時間。反應池內有機基質隨時間也保持較高的濃度梯度，從而減輕了污泥膨脹發(fā)生的可能性。　　(3)沉淀期(約1~2小時)。在好氧反應完畢后，一般需要進行泥水分

42、離。利用本池經過沉淀期而獲得澄清的上清液作為出水。SBR法在沉淀期的擾動極少，所以沉淀效率較一般連續(xù)式沉淀池的為高。在沉淀期中，由于好氧微生物還要繼續(xù)消耗水中的溶解氧，在沒有足夠的氧補充的情況下，系統(tǒng)的溶解氧在停止曝氣后迅速下降到接近零的水平，便會使系統(tǒng)呈現(xiàn)出厭氧（缺氧）的特征。又由于系統(tǒng)在經歷反應期的好氧狀態(tài)后，繼而轉變?yōu)槌恋砥诘膮捬酰ㄈ毖酰顟B(tài)，如此構成的好氧-厭氧狀態(tài)交替出現(xiàn)的運行方式，使得廢水中能夠同時存在大量的好氧微生物和兼性

43、厭氧微生物[21]。因此，使得廢水中的氨氮在好氧環(huán)境中被好氧硝化菌迅速氧化成硝酸氮或亞硝酸氮，在接下來的厭氧(缺氧)環(huán)境中又被厭氧反硝化菌還原為氮氣而從廢水中逸出。而在沉淀初期進行排泥，則可通過排泥而去除在好氧狀態(tài)下除磷菌吸附的大量磷。由此可見：交替出現(xiàn)的好氧-厭氧環(huán)境和系統(tǒng)中好氧微生物和兼性厭氧微生物的同時存在，使得SBR法工藝可以獲得較高的除磷脫氮效果。　　(4)排水排泥期(約2小時)。排水

44、排泥期為緊接沉淀期的操作過程，在沉淀后獲得的泥水分離，上層清液作為出水排放，下層污泥在污泥濃度過高或有除磷要求時則應排泥。一般地，排水體積應為反應器容積的50%左右[22]。　　(5)閑置期(2小時左右)。閑置期作為恢復微生物活性的階段而被設置，亦可在無進水的情況下作閑置用。　　7.污泥濃縮池

45、　　為了方便污泥的后續(xù)機械脫水處理，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。本設計中采用連續(xù)性豎流式重力濃縮池，圓形鋼筋混凝土結構，且不需刮泥機，以減少構筑物成本。　　8.污泥機械脫水及最終處置　　污泥機械脫水裝置設在污泥脫水間內，脫水間為磚混結構，位于污泥濃縮池旁邊。采用帶式壓濾

46、脫水機處理污泥脫水。該類脫水機具有出泥含水率較低且穩(wěn)定、耗能少、管理控制容易等特點。在進入壓濾機之前投加適量聚丙烯酰胺（PAM）處理。污泥脫水后，制成污泥餅外運填埋處置，也可出售做農場肥料之用。　　3工藝構筑物的設計計算　　3.1格柵的設計　　格柵主要是用來攔截廢水中較大的麥

47、殼等大粒徑的懸浮物及漂浮物、細小的麥糟和酵母等，本設計設置中格柵一道，格柵圖見附錄1。　　1.格柵的間隙數(shù)的設計　　——最大設計流量，m3/s；　　B——柵條間隙，m，取0.02m；　　H——柵前水深，m，取0.4m；　　V——污

48、水流經格柵的流速，一般取0.6~1.0m/s，本設計取0.9m/s；　　——格柵安裝傾角（°），取50°。　　m3/s　　條，取n=8條。　　2.格柵槽總寬度

49、 　　B——格柵槽寬度，m；　　S——柵條寬度，m，取0.01m；　　b——格柵凈間隙，m，取中柵，0.02m；　　n——格柵間隙數(shù)，n=8。　　m。

50、　　3.過柵水頭損失 　　h2——過柵水頭損失，m；　　h0——計算水頭損失，m；　　——阻力系數(shù)，格柵斷面取迎水面為銳邊的矩形，故形狀系數(shù)=2.42；　　g——重力加速度，取9.81m/s2；

51、　　k——系數(shù)，格柵受污染物堵塞后，水頭損失會增大，一般k=3；　　m　　m，（h2要求在0.08~0.15m）。　　4.柵后槽的總高度　　H——柵后槽的總高度，m；<

52、/p>　　h——柵前水深，0.4m；　　h1——格柵前渠道超高，一般取0.3m；　　h2——格柵水頭損失，0.09m。　　m　　5.格柵總長度&

53、lt;p>　　L——格柵總長度，m。　　L1——進水渠道漸寬部位的長度，m；　　，其中B1為進水渠道寬度（m），取0.12 m，為進水渠道漸寬部位展開角度，（）；　　L2——格柵槽與出水渠道連接處的漸寬部位的長度，一般取0.5L1；　　H1——格柵前槽高，m。<

54、;/p>　　6.每日柵渣量　　W——每日柵渣量，m3/d；　　——最大設計流量，m3/d；　　W1——單位體積污水柵渣量，m3/(1000m3污水)；　　一般取0.1~0.01m3/(1000m3污水)，細

55、柵取大值，粗柵取小值，本設計取0.75m3/(1000m3污水)；　　Kz污水流量總變化系數(shù)，，其中Q為設計流量，L/s。　　≤，采用人工清渣。　　3.2調節(jié)池的設計　　設水力停

56、留時間；　　設計流量；　　調節(jié)池有效容積；　　取池子高度，其中超高，則有效水深；　　池子面積；

57、　取池長為池寬的2倍，；　　則；　　；　　調節(jié)池進水前端設置擋板，用來對污水進行導流，使廢水中的污泥順利停留在污泥斗內；池底坡度設為i=0.05，使池子后段的污泥能夠順坡度流入污泥斗，調節(jié)池圖見附錄2。<p&

58、gt;　　3.3豎流式沉淀池的設計　　豎流式沉淀池具有排泥方便，管理簡單，占地面積小等優(yōu)點，并且適合小型污水處理廠，本設計中采用了2個豎流式沉淀池，沉淀池計算圖見附錄3。　　1.中心管截面積與直徑的計算　　f1——中心管截面積，m2；　　Q1——每組沉淀池最大設計流量，m

59、3/d；　　V0——中心管流速，m/s，取0.03m/s；　　d0——中心管直徑，m。　　2.中心管喇叭口到反射板之間的間隙高度的計算　　h3——中心管喇叭口到反射板之間的間隙高度，m；　　v1——間隙流出速度，m/s，取0.02

60、m/s；　　d1——喇叭口直徑，m。　　3.沉淀池的面積和池徑計算　　——沉淀池面積，；　　——表面水力負荷，，取2.0；　　——沉淀池面積（含中心管面積），；<

61、p>　　——沉淀池直徑，。　　。　　4.沉淀部分有效水深　　——沉淀部分有效水深，；　　——表面水力負荷，，取2.0；　　——沉淀時間，，一般在2.

62、0~4.0內，取2.0。　　校核：，符合設計要求。　　5.校核集水槽出水堰負荷　　，符合要求。　　6.沉淀部分所需容積　　——沉淀部分所需容積（單池），；<p&g

63、t;　　、——分別為沉淀池進水和出水的懸浮固體物濃度，，在此設計中的去除率為50%；　　——污泥容重，，當含水率95%以上時，取1000；　　——污泥含水率，%，取95%；　　——兩次排泥的時間間隔，，取2.0。　　7.圓截錐部分的容積計算<

64、p>　　——圓截錐部分的容積，；　　——污泥室圓截錐部分的高度，；　　——圓截錐上部半徑，；　　——圓截錐下部半徑，，取0.4。　　8.沉淀池總高度的計算　　——沉淀池總高度，；

65、——沉淀池超高，，取0.3；　　——中心管淹沒深度（沉淀池有效深度），，4.0；　　——中心管喇叭口到反射板之間間隙高度，，0.31；　　——沉淀池緩沖高度，，取0.3；　　——污泥室圓截錐部分的高度，，5.28。

66、;　　。　　9.沉淀池污泥量的計算　　——初次沉淀污泥量，；　　——最大污水流量，，5000； 　　——懸浮物的去除率，%，取50%； 　　——進水懸浮物濃度，mg/L，取400 mg/L；

67、　　——污泥含水率，%，95%； 　　——沉淀污泥密度，以1000計。 　　豎流式沉淀池圖見附錄4。　　10.污水提升泵的選型　　為保證后續(xù)處理設施的水壓，在沉淀池前設污水提升泵；　　流量為208.3 ；&l

68、t;/p>　　依據(jù)調節(jié)池和豎流式沉淀池的計算，估算需要水泵的揚程約為　　，取12m。　　參照《給水排水設計手冊第11冊-常用設備》，選擇型污水泵，其主要性能參數(shù)如表3-1：　　表3-1 6PWL型污水泵選型結果參數(shù)<

69、p>　　污泥提升泵房平面尺寸為。　　3.4 UASB反應器設計　　本設計采用了4個UASB反應器，假設水質是均勻的，單個反應器的設計流量為1250，設計參數(shù)見表3-2：　　表3-2 UASB反應器設計參數(shù)　　1.反應區(qū)容積與尺寸<p&

70、gt;　　——反應區(qū)容積，；　　——單池設計流量，，取1250；　　——進水有機物濃度，，　　設計用CODCr的濃度；　　——進水有機物容積負荷，，經過類似工程對比取5.0。　　采用矩形反應

71、池，UASB池的高度通常在4.0~6.0，本設計采用池高=4.2。　　池體截面積　　取池子寬B為7.2m；　　則長，?。?lt;/b>　　實際表面積；

72、　　實際表面水力負荷　　，符合設計要求。　　2.三相分離器的設計　　設計計算圖見附錄3。　　(1)沉淀區(qū)<p

73、>　　三相分離器的沉淀區(qū)即為反應器的水平面積。　　作以下幾點說明：　　1)沉淀區(qū)的表面水力負荷<1.0；　　2)沉淀器斜壁的角度設為50°，使污泥不致積聚，以盡快落入反應區(qū)內；　　3)進入沉淀區(qū)前，沉淀槽底縫隙流

74、速≤2；　　4)總沉淀水深應該大于1.5；　　5)水力停留時間介于1.5~2.0。　　(2)回流縫設計　　設上、下三角形集氣罩斜面水平夾角=55°；　　取保護高度&

75、lt;/b>　　上三角形頂水深　　下三角形集氣罩的垂直高度　　下三角形集氣罩底的寬度　　下三角形集氣罩之間縫隙，其中為單元三相分離器寬度，取。　　下三角形集氣罩之間縫隙中上升流速的計算：

76、　　縫隙總面積　　下三角形集氣罩之間縫隙中上升流速　　——反應器三相分離器的單元數(shù)，取6個。　　，符合要求。　　上三角形集氣罩回流縫中流速的計算：<

77、/p>　　設上三角形集氣罩回流縫寬度　　縫隙總面積　　，符合設計要求。　　由圖得出，，則　　取

78、;　　上三角形集氣罩的高　　根據(jù)上述計算，已知上三角形集氣罩頂水深為，則上下三角形集氣罩在反應器中的位置已經確定。　　校核氣液分離的條件是否符合要求：　　氣泡上升的速度與其直徑、水溫、液體和氣體的密度、廢水的粘滯系數(shù)等因素有關。當氣泡

79、直徑很小時，在氣泡周圍的水流呈層流狀態(tài)，這時候的氣泡上升速度可用Stokes公式計算。　　——氣泡上升的速度，；　　——氣泡直徑，，設；　　——廢水的密度，，常溫下??；　　——沼氣密度，，常溫下?。?lt;/p>　　——重力加速度，??；<

80、/p>　　——碰撞系數(shù)，取0.95；　　——廢水的動力粘滯系數(shù)，，　　，其中為廢水運動粘滯系數(shù)，按凈水取值為，由于廢水的動力粘滯系數(shù)較凈水的要大，所以取。　　依照前面的計算結果有：　　滿足，則可以脫除直徑≥0.01的氣泡。

81、　　3.進水配水系統(tǒng)的設計　　采用穿孔管配水，每個反應器設置10根，直徑150mm，長7.2m，每根管之間的中心距離為1.6m，配水孔徑采用15mm，孔距1.6m。　　每個孔的服務面積，孔徑口向下，穿孔管距離反應池底0.21m，每個反應器40個出水孔，采用連續(xù)進水，孔的水流速設為。<b&

82、gt;　　4.出水系統(tǒng)的設計　　每個單元三相分離器設一個出水槽，共6個，基本保持出水均勻；　　出水槽寬為，槽高。　　5.排泥、產氣系統(tǒng)的設計　　(1)每日沼氣產量</p&

83、gt;　　以每除去1產生為據(jù)；　　日產沼氣量　　——的容重，，取1.70；　　——的去除率，90%；　　——單位去除量時產沼氣量，，0.5；　　——最大總設計流量，，取5

84、000。　　(2)沼氣管道的設計　　沼氣管道一般采用防腐不銹鋼管或塑鋼復合管，本設計采用塑鋼復合管。　　根據(jù)三相分離器的特點，每一個集氣罩分別引一根出氣管。　　設沼氣流速為；　　沼氣管道直徑，

85、取管道。　　由于UASB反應器采用閉式，出水管須通過水封，以防止漏氣和確保厭氧條件，同時調整和穩(wěn)定氣體壓力。本設計選用D=500mm的水封罐。　　水封高度 　　——集氣罩內的壓力水頭，取1.0m；　　——沼氣柜的壓力水頭，取0.4m；

86、　　則；　　取水封罐高度，其中超高為0.4m。　　在水封罐上設有一根進水管，一根放空管。另在外面設一液位計，觀察罐內水位情況。　　沼氣出氣管采用，與本廠區(qū)的沼氣利用系統(tǒng)管道對接。<b&g

87、t;　　(3)產泥量計算　　設污泥產率為0.1；　　產生的懸浮固體；　　每日產泥量　　——污泥含水率，%，取95；　　——污泥密度，以

88、計。　　每日的總排泥量為15.3，則每個反應器的產泥為3.83。　　6.UASB圖見附錄5。　　3.5配水井的設計　　在UASB反應器與SBR反應池之間設置1個配水井，以滿足SBR池子在閑置期間工藝水的貯存，配水井采用埋地式。<

89、/p>　　設水力停留時間；　　設計流量；　　調節(jié)池有效容積；　　取池子高度，其中超高，則有效水深；　　池子面積；

90、　　取正方形池子， 　　則邊長。　　為了保證污水順利流入SBR池，加設污水提升泵，水泵設置在池底，參照《給水排水設計手冊第11冊-常用設備》，選擇150QW180-9型潛水排污泵，其主要性能參數(shù)如表3-3：</p

91、>　　表3-3 150QW180-9型潛水排污泵選型結果　　3.6 SBR反應池的設計　　SBR池分5個階段：，本設計采用2個SBR池，經過UASB反應器后，廢水中的有機物濃度已經大大降低，SS也很小。單個反應池的設計流量為2500m3/d，其設計參數(shù)見表3-4：　　表3-4 SB

92、R設計水質及處理效率　　1.曝氣時間的計算　　——曝氣時間，；　　——進水平均，，取120；　　——污泥負荷，，取0.2；　　——排水比

93、，?。?lt;/b>　　——曝氣池內濃度，，取3000。　　2.沉淀時間的計算　　——活性污泥界面的初期沉淀速度，；　　——水溫，℃。<b&g

94、t;　　當水溫為10℃時，　　當水溫為25℃時，　　——沉淀時間，；　　——反應器水深，，一般為4~6，取6.0；　　——安全高度，，取0.5。<

95、p>　　當水溫為10℃時，；　　當水溫為25℃時，；　　在此，??；　　排水后的警戒高度為。　　3.周期數(shù)的計算　　≥</b&

96、gt;　　——周期時間，；　　——曝氣時間，；　　——沉淀時間，；　　——排水排泥時間，，取2.0；　　——反應器個

97、數(shù)，取2個。　　≥　　周期數(shù)，取，；　　4.各部分時間確定　　進水時間。　　對

98、其他過程時間進行取整得：　　曝氣時間；　　沉淀時間；　　排水時間；　　閑置時間。

99、;　　5.反應器容積與尺寸的計算　　反應器容積；　　反應器截面積；　　高峰時流量的安全容積以最大流量的4倍計算，　　最大的小時變化容積；

100、　　峰值水平　　設池寬與長比為；　　則，　　6.需氧量　　需氧量(AOR)按去除需要計算，　　—

101、—反應器進水濃度，，取120；　　——反應器出水濃度，，取18。　　7.曝氣裝置的計算　　供氧能力　　——每小時需氧量，；　　——清水在20℃時氧氣的飽和

102、濃度，，取9.17；　　——曝氣裝置水深修正系數(shù)，取1.19；　　——混合液的溫度，℃，取25℃；　　——混合液的，，取1.0；　　——的修正系數(shù)，高負荷時取0.83，低負荷時取0.93，本設計取0.93；　　——氧氣飽和溫度修正

103、系數(shù)，高負荷時取0.95，低負荷時取0.97，本設計取0.97。　　設曝氣頭距離池底0.2；　　設氧的利用率，　　則空氣離開反應器時氧的百分濃度　　曝氣階段曝氣修正系數(shù)　　每

104、池供氧量；　　曝氣階段應供給的氧量為　　曝氣設鼓風機，鼓風機房的平面尺寸為8.0m×8.0m，層高4.0m。　　8.供風量　　參照《給水排水設計手冊第11冊-常用設備》選擇長沙鼓風機長產的SD型羅茨鼓風機

105、（見表3-5）。　　表3-5 SD型羅茨鼓風機選型結果　　9.污泥量　　——污泥干固體量，；　　——反應池進水SS濃度，，取80；　　——污泥干固體產率系數(shù)，低負荷的SBR池取0.75。&l

106、t;/p>　　設污泥的含水率為95%，　　則排泥量　　10.SBR反應池圖見附錄6。 　　3.6污泥處置系統(tǒng)設計　　1.污泥濃縮池<p&g

107、t;　　依據(jù)前述計算，總污泥量；　　污泥含水率；　　污泥為混合污泥時，濃縮池固體負荷一般為25~80，本設計取=75=；　　污泥濃縮時間；　　設計污泥總量取；

108、　　污泥濃縮后污泥含水率；　　濃縮后污泥體積；　　(1)濃縮池直徑　　設計采用圓形污泥重力濃縮池，其斷面橫斷面積（）滿足≥，　　式中：&

109、lt;/b>　　——入流時污泥濃度，；　　、、——分別為沉淀池、UASB和SBR反應器污泥干固體重，，　　橫斷面積　　直徑，直徑合適。<b&g

110、t;　　(2)池子高度　　設水力停留時間(HRT)=24；　　有效高度；　　池子超高；　　緩沖區(qū)高度；<p&

111、gt;　　則池壁高　　(3)污泥斗　　設污泥斗下錐半徑，污泥傾角50°；　　則污泥斗高度　　污泥斗容積<

112、/p>　　(4)總高度　　(5)污泥泵的選型　　污泥流量為；　　需要泵的揚程大約為；　　參照《給水排水設計手冊第11冊-常用設備

113、》選擇型污泥泵，其主要性能參數(shù)見表3-6：　　表3-6 污泥泵選型結果　　2污泥脫水間　　(1)基本計算　　污泥濃縮后的體積；<

114、;p>　　壓濾時間；　　設計污泥量　　設壓濾后污泥含水率；　　壓濾后污泥體積；　　污泥脫水間的平面尺寸為16.0m×9.0m，高4.5m；&l

115、t;/p>　　加藥間的平面尺寸為8.0m×8.0m，高4.0m。　　(2)帶式污泥壓濾機的選型：　　帶式壓濾機是一種連續(xù)運轉的固液分離設備，污泥經絮凝、低真空(重力)脫水、低壓脫水、高壓脫水、濾餅隨濾布運行到卸料輥時被卸落。　　處理量為；原污泥含水率為；處理后要求達到的污泥含

116、水量為；參照《給水排水設計手冊第11冊-常用設備》選擇型號為帶式壓濾機，產自沈陽礦山機械廠，其主要的性能參數(shù)見表3-7：　　表3-7 帶式壓濾機主要性能參數(shù)　　3.污泥濃縮池圖見附錄7。　　3.7工藝流程高程說明　　為了使污水能在處理構筑物間通暢流動，保證處理廠正常運行

117、，在進行平面布置的同時，必須進行高程布置，以確定各處理構筑物及連接管渠的高程。在整個污水處理過程中，應盡可能地使污水和污泥為重力流。在多數(shù)情況下，污泥一般需要抽升。本設計主要是利用構筑物的安裝和建筑高度落差，使污水和污泥在各構筑物與管道間形成自流，達到消除管道的水頭損失的目的，使其流動順暢。　　1.污水處理部分高程及水頭損失計算　　(1

118、)基準面　　設地面高程為0.0m，取進水水位-0.5m，出水高程為-0.2m。參照《污水處理構筑物設計與計算》相關的內容，結合本設計中管道布置的情況，取構筑物之間的管道最大水頭損失為0.5m。　　(2)SBR反應池　　預設埋入地下深度為4.0m，則池底標高

119、為-4.0m；有效高度為2.0m，故水面標高為2.0m，大于管道損失(0.5m)；超高為0.5m。　　(3)配水井　　配水井設置為埋地式，埋地深度為4.0m，則池底標高為-4.0m，超高為0.5m，則池頂標高為0.5m。潛水排污泵的揚程為5.9m。　　(4)UASB反應器&l

120、t;/p>　　設其為地面式構筑物，池底標高為0.0m；高4.2m，安全超高為0.5m，則水面標高為3.7m，出水堰標高3.7m，大于SBR反應器水頭損失（參照曝氣池污水跌水入池的情況，設為2.5m）和管道水頭損失(0.5m)之和。　　(5)豎流式沉淀池　　沉淀池預埋地底下5.9m，池底標高

121、為-5.9m；水面標高為4.0m，出水堰水面標高為3.8m，大于UASB反應器水頭損失（參照裝有固定布水器的生物濾池進行計算，設為2.5m）和管道水頭損失之和。超高為0.5m，所以池頂標高為4.3m。　　(6)污泥提升泵房　　泵房總高4.0m，建造時候預埋1m地下深度，地面上標高3.0m；&l

122、t;p>　　泵揚程為16~12m，后續(xù)各構筑物及其管道的水頭損失為　　，　　足夠消除水頭損失。　　(7)調節(jié)池　　采取地埋式，有效水深為5.5m，則池底

123、標高為-5.5m。調節(jié)池的水頭損失參照平流式沉淀池計算，設為0.3m。　　(8)格柵　　設格柵水頭損失為0.1m。　　2.污泥處理系統(tǒng)高程及管路損失估算　　(1)污泥濃縮池

124、　　污泥濃縮池埋地深4.31m，故池底標高為-4.31m；UASB反應器和SBR反應池的埋地深度小于濃縮池的埋地深度，具有一定的自流性，但是豎流式沉淀池地底埋深為5.9m，大于濃縮池的埋地深度，考慮到污泥在管道中的沿程阻力較大，在進入污泥濃縮池前加上污泥泵來提升壓力。污泥泵的揚程為5.8~3.0m。　　(2)加藥間和污泥脫水機房　　加

125、藥間利用自身加藥設備實現(xiàn)加藥；污泥脫水機房采用的是地面式建筑，其前面用污泥泵進行加壓（污泥泵的揚程為5.8~3.0m），實現(xiàn)污泥在管道內的流動。　　3.工藝流程的高程圖見附錄8。　　3.8平面布置說明　　1.處理構筑物是污水處理廠的主體建筑物，在對它們進行平面布置時，應根據(jù)各

126、構筑物的功能和水力要求結合當?shù)氐匦蔚刭|條件，確定它們在廠區(qū)內的平面布置應考慮：　　(1)連接各處理構筑物之間管道應直通，應盡量避免迂回曲折，造成管理不便。　　(2)土方量做到基本平衡，避免劣質土壤地段。　　(3)在各處理構筑物之間應保持一定間距，以滿足放工要求，一般間距要求2m，如有特殊要求構筑物其間距按有關規(guī)定

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