10000ｍ179;ｄ啤酒生产废水处理工程设计毕业设计.doc

昆明理工大学 设计（论文）专用纸10000/啤酒生产废水处理工程设计毕业设计目录第一章 总论91.1设计的目的与意义91.2啤酒废水处理发展方向91.3设计项目的工艺原理121.3.1啤酒生产工艺流程121.3.2啤酒废水的来源131.3.3啤酒生产废水的特点131.3.4啤酒废水的处理方法141.3.4.1好氧生物处理技术141.3.4.1.1活性污泥法151.3.4.1.2生物接触氧化法1513.4.2.1酸化SBR法处理啤酒废水171.3.4.2.2UASB好氧接触氧化工艺处理啤酒废水171.3.4.2.3新型接触氧化法处理啤酒废水171.3.4.2.4生物接触氧化法处理啤酒废水181.34.2.5 UASB氧化沟工艺处理啤酒废水181.3.4.2.6 UASB+SBR法处理啤酒废水191.3.4.2.7 UASB+CASS法处理啤酒废水191.4方案论证201.4.1不同处理系统的技术经济分析201.4.2处理工艺选择及分析211.5设计依据231.6工段划分及人员编制24第二章 工艺篇252.1工艺路线及流程252.2流程各个结构介绍262.3设备配置和选择说明29第三章 总图、运输及土建工程303.1站址选择303.2处理站道路303.3处理站绿化303.4布置原则303.5管道布置313.6高程布置原则323.7处理站的运输量、运输路线和运输工具设置333.8土建工程343.9主要建筑材料用量综合表35第四章 动力供应364.1 水、电（汽）、压缩空气需用量364.2水、电（汽）来源和供应方式36第五章 技术经济篇385.1原材料消耗385.2动力消耗385.3 投资概算395.4 处理成本估算425.5 经济效益及环境效益分析435.5.1 经济效益435.5.2 环境效益43第六章 环境保护篇446.1 环境保护标准446.2 环境保护范围446.3施工过程中对环境影响的措施45总 结47致 谢48参考文献48附录50计算书50第一章 中格栅的计算501.1设计计算501.2设计草图53第二章 调节池的设计计算532.1设计计算532.2药剂量的估算54第三章 污水提升泵房的设计计算553.1设计计算553.2选泵55第四章 平流沉淀池的设计计算564.1设计计算564.2设计结构图59第五章 UASB反应器的设计计算605.1设计计算605.2配水系统设计615.3三相分离器设计645.4出水系统设计685.5排泥系统设计685.6产气量计算68第六章 CASS反应池的设计计算696.1设计计算696.2污泥COD负荷计算726.3产泥量及排泥系统726.4需氧量及曝气系统设计计算73第七章 污泥部分各处理构筑物设计与计算777.1污泥浓缩池设计77第八章 构筑物高程计算798.1污水流经各处处理构筑物水头损失798.2部分污水管渠水头损失80附录2外文文献原文及翻译第一章 总论1.1设计的目的与意义近年来，我国啤酒工业发展迅速，已成为世界五大啤酒生产国之一。同时啤酒工业又是资源消耗大户和产污排污大户，它在消耗大量资源同时向环境排放了大量的污染物，这些污染物包括废水、废气、废渣和噪声。 80年代以来，我国啤酒工业得到迅速发展，到目前我国啤酒生产厂已有800多家，据1996年统计我国啤酒产量达1 650万t，既成为世界啤酒生产大国，又成为较高浓度有机物污染大户，啤酒废水的排放和对环境的污染已成为突出问题，引起了各有关部门的重视。啤酒生产废水的特点是高COD、高BOD、高悬浮物（CODcr 含量达到2000mg/L以上），这种“三高”的污水不经处理排放到地表，则使河（湖）水浑浊、水体腐败发臭、鱼虾绝迹、危害人体健康，使生态环境遭受严重破坏。由于啤酒废水的污染程度是相当严重的，所以要对啤酒废水进行一定的处理使其达标排放，这也是啤酒生产实施可持续发展的必经途径。1为了改善啤酒生产废水对环境造成的污染，更加有效地实施清洁生产，提高企业的经济效益，所以应建立啤酒废水处理排放系统，以解决目前存在的污染问题。1.2啤酒废水处理发展方向随着人民生活水平的不断提高及对现代处理工艺的严格要求，啤酒生产及废水处理将向以下几个方向发展3。1、清洁生产啤酒厂的特点是消耗高，除有机物污染外几乎不产生对环境有毒害的物质。因此啤酒厂的清洁生产重点应考虑如何使资源消耗最小，如何提高生产效率。我国啤酒厂的清洁生产潜力很大，表现在：A: 节约原料(1) 节约原料：原料大麦应科学保存，严格进出仓管理。大麦进仓前先进行清麦、除杂，然后测定水分含量，水分只有在12 %以下的大麦才可进仓，否则应日光摊晒或低温干燥；水分不同的大麦应分堆保存；做好通风、灭虫杀菌工作；应有专人负责经常检查，并做好记录。此外，在运输途中应防止洒落。(2) 麦汁过滤：麦汁在糖化后，必须在最短时间内与不溶解的酒糟分离。采用板框式压滤机可以较好地解决上述问题。缩短过滤时间，排污量减少80 % ，麦汁质量大为提高，对环境有利,是较典型的清洁生产技术。(3) 回收再用：灌装生产线的残留啤酒应回收，怎样继续使用，取决于残留啤酒的质量，但应避免直接排入下水道。B: 节约水耗生产用水包括工艺用水、冷却用水、冲洗用水等3 个方面。国内每生产1 t 啤酒，水消耗量约为1030 t ，而国外已达到8 t 以下，可见我国水资源浪费的严重程度。相应的，这也是清洁生产潜力较大的地方,为降低生产用水量，主要从回收角度考虑,回收措施主要用于冷却用水和冲洗用水。2、啤酒废水土地利用废水的土地利用在国内外都有悠久的历史。其目的不单纯是废水农田灌溉，而是根据生态学原理，在充分利用水资源的同时，科学地运用土壤植物系统的净化功能，使该系统起到废水的二、三级处理作用。废水的土地利用一般有快速渗滤（快速渗滤，RI，是将污水有控制地投配到具有良好渗透性能的土壤表面，污水向下渗透过程中通过生物氧化、硝化、反硝化、过滤、沉淀、氧化和还原等一系列作用从而得到净化的一种土地处理工艺）和地表漫流两种方法。前者的特点是加入的废水大部分都经过土壤渗透到下层,因而仅限于在砂及砂质粘土之类的快渗土壤上使用，植物对废水的净化作用较小，主要是由土壤中发生的物理、化学和生物学过程使废水得到处理。后者是一种固定膜生物处理法,废水从生长植物的坡地上游沿沟渠流下，流经植被表面后排入径流集水渠。废水净化主要是通过坡地上的生物膜完成的。这种方法对于渗透较慢的土壤最为适用。经调查,啤酒废水经过土地利用系统后，水质明显改善，能够达到农田灌溉水质标准（GB508485）的要求；同时又可节省水源，增加农田土壤的有机质含量，提高农作物产量。其经济效益在干旱地区更能得到体现。当然，啤酒废水的土地利用也存在一定的问题：(1) 处理过程中会产生臭味，必须将处理场地设在远离居住区的地方，这样需要较长的输水干管；(2) 废水的含盐量过高时，将危害植物生长，并造成土壤排水、通气不良。如何避免这些问题发生，将是啤酒废水处理行业的一个的发展方向。3、啤酒废水的植物净化啤酒废水中有机碳含量丰富，氮、磷的含量也有一定水平，可以为植物生长提供必要的营养物质。通过利用啤酒废水对普通丝瓜、多花黑麦草、水雍菜、金针菜等植物进行水培试验，发现这些植物长势良好并能完成其生活史，既创造了经济效益,同时又显著降低了废水中多种污染物(COD 除外)的浓度。这为啤酒废水的资源化处理开拓了一条新思路。水培植物对废水中COD 的去除率不高,主要是因为废水中C 的含量大大高于N 、P ，而植物是按照一定的C 、N 、P 比例来摄取营养物质的。从这一点来看，水培植物用于生物处理后出水(含C 量已大为降低) 的深度净化更为合理。1.3设计项目的工艺原理1.3.1啤酒生产工艺流程啤酒生产工艺流程主要分为两个部分，分别是麦芽制造过程和啤酒酿造过程2。 麦芽制造工艺流程：麦芽制造主要有三大步骤：浸麦、发芽、干燥，流程如下： 啤酒酿造工艺流程：1.3.2啤酒废水的来源啤酒的废水主要来源于：麦芽生产过程的洗麦水、浸买水、麦槽水、洗涤水、凝固物洗涤水；糖化过程的糖化、过滤洗涤水；发酵过程的发酵罐洗涤、过滤洗涤废水；罐装过程洗瓶、灭菌和破瓶啤酒废水；冷却车间和成品车间洗涤水4。1.3.3啤酒生产废水的特点啤酒生产过程用水量很大,特别是酿造,罐装工序过程,由于大量使用新鲜水，相应产生大量废水。由于啤酒的生产工序较多，不同的啤酒厂生产过程每吨酒的耗水量和水质相差较大.国内每吨啤酒从糖化到灌装总耗水1020吨。啤酒废水可分为以下几类4：1清洁废水冷冻机、麦汁和发酵冷却水等，这些水基本未受污染。2清洗废水 如清洗生产装置废水、漂洗酵母水、洗瓶机初期洗涤水、酒罐消毒废水、巴斯德杀毒喷淋水和地面冲洗水等，这类废水受到不同程度的有机污染。冲洗废渣水，如麦糟液、冷热凝固物、酒花糟、剩余酵母、酒泥、滤酒渣和残碱性洗涤液等，这类废水中含有大量的悬浮固体有机物。工段中将产生麦汁冷却水、装置洗涤水、麦糟、热凝固物和酒花糟。装置洗涤水主要是糖化锅洗涤水、过滤槽和沉淀槽洗涤水。此外，糖化过程还要排出酒花糟、 热凝固物等大量悬浮物。3装酒废水 在灌装酒时，机器的跑冒滴漏时有发生，还经常冒酒，废水中掺入大量残酒。喷淋时由于用热水喷淋，啤酒升温引起瓶内压力增大，“炸瓶”现象时有发生，所以，在大量啤酒洒散在喷淋水中，循环使用喷淋水为防止生物污染而加入防腐剂，因此被更换下来的废喷淋水含防腐剂成分。4洗瓶废水 清洗瓶子时先用碱液洗涤剂浸泡,然后用压力水初洗和终洗.瓶子清洗水中含有残余碱性洗涤剂、浆纸、燃料、浆糊、残酒和泥砂等。碱性洗涤剂的更换，更换时若是直接排入下水道可以使啤酒废水呈碱性。因此废碱性洗涤剂应先进入调节池沉淀装置进行单独处理。所以可以考虑将洗瓶废水的排出液经处理后储存起来，用来调节废水的pH值。这样可以节省污水处理的药剂用量。1.3.4啤酒废水的处理方法鉴于啤酒废水自身的特性，啤酒废水不能直接排入水体。啤酒废水的处理方法可以分为好氧生物处理和厌氧生物处理两大类。目前，国内外普遍采取生化法处理啤酒废水。1.3.4.1好氧生物处理技术好氧生物处理是在氧气充足的情况下，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）。这种方法没有考虑到废水中有机物的利用问题，因此处理成本较高。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。1.3.4.1.1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，具备投资省、处理效果好等优点。该水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（含大量的好氧微生物）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。间歇式活性污泥法（SBR）通过间歇曝气可以使动力消耗显著降低，同时，废水处理时间也短于普通活性污泥法。引进比利时的SBR专利技术，废水处理时间仅需1920h，比普通活性污泥法缩短1011h，CODcr的去除率也在96%以上。在传统的活性污泥法基础上，科研人员开发了新型高效好氧生物生理技术周期循环活性污泥法。其优点是：利用位于反应器前端的预反应池作为生物选择器对水中有机底物快速吸附及吸收，提高了处理效率，增强了系统运行的稳定性；可变容积的运行提高了系统对水质水量变化的适应性和操作的灵活性；根据生物反应动力学原理，对废水在反应器的流动呈现出整体推流，而在不同区域内为完全混合的复杂流态，不仅保证了稳定的处理效果，而且提高了容积利用率；通过对生物速率的控制，使反应器以好氧缺氧厌氧状态周期循环运行，使其具有优良的脱氮除磷效果，降低了运转费用。1.3.4.1.2生物接触氧化法该方法20世纪70年代由日木初创，它是在生物反应器内装载填料，利用微生物自身的附着作用，在填料表面形成生物膜，使污水在与生物膜接触过程中得到净化。它与传统活性污泥法相比有一定的优势，在啤酒工业中得到了广泛的应用。但由于啤酒废水的进水COD浓度高，处理中一般采用两级接触氧化工艺，此法可防止高糖含量废水引起污泥膨胀现象。该法的缺点是对于大型污水厂填料需要量过大，不便运输和装填，而且污泥排放量大。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。水解酸化去除了部分有机污染物，提高了废水的可生化性，有益于后续的生物接触氧化处理。该工艺的处理方法、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： 采用水解酸化作为预处理工序时应考虑悬浮物去除措施。 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。 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。1.3.4.2厌氧好氧结合处理技术厌氧生物处理适用于高浓度有机废水，它是在无氧的条件下，靠厌氧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），而发酵后的剩余物又可作为优质肥料和饲料。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应用最为成熟。UASB的主要组成部分是反应器，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）。废水从反应器底部加入，在向上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）。气、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。下面着重介绍集中处理啤酒废水的方法。13.4.2.1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。优点：水解池体积小，造价低、易于维护、产生的剩余污泥少。1.3.4.2.2UASB好氧接触氧化工艺处理啤酒废水此处理工艺中主要处理设备是上流式厌氧污泥床和好氧接触氧化池。主要处理过程为：废水经过转鼓过滤机，随着麦壳类有机物的去除，废水中的有机物浓度也有所降低。调节池既有调节水质、水量的作用，还由于废水在池中的停留时间较长而有沉淀和厌氧发酵作用。由于增加了厌氧处理单元，该工艺的处理效果非常好。优点：处理效率高、运行稳定 、能耗低、容易调试和易于每年的重新启动等特点。1.3.4.2.3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，然后中提升泵打入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，之后流人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。优点：节省投资，运行稳定，处理效果好等特点。冬季运行时，在VTBR反应器外部加了一层保温材料，使罐中始终保持较高的温度，提高了生物的活性。缺点：耗电量大。1.3.4.2.4生物接触氧化法处理啤酒废水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。但是此处理方法在设计和运行中会出现以下问题 ： 沉淀污泥不能及时排除。由于该废水中悬浮物浓度较高，因而池内污泥产量很大，而原工艺仅在水解酸化池前端设计了污泥斗，所以池子的后部很快就淤满了污泥。 在调试运行过程中，生物接触氧化池中生物膜脱落、气泡直径变大(曝气方式为微孔曝气)、出水浑浊、处理效果恶化的现象时有发生。因此，当采用此工艺处理啤酒废水时要遵循下列要求： 用水解酸化作为预处理工序时应考虑悬浮物去除措施。 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。 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。1.34.2.5 UASB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。此处理工艺主要有以下特点： CODCr总去除率高达95以上。 可根据啤酒生产的季节性、水质和水量的情况调整UASB反应器或氧化询处理运行组合，以便进一步降低运行费用。1.3.4.2.6 UASB+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。1.3.4.2.7 UASB+CASS法处理啤酒废水厌氧处理工艺采用UASB反应器，高浓度废水单独进行厌氧处理后，与中低浓度废水混合进行好氧处理后，与中低浓度废水混合进行好氧处理。好氧生化法采用CASS生物反应池，曝气池、二沉池合二为一，在单一反应池内利用活性污泥完成废水的生物处理和固液分离。UASB-CASS组合工艺特点： 有机负荷高，COD去除率高 布水均匀，能保证微生物与基质的充分接触 抗冲击负荷能力强 容积产气率高，能耗很低 整个系统完全自控，设置全自动防酸化保护系统，不会出现酸化现象 系统占地小，为其它厌氧系统的60%左右 运行稳定，处理效果好，管理简单 由于采用静止沉淀，出水水质较其它处理好 好氧微生物富集简单，系统启动容易 系统除对有机物有很好去除外，对N、P的去除也较高方案论证1.4方案论证1.4.1不同处理系统的技术经济分析不同处理方法的技术、经济特点比较，见表1-1。表1-1 不同处理方法的技术、经济特点比较处理方法主要技术、经济特点好氧工艺生物接触氧化法采用两级接触氧化工艺，可防止高糖含量废水引起污泥膨胀现象；但需要填料过大，不便于运输和装填，且污泥排放量大。氧化沟工艺简单，运行管理方便，出水水质好，但污泥浓度高，污水停留时间长，基建投资大，曝气效率低，对环境温度要求高。SBR法占地面积小，机械设备少，运行费用低，操作简单，自动化程度高；但还需曝气能耗，污泥产量大。厌氧好氧工艺水解好氧技术节能效果显著，且BOD/COD值增大，废水的可生化性能增加，可缩短总水力停留时间，提高处理效率，剩余污泥量少。UASB好氧技术技术上先进可行，投资小，运行成本低，效果好，可回收能源，产出颗粒污泥产品，由一定收益；操作要求严。1.4.2处理工艺选择及分析拟采用UASB+CASS处理工艺。啤酒工厂废水处理技术路线是以去除流失在水中的糖类、醇类、胶体等为主要目的。采用以物理法分离、化学法去除、生物法降解的方式。以美国、德国为代表的西方发达国家致力于将多项专利技术集设备于一体的研究，开发的新型复合式处理装置具有更高效、更稳定、更经济适用的特点。厌氧生物处理工艺是在无氧的条件下，用生物方法处理有机物。近年来，多采用厌氧法对易降解的发酵废水进行处理。厌氧法具有很多优点： 处理设备简单、投资小； 剩余污泥数量少，且污泥浓缩脱水性极好； 生产沼气，能够作燃料使用，因而是一种节省能源的处理技术； 厌氧消化设备是密闭的，不会发生臭味恶化环境。升流式厌氧污泥层反应器（UASB）属于现代废水厌氧处理工艺，该反应器具有较高的容积负荷率和较短的水力停留时间，从而使此类反应器具有很高的效能。好氧生物处理是在有氧的情况下，借助好氧微生物的作用来进行的，好氧生物处理一般用来处理低浓度有机废水，传统的好氧处理工艺包括活性污泥工艺和生物膜法工艺。采用活性污泥工艺的厂家有广州啤酒厂、珠江啤酒厂、长春啤酒厂等，但由于发酵废水有机负荷较高，使用此法有时会出现污泥膨胀的问题。采用生物膜法工艺的有杭州啤酒厂、青岛啤酒厂、房山啤酒厂等。值得注意的是：完全使用厌氧法处理，虽可以回收沼气能源，但很难达到排放标准。而如果采用两段好氧生物处理法，不仅投资大，且动力消耗和运转费用也较高。另外，好氧处理比较使用于处理低浓度有机废水，如果用以处理高浓度有机废水，有时会出现污泥膨胀的问题。因此，为了使高浓度有机废水得以更为有效的处理，可以采用厌氧生物法先作预处理，然后用好氧生物法作后处理，这在技术上是可行的，在经济上是合理的。在厌氧阶段，将不溶性有机物水解为溶解性物质，是大分子物质转化为小分子物质，由于水解和产酸菌世代周期较短，这一过程能够较快完成，并且可在常温下完成，此厌氧过程可减轻好氧生物处理负荷，提高污水的可生化性，提高有机物去除率，降低产泥量。本处理工艺拟采用污水处理工艺为UASB厌氧和CASS好氧组合工艺。将UASB和CASS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+CASS法处理工艺与水解酸化+CASS处理工艺相比,因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-1左右，需进行再处理或好氧处理串连才能达标排放。 通过水质的分析和各种工艺的优缺点比较，选用厌氧好氧工艺，厌氧段采用厌氧反应器UASB，好氧段采用序批式间歇活性污泥法SBR法基础上发展起来的CASS法。只用UASB处理啤酒废水出水的COD5仍然达不到废水排放标准，故将UASB和CASS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。1.5设计依据1.废水来源：啤酒厂产生的废水。2.设计废水排量:10000m3/d3.设计水质：设计啤酒废水的进水水质表（mg/L）指标CODBOD5SSPH进水水质平均值220015005008.54.处理要求：处理后的废水必须达到啤酒工业水污染排放标准（GB19821-2005）的排放要求，具体见下表：处理后出水水质指标CODBOD5SSPH数值7080708.51.6工段划分及人员编制因整个工艺过程实行自动化操作系统，操作管理十分方便。采用四班三运转的轮班制度，每班连续上两天，8天中休息两天，即2个早班、2个中班、2个夜班，然后休息两天。每班2人值班，每天3班。前端污水处理工段1人，末端污泥处理工段1人。具体人员编制见下表1-4。表1-4 人员编制表序号人员名称班数每班人数小计1站长兼技术员1112专职政工人员1113杂勤（助理）1114污水处理值班工人3265污泥处理值班工人3266分析化验员1227维修人员1228汽车驾驶员3139门卫313合计25人第二章 工艺篇2.1工艺路线及流程格栅调节池沉淀池UASB池CASS池污泥浓缩池脱水间沼气罐废水外运污泥污泥污水污水排放图2.1工艺路线图啤酒废水先经过中格栅去除大杂质，通过调节池进行水质水量调节，调节池中出来的水用泵连续送入平流沉淀池，通过初沉池再次去除较小的悬浮物，在进入调节池前，根据在线PH计的PH值用计量泵将酸碱送入调节池，调节池的PH值在6.57.5之间。平流沉淀池中出来的水自流入UASB反应器进行厌氧消化，降低有机物浓度。厌氧处理过程中产生的沼气被收集到沼气柜。UASB反应器内的污水流入CASS池中进行好氧处理，而后达标出水。来自平流沉淀池、UASB反应器、CASS反应池的剩余污泥先收集，再由污泥提升泵提升到污泥浓缩池内被浓缩，浓缩后进入污泥脱水机房，进一步降低污泥的含水率，实现污泥的减量化。脱出的污水回流至初沉池处理，污泥脱水后形成泥饼，装车外运处置。该处理工艺具有结构紧凑简洁，运行控制灵活，抗冲击负荷，污泥量小等特点。为啤酒工业污水处理提供了一条可行途径。具有显著的经济效益、环境效益和社会效益。2.2流程各个结构介绍格栅啤酒废水中含有大量的漂浮物与悬浮物质，污水处理法的处理对象就是这些漂浮物与悬浮物质。污水物理处理就是利用物理作用分离污水中呈悬浮状态的固体污染物质，而格栅就是物理处理方法中的典型工具。格栅是由一组平行的金属栅条或筛网制成，安装在污水渠道、泵房集水井的进口处或污水处理厂的端部。用以截留啤酒废水中较大的悬浮物或漂浮物，以便减轻后续处理构筑物的处理负荷，并使之正常进行，被截留的物质称为栅渣。按格栅栅条间距的大小不同，格栅分为粗格栅、中格栅和细格栅3类。按格栅的清渣方法，有人工格栅、机械格栅和水力清除格栅三种。按格栅构造特点不同可分为抓耙式、循环式、弧形、回转式、转鼓式、旋转式、齿耙式和阶梯式等多种形式。沉淀池沉淀是水处理中广泛应用的一种方法，主要用于去除粒径在20100mm以上的可沉固体颗粒。而初沉池正是用于沉淀能经过格栅的颗粒，为了后续反应更好的进行。本论文设计的初沉池位于生化反应之前，所以叫做初沉池。初沉池按池内水流方向可分为平流式、竖流式和辐流式三种，本次设计采用平流式初沉池。其结构如图2.2所示：图2.2 平流式初沉池由图可以看出初沉池由进、出水口、水流部分和污泥斗三个部分组成。池体平面为矩形，一般采用淹没进水孔，水由进水渠通过均匀分布的进水孔流入池体，进水孔后设有挡板,使水流均匀地分布在整个池宽的横断面。初沉池的出口设在池的另一端，多采用溢流堰，以保证沉淀后的澄清水可沿池宽均匀地流入出水渠。堰前设浮渣槽和挡板以截留水面浮渣。污泥斗用来积聚沉淀下来的污泥, 设在池前部的池底以下, 斗底有排泥管，定期排泥。平流式初沉池多用混凝土筑造，也可用砖石圬工结构，或用砖石衬砌的土池。平流式初沉池构造简单，沉淀效果好，工作性能稳定，使用广泛，但占地面积较大。若加设刮泥机或对比重较大沉渣采用机械排除，可提高初沉池工作效率。泵房污水泵房在污水处理系统中常被称为污水提升泵房，其作用主要是将上游来水提升至后续处理单元所要求的高度，使其实现重力自流。它的工作特点是它所抽升的水是不干净的，一般含有大量的杂质，而且来水的流量随时都在变化。UASB反应池UASB反应器示意图。图2.3 UASB反应器示意图由图可知，UASB反应器在反应器的上部设置了一个气、固、液三相分离器。通过三个分离器，消化气首先被分离到气室，由导管不断引出，泥水混合液进入沉淀区，通过沉淀作用进行泥水分离。上清液不断从池顶流出，而污泥被截留下来，再返回到反应区。反应区可分为两区，即污泥床区和污泥悬浮层区。污泥床区的污泥浓度很高，而污泥悬浮层区的污泥浓度较低。由于有了沉淀区，污泥不会随水流走，使反应器能保持很多生物量，因此污泥龄很长。这就是反应器有很高的污泥负荷率。CASS反应池CASS池分预反应区和主反应区。在预反应区内，微生物能通过酶的快速转移机理迅速吸附污水中大部分可溶性有机物，经历一个高负荷的基质快速积累过程，这对进水水质、水量、PH和有毒有害物质起到较好的缓冲作用，同时对丝状菌的生长起到抑制作用，可有效防止污泥膨胀；随后在主反应区经历一个较低负荷的基质降解过程。CASS工艺集反应、沉淀、排水、功能于一体，污染物的降解在时间上是一个推流过程，而微生物则处于好氧、缺氧、厌氧周期性变化之中，从而达到对污染物去除作用，同时还具有较好的脱氮、除磷功能。污泥浓缩池介绍污泥浓缩池是采用重力或气浮法来降低污泥含水量，使污泥稠化的装置。经浓缩后的污泥近似糊状，仍保持流动性。浓缩后的污泥含水率一般为95%97%。污泥浓缩池中所排出的污泥水含有大量有机物质，一般混入原水一起处理，不能直接排放，以免造成污染环境。2.3设备配置和选择说明表2-3 主要设备一览表序号设备名称型号单位数量备注1机械格栅HG-800台12污水提升泵4PWL型单级立式污水泵台2一备一用3潜水搅拌机QJB7.5/6640/3303/c/s台14配水泵4PWL型单级立式污水泵台3两用一备5加药装置AHJ-I套16气水分离器5001800（H）台17水封器5001200（H）台18沼气贮罐 个19鼓风机DG超小型离心鼓风机台2一备一用10滗水器XBS-300台411曝气器SX-1根20012污泥提升泵80QW50103台2一备一用13带式压滤机DYQ1000套1第三章 总图、运输及土建工程3.1站址选择站址选择既要服从城市总体规划和城市远期发展，又要兼顾考虑建设投资、建设条件、生态环境影响、社会影响等方面的因素，做到合理布局，同时还应考虑到配套管网的中、远期结合，以便于实施。3.2处理站道路为便于交通运输和设备的安装、维护，厂区内主要道路宽为8m。道路布置成网格状的交通网络。通向每个建（构）筑物均设有道路。路面结构采用混凝土。3.3处理站绿化处理站四周及站内的绿化隔离带，种植白皮松（多干）等较高树种，形成较密的树林，起到隔离的功能。建筑物及构筑物周边空地植以大面积草坪，草坪上从植绣球、龙柏等小灌木点缀其间，使整个处理站有一个良好的景观系统，同时厂区绿化布置也有利于汽车的回转、停放，平面和空间都具有明确的导向性和清晰视距。3.4布置原则（1）处理站构（建）筑物的布置应紧凑，节约用地和便于管理。 池形的选择应考虑减少占地，利于构（建）筑物之间的协调； 构（建）筑物单体数量除按计算要求计算外，亦应利于相互间的协调和总图的协调。 构（建）筑物的布置除按工艺流程和进出水方向顺捷布置外，还应考虑与外界交通、气象、人居环境和发展规划的协调，做好功能划分和局部利用。（2）构（建）筑物之间的间距应按交通、管道敷设、基础工程和运行管理需要考虑。（3）管线布置尽量沿道路与构（建）筑物平行布置，便于施工与检修。（4）做好建筑、道路、绿地与工艺构筑物的协调，做到即使生产运行安全方便，又使站区环境美观，向外界展现优美的形象。具体做好以下布置： 污水调节池和污泥浓缩池应与办公区或厂前区分离； 配电应靠近引入点或电耗大的构（建）筑物，并便于管理； 沼气系统的安全要求较高，应远离明火或人流、物流繁忙区域； 重力流管线应尽量避免迂回曲折。3.5管道布置（）污水管：进水管：原污水沟上截留闸板的设置和进站控制闸板的设计由啤酒厂完成。DN=200mm。出水管：DN200mm铸铁管。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之前设置超越管，DN150mm铸铁管。溢流管：浓缩池上清液及脱水机压滤水含微生物有机质0.5%1.0%，需进一步处理，排入调节池。设置溢流管，DN150mm铸铁管。（）污泥管：USAB、CASS反应池污泥均为重力排入集泥井，站区排泥管均选用DN200铸铁管。集泥井至浓缩池，浓缩池排泥泵贮泥柜，贮泥柜至脱水间均为压力输送污泥管。集泥井排泥管DN200mm，铸铁管。浓缩池排泥管，贮泥柜排泥管，DN200mm，铸铁管。（）沼气管：沼气管从UASB至水封罐为DN100mm铸铁管，从水封罐向气水分离器及沼气柜为DN100mm铸铁管。（）给水管：沿主干道设置供水干管DN200mm，镀锌钢管。引入污泥脱水机房供水支管DN50mm，镀锌钢管。引入办公综合楼泵房及各地均为DN32mm，镀锌钢管。（）雨水外排：依靠路边坡排向厂区主干道雨水管。（）管道埋深：压力管道：在车行道之下，埋深0.70.9m，不得小于0.7m，在其他位置0.50.7m，不宜大于0.7m。 重力管道：不宜小于0.7m（车行道下）和0.5m（一般市区）。3.6高程布置原则污水处理工程的污水处理流程高程布置的主要任务是确定各处理构筑物和泵房的标高，确定处理构筑物之间连接管渠的尺寸及其标高；通过计算确定各部位的水面标高；从而使污水能够在处理构筑物之间顺畅的流动，保证污水处理工程的正常运行。污水处理工程的高程布置一般遵守如下原则：(1)认真计算管道沿程损失、局部损失、各处理构筑物、计量设备及联络管渠的水头损失；考虑最大时流量，事故流量的增加，并留有一定的余地；还应当考虑到当某座构筑物停止运行时，与其相邻的其余构筑物及其连接管渠能通过全部流量。(2)避免处理构筑物之间跌水等浪费水头的现象，充分利用地形高差，实现自流。(3)在认真计算并留有余量的前提下，力求缩小全程水头损失及提升泵站的扬程，以降低运行费用。(4)需要排放的处理水，在常年大多数时间能够自流排入水体。注意排放水位不一定选取水体多年最高水位，因为其出现时间短，易造成常年水头浪费，而应选取经常出现的高水位作为排放水位，当水体水位高于设计排水位时，可进行短时间的提升排放。(5)应尽可能使污水处理工程的出水渠不受水体洪水的顶托，并能自流。处理装置及构筑物的水头损失。(6)尽可能利用地形坡度，使污水按处理流程在构筑物之间能自流，尽量减少提升次数和水泵所需扬程。(7)协调好站区平面布置与各单体埋深，以免工程投资增大、施工困难和污水多次提升。(8)注意污水流程和污泥流程的配合，尽量减少提升高度。(9)协调好单体构造设计与各构筑物埋深，便于正常排放，又利检修排空。3.7处理站的运输量、运输路线和运输工具设置在厂区内部总平面布置上，按生产性质、工艺要求及火灾危险性的大小等划分出各个相对独立的小区，并在各小区之间采用道路相隔。处理后的污泥外运送至有资质的单位进行处理。污泥在装车及运输时不得对站内环境造成污染，每天要及时清理场地及搞好场地清洁卫生。 表3-7 处理站运输情况序号运入量（吨/年）运出量（吨/年）物料名称13.75工业硫酸21.2聚丙烯酰胺31580 干污泥注：以365天计。3.8土建工程表3-8 全站建、构筑物一览表序号名称结构建筑面积（）占地面积（）1格栅间砖混结构12.5 12.52调节池钢筋混凝土5005003平流沉淀池钢筋混凝土468 4684UASB反应池钢结构 5215215CASS池钢筋混凝土1800 18006 提升泵房砖混结构60607污泥浓缩池钢筋混凝土1691698污泥脱水间砖混结构75759办公楼框架结构60060010配电室砖混结构454511鼓风机房砖混结构60603.9主要建筑材料用量综合表表3-9 砖混结构与框架结构用量综合表序号名称规格单位数量1水泥硅酸盐水泥100（kg/）85250（kg）2普通砖红砖240mm115mm53mm150（块/）1227875（块）3钢材Q235B10（kg/）8525（kg）表3-9-1 构筑物钢筋混凝土用量综合表序号名称规格单位数量1水泥硅酸盐水泥435（kg/m）1277595（kg）2中粗砂粒度2.83.2mm0.43（kg/ m）1262.91（kg）3碎石10-200.83（kg/ m）2437.71（kg）4钢筋HRB33590（kg/ m）264330（kg）第四章 动力供应4.1 水、电（汽）、压缩空气需用量表4-1 水、电（汽）、压缩空气需用量序号名称规格用量备注1生产用水3 m/d1095 m/年2绿化用水0.0015m3/m2.d84.89 m/年3生活用水0.25m/人天1368.75m/年4动力用电380V1002582kwh5照明用电220V779.64 kwh6压缩空气50m/min流量7压缩空气63.8kPa出口压力4.2水、电（汽）来源和供应方式 （1）站内用水主要为工业用水和生活用水，均有站内自来水管网注解供给；室外消防与生活生产管网合并使用，采用低压消防系统。工业用水：主要为处理车间地面冲洗，生产冲洗水约3m/d，全年按365天计算。绿化用水量按0.0015m3/m2.d计算，绿化面积约为565.92。一年洒水时间按100天计算，即1180m/年。生活用水：综合生活用水量按0.25m/人天计算，定员15人，生活日用水量为3.75m/d，即1368.75m/年。（2）处理站如果停电，将会造成污水供氧中断，使好氧微生物不能成活，停电时间过长微生物就会缺氧窒息死亡，这就需要相当长的时间重新培养微生物，在这段时间内未经处理的污水排出就会造成污染，因此确定用电负荷属于二级负荷，要求双电源供电。两路电源一路工作，一路备用，当一路工作电源故障时，另一路电源投入使用。电源委托当地供电部门，由全厂变压器接入。全厂用电设备为380/220V配电。设计依据： 工艺专业提供的电气设计要求及建设单位提供的有关电气设计资料； 工业与民用供电系统设计规范（GBJ52-83）； 低压配电装置及线路设计规范（GBJ54-83）； 工业与民用通用设备电力装置设计规范（GBJ55-83）； 建筑防雷设计规范（GBJ57-83）； 工业与民用电力装置接地设计规范（GBJ65-83）。第五章 技术经济篇5.1原材料消耗药剂量的估算（以进水pH值取10为例计算）设废水中含有的碱性物质为,则：则：含量为中和至7，此时，含量为需中和的为采用投酸中和法，选用96%的工业硫酸，药剂不能完全反应的加大系数取1.180 9839.96 48.951则，实际的硫酸用量为 以365天计算，则每年消耗的药剂量分别为：56.09365=20472.85kg5.2动力消耗即每m废水消耗的用电量，由公式求得，式中：V废水量，m/d； 电机负荷系数，取0.85； P功率