雪花啤酒厂1000m3d啤酒废水处理工程设计毕业论文.doc

贵州工业职业技术学院毕业设计（论文）雪花啤酒厂1000m3d啤酒废水处理工程设计毕业论文目录第1章 概述31.1研究目的与意义31.2. 国内外研究现状31.3. 拟采用流程41.3.1啤酒废水的来源及其特点41.3.2. 啤酒生产废水的特点51.4. 本次设计的相关资料141.4.1. 简述141.4.2水量、水质资料141.4.3. 地质资料141.4.4. 用地资料15第2章 设计计算162.1. 格栅的设计计算：162.1.1设计说明：162.1.2设计参数：162.1.3. 设计计算：162.2. 水解酸化池的设计计算：182.2.1设计水解酸化池的作用182.2.2酸化水解池设计计算说明192.2.3 酸化水解池设计计算202.3. 接触氧化池的设计计算232.3.1. 概述232.3.2设计计算242.4. 二沉池的设计计算282.4.1. 设计说明：282.4.2. 设计参数:282.4.3. 设计计算：294.1平面布置314.1.1 平面布置有关规范314.1.2 各构筑物及附属构筑物面积一览表324.2高程布置计算364.2.1 已知参数364.2.2 高程计算36第3章 工程概算47结论52谢 辞53参考文献54 第1章 概述1.1研究目的与意义水是生命之源，是人类赖以生存和发展的物质基础，是不可替代的宝贵资源。我国却是一个水资源十分短缺的国家，人均水资源占有量仅为世界平均水平的四分之一，严重制约着我国社会主义经济的发展。经济的腾飞是以环境的代价为前提的。随着近代我国社会主义经济的腾飞，社会主义工业呈现飞速发展，水资源污染尤其是工业废水污染也严重恶化。工业废水的污染以其污染大、污染物浓度高、废水排放量大、废水中含有多种有毒有害物质、废水成分复杂以及水量变化大等特点而成为目前我们所面临的主要问题。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。啤酒废水主要来自麦芽车间（浸麦废水），糖化车间（糖化，过滤洗涤废水），发酵车间（发酵罐洗涤，过滤洗涤废水），灌装车间（洗瓶，灭菌废水及瓶子破碎流出的啤酒）以及生产用冷却废水等。该废水中主要含糖类，醇类等有机物，有机物浓度较高，虽然无毒，但易于腐败，排入水体要消耗大量的溶解氧，对水体环境造成严重危害。啤酒废水的水质和水量在不同季节有一定差别，处于高峰流量时的啤酒废水，有机物含量也处于高峰。鉴于啤酒废水自身的特性，啤酒废水不能直接排入水体，据统计，啤酒厂工业废水如不经处理，每生产100吨啤酒所排放出的BOD值相当于14000人生活污水的BOD值，悬浮固体SS值相当于8000人生活污水的SS，其污染程度相当严重。基于水污染的危害性和严重性，以保护环境为宗旨，以达到国家废水排放标准为目的来设计啤酒废水处理工艺是啤酒生产厂废水处理部门一项刻不容缓的重任!1.2. 国内外研究现状“七五”以来，我国对啤酒废水的处理工艺和技术进行了大量的研究和探索，特别是轻工业系统的设计院和科研单位，对啤酒废水的处理进行了各方面的试验、研究和实践，取得了行之有效的成功经验，逐渐形成了以生化为主、生化与物化相结合的处理工艺。生化法中常用的有活性污泥法、生物膜法、厌氧与好氧相结合法、水解酸化与SBR相组合等各种处理工艺。这些处理方法与工艺各有其特点和不足之处，但各自都有较为成功的经验。目前还有不少新的处理方法和工艺优化组合正在试验和研究，有的已取得了理想的成效，不久将应用于实践。尽管目前污水处理技术众多, 但其发展目标是一致的,即以发展绿色技术、实现资源可持续开发利用和生态安全为目标。根据国内外研究动向,啤酒废水处理技术发展趋势将表现在以下几个方面:(1) 充分利用新技术对现有的啤酒废水处理工艺进行因地制宜的技术改造,采用高效节能的生物反应器。(2) 实行污水规模化集中处理,可免除重复性设备投资,易于采用新技术。(3) 啤酒废水中含有多种有用物质,在处理前应尽量回收有用的固体物质,经加工后作饲料添加剂或药品,在处理时应多考虑变废为宝,提高经济效益。(4) 针对啤酒废水中有机物含量高、生物降解性差的特点,同时考虑能源紧张的形势, 主要采用厌氧-好氧联合技术,并将产生的污泥干化后作肥料使用。(5) 当前全球水资源紧张已成为世界关注的焦点,而啤酒废水有害无毒,如能将其净化后回收利用, 可达到节约水资源的目的。(6) 在污水处理中实行自动化控制技术,实现反应器自控管理, 将节省人力。(7) 开发生物基因技术在环保领域的应用,向着节能、回收有用物质的方向发展。1.3. 拟采用流程 1.3.1啤酒废水的来源及其特点1 . 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。1.3.2. 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：（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。1.3.3. 工艺流程的确定1啤酒废水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，据统计，啤酒厂工业废水如不经处理，每生产100 吨啤酒所排放出的BOD 值相当于14000 人生活污水的BOD 值，悬浮固体SS 值相当于8000 人生活污水的SS，其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。目前常根据BOD5/CODcr 比值来判断废水的可生化性，即：当BOD5/CODcr0.3 时易生化处理，当BOD5/CODcr0.25 时可生化处理，当BOD5/CODcr0.3 所以，处理啤酒废水的方法多是采用好氧生物处理，也可先采用厌氧处理，降低污染负荷，再用好氧生物处理。目前国内的啤酒厂工业废水的污水处理工艺，都是以生物化学方法为中心的处理系统。80 年代中前期，多数处理系统以好氧生化处理为主。由于受场地、气温、初次投资限制，除少数采用塔式生物滤池，生物转盘靠自然充氧外，多数采用机械曝气充氧，其电耗高及运行费用高制约了污水处理工程的发展和限制了已有工程的正常使用或运行。随着人们对于节能价值和意义的认识不断变化与提高，开发节能工艺与产品引起了国内环保界的重视。1988 年开封啤酒厂国内首次将厌氧酸化技术成功的引用到啤酒厂工业废水处理工程中，节能效果明显，约节能3050%，而且使整个工艺达标排放更加容易和可靠。随着改革开放的发展，90 年代初完整的厌氧技术也在国内啤酒、饮料行业得到应用。这里所说完整的意义在于除厌氧生化技术外，沼气通过自动化系统得到燃烧，这是厌氧系统安全运行和不产生二次污染的重要保证，这也是国内外开发厌氧技术和设备应充分引起重视的问题。厌氧技术的引进与应用能耗节约70%以上。目前，国内外普遍采取生化法处理啤酒废水。根据处理过程中是否需要曝气，可以把升华处理法分为好氧生物处理和厌氧生物处理两大类。好氧生物处理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）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，具有投资省，处理效果好等优点。该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水中的有机物，污泥和水的分离则由沉淀池来完成。我国的珠江啤酒厂，烟台啤酒厂，上海益民啤酒厂，武汉西湖啤酒厂。广州啤酒厂和长春啤酒厂等厂家均采用此法处理啤酒废水.据报道，进水CODcr 为12001500mg/L 时出水CODcr 可降至50100mg/L.去除率为9496。活性污泥处理啤酒废水的缺点时动力消耗大，处理中常出现污泥膨胀。污泥膨胀的原因是啤酒废水中碳水化合物含量过高，而N,P,Fe 等营养物质缺乏，各营养成分比例失调，微生物不能正常生长而死亡。解决的办法是投加含N,P 的化学药剂，但这将使处理成本提高。而较为经济的方法是把生活污水（其中N,P 浓度较大）和啤酒废水混合。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。例如，珠江啤酒厂引进比利时SBR 专利技术，废水厂处理时间仅需1920h，比普通活性污泥法缩短1011h,CODcr 的去除率也在96以上,扬州啤酒厂和三明市大田啤酒厂采用SBR 技术处理啤酒废水，也收到了同样的效果.刘永淞等认为SBR 法对废水的稀释程度低，反应基质浓度高，吸附和反应速率都较大，因而能在较短的时间内使污泥获得再生。（2）深井曝气法为了提高曝气过程中氧的利用率，节省能耗，加拿大安大略省的巴利啤酒厂，我国的上海啤酒厂和北京五星啤酒厂均采用深井曝气法（超深水曝气）处理啤酒废水。深井曝气实际上是以地下深井作为曝气池的活性污泥法，曝气池由下降管以及上升管组成。将废水和污泥引入下降管，在井内循环，空气注入下降管或同时注入两管中，混合液则由上升管排至固液分离装置，即废水循环是靠上升管和下降管的静水压力差进行的。其优点是：占地面积少，效能高，对氧的利用率大，无恶臭产生等。据测定，当进水BOD5 浓度为2400mg/L 时，出水浓度可降为50mg/L,去除率高达9792。当然，深井曝气也有不足之处，如施工难度大，造价高，防渗漏技术不过关等。（3）生物膜法与活性污泥法生物膜法时在处理池内加入软性填料，利用固着生长于填料表面的微生物对废水进行处理，不会出现污泥膨胀的问题。生物接触氧化池和生物转盘是这类方法的代表，在啤酒废水治理中均被采用，主要是降低啤酒废水中的BOD5。生物接触氧化池是在微生物固着生长的同时，加以人工曝气。这种方法可以得到很高的固体浓度和较高的有机负荷，因此处理效果高，占地面积也小于活性污泥法。国内的淄博啤酒厂，青岛啤酒厂，渤海啤酒厂荷徐州酿酒总厂等厂家的废水处理中采用了这种技术。青岛啤酒厂在二段生物接触氧化之后辅以混凝气浮处理，啤酒满足中高浓度废水中微生物和有机物氧化分解的需要。结果表当容积负=13.33kg.m-3.d-1COD,停留时间为34小时。COD和BOD平均去除率分别达到93.52和99.03。由于停留时间缩短为原来的1/31/4，运转费用也降低。生物转盘是较早用以处理啤酒废水的方法。他主要由盘片、氧化槽转动轴和驱动装置等部分组成，依靠盘片的转动来实现废水与盘上生物膜的接触和充氧。该法运转稳定动力消耗少，但低温对运行影响大，在处理高浓度废水是需增加转盘组数。该方法在美国应用较普及，国内的杭州啤酒厂、上海华光啤酒厂和浙江慈溪啤酒厂也在使用。据报道，废水中BOD5 的去除率在80以上。厌氧生物处理厌氧生物处理适用于高浓度有机废水。它是在无氧条件下，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5090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。因此，啤酒废水的厌氧生物处理受到了越来越多的关注。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）。废水从反应器低部加入，在向上流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，截至1990 年9 月，全世界已建成30 座生产性UASB 反应器处理啤酒废水，总容积达60600 立方米。目前已有北京啤酒厂，沈阳啤酒厂等厂家利用UASB 来处理啤酒废水。荷兰美国的某些公司所设计的UASB反应器对啤酒废水CODcr 的去处率为8086，北京啤酒厂UASB 处理装置中试结果也保持在这一水平， 而且其沼气 产率为0.3 0.5m3/kg(COD)。清华大学在常温条件下利用UASB 厌氧处理啤酒废水的研究结果表明，进水CODcr 浓度为2000mg.L-1 时，去处率为8590。沈阳啤酒厂采用回收固性物及厌氧消化综合治理工艺，实行清污分流，集中收集CODcr 大于5000mg.L-1d 的高浓度有机废水送入UASB进行厌氧处理，废水中CODcr 的质能利用率可达91.93 。2. 处理方法的比较下面主要介绍一下处理啤酒废水常用的几种方法： （1）酸化SBR 法处理啤酒废水此方法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，这样较之全过程的厌氧反应具有以下优点：（1）由于反应控制在水解、酸化阶段反应迅速，故水解池体积小；（2）不需要收集产生的沼气，简化了构造，降低了造价，便于维护，易于放大；（3）对于污泥的降解功能完全和消化池一样，产生的剩余污泥量少。同时，经水解反应后溶解性COD比例大幅度增加，有利于微生物对基质的摄取，在微生物的代谢过程中减少了一个重要环节，这将加速有机物的降解，为后续生物处理创造更为有利的条件。（4）酸化SBR法处理高浓度啤酒废水效果比较理想，去除率均在94%以上，最高达99%以上。要想使此方法在处理啤酒废水达到理想的效果时运行环境要达到下列要求：（1）酸化SBR法处理中高浓度啤酒废废水，酸化至关重要，它具有两个方面的作用，其一是对废水的有机成分进行改性，提高废水的可生化性；其二是对有机物中易降解的污染物有不可忽视的去除作用。酸化效果的好坏直接影响SBR反应器的处理效果，有机物去 除主要集中在SBR反应器中。（2）酸化SBR法处理啤酒废水受进水碱度和反应温度的影响，最佳温度是24，最佳碱度范围是500750mg/L。视原水水质情况，如碱度不足，采取预调碱度方法进行本工艺处理；若温度差别不大，运行参数可不做调整，若温度差别较大，视具体情况而定。 （2）UASB 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，处理主要过程为：废水经过转鼓过滤机，转鼓过滤机对SS的 去除率达10%以上，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。上流式厌氧污泥床能耗低、运行稳定、出水水质好，有效地降低了好氧生化单元的处理负荷和运行能耗(因为好氧处理单元的能耗直接和处理负荷成正比)。好氧处理(包括好氧生物接触氧化池和斜板沉淀池)对废水中SS和COD均有较高的去除率，这是因为废水经过厌氧处理后仍含有许多易生物降解的有机物。 该工艺处理效果好、操作简单、稳定性高。上流式厌氧污泥床和好氧接触氧化池相串联的啤酒废水处理工艺具有处理效率高、运行稳定、能耗低、容易调试和易于每年的重新启动等特点。只要投加占厌氧池体积1/3的厌氧污泥菌种，就能够保证污泥菌种的平稳增长，经过3个月的调试UASB即可达到满负荷运行。整个工艺对COD的去除率达96.6%，对悬浮物的去除率达97.3%98%，该工艺非常适合在啤酒废水处理中推广应用。 （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。 该处理工艺有以下主要特点：VTBR反应器由废旧酒精罐改造而成，节省了投资。与钢筋混凝土结构相比，具有一次性投资低，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。因 VTBR反应器高达10m左右，水深大，所选用风机为高压风机，风压为98kPa，N75kw，耗电量大。 （4） 生物接触氧化法处理啤酒废水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。 （5） 内循环 UASB 反应器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。厌氧微生物对水质的要求不象好氧微生物那么宽，最佳pH为6.57.8，最佳温度为35402，而本工程的啤酒废水水质超出了这个范围。这就要求废水进入UASB反应器之前必需进行酸度和温度的调节。这无形中增加了电器。仪表专业的设备投资和设计难度。 内循环UASB技术是在普通UASB技术的基础上增加一套内循环系统，它包括回流水池及回流水泵。UASB反应器的出水水质一般都比较稳定，在回流系统的作用下重新回到配水系统。这样一来能提高UASB反应器对进水水温、pH值和COD浓度的适应能力，只需在UASB反应器进水前对其pH和温度做一粗调即可。 UASB反应器采用环状穿孔管配水，通过三相分离器出水，并在三相分离器的上方增加侧向流絮凝反应沉淀器，它由玻璃钢板成60安装而成，能在最大程度上截留三相分离出水中的颗粒污泥。此处理工艺主要有以下特点：实践证明，采用内循环UASB反应器氧化沟工艺处理啤酒废水是可行的，其运行结果表明COD 总去除率高达95以上。由于采用的是内循环UASB反应器和氧化沟工艺串联组合的方式，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。（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。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去除COD达7500 kg/d，以沼气产率为0.5m3/kgCOD计算，UASB产气量为3500m3 /d(甲烷含量为55%65%)。沼气的热值约为22680kJ/m3 ，煤的热值为21000 kJ/t计算，则1m3 沼气的热值相当于1 kg原煤，这样可节煤约4 t/d左右，年收益约为39.6万元。UASB+SBR法处理工艺与水解酸化+SBR处理工艺相比有以下优点：（1）“UASB+SBR”工艺合理, 实用性强。本工艺的核心为SBR池，整个工艺经历缺氧、好氧过程，能有效控制丝状菌的生长，防止污泥膨胀，有效去除氨氮；因反应前、中期水中有机物浓度高，微生物处于对数生长， 处理速度快， 氧利用率高，从而降低了能耗；同时，工艺调节灵活，进水、曝气、沉淀、排水时间可根据实际情况调节易于操作。适合不同规模的啤酒企业使用。(2)处理流程简单,安装操作及维修很方便。待处理污水经汇集后，泵入UASB反应器，其流速、进水量按设定工艺参数控制，污无需搅拌设备，后污水自然升流至SBR池，间歇式曝气沉淀后排放，工艺过程简单。构筑物UASB反应器中沉池、SBR池为半地下式的钢混结构，曝气装置（除曝气头外）可现场制作，安装制作简单，操作控制灵活，可自控也可手动，维修保养也很方便。（3）投资费用低，比国外同类型设备价格低60%。（4）处理能力大，处理效果好。UASB反应器因反应区聚积大量厌氧颗粒污泥，废水与之接触充分反应速度快，可降解水中80%以上的COD。反应器顶部设置三相分离器，能及时将处理过程中形成的固、液、气分离，促进反应进程。SBR池集进水、曝气、沉淀、排水于一体，扩大了反应池的功能，不仅提高了处理速度而且处理效果明显。该池可降解90%以上的COD和BOD。（5）工艺成熟稳定，耐冲击负荷，水质和水量的波动对出水影响小，工艺自动化程度较高，运行管理和维修方便，劳动定员少。3. 本设计的方案确定生物接触氧化法技术的实质是将微生物固着生长的填料全部淹没在污水中，并采用与曝气池相同的曝气方法向微生物提供氧化作用所需的溶解氧，并起到搅拌和混合作用。该技术既相当于浸没在污水中的生物滤池，又相当于曝气池中充填供微生物栖息的填料，所以生物接触氧化法又称为“淹没式生物滤池”或“接触曝气法”。生物接触氧化法是一种介于活性污泥和生物滤池两者之间的生物处理技术，具有两种方法的优点，因此在污水处理工程中得到了广泛的应用。生物接触氧化法具有如下特点：（1）填料的比表面积大，池内的充氧条件良好。生物接触氧化池内容积的生物固体量高于活性污泥法曝气池及生物滤池。因此，生物接触氧化池具有较高的有机容积负荷，处理效率高，有利于减小池容，减小占地面积；（2）生物接触氧化法不需要污泥回流，也就不存在污泥膨胀问题，运行管理简便；（3）由于生物固体量多，水流又属于完全混合型，因此生物接触氧化池对水质水量的骤变有较强的适应能力；（4）生物接触氧化池有机容积负荷较高时，其F/M 保持在较低水平，污泥产量低，污泥颗粒大，易于沉淀。本设计整个工艺方案为：二沉池中沉池水解酸化池调节池机械浓缩脱水车间接触氧化池提升泵房鼓风机房格栅外排回流污泥剩余污泥回流污泥 空气污水污泥污泥外排图1-2 废水处理工艺流程图说明：本设计污水经格栅进入调节池，污泥至脱水车间，污水经提升泵提至水解酸化池，经酸化之后进入初沉池沉淀，部分污泥至脱水车间，部分回流至水解酸化池，污水经沉淀后进入接触氧化池进行好氧处理，风机鼓入空气，污水经好氧处理后进入二沉池，经沉淀后排出，部分污泥至脱水车间，部分回流至接触氧化池。1.4. 本次设计的相关资料1.4.1. 简述贵阳雪花啤酒厂位于贵阳市云岩区，生产原料主要为澳大利亚进口大麦、优质梗米、进口颗粒酒花。目前，年生产各种优质啤酒约达到1.2万吨。企业排放废水主要来源有：麦芽生产过程的洗麦水、浸麦水、发芽降温喷雾水、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、过滤洗涤水；罐装过程洗瓶、灭菌及破瓶啤酒；冷却水和成品车间洗涤水；以及生活污水。其中糖化和发酵工段产生的污水污染物质含量比较高，污染较重，罐装工段产生的污水污染较轻。1.4.2水量、水质资料（1）设计水量：1000m3/d（2）进水水质和排放标准要求出水达到国家污水综合排放标准GB89781996一级标准。表1 进水水质及排放标准项目进水水质排放标准COD（mg/l）800100BOD550020SS60070pH6-7 6-91.4.3. 地质资料贵阳雪花啤酒厂位于贵阳市云岩区区。所处地区地质良好，厚度4.511m，地基承载能力为1kgcm2，地震烈度小于6度。多年主导风向为北风和西北风。夏季主导风向为东南风。夏季平均风速1.8ms；冬季平均风速1.6ms；气温：最冷月平均为-3.5；最热月平均为32.5；最大冻土深度为0.16m；降水量多年平均为每年987mm； 蒸发量多年平均为1010mm； 地下水水位为地面下5-6m。1.4.4. 用地资料污水厂选址可以选择厂区内空地，空地为一600m400m的矩形区域，区域地势较平坦、开阔。处理厂厂址内相对地面标高为0.00，污水厂污水进水总管管底标高（进水泵房处）为-1.00米。第2章 设计计算 2.1. 格栅的设计计算：2.1.1设计说明：格栅是一组平行的金属栅条制成的框架，斜置成450C750C于废水经过的渠道上，当废水流过时，块状的污染物即被栅条截流，而从废水中除去，它是一种对后续处理构筑物或提升泵房站有保护作用的预处理设备。2.1.2设计参数：型式：平面型，倾斜安装机械格栅设计流量：Q=0.012m/s设计参数：过栅流速v10.6m/s,栅条宽度s0.02m,格栅净间距b=0.016m栅前部分长度为0.5m, 格栅安装倾角采用60单位栅渣量W10.05m3/103m3污水 栅前水深 h=0.1m栅前水深与市政管网接入污水处理厂管道规格相适应2.1.3. 设计计算：图1-2 格栅的简图（1）栅条间隙数（n） 则栅条间隙数取n=12式中： Q 设计流量，m3/s 格栅倾角，度 B 栅条间隙，m h栅前水深，m V 过栅流速，m/s（2）格栅槽总宽度（B） B=S(n-1)+bn=0.02(12-1)+0.01612=0.412m式中：S格条宽度，m n格栅间隙数 b栅条间隙，m（3）进水渠道渐宽部分长度l1设进水渠道宽；渐宽部分展开角为20式中： B栅槽宽度，m B1进水渠道宽度，m 进水渠展开角度（4）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度（l2）（5）过栅水头损失（h1） 设栅条断面为锐边矩形断面 式中： K系数，水头损失增大倍数 系数，与断面形状有关 S格条宽度，m d栅条净隙，mm v过栅流速，m/s 格栅倾角，度（6）栅后槽总高度（L）取栅前渠道超高h2=0.3m；栅前槽高H1=0.1+0.3=0.4m（7）、栅槽的总长度（L）式中：L1栅前渐宽部分的长度，（m）；L2栅后收缩段的长度，m）；进水渠渐宽段张开的角度采用20度；B1格栅槽宽度，（m）。（8）每日栅渣量（W）设生活污水总变化系数为1.2；单位栅渣量W10.05m3/103m3污水2.2. 水解酸化池的设计计算：2.2.1设计水解酸化池的作用 设计水解酸化池的目的是进行污水的初步沉淀和水解酸化以利于后续的消毒处理，提高消毒效果，此处的水解酸化池相当于水解和酸化两个过程（酸化也可能不十分彻底）在一个池内完成的沉淀池。从工程上划分为水解阶段和酸化阶段。在水解阶段，固体物质降解为溶解性的物质，大分子物质降解为小分子物质；在酸化阶段，碳水化合物降解为脂肪酸，主要产物是醋酸、丁酸和丙酸。另外，有机酸和溶解性的含氮化合物分解为氨、胺、碳酸盐和少量的CO2、N2和H2。水解和酸化进行得较快，难于把它们分开，此阶段的主要微生物是水解菌和产酸菌。在此阶段，由于产氨细菌的活动使氨浓度增加，氧化还原电势降低，PH上升。酸性阶段后期的副产物还有H2S、吲哚、粪臭素和硫醇等带有不良气味的产物。水解池是把反应控制在第二阶段完成之前。采用水解酸化沉淀池具有以下优点：(1)由于水解、酸化阶段的产物主要为小分子的有机物，这些有机物的可生物降解性一般较好。因此，水解酸化沉淀池可以改变污水的可生化性，从而减少反应时间和处理过程的能耗；(2)由于固体沉淀物的降解减少了污泥量，降低污泥的VSS，其功能和消化池基本一样。由于水解好氧生物处理工艺仅产生很少的难于厌氧降解的剩余活性污泥，故可在常温下使固体物迅速水解，实现污水、污泥一次处理，不需要经常加热的一种消化池。(3)不需要密闭的沉淀池，不需要搅拌器，不需要水、气、固三相分离器，降低了造价，便于维护。(4)由于水解酸化反应进行迅速，故水解酸化沉淀池的体积小，与一般初次沉淀池相当，可节省基建投资。2.2.2酸化水解池设计计算说明设计水解酸化池的目的是进行污水的初步沉淀和水解酸化以利于后续的消毒处理，提高消毒效果，此处的水解酸化池相当于水解和酸化两个过程（酸化也可能不十分彻底）在一个池内完成的沉淀池。从工程上划分为水解阶段和酸化阶段。在水解阶段，固体物质降解为溶解性的物质，大分子物质降解为小分子物质；在酸化阶段，碳水化合物降解为脂肪酸，主要产物是醋酸、丁酸和丙酸。另外，有机酸和溶解性的含氮化合物分解为氨、胺、碳酸盐和少量的CO2、N2和H2。水解和酸化进行得较快，难于把它们分开，此阶段的主要微生物是水解菌和产酸菌。在此阶段，由于产氨细菌的活动使氨浓度增加，氧化还原电势降低，PH上升。酸性阶段后期的副产物还有H2S、吲哚、粪臭素和硫醇等带有不良气味的产物。水解池是把反应控制在第二阶段完成之前。采用水解酸化沉淀池具有以下优点：(1)由于水解、酸化阶段的产物主要为小分子的有机物，这些有机物的可生物降解性一般较好。因此，水解酸化沉淀池可以改变污水的可生化性，从而减少反应时间和处理过程的能耗；(2)由于固体沉淀物的降解减少了污泥量，降低污泥的VSS，其功能和消化池基本一样。由于水解好氧生物处理工艺仅产生很少的难于厌氧降解的剩余活性污泥，故可在常温下使固体物迅速水解，实现污水、污泥一次处理，不需要经常加热的一种消化池。(3)不需要密闭的沉淀池，不需要搅拌器，不需要水、气、固三相分离器，降低了造价，便于维护。(4)由于水解酸化反应进行迅速，故水解酸化沉淀池的体积小，与一般初次沉淀池相当，可节省基建投资。2.2.3 酸化水解池设计计算1、设计参数：水解酸化沉淀池一般表面负荷取0.8；停留时间为45h；池子长宽比；采用底部均匀布水，每个布水口的服务面积为0.52m2,流速采用0.41.5m/s；出水装置采用池顶部平行出水堰汇集出水，出水堰的间距为23m；排泥管的直径为100200mm，排泥速率大于0.7 m/s，排泥时间大于10min。2、设计计算：(1)酸化水解池容积设计设计取水力停留时间为t=4h，有效水深为h=3.5m; 表面负荷： 符合要求；池表面积A： 池子长L、宽B： L 13.8m B 7m池子的高度H: H h+0.5(0.5为超高) 4m酸化水解池的尺寸： 1380070004000(2)布水部分计算布水口布水面积为，设计值取为1.9；考虑污泥的稳定与排放，设计布水横管的长度为5.6m,则布水孔的个数n为:个横管间距设计取值为1.7m，则横管个数为为： 8根竖管个数： 根竖管间距设计取值为1.11m；校核每根竖管的服务面积： 符合题设。进水管管径计算：设计总进水管污水流速，则总进水管管径为： 设计横管管内水流速，则横管管径为： 设计竖管管内流速,则竖管管径为： 圆整管径， 取校核各管管内流速： (3)出水槽部分设计采用三个出水槽，其间距为2.3m；采用三角出水堰；出水槽内流量： 取槽宽，槽中流速则槽内终点水深， 槽内起点水深， 代入相关数据得： 当流量增加一倍时， 取槽深，超高 ，则槽总深为， 设计出水三角堰为，取堰上水头即三角口底部至上游水面的高度则每个三角堰的流量： 则每个出水槽所需集水堰个数为： 个采用双侧堰出水，则每侧堰个数为个，则三角堰的中心距为：校核堰负荷： (为堰长) (4)污泥泥量计算 产泥量为： 进水、出水中悬浮物的浓度，据北京高碑店污水处理厂关于水解池与初沉池的处理结果的比较，此处设计悬浮物的去除率为70%； 两次清除污泥的相隔时间，设计取值为7； 污泥的容重，其值约为1；污泥含水率，取值为96%； 带入相关数据，得： 2.3. 接触氧化池的设计计算2.3.1. 概述生物接触氧化工艺（Biological Contact Oxidation）又称“淹没式生物滤池”、“接触曝气法”、“固着式活性污泥法”，是一种于20世纪70年代初开创的污水处理技术，其技术实质是在生物反应池内充填填料，已经充氧的污水浸没全部填料，并以一定的流速流经填料。在填料上布满生物膜，污水与生物膜广泛接触，在生物膜上微生物的新陈代谢的作用下，污水中有机污染物得到去除，污水得到净化。生物接触氧化法中微生物所需的氧常通过鼓风曝气供给，生物膜生长至一定厚度后，近填料壁的微生物由于缺氧而进行厌氧代谢，产生的气体及曝气形成的冲刷作用会造成生物膜的脱落，并促进新生物膜的生长，形成生物膜的新陈代谢，脱落的生物膜将随出水流出池外。生物接触氧化法兼有活性污泥法及生物膜法的特点，池内的生物固体浓度（510g/l）高于活性污泥法和生物滤池，具有较高的容积负荷（可达2.03.0kgBOD5/m3.d）。在接触氧化池内，由于填料的表面积加较大，所以生物膜发展的每一个阶段都是同时存在的，使去除有机物的能力稳定在一定的水平上。生物膜在池内呈立体结构，对保持稳定的处理能力有利。生物接触氧化池的优点：体积负荷高，处理时间短，节约占地面积，生物接触氧化法的体积负荷最高可达3-6 kgBOD/（m3d）,污水在池内的接触停留时间只需0.5-1.5h；污泥产量低，不需要污泥回流，与活性污泥法比，接触氧化法的体积负荷高，但是污泥产量不仅不高，反而有所降低；.出水水质好而稳定，在进水短期内突然变化时，出水水质受到的影响小。在毒物和PH值的冲击下，生物膜受影响小，而且婚复快；动力消耗低，接触氧化池内有填料在，起到切割气泡，增加紊动作用，增大了氧的传递系数，省去了污泥回流；挂膜方便，可以间歇运行；不存在污泥膨胀问题。2.3.2设计计算接触氧化池由赤体、填料、支架、曝气装置、进出水装置以及排泥管道等组成。各部分结构设计参数：池内填料高度为：3.0-3.5m底部布气层高度：0.6-0.7m顶部稳定水层高度：0.5-0.6m总高度约为：4.5-5.0m池体内水流采用直流式，曝气装置置于填料底部，直接向填料鼓风曝气使填料区的水流上升。其优点是生物膜更新快，能经常保持较高的活性，并避免产生堵塞现象。设计参数：BOD负荷：一般取1.0-2.0 kgBOD/（）之间供气量：进入氧化池填料前的溶解氧一般为4-6mg/l气水比：一般处理水量/供气量按1/（20-25）计算污水在池内的有效接触时间：不得少于2h 原水经过水解酸化池时，水解酸化池的BOD的去除率为35，也就是说接触氧化池的进水BOD为（500-50045）=275mg/l,接触氧化池的BOD去除率为94，则接触氧化池的出水BOD为16.5mg/l，容积负荷。1)氧化池有效容积 式中： Q处理水量；La进水BOD浓度（mg/L）；Lo出水BOD浓度（mg/L）；M容积负荷g BOD/（m3d），取容积负荷为1.0 g BOD/（）则， 2)氧化池总面积取填料层总高度为 H=4m则，取氧化池尺寸为 3)校核接触时间4)氧化池总高度式中：H填料层高度；超高，一般取值范围为0.50.6m，取0.5m；填料层上水深，一般取值范围为0.40.5m，取0.4m；填料层间隙，一般取值范围为0.20.3m，选用半软性填料，所以间隙为零，即。配水区高度。采用多孔管曝气时，不监测的取0.5m，进入检测的取1.5m，由于设计的池体比较小，选用的半软性填料安装方便灵活，所以可以取0.5。所以，氧化型池体总高度为：。5)污水在池内的停留时间6)填料总体积选用半软性纤维填料，其优点是具有较强的重新布水布气的能力，传质效果好，对有机物的去除效率高，耐腐蚀。不易堵塞，安装方便灵活，具有节能、降低运行费用的优点。总体积 7)供气量采用多孔管鼓风曝气，取水气比 所需空气总量为 每小时需曝气量：625 选用溶解氧测定仪进行污水溶解氧监测，设计选用YSI型号的测定仪。8)布水与出水方式沿水池方向，在池底设置一条DN150mm的布水管1根，布水管上设布水喇叭口。采用溢流堰出水，在尺宽方向进水的另一侧设有90的等腰三角堰出水，设集水槽宽0.2m，槽底设一根DN75mm的出水管，池壁取0.3m。9)供气系统采用填料下直接曝气的方式，曝气充氧的扩散装置采用多孔管，每池取支管24根，间隔为0.56m。设在水面以下4.6m处，距池底0.3m。孔径，在管的两侧交错排列。支气管空气量：干管截面积：取干管气速为V=10m/s,则干管截面积为：干管直径：，选取DN150mm的水煤气管。支管截面积：取支管气速为V=4m/s,则支管截面积为：支管直径：，选取DN50mm的水煤气管。核算速度：因为：则：则：10)产泥量一般取产泥率为：0.5kgKLSS/kgBOD 2.4. 二沉池的设计计算2.4.1. 设计说明：采用竖流式，圆形，沉淀区为圆柱体，污泥斗为截头倒锥体，二区之间有缓冲层0.3m，废水从中心管自上而下流入，经反射板折向上升，澄清水由池四周的锯齿堰流入出水槽，出水槽前设挡板，用来隔除浮渣，污泥斗倾角一般为45-60，污泥靠静压力由污泥管排出。污泥管直径一般200mm，静水压1.5-2.0m。在水面距池壁0.4-0.5m处设置挡板，挡板伸入水中部分深度0.25-0.3m，伸出水面高度0.1-0.2m。2.4.2. 设计参数:取中心管内流速=30mm/s，污水由中心管喇叭口与反射板之间的缝隙流出。流出速度取10mm/s(20mm/s),水力负荷q取1.0，沉淀时间t取2.5小时。计算中用到有关参数及其位置（或数值）见图3-6。 图3-5 二沉池计算图（单位：cm）2.4.3. 设计计算：（1）中心