bysj01-028@啤酒废水处理工程（UASB-CASS工艺）毕业设计
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华北水利水电学院毕业设计 第 1 页 共 44 页 1、 绪 论 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，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。 由于啤酒废水中含有大量的有机物，排放对自然水体的影响非常大。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要求来设计啤酒废水排放设备，所以此排放系统的设计旨在控制废水的COD浓度，减少对环境的污染。 “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，不久将应用于实践中。 下面主要介绍一下处理啤酒废水常用的几种方法： （一）、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，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nts华北水利水电学院毕业设计 第 2 页 共 44 页 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 500 750mg/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。 （二） 、 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。 （三）、 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nts华北水利水电学院毕业设计 第 3 页 共 44 页 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， N 75kw，耗电量大。 （四）、 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。然而，如果由于某些构筑物的构造设计考虑不周会影响运行效果，致使出水水质不理想，使生物接触氧化池的出水 (静沉30 min 的澄清液 )COD 为 500 600 mg/L，经混凝气浮处理后出水 COD 仍高达 300 mg/L，远高于排放要求 (150 mg/L)。 但是此处理方 法在设计和运行中回出现以下问题 ：（ 1）水解酸化池存在的问题主要是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。另外，随着微生物量的增加在软性生物填料的中间部位形成了污泥团，使得传质面积减小。针对污泥淤积情况，在水解酸化池前可增设一级混凝气浮以去除水中的悬浮物，经此改进后水解酸化池能长期、稳定、有效地运行，其出水 COD也从 1100 1200 mg/L降至 900 1000mg/L，收到了较好的效果。不过，增设混 凝气浮增加了运行费用，而且气浮过程中溶入的 O2还可能对水解酸化产生不利影响。因此，在设计采用水解酸化处理悬浮物浓度高的污水时，可增设污泥斗的数量以便及时排除沉淀污泥。此外，为防止填料表面形成污泥团应采用比表面积大、不结泥团的半软性填料。（ 2）如果废水中污染物浓度较高或前处理效果不理想，生物接触氧化池前端的有机物负荷较高，使得供氧相对不足，此时该处的生物膜呈灰白色，处于严重的缺氧状态，而池末端成熟的好氧生物膜呈琥珀黄色。同时，水中的生物活性抑制性物质浓度也较高，对微生物也有一定的抑制作用。这些因素使得生物接触 氧化池没有发挥出应有的作用，处理效果不理想。鉴于此，可一采取阶段曝气措施即多点进水，污水沿池长多点流入生物接触氧化池以均分负荷，消除前端缺氧及抑制性物质浓度较高的不利影响。改为多点进水并经过一段时间的稳定运行后，生物接触氧化池的出水 (30 min 的澄清液 )COD 为 200 300 mg/L。再经混凝气浮工序处理后最终出水COD 150 mg/L(一般在 130 mg/L)，达到了排放要求。（ 3）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 。经研究、分析、验证发现这是由于负荷波动或操作不当造成溶解氧不足而nts华北水利水电学院毕业设计 第 4 页 共 44 页 引起的。溶解氧不足使得生物膜由好氧状态转变为厌氧状态，其附着力下降，在空气气泡的搅动下生物膜大量脱落，导致水粘度增加、气泡直径增大、氧转移效率下降，这又进一步造成缺氧，如此形成恶性循环致使处理效果恶化。（ 4）在调试运行初期，发生这种现象时一般是增大供气量以提高供氧能力来消除缺氧，结果由于气泡搅动强度增大，造成了更大范围的生物膜脱落、水粘度更大、氧转移效率更低，非但没 能提高供氧能力反而使情况更糟。正确的处理措施应是减小曝气量，待脱落的生 物膜随水流 流出后再逐渐增加曝气量使溶解氧浓度恢复到原有水平，若水温适宜则 2 3 d后生物膜就可恢复正常。 因此当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。 （五）、 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 6.5 7.8，最佳温度为 35 40 2，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 Cr 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。 （六）、 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，nts华北水利水电学院毕业设计 第 5 页 共 44 页 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 7 500 kg/d，以沼气产率为 0.5m 3 /kgCOD 计算， UASB 产气量为 3 500m 3 /d(甲烷含量为 55% 65%)。沼气的热值约为 22 680kJ/m 3 ，煤的热值为 21 000 kJ/t 计算， 则 1m 3 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： 节约废水处理费用。 UASB取代原水解酸化池作为整个废水达标排放的一个预处理单元，削减了全部进水 COD的 75%，从而降低后续 SBR池的处理负荷，使 SBR池在废水处理量增加的情况下，运行周期同样为 12 h，废水也能达标排放。也就是说，耗电量并没有随废水处理量的增加而增加。同原工艺相比较，每天实际节约 1 500 2 500 m 3 废水的处理费用，节 约能耗约21.4 万元 /a。 节约污泥处理费用。废水经过 UASB处理后， 75%的有机物被去除，使 SBR处理负荷大大降低，产泥量相应减少。水解酸化 +SBR 处理工艺工艺计算，产泥量达 17 t/d(产泥率为 0.3 kg 污泥 /kgCOD，污泥含水率为 80%)， UASB+SBR法处理工艺产泥量只有5 t/d(含水率为 80%)左右，只有水解酸化 +SBR 处理工艺的 1/3，污泥处理费用大大减少，节约污泥处理费用约为 20元 /日 。 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nts华北水利水电学院毕业设计 第 6 页 共 44 页 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 , 将会节省人力。 (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。 nts华北水利水电学院毕业设计 第 7 页 共 44 页 2、 设计说明书 2.1 工程概况 该啤酒厂啤酒废水平均日产量 2100立方米 ,其原水水质和设计要求如表 2.1: 表 2.1 原水水质和设计要求 水质指标 BOD5（ mg/L） COD（ mg/ L） SS（ mg/ L） pH 原 水 1100 2100 310 6-10 排放标准 20 100 70 6-9 设计要求 20 90 60 6-9 其气象资料如下： 温度：多年平均气温 14.5。月均最冷气温 -12，最热气温 26.8 ,最高气温 40.1 ,极端最低气温 -18.9，最大温差 26.6。 降雨量：年降雨量 637.5mm,小时最大降雨量 41.7mm，地区最大时降雨量 Q=1807.0m3/h。 日照：平均日照率 65%， 你按照时间 2451h，冬日照率 56.7%，消极照率 66.0%。 风速：夏季平局风速 2.6m/s,冬季 3.4m/s,夏季为南风向，冬季为北风。 地质条件；该地区地下含水层的透水性好，多为粗沙、粉细沙和加油粗沙的松散土层。地下水位埋深已超过 50m.基本处于疏干状态。 地形地势：处理站地势较低，自西北向东南方向有缓坡，坡度为 0.5%。 300m内没有生活区和办公楼。处理站面积为 200m 200m。南北向方形。 根据当地资料及工艺方案比较 ,采用 UASB-CASS处理工艺。 2.2 工艺流程 废水 经过格栅后 ,除去 较在 的悬浮物及漂浮物 ,进入调节池 ,经泵 提升 至 UASB反应器进行厌氧发酵 ,然后现进入 CASS反应器进行好氧处理，其工艺流程图见图 2.1 。 2.3 处理构筑物 2.3.1 格栅 2.3.1.1 设计作用 格栅由一组平行的金属栅条或筛网制成，安装在废水渠道的进口处，用于截留较大的悬浮物或漂浮物，主要对水泵起保护作用，另外可减轻后续构筑物的处理负荷。 nts华北水利水电学院毕业设计 第 8 页 共 44 页 2.3.1.2 设计 参数 设计流量 Q = 2100m3/d = 0.024m3/s ； 取用中格栅，栅条间隙 d = 10mm ； 格栅安装角度 = 45 ，栅前流速 0.7 m/s ,过栅流 速 0.8m/s ； 单位栅渣量 W = 0.05m3/103 m3 废水 。 2.3.1.3 工作原理 本设计采用人工清渣格栅。 由于本设计水量较少，故格栅直接安置于排 水 渠道中。 图 1.1 UASB-CASS处理工艺流程图 2.3.2 调节池 2.3.2.1 设计作用 啤酒废水的水量和水质随时间的变化幅度较大，为了保证后续处理构筑物或设备的正常运行，需对废水的水量和水质进行调节，保证后续处理构筑物能连续运行， 2.3.2.2 设计 参数 水力停留时间 T = 6h ； 设计流量 Q = 2100m3/d = 87.5m3/h ； 2.3.2.2 工作原理 其均质作用主要靠池侧的沿程进水 及两台旋转式推流搅拌机 ，使同时进入池的废水转变为前后出水，以达到与不同时序的废水相混合的目的。 2.3.3 提升泵房 污泥泵 UASB 池 消毒 废水 格栅 提 升泵 调节池 CASS 池 排放 污泥浓缩池 污泥脱水间 泥饼外运 上清液 过滤机 滤液回流 风机 nts华北水利水电学院毕业设计 第 9 页 共 44 页 2.3.3.1 设计作用 污水泵房用于提升污水厂的污水，以保证污水能 依靠重力流 在后续处理构筑物内畅通的流动 。 2.3.3.2 设计 参数 选取 3台 ISW65-100（ I） A离心泵， 2用一备，其工作参数如表 2.2 。 表 2.2: SW65-100（ I） A 离心泵工作参数 流 量 （ m3/h） 扬 程 （ m） 转 速 （ r/min） 功 率 （ kw） 电 压 (v) 44.7 12.4 2900 2.2 380 2.3.4 过滤机 2.3.4.1 设计作用 用于 进一步 截留较大的悬浮物或漂浮物，减轻后续构筑物的处理负荷 。 2.3.4.2 设计 参数 取 2台 WYB 5型卧式叶片过滤机 ，一备一用，其工作参数如表 2.3 。 表 2.3： WYB 5型卧式叶片过滤机 工作参数 过滤面积 /m2 筒体直径 /mm 工作压 /mpa 工作温度 / 5 900 0.4 150 2.3.4.3 工作原理 WYB型卧式叶片过滤机是一种高效、节能、自动密闭操作的精密澄清过滤设备 ， 该设备完全密闭操作 ,无泄露 ,无环境污染；滤网板自动拉出结构方便操作和维护；双面过滤，过滤面积大，容渣两量大；振动排渣，降低劳动强度；液压操作，实现操作自动化；适合大容量、大面积的过滤系统。 由于 截留 的 悬浮物 大 部分都是较清洁的谷壳等。所以，截留的悬浮物直接运至饲料制造厂，用于制造饮料。 2.3.5 UASB反应池 2.3.5.1 设计作用 是进行废水处理的主要构筑物之一，对高浓度的废水进行厌氧 发酵，去除大部分的有机污染物。 2.3.5.2 设计 参数 nts华北水利水电学院毕业设计 第 10 页 共 44 页 容积负荷（ Nv）为： 4.5kgCOD/(m3 d) ； 污泥产率为： 0.1kgMLSS/kgCOD ； 产气率为： 0.5m3/kgCOD 。 2.3.5.3 工作原理 UASB，即上流式厌氧污泥床，集生物反应与沉淀于一体，是一种结构紧凑，效率高的厌氧反应器 ， 由污泥反应区、气液固三相分离器（包括沉淀区）和气室三部分组成。在底部反应区内存留大量厌氧污泥，具有良好的沉淀性能和凝聚性能的污泥在下部形成污泥层。要处理的污水从厌氧污泥床底部流入与污泥层中 污泥进行混合接触，污泥中的微生物分解污水中的有机物，把它转化为沼气。沼气以微小气泡形式不断放出，微小气泡在上升过程中，不断合并，逐渐形成较大的气泡，在污泥床上部由于沼气的搅动形成一个污泥浓度较稀薄的污泥和水一起上升进入三相分离器，沼气碰到分离器下部的反射板时，折向反射板的四周，然后穿过水层进入气室，集中在气室沼气，用导管导出，固液混合液经过反射进入三相分离器的沉淀区，污水中的污泥发生絮凝，颗粒逐渐增大，并在重力作用下沉降。沉淀至斜壁上的污泥沼着斜壁滑回厌氧反应区内，使反应区内积累大量的污泥，与污泥分离后的处 理出水从沉淀区溢流堰上部溢出，然后排出污泥床。 它的污泥床内生物量多，容积负荷率高，废水在反应器内的水力停留时间较短，因此所需池容大大缩小。设备简单，运行方便，勿需设沉淀池和污泥回流装置，不需充填填料，也不需在反应区内设机械搅拌装置，造价相对较低，便于管理，且不存在堵塞问题。 2.3.6 CASS反应池 2.3.6.1 设计作用 是进行废水处理的主要构筑物之一，对从 UASB反应器出来的低浓度的有机废水进行进一步好氧处理，去除 剩余 的有机污染物 ,完成废水的最后处理 ,使出水水质达到排放标准。 2.3.6.2 设计 参数 各反应区体积比为：选择区体积 ：预反应区体积 ：主反应区体积 = 1 ： 5 ： 30 宽深比约为： B ： H = 1 2 长宽比约为： L ： B = 4 6 回流比为： 20% 充水比为： 32% MLSS 为： 4000mg/L nts华北水利水电学院毕业设计 第 11 页 共 44 页 COD 去除率为： 85% 预反应区和反应区间隔墙的孔口水流速度为： 3050m/h 一个运行周期为： 4 个小时 2.3.6.3 工作原理 CASS（ Cyclic Activated Sludge System）是循环式活性污泥法的英文简称， 为一间歇式生物反器，在此反应器中进行交 替的曝气 -非曝气过程的不断重复，将生物反应过程和泥水分离过程结合在一个池子中完成。 CASS反应池一般用隔墙分隔成三个区：生物选择区、预反应区、主反应区。生物选择区内不进行曝气，类似于 SBR法中的限制性曝气阶段。在该区内，回流污泥中的微生物大量吸附废水中的有机物，能较迅速有效地降低废水中有机物浓度；预反应区采取半限制性曝气，溶解氧保持在 0.5mg L左右，使该区存在着反硝化进程的可能；主反应区进行强制鼓风曝气，使有机物及氨氮得到生化与硝化。 CASS反应池的运行一般包括三个阶段：进水、曝气、回流阶段；沉淀阶段 ；滗水、排泥阶段。在进水阶段，一边进水一边曝气，同时进行污泥回流，本阶段运行时间一般为 2h;在沉淀和排水阶段，停止曝气，同时停止进水和污泥回流，保证了沉淀过程在静止的环境中进行，并使排水的稳定性得到保障，沉淀排水阶段一般为 2h。对于二池 CASS系统这样的运行程序保证了整体进水的连续性和风机的连续运行。 2.3.7 污泥浓缩池 2.3.7.1 设计作用 为方便污泥的后续处理机械脱水，减小机械脱水中污泥的混凝剂用量以及机械脱水设备的容量，需对污泥进行浓缩处理，以降低污泥的含水率。 2.3.7.1 设计 参数 固体 负荷 （ 固体通量 ） M一般为 10 35kg/m3h ， 取 M = 30 kg/m3d = 1.25kg/m3h ； 浓缩时间取 T = 24 h ； 设计污泥量 Q = 40 m3/d ； 浓缩后污泥含水率为 96% ； 2.3.7.3 工作原理 本设计由于采用 UASB-CASS处理工艺，污泥量少，污泥性质稳定，因此只须采用简单的浓缩 -脱水工艺即可。用以减缩污泥的间隙水，降低污泥含水率，减少污泥体积。 本设计采用间歇式重力浓缩池，运行时，应先排除浓缩池中的上清液，腾出池容，再nts华北水利水电学院毕业设计 第 12 页 共 44 页 投入待浓缩的污泥，为此应在浓缩池深 度方向的不同高度上设上清液排除管。 2.3.8 污泥脱水间 2.3.8.1 设计作用 用以去除污泥中的毛细水和表面附着水，缩小污泥体积，减轻其重量，本工艺采用 DY型 带式压滤机。 2.3.8.2 设计 参数 压滤 后污泥含水率为 75% ； 选取 DYD-1000型带式压榨过滤机 ，其工作参数如表 2.4 。 表 2.4： DYD-1000型带式压榨过滤机 工作参数 滤带宽度（ mm） 1000 压榨脱水面（ m2） 5.0 滤带线速度（ r/min） 0.8-5.5 电机总功率（ KW） 2.85 涨紧工作压力（ MPa） 1.0-1.8 主机外形尺寸（ mm） 3000 1800 2040 纠偏工作压力（ MPa） 1.5 重量（ kg） 4700 重力脱水面积（ m2） 3.5 泥饼含水率（ %） 70-80 2.3.8.3 工作原理 DY型 带式压滤机以过滤介质两面的压力差作为推动力，使污泥水分被强制通过过滤介质形成滤液，而固体颗粒被截留在介质上，形成滤样，从而达到脱水的目的， 脱水过程一般分为三个阶段：重力脱水段，楔形预压榨段，中、高压剪切脱水段。 其特点是：能连续运行，操作管理简单，附属设备较少，机器制作容易，出泥含水率低且稳定， 从而投资、劳动力、能源消耗和维护费用较低。 结构紧凑、整体刚性好。 无级调速电机驱动，可以随时调节运行速度，适应性强。 制冲洗喷嘴及防堵塞装置，使滤带冲洗干净。 控制系统自动纠偏，并有限位开关保护滤带，确保设备正常运行。 处理最大，脱水效果好，运行费用低。 附属设备选用名牌产品，性能可靠。 可提供 PLC远程控制接口，利于管理。 2.4 平面布置 nts华北水利水电学院毕业设计 第 13 页 共 44 页 2.4.1 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。 2.4.2 管线设计 （ 1）污水管 进水渠：原污水沟上截流闸板的设置和进站控制闸板的设计由啤酒厂完成。 出水管： DN200铸铁管或陶瓷管， q17.4L/s,v0.9m/s, i0.006。 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，规格 DN200铸铁管或陶瓷管， i0.006。 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， DN200铸铁管， i0.004。 （ 2）污泥管 调节池、 UASB、 CASS反应池污泥池均为零力排入集泥井，站区排泥管均选用 DN200铸铁管， i = 0.02。 集泥井至浓缩池，浓缩池排泥泵贮泥柜，贮泥柜至脱水机间均为压力输送污泥管。集nts华北水利水电学院毕业设计 第 14 页 共 44 页 泥井排泥管 DN250，钢管， v0.9m/s。浓缩池排泥管，贮泥柜排泥管， DN150，钢管， v1.0m/s。 （ 3）沼气管 沼气管 从 UASB至水封罐为 DN100钢管，从水封罐向气水分离器及沼气柜为 DN150，钢管，沼气管道逆坡向走管， i = 0.005。 （ 4）给水管 沿主干道设置供水干管 200DN，镀锌钢管。引入污泥脱水机房供水支管 DN50， 镀锌钢管。引入办公综合楼泵房及各地均匀为 DN32，镀锌钢管。 （ 5）雨水外排 依靠路边坡排向厂区主干道雨水管。 （ 6）管道埋深 压力管道 在车行道之下，埋深 0.7 0.9m，不得不小于 0.7m，在其他位置 0.50.7m，不宜大于 0.7m。 重力管道 由设计计算决定，但不 宜小于 0.7m（车行道下）和 0.5m（一般市区）。 2.4.3 布置特点 平面布置特点：布置紧凑，构（建）筑物占地面积比例大。重点突出，运行及安全重点区域 UASB放于站前部，引起注意，但未靠近厂区主干道。美化环境，集水井、调节池侧面、污泥储存池设于站后部。 2.5 高程布置 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。 nts华北水利水电学院毕业设计 第 15 页 共 44 页 (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。 nts华北水利水电学院毕业设计 第 16 页 共 44 页 3、 设计计算书 3.1 格栅 3.1.1 设计参数 设计流量 Q = 2100m3/d = 0.024m3/s ； 取用中格栅，栅条间隙 d = 10mm ； 格栅安装角度 = 45 ，栅前流速 0.7 m/s ,过栅流速 0.8m/s ； 单位栅渣量 W = 0.05m3/103 m3 废水 。 3.1.2 设计计算 由于本设计水量较少，故格栅直接安置于排不渠道中。 3.1.2.1 渠道宽度 采用矩形渠道，则根据最优水力断面公式 Q = B h v = B 1/2 B v 计算得： B = 0.26 m ， h = 0.13 m 。 3.1.2.2 栅条间隙数 m a x s inQan bhv= 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 0 . 0 2 4 s i n 4 50 . 0 1 4 0 . 1 3 0 . 8on =创11.7= ,取 n = 12 条。 3.1.2.3 过栅水头损失 取 k = 3 , = 1.79(栅条断面为圆形 )， v = 0.8m/s ，则： nts华北水利水电学院毕业设计 第 17 页 共 44 页 h1 = 24 / 3( ) s i n2svkdgba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 h1 = 24 / 30 . 0 1 0 . 83 2 . 4 2 ( ) s i n 4 50 . 0 1 6 2 9 . 8 1 创创 = 0.089 m 3.1.2.4 每日栅渣量 栅渣量 (m3/103m3 污水 )，取 0.1 0.01,粗 格栅用小值，细格栅用大值，中格栅用中值取 W1 = 0.05m3/103m3 K2 = 1.5 ，则： W = 12864001000QWK 式中： Q - 设计流量， m3/s W1 - 栅渣量 (m3/103m3污水 )，取 0.05m3/103m3 W = 0 . 0 3 5 0 . 0 5 8 6 4 0 01 . 5 1 0 0 0= 0.11 m3/d 净水的 ,故取 = 0.02g/cm s 。由斯托克斯工式可得气体上升速度为： Vb = 21()18 gg dr rrm -= 320 . 9 5 9 . 8 1 ( 1 . 0 3 1 . 2 1 0 ) 0 . 0 11 8 0 . 0 2 - - 创= 0.266cm/s = 9.58m/h Va = V2 = 1.63 m/h ， 则： baVV = 9.581.63 = 5.9 , BCAB = 0.610.40 = 1.5 baVV BCAB ,故满足 设计 要求。 3.4.2.3 进水系统设计 采用穿孔管配水， 每个反应器设置 6 根，直径 D = 150mm,长 4.8 m ,每根管之间的中心距离为 1.6m,配水孔径采用 15mm,孔距 1.6m。每孔服务面积为 1.6 x 1.6 = 2.56 m2 ，孔径向下，穿孔管距离反应池底 0.21m,每个反应器有 18 个出水孔，采用连续进水，每孔流速为2.66m/s 。 3.4.2.4 出水系统设计 采用锯齿形出水渠，渠宽 0.2m,高 0.2m，每个反应器设计 4 条出水渠，基本保证出水均匀。 3.4.2.5 排泥系统设计 每日产生的悬浮固体： PSS = 2046 0.80 0.1 2100 10-3 = 343.73kgvss/d nts华北水利水电学院毕业设计 第 24 页 共 44 页 每日产泥量为： W = 100(100 )PssP-r式中 ： Pss - 产生的悬浮固体 ， kgvss/d P - 污泥含水率，以 97%计 r - 污泥密度，以 1000kg/m3计 W = 1 0 0 3 4 3 .7 3(1 0 0 9 8 ) 1 0 0 0-?= 17.19 m3/d 每日产泥量 17.19 m3/d ， 则每个 USAB 日产泥量 4.3 m3/d , 考虑把配水管兼做排泥管用，可以均匀排除污泥区的污泥，同时在反应器的 1/2 高度处和三相分离器下三角以下0.5m 处 ,各设排泥管一根，管径为 d=100mm，池子底部设放空管， 每天排泥一次。 2.4.2.6 产气量计算 采用每去除 1 千克 COD 产生 0.5 立方米沼气做参数，则 每日 产气量为： 20460. 80 0.5 210010 -3 = 1718.64 m3/d 3.5 CASS 反应池 国内很早便对 CASS 工艺开展研究，经过长时间的理论研究和试验，逐渐成熟。国外在 2000 年前就已经广泛应用于生活废水和工业废水的处理，效果显著，但国内业界长期处于观望状态，直到 2000 后才陆续应用该工艺于实际生产中。目前该工艺已经在啤酒废水处理方面斩露头角。安徽一啤酒厂就是一个以 CASS 为处理中心的应用范例，处理 COD范围为 5001800mg/L，出水水质达标，一次性投资省。最为典型的数北京航空航天城的生活污水处理，运行头两年没有排泥，经济效益显著。 本工艺采用两个 CASS 池为一组 ,共壁建造 .CASS 池子的结构简图 如图 2.2： 3.5.1 设计参数 3.5.1.1 参数选取 选用设计资料 参数如下： 各反应区体积比为：选择区体积 ：预反应区体积 ：主反应区体积 = 1 ： 5 ： 30 宽深比约为： B ： H = 1 2 nts华北水利水电学院毕业设计 第 25 页 共 44 页 长宽比约为： L ： B = 4 6 回流比为： 20% 充水比为： 32% MLSS 为： 4000mg/L COD 去除率为： 85% 预反应区和反应区间隔墙的孔口水流速度为： 3050m/h 一个运行周期为： 4 个小时 图 2.2： CASS池结构示意图 3.5.1.2 设计水质 UASB反应器进出水水质指标如 表 2.4： 表 2.4： CASS反应器进出水水质指标 水质指标 COD BOD SS 进水水质 (mg/l) 409.2 181.4 77.5 去除率（ %） 85
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