某啤酒生产废水处理工程设计.doc

西安工程大学本科毕业设计（论文）前 言中国是一个水资源短缺的国家，人均水资源占有量不足2,200立方米，只有世界平均水平的三成，是全球人均水资源最贫乏的国家之一。同时，中国也是世界上水污染极为严重的国家。2006年，中国废水排放总量达到536.8亿吨，其中工业废水排放量240.2亿吨，占排放总量的44.7%。水污染不仅造成了数额巨大的经济损失，更是直接危害到了百姓的饮水安全。中国环境监测总站在2006年对113个环保重点城市月均监测取水总量为15.9亿吨，其中不达标水量4.4亿吨，占总量的27.7%。农村的状况就更为严重，我国首次农村饮用水与环境卫生现状调查结果显示，44.36的农村饮用水未达到基本卫生安全。全国仍有三亿多农村人口饮水不达标，其中因水污染造成九千多万人饮用水不安全。而这其中以工业废水的排放和污染最为严重。而随着我国啤酒产业的发展，啤酒废水也成了污染排放的大户。到目前我国啤酒生产厂已有近1000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。“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。41第一章 概 述水是生命之源，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。经济的发展是以环境的代价为前提。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近1000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。“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。 （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共议具有处理效率高、运行稳定 、能耗低、容易调试和易于每年的重新启动等特点。（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，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500600 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会出现以下问题 ：（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11001200 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200300 mg/L。再经混凝气浮工序处理后最终出水COD150 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23 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6.57.8，最佳温度为3540。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。（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，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+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 5002 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/天。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。第二章 设计说明书2.1工程概况 某啤酒生产厂根据环保部门要求将啤酒制造过程所产生的废水进行处理。啤酒生产排放的污水可分为两类：一类是冷却水，一般未受污染，可回收利用或直接排放；另一类为需作处理的有机污水，主要来自糖化、发酵车间洗罐水，包装车间的洗瓶水、杀菌水和清酒过滤车间硅藻土过滤机的冲洗水，以及厂区生活污水，这类污水中含有大量的糖类、醇酸类等有机物，是污染较严重的高浓度污水。根据环保部门的要求，出水水质要达到污水综合排放标准（8978-1996）一级标准。原始资料：（1）废水来源：啤酒生产废水及生活污水（2）设计水量： 其中生产废水2800 m3/d，生活污水 200 m3d, 每日三班24小时工作制。（3）设计水质pH：5.57.9 CODCr ：2000mg/L BOD5：1600mg/L SS：500mg/L NH3-N：5.0mg/L TP：5mg/L(4)出水水质 污水经处理后出水水质应达到污水综合排放标准(GB8978-1996)一级标准，即：pH：69 CODCr100mg/L BOD520mg/L SS70mg/L NH3-N15mg/L TP0.5mg/L 根据资料及工艺方案比较,采用水解酸化+氧化沟处理工艺。2.2 工艺流程 废水经过格栅后,除去较大的悬浮物及漂浮物,进入调节池,进行水质调节，然后经泵提升至水解酸化池进行水解酸化,增加可生化性，并能将大的有机物转为无机物。接着进入氧化沟进行好氧厌氧生物处理，去除大部分的BOD和COD，经二次沉淀池沉淀分离后排放。其工艺流程图见图2-1。 图2-1 工艺流程图2.3 处理构筑物2.3.1 格栅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。设计参数设计流量Q = 3000m3/d = 0.035m3/s ；取用中格栅，栅条间隙b = 15mm ；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 。 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。2.3.2 调节池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。设计参数水力停留时间T = 6h ；设计流量Q = 3000m3/d = 125m3/h ；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 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。设计参数选取4台ISW65-100（I）A离心泵，3用1备，其工作参数如表2-1。表2-1: 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)44.712.429002.23802.3.4 过滤机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。设计参数取2台WYB5型卧式叶片过滤机，一备一用，其工作参数如下表2-2。表2-2：WYB5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/59000.4150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 水解酸化池设计作用水解酸化池是本设计工程中的主要构筑物之一，主要有两个方面的作用，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一定的去除作用。设计参数表面负荷：q = 1 m3/m2 h;停留时间：t = 8 h;有效容积：V = 1000 m3.工作原理水解池是利用水解和产酸微生物，将污水中的固体、大分子和不易生物降解的有机物降解为易于生物降解的小分子有机物，使得污水在后续的好氧单元以较少的能耗和较短的停留时间下得到处理。2.3.6 氧化沟设计作用氧化沟是进行废水处理的主要构筑物之一。对从水解酸化池出来的有机废水进行进一步好氧处理，去除剩余的有机污染物,经二沉后完成废水的最后处理,使出水水质达到排放标准。设计参数日产泥量：857.9 kg/d;总停留时间：t = 25.6 h;总容积：V = 3735.9 m3;MLSS: 5000 mg/L.工作原理 Carrousel氧化沟的工艺中污水直接与回流污泥一起进入氧化沟系统。表面曝气机使混合液中溶解氧DO的浓度增加到大约23mg/L。在这种充分掺氧的条件下，微生物得到足够的溶解氧来去除BOD；同时，氨也被氧化成硝酸盐和亚硝酸盐，此时，混合液处于有氧状态。在曝气机下游，水流由曝气区的湍流状态变成之后的平流状态，水流维持在最小流速，保证活性污泥处于悬浮状态（平均流速0.3m/s）。微生物的氧化过程消耗了水中溶解氧，直到DO值降为零，混合液呈缺氧状态。经过缺氧区的反硝化作用，混合液进入有氧区，完成一次循环。在这个系统中，BOD降解是一个连续过程，硝化作用和反硝化作用发生在同一池中。2.3.7 二次沉淀池设计目的二次沉淀池主要是对氧化沟处理后的污水进行沉淀分离，上层清水达标排放，泥沉入底部进入污泥处理系统。设计参数（竖流式）表面负荷：q = 1.5 m3/m2 h;池体直径：D = 7.5 m;停留时间：t = 2 h.工作原理沉淀池是应用沉淀作用去除水中悬浮物的一种构筑物。沉淀池在废水处理中广为使用。它的型式很多，按池内水流方向可分为平流式、竖流式和辐流式三种。本设计使用竖流式沉淀池，竖流式沉淀池池体平面为圆形或方形。废水由设在沉淀池中心的进水管自上而下排入池中，进水的出口下设伞形挡板，使废水在池中均匀分布，然后沿池的整个断面缓慢上升。悬浮物在重力作用下沉降入池底锥形污泥斗中，澄清水从池上端周围的溢流堰中排出。溢流堰前也可设浮渣槽和挡板，保证出水水质。2.3.8 污泥浓缩池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。设计参数浓缩时间取T = 18 h ；设计污泥量Q = 140.56 m3/d ；浓缩后污泥含水率为96% ；工作原理 由于采用氧化沟工作，所以污泥量较少，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。2.3.9 污泥脱水间 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。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，其工作参数如下。表2-3：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）300018002040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0.70.9m，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。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。(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。第三章 设计计算书3.1 泵前中格栅3.1.1设计参数：设计流量Q = 3000 m3/d = 0.035 m3/s栅前流速v1 = 0.7 m/s，过栅流速v2 = 0.8 m/s栅条宽度s=0.01m，格栅间隙e=15mm栅前部分长度0.5m，格栅倾角=60单位栅渣量1=0.05m3栅渣/103m3污水3.1.2设计计算（1）确定格栅前水深，根据最优水力断面公式计算得:栅前槽宽，则栅前水深（2）栅条间隙数 (取n=13)（3）栅槽有效宽度B=s（n-1）+en=0.01（13-1）+0.0213=0.32m（4）进水渠道渐宽部分长度（其中1为进水渠展开角）（5）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度（6）过栅水头损失（h1）因栅条边为矩形截面，取k=3，则 其中=（s/e）4/3 h0：计算水头损失 k：系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增加倍数，取k=3 ：阻力系数，与栅条断面形状有关，当为圆形断面时=1.79（7）栅后槽总高度（H） 取栅前渠道超高h2=0.3m，则栅前槽总高度H1=h+h2=0.16+0.3=0.46m 栅后槽总高度H=h+h1+h2=0.16+0.072+0.3=0.532m（8）格栅总长度L=L1+L2+0.5+1.0+0.46/tan=0.10+0.05+0.5+1.0+0.46/tan60=2.2m（9）每日栅渣量=Q平均日1=0.15m3/d 0.2m3/d所以宜采用人工清渣。（10）格栅选型 采用回转式机械格栅，具体规格见表3-1。表3-1 回转式机械格栅规格格栅宽度/mm栅条间隙/mm整机功率/kw栅条截面积/（mmmm）HG-80080010500.751050（11）计算草图见图3-1： 图3-1 格栅计算草图3.2 调节池3.2.1设计参数设计流量：Q=3000 m3/d =125 m3/h水力停留时间：T=6h 3.2.2 设计计算（1）有效容积V=QT=1256=750m3(2)池体面积取池子总高度H=5.5m，其中超高0.5m，有效水深h=5m，则池子的面积为：A=V/h=750/5=150m2(3)池子尺寸池长取15m，池宽取10m，则总尺寸为LBH=15105.53.3 过滤机3.3.1 设计参数 过滤机设计水量为Q=3000m3/d=0.035m3/s 进出水指标见表3-2。表3-2 过滤机去除效果表CODBODSS进水 mg/L20001600500出水 mg/L19001520250去除率%55503.3.2 设计计算 选取WYB-5型卧式叶片过滤机，其技术参数见表3-3。表3-3 WYB-5型卧式叶片过滤机技术参数过滤面积/m2筒体直径/mm工作压/mPa工作温度/59000.4 150 每日的渣量： W=3.4 污水提升泵房3.4.1 设计参数设计流量：Q=3000m3/d 3.4.2 设计计算采用氧化沟工艺方案，污水处理系统简单，对于新建污水处理厂，工艺管线可以充分优化，故污水只考虑一次提升。污水经提升后入水解酸化池，然后自流通过氧化沟和二沉池，最后由出水管道排入河流。各构筑物的水面标高和池底埋深见第四章的高程计算。污水提升前水位-2.5m（既泵站吸水池最底水位）,提升后水位4.9m。所以，提升净扬程Z=4.9-（-2.5）=7.4m水泵水头损失取2m从而需水泵扬程H=Z+h=9.4m再根据设计流量125m3/h=34.7L/s，采用2台QW系列污水泵，单台提升流量140m3/h。采用QW系列污水泵（150QW140-18）3台，二用一备。该泵提升流量140m3/h，扬程18m，转速1460r/min，功率8.84kW。计算草图如下：图3-2 泵房草图3.5 水解酸化池3.5.1设计参数：设计流量Q=3000m3/d=0.035m3/sBOD5=1600mg/L,COD=2000mg/L3.5.2 设计计算（1）池有效容积设停留时间t=8hV=Qt=1258=1000m3（2）池表面积取有效水深h=5mF= V /h=200 设3个水解酸化池，则每个表面积为F=200/3=66.7 m2（3）长宽的确定设长L为宽B的2倍，则2BB=66.7 m2 得 B=5.8 m 在这里取6m所以L=2B=12m, V实际=612=72m3取超高为0.3 m 则总高为H=5.3 m（4）出水堰负荷 设三角形堰板角度为90，堰上水位深为0.03米。 单齿流量Q=1.343H2.47 =0.000232576 齿的个数n=Q/Q=0.035/0.000232576 =150 (个)（5）布水的设计采用穿孔管布水，使底部进水均匀。水解酸化池LBH=12 m6 m5.3 m3.6 氧化沟3.6.1 设计参数拟用卡鲁塞尔（Carrousel）氧化沟，去除BOD5与COD之外，还具备硝化和一定的脱氮除磷作用，使出水NH3-N低于排放标准。氧化沟按处理量设计分1座，每座氧化沟设计流量为Q13000m3/d=35L/s。总污泥龄：18dMLSS=5000mg/L,MLVSS/MLSS=0.7 则MLVSS=3500曝气池：Do2mg/LNOD=4.6mgO2/mgNH3-N氧化，可利用氧2.86mgO2/NO3N还原0.8 0.9其他参数：a=0.6kgVSS/kgBOD5 b=0.05d-1脱氮速率：qdn=0.0312kgNO3-N/kgMLVSSdK1=0.23d-1 Ko2=1.3mg/L剩余碱度100mg/L(保持PH7.2):所需碱度7.1mg碱度/mgNH3-N氧化；产生碱度3.0mg碱度/mgNO3-N还原硝化安全系数：3.5脱硝温度修正系数：1.083.6.2 设计计算（1）碱度平衡计算：1）设计的出水为20 mg/L，则出水中溶解性20-0.7201.42（1e-0.235）=6.4 mg/L2）采用污泥龄18d，则日产泥量为： kg/d 一般情况下其中有12.4为氮，近似等于TKN中用于合成部分为： 0.124857.9=106.38 kg/d 即：TKN中有mg/L用于合成。 需用于氧化的NH3-N =75-15-35.46-2=22.54 mg/L 需用于还原的NO3-N =22.54-11.1=11.44 mg/L BOD5 ：设水解酸化池对BOD的去除率为40%，则进水为912mg/L 3）碱度平衡计算 已知产生0.1mg/L碱度 /除去1mg BOD5，且设进水中碱度为280mg/L，剩余碱度=280-7.122.54+3.011.44+0.1（9126.4）=244.88 mg/L 计算所得剩余碱度以CaCO3计，此值可使PH7.2 mg/L（2）硝化区容积计算： 硝化速率为 =0.204 d-1故泥龄：d 采用安全系数为3.5，故设计污泥龄为：3.54.9=17.15d 原假定污泥龄为18d，则硝化速率为： d-1 单位基质利用率： kg/kgMLVSS.d MLVSS=fMLSS=0.75000=3500 mg/L 硝化容积：m3 水力停留时间：h（3）反硝化区容积： 12时，反硝化速率为： =0.023kgNO3-N/kgMLVSS.d还原NO3-N的总量=kg/d 脱氮所需MLVSS=kg 脱氮所需池容： m3 水力停留时间：h（4）厌氧区容积 K污水量总变化系数 Y污泥产率系数，取0.4kgVSS/kgBOD5 污泥龄，取18d So-S去除的BOD5的量 Kd衰减系数，取0.08d-1 XMLVSS=3500mg/L V3=Q(Q1+Q2)/24=3000(4.3+3)/24=912.5m3 好氧区停留时间t3=3h （4）氧化沟的总容积： 总水力停留时间：h 总容积：m3 （5）氧化沟的尺寸： 氧化沟采用4廊道式卡鲁塞尔氧化沟，取池深4.0m，宽6m，则氧化沟总长:。其中好氧段长度为，缺氧段长度为。厌氧段长度为弯道处长度:则单个直道长: 故氧化沟总池长=35+6+12=46.6m，总池宽=64=24m（未计池壁厚）。 （6）需氧量计算： 采用如下经验公式计算: 其中：第一项为合成污泥需氧量，第二项为活性污泥内源呼吸需氧量，第三项为硝化污泥需氧量,第四项为反硝化污泥需氧量。 经验系数：A=0.5 B=0.1 需要硝化的氧量：Nr=2.611.44300010-3=89.232kg/dR=0.53000(0.912-0.0064)+0.15000+4.667.62-89.232=2080.2kg/d=86.68kg/h取T=30，查表得=0.8,=0.9,氧的饱和度=7.63 mg/L，=9.17 mg/L 采用表面机械曝气时，20时脱氧清水的充氧量为： 查手册，选用DY325型倒伞型叶轮表面曝气机，直径3.5m,电机功率N=55kW,单台每小时最大充氧能力为125kgO2/h，每座氧化沟所需数量为n,则 取n=2台（7）回流污泥量： 可由公式求得。式中：X=MLSS=3.5g/L，回流污泥浓度取10g/L。则： （50100，实际取60）考虑到回流至厌氧池的污泥为10%，则回流到氧化沟的污泥总量为50%Q。 （8）剩余污泥量： 如由池底排除，二沉池排泥浓度为10g/L，则氧化沟产泥量为： （9）氧化沟计算草草图见图3-3。图3-3 氧化沟计算草图(10) 说明： 导流墙应设于偏向弯道的内侧，以使较多的水流向内汇集。为了避免弯道出水靠中心隔墙一侧的流速过低，造成回水或引起污泥下沉，导流墙在下游方向需延伸一个沟宽的长度。（详见附氧化沟图）3.7 二沉池该沉淀池采用竖流式沉淀池，采用吸泥机。3.7.1 设计参数 设计进水量：Q=3000 m3/d 表面负荷：q范围为1.01.5 m3/ m2.h ，取q=1.5 m3/ m2.h 水力停留时间（沉淀时间）：T=2 h 堰负荷：取值范围为1.52.9L/s.m3.7.2 设计计算（1）设中心管内流速V0=0.03 m/s q=Q/n =3000/2246060=0.0175 m3/s f=q/V0 =0.0175/0.03=0.585 m2（2）沉淀部分有效面积 上升流速：V=q=1.5 m/h =0.0004