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河南科技大学毕业设计（论文）河南科技大学毕业设计（论文）第1章前言啤酒生产在我国有悠久历史，但在近20年里有了迅猛的发展，啤酒生产过程产生的废水也日益增多。而我国一部分啤酒厂尚未进行综合处理，因而给水环境造成极大的污染，啤酒废水的污染已经成为严重的环境问题，引起了社会的普遍关注。§1.1啤酒废水现状、特点及危害我国现为世界五大啤酒生产国之一。预计2010年我国啤酒产量将达到3000万t[1]，以生产1t啤酒平均产生15m3废水计算，则啤酒废水年排放量将超过4亿m3。啤酒废水对环境造成的严重污染已成为突出问题，其处理技术引起了有关方面的充分重视和关注。啤酒废水主要源于浸麦、制麦芽、糖化发酵、滤酒、包装等生产工序。废水中主要污染物有糖类、淀粉、蛋白质、醇类、纤维素等有机物，悬浮物一般为酒糟、啤酒花及凝聚蛋白。由于啤酒厂家的工艺设施、设备及规模的不同，废水水质及其变幅范围有一定的差别，一般为：属中高浓度有机废水，BOD/COD约为0.5～0.7，可生化性良好[2]。啤酒生产的主要原料为麦芽、大米、酒花等，在生产过程中不加入任何有毒有害难降解的物质，因此废水主要是粮食酿酒后的残留物，属于有害无毒的有机废水，但易于腐败，排入水体要消耗大量溶解氧，对水体环境造成严重危害。§1.2啤酒废水处理方法综述啤酒废水处理就是采用各种方法将废水中所含的污染物质分离出来，或将其转化为无害和稳定的物质，从而使废水得以净化。由于啤酒废水的生化性较好、污染负荷较高，目前国内外常用的处理方法有生化处理法、以及物化和生化相结合的处理方法。应用较多的处理工艺有：全好氧处理工艺和好氧+厌氧处理工艺等。（1）好氧生物处理工艺啤酒废水处理主要采用好氧处理工艺，主要由普通活性污泥法、生物滤池法、接触氧化法和SBR法。活性污泥法是一种传统的废水处理方法，在中低浓度有机废水中应用较多，运行较为可靠。在早期的啤酒废水处理中，因其具有工艺成熟，投资省，易启动，处理效果好等优点而受到一些企业的欢迎。好氧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的污泥膨胀现象，但需要填料过大，不便于运输和装卸。近年来，SBR和氧化沟工艺得到了很大程度的发展和应用。序批式活性污泥法（SBR）是20世纪70年代由Zrvine等研究出来的方法，应用十分广泛。SBR法没有设置二沉池和污泥回流系统，布水更为紧凑，占地面积少，基建及运行费用低，不易发生膨胀问题，耐冲击负荷高，处理效果稳定。SBR是目前国内外常用的处理啤酒废水的工艺。CASS工艺（循环式活性污泥法）是对SBR方法的改进。该工艺简单，占地面积小，投资较低；有机物去除率高，出水水质好，具有脱氮除磷的功能，运行可靠，不易发生污泥膨胀，运行费用省。（2）厌氧生物处理工艺好氧法具有运行管理费用高，占地大、需氧要充氧设备，从而产生噪音等缺点。而厌氧处理适于处理高浓度有机废水，具有容积负荷高、污泥量少、效果稳定、能耗低、可回收沼气等特点。为此，在啤酒废水的处理中得到了广泛的应用。近年来随着高效厌氧反应器的发展，厌氧处理工艺已经可以应用于常温低浓度啤酒废水的处理。目前厌氧处理器主要有上流式厌氧污泥床反应器（UASB）、厌氧滤器（AF）、厌氧流化床反应器（AFBR）和内循环反应器（IC）等。处理高浓度有机废水较多采用UASB和IC反应器。UASB的应用最为广泛，该技术由荷兰农业大学的Lettinga等在20世纪70年代研制而成[3]。该工艺不但节能，且需要污泥回流，与生物接触氧化器构成二级生物处理系统，对高浓度啤酒有机废水、污水的处理十分有效。它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，排水系统与排泥系统，沼气收集系统四个部分，具有效能高，处理费用低，电耗省，投资少，占地面积少等一系列优点，完全适用于高浓度啤酒废水的处理[4]。内循环反应器(IC)是由荷兰帕克公司(PAQUES)根据UASB的原理研制成功的一种厌氧反应器。有两个UASB反应器的单元相互重叠而成。与以往厌氧处理工艺相比，IC反应器具有以下特点：占地面积小、有机负荷高，水力停留时间短，剩余污泥少，靠沼气提升产生循环，不需用外部动力进行搅拌混合和使污泥回流，节省动力消耗[5]。EGSB反应器实际上是改进的UASB反应器。目前，EGSB由于其改进性，在处理各种浓度的有机废水方面有着别的厌氧反应器所不可比拟的优势，处理范围更广；同时，EGSB可以采用较大的高径比、占地面积更小、投资更省。现在在啤酒废水处理方面还没有应有的实践报道，但其优越性将显示其应用的前景[6]。（3）好氧+厌氧生物处理工艺好氧+厌氧工艺结合了单独好氧处理和单独厌氧处理的优点，具有处理效率高、基建投资省、占地面积小、运行费用低、污泥量少等优点。目前主要有采用UASB+SBR为主体工艺[7]处理啤酒废水和采用厌氧UASB+新型生物接触氧化工艺处理啤酒废水。厌氧UASB为常温升流式污泥床反应器，其三相分离器为专利技术设备，可去除60％以上的有机污染物（以COD计），从而可有效减轻好氧段的负荷，降低土建投资和运行费用；新型生物接触氧化池采用均负荷推流式反应器，活性污泥生物膜共生系统，进水采用多点配水，反应器型式为廊道式，单元投资比通常接触氧化省30％左右，该工艺处理后的出水COD，BOD和SS去除率均在90％以上[8]。对活性污泥法与UASB+活性污泥法进行技术经济比较[9]发现，在一定条件下，UASB+活性污泥法较活性污泥法可减少污泥量82％，降低处理成本82％，节约电耗88％。厌氧（水解酸化）与好氧生物处理相结合（为主体）的工艺特点是在厌氧过程的前段（水解酸化阶段）不产沼气。其充分利用水解产酸菌世代周期短、可迅速降解有机物的特性，在水解细菌作用下，将不溶性有机物水解为溶解性物质，在产酸菌协同作用下，将大分子物质、难以生物降解的物质转化为易于生物降解的小分子物质，提高了污水的可生化性，使污水在后续的好氧池中以较少的能耗和较短的停留时间得到处理，从而提高了污水的处理效率，并减少了污泥生成量[10]。该工艺在山东、江苏、珠海等地均有应用成功的实例[11-13]，并已发展成为一种成熟、可靠的工艺。（4）电化学法电化学法非常适合降解抗生物降解的有机污染物，因为有可能部分或完全分解有机物质。电化学法的优越之处就是既不会受到污水强度的差异或有毒物质的存在的影响，并且要求较低的水力停留时间。因此，电化学法在工业废水的处理上得到了广泛的应用。电化学法已经成功的应用于处理来自纺织厂、制革厂、酿酒厂的污水。（5）生物膜处理方法生物膜反应器集合膜技术（即膜生物反应器MBR）用于处理居民和工业废水，从而形成三种加工过程既包括固体的分离和再循环，生物反应器的无泡通风，以及优先从工业废水中取出有机污染物。商业好氧和厌氧膜分离生物反应器已可替代传统生物处理方法。而无泡通风和浸提膜生物反应器目前还在实验阶段，前者使用气体渗透膜通过提供无泡氧气来改善氧气传质到生物反应器，而浸提生物膜反应器利用硅树脂从化学污水中将有机污染物转移到营养介质中紧接着用于生物降解。目前国内外对MBR工艺处理啤酒废水的研究还较少。ROSS等人采用厌氧MBR处理啤酒废水，在进水COD浓度为6700mg/L的情况下，获得了96%—99%的COD去除效果[14]。且MBR工艺对进水有机负荷的冲击具有较强的短时适应能力。其他处理方法水蕹菜是一种优良蔬菜，也是一种理想的生物净化材料[15]，水蕹菜可以去除啤酒废水中95％以上的N、P和70％以上的COD。吴敦虎等尝试采用硼泥复合混凝剂解决低温时生化法处理啤酒废水受到限制的问题[16]，此种混凝剂完全以废弃物为原料生产，具有成本低、沉降速度快、低温时效果好等优点，虽处于研究阶段但有一定应用前景。展望综上所述，近年来我国学者在啤酒废水处理上打破常规，并对现有方法进行了一些新的探索，将工程、生物技术综合运用，取的了可喜的成果。好氧法提供了可实用的技术手段，而厌氧法和好氧+厌氧技术改进好氧法中的不足，新型的生物处理技术和其它的一些实用技术则为我们开辟了啤酒废水处理的新思路。这一系列研究改进，不仅丰富了我国啤酒废水处理技术手段，并为其他类型污水处理提供了一定的依据。第2章概述§2.1工程概况唐山某啤酒有限公司成立于2010年1月1日，公司主要生产销售高、中、低档7度、8度、9度、10度、11度、12度燕泉、凯迪、诺伯尔系列啤酒，以及采用天然矿泉水、精选进口麦芽、优质大米、全香型SAZZ酒花为原料酿制成的人民大会堂国宴啤酒。该公司坐落在唐山市丰南区银丰工业开发区，占地5.2万平方米，北靠京山铁路，南依205国道，京沈高速公路侧旁而过，交通十分便利。经过八年的滚动发展，公司现有固定资产1.8亿元，啤酒生产能力达20万吨。主要生产车间：酿造车间、灌装车间。辅助车间：制冷车间、供热车间、配电车间、机修车间等。主要设备包括：两套日产600千升的全自动控制不锈钢密闭糖化设备、70个锥形发酵罐（其中有100m3的16个、125m3的24个、200m3的18个、400m3的12个）、清酒罐8个；四条瓶装生产线和两条听啤生产线是国内先进的啤酒生产设备，其中4万/小时灌装生产线是华北地区最大、最先进的啤酒灌装生产线；国际最先进的SkALA全自动啤酒分析仪等检验设备。啤酒生产过程中，产生大量的废水，废水主要来源于麦芽制造、糖化、发酵、洗瓶及灌装等工序，废水主要含淀粉、糖类、蛋白质、酸类、纤维素等有机物。为了保护环境，预建一废水处理站，收集并处理这些废水。本设计即是对于该废水的处理工艺进行初步工艺设计。§2.2进水水量与水质§2.2.1建设规模该公司实行白天生产制度，日平均产生污水量5000吨。经建设方确认，本设计规模按日平均处理水量Q=5000m3/d设计。§2.2.2设计水质指标1．设计进水水质指标依据该公司提供的水质资料，先后对生产线排水进行取样分析，并综合参照同类企业的污水水质资料，选择废水水质如表2-1所示。表2-1生产废水主要污染物指标项目废水水质COD(mg/L)2000BOD5(mg/L)1000SS(mg/L)400pH7.5-9.42.设计出水水质指标排水规范及水质标准应按国家标准排放，废水排放执行GB19821-2005《啤酒工业污染物排放标准》。表2-2啤酒废水污染物排放标准项目废水水质COD(mg/L)80BOD5(mg/L)20SS(mg/L)70pH7-9第3章处理工艺的选择§3.1处理方法的比较啤酒废水主要源于浸麦、制麦芽、糖化发酵、滤酒、包装等生产工序。废水中主要污染物有糖类、淀粉、蛋白质、醇类、纤维素等有机物，悬浮物一般为酒糟、啤酒花及凝聚蛋白。啤酒废水污染负荷较高，属中浓度有机废水，BOD/COD约为0.5—0.7，可生化性良好，常用的处理方法有生化处理法、以及物化和生化相结合的处理方法。（1）好氧处理工艺啤酒废水处理主要采用好氧处理工艺，主要由普通活性污泥法、生物滤池法、接触氧化法和SBR法。近年来，SBR和氧化沟工艺得到了很大程度的发展和应用。SBR工艺具有以下优点：运行方式灵活，脱氮除磷效果好，工艺简单，自动化程度高，节省费用，反应推动力大，能有效防止丝状菌的膨胀。CASS（工艺循环式活性污泥法）是对SBR方法的改进。该工艺简单，占地面积小，投资较低；有机物去除率高，出水水质好，具有脱氮除磷的功能，运行可靠，不易发生污泥膨胀，运行费用省。（2）水解—好氧处理工艺水解酸化可以使啤酒废水中的大分子难降解有机物转变成为小分子易降解的有机物，出水的可生化性能得到改善，这使得好氧处理单元的停留时间小于传统的工艺。与此同时，悬浮物质被水解为可溶性物质，使污泥得到处理。水解反应工艺式一种预处理工艺，其后面可以采用各种好氧工艺，如活性污泥法、接触氧化法、氧化沟和SBR等。啤酒废水经水解酸化后进行接触氧化处理，具有显著的节能效果，COD/BOD值增大，废水的可生化性增加，可充分发挥后续好氧生物处理的作用，提高生物处理啤酒废水的效率。因此，比完全好氧处理经济一些。（3）厌氧—好氧联合处理技术厌氧处理技术是一种有效去除有机污染物并使其碳化的技术，它将有机化合物转变为甲烷和二氧化碳。对处理中高浓度的废水，厌氧比好氧处理不仅运转费用低，而且可回收沼气；所需反应器体积更小；能耗低，约为好氧处理工艺的10%～15%；产泥量少，约为好氧处理的10%～15%；对营养物需求低；既可应用于小规模，也可应用大规模。厌氧法的缺点是不能去除氮磷，出水往往不达标，因此常常需对厌氧处理后的废水进一步用好氧的方法进行处理，使出水达标。常用的厌氧反应器有UASB、AF、FASB、IC等，UASB反应器与其他反应器相比有以下优点：①沉降性能良好，不设沉淀池，无需污泥回流②不填载体，构造简单节省造价③由于消化产气作用，污泥上浮造成一定的搅拌，因而不设搅拌设备④污泥浓度和有机负荷高，停留时间短同时，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。（4）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3-1。表3-1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；操作要求严从表中可以看出厌氧—好氧联合处理在啤酒废水处理方面有较大优点，故啤酒废水厌氧—好氧处理技术是最好的选择。§3.2处理工艺路线的确定通过上述分析比较，本设计选用厌氧—好氧处理工艺，其工艺流程如图3-1所示。图3-1废水处理工艺流程啤酒废水先经过中格栅去除大杂质后进入集水井，再用污水泵提升至水力筛，然后进入调节池进行水质水量的调节；进入调节池前，根据进水PH值用计量泵将酸碱送入调节池，使调节池内溶液PH值保持在6.5～7.5之间；调节池出水用泵提升至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反应器的出水流入CASS池，进行好氧生物处理，处理后的混合液经沉淀泥水分离后，出水即达标排放；来自UASB反应器、CASS反应池的污泥先收集到集泥井，再由提升泵提升到污泥浓缩池内进行污泥浓缩，浓缩后污泥进入脱水车间进行脱水，进一步降低污泥的含水率，实现污泥的减量化；污泥脱水后形成泥饼，装车外运处置。第4章主要处理构筑物设计计算§4.1格栅的设计计算及选型§4.1.1设计说明格栅有一组或数组平行的金属栅条、塑料齿钩或金属筛网、框架及相关装置组成，倾斜安装在污水渠道、泵房集水井的井口处或污水处理厂的前端，主要是拦截废水中的较大颗粒和漂浮物，以确保后续处理的顺利进行。§4.1.2设计参数设计流量Qmax=KQ=1.5×5000m3/d=≡1.5×208.33m3/h=0.087m3/s；栅条宽度S=10mm栅条间隙d=15mm栅前水深h=0.4m格栅安装角度α=60°，栅前流速0.7m/s,过栅流速0.8m/s；单位栅渣量W=0.07m3/103m3废水,K为最大变化系数取1.5。格栅设置两个，一用一备。§4.1.3设计计算格栅的设计计算主要包括格栅形式选择、尺寸计算、水力计算、栅渣量计算等，尽管格栅的布置方式多样，都可以通过简图4-1进行格栅计算[17,18]。格栅如图4-1图4-1格栅示意图1．栅条间隙数（4-1）§4.1.4设计选型选用HF-500型回转式格栅除污机，其性能见下表4-1，表4-1HF-500型回转式格栅除污机性能规格表型号电动机功率（KW）设备宽（mm）设备高（mm）设备总宽（mm）沟宽（mm）沟深（mm）导流槽长度（mm）设备安装长（mm）HF-5001.15005000850580153515002500§4.2集水池的设计计算§4.2.1设计说明集水池是汇集准备输送到其他构筑物去的一种小型贮水设备，设置集水池作为水量调节之用，贮存盈余，补充短缺，使生物处理设施在每日内能得到均和的进水量，保证正常运行。§4.2.2设计参数设计流量Qmax=KQ=1.5×5000m3/d=1.5×208.33m3/h=0.087m3/s，K为最大变化系数，取1.5[18]；§4.2.3设计计算集水池的容量为大于一台泵五分钟的流量，设三台水泵（两用一备），每台泵的流量为Qmax=0.0435m3/s≈0.044m3/s。集水池容积采用相当于一台泵20min的容量（4-8）有效水深采用2m，则集水池面积为F=27m2，其尺寸为5.8m×5.8m。集水池池内保证水流平稳，流态良好，不产生涡流和滞留，必要时可设置导流墙，水泵吸水管按集水池的中轴线对称布置，每台水泵在吸水时应不干扰其他水泵的工作，为保证水流平稳，其流速为0.3-0.8m/h为宜。§4.3泵的计算选型§4.3.1设计说明集水池与泵房合建，采用全地下式。考虑三台水泵，其中一台备用。§4.3.2设计参数设计流量Qmax=KQ=1.5×5000m3/d=312.5m3/h=0.087m3/s取Q=90L/s，则一台泵的流量为45L/s。§4.3.3设计计算1．选泵前总扬程估算经过格栅水头损失为0.2m，集水池最低水位与所需提升经常高水位之间的高差为：4.5m2．出水管水头损失总出水管Qmax=90L/s，选用管径DN250，查表的v=1.23m/s，1000i=9.91，一根出水管，Q=45L/s，选用管径DN200，v=0.97m/s，1000i=8.6，设管总长为40m，局部损失占沿程的30%，则总损失为：3．水泵扬程泵站内管线水头损失假设为1.5m，考虑自由水头为1.0m，则水泵总扬程为：H=4.5+0.5+1.5+1.0=7.5m取8m。4．选泵选择100QW120-10-5.5型污水泵三台表4-2100QW120-10-5流量45L/s电动机功率5.5KW扬程10m电动机电压380V转速1440r/min出口直径100mm轴功率4.96KW泵重量190kg效率77.2%§4.4水力筛§4.4.1设计说明过滤废水中的细小悬浮物§4.4.2设计参数设计流量Qmax=KQ=1.5×5000m3/d=312.5m3/h=0.087m3/s§4.4.3设计选型图4-2水力筛外形图选用HS120型水力筛三台（两用一备），其性能如表4-3，表4-3HS120型水力筛规格性能处理水量（m3/h）筛隙(mm)设备空重(Kg)设备运行重量(Kg)1001.54601950§4.5调节池的设计计算§4.5.1设计说明调节池是用来均衡调节污水水量、水质、水温的变化，降低对生物处理设施的冲击，为使调节池出水水质均匀，防止污染物沉淀，调节池内宜设置搅拌、混合装置。§4.5.2设计参数设计流量Qmax=KQ=1.5×5000m3/d=312.5m3/h=0.087m3/s；调节池停留时间T=4.0h。§4.5.3设计计算1．调节池有效容积V=QT=312.5×4=1250m3（4-9）2．调节池水面面积调节池有效水深取5.5米，超高0.5米，则（4-10）3．调节池的长度取调节池宽度为14m，长为16.5m，池的实际尺寸为：长×宽×高=16.5m×14m×6m=1386m3。4．调节池的搅拌器使废水混合均匀，调节池下设潜水搅拌机，选型QJB7.5/6－640/3-303/c/s1台5．调节池的提升泵设计流量Q=45L/s，静扬程为9.85m。总出水管Q=90L/s，选用管径DN250，查表的v=1.23m/s，1000i=9.91，设管总长为50m，局部损失占沿程的30%，则总损失为：管线水头损失假设为1.5m，考虑自由水头为1.0m，则水泵总扬程为：H=9.85+0.64+1.5+1.0=12.99m取13m。选择150QW100-15-11型污水泵三台，两用一备，其性能见表4-4表4-4150QW100-15-11型污水泵性能流量45L/s电动机功率11KW扬程15m电动机功率380V转速1460r/min电动机电压150mm轴功率4.96KW出口直径280kg效率75.1%泵重量§4.6UASB反应器§4.6.1UASB反应池由进水分配系统、反应区、三相分离器、出水系统、排泥系统及沼气收集系统组成。UASB反应池有以下优点：1．沉降性能良好，不设沉淀池，无需污泥回流2．不填载体，构造简单节省造价3．由于消化产气作用，污泥上浮造成一定的搅拌，因而不设搅拌设备4．污泥浓度和有机负荷高，停留时间短§4.6.2设计流量Q=5000m3/d=208.33m3/h=0.058m3/s；进水COD=2000mg/L去除率为80%；容积负荷（Nv）为：4.5kgCOD/(m3·d)；污泥产率为：0.07kgMLSS/kgCOD；产气率为：0.4m3/kgCOD。§4.6.31．UASB反应器结构尺寸计算[19]（4-28）§4.7CASS的设计计算§4.7.1设计说明CASS工艺[20]是SBR工艺的发展，其前身是ICEAS，由预反应区和主反应区组成。预反应区控制在缺氧状态，因此提高了对难降解有机物的去除效果，与传统的活性污泥法相比，有以下优点：（1）建设费用低，省去了初沉池、二沉池及污泥回流设备。（2）运行费用低，节能效果显著。（3）有机物去除率高，出水水质好，具有良好的脱氮除磷功能。（4）管理简单，运行可靠，不易发生污泥膨胀。（5）污泥产量低，性质稳定，便于进一步处理与处置。§4.7.2设计参数设计流量Q=5000m3/d=208.33m3/h=0.058m3/s；进水COD=400mg/L，去除率为85%；BOD污泥负荷（Ns）为：0.1kgBOD/㎏MLSS；混合液污泥浓度为：X=3500mg/L；充水比为：0.32；进水BOD=200mg/L，去除率为90%。本设计设置两个CASS池。§4.7.3设计计算1．运行周期及时间的确定（1）曝气时间（4-35）式中：——充水比——进水BOD值，mg/l；——BOD污泥负荷，kgBOD/kgMLSS；X——混合液污泥浓度，mg/L。（2）沉淀时间（4-36）（4）鼓风机供气压力计算（5）鼓风机房布置选用两台DG超小型离心鼓风机，供气量大时，两台一起工作，供气量小时，一用一备。DG超小型离心鼓风机规格如表4-5。表4-5DG超小型离心鼓风机流量50m3/min电动机形式TEFC压缩介质空气电动机功率75KW出口压力63.8KPa电动机电压220V轴功率52KW重量1t§4.8集泥井的设计计算§4.8.1污水处理系统各构筑物所产生的污泥每日排泥一次，集中到集泥井，然后在由污泥泵打到污泥浓缩池。污泥浓缩池为间歇运行，运行周期为24h，其中各构筑物排泥、污泥泵抽送污泥时间为1.0～1.5h，污泥浓缩时间为20.0h，浓缩池排水时间为2.0h，闲置时间为0.5h～1.0h。§4.8.2设计泥量：啤酒废水处理过程产生的污泥来自以下几部分：=1\*GB3①UASB反应器，Q1=35m3/d,含水率98%；=2\*GB3②CASS反应器，Q2=63.83m3/d,含水率99%；总污泥量为：Q=Q1+Q2=98.83m3/d，设计中取100m3/d。§4.8.3考虑各构筑物为间歇排泥，每日总排泥量为100m3/d，需在2h内抽送完毕，集泥井容积确定为污泥泵提升流量（100m3/d）的10min的体积，即8.33m3。此外，为保证CASS排泥能按其运行方式进行，集泥井容积应外加36.23m3。则集泥井总容积为8.33+36.23=45.00m3。集泥井有效深度为3.0m，则其平面面积为：设集泥井平面尺寸为4.0×4.0m。集泥井为地下式，池顶加盖，由污泥泵抽送污泥。集泥井最高泥位为-0.5m，最低泥位为-3m，池底标高为-3.5m。浓缩池最高泥位为2m。则排泥泵抽升的所需净扬程为5m，排泥泵富余水头2.0m，管道水头损失为0.5m，则污泥泵所需扬程为5+2+0.5=7.5m。选择两台80QW50-10-3型潜污泵提升污泥（一用一备），其性能如表4-6。表4-6DG潜污泵性能表型号流量(m3/h)扬程（m）转速(r/min)电动机功率(KW)效率(%)出口直径（mm）重量（kg）80QW50-10-350101430372.380125§4.9污泥浓缩池§4.9.11．设计泥量啤酒废水处理过程产生的污泥来自以下几部分：=1\*GB3①UASB反应器，Q1=35m3/d,含水率98%；=2\*GB3②CASS反应器，Q2=63.83m3/d,含水率99%；总污泥量为：Q=Q1+Q2=98.83m3/d，设计中取100m3/d。2．参数选取固体负荷（固体通量）M一般为10～35kg/m3·h，取M=30kg/m3·d=1.25kg/m3·h；浓缩时间取T=20h；设计污泥量Q=50m3/d；浓缩后污泥含水率为96%。§4.9.21．容积计算浓缩后污泥体积：m3/d（4-54）V0——污泥含水率变为P0时污泥体积§4.10污泥脱水车间§4.10.11．设计泥量浓缩后污泥含水率为96%；浓缩后污泥体积：=50m3/d2．参数选取压滤时间取T=4h；设计污泥量Q=50m3/d；浓缩后污泥含水率为96%；压滤后污泥含水率为75%。§4.10.21.污泥体积（4-60）（4-61）式中：Q——脱水后污泥量m3/dQ0——脱水前污泥量m3/dP1——脱水前含水率（%）P2——脱水后含水率（%）M——脱水后干污泥重量（kg/d）==8m3/d=8污泥脱水后形成泥饼用小车运走，分离液返回处理系统前端进行处理。2．机型选取选取DYQ-1000型带式压榨过滤机，其工作参数如表4-7所示。§4.10.3主要构筑物和设备总结表4-9主要构筑物及其尺寸构筑物名称尺寸/mm格栅池2700×3000×3000集水池φ5800×2000调节池16500×14000×6000UASB反应池20000×12000×6500CASS反应池40000×10000×5500集泥井4000×4000×3500污泥浓缩池Φ7800×3010表4-10主要设备一览表设备名称型号、规格1机械格栅HF-300栅隙15mm台22废水提升泵100QW120-10-5.5,Q=30L/sH=10.0mN=5.5KW台33固定过滤机HS120台34潜水搅拌机QJB7.5/6－640/3-303/c/sN=7.5KW台15配水泵150QW1100-15-11Q=30L/sH=15mN=11.0KW台36加药装置AHJ-I套17气水分离器φ500×1800（H）mm台18水封器φ500×1200（H）mm台29沼气贮罐Φ8000㎜×H8000㎜个110鼓风机DG超小型离心鼓风机N=75.0KW台211膜片式曝气器QMZM-300根42312滗水器XBS—300N=1.5KW台213污泥提升泵80QW50-10-3N=3KW台214带式压滤机DYQ-1000套1第5章污水处理站总体布置§5.1平面布置原则（1）处理站构（建）筑物的布置应紧凑，节约用地和便于管理。本设计是将UASB和CASS和建，达到了处理站构筑物的布置应紧凑，节约用地的布置原则，且构筑物之间的交通方便[22,23,27]，具体的污水处理站构筑物的总平面布置见附图“某啤酒废水处理设施总平面布置图——水初01”。§5.2管线设计（1）污水管①进水管：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，DN=500mm。②出水管：DN400钢管或铸铁管，q=60L/s，v=0.92m/s，i=0.006。③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，在调节池之前设置超越管，规格DN400铸铁管或陶瓷管，i=0.006。④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，DN150（钢管），i=0.004。（2）污泥管UASB、CASS反应池污泥池均为重力排入集泥井，站区排泥管均选用DN200钢管，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DN200（钢管），v=1.0m/s。浓缩池排泥管，贮泥柜排泥管，DN200，钢管，v=1.0m/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DN200，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①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0.5～0.7m，不宜大于0.7m。②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）[22,23]。污水处理站的构筑物总平面布置见附图“某啤酒废水处理管线总平面布置图——水初02”§5.3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。§5.4构筑物高程计算1．污水流经各处理构筑物水头损失表5-1污水流经各处理构筑物水头损失表构筑物名称水头损失（m）构筑物名称水头损失（m）格栅0.2UASB反应池1.0水力筛1.2CASS反应池0.6调节池0.3集水井0.22．污泥处理构筑物的水头损失当污泥以重力流排出池体时，污泥处理构筑物的水头损失以各构筑物的出流水头计算，浓缩池一般取1.5m，CASS与UASB取1.2m。3．高程确定UASB处的地坪标高为0m，按结构稳定原则确定池底埋深为-1.5m，然后根据各处理构筑物之间的水头损失推求其它构筑物的设计水面标高，调节池设计成地下式，确定水面标高为0m，从调节池到UASB经过提升泵提升。经过计算各污水处理构筑物的设计水面标高见下表。从CASS—集泥井推得，集泥井水位2.7-0.37-1.2=1.13m从UASB—集泥井推得，集泥井水位5-0.56-1.2=3.24m从集泥井—浓缩池推得，浓缩池水位1.13-0.34-1.5=-0.81m集泥井液位确定为0m，浓缩池液位确定为2m，中间加污泥提升泵房提升污泥。集泥井设在污泥提升泵房下部。各处理构筑物的水面标高及池底标高见表5-2。表5-2各处理构筑物的水面标高及池底标高构筑物名称水面标高(m)池底标高(m)构筑物名称水面标高(m)池底标高(m)进水管-0.9-1.2调节池0-5.5格栅前-0.9-1.3UASB4.5-1.5格栅后-1.0-1.4CASS3.2-1.8集水井-1.0-3.0集泥井-0.5-3.5水力筛1.50.3浓缩池1.8-0.71结论1．本次设计是对唐山某啤酒有限公司排放的啤酒废水进行初步工艺设计，设计规模为日平均处理水量Q=5000m3/d。2．参考文献[1]顾国贤．中国啤酒工业的发展[J]．工业微生物，1999，29（3）：44-46[2]管郭仪．啤酒