某碳酸饮料厂生产废水处理站工艺设计

1、XX理 工 学 院水污染控制工程课程设计题目：某碳酸饮料厂生产废水处理站工艺设计 姓 名：XXX 学 号：XXXXXXX 学 院：环境工程与化学学院 专 业：环境工程 指导教师：XXXXX 2016年X 月 X日某碳酸饮料厂生产废水处理站工艺设计摘 要本设计为某碳酸饮料厂生产废水处理站工艺设计，处理规模为3000m3/d，COD为3000mg / l，BOD5 为1800mg / l， SS 为600mg / l，设计出水水质执行污水综合排放标准GB8978-1996 规定的一级标准。经查阅资料，通过工艺比选，确定采用厌氧生物处理法及传统活性污泥法为该污水处理厂的主体处理工艺，该工艺具有处理流

2、程简单、操作管理方便、出水水质好、工艺可靠、建设投资省和运行费用低等优点。在此基础上，确定了污水处理流程为：细格栅、UASB反应器、SBR反应池、消毒池、出水；污泥处理流程为：集泥井、污泥浓缩池、污泥脱水车间、泥饼外运。进行了各单体构筑物的工艺设计和计算，污水处理厂的平面布置，水力计算和高程设计等。在此基础上，完成了平面图、高程图设计和图纸绘制。本工程的实施将显著改善受纳水体水质，同时间接产生经济效益，促进经济可持续发展，达到了出水水质的要求。关键词：碳酸饮料生产废水 厌氧生物处理法 SBR好氧反应池目 录第1章 课程设计任务书21.1 设计资料21.1.1 水量、水质资料21.1.2 用地资

3、料：31.2 设计要求31.2.1 设计内容：31.2.2 设计要求：4第2章 工艺流程的确定52.1 基本工艺路线的确定52.2 厌氧处理工艺选择52.3好氧处理工艺选择62.3.1 SBR法具有的特点：62.3.2碳酸饮料设备冲洗废水处理工艺流程7第3章 处理工艺构筑物设计计算83.1 格栅槽的设计83.1.1 格栅的设计83.1.2 栅条间隙数n83.1.3 格栅总宽度B93.1.4 过栅水头损失93.1.5 栅后槽的总高度H93.1.6 格栅的总长度L93.1.7 每日栅渣量W103.1.8 过格栅进出水水质103.2 调节池的设计103.2.1 设计说明103.2.2 设计计算113

4、.2.3 过调节池进出水水质123.3 UASB反应器设计133.3.1 UASB反应器的组成133.3.2 UASB反应器工作原理133.3.3 参数选取133.3.4 反应器尺寸143.3.5 进水分配系统的设计143.3.6 三相分离器的设计163.3.7 沉淀区的设计：163.3.8 气液分离设计：173.3.9 分隔板的设计：193.3.10 UASB反应器中污泥产量的计算203.3.11 排泥系统的设计203.3.12 出水系统的设计计算：213.3.13 沼气收集系统的设计223.3.14 UASB进出水水质233.4 SBR反应器设计计算233.4.1设计说明233.4.2 工

5、艺设计计算233.4.3 平面尺寸计算243.4.4 进出水排泥系统253.4.5 曝气系统工艺计算263.4.6 SBR池进出水水质283.5 消毒池设计计算283.5.1 消毒剂的投加293.5.2 平流式消毒接触池293.6 污泥处理系统313.6.1产泥量313.6.2 污泥处理方式313.6.3 集泥井容积计算313.7污泥浓缩池设计计算323.7.1 设计说明323.7.2 设计计算323.7.3排水和排泥333.8 污泥脱水系统333.8.1 污泥产量333.8.2 药剂用量333.8.3污泥脱水车间面积34第4章 污水处理站平面布置和高程布置354.1 构筑物和建筑物主要设计参

6、数354.2污水处理站平面布置354.3污水处理站高程布置36第5章 项目预算与概算375.1 投资估算与效益分析建设费用37第6 章 劳动定员38总 结39谢 辞40参考文献41前 言近年，我国碳酸饮料产业发展迅速，其产量逐年上升。与此同时，碳酸饮料厂也向环境中排放了大量的有机废水，每生产1 t 碳酸饮料约需要大约10 30 t 的新鲜水，并会相应地产生1020 t 废水，由于该废水含有较高浓度的碳水化合物、脂肪、纤维、脂肪、废酵母、酒花残渣等有机无毒成分，排入天然水体后将大量消耗水中的溶解氧，既造成水体缺氧，还能促使水底沉积化合物的厌氧分解，产生臭气恶化水质。上述成分多来自碳酸饮料生产原料

7、，弃之不用不仅造成资源的巨大浪费，也降低了碳酸饮料生产的原料利用率，因此，在粮食缺乏水资源供应紧张的今天，如何既有效地处理碳酸饮料废水又充分利用其中的有用资源，已成为环境保护的一项重要任务，本次课程设计将从所学的环境工程、水污染控制工程等专业知识角度，提出自己的碳酸饮料生产废水处理设计方案。本设计通过了解该碳酸饮料厂生产废水水质资料，对比拟采用UASB法+SBR反应池来进行处理碳酸饮料废水,使其CODcr, BOD5，SS,有效去除以达到废水处理站执行污水综合排放标准（GB8978-1996）一级标准；同时根据污水处理站地形、面积等资料设计了污水处理站平面布置图和高程设置图。碳酸饮料废水得到较

8、好的处理,既避免了其可能带来的环境污染问题，也能为企业节省大量排污费用有良好的环境效益，经济效益、社会效益。第1章 课程设计任务书1.1 设计资料某饮料公司主要生产中、高档次饮料，主要产品为碳酸饮料，碳酸饮料主要由糖浆和碳酸水定量配制而成，其生产过程可分为三个基本工序：即糖浆的制备、碳酸水的制备、洗瓶罐装封口等。生产过程中，废水主要来自罐装区的洗瓶水、冲洗水、碎瓶饮料和糖浆缸冲洗水以及设备和地面的冲洗水。其中设备和地面的冲洗水量最大，有机物浓度较低且水量较均匀，其排放量占总废水量70%以上。混合废水有机物含量高，间歇排放，水质水量不均匀，尤其废水量随季节波动大。1.1.1 水量、水质资料该厂的

9、处理水量经监测，日平均流量定为3000m3/d，日变化系数为1.4。经过监测及对排放水质的要求（污水综合排放标准（GB8978-1996）一级标准），设计进出水水质如下表所示：表1-1 设计进出水水质项目CODCr(mg/L)BOD5(mg/L)SS(mg/L)pH设计进水水质300018006005-12设计出水水质6020706-9 经过小试实验，处理污泥所用化学药品及用量如下表所示：表1-2 处理污泥所用化学药品及用量药品名称单位数量PAM（聚丙烯酰胺）mg/L11.1.2 用地资料：废水处理站占地如下图所示，为一70m40m的矩形区域，在厂内的一个角落。原排水管距围墙距离为3m。管底标

10、高为-4.00m，污水渠的最高水位为-4.20m(以厂内地面为0.00米)。废水处理站的东西侧均为居民区。主导风向为西南风。厂区内排水制度为采用分流制，单独设雨水系统，由雨水井收集后直接排到污水渠中。为了美化环境，厂区内应大量绿化。图1-1 废水处理站占地图1.2 设计要求1.2.1 设计内容：1工艺流程的选择确定：污水处理工艺流程的选择应根据原水水质与处理后排放水要求达到的水质之间的差距、处理规模、水处理试验资料、处理厂地区有关的具体条件等因素综合分析，进行合理的工艺组合。要说清楚工艺原理和选择思路。2选择各构筑物的形式和数目：说明构筑物的类型、数量、规格尺寸、材料结构，若有配套设备，还应指

11、明设备的种类、规格、型号、数量及运行方式。3各构筑物的设计和计算：设计各构筑物和主要构件的尺寸，设计时要考虑到构筑物及其构造、施工上的可能性，并符合建筑模数的要求。主要构筑物的设计计算； 主要构筑物相关参数的选取。4平面布置：根据各构筑物的确切尺寸，确定各构筑物在平面布置上的确切位置，并最后完成平面布置。确定各构筑物间连接管道、检查井的位置。污水处理厂平面布置的具体原则及要求。 5高程布置：通过水力计算。确定各构筑物的高程（相对地面标高），使水能够顺利流过各处理构筑物。污水处理厂高程布置的具体原则及要求。 高程布置如何降低土建投资及如何便于主要构筑物的排空检修。 6工程概算：通过对一些参考定额

12、估算，完成工程概算，主要内容包括： 1.工程费用2.其他费用3.人员编制及运行成本。7 绘图：绘制污水厂平面布置图、高程图2张（2#图）。1.2.2 设计要求：编写一份完整的设计计算说明书并打印装订成册，用AUTOCAD绘制污水厂平面布置图、高程图各一张，并用2#图纸打印，绘图要符合机械制图规范、仿宋字合格、尺寸标注正确。第2章 工艺流程的确定2.1 基本工艺路线的确定据分析，在该碳酸饮料厂生产中，废水主要来自罐装区的洗瓶水、冲洗水、碎瓶饮料和糖浆缸冲洗水以及设备和地面的冲洗水。其中设备和地面的冲洗水量最大，有机物浓度较低且水量较均匀，其排放量占总废水量70%以上。混合废水有机物含量高，具有易

13、生化性（BOD5/COD=0.6，大于0.45），间歇排放，水质水量不均匀，尤其废水量随季节波动大。对比设计进水水质和处理出水水质，污染物的去除率分别达到：COD98%，BOD598.9%，SS88.3%。由于进水水质和处理效率均很高，应采用厌氧-好氧的处理路线，废水首先通过厌氧处理装置，大大去除进水有机负荷，获得能源-沼气，并使出水水质达到好氧处理可接受的浓度，再进行好氧处理后达标排放。2.2 厌氧处理工艺选择近年来，厌氧处理技术得到很快发展，常用的先进技术有厌氧接触工艺、上流是厌氧污泥床和厌氧过滤器。厌氧接触法属于传统厌氧消化技术的发展。它采用完全混合式消化反应器，适合于处理含悬浮固体很高

14、的废水，预处理要求低，需要设置池内完全混合搅拌，池外还要设消化液沉淀池。其处理效率比传统厌氧消化技术有提高，但中温消化时容积负荷只有1.0-3.0kgCOD/(m3d)，其水力停留时间仍然较长，要求的消化体积大。本工程处理对象为易生化处理的废水，为提高处理效率节省工程投资和占地，不宜采用厌氧接触法。上流式厌氧污泥床（UASB），采用了滞留型厌氧生物技术，在底部有污泥床，依据进水与污泥的高效接触提供高的出去率，依靠顶部的三相分离器，进行气、液、固分离，能使污泥维持在污泥床内而减少流失。因而生物污泥停留时间长，处理效率高，适合于处理较易生化讲解，COD和SS浓度均较高的废水（一般进水SS不大于40

15、00mg/L）。常温下，对于较易生物降解的有机废水，容积负荷可达4-8kgCOD/(m3d)，中温条件下，可达更高的负荷。厌氧过滤器采用附着型厌氧生物技术，在反应器内充填一部分填料，使生物污泥附着在填料上生长，不易随出水流失，且填料对于改善水流均匀性有益，并起到一定过滤截留作用。但反应器内填料易发生堵塞现象，因此不适合处理有机物浓度过高的废水，且进水SS浓度要求较低，一般要求SS200mg/L。尽管厌氧过滤器抗冲击负荷能力大，处理效率亦高，但不适合本工程进水水质（SS浓度较高）。综以上分析，结合工程资料，本工程废水厌氧处理装置采用UASB。2.3好氧处理工艺选择有机废水经厌氧处理，出水的BOD

16、5/COD会降低，出水可生化性较原污水差。采用一般好氧生物处理方法，处理厌氧处理出水，其COD去除率约只有60%，而处理同等浓度的原有机废水可达80%。尽管采用生物膜法处理效果可能稍好，但难以适应250mg/L的来水。近年发展了一些处理这类废水的工艺技术，如A-B法活性污泥工艺、氧化沟活性污泥法、SBR法等。这些方法均可以对不易生化降解的有机废水或厌氧处理出水有较好效果。2.3.1 SBR法具有的特点：1. 由于采用间歇运行，运行周期每一段有适应基质特征的优势菌群存在；2. 污泥不断内循环，排泥量少，生物固体平均停留时间长；3. 沉淀和排水时水流处于静止状态，故处理效果优于一般活性污泥法。4.

17、 由于进水、曝气、沉淀、出水等工序在一个池内进行，省去了沉淀池和污泥回流设施，故而其工程投资和占地面积均小于一般活性污泥法。2.3.2碳酸饮料设备冲洗废水处理工艺流程碳酸饮料厂碳酸饮料设备冲洗废水处理工艺流程如图2-1所示。污水提升泵集泥井井污泥泵UASB反应器消毒池SBR池原污水格栅调节池出水污泥泥饼外运脱水机房浓缩池图2-1碳酸饮料设备冲洗废水处理工艺流程第3章 处理工艺构筑物设计计算3.1 格栅槽的设计3.1.1 格栅的设计设计说明格栅主要是拦截废水中的较大颗粒物和漂浮物，以确保后续处理的顺利进行。污水设计水量数据平均流量Q平均=3000m3/d=125m3/h=0.035m3/s变化系

18、数1.4所以，最大设计流量1.43000=4200m3/d=175m3/h=0.049m3/s栅条选圆钢，栅条宽度S=0.01m，栅条间隙b=0.02m，污水沟水深h=0.2m。格栅安装倾角=60，便于清渣操作。3.1.2 栅条间隙数n （3-1）取16。式中：-最大设计流量，m3/s；b-栅条间隙，m；h-栅前水深，m；v-污水流经格栅的速度，一般取0.6-1.0m/s；-格栅安装倾斜角，（）；-经验修正系数。校核平均流量是过栅流速为0.51m/s，偏小。设计最大流量时过栅流速为0.9m/s，则栅条间隙数n=12.67，取13。格栅的间隙数量n确定以后，则格栅框架内的栅条数目为n-1。3.1

19、.3 格栅总宽度B （3-2）B-格栅槽宽度，m；S-栅条宽度，m；b-栅条净间隙，m；N-栅条间隙数。栅槽实取宽度B=0.4m，栅条14根。3.1.4 过栅水头损失 （3-3） （3-4）h2-过栅水头损失，m；h0-计算水头损失，m；-阻力系数，其值与栅条的几何形状有关，其中圆形栅条g-重力加速度，取9.81m/s2；k-系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增大倍数，一般采用k=3。3.1.5 栅后槽的总高度HH=h+h1+h2=0.2+0.3+0.045=0.55m （3-5）式中：H-栅后总高度，m；h-栅前水深，m；h1-格栅前渠道超高，取h1=0.3m；h2-格栅的水头损失。3.1.6

20、 格栅的总长度L （3-6）式中：L1-进水渠渐宽部位的长度，m，其中B1为进水渠道宽度，取0.3m，1为进水渠道渐宽部位的展开角度，取15；L2-格栅槽与出水渠连接处的渐窄部位的长度，一般取L2=0.5L1；H1-格栅前槽高，m。3.1.7 每日栅渣量W （3-7）式中：W-每日栅渣量，m3/d；W1-单位体积污水栅渣量，m3/（103m3污水），一般取0.1-0.01，细格栅取大值，粗格栅取小值；Kz-污水流量变化总系数。W=0.15m3/d57m3 满足要求。浓缩池保护容积为18.04。锥体倾斜角为48，浓缩池池顶标高为3.5m，池内底标高为-2.0m。污泥浓缩池尺寸见图3-5。图3-5

21、 污泥浓缩池构造和尺寸3.7.3排水和排泥1. 排水 浓缩后池内上清液利用重力排放，由站区溢流管道排入调节池。浓缩池设4根排水管于池壁，管径DN150mm。2. 排泥 污泥浓缩后由污泥泵抽送入污泥贮柜。污泥泵抽升流量66.0m3/h 。浓缩池最低泥位-0.5m，污泥贮柜最高泥位为5.5m，则污泥泵静扬程为6.0m。3. 选用2PN污泥泵1台，该泵Qb60m3/h，Hb17.5mH2O，转速n1450r/min，电动机功率N10kW，质量W150kg，平面尺寸1250mm500mm。3.8 污泥脱水系统3.8.1 污泥产量浓缩后为含水P=95.5%的污泥27m3/d。3.8.2 药剂用量经过小试

22、实验，处理污泥所用化学药品及用量如表3-5所示：则每日需药剂（PAM）量为表3-5 处理污泥所用化学药品及用量药品名称单位数量PAM（聚丙烯酰胺）mg/L13.8.3污泥脱水车间面积建筑尺寸为43m2。第4章 污水处理站平面布置和高程布置4.1 构筑物和建筑物主要设计参数该碳酸饮料厂废水处理构筑物和建筑物主要设计参数详见表4-1。表中综合楼包括办公与值班、化验、配电盒控制。表4-1构（建）筑物主要设计参数序号名称技术参数平面尺寸/m2高度/m备注1格栅槽S=0.01m2.10.380.55砖混2调节池T=6.0h5.5砖混3UASB反应器4座Nv=9.2钢4SBR反应器4座 T-8.0h4.5

23、钢筋混凝土5消毒池1座2.3砖混6污水泵房1座-砖混7鼓风机房1座3砖混8污泥浓缩池1座5.5钢筋混凝土9污泥脱水房1座43-砖混10集泥井1座2砖混11综合楼1座-砖混12保卫室1座3砖混13总面积1座1299.43砖混4.2污水处理站平面布置该碳酸饮料厂污水处理站，东西长70m，南北宽40m，总占地2800m2 。其中构（建）筑物占地面积为1299.4m2，所占比例为46.7%。污水从处理站西北进水，南侧出水。平面布置图特点有：布置紧凑，构（建）筑物占地面积比例大于35%。重点突出，运行安全重点区域UASB放置距离主干道一定的安全距离。4.3污水处理站高程布置布置原则：1. 尽可能利用地形

24、坡度，使污水按处理流程在构筑物之间能自流，尽量减少污水提升次数和水泵所需扬程。2. 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。3. 注意污水流程和污泥流程的配合，尽量减少提升高度。第5章 项目预算与概算5.1 投资估算与效益分析建设费用表5-1构（建）筑物主要设计费用序号名称技术参数平面尺寸/m2高度/m备注价格/万元1格栅槽S=0.01m2.10.380.55砖混4.82调节池T=6.0h5.5砖混103UASB反应器4座Nv=9.2钢204SBR反应器4座 T-8.0h4.5钢筋混凝土125消毒池1座2.3砖混56污水泵房1座-砖混107鼓风机房1座3砖混108污泥浓缩池1座5.5钢筋混凝土109污泥脱水房1座43-砖混1510集泥井1座2砖混211综合楼1座-砖混3012保卫室1座3砖混513总 计1299.4133.8其他费用总计30万元。所有构（建）筑物投资建设费用为133.8+30=163.8万元 。第6 章 劳动定员结合本污水处理厂的特点，整个项目设置3 个部门，即项目行政管理部门，污水处理厂生产部，辅助生产部。根据生产规模和工艺要求，依据建设部编制的城市污水处理工程项目建设标准，结合其他城市污水处理厂人员设置特点，整个项目编制29 人，其中污水处理厂生产人员20 人，占总人数的69%，辅助生产人员4 人，占全厂