5000m3-d啤酒廢水處理站工藝設(shè)計含開題及8張CAD圖,5000,m3,啤酒,廢水處理,工藝,設(shè)計,開題,CAD 5000m3/d啤酒廢水處理站工藝設(shè)計 摘要 啤酒工業(yè)在我國迅猛發(fā)展的同時，排出了大量的啤酒廢水，給環(huán)境造成了極大的威脅。本設(shè)計為某啤酒廢水處理設(shè)計。設(shè)計程度為初步設(shè)計。啤酒廢水水質(zhì)的主要特點是含有大量的有機物，屬高濃度有機廢水，故其生化需氧量也較大。該啤酒廢水處理廠的處理水量為5000,不考慮遠期發(fā)展。原污水中各項指標為：BOD濃度為900 mg/L ,COD濃度為1500 mg/L ，SS濃度為400 mg/L 。因該廢水BOD值較大,不經(jīng)處理會對環(huán)境造成巨大污染，故要求處理后的排放水要嚴格達到國家二級排放標準,即BOD ≤ 20 mg/L ，COD ≤ 80 mg/L ，SS ≤ 70mg/L 。 本文分析了啤酒生產(chǎn)中廢水產(chǎn)生的環(huán)節(jié)、污染物及主要污染來源，并從好氧、厭氧生物處理兩方面來考慮了廢水治理工藝，提出了UASB+A/O的組合工藝流程?？蓪U水COD由1500 mg/L降至50～100 mg/L ，BOD從900mg/L降至20 mg/L以下，SS由400 mg/L降到70 mg/L以下，出水符合標準。 本設(shè)計工藝流程為： 啤酒廢水 → 格柵 →調(diào)節(jié)池→污水提升泵房→ UASB反應(yīng)器 → A/O池→→氣浮池→處理出水 該處理工藝具有結(jié)構(gòu)緊湊簡潔，運行控制靈活，抗沖擊負荷，污泥量小等特點，實踐表明該組合工藝處理性能可靠，投資少，運行管理簡單的特點。為啤酒工業(yè)廢水處理提供了一條可行途徑。具有良好的經(jīng)濟效益、環(huán)境效益和社會效益。 關(guān)鍵詞：啤酒廢水；UASB；A/O 5000m3/d beer wastewater treatment plant process design Abstract With the rapid development of brewery industry in China, more brewery wastewater is discharged, which endangers enviroment.This design is one beer waste water treatment. The degree of the design is in a preliminary phase. The main distinguishing feature of the beer waste water is that it contains the massive organic matters, so it belongs to the high concentration organic waste water. Therefore its biochemical oxygen demand is also high. The water which needs to be treated in the beer waste water treatment plant was 5000, regardless of the specified future development. Indicators of the raw waste water were below. The concentration of BOD was 900 mg/L .The concentration of COD was 1500 mg/L . The concentration of SS was 400 mg/L . For the beer waste water's BOD was high, it could pollute the environment if drained before treatment, so it requested that the beer waste water was drained which was strictly treated to the two effluence standard in the country, which is as following: BOD ≤ 20 mg/L , COD ≤ 80 mg/L , SS ≤ 70 mg/L . This paper analyzed the generation processes of wastewater, the major contaminats and their major sources in beer production. It also introduced the primary biological processing techniques of aerobic and anaerobic treatment. According to the product scale of beer brewery, the main standard of draining water\natural materials, and so on.The main process technology of the beer waste water disposal station is defined was UASB + A/O .Practice of project indicate, when COD of wastewater reduced from 1500mg/l to 50~100mg/l, BOD reduced from 900mg/l to 20mg/l, SS reduced from 400mg/l to 70mg/l. So that drainage could reached the standard. The technological process of this design was: Beer waste water → Screening→ Regulates tank → The sewage lift pump house→ UASB →A/O →Aeration→ Treatment water This technology of wastewater treatment had many traits. Such as, structure, pithy quick control, lasting attacked, less sledge capacity. Practice indicated that the composed craft had reliable function, its investment was little, and its running and management was uncomplicated. Key words：beer waste water；UASB；A/O 目 錄 1 緒論 8 1.1 選題的背景及意義 8 1.2 啤酒廢水的主要來源 9 1.3 啤酒廢水的特點 9 1.4 工藝介紹 10 1.4.1 好氧法 10 1.4.2 厭氧法 11 2 工藝方案比較 13 2.1 生物工藝比較 13 2.1.1 IC-CIRCOX處理工藝 13 2.1.2 UASB-A/O處理工藝 15 2.1.3 經(jīng)濟比較 16 2.1.4 技術(shù)比較 17 2.2 物理、化學(xué)處理工藝比較 18 2.2.1 氣浮法 18 2.2.2 沉淀法（二沉池） 18 2.3 工藝方案的確定 19 3 設(shè)計計算 20 3.1 格柵設(shè)計計算 20 3.1.1 格柵尺寸 21 3.1.2 水頭損失 21 3.2 調(diào)勻池設(shè)計 21 3.3 間歇式平流沉淀池設(shè)計 23 3.3.1 沉淀池表面積 23 3.3.2 沉淀部分有效水深 24 3.3.3 沉淀部分有效容積 24 3.3.4 沉淀池長度 24 3.3.5 沉淀池寬度 24 3.3.6 沉淀池格數(shù) 24 3.3.7 校核長寬比長深比 25 3.3.8 污泥部分的所需容積 25 3.3.9 每個沉淀池污泥部分所需容積 25 3.3.10 污泥斗容積 25 3.3.11 沉淀池總高度 26 3.3.12 進水渠道 26 3.3.13 進水穿孔花墻 27 3.3.14 出水堰 27 3.3.15 出水渠道 28 3.3.16 進水擋板、出水擋板 28 3.3.17 刮泥裝置 28 3.4 生物處理法上流式厭氧污泥床（UASB） 28 3.4.1 一般說明 29 3.4.2 設(shè)計參數(shù) 29 3.4.3 工藝尺寸 31 3.5 A/O除磷脫氮工藝 38 3.5.1 估算出水中的 38 3.5.2 曝氣池容積確定 V 39 3.5.3 剩余污泥量算 40 3.5.4 回流泥量和硝化混合液回流量（內(nèi)回流）計算 41 3.6 氣浮池 41 3.6.1 投藥量計算 42 3.6.2 溶氣罐計算 43 3.6.3 反應(yīng)室計算 44 3.6.4 氣浮分離池 45 3.8 污泥處理系統(tǒng) 45 3.8.1 剩余污泥量計算 45 3.8.2 濃縮池 47 3.8.3 污泥脫水設(shè)備 49 4 污水廠平面及高程布置 50 4.1 總平面布置原則 50 4.2 高程布置原則 50 4.3 構(gòu)筑物水頭損失 50 4.4 管渠水力計算 50 4.5 污水處理高程布置 50 4.6 總水頭損失 52 5 設(shè)備選型 53 5.1 污水提升泵 53 5.2 污泥泵 53 6 結(jié)論 55 參考文獻 56 致 謝 58 1 緒論 中國的啤酒行業(yè)已經(jīng)成為國民經(jīng)濟的重要產(chǎn)業(yè)，啤酒工業(yè)的發(fā)展迅速，產(chǎn)量有了大幅度的提高。 啤酒行業(yè)是耗水量較大的行業(yè)，雖然各企業(yè)見有加較大差別，一般來說每生產(chǎn)1t啤酒的耗水量約為10～50m。廢水中含有釀造過程中產(chǎn)生的多種副產(chǎn)物和廢棄物，BOD5濃度為1000～1500mg/L。據(jù)國外統(tǒng)計，廢水不經(jīng)處理的啤酒廠每年生產(chǎn)1000噸啤酒所排放出廢水的BOD值相當(dāng)于1.4萬人生活污水的BOD值，懸浮固體SS值相當(dāng)于8000人生活廢水的SS值。如果以生產(chǎn)每噸啤酒產(chǎn)生20m廢水計算，則啤酒行業(yè)排放的廢水量每年達4.0億立方米。如果不加妥善處理，將對環(huán)境產(chǎn)生嚴重的污染。 1.1 選題的背景及意義 中國是一個發(fā)展中國家，正處于一個經(jīng)濟高速發(fā)展的階段。然而經(jīng)濟的騰飛必須以強大的工業(yè)為基礎(chǔ)，而工業(yè)的高速發(fā)展往往是以犧牲環(huán)境為代價的，80年代以來，我國啤酒工業(yè)得到迅速發(fā)展，到目前我國啤酒生產(chǎn)廠已有800多家，成為世界啤酒生產(chǎn)大國，又成為較高濃度有機物污染大戶，目前全國啤酒廢水年排放量在3億m3以上。啤酒工業(yè)廢水主要含糖類，醇類等有機物，有機物濃度較高，雖然無毒，但易于腐敗，排入水體要消耗大量的溶解氧，對水體環(huán)境造成嚴重危害。啤酒廢水的水質(zhì)和水量在不同季節(jié)有一定差別，處于高峰流量時的啤酒廢水，有機物含量也處于高峰。啤酒廢水的排放和對環(huán)境的污染已成為突出問題，引起了各有關(guān)部門的重視。如何進行啤酒廢水的防治與治理成為了關(guān)鍵,環(huán)保也隨之成為了一個熱門的話題,它不僅關(guān)系到城市的市容市貌,工業(yè)企業(yè)的自身生存發(fā)展,也關(guān)系到民族國家的興衰成敗,更關(guān)系到我們?nèi)祟惖纳媾c發(fā)展,因為我們只有一個家——地球。 本次設(shè)計就是通過原始資料，查閱文獻，根據(jù)自己四年所學(xué)的專業(yè)基本知識，對某啤酒廠啤酒廢水處理工程初步設(shè)計。 1.2 啤酒廢水的主要來源 啤酒生產(chǎn)過程用水量很大，特別是釀造、灌裝工序過程，由于大量使用新鮮水、相應(yīng)生產(chǎn)大量廢水。其主要來源有麥芽生產(chǎn)過程的洗麥水、浸麥水、發(fā)芽降溫噴霧水、麥槽水、洗滌水、凝固物洗滌水；糖化過程的糖化、過濾洗滌水；發(fā)酵過程的發(fā)酵罐洗滌、過濾洗滌水；罐裝過程洗瓶、滅菌及破瓶啤酒；冷卻水和成品車間洗滌水；以及來自辦公樓、食堂、單身宿舍和浴室的生活用水。排水情況見圖1-1。 圖1.1 啤酒工藝生產(chǎn)過程及相關(guān)排水情況 1.3 啤酒廢水的特點 啤酒工業(yè)廢水主要含糖類、醇類等有機物，有機物濃度較高，雖然無毒，但易于腐敗，排入水體要消耗大量的溶解氧，對水體環(huán)境造成嚴重危害。啤酒廢水的水質(zhì)和水量在不同季節(jié)有一定差別，處于高峰流量時的啤酒廢水，有機物含量也處于高峰。啤酒廢水的排放和對環(huán)境的污染已成為突出問題。 啤酒廢水按有機物含量可分為3類：① 清潔廢水如冷凍機冷卻水、麥汁冷卻水等。這類廢水基本上未受污染。② 清洗廢水如漂洗酵母水、洗瓶水、生產(chǎn)裝置清洗水等，這類廢水受到不同程度污染。③ 含渣廢水如麥糟液、冷熱凝固物、剩余酵母等，這類廢水含有大量有機懸浮性固體。該廢水具有較高的生物可降解性，且含有一定量的氮和磷。 廢水排放的超標項主要是：COD、BOD5、SS三項、氮、磷5項。 國內(nèi)外常根據(jù)BOD5/CODcr比值來判斷廢水的可生化性，即當(dāng)BOD5/CODcr>0.3時易生化處理，當(dāng)BOD5/CODcr>0.25時可生化處理，當(dāng)BOD5/CODcr<0.25難生化處理。而啤酒廢水的BOD5/CODcr的比值>0.3，所以，處理啤酒廢水的方法多是采用好氧生物處理，也可先采用厭氧處理，降低污染負荷，再用好氧生物處理。目前，啤酒廠工業(yè)廢水的污水處理工藝，都是以生物化學(xué)方法為中心的處理系統(tǒng)。多數(shù)處理系統(tǒng)以好氧生化處理為主。由于受場地、氣溫、初次投資限制，除少數(shù)采用塔式生物濾池，生物轉(zhuǎn)盤靠自然充氧外，多數(shù)采用機械曝氣充氧，其電耗高及運行費用高制約了污水處理工程的發(fā)展和限制了已有工程的正常使用或運行。[5] 1.4 工藝介紹 啤酒廢水中含有大量的懸浮物質(zhì)，具有很高的利用價值，如不進行預(yù)處理，將導(dǎo)致水質(zhì)變化大、COD值升高、污泥上浮等現(xiàn)象、影響后續(xù)處理。因此，目前的處理技術(shù)大部分是先采取與處理回收有用的固體物質(zhì)，再治理廢水。 啤酒廢水適合生物處理，目前使用的生物處理法可根據(jù)是否需要曝氣分為好氧生物處理法和厭氧生物處理法兩大類。[3] 1.4.1 好氧法 好氧法包括活性污泥法、生物膜法等處理方法。 活性污泥法與生物膜法相比占地面積少、處理效果好、適于大中啤酒廠采用。據(jù)統(tǒng)計，進水CODcr為1200～1500mg/L時出水的CODcr可降至50～100mg/L，去除率為92%～96%。活性污泥法處理啤酒廢水的缺點是動力消耗大，處理中常出現(xiàn)污泥的膨脹。 改進的間歇式活性污泥法可使動力耗費顯著降低，廢水處理時間比普通活性污泥法短，CODcr的去除率達到96%以上，對廢水的稀釋程度低反應(yīng)基質(zhì)濃度高，吸附和反應(yīng)速率大，可使污泥獲得再生。 生物膜法包括生物生物接觸氧化池和生物轉(zhuǎn)盤，主要是降低啤酒廢水中的BOD5。其中生物接觸氧化池處理效率高，占地面積小于活性污泥法。生物轉(zhuǎn)盤是較為早期的啤酒廢水處理方法。 1.4.2 厭氧法 厭氧生物處理技術(shù)包括許多方法，如厭氧濾池、上流式厭氧污泥床（UASB）、厭氧內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器（IC）等。其中UASB技術(shù)最為成熟。截止1999年底，全世界已建成50座生產(chǎn)性UASB反應(yīng)器應(yīng)用于處理啤酒廢水。其具有效能高、處理費用低、投資少等一系列優(yōu)點，完全適用于高濃度啤酒廢水的治理，不足之處是出水CODCr仍達到500mg/L左右，需進行再處理或與好氧處理串聯(lián)才能達到排放標準。 表1.1 好氧、水解-好氧和UASB-好氧工藝技術(shù)經(jīng)濟綜合特點 序號 項目 好氧處理 水解-好氧處理 UASB-好氧處理 Q=1000m3/d 進水CODcr=2500mg/L BOD5=1400mg/L （1）預(yù)處理 ① 調(diào)節(jié)池 a 調(diào)節(jié)池容/m3 2000 200 2000 b CODCr去除率 10 10 10 c 進水CODCr/(mg/L) 2250 2250 2250 ② 沉淀池 水解池 UASB反應(yīng)器 a HRT/h 3 3 8 b 池容/m3 1250 1250 3300 c 相對比例/% 100 100 330 d CODCr去除率 20 40 90 e 出水CODCr/ (mg/L) 1800 1350 225 ⑵后續(xù)處理 ① 曝氣池 a 負荷/[kg CODcr/kgVSS`d] 0.5 0.5 0.5 b HRT/h 24.6 25.9 4.3 c 池容/m3 14400 10800 1800 d 二沉池池容/m3 1250 1250（或無） 1250 e 相對比例/（mg/L） 100 75 12.5 f CODCr去除率 93.3 88.9 33.3 g 進水CODCr/(mg/L) 1800 1350 225 h 出水CODCr /(mg/L) <150 <150 <1000 ②-a 需氧量/（kg/d) 16500 12000 1000 b 鼓風(fēng)量m3/min 290.9 213.75 37.8 c 風(fēng)機 6×D120-1.5 4×D120-1.5 2×D40-1.5 d 轉(zhuǎn)動功率/kw 4×185 3×185 55 e 相對比例/% 133 100 10 ⑶運轉(zhuǎn)費用 ① 動力費/萬元 245 1884 18 ② 藥劑和人工費/萬元 63 49 39 ③ 噸水直接處理成本/元 1.03 0.78 0.19 ④ 噸水耗電/（kW·h/m3） 1.6 1.20 0.20 2 工藝方案比較 啤酒廢水處理的特點為：主要含糖類、醇類等有機物，有機物濃度較高，BOD5/COD＝900/1500＝0.6>0.3。所以，具有較高的生物可降解性，且含有一定量的氮和磷。 針對上述特點，以及出水要求，非常有利于生化處理，同時生化處理與普通物化法、化學(xué)法相比較：一是處理工藝比較成熟；二是處理效率高，COD、BOD5去除率高，一般可達80%～90% 以上；三是處理成本低(運行費用省)。因此可采用好氧生物處理，也可先采用厭氧處理，降低污染負荷，再用好氧生物處理。 常用的處理工藝為如下 格柵→調(diào)節(jié)池→提升泵房→初沉池→生物處理→二沉池（氣?。鏊? 2.1 生物工藝比較 其中根據(jù)工藝技術(shù)、經(jīng)濟等方面的因素在生物處理方面會有不同的選擇，根據(jù)國內(nèi)外已運行的啤酒廢水處理站的調(diào)查，要達到確定的處理目標及基建投資費用少、運行管理簡便的原則，實現(xiàn)啤酒廢水治理的環(huán)境效益和經(jīng)濟效益的統(tǒng)一，將兩種或三種生物處理技術(shù)結(jié)合使用是較為主流的方法。一般采用UASB-A/O處理工藝和IC-CIRCOX處理工藝[15]。 2.1.1 IC-CIRCOX處理工藝 IC(厭氧內(nèi)循環(huán))反應(yīng)器根據(jù)UASB的原理，80年代中由荷蘭帕克(PAQUES)公司開發(fā)成功。它由混合區(qū)、污泥膨脹床、精處理區(qū)和循環(huán)系統(tǒng)四個部分組成。它與其它厭氧處理工藝相比具有以下特點。 ① 因反應(yīng)器為立式結(jié)構(gòu)，高度為16～25m,故占地面積小，同時沼氣收集也方便； ② 有機負荷高，水力停留時間短； ③ 剩余污泥少，約為進水COD的1%，且容易脫水； ④ 靠沼氣的提升產(chǎn)生循環(huán)，不需要外部動力進行攪拌混合和使污泥回流，節(jié)省動力消耗； ⑤ 因生物降解后的出水為堿性，當(dāng)進水酸度較高時，可通過出水的回流使進水中和，減少藥劑使用量； ⑥耐沖擊負荷性能強，處理效率高，COD去除率為75%～80%,BOD去除率為80%～85%； ⑦ 生物氣純度高(CH4為70%～80%，CO2為20%～30%，其它有機物為1%～5%)，可作燃料加以利用。 CIRCOX(封閉式空氣提升好氧)反應(yīng)器為雙層立式筒體(外層為下降筒體，內(nèi)層為上升筒體)，水由底部進入反應(yīng)器，與壓縮空氣一起從內(nèi)層筒體(也稱上升管)向上流，使進水與微生物充分接觸，微生物粘附在載體(細砂類物質(zhì))表面，形成生物膜，使活性污泥有良好的沉降性能，不易被出水帶離反應(yīng)器而在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)，筒體的上部做成“帽狀”(直徑放大約1/3左右)，氣、水和污泥的混合液進入反應(yīng)器上部“帽狀”的三相分離區(qū)分離；氣體從上面離開反應(yīng)器，澄清水從出水口流出，污泥經(jīng)過沉降區(qū)返回到反應(yīng)器底部。與其它好氧處理工藝相比，有以下特點。 ① 高度與直徑比大，故占地面積??； ② 有機負荷與微生物濃度高，有機負荷為4～10kgCOD/(m3·d),微生物濃度15～30 kgVSS / m3； ③ 水力停留時間短，一般為0.5～4h； ④ 剩余污泥少，小于進水COD的5%；污泥回流在同一反應(yīng)器內(nèi)完成，不需要外加動力； ⑤ 因該反應(yīng)器為封閉系統(tǒng)，可以容易地控制污水中易揮發(fā)物質(zhì)，可根據(jù)需要設(shè)置生物過濾器或活性炭過濾器處理廢氣； ⑥ 因反應(yīng)器內(nèi)液體的流速很高，約為50ｍ／ｈ，載體通過相互碰撞摩擦而自動脫膜，不需要另設(shè)脫膜裝置；同時污水中的懸浮物很容易從反應(yīng)器內(nèi)沖出，允許進水懸浮物的濃度較高，不需設(shè)預(yù)沉池； ⑦ 因活性污泥在反應(yīng)器內(nèi)循環(huán)，泥齡很高，污泥中可產(chǎn)生一些生長速度很慢的硝化細菌等，故CIRCOX反應(yīng)器適合于處理含氮化合物及其它難降解的化合物。 IC反應(yīng)器應(yīng)用于高濃度有機廢水處理，CIRCOX適用于低濃度的啤酒生產(chǎn)廢水和城市污水處理，兩者串連起來是優(yōu)化的組合，體現(xiàn)了占地面積小，無臭氣排放，污泥量少和處理效率高的優(yōu)點。 2.1.2 UASB-A/O處理工藝 UASB (Up-Flow-Anaerobic-Sludge-Blanket)是上流式厭氧污泥床的英文簡稱，是Lettinga等人于1972-1978年間開發(fā)研制的一項有機廢水厭氧生物處理技術(shù). 與其他大多數(shù)厭氧生物處理裝置不同之處是。 ① 廢水由下向上流過反應(yīng)器； ② 污泥無需特殊的攪拌設(shè)備； ③ 反應(yīng)器頂部有特殊的三相分離器。 其突出的優(yōu)點是處理能力大,處理效率高,運行性能穩(wěn)定,構(gòu)造比較簡單. 除此之外,UASB反應(yīng)器的工藝構(gòu)造和實際運行具有以下幾個突出的特點: ① 反應(yīng)器中高濃度的以顆粒狀形式存在的高活性顆粒污泥,這種污泥是在一定的運行條件下,通過嚴格控制反應(yīng)器的水力學(xué)特征以及有機物符合的條件下,經(jīng)過一段時間的培養(yǎng)而形成的.顆粒污泥特性的好壞將直接影響到UASB反應(yīng)器的運行性能。 ② 反應(yīng)器內(nèi)具有集泥、水、和氣分離于一體的三相分離器,這種三相分離器可以自動地將泥、水、氣加以分離并起到澄清出水,保證集氣室正常水面的功能。 ③ 反應(yīng)器中無需安裝任何攪拌裝置,反應(yīng)器的攪拌式通過產(chǎn)氣的上升遷移作用而實現(xiàn)的,因而具有操作管理比較簡單的特性。 A/O(Anoxic/Onxic)缺氧-好氧活性污泥法生物脫氮工藝。A/O法由發(fā)生在缺氧池的反硝化反應(yīng)和發(fā)生在好氧池的硝化反應(yīng)組成。廢水先進入缺氧池，并將 好氧池的混合液和沉淀池的污泥同時回流至缺氧池。這樣可以保證缺氧池中既有從廢水中得到的充足有機物作為反硝化的碳源，因此可以在其中進行反硝化脫氮反應(yīng)。然后廢水進入好氧池，進行BOD5的進一步降解和硝化反應(yīng)。A/O工藝只有一個污泥系統(tǒng)，在此系統(tǒng)中同時存在分解有機物的異養(yǎng)菌群、反硝化菌群以及硝化菌群。混合的微生物菌群交替的處于好氧和缺氧環(huán)境中，有機物濃度高和低的條件下，分別發(fā)揮不同的作用。缺氧池和好氧池可以是兩個獨立的構(gòu)筑物，也可以合建在一個構(gòu)筑物內(nèi)，使用隔板將兩段分隔。 與傳統(tǒng)生物脫氮工藝相比較，A/O工藝大幅度的縮短了脫氮的工藝流程，其主要優(yōu)點是： ① 流程簡單，構(gòu)筑物少，基建費用可大幅度節(jié)?。? ② 不需要外加碳源，以原廢水為碳源，保證充分的反硝化反應(yīng)，降低了運營費用； ③ 好氧池設(shè)在缺氧池后，可使反硝化反應(yīng)殘留的有機污染物得到進一步去除，提高出水水質(zhì)，不需要再建后曝氣池； ④ 缺氧池在好氧池前，一方面可減輕好氧池的有機負荷，另一方面可以有效地控制污泥膨脹。反硝化過程中產(chǎn)生的堿度可以補償硝化過程消耗堿度的一半左右，對堿度不高的廢水可不必另行加堿。 2.1.3經(jīng)濟比較 ① 從構(gòu)造上看，IC-CIRCOX反應(yīng)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)比UASB-A/O反應(yīng)器復(fù)雜，設(shè)計施工要求高。反應(yīng)器高徑比大，從而增加了進水泵的動力消耗，提高了運行費用。 ② 不需要外加碳源，以原廢水為碳源，保證充分的反硝化反應(yīng)，降低了運營費用。 ③ 總的來說，厭氧與好氧為主體的處理工藝，產(chǎn)生的污泥量較少，IC-CIRCOX處理工藝好氧生物處理后應(yīng)設(shè)沉淀設(shè)施；而UASB-A/O處理工藝在好氧生物處理后不用設(shè)沉淀池，污泥量很少，大多數(shù)內(nèi)部消化，故污泥直接進入污泥濃縮池，進行污泥的處理與處置。IC-CIRCOX處理工藝采用的是生物膜法，是好氧生物流化床原理發(fā)展而來，微生物粘附在細砂類載體物表面，形成生物膜，生物膜要進行新、老更替，老的膜剝落后需要經(jīng)沉淀后去除(當(dāng)然同時也去除懸浮物等)，故氧化(好氧)生物處理后要設(shè)沉淀設(shè)施。廢水先進入缺氧池，并將好氧池的混合液和沉淀池的污泥同時回流至缺氧池。這樣可以保證缺氧池中既有從廢水中得到的充足有機物作為反硝化的碳源，因此可以在其中進行反硝化脫氮反應(yīng)。因此，污水處理設(shè)施布置緊湊、占地省、投資低。 2.1.4 技術(shù)比較 IC反應(yīng)器在很大程度上解決了UASB的不足， COD容積負荷大幅度提高，使IC反應(yīng)器具備很高的處理容量，同時也帶來了不少新的問題： ① IC反應(yīng)器加快了水流上升速度，使出水中細微顆粒物比UASB反應(yīng)器多，加重了后續(xù)處理的負擔(dān)。另外內(nèi)循環(huán)中泥水混合液的上升還易產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象，使內(nèi)循環(huán)癱瘓，處理效果變差。 ② 顆粒污泥在IC反應(yīng)器中占有重要地位。它與處理同類廢水的UASB反應(yīng)器中的顆粒污泥相比，具有顆粒較大、結(jié)構(gòu)較松散、強度較小等特點。 ③ 發(fā)酵細菌通過胞外酶作用將不溶性有機物水解成可溶性有機物，再將可溶性的大分子有機物轉(zhuǎn)化成脂肪酸和醇類等，該類細菌水解過程相當(dāng)緩慢。IC反應(yīng)器較短的水力停留時間勢必影響不溶性有機物的去除效果。 ④ 在厭氧反應(yīng)中，有機負荷、產(chǎn)氣量和處理程度三者之間存在著密切的聯(lián)系和平衡關(guān)系。一般較高的有機負荷可獲得較大的產(chǎn)氣量，但處理程度會降低[13]。因此，IC反應(yīng)器的總體去除效率相比UASB反應(yīng)器來講要低些。 ⑤ 缺乏在IC反應(yīng)器水力條件下培養(yǎng)活性和沉降性能良好的顆粒污泥關(guān)鍵技術(shù)。目前國內(nèi)引進的IC反應(yīng)器均采用荷蘭進口的顆粒污泥接種，增加了工程造價。 根據(jù)經(jīng)濟技術(shù)綜合比較可以發(fā)現(xiàn)UASB-A/O經(jīng)濟技術(shù)條件更為合理。 2.2 物理、化學(xué)處理工藝比較 2.2.1 氣浮法 氣浮法是將空氣以微泡形式進入污水，氣泡的密度比水小很多，于是可以在水中上浮水中的雜質(zhì)顆粒，若顆粒粒徑很小，不論上浮還是下沉都很慢；如果可以將這些顆粒黏附在氣泡上，就能加快分離速度，在較短的時間里完成固、液分離。 氣浮法具有下述特點： ① 占地面積小，基建投資少； ② 浮渣含水率低，一般在96%以下，比沉淀污泥體積小2～10倍，而且表面刮渣比池底排泥方便； ③ 氣浮法藥劑投加量比沉淀池少。但是氣浮法電耗較大，處理每噸廢水比沉淀法多耗電0.02～0.04kW·h-1。氣浮法的主要設(shè)備是藥液溶解池、反應(yīng)池、分離池、溶氣罐、噴射器、釋放器、廢水及藥液提升泵、溶解攪拌器、反應(yīng)攪拌機、空壓機、刮渣機等。 2.2.2 沉淀法（二沉池） 沉淀法是利用重力沉降將比水重的懸浮顆粒物從水中去除的操作，沉淀也是廢水處理中應(yīng)用最為廣泛的方法之一。 從生物處理構(gòu)筑物帶至二沉池的懸浮物通常具有良好的凝聚性，因此處理效果較為明顯。但是二沉池也有容量小、造價高、施工困難的缺點。尤其是各個粒徑的懸浮物在同一池深的條件下需要不同的沉淀長度，這就導(dǎo)致了二沉池的占地面積比其他處理方法更大，施工難度更高，造價也相應(yīng)較高。 因此在綜合考慮經(jīng)濟技術(shù)等各方面因素后，本設(shè)計選用氣浮作為生物處理的后續(xù)處理方法。 2.3 工藝方案的確定 綜上所述，綜合考慮基建投資、運行管理、技術(shù)先進及成熟可靠、當(dāng)?shù)貤l件，選用的工藝流程如下： 3 設(shè)計計算 3.1 格柵設(shè)計計算 由于懸浮固體廢物主要是浸麥階段出現(xiàn)的大麥粒、癟大麥、麥芒、麥皮以及過濾用濾料硅藻泥。固定式格柵不能很好的起到作用。于是選擇采用回轉(zhuǎn)式機械格柵。格柵后不設(shè)曝氣沉砂池，原因是經(jīng)過回轉(zhuǎn)式機械格柵后的懸浮固體廢物主要是無機濾料，由于體積微小，很難上浮或下沉?？梢栽俸罄m(xù)的初沉池中進行去除。 格柵采用回轉(zhuǎn)式機械格柵，型號HG-500構(gòu)造如圖3-1。[6] 圖3.1 機械回轉(zhuǎn)式格柵 3.1.1 格柵尺寸 設(shè)備總高為 設(shè)備總寬為850 溝寬為600 導(dǎo)流槽長4850 3.1.2 水頭損失 （3-1） 式中： k——水頭損失增大倍數(shù)； ——斷面形狀系數(shù)； S——柵條寬度，； d——柵條凈隙； ——過柵流速，； ——格柵傾角，°； k在計算中取3；柵條為圓形=1.75；柵條寬度為10mm；柵條間隙為1mm； 過柵流速為0.5～1.0m，設(shè)計中取0.7m； 安裝角度為60°。安裝尺寸見表3-2。 （3-2） 3.2 調(diào)勻池設(shè)計 廢水經(jīng)過水利篩后進入調(diào)勻池，使出水水質(zhì)和水量均勻，避免對后續(xù)工藝造成沖擊負荷或影像處理效果。調(diào)勻池設(shè)計流量209m3/h。水力停留時間為15min，體積53 m3 。為了防止表面富氧，調(diào)節(jié)池設(shè)計為封閉式鋼筋混凈土結(jié)構(gòu)。為了便于池內(nèi)清淤，池面設(shè)計操作孔上設(shè)單軌吊車一部。設(shè)計尺寸為4×4.5米，有效水深為3米的矩形調(diào)節(jié)池。 表3.1 技術(shù)參數(shù)和安裝尺寸表 表3.2 格柵過水流量表 3.3 間歇式平流沉淀池設(shè)計 平流沉淀池是利用污水從沉淀池的一端流入，按水平流向沿池長從沉淀池另一端流出，污水在沉淀池內(nèi)水平流動時，污水中的懸浮物在重力作用下沉淀，與污水分離。平流沉淀池由進水裝置、出水裝置、沉淀區(qū)、緩沖層、污泥區(qū)及排泥裝置組成。[16] 3.3.1 沉淀池表面積 A= （3-3） 式中： A ——沉淀池表面積，m2； Q ——設(shè)計流量，m3/s； q＇——表面負荷，m3/(m2·h) 一般采用1.5～3.0 m3/(m2·h)。 設(shè)計中采用 q＇=1.5 m3/(m2·h) A==139.2 m2 3.3.2 沉淀部分有效水深 h2= q＇·t （3-4） 式中：h2——沉淀部分有效水深，m； t ——沉淀時間，h，一般采用1.0～2.0h。 設(shè)計中采用t=1.5h =1.5×1.5=2.25m 3.3.3 沉淀部分有效容積 V＇= Q·t×3600 （3-5） V＇=0.058×1.5×3600=323.2 3.3.4 沉淀池長度 L=v·t×3.6 （3-6） 式中： L——沉淀池長度，m； V——設(shè)計流向時的水平流速mm/s，一般采用v≤5mm/s。 設(shè)計中采用v=5 mm/s L=5×1.5×3.6=27m 3.3.5 沉淀池寬度 B= （3-7） B= =5.51m 3.3.6 沉淀池格數(shù) n1= （3-8） 式中： B——沉淀池寬度，m； b——分格寬度， m。 設(shè)計中取b=2.755m n1==2個 3.3.7 校核長寬比長深比 長寬比=272.775＞4（符合長寬比大于4的要求，避免池內(nèi)水流產(chǎn)生短流現(xiàn)象） 長深比L/ h2=272.25=12＞8(符合8～12之間的要求) 3.3.8 污泥部分的所需容積 V= （3-9） 式中： Q ——平均污水流量，m3/s； C1 ——進水懸浮物濃度，mg/L； C2 ——出水懸浮物濃度，mg/L 一般采用沉淀效率η=40%～60%； K2 ——生活污水總變化系數(shù)； ——污泥容重，t/m3； P0 ——污泥含水率，%。 設(shè)計中去T=2d P0=97% η=50% C2=[100%-50%]×C1=0.5×400=200 mg/L V==66.8 3.3.9 每個沉淀池污泥部分所需容積 V＇=V/n1 （3-10） V＇=33.4 m3 3.3.10 污泥斗容積 污泥斗設(shè)在沉淀池的進水端，采用重力排泥。排泥管深入污泥斗底部，為防止污泥斗底部積泥，污泥斗底部尺寸一般小于0.5m，污泥斗傾角大于60°。 V1= （3-11） 式中： V1 ——污泥斗容積，m3； a ——沉淀池污泥斗上口邊長，m； a1——沉淀池污泥斗下口邊長，m； h4——污泥斗高度，m。 設(shè)計中取a=5m h4=3.8m a1=0.5m ==34.41＞33.4 3.3.11 沉淀池總高度 H=h1+h2+h3+h4 （3-12） 式中： H ——沉淀池總高度，m； h1——沉淀池超高，m，一般采用0.3～0.5； h2——緩沖層高度，m，一般采用0.3m； h4——污泥部分高度，m一般采用污泥斗高度與池底坡底i=1%的高度之和。 設(shè)計中取h4=3.8+0.01（27-5）=4.02m， h1=0.3m, h3=0.3m, H=0.3+2.25+0.3+4.02=6.87 3.3.12 進水渠道 沉淀池進水端設(shè)進水渠道，污水沿進水渠道向兩側(cè)流動，通過潛孔進入配水渠道，然后由穿孔花墻流入沉淀池。 v1=Q/B1H1 （3-13） 式中： v1——進水渠道水流速度，m/s, 一般采用v1≥0.4m/s； B1——進水渠道寬度，m； H1——進水渠道水深，m， B1:H1一般采用0.5～2.0。 設(shè)計中取B1=1.0m， H1=0.8m v1=0.498/1.0×0.8=0.62m/s＞0.4m/s 3.3.13 進水穿孔花墻 進水采用配水渠道通過穿孔花墻進水，配水渠道寬0.5m，有效水深0.8m，穿孔花墻的開孔總面積為過水?dāng)嗝婷娣e的6%～20%，則過孔流速為 V2= （3-14） 式中：V2——穿孔花墻過孔流速，m/s, 一般采用0.05～0.15m/s； B2——孔洞的寬度，m； h2——孔洞的高度，m； n1——孔洞數(shù)量。 設(shè)計中取B2=0.2m，h2=0.4m，n1=10個 V2=0.058/10×0.2×0.4×7=0.01m/s 3.3.14 出水堰 沉淀池出水經(jīng)過出水堰跌落進入出水渠道，然后匯入出水管道排走。出水堰采用矩形薄壁堰，堰后自由跌落水頭0.1～0.15m，堰上水深H為 Q=m0bH （3-15） 式中：m0——流量系數(shù)，一般采用0.45； b ——出水堰寬度，m； H ——出水堰頂水深，m。 0.058/7=0.45×5×H H=0.008m 出水堰后自由跌落采用0.15m，則出水堰水頭損失為0.188m。 3.3.15 出水渠道 沉淀池出水端設(shè)出水渠道，出水管與出水渠道連接，將污水送至集水井。 =Q/B3H3 （3-16） 式中： ——出水渠道水流流速，m/s，一般采用v3≥0.4m/s； B3 ——出水渠道寬度，m； H3 ——出水渠道水深，m，B3:H3 一般采用0.5～2.0。 設(shè)計中取B3=0.5m，H3=0.8m =0.058/1.0×0.8=0.073m/s＞0.4m/s 3.3.16 進水擋板、出水擋板 沉淀池設(shè)進水擋板和出水擋板，進水擋板距進水穿孔花墻0.5m，擋板高出水面0.3m，伸入水下0.8m。出水擋板距出水堰0.5m，擋板高出水面0.3m，伸入水下0.5m。在出水擋板處設(shè)一個浮渣收集裝置，用來收集攔截的浮渣。 3.3.17 刮泥裝置 沉淀池采用行車式刮泥機，刮泥機設(shè)于池頂，刮板深入池底，刮泥機行走時將污泥推進污泥斗內(nèi)。平流沉淀池的SS去除率為50%，所以剩余SS為200mg/L。 3.4 生物處理法上流式厭氧污泥床（UASB） 生物處理過程為，首先判斷是否可采用法。 > <，符合條件。 3.4.1 一般說明 UASB主要用于含溶解有機物的廢水，本設(shè)計中SS沒有超過COD的30%，所以不需要進預(yù)與處理。UASB反應(yīng)器由配水區(qū)、反應(yīng)區(qū)和三相分離器組成。反應(yīng)器構(gòu)造設(shè)計為長方形混凝土結(jié)構(gòu)。[15][16] 3.4.2 設(shè)計參數(shù) A．反應(yīng)區(qū) ① 負荷 UASB的負荷隨處理廢水的濃度可生化程度以及降解速率的不同而變化，對于啤酒廢水參照同類反應(yīng)器的設(shè)計符合，在常溫（本設(shè)計平均溫度為13.4℃）下為5.3kgCOD/(m3·d)。 ② 水力負荷 水力表單位反應(yīng)面負荷為UASB單位反應(yīng)面積單位反應(yīng)時間內(nèi)承受的處理水量[m3/(m2·h)],即上流速度（m/h）。一般啤酒廢水處理時上流速度為0.5～1.2 m/h。本設(shè)計取水力負荷為0.8 m/h。 ③ 反應(yīng)區(qū)高度 一般UASB反應(yīng)區(qū)的高度為3～6米。但負荷較小時，宜采用較大的高度；負荷較大時反之。從而保證單位面積上的產(chǎn)氣強度維持在一定的范圍內(nèi)。既保證適當(dāng)?shù)纳狭魉俣?，又不至于使得產(chǎn)氣強度過大，造成污泥隨氣泡流失。本設(shè)計 區(qū)反應(yīng)區(qū)高度為5米。 ④ 處理效率 UASB對易降解COD處理效率一般可達60%～90%，對于啤酒廢水可達75%～95%。本設(shè)計COD去除率按照85%計算。 B．三項分離器 ① 集氣室 集氣室的大小由集泥斗的傾角、大小以及貯氣罐的壓力波動等所決定。當(dāng)貯氣罐壓力波動在0.4m以內(nèi)時，通常集氣室的高度不應(yīng)小于0.6m。 ② 集泥斗 為了保證沉淀污泥能通過集泥斗順利收集并返回反應(yīng)區(qū)，要求集泥斗傾角不小于55°。當(dāng)集泥斗傾角以及集氣室高度確定后，集泥斗的大小（寬度）由集泥斗的個數(shù)確定，個數(shù)越少，集泥斗寬度越大，相應(yīng)地集泥區(qū)高度也越大。 ③ 沉淀區(qū) UASB沉淀區(qū)的工作特性類似于豎流式沉淀，因此，有關(guān)設(shè)計可參照豎流式沉淀池進行。表面負荷一般為0.5～1.2m3/(m2·h)；水力停留時間一般為1.5～2.0h。本設(shè)計中表面負荷取1.2 m3/(m2·h) 為避免沼氣隨水流帶入沉淀區(qū)，需設(shè)擋板。為使擋板與沉淀區(qū)間的回流縫水流穩(wěn)定、污泥順利回流，回流縫水流速度控制在2～4m/h左右。 ④ 出水區(qū) 小型UASB通常采用周邊出水。出水形式多為三角堰或平頂堰。 C．配水系統(tǒng) 本設(shè)計采用大阻力配水系統(tǒng) 大阻力配水系統(tǒng)可采用穿孔管進行配水。有關(guān)設(shè)計參數(shù)如下： 配水干管起端流速：1.0～1.5 m/s； 配水支管起端流速：1.5～2.0 m/s； 孔口流速：＞2 m/s； 孔口直徑：2～5 mm； 孔口布置：45°向下交錯布置。 D．產(chǎn)氣量 在無實測資料時，可通過進出水COD變化確定的產(chǎn)量。理論上，每降解1gCOD可產(chǎn)生0.35L的（標準狀態(tài)）；當(dāng)考慮細胞合成時，標況下實際產(chǎn)氣量可按照下式進行計算： （3-17） 式中： ——標準狀態(tài)下的CH4產(chǎn)量，m3/d； Q——處理水量，m3/d； ——進水COD值，mg/L； ——出水COD值，mg/L； 1.42——由細胞體重換算為COD的換算系數(shù)； Y ——厭氧產(chǎn)率系數(shù)，0.04～0.05mgVSS/mgCOD。 （） 3.4.3 工藝尺寸 A． 反應(yīng)區(qū) ①反應(yīng)區(qū)的容積。反應(yīng)區(qū)的容積V （3-18） 式中 ： V ——UASB反應(yīng)器容積，m3； Q ——廢水設(shè)計流量，m3/d； Lv——可溶性有機物的容積負荷，kgCOD/(m3·d),與消化反應(yīng)溫度、廢水性質(zhì)、布水均勻程度、顆粒污泥濃度有關(guān)； ——進水COD濃度，mg/L，既包括溶解性COD和懸浮COD。 ② 反應(yīng)區(qū)表面積。無回流時 （3-19） 式中： h ——反應(yīng)區(qū)的高度，m； t ——反應(yīng)區(qū)水力停留時間，h； A ——放映去表面積，m2； Q ——廢水設(shè)計流量，m3/h； 處理系統(tǒng)選取4座UASB反應(yīng)器，則每座反應(yīng)器面積88.25m2 ，取值89 m2，尺寸為L×K=7.1×12.5 ③ 水力停留時間t h=q·t （3-20） 式中：q ——反應(yīng)區(qū)允許表面水力負荷，本設(shè)計取值0.8 m3/(m2·h) ④ UASB廢水上升流速 ()=() （3-21） (常用范圍0.25～1.00m/h) B．三相分離器 三相分離器的設(shè)計包括沉淀區(qū)、回流縫、集氣室等，應(yīng)結(jié)合池型及三相分離器的構(gòu)造進行設(shè)計。 圖3-4所示為一個UASB三相分離器的一個單元，由兩邊的兩塊斜板A和中間的兩塊斜板B分隔，構(gòu)成了三個集氣室和兩個沉降室。廢水由aa之間進入第二氣液分離區(qū)并由兩側(cè)的縫隙cd（cd⊥ac）間進入沉降室。為了便于沉降室的沉降污泥自動滑到反應(yīng)區(qū)，斜板A與B與水平面的夾角和可取55°～60°。和可以相等也可以稍有差異，集氣室的液面受沼氣系統(tǒng)壓力的變化而有上下波動。為防止因壓力變化導(dǎo)致廢水進入出氣管或進入沉降區(qū)，集氣室有效高度根據(jù)沼氣系統(tǒng)儲氣罐設(shè)計，儲氣罐壓力變化為0.4m以內(nèi)，所以本設(shè)計集氣室有效高度取值0.4m，再加上集氣室上下兩端的保護高度（各取0.1m），故集氣室的工作高度為0.6m。 圖3.2 三相分離器結(jié)構(gòu)圖 三相分離器沉淀區(qū)的表面積同反應(yīng)區(qū)的水平面積，即沉淀區(qū)的表面負荷率為 [m3/(m2·h)][＜1.0m3/(m2·h)] 設(shè)上、下三角形集氣罩斜面誰平傾斜角分別為55°和60°，下三角形集氣罩進水縫隙aa上升流速取1.2 m/h[參考文獻，有機技術(shù)]。則該縫隙總面積為 =取6條縫隙，則每條縫隙的寬度為 m 施工中取1.1m。取干舷高度，，則 m。沉淀室進水縫隙廢水流速取1.5m/h（常用范圍≤1.25～1.50m/h）[參考文獻，有機技術(shù)]，則進水縫隙總面積為 每條單縫寬（考慮到縫有回流功能，故一般不應(yīng)小于0.2m） （m） （m） 取=0.5m （/＞0.5）[12]，上三角集氣罩的位置即可確定，其高度為 （m）（＞0.6m，符合要求） （m） 已知上三角型集氣罩頂?shù)乃顬?.5m（一般取值為0.5～1.0m），則上下集氣罩在反應(yīng)器內(nèi)的位置已經(jīng)確定。 根據(jù)已確定三相分離器構(gòu)造，校