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厭氧塘處理含有淀粉的污水：泰國(guó)的研究實(shí)例 B.K.Rajbhandari，A.P.Annachhatre 亞洲環(huán)境工程和管理技術(shù)研究所，4#信箱，Klong Luang，Pathumthani 12120，泰國(guó) 2004.1.20修改稿 2004.1.26 審定稿 2004.3.12可在線閱覽 摘要 因?yàn)閰捬跆量蛇_(dá)到沉降固體顆粒和去除有機(jī)物的雙重目的，所以它能夠特別有效地處理含有高濃度可生物降解固體顆粒的污水。人們?cè)跓釒夂驐l件下評(píng)定一個(gè)用于處理含有高濃度有機(jī)碳、可生物降解淀粉顆粒和氰化物的污水處理系統(tǒng)的處理效果。每天大約有5000立方米來自淀粉廠的污水被一系列厭氧塘處理，其中包括7.39公頃的厭氧塘和29.11公頃的臨時(shí)處理塘，可以達(dá)到90%以上的COD、TSS去除率和51%的CN去除率。厭氧塘沉降物和散裝液中活性微生物群的產(chǎn)甲烷率為：每克VSS可產(chǎn)生20.7ml和11.3ml的甲烷。污泥的氰化物降解能力為：每克VSS可將10mg/l和20mg/l的氰化物分別降解為0.43mg/l和0.84mg/l。淀粉污水沉降實(shí)驗(yàn)表明，120分鐘的沉降時(shí)間足以去除90---95%的TSS。 關(guān)鍵詞：厭氧塘；氰化物降解能力；有機(jī)碳；沉降特性；專門的產(chǎn)甲烷細(xì)菌活動(dòng)；淀粉廠污水 1.介紹 厭氧塘被廣泛用于處理食品廠、紙漿廠、制糖廠、和蒸餾廠所產(chǎn)生的的有機(jī)污水。厭氧塘能夠特別有效地處理含有高濃度可生物降解懸浮固體的污水。在這樣的情況下，厭氧塘的流層起到沉淀池的作用，同時(shí)，厭氧塘的生物降解主要發(fā)生在厭氧塘的沉降物中。沉降物中的厭氧反應(yīng)包括：可生物降解顆粒物質(zhì)的溶解、酸化反應(yīng)、乙?；磻?yīng)和產(chǎn)甲烷反應(yīng)。散裝液中所發(fā)生的反應(yīng)與厭氧塘中所發(fā)生的反應(yīng)相比可以忽略。因此，厭氧塘達(dá)到了沉降顆粒物質(zhì)和進(jìn)行有機(jī)物厭氧轉(zhuǎn)化的雙重目的。然而，厭氧塘的運(yùn)行也存在很多內(nèi)在的問題，如大量的土地需求，硫化氫、二氧化碳、甲烷等令人厭惡的溫室氣體的排放。盡管存在這些問題，厭氧塘在土地充足的地方還是特別受到歡迎的。 淀粉廠所排放的污水就是一種廣泛被厭氧塘處理的污水。世界很多盛產(chǎn)木薯的地方都生產(chǎn)淀粉。木薯根含有20---25%的淀粉。淀粉的提取過程必不可少地包括木薯根的預(yù)處理，淀粉的提取、分離和干燥。這一過程產(chǎn)生的污水量為：生產(chǎn)每噸淀粉可產(chǎn)生20---60立方米。pH值為3.8---5.2。污水本身含有很高的有機(jī)物，其化學(xué)需氧量可達(dá)到25000mg/l。污水本身含有高濃度的TSS，其濃度為3000---15000mg/l，在自然條件下可高度生物降解。含有木薯淀粉的污水也含有高濃度的氰化物，其濃度可達(dá)到10---15mg/l。氰化物濃度為0.3mg/l時(shí)就會(huì)對(duì)水生生物產(chǎn)生劇毒作用。 根據(jù)報(bào)道，現(xiàn)在的水污染問題很嚴(yán)重。污水的酸性特征可以傷害水生有機(jī)體，并減少納污河流的自凈化能力。污水存在的懸浮性固體顆粒能夠沉降在河床上，傷害水中的魚類。因?yàn)檫@些固體顆粒主要是有機(jī)物質(zhì)，它們可以很容易地被降解掉，從而減少水中的溶解氧。類似的，污水中的高濃度的COD會(huì)使納污水體中的溶解氧很快減少并促進(jìn)令人厭惡有機(jī)體的生長(zhǎng)。據(jù)報(bào)道，在亞洲很多國(guó)家，特別是印度和泰國(guó)，由生產(chǎn)木薯淀粉所引起的水污染已經(jīng)是一個(gè)很嚴(yán)重的問題。木薯含有合成氰化物，并將其作為自然防御物。在淀粉的制作過程中，木薯根部以里那苦苷酸形式存在的合成氰化物被水解成里那苦苷酶，然后分解為氰化氫流入污水中。淀粉污水中的氰化物在厭氧處理過程中可以有效地被去除。厭氧污泥上流系統(tǒng)能夠有效地處理淀粉污水，特別是去除其中的氰化物。有資料記載，產(chǎn)甲烷菌對(duì)氰化物的適應(yīng)濃度為5---30mg/l。因此，用厭氧塘處理木薯淀粉污水可以達(dá)到三個(gè)目標(biāo)：顆粒物質(zhì)的沉降、有機(jī)物質(zhì)的厭氧轉(zhuǎn)化和氰化物的去毒。 據(jù)此，現(xiàn)在的工作就是評(píng)定厭氧塘處理木薯淀粉廠污水的能力，特別是關(guān)于去除 COD、TSS和氰化物的的能力。既然厭氧塘是作為淀粉顆粒沉降池來使用的，那么其沉降特性也應(yīng)該由實(shí)驗(yàn)來評(píng)定。此外厭氧塘沉降物和散裝液中的厭氧微生物的產(chǎn)甲烷活動(dòng)（SMA）應(yīng)當(dāng)由專門的產(chǎn)甲烷實(shí)驗(yàn)來測(cè)定。氰化物的降解率也需要評(píng)定。 2、方法 坐落在泰國(guó)中央省份的木薯淀粉廠和葡萄廠每天可生產(chǎn)250噸的淀粉，人們對(duì)那里的厭氧塘處理系統(tǒng)作了調(diào)查。這些工廠使用地下水作為工藝用水水源，每天產(chǎn)生大約5000立方米污水。調(diào)查期間的環(huán)境溫度為30---35攝氏度。 2.1 處理塘 圖1為淀粉廠穩(wěn)定塘處理系統(tǒng)的示意圖。這一處理系統(tǒng)由21個(gè)厭氧塘和臨時(shí)處理塘組成，它們連接在一起，共占地36.5公頃。它們當(dāng)中，6號(hào)塘是占地7.39公頃的厭氧塘，15號(hào)塘是占地29.11公頃的臨時(shí)處理塘。現(xiàn)在重點(diǎn)研究的是厭氧塘處理系統(tǒng)。在研究期間，僅有4個(gè)厭氧塘在運(yùn)行。厭氧塘的常用尺寸大約是長(zhǎng)250m 、寬100m、深4---5 m 。 厭氧塘的運(yùn)行參數(shù)列在表1中。該厭氧塘處理淀粉廠和葡萄糖廠產(chǎn)生的污水。淀粉廠污水首先流入2號(hào)塘，然后流入4號(hào)塘；而葡萄廠的污水首先流入3號(hào)塘，然后流入5號(hào)塘。淀粉廠污水和葡萄糖廠污水最后匯在5號(hào)塘。匯合后的污水流入一系列臨時(shí)性處理塘，處理后，最終排入地表水體。 2.2 污泥活性實(shí)驗(yàn) SMA實(shí)驗(yàn)的示意圖如圖2。為了測(cè)定SMA，把來自4號(hào)塘一定量的污泥清洗3次以去除存在的COD，裝入115ml的溶漿瓶。同時(shí)在4號(hào)塘中取100ml散裝液裝入溶漿瓶中以測(cè)定散裝液沉降污泥的SMA。將一定量的淀粉廠污水作為底物加入溶漿瓶中，使其中的COD達(dá)到2000----2500mg/l的水平。加入營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)以保證碳：氮：磷為300：5：1。 將pH值調(diào)整為7---7.8，將2g/ml的碳酸氫鈉溶液作為緩沖溶液隨底物一起加入溶漿瓶中， 以確保實(shí)驗(yàn)中的pH值為中型。接下來，用氮?dú)鈱⑵恐械难鯕馇宄舨采弦埔合到y(tǒng)，之后，用橡膠隔膜和鋁質(zhì)瓶帽將溶漿密封起來。移液瓶裝有3%的氫氧化鈉溶液。在48小時(shí)的不同時(shí)間間隔內(nèi)測(cè)量甲烷的產(chǎn)生情況，每次測(cè)定氣體之后，進(jìn)行人工旋流將溶漿瓶中的漿體混合。該實(shí)驗(yàn)在30攝氏度恒溫室內(nèi)進(jìn)行。同樣，厭氧塘沉降物中的氰化物分解活動(dòng)也在溶漿瓶中進(jìn)行。將4號(hào)塘沉降層中一定量的污泥保存在溶漿瓶中，并灌滿70ml含有類似SMA實(shí)驗(yàn)所使用營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的污水。將儲(chǔ)存好的氰化物溶液加入每個(gè)溶漿瓶中，使其中的氰化物濃度分別達(dá)到10mg/l和20mg/l。然后用氮?dú)鈱?duì)溶漿瓶進(jìn)行沖洗并立刻用橡膠隔膜和鋁質(zhì)瓶塞將其密封。將瓶子保存在30攝氏度的恒溫室中。在48小時(shí)內(nèi)，每8個(gè)小時(shí)用漢密爾頓管取出樣品并分析其氰化物含量。 2.3 懸浮固體沉降實(shí)驗(yàn) 在靜態(tài)條件下，用直徑為10cm和高度為2.0m的沉降柱來測(cè)定淀粉廠污水總懸浮固體（TSS）的沉降特性。沉降柱可適應(yīng)不同濃度的TSS。可用自來水稀釋高濃度污水來配置所需TSS濃度的污水。污水經(jīng)完全攪拌后流入沉降柱內(nèi)，在2---60分鐘內(nèi)的不同時(shí)間間隔內(nèi)收集沉降柱頂部的樣品液并分析其TSS濃度。 2.4 分析程序 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)方法來分析COD、BOD、VSS、DS等參數(shù)。根據(jù)VSS來測(cè)定污泥活性實(shí)驗(yàn)中使用的污泥量。所有的樣品都要用0.45um的玻璃纖維過濾器進(jìn)行過濾以測(cè)定其中的溶解性COD和BOD。用分光光度計(jì)來測(cè)定其中的氰化物。 2.5 數(shù)據(jù)分析 厭氧塘的處理效果用九個(gè)算術(shù)平均值加上或減去標(biāo)準(zhǔn)偏差來表示。SMA可用兩個(gè)平行實(shí)驗(yàn)來測(cè)定?？捎镁€性回歸曲線來描述兩次平行實(shí)驗(yàn)的結(jié)果以及甲烷產(chǎn)量與所用時(shí)間之間的關(guān)系。根據(jù)回歸曲線的斜率和所用的污泥量來計(jì)算SMA。同樣，可以在氰化物累積分解量和所用時(shí)間之間建立線性關(guān)系。沉降實(shí)驗(yàn)中的數(shù)據(jù)可以用來在半去除時(shí)間和流入的總懸浮性固體濃度之間建立線性關(guān)系?？梢杂梦④浌镜腅xcel2000來進(jìn)行所有的數(shù)據(jù)分析。 3 結(jié)果和討論 3.1 現(xiàn)有污水處理過程的分析 原污水的特性：厭氧塘系統(tǒng)大約每天可以處理4500立方米的淀粉污水和500立方米的葡萄糖污水。厭氧塘的工藝流程和取樣點(diǎn)見圖3。原污水、流入處理系統(tǒng)的污水和排出處理系統(tǒng)的污水的特性參數(shù)見表2。表2中的a列和d列分別對(duì)應(yīng)淀粉廠污水和葡萄糖廠污水。淀粉廠污水酸性很高，而葡萄糖廠污水酸性較低，接近中性。從表2中可以看出，淀粉廠污水的BOD含量為12776+499mg/l，而葡萄糖廠的BOD含量為1046+153 mg/l。淀粉廠污水TSS含量為9130+3067mg/l，主要是極易生物降解的淀粉顆粒。淀粉廠污水氰化物濃度為17.5+1.5 mg/l，而葡萄糖廠污水中檢測(cè)不出氰化物。 厭氧塘的處理效果：厭氧塘面積的詳細(xì)情況和污水滯留時(shí)間已列在表中?？倻魰r(shí)間為：淀粉廠污水是33+5天；葡萄糖廠污水是1813+3天。每天總量為4999+785立方米的污水平均污染負(fù)荷是每天63258+10198kg的COD，其中淀粉廠污水的COD為62732+10152kg，葡萄糖廠污水的COD為658+138kg。厭氧塘總的平均容積負(fù)荷是每天每立方米有497+82 kgBOD（即每天每立方米有514+82kgCOD）。 在六個(gè)厭氧塘中，1號(hào)塘和6號(hào)塘在研究期間并沒有運(yùn)行。1號(hào)塘被淀粉廠污水的淀粉顆粒填滿，以便于淀粉廠污水流入2號(hào)塘。2號(hào)塘的COD、BOD和TSS的平均去除率很低，大約分別為10.5+6.8%。8.6+6.2%和18.0+10.9%。2號(hào)塘也部分被淀粉顆粒填滿，其中的污水經(jīng)一個(gè)修建好的渠道流入4號(hào)塘。這表明1號(hào)塘、2號(hào)塘主要是作為懸浮顆粒的沉降池來運(yùn)行的，因此，它們必須定期排泥。由于淀粉顆粒的沉積，污水在厭氧塘的滯留時(shí)間也減少了。 2號(hào)塘的pH值是酸性的，在4.1---4.3之間。這樣的條件對(duì)產(chǎn)甲烷菌的生長(zhǎng)是很不利的，故在這樣的條件下是不會(huì)產(chǎn)生甲烷的。2號(hào)塘BOD的去除率小于10%進(jìn)一步驗(yàn)證了這一事實(shí)。然而4號(hào)塘和5號(hào)塘是處于厭氧條件的，其pH值在6---8之間。事實(shí)上，這兩個(gè)厭氧塘存在活躍的生物活動(dòng)，因?yàn)檫@兩個(gè)塘中有大量氣泡形成而且在塘水表面存在懸浮污泥。根據(jù)資料記載，適于產(chǎn)甲烷菌的最佳pH值在6.0---8.0之間，但對(duì)整個(gè)生物群體來說最佳pH值接近7.0。 基于表3的數(shù)據(jù)，4號(hào)塘和5號(hào)塘的處理效果是令人滿意的，而4號(hào)塘的處理效果是最好的，COD、BOD和TSS去除率分別達(dá)到了88.6+0.6%，90.5+0.6%，87.6+2.8%。2號(hào)塘有很高的平均容積負(fù)荷，達(dá)到了每天每立方米有1031+165kgBOD，而3號(hào)塘的平均容積負(fù)荷非常低，僅為每天每立方米有6+2 kgBOD。4號(hào)塘和5號(hào)塘的平均容積負(fù)荷分別為每天每立方米有716+128和300+47 kgBOD，均在大多數(shù)資料所規(guī)定的范圍內(nèi)。淀粉污水中含有17.5+1.5mg/l的氰化物。因?yàn)檫@些厭氧塘已經(jīng)運(yùn)行了20多年，所以這些厭氧塘中的污泥已經(jīng)很好適應(yīng)了污水中存在的氰化物。2號(hào)塘、4號(hào)塘和5號(hào)塘的氰化物去除率分別為2.8+2.5%、38.4+2.6%和9.2+5.0%。 COD、BOD和TSS總的去除率分別為96.2+0.6%、98.2+0.4%和94.7+1.3%。而DS和CN的去除率分別為71.4+1.0%、51.2+1.1%。然而，經(jīng)過厭氧塘處理后的污水仍然達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)，因此對(duì)厭氧塘處理后的污水進(jìn)行進(jìn)一步的處理是必要的。COD的去除要達(dá)到上向流污泥流化床（UASB）的處理效果。Pena研究了在相同環(huán)境條件下厭氧塘和UASB處理相同生活污水的效果，得出了這兩個(gè)系統(tǒng)具有類似處理效果的結(jié)論。 3.2 污泥活性 厭氧塘沉降層活性污泥的SMA實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在開始的13個(gè)小時(shí)內(nèi)，甲烷的產(chǎn)量很低，13個(gè)小時(shí)之后，產(chǎn)量開始增加。這表明了淀粉廠污水中的有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)甲烷菌所需的有機(jī)酸大約需要13個(gè)小時(shí)。而厭氧塘散裝液中存在剩余有機(jī)酸，所以可以立即觀察到散裝液中的污泥存在產(chǎn)甲烷活動(dòng)。表4列出了SMA實(shí)驗(yàn)結(jié)果，其它數(shù)值已有資料記載。從表4可以看出，厭氧塘沉降物和散裝液的甲烷產(chǎn)率分別是每天每克VSS可產(chǎn)生20.7和11.3ml甲烷，這要低于資料記載的數(shù)據(jù)。這可以解釋與UASB相比，厭氧塘為什么需要相對(duì)較長(zhǎng)的污水滯留時(shí)間。厭氧塘的處理效率比較低，它們需要1.2天的污水滯留時(shí)間，25攝氏度左右的環(huán)境溫度，以確保可以達(dá)到70---80%的BOD去除率，而這一處理效果的取得要根據(jù)污水濃度。UASB可以達(dá)到相同的處理效果，但其污水滯留時(shí)間較短大約為6---8小時(shí)。 對(duì)4號(hào)塘沉降層中的厭氧污泥進(jìn)行氰化物降解實(shí)驗(yàn)所需要的氰化物濃度分別為10mg/l和20mg/l。濃度為10mg/l的氰化物，其直線斜率表明了其氰化物平均降解率為每天4.02 mg/LCN, 即每天每克VSS可降解0.43mgCN。同樣，濃度為20mg/l的氰化物，其氰化物平均降解率為每天7.83 mg/LCN，即每天每克VSS可降解0.84mgCN。 3.3 厭氧塘懸浮性固體的沉降 厭氧塘有機(jī)物的去除是通過沉降和厭氧分解來達(dá)到的。厭氧污水穩(wěn)定塘被認(rèn)為是最重要的處理步驟，因?yàn)樗鼈兛梢苑蛛x原污水中可沉降物質(zhì)?？紤]到沉降懸浮性顆粒的重要性，要進(jìn)行沉降實(shí)驗(yàn)來研究淀粉廠污水懸浮性顆粒的沉降特性。不同懸浮性顆粒濃度下的沉降時(shí)間和顆粒去除率之間的關(guān)系見圖6。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，濃度在1600mg/l以上的TSS，由于沉降作用，在120分鐘內(nèi)可達(dá)到90---95%的去除率。而濃度在630mg/l和490mg/l的TSS在120分鐘內(nèi)的去除率分別只有70%和60%。和厭氧塘的污水滯留時(shí)間相比，120分鐘的沉降時(shí)間是非常短的，這表明懸浮性固體的沉降主要發(fā)生在厭氧塘的進(jìn)口區(qū)。 然而，厭氧塘實(shí)際懸浮性固體顆粒去除率小于沉降實(shí)驗(yàn)所測(cè)得的數(shù)值，這一方面由于2號(hào)塘淀粉顆粒沉降所形成的短暫環(huán)流，另一方面由于厭氧塘實(shí)際容積的減少。就3號(hào)塘、4號(hào)塘和5號(hào)塘來說，由于微生物代謝所形成的氣泡和厭氧塘出口附近的出流對(duì)沉降物的沖刷，沉降顆粒會(huì)重新懸浮起來。厭氧塘出流所攜帶的重新懸浮的顆粒是厭氧塘固體顆粒去除率降低的原因。 Tay提議使用方程1給出的沉降模型，而這一沉降模型建立在沉降池懸浮物的沉降特性和水力特性之上。該模型分別將污水滯留時(shí)間和年沉降時(shí)間作為水力特性和沉降特性。將流入污水50%的懸浮固體所用沉降時(shí)間作為半去除時(shí)間。 半反應(yīng)時(shí)間與沉降實(shí)驗(yàn)中的懸浮性固體濃度之間的關(guān)系見圖7。TSS值為1600mg/l時(shí)的半反應(yīng)時(shí)間有些特殊，忽略這一數(shù)據(jù)，則曲線為直線，遵循方程2所給出的典型關(guān)系： TSS值為500mg/l和12500mg/l時(shí)的半反應(yīng)時(shí)間分別為9分鐘和40分鐘。以上結(jié)果如圖6所示。沉降實(shí)驗(yàn)中，大多數(shù)TSS值超過630mg/l的半反應(yīng)時(shí)間在9分鐘和40分鐘之間。這也暗示了該模型可以用于確定淀粉廠污水的沉降特性。 4、結(jié)論 這項(xiàng)研究主要集中于評(píng)價(jià)厭氧塘對(duì)木薯淀粉廠所排放的含有有機(jī)碳和氰化物污水的處理效率。對(duì)厭氧塘沉降物和散裝液中的污泥SMA進(jìn)行測(cè)定以確定污泥的相對(duì)轉(zhuǎn)化率。也需要測(cè)定厭氧塘沉降層中氰化物的降解率。此外，還要對(duì)淀粉廠污水中TSS的沉降特性進(jìn)行調(diào)查。 現(xiàn)存的厭氧塘處理系統(tǒng)有效得去除了有機(jī)碳和懸浮性固體，然而，需要對(duì)處理后的排放液進(jìn)行進(jìn)一步處理，使其在流入地表水體之前滿足排放水標(biāo)準(zhǔn)。處理效果為：COD和TSS 總的去除率可以達(dá)到90%以上，例如，13941+359mg/l的COD可以減少到700mg/l以下，9130+3067mg/l的TSS可以減少到600mg/l以下。可以去除51%的CN，其濃度可由淀粉廠污水的17.5+1.5mg/l減少到厭氧塘處理系統(tǒng)排放液的8.5+0.7mg/l。 厭氧塘沉降物和散裝液中的活性生物群SMA分別為每天每克VSS可產(chǎn)生20.7和11.3ml甲烷。同樣，污泥氰化物濃度分別由最初的10 mg/l和20 mg/l減少到0.43 mg/l和0.84 mg/l.。淀粉廠污水的沉降柱實(shí)驗(yàn)表明120分鐘的沉降時(shí)間足以去除90---95%的TSS。 感謝 “丹麥國(guó)際發(fā)展基金”所資助的“環(huán)境和資源管理模型工具”工程和“瑞典國(guó)際發(fā)展機(jī)構(gòu)”所資助的“亞洲地區(qū)環(huán)境技術(shù)研究項(xiàng)目”中的污水處理和管理工程對(duì)本次研究提供了很大幫助，在此表示感謝。同時(shí)，作者對(duì)盧森堡Jean-Luc VASEL教授和比利時(shí)的Arlon教授在整個(gè)研究過程中所提出的批評(píng)性建議表示感謝。 XX大學(xué) 畢 業(yè) 論 文 題 目 某油漆廠綜合廢水處理設(shè)計(jì) 學(xué) 院 專業(yè)班級(jí) 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 職稱 職稱 2003 年 5 月 31 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 一、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的設(shè)計(jì) 在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，通過查閱文獻(xiàn)資料，了解油漆廢水的特征、處理現(xiàn)狀以及相關(guān)技術(shù)方案，并實(shí)際對(duì)某油漆廠的綜合廢水進(jìn)行處理，據(jù)此撰寫畢業(yè)論文。 二、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）應(yīng)包含（含應(yīng)完成的圖紙）的內(nèi)容 畢業(yè)設(shè)計(jì)以某油漆廠綜合廢水為設(shè)計(jì)對(duì)象，待處理廢水量為油漆廢水500m3/d、生活污水700m3/d，污水總變化系數(shù)KZ為1.3。油漆廢水COD為4800mg/L，石油類500mg/L，pH值6～9，生活污水COD為400mg/L。廢水經(jīng)處理后使其達(dá)到國(guó)家二級(jí)新擴(kuò)改排放標(biāo)準(zhǔn)。并應(yīng)設(shè)計(jì)出廠區(qū)平面布置圖、工藝流程圖及主要處理單元的單體圖。 三、其他要求 設(shè)計(jì)計(jì)算說明書應(yīng)在計(jì)算機(jī)上由WORD完成。 所有制圖應(yīng)在計(jì)算機(jī)上由CAD完成。 四、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）起止時(shí)間 2003年3月20日至2003年6月12日 五、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的進(jìn)度計(jì)劃 2003年3月20日～4月4日 查閱文獻(xiàn)階段 2003年4月5日～4月20日 參觀調(diào)研階段 2003年4月21日～5月8日 初步設(shè)計(jì)階段 2003年5月9日～5月21日 設(shè)計(jì)完善階段 2003年5月22日～6月2日 撰寫論文階段 2003年6月3日～6月12日 論文答辯階段 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成績(jī)?cè)u(píng)定 指導(dǎo)教師評(píng)語： 評(píng)分： 指導(dǎo)教師簽字： 2003年 月 日 評(píng)閱教師評(píng)語： 評(píng)分： 評(píng)閱教師簽字： 2003年 月 日 答辯小組評(píng)語： 評(píng)分： 答辯小組組長(zhǎng)簽字： 2003年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成績(jī)五級(jí)分制評(píng)定： VII 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 摘 要 油漆是一種含有顏料或不含顏料的以油、樹脂制成的粘稠狀液體。通過對(duì)油漆生產(chǎn)工藝及其廢水產(chǎn)生排放的特點(diǎn)進(jìn)行調(diào)查發(fā)現(xiàn)：油漆廠待處理的廢水來自工廠各工段所排放的生產(chǎn)廢水及生活污水。 本廢水處理站的建設(shè)規(guī)模為日處理生產(chǎn)廢水500m3/d（進(jìn)水COD為4800mg/L，石油類為500mg/L）；生活污水700m3/d（進(jìn)水COD為400mg/L）。污水總變化系數(shù)KZ為1.3。污水經(jīng)處理后達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978——1996）中規(guī)定的二級(jí)新擴(kuò)改標(biāo)準(zhǔn)。 本設(shè)計(jì)秉承工藝簡(jiǎn)單、處理效率高、運(yùn)行費(fèi)用低等原則，針對(duì)油漆廢水含油量較高的特點(diǎn)，篩選出合適的處理方法。即先采用“隔油＋混凝氣浮”工藝，有效去除油漆廢水中的有機(jī)物和石油類，再采用兩段生物接觸氧化法處理油漆廢水與生活污水的混合廢水。 本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括油漆廢水的來源，水質(zhì)水量，方案選擇，工藝流程及主要構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)計(jì)算和設(shè)備選型等。 本廢水處理站的設(shè)計(jì)定員為5人，總占地面積為1000m2，總裝機(jī)容量64.9KW，運(yùn)行費(fèi)用為1.17元/m3廢水。 關(guān)鍵詞：油漆廢水 生活污水 生物接觸氧化法 Abstract The paint is one kind of sticky fluid made of oil and resin, conta-ining pigment or not. By studying the product process and the paint wastewater's characteristic, found that : paint wastewater is composed of daily use wastewater and different sections producing wastewater. The disposing station's building scale is producing wastewater 500m3/d ( the initial COD is 4800mg/L and the grease is 500mg/L ) ; daily use wastewater 700m3/d (the initial COD is 400mg/L ) . The tot-al change coefficient KZ is 1.3 . the quality of the disposed wastewaterconforms to two levels standard in << the standard is placed in proper order in the foul water synthesis >> ( GB8978--1996 ) . The suitable handle method is selected out some heritages as simple technology an-d deal with efficiency operating with low running cost etc . Namely use " separating the oil + mixes the air supporting conge-aled " technology first , to remove organic matter and petroleum in the paint wastewater effectively , and then uses the biological contact ox-idation technology to deal with the mixed paint waste water and daily use wastewater again . The major content of this design includes: the source of paint wa-stewater , the wastewater's quality and quantity , scheme selected , the design calculation of process flow and major structures and the equi-pment mould selecting etc . Design 5 person to handle the wastewater station which occupy an area of 1000m2, The running cost is 1.17 yuan/m3 wastewater for total installed capacity is 64.9 KW . Keywords: paint wastewater daily use wastewater biological contact oxidation technology 前 言 為了提高學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力，同時(shí)也為了提高學(xué)生動(dòng)手動(dòng)腦的能力，了解工程設(shè)計(jì)的內(nèi)容、方法、程序和基本原則，安排了此次畢業(yè)設(shè)計(jì)。 本次設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是某油漆廠綜合廢水處理系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)。 設(shè)計(jì)過程中曾到石家莊油漆廠參觀，通過實(shí)地參觀，對(duì)油漆廢水的處理工藝過程及單體構(gòu)筑物的特點(diǎn)有了進(jìn)一步的了解，有利于本次設(shè)計(jì)的順利進(jìn)行。 設(shè)計(jì)過程中參考了諸多油漆廢水處理工藝，翻閱大量相關(guān)資料，數(shù)次刪改，得以完成。本次設(shè)計(jì)使我對(duì)油漆廢水處理工藝流程及格柵、隔油沉淀池、混凝氣浮池、生物接觸氧化池、斜板沉淀池等構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)計(jì)算有了初步了解，而到石家莊油漆廠廢水處理站的實(shí)地參觀則使我對(duì)設(shè)計(jì)實(shí)物有了更進(jìn)一步的掌握，為其后的CAD制圖奠定了基礎(chǔ)。 本次設(shè)計(jì)共完成設(shè)計(jì)圖紙 4 張。其中平面布置圖一張，工藝流程圖一張，混凝氣浮池單體和生物接觸氧化池單體平、剖面圖各一張。另外，還有1.6萬字設(shè)計(jì)說明書一本。 目 錄 1．概述…………………………………………………………………1 2．工程建設(shè)規(guī)模及水質(zhì)要求…………………………………………2 3．方案選擇……………………………………………………………3 3.1 方案選擇的原則………………………………………………3 3.2 方案比選………………………………………………………3 4．廢水處理工藝流程…………………………………………………5 4.1 廢水處理工藝流程圖…………………………………………5 4.2 工藝流程簡(jiǎn)介…………………………………………………6 4.3 廢水處理效率…………………………………………………7 5．工藝設(shè)計(jì)……………………………………………………………8 5.1 隔油沉淀池……………………………………………………8 5.2 調(diào)節(jié)池…………………………………………………………9 5.3 混凝氣浮池……………………………………………………10 5.4 一段生物接觸氧化池…………………………………………14 5.5二段生物接觸氧化池…………………………………………21 5.6 斜板沉淀池……………………………………………………26 5.7 污泥系統(tǒng)設(shè)計(jì)…………………………………………………29 5.7.1 化學(xué)污泥池………………………………………………29 5.7.2 污泥脫水設(shè)備……………………………………………31 6．主要土建、設(shè)備表………………………………………………32 6.1 主要處理構(gòu)筑物………………………………………………32 6.2 主要設(shè)備材料…………………………………………………33 7．主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)…………………………………………………33 7.1占地面積………………………………………………………33 7.2總裝機(jī)容量……………………………………………………33 7.3勞動(dòng)定員………………………………………………………34 7.4運(yùn)行費(fèi)用估算…………………………………………………34 8．施工圖說明………………………………………………………35 9．結(jié)論………………………………………………………………35 10．致謝………………………………………………………………35 11．參考文獻(xiàn)…………………………………………………………36 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 43 頁 共 43 頁 1．概述 啤酒行業(yè)是食品工業(yè)中耗水量較大的行業(yè)，雖然各企業(yè)間有較大差別，一般來說每生產(chǎn)1t啤酒的耗水量從8～25t不等。以生產(chǎn)1t啤酒產(chǎn)生20m3廢水計(jì)算，我國(guó)啤酒工業(yè)每年排放的廢水量達(dá)3.72億m3，而多數(shù)啤酒廠尚未進(jìn)行綜合利用和廢水處理，因而給環(huán)境造成嚴(yán)重污染。 啤酒廢水屬于中等濃度有機(jī)廢水。一般COD為1500～3000mg/L，BOD5為1000～1500mg/L，BOD5/COD的比值為0.5～0.6，表明其可生化性較好，污染物中的有機(jī)物容易降解。 啤酒生產(chǎn)工藝的每道工序都產(chǎn)生固體廢棄物和廢水。其生產(chǎn)工藝與主要污染源見圖1.1。 粗精選 浸 麥 發(fā) 芽 除 根 干 燥 小 麥 貯 存 粉 碎 選分級(jí) 噴射液化 大 米 沉 淀 煮 沸 麥汁過濾 糖 化 粉 碎 包 裝 濾 酒 發(fā) 酵 酵母增殖 冷 卻 排水溝 鍋 爐 廢酵母 酵母回收 CO2回收 廢水 廢水 廢水處理站 圖1.1 啤酒生產(chǎn)工藝與主要污染源流程 啤酒廠廢水的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、麥糟水、洗滌水、凝固物洗滌水；麥汁制備過程的糖化、過濾洗滌水；發(fā)酵過程的發(fā)酵罐洗滌、過濾洗滌水；罐裝過程的洗瓶、滅菌、破瓶啤酒及冷卻水和成品車間洗滌水；另外還有辦公樓、食堂、宿舍和浴室的生活污水。 麥芽制備工段產(chǎn)生的廢水主要來自浸麥、洗麥工序。浸麥即用水浸漬大麥，其目的在于使麥粒吸水和吸氧、洗滌塵土、除雜以及除微生物，并將麥皮內(nèi)的部分有害成分浸出，為發(fā)芽提供條件。整個(gè)浸漬周期一般為2～3d，每浸漬1t大麥大約耗水18～60m3，浸漬廢水中主要含有大麥粒、癟大麥、麥芒、麥皮和泥砂等懸浮固體，以及浸漬過程中大麥內(nèi)溶出的如單寧、礦物質(zhì)、蛋白質(zhì)、苦味質(zhì)等。每浸漬1t大麥產(chǎn)生COD約10～12kg或BOD5約5～6kg。每制成1t成品酒，產(chǎn)生COD約2kg或BOD5約1kg。 在麥汁制備即糖化過程中，排出的廢水主要為麥汁冷卻水、糖化鍋洗滌水、麥糟、熱凝固物和酒花糟。在麥汁制備工段，每制成1t成品酒，產(chǎn)生COD約7.24kg或BOD５約3.77kg。 發(fā)酵工段除產(chǎn)生大量的冷卻水外，還有發(fā)酵罐洗滌水、廢消毒液、酵母漂洗水和冷凝固物。在發(fā)酵工段，每制成１t成品酒，COD約8.3kg或BOD5約5kg。 在成品酒工段，主要污染物來自濾酒工序的酒渣、部分濾酒材料和殘酒，以及含有殘酒和酒泥的洗桶、洗瓶排水。在成品酒工段，每制成１t成品酒，產(chǎn)生COD約7.5kg或BOD５約4kg。 從上述分析可知，啤酒廠生產(chǎn)過程中排放的廢水主要污染物為COD、BOD5、SS。國(guó)內(nèi)啤酒廠廢水的水質(zhì)可見表1.1。 表1.1 國(guó)內(nèi)啤酒廠廢水水質(zhì)情況 廢水種類 廢水來源 占總廢水量（％） COD（mg/L） 混合廢水COD（mg/L） 高濃度 有機(jī)廢水 麥糟水、糖化車間 的刷鍋水 5～10 2000～4000 2000～3000 發(fā)酵車間的前酵罐、后酵罐洗滌水、洗酵母水等 20～25 2000～3000 低濃度 有機(jī)廢水 制麥車間浸麥水、刷鍋水、沖洗水等 20～25 300～400 300～700 罐裝車間的酒桶、酒瓶洗滌水 30～40 500～800 冷卻水 及其他 各種冷凝水、冷卻水及殺菌水 無有機(jī)污染物 <100 由表1.1可見，啤酒生產(chǎn)廢水主要來自兩個(gè)方面，一是大量的冷卻水（糖化、麥汁冷卻、發(fā)酵等），二是大量的洗滌水、沖洗水（各種罐洗滌水、瓶洗滌水等）。由此可見，啤酒廢水的特點(diǎn)是水量大，無毒有害，屬中等濃度有機(jī)廢水。 2．建設(shè)規(guī)模及水質(zhì)水量 本系統(tǒng)待處理的啤酒廢水來自工廠各工段所排放的生產(chǎn)廢水及生活污水。處理站的建設(shè)規(guī)模為日處理啤酒廢水5000m3/d，污水總變化系數(shù)KZ為1.3。污水經(jīng)處理后達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978—1996）中規(guī)定的二級(jí)新擴(kuò)改標(biāo)準(zhǔn)。 本廢水處理站進(jìn)出水水質(zhì)情況見表2.1。 表2.1 生產(chǎn)廢水水質(zhì)及排放要求 項(xiàng) 目 COD （mg/L） BOD5 （mg/L） SS （mg/L） PH值 進(jìn) 水 2000 900 600 6～9 排放要求 <150 <30 <150 6～9 3．方案選擇 3.1 方案選擇的原則 3.1.1 技術(shù)先進(jìn)、工藝合理、適用性強(qiáng)、有較好的耐沖擊性和可操作性。 3.1.2 處理效果穩(wěn)定，有害物去除率高，處理后的廢水可穩(wěn)定達(dá)到國(guó)家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。 3.1.3 運(yùn)行、管理、操作方便，設(shè)備維護(hù)簡(jiǎn)便易行。 3.1.4 運(yùn)行費(fèi)用（電費(fèi)、藥劑費(fèi)）低，降低運(yùn)行成本。 3.1.5 基建投資省，占地面積小。 3.1.6 污泥量少，脫水性能好； 3.1.7 對(duì)有毒有害物質(zhì)具有一定的去除效果。 3.2 方案比較 啤酒廢水屬于中等濃度有機(jī)廢水，其BOD5/COD一般在0.5以上，屬于可生化性較好的廢水，污染物中的有機(jī)物較容易生物降解，宜采用以生化處理為主的工藝流程。在我國(guó)，采用生化法處理啤酒廢水的工藝流程主要有以下三種： Ⅰ 生物接觸氧化——化學(xué)凝聚氣浮工藝 Ⅱ UASB工藝——CASS工藝 Ⅲ 水解（酸化）——曝氣生物濾池工藝 眾所周知，利用生物接觸氧化——化學(xué)凝聚氣浮工藝的處理效率高，SS、BOD5、COD處理效率高達(dá)90%以上，但能耗大，運(yùn)行費(fèi)用高，而且存在積泥清除困難和清泥不及時(shí)等問題。 近年來，國(guó)內(nèi)也有幾家啤酒廠采用上流式厭氧污泥床（UASB）——好氧處理工藝。該方法技術(shù)簡(jiǎn)單，成本低、效率高、可回收能源。但調(diào)試周期長(zhǎng)，顆粒污泥培養(yǎng)時(shí)間長(zhǎng)，厭氧菌對(duì)廢水中懸浮物含量、PH值、溫度、要求苛刻、操作管理也復(fù)雜。而且CASS池如設(shè)計(jì)或運(yùn)行不當(dāng)，填料可能堵塞，此外布水、曝氣不易均勻，可能在局部出現(xiàn)死角。 為了解決UASB的上述問題，將UASB反應(yīng)器的運(yùn)行方式改變?yōu)椴糠謪捬?，即主要在厭氧反?yīng)的水解和酸化階段（這也是稱為水解——曝氣生物濾池工藝的原因），從而在反應(yīng)器中取消了三相分離器，使得反應(yīng)器結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單，便于放大。雖然水解反應(yīng)器的停留時(shí)間很短，但分別可取得45.7%、42.3%、93.0%的COD、BOD5和SS的去除率。同時(shí)，加上曝氣生物濾池屬于生物膜法處理工藝，其處理污水的高效性是通過濾池內(nèi)的高濃度微生物量實(shí)現(xiàn)的；其高效節(jié)能性是通過陶粒濾料對(duì)曝氣產(chǎn)生的氣泡的不斷切割，延長(zhǎng)了氣泡在濾池中的停留時(shí)間，使微生物、污水、空氣三者能夠充分接觸。 上述三種工藝方案的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)比，如下表3.1。 表3.1 幾種方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)照表 工藝 項(xiàng)目 生物接觸氧化—化學(xué)凝聚氣浮工藝 UASB—CASS 工藝 水解（酸化）—曝氣生物濾池工藝 處理效果 (按二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)) 可達(dá)標(biāo) 可達(dá)標(biāo) 可達(dá)標(biāo) 基建投資 高 高 低 能耗 高 低 低 占地面積 較少 大 少 可操作性 復(fù)雜 難控制 簡(jiǎn)便 4．廢水處理工藝流程 4.1 廢水處理工藝流程圖 廢水處理工藝流程方框圖見圖4.1。 回流泵 提升泵 污泥 水解酸化池 調(diào)節(jié)池 格柵 啤酒廢水 沉淀池 污泥 上清液 柵渣外運(yùn) 清液 污泥池 污泥泵 污泥濃縮池 濃漿泵 壓濾機(jī) 反沖出水 干泥外運(yùn) 達(dá)標(biāo)排放 清水池 中間水池 過濾泵 曝氣生物濾池 鼓風(fēng)機(jī) 反沖泵 圖4.1 工藝流程方框圖 4.2 工藝流程簡(jiǎn)介 4.2.1 工藝流程說明 生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的啤酒廢水在進(jìn)入生化處理系統(tǒng)前先經(jīng)過格柵，以截留較大的懸浮物和漂浮物，減輕后續(xù)處理單元的處理負(fù)荷。之后的廢水進(jìn)入調(diào)節(jié)池，以調(diào)節(jié)水質(zhì)水量，為后續(xù)處理提供穩(wěn)定的水力負(fù)荷及有機(jī)負(fù)荷。經(jīng)調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)后的廢水由泵打入水解池。在水解池內(nèi)啤酒廢水內(nèi)的有機(jī)物通過水解反應(yīng)，將大分子物質(zhì)水解為小分子物質(zhì)，難溶于水的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為易溶于水的有機(jī)物，水解池處理后的廢水其有機(jī)物濃度已大大降低，隨后自流入沉淀池進(jìn)行泥水分離。上清液進(jìn)入中間水池，中間水池內(nèi)的廢水通過泵打入曝氣生物濾池進(jìn)行進(jìn)一步生化處理，以降解水解池出水中殘余的有機(jī)物。經(jīng)曝氣生物濾池處理過的廢水經(jīng)過清水池達(dá)標(biāo)排放。 由沉淀池沉淀下來的污泥除部分回流外，剩余污泥直接進(jìn)入污泥池，污泥池內(nèi)的污泥定期用污泥泵打入污泥濃縮池濃縮，濃縮后的污泥由螺桿泵打入帶式壓濾機(jī)進(jìn)行脫水處理，脫水后得到的泥餅含水率小于80%，比重大于1.2g/cm3。泥餅是很好的有機(jī)肥料，無毒害，可直接用于肥田，也可視同一般工業(yè)垃圾處置。污泥濃縮池的上清液和帶式壓濾機(jī)的濾出水回流到調(diào)節(jié)池循環(huán)處理。 曝氣生物濾池需鼓入壓縮空氣，向廢水中充氧，以保證好氧微生物的生命代謝活動(dòng)。壓縮空氣由離心風(fēng)機(jī)提供，曝氣生物濾池采用高效曝氣頭曝氣。 4.2.2 處理工藝特點(diǎn) 水解（酸化）——曝氣生物濾池工藝的特點(diǎn)是： ⑴ 水在好氧生化處理前，先經(jīng)生物水解（在兼性微生物作用下水解和酸化）處理，可使大分子有機(jī)污染物小分子化，非溶性有機(jī)物水解為溶解性物質(zhì)，使難生物降解物質(zhì)轉(zhuǎn)化為易生物降解物質(zhì)，提高污水的可生化性，為后續(xù)好氧處理創(chuàng)造良好的生化條件。因而提高了整個(gè)廢水處理站的BOD5、COD去除率。 ⑵ 水解工藝是一種憑自然界大量的兼養(yǎng)生物的代謝作用來降解（轉(zhuǎn)化）有機(jī)物，它不需要鼓風(fēng)曝氣，不需要采用其他手段充氧，因而可以節(jié)省能耗，對(duì)啤酒廢水來說，至少有50%的COD可依靠兼性微生物降解，因而比全好氧工藝節(jié)省能耗50%左右。 ⑶ 水解工藝運(yùn)行穩(wěn)定，受外界氣溫變化影響小。水溫的適應(yīng)范圍為5～40℃。冬、夏出水，COD去除率幾乎無差異。 ⑷ 水解池不產(chǎn)生如厭氧反應(yīng)那樣的惡臭。水解池可設(shè)計(jì)成立體式池型，在池基地耐力許可的條件下，有效池深可達(dá)8.5～9m，可比常規(guī)方法節(jié)省用地25～30%。 ⑸ 一般來說，各污水站都設(shè)有調(diào)節(jié)池?？衫迷摮刈鳛樗獬兀瑢?shí)現(xiàn)一池多用。 ⑹ 水解工藝的產(chǎn)泥量為全耗氧工藝的1/3，可節(jié)省污泥處理系統(tǒng)的投資。 另外，曝氣生物濾池與其他生物處理方法相比還具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)： ⑴ 較小的池容和占地面積 曝氣生物濾池的BOD5容積負(fù)荷可達(dá)到5～6kgBOD5/（m3·d），是常規(guī)活性污泥法或接觸氧化法的6～12倍，所以它的池容和占地面積只有活性污泥法或接觸氧化法的1/10左右，大大節(jié)省了占地面積和大量的土建費(fèi)用。 ⑵ 高質(zhì)量的處理出水 BOD5容積負(fù)荷為6kgBOD5/（m3·d）時(shí)，其出水SS和BOD5可保持在10mg/L以下，COD可保持在60mg/L以下，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國(guó)家《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》之一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。 ⑶ 簡(jiǎn)化處理流程 由于曝氣生物濾池對(duì)SS的生物截流作用，使出水中的活性污泥很少，故不需設(shè)置二沉池和污泥回流泵房，處理流程簡(jiǎn)化，使占地面積進(jìn)一步減少。 ⑷ 基建費(fèi)用、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用節(jié)省 由于該技術(shù)流程短、池容積小和占地省，使基建費(fèi)用大大低于常規(guī)二級(jí)生物處理。同時(shí)，粒狀填料使得充氧效率提高，可接生能源消耗。 ⑸ 管理簡(jiǎn)單 曝氣器生物濾池抗沖擊負(fù)荷能力很強(qiáng)，沒有污泥膨脹問題，微生物也不會(huì)流失，能保持池內(nèi)較高的微生物濃度，因此日常運(yùn)行管理簡(jiǎn)單，處理效果穩(wěn)定。 ⑹ 設(shè)施可間斷運(yùn)行 由于大量的微生物生長(zhǎng)在粒狀填料粗糙多孔的內(nèi)部和表面，微生物不會(huì)流失，即使長(zhǎng)時(shí)間不運(yùn)轉(zhuǎn)也能保持其菌種如長(zhǎng)時(shí)間停止不用后再使用，其設(shè)施可在幾天內(nèi)恢復(fù)正常運(yùn)行。 故擬采用水解——曝氣生物濾池工藝處理本工程廢水。 4.3 廢水處理效率 曝氣生物濾池 調(diào)節(jié)池 水解池 沉淀池 啤酒廢水 Q=5000m3/d 進(jìn)水COD(mg/L) 2000 1800 900 COD去除率(%) 10 50 89 出水COD(mg/L) 1800 900 100<150 進(jìn)水SS(mg/L) 600 480 192 SS去除率(%) 20 60 50 出水SS(mg/L) 480 192 96<150 5．處理單元的計(jì)算和設(shè)計(jì) 5.1 格柵 設(shè)置機(jī)械細(xì)格柵主要用于去除廢水中的細(xì)小固體如空麥殼、麥粒和酵母等有機(jī)物質(zhì)。 5.1.1 柵條間隙數(shù) n= B=S(n-1)+bn 式中 B ——格柵槽的寬度，m； S ——柵條寬度，m； n ——柵條間隙數(shù)量； b ——柵條間隙，m； ——最大設(shè)計(jì)流量，m3/s； α ——格柵的傾角； h ——柵前水深，m； v ——過柵流速，m/s。 柵前流速取0.5m/s，過柵流速v取0.9m/s，柵條間隙b取8mm，柵條寬度S取12mm，柵前水深h取0.4m，格柵傾角α取70°，水量變化系數(shù)取1.3。 格柵槽寬度 B=12(25-1)+8×25=488mm 取B=500mm，推算出n=26個(gè)，h=0.38m 5.1.2 通過格柵的水頭損失 式中 h1 ——通過格柵的水頭損失，m； h0 ——計(jì)算水頭損失，m； k ——系數(shù)，格柵受柵渣堵塞時(shí)，水頭損失增大的倍數(shù)， 一般取3； ——阻力系數(shù)，其值與柵條的斷面形狀有關(guān)，； 取柵條斷面形狀為半圓形矩形，1.83， 5.1.3 柵后槽總高度 H＝h1+h2+h 式中 H ——柵后槽總高度，m； h2 ——柵前渠道超高，一般取0.3m； h ——柵槽中的水深，m。 取柵槽中的水深h為0.38m（等于柵前水深），則： H＝0.36+0.3+0.38＝1.04m 5.1.4 柵槽總長(zhǎng)度 H1= h+h2 式中 L ——柵槽總長(zhǎng)度，m； L1 ——格柵前部漸寬段的長(zhǎng)度，m； L2 ——格柵后部收縮段的長(zhǎng)度，m； B1 ——進(jìn)水渠寬度，m； ——進(jìn)水渠漸寬段展開角，取20°； B ——格柵槽寬度，m； H1 ——柵前槽總高度，m。 取進(jìn)水渠流速為0.67m/s，則： L2=0.14m L=0.28+0.14+1.5+ 5.1.5 每日柵渣量 式中 W ——每日柵渣量，m3/d； W1——柵渣量，取0.07m3柵渣/103m3廢水； KZ——生活污水流量總變化系數(shù)。 m3/d>0.2，故采用機(jī)械清渣。 5.1.6 旋轉(zhuǎn)式細(xì)格柵 機(jī)械細(xì)格柵選用旋轉(zhuǎn)式格柵除污機(jī)一臺(tái)，其主要性能參數(shù)見表5.1.1。 表5.1.1 旋轉(zhuǎn)式格柵除污機(jī)主要技術(shù)參數(shù) 型號(hào) 安裝角度 間隙 電機(jī)功率 運(yùn)動(dòng)速度 設(shè)備寬 排渣高度 XGS500 70° 8 0.75 2.2 500 800 5.2 廢水調(diào)節(jié)池 由于啤酒廢水屬于發(fā)酵工業(yè)，其廢水具有間隙排放的特點(diǎn)，因此造成水量和水質(zhì)的波動(dòng)較大。水量和水質(zhì)的較大波動(dòng)直接影響到后續(xù)處理設(shè)施的穩(wěn)定運(yùn)行，所以必須設(shè)置容積較大的調(diào)節(jié)池，以對(duì)水量和水質(zhì)進(jìn)行調(diào)節(jié)。 本設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)池選用矩形池子，為半地下式，為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。 V=QT 式中 V——調(diào)節(jié)池容積，m3； Q——進(jìn)水流量，m3/s； T——調(diào)節(jié)時(shí)間，h。 取調(diào)節(jié)時(shí)間T為4h，則： V=4×5000/24=833.3m3 調(diào)節(jié)池尺寸。取池內(nèi)水深h為3m，則調(diào)節(jié)池平面面積為： S=833.3/3=277.8m2 取S=280m，長(zhǎng)L=20m，寬B=14m，平面尺寸為20m×14m。 設(shè)定廢水處理站室外地坪為±0.000m，進(jìn)水渠內(nèi)水面標(biāo)高為-0.700m。調(diào)節(jié)池超高取0.3m，則調(diào)節(jié)池實(shí)際水深為H=0.7+3=3.7m。所以調(diào)節(jié)池最終尺寸為長(zhǎng)×寬×高=20m×14m×3.7m。 調(diào)節(jié)池向水解池提升廢水所用提升泵選用KWQ型潛水排污泵二臺(tái)，一用一備，其性能參數(shù)如表5.2.1。 表5.2.1 KWQ型潛水排污泵性能表 型號(hào) 排出口徑 mm 流量 m3/h 揚(yáng)程 m 轉(zhuǎn)速 r/min 功率 KW 重量 Kg KWQ200-250-15-18.5 200 250 15 1450 18.5 420 5.3 水解酸化池 水解（酸化）池具有改善污水可生化性的特點(diǎn)，同時(shí)也可以去除廢水中的部分有機(jī)物，并減少最終排放的剩余污泥量。 水解（酸化）反應(yīng)池的設(shè)計(jì)主要包括池體的設(shè)計(jì)和布水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 5.3.1 水解池的有效容積 W= 式中 W ——水解池的有效容積，m3； ——進(jìn)出水COD的差值，mg/L； ——COD的容積負(fù)荷率，kgCOD/(m3·d)，取 3kgCOD/(m3·d)； =2000(1-10%)-2000(1-10%)(1-50%)=900mg/L W==1500m3 水解池的總面積A為： A= 取水解池填料層高度為3.5m，則水解池截面積為： A==428.6m2 將水解池分為8格，每格面積為a=53.6m2 取池寬為3m，則池長(zhǎng)為18m。 底部布水區(qū)的高度取0.5m，清水區(qū)高度在填料層以上0.5m，超高取0.5m，則水解池總高為H=3.5+0.5+0.5+0.5=5m。 水解池最終尺寸為8×18m×3m×5m。 校核接觸時(shí)間t= 水解池選用組合纖維填料1512m3，其主要技術(shù)參數(shù)見表5.3.1。 表5.3.1 組合纖維填料主要技術(shù)參數(shù) 型號(hào) 塑料環(huán)片直徑 (mm) 填料直徑 (mm) 單片間距離 (mm) 理論比表面積 (m2/m3) ZV-150-80 75 150 80 2000 5.3.2 布水系統(tǒng) 采用穿孔墻布水，取孔數(shù)為6個(gè)，單孔流量為： q==0.058/6=0.0097m3/s 取方形孔，孔口尺寸取位300mm×200mm，則孔口流速為： 根據(jù)水解池格墻的寬度布孔，則孔間距為500 mm，孔邊距為200mm。 5.3.3 布?xì)庀到y(tǒng)設(shè)計(jì) 采用穿孔管布?xì)?，此階段廢水中的COD去除率為50%。需氣量按表面曝氣強(qiáng)度計(jì)算，取為3m3/(m2·h)。則水解池的總需氣量為： GS=8×18×3×3.6×3=1296m3/h 5.3.3.1 干管 空氣流量 取空氣干管流速為10m/s，則干管直徑 取=200mm，則空氣干管氣體流速為。 5.3.3.2 支管 單格水解池需氣量G=GS/8=1296/8=162m3/h。 水解池采用穿孔管曝氣攪拌，防止底部污泥沉積。每根穿孔管長(zhǎng)度取為4.5m，每格水解池布置二行四列，則每根穿孔管的空氣流量為： 取空氣支管流速為8m/s，則支管直徑 取=32mm，則空氣支管氣體流速為。 5.3.3.3 孔眼布置 取孔眼直徑5mm，則=19.6mm2 取孔眼流速為，單個(gè)孔眼流量為： 每根支管孔眼數(shù)為個(gè) 校核孔眼流速為 5.3.4 污泥產(chǎn)量 按每去除1KgCOD產(chǎn)生0.2Kg污泥計(jì)算，則水解池的污泥產(chǎn)量W為： 5.4 中間沉淀池 采用豎流式沉淀池，兩座。 5.4.1 中心管直徑 設(shè)中心管內(nèi)流速v0=0.03m/s，則每池最大設(shè)計(jì)流量q為： q=Q/2=0.029m3/s 中心管截面積為A0=q/v0=0.029/0.03=0.97m2 中心管直徑為d0===1.1m 喇叭口直徑為d1=1.35d0=1.5m 反射板直徑為d2=1.3d1=1.3×1.5=1.9m 5.4.2 沉淀池有效水深 即中心管的高度： h2=3.6vt 式中 v——廢水上升流速，mm/s； t——沉淀時(shí)間，h。 取廢水上升流速v為0.8mm/s，沉淀時(shí)間t為1h，則： h2=3.6×0.8×1=2.88m 5.4.3 中心管喇叭口到反射板之間的間隙高度 h3= 式中 v1——廢水上升流速，m/s； 取廢水上升流速v1為0.02m/s，則： h3==0.3m 5.4.4 沉淀池有效斷面面積 即沉淀區(qū)面積， A1==0.029/0.0008=36.25m2 5.4.5 沉淀池總面積和池徑 沉淀池總面積A=A0+A1=0.97+36.25=37.22m2 沉淀池直徑D===6.9m，取D=7m。 5.4.6 污泥斗高度及污泥斗容積 取截頭圓錐下部直徑為0.4m，污泥斗傾角為55°，則： h5=tg55=4.71m 污泥斗容積V為： V=(R2+Rr+r2) 式中 R——截頭圓錐上部半徑，m； r——截頭圓錐下部半徑，m。 截頭圓錐上部半徑R=D/2=3.5m，截頭圓錐下部半徑r=0.2m。 V=×4.71(3.52+3.5×0.2+0.22)=64m3 5.4.7 沉淀池的總高度 H=h1+h2+h3+h4+h5 式中 h1——超高，m； h4——緩沖層高度，m。 取超高h(yuǎn)1為取0.3m，緩沖層高度h4為0.3m。 H=0.3+2.88+0.3+0.3+4.71=8.5m 5.4.8 集水系統(tǒng) 集水系統(tǒng)采用三角堰匯水槽和環(huán)形集水槽。 5.4.8.1 三角堰集水 取堰上水頭h為0.041m，采用直角三角薄壁堰。 單堰流量q=1.4h2.5=1.4×0.0412.5=0.00048m3/s，則三角堰數(shù)目為 n==0.029/0.00048=60 即沿池徑每6°角設(shè)一個(gè)三角堰，堰寬B為： B=P/n 式中 P——沉淀池周長(zhǎng)，m。 B==0.37m 三角堰有效截面積a=h2=0.0412=0.0017m2 堰流速為u==0.00048/0.0017=0.28m/s 取三角堰高度為0.05m，堰口下緣與出水槽水面的距離為0.07m。 5.4.8.2 環(huán)形集水槽 q環(huán)=Q/4=0.0145m3/s 環(huán)形集水槽寬b取0.3m，槽底坡度il取0.1m。 槽內(nèi)終點(diǎn)水深h1為： h1= 式中 u——槽內(nèi)流速，m/s。 取槽內(nèi)流速u為0.5m/s，則： h1=0.0145/(0.5×0.3)=0.097m 槽內(nèi)起點(diǎn)水深h2為： h2= 式中 hk——臨界水深，m； hk=，則： h2= 當(dāng)流量增加一倍時(shí)，設(shè)槽內(nèi)流速為0.8m/s，則： hk=m h1=m h2= 設(shè)計(jì)取槽內(nèi)水深為0.2m，則槽斷面高度為： H=0.2+0.07+0.05=0.32m 5.4.8.3 集水孔 取孔內(nèi)流速為1m/s，則孔面積為S=0.029/1=0.029m2 孔徑D為： D= 取孔徑為0.2m，則孔內(nèi)流速v為： v=0.029/(0.785×0.22)=0.92m/s 5.4.8.4 采用靜水壓力排泥 排泥采用靜壓排泥的方式。取靜水壓力水頭2.0m，排泥管下端距池底0.2m，管上端伸出水面0.4m。 為減少上浮污泥隨水排入下一級(jí)處理單元，在水面距池壁0.5m處設(shè)擋板，擋板伸入水面以下0.3m，伸出水面以上0.2m。 5.5 曝氣生物濾池 5.5.1 濾池的總有效體積 式中 ——進(jìn)入濾池的日平均廢水量，m3/d； ——進(jìn)出水COD的差值，mg/L； ——COD容積負(fù)荷率，kgCOD/(m3·d)。 此階段=900-100=800mg/L，取6kgCOD/(m3·d)，則： 取濾料層高為H=2.9m，則濾池總面積A為： A=W/H=666.7/2.9=230m2 濾池分為10格，每格面積為a=A/n=230/10=23m2 取方形格，則平面尺寸為4.8m4.8m。 取配水室高度為h1=1.2m，同時(shí)考慮檢修人孔；承托層高度為h2=0.5m，選用鵝卵石，并按一定的級(jí)配，如表5.5.1。 表5.5.1 承托層級(jí)配表 自 上 而 下 卵石直徑/mm 卵石高度/mm 2—4 50 4—8 50 8—16 100 16—25 300 清水區(qū)高度取 h3=1.0m，防止反沖洗時(shí)濾料膨脹流失；取超高h(yuǎn)4=0.5m，則生物濾池總高為： H0=h1+h2+h3+h4+H=1.2+0.5+1.0+0.5+2.9=6.1m 則濾池每格最終尺寸為L(zhǎng)×B×H＝4.8m×4.8×6.1m。 5.5.2 污水流過濾料層高度的空塔停留時(shí)間 實(shí)際停留時(shí)間為 式中 e——空隙率。 選擇頁巖陶粒，e取75.6%。 5.5.3 供氣量的計(jì)算 取曝氣器的充氧效率為15%，則1kgO2相當(dāng)于空氣量為xm3，即： ，得x=22.2m3 此階段COD去除率為89%，即900-100=800mg/L，去除COD總量為 按去除1kgCOD需1kgO2，即需氧量為166.7kg/h。因?yàn)?kgO2相當(dāng)于22.2m3空氣，則需空氣總量為： GS=166.7×22.2=3703.7m3/h 5.5.4 供氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 選用鼓風(fēng)曝氣，取風(fēng)管干管流速為10m/s，則： 管徑Dg=350mm，校核流速為10.7m/s。 風(fēng)管的總阻力h為： h=h1+h2 式中 h1——風(fēng)管的沿程阻力，mmH2O； h2——風(fēng)管的局部阻力，mmH2O； 5.5.4.1 沿程阻力 式中 i——單位管長(zhǎng)阻力，mmH2O/m，在T＝20℃，標(biāo)準(zhǔn)壓力760mmH2O時(shí)，； L ——風(fēng)管長(zhǎng)度，m；取為50m； ——溫度為T℃時(shí)，空氣容重的修正系數(shù)。 其中 ——溫度為T℃時(shí)的空氣容重（Kg/m3）； ——溫度為T℃時(shí)的空氣容重（Kg/m3）； ——大氣壓力為P時(shí)的壓力修正系數(shù)， L取50m。 30℃時(shí)，=0.98。 P取一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，=1.0。 則， 5.5.4.2 局部阻力 式中 ——局部阻力系數(shù)； ——風(fēng)管中平均空氣流速，m/s； ——空氣容重，kg/m3。 取局部阻力系數(shù)之和為10。 在溫度為20℃，標(biāo)準(zhǔn)壓力760mmH2O時(shí)，空氣容重為1.205kg/m3，取T=30℃，則： 式中 P——空氣絕對(duì)壓力，大氣壓； T——空氣溫度，℃。 則， 5.5.4.3 壓縮空氣的絕對(duì)壓力 式中 h1、h2——同前； h3——充氧裝置以上濾池的水深，m； h4——充氧裝置的阻力，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)或當(dāng)?shù)刭Y料； h5——當(dāng)?shù)卮髿鈮?，mmH2O。 充氧裝置以上濾池的水深h3為4.4m，當(dāng)?shù)卮髿鈮篽5為10.1mmH2O，選用單孔膜曝氣器，確定h4=0.28mmH2O。 5.5.4.4 鼓風(fēng)機(jī)所需壓力 H=h1+h2+h3+h4=0.017+0.066+4.4+0.28=4.763mH2O=46.71（KPa） 鼓風(fēng)機(jī)所需流量為3703.7+1296=4999.7m3/h=83.33m3/min，壓力為46.71KPa，選用D型多級(jí)離心鼓風(fēng)機(jī)D45－61型三臺(tái)，兩用一備，其性能參數(shù)見表5.5.2： 表5.5.2 D型多級(jí)離心鼓風(fēng)機(jī)主要性能參數(shù)表 型號(hào) 進(jìn)口流量(m3/min) 升壓(kPa) 配套電動(dòng)機(jī) 主機(jī)重 (Kg) 型號(hào) 轉(zhuǎn)速 (r/min) 功率 (KW) D45－61 45 49 Y250M-2W 2970 55 3400 5.5.4.5 單孔膜曝氣器 每個(gè)單孔膜曝氣器的空氣流量為0.2～0.3m3/h。 單個(gè)濾池需空氣量為GS=370.4m3/h=0.103m3/s，濾池面積為23m2，取空氣流量為0.25m3/h，則曝氣器個(gè)數(shù)為n=370.4/0.25=1480個(gè)。為方便安裝，實(shí)際選用曝氣器1600個(gè)，曝氣器的布置間距為120mm。 5.5.5 配水系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 采用穿孔管大阻力配水系統(tǒng)。 5.5.5.1 干管 進(jìn)水量（水泵出水量）為Q=0.058m3/s 干管流速取 1.5m/s，得管徑dg=222mm，取dg=250mm，則干管流速vg=1.2m/s 5.5.5.2 支管 支管中心間距取az=0.8m 每池支管數(shù) 每根支管入口流量 采用支管管徑dZ=20mm，則支管流速為vZ=1.54m/s 5.5.5.3 孔眼布置 采用孔眼直徑dk=8mm，單孔面積為fk=50.3mm2 取孔口流速為3.5m/s，則單孔流量qk=0.000176m3/s 每根支管孔眼數(shù)為 支管孔眼布置設(shè)兩排，與垂線成45°向下交錯(cuò)排列。 每根支管長(zhǎng)度 孔眼中心間距，取為780mm。 5.5.6 集水系統(tǒng)設(shè)計(jì) 采用三角堰和環(huán)型集水槽集水 5.5.6.1 三角堰集水 取擋板到料板沉淀區(qū)距離為0.5m料板設(shè)計(jì)為60°斜坡，考慮曝氣生物濾池單池面積較小，故采用周邊集水，采用直角三角薄壁堰，按單池進(jìn)水量進(jìn)行計(jì)算，以反沖水量進(jìn)行校核。 取水頭h=0.02m，則單堰流量q為： 三角堰數(shù)目 取n為72個(gè)，則單堰流量較荷為q=0.0000806m3/s，h=0.0201m。 三角堰堰寬B為： 式中 P——曝氣池周長(zhǎng)，m。 取三角堰堰高為0.1m，則堰寬為0.2m。 曝氣生物濾池反沖時(shí)，單堰流量，則堰上水位高度h′=0.067m，沒有超出三角堰的最大負(fù)荷。 三角堰有效截面積a=h2=0.022=0.0004m2 堰口流速為u==0.0000806/0.0004=0.20m/s 堰口下緣與出水槽水面的距離為0.07m。 5.5.6.2 環(huán)形集水槽 以反沖水量計(jì)算環(huán)形集水槽。 q環(huán)=414/(2×3600)=0.0575m3/s 環(huán)形集水槽寬b取0.4m，槽底坡度il取0。 槽內(nèi)終點(diǎn)水深h1為： h1= 式中 u——槽內(nèi)流速，m/s。 取槽內(nèi)流速u為0.9m/s，則： h1=0.0575/(0.9×0.4)=0.16m 槽內(nèi)起點(diǎn)水深h2為： h2= 式中 hk——臨界水深，m； hk=，則： h2= 設(shè)計(jì)取槽內(nèi)水深為0.3m，則槽斷面高度為： H=0.3+0.07+0.1=0.47m 5.5.6.3 集水孔 集水孔即排水管管徑，按反沖水量進(jìn)行計(jì)算。 取孔內(nèi)流速為1m/s，則孔面積為S=0.058/1=0.058m2 孔徑D為： D= 取孔徑為250mm，則孔內(nèi)流速v為： v=0.058/(0.785×0.25)=1.17m/s 5.5.7 反沖洗系統(tǒng)設(shè)計(jì) 采用固定式表面沖洗（水沖洗強(qiáng)度q取5 L/(m2·s)）和空氣輔助擦洗（氣沖洗強(qiáng)度取10L/m2·s）。 5.5.7.1 固定式表面沖洗 ⑴ 干管 反沖洗水量（水泵出水量）為 Q=qf=5×23=115L/s=414m3/h。 干管流速取 1m/s，得管徑dg=383mm，取dg=400mm，則干管流速vg=0.92m/s。 ⑵ 支管 中心間距取az=0.3m 每池支管數(shù) 每根支管入口流量 支管流速取 2.5m/s，得支管管徑dz=42mm，取dz=50mm，則支 管流速為vz=1.83m/s。 ⑶ 孔眼布置 采用孔眼直徑dk=9mm，單孔面積為fk=63.6mm2 取孔口流速為4m/s，則單孔流量qk=0.000254m3/s。 每根支管孔眼數(shù)為 支管孔眼布置設(shè)兩排，與垂線成45°向下交錯(cuò)排列。 每根支管長(zhǎng)度 每排孔眼中心間距，取為310mm。 ⑷ 孔眼水頭損失 取支管壁厚δ=5mm 孔眼直徑與壁厚之比 查表6-30《給水排水手冊(cè)》P556，得流量系數(shù)μ=0.68 則水頭損失，式中 反沖洗泵所需水泵揚(yáng)程H為： 式中 Q ——水泵出水量，L/s； q ——沖洗強(qiáng)度，L/(m2·s)； f ——單格濾池面積，m2； H ——所需水泵壓頭，m； H0——集水槽頂與清水池最低水位高差，m； h1——清水池與濾池間沖洗管的沿程水頭損失與局部損失之和，m； h2——配水系統(tǒng)水頭損失，m； h3——承托層水頭損失，m； h4——濾層水頭損失，m； h5——富余水頭，h5=1～2m。 ① 配水系統(tǒng)水頭損失，按孔口的平均水頭損失計(jì)算 式中 h2——孔口平均水頭損失，m；h2=hk=1.96m q ——沖洗強(qiáng)度，L/(m2·s)； k ——孔眼總面積與濾池面積之比，采用0.25%～0.30%； ——流量系數(shù)，一般為0.65。 ② 經(jīng)承托層的水頭損失 式中 H1——承托層厚度，m； q ——沖洗強(qiáng)度，L/(m2·s)； 取承托層高度為0.5m， ③ 濾料層水頭損失 式中 ——濾料的容重； ——水的容重； ——濾料膨脹前的孔隙率； H2 ——濾料膨脹前的厚度，m。 濾料容重為2.3，濾料膨脹前的空隙率為75.6％，則： 所需水泵揚(yáng)程 H0=5.6m，取h1=1.0m、h5=2.0m，故： H=5.6+1.0+1.96+0.055+0.92+2.0=11.54m 根據(jù)流量Q=414m3/h和壓頭H=11.54m，考慮兩座曝氣生物濾池同時(shí)反沖，反沖泵選用TQL200－200(I)型清水泵三臺(tái)，二用一備，其主要性能參數(shù)見表5.5.3。 表5.5.3 清水泵主要性能參數(shù)表 型號(hào) 流量 m3/h 揚(yáng)程 m 轉(zhuǎn)速 r/min 電機(jī)功率 KW 氣蝕余量 m 重量 Kg TQL200－200(I) 420 12 1450 22 3.5 382 5.5.7.2 空氣輔助擦洗 ⑴ 干管 反沖洗氣量為Q=qf=10×23=230L/s=0.23m3/s。 干管流速取 10m/s，得管徑dg=171mm，取dg=150mm，則干管流速vg=13m/s。 ⑵ 支管 支管中心間距取az=0.4m 每池支管數(shù) 每根支管入口氣流量 支管流速取15m/s，得支管管徑dz=29mm。 取dz=32mm，則支管流速為vz=11.9m/s。 ⑶ 孔眼布置 采用孔眼直徑dk=3mm，單孔面積為fk=9.42mm2。 取孔口流速為25m/s，則單孔流量qk=0.000236m3/s。 每根支管孔眼數(shù)為 支管孔眼布置設(shè)兩排，與垂線成45°向下交錯(cuò)排列 每根支管長(zhǎng)度 每排孔眼中心間距 5.5.8 承托板配水孔 采用平板式鋼筋混凝土圓孔板。 以反沖洗水量Q＝4.8×4.8×5×3.6＝414.72m3/h＝0.1152m3/s設(shè)計(jì)承托板配水孔，流量系數(shù)為0.75，故： q＝0.1152/0.75=0.1536m3/s 取鋼筋混凝土板尺寸為800mm×800mm，板厚為100mm，則板數(shù)為： nb＝a/0.64＝4.8×4.8/0.64＝36個(gè) 取開孔比β為0.8%，則孔總面積為： Fk=0.64×0.8%=0.00512m2 孔型取為圓筒型，孔徑為20mm，則： fk=0.785×202=0.000314m2 孔數(shù)為，取為16個(gè)孔。 孔中心距a＝800/4＝200mm 每孔流量為： 孔流速為： 5.5.9 污泥產(chǎn)量 按每去除1KgCOD產(chǎn)生0.3Kg污泥計(jì)算，則曝氣生物濾池的污泥產(chǎn)量W為： 曝氣生物濾池產(chǎn)生的污泥在反沖洗時(shí)隨水進(jìn)入調(diào)節(jié)池，其中的50%在水解池內(nèi)被消化分解，剩余污泥量為600Kg/d。 5.6 中間水池 中間水池是廢水打入曝氣生物濾池的過渡池，取廢水在其內(nèi)的停留時(shí)間為0.5h。選用矩形池子，為半地下式，為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。 V=QT 式中 V——調(diào)節(jié)池容積，m3； Q——進(jìn)水流量，m3/s； T——調(diào)節(jié)時(shí)間，h。 V=0.5×5000/24=104.2m3 取池內(nèi)水深h為3m，則中間水池平面面積為： S=104.2/3=34.72m2 取S=35m，長(zhǎng)L=7m，寬B=5m，平面尺寸為7m×5m。 設(shè)定廢水處理站室外地坪標(biāo)高為±0.000m，中間水池內(nèi)水面標(biāo)高為-0.500m，超高取0.5m，則中間水池實(shí)際水深為H=0.5+3=3.5m。所以中間水池最終尺寸為長(zhǎng)×寬×高=7m×5m×3.5m。 過濾泵的作用是將廢水由中間水池打入曝氣生物濾池。過濾泵選用KWQ型潛水排污泵二臺(tái)，一用一備，其性能參數(shù)如表5.6.1。 表5.6.1 KWQ型潛水排污泵性能表 型號(hào) 排出口徑 mm 流量 m3/h 揚(yáng)程 m 轉(zhuǎn)速 r/min 功率 KW 重量 Kg KWQ200-250-15-18.5 200 250 15 1450 18.5 420 5.7 清水池 清水池考慮連續(xù)反沖兩個(gè)生物濾池的用水量。 單個(gè)生物濾池的沖洗水量Q為： 式中 q——沖洗強(qiáng)度，L/(m2·s)； f——單格濾池面積，m2； t——反沖洗時(shí)間，s。 取反沖洗時(shí)間t為6min，則 取清水池的容積為245m3(7m×7m×5m)。 5.8 污泥系統(tǒng)設(shè)計(jì) 啤酒污水處理過程產(chǎn)生的污泥來自以下四部分，具體見表5.8.1。 表5.8.1 啤酒廢水污泥的性質(zhì)和數(shù)量 污泥種類 污泥量 (KgMLSS/d) 含水率 (%) 容重 (Kg/m3) 體積 (m3/d) 處置方法 格柵柵渣 336Kg柵渣/d 80 960 0.35 直接外運(yùn) 水解池污泥 900 98 1020 45 進(jìn)入污泥池 沉淀池污泥 480 98 1020 24 進(jìn)入污泥池 曝氣生物濾池污泥 600 98 1020 30 進(jìn)入污泥池 進(jìn)入污泥池污泥合計(jì) 1980 98 1020 99 進(jìn)入污泥 濃縮池 5.8.1 污泥池 污泥池是各處理單元產(chǎn)生的污泥打入污泥濃縮池濃縮的過渡池。設(shè)計(jì)污泥池存儲(chǔ)一天產(chǎn)生的污泥，即99m3。選用矩形池子，為地下式，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。 取池內(nèi)水深h為3m，則污泥池平面面積為： S=99/3=33m2 取長(zhǎng)L=6.6m，寬B=5m，則平面尺寸為6.6m×5m。 設(shè)定廢水處理站室外地坪標(biāo)高為±0.000m，污泥池內(nèi)水面標(biāo)高為-0.500m，超高取0.5m，則污泥池實(shí)際水深為H=0.5+3=3.5m。所以污泥池最終尺寸為長(zhǎng)×寬×高=6.6m×5m×3.5m。 污泥泵的作用是將污泥由污泥池打入污泥濃縮池。污泥泵選用KWQ型潛水排污泵二臺(tái)，一用一備，其性能參數(shù)如表5.8.2。 表5.8.2 KWQ型潛水排污泵性能表 型號(hào) 排出口徑 mm 流量 m3/h 揚(yáng)程 m 轉(zhuǎn)速 r/min 功率 KW 重量 Kg KWQ65-37-13-3 65 37 13 2900 3 80 5.8.2 污泥濃縮池 污泥濃縮池選用重力式污泥濃縮池。 5.8.2.1 設(shè)計(jì)參數(shù) 固體通量M=40kg/(m2·d)； 水力負(fù)荷q=5m3/(m2·d) 濃縮時(shí)間取T=16h； 設(shè)計(jì)污泥量Q=99m3/d； 濃縮后污泥含水率96%。 5.8.2.2 表面積計(jì)算 按固體通量計(jì)算污泥濃縮池表面積F1為： 按水力負(fù)荷計(jì)算污泥濃縮池表面積F2為： 因F1>F2，故選取污泥濃縮池表面積F為49.5m2。 5.8.2.3 直徑 設(shè)計(jì)采用兩座圓形污泥濃縮池，則每座污泥濃縮池的直徑D為： 取D=5.6m，則污泥濃縮池實(shí)際面積A=49.26m2 5.8.2.4 高度 污泥在池中的有效停留時(shí)間T取16h，則污泥濃縮池的有效高度h2為： 污泥斗下圓臺(tái)直徑d取0.8m，高度h4取3m，超高h(yuǎn)1取0.36m，緩沖層高h(yuǎn)3取0.5m，則污泥濃縮池總高度H為： H=h1+h2+h3+h4=0.36+1.34+0.5+3=5.2m 5.8.3 污泥脫水設(shè)備 5.8.3.1 濃漿泵 濃縮后的污泥由濃漿泵打入帶式壓濾機(jī)進(jìn)行脫水處理。濃漿泵選用自吸式無堵塞排污泵兩臺(tái)，一用一備，其性能參數(shù)見表5.8.3。 表5.8.3 自吸式無堵塞排污泵技術(shù)性能參數(shù)表 型號(hào) 流量 m3/h 揚(yáng)程 m 電機(jī)功率 KW 氣蝕余量 m 自吸高度 m 重量 Kg ZW65－30－18 30 18 4 4.5 5.5 200 5.8.3.2 帶式壓濾機(jī) 選用帶寬為1000mm的帶式壓濾機(jī)一套，其性能參數(shù)如表5.8.4。 表5.8.4 帶式壓濾機(jī)主要技術(shù)性能參數(shù)表 型 號(hào) DY1000 處理量（m3/h） 1.4～8 濾帶有效寬度（mm） 1000 濾帶運(yùn)行速度（m/min） 1.4～7 重力過濾面積（m2） 5.6 壓榨過濾面積（m2） 6.8 清洗水壓力（Mpa） ≥0.45 電機(jī)功率（KW） 1.5 外形尺寸（長(zhǎng)×寬×高）（mm） 3750×1760×1850 設(shè)備質(zhì)量（Kg） 3300 6．主要土建、設(shè)備表 6.1 主要處理構(gòu)筑物 主要處理構(gòu)筑物見表6.1。 表6.1 主要處理構(gòu)筑物一覽表 序號(hào) 名稱 外形尺寸（m） 數(shù)量 1 格柵 2.17×0.5×1.04 1座 2 調(diào)節(jié)池 20×14×3.7 1座 3 水解池 18×3×5 8座 4 沉淀池 φ7×8.5 2座 5 中間水池 7×5×3.5 1座 6 曝氣生物濾池 4.8×4.8×6.1 10座 7 清水池 7×7×5 1座 8 污泥池 6.6×5×3.5 1座 9 污泥濃縮池 φ5.6×5.2 2座 10 污泥脫水工房 6×9 1座 11 風(fēng)機(jī)房 6×5 1座 12 其他用房 4×3 4座 6.2 主要設(shè)備材料 主要設(shè)備材料見表6.2。 表6.2 主要設(shè)備材料一覽表 序號(hào) 名稱 型號(hào) 數(shù)量 功率 KW 備注 1 機(jī)械細(xì)格柵 XGS500 1臺(tái) 0.75 2 提升泵 KWQ200-250-15-18.5 2臺(tái) 18.5 一用一備 3 組合纖維填料 ZV-150-80 1512m3 4 污泥泵 KWQ65-37-13-3 2臺(tái) 3 一用一備 5 反沖泵 TQL200－200(I) 3臺(tái) 22 二用一備 6 過濾泵 KWQ200-250-15-18.5 2臺(tái) 18.5 一用一備 7 濃漿泵 ZW65－30－18 2臺(tái) 4 一用一備 8 離心鼓風(fēng)機(jī) D45－61 3臺(tái) 55 二用一備 9 帶式壓濾機(jī) DY1000 1臺(tái) 1.5 7．主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 7.1 建設(shè)規(guī)模（處理能力） 廢水處理站的處理能力為5000m3/d。 7.2 占地面積 廢水處理站總占地面積約2600m3，構(gòu)筑物實(shí)際占地面積約為1500m3，折合每立方米水占地面積為0.52m3。 7.3 勞動(dòng)定員： 廢水處理站共需人員8名，其中行政技術(shù)負(fù)責(zé)人1名，化驗(yàn)員1名，生產(chǎn)操作人員6名（三班三運(yùn)轉(zhuǎn)）。 7.4 裝機(jī)容量和耗電量 本廢水處理站總裝機(jī)容量為321.25KW。 廢水處理站的運(yùn)轉(zhuǎn)功率及耗電量見表7.1。 表7.1 運(yùn)作功率及耗電量一覽表 設(shè)備名稱 型號(hào) 容量 KW 運(yùn)行 臺(tái)數(shù) 工作時(shí)間 h/d 耗電量 KWh/d 機(jī)械細(xì)格柵 XGS500 0.75 1 4 3 提升泵 KWQ200-250-15-18.5 18.5 1 24 444 污泥泵 KWQ65-37-13-3 3 1 8 24 反沖泵 TQL200－200(I) 22 2 2 88 過濾泵 KWQ200-250-15-18.5 18.5 1 24 444 濃漿泵 ZW65－30－18 4 1 8 32 離心鼓風(fēng)機(jī) D45－61 55 2 24 2640 帶式壓濾機(jī) DY1000 1.5 1 8 12 合計(jì) 3687 7.5 運(yùn)行費(fèi)用估算 7.5.1 電費(fèi)(M1) 工業(yè)用電以0.72元/(KW·h)計(jì)，工程日耗電3687KWh，則： M1=(0.72×3687)/5000=0.53元/m3(廢水) 7.5.2 藥劑費(fèi)(M2) 取藥劑費(fèi)M2=0.25元/m3(廢水)。 7.5.3 人員工資(M3) 人均工資以700元/(人·月)計(jì)，則： M3=(8×700)/(30×5000)=0.04元/m3(廢水) 7.5.4 總運(yùn)行費(fèi)用M(不考慮折舊費(fèi)) M=M1+M2+M3=0.53+0.25+0.04=0.82元/m3(廢水) 8．施工圖說明 施工圖紙包含以下內(nèi)容： ⑴ 工藝流程圖：一張，表示清楚各構(gòu)筑物的高程，廢水、污泥、空氣等管線的走向； ⑵ 平面布置圖：一張，表示清楚廢水處理各構(gòu)筑物的相對(duì)位置； ⑶ 水解池單體圖：一張，表示清楚水解池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)； ⑷ 曝氣生物濾池單體圖：一張，表示清楚曝氣生物濾池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。 9．結(jié)論 啤酒廢水屬可生化性較好的廢水，本設(shè)計(jì)通過水解池——曝氣生物濾池工藝處理廢水中的污染物，處理效率較高，出水達(dá)到國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。 由于本工藝是在原有生物膜法的基礎(chǔ)上發(fā)展而來，且兼有活性污泥法的特點(diǎn)，因此本工藝綜合了兩方面的優(yōu)點(diǎn)，具有很高的技術(shù)水平，已得到推廣，適合大、中型污水處理廠處理污水。同時(shí)能夠中水回用，節(jié)省投資，適合廣大廠家采用此工藝。 10．致謝 感謝北京中兵北方環(huán)境科技發(fā)展有限責(zé)任公司姜鑫工程師對(duì)我的耐心輔導(dǎo)和我院領(lǐng)導(dǎo)給予的大力支持，以及高太忠教授的指導(dǎo)。在姜鑫老師和高太忠老師的精心輔導(dǎo)下，我把從大學(xué)四年學(xué)到的書本上的知識(shí)，運(yùn)用到了解決實(shí)際問題中，動(dòng)腦動(dòng)手能力得到進(jìn)一步提高，再次表示誠(chéng)摯的感謝！ 11．參考文獻(xiàn) ⑴ 張自杰主編，環(huán)境工程手冊(cè)——水污染防治卷，高等教育出版社； ⑵ 唐受印、戴友芝主編，水處理工程師手冊(cè)，化學(xué)工業(yè)出版社； ⑶ 孫連溪主編，實(shí)用給水排水工程施工手冊(cè)，中國(guó)建筑工業(yè)出版社； ⑷ 買文寧主編，生物化工廢水處理技術(shù)及工程實(shí)例，化學(xué)工業(yè)出版社； ⑸ 黃銘榮、胡紀(jì)萃主編，水污染治理工程，高等教育出版社。 ⑹ 張統(tǒng)主編，污水處理工藝及工程方案設(shè)計(jì)，中國(guó)建筑工業(yè)出版社； ⑺ 鄭銘主編，環(huán)保設(shè)備——原理·設(shè)計(jì)·應(yīng)用，化學(xué)工業(yè)出版社； ⑻ 北京水環(huán)境技術(shù)與設(shè)備研究中心等主編，三廢處理工程技術(shù)手冊(cè)（廢水卷），化學(xué)工業(yè)出版社； ⑼ 閃紅光主編，環(huán)境保護(hù)設(shè)備選用手冊(cè)——水處理設(shè)備，化學(xué)工業(yè)出版社； ⑽ 上海市政工程設(shè)計(jì)院主編，給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)（第３冊(cè)）——城市給水，中國(guó)建筑工業(yè)出版社； ⑾ 中國(guó)市政工程西北設(shè)計(jì)院主編，給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)（第11冊(cè)）——常用設(shè)備，中國(guó)建筑工業(yè)出版社； ⑿ 王凱軍、秦人偉主編，發(fā)酵工業(yè)廢水處理，化學(xué)工業(yè)出版社； ⒀ 唐受印、戴友芝等主編，食品工業(yè)廢水處理，化學(xué)工業(yè)出版社； ⒁ 丁忠浩，有機(jī)廢水處理技術(shù)及應(yīng)用，化學(xué)工業(yè)出版社； ⒂ 張統(tǒng)，間歇式活性污泥法污水處理技術(shù)及工程實(shí)例，化學(xué)工業(yè)出版社； ⒃ 化學(xué)工業(yè)出版社組織，水處理工程典型設(shè)計(jì)實(shí)例，化學(xué)工業(yè)出版社； ⒄ 王凱軍、賈立敏，城市污水生物處理新技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用，化學(xué)工業(yè)出版社； ⒅ 張卯均，三廢治理與利用，冶金工業(yè)出版社； ⒆ 鄭