啤酒廠廢水處理廠工藝設(shè)計模板

啤酒廠廢水處理廠工藝設(shè)計資料內(nèi)容僅供參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請聯(lián)系本人改正或者刪除。某啤酒廠污水處理廠工藝設(shè)計摘要本文根據(jù)前人的研究成果綜述了啤酒廢水的處理和利用現(xiàn)狀,有針對性的對啤酒廢水自身的特性,經(jīng)過對酸化――SBR處理啤酒廢水,UASB＋SBR法處理啤酒廢水,新型接觸氧化法處理啤酒廢水,生物接觸氧化法處理啤酒廢水,上流式厭氧污泥床(UASB)等處理啤酒廢水的幾種處理方法的詳細(xì)分析,確定最佳方案即用UASB。UASB的主要組成部分是反應(yīng)器。本文介紹了有關(guān)UASB的處理流程和設(shè)計的計算,對格柵,調(diào)節(jié)池,UASB池,氣浮池,污泥濃縮池等進(jìn)行了精細(xì)的設(shè)計和計算。并對主要構(gòu)筑物UASB池,SBR池做了詳細(xì)的說明。UASB處理高濃度有機(jī)廢水,其關(guān)鍵是培養(yǎng)出沉降性能良好的厭氧顆粒污泥。采用此工藝,不但使處理流程簡潔,也節(jié)省了運(yùn)行費(fèi)用,在降低廢水濃度的同時,還能夠回收在處理過程中所產(chǎn)沼氣作為能源的利用。以便我為進(jìn)一步探討效益資源型處理技術(shù)提供借鑒。關(guān)鍵字:啤酒工業(yè)廢水處理UASB反應(yīng)器WastewaterTreatmentofaBreweryProcessDesignAbstractsincethereishighorganiccontentinthebrewerywastewater,ifdrainoffthewastewater,itwillnotonlypollutetheenvironmentbutalsoreducetherawmaterialutilizationofthebeerindustry,sotherearemanyscholarsandmanufacturersresearchthebeerwastewatertreatmentandutilizationoftechnology,basedonpreviousresearchresultsinChinabrewerywastewaterhandlinganduseofthestatusquo,targetedbrewerywastewatercharacteristics,acidification-SBRtreatmentofbrewerywastewaterbyUASB+SBRtreatmentofbrewerywastewater,thenewcontactoxidationtreatmentofbrewerywastewater,biologicalcontactoxidationtreatmentofbrewerywastewater,severaloftheupflowanaerobicsludgeblanket(UASB)treatmentofbrewerywastewatertreatmentmethodsdetailedanalysistodeterminethebestoptionwiththeUASB.ThemainpartofUASBisthereactor.ThisarticledescribesthecalculationoftherelatedprocessesanddesignoftheUASB,andalsomakesameticulouscaculationofthegrill,adjustmentpool,theUASBpool,contactoxidationtank,flotationtankandsludgethickenerpool.ItalsodoesadetaileddescriptionofthemainstructurestheUASBpoolandcontactoxidationtank.ForUASBtreatmentofhighconcentrationorganicwastewater,thekeyistocultivateagoodsettlingcharacteristicsofanaerobicgranularsludge.Adoptthistechnologynotonlymakethetreatmentprocessesmoresimple,savingsinoperatingcostsbutalsocanretrievethebiogasthatproducedinthetreatmentforenergyusingwhilereducingwastewaterconcentration.Sothatcanprovideusreferencesforfurtherstudyoftheeffectivenessofresource-basedprocessingtechnology.Keywords:beerindustrythetreatmentofwastewaterUASBreactor目錄1緒論 11.1概述 11.1.1啤酒生產(chǎn)工藝 11.1.2啤酒廠廢水主要來源 11.1.3啤酒生產(chǎn)廢水特點(diǎn) 21.2啤酒廢水的處理與利用 21.2.1好氧生物處理 31.2.2厭氧生物處理 41.3啤酒廠廢水處理工藝組合 51.3.1酸化—SBR法處理啤酒廢水 51.3.2UASB—好氧接觸氧化工藝處理啤酒廢水 61.3.3UASB反應(yīng)器＋氧化溝工藝處理啤酒廢水 62設(shè)計水質(zhì)水量及設(shè)計要求 72.1設(shè)計任務(wù) 72.1.1設(shè)計依據(jù)及范圍 72.2工藝流程選擇 82.2.1工藝確定 82.2.2工藝流程圖 92.2.3主要構(gòu)筑物作用 93主要構(gòu)筑物計算 113.1格柵 113.1.1格柵的柵條間隙數(shù) 113.1.2柵槽寬度B 113.1.3通過格柵的水頭損失 113.1.4柵后槽總高度H 123.1.5柵槽總長度L 123.1.6每日柵渣量W 133.1.7格柵除污機(jī)選擇 133.2事故池 133.2.1設(shè)計參數(shù) 133.2.2設(shè)計計算 133.3調(diào)節(jié)池 143.3.1設(shè)計參數(shù) 143.3.2設(shè)計計算 143.4氣浮池 153.4.1設(shè)計參數(shù) 153.4.2設(shè)計計算 153.4.3設(shè)備選型 173.5UASB反應(yīng)器 173.5.1設(shè)計說明 173.5.2設(shè)計參數(shù) 173.5.3設(shè)計計算 183.6SBR池 213.6.1參數(shù)選取 213.6.2設(shè)計計算 223.6.3設(shè)備選型 253.7污泥濃縮池 253.7.1設(shè)計參數(shù) 253.7.2設(shè)計計算 253.8污泥脫水間 283.8.1設(shè)計參數(shù) 283.8.2設(shè)計計算 283.8.3污泥脫水設(shè)備選型 283.9清水池 283.9.1參數(shù)選擇 283.9.1平面尺寸計算 284平面及高程布置 294.1平面布置 294.2高程布置 304.2.1高程布置原則如下： 304.2.2水頭損失計算 304.3高程計算 345部分設(shè)備的選擇 345.1泵的選擇 345.1.1選泵原則 345.1.2計算選泵 355.2風(fēng)機(jī)的選擇 355.3脫水機(jī)的選擇 366結(jié)論 37謝辭 38參考文獻(xiàn) 39附錄 40外文文獻(xiàn) 42外文翻譯 491緒論1.1概述隨著人們生活水平的不斷提高,中國啤酒工業(yè)發(fā)展迅速,啤酒產(chǎn)量較過去有了大幅度提高,已成為世界五大啤酒生產(chǎn)國之一。截止1986[1]年上半年止,全國啤酒產(chǎn)量1860萬t。以生產(chǎn)1t啤酒生產(chǎn)20m3廢水計算,則啤酒工業(yè)排放的廢水量每年達(dá)3.72億m3,污染物中BOD5為(18.6~33.5)萬t,CODCr為(37.2~55.8)萬t,SS為(7.4~14.9)萬t。1.1.1啤酒生產(chǎn)工藝制造啤酒的主要原料是大麥和大米,輔之以啤酒花和鮮酵母。啤酒生產(chǎn)的過程是先將大麥制成麥芽(制麥流程見圖1-1-1)。將麥芽粉碎與糊化的大米用溫水混合進(jìn)行糖化,糖化結(jié)束后立即過濾,除去麥糟,然后冷卻和澄清。澄清的麥汁冷卻至6.5~8.0℃,接種酵母,進(jìn)行發(fā)酵.發(fā)酵分主發(fā)酵和后發(fā)酵。主發(fā)酵是將糖化轉(zhuǎn)化成乙醇和二氧化碳;后發(fā)酵是將主酵嫩酒送至后酵罐,長期低溫貯藏,以完成殘?zhí)堑淖詈蟀l(fā)酵,澄清啤酒,促進(jìn)成熟。經(jīng)過后發(fā)酵的成熟酒,需經(jīng)過濾或分離去除殘余酵母和蛋白質(zhì)。過濾后的成品酒,若作為鮮啤酒出售,可直接裝桶就地銷售。外運(yùn)的或出口的啤酒,必須經(jīng)殺菌,以保證其生物穩(wěn)定性,殺菌后的啤酒為熟啤酒。大麥大麥干燥篩選浸麥發(fā)芽貯藏成品麥芽排水干燥圖1-1-1制麥工藝過程圖示1.1.2啤酒廠廢水主要來源啤酒廠廢水主要來源有: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、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;灌裝過程洗瓶水、滅菌水及破瓶啤酒;冷卻水和成品車間洗滌水;以及來自辦公室、食堂、單身宿舍和浴室的生活污水。1.1.3啤酒生產(chǎn)廢水特點(diǎn)啤酒生產(chǎn)過程用水量很大,特別是釀造、罐裝工序過程,由于大量使用新鮮水,相應(yīng)生產(chǎn)大量廢水。由于啤酒生產(chǎn)工序較多,不同啤酒廠生產(chǎn)過程中噸酒耗水量和水質(zhì)相差較大。管理和技術(shù)水平較高的啤酒廠噸酒耗水量為8～12t,中國啤酒廠的噸酒耗水量一般大于該數(shù)值。國內(nèi)每噸啤酒從糖化到罐裝總耗水10～20m3。啤酒工業(yè)廢水可分為以下幾類:⑴清潔廢水冷凍機(jī)、麥汁和發(fā)酵冷卻水等。這類廢水基本上未受污染。⑵清洗廢水如大麥浸漬廢水、大麥發(fā)芽降溫噴霧水、清洗生產(chǎn)裝置廢水、漂洗酵母水、洗瓶機(jī)初期洗滌水、酒罐消毒廢液和地面沖洗水等。這類廢水受到不同程度的有機(jī)污染。⑶沖渣廢水如麥糟液、冷熱凝固物、酒花糟、濾酒渣和殘堿性洗滌液等。這類廢水中含有大量的懸浮性固體有機(jī)物。工段中將產(chǎn)生麥汁冷卻水、麥糟、裝置洗滌水、熱凝固物和酒花糟。⑷裝酒廢水在罐裝酒時,機(jī)器的跑冒滴漏時有發(fā)生,還經(jīng)常出現(xiàn)冒酒。廢水中摻雜了大量殘酒,另外噴淋時造成炸瓶現(xiàn)象使大量啤酒灑在噴淋水中。⑸洗瓶廢水清洗瓶子時先用堿性洗滌劑浸泡,然后用壓力水初洗和終洗。瓶子清洗水中含參與堿性洗滌劑、殘酒和泥砂等。因此廢堿性洗滌劑應(yīng)先進(jìn)入調(diào)節(jié)、沉淀裝置進(jìn)行單獨(dú)處理,以此來節(jié)省污水處理藥劑用量[3]。1.2啤酒廢水的處理與利用鑒于啤酒廢水自身的特性,啤酒廢水不能直接排入水體,據(jù)統(tǒng)計,啤酒廠工業(yè)廢水如不經(jīng)處理,每生產(chǎn)100噸啤酒所排放出的BOD值相當(dāng)于14000人生活污水的BOD值,懸浮固體SS值相當(dāng)于8000人生活污水的SS,其污染程度是相當(dāng)嚴(yán)重的,因此要對啤酒廢水進(jìn)行一定的處理。當(dāng)前常根據(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因此,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(fù)荷,再用好氧生物處理。當(dāng)前國內(nèi)的啤酒廠工業(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)。80年代中前期,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(jī)械曝氣充氧,其電耗高及運(yùn)行費(fèi)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(yùn)行。隨著人們對于節(jié)能價值和意義的認(rèn)識不斷變化與提高,開發(fā)節(jié)能工藝與產(chǎn)品引起了國內(nèi)環(huán)保界的重視。1988年開封啤酒廠國內(nèi)首次將厭氧酸化技術(shù)成功的引用到啤酒廠工業(yè)廢水處理工程中,節(jié)能效果明顯,約節(jié)能30%～50%,而且使整個工藝達(dá)標(biāo)排放更加容易和可靠。隨著改革開放的發(fā)展,90年代初完整的厭氧技術(shù)也在國內(nèi)啤酒、飲料行業(yè)得到應(yīng)用。這里所說完整的意義在于除厭氧生化技術(shù)外,沼氣經(jīng)過自動化系統(tǒng)得到燃燒,這是厭氧系統(tǒng)安全運(yùn)行和不產(chǎn)生二次污染的重要保證,這也是國內(nèi)外開發(fā)厭氧技術(shù)和設(shè)備應(yīng)充分引起重視的問題。厭氧技術(shù)的引進(jìn)與應(yīng)用能耗節(jié)約70%以上。當(dāng)前,國內(nèi)外普遍采取生化法處理啤酒廢水。根據(jù)處理過程中是否需要曝氣,能夠把生化處理法分為好氧生物處理和厭氧生物處理兩大類。1.2.1好氧生物處理好氧生物處理是在氧氣充分的情況下,利用好氧微生物的生命活動氧化啤酒廢水中的有機(jī)物,其產(chǎn)物是二氧化碳、水及能量(釋放于水中)。這種方法沒有考慮到廢水中有機(jī)物的利用問題,因此處理成本較高?；钚晕勰喾ā⑸锬しā⑸罹貧夥ㄊ禽^有代表性的好氧生物處理方法[3]。1.活性污泥法活性污泥法是中、低濃度有機(jī)廢水處理中使用最多,運(yùn)行最可靠的方法,具有投資省,處理效果好等優(yōu)點(diǎn)。該處理工藝的主要部分是曝氣池和沉淀池。廢水進(jìn)入曝氣池后,與活性污泥(含大量的好氧微生物)混合,在人工充氧的條件下,活性污泥吸附并氧化分解水中的有機(jī)物,而污泥和水的分離則由沉淀池來完成。中國的珠江啤酒廠,煙臺啤酒廠,上海益民啤酒廠,武漢西湖啤酒廠。廣州啤酒廠和長春啤酒廠等廠家均采用此法處理啤酒廢水.據(jù)報道,進(jìn)水CODcr為1200－1500mg/L時出水CODcr可降至50－100mg/L.去除率為94％－96％?；钚晕勰嗵幚砥【茝U水的缺點(diǎn)時動力消耗大,處理中常出現(xiàn)污泥膨脹。污泥膨脹的原因是啤酒廢水中碳水化合物含量過高,而N,P,Fe等營養(yǎng)物質(zhì)缺乏,各營養(yǎng)成分比例失調(diào),導(dǎo)致微生物不能正常生長而死亡。解決的辦法是投加含N,P的化學(xué)藥劑,但這將使處理成本提高。而較為經(jīng)濟(jì)的方法是把生活污水(其中N,P濃度較大)和啤酒廢水混合。間歇式活性污泥法(SBR)經(jīng)過間歇曝氣能夠使動力消耗顯著降低,同時,廢水處理時間也短于普通活性污泥法。例如。珠江啤酒廠引進(jìn)比利時SBR專利技術(shù),廢水廠處理時間僅需19－20h,比普通活性污泥法縮短10－11h,CODcr的去除率也在96％以上,揚(yáng)州啤酒廠和三明市大田啤酒廠采用SBR技術(shù)處理啤酒廢水,也收到了同樣的效果.2.深井曝氣法為了提高曝氣過程中氧的利用率,節(jié)省能耗,加拿大安大略省的巴利啤酒廠,中國的上海啤酒廠和北京五星啤酒廠均采用深井曝氣法(超深水曝氣)處理啤酒廢水。深井曝氣實(shí)際上是以地下深井作為曝氣池的活性污泥法,曝氣池由下降管以及上升管組成。將廢水和污泥引入下降管,在井內(nèi)循環(huán),空氣注入下降管或同時注入兩管中,混合液則由上升管排至固液分離裝置,即廢水循環(huán)是靠上升管和下降管的靜水壓力差進(jìn)行的。其優(yōu)點(diǎn)是:占地面積少,效能高,對氧的利用率大,無惡臭產(chǎn)生等。據(jù)測定,當(dāng)進(jìn)水BOD5濃度為2400mg/L時,出水濃度可降為50mg/L,去除率高達(dá)97．92％。當(dāng)然,深井曝氣也有不足之處,如施工難度大,造價高,防滲漏技術(shù)不過關(guān)等。3.生物膜法與活性污泥法生物膜法時在處理池內(nèi)加入軟性填料,利用固著生長于填料表面的微生物對廢水進(jìn)行處理,不會出現(xiàn)污泥膨脹的問題。生物接觸氧化池和生物轉(zhuǎn)盤是這類方法的代表,在啤酒廢水治理中均被采用,主要是降低啤酒廢水中的BOD5。生物接觸氧化池是在微生物固著生長的同時,加以人工曝氣。這種方法能夠得到很高的固體濃度和較高的有機(jī)負(fù)荷,因此處理效果高,占地面積也小于活性污泥法。國內(nèi)的淄博啤酒廠,青島啤酒廠,渤海啤酒廠荷徐州釀酒總廠等廠家的廢水處理中采用了這種技術(shù)。青島啤酒廠在二段生物接觸氧化之后輔以混凝氣浮處理,啤酒廢水中CODcr和BOD5的取出率分別在80％和90％以上。在此基礎(chǔ)上,山東省環(huán)科所改常壓曝氣為加壓曝氣(P＝0.25～0.30MPa),目的在于強(qiáng)化氧的傳質(zhì),有效提高廢水中溶解氧的濃度,以滿足中高濃度廢水中微生物和有機(jī)物氧化分解的需要。結(jié)果表明,當(dāng)容積負(fù)荷<=13.33kg·m-3·d-1COD,停留時間為3～4小時.COD和BOD平均去除率分別達(dá)到93.52％和99.03％。由于停留時間縮短為原來的1/3～1/4,運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用也降低。生物轉(zhuǎn)盤是較早用以處理啤酒廢水的方法。她主要由盤片、氧化槽轉(zhuǎn)動軸和驅(qū)動裝置等部分組成,依靠盤片的轉(zhuǎn)動來實(shí)現(xiàn)廢水與盤上生物膜的接觸和充氧。該法運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定動力消耗少,但低溫對運(yùn)行影響大,在處理高濃度廢水是需增加轉(zhuǎn)盤組數(shù)。該方法在美國應(yīng)用較普及,國內(nèi)的杭州啤酒廠、上海華光啤酒廠和浙江慈溪啤酒廠也在使用。據(jù)報道,廢水中BOD5的去除率在80％以上。1.2.2厭氧生物處理厭氧生物處理適用于高濃度有機(jī)廢水(CODcr>mg·L-1,BOD5>1000mg·L-1)。它是在無氧條件下,靠厭氧細(xì)菌的作用分解有機(jī)物。在這一過程中,參加生物降解的有機(jī)基質(zhì)有50％～90％轉(zhuǎn)化為沼氣(甲烷),而發(fā)酵后的剩余物又可作為優(yōu)質(zhì)肥料和飼料。因此,啤酒廢水的厭氧生物處理受到了越來越多的關(guān)注。厭氧生物處理包括多種方法,但以升流式厭氧污泥床(UASB)技術(shù)在啤酒廢水的治理方面應(yīng)用最為成熟。UASB的主要組成部分是反應(yīng)器,其底部為絮凝和沉淀性能良好的厭氧污泥構(gòu)成的污泥床,上部設(shè)置了一個專用的氣－液－固分離系統(tǒng)(三相分離室)。廢水從反應(yīng)器底部加入,在向上流穿過生物顆粒組成的污泥床時得到降解,同時生成沼氣(氣泡)。氣,液,固(懸浮污泥顆粒)一同升入三相分離室,氣體被收集在氣罩里,而污泥顆粒受重力作用下沉至反應(yīng)器底部,水則經(jīng)出流堰排出。截至1990年9月,全世界已建成30座生產(chǎn)性UASB反應(yīng)器處理啤酒廢水,總?cè)莘e達(dá)60600立方米。當(dāng)前已有北京啤酒廠,沈陽啤酒廠等廠家利用UASB來處理啤酒廢水。荷蘭美國的某些公司所設(shè)計的UASB反應(yīng)器對啤酒廢水CODcr的去處率為80％－86％,北京啤酒廠UASB處理裝置中試結(jié)果也保持在這一水平,而且其沼氣產(chǎn)率為0.3－0.5m3/kg(COD)。清華大學(xué)在常溫條件下利用UASB厭氧處理啤酒廢水的研究結(jié)果表明,進(jìn)水CODcr濃度為mg·L-1時,去處率為85％－90％。沈陽啤酒廠采用回收固性物及厭氧消化綜合治理工藝,實(shí)行清污分流,集中收集CODcr大于5000mg·L-1d的高濃度有機(jī)廢水送入UASB進(jìn)行厭氧處理,廢水中CODcr的質(zhì)能利用率可達(dá)91.93％。1.3啤酒廠廢水處理工藝組合1.3.1酸化—SBR法處理啤酒廢水其主要處理設(shè)備是酸化柱和SBR反應(yīng)器。這種方法在處理啤酒廢水時,在厭氧反應(yīng)中,放棄反應(yīng)時間長、控制條件要求高的甲烷發(fā)酵階段,將反應(yīng)控制在酸化階段,這樣較之全過程的厭氧反應(yīng)具有以下優(yōu)點(diǎn):1.由于反應(yīng)控制在水解、酸化階段反應(yīng)迅速,故水解池體積小。2.不需要收集產(chǎn)生的沼氣,簡化了構(gòu)造,降低了造價,便于維護(hù),易于放大。3.對于污泥的降解功能完全和消化池一樣,產(chǎn)生的剩余污泥量少。同時,經(jīng)水解反應(yīng)后溶解性COD比例大幅度增加,有利于微生物對基質(zhì)的攝取,在微生物的代謝過程中減少了一個重要環(huán)節(jié),這將加速有機(jī)物的降解,為后續(xù)生物處理創(chuàng)造更為有利的條件。4.酸化—SBR法處理高濃度啤酒廢水效果比較理想,去除率均在94%以上,最高達(dá)99%以上。要想使此方法在處理啤酒廢水達(dá)到理想的效果時運(yùn)行環(huán)境要達(dá)到下列要求:(1)酸化—SBR法處理中高濃度啤酒廢水,酸化至關(guān)重要,它具有兩個方面的作用,其一是對廢水的有機(jī)成分進(jìn)行改性,提高廢水的可生化性;其二是對有機(jī)物中易降解的污染物有不可忽視的去除作用。酸化效果的好壞直接影響SBR反應(yīng)器的處理效果,有機(jī)物去除主要集中在SBR反應(yīng)器中。(2)酸化—SBR法處理啤酒廢水受進(jìn)水堿度和反應(yīng)溫度的影響,最佳溫度是24℃,最佳堿度范圍是500～750mg/L。視原水水質(zhì)情況,如堿度不足,采取預(yù)調(diào)堿度方法進(jìn)行本工藝處理;若溫度差別不大,運(yùn)行參數(shù)可不做調(diào)整,若溫度差別較大,視具體情況而定。1.3.2UASB—好氧接觸氧化工藝處理啤酒廢水此處理工藝中主要處理設(shè)備是上流式厭氧污泥床和好氧接觸氧化池,處理主要過程為:廢水經(jīng)過轉(zhuǎn)鼓過濾機(jī),轉(zhuǎn)鼓過濾機(jī)對SS的去除率達(dá)10%以上,隨著麥殼類有機(jī)物的去除,廢水中的有機(jī)物濃度也有所降低。調(diào)節(jié)池既有調(diào)節(jié)水質(zhì)、水量的作用,還由于廢水在池中的停留時間較長而有沉淀和厭氧發(fā)酵作用。由于增加了厭氧處理單元,該工藝的處理效果非常好。上流式厭氧污泥床能耗低、運(yùn)行穩(wěn)定、出水水質(zhì)好,有效地降低了好氧生化單元的處理負(fù)荷和運(yùn)行能耗(因?yàn)楹醚跆幚韱卧哪芎闹苯雍吞幚碡?fù)荷成正比)。好氧處理(包括好氧生物接觸氧化池和斜板沉淀池)對廢水中SS和COD均有較高的去除率,這是因?yàn)閺U水經(jīng)過厭氧處理后仍含有許多易生物降解的有機(jī)物。該工藝處理效果好、操作簡單、穩(wěn)定性高。上流式厭氧污泥床和好氧接觸氧化池相串聯(lián)的啤酒廢水處理工藝具有處理效率高、運(yùn)行穩(wěn)定、能耗低、容易調(diào)試和易于每年的重新啟動等特點(diǎn)。只要投加占厭氧池體積1/3的厭氧污泥菌種,就能夠保證污泥菌種的平穩(wěn)增長,經(jīng)過3個月的調(diào)試UASB即可達(dá)到滿負(fù)荷運(yùn)行。整個工藝對COD的去除率達(dá)96.6%,對懸浮物的去除率達(dá)97.3%～98%[3],該工藝非常適合在啤酒廢水處理中推廣應(yīng)用。1.3.3UASB反應(yīng)器＋氧化溝工藝處理啤酒廢水此工藝采用厭氧和好氧相串聯(lián)的方式,厭氧采用內(nèi)循環(huán)UASB技術(shù),好氧處理用地有一處狹長形池塘,為了降低土建費(fèi)用,因地制宜,采用氧化溝工藝。本處理工藝的關(guān)鍵設(shè)備是UASB反應(yīng)器。該反應(yīng)器是利用厭氧微生物降解廢水中的有機(jī)物,其主體分為配水系統(tǒng),反應(yīng)區(qū),氣、液、固三相分離系統(tǒng),沼氣收集系統(tǒng)四個部分。厭氧微生物對水質(zhì)的要求不象好氧微生物那么寬,最佳pH為6.5－7.8,最佳溫度為35℃－40℃,而本工程的啤酒廢水水質(zhì)超出了這個范圍。這就要求廢水進(jìn)入UASB反應(yīng)器之前必須進(jìn)行酸度和溫度的調(diào)節(jié)。這無形中增加了電器,儀表專業(yè)的設(shè)備投資和設(shè)計難度。UASB反應(yīng)器的出水水質(zhì)一般都比較穩(wěn)定,在回流系統(tǒng)的作用下重新回到配水系統(tǒng)。這樣一來能提高UASB反應(yīng)器對進(jìn)水水溫、pH值和COD濃度的適應(yīng)能力,只需在UASB反應(yīng)器進(jìn)水前對其pH和溫度做一粗調(diào)即可。UASB反應(yīng)器采用環(huán)狀穿孔管配水,經(jīng)過三相分離器出水,并在三相分離器的上方增加側(cè)向流絮凝反應(yīng)沉淀器,它由玻璃鋼板成75°安裝而成,能在最大程度上截留三相分離出水中的顆粒污泥。此處理工藝主要有以下特點(diǎn):1.實(shí)踐證明,采用內(nèi)循環(huán)UASB反應(yīng)器＋氧化溝工藝處理啤酒廢水是可行的,其運(yùn)行結(jié)果表明CODcr總?cè)コ矢哌_(dá)95％以上。2.由于采用的是內(nèi)循環(huán)UASB反應(yīng)器和氧化溝工藝串聯(lián)組合的方式,可根據(jù)啤酒生產(chǎn)的季節(jié)性、水質(zhì)和水量的情況調(diào)整UASB反應(yīng)器或氧化詢處理運(yùn)行組合,以便進(jìn)一步降低運(yùn)行費(fèi)用。2設(shè)計水質(zhì)水量及設(shè)計要求2.1設(shè)計任務(wù)2.1.1設(shè)計依據(jù)及范圍(1)設(shè)計規(guī)模:水量1000m3(2)進(jìn)出水水質(zhì)根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門水質(zhì)監(jiān)測及其它同類污水廠調(diào)查,確定設(shè)計進(jìn)出水水質(zhì)[1]。廢水處理站進(jìn)出水水質(zhì):項目COD(mg/l)BOD5(mg/l)SS(mg/l)pH進(jìn)水水質(zhì)4000~60002500~35001000~30006~9出水水質(zhì)≤150≤60≤2006~9處理程度計算:COD去除率η1=(6000-150)/6000×100%=97.5%BOD5去除率η2=(3500-60)/3500×100%=98.29%SS去除率η3=(3000-200)/3000×100%=93.33%(3)自然條件根據(jù)廠方提供的自然條件獲悉:室外年平均氣溫13.60C,室外年極端最高氣溫40.50C,最低氣溫-14.7℃,夏季主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槲鞅憋L(fēng),擬建處理站場地基本平整,有效使用面積14000—16000m2,最高洪水水位1.700米最大凍土深度0.600米2.2工藝流程選擇2.2.1工藝確定根據(jù)設(shè)計任務(wù)本處理采用UASB+SBR工藝流程,主要包括UASB反應(yīng)器和SBR反應(yīng)器。將UASB和SBR兩種處理單元進(jìn)行組合,所形成的處理工藝突出了各自處理單元的優(yōu)點(diǎn),使處理流程簡潔,節(jié)省了運(yùn)行費(fèi)用,而把UASB作為整個廢水達(dá)標(biāo)排放的一個預(yù)處理單元,在降低廢水濃度的同時,可回收所產(chǎn)沼氣作為能源利用。同時,由于大幅度減少了進(jìn)入好氧處理階段的有機(jī)物量,因此降低了好氧處理階段的曝氣能耗和剩余污泥產(chǎn)量,從而使整個廢水處理過程的費(fèi)用大幅度減少。采用該工藝既降低處理成本,又能產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。而且UASB池正常運(yùn)行后,每天產(chǎn)生大量的沼氣,將其回收作為熱風(fēng)爐的燃料,可供飼料烘干使用。UASB去除COD達(dá)7500kg/d,以沼氣產(chǎn)率為0.5m3/kgCOD計算,UASB產(chǎn)氣量為3500m3/d(甲烷含量為55%～65%)。沼氣的熱值約為22680kJ/m3,煤的熱值為21000kJ/t計算,則1m3沼氣的熱值相當(dāng)于1kg原煤,這樣可節(jié)煤約4t/d左右,年收益約為39.6萬元。UASB+SBR法處理工藝與水解酸化+SBR處理工藝相比有以下優(yōu)點(diǎn):(1)節(jié)約廢水處理費(fèi)用。UASB取代原水解酸化池作為整個廢水達(dá)標(biāo)排放的一個預(yù)處理單元,削減了全部進(jìn)水COD的75%,從而降低后續(xù)SBR池的處理負(fù)荷,使SBR池在廢水處理量增加的情況下,運(yùn)行周期同樣為12h,廢水也能達(dá)標(biāo)排放。也就是說,耗電量并沒有隨廢水處理量的增加而增加。同原工藝相比較,每天實(shí)際節(jié)約1500～2500m3廢水的處理費(fèi)用,節(jié)約能耗約21.4萬元/a。(2)節(jié)約污泥處理費(fèi)用。廢水經(jīng)過UASB處理后,75%的有機(jī)物被去除,使SBR處理負(fù)荷大大降低,產(chǎn)泥量相應(yīng)減少。水解酸化+SBR處理工藝工藝計算,產(chǎn)泥量達(dá)17t/d(產(chǎn)泥率為0.3kg污泥/kgCOD,污泥含水率為80%),UASB+SBR法處理工藝產(chǎn)泥量只有5t/d(含水率為80%)左右,只有水解酸化+SBR處理工藝的1/3,污泥處理費(fèi)用大大減少,節(jié)約污泥處理費(fèi)用約為20元/a。實(shí)踐證明,UASB成功處理高濃度啤酒廢水的關(guān)鍵是培養(yǎng)出沉降性能良好的厭氧顆粒污泥。顆粒污泥的形成時厭氧細(xì)菌群不斷繁殖,積累的結(jié)果,較多的污泥負(fù)荷有利于細(xì)菌獲得充分的營養(yǎng)基質(zhì),故對顆粒污泥的形成和發(fā)展具有決定性的促進(jìn)作用;適當(dāng)高的水利負(fù)荷將長生污泥的水利篩選,淘汰沉降性能差的絮體污泥而留下沉降性能好的污泥同時產(chǎn)生剪切力,使污泥不對流旋轉(zhuǎn),有利于絲狀菌相互纏繞成球。另外,一定的進(jìn)水堿度也是顆粒污泥形成的必要條件,因?yàn)閰捬跎锏纳L要求適當(dāng)高的堿度,例如:產(chǎn)甲烷細(xì)菌生長的最適宜PH值為6.8－7.2。一定的堿度既能維持細(xì)菌生長所需的PH值,又能保證足夠的平衡緩沖能力。由于啤酒廢水的堿度一般為500－800mg·L-1(以Caco3計),堿度不足,因此需投加工業(yè)碳酸鈉或氧化鈣加以補(bǔ)充。研究表明,在UASB啟動階段,保持進(jìn)水堿度不低于1000mg·L-1對于顆粒污泥的培養(yǎng)和反應(yīng)器在高負(fù)荷下的良好運(yùn)行十分必要。應(yīng)該指出。啤酒廢水中的乙醇是一種有效的顆?；龠M(jìn)劑,它為UASB的成功運(yùn)行提供了有利的條件?？傊?UASB具有效能高,處理費(fèi)用低,電耗省,投資少,占地面積小等一系列優(yōu)點(diǎn),完全適用于高濃度啤酒廢水的治理。其不足之處是出水CODcr的濃度仍達(dá)500mg·L-1左右,需進(jìn)行再處理或好氧處理串連才能達(dá)標(biāo)排放[6]。2.2.2工藝流程圖沼氣沼氣泵格柵泵格柵排放上清液濾液高濃度調(diào)節(jié)池氣浮池UASBSBR反應(yīng)器排放上清液濾液廢水泥餅外運(yùn)污泥脫水間污泥濃縮池泥餅外運(yùn)2.2.3主要構(gòu)筑物作用(1)格柵格柵一般設(shè)置在廢水處理的前端,用以去除廢水中較大的懸浮物、漂浮物、纖維物質(zhì)和固體顆粒物質(zhì),從而保證后續(xù)處理構(gòu)筑物的處理負(fù)荷[7]。(2)調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)池有對水量和水質(zhì)的調(diào)節(jié),調(diào)節(jié)污水水溫,有預(yù)曝氣作用,還可用作事故排水。調(diào)節(jié)池按作用分:均質(zhì)池,水量緩沖池,均質(zhì)均量池。一般車間不連續(xù)排水時都要做成有水量緩沖功能的。由于啤酒廢水是間歇排放的,其生產(chǎn)過程中排放的廢水量變化較大。因此,流程中調(diào)節(jié)池的設(shè)置是非常必要的。廢水處理設(shè)備及構(gòu)筑物都是按一定的水量標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計的,要求均勻進(jìn)水,特別對生物處理系統(tǒng)更為重要,為了保證后續(xù)處理系統(tǒng)的正常運(yùn)行,在廢水進(jìn)入處理系統(tǒng)之前,預(yù)先調(diào)節(jié)水量,使處理系統(tǒng)滿足設(shè)計要求。(3)事故池工廠為防止水質(zhì)出現(xiàn)惡性事故,有破壞污水廠運(yùn)行的可能性,設(shè)置事故池,貯留事故出水,這是一種變相的均化池。事故池的進(jìn)水閥門必須自動控制,否則無法及時發(fā)現(xiàn)事故。事故池平時必須保證泄空,容積必須足夠。(4)氣浮池氣浮池就是向水中通入大量微小的氣泡,使其粘附到懸浮顆粒上,形成密度小于水的氣浮體,快速上浮,達(dá)到固液分離的目的。氣浮主要去除水中相對密度小于1的懸浮物、油脂和脂肪。根據(jù)布?xì)夥绞降牟煌?氣浮處理分為散氣氣浮、溶氣氣浮和電解氣浮。(5)UASB反應(yīng)器UASB的主要組成部分是反應(yīng)器,其底部為絮凝和沉淀性能良好的厭氧污泥構(gòu)成的污泥床,上部設(shè)置了一個專用的氣－液－固分離系統(tǒng)(三相分離室)。廢水從反應(yīng)器低部加入,在向上流穿過生物顆粒組成的污泥床時得到降解,同時生成沼氣(氣泡)。氣,液,固(懸浮污泥顆粒)一同升入三相分離室,氣體被收集在氣罩里,而污泥顆粒受重力作用下沉至反應(yīng)器底部,水則經(jīng)出流堰排出.(6)SBR池SBR工藝不設(shè)二沉池和污泥回流設(shè)備,且曝氣池容積也小于連續(xù)式,因此它的工藝流程簡單,氧利用率高,基建費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用均較低,不易產(chǎn)生污泥膨脹。同時經(jīng)過對運(yùn)行方式的調(diào)節(jié),具有脫氮除磷的功能,且處理水水質(zhì)優(yōu)于連續(xù)式。但該工藝要求程序控制,自動化水平較高,對操作人員的技術(shù)要求較高,不易操作管理;停留時間較長,占地面積仍較大,運(yùn)行費(fèi)用雖較其它工藝低,但仍是較高。1)污泥產(chǎn)率低,剩余污泥較少。2)機(jī)電設(shè)備較多,控制系統(tǒng)復(fù)雜,運(yùn)行管理要求較高。3)半地上或全地上放置,不宜建在地下。(7)污泥濃縮池污泥濃縮可使污泥初步減容,使其體積減為原來的幾分之一,從而為后續(xù)處理或處理帶來方便。濃縮池的目的在于降低污泥中占70%的空隙水,以便減容。本設(shè)計采用間歇式重力濃縮池。(8)污泥脫水間在此設(shè)計中,污泥脫水采用帶式脫水機(jī),污泥機(jī)械脫水與自然干化相比較,特點(diǎn)是脫水效果好、效率高不受氣候影響,占地面積小。帶式過濾脫水方法的優(yōu)點(diǎn)是機(jī)器制造容易,附屬設(shè)備少,投資、能耗低,噪音小;連續(xù)運(yùn)行,操作管理維修簡便;濾帶能夠回旋,脫水能力大[9]。(9)清水池清水池用于貯存處理后的清水,處理后的清水能夠直接排放,或者可用來進(jìn)行處理廠內(nèi)設(shè)備沖洗等。3主要構(gòu)筑物計算3.1格柵3.1.1格柵的柵條間隙數(shù)Q=1000m3/d設(shè)柵前水深h=0.50m,過柵流速v=0.6m/s,柵條間隙寬度b=0.01m.格柵傾角α=75°.則n=Qmaxbhv=1500／(3600×24)×0.01×0.5×0.6=5.3在實(shí)際工程中,5.3太小。操作不方便,因此,在此取n=20.3.1.2柵槽寬度B柵槽寬度一般比格柵寬0.2～0.3m,取0.2m;設(shè)柵條寬度S=0.01m則柵槽寬度B=S(n-1)+bn+0.2=0.01×(20-1)+0.02×20+0.2=0.79(m)3.1.3經(jīng)過格柵的水頭損失式中:——設(shè)計水頭損失,m;——計算水頭損失,m;g——重力加速度,;k——系數(shù),格柵受污物堵塞時水頭損失增大倍數(shù),一般采用3;——阻力系數(shù),與柵條斷面形狀有關(guān),可按手冊提供的計算公式和相關(guān)系數(shù)計算;設(shè)柵條斷面為銳邊距形斷面,。=0.049(m)3.1.4柵后槽總高度H設(shè)柵前渠道超高3.1.5柵槽總長度L①進(jìn)水渠道漸寬部分的長度。設(shè)進(jìn)水渠寬=0.6m,其漸寬部分展開角度②柵槽與出水渠道連接處的漸窄部分長度式中:為柵前渠道深,=2.085(m)3.1.6每日柵渣量W()式中,為柵渣量,污水,格柵間隙為10～25mm時,～0.05污水。格柵間隙為30～50mm時,=0.03～0.01污水。本設(shè)計格柵間隙為10mm,取=0.07污水。故選用機(jī)械除污。3.1.7格柵除污機(jī)選擇此設(shè)計采用ZD1型轉(zhuǎn)動自清洗型過濾器,它采用篩網(wǎng)或細(xì)柵條組成環(huán)形過濾裝置,攔截在環(huán)形網(wǎng)內(nèi)的污物由自動清洗轉(zhuǎn)刷集中到安裝有螺旋泵中的斗中,經(jīng)過螺旋泵逐漸擠壓輸送到污物箱中,污物中所含水及多余水,自動返回污水池中[11]。3.2事故池3.2.1設(shè)計參數(shù)(1)設(shè)計流量Q=1500m3·d-1;(2)停留時間T=12h;(3)保護(hù)高h(yuǎn)1=0.5m;(4)有效水深h2=5m。3.2.2設(shè)計計算(1)事故池有效容積V有效V有效=QT=1500/24×12=750m3(2)事故池尺寸事故池面積A=V/h2=750/5=150m2事故池面積為150m2池長L=15m池寬B=A/L=150/15=10m(3)事故池的實(shí)際容積V:V=15×10×5.5=825m3取超高h(yuǎn)1=0.5m,池總高H=h1+h2=0.5+5=5.5m3.3調(diào)節(jié)池3.3.1設(shè)計參數(shù)設(shè)計流量Q=1000×1.5=1500m3/d=62.5m3/h設(shè)計中取停留時間T=12h,超高h(yuǎn)1=0.3m,有效水深h2=53.3.2設(shè)計計算(1)調(diào)節(jié)池有效容積VV=QT=62.5×12=750m3(2)調(diào)節(jié)池尺寸調(diào)節(jié)池面積:A=V/h2=750/5=150m2調(diào)節(jié)池長L:取12.25m池寬B:取12.25m池總高:H=h1+h2=0.3+5.0=5.3(3)空氣管計算采用穿孔管空氣攪拌,取空氣量Qs=2m3/(m3·h)?？諝饬?Qs=62.5×2=125m3/h=0.035m3/s設(shè)計中取空氣總管管徑D1=160管內(nèi)流速:V1=4Qs/πD12=(4×0.035)/(π×0.162)=1.74m/s空氣支管共設(shè)10根,每根支管的空氣流量q為:q=Qs/10=0.035/10=0.0035m3/s支管內(nèi)的空氣流速V2應(yīng)在5～10m/s范圍內(nèi),選V2=8m/s,則支管管徑D2為D2===0.024m取整D2=25mm穿孔管:每根支管連接兩根穿孔管,則每根穿孔管的空氣流量q1=0.00175m3/s,取V3=10m/s,管徑D3為D3==0.015m取整D3=15mm3.4氣浮池3.4.1設(shè)計參數(shù)(1)接觸室應(yīng)對氣泡與絮粒提供良好的接觸條件,其寬度還應(yīng)考慮安裝和檢修的要求,水流上升流速一般取10~20mm/s,水流在室內(nèi)的停留時間不宜小于60s。(2)氣浮分離室應(yīng)根據(jù)帶氣絮粒上浮分離的難易程度確定水流流速,一般取1.5~2.5mm/s,即分離室表面負(fù)荷率取5.4~9.0m3(3)氣浮池的有效水深一般取2.0~2.5m,池中水流停留時間一般為15~30min。(4)氣浮池的長寬比無嚴(yán)格要求,一般以單格寬度不超過10m,池長不超過15m為宜。(5)氣浮池集水應(yīng)力求均勻,一般采用穿孔集水管,集水管內(nèi)的最大流速宜控制在0.5m/s左右[8]。設(shè)計水質(zhì)如表3.1表3.1氣浮池進(jìn)出水水質(zhì)指標(biāo)水質(zhì)指標(biāo)CODBOD5SS進(jìn)水水質(zhì)(mg·L-1)600035002700去除率(%)10590出水水質(zhì)(mg·L-1)540033252703.4.2設(shè)計計算(1)設(shè)計流量(2)平面尺寸計算①氣浮池表面積②氣浮分離室的長度和寬度設(shè)氣浮分離室寬度為1.8m,氣浮分離室長度為③氣浮池水力停留時間氣浮池內(nèi)水平流速v為:(3)氣浮池進(jìn)出水系統(tǒng)①氣浮池的進(jìn)水設(shè)計進(jìn)水流速v1為:滿足進(jìn)口流速小于1.5~2.0m/s的要求。②氣浮池的出水設(shè)計V2<0.5m/s,滿足要求10條穿孔集水管最后匯總到出水總管,總管管徑為DN600mm,管內(nèi)流速(4)加壓溶氣水量QvQv=RQ=10%×34.375=3.4375m3/h同時根據(jù)所需壓力為0.25MPa,選取IS6550-160A型號水泵一臺,為安全計,增設(shè)一臺備用[14]。(5)氣浮所需空氣量QgQg=Qv×40×=3.43×40×1.2=164.64L/h.(6)空氣壓縮機(jī)所需額定氣量QQ=Qg×∮/60×1000=164.64×1.4/60×1000=0.0038m3/min式中:∮為安全系數(shù),一般取1.2~1.5,在此設(shè)計中取1.4。3.4.3設(shè)備選型(1)根據(jù)所需壓力為0.25MPa,選取IS6550-160A型號水泵一臺,為安全計,增設(shè)一臺備用。(2)根據(jù)計算,此設(shè)計中空氣壓縮機(jī)選用一臺Z-0.036/7型空壓機(jī),為安全計,增設(shè)一臺備用。此型號空壓機(jī)排氣量0.036m3/min,排氣壓力0.7MPa,轉(zhuǎn)速850r/min[11]。3.5UASB反應(yīng)器3.5.1設(shè)計說明設(shè)計中厭氧反應(yīng)器采用UASB裝置。UASB反應(yīng)器的基本構(gòu)造主要由污泥床、污泥懸浮區(qū)、沉淀區(qū)、三相分離器及進(jìn)水系統(tǒng)等各功能部分組成。三相分離器要具有氣、液、固三相分離的功能。三相分離器的設(shè)計主要包括沉淀區(qū)、回流縫、氣液分離器的設(shè)計。3.5.2設(shè)計參數(shù)設(shè)計水量Q=1500m3·d-1=62.5m3·h-1;容積負(fù)荷(Nv):5.5kgCOD·m-3·d-1;污泥產(chǎn)率:0.1kgMLSS·(kgCOD)-1;產(chǎn)氣率:0.5m3·(kgCOD)-1總沉淀水深應(yīng)大于1.5m;沉淀器斜壁角度設(shè)為45°,使污泥不致積聚,盡快落入反應(yīng)區(qū)內(nèi)[13];進(jìn)入沉淀區(qū)前,沉淀槽底逢隙的流速≤2m·s-1;出水水質(zhì)如表3.2表3.2UASB反應(yīng)器進(jìn)出水水質(zhì)指標(biāo)水質(zhì)指標(biāo)CODBOD5SS進(jìn)水水質(zhì)(mg·L-1)54003325270去除率(%)868510出水水質(zhì)(mg·L-1)756498.752433.5.3設(shè)計計算(1)反應(yīng)器容積計算UASB有效容積:式中:Q——設(shè)計流量,m3·d-1;S0——進(jìn)水COD含量,mg·L-1;Nv——容積負(fù)荷,kgCOD·m-3·d-1。分三座UASB反應(yīng)器,每座反應(yīng)器容積是V=V有效/3=490.91m3取UASB高為H=6m。每個UASB反應(yīng)器的面積為A=V/H=490.91/6=81.7m2。取UASB反應(yīng)器L×B=9m×9m。(2)三相分離器的設(shè)計1.沉淀區(qū)的設(shè)計沉淀區(qū)的高度H1=h1+h2=2.0+3.0=5m式中:H1——沉淀區(qū)的總高度,m;h1——沉淀區(qū)直壁高度,m,一般取1.5~2.0m,設(shè)計中取2.0m;h2——沉淀區(qū)斜板高度,m;α——沉淀區(qū)底部斜板的安裝角度,一般為45o~60o;B——與三相分離器單體相應(yīng)的UASB寬度,m;b——相鄰兩個集氣罩底部的水平距離(即回流縫寬度),m。2.回流縫的設(shè)計相鄰兩個集氣罩底部回流縫中水流上升速度滿足要求。其中回流縫面積Ah1=bL=3×9=27m2式中:Q——UASB反應(yīng)器的進(jìn)水流量,m3/h;N——UASB反應(yīng)器中三相分離器的單體數(shù);L——三相分離器的長度,m。滿足污泥回流速度所需的回流縫面積(Ah2)式中:Xsi——經(jīng)回流縫進(jìn)入沉淀區(qū)的污泥質(zhì)量濃度,mg/L;Xse——沉淀區(qū)出水中的污泥質(zhì)量濃度,mg/L;v2——污泥的回流速度,m/h;ρs——污泥的密度,Kg/m3;所需的回流縫面積Ah=max(Ah1,Ah2)=27m2。3.氣液分離器的設(shè)計為獲得有效的氣液分離效果,UASB三相分離器回流縫寬度與氣封的寬度必須有一定的重疊,其重疊的水平距離越大,則氣液分離效果越好,也利于沉淀區(qū)的泥水分離及污泥回流。每側(cè)重疊距離,即h=(b1-b)/2=(3.3-3.0)/2=0.15m一般h控制在10~20cm,因此滿足要求。4.進(jìn)水系統(tǒng)布水點(diǎn)的設(shè)計實(shí)際運(yùn)行中,以每3~5m2以下設(shè)置一個進(jìn)水點(diǎn)為佳,設(shè)計中每4m每個UASB反應(yīng)器布置進(jìn)水點(diǎn)的個數(shù)為:N=A/4=81.7/4=20.4取22個(3)配水方式采用穿孔管布水器,配水支管出水口距池底200mm,位于所服務(wù)面積中心;出水管孔徑為20mm(一般在15～25mm之間)。(4)排泥系統(tǒng)設(shè)計1.UASB反應(yīng)器中污泥總量計算一般UASB污泥床主要由沉降性能良好的厭氧污泥組成,平均濃度為15gVSS/L,則兩座UASB反應(yīng)器中污泥總量:G=VGss=1472.73×15=22090.95KgSS/d2.產(chǎn)泥量計算厭氧生物處理污泥產(chǎn)量取:0.07kgMLSS/kgCOD①UASB反應(yīng)器總產(chǎn)泥量?X=RQC0E=0.07×1472.73×5.4×0.3=167KgVSS/d式中:△X————UASB反應(yīng)器產(chǎn)泥量,kgVSS/d;r————厭氧生物處理污泥產(chǎn)量,kgVSS/kgCOD;C0————進(jìn)水COD濃度kg/m3;E————去除率,本設(shè)計中取30%。②據(jù)VSS/SS=0.8,△X=167/0.8=208.75kgSS/d單池產(chǎn)泥△Xi=△X/2=208.75/2=104.38kgSS/d③污泥含水率為98%,當(dāng)含水率＞95%,取,則污泥產(chǎn)量Ws=?X/ρS(1-P)單池排泥量Wsi=10.437/2=5.219m3/h采用靜壓排泥裝置,沿矩形池縱向多點(diǎn)排泥,排泥點(diǎn)設(shè)在污泥區(qū)中上部。污泥排放可采用定時排泥,日排泥設(shè)計為一次。3.6SBR池3.6.1參數(shù)選取(1)BOD污泥負(fù)荷率:一般采用0.1~0.4kgBOD5(kgMLSS·d)-1,設(shè)計中取Nv=0.25kgBOD(kgMLSS·d)-1(2)曝氣池混合污泥濃度(MLSS濃度):一般采用1500~5000mg/L,設(shè)計中取X=3000mg·L-1(3)反應(yīng)池數(shù):N=4,反應(yīng)池水深H=4m,超高0.5m,即總高4.5m。(4)排出比:指每一周的排水量與反應(yīng)池容積之比,一般采用1/4~1/2,設(shè)計中取1/m=1/3(5)活性污泥界面以上最小水深(安全高度):ε=0.5m(6)設(shè)計水量水質(zhì)設(shè)計水質(zhì)如表3.3 表3.3SBR反應(yīng)器進(jìn)出水水質(zhì)指標(biāo)水質(zhì)指標(biāo)CODBOD5SS進(jìn)水水質(zhì)(mg·L-1)756498.75243去除率(%)898830出水水質(zhì)(mg·L-1)83.1659.85170.13.6.2設(shè)計計算(1)反應(yīng)池運(yùn)行周期各工序時間計算①曝氣時間:式中:Sa進(jìn)水的BOD5的濃度;NsBOD5的負(fù)荷率,設(shè)計中取2;X曝氣池混合污泥濃度(MLSS濃度):一般采用1500~5000mg/L,設(shè)計中取X=3000mg·L-1②初期沉降速度Vmax=7.4×104×t×X-1.7水溫10oC時Vmax=7.4×104×10×3000-1.7=0.908m·s-1水溫20oC時Vmax=7.4×104×20×3000-1.7=1.816m·s-1因此,必要的沉降時間為:水溫10oC時水溫20oC時設(shè)計中取TS=2.0h③排出時間沉淀時間在0.87~1.7h之間變化,排出時間2.0h左右,與沉淀時間合計為3.0h。④進(jìn)水時間TF=2.0h⑤一個周期所需要的時間為Tc≥TA+TS+TD+TF=0.665+2.0+2.0+2.0=6.665h每天周期次數(shù)n為n=24/6.665=3.6曝氣池的個數(shù)故設(shè)四個曝氣池根據(jù)以上結(jié)果,1個周期的工作過程:進(jìn)水2h;曝氣3h;沉淀1h;排出3h。(2)平面尺寸計算①每組曝氣池容積②曝氣池的總高度曝氣池的水深為4m,超高取0.5m,則曝氣池的總高度為H=4.0+0.5=4.5m③曝氣池的平面尺寸式中:F——單組曝氣池的面積(m2)H——曝氣池的有效水深(m)設(shè)計中取L為10m,則B=取B=7.5m(3)需氧量計算①需氧量=0.5×1500×(498.75-59.85)/1000+0.15×337.84×243×30%/1000=329.18KgO2/d式中:Q2——混合液需氧量(KgO2/d);——活性污泥微生物每代謝1KgBOD所需氧氣Kg數(shù),一般采取0.42~0.53之間;Q——污水平均流量(m3/d);Sr——被降解的BOD濃度(g/L);——每1Kg活性污泥每天自身氧化所需要的氧氣Kg數(shù),一般采取0.188~0.11;XV——揮發(fā)性總懸浮固體濃度(g/L)。②采用鼓風(fēng)曝氣時,需將曝氣池的需氧量折算為實(shí)際供氣量R0=RCS(20)/{α=329.18×9.17/{0.82[0.95×1×8.63-2]×1.02430-20}=469.45kgO2/h=5.47m3O2/min式中:R——混合也需氧量(Kg/h);α——修正系數(shù),高負(fù)荷法取0.82;β——氧飽和溫度的修正系數(shù),高負(fù)荷法取0.95;P——處理廠的大氣壓,mmHg絕對大氣壓。(4)布?xì)庀到y(tǒng)的計算反應(yīng)池的平面面積為:10×7.5×4=300m2每個擴(kuò)散器的服務(wù)面積取3.5m2,則需300/3.5=85.7取88個擴(kuò)散器,每個池子需22個。(5)污泥產(chǎn)量計算取a=0.6,b=0.075,則污泥產(chǎn)量為:△X=aQSr－bVXv=0.6×1500×(498.75-59.85)/1000-0.075×337.848×4×(0.75×2500)/1000=204.97kgMLVSS·d-1式中:Sr——被降解的BOD濃度(g/L);XV——揮發(fā)性總懸浮固體濃度(g/L)。X=204.97/0.8=256.21kgMLVSS·d-1干泥產(chǎn)量:256.21/1000(1－P)=256.21/1000(1－99%)=25.62m3·d-13.6.3設(shè)備選型(1)鼓風(fēng)機(jī)此設(shè)計中選用R系列標(biāo)準(zhǔn)型羅茨鼓風(fēng)機(jī),其高效節(jié)能,轉(zhuǎn)子平衡精度高、震動小;齒輪精度高、噪聲低、壽命長;輸送氣體不受油污染[15]。經(jīng)計算實(shí)際需供氣量為5.47m3/min,故由此選RC-80型羅茨鼓風(fēng)機(jī),轉(zhuǎn)速r/min所需軸功率2.3kw,所配電動機(jī)功率3kw.(2)曝氣機(jī)四個池子平均每池曝氣量為117.36kg/h,由此,選擇PE193泵型高強(qiáng)度表面曝氣機(jī),其電動機(jī)功率為55kw,清水充氧量為48~130kg/h。(3)潷水器本設(shè)計采用XB型旋轉(zhuǎn)潷水器,它適用于各種大中型城市生活污水處理及各類工業(yè)水處理,根據(jù)計算選用XB-500型潷水器,其出水能力為500m3/h,堰口寬度為5m,潷水可調(diào)深度為2.0m[9].3.7污泥濃縮池3.7.1設(shè)計參數(shù):(1)污泥固體負(fù)荷宜采用25Kg/(m2·d)~80Kg/(m2·d);(2)濃縮停留時間:濃縮時間不宜小于12h,但也不要超過24h,以防止污泥厭氧腐化,設(shè)計中取14h;(3)實(shí)驗(yàn)中設(shè)兩個濃縮池(4)有效水深:一般為4m,最低不小于3m; (5)構(gòu)造:本設(shè)計中濃縮池采用重力濃縮池中的豎流式濃縮池,濃縮池采用水密性鋼筋混凝土建造。設(shè)污泥排入管、排泥管、排上清液管、排泥管等管道,最小管徑采用150mm,一般采用鑄鐵管。3.7.2設(shè)計計算采用重力式濃縮池,濃縮前的污泥含水率p1=99%,濃縮后的污泥含水率p2=97%.(1)設(shè)計泥量啤酒廢水處理過程產(chǎn)生的污泥來自以下幾部分:SBR反應(yīng)器:Q1=256.21m3·d-1;UASB反應(yīng)器:Q2=10.437×24=250.488m3·d-1總污泥量為:Q=Q1+Q2=256.21+250.488=506.7m3·d-1(2)污泥濃度式中:C1——污泥濃縮前的固體濃度(kg/L);C2——污泥濃縮后的固體濃度(kg/L)。(3)濃縮池面積A式中:A——濃縮池總面積,m2;Q——污泥量,m3/d;C——污泥固體濃度,kg/L;G——濃縮池污泥固體通量,kg/(m2·d)。(4)池的直徑D每個池子的面積A=101.34/2=50.67m2取A實(shí)=51m2取D實(shí)為8.5式中:D——濃縮池直徑,m;A實(shí)——單池面積,m2。(5)濃縮池高度h1式中:h1——濃縮池工作部分高度,m,一般宜為4m,最低不小于3m;T——設(shè)計濃縮時間,h,不宜小于12h,但也不要超過24h,設(shè)計中取14h;A、Q——符號意義同上。(6)池子圓錐部分高度h4(7)池子圓錐部分體積V1V1=1/3h4(1/4πD2+1/4πd2+1/4πDd)=1/3×4.225×(1/4×3.14×8.52+1/4×3.14×0.52+1/4×3.14×8.5×0.5)=75.73m3(8)池子高度HH=h1+h2+h3=5.21+0.3+0.5=6.02mH——濃縮池總高度,m;h1——濃縮池工作部分高度,m;h2——濃縮池超高,m;h3——濃縮池緩沖層高度,m,一般為0.3~0.5m。(9)濃縮后污泥體積V2V2=[Q(1-p1)]/(1-p2)=[506.7×(1-99%)]/(1-97%)=168.9m3/d式中:V2——濃縮后污泥體積,m3;p1——進(jìn)泥含水率,%,設(shè)計中取99%;p2——濃縮后污泥含水率,%,設(shè)計中取97%;Q——污泥量,m3/d[8]。3.8污泥脫水間3.8.1設(shè)計參數(shù)壓濾時間取T=4h設(shè)計污泥量Q=168.9m3·d-1濃縮后污泥含水率為97%壓濾后污泥含水率為75%3.8.2設(shè)計計算(1)污泥體積式中Q——脫水后污泥量,m3·d-1;Q0——脫水前污泥量,m3·d-1;P1——脫水前含水率,%;P2——脫水后含水率,%;M——脫水后干污泥重量,kg·d-1。3.8.3污泥脫水設(shè)備選型此設(shè)計選用帶式壓榨過濾機(jī),其優(yōu)點(diǎn)是脫水效率高,處理能力大,連續(xù)過濾,性能穩(wěn)定,操作簡單,體積小,重量輕,節(jié)約能源,占地面積小。根據(jù)計算,選擇DYQ-1000A型帶式壓榨過濾機(jī),其電動機(jī)型號JZTY31-4,功率2.2kw,控制器型號JDIA-40,處理能力50~500kg/h·m2,泥餅含水率65~75%[9]。污泥脫水后形成泥餅用小車運(yùn)走,分離液返回處理系統(tǒng)前端進(jìn)行處理。3.9清水池3.9.1參數(shù)選擇參數(shù)選擇:清水池超高為0.5;3.9.1平面尺寸計算①清水池的有效容積V=kQ=0.1×1500=150m3設(shè)計中取k=10%②清水池的平面尺寸取清水池的寬度B為6m則清水池長度L為:清水池超高h(yuǎn)1取為0.5m,清水池總高H:H=h1+h=5.0+0.5=5.54平面及高程布置4.1平面布置平面布置原則如下[10]:(1)處理構(gòu)筑物的布置應(yīng)緊湊,節(jié)約用地并便于管理。(2)處理構(gòu)筑物應(yīng)盡可能地按流程順序布置,以避免管線迂回,同時應(yīng)