1、密 級公 開 學 號070423 畢 業 設 計(論 文) 釀酒廢水處理的工程設計 院(系、部 )：機械工程學院 姓 名： 班 級：環 072 專 業：環境工程 指導教師：李旭源/梁存珍 教師職稱：高工/副教授 2011 年 6 月 10 日北京 北京石油化工學院 學位論文授權使用協議 論文釀酒廢水處理的工程設計系本人在北京石油化工學院學習期間創 作完成的作品，并已通過論文答辯。 本人系作品的唯一作者，即著作權人?，F本人同意將本作品收錄于北京 石油化工學院學位論文全文數據庫 。本人承諾：已提交的學位論文電子版與印 刷版論文的內容一致，如因不同而引起學術聲譽上的損失由本人自負。 本人完全同意本作

2、品在校園網上提供論文目錄檢索、文摘瀏覽以及全文部 分瀏覽服務。公開級學位論文全文電子版允許讀者在校園網上瀏覽并下載全文。 注：本協議書對于非公開學位論文在保密期限過后同樣適用。 院系名稱：機械工程學院 作者簽名： 學 號：070423 2011 年 05 月 27 日 北 京 石 油 化 工 學 院 畢 業 設 計 （論 文）任 務 書 學院（系） 機械工程學院 專業 環境工程 班級 環 072 學生姓名 指導教師/職稱 李旭源、梁存珍 / 高工、 副教授 1.畢業設計（論文）題目 釀酒廢水處理的工程設計 2.任務起止日期： 2011 年 2 月 21 日 至 2011 年 5 月 27 日

3、3.畢業設計（論文）的主要內容與要求（含原始數據及應提交的成 果） （1）主要內容 花冠集團釀酒有限公司始建于 1971 年，總投資達到 2.8 億元，現有職工 1000 余人，公司日產酒 1000 噸，年產值達到 2 個億?，F在日產污水約 280 噸， 高濃度污水每天約 80 噸，cod 濃度 1600-1800mg/l 。低濃度污水每天 200 噸， cod 濃度約 150mg/l 。本課題針對這一廢水進行工程設計。 論文中需要包括詳細的設計計算、主要構筑物的施工圖、工藝流程圖、平 面布置圖等相關圖紙。 （2）設計參數 本處理廠設計日處理能力為高濃度廢水 80m3，codcr=1600-

4、1800mg/l，bod5=800-900mg/l，高濃度廢水 200m3，codcr=150mg/l，bod5=70mg/l。 污水經處理后應符合以下要求：codcr60mg/l，bod520mg/l。 （3）設計內容及工作量 資料查閱：查閱 15 篇以上文獻，其中英文參考文獻為 2 篇以上，2010 年 6 月以后文獻不少于 5 篇。通過查閱文獻了解釀酒廢水處理的現狀和發展趨勢， 確定本設計的基本流程；翻譯一篇不少于萬字符的與本設計相關的英文文獻。 設計內容：進行有關設計計算，部分設計計算需要通過編程進行優化， 并進行設備選型；繪制工藝流程圖；繪制整個工程平面布置圖；繪制各 處理單元及構筑

5、物的結構詳圖。 繪圖要求：手工、計算機繪制有關圖紙。 （4）最終提交材料 計算機或手工繪制所有設計圖紙，設計說明書一份，外文文獻及翻譯。 4.主要參考文獻 （1）c. cronin, k.v. lo. anaerobic treatment of brewery wastewater using uasb reactors seeded with activated sludge j. bioresource technology, 1998(64): 33-38 5.進度計劃及指導安排 第 1-3 周 整理文獻，翻譯一篇與本題目有關的英文文獻，撰寫開題報告； 第 4 周 開題報告答辯； 第

6、5-8 周 進行有關設計計算，設備選型； 第 9-11 周 繪制所有要求的圖紙； 第 12-13 周 撰寫論文； 第 14 周 根據指導教師意見修改論文。 任務書審定日期 年 月 日 系（教研室）主任（簽字） 任務書批準日期 年 月 日 教學院（部、系）院長（簽字） 任務書下達日期 年 月 日 指導教師（簽字） 計劃完成任務日期 年 月 日 學生（簽字） 摘 要 本文通過對啤酒廢水的水質、水量性質的分析，以及對現實中比較常用的 處理方法進行分析并加以比較，最終提出了 uasb 和 sbr 法處理啤酒廢水的可 能性。 采用 uasb 和 sbr 工藝處理啤酒廢水，效果穩定，運行管理簡單，適應性

7、較強，投資運行費用較低，占地小，出水水質好。 本文針對啤酒廢水的水質水量情況，詳細設計了包含 uasb，sbr 反應池 在內的整個處理流程，并在此基礎上，針對每一環節所涉及到的構筑物，從工 藝方面給予了詳細的計算和設計，對每個環節涉及到的機械設備進行了嚴密的 選型。 關鍵詞關鍵詞：啤酒廢水，sbr，uasb abstract the characters of pharmaceutical wastewater are completely analyzed, and all kinds of traditional methods are compared in this paper, an

8、d then the paper refers to the realistic possibility of the uasb,sbr process used in the system of pharmaceutical wastewater. the uasb,sbr process used to treat pharmaceutical wastewater has advantages such as stable treatment result, easy management, strong adaptability, low investigating, small co

9、verings, high quality of effluent and high removal of nitrogen and phosphorus. the whole process including uasb,sbr are designed in detail in the foundation of the quality and quantity of the pharmaceutical wastewater and for each building referred in the process, it gives detailed design, for each

10、machine and equipment, it provides type choosing properly. key words: brewery wastewater, sbr, uasb 目 錄 第一章第一章 前前 言言.1 1.1 選題背景.1 1.2 研究意義.1 1.3 文獻綜述.2 1.3.1 啤酒廢水處理現狀 .2 1.3.2 啤酒廢水處理方法 .2 1.3.3 結論 .11 1.4 工藝流程圖.12 第二章第二章 污水處理系統的設計計算污水處理系統的設計計算.13 2.1 篩網的設計計算.13 2.1.1 一般說明 .13 2.1.2 設計計算 .13 2.2 調節池的

11、設計計算.13 2.2.1 設計說明 .13 2.2.2 設計參數 .14 2.2.3 設計計算 .14 2.3 uasb 厭氧反應器的設計計算 .15 2.3.1 設計說明 .15 2.3.2 設計參數 .16 2.3.3 設計計算 .16 2.4 sbr 反應器的設計計算 .21 2.4.1 一般說明 .21 2.4.2 設計參數 .22 2.4.3 設計計算 .22 2.5 沉淀池的設計計算.27 2.5.1 設計說明 .27 2.5.2 設計參數 .28 2.5.3 設計計算 .28 2.6 儲泥池的設計計算.30 2.6.1 一般說明 .30 2.6.2 設計泥量 .30 2.6.3

12、 池體設計 .30 2.7 污泥脫水間的設計計算.31 2.7.1 設計說明 .31 2.7.2 設計參數 .31 2.7.3 設計計算 .31 第三章第三章 水力及高程計算水力及高程計算.32 3.1 水力計算.32 3.1.1 一般說明 .32 3.1.2 設計計算 .32 3.2 高程計算.33 3.2.1 一般說明 .33 第四章第四章 廠區平面布置和高程布置說明廠區平面布置和高程布置說明.35 4.1 廠址的選擇.35 4.2 布置平面說明.35 4.3 高程布置說明.36 第五章第五章 技術經濟分析技術經濟分析.37 5.1 工藝技術分析.37 5.2 工藝經濟分析.37 5.2.

13、1 建設成本 .37 5.2.2 其他費用 .38 5.2.3 運行成本 .38 第六章第六章 調試、運行及維護調試、運行及維護.39 6.1 開工調試.39 6.1.1 調試前準備 .39 6.1.2 調試內容 .39 6.2 調試完后.40 6.3 調試中出現的問題和解決辦法.40 6.4 調試運行結果.41 6.5 運行中出現的問題及解決方法.41 第七章第七章結論與展望結論與展望.43 參考文獻參考文獻.44 計算機程序及運行計算機程序及運行.46 致謝致謝.48 聲明聲明.49 第一章 前 言 1.1 選題背景 80 年代以來，我國啤酒工業得到迅速發展，到目前我國啤酒生產廠已經 80

14、0 多家，據 1996 年統計我國啤酒產量達 1650 萬 t，既成為世界啤酒生產大國， 又成為較高濃度有機物污染大戶，啤酒廢水的排放和對環境的污染已成為突出 問題，引起了各有關部門的重視。 花冠集團釀酒有限公司始建于 1971 年，總投資達到 2.8 億元，現有職工 1000 余人，公司日產酒 1000 噸，年產值達到 2 個億。2009 年 9 月投資 985 萬 元建成占地面積 2000 平方米的污水處理車間，工作人員 3 名，設計規模日處理 污水 1000 噸?，F在日產污水約 280 噸。企業產生不同濃度的二股廢水。高濃度 污水每天約 80 噸，cod 濃度 1600-1800mg/l

15、。低濃度污水每天 200 噸，cod 濃度約 150mg/l。本課題針對這一廢水進行工程設計。 1.2 研究意義 水是生命之源，是人類賴以生存和發展的物質基礎，是不可替代的寶貴資 源。我國卻是一個水資源十分短缺的國家，人均水資源占有量僅為世界平均水 平的四分之一，嚴重制約著我國社會主義經濟的發展。經濟的騰飛是以環境的 代價為前提的。隨著近代我國社會主義經濟的騰飛，社會主義工業呈現飛速發 展，水資源污染尤其是工業廢水污染也嚴重惡化。工業廢水的污染以其污染大、 污染物濃度高、廢水排放量大、廢水中含有多種有毒有害物質、廢水成分復雜 以及水量變化大等特點而成為目前我們所面臨的主要問題。 我國是世界上第

16、二大啤酒生產國，啤酒生產過程中產生的大量廢水，若不 處理直接排放，易對環境及水源造成污染。據統計，每生產 100t 啤酒產生的廢 水的生化需氧量相當于 1.4 萬人生活污水的 bod5，ss 值相當于 0.8 萬人生活污 水的 ss 值，由此可見，啤酒廢水的污染程度很嚴重。 基于水污染的危害性和嚴重性，以保護環境為宗旨，以達到國家廢水排放 標準為目的來設計啤酒廢水處理工藝是啤酒生產廠廢水處理部門一項刻不容緩 的重任。 1.3 文獻綜述 1.3.1 啤酒廢水處理現狀 “七五”以來，我國對啤酒廢水的處理工藝和技術進行了大量的研究和探索， 特別是輕工業系統的設計院和科研單位，對啤酒廢水的處理進行了各

17、方面的試 驗、研究和實踐，取得了行之有效的成功經驗，逐漸形成了以生化為主、生化 與物化相結合的處理工藝。生化法中常用的有活性污泥法、生物膜法、厭氧與 好氧相結合法、水解酸化與 sbr 相組合等各種處理工藝。這些處理方法與工藝 各有其特點和不足之處，但各自都有較為成功的經驗。目前還有不少新的處理 方法和工藝優化組合正在試驗和研究，有的已取得了理想的成效，不久將應用 于實踐。 盡管目前污水處理技術眾多，但其發展目標是一致的，即以發展綠色技術、 實現資源可持續開發利用和生態安全為目標。根據國內外研究動向，啤酒廢水 處理技術發展趨勢將表現在以下幾個方面： （1） 充分利用新技術對現有的啤酒廢水處理工藝

18、進行因地制宜的技術改 造,采用高效節能的生物反應器。 （2） 實行污水規?；刑幚?，可免除重復性設備投資，易于采用新技 術。 （3） 啤酒廢水中含有多種有用物質，在處理前應盡量回收有用的固體物 質,經加工后作飼料添加劑或藥品，在處理時應多考慮變廢為寶,提高經濟效益。 （4） 針對啤酒廢水中有機物含量高、生物降解性差的特點，同時考慮能 源緊張的形勢，主要采用厭氧-好氧聯合技術，并將產生的污泥干化后作肥料使 用。 （5） 當前全球水資源緊張已成為世界關注的焦點，而啤酒廢水有害無毒， 如能將其凈化后回收利用，可達到節約水資源的目的。 （6） 在污水處理中實行自動化控制技術,實現反應器自控管理，將節

19、省人 力。 （7） 開發生物基因技術在環保領域的應用，向著節能、回收有用物質的 方向發展。 1.3.2 啤酒廢水處理方法 我國是世界上第二大啤酒生產國，啤酒生產過程中產生的大量廢水，若不 處理直接排放，易對環境及水源造成污染。據統計，每生產 100t 啤酒產生的廢 水的生化需氧量相當于 1.4 萬人生活污水的 bod5，ss 值相當于 0.8 萬人生活污 水的 ss 值，由此可見，啤酒廢水的污染程度很嚴重。啤酒生產的主要原料是 大麥和大米，啤酒廢水產生于麥芽制作和釀造過程。啤酒廢水為高濃度有機廢 水，具有相當好的可生化性。國內外一般采用生化處理為主并輔以物化處理的 方法。 物化法主要有混凝法、

20、吸附法、分光光度法、粉煤灰改性處理方法等。 生物法主要有光合細菌處理法、ic 反應器處理法、sbr 反應器處理法、 a/o 工藝法、oco 工藝處理法等。 組合工藝主要有酸化水解-生物接觸氧化法，uasb 與 cass 組合工藝， uasb 與 sbr 組合工藝，生物濾塔，uasb-好氧接觸氧化組合工藝等。 1.3.2.1 混凝處理法 廢水混凝處理法是廢水化學處理法之中的一種。通過向廢水中投加混凝劑， 使其中的膠粒物質發生凝聚和絮凝而分離出來，以凈化廢水的方法。混凝系凝 聚作用與絮凝作用的合稱。前者系因投加電解質，使膠粒電動電勢降低或消除， 以致膠體顆粒失去穩定性，脫穩膠粒相互聚結而產生；后者

21、系由高分子物質吸 附搭橋，使膠體顆粒相互聚結而產生?；炷齽┛蓺w納為兩類；無機鹽類，有 鋁鹽（硫酸鋁、硫酸鋁鉀、鋁酸鉀等） 、鐵鹽（三氯化鐵、硫酸亞鐵、硫酸鐵等） 和碳酸鎂等；高分子物質，有聚合氯化鋁，聚丙烯酰胺等。處理時，向廢水 中加入混凝劑，消除或降低水中膠體顆粒間的相互排斥力，使水中膠體顆粒易 于相互碰撞和附聚搭接而形成較大顆粒或絮凝體，進而從水中分離出來。影響 混凝效果的因素有：水溫、ph 值、濁度、硬度及混凝劑的投放量等2。 混凝預處理可使啤酒廢水 codcr降低 40%，減少了后處理負荷。單投混凝 劑聚合氯化鋁 pac 或單投陰離子型聚丙烯酰胺 pam，或者投 pac 加投 pam

22、效果較好1。 1.3.2.2 吸附處理法 吸附法處理是利用多孔性固體相物質吸著分離水中污染物的水處理過程。 吸著分離水中污染物的固體物質稱做吸附劑。吸附劑有：活性炭、活化煤、焦 炭、煤渣、樹脂、木屑等。吸附是一種與表面能有關的表面現象，常分為物理 吸附（靠吸附劑與吸附質之間的分子作用） 、化學吸附（靠化學鍵力作用）和離 子交換吸附（靠靜電引力作用）三種類型。水處理過程中常采用吸附過濾床對 水進行吸附法處理，可去除水中重金屬離子（如汞、鉻、銀、鎳、鉛等） ，有時 也用于水的深度處理。吸附法還可用于凈化水中低濃度有機廢氣，如含氟、硫 化氫的廢氣，一般采用固定床吸附裝置2。 利用吸附法的啤酒廢水處理

23、系統不僅大幅度地降低了污水處理費用，還增 加了企業治理污染的積極性，達到環境效益與經濟效益的真正統一。對達標后 的廢水進行適當的深度處理，達到中水回用的要求，從而實現清潔生產、污染 物零排放的目標，保護了水資源，保護了環境。 對采用吸附降解法處理啤酒廢水的工藝進行了改造，解決了污泥的堵塞、 污泥的膨脹、池體有效容積下降、運行成本較高等問題。運行結果表明，改造 后的處理效果有明顯提高，出水水質穩定，運行成本有了較大幅度的下降3。 1.3.2.3 粉煤灰改性處理啤酒廢水的研究 粉煤灰是一種散粒狀物質，是燃煤電廠的主要排棄物。全國每年有 1 億 t 之多,而利用率僅在 30 %40 %，仍有較大量需

24、開發利用。由于其中含有大量 的 sio2、al2o3、fe2o3、mgo、cao 和未燃盡炭等，并具有多孔性、比表面積 大、吸附力強等特點，直接或做相應處理后即可作為新型吸附材料。因此，用 粉煤灰制備各種水處理劑得到了廣泛的研究和開發，以粉煤灰處理廢水是以廢 治廢、實現廢棄物的資源化的有效途徑。國外從 20 世紀 80 年代中期采用堿性 溶液對粉煤灰進行改性，改性后粉煤灰的吸附性能大大提高。粉煤灰對含鉻廢 水、印染廢水、造紙廢水、生活污水、表面活性劑廢水、含氟廢水等均有較好 的處理效果。本研究選用多種改性劑對粉煤灰進行改性處理，制得改性粉煤灰 水處理劑,對其吸附混凝性能及在處理啤酒廢水應用進行

25、了研究，確定了改性粉 煤灰水處理劑處理啤酒廢水的最佳條件。 以 na2co3、cao、hcl、h2so4等多種試劑作改性劑對粉煤灰進行改性處 理,得到改性粉煤灰,并以改性粉煤灰處理啤酒廢水,研究了粉煤灰改性的最佳條 件及改性粉煤灰處理啤酒廢水的機理。結果表明:改性后粉煤灰的吸附混凝性能 有顯著的提高,啤酒廢水中 cod 的去除率從 50 %增加到 89 %。實驗確定 na2co3為最佳改性劑，最佳改性條件為改性劑與粉煤灰的用量比為 10ml/5g， 室溫下攪拌 5min，靜置 30min4。 1.3.2.4 光合細菌處理法 光合細菌(簡稱 psb)是地球上出現最早、自然界中普遍存在、具有原始光

26、 能合成體系的原核生物，是在厭氧條件下進行不放氧光合作用的細菌的總稱， 是一類沒有形成芽孢能力的革蘭氏陰性菌，是一類以光作為能源、能在厭氧光 照或好氧黑暗條件下利用自然界中的有機物、硫化物、氨等作為供氫體兼碳源 進行光合作用的微生物。光合細菌廣泛分布于自然界的土壤、水田、沼澤、湖 泊、江海等處，主要分布于水生環境中光線能透射到的缺氧區。 高濃度的有機廢水目前已成為主要的水污染源，是環境保護領域急待解決 的重點問題。其中，啤酒廢水大多屬于高色度、難降解的高濃度有機廢水，而 且由于啤酒廠使用原料復雜、生產工藝不同、產品種類繁多，使得啤酒廢水通 常具有組成復雜，有機污染物種類多、濃度高，cod 波動

27、大，bod/cod 差異 大的特點。采用 psb 法對其進行處理，進水可以不需稀釋，設備的有機負荷較 高且處理后產生的剩余菌體污泥中蛋白質及其他營養物質含量高，可在水產養 殖業、畜禽飼養業和農業等方面進行綜合利用，從而獲得一定的經濟效益，降 低了處理成本。可見，應用 psb 法處理啤酒廢水是具有很好發展的前景5。 1.3.2.5 a/o 工藝處理啤酒廢水 采用 a/o 工藝處理高濃度的啤酒廢水，出水 codcr、bod5和 ss 的去除 率分別為 88.7%92.8%、90.3%95.4%和 86.2%90.0%，達到了啤酒工業污 染物排放標準。 a/o 工藝處理高濃度啤酒廢水，具有結構緊湊、

28、流程簡單、停留時間短、 水質水量適應范圍廣、有機物降解效率高，污泥沉淀性能好、不產沼氣和防止 污泥膨脹等特點，是一條有效可行的技術路線6。 1.3.2.6 oco 工藝處理啤酒廢水 oco 工藝是一種 a2o 活性污泥工藝，結合 abr 反應器和氧化溝工藝的優 點，具有節能、高效、運行靈活等特點。oco 工藝的厭氧區為 pabr 反應器， 反應器內設置豎向導流板，將反應器分隔成幾個串聯的反應室，每個反應室都 是一個相對獨立的上流式污泥床（uasb）系統。它構造簡單、施工簡便、不 需要三相分離器、造價低，并且極大地提高了處理效率。處理后的出水水質穩 定，各項指標均可達到國家污水排放綜合標準（gb

29、897896）一級排放標準。 對于水量較小、水質波動較大、高濃度的有機廢水，可采用 oco 工藝處 理。其構造簡單，無需初沉池，硝化、反硝化區面積可靈活變化，運行方式靈 活，可以 a/o 或 a2/o 方式運行；水下微孔曝氣使充氧效率高，內回流不需泵 送，污泥沉降性能好；占地面積小，處理效率高，電耗低，土建投資省7。 1.3.2.7 利用 ic 反應器處理廢水 ic 反應器由 2 層 uasb 反應器串聯而成。按功能劃分，反應器由下而上共 分為 5 個區：混合區、第 1 厭氧區、第 2 厭氧區、沉淀區和氣液分離區。 混合區：反應器底部進水、顆粒污泥和氣液分離區回流的泥水混合物有效 地在此區混合

30、。 第 1 厭氧區：混合區形成的泥水混合物進入該區，在高濃度污泥作用下， 大部分有機物轉化為沼氣?；旌弦荷仙骱驼託獾膭×覕_動使該反應區內污泥 呈膨脹和流化狀態，加強了泥水表面接觸，污泥由此而保持著高的活性。隨著 沼氣產量的增多，一部分泥水混合物被沼氣提升至頂部的氣液分離區。 氣液分離區：被提升的混合物中的沼氣在此與泥水分離并導出處理系統， 泥水混合物則沿著回流管返回到最下端的混合區，與反應器底部的污泥和進水 充分混合，實現了混合液的內部循環。 第 2 厭氧區：經第 1 厭氧區處理后的廢水，除一部分被沼氣提升外，其余 的都通過三相分離器進入第 2 厭氧區。該區污泥濃度較低，且廢水中大部分有 機

31、物已在第 1 厭氧區被降解，因此沼氣產生量較少。沼氣通過沼氣管導入氣液 分離區，對第 2 厭氧區的擾動很小，這為污泥的停留提供了有利條件。 沉淀區：第 2 厭氧區的泥水混合物在沉淀區進行固液分離，上清液由出水 管排走，沉淀的顆粒污泥返回第 2 厭氧區污泥床。 從 ic 反應器工作原理中可見，反應器通過 2 層三相分離器來實現 srthrt，獲得高污泥濃度；通過大量沼氣和內循環的劇烈擾動，使泥水充分 接觸，獲得良好的傳質效果。 ic 反應器具有的優點8： (1) 處理能力高。 ic 反應器的負荷是 uasb 反應器負荷的 57 倍，uasb 反應器的容積負 荷通常為 35kgcod/(m3.d)

32、，而 ic 反應器的容積負荷可達到 2030kgcod/(m3.d)。 圖 1-1 ic 反應器 (2) 運行費用低。 由于 ic 反應器的處理效率、進水負荷比 uasb 反應器的處理效率高，廢 水的處理成本低；同時由于合理的結構設計，不需要另投酸或堿液來調節 ph， 可節省大量運行費用。 (3) 污泥不易流失，容易形成顆粒污泥。 由于 ic 獨特的反應器結構和高的水利負荷和產氣負荷，比 uasb 更能形 成和保持顆粒污泥。 (4) 投資省，占地面積少。 因 ic 有機負荷比 uasb 高，因此處理同樣規模的有機廢水，ic 反應器的 容積比 uasb 要小，故 ic 反應器的建造成本比 uas

33、b 要低。 ic 反應器具有的缺點： (1) 反應器啟動時間長，且反應器啟動過程中循環量??； (2) 顆粒污泥培養技術條件要求高，污泥顆?；щy。 1.3.2.8 利用 sbr 處理啤酒廢水 sbr 是序列間歇式活性污泥法（sequencing batch reactor activated sludge process）的簡稱，是一種按間歇曝氣方式來運行的活性污泥污水處理技術，又 稱序批式活性污泥法9。 與傳統污水處理工藝 不同，sbr 技術采用時間分割的操作方式替代空間分 割的操作方式，非穩定生化反應替代穩態生化反應，靜置理想沉淀替代傳統的 動態沉淀。它的主要特征是在運行上的有序和間歇操作

34、，sbr 技術的核心是 sbr 反應池，該池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，無污泥回流 系統。正是 sbr 工藝這些特殊性使其具有以下優點： （1）理想的推流過程使生化反應推動力增大，效率提高，池內厭氧、好氧 處于交替狀態，凈化效果好。 （2）運行效果穩定，污水在理想的靜止狀態下沉淀，需要時間短、效率高， 出水水質好。 （3）耐沖擊負荷，池內有滯留的處理水，對污水有稀釋、緩沖作用，有效 抵抗水量和有機污物的沖擊。 （4）工藝過程中的各工序可根據水質、水量進行調整，運行靈活。 （5）處理設備少，構造簡單，便于操作和維護管理。 （6）反應池內存在 do、bod5濃度梯度，有效控制活性污泥

35、膨脹。 （7）sbr 法系統本身也適合于組合式構造方法，利于廢水處理廠的擴建 和改造。 （8）脫氮除磷，適當控制運行方式，實現好氧、缺氧、厭氧狀態交替，具 有良好的脫氮除磷效果。 （9）工藝流程簡單、造價低。主體設備只有一個序批式間歇反應器，無二 沉池、污泥回流系統，調節池、初沉池也可省略，布置緊湊、占地面積省。 sbr 工藝缺點： （1）自動化控制要求高。 （2）排水時間短（間歇排水時） ，并且排水時要求不攪動沉淀污泥層，因 而需要專門的排水設備（潷水器） ，且對潷水器的要求很高。 （3）后處理設備要求大：如消毒設備很大，接觸池容積也很大，排水設施 如排水管道也很大。 （4）潷水深度一般為

36、12m，這部分水頭損失被白白浪費，增加了總揚程。 （5）由于不設初沉池，易產生浮渣，浮渣問題尚未妥善解決 1.3.2.9 酸化水解-生物接觸氧化法 酸化水解-生物接觸氧化法優點： 圖1-2 sbr工藝反應流程圖 工藝凈化效率高,出水水質好，污泥產生量小，污泥處理系統?。豢諝庑枰?量少，能耗低;容積負荷高，所需厭氧反應器體積更?。粚I養物質要求低；同 時可脫氮除磷。處理工藝簡單、所需設備少、工程投資小、耐沖擊負荷較高、 運行效果穩定、處理成本低、運行管理方便等優點10。 酸化水解-生物接觸氧化法缺點： 受溫度、ph 等影響較大，不耐沖擊負荷，運行效果不穩定;有沼氣產生， 需配套貯存、凈化設施，設

37、備投資高；對操作人員技術要求高，操作管理復雜。 在綜合考慮技術、經濟、環保等方面因素后,對于啤酒、飲料、食品等行業 排放的高濃度有機廢水，選擇酸化水解-接觸氧化處理工藝，是比較適宜的。 總體來說，啤酒廢水采用厭氧(酸化水解)預處理，再進行好氧處理是比較 理想的，通過“酸化水解-生物接觸氧化”處理后，啤酒廢水出水水質已滿足排放 標準要求，進行適當的深度處理后，即可滿足回用水或中水水質要求。對于北 方水資源緊缺的地區，也可直接進行利用(如作為綠化用水等)。同時，該處理 工藝方案處理效果好，在達到國家規定的排放標準前提下,還有投資較小、運行 費用較低、管理操作方便,占地面積較小等諸方面優點。 1.3

38、.2.10 uasb-好氧接觸氧化組合工藝 此處理工藝中主要處理設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：廢水經過轉鼓過濾機，轉鼓過濾機對 ss 的去除率達 10%以上， 隨著麥殼類有機物的去除，廢水中的有機物濃度也有所降低。調節池既有調節 水質、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、運行穩定、出水水質好，有效地降低了好氧生化單元的處理負荷和運 行能耗(因為好氧處理單元的能耗直接和處理負荷成正比)。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

39、有較高的去除率，這是因 為廢水經過厭氧處理后仍含有許多易生物降解的有機物。 該工藝處理效果好、操作簡單、穩定性高。上流式厭氧污泥床和好氧接觸 氧化池相串聯的啤酒廢水處理工藝具有處理效率高、運行穩定、能耗低、容易 調試和易于每年的重新啟動等特點。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增長，經過 3 個月的調試 uasb 即可達到滿負 荷運行。整個工藝對 cod 的去除率達 96.6%，對懸浮物的去除率達 97.3%98%， 該工藝非常適合在啤酒廢水處理中推廣應用11。 1.3.2.11 uasb 與 sbr 組合工藝處理啤酒廢水 uasb 由污泥反應區、氣液固三

40、相分離器（包括沉淀區）和氣室三部分組 成。在底部反應區內存留大量厭氧污泥，具有良好的沉淀性能和凝聚性能的污 泥在下部形成污泥層。要處理的污水從厭氧污泥床底部流入與污泥層中污泥進 行混合接觸，污泥中的微生物分解污水中的有機物，把它轉化為沼氣。沼氣以 微小氣泡形式不斷放出，微小氣泡在上升過程中，不斷合并，逐漸形成較大的 氣泡，在污泥床上部由于沼氣的攪動形成一個污泥濃度較稀薄的污泥和水一起 上升進入三相分離器，沼氣碰到分離器下部的反射板時，折向反射板的四周， 然后穿過水層進入氣室，集中在氣室沼氣，用導管導出，固液混合液經過反射 進入三相分離器的沉淀區，污水中的污泥發生絮凝，顆粒逐漸增大，并在重力 作

41、用下沉降。沉淀至斜壁上的污泥沿著斜壁滑回厭氧反應區內，使反應區內積 累大量的污泥，與污泥分離后的處理出水從沉淀區溢流堰上部溢出，然后排出 污泥床。 uasb 反應器具有的優點12： （1）污泥的顆粒化使反應器內的平均污泥濃度達 50gvss/l,污泥齡可達 30d 以上； （2）反應器的水力停留時間較短，容積負荷較高； （3）集生物反應和沉淀分離與一體，結構緊湊，操作運行方便； （4）無需設置填料，容積利用率高、費用低； （5）上升水流和沼氣氣流能起到攪拌作用，一般無需設置攪拌裝置； （6）cod、bod 去除率高。溫度在 3035之間，cod 去除率達 7090，bod 去除率達 85以上。

42、 uasb 反應器具有的缺點是在厭氧工藝的運行的過程中，經常會發現 uasb 池的表面會出現大量乳白色泡沫。泡沫的產生的成因： （1）工藝影響：持續不段的高負荷進水使厭氧反應器內活性污泥 bod 負 荷受到極大沖擊，這使得單位數量的活性污泥微生物在單位時間內處理有機物 能力大大低于正常水平，導致厭氧反應器出水水質惡化。由于系統受到沖擊， 微生物的處理能力減弱，不能將水中的有機物全部分解。又因厭氧反應器內的 水流形態由下至上，在超越喇叭口上升的水流中依然含有大量的有機物，這些 厭氧微生物就會隨著上升的水流對有機物質繼續分解產生沼氣，這部分沼氣無 法通過沼氣收集系統收集，只能逸出水面，大量的微小氣

43、泡相互連結，于是就 在厭氧池的表面形成一層乳白色的泡沫層。 （2）氣溫影響：經過長期的觀察，白色泡沫一般在夜晚大量形成，當白天 的溫度上升，白色泡沫就會逐漸消失，這是因為晚上的氣溫低，水蒸發的速度 慢，這樣白色泡沫表面的水膜就不會很容易破裂，同時大量的白色泡沫聚集于 水的表面，不利于水的表面復氧，這樣就更有利于厭氧微生物對有機物的分解， 所以就會使白色泡沫在晚上大量形成。白天氣溫升高，水蒸發的速度較快，白 色泡沫表層的水膜極易蒸發破裂，隨著白色泡沫的破裂，水面與空氣接觸的表 面積逐漸增大，水的復氧速率逐漸增大，會抑制厭氧微生物的分解代謝，白色 泡沫便逐漸消失。 （3）ph 值的影響：厭氧活性污

44、泥微生物對 ph 值的要求相當苛刻，一般 來說 ph 值保持在 6.87.2 之間更適合微生物的新陳代謝。由于進水水質、水 量極不穩定，再加上人為控制具有一定的滯后性，所以很難將 ph 值控制在厭 氧微生物最佳的生存狀態，在這種情況下厭氧微生物的處理能力當然是要大打 折扣的。 采用 uasb 與 sbr 工藝處理啤酒廢水是可行的, 廢水經 uasb 反應器處 理后，可以大幅度減輕 sbr 工段的負荷; 啤酒廢水經 uasb 與 sbr 后去除 95%以 上的有機污染物, 出水水質可達到污水綜合排放標準 ( gb8978296)一級排放標 準。整個處理工藝投資省、運行費用低、污泥量少、運行穩定。

45、uasb 與 sbr 工藝對進水有機物濃度的波動有較強的緩沖能力，適用于處理水質變化較大的 工業廢水。 圖 1-3 uasb 1.3.3 結論 啤酒廠工業廢水處理的工藝選擇，必須因地制宜，謹防生搬硬套。各種工 藝確定時，應充分調查工廠排水水質、水量、排水規律和特點，必要時應取樣 化驗確認；應考察工廠提供的建設場地地形條件和面積大??；考察工廠所能承 受的一次性投資及運行成本情況；考察工廠的管理水平和工人素質條件以及確 定廠外排水條件及水電增容條件等進行適合本地區建設污水場并能長期達標運 行的方案比選。比選中簡單適用、運行可靠、達標穩定、節約能耗、投資經濟 是最重要的工藝原則。 1.4 工藝流程圖

46、 依據設計的水質、水量，本工藝采用 uasb 與 sbr 組合工藝處理生產廢水。 廢水經過格柵進入調節池，經提升泵進入 uasb 反應器，再經過 sbr 反應器， 出水達標后外排。在集泥池里的污泥經污泥脫水后外運。 圖 4 工藝流程圖 調節池sbr 高濃度廢水 低 濃 度 廢 水 水 uasb篩網 泵泵 二沉池 達標排放 儲泥池污泥泵污泥脫水間 污泥外運 第二章 污水處理系統的設計計算 2.1 篩網的設計計算 2.1.1 一般說明 由于啤酒廢水是一種成分雜復雜，可生化性差的有機廢水，故其雜質往往 是顆粒微小的纖維類懸浮物，為了更澈底的分離和回收廢水中的微小纖維類懸 浮物，為后續處理提供更好的環

47、境。 篩網通常用金屬絲或用化學纖維編織而成，篩網形式有轉鼓或轉盤式、振 動式、回轉式和固定式多種，本設計采用回轉式水力篩網對雜質進行攔截。 2.1.2 設計計算 2.1.2.1 設計水量 （2-hmdmq/33 . 3 /80 33 1） 2.1.2.2 設計水質 表2.1 篩網設計參數 codcrbod5 進水水質（mg/l）1800900 去除率%00 出水水質（mg/l）1800900 2.1.2.3 設備選型 污水泵：選用 2 臺 wq50-10-10-0.75 型潛水污水泵。流量：10m3/h； 揚程：10m；轉速：1390r/min；效率：56；功率：0.75kw 2.2 調節池的

48、設計計算 2.2.1 設計說明 啤酒生產廢水進水水量和水質在 24h 之內會有波動，這種波動對污水處理 設備，特別是生物處理設備正常發揮其凈化功能是不利的，甚至還可能遭到破 壞。同樣對于物化處理設備，水量和水質的波動越大，過程參數就越難控制， 處理效果越不穩定。反之，波動越小，處理效果就越穩定。在這種情況下，應 在廢水進行處理之前，設置調節池，保證廢水處理的正常進行。故在預處理中 引入調節池來調節流量。 調節池的作用就是調節進水的水量和水質，酸性廢水和堿性廢水還可在調 節池內中和；短期排除的高溫廢水也可利用調節池以平衡水溫。 設計流量smhmdmq/1026 . 9 /33 . 3 /80 3

49、433 2.2.2 設計參數 （1）調節池有效水深為 2.05.0m （2）調節池停留時間 48 小時 （3）調節池保護高度 0.30.5m 取水力停留時間 hrt=8h，取調節池的有效水深 h=4.0m，取超高 h1= 0.5m，則調節池高度 h=4.0+0.5=4.5m。 2.2.3 設計計算 （1）池體容積 （2-2） 3 (1)1.2 3.33 832vkq tm 式中：v調節池容積，m3 k池子擴充系數，一般為1020%，本池子取20% t調節池中污水停留時間，取8h （2）調節池面積 a （2-3） 2 32 8 4 v am h 設調節池 1 座，采用方形池，池長 l 與池寬 b

50、 相等。 ，取3m2.8lbam 調節池尺寸為 334.5m3 （3）理論上每日的污泥量 （2-4） 33 01 ()80 (0.9450.472) 1.26 10/ 1000(1)1000 (1 0.97) 1000 q cc wmd p 式中：q設計流量，m3/s c0進水懸浮物濃度，取值為945mg/l=0.945kg/m3 c1出水懸浮物濃度，取值為472mg/l=0.472kg/m3 p污泥含水率，取值97% 污泥密度，1000kg/m3 （4）污泥斗尺寸 設污泥斗上口和下口均為方形，污泥斗傾角取 45，污泥斗上口面積為 ，下口面積為。 2 1 2 24fm 2 2 0.2 0.20

51、.04fm 污泥斗的高度為 （2-5） 1 20.2 tan450.9 2 hm 污泥斗的容積為 （2-6） 3 21211 82 . 1 )04 . 0 404 . 0 4(9 . 0 3 1 )( 3 1 mffffhv 式中：v污泥斗的容積，m3 h1污泥區高度，m f1污泥斗的上口面積，m2 f2污泥斗下口面積，m2 2.3 uasb厭氧反應器的設計計算 2.3.1 設計說明 uasb 是一種集厭氧反應與沉淀為一體的高效升流式反應器，這種反應器 結構簡單，不用填料，沒有懸浮物堵塞等問題。處理各種有機廢水時，在反應 器內培養顆粒污泥形成污泥床，廢水由底部進入，向上流過污泥床區與大量的 厭

52、氧菌接觸，廢水中的有機物大部分被厭氧菌分解成沼氣，沼氣與水和污泥在 三相分離器中進行分離，沼氣通過氣室、水封、阻火罐等收集至鍋爐。處理后 的水由反應器頂部流出，進入好氧生化池進行進一步的處理。厭氧反應可處理 高濃度廢水，具有動力消耗小、容積負荷大、可產生一定的生物能、運行管理 方便等特點。 2.3.2 設計參數 廢水流量：80m3/d，進水 cod 濃度為 1620mg/l=1.62kg/m3。 根據表所示，啤酒廢水處理采用進水 cod 容積負荷為 5.3kgcod/(m3d)。 表 2.2 國內外生產性 uasb 裝置的設計負荷統計表 負荷 kgcod/m3d (國外資料) 負荷 kgcod

53、/m3d (國外資料)序號 廢水 類型 平均最高最低廠家數平均最高最低廠家數 1 酒精 生產 11.615.77.176.520215 2啤酒廠9.818.85.6805.38510 3造酒廠13.918.59.9366.41048 4 葡萄 酒廠 10.21284 5 清涼 飲料 6.8121.8855512 6 小麥 淀粉 8.610.76.66 7淀粉9.211.46.465.48.02.72 8 土豆 加工 9.516.8424 9酵母業9.812.46166661 10檸檬酸8.414.31314.8206.53 11味精3.242.32 12再生紙12.3207.915 13造紙1

54、2.738.9639 14 食品 加工 9.113.30.8103.5432 15 屠宰 廢水 6.26.26.213.142.34 16制糖15.222.58.212 17制藥廠10.933.26.311580.85 18 家畜 飼養 10.510.510.51 19 垃圾 濾液 9.9127.97 2.3.3 設計計算 2.3.3.1 反應器容積計算 (包括沉淀區和反應區) ，取 25m3 （2-7） 3 0 r v 80 1.62 24.45 5.3 qs vm n 采用 1 座 uasb 反應器。 式中：vr反應器有效容積，m3 q設計流量，m3/d s0進水有機物濃量，kgcod/m

55、3 nv容積負荷，kgcod/(m3d) 2.3.3.2 反應器的形狀和外形尺寸 采用反應器的有效高度為 4m，設置 1 座 uasb 反應器。 橫截面積 2 r 25 6.25 4 v sm h 從布水均勻性和經濟性考慮，矩形池長寬比在 2：1 以下較為合適。 設池長 l=4m，則寬 b=2m。 則反應器的尺寸為 3 3 3 4.5lbhm 2.3.3.3 uasb 反應器構造的確定 uasb 反應器采用矩形構造，三相分離器由上下兩層重疊的三角形集氣罩 組成，采用穿孔管進水配水，采用明渠出水。 圖 2.1 uasb 反應器構造斷面示意圖 2.3.3.4 三相分離器的設計 （1）設計說明 三相

56、分離器要具有氣、液、固三相分離的功能。三相分離器的設計主要包 括 沉淀區、回流縫、氣液分離器的設計。 （2）沉淀區的設計 三相分離器的沉淀區的設計同二次沉淀池的設計相同，主要是考慮沉淀區 的面積和水深，面積根據廢水量和表面負荷率決定。 由于沉淀區的厭氧污泥及有機物還可以發生一定的生化反應產生少量氣體， 這對固液分離不利，故設計時應滿足以下要求： a. 沉淀區水力表面負荷1.0m/h； b. 沉淀器斜壁角度設為 50，使污泥不致積聚，盡快落入反應區內； c. 進入沉淀區前，沉淀槽底逢隙的流速2m/h； d. 總沉淀水深應大于 1.5m； e. 水力停留時間介于 1.52h。 若以上條件都能滿足，

57、則可達到良好的分離效果。 三相分離器沉淀區的沉淀面積即為反應器的水平面積，則沉淀區的表面負 荷率為： （2-8） 32 0 r v 80 0.53/() 24 6.25 qs vmmh n 該值小于 1.02.0m3/(m2h)，滿足要求。 設上下三角形集氣罩斜面水平夾角為 60，下三角形高 h3=0.85m，上三角 形頂水深 h2=0.5m， 則： （2-9） 3 1 0.85 0.46 tan60tan60 h bm 式中： b1下三角集氣罩底水平寬度，m 下三角集氣罩斜面的水平夾角 h3下三角集氣罩的垂直高度，m 設單元三相分離器寬 b=1.4m，則相鄰兩個下三角形集氣罩之間的水平距離

58、（2- 21 21.42 0.460.48bbbm 10） 計算下三角形集氣罩之間縫隙 b2中的水流（不考慮氣的影響）上升流速 v1時，先計算回流縫總面積 a1： （2- 2 12 0.48 2 21.92ablnm 11） 式中，l反應器寬度； n單元個數。 則： （2- 1 1 80 1.74/ 24 1.92 q vm h a 12） 下面計算下三角形集氣罩回流縫的水流上升流速 v2。設 b3=0.14m，則回流 縫的面積 a2為： （2- 2 2 0.14 2 20.56am 13） 則： （2- 2 2 80 5.95/ 24 0.56 q vm h a 14） 以 a2為控制斷面，

59、可以滿足 v1v22.5 進水0.3-0.5溶解氧（mg/l）缺氧 工序沉淀、排水0.7 反應器個數 2 2.4.3 設計計算 2.4.3.1 bod 負荷 因為： （2- 0 s 0.3 qs n exv 23） 式中：q廢水流量，3000m3/d； s0bod濃度，600mg/l； x反應池中污泥濃度； e曝氣時間比，e=。 24 4 24 aa tnt 又： （2- 0 a s 2424 150 3 0.3 2 2000 s th n mx 24） 所以： 3 4 0.5 24 e 故反應池的有效容積為： （2- 3 0 s 280 150 140 0.5 2000 0.3 qs vm

60、exn 25） 則每池有效容積為： 進水 2h 曝氣 3h沉淀 1h排水 2h 3 140 47 3 vm 2.4.3.2 確定反應池的尺寸 反應池采用完全混合式，選定每池尺寸為： 33 l b h=6 3 3=54m47m 2.4.3.3 沉淀時間 ，取1h （2- s 41.7 max (1/)3(1/ 2)0.5 0.5 7.4 102000 hm t vt 26） 式中：h反應池內水深，m； 安全高度，m； vmax活性污泥界面的初期沉降速度，m/h； t 水溫，20。 2.4.3.4 一個周期所需時間 排除時間約兩個小時， 所以： c 3 126th 周期次數為： 24 4 6 n