100/110某啤酒廢水處理工藝設(shè)計(jì)摘要啤酒是世界通用性飲料，是酒精含量最低的飲料酒，而且營養(yǎng)豐富。生產(chǎn)啤酒產(chǎn)生的廢水，要緊含有淀粉、蛋白質(zhì)、酵母菌殘?bào)w、酒花殘?jiān)堄嗥【啤⑸倭烤凭跋礈煊脡A，有機(jī)物濃度較高，盡管無毒，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(yán)峻危害。隨著啤酒行業(yè)的迅速進(jìn)展，啤酒生產(chǎn)產(chǎn)生的大量廢水迫切需要適當(dāng)?shù)奶幚恚悦鈱Νh(huán)境造成更惡劣的阻礙。目前，啤酒廢水處理的方法多種多樣，由于啤酒廢水具有良好的可生化性，常常采納以生化為主，生化與物化相結(jié)合的處理工藝。本設(shè)計(jì)處理啤酒廢水采納的UASB+CASS法，是一種厭氧消化和好氧處理相結(jié)合的工藝。厭氧處理能有效處理高濃度有機(jī)廢水，不但運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用相對較廉價(jià)，且可回收沼氣；能耗低，產(chǎn)泥量少。后接的好氧處理，能彌補(bǔ)厭氧處理的不足，能有效去除氮、磷，保證出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)排放。通過設(shè)計(jì)計(jì)算，本工藝COD去除率達(dá)到98.8%，BOD去除率高達(dá)99%，處理效果顯著，出水達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB8978-1996一級標(biāo)準(zhǔn)，且回收了大量沼氣，制造了一定的經(jīng)濟(jì)效益。關(guān)鍵詞：UASB，CASS，啤酒廢水，有機(jī)廢水DESIGNOFABREWERYWASTEWATERTREATMENTPROCESSABSTRACTBeeristheinternationalbeverage,isthelowestalcoholcontentalcoholdrinks,withabundantofnutritious.Wastewatergeneratedbyproductionofbeer,containsmostlystarch,protein,yeastresidue,hopresidue,residualbeer,asmallamountofalcoholandwashingwithalkali,organicmatterconcentrationwashigher,althoughnon-toxic,buteasytocorruption,intothewaterbodytoconsumealargeamountDO,ontheaquaticenvironmentcausingseriousharm.Withtherapiddevelopmentofthebeerindustry,beerproductionoflargequantitiesofwasteproperlyaddressedurgentlyneededtoavoidtheimpactoftheenvironmentevenworse.Currently,awidevarietyofbeerwastewatertreatmentmethods,becausegoodbeerwastewaterbiodegradability,oftendominatedbybiochemical,biologicalandphysicochemicaltreatmentprocessescombined.ThedesigntreatmentofbrewerywastewaterusingtheUASB+CASSmethod,isananaerobicandaerobicdigestionprocessofcombining.Anaerobictreatmentcaneffectivelydealwithhighconcentrationorganicwastewater,notonlyoperatingcostsarerelativelycheap,andrecyclablemethane;energyconsumptionislow,producinglesssludge.Followedbyaerobictreatment,anaerobictreatmentcancompensateforthedeficiency,caneffectivelyremovenitrogen,phosphorus,andensurethequalityoftheeffluentdischargestandards.Bydesigncalculations,thisprocessCODremovalrate98.8%,BODremovalrateofupto99%,asignificanttreatmenteffect,thewaterreached,"IntegratedWastewaterDischargeStandard"GB8978-1996standardlevel,andtherecoveryofalargenumberofmethane,creatingacertaineconomicbenefits.keyword:UASB,CASS,BREWAGEWASTEWATER,ORGANICWASTEWATER

目錄第1章前言 1§1.1UASB+CASS工藝的選擇 1§1.2UASB+CASS工藝的概述 2第2章設(shè)計(jì)背景 3§2.1項(xiàng)目概況及意義 3§2.2設(shè)計(jì)條件 3§2.3設(shè)計(jì)原則 3第3章啤酒廢水處理方法比較 4§3.1酸化—SBR法處理啤酒廢水 4§3.2UASB—好氧接觸氧化工藝處理啤酒廢水 5§3.3新型接觸氧化法處理啤酒廢水 5§3.4生物接觸氧化法處理啤酒廢水 6§3.5內(nèi)循環(huán)UASB反應(yīng)器＋氧化溝工藝處理啤酒廢水 7§3.6UASB+SBR法處理啤酒廢水 8第4章工藝流程的確定 10§4.1工藝流程選擇 10§4.2工藝流程講明 10第5章要緊構(gòu)筑物工藝尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算 11§5.1最大流量QVmax設(shè)計(jì)計(jì)算 11§5.2中格柵工藝尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算 11§5.3調(diào)節(jié)池尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算 12§5.4UASB反應(yīng)器的設(shè)計(jì) 13§5.4.1UASB工藝尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算 13§5.4.2進(jìn)水分配系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 14§5.4.3三相分離器的設(shè)計(jì) 16§5.4.4排泥系統(tǒng)的設(shè)置 20§5.4.5出水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 22§5.4.6沼氣收集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 23§5.5輻流式沉淀池 24§5.6CASS曝氣池工藝尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算 27第6章啤酒廢水處理廠平面布置 33§6.1總平面圖布置原則 33§6.2總平面布置結(jié)果 33第7章工程造價(jià)、效益分析 34§7.1工程投資估算 34§7.1.1土建部分 34§7.1.2設(shè)備費(fèi)用 35§7.2成本估算 35§7.3效益分析 36結(jié)論 37參考文獻(xiàn) 38致謝 40第1章前言啤酒是世界通用性飲料，是酒精含量最低的飲料酒，而且營養(yǎng)豐富。它以優(yōu)質(zhì)大麥和水為要緊原料，啤酒花為香料，通過麥芽制備、麥芽汁制備、發(fā)酵等工序制成，富含營養(yǎng)物質(zhì)和二氧化碳。我國的啤酒行業(yè)進(jìn)展迅速，啤酒產(chǎn)量位居世界首位，但由于我國的啤酒工業(yè)進(jìn)展起步較晚，投資費(fèi)較低，在生產(chǎn)中對形成的殘?jiān)U水的操縱還專門不得力，因此造成廢水量較大。據(jù)有關(guān)部門推測，2002年全國啤酒廢水排放量2.7億立方米，年排放COD約2.9萬噸；啤酒廢水占全國工業(yè)廢水排放總量的1.3%，COD占全國工業(yè)廢水中COD排放總量的0.5%。盡管啤酒生產(chǎn)的廢水屬于無毒的廢水，但由于其排放量大、有機(jī)物濃度較高，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(yán)峻危害。本文采納UASB+CASS工藝對給定的常州某啤酒有限公司排出的廢水進(jìn)行處理，通過進(jìn)水量和水質(zhì)，對要緊構(gòu)筑物進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，構(gòu)建啤酒廢水處理廠，使出水水質(zhì)達(dá)到國家規(guī)定要求，從而達(dá)到一定的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益、環(huán)境效益。§1.1UASB+CASS工藝的選擇依照啤酒廢水的水質(zhì)特征[1]，盡管其水質(zhì)和水量常依生產(chǎn)周期波動(dòng)專門大，但其BOD5/CODCr值較高，為0.4-0.7，可生化性良好，因此本設(shè)計(jì)采納生物法處理啤酒廢水[2]。依照相關(guān)資料中記載的啤酒廢水處理的方法，發(fā)覺厭氧+好癢工藝處理啤酒廢水不但處理效果好，且所需費(fèi)用較低，且在厭氧+好癢的相關(guān)工藝的比較中發(fā)覺[3]，UASB+CASS法處理啤酒廢水效果明顯，流程簡潔，費(fèi)用低等一系列優(yōu)點(diǎn)[4]，最終本設(shè)計(jì)采納UASB+CASS法處理啤酒廢水。

§1.2UASB+CASS工藝的概述UASB是上流式厭氧污泥床反應(yīng)器的簡稱[5]，由Lettinga等人于1972年開發(fā)研制的一項(xiàng)有機(jī)廢水厭氧生物處理技術(shù)，這種反應(yīng)器在通過小試中試和生產(chǎn)性的實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，于20實(shí)際80年代開始在高濃度有機(jī)廢水的處理中得到日趨廣泛的應(yīng)用[6]。該反應(yīng)器集生物反應(yīng)與沉淀于一體[7]，是一種結(jié)構(gòu)緊湊、效率高的厭氧反應(yīng)器。具有結(jié)構(gòu)緊湊、簡單，無需攪拌裝置，負(fù)荷能力高、污泥顆粒化，處理效果好，操作治理簡便，運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)[8]。CASS，也稱CAST工藝[9]，是SBR工藝的一種改進(jìn)型，由Goronszy教授及其同事在SBR工藝和氧化溝技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)出來的，國內(nèi)外公認(rèn)的先進(jìn)工藝[10]。該工藝已廣泛應(yīng)用于歐美許多國家的都市污水和各種工業(yè)廢水的處理。由于其具有投資少、運(yùn)行治理方便、可分期建設(shè)等特點(diǎn)，適合中國國情，近年來，在國內(nèi)已得到推廣應(yīng)用[11]。將UASB和CASS兩種處理單元進(jìn)行組合[12]，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)約了運(yùn)行費(fèi)用，而把UASB作為整個(gè)廢水達(dá)標(biāo)排放的一個(gè)預(yù)處理單元，在降低廢水濃度的同時(shí)，可回收所產(chǎn)沼氣作為能源利用。同時(shí)，由于大幅度減少了進(jìn)入好氧處理時(shí)期的有機(jī)物量，因此降低了好氧處理時(shí)期的曝氣能耗和剩余污泥產(chǎn)量，從而使整個(gè)廢水處理過程的費(fèi)用大幅度減少[13]。采納該工藝既降低處理成本，又能產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益[14]。同時(shí)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[15]。UASB去除COD達(dá)7500kg/d，以沼氣產(chǎn)率為0.5m3/kgCOD計(jì)算，UASB產(chǎn)氣量為3500m3/d(甲烷含量為55%-65%)[16]。沼氣的熱值約為22680kJ/m3，煤的熱值為21000kJ/t計(jì)算，則1m3沼氣的熱值相當(dāng)于1kg原煤，如此可節(jié)煤約4t/d左右，年收益約為39.6萬元[17]。

第2章設(shè)計(jì)背景§2.1項(xiàng)目概況及意義常州某啤酒有限公司打算建設(shè)年產(chǎn)20萬噸啤酒生產(chǎn)設(shè)施。由于啤酒在生產(chǎn)過程中排出大量的有機(jī)廢水，直接排放將造成對周圍環(huán)境的嚴(yán)峻污染。為貫徹執(zhí)行“三同時(shí)”，愛護(hù)環(huán)境，消除污染[18]，常州某啤酒有限公司擬配套實(shí)施廢水處理工程，對啤酒生產(chǎn)中排出的混合廢水集中收集處理后達(dá)標(biāo)排放，做到社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益的統(tǒng)一。§2.2設(shè)計(jì)條件1．設(shè)計(jì)水量：Q=5000m32．進(jìn)水水質(zhì)：CODCr（mg/L）=2500，BOD5（mg/L）=1625，SS（mg/L）=540，NH3-N（mg/L）=15，pH=6-11，總磷為2.5mg/L；出水水質(zhì)要求滿足《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB8978-1996一級標(biāo)準(zhǔn)：CODCr<100mg/L，BOD5<30mg/L，SS<70mg/L，NH3-N<15mg/L，TP<0.5mg/L，出水pH6-9。§2.3設(shè)計(jì)原則嚴(yán)格遵循國家相關(guān)法規(guī)、規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，確保出水水質(zhì)指標(biāo)達(dá)到國家排放的標(biāo)準(zhǔn)；廢水處理裝置布置緊湊、流暢，盡量減少占地面積，堅(jiān)持有用和美觀相結(jié)合的總布原則；選擇工藝簡單，采納目前國內(nèi)成熟、有用的處理工藝；盡量通過優(yōu)化設(shè)計(jì)降低工程投資及運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用，努力實(shí)現(xiàn)技術(shù)先進(jìn)與企業(yè)財(cái)力相適應(yīng)。

第3章啤酒廢水處理方法比較§3.1酸化—SBR法處理啤酒廢水其要緊處理設(shè)備是酸化柱和SBR反應(yīng)器。這種方法在處理啤酒廢水時(shí)，在厭氧反應(yīng)中，放棄反應(yīng)時(shí)刻長、操縱條件要求高的甲烷發(fā)酵時(shí)期，將反應(yīng)操縱在酸化時(shí)期，如此較之全過程的厭氧反應(yīng)具有以下優(yōu)點(diǎn)[19]：1．由于反應(yīng)操縱在水解、酸化時(shí)期反應(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(jià)，便于維護(hù)，易于放大；3．關(guān)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(shí)，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(gè)重要環(huán)節(jié)，這將加速有機(jī)物的降解，為后續(xù)生物處理制造更為有利的條件。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(shí)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廢水，酸化至關(guān)重要，它具有兩個(gè)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阻礙SBR反應(yīng)器的處理效果，有機(jī)物去除要緊集中在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)溫度的阻礙，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；若溫度差不不大，運(yùn)行參數(shù)可不做調(diào)整，若溫度差不較大，視具體情況而定。

§3.2UASB—好氧接觸氧化工藝處理啤酒廢水此處理工藝中要緊處理設(shè)備是上流式厭氧污泥床和好氧接觸氧化池[19]，處理要緊過程為：廢水通過轉(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(shí)刻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，該工藝的處理效果特不行。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水通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(dòng)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，通過3個(gè)月的調(diào)試UASB即可達(dá)到滿負(fù)荷運(yùn)行。整個(gè)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%，該工藝特不適合在啤酒廢水處理中推廣應(yīng)用。§3.3新型接觸氧化法處理啤酒廢水此方法處理過程為：廢水首先通過微濾機(jī)去除大部分懸浮物，出水進(jìn)入調(diào)節(jié)池，然后中提升泵打入VTBR反應(yīng)器中進(jìn)行生化處理，通過風(fēng)機(jī)強(qiáng)制供風(fēng)使廢水與填料接觸，維持生化反應(yīng)的需氧量，VTBR反應(yīng)器出水進(jìn)入沉淀器，去除一部分脫落的生物膜以減輕氣浮設(shè)備的處理負(fù)荷，之后流人氣浮設(shè)備去除剩余的生物膜，污泥及浮渣送往污泥池濃縮后脫水。該處理工藝有以下要緊特點(diǎn)[19]：1．VTBR反應(yīng)器由廢舊酒精罐改造而成，節(jié)約了投資。與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，具有一次性投資低，運(yùn)行穩(wěn)定，處理效果好等特點(diǎn)。2．冬季運(yùn)行時(shí)，在VTBR反應(yīng)器外部加了一層保溫材料，使罐中始終保持較高的溫度，提高了生物的活性。3．因VTBR反應(yīng)器高達(dá)10m左右，水深大，所選用風(fēng)機(jī)為高壓風(fēng)機(jī)，風(fēng)壓為98kPa，N＝75kw，耗電量大。§3.4生物接觸氧化法處理啤酒廢水該工藝采納水解酸化作為生物接觸氧化的預(yù)處理，水解酸化菌通過新陳代謝將水中的固體物質(zhì)水解為溶解性物質(zhì)，將大分子有機(jī)物降解為小分子有機(jī)物。水解酸化不僅能去除部分有機(jī)污染物，而且提高了廢水的可生化性，有益于后續(xù)的好氧生物接觸氧化處理。該工藝在處理方法、工藝組合及參數(shù)選擇上是比較合理的，充分利用各工序的優(yōu)勢將污染物質(zhì)轉(zhuǎn)化、去除。然而，假如由于某些構(gòu)筑物的構(gòu)造設(shè)計(jì)考慮不周會(huì)阻礙運(yùn)行效果，致使出水水質(zhì)不理想，使生物接觸氧化池的出水(靜沉30min的澄清液)COD為500-600mg/L，經(jīng)混凝氣浮處理后出水COD仍高達(dá)300mg/L，遠(yuǎn)高于排放要求(150mg/L)。然而此處理方法在設(shè)計(jì)和運(yùn)行中回出現(xiàn)以下問題[19]：1．水解酸化池存在的問題要緊是沉淀污泥不能及時(shí)排除。由于該廢水中懸浮物濃度較高，因而池內(nèi)污泥產(chǎn)量專門大，而原工藝僅在水解酸化池前端設(shè)計(jì)了污泥斗，因此池子的后部專門快就淤滿了污泥。另外，隨著微生物量的增加在軟性生物填料的中間部位形成了污泥團(tuán)，使得傳質(zhì)面積減小。針對污泥淤積情況，在水解酸化池前可增設(shè)一級混凝氣浮以去除水中的懸浮物，經(jīng)此改進(jìn)后水解酸化池能長期、穩(wěn)定、有效地運(yùn)行，其出水COD也從1100-1200mg/L降至900-1000mg/L，收到了較好的效果。只是，增設(shè)混凝氣浮增加了運(yùn)行費(fèi)用，而且氣浮過程中溶入的O2還可能對水解酸化產(chǎn)生不利阻礙。因此，在設(shè)計(jì)采納水解酸化處理懸浮物濃度高的污水時(shí)，可增設(shè)污泥斗的數(shù)量以便及時(shí)排除沉淀污泥。此外，為防止填料表面形成污泥團(tuán)應(yīng)采納比表面積大、不結(jié)泥團(tuán)的半軟性填料。2．假如廢水中污染物濃度較高或前處理效果不理想，生物接觸氧化池前端的有機(jī)物負(fù)荷較高，使得供氧相對不足，現(xiàn)在該處的生物膜呈灰白色，處于嚴(yán)峻的缺氧狀態(tài)，而池末端成熟的好氧生物膜呈琥珀黃色。同時(shí)，水中的生物活性抑制性物質(zhì)濃度也較高，對微生物也有一定的抑制作用。這些因素使得生物接觸氧化池沒有發(fā)揮出應(yīng)有的作用，處理效果不理想。鑒于此，可采取時(shí)期曝氣措施即多點(diǎn)進(jìn)水，污水沿池長多點(diǎn)流入生物接觸氧化池以均分負(fù)荷，消除前端缺氧及抑制性物質(zhì)濃度較高的不利阻礙。改為多點(diǎn)進(jìn)水并通過一段時(shí)刻的穩(wěn)定運(yùn)行后，生物接觸氧化池的出水(30min的澄清液)COD為200-300mg/L。再經(jīng)混凝氣浮工序處理后最終出水COD＜150mg/L(一般在130mg/L)，達(dá)到了排放要求。3．在調(diào)試運(yùn)行過程中，生物接觸氧化池中生物膜脫落、氣泡直徑變大(曝氣方式為微孔曝氣)、出水渾濁、處理效果惡化的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。經(jīng)研究、分析、驗(yàn)證發(fā)覺這是由于負(fù)荷波動(dòng)或操作不當(dāng)造成溶解氧不足而引起的。溶解氧不足使得生物膜由好氧狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閰捬鯛顟B(tài)，其附著力下降，在空氣氣泡的攪動(dòng)下生物膜大量脫落，導(dǎo)致水粘度增加、氣泡直徑增大、氧轉(zhuǎn)移效率下降，這又進(jìn)一步造成缺氧，如此形成惡性循環(huán)致使處理效果惡化。4．在調(diào)試運(yùn)行初期，發(fā)生這種現(xiàn)象時(shí)一般是增大供氣量以提高供氧能力來消除缺氧，結(jié)果由于氣泡攪動(dòng)強(qiáng)度增大，造成了更大范圍的生物膜脫落、水粘度更大、氧轉(zhuǎn)移效率更低，非但沒能提高供氧能力反而使情況更糟。正確的處理措施應(yīng)是減小曝氣量，待脫落的生物膜隨水流流出后再逐漸增加曝氣量使溶解氧濃度恢復(fù)到原有水平，若水溫適宜則2-3d后生物膜就可恢復(fù)正常。因此當(dāng)采納此工藝處理啤酒廢水時(shí)要遵循下列要求：(1)采納水解酸化作為預(yù)處理工序時(shí)應(yīng)考慮懸浮物去除措施。(2)采納推流式生物接觸氧化池時(shí)，為幸免前端有機(jī)物負(fù)荷過高可采納多點(diǎn)進(jìn)水。(3)應(yīng)嚴(yán)格操縱溶解氧濃度，供氧不足會(huì)造成生物膜大范圍脫落，導(dǎo)致運(yùn)行失敗。§3.5內(nèi)循環(huán)UASB反應(yīng)器＋氧化溝工藝處理啤酒廢水此工藝采納厭氧和好氧相串聯(lián)的方式，厭氧采納內(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，采納氧化溝工藝[19]。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(gè)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)超出了那個(gè)范圍。這就要求廢水進(jìn)入U(xiǎn)ASB反應(yīng)器之前必需進(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(jì)難度。內(nèi)循環(huán)UASB技術(shù)是在一般UASB技術(shù)的基礎(chǔ)上增加一套內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)，它包括回流水池及回流水泵。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)。如此一來能提高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)器采納環(huán)狀穿孔管配水，通過三相分離器出水，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60°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。此處理工藝要緊有以下特點(diǎn)：1．實(shí)踐證明，采納內(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．由于采納的是內(nèi)循環(huán)UASB反應(yīng)器和氧化溝工藝串聯(lián)組合的方式，可依照啤酒生產(chǎn)的季節(jié)性、水質(zhì)和水量的情況調(diào)整UASB反應(yīng)器或氧化溝處理運(yùn)行組合，以便進(jìn)一步降低運(yùn)行費(fèi)用。§3.6UASB+SBR法處理啤酒廢水本處理工藝要緊包括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)約了運(yùn)行費(fèi)用，而把UASB作為整個(gè)廢水達(dá)標(biāo)排放的一個(gè)預(yù)處理單元，在降低廢水濃度的同時(shí)，可回收所產(chǎn)沼氣作為能源利用[19]。同時(shí)，由于大幅度減少了進(jìn)入好氧處理時(shí)期的有機(jī)物量，因此降低了好氧處理時(shí)期的曝氣能耗和剩余污泥產(chǎn)量，從而使整個(gè)廢水處理過程的費(fèi)用大幅度減少。采納該工藝既降低處理成本，又能產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)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(jì)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(jì)算，則1m3UASB+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(gè)廢水達(dá)標(biāo)排放的一個(gè)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。也確實(shí)是講，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。廢水通過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處理工藝計(jì)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。

第4章工藝流程的確定§4.1工藝流程選擇通過對比比較，決定采納UASB+CASS工藝，其中，CASS是SBR的改進(jìn)型。本設(shè)計(jì)處理啤酒廢水流程[3]如下圖所示：圖4-1啤酒處理工藝流程圖§4.2工藝流程講明啤酒生產(chǎn)廢水先通過中格柵去除粗大雜質(zhì)后，經(jīng)提升泵進(jìn)入調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)水質(zhì)水量，依照在線pH計(jì)顯示的pH值，用計(jì)量泵將酸堿送入調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)廢水的pH值在6.5-7.5之間。調(diào)節(jié)池的出來的水用泵連續(xù)送入U(xiǎn)ASB反應(yīng)器進(jìn)行厭氧消化，降低有機(jī)物濃度。厭氧處理過程中產(chǎn)生的沼氣被收集到沼氣罐中重新利用。UASB反應(yīng)器的出水流入沉淀池，進(jìn)一步去除水中SS。沉淀池出水進(jìn)入CASS反應(yīng)器，進(jìn)行好氧處理。經(jīng)處理水質(zhì)達(dá)標(biāo)，由CASS反應(yīng)池出水后直接外排。來自UASB、沉淀池及CASS反應(yīng)器內(nèi)的剩余污泥先在污泥濃縮池內(nèi)被濃縮，中心污泥斗內(nèi)的污泥送入污泥脫水車間，進(jìn)一步降低污泥含水率，實(shí)現(xiàn)污泥的減量化。污泥經(jīng)脫水機(jī)脫水后形成泥餅，裝車外運(yùn)處置。

第5章要緊構(gòu)筑物工藝尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算§5.1最大流量QVmax設(shè)計(jì)計(jì)算本設(shè)計(jì)中采納的廢水流量，是啤酒產(chǎn)量較大的季節(jié)統(tǒng)計(jì)的的平均廢水流量，因流量變大的系數(shù)較小，因此取廢水流量的變化系數(shù)為=1.1。因此廢水最大流量為：(5-1)§5.2中格柵工藝尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算1．中格柵的間隙數(shù)量n設(shè)柵前水深h=0.4m，過柵流速v=0.8m/s，柵條間距d=20mm，格柵安裝傾角а=60゜(5-2)取n=10。格柵設(shè)兩組[21]，一臺(tái)工作，一臺(tái)備用，按一組工作計(jì)算。2．格柵建筑寬b取柵條寬度s=0.01m，(5-3)驗(yàn)證柵前水速：（0.4-0.9）(5-4)符合要求。3．格柵的水頭損失取柵條斷面為銳邊矩形，則β=2.42，k=3。(5-5)(5-6)4．柵后槽的總高度設(shè)柵前渠道超高=0.3m，=h+h1+h2=0.4+0.081+0.3=0.78(m)(5-7)5．柵槽總建筑長度L設(shè)進(jìn)水渠道寬=0.2m，漸寬部分展開部分角度為20°。(1)進(jìn)水渠道漸寬部位的長度：(5-8)(2)柵槽與出水槽連接處的漸寬部分長度：(5-9)(5-10)6．每日柵渣量W：取=0.08污水(5-11)故可采納機(jī)械清渣。§5.3調(diào)節(jié)池尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算1．設(shè)計(jì)講明[21]工業(yè)廢水的水量和水質(zhì)隨時(shí)刻變化幅度較大。為了保證后續(xù)處理構(gòu)筑物或設(shè)備的正常運(yùn)行，需對廢水的水量和水質(zhì)進(jìn)行調(diào)節(jié)。該池設(shè)計(jì)的有足夠的水力停留時(shí)刻保證后續(xù)處理構(gòu)筑物能連續(xù)運(yùn)行。其均質(zhì)作用要緊靠池側(cè)的沿程進(jìn)水，使同時(shí)進(jìn)入調(diào)節(jié)沉淀池的廢水轉(zhuǎn)變?yōu)榍昂蟪鏊赃_(dá)到與不同時(shí)序的廢水相混合的目的。2．設(shè)計(jì)參數(shù)水力停留時(shí)刻HRT=3h；設(shè)計(jì)流量Q=5500/d=229.2/h=0.064/s。3．設(shè)計(jì)計(jì)算(1)池子尺寸池子有效容積：V=QT=229.2×3=687.6；取池總高H=3.0m，其中超高0.3m，有效水深h=2.7m；則池面積A=V/h=687.6/2.7=254.7m2；取圓形池子，則A=π×R×R=254.7m2得R=9.0m。池子總尺寸為π×R×R×H=3.14×9×9×3()。§5.4UASB反應(yīng)器的設(shè)計(jì)§5.4.1UASB工藝尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算表5-1UASB反應(yīng)器進(jìn)出水水質(zhì)CODBODSSTP進(jìn)水水質(zhì)(mg/L)250016255402.5去除率(%)86896410出水水質(zhì)(mg/L)350178.75194.42.251．UASB反應(yīng)器的有效容積[22]關(guān)于中等濃度和高濃度的有機(jī)廢水，一般情況下，有機(jī)容積負(fù)荷率是限制因素，反應(yīng)器的容積與廢水量、廢水濃度和同意的有機(jī)物容積負(fù)荷去除率有關(guān)。設(shè)計(jì)容積負(fù)荷為NV=4.0kgCOD/(m3·d)，COD去除率為86%，則UASB反應(yīng)器有效容積為：V有效=Q(S0—Se)/NV=5000×(2.5－0.35)/4=2687.5(m3)（5-12）2．UASB反應(yīng)器的形狀和尺寸據(jù)資料，經(jīng)濟(jì)的反應(yīng)器高度一般為4-6m之間，同時(shí)在大多數(shù)情況下這也是系統(tǒng)優(yōu)化的運(yùn)行范圍。生流式厭氧污泥床的池形有矩形、方形和圓形。圓形反應(yīng)器具有結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定的特點(diǎn)，然而建筑圓形反應(yīng)器的三相分離器要比矩形和方形反應(yīng)器復(fù)雜得多，因此，本設(shè)計(jì)采納矩形池。從布水均勻性和經(jīng)濟(jì)型考慮，矩形池長寬比在2:1左右比較合適。設(shè)計(jì)反應(yīng)器有效高度為h=5m，則橫截面積：S=V有效/H=2687.5/5=537.5(m2)(5-13）設(shè)池長L約為池寬B的2倍，則可取B=16m，L=34m。一般應(yīng)用時(shí)反應(yīng)器裝液量為70%-90%，本工程設(shè)計(jì)反應(yīng)器總高H=6.5m其中超高0.5m。反應(yīng)器的總?cè)莘e：V=BLH=16×34×(6.5-0.5)=3264(m3)(5-14)有效容積為2687.5m3，則體積有效系數(shù)為82.3%，負(fù)荷有機(jī)負(fù)荷的要求。3．水力停留時(shí)刻（HRT）和水力負(fù)荷率（Vr）(5-15)(5-16)關(guān)于顆粒污泥，水力負(fù)荷Vr=0.1-0.9m3/(m2﹒h)符合要求。§5.4.21．布水點(diǎn)的設(shè)置進(jìn)水方式的選擇應(yīng)依照進(jìn)水濃度及進(jìn)水流量而定，通常采納的是連續(xù)均勻進(jìn)水方式。進(jìn)水點(diǎn)的數(shù)量選擇一管多點(diǎn)的布水方式，布水點(diǎn)數(shù)量與處理廢水的流量、進(jìn)水濃度、容積負(fù)荷等因素有關(guān)。由于所取容積負(fù)荷為4.0kgCOD/(m3·d)，據(jù)資料，每個(gè)點(diǎn)的布水負(fù)荷面積小于或等于2m2。本次設(shè)計(jì)池中共設(shè)置270個(gè)布水點(diǎn)，則每點(diǎn)的負(fù)荷面積為：(5-17)2．布水系統(tǒng)形式UASB反應(yīng)器的進(jìn)水分配系統(tǒng)形式多樣，要緊有樹枝管式、穿孔管式、多管多點(diǎn)式和上給式4種。本次設(shè)計(jì)采納多管多點(diǎn)式配水。為配水均勻，配水管中心距可采納1.0-2.0m，出水孔孔距也可采納1.0-2.0m，孔徑一般為10-20mm，孔口向下，每個(gè)出水孔的服務(wù)面積一般為2-4m2。配水管中心距池底一般為20-25cm，配水管的直徑最好不小于100mm。為了使穿孔管各孔出水均勻，要求出口流速不小于進(jìn)水總管管徑取200mm，流速約為1.84m/s。反映器中設(shè)置27根Φ100的支管，每兩根之間的中心距為1.23，每根管上有10個(gè)配水孔，孔距為1.4m，則每個(gè)孔的服務(wù)面積為1.4×1.23=1.7(m2)，孔口向下。并設(shè)置布水孔270個(gè)，出水流速u選為2m/s，則孔徑為：(5-18)本設(shè)置采納連續(xù)進(jìn)水方式，布水孔空口向下，有利于幸免管口堵塞，且由于UASB反應(yīng)器底部反射散布作用，有利于布水均勻。為了增強(qiáng)污泥和廢水之間的接觸，減少底部進(jìn)水管的堵塞，進(jìn)水點(diǎn)距反應(yīng)器池底200-250mm，本工程設(shè)計(jì)布水管距UASB反應(yīng)器底部200mm。3．上升水流速度和氣流速度本次設(shè)計(jì)中常溫下容積負(fù)荷NV=4.0kgCOD/(m3·d)，沼氣產(chǎn)率r=0.35m3/(kg﹒COD)，依照接種污泥的不同選擇不同的空塔水流速度和氣流速度。本設(shè)計(jì)采納厭氧消化污泥接種，應(yīng)滿足空塔水流速度uk≤1.0m/h，空塔沼氣上升速度ug≤1.0m/h。則空塔水流速度：(5-19)空塔氣流速度：(5-20)符合要求。η為COD去除率，取86%。

§5.4.3三相分離器的構(gòu)造形式是多種多樣的，但差不多上由3個(gè)要緊功能和3個(gè)組成部分：氣液分離，固液分離和污泥回流3個(gè)功能以及氣封、沉淀區(qū)和回流縫3個(gè)組成部分。1．沉淀區(qū)設(shè)計(jì)三相分離器沉淀區(qū)固液分離是靠重力沉淀(vs)達(dá)到的，其設(shè)計(jì)要緊考慮兩個(gè)因素即沉淀面積和水深。沉淀面積可依照廢水流量和沉淀區(qū)的表面負(fù)荷率確定。一般表面負(fù)荷率的數(shù)值等于水流向上流速vL，該值的大小與需要去除的污泥顆粒的沉降速度vs相等，但方向相反。關(guān)于已形成顆粒污泥的反應(yīng)器，為防止和減少懸浮層絮狀污泥流失，沉淀室內(nèi)設(shè)計(jì)日平均表面負(fù)荷率小于0.7m3/(m2﹒h)，沉淀區(qū)進(jìn)水口的水流上升速度一般小于2m3/(m2﹒h)。本設(shè)計(jì)中，與短邊平行，沿長邊布置8個(gè)集氣罩，構(gòu)成6個(gè)分離單元，則設(shè)置6個(gè)三相分離器。三相分離器單元結(jié)構(gòu)示意圖如下：圖5-1三相分離器單元結(jié)構(gòu)示意圖三相分離器的長度為B=14m，每個(gè)單元寬度L=34/7=4.857(m)，其中沉淀區(qū)長B1=14m，寬度b=3.4m，集氣罩頂端寬度a=1.457m，壁厚為0.2m，沉淀室底部進(jìn)水口寬度b1=1.7m。沉淀區(qū)面積：沉淀區(qū)表面負(fù)荷：(5-21)符合要求。沉淀室進(jìn)水口面積：(5-22)沉淀室進(jìn)水口水流上升速度：v2=Q/S2=208.33/166.6=1.25[m3/(m2.h)]﹤2.0[m3/(m2.h)](5-23)符合要求。2．沉淀區(qū)斜壁角度與深度設(shè)計(jì)三相分離器沉淀區(qū)斜壁傾斜度應(yīng)在45°-60°之間，上部液面距反應(yīng)器頂部距離h>0.2m，集氣罩頂以上的覆蓋水深h2可采納0.5-1.0m，沉淀區(qū)斜面的高度h3建議采取0.5-1.0m。不論任何形式的三相分離器，其沉淀區(qū)的水深大于或等于1.0m，同時(shí)沉淀區(qū)的水力停留時(shí)刻以1-1.5h為宜。如能滿足以上條件，則可取得良好的固液分離效果。設(shè)計(jì)UASB反應(yīng)器沉淀區(qū)最大水深為2m，h1=0.5m(超高)，h2=0.45m，h3=1.05m。則傾角：(5-24)符合要求。3．氣液分離設(shè)計(jì)如下圖所示，設(shè)計(jì)確實(shí)是要在確定氣封β角后，合理選擇縫隙寬度l1和斜面長度BC(要緊是MB)，以防止UASB消化區(qū)中產(chǎn)生的氣泡被上升的液流帶入沉淀池，干擾固液分離，造成污泥流失。當(dāng)氣泡隨液流以速度vM沿分離器斜面BC上升時(shí)，由于浮力作用，它同時(shí)具有垂直向上的速度vN。為保證氣泡不隨液流竄入沉淀室，氣泡必須在其隨液流有B點(diǎn)移至M點(diǎn)時(shí)，在垂直方向上移動(dòng)距離MN。則在分離器設(shè)計(jì)中，必須滿足以下公式要求：(vN/vM)>(MN/MB)（5-25）傾角β=60°，γ=70°，b2=0.6m，分隔板下端距反射錐垂直距離MN=0.224m,則縫隙寬度l1=MNsinβ=0.224×sin60°=0.194(m)。圖5-2三相分離器氣液分離器設(shè)計(jì)示意圖廢水總流量為5000m3/d，依照資料，設(shè)有0.7Q=3500m3/d的廢水通過進(jìn)水縫進(jìn)入沉降區(qū)，另有0.3Q=1500m3/d的廢水通過回流縫進(jìn)入沉降區(qū)。則(5-26)符合要求。MC=b2/2sin60°=0.6/2sin60°=0.346(m)(5-27)設(shè)BC=0.5m，則MB=BC-MC=0.5-0.346=0.154(m)AB=2BCcos30°=2×0.5×cos30°=0.886(m)(5-28)BD=AD=AB/2cos20°=0.886/2cos20°=0.461(m)(5-29)CD=BCsin30°+BDsin20°=0.5sin30°+0.461sin20°=0.408(m)(5-30)則h5=CD+MN-MCcosβ=0.408+0.224-0.346cos60°=0.459(m)(5-31)脫氣條件校核。設(shè)能分離氣泡的最小直徑dg=0.01cm，常溫（20℃）下清水運(yùn)動(dòng)黏滯系數(shù)，廢水密度ρ1=1.03g/cm3，氣體密度ρg=1.2×10-3g/cm3，氣泡碰撞系數(shù)β=0.95，則清水動(dòng)力黏度：(5-32)因處理對象為廢水，其動(dòng)力黏度系數(shù)μ一般大于μ′，可取μ=2.0×10-2g/(cm.s),由斯托克斯公式：(5-33)則氣泡上升速度（可分離的最小氣泡）為：vN=0.95×981×(1.03-1.2×10-3)×0.01/(18×2.0×10-2)=0.266(cm/s)=9.58(cm/h)(5-34)驗(yàn)證：，即vN/vM>MN/MB，符合要求。因此，該三相分離器可脫出dg≥0.01cm的沼氣泡，分離效果良好。4．分隔板的設(shè)計(jì)如上圖所示：，。經(jīng)上面計(jì)算，氣體因受浮力作用，氣泡上升速度在進(jìn)水縫中vN=9.58m/h，沿進(jìn)水縫斜向上的速度重量為，則進(jìn)水縫中水流速度應(yīng)該滿足v﹤6.774m/h，否則水流把氣泡帶進(jìn)沉降區(qū)。假設(shè)水流速度v剛好等于6.774m/h，前面計(jì)算中已設(shè)有3500m3/d廢水通過回流縫進(jìn)入沉降區(qū)，則三相分離器的進(jìn)水縫縱截面總面積為：(5-35)共有7組（14條）進(jìn)水縫，每條進(jìn)水縫縱截面面積：(5-36)進(jìn)水縫寬度：(5-37)應(yīng)滿足l2與l1相當(dāng)級數(shù)，且l2﹥0.11m。現(xiàn)設(shè)計(jì)l1=0.15m，則進(jìn)水縫中水流速度：(5-37)滿足設(shè)計(jì)要求。(5-38)(5-39)設(shè)計(jì)進(jìn)水縫下板上端比進(jìn)水縫上板下端高出0.2m，則進(jìn)水縫下板長度為：(5-40)進(jìn)水縫上板長度為：(5-41)5．三相分離器與UASB高度設(shè)計(jì)三相分離區(qū)總高：(5-42)UASB反應(yīng)器總高H=6.5m，其中超高h(yuǎn)1=0.5m。據(jù)資料，Q一定，相同的COD降解速率下，反應(yīng)器的有效高度與污泥床高度之比為(3-4):1較為合適。較高的污泥床高度可能引起污泥濃度過大，廢水布水不均勻，形成污泥脫節(jié)現(xiàn)象。本次設(shè)計(jì)中，分離出流區(qū)高2.6m，反應(yīng)器高3.4m，其中污泥床高1.5m，懸浮區(qū)高1.9m。§5.4.4由于厭氧消化過程中微生物的不斷生長或進(jìn)水不可降解懸浮固體的積存，必須在污泥床區(qū)定期排除污泥，因此UASB反應(yīng)器的設(shè)計(jì)應(yīng)包括剩余污泥的排除措施。1．UASB反映其中污泥總量的計(jì)算高效工作的UASB反映器內(nèi)，反應(yīng)區(qū)的污泥沿高程呈兩種分布狀態(tài)，下部約1/3-1/2的高度范圍內(nèi)，密集堆積著絮狀污泥和顆粒污泥。污泥粒子雖成一定的懸浮狀態(tài)，但相互之間距離專門近，幾乎呈搭接之勢。那個(gè)區(qū)域內(nèi)的污泥固體濃度高達(dá)40-80VSS/L或60-120VSS/L，通常稱為污泥層。污泥床層以上約占反應(yīng)區(qū)總高度的1/3-1/2的區(qū)域范圍內(nèi)，懸浮著顆粒較小的絮狀污泥和游離污泥，絮體之間保持著較大的距離。污泥固體的濃度較小，平均約為5-25VSS/L或5-30VSS/L，那個(gè)高度范圍通常稱為污泥懸浮層。本設(shè)計(jì)中，反應(yīng)器最高液面為6m，其中沉淀區(qū)高2.6m，污泥濃度為=0.5Gss/L；懸浮區(qū)高1.9m，污泥濃度=5.0gSS/L；污泥床高1.5m，污泥濃度ρ3=15.0gSS/L。則反映器內(nèi)污泥總量：(5-43)2．BOD污泥負(fù)荷污泥負(fù)荷表示反應(yīng)器內(nèi)單位質(zhì)量的活性污泥在單位時(shí)刻內(nèi)承受的有機(jī)質(zhì)量。(5-44)3．產(chǎn)泥量計(jì)算剩余污泥量的確定與每天去除的有機(jī)物量有關(guān)，當(dāng)沒有相關(guān)的動(dòng)力學(xué)常數(shù)時(shí)，可依照經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定。一般情況下，可按每去除1kgCOD產(chǎn)生0.05-0.10kgVSS計(jì)算。本工程取X=0.08kgVSS/kgCOD，則產(chǎn)泥量為：(5-45)式中：Q設(shè)計(jì)處理量，m3/d；Sr去除的COD濃度，kgCOD/m3。據(jù)資料，小試條件下，啤酒廢水VSS/SS=0.91，但不同試驗(yàn)規(guī)模下VSS/SS是不同的，因?yàn)橐?guī)模越大，被處理的廢水含無機(jī)雜質(zhì)越多，因此取VSS/SS=0.8。則(5-46)污泥含水率P為98%，因含水率大于95%，取ρs=1000kg/m3，則污泥產(chǎn)量為：(5-47)4．污泥齡的計(jì)算污泥齡：(5-48)5．排泥系統(tǒng)設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)在三相分離器下0.5m處設(shè)置4個(gè)排泥口，排空時(shí)由污泥泵從排泥管強(qiáng)排，進(jìn)水管也可兼做排泥管。UASB反應(yīng)器每3個(gè)月排泥一次，污泥排入集泥池，再由污泥泵送入污泥濃縮池。排泥管選DN150的鋼管，排泥總管選用DN200的鋼管。§5.4.51．流水堰設(shè)計(jì)計(jì)算為保持出水均勻，沉淀區(qū)的出水系統(tǒng)通常采納出水渠，一般每個(gè)每個(gè)單元三相分離器沉淀區(qū)設(shè)一條出水渠，而出水渠每隔一定距離設(shè)三角出水堰。本次設(shè)計(jì)溢流出水槽的分布見下圖。圖5-3溢流出水槽分布圖池中設(shè)有7個(gè)單元三相分離器，出水槽共有7條，槽寬bc=0.3m，槽深hc=0.4m，出水槽坡度為0.01。2．出水渠設(shè)計(jì)計(jì)算UASB反應(yīng)器沿長邊設(shè)一條矩形出水渠，7條出水槽的出流流至此出水渠。出水渠保持水平，出水有一個(gè)出水口排出。出水渠寬bQ=0.8m，坡度0.01。設(shè)出水渠渠口附近水流速度vQ=0.3m/s，則渠口附近水深：(5-49)其中q為反應(yīng)器流量，(5-50)考慮渠深應(yīng)以出水槽槽口為基準(zhǔn)計(jì)算，因此出水渠渠深。出水渠的出水直接自流進(jìn)入CASS反應(yīng)池。3．出水管設(shè)計(jì)計(jì)算UASB反應(yīng)器排水量為57.87L/s，選用DN300鋼管排水，約為1.37m/s，充滿度設(shè)計(jì)為0.6，設(shè)計(jì)坡度為0.001。§5.4.61．沼氣集氣系統(tǒng)布置由于有機(jī)負(fù)荷較高，產(chǎn)氣量大，因此設(shè)置一個(gè)水封罐，水封罐出來的沼氣先通入氣水分離器，然后再進(jìn)入沼氣貯柜。(1)集氣室沼氣出氣管每個(gè)集氣罩的沼氣用一根集氣管收集，共有8根集氣管，采納鋼管。每根集氣管內(nèi)最大氣流量：(5-51)據(jù)資料，集氣室沼氣出氣管最小直徑為DN100，且盡量設(shè)置不短于300mm的立管出氣，若采納橫管出氣，其長度不宜小于150mm。本工程中設(shè)計(jì)集氣管直徑為DN150，設(shè)置500mm立管出氣，共8根。(2)沼氣主管8根集氣管先匯入沼氣主管。采納鋼管，沼氣主管管道坡度為0.5%。沼氣主管內(nèi)最大氣流量：(5-52)主管直徑與沼氣流量的關(guān)系式為：（5-53）式中，a為充滿度，取0.6。則流速v約為1.38m/s。則由上式，取沼氣主管直徑為DN200。2．水封罐的設(shè)計(jì)計(jì)算水封罐的作用是操縱三相分離器的集氣室中氣液兩相的界面高度，保證集氣室出氣管在反應(yīng)器運(yùn)行過程中不被淹沒，運(yùn)行穩(wěn)定并將沼氣即時(shí)排除反應(yīng)器，以防止浮渣堵塞等問題發(fā)生。經(jīng)驗(yàn)表明，水封罐中的冷凝水將有積存，因此在水封罐中有一個(gè)排除冷凝水的出口，以保持罐中的水位。水封高度取1.5m，水封罐面積一般為進(jìn)氣管面積的4倍，則水封罐面積(5-54)水封罐直徑取0.4m。§5.5輻流式沉淀池1．設(shè)計(jì)講明UASB反應(yīng)器后一般不設(shè)沉淀池，但由于厭氧反應(yīng)器啟動(dòng)較難，為了收集UASB反應(yīng)器流出的厭氧污泥，使調(diào)試期縮短，故設(shè)此池，能夠用之向UASB回流污泥，而且對SS進(jìn)一步處理。本設(shè)計(jì)采納周邊進(jìn)水周邊出水輻流式沉淀池[21]，設(shè)一座。其結(jié)構(gòu)形式如下圖所示：圖5-4周邊進(jìn)水周邊出水輻流式沉淀池2．設(shè)計(jì)參數(shù)取表面負(fù)荷q′=1.2m3/(m2﹒h)（在1~1.5m3/(m2﹒h)之間）；沉淀時(shí)刻T=2.0h；進(jìn)出水水質(zhì)如下表所示：表5-2沉淀池進(jìn)出水水質(zhì)參數(shù)CODBODSS進(jìn)水水質(zhì)mg/L350178.75194.4去除率%101040出水水質(zhì)mg/L315160.9116.64設(shè)計(jì)流量：Qmax=5000×1.1=5500m3/h(5-55)3．設(shè)計(jì)計(jì)算(1)沉淀池要緊尺寸：①池表面積：(5-56)②設(shè)一座沉淀池，池直徑：D=，取D=18m。(5-57)③沉淀部分有效水深：h2=q′×T=1.2×2=2.4（m）(5-58)④沉淀部分有效容積：(5-59)⑤沉淀池底坡落差：取池底坡度?=0.05，污泥斗上底直徑d1=2m，污泥斗下底直徑d2=1m，污泥斗高度h4=1.0m，則落差h6=?×(D/2-1)=0.05×(18/2-1)=0.40（m），(5-60)⑥實(shí)際表面負(fù)荷q′：q′=Qmax/(π/4×D2)=229.2/(π/4×18×18)=0.90(5-61)⑦沉淀池周邊（有效）水深：H0=h2+h3+h5=2.4+0.5+0.5=3.4（m）(5-62)其中緩沖層高度h3=0.5m；刮泥板高度h5=0.5m。⑧沉淀池總高度（超高h(yuǎn)1=0.3m）H=H0+h6+h1+h4=3.4+0.40+0.3+1.0=5.1(m)(5-63)(2)進(jìn)水系統(tǒng)計(jì)算①進(jìn)水配水槽的計(jì)算單池設(shè)計(jì)污水流量：Q=Qmax(1+R)=Qmax=229.2m3/h=0.064m3出水端槽寬：(5-65)取0.3m。槽中流速取v=0.6m/s。進(jìn)水端水深：H1=Q/(2vB1)=0.064/(2×0.6×0.3)=0.16(m)(5-66)出水端水深：(5-67)②校核當(dāng)水流增加一倍時(shí)Q/2=0.064m3/s，取v=0.8m/s，槽寬：(5-68)取0.4H2=Q/(2vB1)=0.064/(0.8×0.4)=0.2(m)(5-69)(5-70)取槽寬：B=0.4m，槽深：H=0.4m。(3)出水部分計(jì)算采納環(huán)形集水槽，計(jì)算同上。取槽寬：B=0.4m，槽深：H=0.4m。設(shè)計(jì)計(jì)算示意圖如下圖所示：圖5-5周邊進(jìn)水周邊出水沉淀池設(shè)計(jì)計(jì)算示意圖§5.6CASS曝氣池工藝尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算表5-3CASS反應(yīng)池進(jìn)出水水質(zhì)參數(shù)CODBODSSTP進(jìn)水水質(zhì)（mg/L）315160.9116.62.25去除率（%）90905085出水水質(zhì)（mg/L）31.516.158.30.34本污水廠采納CASS曝氣池。CASS（循環(huán)式活性污泥法）工藝，是一種改進(jìn)的SBR工藝，是進(jìn)出水和曝氣間歇運(yùn)行的污水處理系統(tǒng)[22]。CASS工藝曝氣池由三個(gè)反應(yīng)區(qū)（選擇區(qū)、次反應(yīng)區(qū)和主反應(yīng)區(qū)）組成。運(yùn)行過程中，活性污泥從主反應(yīng)區(qū)回流至選擇區(qū)中，整個(gè)系統(tǒng)以推流方式運(yùn)行，而各反應(yīng)區(qū)則以完全混合的方式運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)同步碳化硝化及反硝化過程。CASS工藝運(yùn)行操作每周期分為四個(gè)時(shí)期：進(jìn)水/曝氣、進(jìn)水/沉淀、排水和閑置。運(yùn)行方式能夠靈活調(diào)整，比如，進(jìn)水同時(shí)能夠曝氣，也能夠不曝氣。且每一時(shí)期的運(yùn)行時(shí)刻能夠依照原水水質(zhì)水量任意調(diào)整。一個(gè)周期結(jié)束后，下一周期重復(fù)上一周期運(yùn)行。1．參數(shù)選擇：(1)污泥負(fù)荷Ls=0.4KgCOD/[Kg(MLSS﹒d)]；(2)反應(yīng)池池?cái)?shù)N=4座；(3)反應(yīng)池水深H=5m；(4)排水比1/m=1/2.5；(5)活性污泥界面以上最小水深ε=0.5m；(6)MLSS濃度CA=3500mg/L。2．運(yùn)行周期及時(shí)刻的確定曝氣時(shí)刻Ta：(5-71)沉淀時(shí)刻TS：(5-72)(5-73)排水閑置時(shí)刻，取TD=2h，與沉淀時(shí)刻合計(jì)3.6h。運(yùn)行周期：周期數(shù)n取4，每周期為6h，進(jìn)水時(shí)刻TF=TC/2=6/2=3(h)。因此，CASS運(yùn)行方式一個(gè)周期需6h，其中進(jìn)水3h，曝氣2.2h，沉淀1.6h，排水閑置2h。表5-4CASS反應(yīng)器各池進(jìn)出水設(shè)計(jì)參數(shù)第一小時(shí)第二小時(shí)第三小時(shí)第四小時(shí)第五小時(shí)第六小時(shí)1池進(jìn)水、曝氣進(jìn)水、曝氣進(jìn)水、曝氣沉淀沉淀、潷水潷水、閑置2池進(jìn)水、曝氣沉淀沉淀、潷水潷水、閑置進(jìn)水、曝氣進(jìn)水、曝氣3池沉淀沉淀、潷水潷水、閑置進(jìn)水、曝氣進(jìn)水、曝氣進(jìn)水、曝氣4池潷水、閑置進(jìn)水、曝氣進(jìn)水、曝氣進(jìn)水、曝氣沉淀沉淀、潷水3．反應(yīng)池容積計(jì)算依照運(yùn)行周期時(shí)刻安排和自動(dòng)操縱特點(diǎn)，CASS反應(yīng)池設(shè)置8個(gè)，4個(gè)一組，一組使用，一組備用。(1)CASS反應(yīng)池容積單池容積為：Vi=mQ/Nn=2.5×5000/(4×4)=781.25(m3)(5-74)反應(yīng)池總?cè)莘e：V=4Vi=4×781.25=3125(m3)式中：Vi單池容積，m3；m排水比的倒數(shù)，為2.5；n周期數(shù)，為4；N池?cái)?shù)，為4個(gè)。(2)CASS反映池的構(gòu)造尺寸CASS反應(yīng)池為滿足運(yùn)行靈活及設(shè)備安裝需要，設(shè)計(jì)成長方形，一端為進(jìn)水區(qū)，另一端為出水區(qū)。CASS池單池有效水深H=5m，超高h(yuǎn)c=0.5m，愛護(hù)水深ε=0.5m。單池體積Vi=LBiH，據(jù)資料，B/H=1-2，L/B=4-6，取Bi=6m，L=26.1m。因此，Vi=26.1×6×5=783(m3)。單池面積：(5-75)CASS池沿長度方向設(shè)一道隔墻，將池體分為預(yù)反應(yīng)區(qū)和主反應(yīng)區(qū)兩部分，靠近進(jìn)水端為CASS池容積的10%左右的預(yù)反應(yīng)區(qū)，作為兼氧吸附區(qū)和生物選擇區(qū)，另一部分為主反應(yīng)區(qū)。據(jù)資料，預(yù)反應(yīng)區(qū)長為Li=（0.16-0.25）L，取Li=5.0m。則CASS反應(yīng)池尺寸為L×B×H=26.1×6×5.5(m3)，壁厚為200mm。4．反應(yīng)池液位操縱反應(yīng)池總有效水深為5.0m。排水結(jié)束時(shí)最低水位：(5-76)基準(zhǔn)水位h2為5m；超高h(yuǎn)c為0.5m；愛護(hù)水深為0.5m。污水層高度：。驗(yàn)證池容：因?yàn)槭沁B續(xù)進(jìn)水，依照CASS池進(jìn)水設(shè)計(jì)，每小時(shí)有兩個(gè)池子同時(shí)進(jìn)水，因此，每小時(shí)進(jìn)水量為208.33m3/h。兩池能納水：(5-77)因此反應(yīng)池的建筑符合水量要求。愛護(hù)水深的設(shè)置是為了幸免排水時(shí)對沉淀及排泥的阻礙。進(jìn)水開始與結(jié)束由水位操縱，曝氣開始由水位和時(shí)刻操縱，曝氣結(jié)束由時(shí)刻操縱，沉淀開始與結(jié)束由時(shí)刻操縱，排水開始由時(shí)刻操縱，排水結(jié)束由水位操縱。5．排水口高度和排水裝置(1)排水口高度為保證每次換水Oh=208.33(m3/h)的水量及時(shí)快速排出一集排水裝置運(yùn)行的需要，排水口應(yīng)設(shè)在反應(yīng)池最低水位之下約0.5-0.7m，本工程設(shè)計(jì)排水口在最低水位之下0.6m處。(2)排出裝置每池排出負(fù)荷：(5-78)每池設(shè)潷水器一套，出水口兩個(gè)。選用旋臂式程控智能潷水器。6．產(chǎn)泥量及排泥量系統(tǒng)(1)產(chǎn)泥量CASS池的剩余污泥要緊是來自微生物代謝的增值污泥，還有專門少量部分由進(jìn)水懸浮物沉淀形成。CASS生物代謝產(chǎn)泥量為：(5-79)式中：a微生物代謝增殖系數(shù)，kgVSS/kgCOD；b微生物自身氧化率，；回流污泥濃度，mg/L；V反映池容積，；去除的COD濃度，；LsCOD污泥負(fù)荷，。本次設(shè)計(jì)選a=0.75，b=0.05，則：(5-80)假定剩余污泥含水率為99%，則排泥量為：(5-81)考慮一定的安全系數(shù)，則每天排泥一次，排泥量為88.75m3/d。(2)排泥系統(tǒng)每池池底坡向排泥坑坡度i=0.01，在每池出水端池底設(shè)1.0×1.0×0.5m排泥坑一個(gè)，每個(gè)排泥坑中心接排泥管DN200一根，剩余污泥排入集泥井。7．需氧量及曝氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算(1)需氧量計(jì)算CASS反應(yīng)池需氧量Oa以每去除1KgCOD需要0.75kgO2的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算。(5-82)每池每周期需氧量為：(5-83)一周期曝氣2.2h，因此單位時(shí)刻曝氣量為（在標(biāo)準(zhǔn)狀況下氧氣的密度為1.429Kg/m3）：(5-84)(2)需要空氣量計(jì)算：(5-85)式中：η為可變微孔曝氣器氧利用率，一般在20.8%～30.6%，那個(gè)地點(diǎn)取25%。(3)曝氣器及空氣管計(jì)算設(shè)計(jì)采納可變微孔曝氣器，型號為BZ.PJ-I∮215，鋪設(shè)于CASS池池底。曝氣器的的要緊技術(shù)指標(biāo)：空氣流量2-3m/個(gè).h，水深4-5m，服務(wù)面積0.30-0.60/個(gè)，氧利用率20.8%-30.6%。可變微孔曝氣器BZ.PJ-I∮215型的通氣量取2.16/h，充氧能力0.155-0.250kg/h，設(shè)計(jì)采納0.16kg/h。數(shù)量n=Oah/0.16=189(個(gè))曝氣頭以2列21排分布于池底，取單池曝氣頭數(shù)量為210個(gè)。校核。單池曝氣面積F1=(26.1-5)×6=126.6(m2)單孔服務(wù)S0=F1/190=126.6/210=0.6(m2)，符合在0.3-0.6m2/個(gè)的要求。從鼓風(fēng)機(jī)房出來一根空氣供氣干管；在相鄰的兩個(gè)CASS池的隔墻上設(shè)一根空氣支管，為兩個(gè)CASS池供氣；在每根支管上設(shè)21條配氣豎管，為CASS池配氣。4池共設(shè)兩根空氣支管，84條配氣豎管。空氣支管供氣量為：GSi=431.4/60=7.19(m3/min)。由于CASS池交替運(yùn)行，兩根空氣支管不同時(shí)供氣，故空氣干管供氣量亦為7.19m3/min。

第6章啤酒廢水處理廠平面布置本啤酒廢水處理廠的設(shè)計(jì)，本著節(jié)約、處理效果好的原則，對該處理廠進(jìn)行平面布置，達(dá)到方便處理、節(jié)約成本、環(huán)境適合人類工作的目的。§6.1總平面圖布置原則該啤酒廢水處理廠的總平面布置包括：廢水處理構(gòu)筑物及設(shè)施的總體布置，各種管道的平面布置。總平面布置應(yīng)遵循以下原則。1．構(gòu)筑物之間應(yīng)該負(fù)荷工藝流程的要求，盡量節(jié)約用地和運(yùn)行治理。2．因地制宜，結(jié)合地形，注意土方平衡，由于廠內(nèi)構(gòu)筑物一般按重力流流淌布置，應(yīng)依照當(dāng)?shù)氐牡匦芜M(jìn)行各構(gòu)筑物的布置分配。3．順應(yīng)進(jìn)出水方向和重視巡檢方便，一般在選定污水廠廠址時(shí)差不多明確，進(jìn)水管的方向受污水管網(wǎng)的布置與進(jìn)廠道路的制約，出水管則受污水排放水體位置的阻礙。4．協(xié)調(diào)好輔助建筑物、道路與建筑物的關(guān)系，做到方便生產(chǎn)運(yùn)行，保障安全暢道，美化廠區(qū)環(huán)境。§6.2總平面布置結(jié)果污水由西方排水管道進(jìn)入廢水處理系統(tǒng)，經(jīng)處理后排入排水渠隨其他水流流出廠區(qū)。該廢水處理廠呈長方形，長×寬=131m×104m。由于屬于某啤酒生產(chǎn)工廠的附屬建筑，只用于該廠啤酒廢水的處理，故不再建設(shè)職工宿舍等輔助建筑。該區(qū)域不再建設(shè)要緊干道，按需要建幾條次干道，減少土地的使用。

第7章工程造價(jià)、效益分析為進(jìn)一步估算建設(shè)該廢水處理廠所需投資的費(fèi)用，本章對各處理構(gòu)筑物進(jìn)行造價(jià)估算，并對該廠運(yùn)行所需的費(fèi)用進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算。§7.1工程投資估算§7.1.1土建部分表7-1土建部分投資估算表[22]名稱規(guī)格(m)個(gè)數(shù)(個(gè))設(shè)計(jì)參數(shù)要緊設(shè)備格柵井2.1×0.3×0.81Qmax=229.2m3HF300型格柵除污機(jī)1個(gè)調(diào)節(jié)池3.14×92×31Qmax=229.2m3AFP3001M750潛水離心泵UASB池34×16×6.51Q=208.3m3T=3h沉淀池3.14×92×5.11Qmax=229.2m3CG18A刮泥機(jī)1個(gè)CASS池26.1×6×5.58Q=208.3m3旋臂式程控智能潷水器8個(gè)鼓風(fēng)機(jī)房8×4.5×41Oah=30.2m3D15-61離心鼓風(fēng)機(jī)濃縮車間7.5×6×41Qmax=229.2m3ROEFILT-15濃縮機(jī)污泥脫水機(jī)房7.5×6×41Qmax=229.2m3ROEFILT-15濃縮機(jī)辦公樓15×7.5×71電腦等其他附屬設(shè)施若干注：投資估算混凝土以1100元/m3。

§7.