啤酒厂废水处理站工艺设计

第一篇 设计说明书 第一章 概述 1.1 工厂概况 江西某啤酒有限责任公司位于江西省吉安市，其前身为江西吉安啤酒厂。该厂 年产啤酒 23 万吨，全厂职工人数为 500 多人，是当地经济的支柱企业。随着企业 的发展，资金及技术已成为企业发展的障碍。在国家和当地政府的支持下，北京某 啤酒集团出资 8000 万元收购了吉安啤酒厂 80%的股份，正式组成了江西某啤酒有限 责任公司。 公司成立后，计划将啤酒年产量由目前的 23 万吨扩建至 10 万吨，根据国家 及当地政府对环境保护工作的要求，江西燕京啤酒有限责任公司对啤酒废水处理的 处理工作十分重视，决定在工厂扩建的同时兴建处理规模为 5000m3/d 的废水处理站， 来处理公司生产过程中产生的废水。 1.2 水量、水质资料 1.2.1 建设规模 经建设方确认，本设计规模按日最大处理水量 Q=5000m3/d 设计（包括处理站自 用水排水量） 。 1.2.2 设计原水水质指标 CODcr=1400mg/L BOD5=800 mg/L SS=350mg/L PH=610 1.2.3 设计出水水质指标 CODcr100 mg/L BOD520 mg/L SS70 mg/L PH=69 1.2.4 气象条件： （详见给水排水设计手册第一册） 1.2.5 站址概述： 吉安市位于京九铁路线上，江西燕京位于该市东南部，废水处理站在厂区的西 北角，目前是一片空地，地势基本平坦。其北侧为厂区围墙，南侧为现有混凝土路， 东南两侧为厂区。站址东西长约 90 米，南北长约 60 米，占地约 5400 平方米。污水 管由站区南侧进入，由北侧排出。站区自然地面标高为 76.4m，进厂污水管管径 2 500mm,管底标高 75.2m。处理站地面上部 0.5 米左右为杂填土，其下为粉质粘土及 沙土，基底稳定性良好，地基承载力为 280kpa 以上，地下水位在地面以下 23 米， 根据勘察资料，地下水无腐蚀性。 第二章 工艺路线的确定及选择依据 2.1 处理方法比较 啤酒废水中大量的污染物是溶解性的糖类、乙醇等，这些物质具有良好的生物 可降解性，处理方法主要是生物氧化法。有以下几种常用方法处理啤酒废水。 （一）好氧处理工艺 啤酒废水处理主要采用好氧处理工艺，主要由普通活性污泥法、生物滤池法、 接触氧化法和 SBR 法。传统的活性污泥法由于产泥量大，脱氮除磷能力差，操作技 术要求严，目前已被其他工艺代替。近年来，SBR 和氧化沟工艺得到了很大程度的 发展和应用。SBR 工艺具有以下优点：运行方式灵活，脱氮除磷效果好，工艺简单， 自动化程度高，节省费用，反应推动力大，能有效防止丝状菌的膨胀。 CASS 工艺(循环式活性污泥法) 是对 SBR 方法的改进。该工艺简单，占地面积 小，投资较低；有机物去除率高，出水水质好，具有脱氮除磷的功能，运行可靠， 不易发生污泥膨胀，运行费用省。 （二）水解好氧处理工艺 水解酸化可以使啤酒废水中的大分子难降解有机物转变成为小分子易降解的有 机物，出水的可生化性能得到改善，这使得好氧处理单元的停留时间小于传统的工 艺。与此同时，悬浮物质被水解为可溶性物质，使污泥得到处理。水解反应工艺式 一种预处理工艺，其后面可以采用各种好氧工艺，如活性污泥法、接触氧化法、氧 化沟和 SBR 等。啤酒废水经水解酸化后进行接触氧化处理，具有显著的节能效果， COD/BOD 值增大，废水的可生化性增加，可充分发挥后续好氧生物处理的作用，提 高生物处理啤酒废水的效率。因此，比完全好氧处理经济一些。 （三）厌氧好氧联合处理技术 厌氧处理技术是一种有效去除有机污染物并使其碳化的技术，它将有机化合物 转变为甲烷和二氧化碳。对处理中高浓度的废水，厌氧比好氧处理不仅运转费用低， 而且可回收沼气；所需反应器体积更小；能耗低，约为好氧处理工艺的 10%15%； 产泥量少，约为好氧处理的 10%15%；对营养物需求低；既可应用于小规模，也可 应用大规模。 厌氧法的缺点式不能去除氮、磷，出水往往不达标，因此常常需对厌氧处理后 的废水进一步用好氧的方法进行处理，使出水达标。 江西某啤酒有限公司废水处理工程 3 常用的厌氧反应器有 UASB、AF、FASB 等，UASB 反应器与其他反应器相比有以 下优点： 沉降性能良好，不设沉淀池，无需污泥回流 不填载体，构造简单节省造价 由于消化产气作用，污泥上浮造成一定的搅拌，因而不设搅拌设备 污泥浓度和有机负荷高，停留时间短 同时，由于大幅度减少了进入好氧处理阶段的有机物量，因此降低了好氧处理 阶段的曝气能耗和剩余污泥产量，从而使整个废水处理过程的费用大幅度减少。 （四）不同处理系统的技术经济分析 不同处理方法的技术、经济特点比较，见表 1-1。 表 1-1 不同处理方法的技术、经济特点比较 处理方法 主要技术、经济特点 生物接触氧化法 采用两级接触氧化工艺，可防止高糖含量废水引起污泥膨 胀现象；但需要填料过大，不便于运输和装填，且污泥排放量 大 氧化沟 工艺简单，运行管理方便，出水水质好，但污泥浓度高， 污水停留时间长，基建投资大，曝气效率低，对环境温度要求 高 好 氧 工 艺 SBR 法 占地面积小，机械设备少，运行费用低，操作简单，自动 化程度高；但还需曝气能耗，污泥产量大。 水解好氧技术 节能效果显著，且 BOD/COD 值增大，废水的可生化性能增 加，可缩短总水力停留时间，提高处理效率，剩余污泥量少厌氧 好氧 工艺 UASB好氧技术 技术上先进可行，投资小，运行成本低，效果好，可回收能源，产出颗粒污泥产品，由一定收益；操作要求严 从表中可以看出厌氧好氧联合处理在啤酒废水处理方面有较大优点，故啤酒 废水厌氧好氧处理技术是最好的选择。 2.2 处理工艺路线的确定 通过上述分析比较，本案选用厌氧好氧处理。其工艺流程如图 1-1 所示。格 栅 集 水 池 水 力 筛 酸 碱 灌 沼 气 柜调 节 池 UASB反 应 器 CAS反 应 池污 泥 浓 缩 池脱 水 间废 水 污 水泥 外 运 污 泥 达 标 排 放集 泥 井 4 图 1-1 啤酒废水处理工艺 啤酒废水先经过中格栅去除大杂质后进入集水池，用污水泵将废水提升至水力 筛，然后进入调节池进行水质水量的调节。进入调节池前，根据在线 PH 计的 PH 值 用计量泵将酸碱送入调节池，调节池的 PH 值在 6.57.5 之间。调节池中出来的水 用泵连续送入 UASB 反应器进行厌氧消化，降低有机物浓度。厌氧处理过程中产生的 沼气被收集到沼气柜。UASB 反应器内的污水流入 CASS 池中进行好氧处理，而后达 标出水。来自 UASB 反应器、CASS 反应池的剩余污泥先收集到集泥井，在由污泥提 升泵提升到污泥浓缩池内被浓缩，浓缩后进入污泥脱水机房，进一步降低污泥的含 水率，实现污泥的减量化。污泥脱水后形成泥饼，装车外运处置。 第三章 主要处理构筑物设计及选型 3.1 格栅池 3.1.1 构筑物 功 能：放置机械格栅 数 量：1 座 结 构：砖混结构 尺 寸：270030003000（H）mm 3.1.2 主要设备 机械格栅 功 能：去除大颗粒悬浮物 型 号：HF-500 数 量：2 台 栅 宽：B=10mm 栅 隙：b=15mm 安装角度：= 60 电机功率：N=1.1kw 3.2 集水池 3.2.1 构筑物 功 能：贮存废水 数 量：1 座 结 构：钢筋砼结构 尺 寸：58002000（H）mm 3.2.2 主要设备 江西某啤酒有限公司废水处理工程 5 废水提升泵 功 能：提升废水进入酸化调节池 型 号：100QW120-10-5.5 数 量：3 台（两用一备） 流 量：Q=30L/s 扬 程：H=10.0m 功 率：N=5.5KW 水力筛 功 能：过滤废水中的细小悬浮物 型 号：HS120 数 量：3 台（二用一备） 处理量：Q=100m 3/h 栅 隙：b=1.5mm 3.3 酸化调节池 3.3.1 构筑物 功 能：调节并预酸化 数 量：1 座 尺 寸：15000130006000（H）mm HRT：T=5.0h 3.3.2主要设备 潜水搅拌机 功 能：使废水混合均匀 型 号：QJB7.5/6640/3-303/c/s 推 力：990N 数 量：1 台 功 率：N=7.5kw 配水泵 功 能：UASB 进水泵 型 号：150QW1100-15-11 数 量：3 台（两用一备） 流 量：Q=30L/s 扬 程：H=15m 功 率：N=11.0KW 加药装置 6 设备类型：AHJ-I 数 量：1 套 其中： a.酸输送泵 数 量：1 台 型 号：CQF40-25-120F 流 量：Q=6.3 m 3/h 扬 程：H=15.0m 功 率：N=0.75kW b.碱贮罐 数 量：1 台 尺 寸：14001800(H)mm 3.4 UASB反应器 功 能：去除 CODcr、BOD 5、SS，产生沼气 池 数：2 座 类 型：钢筋砼结构 尺 寸：16000100006500（H）mm 1040m 3 容积负荷（Nv）为：4.5kgCOD/(m 3d) 去除率 80 附件： 水封 功 能：保持 UASB 中气相一定压力 数 量：2 台 尺 寸：5001200（H）mm 沼气贮罐 尺 寸：7000H6000 数 量：1 台 3.5 CASS池 3.5.1 构筑物 功 能：去除 CODcr、BOD 5、SS 结 构：钢筋砼结构 数 量：2 座 尺 寸：40000100005500（H）mm BOD 污泥负荷（Ns）为：0.1kgBOD/MLSS 江西某啤酒有限公司废水处理工程 7 3.5.2 主要设备 鼓风机 功 能：提供气源 数 量：2 台（一用一备） 型 号：DG 超小型离心鼓风机 风 量：Q=50m 3/min 风 压：P=63.8Kpa 功 率：N=75.0KW 盘式膜片曝气器 功 能：充氧、搅拌 数 量：423 个 型 号：QMZM-300 氧利用率：35%59% 滗水器 功 能：排上清液 型 号：XBS300 数 量：2 台 管 径：DN250 排水量：Q=300m 3/h 功 率：N=1.5KW 3.6 集泥井 3.6.1 构筑物 功 能：收集存储污泥 数 量：1 座 结 构：砖混结构 尺 寸：400040003500(H)mm 3.6.2 主要设备 污泥提升泵 功 能：提升污泥进入浓缩池 型 号：80QW50-10-3 数 量：2 台（一用一备） 流 量：Q=14L/s 扬 程：H=10.0m 功率：N=3KW 8 3.7 污泥浓缩池 功 能：浓缩污泥 数 量：1 座 结 构：钢筋砼结构 尺 寸：570057005800(H)mm 3.8 污泥脱水间 带式压滤机 功 能：污泥脱水 型 号：DYQ-1000 数 量：1 台 滤带快度：1000mm 电机功率：N=1.5kw 配套设备：溶药搅拌机 ZJ-470 1 台 N=2.2kw 加药泵 J-Z125/3.2 1 台 N=0.75kw 3.9 主要设备 主要设备见表 1-2。 表 1-2 主要设备一览表 序 号 设备名称 型号、规格 单 位 数 量 1 机械格栅 HF-300 栅隙 15mm 台 2 2 废水提升泵 100QW120-10-5.5 Q=30L/s H=10.0m N=5.5KW 台 3 3 固定过滤机 HS120 台 3 4 潜水搅拌机 QJB7.5/6640/3-303/c/s N=7.5KW 台 1 5 配水泵 150QW1100-15-11 Q=30L/s H=15m N=11.0KW 台 3 6 加药装置 AHJ-I 套 1 7 气水分离器 5001800（H）mm 台 1 8 水封器 5001200（H）mm 台 2 9 沼气贮罐 7000H6000 个 1 10 鼓风机 DG 超小型离心鼓风机 N=75.0KW 台 2 11 盘式膜片式曝气器 QMZM-300 根 423 12 滗水器 XBS300 N=1.5KW 台 2 江西某啤酒有限公司废水处理工程 9 13 污泥提升泵 80QW50-10-3 N=3KW 台 2 14 带式压滤机 DYQ-1000 套 1 第四章 污水处理站总体布置 4.1 布置原则 （1）处理站构（建）筑物的布置应紧凑，节约用地和便于管理。 池形的选择应考虑减少占地，利于构（建）筑物之间的协调； 构（建）筑物单体数量除按计算要求计算外，亦应利于相互间的协调和总图 的协调。 构（建）筑物的布置除按工艺流程和进出水方向顺捷布置外，还应考虑与外 界交通、气象、人居环境和发展规划的协调，做好功能划分和局部利用。 （2）构（建）筑物之间的间距应按交通、管道敷设、基础工程和运行管理需要 考虑。 （3）管线布置尽量沿道路与构（建）筑物平行布置，便于施工与检修。 （4）做好建筑、道路、绿地与工艺构筑物的协调，做到即使生产运行安全方便， 又使站区环境美观，向外界展现优美的形象。 具体做好以下布置： 污水调节池和污泥浓缩池应与办公区或厂前区分离； 配电应靠近引入点或电耗大的构（建）筑物，并便于管理； 沼气系统的安全要求较高，应远离明火或人流、物流繁忙区域； 重力流管线应尽量避免迂回曲折。 4.2 管线设计 （1）污水管 进水管：原污水沟上截流闸板的设置和进站控制闸板的设计由啤酒厂完成。 DN=500。 出水管： DN400钢管或铸铁管，q=60L/s,v=0.92m/s, i=0.006。 超越管：考虑运行故障或进水严重超过设计水量水质时废水的出路，在UASB 之前设置超越管，规格DN400铸铁管或陶瓷管，i=0.006。 溢流管：浓缩池上清液及脱水机压滤水含微生物有机质0.5%1.0%，需进一 步处理，排入调节池。设置溢流管，DN150钢管，i=0.004。 （2）污泥管 UASB、CASS反应池污泥池均为重力排入集泥井，站区排泥管均选用DN200钢管， i = 0.02。 集泥井至浓缩池，浓缩池排泥泵贮泥柜，贮泥柜至脱水机间均为压力输送污泥 10 管。集泥井排泥管DN200，钢管，v=1.0m/s。浓缩池排泥管，贮泥柜排泥管， DN200，钢管，v=1.0m/s。 （3）沼气管 沼气管从UASB至水封罐为DN100钢管，从水封罐向气水分离器及沼气柜为 DN150，钢管，沼气管道逆坡向走管，i = 0.005。 （4）给水管 沿主干道设置供水干管200DN，镀锌钢管。引入污泥脱水机房供水支管DN50， 镀锌钢管。引入办公综合楼泵房及各地均匀为DN32，镀锌钢管。 （5）雨水外排 依靠路边坡排向厂区主干道雨水管。 （6）管道埋深 压力管道 在车行道之下，埋深0.70.9m，不得不小于0.7m，在其他位置 0.50.7m，不宜大于0.7m。 重力管道 由设计计算决定，但不宜小于0.7m（车行道下）和0.5m（一般 市区） 。 4.3 布置特点 平面布置特点：布置紧凑，构（建）筑物占地面积比例大。重点突出，运行及 安全重点区域UASB放于站前部，引起注意，但未靠近厂区主干道。美化环境，集水 井、调节池侧面、污泥储存池设于站后部。 4.4 高程布置 污水处理工程的污水处理流程高程布置的主要任务是确定各处理构筑物和泵房 的标高，确定处理构筑物之间连接管渠的尺寸及其标高；通过计算确定各部位的水 面标高；从而使污水能够在处理构筑物之间顺畅的流动，保证污水处理工程的正常 运行。 污水处理工程的高程布置一般遵守如下原则： (1).认真计算管道沿程损失、局部损失、各处理构筑物、计量设备及联络管渠 的水头损失；考虑最大时流量，事故流量的增加，并留有一定的余地；还应当考虑 到当某座构筑物停止运行时，与其相邻的其余构筑物及其连接管渠能通过全部流量。 (2).避免处理构筑物之间跌水等浪费水头的现象，充分利用地形高差，实现自 流。 (3).在认真计算并留有余量的前提下，力求缩小全程水头损失及提升泵站的扬 程，以降低运行费用。 (4).需要排放的处理水，在常年大多数时间能够自流排入水体。注意排放水位 江西某啤酒有限公司废水处理工程 11 不一定选取水体多年最高水位，因为其出现时间短，易造成常年水头浪费，而应选 取经常出现的高水位作为排放水位，当水体水位高于设计排水位时，可进行短时间 的提升排放。 (5).应尽可能使污水处理工程的出水渠不受水体洪水的顶托，并能自流。处理 装置及构筑物的水头损失 (6).尽可能利用地形坡度，使污水按处理流程在构筑物之间能自流，尽量减少 提升次数和水泵所需扬程。 (7).协调好站区平面布置与各单体埋深，以免工程投资增大、施工困难和污水 多次提升。 (8).注意污水流程和污泥流程的配合，尽量减少提升高度。 (9).协调好单体构造设计与各构筑物埋深，便于正常排放，又利检修排空。 12 第二篇 设计计算书 第一章 啤酒废水处理构筑物设计与计算 1.1 格栅 1.1.1 设计说明 格栅主要是拦截废水中的较大颗粒和漂浮物，以确保后续处理的顺利进行。 1.1.2 设计参数 设计流量 Q = 5000m3/d = 208.33 m3/h =0.058m3/s ； 栅条宽度 S=10mm 栅条间隙 d = 15mm 栅前水深 h=0.4 m 格栅安装角度 = 60，栅前流速 0.7 m/s ,过栅流速 0.8m/s ； 单位栅渣量 W = 0.07m3/103 m3 废水 。 1.1.3 设计计算 由于本设计水量较少，故格栅直接安置于排水渠道中。格栅如图 2-1。H1h211hHBB1502tg图. 图 1-1 格栅示意图 1.1.3.1 栅条间隙数 maxsinQbhv= 式中： Q 设计流量，m 3/s 格栅倾角，度 b 栅条间隙，m 江西某啤酒有限公司废水处理工程 13 h 栅前水深，m v 过栅流速，m/s , 取 n = 12 条。0.58sin61.4 on=1.245= 1.1.3.2 栅槽宽度 ()0.().01.29BSb 栅槽宽度一般比格栅宽 0.20.3m，取 0.3 m。 即栅槽宽为 0.29+0.3=0.59 m ，取 0.6 m。 1.1.3.3 进水渠道渐宽部分的长度 设进水渠道宽 B1=0.5 m ，其渐宽部分展开角度 1= 60 l10.65.422tgt 1.1.3.4 栅槽与出水渠道连接处的渐宽部分长度 12.40.7l 1.1.3.5 通过格栅水头损失 取 k = 3 , = 1.79(栅条断面为圆形)，v = 0.8m/s ，则 h1 = 24/3()sinvkdgba 式中： k - 系数，水头损失增大倍数 - 系数，与断面形状有关 S - 格条宽度，m d - 栅条净隙，mm v - 过栅流速，m/s - 格栅倾角，度 h1 = 24/30.10.83.79()sin60591 = 0.088 m 1.1.3.6 栅后槽总高度 设栅前渠道超高 h2=0.3m H=h+h1+h2=0.4+0.088+0.3=0.7880.8m 1.1.3.7 栅后槽总长度 14 1120.5HLtgl0.43.47.621tm 1.1.3.8 每日栅渣量 栅渣量(m 3/103m3污水)，取 0.10.01,粗格栅用小值，细格栅用大值，中格栅 用中值取 W1 = 0.07m3/103m3 K2 = 1.5 ，则： W = 128640Q 式中： Q - 设计流量，m 3/s W1 - 栅渣量(m 3/103m3污水)，取 0.07m3/103m3 W = 0.58.76401 = 0.23 m3/d 0.2 m 3/d (采用机械清渣) 选用 HF-500 型回转式格栅除污机，其性能见下表 2-1， 表 1-1 HF-500 型回转式格栅除污机性能规格表 型号 电动机 功率 （Kw） 设备宽 （mm） 设备高 （mm） 设备总 宽 （mm） 沟宽 （mm） 沟深 （mm） 导流槽 长度 （mm） 设备安 装长 （mm） HF-500 1.1 500 5000 850 580 1535 1500 2500 1.2 集水池 1.2.1 设计说明 集水池是汇集准备输送到其他构筑物去的一种小型贮水设备，设置集水池作为 水量调节之用，贮存盈余，补充短缺，使生物处理设施在一日内能得到均和的进水 量，保证正常运行。 1.2.2 设计参数 设计流量 Q = 5000m3/d = 208.33 m3/h =0.058m3/s ； 1.2.3 设计计算 集水池的容量为大于一台泵五分钟的流量，设三台水泵（两用一备） ，每台泵的 江西某啤酒有限公司废水处理工程 15 流量为 Q=0.029 m3/s0.03 m3/s 。 集水池容积采用相当于一台泵 30min 的容量 m306541QTW 有效水深采用 2m，则集水池面积为 F=27 m2 ，其尺寸为 5.8m5.8m。 集水池构造 集水池内保证水流平稳，流态良好，不产生涡流和滞留，必要时 可设置导流墙，水泵吸水管按集水池的中轴线对称布置，每台水泵在吸水时应不干 扰其他水泵的工作，为保证水流平稳，其流速为 0.3-0.8m/h 为宜。 1.3 泵房 1.3.1 设计说明 泵房采用下圆上方形泵房，集水池与泵房合建，集水池在泵房下面，采用全地 下式。考虑三台水泵，其中一台备用。 1.3.2 设计参数 设计流量 Q = 5000m3/d = 208.33 m3/h =0.058m3/s 取 Q=60L/s，则一台泵的流量为 30 L/s。 1.3.3 设计计算 1.3.3.1 选泵前总扬程估算 经过格栅水头损失为 0.2m，集水池最低水位与所需提升经常高水位之间的高差 为： 78.5-73.412=4.5 m 1.3.3.2 出水管水头损失 总出水管 Q=60L/s，选用管径 DN250，查表的 v=1.23m/s,1000i=9.91,一根出水 管，Q=30L/s，选用管径 DN200，v=0.97m/s,1000i=8.6，设管总长为 40m，局部损失 占沿程的 30%，则总损失为： 9.140.305m 1.3.3.3 水泵扬程 泵站内管线水头损失假设为 1.5m，考虑自由水头为 1.0m,则水泵总扬程为： H=4.5+0.5+1.5+1.0=7.5m 取 8m。 1.3.3.4 选泵 选择 100QW120-10-5.5 型污水泵三台，两用一备，其性能见表 2-3 表 1-2 100QW120-10-5.5 型污水泵性能 流量 30L/s 电动机功率 5.5KW 16 扬程 10m 电动机电压 380V 转速 1440r/min 出口直径 100 轴功率 4.96KW 泵重量 190kg 效率 77.2% 1.4 水力筛 1.4.1 设计说明 过滤废水中的细小悬浮物 1.4.2 设计参数 设计流量 Q = 5000m3/d = 208.33 m3/h =0.058m3/s 1.4.3 设计计算 机型选取 选用 HS120 型水力筛三台（两用一备） ，其性能如表 2-2， 1-3 HS120 型水力筛规格性能 图 1-2 水力筛外形图 处理水量（m 3/h） 筛隙(mm) 设备空重(Kg) 设备运行重量(Kg) 100 1.5 460 1950 江西某啤酒有限公司废水处理工程 17 1.5 调节池 1.5.1 设计说明 调节池是用来均衡调节污水水量、水质、水温的变化，降低对生物处理设施的 冲击，为使调节池出水水质均匀，防止污染物沉淀，调节池内宜设置搅拌、混合装 置。 1.5.2 设计参数 设计流量 Q = 5000m3/d = 208.33 m3/h =0.058m3/s ； 调节池停留时间 T=5.0h 。 1.5.3 设计计算 1.5.3.1 调节池有效容积 V = QT = 208.335 =1041.65 m3 1.5.3.2 调节池水面面积 调节池有效水深取 5.5 米，超高 0.5 米，则 2104.6589.AH 1.5.3.3 调节池的长度 取调节池宽度为 15 m，长为 13 m，池的实际尺寸为：长宽高=15m 13m 6m = 1170 m3。 1.5.3.4 调节池的搅拌器 使废水混合均匀，调节池下设潜水搅拌机，选型 QJB7.5/6640/3-303/c/s1 台 1.5.3.5 药剂量的估算 设进水 pH 值为 10，则废水中【OH -】=10 -4mol/L,若废水中含有的碱性物质为 NaOH,所以 CNaOH=10-440=0.04g/L，废水中共有 NaOH 含量为 50000.04=200kg/d，中和至 7，则废水中【OH -】=10 -7mol/L，此时 CNaOH=10- 740=0.410-5g/L，废水中 NaOH 含量为 50000.0410-5=0.02kg/d，则需中和的 NaOH 为 200-0.02=199.98 kg/d，采用投酸中和法，选用 96%的工业硫酸，药剂不能 完全反应的加大系数取 1.1， 2NaOH + H2SO4 Na 2SO4 + H2O 80 98 199.98 244.976 18 所以实际的硫酸用量为 kg/d。24.9761.80. 投加药剂时，将硫酸稀释到 3%的浓度，经计量泵计量后投加到调节池，故投加 酸溶液量为 280.79356./389.6/kgdLh 1.5.3.6 调节池的提升泵 设计流量 Q = 30L/s,静扬程为 80.9-71.05=9.85m。 总出水管 Q=60L/s，选用管径 DN250，查表的 v=1.23m/s,1000i=9.91,设管总长 为 50m，局部损失占沿程的 30%，则总损失为： 9.150.3064m 管线水头损失假设为 1.5m，考虑自由水头为 1.0m,则水泵总扬程为： H=9.85+0.64+1.5+1.0=12.99m 取 13m。 选择 150QW100-15-11 型污水泵三台，两用一备，其性能见表 2-3 表 1-4 150QW100-15-11 型污水泵性能 流量 30L/s 电动机功率 11KW 扬程 15m 电动机电压 380V 转速 1460r/min 出口直径 150 轴功率 4.96KW 泵重量 280kg 效率 75.1% 1.6 UASB反应池 1.6.1 设计说明 UASB 反应池由进水分配系统、反应区、三相分离器、出水系统、排泥系统及沼 气收集系统组成。UASB 反应池有以下优点： 沉降性能良好，不设沉淀池，无需污泥回流 不填载体，构造简单节省造价 由于消化产气作用，污泥上浮造成一定的搅拌，因而不设搅拌设备 污泥浓度和有机负荷高，停留时间短 1.6.2 设计参数 设计流量 Q = 5000m3/d = 208.33 m3/h =0.058m3/s ； 进水 COD=1400mg/L 去除率为 80% ； 容积负荷（Nv）为：4.5kgCOD/(m 3d)； 污泥产率为：0.07kgMLSS/kgCOD ； 江西某啤酒有限公司废水处理工程 19 产气率为：0.4m 3/kgCOD 。 1.6.3 设计计算 1.6.3.1 UASB 反应器结构尺寸计算 1.反应器容积计算 (包括沉淀区和反应区) UASB 有效容积为： V 有效 = 0vQSN 式中： V 有效 - 反应器有效容积，m 3 Q - 设计流量，m 3/d S0 - 进水有机物浓量,kgCOD/m 3 Nv - 容积负荷,kgCOD/(m 3d) V 有效 = 501.4 = 1556 m3 2. UASB 反应器的形状和尺寸 工程设计反应器 2 座，横截面为矩形 反应器有效高度为 5m，则 21563.2iVShm有 效横 截 面 积 单 池 面 积 单池从布水均匀性和经济性考虑，矩形池长宽比在 2：1 以下较为合适 设池长 L=16m，则宽 ，取 10m 。15.697iSBL 单池截面积： 20i m 设计反应池总高 H=6.5m，其中超高 0.5 m （一般应用时反应池装液量为 70%-90%） 单池总容积 3160(.5)960iiHVS 单池有效反应容积 8iih有 效 单个反应器实际尺寸 16m10 m6.5 m 反应器数量 2 座 20 总池面积 21603inmS总 反应器总容积 92iV 总有效反应容积 ， 符合有机符合33856i 有 效 有 效 要求 UASB 体积有效系数 在 70%-90%之间，符160%.92 合要求 水力停留时间（HRT）及水力负荷率(V r) 32 1607.82.Q85/1.0SHRTrVhmt有 效总 符合设计要求。 1.6.3.2 三相分离器构造设计 1. 设计说明 三相分离器要具有气、液、固三相分离的功能。三相分离器的设计主要包括沉 淀区、回流缝、气液分离器的设计。 2. 沉淀区的设计 三相分离器的沉淀区的设计同二次沉淀池的设计相同，主要是考虑沉淀区的面 积和水深，面积根据废水量和表面负荷率决定。 本工程设计中，与短边平行，沿长边每池布置 6 个集气罩，构成 6 个分离单元， 则每池设置 6 个三相分离器。 三相分离器长度 B=10m ，每个单元宽度 b=L/6=16/6=2.667m 。 沉淀区的沉淀面积即为反应器的水平面积，即 160 m2 。 沉淀区的表面负荷率 3104.265/1.0iQhS 3. 回流缝设计 如图 1-3 是三相分离器的结构示意图 江西某啤酒有限公司废水处理工程 21 h4b21b321h3DCBAEV 图 1-3 三相分离器结构示意图 设上下三角形集气罩斜面水平夹角 = 55，取 h3 = 1.1m； b1 = h3/tg 式中： b1 下三角集气罩底水平宽度，m; 下三角集气罩斜面的水平夹角； h3 下三角集气罩的垂直高度，m; b1 = = 0.77 m0.5tg 则相邻两个下三角形集气罩之间的水平距离： b2 = b - 2 b1 = 2.667 2 0.77 = 1.13 m 则下三角形回流缝面积为： S1 = b2ln = 1.13 10 6= 67.8 m2 下三角集气罩之间的污泥回流逢中混合液的上升流速(V 1)可用下式计算： V1 = Q1/S1 式中： Q1 反应器中废水流量，m 3/h； S1 下三角形集气罩回流逢面积，m 2； V1 = = 1.53 m/h 净水的 ,故取 = 0.02g/cms 。由斯托克斯工式可得气体上升速 度为： 320.9581.025106(/)9.58(/)b cmsh ； ； ；可脱去 d0.01cm 的气泡。.64.BCA94baVbaVBCA 5. 三相分离器与 UASB 高度设计 江西某啤酒有限公司废水处理工程 23 三相分离区总高度 h= h 2 + h3 + h4h5 h2为集气罩以上的覆盖水深，取 0.5m。 52345 1.0.721850.7DFAmSinSinh UASB 总高 H = 6.5m，沉淀区高 2.5m，污泥区高 1.5m，悬浮区高 2.0m，超高 0.5m。 1.6.3.3 布水系统设计计算 1. 配水系统采用穿孔配管，进水管总管径取 200，流速约为 0.95 m/s。每个 反应器设置 10 根 DN150支管，每根管之间的中心距离为 1.5 m，配水孔径采用 16，孔距 1.5 m，每孔服务面积为 1.51.5=2.25 ，孔径向下，穿孔管距离反 应池底 0.2 m，每个反应器有 66 个出水孔，采用连续进水。 2. 布水孔孔径 共设置布水孔 66 个，出水流速 u 选为 2.2m/s，则孔径为 44208.3/0.1636061Qd mnu 3. 验证 常温下，容积负荷（Nv）为：4.5kgCOD/(m 3d)；产气率为：0.4m 3/kgCOD ；需 满足空塔水流速度 uk1.0 m/h,空塔沼气上升流速 ug1.0 m/h。 空塔水流速度 1.0 m/h 符合要求。20865/3QmhS 空塔气流速度 1.0 m/h 410.84.29/32ogCr mh 符合要求。 1.6.3.4 排泥系统设计计算 1. UASB 反应器中污泥总量计算 一般 UASB 污泥床主要由沉降性能良好的厌氧污泥组成，平均浓度为 15gVSS/L, 则两座 UASB 反应器中污泥总量： 。1562340/sGVkgsd 2. 产泥量计算 厌氧生物处理污泥产量取：0.07kgMLSS/kgCOD UASB 反应器总产泥量 0.75.4089/oXrQCEkVS 式中： X UASB 反应器产泥量，kgVSS/d ； r 厌氧生物处理污泥产量，kgVSS/kgCOD； Co 进水 COD 浓度 kg/m3； 24 E 去除率，本设计中取 80%。 据 VSS/SS = 0.8，X=392/0.8=490 kgSS/d 单池产泥 X i = X/2 = 490/2 = 245 kgSS/d 污泥含水率为 98%，当含水率95%，取 ，则310/skgm 污泥产量 4924.5/108%sXWhP 单池排泥量 32.5./si mh 污泥龄 407.639cGdX 3. 排泥系统设计 在 UASB 三相分离器下 0.5m 和底部 400高处，各设置一个排泥口，共两个排 泥口。每天排泥一次。 1.6.3.5 出水系统设计计算 出水系统的作用是把沉淀区液面的澄清水均匀的收集并排出。出水是否均匀对 处理效果有很大的影响。 1. 出水槽设计 对于每个反应池，有 6 个单元三相分离器，出水槽共有 6 条， 槽宽 0.3m。 单个反应器流量 32089/3iiQqms 设出水槽口附近水流速度为 0.2 m/s，则 槽口附近水深 /6.9/.102iua 取槽口附近水深为 0.25 m，出水槽坡度为 0.01；出水槽尺寸 10 m0.2 m0.25 m；出水槽数量为 6 座。 2. 溢流堰设计 出水槽溢流堰共有 12 条（62） ，每条长 10 m，设计 900三角堰，堰高 50，堰口水面宽 b=50。 每个 UASB 反应器处理水量 28L/s,查知溢流负荷为 1-2 L/（ms） ，设计溢流 负荷 f = 1.117 L/（ms） ，则堰上水面总长为： 。285.71.iqLf 三角堰数量： 个，每条溢流堰三角堰数量：504/12=42325.0741lnb 个。 江西某啤酒有限公司废水处理工程 25 一条溢流堰上共有 42 个 100的堰口，42 个 140的间隙。 堰上水头校核 每个堰出流率： 352810.6/54iqmsn 按 900三角堰计算公式， 2.5h 堰上水头： 0.40.17131.3h 出水渠设计计算 反应器沿长边设一条矩形出水渠，6 条出水槽的出水流至此出水渠。设出水渠 宽 0.8m，坡度 0.001，出水渠渠口附近水流速度为 0.3m/s。 渠口附近水深 0.28.163iqmuxa 以出水槽槽口为基准计算，出水渠渠深：0.25+0.116=0.37m ，离出水渠渠口最 远的出水槽到渠口的距离为 14.67 米，出水渠长为 14.67+0.1=14.77m，出水渠尺寸 为 14.77m0.8m0.37m，向渠口坡度 0.001。 UASB 排水管设计计算 选用 DN250 钢管排水，充满度为 0.6，管内水流速度为 324810.95/.6vms 1.6.3.6 沼气收集系统设计计算 1. 沼气产量计算 沼气主要产生厌氧阶段，设计产气率取 0.4 。3/mkgCOD 总产气量 30.451.0824/oGrQEmh 每个 UASB 反应器的产气量 10iG 集气管 每个集气罩的沼气用一根集气管收集，单个池子共有 13 根集气 管。 每根集气管内最大气流量 3120.10/436ms 据资料，集气室沼气出气管最小直径 d=100mm,取 100. 沼气主管 每池 13 根集气管先通到一根单池主管，然后再汇入两池沼气主 管。采用钢管，单池沼气主管管道坡度为 0.5%. 单池沼气主管内最大气流量 3120./436iqs 取 D=150，充满度为 0.8，则流速为 26 0.1340.92/85vms 两池沼气最大气流量为 30.26/3qs 取 DN=250，充满度为 0.6；流速为 240.8/.5vms 2. 水封灌设计 水封灌主要是用来控制三相分离气的集气室中气液两相界面高度的，因为当液 面太高或波动时，浮渣或浮沫可能会引起出气管的堵塞或使气体部分进入沉降室， 同时兼有有排泥和排除冷凝水作用。 水封高度 10H 式中： H0 反应器至贮气罐的压头损失和贮气罐内的压头 为保证安全取贮气罐内压头，集气罩中出气气压最大 H1取 2m H2O，贮气罐内压 强 H0为 400H 2O。 水封灌 水封高度取 1.5 m，水封灌面积一般为进气管面积的 4 倍，则 水封灌直径取 0.5m。222140.54.196Sd 3. 气水分离器 气水分离器起到对沼气干燥的作用，选用 500H1800钢制气水分离器一 个，气水分离器中预装钢丝填料，在气水分离器前设置过滤器以净化沼气，在分离 器出气管上装设流量计及压力表。 4. 沼气柜容积确定 由上述计算可知该处理站日产沼气 2240 ，则沼气柜容积应为 3h 产气量的体3m 积确定，即 。3240/28Vqt 设计选用 300 钢板水槽内导轨湿式储气柜，尺寸为 7000H6000。 1.7 CASS反应池 1.7.1 设计说明 CASS 工艺是 SBR 工艺的发展，其前身是 ICEAS，由预反应区和主反应区组成。 预反应区控制在缺氧状态，因此提高了对难降解有机物的去除效果，与传统的活性 污泥法相比，有以下优点： 建设费用低，省去了初沉池、二沉池及污泥回流设备。 运行费用低，节能效果显著。 江西某啤酒有限公司废水处理工程 27 有机物去除率高，出水水质好，具有良好的脱氮除磷功能。 管理简单，运行可靠，不易发生污泥膨胀。 污泥产量低，性质稳定，便于进一步处理与处置。 1.7.2 设计参数 设计流量 Q = 5000m3/d = 208.33 m3/h =0.058m3/s ； 进水 COD=280mg/L ，去除率为 85% ； BOD 污泥负荷（Ns）为：0.1kgBOD/MLSS； 混合液污泥浓度为：X=4000mg/L ； 充水比为： 0.32 ； 进水 BOD= 160 mg/L，去除率为 90%。 1.7.3 设计计算 1.7.3.1 运行周期及时间的确定 1. 曝气时间 024.32160.54asSt hNX 式中： 充水比 进水 BOD 值，mg/l；0S BOD 污泥负荷，kgBOD/MLSS；sN X 混合液污泥浓度，mg/L。 2. 沉淀时间 ;sHtu41.2641.26.00357/uXms 设曝气池水深 H = 5m，缓冲层高度 =0.5 m，沉淀时间为： .357st h 3. 运行周期 T 设排水时间 td=0.5h,运行周期为41.06asdtt 每日周期数： N= 24/6=4 1.7.3.2 反应池的容积及构造 1. 反应池容积 单池容积为 35019.25.324iQVmnN 28 反应池总容积为 321953.206.5iVm 式中： N 周期数； 单池容积；iV 总容积； n 池数，本设计中采用 2 个 CASS 池； 充水比。 2. CASS 反应池的构造尺寸 CASS 反应池为满足运行灵活和设备安装需要，设计为长方形，一端为进水区， 另一端为出水区。如图 1-4 所示为 CASS 池构造。 图 1-4 CASS 池结构示意图 据资料，B：H=12，L：B=46，取 B=10m,L=40 m。所以 =40105=2000 iV m3 单池面积 2045iiVSmH CASS 池沿长度方向设一道隔墙，将池体分为预反应区和主反应区两部分，靠近 进水端为 CASS 池容积的 10%左右的预反应区，作为兼氧吸附区和生物选择区，另一 部分为主反应区。 根据资料，预反应区长 L1=（0.160.25）L，取 L1=8 m。 3. 连通口尺寸 隔墙底部设连通孔，连通两区水流，设连通孔的个数 为n 3 个。 连通孔孔口面积 A1为： 124QBLHnU 1HN 式中： Q 每天处理水量， ；dm/3 江西某啤酒有限公司废水处理工程 29 CASS 池子个数 ；n U 设计流水速度，本设计中 U = 50 m/h ； 一日内运行周期数 ；N A CASS 池子的面积， ；2m 连通孔孔口面积， ；1 预反应区池长， ；L 池内设计最高水位至滗水机排放最低水位之间的高度， ； 1H m B 反应池宽， 。 = = 1.6 m15024 21 118.6.53500A 孔口沿隔墙均匀布置，孔口宽度不宜高于 1.0 ，故取 0.9 ，则宽为 2.8 。m 1.7.3.3 污泥 COD 负荷计算 由预计 COD 去除率得其 COD 去除量为： 280 85%23/mgL 则每日去除的 COD 值为： = 1190 kg/d01 = sNUQSnXV 式中： Q 每天处理水量， dm/3 SU 进水 COD 浓度与出水浓度之差，mg/L n CASS 池子个数 X 设计污泥浓度，mg/L V 主反应区池体积， 3 = sN502816 = 0.11 /(.)kgCODMLSd 1.7.3.4 产泥量及排泥系统 1. CASS 池产泥量 CASS 池的剩余污泥主要来自微生物代谢的增值污泥，还有很少部分由进水悬浮 物沉淀形成。CASS 池生物代谢产泥量为： 30 rssrrrr QSNbaSbQaVXbSQaX ）（ 式中： a 微生物代谢增系数， kgVSS/kgCOD b 微生物自身氧化率，1/d 根据啤酒废水性质，参考类似经验数据，设计 a=0.83，b=0.05，则有：0.5830.23846.79/1Xkgd（ ） （ ） 假定排泥含水率为 98%，则排泥量为：33346.794.68/)101%SQmdP（ ） 2.排泥系统 每池池底坡向排泥坡度 i = 0.01 ，池出水端池底设（1.01.00.5）m 3 排泥坑 一个，每池排泥坑中接出泥管 DN200 一根。 1.7.3.5 需氧量及曝气系统设计计算 1.需氧量计算 根据实际运行经验，微生物氧化 1kgCOD 的参数 取 0.53，微生物自身耗氧参1a 数 取 0.18，则一个池子需氧量为：1b112()OaQSoebXV = 0.535000/223810-3 + 0.18350010-31953 = 1600.424 kg/d 则每小时耗氧量为： 160.4.8/2kgh 2. 供气量计算 温度为 20 度和 30 度的水中溶解氧饱和度分别为： ，LmgCs/17.9)20(LmgCs/63.7)30( 微孔曝气器出口处的绝对压力为： 53.3.8bPH = 109104.5 = 5.47a 式中： 江西某啤酒有限公司废水处理工程 31 H 最大水深， m 空气离开主反应区池时的氧百分比为： 021()79AEQt0.518.432 式中： 空气扩散器的氧转移率，取 15%值AE 暴气池中混合液平均溶解氧饱和度按最不利温度为： (30) 5)2.61042PbQtCsb578.3(.8.9/mgL 温度为 20时，暴气池中混合液平均溶解氧饱和度为： (20) 5).61042PbQtCsb578.39(.1056/mgL 温度为 20时，脱氧清水的充氧量为： (20)(20)()1.4TTRCsoab3026850.8.95.7.13/kgh 式中： 氧转移折算系数，一般取 0.80.85，本设计取 0.82；a 氧溶解折算系数，一般取 0.90.97，本设计取 0.95； 密度，/L，本设计取 1.0/L； C 废水中实际溶解氧浓度，mg/L； 32 R 需氧量，/L，为 66.68/L。 暴气池平均供气量为： 103.692.0/.5oARGkghE31785.4/mh (空气密度为 1.29/ )。3m 每立方米废水供空气量为： 3178.4217.0m 每去除 1kgCOD 的耗空气量为： 35.3.8/28kgCOD空 气 3. 布气系统计算 单个反应池平面面积为 4010，设 423 个曝气器，则每个曝气器的曝气量 =G/423=1785.34/423=4.22 /h。3m 选择 QMZM-300 盘式膜片式曝气器。其技术参数见表 1-5。 表 1-5 QMZM-300 盘式膜片式曝气器技术参数 型号 工作通气量 服务面积 氧利用率 淹没深度 供气量 QMZM-300 28 m3/h个 0.51.0 m2/h个 35%59% 48m 4.25 m3/h 从鼓风机房出来一根空气干管，在两个 CASS 池设两根空气支管，每根空气支 管上设 46 根小支管。两池共两根空气支管，92 根空气小支管。 气干管流速 为 15m/s，支管流速 为 10 m/s ，小支管流速 为 5 m/s，则1v2v3v 空气干管管径： =0.29m,取 DN300钢管14785.342360601GD干 管 空气支管管径： ，取 DN1002.0.129379mv横 支 管 钢管， 空气小支管管径： ，取 DN60344185.0.6606GDv小 支 管 钢管。 江西某啤酒有限公司废水处理工程 33 4.鼓风机供气压力计算 曝气器的淹没深度 H=4.5m，空气压力可按下式进行估算： 1.59.8154.985.PHKPa 校核估算的空气压力值 管道沿程阻力损失可由下式估算： 2Lvhd 式中： - 阻力损失系数，取 4.4. 取空气干管长为 30m，则 其沿程阻力损失 2251 3014. .5.LvhKPad