珠海市SK3啤酒厂废水处理工艺设计

珠海市SK3啤酒厂废水处理工艺设计珠海市SK3啤酒厂废水处理工艺设计摘 要啤酒废水（brewery wastewater）。啤酒废水水量丰富，没有毒，但危险，浓度和可生化性程度都比较高。好氧法、水解与好氧相结合法、厌氧与好氧相结合法等都是啤酒废水处理时首选的方法。本发明是通过UASB反应器和SBR反应器处理啤酒废水的方法，通过选择方法强调了各处理装置的优点，使处理流程简单化且将费用大幅度下降，出水水质指标可同时达到广东省水污染物排放限值（DB44/26-2001）第二时段二级标准、啤酒工业污染物排放标准（GB19821-2005）标准。关键词：啤酒废水；UASB；SBRDesign of wastewater treatment process at SK3 Brewery in ZhuhaiAbstractBeer wastewater has a large amount of water, non-toxic but has a certain harm, concentration and biochemical degree are relatively high. The common methods used to treat beer waste water are aerobic, hydrolysis and aerobic, anaerobic and aerobic. This design selects the core process as the Method of UASB reactor and SBR reactor to treat beer wastewater. Through the process than the selection of this process highlights the advantages of their respective treatment units, so that the processing process is simplified and the cost is greatly reduced, water quality indicators can simultaneously meet the Guangdong Province water pollutant emission limits (DB44/26-2001) second-period standard, beer industry pollutant emission standards (GB19821-2005) standards.Keywords: Beer Wastewater; UASB; SBR; Process Design. 目 录1前言11.1设计目的、意义及应达到的技术要求11.2啤酒废水工艺11.3设计应解决的主要问题12水量及水质确定32.1设计原始资料32.2水量确定32.2.1工业废水的水量确定32.2.2生活废水的水量确定32.3水质确定42.3.1进水水质的确定42.3.2出水水质的确定53工艺选择63.1研究方法介绍63.1.1活性污泥法63.1.2间歇式活性污泥法63.1.3生物接触氧化法73.1.4高级氧化技术73.1.5深井曝气法73.1.6 UASB法83.2工艺流程确定93.2.1工艺流程图103.2.2可行性分析104格栅115提升泵156调节池167 UASB池177.1 UASB反应池177.2 UASB进水区187.3三相分离器197.4排泥系统227.5集气系统228 SBR池238.1 反应池运行周期各工序时间计算238.2 反应池容积计算238.3反应池的平面尺寸248.4反应池的运行水位设计248.5需氧量及曝气系统的设计计算249污泥浓缩池2710机械脱水间2911高程计算及平面布置3011.1 高程布置原则3011.2 水头损失计算3211.3平面布置原则3211.4平面布置及概预算3312结论34参考文献35致谢36附图137附图238附图339北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业设计1 前言啤酒的酿造与生产的主要过程就是将原料进行酿造得到啤酒液体和将啤酒液体进行适度的包装。在进行这些一系列的步骤时会产生大量的副产品，如在原料处理阶段产生的谷物的混合物和在发酵阶段产生的未发生反应的剩余酵母等。这些副产品与废水混合后造成了主要的污染。不置可否的是，在对容器、机器和瓶罐进行清洗时也会产生大量废水。甚至地面的喷淋水也会对废水处理带来一定压力。综上之述，啤酒的酿造与生产会使用数量让人不容小觑的水。显而易见的是这些步骤中产生的废水由于工艺的繁杂多样其性质与浓度都难以通过简单的工艺处理。故需根据生产水质和具体的行业或地方需求，同时为了得到更好的处理效果和经济效益，将不同工艺进行组合和优化是必不可少的了1。1.1设计目的、意义及应达到的技术要求Error! No bookmark name given.由于本设计处理珠海市SK3啤酒厂产生的啤酒生产废水，因此在充分了解国内啤酒生产行业现状及啤酒生产废水处理工艺的基础上，结合企业的生产现状和已有的废水处理工艺，探索适合本设计处理的啤酒废水工艺设备，研究处理后的啤酒厂废水中的各污染物指标应达到啤酒工业污染物排放标准（GB19821-2005）及广东省水污染物排放限值（DB44/26-2001）第二时段二级标准。1.2啤酒废水工艺啤酒厂废水中的化学需氧量的范围为每升 10002500mg，五日化学需氧量范围为每升6001500mg，即可看出啤酒废水的生物可降解性高。一定量的氮和磷从啤酒制造过程中来，最终夹杂于啤酒废水中，富足的氮元素和磷元素是水体富营养化的诱发者。富营养化的出现，对水体和生态环境来说都是一种负能量的信号。本存的，来之不易的平衡都将被打乱。所以对啤酒废水进行处理是非常必要且迫切的。常根据BOD5与CODcr进行比较得到的数值来判断废水的可生化性。一般废水中的CODcr值为每升1500至2500mg，BOD5值为每升10001500mg，BOD5与CODcr的比值为0.50.6时，表明此废水的生化可降解性能力好,即为有机物的降解程度高。即BOD5/CODcr大于0.3时适宜用生化处理的方法,当 BOD5/CODcr大于0.25时可行,当 BOD5/CODcr小于0.25尽量不建议采取生化处理。BOD5/CODcr以0.3为最小值点时，啤酒废水处理使用好氧生物处理方法越来越多。若选择在好氧生物法处理前加入厌氧工艺先行做预处理则效果更佳。目前啤酒厂的工业废水处理技术采用了生化法2。1.3设计应解决的主要问题（1） 分析珠海市SK3啤酒厂产生的所有废水的水量与水质，综述国内外对于啤酒生产废水的处理工艺；（2） 为了得到本设计最好的方法，要对啤酒废水的处理方法进行比较和筛选；（3） 水处理建筑物的设计过程、土地建筑几何尺寸的准确计算及运行参数确定；（4） 规范制定主要建筑物施工实施方案、布置方案、高度方案和计算方案。2 水量及水质确定Error! No bookmark name given.2.1设计原始资料珠海市SK3啤酒厂位于珠海市香洲区吉大九州大道1144号，北纬N221523.37 东经E1133429.38。该厂的生产规模为10万吨/年，每年运行生产300天，有100位可长期到岗的工人。根据啤酒生产工艺的特点，废水中的污染物质浓度如下表所示:表1 啤酒生产中各工段废水的污染物浓度废水种类COD/(mg/L)SS/(mg/L)BOD/(mg/L)占总排放量的百分比%排放方式pH浸麦废水500-700300-500200-40020间歇排放6.5-7.5糖化发酵废水3000-5000800-35002000-300035间歇排放5-7灌装废水100-800100-20070-45040连续排放6-9其他混合废水56-7总排放混合废水1000-2500350-800800-15006-8水温为20-25,TN值为3070mg/L，NH3-N值为3040mg/L,TP值为1025mg/L。现根据生产现状及排水情况,确定啤酒生产排放的废水进水水质如表2所示：表2 废水质标准COD/(mg/L)SS/(mg/L)BOD/(mg/L)NH3-N/(mg/L)Tp/(mg/L)pH进水23204001100356102.2水量确定2.2.1工业废水的水量确定根据查广东省污水综合排放标准（DB4426-2001）中的相应标准。图1 行业排放限值由图1，每吨啤酒的排水量限定为15吨，设计为12吨。珠海市SK3啤酒厂产量为10万吨/年，年废水量：1210=120万m。1200000300=4000 m/天，即为所求数值。2.2.2生活废水的水量确定建筑给水排水设计规范有如下规定，现场工人的生活用水使用率根据现场性质确定,一般来说都是采用每班次每人3050L范围内的数值;用水时间的取值范围一般均为其工作时数,小时变化系数取值范围为1.52.5。计划中的人均用水量为50升/L，时变系数为2，污染物排放系数为0.8，日用数量为(5020.8100)/1000=8 m。2.2.3处理规模及设计流量确定 由工业废水水量为4000 m/d和生活污水水量为8m/d,确定该啤酒厂废水的总水量为:4000+8=4008m/d=167m/h=46L/s。2.3水质确定2.3.1进水水质的确定 a.啤酒废水的来源啤酒生产过程中废水来源主要是：清洗原料即麦芽时产生的清洗废水；将麦芽进行糖化时需要的水与过滤时需要的大量洗涤水；发酵时需要对发酵罐进行清洗和过滤原料产生的废水；罐装时对易拉罐和玻璃瓶进行清洗、消毒和灭菌而产生的废水；散热车间和制成品厂流出的污水等2 。 b.啤酒废水特性（1）清洁废水：主要来自于对原料的处理过程，如清洗和发酵原料而产生的废水等。这些水基本都没有受到污染。（2）清洗废水：主要来自生产和洗涤设备的清洗水源、瓶装与洗瓶机的清洗水源、瓶装啤酒消毒污水、消毒淋浴水、地板清洗水。另外，原料糖化还可以排出一系列浮游生物。如啤酒、热凝固物等。这一些被有机物污染的废水，都很普遍地存在有大量的悬浮物。（3）装酒废水：酒的内罐装机器中啤酒的泄露、外冒、溢出等是常见的主要来源，此过程中就会产生一些掺入了大量啤酒的废水。在喷淋时使用的热水温度会使啤酒升温，进而引起瓶内的压力逐渐开始增加，这就可能会造引起由于瓶内压力过大而使瓶子炸裂的现象发生。另外在使用喷淋水时，由于啤酒大量的撒入，故需要大量的喷淋水。为避免二次污染与浪费，喷淋水需加入防腐剂后循环使用。因此被更换下来的喷淋水中还含有一定量防腐剂的存在。（4）洗瓶废水：由于罐装时对瓶子的要求较高，所以清洗时需先碱泡，后用加压过的水进行多遍清洗。此类废水会带有一定的碱性，需要预先将其通入ph调节池中进行处理。谨防将其直接从下水道排入，致以环境与地下水更严重的污染。况且若是将此碱性废水用以调节废水的ph可省下一大部分使用药剂的费用，何乐而不为之 3。2.3.2出水水质的确定 据查行业标准啤酒工业污染物排放标准（GB19821-2005）及地方标准广东省污水综合排放标准（DB4426-2001），结合两者所作的数据要求，得到该啤酒厂污水排放各项标准。表3 出水水质标准COD/(mg/L)SS/(mg/L)BOD/(mg/L)NH3-N/(mg/L)Tp/(mg/L)pH出水807020153693 工艺选择 3.1研究方法介绍3.1.1 活性污泥法 它是处理中、低浓度有机物最常用的安全方法。有处理加工成本少、效果好等一众优点。这个方法的核心过程是曝气装置和降水单元（即曝气池与沉淀池）。污水首先进入通风槽，然后人工通入空气，再与活性污泥（厌氧生物和好氧微生物混合物的集合）充分接触反应，酸化是通过将有机物吸收到活性污泥排水系统中而形成的4。但遗憾的是缺点也是活性污泥法不可避免的，高能消耗、处理过程中易出现活性污泥丝状膨胀等。活性污泥现象之所以膨胀，是因为排水中有机物含量高于营养物质含量，另一方面，由于氮、磷等营养物质不足，营养成分比例不同，大部分微生物不能正常生长，丝状菌进行大量繁殖使得絮状体体积增大进而出现丝状膨胀。该解决方案包括注入氮、磷在内的化学药品，将高氮、高含量的生活污水和欲处理污水混合，按照经济有效的原则处理 5。3.1.2间歇式活性污泥法（SBR）间歇式活性污泥法、序批式活性污泥工艺或SBR工艺。此方法有多个学名，主要工艺是SBR反应器。包括各种处理功能，可实现均化、沉淀、生物降解等，且耐负荷、不需设置污泥回流系统。通过间歇曝气的方式进行曝气可以使动力的无用耗费明显降低，与之相似的是，处理废水的时间比一般活性污泥法短6。进水 曝气曝气/不曝曝气静置，不曝排水排泥污泥活化气进水期反应期气沉淀期期闲置期图2 SBR处理工艺基本流程3.1.3生物接触氧化法生物接触氧化的过程，是使生物膜的完善与形成更为确切，通过人工通风获得微生物生长所需的氧气，添加材料，赋予微生物生长的位置。由于与换气通风装置相似，这一工艺又称接触式曝气法，它是一种将两个大优点和特点集为一体的活性污泥废水处理工艺。该方法与活性污泥法相比，生物固体浓度高，有机填料含量高，处理效率高，面积小等优点极为显著 7 。根据实践经验，若将常压的曝气方法为加压的曝气方法（P等于0.25至0.30MPa），此举意为通过强化氧传质的强度与速率来提高废水中的原有溶解氧的浓度，以达到满足更宽广浓度范围浓度废水的处理要求8。 3.1.4高级氧化技术（AOPs）高强度氧化技术是通过氧化反应产生高氧化能力羟基的深层氧化技术，和一定条件下，在废水中被称为羟基和有机污染物的反应；光化、催化剂、声学、臭氧电化学、磷等催化剂参与的排水中将大分子有机物分解成小分子，直接分解为CO2和H2O的处理技术。本发明的优点是将毒性有机物转化为低毒性或无害有机物，高容量，氧化作用、反应速度和广泛应用范围可以降低废水的毒性，提高废水的生物利用度 9。但由于氧化技术的高运营成本较高，所以大部分只把这个技术在啤酒废水生产中进行预处理。3.1.5深井曝气法深井曝气法是由英国某公司率先应用，并在各个国家进行研发和多次发展后形成的一批用来处理废水的活性污泥法装置。以深井为曝气池之用，使废水和回流的污泥于深井上部来进行充分的混合，后沿着井壁流下至井底。再经由液体的折流至顶部构造脱气池，将泥水分离送入下一个循环。排水循环是以上下行管和下行管之间的压力差为基础。面积小、处理效率高、氧气利用率高、没有味道等都是此法优点 10。深井曝气法也有一定的小毛病，工程难以实施、可能废水泄露而造成对地下水的污染、造价高、防渗漏技术不过关等都是此法的硬伤。3.1.6 UASB法上流式厌氧污泥床法、升流式厌氧污泥床法，都是UASB法的别称。此法是将污水从反应器底部利用水力将其推动，与膨胀的活性污泥混合、反应。再将混合液体从底部上推，分别经过沉淀区和三相分离器。沼气和出水离开反应器，污泥和它们分开后回落进入下个反应循环。UASB是现行高效、广泛、结构简单、负荷率高、能耗低的厌氧处理反应器之一。图3 UASB处理工艺基本流程图3可使我们对UASB结构有一定的了解，其主要结构由上至下分列其中。不同结构的贡献不尽相同，只能将其一一分述我们才可窥知一二。结构之异同述之如下：（1）吸收水的分配系统：最为紧要的功能在此系统中以分配和搅拌体现，使各种所需物质均匀分布的同时将反应物进行充分混合，有利于反应物的充分接触。（2）反应区：UASB反应区是UASB工程的中心区域，主要由污泥和悬浊层培养出大量的厌氧生物，在那里废水和厌氧生物密切接触，造成高水平生化反应，厌氧菌将有机物分解完全。（3）三相分离器：顾名思义此器具是将气、固、液混合物分离为其各自本相。集气室为之一、沉淀区为二、气封为之三，此为组成之三部。首先，混合物中分离气体，在沉积区域中分离固体混合物，沉积的固体由环流管返回重力反应区。三相分离的程度是否完全与反应器的处理效率息息相关。（4）出水系统：排水系统在后续处理前将水沉积在上层，进行适当的集中作用。出水质量的均匀程度对处理效果至关重要。（5）排泥系统及对沼气的收集系统：排泥系统的作用是，将剩余的被留在反应器底部的一部分厌氧污泥进行均匀的定期排放。废水的生化特性因工艺流程而不同，反应机构基本上是开闭式。反应器上端开放的特点是，放出的甲烷没有另外的密封，不能从液体表面采集。这种反应器适用于中低浓度的废水。由于沼气产量低，回收是没有意义的。反应器上端密封的特点是，结构于分离为本相时与前之略为有异。为无集气室这一专业结构所在，在反应器的液位和反应区、沉淀区的液位之间形成大型天然气室，不需要收集沼气。这个反应器适用于浓度高的废水处理，其浓度高，集气室内有大量的甲烷，需要进行回收11 。UASB处理浓度高的废水时，要知道有没有具有良好的沉降性能的厌氧颗粒污泥。粒子污泥的形成需要大量厌氧菌的生长，和适当的水力基础还有填料。污泥负荷对细菌营养基质获得范围起正向作用，适当的固体填充物可以用来过滤污泥，去除沉淀质量较低的污泥，留下沉淀质量好的污泥，产生了切裂的力量，使污泥同时旋转，有利于丝状菌互相缠绕聚集而发生膨胀。为了使厌氧细菌更好地生长，需要细菌正常生长的碱度和稳定的缓冲能力，这是让此法成功的不二法门12。3.2工艺流程确定3.2.1 工艺流程图图4 UASBSBR处理工艺流程图第一阶段为预处理，废水在格栅和PH调节池经过基本处理后，再由提升泵提升到UASB反应池。经格栅去除SS和大部分杂质，经调节池后，将水质水量进行达到可进入下一步骤的均化。 第二阶段为厌氧生化阶段，UASB反应器是现行高效、广泛、结构简单、负荷率高、能耗低的厌氧处理反应器之一，故处理后可以满足将废水排放至下一处理阶段的条件。 第三阶段为SBR反应阶段，SBR反应池集多种处理功能于一身，可进行均化、沉淀、生物降解等，且耐负荷、不需设置污泥回流系统。通过间歇曝气的方式进行曝气可以使动力的无用耗费明显降低。3.2.2 可行性分析采用“UASB+SBR”组合工艺处理啤酒生产废水是切实可行的，出水水质指标达到广东省水污染物排放限值（DB44/26-2001）第二时段二级标准、啤酒工业污染物排放标准（GB19821-2005）标准。该工艺的核心是UASB反应器和SBR反应器，UASB工艺结合SBR技法，强调了各工序的优势，简化工程，符合经济原则。UASB与传统处理工艺的预处理装置作用如出一辙，在使废水浓度可达到预处理标准的同时，也产生了对沼气回收的经济效应。此外，减少了进入氧气阶段的有机物数量，减少了氧气处理阶段所需的空气能量消耗和残渣的发生，大大降低了整个过程的成本。UASB反应器的COD去除率为80%，产气量为1116m3/d，沼气产率取0.5m3/kgCOD。循经济性原则之要求，查得：沼气每立方米产热22 680kJ，煤每吨产热21000 kJ。故此将两物等量热值视为同一，同历一日之程便省去煤用量3.5吨，若皆循此法此历程一年便将支出钱财省下31.2万元之多11、12、14。将同技法不同枝两法UASB+SBR、水解酸化+SBR放置同一技法水平一面，优劣之分可见一斑：第一点为可节约废水的处理费用。UASB作为现行最有效的厌氧处理工艺，与水解酸化池放在同样的预处理单元位置相比时更为有力。UASB减少了80%的水的全部COD，减少了后续处理的负担。如果SBR反应器的排放量增加，同样的操作过程与运行周期也会排出优质的达标的处理水。由此可窥，耗电量与废水处理量的关系并不完全成正比。与其之对手相较量，每天日均将1 8002 600 立方米为单位的处理费用省下，十二个月后相当于有24.7万元的收益入账。第二点为在处理污泥的部分亦有出色的节俭本领。水解酸化+SBR法的泥量要高达17 t/d，由UASB+SBR法生产的污泥量为5 t/d，相当于用水解酸化+SBR法制造的污泥的三分之一，节约污泥处理费用约为19.6万元/a15。本设计整个工艺运行效果稳定可靠，操作简单，有很高的推广价值。4 格栅 格栅：从一到多的呈组类的平行金属网格、连接环或塑料金属体、框架组成，消除水中浮游物和悬浮物（SS），保证污水处理设施的有效运行。格栅的类型及设计要求见下两表。表4 格栅的类型栅条间隙/（mm）格栅类型50100粗格栅1040中格栅1.2100.51.0细格栅超细格栅表5 格栅的设计要求每日栅渣量/（m）栅前渠道内流速/（m/s）过栅流速/（m/s）格栅倾角水头损失/（m）平台标高/（m）过道宽度/（m）0.2时机械清渣0.40.90.61.030600.080.15最高水位+0.5人工清渣：1.2机械清渣：1.51、格栅间隙数 n (4.1) =172、格栅总宽度BB0=S(n-1)+bn(4.2)=0.01(17-1)+0.0417=0.84考虑隔墙0.2m，B=2B0+0.2=1.88m。3、进水渠道渐宽部分长度L1L1=B-B12tana1 (4.3)=1.88-0.97/0.73=1.25m 4、栅槽与出水渠道的连接处渐窄部分的长度 L2L2=0.5L1=0.5 x 1.25=0.625m (4.4)5、 栅前渠道深H1H1=h+h1=0.48+0.3=0.78m (4.5)式中：h1格栅前渠道的超高，0.3m6、格栅总建筑物长度 LL=L1+L2+0.5+1.0+H1tana (4.6)=1.25+0.625+0.5+1.0+0.45=3.825m7、过栅水头损失 h2 (4.7)=2.420.1570.64/19.630.866=0.0106mh2=kh0 (4.8)=30.0106=0.032m 8、栅后槽的总高度 H H=h+h1+h2 (4.9)=0.48+0.3+0.032=0.812m式中：h2格栅的水头损失，0.032m9、每日总栅渣量W (4.10)=0.2780.05864002100=0.6 m3/d 因为0.6 m3/d0.2 m3/d，所以适宜机械清渣。图5 格栅设计计算草图5 提升泵 设为1用1备，故Q=Qmax=4008 m/d，水泵选型为350ZQB-70型轴流式潜水电泵。表6 350ZQB-70型轴流式潜水电泵参数扬程/m流量/ (m/h)转速/(r/min)轴功率/kw叶轮直径/mm效率/%7.45574145019.830069.56 调节池考虑到啤酒废水水质的变动性很大，很难处理，在进入水处理装置前设置了调节槽，保证水质的均匀性，在相对稳定的条件下进入下水道，保证污水充分处理。原水量为4008m3/d，即501m3/h，停留时间为6小时。1、调节池的有效容积：V=QT (6.1)=5016=3006 m32、调节池的面积： A=V/h=3006/5=601 m2 (6.2)综上，调节池的尺寸为：长28宽25高5.5=3850 m3 图5 调节池设计计算草图3、搅拌器与提升泵的选择： 选2台LFJ-350型反应搅拌机、3台200QW-360-15-30型污水泵（2用1备）。表7 200QW-360-15-30型污水泵性能流量/扬程/m转速/轴功率/kw效率电动机功率/kw电动机电压/v3601598023.475.9%303807 UASB池7.1 UASB反应池设计参数：（1）设计流量：Q=4008m/d=167m/h=46L/s（2）容积负荷：Nv=10 kgCOD/ (m/d)（3）污泥产率：0.1 kgMLSS/ kgCOD（4）产气率：0.5 m/kgCOD（5）水质标准表8 UASB反应池进出水水质标准COD/(mg/L)SS/(mg/L)BOD/(mg/L)NH3-N/(mg/L)TN/(mg/L)pH进水232040011003569出水460140553569去除率80%65%95%1、反应池容积：V有效=（QS0）Nv=（40082.32）10=930 m (7.1)2、形状与尺寸：设为4座矩形池，共壁合建。V=V有效/4=930/4=235 m (7.2)取H=5.5m，超高为0.5m。A=V/H=235/5.5=43 m2 (7.3)L=10m B=5m A1=LB=105=50 m2 A=4 A1=200 m2V1=LBH=505.5=275 m (7.4) V=4 V1=1100 m (7.5)式中：V有效有效容积，m3；L池长，m；B池宽，m；A池底面积，m2；V1单个池的容积，m3；A单个池底面积，m2；3、水力停留时间：T=V/Q(7.6)=1100167=7h式中：T停留时间，h；V池总容积，m3；Q最大污水设计流量，m3/s4、实际表面水力负荷：q=Q/A(7.7)=167(450)=0.84 m3/( m2/h)式中：q水力负荷， m3/( m2/h)；A池底的面积，m2；Q设计流量，m3/s对于污泥颗粒，水力负荷q=0.10.9 m3/( m2/h)，0.84 m3/( m2/h) 符合标准。7.2 UASB进水区1、设计原则:反应器底部在进水时要保持分布均匀的状态,同时为了将输入的水量大体上与单位面积的基准一致,其目的是对比短接和表面负载分布的偏差。泥浆下沉的水力搅拌应考虑发生水力搅拌和沼气。2、设计计算:布水点的设置：连续均匀进水、穿孔管布置,一共设置80个出水孔,每个反应池各20个出水孔。由所取容积负荷为5 m3/( m2/h)，知每点布水负荷面积需在2 m2之上。本设计实际每布水点负荷面积:5020=2.52 m2,故满足要求。布水管的设置：所有反应器都是用穿孔管配水，所有反应器都是由四个支系管道供应。以DN100毫米为直径的管材刚好用以布水支管之置,配水孔数量为5之于每管。两池进水总管，管径取DN200mm，水之流动速度每秒为1.5m。每池的总管管径设于适宜之DN150mm，需满足穿孔管输出均匀之要求与目的，输出量必须在2m/s以上,孔径d=19mm采用直径20mm。这种设计采用了连续性的进入，底部开口为布水孔，避免了污泥等的堵塞。UASB反应器底部的反射波动，使进水分布呈一片祥和之景象。为排解污泥与排水的接触、地下水管道的堵塞等异象,将进水与池底之点距置为200 500mm,本设计取300mm16。图6 UASB布水设计示意图7.3 三相分离器1、设计要求UASB最为紧要区部由三相分离器组成，气、液、固体此三异之相分离在反应器起重要的作用，主要为在处理效率处影响所致。所以这种结构设计具有绝对的效果。三相分离器设计要求：表9 UASB的设计要求表面水力负荷/（m/h）覆盖水深/（m）四壁倾斜角度/（）斜面高度/（m）槽底缝隙的流速/（m/h）总沉淀水深/（m）水力停留时间/（h）重叠高度/（mm）1.00.51.045600.51.020沉淀区设计计算沉淀器(集气罩)斜壁倾角：=55沉淀区面积:A=510=50 m2表面水力负荷:q=Q/A=0.82 m3/( m2/h)1.0 m3/( m2/h),符合要求。回流缝设计三相分离部分的长度B=10m,分4个单元,则b=10/4=2.5m。取h1=0.7m， h2=0.8m，h3=1.0m,依据三相分离器设计计算草图中的几何关系,则b1= h3/tan=1.0/tan55=0.7m (7.8)b2=2.5-2b1=1.1m (7.9)S1=nb2l=41.110=44 m2 (7.10)V1=Q1/S1 (7.11)式中:Q1进水流量，(m3/h)；V1混合液的上升流速，m/h；S下三角形集气罩回流缝的总面积，m2；l反应器的宽度，B，m；n单元数。V1=Q1/S1=Q/4S1=167/444=0.95 m/h2.0 m/h，符合要求。 V2=Q1/S2 (7.12)S2=2nCEl=240.610=48 m2 (7.13) V2=Q1/S2=Q/4S2=167/448=0.87 m/h2.0 m/hV2 V1AD/AB（=BC/AB）；在T=25, 沼气=1.12g/L；水=997.0449kg/ m3；v=0.008910-4 m3/s；d=0.01cm。根据斯托克斯(Stokes)公式可得气体上升速度v为 (7.15)式中:v气泡的上升速度，cm/s；g重力加速度，m2；碰撞系数，0.95；粘度系数，g/(cm.s)， =vv =0.616cm/s=21.96m/h水流速度v = v2 =1.56m/h,校核:Vb/Va=21.96/1.56=14.08 BC/AB=0.87/0.13=6.7Vb/Va BC/AB,故设计满足要求。 7.4 排泥系统每日产泥量为:X=QS0Er=40082.3280%0.1=744 kgMLSS/d (7.15)本设计污泥含水率为99%，含水率95%时取1000kg/ m3,则污泥产量：W=744/1000(1-99%)=74.4 m3/d (7.16)7.5 集气系统每日产气量为：G=QS0Er (7.17)=40082.3280%0.15=1116 m3/d =46.5 m3/h8 SBR池 设计参数：(1)BOD-污泥负荷率Ns的取值范围是0.1-0.4 BOD5 /(kgMLSS.d)本设计取值为Ns=0.2kg BOD5/(kgMLSS.d)；(2)MLSS浓度X/(mg/L)的取值范围是100-5000,本设计取值为3000(mg/L)；(3)排出比：指每周期的排水量与反应池容积的比值,一般范围为1/4-12之间,本设计取1/m=1/2.5；(4)反应池数为N=4，反应周期为8h；(5)反应池水深为5m，最小水深为0.5m;(6)设计流量Q=4008m/d=167m/h=46L/s；(7)水质标准见下表:表10 SBR反应池进出水水质标准COD/(mg/L)SS/(mg/L)BOD/(mg/L)NH3-N/(mg/L)Tp/(mg/L)TN/(mg/L)进水4601405535126出水6050153.523去除率87%65%73%90%84%50%8.1 反应池运行周期各工序时间计算反应周期为8h,则各个阶段时间的分配:进水时间:t=8/N=8/4=2h曝气时间:2h停曝时间:2h沉淀出水时间:2h8.2反应池容积计算V=m/(Nn)Qs=2.5/(42.32)4008=1080 m (8.1)8.3反应池的平面尺寸取反应池的有效高度为5m,超高取0.5m：A=V/H=1080/5=216 m2 (8.2)取每个反应池的长度为9m,宽为5m，则每个反应池的体积:V=LBH=595=225 m (8.3)8.4反应池的运行水位设计图8 SBR水位设计图排水结束时水位：h1=5(1/1.2) (2.5-1/2.5)=2.5m (8.4)基准水位：h2=5(1/1.25)=4m (8.5)高峰水位：h3=5m (8.6)警报溢流水位: h4=5+0.5=5.5m (8.7)污泥界面: h5= h1-0.5=2.5-0.5=2m (8.8)8.5需氧量及曝气系统的设计计算需氧量的计算 O2=aQ(S0- Se)+bXVV (8.9)式中:Q设计流量，m3/d；a微生物有机需氧率，kg；S0进水的BOD值，mg/l ；Se出水的BOD值，mg/l ；b微生物内源需氧率,kg；XV MLVSS，kg/m。取a=0.5,b=0.15XV =fx=0.53000=1500mg/L=1.5kg/ m3 (8.10)V=4V1=4225=900 m3代入数据可得O2=aQ(S0- Se)+bXVV=0.54008(55-15)/1000+0.151.5900=282.7kg O2/d供氧速率为：R= O2/24=282.7/24=11.8 kg O2/d (8.11)供气量的计算本设计选取的扩散器型号为SX-I型215； 该曝气器的性能参数为: Ea=8%；Ep=2 kg O2 /kWh；服务面积：0.250.55m2；供氧能力：1120.185(kg/mh)个 ；查表知氧饱和溶解度为 Cs（20）=9.17 mg/L、Cs（25）=8.38 mg/L。扩散器出口处绝对压力为:Pb=P0+9.8103H (8.12)=1.013105+9.81033.8=1.47105pa空气离开反应池时氧的百分比为:Ot=21(1-E)/79+21(1-E) (8.13)=21(1-0.08)/79+21(1-0.08)=19.65%反应池中溶解氧的饱和度：Csb（25）=Cs（25）（Pb/2.026105+ Ot/42) (8.14)=8.38（1.47105/2.026105+19.65%/42)=10mg/LCsb（20）=Cs（20）（Pb/2.026105+ Ot/42) (8.15)=9.17（1.47105/2.026105+19.65%/42)=10.9mg/L取=0.85，=0.95，C=2，=1，20时的充氧量为：R0=(R Csb（20）)/(abr Csb（25）-C1.024(25-20) (8.16)=(8.510.9)/(0.850.9510.0-21.0245)=12.9kg O2/h供气量为:Gs=R0/0.3Ea (8.17)=12.9/0.30.08=538m3/h=9m3/min罗茨RME-20型鼓风机为理想选择。布气系统的计算反应池的平面面积为:A=4A1=954=180m2 (8.18)盘式曝气器的服务面积为0.5m2，则一共需要360个，每个池子需要90个。供氧量的校核:0.112360=40.3211.8kg O2/h,符合要求。污泥产量的计算X=YQ(S0-Se)-KdVXV+fQ(SS0-SSe) (8.19)=0.84008(0.055-0.015)-0.0759001.5+0.54008(0.14-0.05)=207.4kgSS/d式中:设含水率为99%,则排泥量为：Qs=X/103(1-P)=207.4/103(1-99%)=20.74m3/d9 污泥浓缩池1、设计泥量 啤酒废水产生的污泥主要来自以下两部分：(1)UASB反应池：Q1=74.4m3/d；(2)SBR反应池：Q2=20.74m3/d 总污泥量为：Q总=Q1+Q2=74.4+20.74=95.14m3/d设计中取96m3/d。平均含水率为：（95.14/96）99%=98%2、参数选取3、池子长度该设计的横断面面积应该满足:AQC/M (9.1)入流固体浓度计算如下：C=(W1+W2)/(Q1+Q2) (9.2) W1=Q11000(1-99%)=74.41000(1-99%)=744kg/d W2=Q21000(1-99%)=20.741000(1-99%)=207.4kg/d 则QC=W1+W2=744+207.4=951.4kg/dC=951.4/96=9.9kg/m3=10kg/m3浓缩后污泥浓度为：C1=951.4/38.4=24.8kg/m3浓缩池的横截面积为：A=QC/M=(9610)/15=64m2设计一个正方形浓缩池，边长为9m，面积为99=81m24、池子高度停留时间取HRT=20h则有效高度h2=QT/24A=9620/2481=0.99m,取h2=1.5m 超高取h1=0.5m缓冲区高取h3=0.5m池壁高H1= h1+ h2+ h3=2.5m5、污泥斗污泥斗下锥体边长取1m,污泥斗倾角取60则污泥斗的高度为H4=(5/2-1/1.5)tan60=2.6m6、总高度H=2.5+2.6=3.1m10 机械脱水间1、设计说明污泥经浓缩后含水率为95%，体积依然庞大，为达到资源化和经济化原则的要求，需对浓缩后的污泥作进一步的脱水处理。本设计欲采用带式压滤机进行脱水，此装置有如下特点:回转式滤带，脱水效率高。操作安静，且使用能源量少。附属设备少，破损修理代价低。但若不对投入有机高分子混凝剂进行正确使用,会有一定可能形成体积大且强度高的絮凝体。2、设计参数 3、带式压滤机根据压滤机的处理量，选用带式压滤机PFM-1000型。污泥脱水后形成的泥饼用车运走给有资历的公司进行后续处理,分离液返回此设计的前端工艺系统进行处理。11 高程计算及平面布置11.1 高程布置原则(1) 在计算道路损失、局部损失、建筑物、测量设备和通道连接的水头损失时，认真计算。在考虑普遍的最大时流量的同时，也要将具有一切可能性的雨天流量和事故时流量对计算的影响纳入其中。同时也要对有突发情况时构筑物突然的停止运行的影响与后续补救措施进行一定说明。若突然情况发生，与其并联运行的其余构筑物及有关的连接管能否通过全部流量。(2)将长远的发展情况纳入考量，即需对水头做一定预留值。(3) 最大限度地利用底部的高度，以免构筑物之间出现跌水等浪费水头的现象，实现流动。(4)努力减少整个的水头损失，并在仔细计算和有剩余量的前提下，提高泵站的水头，以降低运行成本。(5)需要排放的处理后的水，在大部分时间可进行自主的排放。排入水体时要注意排放水位不是一定要把最高水位进行水体多年的选择，出现时间短会比较容易造成常年的一定水头浪费。当频繁高水位频繁出现时则可将其放入排放水位的考量内，但水位高于预期水平时，可在短时间内提高排放。(6)要保护污水处理工程的污水管道高程，不受洪水的淹没，并可从高向低自行流动17。11.2 水头损失计算1、构筑物水头损失构筑物水头损失见下表：表11 污水管渠水力计算表构筑物名称水头损失/m调节池0.3UASB池0.7SBR池0.42、管渠水力计算管渠水力计算见下表：表12 污水管渠水力计算表名称流量/(L/s)管径/(mm)坡度i/()流速V/(m/s)管长/(m)iL/(m)V2/2g/(m)h/(m)进水-调节池4620011.81.3490.0160.130.35调节池-UASB池23