1 前 言 臨沂市位于山東省的東南部 ,東部連接日照 ,地近黃海 ,西接棗莊、濟寧、泰安，北靠淄博、濰坊。地跨東經(jīng) 117 度 24 秒 119 度 11 秒，北緯 34 度 22 秒 36度 22秒，南北最大長距 228公里，東西最大寬度 161 公里，總面積 17184 平方公里，是山東省面積最大的市。 山東 某 酒廠為酒精生產(chǎn)企業(yè)，所用生產(chǎn)原料為薯干，該廠所生產(chǎn)的廢水主要為酒精廢液，主要污染物包括 CODcr、 BOD5、 SS 等。高濃度廢水來自蒸餾階段的蒸餾殘液，以及少量蒸餾冷凝液，其它過程基本不產(chǎn)生高濃度廢水。從蒸餾車間排出的廢水溫度在 95左右。 根據(jù)有關部門批準的任務書，擬在山東省臨沂市 某 酒廠建設一座酒廠廢水處理廠，主要采用生物處理方法對酒廠廢水進行有效處理，使 污水經(jīng)處理后全面達到國家污水綜合排放標準GB8978-1996 中一級排放標準 。 2 目 錄 前 言 . 1 第一部分 設計說明書 . 5 1. 概述 . 5 1.1 編制依據(jù) . 5 1.2 編制原則 . 5 1.3 編制范圍 . 6 1.4 設計資料 . 6 2. 工程設計 . 8 2.1 總體設計 . 8 3. 污水處理工藝說明 .15 3.1 調(diào)節(jié)池 .15 3.2 固液分離 .15 3.3 UASB 反應器 .16 3.3 厭氧工藝機理 .19 3.3 厭氧工藝的選擇 .20 3.4 水解酸化 .21 3.5 接觸氧化 .21 3.6 曝氣生物濾池 .22 3.7 曝氣系統(tǒng) .24 4. 各構(gòu)筑物設計參數(shù)說明 .25 4.1 固液分離 .25 4.2 調(diào)節(jié)池 .25 4.3 UASB 厭氧反應器 .26 4.4 水解酸化池 .26 4.5 接觸氧化池 .27 4.6 曝氣生物濾池 .29 4.7 供氣系統(tǒng) .29 4.8 反沖洗系統(tǒng)： .30 4.9 污泥處理系統(tǒng) .30 4.10 綜合機房 .31 5. 主要設備參數(shù) .32 6. 環(huán)境保護 .33 6.1 主要污染源和主要污染物 .33 6.2 控制污染和生態(tài)變化的初步方案 .34 7. 節(jié)能與消防 .34 7.1 節(jié)能設計 .34 3 7.2 消防 .35 第 二部分 設計計算書 .36 1. 調(diào)節(jié)池設計計算 .36 1.1 設計參數(shù) .36 2. UASB 反應器的設計計算 .36 2.1 UASB 反應器有效容積及主要尺寸的確定 .36 2.2 進水分配系統(tǒng)的設計 .37 2.3 三相分離器的設計 .38 2.4 排泥系統(tǒng)的設計計算 .42 2.5 出水系統(tǒng)的設計計算 .42 2.6 沼氣收集系統(tǒng)的設計計算 .44 2.7 UASB 的其他設計考慮 .45 3. 水解酸化池設計計算 .46 3.1 水解酸化池尺寸計算 .46 3.2 布水系統(tǒng) .47 3.3 出水系統(tǒng) .47 4. 接觸氧化池的設計 .48 4.1 生物接觸氧化池 .48 4.2 接觸氧化池尺寸 .48 4.3 曝氣系統(tǒng)的計算 .49 4.4 污泥產(chǎn)量計算 .51 4.5 接觸氧化池布水系統(tǒng)設計 .52 4.6 接觸氧化池出水系統(tǒng)計算 .52 5. 斜管沉淀池 .53 5.1 清水區(qū)面積 .53 5.2 停留時間 .53 5.3 總高度 .53 5.4 泥斗容積 .54 5.5 污泥量的計算 .54 5.6 布水系統(tǒng) .54 5.7 出水系統(tǒng) .54 5.8 排泥系統(tǒng) .54 6. 曝氣生物濾池設計計算 .55 6.1 曝氣生物濾池尺寸的確定 .55 6.2 曝氣生物濾池出水系統(tǒng)計算 .56 6.3 曝氣系統(tǒng)的設計計算 .56 6.4 反沖洗系統(tǒng)計算 .58 6.5 污泥產(chǎn)量的計算 .59 6.6 污泥處理系統(tǒng)計算 .60 7.濃縮池尺寸 .61 7.1 濃縮池面積 .61 7.2 池面直徑 .61 7.3 濃縮池高度 .61 4 7.4 濃縮后污泥體積 .62 8 加氯量的計算 .62 8.1 加氯量的計算 .62 8.2 加氯設備的選擇 .62 8.3 氯庫尺寸的計算 .62 9 貯泥池的確定 .63 9.1 設計參數(shù) .63 9.2 貯泥池的尺寸 .63 10 清水池的計算 .63 10.1 設計參數(shù) .63 10.2 清水池的尺寸的確定 .63 11 廢水處理站高程部分 .64 11.1 UASB 反應器損失 .64 11.2 UASB 反應器到水解酸化池的損失 .64 11.3 水解酸化池的損失 .64 11.4 水解酸化池到接觸氧化池的損失 .64 11.5 接觸氧化池自身的損失 .64 11.6 接觸氧化池到沉淀池損失 .65 11.7 沉淀池自身損失 .65 11.8 沉淀池到曝氣生物濾池的損失 .65 11.9 曝氣生物濾池自身損失 .65 參考文獻 .66 謝 辭 .67 5 第一部分 設計說明書 1. 概述 1.1 編制依據(jù) （ 1） 某 酒廠廢水處理站工程的可行性研究報告 （ 2） 某 酒廠廢水處理站工程環(huán)境影響報告書 （ 3）污水處理廠的地形、地貌、水位地質(zhì)及氣象資料 （ 4）污水廠進水水質(zhì)資料 （ 5）污水綜合排放標準（ GB8978-1996） （ 6） 室外排水設計規(guī)范 （ GBJ14） （ 7）工業(yè)循環(huán)水處理設計規(guī)范 GB50050-95 （ 8）城鎮(zhèn)污水處理廠附屬建筑和附屬設備設計標準 (CJJ31-89) （ 9）建筑設計防火規(guī)范（ GBJ16-87） 2001 版 （ 10）建筑抗震設計規(guī)范（ GB50011-2001） （ 11）總圖制圖標準（ GB/T50103-2001） （ 12）給水排水工程構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)設計規(guī)范 (GB50069-2002) （ 13）給水排水工程鋼筋混凝土水池結(jié)構(gòu)設計規(guī)程 (CECS 138:2002) （ 14）給水排水構(gòu)筑物施工及驗收規(guī)范 (GBJ 141-90) 1.2 編制原則 根據(jù)國家和當?shù)赜嘘P環(huán)境保護法規(guī)的要求，對 該 廠在生產(chǎn)過程中排出的廢水進行有效處理，使之符合國家和當?shù)貜U水排放標準，取得明顯的環(huán)境和社會效益，使企業(yè)樹立良好社會形象。 （ 1）以污水的無害化處理為目的，因地制宜，盡量減少占有土地面積。廠區(qū)總平面圖盡量緊湊和最大限度的減少管線的浪費，以達到降低工程造價的原則，總體布局優(yōu)化合理。功能分區(qū)合理， 6 綠化面積適宜。 （ 2）工程設計中既要工藝先進、技術可靠、耐沖洗負荷強、盡量能實現(xiàn)自動監(jiān)測、自動控制，方案要經(jīng)濟合理、節(jié)約能源、做到 建設與運行費用最優(yōu)化。 （ 3）盡量才用運行管理方便，自動化程度高而且運行穩(wěn)定的工藝。機電化設備的選用力求先進可靠，高效節(jié)能。 （ 4）根據(jù)國家和地方的財政能力，在充分考慮近、遠期結(jié)合的前提下，確定工程的分期和適宜規(guī)模，使資金 定時期內(nèi)發(fā)揮最大作用。 （ 5）徹底改善廢水對周圍環(huán) 在一境所帶來的不利影響，解決好廢水處理過程中所產(chǎn)生的污泥所造成的二次污染。 （ 6） 嚴格執(zhí)行有關環(huán)境保護的各項規(guī)定，使處理后的各項指標達到或優(yōu)于污水綜合排放標準（ GB89781996） 一 級排放標準 。 （ 7） 針對廢水水質(zhì)特點采用先進、合理 、成熟、可 行 的處理工藝和設備，最大可能的發(fā)揮投資效益，采用高效穩(wěn)定的水處理設施和構(gòu)筑物，盡可能的降低工程造價，同時結(jié)合企業(yè)的生產(chǎn)情況，對污水進行綜合治理 。 （ 8） 工藝設計與設備選型能夠在生產(chǎn)過程具較大的靈活性和調(diào)節(jié)余地，能適應水質(zhì)水量的變化，確保出水水質(zhì)穩(wěn)定、達標排放 。 1.3 編制范圍 山東省臨沂市蘭陵酒廠廢水凈化處理工程、投資估算及經(jīng)濟分析。 1.4 設計資料 1.4.1 自然概況 臨沂市位于山東省的東南部 ,東部連接日照 ,地近黃海 ,西接棗莊、濟寧、泰安，北靠淄博、濰坊。地跨東經(jīng) 117 度 24 秒 119 度 11 秒，北緯 34 度 22 秒 36度 22秒，南北最大長距 228公里，東西最大寬度 161 公里，總面積 17184 平方公里，是山東省面積最大的市。 1.4.2 氣象資料 氣溫：最冷月平均氣溫 -6 7 最熱月平均氣溫 28 歷年極端最高氣溫 43.6 歷年極端最低氣溫 -16 風速：平均風速 1.6m/s 月平均最大風速 4 m/s 月平均最小風速 0.6 m/s 主導風向及風頻率： 夏季 南風 15 冬季 東北風 15 降雨：年平均降雨量 1087mm 雪量：最大積雪深度 52mm 1.4.3 水質(zhì)和水量資料 （ 1) 設計水量：污水處理水量 2000m3/d （ 2) 設計水質(zhì)：設計水質(zhì)見表 1-1： 表 1-1 主要設計水質(zhì)資料 項目 pH 值 BOD5（ mg/l） COD(mg/l) SS(mg/l) 溫度 ( ) 原水 4.5 5 18000 25000 2200 70 75 8 2. 工程設計 2.1 總體設計 2.1.1 生產(chǎn)企業(yè)狀況 山東 某 企業(yè)集團總公司是以酒業(yè)為龍頭，集科、工、貿(mào)為一體的大型一類企業(yè)。公司年產(chǎn)白酒 15 萬噸，酒精 10 萬噸，是全國規(guī)模最大的白酒和酒精生產(chǎn)基地之一，產(chǎn)品銷往國內(nèi) 30 個省市， 出口 9 個國家和地區(qū)。所用生產(chǎn)原料為薯干，該廠所生產(chǎn)的廢水主要為酒精廢液，主要污染物包括 CODcr、 BOD5、 SS 等，高濃度廢水來自蒸餾階段的蒸餾殘液。 2.1.2 排放標準 本工程廢水處理執(zhí)行污水綜合排放標準一級標準 見表 1-2 表 1-2 污水綜合排放標準（ mg/l） 一級 二級 三級 懸浮物 70 200 400 生化需氧量（ BOD5） 30 150 600 化學需氧量（ COD） 100 300 1000 氨 氮 15 25 2.1.3 廢水處理方案 廢水處理方案選擇原則： （ 1）技術可靠，力求高效，處理工藝能滿足排放標準的要求。 （ 2）處理流程應具有一定的抗沖擊負荷的能力。 （ 3）運行穩(wěn)定，操作管理簡便。 9 （ 4）盡量降低基建投資與運行費用，少占土地、節(jié)約能耗。 （ 5）盡量考慮遠近結(jié)合，避免設備的浪費 方案一： UAS B+接觸氧化池 +曝氣生物濾池 圖 1 方案二： 高效內(nèi)循環(huán)好氧反應器 +AB法 +SBR 廢水 污泥 外運 圖 2 廢水 調(diào)節(jié)池 UASB 水解酸化池 污泥脫水 接觸氧化池 二沉池 沼氣儲罐 外運 濃縮池 沼氣利用 曝氣生物濾池 貯泥池 固液分離 分離糟渣制作飼料 達標排放 集水池 沉淀池 AB 法 緩沖 沉淀池 高效好氧反應器 SBR 集泥井 污泥 濃縮池 污泥脫水車間 出水 10 方案比較： 方案一 采用 UASB+接觸 氧化池 +曝氣生物濾池 UASB 反應器是 20 世紀 70 年代厭氧技術的重大突破， UASB 反應器適用于降解好氧反應器所不能降解及難降解的有機物，既能保持大量的厭氧活性污泥和足夠長的污泥齡，由可保持廢水和污泥之間的充分接觸。 UASB 反應器的特點，可以采用固定化（生物膜）后培養(yǎng)沉淀性能良好的顆粒污泥 ；可以將固體停留時間和水力停留時間相分離，固體停留時間可以很長，而使處理的高濃度有機廢水的停留時間很短。采用生物厭氧反應，可產(chǎn)生沼氣二次能源加以利用，符合國家能源政策。在其后加生物接觸氧化池，接觸氧化池內(nèi)的曝氣裝置設在填料之 下，不僅供氧充足，而且對生物膜起到了攪拌作用，加速了生物膜的更新，使生物膜活性得以提高，提高了有機物的分解能力。之后在接入曝氣生物濾池， 其最大特點是集生物氧化和截留懸浮固體于一體，并節(jié)省了后續(xù)二次沉淀池。該工藝有機物容積負荷、水力負荷大、水力停留時間短、出水水質(zhì)高，因而所需占地面積小、基建投資少、能耗及運行成本低。 該工藝處理效果好、操作簡單、穩(wěn)定性高。升流式厭氧污泥床和接觸氧化池、曝氣生物濾池相串聯(lián)的酒廠廢水處理工藝具有處理效率高、運行穩(wěn)定、能耗低、容易調(diào)試和易于每年的重新啟動等特點。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%。 方案二 采用 高效內(nèi)循環(huán)好氧反應器 +AB 法 +SBR 高效好氧內(nèi)循環(huán)反應器（ JLCR）為一體式結(jié)構(gòu)，曝氣區(qū)、反應區(qū)、沉淀區(qū)在同一構(gòu)筑物內(nèi)完成，是利用物質(zhì)交換和生物降解的機理發(fā)展而成，它融入了當今的射流曝氣技術、氣液相物相強化傳遞、紊流剪切等技術。 AB法為兩段活性污泥法， A段為吸附段， B段為生物氧化段，兩段的污泥單獨回流，互不相混，形成兩種 不同特性的微生物種群，其運行穩(wěn)定性優(yōu)于單段活性污泥法，比普通活性污泥法具有更強的抗沖擊負荷的能力。 SBR反應器 運行操作靈活，效果穩(wěn)定。 SBR法在運行操作過程中，可以根據(jù)廢水水量水質(zhì)的變化、出水水質(zhì)的要求來調(diào)整一個運行周期中各個工序的運行時間、反應器的混合液的容積變化和運行狀態(tài)來滿足多功能的要求。工藝簡單，運行費用低。 SBR原則上不需要二沉池、回流污泥及設備，一般不必設調(diào)節(jié)池，多數(shù)情況下可省去初沉池。 SBR工藝簡單便于自動控制。反應推動力大，凈化速率高。能有效防止絲狀菌膨脹。限制曝氣的 SBR最不易出現(xiàn)污泥膨脹 。 SBR運行效果穩(wěn)定，即無完全混合的跨越流，也無接觸氧化 11 法中的溝流。對水質(zhì)、水量變化適應性強，耐沖擊負荷但是它與其它構(gòu)筑物在運行時銜接不好控制，使運行受到很多不利因素的限制。 表 1-3 污水處理設計方案比較 項目 方案一 方案二 投資費用 土建工程 土建工程量較小 土建工程量稍大 機電設備及儀表 設備和自控儀表布置集中且少 自控儀表較多 征地費 征地費小 征地費稍高 總投資 較小 稍高 運行費用 污泥回流 不需要 污泥回流 需污泥回流 能源問題 能夠產(chǎn)生能量 不能產(chǎn)生能量 曝 氣量 較小，傳遞效率高 較大，傳遞效率高 電耗 小 稍大 總運行成本 較低 較低 工藝效果 出水水質(zhì) SS 可達 15mg/L 以下 BOD 可達 10mg/L 以下 COD 可達 40mg/L 以下 TKN 可達 15mg/L 以下 SS可達 15mg/L 以下 BOD 可達 15 mg/L 以下 COD 可達 40mg/L 以下 TKN 可達 15mg/L 以下 有無污泥膨脹 無 無 沖擊負荷的影響 可承受日常的沖擊負荷 可承受日常的沖擊負荷 溫度變化（低溫）的影響（溫度將影響硝化 /反硝化） 濾池從底部進水，上部可封閉，水溫波 動小，低溫運行較穩(wěn)定 夏季與冬季出水效率相當溫度波動對運行影響不大 運行管理 自動化程度 運行操作靈活性比較強 運行操作較為復雜 日常維護和巡視 設備布置集中，巡視方便 日常維護管理方便 操作和管理人員人數(shù) 正常 正常 根據(jù) 表 1-3 從 投資費用、運行費用、工藝效果、運行管理等方面的比較，最終選用方案一，采用 UASB+接觸氧化 +曝氣生物濾池 處理 工藝，其 工藝流程的特點： （ 1）工藝成熟，穩(wěn)定可靠，操作方便。 （ 2）運行周期靈活可變，耐沖擊負荷性能強。 （ 3）能實現(xiàn)同時硝化 /反硝化以去除污水中 CODcr，氨氮，并能實現(xiàn)過度生物氧化，處理效率高，出水水質(zhì)好。 12 （ 4）通過對沉淀池的表面負荷、有效水深等設計參數(shù)合理選擇，從而提高了固液分離的效果。 （ 5）整套系統(tǒng)實行自動或自動控制，節(jié)省人員費用。 （ 6）本工程涉及結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積少，流程盡量利用位差，減少動力消耗，節(jié)省投資及日常費用。 方案一中各污水處理構(gòu)筑物對污水的處理效率祥見表 1-4 表 1-4 各處理單元進出水水質(zhì)狀況 項目 處理單元 COD/(mg/L) BOD(mg/L) SS(mg/L) PH 值 固液分離器 進水 25000 18000 10000 4.5 5 出水 20000 15300 3000 去除率 % 20 15 70 調(diào)節(jié)池 進水 20000 15300 3000 出水 20000 15300 2400 6.8 7.2 去除率 % 20 UASB 反應器 進水 20000 15300 2400 6.8. 7.2 出水 3000 2295 720 去除率 % 85 85 70 水解酸化池 進水 3000 2295 720 出水 2100 1491 216 去除率 % 30 35 70 接觸氧化池 進水 2100 1491 216 出水 210 149 151 去除率 % 90 90 70 斜管沉淀池 進水 210 149 151 出水 122 104.37 45 去除率 % 40 30 70 曝氣生物濾池 進水 122 104.37 45 出水 37 20.87 18 去除率 % 70 80 60 排放標準 （ GB8978-1996） 一級排放標準 100 20 70 6 9 13 2.1.4 處理 廠位 置 廠址確定是一個十分重要的問題，它對周圍環(huán)境衛(wèi)生、處理廠基建投資及運行管理都有很大影響。選擇廢水綜合處理回用站廠址時，在考慮總體規(guī)劃的基礎上，同時考慮如下原則： （ 1）廢水綜合處理站要與酒廠位置相接近。 （ 2）考慮處理廠建設位置的工程地質(zhì)情況，以節(jié)省造價、方便施工。 （ 3）充分利用地形，隨坡順勢建設深度處理廠，盡量節(jié)省能源。 （ 4）廠址選擇考慮遠期發(fā)展的可能，為以后的擴建留有余地。 2.1.5 污水處理總平面布置 污水處理廠的平面布置應包括： 處理構(gòu)筑物的布置污水處理廠的主體是各種處理構(gòu)筑物。作平面 布置時，要根據(jù)各構(gòu)筑物（及其附屬輔助建筑物，如泵房、鼓風機房等）的功能要求和流程的水力要求，結(jié)合廠址地形、地質(zhì)條件，確定它們在平面圖上的位置。在這一工作中，應使聯(lián)系各構(gòu)筑物的管、渠簡單而便捷，避免迂回曲折，運行時工人的巡回路線簡短和方便；在作高程布置時土方量能基本平衡；并使構(gòu)筑物避開劣質(zhì)土壤。布置應盡量緊湊，縮短管線，以節(jié)約用地，但也必須有一定間距，這一間距主要考慮管、渠敷設的要求，施工時地基的相互影響，以及遠期發(fā)展的可能性。構(gòu)筑物之間如需布置管道時，其間距一般可取 5 8m，某些有特殊要求的構(gòu)筑物（如消化池 、消化氣罐等）的間距則按有關規(guī)定確定。 廠內(nèi)管線的布置污水處理廠中有各種管線，最主要的是聯(lián)系各處理構(gòu)筑物的污水、污泥管、渠。管、渠的布置應使各處理構(gòu)筑物或各處理單元能獨立運行，當某一處理構(gòu)筑物或某處理單元因故停止運行時，也不致影響其他構(gòu)筑物的正常運行，若構(gòu)筑物分期施工，則管、渠在布置上也應滿足分期施工的要求；必須敷設接連入廠污水管和出流尾渠的超越管，在不得已情況下可通過此超越管將污水直接排人水體，但有毒廢水不得任意排放。廠內(nèi)尚有給水管、輸電線、空氣管、消化氣管和蒸氣管等。所有管線的安排，既要有一定的施工位置 ，又要緊湊，并應盡可能平行布置和不穿越空地，以節(jié)約用地。這些管線都要易于檢查和維修。 污水處理廠內(nèi)應有完善的雨水管道系統(tǒng)，以免積水而影響處理廠的運行。 14 輔助建筑物的布置輔助建筑物包括泵房、鼓風機房、辦公室、集中控制室、化驗室、變電所、機修、倉庫、食堂等。它們是污水處理廠設計不可缺少的組成部分。其建筑面積大小應按具體情況與條件而定。有可能時，可設立試驗車間，以不斷研究與改進污水處理方法。輔助建筑物的位置應根據(jù)方便、安全等原則確定。如鼓風機房應設于曝氣池附近