水污染控制工程

課程設計1概述1.1工程概況某啤酒廠位于江南某市，該地區(qū)常年主導風向為東南風。該廠以大麥為主要原料生產(chǎn)啤酒，年生產(chǎn)規(guī)模為3萬噸啤酒，擁有員工500多名。其生產(chǎn)過程中排放量為生產(chǎn)量的25倍，污水含有高濃度的有機污染物，是該市的污染大戶。為此，環(huán)保局要求該廠對其廢水進行限期治理，以達到有關(guān)部門有關(guān)排放標準，防止對附近河道的進一步污染，并在較短時間內(nèi)恢復該河道的水質(zhì)，以消除對廠周邊地區(qū)居民和其他企業(yè)生活和生產(chǎn)的影響。該廠排放的生產(chǎn)廢水(不包括生活污水)的水質(zhì)為：COD=800-1200mg/L,BOD=500-750mg/L,SS=180-250mg/L,PH=6-8,色度為200倍。該公司按三班制方式生產(chǎn)，每天從生產(chǎn)車間集中排出無規(guī)律排放廢水。該廠擬建廢水處理站，要求廢水經(jīng)處理后達到《啤酒工業(yè)污染物排放標準》(GB19821-2005).1.2啤酒生產(chǎn)工藝啤酒生產(chǎn)過程主要分為：制麥、糖化、發(fā)酵、罐裝四個部分。在計算機及檢測設備的配合下，借助監(jiān)控組態(tài)軟件平臺，可根據(jù)不同需要選擇不同控制方案，實現(xiàn)生產(chǎn)過程溫度、壓力等參數(shù)的精確調(diào)節(jié)，確保生產(chǎn)工藝要求。幾十年來的啤酒產(chǎn)業(yè)發(fā)展，是一個工業(yè)化到自動化不斷演變的過程。啤酒產(chǎn)業(yè)的未來也應與其它流程行業(yè)相似，逐漸向管控一體化方向過渡，使生產(chǎn)數(shù)據(jù)更好地整合到經(jīng)營決策渠道，生產(chǎn)控制模型將愈加趨于合理，智能化程度也將得到進一步提高。1.3廢水來源由圖中可以看出，廢水主要來源有：麥芽生產(chǎn)過程的洗麥水、浸麥水、發(fā)芽降溫噴霧水、麥槽水、洗滌水、凝固物洗滌水；糖化過程的糖化、過濾洗滌水；發(fā)酵過程的發(fā)酵罐洗滌、過濾洗滌水；罐裝過程洗瓶、滅菌及破瓶啤酒；冷卻水和成品車間洗滌水；以及工廠員工的生活用水等等。1.4國內(nèi)啤酒廠廢水水質(zhì)情況廢水種類廢水來源占總廢水量的/%COD/(mg/l)混合廢水COD/(mg/l)綜合廢水COD/(mg/l)高濃度有機廢水麥糟水、糖化車間的刷鍋水等5---1020000-400004000-60001000-1500發(fā)酵車間的前酵罐、后酵罐洗滌水、洗酵母水等20---252000-3000低濃度有機廢水制麥車間浸麥水、刷鍋水、沖洗20---25300-400300-700

水等罐裝車間的酒桶、酒瓶洗滌水30---40500-800冷卻水各種冷凝水、冷卻水及殺菌水無有機污染物<100由上表可知：啤酒生產(chǎn)過程用水量很大，特別是釀造、罐裝工序過程，由于大量使用新鮮水，相應產(chǎn)生大量廢水。由于啤酒的生產(chǎn)工序較多，不同啤酒廠生產(chǎn)過程中噸酒耗水量和水質(zhì)相差較大，管理和技術(shù)水平較高的啤酒廠噸酒耗水量為8-12噸。2水質(zhì)水量和處理要求2.1原水水質(zhì)原水中包括生產(chǎn)污水與生活污水，生產(chǎn)污水為其生產(chǎn)能力的25倍，那就是1噸啤酒產(chǎn)生25噸的生產(chǎn)污水。啤酒廠年產(chǎn)量為3萬噸，每天排放的生產(chǎn)污水為2054.8m3。生活污水按每人每天180升計算，啤酒廠有員工500人，每天產(chǎn)生活污水：90m3。因此，綜合排放水量Q為2145m3，按2200m3計算。Q=2200m3/dCOD:1200mg/LBOD:750mg/LSS:250mg/L Cr PH:6-8 5 NH3-N:2.6mg/lTN：35mg/lTP：10mg/l含少量油類色度：2002.2總設計規(guī)模Q=2200m3/d2.3處理要求該污水處理站的排放標準執(zhí)行《污水綜合排放標準》、《啤酒工藝污染物排放標準》、《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》等。選擇較嚴格標準執(zhí)行，廢水處理系統(tǒng)的最終排放執(zhí)行《啤酒工業(yè)污染物排放標準》(GB19821-2005)—級標準。CODcrW80mg/lBOD5W20mg/lSSW70mg/lPH:6-9NH3-NW15mg/lTNW20mg/lTW1mg/lTPW3mg/l（2001）GB50014-2006GB19821-2005GB8978-1996GB500069-20022.4設計依據(jù)（2001）GB50014-2006GB19821-2005GB8978-1996GB500069-2002《城市污水處理工程項目建設標準》《室外排水設計規(guī)范》《啤酒工藝污染物排放標準》《污水綜合排放標準》《給水排水工程結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》國家現(xiàn)行的建設項目環(huán)境保護法規(guī)、條例其它有關(guān)設計規(guī)范3工藝流程的選擇3.1水質(zhì)分析鑒于啤酒廢水自身的特性，啤酒廢水不能直接排入水體，據(jù)統(tǒng)計，啤酒廠工業(yè)廢水如不經(jīng)處理，每生產(chǎn)100噸啤酒所排放出的BOD值相當于14000人生活污水的BOD值，懸浮固體SS值相當于8000人生活污水的SS，其污染程度是相當嚴重的，所以要對啤酒廢水進行一定的處理。啤酒廢水主要來自麥芽車間（浸麥廢水），糖化車間（糖化，過濾洗滌廢水），發(fā)酵車間（發(fā)酵罐洗滌，過濾洗滌廢水），灌裝車間（洗瓶，滅菌廢水及瓶子破碎流出的啤酒）以及冷卻水和成品車間洗滌水，辦公樓、食堂、浴室的生活污水等。工業(yè)廢水主要含糖類，醇類等有機物，有機物濃度較高，雖然無毒，但易于腐敗，排入水體要消耗大量的溶解氧，對水體環(huán)境造成嚴重危害。啤酒廢水的水質(zhì)和水量在不同季節(jié)有一定差別，處于高峰流量時的啤酒廢水，有機物含量也處于高峰。國內(nèi)啤酒廠廢水中：CODcr含量為：1000?2500mg/L,BOD5含量為：600?1500mg/L，該廢水具有較高的生物可降解性，且含有一定量的凱氏氮和磷。因為啤酒廢水的BOD/COD比高達0.5以上，所有具有良好的生物可降解性能，處理方法主要選擇生物氧化法。在生物氧化過程中，有些微生物如球衣細菌（俗稱絲狀菌）、酵母菌等雖能適應高有機碳、低N量的環(huán)境，由于球衣細菌、酵母菌等微生物體系大、密度小菌膠團細菌不能在活性污泥法的處理構(gòu)筑物中正常生長，這也是早期活性污泥處理啤酒廢水不理想的主要原因之一。因此，早期啤酒廢水在進行生物氧化處理時，通常采用生物膜法，一般可選用生物接觸氧化法。生物接觸氧化法利用池內(nèi)填料聚集球衣細菌等微生物，使處理取得理想的效果，所以啤酒廠廢水處理站的主要工藝建議采用生物接觸氧化法。也可先采用厭氧處理，降低污染負荷，再用好氧生物處理。目前國內(nèi)的啤酒廠工業(yè)廢水的污水處理工藝，都是以生物化學方法為中心的處理系統(tǒng)。80年代中前期，多數(shù)處理系統(tǒng)以好氧生化處理為主。由于受場地、氣溫、初次投資限制，除少數(shù)采用塔式生物濾池，生物轉(zhuǎn)盤靠自然充氧外，多數(shù)采用機械曝氣充氧，其電耗高及運行費用高制約了污水處理工程的發(fā)展和限制了已有工程的正常使用或運行。隨著人們對于節(jié)能價值和意義的認識不斷變化與提高，開發(fā)節(jié)能工藝與產(chǎn)品引起了國內(nèi)環(huán)保界的重視。1988年開封啤酒廠國內(nèi)首次將厭氧酸化技術(shù)成功的引用到啤酒廠工業(yè)廢水處理工程中，節(jié)能效果明顯，約節(jié)能30?50%,而且使整個工藝達標排放更加容易和可靠。隨著改革開放的發(fā)展，90年代初完整的厭氧技術(shù)也在國內(nèi)啤酒、飲料行業(yè)得到應用。這里所說完整的意義在于除厭氧生化技術(shù)外，沼氣通過自動化系統(tǒng)得到燃燒，這是厭氧系統(tǒng)安全運行和不產(chǎn)生二次污染的重要保證，這也是國內(nèi)外開發(fā)厭氧技術(shù)和設備應充分引起重視的問題。厭氧技術(shù)的引進與應用能耗節(jié)約70%以上。以下列舉好氧和厭氧處理方法的各種工藝的處理效果及其優(yōu)缺點：3.1.1好氧生物處理好氧生物處理是在氧氣充足的條件下，利用好氧微生物的生命活動氧化啤酒廢水中的有機物，其產(chǎn)物是二氧化碳、水及能量（釋放于水中）。這類方法沒有考慮到廢水中有機物的利用問題，因此處理成本較高。活性污泥法、生物膜法、深井曝氣法是較有代表性的好氧生物處理方法?；钚晕勰喾ǎ褐?、低濃度有機廢水處理中使用最多、運行最可靠的方法，具有投資省、處理效果好等優(yōu)點。該處理工藝的主要部分是曝氣池和沉淀池。廢水進入曝氣池后，與活性污泥（含大量的好氧微生物）混合，在人工充氧的條件下，活性污泥吸附并氧化分解廢水中的有機物，而污泥和水的分離則由沉淀池來完成。我國的珠江啤酒廠、煙臺啤酒廠、上海益民啤酒廠、武漢西湖啤酒廠、廣州啤酒廠和長春啤酒廠等廠家均采用此法處理啤酒廢水［1,2］。據(jù)報道，進水C0Dcr為1200?1500mg/1時，出水CODcr可降至50?100mg/l，去除率為92%?96%?；钚晕勰喾ㄌ幚砥【茝U水的缺點是動力消耗大，處理中常出現(xiàn)污泥膨脹。污泥膨脹的原因是啤酒廢水中碳水化合物含量過高，而N,P,Fe等營養(yǎng)物質(zhì)缺乏，各營養(yǎng)成分比例失調(diào)，導致微生物不能正常生長而死亡。解決的辦法是投加御，P的化學藥劑，但這將使處理成本提高。而較為經(jīng)濟的方法是把生活污水（其中N,P濃度較大）和啤酒廢水混合。間歇式活性污泥法（SBR）:通過間歇曝氣可以使動力耗費顯著降低，同時，廢水處理時間也短于普通活性污泥法。例如，珠江啤酒廠引進比利時SBR專利技術(shù)，廢水處理時間僅需19?20h，比普通活性污泥法縮短10?11h,CODcr的去除率也在96%以上［3］。揚州啤酒廠和三明市大田啤酒廠采用SBR技術(shù)處理啤酒廢水，也收到了同樣的效果［4,5］。劉永淞等認為［3］,SBR法對廢水的稀釋程度低，反應基質(zhì)濃度高，吸附和反應速率都較大，因而能在較短時間內(nèi)使污泥獲得再生。深井曝氣法：為了提高曝氣過程中氧的利用率，節(jié)省能耗，加拿大安大略省的巴利啤酒廠［6］、我國的上海啤酒廠和北京五星啤酒廠［2］均采用深井曝氣法（超深水曝氣）處理啤酒廢水。深井曝氣實際上是以地下深井作為曝氣池的活性污泥法，曝氣池由下降管以及上升管組成。將廢水和污泥引入下降管，在井內(nèi)循環(huán)，空氣注入下降管或同時注入兩管中，混合液則由上升管排至固液分離裝置，即廢水循環(huán)是靠上升管和下降管的靜水壓力差進行的。其優(yōu)點是：占地面積少，效能高，對氧的利用率大，無惡臭產(chǎn)生等。據(jù)測定［6］，當進水B0D5濃度為2400mg/1時，出水濃度可降為50mg/l，去除率高達97.92%。當然，深井曝氣也有不足之處，如施工難度大，造價高，防滲漏技術(shù)不過關(guān)等。生物膜法：與活性污泥法不同，生物膜法是在處理池內(nèi)加入軟性填料，利用固著生長于填料表面的微生物對廢水進行處理，不會出現(xiàn)污泥膨脹的問題。生物接觸氧化池和生物轉(zhuǎn)盤是這類方法的代表，在啤酒廢水治理中均被采用，主要是降低啤酒廢水中的B0D5。 生物接觸氧化法：是在微生物固著生長的同時，加以人工曝氣。這種方法可以得到很高的生物固體濃度和較高的有機負荷，因此處理效率高，占地面積也小于活性污泥法。國內(nèi)的淄博啤酒廠、青島啤酒廠、渤海啤酒廠和徐州釀酒總廠等廠家的廢水治理中采用了這種技術(shù)［2］。青島啤酒廠在二段生物接觸氧化之后輔以混凝氣浮處理，啤酒廢水中CODcr和B0D5的去除率分別在80%和90%以上［7］。在此基礎上，山東省環(huán)科所改常壓曝氣為加壓曝氣（P=0.25?0.30MPa）,目的在于強化氧的傳質(zhì)，有效提高廢水中的溶解氧濃度，以滿足中、高濃度廢水中微生物和有機物氧化分解的需要。結(jié)果表明，當容積負荷W13.33kg.m-3.d-1C0D，停留時間為3?4h時，COD和BOD平均去除率分別達到93.52%和99.03%。由于停留時間縮短為原來的1/3?1/4，運轉(zhuǎn)費用也較低［8］。生物轉(zhuǎn)盤：是較早用以處理啤酒廢水的方法。它主要由盤片、氧化槽、轉(zhuǎn)動軸和驅(qū)動裝置等部分組成，依靠盤片的轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)廢水與盤上生物膜的接觸和充氧。該法運轉(zhuǎn)穩(wěn)定、動力消耗少，但低溫對運行影響大，在處理高濃度廢水時需增加轉(zhuǎn)盤組數(shù)。該方法在美國應用較為普及，國內(nèi)的杭州啤酒廠、上海華光啤酒廠和浙江慈溪啤酒廠也在使用［7］。據(jù)報道，廢水中B0D5的去除率在80%以上⑺。3.1.2厭氧生物處理厭氧生物處理適用于高濃度有機廢水（CODcr>2000mg/l,BOD5>1000mg/l）。它是在無氧條件下，靠厭氣細菌的作用分解有機物。在這一過程中，參加生物降解的有機基質(zhì)有50%?90%轉(zhuǎn)化為沼氣（甲烷），而發(fā)酵后的剩余物又可作為優(yōu)質(zhì)肥料和飼料［9］。因此，啤酒廢水的厭氧生物處理受到了越來越多的關(guān)注。厭氧生物處理包括多種方法，但以升流式厭氧污泥床（UASB）技術(shù)在啤酒廢水的治理方面應用最為成熟。UASB的主要組成部分是反應器，其底部為絮凝和沉淀性能良好的厭氧污泥構(gòu)成的污泥床，上部設置了一個專用的氣-液-固分離系統(tǒng)（三相分離室）［10］。廢水從反應器底部加入，在上向流、穿過生物顆粒組成的污泥床時得到降解，同時生成沼氣（氣泡）.氣、液、固（懸浮污泥顆粒）一同升入三相分離室，氣體被收集在氣罩里，而污泥顆粒受重力作用下沉至反應器底部，水則經(jīng)出流堰排出。 實踐證明，UASB成功處理高濃度啤酒廢水的關(guān)鍵是培養(yǎng)出沉降性能良好的厭氧顆粒污泥。顆粒污泥的形成是厭氧細菌群不斷繁殖、積累的結(jié)果，較多的污泥負荷有利于細菌獲得充足的營養(yǎng)基質(zhì)，故對顆粒污泥的形成和發(fā)展具有決定性的促進作用；適當高的水力負荷將產(chǎn)生污泥的水力篩選，淘汰沉降性能差的絮體污泥而留下沉降性能好的污泥，同時產(chǎn)生剪切力，使污泥不斷旋轉(zhuǎn)，有利于絲狀菌互相纏繞成球。此外，一定的進水堿度也是顆粒污泥形成的必要條件，因為厭氧生物的生長要求適當高的堿度，例如：產(chǎn)甲烷細菌生長的最適宜pH值為6.8?7.2。一定的堿度既能維持細菌生長所需的pH值，又能保證足夠的平衡緩沖能力［16,17］。由于啤酒廢水的堿度一般為500?800mg/l（以CaCO3計）［18］，堿度不足，所以需投加工業(yè)碳酸鈉或氧化鈣加以補充。研究表明［4,15］，在UASB啟動階段，保持進水堿度不低于1000mg/l對于顆粒污泥的培養(yǎng)和反應器在高負荷下的良好運行十分必要。應該指出，啤酒廢水中的乙醇是一種有效的顆?；龠M劑［19］，它為JASB的成功運行提供了十分有利的條件?？傊琔ASB具有效能高，處理費用低，電耗省，投資少，占地面積小等一系列優(yōu)點，完全適用于高濃度啤酒廢水的治理。其不足之處是出水CODcr的濃度仍達500mg/l左右，需進行再處理或與好氧處理串聯(lián)才能達標排放。由上可知，采用厭氧+好氧的工藝處理啤酒廢水是比較合適的，先厭氧使微生物處理掉較多的有機物，然后接好氧工藝做后續(xù)處理，是廢水達標排放是我們這次設計的大方向。以下列舉各種厭氧+好氧的組合工藝情況及其優(yōu)缺點，然后從中選出2個較為可行的方法進行比較，選取合適的一個作為處理工藝流程并進行詳細計算。3.2各種流程比較（1）酸化一SBR法處理啤酒廢水：其主要處理設備是酸化柱和SBR反應器。這種方法在處理啤酒廢水時，在厭氧反應中，放棄反應時間長、控制條件要求高的甲烷發(fā)酵階段，將反應控制在酸化階段，這樣較之全過程的厭氧反應具有以下優(yōu)點：由于反應控制在水解、酸化階段反應迅速，故水解池體積?。徊恍枰占a(chǎn)生的沼氣，簡化了構(gòu)造，降低了造價，便于維護，易于放大；對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，經(jīng)水解反應后溶解性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重要環(huán)節(jié)，這將加速有機物的降解，為后續(xù)生物處理創(chuàng)造更為有利的條件。酸化一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99%以上。要想使此方法在處理啤酒廢水達到理想的效果時運行環(huán)境要達到下列要求：酸化一SBR法處理中高濃度啤酒廢廢水，酸化至關(guān)重要，它具有兩個方面的作用，其一是對廢水的有機成分進行改性，提高廢水的可生化性；其二是對有機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影響SBR反應器的處理效果，有機物去除主要集中在SBR反應器中。酸化一SBR法處理啤酒廢水受進水堿度和反應溫度的影響，最佳溫度是24°C，最佳堿度范圍是500?750mg/L。視原水水質(zhì)情況，如堿度不足，采取預調(diào)堿度方法進行本工藝處理；若溫度差別不大，運行參數(shù)可不做調(diào)整，若溫度差別較大，視具體情況而定。（2） UASB一好氧接觸氧化工藝處理啤酒廢水：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(jīng)過轉(zhuǎn)鼓過濾機，轉(zhuǎn)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(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間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，該工藝的處理效果非常好。上流式厭氧污泥床能耗低、運行穩(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均有較高的去除率，這是因為廢水經(jīng)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(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%,該工藝非常適合在啤酒廢水處理中推廣應用。（3）生物接觸氧化法處理啤酒廢水：該工藝采用水解酸化作為生物接觸氧化的預處理，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)，將大分子有機物降解為小分子有機物。水解酸化不僅能去除部分有機污染物，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，如果由于某些構(gòu)筑物的構(gòu)造設計考慮不周會影響運行效果，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300mg/L，遠高于排放要求（150mg/L）。 但是此處理方法在設計和運行中會出現(xiàn)以下問題：水解酸化池存在的問題主要是沉淀污泥不能及時排除。由于該廢水中懸浮物濃度較高，因而池內(nèi)污泥產(chǎn)量很大，而原工藝僅在水解酸化池前端設計了污泥斗，所以池子的后部很快就淤滿了污泥。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，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一級混凝氣浮以去除水中的懸浮物，經(jīng)此改進后水解酸化池能長期、穩(wěn)定、有效地運行，其出水COD也從1100?1200mg/L降至900?1000mg/L，收到了較好的效果。不過，增設混凝氣浮增加了運行費用，而且氣浮過程中溶入的。2還可能對水解酸化產(chǎn)生不利影響。因此，在設計采用水解酸化處理懸浮物濃度高的污水時，可增設污泥斗的數(shù)量以便及時排除沉淀污泥。此外，為防止填料表面形成污泥團應采用比表面積大、不結(jié)泥團的半軟性填料。如果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物負荷較高，使得供氧相對不足，此時該處的生物膜呈灰白色，處于嚴重的缺氧狀態(tài)，而池末端成熟的好氧生物膜呈琥珀黃色。同時，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)揮出應有的作用，處理效果不理想。鑒于此，可一采取階段曝氣措施即多點進水，污水沿池長多點流入生物接觸氧化池以均分負荷，消除前端缺氧及抑制性物質(zhì)濃度較高的不利影響。改為多點進水并經(jīng)過一段時間的穩(wěn)定運行后，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C0DV150mg/L（一般在130mg/L）,達到了排放要求。在調(diào)試運行過程中，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)象時有發(fā)生。經(jīng)研究、分析、驗證發(fā)現(xiàn)這是由于負荷波動或操作不當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，在空氣氣泡的攪動下生物膜大量脫落，導致水粘度增加、氣泡直徑增大、氧轉(zhuǎn)移效率下降，這又進一步造成缺氧，如此形成惡性循環(huán)致使處理效果惡化。在調(diào)試運行初期，發(fā)生這種現(xiàn)象時一般是增大供氣量以提高供氧能力來消除缺氧，結(jié)果由于氣泡攪動強度增大，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到原有水平，若水溫適宜則2?3d后生物膜就可恢復正常。因此當采用此工藝處理啤酒廢水時要遵循下列要求：①采用水解酸化作為預處理工序時應考慮懸浮物去除措施。②采用推流式生物接觸氧化池時，為避免前端有機物負荷過高可采用多點進水。③應嚴格控制溶解氧濃度，供氧不足會造成生物膜大范圍脫落，導致運行失敗。（4）內(nèi)循環(huán)UASB反應器+氧化溝工藝處理啤酒廢水：此工藝采用厭氧和好氧相串聯(lián)的方式，厭氧采用內(nèi)循環(huán)UASB技術(shù)，好氧處理用地有一處狹長形池塘，為了降低土建費用，因地制宜，采用氧化溝工藝。本處理工藝的關(guān)鍵設備是UASB反應器。該反應器是利用厭氧微生物降解廢水中的有機物，其主體分為配水系統(tǒng)，反應區(qū)，氣、液、固三相分離系統(tǒng)，沼氣收集系統(tǒng)四個部分。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°C—40°C[2],而本工程的啤酒廢水水質(zhì)超出了這個范圍。這就要求廢水進入UASB反應器之前必需進行酸度和溫度的調(diào)節(jié)。這無形中增加了電器。儀表專業(yè)的設備投資和設計難度。內(nèi)循環(huán)UASB技術(shù)是在普通UASB技術(shù)的基礎上增加一套內(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)。這樣一來能提高UASB反應器對進水水溫、pH值和C0D濃度的適應能力，只需在UASB反應器進水前對其pH和溫度做一粗調(diào)即可。UASB反應器采用環(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。此處理工藝主要有以下特點：①實踐證明，采用內(nèi)循環(huán)UASB反應器+氧化溝工藝處理啤酒廢水是可行的，其運行結(jié)果表明CODC總?cè)コ矢哌_95%以上。②由于采用的是內(nèi)循環(huán)UASB反應器和氧化溝工藝串聯(lián)組合的方式，可根據(jù)啤酒生產(chǎn)的季節(jié)性、水質(zhì)和水量的情況調(diào)整UASB反應器或氧化詢處理運行組合，以便進一步降低運行費用。（5）UASB+SBR法處理啤酒廢水：本處理工藝主要包括UASB反應器和SBR反應器。將UASB和SBR兩種處理單元進行組合，所形成的處理工藝突出了各自處理單元的優(yōu)點，使處理流程簡潔，節(jié)省了運行費用，而把UASB作為整個廢水達標排放的一個預處理單元，在降低廢水濃度的同時，可回收所產(chǎn)沼氣作為能源利用。同時，由于大幅度減少了進入好氧處理階段的有機物量，因此降低了好氧處理階段的曝氣能耗和剩余污泥產(chǎn)量，從而使整個廢水處理過程的費用大幅度減少。采用該工藝既降低處理成本，又能產(chǎn)生經(jīng)濟效益。并且UASB池正常運行后，每天產(chǎn)生大量的沼氣，將其回收作為熱風爐的燃料，可供飼料烘干使用。UASB去除COD達7500kg/d，以沼氣產(chǎn)率為0.5m3/kgCOD計算，UASB產(chǎn)氣量為3500m3/d（甲烷含量為55%?65%）。沼氣的熱值約為22680kJ/m，煤的熱值為21000kJ/t計算，則1m3沼氣的熱值相當于1kg原煤，這樣可節(jié)煤約4t/d左右，年收益約為39.6萬元。UASB+SBR法處理工藝與水解酸化+SBR處理工藝相比有以下優(yōu)點：①節(jié)約廢水處理費用。UASB取代原水解酸化池作為整個廢水達標排放的一個預處理單元，削減了全部進水COD的75%,從而降低后續(xù)SBR池的處理負荷，使SBR池在廢水處理量增加的情況下，運行周期同樣為12h,廢水也能達標排放。也就是說，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，每天實際節(jié)約1500?2500m3廢水的處理費用，節(jié)約能耗約21.4萬元/a。②節(jié)約污泥處理費用。廢水經(jīng)過UASB處理后，75%的有機物被去除，使SBR處理負荷大大降低，產(chǎn)泥量相應減少。水解酸化+SBR處理工藝工藝計算，產(chǎn)泥量達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,污泥處理費用大大減少，節(jié)約污泥處理費用約為20萬元/a。3.3工藝流程的擬定由上可看出比較經(jīng)典的是傳統(tǒng)的水解酸化+接觸氧化法與先進的UASB+SBRT藝法。2個工藝各有其優(yōu)缺點，差異也較大，現(xiàn)將這兩個工藝方法進行比較，從中選取適用的一個作為該啤酒廠污水處理的實際方案。方案一為生物接觸氧化法；方案二為酸化-SBR法。方案一流程圖：方案一的流程說明：第一階段為預處理階段，格柵+調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)池出水用泵直接打到水解酸化池，污水經(jīng)格柵去除較大的雜質(zhì)，經(jīng)調(diào)節(jié)池后，水質(zhì)水量得到均化。第二階段為水解酸化階段，水解、產(chǎn)酸階段的產(chǎn)物主要為小分子有機物，可生物降解性一般較好。故水解池可以改變原污水的可生化性，從而減少反應的時間和處理的能耗。水解酸化池對COD的去除率為40%。第三階段為接觸氧化階段，用來降解小分子有機物，接觸氧化法的污泥不需回流，不會發(fā)生污泥膨脹的現(xiàn)象，而且負荷高，產(chǎn)泥少，可減小曝氣池體積。接觸氧化池多極串聯(lián)，設計對COD去除率為95%。第四階段為二沉池，對接觸氧化池的出水進行沉淀，從而得到澄清的出水。經(jīng)過沉淀作用后，出水便可達到排放標準排出廠區(qū)。污泥處理經(jīng)濃縮池濃縮后，脫水外運。濾液送到細格柵池子進行處理。該處理工藝是輕工部設計院為代表的推薦采用方案，河南開封啤酒廠、青島湖島啤酒廠、廈門冷凍廠啤酒廠等均采用此處理工藝流程，處理后均達標排放。細格柵起初步的固液分離作用，故不設初沉池；酸化池中設填料，為細菌提供呈立體狀的生物床，把水中的顆粒物質(zhì)和膠體物質(zhì)截留和吸附，同時在水解細菌作用下，將不溶解性有機物水解為溶解性物質(zhì)，在產(chǎn)酸菌協(xié)同作用下，將大分子物質(zhì)、難于生物降解的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為易于生物降解的小分子物質(zhì)微生物所需要的營養(yǎng)，主要為碳水化合物、氮化合物、水、無機鹽類（氮和磷）及維生素。通常要求COD:N:P=100：5：1,為滿足此要求，故在接觸氧化池前投加氨氮。方案二流程圖：方案二的流程說明：第一階段為預處理階段，格柵+調(diào)節(jié)池后，出水用泵直接打到水解酸化池，污水經(jīng)格柵去除較大的雜質(zhì)，經(jīng)調(diào)節(jié)池后，水質(zhì)水量得到均化。第二階段為厭氧生化階段，UASB具有容積負荷高,運行成本低,占地面積小，污泥最少，設備簡單等優(yōu)點,是高濃度有機廢水前處理的有效處理方法，并且UASB已經(jīng)在傳統(tǒng)形式的基礎上進行改造，形成了多種更高效和方便的厭氧發(fā)生器。第三階段為SBR反應階段，SBR池為間歇式活性污泥池，集曝氣、沉淀于一身，進一步降解小分子有機物，產(chǎn)泥少且不必回流污泥?？墒〉舫恋沓睾臀勰嗷亓鞯脑O施。污泥處理經(jīng)濃縮池濃縮后，脫水外運。濾液送到細格柵池子進行處理。該工藝以厭氧生化-SBR為主體。水解酸化池內(nèi)設填料(球形填料)，水力停留時間為4h左右(利用厭氧過程的前階段)，COD去除率80%。SBR反應池內(nèi)反應時間約為6h左右，水溫20?25°C，污泥濃度4000mg/L左右，出水水質(zhì)達到原GB19821-2005一級排放標準，COD總?cè)コ蚀笥?2%,BOD總?cè)コ蚀笥?8%。SBR處理工藝的特點是集生物降解和終沉排水等功能于一體，與傳統(tǒng)的連續(xù)式活性污泥法(CFS)相比，可省去沉淀池和污泥回流設施，具有運行穩(wěn)定，凈化效率高，耐沖擊負荷,避免污泥膨脹，便于操作管理等特點。4污水處理方案比較4.1主要構(gòu)筑物設計參數(shù)方案一方案二調(diào)節(jié)池停留時間6h6h厭氧池容積負荷停留時間污泥產(chǎn)率3.6kgCOD/m3/d4h0.05kgMLSS/kgCOD4kgCOD/m3/d10h0.07kgVSS/kgCOD好氧池容積負荷停留時間污泥產(chǎn)率1.5kgBOD/m3/d11h0.2kgMLSS/kgCOD0.1kgBOD/kgMLSS/d8h0.8kgVSS/kgBOD5二沉池停留時間2.5h構(gòu)筑物設計參數(shù)選擇說明：調(diào)節(jié)池：調(diào)節(jié)池按2200m3/d計算，停留時間設為6h，有效水深為4米。厭氧反應器：方案一為水解酸化池，該池降解部分大分子有機物，按傳統(tǒng)經(jīng)驗數(shù)據(jù)降解率設為30%；方案二為UASB反應器，因其降解有機物能力比水解酸化池高，所以容積負荷也比水解酸化較高。好氧反應器：方案一為接觸氧化池，大部分的有機物在這里被降解，考慮到出水水質(zhì)的要求，停留時間較長；方案二為SBR反應器，周期設為8h，進水時攪拌不曝氣，曝氣后有2小時的攪拌時間用來去除N、P。二沉池：由于SBR反應器已有沉淀效果故方案二中不設二沉池。4.2兩個方案主要構(gòu)筑物的比較表主要設計參數(shù)

水解酸化+接觸氧化工藝UASB+SBR工藝中格柵中格柵過水能力Q=2200m3/d（—用一備）過柵流速v=0.6m3/s柵間距10mm；柵條寬10mm單位柵渣量0.06m。柵渣/103m。污水同方案一調(diào)節(jié)池及提升泵調(diào)節(jié)池及提升泵設計流量Q=2200m3/d停留時間為6h；池深4m；有效容積550m3；超高0.5m尺寸：12mX12mX4.5m攪拌機型號：JWH-650-1提升泵揚程15m,流量91.7m°/h同方案一提升泵揚程15m,流量91.7m3/h水解酸化池UASB反應池設計流量Q=2200m3/d表面負荷q=1.0m。/m2/dHRT=4h；有效水深4m；有效容積370m。，超高0.5m,尺寸：10mX9.5mX4.5m污泥產(chǎn)率0.05kgMLSS/kgCOD設計流量Q=2200m3/d容積負荷4kgCOD/m3/dHRT=10h；有效水深3.5m；有效容積440m3超高0.5m尺寸：4*6mX5mX6.23m污泥產(chǎn)率0.07kgVSS/kgCOD水利負荷0.7m/m2/h接觸氧化池SBR反應池-設計流量Q=2200m3/d容積負荷1.5kgBOD/m3d填料容積1080m3填料高度3m；總高4.8mHRT=11h；需氧量15m3/m2尺寸：6*7mX9mX4.8m污泥產(chǎn)率0.2kgMLSS/kgCOD設計流量Q=2200m3/d進水2h；周期T=8h；設4座有效容積4*445m3SVI=100；MLSS=3000mg/l充水比0.7有效水深5m，超高0.5m尺寸：4*14mX7mX5.5m污泥負荷0.1kgBOD/kgMLSS/d二沉池無設計流量Q=2200m3/d，采用豎流式表面負荷q=2.52m3/m/hHRT=2.5h；上升流速v=2.5m/h尺寸：圓柱部分：①6.5mX6.85m圓錐部分：錐底①0.44m，傾角55°超高0.3m；緩沖高度0.5m總高12.3m,總?cè)莘e285m 3 4.3污泥的處理處置序號項目水解-好氧處理UASB-SBR處理1污泥量kg/d639401350002污泥體積/m3/d63.94135.03污泥貯存池/m333無4污泥濃縮池/m390102.855脫水機房/m32402404.4計算方案可行性

4.4.1有機物的去除序號項目水解-好氧處理UASB-好氧處理Q=2200m3/d,進水COD=1200mg/l,BOD5=750mg/l1水解池UASB反應器HRT/h410COD去除率/%3080BOD去除率/%85出水COD/mg/l840240出水BOD/mg/l5251152接觸氧化法SBR法HRT/h118COD去除率/%9590BOD去除率/%9890進水COD/mg/l840240出水COD/mg/l<70（達標排放）<60（達標排放）進水BOD/mg/l525115出水BOD/mg/l<20（達標排放）〈20（達標排放）由上表可以看出兩個工藝流程對有機物的去除均能達到二的出水水質(zhì)比方案一的較好。4.4.2TP、TN的去除排放標準，方案項目水解-好氧處理UASB-好氧處理Q=2200m*d進水TN=35mg/lTP=10mg/l水解酸化池（300：5：1）UASB反應器（250：5：1）去除BOD350mg/l1020mg/l去除N5.8mg/l20.4mg/l去除P1.2mg/l4.08mg/l出水TN29.2mg/l14.6mg/l出水TP8.8mg/l5.92mg/l接觸氧化池（100：5：1）SBR反應器（除磷SBR）去除BOD830mg/l160mg/l去除N41.5mg/l（加N肥）60%去除P8.3mg/l85%出水TNW5mg/l （達標排放）W5.8mg/l（達標排放）出水TPW0.9mg/l（達標排放）W0.89mg/l （達標排放）由上表可以看出兩個工藝流程對N、P的去除均能達到排放標準，方案二的出水水質(zhì)比方案一的較好4.5工藝方案的經(jīng)濟比較根據(jù)這兩套流程的處理工藝，選擇合理的工藝設計參數(shù)，對兩個流程進行工

藝計算和工程投資及運行費用計算，分別說明如下:4.5.1流程上的土建費用水解好氧工藝的土建費用見下表序號構(gòu)筑物名稱有效容積/m3數(shù)量/個土建費用/元1調(diào)節(jié)池55012475002水解酸化池37011665003接觸氧化池108017329104二沉池28511710005儲泥池331162006污泥濃縮池901585007脫水機房2401960008鼓風機房3001120000合計1608610UASB+SBR工藝的土建費用見下表序號構(gòu)筑物名稱規(guī)格m3數(shù)量/個土建費用/元1調(diào)節(jié)沉淀池55012475002UASB44013740003SBR44548195504污泥濃縮池102.851637505脫水機房2401960006鼓風機房100140000合計1640800水解氧化工藝的設備費用見下表序號名稱單位數(shù)量估算備注1格柵臺3330002用1備2潛污泵臺240000傭1備3鼓風機套240000傭1備4曝氣頭個144774005熱交換器臺2500006水下攪拌器臺4100007室內(nèi)自動化設備個11000008潷水器套42400009自動化監(jiān)控系統(tǒng)臺110000010水封罐臺1300011沼氣收集器14000012帶式壓濾機6500013閥與管道10000014合計898400UASB+SBR的設備費用見下表序號名稱單位數(shù)量估算備注

1格柵臺3330002用1備2潛污泵臺2400001用1備3鼓風機套2400001用1備4曝氣頭個144774005熱交換器臺2500006水下攪拌器臺4100007室內(nèi)自動化設備個11000008潷水器套42400009自動化監(jiān)控系統(tǒng)臺110000010水封罐臺1300011沼氣收集器14000012帶式壓濾機6500013閥與管道10000014合計898400該建設費用只包括土建、設備、安裝費用，而不含場地費用。因任務書中有規(guī)定場地范圍為2000m2。水解氧化工藝：土建費用+設備費用+安裝費用二1608610+984000+500000=3092610元。UASB+SBR工藝：土建費用+設備費用+安裝費用=1640800+988400+500000=3129200元。從建設費用上看方案一比方案二節(jié)約了3.7萬元；但是從總體費用上看，方案一的占地面積比方案二大，而且方案二每年收集的沼氣可以為公司節(jié)省8萬元左右的開支；所以從經(jīng)濟角度與長遠角度看：方案二優(yōu)于比方案一。序號項目金額/（元/噸廢水）備注水解氧化UASB+SBR1電費0.520.48按0.8元/kwh計2人工費0.0420.042按2500元/人月計3藥劑費0.260.164維護費0.0380.03年維修費按直接的投資的2%計5運行費0.860.712為前4項之和6折舊費0.0520.04折舊費按5%計7處理成本0.9120.752運行費和折舊費之和4.6總結(jié)由以上幾張表格的比較可得出以下結(jié)論:水解氧化工藝UASB+SBR工藝污染物去除方面達到排放標準，但是N/P的出水濃度比UASB+SBR高達到排放標準且去除率較高，處理效果比較好產(chǎn)泥方面產(chǎn)泥量較大，增加污泥處理費用產(chǎn)泥量比水解氧化工藝少，污泥處理費用少操作方面工藝組合與參數(shù)選擇較為合理，操作簡單處理流程簡潔，全自動化操作，節(jié)省勞動力構(gòu)造方面如果構(gòu)筑物的構(gòu)造不合理會影響運行效果，致使出水水質(zhì)下降流程中可回收大量沼氣作為能源，節(jié)省運行費用造價方面造價較高，且運行成本高，占地面積大造價比水解酸化低，運行成本也較低，占地面積小終上所述，該工程應選用UASB+SBR工藝處理啤酒廠生產(chǎn)廢水，該工藝具體流程如下：5主要處理設備和構(gòu)筑物的設計計算5.1.中格柵作用：去除污水中較大顆粒懸浮物，保證后續(xù)工藝的正常運行。計算時設計流量以2200m3/d計，建2座，為一用一備。5.1.1設計參數(shù)：設計流量：Q=2200m3/d=0.026m/s過柵流速：v2=0.6m/s;柵前水深：h=0.3m柵條寬度：s=0.01m；柵條間距：e=0.01m柵前部分長0.5m ；格柵傾角：a=60°單位柵渣量31=0.06m3柵渣/103m3污水5.1.2設計計算柵條數(shù)柵條間隙數(shù)n二圣些二°.026*in6°=12.5(取n=13)ehv2 0.01X).3X).6格柵寬度柵槽有效寬度B2=s(n-1)+en=0.01(13-1)+0.01x13=0.25m經(jīng)計算，由于流量過小，造成格柵難以實現(xiàn)，按設計經(jīng)驗取柵槽寬度0.8m則代入上式，可得柵條間隙數(shù)n=41進水槽寬進水槽寬取0.7m以便有利施工，為了保障水流速度，施工時將進水槽下方建窄以避免水流過慢影響格柵的正常運行，令漸窄部分寬度為0.4m，高為0.5m以便使格柵容易安裝，且水流不易繞過格柵直接進入調(diào)節(jié)池。過柵水頭損失(h1)因柵條邊為矩形截面，取k=3,則「 ,0.014…sin60=0.1mh=kh=ke匕sina=3x2.42x )3x—sin60=0.1m1 02g 00! 2X9.81其中E=g(s/e)4/3h0:計算水頭損失k：系數(shù)，格柵受污物堵塞后，水頭損失增加倍數(shù)，取k=3e：阻力系數(shù)，與柵條斷面形狀有關(guān)，當為矩形斷面時P=2.42柵后槽總高度(H)取柵前渠道超高h2=0.4m,則柵前槽總高度H1=h+h2=0.4+0.3=0.7m柵后槽總高度H=h+h1+h2=0.3+0.1+0.4=0.8m格柵總長度格柵總長度L=L1+L2+0.5+1.0+0.6/tana=0.14+0.07+0.5+1.0+0.68/tan60°=2.1m柵渣量的計算中格柵柵渣量W1取0.06m3/103m3污水；污水總變化系數(shù)K取1.3每日柵渣量3=QW1X86400/(KzX1000)=0.026x86400/(1000x1.3)=1.728m3/d采用機械格柵，但是調(diào)節(jié)清理時間，格柵每2小時清理一次。計算草圖如下：細格柵計算草圖5.2調(diào)節(jié)池主要功能：將一段時間內(nèi)車間排放廢水的水量、水質(zhì)濃度、酸堿、溫度等進行均質(zhì)均量調(diào)節(jié)，不受廢水高、低峰流量或濃度變化影響，確保廢水處理構(gòu)筑物正常運行.5.2.1設計參數(shù)設計流量Q=2200m3/d=91.7m3/h有效水深h=4m停留時間t=6h5.2.2設計計算有效容積V： V=Qt=91.7x6=550m3池子的面積F：F=V/h=550/4=138m2池子的平面尺寸：采用LXB=12mX12m池子的總高度H：設超高h1=0.5m二H=h+h1=4.0+0.5=4.5m池子的幾何尺寸：采用LXBXH=12mX12mX4.5m考慮到應用過程中讓調(diào)節(jié)池真正做到均質(zhì)均量比較困難，在設計時于池子中間安裝4臺混合攪拌機，型號為JWH-650-10對污水進行混合同時可以預防池底沉淀；調(diào)節(jié)池與格柵合建，格柵槽后出水口跟調(diào)節(jié)池進水口連接，出水口設出水槽，出經(jīng)過泵送入UASB反應池。攪拌機型號的選擇攪拌機選用4臺立軸式機械混合攪拌機，攪拌機型號為JWH-650-1。漿板深度2500mm，漿葉直徑650mm，漿葉寬度120mm，轉(zhuǎn)速250r/min，功率為7.5kW,重686kg,服務面積為3mX3mX4m。UASB反應池Q=2200m3/d=91.7rw/h,設UASB有機COD負荷為4kg/(m3-d)參數(shù)：取值：COD(mg/L)進水1200,出水400反應溫度/°C25反應區(qū)有效深度h1/m5.0空塔水流速度u/(m/h)W1.0m/h空塔沼氣上升速度ug/(m/h)W1.0m/h污泥層高度/m2.5—3.5沼氣產(chǎn)率/(m3/kgCOD(去除))0.4污泥產(chǎn)率/(kgTSS/kgCOD(去除))0.075.3.2UASB反應器的有效容積V有效:V=QX(Co-Ce)/Nv=2200x(1200-400)x10-3/4=440(m3)式中Q---設計處理量，2200m3/d；Co,Ce---進出水COD的濃度，mg/l；Nv---COD容積負荷，kgCOD/(m3*d)。UASB反應器的形狀及尺寸的確定：污水上升流速一般為0.6-0.9m/h，取0.8m/h。則表面積A=Q/V=91.7/0.8=114.6m2,取120m2.有效高度h1=440/120=3.7(m)擬建4個相同的池子(便于管理與維護)，單池面積f=120/4=30(m2)設L：B^1:1(長寬比一般取1：1—4：1),計算得L=6m,B=5m合理性驗證：空塔水流速度u=Q/F=91.7/(6X5X4)=0.76(m/h)<1.0(m/h),合理。反應器尺寸為：4*6X5X3.75.3.4水力停留時間(HRT)和水力負荷率(Vr)HRT=(440/2200)X24=4.8h(取5h)Vr=Q/A=2200/(24X120)=0.76m3/(m2-h)對于顆粒污泥，水力負荷Vr=0.1-0.9m3/(m2-h),符合要求。5.3.5進水分配系統(tǒng)的設計布水點的設置由于所取容積負荷為4.0kgCOD/m3/d，所以每個點的布水負荷面積大于2m2;本設計池中共設置48個布水點，則每個點的負荷面積為：Si=S/n=120/48=2.5m2(符合要求)配水系統(tǒng)形式本設計采用U形穿孔管配水，一管多孔式為配水均勻，配水管中心距可采用1.0-2.0m，出水孔孔距也可采用1.0-2.0m,孔徑一般為10-20mm，常采用15mm，孔口向下或與垂線呈45°方向，每個出水孔的服務面積一般為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。為了是穿孔管各孔出水均勻，要求出口流速不小于2m/s。本設計中進水總管管徑取150mm，流速約為1.2m/s。單個反應器中設4根直徑為75mm的支管，每兩根之間的中心距為1.25m,每根管上有3個配水孔，孔距為1.6m，每個孔的服務面積1.6X1.25=2m2,孔口向下。共設48個布水孔，出水流速u選為2.4m/s,則孔徑為：d=[4Q/3600nnu]1/2=0.015m本裝置采用連續(xù)進料方式，布水孔孔口向下，有利于避免管口堵塞，而且由于UASB反應器底部反射散布作用，有利于布水均勻。為了增強污泥和廢水之間的接觸，減少底部進水管的堵塞，設計中布水管離UASB反應器底部200mm。上升水流速度和氣流速度本次設計中常溫下容積負荷Nv=4.0kgCOD/m3/d，沼氣產(chǎn)率r=0.4m3/kgCOD,采用厭氧消化污泥接種，空塔水流速度UkW1.0m/h；空塔沼氣上升速度UgW1.0m/h。 g空塔水流速度ujQ/S=91.7/120=0.76m/h(符合要求)空塔氣流速度U!=QAConr/S=(91.7X2X0.8X0.4)/120=0.49(符合要求)式中n---COD的去除率，去80%。r 沼氣產(chǎn)率，m3/kgCOD布水器配水壓力計算H4=h1+h2+h3,其中布水器配水壓力其中布水器配水壓力最大淹沒水深h=4.0mHO；UASB反應器水頭損失h=1.0mHO；布水器布水所需自由水頭h=2.51 ,2 2 2 3mHO,則H=7.5mHO。四格反應器呈田字形布置，設進水管2根，由2個潛污5.3.6三相分離器的設計：三相分離器有氣液分離、固液分離和污泥回流等3個功能，其組成分為氣封、沉淀區(qū)和回流縫3個部分。沉淀區(qū)的設計與短邊平行，沿長邊布置3個集氣罩，構(gòu)成2個分離單元，則一共設置8個三相分離器。三相分離器單元結(jié)構(gòu)示意圖如下：三相分離器的長度為B=6m，每個單元寬度為6/2=3.0m，其中沉淀區(qū)長B1=5m,寬度b=2m，集氣罩頂寬度a=0.5m，沉淀室底部進水口寬度b=1m。 '1沉淀區(qū)面積S1=nB1b=4X2X5X2=80m2沉淀區(qū)表面負荷q=Q/S1=75/80=0.94m3/m2h<1.0m3/m2h(符合要求)。沉淀室進水口面積S2=nBb1=4X2X5X1=40m2沉淀室進水口水流上升速度v=Q/S2=75/40=1.875m3/m2h<2.0m3/m2h(符合要求) 2沉淀區(qū)斜壁角度與深度設計三相分離器沉淀區(qū)斜壁傾斜角度應在45°-60°之間；超高0.5m；集氣罩頂以上的覆蓋水深h2=0.5m；沉淀區(qū)斜面的高度h3=0.7m。則傾角a=arctan〔h3/0.5(b-b1)〕=55°(符合要求)。氣液分離設計如圖所示：設傾角。=60°,丫=70°,b2=0.6m，分隔板下端距反射錐的垂直距離MN=0.35m,則縫隙寬度l=MNsinP=0.35Xsin60°=0.3m。廢水流量為2200m3/d，根據(jù)資料設有0.7Q=1540m3/d的廢水通過進水縫進入沉淀區(qū)，另外0.3Q=540m3/d的廢水通過回流縫進入沉淀區(qū)，則v=0.3Q/24nlB=660/(24X8X0.3X6)=1.91m/h<2.0m/h(符合要求)MC=b/2sinP=0.16/2sinP=0.346m設BC=0.5m,則MB=BC-MC=0.5-0.346=0.154mAB=2BCcos30°=2X0.5Xcos30°=0.866mBD=AD=AB/2cos20°=0.866/2cos20°=0.461mCD=BCsin30°+BDsin20°=0.5sin30°+0.461sin20°=0.408m則h5=CD+MN-MCcosP=0.408+0.225-0.346cos60°=0.46m條件校核：設能分離氣泡的最小直徑為dg=0.01cm，常溫下清水運動黏滯系數(shù)r=1.01X10-2cm2/s,廢水密度p1=1.03g/cm3，氣體密度pg=1.2X10-3g/cm3,氣泡碰撞系數(shù)P=0.95，則有斯托克斯公式：vN=8g(p1-pg)dg2/18|i可以求得氣泡上升速度為：vN=0.95X981X(1.03-1.2X10-3)X0.012/18X2.0X10-2=0.266cm/s=9.58m/h驗證：vN/vM=9.58/1.875=5.1MN/MB=0.225/0.154=1.46可見vN/vM>MN/MB合理。所以，該三相分離器可dgN0.01cm的沼氣泡，分離效果良好。分隔板的設計從圖中可以看出b2=0.6m,b3=0.5(b-b2)=0.5(2-0.6)=0.7m上面已經(jīng)計算出，氣體因受浮力的作用，氣泡上升速度在進水縫中v=9.58m/h,沿進水縫向上的速度分量為vsina=9.58Xsin55°=7.8m/h,則進水縫中水流速度應該滿足v<7.8m/h,否則水流把氣泡帶進沉淀區(qū)。假設水流速度v剛好等于7.8m/h,前面計算中已經(jīng)設有1540m3/d廢水通過進水縫進入沉淀區(qū)，則三相分離器的進水縫縱截面總面積為：S=Q/v=1540/24X7.8=8.2m2總共水有8組水縫(16條)進水縫，每條進水縫縱截面積S:=8.2/16=0.51m2進進水縫縫寬度l=S,/5=0.102m，應滿足L與L級數(shù)相當，且L>0.102設計l=0.15：則進水縫中水流速度 2 1 2v=Q進水縫/S進水縫=1540/(24X2X8X0.15X5)=5.35m/h<7.8m/h滿足設計要求，△h=i2/cosa=0.1/cos55°=0.07m則h4高度：h4=b3tana+^h-h3=0.7Xtan55°+0.07-0.7=0.37m設進水縫下板上端比進水縫下端高出0.2m，則進水縫下板長度為：(0.2+h4)/sina=(0.2+0.37)/sin55°=0.7m進水縫上板長度為：h/sina=0.7/sin55°=0.85m35.3.7三相分離器與UASB高度設計三相分離器總高h=h2+h3+h4+h5=0.5+0.7+0.37+0.46=2.03m取超高為h1=0.5m則H=3.7+2.03+0.5=6.23<10m。合理。5.3.8排泥系統(tǒng)的設計UASB反應器中污泥產(chǎn)量的計算設反應器最高液面9.5m，其中沉淀區(qū)高2.03m，污泥濃度p1=0.5gSS/L；懸浮區(qū)高2m，污泥濃度p2=2.0gSS/L；污泥床高3.5m，污泥濃度p3=15.0gSS/L。則反應器內(nèi)污泥總量M=Shp+Shp+Shp=100X(2.03X0.5+2X2.0+3.5X15.0)=5752kgSS,、11一一，2—2 33BOD污泥負荷污泥負荷表示反應器內(nèi)單位質(zhì)量的活性污泥在單位時間內(nèi)承受的有機質(zhì)質(zhì)量。F/M=AS*Q/M=(1.2-0.18)X2200/5752=0.39gkBOD5/kgSS*d產(chǎn)泥量的計算設每去除IgkCOD產(chǎn)生0.07kgVSS/kgCOD,則產(chǎn)泥量為：AX=XQSr=0.07X2200X2.0X0.8=246.4kgVSS/d式中 Q---設計處理量，m3/dSr---去除的COD濃度，kgCOD/m3設VSS/SS=0.9,則AX'=246.4/0.9=274kgSS/d污泥含水率P為98%，因含水率大于95%,去ps=1000kg/m3則污泥產(chǎn)量為Qs=AX'/ps(1-P)=274/1000(1-0.98)=13.7rWd排泥管設在距離池底0.8m處，與放空管共用，放空管排向調(diào)節(jié)池，接點前設人工閥一個。排泥管利用水靜壓力將剩余污泥排向集泥井。污泥泥齡的計算ec=M/AX=5752/246.4=23.3d排泥系統(tǒng)的設計因為該反應器要求排泥均勻，所以設計多點排泥，設計中在三相分離器下1.0m出設置2個排泥口，這樣設計的優(yōu)點在于能排除污泥床上面部分的剩余絮狀污泥而且不諱把顆粒污泥帶出。UASB反應器每個月排泥一次，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。5.3.9出水系統(tǒng)的設計計算溢流堰設計計算為了保持出水均勻，沉淀區(qū)的出水系統(tǒng)通常采用出水渠，一般每個單元三相分離器沉淀區(qū)設一條出水渠，出水渠每隔一定距離設三角出水堰。池中設有8個單元三相分離器，出水槽共有8條，槽寬bc=0.2m反應器流量q=0.0255m3/s，設出水槽槽口附近水流速度為0.3m/s,則槽口附近水深hc=0.0255/(8X0.3X0.2)=0.05m,水槽深度取0.2m，出水槽坡度為0.01。出水槽溢流堰共有16條，每條長5m。設計90°三角堰，堰高50mm,堰口寬100mm,則堰口水面寬度b'=50mmUASB處理水量為25.5L/s,設計溢流負荷為f=0.64L/m*s。則堰上水面總長1=1/十二25.5/0.64=40m三角堰數(shù)量n=L/b'=40/0.05=800個，則每條溢流堰三角堰的數(shù)量為800/16=50個，共50個100mm的堰口，堰口長0.1m中間不設間隙。堰上水頭校核每個堰出流率q'=q/n=0.0255/800=3.2X10m/s,按90°三角堰計算公式q'=1.43h25則堰上水頭：h=(q'/1.43)04=(3.2X105/1.43)0=0.014m出水渠設計計算 °'4 5UASB反應器中間設一出水渠，8條出水槽的出流流至此出水渠，出水渠保持水平，出水由一個出水口排出。出水渠寬ba=0.4m，坡度0.01。設出水渠渠口附近水流速度0.4m/s則渠口附近水深ha=0.0255/(0.4X0.4)=0.16m考慮渠深應以出水槽槽口為基準計算，所以出水渠渠深ha=0.2+0.125=0.325m出水管設計計算UASB反應器排水量為25.5L/S,選用DN200鋼管排水，水流速度約為0.7m/s,充滿度為0.7,設計坡度為0.001。沼氣收集系統(tǒng)的設計沼氣收集系統(tǒng)布置每個集氣罩的沼氣用一根集氣管收集，共有12根集氣管，采用DN75的鋼管作為收集管支管，主管采用DN100的鋼管。水封罐的設計計算水封罐的作用是控制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器運行過程中不被淹沒，運行穩(wěn)定并將沼氣及時排出反應器，以防止浮渣堵塞等問題的發(fā)生。設計其水封有效水深h%M相分離器沉淀區(qū)水深h2+氣室液面下水深h2‘，令h2'為h3/2,因為集氣口與最高液面等高，所以不必考慮浮渣堵塞集氣口的問題,h=0.5+0.5+0.5+0.7/2=1.85m。取水封罐內(nèi)液面至其頂?shù)母叨葹?.0m,水封近氣管底距水封罐底為0.5m，則水封罐總高度為H=1.85+0.5+1.0=3.35m(取3.5m)取水封罐總高度為H=3.5m，直徑4)800mm，設進氣管DN100鋼管一根，出氣管DN100鋼管一根，進水管DN52鋼一根，放空管DN50鋼一根，并設液面計。氣水分離器氣水分離器的作用是對沼氣進行干燥，選用①500mmX1500mm鋼制氣水分離器一個，氣水分離器中預裝鋼絲填料，在氣水分離器前設置過濾器以凈化沼氣，在分離器出水管上裝設流量計及壓力表。其它設計考慮取樣管設計在池壁高度方向設置若干個取樣管，用以采取反應器內(nèi)的污泥樣，以隨時掌握污泥在高度方向上的濃度分布情況。在距反應器底1.2m以上，三相分離器底1m以下的位置內(nèi)，延池壁高度上設置取樣管6根，高度方向各管相距1m，水平方向各管相距0.5m。取樣管選用DN100的鋼管，取樣管設于距地面1.2m處，配球閥取樣。檢修為便于檢修，在UASB反應器距離地面0.5m處設①800mm人孔一個，沖洗反應器或者檢修時壓縮空氣的管子可以通過人孔進入反應器，所以不設預留管,為保證檢修時采光，不設UASB頂蓋防腐措施厭氧反應器腐蝕比較嚴重的地方是反應器的上部，此處無論是鋼材或水泥都會被損壞，因此，UASB反應器應重點進行頂部的防腐處理。為了延長反應器的使用壽命，在反應器上部3m以上池壁用玻璃鋼防腐，三相分離器所有裸露的鋼材部位用玻璃鋼防腐。給排水在UASB反應器布置區(qū)設置一根DN100供水管補水，沖洗及排空時

使用。通行在反應器頂面上設置鋼架，鋼板行走平臺，并連接上臺樓梯。安全要求UASB反應器的所有電器設施，包括泵、閥、燈等全部采用防爆設備，禁止明火火種進入該布置區(qū)域，動火操作應遠離該區(qū)沼氣柜,保持該區(qū)域良好的通風。5.4SBR反應器Q=2200m/d=92m/h，經(jīng)UASB反應器處理的廢水，出水仍達不到排放標準，因此必須進一步處理，本設計采用間歇式活性污泥法。5.4.1基本參數(shù)的設定項目單位參數(shù)值B0D污泥負荷LskgBOD/kgMLSS-d0.1污泥濃度(MLSS)Xg/L4.0污泥產(chǎn)率YkgVSS/kgB0D50.8污泥含磷率kgTP/kgVSS0.07需氧量02kg02/kgB0D50.7水力停留時間HRT總處理效率nh%8h其中厭氧段2h90(B0D5)%85(TP)5.4.2SBR周期的設計原始數(shù)據(jù)項目C0DB0DTP進水水質(zhì)(mg/L)4001805.92去除率(%)859085出水水質(zhì)(mg/L)60200.89污泥負荷率：Ns取值為0.1kgB0D/(kgMLSS*d)污泥濃度和SVI：污泥濃度采用3000mgMLSS/L；污泥體積系數(shù)SVT采用100反應周期數(shù)：SBR周期數(shù)采用T=8h，反應器1d內(nèi)周期數(shù)：n=24/8=32200x8周期內(nèi)的時間分配反應池數(shù)N=4進水時間：T/N=8/4=2h攪拌時間：2.0h反應時間：2.0h靜沉時間：1.0h排水檢修時間：1h2200x8=185m324x4周期進水量： Q=185m324x40 24NSBR有效容積的計算(1)反應池有效容積：V=NQoS0=4x185x180=445m31 XN5 3000x0.1

(2)(3)反應池最小水量：Vmin(2)(3)反應池最小水量：Vmin二V「Qo=445—185=260m3反應池中污泥體積SVI.MLSS.V 1二(4)V二x 106Vmin>Vx，符合要求校核周期進水量100x3000x445 =134m3106周期進水量應滿足下式：SVI.MLSS 100x3000、Q0V(1-——10 )V=(1-—1^ )x445=311.5m3,Qo=185m3，符合要求5.4.4單座反應池尺寸的確定SBR的有效水深取5m,超高0.5m，則SBR總高為5.5mSBR的面積為：445/5=89m設SBR的長寬比約為2:1,IJSBR的池寬為7m，池長為14mSBR反應池最低水位為：260/(7X14)=2.65mSBR反應池的污泥高度為：134/(7X14)=1.37m可見，SBR最低水位與污泥泥位之間的距離為：2.65-1.37=1.28m,大于0.5m的緩沖層，符合要求。SBR進水管管徑200mm，流速0.7m/s。確定需氧量O由公式：O=a’Q(S-S)+b’XV2 2 0e v取a’=0.5,b’=0.15，出水=20mg/L,X=fX=0.7X3000=2100mg/L=2.1kg/m3V=4V1=4X445=1780m3代入數(shù)據(jù)可得需氧量：O2=0.5X2200X(180-20)/1000+0.15X2.25X1780=777kgO2/dTOC\o"1-5"\h\z供氧速度：R=O/24=777/24=32.4kgO/h 2供氣量的計算 2采用SX-1型曝氣器，曝氣口安裝在距池底0.3m處，淹沒深度為4.7m，計算溫度取250C，性能參數(shù)為：EA=8%,Ep=2kgO2/kWh，服務面積：1-3m2，供氧能力:20?25m/(h個)，氧在水中飽和溶解度為：C()=9.17mg/L,C()=8.38mg/L擴散器出口處絕對壓力為： S S5P=P+9.8X10H=1.013X10+9.8X10X4.7=1.47X10Pab0 3 5 3 5空氣離開反應池時氧的百分比為：反應池中的溶解氧的飽和度：取a=0.85,6=0.95,C=2,p=1,則20°C時脫氧清水的充氧量：=49.2kgO2=49.2kgO2/h0.85(0.95x1x10.0-2)x1.0245供氣量：G=^^=49.2=2050m3/h=34.2rw/minS0.3Ea0.3x0.08布氣系統(tǒng)的計算反應池的平面面積：6X12X4=288m2，每個擴散器的服務面積取2m2,則需288/2=144個，每個池子需36個。設池底平行鋪設4跟曝氣管，管間距離1.5m，每跟管子上面設置9個曝氣頭，曝氣頭間距1.33m。采用DN150的鋼管作為主管，支管采用DN100的鋼管。鼓風機選用羅茨鼓風機，型號為TRD130，鼓風機口徑125A，理論流速34.9m3/min進口流量為28.3m3/min，壓力為147kP，所需軸功率75.8kW，所配電機功率為90kW。污泥產(chǎn)量計算SBR工藝每一周期的排泥量按下式計算：Qw=T(H-h)V/(24H8c) 《污水處理新技術(shù)》P507式中 T---周期hH---有效水深mh---進水水深m(H-h即最底水位高)V 池容m39c 泥齡d(設為7d)所以剩余污泥量為Qw=T(H-h)V/(24H9c)=8X2.65X445/(24X5X7)=11.23m3即每運行周期間的單池排泥量為11.23m3，則單池排泥量33.7m3/d,總排泥量為33.7X4=135m3/d。5.4.6其它設計空氣管計算假設空氣管路水頭損失為0.15m,管路富余壓力水頭為0.1m，即100mmHO,SX-1型空氣擴散器壓力損失為200mH2O,則曝氣系統(tǒng)總壓力損英為h=0.15+0.1+0.20=0.45mH0?？偹^為0.45+4.7=5.25mH0?！?. .. .2. . .2 , …鼓風機房出來的空氣供氣干管，在相鄰兩SBR池的隔墻上設兩根供氣支管，為兩SBR供氣。在每根支管上設4條配氣豎管，為SBR池配氣。排泥設置每池池底坡向排泥坑坡度i=0.01，池出水端池底設(1.0X1.0X0.5)m3排泥坑一個，每池排泥坑中接出DN200泥管一根，排泥管安裝高程相對地面為-0.5m,相對最底水位為1.42m,剩余污泥在重力作用下排入集泥井。令SBR池每天排泥一次，排泥量為=135m/d潷水器設計每個池子的進水量即潷水量，每個池子設潷水器一臺，共4臺，采用機械旋轉(zhuǎn)潷水器，潷水器參數(shù)為300m3/h(排水的實際時間為30分鐘，剩余30分鐘為閑置時間，在這個時間段可以進行設備維修或者污泥的充氧)，潷水器的活動高度為5-2.92=2.08m。攪拌設備在距離池底0.5m處安裝2個潛水攪拌機供厭氧階段時攪拌用，左右各一個，攪拌機型號為650QJB-5.5-J，電動機功率5.5kW，電動機轉(zhuǎn)速1400r/min,葉輪轉(zhuǎn)速308r/min,葉輪直徑650mm,推力1190.5N。5.5加氯接觸消毒池5.5.1計算參數(shù)本工藝采用矩形隔板式接觸池已知條件:最大設計流量Q=92m/h,采用氯消毒工藝，接觸時間t=30min,設計接觸池各部分尺寸.5.5.2構(gòu)筑物計算接觸池容積V,接觸池水利停留時間V=Qt=92X0.5=46m設一座，SBR到消毒池之間設0.5m的水頭使水流能夠與消毒劑完全混合。 3尺寸設計取接觸池水深h=1.5m,單格寬b=1m則池表面積A=46/1.5=31m2，池長L=9*1=9m,水流長度36*1=36m所以接觸池分格數(shù)=36/9=4格接觸池寬4.0米，長9米水深1.5m，超高0.3m，接觸池出水不設溢流堰，直接從池子底部出水接到河面，設河流距離消毒池50m。5.6間歇式污泥濃縮池設計參數(shù)進泥濃度：10g/L污泥含水率P1=99.0%，污泥總流量:Q3=135m3/d=5.63m3/h設計濃縮后含水率P2=96.0% 3污泥固體負荷：q=45kgSS/(m2.d)污泥濃縮時間：T=18h設計計算濃縮池池體計算：設2座公壁合建的正方形池子，每座濃縮池所需表面積A=Qw=竺=30mqs 45 2所以設計池子邊長為5.5m，則表面積A=30.25m2水力負荷 u=Qw=135=4.5m3/(m2.d)=0.19m3/(m2.h)A30.25有效水深h1=uT=0.19x18=3.42m 取h1=3.4m濃縮池有效容積V1=Ah1=m3(符合)1(94.5為所需容積)。泥斗設計：濃縮后排出含水率P2=96.0%的污泥，則Q'=100-P1Q=100-99X135=33.75rw/d=1.4rw/hw 100-P2W100-96按24h貯泥時間計泥量，則貯泥區(qū)所需容積V=24Q'=24x1.4=33.6m3因為是間歇式污泥濃縮池，只要在池子底部一角上加一簡易泥斗即可排泥，設計為先排泥后排水，泥斗下口邊長設為0.6m，高h4=0.5m,2個斜坡向泥斗底邊傾斜；泥斗體積V3=10.125m3。剩余污泥體積為33.6-10.125=23.475m3,需占用濃縮池有效