基于UASB+CASS組合工藝的啤酒廢水處理系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)目錄TOC\o"1-3"\h\u4214第一章緒論 [摘要]隨著啤酒飲品的逐漸風(fēng)靡，其產(chǎn)量大大增加，因此啤酒廢水的排放量也日益增長(zhǎng)。啤酒廢水雖無(wú)毒，但是其中含有大量的可降解有機(jī)污染物，極易腐敗，不僅會(huì)造成水體缺氧，還會(huì)惡化水質(zhì)，污染環(huán)境。因此企業(yè)力求探尋低成本高效率的處理工藝，不僅能使廢水達(dá)標(biāo)排放，也能在一定程度上縮減成本。由于啤酒廢水的BOD5/CODcr值較高，可生化性強(qiáng)，因此生化法成為了主要處理工藝的研究重點(diǎn)。本文設(shè)計(jì)了一座啤酒污水處理廠，用于接收江西南昌某啤酒有限公司所產(chǎn)生的啤酒廢水，通過(guò)UASB+CASS組合工藝對(duì)其進(jìn)行處理，最終出水達(dá)到GB19821-2005《啤酒工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中各污染物的排放指標(biāo)。該啤酒污水處理廠設(shè)計(jì)規(guī)模為5000m3/d，進(jìn)水水質(zhì)為CODcr=3000mg/L、BOD5=1500mg/L、SS=600mg/L，經(jīng)過(guò)處理后，其出水水質(zhì)為CODcr=42mg/L、BOD5=18mg/L、SS=39mg/L，均達(dá)到了排放標(biāo)準(zhǔn)限值要求，最后將達(dá)標(biāo)的廢水通過(guò)污水管網(wǎng)排入二級(jí)城鎮(zhèn)污水處理廠進(jìn)行進(jìn)一步的處理，而對(duì)在處理過(guò)程中產(chǎn)生的污泥進(jìn)行收集濃縮脫水，形成泥餅外運(yùn)處置。近年來(lái)UASB+CASS組合工藝得到了越來(lái)越多的工程實(shí)施，該組合工藝結(jié)合了各自的優(yōu)點(diǎn)，如便于管理、能夠完成一體化的氣液固三相分離、處理效率高、出水水質(zhì)好等，能夠經(jīng)濟(jì)有效地處理啤酒廢水使其達(dá)標(biāo)排放。[關(guān)鍵詞]啤酒廢水；升流式厭氧污泥床反應(yīng)器；循環(huán)式活性污泥工藝第一章緒論1.1啤酒廢水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)背景水在人類的生產(chǎn)生活過(guò)程中起著至關(guān)重要的作用，而啤酒企業(yè)是耗水量最大的用戶之一[1]，據(jù)統(tǒng)計(jì)，每噸啤酒生產(chǎn)需要8～40噸新鮮水，相應(yīng)產(chǎn)生7～35噸廢水[2]，從這組數(shù)據(jù)中可以看出，產(chǎn)生的廢水量接近耗水量的90%，并且，因隨著人類生活水平的提高以及啤酒的風(fēng)靡和暢銷，其產(chǎn)生的廢水量呈快速遞增狀態(tài)。此外，由于啤酒生產(chǎn)所涉及的工序不同，其排放的廢水水質(zhì)亦會(huì)有很大的差異[3]。因此，采用低成本的處理方法便受到了企業(yè)的廣泛關(guān)注。此外，啤酒廢水中含有大量的有機(jī)無(wú)毒物質(zhì)，排入自然水體后會(huì)消耗水中的溶解氧，不僅會(huì)造成水體缺氧，還會(huì)使水下沉積化合物進(jìn)行厭氧分解，產(chǎn)生異味，惡化水質(zhì)[4]，污染環(huán)境，因此隨著環(huán)境保護(hù)意識(shí)的不斷提高，有效處理啤酒廢水也越來(lái)越受到相關(guān)部門的關(guān)注與重視?；谄【茝U水的排放量以及污染情況，使得其成為亟待高效經(jīng)濟(jì)處理的廢水對(duì)象。1.2啤酒廢水的來(lái)源及特點(diǎn)啤酒的釀造方法會(huì)因啤酒類型的不同而不同，但都會(huì)包含兩個(gè)主要步驟，即釀造和包裝工藝。在釀造過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生洗麥水、浸麥水、糖化水等廢水，并且剩余的糖漿和酵母等會(huì)產(chǎn)生一些副產(chǎn)物如廢谷物，它們會(huì)污染啤酒廠產(chǎn)生的廢水。除此以外，在包裝過(guò)程中，對(duì)罐、機(jī)器、瓶子和地板的清潔也會(huì)產(chǎn)生大量的污染廢水。[5]啤酒廢水的特點(diǎn)包括：（1）BOD5/CODCr值較高，可生化性好；（2）含有高濃度可降解有機(jī)污染物[6]，易腐敗，一般無(wú)大的毒性；（3）COD的平均排放濃度為1000mg/L～2500mg/L，BOD5為800mg/L～1500mg/L，SS為200mg/L～600mg/L，pH值為5～9，屬于中等或較高濃度的有機(jī)廢水，該廢水需要經(jīng)過(guò)處理后才能排放[7]；（4）排污點(diǎn)較多，且多呈間歇式排放模式，因此水質(zhì)波動(dòng)性較大[8]；（5）廢水排放量大，且隨生產(chǎn)工藝的不同而有所差異。1.3啤酒廢水的處理工藝由于啤酒廢水的BOD/COD值約為0.67～0.80[9]，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于0.3，因此可生化性好，目前國(guó)內(nèi)外普遍使用生化法處理啤酒廢水。與其他方法相比，生化法具有工藝成熟、處理效率高以及運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)，值得進(jìn)行進(jìn)一步地研究和探索。隨著國(guó)家排放政策的優(yōu)化與提高，單一的處理方法已無(wú)法滿足排放要求，只有將多種方法組合起來(lái)才能有效地提高去除率，目前廣泛推薦使用厭氧和好氧工藝相結(jié)合的聯(lián)合工藝，利用前一階段的厭氧工藝將大分子有機(jī)物轉(zhuǎn)化為小分子有機(jī)物，降低有機(jī)負(fù)荷，再由后段的好氧工藝對(duì)小分子有機(jī)物進(jìn)行進(jìn)一步的降解，這樣不僅可以提高去除率，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)也可以降低基建費(fèi)用和運(yùn)行成本，實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)效益統(tǒng)一的目標(biāo)。每一種工藝都各有其優(yōu)缺點(diǎn)，啤酒企業(yè)應(yīng)根據(jù)其實(shí)際的水質(zhì)和水量合理地選擇處理工藝，以最大化工藝的處理效果。1.3.1好氧生物處理工藝好氧生物處理是指利用好氧微生物在氧氣充足的條件下與啤酒廢水發(fā)生反應(yīng)，從而達(dá)到降解有機(jī)物的目的。根據(jù)微生物生長(zhǎng)狀態(tài)的不同，好氧生物處理可分為兩大類，一類是微生物呈懸浮態(tài)的活性污泥法，其中，好氧顆粒污泥由于生長(zhǎng)速度快，因而其大小范圍很廣，直徑約為0.3-5.0毫米，據(jù)實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，隨著直徑的不斷增大，好氧顆粒污泥會(huì)經(jīng)歷一系列的形態(tài)和物理變化，這些變化可能會(huì)給系統(tǒng)運(yùn)行帶來(lái)問(wèn)題[10]。而另一類是微生物呈附著態(tài)的生物膜法[11]。好氧生物處理工藝處理速度快、出水水質(zhì)好、氣味小，但是運(yùn)行成本高，主要適用于中、低濃度的有機(jī)廢水。（1）SBR工藝溫丙奎等[12]采用SBR工藝處理廣東省的一家啤酒分裝廠生產(chǎn)的廢水，運(yùn)行過(guò)程共分為5個(gè)階段：進(jìn)水期0.5h、反應(yīng)期10h、沉淀期1h、排水排泥期0.5h以及閑置期，處理周期共計(jì)12h，這五個(gè)階段均在SBR反應(yīng)池內(nèi)進(jìn)行。經(jīng)過(guò)12個(gè)小時(shí)的SBR工藝處理后，使得原來(lái)進(jìn)水的1200mg/L以上COD降至200mg/L以下，去除率超過(guò)80%。位于金沙江流域的云南某啤酒公司在設(shè)計(jì)廢水處理工藝時(shí)設(shè)計(jì)了兩座SBR反應(yīng)池，將消化后的廢水引入SBR池內(nèi)，在計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)下，廢水經(jīng)池內(nèi)活性污泥的降解作用后，由兩套旋轉(zhuǎn)潷水器將上層清夜排入貯水池內(nèi)，其COD去除率為71.7%、BOD5去除率為86.0%、SS去除率為58.2%，經(jīng)過(guò)整套工藝處理后的最終出水達(dá)到國(guó)家一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。由于SBR工藝集進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀于一體，因此無(wú)需再設(shè)置調(diào)節(jié)池、二沉池和污泥回流等設(shè)備，大大減少了占地面積，管理更加方便，基建費(fèi)用及運(yùn)行成本大幅度減少，其間歇運(yùn)行的模式使得污泥不易發(fā)生膨脹現(xiàn)象，因此，SBR工藝尤其適用于排放量小、有機(jī)物濃度高、難降解、廢液排放間歇的中小型企業(yè)[13]。（2）CASS工藝王貴華等[14]選用湖北金龍泉啤酒（孝感）有限公司的CASS工藝系統(tǒng)進(jìn)行研究，其核心構(gòu)筑物CASS反應(yīng)池由生物選擇區(qū)、預(yù)反應(yīng)區(qū)和主反應(yīng)區(qū)三部分共同構(gòu)成。整套工藝系統(tǒng)的操作處理過(guò)程共分為4個(gè)階段：進(jìn)水、無(wú)進(jìn)水曝氣2h、沉淀1h以及潷水1h，共計(jì)4h，此為一個(gè)循環(huán)處理周期。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，經(jīng)過(guò)兩個(gè)并聯(lián)運(yùn)行的CASS池處理后，其水質(zhì)：CODCr由1800mg/L降至100mg/L以下，BOD5由950mg/L降至200mg/L以下，SS由250mg/L降至70mg/L以下，約95%左右的有機(jī)污染物（以CODcr計(jì)）可從啤酒廢水中除去，并且污泥的性質(zhì)很穩(wěn)定。廣東某啤酒廠選用CASS反應(yīng)池作為好氧階段的處理構(gòu)筑物對(duì)啤酒廢水進(jìn)行降解處理。CASS反應(yīng)池內(nèi)的活性污泥培養(yǎng)馴化成功后即可投入運(yùn)行，將經(jīng)過(guò)UASB反應(yīng)器處理后的廢水引入CASS反應(yīng)池內(nèi)，經(jīng)過(guò)進(jìn)水、曝氣、沉淀后由潷水器將上清液達(dá)標(biāo)排放。由于增加了UASB反應(yīng)器的厭氧處理，使得CASS反應(yīng)池的運(yùn)行周期由12h減至8h，另外也使得反應(yīng)池的產(chǎn)泥率大大降低，節(jié)省了污泥處理費(fèi)用。由于CASS工藝是對(duì)SBR工藝進(jìn)行了改進(jìn)而得到的一種新型工藝，因此它同樣具有基建費(fèi)用及運(yùn)行成本低，占地面積小，結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)。此外，由于CASS工藝具有連續(xù)進(jìn)水，間歇排水的運(yùn)行特點(diǎn)，因此解決了SBR法間歇進(jìn)水不適用大部分廢水連續(xù)排水的情況，在SBR工藝的基礎(chǔ)上拓寬了應(yīng)用范圍。CASS反應(yīng)池的預(yù)反應(yīng)區(qū)應(yīng)控制在缺氧狀態(tài)[15]，這樣可以提高去除難降解有機(jī)物的效果。（3）生物轉(zhuǎn)盤法劉亞紅[16]采用生物轉(zhuǎn)盤工藝對(duì)人工配置的模擬啤酒廢水水樣進(jìn)行處理試驗(yàn)，該試驗(yàn)采用活性污泥掛膜法，在連續(xù)運(yùn)行一周后轉(zhuǎn)盤上覆蓋了一層薄薄的淺黃色生物膜，隨著COD負(fù)荷的不斷提高，生物膜逐漸變厚，顏色變深，半個(gè)月后，出水COD穩(wěn)定，此時(shí)掛膜成功，可以用啤酒廢水進(jìn)行測(cè)試。根據(jù)不同工況下運(yùn)行數(shù)據(jù)的綜合比較來(lái)看，當(dāng)進(jìn)水中生化需氧量為1558mg/L時(shí)，選擇水力停留時(shí)間為4h、轉(zhuǎn)速為2.5rpm、pH值為6.5～7.5、水溫為20℃的運(yùn)行條件，COD的去除率最高，可將出水COD濃度穩(wěn)定在400mg/L左右。生物轉(zhuǎn)盤法是一種早期用于處理啤酒廢水的技術(shù)，運(yùn)行穩(wěn)定，耐沖擊負(fù)荷，無(wú)污泥膨脹現(xiàn)象，但是容易受到溫度的影響，因此不適宜在低溫地區(qū)使用。（4）生物接觸氧化法曹敬華等[17]利用推流式生物接觸氧化法處理啤酒廢水，試驗(yàn)中將生物接觸氧化池由原先的多級(jí)串連改為多點(diǎn)進(jìn)水以均分負(fù)荷，改善前端有機(jī)物負(fù)荷過(guò)高導(dǎo)致供養(yǎng)不足的問(wèn)題，設(shè)定水力停留時(shí)間為9h，在生物接觸氧化池內(nèi)裝有半軟性生物填料，以提供微生物附著生長(zhǎng)的媒介，經(jīng)池內(nèi)微生物的分解代謝作用后，其出水由原先進(jìn)水CODCr2280mg/L，BOD51050mg/L，SS685mg/L降至CODCr≤150mg/L，BOD5≤60mg/L，SS≤200mg/L。從廢水中的有機(jī)物濃度從1500mg/L～2800mg/L降至200mg/L～300mg/L的數(shù)據(jù)中可以看出生物接觸氧化法對(duì)降解有機(jī)物具有較好的處理效果。遼寧丹東啤酒廠選用生物接觸氧化法對(duì)其產(chǎn)生的啤酒廢水進(jìn)行降解處理，設(shè)計(jì)了一座3廊道的生物接觸氧化池，池內(nèi)裝有球狀多孔塑料填料，并配有3臺(tái)鼓風(fēng)曝氣器，將水解池出水引入生物接觸氧化池內(nèi)，依靠在填料表面附著生長(zhǎng)的微生物進(jìn)行好氧處理降解有機(jī)污染物，后將出水排入氣浮池內(nèi)進(jìn)行泥水分離。經(jīng)生物接觸氧化池處理后，出水COD由1048mg/L降至46mg/L，去除率可達(dá)80%以上，因其處理效果良好，運(yùn)行費(fèi)用較低，而值得廣泛推廣應(yīng)用。生物接觸氧化法目前在國(guó)內(nèi)用于處理啤酒廢水的應(yīng)用較多，該方法具有充氧條件良好、處理量大、不存在污泥膨脹問(wèn)題、耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)、污泥產(chǎn)率較低等優(yōu)點(diǎn)[4]。而對(duì)于其中的生物膜填料研究人員們也進(jìn)行了較長(zhǎng)時(shí)間的研究與試驗(yàn)，常見(jiàn)的填料有組合填料、彈性立體填料、懸浮球填料等，隨著技術(shù)進(jìn)步，特別是近幾年研制開發(fā)出新型半軟性組合填料，使生物接觸氧化法處理啤酒廢水的前景更加廣闊[18]。1.3.2厭氧生物處理工藝厭氧生物處理，顧名思義，即通過(guò)厭氧微生物的作用來(lái)降解廢水中的有機(jī)物，該過(guò)程主要包含兩種類型的反應(yīng)驅(qū)動(dòng)：產(chǎn)酸和產(chǎn)甲烷[19]。與好氧生物處理工藝相比，厭氧生物處理工藝具有能耗低、剩余污泥少、可回收能量（CH4）、投資及運(yùn)行費(fèi)用低、能夠降解好氧微生物無(wú)法降解的有機(jī)物質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)鹽需求少等優(yōu)勢(shì)，但它也存在著處理速度慢、反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、處理構(gòu)筑物容積大等缺點(diǎn)，特別適用于處理高濃度有機(jī)廢水。（1）UASB工藝潘紅等[20]采用UASB工藝對(duì)啤酒廢水進(jìn)行處理，以去除大量的COD和SS，試驗(yàn)運(yùn)行過(guò)程中UASB反應(yīng)器內(nèi)的接種污泥取自某城市污水廠，溫度控制在35℃～40℃范圍內(nèi)，為了防止甲烷菌的活性受到酸性條件的影響，因此利用石灰將pH值調(diào)至6.5～7.5，每個(gè)階段均以COD去除率為指標(biāo)，當(dāng)COD去除率恒定在80%左右時(shí)，可以適當(dāng)加大進(jìn)水量以提高負(fù)荷，運(yùn)行3個(gè)月后即可達(dá)到正常負(fù)荷運(yùn)行，COD去除率穩(wěn)定在90%左右，由此可見(jiàn)，UASB工藝對(duì)于有機(jī)廢水具有較好的處理效果，非常適合處理啤酒廢水。近年來(lái)，UASB工藝作為一種流行的污水厭氧處理技術(shù)[21]，已成功應(yīng)用于城市污水和工業(yè)廢水的處理中[22]。其反應(yīng)器集生物反應(yīng)和沉淀分離于一體，設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，此外還具有可能量回收、有機(jī)負(fù)荷率及去除率較高、無(wú)需攪拌裝置、污泥產(chǎn)生率較低、耐沖擊負(fù)荷能力較強(qiáng)和能更好地適應(yīng)溫度及pH的變化等優(yōu)點(diǎn)[23]。（2）IC工藝谷成國(guó)[24]采用IC工藝對(duì)啤酒廢水進(jìn)行處理，利用2個(gè)月的時(shí)間使整套系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。廢水通過(guò)IC反應(yīng)器底部的布水系統(tǒng)均勻地進(jìn)入第一反應(yīng)室，與其中的顆粒污泥進(jìn)行接觸混合降解，然后進(jìn)入三相分離器，完成第一個(gè)內(nèi)循環(huán)，而在第二反應(yīng)室內(nèi)由顆粒污泥進(jìn)一步降解在第一反應(yīng)室內(nèi)未能降解的有機(jī)物質(zhì)，然后進(jìn)入三相分離器，完成第二個(gè)內(nèi)循環(huán)，進(jìn)一步提高有機(jī)物的去除率。啤酒廢水進(jìn)水水質(zhì)為：總化學(xué)需氧量CODCr為2000mg/L～2800mg/L、總生化需氧量BOD5為1000mg/L～1300mg/L、總懸浮物TSS為600mg/L～1200mg/L，經(jīng)過(guò)IC反應(yīng)器處理后，其反應(yīng)器的出水水質(zhì)如下：總化學(xué)需氧量CODCr為100mg/L、總生化需氧量BOD5為150mg/L、總懸浮物TSS為600mg/L，通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，IC反應(yīng)器去除了大量的有機(jī)物。通過(guò)上下兩個(gè)UASB反應(yīng)器疊加串聯(lián)，不僅提高了去除效果，保證出水水質(zhì)，而且有效地節(jié)省了土地面積的，適用于用地緊張的啤酒企業(yè)進(jìn)行廢水處理，此外第一反應(yīng)室高負(fù)荷，第二反應(yīng)室低負(fù)荷的設(shè)計(jì)能夠有效提高反應(yīng)器的耐沖擊負(fù)荷能力，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，但是其結(jié)構(gòu)較UASB反應(yīng)器復(fù)雜些，更難管理維護(hù)。（3）水解酸化工藝石家莊珠江啤酒有限公司選用水解酸化工藝作為廢水前處理，使難降解有機(jī)物轉(zhuǎn)化成易降解有機(jī)物，為進(jìn)一步優(yōu)化生物降解處理提供了可生物降解的基質(zhì)，提高整套工藝系統(tǒng)的去除效果，此外還可去除部分COD，其COD去除率為50%左右。接著其出水將進(jìn)入接觸氧化池進(jìn)行好氧處理，進(jìn)一步去除有機(jī)污染物。劉勇等[25]利用HUSB+改良型SBR工藝對(duì)廢水進(jìn)行處理，運(yùn)行過(guò)程中廢水經(jīng)配水管均勻地進(jìn)入水解池的底部，懸浮物與膠體顆粒被污泥床中的污泥吸附，大分子有機(jī)物通過(guò)其中的水解、產(chǎn)酸菌被降解成小分子有機(jī)物，進(jìn)一步提高廢水的可生化性，降低對(duì)后續(xù)好氧處理工藝的有機(jī)負(fù)荷，為其穩(wěn)定運(yùn)行提供有利條件，同時(shí)還可以去除一部分的COD。根據(jù)運(yùn)行數(shù)據(jù)可以看出，水解池將進(jìn)水COD873mg/L降至515mg/L，SS186mg/L降至122mg/L，其平均去除率分別為41.0%、35.1%，出水pH為7.7，有效降低了對(duì)后續(xù)構(gòu)筑物的有機(jī)負(fù)荷。水解酸化工藝的核心是水解升流式污泥床（HUSB）反應(yīng)器[26]，是一種預(yù)處理工藝，其主要功能是提高啤酒廢水的可生化性，隨后還需增設(shè)其它工藝來(lái)進(jìn)一步去除有機(jī)物，完成甲烷化過(guò)程，目前使用最多的是水解酸化+生物接觸氧化法。1.3.3組合工藝單一的某一種處理工藝對(duì)于啤酒廢水的處理效果不佳，而且各有其優(yōu)缺點(diǎn)，為了進(jìn)一步提高有機(jī)物的去除率以及最大可能的揚(yáng)長(zhǎng)避短，厭氧—好氧聯(lián)合工藝被逐漸推廣和應(yīng)用，在處理啤酒廢水方面更具優(yōu)勢(shì)[27]。啤酒廢水中含有許多復(fù)雜的有機(jī)物，這些有機(jī)物對(duì)于好氧生物處理而言是難生物降解或不能生物降解的，但是通過(guò)厭氧菌可以將它們分解為較小分子的有機(jī)物，然后再通過(guò)好氧菌進(jìn)行進(jìn)一步分解，可以明顯提高去除有機(jī)物的效果。厭氧處理工藝一般選用UASB反應(yīng)器及其改進(jìn)反應(yīng)器和水解酸化等，而好氧處理工藝通常較多采用氧化溝、SBR及其改進(jìn)工藝以及接觸氧化法等。（1）厭氧水解酸化+生物接觸氧化工藝?yán)罴t霞等[28]對(duì)厭氧水解酸化+生物接觸氧化工藝在啤酒廢水處理中的應(yīng)用展開了深入研究，以衡水市啤酒廠廢水為研究對(duì)象，廢水先經(jīng)過(guò)水解酸化池進(jìn)行預(yù)處理，設(shè)計(jì)停留時(shí)間為6h，在厭氧菌的作用下，將大分子有機(jī)物降解成小分子有機(jī)物，提高廢水可生化性，同時(shí)去除部分COD，其出水均勻進(jìn)入2座生物接觸氧化池，設(shè)計(jì)停留時(shí)間為10h，利用其中的好氧菌對(duì)有機(jī)物進(jìn)行進(jìn)一步降解，使出水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。該啤酒廢水水質(zhì)為COD2000mg/L、BOD1200mg/L、SS500mg/L，經(jīng)厭氧水解酸化+生物接觸氧化工藝處理后CODcr、BOD5、SS平均去除率分別為95.6%、96.5%、90.4%，出水水質(zhì)好。該工藝使得經(jīng)過(guò)水解酸化后的廢水可生化性增強(qiáng)，為后續(xù)生物接觸氧化法提供有利條件，耐水量及水質(zhì)沖擊負(fù)荷，可起到調(diào)節(jié)池的作用，之后再進(jìn)入生物接觸氧化池，使得系統(tǒng)產(chǎn)生的污泥量少，不存在污泥膨脹問(wèn)題，提高出水水質(zhì)，使系統(tǒng)出水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。圖1-1厭氧水解酸化+生物接觸氧化工藝流程圖（2）UASB+SBR工藝劉華鋒等[29]對(duì)UASB+SBR工藝在啤酒廢水處理中的應(yīng)用展開了深入研究，以陜西某啤酒生產(chǎn)企業(yè)的出水為研究對(duì)象，該企業(yè)因水質(zhì)沒(méi)有達(dá)到最新頒布的污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)而對(duì)原先工藝進(jìn)行改造，改造后采用了UASB+SBR工藝處理啤酒廢水。該企業(yè)設(shè)計(jì)了2座UASB反應(yīng)器，廢水通過(guò)配水管均勻地進(jìn)入反應(yīng)器底部并向上流動(dòng)，與反應(yīng)區(qū)內(nèi)的顆粒污泥混合接觸，廢水中的有機(jī)物在厭氧微生物的分解作用下被有效去除，然后廢水進(jìn)入三相分離器，實(shí)現(xiàn)氣液固三相有效分離，接著澄清水從沉淀區(qū)上部流出，進(jìn)入SBR池，由其中的好氧菌對(duì)剩余有機(jī)物進(jìn)行進(jìn)一步降解去除。數(shù)據(jù)顯示，該啤酒廢水的進(jìn)水水質(zhì)為CODCr1500mg/L，BOD5750mg/L，SS600mg/L，經(jīng)UASB反應(yīng)器處理后其出水水質(zhì)為CODCr450mg/L，BOD5225mg/L，SS540mg/L，后又經(jīng)SBR池處理后其出水水質(zhì)為CODCr36mg/L，BOD58.55mg/L，SS108mg/L，經(jīng)過(guò)整套系統(tǒng)處理后，其出水水質(zhì)為CODCr34.5mg/L，BOD58.2mg/L，SS17mg/L，達(dá)到了污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)，由此可見(jiàn)UASB+SBR工藝處理效率高，運(yùn)行穩(wěn)定。該工藝與水解酸化厭氧法相比，UASB反應(yīng)器的耐沖擊負(fù)荷能力更強(qiáng)、去除效果更好、污泥產(chǎn)率較低，并且能夠大大減輕對(duì)后續(xù)SBR工藝處理過(guò)程中的BOD負(fù)荷、占地面積小、結(jié)構(gòu)緊湊、運(yùn)行成本及維護(hù)費(fèi)用低、回收后的沼氣可作為能源以供熱或發(fā)電或作其他用途；SBR工藝能夠進(jìn)一步降低厭氧處理出水中CODCr和BOD5等指標(biāo)的濃度，提高去除率，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。圖1-2UASB+SBR工藝流程圖（3）EGSB+生物接觸氧化工藝丁振宇等[30]利用EGSB+生物接觸氧化工藝對(duì)黑龍江華潤(rùn)啤酒有限公司的啤酒廢水進(jìn)行了處理試驗(yàn)，本試驗(yàn)設(shè)計(jì)了2座EGSB反應(yīng)器，EGSB反應(yīng)器是在UASB反應(yīng)器的基礎(chǔ)上開發(fā)而來(lái)的，采用較大的高徑比和回流比，可加快水流的上升速度，使得污泥床呈膨脹狀態(tài)，通過(guò)這種方式能夠使廢水與顆粒污泥混合接觸地更加充分，從而提高處理效率。廢水經(jīng)整個(gè)系統(tǒng)處理后其出水由原先進(jìn)水CODCr2000mg/L～3500mg/L，BOD51000mg/L～1700mg/L，SS800mg/L～1000mg/L降為CODCr50mg/L～70mg/L，BOD510mg/L～15mg/L，SS30mg/L～50mg/L，其中EGSB反應(yīng)器出水穩(wěn)定在700mg/L，而生物接觸氧化法進(jìn)一步降解有機(jī)物，其出水穩(wěn)定在50mg/L，由此可見(jiàn)，該工藝是啤酒高濃度有機(jī)廢水處理的一種有效方法。在該工藝系統(tǒng)中，與UASB反應(yīng)器相比，EGSB反應(yīng)器的傳質(zhì)效果更好、去除率更高、占地面積更小，此外由于廢水與顆粒污泥混合接觸地更加充分，因此產(chǎn)生的沼氣量更多，經(jīng)濟(jì)性好。圖1-3EGSB+生物接觸氧化工藝流程圖（4）UASB+生物接觸氧化工藝黑龍江新三星集團(tuán)公司啤酒廠將UASB反應(yīng)池作為處理啤酒廢水的主要構(gòu)筑物，設(shè)計(jì)了兩座UASB反應(yīng)池，為了最大可能地降低溫度對(duì)污染物的處理效果，因而將其置于室內(nèi)，另外為了防止UASB反應(yīng)池發(fā)生酸化現(xiàn)象，需不斷地在調(diào)節(jié)池內(nèi)加堿使其pH維持在適宜范圍內(nèi)。在反應(yīng)池底部設(shè)置了均勻布水系統(tǒng)，廢水通過(guò)32根布水支管均勻地分配到整個(gè)反應(yīng)器底部，與污泥床區(qū)內(nèi)的絮狀污泥進(jìn)行混合接觸，該區(qū)域是有機(jī)物降解的主要場(chǎng)所，隨后有機(jī)物被降解形成沼氣，隨著水流不斷上升進(jìn)入三相分離器，通過(guò)三相分離器的作用，可以有效地實(shí)現(xiàn)沼氣、污泥和出水的分離。經(jīng)過(guò)不斷地調(diào)試運(yùn)行后，該UASB反應(yīng)池的COD去除率穩(wěn)定維持在85%左右。然后出水進(jìn)入2座兩級(jí)生物接觸氧化池，利用好氧菌對(duì)剩余的有機(jī)污染物進(jìn)行進(jìn)一步降解。經(jīng)過(guò)整套系統(tǒng)運(yùn)行處理后，進(jìn)水CODcr由2100mg/L降至42.5mg/L，SS由566mg/L降至11.5mg/L，滿足排放標(biāo)準(zhǔn)，去除效率高，出水水質(zhì)好。整套處理工藝具有耐沖擊負(fù)荷、出水水質(zhì)穩(wěn)定、污泥產(chǎn)率較低等優(yōu)點(diǎn)，但是由于UASB反應(yīng)器在投入運(yùn)行前所需接種泥量較多，因此投加接種污泥的工作量較大，增加了操作的繁雜性。圖1-4UASB+生物接觸氧化工藝流程圖（5）UASB+CAST工藝江蘇某啤酒廠通過(guò)比較各種工藝后選擇了UASB+CAST工藝作為該廠啤酒廢水的處理工藝，該廠廢水水質(zhì)為：COD在1500-2500mg/L范圍內(nèi)，BOD5在1000-1600mg/L范圍內(nèi)，SS在250-400mg/L范圍內(nèi)。廢水經(jīng)調(diào)節(jié)池均量均質(zhì)后進(jìn)入U(xiǎn)ASB反應(yīng)池內(nèi)，UASB反應(yīng)池在調(diào)試階段采用絮狀消化污泥培養(yǎng)馴化甲烷菌，后經(jīng)3個(gè)月運(yùn)行，其COD去除率穩(wěn)定維持在90%左右。然后UASB反應(yīng)池出水進(jìn)入CAST池內(nèi)進(jìn)行好氧處理。經(jīng)整套工藝處理后，其COD去除率可達(dá)96%，由此可見(jiàn)，該套工藝系統(tǒng)對(duì)于啤酒廢水的處理效果良好，值得推廣應(yīng)用。該工藝系統(tǒng)具有操作簡(jiǎn)單、處理效率高、易于重啟等優(yōu)點(diǎn)，此外，與生物接觸氧化池相比，CAST池更易于自動(dòng)化控制且占地小，無(wú)需二沉池，有利于降低土建量。圖1-5UASB+CAST工藝流程圖UBF+SBR工藝河南某啤酒有限公司采用UBF+SBR工藝作為該公司啤酒廢水的處理工藝。該套工藝設(shè)計(jì)了1座UBF反應(yīng)器，廢水經(jīng)調(diào)節(jié)池均量均質(zhì)后進(jìn)入U(xiǎn)BF反應(yīng)器內(nèi)，反應(yīng)器內(nèi)采用盾式組合填料，微生物在填料表面附著生長(zhǎng)形成高活性的生物膜，脫落的生物膜能夠提高顆粒污泥的生長(zhǎng)速度，有利于增強(qiáng)對(duì)污染物的去除效果。接著出水進(jìn)入2座SBR池，該SBR池以12h為一個(gè)循環(huán)周期，經(jīng)其好氧處理后的出水水質(zhì)為CODCr67mg/L，BOD512mg/L，SS96mg/L，達(dá)到了國(guó)家啤酒工業(yè)廢水排放標(biāo)準(zhǔn)。該套工藝因投資運(yùn)行費(fèi)用較低以及占地面積較小而較適用于中小型啤酒廠，此外，與UASB反應(yīng)器相比，UBF反應(yīng)器受低溫影響較小，更易于啟動(dòng)，接著厭氧出水經(jīng)交替運(yùn)行的兩座SBR池好氧處理，即提高了設(shè)備的利用率，同時(shí)也保證了出水水質(zhì)能夠達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。圖1-6UBF+SBR工藝流程圖1.4啤酒廢水的處理工藝比較表1-1啤酒廢水處理工藝的優(yōu)缺點(diǎn)處理工藝優(yōu)勢(shì)劣勢(shì)SBR法占地面積少；管理方便；基建費(fèi)用及運(yùn)行成本較低；其間歇運(yùn)行的模式使得污泥不易發(fā)生膨脹現(xiàn)象具有較高的自動(dòng)化要求；對(duì)潷水器的要求較高；由于不設(shè)初沉池，易產(chǎn)生浮渣生物接觸氧化法有較高的容積負(fù)荷，容易適應(yīng)水質(zhì)情況；產(chǎn)生的剩余污泥量相對(duì)較少，污泥膨脹問(wèn)題基本不會(huì)發(fā)生；基建費(fèi)用較低假如工藝存在著設(shè)計(jì)問(wèn)題或者是運(yùn)行問(wèn)題，那么就容易導(dǎo)致堵塞情況出現(xiàn)；假如布水曝氣出現(xiàn)了不均勻的情況，那么也很容易造成局部存在死角UASB法能夠完成污泥的顆?；幚?；對(duì)于生物固體而言，其停留時(shí)間能夠?qū)崿F(xiàn)100d；能夠完成一體化的氣固液三相分離；堵塞情況較少所形成的污染物想要實(shí)現(xiàn)降解非常困難續(xù)表1-1CASS法便于管理；工藝流程相對(duì)簡(jiǎn)單；工藝運(yùn)行相對(duì)較為流暢；成本較低具有較高的自動(dòng)化要求；需要配置較多儀表和設(shè)備水解酸化法能夠使得污水的可生化性提高；能夠順帶處理污泥；消耗的電能相對(duì)較少；大幅度降低后續(xù)構(gòu)筑物的負(fù)荷如果有較大排泥量的話，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)里的污泥總量降低，進(jìn)而使得處理效果變差由于啤酒廢水的BOD/COD值遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于0.3，可生化性強(qiáng)，因此非常適合利用生化法進(jìn)行處理，其中通過(guò)表1-1中對(duì)于幾種單一處理方法的優(yōu)缺點(diǎn)分析，再結(jié)合本文所需要處理的啤酒廢水的水質(zhì)而言，具有較高的BOD、COD負(fù)荷，因此本文選擇UASB+CASS組合工藝。近年來(lái)UASB+CASS組合工藝得到了越來(lái)越多的工程實(shí)施，該組合工藝結(jié)合了各自的優(yōu)點(diǎn)，如便于管理、能夠完成一體化的氣液固三相分離、處理效率高、出水水質(zhì)好等，能夠經(jīng)濟(jì)有效地處理啤酒廢水使其達(dá)標(biāo)排放。

設(shè)計(jì)任務(wù)及概況2.1任務(wù)及依據(jù)2.1.1設(shè)計(jì)任務(wù)江西南昌某啤酒有限公司年產(chǎn)25萬(wàn)噸啤酒，會(huì)產(chǎn)生大量廢水，廢水中含有大量無(wú)毒有害的高濃度可降解有機(jī)污染物，會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重危害。根據(jù)國(guó)家對(duì)于環(huán)境保護(hù)的相關(guān)政策及要求，企業(yè)決定興建一座污水處理廠，對(duì)在生產(chǎn)啤酒過(guò)程中產(chǎn)生的廢水進(jìn)行處理，以達(dá)到GB19821-2005《啤酒工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中各污染物指標(biāo)的排放要求。2.1.2設(shè)計(jì)依據(jù)及原則如果想要達(dá)到較好的處理效果，那么一定要選擇合理的工藝方案，一個(gè)合理的工藝方案不但能夠使得處理效果提高，同時(shí)還能夠使得運(yùn)行費(fèi)用得到合理分配。所以要基于當(dāng)?shù)貙?shí)際條件、設(shè)計(jì)規(guī)模、環(huán)保要求以及廢水水質(zhì)等多方因素，選擇經(jīng)濟(jì)性、先進(jìn)性均較好的處理工藝，然后再進(jìn)行一系列的分析比較，最終選定最佳工藝方案。在選擇啤酒廢水處理設(shè)施總體工藝方案時(shí)，需要遵循以下幾個(gè)原則：本文中所使用的工藝需成熟、優(yōu)秀、先進(jìn)，具有較強(qiáng)的水質(zhì)處理能力，還能夠使得運(yùn)行較為穩(wěn)定，可以確保出水水質(zhì)能夠滿足當(dāng)前的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。本文中所使用的工藝需能夠使得運(yùn)行費(fèi)用以及土建投資費(fèi)用合理，同時(shí)還不會(huì)造成土地資源及能源資源浪費(fèi)。本文中所使用的工藝需便于進(jìn)行管理，同時(shí)操作不宜過(guò)于繁瑣，運(yùn)行起來(lái)應(yīng)較為靈活，而且還可以通過(guò)進(jìn)水水質(zhì)水量等指標(biāo)，合理地調(diào)整工藝運(yùn)行參數(shù)及操作。本文中所使用的工藝需易于控制，盡量能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化控制，這樣能夠使得操作管理水平得到提升。本文中所使用的工藝需最大限度的使得環(huán)境受到的影響降低。2.2設(shè)計(jì)水量及水質(zhì)2.2.1設(shè)計(jì)水量本文按污水平均流量Q=5000m3/d，總流量變化系數(shù)KZ=1.84，則污水最大流量Qmax=5000×1.84=9200m3/d進(jìn)行設(shè)計(jì)。2.2.2設(shè)計(jì)水質(zhì)表2-1廢水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)CODcr/mg/LBOD5/mg/LSS/mg/LpH進(jìn)水水質(zhì)3000150060010排放標(biāo)準(zhǔn)≤80≤20≤706-92.3工藝設(shè)計(jì)方案的確定通過(guò)上述分析以及表1-1中對(duì)于幾種處理工藝的優(yōu)缺點(diǎn)比較，最終確定了利用UASB+CASS的組合工藝作為主要工藝來(lái)降解該啤酒有限公司產(chǎn)生的廢水。其工藝流程如圖2-1所示：圖2-1啤酒廢水處理工藝流程圖將啤酒廢水通過(guò)管網(wǎng)輸送到中格柵處，中格柵是由一組或多組相平行的金屬柵條制成的金屬框架，傾斜安置在廢水流經(jīng)的渠道上，以攔截污水中的大顆粒和漂浮物等雜質(zhì)，避免堵塞管網(wǎng)和保護(hù)后續(xù)的水泵等的設(shè)備。然后污水集中匯集至集水井，由提升泵提升至水力篩處，進(jìn)一步攔截呈懸浮或漂浮狀態(tài)的更為細(xì)小的固體污染物。接著污水進(jìn)入初沉池進(jìn)行沉淀，有效去除細(xì)小懸浮物，本設(shè)計(jì)選用了最為常見(jiàn)的平流式沉淀池，污水從一端進(jìn)入，從另一端出水，適用于各種水量的污水處理，并且造價(jià)較低。接著初沉池的出水進(jìn)入調(diào)節(jié)池內(nèi)，進(jìn)行水質(zhì)水量的調(diào)節(jié)。在調(diào)節(jié)池內(nèi)利用在線pH計(jì)的pH值監(jiān)控計(jì)量泵將工業(yè)硫酸送入調(diào)節(jié)池內(nèi)，將調(diào)節(jié)池內(nèi)的pH值中和調(diào)節(jié)穩(wěn)定在6.5～7.5之間，以達(dá)到均質(zhì)均量的目的。調(diào)節(jié)池出水用泵連續(xù)送入U(xiǎn)ASB反應(yīng)器進(jìn)行厭氧消化，使難降解的有機(jī)物得以降解。本設(shè)計(jì)選用了矩形式UASB反應(yīng)器，污水從反應(yīng)器底部的補(bǔ)水管均勻地進(jìn)入反應(yīng)器內(nèi)與顆粒污泥進(jìn)行反應(yīng)，高效降解有機(jī)物，反應(yīng)器上方設(shè)有三相分離器，能夠使被分離的沼氣從上方的集氣罩收集至沼氣柜內(nèi)，被分離的污泥則自動(dòng)滑落到懸浮污泥層，而出水則從澄清區(qū)沿出水槽流出，實(shí)現(xiàn)氣液固三相分離。接著UASB反應(yīng)器的出水流入CASS反應(yīng)池中進(jìn)行好氧處理。廢水經(jīng)過(guò)CASS反應(yīng)池內(nèi)交替運(yùn)行的生物選擇區(qū)、缺氧區(qū)和主反應(yīng)區(qū)的處理后，進(jìn)一步降解有機(jī)物，其出水流入砂濾池進(jìn)行進(jìn)一步過(guò)濾，最終達(dá)標(biāo)排放，本設(shè)計(jì)的濾池選用了普通快濾式池，以單層石英砂作為濾料，為最終的排放限值把關(guān)。最后將經(jīng)過(guò)一系列處理后的廢水通過(guò)污水管網(wǎng)排入建有并投入運(yùn)營(yíng)的二級(jí)污水處理廠的城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)中進(jìn)行進(jìn)一步的處理。來(lái)自初沉池和CASS反應(yīng)池的剩余污泥先收集到集泥井后，再由污泥提升泵將污泥提升到污泥濃縮池內(nèi)進(jìn)行濃縮，以減小污泥體積，本設(shè)計(jì)選用了重力濃縮池，重力濃縮主要用于處理初沉污泥以及初沉污泥和剩余活性污泥的混合污泥，縮減污泥的間隙水。接著濃縮后的污泥進(jìn)入污泥脫水間，脫水間內(nèi)設(shè)有帶式壓濾機(jī)，能夠進(jìn)一步降低污泥的含水率，實(shí)現(xiàn)污泥的減量化。在進(jìn)行脫水之前要先對(duì)污泥進(jìn)行調(diào)理，以改善污泥的脫水性能。污泥經(jīng)過(guò)脫水后形成泥餅，裝車外運(yùn)處置。而污泥濃縮池和污泥脫水間產(chǎn)生的濾液則回流至中格柵前進(jìn)行重新處理。2.4各主要構(gòu)筑物處理情況表2-2各主要構(gòu)筑物處理情況一覽表處理單元項(xiàng)目CODcrBOD5SSpH進(jìn)水/(mg/L)3000150060010格柵至調(diào)節(jié)池去除率/%－－78.4－出水/(mg/L)30001500129.67UASB去除率/%83.39019.4－出水/(mg/L)5011501047CASS反應(yīng)池去除率/%83.58550.6－出水/(mg/L)8323527砂濾池去除率/%49.32025.6－出水/(mg/L)4218397排放標(biāo)準(zhǔn)出水/(mg/L)≤80≤20≤706-9

第三章污水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1格柵[31]大部分污水處理廠為了過(guò)濾污水，減少浮渣，一般都會(huì)將格柵作為預(yù)處理的第一道工序。對(duì)于格柵而言，大體上是由金屬柵條或者篩網(wǎng)構(gòu)成的，通常情況下會(huì)在一些管道上面進(jìn)行傾斜安裝，還可能安裝在污水進(jìn)口或者是廠區(qū)的端部，作用就是針對(duì)一些具有較大尺寸的雜質(zhì)進(jìn)行截留，以保證后續(xù)處理設(shè)施的正常運(yùn)行。格柵按清理方式的不同通常分為兩種，第一種是機(jī)械清理格柵，第二種是人工清理格柵。3.1.1格柵的設(shè)計(jì)要求①流速要滿足一定的范圍要求，最低不能小于0.6m/s，最高不能超過(guò)1.0m/s；②對(duì)于格柵前渠道而言，內(nèi)部所對(duì)應(yīng)的水流速度要滿足一定的范圍要求，最低不能小于0.4m/s，最高不能超過(guò)0.9m/s；③傾角要滿足一定的范圍要求，最低不能小于45°，最高不能超過(guò)75°；④在格柵間一定要進(jìn)行工作臺(tái)的安裝，同時(shí)工作臺(tái)的臺(tái)面需要比柵前最高設(shè)計(jì)水位高出0.5m；⑤對(duì)于所設(shè)置的工作臺(tái)而言，兩側(cè)過(guò)道寬度一定要超過(guò)0.7m，工作臺(tái)正面過(guò)道寬度，機(jī)械清除要超過(guò)1.5m；⑥污水處理系統(tǒng)前格柵柵條間隙，應(yīng)符合下列要求：人工清除25-40mm，機(jī)械清除16-25mm，最大間隙40mm。⑦柵渣量與地區(qū)的特點(diǎn)、格柵的間隙大小、污水流量以及下水道系統(tǒng)的類型等因素有關(guān)。在無(wú)當(dāng)?shù)剡\(yùn)行資料時(shí)，可采用：1）格柵間隙16-25mm：0.10-0.05m3柵渣/103m3污水；2）格柵間隙30-50mm：0.03-0.01m3柵渣/103m3污水。3.1.2格柵的設(shè)計(jì)參數(shù)第一個(gè)參數(shù)是柵條間隙的寬度，這里將其取為b=0.02m；第二個(gè)參數(shù)是格柵傾角，這里將其取為ɑ=60°；第三個(gè)參數(shù)是柵條寬度，這里將其取為S=0.01m；第四個(gè)參數(shù)是柵前水深，這里將其取為h=0.4m；第五個(gè)參數(shù)是過(guò)柵流速，這里將其取為v=0.9m/s；第六個(gè)參數(shù)是單位柵渣量，這里將其取為W=0.07m3柵渣/103m3污水；第七個(gè)參數(shù)是設(shè)計(jì)流量，這里將其取為Q=0.106m3/s。3.1.3柵條間隙數(shù)n（個(gè)）（3-1）式中：Qmax——最大設(shè)計(jì)流量，m3/s，取Qmax=0.106/2=0.053m3/s；ɑ——格柵傾角，°，取ɑ=60°；b——柵條間隙，m，取b=0.02m；h——柵前水深，m，取h=0.4m； v——過(guò)柵流速，m/s，取v=0.9m/s。設(shè)兩組格柵，同時(shí)工作，一格停用，一格工作校核。將數(shù)據(jù)代入上式，則柵條間隙數(shù)為：3.1.4柵槽寬度B（m）（3-2）式中：S——柵條寬度，m，取0.01m。則中格柵3.1.5進(jìn)水渠道漸寬部分的長(zhǎng)度l1（m）（3-3）式中：B1——進(jìn)水渠寬，m，；——進(jìn)水渠道漸寬部分的展開角度，一般可采用20°。將數(shù)據(jù)代入上式得：3.1.6柵槽與出水渠道連接處的漸窄部分長(zhǎng)度l2（m）3.1.7過(guò)柵水頭損失h1（m）（3-4）（3-5）（3-6）式中：h0——計(jì)算水頭損失，m；g——重力加速度，m/s2，取g=9.8m/s2；k——系數(shù)，格柵受污染堵塞時(shí)水頭損失增大倍數(shù)，一般采用3；——阻力系數(shù)，其值與柵條斷面形狀有關(guān)，可按設(shè)計(jì)手冊(cè)提供的計(jì)算公式和相關(guān)系數(shù)計(jì)算。設(shè)計(jì)時(shí)選擇將柵條斷面的迎水面還有背水面都設(shè)置成半圓形的矩形，則形狀系數(shù)β=1.67，將數(shù)據(jù)代入上式得：3.1.8柵后槽總高度H（m）（3-7）式中：h2——柵前渠道超高，m，取h2=0.3m。將數(shù)據(jù)代入上式得：3.1.9柵槽總長(zhǎng)度L（m）（3-8）式中：H1——柵前渠道深，m，而將數(shù)據(jù)代入上式得：3.1.10每日柵渣量W（m3/d）（3-9）式中：W1——單位體積污水柵渣量，m3/103m3污水，在格柵間隙是20mm的情況下，設(shè)柵渣量為每1000m3污水產(chǎn)0.07m3；KZ——污水流量總變化系數(shù)，取KZ=1.84。將數(shù)據(jù)代入上式得：可采用人工清渣。3.2水力篩[32]水力篩是一種利用孔眼材料有效截留廢水中尺寸較小的懸浮物，保證后續(xù)處理設(shè)備能夠正常運(yùn)行以及防止管路堵塞的過(guò)濾裝置。3.2.1水力篩的設(shè)計(jì)參數(shù)最大設(shè)計(jì)流量Q=9200m3/d=383.3m3/h。3.2.2機(jī)型選取選用HS-150型水力篩四臺(tái)（三用一備），其尺寸如表3-1所示：表3-1HS-150型水力篩尺寸表型號(hào)HS-150篩網(wǎng)間隙/mm1.5處理量/m3/h130A/mm1550B/mm1500B1/mm1600C/mm2100D/mm1300D1/mm1570E/mm900F/mm350G/mm550d/mm183.3初沉池[33]初沉池作為一級(jí)處理系統(tǒng)的主要處理構(gòu)筑物，其作用是對(duì)污水中密度較大的固體懸浮物進(jìn)行沉淀分離，以減輕后續(xù)生物處理的負(fù)荷并防止無(wú)機(jī)懸浮物對(duì)生物處理的不利影響。當(dāng)污水進(jìn)入初沉池后流速迅速減小至0.02m/s以下，從而極大地減小了水流夾帶懸浮物的能力，使懸浮物在重力作用下沉淀下來(lái)成為污泥，而相對(duì)密度小于1的細(xì)小漂浮物則浮至水面形成浮渣而除去。本文選用平流式沉淀池，其施工簡(jiǎn)單，造價(jià)低，且能較快適應(yīng)沖擊負(fù)荷和溫度變化。3.3.1初沉池的設(shè)計(jì)要求①當(dāng)污水為自流時(shí)，應(yīng)按每期的最大流量設(shè)計(jì)；②沉淀池的個(gè)數(shù)或分格數(shù)不應(yīng)小于2個(gè)，并宜按并列系列考慮；③池子的超高不應(yīng)小于0.3m；④當(dāng)沉淀池位置為初沉池時(shí)，沉淀時(shí)間一般在1.5-2.0h的區(qū)間內(nèi)，表面負(fù)荷一般在1.5-2.5m3/(m2·h)的區(qū)間內(nèi)。⑤池子的長(zhǎng)度與寬度之比大于4；池子的長(zhǎng)度與有效水深之比大于8，一般采用8-12；⑥一般按表面負(fù)荷計(jì)算，按水平流速校核，最大水平流速為7mm/s；⑦沉淀池的緩沖層高度，一般在0.3m到0.5m范圍內(nèi)；⑧方斗型的污泥斗的斜壁與水平面的傾角不宜小于60°，池底坡度一般在0.01到0.02范圍內(nèi)。3.3.2初沉池的設(shè)計(jì)參數(shù)第一個(gè)參數(shù)是最大設(shè)計(jì)流量，這里將其取為Qmax=9200m3/d；第二個(gè)參數(shù)是沉淀時(shí)間，這里將其取為t=1.5h；第三個(gè)參數(shù)是表面負(fù)荷，這里將其取為q’=2.0m3/(m2·h)；第四個(gè)參數(shù)是污泥斗斜壁與水平面的傾角，這里將其取為=60°；第五個(gè)參數(shù)是池底坡度，這里將其取為i=0.01。3.3.3沉淀池總面積A（m2）（3-10）式中：Qmax——最大設(shè)計(jì)流量，m3/s，取Qmax=9200m3/d=0.106m3/s；q’——表面負(fù)荷，m3/(m2·h)，取q’=2.0m3/(m2·h)。將數(shù)據(jù)代入上式得：3.3.4沉淀部分有效水深h2（m）（3-11）式中：t——沉淀時(shí)間，h，取t=1.5h。將數(shù)據(jù)代入上式得：3.3.5沉淀部分有效容積V’（m3）3.3.6沉淀池總長(zhǎng)度L（m）（3-12）式中：v——最大設(shè)計(jì)流量時(shí)的水平流速，mm/s，一般不大于5mm/s，取v=4.5mm/s。將數(shù)據(jù)代入上式得：3.3.7沉淀池總寬度B（m）3.3.8沉淀池?cái)?shù)量n（個(gè)）（3-13）式中：b——每個(gè)池子（或分格寬度），m，取b=4m；將數(shù)據(jù)代入上式得：3.3.9校核長(zhǎng)寬比符合設(shè)計(jì)要求。3.3.10污泥區(qū)總?cè)莘eV（m3）（3-14）式中：C0——沉淀池進(jìn)水的懸浮固體濃度，mg/L，取C0=370mg/L；C1——沉淀池出水的懸浮固體濃度，mg/L，取C1=370×60%=222mg/L（設(shè)初沉池去除率為40%）；γ——污泥容重，kg/m3，含水率在95%以上時(shí)，可取1000kg/m3；p0——污泥含水率，%，取p0=97%；T——兩次排泥時(shí)間間隔，d，取T=2d。將數(shù)據(jù)代入上式得：3.3.11單池污泥所需容積V’’（m3）3.3.12貯泥斗容積V1（m3）（3-15）式中：h4’’——梯形部分高度，m；f1——貯泥斗上口面積，m2；f2——貯泥斗下口面積，m2。設(shè)斗下口寬0.5m，上口寬5.0m，傾角為60°，則貯泥斗高度h4’’可按下式可計(jì)算得：將數(shù)據(jù)代入上式得：3.3.13污泥斗以上梯形部分污泥容積V2（m3）（3-16）式中：l1——梯形上底邊長(zhǎng)，m；l2——梯形下底邊長(zhǎng)，m；h4’——梯形部分的高度，m。設(shè)擋板距進(jìn)水口0.5m，距出水口0.3m，坡度為0.01，則：將數(shù)據(jù)代入上式得：3.3.14貯泥斗和梯形部分的污泥面積符合設(shè)計(jì)要求。3.3.15沉淀池總高度H（m）（3-17）式中：h1——沉淀池超高，m，取h1=0.3m；h2——沉淀區(qū)的有效深度，m；h3——設(shè)緩沖層高度，m，取h3=0.5m；h4——污泥區(qū)高度，m。將數(shù)據(jù)代入上式得：3.3.16刮泥機(jī)選型每座平流式沉淀池設(shè)一臺(tái)HJG型桁架式刮泥機(jī)，共兩臺(tái)，用于池底污泥刮集，其尺寸性能如表3-2所示：表3-2HJG型桁架式刮泥機(jī)尺寸性能[32]型號(hào)HJG-4跨距L/m4軌距LK/m4.3行走功率/kW0.37卷?yè)P(yáng)功率/kW0.4行走速度/m/min1.0提升速度/m/min0.85推薦池深/m3.5配套輕軌/kg/m153.4調(diào)節(jié)池[33]通常來(lái)說(shuō)工業(yè)廢水都有這樣一個(gè)特點(diǎn)：隨著時(shí)間的不斷變化，廢水的水質(zhì)以及水量也是相應(yīng)變化的，因此如果不對(duì)廢水的水質(zhì)以及水量參數(shù)進(jìn)行均衡調(diào)節(jié)，那么后續(xù)的工序一定會(huì)受到影響，為此大部分污水廠都會(huì)設(shè)計(jì)一個(gè)調(diào)節(jié)池以使得出水水質(zhì)均勻，在本文中也進(jìn)行了調(diào)節(jié)池的設(shè)計(jì)。3.4.1調(diào)節(jié)池的設(shè)計(jì)參數(shù)第一個(gè)參數(shù)是池體內(nèi)待處理廢水的停留時(shí)間，這里將其取為HRT=10h；第二個(gè)參數(shù)是平均設(shè)計(jì)流量，這里將其取為Q=5000m3/d。3.4.2調(diào)節(jié)池的有效容積V（m3）（3-10）式中：V——有效容積，m3；Q——平均設(shè)計(jì)流量，m3/h，取Q=5000/24/2=104.17m3/h；T——廢水停留時(shí)間，h，取T=10h。將數(shù)據(jù)代入上式得：3.4.3調(diào)節(jié)池的水面面積A（m2）（3-11）式中：A——調(diào)節(jié)池的水面面積，m2；H——調(diào)節(jié)池的有效水深，m，取H=4.5m；將數(shù)據(jù)代入上式得：3.4.4調(diào)節(jié)池的尺寸大小此處將池體的寬度取為B=8m，則其長(zhǎng)度，設(shè)超高為0.5m，則調(diào)節(jié)池的實(shí)際尺寸為：3.4.5估計(jì)藥劑量設(shè)進(jìn)水pH為10，則廢水中所含假設(shè)廢水中所含堿性物質(zhì)是氫氧化鈉，則則NaOH含量為：將pH調(diào)節(jié)至7，則廢水中所含則NaOH含量為：那么需要進(jìn)行中和的氫氧化鈉為：此處采用投酸中和法，將工業(yè)硫酸的濃度設(shè)為96%，同時(shí)將藥劑不能完全反應(yīng)的加大系數(shù)設(shè)為1.1，設(shè)所需理論硫酸量為Xkg/d，則此處在進(jìn)行藥劑投加之前，會(huì)先對(duì)工業(yè)硫酸進(jìn)行稀釋處理，將其濃度降低到3%，然后再通過(guò)計(jì)量泵將藥劑送入調(diào)節(jié)池內(nèi)將池內(nèi)pH中和至7左右，則此時(shí)酸溶液的投加量為：3.4.6調(diào)節(jié)池?cái)嚢杵鬟x型為了對(duì)廢水進(jìn)行有效處理，使廢水混合均勻，因此在調(diào)節(jié)池池體下方應(yīng)設(shè)置潛水?dāng)嚢铏C(jī)裝置。選用兩臺(tái)QJB1.5/6-260/3-980S潛水?dāng)嚢铏C(jī)，其性能如表3-3所示：表3-3QJB1.5/6-260/3-980S潛水?dāng)嚢铏C(jī)性能參數(shù)[32]型號(hào)QJB1.5/6-260/3-980S功率/kW1.5電流/A4葉輪直徑/mm260葉輪轉(zhuǎn)速/r/min980推力/N300重量/kg603.5UASB反應(yīng)器[34]在污水廠中UASB的核心作用就是處理含有溶解有機(jī)物的廢水進(jìn)行處理，對(duì)于本文待處理污水而言，其中所含有的SS含量并沒(méi)有大于COD含量的30%，因此預(yù)處理處無(wú)需使用，將其作為二級(jí)處理的主要構(gòu)筑物。對(duì)于UASB反應(yīng)器而言，是由三個(gè)部分構(gòu)成的，首先是配水區(qū)，其次是反應(yīng)區(qū)，最后是三相分離器，能夠?qū)崿F(xiàn)氣液固三相的分離。其中顆粒污泥由于其活性高、沉淀性能好，使得UASB反應(yīng)器能夠高效運(yùn)行。3.5.1UASB反應(yīng)器的設(shè)計(jì)要求①UASB系統(tǒng)內(nèi)廢水的上升流速一般在0.1-0.9m/h范圍內(nèi)；②反應(yīng)器高度一般在4-6m之間；③反應(yīng)器一般可采用矩形或圓形結(jié)構(gòu)，直徑或邊長(zhǎng)為5-30m，單池常用圓形，池組合可用矩形，采用共壁形式，節(jié)省占地和便于布水；④矩形池長(zhǎng)寬比在2：1以下較為合適；⑤三相分離器的傾角一般在45°到60°之間較為合適；⑥沉淀區(qū)水力表面負(fù)荷應(yīng)小于1.0m3/(m2·h)；⑦沉淀區(qū)的總水深應(yīng)大于1.5m；⑧沉淀區(qū)的水力停留時(shí)間應(yīng)在1.5-2.0h的范圍內(nèi)；⑨沉淀區(qū)斜面高度一般為0.5-1.0m；⑩欲達(dá)到氣液分離的目的，上、下兩組三角形集氣罩的斜邊必須重疊，且重疊的水平距離越大，氣液分離效果越好，重疊量一般應(yīng)達(dá)到10-20cm或由計(jì)算確定。3.5.2UASB反應(yīng)器的設(shè)計(jì)參數(shù)第一個(gè)參數(shù)是平均設(shè)計(jì)流量，這里將其取為Q=5000m3/d；第二個(gè)參數(shù)是進(jìn)水COD濃度，這里將其取為COD=3000mg/L，去除率為83.3%；第三個(gè)參數(shù)是容積負(fù)荷，這里將其取為NV=6.0kgCOD/(m3·d)；第四個(gè)參數(shù)是反應(yīng)器高度，這里將其取為H=6m；3.5.3反應(yīng)器容積V（m3）（3-12）式中：V——UASB反應(yīng)器的容積，m3；Q——廢水的平均設(shè)計(jì)流量，取Q=5000m3/d；S0——進(jìn)水有機(jī)物濃度，mgCOD/L，取S0=3000mgCOD/L；NV——進(jìn)水有機(jī)物容積負(fù)荷率，取NV=6.0kgCOD/(m3·d)。將數(shù)據(jù)代入上式得：設(shè)置四座UASB反應(yīng)器，則每座UASB反應(yīng)器的容積V’為625m3，處理水量Q’=208.33/4=52.08m3/h。3.5.4反應(yīng)器表面積A（m2）（3-13）式中：A——厭氧反應(yīng)器表面積，m2；V——單個(gè)反應(yīng)器的容積，m3，取V=625m3；H——厭氧反應(yīng)器的高度，m，取H=6m。將數(shù)據(jù)代入上式得：設(shè)反應(yīng)器的截面為矩形，取寬為9m，則長(zhǎng)為12m，則長(zhǎng)寬比為1.4，小于2，符合設(shè)計(jì)要求。3.5.5反應(yīng)器水力停留時(shí)間t（h）（3-14）式中：t——水力停留時(shí)間，h；V——單個(gè)反應(yīng)器的容積，m3，取V=625m3；Q——單個(gè)反應(yīng)器的處理水量，m3/h，取Q=52.08m3/h。將數(shù)據(jù)代入上式得：3.5.6校核廢水上升流速v（m/h）（3-15）式中：v——UASB反應(yīng)器中廢水的上升流速，m/h。將數(shù)據(jù)代入上式得：符合0.1-0.9m/h的設(shè)計(jì)要求。3.5.7三相分離器設(shè)計(jì)計(jì)算在設(shè)計(jì)三相分離器的時(shí)候，主要考慮三個(gè)部分的設(shè)計(jì)，第一個(gè)是沉淀區(qū)的設(shè)計(jì)，第二個(gè)是回流縫的設(shè)計(jì)，第三個(gè)是集氣室的設(shè)計(jì)，需要按照池體的形狀還有三相分離器的結(jié)構(gòu)完成相應(yīng)的設(shè)計(jì)工作。在下面給出了UASB三相分離器里面的一個(gè)單元的示意圖，能夠看得出來(lái)在結(jié)構(gòu)上是通過(guò)處于兩邊位置上的兩塊斜板以及處于中間位置上的兩塊斜板實(shí)現(xiàn)分隔的，從而形成了兩個(gè)沉降室還有三個(gè)集氣室的結(jié)構(gòu)。對(duì)于待處理廢水而言，是通過(guò)下方位置的縫隙進(jìn)到第二氣液分離區(qū)里面，然后再通過(guò)處于兩側(cè)位置的縫隙進(jìn)到沉降室里面。在這里為了能夠使得沉降室里面所形成的污泥能夠順利的進(jìn)到反應(yīng)區(qū)里面，對(duì)于對(duì)于兩側(cè)斜板而言，其和水平面之間構(gòu)成的夾角大小處于區(qū)間里，中間位置的兩塊斜板和水平面之間的夾角取值范圍也是一樣高的。這兩個(gè)夾角的數(shù)值可以一樣，或者是存在一些差異也可以，對(duì)于集氣室而言，其液面情況會(huì)受影響于沼氣系統(tǒng)的壓力。設(shè)計(jì)時(shí)為了避免由于壓力出現(xiàn)波動(dòng)造成廢水進(jìn)到出氣管或者是沉降區(qū)里面，對(duì)于集氣室而言，其有效高度數(shù)據(jù)是通過(guò)沼氣系統(tǒng)儲(chǔ)氣罐來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)的。在這里對(duì)于三相分離器而言，其沉淀區(qū)所對(duì)應(yīng)的表面積數(shù)據(jù)和反應(yīng)區(qū)水平面積數(shù)據(jù)是相同的，也就是對(duì)于沉淀區(qū)而言，利用理論公式可推算出表面負(fù)荷：符合設(shè)計(jì)要求三相分離器是由上下兩組重疊的三角形集氣罩組成，則（3-16）式中：b1——下三角形集氣罩底的寬度，m；h3——下三角形集氣罩的垂直高度，m，當(dāng)反應(yīng)器總高為5-7m時(shí)，可采用1.0-1.5m，取h3=1.0m；——下三角形集氣罩斜面水平夾角，°，取。將數(shù)據(jù)代入上式得：設(shè)計(jì)時(shí)取6單元，則下集氣罩之間的寬度b2為：（3-17）式中：b2——相鄰兩個(gè)下三角形集氣罩之間的縫隙的水平距離，m，即污泥回流縫之一；b——單元三相分離器的寬度，m，取k=12/6=2m。將數(shù)據(jù)代入上式得：下三角形集氣罩之間的污泥回流縫中的混合液的上升流速v1（m/h）可通過(guò)下式計(jì)算：（3-18）式中：Q——單個(gè)反應(yīng)器的設(shè)計(jì)污水流量，m3/h，取Q=52.08m3/h；a1——下三角形集氣罩之間的回流縫的總面積，m2。而a1的計(jì)算公式如下：（3-19）式中：n——反應(yīng)器的三相分離器單元數(shù)，取n=6；l——反應(yīng)器的寬度，即三相分離器的長(zhǎng)度，m，取l=9m。將數(shù)據(jù)代入上式得：為了確保良好的固液分離效果和污泥回流效果，則要求。在上三角形集氣罩下端與下三角形集氣罩斜面之間水平距離的回流縫中，其水流的上升速度v2（m/h）可用下式計(jì)算：（3-20）式中：a2——上三角形集氣罩回流縫的總面積，m2。而a2的計(jì)算公式如下：（3-21）式中：b3——上三角形集氣罩回流縫的寬度，m。設(shè)v2=1.5m/h，則：設(shè)上三角形與下三角形重疊，即AB的投影為0.2m，則：設(shè)上三角形斜面水平夾角為，則上三角形高h(yuǎn)4為：根據(jù)幾何關(guān)系，上三角形和下三角形的垂直距離h5=0.1m。設(shè)保護(hù)高度h1=0.5m。則三相分離區(qū)總高H（m）可按下式計(jì)算：（3-22）式中：h2——集氣罩以上的覆蓋水深，m，取h2=0.5m；將數(shù)據(jù)代入上式得：3.5.8布水系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算本設(shè)計(jì)采用直穿孔管式配水，一管多空式的形式進(jìn)行進(jìn)水作業(yè)。每個(gè)UASB反應(yīng)器設(shè)8根Φ50mm、長(zhǎng)9m的穿孔管。每?jī)筛艿闹行木酁?.4m。穿孔管中心距反應(yīng)器底0.5m。配水孔孔徑采用Φ5mm，孔口向下45°，并列排列。出孔流速選為2.5m/s。由：（3-23）式中：d——配水孔孔徑，m，取d=0.005m；n——配水孔數(shù)；u——出孔流速，m/s，取u=2.5m/s。將數(shù)據(jù)代入上式得：解得：共設(shè)置布水孔n=295，則每根管設(shè)置37個(gè)配水孔，孔距為0.24m。3.5.9出水系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算①出水槽設(shè)計(jì)采用出水槽出水，設(shè)出水槽寬0.2m。為保證出水均勻性，每個(gè)UASB設(shè)6條出水槽以便6個(gè)三相分離器出水。單個(gè)UASB反應(yīng)器流量為：設(shè)出水槽槽口附近流速為0.2m/s，則槽口附近水深為：則設(shè)出水槽坡度為0.01，尺寸為9m×0.2m×0.2m。②溢流堰設(shè)計(jì)每個(gè)三相分離器有兩條出水溢流堰，共12條，每條長(zhǎng)9m，設(shè)計(jì)90°三角堰，堰高0.05m，寬0.1m，則堰口水面寬0.05m。堰上水面總長(zhǎng)l（m）可按下式計(jì)算：（3-24）式中：f——溢流負(fù)荷，L/(m·s)，一般在1-2L/(m·s)范圍內(nèi)，取f=1.117L/(m·s)。將數(shù)據(jù)代入上式得：則總?cè)茄邤?shù)量為：則每條溢流堰的三角堰數(shù)量為：即一條溢流堰上有21個(gè)0.1m寬的堰口。校核堰上水頭h（m）可按下式計(jì)算：（3-25）式中：q——每個(gè)堰出流率，m/s。將數(shù)據(jù)代入上式得：③出水渠設(shè)計(jì)在反應(yīng)器的長(zhǎng)邊旁設(shè)一條矩形出水渠，將6條出水槽的出水流至此處。設(shè)出水渠寬0.8m，坡度0.001，出水渠渠口附近的水流速度為0.3m/s。則渠口附近水深為：以出水槽槽口為基準(zhǔn)計(jì)算，則出水渠渠深為：0.2+0.058=0.26m。即出水渠尺寸為9m×0.8m×0.26m。④排水管設(shè)計(jì)選用DN200鋼管排水，設(shè)充滿度為0.6，則管內(nèi)水流速度為：3.5.10沼氣收集系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算①總產(chǎn)氣量Q（m3/d）UASB反應(yīng)器的進(jìn)水容積負(fù)荷達(dá)6.0kgCOD/(m3·d)，據(jù)資料數(shù)據(jù)查詢可得COD和SS去除率可分別達(dá)到83.3%和70%，沼氣表現(xiàn)率為0.4m3/kgCOD（去除），污泥的表現(xiàn)產(chǎn)率為0.05kgVSS/kgCOD（去除），VSS/SS=0.8，厭氧污泥可實(shí)現(xiàn)顆?；?。則每日總沼氣產(chǎn)量為：則每個(gè)UASB反應(yīng)器的沼氣產(chǎn)量為：②集氣管設(shè)計(jì)每個(gè)集氣罩的沼氣由一根集氣管收集，每座UASB反應(yīng)器設(shè)有13根集氣管。則每根集氣管內(nèi)最大的氣流量為：設(shè)集氣管直徑d=100mm。③沼氣主管設(shè)計(jì)每座UASB反應(yīng)器的13根集氣管匯集到一根單池主管，然后4根單池主管再匯集到一根總主管上。設(shè)單池主管管道坡度為0.005。則單池主管內(nèi)最大氣流量為：設(shè)D=150mm，充滿度為0.8，則管內(nèi)流速為：④總沼氣主管設(shè)計(jì)四座沼氣最大氣流量為：設(shè)D=350mm，充滿度為0.6，則管內(nèi)流速為：⑤水封罐設(shè)計(jì)水封罐的作用是用來(lái)控制三相分離氣的集氣室中氣液兩相界面高度的，因?yàn)楫?dāng)液面太高或波動(dòng)時(shí)，浮渣或泡沫可能會(huì)引起出氣管的堵塞或使氣體部分進(jìn)入沉降室，同時(shí)兼有有排泥和排除冷凝水的作用，通常一個(gè)UASB反應(yīng)器設(shè)有一個(gè)水封罐。水封高度H（m）可按下式計(jì)算：（3-26）式中：H1——集氣罩中最大出氣氣壓，取H1=2mH2O；H0——反應(yīng)器至貯氣罐的壓頭損失和貯氣罐內(nèi)的壓頭，取H0=400mmH2O。將數(shù)據(jù)代入上式得：水封面積一般為進(jìn)氣管面積的四倍，則水封面積可按下式計(jì)算得：則水封罐直徑為0.7m。⑥氣水分離器設(shè)一個(gè)氣水分離器用于干燥沼氣，選用ψ500mm×H1800mm的鋼制氣水分離器，在其中填裝鋼絲填料。⑦沼氣柜容積沼氣柜容積一般由3h產(chǎn)氣量的體積確定，則沼氣柜的容積V（m3）可按下式計(jì)算得：選用300鋼板水槽內(nèi)導(dǎo)軌濕式儲(chǔ)氣柜，尺寸為：ψ10000mm×H800mm。3.5.11排泥系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算剩余污泥排放△X（kgVSS/d）可按下式計(jì)算：（3-27）式中：△X——UASB反應(yīng)器總產(chǎn)泥量，kgVSS/d；X——污泥的表觀產(chǎn)率，kgVSS/kgCOD，取X=0.05kgVSS/kgCOD；Sr——進(jìn)水COD濃度，g/L，取Sr=3g/L；E——去除率，取E=83.3%。將數(shù)據(jù)代入上式得：由于VSS/SS=0.8，則：設(shè)污泥含水率PW=98%，則：在反應(yīng)器高3m處，設(shè)一個(gè)排泥口，口徑設(shè)為100mm，每天進(jìn)行一次排泥。3.5.12泵的設(shè)計(jì)及選型本設(shè)計(jì)采用三臺(tái)水泵，兩臺(tái)日常使用一臺(tái)作為備用，則每臺(tái)泵的流量為：Q=5000/24/2=104m3/h，且UASB的進(jìn)水管標(biāo)高為71.4m，出水標(biāo)高為79.2m，則污水提升泵的揚(yáng)程應(yīng)為79.2-71.4+0.4+3=11.2m。因此選用150QW110-15-11型泵，其性能參數(shù)如表3-4所示：表3-4150QW110-15-11型泵機(jī)性能參數(shù)[32]流量（m3/h）揚(yáng)程（m）轉(zhuǎn)速（r/min）功率（kW）效率（%）出口直徑（mm）重量（kg）1101514601175.11502603.6CASS反應(yīng)池[33]有的時(shí)候也會(huì)把這種方法叫做序批式活性污泥法，這種方法在使用的時(shí)候，廢水并不是直接全部進(jìn)到池體里面的，而是分批進(jìn)入的，一共會(huì)完成五個(gè)階段，最開始是進(jìn)水階段，之后是反應(yīng)階段，然后是沉淀階段，接下來(lái)是排水階段，最后是閑置階段。不論是進(jìn)水階段，還是排水階段，均需要通過(guò)水位來(lái)進(jìn)行控制，而對(duì)于反應(yīng)階段和沉淀階段而言，都是通過(guò)時(shí)間來(lái)進(jìn)行控制的，對(duì)于運(yùn)行周期而言，是通過(guò)出水要求和負(fù)荷來(lái)進(jìn)行決定的，常規(guī)情況下最小不能小于4h，最大不能超過(guò)12h。由于本設(shè)計(jì)中UASB出水還不能滿足啤酒廢水排放標(biāo)準(zhǔn)，因此設(shè)置CASS反應(yīng)池對(duì)UASB出水進(jìn)行進(jìn)一步處理降解。3.6.1CASS反應(yīng)池的設(shè)計(jì)要求①污泥負(fù)荷率一般在0.05-0.5kgBOD5/(kgMLSS·d)的范圍內(nèi)；②污泥濃度（MLSS）一般在2500-4000mg/L的范圍內(nèi)；③充水比，即一個(gè)周期時(shí)間內(nèi)的排水量數(shù)據(jù)和反應(yīng)池容積數(shù)據(jù)之間的比值，一般在1/6-1/3這個(gè)區(qū)間內(nèi)；④池長(zhǎng)L：池寬B=4-6，池寬B：池深H=1-2。3.6.2CASS反應(yīng)池的設(shè)計(jì)參數(shù)第一個(gè)參數(shù)是混合液污泥濃度，這里將其取為X=3000mg/L；第二個(gè)參數(shù)是污泥負(fù)荷，這里將其取為Ns=0.15kgBOD5/(kgMLSS·d)；第三個(gè)參數(shù)是充水比，這里將其取為λ=0.3；第四個(gè)參數(shù)是進(jìn)水BOD5濃度，這里將其取為BOD5=150mg/L，去除率為85%；第五個(gè)參數(shù)是進(jìn)水SS濃度，這里將其取為SS=104mg/L，去除率為50.6%；第六個(gè)參數(shù)是污水設(shè)計(jì)流量，這里將其取為Q=5000m3/d；第七個(gè)參數(shù)是水深，這里將其取為H=5m；第八個(gè)參數(shù)是污泥回流比，這里將其取為R=20%。3.6.3曝氣時(shí)間ta（h）（3-28）式中：ta——曝氣時(shí)間，h；λ——充水比，取λ=0.3；S0——進(jìn)水BOD5濃度，mg/L，取BOD5=150mg/L；Ns——污泥負(fù)荷，kgBOD5/(kgMLSS·d)，取Ns=0.15kgBOD5/(kgMLSS·d)；X——混合液污泥濃度，mg/L，取X=3000mg/L。將數(shù)據(jù)代入上式得：3.6.4沉淀時(shí)間ts（h）因?yàn)槲勰酀舛萂LSS大于等于3000mg/L，所以污泥界面沉降速度為：（3-29）將X=3000mg/L代入上式得：沉淀時(shí)間可通過(guò)下式進(jìn)行計(jì)算：（3-30）式中：ts——沉淀時(shí)間，h；ε——緩沖層高度，m，取ε=0.5m；H——反應(yīng)池水深，m，取H=5m。將數(shù)據(jù)代入上式得：3.6.5運(yùn)行周期t（h）根據(jù)潷水器設(shè)備性能，設(shè)潷水高度h1=1.5m，排水時(shí)間td=0.5h，則運(yùn)行周期為：則每日周期數(shù)為n2=24/4=6。3.6.6單池容積V（m3）（3-31）式中：V——每座反應(yīng)池容積，m3；Q——污水設(shè)計(jì)流量，m3/d，取Q=5000m3/d；n1——反應(yīng)池個(gè)數(shù)，取n1=4。將數(shù)據(jù)代入上式得：則反應(yīng)池總?cè)莘e為：695×4=2780m3。3.6.7反應(yīng)池的尺寸構(gòu)造根據(jù)長(zhǎng)寬高的比例范圍，設(shè)每座CASS反應(yīng)池長(zhǎng)L=23m，寬B=5.5m，水深H=5m，超高0.5m，則每座反應(yīng)池的有效容積為：根據(jù)資料顯示，一般生物選擇區(qū)：缺氧區(qū)：主反應(yīng)區(qū)長(zhǎng)=1：5：30，則計(jì)算得：生物選擇區(qū)長(zhǎng)0.92m，缺氧區(qū)長(zhǎng)4.6m，主反應(yīng)區(qū)長(zhǎng)17.48m。3.6.8連通口尺寸隔墻底部設(shè)連通孔，使得預(yù)反應(yīng)區(qū)和主反應(yīng)區(qū)內(nèi)的水流連通，設(shè)底部有3個(gè)連通孔，則連通孔的孔口面積A1可按下式計(jì)算：（3-32）式中：n’——連通孔的數(shù)量，個(gè)，取n’=4個(gè)；U——流水速度，m/h，取U=50m/h；H1——池內(nèi)最高水位至潷水器排放最低水位之間的距離，可按下式計(jì)算得：（3-33）式中：A——單池表面積，m2，取A=23×5.5=126.5m2。將數(shù)據(jù)代入上式得：將數(shù)據(jù)代入上式得：則設(shè)孔口沿隔壁均勻分布，設(shè)孔口寬度為1m，則長(zhǎng)為1m。3.6.9復(fù)核出水溶解性BOD5（3-34）式中：f——污泥轉(zhuǎn)化率，MLVSS/MLSS，一般為0.7-0.8，取f=0.75。將數(shù)據(jù)代入上式得：計(jì)算結(jié)果滿足設(shè)計(jì)要求。3.6.10剩余污泥量計(jì)算設(shè)水溫為10℃，則在此溫度下活性污泥自身氧化系數(shù)可按下式計(jì)算：（3-35）式中：Kd——衰減系數(shù)，d-1，一般20℃的數(shù)值為0.04-0.075，取Kd(20)=0.06；——溫度系數(shù)，采用1.02-1.06，取=1.04。將數(shù)據(jù)代入上式得：剩余生物污泥量△XV可按下式計(jì)算：（3-36）式中：Y——污泥產(chǎn)率系數(shù)，kgVSS/kgBOD5，一般取0.4-0.8，取Y=0.6kgVSS/kgBOD5。將數(shù)據(jù)代入上式得：剩余非生物污泥△XS可按下式計(jì)算：（3-37）式中：fb——進(jìn)水VSS中可生化部分比例，取fb=0.7；C0——設(shè)計(jì)進(jìn)水SS，mg/L，取C0=104mg/L；Ce——設(shè)計(jì)出水SS，mg/L，取Ce=104×（100%-50.6%）=52mg/L。將數(shù)據(jù)代入上式得：則剩余污泥總量△X為：設(shè)污泥含水率P=99.5%，則排泥量可按下式計(jì)算得：每格池子設(shè)一根排泥管，取D=50mm。其中剩余污泥有20%需回流至生物選擇區(qū)，且揚(yáng)程需5.5m，因此設(shè)八臺(tái)100QW145-10-7.5型泵，其性能參數(shù)如表3-5所示：表3-5100QW145-10-7.5型泵性能參數(shù)[32]流量（m3/h）揚(yáng)程（m）轉(zhuǎn)速（r/min）功率（kW）效率（%）出口直徑（mm）重量（kg）1451014407.578.21002083.6.11潷水器選型將排水口設(shè)在最低水位之下的0.5m處。單池排出負(fù)荷Qd（m3/h）可按下式計(jì)算：（3-38）將數(shù)據(jù)代入上式得：選用XB-100型旋轉(zhuǎn)式潷水器，其性能規(guī)格如表3-6所示：表3-6XB-100型旋轉(zhuǎn)式潷水器性能參數(shù)[32]處理量/m3/h100堰長(zhǎng)/m1排水管徑/mm150最大潷水深度/mm3000電機(jī)功率/kW0.373.6.12復(fù)核潷水高度h1（m）（3-39）將數(shù)據(jù)代入上式得：復(fù)核結(jié)果與設(shè)定值相同。3.6.13需氧量O2（kgO2/d）單池需氧量可按下式計(jì)算：（3-40）式中：a’——活性污泥微生物每代謝1kgBOD需氧量，取a’=0.53；b’——1kg活性污泥每天自身氧化所需要的氧量，取b’=0.18。將數(shù)據(jù)代入上式得：則每小時(shí)耗氧量R（kg/h）為：3.6.14供氣量G（m3/h）壓力修正系數(shù)可按下式計(jì)算：（3-41）式中：p——所在地點(diǎn)實(shí)際氣壓，Pa，污水處理廠所在地大氣壓p為99.91kPa。將數(shù)據(jù)代入上式得：空氣擴(kuò)散裝置出口處的絕對(duì)壓力pb（Pa）可按下式計(jì)算：（3-42）式中：P——大氣壓力，Pa，取P=1.013×105Pa；H——微孔曝氣頭的安裝深度，m，一般距池底0.3m，取H=4.7m。將數(shù)據(jù)代入上式得：氣泡離開水面時(shí)的氧含量Ot（%）可按下式計(jì)算：（3-43）式中：EA——空氣擴(kuò)散裝置的氧轉(zhuǎn)移效率，%，取EA=20%。將數(shù)據(jù)代入上式得：曝氣池內(nèi)的平均溶解氧飽和度Csb（mg/L）可按下式計(jì)算：（3-44）式中：CS——清水氧飽和度，mg/L，取CS(20)=9.17mg/L，CS(30)=7.63mg/L。將數(shù)據(jù)代入上式得：溫度為20℃時(shí)，脫氧清水的充氧量R0（kg/h）可按下式計(jì)算：（3-45）式中：——氧轉(zhuǎn)移折算系數(shù)，一般取0.8-0.85，取=0.82；——氧溶解折算系數(shù)，一般取0.9-0.97，取=0.95；——密度，kg/L，取=1.0kg/L；C——廢水中實(shí)際溶解氧濃度，mg/L，取C=2.0mg/L；將數(shù)據(jù)代入上式得：曝氣池平均供氣量G（m3/h）可按下式計(jì)算：（3-46）將數(shù)據(jù)代入上式得：3.6.15布?xì)庀到y(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算設(shè)每座CASS反應(yīng)池各有一根空氣支管，共四根，匯集到一根空氣干管，連接到鼓風(fēng)機(jī)房。設(shè)每根支管上有