某白酒廠廢水處理工藝設(shè)計(jì)

某白酒廠廢水處理工藝設(shè)計(jì)摘要白酒生產(chǎn)制作中生成的廢水懸浮物濃度和溫度均較高，有很高的COD、BOD，且pH顯示為酸性，必須對(duì)其進(jìn)行處理。本設(shè)計(jì)對(duì)某一白酒廠生成的廢水進(jìn)行了處理工藝的設(shè)計(jì)。已知該白酒廠廢水處理的處理水量為700m3/d，初始的濃度為COD=13000mg/L，BOD=1500mg/L，SS=1400mg/L，pH為3.5~5.5，氨氮為150mg/L。經(jīng)本設(shè)計(jì)處理后的出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)為COD<100mg/L，BOD5=30mg/L，SS=50mg/L，pH為6~9，氨氮為10mg/L。通過(guò)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)的認(rèn)真研究，根據(jù)白酒廢水的水質(zhì)指標(biāo)以及有機(jī)物去除的要求設(shè)計(jì)了此工藝來(lái)進(jìn)行白酒廢水的處理，選用“UASB-CAST”組合工藝。處理后的水需符合GB27631—2011《發(fā)酵酒精和白酒工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》。該工藝耗費(fèi)的能量少，經(jīng)濟(jì)合算，處理效果好，負(fù)荷抗沖擊性強(qiáng)，能夠?qū)崿F(xiàn)較高的有機(jī)物去除率的效果，是小型白酒企業(yè)廢水處理適宜采用的工藝。關(guān)鍵詞：白酒廠；釀酒廢水；有機(jī)廢水；UASB；CAST。目錄TOC\o"1-3"\h\u27579引言 15835一設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 280821概述 215421.1設(shè)計(jì)背景資料 2133771.1.1白酒生產(chǎn)工藝 263941.1.2白酒廢水治理技術(shù) 281941.2設(shè)計(jì)依據(jù) 284522工藝設(shè)計(jì)要求 3313902.1概況 3151382.2原水和出水水質(zhì)指標(biāo) 3102522.2.1原水水質(zhì)指標(biāo) 3211442.2.2處理后出水水質(zhì)指標(biāo) 3186952.3污染因子去除效率的計(jì)算 3260342.4排水處理方案 4105552.5污泥處理方案 414602.6沼氣處理方案 4245733廢水處理工藝流程的確定及依據(jù) 549213.1常用的處理工藝 5163013.1.1厭氧生物處理法 56523.1.2好氧生物處理法 6207813.2方案對(duì)比 640323.2.1IC-SBR工藝 6174303.2.2UASB－SBR工藝 7185783.2.3UASB－CAST工藝 7167883.3酒廠廢水處理工藝的確定 716989二設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū) 8161354.1格柵 8175734.1.1設(shè)計(jì)說(shuō)明 858624.1.2設(shè)計(jì)參數(shù) 8135734.1.3設(shè)計(jì)計(jì)算 885614.2調(diào)節(jié)池 10142134.2.1設(shè)計(jì)說(shuō)明 1051694.2.2設(shè)計(jì)參數(shù) 10201304.2.3設(shè)計(jì)計(jì)算 10262134.3UASB反應(yīng)器 11247154.3.1設(shè)計(jì)說(shuō)明 11106854.3.2設(shè)計(jì)參數(shù) 11295414.3.3設(shè)計(jì)計(jì)算 125414.3.4UASB進(jìn)出水水質(zhì) 18165354.4CAST反應(yīng)池 19318004.4.1設(shè)計(jì)說(shuō)明 19326064.4.2設(shè)計(jì)參數(shù) 19169604.4.3設(shè)計(jì)計(jì)算 19263834.4.4CAST進(jìn)出水水質(zhì) 23202984.5污泥濃縮池設(shè)計(jì)計(jì)算 248664.5.1設(shè)計(jì)說(shuō)明 2431884.5.2設(shè)計(jì)參數(shù) 24322874.5.3設(shè)計(jì)計(jì)算 24193724.6污泥脫水車(chē)間 26245224.6.1設(shè)計(jì)說(shuō)明 26163354.6.2設(shè)計(jì)參數(shù) 26211334.6.3設(shè)計(jì)計(jì)算 26107834.6.4脫水機(jī)的選擇 26152255平面布置 27324985.1污水處理廠的平面布置原則 27227626高程布置及計(jì)算 28208406.1高程布置原則 28177776.2高程水力計(jì)算 28160606.3污水提升泵房 2918645結(jié)論 3017276參考文獻(xiàn) 32引言白酒廢水是以水為介質(zhì)制作白酒時(shí)所生成的廢水。在白酒制作中以?xún)煞N污水出處為主。一種是固態(tài)發(fā)酵液的生產(chǎn)，這是一種特殊的微生物發(fā)酵工藝，包括固態(tài)的酒醅發(fā)酵和固態(tài)的蒸餾操作。工藝中用水很少，且?guī)缀跞窟M(jìn)入了產(chǎn)品。除了基本上沒(méi)有被污染到的冷卻水之外，排出來(lái)的水主要是洗滌水和鍋底水的混合污水。另一種是液態(tài)法，和藥用酒精的生產(chǎn)很相像，使用的水量大，蒸餾后產(chǎn)生大量廢槽液[NOTEREF_Ref29118\h1]。通過(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn)及資料，每生產(chǎn)1t的65%vol的白酒，耗水約為60t，產(chǎn)生廢水量大約為48t[2]?？梢?jiàn)白酒廠的用水量以及廢水的排放量是很大的。白酒廠生產(chǎn)時(shí)排放的廢水的特性有：溫度高、懸浮物濃度大、較高的COD、BOD濃度，pH為酸性等。可以看出，制作白酒的過(guò)程中產(chǎn)出的廢水如果沒(méi)有被很好的處理，直接向外排放出去后，勢(shì)必會(huì)污染廠子周邊的飲用水源，進(jìn)而傷及人類(lèi)的健康。因此，對(duì)白酒廠產(chǎn)出的廢水進(jìn)行相應(yīng)的處理是十分必要的。根據(jù)國(guó)標(biāo)GB27631—2011《發(fā)酵酒精和白酒工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》表3的要求，再聯(lián)系考慮到各個(gè)工藝的運(yùn)行可能性，本設(shè)計(jì)選“UASB-CAST”工藝。白酒廢水中所含有的污染物成分十分復(fù)雜，用這一工藝能夠很好的對(duì)其進(jìn)行處理。現(xiàn)在的白酒廢水的處理大多數(shù)選擇厭氧－好氧工藝進(jìn)行結(jié)合處理，不僅效果好而且能量耗費(fèi)少，符合國(guó)家的環(huán)保理念?！癠ASB+CAST”工藝屬于較典型的厭氧與好氧工藝的組合，該工藝的處理的效果好，負(fù)荷抗沖擊的性能強(qiáng)，運(yùn)行上耗費(fèi)的能量低，經(jīng)濟(jì)劃算，能夠達(dá)到很高的有機(jī)物去除率的成效，是規(guī)模較小的白酒企業(yè)廢水處理適合采用的工藝。一設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1概述設(shè)計(jì)背景資料通過(guò)對(duì)從污水管網(wǎng)進(jìn)入的污水的情況以及即將建設(shè)處理站的地形狀況等進(jìn)行了全面的分析，了解到了該場(chǎng)地土地平整，土質(zhì)良好，確定了設(shè)計(jì)可以進(jìn)行。1.1.1白酒生產(chǎn)工藝現(xiàn)在我國(guó)制作白酒的方法有固態(tài)法、液態(tài)法及固液混合法。固態(tài)法是用高粱、小麥等作原料，經(jīng)發(fā)酵等一系列步驟進(jìn)行制作的方法，有清香型、醬香型等一共12種類(lèi)型。液態(tài)法則是對(duì)谷物、薯類(lèi)和內(nèi)含淀粉、糖的替代產(chǎn)品加工，通過(guò)發(fā)酵、蒸餾、貯存、勾兌進(jìn)行制作的方法，生產(chǎn)出來(lái)的代表性的種類(lèi)有紅薯酒、木薯酒。固液結(jié)合法制作白酒又細(xì)分出了兩種方法，一種是半固半液發(fā)酵法，制出的樣品如桂林三花酒；另一種則是把固態(tài)與液按照相應(yīng)的比例調(diào)和進(jìn)行制作。1.1.2白酒廢水治理技術(shù)（1）物理法現(xiàn)今用到的物理處理方法大多是以除掉懸浮物來(lái)使固體和液體分開(kāi)為主要任務(wù)，因其減少了耗費(fèi)能量多的好氧處理步驟，故選用這一方法可降低所需費(fèi)用[4]。常用的物理法有機(jī)械分離和絮凝預(yù)處理等。（2）生化法生化法是利用微生物轉(zhuǎn)變廢水里的有機(jī)物及有毒物質(zhì)為無(wú)機(jī)物及無(wú)毒物質(zhì)的處理方法[3]。白酒廢水的可生化性能好，比較適合選用此種方法。常用的生化法有好氧法、厭氧法、厭氧-好氧組合法及微生物菌劑法等。（3）培養(yǎng)SCPSCP是一種單細(xì)胞蛋白，屬于飼料蛋白源[2]?？蓪?duì)白酒廢水中存在的微生物所需的營(yíng)養(yǎng)成分加以利用，既可繁殖SCP，又可凈化廢水。由于培殖SCP需要較大的規(guī)模及較高的資金投入，所以此方法比較適合于大型的酒廠使用。設(shè)計(jì)依據(jù)（1）《發(fā)酵酒精和白酒工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB27631—2011）（2）給排水設(shè)計(jì)手冊(cè)（3）該白酒廠提供的有關(guān)資料2工藝設(shè)計(jì)要求2.1概況根據(jù)廠家提供的資料及相關(guān)數(shù)據(jù)，了解到廢水流量：Q=700m3/d。2.2原水和出水水質(zhì)指標(biāo)2.2.1原水水質(zhì)指標(biāo)表2-1原水水質(zhì)進(jìn)水水質(zhì)SSBOD5CODpH氨氮數(shù)值/mg/L（除pH）14001500130003.5～5.51502.2.2處理后出水水質(zhì)指標(biāo)表2-2出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)出水水質(zhì)SSBOD5CODpH氨氮間接排放/mg/L（除pH）50301006～9102.3污染因子去除效率的計(jì)算1、SSBOD5COD氨氮2.4排水處理方案從污水管網(wǎng)排入的廢水用此設(shè)計(jì)工藝凈化，最后達(dá)到《發(fā)酵酒精和白酒工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB27631—2011）后回用于生產(chǎn)。2.5污泥處理方案污泥需要經(jīng)過(guò)濃縮池、脫水機(jī)房進(jìn)行相應(yīng)處理，之后即可進(jìn)行衛(wèi)生填埋。2.6沼氣處理方案設(shè)計(jì)中的厭氧反應(yīng)器里有能夠把廢水中的有機(jī)酸轉(zhuǎn)變成氣體的細(xì)菌，如產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌和產(chǎn)甲烷菌。生成的甲烷經(jīng)過(guò)汽水分離器分離出來(lái)，之后回收脫硫后可將沼氣高溫外排到高空中[5]。3廢水處理工藝流程的確定及依據(jù)3.1常用的處理工藝白酒廠的廢水包含了：底鍋水、沖洗車(chē)間用水、發(fā)酵池滲瀝水、釀造車(chē)間的冷卻水及盲溝水等[6]?，F(xiàn)在關(guān)于這種廢水的處理工藝，各廠區(qū)大多選用生化處理法。與其他辦法如：物化法、化學(xué)法等相比較，其效率較高、技術(shù)更加完美、經(jīng)濟(jì)劃算。對(duì)白酒廠生產(chǎn)的廢水進(jìn)行處理的方法大多數(shù)是用厭氧－好氧這樣的結(jié)合工藝，不僅效果很可觀，并且消耗的能量也不高，符合國(guó)家的環(huán)保要求，也符合清潔生產(chǎn)的要求。下面首先分別對(duì)經(jīng)常選用的厭氧及好氧工藝分別進(jìn)行比較，然后進(jìn)行組合，最后選出最優(yōu)的處理工藝。3.1.1厭氧生物處理法白酒廢水的良好的可生化性說(shuō)明厭氧處理對(duì)其極為適用。選此方法優(yōu)點(diǎn)有：動(dòng)力消耗的比較少，并且可以回收利用其處理過(guò)程中產(chǎn)生的大量沼氣。常用的反應(yīng)器有：EGSB，UASB，AFB，IC等。（1）UASBUASB（上流式厭氧污泥床反應(yīng)器）。特點(diǎn)：高容積負(fù)荷；污泥可自動(dòng)進(jìn)行回流且無(wú)需用多余的設(shè)備；水力停留時(shí)間少；設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)易，方便操作；有機(jī)物去除率高[7]。UASB工藝結(jié)構(gòu)上比較緊密、處理能力很大、效果也好、并且經(jīng)濟(jì)劃算[8]，故而常常應(yīng)用到濃度高的有機(jī)工業(yè)廢水的處理中[9]。（2）ICIC（內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器），其結(jié)構(gòu)組成約等于兩個(gè)UASB相加。優(yōu)點(diǎn)有：高容積負(fù)荷，能夠穩(wěn)定工作，且處理結(jié)果較好，上升的流速很大，污泥活性高等。但是其去除率不如UASB高，故而增重了耗氧的負(fù)擔(dān)。另外污水經(jīng)IC處理后的處理水的水量及水質(zhì)都很不穩(wěn)定，容易對(duì)后序處理工藝產(chǎn)生影響。（3）EGSBEGSB（膨脹顆粒污泥床反應(yīng)器），是UASB升級(jí)后的新型反應(yīng)器。特點(diǎn)：高徑比大，因此土地占用面積較小；傳質(zhì)效果好；水力負(fù)荷高；布水均勻，工作狀態(tài)穩(wěn)定。適合對(duì)內(nèi)含不易于降解的有機(jī)物的、濃度較高的有機(jī)廢水進(jìn)行處理。3.1.2好氧生物處理法在一般條件下厭氧生物處理的除氨效果不是很理想。好氧生物法一般情況下比較適合于處理濃度處在中、低級(jí)的有機(jī)廢水，故而適于用在厭氧后。常用的有生物接觸氧化法，SBR，氧化溝法，CAST等。（1）SBRSBR（序批式活性污泥法）。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)易，經(jīng)濟(jì)劃算；因曝氣和沉淀在同一池中而使效率增高；好氧及厭氧兩種狀態(tài)相互交替而能夠具有很好的除磷效果；產(chǎn)污泥率低。（2）CASTCAST（循環(huán)式活性污泥法）。是SBR升級(jí)改造后的新工藝。相較于SBR，CAST能持續(xù)性的排進(jìn)污水，它不單單改變了時(shí)間順序，而且擁有了污泥回流裝置和生物選擇器，因此強(qiáng)化了運(yùn)行的效果。此工藝能高效的除掉絕大部分的SS、BOD以及COD等物質(zhì)；由于工藝流程相對(duì)簡(jiǎn)單，所以節(jié)省了大量空間從而使得處理工作經(jīng)濟(jì)效益好；生化反應(yīng)好，有很強(qiáng)的推進(jìn)力，能很好的將泥和水分開(kāi)；可以處理各種水量水質(zhì)的生活污水和工業(yè)廢水。（3）生物接觸氧化法此方法的載體上存在的生物膜是此工藝的主要的優(yōu)勢(shì)。優(yōu)點(diǎn)是可高效凈水、生出的泥量少、可很好的抵制抑制等。但其操作過(guò)程中容易造成生物膜脫落從而導(dǎo)致沉淀效果不佳，并且相較于其他工藝設(shè)備較多，投資較大。3.2方案對(duì)比由于需要考慮該白酒廠建設(shè)污水處理站的用地及資金投入，再加上其廢水組成復(fù)雜，具有溫度高、懸浮物濃度高、較高的COD、BOD濃度，pH為酸性等特性[10]?？傊?，處理難度是很大的。對(duì)于高濃度的白酒廢水，如果僅僅選用厭氧法無(wú)法保證很好的降低出水的COD的濃度，但如果直接選用好氧法，則經(jīng)濟(jì)上又不劃算，能耗也會(huì)較高[11]。因此用厭氧－好氧組合工藝最為合適。3.2.1IC-SBR工藝此工藝適合處理BOD、SS、COD等濃度高的污水。優(yōu)點(diǎn)有：高容積負(fù)荷，能夠穩(wěn)定工作，且處理結(jié)果較好。但是SBR不易于進(jìn)行自動(dòng)化的控制，故而不利于污泥的處理。而且污水經(jīng)IC處理后的處理水的各方面指標(biāo)都很不穩(wěn)定，再加上其內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，所以不利于成本的控制，費(fèi)用高，經(jīng)濟(jì)上不劃算。3.2.2UASB－SBR工藝UASB這一厭氧工藝目前在國(guó)內(nèi)外各處被廣為使用[12]，SBR工藝也屬于現(xiàn)階段經(jīng)常用到的好氧生物處理工藝，UASB+SBR這一組合工藝的特點(diǎn)是：可適應(yīng)水量水質(zhì)比較穩(wěn)定、濃度較高的污水，有很強(qiáng)的處理能力，有機(jī)物去除能達(dá)到很好的結(jié)果，基建的成本低。但對(duì)整個(gè)工藝的后期要求較大，比如對(duì)消毒設(shè)備的嚴(yán)格要求，對(duì)管道的要求高等；另外這個(gè)工藝的抗負(fù)荷沖擊力小，且SBR不能持續(xù)的進(jìn)水，比較難控制，會(huì)干擾到整個(gè)工藝流程的進(jìn)行效果。3.2.3UASB－CAST工藝UASB+CAST這一組合工藝用于此次設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)很大，因?yàn)樵摴に囉葹檫m合于處理具有高濃度、溫度及水量水質(zhì)均變化很大的白酒廢水。UASB工藝和CAST工藝的結(jié)合的優(yōu)點(diǎn)可從兩方面體現(xiàn)出來(lái)。首先從此工藝的流程看，因其在厭氧處理時(shí)可以大范圍地除掉污水里含有的的有機(jī)物、懸浮物等物質(zhì)，故而能夠減少以后需要處理污泥的工作量。且UASB能除掉污水中85%~95%的COD，去除率是其它反應(yīng)器的3倍[13]。好氧工藝進(jìn)行時(shí)則對(duì)上一階段的出水進(jìn)行進(jìn)一步的處理，使其達(dá)到要求。另外選用此工藝進(jìn)行處理濃度高的白酒廢水，可使操作順利的進(jìn)行，能高效脫氮，生出的泥少，有很強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷。其次從經(jīng)濟(jì)效益方面考慮，該工藝能量耗費(fèi)小，占地也少，故投資較小。3.3酒廠廢水處理工藝的確定此設(shè)計(jì)廢水COD、BOD和SS的濃度均較高，不僅要滿(mǎn)足規(guī)定的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，另外還要綜合考慮工廠的經(jīng)濟(jì)因素和整體規(guī)模。通過(guò)對(duì)以上多種厭氧和好氧處理工藝的對(duì)比分析，此設(shè)計(jì)最終選擇使用“UASB—CAST”組合工藝。處理完成后符合《發(fā)酵酒精和白酒工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB27631—2011）的要求。鍋爐沼氣柜汽水分離器生產(chǎn)廢水鍋爐沼氣柜汽水分離器水封罐水封罐格柵格柵UASB反應(yīng)池出水CAST反應(yīng)池提升泵房調(diào)節(jié)池UASB反應(yīng)池出水CAST反應(yīng)池提升泵房調(diào)節(jié)池污泥脫水機(jī)污泥脫水機(jī)污泥外運(yùn)污泥濃縮池污泥外運(yùn)污泥濃縮池圖3-1工藝流程圖

二設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)4.1格柵4.1.1設(shè)計(jì)說(shuō)明格柵是工藝中很重要的一部分。使用它是為了能攔住體積相對(duì)大一些的漂浮物、懸浮物，防止這些物質(zhì)堵住構(gòu)筑物，保證設(shè)施運(yùn)行順利。在此次設(shè)計(jì)中格柵的主要作用是回收廢液中的谷殼和高粱,降低懸浮物濃度[1]。本設(shè)計(jì)選用人工清渣方式進(jìn)行處理。4.1.2設(shè)計(jì)參數(shù)總變化系數(shù)：；最大水量：；柵前水深：；用細(xì)格柵，柵條間隙：；過(guò)柵流速：；安裝傾角：。4.1.3設(shè)計(jì)計(jì)算圖4-1格柵設(shè)計(jì)圖間隙數(shù)n格柵寬度B式中：S——柵條寬，。水頭損失h1表4-1阻力系數(shù)計(jì)算公式柵條斷面形狀公式形狀系數(shù)銳邊矩形2.42迎水面為半圓形的矩形1.83圓形1.79迎水、背水均為半圓形的矩形1.67正方形ε：收縮系數(shù)，一般為0.64式中：h0——計(jì)算水頭損失，m；ξ——阻力系數(shù)，計(jì)算方式見(jiàn)表4-1；β——形狀系數(shù)，取銳邊矩形，k——被堵后水頭損失的膨脹倍數(shù)，。格柵后槽總高度H式中：h2——前渠道超高，m?？偨ㄖL(zhǎng)度L式中：l1——進(jìn)水渠變寬處長(zhǎng)度，m；B1——進(jìn)水渠道寬，m；α1——進(jìn)水渠變大處角度，。式中：l2——出水渠道的變窄處和格柵槽的長(zhǎng)度，m；H1——格柵前槽高，。每日柵渣量W選人工清渣。式中：W1——單位體積每日柵渣量，（范圍0.1~0.01）。4.2調(diào)節(jié)池4.2.1設(shè)計(jì)說(shuō)明白酒廠生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)出的廢水的水量等要素均變化較大，在進(jìn)行污水處理的過(guò)程中很可能會(huì)因此損壞有關(guān)構(gòu)筑物而影響工藝運(yùn)行，所以需要設(shè)置構(gòu)筑物，使其在進(jìn)行廢水的后續(xù)處理之前對(duì)排入的水進(jìn)行一定的調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)池可調(diào)節(jié)進(jìn)水、出水流量。使用調(diào)節(jié)池能夠有效地對(duì)白酒廠每天排放的廢水進(jìn)行調(diào)節(jié)，減小沖擊，對(duì)污水進(jìn)行預(yù)先處理，保護(hù)后邊的設(shè)施能運(yùn)行正常，確保處理順利進(jìn)行。4.2.2設(shè)計(jì)參數(shù)流量：；水力停留時(shí)間：。4.2.3設(shè)計(jì)計(jì)算（1）有效容積V（2）調(diào)節(jié)池水面面積A取總高，超高0.5m，有效水深。（3）調(diào)節(jié)池尺寸池長(zhǎng)，寬，總尺寸：（4）攪拌器在調(diào)節(jié)池的下方安裝曝氣工具以防污泥在這里沉淀而干擾處理效果。本設(shè)計(jì)選用兩臺(tái)型號(hào)為L(zhǎng)FJ-350的曝氣器。4.3UASB反應(yīng)器4.3.1設(shè)計(jì)說(shuō)明UASB是上世紀(jì)70年代研發(fā)的厭氧生物反應(yīng)器，到現(xiàn)今為止仍常用到[14,15]。污水經(jīng)過(guò)格柵、調(diào)節(jié)池，而后從下方朝上進(jìn)到UASB中。反應(yīng)器下底安有污泥床，能把污水里的絕大多數(shù)的有機(jī)物轉(zhuǎn)換為二氧化碳，以及可以回收用作清潔能源的甲烷氣體。反應(yīng)器上面安有三相分離器，能把氣、液、固這三種狀態(tài)的物質(zhì)分離開(kāi)，保證設(shè)備的防腐能力好。UASB反應(yīng)器能夠除掉污水中85%~95%的COD，它的COD的去除效率是其它反應(yīng)器的3倍。圖4-2UASB工藝原理圖4.3.2設(shè)計(jì)參數(shù)容積負(fù)荷：；水力負(fù)荷：；產(chǎn)泥率：；產(chǎn)氣率：。表4-2UASB中各種狀態(tài)的污泥的容積負(fù)荷污泥形態(tài)反應(yīng)器容積負(fù)荷/[kgCOD/(m3﹒d)顆粒污泥22~4中等濃度的絮狀污泥(20~40kgTSS/m3)>41~23高濃度的絮狀污泥(>40kgTSS/m3)<11~2>24.3.3設(shè)計(jì)計(jì)算1.UASB容積有效容積：式中：S0——進(jìn)水有機(jī)物濃度，kgCOD/m3。UASB選用圓池，布水比較均勻。反應(yīng)區(qū)的橫截面積A為：反應(yīng)區(qū)高度H為：取H=9m。選用4個(gè)UASB反應(yīng)池，故每一個(gè)池子的有效面積A1為：故每一個(gè)反應(yīng)池的直徑D為：橫截面積A2為：2.配水系統(tǒng)設(shè)計(jì)（1）每個(gè)反應(yīng)器的流量圓環(huán)直徑每個(gè)孔口的服務(wù)面積：共設(shè)36個(gè)圓環(huán)。①最內(nèi)圓環(huán)孔口的設(shè)計(jì)最里面6個(gè)。服務(wù)面積：服務(wù)圓直徑：由式中：d1——最內(nèi)圓環(huán)單個(gè)孔口的直徑，m。②中間圓環(huán)孔口的設(shè)計(jì)中間12個(gè)。服務(wù)面積：服務(wù)圓直徑：中間圓環(huán)直徑：式中：d2——中間圓環(huán)單個(gè)孔口的直徑，m。③最外圓環(huán)孔口的設(shè)計(jì)最外18個(gè)。服務(wù)面積：服務(wù)圓直徑：最外圓環(huán)直徑：式中：d3——最外圓環(huán)單個(gè)孔口的直徑，m。圖4-3布水系統(tǒng)示意圖3.三相分離器設(shè)計(jì)（1）設(shè)計(jì)說(shuō)明三相分離器內(nèi)有氣液分離器、回流縫、沉淀區(qū)3部分，主要是為了將氣、液、固三相分離[16,17]。（2）沉淀區(qū)的設(shè)計(jì)與初沉池相似，沉淀區(qū)的面積與水深是該處的主要參數(shù)。注意：①水力表面負(fù)荷應(yīng)；②水力停留時(shí)間應(yīng)在1.5h~2h之間；③為了防止污泥在此處大量沉積，斜壁角設(shè)50°。沉淀區(qū)的面積為：表面水力負(fù)荷為：圖4-4三相分離器單元結(jié)構(gòu)示意圖（3）回流縫的設(shè)計(jì)沉淀器斜壁角取，并取，取，取。下三角集氣罩水平寬度b1式中：h3——下三角集氣罩垂直高度，m?；旌弦荷仙魉伲菏街校篠1——下三角集氣罩回流縫面積，m2。上集氣罩下底寬，回流縫寬。上下三角集氣罩中回流縫流速v2上集氣罩上底直徑：（4）氣液分離器的設(shè)計(jì)由Stokes公式，氣體上升速度：式中：β——碰撞系數(shù)，；μ——消化液的動(dòng)力黏滯系數(shù)，g/（cm·s），?。沪裧——沼氣泡密度，g/cm3，一般在0.0012左右，??；ρ1——消化液密度，g/cm3，范圍：，??；d——?dú)馀莸闹睆?，范圍?.005～0.01cm，即50～100μm，取。4.出水系統(tǒng)選用鋸齒狀出水槽進(jìn)行出水處理。槽寬為0.2m，槽高為0.2m。5.排泥系統(tǒng)（1）UASB反應(yīng)器的污泥總產(chǎn)量式中：CSS——污泥平均濃度，取。（2）產(chǎn)泥量①總產(chǎn)泥量式中：γ——經(jīng)驗(yàn)常數(shù)，除1kgCOD會(huì)生出,取；E——COD去除率，本設(shè)計(jì)為92%。②因?yàn)榇舜卧O(shè)計(jì)的白酒廢水中的無(wú)機(jī)雜質(zhì)含量較多，故選用污泥的含水率已知為98%，則可得污泥產(chǎn)量QS為：污泥齡θ排泥系統(tǒng)的設(shè)計(jì)此處選擇重力排泥法。為了防止污泥堵住管道，故選用200mm以上的鋼管排泥管，均布多點(diǎn)排泥。排泥管的泥量：，DN300mm。6.沼氣柜沼氣產(chǎn)氣量本設(shè)計(jì)的沼氣產(chǎn)氣量為：式中：r——產(chǎn)氣率，本設(shè)計(jì)。沼氣柜體積選尺寸是的300鋼板水槽內(nèi)導(dǎo)軌濕式氣柜。。水封罐設(shè)高1.5m，面積常取進(jìn)氣管的4倍。水封罐面積為：，直徑取1.20m。4.3.4UASB進(jìn)出水水質(zhì)表4-3UASB反應(yīng)器進(jìn)出水水質(zhì)指標(biāo)水質(zhì)指標(biāo)CODBODSS進(jìn)水水質(zhì)(mg/L)1300015001400去除率（%）938585出水水質(zhì)(mg/L)9102252104.4CAST反應(yīng)池4.4.1設(shè)計(jì)說(shuō)明CAST是由SBR升級(jí)而成的可以在一個(gè)反應(yīng)器中進(jìn)行整個(gè)工作流程的好氧工藝。CAST工藝總共分成了進(jìn)水-曝氣期、沉淀期、潷水期以及閑置期這4個(gè)階段運(yùn)行[18]。此工藝能高效除掉絕大部分的BOD、以及COD等物質(zhì)；由于工藝流程相對(duì)簡(jiǎn)單，所以節(jié)省了大量的空間使處理工作經(jīng)濟(jì)效益好；生化反應(yīng)良好，有很強(qiáng)的推進(jìn)力，能很好的將泥和水分開(kāi)；可以處理各種工業(yè)廢水。4.4.2設(shè)計(jì)參數(shù)參數(shù)選擇：池?cái)?shù)：；反應(yīng)池水深：；排出比：；最小水深：；污泥負(fù)荷：；BOD混合液污泥（MLSS）濃度為；濃度在3g/L~4g間。4.4.3設(shè)計(jì)計(jì)算1.運(yùn)行時(shí)間及周期（1）運(yùn)行時(shí)間曝氣時(shí)間TA沉降時(shí)間TS排水閑置時(shí)間TD一周所需時(shí)間TC已知：周期數(shù)，每周期用時(shí)10h。進(jìn)水時(shí)間TF故5h進(jìn)水，6.4h曝氣，1.6h沉淀，2h排水。表4-5CAST反應(yīng)池運(yùn)行時(shí)間表反應(yīng)池1h2h3h4h5h1＃進(jìn)水進(jìn)水/曝氣進(jìn)水/曝氣進(jìn)水/曝氣進(jìn)水/曝氣2＃排水排水/閑置進(jìn)水進(jìn)水/曝氣進(jìn)水/曝氣反應(yīng)池6h7h8h9h10h1＃曝氣曝氣/沉淀沉淀排水排水/閑置2＃進(jìn)水/曝氣進(jìn)水/曝氣曝氣曝氣/沉淀沉淀2.反應(yīng)池容積2個(gè)CAST池替換工作。（1）容積單池容積Vi總?cè)莘eV（2）CAST反應(yīng)池構(gòu)造尺寸選用入水區(qū)在前，排水區(qū)在后的矩形水池。已知：有效水深，保護(hù)水深，超高。①單池體積ViVi=LBH根據(jù)資料②單池面積SiCAST池包括兩個(gè)部分，分別為預(yù)反應(yīng)區(qū)以及主反應(yīng)區(qū)。已知：預(yù)反應(yīng)區(qū)長(zhǎng)，取。由此可知，單個(gè)CAST池尺寸：3.反應(yīng)池液位控制總有效水深5.0m。最低水位h1：已知：基準(zhǔn)水位，超高，保護(hù)水深；污泥層高度hs：已知：進(jìn)水時(shí)間5h，驗(yàn)證池容：一個(gè)周期的進(jìn)水量QW：一周期接納的污水水量Vb為：故水量滿(mǎn)足要求。4.排水口高度及排出裝置（1）排水口高度選取0.5m處（范圍在最低水位下0.5~0.7m）。（2）排出裝置每個(gè)反應(yīng)池的排出負(fù)荷QD為：選浮動(dòng)式重力潷水器，每個(gè)反應(yīng)池均設(shè)置一套。設(shè)兩個(gè)排水出口，型號(hào)為XB-100，最大排水流量為100m3/h，排水堰長(zhǎng)1m，最大潷水深度為2m，排水管的管徑為：DN150mm。5.CAST反應(yīng)池的產(chǎn)泥量及排泥系統(tǒng)尺寸（1）產(chǎn)泥量生物代謝產(chǎn)生的污泥量ΔX：式中：a——微生物代謝增值系數(shù)，；b——微生物自身氧化率，；Sr——除去COD的濃度；Xr——回流污泥濃度；Ls——COD的污泥負(fù)荷。污泥量：已知：生成的污泥的含水率為99%。所以排泥量QS為：在考慮到安全因素的情況下每天排泥一次，泥量為86.46m3/d。（2）排泥系統(tǒng)在每個(gè)CAST池的最下面安一個(gè)尺寸為的排泥坑，安置于出水一端，池底污水由入水處向排水處下降，坡度。每個(gè)泥坑連一根DN20mm的排泥管，排泥60分鐘。單池排泥量：總排泥量：6.需氧量及曝氣系統(tǒng)（1）需氧量已知每除1kg的COD需氧氣0.75kg。CAST池的需氧量：兩池每周期的需氧量：?jiǎn)挝粫r(shí)間曝氣量：（2）需要空氣量式中：η——可變微孔曝氣器的氧利用率，（18%~27.7%）。（3）曝氣器及空氣管曝氣器安放于CAST反應(yīng)池底，本設(shè)計(jì)選型為BZ·PJ215·80的可變微孔爆氣器。曝氣器主要參數(shù)范圍：氧氣利用率為18%~27%，膜片平均孔隙率在80~100μm間，空氣流量為。此型號(hào)的曝氣器的充氧能力在0.1~0.2kg/h之間，本設(shè)計(jì)選取0.1kg/h，另外通氣量選取2.0m3/h。數(shù)量為：故取n=334個(gè)。單池的曝氣面積為：，單孔的服務(wù)面積為：符合范圍值0.3~0.6（m2/個(gè)）。4.4.4CAST進(jìn)出水水質(zhì)表4-4CAST反應(yīng)池進(jìn)出水水質(zhì)指標(biāo)水質(zhì)指標(biāo)CODBODSS進(jìn)水水質(zhì)(mg/L)910225210去除率（%）899085出水水質(zhì)(mg/L)96.122.531.54.5污泥濃縮池設(shè)計(jì)計(jì)算4.5.1設(shè)計(jì)說(shuō)明污泥濃縮池用于進(jìn)行污泥的濃縮工作，減少生成泥的體積是進(jìn)行污泥濃縮的最重要的任務(wù)?，F(xiàn)使用率較高的有輻流或豎流式的形態(tài)。污泥濃縮池有兩種工作方法，分為間歇性和連續(xù)性操作。濃縮類(lèi)型包括重力、離心和氣浮濃縮。4.5.2設(shè)計(jì)參數(shù)濃縮時(shí)間T為8h；污泥含水率P0為97%。4.5.3設(shè)計(jì)計(jì)算已知UASB反應(yīng)器的日產(chǎn)污泥量為73.26m3/d。CAST反應(yīng)器的生成的泥量為86.46m3/d，總共為：。圖4-6污泥濃縮池進(jìn)入濃縮池的最大泥量Q為：容積V表面積A式中：h1——濃縮池有效水深，取3m。池壁寬取250mm；濃縮池為圓形混凝土結(jié)構(gòu)。直徑D：高度H污泥斗的高度h2為：式中：θ——污泥斗夾角，?？偢叨龋菏街校篽3——超高，；h4——緩沖層高，。濃縮后分離出的水量q式中：P——濃縮前含水率，P為99%；P0——濃縮后含水率，P0為97%。剩余污泥量Q1污泥斗容積V1式中：R——濃縮池半徑，m；r——污泥斗的底部半徑，取0.5×0.5m。泥位4.6污泥脫水車(chē)間4.6.1設(shè)計(jì)說(shuō)明污泥脫水是將濃縮之后的污泥脫掉水分，使其水的含有量下降到80%以下，把其變成半固態(tài)或者成為固態(tài)的過(guò)程。這一操作最集中用在除掉間隙水。常用法有機(jī)械脫水法、自然干化法和造粒法[19]。此處選機(jī)械脫水法。4.6.2設(shè)計(jì)參數(shù)脫水前污泥量：；脫水前含水率：；脫水后含水率：。4.6.3設(shè)計(jì)計(jì)算脫水后污泥量Q’脫水后干污泥總量M4.6.4脫水機(jī)的選擇污泥脫水機(jī)的常用機(jī)型有離心式、濾帶式、螺旋環(huán)牒式及板框式[20]。目前帶式壓濾機(jī)較流行。其特點(diǎn)有：工作時(shí)沒(méi)有振動(dòng)，音量低；耗費(fèi)的化學(xué)用品不多；可以自行調(diào)節(jié)濾帶的張力；操作便捷等[21]。綜合考慮本設(shè)計(jì)選用型號(hào)為DY1800的帶式脫水機(jī)，部分?jǐn)?shù)據(jù)見(jiàn)下表：型號(hào)有效帶寬/min功率/kW帶速/(m3/min)沖洗水耗量/(m3/h)L×B×H/min泥餅含水率/%處理量/(m3/h)DY1800180031.3~8.518~224250×3350×200066~816~13表4-6DY1800型帶式脫水機(jī)主要參數(shù)5平面布置5.1污水處理廠的平面布置原則為確保處理順利進(jìn)行，需要對(duì)處理廠內(nèi)的各個(gè)區(qū)域，比如處理單元、管線及管渠等進(jìn)行合理的布置，并且在此基礎(chǔ)上安置好輔助構(gòu)筑物、綠化、道路等設(shè)施[22]。（1）各污水處理單元構(gòu)筑物的平面布置原則①充分考慮各個(gè)單元構(gòu)筑物的整體要求，并且綜合當(dāng)?shù)氐牡乩項(xiàng)l件，盡量進(jìn)行合理的規(guī)劃，降低投資成本，保證工程的順利運(yùn)行[23]。②在保證符合相關(guān)要求的同時(shí)，盡可能的減少構(gòu)筑物之間的距離。③構(gòu)筑物要放于此地夏季主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)向。④構(gòu)筑物的數(shù)量要綜合考慮工廠的整體情況進(jìn)行設(shè)計(jì)。⑤盡量使異味大的構(gòu)筑物與生活區(qū)分離。輔助建筑物的平面布置原則①盡量保證構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)便利無(wú)危險(xiǎn)。②為了保證能夠方便檢查以及操作，應(yīng)將工廠的值班室布置在比較接近各個(gè)有關(guān)構(gòu)筑物的附近。③輔助構(gòu)筑物應(yīng)安置于該地夏季主導(dǎo)風(fēng)向的上風(fēng)向。綠化區(qū)域的平面布置原則污水廠廠區(qū)內(nèi)應(yīng)設(shè)有相應(yīng)的貫通各個(gè)建筑及構(gòu)筑物的道路，并且應(yīng)保證在各個(gè)輔助建筑物之間、構(gòu)筑物之間、及道路之間含有不少于整個(gè)廠區(qū)總面積30%的綠化區(qū)域。6高程布置及計(jì)算6.1高程布置原則進(jìn)行高程布置是為了明確各個(gè)建筑與各個(gè)構(gòu)筑物的真實(shí)高度，明確各個(gè)構(gòu)筑物間連接的管線的高程[24]。使污水順利流通，確保污水廠的順利運(yùn)行。高程布置的主要原則如下[25]：盡可能使污水在重力的作用下向下運(yùn)作，以免產(chǎn)生二次提升。節(jié)約能量消耗以及成本。布置高程前要考慮各個(gè)構(gòu)筑物的水頭損失，確保運(yùn)行的質(zhì)量及安全。選擇合適的污水出水位置。6.2高程水力計(jì)算管道水頭損失式中：i——坡度；L——管道長(zhǎng)度。局部水頭損失表6-1構(gòu)筑物水頭損失構(gòu)筑物名稱(chēng)管道的水頭損失（m）構(gòu)筑物的水頭損失(m)局部的水頭損失(m)總損失（m）各項(xiàng)標(biāo)高（m）池頂標(biāo)高水面標(biāo)高池底標(biāo)高出水管0.007——0.0010.008——-0.3——CAST池0.060.450.110.624.554.0-1.0UASB池0.051.000.451.506.05.5-3.0調(diào)節(jié)池0.020.300.160.48-0.2-0.5-5.5格柵00.120.080.20-0.3-0.6進(jìn)水管0.006——0.0010.007——-0.2——6.3污水提升泵房泵站安有5臺(tái)離心泵，4用1備。設(shè)調(diào)節(jié)池的最低液位在最高以下，凈揚(yáng)程為。取泵進(jìn)出水的水頭損失，UASB總水頭損失，自由水頭，故揚(yáng)程為。經(jīng)估算選PW型臥式離心污水泵。部分?jǐn)?shù)據(jù)見(jiàn)表6-2：表6-2100PW50-18-7.5型污水泵參數(shù)表型號(hào)流量(m3/h)揚(yáng)程(m)電機(jī)功率(kW)效率η（%）轉(zhuǎn)速n（r/min)100PW50-18-7.550187.5581450結(jié)論本設(shè)計(jì)的選題是關(guān)于某白酒廠生產(chǎn)廢水的處理的工藝，經(jīng)過(guò)對(duì)一定的資料及文獻(xiàn)的研究，以及對(duì)各個(gè)有關(guān)的工藝的適合應(yīng)用的范圍、優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)進(jìn)行比較，最終選擇了“UASB+CAST”這一組合工藝。該廠廢水的大概處理過(guò)程為：首先污水流經(jīng)細(xì)格柵、調(diào)節(jié)池進(jìn)行簡(jiǎn)單的初步處理，而后自下朝上進(jìn)入U(xiǎn)ASB池，再進(jìn)入CAST池，在這兩池中對(duì)其進(jìn)一步的處理后排出，最后生成的污泥先后進(jìn)入濃縮池、脫水機(jī)房進(jìn)行處理，完成后可進(jìn)行衛(wèi)生填埋。處理完成的水將滿(mǎn)足《發(fā)酵酒精和白酒工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB27631—2011）的要求。也就是需要水質(zhì)達(dá)到COD<100mg/L，BOD5=30mg/L，SS=50mg/L，pH為6~9，氨氮為10mg/L。UASB工藝和CAST工藝的結(jié)合體現(xiàn)出來(lái)的優(yōu)點(diǎn)可從兩方面體現(xiàn)出來(lái)。首先從處理的過(guò)程方面看，因其在厭氧處理時(shí)可以高效地除掉污水里含有的有機(jī)物、懸浮物等物質(zhì)，故而能夠減少以后需要處理污泥的工作量。好氧工藝進(jìn)行時(shí)則對(duì)上一階段的出水進(jìn)行進(jìn)一步的處理，使其達(dá)到要求。另外選用此工藝進(jìn)行處理濃度高的白酒廢水，整個(gè)過(guò)程足以穩(wěn)定順利的進(jìn)行，能高效的脫氮，生成的泥少，有很高的抗沖擊負(fù)荷。其次從經(jīng)濟(jì)效益方面考慮，該工藝能耗小，占地少，故投資較小。綜合考慮，本工藝各方面均滿(mǎn)足設(shè)計(jì)的要求。參考文獻(xiàn)[1]北京市政工程設(shè)計(jì)研究總院.給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].第