啤酒廢水處理畢業(yè)設計

河北工程大學畢業(yè)設計PAGE45杭州中策啤酒廢水處理設計說明書第一章緒論啤酒生產工藝啤酒生產工藝分為制麥、糖化、發(fā)酵、及后處理等4大工序。麥芽制備工段麥芽制備工段習慣上稱為制麥，是生產啤酒的開始，將原料大麥制成麥芽。整個制麥過程大體可分為原料清選分級、浸麥、發(fā)芽、干燥、除根等過程。制麥的目的在于使大麥發(fā)芽，產生多種水解酶類，以便通過后續(xù)糖化，使大分子淀粉和蛋白質得以分解溶出。制麥工段用水主要包括浸麥洗麥用水和冷卻用水兩部分。用水浸漬大麥，俗稱浸麥，浸麥的目的在于使麥粒吸水和吸氧、洗滌除塵以及去除微生物，并將麥皮內的用害成分浸出，為發(fā)芽提供條件。在浸麥時，浸麥用水中常投加化學藥品，如飽和澄清石灰水、甲醛水溶液、高錳酸鉀、氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液。整個浸漬周期長達48-72天。隨著排水時間的推遲，每以浸段產生的廢水中含有機污染物濃度由高到低。根據國內現(xiàn)行制麥工藝，每投產1t大麥約耗水18~60。（1）發(fā)芽水分、氧氣和溫度是麥粒發(fā)芽的必要條件。大麥經水浸漬后，含水率為40﹪—48﹪，在制麥芽過程中需通入飽和濕空氣，環(huán)境的相對濕度應在85﹪以上。麥粒發(fā)芽因呼吸作用而耗氧，同時產生的二氧化碳有利于麥粒發(fā)芽。但通風量不能過大，否則麥芽呼吸作用太旺盛，營養(yǎng)物會消耗過多。發(fā)芽的溫度以13-18℃為宜。溫度過低，發(fā)芽周期要延長；溫度太高，發(fā)芽生長速度快，營養(yǎng)物質耗費多，如果通風跟不上，容易發(fā)生霉爛現(xiàn)象。所以，發(fā)芽工段生產的水溫度較低，單發(fā)芽工段的污水溫度一般在10（2）干燥生產啤酒，不直接使用綠麥芽，而是使用干麥芽，這是因為，經干燥處理后，綠麥芽的生腥味被去除，使啤酒的風味得到改善；經干燥處理后，干麥芽帶有的特有的色、香、味賦予啤酒特殊的風味；從儲藏角度看，綠麥芽含水量高，不能久貯。麥芽的干燥過程分成烘干和焙焦兩個階段。（3）麥芽除根麥根的吸濕性強，如不去除，易吸收水分而影響麥芽的保存。麥根含有苦澀味物質、色素和蛋白質，對啤酒的風味、色澤和穩(wěn)定性都不利。因此，經干燥后的麥芽，應立即用除根機除根。（4）麥芽保存麥芽經適當時間貯存后再用來糖化要比直接使用新鮮麥芽效果好。再貯存期間，麥芽的淀粉酶和糖化酶活力以及酸度都有提高；另外，麥芽吸收了少量水分，再粉碎時谷皮不碎，對麥汁過濾有利。干麥芽除根稍冷后，應立即送入立倉貯存。如采用袋裝，因與空氣接觸面大而易吸收水，故貯存期較短，不宜超過6個月。麥汁制備工段麥汁制備工段俗稱糖化。將麥芽粉碎后與溫水混合，借助麥芽自身的多種水解酶，將淀粉和蛋白質等高分子物質進一步分解成可溶性低分子糖類、糊精、氨基酸、腖、肽等，麥芽內溶物的浸出率可達80﹪，這就是糖化過程。發(fā)酵工段加酒花后的澄清麥汁冷卻至6.5-8.0℃灌裝工段經過發(fā)酵的成熟酒俗稱嫩酒，送入后酵罐，長期低溫貯存。殘余酵母和蛋白質等沉積于貯罐底部，少量懸浮于酒中，須經分離后才能罐裝。在濾酒工藝中，經過濾器截留的酒渣、部分過濾材料及殘酒隨水排入下水道。經過濾后的成品酒可直接桶裝或罐裝。裝酒用的桶或罐，在裝酒前要經行清洗和消毒，因此清洗水中含有殘酒和酒泥。啤酒生產廢水的產生啤酒生產的主要原料是大麥、大米和酒花，每年需大麥約200多萬噸。啤酒生產主要利用糧食中的淀粉，大部分蛋白質等其他物質則殘留在麥糟及凝固物中，同時還會排出酵母等副產物，對這些副產物加以合理利用是節(jié)糧、減污的重要舉措。啤酒行業(yè)是耗水量較大的行業(yè)，雖然各企業(yè)間有較大差別，一般來說每生產一噸啤酒的耗水量為10~50噸。如果以生產每噸啤酒產生20立方米廢水計算，則啤酒工業(yè)排放的廢水量每年達40億立方米，經調研，我國多數(shù)啤酒廠尚未進行綜合利用和廢水治理，因而給環(huán)境造成嚴重污染。在麥芽制備工段的廢水主要來自浸麥、洗麥。廢水中含有大麥粒、癟大麥、麥芒、麥皮和泥沙等懸浮固體以及谷皮的浸出物，如寧物質、礦物質、蛋白質、苦味質等。懸浮固體含量大約占原大麥投加質量的2﹪左右。每浸漬1t大麥產生COD污染物約10-12kg或BOD污染物5-6kg，廢水中挾帶的浮麥量約20.0kg，這與國外資料提供的數(shù)據基本相符。麥汁制備工段的廢水主要來自糖化鍋與糊化鍋的刷鍋水、清洗水和麥糟貯存池底流出的麥糟水。一般冷、熱凝固物也含在廢水中排出，所以糖化工序產生的廢水中有機物質比較多，COD濃度高達20000—40000mg/L。該廢水的排放量約占廢水中有機物總量的5﹪-10﹪，廢水排放為間歇排放。麥汁制備工段的廢棄物有麥糟、冷和熱凝固物。麥糟使麥汁制備過濾后產生的副產物，含水75﹪-80﹪，組分主要有蛋白質、脂肪、淀粉、還原糖、粗纖維以及灰分。熱凝固物使在麥汁煮沸過程中，由于蛋白質變性和多酚物質氧化、聚合而產生的。熱凝固物含水80﹪，組分為蛋白質、酒花樹脂、多酚物質和灰分。冷凝固物是在麥汁冷卻過程中析出的，主要組分是蛋白質、碳水化合物、多酚物質和灰分。在此工段，每制1t成品酒，產生COD污染物7.24kg或BOD污染物3.77kg。發(fā)酵工段的廢水來源于洗滌水，COD濃度為2000-3000mg/L,排放量約為廢水總量的15﹪-20﹪，采取間歇排放的方式。這個工段的廢棄物是酵母和硅藻土。酵母是在啤酒發(fā)酵過程中沉淀下倆的，一般因為生產所需，沉淀下來的酵母經洗滌后重復使用，但多余的和失去活力的酵母，如不綜合利用則隨廢水排出。酵母除含水80﹪-85﹪外，其他組分是蛋白質、脂肪、纖維、灰分和無機氮浸出物。在此工段，每制1t成品酒，產生COD污染物8.3kg或BOD污染物5kg。灌裝工段的廢水來自洗瓶水、噴淋殺菌水、冷卻水、地面沖洗水和包裝物破損流出的殘酒等。這部分的排放量較大，約占總量的30﹪-40﹪，COD濃度為500-800mg/L，采取連續(xù)排放的方式。啤酒廢水的特征及水質水量特點啤酒廠生產啤酒過程用水量很大，特別是釀酒、罐裝工藝過程大量使用新鮮水，相應產生大量廢水。啤酒的生產工藝較多，不同的啤酒廠生產過程中噸酒耗量和水質相差很大。管理和技術水平較高的啤酒廠耗水量為8～12噸每噸，我國啤酒廠的噸酒耗水量一般大于該參數(shù)。國內啤酒從糖化到罐裝總耗水10～20立方米每噸。釀造啤酒消耗的大量水除一部分轉入產品外，絕大部分作為工業(yè)廢水排入環(huán)境。啤酒工業(yè)廢水按其有機物含量可分為以下幾類：（1）冷卻水冷凍機，麥汁和發(fā)酵的冷卻水等。這類廢水基本上未受污染。（2）清洗廢水如大麥浸漬廢水，大麥發(fā)芽降溫噴霧水，清洗生產裝置廢水，漂洗酵母水，洗瓶機初期洗滌水，酒罐消毒廢水，巴斯德殺菌噴淋水和地面沖洗水等，這類廢水受到不同程度的有機污染。（3）沖渣廢水如麥渣液，冷熱凝固物酒槽剩余酵母，酒泥，濾酒渣和殘堿性洗滌液等，這類廢水中含有大量的懸浮性固體有機物，工作中將產生麥汁冷卻水，裝置洗滌水、麥糟、熱凝固物和酒花糟和大量懸浮固體。（4）罐裝廢水在罐裝酒時，機器的冒泡滴時有發(fā)生，還經常出現(xiàn)冒酒，使廢水中摻入大量殘酒。另外噴淋時由于用熱水噴淋，啤酒升溫引起瓶內壓力上升，“炸瓶”現(xiàn)象時發(fā)生，致使大量啤酒灑在噴淋水中。為防止生物污染，循環(huán)使用噴淋水時需加入防腐劑，因此別更換下來的廢噴淋水含防腐劑成分。（5）洗瓶廢水清洗瓶子時先用堿性洗滌劑浸泡，然后用壓力水初洗和終洗，瓶子清洗水中含有殘余堿性洗滌劑、紙漿、染料、漿糊、殘酒和泥沙等。堿性洗滌劑要定期更換，若直接排入下水道可使啤酒廢水呈堿性，因此廢堿性洗滌劑應先進入調節(jié)、沉淀裝置進行單獨處理。若將洗瓶廢水的排出液經處理后儲存起來用以調節(jié)廢水的酸堿值（啤酒廢水平時呈酸性），則可以節(jié)省污水處理的藥劑用量。廢水水質排放的啤酒廢水超標項目主要是COD、BOD5、SS、pH值4項，從各車間排放的廢水水質水量波動較大。水質變幅范圍一般為：pH值5.5-7.0，水溫20-25℃，COD1000-2500mg/L，BOD5600-1400mg/L，SS200-600mg/L，TN30-70mg/L,屬中濃度有機廢水，BOD5/COD約為0.5-0.7第二章設計任務書概述概況杭州中策啤酒（股份）有限公司為中外合資企業(yè)，啤酒年產量為18萬噸/年，生產工藝流程如下：水酵母硅藻土↓↓↓大米麥芽→粉碎→調漿→糖化→煮沸→冷卻→發(fā)酵→過濾→廢水↓↓↑廢水廢硅藻土、水罐裝→殺菌→裝箱→入庫↑洗瓶→廢水↑瓶子排出的啤酒廢水一直未能得到徹底治理，是該區(qū)域的主要污染源之一。當?shù)卣?、環(huán)保部門及公司領導對污染治理十分重視，現(xiàn)委托河北工程大學進行方案及施工圖設計。設計依據⑴中華人民共和國污水綜合排放標準（GB8978—1996）；⑵杭州中策啤酒（股份）有限公司提供的水質、水量。水質、水量及處理標準⑴水量：廢水排放量Q=8000m3⑵原水水質：CODCr≤2500mg/lSS=332～464mg/lBOD5≤1400mg/lPH=4～9水溫＜35⑶處理后水質執(zhí)行中華人民共和國污水綜合排放標準（GB8978—96）一級標準：CODCr≤100mg/lSS≤70mg/lBOD5≤30mg/lPH=6～9設計范圍本工程的設計范圍為污水接入構筑物始至凈化水排出止的水處理工藝施工圖設計?；A資料氣溫：最冷月平均氣溫4最熱月平均氣溫29歷年極端最高氣溫42.6歷年極端最低氣溫-8.3風速：平均風速2.2m月平均最大風速8m月平均最小風速1.2m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1587雪量：最大積雪深度40設計內容及要求污水處理工程水工藝部分設計計算說明書一份。水處理工藝施工圖一套處理場地與進出水位置設計時間第一周：明確設計任務、搜集資料，確定方案，寫出設計說明。第二～三周：設計計算，完成設計書初稿。第四～十周：施工圖設計。第十一～十二周：完善設計說明書與施工圖，裝訂成冊。第三章方案選擇啤酒廢水的處理方法“七五”以來，我國對啤酒廢水的處理工藝和技術進行了大量的研究和探索，特別是輕工業(yè)系統(tǒng)的設計院和科研單位，對啤酒廢水的處理進行了各方面的試驗、研究和實踐，取得了行之有效的成功經驗，逐漸形成了以生化為主、生化與物化相結合的處理工藝。生化法中常用的有活性污泥法、生物膜法、厭氧與好氧相結合法、水解酸化與SBR相組合等各種處理工藝。這些處理方法與工藝各有其特點和不足之處，但各自都有較為成功的經驗。目前還有不少新的處理方法和工藝優(yōu)化組合正在試驗和研究，有的已取得了理想的成效，不久將應用于實踐中。啤酒廢水的特點之一是BOD/COD值高，一般在50﹪及以上，非常有利于生化處理，同時生化處理與普通物化法、化學法相比較：一是處理工藝比較成熟；二是處理效率高，COD、BOD除去率高，一般可達80﹪-90﹪以上；三是處理成本低（運行費用?。Ｒ虼松锾幚碓谄【茝U水處理中，得到了充分重視和廣泛采用?，F(xiàn)把目前啤酒廢水處理中相對比較成熟的生物處理工藝，經行一些闡述和比較：內循環(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，厭氧采用內循環(huán)UASB技術，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℃－40℃，而本工程的啤酒廢水水質超出了這個范圍。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節(jié)。這無形中增加了電器、此處理工藝主要有以下特點：①實踐證明，采用內循環(huán)UASB反應器＋氧化溝工藝處理啤酒廢水是可行的，其運行結果表明CODCr總去除率高達95％以上。②由于采用的是內循環(huán)UASB反應器和氧化溝工藝串聯(lián)組合的方式，可根據啤酒生產的季節(jié)性、水質和水量的情況調整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。UASB—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：廢水經過轉鼓過濾機，轉鼓過濾機對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。調節(jié)池既有調節(jié)水質、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，經過3個月的調試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。A/O工藝處理啤酒廢水砂濾池水力篩砂濾池水力篩調節(jié)池A/O反應器二沉池格柵污泥脫水機污泥濃縮池回流污泥出水排放泥餅外運A/O工藝流程是廢水先經缺氧池，再進好氧池，混合液的微生物菌群交替的處于好氧和缺氧條件下，在有機物濃度高或低時將分別發(fā)揮其不同的作用。經過該工藝的處理水經二沉池沉淀和砂濾池的過濾，能達到很好的處理效果。該工藝主要有如下的優(yōu)點：1.流程簡單，省去了中間沉淀池，構筑物少，大大節(jié)省了基建費用，且運行費用低，占地面積小。2.好氧池在缺氧池之后，可進一步去除反消化殘留的有機污染物，確保出水水質達標。3.缺氧池在好氧池之前，由于反消化消耗了原污水中的一部分有機物，這樣既減輕了好氧池的有機負荷，又可改善活性污泥的沉降性能以利于控制污泥膨脹，而且反硝化過程產生的堿度可以補償消化過程對堿度的消耗。酸化—SBR法處理啤酒廢水工藝流程如下：格柵調節(jié)水解酸化池SBR池池絮凝池管式混合器格柵調節(jié)水解酸化池SBR池池絮凝池管式混合器中間水池與提升泵進水PAC 排放 其主要處理設備是酸化池和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：（1）由于反應控制在水解、酸化階段反應迅速，故水解池體積小；（2）不需要收集產生的沼氣，簡化了構造，降低了造價，便于維護，易于放大；（3）對于污泥的降解功能完全和消化池一樣，產生的剩余污泥量少。同時，經水解反應后溶解性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。（4）酸化—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。UASB+SBR法處理啤酒廢水格柵SBR池UASB反應器格柵SBR池UASB反應器調節(jié)池水力篩提升泵集泥池脫水機房濃縮池達標排放剩余污泥 外運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，又能產生經濟效益。并且UASB池正常運行后，每天產生大量的沼氣，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，以沼氣產率為0.5m3/kgCOD計算，UASB產氣量為3500m3/d(甲烷含量為55%～65%)。沼氣的熱值約為22680kJ/m3，煤的熱值為21000kJ/t計算，則1m3沼氣的熱值相當于UASB+SBR法處理工藝與水解酸化+SBR法處理工藝相比有以下優(yōu)點：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。節(jié)約污泥處理費用廢水經過UASB處理后，75%的有機物被去除，使SBR處理負荷大大降低，產泥量相應減少。水解酸化+SBR處理工藝工藝計算，產泥量達17t/d(產泥率為0.3kg污泥/kgCOD，污泥含水率為80%)，UASB+SBR法處理工藝產泥量只有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元/日。本設計工藝的選擇及其流程通過以上方案比較可以看出UASB+SBR法處理啤酒廢水技術上先進可行，投資小，運行成本低，效果好，可回收能源，產出顆粒污泥產品，有一定的收益，機械設備少，操作簡單，自動化程度高。因此選用該工藝，此設計選用SBR的改進型工藝CAST工藝。實踐證明，UASB成功處理高濃度啤酒廢水的關鍵是培養(yǎng)出沉降性能良好的厭氧顆粒污泥。顆粒污泥的形成時厭氧細菌群不斷繁殖，積累的結果，較多的污泥負荷有利于細菌獲得充足的營養(yǎng)基質，故對顆粒污泥的形成和發(fā)展具有決定性的促進作用；適當高的水利負荷將有利于污泥的水利篩選，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生剪切力，使污泥不對流旋轉，有利于絲狀菌相互纏繞成球。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。由于啤酒廢水的堿度一般為500－800mgL-1（以Caco3計），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，在UASB啟動階段，保持進水堿度不低于1000mgL-1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，它為UASB的成功運行提供了有利的條件?？傊?，UASB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，完全適用于中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-1左右，需進行再處理或好氧處理串連才能達標排放。處理流程說明車間各工段廢水由廠區(qū)排水管（渠）收集后經排水總渠送至廢水處理站進行處理。由于排放污水中含有許多如空麥殼，酵母，紙削等懸浮物以及如破碎的玻璃瓶等物質。這些東西如果直接進入啤酒廢水處理系統(tǒng)，將影響處理設施的正常運行，故在廢水進入處理設施前需設置格柵，以驅除廢水中較粗大懸浮物，柵渣外運，廢水經過格柵后進入調節(jié)池，然后油提升泵提升經過水力篩，去除細小懸浮物后進入UASB反應器。由于啤酒廢水排放的廢水量及水質不均勻，特別是麥芽的制備和糖化廢水為間接排放，所以為保障后續(xù)處理的正常運行須設置調節(jié)池以便對水量和水質進行調節(jié)，使調節(jié)后的水量，水質盡量均勻。UASB反應器是進行廢水處理的主要構筑物之一，對高濃度的廢水進行厭氧發(fā)酵，去除大部分的有機污染物。對從UASB反應器出來的低濃度的有機廢水進行進一步好氧處理，去除剩余的有機污染物,完成廢水的最后處理,使出水水質達到排放標準。CAST池和UASB池中的污泥排入集泥池，后排入污泥濃縮池，污泥濃縮池的泥通過污泥泵房進入污泥脫水間進行脫水，脫水后的泥餅外運。流程如圖所示：格柵SBR池UASB反應器格柵SBR池UASB反應器調節(jié)池水力篩提升泵集泥池脫水機房濃縮池達標排放剩余污泥圖3.1UASB—SBR處理工藝流程圖主要構筑物工作原理說明UASB反應器UASB，即上流式厭氧污泥床，集生物反應與沉淀于一體，是一種結構緊湊，效率高的厭氧反應器，由污泥反應區(qū)、氣液固三相分離器（包括沉淀區(qū)）和氣室三部分組成。在底部反應區(qū)內存留大量厭氧污泥，具有良好的沉淀性能和凝聚性能的污泥在下部形成污泥層。要處理的污水從厭氧污泥床底部流入與污泥層中污泥進行混合接觸，污泥中的微生物分解污水中的有機物，把它轉化為沼氣。沼氣以微小氣泡形式不斷放出，微小氣泡在上升過程中，不斷合并，逐漸形成較大的氣泡，在污泥床上部由于沼氣的攪動形成一個污泥濃度較稀薄的污泥和水一起上升進入三相分離器，沼氣碰到分離器下部的反射板時，折向反射板的四周，然后穿過水層進入氣室，集中在氣室沼氣，用導管導出，固液混合液經過反射進入三相分離器的沉淀區(qū)，污水中的污泥發(fā)生絮凝，顆粒逐漸增大，并在重力作用下沉降。沉淀至斜壁上的污泥沼著斜壁滑回厭氧反應區(qū)內，使反應區(qū)內積累大量的污泥，與污泥分離后的處理出水從沉淀區(qū)溢流堰上部溢出，然后排出污泥床。它的污泥床內生物量多，容積負荷率高，廢水在反應器內的水力停留時間較短，因此所需池容大大縮小。設備簡單，運行方便，勿需設沉淀池和污泥回流裝置，不需充填填料，也不需在反應區(qū)內設機械攪拌裝置，造價相對較低，便于管理，且不存在堵塞問題。CAST反應池CAST是循環(huán)式活性污泥法的英文簡稱，為一間歇式生物反器，在此反應器中進行交替的曝氣-非曝氣過程的不斷重復，將生物反應過程和泥水分離過程結合在一個池子中完成。CAST反應池一般用隔墻分隔成三個區(qū)：生物選擇區(qū)、預反應區(qū)、主反應區(qū)。生物選擇區(qū)內不進行曝氣，類似于SBR法中的限制性曝氣階段。在該區(qū)內，回流污泥中的微生物大量吸附廢水中的有機物，能較迅速有效地降低廢水中有機物濃度；預反應區(qū)采取半限制性曝氣，溶解氧保持在0.5mg／L左右，使該區(qū)存在著反硝化進程的可能；主反應區(qū)進行強制鼓風曝氣，使有機物及氨氮得到生化與硝化。CAST反應池的運行一般包括三個階段：進水、曝氣、回流階段；沉淀階段；潷水、排泥階段。在進水階段，一邊進水一邊曝氣，同時進行污泥回流，本階段運行時間一般為2h;在沉淀和排水階段，停止曝氣，同時停止進水和污泥回流，保證了沉淀過程在靜止的環(huán)境中進行，并使排水的穩(wěn)定性得到保障，沉淀排水階段一般為2h。對于二池CAST系統(tǒng)這樣的運行程序保證了整體進水的連續(xù)性和風機的連續(xù)運行。污染物去除效果的說明工段項目COD（mg/L）BOD(mg/L)SS(mg/L)預處理進水25001400464出水25001400324.8去除率%0030UASB進水25001400324.8出水500210129.9去除率%808560CAST進水500210129.9出水502165去除率%909050第四章各構筑物計算格柵設計說明由于排放污水中含有許多如空麥殼，酵母，紙削等懸浮物以及如破碎的玻璃瓶等物質。這些東西如果直接進入啤酒廢水處理系統(tǒng)，將影響處理設施的正常運行，故在廢水進入處理設施前需設置格柵，以驅除廢水中較粗大懸浮物。設計參數(shù)格柵的柵條間隙數(shù)式中n格柵柵條間隙數(shù)（個）Q設計流量（m3/s）α格柵傾角（°）b格柵柵條間隙（m）h格柵柵前水深（m）v格柵過柵流速（m/s）設計中Q=8000m3/d=0.093m3/s，格條間隙b=0.01m，柵前水深h=0.3m則n==36.06 取n=36個格柵槽有效寬度（B）B=S(n-1)+bn式中B格柵槽有效寬度（m）s每根格柵條的寬度（m）設計中采用Φ10圓鋼為柵條：即取s=0.01m則B=0.01×（36－1）＋0.01×36=0.71進水渠道漸寬部分的長度=式中進水渠道漸寬部分的長度（m）進水明渠寬度（m）漸寬處角度（°），一般采用10°-30°設計中取進水渠道內的流速為0.6m/s，則進水渠道寬取=0.52m,漸寬部分展開角=20°===0.26m柵槽與出水渠道連接處的漸窄部分==0.13m出水渠道漸寬部分長度（m）過柵水頭損失=式中格柵條的阻力系數(shù)，柵條斷面為銳邊矩形斷面=2.42格柵受污物堵塞時的水頭損失增大系數(shù)，一般采用=3==0.205柵槽總高度HH=式中明渠超高（m）,一般采用0.3-0.5,設計中取=0.3m柵前槽高H=h+=0.3+0.3=0.6m柵后槽高H==0.3+0.205+0.3=0.805m格柵槽總長度L=++0.5+1.0+式中格柵明渠的深度（m）L=0.26+0.13+0.5+1.0+=2.24每日柵渣量式中設計水量柵渣量（），取0.1-0.01,粗格柵用小值，細格柵用大值，中格柵用中值取=0.1，=1.5則=采用機械清渣水力篩水力篩與格柵同放在格柵間里。選取XLJ型旋轉式固液分離機，參數(shù)如下：型號規(guī)格：XLJ400鋼桶直徑：1500mm處理能力：400網孔間隙：0.5mm粒徑（＞0.75）去除率為95%，粒徑（＞0.35）去除率為55%調節(jié)池設計參數(shù)水力停留時間T=6h設計流量Q=8000=333.3有效容積、表面、有效水深V=QT=333.3×6=1999.8取池子總高度H=6.0，其中超高0.5m，有效水深h=5.5m，則池面積為A==池長取27m，尺寬取15m，則實際有效水深為m則池子總尺寸為L×B×H=27×15×6.0UASB反應器設計說明UASB反應器（上流式厭氧污泥床）是集生物反應與沉淀于一體的一種結構緊湊效率高的厭氧反應器。為了滿足池內厭氧狀態(tài)并防止臭氣散逸，UASB池上部采用蓋板密封，出水管和出氣管分別設水封裝置。池內所有管道、三相分離器和池壁均做防腐處理。UASB反應器所需容積及主要尺寸的確定UASB反應器的有效容積對于中等濃度和高濃度的有機廢水，一般情況下，有機容積負荷率是限制因素，反應器的容積與廢水量、廢水濃度和允許的有機物容積負荷去除率有關。設計容積負荷為=5.0kgCOD/(d),COD去除率為80％，則UASB反應器有效容積為：式中設計流量容積負荷，kgCOD/(),進出水COD濃度，mg/L=UASB反應器的形狀和尺寸據資料，經濟的反應器高度一般為4—6m之間，并且在大多數(shù)情況下這也是系統(tǒng)優(yōu)化的運行范圍。升流式厭氧污泥床的池形有矩形、方形和圓形。圓形反應器具有結構較穩(wěn)定的特點，但是建造圓形反應器的三相分離器要比矩形和方形反應器復雜得多，因此本設計選用矩形池。從布水均勻性和經濟性考慮，矩形池長寬比在2：1左右較為合適。設計反應器有效高度為h=6m，則橫截面積S=㎡設計2座UASB反應池每座橫截面積=267㎡設池長L約為池寬B的2倍，則可取每座池長L=24m，寬B=一般應用時反應器裝夜量為70％—90％，本工程中設計反應器總高度H=7.5m，其中超高0.5m。反應器的總容積V=BLH=12×24×(7.5-0.5)=2016有效容積為==1600則體積有效系數(shù)為79.4％，符合有機負荷要求。水力停留時間（HRT）和水力負荷率（Vr）對于顆粒污泥，水力負荷=0.1—0.9m3/（m2.h），符合要求進水分配系統(tǒng)的設計布水點設置進水方式的選擇應根據進水濃度及進水流量而定，通常采用的是連續(xù)均勻進水方式。布水點的數(shù)量可選擇一管一點或一管多點的布水方式，布水點數(shù)量與處理廢水的流量進水濃度、容積負荷等因素有關。由于所取容積負荷為5.0kgCOD/(d),因此每個點的布水負荷面積大于2。本次設計池中共設置96個布水點，則每點負荷面積為：配水系統(tǒng)形式UASB反應器的進水分配系統(tǒng)形式多樣，主要有樹枝管式、穿孔管式、多管多點式和上給式4種。本次設計使用穿孔管式配水，為配水均勻，配水管中心距可采用1.0—2.0m，出水孔孔距也可才用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—4㎡。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。為了使穿孔管出水均勻，要求出口流速不小于2m/s.單個UASB反應器配水總管管徑取300mm，流速約為0.63m/s，配水支管管徑取100mm，流速約為0.37m/s。每個反應器中設置16根Φ100mm的小支管,每兩根之間的距離為1500m,每根管上有6個配水孔，孔距為2000mm,孔徑采用Φ15mm,每個孔的服務面積2.0×1.50=3.0（m2）孔口向下并與垂線成45o方向。共設布水孔96個，出水流速v選為2.73m/s，則孔徑為：d=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，建議進水點距反應器池底200mm—250mm。本工程中設計布水管離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=5.0kgCOD/(m3.d),沼氣產率r=0.35m3，根據接種污泥的不同選擇不同的空塔水流和氣流速度。如采用厭氧消化污泥接種，需滿足空塔水流速度，空塔沼氣上升速度。如采用顆粒污泥接種，水流速度可以提高至1m/h≤≤4.0m/h。這里計算按接種消化污泥為依據。則空塔水流速度符合要求?？账饬魉俣确弦蟆镃OD去除率，取80%。三相分離器設計三相分離器的構造形式是多種多樣的，但不論那一種，它必須有3個主要功能和3個組成部分：氣液分離、固液分離和污泥回流3個功能以及氣封、沉淀區(qū)和回流縫3個組成部分。單個三相分離器的構造見下圖：。圖4—2（a）所示的三相分離器較為簡單，但泥水分離的情況不夠理想，因為回流縫同時存在上升和下降兩種流體，互相干擾。圖（c）也有類似情況。圖（b）三相分離器的構造雖然較為復雜，但污泥回流和水流上升互相不干擾，污泥回流通暢，泥水分離效果較好，氣體分離效果也好。因此，本工程采用圖（b）所示的三相分離器。沉淀區(qū)設置三相分離器沉淀區(qū)固液分離是靠重力沉淀（）達到的其設計方法與普通二沉池相似，主要考慮兩個因素，即沉淀面積和水深。沉淀面積可根據廢水流量和沉淀的表面負荷率確定。一般表面負荷率的數(shù)值等于水流向上流速該值的大小與需要去除的污泥顆粒的沉降速度相等，但方向相反，對已形成顆粒污泥的反應器，為防止和減少懸浮層絮狀污泥流失，沉淀室內設計日平均表面負荷率小于0.7。沉淀區(qū)進水口的水流上升速度一般小于2。三相分離器中物質流態(tài)示意圖見圖4--3氣泡氣泡污泥VsFvL水FVsVg沉淀區(qū)氣室污泥氣封氣本次設計中，與短邊平行，沿長邊布置7個集氣罩，構成6個分離單元，則設置6個三相分離器，三相分離器單元結構示意圖見圖4--4。三相分離器上的長度為B=12m，每個單元寬度為L=24/6=4.0m。其中沉淀區(qū)長度B1=12m、寬度b=3.4m，集氣罩頂寬度a=0.6m，壁厚0.2m，沉淀室底部進水口寬度=1.7m沉淀區(qū)面積=nb=6×12×3.4=244.8㎡。沉淀區(qū)表面負荷＜符合要求。沉淀室進水口面積S2=nBb1=6×12×1.7=122.4（m2）沉淀室進水口水流上升速度<2.0符合要求。沉淀區(qū)斜壁角度與深度設計三相分離器沉淀區(qū)斜壁傾斜度應在45°—60°之間，上部液面距反應器頂部>0.2m,集氣罩頂以上的覆蓋水深可采用0.5—1.0m,沉淀區(qū)斜面的高度建議采用0.5—1.0m。不論何種形式的三相分離器,其沉淀區(qū)的水深≥1.0m，并且沉淀區(qū)的水力停留時間以1—1.5h為宜。如能滿足上述要求條件，則可取得良好的固液分離效果。設計UASB反應器沉淀區(qū)最大水深為2m，=0.5m（超高）=0.5m，=1.0m，則傾角：arctan()=arctan1.17=49.6°，符合要求。氣液分離設計如圖4—5所示，設計就是要在確定汽封角后，合理選擇圖中縫隙寬度和斜面長度BC（主要是MB），以防止UASB消化區(qū)中產生的氣泡被上升的液流帶入沉淀室，干擾固液分離，造成污泥流失。當氣泡隨液流以速度沿分離器斜面BC上升時，由于浮力的作用，它同時具有垂直向上的速度。為了保證氣泡不隨液流竄入沉淀室，氣泡必須在其隨液流由B點移至M點時，在垂直方向上移動距離MN。則在分離器設計中，必須滿足以下公式要求：傾角=60°,r=70°,=0.8m,分隔板下端距反射錐處置距離MN=0.225m，則縫隙寬度=MNsin=0.225×sin60°=0.195m.廢水總流量為8000，流過每個UASB池的廢水流量為4000，根據資料，設有0.7Q=2800的廢水通過進水縫進入沉降區(qū)，另有0.3Q=1200的廢水通過回流縫進入沉降區(qū)。則=0.3Q/24nB=0.3×4000/24×6×0.195×12×2=1.781m/h<2.0m/h符合要求。設BC=0.6m,則則脫氣條件校核設能分離氣泡的最小直徑=0.01cm，常溫（20oC）下清水運動粘滯系數(shù)=1.01×cm2/s,廢水密度=1.03g/c，氣體密度=1.2×g/c,氣泡碰撞系數(shù)=0.95，則清水動力粘度=r=1.01××1.03=1.04×g/(cms),因處理對象為廢水，其動力粘度一般大于，可取=2.0×g/(cms)，由斯托克斯公式，=g(-/18則氣泡上升速度（可分離的最小氣泡）為：驗證：可見,合理。所以，該三相分離器可脫除的沼氣泡，分離效果良好。分隔板的設計如圖4—5所示=0.8m,==×(3.4-0.8)=1.3m經上面計算，氣體因受浮力作用，氣泡上升速度在進水縫中=9.58m/h，沿進水縫斜向上的速度分量為sin=9.58×sin49.48o=7.281(m/h),則進水縫中水流速度應該滿足V<7.281m/h,否則水流把氣泡帶進沉降區(qū)。假設水流速度V剛好等于7.281m/h，前面計算中已設有2800廢水通過進水縫進入沉降區(qū)，則三相分離器的進水縫縱截面總面積為：==（）共有6組（12條）進水縫，每條進水縫縱截面面積=（）進水縫寬度=應滿足與相當級數(shù)，且>0.111m,現(xiàn)設計=0.152m，則進水縫中水流速度V=滿足設計要求?！鱤==tan+△h-=1.3×tan49.48°+0.234-1.0=0.755（m）設進水縫下板上端比進水縫上板下端高出0.2m.則進水縫下板長度為：進水縫上板長度為：三相分離器與UASB高度設計三相分離區(qū)總高度h=+++=0.5+1.0+0.755+0.482=2.737mUASB反應器總高度H=7.5m，超高=0.5m.據資料，Q一定，相同的COD降解速率下，反應器的有效高度與污泥床之比為（3—4）：1較為合適，較高的污泥床高度可能引起污泥濃度過大，廢水布水不均勻，形成污泥脫節(jié)現(xiàn)象。反應器的有效高度在任何情況下選用4.5—6m，懸浮層高度3—4m是適宜的。本次設計中，分離出流區(qū)高2.8m，反應區(qū)高度4.2m，其中污泥床高2.4m，懸浮層高1.8m。排泥系統(tǒng)的設計由于厭氧消化過程中微生物的不斷生長或進水不可降解懸浮固體的積累，必須在污泥床區(qū)定期排出剩余污泥，所以UASB反應器的設計應包括剩余污泥的排除設施。UASB反應器中污泥總量的計算。高效工作的UASB反應器內，反應區(qū)的污泥沿高程呈兩種分布狀態(tài)，下部約1/3-1/2的高度范圍內，密集堆積著絮狀污泥和顆粒污泥。污泥粒子雖呈一定的懸浮狀態(tài)，但相互之間距離很近，幾乎呈搭接之勢。這個區(qū)域內的污泥固體濃度高達40-80gVSS/L或60-120gSS/L,通常稱為污泥床層。污泥床層以上約占反應區(qū)總高度的1/3-1/2的區(qū)域范圍內，懸浮著顆粒較小的絮狀污泥和游離污泥，絮體之間保持著較大的距離。污泥固體的濃度較小，平均約為5-25VSS/L或3-30gSS/L，這個高度范圍通常稱為污泥懸浮層。本設計中，反應器最高液面為7m，其中沉淀區(qū)高2.8m，污泥濃度為=0.5gSS/L;懸浮區(qū)高1.8m，污泥濃度=2.0gSS/L；污泥床高2.4m，污泥濃度=15.0gSS/L，則反應器內污泥總量M=s+s+s=288×(0.5×2.8+1.8×2.0+2.4×15)=11808(kgSS)BOD污泥負荷污泥負荷表示反應器內單位質量的活性污泥在單位時間內承受的有機質質量。=0.40產泥量計算剩余污泥量的確定與每天去除的有機物量有關，當沒有相關的動力學常數(shù)時，可根據經驗數(shù)據確定。一般情況下，可按每去除1kgCOD產生0.05—0.10kgVss計算。本工程取X=0.07kgVss/kgCOD,則產泥量為：△X=XQ=0.07×4000×2.5×0.8=560（kgVss/d）式中Q設計處理水量，去除的COD濃度，kgCOD/據資料，小試條件下，啤酒廢水Vss/ss=0.91,但不同試驗規(guī)模下VSS/SS是不同的，因為規(guī)模越大，被處理的廢水含無機雜質越多，因此取VSS/SS=0.8，則△=560/0.8=700(kgSS/d)污泥含水率P為98﹪，因含水率>95﹪,取=1000kg/,則污泥產量為則兩個UASB反應器共產生污泥污泥齡的據算污泥齡排泥系統(tǒng)的設計一般認為，排出剩余污泥的位置在反應器的1/2高度出，但大都推薦把排泥設備安裝在靠近反應器底部，也有人在三相分離器下0.5m處設計排泥管，以排除污泥床上面部分的剩余絮狀污泥，而不會把顆粒污泥排走。對UASB反應器排泥系統(tǒng)，必須同時考慮在上、中、下不同位置設排泥設備，應根據生產運行中的具體情況考慮實際的排泥要求，來確定排泥位置。由于反應器的占的面積較大，所以必須進行均布多點排泥，建議每10設一個排泥點。專設排泥管管徑不應小于200mm，以防堵塞。本次設計在三相分離器下0.5m處設置4個排泥口，排空時由污泥泵從排泥管強排，進水管也可兼作排泥管。UASB反應器每3天排泥一次，污泥排入污泥濃縮池。排泥管選DN200mm的鋼管，排泥總管選用DN200的鋼管。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，而出水渠每隔一定距離設三角出水堰。本次設計溢流出水槽的分布見圖4--6。池中設有6個單元三相分離器，出水槽共有6條，槽寬=0.2m。反應器流量設出水槽槽口附近水流速度=0.3m/s,則槽口附近水深=0.1286m，取槽口附近水深為0.25m，出水槽坡度為0.01。出水槽溢流堰共有12條，每條長12m。設計90°三角堰，堰高50mm，堰口寬100mm，則堰口水面寬=50mm。UASB處理水量為46.30L/S,溢流負荷為1—2L/(m·s),設計溢流堰負荷為f=1.1L/(m·s),則堰上水面總長L=q/f=46.30/1.1=42.091（m）。三角堰數(shù)量≈840（個）則每條溢流堰三角堰數(shù)量為840/12=70個，共70個100mm的堰口，70個100mm的間隙。堰上水頭校核每個堰出流率為按90°三角堰計算公式=1.43，則堰上水頭為：h==0.0172（m）出水渠設計計算UASB反應器沿長邊設一條矩形出水渠，6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=0.8m，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=0.145(m)考慮渠深應以出水槽槽口為基準計算，所以出水渠渠=0.25+0.145=0.395（m）。出水渠的出水直接自流進入配水井，后進入CAST反應池。出水管設計計算UASB反應器排水量為46.30L/S。選用DN300鋼管排水，約為0.63m/s，水力坡度為0.0022.沼氣收集系統(tǒng)的設計計算沼氣集氣系統(tǒng)布置由于有機負荷較高，產氣量大，因此設置一個水封罐，水封罐出來的沼氣先通入氣水分離器，然后再進入沼氣貯柜。熱量計算：熱量計算主要是在厭氧階段的產熱計算，所產生的沼氣中甲烷含量=60%,甲烷的熱值K=23000KJ/.沼氣主要產生于厭氧階段，設計產氣率為r=0.35/kgCOD；單池總產氣量為G=rQE=0.35×4000×2.5×0.8=2800(/d).(1)集氣室沼氣出氣管每個集氣罩的沼氣用一根集氣管收集，共有7根集氣管，采用鋼管。每根集氣管內最大氣流量=4.63×（/s）據資料，集氣室沼氣出氣管最小直徑為DN100且盡量設置不短于300mm的立管出氣，若采用橫管出氣，其長度不宜小于150mm。本工程中設計集氣管直徑為DN150，設置500mm立管出氣，共7根。(2)沼氣主管7根集氣管先匯入沼氣主管，采用鋼管，沼氣主管管道坡度為0.5﹪。一個UASB反應器沼氣主管內最大氣流量g=（/s）兩個UASB反應器沼氣主管內最大氣流量g=（/s）主管直徑與沼氣流量關系為g=式中a為充滿度，取0.6，則支管流速V約為3.44m/s。由上式，取沼氣主管直徑為DN200。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汽液兩相的界面高度，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)定并將沼氣即時排出反應器，以防止浮渣堵塞等問題的發(fā)生，經驗表明，水封罐中的冷凝水將有積累，因此在水封罐中有一個排除冷凝水的出口，以保持罐中的水位。水度封高取1.5m，水封罐面積一般為進氣管面積的4倍，則水封罐面積水封罐直徑取0.8m。氣水分離器汽水分離器起到對沼氣干燥的作用，選用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，在分離器出氣管上裝設流量計及壓力表。沼氣柜容積確定由上述計算可知該處理站日產沼氣5600m3，則沼氣柜容積應為3h產氣量的體積來確定，即（）設計選用300鋼板水槽內導軌濕式儲氣柜，尺寸為。UASB的其他設計考慮取樣管設計在池壁高度方向上設置若干個取樣管，用以采取反應器內的污泥樣，以隨時掌握污泥在高度方向的濃度分布情況。在距反應器底1.1—1.2m位置，沿池壁高度上設置取樣管4根，沿反應器高度方向各管相距0.8m，水平方向各管相距2.0m。取樣管選用DN100鋼管，取樣口設于距地面1.1m處，配球閥取樣。檢修（1）人孔為便于檢修，在UASB反應器距地坪1.0m處設600mm人孔一個。（2）通風為防治部分容重過大的沼氣在UASB反應器內聚集，影響檢修和發(fā)生危險，檢修時可向UASB反應器中通入壓縮空氣，因此在UASB一側預埋壓縮空氣管（由鼓風機房來）。（3）采光為保證檢修時采光，除采用臨時燈光外，不設UASB蓋頂。防腐措施厭氧反應器腐蝕比較嚴重的地反是反應器上部，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。在水平面以下，溶解的C會發(fā)生腐蝕，水泥中的CaO會因為碳酸的存在而溶解。沉降斜面也會腐蝕，為了延長反應器的使用壽命，反應器的防腐措施是必不可少的。本次設計中，反應器上部2m以上池壁用玻璃鋼防腐，三相分離器所有裸露的碳鋼部位用玻璃鋼防腐。給排水在UASB反應器布置區(qū)設置一根DN32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（1）UASB反應器的所有電器設施，包括泵、閥、燈等一律采用防爆設備。（2）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。（3）保持該區(qū)域良好的通風。配水井的計算堰上水頭H設兩個配水井，每個配水井進水流量為166.7，單個溢流堰流量本設計采用矩形堰（堰高h取0.3m）,矩形堰的流量式中：——矩形堰的流量，；H——堰上水頭，m；b——堰寬，m，取堰寬b=0.4m；m0——流量系數(shù)，通常采用0.327-0.332，取0.33.則堰頂厚度B當2.5<<10時，屬于矩形寬頂堰。取B=0.5m，這時=4.31（在2.5-10范圍內），所以該堰屬于矩形寬頂堰。配水管管徑D2設配水管管徑=250mm，最大流量，查水力計算表，得v=0.47m/s,水力坡度i=0.00166.配水漏斗上口口徑D按配水井內徑的1.5倍設計，則配水井進水管的設計流量為進水管管徑D1=300mm時，v=0.63m/s,滿足設計要求。配水井直徑為500mm+450mm+250mm=1200mm=1.2mCAST反應池設計計算CAST反應池介紹CAST法是利用不同微生物在不同負荷條件下，增殖速度差異和廢水生物脫氮除磷機理，將生物選擇器與傳統(tǒng)的SBR反應器相結合的產物。CAST反應池的運行工序可分為進水-曝氣期、沉淀期、潷水期和閑置期，在進水-曝氣期完成生物降解過程，在沉淀期和潷水期完成固液分離過程。主要設計參數(shù)的選擇本工程用容積負荷計算法。容積負荷計算法不考慮CAST池內基質濃度、活性污泥濃度和溶解氧含量在時間上的變化，只計算出水的有機物濃度差值，同時忽略同一反應周期內閑置、沉淀、排水階段的生物降解作用，采用與傳統(tǒng)活性污泥法基本相同的計算公式。已知：污水進水量8000；進水COD500mg/L進水BOD210mg/L;水溫10—20℃；出水COD50mg/L;出水BOD21mg/L。參數(shù)選擇：污泥負荷=0.35kgBOD/(kgmLSSd);反應池數(shù)N=4座;反應池水深H=5.0m;排出比=;活性污泥界面以上最小水深=0.5m;MLSS濃度=3500mg/L.運行周期及時間的確定曝氣時間（）==3.9(h)沉降時間（）=，而所以=排水閑置時間，取，與沉淀時時間合計3.6h。一周所需時間≥++=3.9+1.6+2=7.5(h)周期數(shù)n取3，每周期為8h,進水時間所以，CAST運行一個周期需8h，其中進水8h（連續(xù)進水）,曝氣4h，沉淀1.6h,排水閑置2h運行方式見下表。反應池1h2h3h4h5h6h7h8h1#池進水進水/曝氣進水/曝氣進水/曝氣進水/曝氣進水/沉淀進水/沉淀/撇水進水/撇水/閑置2#池進水/沉淀/撇水進水/撇水/閑置進水進水/曝氣進水/曝氣進水/曝氣進水/曝氣進水/沉淀3#池進水/曝氣進水/沉淀進水/沉淀/撇水進水/撇水/閑置進水進水/曝氣進水/曝氣進水/曝氣4#池進水/曝氣進水/曝氣進水/曝氣進水/沉淀進水/沉淀/撇水進水/撇水/閑置進水進水/曝氣反應池容積計算根據運行周期時間安排和自動控制特點，CAST反應池設置4個，2個一組交替運行1天。CAST反應池容積單池容積為反應池總容積為V=46668（）式中——單池容積，；m——排出比的倒數(shù)；n——周期數(shù)；N——池數(shù)。CAST反應池的構造尺寸CAST反應池為滿足運行靈活及設備安裝需要，設計為長方形，一端為進水區(qū)，另一端為出水區(qū)。CAST池單池有效水深H=5m，超高取0.5m,保護水深=0.5m。單池體積=LH，據資料，B/H=1~2,L/B=4~6.取B=9m,L=40m,所以=40×9×5=1800單池面積（）CAST池沿長度方向設一道隔墻，將池體分為預反應區(qū)和主反應區(qū)兩部分，靠近進水端為CAST池容積的10%左右的預反應區(qū)，作為兼氧吸附區(qū)和生物選擇區(qū)，另一部分為主反應區(qū)。據資料，預反應區(qū)長(0.16~0.25)L，取5m。CAST反應池尺寸m（外形）37.5×40.9×5.5（壁厚300mm）反應池液位控制CAST反應池總有效水深為5.0m排水結束時最低水位=5×（m）基準水位為5m；超高為0.5m;保護水深=0.5m；污泥層高度-=3.0-0.5=2.5m驗證池容,單池一次進水8h，==83.3.所以每周期的進水量==83.3×8=666.7單個CAST反應池一周期內能納水=（-）×=（5.0-3.0）×360=720（）所以CAST反應池的建造符合水量要求。保護水深的設置的是為了避免排水時對沉淀及排泥的影響。進水開始與結束由水位控制，曝氣開始由水位和時間控制，曝氣結束由時間控制，沉淀開始與結束由時間控制，排水開始由時間控制，排水結束由水位控制。排水口高度和排出裝置排水口高度為保證每次換水=333的水量及時快速排出以及排水裝置運行的需要，排水口應設在反應池最低水位之下約0.5—0.7m，本工程設計排水口在最低水位之下0.5m處。排出裝置 每池排出負荷333=5.55/min每池設潷水器一套，一個出水口。選用旋轉式潷水器，型號為XB—400型，排水堰長4.0m，最大排水量400，潷水深度為2m。產泥量及排泥系統(tǒng)CAST池產泥量CAST池的剩余污泥主要來自微生物代謝的增殖污泥，還有很少部分由進水懸浮物沉淀形成。CAST生物代謝產泥量為：△X=aQ-bV=aQ-bQ式中a微生物代謝增殖系數(shù)，kgVSS/kgCOD;B微生物自身氧化率,d-1;回流污泥濃度,mg/L;V-反應池容積,m3;去除的COD濃度,kgCOD/m3;COD污泥負荷,kgCOD/kgVSS.本次設計選a=0.75,b=0.05,則△X=（0.75-）×8000×0.45=2340（kg/d）假定剩余污泥含水率為99%，則排泥量為：=考慮一定的安全系數(shù)，則每天排泥一次，排泥量為234排泥系統(tǒng)每池池底坡向排泥坑坡度i=0.01,在每池出水端池底設1.0m×1.0m×0.5m排泥坑一個，每個排泥坑中接排泥管DN200一根,排泥管安裝高程為相對池底+1.5m,相對最低水位為-1.5m,剩余污泥排入集泥井。需氧量及曝氣系統(tǒng)設計計算需氧量計算CAST反應池需氧量Oa以每去除1kgCOD需氧量為0.75kgO2的經驗法計算。Qa=0.75QSr/=0.75×8000×(500-50)×=2700(kgOa/d)兩池每周期需氧量為Qat=Oa/2n=2700/2×3=450(kgOa/周期)一周期曝氣4h，所以單位時間曝氣量為：Qah=112.5(kg/h)=78.7()需要空氣量計算Oa===1561.5（）式中可變微孔曝氣器氧利用率，一般在18%--27.7%這里取18%。曝氣器及空氣管計算設計采用盤式橡膠膜微孔曝氣器，型號為BZ·PJ·J,規(guī)格Ф215mm，鋪設于CAST池池底。曝氣器主要技術指標：空氣流量2--3，水深4—5m，膜片平均孔隙率80--100m，服務面積0.3—0.6m2/個，氧利用率20.8%--30.6%。盤式橡膠膜微孔曝氣器BZ·PJ·J型的供氣量取2.5，充氧能力0.1—0.2kg/h，設計采用0.1kg/h，阻力損失2820—3440Pa。數(shù)量n=取n=1200個，單池曝氣頭數(shù)量為600個。曝氣頭以12列50排分布于池底，單池曝氣頭數(shù)量為600個。校核：單池曝氣面積=(40-5)×9=315（）。單孔服務=符合在0.3—0.6/個的要求。布氣系統(tǒng)計算從鼓風機房出來一根供氣干管;在相鄰的兩個CAST池的隔墻上設一根空氣支管，為兩個CAST池供氣；在每根支管上設20條配氣豎管，為CAST池配氣，4池共設兩根空氣支管，40條配氣豎管?？諝庵Ч芄饬繛?由于CAST池交替運行，兩根空氣支管不同時供氣，故空氣干管供氣量亦為26。反應池平面面積為35m×9m，共600個曝氣器，則每個曝氣器的曝氣量設空氣干管流速為15，支管流速為10，小支管流速為5，則空氣干管直徑：選用DN200mm鋼管；設支管數(shù)量為n=20，則空氣支管直徑：選用DN50mm鋼管；安裝曝氣器的小支管數(shù)量為n=100，則小支管管徑：選用DN30mm鋼管。鼓風機供氣壓力估算曝氣器的淹沒深度H=4.8m，空氣壓力可按此式估算校核估算的空氣壓力值管道沿程阻力損失可由下式估算式中——阻力損失系數(shù)，取4.4。取空氣干管長為80m則其沿程阻力損失取空氣支管長L為15m，管內氣體流速為10，則其沿程阻力損失取空氣小支管長L為9m，管內氣體流速為5，則其沿程阻力損失所以空氣管路沿程阻力損失為設空氣管道的局部阻力損失為則空氣管路的壓力損失總和為取微孔曝氣器的最大壓力損失為，則鼓風機的供氣壓力為：故鼓風機的供氣壓力可采用61.74kpa，選擇3臺羅茨鼓風機曝氣（2用1備），則單臺風機能力為：G=780.75=13.01。鼓風機型號：RD—125，口徑：125A，轉速：1750r/min，壓力：68.6kpa，進口流量Q：15.3/min，軸功率La：25.2KW，配電動機功率Pa：30KW。鼓風機房選用12m×9m。間歇式濃縮池設計計算本設計采用兩座不帶中心的間歇式濃縮池，濃縮時間采用12h，濃縮后含水率為：95%。進入濃縮池的最大污泥量為70.0×3+234.0=444.0=0.0051則單池流量：=222=0.00255設計計算簡圖如下圖3-12所示：圖3-12池容積計算：池表面積：式中：濃縮池有效水深，本設計取，1.5m；采用圓形鋼筋混凝土結構，池壁寬為：300mm；直徑為：設計中直徑取10m。池有效高度為：式中：——緩沖層高度，本設計取，0.5m；上部總高度為：式中：——濃縮池的超高，本設計取，0.5m；濃縮后污泥體積的計算：=式中濃縮后剩余污泥量（）;濃縮前污泥含水率，一般采用99%；濃縮后污泥含水率，一般采用97%。=0.0051×=146.88濃縮后分離出的污水量q=Q×式中濃縮后分離出的污水量（）；進入濃縮池的污泥量（）；濃縮前污泥含水率，一般采用99%；濃縮后污泥含水率，一般采用97%。q=Q×==293.76排泥斗體積計算：污泥斗設在濃縮池的底部，采用重力排泥。=tan(R-r)式中污泥斗高度（m）；污泥斗傾角，圓形池體污泥斗傾角≥50°；r污泥斗底部半徑（m）,一般采用0.5m×0.5m；R污泥濃縮池半徑（m）。設計中采用=50°，r=0.5m,R=5m污泥斗容積為：V=上清液排除管的布置：在濃縮池高度上均勻布置有三根直徑為100mm的鋼管用于排除上清液，具體布置見附圖。進泥排泥管布置：進泥管采用DN200的鋼管，從池子的中心進泥；排泥管采用DN150的鋼管，從池子的中心底部排泥。進泥時間為1小時，沉淀時間為12小時，排水時間為1小時，排泥時間為1小時。螺桿泵的選擇由前邊計算可得，每日濃縮后污泥量為146.88，排泥時間為一小時，則每小時排泥量為146.88,因此根據給水排水設計手冊（12冊）選用三臺（兩用一備）型號為EH1900的單螺桿泵，單臺參數(shù)如下：流量：75.5轉速：360r/min軸功率：7.8kw電動機型號：YCJ100電動機功率：11kw污泥脫水為了便于綜合利用和最終處置，需對污泥作脫水處理，使其含水率降至60%—80%，從而大大縮小污泥的體積。脫水污泥量計算脫水后污泥量Q=式中脫水后污泥量（）；脫水前污泥量（）；脫水前污泥含水率（%）；脫水后污泥含水率（%）；脫水后干污泥重量（kg/g）。設計中取=146.88，=97%，=75%污泥脫水后形成泥餅用小車運走，分離液返回處理系統(tǒng)前端進行處理。4.10.2脫水機的選擇(到此了)機械脫水方法有真空吸濾法、壓濾法和離心法。目前常用的脫水機械主要有：真空轉鼓過濾機、板框壓濾機、帶式壓濾機、離心機。各種脫水機的主要特點見下表：名稱特點適用范圍真空轉鼓過濾機能夠連續(xù)生產，可以自動控制，構造復雜，附屬設備多，運行費用高應用較少，適用于工業(yè)企業(yè)板框壓濾機構造簡單，勞動強度大，不能連續(xù)工作適合小型污泥處理裝置帶式壓濾機可以連續(xù)工作，脫水效率高，噪音小，能耗低，操作管理方便應用廣泛，適合大中小型污泥處理裝置離心機構造簡單，脫水效果好，動力消耗大，噪聲較大應用廣泛，適用大中小型污泥處理裝置設計中選用DY—3000型帶式壓濾機，其主要技術指標為，干污泥產量600kg/h,泥餅含水率75%，絮凝劑聚丙烯酰胺投量按干污泥量的2.0‰。設計中采用3臺帶式壓濾機，其中2用1備。工作周期定為4小時。所以每天處理的泥量為：m=600×4×2=4800kg/d,可以滿足要求。第五章污水處理站布置5.1污水處理廠平面布置在污水處理站的廠區(qū)內有各處理單元構筑物；連通各處理構筑物之間的管、渠及其他管線；輔助性建筑物；道路以及綠地等。因此，要對污水處理站廠區(qū)內各種工程設施進行合理的平面規(guī)劃。5.1.1污水處理站設施組成根據選定的處理方案和處理工藝流程，污水處理工程設施包括下面幾方面。1、生產性構（建）筑物生產性構（建）筑物分為污水、污泥處理設施。污水處理設施包括格柵間、水力篩、調節(jié)池、提升泵站、UASB池、CAST池、鼓風機房等。污泥處理設施包括濃縮池、污泥泵、脫水機房。2、輔助設施輔助設施分為生產和生活輔助設施。生產輔助設施包括綜合辦公樓（含化驗室、中心控制室）、倉庫、食堂、宿舍樓、籃球場等。3、各類管道廠區(qū)管道包括污水工藝管道、污泥工藝管道、空氣管道、沼氣管道、超越管道、上清液回收管道、廠區(qū)給水管道、排水管道、加藥管。4、其他設施其他設施有道路、綠化、照明、圍墻、大門。5.1.2平面布置原則1、各處理單元構筑物的平面布置處理構筑物是污水處理廠的主體構筑物，在做平面布置時，應根據各構筑物的功能要求和水力要求，結合地形和地質條件，確定他們在廠區(qū)內平面的位置。對此，應考慮：貫通、連接各處理構筑物之間的管渠，使之便捷、直通，避免迂回曲折。土方量做到基本平衡，并避開劣質土壤地段。在處理構筑物之間，應保持一定的間距，以保證敷設連接管、渠的要求，一般的間距可取值5—10m，某些有特殊要求的構筑物，如污泥消化池、沼氣貯罐等，其間距按有關規(guī)定確定。各處理構筑物應在平面布置上，應考慮盡量緊湊。(5)污泥處理構筑物應盡可能單獨布置，以方便管理，應布置在廠區(qū)夏季主導風向下風向。2、管、渠的平面布置（1）在各處理構筑物之間，設有貫通、連接的管、渠。此外，還應設有能夠使各處理構筑物獨立運行的管、渠，當某一處理構筑物因故停止工作時，其后接處理構筑物仍能夠保持正常的運行。（2）應設超越全部處理構筑物，直接排放水體的超越管。（3）在廠區(qū)內還應設有空氣管路、沼氣管路、給水管路及輸配電線路。這些管線有的敷設在地下，但大都在地上，對他們的安排，既要便于施工和維護管理，又要緊湊，少占用地。3、輔助建筑物的平面布置污水廠內的輔助建筑物有集中控制室、變電所、機修間、倉庫、食堂、浴池、宿舍、綜合樓等。他們是污水處理廠不可缺少的組成部分。輔助建筑物建筑面積的大小應按具體情況與條件而定。輔助建筑物的位置應根據方便、安全等原則確定。生活居住區(qū)、綜合樓等建筑物應與處理構筑物保持一定距離，應位于廠區(qū)夏季主風向的上風向。（3）操作工人的值班室應盡量布置在使工人能夠便于觀察各處理構筑物運行情況的位置。4、廠區(qū)綠化平面布置時應安排充分的綠化帶，改善衛(wèi)生條將，為污水廠工作人員提供優(yōu)美的環(huán)境。5、道路布置在污水處理廠內應合理的修建道路，方便運輸，要設置通向各處理構筑和輔助建筑物的必要通道，通道的設計應符合如下要求：主要車道的寬度：單車道為3—4m，雙車道為6—7m，并應有回車道。車行道的轉彎半徑不宜小于6m。人行道的寬度為1.5—2m。通向高架構筑物的扶梯傾角不宜大于45°。（5）天橋寬度不宜小于1m。5.1.3平面布置1、工藝流程布置工藝流程布置根據設計任務書提供的廠區(qū)面積和地形，采用直線型布置。這種布置方式生產聯(lián)絡管線短，水頭損失小，管理方便，且有利于日后擴建。2、構筑物平面布置按照功能，將污水廠布置分成三個區(qū)域：（1）污水處理區(qū)，該區(qū)域位于污水廠中部，由各項污水處理設施組成，呈直線型布置。包括格柵間、調節(jié)池、提升泵站、水力篩、CAST池、UASB池等。（2）污泥處理區(qū)，該區(qū)域在廠區(qū)主導風向的下風向，由各項污泥處理設施組成，呈直線型布置。包括污泥濃縮池、貯泥池、脫水機房等。（3）生活區(qū)，該區(qū)是將辦公樓、宿舍、食堂、鍋爐房、浴室等建筑物組合在一個區(qū)內。為不使這些建筑過于分散，將辦公樓與化驗室，食堂與宿舍，浴室與鍋爐房合建。生活區(qū)位于污水廠北部，廠區(qū)主導風向的上風向。污水廠管線布置(1)污水工藝管道污水經泵站提升后，按照處理工藝流經各個處理構筑物后排入水體。(2)污泥工藝管道污水廠在處理污水的同時，也要處理產生的污泥。污泥來自CAST池和UASB池,按照工藝處理后運出場外。（3）廠區(qū)排水管道廠區(qū)排水管道系統(tǒng)包括四部分，構筑物上清液和溢流管、構筑物放空管、各構筑物排水管、廠區(qū)雨水管。這些無數(shù)的污染物濃度很高，不能直接排放，設計中收集后接入泵前集水池繼續(xù)進行處理。（4）空氣管道空氣管道由鼓風機房至CAST池。（5）超越管道考慮到事故檢修時不影響污水站運行，需設置超越管道。（6）加藥管道由酸堿罐至調節(jié)池。（7）廠區(qū)給水管道由場外接入送至各建筑物用水點。4、廠區(qū)道路布置廠區(qū)道路布置見平面圖。5、廠區(qū)綠化布置利用道路與建筑物之間的帶狀空地進行綠化，綠化帶以草皮為主，靠路一側種植綠籬，臨靠構筑物一側栽種花木或灌木，草地中栽種一些花木。廠區(qū)平面布置見總平面圖。5.2污水處理廠高程布置污水處理廠高程布置的主要任務是：eq\o\ac(○,1)確定各處理構筑物及泵房的標高；eq\o\ac(○,2)確定處理構筑物之間連接管渠的尺寸及其標高；eq\o\ac(○,3)通過計算各確定部位的水面標高，從而能夠使污水沿處理流程在處理構筑物之間暢通地流動，保證污水處理廠的正常運行。5.2.1高程布置原則1、認真計算管道沿程損失、局部損失，各處理構筑物、計算設備及聯(lián)絡管渠的水頭損失；考慮最大時流量、雨天流量和事故時流量的增加，并留有一定的余地；還應考慮當某構筑物停止運行時，與其并聯(lián)運行的其余構筑物及有關的連接管渠能通過全部流量。2、考慮遠期發(fā)展，水量增加的預留水頭。3、避免處理構筑物之間跌水等浪費水頭的現(xiàn)象，充分利用地形高差，實現(xiàn)自流。4、在認真計算并留有余量的前提下，力求縮小全程水頭損失及提升泵站的揚程，以降低運行費用。5、需要排放的處理水，在常年大多數(shù)時間里能夠自流排放水體。注意排放水位不一定選取水體多年最高水位，因為其出現(xiàn)時間較短，易造成常年水頭浪費，而應選取經常出現(xiàn)的高水位作為排放水位，當水體水位高于設計排放水位時，可進行短時間的提升排放。6、應盡可能使污水處理工程的出水管渠高程不受水體洪水頂托，并能自流。5.2.2污水處理構筑物高程布置污水處理構筑物高程布置的主要任務是：確定各處理構筑物的標高，確定各處理構筑物之間連接管渠的尺寸及標高，確定各處理構筑物的水面標高，從而能夠使污水處理構筑物之間順暢流動，保證污水廠正常運行。1、構筑物水頭損失構筑物水頭損失見下表：構筑物水頭損失構筑物名稱水頭損失（m）構筑物名稱水頭損失（m）格柵0.205UASB池1.5水力篩0.2配水井0.3調節(jié)池0.3CAST池0.5提升泵站2、管渠水力計算管渠水力計算見下表:管渠水力計算表管渠及構筑物名稱流量（L/S）管渠設計參數(shù)水頭損失（m）D（mm）I(‰)V(m/s)L(m)沿程局部合計出水口至CAST111.13505.001.1060.0300.29760.3276CAST至配水井23.12501.660.475.50.00910.02120.0303配水井至UASB46.33002.20.638