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11、.2处理工艺流程说明 4第三章 设计方案计算书 8 3.1格栅的设计与计算 8 3.2集水池 10 3.3调节沉淀池 10 3.4 UASB设计计算书 113.5 接触氧化池设计计算 20 3.6沉淀池设计计算 22 3.7集泥井 24 3.8污泥浓缩池的设计计算 25 3.9机械脱水间的设计计算 27 3.10 N.P的去除 29 3.11高程计算 29参考文献 30第1 章 设计概述与任务1.1 概述啤酒是世界通用性饮料，是酒精含量最低的饮料酒，而且营养丰富。它以优质大麦和水为主要原料，啤酒花为香料，经过麦芽制备、麦芽汁制备、发酵等工程制成，富含丰富营养物质和二氧化碳。随着改革开放和人民生
12、活水平的提高，我国的啤酒行业发展迅速，啤酒产量在连续九年名列世界第二后，2002年以2386.83万吨超过了美国的2200多万吨的产量，位居世界第一。但由于我国啤酒工业发展起步较晚，投资费较低，在生产中对形成的废渣、废水的控制还不得力，因此造成废水量较大。据有关部门测算，2002年全国啤酒废水排量2.7亿立方米，年排放COD约为2.9万吨；啤酒废水占全国废水排放总量的1.3%，COD占全国工业废水中COD排放总量的0.5%。虽然啤酒生产的废水属有害而无毒性的废水，但由于每年生产100t啤酒，排放废水中BOD量相当于1.4万人的生活污水，生产每瓶啤酒排放的废水中BOD含量相当于1个人每天生活排放
13、污水中BOD的量。目前，国内外啤酒废水处理技术有了迅速的发展，常常采用以生化为主，生化与物化相结合的处理工艺。主要采用的生化处理有以下三种：直接使用好氧接触处理工艺；水解酸化，再加上后续处理工艺；采用UASB反应器进行厌氧处理，再进行后续处理。本设计采用的是UASB反应器加上好养接触氧化处理工艺。 本次设计的目的就是通过在实习单位的学习，对某啤酒污水处理厂进行独立设计，并根据所确定的工艺和计算结果，绘制污水处理厂总平面布置图，工艺流程图及某些主要构筑物的平剖面图等，能够很好的完成这次毕业设计的任务，为今后的工作奠定良好的基础。1.2 设计任务 设计任务主要内容1、 设计题目：某啤酒厂废水处理站
14、工艺设计2、 设计目的 本设计是水污染控制工程教学中一个重要环节，要求综合运用所学的有关知识，在设计中掌握解决实际工程问题的能力，进一步控股和提高理论知识。3、 设计资料地势平坦气象条件 最低气温 -12 最高气温 41 年平均气温 15 多年平均降雨量 560/y 主导风向 SE工程地质 土壤 级失陷性黄土 地下水位 -8m 厂区平均海拔高度 453m （1） 进水条件 进水水头 无压 进水管底标高 450m （2） 排水条件 距离厂区围墙西侧300m有一条河流，河水最大流量33m/s；最小流量1.7m/s；最高水位44。使用功能主要为一般工业用水和景观用水，属地表水环境质量标准GB-383
15、8-2002中类水域。4、 设计任务 根据已知资料，进行啤酒厂废水处理站工艺设计。要求确定污水处理流程，计算各处理构筑物的尺寸，布置污水处理站总平面图和总高程图。表1-1啤酒厂出水水质指标水量（mg/L) COD(mg/L) BOD5(mg/L) SS(mg/L) TNH4-N(mg/L) TP(mg/L) 9000 1700 850 300 40 6 要求达到的出水水质达到国家污水综合排放一级标准。5、 设计内容（1） 设计说明书说明厂区概况、设计任务、工程规模、水质水量、工艺流程、设计参数、主要构筑物的尺寸和个数、主要设备的型号和数量等；（2） 设计计算书各构筑物的计算过程、主要设备（如水
16、泵、鼓风机等）的选取、污水处理站的高程计算（各构筑物内部的水头损失查阅课本或手册，构筑物之间的水头损失按管道长度计算）等；（3） 设计图纸污水处理站总平面布置图（2#）和高程布置图各一张（1#）。第二章 设计方案的确定和说明 2.1工艺流程 加药调PH沉淀池接触氧化池UASB调节沉淀池格栅进水 出水 污泥浓缩池污泥脱水 外运2.2处理工艺流程说明 2.2.1 格栅格栅是一组(或多组)相平行的金属栅条与框架组成，倾斜安装在进水的渠道，或进水泵站集水井的进口处，以拦截污水中较大的悬浮物及杂质， 以减轻后续处理负荷，以保证后续处理构筑物或设备的正常工作。格栅是一种最简单的过滤设备，也是最常见的拦污设
17、备，是污水处理厂中污水处理的第一道工序一预处理的主要设备，对后道工序有着举足轻重的作用，要给排水工程的水处理构筑物中，其重要性日益被人们所认识。实践证明，格栅选择的是否合适，直接影响整个水处理实施的运行。人工格栅一般用于小型污水处理站，构造简单，劳动强度大。机械格栅一般用于大中型污水处理厂，这类格栅构造较复杂，自动化程度较高。根据本污水特点，选用细格栅。2.2.2 调节沉淀池 调节池是用以调节进、出水流量的构筑物。由于该针织废水是周期性排放的，废水的排放量是不均衡的，而且废水中污染物种类及浓度也会随生产工艺的变化而发生改变。这些特点给污水处理带来一定的难度，必须设一调节池以均合调节污水水质水量
18、，才不致后续处理受到较大的负荷冲击。为了保证处理设备的正常运行，在污水进入处理设备之前，必须预先进行调节。将不同时间排出的污水，贮存在同一水池内，并通过机械或空气的搅拌达到出水均匀的目的。调节池根据来水的水质和水量的变化情况，不仅具有调节水质的功能，还有调节水量的作用，另外调节池尚具有预沉淀、预曝气 、降温和贮存临时事故排水的功能。 本设计中向调节池内投加NaOH 以调节pH，用pH 计进行调节，池内设置一搅拌机以使水质混合均匀，另配备液位计、潜水泵、转子流量计等附属设备。2.2.3 上流式厌氧污泥床反应器（UASB）废水从反应器底部流入由颗粒污泥组成的污泥床；废水流经污泥床层与污泥中的微生物
19、接触，发生酸化和产甲烷反应；产生的气体一部分附着在污泥颗粒上，自由气体和附着在颗粒污泥上的气体连同污泥和水一起上升至三相分离区。沼气碰到分离器下部的反射板时，折向反射板四周，穿过水层进入气室。固液混合液经过反射板进入沉淀区，废水中的污泥在重力作用下沉降，发生固液分离。分离后的水由出水渠排出。沉淀下来的厌氧污泥靠重力自动返回到反应区，集气室收集的沼气由沼气管排出反应器，UASB反应器内部设搅拌装置，上升的水流和产生的沼气可满足搅拌要求，反应器内不需填装填料，构造简单，易于操作运行，便于维护管理。UASB有以下优点： 沉降性能良好，不设沉淀池，无需污泥回流 不填载体，构造简单节省造价由于消化产气作
20、用，污泥上浮造成一定的搅拌，因而不设搅拌设备污泥浓度和有机负荷高，停留时间短2.2.4 接触氧化池 废水经水解酸化后其可生化性得到了进一步提高，然后由进入接触氧化池进行生物接触氧化处理，在接触氧化池利用好氧微生物将废水中的有机物进行较为彻底的去除，最终分解成CO2、H2O 及少量的硝酸盐。生物接触氧化法是一种介于活性污泥法与生物滤池之间的生物膜法工艺。接触氧化池内设有填料，部分微生物以生物膜的形式固着生长于填料表面，部分则是絮状悬浮生长于水中。因此它兼有活性污泥法与生物滤池二者的特点。由于其中填料及其生物膜均淹没于水中，它又被称为淹没式生物滤池。生物膜生长至一定厚度后，近填料壁的微生物将由于缺
21、氧而进行厌氧代谢，产生的气体及曝气形成的冲刷作用会造成生物膜的脱落，并促进新生膜的生长，形成生物膜的新陈代谢，从而降低废水中的COD、BOD 含量，脱落的生物膜将随出水流出池外。因废水的有机物浓度较高，本设计采用的生物接触氧化池为直流鼓风曝气接触氧化池，并选用软性纤维填料。接触氧化池与水解酸化池选用同种规格的填料便于安装和管理。2.2.5 沉淀池 废水经生化处理后，其有机污染物浓度有了很大程度的降低。废水进入沉淀池停留数小时，将不溶于水的大颗粒絮凝物在重力作用下从水中沉淀下来形成污泥。沉淀池采用竖流式。废水由中心管上部进入，从管下溢出，经反射板的阻拦向四周分布，然后再由下而上在池内垂直上升，上
22、升流速不变。澄清水由池周边集水堰溢出。污泥贮存在污泥斗内，由排泥管通过静压排泥的方式排出。沉淀池中配有六角蜂窝填料，不仅可以最大程度地提高沉淀负荷与效率，而且还可以保持沉淀池中上部分水的稳定性，有效防止污泥上浮。废水经沉淀后溢流出来后进入过渡池收集。在UASB、接触氧化池和沉淀池中均有微生物作用，可大大降低污水中有机物、色度、硫化物等污染物的含量，为后处理提供便利。2.2.6 污泥处理系统 污泥浓缩脱水的主要对象是间隙水，它占污泥含水量的65%-85%，因此浓缩减少污泥体积最经济有效的方法。污泥含水率从99%降至96%，污泥体积可减少75%，这就为后续处理创造了良好的条件，节省设备投资，降低处
23、理成本。可以这样说，不管污泥采用何种方式处理处置，污泥浓缩是必不可少的。由于在气浮过程中产生的浮渣和沉淀过程中产生的污泥，同时生化处理过程中微生物死亡脱落及废水中的悬浮物沉淀等在池底形成污泥。这些污泥含水率比较高，很容易造成二次污染，所以必须加以有效处理。处理时首先将污泥排入污泥池，然后利用污泥泵将污泥打入压滤机进行压滤，经压滤后形成含水率低于70%的泥饼，这些泥饼要装袋后集中处理，避免产生二次污染，滤液回流进入废水调节池重新进行处理。2.2.7 污水厂平面高程布置2.2.7.1 平面布置 废水处理厂的构筑物包括生产性处理构筑废水、辅助建筑物和连接各构筑物的管渠。对废水处理厂平面布置规划时，应
24、考虑的原则有以下几条。1)布置尽可能紧凑，以减小处理厂的占地面积和连接管线的长度。2)生产性处理构筑物作为处理厂的主要建筑物，在作平面布置时，必须考虑各构筑物的功能要求和水力要求，结合地形、地质条件，合理布局，减少投资、运行管理方便。3)对于辅助建筑物，应根据安全方便等原则布置。如泵房、鼓风机房等应尽量靠近处理构筑物，变电所应尽量靠近最大用电户，以节省动力管道；办公室、化验室等与处理构筑物保持一定的距离，并处于它们的上风向，以保证良好的工作条件；贮气罐、贮油罐等易燃易爆建筑的布置应符合防爆防火规程；废水处理厂内的管路应方便运输。4)废水管渠的布置应尽量短，避免交叉。此外还必须设置事故排放水渠和
25、超越管，以便发生事故或检修时，废水能超越该处理构筑物。5)厂区内给水管、空气管、蒸汽管及输配电线路的布置，应避免相互干扰，既要便于施工和维护管理，又要占地紧凑。当很难敷设在地上时，也可敷设在地下或架空敷设。6)要考虑扩建的可能，留有适当的扩建余地，并考虑施工方便。应当指出，在工艺设计计算时，就应考虑平面布置，相应地，在平面布置时，如发现不妥，也可根据情况重新调整工艺设计。总之，废水处理厂的平面设计，除应满足工艺设计上的要求外，还必须符合施工、运行上的要求。2.2.7.2 高程布置 高程布置的目的是为了合理地处理各构筑物在高程上的相互关系。具体地说，就是通过水头损失的计算，确定各处理构筑物的标高
26、，以及连接构筑物间的管渠尺寸和标高，从而使废水能够按处理流程在各构筑物间顺利流动。1)高程布置的主要原则有两条a.尽量利用地形特点使各构筑物接近地面高程布置，以减少施工量，节约基建费用。b.废水和污泥尽量利用重力自流，以节省运行动力费用。2)确定水土流失数量 为了达到到重力自流的目的，必须精确计算废水流动中的水头损失。水头损失包括：a.流经处理构筑物的水头损失，包括进出水管渠的水头损失。b.流经管渠的水头损失，包括沿程和局部水头损失，按所选类型计算。3)高程布置时应考虑的因素a.初步确定各构筑物的相对高差，只要选某一构筑物的绝对高程，其他构筑物的绝对高程也可确定。b.进行水力计算时，要选择一条
27、距离最长、水头损失最大的流程，扫远期最大流量计算。同时还应留有余地，以保证系统出现故障或处于不良工况时，仍能正常运行。c.当废水及污泥不能同时保证重力自流时，因污泥量较少，可采用泵提升污泥。d.高程布置应保证出水能排入受纳水体。废水处理厂一般以废水水体的最高水位作为起点，逆废水流程向上倒推计算，以使处理后废水在洪水季节也能自流排出，如设立泵站，则可使泵站扬程最小。e.结合实际情况来考虑高程布置。如地下水较高，则应适当提高构筑物的设置高度，以减少水下施工的工程量，降低工程造价。2.2.8 主要构筑物一览表设备名称 尺寸 （mm) 数量 主要组成格栅 320012001000 1 栅条集水井 D=
28、3m,H=6m 1 提升泵和水力筛调节沉淀池 25001500550 1 QJB7.5/6640/3-303/c/sUASB反应器 19001300650 2 钢筋砼接触氧化池 4000800500 2 BZO.W-192球冠型微孔曝气器沉淀池 800080007000 4 中心管集泥井 400400300 1 污泥提升泵80QW50-10-3污泥浓缩池 720720300 2 钢筋砼污泥脱水间 1400720300 1 带式压滤机DYQ-1000第三章 设计方案计算书 3.1 格栅的设计与计算 3.1.1格栅的作用格栅安装在废水渠道、集水井的进口处，用于截流较大的悬浮物或漂浮物,主要对水泵起
29、保护做用。另外,可以减轻后续构筑物的处理负荷。 3.1.2 参数选取格栅过栅流速一般采用0.61.0m/s格栅前渠道内的水流速度，一般采用0.40.9m/s格栅倾角，一般采用4560o，人工清渣的格栅倾角小时较省力，但占地多通过格栅的水头损失，一般采用0.080.15m格栅间工作台两侧过道宽度不应小于0.7m机械清渣不小于0.2m本次设计选取细格栅；栅条间隙b=10mm；栅前水深h=0.5m；过栅流速v=0.6m/s，栅条宽度s=0.01m；安装倾角a=60o设计流量Qmax=90001.6m3/d=14400 m3/d=600 m3/h=0.17m/s 3.1.3 设计计算 图31 格栅计算
30、草图 1 栅条间隙数（n） n=45.8.，取n=46条2栅槽有效宽度（B）设计栅条宽度S=0.01m，则栅槽宽度为B=S（n-1）+bn=0.01(46-1)+0.0146=0.91m3进水渠道渐宽部分长度 设进水渠道内的流速为0.7m/s进水渠道宽取B1=0.5m渐宽部分展开角 L1=0.40m，4 栅槽与出水渠道连接处的5 渐窄部分长度L2=L1/2=0.20m5过栅水头损失h2 阻力系数与栅条的断面几何形状有关，当迎水面为半圆形的矩形时，形状系数 取1.83，=4/3=1.83()4/3=1.83=31.83=0.08m式中：k系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增大倍数，一般采用k=3.
31、通过格栅的水头损失一般为0.080.15m，为避免格栅前涌水，故将栅后槽下降h2 作为补偿。6栅槽总高度(H)一般情况下，栅前槽总高度为栅前水深h、格栅前渠道超高h1(一般取0.3m)之和，栅后槽总高度为h、h1 和格栅的水头损失h2 之和，即：取栅前渠道超高h1=0.3m，栅前槽高0.5+0.3=0.8m=h+h1+h2=0.5+0.3+0.1=0.9m7栅槽总长度（L） L=l1+l2+1.0+0.5+=0.4+0.2+1.0+0.5+=2.68m8 每日栅渣量： 取每单位体积污水拦截污物W1 为0.07m3/103m3，污水流量总变化系数 为1.5W=0.78m/dW1-单位体积污水栅渣
32、量m3/(103m3污水）0.010.1取0.06m3/(103m3）-污水流量总变化系数。=1.6采用人工清渣。3.2 集水池3.2.1 设计说明 集水池是汇集准备输送到其他构筑物去的一种小型贮水设备，设置集水池作为水量调节之用，贮存盈余，补充短缺，使生物处理设施在一日内能得到均和的进水量，保证正常运行。3.2.2 设计参数 设计流量Q = 9000m3/d = 375m3/h =0.104m3/s ；3.2.3 设计计算 集水池的容量为大于一台泵五分钟的流量，设一台水泵，每台泵的流量为Q=0.093 m3/s 。 集水池容积采用相当于一台泵30min的容量 m 有效水深采用6m，则集水池面
33、积为F=28 ，其尺寸为 D=3.0m。 集水池构造 集水池内保证水流平稳，流态良好，不产生涡流和滞留，必要时可设置导流墙，水泵吸水管按集水池的中轴线对称布置，每台水泵在吸水时应不干扰其他水泵的工作，为保证水流平稳，其流速为0.3-0.8m/h为宜。3.3 调节沉淀池 调节池的设计主要是选择池型和确定其有效容积，然后计算其各部尺寸和搅拌设备。调节池有效容积的确定分停留时间法和累积曲线法两种，停留时间法是目前国内应用最普遍的方法，关键在于确定合适的停留时间。对于针织印染废水，停留时间一般为68h，在缺乏水质资料时，可凭经验选取。本设计中，拟选用矩形水质调节池，兼具调节水量和水质的作用。废水呈酸性
34、，为保证后续处理工艺的pH值，在调节池内投加碱性物质提高pH。考虑到避免调节池中发生沉淀，需辅以搅拌混合，拟采用机械搅拌方式。 3.2.1 设计参数设计流量Q = 9000m3/d = 375 m3/h =0.104m3/s ；调节池停留时间T=5.0h 。 3.2.2 设计计算（1）调节池有效容积 V = QT = 3755 =1875m3 (2)调节池面积 取池子总高度H=5.5m,超高0.5m，有效水深5m。池面积为 A=V/H=1875/5=375m 取池长L=25m,池宽B=A/L=375/25=15m（3） 小结 调节池尺寸为：25155，一座。其配套设备选择如下：a.搅拌机 数量
35、：1 台；型号：JBG 型立式环流搅拌机：配用电机功率：2.2kW，单机服务范围最大面积100m2，最大宽度10m，最大深度26m(可调)：机体最大插入水深：14.5m，重量390kg；b.pH 计 数量：1 套，测定范围：1-14，电源：190-260VAC， 50/60Hz规格：P53，电极：pH 电极；c.液位计 数量：1 套；电源：220VAC；d.转子流量计 数量：1 组。e.潜水泵 数量：2 台；规格：ISW80-100；流量/扬程：65m3/h，10m；功率：3kW；电源：三相380VAC。3.4 UASB设计计算 3.4.1 组成部分 UASB反应器主要由下列几部分组成：1、
36、进水分配系统 配水系统设在反应器的底部，器功能主要是把废水均匀的分配到整个反应器，使有机物能在反应区内均匀分布，有利于废水与微生物的充分接触，使反应器内的微生物能够充分获得营养，这样有利于提高反应器容积的利用率。同时，进水分配系统还具有搅拌功能。反应区 反应区是整个反应器的核心部分，包括污泥床和污泥悬浮层区。反应区是培养和富集厌氧微生物的区域，废水再这里与厌氧微生物充分接触，产生强烈的生化反应，使有机物被厌氧菌分解，污泥床位于整个UASB反应器的底部，污泥床具有很高的污泥生物量，其浓度(MLSS)一般位于40000-80000mg/L,甚至可达15000mg/L。2、三相分离器 三相分离器的功
37、能是把气体、固体和液体分开，由沉淀区、集气室和气封组成。气体先被分离后进入集气室，然后固液混合液在沉淀区进行分离，下沉的固体靠重力由回流缝返回反应区。三相分离器的分离效果直接影响着反应器的处理效果。3、出水系统 出水系统的作用是将澄清后的废水均匀的收集起来，排出反应器。出水是否均匀对处理效果有很大的影响。4、排泥系统及沼气收集系统 排泥系统的作用上的定期均匀地排放反应区的声誉厌氧污泥。 根据不同的废水性质，反应器的构造有所不同，主要可分为开放式和封闭式两种。 开放式的特点是反应器的顶部不密封，不收集沉淀区液面释放的沼气。这种反应器主要是用于处理中低浓度的有机废水，中低浓度的废水经反应区处理后，
38、出水中的有机物浓度已较低，所以在沉淀区产生的沼气量较少，一般不需要回收。这种形式的反应器构造比较简单，易于施工安装和维修。 封闭式的特点是反应器的顶部是密封的，三相分离器的构造与开放是不同的，不需要专门的集气室，而是在液面与池面之间形成一个大的集气室，可以同时收集反应区和沉淀区的沼气。这种形式的反应器适用于处理高浓度有机废水或含硫酸盐较高的有机废水。因为处理高浓度有机废水时，在沉淀区仍有较多的沼气逸出，必须进行回收。 UASB反应器的水平截面一般采用圆形或矩形，反应器的材料常用钢结构或钢筋混凝土结构，通常当采用钢结构时，为圆柱形池子；当采用钢筋混凝土结构时，为矩形池子。由于三相分离器的构造要求
39、，采用矩形池子便于设计、施工和安装。 UASB反应器通常采用地面式，处理废水时一般不加温，充分利用废水本身的水温可在常温下进行，降低运行费用，但反应器一般都要求采取保温措施。在寒冷地区就要进行加热，同时必须保温。3.4.2 设计计算 3.4.2.1 反应器所需容积及主要尺寸的确定1、UASB反应器的有效容积表3-1 UASB反应器进出水水质指标 水质指标 COD（L） BOD（L） SS（L） 进水水质 1700 850 40 设计去除率 85% 80% / 设计出水水质 255 170 40设计流量Q = 9000m3/d = 375 m3/h =0.17m3/s ；进水COD=1700mg
40、/L 去除率为85% ；容积负荷（Nv）为：5kgCOD/(m3d)；污泥产率为：0.1kgMLSS/kgCOD ；产气率为：0.5m3/kgCOD 。 对于中等浓度和高浓度有机废水，一般情况下，有机容积负荷率是限制因素，反应器的容积与废水量、废水浓度和允许的有机物容积负荷去除率有关。设计容积负荷为Nv=5kgCOD/(m3d),CODQ去除率为85%，则UASB反应器有效容积为： V有效 = =2655m 式中： V有效 - 反应器有效容积，m3 Q - 设计流量，m3/d C0 - 进水有机物浓量,kgCOD/m3 - 出水有机物浓量,kgCOD/m3 Nv - 容积负荷,kgCOD/(m3d) 2. UASB反应器的形状和尺寸 工程设计反应器2座，横截面为矩形 反应器有效高度为6m，则 横截面积 S=442.5m2 单池面积 =222m2 单池从布水均匀性和经济性考虑，矩形池长宽比在2：1以下较为合适设池长L=21m，则宽B=12m 。 设计反应池总高H=6.5m，其中超高0.5 m （一般应用时反应池装液量为70%-90%） 单池总容积
