基于UASB+CASS組合工藝的啤酒廢水處理工藝設(shè)計(jì)摘要自20世紀(jì)末期起，我國涌現(xiàn)出大量啤酒企業(yè)，啤酒生產(chǎn)廢水已經(jīng)成為工業(yè)治理的主要內(nèi)容。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)針對(duì)某啤酒廠生產(chǎn)廢水的進(jìn)水水質(zhì)、水量，通過綜合比較，決定選用UASB+CASS工藝作為主要處理工藝。該種工藝流程步驟少，運(yùn)行成本低，生產(chǎn)的沼氣還可以作為能源回收利用。啤酒廢水可生化性好，常用生化方法對(duì)其進(jìn)行處理。本次設(shè)計(jì)對(duì)UASB+CASS法、UASB+SBR法和A2O工藝進(jìn)行比較。結(jié)合啤酒廠廢水處理任務(wù)書中水質(zhì)水量等的設(shè)計(jì)參數(shù)及排放標(biāo)準(zhǔn)，本說明書確定采用UASB+CASS組合工藝。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)水量為3000t/d，主要去除CODCr、BOD5和SS，包括工藝說明、設(shè)備選型及其各設(shè)計(jì)計(jì)算、繪制工藝流程圖、平面布置圖、高程圖及主體構(gòu)筑物的三視圖。廢水經(jīng)過處置以后，符合《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978—1996)的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。關(guān)鍵詞：啤酒廢水；UASB；CASS；高濃度有機(jī)廢水目錄第一章緒論 引言自20世紀(jì)90年代起，國內(nèi)啤酒量達(dá)近1700萬噸。改革開放以來，啤酒企業(yè)迅速發(fā)展，截止現(xiàn)在，國內(nèi)啤酒企業(yè)已高達(dá)八百多家。企業(yè)發(fā)展，污染加重，污水中有機(jī)污染物治理迫在眉睫。啤酒廢水由制麥、糖化、果膠、發(fā)酵、蛋白質(zhì)等有機(jī)物和少量無機(jī)鹽類組成REF_Ref71729768\r\h[1]，水質(zhì)呈小范圍波動(dòng)變化。每產(chǎn)出一千克啤酒，就會(huì)排放出大約一點(diǎn)五立方米的污水。現(xiàn)階段，我們國家因生產(chǎn)啤酒而排放出的生產(chǎn)廢水每年已超2.5億m3。“七五”以來，啤酒生產(chǎn)廢水已受到重要關(guān)注，在投入資金、科研項(xiàng)目和治理決心等方面，我們國家均大力推進(jìn)，毫不手軟。在生化的基礎(chǔ)上，將生物化學(xué)和物化結(jié)合起來的處理過程、厭氧性和氧過程結(jié)合起來，結(jié)合水解氧化和SBR過程的處理方法和過程，這些處理方法和過程各有千秋，成效頗深。大量新型技術(shù)和工藝正處于實(shí)驗(yàn)階段。一些實(shí)驗(yàn)效果十分不錯(cuò)，近期將在實(shí)踐中得到應(yīng)用。啤酒廢水的主要特點(diǎn)之一是值高，基本大于等于50％REF_Ref71729842\r\h[2]，可生化性好。緒論課程設(shè)計(jì)題目某啤酒廠3000t/d生產(chǎn)廢水處理工藝設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)資料主要設(shè)計(jì)參數(shù)表STYLEREF1\s2SEQ表\*ARABIC\s11設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)一覽表水質(zhì)指標(biāo)BOD5（mg/L）COD（mg/L）SS（mg/L）pH原水980--11001390～2500450～10905～11排放標(biāo)準(zhǔn)≤30≤100≤706～9設(shè)計(jì)要求≤30≤100≤706～9研究背景及意義近年來，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人們物質(zhì)消費(fèi)水平逐步提高，啤酒行業(yè)也得到了前所未有發(fā)展，人們對(duì)啤酒的生產(chǎn)和消費(fèi)也逐漸增加，我國已成為全球啤酒人均消費(fèi)增長率最高、啤酒工業(yè)規(guī)模最大的國家之一，我國啤酒產(chǎn)量連續(xù)11年居世界第一，但在促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，也造成了環(huán)境污染，因此啤酒生產(chǎn)廢水的處理成為一個(gè)重要課題。啤酒口感清爽，營養(yǎng)成分種類多且均衡，包括多種氨基酸、無機(jī)鹽和各種酶等REF_Ref72071661\r\h[3]，對(duì)于維持人類正常生命活動(dòng)有著舉足輕重的意義，由消化道進(jìn)入體內(nèi)后極易吸收，然后迅速轉(zhuǎn)化成人體所需的大量熱能，由此可見，啤酒被我們稱之為“液體面包”不無道理。其制備材料一般包括小麥、啤酒花，它是一種低酒精度葡萄酒，其利用異養(yǎng)兼性厭氧微生物的反應(yīng)，消耗大量水資源才可制得。特別是在填充葡萄酒的過程中，使用了大量的淡水，每噸葡萄酒需要10噸水，因此會(huì)產(chǎn)生大量的廢水，啤酒生產(chǎn)是一個(gè)高污染行業(yè)，直接流入自然界中的水體，會(huì)消耗大量水中的溶解氧，造成水體污染。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是完成某啤酒廠3000t/d生產(chǎn)廢水處理工藝設(shè)計(jì)，所采用的是UASB+CASS的工藝，污水經(jīng)過工藝處理后，要求達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978—1996)一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。1.4設(shè)計(jì)依據(jù)1）《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）2）《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）3）《室外給水排水和燃?xì)鉄崃こ炭拐鹪O(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50032—2003）4）《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB14554-93）（1997年版）5）《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50014-2006）2016年版6）《室外給水設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50013－2006）7）《泵站設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB/T50265-2010）8）《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（CJ343-2010）1.5國內(nèi)外研究現(xiàn)狀近些年來，啤酒行業(yè)在啤酒生產(chǎn)廢水處理方面更加注重環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展，IOS14001的環(huán)境體系和法規(guī)成為啤酒行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，好氧和厭氧工藝相結(jié)合成為啤酒行業(yè)的主流啤酒廢水的處理工藝，因此受到人們的高度重視和應(yīng)用。上世紀(jì)末，丹麥科學(xué)家開發(fā)了OCO工藝，它因主反應(yīng)器的厭氧區(qū)、缺氧區(qū)和好氧區(qū)組合形似OCO的得名REF_Ref71730080\r\h[5]，是A2/O工藝的改良，能夠做到同時(shí)去除有機(jī)物和脫氮除磷。啤酒廢水在進(jìn)入缺氧區(qū)之前，先與活性污泥結(jié)合在厭氧區(qū)結(jié)合。混合液在缺氧區(qū)和好氧區(qū)停留循環(huán)一定的時(shí)間后，去除了有機(jī)物和氮磷，最后進(jìn)入沉淀池。在國外，除了丹麥外，許多國家特別是一些歐洲啤酒生產(chǎn)大國，如德國等國，OCO工藝是較為常見的工藝。在我國，多數(shù)廠家選用UASB工藝處理啤酒生產(chǎn)廢水。這一技術(shù)在東亞國家應(yīng)用比較成熟，北京、沈陽等多地啤酒廠對(duì)污水中CODcr的去除率達(dá)到近90%，沼氣產(chǎn)生率為0.3m/kg（COD）REF_Ref72068604\r\h[6]。清華大學(xué)實(shí)驗(yàn)證明，在25攝氏度下，UASB工藝對(duì)含有高濃度CODCr的污水去除率為85%~90%REF_Ref72068703\r\h[7]。工藝比選污水處理廠的設(shè)計(jì)規(guī)模及處理程度處理規(guī)模本設(shè)計(jì)規(guī)模為：Q=3000m3/d考慮設(shè)計(jì)水量較小，水量波動(dòng)情況，取變化系數(shù)1.17則最大時(shí)污水量145.8m3/h處理程度表2-1污染物處理程度表污染物去除率BOD5CODcrSS污水處理廠進(jìn)出水水質(zhì)處理規(guī)模污水經(jīng)過工藝處理后，要求達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978—1996)一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)見表

2-2。

表2-2設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)一覽表水質(zhì)指標(biāo)BOD5（mg/L）COD（mg/L）SS（mg/L）pH原水980-11001390-2500450-10905-11排放標(biāo)準(zhǔn)≤30≤100≤706-9設(shè)計(jì)要求≤30≤100≤706-9污水處理廠工藝比選工藝流程比選原則設(shè)計(jì)原則：（1）貫徹執(zhí)行國家環(huán)境保護(hù)政策，最終確保處理后出水水質(zhì)符合國家和地方有關(guān)法律、法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)。（2）應(yīng)當(dāng)采用高效、優(yōu)質(zhì)、合理的國內(nèi)外設(shè)備和適當(dāng)水平的自動(dòng)控制，以便于管理和操作。（3）設(shè)計(jì)工藝和設(shè)計(jì)選型要求靈活性高、適應(yīng)性強(qiáng)，保留一定的調(diào)整空間，適合工藝水質(zhì)，保證達(dá)標(biāo)排放。（4）在規(guī)劃設(shè)計(jì)和工程設(shè)計(jì)中，結(jié)合基地住宅區(qū)，布置合理，為節(jié)省占地，可采用全埋式建筑，可用于植被等。（5）運(yùn)行過程中，對(duì)運(yùn)行、維護(hù)、能耗和運(yùn)行成本進(jìn)行適當(dāng)管理。選擇原則：（1）先進(jìn)技術(shù)原則。一方面，廢水處理必須融入環(huán)保理念；另一方面是先進(jìn)的中水回用系統(tǒng)，工藝要求先進(jìn)，可長遠(yuǎn)使用。（2）安全原則。因?yàn)樗P(guān)系到周圍人的安全，所以水處理出水的水質(zhì)不能有問題。如果水質(zhì)超標(biāo)，影響很大，關(guān)系到一大批人的健康，因此，該技術(shù)和推薦的處理系統(tǒng)具有較高的出水水質(zhì)和安全措施。（3）系統(tǒng)模塊化原則。收集的原水量會(huì)隨著時(shí)間和季節(jié)的變化而變化，產(chǎn)生的廢水量會(huì)長期增加。為降低運(yùn)行成本可采用模塊化的處理設(shè)備，系統(tǒng)的運(yùn)行組合可以根據(jù)產(chǎn)生的污水量來進(jìn)行，以降低運(yùn)行成本（4）低成本運(yùn)行原則和低占地原則。（5）污泥產(chǎn)量少、二次污染少的原則。污水處理產(chǎn)生大量污泥，會(huì)再次對(duì)環(huán)境造成污染，其處理經(jīng)濟(jì)成本也高。水質(zhì)特性分析污水處理選擇采用生物處理工藝，尤其是除磷脫氮的生物工藝，對(duì)生物池進(jìn)水中污染物質(zhì)的比例和平衡提出了更高的要求。現(xiàn)將啤酒廠生產(chǎn)廢水進(jìn)水水質(zhì)配比指標(biāo)列表2-3。表2-3進(jìn)水水質(zhì)各污染物配比表項(xiàng)目指標(biāo)數(shù)值BOD5/CODcr>0.450.71由表2-3對(duì)本工程水質(zhì)可生化處理性分析如下：,則可生化性好，適合采取生物處理。處理工藝對(duì)比本項(xiàng)目污水主要去除目標(biāo)是COD、BOD5、SS，而常見啤酒廢水工藝有氧化溝法、SBR法及其變種(如IDEA法等)、A2/O法等。針對(duì)本工程特點(diǎn)，采用A2/O、UASB+CASS工藝、UASB+SBR工藝經(jīng)濟(jì)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，從而選擇出最適合本項(xiàng)目的污水處理工藝。工藝比選方案見表2-4。表2-4三種污水處理工藝技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較比較項(xiàng)目UASB+CASSUASB+SBRA/A/O適用規(guī)模大、中、小、型中、小型中、小型流程特點(diǎn)通常不設(shè)沉淀池對(duì)接下來的處理設(shè)備有較高的要求。由厭氧段-缺氧段-好氧段三階段組成反應(yīng)時(shí)間長長長去除效率的去除率達(dá)到、去除率達(dá)到、去除率達(dá)到REF_Ref72071851\r\h[4]的去除率達(dá)到以上、去除率達(dá)到去除率達(dá)到處理效果好且穩(wěn)定可靠，出水水質(zhì)可滿足和的排放標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于氮磷的脫出效果好耐沖擊負(fù)荷強(qiáng)較強(qiáng)強(qiáng)主要去除物質(zhì)CODCr、BOD5、SS、TKPCODCr、BOD5、SS、TKP懸浮物、有機(jī)物、N、P、BOD、COD、SS占地面積小池容大（若需后處理則需要加大的調(diào)節(jié)池）大出水水質(zhì)好好不產(chǎn)生二次污染運(yùn)行管理運(yùn)行穩(wěn)定、管理方便水位變化大、連續(xù)進(jìn)水、出水要求高強(qiáng)經(jīng)濟(jì)性經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)可靠、工藝簡單、節(jié)省能源設(shè)備閑置率較高、流程簡單工藝流程簡單，管理費(fèi)用低工藝流程的選擇啤酒廢水格柵啤酒廢水格柵調(diào)節(jié)池UASB反應(yīng)池CASS反應(yīng)池二沉池接觸消毒池出水鼓風(fēng)機(jī)污泥回流污泥濃縮池污泥脫水機(jī)房泥餅外運(yùn)上清液回流剩余污泥圖2-1工藝流程圖工藝說明預(yù)處理工藝格柵格柵主要是通過過濾作用去除較大SS，能夠有效阻止啤酒生產(chǎn)廢水中較大的懸浮物進(jìn)入后續(xù)構(gòu)筑物，以便整體工藝進(jìn)行。REF_Ref72068938\r\h[8]。表3-1格柵清渣方式分類分類常用格柵適用條件人工清渣通常采用直鋼條制成處理流量小，45-60℃柵渣量＜0.23m3機(jī)械清渣階梯式機(jī)械格柵轉(zhuǎn)鼓式機(jī)械格柵處理流量大，70℃柵渣量≥0.23m3/d調(diào)節(jié)池啤酒生產(chǎn)廢水中含有大量的高濃度有機(jī)物，處理不完全會(huì)對(duì)污泥造成較大影響，例如出現(xiàn)污泥上浮、污泥流失等問題的發(fā)生，不利于污水的后續(xù)處理。廢水在處理過程中會(huì)出現(xiàn)一定程度上的水量波動(dòng)，調(diào)節(jié)池可通過貯存污水，達(dá)到對(duì)水量的控制，穩(wěn)定水量，有效避免了后續(xù)構(gòu)筑物出現(xiàn)廢水水量突然暴增而影響處理效果的問題，使接下來的處理工藝運(yùn)行平穩(wěn)流暢。啤酒生產(chǎn)廢水中含高濃度的洗麥劑REF_Ref72069172\r\h[9]，堿性極強(qiáng)，調(diào)節(jié)池內(nèi)同時(shí)可以通過投加酸類藥劑或利用回流的上清液來調(diào)節(jié)廢水的PH值。池內(nèi)設(shè)計(jì)曝氣攪拌裝置可以使水中的固體顆粒處于懸浮狀態(tài)，為后續(xù)處理創(chuàng)造了良好的水質(zhì)水量條件。主處理工藝UASB反應(yīng)池（1）UASB反應(yīng)器與其他厭氧反應(yīng)器包括有四個(gè)過程包括：水解、酸化、產(chǎn)乙酸和產(chǎn)甲烷等REF_Ref72071281\r\h[10]。（2）UASB是由污泥反應(yīng)區(qū)、氣液固三相分離器和氣室組成，反應(yīng)池底部的污泥主要有沉淀絮凝污泥和厭氧污泥兩種。（3）啤酒生產(chǎn)廢水從UASB反應(yīng)器底部流入，和反應(yīng)器內(nèi)大量厭氧污泥充分混合，去除一些有機(jī)物。反應(yīng)過程中產(chǎn)生沼氣，以微小氣泡形式在上升的過程中合并為大的沼氣泡。沼氣氣泡上升至三相分離器中，一部分被收集并用導(dǎo)氣管導(dǎo)出，另一部分在反應(yīng)區(qū)被回收利用REF_Ref72071411\r\h[11]。（4）污泥因重力作用下沉，而上清液則從沉淀區(qū)溢流堰溢出并從污泥床排出收集REF_Ref72072409\r\h[12]。這一過程，不斷往復(fù)就形成了UASB內(nèi)部循環(huán)過程。CASS反應(yīng)池在預(yù)反應(yīng)區(qū)內(nèi)，微生物能夠快速降解水中的溶解性有機(jī)物REF_Ref72072506\r\h[13]。可以對(duì)進(jìn)水水質(zhì)和水量等起到有效緩沖作用。抑制慢速生長菌生長的同時(shí)，促進(jìn)快速生長生長菌生長，從而有效防止污泥膨脹REF_Ref72072695\r\h[14]；在池末端設(shè)置污泥回流泵，讓污泥通過回流泵從預(yù)反應(yīng)池到達(dá)主反應(yīng)區(qū)域，使得水在CASS池內(nèi)不斷地循環(huán)往復(fù)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)不斷地進(jìn)水方式，使之適應(yīng)于更大規(guī)模的污水處理，而從好氧區(qū)產(chǎn)生的污泥直接進(jìn)去選擇器和缺氧區(qū)，在厭氧或可選條件下，返回的活性污泥在選擇器中保持在高負(fù)荷階段，有機(jī)污染物得到極大處理，同時(shí)，脫氮除磷效果也進(jìn)一步被提高REF_Ref72072706\r\h[15]。圖3-1CASS反應(yīng)池工作原理CASS法工作原理如圖3-1所示：將廢水處理后輸送到CASS水庫。CASS槽一般分為四個(gè)通道，各個(gè)CASS槽分別由預(yù)反應(yīng)區(qū)、厭氧區(qū)和主反應(yīng)區(qū)組成，污水在CASS池經(jīng)過流動(dòng)、曝氣、沉淀、微水四道工序后，進(jìn)入中間池進(jìn)一步處理。此時(shí)，部分污泥返回生物選擇區(qū)與低豐度污泥混合，利用活性污泥的吸附和水解作用對(duì)污染物預(yù)處理，另一部分由排泥泵排出系統(tǒng)，通過多組反應(yīng)器在時(shí)間上交替運(yùn)行保證沉淀階段污泥無進(jìn)水干擾，滿足了理想沉淀?xiàng)l件，保障了良好的沉淀效果REF_Ref72072875\r\h[16]。二沉池二沉池主要是利用重力作用，使泥水分離，上清液出水，少部分污泥回流，大部分經(jīng)沉砂斗排出。除泥水分離外，二沉池還會(huì)根據(jù)水量和水質(zhì)的變化，暫時(shí)貯存污泥REF_Ref72072888\r\h[17]。后處理工藝接觸消毒池經(jīng)過主處理后的啤酒廢水中含有一部分未能達(dá)到處理標(biāo)準(zhǔn)要求的微生物存在，通過消毒進(jìn)一步消毒殺滅病原性細(xì)菌REF_Ref72073096\r\h[18]，需要投加消毒劑，污水處理廠常用消毒試劑：次氯酸鈉、液氯、次氯酸鈣等。本次啤酒廢水消毒的比選方案如下表3-2。表3-2幾種消毒方法的綜合比較項(xiàng)目液氯次氯酸鈉二氧化氯紫外線臭氧消毒效果較好很好很好很好很好除臭去味無作用好好無作用好pH的影響很大小小無小水中的溶解度高很高很高無低水中的停留時(shí)間長長長短短消毒效果持續(xù)性有有有無少殺菌速度中等快快快塊等效條件所用的劑量較多少少—較少處理水量大大大小較少使用區(qū)域廣泛廣泛廣泛水量較小時(shí)懸浮物較少水量較小除鐵、錳效果不明顯好很好不明顯—原料易得易得較難——管理簡便性較簡便簡便簡便較復(fù)雜復(fù)雜操作安全性不安全安全安全—不安全自動(dòng)化程度一般高高較高較高投資低低較低較高高設(shè)備安裝簡便簡便簡便較復(fù)雜復(fù)雜占地面積大小小小大維護(hù)工作量較小小小較大大電耗低低低較高高運(yùn)行費(fèi)用低低低較高高維護(hù)費(fèi)用低低低高高本設(shè)計(jì)采用傳統(tǒng)的隔板反應(yīng)池，藥劑選用次氯酸鈉。污泥濃縮池原理是通過濃縮污泥中水分以達(dá)到減小污泥體積并降低污泥含水率的目的REF_Ref72073442\r\h[19]。經(jīng)常用于含水量較大污泥。活性污泥通過濃縮，含水量可由原來的99%降低至95%~97%經(jīng)濃縮后活性污泥水分大大減少，呈糊狀，但依然具有一定流動(dòng)性。重力濃縮池形式與輻流式沉淀池一般相同REF_Ref72073456\r\h[20]。表3-3主要污泥濃縮池比較分類重力式污泥濃縮池離心式污泥濃縮池氣浮式污泥濃縮池原理重力沉降離心沉降利用微小氣泡附著，造成密度差，使固液分離優(yōu)點(diǎn)運(yùn)行費(fèi)用低、管理方便效果好、效率高、適用于排泥量不大的小型污水處理廠停留時(shí)間短、對(duì)脫氮除磷有一定作用缺點(diǎn)不適用于除磷工藝處理操作麻煩、需加藥劑、費(fèi)用高運(yùn)行管理復(fù)雜，投資費(fèi)用高啤酒廢水格柵啤酒廢水格柵調(diào)節(jié)池UASB反應(yīng)池CASS反應(yīng)池二沉池接觸消毒池出水鼓風(fēng)機(jī)污泥回流污泥濃縮池污泥脫水機(jī)房泥餅外運(yùn)上清液回流剩余污泥總工藝流程圖表3-2總工藝流程圖設(shè)計(jì)計(jì)算污水處理構(gòu)筑物設(shè)計(jì)格柵的設(shè)計(jì)（1）設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)流量Q=3500t/d=145.8m3/h=0.041m3/s；柵前水深h=0.4m；過柵流速v=1m/s；格柵傾角α=60°；格柵條間隙b=0.01m；矩形柵條斷面s=10mm=0.01m；進(jìn)水渠道寬B1=0.11m；漸寬部分展開角α1=20°。（2）設(shè)計(jì)計(jì)算①柵條間隙數(shù)n設(shè)柵前水深，過柵流速，柵條間隙寬度，格柵傾角（4-1）經(jīng)計(jì)算柵條間隙數(shù)取9個(gè)，式中：——最大設(shè)計(jì)流量，m3/s。②柵槽寬度B柵條斷面為銳邊矩形斷面，柵條寬度（4-2）③進(jìn)水渠道漸寬部分的長度L1設(shè)進(jìn)水渠道寬，其漸寬部分展開角度，則進(jìn)水渠道內(nèi)的流速：（4-3）介于,符合規(guī)范要求。（4-4）④柵槽與出水渠道連接處的漸窄部分長度L2（4-5）⑤通過格柵的水頭損失h1設(shè)柵條斷面為銳邊矩形，∵∴阻力系數(shù)滿足水頭損失0.08～0.15的要求。其中k為格柵受污物堵塞時(shí)水頭損失增大倍數(shù)，一般取3。⑥柵后槽總高度H設(shè)柵前渠道超高（4-6）⑦柵槽總長度L柵前渠道深；（4-7）（4-8）⑧每日柵渣量W在格柵間隙10mm的情況下，設(shè)柵渣量為每1000m3污水產(chǎn)0.07m3，即（4-9）（4-10）所以用機(jī)械清渣。格柵計(jì)算草圖如圖3-1所示：圖4-1格柵計(jì)算草圖（3）格柵機(jī)的選型選擇LXG鏈條旋轉(zhuǎn)背耙式格柵除污機(jī)REF_Ref71907910\r\h[21]，其安裝傾角為60°進(jìn)水流速1.2m/s，水頭損失<19.6kPa，柵條凈距15～40mm。篩網(wǎng)（1）選定網(wǎng)眼尺寸污水中懸浮物為纖維類物質(zhì)，所以篩網(wǎng)的網(wǎng)眼應(yīng)小于2000μm。（2）篩網(wǎng)種類根據(jù)生產(chǎn)的產(chǎn)品規(guī)格性能，選用傾斜式篩網(wǎng)，材質(zhì)為不銹鋼REF_Ref72075417\r\h[22]。水力負(fù)荷0.6-2.4m3/（min·m2）。（3）所需篩網(wǎng)面積A水力負(fù)荷（4-11）面積設(shè)計(jì)取（4-12）調(diào)節(jié)池設(shè)計(jì)計(jì)算：（1）加酸中和假設(shè)原水pH為11，即[OH-]=10-3mol/L，加酸量Ns為（4-13）式中：——酸總耗量，；——廢水含堿量，；A——酸性藥劑比耗量，取1.24；K——反應(yīng)不均勻系數(shù)，1.1～1.2。（2）池體積計(jì)算①設(shè)計(jì)參數(shù)廢水停留時(shí)間，采用穿孔空氣攪拌，氣水比3.5：1。②設(shè)計(jì)計(jì)算調(diào)節(jié)池有效體積：（4-14）式中：Q——最大設(shè)計(jì)流量，。調(diào)節(jié)池尺寸：設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)池平面尺寸為矩形，有效水深為5米，則面積：（4-15）設(shè)池寬，池長（4-16）取20m保護(hù)高，則池總高度m（4-17）（3）布?xì)夤茉O(shè)置①空氣量（4-18）式中：D0——每立方米污水需氧量，。②空氣干管直徑（4-19）校核管內(nèi)氣體流速（4-20）在范圍內(nèi)。③支管直徑d1空氣干管連接兩支管則每根支管空氣量（4-21）則只管直徑（4-22）校核支管流速（4-23）在范圍內(nèi)。④穿孔管直徑d2沿支管方向每隔2m設(shè)置兩根對(duì)稱的穿孔管，靠近穿孔管的兩側(cè)池壁各留1m，則穿孔管的間距數(shù)為,穿孔管的個(gè)數(shù)。每根支管上連有28根穿孔管。通過每根穿孔管的空氣量，（4-24）則穿孔管直徑（4-25）校核流速（4-26）在范圍內(nèi)。⑤孔眼計(jì)算孔眼開于穿孔管底部與垂直中心線成45°處，并交錯(cuò)排列，孔眼間距，孔徑，每根穿孔管長，那么孔眼數(shù)：個(gè)（4-27）孔眼流速（4-28）符合的流速要求。⑥鼓風(fēng)機(jī)的選型a．空氣管時(shí)，風(fēng)管的沿程阻力（4-29）式中：——單位管長阻力，；L——風(fēng)管長度，；T——修正系數(shù)，取1.00；P——壓力修正系數(shù)，取1.0。風(fēng)管的局部阻力（4-30）式中：——局部阻力系數(shù)，取3.0；V——風(fēng)管中平均空氣流速，；——空氣密度，。b．空氣管時(shí)，風(fēng)管沿程阻力（4-31）式中：——單位管長阻力，；——風(fēng)管長度，m；T——修正系數(shù)，取1.00；P——壓力修正系數(shù)，取1.0。風(fēng)管的局部阻力（4-32）式中：——局部阻力系數(shù)，取3.4；——風(fēng)管中平均空氣流速，；——空氣密度，。風(fēng)機(jī)所需風(fēng)壓為（4-33）綜合以上計(jì)算，鼓風(fēng)機(jī)氣量，風(fēng)壓結(jié)合氣量，風(fēng)壓7.08KPa進(jìn)行風(fēng)機(jī)選型，選SSR型羅茨鼓風(fēng)機(jī)，型號(hào)為SSR-150REF_Ref72075833\r\h[25]。如表4-1：表3-1SSR型羅茨鼓風(fēng)機(jī)規(guī)格性能型號(hào)口徑A轉(zhuǎn)速r/min風(fēng)量m3/min壓力kPa軸功率Kw功率KwSSR5調(diào)節(jié)池計(jì)算設(shè)計(jì)圖如圖3-2所示。圖4-2調(diào)節(jié)池計(jì)算草圖UASB反應(yīng)池（1）設(shè)計(jì)流量：Q=3000m3/d，Kz=1.17，Qmax=3500m3/d設(shè)計(jì)參數(shù)選取如下：容積負(fù)荷（Nv）為：4.5kgCOD/(m3·d)；污泥產(chǎn)率為：0.1kgMLSS/kgCOD；產(chǎn)氣率為：0.5m3/kgCOD。（a）反應(yīng)器容積計(jì)算UASB有效容積為：（4-34）式中：V有效——反應(yīng)器有效容積，m3Q——設(shè)計(jì)流量，m3/dS0——進(jìn)水有機(jī)物濃量,kgCOD/m3Nv——容積負(fù)荷,kgCOD/(m3·d)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，UASB最經(jīng)濟(jì)的高度一般在4～6米之間，并且大多數(shù)情況下，這也是系統(tǒng)最優(yōu)的運(yùn)行范圍。取h=5m,則：（4-35）采用2座相同的UASB反應(yīng)器,則:（4-36）共壁四邊池比圓形池較經(jīng)濟(jì)，當(dāng)長寬比在2：1時(shí)，投資最省。取長L=20m，寬B=10m則實(shí)際橫截面積為：（4-37）實(shí)際表面水力負(fù)荷為:（4-38）故符合設(shè)計(jì)要求。（2）三相分離器設(shè)計(jì)淀區(qū)水力表面負(fù)荷<1.0m/h②沉淀器斜壁角度設(shè)為50°,使得污泥無法積聚，快速落入反應(yīng)區(qū)內(nèi)③進(jìn)入沉淀區(qū)前，沉淀槽底逢隙的流速≦2m/h④總沉淀水深應(yīng)大于1.5m⑤水力停留時(shí)間介于1.5～2h圖4-3三相分離器幾何尺寸圖沉淀區(qū)面積為：（4-39）表面水力負(fù)荷為:（4-40）故符合設(shè)計(jì)要求。b）回流縫設(shè)計(jì)設(shè)單元三相分離器的寬度b=6.5m，上下三角行集氣罩斜面水平夾角為θ＝55°，取保護(hù)水層高度h1=0.5m，下三角形高度h3=3.25m，上三角形頂水深h2=0.5m，設(shè)每個(gè)UASB池的回流縫的數(shù)目為4，則下三角形集氣罩底部寬為：（4-41）式中：B1——下三角集氣罩底水平寬度，m；Θ——下三角集氣罩斜面的水平夾角；h3——下三角集氣罩的垂直高度，m；則相鄰兩個(gè)下三角形集氣罩之間的水平距離：（4-42）則下三角形回流縫面積為：（4-43）下三角集氣罩之間的污泥回流逢中混合液的上升流速(V1)可用下式計(jì)算：（4-44）式中：Q1——反應(yīng)器中廢水流量，m3/h；S1——下三角形集氣罩回流逢面積，m2；符合設(shè)計(jì)要求。設(shè)上三角形集氣罩回流縫的寬度b3=0.35m，則上三角形回流縫面積為：（4-45）上下三角形集氣罩之間回流逢中流速(V2)可用下式計(jì)算：（4-46）V2=2.71m/h式中：Q2——反應(yīng)器中廢水流量，m3/h；S2——上三角形集氣罩回流逢之間面積，m2；符合設(shè)計(jì)要求。（3）氣液分離設(shè)計(jì)。一般廢水的μ>凈水的μ,故取μ=0.02g/cm·s。可得氣體上升速度為：Vb=（4-47）=0.266cm/s故滿足設(shè)計(jì)要求。（3）進(jìn)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用穿孔管配水，每個(gè)反應(yīng)器設(shè)置10根，直徑D=150mm，長13m，每根管之間的中心距離為2.6m，配水孔徑采用15mm，孔距1.6m。每孔服務(wù)面積為1.6x1.6=2.56m2，孔徑向下，穿孔管距離反應(yīng)池底0.21m，每個(gè)反應(yīng)器有18個(gè)出水孔，采用連續(xù)進(jìn)水，每孔流速為2.66m/s。（4）出水系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用鋸齒形出水渠，渠寬0.2m,高0.2m，每個(gè)反應(yīng)器設(shè)計(jì)8條出水渠，基本保證出水均勻。（5）排泥系統(tǒng)設(shè)計(jì)每日產(chǎn)生的懸浮固體：（4-48）每日產(chǎn)泥量為：W=（4-49）式中：Pss——產(chǎn)生的懸浮固體，kgvss/dP——污泥含水率，以97%計(jì)——污泥密度，以1000kg/m3計(jì)每日產(chǎn)泥量119m3/d，則每個(gè)USAB日產(chǎn)泥量59.5m3/d，反應(yīng)器的1/2高度處和三相分離器下三角以下0.5m處，各設(shè)排泥管一根，管徑為d=200mm。CASS池混合液中可揮發(fā)性懸浮物固體濃度與總懸浮物固體濃度的比值，一般為0.75。混合液污泥濃度一般控制在2.5—4.5kg/m3范圍內(nèi)。污泥回流比為0.2，選擇器的容積取主反應(yīng)區(qū)容積的6%REF_Ref72075589\r\h[24]。（1）BOD5去除率計(jì)算出水中非溶解性BOD5值為：BOD5=7.1bXaCe式中：Ce——出水中SS濃度，mg/L，70mg/L；b——微生物自身氧化率，取0.08Xa——活性微生物在出水中所占的比例，取0.4.代入各值，得：BOD5=7.1×0.08×0.4×70=18.9mg/L（4-50）因此，出水中溶解性BOD5的值為30-18.9=11.1mg/L（4-51）（2）CASS池-SS負(fù)荷率（Ns）的確定取f=0.75，K2=0.020，則：（4-52）式中：Ns——BOD-SS負(fù)荷率，kgBOD5/(kgMLSS·d)；K2——有機(jī)基質(zhì)降解速率常數(shù)，取0.020；Se——混合液殘存的BOD濃度，mg/L，取7.73mg/L，η——有機(jī)物去除率，%，取0.952；f——活性污泥中揮發(fā)性有機(jī)物的含量，取值150mg/L。（3）曝氣時(shí)間設(shè)混合液污泥濃度X=2500mg/L，污泥負(fù)荷Ns=0.53kgBOD5/kgMLSS，充水比λ=0.24，曝氣時(shí)間為（4-53）（4）沉淀時(shí)間當(dāng)污泥濃度小于3000mg/L時(shí)，設(shè)污水溫度T=10℃，污泥界面沉降速度為：（4-54）式中，T為污水溫度。設(shè)計(jì)曝氣池水深為H=5.0m（緩沖層高度），沉淀時(shí)間ts為（4-55）（5）運(yùn)行周期t設(shè)排水時(shí)間td=0.5h，運(yùn)行周期為（4-56）每日周期數(shù)n2=24/3=8（次）（4-57）（6）CASS池容積（負(fù)荷計(jì)算法）污水設(shè)計(jì)日流量Qmax=3500m3/d，取X=2.5kg/m33=2500mg/L，則CASS池容積為：（4-58）設(shè)計(jì)兩組CASS池，單個(gè)CASS池容積V1=1900m3。單個(gè)CASS池設(shè)計(jì)日流量Qmax=1750m3/d。（7）計(jì)算剩余污泥量系統(tǒng)每日產(chǎn)泥量為：（4-59）去除每千克BOD5的產(chǎn)泥量為：（4-60）污泥齡為：（4-61）剩余污泥排放量：（4-62）（8）復(fù)核潷水高度h1曝氣池有效水深H=5m，潷水高度h1為：（4-63）（9）設(shè)計(jì)需氧量需氧量：（4-64）（10）標(biāo)準(zhǔn)需氧量假設(shè)工程所在地地面標(biāo)高0.000m，為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。微孔曝氣頭裝在距池底0.3m處，淹沒水深H=4.7m，其絕對(duì)壓力為：（4-65）微孔曝氣頭的氧轉(zhuǎn)移效率EA為20%，氣泡離開水面時(shí)含氧量為：（4-66）水溫25℃，清水氧飽和度查表得CS(25)=8.4mg/L，則CASS池內(nèi)時(shí)溶解氧飽和度的平均值為：（4-67）取α=0.85，β=0.95，混合液溶解氧濃度C=2mg/L，查表得CS(20)=9.17mg/L，則標(biāo)準(zhǔn)條件下，轉(zhuǎn)移到曝氣池內(nèi)混合液的總氧量為：（4-68）空氣用量（4-69）最大氣水比1.65×60×24/3500=0.68（4-70）取1:1供氣量G=3500/24/60=2.43m3/min（4-71）（11）鼓風(fēng)機(jī)及鼓風(fēng)機(jī)室的設(shè)置選用BK5003羅茨鼓風(fēng)機(jī)2臺(tái)，一用一備，其轉(zhuǎn)速為1150r/min，長度為1.19m，寬度為0.54m，二臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)并排排放，鼓風(fēng)機(jī)之間的距離取1m，鼓風(fēng)機(jī)距墻面的距離取1m，則鼓風(fēng)機(jī)室的平面尺寸為：長度：L=0.54×2+1×3=4.08m（4-72）寬度：B=1.19+1×2=3.19m（4-73）二沉池設(shè)計(jì)流量：遠(yuǎn)期Q=3000m3/d，Qavg=125m3/h設(shè)計(jì)規(guī)模：土建、設(shè)備均按遠(yuǎn)期規(guī)模設(shè)計(jì)沉淀池部分水面面積F采用2座輻流式沉淀池，表面負(fù)荷取0.8m3/（m2·h），則：F==78.1（m2）（4-74）池子直徑DD=（m）（4-75）校核堰口負(fù)荷q（4-76）校核固體負(fù)荷（4-77）沉淀部分的有效水深h2，設(shè)沉淀時(shí)間t=2.5h，H2=q·t（4-78）h2=0.8×2.5=2m污泥區(qū)的容積V設(shè)計(jì)采用周邊傳動(dòng)的刮泥機(jī)排泥，污泥區(qū)容積按2h貯泥時(shí)間確定。（4-79）接觸消毒池設(shè)計(jì)參數(shù)（1）水力停留時(shí)間t（min）=30；（2）接觸池容積按最大時(shí)污水量設(shè)計(jì)；（3）接觸池池池型采用矩形格板試驗(yàn)縱向分格當(dāng)水流長度：寬=72：1；池長：單池長：寬=18：1；水深：寬度<1.0時(shí)最好（4）池底坡度2%—3%；（5）超高0.3m；設(shè)計(jì)計(jì)算（1）設(shè)計(jì)水量：污水設(shè)計(jì)日流量Qmax=3500m3/d接觸池有效容積V：（4-80）接觸池池體尺寸接觸池分格數(shù)n=2，取水深h=4.0m，超高0.3m接觸池池長L=45m，每格池寬b=5m，長寬比L/b=9：1；接觸池總寬B=nb=2×5=10m。接觸池設(shè)計(jì)為縱向折流反應(yīng)池。接觸池實(shí)際有效容積：V＇=BLH=10×45×4=1800m3（4-81）滿足有效停留時(shí)間要求。接觸池出水設(shè)溢流堰。（2）接觸池加氯量計(jì)算采用濾后加氯消毒，投氯量按a=5～10mg/L計(jì)，取8mg/L，加氯量a=0.001aQ1=0.001×8×3500=25kg/d=1.17kg/h；（4-82）加氯間貯氯量按30天計(jì)，則貯氯量為：30×25=750kg；采用氯瓶儲(chǔ)存，氯瓶容量為800kg，瓶高1800mm，外徑D=600mm，氯瓶自重136kg，公稱壓力2MP。氯瓶采用兩組，每組1個(gè)，一組使用，一組備用。加氯間與氯庫合建，加氯間平面尺寸為：長3m，寬5m，氯庫平面尺寸為：長3m，寬5m。污泥濃縮池（1）濃縮池面積A（4-83）式中：Q——污泥量，m3/d；CO——污泥固體濃度，kg/m3；Cu——污泥固體通量，kg/m2?d。（2）濃縮池直徑D采用圓形池，單池面積：濃縮池直徑：（4-84）（3）濃縮池深度H濃縮池工作部分有效水深為：（4-85）式中：T——濃縮時(shí)間，h，取T=15hh2——污泥池工作部分有效水深，m。超高h(yuǎn)1=0.3m，緩沖層高度h3=0.3m，濃縮池采用重力排泥，池斗壁與水平面的角度α=55°，污泥斗下底直徑D1=0.6m。泥斗高度為：（4-86）則濃縮池深度為：H=h1+h2+h3+h4=0.3+3.75+0.3+4.94=9.29m（4-87）下圖3.5為濃縮池示意圖：圖4-5濃縮池計(jì)算草圖

高程計(jì)算高程計(jì)算計(jì)算高程水頭損失的目的是:第一、可以確定構(gòu)筑物之間流通管道的尺寸大小,保證流水能順利的在各構(gòu)筑物之間的流通。第二、明確各個(gè)構(gòu)筑物內(nèi)部的水位高度,同時(shí)還有可以在滿足各項(xiàng)技術(shù)要求的情況下,設(shè)計(jì)出更為合適的處理工藝。在計(jì)算方面，可以將污水是在構(gòu)筑物中的流動(dòng)看作是緩慢、均勻的運(yùn)動(dòng)，而在管渠水頭損失上，主要考慮局部和沿程水頭損失。沿程水頭損失：（5-1）式中：—為沿程水頭損失，；—為管段長度，；—為水力半徑，；—為管內(nèi)流速，；—為謝才系數(shù)。局部水頭損失為：（5-2）式中：—局部阻力系數(shù)。污泥管道的水頭損失管道沿程損失按下式計(jì)算：（5-3）管道局部損失計(jì)算：（5-4）式中：—污泥濃度系數(shù)；—污泥管管徑，；—管內(nèi)流速，；—管道長度，；—局部阻力系數(shù)。構(gòu)筑物水頭損失可按下表選用。5-1構(gòu)筑物水頭損失估算表構(gòu)筑物名稱水頭損失（m）構(gòu)筑物名稱水頭損失（m）格柵0.4UASB池0.6篩網(wǎng)0.2CASS池0.5調(diào)節(jié)池0.3接觸消毒池0.3（3）管渠水力計(jì)算：管道沿程水頭損失按下式計(jì)算：（5-5）式中i為水力坡降局部水頭損失:（5-6）5-2尾水至格柵井管渠水力計(jì)算表管渠及構(gòu)筑物名稱流量（L/s）管渠設(shè)計(jì)參數(shù)水頭損失（m）D（mm）I（‰）V（m/s）L（m）沿程局部合計(jì)出水口至消毒池34.72502.240.91180.040.10.14消毒池至CASS池34.72502.240.91330.070.30.37CASS池至UASB反應(yīng)池34.72502.240.91400.080.10.18UASB反應(yīng)池至調(diào)節(jié)池34.72502.240.91450.0850.150.235調(diào)節(jié)池至格柵井化池34.7/2.240.9100.30.3暫定地面絕對(duì)標(biāo)高140m5-3構(gòu)筑物及管渠水面標(biāo)高計(jì)算表序號(hào)管渠及構(gòu)筑物名稱水面上游標(biāo)高（m）水面下游標(biāo)高（m）1消毒池1391372CASS池142.7141.43UASB反應(yīng)池144.5144.14調(diào)節(jié)池139.13139.135格柵井139.13139.13

結(jié)論污水處理構(gòu)筑物去除率根據(jù)本設(shè)計(jì)方案選定參數(shù)，各工藝單體污染物去除率指標(biāo)見表6-1。表6-1沿程去除率指標(biāo)CODcrBOD5SS格柵調(diào)節(jié)池進(jìn)水（mg/L）139011001090出水（mg/L）1251990436去除率（%）101060UASB單元進(jìn)水（mg/L）1251990436出水（mg/L）625.5396261.6去除率（%）506040CASS單元進(jìn)水（mg/L）625.5396261.6出水（mg/L）15039.6130.8去除率（%）76.19050沉淀池單元進(jìn)水（mg/L）15039.6130.8出水（mg/L）1003070去除率（%）332447實(shí)際去除率（%）96%97.27%93%理論去除率（%）≥90%≥87.7%≥56.3%是否達(dá)標(biāo)是是是本設(shè)計(jì)完成了設(shè)計(jì)規(guī)模為30000d/t的啤酒廠生產(chǎn)廢水處理工藝設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)中結(jié)合目前高濃度的有機(jī)廢水的處理概況以及此類廢水的水質(zhì)水量的特點(diǎn),通過SBR工藝、A2/O和UASB+CASS工藝的比選,最后選擇采用UASB+CASS工藝對(duì)該水量的啤酒生產(chǎn)廢水進(jìn)行處理。通過UASB+CASS合工藝對(duì)CODCr、BOD5、SS、去除率分別能達(dá)到96%、97.27%、93%,實(shí)際去除效率大于理論去除效率,通過本設(shè)計(jì)的工藝處理后的出水可以達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)一級(jí)A類標(biāo)準(zhǔn)。本次的設(shè)計(jì)通過對(duì)UASB+CASS工藝的優(yōu)缺點(diǎn)、技術(shù)特征、經(jīng)濟(jì)效益、處理能力等方面的研究,UASB+CASS工藝它具有技術(shù)上的先進(jìn)性,投資小,運(yùn)行成本低,效果好等優(yōu)點(diǎn),符合本設(shè)計(jì)的工藝要求,同時(shí)由于它的這些特點(diǎn),使得這種工藝更廣泛的運(yùn)用于啤酒廠的生產(chǎn)污水處理,讓其排出的廢