1、 西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 1 页 某啤酒厂废水处理工程工艺设计 某啤酒厂位于华东某市，地处太湖之滨，该厂的生产规模为 7 万吨啤酒 /年，年生产日期为 220 天，啤酒生产工艺基本采用国外先进成熟的工艺，啤酒废水的主要来源是糖化车间（糖化，过滤洗涤废水）、发酵车间（发酵罐洗涤、过滤废水）、灌装车间（洗瓶、灭菌废水及酒瓶破碎流出的啤酒）以及生产用冷却废水等，部分车间的定期消毒和冲洗地面也要排出一些废水、厂区也排出一定量的生活废水。 不同车间排出的废水水质有很大的差异，麦芽在浸泡过程中，可溶出许多可溶性性质如多糖、蔗糖、葡萄糖、果胶、矿物质 盐和外皮的蛋白朊和纤维素等，这些可溶性物质
2、约占麦粒重量的 0.5%-1.5%，其中 2/3 为有机物，其余为无机物，糖化、发酵和灌装车间排出的废水主要含有各种糖类、多种氨基酸、醇、多种维生素、各种微量元素、酵母菌、纤维素和麦槽等。 根据厂方提供的资料，啤酒厂的废水总量为 63 万吨 /年，其中各种污染物浓度见下表： 序号 指标 浓度（ mg/l) 备注 1 PH 6-9 2 CODcr 2500 3 SS 560 4 NH3-N 2.1 5 TN 37 6 TP 10 废水经处理后要求啤 酒工业污染物排放标准（ GB19821-2005）的标准见下表： 序号 项目 排放浓度（ mg/l) (国家标准） 1 PH 6-9 2 CODcr
3、 80 3 SS 70 4 NH3-N 15 5 TN 20* 6 TP 0.5 西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 2 页 说明： *TN： 20mg/l为江苏省地方标准。 建设单位提供场地基本平坦，设计范围 70*80 米。污水自场地西北角流入，流入点标高为 -1.2m（ 0.00m 以生产车间室内地坪为准）。处理后污水要求由场地东南角排出，排出点标高在 -0.6米。该厂所在区域的电费为 1.2元 /KWh。人员工资按 1200 元 /人计，计算折旧时按照直线折旧法，折旧年限为 20 年。蒸汽为 140 元 /吨，年维修费为 1.3 万元。 要求根据上述条件，设计一座废水处理站，通过方案
4、比较选出合理的水处理工艺流程，绘出废水处理站工艺流程图，总平面位置图，工艺高程图（可与工艺流程图合并）及各水处理构筑物平剖面、配管管径、坡度、设备型号及安装位置，并应有详尽计算书及主要材料设备表、人员编制、技术经济指标等。要求主要处理构筑物能接近施工设计要求。 污水处理站采用国内较成熟的工艺和性能可靠的设备，处理站设计时应该考虑节 约运行费用、节约能源、减少噪声、避免产生二次污染和便于管理，减轻劳动强度等。 西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 3 页 1 污水水质、水量及处理要求 1水量： 啤酒厂的废水总量为 63 万吨 /年 ， 年生产日期为 220 天， 所以污水处理厂处理规模为 290
5、0m3/d， 平均流量为 120m3/h。 2 废水各种污染物浓度为 序号 项目 进水水质 浓度（ mg/l) 排放浓度（ mg/l) 1 PH 6-9 6-9 2 CODcr 2500 80 3 SS 560 70 4 NH3-N 2.1 15 5 TN 37 20* 6 TP 10 0.5 2.1 工艺流程的选择 2.1.1 工艺选择原则 1 根据进水水质组成和浓度选择经济有效的废水和污泥流程，确保出水能符合回用水水质要求或排放的水质标准，并使污泥安全的利用和处置。 2. 处理工艺流程必须将废水处理工艺和污泥处理工艺一并考虑，统一研究。 3. 城市污水处理应采用先进的技术设备，要求经济合理
6、，安全可靠，出水水质好； 4. 要求节能并且最大限度的使处理水能回用； 5. 提高自动化的程度，为科学管理创造条件； 6. 为确保处理效果，采用成熟可靠的工艺流程和处理构筑物 ； 7. 提高管理水平和保证最佳运行效果； 8. 充分利用沼气能源，把沼气作为能源，节省燃料费用； 2.1.2 工艺选择 SBR 工艺 SBR 是一种间歇式的活性泥泥系统，其基本特征是在一个反应池内完成污水的生化反应、固液分离、排水、排泥。可通过双池或多池组合运行实现连续进出水。 SBR 通过对反应池曝气量和溶解氧的控制而实现不同的处理目标，具有很大的灵活性。 西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 4 页 SBR 池通常
7、每个周期运行 4-6 小时，当出现雨水高峰流量时， SBR 系统就从正常循环自动切换至雨水运行模式，通过调整其循环周期，以适应来水量的变化。 SBR 系统通常能够承受 3-5 倍旱流量的冲击负荷。 SBR 工艺具有以下特点： (1) SBR 工艺流程简单、管理方便、造价低。 SBR 工艺只有一个反应器，不需要二沉池，不需要污泥回流设备，一般情况下也不需要调节池，因此要比传统活性污泥工艺节省基建投资 30%以上，而且布置紧凑，节省用地。由于科技进步，目前自动控制已相当成熟、配套。这就使得运行管理变得十分方便、灵活，很适合小城市采用。 (2) 处理效果好。 SBR 工艺反应过程是不连续的，是典型的
8、非稳态过程，但在曝气阶段其底物和微生物浓度变化是连续的 (尽管是处于完全混合 状态中 )，随时间的延续而逐渐降低。反应器内活性污泥处于一种交替的吸附、吸收及生物降解和活化的变化过程之中，因此处理效果好。 (3) 有较好的除磷脱氮效果。 SBR 工艺可以很容易地交替实现好氧、缺氧、厌氧的环境，并可以通过改变曝气量、反应时间等方面来创造条件提高除磷脱氮效率。 (4) 污泥沉降性能好。 SBR 工艺具有的特殊运行环境抑制了污泥中丝状菌的生长，减少了污泥膨胀的可能。同时由于 SBR 工艺的沉淀阶段是在静止的状态下进行的，因此沉淀效果更好。 5) SBR 工艺独特的运行工况决定了它能很好的适应进水水量、
9、 水质波动。 2.1.3工艺流程简图的确定 本课题研究方案即工艺流程初定如下： 污水 图 2-3 工艺流程简图 格栅 加药间 管式混合器 SBR 池水解酸化池 集水池 普通快滤池 调节池与泵房 集泥池 污泥浓缩池 贮泥池 脱水间 西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 5 页 2.2 各构筑物简介 2.2.1 格栅 1格栅是用来除去可能堵塞水泵机组及管道阀门的较粗大悬浮物，并保证后续处理设施能正常运行。格栅是由一组（或多组）平行的金属条与框架组成。倾斜安装在进水渠道或进水泵站 集水井的进口处，以拦截污水中粗大悬浮物及杂质。 2当栅条间距为 16 25mm 时，栅渣截 留量为 0.1 0.05m3
10、 /103 m3 污水；当栅条间距为 40 mm时栅渣截留量为 0.1 0.05m3 /103 m3 污水，栅渣含水率约为80，密度约为 960kg/ m3 ,每天栅渣量大于 0.2 m3 时，一般应采用机械清除方法。 3本设计将采用机械清除的方法。 2.2.2 调节池 水质、水量的调节是厌氧反应稳定运行的保证。调节池的作用是均质和均量，一般还可考虑兼有沉淀、混合、加药、中和和预酸化等功能。 2.2.3 泵房 对经过格栅间的污水提升到后处理所需要的高度。 2.2.4.水解酸化池 水解酸化一种生物 氧化方式，在没有外源最终电子受体的条件下，化能异养型微生物细胞对能源有机化合物的氧化与内源的有机化
11、合物的还原相耦合，一般并不发生经包含细胞色素等的电子传递链上的电子传递和电子传递磷酸化，而是通过底物（激酶的底物）水平磷酸化来获得代谢能 ATP；能源有机化合物释放的电子一级电子载体 NAD（ nicotinamide adenine dinucleotide， 一种转递电子的辅酶），以 NADH 的 形式直接将电子交给内源的有机受体而再生成 NAD，同时将后者还原成水解酸化产物（不完全氧化的产物，有利于后续的好氧段处理）。细 胞中的 NAD 是有限的，如果作为一级电子载体的辅酶 NAD 不能得到再生，有效的电子载体就会愈来愈少，脱氢反应就不能持续进行下去了。因此辅酶 NAD 的再生是生物氧化
12、（包括发酵）继续进行下去的必要条件。 2.2.5SBR 反应池 SBR 系统的间歇式运行，是通过其主要反应器 曝气池的运行操作而实现的。曝气池的运行操作是由（ 1）流入；（ 2）反应；（ 3）沉淀；（ 4）排放；（ 5）待机等五个工序组成。这五个工序都在曝气池这一个反应器内进行、实施，将同步去除 BOD、脱氮、除磷的 A-A-O 工艺集于这一池，无污泥回流和混合液的内循西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 6 页 环， 能耗低。 而且，污泥龄长，污泥沉降性能好，剩余污泥少。 2.2.6 加药间 加药间设有各类加药储罐和溶解罐（池），用于向污水系统投加所需的化学药剂。 2.2.7 管式混合器 管
13、道混合器具有快速高效，低能耗的管道螺旋混合。对于 两种介质的混合时间短，扩散效果达 90%以上。可 节省药剂用量约 20 30%。而且结构简单占，地面积小。采用玻璃钢材质具有加工方便，坚固耐用耐腐蚀等优点。 在给排水和环保工程中对投加各种混凝剂、助凝剂、臭氧、液氯及酸碱中和、气水混合等方面都非常有效。对提高水处理效果，节省能源，具有重大的经济 意义。 2.2.8 普通快滤池 普通快滤池（ rapid filter）指的是为传统的快滤池布置形式，滤料一般为单层细砂级配滤料或煤、砂双层滤料，冲洗采用单水冲洗，冲洗水由水塔（箱）或水泵供给。 2.2.9 污泥浓缩池 污泥浓缩是降低污泥含水率，减少污泥
14、体积的有效方法。污泥浓缩主要减缩污泥的间隙水。经浓缩后的污泥近似糊状，仍保持流动性。其中剩余污泥的含水率一般为 99.299.6 ,污泥固体负荷宜采用 3060kg/m2d.浓缩后的污泥含水率宜为 9798。本设计采用气浮浓缩池。 2.2.10 脱水机房 浓缩 脱水一体机的主要特点是将污泥的浓缩和脱水两个功能组合在一起完成，省去重力浓缩池。所需的停留时间短，占地面积小，剩余活性污泥可从二沉池排出后，经化学调节直接进行浓缩、脱水，避免在浓缩池中因厌氧而释放磷，因此特别适用于脱氮除磷工艺的污泥脱水。 西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 7 页 设计计算书 3.1 格栅的设计与计算 3.1.2 参
15、数选取 设计流量 Q =2900m3/d = 120 m3/h =0.0336m3/s ； 栅条宽度 b=10mm 栅条间隙 d = 10mm 栅前水深 h=0.4 m 格栅安装角度 = 60 ，栅前流速 0.7 m/s ,过栅流速 0.8m/s ； 单位栅渣量 W = 0.07m3/103 m3 废水 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=0.8m/s，栅条宽度 s=0.015m；安装倾角 a=60o 3.1.3 设计计算 H 1 hh 2h 1h 1hHB 1 B 11B1 50 0100 0 2H 1tg图2 .1 格 栅设计计算草图图 3 1
16、格栅计算草图 1 栅条间隙数（ n） max sinQan bhv= 西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 8 页 n=bhv aQ sinmax= 8.0*5.0*01.0 60sin*0336.0 =7.81，取 n=8条 2栅槽有效宽度（ B） 设计栅条宽度 S=0.015m，则栅槽宽度为 B=S（ n-1） +bn=0.015 (8-1)+0.01 8=0.185m 栅槽宽度一般比格栅宽 0.3 0.4m，取 0.4 m。 即栅槽宽为 0.185+0.4=0.585 m ，取 0.6 m。 3进水渠道渐宽部分长度 设进水渠道内的流速为 0.8m/s 进水渠道宽取 B1=0.5m 渐宽部
17、分展开角 = 30 L1=tgBB2 1= 302 5.06.0 tg =0.086m， 4 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度 L2=L1/2=0.043m 5. 通过格栅水头损失 取 k = 3 , = 1.79(栅条断面为圆形 )， v = 0.8m/s ，则 h1 = 24 / 3( ) sin2svk dgbah1= 60s in*81.9*2 8.0)0 1 5.0 01.0(*79.1*3234= 0.088 m 6. 栅后槽总高度 设栅前渠道超高 h2=0.3m H=h+h1+h2=0.5+0.088+0.3=0.888 0.9m 西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 9 页
18、7栅槽总长度（ L） L=l1+l2+1.0+0.5+tgH前=0.086+0.043+1.0+0.5+60tg9.0=2.15m 8 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 2k 为 1.5 W=1000864002 1max k wQ 10005.1 8 6 4 0 008.00336.0 =0.155m/d 采用人工清渣。 3.2 集水池 3.2.1 设计说明 格栅、 集水池与泵房一体化建设 采用 QW 型潜污泵三 台，两用一备 设备名称： QW(WQ)型潜水式排污泵 额定流量： 120m/h=0.0336m/s 3.2.2 设计计
19、算 集水池容积采用相当于一台 泵 30min 的容量 348.601 0 0 0 30*60*6.331 0 0 0 mQTW 有效水深采用 3m，其中超高 0.5m 则集水池面积为 F=20m2 ，其尺寸为 4m 5m。 集水井 长 5m， 宽 4m， 深 3m， 集水池总容积 60 m. 西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 10 页 3.3 调节沉淀池 3.2.1 设计参数 设计流量 Q =2900m3/d = 120 m3/h =0.0336m3/s ；调节池停留时间 T=6.0h 。 3.2.2 设计计算 （ 1）调节池有效容积 V = QT =（ 2900 m3/d /24h） 6
20、h 725m3 (2)调节池面积 取池子总高度 H=4.5m,超高 0.5m，有效水深 4m。 池面积为 A=V/H=725/5=145m 取池长 L=15m,池宽 B=A/L=145/15=10m （ 3） 小结 调节池尺寸为： 15 10 5，一座。 3.4 UASB设计计算 3.4.1 组成部分 UASB 反应池由进水分配系统、反应区、三相分离器、出水系统、排泥系统及沼气收集系统组成。 UASB 反应池有以下优点： 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 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 设计流量 Q = 2900m3/d =120m3/h =0.0336m3/s ； 进水 COD=2500mg/L 去除率为 96.8% ； 容积负荷（ Nv）为： 4.5kgCOD/(m3 d)； 污泥产率为： 0.07kgMLSS/kgCOD ； 产气率为： 0.4m3/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
