1、武汉科技大学本科毕业设计 I 摘 要 本设计为碳酸 饮料 厂废水处理初步设计。本文分析了碳酸 饮料 厂废水处理处置的相关工艺方法，提出了 UASB+SBR 的组合工艺流程。 碳酸饮料厂废水水质的主要特点是含有大量的有机物，属高浓度有机废水，故其生化需氧量也较大。 UASB（ Up-flow Anaerobic Sludge Bed/Blanket）工艺 是 由荷兰 Lettinga 教授于 1977年发明 的一种污水处理工艺， 是 处理有机废水比较常用的一种工艺 。它自 70 年代以来得到不断改进和发展，它在处理高浓度有机废水方面与其它生物处理相比具有成本低 、反应器 负荷高 、 体积小，占地
2、少 、 运行简单 、 规模灵活 、 二次污染少 等强大优势。 SBR 则 与传统 污水处理工艺 不同， SBR 技术 以 时间分割的操作方式替代 了 空间分割的操作方式，非稳定生化反应替代 了 稳态生化反应，静置理想沉淀替代 了 传统的动态沉淀。它的主要特征是在运行上的有序和间歇操作， 该 技术的核心是 SBR 反应池，该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，无污泥回流系统 。 该工艺 为碳酸 饮料 行业废水处理提供了一条可行途 径，具有良好的经济效益、环境效益和社会效益。 关键词 ： 碳酸 饮料 废水； UASB； SBR 武汉科技大学本科毕业设计 II Abstract The pr
3、eliminary design of a wastewater treatment plant for a Carbonated drinks was showed in this paper. The relevant process of the wastewater treatment and a combined process of UASB+SBR disposal were proposed in this article. The main characteristics of the wastewater were large quantities of organic m
4、aterials, high concentrations of organic pollutions and high COD. UASB ( Up-flow Anaerobic Sludge Bed/Blanket ) technology was a kind of method of sewage treatment invented by Lettinga,a Holland professor in 1977.It was a very popular process in organic wastewater Treatment. With continuously improv
5、ing and developing since 70s, it showed many advantages in the treatment of high concentration organic biological wastewater compared with other organic biological technology, such as lower costing, higher loading, smaller volume, less field using, simpler to be operated, more flexible monument and
6、less secondary pollution. SBR was much different from traditional sewage treatment technology that the time division mode instead of the space segmentation mode, Unsteady biochemical reaction instead of the bistable biochemical reaction, Static ideal settling instead of the traditional dynamic preci
7、pitation in the SBR operation. Running in order and operating intermittently was its main characteristic. The core of this technology was the SBR reaction pool, which was combining with homogenizing, first sedimentation, biological degradation, secondary sedimentation and other functions but without
8、 a sludge return system. The wastewater treatment process for carbonated beverage industry provides a feasible way, has the good economic benefit, environmental benefit and social benefit. Keywords: Carbonated beverage wastewater; UASB; SBR 武汉科技大学本科毕业设计 III 目 录 绪 论 . 1 1 工程概况 . 2 1.1 设计任务 . 2 1.1.1
9、污水来源和特点 . 2 1.1.2 处理规模 . 2 1.1.3 污水处理系统要求 . 2 1.2 污水水质及处理程度 . 2 1.2.1 设计进出水水质 . 2 1.2.2 处理程度的确定 . 3 1.3 设计原则 . 3 1.4 工艺方案的比较与选择 . 3 2 污水处理工艺设计与计算 . 6 2.1 格栅 . 6 2.1.1 设计说明 . 6 2.1.2 格栅计算 . 6 2.2 集水井 . 8 2.2.1 设计说明 . 8 2.2.2 设计计算 . 9 2.3 沉砂池 . 9 2.3.1 设计参数 . 10 2.3.2 设计计算 . 10 2.4 调节池 . 12 2.4.1 参数选择
10、 . 12 2.4.2 尺寸的计算 . 13 2.4.3 产泥量 . 13 武汉科技大学本科毕业设计 IV 2.4.4 进水系统 . 13 2.4.5 确定高程 . 14 2.5 UASB 反应器 . 14 2.5.1 设计计算 . 14 2.5.2 配水系统设计 . 16 2.5.3 三相分离器的设计 . 18 2.5.4 气液分离装置 . 21 2.5.5 出水系统 . 21 2.5.6 排泥系统 . 21 2.5.7 产气系统 . 22 2.5.8 确定高程 . 22 2.6 SBR 池 . 22 2.6.1 参数选择 . 23 2.6.2 设计计算 . 23 2.7 消毒池 . 26
11、2.7.1 设计参数 . 26 2.7.2 平流 式接触消毒池的设计 . 26 2.7.3 高程确定 . 27 2.8 污泥部分 . 27 2.8.1 污泥量的计算 . 27 2.8.2 污泥浓缩池 . 28 2.8.3 污泥脱水间 . 29 3 平面布置 . 30 3.1 布置原则 . 30 3.1.1 各处理单元构筑物的平面布置 . 30 3.1.2 管、渠的平面布置 . 30 3.1.3 辅助建筑物的平面布置 . 30 3.1.4 厂区绿化 . 31 3.1.5 道路布置 . 31 武汉科技大学本科毕业设计 V 3.2 管线设计 . 31 3.3 布置特点 . 31 4 投资估算 . 3
12、3 4.1 编制依据 . 33 4.2 土建部分 . 33 4.3 设备部分 . 33 4.4 工程直接投资 . 34 4.5 其它部分费用 . 34 4.6 工程总造价 . 34 4.7 工程效益分析 . 35 结束语 . 36 参考文献 . 37 致 谢 . 38 武汉科技大学本科毕业设计 1 绪 论 近年来，饮料发展非常迅速，其消费总量和人 均占有量的速度增长，在迅速发展的同时，也带来了一定的环境污染问题，针对饮料行业废水的处理工艺日益增多，而且大多也比较成熟。合理、经济、运转效率高的工艺流程对污水进行处理，以达到标准排放。对于保护环境，减轻环境污染，遏制生态恶化趋势，也有着重要的意义。
13、 饮料生产为典型的间歇生产，生产 废水 水质水量不稳定，给废水的处理带来了一定的困难。在软饮料的生产中，碳酸饮料的产量最大，约占 50%。碳酸饮料是由糖浆和碳酸水定量配制而成，其生产过程 可分为三个基本工序，即：糖浆的配制、碳酸水的制备、洗瓶灌装封口等，废水主要来自灌装区的洗瓶水、冲洗水、碎瓶饮料和糖浆缸冲洗水以及设备和地面的冲洗水。其中设备和地面的冲洗水水量最大，有机物浓度较低且水量较均匀，其排放量占总废水量的 70%。混合废水有机物的含量高。间歇排放，水质水量极不均匀，尤其是废水量随季节的波动大， pH 值不稳定。 目前使用 最广泛的污水处理工艺有： 传统 活性 污泥 工艺和 其 改进型
14、A/O、 A2/O 工艺、 AB 工艺、 SBR 工艺、 CASS 工艺、 氧化沟工艺、生物 接触氧化法 、 厌氧生物处理法 等。 而 针对碳酸 饮料废水 COD 和 BOD 都较高情况下则需选择一个合理的工艺使其达标排放。 根据 碳酸 饮料厂排放的废水特点，本设计方案通过 UASB SBR 处理工艺，保证废水达到国家污水综合排放 一 级标准，同时使投资、占地面积、运行管理度达到最佳设置。 武汉科技大学本科毕业设计 2 1 工程 概况 1.1 设计 任务 1.1.1 污水 来源 和 特点 污水 来源： 该 饮料厂的全部工业废水和生活污水。 碳酸饮料类废水特点： 1、 洗瓶水含消毒剂，直接杀灭水
15、处理微生物； 2、 COD 浓度高，不稳定，水质水量波动大； 3、高浓度废水水量小 、水质浓度高；有机污染负荷占总量的 70%以上； 4、 其它废水可生化性较好 1； 1.1.2 处理 规模 平均 日流量为 800m3/d， 日变化 系数为 1.896。 1.1.3 污水 处理系统要求 工艺 先进，水处理可靠，运行设施高效化，占地小型化。设施 具有 较强的 抗冲击 负荷能力，单位面积有较高的水处理负荷。 1.2 污水水质及 处理程度 1.2.1 设计 进出水水质 本工程设计 处理 水量为 800m3/d，设计进水水质 CODcr 为 2000mg/l， BOD5 为1000mg/l， SS 为
16、 500mg/l。 生产废水经处理 后要求达到污水综合排放标准 （ GB8978-1996）一级标准，即出水水质为： CODcr=100mg/l， BOD5=30mg/l， SS=70mg/l。 表 1.1 水质 参数 CODcr BOD5 SS 进水 水质 (mg/L) 2000 1000 500 出水 水质 (mg/L) 100 30 70 武汉科技大学本科毕业设计 3 1.2.2 处理 程度的确定 CODcr 的 去除率： BOD5 的 去除率： SS 的 去除率： 1.3 设计 原则 （ 1） 污水处理 、污泥处理 工艺方案的选择，不仅要考虑经济 效益 ，同时要考虑社会效益 和 环境效
17、益。 （ 2） 污水 处理厂的工艺设计，单体设计要考虑运行方便 、 实用 、 低投资 、 省 地 、 节能 的要求。 （ 3） 工艺 设计、机械设备、电器、仪表、控制等应考虑发展和推广新技术，采用新材料、新设备 、 对外国引进的设备、装置严格把关 ， 精益求精 。 （ 4） 应 尽量 避免或减少对环境的 二次污染，妥善处置处理 各 系统 工程中产生的栅渣 、污泥，臭气等，避免对环境 产生 负面影响 。 （ 5） 运行 成本 低 ， 操作 简单， 管理 方便， 各 构筑物布置 合理 ，处理过程中的自动控制，力求安全可靠 、 经济适用， 大力 降 低 运行费用 和 劳动强度 。 （ 6） 在 工艺
18、平 面 的设计中，应考虑扩建的可能性。 （ 7） 严格 执行国家环境保护有关规定， 使 处理后的水能够达 到 相应 标 准 再 排放 2。 1.4 工艺 方案 的比较 与 选择 污水处理 所采用的工艺技术是污水处理厂的核心部分，与进水水质、出水要求、处理量、投资大小等等因素密切相关 。当前流行的污水处理工艺有： 传统 活性 污泥 工艺和其 改进型 A/O、 A2/O 工艺、 AB工艺 、 SBR 工艺 、 CASS 工艺、 氧化沟工艺、生物 接触氧化法 、 厌氧生物处理法 等 。 （ 1） 各 处理方法 的 技术 、 经济 特点 比较 见 表 1.2。 从 表 2.1 中可以 看出厌氧 -好氧
19、联合处理在饮料废水处理方 面 有较大的优点， 结合 对几种厌氧 -好氧联合处理 的 比较可以得出 UASB-SBR处理 技术 是 处理饮料废水的最 好 方法。 武汉科技大学本科毕业设计 4 表 1.2 不同 处理方法 的 技术 、 经济 特点 比较 3 处理方法 主要 技术、经济特点 好 氧 工艺 厌氧 好氧工艺 生物 接触 化 法 氧化沟 SBR 法 水解 -好氧 工艺 UASB-SBR工艺 处理效果好、 所需时间短 ； 不 需要 进行污泥回流， 并且也没有污泥膨胀 的 问题 ；而且 变动适应性较强对 于 进水有机负荷 ； 运行 简单、 管理方便。 但需要的填料过大，不利于运输和装填，而且污
20、泥排放量大 。 抗冲击负荷能力强、出水水质好、脱氮除磷效 果好 、污泥容 易稳定、 耗能低 、 有利 于自动化控制等优点 。但 也 存在污泥膨胀 ， 泡沫 ， 流速不均及污泥沉积 等 问题 。 运行 成本 低 ，占地 面积小，机械设备操作简单 易行 ，自动化程度 较高； 但还需曝气能耗， 且 污泥产量大。 有很大的节能 效果，且 BOD/COD 值 增大，废水的可 生化性能增加，可缩短总 水力停留时间 ，提高处理效率，剩余污泥量少。 技术 上先进可行，投资小，运行成本低，效果好，可回收能源，产出颗粒污泥产品，由一定 收益； 操作要求严 。 （ 2） 本 设计采用 UASB-SBR 相结合 的处
21、理工艺，流程图见图 1.1。 （ 3） 工艺 流程说明 带式压滤机 污泥 脱水间 图 1.1 饮料厂污水处理工艺流程程 格栅 fNF 污水 提升泵房 SBR 池 沉砂池 调节池 消毒池 出水 污泥浓缩池 污泥管线 污水管线 沼气 UASB 池 集水 井 污泥外运 武汉科技大学本科毕业设计 5 该 饮料废水处理工艺 由沉淀 、调节水质 、 厌氧生物处理 、 好氧生物处理和污泥处理部分组成。生产 车间 的废水首先流过 细格栅 ，先去 除大 的 悬浮物， 然后进入沉砂池，沉砂池可沉淀水 中 的部分固体小颗粒物，然后进水调节池，调节池可调节进 入 水处理系统的水量大小， 使 处理系统运行稳定， 同时
22、向其内投入适量的氢氧化钠调节水质。厌氧 生物 处理采用 UASB 技术 ，调节沉淀池废水用泵压入 UASB 进行厌氧生物处理，大部分有机物在 UASB 反应器中降解，反应过程中产生的沼气经过水封罐和气水分离器最后用火炬点燃进行燃烧处理，由于产生的沼气量较少对环境 没有 污染 。 UASB 出水自流 进入SBR 池 ， SBR 法集 池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池 更 进一步 去除有机物 。沉淀 池 、调节 池、 UASB、 SBR 等处理单 元 产生的污泥排入 集 泥井， 集 泥井中的污泥 由污泥提升 泵提升 至污泥浓缩池 ，污泥经 浓缩后进入 污泥 脱水间 然后 用带式压滤机进行机械脱水，产生的泥饼作为有机肥 料 外运。污泥浓缩池的上清液和污泥 脱水 间的压滤液 回流 排入集水井进行再 处理。
