某啤酒厂废水处理工程工艺设计

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1PH6-92CODcr25003SS5604NH3-N2.15TN376TP10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）1PH6-92CODcr803SS704NH3-N155TN20*6TP0.5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。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2900m3/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)1PH6-96-92CODcr2500803SS560704NH3-N2.1155TN3720*6TP100.52.1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，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。SBR池通常每个周期运行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、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0.1～0.05m3/103m3污水；当栅条间距为40mm时栅渣截留量为0.1～0.05m3/103m3污水，栅渣含水率约为80﹪，密度约为960kg/m3,每天栅渣量大于0.2m3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（nicotinamideadeninedinucleotide，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（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（rapidfilter）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99.2~99.6％,污泥固体负荷宜采用30~60kg/m2·d.浓缩后的污泥含水率宜为97~98％。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。设计计算书3.1格栅的设计与计算3.1.2参数选取设计流量Q=2900m3/d=120m3/h=0.0336m3/s；栅条宽度b=10mm栅条间隙d=10mm栅前水深h=0.4m格栅安装角度α=60°，栅前流速0.7m/s,过栅流速0.8m/s；单位栅渣量W=0.07m3/103m3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=60o3.1.3设计计算H1hh2h1h1hHB1B11B150010002H1tg图2.1格栅设计计算草图图3—1格栅计算草图1．栅条间隙数（n）maxsinQanbhv=n=bhvaQsinmax=8.0*5.0*01.060sin*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0.4m。即栅槽宽为0.185+0.4=0.585m，取0.6m。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渐宽部分展开角α=30°L1=tgBB21=3025.06.0tg=0.086m，4．栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度L2=L1/2=0.043m5.通过格栅水头损失取k=3,β=1.79(栅条断面为圆形)，v=0.8m/s，则h1=24/3()sin2svkdgbah1=60sin*81.9*28.0)015.001.0(*79.1*3234=0.088m6.栅后槽总高度设栅前渠道超高h2=0.3mH=h+h1+h2=0.5+0.088+0.3=0.888≈0.9m7．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=2.15m8．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1.5W=10008640021maxkwQ10005.18640008.00336.0=0.155m³/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：120m³/h=0.0336m³/s3.2.2设计计算集水池容积采用相当于一台泵30min的容量348.60100030*60*6.331000mQTW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60m³.3.3调节沉淀池3.2.1设计参数设计流量Q=2900m3/d=120m3/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=（2900m3/d/24h）×6h＝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