精品南充市燕京啤酒厂污水处理站工艺设计书毕业论文.docx

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精品南充市燕京啤酒厂污水处理站工艺设计书毕业论文

南充市燕京啤酒厂污水处理站工艺设计书

四川师范大学化学与材料科学学院环境工程专业

《水污染控制工程》课程设计

第一篇设计说明书

目录

第一章项目概述2

1.1企业概况2

1.2项目由来2

1.3设计依据2

1.3.1法规及执行标准2

1.3.2技术规范2

1.3.3工程资料3

1.4城市环境条件概况3

1.5外环境关系3

1.6设计指标3

1.7建设原则4

1.7.1建设内容范围4

1.7.2建设原则4

第二章工艺设计5

2.1工艺选择说明5

2.2处理工艺路线的确定6

2.4主要构筑物及设备设计选型（附设计计算书）7

2.4.1隔栅池7

2.4.2集水池7

2.4.3调节池8

2.4.4UASB反应器9

2.4.5CASS池10

2.4.6污泥处理系统11

第三章总平面布置及高程布置11

3.1布置原则11

3.2管线设计12

3.3布置特点12

3.4高程布置12

第四章其他辅助设计13

第一章项目概述

1.1企业概况

四川燕京啤酒公司是燕京集团独资兴建的第32家啤酒生产工厂，位于南充市嘉陵区工业园区内，地理环境优越，依山傍水。

公司总体建设规模为40万吨/年啤酒，占地约300亩，投资约4.0亿元。

目前，第一期年产啤酒20万吨工程项目已竣工投产，产品已全面上市。

　公司计划生产的主要产品有、燕京纯啤、燕京清爽2008、燕京鲜啤、燕京纯生、燕京冰纯、燕京双滤爽六大种类瓶装啤酒。

采用经过多道工序精选的优质大麦,嘉陵江的优质水源，纯正啤酒花，德国酵母精心酿制而成的燕京啤酒，其口感清爽、柔和、纯正，适合于四川及周边地方广大消费者的口味要求。

1.2项目由来

啤酒厂污水中主要污染物有碱性洗涤剂、纸浆、染料、浆糊、残酒和其它杂质等。

特点是高碱度、高温度、高浓度有机物（CODCr含量能达到1100mg/L以上）生化处理难度高等。

啤酒厂废水主要来源有：

麦芽生产过程的洗麦水、浸麦水、发芽降温喷雾水、麦槽水、洗涤水、，凝固物洗涤水；糖化过程的糖化、过滤洗涤水；发酵过程的发酵罐洗涤、过滤洗涤水；罐装过程洗瓶、灭菌及破瓶啤酒；冷却水和成品车间洗涤水；以及部分生活污水。

1.3设计依据

1.3.1法规及执行标准

南充燕京啤酒厂根据《中华人民共和国环境影响评价法》和国务院令第253号《建设项目环境保护管理条例》的要求进行了相关环境影响评价，为完善厂区内污水达标排放，即执行《污水综合排放标准》（GB8978－1996）三级标准，排入城市污水管网，进入南充市嘉陵区污水处理厂

1.3.2技术规范

《室外排水设计规范》（GBJ14-87）及其他相关规范。

1.3.3工程资料

本设计规模按日最大处理水量Q=2800m3/d设计（包括处理站自用水排水量）。

1.4城市环境条件概况

四川乃“天府之国”，物华天宝，人文风流，生活环境宜人，南充，古老嘉陵江畔的明珠，闻名遐迩的丝绸之乡，久负盛名的水果之州。

南充是已有建城2200年悠久历史的文化名城，四川省八大中心城市之一，享有"川北心脏"之称。

南充交通方便，达成铁路横贯东西，民用机场天天通航，两条国家级光缆和微波干线穿境而过。

南充是川东北重要的物资商品集散地和四川内陆的交通、通讯枢纽。

是长江三峡经济区的重要组成部分，国家对外开放的重要口岸。

南充市位于典型的中亚热带湿润季风气候区，具有四川盆地底部共同的气候特征：

四季分明，冬暖、春早、夏热、秋雨、多云雾。

但若和盆底南部长江河谷地带相比，又有气温偏低、暴雨较多的差异。

若和川西平原相比，又有气温偏高，春雨比重大的区别。

夏季多吹偏南风，气候炎热，降水集中。

全市各地平均气温差别不大，年均温15.8℃--17.8℃，一月西南向东北递减。

降水季节分配不均，夏季约占全年的45%，秋季约占25%，冬季约占5%，春季约占25%，降水变率较大。

南充市地形以浅丘为主，全市地势可分为北部低山区和南部丘陵区两大地貌单元。

地貌由北向南缓倾，海拔高度256~889米。

地貌类型以丘陵为主，浅丘带坝、中丘中谷、高丘低山类型地貌各占三分之一。

1.5外环境关系

废水处理站在厂区的西北角，目前是一片空地，地势基本平坦。

其北侧为厂区围墙，南侧为现有混凝土路，东南两侧为厂区。

站址东西长约60米，南北长约40米，占地约2400平方米污水管由站区南侧进入，由北侧排出。

站区自然地面标高为76.4m，进厂污水管管径300mm,管底标高75.2m。

处理站地面上部0.5米左右为杂填土，其下为粉质粘土及沙土，基底稳定性良好，地基承载力为280kpa以上，地下水位在地面以下2～3米，根据勘察资料，地下水无腐蚀性。

1.6设计指标

设计原水水质指标

CODcr≤100mg/L

BOD5≤20mg/L

SS≤70mg/L

PH=6～10

设计出水水质指标

CODcr≤100mg/L

BOD5≤20mg/L

SS≤70mg/L

PH=6～9

1.7建设原则

1.7.1建设内容范围

该厂啤酒污水处理流程拟在现有规划用地处进行，污水经管道收集后输送至污水处理站进行处理。

污水及给水进口从污水处理站界区边线开始计算，排水至污水处理站界区边线止。

本设计依据设计资料和设计要求，确定工艺流程，进行构筑物工艺谁及计算，在此基础上进行平面及高程布置，具体内容如下：

工艺流程选择

论述现有有机废水处理的流程及各处理单元的功能及相互作用关系；

依据设计资料，确定设计工艺工艺流程；

计算和确定各处理单元的设计效率。

（2）构筑物工艺设计计算

确定主要构筑物（格栅、调节池、UASB、接触氧化池、气浮池等）的形式、工艺尺寸；

主要配套设备能力计算机选型。

（3）水力计算系统水利计算（构筑物水力计算、构筑物连接管渠水力计算等）。

（4）平面及高程布置

1.7.2建设原则

1严格执行环境保护的各项规定，确保经处理后污水的排放水质达到环保局的有关排放标准。

2采用技术先进，运行可靠，操作管理简单，，使先进性和可靠性有机地结合起来。

3主要设备国产化，采用目前国内成熟先进技术，尽量降低工程基建投资和运行费用。

4平面布置和工程设计时，结合厂区现状，布局力求紧凑、简洁，工艺流程合理通畅，尽可能缩短建、构筑物间的管路距离，建筑物与附属物尽可能合建以节省占地。

5污水处理站应尽量使操作运行与维护管理简单方便。

6严格执行国家有关设计规范、标准，重视消防、安全工作。

第二章工艺设计

2.1工艺选择说明

啤酒废水中大量的污染物是溶解性的糖类、乙醇等，这些物质具有良好的生物可降解性，处理方法主要是生物氧化法。

有以下几种常用方法处理啤酒废水。

（一）好氧处理工艺

啤酒废水处理主要采用好氧处理工艺，主要由普通活性污泥法、生物滤池法、接触氧化法和SBR法。

传统的活性污泥法由于产泥量大，脱氮除磷能力差，操作技术要求严，目前已被其他工艺代替。

近年来，SBR和氧化沟工艺得到了很大程度的发展和应用。

SBR工艺具有以下优点：

运行方式灵活，脱氮除磷效果好，工艺简单，自动化程度高，节省费用，反应推动力大，能有效防止丝状菌的膨胀。

CASS工艺（循环式活性污泥法）是对SBR方法的改进。

该工艺简单，占地面积小，投资较低；有机物去除率高，出水水质好，具有脱氮除磷的功能，运行可靠，不易发生污泥膨胀，运行费用省。

（二）水解—好氧处理工艺

水解酸化可以使啤酒废水中的大分子难降解有机物转变成为小分子易降解的有机物，出水的可生化性能得到改善，这使得好氧处理单元的停留时间小于传统的工艺。

与此同时，悬浮物质被水解为可溶性物质，使污泥得到处理。

水解反应工艺式一种预处理工艺，其后面可以采用各种好氧工艺，如活性污泥法、接触氧化法、氧化沟和SBR等。

啤酒废水经水解酸化后进行接触氧化处理，具有显著的节能效果，COD/BOD值增大，废水的可生化性增加，可充分发挥后续好氧生物处理的作用，提高生物处理啤酒废水的效率。

因此，比完全好氧处理经济一些。

（三）厌氧—好氧联合处理技术

厌氧处理技术是一种有效去除有机污染物并使其碳化的技术，它将有机化合物转变为甲烷和二氧化碳。

对处理中高浓度的废水，厌氧比好氧处理不仅运转费用低，而且可回收沼气；所需反应器体积更小；能耗低，约为好氧处理工艺的10%～15%；产泥量少，约为好氧处理的10%～15%；对营养物需求低；既可应用于小规模，也可应用大规模。

厌氧法的缺点式不能去除氮、磷，出水往往不达标，因此常常需对厌氧处理后的废水进一步用好氧的方法进行处理，使出水达标。

常用的厌氧反应器有UASB、AF、FASB等，UASB反应器与其他反应器相比有以下优点：

①沉降性能良好，不设沉淀池，无需污泥回流

②不填载体，构造简单节省造价

③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

④污泥浓度和有机负荷高，停留时间短

同时，由于大幅度减少了进入好氧处理阶段的有机物量，因此降低了好氧处理阶段的曝气能耗和剩余污泥产量，从而使整个废水处理过程的费用大幅度减少。

（四）不同处理系统的技术经济分析

不同处理方法的技术、经济特点比较，见表1-1。

表1-1不同处理方法的技术、经济特点比较

处理方法

主要技术、经济特点

好

氧

工

艺

生物接触氧化法

采用两级接触氧化工艺，可防止高糖含量废水引起污泥膨胀现象；但需要填料过大，不便于运输和装填，且污泥排放量大

氧化沟

工艺简单，运行管理方便，出水水质好，但污泥浓度高，污水停留时间长，基建投资大，曝气效率低，对环境温度要求高

SBR法

占地面积小，机械设备少，运行费用低，操作简单，自动化程度高；但还需曝气能耗，污泥产量大。

厌氧

好氧

工艺

水解—好氧技术

节能效果显著，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

UASB—好氧技术

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

从表中可以看出厌氧—好氧联合处理在啤酒废水处理方面有较大优点，故啤酒废水厌氧—好氧处理技术是最好的选择。

2.2处理工艺路线的确定

通过上述分析比较，本次课程设计选用厌氧—好氧处理。

其工艺流程如图1-1所示。

图1-1啤酒废水处理工艺

2.3工艺过程说明

啤酒废水先经过中格栅去除大杂质后进入集水池，用污水泵将废水提升至水力筛，然后进入调节池进行水质水量的调节。

进入调节池前，根据在线PH计的PH值用计量泵将酸碱送入调节池，调节池的PH值在6.5～7.5之间。

调节池中出来的水用泵连续送入UASB反应器进行厌氧消化，降低有机物浓度。

厌氧处理过程中产生的沼气被收集到沼气柜。

UASB反应器内的污水流入CASS池中进行好氧处理，而后达标出水。

来自UASB反应器、CASS反应池的剩余污泥先收集到集泥井，在由污泥提升泵提升到污泥浓缩池内被浓缩，浓缩后进入污泥脱水机房，进一步降低污泥的含水率，实现污泥的减量化。

污泥脱水后形成泥饼，装车外运处置。

2.4主要构筑物及设备设计选型（附设计计算书）

2.4.1隔栅池

设计说明：

格栅主要是拦截废水中的较大颗粒和漂浮物，以确保后续处理的顺利进行。

设计参数：

Q=2800m3/d=116.67m3/

风压：

P=63.8Kpa

功率：

N=75.0KW

②盘式膜片曝气器

功能：

充氧、搅拌

数量：

424个

型号：

QMZM-300

氧利用率：

35%～59%

③滗水器

功能：

排上清液

型号：

XBS—300

数量：

2台

管径：

DN250

排水量：

Q=300m3/==5.83，取n=6条

1.2栅槽宽度

B=S（n-1）+bn=0.01（6-1）+0.015*6=0.155

栅槽宽度一般比格栅宽0.2～0.3m，取0.3m。

即栅槽宽为0.155+0.3=0.455m，取0.5m。

1.3进水渠道渐宽部分的长度

设进水渠道宽B1=0.4m，其渐宽部分展开角度α1=60°

1.4栅槽与出水渠道连接处的渐宽部分长度

1.5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=

式中：

h1=

=0.088m

1.6栅后槽总高度

设栅前渠道超高h2=0.3m

H=h+h1+h2=0.4+0.088+0.3=0.788≈0.8m

1.7栅后槽总长度

1.8每日栅渣量

栅渣量（m3/103m3污水），取0.1～0.01,粗格栅用小值，细格栅用大值，中格栅用中值取W1=0.05m3/103m3K2=1.5，则：

W=

式中：

W==0.09m3/d＜0.2m3/d（可采用人工清渣）

若选用机械除渣，可选用HF-500型回转式格栅除污机，其性能见下表2-1，

表1-1HF-500型回转式格栅除污机性能规格表

型号

电动机功率（Kw）

设备宽（mm）

设备高（mm）

设备总宽（mm）

沟宽（mm）

沟深（mm）

导流槽长度（mm）

设备安装长（mm）

HF-500

1.1

500

5000

850

580

1535

1500

2500

二.集水池

集水池的容量为大于一台泵五分钟的流量，设两台水泵（一用一备），每台泵的流量为Q=0.032m3/s≈0.04m3/s。

集水池容积采用相当于一台泵10min的容量

m3

有效水深采用2m，则集水池面积为F=12m2,，其尺寸为3.5m×3.5m。

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，为保证水流平稳，其流速为0.3-0.8m/h为宜。

三．泵房

泵房采用下圆上方形泵房，集水池与泵房合建，集水池在泵房下面，采用全地下式。

考虑两台水泵，其中一台备用。

3.1选泵前总扬程估算

经过格栅水头损失为0.088m，集水池最低水位与所需提升经常高水位之间的高差为：

78.5-73.412=4.5m

3.2出水管水头损失

总出水管Q=40L/s，选用管径DN250，查表的v=1.23m/s,1000i=9.91,设管总长为40m，局部损失占沿程的30%，则总损失为：

3.3水泵扬程

泵站内管线水头损失假设为1.5m，考虑自由水头为1.0m,则水泵总扬程为：

H=4.5+0.5+1.5+1.0=7.5m取8m。

3.4选泵

流量

40L/s

电动机功率

7.5KW

扬程

10m

电动机电压

380V

转速

1440r/min

出口直径

150㎜

轴功率

4.92KW

泵重量

200kg

效率

78.2%

四．水力筛

机型选取选用HS120型水力筛两台（一用一备），其性能如表4-1，

4-1HS120型水力筛规格性能

处理水量（m3/h）

筛隙（mm）

设备空重（Kg）

设备运行重量（Kg）

100

1.5

460

1950

五．调节池

5.1调节池有效容积

V=QT=0.032*3600×5=576m3

5.2调节池水面面积

调节池有效水深取5.5米，超高0.5米，则

=104.7m2

5.3调节池的实际大小

取调节池宽度为10m，长为11m，池的实际尺寸为：

长×宽×高=11m×10m×6m=660m3。

5.4调节池的搅拌器

使废水混合均匀，调节池下设潜水搅拌机，选型WHJ-520-1型搅拌机一台。

5.5药剂量的估算

设进水pH值为10，则废水中【OH-】=10-4mol/L,若废水中含有的碱性物质为NaOH,所以CNaOH=10-4×40=0.04g/L，废水中共有NaOH含量为2800×0.04=112kg/d，中和至7，则废水中【OH-】=10-7mol/L，此时CNaOH=10-7×40=0.4×10-5g/L，废水中NaOH含量为2800×0.04×10-5=0.0112kg/d，则需中和的NaOH为112-0.0112=111.98kg/d，采用投酸中和法，选用96%的工业硫酸，药剂不能完全反应的加大系数取1.1，

2NaOH+H2SO4→Na2SO4+H2O

8098

111.98kg137.18kg

所以实际的硫酸用量为kg/d。

投加药剂时，将硫酸稀释到3%的浓度，经计量泵计量后投加到调节池，故投加酸溶液量为

5.6调节池的提升泵

设计流量Q=40L/s，静扬程约为7m，出水管Q=40L/s，选用管径DN250，查表的v=1.23m/s,1000i=9.91,设管总长为30m，局部损失占沿程的30%，则总损失为：

管线水头损失假设为1.0m，考虑自由水头为1.0m,则水泵总扬程为：

H=7.00+0.39+1.0+1.0=9.39m取10m。

选用150QW145-10型污水泵两台，一用一备，其性能见表5-1

表5-1150QW145-10型污水泵性能

流量

40L/s

电动机功率

11KW

扬程

10m

电动机电压

380V

转速

1440r/min

出口直径

150㎜

轴功率

4.92KW

泵重量

200kg

效率

78.2%

六．UASB反应池

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。

本设计不考虑排泥系统及沼气收集系统的设计。

进水COD=1400mg/L去除率为80%；

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。

6.1UASB反应器结构尺寸计算

（1）反应器容积计算（包括沉淀区和反应区）

UASB有效容积为：

V有效=

式中：

V有效=

=871.1m3

（2）UASB反应器的形状和尺寸

工程设计反应器。

横切面为矩形

①反应器有效高度为5m，则

单池

②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=18m，则宽，取10m。

单池截面积：

③设计反应池总高H=6.5m，其中超高0.5m（一般应用时反应池装液量为70%-90%）

反应池容积

反应池有效容积池

反应器实际尺寸18×10m×6.5m

反应器数量1座

其中有效容积900871.1符合有机要求。

UASB体积有效系数在70%-90%之间，符合要求。

④水力停留时间（HRT）及水力负荷率（Vr）

符合设计要求。

6.2三相分离器构造设计

（1）设计说明

三相分离器要具有气、液、固三相分离的功能。

三相分离器的设计主要包括沉淀区、回流缝、气液分离器的设计。

（2）沉淀区的设计

三相分离器的沉淀区的设计同二次沉淀池的设计相同，主要是考虑沉淀区的面积和水深，面积根据废水量和表面负荷率决定。

本工程设计中，与短边平行，沿长边每池布置6个集气罩，构成6个分离单元，则每池设置6个三相分离器。

三相分离器长度B=10m，每个单元宽度b=L/6=18/6=3.0m。

沉淀区的沉淀面积即为反应器的水平面积，即180m2。

沉淀区的表面负荷率

（3）回流缝的设计

三相分离器的结构如图所示：

设上下三角形集气罩斜面水平夹角α=55°，取h3=1.1m；

b1==1.13×10×6=67.8m2

下三角集气罩之间的污泥回流逢中混合液的上升流速（V1）可用下式计算：

V1=Q1/S1

式中：

Q1————反应器中废水流量，m3/=0.45×10×6=54m2

下三角形集气罩之间回流逢中流速（V2）可用下式计算：

V2=Q1/S2，

式中：

Q2————反应器中废水流量，m3/————池数，本设计中采用1个CASS池；

————充水比。

（2）CASS反应池的构造尺寸

CASS反应池为满足运行灵活和设备安装需要，设计为长方形，一端为进水区，另一端为出水区。

如图所示为CASS池构造。

（2）CASS反应池的构造尺寸

CASS反应池为满足运行灵活和设备安装需要，设计为长方形，一端为进水区，另一端为出水区。

如图所示为CASS池构造。

CASS池结构示意图

取B=15m,L=30m。

所以=30×15×5=2250m3

池面积

CASS池沿长度方向设一道隔墙，将池体分为预反应区和主反应区两部分，靠近进水端为CASS池容积的10%左右的预反应区，作为兼氧吸附区和生物选择区，另一部分为主反应区。

根据资料，预反应区长L1=（0.16～0.25）L，取L1=6m。

（3）连通口尺寸隔墙底部设连通孔，连通两区水流，设连通孔的个数为3个。

连通孔孔口面积A1为：

式中：

Q————每天处理水量，；

————CASS池子个数；

U————设计流水速度，本设计中U=50m/.

（6）鼓风机房布置

选用两台DG超小型离心鼓风机，，供气量大时，两台一起工作，供气量小时，一用一备。

DG超小型离心鼓风机规格如表7-2。

表7-2DG超小型离心鼓风机

流量

50m3/min

电动机形式

TEFC

压缩介质

空气

电动机功率

75KW

出口压力

63.8KPa

电动机电压

220V

轴功率

52KW

重量

1t

其占地尺寸为2016㎜×1008㎜，高为965㎜（含基础）。

7.4CASS反应池液位控制

CASS反应池有效水深为5米。

排水结束是最低水位

基准水位为5m,超高为0.5m,保护水深为0.5m

保护水深的设置是为了避免排水时对沉淀及排泥的影响。

进水开始与结束由水位控制，曝气开始由水位和时间控制，曝气结束由时间控制，沉淀开始与结束由时间控制，排水开始由时间控制、排水结束由水位控制。

7.5排出装置的选择

排出负荷

选择XBS-300型旋转式滗水器，其技术参数如表7-3。

表7-3XBS-300型旋转式滗水器技术参数

型号

流量（m3/h）

堰长（m）

总管管径（mm）

滗水深度H（m）

功率（KW）

XBS-300

300

4

250

<2.5

0.55

参考文献：

（1）给水排水设计手册（1册、4册、5册、9册、10册、11册、续册1、2、3、4、5）.北京：

中国建筑工业出版社，1995

（2）聂梅生等.水工业设计手册-水工业工程设备。

北京：

中国建筑工业出版社，2000

（4）高俊发等.《污水处理厂工艺设计手册》。

北京：

学工业出版社，2002

（5）曾科等.《污水处理厂设计与运行管理》北京：

化学工业出版社，2001

（6）胡纪萃等.废水厌氧生物处理理论与技术。

北京：

中国建筑工业出版社，2003

（7）活性污泥简明原理及工工艺计算，氧化沟设计规程等。