某啤酒厂废水处理站工艺设计之欧阳史创编.docx
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某啤酒厂废水处理站工艺设计之欧阳史创编
第一篇设计说明书
时间：
2021.02.10
创作：
欧阳史
第一章概述
1.1工厂概况
江西某啤酒有限责任公司位于江西省吉安市，其前身为江西吉安啤酒厂。
该厂年产啤酒2～3万吨，全厂职工人数为500多人，是当地经济的支柱企业。
随着企业的发展，资金及技术已成为企业发展的障碍。
在国家和当地政府的支持下，北京某啤酒集团出资8000万元收购了吉安啤酒厂80%的股份，正式组成了江西某啤酒有限责任公司。
公司成立后，计划将啤酒年产量由目前的2～3万吨扩建至10万吨，根据国家及当地政府对环境保护工作的要求，江西燕京啤酒有限责任公司对啤酒废水处理的处理工作十分重视，决定在工厂扩建的同时兴建处理规模为5000m3/d的废水处理站，来处理公司生产过程中产生的废水。
1.2水量、水质资料
1.2.1建设规模
经建设方确认，本设计规模按日最大处理水量Q=5000m3/d设计（包括处理站自用水排水量）。
1.2.2设计原水水质指标
CODcr=1400mg/L
BOD5=800mg/L
SS=350mg/L
PH=6～10
1.2.3设计出水水质指标
CODcr≤100mg/L
BOD5≤20mg/L
SS≤70mg/L
PH=6～9
1.2.4气象条件：
（详见给水排水设计手册第一册）
1.2.5站址概述：
吉安市位于京九铁路线上，江西燕京位于该市东南部，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90米，南北长约60米，占地约5400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500mm,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。
第二章工艺路线的确定及选择依据
2.1处理方法比较
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，本案选用厌氧—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
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。
第三章主要处理构筑物设计及选型
3.1格栅池
3.1.1构筑物
功能：
放置机械格栅
数量：
1座
结构：
砖混结构
尺寸：
2700×3000×3000（H）mm
3.1.2主要设备
机械格栅
功能：
去除大颗粒悬浮物
型号：
HF-500
数量：
2台
栅宽：
B=10mm
栅隙：
b=15mm
安装角度：
α=60°
电机功率：
N=1.1kw
3.2集水池
3.2.1构筑物
功能：
贮存废水
数量：
1座
结构：
钢筋砼结构
尺寸：
φ5800×2000（H）mm
3.2.2主要设备
①废水提升泵
功能：
提升废水进入酸化调节池
型号：
100QW120-10-5.5
数量：
3台（两用一备）
流量：
Q=30L/s
扬程：
H=10.0m
功率：
N=5.5KW
②水力筛
功能：
过滤废水中的细小悬浮物
型号：
HS—120
数量：
3台（二用一备）
处理量：
Q=100m3/h
栅隙：
b=1.5mm
3.3酸化调节池
3.3.1构筑物
功能：
调节并预酸化
数量：
1座
尺寸：
15000×13000×6000（H）mm
HRT：
T=5.0h
3.3.2主要设备
①潜水搅拌机
功能：
使废水混合均匀
型号：
QJB7.5/6－640/3-303/c/s
推力：
990N
数量：
1台
功率：
N=7.5kw
②配水泵
功能：
UASB进水泵
型号：
150QW1100-15-11
数量：
3台（两用一备）
流量：
Q=30L/s
扬程：
H=15m
功率：
N=11.0KW
③加药装置
设备类型：
AHJ-I
数量：
1套
其中：
a.酸输送泵
数量：
1台
型号：
CQF40-25-120F
流量：
Q=6.3m3/h
扬程：
H=15.0m
功率：
N=0.75kW
b.碱贮罐
数量：
1台
尺寸：
φ1400×1800（H）mm
3.4UASB反应器
功能：
去除CODcr、BOD5、SS，产生沼气
池数：
2座
类型：
钢筋砼结构
尺寸：
16000×10000×6500（H）mm1040m3
容积负荷（Nv）为：
4.5kgCOD/（m3·d）
去除率80％
附件：
①水封
功能：
保持UASB中气相一定压力
数量：
2台
尺寸：
φ500×1200（H）mm
②沼气贮罐
尺寸：
φ7000㎜×H6000㎜
数量：
1台
3.5CASS池
3.5.1构筑物
功能：
去除CODcr、BOD5、SS
结构：
钢筋砼结构
数量：
2座
尺寸：
40000×10000×5500（H）mm
BOD污泥负荷（Ns）为：
0.1kgBOD/㎏MLSS
3.5.2主要设备
①鼓风机
功能：
提供气源
数量：
2台（一用一备）
型号：
DG超小型离心鼓风机
风量：
Q=50m3/min
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：
423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/h
功率：
N=1.5KW
3.6集泥井
3.6.1构筑物
功能：
收集存储污泥
数量：
1座
结构：
砖混结构
尺寸：
4000×4000×3500（H）mm
3.6.2主要设备
污泥提升泵
功能：
提升污泥进入浓缩池
型号：
80QW50-10-3
数量：
2台（一用一备）
流量：
Q=14L/s
扬程：
H=10.0m
功率：
N=3KW
3.7污泥浓缩池
功能：
浓缩污泥
数量：
1座
结构：
钢筋砼结构
尺寸：
5700×5700×5800（H）mm
3.8污泥脱水间
带式压滤机
功能：
污泥脱水
型号：
DYQ-1000
数量：
1台
滤带快度：
1000mm
电机功率：
N=1.5kw
配套设备：
溶药搅拌机ZJ-4701台N=2.2kw
加药泵J-Z125/3.21台N=0.75kw
3.9主要设备
主要设备见表1-2。
表1-2主要设备一览表
序号
设备名称
型号、规格
单位
数量
1
机械格栅
HF-300栅隙15mm
台
2
2
废水提升泵
100QW120-10-5.5
Q=30L/sH=10.0mN=5.5KW
台
3
3
固定过滤机
HS120
台
3
4
潜水搅拌机
QJB7.5/6－640/3-303/c/s
N=7.5KW
台
1
5
配水泵
150QW1100-15-11
Q=30L/sH=15mN=11.0KW
台
3
6
加药装置
AHJ-I
套
1
7
气水分离器
φ500×1800（H）mm
台
1
8
水封器
φ500×1200（H）mm
台
2
9
沼气贮罐
φ7000㎜×H6000㎜
个
1
10
鼓风机
DG超小型离心鼓风机
N=75.0KW
台
2
11
盘式膜片式曝气器
QMZM-300
根
423
12
滗水器
XBS—300N=1.5KW
台
2
13
污泥提升泵
80QW50-10-3N=3KW
台
2
14
带式压滤机
DYQ-1000
套
1
第四章污水处理站总体布置
4.1布置原则
（1）处理站构（建）筑物的布置应紧凑，节约用地和便于管理。
①池形的选择应考虑减少占地，利于构（建）筑物之间的协调；
②构（建）筑物单体数量除按计算要求计算外，亦应利于相互间的协调和总图的协调。
③构（建）筑物的布置除按工艺流程和进出水方向顺捷布置外，还应考虑与外界交通、气象、人居环境和发展规划的协调，做好功能划分和局部利用。
（2）构（建）筑物之间的间距应按交通、管道敷设、基础工程和运行管理需要考虑。
（3）管线布置尽量沿道路与构（建）筑物平行布置，便于施工与检修。
（4）做好建筑、道路、绿地与工艺构筑物的协调，做到即使生产运行安全方便，又使站区环境美观，向外界展现优美的形象。
具体做好以下布置：
①污水调节池和污泥浓缩池应与办公区或厂前区分离；
②配电应靠近引入点或电耗大的构（建）筑物，并便于管理；
③沼气系统的安全要求较高，应远离明火或人流、物流繁忙区域；
④重力流管线应尽量避免迂回曲折。
4.2管线设计
（1）污水管
①进水管：
原污水沟上截流闸板的设置和进站控制闸板的设计由啤酒厂完成。
DN=500㎜。
②出水管：
DN400钢管或铸铁管，q=60L/s,v=0.92m/s,i=0.006。
③超越管：
考虑运行故障或进水严重超过设计水量水质时废水的出路，在UASB之前设置超越管，规格DN400铸铁管或陶瓷管，i=0.006。
④溢流管：
浓缩池上清液及脱水机压滤水含微生物有机质0.5%～1.0%，需进一步处理，排入调节池。
设置溢流管，DN150钢管，i=0.004。
（2）污泥管
UASB、CASS反应池污泥池均为重力排入集泥井，站区排泥管均选用DN200钢管，i=0.02。
集泥井至浓缩池，浓缩池排泥泵贮泥柜，贮泥柜至脱水机间均为压力输送污泥管。
集泥井排泥管DN200，钢管，v=1.0m/s。
浓缩池排泥管，贮泥柜排泥管，DN200，钢管，v=1.0m/s。
（3）沼气管
沼气管从UASB至水封罐为DN100钢管，从水封罐向气水分离器及沼气柜为DN150，钢管，沼气管道逆坡向走管，i=0.005。
（4）给水管
沿主干道设置供水干管200DN，镀锌钢管。
引入污泥脱水机房供水支管DN50，镀锌钢管。
引入办公综合楼泵房及各地均匀为DN32，镀锌钢管。
（5）雨水外排
依靠路边坡排向厂区主干道雨水管。
（6）管道埋深
①压力管道在车行道之下，埋深0.7～0.9m，不得不小于0.7m，在其他位置0.5～0.7m，不宜大于0.7m。
②重力管道由设计计算决定，但不宜小于0.7m（车行道下）和0.5m（一般市区）。
4.3布置特点
平面布置特点：
布置紧凑，构（建）筑物占地面积比例大。
重点突出，运行及安全重点区域UASB放于站前部，引起注意，但未靠近厂区主干道。
美化环境，集水井、调节池侧面、污泥储存池设于站后部。
4.4高程布置
污水处理工程的污水处理流程高程布置的主要任务是确定各处理构筑物和泵房的标高，确定处理构筑物之间连接管渠的尺寸及其标高；通过计算确定各部位的水面标高；从而使污水能够在处理构筑物之间顺畅的流动，保证污水处理工程的正常运行。
污水处理工程的高程布置一般遵守如下原则：
（1）.认真计算管道沿程损失、局部损失、各处理构筑物、计量设备及联络管渠的水头损失；考虑最大时流量，事故流量的增加，并留有一定的余地；还应当考虑到当某座构筑物停止运行时，与其相邻的其余构筑物及其连接管渠能通过全部流量。
（2）.避免处理构筑物之间跌水等浪费水头的现象，充分利用地形高差，实现自流。
（3）.在认真计算并留有余量的前提下，力求缩小全程水头损失及提升泵站的扬程，以降低运行费用。
（4）.需要排放的处理水，在常年大多数时间能够自流排入水体。
注意排放水位不一定选取水体多年最高水位，因为其出现时间短，易造成常年水头浪费，而应选取经常出现的高水位作为排放水位，当水体水位高于设计排水位时，可进行短时间的提升排放。
（5）.应尽可能使污水处理工程的出水渠不受水体洪水的顶托，并能自流。
处理装置及构筑物的水头损失
（6）.尽可能利用地形坡度，使污水按处理流程在构筑物之间能自流，尽量减少提升次数和水泵所需扬程。
（7）.协调好站区平面布置与各单体埋深，以免工程投资增大、施工困难和污水多次提升。
（8）.注意污水流程和污泥流程的配合，尽量减少提升高度。
（9）.协调好单体构造设计与各构筑物埋深，便于正常排放，又利检修排空。
第二篇设计计算书
第一章啤酒废水处理构筑物设计与计算
1.1格栅
1.1.1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。
1.1.2设计参数
设计流量Q=5000m3/d=208.33m3/h=0.058m3/s；
栅条宽度S=10mm栅条间隙d=15mm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。
1.1.3设计计算
由于本设计水量较少，故格栅直接安置于排水渠道中。
格栅如图2-1。
图1-1格栅示意图
1.1.3.1栅条间隙数
式中：
Q————设计流量，m3/s
α————格栅倾角，度
b————栅条间隙，m
h————栅前水深，m
v————过栅流速，m/s
取n=12条。
1.1.3.2栅槽宽度
栅槽宽度一般比格栅宽0.2～0.3m，取0.3m。
即栅槽宽为0.29+0.3=0.59m，取0.6m。
1.1.3.3进水渠道渐宽部分的长度
设进水渠道宽B1=0.5m，其渐宽部分展开角度α1=60°
1.1.3.4栅槽与出水渠道连接处的渐宽部分长度
1.1.3.5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：
k--------系数，水头损失增大倍数
β--------系数，与断面形状有关
S--------格条宽度，m
d--------栅条净隙，mm
v--------过栅流速，m/s
α--------格栅倾角，度
h1=
=0.088m
1.1.3.6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
1.1.3.7栅后槽总长度
1.1.3.8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=0.07m3/103m3K2=1.5，则：
W=
式中：
Q-----------设计流量，m3/s
W1----------栅渣量（m3/103m3污水），取0.07m3/103m3
W=
=0.23m3/d＞0.2m3/d（采用机械清渣）
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
1.2集水池
1.2.1设计说明
集水池是汇集准备输送到其他构筑物去的一种小型贮水设备，设置集水池作为水量调节之用，贮存盈余，补充短缺，使生物处理设施在一日内能得到均和的进水量，保证正常运行。
1.2.2设计参数
设计流量Q=5000m3/d=208.33m3/h=0.058m3/s；
1.2.3设计计算
集水池的容量为大于一台泵五分钟的流量，设三台水泵（两用一备），每台泵的流量为Q=0.029m3/s≈0.03m3/s。
集水池容积采用相当于一台泵30min的容量
m3
有效水深采用2m，则集水池面积为F=27m2，其尺寸为5.8m×5.8m。
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，每台水泵在吸水时应不干扰其他水泵的工作，为保证水流平稳，其流速为0.3-0.8m/h为宜。
1.3泵房
1.3.1设计说明
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。
考虑三台水泵，其中一台备用。
1.3.2设计参数
设计流量Q=5000m3/d=208.33m3/h=0.058m3/s
取Q=60L/s，则一台泵的流量为30L/s。
1.3.3设计计算
1.3.3.1选泵前总扬程估算
经过格栅水头损失为0.2m，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
1.3.3.2出水管水头损失
总出水管Q=60L/s，选用管径DN250，查表的v=1.23m/s,1000i=9.91,一根出水管，Q=30L/s，选用管径DN200，v=0.97m/s,1000i=8.6，设管总长为40m，局部损失占沿程的30%，则总损失为：
1.3.3.3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。
1.3.3.4选泵
选择100QW120-10-5.5型污水泵三台，两用一备，其性能见表2-3
表1-2100QW120-10-5.5型污水泵性能
流量
30L/s
电动机功率
5.5KW
扬程
10m
电动机电压
380V
转速
1440r/min
出口直径
100㎜
轴功率
4.96KW
泵重量
190kg
效率
77.2%
1.4水力筛
1.4.1设计说明
过滤废水中的细小悬浮物
1.4.2设计参数
设计流量Q=5000m3/d=208.33m3/h=0.058m3/s
1.4.3设计计算
机型选取选用HS120型水力筛三台（两用一备），其性能如表2-2，
1-3HS120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
图1-2水力筛外形图
1.5调节池
1.5.1设计说明
调节池是用来均衡调节污水水量、水质、水温的变化，降低对生物处理设施的冲击，为使调节池出水水质均匀，防止污染物沉淀，调节池内宜设置搅拌、混合装置。
1.5.2设计参数
设计流量Q=5000m3/d=208.33m3/h=0.058m3/s；
调节池停留时间T=5.0h。
1.5.3设计计算
1.5.3.1调节池有效容积
V=QT=208.33×5=1041.65m3
1.5.3.2调节池水面面积
调节池有效水深取5.5米，超高0.5米，则
1.5.3.3调节池的长度
取调节池宽度为15m，长为13m，池的实际尺寸为：
长×宽×高=15m×13m×6m=1170m3。
1.5.3.4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QJB7.5/6－640/3-303/c/s1台
1.5.3.5药剂量的
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