青海大学水污染控制工程课程设计Word格式.docx
《青海大学水污染控制工程课程设计Word格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《青海大学水污染控制工程课程设计Word格式.docx（28页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
6.3污水提升泵房-17-
6.3.1污水提升泵的作用......................................................-17-
6.3.2污水提升泵的选型......................................................-17-
6.4调节池-17-
6.4.1调节池的分类-17-
6.4.2调节池的选型-17-
6.5UASB反应器-18-
6.5.1UASB作用.............................................................-18-
6.5.2UASB工作原理.........................................................-18-
6.5.3每日理论污泥..........................................................-18-
6.6SBR反应器..................................................................-19-
6.6.1SBR的作用-19-
6.6.2SBR的优缺点-19-
6.6.3每日理论污泥量-19-
6.7浓缩池-20-
6.7.1浓缩池的选型-20-
6.7.2浓缩后污泥体积计算....................................................-20-
6.8机械脱水间-20-
6.9构筑物选型结果-21-
7.结论-22-
8.参考文献-22-
青海大学化工学院环境工程系
第三组《水污染控制工程》课程设计任务书
学生姓名：
张海艳
专业：
环境工程专业班级：
2011级
指导教师：
王晓
一、课程设计题目
某啤酒厂日处理4000m3生产废水工艺方案确定
二、课程设计条件
1、已知该啤酒厂废水主要来自麦芽车间，糖化车间，发酵车间，罐装车间，这些车间废水水质、水量在随季节波动较大，含有多种氨基酸、醇、酵母菌等。
2、废水进水水质为：
COD=1600mg/L；
BOD5=900mg/L；
SS=400mg/L；
pH=5～7。
3、出水水质为：
《污水综合排放标准》（最新）。
三、课程设计要求
1、执行《水污染控制工程》课程设计教学大纲。
2、查阅相关文献5篇以上。
3、独立选定城镇，进行方案论证，确定工艺流程。
4、针对主要构筑物进行选型，并具体说明。
5、独立完成所选工艺的流程物料核算。
6、图纸：
画出带控制点工艺流程图；
画出所设计的主要构筑物结构图（不少于2张）。
7、格式要求符合科技论文撰写规范。
四、课程设计时间
2014年6月9日至2014年6月16日。
要求：
小组成员按照确定工艺每人一套设计计算说明书、一套设计图纸。
环境工程教研室
2014年6月
1.概述
1.1啤酒废水概况
1.1.1啤酒废水的特点及危害
啤酒生产废水的特点是水量大，无毒有害，属于高浓度有机废水。
排放的啤酒废水超标项目有BOD、COD、SS、pH值四项。
废水水质在不同季节也有一定的差异，尤其是处于高峰流量时的废水，其有机物含量也处于高峰。
废水排放量大，一般夏季多于冬季。
啤酒工业废水主要含糖类，醇类等有机物，有机物浓度较高，虽然无毒，但易于腐败，排入水体要消耗大量的溶解氧，对水体环境造成严重的危害。
1.1.2啤酒废水处理现状及发展趋势
随着社会经济的发展和人们生活方式的变化，啤酒工业发展迅猛，产量较过去有了较大的提高。
啤酒已发展成为世界酒类中生产量与消费量最大的酒种啤酒产业的发展，随之而来的是啤酒废水的增多。
近年来由于各级领导的重视，在治理上下了很大功夫。
但仍有很多厂认识不足和缺乏资金等原因未加处理。
此外各地还陆续兴建了许多小型啤酒厂，由于管理混乱，大部分工厂将废水直接排放江河湖泊，使污染覆盖面更加扩大。
国内啤酒废水处理工艺有好氧处理法、厌氧处理法、厌氧-好氧结合处理技术。
从目前国内治理现状看，都朝着资源化回收和节能高效的方向发展，不断开拓新技术新工艺。
1.1.3啤酒废水的受纳水体
受纳水体为城市市政排水管网，汇同城市生活污水一起进入城市污水厂再进一步处理，最终达到排放标准。
1.2城市概况
1.2.1地理位置
北京市位于华北平原北部，毗邻渤海湾，上靠辽东半岛，下临山东半岛。
北京与天津相邻，并与天津一起被河北省环绕。
西部是太行山山脉余脉的西山，北部是燕山山脉的军都山，两山在南口关沟相交，形成一个向东南展开的半圆形大山弯，它所围绕的小平原即为北京小平原。
北京市平均海拔43.5m。
北京平原的海拔高度在20～60m，山地一般海拔1000～1500m。
1.2.2气候环境
北京的气候为典型的北温带半湿润大陆性季风气候，夏季高温多雨，冬季寒冷干燥，春、秋短促。
降水季节分配很不均匀，全年降水的80%集中在夏季6、7、8三个月，7、8月有大雨。
北京的风向有明显的季节性变化。
冬季盛行偏北风，夏季盛行偏南风。
全年以春季风速最大，冬季次之，夏季风速最小。
1.2.3海域河流
北京天然河道自西向东贯穿五大水系：
拒马河水系、永定河水系、北运河水系、潮白河水系、蓟运河水系。
多由西北部山地发源，穿过崇山峻岭，向东南蜿蜒流经平原地区，最后分别汇入渤海。
1.2.4经济概况
北京市是中国的政治、文化与国际交往中心。
2011年全年北京市实现地区生产总值（GDP）16000.4亿元，比上年增长8.1%；
2012年北京市实现地区生产总值17801亿元，比上年增长7.7%；
2013年实现地区生产总值19500.6亿元，比上年增长7.7%。
北京是综合性产业城市，综合经济实力保持在全国前列，第三产业规模居中国大陆第一。
1.2.5人口概况
2013年末北京市常住人口2114.8万人，比上年末增加45.5万人。
常住人口密度为每平方公里1289人，比上年末增加28人。
北京市人口数居全国之冠，也是全球人口第一大都市。
2.设计依据及原则
2.1设计依据
啤酒行业废水处理有关资料
厂方提供的基础资料
2.2设计原则
（1）严格执行国家环保局有关法规，按规定的排放标准，使处理后的废水各项指标达到甚至优于排放标准。
（2）工艺流程选择应充分考虑企业的自身情况，要根据进水水质和出水水质的要求选择先进的工艺。
（3）采用先进、合理成熟可靠的处理工艺，并有显著的环境效益、社会效益、经济效益。
（4）设计中充分考虑防止二次污染，噪音低、无异味，不影响周围环境。
（5）在运行过程中便于运行管理，便于维修，节约动力消耗和运行费用。
3.设计参数
3.1进水水量
根据厂方提供数据进水水量为4000m3/d。
3.2进水水质
根据厂方提供的数据进水水质如下：
表3-1进水水质
项目
COD
BOD5
SS
含量（mg/L）
1600
900
400
pH=5～7
3.3出水水质
根据厂方要求，废水处理后达《污水综合排放标准》（最新）中一级A标准：
表3-2出水水质
≤100
≤30
≤70
pH=6～9
4.方案论证
4.1工艺比较
啤酒废水与其他行业不同，污染成分属于有害无毒，在废水中主要含有麦槽、糖类、果胶、酒花、酵母残渣、蛋白化合物等有机物和少量的无机物。
啤酒废水具有良好的生物可降解性，处理方法主要以生物法为主。
4.1.1好氧处理工艺
（1）活性污泥法
活性污泥法是以活性污泥为主体的废水生物处理的主要方法，它是应用广泛的废水生物处理工艺。
典型的活性污泥法是由曝气池、沉淀池、污泥回流系统和剩余污泥排除系统组成。
该法是在人工充氧条件下，对污水和各种微生物群体进行连续混合培养，形成活性污泥。
利用活性污泥的生物凝聚、吸附和氧化作用，以分解去除污水中的有机污染物。
然后使污泥与水分离，大部分污泥再回流到曝气池，多余部分则排出活性污泥系统。
活性污泥法的优点：
①对废水的处理效果很好，对BOD的去除率最高可达90%；
②适合用于处理净化程度高和稳定性要求较高的废水；
③有机物在曝气池内的降解经历了第一阶段的吸附和第二阶段的代谢的完整过程,活性污泥也经历了对数增长、减速增长、内源呼吸的完整生长周期。
活性污泥法的缺点：
①采用传统的活性污泥法，往往基建费、运行费高，能耗大，管理较复杂，易出现污泥膨胀现象；
②对进水水质、水量变化的适应性较低，脱氮除磷效果不太理想；
③活性污泥法产生大量的剩余污泥，需要进行污泥无害化处理，增加了投资。
（2）生物膜法
生物膜法是与活性污泥法并列的一类废水好氧生物处理技术，是一种固定膜法。
主要用于去除废水中溶解性的和胶体状的有机污染物。
生物膜法是利用附着生长于某些固体物表面的微生物进行有机污水处理的方法。
生物膜是由高度密集的好氧菌、厌氧菌、兼性菌、真菌、原生动物以及藻类等组成的生态系统，其附着的固体介质称为滤料或载体。
生物膜法的原理是，生物膜首先吸附附着水层有机物，由好气层的好气菌将其分解，再进入厌气层进行厌气分解，流动水层则将老化的生物膜冲掉以生长新的生物膜，如此往复以达到净化污水的目的。
生物膜法的优点：
①处理效果好并具良好硝化功能；
②对水量、水质、水温变动适应性强；
③污泥量小（约为活性污泥法的3/4）且易于固液分离；
④动力费用省。
生物膜法的缺点：
①生物膜载体增加了系统的投资；
②附着于固体表面的微生物较难控制；
③生物膜法对环境温度要较高，温度过高过低都会影响微生物活性。
（3）SBR法
SBR是序列间歇式活性污泥法，一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术，又称序批式活性污泥法。
与传统污水处理工艺不同，SBR技术采用时间分割的操作方式替代空间分割的操作方式，非稳定生化反应替代稳态生化反应，静置理想沉淀替代传统的动态沉淀。
它的主要特征是在运行上的有序和间歇操作，SBR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。
SBR工艺优点：
①理想的推流过程使生化反应推动力增大，效率提高，池内厌氧、好氧处于交替状态，净化效果好；
②耐冲击负荷，池内有滞留的处理水，对污水有稀释、缓冲作用，有效抵抗水量和有机污物的冲击；
③工艺过程中的各工序可根据水质、水量进行调整，运行灵活；
④处理设备少，构造简单，便于操作和维护管理。
SBR工艺的缺点：
①反应器容积利用率低；
②水头损失大；
③如采用人工操作，会出现因进出水工序操作繁锁，曝气板容易堵塞。
4.1.2厌氧处理工艺
厌氧生物处理技术是在厌氧条件下，兼性厌氧和厌氧微生物群体将有机物转化为甲烷和二氧化碳的过程。
在厌氧生物处理的过程中，复杂的有机化合物被分解，转化为简单、稳定的化合物，同时释放能量。
其中，大部分的能量以甲烷的形式出现，这是一种可燃气体，可回收利用。
同时仅少量有机物被转化而合成为新的细胞组成部分，故相对好氧法来讲，厌氧法污泥增长率小得多。
厌氧法及适用于高浓度有机废水，又适用于中、低浓度有机废水。
同时厌氧法可降解某些好氧法难以降解的有机物。
厌氧处理的优点:
①低营养要求（对N、P要求很低）；
②污泥稳定性良好,具有良好的脱水性能,有益于污泥的最终处置；
③厌氧污泥可以在不严重影响其活性和其他重要特性的情况下被保持很长时间。
厌氧处理的缺点:
①厌氧微生物对pH、温度和毒性等环境条件极其敏感；
②反应过程会产生恶臭味的气体。
4.1.3厌氧-好氧组合工艺
（1）酸化—SBR法：
其主要处理设备是酸化柱和SBR反应器。
这种方法在处理啤酒废水时，在厌氧反应中，放弃反应时间长、控制条件要求高的甲烷发酵阶段，将反应控制在酸化阶段。
酸化—SBR法优点：
①由于反应控制在水解、酸化阶段反应迅速，故水解池体积小；
②酸化—SBR法处理高浓度啤酒废水效果比较理想，去除率均在94%以上，最高达99%以上；
③对于污泥的降解功能完全和消化池一样，产生的剩余污泥量少；
④不需要收集产生的沼气，简化了构造，降低了造价，便于维护，易于放大。
酸化—SBR法缺点：
①酸化—SBR法处理中高浓度啤酒废废水，酸化至关重要，酸化效果的好坏直接影响SBR反应器的处理效果，有机物去除主要集中在SBR反应器中；
②
酸化—SBR法处理啤酒废水受进水碱度和反应温度的影响，最佳温度是24℃，最佳碱度范围是500～750mg/L。
（2）内循环UASB反应器＋氧化沟工艺：
此工艺采用厌氧和好氧相串联的方式，厌氧采用内循环UASB技术，好氧处理为了降低土建费用，采用氧化沟工艺。
本处理工艺的关键设备是UASB反应器。
该反应器是利用厌氧微生物降解废水中的有机物，其主体分为配水系统，反应区，气、液、固三相分离系统，沼气收集系统四个部分。
厌氧微生物对水质的要求不象好氧微生物那么宽，最佳pH为6.5－7.8，最佳温度为35℃－40℃，这就要求废水进入UASB反应器之前必需进行酸度和温度的调节。
内循环UASB技术是在普通UASB技术的基础上增加一套内循环系统，它包括回流水池及回流水泵。
UASB反应器的出水水质一般都比较稳定，在回流系统的作用下重新回到配水系统。
内循环UASB反应器＋氧化沟工艺优点：
①采用内循环UASB反应器＋氧化沟工艺处理啤酒废水是可行的，其运行结果表明COD总去除率高达95％以上；
②由于采用的是内循环UASB反应器和氧化沟工艺串联组合的方式，可根据啤酒生产的季节性、水质和水量的情况调整UASB反应器或氧化询处理运行组合，以便进一步降低运行费用。
（3）UASB—好氧接触氧化工艺：
此处理工艺中主要处理设备是上流式厌氧污泥床和好氧接触氧化池，处理主要过程为：
废水经过转鼓过滤机，转鼓过滤机对SS的去除率达10%以上，随着麦壳类有机物的去除，废水中的有机物浓度也有所降低。
调节池既有调节水质、水量的作用，还由于废水在池中的停留时间较长而有沉淀和厌氧发酵作用。
由于增加了厌氧处理单元，该工艺的处理效果非常好。
好氧处理对废水中SS和COD均有较高的去除率，这是因为废水经过厌氧处理后仍含有许多易生物降解的有机物。
UASB—好氧接触氧化工艺优点：
①该工艺处理效果好、操作简单、稳定性高；
②上流式厌氧污泥床和好氧接触氧化池相串联的啤酒废水处理工艺具有处理效率高、运行稳定、能耗低、容易调试和易于每年的重新启动等特点；
③整个工艺对COD的去除率达96.6%，对悬浮物的去除率达97.3%～98%。
（4）UASB+SBR法：
本处理工艺主要包括UASB反应器和SBR反应器。
将UASB和SBR两种处理单元进行组合，所形成的处理工艺突出了各自处理单元的优点，使处理流程简洁，节省了运行费用，而把UASB作为整个废水达标排放的一个预处理单元，在降低废水浓度的同时，可回收所产沼气作为能源利用。
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。
UASB+SBR法处理工艺优点：
①节约废水处理费用，UASB取代原水解酸化池作为整个废水达标排放的一个预处理单元，削减了全部进水COD的75%，从而降低后续SBR池的处理负荷；
②节约污泥处理费用，废水经过UASB处理后，75%的有机物被去除，使SBR处理负荷大大降低，产泥量相应减少；
③投资、运行费用低；
④处理啤酒废水时流程简单，安全操作、维修方便；
⑤工艺调节灵活，可使用不同规模的啤酒废水处理厂。
4.2小结
综上各种处理方法的比较，结合该啤酒厂废水主要来自麦芽车间，糖化车间，发酵车间，罐装车间，这些车间废水水质、水量在随季节波动较大，含有多种氨基酸、醇、酵母菌等特点以及北京市的基本资料，本设计采用厌氧-好氧结合法中的UASB+SBR法。
此法在处理高浓度啤酒废水是能培养出具有良好沉降性能的厌氧颗粒污泥，颗粒污泥形成的同时厌氧细菌不断繁殖积累，较多的污泥负荷时的细菌获得充足的营养物质。
使用该工艺处理降低处理成本，又能产生经济效益，其处理效果稳定，系统运行简单费用低，而且厌氧处理系统中产生的沼气有综合利用价值，能实现污水处理资源化。
啤酒废水中的高浓度有机物质为UASB运行提供有利条件。
4.3工艺流程
沼气
进水泵出水
泥饼
带有控制点的工艺流程图见附图1
5.物料衡算
5.1COD衡算
表5-1COD衡算
名称
进水/C1
沉砂池/C2
UASB/C3
SBR/C4
出水COD/mg/L
1520
228
65
去除率/%
5
85
72
去除率
5.2BOD5衡算
表5-2BOD5衡算
出水BOD5/mg/L
855
111.2
18
87
84
5.3SS衡算
表5-3SS衡算
格栅/C2
沉砂池/C3
UASB/C4
SBR/C5
出水SS/mg/L
120
60
36
22
70
50
30
去除率=
6.构筑物的选型
6.1格栅
6.1.1格栅的分类
表6-1格栅的分类
分类依据
分类
按格栅栅条间距的大小不同
粗格栅、中格栅和细格栅
按格栅的清渣方法
人工格栅、机械格栅和水力清除格栅
按格栅构造特点不同
抓耙式、循环式、弧形、回转式、转鼓式、旋转式、齿耙式和阶梯式等
6.1.2格栅的选型
（1）中格栅
按栅条净间隙，可分为粗格栅（50-100mm）、中格栅（10-40mm）、细格栅（1.5-10mm）三种，根据啤酒废水的性质及废水中SS为400mg/L，本工艺选择中格栅。
中格栅结构图见附图2
（2）机械格栅
每日栅渣量（W）:
（6-1）
式中：
Qmax-----------设计流量，m3/s；
W1----------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；
----------污水流量变化系数，此处取1.8。
设计流量Q=4000m3/d=0.046m3/s，总变化系数取1.8，最大设计流量：
故应采用机械清渣。
（3）回转式格栅
表6-2常用格栅机适用范围及特点
类型
适用范围
优点
缺点
臂式格栅机
中等深度的宽大格栅
维护方便、寿命长
构造较复杂、耙齿与栅条对位较难
链式格栅机
深度不大的中小型格栅，主要清除长纤维、带状物
构造简单、占地小
杂物可能卡住链条和链轮
钢绳式格栅机
固定式适用于深度范围大的中小型格栅，移动式适用于宽大格栅
适用范围广、检修方便
防腐要求高、检修时需停水
回转式格栅机
深度较小的中小型格栅
结构简单、动作可靠、检修容易、重量轻。
制造要求高、占地较大
回转式格栅主要有驱动装置、机架、链轮、链条、耙齿、清污装置及弹性过载保护装置等组成。
它可连续自动拦截清除污水中各种杂质。
回转式格栅结构紧凑，运转平稳，操作简便，自动卸料，是一种理想的、必要的泵前除污设备。
回转式格栅连续旋转运动，耙齿将污水中固体悬浮物截留，当截留物输送到设备上部时，耙齿改变运动方向，固体杂物自行落下，粘在耙齿上的杂物依靠清污机构的橡胶刷反向运转将其清除干净。
过载时，弹簧下压，接近板靠近接近开关，使电机停止运转。
本工艺选择回转式格栅。
6.2沉砂池
沉砂池的设置目的就是去除污水中泥沙、煤渣等相对密度较大的无机颗粒，以免影响后续处理构筑物的正常运行。
沉砂池分为平流式沉砂池、竖流式沉砂池、曝气式沉砂池和旋流式沉砂池。
平流式沉砂池构造简单，除砂效果好，本设计采用平流式沉砂池。
6.2.1沉砂池的分类
沉砂池主要有平流沉砂池、曝气沉砂池、旋流沉砂池等。
（1）平流式沉砂池
平流式沉砂池是早期污水处理系统常用的一种形式，它具有截留无机颗粒效果较好、构造较简单等优点，但也存在流速不易控制、沉砂中有机性颗粒含量较高、排砂常需要洗砂处理等缺点。
（2）曝气沉砂池
曝气沉砂池是一长形渠道，沿渠壁一侧的整个长度方向，距池底60-90cm处安设曝气装置，在其下部设集砂斗，池底有i=0.1-0.5的坡度，以保证砂粒滑入。
由于曝气作用，废水中有机颗粒经常处于悬浮状态，砂粒互相摩擦并承受曝气的剪切力，砂粒上附着的有机污染物能够去除，有利于取得较为纯净的砂粒。
在旋流的离心力作用下，这些密度较大的砂粒被甩向外部沉入集砂槽，而密度较小的有机物随水流向前流动被带到下一处理
升级会员 