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水污染控制工程课程论文
西南大学研究生
课程设计
考试科目环境工程设计
院、所、中心资源环境学院
专业或专业领域环境工程
研究方向水污染控制工程
级别2010
学年2010-2011
学期第一学期
姓名侯建平
学号112010320030001
类别全日制硕士
2010年12月25日
研究生院（筹）制
目录
1.概述2
2.设计依据2
3.污水水量、水质及排放标准3
3.1处理水量3
3.2污水水质3
3.3出水水质3
4.设计原则及范围3
4.1设计原则3
4.2设计范围4
5.工艺流程设计及说明4
5.1设计思想4
5.2工艺流程4
5.2.1格栅井7
5.2.2沉砂池7
5.2.3调节池8
5.2.4提升泵8
5.2.5UASB8
5.2.6生物接触氧化池8
5.2.7高效一体化气浮机9
6.工艺设计10
6.1格栅井：
11
6.2平流式沉砂池12
6.3调节池：
13
6.4UASB13
6.5生物接触氧化池14
6.6组合气浮机15
6.7污泥浓缩池15
7.主要经济指标（略）16
某酒厂酿酒废水治理方案
1.概述
白酒是一种含有较高酒精浓度的无色透明的饮料酒，是利用淀粉质原料和糖质原料经过发酵、蒸馏而制成，根据原料和工艺的不同，具有各自独特的风味，近年来，随着人民生活水平的提高，白酒的需求量增大，全国各大酒厂纷纷扩建，增加产量，以满足市场的需求。
白酒生产工艺：
我国白酒生产大多数以高梁、小麦、玉米等作为原辅料，经过四道基本工序酿制而成，即原料的预处理、糖化发酵、蒸馏出酒、装瓶。
白酒的发酵工艺有固态发酵法、半固态发酵法和液态发酵法。
酿酒工业的污染以水的污染最为严重，生产过程的废水主要来自蒸馏发酵成熟醪后排出的酒精糟；生产设备的洗涤水、冲洗水，以及蒸煮、糖化、发酵、蒸馏工艺的冷却水等。
白酒生产过程中排出大量有机废水，如直接排放将对环境造成污染。
2.设计依据
法规、标准、规范：
《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级标准
《城市区域环境噪声标准》（GB3096-1993）
《环境空气质量标准》（GB3095-1996）
《建筑给排水设计规范》（GB50015-2003）
《给水排水工程构筑物结构设计规范》（GB50069-2002）
《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）
《砌体结构设计规范》（GB50003-2001）
《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）
《建设工程项目管理规范》（GB/T60326-2001）
3.污水水量、水质及排放标准
3.1处理水量
据估计该酒厂酿酒产生综合废水量为600m3/d，主要污染物为CODCr、BOD5、SS、PH等。
3.2污水水质
酿酒工业废水主要来自蒸馏发酵成熟醪后排出的酒精糟，生产设备的洗涤水、冲洗水，以及蒸煮、糖化、发酵、蒸馏工艺的冷却水等。
经查阅国内同类型酿酒生产企业综合废水污物产生情况，结合本项目特点，预估废水处理站进水水质如表1：
表1 进 水 水 质
污染物
CODcr
BOD5
SS
pH
色度
浓度mg/L
4000
2700
300
4.5
70倍
3.3出水水质
根据《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级标准的要求，1997年以后新建发酵酒精和白酒生产企业的废水排放执行表2新建企业的排放限值。
表2发酵酒精和白酒生产企业水污染物排放最高允许限值
污染物
CODcr
BOD5
SS
pH
色度
浓度mg/L
≤100
≤20
≤70
6～9
50倍
4.设计原则及范围
4.1设计原则
（1）根据污水特点，选用成熟可靠，行之有效，投资适中的工艺路线；
（2）处理工艺切合实际，安全适用，操作管理方便，具有较好的生产环境和劳动条件；
（3）在保证污水处理效果的前提下，合理利用土地，减少占地面积；
（4）合理选用设备和材料，确保设施长期、安全、稳定运行；
（5）严格控制项目废气无组织排放，并采取积极有效的措施避免二次污染；
（6）达到规定的废水排放标准。
4.2设计范围
（1）生产废水处理的工艺设计；
（2）污水处理站内给排水系统的设计；
5.工艺流程设计及说明
5.1设计思想
该项目产生废水主要来自于蒸馏发酵成熟醪后排出的酒精糟，生产设备的洗涤水、冲洗水，以及蒸煮、糖化、发酵、蒸馏工艺的冷却水等。
它的有机物含量较高，COD在4000mg/L左右，BOD∕COD>0.6，可生化性较好。
同时该项目对污水的排放要求是达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级标准，结合本工程污水的特点，在确保污水经处理后达标的前提下，同时兼顾稳定和经济因素，对该项目污水处理，采取“沉砂池格栅+调节+UASB+生物接触氧化+高效一体化气浮机”等技术组成的处理工艺路线。
5.2工艺流程
图1酿酒厂废水处理工艺流程图
上流式厌氧污泥反应器（UASB）技术在国内外已经发展成为厌氧处理的主流技术之一，在UASB中没有载体，污水从底部均匀进入，向上流动，颗粒污泥（污泥絮体）在上升的水流和气泡作用下处于悬浮状态。
反应器下部是浓度较高的污泥床，上部是浓度较低的悬浮污泥层，有机物在此转化为甲烷和二氧化碳气体。
在反应器的上部有三相分离器，可以脱气和使污泥沉淀回到反应器中。
UASB的COD负荷较高，反应器中污泥浓度高达100—150g/L，因此COD去除效率比普通的厌氧反应器高三倍，可达80%～95%。
生物接触氧化法是生物膜法的一种，属于好氧生化处理工艺。
整个系统由池体、填料、曝气设备等组成。
好氧生化法是细菌及菌类的微生物、后生动物等一类的微型动物在填料载体上生长繁殖，微生物摄取污水中的有机物作为养份，吸附分解污水中的有机物，微生物不断新陈代谢，保持活性，从而使污水得以净化。
在溶解氧和食物都充足的情况下，微生物繁殖十分迅速，生物膜逐渐增厚，溶解氧和污水中的有机物凭借扩散作用，被微生物利用。
当生物膜达到一定厚度时，氧气无法向生物膜内部扩散，好氧菌死亡，而兼性细菌和厌氧菌开始大量繁殖，形成厌氧层，利用死亡的好氧菌为基质，并在此基础上不断繁殖厌氧菌，经过一段时间后在数量上开始下降，加上代谢气体的逸出，使生物膜大块脱落。
在脱落的生物膜表面新的生物膜又重新发展起来，在接触氧化池内，由于填料表面积大，所以生物膜发展的每一个阶段都是存在的，使去除有机物的能力稳定在一个水平上。
接触氧化工艺的主要优点如下：
①体积负荷高，处理时间短，节约占地面积。
生物接触氧化法的体积负荷最高可达3～6kgBOD（m3•d），污水在池内停留时间最短只需0.5～1.5h。
同样体积的设备，生物接触氧化的处理能力高出几倍，处理效率高，所以节约占地面积。
②生物活性高。
由于曝气系统设置在填料之下，不仅供氧充分而且对生物膜起到扰动作用，加速生物膜的更新，大大提高生物膜的活性。
曝气形成的紊流使得生物膜不断的连续的与污水中有机物接触，避免形成死角。
经过我们在类似工程中的检测，同样湿重的丝状菌生物膜，其好氧速率比活性污泥法高1.8倍。
③微生物浓度高，一般的活性污泥法的污泥浓度为2～3g/L，微生物在池中处于悬浮状态；而接触氧化池中绝大多数微生物附着在填料上，单位体积内水中和填料上的微生物浓度可达到10～20g/L。
由于生物接触氧化工艺的微生物浓度高，所以有利于提高容积负荷，从而降低占地面积。
④污泥产量低。
⑤出水水质好而且稳定。
在进水短期发生变化时，出水水质受的影响很小，而且生物膜活性恢复快，适合短期间断运行的需要。
⑥运行管理方便
5.2.1格栅井
由于酿酒废水中可能含有一定量的漂浮物，该部分物质一般难以溶解于水，如果进入后续处理工艺将将加大后续处理工艺处理负荷，同时该部分漂浮物一般为酒糟之类物质，具有再利用价值，可用于动物养殖等，所以在格栅井内设置粗细机械格栅各一道，格栅收集的物质用于二次利用，提高污水处理综合利用价值，符合当今社会倡导低碳环保的生活理念，同时以防堵塞管道，保证后续处理单元的正常运行，减轻后续处理单元的负荷，防止阻塞排泥管道。
5.2.2沉砂池
由于在酿酒生产工艺中采取的原料一般为玉米、木薯等农产物，在生产过程中不可避免的将带来一定量的泥沙，如果对这些泥沙不予以去除，必将沉淀在污水处理系统中，天长日久将严重妨碍污水处理系统的运行，甚至将导致整个污水处理系统瘫痪，所以在格栅井后设立沉沙池，去除污水中的泥沙。
沉砂池选用平流式沉砂池，它的平面为长方形，主体部分，实际是一个加宽、加深了的明渠，由入流渠、沉砂区、出流渠、沉砂斗等部分组成，两端设有闸板以控制水流。
在池底设置1~2个贮砂斗，下接排砂管。
设计流速为0.15-0.3m/s，停留时间应大于30秒。
沉砂含水率为60%，容重1.5t/m3。
采用重力或水力提升器排砂。
5.2.3调节池
由于在不同的时间段内，污水排放的水量、水质不均匀，为保证后续处理连续运行，因此设计一调节池来贮存污水和均匀水质。
调节池同时还具有降低污水温度的功效，由于酿酒生产排放的废水均有一定的温度，必须经过一定降温将温度保持在35~38℃，便于UASB的工作，同时还具有一定水解酸化的作用。
污水中的悬浮物质在此沉淀，水解酸化菌对污水进行初步的分解，还可达到脱氮效果。
该池主要达到几个目的：
A.调节水量，均衡水质；
B.降低污水温度；
C.污水在调节池中进行初步的分解；
D.将污水中悬浮颗粒杂质分解为溶解性有机质，将大分子有机物分解为小分子有机物。
5.2.4提升泵
提升泵的功能是调节水位，为UASB均匀配水提供动力支持。
5.2.5UASB
上流式污泥床反应器（UASB），该技术属高效厌氧处理工艺，具有有机负荷高，可达10kgCOD/kgMLSS.d以上；COD等降解率高，可达80%~95%；带专门的三相分离器，水、泥、气分离效果好，克服了传统厌氧工艺泥、水分离困难的缺陷。
5.2.6生物接触氧化池
生物接触氧化系统，结合了生物膜法和活性污泥法的综合特点，适宜于废水的二级处理及深度处理。
生物相丰富，产泥量低，同时无污泥膨胀隐患；装置中生物量较高，因而容积负荷也随之提高，容积较小，占地更省；同时因无需保持污泥悬浮而比活性污泥法更省运行费。
5.2.7高效一体化气浮机
本方案工艺中采用了组合气浮净水设备，组合气浮净水设备的基本原理分为两步，首先是投加的药剂（一般采用铝盐或铁盐）和废水中有害物质发生混合絮凝反应，形成微絮体矾花，在高分子助剂（PAM）的作用下，形成粗粒大矾花，达到了处理效果。
其次是当粗颗粒大矾花与溶气水接触后，被微米级微气泡沾附，悬浮物固体周围沾附大量微气泡后视比重减少而上浮至液面，完成了固液分离过程。
由于大量微气泡的上浮逸出，不断压缩液面上的浮渣层，使进一步浓缩，含水率大大降低，有利于下一步的浮渣固化处置。
浓缩后的浮渣经刮泥机定期排出，净化后的清水自流入清水箱，一部分供溶气水泵抽吸制备溶气水；其余水再经过滤设备深度净化后排放。
定期排出的浮泥渣，实际上是有害物质的浓缩物，在经脱水固化后送垃圾处理场妥善处置。
组合气浮净水设备以气浮为主，将物化处理流程中的几个独立单元（混合反应器、气浮分离器、射流溶气器、释放器、电控箱等）组合在同一设备中，具有以下明显优点：
a）结构紧凑，占地面积小，降低了工程造价。
b）先进的射流溶气器，溶气效率高，停留时间小于1分钟。
c）先进的机械调节溶气释放器，有效地克服了释放器堵塞问题。
d）改进完善了溶气水系统，获得了高质量的溶气水，经释放器产生了微米级密集微气泡，提高了气浮效率。
e）释放器安装在气浮槽外部，结构新颖，操作简单，维修方便，使用寿命长。
f）采用先进科研成果提高了处理效率。
g）该设备带有集中电控箱，可以自动控制溶气水系统，并设有过滤水泵和刮泥机的集中控制。
该设备自备清水箱，可经溶气水泵直接抽吸清水箱的水制备溶气水，不需自来水，节约了水资源。
同时还可通过PAM、PAC的络合作用降低污水中的色度，确保排放的污水色度达标。
6.工艺设计
设计流量：
处理水量：
Qd=600m3/d；小时流量：
Qh=25m3/h；Q=0.007m3/s。
根据预估值，设计进水水质：
CODcr≤4000mg/L，BOD≤2700，SS≤300mg/L，废水pH值为4.5，色度70倍。
设计出水水质：
CODcr≤500mg/L，BOD≤300，SS≤400mg/L，出水pH值为6～9，色度50倍。
本设计的工艺单元包括：
格栅池、沉砂池、中和调节池、高效UASB反应器、缺氧池、生物接触氧化池、高效一体化气浮机、污泥浓缩池等。
具体结构如下：
6.1格栅井：
1）栅条的间隙数（n）
本项目Q=0.007m3/s，设计Kz=2。
设栅前水深h=0.4m，过栅流速v=0.6m/s，栅条间隙宽度b=0.025,格栅倾角
。
n=
（个）
可取n=10的机械格栅。
2）栅槽宽度（B）
设栅条宽度S=0.01m,
B=S（n-1）+bn=0.01×（2-1）+0.025×2=0.06（m）
取B=0.5m的机械格栅。
3）栅后槽总高度（H）
计算水头损失h0=
=0.0026（m）
通过格栅的水头损失h1=h0k=0.008（m）
设栅前渠道超高h2=0.3m
H=h0+h1+h2=0.31（m）
——阻力系数，
；
k——系数，格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数，一般采取3，
g——重力加速度（m/s2）
由于加大格栅宽度，加大格栅栅数，所以水头损失完全忽略不计。
4）栅槽总长度（L）
进水渠道渐宽部分的长度l1,设进水渠宽B1=0.15,其渐宽部分展开角度
l1=
0.486（m）
栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度l2
l2=l1/2=0.243（m）
栅槽总长度L=l1+l2+0.5+1.0+（h0+h2）/tan
=2.26（m）
综上，格栅井几何尺寸取L×B×H=2.5×0.5×0.8m。
根据项目具体情况，安置栅距0.025m机械格栅一道。
6.2平流式沉砂池
1）平流式沉砂池的长度L，设v=0.25m/s，t=30s，
L=vt=0.25×30=7.5（m）
2）水流断面积：
（m2）
3）池总宽度,设n=2格,每格宽度b=0.4m,B=nb=0.8（m）
4）有效水深，h2=A/B=0.056/0.8=0.07（m）
5）沉砂室所需容积，设T=2d，
（m3）
6）每格沉砂斗的容积，设每一分格有两个沉砂斗，V0=0.018（m3）
7）沉砂斗各部分的尺寸，设斗底宽a1=0.25m,斗壁与水平面的倾角为
，斗高h3=0.2m。
砂斗上口宽：
（m）,尘砂斗容积，V0=
（m3）（≈0.007m3）
8）沉砂室高度:
采用重力排,设池底坡度为0.06,坡向砂斗,
9）h3′=h3+0.06L2=0.2+0.06×2.65=0.51（m）
10）池总高度：
设超高0.3m,
H=h1+h2+h3′=0.3+0.056+0.51=0.866（m）（
11）验算最小流速：
在最小流速时，只有一格工作，vmax=Q/nwmin=0.004/1×0.4×0.056=0.18（m/s）>0.15m/s
综上，沉砂池的几何尺寸取：
L×B×H=7.5×0.4×0.9m，数量2个。
6.3调节池：
调节池的功能是调节水量、均衡水质，使各处理单元构筑物在最佳工况点运行，减少后续处理的冲击负荷；均衡水量，解决进水不均匀与处理构筑物规模恒定之间的矛盾。
1）设计污水在调节池中的水力停留时间为4小时，则池容积V
V=Qt=25×4=100m3
2）有效水深h取3.2m，则调节池的面积A
A=V/h=100/3.2=31.5（m2）
3）池子的平面尺寸
采用L×B=7×4.5m
4）池子的总高H,设超高h1=0.7m,
H=h+h1=3.2+0.7=3.9（m）
5）调节池的几何尺寸:
L×B×H=5.0×5.0×5.0m
池体采用非承重钢筋混凝土结构。
6.4UASB
UASB池的功能是使废水得到全面的净化，基本达到排放标准。
本设计池体采用矩形UASB；三相分离器上下两层折板型集气罩组成；配水采用分支式配水方式；出水采用三角堰；填料选用交叉流型滤料；污泥排放采用定时排放，周排泥1～2次，沿池纵向多点排泥。
UASB池结构如图所示：
1）反应区容积V容积负荷取6.4kgCOD/（m3·d），则反应区容积V为：
m3
2）反应区表面积A，反应器高度H取5，则反应区面积为：
A=V/H=375/5=75m2
取反应区宽5m,则长为15m，分三格建设。
3）水利停留时间HRT,由V=Q/A=H/HRT得，反应器的上升流速V=0.333m/h,水利停留时间HRT=15小时。
4）溶解性COD去除率E，交叉流型滤料的Sk=1.0，m=0.55
E=100[1-Sk（HRT）-m]=77%
5）池体的几何尺寸L×B×H=15×5×5m，分三格建设。
池体采用非承重钢筋混凝土结构。
6.5生物接触氧化池
接触氧化池的功能是利用好氧微生物的新陈代谢作用将污水中的有机污染物分解，达到污水净化目的。
1）处理前废水BOD5为2700mg/L,UASB去除率为77%，前续处理去除3%，则接触氧化池进水BOD5为540mg/L，容积负荷为1.5kgBOD5/m3d，则接触氧化池容积为：
（m3）
2）设计有效水深（填料区）为3.2m，则池子面积为A=65m2,
池子平面尺寸采用L×B=14.4×4.8m，分三格设置，每格尺寸为：
L×B=4.8×4.8m。
3）接触时间
T=208/600×24=8.32（h）
4）取下部布水管安装高度0.5m,下部布气管安装高度（距池底）0.2m，设计保护高度0.3,则接触氧化池的总高度H为4m.
5）填料
填料区高度为3.2m,（有效水深），填料选用弹性生物填料，充填率取75%，填料支架尺寸选用1.5m×1.5m×1.5m.
供气量：
取气水比20：
1，则供气量Q气=600×20=12000m3/d
工艺设备：
罗茨风机2台，1用1备，单台风量Q=50m3air/h,风压h=5.0m。
池体采用非承重钢筋混凝土结构。
6.6组合气浮机
处理水量：
Q=25.0m3/h。
设备数量：
1套。
设备尺寸：
L×B×H=5.70×2.50×2.00m。
总装机容量：
6.5kw。
混凝剂投加量：
暂按50mg/L考虑，准确投加量需在调试运行中具体确定。
处理后的污水进入调节池2进行进一步生化处理。
6.7污泥浓缩池
设计参数，剩余活性污泥量Q=100m3/d，含水率P1=99.4%，污泥浓度是6g/l，浓缩后含水率P2=97%，污泥浓度30g/l.
1）采用重力浓缩池，污泥浓缩的固体通量M取28kg/m2d,浓缩池面积：
A=QC/M=100×6/28=21.43m2
2）污泥浓缩池的直径D=
=5.22m
取5.4m,则A=22.9m2
3）污泥浓缩池工作部分的高度,取污泥浓缩时间为T=12小时，有效高度H=TQ/24A=12×100/（24×22.9）=2.2m，则浓缩池总高度为2.9m.
4）浓缩后污泥体积：
m3
7.主要经济指标（略）
附图：
附图1平面布置图
附图2高程布置图
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