绍兴市古越酒厂废水处理工艺设计毕业论文设计说明书.docx
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绍兴市古越酒厂废水处理工艺设计毕业论文设计说明书
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内蒙古科技大学
本科生毕业设计说明书
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绍兴市古越酒厂废水处理工艺设计
摘要
本设计为某黄酒废水处理设计，设计程度为初步设计。
黄酒废水水质的主要特点是含有大量的有机物，属高浓度有机废水，故其生化需氧量也较大。
该啤酒废水处理厂的处理水量为3000
，不考虑远期发展。
原污水中各项指标为：
BOD浓度为5500mgL，COD浓度为7200mgL，SS浓度为4175mgL，PH为4.14。
经分析知该处理水质属易生物降解又无明显毒性的废水，可采用两级生物处理以使出水达标。
一级处理主要采用物理法，用来去除污水中的悬浮物质和无机物。
二级处理主要采用生物法，包括厌氧生物处理法中的UASB法和好氧生物处理法中的SBR法，可有效去除污水中的BOD、COD。
本设计工艺流程为：
废水→格栅→污水提升泵房→平流沉淀池→调节池→UASB反应器
→SBR池→出水
因该废水BOD值较大，不经处理会对环境造成巨大污染，故要求处理后的排放水要严格达到国家二级排放标准，即：
BOD≤30mgL，COD≤150mgL，SS≤70mgL，PH6～9。
整个工艺具有总投资少，处理效果好，工艺简单，占地面积省，运行稳定，能耗少的优点。
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………关键词：
废水高浓度有机废水UASBSBR
ShaoxingYueWineryWastewater
WreatmentWrocessWesign
Abstract
Thisdesignforawinewastewatertreatmentdesign,designforthepreliminarydesignlevel.Themainfeaturesofwastewaterqualitywineisrichinorganicmatter,aorganicwastewater,sotheBODaswell.Thebrewerywastewatertreatmentplantswateris3000,withoutregardtolong-termdevelopment.Indicatorsintherawsewageas:
BODconcentrationof5500mgL,CODconcentrationof7200mgL,SSconcentrationof4175mgL,PH4.14.
Theanalysisoftheprocesswaterisknowntoreadilybiodegradablenoobvioustoxicwaste,canbetwobiologicaltreatmenttoeffluentstandards.Aprocessmainlyusesphysicalmethod,usedtoremovesuspendedmatterinsewageandinorganic.Mainlybiologicalsecondarytreatment,includingbiologicaltreatmentinanaerobicUASBandaerobicbiologicaltreatmentmethodintheSBRmethodcaneffectivelyremovesewageBOD,COD.Thedesignprocess:
Wastewater→grill→advectionsedimentationtank→regulationpool→UASBreactor→SBRtank→water
BecauseoftheeffluentBODvaluesgreaterwithouttreatmentwouldcauseenormousenvironmentalpollution,andcalledforthetreatedeffluenttostrictlymeetthenationalemissionstandards,namely:
BOD≤30mgL,COD≤150mgL,SS≤70mgL,PH6~9.
Thewholeprocessareaofprovincial,stableoperation,lowenergyconsumptionadvantages.
Keywords:
WinewastewaterHighconcentrationorganicwastewaterUASBSBR
概述
研究目的与意义
黄酒是我国的民族特产，也称为米酒（ricewine），属于酿造酒，在世界三大酿造酒（黄酒、葡萄酒和啤酒）中占有重要的一席。
酿酒技术独树一帜，成为东方酿造界的典型代表和楷模。
其中以浙江绍兴黄酒为代表的麦曲稻米酒是黄酒历史最悠久、最有代表性的产品；山东即墨老酒是北方粟米黄酒的典型代表；福建龙岩沉缸酒、福建老酒是红曲稻米黄酒的典型代表。
黄酒以大米、黍米为原料，一般酒精含量为14%—20%，属于低度酿造酒。
黄酒含有丰富的营养，含有21种氨基酸，其中包括有特中未知氨基酸，而人体自身不能合成必须依靠食物摄取8种必需氨其酸黄酒都具备，故被誉为“液体蛋糕”。
黄酒行业的迅速发展，同时也带来了环境污染问题的日趋严重。
黄酒生产排出的废水有机物污染物含量高，耗氧量大，未经处理排入江河将严重污染水体，给工农业生产、居民生活及水产养殖等造成严重威胁。
其中废水污染物的成分大部分为可生化降解的有机物，低碳醇、脂肪酸含量大，这部分物质需经驯化方为生物所氧化。
废水中所含戊醇属高度阻抗物质，不能被生物氧化。
小剂量持续地侵入人体，经过相当长的时间才显露出对人体的慢性危害或远期危害，甚至影响到子孙后代。
常用污水的处理方法
目前全国各大厂家使用以下几种工艺处理黄酒废水：
（1）厌氧-好氧-物化三级处理工艺；
（2）好氧-物化二级处理工艺；（3）固态发酵工艺；（4）UASB-CASS工艺；（5）一体化曝气工艺。
其中UASB-CASS工艺对高浓度有机废水去除率较高，工艺简单，操作方便，且费用较低，适合季节性生产厂家。
拟选用的设计流程
UASB--SBR法流程
因为只用UASB处理黄酒废水，出水的COD5仍然打不到废水排放标准，故将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。
采用该工艺既降低处理成本，又能产生经济效益。
图1.1绍兴黄酒废水处理工艺流程
UASB--接触氧化工艺流程
该工艺处理效果好、操作简单、稳定性高。
上流式厌氧污泥床和好氧接触氧化池相串联的黄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。
只要投加占厌氧池体积13的厌氧污泥菌种，就能够保证污泥菌种的平稳增长。
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%，该工艺非常适合在黄酒废水处理中推广应用。
图1.2绍兴黄酒废水处理工艺流程
预计处理效果
设计排放废水量为3000m3d，COD7200mgL，PH值约为6。
废水经处理后，要求达到《污水综合排放标准》（GB8978—1996）的一级标准，其主要水质指标见表1.1。
表1.1废水水质及排放标准
项目
CODCr（mgL）
BOD5（mgL）
SS（mgL）
pH
原水
1500～3000
800～1600
250～1200
5～11
排放标准
≤100
≤30
≤70
6～9
注：
该废水中的酵母、酒糟经过回收和综合利用，故COD、BOD含量降低。
废水处理构筑物设计与计算
格栅的设计计算
格栅的作用
格栅是由一组（或多组）相平行的金属栅条与框架组成。
倾斜安装在进水的渠道，或进水泵站集水井的进口处，以拦截污水中粗大的悬浮物及杂质。
在排水工程中，格栅是用来去除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。
格栅设计参数
采用细格栅，栅条间隙d=7mm=0.007m；
栅前水深h=0.5m；过栅流速v=0.3ms；
安装倾角α=60°；设计流量Q=3000m3d=0.035m3s。
设计计算
图2.1格栅计算草图
1、栅条间隙数
（2-1）
式中：
Q-------------设计流量，m3s；
α-------------格栅倾角，°，取α=60°；
e-------------栅条间隙，m；
-1）+en（2-2）
式中：
S--------------栅条宽度，m，取S=10mm=0.01m；
n--------------格栅间隙数；
b--------------栅条间隙，m。
B=0.01×（31-1）+0.007×31=0.507m
3、进水渠道渐宽部分长度
（2-3）
式中：
L1--------------进水渠道渐宽部分长度，m；
B--------------栅槽宽度，m；
B1--------------进水渠道宽度，m；
--------------进水渠展开角，°，一般取用20°。
4、栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度
L2=L12=0.3532=0.177m（2-4）
5、过栅水头损失
式中：
1、，一般采用0.6~0.9mmin。
2、一般按表面负荷计算，按水平流速校核。
最大水平流速：
初沉池为7mms；二沉池为5mms。
3、进出口处应设置挡板，高出池内水面0.1~0.15m。
挡板淹没深度：
进口处视沉淀池深度而定，不小于0.25m，一般为0.5~1.0m；出口处一般为0.3~0.4m。
挡板位置：
距进水口为0.5~1.0m；距出水口为0.25~0.5m。
4、池子进水端用穿孔花墙配水时，花墙距进水端池壁的距离应不小于1~2m，开孔总面积为过水断面积的6%~20%。
表2.1平流沉淀池进出水水质指标
水质指标
COD
BOD
SS
进水水质（mgL）
7200
5500
4175
去除率（%）
7
7
60
出水水质（mgL）
6696
5115
1670
设计计算
设计中采用两组平流沉淀池，一备一用，N=1，平均设计流量Q=3000m3d，即：
（2-8）
1、沉淀池表面积
式中
A--------------------沉淀池表面积，m2；
Q-------------------设计流量，m3s；
q'-------------------表面负荷，m3（m2，型号为QJB412-6203-480，三备一用。
将4台潜水搅拌机，分别安装在中间部位。
UASB反应器的设计与计算
设计说明
UASB，即上流式厌氧污泥床，集生物反应与沉淀于一体，是一种结构紧凑，效率高的厌氧反应器。
它的污泥床内生物量多，容积负荷率高，废水在反应器内的水力停留时间较短，因此所需池容大大缩小。
设备简单，运行方便，勿需设沉淀池和污泥回流装置，不需充填填料，也不需在反应区内设机械搅拌装置，造价相对较低，便于管理，且不存在堵塞问题。
设计参数及数据
1、参数的选取
设计参数选取如下：
Q=3000m3d=125m3=30个；
每个进水口负荷
；
可设3个圆环，最里面的圆环设5个孔口，中间设10个，最外围设15个，其草图见图2.2：
图2.2UASB反应器布水系统计算草图
①内圈5个孔口设计
服务面积：
S1=5
2.12=10.6m2
折合为服务圆的直径为：
（2-23）
用此直径用一个虚圆，在该圆内等分虚圆面积处设一实圆环，其上布5个孔口
则圆环的直径计算如下：
②中圈10个孔口设计
服务面积：
S2=10
2.12=21.2m2
合为服务圆的直径为：
则中间圆环的直径计算如下：
d2=5.2m
③外圈15个孔口设计
服务面积：
S3=15
2.12=31.8m2
折合为服务圆的直径为
则中间圆环的直径计算如下：
d3=7.8m
布水点距反应器池底120mm；孔口径15cm
4、三相分离器设计
（1）设计说明
UASB的重要构造是指反应器内三相分离器的构造，三相分离器的设计直接影响气、液、固三相在反应器内的分离效果和反应器的处理效果。
对污泥床的正常运行和获得良好的出水水质起十分重要的作用，根据已有的研究和工程经验，三相分离器应满足以下几点要求：
沉淀区的表面水力负荷<1.0m=2
设计水质如表
表2.3SBR反应器进出水水质指标
水质指标
COD
BOD
SS
进水水质（mgL）
1674
511.5
217.1
去除率（%）
95
95
75
出水水质（mgL）
83.7
25.6
54.3
反应池设计计算
1、每组曝气池容积
（2-29）
2、单组曝气池平面尺寸
式中
H-------------曝气池的有效水深，m，设计中取H=6.0m；
设每组曝气池长13m，宽6.5m，符合长宽比2:
1的要求。
实际平面尺寸F=13
6.5=84.5m2>83.3m2。
3、曝气池总高度
H'=H+
=6.0+0.5=6.5m
式中
-------------超高，m。
4、理论污泥产量
（2-30）
式中：
Q-------------设计流量，m3d；
C0-------------进水悬浮物浓度，mgL；
C1-------------出水悬浮物浓度，mgL；
P0-------------污泥含水率，%；
鼓风曝气系统设计计算
1、确定需氧量O2
O2=a′Q（S0-Se）+bˊXvV（2-31）
式中：
a'-------------活性污泥微生物每代谢1kgBOD所需的氧气kg数，一般采用0.42~0.53之间，本设计取a'=0.5；
Q-------------平均设计流量，m3d；
S0-------------进水BOD含量，gL；
Se-------------出水BOD含量，gL；
b'-------------每1kg活性污泥每天自身氧化所需要的氧气kg数，一般采用0.188~0.11，本设计取b'=0.15；
Xv-------------挥发性总悬浮物固体浓度，gL；
供氧速率为：
R=O224=2753.924=114.7kg，计算温度℃和曝气池水深，得空气管道系统的总压力损失为：
（2-37）
空气扩散器的压力损失为5.0kPa，则总压力损失为：
1.47kPa＋5.0＝6.47kPa
为安全起，设计取值为9.8kPa；
2.5空气管路计算表
编号
长度
L
（m）
空气
流量
Q
（m3h）
空气
流速
v
（ms）
管径
D
（mm）
配件
管段
当量
长度
L0
（m）
管段
计算
长度L0+L
（m）
压力损失
h1+h2
9.81
Pam
9.81
Pa
0--1
0.65
24.25
5.20
40.00
弯头
0.64
1.29
1.34
1.73
1--2
1.50
48.50
10.92
40.00
三通
0.38
1.88
5.91
11.11
2--3
1.50
97.00
13.75
50.00
四通、大小头
0.73
2.23
6.91
15.41
3--4
1.50
145.50
9.10
75.00
四通、大小头
1.19
2.69
1.80
4.84
4--5
1.50
194.00
12.21
75.00
四通
0.82
2.32
3.21
7.45
5--6
2.60
242.50
8.61
100.00
四通、大小头、弯头
3.61
6.21
11.50
71.42
6--7
2.60
485.00
7.52
150.00
三通、大小头
2.73
5.33
0.56
2.98
7--8
0.75
1212.50
11.10
200.00
四通、大小头
3.86
4.61
7.58
34.94
合计
149.88
空气扩散装置安装在距离池底0.3m处，曝气池有效水深为6.0m，空气管路内的水头损失按1.0m计，则空压机所需压力为：
（2-38）
由此条件可选择罗茨RF--290型鼓风机，转速980rmin，配套电机功率为220kw，风压P
68.6kPa，风量GS=129.4m3min。
选用两台，一用一备。
计量设备
计量设备的选择
污水处理中常用的计量设备有巴氏计量槽、薄壁堰、电磁流量计、超声波流量计、涡轮流量计等。
污水测量装置的选择原则是精度高、操作简单，水头损失小，不宜沉积杂物，其中以巴氏计量槽应用最为广泛，其优点是水头损失小，不易发生沉淀。
故本设计选用巴氏计量槽进行计量。
设计参数
1、计量槽应设在渠道的直线上，直线段长度不宜小于渠道宽度的8~10倍，在计量槽的上游，直线段不小于渠宽的2~3倍，下游不小于4~5倍。
当下游有跌水而无回水影响时，可适当缩短；
2、计量槽中心线应与中心重合，上下游渠道的坡度应保持均匀，但坡度可以不同；
3、当喉宽W=0.3~2.5m时，
为自由流，大于此数时为潜没流；
4、当计量槽为自由流时，只需计上游水位，而当其为潜没流时，则需要同时记录下游水位，涉及计量槽时，应可能做到自由流；
5、设计计量槽时，除计算通过最大流量时的条件外尚需计算通过最小流量时的条件。
设计计算
1、计量槽主要部分尺寸
（2-39）
式中
A1---------------渐宽部分长度，m；
b---------------喉部宽度，m，本设计中取b=0.4m；
A2---------------喉部长度，m；
A3---------------渐扩部分长度，m；
B1---------------上游渠道宽度，m；
B2---------------下游渠道宽度，m。
2、计量槽总长度
计量槽应设在渠道的直线段上，直线段的长度不应小于渠道宽度的8~10倍，在计量槽上游，直线段不小于渠宽的2~3倍，下游不小于4~5倍；
计量槽上游直线段L1为：
计量槽下游直线段长L2为：
计量槽总长L：
L=L1+A1+A2+A3+L2=9.28m
3、计量槽的水位：
当b=0.4m时，
（2-40）
式中
Q---------------过水流量，m3s；
H1--------------上有水深，m。
当b=0.3~2.5m时，
时为自由流；
；取H2=0.03m
4、渠道水力计算
过水断面积A：
湿周
：
水利半径R：
流速
：
水利坡度
：
（2-41）
式中
n---------------粗糙度，一般采用0.013；.
5、水厂出水管
采用钢筋混凝土圆管，流量Q=0.0347m3s，DN=300mm，v=0.493ms，i=1.3‰。
污泥部分各处理构筑物设计计算
浓缩池的设计计算
污泥浓缩的主要目的是降低污泥含水率、减少污泥体积。
浓缩减少的是污泥所含的间隙水，同时能改变其物理状态，减少池容积和处理所需的投药量，缩小用于输送污泥的管道和泵类的尺寸，以便进一步处置利用。
污泥浓缩的技术界限大致为：
活性污泥含水率可降至97%~98%，初次沉淀污泥可降至85%~90%。
浓缩方法分为重力浓缩、气浮浓缩和离心浓缩，其中重力浓缩应用最广。
本设计采用间歇式竖流式浓缩池。
设计参数
1、设计泥量
废水处理过程产生的污泥来自以下几部分：
（1）平流式沉淀池，Q1=125.16m3d,含水率95%；
（2）UASB反应器，Q2=217.94m3d,含水率98%；
（3）SBR反应器，Q3=21.32m3d,含水率98%。
总污泥量为：
Q=Q1+Q2+Q3=125.16+217.94+21.32=364.42m3d=15.18m3----------污泥贮泥池个数，一般采用2个，取n=2个；
----------污泥斗倾角，一般采用
=60°。
1、污泥贮泥池高度
（3-15）
式中
，电机功率11kW。
因此各污泥构筑物进出泥管的标高为：
各构筑物的污泥进出管的泥面标高见表4.6：
表4.6污泥处理构筑物进出泥管标高
序号
构筑物名称
进泥管标高（m）
出泥管标高（m）
出泥管压力标高（m）
1
SBR反应器
-2.233
2.667
2
浓缩池
7.267
0.667
6.067
3
贮泥池
5.667
0.067
4.467
工程概预算
污水厂概预算包括：
编造说明、总概预算书、单位工程概预算表以及主要设备和材料清单几部分组成。
单位工程概预算是具体确定单项工程内各个专业设计建设费用的文件，它是综合概预算的组成部分，是指由独立的施工条件，可以单独作为成本计算对象的专业性工程。
给水排水工程根据项目的性质、作用，可分为土建工程、设备安装工程、管道工程三种类型。
每项单位工程概预算，系由直接费、间接费、计划利润和税金等部分组成。
下面具体介绍一下各个费用包括的费用：
1、直接费是指直接用于建筑安装工程上的有关费用。
直接费由人工费、材料费、设备费、施工机械费用和其他直接费用等项目组成。
2、间接费由施工管理费和其他间接费组成。
编制概预算依据的基础资料
1、编制依据；
2、全国统一安装工程概预算定额1997版及设计任务书；
3、内蒙古地区建筑安装工程费用；
4、本地区市政工程相关文件及水文、地质、气象等条件；
5、设备价格费，按生产厂报价及工程建设全国机电设备1998年价格汇编计费；杂费按设备原价的7%计。
估算范围
污水处理厂污水处理工程，污泥处理工程，其他附属建筑工程，及其他公用工等。
另外包括部分厂外工程（供电
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