啤酒污水处理系统厌氧UASB处理工艺.docx

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啤酒污水处理系统厌氧UASB处理工艺

XXXXXXXX污水处理系统工程

投标文件

第一册技术部分

XXXXXXXX

1

公司简介

2设计基础资料

2.1项目概述

XXXXXXXX本着认真负责的精神，并结合丰富的工程实践经验，为XXXXXXXX设计一套技术先进可靠、一次性投资省、运行费用低、运行管理方便的水处理工程方案。

2.2设计要求

2.2.1废水水质及水量

按照甲方提供的水质水量指标，同时参考相关啤酒行业废水的水质情况，综合考虑，本方案设计的水质水量具体如下：

指标类别

单位

原水水质

CODCr

mg/L

≤3500

BOD5

mg/L

≤1600

SS

mg/L

≤550

水量：

污水处理总排放量为6000m3/d,250m3/h。

2.2.2出水水质要求

处理后的出水主要指标需达到GB19821－2005《啤酒工业污染物排放标准》中预处理排放标准，具体指标如下：

指标类别

单位

出水水质

pH

－

6～9

CODCr

mg/L

≤500（验收标准≤400）

BOD5

mg/L

≤300

SS

mg/L

≤400

3设计原则、规和围

3.1设计原则

Ø严格遵守国家及地方的环保法规，认真执行有关的技术规。

Ø设计工艺采用技术先进，运行可靠，操作管理简单的工艺，使先进性和可靠性有机结合起来。

水处理工艺与生产工艺密切配合，尽可能推行清洁生产，将排污量减少到最低。

Ø采用目前国成熟先进技术，尽量降低工程投资和运行费用。

Ø选用质量可靠的自动化仪表，以提高工程的自动化水平，使运行管理简单、方便，尽量减少操作人员，并保证处理效果。

3.2设计参考规、标准

工艺设计以及设备制造和材料参考以下相关规：

Ø《啤酒工业污染物排放标准》GB19821－2005

Ø《地表水环境质量标准》GB3838－2002

Ø《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918－2002

Ø《污水综合排放标准》GB8978－1996

Ø《室外排水设计规》GB50101-2005

Ø《给水排水工程构筑物结构设计规》GB50069-2002

Ø《污水处理设备通用技术条件》JB/T8938-1999

Ø《城市区域环境噪声标准》GB3096一1993

Ø《仪表供电设计规定》HG20509-92

Ø《自动化仪表选型规定》HG20507-92

Ø《电力装置的电气测量仪表装置设计规》GBJ63-90

3.3工程围

Ø工程围包括南北二线污水收集管网的设计及敷设；污水处理场界区与污水处理相关的构筑物、建筑物的总体设计；污水处理系统工艺设备及管道的采购、安装和调试；污水处理站操作人员的培训；污水处理系统的调试指导；协助招标方办理当地环保、劳动、消防、城建等职能部门开工、城建的一切手续；污水处理工程所在当地环保部门的验收及协助招标方办理与此工程相关的竣工手续。

Ø对于厌氧系统产生的沼气处理，本方案考虑两种措施，一是由沼气管道收集的沼气按照招标方的要求留出接口以供将来引入锅炉系统；二是设置沼气高空排放接口，但预留出接口以便将来建设方进行衔接。

4工程设计说明

4.1工艺选择

啤酒生产中的废水主要来自糖化、发酵、罐装等车间所排的废液及设备、管道洗涤水，地面冲洗水。

主要污染物有淀粉、蛋白质、酵母菌残体、酒花残渣。

残余啤酒、少量酒精及洗涤用碱，属于中浓度有机废水，虽然无毒，但易于腐败，且含有一定量的凯氏氮和磷，COD和SS均比较高，因此采用单纯的物化或生化方法很难达到国家相关排放标准的要求，且处理成本较高，根据水质分析和已有实际工程的经验，方案采用物化预处理+厌氧生化作为本工程的处理工艺。

4.1.1物化预处理

为保证后续主体生化工艺的稳定运行，确保出水水质稳定，需要对来水进行预处理。

预处理的目的有如下几点：

Ø防止大块悬浮物、漂浮物进入污水处理系统，造成水泵、管路的堵塞

Ø均匀来水水质，减轻主处理工艺的冲击负荷

Ø防止悬浮物在原水池中沉淀，造成原水池中的淤泥沉积

Ø防止污水在原水池中发生腐败

为满足后续生化处理的要求，本方案的预处理工艺采用机械格栅+转鼓筛网。

4.1.2厌氧工艺的选择

Ø普通消化池

普通消化池又称为常规消化池，采用密闭的圆柱形池体。

废水定期或连续进入池中，经消化的废水和污泥从消化池的上部和底部排出，所产生的沼气从顶部排出。

普通消化池的特点是可以直接处理悬浮固体含量高或者颗粒较大的料液，厌氧消化反应与固液分离在同一个池实现，结构简单，但缺乏补充厌氧活性污泥的特殊装置，消化器难以保持大量的微生物细胞，对于无搅拌的消化器，还存在料液的分层现象严重，微生物不能与料液均匀接触，温度不均匀，消化效率低的缺点，增设搅拌装置又带来高能耗的问题。

Ø厌氧接触法

为了克服普通消化池不能保留或者补充厌氧活性污泥的缺点，在消化池后设沉淀池，将沉淀污泥回流至消化池，形成厌氧接触法。

该系统使污泥不流失、出水水质稳定。

然而，从池中排出的混合液在沉淀池中进行固液分离有一定的困难，一是由于混合液中的污泥附带着大量的小气泡，易于引起污泥上浮，另一方面由于混合液中的污泥仍有产甲烷性，在沉淀过程仍能产气，从而妨碍污泥颗粒的沉降和浓缩。

因而厌氧接触法存在增设污泥沉淀、污泥回流和脱气设备、混合液在沉淀池中难以沉降等缺点。

ØUASB反应器

又称上流式厌氧污泥床反应器，是在20世纪70年代开发的一种新型第二代高效厌氧反应器，反应器由反应区、沉淀区和气室三部分组成，顶部设有三相分离器。

待处理的废水被引入UASB反应器底部，向上流过由絮状或颗粒状污泥组成的污泥床，随着废水与污泥相接触而发生反应，产生沼气引起污泥床扰动和循环，这对污泥的形成和维持有利，在污泥床产生的气体向反应器顶部上升，有一部分气体会附着一些污泥一同上升到反应器顶部，然后通过三相分离器进行污泥、气体和水的分离。

UASB具有反应器污泥浓度高、有机负荷高、水力停留时间短、不需设搅拌器、无堵塞现象等优点。

Ø厌氧滤池

厌氧滤池又称为厌氧固定膜反应器，滤池圆柱形，池装填料，池底和池顶密封，厌氧微生物附着在填料表面生长。

厌氧生物滤池特点是滤池中微生物含量高、停留时间长，可承受有机负荷高、不需污泥回流和搅拌设备，启动快等优点，但厌氧滤池最大的缺点是在采用种种改进措施后仍有堵塞现象。

综合比较，UASB作为一种高效厌氧反应器，目前世界在很多污水处理领域，特别是高浓有机废水的处理中有着很广泛的应用，我公司针对传统UASB的运行情况进行了优化改进，并且已经成功运用于国多个中高浓有机废水处理工程，在设计、施工、调试和运营中积累了丰富的经验，故本方案选定UASB反应器作为本工程的主体工艺。

4.2

工艺流程框图及说明

4.2.1工艺流程框图

注：

图中“”表示污水流程；“”表示污泥流程；“”表示沼气流程。

4.2.2工艺流程说明

生产废水先经过机械格栅去除较大的漂浮物后自流入集水池，通过提升泵进入滚筒水力筛，用以回收水中的没能被机械格栅去除的麦壳类物质，经过初步预处理后的废水自流入调节池，调节池装设潜水搅拌机进行水力搅拌，均衡和调节水质水量，同时防止废水腐败。

调节池出水自流入投配池，进行温度和pH调节，然后通过二级污水提升泵送入循环UASB反应器，在UASB反应器部废水中的有机物大部分得到去除，出水即可达到目前设计的GB19821－2005《啤酒工业污染物排放标准》中预处理排放标准，部分经过UASB处理后的污水通过回流泵重新进入UASB，完成对进水的稀释和碱度的补充。

UASB反应器产生的剩余污泥通过排泥系统排入污泥浓缩池进行浓缩和储存，然后通过污泥输送泵送入污泥脱水机房的污泥暂储罐，然后通过螺杆泵送入厢式压滤机进行脱水处理，含水率在75％～78％左右的干泥即可外排作肥料或它用。

4.3单元说明

4.3.1机械格栅＋集水池＋转鼓筛网

本工程原水水质中，大块漂浮或悬浮物是需要去除的主要对象，故在废水处理站入水口处设置机械格栅，作为废水站第一道预处理设施，格栅可去除大块的悬浮物以防止后续处理构筑物的管道阀门或水泵堵塞，并尽量去掉那些不利于后续处理过程的杂物，格栅过滤过水自流入集水池，然后通过提升泵泵入滚筒水力筛，除去一些比重较大的颗粒或块状的有机和无机的固体杂质，滚筒水力筛出水自流入污水处理站调节池。

本方案在南线和北线各设置一台机械格栅，栅宽500，栅间距为6mm。

转鼓水力设置2台，直径为620mm，筛逢0.5mm。

4.3.2调节池

厂区废水的排放水质和水量一天24小时不是恒定和连续的，这种波动对污水处理设备发挥其净化功能是不利的，甚至可能遭到破坏，水量水质的波动越大，过程参数越难以控制，处理效果越不稳定，反之，波动越小，效果越稳定，在这种情况下，为了保证后续的正常工作，必须在废水站设置大容积的调节池。

本方案在调节池装设潜水搅拌机进行水力搅拌，进行水质与水量的均衡调节，出水进入投配池，进行pH和温度的调节后通过二级提升泵泵入后续循环UASB反应器。

本方案设计采用调节池、事故池、投配池、阀门井合建的方式，为钢砼全地下结构，外型尺寸为26.8×24.6×4.5m，有效水深4.0m。

4.3.3事故池

为了防止高碱度废水对后续处理可能造成的冲击，当有大股高碱度废水排至本污水处理站时，先将其存放于事故池中，然后用事故提升泵定量的提升入调节池并进入后续处理单元。

4.3.4循环UASB反应器

经过前面预处理后的废水基本属于中浓度有机废水。

此废水进入UASB反应池，能有效降低废水中的有机物，废水特性也能发生改变，大大降低废水有机物含量，提高有机物去除率。

UASB对悬浮物也有很高的去除率，UASB可以有效减少废水站剩余污泥的产生量，降低废水站的污泥处理费用。

升流式厌氧反应器（UASB）的工艺特点是在反应器的上部设置气、固、液三相分离器，下部为污泥悬浮层区和污泥床区，废水从反应器底部流入，向上升流至反应器顶部流出，由于混合液在沉淀区进行固液分离，污泥可自行回流到污泥床区，这使污泥床区可保持很高的污泥浓度。

UASB反应器具有一个很大的特点是能在反应器实现污泥颗粒化，颗粒污泥的粒径一般为0.1～0.2cm，比重为1.04～1.08，具有良好的沉降性和很高的产甲烷活性。

UASB反应器的构造特点主要是集生物反应与沉淀于一体，结构紧凑。

废水由配水系统从反应器底部进入，通过反应区经气、固、液三相分离器后进入沉淀区，与污泥分离后即可达标排放。

沼气经气、固、液三相分离器分离后，由气室收集，再由导管进入水封罐，经过恒压后进入后续净化和储存系统。

污泥在沉淀区沉淀后自行返回反应区，沉淀后的处理水从出水槽排出。

UASB反应器不设搅拌设备，上升水流和沼气产生的气流足以满足搅拌要求。

本方案采用循环UASB反应器。

循环UASB技术是在普通UASB技术的基础上增加一套循环系统，它包括回流水池（中间水池）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。

这样能提高UASB反应器对进水水温、pH值和COD浓度的适应能力，如果来水水质恶化，只需在UASB反应器进水前对其pH和温度做一粗调即可。

本方案中设循环UASB反应器两座，钢砼全地上结构，单座外型尺寸22.0×20.0×8.5m，有效容积共计3520m3。

UASB反应器在中温条件下运行系统容积负荷为5.0kgCOD/（m3.d），水力停留时间为14.10h，最大回流量可达到50％。

UASB产生的沼气设置高空排放和锅炉燃烧两套系统接口。

4.3.5污泥处理系统

由于本污水处理系统产泥量少，污泥处理系统采用厢式压滤机。

污泥浓缩池中的剩余污泥通过污泥转送泵送入污泥暂储管后由污泥螺杆泵送入厢式压滤机进行脱水减容处理，在螺杆泵出口添加脱水助凝剂PAM以提高脱水效率。

通过厢式压滤机处理后泥饼含水率为75％～78%左右，可外运做肥料或回填。

4.4主要污染物沿程去除率预测

项目

机械格栅＋转鼓水力＋调节池

循环UASB＋厌氧沉淀池

总去除率%

COD

进水（mg/L）

3500

3000

89.7

出水（mg/L）

3000

360

去除率%

10.0

88.0

BOD

进水（mg/L）

1600

1500

92.5

出水（mg/L）

1500

120

去除率%

6.3

92.0

SS

进水（mg/L）

550

－

54.5

出水（mg/L）

－

250

去除率%

－

4.5管道、阀门技术说明

本工程所用管材管径大于等于DN80的采用球墨铸铁管，管径小于DN80的采用PE100管。

加药管采用高分子聚合物或其他防腐管材，须耐腐蚀，老化，使用寿命不低于五年。

水下浸泡部分和埋地部分管材将妥善防腐或采用非金属管材。

采用给水用硬聚氯乙烯（PVC-V）管作为主要的工艺管道及管件，所用管材符合GB/T10002.1-1996的要求，且选择符合国标的溶剂粘合接法。

加氯消毒管道，采用ABS或PVC-V管，管材质量符合国家质量监督检验总局有关标准要求，管道连接采用粘接方式。

管道支架的布置严格遵守安装规要求，安装完成后作好试压、试漏试验，并作相应的记录。

阀门采用闸阀或电动阀门，阀门外壳为球墨铸铁，阀芯、阀杆等为优质耐腐蚀不锈钢，防腐符合GB/T17241-1998和GB9113的规定。

4.6电气自动化及监控系统

4.6.1系统目标

1）将污水经处理后的根本目的是使其达标排放或再使用。

因此，本电气自控系统主要任务就是使污水处理工艺设备能按照指定技术要求规操控，让工艺平稳运行，并使出水合格。

2）在上述基础上力求节能、降耗，有一个良好全面的经济效益。

3）为设备管理和提高设备运转优良率，提供可靠技术基础平台。

4.6.2系统容量及特点

1）由于水体容量较大,250m/h，所以处理过程中各项检测控制参数变化速度较慢，所以系统监控实时性要求不高。

并且只有主要电气设备才属于二级负荷性质。

2）系统监控重点

Ø实现水体运转中的时序操作和逻辑控制要求。

Ø完成出水质量主要指标：

出水流量、COD在线实时检测。

Ø着重设备事故预警及排查。

4.6.3系统构成及功能

1）结构类型是以可编程控制器（PLC）+仪表变送器+低压电气保护控制装置等三类设备，实现三电一体化组合型式。

即上述几者之间是通过通讯或连线组合在一起。

从而避免重复设置，减少故障点，达到系统简洁可靠。

2）功能情况

Ø低压电气保护控制装置，完成对各项设备的电力拖动控制和配电保护。

Ø可编程控制器（PLC）和自动化仪表：

实现对污水处理过程的自动控制和运行状态参数的自动检测。

3）系统选型的考虑

Ø符合招标文件中的限定要求如：

硬件设备是国际知名品牌。

监控软件要成熟可靠。

Ø满足工艺技术要求和环境防护等级的需要。

并在符合电气、自控专业国家标准、设计规要求基础上，选比较价格低一些的。

Ø力求供应品牌少一些，以减轻运行中备品、备件的负担过重。

4.7供配电系统

4.7.1系统结构设计

本工程的配电系统为南北集水池转动设备（机械格栅和污水提升泵）和污水处理站电控系统，配电系统详见相关附图，其配电系统结构为放射式。

4.7.2系统的功能

1）完成对所有电动设备负荷的供配电。

2）实现各类电器过载、漏电保护功能（短路、接地、失压、缺相）。

3）完成对上述负载的手动集中控制。

4.8室外给排水系统技术说明

4.8.1室给水

本工程用水主要见下表：

序号

用水点

日用水量m3/d

01

清洗地面用水

0.02

02

操作人员杂用水

0.10

水质：

自来水

水压要求：

≥0.1MPa

供水方式：

给水管网

4.8.2室排水

序号

排水点

排水量m3/d

排水位置

01

平衡调节池溢流水

正常情况下没有

排市政管网

02

污泥脱水系统排水

2.0

调节池

4.8.3室外排水

室外排水容由招标方统一考虑，此部分容本技术方案不做深化设计。

4.9暖通系统技术说明

为防止预处理及污泥脱水机房的潮气对电气和转动设备的侵害，保障各处理设备的正常使用，房通风系统应达到8次/小时。

5

水处理系统设备、构建筑物清单

5.1污水处理设备清单

序号

名称

规格参数

单位

数量

1

机械格栅

B=500mm,b=6mm，不锈钢

台

2

2

一级提升泵

125m3/h,25m，18.5KW，带自耦

套

4

3

滚筒水力筛

直径920mm，栅隙0.5mm，150m3/h，不锈钢

台

1

4

二级提升泵

130m3/h,16m，11KW，立式排污泵

套

3

5

事故泵

130m3/h,16m，11KW，立式排污泵

套

2

6

潜水搅拌机

QJB7.5／4

套

2

7

三相分离器

需要按照不锈钢和玻璃钢进行报价

平米

440

8

水封罐

φ500mm

套

1

9

布水及集水系统

φ100×4300（不锈钢）

套

44

10

循环水泵

60m3/h,12m，4.0KW，带自耦

套

3

11

竖流式沉淀池导流筒

φ1200mm

套

2

12

沉淀池排泥泵

80m3/h,8m，4KW，软管连接

套

1

13

PAM加药装置

360L／h

套

1

14

污泥转送泵

15m3/h,15m，1.5KW，软管连接

台

2

15

污泥暂储罐

φ2500×1800（碳钢防腐）

套

1

16

螺杆泵

G50，3.0KW

台

1

17

厢式压滤机

XMYJ32/630

台

1

18

实验室仪器仪表

套

1

19

在线监测仪表

检测PH及温度

套

2

20

在线COD分析仪

2200D

套

1

21

电磁流量计

台

3

22

电缆

3*185+2*95

米

230

23

输水管道

DN250

米

1100

5.2备品备件清单

序号

设备名称

备品备件名称及规格

单位

数量

1

一级提升泵

水泵机械密封（配套）

套

2

2

二级提升泵

水泵机械密封（配套）

套

2

3

事故泵

水泵机械密封（配套）

套

2

4

循环水泵

水泵机械密封（配套）

套

2

5

沉淀池排泥泵

水泵机械密封（配套）

套

2

6

污泥转送泵

水泵机械密封（配套）

套

2

7

潜水搅拌机

械密封（配套）

套

2

8

助凝剂投加计量泵

NLK020FP

套

1

9

污泥螺杆泵

衬套

套

2

螺杆

套

1

护套

套

2

10

厢式压滤机

O型密封圈125×5.7

套

5

O型密封圈160×5.7

套

5

COD分析仪

ELS895pharmedtubeforwaste试剂软管

套

5

ELS027sampleteflontube采样管

套

5

ELS027wasteteflontube废液管

套

5

5.3

污水处理建构筑物清单

序号

名称

规格参数（m）

单位

数量

备注

1

集水井

5.0×4.0×7.0

座

2

钢砼,南线北线各1座

2

调节池＋事故池＋投配池＋阀门井

26.8×24.6×4.0

座

1

钢砼

3

UASB池

22.0×20.0×8.5

座

1

钢砼

4

厌沉池及污泥储池

22.0×7.0×7.0

座

1

钢砼

5

综合设备间

18.0×4.5×4.0

座

1

砖混

5.4

实验室仪器仪表清单

序号

名称

规格

单位

数量

一

化验设备

1

电子天平

1/1000

台

1

4

可调电炉

1000WQ4056110

台

1

7

恒温鼓风干燥箱

DH－201

台

1

8

PH计

pH－3C

台

1

11

COD速测仪

经济型

套

1

二

化验器材

1

三角烧瓶

平口、250ml

个

4

2

磨口、250ml

个

4

5

烧杯

500ml

个

1

6

250ml

个

1

7

100ml

个

1

9

量筒

1000ml

个

1

10

500ml

个

1

11

100ml

个

1

12

50ml

个

1

14

量杯

500ml

个

1

15

100ml

个

1

18

容量瓶

500ml

个

2

19

250ml

个

2

20

100ml

个

2

22

锥形瓶

250ml

个

2

29

试剂瓶

250ml、棕色

个

2

30

250ml、白色

个

2

31

125ml、棕色

个

2

32

125ml、白色

个

2

33

60ml、棕色

个

1

34

60ml、白色

个

1

35

移液管

50ml、胖肚

个

2

36

20ml、胖肚

个

2

37

10ml、胖肚

个

2

38

5ml、胖肚

个

2

39

10ml

个

2

40

5ml

个

2

41

2ml

个

2

42

1ml

个

2

45

滴定管

25ml、酸式

个

1

46

25ml、碱式

个

1

47

石棉网

Φ15x15

块

1

50

铁架台

个

2

51

万能夹

个

2

52

双顶丝

黄铜

个

2

53

滴定台

石

个

1

54

滴定架

个

2

56

移液管架

个

1

58

镊子

16cm

把

2

59

药勺

不锈钢双头

把

5

60

试管刷

大号

把

1

61

中号

把

1

62

小号

把

1

63

吸球

大号

个

2

64

小号

个

2

65

玻璃棒

Φ5x250

根

2

66

温度计

0－100℃

支

2

67

玻璃珠

Φ5－6

盒

1

68

定量滤纸

Φ15cm

盒

2

70

聚乙烯洗瓶

500ml

个

2

71

冷凝回流装置

250ml

套

1

72

普通漏斗

个

2

76

干燥器

大号、Φ350

个

1

78

布式漏斗

80mm

个

2

79

称量纸

盒

1

三

化学药品

套

1

1

浓硫酸

500ml/瓶

瓶

1

2

浓盐酸

500ml/瓶

瓶

1

3

成套pH缓冲计

1x3

套

1

4

PH试纸

围：

1－14

盒

1

5

氢氧化钠

分析纯、500g

瓶

1

6

三氯化铁

分析纯、500g

瓶

1

7

磷酸二氢钾

化学纯、500g

瓶

1

8

磷酸氢二钾

分析纯、500g

瓶