UASB接触氧化法处理啤酒工业废水的工艺设计李云龙

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1、唐 山 学 院毕 业 设 计设计题目：UASB+接触氧化法处理啤酒工业废水的工艺设计 系 别： 环境与化学工程系 班 级： 09 环境工程（1）班 姓 名： 李云龙 指 导 教 师： 刘昆 2013年6月4 日UASB+接触氧化法处理啤酒工业废水的工艺设计摘 要 本文针对啤酒车间废水处理工艺进行初步设计。啤酒废水含有许多有机物质，这些有机物质浓度较高，虽然无毒，但易于腐败，排入水体后要消耗大量的溶解氧，对水体环境造成严重的危害。啤酒废水中BOD5/CODcr值比较高，在50及以上，非常有利于生化处理。同时生化处理与物理法、化学法相比较：一是处理工艺较成熟；二是处理效率较高，BOD5。CODcr

2、去除率高，一般可达8090以上；三是处理成本低（运行费用节省）；经过各种啤酒废水处理工艺的对比，最终选择UASB+生物接触氧化法作为处理工艺。本工艺流程设有格栅、调节池，对污水进行预处理，去除水中较大的悬浮颗粒和调节水质水量。生化处理采用生物接触氧化法，可提高有机物的去除效率。沉淀池用来进行泥水分离。本文介绍了有关UASB+生物接触氧化法的处理流程和设计的计算、对格栅、调节池、UASB、接触氧化池、斜管沉淀池、贮泥池等进行了精细的设计和计算。并对主要构筑物UASB池、接触氧化池做了详细的说明。关键词：UASB；生物接触氧化；啤酒废水；UASB + contact oxidation metho

3、d and treatment of wastewater in beer production process designAbstract This article was to make a preliminary design dealing with wastewater from beer industry. Beer wastewater contains many organic substances, which can cause serious harm to the aquatic environment though consuming a large amount

4、of dissolved oxygen, although they were nontoxic. But easy to corruption, into the water to consume large amounts of oxygen in the aquatic environment, causing serious harm. The value of BOD5/CODcr of beer wastewater was very high, generally 50% or more, which was very conducive to biochemical treat

5、ment .Compared to physical and chemical method, biochemical has some advantage, such as mature technology, high treatment efficiency, which BOD5 and CODcr removal rate was high, generally up to 80% 90%, and low operating cost. UASB + biological contact oxidation was finally selected as treatment pro

6、cess after comparing the various treatment processes. First of all, the Pretreatment process was composed by bar screen, regulating pond. The wastewaters quality and quantity were regulated and the large suspended particles were also removed in this part. Biological treatment by biological contact o

7、xidation, can increase the organic matter removal efficiency. Traps used for spate separation.From this literary you can achieve a lot of ways about UASB+ biological contact oxidation to the brewery of the treatment .The treatment of calculation, for example, grid accommodator; the biological contac

8、t oxidation flatulence reactor. Concentrate mud pool and make a detailed explanation for the main building. UASB pool and the biological contact oxidation flatulence reactor.Keywords: UASB; biological contact oxidation; brewery wastewater; 目 录 1 引言1 2 设计原则依据与要求72.1 设计依据72.2 设计原则72.3设计任务73 污水处理方案的确定8

9、3.1设计思路83.2方案比较8 3.3方案确定9 3.3.1污水处理流程9 3.3.2各级处理单元污染物去除率分析94 污水处理构筑物设计114.1 格栅的设计 11 4.1.1格栅的作用11 4.1.2设计参数11 4.1.3设计计算114.2 集水井的设计 14 4.2.1设计说明14 4.2.2设计计算14 4.3调节池的设计 14 4.3.1调节池作用14 4.3.2设计参数15 4.3.3设计计算15 4.4 UASB反应器的设计计算 15 4.4.1 UASB反应器作用15 4.4.2 UASB反应器的工作原理16 4.4.3 UASB反应器的选择依据16 4.4.4 设计参数1

10、6 4.4.5 设计计算16 4.5 接触氧化池的设计计算 20 4.5.1 生物接触氧化池简介20 4.5.2 生物接触氧化池作用20 4.5.3 设计参数21 4.5.4 设计计算21 4.6 斜板沉淀池的设计 23 4.6.1 沉淀池简介23 4.6.2 沉淀池作用23 4.6.3 设计参数23 4.6.4 设计计算245 集泥井的设计计算26 5.1 设计说明 26 5.2 设计参数 26 5.3 设计计算 26 6 污泥处理27 6.1 污泥浓缩池的设计计算 27 6.1.1 设计参数27 6.1.2 设计计算27 6.2 污泥脱水间的设计计算 28 6.2.1 设计说明28 6.2

11、.2 设计参数28 6.2.3 设计计算29 6.2.4 污泥脱水机297 污水处理站平面及高程布置30 7.1 平面布置 30 7.1.1 平面布置原则30 7.2 高程布置 31 7.2.1 高程设计任务及原则31 7.2.2污水处理高程计算318 水泵选型358.1选泵原则359 结论36谢辞37参考文献38唐 山 学 院 毕 业 设 计1 引言 随着社会经济的快速发展，人民生活水平的不断提高，餐饮娱乐行业发展迅速，也带动了我国啤酒产业的迅猛发展，其需求量逐年上升，同时，也向环境中排放了大量的高负荷有机废水，每生产1 t啤酒约需要10 30 t新鲜水，相应地产生1020 t废水1。由于这

12、种废水含有较高浓度的蛋白质、纤维、脂肪、碳水化合物、废酵母、酒花残渣等有机无毒成分，排入天然水体后将消耗水中大量的溶解氧，既造成水体缺氧，又促使水底沉积化合物的厌氧分解，产生臭气，使水质恶化。另外，上述成分多来自啤酒生产原料，弃之不用不仅造成资源的巨大浪费，更降低了啤酒生产的原料利用率，因此，在粮食缺乏，水和资源供应紧张的今天，如何既有效地处理啤酒废水又充分利用其中的有用资源，已成为环境保护的一项重要研究内容。1啤酒废水的来源与特点（1）啤酒废水的主要来源 啤酒生产工艺分为制麦芽、糖化、发酵以及后处理四大工序。麦芽制备工段的废水主要来自浸麦、洗麦，废水当中悬浮固体以及谷皮内的浸出物较多；麦汁制

13、备工段的废水主要来自糖化锅和糊化锅的刷锅水、清洗水和麦槽贮存池底部流出的麦槽水，每制成1t成品酒产生COD污染物3.77kg；发酵工程的水来自洗涤水，COD浓度在20003000mgL。排放量约为废水总量的1520，在此工段，每制1t成品酒产生COD浓度8.3kg活BOD浓度5kg；灌装工段的废水来自洗瓶水喷淋杀菌水、冷却水、地面冲洗水和包装物破损流出的残酒等，这部分的排放量较大，约占总量的3040，COD浓度为500800mgL。啤酒废水中主要污染物成分是：糖类、醇类等有机物和少量无机盐类，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危害。国内啤酒厂废

14、水中CODcr含量为：10002500mg/L，BOD5含量为8001500 mg/L，SS为200600 mg/L，pH值为59，属于中等浓度有机废水，需经过废水处理才能排放2。啤酒废水可生化性强且含有一定量的凯氏氮和磷，会导致水体的严重富营养化，破坏水体的生态平衡，对环境造成严重污染，所以啤酒废水的处理势在必行。（2）啤酒废水的特点啤酒废水水量比较大、无毒无害，属于中浓度有机废水。啤酒厂生产啤酒过程用水量很大，相应产生大量废水，啤酒酿造中消耗的大量水除一部分转入产品外，绝大部分作为工业废水排入环境。啤酒废水按其有机物含量可分为冷却水、清洗废水、冲渣废水、灌装废水、洗瓶废水。 2啤酒废水处理

15、现状与趋势 鉴于啤酒废水中COD,BOD,SS等含量较高，目前常依据BOD5/CODcr的比值来判断废水的可生化性，即当啤酒废水的BOD5/CODcr0.3时易生化处理3，当BOD5/CODcr0.3，所以处理啤酒废水的方法一般多采用好氧生化处理，为了降低污染负荷，一般先采用厌氧处理，再用好氧生物处理。目前国内多用以生化处理为中心的方法，从实施并运行的装置来看，好氧生物处理的应用还是比较广泛的，常用的方法是活性污泥法及其改进行式和生物接触氧化法。在国外，传统活性污泥法、升流式流化床等工艺已广泛应用于啤酒废水的处理。在80年代中前期，一般以好氧生物处理为主，好氧生物处理是在有游离氧(分子氧)存在

16、的条件下，好氧微生物降解有机物，使其稳定、无害化的处理方法。主要有活性污泥法和生物膜法。由于受场地、气温、初次投资的限制，除了少数采用塔式生物滤池，生物转盘靠自然充氧外，多采用机械曝气充氧，但高电耗和高运行费用限制了其发展。厌氧生物处理与好氧生物处理法相比，在获得同样高的去除率条件下具有成本低、稳定、易脱水、操作方便、产生的淤泥少、占地面积小、且产生的甲烷可作为燃料再利用的优点。七五以来我国对厌氧工艺进行了大量的研究和探索，以生化为主，生化物化相结合的处理工艺，生化法中常用的有生物膜法，活性污泥法，厌氧与好氧相结合法，水解酸化与SBR组合法等。20世纪70年代荷兰学者Lettinga发展了上流

17、式厌氧污泥床(UASB)反应器处理技术，可以大幅度地降低处理设施的建设费用和运行费用，具有很大的经济型，已经从欧洲的荷兰等国向亚洲辐射。而在UASB反应器的基础上发展起来的以厌氧颗粒污泥膨胀床（expanded granular sludge bed，EGSB）以及厌氧内循环反应器（internal cycle，IC）为代表的第3代厌氧反应器，也已经引入啤酒废水的实际工程应用中，并取得良好的效果。虽然厌氧反应器的出水需要进一步的处理才能达标，即需好氧工艺最为后续处理单元，但是厌氧-好氧组合工艺在能源日益紧张的今天，越来越法混出它的优势，这将成为未来几年啤酒废水处理的主要发法之一。3各种啤酒废水

18、处理方法比较啤酒废水中的大量污染物是溶解性的糖类、乙醇等，这些物质普遍具有良好的生物可降解性，处理方法主要是生物氧化法，根据处理过程中是否需要曝气，可把生物处理法分为好氧和厌氧两大类4。（1）好氧生物处理好氧生物处理是在氧气充足的条件下，利用好氧微生物的生命活动氧化啤酒废水中的有机物，其产物是二氧化碳、水及能量。啤酒废水处理主要采用好氧处理工艺，主要有普通活性污泥法、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和氧化沟工艺的动了很大程度的发展和应用。 a.活性污泥法活性污泥法是中、低浓度有机废水处理中使用最多

19、、运行最可靠的方法，具有投资省、处理效果好等优点.该处理工艺的主要部分是曝气池和沉淀池.废水进入 曝气池后，与活性污泥（含大量的好氧微生物）混合，在人工充氧的条件下，活性污泥吸附并氧化分解废水中的有机物，而污泥和水的分离则由沉淀池来完成。活性污泥法处理啤酒废水的缺点是动力消耗大，处理中常出现污泥膨胀。可以通过投加化学药剂解决，但这将使处理成本提高。b.间歇式活性污泥法（SBR） 通过间歇曝气可以使动力耗费显著降低，同时，废水处理时间也短于普通活性污泥法。c.深井曝气法深井曝气实际上是以地下深井作为曝气池的活性污泥法，曝气池由下降管以及上 升管组成.将废水和污泥引入下降管，在井内循环，空气注入下

20、降管或同时注入两管中，混 合液则由上升管排至固液分离装置，即废水循环是靠上升管和下降管的静水压力差进行的. 其优点是：占地面积少，效能高，对氧的利用率大，无恶臭产生，但是也有施工难度大，造价高，防渗漏技术不过关等缺点。d.生物膜法与活性污泥法不同，生物膜法是在处理池内加入软性填料，利用固着生长于填料表面的微生物对废水进行处理，不会出现污泥膨胀的问题.生物接触氧化池和生物转盘是这类方法的代表，在啤酒废水治理中均被采用，主要是降低啤酒废水中的BOD55-6。生物转盘是较早用以处理啤酒废水的方法.它主要由盘片、氧化槽、转动轴和驱动装置 等部分组成，依靠盘片的转动来实现废水与盘上生物膜的接触和充氧.该

21、法运转稳定、动力 消耗少，但低温对运行影响大，在处理高浓度废水时需增加转盘组数7。 生物接触氧化池是在微生物固着生长的同时，加以人工曝气.这种方法可以得到很高的 生物固体浓度和较高的有机负荷，因此处理效率高，占地面积也小于活性污泥法。 为了既获得更好的处理效果，又可以降低处理成本，并且使能源得到合理有效地利用，废水的处理往往采用多种方法相结合的工艺，目前大多选择厌氧好氧串联法处理8。本设计就采用UASB+好氧接触氧化法来进行处理。（2）厌氧生物处理厌氧生物处理适用于高浓度有机废水，它是在无氧条件下，靠厌氧细菌的作用分解有机物.在这一过程中，参加生物降解的有机基质有50%90%转化为沼气（甲烷）

22、，而发酵后的剩余物又可作为优质肥料和饲料，因此，啤酒废水的厌氧生物处理受到了越来越多的关注。 厌氧处理与好氧处理相比有许多优点：对中高浓度废水，厌氧处理比好氧处理不仅运转费用便宜，而且可回收沼气，所需反应器的体积较小；能耗低，约为好氧处理工艺的1015；对营养物需求低；即可应用于小规模，也可应用于大规模的废水处理工程厌氧生物处理包括很多种方法，但以上流式厌氧污泥床（UASB）技术在啤酒废水治理方面应用最为成熟。UASB的主要组成部分是反应器，其底部是絮凝和沉淀性能良好的厌氧污泥构成的污泥层，上部设置了一个专用的气-液-固分离系统（三相分离器）。废水从反应器底部加入，在向上流，穿过生物颗粒组成的

23、污泥床时得到降解，同时生成沼气。气、液、固（悬浮污泥颗粒）一同进入三相分离器，气体被收集在气罩里，而污泥颗粒在重力作用下沉至反应器底部，水则经出流堰排出。 UASB反应器对啤酒废水CODcr的去除率为60%70%。实践证明，UASB成功处理高浓度啤酒废水的关键是培养出沉降性能良好的厌氧颗粒污泥。颗粒污泥的形成是厌氧细菌不断繁殖、积累的结果，较高的污泥负荷有利于细菌获得充足的营养基质，故对颗粒污泥的形成和发展具有决定性的促进作用。 总之，UASB具有效能高、电耗省、投资少、处理费用低、占地面积小等一系列优点，完全适用于高浓度啤酒废水的治理。其不足之处是出水CODcr的浓度仍达500 mg/L左右

24、，出水达不到排放要求。因此常常需对厌氧处理后的废水进一步用好氧的发酵进行处理，使出水达标排放。 （3）接触氧化法 生物接触氧化法是利用附着在填料表层的生物膜来吸附水中的有机污染物并加以氧化分解，使污水得到净化。20世纪80年代初接触氧化法比普通活性污泥法有一定的优势，因此在啤酒处理上得到广泛的应用，所以一般采用二级接触氧化工艺。 该法的缺点是对于较大型污水厂填料需求量过大，不便于运输和装载，而且污泥排放量大。（4）SBR法及改进工艺序批式活性污泥法（简称SBR）尽管比连续式活性污泥法具有处理效率高的优点，但在实际运行中有很大的困难。近年来，随着自动控制和控制元件的发展，SBR工艺目前投入运行的

25、装置基本实现了自动控制。SBR工艺有以下特点：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。因此，SBR工艺又得到了很大程度的发展。CASS工艺是对SBR方法的改进，在国内有很多工程实例。实践表明，此工艺处理效果稳定，可达到排放标准，平均出水水质:COD 2586mgL, 去除率为9698；BOD5 2125mgL 去除率为9798；SS 5264mgL 去除率为8892。该工艺投资低，运行费用省2。总之，好氧处理工艺存在曝气能耗大，污泥产量大的缺点，所以，厌氧-好氧处理工艺逐渐被深入研究和开发利用。（5）水解好氧处理工艺此工艺的特点是将好

26、氧工艺中的两极接触氧化工艺简化为一级接触氧化，使其耗能幅度大幅下降。水解反应器事实上是一种以水解产酸菌为主的上流式厌氧污泥床，利用厌氧反应中的水解酸化阶段，而放弃了停留时间长的甲烷发酵阶段。水解反应器对有机物的去除率显著高于具有相同停留时间的初沉池。由于水解反应器可使啤酒废水中的大分子难降解有机物转变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，悬浮固体物质（包括进水悬浮物和后续好氧处理中的剩余污泥）被水解为可溶性物质，使污泥得到处理。水解反应工艺是一种预处理工艺，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。

27、啤酒废水一般不需要水解酸化，但由于啤酒废水的悬浮性有机物成分较高，而水解池又具有有效的截留去除悬浮性颗粒物质的特点，将其应用于啤酒废水的处理可去除相当一部分有机物。从实验结果看，水解池最高COD去除率可达50%，当废水中包含制麦废水（浓度较低）时去除率也在30%40%。而且，啤酒废水经过水解酸化后进行接触氧化处理，具有显著的节能效果，BOD/COD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，水解和好氧处理相结合，要比完全好氧处理经济一些。（6）处理啤酒废水的不同厌氧反应器传统的厌氧发酵法需要较高的温度，较长的水力停留时间，不适宜大型的酒厂的水

28、处理。近年来，国内外开发应用较多的厌氧反应器有以下几种：厌氧发酵池（普通消化池）；缸式厌氧发酵，即接触式厌氧工艺；厌氧过滤器（AF）；上流式厌氧污泥床反应器（UASB）；厌氧流化床反应器（FASB）。为了既获得更好的处理效果，又可以降低处理成本，并且使能源得到合理有效地利用，废水的处理往往采用多种方法相结合的工艺，目前大多选择厌氧好氧串联法处理8。本设计采用UASB+好氧接触氧化法来进行处理。UASB反应池是进行废水处理的主要构筑物之一，对高浓度的废水进行厌氧发酵，去除大部分的有机污染物。废水从底部进入UASB反应器，污水向上通过包含颗粒污泥或絮状污泥的污泥床。厌氧反应发生在废水与污泥颗粒的接

29、触过程中，反应发生的沼气引起内部的搅动和循环。沼气在反应器顶部上升，附着气泡的污泥絮体碰击到三相分离器的集气室。另外部分污泥颗粒沿三相分离器缝隙进入沉淀区。UASB反应器包括以下几个部分：进水和配水系统、反应器主体和三相分离器，同时还包括沼气收集和利用系统。生物接触氧化处理技术的实质之一是在滤池内充填填料，已经充氧的污水浸没全部填料，并以一定的流速流经填料。在填料上布满生物膜，污水与生物膜广泛接触，在生物膜上微生物的新陈代谢功能的作用下，污水中的有机物得到去除，污水得以净化，因此，生物接触氧化处理技术，又称为“淹没式生物滤池”。另一个技术实质是采用与曝气池相同的曝气方法，向微生物提供所需要的氧

30、气，并起到搅拌与混合的作用，这样，这种技术有相当于在曝气池内充填供微生物栖息的填料，因此，又称为“接触曝气法”。故生物接触氧化法是介于活性污泥法与生物滤池两者之间的生物处理技术，是具有活性污泥法特点的生物膜法，兼具两者的优点。 4本设计的目的和意义 综上所述，啤酒废水是一种高浓度的有机废水，对处理工艺和运行有一定的要求。啤酒废水中有机物含量高，不经处理直接排放到水体能够对水体产生较严重的污染和影响，并危害人体健康。 本设计通过采用UASB+好氧生物接触氧化法来处理啤酒废水,使其CODcr,BOD5,SS,得到有效的去除，以达到啤酒工业废水污染物排放标准（GB19821-2005）。并且遵循处理

31、效果好、节能及投资运行费用省的原则来进行设计，使废水得到较好的处理效果,既避免了其可能带来的环境污染问题，也能为企业节省大量排污费用，有良好的环境效益、经济效益和社会效益。2 设计原则依据及要求2.1 设计依据（1） 中华人民共和国国家标准污水综合指标排放标准（GB8978-96）（2）给水排水设计手册（3）给水排水工程管道结构设计规范（GB50332-2002）2.2 设计原则（1）力求处理工艺操作简单方便灵活运转，确保出水水质满足啤酒工业废水污染物排放标准（GB19821-2005）（2）使各个处理构筑物之间布置紧凑，减小处理厂区的占地面积，从而降低投资。（3）严格执行国家和地方的相关标准

32、、规范、法律、法规。2.3设计任务本设计为啤酒废水的处理工艺初步设计，其处理水量为Q=4000m3/d。出水要求达到啤酒工业废水污染物排放标准（GB19821-2005）具体进出水水质如表1-1所示。 表1-1 啤酒废水进出水水质一览表指标CODCr（mg/l）BOD5（mg/l）SS（mg/l）pH进水水质35001500800513出水水质80207069 根据表1-1，可以计算出各项污染物的去除率，结果如下： （1）CODCr去除率=（3500-80）3500 = 97.71 % ； （2）BOD5去除率=（1500-20）1500 = 98.67 % ； （3）SS去除率=（800-7

33、0）800 =91.25 % ；在选择流程时，至少要保证所选择的流程有如上的处理效果，才能达到本次设计的基本处理要求。3污水处理方案的确定3.1 设计思路根据啤酒废水的特点及处理难点，设计思路大体如下：（1）废水中的SS等物理性污染物，如漂浮物和粒径较大的悬浮物等，一般采用物理方法如格栅、调节池、厌氧好氧反应以及沉淀池等工艺去除。结合本水质的特点，选择合理的工艺单元、构筑物及其型式。（2）对于难降解的COD，单纯采用厌氧或是好氧的方法很难保证出水达标。故拟采用生物接触氧化法，同时选择经济合理的组合方式和构筑物型式。（3）虽然设计任务中对于氮磷的去除没做具体要求，但是考虑到其存在的客观性，在设计

34、方案的确定中，也考虑到对氮磷的部分去除。（4）工艺方案确定后，具体的构筑物设计和选型时，要尽量做到组合的优化，比较准确的设计好各个构筑物。3.2 方案比较根据啤酒废水的特点和出水要求，暂定以下四种污水处理方案： 1.酸化SBR法处理啤酒废水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，优点是水解池体积小、造价低、易于维护、产生的剩余污泥量少5-6。2.新型接触氧化法处理啤酒废水废水首先通过微滤机去除大部分悬浮物，出水进入调节池，然后提升泵，在进入垂直折流式生物接触氧化反应器（VTBR）7中进行生

35、化处理，通过风机的强制性供风使得废水与填料接触，维持生化反应的需氧量，VTBR反应器出水进入沉淀池，去除一部分脱落的生物膜以减轻气浮设备的处理负荷，之后流入气浮设备去除剩余的生物膜，污泥及浮渣送往污泥浓缩池浓缩脱水。但是气浮设备所需能耗大，投资费用高，并且使流程更加复杂不易管理维修等。 3.生物接触氧化法处理啤酒废水生物接触氧化法是利用固着在填料上的生物膜来吸附水中的有机污染物并加以氧化分解，使污水得到净化。该工艺采用水解酸化作为生物接触氧化的预处理，水解酸化细菌通过新陈代谢将废水中的固体物质水解为溶解性物质，将大分子有机物降解为小分子有机物。水解酸化不仅去除了部分有机污染物，还提高了废水的可

36、生化性，有益于后续的好氧生物接触氧化处理。该工艺在处理方法、参数选择及工艺组合上是比较合理的，充分利用了各个工序的优势将污染物质转化、去除。然而，如果由于某些处理构筑物的构造设计考虑不周会影响运行效果，使出水水质不达标，使接触氧化池的出水(静沉30 min的澄清液)COD为500600 mg/L，经混凝气浮处理后出水COD仍高达300 mg/L，远高于排放要求(100 mg/L) 8。 4. UASB好氧接触氧化工艺处理啤酒废水 此处理工艺中主要处理设备是上流式厌氧污泥床反应器和好氧接触氧化池，对SS的去除率在50以上。上流式厌氧污泥床能耗低、运行稳定、出水水质较好。好氧处理对废水中的SS和C

37、OD均有较高的去除效率。此工艺的处理效果好、操作简单、稳定性高。只要投加1/3厌氧池体积的厌氧污泥菌种，就能保证污泥菌种的平稳增长。对悬浮物的去除率达96.6，该工艺适合用在啤酒废水的处理中9。以上四种方案均有较高的COD去除率。但是考虑到啤酒废水中含有悬浮固体SS及一定量的氮磷， UASB好氧接触氧化工艺更符合设计要求，也具有一定的优势，并且在获得同样出水效果前提下，其建设费用和运行费用更低。3.3 方案确定3.3.1 污水处理流程通过比较研究，本方案采用UASB生物接触氧化为主体的处理工艺，工艺流程如下所示： 进水格栅调节池UASB生物接触氧化池沉淀池出水 泥饼外运 脱水机房 污泥浓缩池污

38、泥3.3.2 各级处理单元污染物去除率分析 根据处理要求和处理工艺流程，各级处理单元的污染物去除率分析如下表2-1所示。表2-1 各级处理单元的污染物去除率分析序号工段项目CODcr(mg/l)BOD5(mg/l)SS(mg/l)1格栅+调节池进水35001500800出水35001500480去除率0040%2UASB反应器进水35001500480出水525200240去除率85%87%50%3生物接触氧化池进水525200240出水7020150去除率98%98.6%38%4沉淀池进水-150出水-30去除率-96.3%4.污水处理构筑物设计4.1 格栅4.1.1格栅的作用格栅是污水处理

39、厂的第一道处理构筑物，它的作用是保护水泵，用来截留可能堵塞阀门和水泵机组的废水中较粗大的漂浮物和悬浮物、漂染物、纤维物质和固体颗粒物质，从而保证后续处理构筑物的正常运行。4.1.2设计参数设计流量Q=4000m3/d=167m3/h=0.046m3/s；最大设计流量Qmax=0.0461.2=0.0552m3/s；进水渠内有效水深一般为0.20.5 m，现取值h=0.3m；栅前流速0.40.8m/s；现取值为v1=0.7m/s；过栅流速0.61.0m/s10；现取值为v=0.8m/s；进水渠道宽 4.1.3设计计算4.1.3.1中格栅设计计算2中格栅栅条间距为1040mm14，现取值为b=15

40、mm=0.015m； 栅条间隙数（n） （n取值为15） 式中： Qmax最大设计流量，m3/s； 格栅倾角，（），取60； b格栅净间距，m；现取值为0.015m； h栅前水深，m； v过栅流速，m/s。图3-1 格栅设计计算示意图 栅槽宽度（B）设栅条断面为锐边圆形断面 式中： s栅条宽度，m ； n栅条间隙数，个； b格栅净间距，m。 进水渠道渐宽部分的长度（）设渐宽部分展开角度，则 式中： B栅槽宽度，m；B1进水渠宽，m；1渐宽部分展开角度，（）。校核栅前流速： ，符合要求 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度（） 式中：进水渠道渐宽部分的长度，m； 通过格栅的水头损失（）设栅条断面为

41、锐边矩形断面，取k=3，见下表3-1查得表3-1阻力系数计算公式11栅条断面形状计算公式形状系数锐边矩形：形状系数迎水面为半圆形的矩形圆形迎水、背水均为半圆形的矩形正方形:收缩系数 式中：形状系数； s栅条宽度，m； b格栅间距，m； v过栅流速，m/s； k系数，格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数，一般采用数值为3； 格栅倾斜角，（60）。 栅后槽总高度（H）： 取栅前超高 式中： h栅前水深，m； h1通过格栅的损失，m； h2超高，一般采用0.3m。 栅槽总长度（L）： 式中：进水渠道渐宽部分的长度，m；栅槽与出水渠道连接处的窄部分的长度，m；H1栅前渠道深，m； ；格栅倾角（60）。 每

42、日栅渣量（W）： 栅渣量（污水），取，粗格栅用小值，细格栅用大值，中格栅用中值取，则： 式中；栅渣量污水，格栅间隙为1525mm时，=0. 100.05；格栅间隙为3050mm时， =0.030.01； 污水流量总变化系数1.21.5，现取1.2。渣量大于时，为了改善劳动与卫生条件采用机械清渣12。4.2集水井的设计计算4.2.1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，使生物处理设施在一日内得到均和的进水量，保证正常运行。 4.2.2设计计算 设计流量：Q=4000m3/d=167m3/h=0.046m3/s； 设选取三台水泵（两用一备），泵

43、流量为100m3/h，转速为1450r/min，功率为7.5kw。每台泵的流量为Q=0.0236m3/s0.025 m3/s 集水池容积采用相当于一台泵20min的容量：有效水深采用1.5m，则集水池面积为F=20m2，其尺寸为4m5m。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0.30.8m/s为宜。4.3调节池的设计4.3.1调节池作用调节池的作用是减小和控制污水水量、水质的波动，为后续处理提供最佳运行条件。水质及水量的调节可以提高污水的可处理性，减少在

44、生化处理过程中可能产生的冲击负荷，对微生物有毒的物质可以得到稀释，短期排出的高温废水还可以得到降温处理15。4.3.2设计参数设计流量Q=4000m3/d=167m3/h=0.046m3/s；水力停留时间T=5h4.3.3设计计算（1）调节池有效容积16池子有效容积V=QT=1675=835 m3（2）调节池尺寸取池总高H=5m,其中超高0.5m,有效水深h=4.5m则池面积调节池的长度：取调节池长为L=27m 池宽为B=7m，池的实际尺寸为：长宽高=27m7m5m=945 m3（3）总水头计算 式中：H总水头损失，m；H0穿孔管安装水深，m； h管距阻力损失，m；一般调节池的管距阻力损失不超

45、过0.5m。4.4 UASB反应器的设计计算4.4.1 UASB反应器作用UASB，即上流式厌氧污泥床反应器，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。废水在UASB反应器中进行厌氧分解，去除大部分COD并将难生物降解的大分子物质分解为易生物降解的小分子物质8。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10。其设备简单，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 17。4.4.2 UASB反应器的工作原理废水从底部进入UASB反应器，污水向上通过包

46、含颗粒污泥或絮状污泥的污泥床。厌氧反应发生在废水与污泥颗粒的接触过程中，反应产生的沼气引起内部的搅动和循环。沼气从反应器顶部上升，附着气泡的污泥絮体碰击到三相分离器的发射板并脱气。释放出气泡后污泥颗粒沉淀到污泥床的表面、气体被收集到反应器顶部的三相分离器的集气室。另外部分污泥颗粒沿三相分离器缝隙进入污泥区。UASB反应器包括以下几个部分：进水和配水系统、反应器主体和三相分离器同时还包括沼气收集和利用系统。三相分离器是UASB反应器中最重要的部件，它安装在反应器的顶部并将反应器分为上部的沉淀区和下部的反应区。4.4.3 UASB反应器的选择依据 本设计之所以选择UASB，是由于与其他厌氧反应器相

47、比，UASB反应器具有以下优点：反应器的有机负荷很高；污泥颗粒化后使反应器抗冲击负荷性大大提高；在一定的水力负荷条件下，反应器可以靠产生的气体进行搅拌混合，不需要另设任何搅拌装置，使污泥和基质充分混合接触；反应器上部设置的三相分离器有效的将气、固、液三相进行分离，不需要再增加其他沉淀、脱气等辅助装置，简化了工艺，节省了运行费用；不需要设置填料和载体，提高了反应器的容积利用率。4.4.4设计参数设计水量 Q4000m3/d=167 m3/h=0.046 m3/s；容积负荷Nv=10.0kgCOD/( m3d)；反应区高度h=5m；进水COD浓度g/L；COD去除率85%；出水COD浓度 g/L；

48、 污泥产率为0.07kgMLSS/kgCOD；产气率=0.4m3/kgCOD；4.4.5设计计算（1）反应器容积计算UASB有效容积：取1200 m3。式中：Q 设计流量，m3/d； S0 进水COD含量，g/L； NV 容积负荷，kgCOD/(m3d)。 UASB反应区的形状和尺寸：本次设计采用2座矩形UASB并联运行，从布水均匀和经济性考虑，矩形尺长宽在2:1以下较合适。反应区表面积：单池面积： 设池长宽比为1.5:1，则可取池长L=12m，池宽B=10m。水力停留时间（HRT）及水力负荷率（Vr）：对于颗粒污泥水力负荷Vr=0.10.9m3/(m2h)，符合要求。设计反应池总高度H=5.

49、5m，其中超高0.5m（一般应用时反应池装液量为70%90%）。单池总容积：单池有效容积： 总池面积： 反应器总面积： 总有效反应容积： UASB体积有效系数：.在70%90%之间，符合要求。（2）布水区的设计计算布水点的设置：本次设计采用连续均匀进水方式。布水点的数量、进水浓度、容积负荷等因素有关。由Lettinga等推荐的UASB反应器进料喷嘴数设置标准表见表3-2，由于所选容积负荷为10.0kgCOD/( m3d)，因此每个布水点的布水负荷面积2 m3。本次设计池中共设置96个布水点，则每个点的符合面积为表4-2 UASB反应器进料喷嘴数设置标准污泥性质进水容积负荷/ kgCOD/(m3

50、h)每个进水点负荷面积/m2密度的絮体污泥度40kgTSS/m320.511223疏松的絮体污泥浓度2040 kgTSS/m31231225颗粒污泥22440.510.522配水系统采用多管多孔配水方式，每个反应器设一根D=200mm的总水管，12根d=150mm的支管，支管分别位于总管的两侧，两侧每两根支管之间的服务面积为2.5m，配水孔径15mm，孔距1.2m，每根支管有4个配水孔，每孔服务面积为2.51.2=3 m2，孔口朝下，穿孔管距离反应池底0.2m。因此，总管长15m，每个支管长度为。流速：布水孔：（个），出水流速选2.2m/s.布水孔孔径为：上升水流速度和气流速度验证：常温下，容

51、积负荷为：10.0kgCOD/( m3d)；产气率为：0.4m3/kgCOD；需满足空塔水流速度 ，空塔沼气上升流速。空塔水流速度： 符合要求。空塔气流速度：符合要求（3）出水系统设计 单个反应器流量：。设出水槽口附近水流速度为0.2 m/s，则槽口附近水深：取槽口附近水深2.5米，出水槽坡度为0.01；出水槽尺寸10m0.3m0.25m。（4）排泥系统设计一般UASB污泥床主要由沉降性能良好的厌氧污泥组成，平均浓度为15VSS/L，则：两座UASB反应器中污泥总量：。厌氧生物处理污泥产量取：0.07 kgMLSS/kgCODUASB反应器总产泥量： 式中： XUASB反应器产泥量，kgSS/

52、d； r 厌氧生物处理污泥产量，kgVSS/kgCOD； C0 进水COD浓度，kg/ m3； E 去除率，此处取85%；据VSS/SS=0.8，X=833/0.8=1041.3 kgSS/d单池产泥：污泥含水率为98%，当含水率95%，取0=1000 kg/ m3，则：污泥产量： 单池排泥量： 污泥龄： 4.5生物接触氧化池4.5.1生物接触氧化池的简介废水经UASB厌氧处理后还不能达到国际排放标准，尚需经行深度处理。由于废水中的COD浓度还比较高，必须通过好氧生物降解废水中的有机物。为保证好氧处理效果，采用生物接触氧化工艺。在生物接触氧化系统中设有半软性填料，通过微孔曝气器曝气充氧培养微生

53、物，废水与长满生物膜的填料相接处，大部分微生物以生物膜的形式固定在填料上，部分悬浮生长在水中；在曝气冲刷作用下，老的生物膜不断脱落，新的生物膜不断生长，促进生物膜的新陈代谢。填料上的有机物以废水中的有机物为食，分解为CO2和 填 H2O ,从而降低了废水中的有机物浓度，使废水得到净化。生物接触氧化工艺师近年来国家推荐广泛使用的工艺，它具有以下特点： 由于填料的比表面积大，池内的充氧条件良好。生物接触氧化池内单位容积的生物固体量高于活性污泥法曝气池及生物滤池。因此，生物接触氧化法具有较高的容积负荷 生物接触氧化法不需要污泥回流，不存在污泥膨胀问题，运行管理简便 由于生物固体量多，水流又属完全混合

54、型，因此生物接触氧化池对水质水量的骤变有较强的适应能力。 生物接触氧化池有机容积负荷较高时，其F/M保持在较低水平，污泥产率较低。4.5.2接触氧化池作用废水经UASB厌氧处理后还不能达到国际排放标准，尚需经行深度处理。由于废水中的COD浓度还比较高，必须通过好氧生物降解废水中的有机物。接触氧化是在生物反应器内装载填料利用微生物自身的附着作用，在填料表面形成生物膜，使污水在与生物膜接触过程中得到净化12。在生物接触氧化系统中设有半软性填料，通过微孔曝气器曝气充氧培养微生物，废水与长满生物膜的填料相接处，大部分微生物以生物膜的形式固定在填料上，部分悬浮生长在水中；在曝气冲刷作用下，老的生物膜不断

55、脱落，新的生物膜不断生长，促进生物膜的新陈代谢。有机物在接触氧化池中，通过好氧微生物的作用，被降解为生物质和CO2，通过这种方法被从污水中去除掉16。4.5.3设计参数 设计流量 Q4000m3/d=167m3/h=0.046 m3/s；进水BOD5 浓度La=200mg/L；出水BOD5 浓度Lt=20mg/L；BOD5去除率填料容积负荷 取1200g BOD5/(m3d)；有效接触时间t=2h；气水比D0=15 m3/m34.5.4设计计算（1）接触氧化池的有效容积（即填料体积）：式中: V 氧化池有效容积，；Q 日均污水流量，/； 进水BOD5浓度,mg/L； 出水BOD5浓度,mg/L

56、；容积负荷, gBOD5/(m3d)，取1200gBOD5/(m3d)。（2）氧化池总面积： 设H=3m，分三层，每层1m，则： 式中：F氧化池总面积，；H填料层总高度，m。（3）每格氧化池的面积：设计3座氧化池并联工作，每座采用10格氧化池，每格氧化池的面积为： 式中：f 每格氧化池面积，m2；n 氧化池格数，个，n2； F 每格氧化池面积，m2。每格氧化池的尺寸：LB=3m3.5m（4）校核有效接触时间： ， 合格（5）氧化池总高度：式中：H 填料高度，m，一般取3m； 超高，一般取0.50.6m；填料层上部水深，一般为0.40.5m；填料至池底的高度，在0.51.5 m之间；填料层数，取

57、3层。污水在池内实际停留时间： 选用25mm的玻璃钢蜂窝填料，则所需填料总体积： (6)所需空气量： 采用多孔管鼓风曝气供氧，所需空气量为： 式中： D01m3污水所需气量，m3/m3，一般为1520 m3/m3,取气水比Q 日均污水流量，/。（7）每格需气量： （8）鼓风机选择风压： P=15+H=15+2.5=17.5kPa 式中：H扩散设备的浸水深度，m；15为估算管道压力及扩散设备压力损失之和，kPa。根据风量D和风压P，选择型号为RD-127罗茨鼓风机2台，其中1台备用。（9）污泥产量计算 污泥排放量 式中：Y 污泥产率系数，kgMLVSS/(kgBOD5),取0.3；Q 污水设计流量，m3/d； Sa 进水BOD含量,mg/l；Se出水BOD含量,mg/l。污泥含水率为99.7%，当含水率95%时，取污泥产量： 排泥管采用DN=250mm的穿孔管排泥，安装在距池底0.1m。4.6 斜板沉淀池4.6.1沉淀池简介斜板沉淀池是根据“浅层沉淀”理论，在沉淀池中加设斜板或蜂窝斜板，以提高沉淀效率。它具有沉淀效率高、停留时间短、占地面积少等优点。按水流与沉淀的