本科毕业论文啤酒厂污水处理工艺设计.docx

1本科毕业论文啤酒厂污水处理工艺设计摘要关键词Abstract1Keywords11概述11.1 研究目的与意义11. 2国内外研究现状21.3 拟使用设计流程21.4 估计处理效果22啤酒废水处理构筑物设计与计算22. 1粗格栅与细格栅22.1.1 粗格栅22.1.2 细格栅22.2调节沉淀池的设计计算22.2.1 设计说明22.2.2 设计参数22.2.3 2.3设计计算32.3UASB反应器的设计计算32.3.1设计说明32.3.2运行流程32.3.3设计计算31. 4SBR反应器的设计计算52. 4.1设计说明53. 4.2运行流程54. 4.3设计计算53污泥处理设计63.1 重力溶缩池的设计计算63. 1.1设计说明63. 1.2设计参数65. 1.3设计计算73.2机械脱水间的设计计算73.2.1设计说明73.2.2设计参数83.2.3设计计算84结论8致谢9参考文献9啤酒厂污水处理工艺设计环境科学专业学生指导老师摘要：啤酒废水水质的要紧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，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：BOD30mgL,COD100mgL,SS70mg/L<,经分析知该处理水质属易生物降解又无明显毒性的废水，可使用两级生物处理以使出水达标。一级处理要紧使用物理法，用来去除污水中的悬浮物质与无机物。二级处理要紧使用生物法,包含UASB法与SBR法，可有效去除污水中的BOD.COD,工艺流程为：啤酒废水f格栅一调节沉淀池一UASB反应器一SBR池一污泥处理系统一处理水。整个工艺具有总投资少，处理效果好，工艺简单，占地面积省，运行稳固，能耗少的优点。关键词：啤酒废水处理高浓度有机废水UASB法SBR法BrewerysewagetreatmentcraftdesignStudentmajoringinEnvironmentscienceJiangFeiTutorLiuJingAbstract：Themaindistinguishingfeatureofthebeerwastewalerwasthatitcontainedthemassiveorganicmatters,soitbelongedtothehighconcentrationorganicwastewater,thereforeitsbiochemicaloxygendemandwasalsohigh,soitrequestedthebeerwastewalerwhichdischargedmustbestrictlytreatedtothetwoeffluencestandardinthecountry,whichwasasfollowing:BOD30mg/L,COD100mg/L,SSW70mgL.Aftertheanalysis,thequalityofthisprocessingwaterbelongedtothewastewaterthateasybiologydegradeandnothavetheobviouspoison,anditcouldusetwolevelsofbiologicaltreatmentstocausethewaterdrainedmeetthedesignatedstandard.Firstlevelofprocessingmainlyused(hephysicalmethods,whichremovedthesuspendedmatterandtheinorganicsubstanceinthesewage.Secondlevelsofprocessingmainlyusedthebiologymethods,consistedofUASBandSBR,whichcouldremoveBOD.CODinthewastewater.Thetechnologicalprocesswas:BeerwastewaterScreensRegulatesprecipitatingtankReactiontankofUASBTankofSBRSIudgedisposalsystemTreatmentwater.Theentiretechnologicalprocesshadthecharacteristicsoflowerinvestment,goodtreatmenteffect,easytechnologyprocess,usingsmallarea,runningsteady,andconsuminglowerenergy.Keywords:Beerwastewatertreatment;Highconcentrationoforganicwastewaler;UASBprocess;SBRprocess1概述1.1 研究目的与意义80年代以来，我国啤酒工业得到迅速进展，到目前我国啤酒生产厂已有800多家，据1996年统计我国啤酒产量达1650万t,既成为世界啤酒生产大国，又成为较高浓度有机物污染大户，啤酒废水的排放与对环境的污染已成为突出问题，引起了各有关部门的重视。由于啤酒废水中含有大量的有机物，排放对自然水体的影响非常大。基于水污染的危害性与严重性，以保护环境为宗旨，以达到国家废水排放标准为要求来设计啤酒废水排放设备，因此此处理工艺的设计旨在操纵废水的COD浓度，减少对环境的污染。1.2 国内外研究现状“七五”以来，我国对啤酒废水的处理工艺与技术进行了大量的研究与探索，特别是轻工业系统的设计院与科研单位，对啤酒废水的处理进行了各方面的试验、研究与实践，取得了行之有效的成功经验，逐步形成了以生化为主、生化与物化相结合的处理工艺。生化法中常用的有活性污泥法、生物膜法、厌氧与好氧相结合法、水解酸化与SBR相组合等各类处理工艺。这些处理方法与工艺各有其特点与不足之处，但各自都有较为成功的经验。目前还有很多新的处理方法与工艺优化组合正在试验与研究，有的已取得了理想的成效，不久将应用于实践中。1.3 拟使用的设计流程：USBA-SBR法流程只用UASB处理啤酒废水出水的COd仍然打不到废水排放标准，故将UASB与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,节约了运行费用，把UASB作为整个废水达标排放的一预处理单元，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与剩余污泥产量，从而使整个废水处理过程的费用大幅度减少。使用该工艺既降低处理成本，又能产生经济效益。1.4 估计处理效果设计排放废水量为3000m7doC0D2500mgL,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，其要紧水质指标见表L1。表1.1废水水质及排放标准项目CODCr(mgL)B0D5(mgL)SS(mgL)PH原水I50030008001600250-1200511排放标准10030W7069注：该废水中的酵母、酒槽通过回收与综合利用，故COD、BOD含量降低。2啤酒废水处理构筑物设计与计算2.1粗格栅与细格栅2.1.1粗格栅粗格栅包含平行的栅条，通常由金属制造并设计去除由进水携带而来的较大杂质。格栅可由机械装置自动清理，也可定期手动清理(实际，经常，方便)。积存的固体通常堆放一个池中并通过处理后作为固体废物处置。2.1.2细格栅细格栅包含横向平行的栅条，通常由不锈钢制造，通常称之水力筛或者弧形。设计去除由进水携带细小的悬浮物(05mm)。水力筛可自动清理污物。使用最大进流量(375m7h),设计格栅缝隙:0.5mm。2.2调节沉淀池的设计计算2.2.1设计说明啤酒废水的水量与水质随时间的变化幅度较大，为了保证后续处理构筑物或者设备的正常运行，需对废水的水量与水质进行调节，由于啤酒废水中悬浮物(SS)浓度较高，此调节池也兼具有沉淀池的作用，该池设计有沉淀池的泥斗，有足够的水力停留时间，保证后续处理构筑物能连续运行，其均质作用要紧靠池侧的沿程进水，使同时进入池的废水转变为前后出水，以达到与不一致时序的废水相混合的目的。2.2.2设计参数水力停留时间T=6h;设计流量Q=3000m7d=125m3h=0.035m7s表2.1调节沉淀池进出水水质指标水质指标CODBODSS进水水质(mg/L)2500960500去除率(%)7750出水水质(mg/L)23258932502. 2.3设计计算调节池设计停留时间为6h,容积为2500m'。池体温度15-40,PH值为4.58.5。设置一台液下式搅拌器。2.3 UASB反应器的设计计算1. 3.1设计说明UASB,即升流式厌氧污泥床。UASB反应器上部设置气、液、固三相分离器，下部设置为污泥悬浮层区与污泥床层区。污水从反应器底部流入，向上升流至反应器顶部流出，混合液在沉淀区进行固液分离，污泥自行回流到污泥床区。UASB反应器污泥床区中污泥可保持较高浓度，污泥可实现颗粒化，具有很好的沉降性能与很高的产甲烷活性。2. 3.2运行流程UASB反应器在运行过程中，包含了极为复杂的生物反应过程。厌氧反应过程中有多种微生物参加了有机污染物的转化代谢过程，并将污染物最终转化为最终产物。参加反应的厌氧微生物要紧包含要紧包含水解-发酵(酸化)细菌，乙酸化细菌与产甲烷菌。UASB反应器集中生物转化反应与沉淀于一体，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。气、固、液分离后，沼气由气室收集，再由沼气管流向沼气柜。固体(污泥)由沉淀区沉淀后自行返回反应区，沉淀后的处理水充出水槽排出。UASB反应器内不设搅拌设备，上升水流与沼气产生的气流足可满足搅拌要求。UASB反应器构造简单，便于操作运行。3. 3.3设计计算设计参数选取如下：容积负荷(Nv)：4.5kgC0D(m3d);污泥产率：0.1kgMLSS/kgCOD；产气率：0.5m3kgCOD设计水量Q=300(3d=125m3h=0.035mis表2.2UASB反应器进出水水质指标水质指标CODBODSS进水水质Gng/D2325893250去除率(%)758050出水水质(mg/L)581179125(一)反应器有效容积与要紧尺寸UASB有效容积：/广筌设计流量，m7s 进水COD含量,mg/L 容积负荷,kgCOD(d)式中：QS0-一Nvv0.035x23253V有效=155Om将UASB设计成圆形池子，布水均匀，处理效果好，反应器的有效高度通常为4-6m（二）配水系统设计本系统设计为圆形布水器，进水方式使用连续进水的运行方式。（三）三相分离器设计三相分离器设计计算草图见下图2.1：图2.1UASB三相分离器设计计算草图设计说明三相分离器要具有气、液、固三相分离的功能。三相分离器的设计要紧包含沉淀区、回流缝、气液分离器的设计。（2）沉淀区的设计三相分离器的沉淀区的设计同二次沉淀池的设计相同，要紧是考虑沉淀区的面积与水深，面积根据废水量与表面负荷率决定。由于沉淀区的厌氧污泥及有机物还能够发生一定的生化反应产生少量气体，这对固液分离不利，故设计时应满足下列要求：1）沉淀区水力表面负荷1.Om/h2）沉淀器斜壁角度设为50°,使污泥不致积聚，尽快落入反应区内。3）进入沉淀区前，沉淀槽底逢隙的流速W2mh4）总沉淀水深应大于1.5m5）水力停留时间介于L52h假如以上条件均能满足，则可达到良好的分离效果气液分离设计d=0.01cm（气泡），T=20oCP=l.03gcmPg=l.2×10-3gcm3V=0.0101cm2s,P=0.95=Vp1=O.0101X1.03=0.0104gcms通常废水的净水的,故取=0.02gcms(4)回流缝设计回流缝中混合液上升流速应小于2.0mh,以使回流缝与沉淀区的水流稳固。(四)出水系统设计均匀的排除出水时反应器均匀稳固运行的关键，通常每个单元三相分离器设一个出水槽。本设计使用锯齿形出水槽，槽宽0.2m,槽高0.2In(五)浮渣清除系统沉淀区页面的浮渣层可用刮渣机清除，在气室内形成的浮渣可定期进行沼气反冲的方法，需要设置循环水泵。(六)排泥系统设计在UASB三相分离器底部设置一个排泥口，每天排泥一次(七)产气量计算每日产气量:2325X0.75X0.5X3000X103=2615.6m3d2.4 SBR反应器的设计计算2. 4.1设计说明经UASB处理后的废水,COD含量仍然很高,要达到排放标准,务必进一步处理,即使用好氧处理。SBR法是序批式间歇活性污泥法的简称，工艺流程简单，运行操纵灵活，占地面积小，处理效果好，且具有良好的习惯性，易于保护管理。3. 4.2运行流程SBR工艺一个运行周期包含五个阶段：进水期，反应期，静置期，排水期，闲置期。4. 4.3设计计算本设计使用4个SBR反应池，每个池子的运行周期为6h。参数选取为：(1)污泥负荷率Ns取值为0.13kgB0D5(kgMLSSd)(2)污泥浓度与SVI污泥浓度使用3000mgMLSS/L,SVI取100(3)反应周期SBR周期使用T=6h,反应器一天内周期数n=246=4(4)周期内时间分配反应池数N=4进水时间：TN=64=1.5h反应时间：3.Oh静沉时间：LOh排水时间：0.5h(5)周期进水量。="=陋"=187.5疝/524N24x4(6)设计水量为:Q=3000m7d=125m3h=0.035m3s设计水质见下表2.3：表2.3SBR反应器进出水水质指水质指标CODBODSS进水水质(mgD581179125去除率(%)808565出水水质(mg/1)1162543(一)反应池有效容积y_,NsX式中：n反应器一天内周期数Qo周期进水量,11'sS0进水BOD含量,mg/1X污泥浓度,mgMLSS/LNs-污泥负荷率4×187.5×1793000x0.13=344. 2m3(二)反应池最大水量与最小水量VBajt=V产344.2m3Vrein=V1-Qo=344.2-187.5=156.7m3()反应池中污泥体积Vx=SVIMLSSV1/106=100X3000X344.2/IO6=103.2mVmin>%,合格（四）反应池的尺寸SBR有效水深取5.0m,超高0.5m,则SBR总高为5.5m,（五）鼓风曝气系统（1）确定需氧量由公式：02=a,Q（SO-Se）+b'式中：a'微生物对有机污染物氧化分解过程的需氧率，kgQ污水设计流量，m7dS0进水BOD含量,mg/1S0出水BoD含量,mg/1b'微生物通过内源代谢的自身氧化过程的需氧率，kgXv单位曝气池容积内的挥发性悬浮固体（MLVSS）量,kg/m，取a'=O5,bz=0.15；出水Se=25mgL;Xv=fX=O.75×3000=2250mgL=2.25kgm3;V=4Vax=4×344.2=1376.8m3代入数据可得:O2=0.5X3000X(179-25)/1000+0.15X2.25X1376.8=695.7kgO2d供氧速率为：R=0224=695.724=29kgO2h(3)布气系统取170个扩散器，每个池子需50个。(六)污泥产量计算选取a=0.6,b=0.075,则污泥产量为：x=aQSr-bVXv=0.6X3000X(179-25)/1000-0.075X1376.8X2.25=44.9kgMLVSSd3污泥处理设计4.1 重力浓缩池的设计计算4.1.1 设计说明为方便污泥的后续处理机械脱水，减小机械脱水中污泥的混凝剂用量与机械脱水设备的容量，需对污泥进行浓缩处理，以降低污泥的含水率。本设计使用间歇式重力浓缩池，运行时，应先排除浓缩池中的上清液，腾出池容，再投入待浓缩的污泥，为此应在浓缩池深度方向的不一致高度上设上清液排除管。5. 1.2设计参数（一）设计泥量啤酒废水处理过程产生的污泥来自下列几部分：（1）调节沉淀池，Q1=25m7d,含水率97%；（2）1JASB反应器，Q2=3（Wd,含水率98机（3）SBR反应器，Q3=8m7d,含水率99%；总污泥量为：Q=Q1+Q2+Q3=63m3d平均含水率为：（97%+98%+99%）/3=97.7%（二）参数选取固体负荷（固体通量）M通常为1035kgm%取M=30kgm3d=l.25kgm;浓缩时间取T=24h;设计污泥量Q=63d;浓缩后污泥含水率为96乐浓缩后污泥体积：V1=36.2m7d3.1.3设计计算（一）池子边长根据要求，浓缩池的设计横断面面积应满足：AQcM式中：Q入流污泥量，m7d；M-固体通量，kgm3d;C入流固体浓度kgm入流固体浓度（C）的计算如下：cJ+%+W3Ql+。2+。3W1=Q1×1000×（l-97%）=750kgdW2=Q2X100Ox（l-98%）=600kgdW3=Q3X100Ox（l-99%）=80kgd那么，Qc=W1+W2+W3=1430kgd=59.6kghC=143063=22.7kgm3浓缩后污泥浓度为：C1=143036.2=39.5kgm3浓缩池的横断面积为：A=QcM=51m2设计三座正方形浓缩池，则每座边长为B=7m取B=7.5m,则实际面积A=7.5×7.5=57m2（二）池子高度停留时间，取HRT=24h有效高度取h1=l.5m超高取h2=0.5m缓冲区高取h3=0.5m池壁高H=h+h2+h3=2.5m（三）污泥斗下锥体边长取0.5m,高度取7m.（四）总高度H=2.5+7=9.5m（五）排水口浓缩后池内上清液利用重力排放，由站区溢流管管道排入格栅间，浓缩池设四根排水管于池壁，于浓缩池最高处设置一根，向下每个L0m、0.6m、0.4In处设置一根排水管。3.2机械脱水间的设计计算3.2.1设计说明污泥经浓缩后，尚有96%的含水率，体积仍很大，为了综合利用与最终处置，需对污泥作脱水处理。拟使用带式压滤机使污泥脱水，它有如下脱水特点：(1)滤带能够回转，脱水效率高(2)噪声小，能源节约(3)附属设备少，维修方便，但务必正确使用有机高分子混凝剂，形成大而强度高的絮凝。带式过滤脱水工艺流程见下图3.2：图3.2带式过滤脱水工艺流程3.2.2设计参数设计泥量Q=36.2m3d;含水率为96%o3.2.3设计计算据设计泥量带式压滤机使用PFMTOOO型，带宽bn,主机功率1.5kw,处理后的污泥含水率为7580%,处理能力为78m3h,按每天工作8小时设计。外形尺寸：长X宽X高二4500X1890X18604结论通过以上流程处理，出水水质为：C0D：116,B0D：25,SS：43o基本达到国家废水排放标准。本次毕业设计,使我对工程设计的内容与步骤有了更进一步的熟悉，从大体上讲,此次设计达到了预期的效果,达到了作为本科毕业生所应符合的要求.这次毕业设计使我深深地认识到做设计工作所要求的严谨性,在熟练掌握专业知识的基础上灵活运用.本次设计为某啤酒厂废水处理，是一个真实性课题,在重新熟悉课本与认真查阅资料的基础上，并结合设计任务的要求,我对本设计啤酒废水处理的工艺流程提出了多种方案，在反复的比较下，最终确定了这个最优方案。在此过程中，我逐步懂得了如何运用专业性眼光去看待问题,分析问题与解决问题。在工艺流程确定后,就开始了对所选构筑物的设计计算，通过老师的指导与自己的计算，我对污水处理中所用到的一些构筑物有了更深的熟悉，在数据计算中自己遇到了很多问题,但在老师的精心指导与自己的努力下，最终问题都一一得到解决，也使自己对污水处理流程有了一个清晰的认识.这次毕业设计是自己四年所学知识的一个综合应用，是一次难得的学习机会,使自己受益匪浅在设计中,对一些计算机的程序，如word等也能够更加熟练地运用。因此,这次毕业设计对我是一个很好的锻炼,达到了对排水工程的一个比较深入地熟悉,是比较成功的毕业设计。致谢本次设计是在XX老师的悉心指导下完成的，她在设计过程中给予了我很大的帮助,帮助我解决了许多实际问题，在此首先对老师致以诚挚的谢意。我在做设计的过程中遇到了许多难题，老师都一一给予解释并耐心指导，使我能够顺利的完成本次设计。设计结束后，老师又在百忙之中为我修改毕业设计，帮我找出设计中的缺点与不足，力求精益求精。能够说本次设计是老师与我共同完成的，老师经验丰富，给我很多指导，使我在设计过程中少走了很多弯路。设计的过程就是一个知识不断积存的过程。在设计过程中，我们感到指导老师的知识是那么的丰富，而我们与之比较真是相差甚远。这更加激励我们要不断的学习，只有不断学习才能不断的进步。本次设计中，我得到了老师的指导与帮助，学到了很多课本中学习不到的知识，提高了自己的动手能力，得到了巨大的收获。今后，我将继续努力，争取把在本次设计中学到的知识运用到工作与学习当中，努力发扬吃苦耐劳的精神，取得更大的进步。由于时间仓促与自己水平有限，本次设计中难免存在很多不足之处，恳请各位老师批判指正。最后，对老师的耐心指导再次表示感谢！并祝老师在今后的日子里事事顺心!工作愉快！参考文献口孙慧修.排水工程上册（第4版）ML北京:中国建筑工业出版社.1998年7月.2张自杰.排水工程下册（第4版）ML北京:中国建筑工业出版社.2000年6月.3管教仪.啤酒工业手册ML北京：中国轻工业出版社.1998年4王凯军.秦人伟.发酵工业废水处理M.北京:化学工业出版社.2000年9月5罗辉.环保设备设计与应用M.北京:高等教育出版社.2000年6李海等.城市污水处理技术及工程实例M.北京:化学工业出版社.2002年5月7高廷耀，顾国维，周琪.水污染操纵工程第三版下册M,北京:高等教育出版社.2007年7月.