课程设计

徐州工业职业技术学院

专业课程设计报告

题 目： 啤 酒 废 水 处 理 设 计 院 系： 化学工程学院 班 级： 环境监治101 姓 名： 张 刚 学 号： 100030437 指导老师： 殷玉忠 导师职称： 助 教

1

专 业： 环境监治

目 录

第一章 概况 ................................................ 5 1.1 设计任务 ............................................... 5

1.1.1 工程名称 ........................................ 5 1.1.2．工程类型 ....................................... 5 1.1.3设计原则 ......................................... 5 1.2废水分类及介绍 ......................................... 5 1.3．有关自然条件的资料 .................................... 6 1.4．设计规模 ............................................. 6

1.4.1.水质 ............................................ 6 第二章 污水处理方案的选择 ................................... 7 2.1 方案选择原则 ........................................... 7 2.2污水处理工艺选择与方案比较 ............................. 7

2.2.1.工艺选择 ........................................ 7

2.2.2 2.2.3

工艺流程 .......................................... 7 处理后效果 ........................................ 8

第三章 主要构筑物及设备的设计与计算 ........................ 9 3.1格栅的设计计算 ......................................... 9

2

3.1.2 格栅的尺寸 ...................................... 9 3.1.3 设计计算 ........................................ 9 3.2沉淀池计算 ............................................ 12

3.2.1设计说明 ........................................ 12 3.2.2沉淀池设计计算 .................................. 12 3.3 UASB反应器的设计计算 ................................. 14

3.3.1设计说明 ........................................ 14 3.3.2 设计计算 ....................................... 14 3.4 SBR反应器的设计计算.................................. 21

3.4.1设计说明 ........................................ 21 3.4.2设计参数 ........................................ 21 3.4.3设计计算 ........................................ 21 第四章 污泥部分各处理构筑物设计与计算 ..................... 26 4.1 重力浓缩池的设计计算 .................................. 26

4.1.1设计说明 ........................................ 26 4.1.2设计参数 ........................................ 26 4.1.3设计计算 ........................................ 26 4.2 机械脱水间的设计计算 ................................. 28

4.2.1设计说明 ........................................ 28 4.2.2 设计参数 ...................................... 29 4.2.3设计计算 ........................................ 29

3

第五章 污水处理站布置 ...................................... 30 5.1 污水处理厂平面布置 ................................... 30

5.1.1 污水处理站设施组成 ............................. 30 5.1.2平面布置原则 .................................... 30 5.1.3 平面布置 ...................................... 32 5.2污水处理厂高程布置 .................................... 33

5.2.1高程布置原则 .................................... 33 参考文献 ................................................... 35

4

第一章 概况

1.1 设计任务 1.1.1 工程名称

某啤酒厂废水处理设计

1.1.2．工程类型

工业生产污水处理工程

1.1.3设计原则

进行工业生产污水处理工程的设计，应从水污染综合防治的总体上考虑。首先，应对污水处理工程的工艺制定切实可行的方案，并在制定方案的同时进行一定的科学研究，使处理方案不断完善。

1.2废水分类及介绍

啤酒废水属于中等浓度有机废水。啤酒废水主要来源于啤酒生产工艺中的洗

麦、发酵、糖化、洗瓶等过程。废水中的固形物主要为麦糟、废酵母等；溶解性物质主要为多糖、醇类等有机物。

废水组成分为清洁废水、低浓度废水和高浓度废水：清洁废水包括锅炉蒸汽冷凝水、制冷循环用外排水、给水厂反冲洗水等，约占总废水量的20%；低浓度废水包括酿造车间和包装车间地面冲洗水，洗瓶机、灭菌机废水及生活污水。该废水COD为100-700mg/L，水量约占总水量的70%；高浓度废水包括滤过洗槽废水、糖化锅、糊化锅冲洗水，贮酒罐前期冲洗水，滤过废藻土泥冲洗水，废酵母、酵母压缩机冲洗水，水量约占总水量的10%。一般CODcr为1500～2500mg/L， BOD5 为1000～1500mg/L，BOD5 /CODcr的比值为0.5-0.6，表明其可生化性较好，污染物中的有机

5

物容易降解。

1.3．有关自然条件的资料

基地区块地处亚热带海洋性季风气候，常年气候湿润、雨量充沛、四季分明。夏季盛行东南风，冬季多西北风，5～6月为梅雨季节，7～9月多台风期。平均气温17.0℃，平均气压1015.7hpa，年平均降雨量1519.9mm，年均日照时数1903.2h，历年平均潮位2.31m，潮涨平均流速8738m3/s.

1.4．设计规模

设计日平均污水流量Q=4000m3/d；

1.4.1.水质 (1) 原水水质指标

CODcr 1500—2000mg/L SS 300—460mg/L BOD5 800-1200mg/L (2) 处理后要求达到的水质指标 CODcr ≤100mg/L SS ≤70mg/L BOD5 ≤20mg/L 3 自然环境

6

第二章 污水处理方案的选择

2.1 方案选择原则

啤酒废水处理方案应遵循以下原则：

① 采用处理效果稳定、成熟、可靠、运行管理方便的处理工艺 ； ② 工艺控制调节灵活；

③ 在达到出水标准的前提下，不仅减少工程投资，更要降低日常运行费用； ④ 整体工艺协调优化，适应周围环境条件；

⑤ 为了提高污水处理的管理水平，实现科学现代化管理，同时充分考虑我国国情，采用先进可靠的自动化控制及仪表监测系统；

⑥ 全面科学的比较分析，选择出更适合公司的污水处理工艺； ⑦ 污水厂总图布置紧凑、合理、管理方便，尽量少占地； ⑧ 充分利用现有地形，合理布局尽量减少土地。

2.2污水处理工艺选择与方案比较 2.2.1.工艺选择

鉴于啤酒废水自身的特性，啤酒废水不能直接排入水体，据统计，啤酒厂工业废水如不经处理，没生产100吨啤酒所排放的BOD值相当于14000人生活污水的BOD值，悬浮固体SS值相当于8000人生活污水的SS，其污染程度是相当严重的，所以要对啤酒废水进行一定的处理。

因为只用UASB处理啤酒废水的COD5仍然达不到废水排放标准，故将UASB和SBR两种处理单元结合，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，而将UASB作为整个废水达标排放的一个处理单元，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，从而是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。

2.2.2工艺流程

7

沼气 鼓风机 进水 出水 格栅 调节沉淀池 UASB SBR 泥饼 浓缩池 污泥脱水间 上清液 压滤液

2.2.3处理后效果

设计排放废水量为4000m3/d。

废水经 处理后，要求达到的水质指标如下 CODcr ≤100mg/L SS≤70mg/L BOD5 ≤20mg/L 3 自然环境

8

第三章 主要构筑物及设备的设计与计算

3.1格栅的设计计算

3.1.1格栅设计说明

格栅有一组平行的金属栅条或筛网制成，安装在废水管道的进口处，用于截留

较大的悬浮物或漂浮物，主要对水泵起保护作用，另外可减轻后续构筑物的处理负荷。

格栅分为平面格栅和曲面格栅两种形式，按栅条间净间距，可将其分为粗格栅（40～100mm），中格栅（15～25mm），细格栅（4～10mm）三种。

3.1.2 格栅的尺寸

（一）设计流量的计算

平均日流量：Qa=4000m3/d=166.7m3/h=0.046m3/s 总变化系数：KZ=1.5

所以，设计流量Qmax?KZQd?1.5?0.046?0.069m3/s

3.1.3 设计计算

1) 计算草图如下：

9

本设计采用中格栅，栅条间隙取20mm

（1）栅前水深：取过栅流速V=0.6m/s

B2面公式Q?B1hV?B11B 根据最优水力断2V?1V2计算，B2Q.0691??2*0V0.6?0.48m

即：栅前槽宽为0.48m，栅前水深h?B12?0.24m 2) 栅条间隙数（n）

n?QmaxSin?bhv?0.069?Sin45?0.02?0.24?0.6?19.3（条）取n=19条

式中：n——格栅栅条间隙数（个） ?——格栅倾角（?），取45? h——栅前水深(m) v——过栅流速

Qmax——设计流量（m3s）

b——栅条间隙（m），取20mm (3)栅槽有效栅宽B

设计用直径为20mm圆钢为栅条，即S=0.02m

B=S(n-1)+bn

则B?S(n?1)?bn?0.02?(19?1)?0.02?19?0.74m

10

得，

（4）进水渠道渐宽部分的长度

设渐宽部分展开角取为20度

L1?B?B10.74-0.48??0.4m

2tan?12tan20?式中：L1——进水渐宽部分长度m ?1——渐宽处角度（?），取20? （5）进水渠道渐窄部分长度

L2?L12?0.4/2?0.2m

(6)通过格栅的水头损失

S0.023????()3?1.79?()?1.79b0.0244

V20.62ho??Sin??1.79??Sin45??0.021m2g2?9.81

式中： ? — 矩形断面时，取1.79

h1——设计水头损失，m h0——计算水头损失，m g—重力加速度，取g=9.81ms2

K——系数，格栅受污堵塞时水头损失增大倍数，一般采用k=3 ?——形状系数 则 h1?h0K?0.021?3?0.063m

（7）栅后槽总高度 H H?h?h1?h2

式中：H——格栅后管道水深，m

h2——栅前管道超高，m，取h2=0.3m

m 则H?h?h1?h2?0.24?0.063?0.3?0.603 （8）栅槽总长度L

L?L1?L2?1.0?0.5?H1 tan? 11

?0.4?0.2?1.0?0.5??2.73m

0.24?0.3

tan45?式中L1---进水渠道渐宽部分的长度m

L2---栅槽与出水渠道连接处渐宽部分长度m

H1---栅前管道深m，H1?h?h2

?---进水渠道渐宽部分的展开角度

（9）每日栅渣量W

W?86400QmaxW186400?0.069?0.03??0.12m3d?0.2m3d

1000KZ1.5?1000式中：W——每日栅渣量，m3d

W1——单位栅渣量，m3/103d污水，与栅条间距有关 格栅间隙为16-25mm时，W1?0.10?0.05m3/d 格栅间隙为30-50mm时，W1?0.03?0.01m3/d 该设计中W1?0.03

因为拦截污物量小于0.2m3d，采用人工除渣

3.2沉淀池计算 3.2.1设计说明

啤酒废水的水量和水质随时间的变化幅度较大，为了保证后续处理构筑物或

设备的正常运行，需对废水的水量和水质进行调节，由于啤酒废水中悬浮物浓度较

高，此调节池也具有沉淀池的作用，该池设计有沉淀的泥斗，有足够的水力停留时间，保证后续处理构筑物能连续进行，其均质作用主要靠池侧的沿程进水，使同时进入池的废水转变为前后出水，以达到与不同时序的废水相混合的目的。

3.2.2沉淀池设计计算

12

设计流量： Qmax=0.069 m3/s

1) 池子尺寸

池子有效容积为：V?QT?166*6?996m3

取池子总高度H=5.5m，其中超高0.5m，有效水深h=5m 则池面积A=V/h=750/5=150m3 池长取L=25m，池宽取B=8m

则池子总尺寸为L*B*H=25*8*5.5 2) 理论上每日的污泥量 W?Q(C0?C1)

1000(1?p0) 式中:

Q---------------设计流量，

C0--------------进水悬浮物浓度， C1---------------出水悬浮物浓度 P0---------------污泥含水率 W?4000*（460?70）1*?52m3/d

1000*(1?0.97)10003) 污泥斗尺寸

取斗底尺寸为400*400，斗壁与水平面的倾角为50?，则污泥斗的高度为： H?(4?0.2)*tan50??4.529m

4) 污泥斗容积：

?2h34.59222V?(a?aa?a)?(8?8?0.40?0.402)?101.7m3 11133 V>W符合设计要求，采用机械泵吸泥

5) 进水布置

进水两端两侧设进水堰，堰长为池长2/3 6）计算草图如下：

13

550025000240001000图2.2 调节沉淀池设计计算草图8000进水500

3.3 UASB反应器的设计计算 3.3.1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利停留时间较短， 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，不需填充填料，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。

3.3.2 设计计算

（一）反应器容积计算

设计参数选取如下：

14

容积负荷（Nv）4.5kgCOD/(m·d)；

污泥产率0.1kgMLSS/kgCOD；

产气率0.5m/kgCOD

3

3

UASB有效容积： V有效? 式中：

Q*S0Nv

Q ------------- 设计流量，m/s

S0 ------------- 进水COD含量,g/l，取1.725g/l Nv -------------容积负荷,kgCOD/(m·d) V有效?

将UASB设计成圆形池子，布水均匀，处理效果好 取水力负荷q＝0.8[m3/(m2·h)] 则 A?

3

3

3 4000*1.725?1533m

4.52 Q166.7??208mq0.8h?V1533??7m A208

采用4座相同的UASB反应器

A208

??52444*A14*52 D???8m P3.14 则 A1? 则实际横截面积为:

11 A2=πD2=×3.14×82

442

=50.24m

实际表面水力负荷为:

q1?

Q166.7??0.829?1.0A4*50.24

故符合设计要求

（二）配水系统设计

本系统设计为圆形布水器，每个UASB反应器设36个布水点 1. 设计参数

每个池子流量：

15

每日产泥量697.5kgMLSS/d，则每个USAB日产泥量174.4 kgMLSS/d （六）产气量计算

每日产气量：2325×0.75×0.5×4000×10=3487.5m3/d

-3

3.4 SBR反应器的设计计算 3.4.1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,必须进一步处理,即采用好氧处理。SBR结构简单，运行控制灵活，本设计采用4个SBR反应池，每个池子的运行周期为6h

3.4.2设计参数

（一）参数选取

(1)污泥负荷率

Ns取值为0.13kgBOD5/(kgMLSS·d) (2)污泥浓度和SVI

污泥浓度采用3000 mgMLSS/L,SVI取100

(3)反应周期

SBR周期采用T=6h,反应器一天内周期数n=24/6=4 (4)周期内时间分配

反应池数N=4

进水时间：T/N=6/4=1.5h 反应时间：3.0h 静沉时间：1.0h 排水时间：0.5h (5)周期进水量

QT4000*63

Q0???250m/s

24*N24*43.4.3设计计算

（一）反应池有效容积

V1=

nQ0S0 XNs 21

式中：

n ------------ 反应器一天内周期数 Q0 ------------ 周期进水量,m3/s

S0 ------------ 进水BOD含量,mg/l,取179 X ------------- 污泥浓度,mgMLSS/L Ns ------------- 污泥负荷率

4*250*179V1??458

3000*0.13（二）反应池最小水量

Vmin=V1-Q0=458-250=208m3

（三）反应池中污泥体积

Vx=SVI·MLSS·V1/106=100×3000×458/106=137.4 m3 Vmin>Vx,合格

（四）校核周期进水量

周期进水量应满足下式：

6

Q0<(1- SVI·MLSS /10) ·V

6

=(1- 100×3000 /10) ×458

3

=320m

33

而Q0=250m<320m 故符合设计要求

（五）确定单座反应池的尺寸

SBR有效水深取5.0m,超高0.5m,则SBR总高为5.5m, SBR的面积为458/5=91.6m2

设SBR的长：宽=2：1

则SBR的池宽为6m；池长为12.0m. SBR反应池的最低水位为：

208 ?2.9m

6*12SBR反应池污泥高度为：

137.4 ?1.9m

6*12 2.9-1.9=1.0m

可见，SBR最低水位与污泥位之间的距离为0.6m,大于0.5m的缓冲层高度符合

设计要求。 （六）鼓风曝气系统

(1)确定需氧量O2

由公式：O2=a′Q(S0-Se)+bˊXvV 式中：

aˊ----------- 微生物对有机污染物氧化分解 过程的需氧率，kg Q ----------- 污水设计流量，m3/d

22

S0 ------------ 进水BOD含量,mg/l S0 ------------ 出水BOD含量,mg/l

bˊ------------ 微生物通过内源代谢的自身氧化 过程的需氧率，kg

Xv ------------ 单位曝气池容积内的挥发性悬浮 固体（MLVSS）量,kg/m 取aˊ=0.5, bˊ=0.15；出水Se =27mg/L； Xv=f×X =0.75×3000=2250mg/L =2.25kg/m3； V=4V1=4×458=1832m3

代入数据可得：

O2=0.5×4000×(179-25)/1000+0.15×2.25×1832

=926.3kg O2/d 供氧速率为： R= O2/24

=926.3/24=39 kg O2/h

(2)供气量的计算

采用SX-1型曝气器，曝气口安装在距池底0.3m高处，淹没深度为4.7m，

计算温度取25℃。

该曝气器的性能参数为：

EA=0.08，Ep=2 kgO2/kWh； 服务面积1-3m2；

供氧能力20-25m3/h·个；

查表知氧在水中饱和容解度为：

Cs(20)=9.17mg/L，Cs(25)=8.38mg/L 扩散器出口处绝对压力为：

3

Pb=P0+9.8×10×H

5

3

=1.013×10+9.8×10×4.7

5

=1.47×10pa

空气离开反应池时氧的百分比为：

Ot=21(1-EA)

79+21(1-EA)3

=

21(1-0.08)

79+21(1-0.08) =19.65%

反应池中容解氧的饱和度为：

PbOt Csb(25)= Cs(25)(+) 52.026′1042 23

1.47′10519.65=8.38(+) 52.026′1042 =10.0mg/L Csb(20)= Cs(20)(PbOt+) 52.026′10421.47′10519.65 =9.17(+) 52.026′1042 =10.9mg/L

取α=0.85,β=0.95,C=2,ρ=1,20℃时，脱氧清水的充氧量为：

R0=

RCsb(20)a[brCsb(25)-C] 1.024(25-20)

=

28.86*10.90.85(0.95*10*2）*1.0245

=17.3 kg O2/h

供气量为：Gs= R0/0.3Ea

43.817.33

=?721m/h

0.3′0.080.3*0.08=12.01m3/min

(3)布气系统的计算

反应池的平面面积为：

6.0×12.0×4=288m2

每个扩散器的服务面积取1.7m2,则需288/1.7=170个。 取170个扩散器，每个池子需50个。

布气系统设计如下图2.5：

24

图2.5 SBR反应气布气系统设计草图

（七）污泥产量计算

选取a=0.6,b=0.075,则污泥产量为：

△x=aQSr-bVXv

=0.6×4000×(179-25)/1000-0.075×1832×2.25

60.45kgMLVSS/d

25

第四章 污泥部分各处理构筑物设计与计算

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以及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。

本设计采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同高度上设上清液排除管。

4.1.2设计参数

（一）设计泥量

啤酒废水处理过程产生的污泥来自以下几部分： (1)调节沉淀池，Q1=25m3/d,含水率97%； (2)UASB反应器，Q2=30m3/d,含水率98%； (3)SBR反应器，Q3=8m3/d,含水率99%； 总污泥量为：

Q= Q1+ Q2+ Q3=63 m/d

平均含水率为：

3

83025′97%+′98%+′99%=97.7%

636363（二）参数选取

固体负荷（固体通量）M一般为10～35kg/m3d

取M=30 kg/m3d=1.25kg/m3h； 浓缩时间取T=24h； 设计污泥量Q=63m3/d；

浓缩后污泥含水率为96%；

100－97.73

浓缩后污泥体积：V1＝′63=36.2m/d

100－964.1.3设计计算

（一）池子边长

26

根据要求，浓缩池的设计横断面面积应满足：

A≧Qc/M 式中：

Q----------------入流污泥量，m3/d ； M----------------固体通量，kg/m3·d； C----------------入流固体浓度kg/m。 入流固体浓度（C）的计算如下： C＝W1+W2＋W3

Q1＋Q2＋Q33

W1=Q1×1000×(1-97%)=750kg/d

W3=Q3×1000×(1-98%)=600kg/d W4=Q4×1000×(1-99%)=80kg/d 那么，Qc=W1 +W2+W3=1430kg/d=59.6kg/h

C=1430/63=22.7 kg/m3

浓缩后污泥浓度为：

3

C1=1430/36.2=39.5kg/m

浓缩池的横断面积为：

A=Qc/M=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

则有效高度h2=1.3m,取h2=1.5m 超高，取h1=0.5m

缓冲区高，取h3=0.5m 池壁高H1=h1+h2+h3=2.5m （三）污泥斗

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

设计计算草图见下图3.1：

27

500图3.1 污泥浓缩池设计计算草图

70002500

4.2 机械脱水间的设计计算 4.2.1设计说明

污泥经浓缩后，尚有96%的含水率，体积仍很大，为了综合利用和最终处置，需对污泥作脱水处理。

拟采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，能源节省

(3)附属设备少，维修方便，但必须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：

28

污泥贮泥池污泥滤料泵带式压 滤机稀释水高压冲洗水给水混凝剂计量泵制备罐空压机图3.2带式压滤脱水工艺流程图

4.2.2 设计参数

设计泥量Q=36.2 m3/d；含水率为96%。

4.2.3设计计算

据设计泥量带式压滤机采用PFM-1000型，带宽1m，主机功率1.5kw,处理后的污泥含水率为75～80%，处理能力为7～8 m3/h,按每天工作8小时设计。

外形尺寸：长×宽×高=4500×1890×1860

29

第五章 污水处理站布置

5.1 污水处理厂平面布置

在污水处理站的厂区内有各处理单元构筑物；连通各处理构筑物之间的管、渠及其他管线；辅助性建筑物；道路以及绿地等。因此，要对污水处理站厂区内各种工程设施进行合理的平面规划。

5.1.1 污水处理站设施组成

根据选定的处理方案和处理流程，污水处理工程设施暴扣下面几方面。 1、生产性构筑物

生产性构筑物分为污水、污泥处理设施。污水处理设施包括污水总泵站、格栅间、集水池、调节池、UASB池、CAST池、沼气柜、鼓风机房等。 污泥处理设施包括浓缩池、贮泥池、集泥井、污泥泵、脱水机房。 2、辅助设施

辅助设施分为生产和生活辅助设施。生产辅助设施包括综合办公楼（含化验室、中心控制室）、仓库、食堂、宿舍楼、篮球场等。

3、各类管道

厂区管道包括污水工艺管道、污泥工艺管道、空气管道、沼气管道、超越管道、上清液回收管道、厂区给水管道、排水管道、加药管。

4、其他设施

其他设施有道路、绿化、照明、围墙、大门。

5.1.2平面布置原则

1、各处理单元构筑物的平面布置

处理构筑物是污水处理厂的主体构筑物，在做平面布置时，应根据各构筑物的功能要求和水力要求，结合地形和地质条件，确定他们在厂区内平面的位置。对此，应考虑：

30

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/6j5g.html