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阿城啤酒厂废水处理项目
方案设计
XX大学环保科技股份有限公司
二OO二年四月
编制单位：
XX大学环保科技股份有限公司
法定人代表：
总经理：
技术总顾问：
项目负责人：
技术负责人：
设计人：
校对:
审核：
编制日期：
20XX年4月
1.概况
1.1生产工艺
啤酒生产首先由大麦生产麦芽。
将麦牙粉碎与湖化的大米用温水混合进行糖化，糖化结束后立即过滤，除去麦糟，麦汁经煮沸定型后除去酒花糟，澄清冷却后充氧，然后进入锥形发酵罐发酵，分离出酵母后，通过硅藻土过滤生成啤酒，装入清酒罐，经管道输送到罐装车间，杀菌后装瓶出售。
1.2废水概况
啤酒厂的生产废水分类如下：
1、清洁废水冷冻机、麦汁和发酵冷却水等。
这类废水基本上未被污染。
2、清洗废水如大麦浸渍废水、大麦发芽降温喷雾水、清洗生产装置废水、
漂洗酵母水、洗瓶机初级洗涤水、酒罐消毒废水和地面冲洗水等。
这类废水受到不同程度的有机污染。
3、冲渣废水如麦糟液、冷热凝固物、酒花糟、剩余酵母、酒泥、滤酒渣
和残碱洗涤液等。
这类废水中含有大量的悬浮性固体有机物。
工段中将产生麦汁冷却水、装置洗涤水、麦糟、热凝固物和酒花糟。
装置洗涤水主要是糖化锅洗涤水、过滤槽和沉淀槽洗涤水。
4、洗瓶废水清洗瓶子时先用碱性洗涤剂浸泡，然后用压力水初洗和终洗。
瓶子清洗水中含有残余碱性洗涤剂、纸浆、染料、浆糊、残酒和泥砂等。
1.3工程简介
1、项目名称：
阿城啤酒废水处理项目
2、污水水量及水质：
Q=2500m3/d=105m3/h
3、设计能力：
按日处理水量为2500m3/d设计。
2.设计基础
2.1设计原则
1、设计必须符合适用的要求
选择的处理工艺、构筑物（建筑物）型式、主要设备、设计标准和数据等，应最大限度地满足使用的需要，以保证废水处理厂功能的实现。
2、设计采用的各项数据必须可靠
设计所选用的原始数据必须可靠、准确，并保证必要的安全系数。
同时对于新技术、新结构和新材料的采用必须积极，但需慎重。
3、设计应符合经济的要求
设计中一方面尽可能采用合理工艺降低工程造价，选用质优价廉的设备；另一方面又必须保证在工程建成投入使用后，运行费用最低，取得最大的经济效益和使用效果。
4、设计技术应当力求先进和合理
设计中必须根据生产的需要和允许条件，在经济合理的原则下，尽可能采用先进技术。
在机械化、自动化与仪表化程度方面，要从实际出发，根据需要和可能及设备的供应情况，妥善确定。
5、设计必须注意近远期的结合
一般情况下宜采取一次设计分期建设的方法。
在有远期规划分期建设的情况下，应充分考虑不宜分期建设的部分。
6、设计应适当注意美观和绿化
废水处理厂应是环境优美、整洁卫生的场所，站内应注意绿化。
但美化的方式和整个企业的环境相协调。
2.2设计依据
1、《污水综合排放标准》（GB8978-96）；
2、《室外排水设计规范》（GBJ14-87），1997年版。
2.3污水水量水质
1、设计处理水量：
最高日处理流量：
2500m3/d
平均小时流量：
105m3/h
2、废水水质：
COD=1000~2500mg/LBOD5=700~1500mg/L
SS=300~600mg/L总氮20~80mg/L
总磷5~7mg/LPH值5~6
3、根据厂方提供水质情况，我们采用以下设计值：
COD=2000mg/LBOD5=1200mg/L
SS=500mg/L总氮50mg/L
总磷6mg/LPH值5~6
2.4排放标准
处理后的废水应达到国家《污水综合排放标准》（GB8978-96）中的一级标准：
COD≤100mg/LBOD5≤20mg/L
SS≤70mg/L氨氮15mg/L
磷酸盐0.5mg/LPH值6~9
3.工艺流程
3.1工艺流程确定原则
废水处理工艺的选择是工程建设成败的关键。
处理工艺是否合理直接关系到废水处理系统的处理效果、处理水水质、运行稳定性、建设投资、运行成本等。
因此，必须结合实际情况，综合考虑各方面因素，慎重选择适宜的处理工艺，以达到最佳的处理效果和经济效益。
3.2废水性质分析
啤酒生产过程中排放的废水主要来自麦芽车间、糖化车间、发酵车间、罐装车间等。
啤酒生产废水的特点是水量大，有机污染物浓度较高，排放的时变化系数大。
主要含有糖类、醇类等无毒高营养的有机物质，易于腐败，废水可生化性良好，BOD/COD的比值大于0.5，易采用生化处理。
3.3工艺流程选择
废水处理系统建成以后面临的主要问题就是运行和管理问题。
这就要求整个废水处理系统易操作、易维护、运行稳定、管理方便，这也是保证废水处理厂正常运行的一个关键。
常规的预处理技术包括沉淀、气浮和厌氧生物处理等工艺，沉淀、气浮技术在去除油脂和悬浮物方面都有一定的效果，但其在提高废水的可生化性方面作用不够显著，同时由于啤酒废水浓度较高，应用这两技术时投药量较大，运行成本较高，因此不适宜用在本工程中处理啤酒废水。
厌氧生物处理法，其能耗低，每处理单位质量底物产生的微生物量少，而且由于处理过程不需要氧，所以不受传质能力的限制，能够有效地降解有机污染物，提高可生化性，因此在本工程中予以采用。
好氧工艺是一个主要耗能的单元，在选择时应考虑如何提高污泥负荷、降低投资费用和运行费用。
在几种好氧工艺中，交叉流曝气氧化工艺是一种效果较好的好氧工艺，它不仅污泥负荷高，而且在运行和管理上更具有优势。
因此，根据该啤酒废水的特点，结合本工程地处寒冷地区的实际情况，通过其他啤酒废水厂处理工艺的比较和深入研究，本方案确定采用水解酸化技术、交叉流曝气氧化技术为本方案的主体处理工艺，以期达到投资省、运行费用低、管理方便等目标。
3.4工艺流程描述
根据上述分析和我们对啤酒废水处理的经验，我们提出如下处理工艺
啤酒废水经格栅井、调节池由潜水泵提升至上流式厌氧污泥床反应器（UASB反应器）进行厌氧处理，主要降解COD、BOD和提高废水的可生化性。
然后进入交叉流曝气氧化池进行处理，出水进入二沉池。
二沉池出水达标排放。
二沉池的污泥靠静水压力排至浓缩池，然后用泵送至脱水机房内的污泥脱水机进行脱水，脱水后的污泥可作为土壤调节剂综合利用。
浓缩后的上清液和脱水机的滤液由于悬浮物含量较高，因此将这部分水自流至调节池进行处理。
交叉流曝气氧化池所需的空气由鼓风机房内的鼓风机提供。
由于本工程属工艺方案设计阶段，因此在本流程中没有考虑放空、超越等措施。
3.5主要技术介绍
3.5.1厌氧生物处理技术
厌氧生物处理是指在无分子氧条件下通过厌氧微生物（包括兼氧微生物）的作用，将废水中的各种复杂有机物分解转化成甲烷和二氧化碳等物质的过程。
厌氧生物处理是一个复杂的微生物化学过程，依靠三大主要类群的细菌，即水解产酸细菌、产氢产乙酸细菌和产甲烷细菌的联合作用完成。
其中产甲烷菌是决定厌氧消化效率和成败的主要微生物。
本方案设计选用上流式厌氧污泥床反应器，简称UASB反应器。
UASB反应器由反应区、沉淀区和气室三部分组成。
具有以下特点：
1、反应器内污泥浓度高，一般平均污泥浓度为30-40g/L；
2、有机负荷高，水利停留时间短；
3、反应器内设三相分离器，被沉淀区分离的污泥能自动回流到反应区，一般无污泥回流设备。
4、无混合搅拌设备。
投产运行正常后，利用本身产生的沼气和进水来搅动。
5、污泥床内不填载体，节省造价及避免堵塞问题。
3.5.2交叉流生物处理技术
交叉流生物处理技术是由我公司开发研制的高效好氧生物膜处理专利技术，通过采用交叉流填料增大生物量，提高传质效率，因而对废水中的COD、BOD、SS等污染物具有很高的去除效果。
交叉流曝气氧化工艺中微生物所需的氧通常通过人工曝气供给。
生物膜生长至一定厚度后，靠近填料壁的微生物将由于缺氧而进行厌氧代谢，产生的气体及曝气形成的冲刷作用会造成生物膜脱落，并促进新生膜的生长，形成生物膜的更新。
交叉流曝气氧化技术的主要特点：
1.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都高于活性污泥法曝气池及生物滤池，因此交叉流曝气氧化池具有较高的容积负荷；
2.啤酒废水生物处理很易发生污泥膨胀，调试、运行中会因生物流失而导致整个系统失败，所以好氧部分选用生物膜法是非常必要的。
交叉流填料采用高强度玻璃钢材质，通过精巧的结构设计，形成交叉水流，使废水与生物膜之间产生特殊的接触紊流，增强了氧的传质过程和氧的利用率，更有利于老化生物膜的脱落。
交叉流填料设计科学，比表面积大，挂膜性能、机械强度及抗老化性能均优于传统生物膜法使用的其它填料。
3.由于相当一部分微生物固着在交叉流填料表面，设计中部分污泥回流，不存在污泥膨胀问题，运行管理简便；
4.由于交叉流曝气氧化池内生物固体量多，曝气池内分格，单格水流属完全混合型，水沿每一个分格又是传统推流型，因此交叉流曝气氧化池对水质水量的骤变有较强的适应能力；
5.由于生物接触氧化池内生物固体量大，当有机容积负荷较高时，其F/M比可以保持在一定水平，因此污泥产量可相当于或低于活性污泥法。
通过对池型布局的改变，可以克服短流、废水和填料接触不佳等缺点，从而达到了相应的处理效果。
总结起来，这种工艺有以下几个方面的优势：
●避免单级单段式的短流现象，保证了水和填料的充分混合；
●每段渐次有一个COD浓度梯度，最大程度地保证了有机物向微生物细胞的传递，从动力学角度保证了去除效果；
●每段的生物相均不相同，从而最大程度保证各自处于最佳生存环境。
3.6去除率预测
表3.1COD去除预测表
序号
处理单元
进水COD
（mg/L）
出水COD
（mg/L）
去除率
1
调节池
2000
1800
10%
2
UASBF反应器
1800
<540
>70％
3
交叉流曝气池+二沉池
540
<97
>82％
表3.2BOD去除预测表
序号
处理单元
进水BOD
（mg/L）
出水BOD
（mg/L）
去除率
1
调节池
1200
1020
15%
2
UASB反应器
1020
<204
>80％
3
交叉流曝气+二沉池
204
<18
>91％
表3.3SS去除预测表
序号
处理单元
进水SS
（mg/L）
出水SS
（mg/L）
去除率
1
调节池
500
400
20%
2
UASB反应器
400
<320
>20％
3
交叉流曝气+二沉池
320
<64
>80％
说明：
1、通过整个处理工艺COD、BOD、SS均能达到一级排放标准；
2、原水中总氮为20~80mg/L，总磷为6mg/L，通过厌氧UASB反应器和交叉流曝气工艺处理后，可达到一级排放标准。
原水pH值为5~6，通过投加NaOH溶液调节pH值，使出水pH值达到6~9满足排放标准。
4.工艺设计
4.1构筑物及建筑物
格栅井1座
结构形式钢筋混凝土
主体尺寸L×B×H=3.0×2.0×4.0m
总容积24m3
调节池1座
结构形式钢筋混凝土
主体尺寸L×B×H=14.0×10×5.0m
有效水深4.5m
有效容积620m3
总容积700m3
调节时间6hr
UASB反应器2座
结构形式钢筋混凝土
主体尺寸L×B×H=6×6×9m
池总容积325m3
水力停留时间5hr
交叉流曝气氧化池2座
结构形式钢筋混凝土
单座尺寸L×B×H=13×4.5×5.0m
有效水深4.5m
单座有效容积260m3
单座总容积290m3
水力停留时间5.0hr
二沉池2座
形式斜板沉淀池
单池尺寸L×B×H=5.0×4.0×7.5m
停留时间40min
总容积150m3
表面负荷2.5m3/m2.h
浓缩池1座
剩余污泥量（含水率99％）50m3/d
结构形式钢筋混凝土
主体尺寸D=4.5m,H=5.5m
总容积70m3
鼓风机房1座
结构形式砖混结构
平面尺寸L×B=12×6.0m
檐高4.5m
脱水机房1座
结构形式砖混结构
平面尺寸L×B=12×6.0m
檐高4.5m
配电室、控制室1座
结构形式砖混结构
平面尺寸L×B=6.0×3.6m
檐高4.5m
4.2设备选型
机械格栅1台
型号XGC—600
栅隙0.5mm
栅宽1.0m
功率1.5Kw
清渣方式机械清渣
生产厂家江苏一环集团公司
调节池提升泵2台
运行方式1用1备
设备型号100QW100-22-15
流量105m3/h
扬程22m
电机功率15kW
生产厂家山东工友制泵集团
斜板44m2
设备规格D700（不锈钢）
生产厂家哈工大环保公司
污泥回流泵2台
运行方式1用1备
设备型号KD150-20（I）B
流量50m3/h
扬程15.2m
电机功率5kW
生产厂家上海康大泵业有限公司
潜水搅拌机2台
设备型号SR4630
电机功率2.5kW
生产厂家ITT飞力泵业公司
交叉流氧化池填料410m3
填料高度3.5m
生产厂家XX大学环保公司
UASB反应器填料108m3
填料高度1.5m
生产厂家XX大学环保公司
大型微孔曝气器240套
型号GD-01型
氧利用率22%
生产厂家XX大学环保公司
带式脱水机1台
型号DYQ—500
带宽B=500mm
功率1.1kW
生产厂家唐山天兴环保机械公司
鼓风机3台
运行方式2用1备
型号SSR150-150A
风量18.0m3/min
电机功率30kW
生产厂家山东章晃机械工业公司
5建筑与结构设计
5.1设计规范、设计依据
《砌体结构设计规范》GBJ3－88
《建筑地基基础设计规范》GBJ7－89
《建筑结构荷载规范》GBJ9—89
《混凝土结构设计规范》GBJ10－89
《建筑抗震设计规范》GBJ11—89
《给水排水工程结构设计规范》GBJ69—84
5.2结构设计
地基处理
由于无详细的地质勘探数据，所以本设计说明书在土建报价中未包括地基处理费用，而且也未考虑施工井点排水，如施工中必须排水时，费用另计。
结构选型及措施
水池一律采用C25抗渗钢混凝土加膨胀剂UEA，采用钢制止水带进行止水处理。
辅助生产建筑物均采用砖混结构形式，砖墙承重，适当设置构造柱及圈梁，加强建筑物的刚度以利抗震，基础采用钢混凝土及砖条形基础，屋面采用预制钢混凝土空心板。
多层设备建筑物采用框架结构。
5.3建筑设计
内部装修机房外墙作涂料装修，其颜色与周围建筑物协调一致，内墙及顶棚除仪表控制室为乳胶漆外，其余均为抹灰喷大白，地面均为水磨石地面。
门窗门采用木门，窗采用单层钢窗。
6电气设计
6.1设计依据
《工厂电力设计技术规范》GBJ6—85
《低压配电设计规范》GB50054—95
《建筑电气通用图集》92DQ
6.2设计范围
本工程电气设计包括废水处理厂内部的动力、照明设计、主要内容如下：
1、废水处理厂用电设备的电气负荷计算；
2、低压供、配电系统设计；
3、废水处理厂用电设备的电气控制；
4、动力电缆和照明电缆（线）的敷设；
5、全厂防雷及接地
注：
设计界限为变电站变压器以后的供电及电气控制系统。
6.3供配电系统
由于废水处理采用生物处理方式，长时间停电将造成供电中断，导致微生物处理系统代谢失常，影响废水处理厂的正常运行。
因此，本废水处理厂的供电等级确定为二类。
由于本工程用电负荷较低，所以确定废水处理厂供电电压为0.4kv等级，双回路供电，一用一备。
电源采用三相五线制。
6.4电缆敷设
来自变电站的0.4kv电源电缆接入中控室低压配电柜，通过输出电缆（电线）给用电设备。
全厂配电采用树干式与放射式相结合的方法，视建、构筑物结构情况及用电设备的布置情况，采用架空或直埋的敷设方法，室内电缆采用穿钢管或电缆桥架敷设方式。
整个废水处理厂照明电源亦来自中控室低压配电箱。
6.5供电负荷的计算
废水处理厂的用电设备的电气负荷计算，计算结果如下表：
序号
设备名称
安装容量
kW
数量
运行方式
1
机械格栅
2
1
2
调节池提升泵
15
2
1用1备
3
污泥回流泵
5
2
1用1备
4
潜水搅拌机
2.5
2
5
鼓风机
30
3
2用1备
6
预浓缩式带式压滤机
1.1
1
7
污泥混合器
1.5
1
8
污泥进料泵
1.5
1
9
滤布清洗泵
5.5
2
1用1备
10
皮带输送机
1.1
1
11
PAM投加系统
1.1
3
12
NaOH计量泵
0.4
1
13
絮凝剂计量泵
0.4
1
14
助凝剂计量泵
0.4
1
15
总功率
157.7
6.6其它要求
防雷由于无详细资料，本工程的防雷暂按三类防雷考虑
接地在0.4kv电源进线处设置电气中性点重复接地装置，接地电阻≤10Ω。
各用电设备均作保护接地和工作接地，共用一组接地装置。
7防腐及保温
7.1防腐
✓直埋管线采用沥青漆防腐，缠玻璃丝布，两布三油。
✓架空管线除锈，刷防腐漆，外罩调和漆
✓罐体防腐采用环氧树脂。
7.2保温
保温管线采用岩棉保温，外缠玻璃丝布，刷沥青漆。
管线装修根据业主具体要求待定。
8给排水设计
8.1给水设计
废水处理厂自用水量本工程用水主要为配置药剂、冲洗地面、化验用水及其他杂用水，用水量如下：
序号
用水点
日用水量m3/d
01
药剂配制用水
20
02
化验用水
5
03
其他杂用水
10
04
合计
35
浓缩机和压滤机的反冲洗水采用处理后的出水，因此这部分用水量不包括在这里。
✓水质要求：
自来水
✓水压要求：
≥70kPa
✓水源与供水方式：
由厂方供水。
8.2排水设计
1、废水处理厂日排水量如下：
序号
排水名称
排水量（m3/d）
排水点
01
浓缩机、脱水机冲洗水
80
排至吸水井
02
脱水机压滤液
80
排至吸水井
03
化验室排水
5
排至吸水井
04
其他排水
10
排至吸水井
05
合计
175
2、地表排水
废水处理厂内的地表排水系统应单独建立，不允许排入该啤酒废水处理系统。
本方案不作设计及报价，
9.工程投资估算
9.1土建投资估算
序号
名称
单位
数量
单池容积（m3）
单价
（万元）
总价
（万元）
备注
1
格栅间
座
1
24
4.5
4.5
2
调节池
座
1
700
35
35
3
UASB反应器
座
2
325
32.5
65.0
4
交叉流曝气氧化池
座
2
290
14.5
29.0
5
二沉池
座
2
150
7.5
15
6
集泥池
座
1
70
3.5
3.5
7
鼓风机房
间
1
12×6
5.8
5.8
8
脱水机房
间
1
12×6
5.8
5.8
9
配电室、控制室
值班室
间
1
12×4
3.9
3.9
10
其它
11.0
设备基础
11
合计
注：
1、本土建报价不包括特殊地基处理、井点施工排水等费用；池体外立面和建筑物内外装修均按常规处理；
2、道路按素土压实路面考虑；
9.2设备投资估算
9.2.1水处理设备投资估算
序号
名称
单位
数量
单价
（万元）
总价
（万元）
备注
1
机械格栅
台
1
8
8
2
调节池提升泵
台
2
1.5
3
3
污泥回流泵
台
2
1.2
2.4
4
潜水搅拌机
台
2
6
12
5
鼓风机
台
3
5
15
6
预浓缩式带式压滤机
台
1
12
12
7
污泥混合器
台
1
1
1
8
污泥进料泵
台
1
0.5
0.5
9
滤布清洗泵
台
2
0.8
1.6
10
皮带输送机
台
1
1
1
11
NaOH投加系统
套
1
2.1
2.1
12
PAC投加系统
套
1
2.1
2.1
13
PAM投加系统
套
1
2.1
2.1
14
不锈钢斜板
D70
40
0.18
7.2
15
交叉流填料
m3
410
0.12
49.2
16
UASB反应器填料
m3
108
0.12
12.96
17
大型微孔曝气器
个
240
0.03
7.2
18
污泥浓缩机
台
1
5
5
19
管道、管件
22.0
合计
9.2.2电气与仪表投资估算
序号
名称
单位
数量
单价
（万元）
总价
（万元）
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