CASS工艺处理啤酒废水设计方案.docx
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CASS工艺处理啤酒废水设计方案
CASS工艺处理啤酒废水设计方案
2008-05-30
∙ 啤酒生产通常以大麦和大米为原料,辅之以啤酒花和酵母,经较长时间的发酵酿造而成.啤酒废水主要来自麦芽车间（浸麦废水）、糖化车间（糖化、过滤洗涤废水）、发酵车间（发酵罐洗涤、过滤洗涤废水）、灌装车间（洗瓶、灭菌废水及瓶子破碎流出的啤酒）以及生产用冷却废水等。
关键字：
工艺废水方案
第1章第一章概述
1.01一、综述
啤酒生产通常以大麦和大米为原料,辅之以啤酒花和酵母,经较长时间的发酵酿造而成.啤酒废水主要来自麦芽车间（浸麦废水）、糖化车间（糖化、过滤洗涤废水）、发酵车间（发酵罐洗涤、过滤洗涤废水）、灌装车间（洗瓶、灭菌废水及瓶子破碎流出的啤酒）以及生产用冷却废水等。
部分车间的定期消毒和各车间的冲洗地面也要排除一些废水。
此外，啤酒厂还排出一定数量的生活污水，如浴室、厨房、卫生间等排出的生活污水，一般也均排入厂区的排水系统。
为了对废水进行综合治理，力求最高环境效益和经济效益，进一步加强我国的环境治理。
哈啤集团镜泊湖啤酒有限公司领导非常重视环境问题，特委托北京志峰环保设备有限公司对该污水处理进行方案设计，处理过的水能达标排放。
1.02三、工程概况
哈啤集团镜泊湖啤酒有限公司年产11万吨啤酒，
1.03四、设计依据
1、《污染物综合排放标准》（GB8978-1996）；
2、《给水排水工程设计规范》（GBJ15-88）；
3、《室外排水设计规范》（GBJ14-91）；
4、《低压配电设计规范》（GB50054-95）
5、《建筑电气通用图集》（92DQ）
6、用户提供的有关数据；
1.04五、设计原则
1、技术先进成熟，运行稳定可靠、操作简单、维护方便、耐腐蚀、强度高；
2、污水处理工程投资省、运行费用低、占地面积小、自动化程度高；
3、污水处理工程不产生二次污染；
4、考虑到当地比较寒冷，采用半地下式。
1.05六、水质水量
1设计水量
根据用户提供的数据：
最高日产700吨啤酒,依据我国啤酒厂的工艺及管理水平,酿造1吨啤酒的耗水量一般为15-----25m3,外排的废水量为12---20m3,因此该工程的设计水量为:
Q=10500t/d。
2原水水质
由于用户没有提供确切的污水水质参数，所以设计按一般啤酒废水指标设计，即：
啤酒废水水质指标
PH
水温
（。
C）
COD
（mg/L）
BOD
（mg/L）
碱度
（以CaCO3计）
（mg/L）
SS
（mg/L）
TN
（mg/L）
TP
（mg/L）
5--6
16--30
1000-2500
700-1500
400-450
300-600
25-85
5-7
3、达标排放水质
处理完的水外排，其排水水质标准依据当地环保部门的要求，按《污染物综合排放标准》（GB8978-1996）中一级标准排放设计。
项目
出水
BOD5（mg/l）
≤30
CODcr（mg/l）
≤100
SS（mg/l）
≤70
第2章第二章污水处理工艺方案
2.01一、工艺流程选择
啤酒废水中所含的污染物质主要是有机污染物，其可生化性比较好，一般均宜于采用生物处理方法进行处理，以往常用的处理方法是好氧生物处理方法。
今年来由于厌氧处理生物技术的发展，厌氧生物处理技术也逐渐在啤酒废水处理中推广应用。
考虑到基建投资、运行管理费用、出水水质要求、操作管理难易、占地面积大小等多种因素，决定此方案采用CASS法。
CASS法其反应池由预反应区和主反应区组成，因此，对难降解有机物的去除效果更好。
进水过程是连续的，因此单个池子可独立运行；而中国设计师网R进水过程是间歇的，应用中一般要2个或2个以上池子交替使用。
排水是由可升降的堰式滗水器完成的，随水面逐渐下降，均匀将处理后的清水排出，最大限度降低了排水时水流对底部沉淀污泥的扰动。
CASS法每个周期的排水量一般不超过池内总水量的1/3，而中国设计师网R则为3/4，所以，CASS法比中国设计师网R法的抗冲击能力更好。
与传统活性污泥法相比，CASS法的优点是：
建设费用低：
省去了初次沉淀池、二次沉淀池及污泥回流设备，建设费用可节省10-25%。
工艺流程短，占地面积少：
污水厂主要构筑物为集水池、沉砂池、CASS曝气池、污泥池，而没有初次沉淀池、二次沉淀池，布局紧凑，占地面积可减少20-35%。
运转费用省：
由于曝气是周期性的，池内溶解氧的浓度也是变化的，沉淀阶段和排水阶段溶解氧降低，重新开始曝气时，氧的浓度梯度大，传递效率高，节能效果显著，运转费用可节省10-25%。
有机物去除率高，出水水质好：
根据研究结果和工程应用情况，通过合理的设计和良好的管理，对城市污水，进水COD为400mg/L时，出水小于30mg/L以下。
对可生物降解的工业废水，即使进水COD高达3000mg/L，出水仍能达到50mg/L左右。
对一般的生物处理工艺，很难达到这样好的水质。
所以，对CASS工艺，二级处理的投资，可达到三级处理的水质。
管理简单，运行可靠：
污水处理厂设备种类和数量较少，控制系统比较简单，工艺本身决定了不发生污泥膨胀。
所以，系统管理简单，运行可靠。
污泥产量低，污泥性质稳定。
具有脱氮除磷功能。
无异味。
CASS工艺特点设备安装简便，施工周期短，具有较好的耐水、防腐能力，设备使用寿命长；对原水的水质水量的变化有较强的适应能力，处理效果稳定，出水水质好；处理工艺在国内外处于先进水平，设备自动化程度高，可用微机进行操作和控制；整个工艺运转操作较为简单，维修方便，处理厂内不产生污染环境的臭气和蚊蝇；投资较省，处理成本低，工艺有推广应用价值。
2.02二、工艺流程
2.03三、工艺流程说明
啤酒废水进入格栅池，在格栅的作用下去除大颗粒悬浮物和漂浮物后，自流入调节池。
污水在调节池进行水量调节和均质，后由泵提升至CASS反应池，CASS工艺在运行时，分曝气、沉淀、排水三个阶段，这三个阶段一次在CASS反应池中周期性进行，故CASS反应池不需专设二沉池和污泥回流系统。
CASS反应池分为三个区即生物选择区、兼氧区和主反应区。
生物选择区设置在CASS反应池前端，在厌氧或兼氧条件下运行；兼氧区不仅具有辅助厌氧或兼氧条件下运行的生物选择区，还对水质水量变化起缓冲作用，同时具有强化反硝化的作用。
CASS反应池采用水下曝气机充氧，微生物得到足够的溶解氧并且和废水充分接触，废水中的可溶性有机污染物被吸附，并为微生物群体所分解，废水得到进一步净化。
通过微生物的分解作用，去除水中的有机物，使出水满足排放要求。
CASS反应池的污泥排至污泥池进行好氧消化，剩余污泥较少，采用离心脱水机脱水后外运。
上清液回流到调节池中进行再处理。
2.04四、主要构筑物简介及设计参数
1、格栅池
污水中含有一定量较大粒径的悬浮物，为防止其对调节池中的污水提升泵产生影响、堵塞卡壳等，特设格栅池。
污水通过格栅池自流进入调节池。
格栅池设计参数：
有效容积：
220m3建筑容积：
270m3
材质：
钢砼结构数量：
1座
格栅型号：
HF=900
栅宽：
900mm净间隙：
1mm
安装角度：
60º
2、调节池
该池是作为污水水量调节和均质的构筑物。
由于生活污水排放具有时段不均匀性、时变化系数较大的特点，要使生化处理系统较均衡地运行，尽量减少其冲击负荷的影响，以达到理想的处理效果，则需设调节池，对污水水量进行调节并均质，使调节池污水提升泵始终按平均处理水量向生化系统供水。
资料统计，调节池有效容积按6-8倍平均小时处理量计算。
内设预曝气系统，间歇瞬时供气，既可防止污泥沉淀，又可去除一部分有机物，曝气量为1.5～3.0m3/m2•h。
考虑到此啤酒厂水量变化大，故停留时间按8h计算。
池内末端安装潜污泵8台，用于将水提升到CASS反应池，七用一备。
设计参数：
有效容积：
3500m3停留时间：
8h
建筑容积：
4200m3有效深度：
4.5m
材质：
钢砼结构数量：
1座
污水提升泵
型号：
150WQ110-15-7.5
流量：
Q=110m3/h扬程：
H=15m
功率：
N=7.5Kw数量：
5台（4用1备）
鼓风机
鼓风机主要用于向调节池曝气。
型号：
3L42WC
风量：
Q=18.67m3/min功率：
N=22Kw
压力：
4000mm数量：
2台
3、CASS反应池
CASS反应池是污水处理的核心构筑物,污水中的大部分有机物在微生物的作用下得到氧化分解,污水达到排放要求后排出处理系统.该工艺是在序批式活性污泥法（中国设计师网R）的基础上发展的,反应池沿长度方向设计为两部分,前部分为生物选择区也称预反应区,后部分为主反应区,在主反应区后部安装了可升降的撇水装置,曝气、沉淀、排水等过程在同一池内周期循环运行，省去常规活性污泥法的二沉池和污泥回流系统。
由于CASS池独特的运行方式，当进水水质变化时，可适当调整运行程序，在满足排放标准的前提下进一步降低成本。
CASS池设计运行周期4h，其中曝气2.0h，沉淀1.0h，撇水0.5h，延时0.5h。
CASS池设计参数：
（1）CASS池容积的计算：
根据污泥负荷计算CASS池容积
Ns=K2Sef/η（kgBOD5/（kgMLSS•d））
通过计算得知Ns=0.48kgCOD/（kgMLSS•d），则
V=Q（S0-Se）/NsXf=10500×（700-30）/（0.48×3000×0.78）=6680m3
CASS池设计参数为：
有效容积：
5600m3建筑容积：
6720m3
结构：
半地下钢砼结构数量：
1座
核算水力停留时间HRT=5600/437.5=12.8h
CASS池分4格，每格有效容积1400m3。
CASS池每格分预反应区和主反应区，预反应区长度为6m，预反应区和主反应区之间设隔墙，下有连通洞12个，尺寸为1230×1230mm，按平均时流量计算过流速度v=40m/h。
（2）CASS池需氧量的计算
考虑到处理水量较大，CASS池分为4格，每个设置独立的曝气系统，因此总的需氧量如下：
O2=a,Q（S0-Se）+b,VX=0.53×（700-30）×10500/1000+0.188×5600×3=3729+3158=6887kg/d
由于曝气时间占整个周期的一半，每天的曝气时间为12小时，则每小时充氧量为574kg/h，即需空气量为2760m3/h，因CASS池分为4格，每格均设置独立的曝气系统，应选择进气量为11.68m3/min的鼓风机4台，因此，本设计中选择5台（4用1备）3L42WC型三叶罗茨风机可满足设计要求。
因预反应区较小，曝气系统均设置在主反应区。
4、滗水器
CASS工艺的特点是程序工作制，它可依据进水及出水水质变化来调整工作程序，保证出水效果。
滗水器是CASS工艺中的关键设备，本工程采用的滗水器克服了过去关键设备依靠进口的困难，降低了成本，为CASS工艺在我国推广应用创造了条件。
每次撇水阶段开始时，滗水器以事先设定的速度首先由原始位置降到水面，然后随水面缓慢下降，下降过程为：
下降10秒，静止撇水30秒，再下降10秒，静止撇水30秒…,如此循环运行直至设计排水最低水位，上清液通过滗水器排出。
滗水器排水均匀，不会扰动已沉淀的污泥层。
滗水器上升过程是由低水位连续升至最高位置，即原始位置。
滗水器在运行过程中设有限位开关，保证滗水器在安全行程内工作。
滗水器设计参数：
型号：
XBS-2000数量：
4台
功率：
0.55KW
5、污泥浓缩池
CASS池的污泥用气提装置送至本池，污泥在污泥池内进行好氧消化，上清液回流至调节池进行再处理。
由于剩余污泥很少，采用离心脱水机将污泥脱水后外运，滤液回流至调节池后在处理。
污泥池设计参数:
有效容积：
40m3材质：
钢砼结构
建筑容积：
50m3数量：
1座
污泥泵设计参数:
型号：
ISG50-160B流量：
Q=13.5m3/h
扬程：
H=20.5m功率：
N=1.5Kw
6、离心脱水机
选用浙江省丽水市三联环保机械设备有限公司生产的LWL450型离心脱水机，处理量为7-15m3/h。
功率18.5Kw，两台（一用一备）
7、操作间
用于放置风机、控制柜等。
建筑面积：
40m2材质：
砖混结构
第3章五、工程防冻措施
1、由于机械格栅需间歇运行清理渣滓，污泥浓缩池也属间歇使用，因此将格栅池和污泥浓缩池建于室内，以防冰冻。
2、将调节池设于处理站房之下，CASS池在满足自流排水的前提下设为半地下，尽量减少暴露在空气中的面积，以减少热量的散失。
3、CASS池顶部加盖，池外壁增设保温材料进行保温。
4、暴露在室外的各种管线必须保温，管中有可能存水的还要进行蒸汽伴热，以防冻结。
该地区冬季气温太低，如室外水管不加伴热，尽管管道采取保温措施，管中的水处在流动状态，时间一长仍会从阀门或管壁粗糙处开始结冰，并逐渐向中心发展，直至将整个管道全部冻实甚至冻裂。
5、风机的吸风口处应有空气预热或机械除雪装置。
冬季最冷月时，空气中的水蒸气会被冻成细小的冰晶，像雾一样。
如果没有空气预热或机械除雪装置，冰晶就会粘附在风机的吸风口处形成雪垫，并越积越厚，若不及时清理就会造成风机吸入口阻力过大，导致风机电流增大，直至自动停机，影响处理工艺的正常运行。
3.01六、电控系统
废水处理系统自动化程度的高低直接决定了人员管理强度的大小，同时对运行费用的控制也非常重要。
就啤酒废水的排放规律来分析，其周期性非常强，废水排放量集中在8：
00---16：
00，在0：
00---8：
00之间排放量很小，在间歇性较强的情况下，若机电设备控制科学，可大大降低电耗、能耗，从而可有效地降低系统的运行费用。
采用自动控制系统，主要控制内容如下：
1.机械格栅：
机械格栅可手动控制，也可自动运行。
运行10分钟，停1--8小时，周期运行。
为了便于维修,在机械格栅的前后安装自动启闭阀.
2.污水提升泵和液位浮球：
本系统中污水泵的运行受液位计控制。
调节池中的水位处于高液位时水泵自动启动；处于低液位时水泵自动停止。
3.风机：
风机的运行与污水泵同步。
风机每8小时交替运行一次，当运行风机故障时，备用风机自动切换。
运行风机有灯光显示，控制系统可自动控制亦可手动控制。
4.沉砂池采用全自动控制，根据泥量的多少自动排泥。
刮泥机机根据泥量的多少自动刮泥。
5.CASS工艺之所以在国外得到广泛应用，得益于自动化技术发展及在污水处理工程中的应用。
CASS工艺的特点是程序工作制，可根据进水及出水水质变化来调整工作程序，保证出水效果。
本废水处理根据工艺流程和厂区设备分布情况，自动控制采用集散式分布系统。
整套控制系统采用现场可编程控制（PLC）与微机集中控制相结合，在中央监控室设一台工控机和模拟显示屏。
现场控制机可独立完成相应的参数设置（可自动或手动控制），中央控制机通过总线向现场控制机传输和数据采集，发现问题及时报警。
该系统设计采用当今控制系统的主流形式一DCS系统，融计算机技术、控制技术与通讯技术为一体。
下位机为可编程序控制器（PLC），担负现场控制、数据采集、工况运行的任务。
上位机为专用工业计算机，由该机实施对下位机的数据处理、调度、通讯和监控。
同时，计算机屏幕显示工艺流程，监视系统及各设备的运行情况，且具有工艺运行数据的储存、分析、计算、记录打印等功能。
在中央控制系统的控制下，实现了CASS工艺处理工程的曝气、沉淀、滗水、排泥等过程的实时控制。
由于工艺及控制的要求，本设计配置了压力计、电磁流量计、液位计等仪器仪表，用以监测工艺过程，并通过这些仪器仪表的长期监测掌握工艺过程的各种规律，使污水处理工程的运行处于最佳状态。
为了保证CASS工艺处理的正常运行，中央控制系统具有手动／自动二种运行状态，所有设备也均有手动／自动选择。
系统还具有故障报警，还特别配置了夜间及节假日总值班室电话报警功能，以对付紧急情况的发生。
中央控制系统除选用17英寸CRT外，还设置了一块大屏幕的马赛克模拟显示屏，显示CASS工艺处理过程，以及各设备的运行状况，确保实时与直观。
中央控制系统配置：
（1）上位机PⅡ工业控制计算机
17英寸显示器
彩色喷墨打印机
UPS电源
（2）下位机PLC可编程序控制器壹套
（3）大屏幕马赛克模拟显示屏
（4）主控台及配套的电气开关箱、柜等
（5）配套仪器仪表
电磁流量计。
安装于进水管道内，计量进水的瞬时值并自动累积进水总量，并送计算机系统作数据处理。
压力计。
安装于鼓风机出风总管道上；监测系统的压力情况。
当系统的压力超常时，向中央控制系统报警，作应急处理。
液位计。
安装于CASS反应池、污泥浓缩池,每池一只，监视反应池液位的变化，当反应池液位超常时，向中央控制系统报警，使污水处理系统进入非常周期运行。
3.02六、工艺流程特点
1、本工程主体采用钢砼结构，半地下式。
2、该系统设备有全自控运行系统（需要时也可手动控制），性能可靠，维修方便，不用专人管理，只适时进行巡检保养即可。
3、设备采用全封闭结构，而且设于地下，基本无噪声，无异味，不影响周围环境。
4、整套系统可根据现场具体情况进行不同的设计，可达到最大的灵活性。
5、CASS法工艺，技术先进，流程简单，处理效果稳定，抗冲击负荷能力强。
6、本工艺采用CASS法工艺，容积负荷比较高，产泥量较少。
第4章第三章项目投资预算
4.011、土建部分
序号
名称
数量
单位
单价（元）
金额（万元）
备注
1
格栅池
18
m3
450
0.81
钢砼结构
2
调节池
96
m3
450
4.32
钢砼结构
3
A生化池
36
m3
450
1.62
钢砼结构
4
O生化池
72
m3
450
3.24
钢砼结构
小计
27.69
4.022、设备部分
序号
名称
型号及规格
单位
数量
单价
（万元）
总价
（万元）
备注
1
格栅
B=400
台
1
5.5
5.5
2
污水提升泵
50WQ15-15-1.5
Q=15m3/hH=15m
台
2
0.407
0.814
一用一备
N=1.5kW
3
回流泵
50WQ10-10-0.75
Q=10m3/hH=10m
台
1
0.48
0.48
N=0.75kW
4
风机
3L21WC
Q=2.91m3/minH=4m
台
2
1.7
3.4
一用一备N=4kW
5
中间提升泵
ISG50-160B
Q=10.5m3/h，H=22.5m
N=18.5kW
台
2
0.54
1.08
一用一备
N=1.5kW
6
计量泵
BB01
台
3
0.37
11.1
7
变频泵
50GDL18-15×3
Q=12.6m3/h，H=54m
N=11kW
台
2
0.6
1.2
N=15kW
8
微孔曝气器
Φ180
套
40
0.024
0.96
9
弹性填料
Φ150
m3
60
0.024
1.44
10
曝气系统
ABS管
套
1
2.6
2.6
11
加药装置
套
1
2.5
2.5
12
机械过滤器
GJA-120
台
1
4.6
4.6
包括石英砂滤料
13
活性碳
过滤器
GHTA-120
台
1
5.4
5.4
包括活性炭滤料
14
填料支架
套
1
3.6
3.6
15
电控系统
套
1
2.0
2.0
16
变频系统
50GDL12-15×2
套
1
3.3
3.3
2台
N=2.2kW
17
电线及线管
套
1
1.2
1.2
18
管道阀门
及其他
套
1
2.6
2.6
19
防腐材料
1.2
1.2
小计
54.974
4.033、工程总投资
序号
名称
费率
价格（万元）
1
土建
27.69
2
设备
54.974
3
小计
（1）+
（2）
82.664
4
设计费
（1+2）×5%
4.134
5
利润
（2）×3.5%
1.924
6
安装调试费
（2）×10%
5.974
7
小计
（3+4+5+6）
94.676
8
税金
（7）×3.44%
3.2569
总计
（7+8）
97.933
4.044、主要经济技术指标
1）处理水量：
10m3/h
2）总投资：
97.933万元
3）占地面积（总计）约：
190m2
4）用电设备总功率（不包括变频系统）：
20.75Kw（常用7Kw）
第5章第四章工程效益分析
5.01一、运行成本分析
1、电费
本污水处理系统设计处理水量为10m3/h，其运行成本分析如下：
装机容量为20.75kW，运行容量为7kW，按照工业电价0.6元/度来计算
E电费=0.6元/度×7KW•h÷10m3/h=0.42元/m3
2、人工费：
本污水处理系统自动化程度高，系统运行只需一人兼职管理即可。
则人工费为
80
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