啤酒厂污水处理设计计算书文档格式.docx
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高程布置
4.1
4.2
污水构筑物高程计算
污泥离程汁算
31
32
35
附录参考文献
1工程要求及方案概述
L1情况概述
啤酒通常以麦芽和大米为原料，经制麦芽、糖化、发酵、后处理等工艺酿制而成，整个工艺的每个环节均有废水产生，且废水的可生化性较好。
1.2设计要求
1.2.1处理规模
根据啤酒有限公司提供的招标文件及双方多次的现场讨论，污水处理工程的设计水量为：
15,000m*d。
1.2.2进水水质
COD：
3000mg/L
BOD5：
1500mg/L
SS：
1200ing/L
NHs-N：
12mg/L
磷酸盐（以P讣）：
2.5nig/L
123出水水质
污水处理厂的污水排放执行《城镇污水厂污染物排放标准（GE18918-2002）》中的一级标准。
COD<
50mg/L
BOD5<
10mg/L
SS<
10mgZL
pH:
6〜9
NH3-N<
5mg/L
TP<
0.5nig/L
1.3工程背景资料
气象资料：
风向：
风速：
气温：
TN<
15mg/L
全年主导风向为西北风，夏季主导风向为东南风年平均3.3m/s
年平均气温18.8°
C,最高气温41.3°
C,最低气温-3°
C
冻土深度：
O.lni地下水位：
0.5ni
1-4工程方案概述
1.4.1工艺方案选择
啤酒废水中大fi的污染物是溶解性的糖类、乙醇等，这些物质具有良好的生物可降解性，处理方法主要是生物氧化法。
有以下儿种常用方法处理啤酒废水。
（一）好氧处理工艺
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SER法。
传统的活性污泥法III于产泥量大，脱氮除磷能力差，操作技术要求严，U前已被其他工艺代替。
近年来，SER和氧化沟工艺得到了很大程度的发展和应用。
（1）普通活性污泥法
活性污泥法是在有氧条件下，利用充满微生物的絮状泥粒分解废水中有机污染物的方法。
活性污泥法应用时间长，技术成熟，对啤酒废水处理效率高，对于处理低浓度有机废水是使用最多、运行可靠的废水处理方法。
与生物滤池等生物膜法相比，占地面积少，处理效果好，适用于大中城市啤酒厂采用。
但活性污泥法存在不耐冲击负荷、耗能大、产污泥量多、有时产生污泥膨胀等缺点，且活性污泥法所需设备相当庞大，其构筑费和运行费相对较高，这些都对小型啤酒厂采用活性污泥法净化废水产生了一定的限制，所以全国只有少数小型啤酒厂采用该法净化污水。
（2）生物接触氧化法
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，使废水中的有机物与生物膜接触而被氧化分解，是一种介于活性污泥法和生物滤池法之间的处理方法。
该工艺综合了活性污泥法和生物膜法的优点，克服了它们的缺点，具有耐冲击负荷、占地省、运行管理方便、处理成本较低的优点。
该法比活性污泥法处理能力大，节省占地，耗电低；
处理效率高，可以得到很高的生物固体浓度和较高的有机负荷；
对冲击负荷有较强的适应性，污泥产生量少，无污泥膨胀现象；
不需回流污泥，易于管理；
不产生滤池灰蝇。
因此处理小型啤酒厂废水，生物接触氧化法有取代活性污泥法的趋势。
山于啤酒废水进水COD较高，所以一般采用二级接触氧化工艺。
（3）氧化沟活性污泥法
氧化沟是20世纪50年代由荷兰工程师发明的一种新型活性污泥法，其曝气池呈封闭的沟渠形，污水和活性污泥的混合液在其中不断循环流动，因此被称为“氧化沟”，乂称“环行曝气池”。
自1954年荷兰建成第一座间歇运行的氧化沟以来，氧化沟在欧洲、北美、南非及澳大利亚得到了迅速的推广应用。
如同活性污泥法一样，自从第一座氧化沟问世以来，演变出了许多变工艺方法和i殳备。
氧化沟根据其构造和运行特征，并根据不同发明者和专利悄况可分为以下儿种有代表性的类型：
卡鲁塞尔氧化沟、“三沟式”氧化沟（或“二沟式”氧化沟）、Orbal型氧化沟、一体化氧化沟等。
氧化沟污水处理技术已被公认为一种较成功的活性污泥法工艺，与传统的活性污泥系统相比，它在技术、经济等方面具有一系列独特的优点：
工艺流程简单，构筑物少，运行管理方便；
处理效果稳定，出水水质好；
基建费用低，运行费用低；
污泥产量少，污泥性质稳定；
能承受水量、水质冲击负荷，对高浓度工业废水有很大的稀释能力；
占地面积少于传统活性污泥法处理厂。
（二）水解一好氧处理工艺
水解酸化可以使啤酒废水中的大分子难降解有机物转变成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，悬浮物质被水解为可溶性物质，使污泥得到处理。
水解反应工艺式一种预处理工艺，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SER等。
啤酒废水经水解酸化后进行接触氧化处理，具有显著的节能效果，COD/BOD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。
山于水解池较高的去除率（30%〜50%）,所以将完全好氧工艺中二级的接触氧化工艺简化为一级接触氧化，并且能耗大幅度降低，从实际运行结果看出水COD浓度也有所改善。
因此，水解一好氧处理工艺比完全好氧处理经济一些。
（三）厌氧一好氧联合处理技术
厌氧处理技术是一种有效去除有机污染物并使其碳化的技术，它将有机化合物转变为甲烷和二氧化碳。
对处理中高浓度的废水，厌氧比好氧处理不仅运转费用低，而且可回收沼气；
所需反应器体积更小；
能耗低，约为好氧处理工艺的10%〜15%；
产泥量少，约为好氧处理的10%〜15%；
对营养物需求低：
既可应用于小规模，也可应用大规模。
厌氧法的缺点式不能去除氮、磷，出水往往不达标，因此常常需对厌氧处理后的废水进一步用好氧的方法进行处理，使出水达标。
常用的厌氧反应器有UASB、AF、FASB等，UASB反应器与其他反应器相比有以下优点：
沉降性能良好，不设沉淀池，无需污泥回流；
不填载体，构造简单节省造价；
山于消化产气作用，污泥上浮造成一定的搅拌，因而不设搅拌i殳备：
污泥浓度和有机负荷高，停留时间短：
同时，山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，从而使整个废水处理过程的费用大幅度减少。
（四）不同处理系统的技术经济分析
不同处理方法的技术、经济特点比较见表1-1。
表1-1不同处理方法的技术、经济特点比较
处理方法
主要技术、经济特点
生物接触氧
釆用两级接触氧化工艺，可防止高糖含量废水引起污
好
化法
泥膨胀现象；
但需要填料过大，不便于运输和装填，且
氧
污泥排放量大
工
氧化沟
工艺简单，运行管理方便，出水水质好，但污泥浓度
艺
高，污水停留时间长，基建投资大，曝气效率低，对环
境温度要求高
SBR法
占地面积小，机械设备少，运行费用低，操作简单，自动化程度高；
但还需曝气能耗，污泥产量大。
水解一
节能效果显著，且B0D/C0D值增大，废水的可生化性
好氧
能增加，可缩短总水力停留时间，提高处理效率，剩余
技术
污泥量少
厌氧一
UASB—
技术上先进可行，投资小，运行成本低，效果好，可
好氧技术
回收能源，产出颗粒污泥产品，有一定收益；
操作要求
工艺
严
从表中可以看出，厌氧一好氧联合处理在啤酒废水处理方面有较大优点,故啤酒废水厌氧一好氧处理技术是最好的选择。
142工艺流程确定
图1.1工艺流程
本设计采用厌氧一好氧联合处理，主要工艺为UASB反应器及氧化沟工艺,工艺流程图如图1・1所示。
2污水处理构筑物计算
2A接纳管
已知Q=15000n?
/d,取总变化系数Kz=l・4,则
Qm*=15000X14n?
/d=21000mVd=0,243mVs
规范要求水力坡降i=0・057）・l,v>
0.6m/so
未知最小流量，因此按照平均流量考虑，Q=15000n?
/d=0.174n?
/s
已知h=0・5m,取管径d=0.65m,则
a=2=0.77
充满度“
h・da=—=sin"
—
Itl〃4,有：
e=245.16^
■2
A=—（^-sin^）=0.273/zrill8r有:
O0243
”=竺==0・89m/s>
0・6m/s
A0-274.满足要求。
因此接纳管管径为650mm。
2.2流量计井
污水处理厂进水流入进水流量计井。
来水管道管底标高为-2.5ni,假设接纳管较短，沿程坡降忽略，取管底与流量计井底高差为0.5m,设计流量计井高为3.0m,使井顶部与地面平齐。
流量计井的尺寸取为：
4.0x2.0x3.01110井内设置明渠流量计1台用于计量污水处理厂的进水水量。
2.3格栅及提升泵房
污水通过管道收集以重力流流入污水处理厂，提升泵房主要用于提升污水,保证污水在后续处理单元中沿程自流。
格栅可以拦截悬浮物，减轻提升泵的磨损和后续处理单元的负荷。
2.3.1格栅
<
1）设计说明
格栅前渠道内的水流速度一般采用0.4〜0.9m/s,过栅流速一般采用0.6〜l.Oni/so过栅流速过大时有些截留物可能穿过，流速过低时可能在渠道中产生沉淀。
设计中应以最大设计流量时满足流速要求的上限为准，进行格栅设备的选型和格栅间渠道设汁。
机械格栅的倾角一般为60。
〜90。
，多采用75。
。
人工清捞的格栅倾角小时较省力，但占地面积大，一般采用50。
〜60。
（2）设计参数
设计流量Q唤=11.4n?
/d=21000n?
/d=0.243n?
过栅流速v=0.9m/s：
栅条宽度S=0.005m,格栅间隙e=10inm；
栅前部分长度0.5111,格栅倾角a=60°
：
进水渠渐宽部分展开角度ai=20%
（3）设计计算
栅条间隙数：
设栅前水深h=0.5m,过栅流速v=0.9m/s
n-QnmJsin&
0.243xJsin60=53个
ehv=0.01x0.5x0.9
设备宽度：
设栅条宽度S=0.005加
B=5（//-1）+en=0.005x（53-l）+0.01x53=0.80用
取水槽宽度：
B=1.0m
进水渠道渐宽部分的长度11：
设进水渠道宽其渐宽部分展开角ai=20。
（进水渠道内的流速为0.81"
?
/$）,
.B—By0.8—0,6cec
L==ra0.2&
H
2zg£
Zj2xrg20
通过格栅的水头损失：
设格栅断面为锐边矩形断面
（0.005V
ro.b]
10.01丿
、2x9.8,
（sin60°
）x3
=242x
栅询槽高H产3.0用
栅后槽高H=厲+/勺=3.0+（U=3S栅槽总长度：
=0.1Om
设栅前渠长0.5m,栅后渠长l.Onio
L=2+/,+0.5+1+-^tga
3.0=2+0.28+0.5+1
=5.6m
定期人丄清渣即可。
长度5・6m,宽度l.Onir渠深3.0m
fg60
产渣量较少，
格栅渠尺寸：
格栅型号规格：
设备宽SOOinin，栅隙10mm,渠深3.0m,N=0.75kW,TGS型
232闸门
在格栅询后各设一个闸门。
在距格栅渠底部0.5m的位置设边长为600nmi的进水孔。
2.3.3集水池
（1）设计说明
水泵的选择应根据设汁流量和所需扬程等因素确定。
水泵宜选用同一型号,台数不应少于2台，不宜大于8台。
当水量变化很大时，可配置不同规格的水泵，但不宜超过两种，或采用变频调速装置，或采用叶片可调式水泵。
水泵吸水管设汁流速宜为0.7〜1.5m/s,出水管流速宜为0.8〜2.5m/s。
水泵布置宜采用单行排列，水泵机组基础间的净距不宜小于l.Onio
设汁流量Q-=15000X1.4n?
/d=875n?
/h
水泵吸水管流速：
0.7〜1.5m/s
水泵出水管流速：
0.8〜2.5m/s
有效水深为1.5m
3台水泵（其中1台备用），单台水泵的容量为：
437.W///集水池容积，采用相当于1台泵5nim的容量：
W=437.5x5=36.46川3
60
有效水深采用1.5m,则集水池面积：
F=2^=24.31z»
-
1.5
取集水池长厶=45,宽0=7.0加
取集水池与格栅渠连接渐宽部分长度‘2=3.0川
集水池尺寸：
LxBxH=7.0x7.0x5.0mo
（4）提升泵选型
水泵单台流量：
437.5亦/力=0.122"
//$；
取吸水管设讣流速v=l・Om/s
管径D=脛=J4X0」22/^21=0.393W,取管径400mm
V处V^xlfJi/s
核算流速：
1，=竺=°
x°
;
122,=097“心（满足吸水管流速范H0.7〜
rx0.4'
/zw»
"
1.5m/s）；
取出口设计流速2・0m/s
管径D=*徑=J4X0」22应］^=Q27伽,取管径250mm
XnvV兀x2〃7/$
v=^=4x0,122^^2.48zn/^（满足吸水管流速范H0.8-
龙£
）・;
rx0,25"
/?
//«
2.5in/s）o
扬程估算：
进水标高Ho=-2.5+0.5=-2.0mo
粗格栅：
栅前水面标高Hi=-2.0m,粗格栅水头损失0.1m,栅后水面标高
H2=-2.1mo
集水池：
集水池与粗格栅以明渠连接，水头损失很小，忽略。
最高水位标高H3'
=~2.1m
池底内标高H?
'
=-5.0ni
最低水位标高H?
=-5.0+1.1=-3.9in
过滤机高度H4=1.5m
泵内损失h泵=2.0m
管道损失h着=hio+h曲1.5m
提升泵房扬程：
H=l.l（H4-H3+h杂+h詁=l.lx（1.5+3.9+2.0+1.5）=9.8m
提升泵选型：
250QW500-10-30,出口管径250mm,Q=500n?
/h,H=10ni,
功率301cW,3台（2用1备）。
2.3.4建构筑物主要尺寸
LxBxH=3.6xl.0x2.5m,1座
LxBxH=7.0x7.0x5.0m,1座
粗格栅及提升泵房尺寸：
LxB=12.6x7.0，高4.5m,框架结构
2.4过滤机房及加药间
过滤机的作用是去除较小的悬浮物（如麦粒、麦皮等），按Q=15OOOm3/d设计，选取宜兴华都琥珀环保机械制造有限公司的RoDisc转盘过滤装置2台（1用1备）。
转盘数量选为12张，最大过水流量为2=900/,"
过滤机反冲洗泵2台（1用1备），2=30"
F"
H=5.0化过滤机房尺寸25.0xl4.0m,高4.5m。
加药间设酸碱罐，用于控制进水pH在6〜9。
加药间与过滤机房合建，位于调节池上方。
加药间尺寸25.0xl4.0m,高4.5m。
2,5调节池
调节池的作用是均匀水量、水质，同时起着预酸化的作用。
内设折流墙以避免短流和加强搅拌混合，为钢筋混凝土结构，全地下式，位于过滤间和加药间的下方。
2.5.1设计参数进水量0=15（XX）"
F/d水力停留时间HRT=4.0h
2.5.2设计计算
15000x1.4x4S3
=3500"
调节池容积：
24,
取有效水深调节池超高0.5m
调节池尺寸：
长28.0m,宽25.0m,池深5.5m
2.6泵房
泵房尺寸10.0x5.0ni,分地上和地下两层，地上为高4.0m的控制室及配电间,地下为深5.0m的水泵间。
该组提升泵的作用是将调节池的污水提升至UASB反应器。
2.6.1设计参数
水量2=15000》/d=625"
fh
变化系数取1.4：
吸水管设计流速v=1.0m/s；
3台水泵，2用1备。
2.6.2设计计算
437.5"
F//?
=O.122"
F/$；
取吸水管i殳计流速v=1.0m/s
rCe/4xOJ22w'
/5
D=J—=J=0・393w
管径\;
rvVelw/s,取管径400mm
404x0.122c"
z
V===0・97〃？
/S
e兀X0.4S枷-（满足吸水管流速范围0.7〜
1.5m/s）：
取出口设计流速2.0m/s
俚回亘卫=027加
管径N知，Vz2mlS,取管径250mm
404x0.122…,
兀;
rxO.25^Hz»
-*（满足吸水管流速范M0.8〜
2.5m/s）o
263扬程估算
调节池水位标高Ho=-O.5ni：
UASB反应器水位标高Hi=4.0m；
调节池水头损失11ni=0.3ni；
泵内水头损失11泉=2.0m；
管道损失11管=11秸+11护0.13m
H=l.l（Hi-Ho-^h拿+htt+h两）=Llx（4.5+2.0+ai3+0.3）=7.7m
2.6.4提升泵选型
250QW500-10-30,出口管径250mm,Q=500m3/h,H=10m,功率30kW,3台（2用1备）。
2,7UASB反应器
271设计参数
设计水量：
15000m3/d
容积负荷：
8kgCOD/（m3.d）
进水水质：
2000mgZL
出水按去除率90%讣算，则UASB反应器出水水质:
200mg/L
BOD：
150mgZL
2・7・2设计计算
2.721UASB总容积及主体构造
（1）反应器尺寸设计
反应器总容积：
V=竺=15000X2000+7+1000a4286^3
Q
考虑啤酒厂生产季节性强，为便于水厂运行，同时方便检修，设置4个UASE反应池。
每个反应池容积：
V=4286+4=1071.5m3设计尺寸：
20m（长）X10m（宽）x6m（水深）=IZOOm^
水池超咼0.5m
复核计算：
按设计值，实际池容4800^3,反应器实际COD容积负荷：
15000X200048001000=6.25kgCOD/（m「d）,满足设计要求。
UASB反应器采用矩形，三相分离器山上下两层重叠的三角形集气罩组成,采用穿孔管进水配水，明渠出水。
（2）反应器升流速
上升流速V=扌=15000+24+4+（20X10）=0・78m/h
满足上升流速在0.1~0.9m/h之间，符合要求。
沉淀器表面流速Vs<
0.8m/h
气体上升流速Vg=Im/h
沉淀器缝隙处流速V。
12m/h
2.722UASB反应器详细设计
（1）三相分离器设计
沉淀区设计
三相分离器沉淀区的表面负荷率为：
150004-（24x4x20X10）=-h）<
-h）
满足要求。
回流缝设计
设上三角形集气罩斜面水平夹角为60。
，下三角形集气罩取55。
，下三角形[Sjhg=0.85m,上三角形顶部水深h2=1.0m,
则下三角集气罩底的宽度：
bl=h3/tg55。
=0.595mm
设单元三相分离器宽b为2ni,每池共10个单元，
则下集气罩之间的宽b2=b-2xbi=0.81m
回流缝总面积S=b2X1Xn=0.81X10X10=81m2
下三角形集气罩之间缝b2中的水流（不考虑气的影响）上升流速:
Q15000
V厂石=24X4X81793m/h<
2m/h
设上三角形集气罩回流缝的宽度S=0.40m,
则回流缝面积玄2=bgX1X2n=80m2
则上三角形集气罩回流缝的水流上升速度
巾=匸24X4X80=135m/h<
2m/h两控制断面，均满足v2.0m/h,具有较好的固液分离要求。
确定上三角形集气罩位置：
上三角集气罩下端C至下三角形斜面和垂直距离为：
CE=bgSinSS®
=0.4x0.819=0.33m,BC=bgtanSS®
=0.57m。
AB水平投影一般为10〜20cm,这里取20cm,AB=0.2/cos55=0.35m,可以确定上三角形集气罩的形高：
h4=（ABcos55°
+¥
）Xtan60°
=1.05m
已知上三角形集气罩顶的水深为1.Om,则上下三角形集气罩在反应器内的位置均已经确定。
（2）进水系统设计
采用穿孔管布水器，每个反应器沿长度方向设9根DN100的穿孔布水管，每两根之间中心距为2ni,两边配水管距距墙（20-2X9）一2=1.0m
配水管中流速为：
V=15000一4十（24X3600X9XKX[（100X10-3）2十4]=0.614m/s每根布水管上设置8个喷嘴，每池共设喷嘴8X9=72个。
配水孔径采用（pl5nini,孔距Im,两端孔中心距墙（10-1X7）/2=1.5m。
孔口朝向池底，与铅垂线成45度方向开孔。
穿孔管中心业反应池底0.2mo
每个喷嘴服务面积为：
20X10十72=2.78m2>
2^2,符合容积负荷对应的进水口负荷设计要求。
每个反应器共有72个出水孔，若采用连续进水，每个孔的流速为：
V-15000X24X4X3600X72X7TX（15XIO"
，—3.41m/s
（3）出水系统设计
采用三角堰出水渠，设渠宽0.2m,渠内水深0.1m,每个反应器沿长度方向设10条出水渠，设在每个上三角形集气罩正上方。
渠内流速：
V=15000/（24X4X3600X10X0.1X0.2）=0.217m/s三角堰设计：
设堰上水头H=0.025m,每个三角堰流量q：
q=1.4XH2・5=0.000138m7s
三角堰个数n：
4
n=Q/q=15000/（4X24X3600X10X0.000138）32
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