【正文】 以及排放標(biāo)準(zhǔn) （單位： mg/L） 水質(zhì)指標(biāo) PH COD SS 5BOD 進(jìn)水 10 3000 280 2021 出水 6~9 150 200 60 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求 據(jù)任務(wù)書中所給的參數(shù)和工作要求，分析和選定設(shè)計(jì)對象的總體方案；完成設(shè)計(jì)計(jì)算，并畫出必要的設(shè)計(jì)方案圖。具體要求如下： 了解飲料廢水處理技術(shù)特點(diǎn)及機(jī)理，根據(jù)水質(zhì)、水量，通過眾 多方案（三種）對比論證（工藝流程、運(yùn)行特點(diǎn)、經(jīng)濟(jì)性），確定本項(xiàng)目水處理工藝流程以及系統(tǒng)設(shè)計(jì)工藝流程；選擇合適（經(jīng)濟(jì)、技術(shù)）的處理單元組成處理流程。 主要處理單元的設(shè)計(jì)計(jì)算及其他處理構(gòu)筑物的選型。 對設(shè)計(jì)工藝流程的遺留問題進(jìn)行分許并提出改進(jìn)建議。 繪制完整的處理工藝流程組圖、主要的處理單元各構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)尺寸。 工藝模式概述 采用了以活性污泥法 /生物膜法聯(lián)合處理為主體的生化反應(yīng)。根據(jù)進(jìn)出水水質(zhì)及水量的要求，選擇以厭氧段和好氧段兩段式生物處理方法為主體的方法，此方法兼具了活性污泥法和生物膜法的特 性，對污水處理有良好的適應(yīng)性。在功能方面的特征， 厭氧運(yùn)行的生物接觸氧化處理技術(shù)具有多種凈化功能，除了能夠以較高去除率去除BOD 以外，其 COD 的去除效率也達(dá)到了跟 BOD 的去除相近的效果；同時(shí)，采用傳統(tǒng)曝氣式活性污泥法進(jìn)一步去除廢水中的高濃度有機(jī)物，從而達(dá)到了很好的廢水處理效果。 這種生物膜法和活性污泥法的聯(lián)合以及厭氧和好氧的聯(lián)合，巧妙的發(fā)揮了各種工藝的優(yōu)點(diǎn)，使該工藝在水質(zhì)多變的飲料廢水中表現(xiàn)出了良好的沖擊性，并從未出現(xiàn)污泥膨脹等問題，處理效果穩(wěn)定。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)水污染課程設(shè)計(jì) 5 第二章 工藝流程的確定 水質(zhì)分析 污水來源 污水按來源可分為生活污水、 工業(yè)廢水 和 城市 污水。 生活污水 生活污水主要來自家庭、機(jī)關(guān)、商業(yè)和城 市等 公用設(shè)施 及工廠的餐飲、衛(wèi)生間、浴室、洗衣房等。生活污水的 主要 成分為纖維素、淀粉、糖類、脂肪、蛋白質(zhì)等有機(jī)物質(zhì)，氮、磷、硫等無機(jī)鹽及泥沙等雜質(zhì)，生活污水中還含有多種微生物及病原體。 工業(yè)廢水 工業(yè)廢水 主要是在工業(yè)生產(chǎn)過程中被生產(chǎn)原 料、中間產(chǎn)品或成品等物料所污染的水。工業(yè)廢水由于種類繁多，污染物成分及性質(zhì)隨生產(chǎn)過程而異，變化復(fù)雜。一般而言，工業(yè)廢水污染比較嚴(yán)重，往往含有有毒有害物質(zhì)，有的含有易燃、易爆、腐蝕性強(qiáng)的污染物，需局部處理達(dá)到要求后才能排入城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)。 城市污水 城市污水 包括 生活污水、工業(yè)廢水等， 在合流制排水系統(tǒng)中包括雨水，在半分流制排水系統(tǒng)中包括初期雨水。城市污水成分性質(zhì)比較復(fù)雜，不僅各城市不同，同一城市中的不同區(qū)域也有差異，需要進(jìn)行全面細(xì)致的調(diào)查研究，才能確定其水質(zhì)成分和特點(diǎn)。 汽水類飲料廢水水質(zhì)特點(diǎn) 此 類水的水質(zhì)特點(diǎn)為：屬于蔗糖有機(jī)廢水，含有很高的 BOD、 COD， PH 較高，由于汽水類飲料的生產(chǎn)一般采用間歇式生產(chǎn)，故水質(zhì)變化較大。 表 21 所處理污水水質(zhì) （單位： mg/L） 水質(zhì)指標(biāo) PH COD 5BOD SS 進(jìn)水 10 3000 2021 280 出水 6~9 150 60 200 根據(jù) 國家 《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（ GB 8978— 1996）中二級 排放標(biāo)準(zhǔn) ： 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)水污染課程設(shè)計(jì) 6 COD 去除率： PH去除率： SS去除率： BOD 去除率： 為有效的去除有機(jī)污染物 BOD、 COD，確定采用活性污泥法 /生物膜法聯(lián)合處理為主體處理工藝的生化處理技術(shù)。 工藝流程比較 由所處理污水水質(zhì)特點(diǎn)出發(fā)，由于 BOD 和 COD 濃度都比較高，所以選擇采用厭氧與好氧交替的處理方式進(jìn)行廢水的處理。在此選擇生物流化床、生物轉(zhuǎn)盤法、生物接觸氧化池、 SBR 法 、傳統(tǒng)活性污泥法 進(jìn)行主處理工藝的比選。 生物流化床 生物流化床是采用比重大于 1的細(xì)小惰 性顆粒，如砂、焦炭、陶粒、活性炭等為載體，使微生物生長于載體表面形成生物膜，污水在流化床內(nèi)自下而上流動，載體處于流化床狀態(tài)。由于流化床內(nèi)生物固體濃度很高，氧和有機(jī)物的傳質(zhì)效率也高，因此，生物流化是一種高效的生物處理構(gòu)筑物。 基本原理 生物流化床中載體處于流態(tài)化是由于上升的水流（或氣流與水流）所造成的。流化床底部設(shè)有布水設(shè)備，頂部設(shè)有出水口，污水自下而上流動使床體內(nèi)載體顆粒呈懸浮或流化狀態(tài)，水流經(jīng)過顆粒層會產(chǎn)生一定的壓力降。 工藝流程見圖 21。 %30%10010 710 ???%%100280 202180 ???%97%10 020 00 6020 00 ???%95%10 030 0015 030 00 ???內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)水污染課程設(shè)計(jì) 7 原水 處理水 污泥排放 載體回流 空氣 圖 21 生物流化床流程圖 工藝特點(diǎn) 與傳統(tǒng)的好氧生物膜法相比，生物流化床具有以下突出的優(yōu)點(diǎn)： (1) 生物固體濃度高（一般可達(dá) 1020 g/L） ,因此水力停留時(shí)間可大大縮短，容積負(fù)荷則相應(yīng)提高，基建費(fèi)用也相應(yīng)減小； (2) 不存在活性污泥法中常發(fā)生的污泥膨脹問題和其他生物膜法中存在的污泥堵塞現(xiàn)象； (3) 能適應(yīng)不同濃度范圍的廢水，能適應(yīng)較大的沖擊負(fù)荷； (4) 由于容積負(fù)荷高和床體高度大 ，占地面積可大大縮小。 生物轉(zhuǎn)盤 基本原理 生物轉(zhuǎn)盤法也是合理利用自然界微生物群新陳代謝的生理功能對有機(jī)廢水凈化的生物處理法，其原理與生物濾池相似，生物轉(zhuǎn)盤法是廢水處于半靜止?fàn)顟B(tài)，微生物生長在轉(zhuǎn)盤的盤面上，轉(zhuǎn)盤在廢水中不斷緩慢地轉(zhuǎn)動使其互相接觸的處理方法。盤體與廢水和空氣交替接觸，微生物從空氣中攝取必要的氧，并對廢水中污染物質(zhì)進(jìn)行分解。生物膜的厚度與處理原水的濃度和基質(zhì)性質(zhì)有關(guān)，約 — ，在盤面的外側(cè)附著液膜、好氧性生物膜與厭氧性生物膜在轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動剪切力的作用下脫落。 流化床 二沉池 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)水污染課程設(shè)計(jì) 8 工藝流程見圖 22。 原水 出水 污泥濃縮脫水 圖 22 生物轉(zhuǎn)盤流程圖 工藝特點(diǎn) 生物轉(zhuǎn)盤法作為污水處理的一項(xiàng)生物處理技術(shù)，具體如下特 點(diǎn)： (1) 生物量多，微生物濃度高，凈化效率高，具體較強(qiáng)的耐沖擊負(fù)荷的能力； (2) 生物膜上的微生物生長繁殖良好，食物鏈長，污泥產(chǎn)量少，且易于沉淀； (3) 生物轉(zhuǎn)盤具有硝化和反硝化的功能； (4) 生物轉(zhuǎn)盤可與初沉池、曝氣池和二沉池合建，從而提高處理水水質(zhì)； (5) 維護(hù)管理簡單，功能穩(wěn)定可靠，沒有噪聲，不產(chǎn)生濾池蠅，不產(chǎn)生污泥膨脹和二次污染等問題； (6) 不需要曝氣和污泥回流裝置，動力消耗低，節(jié)約能源，運(yùn)行費(fèi)用低。 生物接觸氧化法 生物接觸氧化法是一種介于活性污泥法與生物濾池之間的生 物膜法工藝。接觸氧化池內(nèi)設(shè)有填料，部分微生物以生物膜的形式固著生長于填料表面，部分則是絮狀懸浮生長于水中。因此它兼有活性污泥法與生物濾池的特點(diǎn)。由于其中填料以及其上生物膜均淹沒于水中，它又被稱為淹沒式生物濾池。 基本原理 生物接觸氧化法中微生物所需的氧通常通過人工曝氣供給。生物膜生長至一定厚度后，近填料壁的微生物將由于缺氧而進(jìn)行厭氧代謝，產(chǎn)生的氣體以及曝氣形成的沖初沉池 生物轉(zhuǎn)盤 二沉池 消毒 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)水污染課程設(shè)計(jì) 9 刷作用會造成生物膜的脫落，并促進(jìn)新生物膜的生長，形成生物膜的代謝。脫落的生物膜將隨出水流出池外。 工藝流程見圖 23 出水 圖 23 生物接觸氧化法流程圖 工藝特點(diǎn) 與其他生物膜法相比，生物接觸氧化法有如下特點(diǎn)： (1) 由于填料的比表面積大，池內(nèi)的充氧條件良好，生物接觸氧化池內(nèi)單位容積的生物固體量都高于活性污泥法曝氣池及生物濾池，因此 ，生物接觸氧化池具有較高的容積負(fù)荷，處理時(shí)間短，節(jié)約占地面積。 (2) 由于相當(dāng)一部分微生物固著生長在填料表面，生物膜的脫落和生長可以保持很好的平衡，生物接觸氧化法布需要設(shè)污泥回流系統(tǒng)，也不存在污泥膨脹問題，運(yùn)行管理簡便。 (3) 由于生物接觸氧化池內(nèi)生物固體量多，水流屬于完全混合型，因此生物接觸氧化池對水質(zhì)水量的驟變有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，曝氣加速了生物膜的更新，使生物膜的活性提高。 (4) 由于填料的存在，增大了氧的傳遞系數(shù)，使動力消耗降低。 (5) 生物接觸氧化法不需要專門培養(yǎng)菌種，掛膜方便，可以間歇運(yùn)行。 初沉池 第一生物接觸氧化池 中沉池 第二生物接觸氧化池 二沉池 污泥 原水 出水 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)水污染課程設(shè)計(jì) 10 SBR 法 基本原理 SBR 工藝由按一定時(shí)間順序間歇操作運(yùn)行的反應(yīng)器組成。 SBR 工藝的一個(gè)完整的操作過程，亦即每個(gè)間歇反應(yīng)器在處理廢水時(shí)的操作過程包括如下 5 個(gè)階段：① 進(jìn)水期；②反應(yīng)期；③沉淀期；④排水排泥期；⑤閑置期。 SBR 的運(yùn)行工況以間歇操作為特征。其中自進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、排水排泥至閑置期結(jié)束為一個(gè)運(yùn)行周期。在一個(gè)運(yùn)行周期中，各個(gè)階段的運(yùn)行時(shí)間、反應(yīng)器內(nèi)混合液體積的變化及運(yùn)行狀態(tài)等都可以根據(jù)具體污水的性質(zhì)、出水水質(zhì)及運(yùn)行功能要求等靈活掌握。 工藝流程見圖 24 圖 24 SBR法流程圖 工藝特點(diǎn) 與傳統(tǒng)污水處理工藝不同， SBR 技術(shù)采用時(shí)間分割的操作方式替代空間分割的操作方式，非穩(wěn)定生化反應(yīng)替代穩(wěn)態(tài)生化反應(yīng)，靜置理想沉淀替代傳統(tǒng)的動態(tài)沉淀。它的主要特征是在運(yùn)行上的有序和間歇操作， SBR 技術(shù)的核心是 SBR 反應(yīng)池，該池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，無污泥回流系統(tǒng)。 傳統(tǒng)活性污泥法 污水→集水池→泵站→初沉池→曝氣池→二沉池→排放 根據(jù)本項(xiàng)目的原水水質(zhì)和處理要求，必須采用生化處理方能達(dá)到排放所要求的處理程度，在大規(guī)模的城市污水處理 廠中應(yīng)用最為廣泛的生化法處理是傳統(tǒng)活性污泥法工藝以及由此派生出來、種類繁多的變形工藝。傳統(tǒng)活性污泥法處理污水基本原理是：首先利用生活污水中的好氧微生物進(jìn)行培養(yǎng)，形成適于降解污染介質(zhì)，并具有相當(dāng)規(guī)格柵沉砂池SBR池進(jìn)水消毒池出水 脫水 硝化 濃縮外運(yùn)內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)水污染課程設(shè)計(jì) 11 模微生物群落，即活性污泥；再通過這些好氧微生物群落（活性污泥）來代謝有機(jī)污染介質(zhì)，達(dá)到處理和凈化污水的目的。 傳統(tǒng)的活性污泥法耐沖擊負(fù)荷低，泥量大，占地面積大，土建投資高等缺點(diǎn)，但是傳統(tǒng)活性污泥法技術(shù)成熟，處理量大，效率高，能耗低，無二次污染。 工藝流程確定 主處理構(gòu)筑物的確定 比較上述六種工藝 ： 運(yùn)行情況：生物流化床存在設(shè)備磨損，載體顆粒在湍流過程中會被磨損變小；存在著生產(chǎn)放大方面的問題，如防堵塞，曝氣方法，進(jìn)水配水系統(tǒng)的選用和顆粒流失等。對于 SBR工藝 反應(yīng)器容積利用率低（由于 SBR 反應(yīng)器水位不恒定，反應(yīng)器有效容積需要按照最高水位來設(shè)計(jì)，大多數(shù)時(shí)間，反應(yīng)器內(nèi)水位均達(dá)不到此值，所以反應(yīng)器容積利用率低） ， 水頭損失大。不連續(xù)的出水，要求后續(xù)構(gòu)筑物容積較大，有足夠的接受能力。而且不連續(xù)出水，使得 SBR 工藝串聯(lián)其他連續(xù)處理工藝時(shí)較為困難 ；而厭氧運(yùn)行的生物接觸氧化池能夠處理高負(fù)荷的有機(jī)物，污染負(fù)荷高，抗 沖擊負(fù)荷高，對水質(zhì)變化的適應(yīng)性強(qiáng)，啟動快，無污泥膨脹，運(yùn)行穩(wěn)定。傳統(tǒng)活性污泥法技術(shù)成熟，處理量大，運(yùn)行穩(wěn)定。 經(jīng)濟(jì)情況：生物轉(zhuǎn)盤法占地比較大，相對投資較大，在寒冷地區(qū)需要進(jìn)行保溫措施。 SBR工藝 設(shè)備利用率 較 低。 傳統(tǒng)活性污泥法 耐沖擊負(fù)荷低，泥量大，占地面積大，土建投資高。 環(huán)保情況：生物轉(zhuǎn)盤法散發(fā)惡臭對環(huán)境造成一定負(fù)擔(dān)。 綜合以上的分析情況，