【正文】 第三章 水力計(jì)算 ............................................................................... 44 污水管道 ..................................................................................................... 44 設(shè)計(jì)參數(shù) ............................................................................................. 44 設(shè)計(jì)計(jì)算 ............................................................................................. 45 提升泵房的設(shè)計(jì)計(jì)算 ................................................................................. 49 設(shè)計(jì)參數(shù) ............................................................................................. 49 設(shè) 計(jì)計(jì)算 ............................................................................................. 49 第四章 設(shè)計(jì)總結(jié) ................................................................................. 51 主體構(gòu)筑物一覽表 ........................................................................................ 51 參考文獻(xiàn) ........................................................................................................ 52 致謝 ................................................................................................................ 53 水污染控制工程課程設(shè)計(jì) 5 第一章 總論 設(shè)計(jì)工程概況 廢水水質(zhì)水量 本次設(shè)計(jì)該啤酒廠啤酒廢水水量為 2400m3/d,其原水水質(zhì)和設(shè)計(jì)要求如下表 11 表 11 原水水質(zhì)和設(shè)計(jì)要求 水質(zhì)指標(biāo) COD（ mg/L） 5BOD （ mg/ L） SS（ mg/ L） 原 水 排放標(biāo)準(zhǔn) 設(shè)計(jì)要求 10000 100 80 5200 20 15 600 70 60 氣象水文資料 （ 1）凍土深度： 80cm；地下水位： 6m； （ 2）要求污水處理達(dá)到污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)（ GB89781996）關(guān)于啤酒精污水的排放要求，即 COD≤ 100mg/L； BOD5≤ 20mg/L； SS≤ 70mg/L 。 （ 3）河道的最高洪水水位標(biāo)高 米。常水位標(biāo)高為 米 .枯水位標(biāo)高為 。城市污水廠排水滿足三類水體要求。 根據(jù)當(dāng)?shù)刭Y料及目前廣泛使用的工藝方案比較 ,采用 UASBCASS 處理工藝 。 處理工藝論證 啤 酒廢水中大量的污染物是溶解性的糖類、乙醇等，這些物質(zhì)具有良好的生物可降解性，處理方法主要是生物氧化法。 水污染控制工程課程設(shè)計(jì) 6 好氧處理工藝 啤酒處理處理主要采用好氧處理工藝，主要由普通活性污泥法、生物濾池法，接觸氧化法和 SBR 法。傳統(tǒng)的活性污泥法由于產(chǎn)泥量大，脫氮除磷能力差，操作技術(shù)要求嚴(yán)，目前已被其它工藝替代。近年來， SBR 和氧化溝工藝得到了很大程度的發(fā)展和應(yīng)用。 （ 1）生物接觸氧化法 生物接觸氧化法是利用固著在填料上的生物膜來吸附水中的有機(jī)污染物并加以氧化分解，使污水得到凈化。 20 世紀(jì) 80年代初，接觸氧化法比普通活 性污泥法有一定的優(yōu)勢(shì)，因此在啤酒廢水處理上得到了廣泛的應(yīng)用。但由于啤酒廢水的進(jìn)水 COD 濃度很高，所以一般采用二級(jí)接觸氧化工藝。 采用接觸氧化工藝代替活性污泥法，可以防止高糖含量廢水易引起污泥膨脹的現(xiàn)象，并且不用投配氮、磷營養(yǎng)。用接觸氧化法，可以選擇的負(fù)荷范圍是~ ㎏ BOD5/（ ）；用鼓風(fēng)曝氣，每去除 1㎏ BOD5約需空氣 80 m3。 該法的缺點(diǎn)是對(duì)于較大型污水廠填料需要量過大，不便于運(yùn)輸和裝填，而且污泥排放量大。 （ 2） SBR 法及改進(jìn)工藝 序批式活性污泥法（簡(jiǎn)稱 SBR）盡管比連續(xù)活性污泥法具 有處理效率高的優(yōu)點(diǎn)，但在實(shí)際運(yùn)行中有很大的困難。近年來，隨著自動(dòng)控制和控制元件的發(fā)展，SBR 工藝目前投入運(yùn)行的裝置基本實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制。 SBR 工藝具有以下特點(diǎn)：運(yùn)行方式靈活，脫氮、除磷效果好；工藝簡(jiǎn)單，自動(dòng)化程度高，節(jié)省費(fèi)用；反應(yīng)推動(dòng)力大；能有效防止絲狀菌的膨脹。因此， SBR 工藝又得到了很大的發(fā)展。 CASS 工藝是對(duì) SBR 方法的改進(jìn)，在國內(nèi)有很多工程實(shí)例。很多工程實(shí)踐表明，工藝處理效果穩(wěn)定，可達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，平均出水水質(zhì)： COD 25～ 86mg/L，去除率為 96%～ 98%； BOD5 21～ 25mg/L，去除率為 97%～ 98%； SS 52～ 64mg/L,去除率為 88%～ 92%。該工藝投資較低，運(yùn)行費(fèi)用省，每立方米廢水總投資為 1100 元，運(yùn)行成本 元 /m3 。 總之，好氧處理工藝存在曝氣耗能大、污泥產(chǎn)量大的缺點(diǎn)，故厭氧 — 好氧處理工藝逐漸被深入研究和開發(fā)利用。 水污染控制工程課程設(shè)計(jì) 7 水解 — 好氧處理工藝 水解 — 好氧處理技術(shù)的典型工藝流程如下： 此流程的特點(diǎn)是將好氧工藝中的兩級(jí)接觸氧化工藝簡(jiǎn)化為一級(jí)接觸氧化，使能耗大幅度下降。 水解反應(yīng)器事實(shí)上是一種以水解產(chǎn)酸菌為 主的上流式厭氧污泥床，利用厭氧反應(yīng)中的水解酸化階段，而放棄了停留時(shí)間長的甲烷發(fā)酵階段。水解反應(yīng)器對(duì)有機(jī)物的去除率顯著高于具有相同停留時(shí)間的初沉池。由于水解反應(yīng)器可使啤酒廢水中的大分子難降解有機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)樾》肿右捉到獾挠袡C(jī)物，出水的可生化性能得到改善，這使得好氧處理單元的停留時(shí)間小于傳統(tǒng)的工藝。與此同時(shí)，懸浮固體物質(zhì)（包括進(jìn)水懸浮物和后續(xù)好氧處理中的剩余污泥）被水解為可溶性物質(zhì)，使污泥得到處理。水解反應(yīng)工藝是一種預(yù)處理工藝，其后面可以采用各種好氧工藝，如活性污泥法、接觸氧化法、氧化溝和 SBR 等。 啤酒廢水一般并 不需要水解酸化，但由于啤酒廢水的懸浮性有機(jī)物成分較高，而水解池又具有有效地截留去除懸浮性顆粒物質(zhì)的特點(diǎn)，將其應(yīng)用于啤酒廢水的處理可去除相當(dāng)一部分的有機(jī)物。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果看，水解池最高 COD 去除率可達(dá)到 50%，當(dāng)廢水中含制麥廢水（濃度較低）時(shí)去除率也在 30%~40%。而且，啤酒廢水經(jīng)水解酸化后進(jìn)行接觸氧化處理，具有顯著的節(jié)能效果， BOD/COD 值增大，廢水的可生化性增加，可充分發(fā)揮后續(xù)好氧生物處理的作用，提高生物處理啤酒廢水的效率。因此，水解和好氧處理相結(jié)合，確實(shí)要比完全好氧處理經(jīng)濟(jì)一些。 厭氧 — 好氧聯(lián) 合處理技術(shù) 厭氧處理技術(shù)是一種有效去除有機(jī)污染物并使其碳化的技術(shù)，它將有機(jī)化合物轉(zhuǎn)變?yōu)榧淄楹投趸?。厭氧處理與好氧處理相比有許多優(yōu)點(diǎn)：對(duì)中高濃度廢水，厭氧比好氧處理不僅運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用要便宜得多，而且可回收沼氣；所需反應(yīng)器的體積更小；能耗低，約為好氧處理工藝的 10%~15%；對(duì)營養(yǎng)物需求低；既可應(yīng)用于小規(guī)模，也可應(yīng)用于大規(guī)模的廢水處理工程。 調(diào)節(jié)池 水解酸化池 接觸氧化 氣浮 達(dá)標(biāo)排放 格柵 水污染控制工程課程設(shè)計(jì) 8 廢水厭氧生物處理技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在，已有 120 多年的歷史。近年來由于高效厭氧反應(yīng)器的發(fā)展，厭氧處理工藝已經(jīng)可以應(yīng)用于常溫低濃度啤酒廢水。據(jù)報(bào)道，應(yīng)用 UASB 反應(yīng) 器在 ℃處理 BOD5為 1150mg/L、 COD為 2030mg/L 的啤酒廢水，在 HRT 為 4h的條件下， COD 及 BOD5的去除率分別為 %和 %。 厭氧法的缺點(diǎn)主要是不能去除氮、磷，出水往往達(dá)不到排放要求，因此常常需對(duì)厭氧處理后的廢水進(jìn)一步用好氧的方法進(jìn)行處理，使出水達(dá)標(biāo)排放。 2. 處理啤酒廢水的不同厭氧反應(yīng)器 傳統(tǒng)的厭氧發(fā)酵法需要較高的溫度，較長的水利停留時(shí)間，不適宜大型的酒廠的水處理。近年來，國內(nèi)外開發(fā)應(yīng)用較多的厭氧反應(yīng)器有以下幾種：厭氧發(fā)酵池（普通消化池）；缸式厭氧發(fā)酵，即接 觸式厭氧工藝；厭氧過濾器（ AF）；上流式厭氧污泥床反應(yīng)器（ UASB）；厭氧流化床反應(yīng)器（ FASB）。不同厭氧反應(yīng)器的相比有以下特點(diǎn)。 （ 1) 沉降性能良好，不設(shè)沉淀池，無需污泥回流。 （ 2) 不填載體，構(gòu)造簡(jiǎn)單節(jié)省造價(jià)。 （ 3) 由于消化產(chǎn)氣作用，污泥上浮造成一定的攪拌，因而不設(shè)攪拌設(shè)備。 （ 4） 污泥濃度和有機(jī)負(fù)荷高，停留時(shí)間短。 3. 不同處理系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析 表 12 不同處理方法的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)比較 處理方法 主要技術(shù)、經(jīng)濟(jì)特點(diǎn) 好 氧 工 藝 生物接觸氧化法 采用兩 級(jí)接觸氧化工藝，可防止高糖含量廢水引起污泥膨脹現(xiàn)象；但需要填料過大，不便于運(yùn)輸和裝填，且污泥排放量大 氧化溝 工藝簡(jiǎn)單，運(yùn)行管理方便，出水水質(zhì)好，但污泥濃度高，污水停留時(shí)間長，基建投資大，曝氣效率低，對(duì)環(huán)境溫度要求高 SBR法 占地面積小，機(jī)械設(shè)備少，運(yùn)行費(fèi)用低，操作簡(jiǎn)單，自動(dòng)化程度高，但還需曝氣能耗，污泥產(chǎn)量大 厭氧 好氧 工藝 水解 好氧技術(shù) 節(jié)能效果顯著，且 BOD/COD 值增大，廢水的可生化性能增加，可縮短總水利停留時(shí)間，提高處理效率，剩余污泥量少 UASB 好氧技術(shù) 技術(shù)上先進(jìn) 可行，投資小，運(yùn)行成本低，效果好，可回收能源，產(chǎn)出顆粒污泥產(chǎn)品，有一定收益；操作要求嚴(yán) 水污染控制工程課程設(shè)計(jì) 9 設(shè)計(jì)范圍及設(shè)計(jì)原則 設(shè)計(jì)范圍 本次設(shè)計(jì)主要包括主體設(shè)備計(jì)算及其相應(yīng)設(shè)備選型、工程概算，繪制污水處理廠平面布置圖、高程布置圖、工藝流程圖及 2張主體構(gòu)筑物詳圖，設(shè)計(jì)計(jì)算書和設(shè)計(jì)說明書。 設(shè)計(jì)原則 在對(duì)污水廠進(jìn)行總體設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)具體廠址的選擇，需要進(jìn)行深入的調(diào)查研究和詳盡的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，廠址對(duì)環(huán)境衛(wèi)生、基建投資和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用都有重大影響。制定污水處理系統(tǒng)方案，污水廠的廠址選擇是關(guān)鍵 ，它與城市的總體規(guī)劃、城市排水系統(tǒng)的走向、布置、處理后污水的出路密切相關(guān)。當(dāng)廠址選擇有多種方案時(shí)，應(yīng)從管道系統(tǒng)、泵站、污水處理廠各種處理單元考慮，進(jìn)行綜合的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較和最優(yōu)化分析，并應(yīng)通過專家的反復(fù)論證后在確定，同時(shí)應(yīng)遵循以下基本原則： 廠址應(yīng)在居住區(qū)和生產(chǎn)區(qū)的下風(fēng)向，并在給水水源的下游區(qū)至少 500m，與居住區(qū)保持一定距離，一般不應(yīng)小于 300m [4]。 規(guī)模較大而對(duì)環(huán)境有較大影響的處理設(shè)備，應(yīng)在廠區(qū)或廠外設(shè)置獨(dú)立的處理站。廠址應(yīng)少占農(nóng)田或不占農(nóng)田，并且要便于農(nóng)業(yè)灌溉。對(duì)環(huán)境沒有顯著影響的處理 設(shè)備，最好設(shè)置在生產(chǎn)設(shè)備或車間附近，這樣可使路線短，提升少，廢水排入下水道或回用都很方便。 廠址應(yīng)設(shè)在地形有適當(dāng)坡度的城鎮(zhèn)下游地區(qū)，使污水自流，節(jié)約動(dòng)力消耗。 廠址應(yīng)設(shè)于水、電、交通便利；地質(zhì)條件良好；地形適宜出水便于排放或綜合利用之處。廠址應(yīng)考慮汛期不受洪水的威脅。結(jié)合城市或工廠整體規(guī)劃，既考慮目前又顧及將來，留有余地。 平面布置原則 [4]： 處理構(gòu)筑物是污水廠的主體構(gòu)筑物，要在做平面布置時(shí)根據(jù)各構(gòu)筑物的功水污染控制工程課程設(shè)計(jì) 10 能要求和水力要求，結(jié)合地形地質(zhì)條件，確定平面布置位置。 具體原則如下： （ 1）處理構(gòu)筑物的布置應(yīng)緊湊，節(jié)約用地并便于管理。 池型的選擇應(yīng)考慮占地多少及經(jīng)濟(jì)因素。圓形池可用環(huán)狀拉力設(shè)計(jì)，造價(jià)較低，但進(jìn)出水構(gòu)造較復(fù)雜。方形池或矩形池池墻較厚，但可利用公共墻壁以節(jié)約造價(jià)，且布置可緊湊，減少占地。一般小型處理廠采用圓形池較為經(jīng)濟(jì)，而大型處理廠則以采用矩形池為經(jīng)濟(jì)。除了占地、構(gòu)造和造價(jià)等因素外，還應(yīng)考慮水力條件、浮渣清除，以及設(shè)備維護(hù)等因素。 （ 2）每一單元過程的最少池?cái)?shù)為兩座，但在大型污水廠中，由于設(shè)備尺寸的限制，往往有多池。當(dāng)發(fā)生事故，一座池子停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)， 其余的池子流量和污染負(fù)荷增加，必須計(jì)算其對(duì)出水水質(zhì)的影響，以確定每一池子的尺寸。在選擇池子的尺寸和數(shù)目時(shí)，必須考慮污水廠的擴(kuò)建。對(duì)每一種單元過程的全部處理池，最好采用相同的尺寸，且應(yīng)避免在初期運(yùn)行時(shí)有過大的富余能力。 （ 3）處理構(gòu)筑物應(yīng)盡可能地按流程順序布置，以避免管線迂回，同時(shí)應(yīng)充分利用地形，以減少土方量。遠(yuǎn)景設(shè)施的安排應(yīng)在原始設(shè)計(jì)中考慮，除了滿足遠(yuǎn)景處理能力的需要而增加的 處理池以外，還應(yīng)為改進(jìn)出水水質(zhì)的設(shè)施預(yù)留地。 （ 4）在