【正文】 2 工藝流程 選擇及 說明 工程概況 一般的啤酒廠 年產(chǎn)啤酒 5～ 10萬噸， 生產(chǎn)污水主要為：麥 芽、糖化、發(fā)酵、加工過程中的原料浸出物、灌裝車間的污水及洗滌用酸堿 污水 。因此，早期啤酒 污水 在進行生物氧化處理時，通常采用生物膜法，一般可選用生物接觸氧化法。啤酒 污水 的水質(zhì)和水量在不同季節(jié) 有一定差別，處于高峰流量時的啤酒 污水 ，有機物含量也處于高峰。 生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的 污水 主要來源于玉米洗滌浸泡等工藝過程。 研究目標和關(guān)鍵問題 啤酒生產(chǎn)主要以大麥和大米為原料，輔以啤酒花和鮮酵母，經(jīng)長時間發(fā)酵釀造而成。為啤酒工業(yè) 污水 處理提供了一條可行途徑。因該 污水 BOD 值較大 ,不經(jīng)處理會對環(huán)境造成巨大污染，故要求處理后的排放水要嚴格達到國家二級排放標準 ,即： BOD ≤ 20mg/L ， COD ≤ 100 mg/L ， SS ≤ 70mg/L ， Ph=6～ 9。 I 摘 要 啤酒工業(yè)在我國迅猛發(fā)展的同時，排出了大量的啤酒 污 水，給環(huán)境造成了極大的威脅。 本文分析了啤酒生產(chǎn)中 污水 產(chǎn)生的環(huán)節(jié)，污染物及主要污染來源，并從好氧、厭氧生物處理兩方面來考慮了 污水 治理工藝，提出了 UASB+CASS 的組合工藝流程。具有良好的經(jīng)濟效益、環(huán)境效益和社會效益。污水 主要來源于麥芽制造、糖化、發(fā)酵、洗瓶及灌裝等工序。該污水具有污 染物濃度較高、 pH 值低等特征，若不經(jīng)處理直接排入水體中，會導致水體嚴重富營養(yǎng)化，破壞水體的生態(tài)平衡，對環(huán)境造成嚴重污染。國內(nèi)啤酒廠 污水 中： CODcr含量為： 1000～2500mg/L， BOD5含量為： 600～ 1500 mg/L，該 污水 具有較高的生物可降解性，且含有一定量的凱氏氮和磷。生物接觸氧化法利用池內(nèi)填料聚集球衣細菌等微生物，使處理取得理想的效果，所以啤酒廠 污水 處理站的主要工藝建議采用生物接觸氧化法。生產(chǎn) 污水 多為間歇排放，水量、水質(zhì)變化大。 。 2． 采用先進、合理、成熟可靠的處理工藝，并具有顯著的環(huán)境效益、社會效益和經(jīng)濟效益。 3 CODcr=1400mg/L BOD5=800 mg/L SS=350mg/L PH=6～ 10 CODcr≤ 100 mg/L BOD5≤ 20 mg/L SS≤ 70 mg/L PH=6～ 9 厭氧 — 好氧處理技術(shù)是一種有效除去 有機污染物并使其碳化的技術(shù)，它將有機化合物轉(zhuǎn)變?yōu)榧淄楹投趸肌? 通過上述分析比較，本案選用厭氧 — 好氧處理。調(diào)節(jié)池中出來的水用泵連續(xù)送入 UASB反應(yīng)器進行厭氧消化，降低有機物濃度。污泥脫水后形成泥餅，裝車外運處置。 ③ 構(gòu)（建）筑物的布置除按工藝流程和進出水方向順捷布置外，還應(yīng)考慮與外界交通、氣象、人居環(huán)境和發(fā)展規(guī)劃的協(xié)調(diào)，做好功能劃分和局部利用。 具體做好以下布置： ① 污水調(diào)節(jié)池和污泥濃縮池應(yīng)與辦公區(qū)或廠前區(qū)分離； ② 配電應(yīng)靠近引入點或電耗大的構(gòu)（建）筑物，并便于管理； ③ 沼氣系統(tǒng)的安全要求較高，應(yīng)遠離明火或人流、物流繁忙區(qū)域； ④ 重力流管線應(yīng)盡量避免迂回曲折。 ③ 超越管：考慮運行故障或進水嚴重超過設(shè)計水量水質(zhì)時 污水 的出路，在 UASB之前設(shè)置超越管，規(guī)格 DN400鑄鐵管或陶瓷管， i=。 集泥井至濃縮池，濃縮池排泥泵貯泥柜，貯泥柜至脫水機間均為壓力輸送污泥管。 （ 4）給水管 沿主干道設(shè)置供水干管 200DN，鍍鋅鋼管。 （ 6）管道埋深 ① 壓力管道 在車行道之下，埋深 ～ ，不得不小于 ，在其他位置 ～，不宜大于 。美化環(huán)境，集水井、調(diào)節(jié)池側(cè)面、污泥儲存池設(shè)于站后部 。 (3).在認真計算并留有余量的前提下，力求縮小全程水頭損失及提升泵站的揚程，以降低運行費用。處理裝置及構(gòu)筑物的水頭損失 (6).盡可能利用地 形坡度，使污水按處理流程在構(gòu)筑物之間能自流，盡量減少提升次數(shù)和水泵所需揚程。 8 3工 藝流程計算 啤酒 污水 處理構(gòu)筑物設(shè)計與計算 設(shè)計說明 格柵主要是攔截 污水 中的較大顆粒和漂浮物，以確保后續(xù)處理的順利進行。 格柵如圖 31。 (3)進水渠道漸寬部分的長度 設(shè)進水渠道寬 B1= m ，其漸寬部分展開角度 α 1= 60176。 集水池構(gòu)造 集水池內(nèi)保證水流平穩(wěn)，流態(tài)良好，不產(chǎn)生渦流和滯留，必要時可設(shè)置導流墻，水泵吸水管按集水池的中軸線對稱布置，每臺水泵在吸水時應(yīng)不干擾其他水泵的工作，為保證水流平穩(wěn)，其流速為 。 (1)選泵前總揚程估算 12 經(jīng)過格柵水頭損失為 ，集水池最低水位與所需提升經(jīng)常高水位之間的高差為： = m (2)出水管水頭損失 總出水管 Q=60L/s，選用管徑 DN250，查表的 v=,1000i=,一根出水管，Q=30L/s，選用管徑 DN200， v=,1000i=，設(shè)管總長為 40m，局部損失占沿程的30%，則總損失為： ? ?9 .9 1 4 0 1 0 .3 0 .51000 m? ? ? ? (3)水泵揚程 泵站內(nèi)管線水頭損失假設(shè)為 ，考慮自由水頭為 ,則水泵總揚程為： H=+++= 取 8m。 (4)調(diào)節(jié)池的攪拌器 使 污水 混合均勻 ，調(diào)節(jié)池下設(shè) 潛水攪拌機 ，選型 － 640/3303/c/s1 臺 (5)藥劑量的估算 設(shè)進水 pH 值為 10，則 污水 中【 OH】 =104mol/L,若 污水 中含有的堿性物質(zhì)為 NaOH,所以 CNaOH=104 40=， 污水 中共有 NaOH 含量為 5000 =200kg/d，中和至 7，則 污水 中【 OH】 =107mol/L，此時 CNaOH=107 40= 105g/L， 污水 中 NaOH 含量為 5000 105=，則需中和的 NaOH 為 = kg/d，采用投酸中和法，選用 96%的工業(yè)硫酸，藥劑不能完全反應(yīng)的加大系數(shù)取 ， 2NaOH + H2SO4 → Na2SO4 + H2O 80 98 ㎏ ㎏ 所以實際的硫酸用量為 2 4 4 .9 7 61 .1 2 8 0 .7 00 .9 6?? kg/d。 UASB 反應(yīng)池有以下優(yōu)點： ? 沉降性能良好，不設(shè)沉淀池，無需污泥回流 ? 不填載體，構(gòu)造簡單節(jié)省造價 ? 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 ? 污泥濃度和有機負荷高，停留時間短 設(shè)計參數(shù) 設(shè)計流量 Q = 5000m3/d = m3/h =； 進水 COD=1400mg/L 去除率為 80% ； 容積負荷（ Nv）為： (m3 d) V 有效 = 5000 ? = 1556 m3 2. UASB 反應(yīng)器的形狀和尺寸 工程設(shè)計反應(yīng)器 2座，橫截面為矩形 ①反應(yīng)器有效高度為 5m，則 221556 3 1 1 .253 1 1 .2 1 5 5 .622iVSmhS? ? ?? ? ?有 效橫 截 面 積 單 池 面 積 ②單池從布水均勻性和經(jīng)濟性考慮，矩形池長寬比在 2： 1以下較為合適 設(shè)池長 L=16m，則寬 1 5 5 .6 9 .7 215iSBmL? ? ? ， 取 10m 。 31 6 0 5 8 0 0ii hmVS? ? ? ?有 效 單個反應(yīng) 器 實際尺寸 16m 10 m m 反應(yīng)器數(shù)量 2座 總池面積 21 6 0 2 3 2 0i nmSS? ? ? ? ?‘總 反應(yīng)器總?cè)莘e 396 0 2 19 20iV V n m? ? ? ? 總有效反應(yīng)容積 33V 80 0 2 16 00 15 56iV n m m? ? ? ? ?有 效 有 效 ， 符合有機符合要求 17 UASB 體積有效系數(shù) 1600 1 0 0 % 8 3 .3 %1920 ?? 在 70%90%之間，符合要求 ④ 水力停留時間（ HRT）及水力負荷率 (Vr) ? ?321600 Q 208 .33 / S 160HRTrV hQV m m ht ? ? ???? ? ? ? ???有 效總 符合設(shè)計要求。 本工程設(shè)計中，與短邊平行，沿長邊每池布置 6個集氣罩，構(gòu)成 6 個分離單元，則每池設(shè)置 6個三相分離器。 ，取 h3 = ； b1 = h3/tgθ 式中： b1———— 下三角集氣罩底水平寬度， m。 n = 10 6= m2 下三角集氣罩之間的污泥回流逢中混合液的上升流速 (V1)可用下式計算： V1 = Q1/S1 式中： Q1———— 反應(yīng)器中 污水 流量， m3/h； S1 ———— 下三角形集氣罩回流逢面積， m2； V1 = = m/h m/s,符合設(shè)計要求。 19 確定上下三角形集氣罩相對位置及尺寸，由圖可知： BC = b3/sin35176。 cos55176。 假定氣泡上升流速和水流流速不變 沿 AB方向水流速度： 1 0 4 . 2 2 . 3 4 /2 0 . 3 7 1 0 2 6ia Q mhC E B NV ? ? ?? ? ? ? ? ? 式中 ： B———— 三相分離器長度 N———— 每池三相分離器數(shù)量 氣泡上升速度： Vb = 21()18 gg dr rrm180。一般 污水 的μ 凈水的μ ,故取μ = 52 3 4 51 .3 5 0 .4 0 .7 0 .2 25 5 0 .2 2 5 5 0 .1 80 .5 1 .1 1 .1 5 0 .1 8 2 .5 7D F A F A D mh D F S in S in mh h h h h m? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? UASB 總高 H = ， 沉淀區(qū) 高 ，污泥區(qū)高 ，懸浮區(qū)高 ，超高 。 d)； 產(chǎn)氣率為： ；需滿足空塔水流速度 uk≤ m/h,空塔沼氣上升流速 ug≤ m/h。 21 2. 產(chǎn)泥量計算 厭氧生物處理污泥產(chǎn)量取 ： ① UASB 反應(yīng)器總產(chǎn)泥量 7 500 0 392 /oX rQ C E k gV SS d? ? ? ? ? ? ? 式中 ： △ X———— UASB 反應(yīng)器產(chǎn)泥量， kgVSS/d ； r ———— 厭氧生物處理污泥產(chǎn)量， kgVSS/kgCOD； Co———— 進水 COD 濃度 kg/m3； E———— 去除率，本設(shè)計中 取 80%。出水是否均勻?qū)μ幚硇Ч泻艽蟮挠绊憽? 每個 UASB 反應(yīng)器處理水量 28L/s,查知溢流負荷為 12 L/（ m 一條溢流堰上共有 42 個 100㎜的堰口， 42個 140㎜的間隙。 ④ UASB 排水管設(shè)計計算 選用 DN250 鋼管排水，充滿度為 ，管內(nèi)水流速度為 324 2 8 1 0 0 .9 5 /0 .6 0 .2 5v m s?????? (6)沼氣收集系統(tǒng)設(shè)計計算 23 1. 沼氣產(chǎn)量計算 沼氣主要產(chǎn)生 厭氧階段，設(shè)計產(chǎn)氣率取 3 /m kgCOD 。 ① 水封高度 10H H H?? 式中： H0———— 反應(yīng)器至貯氣罐的壓頭損失和貯氣罐內(nèi)的壓頭 為保證安全取貯氣罐內(nèi)壓頭，集氣罩中出氣氣壓最大 H1 取 2m H2O，貯氣罐內(nèi)壓強 H0為 400 ㎜ H2O。 設(shè)計 選用 300 鋼板水槽內(nèi)導軌濕式儲氣柜，尺寸為 φ 7000㎜ H6000 ㎜。 ? 有機物去除率高，出水水質(zhì)好，具有良好的脫氮除磷功能。 設(shè)計計算 (1)運行周期及時間的確定 1. 曝氣時間 25 024 2 4 0 .3 2 1 6 0 3 .5 1 40 .1 3 5 0 0asSt h hNX? ??? ? ? ?? 式中： ? ———— 充水比 0S ———— 進水 BOD 值， mg/l； sN ———— BOD污泥負荷， kgBOD/㎏ MLSS； X———— 混合液污泥濃度， mg/L。如圖 34所示為 CASS 池構(gòu)造。 3. 連通口尺寸 隔墻底 部設(shè)連通孔，連通兩區(qū)水流，設(shè)連通孔的個數(shù) 39。 1H = m 21 5 0 0 0 11 0 8 1 . 6 2