啤酒厂的污水处理.docx
- 文档编号:9598840
- 上传时间:2023-05-20
- 格式:DOCX
- 页数:33
- 大小:232.06KB
啤酒厂的污水处理.docx
《啤酒厂的污水处理.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《啤酒厂的污水处理.docx(33页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
啤酒厂的污水处理
第一章课程设计任务书及指导书
1.设计题目啤酒厂废水处理站工艺设计
2.设计目的本设计是水污染控制工程教学中一个重要的实践环节,要求综合运用所学的有关知识,在设计中掌握解决实际工程问题的能力,并进一步巩固和提高理论知识。
3.设计数据
1地势平坦
2气象条件最低气温-12℃最高气温41℃年平均气温15℃多年平均降雨量560mm/y主导风向SE
3工程地质
土壤Ⅱ级失陷性黄土地下水位-8m厂区平均海拔高程453m
(1)进水条件
进水水头无压进水管底标高450m
(2)排水条件距离厂区围墙西侧300m有一条河流,河水最大流量33m3/s;最小流量1.7m3/s;最高水位44。
使用功能主要为一般工业用水和景观用水,属《地表水环境质量标准》GB-3838-2002中Ⅳ类水域。
原水水质及出水要求
序号
水量(m3/d)
COD(mg/L)
BOD5(mg/L)
SS(mg/L)
TNH3-N(mg/L)
TP(mg/L)
23
10000
1800
950
350
40
6
一级排放
100
30
70
15
0.1
标准
污水流量总变化系数为1.4最大日污水处理量Q=14000m3/d
第二章污水处理工艺流程说明
2.1.厌氧—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反应器与其它反应器相比有以下优点:
1沉降性能良好,不设沉淀池,无需污泥回流
2不填载体,构造简单节省造价
3由于消化产气作用,污泥上浮造成一定的搅拌,因而不设搅拌设备
4污泥浓度和有机负荷高,停留时间短同时,由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。
可以看出厌氧—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—好氧处理技术是最好的选择。
2.2.处理工艺路线的确定
废水→格栅→集水井→配水井→UASB反应器→CASS反应池→出水
泥外运←脱水间←污泥浓缩池←集泥池━━━━━
啤酒废水先经过中格栅去除大杂质后进入集水池,用污水泵将废水提升至配水井。
配水井中出来的水用泵连续送入UASB反应器进行厌氧消化,降低有机物浓度。
厌氧处理过程中产生的沼气被收集到沼气柜。
UASB反应器内的污水流入CASS池中进行好氧处理,而后达标出水。
来自UASB反应器、CASS反应池的剩余污泥先收集到集泥井,在由污泥提升泵提升到污泥浓缩池内被浓缩,浓缩后进入污泥脱水机房,进一步降低污泥的含水率,实现污泥的减量化。
污泥脱水后形成
泥饼,装车外运处置
第三章主要设备及处理构筑物设计计算
3.1格栅
3.1.1设计说明
3.1.2
格栅主要是拦截废水中的较大颗粒和漂浮物,以确保后续处理的顺利进行
图2.1格栅设计计算草图
3.1.3设计参数
333设计流量Q=14000m3/d=583.33m3/h=0.162m3/s;栅条宽度S=10mm栅条间隙d=15mm栅前水深h=0.4m格栅安装角度α=60°,栅前流速0.7m/s,过栅流速0.8m/s;
333
单位栅渣量W=0.07m/103m废水。
3.1.4设计计算
由于本设计水量较少,故格栅直接安置于排水管道中。
3.1.3.1栅条间隙数
Qmaxsinan=
式中:
Q
bhv
设计流量,m3/s格栅倾角,度栅条间隙,m栅前水深,m过栅流速,m/s
n=
0.162sin60=31.40,取n=32条。
0.0150.40.8
3.1.3.4栅槽与出水渠道连接处的渐宽部分长度
L2=L1/2=0.42m
3.1.3.5通过格栅水头损失
取k=3,β=1.79(栅条断面为圆形),v=0.8m/s,则
2
s4/3v
1=kb()sina
d2g
式中:
3.1.3.8每日栅渣量
栅渣量(m3/103m3污水),取0.1~0.01,粗格栅用小值,细格栅用大值,中格栅用中值取W1=0.07m3/103m3K2=1.5,则:
QW186400
K21000
式中:
Q设计流量,m3/s
W1栅渣量(m3/103m3污水),取0.07m3/103m3
0.1620.0786400
1.51000
0.64m
3/d>0.2m3/d(采用机械清渣)
3.2集水池
3.2.1设计说明集水池是汇集准备输送到其他构筑物去的一种小型贮水设备,设置集水池作为水量调节之用,贮存盈余,补充短缺,使生物处理设施在一日内能得到均和的进水量,保证正常运行。
3.2.2设计参数
3设计最大日流量Q=0.162m3/s;
3.2.3设计计算集水池的容量为大于一台泵五分钟的流量,设三台水泵(两用一备),每台33
泵的流量为Q=0.081m3/s≈0.080m3/s。
集水池容积采用相当于一台泵30min的容量
3
W=QT/1000=80×60×30/1000=144m
2
有效水深采用3m,则集水池面积为F=48m2,其尺寸为7m*7m。
集水池构造集水池内保证水流平稳,流态良好,不产生涡流和滞留,必要时可设置导流墙,水泵吸水管按集水池的中轴线对称布置,每台水泵在吸水时应不干扰其他水泵的工作,为保证水流平稳,其流速为0.3-0.8m/h为宜。
3.3调节池
3.3.1设计说明调节池是用来均衡调节污水水量、水质、水温的变化,降低对生物处理设施
的冲击,为使调节池出水水质均匀,防止污染物沉淀,调节池内宜设置搅拌、混合装置。
3.3.2设计参数
333
设计流量Q=14000m3/d=583m3/h=0.162m3/s;调节池停留时间T=5.0h。
1.5.3设计计算
1.5.3.1调节池有效容积
3
V=QT=583×5=2915m3
1.5.3.2调节池水面面积
调节池有效水深取5.5米,超高0.5米,则
A=V/H=2915/5.5=530m2
1.5.3.3调节池的长度
取调节池宽度为18m,长为30m,池的实际尺寸为:
长×宽×高=30m×18m
3
×6m=3240m3。
1.5.3.4调节池的搅拌器
使废水混合均匀,调节池下设潜水搅拌机,选型QJB7.5/6-640/3-303/c/s1台
3.4泵房
3.4.1设计说明泵房采用下圆上方形泵房,集水池与泵房合建,集水池在泵房下面,采用全地下式。
考虑三台水泵,其中一台备用。
3.4.2设计参数
333
设计流量Q=14000m3/d=0.162m3/s=583m3/h
取Q=160L/s,则一台泵的流量为80L/s。
3.4.3设计计算
3.4.3.1选泵前总扬程估算
经过格栅水头损失为0.2m,集水池最低水位与所需提升经常高水位之间的高差为:
460.5-450.5=10m
3.4.3.2出水管水头损失
总出水管Q=160L/s,选用管径DN250,查表的v=1.23m/s,1000i=9.91,一根出水管,Q=80L/s,选用管径DN200,v=0.97m/s,1000i=8.6,设管总长为40m,局部损失占沿程的30%,则总损失为:
9.91
4010.30.5m
1000
3.4.3.3水泵扬程
泵站内管线水头损失假设为1.5m,考虑自由水头为1.0m,则水泵总扬程为:
H=10+0.5+1.5+1.0=13m
3.4.3.4选泵
选择MT-CZ150-250B型污水泵三台,两用一备,其性能见表2-3
表1-2MT-CZ150-250B型污水泵性能
流量
3
300m3/h
扬程
15m
汽蚀余量NPSH(r)
3.5m
轴功率
15.53KW
效率
78.9%
3.5配水井在市政给水中,作用是分配原水。
在污水处理中,作用是收集污水,减少流量变化给处理系统带来冲击。
污水首先流到配水井,达到一定容量再下一步处理啊。
混合器井作用差不多,收集不同的污水或者加药使污水的成分、浓度相对稳定。
配水井设为圆柱形,水力停留时间设为T=10min,则其容积为:
V=QT=58×3(10÷60)=97.17m3
取配水井总高为:
H=5.5m,超高为0.5m,有效高度为5m。
其截面积为:
A=V/5=19.43m2
直径为D:
D
3.6UASB反应池
3.6.1设计说明
UASB反应池由进水分配系统、反应区、三相分离器、出水系统、排泥系统
及沼气收集系统组成。
UASB反应池有以下优点:
沉降性能良好,不设沉淀池,无需污泥回流不填载体,构造简单节省造价由于消化产气作用,污泥上浮造成一定的搅拌,因而不设搅拌设备污泥浓度和有机负荷高,停留时间短
3.6.2设计参数333设计流量Q=14000m3/d=583.33m3/h=0.162m3/s;进水COD=1800mg/L去除率为80%;容积负荷(Nv)为:
4.5kgCOD/(m3·d);污泥产率为:
0.07kgMLSS/kgCOD;产气率为:
0.4m3/kgCOD。
3.6.3设计计算
3.6.3.1
UASB反应器结构尺寸计算
UASB有效容积为:
式中:
V有效反应器有效容积,m
Q设计流量,m3/d
S0进水有机物浓量,kgCOD/m3
Nv容积负荷,kgCOD/(m3·d)
140001.8
V有效=
4.5
3
=5600m3
单池截面积:
Si=L×B=30×20=600m2
3设计反应池总高H=6.5m,其中超高0.5m(一般应用时反应池装液量为70%-90%)
单池总容积Vi=SiH=600(6.5-0.5)=3600m3
单池有效反应容积Vi有效=Sih=600×5=3000m3
单个反应器实际尺寸30m×20m×6.5m
反应器数量2座
总池面积S总=Si×n=600×2=1200m2
反应器总容积V=Vin=3600×2=7200m3
33
总有效反应容积V有效=Vi有效n=3000×2=6000m3>5600m3,符合要求
UASB体积有效系数6000/7200×100%=83.3%,在70%-90%之间,符合要求④水力停留时间(HRT)及水力负荷率(Vr)tHRT=V有效/Q=6000/583.33=10.29h
Vr=Q/Si=583.33/600=0.97[m3/(m2.h)]<1.0符合设计要求。
3.6.3.2三相分离器构造设计
1.设计说明
三相分离器要具有气、液、固三相分离的功能。
三相分离器的设计主要包括沉淀区、回流缝、气液分离器的设计。
2.沉淀区的设计三相分离器的沉淀区的设计同二次沉淀池的设计相同,主要是考虑沉淀区的面积和水深,面积根据废水量和表面负荷率决定。
本工程设计中,与短边平行,沿长边每池布置10气罩,构成6个分离单元,则每池设置6个三相分离器。
三相分离器长度B=20m每个单元宽度b=30/10=3m。
沉淀区的沉淀面积即为反应器的水平面积,即600m2
沉淀区的表面负荷率Qi/S=292/600=0.487[m3/(m2.h)]<1.0-2.0
3.
回流缝设计如图是三相分离器的结构示意图
h1
设上下三角形集气罩斜面水平夹角α=55°,取h3=1.1m;
b1=h3/tgθ
式中:
b1————下三角集气罩底水平宽度,m;α————下三角集气罩斜面的水平夹角;h3————下三角集气罩的垂直高度,m;
1.1
b1=0=0.77mtg550
则相邻两个下三角形集气罩之间的水平距离:
b2=b-2b1=3–2×0.77=1.46m则下三角形回流缝面积为:
S1=b2·l·n=1.46×20×10=292m2
下三角集气罩之间的污泥回流逢中混合液的上升流速(V1)可用下式计算:
V1=Q1/S1
式中:
Q1————反应器中废水流量,m3/h;
S1————下三角形集气罩回流逢面积,m2;
V1=292/292=1.0m/h<2.0m/s,符合设计要求
设上三角形集气罩下端与下三角斜面之间水平距离的回流缝的宽度b3=CD=
0.45m,则上三角形回流缝面积为:
S2=b3·l·2n=0.45×20×2×10=180m2上下三角形集气罩之间回流逢中流速(V2)可用下式计算:
V2=Q1/S2,
式中:
Q2————反应器中废水流量,m3/h;
S2————上三角形集气罩回流逢之间面积,m2;
V2=292/180=1.62m/h
V1 确定上下三角形集气罩相对位置及尺寸,由图可知: BC=b3/tan35°=0.45/0.700=0.643m 4.气液分离设计由图可知: CE=CDSin55°=0.45×Sin55°=0.37m CB= CE0.37 0.64m Sin55Sin55 设AB=0.4m ,则 h4=(AB·cos55°+b2/2)·tg55° =(0.4×0.5736+0.72/2)×1.4281 =0.824m 校核气液分离。 假定气泡上升流速和水流流速不变 沿AB方向水流速度: Va=Qi/CE×B×2×N=292/0.37×20×2×10=1.97m/h 式中: B————三相分离器长度 N————每池三相分离器数量 碰撞系数,取0.95; μ————废水的动力粘滞系数,0.02g/cm·s; V————液体的运动粘滞系数,cm2/s 取d=0.01cm(气泡),常温下,ρ1=1.03g/cm3,ρg=1.2×10-3g/cm3, 2 V=0.0101cm2/s,ρ=0.95,μ=Vρ1=0.0101×1.03=0.0104g/cm·s。 一般废水的μ>净水的μ,故取μ=0.02g/cm·s。 由斯托克斯工式可得气体上升速度为: BC0.641.6;Vb/Va=9.58/1.97=4.86; AB0.4 可脱去d≧0.01cm的气泡 5.三相分离器与UASB高度设计 三相分离区总高度h=h2+h3+h4–h5 h2为集气罩以上的覆盖水深,取0.5m。 DFAFAD1.350.40.70.22m h5DFSin550.22Sin550.18m hh2h3h4h50.51.11.150.182.57m UASB总高H=6.5m,沉淀区高2.5m,污泥区高1.5m,悬浮区高2.0m,超高0.5m。 3.6.3.3布水系统设计计算 1.配水系统采用穿孔配管,进水管总管径取400㎜,流速约为0.65m/s。 每个反应器设置10根DN150㎜支管,每根管之间的中心距离为2.0m,配水孔径采用16㎜,孔距2.0m,每孔服务面积为2.0×2.0=4.0㎡,孔径向下,穿孔管距离反应池底0.2m,每个反应器有200出水孔,采用连续进水。 2.布水孔孔径 共设置布水孔200,出水流速u选为2.2m/s,则孔径为 4Q4292 d===0.015m 3600huπ36002003.142.2 3.验证 常温下,容积负荷(Nv)为: 4.5kgCOD/(m3·d);产气率为: 0.4m3/kgCOD;需满足空塔水流速度uk≤1.0m/h,空塔沼气上升流速ug≤1.0m/h。 空塔水流速度uk=Q/S=583/1200=0.49m/h<1.0m/h符合要求。 空塔气流速度ug=QC0rη/S=583×1.8×0.4×0.8/1200=0.28<1m/h 符合要求。 3.6.3.4排泥系统设计计算 1.UASB反应器中污泥总量计算 一般UASB污泥床主要由沉降性能良好的厌氧污泥组成,平均浓度为15gVSS/L,则两座UASB反应器中污泥总量: G=VGss=5600×15=84000kgss/d 2.产泥量计算厌氧生物处理污泥产量取: 0.07kgMLSS/kgCOD 1UASB反应器总产泥量 △X=rQC0E=0.07×14000×1.8×0.8=1411kgVSS/d 式中: △X————UASB反应器产泥量,kgVSS/d; r————厌氧生物处理污泥产量,kgVSS/kgCOD; Co————进水COD浓度kg/m3; E————去除率,本设计中取80%。 2据VSS/SS=0.8,△X=1400/0.8=1750kgSS/d 单池产泥△Xi=△X/2=1750/2=875kgSS/d 3 3污泥含水率为98%,当含水率>95%,取s1000kg/m3,则 污泥产量Ws=△X/ρs(1-P)=875/1000×(1-98%)=43.75m3/h 单池排泥量Wsi=43.75/2=21.88m3/h 24.53 Wsi12.25m3/hsi2 4污泥龄 θc=G/△X=84000/1750=48(d) 3.排泥系统设计 在UASB三相分离器下0.5m和底部400㎜高处,各设置一个排泥口,共两个排泥口。 每天排泥一次。 3.5.3.5出水系统设计计算出水系统的作用是把沉淀区液面的澄清水均匀的收集并排出。 出水是否均匀对处理效果有很大的影响。 1.出水槽设计对于每个反应池,有10个单元三相分离器,出水槽共有 10条,槽宽0.3m。 1单个反应器流量qi=Qi/3600=292/3600=0.081m3/s 2设出水槽口附近水流速度为0.2m/s,则 槽口附近水深qi/10ua=0.081/10×0.2×0.3=0.135m 取槽口附近水深为0.25m,出水槽坡度为0.01;出水槽尺寸20m×0.2m×0.25m;出水槽数量为10座。 2.溢流堰设计 ①出水槽溢流堰共有20条(10×2),每条长20m,设计900三角堰,堰高50㎜,堰口水面宽b=50㎜。 每个UASB反应器处理水量81L/s,查知溢流负荷为1-2L/(m·s),设计溢流负荷f=1.117L/(m·s),则堰上水面总长为: L=qi/f=81/1.117=72.52m。 三角堰数量: n=L/b=72.52/50×10-3=1450个;每条溢流堰三角堰数量: 1450/20=73个。 一条溢流堰上共有73个100㎜的堰口,73个140㎜的间隙。 ②堰上水头校核 每个堰出流率: q=qi/n=81/1450×1000=5.59×10-5m-3/s 按900三角堰计算公式,q1.43h2.5 堰上水头: h=(q/1.43)0.4=(5.59×10-5/1.43)0.4=0.0172m③出水渠设计计算 反应器沿长边设一条矩形出水渠,10条出水槽的出水流至此出水渠。 设出 水渠宽0.8m,坡度0.001,出水渠渠口附近水流速度为0.3m/s。 渠口附近水深qi/ua=0.081/0.8×0.3=0.338m qi0.028 i0.116m uxa0.80.3 以出水槽槽口为基准计算,出水渠渠深: 0.25+0.338=0.59m,离出水渠渠口最远的出水槽到渠口的距离为14.67米,出水渠长为14.67+0.1=14.77m,出水渠尺寸为14.77m×0.8m×0.59m,向渠口坡度0.001。 4UASB排水管设计计算 选用DN250钢管排水,充满度为0.6,管内水流速度为 2 V=4×81/π×0.6×0.252×1000=2.75m/s 3.6.3.6沼气收集系统设计计算 1.沼气产量计算沼气主要产生厌氧阶段,设计产气率取 3 0.4m3/kgCOD。 ①总产气量G=rQC0E=0.4×14000×1.8×0.8=8064m3/h 每个UASB反应器的产气量Gi=G/2=8064/2=4032m3/h ②集气管每个集气罩的沼气用一根集气管收集,单个池子共有10根集气管。 每根集气管内最大气流量=4032/24×3600×10=0.005m3/s 据资料,集气室沼气出气管最小直径d=100mm取,100㎜. 3沼气主管每池13根集气管先通到一根单池主管,然后再汇入两池沼气主管。 采用钢管,单池沼气主管管道坡度为0.5%. 单池沼气主管内最大气流量qi=4032/24×3600=0.047m3/s 取D=150㎜,充满度为0.8,则流速为 V=0.047×4/0.8×0.15×π=0.50m/s 5两池沼气最大气流量为q=8064/24×3600=0.093m3/s 取DN=250㎜,充满度为0.6;流速为v=0.093×4/π×0.252×0.6=3.16m/s 2.水封灌设计 水封灌主要是用来控制三相分离气的集气室中气液两相界面高度的,因为当液面太高或波动时,浮渣或浮沫可能会引起出气管的堵塞或使气体部分进入沉降室,同时兼有有排泥和排除冷凝水作用。 ①水封高度 HH1H0 式
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 啤酒厂 污水处理