毕业论文年产15万吨啤酒废水处理工程的初步设计定稿精品Word文档下载推荐.docx
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说明书要求内容简要文字通顺、字体工整、论据充分。
⑷设计说明书、计算书的基本内容应根据毕业设计的课题,按下达的设计任务参照毕业设计指导书,每个学生独立完成。
⑸设计计算说明书应包括以下内容:
①设计依据,包括设计任务、基础资料;
②工程设计规模和设计范围;
③设计原则,必须在设计过程中体现出来;
④污水处理方案论证,包括污水处理工艺流程的比较选择和主要处理构筑物比较选
择;
⑤污水处理工程设计,包括主要构筑物设计参数、计算公式、计算过程与结果,构筑物工艺构造及其平面与竖面布置,主要设备的选型设计计算、规格等,包括辅助构筑物的设计计算、说明,附属建筑物设计说明,包括污水厂总平面布置与工程布置设计说明;
⑥主要设备和材料表;
⑦施工图说明;
⑧其它内容:
英文摘要、目录、参考文献等。
1.4.2设计图纸
⑴图纸内容:
包括污水厂总平面图、污水处理厂工艺流程图、主要处理构筑物图。
毕业设计应使学生掌握初步设计、施工设计及各阶段设计图纸的不同深度要求,教师可以根据学生具体情况具体安排哪些出扩初图、哪些出施工图、哪些出大样图。
⑵污水处理厂总平面图:
比例尺1:
200~1:
500,在适当位置表示,图纸上应列出构筑物一览表、用地指标一览表、管渠工程测量一览表。
图中应有必要的说明和图例。
图中应标注各构筑物、建筑物、设施或装置,应标注各种管线、附属建筑物(闸门井、检查井等)。
平面图应有坐标轴或坐标网以表达各构筑物、建筑物、道路、管线和其它设施的位置、形状及尺寸。
平面图应注明管线方向、管径、坡度、管材等,管线交叉处注明管中心高程。
⑶污水处理厂工艺流程:
比例尺,横向为1:
500,纵向为:
1:
100~1:
200。
应列出构筑物名称及主要设备一览表,图例及必要的文字说明。
图中应表达污水、污泥处理构筑物或建筑物的简要构造,顶部、底部及水面标高,应表达连接管渠的连接方式、流向、规格化及主要部位的标高。
图中应表达污水、污泥处理后的最终出路。
⑷处理构筑物设计图:
50~1:
100。
图中应列出主要设备材料表和必要的设计说明。
平面图上应标出工艺和结构的尺寸,剖面图应充分表达完整的构(建)筑物各部分的关系,局部可以用详图表达(比例尺1:
10~1:
20)。
图中应表达构(建)筑物土建结构与工艺设备、管道的安装关系、预埋件和预留孔洞等及其相应尺寸。
以中线表达构(建)筑物设备外形结构线,以粗实线或中线表达管道,以细线表达中心和尺寸线。
采用标准图时,除用符号注明外,还应注明标准图号。
1.5设计原则
废水都是由复杂的物质所组成,其处理工程需要不同的技术组合成一定的工艺流程。
废水处理往往需要前处理和后处理,产生的污泥还需要处理,就构成了一定的处理流程。
废水处理的经验表明,工艺流程的选择对处理效果、占地面积、运行管理、基建费用、处理成本等重要指标都有很大的影响,因此,选择先进可靠的技术和合理的处理工艺是做好废水处理工程设计的根本保证。
作为一个整体工程,废水处理站应在保证处理效果的前提下,从节省基建投资、运行费用及方便管理的基本点出发,力求做到选用的处理工艺技术和设备先进合理、构筑物的选型和参数选择合理适当、采用的结构技术和材料先进节约、机械化和自动化的水平高、检测仪表完善实用、整个厂区的总体布局合理紧凑、建筑和绿化设计实用美观协调等,设计的具体原则如下:
⑴处理后的废水确保达到排放标准;
⑵处理工艺的选择应是能耗低的节能技术;
⑶具有先进可靠的技术和合理的处理工艺;
⑷运行稳定,操作管理方便,投资省,运行费用低;
⑸环境美观,与厂区总体规划相协调。
1.6设计指导书
1.6.1查阅相关资料
确定所选课题废水水量(买老师已经给出)和进出水质,出水要达到国家标准相应的要求,水质主要包括COD、BOD5、SS、pH和氨氮(脱氮工艺)。
确定的水质在后期的设计计算中可以根据计算要求做相应的改动,主要是考虑到计算的简便,但要前后一致并且在查阅资料允许的范围内。
1.6.2工艺比选
根据确定的水质水量及相关的资料来进行工艺比选,主要是进行主要构筑物的比选,最终确定废水处理工艺流程,如:
到底选用何种工艺,是卡罗塞尔氧化沟、奥贝尔氧化沟、A/O还是A/O工艺,在有机废水的设计中包括厌氧部分和好氧部分的比选,厌氧是选UASB、UBF还是其他新型的厌氧反应器,好氧是选用A/O、A/O、SBR、CASS还是SBR。
当然除了我给你们列举的这些工艺还有许多工艺,你们要多查资料,尽量写详细一些。
具体的工艺比选就是查阅每种工艺的工作原理、优缺点及出水水质相应的要求(如是否脱氮等),然后进行比选,阐述你选用这种工艺的理由。
1.6.3确定工艺流程
根据你选用的各部分工艺确定你的工艺流程。
1.6.4资料收集
为了下一步计算说明的需要,要从图书馆或书店借买相应的书籍,以便计算说明所需,如:
设计手册(设计参数手册,设备手册等),与你所选厌氧工艺有关的书,还有你所选其他工艺计算有关的书和资料等。
1.7设计资料
进水水质是根据某啤酒厂废水水质确定的,处理后要求出水水质达到《污水综合排放标准》(GB8978—1996)中的一级标准,具体指标见表1-1。
表1-1处理系统的进水水质和出水水质
项目
水量(m/d)
pH值
BOD(mg/L)
COD(mg/L)
SS(mg/L)
高浓度废水
1500
5.0-8.0
5000
2750
1000
出水指标
9500
6.0-9.0
80
20
70
1.8建设原则
1.8.1建设范围
设计范围为所有啤酒废水,污泥处理工程及公用与辅用工程。
1.8.2建设原则
污水处理工程设计过程中应遵从以下原则:
污水处理工艺技术方案,在达到治理要求的前提下应优先选择基建投资和运行费用少、运行管理简便的先进的工艺;
所有污水、污泥处理技术和其他技术不仅要求先进,更要求成熟可靠;
和污水处理厂配套的厂外工程应同时建设,以使污水处理厂尽快完全发挥效益;
污水处理厂出水应尽可能回用,以缓解城市严重缺水问题;
污泥及浮渣处理应尽量完善,消除二次污染;
尽量减少工程占地。
2污水处理方案的选择
2.1污水处理的特点
2.1.1污水的组成
污水主要由生活废水,工业废水及受污染的降水等组成。
生活污水是人们日常生活中使用过并为生活废料所污染的水,例如居民区、宾馆、饭店等服务行业,以及一些娱乐场所产生的污水。
工业废水是工矿企业生产活动中用过的水,是生产污水和生产废水的总称。
生产污水是指在生产过程中所形成,并被生产原料、半成品或成品等废料污染的水,也包括热污染水(指生产过程中产生的、水温超过60℃水),它需要净化处理后才能排放或再用;
生产废水是指在生产过程中所形成,但未直接参与生产工艺,未被污染或只是温度稍有上升的水,这种废水一般不需处理或只需进行简单处理,如冷却,即可再用或排放。
受污染的降水是指初期雨水和雪融水。
由于初期雨水冲刷了地面上的各种污物,污染程度很高,需要进行处理。
生活污水与生产污水(或经工矿企业局部处理后的生产污水)[1]的混合污水,称为城市污水。
2.1.2啤酒生产废水的来源及特征
啤酒是以大麦芽(包括特种麦芽)为主要原料,加酒花,经酵母发酵酿制而成的含CO2的、气泡的、低酒精度(2.5%~7.5%)的各类熟鲜啤酒。
啤酒生产过程分为麦芽制造、麦芽汁制造、前发酵、后发酵、过滤灭菌、包装等工序啤酒行业是耗水量较大的行业,虽然各企业间有较大的差别,一般来说每生产1t啤酒的耗水量是10~20t。
目前我国啤酒企业吨酒耗水量普遍较高,如果以生产每吨啤酒产生20t废水计算,则全国啤酒工业排放的废水水量每年达40亿立方米,啤酒废水具有水量大,悬浮物及有机物含量高等特点。
啤酒废水主要来源有:
麦芽生产过程的洗麦水、浸麦水、发芽降温喷雾水、麦糟水、洗涤水、凝固物洗涤水;
糖化过程的糖化、过滤洗涤水;
发酵过程的发酵罐洗涤水、过滤洗涤水;
灌装过程洗瓶、灭菌及破瓶啤酒;
冷却水和成品车间洗涤水;
以及来自办公楼、食堂、宿舍、浴室的生活用水等。
通常将废水分为以下几类。
⑴清洁废水冷冻机、麦汁和发酵冷却水等,这类废水基本上未受污染。
⑵清洗废水如大麦浸渍废水、大麦发芽降温喷雾水、清洗生产装置废水、漂洗酵母水、洗瓶机初期洗涤水、酒罐消毒废液、巴氏杀菌喷淋水和地面冲洗水等,这类废水受到不同程度的有机污染。
⑶冲渣废水如麦糟液、冷热凝固物、酒花糟、剩余酵母、酒泥、滤酒渣和残余碱性洗涤液,这类废水中含有大量的悬浮固体有机物。
工段中将产生麦汁冷却水、装置洗涤水、麦糟、热凝固物和酒花糟。
装置洗涤水主要是糖化锅洗涤水、过滤槽和沉淀槽洗涤水,此外,糖化过程还要排出酒花糟、热凝固物等大量悬浮固体。
⑷装酒废水在灌装酒时,机器的跑冒滴漏时有发生,还经常出现冒酒,使废水中掺入大量残酒。
另外喷淋时由于用热水喷淋,啤酒升温引起瓶内压力上升,“炸瓶”现象时有发生,致使大量啤酒洒在喷淋水中,为防止生物污染,循环使用喷淋水时需要加入防腐剂,因此被更换下来的喷淋水含有防腐剂成分。
⑸洗瓶废水清洗瓶子时先用碱性洗涤剂浸泡,然后用压力水初洗和终洗,瓶子清洗水中含有残余碱性洗涤剂、纸浆、染料、浆糊、残酒和泥砂等。
碱性洗涤剂要定期更换,更换时若直接排入下水道可使啤酒废水呈碱性,因此废碱性洗涤剂应先进入调节、沉淀装置进行单独处理。
若将洗瓶废水的排放液经处理后储存起来用以调节废水的pH值(啤酒废水平时呈弱酸性),则可以节省废水处理的药剂用量。
啤酒生产废水的特点:
⑴水量特点酿造啤酒消耗的大量水,除一部分转入产品外,绝大部分作为工业废水排放。
啤酒厂生产啤酒过程用水量很大,特别是酿造、罐装工艺过程大量使用新鲜水,相应产生大量废水,不同啤酒厂耗水量为8~12m/t,我国啤酒厂的吨耗水量一般大于该值,国内啤酒从糖化到灌装总耗水10~2m/t。
由于啤酒生产工序的差异,不同啤酒厂生产过程中吨酒耗水量和水质相差较大。
⑵水质特点从麦芽制备开始直到成品酒出厂,每一道工序都有酒损产生。
酒损率与生产厂的设备先进性、完好性和管理水平有关,酒损率越高,造成的环境污染越严重。
一般水平的啤酒厂的酒损率为10%~12%。
与废水排放量一样,废水的水质在不同季节也有一定差别,尤其是处于高峰流量时的啤酒废水,其有机物含量也处于高峰。
一般地说每制成1吨成品酒,排出CODcr污染物约25kg或BOD5污染物15kg,悬浮性固体约15kg。
啤酒厂排放的废水超标项目主要是COD、BOD、SS三项。
啤酒废水主要污染源及其污染物浓度见表2-1。
2.2处理方案的选取与论证
2.2.1工艺方案分析
本项目污水处理的特点为:
污水以有机污染物为主,BOD/COD=0.5>
0.3,可生化性较好;
重金属及其他难以生物降解的有毒有害污染物一般不超标;
且有一定的氮含量。
针对以上特点及出水要求,结合现有啤酒废水处理技术的特点,以采用生化处理最为经济。
根据对国内已运行的大中型啤酒厂家废水处理系统的调查及运行现状的考察,要达到确定的治理目标,可以采用厌氧生物处理工艺和好氧生物处理工艺相结合的处理方式。
厌氧处理工艺包括有上流式厌氧污泥床UASB、UBF、IC反应器、厌氧颗粒污泥膨胀床(EGSB)等;
好氧生物处理工艺包括有传统活性污泥法、脱氮除磷活性污泥法、氧化沟法、SBR工艺和CASS工艺等。
目前,污水处理工程基本上还是依靠消耗能量来改善环境质量的一项技术措施,但在能源有限的条件下,人们已经意识到,浪费能源的生产和生活方式必须彻底改变,现今评价工程设计优劣的立足点,已经开始转移到基建投资和运转管理的经济性,以及对能源利用的有效程度。
因此,环境工程已不可避免地要与能源工程体系发生联系。
表2-1啤酒废水来源及污染物一览表
污染来源
COD/(mg/L)
SS(mg/L)
污染物
麦汁煮沸锅
210
低
麦汁残余
过滤槽
9600
2000
糖化醪残余物
回旋沉淀槽
60000
28000
麦汁和凝固物沉淀
发酵罐
92000
-
酵母残余物和凝固物沉渣
储酒罐
8000
酵母残留和凝固物沉渣等
硅藻土过滤机
20000
40000
硅藻土、酵母、蛋白质沉淀
清酒罐
4800
啤酒及微细有机残留物
纸板滤酒机
100
34
啤酒
装酒机
4200
生酒桶洗涤机
1600
啤酒及其他固形物
酒糟干燥机
15000
麦汁机糖化醪残留物
洗瓶机(初洗)
500
125
2.2.2厌氧生物处理工艺
厌氧生物处理是厌氧微生物在缺氧环境下,将废水中的有机物降解,同时产生有能源价值的甲烷气体的一种生物处理方法。
厌氧生物处理法不仅适用于高浓度有机废水,进水BOD浓度可达15000mg/L,也可适用于中低浓度有机废水,包括城市污水。
厌氧生物处理法具有一下特点:
⑴能耗低,有机物容积负荷高,一般为5~10kgCOD/(m3/d),高的可达50kgCOD/(m3/d)
⑵剩余污泥量少;
⑶产生的沼气可利用;
⑷营养需要量少;
⑸被降解的有机物种类多;
⑹能承受较大的负荷变化和水质变化。
显而易见,开发厌氧生物处理新工艺用来治理有机污水的污染,无疑是一种具有良好经济效益的方法。
近年来,污水厌氧处理工艺发展十分迅速,各种新工艺、新方法不断出现,主要包括有上流式厌氧污泥床UASB、UBF、IC、厌氧颗粒污泥膨胀床(EGSB)等。
2.2.2.1上流式厌氧污泥床UASB
⑴工作原理UASB由污泥反应区、气液固三相分离器(包括沉淀区)和气室三部分组成。
在底部反应区内存留大量厌氧污泥,具有良好的沉淀性能和凝聚性能的颗粒污泥在下部形成污泥层。
要处理的污水从厌氧污泥床底部流入与污泥层中的污泥进行混合接触,污泥中的微生物分解污水中的有机物,并把它转化为沼气。
沼气以微小气泡形式不断放出,微小气泡在上升过程中,不断合并,逐渐形成较大的气泡,在污泥床上部由于沼气的搅动形成一个污泥浓度较稀薄的悬浮污泥区,污泥和水一起上升进入三相分离器,沼气碰到分离器下部的反射板时,折向反射板的四周,然后穿过水层进入气室,集中在气室里的沼气用导管导出,固液混合液经过反射进入三相分离器的沉淀区,污水中的污泥发生絮凝,颗粒逐渐增大,并在重力作用下沉降。
沉淀至斜壁上的污泥沼着斜壁滑回厌氧反应区内,使反应区内积累大量的污泥,与污泥分离后的处理水从沉淀区上部溢流堰溢出,然后排出反应器。
⑵基本设计要求
①为污泥絮凝提供有利的物理、化学和力学条件,使厌氧污泥获得并保持良好的沉淀性能;
②良好的污泥床常可形成一种相当稳定的生物相,保持特定的微生态环境,能抵抗较强的扰动力,较大的絮凝体具有良好的沉淀性能,从而提高设备内的污泥浓度;
③通过在污泥床设备内设置一个沉淀区,使污泥细颗粒在沉淀区的污泥层内进一步絮凝和沉淀,然后回流入污泥床内。
⑶UASB的主要优点有
①UASB内污泥浓度高,平均污泥浓度为20~40gVSS/L;
②有机负荷高,水力停留时间短,采用中温发酵时,容积负荷一般为10kgCOD/(m3/d)左右;
③无混合搅拌设备,靠发酵过程中产生的沼气的上升运动,使污泥床上部的污泥处于悬浮状态,对下部的污泥层也有一定程度的搅动;
④污泥床不填载体,节省造价而且避免了填料堵塞的问题;
⑤UASB内设三相分离器,通常不设沉淀池,被沉淀区分离出来的污泥重新回到污泥床反应区内,通常可以不设污泥回流设备。
⑷UASB的主要缺点有
①进水中悬浮物需要适当控制,不宜过高,一般控制在100mg/L以下;
②污泥床内有短流现象,影响处理效果;
[2]
③对水质和负荷的突然变化比较敏感,耐冲击力稍差。
图2-1IC反应器结构示意图
2.2.2.2IC(InternalCirculation)反应器
⑴概述
IC反应器是第三代高效厌氧反应器。
与其他厌氧反应器相比,具有更高的处理效能,大大缩小了反应器的容积,降低了工程投资,节省了占地面积。
⑵工作原理如图2-1所示,IC反应器构造的特点是具有很大的高径比,一般可达4~8,反应器的高度达到20m左右。
整个反应器由第一厌氧反应室和第二氧反应室叠加而成。
每个厌氧反应室的顶部各设一个气、固、液三相分离器。
第一级三相分离器主要分离沼气和水,第二级三相分离器主要分离污泥和水,进水和回流污泥在第一厌氧反应室进行混合。
第一反应室有很大的去除有机物的能力,进入第二厌氧反应室的废水可继续进行处理,以去除废水中的剩余有机物,提高出水水质。
⑶工作过程进水经过布水器输入反应器,与下降管循环来的污泥和出水均匀混和后,进入第一个反应分离区内,流化床反应室。
在那里,大部分COD被降解为沼气,在这个分离区产生的沼气由低位三相分离器收集和分离,并产生气体提升。
气体被提升的同时,带动水和污泥作向上运动,经过一级上升管达到位于反应器顶部的气液分离器,在这里沼气从水和污泥中分离,离开整个反应器。
水和污泥混和液经过同心的下降管直接滑落到反应器底部形成内部循环流。
第一级分离区的出水在第二阶段低负荷后处理区内被深度处理,在那里剩余的可生物降解的COD被去除,在上层反应区产生的沼气被顶部的三相分离器收集,并沿二级上升管,输送到顶部旋流式气液分离器,实现沼气分离和收集。
同时,厌氧出水经过出水堰离开反应器自流进入后续处理工序中。
⑷应用特点
①极高COD负荷(15~25)kgCOD/(m3/d);
②结构紧凑,节省占地面积;
③借沼气内能提升实现内循环,不必外加动力;
④抗冲击负荷能力强;
⑤具有缓冲pH的能力;
⑥出水稳定性好;
⑦高可靠性;
[3]
⑧基建投资低。
2.2.2.3UBF反应器
⑴工作原理
UBF是复合式厌氧污泥床的简称,复合式厌氧污泥床工艺是借鉴流态化生物处理技术的一种厌氧反应器械,它以砂和设备内的软性填料为流化载体。
污水作为流体介质,厌氧微生物以生物膜形式附着在砂和软性填料表面,在循环泵和污水处理过程中产生的甲烷气体的搅动下,反应器内的填料成流化状态。
污水以升流式通过床体时,与床中附着有厌氧生物膜的载体不断接触反应,达到厌氧微生物吸附、分解污水中有机物的目的。
UBF复合型厌氧流化床的优点是效能高、占地少、适用于较高浓度的有机废水的处理。
UBF复合型厌氧反应器中部为生物挂膜污泥床区,下部为布水流化区,厌氧处理中率先采用以砂和设备内部的软性填料为载体。
设备结构为上部是固液气分离区、下部分是循环流化反应区,利用循环泵,使污水和有生物膜的二种载体在中部、下部流化反应区中进行循环,达到流化的目的。
在厌氧处理中厌氧微生物分解有机物过程中能产生大量的甲烷、二氧化碳等气体,其中甲烷占75%~85%,1公斤COD的沼气产生量为0.5m。
产出的甲烷可供锅炉用燃料,也可供民用,是一种很好的能源。
⑵性能特点
①处理效率高,处理量大,能耗低,运行费用低,能自动连续运行;
②处理时能产生的大量CH4可作燃料,能回收大量能源;
③占在面积少,适应性强,选型方便,工期短;
⑶UBF复合型厌氧流化床反应器的结构
UBF复合型厌氧流化床反应器内部填料的流化是靠水泵在设备体外进行处理水的大流量回流而使污水在设备内保持较高的上升流速,从而使长满生物的载体得以悬浮流化。
UBF复合型厌氧流化床采用循环的原理是污水进入设备后,用循环水泵带动反应器中段集水,再把污水向下循环形成较高流速的下向流,污水流到底部后进入装置再次布水,这时污水为上向流,使污水在设备生物区与长满生物膜的砂粒充分混和并不断循环。
处理出水通过设备上面的分离区进行固、液、气三相分离后,流出设备外,甲烷被集气罩收集后在设备顶端排出,长满微生物的截体仍然留在设备中。
⑷设备性能参数
①COD去除率:
65%~75%
②BOD去除率:
③容积负荷:
约7kgCOD/m;
④上升流速:
0.9~1.1m/h,水头损失:
0.76m;
⑤废水浓度COD:
2000~15000mg/L。
⑸适用范围
①城市垃圾处理场垃圾渗滤液等高浓度有机废水;
②食品加工、酿造、味精、造纸等高浓度有机污水;
[4]
③制革、制药、发酵淀粉等高浓度有机污水。
2.2.2.4厌氧颗粒污泥膨胀床(ExpandedGranularSludgeBed—EGSB)
厌氧颗粒污泥膨胀床反应器是20世纪80年代由荷兰Wageingen农业大学Lettinga教授等率先在UASB反应器的基础上开发的新型高效厌氧反应器工艺,是UASB的一种变型。
该反应器通过将厌氧流化床(AFB)的运行特征融入UASB反应器,有效地克服UASB反应器所存在的处理中低浓度废水时,因有机负荷较低,产气量少而存在的泥水混合
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