某啤酒厂废水处理工程设计毕业设计

某啤酒厂废水处理工程设计毕业设计摘要：本设计针对某啤酒厂废水的特点，采用预处理、生物处理和深度处理相结合的工艺，实现了废水的达标排放。通过对废水水质水量的分析，确定了各处理单元的工艺参数和设备选型，详细阐述了工艺流程、设计计算以及运行效果预测。本设计旨在为啤酒厂废水处理提供一种经济、有效的解决方案，具有一定的工程实际意义。

一、引言啤酒厂在生产过程中会产生大量含有高浓度有机物、悬浮物和营养物质的废水。这些废水若直接排放，将对环境造成严重污染。因此，对啤酒厂废水进行有效处理具有重要的环境和经济意义。本毕业设计以某啤酒厂废水处理工程为研究对象，设计合理的处理工艺，确保废水达标排放，同时降低处理成本。

二、啤酒厂废水水质水量分析2.1废水来源啤酒厂废水主要来源于麦芽生产、糖化、发酵、包装等工序，包括麦芽洗涤水、糖化醪液、发酵罐洗涤水、洗瓶废水、冷凝水等。

2.2水质特点啤酒厂废水具有以下特点：1.有机物浓度高：含有大量的糖类、蛋白质、氨基酸等有机物质，化学需氧量（COD）一般在10003000mg/L之间。2.悬浮物含量高：主要来源于麦芽壳、酵母等固体物质，悬浮物（SS）浓度可达几百mg/L。3.可生化性好：BOD5/COD比值通常在0.50.6之间，易于生物降解。4.含有一定量的氮磷：对水体富营养化有潜在威胁。

2.3水量情况根据啤酒厂的生产规模和生产工艺，确定废水日排放量为[X]m³/d，废水水质指标见表1。

表1啤酒厂废水水质指标|指标|数值|||||COD（mg/L）|[具体数值]||BOD5（mg/L）|[具体数值]||SS（mg/L）|[具体数值]||氨氮（mg/L）|[具体数值]||pH值|[具体范围]|

三、处理工艺选择3.1预处理工艺预处理的目的是去除废水中的悬浮物、油脂等杂质，降低废水的色度，提高废水的可生化性，为后续生物处理创造良好条件。本设计采用格栅、调节池、气浮池作为预处理单元。1.格栅：用于拦截废水中较大的悬浮物和漂浮物，如麦芽壳、瓶盖等，选用机械格栅，栅条间隙为[X]mm。2.调节池：调节废水的水量和水质，使后续处理单元能够稳定运行。调节池有效容积根据废水日排放量和水质波动情况确定为[X]m³，采用钢筋混凝土结构，设置搅拌装置以防止悬浮物沉淀。3.气浮池：通过向废水中通入空气，使微小气泡附着在悬浮物表面，使其上浮至水面，从而实现固液分离。气浮池采用溶气气浮工艺，设计停留时间为[X]h，气浮效率可达[X]%以上。

3.2生物处理工艺生物处理是啤酒厂废水处理的核心环节，主要去除废水中的有机物。本设计采用厌氧生物处理和好氧生物处理相结合的工艺。1.厌氧生物处理：选用UASB（上流式厌氧污泥床）反应器，利用厌氧微生物在无氧条件下将有机物分解为甲烷和二氧化碳等。UASB反应器具有处理效率高、能耗低、污泥产量少等优点。设计容积负荷为[X]kgCOD/(m³·d)，有效容积为[X]m³，采用钢筋混凝土结构，设置三相分离器以实现气、液、固三相分离。2.好氧生物处理：采用活性污泥法中的曝气生物滤池，进一步去除废水中残留的有机物和氨氮。曝气生物滤池具有占地面积小、处理效果好、抗冲击能力强等特点。设计滤速为[X]m/h，气水比为[X]，有效容积为[X]m³，采用陶粒作为滤料。

3.3深度处理工艺深度处理的目的是使废水达到排放标准，主要去除水中的残留有机物、悬浮物和色度等。本设计采用混凝沉淀和过滤作为深度处理单元。1.混凝沉淀：向废水中投加混凝剂，使水中的胶体物质和微小悬浮物凝聚成较大的颗粒，然后通过沉淀去除。选用聚合氯化铝作为混凝剂，投加量为[X]mg/L，设计沉淀池停留时间为[X]h，表面负荷为[X]m³/(m²·h)。2.过滤：采用砂滤器进一步去除水中的细小悬浮物，使出水水质更加清澈。砂滤器滤料选用石英砂，粒径为[X]mm，过滤速度为[X]m/h。

四、工艺流程设计4.1工艺流程简述啤酒厂废水首先进入格栅，去除较大的悬浮物和漂浮物，然后流入调节池，调节水量和水质。经调节后的废水进入气浮池，去除悬浮物和油脂等杂质。气浮池出水进入UASB反应器进行厌氧生物处理，将大部分有机物分解为甲烷和二氧化碳。UASB反应器出水进入曝气生物滤池进行好氧生物处理，进一步去除有机物和氨氮。曝气生物滤池出水进入混凝沉淀池，投加混凝剂进行混凝沉淀，去除残留的有机物和悬浮物。混凝沉淀池出水进入砂滤器进行过滤，最后达标排放。工艺流程见图1。

图1啤酒厂废水处理工艺流程示意图

4.2各处理单元连接方式各处理单元之间采用管道连接，管道材质选用UPVC管，确保废水能够顺利流通。在管道上设置阀门、流量计、压力表等附属设备，便于对废水处理过程进行监测和控制。

五、主要处理单元设计计算5.1格栅设计1.格栅类型及参数：选用机械格栅，栅条间隙为5mm。2.过栅流速计算：根据经验，过栅流速一般取0.61.0m/s，本设计取0.8m/s。3.格栅宽度计算：已知废水日流量为[X]m³/d，换算成秒流量为[X]m³/s。根据过栅流速公式$v=Q/A$（其中$v$为过栅流速，$Q$为秒流量，$A$为格栅过水面积），可得格栅过水面积$A=Q/v=[X]/0.8=[X]m²$。设格栅宽度为$B$，栅条间隙为$b$，则格栅过水面积$A=(Bnb)h$（其中$n$为栅条数，$h$为格栅有效高度）。取格栅有效高度$h=1.0m$，栅条间隙$b=0.005m$，则$[X]=(Bn×0.005)×1.0$。假设栅条数$n=10$，解得格栅宽度$B=[X]m$，实际设计中格栅宽度取[X]m。

5.2调节池设计1.调节池容积计算：调节池有效容积根据废水日排放量和水质波动情况确定。已知废水日排放量为[X]m³/d，考虑到水质波动系数为1.2，调节池有效容积$V=1.2×[X]×8=[X]m³$（按8h调节时间计算）。2.调节池尺寸确定：调节池采用矩形钢筋混凝土结构，设调节池长度为$L$，宽度为$B$，深度为$H$。根据经验，调节池长宽比一般取1.52.0，长深比一般取1.01.5。取长宽比为1.8，长深比为1.2，则$L=1.8B$，$H=1.2B$。又因为$V=L×B×H$，将$L=1.8B$，$H=1.2B$代入可得$[X]=1.8B×B×1.2B$，解得$B=[X]m$，则$L=1.8×[X]=[X]m$，$H=1.2×[X]=[X]m$。实际设计中调节池尺寸为$L×B×H=[X]m×[X]m×[X]m$。3.搅拌装置设计：为防止悬浮物沉淀，调节池内设置搅拌装置。选用潜水搅拌机，根据调节池容积和搅拌效果要求，确定搅拌功率为[X]kW。

5.3气浮池设计1.气浮池类型及参数：采用溶气气浮工艺，设计停留时间为2h。2.气浮池有效容积计算：已知废水日流量为[X]m³/d，换算成秒流量为[X]m³/s，则气浮池有效容积$V=Q×t=[X]×2×3600=[X]m³$。3.气浮池尺寸确定：气浮池采用矩形钢筋混凝土结构，设气浮池长度为$L$，宽度为$B$，深度为$H$。根据经验，气浮池长宽比一般取2.03.0，长深比一般取0.51.0。取长宽比为2.5，长深比为0.8，则$L=2.5B$，$H=0.8B$。又因为$V=L×B×H$，将$L=2.5B$，$H=0.8B$代入可得$[X]=2.5B×B×0.8B$，解得$B=[X]m$，则$L=2.5×[X]=[X]m$，$H=0.8×[X]=[X]m$。实际设计中气浮池尺寸为$L×B×H=[X]m×[X]m×[X]m$。4.溶气系统设计：溶气系统包括溶气罐、空压机、水泵等设备。溶气罐采用钢制罐体，设计压力为0.6MPa，容积为[X]m³。空压机选用[型号]，额定风量为[X]m³/min，额定压力为0.8MPa。溶气水泵选用[型号]，流量为[X]m³/h，扬程为[X]m。

5.4UASB反应器设计1.UASB反应器容积计算：根据UASB反应器的容积负荷和进水COD浓度，计算UASB反应器的有效容积。已知进水COD浓度为[具体数值]mg/L，设计容积负荷为[X]kgCOD/(m³·d)，则UASB反应器有效容积$V=Q×COD_{in}/(容积负荷×1000)=[X]×[具体数值]/([X]×1000)=[X]m³$。2.UASB反应器尺寸确定：UASB反应器采用圆柱形钢筋混凝土结构，设反应器直径为$D$，高度为$H$。根据经验，UASB反应器的高径比一般取2.03.0。取高径比为2.5，则$H=2.5D$。又因为$V=\frac{\pi}{4}D²H$，将$H=2.5D$代入可得$[X]=\frac{\pi}{4}D²×2.5D$，解得$D=[X]m$，则$H=2.5×[X]=[X]m$。实际设计中UASB反应器尺寸为$D×H=[X]m×[X]m$。3.三相分离器设计：三相分离器是UASB反应器的关键部件，其作用是实现气、液、固三相分离。三相分离器采用矩形结构，由沉淀区、气液分离区和集气罩组成。沉淀区上升流速一般取0.51.0m/h，气液分离区气速一般取1.02.0m/s。根据UASB反应器的尺寸和处理效果要求，确定三相分离器的具体尺寸。

5.5曝气生物滤池设计1.曝气生物滤池容积计算：根据曝气生物滤池的滤速和进水流量，计算曝气生物滤池的有效容积。已知进水流量为[X]m³/d，滤速为[X]m/h，则曝气生物滤池有效容积$V=Q×t=[X]×\frac{24}{[X]}=[X]m³$。2.曝气生物滤池尺寸确定：曝气生物滤池采用圆柱形钢筋混凝土结构，设滤池直径为$D$，高度为$H$。根据经验，曝气生物滤池的高径比一般取1.52.0。取高径比为1.8，则$H=1.8D$。又因为$V=\frac{\pi}{4}D²H$，将$H=1.8D$代入可得$[X]=\frac{\pi}{4}D²×1.8D$，解得$D=[X]m$，则$H=1.8×[X]=[X]m$。实际设计中曝气生物滤池尺寸为$D×H=[X]m×[X]m$。3.曝气系统设计：曝气系统采用曝气头进行曝气，曝气头均匀分布在滤池底部。根据曝气生物滤池的容积和曝气效果要求，确定曝气头的数量和曝气强度。曝气强度一般取0.10.3m³/(m²·min)，本设计取0.2m³/(m²·min)。则所需曝气量$Q_{air}=0.2×\frac{\pi}{4}D²=[X]m³/min$。选用罗茨鼓风机提供曝气所需的空气，型号为[具体型号]，风量为[X]m³/min，风压为[具体数值]Pa。

5.6混凝沉淀池设计1.混凝沉淀池容积计算：根据混凝沉淀池的表面负荷和进水流量，计算混凝沉淀池的有效容积。已知进水流量为[X]m³/d，表面负荷为[X]m³/(m²·h)，则混凝沉淀池有效容积$V=Q×t=[X]×\frac{24}{[X]}=[X]m³$。2.混凝沉淀池尺寸确定：混凝沉淀池采用矩形钢筋混凝土结构，设沉淀池长度为$L$，宽度为$B$，深度为$H$。根据经验，混凝沉淀池的长宽比一般取3.05.0，长深比一般取0.51.0。取长宽比为4.0，长深比为0.8，则$L=4B$，$H=0.8B$。又因为$V=L×B×H$，将$L=4B$，$H=0.8B$代入可得$[X]=4B×B×0.8B$，解得$B=[X]m$，则$L=4×[X]=[X]m$，$H=0.8×[X]=[X]m$。实际设计中混凝沉淀池尺寸为$L×B×H=[X]m×[X]m×[X]m$。3.混凝剂投加系统设计：选用聚合氯化铝作为混凝剂，投加量为[X]mg/L。根据进水流量和投加量，计算混凝剂的日投加量$m=Q×投加量=[X]×[X]/1000=[X]kg/d$。选用溶解池和溶液池储存混凝剂溶液，溶解池有效容积为[X]m³，溶液池有效容积为[X]m³。设置计量泵将混凝剂溶液定量投加到废水中，计量泵型号为[具体型号]，流量为[X]L/h。

5.7砂滤器设计1.砂滤器容积计算：根据砂滤器的过滤速度和进水流量，计算砂滤器的有效容积。已知进水流量为[X]m³/d，过滤速度为[X]m/h，则砂滤器有效容积$V=Q×t=[X]×\frac{24}{[X]}=[X]m³$。2.砂滤器尺寸确定：砂滤器采用圆柱