水課程設(shè)計---飲料廠生產(chǎn)廢水處理

1、<p>　　《飲料廠生產(chǎn)廢水處理》</p><p><b>　　課程設(shè)計</b></p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　學(xué) 號： </p><p>　　專業(yè)班級： </p>&l

2、t;p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　2012年 6 月 18 日</p><p>　　目 錄</p><p><b>　　一、設(shè)計說明</b></p><p>　　1．飲料廠生產(chǎn)廢水的來源及水量水質(zhì)特性.................3<

3、;/p><p>　　1.1飲料廠生產(chǎn)廢水的來源.................................</p><p>　　1.2飲料廠生產(chǎn)廢水的水量水質(zhì)特征及設(shè)計要求...............</p><p>　　2.關(guān)于膜生物反應(yīng)器（MBR）</p><p>　　2.1.膜生物反應(yīng)器(MBR)的簡介</p><

4、;p>　　2.2MBR與傳統(tǒng)生物處理法比較的顯著優(yōu)點-</p><p>　　2.3MBR工藝的特點</p><p>　　3. 飲料廠生產(chǎn)廢水處理技術(shù)</p><p><b>　　3.1物理處理工藝</b></p><p><b>　　3.2化學(xué)處理工藝</b></p><p

5、><b>　　3.3生物處理工藝</b></p><p>　　3.4.MBR處理工藝</p><p><b>　　MBR處理工藝舉例</b></p><p><b>　　4.設(shè)計依據(jù)</b></p><p>　　5. 一體式AAO膜生物反應(yīng)器</p><

6、;p><b>　　5.1工藝流程</b></p><p>　　5.2主要構(gòu)筑物技術(shù)參數(shù)</p><p><b>　　消毒工藝的比較</b></p><p><b>　　二．計算書</b></p><p><b>　　1.物料衡算</b></p&

7、gt;<p>　　2.需氧量及供風(fēng)量計算</p><p>　　3.化學(xué)藥劑使用量計算</p><p>　　4.主要構(gòu)筑物及反應(yīng)器尺寸計算</p><p><b>　　三．總結(jié)</b></p><p><b>　　四．參考文獻(xiàn)</b></p><p><b&

8、gt;　　一、設(shè)計說明</b></p><p>　　1. 飲料廠生產(chǎn)廢水的來源及水量水質(zhì)特征</p><p>　　1.1飲料廠生產(chǎn)廢水的來源</p><p>　　飲料廠生產(chǎn)廢水的主要污染物是有機(jī)物和氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)，其水質(zhì)特征是水質(zhì)穩(wěn)定但渾濁，色深且具有惡臭，呈微堿性，一般不含有毒物質(zhì)，含有大量細(xì)菌、病毒和寄生蟲卵。</p><p&g

9、t;　　1.2飲料廠生產(chǎn)廢水的水量、水質(zhì)特征及設(shè)計要求</p><p>　　該飲料廠主要的生產(chǎn)產(chǎn)品為咖啡飲料、碳酸飲料、果蔬飲料、茶飲料以及含乳蛋白飲料。設(shè)計水量為1200 t/d。</p><p>　　廢水處理出水分為兩部分，一部分排入園區(qū)地下排水管道，最后排入贛江南支；另一部分進(jìn)行深度處理后回用于沖廁、綠化、沖洗車間地面等城市雜用水。要求排放水出水水質(zhì)達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB89

10、78-1996)表4中規(guī)定的一級排放標(biāo)準(zhǔn)；回用水出水水質(zhì)達(dá)到《城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)》（GB/T 18920-2002）標(biāo)準(zhǔn)。廢水進(jìn)水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)見表1所示:</p><p>　　表1進(jìn)水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)</p><p>　　2.關(guān)于膜生物反應(yīng)器（MBR）</p><p>　　2.1.膜生物反應(yīng)器(MBR)的簡介</p><p>　　

11、膜生物反應(yīng)器（MBR)主要由膜組件和膜生物反應(yīng)器兩部分構(gòu)成。大量的微生物（活性污泥）在生物反應(yīng)器內(nèi)與基質(zhì)（廢水中可降解的有機(jī)物等）充分接觸，通過氧化分解作用進(jìn)行新陳代謝以維持自身生長、繁殖，同時使有機(jī)污染物降解。膜組件通過機(jī)械篩分、截留等作用對廢水和污泥混合液進(jìn)行固液分離。大分子物質(zhì)等被濃縮后返回生物反應(yīng)器，從而避免了微生物的流失。生物處理系統(tǒng)和膜分離組件的有機(jī)組合，不僅提高了系統(tǒng)的出水水質(zhì)和運行的穩(wěn)定程度，還延長了大分子物質(zhì)在反應(yīng)器中

12、的水力停留時間，加強(qiáng)了系統(tǒng)對難降解物質(zhì)的去除效果。它把膜分離工程與生物工程結(jié)合起來，以膜分離裝置取代普通生物反應(yīng)器中的二沉池，從而取得高效的固液分離效果。 </p><p>　　2.2MBR與傳統(tǒng)生物處理法比較的顯著優(yōu)點</p><p>　?。?）能高效地進(jìn)行固液分離，其分離效果比傳統(tǒng)的沉淀池要好，且占地少，通過膜分離裝置所獲得的水質(zhì)很好，可以直接再利用；</p><p

13、>　?。?）使生物反應(yīng)器能保持高濃度的微生物。膜分離裝置能阻止高分子量的有機(jī)物和懸浮物向系統(tǒng)外流失，使參與反應(yīng)的微生物完全保持在生物反應(yīng)器內(nèi)，這對于截留世代期較長的微生物尤其有利，如硝化細(xì)菌在反應(yīng)器內(nèi)的停留，有利于系統(tǒng)硝化效率；</p><p>　?。?）膜可以阻留許多分解速度較慢的大分子能降解物質(zhì)，通過延長其停留時間而提高對它的降解效率；</p><p>　?。?）剩余污泥產(chǎn)量少，

14、污泥處理費用少；</p><p>　?。?）易于實現(xiàn)自動化，操作管理方便。 </p><p>　　2.3MBR工藝的特點</p><p>　?。?） 對污染物的去除效率高 </p><p>　　MBR對懸浮固體(SS)濃度和濁度有著非常良好的去除效果。由于膜組件的膜孔徑非常(0.01~1µm),可將生物反應(yīng)器內(nèi)全部的懸浮物

15、和污泥都截留下來,其固液分離效果要遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于二沉池,MBR對SS的去除率在99%以上,甚至達(dá)到100%;濁度的去除率也在90%以上,出水濁度與自來水相近。</p><p>　　由于膜組件的高效截留作用,將全部的活性污泥都截留在反應(yīng)器內(nèi),使得反應(yīng)器內(nèi)的污泥濃度可達(dá)到較高水平,最高可達(dá)40~50g/L。這樣,就大大降低了生物反應(yīng)器內(nèi)的污泥負(fù)荷,提高了MBR對有機(jī)物的去除效率,對生活污水COD的平均去除率在94%以上,B

16、OD的平均去除率在96%以上。</p><p>　　同時,由于膜組件的分離作用,使得生物反應(yīng)器中的水力停留時間(HRT)和污泥停留時間(SRT)是完全分開的,這樣就可以使生長緩慢、世代時間較長的微生物(如硝化細(xì)菌)也能在反應(yīng)器中生存下來,保證了MBR除具有高效降解有機(jī)物的作用外,還具有良好的硝化作用。研究表明,MBR在處理生活污水時,對氨氮的去除率平均在98%以上,出水氨氮濃度低于1mg/L。</p>

17、<p>　　此外,選擇合適孔徑的膜組件后,MBR對細(xì)菌和病毒也有著較好的去除效果,這樣就可以省去傳統(tǒng)處理工藝中的消毒工藝,大大簡化了工藝流程。</p><p>　　（2）具有較大的靈活性和實用性 </p><p>　　在城市污水或工業(yè)廢水處理中,傳統(tǒng)的處理工藝(格柵+沉砂池+初沉池+曝氣池+二沉池+消毒池)流程較長,占地面積大,而出水水質(zhì)又不能保證。而MBR工藝(篩網(wǎng)過濾+M

18、BR)則因流程短、占地面積小!處理水量靈活等特點,而呈現(xiàn)出明顯優(yōu)勢MBR的出水量根據(jù)實際情況,只需增減膜組件的片數(shù)就可完成產(chǎn)水量調(diào)整,非常簡單、方便。</p><p>　　對于傳統(tǒng)的活性污泥法工藝中出現(xiàn)的污泥膨脹現(xiàn)象,MBR由于不用二沉池進(jìn)行固液分離,可以輕松解決。這樣,就大大減輕了管理操作的復(fù)雜程度,使優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定的出水成為可能。</p><p>　　同時,MBR工藝非常易于實現(xiàn)自動控制,提

19、高了污水處理的自動化水平。</p><p>　　(3)解決了剩余污泥處置難的問題 </p><p>　　剩余污泥的處置問題,是污水處理廠運行好壞的關(guān)鍵問題之一，MBR工藝中,污泥負(fù)荷非常低,反應(yīng)器內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)相對缺乏,微生物處在內(nèi)源呼吸區(qū),污泥產(chǎn)率低,因而使得剩余污泥的產(chǎn)生量很少,SRT得到延長,排除的剩余污泥濃度大,可不用進(jìn)行污泥濃縮,而直接進(jìn)行脫水,這就大大節(jié)省了污泥處理的費用。有研究得

20、出,在處理生活污水時,MBR最佳的排泥時間在35d左右。</p><p>　　由上述可知,MBR工藝所具有的優(yōu)越性,是目前其他處理工藝無法比擬的。該工藝在城市污水或生活污水處理高濃度有機(jī)廢水、難降解有機(jī)廢水以及中水回用等方面都具有廣闊的應(yīng)用前景。</p><p>　　3.小區(qū)污水處理技術(shù)</p><p><b>　　3.1物理處理工藝</b>&

21、lt;/p><p>　　由前述小區(qū)污水的性質(zhì)已知為了保證整個處理工藝的正常運行，需要將一些物理處理工藝作為MBR處理工藝的前處理。針對小區(qū)污水水質(zhì)可能用到的物理處理工藝設(shè)備有格柵，調(diào)節(jié)池，沉砂池，沉淀池（初沉池），</p><p>　　3.2物理處理工藝列舉</p><p>　?。?）格柵：在排水工程中，格柵是用來去除可能堵塞水泵機(jī)組及管道閥們的較粗大懸浮物，并保證后續(xù)

22、處理設(shè)施能正常運行。</p><p>　　格柵是由一組（或多組）相平行的金屬柵條與框架組成。傾斜安裝在進(jìn)水的渠道，或進(jìn)水泵站集水井的進(jìn)口處，以攔截污水中粗大的懸浮物及雜質(zhì)。</p><p>　　格柵所能截留污染物的數(shù)量，隨所選用的格柵條間距和水的性質(zhì)而有很大的區(qū)別。一般以不堵塞水泵和水處理廠站的處理設(shè)備為原則。</p><p>　　設(shè)置在污水處理廠處理系統(tǒng)前的格柵，

23、還應(yīng)考慮到使整個污水處理系統(tǒng)能正常運行，對處理設(shè)施或管道等均不應(yīng)產(chǎn)生堵塞作用。因此，可設(shè)置粗細(xì)兩道格柵，柵條間距一般采用16~25mm，最大不超過40mm。所截留的污染物數(shù)量與地區(qū)的情況、污水溝道系統(tǒng)的類型，污水流量以及柵條是間距等因素有關(guān)。</p><p>　　（2）調(diào)節(jié)池：由于小區(qū)的污水的流量變化較大，用調(diào)節(jié)池對其流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，使流量相對穩(wěn)定，這對后續(xù)處理各程序的穩(wěn)定性十分重要。</p><

24、;p>　?。?）沉砂池：沉砂池的工作原理是一重力分離或離心力分離為基礎(chǔ)，即控制進(jìn)入進(jìn)入沉砂池的流速或旋流速度，使相對密度大的無機(jī)顆粒下沉，而有機(jī)懸浮顆粒則隨水流帶走。沉砂池設(shè)置的目的就是去除污水中的泥沙，煤渣等相對密度較大的無機(jī)顆粒，以免影響后續(xù)處理構(gòu)筑物的正常運行。</p><p>　?。?）沉淀池：沉淀池是分離懸浮固體的一種常用處理構(gòu)筑物，其按工藝布置的不同可以分為初沉池和二沉池。初沉池是一級污水處理系

25、統(tǒng)的主要構(gòu)筑物，或作為生物處理法中預(yù)處理的構(gòu)筑物，對于一般城鎮(zhèn)污水，初沉池的去除對象是懸浮固體，可以去除SS約40%~50%，同時可以去除20%~30%的BOD5，可降低后續(xù)生物處理構(gòu)筑物的有機(jī)負(fù)荷。</p><p>　　3.2化學(xué)及物理化學(xué)處理工藝</p><p>　　在水污染控制工程中也常用到化學(xué)及物理化學(xué)處理工藝，常用的方法有中和法，化學(xué)混凝法，化學(xué)沉淀法，氧化還原法，吸附法，離子交

26、換法，萃取法，膜析法，超臨界處理技術(shù)等。</p><p><b>　　3.3生物處理工藝</b></p><p>　　生活污水中的主要污染物是易于生物降解的有機(jī)物，并且生物處理工藝也最為經(jīng)濟(jì)有效，因此，處理生活污水的最普遍的主體工藝是生物處理工藝。</p><p>　　生物處理工藝有厭氧與好氧之分，它們適用于不同的水量水質(zhì)。一般地，厭氧處理工藝

27、適用于高有機(jī)物濃度的污水（CODcr大于1000mg/L）, 可以回收生物能 ,低能耗 ,容積負(fù)荷率高 ,對環(huán)境的要求低 ,剩余污泥穩(wěn)定 ,產(chǎn)量僅為好氧系統(tǒng)的 1/10～1/6;投資費用低、管理簡易 ,有廣闊的應(yīng)用潛力。厭氧生物處理工藝按厭氧微生物的培養(yǎng)形式可分為懸浮生長系統(tǒng)和附著生長系統(tǒng)。厭氧處理出水中 NH3 - N、硫化物等還原性污染物較多 ,沒有脫氮能力 ,有時出水的 BOD5 偏高 ,還需進(jìn)一步處理。因此厭氧工藝一般作為好氧工

28、藝處理的前處理，或是作為排放到城市下水道之前的預(yù)處理，很少有單獨使用的。好氧生物處理的反應(yīng)速率較快，所需反應(yīng)時間短，處理構(gòu)筑物容積較小，且處理工程中散發(fā)臭氣較少，也可按好氧微生物的培養(yǎng)形式可分為懸浮生長系統(tǒng)和附著生長系統(tǒng)，典型代表有活性污泥法和生物膜法。好氧生物處理技術(shù)適用于低濃度有機(jī)污水（BOD5小于500mg/L），相應(yīng)的能耗較大。</p><p>　　3.4MBR處理工藝</p><p&

29、gt;　　MBR處理工藝已在前敘述過，它的工藝分類有3種，分置式膜生物反應(yīng)器，一體式膜生物反應(yīng)器，復(fù)合式膜生物反應(yīng)器。</p><p>　　3.4.1MBR處理工藝列舉</p><p>　　3.4.1.1分置式膜生物反應(yīng)器 </p><p>　　分置式膜生物反應(yīng)器是指膜組件與生物反應(yīng)器分開設(shè)置,相對獨立,膜組件與生物反應(yīng)器通過泵與管路相連接，分置式膜生物反應(yīng)器的工藝

30、流程如圖1所示。</p><p>　　該工藝膜組件和生物反應(yīng)器各自分開,獨立運行,因而相互干擾較小,易于調(diào)節(jié)控制,而且,膜組件置于生物反應(yīng)器之外,更易于清洗更換。但其動力消耗較大,加壓泵提供較高的壓力,造成膜表面高速錯流,延緩膜污染,這是其動力費用大的原因,每噸出水的能耗為2~10kWh,約是傳統(tǒng)活性污泥法能耗的10~20倍,因此能耗較低的一體式膜生物反應(yīng)器的研究逐漸得到了人們的重視。</p>&l

31、t;p>　　3.4.1.2一體式膜生物反應(yīng)器 </p><p>　　一體式膜生物反應(yīng)器起源于日本,主要用于處理生活污水,近年來,歐洲一些國家也熱衷于它的研究和應(yīng)用。一體式膜生物反應(yīng)器是將膜組件直接安置在生物反應(yīng)器內(nèi)部,有時又稱為淹沒式膜生物反應(yīng)器(SMBR),依靠重力或水泵抽吸產(chǎn)生的負(fù)壓或真空泵作為出水動力。一體式膜生物反應(yīng)器工藝流程如圖2所示。該工藝由于膜組件置于生物反應(yīng)器之中,減少了處理系統(tǒng)的占地面積,

32、而且該工藝用抽吸泵或真空泵抽吸出水,動力消耗費用遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于分置式膜生物反應(yīng)器,每噸出水的動力消耗約是分置式的1/10。如果采用重力出水,則可完全節(jié)省這部分費用。但由于膜組件浸沒在生物反應(yīng)器的混合液中,污染較快,而且清洗起來較為麻煩,需要將膜組件從反應(yīng)器中取出。</p><p>　　3.4.1.3復(fù)合式膜生物反應(yīng)器 </p><p>　　復(fù)合式膜生物反應(yīng)器也是將膜組件置于生物反應(yīng)器之中,通過重

33、力或負(fù)壓出水,但生物反應(yīng)器的型式不同。復(fù)合式MBR,是在生物反應(yīng)器中安裝填料,形成復(fù)合式處理系統(tǒng),其工藝流程如圖3所示在復(fù)合式膜生物反應(yīng)器中安裝填料的目的有兩個：一是提高處理系統(tǒng)的抗沖擊負(fù)荷,保證系統(tǒng)的處理效果;二是降低反應(yīng)器中懸浮性活性污泥濃度,減小膜污染的程度,保證較高的膜通量。</p><p>　　復(fù)合式膜生物反應(yīng)器中,由于填料上附著生長著大量微生物,能夠保證系統(tǒng)具有較高的處理效果并有抵抗沖擊負(fù)荷的能力,同

34、時又不會使反應(yīng)器內(nèi)懸浮污泥濃度過高,影響膜通量。</p><p><b>　　4.設(shè)計依據(jù)：</b></p><p>　　《中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn) 污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB 8978—1996（單位：mg/L）</p><p>　　《城市污水再生利用 城市雜用水水質(zhì)》GB 18920—2002，城市雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)：</p>&l

35、t;p><b>　　二.設(shè)計計算</b></p><p><b>　　1．物料衡算</b></p><p>　　1.1格柵：對COD的去除率為8%，BOD5的去除率為4%，對SS的去除率為10%，對氮磷不去除，水體通過格柵的水質(zhì)特性為</p><p>　　1.2沉砂池：對COD的去除率為16%，BOD5的去除率為10

36、%，對SS的去除率為30%，對NH3-N的去除率為5%，水體通過沉砂池的水質(zhì)特性為</p><p><b>　　4.主要構(gòu)筑物計算</b></p><p><b>　　4.1格柵參數(shù)</b></p><p>　　柵條寬度10mm，柵條間隙25mm</p><p><b>　　B—柵槽寬度（

37、米）</b></p><p><b>　　S—柵條寬度（米）</b></p><p><b>　　b—柵條間隙（米）</b></p><p>　　n—柵條間隔數(shù)（個）</p><p><b>　　H—柵前水深（米）</b></p><p>&

38、lt;b>　　—格柵傾斜角（度）</b></p><p>　　Qmax—最大設(shè)計流量（米3/秒）</p><p>　　V—通過格柵的流速（米/秒）</p><p>　　h1—通過格柵的水頭損失 （米） </p><p>　　h0—計算水頭損失（米）</p><p>　　g—重力加速度（米/秒2）<

39、;/p><p><b>　　—阻力系數(shù)</b></p><p>　　K—系數(shù)，格柵受污染物堵塞時水頭損失增大倍數(shù)，一般采用3</p><p>　　H—柵后槽總高度(米)</p><p>　　h2—柵后最高水面距平臺底面的高度，一般采用0.3米，</p><p>　　L—柵槽總長度（米）</p&g

40、t;<p>　　—進(jìn)水渠道漸寬部分的長度（米）</p><p>　　B1—進(jìn)水渠道寬（米）</p><p>　　—進(jìn)水渠道漸寬部分的展開角度，一般可采用20度</p><p>　　—柵槽與出水渠道連接處的漸窄部分長度（米）</p><p>　　H1—柵前渠道深（米）</p><p>　　柵前水深h=0.4

41、米</p><p>　　格柵前渠道內(nèi)的水流速度采用0.6~0.8米/秒，污水過柵流速一般采用0.8~1.0米/秒，</p><p><b>　　4.2沉砂池計算</b></p><p>　　污水由水泵抽升進(jìn)入處理構(gòu)筑物時—按工作水泵最大設(shè)計出水量計算。池子個數(shù)或分格數(shù)不少于2個，并宜按同時工作設(shè)計。</p><p>　　

42、平流式，最大流量0.3米/秒，最小0.15米/秒，生活污水的沉砂量可按0.01—0.02升/人/日計算，其含水率為60%，容重為1500千克/米3。沉砂斗容積一般按不超過2日的沉砂量計算，斜壁與水平的傾斜角不應(yīng)小于4度。平流式沉砂池一般常用由底閥控制的重力排砂，設(shè)置貯砂池或貯砂箱。重力排砂管直徑不應(yīng)小于200毫米。沉砂池和貯砂箱布置要緊湊，以縮短排砂管長度，并應(yīng)將排砂閥門設(shè)于排砂管前端，是排砂管暢通和易于養(yǎng)護(hù)管理。</p>

43、<p>　　矩形平流式沉砂池的有效水深不得大于1.2米，每格寬度一般不小于0.6米，超高采用0.3米。 </p><p><b>　　L—長度（米）</b></p><p>　　v—最大設(shè)計流量時的流速（米/秒）</p><p>　　t—最大設(shè)計時的流行時間（秒）</p><p>　　A—水流斷面積(米

44、2)</p><p>　　Qmax—最大設(shè)計流量（米3/秒）</p><p><b>　　B—池總寬度（米）</b></p><p>　　h2—設(shè)計有效水深（米）</p><p>　　V—沉砂池所需容積（米3）</p><p>　　N—設(shè)計人口數(shù)（人）</p><p>