密级公开
学号070367
毕业设计（论文）
内江市酒精厂污水处理工程设计
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明
原创性声明
本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名：日期：
指导教师签名：日期：
使用授权说明
本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：日期：
学位论文原创性声明
本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名：日期：年月日
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名：日期：年月日
导师签名：日期：年月日
教研室（或答辩小组）及教学系意见
北京石油化工学院
毕业设计（论文）任务书
学院（系）机械工程学院专业环境工程班级环07-1
学生姓名郝岩指导教师职称王凡副教授桑义敏讲师
1.毕业设计（论文）题目
内江市酒精厂污水处理工程设计
2.任务起止日期：2010 年02 月20 日至2010 年05 月27 日
3.毕业设计（论文）的主要内容与要求（含原始数据及应提交的成果）
（1）题目介绍
内江市酒精厂产生大量的污水，严重污染环境，会对人体或水体造成严重危害的有害物质，难以处理，带来极大的社会和环境危害。本题目将在查阅调研大量文献和结合实际工程情况的基础上，对该酒精废水处理工程进行初步设计、方案确定和工艺设计等，使其处理出水达到行业排放标准，使学生能深入理解和掌握整个系统的关键技术和有关知识。
（2）预期培养目标
能综合应用所学知识去分析和解决工程实际问题，具备独立进行文献资料的检索、工程设计计算、计算机绘图和手工绘图、技术文件编写等方面的能力；养学生的独立思考和解决专业工程问题的能力。
（3）设计参数
1）设计原水为酒精废水。
2）本工程规模为2000m3d，平均每小时流量为83.4 m3, The Energy and Resources Institute. 2007, 2321-2334.
5.进度计划及指导安排
（1）进度计划
第1周：接受题目，准备资料，调研，翻译外文文献；第2～3周：调研，文献报告撰写，开题答辩，提出设计方案，第4～6周：细化设计方案，并进行有关设计计算；第7～9周：绘制所有要求的图纸；第10周：检查、修改图纸；第11～12周：整理资料，撰写设计说明书；第13～14周：修改并完成设计说明书终稿，撰写发言稿，准备答辩。
（2）指导安排
每周一和周五下午向指导老师汇报毕业设计进展，主动与老师沟通。任务书审定日期年月日系（教研室）主任（签字）
任务书批准日期年月日教学院（部、系）院长（签字）
任务书下达日期年月日指导教师（签字）
计划完成任务日期年月日学生（签字）
摘要
在现今世界人口已达60亿的严峻形势下，人类生存环境不断恶化，自然资源日益减少。水特别是淡水也因过渡使用被污染，水污染治理已经成为人们关注的重大课题。本文具体对当前污水处理领域中酒精废水的处理进行了设计。
本文介绍了酒精厂废水的来源及特点，对上流式厌氧污泥床反应器（UASB）、厌氧膨胀颗粒污泥床-序批式活性污泥法（EGSB-SBR）、UASB-氧化塘等国内外酒精废水的处理工艺进行了简要的介绍，并通过具体工程实例的对比，确定了本酒精废水处理工程的最优主体工艺为UASB-SBR联合工艺。本文具体地介绍了UASB-SBR工艺的特点、原理、运行条件等，同时进行了各构筑物的设计计算、设备选型以及平面布置和水力高程计算，并对各构筑物运行管理的注意事项进行了详述。最后本文对使用UASB-SBR工艺处理酒精废水的工艺流程进行了技术经济分析，同时对主体工艺进行C语言编程，实现工艺最优化。
关键词：酒精废水，UASB工艺，SBR工艺，工程设计
Abstract
There is a grim situation we , ’s living environment is deteriorating and natural resources is also dwindling .Water, especially fresh water, polluted for over-use, as a result, water pollution controlling this paper, and there are brief introduction of treatment process of alcohol wastewater at pond. In this design the UASB-SBR is determined as the best process of alcohol wastewater treatment project by contrasting with practical projects. This paper describes the characteristics of UASB-SBR process in detail, as well as principles and operating conditions etc, what’s more, calculation of various structures design, equipment selection and are carried out meanwhile, in addition, the operation and management of various stages of precautions are also explicitly marked. Finally, this paper process in order to achieve an optimized result.
Key words: Alcohol wastewater, UASB process, SBR process, engineering design
目录
第一章引言 (1)
1.1 酒精废水的介绍 (1)
1.1.1 酒精废水的来源 (1)
1.1.2 酒精废水的特点 (1)
1.2 酒精废水的处理方法及效果 (2)
1.2.1 酒精废水化学处理方法 (2)
1.2.2 酒精废水物化处理方法 ......................................... 错误！未定义书签。
1.2.3 酒精废水生化处理方法 ......................................... 错误！未定义书签。
1.3 酒精废水处理工艺·············································错误！未定义书签。
1.3.1 上流式厌氧污泥床反应器（UASB）................... 错误！未定义书签。
1.3.2 厌氧膨胀颗粒污泥床-序批式活性污泥法（EGSB-SBR）错误！未定义
书签。
1.3.3 UASB-SBR............................................................... 错误！未定义书签。
1.3.4 UASB-氧化塘 .......................................................... 错误！未定义书签。
1.4 酒精废水处理工程实例·······································错误！未定义书签。
1.4.1 河南某酒精厂酒精废水处理工程实例 ................. 错误！未定义书签。
1.4.2 山东省某酒业集团公司酒精废水处理工程实例 . 错误！未定义书签。
1.4.3 某酒精厂处理酒精废水工程实例 ......................... 错误！未定义书签。
1.5 本设计的意义···················································错误！未定义书签。
1.6 本设计采用的方案与工艺流程······························错误！未定义书签。
1.6.1 设计参数 ................................................................. 错误！未定义书签。
1.6.2 本设计确定的方案及工艺流程 ............................. 错误！未定义书签。第二章各构筑物的设计 ............................................................... 错误！未定义书签。
2.1 中格栅的设计···················································错误！未定义书签。
2.1.1 设计说明 ................................................................. 错误！未定义书签。
2.1.2 设计参数 ................................................................. 错误！未定义书签。
2.1.3 设计计算 ................................................................. 错误！未定义书签。
2.2 污水提升泵的设计·············································错误！未定义书签。
2.2.1 设计说明 ................................................................. 错误！未定义书签。
2.2.2 设计计算 ................................................................. 错误！未定义书签。
2.2.3 泵的选型 ................................................................. 错误！未定义书签。
2.3 细格栅的设计 (5)
2.3.1 设计说明 (5)
2.3.2 设计参数 (5)
2.3.3 设计计算 (5)
2.4 调节池的设计···················································错误！未定义书签。
2.4.1 设计参数 ................................................................. 错误！未定义书签。
2.4.2 调节池尺寸的计算 ................................................. 错误！未定义书签。
2.5 初沉池的设计···················································错误！未定义书签。
2.5.1 初沉池的设计说明 ................................................. 错误！未定义书签。
2.5.2 主要设计参数 ......................................................... 错误！未定义书签。
2.5.3 主要尺寸的设计计算 ............................................. 错误！未定义书签。
2.6 一级UASB反应器的设计 ···································错误！未定义书签。
2.6.1 UASB的设计说明................................................... 错误！未定义书签。
2.6.2 设计参数 ................................................................. 错误！未定义书签。
2.6.3 反应器容积计算 ..................................................... 错误！未定义书签。
2.6.4 配水系统设计 ......................................................... 错误！未定义书签。
2.6.5 三相分离器设计 ..................................................... 错误！未定义书签。
2.6.6 出水系统设计计算 ................................................. 错误！未定义书签。
2.6.7 排泥系统设计 ......................................................... 错误！未定义书签。
2.6.8 沼气收集系统设计计算 ......................................... 错误！未定义书签。
2.7 二级UASB反应器的设计 ···································错误！未定义书签。
2.7.1 设计参数 ................................................................. 错误！未定义书签。
2.7.2 反应器容积计算 ..................................................... 错误！未定义书签。
2.7.3 配水系统设计算 ..................................................... 错误！未定义书签。
2.7.4 三相分离器设计 ..................................................... 错误！未定义书签。
2.7.5 出水系统设计计算 ................................................. 错误！未定义书签。
2.7.6 排泥系统设计 ......................................................... 错误！未定义书签。
2.7.7 沼气收集系统设计计算 ......................................... 错误！未定义书签。
2.8 SBR的设计 ······················································错误！未定义书签。
2.8.1 SBR运行的五个阶段.............................................. 错误！未定义书签。
2.8.2 设计参数 ................................................................. 错误！未定义书签。
2.8.3 反应池运行周期各工序的时间计算 ..................... 错误！未定义书签。
2.8.4 反应池设计计算 (8)
2.8.5 需氧量及曝气系统设计计算 ................................. 错误！未定义书签。
2.8.6 布气系统的计算 ..................................................... 错误！未定义书签。
2.8.7 污泥产量计算 ......................................................... 错误！未定义书签。
2.8.8 滗水器选型 ............................................................. 错误！未定义书签。
2.9 鼓风机选型......................................................错误！未定义书签。第三章污泥浓缩及脱水设备的计算与选型 (11)
3.1 污泥浓缩池的设计计算 (11)
3.1.1 设计参数 (11)
3.1.2 设计计算 ................................................................. 错误！未定义书签。
3.1.3 刮泥机设备选型 ..................................................... 错误！未定义书签。
3.2 污泥脱水间的设计 (11)
第四章平面及高程布置 (12)
4.1 平面布置 (12)
4.1.1各处理单元构筑物的平面布置 (12)
4.1.2 管渠的平面布置 (12)
4.1.3 辅助建筑物 (13)
4.1.4 道路、围墙、绿化带的布置 (13)
4.2 高程布置 (13)
4.2.1 高程布置原则 (13)
4.2.2 水力高程计算 (14)
第五章工程概算与技术经济分析 ............................................. 错误！未定义书签。
5.1 基本原则·························································错误！未定义书签。
5.2 设备成本·························································错误！未定义书签。
5.3 土建部分成本···················································错误！未定义书签。
5.4 处理成本的计算方法··········································错误！未定义书签。
5.5 运行成本·························································错误！未定义书签。第六章各构筑物的操作、运行管理 ......................................... 错误！未定义书签。
6.1 中格栅的运行管理·············································错误！未定义书签。
6.2 细格栅的预处理 (17)
6.3 泵组的运行 (18)
6.4 初次沉淀池的运行管理 (18)
6.5 UASB的运行管理 (19)
6.6 SBR池的运行管理 (19)
6.7 污泥浓缩池的运行管理 (21)
第七章结论与展望 (23)
7.1 结论 (23)
7.2 展望 (23)
参考文献 (24)
致谢 (26)
附录UASB反应器的优化设计计算程序 (27)
声明 (29)
第一章引言
1.1 酒精废水的介绍
1.1.1 酒精废水的来源
酒精生产工艺因原料不同而有所区别，其生产废水的主要来源包括蒸馏发酵成熟醪时粗馏塔底部排放的蒸馏残留物酒精糟、生产设备的洗涤水、冲洗水，以及蒸煮、糖化、发酵、蒸馏工艺的冷却水等，如图1-1。
酒精废水的主要污染指标为：为COD cr、BOD5、SS 、pH、TP、氨氮和吨产品污染物排放量，一般水质为：pH值4～6(显微酸性)，COD cr一般为30000～60000mgL，BOD5为30000～40000mgL，SS 为10000～40000mgL。
出水水质，按国标(GB8978-1996)三级排放标准，主要指标如下：COD cr＜1000 mgL；BOD5＜600mgL；SS ＜400mgL；pH：6～9。
图1-1 发酵酒精生产污染物的来源与排放
1.1.2 酒精废水的特点
酒精废水的主要特点有悬浮物含量高，平均悬浮物含量高达40000mgL；温度高，平均水温达70℃，蒸馏釜底排出的废水温度高达100℃；浓度高，废水的COD 高达2～3万，包括悬浮固体、溶解性COD和胶体，有机物占93 %～94 %，无机物占6%～7%，有机物的成分是碳水化合物，其次是含氮化合物，生物菌和未分解
出去的产品：如丁醇、乙醇等，此外还有500mgL的有机酸；废水含有约500mgL 左右的有机酸，废水呈酸性，运行初期可考虑加碱或污泥的回流以平衡废水的酸碱度，运行稳定后系统具备足够的缓冲能力，则不需要加碱或回流；无机物主要是来自原料中的灰尘和杂质；酒精废水可生化性好。
1.2 酒精废水的处理方法及效果
酒精工业废水常用的处理方法大多为：化学法、物化法、生化法、其他组合工艺等。化学法主要有混凝法、中和法、氧化还原法。物化法主要有萃取法、汽提法、吸附法、膜分离法（电渗析与扩散渗析）、离子交换；生化法主要有上流式厌氧污泥床( UASB) 法、周期循环活性污泥反应器(CASS)法、序批式活性污泥法( SBR 法)、普通活性污泥法、生物接触氧化法；其他组合工艺主要有厌氧- 气浮- UASB - SBR工艺、UASB - 生物接触氧化工艺、酒精糟固液分离- 内循环厌氧生物反应器+ 循环式活性污泥法(DDG - IC - CASS) 工艺、UASB - SBR工艺、EGSB - SBR工艺。
1.2.1 酒精废水化学处理方法
化学法是利用化学反应作用去除废水中污染物的一种处理方法，主要用于处理废水中的无机物和难生物降解的有机物或胶体物质。
（1）化学混凝法
化学混凝所处理的对象，主要是水中的微笑悬浮物和胶体杂质，粒度一般在1nm～100um之间。混凝法既可以独立使用，也可以和其他处理方法配合使用。因化学混凝涉及的因素很多，因此其机理至今仍未完全清楚，归纳起来主要有压缩双电层、吸附电中和、吸附架桥、沉淀网捕等四方面的作用，而将这四种作用产生的微粒凝结现象——凝聚和絮凝总称为混凝。
混凝剂的种类很多，姚文娟，李绩，肖冬光等人在《絮凝法处理酒精废液的研究》中对个各种絮凝剂的作用进行了比较。采用不同絮凝剂处理酒精糟离心废液的絮凝效果见表1-1[8]。从悬浮物除去率和COD 除去率看, 几种絮凝剂的絮凝效果相差不大，其中以PAC、壳聚糖和膨润土较好；从絮凝体的大小和过滤速率看, 以壳聚糖和阴离子型聚丙烯酰胺较好；综合絮凝效果和使用成本，则以PAC法较为实用。
表1-1 各种絮凝方法絮凝效果的比较
絮凝剂悬浮物
去除率（%）COD去除率
（%）
过滤速率
（mlmin）
添加量
（mlL）
处理成本
（元吨废液）
聚氯化铝87.39 59.2 1.40 60-100 0.40-0.55 壳聚糖89.1 58.1 2.20 20-125 1.80-3.75 膨润土89.62 58.7 1.52 500 5.00
阳离子型聚丙烯酰胺86.57 58.4 1.43 12-20 0.65-1.30 阴离子型聚丙烯酰胺86.58 58.2 2.06 10-20 0.65-1.30
与其他处理法比较，混凝法的优点是设备简单，维护操作易于掌握，处理效果好，间歇或连续运行均可；缺点是需要不断地向废水中投药，经常性运行费用较高，沉渣量大，且沉渣脱水较困难。为了完成混凝沉淀过程，必须设置：①配置和投加混凝剂的设备；②使混凝剂与原水迅速混合的设备；③使细小矾花不断增大的絮凝反应设备；④使混凝产物得以澄清的设备。
（2）氧化还原法
氧化还原法应用于水处理工程的目的是使有害或有毒物质经过氧化还原后，转化为无害或无毒的存在形态，或使杂质转化为容易从水中分离去除的形态。根据使用药剂所起作用的不同，可分为氧化法和还原法。①氧化剂在水处理过程中可以与水中的有机或无机污染物作用，使之分解破坏或转化成其他形态，降低其危害性火使其易于去除；也可以于水中的微生物如原生动物、浮游生物、藻类、细菌、病毒等作用，使之灭活或强化去除，该或称又被称为消毒过程。常用的氧化剂有氧气、臭氧、二氧化氯、次氯酸盐、过氧化氢及高锰酸钾等。②一般使用药剂还原剂来去除水中的有毒金属无机离子。
刘红梅, 等人在《光催化臭氧联用降解糖蜜酒精废水的研究》中进行了光催化臭氧氧化处理酒精废的最佳效率的研究。如图1-5所示，通气流量对脱色效率的影响。
图1-2 通气量对脱色率的影响
由图1-2[9]可知糖蜜酒精废水的光催化臭氧氧化降解过程存在一个最佳气流量值。脱色率并不是因为臭氧量增加而无限增大，在48 L )
取两台相同的细格栅（一用一备）
=14.7 条(2-3) n==
0.02.6.1
?0?058
取n=15条
式中：
Qmax -------------设计最大流量，m3s ；
α -------------格栅倾角，取α=60℃；
b -------------栅条间隙，取b=0.02m ；
-1) + bn = 0.01×（15-1）+0.02×15 =0.44m (2-4) 式中：
S -------------栅条宽度，栅条断面为矩形，取0.01m ；
n -------------格栅间隙数；
b -------------栅条间隙，m 。
（4）进水渠道渐宽部分长度(l 1)
则l 1 =
1220
B B tg - = 0.440.316220tg -? =0.17m (2-5) 式中：
B ------------- 栅槽有效宽度，m ；
B 1 ------------- 进水渠道宽度，m ；
1a ------------- 进水渠展开角，取1a =20℃ 。
（5）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度（l 2）
l 2 = l 12 = 0.172=0.085m (2-6)
（6）过栅水头损失（；电动机功率：KW ；
进出口直径：200mm ；通过固体物最大直径：75mm ；气蚀余量：4m ； 自吸时间：100 s5m ； 2.3 细格栅的设计
2.3.1 设计说明
格栅由一组平行的金属栅条或筛网制成，安装在废水渠道的进口处，用于截留较大的悬浮物或漂浮物，主要对水泵起保护作用，另外可减轻后续构筑物的处理负荷。
2.3.2 设计参数
取细格栅；栅条间隙b=0.01m ；栅前流速v 1=0.6ms ；
过栅流速v 2=0.6ms ；安装倾角α=60°；
设计流量Q=2000m 3d=0.023m 3s ；
设计最大流量Qmax =Q×Kz=0.030 m 3s （Kz=1.3）。
2.3.3 设计计算
栅前水深()
取两台相同的细格栅（一用一备）。
n==
0.01.6.1
?0?058
=29.4 条(2-19) （取n=30条）
式中：
Qmax -------------设计最大流量，m3s ；
α -------------格栅倾角，取α=60℃；
b -------------栅条间隙，取b=0.01m ；
-1) + bn = 0.01×（30-1）+0.01×30 =0.59m (2-20)
式中：
S -------------栅条宽度，栅条断面为矩形，取0.01m ；
n -------------格栅间隙数；
b -------------栅条间隙，m 。
（4）进水渠道渐宽部分长度(l1)