MIC2

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10万吨啤酒/年废水处理工程设计

摘 要

本次设计所处理的对象是某啤酒厂的废水。废水中有机物、SS的含量较大。因此，本次设计的主要任务是去除废水中的大量的有机物、SS，使其处理后的出水达标。设计总水量为2500m3/d。根据任务书所给的废水的具体条件，在导师的指导下，通过参阅一些国内外资料，决定采用MIC +氧化沟工艺作为本次设计的处理方案。在处理过程中，预处理阶段采用格栅，去除大量SS；厌氧段MIC主要用于去除废水中大部分的有机物，大幅度降低废水中的COD和BOD5；好氧部分采用氧化沟，进一步去除污水中的COD和BOD5，使废水达标排放。由于该废水的COD和SS浓度很高，所以采用MIC + 氧化沟以保证出水达标。氧化沟选用卡罗塞尔式氧化沟，可进行脱氮除磷。经过这一系列的处理工艺，预计能够使出水的COD、BOD5、SS等均达到综合污水排放标准。

关键词: 啤酒 废水 MIC 氧化沟

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Beer wastewater process design

Abstract

This design processes the object is beer wastewater. In the beer waste water the organic matter 、the SS is big. Therefore, this design primary mission is removes in the waste water the massive organic matters 、SS, after causes its processing the water leakage to attain a designated standard. Designs the total water volume is 2500m3/d. Waste water concrete condition gives which according to the project description, under teacher's instruction, through refers some domestic and foreign materials, decided uses the MIC + oxidation ditch craft to take this design the processing plan. Tires of oxygen section MIC mainly to use in removing in the waste water the majority of organic matters , substantially lowering COD and BOD5. The good oxygen section uses the oxidation ditch, further removes COD and BOD5., enables the water leakage to achieve the standards amd discharge. After this a series of processing craft, estimated can enable the water leakage COD, BOD5, SS, achieve the waste water discharge the standard.

Key words: beer wastewater MIC oxidation ditch craft

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目 录

1设计概要 .......................................................... 1 1.1概述 ............................................................ 1 1.2设计规范 ........................................................ 2 1.3相关标准 ........................................................ 3 1.4课题设计范围 .................................................... 3 1.5课题设计内容 .................................................... 3 2工程设计 .......................................................... 4 2.1设计规模 ........................................................ 4 2.2设计水质 ........................................................ 4 2.3排放要求 ........................................................ 4 2.4方案初定 ........................................................ 4 2.4.1预处理方案： .................................................. 4 2.4.2 厌氧处理方案.................................................. 5 2.4.3 好氧处理方案.................................................. 5 2.5 工艺介绍........................................................ 6 2.5.1 方案一：...................................................... 6 2.5.2 方案二：...................................................... 7 2.5.3方案比较 ...................................................... 8 2.6 主要处理单元处理效率一览表...................................... 8 2.7 主要构筑物的特性................................................ 9 2.7.1 格栅.......................................................... 9 2.7.2 调节池........................................................ 9 2.7.3 MIC反应器 .................................................... 9 2.7.4氧化沟 ....................................................... 11 2.7.5 二沉池....................................................... 12 2.7.6污泥浓缩池 ................................................... 12 3设计计算 ......................................................... 13 3.1 构筑物设计计算................................................. 13 3.1.1 格栅......................................................... 13 3.1.2 集水井....................................................... 15 3.1.3 调节池....................................................... 15 3.1.4 MIC反应器 ................................................... 17

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3.1.5 氧化沟....................................................... 23 3.1.6平流沉淀池 ................................................... 28 3.1.7污泥浓缩池 ................................................... 30 3.1.8 一体机房..................................................... 31 3.2 总平面布置..................................................... 33 3.2.1 总平面布置原则：............................................. 33 3.3 高程布置....................................................... 34 3.3.1设计原则 ..................................................... 34 3.3.2高程布置 ..................................................... 34 3.3.3高程布置结果 ................................................. 34 4 工程概算......................................................... 35 4.1 土建部分....................................................... 35 4.2 材料、设备部分................................................. 36 4.3综合投资估算 ................................................... 36 4.4运行费用概算 ................................................... 36 4.4.1 作业制度和定员编制........................................... 36 4.4.2 运行费用及成本............................................... 37 4.2.3正常运行中的平均运行费用 ..................................... 37 结论和体会......................................................... 37 致 谢............................................................. 38 参 考 文 献........................................................ 39 附录A 外文参考文献（译文） ....................................... 40

IV

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1设计概要

1.1概述

啤酒作为一种含丰富氨基酸、有机酸、糖类和维生素的营养型饮料,受到众多消费者的喜爱。近年来,我国啤酒工业发展迅速,已成为世界第一大啤酒生产国。同时啤酒工业又是资源消耗大户和产污排污大户,它在消耗大量资源同时向环境排放了大量的污染物,这些污染物包括废水、废气、废渣和噪声。但水耗高、水污染物排放量大是啤酒生产最显著的特征。一般厂家生产一吨啤酒产生10 t 左右的废水。

啤酒生产过程中，废水主要来源于麦芽制造、糖化、发酵、洗瓶及罐装等工序。 麦芽制造废水主要是浸麦废水，其色深极易腐败，COD浓度约为500-800mg/L，BOD5浓度约为300-500mg/L，废水的产生量，一般为每生产一吨成品麦芽，约产生30吨左右，该废水采用间隙排放。

糖化工序的废弃物有麦槽、热凝固物、冷凝固物。麦槽是麦汁制备过滤后产生的副产物，含水75%-80%，组成主要有蛋白质、脂肪、淀粉、还原糖、粗纤维以及灰分。热凝固物是麦汁煮沸过程中，由于蛋白质变性和多酚物质氧化、聚合而产生的。热凝固物含水80%，组分为蛋白质、酒花树脂、多酚物质和灰分。冷凝固物是在麦汁冷却过程中析出的，主要组分是蛋白质、碳水化合物、多酚物质和灰分。糖化工序的废水主要来自糖化锅、糊化锅的刷锅水、清洗水和麦槽贮存池底流出的麦槽水，一般热（冷）凝固物也含在废水中排出。所以糖化废水中的有机物质比较多，COD浓度高达20000-40000mg/L,废水量约占废水总量的5%-10%，采用间隙排放；

发酵和贮酒工序的废弃物是废酵母，酵母是在啤酒发酵过程中沉淀下来的。一般生产需要，沉淀下来的酵母经洗涤后重复使用，但多余和失去活力的酵母，如不经综合利用则随废水排出，酵母除含水80-85%外，其他组分是蛋白质、脂肪、纤维、灰分和无机氮浸出物。此工序的废水来源于洗涤水，COD浓度为2000-3000mg/L，废水量约占总量的15%-20%，采用间隙排放；

包装废水来自洗瓶水、杀菌水、洗麦水、地面冲洗水及流出的残酒等，其排放量较大，COD浓度为500-800mg/L，约占总量的30%-40%，采用连续排放。由于排放方式的波动，导致污水水质的波动较大。

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此外，酿造过程还有大量的冷却水和电渗析产生的废水，这些废水基本未受污染，可以循环使用。

目前，我国每年大约排放2.4亿吨啤酒废水，其CODcr一般在1500-3000mg/l，BOD5为 800-1500mg/l，对人畜虽无直接危害，但因有机浓度较高，如直接排入水体，会造成下列严重危害：

1) 大量消耗水中的溶解氧，直接威胁水中动植物的生存。

2) 水体在缺氧或厌氧的情况下，有机物进行厌氧发酵，致使河段释放有害气体，河 泥淤积，水体的自然生态环境受到污染。

3) 如果直接排入城市下水道，可能会腐蚀管道，也会干扰城市污水处理厂正常运行。

啤酒行业产生的废水主要有以下三大类:

1) 大量的冷却水,这部分水量大,而且比较清洁,应回用,以减少排污量及水的消耗量; 含有大量的有机废液

2) 废渣的污水,其中废啤酒酵母BOD为13万mg/L,占啤酒废水污染源的33.2%\废酒糟BOD为4.39万mg/L,占啤酒废水污染源的12.6%\此外还有蛋白质!冷热凝固物等\以上废液占污染负荷的50%。

3) 各种洗涤水、洗麦水、浸麦水、酒损等。

1.2设计规范

本设计遵循如下原则进行工艺路线的选择及工艺参数的确定： 1) 采用成熟、合理、先进的处理工艺；

2) 废水处理具有适当的安全系数，各工艺参数的选择略有富余； 3) 在满足工艺要求的条件下，尽量减少建设投资,降低运行费用；

4) 处理设施具有较高的运行效率，以较为稳定可靠的处理手段完成工艺要求； 5) 处理设施应有利于调节、控制、运行操作；

6) 在设计中采用耐腐蚀设备及材料，以延长设施的使用寿命；

7) 根据地形地貌，结合站区自然条件及外部物流方向，并尽可能使土石方平衡，减少土石方量，以节约基建投资，降低运行费用； 8) 总图设计应考虑符合环境保护要求；

9) 工程竖向设计应结合周边实际情况提出雨水排放方式及流向；

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10) 管线设计应包括各专业所有管线，并满足工艺的要求； 11) 所有设计应满足国家相关专业设计规范和标准；

12) 所有设备的供应安装应满足国家相关专业施工及安装技术规范。

1.3相关标准

《污水综合排放标准》 （GB8978-1996） 《室内排水设计规范》 （GBJ14-87） 《室外排水设计规范》 （GBJ14-1996） 《低压电气设备控制》 （GB/T4720-1984） 《机械设备安装工程施工及验收规范》 （GBJ231—75） 《环境噪声标准》 （GB5096-93）

《建设项目环境保护管理条例》 （国务院令第253号，1998.11.29） 《建筑给水排水设计规范》 （GBJ15-88） 《中华人民共和国水污染防治法(1996年修正)》 (1996年修正)

《太湖地区城镇污水处理厂及重点工业行业主要水污染物排放限值》（GB32-7/1072-2007）

1.4课题设计范围

生产废水自流入污水处理场界区始至系统出水为止的各处理单元的工程内容

1.5课题设计内容

本工程主要设计内容为： 1) 污水处理厂的工艺设计；

2) 废水自流入污水处理厂始至系统出水为止的各处理单元的工程设计； 3) 污水厂的总体平面布置； 4) 污水厂的总体高程布置；

5) 污水厂各处理构筑物间的管道布置；

6) 经废水处理单元排放的固形渣及污泥处理的工程设计。

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2工程设计

2.1设计规模

啤酒产量：10万吨／年 废水水量：Q = 2500 m3/d

2.2设计水质

CODCr = 2500 mg/l BOD5 =1500 mg/l SS = 300 mg/l pH = 6-9

2.3排放要求

《太湖地区城镇污水处理厂及重点工业行业主要水污染物排放限值》（GB32-7/1072-2007）

CODCr ≤ 80mg/l BOD5 ≤ 20 mg/l NH3-N=5 TN=15 TP=0.5 SS ≤ 70mg/l， pH =6-9 进出水水质情况：

COD BOD SS pH

进水水质 2500 1500 300 6-9

出水水质 80 20 70 6-9

去除率 96.8% 98．67% 76．67%

2.4方案初定

2.4.1预处理方案： 1) 格 栅：

主要去处一些较大的漂浮物，以保持后续处理设施能正常运行。 2) 调节池：

对不同时间或不同来源的废水进行混合，使流出水质比较均匀；稳定水流量，有利于废水进一步处理。主要是调节水质水量；还可以调节PH值，在调节PH值得同时用吹脱法可以去除一定量的氨氮，有利于后续设备的安全运行。

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2.4.2 厌氧处理方案

厌氧处理是废水生物处理技术的一种方法，要提高厌氧处理速率和效率，除了要提供给微生物一个良好的生长环境外，保持反应器内高的污泥浓度和良好的传质效果也是2个关键性举措。

以厌氧接触工艺为代表的第一代厌氧反应器，污泥停留时间（SRT）和水力停留时间（HRT）大体相同，反应器内污泥浓度较低，处理效果差。为了达到较好的处理效果，废水在反应器内通常要停留几天到几十天之久。

以UASB工艺为代表的第2代厌氧反应器，依靠颗粒污泥的形成和三相分离器的作用，使污泥在反应器中滞留，实现了SRT>HRT，从而提高了反应器内污泥浓度，但是反应器的传质过程并不理想。要改善传质效果，最有效的方法就是提高表面水力负荷和表面产气负荷。然而高负荷产生的剧烈搅动又会使反应器内污泥处于完全膨胀状态，使原本SRT>HRT向SRT=HRT方向转变，污泥过量流失，处理效果变差。

废水厌氧生物技术由于其巨大的处理能力和潜在的应用前景，一直是水处理技术研究的热点。从传统的厌氧接触工艺发展到现今广泛流行的UASB工艺，废水厌氧处理技术已日趋成熟。随着生产发展与资源、能耗、占地等因素间矛盾的进一步突出，现有的厌氧工艺又面临着严峻的挑战，尤其是如何处理生产发展带来的大量高浓度有机废水，使得研发技术经济更优化的厌氧工艺非常必要。内循环厌氧处理技术（以下简称IC厌氧技术）就是在这一背景下产生的高效处理技术，它是20世纪80年代中期由荷兰PAQUES公司研发成功，并推入国际废水处理工程市场，目前已成功应用于土豆加工、啤酒、食品和柠檬酸等废水处理中。实践证明，该技术去除有机物的能力远远超过普通厌氧处理技术（如UASB），而且IC反应器容积小、投资少、占地省、运行稳定，是一种值得推广的高效厌氧处理技术。 2.4.3 好氧处理方案

随着人口的不断膨胀和经济的飞速发展，废水排放量急剧增长，全球性水污染问题已对人类生存和社会经济的发展构成严重的威胁，因此各国对污水处理要求也越来越严格，使得传统活性污泥工艺在多功能性、稳定性和经济性等方面已难以满足不断提高的要求。20世纪90年代以来废水生物处理新工艺、新技术的研究、开发、应用

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取得了长足的进步，许多新工艺应运而生，这些新工艺的共同特点是高效、稳定、节能，并具有脱氮除磷等多功能性，其中较典型的有： 1) 活性污泥法工艺。

以往的生物处理工艺主要目的是降低水中以BOD5、CODcr 等综合指标表示的好氧有机污染物质，随着水体富营养化问题的日趋严重，氮、磷等无机污染物的危害引起了人们的足够重视，使得缺氧-好氧A/O工艺、缺氧-厌氧-好氧A2/O工艺应运而生。 2) 氧化沟工艺。

因其构筑物呈封闭沟渠而得名，属于活性污泥法的一种改型，能够同时实现有机物氧化、氮硝化。目前常用的几种商业性氧化沟有荷兰DHV公司60年代开发的CarrouseL氧化沟，美国Envirex公司开发的OrbaL氧化沟，丹麦Kruger公司发明的DE氧化沟等。在我国，氧化沟工艺是使用较多的工艺。 3) A-B法工艺。

由亚琛大学Bohnke于70年代中期开创，该工艺可以同时实现脱氮除磷，并具有较强的抗冲击负荷能力。 4) SBR工艺。

SBR实际上是出现最早的活性污泥法，早期局限于实验研究阶段，但到近年来，由于自动控制、生物选择器、机械制造方面的技术突破才使得这一工艺真正应用于生产实践，目前该工艺的应用正在我国逐渐兴起。 5) 曝气生物滤池工艺。

该工艺是90年代初开发出来的新型微生物附着型污水处理技术，它的优点是同时完成生物处理与固液分离，减少了占地面积、工程投资和运行费用，并可通过调整滤池结构形式而成为具有脱氮、除磷功能的组合工艺。该工艺是目前最具前景的工艺之一。

2.5 工艺介绍

2.5.1 方案一： 1) 工艺流程 栅渣打包外运

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↑

进水→格栅→集水井→调节池→MIC厌氧反应器→氧化沟→二沉池→出水 ↓ ↓ 沼气 污泥脱水机房 ← 污泥浓缩池 ↓ 泥饼外运

2) 工艺说明

废水经过格栅，去除废水中较细小的固体杂物以防止堵塞管道和水泵。因啤酒废水属于季节性生产的行业，废水在调节池内均质、均量后，通过提升泵将废水送入MIC反应器，废水中的有机物质绝大部分被降解，并转化为沼气。MIC反应器出水污泥选择器，对出水中所携带的部分污泥再次进行分离，部分较重的污泥再回至反应器内，部分排放至污泥池进行处理，泥水分离器出水进入氧化沟，进行好氧降解，经过氧化沟处理的废水达标排放。 2.5.2 方案二： 1) 工艺流程

栅渣打包外运 ↑

进水→隔栅→集水井→调节池→UASB反应器→SBR→二沉池→出水 ↓ ↓ 沼气 污泥浓缩池 ↓

泥饼外运←污泥脱水机房

2) 工艺说明

废水经过格栅，去除废水中较细小的固体杂物以防止堵塞管道和水泵。因啤酒废水属于季节性生产的行业，废水在调节池内均质、均量后，通过提升泵将废水送入UASB反应器，废水中的有机物质绝大部分被降解，并转化为沼气。UASB反应器出水污泥选择器，对出水中所携带的部分污泥再次进行分离，部分较重的污泥再回至反

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应器内，部分排放至污泥池进行处理，泥水分离器出水进入SBR，进行好氧降解，经过SBR处理的废水达标排放。 2.5.3方案比较

技术可行性

方案一

MIC反应器属于新型第三代厌氧反应器，

与UASB相比，MIC具有处理负荷高，上升流速大和调试周期较短的优点，克服了UASB反应器在处理低浓度废水时，为利于污泥颗粒化而控制较高的上升流速以及在处理高浓度废水时因较高的负荷及大量产气所造成的污泥流失问题

水质水准

氧化沟工艺BOD去除率可以达到93%以上，

氧化沟的去除效果略好于SBR。 两个工艺都具有脱氮除磷的能力。

抗负荷 变化能力 日常操作 难易度 能耗与费用

氧化沟日常操作简单

氧化沟抗水量变化、抗浓度变化能力强。 SBR抗水量变化能力强，但抗浓度变

化能力较差

SBR操作较为复杂，需要较高的自动化程度

SBR是合建式，一般情况下征建费和土建费比氧化沟高；OD为转刷曝气，SBR为鼓风曝气，在供氧相同情况下SBR比OD要省电

综合以上：选用方案一

SBR工艺BOD去除率在90%以上 方案二

UASB属于第二代厌氧反应器。

2.6 主要处理单元处理效率一览表

格栅

进水浓度(mg/L) 出水浓度（mg/L） 去除率（%） CODcr 2500 2500 — BOD5 1500 1500 — SS 300 270 10 PH — — — MIC反应器

CODcr BOD5 8

SS PH 苏州科技学院本科生毕业设计（论文）

进水浓度(mg/L) 出水浓度（mg/L） 去除率（%） 2500 500 80 1500 225 85 270 135 50 — 6~9 6~9 氧化沟＋二沉池

进水浓度(mg/L) 出水浓度（mg/L） 去除率（%） CODcr 500 75 85 BOD5 225 18 92 SS 135 48 65 PH 6~9 6~9 — 2.7 主要构筑物的特性

2.7.1 格栅

格栅用于去除废水中较大的悬浮物、漂浮物、纤维物质和固体颗粒物质，以保证后续处理单元和水泵正常运行，减轻后续处理单元的处理负荷，防止堵塞排泥管道。格栅一般由一组平行的栅条组成，斜置在污水流经的渠道及泵站集水池进口处。 2.7.2 调节池

调节水量水质。啤酒废水的水质、水量变化随着多方面的因素在不断的变化，因此须设置调节池。并且还可以调节PH值，进行加热 采用半地下式钢筋混凝土结构，外加动力的水质调节池。 2.7.3 MIC反应器

本设计中，厌氧工艺选用MIC反应器。MIC反应器处理工艺是目前研究较多、 应用日趋广泛的新型污水厌氧生物处理技术，它的优点是同时完成生物处理与固液分离，减少了占地面积、工程投资和运行费用，并可通过厌氧反应产生沼气能源。该反应器是基于UASB反应器的原理改进而成。根据其内部功能的不同，可将其分为混合区、污泥膨胀区、精处理区和循环系统四个部分。与其他厌氧处理设备相比，有以下特点：

1) 具有很高的容积负荷率：

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由于IC反应器存在着内循环，第一反应室有很高的升流速度，传质效果好，污泥活性高，因而具有容积负荷率比普通UASB反应器高许多，一般高出3倍以上。处理低浓度有机废水，如啤酒废水，当COD为2000－3000 mg/L时，进水容积负荷可达20－50 KgCOD5/m3d，HRT仅2－3h，COD去除率可达80％左右。 2) 节省基建投资和占地面积：

由于IC反应器的容积负荷率大大高于UASB反应器，IC反应器的有效体积仅为UASB反应器的1/4-1/3，所以可显著降低反应器的基建投资。由于IC反应器不仅体积小，而且又很大的高径比，所以占地面积特别省，非常适用于占地面积紧张的厂矿企业。小型的IC反应器可以工厂预制，大型的可以在现场制作，施工工期短，安装简便，且IC反应器的土方量很小，可节省施工费用。 3) 靠沼气提升实现内循环的，不必外加动力：

厌氧流化床和膨胀颗粒污泥床的流化是通过出水回流由泵加压实现强制循环的，因此必须消耗一部分动力。而IC反应器是以自身产生的沼气通过绝热膨胀做功为动力实现混合夜的内循环的，不必另设泵进行强制内循环，从而可节省消耗。 4) 抗冲击负荷能力强：

由于IC反应器实现了内循环，处理低浓度废水（如啤酒废水）时，循环流量可达进水流量的2－3倍。因为循环流量与进水在第一反应室充分混合，使原废水中的有害物质得到充分稀释，降低了有害程度，并可防止局部酸化发生，从而提高了反应器耐冲击负荷能力。 5) 具有缓冲PH能力：

内循环流量相当于第一级厌氧的出水回流量，可利用COD转化的碱度，对PH起缓冲作用，使反应器内的PH保持稳定。处理缺乏碱度的废水时，可减少进水的投碱量。

6) 出水稳定性好：

IC反应器的第一、二反应室，相当于上下两个UASB反应器，它们窜联运行，第一反应室有很高的有机容积负荷率，相当于“粗”处理作用，第二反应室则具有较低的容积负荷率，相当于“精”处理作用。整个IC反应器实际上是两级厌氧处理。一般情况下，两级厌氧处理比单级厌氧处理的稳定性好，出水也较稳定。

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7) 生物气纯度高（CH470%-80%,CO220%-30%,其他有机物1％－5％）可作为燃料加

以利用。 2.7.4氧化沟

氧化沟污水处理技术是20世纪60年代由荷兰DHV公司开发成功的。自60年代以来，这项技术在欧洲、北美、南非、澳大利亚等国已被广泛采用，至今工艺及构造有了很大的发展和进步。

氧化沟是以活性污泥法为基础的一种污水处理工艺。氧化沟为连续环行曝气池，由若干个沟渠组成。氧化沟采用一种带方向控制的曝气和搅动装置，向反应池的混合液传递水平流速，从而使搅动的混合液在沟渠内循环流动，它具有特殊的循环流态，即完全混合式，又具有推流式的特征。污水通常在封闭的沟渠中循环流动多次，并且由于曝气装置在沟渠中布置的特点，使得氧化沟中的溶解氧呈现分区变化。氧化沟中溶解氧浓度在远离曝气装置的某一点接近于零，使得氧化沟中某一段会出现缺氧区，这样在氧化沟内形成的溶解氧、有机物（BOD）和氨氮浓度梯度十分有利于活性污泥的生物絮凝和生物脱氮。池中形成好氧区及缺氧区交替出现的状态，在沟内同时实现硝化和反硝化，将碳源代谢、硝化和反硝化等一系列生物化学过程在一个闭合环路中连续进行。

氧化沟工艺可以不设初沉池，由于氧化沟的泥龄通常较长，剩余污泥得到一定程度的好氧稳定，污泥不再需要进行厌氧消化处理，从而简化了污泥处理的流程。

氧化沟工艺具有以下优点：

1) 运行中水力条件好，因而使出水水质稳定。

2) 循环流量大使进水达到快速混合稀释，具有很强的抗冲击负荷的能力。同时由于氧化沟负荷低，一般是延时曝气条件下运行，水和固体停留时间长，固体总量大，因而对冲击负荷也有一定的缓冲作用。

3) 可以通过改变曝气机的工作数量、转速调整其供氧能力和电耗水平。 4) 该工艺由于泥龄长，污泥在氧化沟中趋于相对稳定。 5) 该工艺流程简单，构筑物少，制度管理较方便。

氧化沟具有以下缺点：

1) 由于池深较浅，有机负荷低，占地面积大，基建投资较高。

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口径为150mm 流量为200m3/h 扬程为30m 转速为970r/min 功率为37kw 效率为70%

水泵电器控制器JJ1-37 自动耦合器配WQ150

3.1.4 MIC反应器

COD的进水浓度为2500，去除率为80%，则出水COD浓度为500； BOD的进水浓度为1500，去除率为85%，则出水BOD浓度为225； 1) MIC的有效容积及半径的确定： a) 每个反应器的进水水量：

考虑到检修时不至于停产，采用2座MIC反应器，则 Q1=Q/2=2500 m3/d /2=1250 m3/d

1、有效容积 计算厌氧反应器有效容积的常用参数是进水容积负荷率和水利停留时间；本设计采用容积负荷率法，按中温消化（35~37°C）、污泥为颗粒污泥等情况进行计算。 V=Q*C0/Nv

式中 V----反应器有效容积m3， Q---废水的设计流量m3/d， Nv—容积负荷率kgCOD/m3.d， C0---进水COD浓度，kg/m3，

本设计采用IC反应器处理高浓度造纸废水，而IC反应器第一反应室和第二反应室由于内部流态及处理效率的不同而结构有较大差异。这里分别介绍一、二反应室的容积。IC反应器的第一反应室（相当于EGSB）去除总COD的80%左右，而第二反应室去除总COD的20%左右。

取第一反应室的容积负荷率Nv=25kgCOD/（m3.d）， 第二反应室的容积负荷率Nv=8kgCOD/（m3.d）。 第一反应室有效容积

V1=Q*C0*80％/Nv=1250*2500*80％/25=100m3 第二反应室有效容积

V2=Q*C020%/Nv1=1250*2500*20%/8=78.1m3，取80m3

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IC反应器的总有效容积：V=V1+V2=100+80=180m3 取V=180m3.

2、IC反应器的几何尺寸

取IC反应器的高径比为5（一般为4~8）， V=AH=D2,H D=3.3；H=16.5

3、IC反应器总容积负荷率

Nv=Q*C0/V=1250*2500/180=17.4kgCOD/（m3.d）， IC反应器底面积A=3.3*3.3=10.89 m2 ， 第二反应室高度H2=80/10.89=6.73m，H1=16.5-6.73=9.77m。 4、IC反应器的循环量

第二反应室内液体升流速度 4m/h,(一般为2~10m)， 则循环量为43.56m3/h

总停留时间T=V/Q=180/1250=3.5h，

第一反应室内液体升流速度一般为10~20m/h，主要由厌氧反应产生的气体推动的液流循环所带动。 2) 沼气产量计算

沼气产率为0.4 m3/kgCOD；

每日的沼气产量为：V=0.4*Q*(C0-Ce) /1000= 2000m3/d Q：废水量，m3/d

C0、Ce：进出水COD浓度

每立方米沼气上升时携带1～2m3左右的废水上升至反应器的顶部，顶部气水分离后，废水从中心管回流至反应器底部，与进水充分混合。由于产气量为2000m/d，则回流废水量为2000m3/d～4000m3/d，即83.4m3/h~166.8m3/h，加上IC反应器进水量52.1m3/h，则在第一反应室中总的上升水量达到了135.5～218.9m3/h，上升流速可达12.4～20.01m/h（IC反应器第一反应室的上升流速为10～20m/h），可见IC反应器设计符合运行要求。

最后，确定IC的尺寸为3.3*3.3*16.5m。 3) 选型 a) 确定参数

根据本工程情况，确定参数如下： 反应器设计采用的参数：

参数 COD/（mg/L） 反应温度/℃ 筒体高度h/m 空塔水流速度u/（m/h） 取值 进水2500，出水500 35 18 <1.0 18

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空塔沼气上升速度ug/（m/h） 停留时间 沼气产率/（m3/KgCOD） <1.0 3.5h 0.4 MIC反应器基本构造如图1所示，它相似由2层UASB反应器串联而成。按功能划分，反应器由下而上共分为5个区：混合区、第1厌氧区、第2厌氧区、沉淀区和气液分离区。 混合区：反应器底部进水、颗粒污泥和气液分离区回流的泥水混合物有效地在此区混合。

第1厌氧区：混合区形成的泥水混合物进入该区，在高浓度污泥作用下，大部分有机物转化为沼气。混合液上升流和沼气的剧烈扰动使该反应区内污泥呈膨胀和流化状态，加强了泥水表面接触，污泥由此而保持着高的活性。随着沼气产量的增多，一部分泥水混合物被沼气提升至顶部的气液分离区。

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气液分离区：被提升的混合物中的沼气在此与泥水分离并导出处理系统，泥水混合物则沿着回流管返回到最下端的混合区，与反应器底部的污泥和进水充分混合，实现了混合液的内部循环。

第2厌氧区：经第1厌氧区处理后的废水，除一部分被沼气提升外，其余的都通过三相分离器进入第2厌氧区。该区污泥浓度较低，且废水中大部分有机物已在第1厌氧区被降解，因此沼气产生量较少。沼气通过沼气管导入气液分离区，对第2厌氧区的扰动很小，这为污泥的停留提供了有利条件。

沉淀区：第2厌氧区的泥水混合物在沉淀区进行固液分离，上清液由出水管排走，沉淀的颗粒污泥返回第2厌氧区污泥床。

从MIC反应器工作原理中可见，反应器通过2层三相分离器来实现SRT>HRT，获得高污泥浓度；通过大量沼气和内循环的剧烈扰动，使泥水充分接触，获得良好的传质效果。

b) 三相分离器的设计

设单元的三相分离器的宽度为B=1.6m，取集气罩的高度度度为1.m，安装角度取50°，则沉淀区斜板的长度度h2=0.5/sin50°=1.305m b=1.6-2*0.6=0.4m

回流缝的总面积为0.4*3.3*2=2.89m2，回流缝中水流上升速度为v=1250/2.89=18m/h

根据运行经验，（b1-b)/2一般控制在10-20cm，所以取b1=0.6m c) 水封

水封是对集气室高度的控制，以保证反应器中产生的沼气能顺利排出

水封高度的计算：水封高度=集气室液面高度-水封后面的阻力

H=h1+h3-H2=2+0.7=2.7 4) 进水系统

本系统采用每2-5m3设置一个布水点，拟设8个布水点

设布水管内的流速为：u1＝0.5m/s，u2＝0.7m/s，u3＝0.8m/s，u4＝1m/s，则管径为： d1＝（Q1/0.785/ u1）0.5=(2500/24/2/3600/0.785/0.5)0.5＝192，取200mm；

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d2＝（Q2/0.785/ u2）0.5＝（2500/24/2/2/3600/0.785/0.7）0.5＝162，取200mm； d3＝（Q3/0.785/ u3）0.5＝（2500/24/2/4/3600/0.785/0.8）0.5＝75.9，取100mm； d4＝（Q4/0.785/ u4）0.5＝（2500/24/2/8/3600/0.785）0.5＝48.0，取50mm；

注：采用穿孔管配水，

d4d3d2d1

5) 出水系统

出水堰采用锯齿堰，出水流经出水堰到出水槽中，出水槽宽度 B=0.9×Q0.4=0.9×（1.3×2500/3600/24/2）0.4=0.20m（取0.4m）； 设集水槽的自由跌水高度为0.1m 则集水槽的深度为：h＝0.5m； 6) 污泥产量计算

污泥产率为0.05kgVSS/kgCOD； VSS/SS＝0.8；

每日的污泥产量为：2500×（2.5-0.5）×0.05＝156.25kg VSS/d=250 156.25（250）/0.8＝195.3（312.5） kg SS/d

IC反应器中第一反应室膨胀床污泥浓度较高，可达50-100gSS/L甚至更高，第二反应室污泥浓度较低，一般为15-30gSS/L。这里假设第一反应室污泥浓度为100gSS/L，第二反应室为20 gSS/L，则IC反应室的污泥总量为： G=100V1+20V2=100*100+20*80=11600(KGSS) 因此，污泥龄为11600/312.5=37.12d

设污泥容量为1000kg/m3，含水率为0.98，则其体积为： 312.5/1000/（1-0.98）＝15.625m3/d 7）加热与保温

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废水加热所需的热量 Qh=?f*Cf(tr-ta)q/?=1*4.2*（35-15）*104.2/0.85=10297 KJ/h Qh：加热废水至操作温度时的热量，KJ/h

?f：废水相对密度，按1计 Cf：废水比热容，KJ/(kg.℃) tr：反应器内的温度 ta：反应器周围的环境温度

?：热效率，可取?=0.85 q：废水的流量，m3/h

反应器保温所需的热量 Q=A*K(tr-ta)/? Q：反应器保温所需的热量，KJ/h A：反应器外表面积，m2 K：总传热系数，W/（m2.K） ta：反应器周围的环境温度 tr：反应器内的温度

K值可按下式计算：1/K=1/?1+d1/?1+ d2/?2+1/?2

?1：反应器内壁对流传热系数，W/(m2.K) ?2：反应器内壁对流传热系数，W/(m2.K) d1、 d2：反应器壁和保温层的厚度，m

?1、?2：反应器壁和保温材料的热导率，W/(m2.K)

?=0.85，?1≈2000-4000 W/(m2.K)，?2≈20 W/(m2.K)

本工程中，反应器壁为钢结构，保温材料采用软木，反应器壁厚200mm，保温层厚150mm，则

1/K=1/3000+0.2/45.357+0.15/0.047+1/20=3.2447，K=0.30 反应器的外表面积：A=3.14DH=3.14*5*18=282.6m2

反应器内的温度取35℃，周围温度取15℃，则保温所需的热量 Q=282.6*0.30*(35-15)/0.85=1995KJ/h

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3.1.5 氧化沟

氧化沟示意图

（1）氧化沟设计参数

混合液悬浮固体浓度(MLSS)X BOD5 CODcr 混合液挥发固体浓度(MLVSS)Xv 反应速率常数K 微生物自身衰减系数Kd 污泥产率系数Y 30 3000mg/L 22 225mg/L 50 500 mg/L 28 2400 mg/L 0. 1 (mg·d)-1 0. 0.5 d-1 0. 0.5 kgVSS/kg BOD5 （2）计算硝化细菌的生长速率?n和在设计条件下硝化所需的最小泥龄平均停留时间?cm

?n=0.47*e^(0.098(15-15))*[5/(5+10^(0.051*15-1.158))]*[2/(2+2)]*[1-0.822(7.2-7.2)]

=0.217d-1

最小泥龄平均停留时间?cm=1/?n=4.6 选择安全系数来确定氧化沟设计污泥停留时间

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?cd=13.8，由于考虑对污泥进行稳定的部分，实际设计泥龄为30d， 对应的生长速为?n=0.033 d-1

（3）计算有机物去除及硝化所需的氧化沟体积

V=0.5*2500*（225-18）*30/(3000*(1+0.05*30))=1335 m3

（4）选择反硝化速率反硝化所需的溶解氧为0.2mg/l

r，DN=0.07*1.09^(15-20)*(1-0.2)=0.036 mgNO3--/(mgVss.d) （5）根据反硝化速率和MLVSS浓度确定反硝化所需的体积

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产生生物污泥中约含有12％的氮，每日产生的生物污泥量

△ xvss=Q(S0-Se)(Y/(1+Kd?c))=2500*(225-18)*(0.5/(1+0.05*30))*10-3=103.5kg/d 由此生物合成所需的氮量为：12％*103.5=12.42 kg/d

折合成每单位体积进水用于生物合成所需的氮量为：12.42*1000/2500=4.97mg/l 反硝化氨氮的量：△NO3-N=40-5-8-5=22 mg/l 所需去除氮量为：22*2500/1000=55kg/d

V，=△SNO3/X r，DN=55/（0.036*2.8）=746m3

式中：V，：反硝化所需的体积

△ SNO3：去除的硝酸盐氮量，（kg/d）

所以，氧化沟的体积V总=1335+746=2081m3,取2100m3 （6）确定氧化沟的尺寸 HRT=20h

取水深H=4.0m，超高为0.5m，单沟宽为6m，中间分隔墙厚度为0.20m。 氧化沟面积：A=V/H=2100/4.0=525m2 弯道部分的面积：A1=π（6+0.20）2=120.7 m2 直线部分的面积：A2=A-A1=525-120.7=404.3 m2

直线段部分的长度：L=A2/（2×6）=404.3/(2×6)= 33.69 m，取34m。 （7）氧化沟需氧量的计算，速率常数K取0.22d-1

O2=2.5*(225-18)/(1-e^(-0.22*5))-1.42*103.5+4.5*2.5*(40-15)-0.56*103.5-2.6*2.5*22 =709kg/d

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标准状态下需氧量SOR

SOR= O2×CS(20)/[α(βρCS(T)－C)×1.024(T-20)] 式中：CS(20)——20℃时氧的饱和度，查表取9.17mg/l；

T—— 取25℃；

CS(T)——25℃时氧的饱和度，查表取8.38 mg/l； C——溶解氧浓度，取2 mg/l； α——修正系数，取0.85；

ρ——所在地区实际气压/(1.013×105)=0.909； β——修正系数，取0.95。

SOR =709×9.17/[0.85(0.95×0.909×8.4－2) ×1.024(25-20)]

=1135.96 kg/d=47.34kg/h

（8）混合要求的最小功率

P=0.94*（1.0087^0.3）*（3000^0.298）*2100=21.51KW

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生产厂商：上海帕特泵业制造。 型 号：200LW300-7-11 口 径(mm)：200 流 量(m3/h)：300 扬 程(m)：7 转 速(r/min)：1470 功 率(kw)：11 效 率(%)：73

水泵电器控制器：JJ1-11 自动耦合器配WQ：150 2) 板框压滤机

选用板框压滤机两台，一用一备，吉林市第一机械厂制造 型 号：BAS16/450-25 过滤面积：12 m2

框内尺寸：450mm×450mm 总框内容量：200L 重 量：2355kg

尺 寸：3460mm×1150mm×875mm 外形及基础如下：

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3.2 总平面布置

3.2.1 总平面布置原则：

1) 处理构筑物与设施的布置应顺应流程、集中紧凑，以便于节约用地和运行管理。 2) 工艺构筑物及设施与不同功能的辅助建筑物应按功能的差异，分别相对独立布置，并协调好与环境条件的关系。

3) 构（建）筑物之间的间距应满足交通、管道敷设、施工和运行管理方面的要求。 4) 管道与渠道的平面布置应与其高程布置相协调，应顺应污水处理厂各种介质输送的要求，尽量避免多次提升和迂回曲折，便于节约能耗和运行维护。

5) 协调好辅助建筑物、道路、绿化与处理构（建）筑物的关系，做到方便生产运行，保证安全畅通，美化厂区环境。 3.2.2 总平面布置结果

污水处理厂主要由格栅集水井，调节池，MIC反应器，氧化沟，平流沉淀池，污泥浓缩池，一体机房等设施组成。

为美化厂容，净化空气，衰减噪声，创造舒适的生产和生活环境。设计考虑在道路路肩两侧以及建筑物周围一切空隙地带种植树木、草皮。为丰富厂区景观，在人流较多的地区设置花坛。周围场地范围内种植绿篱、花卉，以观赏性植物为主。

本设计考虑沿路一侧设有消防给水管道，并设有消火栓。

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3.3 高程布置

3.3.1设计原则

1) 简洁流畅使各构筑物之间联系管道最短

2) 确保污水一次提升后各构筑物之间能借重力自流排放

3) 根据受纳水体水位确定各构筑物水位标高，并适当预留中水回用处理需要的水位 4) 厂内地平标高的确定尽可能使土方就地平衡，以降低工程投资 3.3.2高程布置

根据要求污水处理厂流程最后一个构筑物的出水必须保证能自流排放。同时考虑到构筑物地基处理问题，因此污水处理厂流程最后一个构筑物平流沉淀池的设计水位为＋3.00m。 3.3.3高程布置结果

由于二沉池、氧化沟占地面积很大，如果埋深设计过大，一方面不利于施工，另一方面也不利于土方平衡，故按尽量减少埋深。从降低土建工程投资考虑，平流沉淀池的高程为＋3.00m，计算如下：

流量Q=2500 m3/d选取管径为300mm的铸铁管，查表可知，流速v=0.90m/s, 根据公式： h = hf + he + ho + hg + ht 式中：

hf 沿程水头损失 hf = iL =0.00122×l×v2＝0.009882×l he 流入损失 he =0.02551×v2= 0.0206631 ho 流出损失 ho = 0.05102×v2= 0.0413262

v2hg 90弯头的局部损失 hg = ?＝0.0407268

go

v2ht 等径三通的局部损失 ht = ?＝0.004143

g1) 格栅集水井 → 调节池

格栅集水井内设置小型潜污泵提升污水

栅前液面标高为－0.50m，栅后液面标高为－0.55m

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2) 调节池 → MIC反应器

调节池为半地下式，共壁合建提升泵房 此处有泵提升污水，调节池液面标高为＋1.00m 3) MIC反应器 → 氧化沟

h==0.009882×6.5+0.0206631+0.0413262+0.0407268×5+0.004131=0.33m MIC反应器液面标高为+17.50m，可以满足到氧化沟重力自流 4) 氧化沟 → 二沉池

h==0.009882×21.4+0.0206631+0.0413262+0.0407268×5=0.5m H=3.0+0.5+0.5=4.00 m 氧化沟液面标高为＋3.00m 5) 二沉池 → 出水

h=0.009882×5.6+0.0206631+0.0413262+0.0407268×2=0.2m

二沉池液面标高H取＋3.00m,排水管底标高为3.0-(0.2+0.5)=2.3 m >-2.0m 可以排放

6) 二沉池 → 污泥浓缩池

h=0.009882×10.7+0.0206631+0.0413262+0.0407268×6+0.004143=0.42m 通过重力自流进入污泥浓缩池 污泥浓缩池液面标高为+2.50m

4 工程概算

4.1 土建部分

序 号 1 3 4 5 6 名 称 格柵集水井 调节池 MIC反应器 氧化沟 平流沉淀池 构筑物 尺寸大小 9.1m×5×3.3m 14m×14m×5.3m D=5m h=18m 46m×12m×4.5m 30m×8.4m×6.44m 数 量 一座 一座 二座 一座 一座 体积 （m3） 150 1039 706.5 2484 1623 材 质 钢筋砼 钢筋砼 钢结构 钢筋砼 钢筋砼 单价 造价 （万元） （万元） 0.05 0.03 — 0.03 0.03 7.5 31.2 — 74.5 48.7 35

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7 9 10 合计 污泥浓缩池 压滤机房 综合楼 D=3m h=5m 10m×9 m×3m 14m×8 m×9m 二座 一座 一座 70.65 270 1008 钢筋砼 钢筋砼 钢筋砼 0.05 0.05 0.03 3.5 13.5 30.24 209.14万元 4.2 材料、设备部分

序号 1 2 3

设备名称 格栅 MIC反应器 提升泵

型 号 机械格栅

100QW110-10-5.5 150QW200-30-37 200LW300-7-11

4 5 6 7 8 合计

曝气转碟 水下推进器 电磁流量计 压滤机 管件管材

BQP6000

LDG型电磁流量计 BAS16/450-25

158.2万元

数 量 1 2 3 2 2 2 2 2 2 若干

投资(万元) 0.2 100 6 6 6 20 12 2 1 5

4.3综合投资估算

序 号 （一） （二） （三） （四） （五） 工程总造价 土建工程 设备及材料直接费 安装费 (二)×10% 设计、调试费 [(一)+(二)+(三)]×5% 税 金 [(一)至(四)之和]×3.44% 416.2万元 项 目 总价(万元) 209.14 158.2 15.82 19.16 13.84 4.4运行费用概算

4.4.1 作业制度和定员编制

污水处理厂全年连续运行，实行一周五日工作制，部分工序实行每日三班，每班

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