某啤酒厂污水处理工艺毕业设计

某啤酒厂污水处理工艺设计

作者：××

[摘要]啤酒工业在我国迅猛发展的同时，排出了大量的啤酒废水，给环境造成了极大的威胁。本设计为某啤酒废水处理设计。设计程度为初步设计。啤酒废水水质的主要特点是含有大量的有机物，属高浓度有机废水，故其生化需氧量也较大。

文章主要设计啤酒厂污水处理的整个流程，核心工艺选择UASB-SBR法来处理啤酒厂污水以 达到排放标准。重点是整个流程的主要构筑物的尺寸的设计，利用AUTOCAD绘制各构筑物的剖面图，以及绘制整个流程的平面布置图。综合考虑处理成本、工艺经济成本、构筑物占地面积等因素，达到啤酒厂污水达标排放的目的。

[关键词]啤酒废水 UASB SBR A brewery wastewater treatment process design

Abstract: With the rapid development of brewery industry in China, more brewery wastewater is discharged, which endangers enviroment.This design is one beer waste water treatment. The degree of the design is in a preliminary phase. The main distinguishing feature of the beer waste water is that it contains the massive organic matters, so it belongs to the high concentration organic waste water, therefore its biochemical oxygen demand is also high.

The article mainly design the whole process of Brewery wastewater ,the core process is the UASB-SBR oxidation,and the article use the process to dealing with the brewery wastewater to meet emissions standards.Key dimensions of the main structure is the entire process of design,using autocad drawing the structure of the drawing,and drawing the entire process of the layout.Considering the economic cost of treatment,technology and economic costs ,structures cover an area of an area and other factors,Achieve the aim of brewery wastewater discharge

Key words: Brewery Wastewater UASB SBR

目 录

1引言 ........................................................................................................... 4 2设计任务及资料 ..................................................................................... 4

2.1设计任务及内容 ............................................................................... 4

2.2设计资料 ........................................................................................... 4

2.2.1设计规模 .................................................................................. 4

2.2.2进水水质 .................................................................................. 4

2.2.3出水水质 .................................................................................. 4

2.2.4气象及水文 .............................................................................. 4

2.2.5地形地貌 .................................................................................. 4 3工艺线路的确定及选择 ........................................................................ 4

3.1啤酒废水处理技术 ........................................................................... 5

3.1.1好氧生物处理 .......................................................................... 5

3.1.2厌氧生物处理 .......................................................................... 6

3.1.3厌氧—好氧生物处理 .............................................................. 6

3.2设计思路 ........................................................................................... 7

3.3方案比较 ........................................................................................... 7

3.3.1酸化—SBR工艺处理啤酒废水 ............................................. 7

3.3.2UASB—SBR工艺处理啤酒废水 ........................................... 8

3.3.3UASB—好氧接触氧化工艺处理啤酒废水 ............................ 8

3.3.4UASB—氧化沟工艺处理啤酒废水 ........................................ 9

3.3.5生物接触氧化工艺处理啤酒废水 .......................................... 9

3.4方案确定 ......................................................................................... 10

3.5主要构筑物简介 ............................................................................. 10

3.5.1 格栅 ....................................................................................... 10

3.5.2上流式厌氧污泥床反应器（UASB） ................................. 11

3.5.3 SBR反应池 ........................................................................... 11

3.5.4污泥处理系统 ........................................................................ 11 4设计计算 ................................................................................................ 12

4.1格栅 ................................................................................................. 12

4.1.1格栅的作用 ............................................................................ 12

4.1.2设计参数 ................................................................................ 12

4.1.3设计计算 ................................................................................ 12

4.2沉砂池 ............................................................................................. 15

4.2.1沉砂池的作用 ........................................................................ 15

4.2.3设计参数 ................................................................................ 15

4.2.4设计计算 ................................................................................ 15

4.4初次沉淀池 ..................................................................................... 18

4.4.1初次沉淀池的作用 ................................................................ 18

4.4.2设计参数 ................................................................................ 18

4.4.3设计计算 ................................................................................ 18

45调节池 .............................................................................................. 22

4.5.1调节池的作用 ........................................................................ 22

4.5.2设计参数 ................................................................................ 22

4.5.3设计计算 ................................................................................ 22

4.6 UASB反应器 ................................................................................. 23

4.6.1 UASB反应器的作用 ............................................................ 23

4.6.2设计参数 ................................................................................ 23

4.6.3设计计算 ................................................................................ 23

4.7 SBR反应池 .................................................................................... 29

4.7.1 SBR反应池特点 ................................................................... 29

4.7.2设计参数 ................................................................................ 29

4.7.3设计计算 ................................................................................ 29

4.8集泥井 ............................................................................................. 32

4.8.1设计说明 ................................................................................ 32

4.8.2设计参数 ................................................................................ 32

4.8.3设计计算 ................................................................................ 32

4.9污泥浓缩池 ..................................................................................... 33

4.9.1设计说明 ................................................................................ 33

4.9.2设计参数 ................................................................................ 33

4.9.3设计计算 ................................................................................ 33

4.10污泥脱水车间 ............................................................................... 34

4.10.1设计说明 .............................................................................. 34

4.10.2设计参数 .............................................................................. 35

4.10.3设计计算 .............................................................................. 35 5平面及高程布置 ................................................................................... 35

5.1平面布置 ......................................................................................... 35

5.1.1各处理单元构筑物的平面布置 ............................................ 35

5.1.2管、渠的平面布置 ................................................................ 35

5.1.3辅助建筑物的平面布置 ........................................................ 36

5.1.4厂区绿化平面布置 ................................................................ 36

5.1.5道路布置 ................................................................................ 36

5.2高程布置 ......................................................................................... 36

5.2.1高程布置任务 ........................................................................ 36

5.2.2高程布置原则 ........................................................................ 36

5.2.3各构筑物水头损失 ................................................................ 37

5.2.4各构筑物高程表 .................................................................... 37 6部分设备的选择 ................................................................................... 37

6.1泵的选择 ......................................................................................... 37

6.1.1选泵原则 ................................................................................ 37

6.1.2选泵 ........................................................................................ 37

6.2风机的选择 ..................................................................................... 38

6.3脱水机的选择 ................................................................................. 38 7结论 ......................................................................................................... 38

致谢 ............................................................................................................ 38 参考文献 ................................................................................................... 40

1引言

随着人民生活水平的提高，我国啤酒工业得到了长足发展其产量逐年上升。迄今为止，我国啤酒生产厂已有1 000多家，啤酒产量以每年35%的速度增长，年产量已达2 000多万吨，每年约产生2亿多立方米的污水[1],现为世界五大啤酒生产国之一。据统计每生产 1t 啤酒需要 8~40t 新鲜水据统计，相应地产生 7~35t 废水[2]。由于啤酒废水含有较高浓度的蛋白质、脂肪、纤维、碳水化合物、废酵母、酒花残渣等有机无毒成分。排入天然水体后将消耗水中的溶解氧，既造成水体缺氧又促使水底沉积化合物的厌氧分解,产生臭气,恶化水质[3]。啤酒废水对环境造成的严重污染已成为突出问题,如果没有经过处理的污水长期直接排入天然水域或农田,会造成严重的环境污染,破坏农业生态,危及人类健康,因而啤酒厂的污水处理问题越来越受到人们的重视。

2设计任务及资料

2.1设计任务及内容

（1）污水处理工艺流程的确定及各单体构筑物的设计。

（2）污泥处理方法选择及污泥处理构筑物的设计。

（3）污水厂平面布置图及工艺平面图的绘制

2.2设计资料

2.2.1设计规模

Q=2800 m3/d。

2.2.2进水水质

CODcr=2600mg/L； BOD5=1200mg/L；SS=500mg/L；pH=6~9；T=20℃~26℃。

2.2.3出水水质

污水经处理后应达到国家GB8978－1996中第二类污染物最高允许排放标准中的一级标准。即COD≤100mg/L； BOD5≤30mg/L；SS≤70mg/L；pH=6~9。

2.2.4气象及水文

（1）气象资料

风向：多年主导风向为东南风。

年平均水温：20℃。

（2）水文资料

水文：降水量多年平均为每年728mm；蒸发量多年平均为每年1200mm；地下水位，地面下6~7m。

2.2.5地形地貌

厂址区域海拔标高在19~21m左右，平均地面标高为20m。平均地面坡度为0.3‰~0.5‰ ，地势为西北高，东南低。

3工艺线路的确定及选择

随着人们对节能意识和价值的认识不断变化和提高，开发节能工艺和产品引起国内外环保界的

重视，目前，国内外普遍采取生化法处理啤酒废水。根据处理过程中是否需要曝气，可以把生物处理法分为好氧生物处理和厌氧生物处理两大类[4]。

3.1啤酒废水处理技术

3.1.1好氧生物处理

好氧生物处理是在氧气充足的情况下，利用好氧微生物的生命活动氧化啤酒废水中的有机物，其产物是二氧化碳，水及能量。这种方法没有考虑到废水中有机物的利用问题，因此处理成本较高。活性污泥法，生物膜法，深井曝气法师交友代表性的好氧生物处理方法。

（1）活性污泥法

该处理工艺的主要部分是曝气池和沉淀池，废水进入曝气池后，与活性污泥(含大量好氧微生物)混合，在人工充氧的条件下，活性污泥吸附并氧化分解废水中的有机物，而污泥和水的分离则由沉淀池来完成。应用较广为序批式活性污泥法(SBR)和CASS反应池。

SBR为过间歇曝气可以使动力耗费显著降低，同时，废水处理时间也短于普通活性污泥法。SBR法是一种改进型的活性污泥法，与其他活性污泥法相比，SBR法没有设置二沉池和污泥回流设备，布置更为紧凑，占地面积少，基建及运行费用较低，不易发生污泥膨胀问题，耐冲击负荷，处理效果稳定．采用此法处理啤酒废水，COD的去除率可达90％，出水COD

CASS反应池是一种循环式活性污泥法，CASS反应池的运行一般包括三个部分：进水、曝气、回流阶段；沉淀阶段；滗水、排泥阶段．周期为4~12 h，根据需要设计，反应池一般用隔墙分隔成三个区：生物选择区、预反应区、主反应区．生物选择区曝气，类似于SBR法中的限制性曝气阶段。在该区内，回流污泥中的微生物大量吸收有机物，能较迅速有效地降低废水中有机物浓度；预反应区采取半限制性曝气。

（2）生物膜法

与活性污泥法不同，生物膜法是在处理池内加入软性填料，利用固着生长于填料表面的微生物对废水进行处理，最大优点是不会出现污泥膨胀的问题，且具有运转管理方便，剩余污泥量较少等优点。因而，生物膜法在啤酒废水处理工程中，已受到很多厂家的欢迎并予以采用．生物接触氧化池和生物转盘是这类方法的代表，在啤酒废水治理中均被采用，主要是降低啤酒废水中的BOD5。生物接触氧化法在国内应用很广，其主要优点是处理能力大，无污泥膨胀，运行管理方便等，但处理效果一般不及活性污泥法，建筑费用亦较高。

（3）生物接触氧化池

生物接触氧化法又称浸没式曝气生物滤池，其实质之一是在池内充填料，已经充氧的污水浸没全部填料，并以一定的流速流经填料。在填料上充满生物膜，污水与生物膜广泛接触，在生物膜上的微生物的作用下得到净化的过程，故又称浸没式生物滤池；其实质之二是利用活性污泥法的曝气充氧设备进行充氧和搅拌，故又称曝气生物滤池。 生物接触氧化法介于活性污泥法和生物滤池二者之间的污水生物处理技术，兼有活性污泥法和生物膜法的特点，其优点是：由于填料的比表面积大，池内的充氧条件良好。生物接触氧化池内单位容积的生物固体量高于活性污泥法曝气池和生物滤池。因此，生物接触氧化池具有较高的容积负荷；不需要污泥回流，不存在污泥膨胀问题，运行管理简便；由于生物固体量多，水流又属完全混合型，因此生物接触氧化池对水质水量的骤变有较强的适应能力；有机容积负荷较高时，其F/M保持在较低水平，污泥产率较低。 生物接触氧化池是在微生物固着生长的同时，加以人工曝气。这种方法可以得到很高的 生物固体浓度和较高的有机负荷，因此处理效率高，占地面积也小于活性污泥法。

（4）生物转盘

生物转盘是较早用以处理啤酒废水的方法。它主要由盘片、氧化槽、转动轴和驱动装置等部分组成，依靠盘片的转动来实现废水与盘上生物膜的接触和充氧。它不仅有对有机物的氧化分解（BOD去除），还有一定的硝化和脱氮功能。生物转盘作为一项附着生长法的生物处理技术，具有以下优点：

净化效率高，具有较强的耐冲击负荷的能力；污泥产量少，易于沉淀；具有硝化和反硝化的功能；可与初沉池，曝气池和二沉池合建，从而提高处理水水质；管理简单，稳定可靠，没有噪声，不产生污泥膨胀和二次污染等问题；无污泥回流装置，动力消耗低，运行费用低。但是低温对运行影响大，在处理高浓度废水时需增加转盘组数。

（5）深井曝气法

为了提高曝气过程中氧的利用率，节省能耗，很多国内外啤酒厂采用深井曝气工艺。深井曝气池一般直径为1.0~6.0，水深可达150~300m，大大节省了用地面积。同时由于水深大幅度增加，可以促进氧传递效率，处理功能几乎不受气候条件的影响。深井曝气实际上是以地下深井作为曝气池的活性污泥法，曝气池由下降管以及上升管组成。将废水和污泥引入下降管，在井内循环，空气注入下降管或同时注入两管中，混合液则由上升管排至固液分离装置，即废水循环是靠上升管和下降管的静水压力差进行的。该工艺的优点是占地面积少，效能高，对氧的利用率大，无恶臭产生等。当然，深井曝气也有不足之处，如施工难度大，造价高，防渗漏技术不过关等

3.1.2厌氧生物处理

厌氧生物处理适用于高浓度有机废水。它是在无氧条件下，靠厌氧细菌的作用分解有机物，在这一过程中，参加生物降解的有机基质有50%~90%转化为沼气，而发酵后的剩余物又可作为优质肥料和饲料。因此，啤酒废水的厌氧生物处理受到了越来越多的关注。厌氧生物处理包括多种方法。但以升流式厌氧污泥床（UASB）技术在啤酒废水的治理方面应用最为成熟。UASB的主要组成部分是反应器，其底部为絮凝和沉淀性能良好的厌氧污泥构成的污泥床，上不设置了一个专用的气-液-固分离系统（三相分离室）。废水从反应器底部加入，在向上流闯过生物颗粒组成的污泥床时得到降解，同事生成沼气。气，液，固（悬浮污泥颗粒）一同升入三相分离室，气体被收集在气罩里，而污泥颗粒受重力作用下沉至反应器底部，水则经留堰排除。

（1）UASB

UASB技术最为成熟，它利用厌氧微生物降解废水中的有机物，其主体分为配水系统，反应区，气、液、固三相分离系统，排水系统与排泥系统，沼气收集系统四个部分，具有效能高，处理费用低，电耗省，投资少，占地面积小等一系列优点，完全适用于高浓度啤酒废水的治理。

（2）IC

它是在UASB反应器的基础上发展而来的，和UASB反应器一样，可以形成高生物活性的厌氧颗粒污泥，但不同的是这种反应器内部还能够形成流体循环。此类反 应器高度约为16~25m，容积负荷为普通升流式厌氧污泥床(UASB)的4倍左右，占地面积少，基建投资省，有机负荷高，抗冲击负荷能力强，运行稳定性好。

3.1.3厌氧—好氧生物处理

处理啤酒废水(混合水)采用厌氧生物处理与好氧生物处理相结合是成熟、可靠的工艺，是可以大力推广使用的。其中又分四类：

（1）水解—好氧技术

水解+好氧生物处理技术的典型工艺流程为：格栅→均质调节→酸化→接触氧化→气浮→达标排放，此工艺流程的特点是将好氧工艺中的两级接触氧化工艺简化为一级接触氧化，使能耗大幅度下降。水解反应器利用厌氧反应中的水解酸化阶段，而放弃了停留时间长的甲烷发酵阶段，致使对有机物的去除率，特别是对悬浮物的去除率显著高于相同停留时间的初沉池；由于啤酒废水中大分子、难降解有机物转化为小分子、易降解的有机物，出水的可生化性能得到改善，使得好氧处理单元的 停留时间少于传统工艺；与此同时，悬浮固体物质(包括进水悬浮物和后续好氧处理中的剩余污泥)被水解为可溶性物质，使污泥得到处理。水解池是一种以水解菌为主的厌氧上流式污泥床，水解工艺是预处理工艺，其后可以采用各种好氧工艺，如活性污泥法、接触氧化法、氧化沟法、SBR法等，因此，水解一好氧工艺是一种新型处理工艺。啤酒废水经过水解酸化后进行接触氧化处理，具有显著

节能效果，且p (BOD)/p(COD)值增大，废水的可生化性增加，可充分发挥后续好氧生物处理作用，缩短全工艺的总水力停留时间，提高生物处理啤酒废水的效率，尤其是全系统剩余污泥量少。

（2）UASB—好氧技术

USAB—好氧处理工艺，其特点有：①在UASB反应器中大部分有机物被去除，且COD去除率在70％以上，BOD去除率在80％以上，降低了直接进行好氧处理的能耗；②厌氧过程有机负荷高，水力停留时间短，且污泥产率低，从而可降低污泥处理费用；③好氧池进一步降解UASB反应器出水中残余的有机物；④UASB反应器占地面积小，可节省投资，整套工艺处理效率高，操作简单，运行稳定。UASB其后可以生物接触氧化、新型生物接触氧化、A/O工艺、氧化沟、SBR等。

（3）EGSB—好氧技术

属于一种新型的厌氧+好氧处理工艺，其特点：①采用的厌氧技术是EGSB工艺，EGSB与UASB相比，EGSB具有布水容易、均匀、传质效果好、有机物去除率高、能够在更高的进水浓度和更高的容积负荷下运行的优点；②EGSB 装置的高度可以为UASB装置的2倍以上，其占地面积更小；③在EGSB装置中，污泥浓度可提高到20～40 kg/m3。有机物主要是在这样的颗粒层中被分解，产生大量的沼气，可回收利用，具有良好的经济效益。EGSB其后可以生物接触氧化、新型生物接触氧化、A/O工艺、氧化沟法、SBR等。

（4）IC—CIRCOX反应器

IC反应器即厌氧内循环反应器，它基于UASB的原理，是荷兰的Paques公司于1986年开发完成:的，由两个UASB反应器的单元相互叠加而成，上部是高浓度负荷，下部是低浓度负荷。从功能看，它是由4个不同的工艺单元结合而成，即混合区、膨胀区、精细处理区和回流系统。此反应器利用沼气提升产生循环，不需用外力搅拌混合和使污泥回流，节省动力消耗。它与其他厌氧设备相比，具有占地面积小，有利于沼气的收集；剩余污泥少；耐冲击负荷强，处理效率高。

好氧气提反应器(CIRCOX反应器)，又称三相内循环流化床，其特点是高度与直径比大，占地面积小；有机负荷与微生物浓度高；水力停留时间短；剩余污泥少；流化性能好；氧的转移效率高；载体流失量少。将这两种反应器串联组合，IC反应器适于高浓度，CIRCOX反应器适于低浓度，工程具有占地面积小，无臭气排放，污泥量少和处理效率高等优点。

3.2设计思路

根据啤酒废水的特点及处理的难点，设计思路大体如下：

（1）水中SS等物理性污染物，一般采用物理方法如格栅、调节池、厌氧-好氧反应以及沉淀池等工艺去除。结合本水质的特点选择合理的工艺单元、构筑物及其规格。

（2）对于难降解的COD，单纯的采用好氧或是厌氧的方法很难保证出水达标，故选择经济合理的组合方式来实现COD达标排放。

（3）工艺确定后，具体的构筑物选型和设计时，要尽量做到优化组合，比较准确的设计好各个构筑物。

3.3方案比较

3.3.1酸化—SBR工艺处理啤酒废水

其主要处理设备是酸化柱和SBR反应器。这种方法在处理啤酒废水时，在厌氧反应中，放弃反应时间长、控制条件要求高德甲烷发酵阶段，将反映控制在酸化阶段，这样较之全过程的厌氧反应有以下优点：

（1）有图反应控制在水解、酸化阶段反应迅速，故水解池体积小。

（2）不需要手机产生的额沼气，简化了构造，降低了造价，便于维护，易于放大。

（3）对于污泥的降解功能完全和消化池一样，产生的剩余污泥量少。同时经水解反应后溶解性COD比例大幅度增加，这将加速有机物的降解，为后续生物处理创造更为有利的条件。

（4）酸化—SBR法处理高浓度啤酒废水效果比较理想，去除率均在94%以上，最达99%以上。要想使此方法在处理啤酒废水达到理想的效果时运行环境要达到以下要求：

（1）酸化—SBR法处理中高浓度啤酒废水，酸化至关重要，它具有两个方面的作用，其一是对废水的有机成分进行改性，提高废水的可生化性；其二是对有机物中易降解的污染物有不可忽视的去除作用。酸化效果的好坏直接影响SBR 反应器的处理效果，有机物去除主要集中在SBR 反应器中。

（2）酸化—SBR 法处理啤酒废水受进水碱度和反应温度的影响，最佳温度是24℃，最佳碱度范围是500~750mg/L。视原水水质情况，如碱度不足，采取预调碱度方法进行本工艺处理；若温度差别不大，运行参数可不做调整，若温度差别较大，视具体情况而定。

3.3.2UASB—SBR工艺处理啤酒废水

本处理工艺主要包括UASB反应器和SBR反应器。将UASB和SBR两种处理单元进行组合，所形成的处理工艺突出了各自处理单元的优点，使处理流程简洁，节省了运行费用，而把UASB作为整个废水达标排放的一个预处理单元，在降低废水浓度的同时，可回收所产沼气作为能源利用。同时，由于大幅度减少了进入好氧处理阶段的有机物量，因此降低了好氧处理阶段的曝气能耗和剩余污泥产量，从而使整个废水处理过程的费用大幅度减少。采用该工艺既降低处理成本，又能产生经济效益。并且UASB池正常运行后，每天产生大量的沼气，将其回收作为热风炉的燃料，可供饲料烘干使用。

UASB—SBR法处理工艺与水解酸化—SBR处理工艺相比有以下优点：

（1）“UASB—SBR”工艺合理， 实用性强。本工艺的核心为SBR池，整个工艺经历缺氧、好氧过程，能有效控制丝状菌的生长，防止污泥膨胀，有效去除氨氮；因反应前、中期水中有机物浓度高，微生物处于对数生长， 处理速度快， 氧利用率高，从而降低了能耗；同时，工艺调节灵活，进水、曝气、沉淀、排水时间可根据实际情况调节易于操作。适合不同规模的啤酒企业使用。

（2）处理流程简单,安装操作及维修很方便。待处理污水经汇集后，泵入UASB反应器，其流速、进水量按设定工艺参数控制，污无需搅拌设备，后污水自然升流至SBR池，间歇式曝气沉淀后排放，工艺过程简单。构筑物UASB反应器中沉池、SBR池为半地下式的钢混结构，曝气装置（除曝气头外）可现场制作，安装制作简单，操作控制灵活，可自控也可手动，维修保养也很方便。

（3）投资费用低，比国外同类型设备价格低60%。

（4）处理能力大，处理效果好。UASB反应器因反应区聚积大量厌氧颗粒污泥，废水与之接触充分反应速度快，可降解水中80%以上的COD。反应器顶部设置三相分离器，能及时将处理过程中形成的固、液、气分离，促进反应进程。SBR池集进水、曝气、沉淀、排水于一体，扩大了反应池的功能，不仅提高了处理速度而且处理效果明显。该池可降解90%以上的COD和BOD。

（5）工艺成熟稳定，耐冲击负荷，水质和水量的波动对出水影响小，工艺自动化程度较高，运行管理和维修方便，劳动定员少。

3.3.3UASB—好氧接触氧化工艺处理啤酒废水

此处理工艺中主要处理设备是上流式厌氧污泥床和好氧接触氧化池，处理主要过程为：废水经过转鼓过滤机，转鼓过滤机对SS的去除率达10%以上，随着麦壳类有机物的去除，废水中的有机物浓度也有所降低。调节池既有调节水质、水量的作用，还由于废水在池中的停留时间较长而有沉淀和厌氧发酵作用。由于增加了厌氧处理单元，该工艺的处理效果非常好。上流式厌氧污泥床能耗

(因为好氧处理单元

的能耗直接和处理负荷成正比)。好氧处理(包括好氧生物接触氧化池和斜板沉淀池)对废水中SS和COD均有较高的去除率，这是因为废水经过厌氧处理后仍含有许多易生物降解的有机物。

该工艺处理效果好、操作简单、稳定性高。上流式厌氧污泥床和好氧接触氧化池相串联的啤酒废水处理工艺具有处理效率高、运行稳定 、能耗低、容易调试和易于每年的重新启动等特点。只要

投加占厌氧池体积1/3 的厌氧污泥菌种，就能够保证污泥菌种的平稳增长，经过3 个月的调试UASB 即可达到满负荷运行。整个工艺对COD的去除率达96.6%，对悬浮物的去除率达97.3%~98%。该工艺非常适合在啤酒废水处理中推广应用。

3.3.4UASB—氧化沟工艺处理啤酒废水

此工艺采用厌氧和好氧相串联的方式，厌氧采用内循环UASB 技术，好氧处理用地有一处狭长形池塘，为了降低土建费用，因地制宜，采用氧化沟工艺。本处理工艺的关键设备是UASB 反应器。该反应器是利用厌氧微生物降解废水中的有机物，其主体分为配水系统，反应区，气、液、固三相分离系统，沼气收集系统四个部分。厌氧微生物对水质的要求不象好氧微生物那么宽，最佳pH 为6.5~7.8为35℃~40℃，而本工程的啤酒废水水质超出了这个范围。这就要求废水进入UASB反应器之前必需进行酸度和温度的调节。这无形中增加了电器，仪表专业的设备投资和设计难度。UASB 反应器的出水水质一般都比较稳定，在回流系统的作用下重新回到配水系统。这样一来能提高UASB 反应器对进水水温、pH 值和COD 浓度的适应能力，只需在UASB 反应器进水前对其pH 和温度做一粗调即可。UASB 反应器采用环状穿孔管配水，通过三相分离器出水，并在三相分离器的上方增加侧向流絮凝反应沉淀器，它由玻璃钢板成75°安装而成，能在最大程度上截留三相分离出水中的颗粒污泥。

此处理工艺主要有以下特点：

（1）实践证明，采用内循环UASB

—

CODcr 总去除率高达95%以上。

（2）由于采用的是内循环UASB 反应器和氧化沟工艺串联组合的方式，可根据啤酒生产的季节性、水质和水量的情况调整UASB 反应器或氧化询处理运行组合，以便进一步降低运行费用。

3.3.5生物接触氧化工艺处理啤酒废水

该工艺采用水解酸化作为生物接触氧化的预处理，水解酸化菌通过新陈代谢将水中的固体物质水解为溶解性物质，将大分子有机物降解为小分子有机物。水解酸化不仅能去除部分有机污染物，而且提高了废水的可生化性，有益于后续的好氧生物接触氧化处理。该工艺在处理方法、工艺组合及参数选择上是比较合理的，充分利用各工序的优势将污染物质转化、去除。

但是此处理方法在设计和运行中回出现以下问题 ：

（1）水解酸化池存在的问题主要是沉淀污泥不能及时排除。由于该废水中悬浮物浓度较高，因而池内污泥产量很大，而原工艺仅在水解酸化池前端设计了污泥斗，所以池子的后部很快就淤满了污泥。另外，随着微生物量的增加在软性生物填料的中间部位形成了污泥团，使得传质面积减小。针对污泥淤积情况，在水解酸化池前可增设一级混凝气浮以去除水中的悬浮物，经此改进后水解酸化池能长期、稳定、有效地运行，不过，增设混凝气浮增加了运行费用，而且气浮过程中溶入的O2还可能对水解酸化产生不利影响。因此，在设计采用水解酸化处理悬浮物浓度高的污水时，可增设污泥斗的数量以便及时排除沉淀污泥。此外，为防止填料表面形成污泥团应采用比表面积大、不结泥团的半软性填料。

（2）如果废水中污染物浓度较高或前处理效果不理想，生物接触氧化池前端的有机物负荷较高，使得供氧相对不足，此时该处的生物膜呈灰白色，处于严重的缺氧状态，而池末端成熟的好氧生物膜呈琥珀黄色。同时，水中的生物活性抑制性物质浓度也较高，对微生物也有一定的抑制作用。这些因素使得生物接触氧化池没有发挥出应有的作用，处理效果不理想。鉴于此，可一采取阶段曝气措施即多点进水，污水沿池长多点流入生物接触氧化池以均分负荷，消除前端缺氧及抑制性物质浓度较高的不利影响。

（3）在调试运行过程中，生物接触氧化池中生物膜脱落、气泡直径变大(曝气方式为微孔曝气)、出水浑浊、处理效果恶化的现象时有发生。这是由于负荷波动或操作不当造成溶解氧不足而引起的。溶解氧不足使得生物膜由好氧状态转变为厌氧状态，其附着力下降，在空气气泡的搅动下生物膜大

量脱落，导致水粘度增加、气泡直径增大、氧转移效率下降，这又进一步造成缺氧，如此形成恶性循环致使处理效果恶化。

（4）在调试运行初期，发生这种现象时一般是增大供气量以提高供氧能力来消除缺氧，结果由于气泡搅动强度增大，造成了更大范围的生物膜脱落、水粘度更大、氧转移效率更低，非但没能提高供氧能力反而使情况更糟。正确的处理措施应是减小曝气量，待脱落的生物膜随水流流出后再逐渐增加曝气量使溶解氧浓度恢复到原有水平。

因此当采用此工艺处理啤酒废水时要遵循下列要求：

（1）采用水解酸化作为预处理工序时应考虑悬浮物去除措施。

（2）采用推流式生物接触氧化池时，为避免前端有机物负荷过高可采用多点进水。

（3）应严格控制溶解氧浓度，供氧不足会造成生物膜大范围脱落，导致运行失败。

3.4方案确定

根据出水水质要求，以及通过方案的比较后，决定采用UASB—SBR法。 因为通过UASB—SBR来进行处理啤酒废水，使其COD、BOD5、SS得到有效的去除，以达到所要求的出水水质要求。并且遵循处理效果好，节能及投资运行费用省的原则来进行设计，使啤酒废水得到较好的处理,既避免了其可能带来的环境污染问题，也能为企业节省大量排污费用，有良好的环境效益，经济效益和社会效益。且该方案是通过培养出沉降性能良好的厌氧颗粒污泥来达到处理效果，可以使颗粒污泥的形成时厌氧细菌群不断繁殖，积累结果，较多的污泥负荷有利于细菌获得充足的营养基质，故对颗粒污泥的形成和发展具有决定性的促进作用；适当高的水利负荷将长生污泥的水利筛选，淘汰沉降性能差的絮体污泥而留下沉降性能好的污泥同时产生剪切力，使污泥不对流旋转，有利于丝状菌相互缠绕成球。

综合工艺处理方案以及设计任务所提的气候条件，污水条件，考虑到UASB—SBR法具有效能高，处理费用低，电耗省，投资少，工艺先进,占地面积小等一系列优点，很适用于中高浓度啤酒废水的治理，故本设计方案选择UASB—SBR法处理啤酒废水。故采用UASB—SBR为主体的处理工艺，其工艺流程如图3-1所示。

3.5主要构筑物简介

3.5.1 格栅

格栅是一组(或多组)相平行的金属栅条与框架组成，倾斜安装在进水的渠道，或进水泵站集水井的进口处，以拦截污水中较大的悬浮物及杂质， 以减轻后续处理负荷，以保证后续处理构筑物或设备的正常工作。格栅是一种最简单的过滤设备，也是最常见的拦污设备，是污水处理厂中污水处理的第一道工序一预处理的主要设备，对后道工序有着举足轻重的作用，要给排水工程的水处理构筑物中，其重要性日益被人们所认识。实践证明，格栅选择的是否合适，直接影响整个水处理实施的运行。人工格栅一般用于小型污水处理站，构造简单，劳动强度大。机械格栅一般用于大中型污水处理厂，这类格栅构造较复杂，自动化程度较高。根据本污水特点，选用中格栅。 2.3.2 调节沉淀池 调节池是用以调节进、出水流量的构筑物。由于该针对废水是周期性排放的，废水的排放量是不均衡的，而且废水中污染物种类及浓度也会随生产工艺的变化而发生改变。这些特点给污水处理带来一定的难度，必须设一调节池以均合调节污水水质水量，才不致后续处理受到较大的负荷冲击。为了保证处理设备的正常运行，在污水进入处理设备之前，必须预先进行调节。将不同时间排出的污水，贮存在同一水池内，并通过机械或空气的搅拌达到出水均匀的目的。调节池根据来水的水质和水量的变化情况，不仅具有调节水质的功能，还有调节水量的作用，另外调节池尚具有预沉淀、预曝气 、降温和贮存临时事故排水的功能。

图3-1 UASB-SBR处理工艺流程图

3.5.2上流式厌氧污泥床反应器（UASB）

废水从反应器底部流入由颗粒污泥组成的污泥床；废水流经污泥床层与污泥中的微生物接触，发生酸化和产甲烷反应；产生的气体一部分附着在污泥颗粒上，自由气体和附着在颗粒污泥上的气体连同污泥和水一起上升至三相分离区。沼气碰到分离器下部的反射板时，折向反射板四周，穿过水层进入气室。固液混合液经过反射板进入沉淀区，废水中的污泥在重力作用下沉降，发生固液分离。分离后的水由出水渠排出。沉淀下来的厌氧污泥靠重力自动返回到反应区，集气室收集的沼气由沼气管排出反应器，UASB反应器内部设搅拌装置，上升的水流和产生的沼气可满足搅拌要求，反应器内不需填装填料，构造简单，易于操作运行，便于维护管理。UASB有以下优点：沉降性能良好，不设沉淀池，无需污泥回流。不填载体，构造简单节省造价由于消化产气作用，污泥上浮造成一定的搅拌，因而不设搅拌设备污泥浓度和有机负荷高，停留时间短。 3.5.3 SBR反应池

SBR池为间歇式活性污泥池，集曝气、沉淀于一身，进一步降解小分子有机物，产泥少且不必回流污泥。可省掉沉淀池和污泥回流的设施。曝气池出水能否达标排放取决于曝气时间,曝气时间取决于溶解氧到达指定值的时间 ,溶解氧上升快慢又取决于进水的浓度、温度和污泥的状态。SBR 池内设置一个污泥浓缩区,对SBR 池的剩余污泥进行重力浓缩。污泥浓缩区内设置污泥提升泵,每周期排泥一次,定期将SBR池的剩余污泥提升至污泥贮存池。污泥贮存池内设置污泥提升泵将污泥提升至污泥脱水机房进行机械脱水。脱水后的泥饼含有丰富的有机物,可作农用和绿化肥料。SBR 工艺系统的操作运行已成功采用了自动控制系统,操作人员劳动强度低,运行方式灵活、方便。 3.5.4污泥处理系统

污泥浓缩脱水的主要对象是间隙水，它占污泥含水量的65%-85%，因此浓缩减少污泥体积最经济有效的方法。污泥含水率从99%降至96%，污泥体积可减少75%，这就为后续处理创造了良好的

条件，节省设备投资，降低处理成本。可以这样说，不管污泥采用何种方式处理处置，污泥浓缩是必不可少的。由于在气浮过程中产生的浮渣和沉淀过程中产生的污泥，同时生化处理过程中微生物死亡脱落及废水中的悬浮物沉淀等在池底形成污泥。这些污泥含水率比较高，很容易造成二次污染，所以必须加以有效处理。处理时首先将污泥排入污泥池，然后利用污泥泵将污泥打入压滤机进行压滤，经压滤后形成含水率低于70%的泥饼，这些泥饼要装袋后集中处理，避免产生二次污染，滤液回流进入废水调节池重新进行处理。

4设计计算

4.1格栅 4.1.1格栅的作用

格栅是污水处理厂的第一道处理构筑物，它的作用是保护水泵，用以拦截可能堵塞水泵机组和阀们的污水中较大的悬浮物、漂染物、纤维物质和固体颗粒物质，从而保证后续处理构筑物的处理能正常运行。 4.1.2设计参数

设计流量Q=2800m3/d=116.67 m3/h=0.032 m3/s；

栅条宽度S=10mm，格栅间隙b=10mm，栅前水深h=0.4m； 格栅安装倾角60，过栅流速v=0.6m/s。 4.1.3设计计算

图4-1 格栅水力计算简图

（1）栅条间隙数n：

n

QMAXsin

bhv

式中：QMAX——最大设计流量，m3/s； b——栅条间隙，m； h——栅前水深，m

v——污水流经格栅的速度，m/s； （°）； ——格栅安装倾角， sin——经验修正系数。

QMAX

bhv0.032sin60 0.010.40.612n

（2）格栅槽总宽度B：

BS(n1)bn

式中：B——格栅槽宽度，m； S——栅条宽度，m； b——栅条净间隙，m； n——栅条间隙数。

B0.01(121)0.01120.23m

（3）进水渠道渐宽部位长度L1：

L1

BB1

2tg1

式中：L1——进水渠道渐宽部位的长度，m；

B——格栅槽宽度，m；

B1——进水渠道宽度，m设进水渠道B1=0.1m； （°）设1=20°； 1——进水渠道渐宽部位的展开角度，

L1

BB1

2tg1

0.230.1

2tg200.18m

（4）格栅槽与出水渠道连接处的渐窄部位的长度L2：

L2

（5）过栅水头损失h1：

L1

0.09m 2

4

S3v2

h1k()sin

b2g

式中：h1——过栅水头损失，m；

k——系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增大倍数，取k=3；

——形状系数，栅条断面为圆形， =1.79； S——栅条宽度，m；

b——栅条净间隙，m； v——污水流经格栅的速度，m/s；

g——重力加速度，取9.81m/s2；

——格栅安装倾角，（°）。

S3v2

h1k()sin

b2g

0.0130.62

31.79()sin60

0.0129.81

0.085m

（6）栅后槽的总高度H：

4

4

Hhh1h2

式中：H——栅后槽总高度，m； h——栅前水深，m；

h1——过栅水头损失，m；

h2——格栅前渠道超高，取h2=0.3m。

Hhh1h20.40.0850.3 0.785m

（7）栅后槽总长度L：

LL1L20.51.0

H1

tg

式中：L1——进水渠道渐宽部位的长度，m；

L2——格栅槽与出水渠道连接处的渐窄部位的长度，m；

H1——格栅前槽高，m，H1hh20.40.30.7m。

H1tg0.7

0.180.090.51.0

tg60

2.17m

LL1L20.51.0

（8）每日栅渣量W：

W

QmaxW186400

KZ1000

式中：W——每日栅渣量，m3/d；

W1——单位体积污水栅渣量，m3/（103m3污水）一般取0.10.01，细格栅取大值，粗格栅取小值，取W10.05；

KZ——污水流量变化系数，取KZ=1.5。

W

QmaxW186400KZ1000

0.0320.0586400

1.51000

0.092m3/d0.2m3/d

4.2沉砂池 4.2.1沉砂池的作用

沉砂池设计目的是去除污水中泥沙、煤渣等相对密度较大的无机颗粒，以免影响后续构筑物的正常运行。本次设计采用平流式沉砂池，它具有截留无机颗粒效果较好、构造较简单等优点。 4.2.3设计参数

设计流量Q=2800m3/d=116.67 m3/h=0.032 m3/s； 4.2.4设计计算

图4-2 平流式沉砂池计算简图

（1）沉砂部分的长度L：

Lvt

式中：L——沉砂池沉砂部分长度，m；

v——最大设计流量时的速度，m/s，取v=0.18m/s； t——最大设计流量时的停留时间，s，取t=30s。

Lvt0.18305.4m

（2）水流断面面积A：

A

Qmax

v

式中：A——水流断面面积，m2； Qmax——最大设计流量，m3/s；

v——最大设计流量时的速度，m/s，取v=0.18m/s。

Qmaxv0.032 0.180.18m2A

（3）池总宽度B：

Bnb

取n=2格，每格宽0.5m，则

Bnb=20.5=1m

（4）有效水深h2：

h2

式中：h2——设计有效水深，m A——水流断面面积，m2； B——池总宽度，m；

A B

A0.18

B1

0.18m

h2

（5）贮砂斗所需容积V：

V

86400QmaxTX

1000KZ

式中：V——沉砂斗容积，m3；

X——城镇污水的沉砂量，一般采用0.03L/m3（污水）； T——排砂时间的间隔，d，取T=2d；

KZ——污水流量总变化系数，取KZ=1.5。

V

86400QmaxTX1000KZ

864000.03220.03

10001.5

0.11m3

设每一分格有2个沉砂斗，则每个沉砂斗容积V0：

V0

V40.11

4

0.028m3

2h3

b1 tg

（6）贮砂斗的上口宽度b2：

b2

——贮砂斗高度，m，取h3=0.4m 式中：h3

），=60°； ——斗壁与水平面的倾角（°

b1——贮砂斗底宽，m，取b1=0.2m。

b2

2h3

b1

tg20.40.2 tg600.66m

（7）贮砂室的高度h3：

0.02l2h3h3

L2b2b 0.02h3

2

本次设计采用重力排砂，池底设0.02坡度坡向砂斗，b2=2m，b=0.04m为两沉砂斗之间隔壁厚，则：

L2b2b

2

5.4220.04

0.40.02

2

0.67m0.02h3h3

（8）沉砂池总高度H：

Hh1h2h3

式中：H——沉砂池总高度，m；

h1——超高，m取h1=0.3m。

Hh1h2h30.30.180.67 1.15m

（9）核算最小流速vmin：

vmin

Qmin

n1Amin

式中：Qmin——设计最小流量，m3/s，取Qmin=0.025； n1——最小流量时工作的沉砂池数目，n1=1； Amin——最小流量时沉砂池中的过水断面面积，m2，取Amin=0.16m2。

vmin

Qmin

n1Amin

0.025

10.16

0.16m/s0.15m/s

4.4初次沉淀池 4.4.1初次沉淀池的作用

初沉池是一级污水处理系统的主要处理构筑物，或作为生物处理法中预处理的构筑物，对于一般的城镇污水，初沉池的去处对象是悬浮固体，可以去除SS约40%50%，同时可去除20%30%的BOD5，可降低后续生物处理构筑物的有机负荷。本次设计初沉池选用竖流式沉淀池，它具有排泥方便、管理简单、占地面积较小等优点。 4.4.2设计参数

设计流量Q=2800m3/d=116.67 m3/h=0.032 m3/s；

采用池数n=2，则每池最大设计流量Qmax=0.032 m3/s； SS=500mg/L= 5.0×10-4t/m3。 4.4.3设计计算

（1）中心管截面积f1：

f1

Qmax

v0

式中：f1——中心管截面积，m2；

Qmax——每组沉淀池最大设计流量，m3/s； v0——中心管内流速，m/s，取v0=0.02m/s。

f1

Qmaxv0

0.032

0.021.6m2

（2）中心管直径d0：

d0

4f1



41.6

1.43m

图2-1 中心管和反射板的结构尺寸①中心管；②喇叭口；③反射板

（3）中心管喇叭口到反射板之间的枫溪高度h3：

h3

Qmax

v1d1

式中：h3——间隙高度，m；

v1——间隙流出速度，m/s，取v1=0.02m/s；

d1——喇叭口直径，m，d1=1.35 d0=1.35 1.9=2.57m。

h3

Qmaxv1d1

0.032

0.022.570.2m

（4）沉淀池面积f2：

f2

3600Qmax

q

式中：f2——沉淀池面积，m2；

q——表面水力负荷，m3/（m2·h），沉淀池在生物处理前一般为2.04.5 m3/（m2·h），取q=3.0 m3/（m2·h）；

3600Qmax

q36000.032

3.038.4m2f2

（5）沉淀池直径D：

D

4A



式中：D——沉淀池直径，m；

A——沉淀池面积（含中心管面积），m2，A=f1+f2=1.6+38.4=40 m2；

D

4A



440

7.14m10m

（6）沉淀池有效水深h2：

式中：h2——沉淀池有效水深，m；

v——上升流速，m/s，表面水力负荷q=3.0 m3/（m2·h），所以v=3.0m/h； t——沉淀时间，h，取t=1.5h。

h2vt

h2vt31.5 4.5m

（7）校核池径水深比

h27.4.51.593（符合要求）

（8）校核集水槽每米出水堰的过水负荷q0：

q0

Qmax0.032

10001.43L/s2.9L/s（符合要求） D7.14

（9）污泥区所需容积V：

V

QmaxC00T86400100

KZs(100P)

式中：C0——进水悬浮物浓度，t/m3, C0=500mg/L= 5.0×10-4t/m3；

0——初沉池SS去除率，%，设计为30%； T——两次清除污泥时间间隔，d，取T=2d； KZ——生活污水流量变化系数，取KZ =1.5； s——污泥密度，t/m3,取s=1 t/m3；

P——污泥含水率，%，二级处理前的初沉池污泥含水率取96%。

V

QmaxC00T86400100

KZs(100P)

0.0325.010430%286400100



1.51(10096)14m3

（10）池子圆截锥部分容积V1：

h5(

Dd

)tg 22

式中：h5——池子圆截锥高度，m；

d——圆锥底部直径，m，设d=0.4m；

——截锥侧壁倾角（°），=55°。

Dd

h5()tg

227.140.4()tg55

224.81m

V1

式中：R——圆截锥上部半径，m； r——圆截锥下部半径，m。

h5

3

(R2r2Rr)

V1

h5

34.81(3.5720.223.570.2)

368.0m3

(R2r2Rr)

可见池内足够容纳2d污泥量。 （11）沉淀池总高度H：

式中：h1——超高，m，设h1=0.3m；

h4——缓冲层高度，m，设h4=0（因泥面很低）；

Hh1h2h3h4h5

Hh1h2h3h4h50.34.50.204.81 9.81m

（12）初沉池污泥量V2：

V2

100C00Q

103(100P)S

式中：V2——初沉池污泥量，m3/d；

C0——进水悬浮物浓度，t/m3, C0=500mg/L； 0——初沉池SS去除率，%，设计为30%； Q——污水流量，m3/d，Q=2800m3/d；

s——污泥密度，kg/m3,取s=1000kg/m3；

P——污泥含水率，%，二级处理前的初沉池污泥含水率取98%。

V2

100C00Q103(100P)S

10050030%2800

3

10(10098)1000

21m3/d

45调节池 4.5.1调节池的作用

啤酒厂各工段排水水质差异较大，为了保证后续生物处理不会造成较大负荷冲击，保护后续处理设备正常运行，在污水处理设备之前设置均值调节池，起到调节进、出水流量，均匀水质的作用。 4.5.2设计参数

设计流量Q=2800m3/d=116.67 m3/h=0.032m/s；

水力停留时间T=4h； 4.5.3设计计算

（1）调节池有效容积V：

VQT116.674466.68m3

（2）调节池尺寸

取池总高度H=2m，其中超高0.5m，有效水深h=1.5m，则池面积为：

Vh466.68

1.5311.12m3A

池长取L=20m，池宽取B=16m，则池子总尺寸为：

LBH20m16m2m

（3）进水管设计

设水流流速为0.5m/s，则管径为：

D

4Qv

40.032

0.50.28m

取管径D=300mm，则流速为：

v

4QD2

40.032

2

0.30.45m/s

4.6 UASB反应器 4.6.1 UASB反应器的作用

UASB，即上流式厌氧污泥床，集生物反应与沉淀于一体，是一种结构紧凑，效率高德厌氧反应器。废水在UASB反应器中进行厌氧分解，去除大部分BOD和COD，将大部分有机物降解为甲烷和二氧化碳。它的污泥床内生物量多，容积负荷率高，废水在反应器内的水力停留时间较短。其设备简单，运行方便，不需要设沉淀池和污泥回流装置，不需充填填料，也不需在反应区内设机械搅拌装置，造价相对较低便于管理，且不存在堵塞问题。 4.6.2设计参数

设计流量Q=2800m3/d=116.67 m3/h=0.032m/s； 容积负荷NV：5kgCOD/(m3·d)； 产气率：0.5m3/kgCOD；

污泥产率0.1kgMLSS/kgCOD；

进水COD浓度C0=2600mg/L=2.6kg/m3。

表3。UASB反应器进出水水质指标

水质指标 进水水质（mg·L-1）

去除率（%） 出水水质（mg·L-1）

COD 2600 85 390

BOD5 1200 85 180

SS 350 — 350

4.6.3设计计算

（1）反应器容积计算

① UASB有效容积V有效：

V有效

QS0

NV

式中：Q——设计流量，m3/d；

S0——进水COD含量，mg/L，S0=2600mg/L

——UASB反应器的COD去除率（%），取85%；

3

NV——容积负荷，NV=5kgCOD/(m·d)

V有效

QS0NV

2800260085%

51000

1237.6m3

② UASB横截面积：

取水力负荷q=0.5 m3/(m2h)，则：

A

Q116.67233m2 q0.5



1237.6

5.3m 233

h

V有效A

采用3座相同的UASB反应器，则每座UASB反应器横截面积：

A1

A23377.7m2 33

D

4A1

477.7



8.6m

取D=9m，则实际横截面积为：

1A2D2

41

92 4

63.59m2

实际表面水力负荷为：

q1

Q116.670.61m3/(m2h)1.5m3/(m2h)（符合设计要求） 3A2363.59

（2）配水系统设计计算

本系统设计为圆形布水器，每个UASB反应器设120个布水点。 ① 每个池子流量：

Q

② 圆孔直径计算：

每个孔口服务面积为：

116.67

38.89m3/h 3

a

A2132.67

1.10m2（a在12m2之间，符合设计要求） 120120

可设3个圆环，最里面的圆环设12个孔口，中间设36个孔口，最外围设72个孔口。

a． 内圈6个孔口设计：

服务面积： S1121.1013.2m2 折合服务圆的直径为：

4S1





413.2



4.10m

用此直径作一个虚圆，在该圆内等分虚圆面积处设一实圆环，其上布12个孔口，则圆的直径计算：

d12

4



2S1213.21

S1 则d12.90m 2

b． 中圈36个孔口设计：

服务面积： S2361.1039.6m2 折合服务圆的直径为：

4(S1S2)



则中间圆环直径计算：



4(13.239.6)



8.20m

2S11239.6

(8.202d22)S2 则d28.20228.2026.48m 42

c． 外圈72个孔口设计：

服务面积： S3721.1079.2m2 折合服务圆的直径为：

4(S1S2S3)



则外圆环的直径计算：



4(13.239.679.2)



12.97m

2S11279.2

(12.972d32)S3 则d3.9723.97210.85m 42

（2）三相分离器的设计计算 ① 沉淀区

沉淀区的面积： A表面水力负荷： q② 回流缝设计：

取h1=0.3m，h2=0.5m，h3=2.0m，50。

D2

4



92

4

63.59m2

Q116.670.61m3/(m2h)1.5m3/(m2h)（符合设计要求） A363.59

b1

h3

tg

式中：b1——下三角集气罩底水平宽度，m； ——下三角集气罩斜面的水平夹角； h3——下三角集气罩的垂直高度，m。

图4-4 三相分离器示意图

b1

h3tg2 tg501.7m

b2D2b1921.75.6m

下三角集气罩之间的污泥回流缝中混合液的上升流速V1：

V1

Q14Q1

2

S1b2

式中：Q1——反应器中废水量，m3/s；

S1——下三角集气罩回流缝面积，m2。

V1

Q14Q1



S1b22

4116.67

35.62

1.70m/h2m/h（符合要求）

上下三角形集气罩之间回流缝流速V2：

V2

Q1S2

式中：S2——上三角形集气罩回流缝面积，m2。

上三角形集气罩回流缝宽度CD=1.0m，上三角形集气罩底宽CF=7.0m，则：

DHCDsin501.0sin500.766m DECF2DH7.020.7668.53m

S2(CFDE)CD2(7.08.53)1.02 76.64m2V2

Q1Q1S23S2

116.67

376.64

0.51m/h2m/h(符合要求)

确定上下三角形集气罩相对位置及尺寸：

BCCDcos501.556m

GH(CFb2)2(7.05.6)20.7m DGDHGH0.7660.71.5m ADsin401.sin402.3m BDCDtg501.2m

ABADBD2.31.21.1m AGDGtg500.7tg500.84m CHCDsin400.64m

h4CHAG0.640.841.48m 取h51.0m

（3）气液分离设计

3

在消化温度为20℃，沼气密度g1.210g/ cm3；水的密度1=1.03g/cm3；水的运动粘滞

2

系数v0.01cm/s；取气泡直径d=0.01cm。 则气泡上升速度：

g(1g)d2

vb

18

式中：vb——气泡上升速度，cm/s； ——碰撞系数，取0.95；

g ——重力加速度，g=9.81m/s2；

1——水的密度，g/cm3； g——沼气密度，g/cm3； d ——气泡直径，cm；

——废水的动力粘滞系数，g/(cm·s)，v1；

g(1g)d2

vb

18

0.959.81(1.031.2103)0.012 

180.011.03

0.0052m/s18.6m/h

vaV20.51m/h

则：

vb18.6BC1.556

1.41 36.47 AB1.1va0.51

vbBC

，故设计满足要求 

vaAB

（4）排泥系统设计

一般情况，每天去除1kgCOD产生0.051.0kgVSS，本设计取X=0.06kgVSS/kgCOD。则产泥量为：

XXQC0

式中：Q——设计处理量；

C0——进水COD浓度，kg/m3，C0= 2.6kg/m3； ——UASB反应器的COD去除率（%），设计为85%。

XXQC0

=0.0628002.685% =371.28kgMLSS/d 假定排泥含水率为99%，则干泥产量为：

QS

x103(1p)371.283 101%37m3/d

则每个UASB每日产泥量为：

W371.3123.76kgMLSS/d

（5）产气量计算

每日产气量：

G28000.850.52.63094m3/d128.9m3/h

4.7 SBR反应池 4.7.1 SBR反应池特点

采用SBR反应池可以省去二次沉淀池和污泥回流设备等，与标准活性污泥法比较SBR设备构成简单，布置紧凑，基建和运行费用低，维护管理方便。不易产生污泥膨胀，耐冲击负荷，理想的推流过程使生化反应推力大、效率高。 4.7.2设计参数

表3。SBR反应器进出水水质指标

水质指标 进水水质（mg·L-1）

去除率（%） 出水水质（mg·L-1）

COD 390 87 51

BOD5 180 85 27

SS 350 85 54

污泥容积负荷NV取0.5kgBOD5/(m3·d)，SVI取100； SBR周期采用T=6h，反应器一天内周期数n=64；

反应池数N=4，进水时间：TN641.5h，反应时间：3.0h，静沉时间：1.0h，排水时间：0.5h；

设计水量：Q=2800m3/d=116.67 m3/h=0.032 m3/s； 周期进水量Q0(44)175m3/周期 4.7.3设计计算

（1）每个反应池有效容积：

V

nQ0C0Tc

 NVTa

式中：n——反应器一天内的周期数，周期/d；

Q0——单池周期进水量量，m3/周期；

C0——进水BOD含量，kg/m3，C0=180mg/L； NV——污泥容积负荷，取NV=0.5kgBOD5/(m3·d)； Tc—— 一个处理周期的时间，h；

Ta—— 一个处理周期内反应的有效时间，h。

V

nQ0C0Tc

NVTa

41751806



0.510003504m3

（2）反应池内最小水量：

Vmin

SVIMLSS

V6

10

1004000504 6

10202m3

（3）校核周期进水量：

(1

SVIMLSS

)V(10.4)504302.4Q0（满足要求）

106

反应池有效容积应为最小水量与周期进水量之和

VQ0Vmin302202504m3（满足条件）

（4）确定单座反应池的尺寸

SBR有效水深取5.0m，超高0.5m，则SBR总高为5.5m，SBR的面积为：504/5=100.8m2； 设SBR的长：宽=2:1，则SBR的池长为14.2m，池宽7.1m. （5）曝气系统 ① 需氧量计算

O2aQSrbXvV

式中：a——微生物代谢有机物需氧率，kg/kg； b——微生物自养需氧率，L/d； Q——污水设计流量，m3/d； Sr——BOD去除量，mg/L；

XV——单位曝气池容积内的挥发性悬浮固体量，kg/m3； 取a=0.5，b=0.15则

O2aQSrbXVV0.52800237kgO2/d

供氧速率为：

180270.1550435085%



10001000

RO224249.9kgO2/h

② 供气量计算

设计采用塑料SX-1型空气扩散器，敷设SBR反应池池底，淹没深度H=4m。SX-1型空气扩散器的氧转移效率EA=8%。

查表知20℃，30℃时溶解氧饱和度分别为CS(20)=9.17mg/L，CS(30)=7.63mg/L。 空气扩散器出口处的绝对压力Pb为：

Pb1.0131059.8103H1.41105Pa

空气离开水面时氧的百分比为：

Ot

21(1EA)

100%

7921(1EA)

21(18%)

100%

7921(18%)19.6%

曝气池中溶解氧平均饱和度为（按最不利温度条件计算）：

Csb(30)CS(

PbOt

)5

422.06610

1.4110519.6

7.63()

422.066105

8.85mg/L

水温20℃时曝气池中溶解氧平均饱和度为：

Csb(20)1.169.1710.64mg/L

换算成水温20℃时脱氧清水充氧量为：

R0

Csb(T)Cj1.024T20

RCsb(20)

式中：——污水中杂质影响修正系数，取0.8； ——污水含盐量影响修正系数，取0.9； Cj——混合液溶解氧浓度，取Cj=2； ——气压修正系数1。

R0

Csb(T)Cj1.024T20

RCsb(20)

9.910.64

30-20

0.8（0.9110.64-2）1.02413.73kg/h

SBR反应池供气量GS为：

GS

（6）空气管计算

R013.73

572m3/h9.5m3/min

0.3EA0.30.08

空气干管

SBR池空气管平面布置图

SBR池底扩散器布置图1根分管（共十根分管，每根分管10根支管）

图4-5

空气管示意图

空气管得平面布置如图。鼓风机房出来的空气供气干管，在相邻两SBR池的隔墙上设两根供气支管，为4个SBR池供气，在每根支管上设12条配气竖管，为SBR池配气，四池共四根供气支管，48条配气竖管。每条配气管安装SX-1扩散器10个，每池共120个扩散器，四个池子共480个扩散器。每个扩散器的服务面积为100.8m3/480=0.21m3/个。

空气支管供气量为：

Gsi=9.5×1.25×1/4×1=3.0m3/min

1.25——安全系数

（7）SBR反应池的污泥产量

SBR的剩余污泥主要来自微生物代谢的增值污泥，还有很少部分由进水悬浮物沉淀形成，SBR生物代谢产泥量为：

XaQSrbXV

式中：a——微生物代谢增长系数，kgVSS/kgBOD5； b——微生物自身氧化率，1/d。 取a=0.6，b=0.075，则：

XaQSrbXVV0.52800206.3kg/d

假定排泥含水率为99%，则干泥产量为：

180270.07550435085%



10001000

QS

x

103(1p)206.33 101%21m3/d

4.8集泥井 4.8.1设计说明

污水处理系统各构筑物所产生的污泥每日排泥一次，集中到集泥井，然后再由污泥泵打到污泥浓缩池。污泥浓缩池为间歇运行，运行周期为24h，其中各构筑物排泥、污泥泵抽送污泥时间为1.0~1.5h，污泥浓缩时间20h，浓缩池排水时间为2.0h，闲置时间为0.5~1.0h。 4.8.2设计参数

设计泥量，废水处理过程中产泥主要来自一下几部分：

初沉池21m3/d，UASB反应器：37m3/d，SBR反应池21 m3/d； 总污泥量为：21+37+21=79 m3/d。 4.8.3设计计算

考虑各构筑物为间歇排泥，每日总排泥量为79m3/d，需在1.5h内抽送完毕，集泥井容积确定为污泥泵提升流量的10min的体积，即8.8m3。

集泥井有效深度为2.0m，其平面面积为：

A

V8.84.4m3 H2

设集泥井平面尺寸为2.0×2.5m。集泥井为地下式，池顶加盖，由污泥泵抽送污泥。 4.9污泥浓缩池 4.9.1设计说明

为方便污泥的后续处理，尽可能减少污泥量，需对污泥进行浓缩处理以降低污泥的含水率，本

设计采用间歇式重力污泥池，运行周期为24h，其中各构筑物排泥、污泥泵抽送污泥时间为1.01.5h，污泥浓缩时间20h，浓缩池排水时间为2.0h，闲置时间为0.51.0h。 4.9.2设计参数

运行周期为24h，其中各构筑物排泥、污泥泵抽送污泥时间为1.01.5h，污泥浓缩时间20h，浓缩池排水时间为2.0h，闲置时间为0.51.0h。

浓缩前污泥平均含水率为1=99%，浓缩后污泥含水率2=97%。 设计泥量QS=79m3/d。 4.9.3设计计算 （1）污泥浓度：

式中：C1——污泥浓缩前固体浓度，kg/L； C2——污泥浓缩后固体浓度，kg/L。 污泥浓缩后体积：

C1(11)1000(199%)100010kg/L C2(12)1000(197%)100030kg/L

Q浓缩QS

（2）浓缩池面积：

1110099

7927m3/d

1210097

A

QSC1

G

式中：A——浓缩池总面积，m2； QS——污泥量，m3/d；

C——污泥固体浓度， kg/L；

G——浓缩池污泥固体通量，kg/(m2·d)。

QSC1G7910

5016m2A

（3）池的直径：

D

4A



416

4.5m

（4）浓缩池高度：

有效高度 h1式中：h1——浓缩池工作部分高度，m； T——设计浓缩时间，h。

TQS

24A

TQS24A2079



24164.1mh1

超高取0.5m，缓冲区高取0.5m则浓缩池高度：

H=0.5+0.5+4.1=5.1m

（5）污泥斗

取污泥斗下椎体直径d=0.5m，污泥斗倾角取45，则污泥斗的高度为：

Dd

)tg4524.50.5()tg45

22mh4(

污泥斗的容积为：

1D2d2DdVh4()

344414.520.524.50.52() 344412m3

（6）池总高度

H=2+5.1=7.1m

4.10污泥脱水车间 4.10.1设计说明

污泥浓缩后，含水率为98%体积仍很大，为了综合利用和最终处理需对污泥进行脱水处理。本设计采用带式压滤机对污泥进行脱水，其特点脱水率高，噪声小节约能源，附属设备少，维修方便。

4.10.2设计参数

压滤时间取T=4h；

设计污泥量Q浓缩=27m3/d；

脱水前污泥含水率为1=97%，压滤后污泥含水率为2=70%。 4.10.3设计计算 （1）污泥体积

Q脱水Q浓缩

1001

1002

M1000V脱水（1-2）

式中：Q脱水——脱水后污泥量，m3/d；

Q浓缩——脱水前污泥量，m3/d； M——脱水后干污泥质量，kg/d。

Q脱水Q浓缩27

10011002

10097100702.7m3/d

M1000V脱水（1-2）10002.7(10.7)810kg/d

5平面及高程布置

5.1平面布置

5.1.1各处理单元构筑物的平面布置

处理构筑物是污水处理厂的主体建筑物，在做平面布置时应根据各构筑物的功能要求和水力要

求，结合地形和地质条件，确定它们在厂区内的平面位置。对此，应考虑：

（1）贯通、连接各处构筑物之间的管、渠，使之便捷、直通，避免迂回曲折。 （2）土方量做到基本平衡，并避开劣质土壤地段。

（3）在处理构筑物之间，应保持一定距离，以保证敷设连接管、渠的要求，一般的间距可取值5~10m，某些有特殊要求的构筑物，如污泥消化池、沼气贮罐等，其间距应按有关规定确定。

（4）各处理构筑物在平面上布置，应考虑尽量紧凑。

（5）污泥处理构筑物应考虑尽可能单独布置，以方便管理，应布置在厂区夏季主导风向的下风向。

5.1.2管、渠的平面布置

（1）在各处理构筑物之间，设有贯通、连接的管、渠。此外，还应设有能够使各处理构筑物能够独立运行的管、渠，当某一处构筑物因故停止工作时，其后接处理构筑物仍能够保持正常的运行。

（2）应设超越全部处理构筑物，直接排放水体的超越管。

（3）在厂区内还应设有空气管路、沼气管路、给水管路及输配电线路。这些管线有的敷设在地下，但大都在地上，对它们的安装既要便于施工和维护管理，又要紧凑，少占用地。 5.1.3辅助建筑物的平面布置

污水厂内的辅助建筑物有中央控制室、配电间、机修间、仓库、食堂、宿舍、综合楼等。它们是污水处理厂不可缺少的组成部分。

（1）辅助建筑物建筑面积的大小应按具体情况条件而定。辅助建筑物的设置应根据方便、安全等原则确定。

（2）生活居住区、综合楼等建筑物应与处理构筑物保持一定距离，应位于厂区夏季主风向的上风向。

（3）操作工人的值班室应尽量布置在使工人能够便于观察各处理构筑物和运行情况的位置。 5.1.4厂区绿化平面布置

厂区绿化平面布置时应安排充分的绿化地带，改善卫生条件，为污水厂工作人员提供优美的环境。处理厂内的绿化面积一般不小于全厂总面积的30%。 5.1.5道路布置

在污水厂内应合理的修建道路，方便运输，要设置通向各处理构筑物和辅助建筑物的必要通道，道路的设计应符合如下要求：

（1）主要车行道的宽度：单车道为3~4m，双车道为6~7m，并应有回车道。 （2）车行道的转弯半径不宜小于6m。 （3）人行道的宽度为1.5~2.0m。

（4）通向高架构筑物的扶梯倾角不宜大于45°。 （5）天桥宽度不宜小于1m。 5.2高程布置 5.2.1高程布置任务

（1）确定各处理构筑物和泵房的标高。

（2）确定处理构筑物之间连接灌渠的尺寸及标高。 5.2.2高程布置原则

（1）尽量采用重力流，减少提升，以降低电耗，方便运行。一般进厂污水经一次提升就应能靠重力通过整个处理系统，中间一般不再加压提升。

（2）应选择距离最长、水头损失最大的流程进行水力计算，并留有余地，一面水头不够而法伤涌水，影响构筑物的正常运行。

（3）水力计算时，一般以近期流量（水泵最大流量）作为设计流量；设计远期流量的灌渠和设施，应按照远期设计流量进行计算，并适当预留贮备水头。

（4）注意污水流程与污泥流程间的配合，尽量减少污泥处理流程的提升，污泥处理设施排除的废水应能自流入集水井或调节池。

（5）污水处理厂出水灌渠高程，应使最后一个处理构筑物的出水能自留排出，不受水体顶托。 （6）设置调节池的污水厂，调节池宜采用半地下式或地下式，以实现一次提升的目的。

5.2.3各构筑物水头损失

查给排水手册污水处理构筑物的水头损失如表5-1所示：

表5-1构筑物水头损失

构筑物名称

格栅 除油池 沉砂池 平流式沉淀池 竖流式沉淀池 辐流式沉淀池

装有回转布水器的生物滤池（其

工作高度为H）

水头损失（m） 0.10~0.25 0.10~0.25 0.10~0.25 0.2~0.4 0.4~0.5 0.5~0.6 H-0.15

构筑物名称

装有喷洒式布水器的生物滤池

（其工作高度为H）

鼓风曝气池 加速曝气池 混合池 接触池

水头损失（m）

H+0.25 0.25~0.40 0.25~0.40 0.1~0.3 0.1~0.3

5.2.4各构筑物高程表

表5-2各污水处理构筑物的设计水面标高及池底标高

构筑物名称 进水管 中格栅 泵房 沉砂池 初沉池

水面标高（m）

-3.7 -3.7 -5.6 2.3 1.8

池底标高（m）

-4.0 -4.1 -7.0 -1.0 -2.0

构筑物名称 调节池 UASB SBR 集泥井 污泥浓缩池

水面标高（m）

池底标高（m）

-1.7 -4.0 -4.5 -6.5 -3.5

1.5

1.0 0.5 -1.5 1.0

6部分设备的选择

6.1泵的选择 6.1.1选泵原则

以最大流量为基准选泵。选泵时，水泵的型号不宜过多，最好选用同一型号，在必须大小泵搭配时，其型号不宜超过两种，对于不同功能的泵站，选泵是考虑侧重点不同一般归纳如下：

（1）在规定年份内,水泵应满足扬程和流量的技术要求,其运行工作点应控制在高效区范围内。 （2）在水泵长期运行的过程中,应使多年平均扬程下的装置保持高效率和低运用费。 （3）在校核最高扬程下,水泵能正常高效工作.

（4）污水泵站的集水池与机器间在同一构筑物内时，集水池和机器间须用防水隔墙隔开，不允许渗漏，做法按结构设计规范要求；分建时，集水井和机器间要保持的施工距离，其中集水池多为圆形，机器间多为方型。

（5）泵站构筑物不允许地下水渗入，应设有高出地下水位0.5米的防水措施。 6.1.2选泵

本设计选用两台污水提升泵（一用一备），水泵流量为Q=117m3/h；水头总扬程为H=

选用100QW120-10-5.5型泵，其流量为Q=120 m3/h，扬程为H=10m，电功率为5.5KW，配用两台电机（一用一备），型号为Y132S-4，功率N=5.5KW满足要求。

6.2风机的选择

鼓风机给SBR池供气，选用TS系列罗茨鼓风机。选用TSD-150型鼓风机三台（两用一备），气流量为20.4m3/min，升压44.1kPa，配套电机型号Y200L-4，功率30kw。 6.3脱水机的选择

本设计选用带式压榨过滤机，其优点是脱水效率高，处理能力大，连续过滤，性能稳定，操作简单，体积小，重量轻，节约能源，占地面积小。根据计算，选择DYQ-1000A型带式压榨过滤机，其电动机型号JZTY31-4，功率2.2kw，控制器型号JDIA-40，处理能力50~500kg/h·m2，泥饼含水率65%~75%。

7结论

本次设计采用“UASB—SBR”工艺去除有机物，将UASB和SBR两种处理单元进行组合，所形成的处理工艺突出了各自处理单元的额优点，使处理流程简洁，节省了运行费用，而把UASB作为整个废水达标排放的处理单元，在降低废水浓度的同时，可回收所产生得沼气并加以利用。同时由于大幅减少了进入好氧处理阶段的有机物，一次降低了好氧处理阶段的曝气能耗和剩余污泥产量，从而使整个废水处理过程的费用大幅减少。本次设计通过对各个构筑物的计算得出，经过处理后，出水达到国家GB8978－1996中第二类污染物最高允许排放标准中的一级标准。

通过本次毕业设计使我对过程装备与控制工程专业有了更为深刻的认识，特别是通过实践让我掌握了污水处理厂的设计理念和方法，加深了对过程设备设计思想的理解，设计与计算的过程也是不断学习、不断完善自我的过程，在这次设计过程中，通过设计计算和绘制CAD图纸，使我对专业知识有了进一步认识和体会，认识到了一个兼顾工艺与经济效益的化工设备对于提高能源利用率、降低消耗和污染起到不可磨灭的作用。

致谢

本次设计是在×××老师的悉心指导下完成的，他在设计过程中给予了我很大的帮助，帮助我解决了许多实际问题，在此首先对张老师致以诚挚的谢意。我在做设计的过程中遇到了许多难题，张老师都一一给予解释并耐心指导，使我能够顺利的完成本次设计。设计结束后，周老师又在百忙之中为我们修改毕业设计，帮我们找出设计中的缺点和不足，力求精益求精。老师经验丰富，给我们很多指导，使我们在设计过程中少走了很多弯路。设计的过程就是一个知识不断积累的过程。在设计过程中，我感到指导老师们的知识是那么的丰富，而我们与之比较真是相差甚远。这更加激励我们要不断的学习。只有不断学习才能不断的进步。

这次毕业设计使我深深地认识到：工科毕业生做设计工作所要求的严谨性，对于工程二字的沉重性，我开始意识到工程二字要求我们对专业知识有很深地了解，在熟练掌握专业知识的基础上灵活运用。本次设计为某啤酒废水处理，是一个真实性课题，在重新熟悉课本和认真查阅资料的基础上，并结合设计任务书的要求，我对本设计啤酒废水处理的工艺流程提出了多种方案，在反复的比较下，最终确定了一个最优方案。在这个过程中,我逐渐懂得了如何运用专业性眼光去看待问题，分析问题和解决问题。在工艺流程确定后,就开始了对所选构筑物的设计计算，通过老师的指导和自己的计算，我对污水处理中所用到的一些构筑物有了更深的认识，在高程的计算中自己遇到了不少问题，但在老师的精心指导和自己的努力下，最终问题都一一得到解决，也使自己对污水处理流程有了一个清晰的认识。这次毕业设计是自己四年所学知识的一个综合应用，是一次难得的学习机会，使自己受益匪浅。

本次设计中，我得到了老师的指导和帮助，学到了很多课本中学习不到的知识，提高了自己的动手能力，得到了巨大的收获。今后，我将继续努力，争取把在本次设计中学到的知识运用到工作和学习当中，努力发扬吃苦耐劳的精神，取得更大的进步。

在临近毕业之际，我借此机会再次向在这四年来给予我帮助和指导的所有老师表示由衷的谢意，感谢他们四年来的辛勤栽培。祝愿各位老师在今后的工作里工作顺利，也祝愿母校更加辉煌。

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