啤酒废水工艺设计

1、前 言我国现为世界五大啤酒生产国之一，预计2010年我国啤酒产量将达到3000万t，假如以生产1t啤酒平均产生15m3废水计算，则啤酒废水年排放量将超过4亿m3。随着经济发展和人民生活水平的提高，我国啤酒产量不断增长，啤酒生产过程中的废水与日俱增，废水如直接排放则严重污染了周围环境，如处理则加重了啤酒废水的处理费用，加大了啤酒生产产家的经济成本。对啤酒废水治理技术的研究和实际生产中的应用日益受到啤酒行业、环保行业乃至整个社会的关注。鉴于啤酒废水对环境造成的严重污染成为突出问题，其处理技术引起了环保工程技术人员的充分重视和关注。分析啤酒废水的主要成分和来源是：制麦、糖化、果胶、发酵、蛋白化合物，

2、包装车间等有机物和少量无机盐类，属于无毒废水，但易于腐败，排入水体要消耗大量的溶解氧，对水体环境造成严重危害。此外，啤酒废水的水质和水量在不同季节有一定差别，处于高峰流量时的啤酒废水，有机物含量也处于高峰。因此，如何进行啤酒废水的治理成为啤酒厂家生产末端环节的关键，它关系到工业企业的自身生存发展，更关系到我们人类的生存与发展。本次毕业设计啤酒废水工艺设计，是依据原始资料，通过查阅文献，综合所学的专业知识，熟悉啤酒工业废水处理工艺，对处理构筑物计算，对啤酒厂的啤酒废水处理工艺进行初步设计，最终设计出废水处理方案，使排水水质达到国家污水综合排放标准。1 啤酒废水的来源及特点1.1啤酒废水的来源啤酒

3、的生产是以大麦和水为主要原料，以大米或谷物、酒花为辅料，经过制麦芽、糖化、发酵等工序制成的富含营养物质和CO2的饮料酒，在生产过程中不加入任何有毒有害难降解的物质，其酒精含量为3%6%。啤酒生产中主要利用粮食中的淀粉，大部分蛋白质等其他物质则残留在麦糟及凝固物中，同时还排出酵母等副产物1。啤酒行业是耗水量较大的行业，虽然各企业间有较大差别，一般说来每生产1t啤酒的耗水量为1050t。由于啤酒的生产工序较多，不同啤酒厂生产过程中水耗量和水质相差很大。管理和技术水平较高的啤酒厂每吨酒耗水量为812t，我国啤酒厂生产每吨酒的耗水量一般大于该参数2。因此，我国啤酒从糖化到灌装一般总耗水为1020m3/

4、t。酿造啤酒消耗大量的水，除一部分水转入产品外，其余绝大部分将作为工业废水排人周围环境。1.2啤酒废水的特点啤酒废水主要包括其工业生产过程中的污染物和啤酒厂的副产品。1.啤酒工业的主要污染物啤酒工业废水主要含废水中有机污染物（以COD表示）大部分为可生化降解，主要有糖、淀粉、乙烯醇、有机酸等；可生化性通常以BOD5/COD比值表示，约0.50.7；废水中固形物多以SS表示，主要来自于废酒糟、硅藻土、废酵母等。由于有机物浓度较高，虽然无毒，但易于腐败，排入水体要消耗大量的溶解氧，对水体环境易造成危害。另外，啤酒废水的水质和水量在不同季节有一定差别，处于高峰流量时的啤酒废水，有机物含量也处于高峰，

5、啤酒废水水质水量见表1-1所示。表1-1 啤酒废水水质水量一览表3废水来源主要污染物COD浓度/BOD5浓度/排放比/%排放方式浸麦、洗麦水糖、果胶、 矿物盐、蛋白化合物等5008003005002025间歇糖化锅、糊化锅清洗水，麦槽贮存池底流出麦槽水残余麦汁、糖化槽残留物、热冷凝固物等20000400001500025000510间歇发酵罐、贮酒罐清洗水残余酵母及凝固物、废啤酒等20003000140024001520间歇洗瓶水、喷淋杀菌水、地面冲洗水、包装物破损流出的残酒洗涤剂、碱、悬浮物、废啤酒等5008003005003040连续厂区总排放口工艺水、清洗水糖类、醇类、有机酸类等有机物1

6、500250010001800100连续2.啤酒厂副产品虽然啤酒生产的主要原料是大麦、酒花和大米，但并不是利用这些原料的全部，而是只利用其中的淀粉，大部分的蛋白质留在了麦槽及凝固物中。同时，啤酒生产过程中还排出废酵母、废酒花、废啤酒、二氧化碳等。这些副产物，含有许多营养成分，且无毒，适合生产饲料和食物；但是含水量很高，不便于贮存和运输。按全国平均水平，每制成1t的成品酒，排出的CODCr约为25，或者BOD5污染物15，悬浮性固体约为154。3.啤酒废水的特点根据上述分析，啤酒废水的主要特点综合如下：(1)有机物浓度较高，BOD5/COD值在0.50.7，具有良好的可生化性；(2)有毒物质少，

7、基本无毒，营养配比适中，适合进行生物降解；(3)排放水量不均匀，水质、水量波动较大，要求处理系统须有一定的可调性和抗冲击力；(4)pH值变化较大，一般在512之间；(5)悬浮物较高，含有较大量的麦皮、渣皮；(6)废水中含有一定量的硅藻土，容易引起处理系统的堵塞5。2 啤酒废水处理工艺介绍2.1啤酒废水工艺简介由于啤酒废水的BOD5/COD比值大于0.5，易于生化降解，国内外广泛采用生化处理工艺，其中包括好氧生物处理、厌氧生物处理、好氧与厌氧联合生物化处理方法。同时，生化处理与普通物化法、化学法相比：一是处理工艺比较成熟；二是处理效率高；三是运行成本较低。因此，生化处理啤酒废水的技术得到了充分的

8、重视和广泛采用。生化处理工艺主要有好氧生物处理工艺、厌氧生物处理工艺、厌氧与好氧相结合的处理工艺。1.好氧工艺处理啤酒废水好氧生物处理是指在氧气充足的条件下，利用好氧微生物的生命活动氧化啤酒废水中的有机物，其产物主要有二氧化碳、水及能量。好氧生物处理主要分为活性污泥法和生物膜法两大类67。(1)普通活性污泥法活性污泥法处理啤酒废水具有运行可靠、处理效果好的优点，活性污泥法对于处理低浓度有机废水是使用最多、运行可靠的废水处理方法。与生物滤池等生物膜法相比，占地面积少，处理效果好，适用于大中城市啤酒厂。但是啤酒废水氮磷含量低，碳氮比例失调，运行中容易产生污泥膨胀。因此，啤酒废水处理过程中需添加一定

9、量的氮磷。此外，普通的活性污泥法对啤酒废水水质、水量变化的适应性较差，且因污泥产量高，处置麻烦，不耐冲击负荷，还需要大量充氧，增加了基建运行费用。(2)间歇式活性污泥法间歇式活性污泥法（Sequening Batch Reactor，SBR）处理啤酒废水能有效地去除啤酒废水中的有机污染物，当进水COD浓度为10002000时，处理后出水可达国家污水综合排放标准。该方法特点是进水、曝气、沉淀、排水均在一个池中顺序完成，废水分批处理，运行灵活，能有效地抑制污泥膨胀问题，剩余污泥量少且浓缩脱水性能好，耐冲击负荷，工作稳定，基建运行费用低。与常规活性污泥工艺相比，在同样进出水水质前提下，基建投资、运行

10、费用以及占地面积均可减少20%左右。我国目前废水处理体制还处于各厂各点分散治理状态，常规活性污泥法处理水量较小的啤酒厂废水，投资效益很低，对于中小型啤酒厂难于接受，如果采用SBR法既可降低投资，又能得到好的出水水质。(3)生物膜法低负荷生物滤池用于麦芽废水的生物处理，效果相当好，BOD5去除率达94%97%。其缺点是滤料表面生长藻类，很快使滤池堵塞，若采用交替双重过滤可避免堵塞发生，对糖化和发酵工序排出的废水可用二级高负荷滤池处理。较大的工厂可用交替双池过滤或几个滤池串联或并联使用，以提高处理能力和处理效果。(4)生物转盘法该法是较早用来处理啤酒废水的方法，具有运转稳定、运行费用低等优点。为了

11、提高盘面生物膜降解有机物的能力，采取向氧化槽充氧曝气的措施，加速生物膜的脱落和更新，大大提高了生物膜的活性，BOD5去除率在90%以上，高于一般的生物转盘。生物滤池和生物转盘只适用于平均气温不低于4的地区，否则在冬季要有保温措施。另外还应注意处理站异味扰民的问题，对于地处居民密集区的啤酒厂应慎重采用。因此，前期基建投资高，受气温变化影响大，在气温偏低的地区处理效果较差。(5)生物接触氧化法该法处理啤酒废水在国内应用很普遍。该工艺综合了活性污泥法和生物膜法的优点，克服了它们的缺点，具有耐冲击负荷、占地省、运行管理方便、处理成本较低的优点。近几年人们致力于研究开发高效、高负荷低停留时间、低处理费用

12、的生物接触法新工艺，对氧化池中的填料、曝气方法等进行了研究，开发出新型软性填料、半软性组合式填料。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，耐冲击负荷能力强，占地面积少，污泥生成量少，无污泥膨胀，运行管理方便等。但是，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，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

13、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。(6)膜-生物反应器法膜-生物反应器是20世纪90年代兴起的一种废水生化处理的新技术，它是用膜组件替代传统二沉池进行固液分离的一种新型高效废水处理技术，与传统的活性污泥法相比，具有污染物去除效率高、出水水质稳定、装置容积负荷大、设备占地面积小、传氧效率高、污泥产量低、操作运行简便等优点。文献报道，膜-生物反应器对啤酒废水的COD和NH3-N具有良好的处理效果，一般高于相同试验条件下的普通活性污泥法。2.厌氧生物法处理啤酒废水与好氧生物处理相比，厌氧生物处理具有动力消耗低、剩余污泥量少、处理设备较便宜、能降解某些好氧处理难于降解的物质的

14、优势。啤酒废水的可生物降解的有机物含量较高，适宜于厌氧发酵。目前厌氧技术在荷兰、美国等国一些啤酒厂和我国沈阳、北京啤酒厂都有应用。厌氧附着膨胀床采用小粒径的固体颗粒作载体，为厌氧微生物附着生长提供了巨大的比表面，既可滞留大量的活性污泥，又可使其相对疏散减少生物膜的厚度，增强微生物的活性。该方法对温度有较强的适应能力。目前用厌氧生物法处理啤酒废水在国内大都处于研究或工业化生产实验阶段，要把厌氧技术应用于生产，尚需进行系统、深入和更大规模的生产性研究，解决各种技术难关。另外在好氧生物处理工艺之前采用厌氧水解(酸化)作为预处理，对减轻好氧生物处理的负荷，提高污水可生化性及有机物去除率，降低污泥产率极

15、为有利8。(1)升流式厌氧污泥床法升流式厌氧污泥床(Up-flow Anaerobic Sludge Blanket，UASB) 反应器是在普通厌氧反应器的基础上开发出的第二代高效厌氧反应器。它具有效能高、处理费用低、电耗省、投资少、占地面积小等一系列优点，很适用于高浓度啤酒废水的治理9。(2)膨胀颗粒污泥床反应器法膨胀颗粒污泥床反应器(Expanded Granular Sludge Bed，EGSB)实际上是改进型的UASB 反应器，其运行在高的上升流速下使颗粒污泥处于悬浮状态。EGSB 反应器的特点是颗粒污泥床通过采用较高的上升流速（与小于12m/h的UASB 反应器相比），即612m/

16、h，运行在膨胀状态。同时也可以采用较高反应器或采用出水回流以获得高的搅拌强度，从而保持了进水与污泥颗粒的充分接触。促进有机物的快速降解10。EGSB 特别适于低温和低浓度污水。当沼气产率低、混合强度低时，在此条件下较高的进水动能和颗粒污泥床的膨胀高度将获得比UASB 反应器好的运行结果。其具有处理容量高、投资少、占地省、运行稳定等特点，备受水处理人员的瞩目，是第三代厌氧生化反应器的代表工艺之一 。(3)内循环厌氧反应器法内循环厌氧反应器法(Internal Circulation，IC) 是在UASB反应器的基础上开发出的第三代高效厌氧反应器，可以形成高生物活性的厌氧颗粒污泥，反应器内部可以形

17、成流体循环，并可实现液体内部的无动力循环，从而克服了UASB反应器在较高的上升流速度下颗粒污泥易流失的不足。此类反应器可承受较高的有机负荷，对于不同浓度进水都具有较好的处理效果11。3.好氧与厌氧相结合处理啤酒废水鉴于啤酒废水的特点，厌氧和好氧相结合的处理工艺在啤酒废水的处理工程实践中具有良好的应用。近年来，主要的厌氧和好氧结合工艺介绍见表2-1：表2-1 常用的好氧+厌氧相结合工艺工艺简单介绍特点酸化-SBR法处理啤酒废水主要处理设备是酸化柱和SBR反应器，在处理啤酒废水时，在厌氧反应中，将反应控制在酸化阶段。(1)反应控制在水解、酸化阶段反应迅速，水解池体积小；(2)不需收集产生的沼气，构

18、造简单，降低了造价，便于维护；(3)对于污泥的降解功能完全和消化池一样，产生的剩余污泥少12。(4)处理效果理想，去除率均在94%以上，最高达99%以上。(5)易受进水碱度和反应温度影响。UASB-好氧接触氧化工艺处理啤酒废水主要处理设备是上流式厌氧污泥床和好氧接触氧化池。上流式厌氧污泥床和好氧接触氧化池相串联的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13。内循环UASB反应器氧化沟工艺处理啤酒废水采用厌氧内循环UASB技术，好氧处理用狭长形池塘，在普通UASB技术的基础上增加一套内循环系统。COD去除率高，由于采用的是内循环UASB反应器和氧化沟工艺串联组

19、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反应器或氧化沟处理运行组合，以降低运行费用。UASB+SBR法处理啤酒废水主要包括UASB反应器和SBR反应器。将UASB和SBR两种处理单元进行组合。突出各自处理单元的优点，处理流程简洁，效果好，运行稳定，成本低，停产再启动容易，沼气可回收所产作为厂区的能源利用，节省了运行费用，经济性好14。2.2 啤酒废水处理工艺的确定1.处理工艺确定的主要原则啤酒厂工业废水处理的工艺选择，必须因地制宜，其主要原则如下：(1)考虑工厂排水水质、水量、排水规律和特点；(2)考察工厂提供的建设场地地形条件和面积大小；(3)考察工厂所能承受的一次性投

20、资及运行成本情况；(4)一般选择简单适用、运行可靠达标、节约能耗、投资经济的工艺。2.处理工艺的确定依据原水水质设计废水处理工艺，使其达到污水综合排放标准(GB8978-1996)的一级排放标准，具体参数见下表2-2：表2-2 原水水质及处理达标要求项目流量/m3d-1CODCr/mgL-1BOD5/mgL-1pHSS/mgL-1TN/mgL-1原水水质500017001200640050达标要求-10020697015处理工艺中涉及到的各处理构筑物的处理效率在计算中进行说明。根据本设计所给啤酒厂废水水质，BOD5/COD=0.7，其生化性能好，同时废水中有机物浓度较高，适合采用生化处理工艺；

21、啤酒废水的水量和水质随时间的变化幅度较大，需要处理设施对负荷有较好的适应能力；另外，单独采用好氧处理运行费用高，占地面积大且不易达标排放，综合考虑决定采用厌氧处理+好氧处理工艺，具体处理工艺流程如图2-1：啤酒废水格栅沉淀池UASB反应器SBR反应池污泥浓缩池达标排放污泥外运 或利用污泥脱水间图2-1 处理工艺流程示意图TU图上清液调节池污泥污泥污泥水泵水泵污泥配水井该处理工艺能结合UASB和SBR工艺各自的特点，处理效率高，经济性能好。2.3 各处理构筑物的说明1.格栅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。主要拦截废水中较大的麦壳等大粒径的悬浮物及漂浮物、细小的麦糟和酵

22、母，保护潜污泵不受堵塞磨损，保护设备的正常运行，减少后续处理单元负荷。2.调节池啤酒废水的水量和水质随时间的变化幅度较大，需对废水的水量和水质进行调节。调节池具有收集啤酒废水，同时调节其水质、水量的功能。考虑到调节池污泥停留时间长后，会有污泥积聚在池底，所以池底有一定的坡度，设污泥斗并定期对污泥进行排泥。调节池后设一级污水提升泵房，以保证后续处理设施的水压。3.竖流式沉淀池沉淀池可以去除或消解对厌氧过程有抑制作用的物质、改善生物反应条件和提高废水可生化性的作用。此外，还可以收集UASB反应器流出的污泥，缩短厌氧反应器的调试期15。4.UASB反应器UASB反应器，即上流式厌氧污泥床，集反应与沉

23、淀于一体，是一种结构紧凑、效率高的厌氧反应器。主要由污泥反应区、气液固三相分离器（包括沉淀区）和气室三部分组成16。在反应区内部存留大量的厌氧污泥，具有良好的沉淀性能和凝聚性能的污泥在下部形成污泥层，污泥中的微生物分解污水中的有机物，把它转化为沼气。沼气以微小气泡形式不断放出，微小气泡在上升过程中，不断合并，逐渐形成较大的气泡，在污泥床上部由于沼气的搅动形成一个污泥浓度较稀薄的污泥和水一起上升进入三相分离器，沼气碰到分离器下部的反射板时，折向反射板的四周，然后穿过水层进入气室，集中在气室的沼气，用导管导出，固液混合液经过反射进入三相分离器的沉淀区，污水中的污泥发生絮凝，颗粒逐渐增大，并在重力作

24、用下沉降。沉淀至斜壁上的污泥沿着斜壁滑回厌氧反应区内，使反应区内积累大量的污泥，与污泥分离后的处理出水从沉淀区溢流堰上部溢出，然后排出污泥床17。UASB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，因此所需池容缩小。设备简单，运行方便，勿需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。5.配水井考虑到SBR反应池是间歇进水和排水，在闲置时期的水量需在SBR反应池前设置配水井作为反应池的配水设施。6.SBR反应池SBR反应器即序批式活性污泥生物反应器，是将好氧降解、泥水分离、厌氧消化和污泥活化集于一体的工艺

25、，其独特之处在于它提供了时间程序的污水处理，而不是连续流程提供的空间程序的污水处理。因此，其工艺流程具有沉降、分离效果好，耐冲击负荷等特点18。 SBR法的工艺设施是由曝气装置、上清液排出装置，以及其他附属设备组成的反应器。SBR对有机物的去除机理为：在反应器内预先培养驯化一定量的活性微生物(活性污泥)，当废水进入反应器与活性污泥混合接触并有氧存在时，微生物利用废水中的有机物进行新陈代谢，将有机污染物转化为CO2，H2O等无机物。同时，微生物细胞增殖，最后将微生物细胞物质(活性污泥)与水沉淀分离，废水得到处理19。SBR法运行过程大致可分为以下五个过程期。(1)进水期(约14小时)。把待处理的

26、废水引入到SBR反应器中，其体积约为反应器容积的一半。此过程约需要12小时。据有关资料介绍，进水期时间的长短对于处理效果有很大的影响。在进水期，为防止污染物的累积和缩短处理时间，即可进行曝气操作20。(2)反应期(约28小时)。反应期是在曝气的条件下，好氧活性微生物对废水中污染物吸附和降解的过程期。SBR法是空间上的完全混合式和时间上的理想推流式工艺。在空间上的完全混合式决定了SBR法有强的抗冲击负荷能力，对于进水水量水质的较大波动均能获得保持在较为优质水平的出水。在时间上的理想推流式，能使生化反应维持在对应最高反应推动力下进行，因而具有高的去污速度和短的反应时间。反应池内有机基质随时间也保持

27、较高的浓度梯度，从而减轻了污泥膨胀发生的可能性。(3)沉淀期(约12小时)。在好氧反应完毕后，一般需要进行泥水分离。利用本池经过沉淀期而获得澄清的上清液作为出水。SBR法在沉淀期的扰动极少，所以沉淀效率较一般连续式沉淀池的为高。在沉淀期中，由于好氧微生物还要继续消耗水中的溶解氧，在没有足够的氧补充的情况下，系统的溶解氧在停止曝气后迅速下降到接近零的水平，便会使系统呈现出厌氧（缺氧）的特征。又由于系统在经历反应期的好氧状态后，继而转变为沉淀期的厌氧（缺氧）状态，如此构成的好氧-厌氧状态交替出现的运行方式，使得废水中能够同时存在大量的好氧微生物和兼性厌氧微生物21。因此，使得废水中的氨氮在好氧环境

28、中被好氧硝化菌迅速氧化成硝酸氮或亚硝酸氮，在接下来的厌氧(缺氧)环境中又被厌氧反硝化菌还原为氮气而从废水中逸出。而在沉淀初期进行排泥，则可通过排泥而去除在好氧状态下除磷菌吸附的大量磷。由此可见：交替出现的好氧-厌氧环境和系统中好氧微生物和兼性厌氧微生物的同时存在，使得SBR法工艺可以获得较高的除磷脱氮效果。(4)排水排泥期(约2小时)。排水排泥期为紧接沉淀期的操作过程，在沉淀后获得的泥水分离，上层清液作为出水排放，下层污泥在污泥浓度过高或有除磷要求时则应排泥。一般地，排水体积应为反应器容积的50%左右22。(5)闲置期(2小时左右)。闲置期作为恢复微生物活性的阶段而被设置，亦可在无进水的情况下

29、作闲置用。7.污泥浓缩池为了方便污泥的后续机械脱水处理，减小机械脱水中污泥的混凝剂用量以及机械脱水设备的容量，需对污泥进行浓缩处理，以降低污泥的含水率。本设计中采用连续性竖流式重力浓缩池，圆形钢筋混凝土结构，且不需刮泥机，以减少构筑物成本。8.污泥机械脱水及最终处置污泥机械脱水装置设在污泥脱水间内，脱水间为砖混结构，位于污泥浓缩池旁边。采用带式压滤脱水机处理污泥脱水。该类脱水机具有出泥含水率较低且稳定、耗能少、管理控制容易等特点。在进入压滤机之前投加适量聚丙烯酰胺（PAM）处理。污泥脱水后，制成污泥饼外运填埋处置，也可出售做农场肥料之用。3工艺构筑物的设计计算3.1格栅的设计格栅主要是用来拦截

30、废水中较大的麦壳等大粒径的悬浮物及漂浮物、细小的麦糟和酵母等，本设计设置中格栅一道，格栅图见附录1。1.格栅的间隙数的设计最大设计流量，m3/s；B栅条间隙，m，取0.02m；H栅前水深，m，取0.4m；V污水流经格栅的流速，一般取0.61.0m/s，本设计取0.9m/s；格栅安装倾角（），取50。m3/s条，取n=8条。2.格栅槽总宽度 B格栅槽宽度，m；S栅条宽度，m，取0.01m；b格栅净间隙，m，取中栅，0.02m；n格栅间隙数，n=8。m。3.过栅水头损失 h2过栅水头损失，m；h0计算水头损失，m；阻力系数，格栅断面取迎水面为锐边的矩形，故形状系数=2.42；g重力加速度，取9.8

31、1m/s2；k系数，格栅受污染物堵塞后，水头损失会增大，一般k=3；mm，（h2要求在0.080.15m）。4.栅后槽的总高度H栅后槽的总高度，m；h栅前水深，0.4m；h1格栅前渠道超高，一般取0.3m；h2格栅水头损失，0.09m。m5.格栅总长度L格栅总长度，m。L1进水渠道渐宽部位的长度，m；，其中B1为进水渠道宽度（m），取0.12 m，为进水渠道渐宽部位展开角度，（）；L2格栅槽与出水渠道连接处的渐宽部位的长度，一般取0.5L1；H1格栅前槽高，m。6.每日栅渣量W每日栅渣量，m3/d；最大设计流量，m3/d；W1单位体积污水栅渣量，m3/(1000m3污水)；一般取0.10.01

32、m3/(1000m3污水)，细栅取大值，粗栅取小值，本设计取0.75m3/(1000m3污水)；Kz污水流量总变化系数，其中Q为设计流量，L/s。，采用人工清渣。3.2调节池的设计设水力停留时间；设计流量；调节池有效容积；取池子高度，其中超高，则有效水深；池子面积；取池长为池宽的2倍，；则；调节池进水前端设置挡板，用来对污水进行导流，使废水中的污泥顺利停留在污泥斗内；池底坡度设为i=0.05，使池子后段的污泥能够顺坡度流入污泥斗，调节池图见附录2。3.3竖流式沉淀池的设计竖流式沉淀池具有排泥方便，管理简单，占地面积小等优点，并且适合小型污水处理厂，本设计中采用了2个竖流式沉淀池，沉淀池计算图见

33、附录3。1.中心管截面积与直径的计算f1中心管截面积，m2；Q1每组沉淀池最大设计流量，m3/d；V0中心管流速，m/s，取0.03m/s；d0中心管直径，m。2.中心管喇叭口到反射板之间的间隙高度的计算h3中心管喇叭口到反射板之间的间隙高度，m；v1间隙流出速度，m/s，取0.02m/s；d1喇叭口直径，m。3.沉淀池的面积和池径计算沉淀池面积，；表面水力负荷，取2.0；沉淀池面积（含中心管面积），；沉淀池直径，。4.沉淀部分有效水深沉淀部分有效水深，；表面水力负荷，取2.0；沉淀时间，一般在2.04.0内，取2.0。校核：，符合设计要求。5.校核集水槽出水堰负荷，符合要求。6.沉淀部分所需

34、容积沉淀部分所需容积（单池），；、分别为沉淀池进水和出水的悬浮固体物浓度，在此设计中的去除率为50%；污泥容重，当含水率95%以上时，取1000；污泥含水率，%，取95%；两次排泥的时间间隔，取2.0。7.圆截锥部分的容积计算圆截锥部分的容积，；污泥室圆截锥部分的高度，；圆截锥上部半径，；圆截锥下部半径，取0.4。8.沉淀池总高度的计算沉淀池总高度，；沉淀池超高，取0.3；中心管淹没深度（沉淀池有效深度），4.0；中心管喇叭口到反射板之间间隙高度，0.31；沉淀池缓冲高度，取0.3；污泥室圆截锥部分的高度，5.28。9.沉淀池污泥量的计算初次沉淀污泥量，；最大污水流量，5000； 悬浮物的去除

35、率，%，取50%； 进水悬浮物浓度，mg/L，取400 mg/L；污泥含水率，%，95%； 沉淀污泥密度，以1000计。 竖流式沉淀池图见附录4。10.污水提升泵的选型为保证后续处理设施的水压，在沉淀池前设污水提升泵；流量为208.3 ；依据调节池和竖流式沉淀池的计算，估算需要水泵的扬程约为，取12m。参照给水排水设计手册第11册-常用设备，选择型污水泵，其主要性能参数如表3-1：表3-1 6PWL型污水泵选型结果参数流量200400 m3/h扬程1612 m泵轴功率13.520 kW备注采用两台，一用一备污泥提升泵房平面尺寸为。3.4 UASB反应器设计本设计采用了4个UASB反应器，假设水

36、质是均匀的，单个反应器的设计流量为1250，设计参数见表3-2：表3-2 UASB反应器设计参数项目SS(mg/L)CODCr(mg/L)BOD5(mg/L)TN(mg/L)进水指标2001700120050去除率60%90%90%-出水指标80170120-1.反应区容积与尺寸反应区容积，；单池设计流量，取1250；进水有机物浓度，设计用CODCr的浓度；进水有机物容积负荷，经过类似工程对比取5.0。采用矩形反应池，UASB池的高度通常在4.06.0，本设计采用池高=4.2。池体截面积取池子宽B为7.2m；则长，取；实际表面积；实际表面水力负荷，符合设计要求。2.三相分离器的设计设计计算图见

37、附录3。(1)沉淀区三相分离器的沉淀区即为反应器的水平面积。作以下几点说明：1)沉淀区的表面水力负荷1.0；2)沉淀器斜壁的角度设为50，使污泥不致积聚，以尽快落入反应区内；3)进入沉淀区前，沉淀槽底缝隙流速2；4)总沉淀水深应该大于1.5；5)水力停留时间介于1.52.0。(2)回流缝设计设上、下三角形集气罩斜面水平夹角=55；取保护高度上三角形顶水深下三角形集气罩的垂直高度下三角形集气罩底的宽度下三角形集气罩之间缝隙，其中为单元三相分离器宽度，取。下三角形集气罩之间缝隙中上升流速的计算：缝隙总面积下三角形集气罩之间缝隙中上升流速反应器三相分离器的单元数，取6个。，符合要求。上三角形集气罩回

38、流缝中流速的计算：设上三角形集气罩回流缝宽度缝隙总面积，符合设计要求。由图得出，则取上三角形集气罩的高根据上述计算，已知上三角形集气罩顶水深为，则上下三角形集气罩在反应器中的位置已经确定。校核气液分离的条件是否符合要求：气泡上升的速度与其直径、水温、液体和气体的密度、废水的粘滞系数等因素有关。当气泡直径很小时，在气泡周围的水流呈层流状态，这时候的气泡上升速度可用Stokes公式计算。气泡上升的速度，；气泡直径，设；废水的密度，常温下取；沼气密度，常温下取；重力加速度，取；碰撞系数，取0.95；废水的动力粘滞系数，其中为废水运动粘滞系数，按净水取值为，由于废水的动力粘滞系数较净水的要大，所以取。

39、依照前面的计算结果有：满足，则可以脱除直径0.01的气泡。3.进水配水系统的设计采用穿孔管配水，每个反应器设置10根，直径150mm，长7.2m，每根管之间的中心距离为1.6m，配水孔径采用15mm，孔距1.6m。每个孔的服务面积，孔径口向下，穿孔管距离反应池底0.21m，每个反应器40个出水孔，采用连续进水，孔的水流速设为。4.出水系统的设计每个单元三相分离器设一个出水槽，共6个，基本保持出水均匀；出水槽宽为，槽高。5.排泥、产气系统的设计(1)每日沼气产量以每除去1产生为据；日产沼气量的容重，取1.70；的去除率，90%；单位去除量时产沼气量，0.5；最大总设计流量，取5000。(2)沼气

40、管道的设计沼气管道一般采用防腐不锈钢管或塑钢复合管，本设计采用塑钢复合管。根据三相分离器的特点，每一个集气罩分别引一根出气管。设沼气流速为；沼气管道直径，取管道。由于UASB反应器采用闭式，出水管须通过水封，以防止漏气和确保厌氧条件，同时调整和稳定气体压力。本设计选用D=500mm的水封罐。水封高度 集气罩内的压力水头，取1.0m；沼气柜的压力水头，取0.4m；则；取水封罐高度，其中超高为0.4m。在水封罐上设有一根进水管，一根放空管。另在外面设一液位计，观察罐内水位情况。沼气出气管采用，与本厂区的沼气利用系统管道对接。(3)产泥量计算设污泥产率为0.1；产生的悬浮固体；每日产泥量污泥含水率，

41、%，取95；污泥密度，以计。每日的总排泥量为15.3，则每个反应器的产泥为3.83。6.UASB图见附录5。3.5配水井的设计在UASB反应器与SBR反应池之间设置1个配水井，以满足SBR池子在闲置期间工艺水的贮存，配水井采用埋地式。设水力停留时间；设计流量；调节池有效容积；取池子高度，其中超高，则有效水深；池子面积；取正方形池子， 则边长。为了保证污水顺利流入SBR池，加设污水提升泵，水泵设置在池底，参照给水排水设计手册第11册-常用设备，选择150QW180-9型潜水排污泵，其主要性能参数如表3-3：表3-3 150QW180-9型潜水排污泵选型结果流量233.9 m3/h扬程5.9 m泵

42、轴功率7.5kW备注一用一备3.6 SBR反应池的设计SBR池分5个阶段：，本设计采用2个SBR池，经过UASB反应器后，废水中的有机物浓度已经大大降低，SS也很小。单个反应池的设计流量为2500m3/d，其设计参数见表3-4：表3-4 SBR设计水质及处理效率项目SS(mg/L)CODCr(mg/L)BOD5(mg/L)TN(mg/L)进水指标8017012050去除率50%70%85%80%出水指标405118101.曝气时间的计算曝气时间，；进水平均，取120；污泥负荷，取0.2；排水比，取；曝气池内浓度，取3000。2.沉淀时间的计算活性污泥界面的初期沉淀速度，；水温，。当水温为10时

43、，当水温为25时，沉淀时间，；反应器水深，一般为46，取6.0；安全高度，取0.5。当水温为10时，；当水温为25时，；在此，取；排水后的警戒高度为。3.周期数的计算周期时间，；曝气时间，；沉淀时间，；排水排泥时间，取2.0；反应器个数，取2个。周期数，取，；4.各部分时间确定进水时间。对其他过程时间进行取整得：曝气时间；沉淀时间；排水时间；闲置时间。5.反应器容积与尺寸的计算反应器容积；反应器截面积；高峰时流量的安全容积以最大流量的4倍计算，最大的小时变化容积；峰值水平设池宽与长比为；则，6.需氧量需氧量(AOR)按去除需要计算，反应器进水浓度，取120；反应器出水浓度，取18。7.曝气装置

44、的计算供氧能力每小时需氧量，；清水在20时氧气的饱和浓度，取9.17；曝气装置水深修正系数，取1.19；混合液的温度，取25；混合液的，取1.0；的修正系数，高负荷时取0.83，低负荷时取0.93，本设计取0.93；氧气饱和温度修正系数，高负荷时取0.95，低负荷时取0.97，本设计取0.97。设曝气头距离池底0.2；设氧的利用率，则空气离开反应器时氧的百分浓度曝气阶段曝气修正系数每池供氧量；曝气阶段应供给的氧量为曝气设鼓风机，鼓风机房的平面尺寸为8.0m8.0m，层高4.0m。8.供风量参照给水排水设计手册第11册-常用设备选择长沙鼓风机长产的SD型罗茨鼓风机（见表3-5）。表3-5 SD型

45、罗茨鼓风机选型结果型号风量电动机功率备注采用三台，两用一备9.污泥量污泥干固体量，；反应池进水SS浓度，取80；污泥干固体产率系数，低负荷的SBR池取0.75。设污泥的含水率为95%，则排泥量10.SBR反应池图见附录6。 3.6污泥处置系统设计1.污泥浓缩池依据前述计算，总污泥量；污泥含水率；污泥为混合污泥时，浓缩池固体负荷一般为2580，本设计取=75=；污泥浓缩时间；设计污泥总量取；污泥浓缩后污泥含水率；浓缩后污泥体积；(1)浓缩池直径设计采用圆形污泥重力浓缩池，其断面横断面积（）满足，式中：入流时污泥浓度，；、分别为沉淀池、UASB和SBR反应器污泥干固体重，横断面积直径，直径合适。(

46、2)池子高度设水力停留时间(HRT)=24；有效高度；池子超高；缓冲区高度；则池壁高(3)污泥斗设污泥斗下锥半径，污泥倾角50；则污泥斗高度污泥斗容积(4)总高度(5)污泥泵的选型污泥流量为 ；需要泵的扬程大约为；参照给水排水设计手册第11册-常用设备选择型污泥泵，其主要性能参数见表3-6：表3-6 污泥泵选型结果流量2545m3/h扬程5.83.0m泵轴功率备注采用两台，一用一备2污泥脱水间(1)基本计算污泥浓缩后的体积；压滤时间；设计污泥量设压滤后污泥含水率；压滤后污泥体积；污泥脱水间的平面尺寸为16.0m9.0m，高4.5m；加药间的平面尺寸为8.0m8.0m，高4.0m。(2)带式污泥

47、压滤机的选型：带式压滤机是一种连续运转的固液分离设备，污泥经絮凝、低真空(重力)脱水、低压脱水、高压脱水、滤饼随滤布运行到卸料辊时被卸落。处理量为；原污泥含水率为；处理后要求达到的污泥含水量为；参照给水排水设计手册第11册-常用设备选择型号为带式压滤机，产自沈阳矿山机械厂，其主要的性能参数见表3-7：表3-7 带式压滤机主要性能参数项目处理量(m3/h)滤带线速度(m/min)给料污泥含率滤饼水分电机功率(kW)外形尺寸(mm)长宽高重量(kg)参数3.54.50.58.03.048753.污泥浓缩池图见附录7。3.7工艺流程高程说明为了使污水能在处理构筑物间通畅流动，保证处理厂正常运行，在进

48、行平面布置的同时，必须进行高程布置，以确定各处理构筑物及连接管渠的高程。在整个污水处理过程中，应尽可能地使污水和污泥为重力流。在多数情况下，污泥一般需要抽升。本设计主要是利用构筑物的安装和建筑高度落差，使污水和污泥在各构筑物与管道间形成自流，达到消除管道的水头损失的目的，使其流动顺畅。1.污水处理部分高程及水头损失计算(1)基准面设地面高程为0.0m，取进水水位-0.5m，出水高程为-0.2m。参照污水处理构筑物设计与计算相关的内容，结合本设计中管道布置的情况，取构筑物之间的管道最大水头损失为0.5m。(2)SBR反应池预设埋入地下深度为4.0m，则池底标高为-4.0m；有效高度为2.0m，故

49、水面标高为2.0m，大于管道损失(0.5m)；超高为0.5m。(3)配水井配水井设置为埋地式，埋地深度为4.0m，则池底标高为-4.0m，超高为0.5m，则池顶标高为0.5m。潜水排污泵的扬程为5.9m。(4)UASB反应器设其为地面式构筑物，池底标高为0.0m；高4.2m，安全超高为0.5m，则水面标高为3.7m，出水堰标高3.7m，大于SBR反应器水头损失（参照曝气池污水跌水入池的情况，设为2.5m）和管道水头损失(0.5m)之和。(5)竖流式沉淀池沉淀池预埋地底下5.9m，池底标高为-5.9m；水面标高为4.0m，出水堰水面标高为3.8m，大于UASB反应器水头损失（参照装有固定布水器的

50、生物滤池进行计算，设为2.5m）和管道水头损失之和。超高为0.5m，所以池顶标高为4.3m。(6)污泥提升泵房泵房总高4.0m，建造时候预埋1m地下深度，地面上标高3.0m；泵扬程为1612m，后续各构筑物及其管道的水头损失为，足够消除水头损失。(7)调节池采取地埋式，有效水深为5.5m，则池底标高为-5.5m。调节池的水头损失参照平流式沉淀池计算，设为0.3m。(8)格栅设格栅水头损失为0.1m。2.污泥处理系统高程及管路损失估算(1)污泥浓缩池污泥浓缩池埋地深4.31m，故池底标高为-4.31m；UASB反应器和SBR反应池的埋地深度小于浓缩池的埋地深度，具有一定的自流性，但是竖流式沉淀池

51、地底埋深为5.9m，大于浓缩池的埋地深度，考虑到污泥在管道中的沿程阻力较大，在进入污泥浓缩池前加上污泥泵来提升压力。污泥泵的扬程为5.83.0m。(2)加药间和污泥脱水机房加药间利用自身加药设备实现加药；污泥脱水机房采用的是地面式建筑，其前面用污泥泵进行加压（污泥泵的扬程为5.83.0m），实现污泥在管道内的流动。3.工艺流程的高程图见附录8。3.8平面布置说明1.处理构筑物是污水处理厂的主体建筑物，在对它们进行平面布置时，应根据各构筑物的功能和水力要求结合当地地形地质条件，确定它们在厂区内的平面布置应考虑：(1)连接各处理构筑物之间管道应直通，应尽量避免迂回曲折，造成管理不便。(2)土方量做

52、到基本平衡，避免劣质土壤地段。(3)在各处理构筑物之间应保持一定间距，以满足放工要求，一般间距要求2m，如有特殊要求构筑物其间距按有关规定执行。(4)各处理构筑物之间在平面上应尽量紧凑，在减少占地面积。(5)厂区管线布置主要有污水管、污泥管、沼气管等管线。2.污水处理厂的辅助建筑物有泵房、鼓风机房、办公室、水质分析化验室，变电所等，其建筑面积按具体情况而定，辅助建筑物之间往返距离应短而方便，安全，配电所应设于耗电量大的构筑物附近，化验室应远离机器间和污泥干化场，以保证良好的工作条件，化验室应与处理构筑物保持适当距离，并应位于处理构筑物夏季主风向所在的上风处。整个处理区域规划在的范围内，在污水厂内主干道应尽量方便运输，主干道宽约5m，次干道宽34m，人行道宽0.5m1.5m，并设有一定的绿化面积。3.平面布置图见附录9。4 结论本毕业设计主要是针对具体的啤酒废水进行处理工艺设计，完成了工艺流程中各个构筑物的设计计算和图纸的绘制。采用的工艺结合了厌氧和好氧工艺各自的特点，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，处理流程简洁，好氧处理阶段的有机物量含量低，降低了好氧处理阶段的曝气能耗和剩余污泥产量，减少了整个废水处理过程的费用，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，可回收利用每天产生的沼气。从目前国