啤酒废水处理工艺.pdf

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1、I/38 摘要 随着人民生活水平的不断提高，我国的啤酒工业发展迅速，啤酒产量有了较大幅度的增长，已成为世界五大啤酒生产国之一。至目前为止全国啤酒年产量超过 2500 万吨，居世界首位。啤酒废水中有机物含量较高，如直接排放，既污染环境又降低啤酒工业的原料利用率，为此，许多学者和厂家对啤酒废水的处理和利用技术进行研究，对几种常见的处理利用技术进行了比较，得出结论：单一的处理和利用技术不能从根本上解决啤酒废水的污染问题，只有将多种技术结合使用，才能达到经济效益和环境效益的统一。此外啤酒废水中BOD5/CODcr值高，在 50及以上，非常有利于生化处理。同时生化处理与物理法、化学法相比较；一是处理工艺

2、比较成熟；二是处理效率高，CODcr、BOD5去除率高，一般可达 8090以上；三是处理成本低（运行费用省）；经过对各种处理工艺的对比，最终选择 UASB+CAST工艺作为处理工艺。该处理工艺具有结构紧凑简洁，运行控制灵活，抗冲击负荷，污泥量小等特点，实践表明该组合工艺处理性能可靠，投资少，运行管理简单的特点。为啤酒工业废水处理提供了一条可行途径。具有良好的经济效益、环境效益和社会效益。关键词：啤酒废水，UASB,CAST II/38 Abstract With the continuous improvement of living standards,Chinas beer industr

3、y is developing rapidly,beer production has increased greatly,has bee one of the worlds five largest producer of beer.So far the national beer output more than 25000000 tons,ranking first in the world.The organic matter content in beer wastewater is high,such as direct emissions,not only pollute the

4、 environment but also reduce the beer industry raw material utilization ratio,therefore,for many scholars and manufacturers of beer wastewater treatment and utilization of technology,several mon treatment and utilization technology are pared,the conclusion:technology can not solve the processing and

5、 utilization of single beer wastewater pollution problem fundamentally,only the bination of various techniques,in order to achieve the unity of economic benefits and environmental benefits.In addition,the value of BOD5/CODcr of brewery wastewater is high,in the 50%and above,is very conducive to bioc

6、hemical treatment.At the same time,biochemical treatment and physical method,chemical method are pared;one is processing technology more mature;two is the high treatment efficiency,high removal rate of CODcr,BOD5,generally up to 80%90%;three is the low processing cost(cost);after paring the various

7、treatment processes,the final selection of UASB+CAST technology as a process.This process has a pact and simple structure,flexible control,shock resistance,small amount of sludge characteristics,practice shows that the bined process of reliable performance,low investment,simple operation and managem

8、ent characteristics.Provides a feasible way for beer industrial wastewater treatment.With good economic benefits,environmental benefits and social benefits.Keywords:beer wastewater,UASB,CAST III/38 目录 1.绪论.1 2.设计资料.2 2.1 原始数据 2 2.2 气象资料.2 3.工艺的比较及选择.3 3.1 啤酒废水处理工艺 3 3.1.1 酸化SBR 法处理啤酒废水.3 3.1.2 UASB

9、好氧接触氧化工艺处理啤酒废水.4 3.1.3 新型接触氧化法处理啤酒废水.4 3.1.4 生物接触氧化法处理啤酒废水.4 3.1.5 内循环 UASB 反应器氧化沟工艺处理啤酒废水.6 3.1.6 UASB+SBR 法处理啤酒废水.6 3.2 本设计工艺的选择及流程 7 4.各处理构筑物的设计与计算.9 4.1 格栅的设计计算.9 4.1.1 设计参数.9 4.1.2 设计计算.9 4.2 调节池的设计计算.12 4.2.1 设计参数.12 4.2.2 设计计算.12 4.3 UASB 反应器的设计计算.13 4.3.1 设计参数.13 4.3.2 设计计算.13 4.4 CAST 池设计计算

10、.19 4.4.1 设计参数.19 4.4.2 设计计算.19 4.5 污泥浓缩池的设计计算.22 4.5.1 设计参数.23 4.5.2 设计计算.23 4.6 污泥脱水.24 5.污水处理站布置.25 5.1 污水处理厂平面布置.25 5.1.1 污水处理站设施组成.25 5.1.2 平面布置原则.25 5.1.3 平面布置.26 5.2 污水处理站高程布置 28 5.2.1 高程布置原则.28 5.2.2 污水处理构筑物高程布置.28 5.2.3 污泥处理构筑物高程布置.29 5.3 污水泵站工艺设计.30 5.3.1 设计依据.30 IV/38 5.3.2 污水泵机组的选择.30 结论

11、.32 参考文献.33 致谢.34 1/38 1.绪论 水是生命之源，是人类赖以生存和发展的物质基础，是不可替代的宝贵资源。我国却是一个水资源十分短缺的国家，人均水资源占有量仅为世界平均水平的四分之一，严重制约着我国社会主义经济的发展。经济的腾飞是以环境的代价为前提的。随着近代我国社会主义经济的腾飞，社会主义工业呈现飞速发展，水资源污染尤其是工业废水污染也严重恶化。工业废水的污染以其污染大、污染物浓度高、废水排放量大、废水中含有多种有毒有害物质、废水成分复杂以及水量变化大等特点而成为目前我们所面临的主要问题。随着经济的快速发展，人民生活水平的提高，餐饮娱乐行业发展迅速，带动着我国啤酒产业的迅猛

12、发展，其产量逐年上升，同时，也向环境中排放了大量的有机废水，每生产 1 t 啤酒约需要 10 30 t 新鲜水，相应地产生 1020 t 废水1。啤酒废水主要来自麦芽车间（浸麦废水），糖化车间（糖化，过滤洗涤废水），发酵车间（发酵罐洗涤，过滤洗涤废水），灌装车间（洗瓶，灭菌废水及瓶子破碎流出的啤酒）以及生产用冷却废水等。由于这种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，还能促使水底沉积化合物的厌氧分解，产生臭气，恶化水质1。另外，上述成分多来自啤酒生产原料，弃之不用不仅造成资源的巨大浪费，也降低了啤酒生产

13、的原料利用率，因此，在粮食缺乏，水和资源供应紧 X 的今天，如何既有效地处理啤酒废水又充分利用其中的有用资源，已成为环境保护的一项重要研究内容。目前，国内外啤酒废水处理技术有了迅速的发展，常常采用以生化为主，生化与物化相结合的处理工艺。主要采用的生化处理方法有以下三种：直接采用好氧处理工艺；水解酸化，再加上后续处理工艺；采用 UASB 反应器进行厌氧处理，在进行后续好氧处理2。2/38 2.设计资料 从啤酒的生产工艺可以看出，啤酒废水主要来源是：低浓度的浸麦水和洗瓶水及高浓度的糖化废水和发酵废水。所以，易对高浓度废水和低浓度废水进行分质处理。本废水处理工程只对高浓度啤酒废水进行设计。2.1 原

14、始数据 处理站的地面标高为+0.000m，河流的最高水平面标高为-1.5，多年平均水位-2.0m；处理站全年主导风向为东北风；本废水处理工程设计水量为 4000m3/d,处理水质执行污水综合排放标准（GB8978 1996）啤酒工业二级排放标准，设计进水水质和出水水质见表 2.1。表 2.1 设计进出水水质 2.2 气象资料 气温：年平均 14.4 夏季平均 29 冬季平均-4.5 历年最高 39.7 历年最低-16.3 降雨量 年平均 560mm,日最大 250mm 相对湿度 历年平均 65%历年最大 70%历年最小 58%主导风向 冬季：偏西北为主 夏季：偏东北为主 水质指标 CODcr/

15、(mg/L)BOD5/(mg/L)SS/(mg/L)PH 值 进 水 4800 2500 2000 57 出 水 150 30 150 69 3/38 3.工艺的比较及选择 3.1 啤酒废水处理工艺 啤酒废水含有许多有机的物质，这些有机物浓度较高，虽然无毒，但易于腐败，排入水体要消耗大量的溶解氧，对水体环境造成严重危害。啤酒废水的特点之一是 BOD/COD 值高，一般在50及以上，非常有利于生化处理，同时生化处理与普通物化发、化学法相比较：一是处理工艺比较成熟；二是处理效率高，COD、BOD 除去率高，一般可达80-90以上；三是处理成本低（运行费用省）。因此生物处理在啤酒废水处理中，得到了充

16、分重视和广泛采用。现把目前啤酒废水处理中相对比较成熟的生物处理工艺，经行一些阐述和比较：3.1.1 酸化SBR 法处理啤酒废水3 此方法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、控制条件要求高的甲烷发酵阶段，将反应控制在酸化阶段，这样较之全过程的厌氧反应具有以下优点：（1）由于反应控制在水解、酸化阶段反应迅速，故水解池体积小；（2）不需要收集产生的沼气，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，有利于微生物对基质的摄取，在微生物

17、的代谢过程中减少了一个重要环节，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，最高达 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下列要求：（1）酸化SBR 法处理中高浓度啤酒废废水，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，

18、最佳碱度 X 围是 500750mg/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。4/38 3.1.2 UASB 好氧接触氧化工艺处理啤酒废水4 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低、运行稳定、出

19、水水质好，有效地降低了好氧生化单元的处理负荷和运行能耗(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

20、 97.3%98%，该工艺非常适合在啤酒废水处理中推广应用。3.1.3 新型接触氧化法处理啤酒废水 此方法处理过程为：废水首先通过微滤机去除大部分悬浮物，出水进入调节池，然后中提升泵打入 VTBR 反应器中进行生化处理，通过风机强制供风使废水与填料接触，维持生化反应的需氧量，VTBR 反应器出水进入沉淀器，去除一部分脱落的生物膜以减轻气浮设备的处理负荷，之后流人气浮设备去除剩余的生物膜，污泥及浮渣送往污泥池浓缩后脱水。该处理工艺有以下主要特点：VTBR 反应器由废旧酒精罐改造而成，节省了投资。与钢筋混凝土结构相比，具有一次性投资低，运行稳定，处理效果好等特点。冬季运行时，在 VTBR 反应器外

21、部加了一层保温材料，使罐中始终保持较高的温度，提高了生物的活性。因 VTBR 反应器高达 10m 左右，水深大，所选用风机为高压风机，风压为 98kPa，N75kw，耗电量大。3.1.4 生物接触氧化法处理啤酒废水 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。然而，如果由于某些构筑物的构造设计考虑不周会影响运行效果，致使

22、出水水质不理想，使生物接触氧化池的出水(静沉 30 min 的澄清液)COD 为 500600 mg/L，经混凝气浮处理后出水COD5/38 仍高达 300 mg/L，远高于排放要求(150 mg/L)。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

23、、稳定、有效地运行，其出水COD 也从 11001200 mg/L 降至 900 1000mg/L，收到了较好的效果。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

24、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。改为多点进水并经过一段时间的稳定运行后，生物接触氧化池的出水(30 min 的澄清液)COD 为 200300 mg/L。再经混凝气浮工序处理后最终出水COD150 mg/L(一般在 130 mg/L)，达到了排放要求。（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。经研究、分析、验证发现这是由于负荷波动或

25、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 X 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，若水温适宜则 23 d 后生物膜就可恢复正常。因此当采用此工艺处理啤酒

26、废水时要遵循下列要求：采用水解酸化作为预处理工序时应考虑悬浮物去除措施。采用推流式生物接触氧化池时，为避免前6/38 端有机物负荷过高可采用多点进水。应严格控制溶解氧浓度，供氧不足会造成生物膜大 X 围脱落，导致运行失败5。3.1.5 内循环 UASB 反应器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

27、要求不象好氧微生物那么宽，最佳pH 为 6.57.8，最佳温度为 3540，而本工程的啤酒废水水质超出了这个X 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。内循环 UASB 技术是在普通 UASB 技术的基础上增加一套内循环系统，它包括回流水池及回流水泵。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

28、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 60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：实践证明，采用内循环 UASB 反应器氧化沟工艺处理啤酒废水是可行的，其运行结果表明 COD 总去除率高达 95以上。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。3.1.6 UASB+SBR 法处理啤酒废水 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

29、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 去除 COD 达 7500 kg/d，以沼气产率为0.5m3/kgCOD计算，UASB 产气量为 3500m3/d(甲烷含量为 55%65%)。

30、沼气的热值约为 22680kJ/m3，煤的热值为 21000 kJ/t 计算，则 1m3 沼气的热值相当于 1 kg原煤，这样可节煤约 4 t/d 左右，年收益约为 39.6 万元。7/38 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

31、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

32、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。3.2 本设计工艺的选择及流程 通过以上的比较可以看出UASB+SBR法处理啤酒废水比较合理。此设计选用SBR的改进型工艺CAST工艺。CAST法是利用不同微生物在不同负荷条件下，增殖速度差异和废水生物脱氮除磷机理，将生物选择器与传统的SBR反应器相结合的产物。CAST反应池的运行工序可分为进水-曝气器

33、、沉淀期、滗水期和闲置期，在进水-曝气器完成生物降解过程，在沉淀期和滗水期完成固液分离过程。CAST工艺与传统的SBR法相比，CAST工艺主要具有以下特点:设有生物选择器和具有污泥回流系统在工艺过程中不设缺氧混合阶段的条件下，高效地进行硝化和反硝化，从而达到深度去除氮的目的。生物除磷。在曝气阶段完成磷的吸收过程，在生物选择区中或在非曝气阶段完成磷的释放过程。CAST工艺的优点：工艺流程简单，土建和设备投资较低；运行灵活，能有效的缓冲进水水质和水量的波动；在进行生物脱氮除磷操作时，整个工艺的运行得到了良好的控制，处理后的出水水质尤其是脱氮除磷的效果显著，优于普通活性 8/38 污泥法；运行简单，

34、无需进行大量的污泥回流和内回流，剩余污泥可直接进行浓缩和脱水6。使用UASB反应器具有以下优点：（1）沉降性能良好，不设沉淀池，无需污泥回流。（2）不填载体，构造简单节省造价。（3）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。（4）污泥浓度和有机负荷高，停留时间短。本高浓度啤酒废水采用的处理工艺流程如下图所示：废水 上清液 滤液回流 图3.1 UASBCAST 处理工艺流程图 格栅 调节池 提升泵 UASB 反应器 CAST 池 出水 风机 污泥泵房 污泥浓缩池 污泥脱水间 泥饼外运 9/38 4.各处理构筑物的设计与计算 4.1 格栅的设计计算7 格栅安装在废水渠道、集水井的

35、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，可以减轻后续构筑物的处理负荷。4.1.1 设计参数 取中格栅；栅条间隙 b=20mm；栅前水深 h=0.5m；过栅流速 v=0.6m/s；安装倾角=60；设计流量 Q=4000m3/d=0.046m3/s,最大设计流量 Qmax=0.0461.2=0.055m3/s 4.1.2 设计计算 栅条间隙数（n）maxsinQanbhv 式（4.1）式中：Q-设计流量，m3/s-格栅倾角，度 b-栅条间隙，m h-栅前水深，m v-过栅流速，m/s 由式（4.1）得：53.86.05.002.060sin055.00n 取 n=9 条

36、栅槽有效宽度(B)bnnSB)1(式（4.2）式中：S-栅条宽度，m n-格栅间隙数 b-栅条间隙，m 设计中采用圆形栅条，取 S=20mm 由式（4.2）得：mB34.0902.0)19(02.0 进水渠道渐宽部分长度(L1)10/38 1112 tgaBBL 式（4.3）式中：B-栅槽宽度，m B1-进水渠道宽度，m a1-进水渠展开角度 设进水渠宽 B1=0.20m,其渐宽部分展开角度1=20(进水渠道内的流速为0.55m/s)由式（4.3）得:mtgL20.020220.034.001 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度（L2）mLL1.020.05.05.012 过栅水头损失（h2）

37、02hkh 式（4.4）sin220gvh 式（4.5）式中：h2-过栅水头损失，m h0-计算水头损失，m-阻力系数 g-重力加速度 k-系数，一般采用 k=3 取 k=3，形状系数=1.79，则 由式（4.4）和式（4.5)得:mh085.060sin8.926.002.002.079.1302342 栅槽总高度(H)取栅前渠道超高 h1=0.3m 栅前槽高 H1=h+h1=0.8m 则总高度 H=h+h1+h2=0.5+0.3+0.085 11/38 =0.885m 栅槽总长度(L)L=L1+L2+0.5+1.0+tgH1 =0.20+0.10+0.5+1.0+608.0tg =2.26

38、m 每日栅渣量(W)10008640021KWQW 式（4.6）式中：Q-设计流量，m3/s W1-栅渣量(m3/103m3污水)，取 0.10.01,粗格栅取小值，细格栅取大值 取 W1=0.06m3/(m3/103m3污水)，K2=1.2 由式（4.6)得 10002.18640006.0055.0W =0.24m3/d 0.2m3/d 所以宜采用机械清渣。格栅选择 选择 HF400 型回转式格栅除污机，技术参数见表 4.1 表 4.1 HF400 型回转式格栅除污机技术参数 设备宽度/mm 400 功率/kW 0.75 过栅流速/(m/s)0.51.0 安装角度 600 有效间隙/mm

39、20 12/38 H1hh2h1h1hHB1B11B150010002H1tg图2.1 格栅设计计算草图 图 4.1 格栅设计计算草图 4.2 调节池的设计计算 调节池是用来均衡调节污水水量、水质、水温的变化，降低对生物处理设施的冲击，为使调节池出水水质均匀，防止污染物沉淀，调节池内宜设置搅拌、混合装置。由于啤酒废水中悬浮物(ss)浓度较高，此调节池也兼具有沉淀池的作用，该池设计有沉淀池的泥斗，有足够的水力停留时间，保证后续处理构筑物能连续运行。4.2.1 设计参数 水力停留时间 T=8h；设计流量 Q=4000m3/d=166.7m3/h=0.046m3/s，调节沉淀池进出水水质指标如下表所

40、示：表 4.2 调节沉淀池进出水水质指标 水质指标 COD BOD SS 进水水质(mg/l)4800 2500 2000 去除率（%）10 10 60 出水水质(mg/l)4320 2250 800 4.2.2 设计计算 池有效容积：V=QT=166.78=1333.6m3 调节池尺寸：取池总高 H=5.5m,其中超高 0.5m,有效水深 h=5m,则池面积 A=V/h=1333.6/5=267 池长取 L=19m,池宽 B=14m,则池子的总尺寸为 13/38 LBH=19m14m5.5m 调节池的搅拌机 使废水混合均匀，调节池下设潜水搅拌机，选型 670Q7.5-J 1 台。4.3 UA

41、SB 反应器的设计计算 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、效率高的厌氧反应器。UASB 反应器包括以下几个部分：进水和配水系统、反应器主体和三相分离器，同时还包括沼气收集和利用系统。三相分离器是 UASB 反应器中最重要的部件，它安装在反应器的顶部并将反应器分为下部的反应区和上部的沉淀区。UASB 反应器不设立任何搅拌的装置，简化了工艺，减少了运行费用。4.3.1 设计参数 参数选取 设计参数选取如下：容积负荷（Nv）5kgCOD/(m3d)；污泥产率0.1kgMLSS/kgCOD；产气率0.5m3/kgCOD 8。设计水质（见下表）：表 4.3 UASB

42、反应器进出水水质指标 水质指标 COD BOD SS 进水水质(mg/l)4320 2250 800 去除率（%）80 90 60 出水水质(mg/l)864 225 320 设计水量 Q=4000m3/d=166.7m3/h=0.046m3/s 4.3.2 设计计算 反应器容积计算 UASB 有效容积：30m3456532.44000vNSQV有效式（4.7）将 UASB 设计成圆形池子，布水均匀，处理效果好 取水力负荷 q0.8m3/(m2h)则24.2088.07.166mqQA mAVh6.164.2083456 采用 5 座相同的 UASB 反应器 则 217.4154.2085mA

43、A 14/38 mAD3.714.37.41441,取 D=8m 则实际横截面积为 222224.50814.34141mDA 实际表面水力负荷为 66.024.5057.1661AQq1.0 符合设计要求 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 36 个布水点(1)参数 每个池子流量：166.7/5=33.34m3/h(2)设计计算 布水系统设计计算草图见下图 4.2：图 4.2 UASB 布水系统设计计算草图 圆环直径计算：每个孔口服务面积为:15/38 2240.136/41mDa，a 在 13m2之间，符合设计要求 可设 3 个圆环，最里面的圆环设6 个孔口，

44、中间设 12 个，最外围设 18 个孔口 1)内圈 6 个孔口设计 服务面积：1S61.40=8.40m2 折合为服务圆的直径为:mS3.314.34.8441 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 6 个孔口，则圆的直径计算如下：121214Sd，则mSd3.214.34.82211 2)中圈 12 个孔口设计 服务面积：S2=121.40=16.8m2 折合成服务圆直径为：mSS67.514.38.164.84421 中间圆环直径计算如下：222221)67.5(41Sd 则 d2=4.63m 3)外圈 18 个孔口设计 服务面积：S3=181.4=25.2m2 折

45、合成服务圈直径为：mSSS01.8)(4321 外圆环的直径 d3计算如下：323221)01.8(41Sd 则 d36.94m 三相分离器设计 三相分离器设计计算草图见图4.3。(1)设计说明 三相分离器要具有气、液、固三相分离的功能。三相分离器的设计主要包括沉淀区、回流缝、气液分离器的设计。(2)沉淀区的设计 三相分离器的沉淀区的设计同二次沉淀池的设计相同，主要是考虑沉淀区的面积和水深，面积根据废水量和表面负荷率决定。由于沉淀区的厌氧污泥及有机物还可以发生一定的生化反应产生少量气体，16/38 这对固液分离不利，故设计时应满足以下要求：图 4.3 UASB 三相分离器设计计算草图 1）沉淀

46、区水力表面负荷1.0m/h；2）沉淀器斜壁角度设为 50,使污泥不致积聚，尽快落入反应区内；3）进入沉淀区前，沉淀槽底逢隙的流速2m/h；4）总沉淀水深应1.5m；5）水力停留时间介于 1.52h。如果以上条件均能满足，则可达到良好的分离效果9。沉淀器（集气罩）斜壁倾角50 沉淀区面积为：22224.50814.34141mDA 式（4.8）表面水力负荷为：66.024.5057.1665AQq1.0，符合设计要求。(3)回流缝设计 取 h1=0.3m,h2=0.6m,h3=2.0m 如图 4-3 所示：tghb/31 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；17

47、/38 h3-下三角集气罩的垂直高度，m;mtgb68.1500.21b2=8-21.68=4.64m 下三角集气罩之间的污泥回流逢中混合液的上升流速 V1可用下式计算：V1=Q1/S1 式中：Q1-反应器中废水流量，m3/h；S1-下三角形集气罩回流逢面积，m2；hmV/97.14/64.45/7.16621 V12m/h,符合设计要求 上三角形集气罩之间回流逢中流速(V2)可用下式计算：V2=Q1/S2，式中：Q1-反应器中废水流量，m3/h；S2-上三角形集气罩回流逢之面积，m2；取回流逢宽 CD=1.0m,上集气罩下底宽 CF=5.0m 则 DH=CDsin50=0.77m DE=2D

48、H+CF=20.77+5.0=6.54m 2S=(CF+DE)CD/2=18.13m2 则 hmSQV/84.113.185/7.166212 V1净水的,故取=0.02g/cms 由斯托克斯公式可得气体上升速度为：2118dgVgb 式（4.9）=hmscm/58.9/266.001.0102.103.102.01898195.023 Va=V2=1.84m/h 则：baVV=21.584.158.9,BCAB=15.530.056.1 baVV BCAB,故满足设计要求。出水系统设计 采用锯齿形出水槽，槽宽0.3m,槽高 0.3m。排泥系统设计 产泥量为：X=43200.800.14000

49、10-3=1382.4kgMLSS/d 每日产泥量 1382.4kgMLSS/d，每个 UASB 日产泥量 276.48kgMLSS/d，可每天排泥一次。设污泥含水率为98%，当含水率95%，取31000/skg m，则 污泥产量 dmPXQss/12.69%98110004.138213 式（4.10）单池排泥量 dmWsi/28.17412.693 19/38 产气量计算 每日产气量：43200.800.5400010-3=6912m3/d 4.4 CAST 池设计计算 CAST 法是利用不同微生物在不同负荷条件下，增殖速度差异和废水生物脱氮除磷机理，将生物选择器与传统的 SBR 反应器相

50、结合的产物。CAST 工艺是 SBR 工艺的发展，由预反应区和主反应区组成。预反应区控制在缺氧状态，因此提高了对难降解有机物的去除效果，与传统的活性污泥法相比，有以下优点：占地面积小，投资较低；有机物去除率高，出水水质好，具有脱氮除磷的功能；运行可靠，不易发生污泥膨胀；运行费用省。CAST 反应池的运行工序可分为进水-曝气期、沉淀期、滗水期和闲置期，在进水-曝气期完成生物降解过程，在沉淀期和滗水期完成固液分离过程10。4.4.1 设计参数 参数选择：（1）污泥负荷sL=0.4kgBOD/(kgmLssd)（2）反应池数 N=4 座（3）反应池水深 H=4.5m（4）排出比m1=5.21（5）活