某啤酒废水处理课程设计论文.doc

摘要：啤酒工业废水主要含糖类，醇类等有机物，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。国内啤酒厂废水中：含量为：，含量为：，该废水具有较高的生物可降解性，且含有一定量的凯氏氮和磷。
啤酒废水属于中等浓度有机废水。啤酒废水主要来源于啤酒生产工艺中的洗麦、发酵、糖化、洗瓶等过程。废水中的固形物主要为麦糟、废酵母等；溶解性物质主要为多糖、醇类等有机物。废水组成分为清洁废水、低浓度废水和高浓度废水：清洁废水包括锅炉蒸汽冷凝水、制冷循环用外排水、给水厂反冲洗水等，约占总废水量的20%；低浓度废水包括酿造车间和包装车间地面冲洗水，洗瓶机、灭菌机废水及生活污水。该废水为，水量约占总水量的；高浓度废水包括滤过洗槽废水、糖化锅、糊化锅冲洗水，贮酒罐前期冲洗水，滤过废藻土泥冲洗水，废酵母、酵母压缩机冲洗水，水量约占总水量的。
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。
啤酒废水按有机物含量可分为3类：1.清洁废水如冷冻机冷却水，麦汁冷却水等。这类废水基本上未受污染。2.清洗废水如漂洗酵母水、洗瓶水、生产装置清洗水等，这类废水受到不同程度污染。3.含渣废水如麦糟液、冷热凝固物。剩余酵母等，这类废水含有大量有机悬浮性固体。
关键字：啤酒废水处理 工艺流程 构筑物

目录

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1.设计任务及设计资料
1.1设计任务
此次设计题目为：《某啤酒废水处理工程初步设计》，其内容包括：
1、根据原始资料，计算进出厂的设计流量和污水水质；
2、根据水质水量，确定污水处理工艺流程；
3、对工艺中各构筑物进行工艺计算，确定其形式、数目和尺寸；
4、进行各处理构筑物的总体布置和污水处理流程的高程设计；
5、完成平面布置图和高程图的绘制；
6、编制设计说明书。
1.2设计要求
出平面布置图和高程图各一张（1号工程图），附设计说明书。构筑物总体布置时即要兼顾目前一期设计，又要留有改扩建发展空间。
1.3设计依据及工程概况
1.3.1设计依据
1、××市××局第××号文：××市××局关于××啤酒厂废水处理工程项目计划任务书的批复。
2、××市××啤酒厂：“啤酒废水处理工程项目计划任务书”。
1.3.2工程概况
啤酒生产通常以小麦和大米为原料，辅以啤酒花和鲜酵母，经发酵酿造而成。其工艺流程为：

其废水主要来自麦芽车间浸麦水、糖化车间糖化与过滤洗涤水、发酵车间罐洗涤和过滤洗涤水，罐装车间洗瓶水，生产冷却用水以及冲地废水和少量生活排污（浴室、卫生间等）。
啤酒废水主要含糖类、醇类等有机物，有机物浓度较高，易于腐败，排入水体要消耗大量溶解氧，造成严重环境污染。
1.4设 计 资 料
1.4.1水质水量资料
1、水量：该厂目前生产能力为4万吨/年，日产有机废水。
2、水质：：；：；：；水温：；：。
3、排放标准及废水出路：
达到市环境保护局下达的地方排放指标：
，，：。
根据厂方打算，处理后的废水部分用于厂内锅炉冲灰补充水，少量水补充厂方征用的氧化塘养鱼，其余大部分水（约3500 m3/d）就直接排入M河，作为河流枯季补充水。
1.4.2水文地质资料
1、工程地质：地下主要为黄褐色粘土和亚粘土，土厚大于10m，深部基岩为灰岩，裂隙较发育，但无溶洞。地下水位稳定在地面以下3.50m 处。
2、水文情况：河最高水位123.50m，枯季最低水位118.7m，常水位119.50m ,一日最大降雨量648mm，冻土深度0.1m，全年主导风向东南风，年平均风速2.78m/s ，最大风速9.8m/s。
1.4.3废水处理站资料
处理站位于厂区西南角，站内地势平坦，地面标高124.20m 。有机废水进水管DN400，管底标高-3.0m（相对地面）。

2.啤酒废水处理工艺
2.1啤酒废水处理工艺比较
鉴于啤酒废水自身的特性，啤酒废水不能直接排入水体，据统计，啤酒厂工业废水如不经处理，每生产100吨啤酒所排放出的BOD值相当于14000人生活污水的BOD值，悬浮固体SS值相当于8000人生活污水的SS，其污染程度是相当严重的，所以要对啤酒废水进行一定的处理。
目前常根据BOD5/CODcr比值来判断废水的可生化性，即：BOD5/CODcr>0.3时易生化处理，当BOD5/CODcr>0.25时可生化处理，当BOD5/CODcr<0.25难生化处理，而啤酒废水的BOD5/CODcr的比值>0.3所以，处理啤酒废水的方法多是采用好氧生物处理，也可先采用厌氧处理，降低污染负荷，再用好氧生物处理。目前国内的啤酒厂工业废水的污水处理工艺，都是以生物化学方法为中心的处理系统。80年代中前期，多数处理系统以好氧生化处理为主。由于受场地、气温、初次投资限制，除少数采用塔式生物滤池，生物转盘靠自然充氧外，多数采用机械曝气充氧，其电耗高及运行费用高制约了污水处理工程的发展和限制了已有工程的正常使用或运行。
随着人们对于节能价值和意义的认识不断变化与提高，开发节能工艺与产品引起了国内环保界的重视。1988年开封啤酒厂国内首次将厌氧酸化技术成功的引用到啤酒厂工业废水处理工程中，节能效果明显，约节能30～50%，而且使整个工艺达标排放更加容易和可靠。随着改革开放的发展，90年代初完整的厌氧技术也在国内啤酒、饮料行业得到应用。这里所说完整的意义在于除厌氧生化技术外，沼气通过自动化系统得到燃烧，这是厌氧系统安全运行和不产生二次污染的重要保证，这也是国内外开发厌氧技术和设备应充分引起重视的问题。厌氧技术的引进与应用能耗节约70%以上。有啤酒废水需要处理的单位，也可以到污水宝项目服务平台咨询具备类似污水处理经验的企业。
下面主要介绍一下处理啤酒废水常用的几种方法：
2.1.1酸化—SBR法处理啤酒废水
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。同时可以查看中国污水处理工程网更多技术文档。
（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。
2.1.2 UASB—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低、运行稳定、出水水质好，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97.3%～98%，该工艺非常适合在啤酒废水处理中推广应用。
2.1.3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：
（1）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。
（2）冬季运行时，在VTBR反应器外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。
（3）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，N＝75kw，耗电量大。
2.1.4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，致使出水水质不理想，使生物接触氧化池的出水(静沉30min的澄清液)COD为500～600mg/L，经混凝气浮处理后出水COD仍高达300mg/L，远高于排放要求(150mg/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、稳定、有效地运行，其出水COD也从1100～1200mg/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(30min的澄清液)COD为200～300mg/L。再经混凝气浮工序处理后最终出水COD＜150mg/L(一般在130mg/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，若水温适宜则2～3d后生物膜就可恢复正常。
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。
2.1.5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要求不象好氧微生物那么宽，最佳pH为6.5－7.8，最佳温度为35℃－40℃[2]，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。
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：
（1）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。
2.1.6 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7500kg/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%)。沼气的热值约为22680kJ/m3，煤的热值为21000kJ/t计算，则1m3沼气的热值相当于1kg原煤，这样可节煤约4t/d左右，年收益约为39.6万元。
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）节约废水处理费用。UASB取代原水解酸化池作为整个废水达标排放的一个预处理单元，削减了全部进水COD的75%，从而降低后续SBR池的处理负荷，使SBR池在废水处理量增加的情况下，运行周期同样为12h，废水也能达标排放。也就是说，耗电量并没有随废水处理量的增加而增加。同原工艺相比较，每天实际节约1500～2500m3废水的处理费用，节约能耗约21.4万元/a。
（2）节约污泥处理费用。废水经过UASB处理后，75%的有机物被去除，使SBR处理负荷大大降低，产泥量相应减少。水解酸化+SBR处理工艺工艺计算，产泥量达17t/d(产泥率为0.3kg污泥/kgCOD，污泥含水率为80%)，UASB+SBR法处理工艺产泥量只有5t/d(含水率为80%)左右，只有水解酸化+SBR处理工艺的1/3，污泥处理费用大大减少，节约污泥处理费用约为20元/a。
2.2啤酒废水处理工艺流程选择
处理工艺流程是指对各单元处理技术（构筑物）的优化组合。处理工艺流程的确定主要取决于要求的处理程度、工程规模、污水性质、建厂地点的自然地理条件（如气候、地形），厂区面积，工程投资和运行费用等因素。
啤酒厂工业废水处理的工艺选择，必须因地制宜，谨防生搬硬套。各种工艺确定时，应充分调查工厂排水水质、水量、排水规律和特点，必要时应取样化验确认；应考察工厂提供的建设场地地形条件和面积大小；考察工厂所能承受的一次性投资及运行成本情况；考察工厂的管理水平和工人素质条件以及确定厂外排水条件及水电增容条件等进行适合本地区建设污水场并能长期达标运行的方案比选。比选中简单适用、运行可靠、达标稳定、节约能耗、投资经济是最重要的工艺原则。
根据比值来判断废水的可生化性，即：时易生化处理，当时可生化处理，当难生化处理，而啤酒废水的BOD5/CODcr的比值>0.3所以，处理啤酒废水的方法多是采用好氧生物处理，也可先采用厌氧处理，降低污染负荷，再用好氧生物处理。
本次课程设计根据原始资料，建设规模，设计原水水质指标，处理后要求达到的水质指标等确定工艺流程。
1. 建厂规模
该厂目前生产能力为4万吨/年，日产有机废水。

2.原水水质指标
：；
：；
：；
水温：；
：。
因为，，所以采用先厌氧处理，在采用好氧生物处理的工艺流程。
3.处理后要求达到的水质指标
，，：。
最终确定工艺流程如下图所示。
废水
格栅
调节池
提升水泵
初沉池
UASB
CASS
污泥浓缩
消毒
排出
污泥脱水
鼓风机
沼气
外运

图2.1

3.啤酒废水处理构筑物设计计算
3.1格栅
格栅主要拦截废水中较大漂浮物，沉降废水中的悬浮物（如酒糟、啤酒花及凝聚蛋白）、细小的麦糟和酵母，在进入调节池前分离去除，避免悬浮物在沉淀池、生物接触氧化池中积累，防止超量的悬浮物对已形成的颗粒污泥床的冲击，以保护设备的正常运行，减少后续处理单元负荷。
格栅设计计算：
（1）栅槽宽度
1.栅条的间隙数

式中：—最大设计流量，；
—格栅倾角，，一般在，取；
—栅条间隙，，取；
—栅条间隙数，个；
—栅前水深，，取；
—过栅流速，，一般在，取。

2.格栅宽度
栅槽宽度一般比栅格宽，取。
设栅条宽度，则栅槽宽度

（2）通过格栅的水头损失

式中：—设计水头损失，；
—计算水头损失，；
—重力加速度，；
—系数，格栅受污物堵塞时的水头损失增大倍数，
一般采用；
—阻力系数，与栅条断面形状有关，可按手册提供的计算公式和相关系数计算。
设栅条断面为锐边矩形断面，，代入数据得

（3）栅后槽总高度
设栅前渠道超高，则

（4）栅槽总长度
1.进水渠道渐宽部分的长度。
设栅前渠道宽，其渐宽部分展开角度，进水渠道内的流速为。

2.栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度

式中：—栅前渠道深，。

（5）每日栅渣量

式中：—栅渣量，污水，
格栅间隙为时，污水，取 污水。
—总变化系数，取。

采用机械清渣。
格栅设两组，一组备用，一组使用。

图3.1
3.2提升泵

提升泵设计计算：
（1）提升净扬程

式中： —提升后最高水位，
—泵站吸水池最低水位，
进水管管底标高

式中：—进水管管径，；
—进水管充满度，取。

（2）水泵水头损失
水泵水头损失取。经过格栅的水头损失取（格栅水头损失，沿程水头损失），保护水头损失。
（3）水泵的扬程

（4）水泵选型
选用污水泵。
具体参数见表3.1。
表3.1水泵参数
型号
流量
扬程
转速
效率
轴功率
电动机
型号
功率

3.3调节池
啤酒废水水质水量波动较大，进行水质水量调节是必要的。酒废水的水量和水质随时间的变化幅度较大，为了保证后续处理构筑物或设备的正常运行，需对废水的水量和水质进行调节。
调节池设计计算：
（1）调节池有效容积

式中：—最大设计流量；
—停留时间，一般在，取。
（2）调节池水面面积
设调节池水深，超高，则

调节池尺寸：长宽高。
（3）搅拌器选型
为使废水混合均匀，调节池下设标准型水下搅拌机一台，电动机一台。搅拌器选用浆式搅拌器，型号。动力设备选用电动机，型号型电动机，额定功率，效率为。
表3.2水质变化
水质指标
COD
BOD
SS
进水水质(mg/l)
1655
899
361
去除率（%）
7
7
50
出水水质(mg/l)
1539
836
180.5

3.4初沉池
由于啤酒废水中悬浮物浓度较高，需要设有沉淀池，有足够的水力停留时间，保证后续处理构筑物能连续运行，其均质作用主要靠池侧的沿程进水，使同时进入池的废水转变为前后出水，以达到与不同时序的废水相混合的目的
竖流式初沉池设计计算：
（1）中心管面积

式中：—每池最大设计流量，；
—中心管内流速，，一般，取
取池数，则每池最大设计流量为

（2）沉淀部分有效面积

式中：—污水在沉淀池中流速，。
取表面负荷，则上升流速为

（3）沉淀池直径

（4）沉淀池有效水深

式中：—沉淀时间，取

（5）校核池径水深比
，符合。
（6）校核集水槽每米出水堰的水力负荷

可见符合规范规定小于的要求，可不另设辐射式集水槽。
（7）污泥体积

式中：—每人每日污泥量，，一般在，
取；
—设计人口数，人；
—两次清除污泥间隔时间，，取。

（8）每池污泥体积

（9）池子圆锥部分有效容积
取圆锥底部直径，截锥高度为，截锥侧壁倾角，则

因此，池内足够容纳两天的污泥量。
（10）中心管直径

（11）中心管喇叭口下缘至反射板的垂直距离

式中：—污水由中心管喇叭口与反射板的缝隙流出流速，，
取；
—喇叭口直径，。

（12）沉淀池总高度

取池子保护高度，缓冲层高度（因泥面很低），则

3.5UASS反应器
UASS反应器设计计算：
（1）有效容积

式中：—UASB反应器的进水流量，；
—进水有机物质量浓度，；
—进水有机物容积负荷，。
（2）单池截面积
设反应池有两座，横截面为矩形。
设反应池有效高度
横截面积
单池横截面积
从布水均匀性和经济性考虑，长宽比为。
设尺寸为：长宽。
单池截面积
（3）装液量计算
装液量按计算，故设计总高度，其中超高。
单池总容积

单池有效反应容积

单个反应器尺寸为：长宽高
（4）反应池总面积

反应器总容积

反应器有效容积

UASB的体积有效系数
符合设计要求
（5）水力停留时间

（6）水力负荷率
符合设计要求
（7）污泥总量
一般UASB污泥床主要由沉降性能良好的厌氧污泥组成，平均浓度为。
则两座UASB反应器中污泥总量

（8）总污泥产量

式中：—UASB反应器总产泥量，；
—污泥密度，取；
—污泥含水率，取。

式中：—厌氧生物处理污泥产量，取；
—进水浓度；
—去除率，取。
据，
单池产泥量

污泥含水率为，当含水率，取，则
总污泥产量

单池产泥量

（9）污泥龄

表3.3水质变化
水质

进水水质

出水水质

去除率

3.7CASS反应器
CASS反应器设计计算：
（1）曝气时间
设混合液污泥浓度，污泥负荷，充水比，曝气时间为

（2）沉淀时间
当污泥浓度小于时，污泥界面沉降速度为

式中：—污水水温，取。
污泥界面沉降速度为

设反应池水深，缓冲层高度，沉淀时间为

（3）运行时间
设排水时间，运行周期为

每日周期数

（4）反应池总容积
反应池个数，每座曝气池容积为

反应池总容积

设反应器水深，超高，缓冲层高度
设反应器宽度

反应池尺寸：长宽高
核算单池容积

核算反应池总容积

选择区体积预反应区体积主反应区体积
（6）复核出水

式中：—进水浓度与出水浓度之差，。
（7）产泥量

式中：—进水浓度与出水浓度之差，；
—微生物代谢系数，取
—微生物自身氧化率，取
—主反应区总池体积，。

设污泥含水率为，则排泥量为

（8）剩余污泥浓度

表3.4水质变化
水质

进水水质

出水水质

去除率

（9）曝气器选型
设曝气器出空气流速，服务面积为，氧的利用率为，充氧能力为，阻力损失为。
选择盘式膜片式曝气器。
其技术参数见表3.5。
表3.5曝气器参数
型号
工作通气量
服务面积
氧利用率
掩埋深度
供气量

（10）鼓风机选型
曝气器的淹没深度，鼓风机空气压力可按下式进行估算。

式中：—风管的沿程阻力，
—风管的局部阻力，
—充氧装置（曝气头）以上的曝气池水深曝气所需风压，

—充气装置的阻力，根据实验数据或有关资料，
根据以上的压力及空气量，选2台罗茨型鼓风机。动力设备电动机型号选用。
具体技术参数见表3.6。
表3.6鼓风机参数
型号
口径
转速
流速
轴功率
电动机功率

112
132

（11）滗水设备的设计计算
1.排水结束最低水位
CASS反应池总有效水深为,基准水位为。
超高为；保护水深。
排水结束最低水位h

污泥层高度

2.排水口高度设计
设两池同时进水小时，每周期的进水量为

为保证每次换水的水量及时快速排出及排水装置运行的需要，本设计设排水口应在反应池的最低水位之下处。
3.排出装置
两池同时进水时，每池排出负荷

每池设滗水器（规格）一套，出水口两个。选用型号型旋转式滗水器。
其技术参数见表3.7。
表3.7滗水器参数
型号
流量
堰长
总管管径
滗水深度
功率

3.7污泥浓缩池
污泥浓缩池设计计算：
进入污泥浓缩池的泥量有以下两部分组成：包括CASS的污泥量，其含水率为；UASB的污泥量，其含水率为。
污泥浓度为，设一座圆形连续式竖流式重力浓缩池。储泥斗内污泥有人工运入污泥脱水间。
设置带式压滤机，通过压滤减少污泥中含水率，污泥外运处理，滤液回流至CASS以避免二次污染。
污泥浓缩池设计计算：
（1）流量

式中：—UASB污泥量，；
—CASS污泥量，；
进泥含水率，取；出你含水率，取。
浓缩时间，
水利负荷，
污泥固体通量
污泥池有效水深不大于，
污泥上升流速一般不大于，取。
（2）中心管截面积
设中心管流速为

中心管直径
，取
喇叭口直径

喇叭口高度

反射板直径

（3）浓缩池横截面积

式中：—污泥浓度，
—设计流量，
—污泥固体通量，

（4）污泥池直径
，取
（5）浓缩池的工作部分高度
取污泥浓缩时间，则
，取
去浓缩池的高度，缓冲层高度
（6）浓缩后剩余污泥量

式中：—污泥浓缩前的含水率，
—污泥浓缩后的含水率，
（7）污泥斗设计计算
污泥斗设在浓缩池的底部，采用重力排泥，污泥斗倾角采用。
污泥斗高度

式中：—污泥斗高度，；
—污泥斗倾角，圆形池体污泥斗倾角，取；
—污泥斗上口半径，取；
—污泥斗下口半径，取。
，取。
污泥斗容积

设池底坡度为
则池底落差为，

池底可以储存污泥体积

总污泥体积

（8）污泥浓缩池高度

（9）上清液回流系统设计
浓缩池排水量

浓缩池上清液用明渠排入调节池。
3.8污泥脱水
污泥脱水间设计计算：
（1）进泥量

进泥含水率
脱水后污泥含水量，取
（2）脱水后污泥量

（3）脱水后污泥干重

尺寸：长宽高。
选用型折桨式搅拌机一台。选用重载带式压滤机。

表3.8设备及构筑物一览表
序号
名称
尺寸

数量
主要设备
1
细格栅

机械清渣
2
提升泵

水泵和电动机
3
调节池

搅拌器
4
初沉池

5
UASB反应池

三相分离器
6
CASS反应池

鼓风机和滗水器
7
污泥浓缩池

8
污泥脱水间

1
带式压滤机

4.平面布置
4.1平面布置组成
水厂总体布置主要是将水厂内各项构筑物进行合理的组合和布置，以满足工艺流程、操作联系、生产管理和物料运输等方面的要求。布置的原则是流程合理、管理方便、节约用地、美化环境，并考虑日后留有发展的可能。
水厂的基本组成分为两部分：
（1）生产构筑物和建筑物，包括处理构筑物、清水池、二级泵站、药剂间等；
（2）辅助建筑物。其中又分生产辅助建筑物和生活辅助建筑物两种。前者包括化验室、修理部门、仓库及值班宿舍；后者包括办公楼、食堂、浴室、职工宿舍等。
生产构筑物及建筑物平面尺寸由设计计算确定。生活辅助建筑面积应按水厂管理体制、人员编制和当地建筑标注确定。生产辅助建筑面积根据水厂规模、工艺流程和当地具体情况确定。
当各构筑物和建筑物的个数和面积确定后，根据工艺流程和构筑物及建筑物的功能要求，结合当地地质条件，进行平面布置。
平面布置设计：
（1）生产构筑物：配水井，加药间，机械絮凝池，平流沉淀池，普通快滤池，清水池，二级泵房等。
（2）辅助及附属建筑物：传达室，化验室，机修车间，材料仓库，值班宿舍，办公室，食堂，配电室，中央控制室，车库及浴室等。
（3）各类管道：净水构筑物间的生产管道，加药管道，水厂自用水管，排污管道，雨水管道，排洪沟及电缆沟槽等。
（4）其他设施：厂区道路，绿化布置，照明，围墙及大门等。
1．按照功能，分区集中。水厂分为：
（1）生产区：生产区是水厂布置的核心，尽量予以靠近，以利于管理。
（2）生活区：将办公楼，值班宿舍，食堂厨房，等建筑物组合为一区。生活区尽可能放置在进门附近，便于外来人员的联系。化验室可设在生产区。
（3）维修区：将维修车间，仓库，车库等，组合为一个区，这一区占用场地较大，堆放配件杂物较乱，最好与生产系统有所分隔，而独立为一个区块。
2．水厂附属建筑物使用面积
水厂的附属建筑物一般包括：办公用房，化验室，维修车间，电修间，仓库，车库，食堂，浴室，传达室，值班宿舍，露天堆场等。查给水排水设计手册第三册《城镇给水》可确定各面积见表5.1。
4.2平面图布置原则
(1) 污水处理厂平面布置，应按污水、污泥处理流程的要求，根据各处理构筑物的功能和性质，结合厂区地形、地质和气候等因素力求便于施工、操作和运行管理，尽量做到挖填土方平衡，通过技术经济比较确定。
(2) 在进行污水厂平面布置时，应考虑远期发展和扩建的可能性留有适当的扩建余地。如有远期规划，应按远期规划布置，分期进行建设。
(3) 处理构筑物应尽量按顺序布置，避免管线迂回，充分利用地形，降低能耗，减少土方量。
(4) 处理构筑物的布置应紧凑，缩短连接管渠，节省占地，便于管理。考虑到在构筑物之间敷设管渠、阀门等附属设备，施工和运行管理的要求，构筑物之间一般留有不小于5～10m的间距。消化池应距初沉池较近，以缩短污泥管线。消化池与其他构筑物之间的距离不小于20m。
(5) 经常有人工作、活动的建筑物，如办公室、化验室、中心控制室等，应布置在夏季主导风向的上风向。
(6) 污泥构筑物应尽量集中布置，以利于安全和管理。污泥区不能在夏季主导风向的上风向，并远离办公楼的生活区。
(7) 各处理构筑物的连接管线应自成体系，保证其独立运行，在某个构筑物因故停止运行时，不至于影响其他构筑物的正常运行。并联运行的处理构筑物设均匀配水装置，并设有连接管渠。
(8) 处理构筑物应合理设置超越管线，以便在事故或检修时污水能超越后续构筑物或直接排入水体。处理构筑物宜设防空管道，排出的污水应回流处理。
(9) 变电所应设在好电量大的构筑物附近，如鼓风机房、泵房等。鼓风

表4.1水厂附属建筑物使用面积
附属建筑物
面积（）
化验室
加药间
80
50
机修车间
电配电
50
30
仓库
50
车库
95
综合楼
320
食堂
35
浴室
25
传达室
15
宿舍
75
露天堆场
85
中央控制室
35

5.水厂高程布置
在处理工艺流程中，各构筑物之间水流应为重力流。两构筑物之间水面高差即为流程中的水头损失，包括构筑物本身，连接管道、计量设备等水头损失在内。水头损失应通过计算确定，并留有余地。处理构筑物中的水头损失与构筑物型式和构造有关。
处理构筑物中水头损失与构筑物型式和构造有关，估算时可采用表5.1数据，一般需通过计算确定。水头损失应包括构筑物内集水渠等水头跌落损失在内。
构筑物之间的连接管断面尺寸由流速决定，其值一般按表5.2采用。
5.1高程图布置原则
(1)充分利用地形地势及城市排水系统，使污水经一次提升便能顺利自流通过污水处理构筑物，排出厂外。
(2) 协调好高程布置平面布置的关系，做到既减少占地，又有利于污水、污泥输送，并有利于减少工程投资和运行成本。
(3) 做好污水高程布置与污泥高程布置的配合，尽量同时减少两者的提升次数和高度。协调好污水处理厂总体高程布置与单体竖向设计，既便于正常排放，又有利于检修排空。
5.2水头损失及标高
本设计地面标高为124.20m，管底标高为-3.0m。计算高程见表5.1。
表5.1连接管中流速和水头损失
管道名称
流速
水头损失
总水头损失
管径
沿程
局部
进水管
0.70
0.4
0.30
0.70
1.2
格栅到调节池
1.38
0.2
0.20
0.40
0.4