毕业论文-5000吨每天啤酒生产废水处理工程设计.doc

1 绪论
1.1 啤酒废水的来源及水质分析
1.特点
生产产啤酒过程用水量很大，特别是酿酒、罐装工艺过程大量使用新鲜水，相应产生大量废水。啤酒的生产工艺较多，不同的啤酒厂生产过程中吨酒耗量和水质相差很大。管理和技术水平较高的啤酒厂耗水量为8～12吨每吨，我国啤酒厂的吨酒耗水量一般大于该参数。国内啤酒从糖化到罐装总耗水10～20立方米每吨。酿造啤酒消耗的大量水除一部分转入产品外，绝大部分作为工业废水排入环境。啤酒工业废水按其有机物含量可分为以下几类：
（1）冷却水 冷冻机，麦汁和发酵的冷却水等。这类废水基本上未受污染。
（2）清洗废水 如大麦浸渍废水，大麦发芽降温喷雾水，清洗生产装置废水，漂洗酵母水，洗瓶机初期洗涤水，酒罐消毒废水，巴斯德杀菌喷淋水和地面冲洗水等，这类废水受到不同程度的有机污染。
（3）冲渣废水 如麦渣液，冷热凝固物酒槽剩余酵母，酒泥，虑酒渣和残碱性洗涤液等，这类废水中含有大量的悬浮性固体有机物，工作中将产生麦汁冷却水，装置洗涤水。麦糟，热凝固物和等大量悬浮固体。
（4）罐装废水 在罐装酒时，机器的冒泡滴时有发生，还经常出现冒酒，使废水中掺入大量残酒。另外喷淋时由于用热水喷淋，啤酒升温引起平那压力上升，“炸瓶”现象时发生，致使大量啤酒洒在喷淋水中。为防止生物污染，循环使用喷淋水时需加入防腐剂，因此别更换下来的废喷淋水含防腐剂成分。
（5） 洗瓶废水 清洗瓶子时先用碱性洗涤剂浸泡，然后用压力水初洗，瓶子清洗水中含有残余碱性洗涤剂，纸浆，染料，浆糊，残酒和泥沙等。碱性洗涤剂要定期更换，更换是若直接排入下水道可使啤酒废水呈碱性，银丝废碱性洗涤剂应先进入调节，沉淀装置进行单独处理。若将洗瓶废水的排出液经处理后储存起来用以调节废水的酸碱值（啤酒废水平时呈酸性），则可以节省污水处理的药剂用量 。
2．啤酒废水来源
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（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：CODcr 含量为：1000～2500mg/L，BOD 含量为：600～1500 mg/L，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。
啤酒生产工艺流程如图1.1
排水
大米
粉碎
糊化
麦芽
粉碎
糖化
过滤
煮沸
酒花
成品
排水
包装
啤酒过滤
发酵
沉淀

图1.1 啤酒生产流程图

麦芽生产过程如图1.2
大麦
筛选
浸麦
发芽
干燥
排水
麦芽

图1.2 麦芽生产流程图
1.2 废水水质水量及达标要求
（1）设计流量 5000 m3/d.
（2）生产废水组成及各部分水质，如表1.2所示：

表1. 1 生产废水水质及出水要求
项目
CODcr
SS
BOD5
TN
TP
进水水质
1350
400
700
30
3
出水要求
100
60
20
10
0.5
处理效率
92.6%
85%
97.1%
66.7%
83.3%
处理要求：处理后出水水质达到广东省地方标准《水污染物排放限值》二时段一级排放标准的要求，即：CODcr100mg/L，SS60mg/L，BOD520mg/L，TN10mg/L，TP0.5mg/L。

2 处理的工艺流程及说明
2.1 概述
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。
目前常根据 BOD/CODcr 比值来判断废水的可生化性，即：当BOD /CODcr>0.3 时易生化处理，当 BOD /CODcr>0.25 时可生化处理，当 BOD /CODcr<0.25 难生化处理，而啤酒废水的BOD /CODcr>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。目前，国内外普遍采取生化法处理啤酒废水。啤酒废水可生化性很好，以生化为主的工艺根据处理过程中是否需要曝气，可把生物处理法可分为以下二类：
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（释放于水中）。
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、深井曝气法是较有代表性的好氧生物处理方法。
1．活性污泥法
活性污泥法是中、低浓度有机废水处理中使用最多，运行最可靠的方法，具有投资省，处理效果好等优点。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（含大量的好氧微生物）混合，在人工充氧的条件下，活性污泥吸附并氧化分解水中的有机物，而污泥和水的分离则由沉淀池来完成。我国的珠江啤酒厂，烟台啤酒厂，上海益民啤酒厂，武汉西湖啤酒厂。广州啤酒厂和长春啤酒厂等厂家均采用此法处理啤酒废水。
据报道，进水CODcr为1200－1500mg/L时出水CODcr可降至50－100mg/L.去除率为94％－96％。活性污泥处理啤酒废水的缺点时动力消耗大，处理中常出现污泥膨胀。污泥膨胀的原因是啤酒废水中碳水化合物含量过高，而 N,P,Fe 等营养物质缺乏，各营养成分比例失调，导致微生物不能正常生长而死亡。解决的办法是投加含N,P的化学药剂，但这将使处理成本提高。而较为经济的方法是把生活污水（其中N,P浓度较大）和啤酒废水混合。间歇式活性污泥法（SBR）通过间歇曝气可以使动力消耗显著降低，同时，废水处理时间也短于普通活性污泥法。例如。珠江啤酒厂引进比利时SBR专利技术，废水厂处理时间仅需19－20h，比普通活性污泥法缩短 10－11h,CODcr 的去除率也在 96％以上,扬州啤 酒厂和三明市大田啤酒厂采用SBR技术处理啤酒废水，收到了同样的效果.
2．深井曝气法
为了提高曝气过程中氧的利用率，节省能耗，加拿大安大略省的巴利啤酒厂，我国的上海啤酒厂和北京五星啤酒厂均采用深井曝气法（超深水曝气）处理啤酒废水。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。其优点是：占地面积少，效能高，对氧的利用率大，无恶臭产生等。
据测定，当进水BOD5 浓度为2400mg/L时，出水浓度可降为50mg/L,去除率高达97．92％。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．生物膜法
生物膜法时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，不会出现污泥膨胀的问题。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固体浓度和较高的有机负荷，因此处理效果高，占地面积也小于活性污泥法。国内的淄博啤酒厂，青岛啤酒厂，渤海啤酒厂荷徐州酿酒总厂等厂家的废水处理中采用了这种技术。
青岛啤酒厂在二段生物接触氧化之后辅以混凝气浮处理，啤酒废水中CODcr和BOD 的取出率分别在80％和90％以上。
在此基础上，山东省环科所改常压曝气为加压曝气（P＝0.25～0.30MPa）,目的在于强化氧的传质，有效提高废水中溶解氧的浓度，以满足中高浓度废水中微生物和有机物氧化分解的需要。结果表明，当容积负荷<=13.33kg.m-3.d-1COD,停留时间为3～4小时.COD和BOD平均去除率分别达到 93.52％和 99.03％。由于停留时间缩短为原来的 1/3～1/4，运转费用也降低。生物转盘是较早用以处理啤酒废水的方法。他主要由盘片、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。该法运转稳定动力消耗少，但低温对运行影响大，在处理高浓度废水是需增加转盘组数。该方法在美国应用较普及，国内的杭州啤酒厂、上海华光啤酒厂和浙江慈溪啤酒厂也在使用。据报道，废水中BOD 的去除率在80％以上。
4. 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（甲烷），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，上部设置了一个专用的气－液－固分离系统（三相分离室）。废水从反应器低部加入，在向上流穿过生物颗粒组成的污泥床时得到降解，同时生成沼气（气泡）。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，水则经出流堰排出。
截至1990年9月，全世界已建成30座生产性 UASB 反应器处理啤酒废水，总容积达60600立方米。目前已有北京啤酒厂，沈阳啤酒厂等厂家利用UASB来处理啤酒废水。荷兰美国的某些公司所设计的UASB反应器对啤酒废水 CODcr 的去处率为 80％－86％，北京啤酒厂 UASB 处理装置中试结果也保持在这一水平，而且其沼气产率为 0.3 －.5m3/kg(COD)。清华大学在常温条件下利用 UASB 厌氧处理啤酒废水的研究结果表明，进水 CODcr 浓度为 2000mg.L-1 时，去处率为 85％－90％。沈阳啤酒厂采用回收固性物及厌氧消化综合治理工艺，实行清污分流，集中收集 CODcr 大于 5000mg.L-1d 的高浓度有机废水送入 UASB 进行厌氧处理，废水中CODcr的质能利用率可达91.93％ 。
总的来说，好氧生物处理、厌氧生物处理是常见的啤酒废水治理方法.好氧生物处理对于低浓度废水有较高的COD去除率（＞90%），但是需要大量的投资 和场地，能耗较高，受外界环境（温度等）影响较大；厌氧生物处理对于高浓度废水有较高 的CODcr去除率，它克服了好氧生物处理的大多数缺点，还能进行生物质能转化，大幅度降 低处理成本，因而为越来越多的厂家所采用，其最大缺陷是出水CODcr的浓度仍然很高，难以达到《污水综合排放标准》的要求。
要得到理想的处理结果，实现啤酒废水治理的环境效益和经济效益的统一，必须将 两种技术结合使用，这是解决啤酒废水污染问题的根本出路.把厌氧和好氧处理池串联使用，依靠前者把废水的高负荷降低，再以后者把低浓度废水处理达标，其动力消 耗则可由前一过程的质能转化予以补偿。
2. 2 方案选择
2.2.1 常用的处理啤酒废水的方法
下面介绍几种常用的处理啤酒废水的方法，详情如下
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。
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。
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。
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30 min的澄清液)COD为500～600 mg/L，经混凝气浮处理后出水COD仍高达300 mg/L，远高于排放要求(150 mg/L)。
5．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 。
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。
6．本设计处理啤酒废水所选用工艺
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 22 680kJ/ m3，煤的热值为 21000 kJ/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。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1 500～2 500 m3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17 t/d(产泥率为0.3 kg污泥/kgCOD，污泥含水率为80%)，UASB+SBR法处理工艺产泥量只有5 t/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。
实践证明，UASB成功处理高浓度啤酒废水的关键是培养出沉降性能良好的厌氧颗粒污泥。颗粒污泥的形成时厌氧细菌群不断繁殖，积累的结果，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。此外，一定的进水碱度也是颗粒污泥形成的必要条件，因为厌氧生物的生长要求适当高的碱度，例如：产甲烷细菌生长的最适宜 PH 值为 6.8－7.2。一定的碱度既能维持细菌生长所需的 PH 值，又能保证足够的平衡缓冲能力。由于啤酒废水的碱度一般为 500－800mgL-1，碱度不足，所以需投加姑爷碳酸钠或氧化钙加以补充。研究表明，在 UASB启动阶段，保持进水碱度不低于 1000mgL-1 对于颗粒污泥的培养和反应器在高负荷下的良好运行十分必要。应该指出。啤酒废水中的乙醇是 一种有效的颗粒化促进剂，它为 UASB 的成功运行提供了有利的条件。
总之，UASB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。其不足之处是出水CODCr的浓度仍达500mg.L-1左右，需进行再处理或好氧处理串连才能达标排放。
据本啤酒厂废水水质，来水COD为1350mg/l，BOD为700mg/l，BOD和COD之比为51.9%，可生化性好，不需进行水解酸化调节其可生化性。废水COD为1350mg/l，属于中低浓度废水。通过水质的分析和各种工艺的优缺点比较，选用厌氧＋好氧工艺，厌氧段采用厌氧反应器――UASB，好氧段采用序批式间歇活性污泥法即SBR法。
只用UASB处理啤酒废水出水的COD5仍然打不到废水排放标准，故将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。
2.2.2 工艺流程及说明
1.流程

图2.1 啤酒废水处理工艺流程图
废水先经过格栅去除碎玻璃和杂物后流入调节沉淀池，在调节沉淀池调节其水质水量，并初步去除COD、SS、BOD后，由提升泵房提升至UASB厌氧反应器，UASB厌氧反应器为本流程的主体构筑物，将大幅度的去除废水中的BOD、COD、SS，废水再进入SBR反应池，再去除COD、SS、BOD和脱氮除磷，使出水达到排水要求，然后排入附近河道。对于氮磷的去除，由资料可得（《污水处理新工艺及设计计算实例》），微生物生长所需的营养元素，在SBR中为BOD：N：P的比等于100：6.2：1.1，由于啤酒废水中存在部分氮磷，其量和本废水的BOD比也在100：6.2：1.1左右，故本流程以去处COD、BOD、SS为主要目的, 氮磷主要在SBR工艺去除。
2. 流程主要工艺说明
（1）厌氧工艺――UASB
厌氧生物处理作为利用厌氧性微生物的代谢特性，在毋需提供外源能量的条件下，以被还原有机物作为受氢体，同时产生有能源价值的甲烷气体。厌氧生物处理法不仅适用于高浓度有机废水，进水BOD最高浓度可达数万mg/l，也可适用于低浓度有机废水，如城市污水等。
    厌氧生物处理过程能耗低；有机容积负荷高，一般为5－10kgCOD/ m3.d，最高的可达30-50kgCOD/ m3.d；剩余污泥量少；厌氧菌对营养需求低、耐毒性强、可降解的有机物分子量高；耐冲击负荷能力强；产出的沼气是一种清洁能源。
UASB工作原理：
UASB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。在底部反应区内存留大量厌氧污泥，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。要处理的污水从厌氧污泥床底部流入与污泥层中污泥进行混合接触，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，并在重力作用下沉降。沉淀至斜壁上的污泥沼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。

图2.2 UASB示意图
UASB的池形状有圆形、方形、矩形。污泥床高度一般为3－8m，多用钢筋混凝土建造。当污水有机物浓度比较高时，需要的沉淀区与反应区的容积比值小，反应区的面积可采用与沉淀区相同的面积和池形。当污水有机物浓度低时，需要的沉淀面积大，为了保证反应区的一定高度，反应区的面积不能太大时，则可采用反应区的面积小于沉淀区，即污泥床上部面积大于下部的池形。 气液固三相分离器是UASB的重要组成部分，它对污泥床的正常运行和获良好的出水水质起十分重要的作用，因此设计时应给予特别的重视。根据经验，三相分离器应满足以下几点要求： 
    1、混和液进入沉淀区之关，必须将其中的气泡予以脱出，防止气泡进入沉淀区
影响沉淀； 
    2、沉淀器斜壁角度约可大于45度角； 
    3、沉淀区的表面水力负荷应在0.7 m3/ m2.h以下，进入沉淀区前，通过沉淀槽缝
的流速不大于2m/ m2.h；
    4、处于集气器的液一气界面上的污泥要很好地使之浸没于水中； 
    5、应防止集气器内产生大量泡沫。 
（2）序批式间歇活性污泥法――SBR法
SBR是序列间歇式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process）的简称，是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术，又称序批式活性污泥法。
1.SBR处理工艺基本流程
SBR 艺由按一定时间顺序间歇操作运行的反应器组成。SBR 艺的一个完整的操作过程，亦即每个间歇反应器在处理废水时的操作过程包括如下5个阶段：① 进水期；②反应期；③沉淀期；④排水排泥期；⑤闲置期。SBR 的运行工况以间歇操作为特征。其中自进水、反应、沉淀、排水排泥至闲置期结束为一个运行周 期。在一个运行周期中，各个阶段的运行时间、反应器内混合液体积的变化及运行状态等都可以根据具体污水的性质、出水水质及运行功能要求等灵活掌握。

图2.3 SBR反应器运行过程
2. SBR工艺的主要性能特点
SBR作为废水处理方法具有下述主要特点：在空间上完全混合，时间上完全推流式，反应速度高，为获得同样的处理效率SBR法的反应池理论明显小于连续式的体积，且池越多，SBR的总体积越小。工艺流程简单，构筑物少，占地省。造价低，设备费。运行管理费用低。静止沉淀，分离效果好，出水水质高。运行 方式灵活，可生成多种工艺路线。同一反应器仅通过改变运行工艺参数就可以处理不同性质的废水。由于进水结束后，原水与反应器隔离，进水水质水量的变化 对反应器不再有任何影响，因此工艺的耐冲击负荷能力高。间歇进水、排放以及每次进水只占反应器的2/3右，其稀释作用进一步提高了工艺对进水冲击负荷的耐受能力。
与传统污水处理工艺不同，SBR技术采用时间分割的操作方式替代空间分割的操作方式，非稳定生化反应替代稳态生化反应，静置理想沉淀替代传统的动态沉淀。它的主要特征是在运行上的有序和间歇操作，SBR技术的核心是SBR反应池，该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，无污泥回流系统。

3 水处理构筑物设计与计算
3. 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，用于截留较大的悬浮物或漂浮物，主要对水泵起保护作用，另外可减轻后续构筑物的处理负荷。
3.1.1设计参数
取中格栅；栅条间隙d=10mm；
栅前水深 h=0.4m；过栅流速v=0.6m/s；
安装倾角α=45°；设计流量Q=5000m3/d=0.058m3/s
3.1.2设计计算

图3.1 格栅设计计算草图
1. 栅条间隙数(n)

式中：
Q ------------- 设计流量，m3/s
α------------- 格栅倾角，度
b ------------- 栅条间隙，m
h ------------- 栅前水深，m
v ------------- 过栅流速，m/s
n =
= 20.32
取n=21条
2. 栅槽有效宽度(B)
设计采用φ20圆钢为栅条,即s=0.02m
B=S(n-1)+en
式中：
S -------------- 格条宽度，m
n -------------- 格栅间隙数
b -------------- 栅条间隙，m
B=0.02×(21-1)+0.01×21
=1.15m
3. 进水渠道渐宽部分长度(l1)
设进水渠道内流速为0.5m/s,则进水渠道宽B1=0.29m,
渐宽部分展开角取为20°
则l1=
式中：

B -------------- 栅槽宽度，m
B1 -------------- 进水渠道宽度，m
-------------- 进水渠展开角，度
l1 =
= 0.44
4. 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度（l2）
l2= l1/2=0.44/2
=0.22m
5. 过栅水头损失（h1）
取k=3,β=1.79(栅条断面为圆形)，v=0.6m/s
h1 =
式中：
k -------- 系数，水头损失增大倍数
β-------- 系数，与断面形状有关
S -------- 格条宽度，m
d -------- 栅条净隙，mm
v -------- 过栅流速，m/s
α-------- 格栅倾角，度
h1= 31.79()4/3
h1= 0.176m
6. 栅槽总高度(H)
取栅前渠道超高h2=0.3m
栅前槽高H1=h+h2=0.7m
则总高度H=h+h1+h2
=0.4+0.176+0.3
=0.876m

7. 栅槽总长度(L)
L=l1+l2+0.5+1.0+
=0.44+0.22+0.5+1.0+
=2.86m
8. 每日栅渣量(W)
取W1=0.06m3/103m3 K2=1.5
则W=
式中：
Q ----------- 设计流量，m3/s
W1 ---------- 栅渣量(m3/103m3污水)，取0.1～0.01,粗格栅用小值，细格栅用大值，中格栅用中值
W=

=0.20 m3/d(可采用人工清渣)

3. 2 调节沉淀池
3.2.1设计说明
啤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，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，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。
3.2.2设计参数
水力停留时间T=6h;设计流量Q=5000m3/d=209m3/h=0.058m3/s,采用机械刮泥除渣。
表3.1 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)
1350
700
400
去除率（%）
7
7
50
出水水质(mg/l)
1256
651
200

3.2.3设计计算
调节沉淀池的设计计算草图见下图2.2：

图3.2 调节沉淀池设计计算草图
1. 池子尺寸
池子有效容积为：
V=QT=210×6=1260m3
取池子总高度H=5.5m,其中超高0.5m,有效水深h=5m
则池面积A=V/h=1260/5=252m3
池长取L=21m,池宽取B=11m
则池子总尺寸为L×B×H=21×11×5.5
2. 理论上每日的污泥量
W=
式中：
Q ------------ 设计流量，m3/s
C0 ------------ 进水悬浮物浓度，kg/m3
C1 ------------ 出水悬浮物浓度，kg/m3
P0 ------------ 污泥含水率，%
W=
=34m3/d
3. 污泥斗尺寸
取斗底尺寸为400×400，污泥斗倾角取50°
则污泥斗的高度为：h2=(4-0.2) ×tg50°
=4.529m
污泥斗的容积V2= h2（a12+a1a2+a22）
=×4.592×(82+8×0.4+0.42)
=101.7m3
V总>W符合设计要求，采用机械泵吸泥
4. 进水布置
进水起端两侧设进水堰，堰长为池长2/3
3. 3 UASB反应器
3.3.1 设计说明
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。
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，因此所需池容大大缩小。
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。
3.3.2 设计参数
1. 参数选取
设计参数选取如下：
容积负荷（Nv）4.5kgCOD/(m3·d)；
污泥产率0.1kgMLSS/kgCOD；
产气率0.35m3/kgCOD
2. 设计水质
表3.2 UASB反应器进出水水质指标
水质指标
COD
BOD
SS
进水水质(mg/l)
1256
651
200
去除率（%）
75
80
50
出水水质(mg/l)
314
131
100

3. 设计水量
　　　　 Q＝5000m3/d=209m3/h=0.058m3/s
3.3.3 设计计算
1. 反应器容积计算
UASB有效容积：V有效＝
式中：
Q ------------- 设计流量，m3/s
S0 ------------- 进水COD含量,mg/l
Nv -------------容积负荷,kgCOD/(m3·d)
V有效＝
=1396m3
将UASB设计成圆形池子，布水均匀，处理效果好
取水力负荷q＝0.8[m3/(m2·h)]
则 A= = =262m2
h=＝=6m
采用6座相同的UASB反应器
　　　　　　则　　A1=＝=43.7m2
D==
=7.5m
取D=8m
则实际横截面积为
=πD2=×3.14×82
=50.24m2
实际表面水力负荷为
q1=Q/A
＝
=0.7<1.0