青海大学化工学院环境工程系
《水污染控制工程》课程设计说明书
班 级： 环境工程专业
姓 名： xxx
学 号： xxx
指导教师： xx
题 目： 北京市啤酒厂废水处理工艺确定
同组同学： xxxxx
青海大学化工学院环境工程系
目录
1概述.......................................................4
1.1啤酒废水概况.....................................................4
1.1.1啤酒废水的特点及危害.................................................4
1.1.2啤酒废水处理现状及发展趋势............................................4
1.1.3啤酒废水的受纳水体....................................................4
1.2城市概况.........................................................4
1.2.1地理位置..............................................................4
1.2.2气候环境..............................................................4
1.2.3海域河流..............................................................5
1.2.4经济概况..............................................................5
1.2.5人口概况..............................................................5
2设计依据及原则.............................................5
2.1设计依据.........................................................5
2.2设计原则.........................................................5
3设计参数...................................................5
3.1进水水量.........................................................5
3.2进水水质.........................................................5
3.3出水水质.........................................................6
4 方案论证..................................................6
4.1工艺比较.........................................................6
4.1.1 好氧处理工艺.........................................................6
4.1.2 厌氧处理工艺.........................................................7
4.1.3厌氧-好氧组合工艺.....................................................8
4.2 工艺选择........................................................9
4.3 工艺流程.......................................................10
5 物料衡算.................................................10
5.1 COD衡算........................................................10
5.2 BOD5衡算........................................................10
5.3 SS衡算.........................................................11
6 构筑物设计与计算.........................................11
6.1 格栅的设计计算.................................................11
6.2 沉砂池的设计计算...............................................12
6.3 污水提升泵房的设计计算.........................................16
6.4 调节池的设计计算...............................................17
6.5 UASB反应器的设计计算...........................................18
6.6 SBR反应器的设计计算............................................23
6.7 浓缩池的设计计算...............................................26
6.8 机械脱水间的设计计算...........................................28
6.9 构筑物计算结果及说明...........................................28
7 结论..............................................................29
8 参考文献..........................................................29
青海大学化工学院环境工程系
第三组《水污染控制工程》课程设计任务书
学生姓名： xxx
专 业：环境工程专业 班级： 20##级
指导教师：
一、课程设计题目
某啤酒厂日处理4000 m3生产废水工艺方案确定
二、课程设计条件
1、已知该啤酒厂废水主要来自麦芽车间，糖化车间，发酵车间，罐装车间，这些车间废水水质、水量在随季节波动较大，含有多种氨基酸、醇、酵母菌等。
2、废水进水水质为：
COD=1600mg/L ； BOD5=900mg/L ；SS=400mg/L ； pH=5～7。
3、出水水质为：
《污水综合排放标准》（最新）。
三、课程设计要求
1、执行《水污染控制工程》课程设计教学大纲。
2、查阅相关文献5篇以上。
3、独立选定城镇，进行方案论证，确定工艺流程。
4、针对主要构筑物进行选型，并具体说明。
5、独立完成所选工艺的流程物料核算。
6、图纸：画出带控制点工艺流程图；画出所设计的主要构筑物结构图（不少于2张）。
7、格式要求符合科技论文撰写规范。
四、课程设计时间
20##年6月9日至20##年6月16日。
要求：小组成员按照确定工艺每人一套设计计算说明书、一套设计图纸。
环境工程教研室
20##年6月
1概述
1.1啤酒废水概况
1.1.1啤酒废水的特点及危害
啤酒生产废水的特点是水量大，无毒有害，属于高浓度有机废水。排放的啤酒废水超标项目有BOD、COD、SS、pH值四项。废水水质在不同季节也有一定的差异，尤其是处于高峰流量时的废水，其有机物含量也处于高峰。废水排放量大，一般夏季多于冬季。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的危害。
1.1.2啤酒废水处理现状及发展趋势
随着社会经济的发展和人们生活方式的变化，啤酒工业发展迅猛，产量较过去有了较大的提高。啤酒已发展成为世界酒类中生产量与消费量最大的酒种啤酒产业的发展，随之而来的是啤酒废水的增多。近年来由于各级领导的重视，在治理上下了很大功夫。但仍有很多厂认识不足和缺乏资金等原因未加处理。此外各地还陆续兴建了许多小型啤酒厂，由于管理混乱，大部分工厂将废水直接排放江河湖泊，使污染覆盖面更加扩大。国内啤酒废水处理工艺有好氧处理法、厌氧处理法、厌氧-好氧结合处理技术。从目前国内治理现状看，都朝着资源化回收和节能高效的方向发展，不断开拓新技术新工艺。
1.1.3啤酒废水的受纳水体
受纳水体为城市市政排水管网，汇同城市生活污水一起进入城市污水厂再进一步处理，最终达到排放标准。
1.2 城市概况
1.2.1地理位置
北京市中心位于北纬39度54分20秒，东经116度25分29秒。位于华北平原北部，毗邻渤海湾，上靠辽东半岛，下临山东半岛。北京与天津相邻，并与天津一起被河北省环绕。西部是太行山山脉余脉的西山，北部是燕山山脉的军都山，两山在南口关沟相交，形成一个向东南展开的半圆形大山弯，它所围绕的小平原即为北京小平原。北京市平均海拔43.5米。北京平原的海拔高度在20～60米，山地一般海拔1000～1500米。
1.2.2气候环境
北京的气候为典型的北温带半湿润大陆性季风气候，夏季高温多雨，冬季寒冷干燥，春、秋短促。降水季节分配很不均匀，全年降水的80%集中在夏季6、7、8三个月，7、8月有大雨。北京太阳辐射量全年平均为112～136千卡/厘米。
北京的风向有明显的季节性变化。冬季盛行偏北风，夏季盛行偏南风。年平均风速在1.8—3米/秒之间，风速受地理环境的影响较大。全年以春季风速最大，冬季次之，夏季风速最小。
1.2.3海域河流
北京天然河道自西向东贯穿五大水系：拒马河水系、永定河水系、北运河水系、潮白河水系、蓟运河水系。多由西北部山地发源，穿过崇山峻岭，向东南蜿蜒流经平原地区，最后分别汇入渤海。
1.2.4经济概况
北京市是中国的政治、文化与国际交往中心。20##年全年北京市实现地区生产总值（GDP）16000.4亿元，比上年增长8.1%；20##年北京市实现地区生产总值17801亿元，比上年增长7.7%；20##年实现地区生产总值19500.6亿元，比上年增长7.7%。北京是综合性产业城市，综合经济实力保持在全国前列，第三产业规模居中国大陆第一。
1.2.5人口概况
20##年末北京市常住人口2114.8万人，比上年末增加45.5万人。常住人口密度为每平方公里1289人，比上年末增加28人。北京市人口数居全国之冠，也是全球人口第一大都市。
2设计依据及原则
2.1设计依据
《污水综合排放标准》（最新）
啤酒行业废水处理有关资料
厂方提供的基础资料
2.2设计原则
（1）严格执行国家环保局有关法规，按规定的排放标准，使处理后的废 水各项指标达到甚至优于排放标准。
（2）工艺流程选择应充分考虑企业的自身情况，要根据进水水质和出水水质的要求选择先进的工艺。
（3）采用先进、合理成熟可靠的处理工艺，并有显著的环境效益、社会效益、经济效益。
（4）设计中充分考虑防止二次污染，噪音低、无异味，不影响周围环境。
（5）在运行过程中便于运行管理，便于维修，节约动力消耗和运行费用。
3设计参数
3.1进水水量
根据厂方提供数据进水水量为4000m3/d。
3.2进水水质
根据厂方提供的数据进水水质如下：
3.3出水水质
根据厂方要求，废水处理后达《污水综合排放标准》（最新）中一级A标准：
4 方案论证
4.1工艺比较
啤酒废水与其他行业不同，污染成分属于有害无毒，在废水中主要含有麦槽、糖类、果胶、酒花、酵母残渣、蛋白化合物等有机物和少量的无机物。啤酒废水具有良好的生物可降解性，处理方法主要以生物法为主。
4.1.1 好氧处理工艺
（1）活性污泥法
活性污泥法是以活性污泥为主体的废水生物处理的主要方法，它是应用广泛的废水生物处理工艺。典型的活性污泥法是由曝气池、沉淀池、污泥回流系统和剩余污泥排除系统组成。该法是在人工充氧条件下，对污水和各种微生物群体进行连续混合培养，形成活性污泥。利用活性污泥的生物凝聚、吸附和氧化作用，以分解去除污水中的有机污染物。然后使污泥与水分离，大部分污泥再回流到曝气池，多余部分则排出活性污泥系统。
活性污泥法的优点：
①对废水的处理效果很好，对BOD的去除率最高可达90%；
②适合用于处理净化程度高和稳定性要求较高的废水；
③有机物在曝气池内的降解经历了第一阶段的吸附和第二阶段的代谢的完整过程,活性污泥也经历了对数增长、减速增长、内源呼吸的完整生长周期。
活性污泥法的缺点：
①采用传统的活性污泥法，往往基建费、运行费高，能耗大，管理较复杂，易出现污泥膨胀现象；
②对进水水质、水量变化的适应性较低，脱氮除磷效果不太理想；
③活性污泥法产生大量的剩余污泥，需要进行污泥无害化处理，增加了投资。
（2）生物膜法
生物膜法是与活性污泥法并列的一类废水好氧生物处理技术，是一种固定膜法。主要用于去除废水中溶解性的和胶体状的有机污染物。生物膜法是利用附着生长于某些固体物表面的微生物进行有机污水处理的方法。生物膜是由高度密集的好氧菌、厌氧菌、兼性菌、真菌、原生动物以及藻类等组成的生态系统，其附着的固体介质称为滤料或载体。生物膜法的原理是，生物膜首先吸附附着水层有机物，由好气层的好气菌将其分解，再进入厌气层进行厌气分解，流动水层则将老化的生物膜冲掉以生长新的生物膜，如此往复以达到净化污水的目的。
生物膜法的优点：
①处理效果好并具良好硝化功能；
②对水量、水质、水温变动适应性强；
③污泥量小（约为活性污泥法的3/4）且易于固液分离；
④动力费用省。
生物膜法的缺点：
①生物膜载体增加了系统的投资；
②附着于固体表面的微生物较难控制；
③生物膜法对环境温度要较高，温度过高过低都会影响微生物活性。
（3）SBR法
SBR是序列间歇式活性污泥法，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。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。
SBR工艺优点：
①理想的推流过程使生化反应推动力增大，效率提高，池内厌氧、好氧处于交替状态，净化效果好；
②耐冲击负荷，池内有滞留的处理水，对污水有稀释、缓冲作用，有效抵抗水量和有机污物的冲击；
③工艺过程中的各工序可根据水质、水量进行调整，运行灵活；
④处理设备少，构造简单，便于操作和维护管理。
SBR工艺的缺点：
①反应器容积利用率低；
②水头损失大；
③如采用人工操作，会出现因进出水工序操作繁锁，曝气板容易堵塞。
4.1.2厌氧处理工艺
厌氧生物处理技术是在厌氧条件下，兼性厌氧和厌氧微生物群体将有机物转化为甲烷和二氧化碳的过程。在厌氧生物处理的过程中，复杂的有机化合物被分解，转化为简单、稳定的化合物，同时释放能量。其中，大部分的能量以甲烷的形式出现，这是一种可燃气体，可回收利用。同时仅少量有机物被转化而合成为新的细胞组成部分，故相对好氧法来讲，厌氧法污泥增长率小得多。厌氧法及适用于高浓度有机废水，又适用于中、低浓度有机废水。同时厌氧法可降解某些好氧法难以降解的有机物。
厌氧处理的优点:
①低营养要求（对N、P要求很低）；
②污泥稳定性良好,具有良好的脱水性能,有益于污泥的最终处置；
③厌氧污泥可以在不严重影响其活性和其他重要特性的情况下被保持很长时间。
厌氧处理的缺点:
①厌氧微生物对pH、温度和毒性等环境条件极其敏感；
②反应过程会产生恶臭味的气体。
4.1.3厌氧-好氧组合工艺
（1）酸化—SBR法：
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。
酸化—SBR法优点：
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；
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；
④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。
酸化—SBR法缺点：
①酸化—SBR法处理中高浓度啤酒废废水，酸化至关重要，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。
（2）内循环UASB反应器＋氧化沟工艺：
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，好氧处理为了降低土建费用，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℃，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。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。
内循环UASB反应器＋氧化沟工艺优点：
①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；
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）UASB—好氧接触氧化工艺：
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。好氧处理对废水中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。
UASB—好氧接触氧化工艺优点：
①该工艺处理效果好、操作简单、稳定性高；
②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；
③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%。
（4）UASB+SBR法：
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。
UASB+SBR法处理工艺优点：
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；
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；
③投资、运行费用低；
④处理啤酒废水时流程简单，安全操作、维修方便；
⑤工艺调节灵活，可使用不同规模的啤酒废水处理厂。
4.2 工艺选择
综上各种处理方法的比较，结合该啤酒厂废水主要来自麦芽车间，糖化车间，发酵车间，罐装车间，这些车间废水水质、水量在随季节波动较大，含有多种氨基酸、醇、酵母菌等特点以及北京市的基本资料，本设计采用厌氧-好氧结合法中的UASB+SBR法。此法在处理高浓度啤酒废水是能培养出具有良好沉降性能的厌氧颗粒污泥，颗粒污泥形成的同时厌氧细菌不断繁殖积累，较多的污泥负荷时的细菌获得充足的营养物质。使用该工艺处理降低处理成本，又能产生经济效益，其处理效果稳定，系统运行简单费用低，而且厌氧处理系统中产生的沼气有综合利用价值，能实现污水处理资源化。啤酒废水中的高浓度有机物质为UASB运行提供有利条件。
4.3工艺流程
5 物料衡算
5.1 COD衡算
5.2 BOD5衡算
去除率
5.3 SS衡算
6 构筑物设计与计算
6.1 格栅的设计计算
（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=4000m3/d=0.046m3/s；
总变化系数取1.8，最大设计流量
。
(2)设计计算
①栅条间隙数(n):
式中：
-------------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。
取n=30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)+bn
式中：
S -------------- 格条宽度，m；
n -------------- 格栅间隙数；
b -------------- 栅条间隙，m。
③进水渠道渐宽部分长度(
):
设栅前水深h=0.4m,则进水渠道宽B1=0.7m,渐宽部分展开角取为20°。
式中:
B -------------- 栅槽宽度，m ；
B1 -------------- 进水渠道宽度，m；
-------------- 进水渠展开角，度。
④栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度（
）:
⑤过栅水头损失（
）:
式中：
--------阻力系数，其值与栅条的断面几何形状有关；
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；
v -------- 过栅流速，m/s；
α-------- 格栅倾角，度。
格栅阻力系数计算公式
取k=3,β=1.79(栅条断面为圆形)，v=0.6m/s。
⑥栅槽总高度(H):
取栅前渠道超高
；栅前水深h=0.4m；格栅的水头损失
0.177m。
则总高度H=h+h1+h2 =0.4+0.3+0.177=0.877m
⑦栅槽总长度(L):
⑧每日栅渣量(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；
---------- 污水流量变化系数，此处取1.8。
，故应采用机械清渣。
6.2沉砂池的设计计算
沉砂池的设置目的就是去除污水中泥沙、煤渣等相对密度较大的无机颗粒，以免影响后续处理构筑物的正常运行。沉砂池分为平流式沉砂池、竖流式沉砂池、曝气式沉砂池和旋流式沉砂池。平流式沉砂池构造简单，除砂效果好，本设计采用平流式沉砂池。
（1）平流式沉砂池的设计要求如下：
①一般去除相对密度2.65，粒径大于0.2mm的沙粒确定；
②设计流量的确定，一般按最大流量确定；
③污水在池内的最大流速为0.3m/s，最小流速应不小于0.15m；
④有效水深不应大于1.2m，一般采用0.25-1.0m，每格宽度不宜小于0.6m；
⑤最高流量时，污水在池内的停留时间不应小于30s，一般取30-60m；
⑥池底坡度一般为0.01-0.02，当设置除砂设备时，可根据除砂设备的要求，确定池底的形状。
⑦沉砂池的座数或分格不得少于两个，宜按并联系列设计。污水量较小时，一备一用，较大时同时工作。
（2）平流式沉砂池的设计计算
设计中选择两格平流式沉砂池，N=2格，与格栅连接，沉砂池的设计流量为0.083
。
①沉砂部分的长度L：
式中：L-----------沉砂池沉砂部分的长度，m；
v-----------最大设计流量时的速度，m/s，设计时取0.15m/s；
t-----------最大设计流量时的停留时间，s，本设计取60s。
②水流断面面积A:
式中：A-----------水流断面面积，
；
Qmax-----------最大设计流量，。
③池总宽度B：
式中：B -----------池总宽度，m；
h2 -----------设计有效水深，m。
每格池宽
④贮砂斗所需的容积V：
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；
T-----------排砂时间的间隔，d；
-----------污水流量总变化系数。
⑤贮砂斗各部分尺寸计算：
设贮砂斗底宽b1=0.5m，斗壁与水平面的倾角为
，取贮砂斗高度为0.3m贮砂斗的上口宽b2为：
⑥贮砂斗的容积V1：
式中： V1-----------贮砂斗容积，m3；
-----------贮砂斗高度，m；
-----------分别为贮砂斗下口和伤口的面积，m2。
⑦贮砂室的高度
：
假设采用重力排砂，池底设6%坡度坡向砂斗，则：
⑧池总高度H：
式中：
H-----------池总高度，m；
-----------超高，m。
核算最小流速
：
符合要求
式中：
-----------设计最小流量，；
-----------最小流量时工作的沉砂池数目；
-----------最小流量时沉砂池中的过水断面面积，。
⑨理论上每日的污泥量:
W=Q
(C0-C1)/106(1-0.97)
式中：
Q ------------ 设计流量，m3/d；
C0------------ 进水悬浮物浓度，mg/L；
C1------------ 出水悬浮物浓度，mg/L；
P0------------ 污泥含水率，%。
6.3 污水提升泵房的设计计算
污水泵站是污水系统的重要组成部分，特点是水流连续，水流较小，但变化幅度大，水中污染物含量多。因此，设计时集水池要有足够的调蓄容积，并应考虑备用泵，此外设计时尽量减少对环境的污染，污水泵站分为两种：设置于污水管道系统中，用以抽升城市污水的泵站；设置于污水处理厂内用来提升污水的泵站，作用是为后续的工艺提供水流动力。泵房用于提升污水厂的污水，以保证污水能在后续处理构筑物内畅通的流动。
①设计流量：
Q=4000m3/d=166.67m3/h=46L/s
②选泵：
根据流量Q=166.67m3/h，查《给水排水设计手册》第11册，拟选用150WL200-10-50-15型立式污水泵，每台水泵的流量为Q=200m3/h。考虑选用2台水泵，其中一台备用。
6.4 调节池的设计计算
（1）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。使用调节池可以把不同时间排放出的不同浓度废水混合均匀，调节水量和水质。该啤酒厂废水 pH=5～7，需要进行调节。调节池的类型分为斜排槽式调节池、折流式调节池、曝气式调节池。由于啤酒废水含有机物浓度较高，故选曝气式调节池。
（2）设计要点
①池中最高水位不高于进水管的设计高度，最低水位为死水位；
②调节池的形状宜为方形或圆形，以利于完全形成混合状态，长形水池宜设多个进口和出口；
③调节池中应设冲洗装置、溢流装置、排除漂浮物和泡沫装置，以及洒水消泡装置；
④为使在线调节池运行良好，宜设混合和曝气装置；
⑤调节池出口宜设测流装置，以监控所调节的流量。
（3）设计参数
水力停留时间T = 6h ；
设计流量Q =4000m3/d = 166.67m3/h =0.046m3/s；
（4）设计计算
①调节池有效容积：
②调节池水面面积：
取池子总高度H=5.5m,其中超高0.5m,有效水深h=5m，则池面积为：
③调节池的尺寸：
池长取L =14m ,池宽取B = 14 m ，则池子总尺寸为：
为使废水混合均匀，调节池下设两台LFJ-350反应搅拌机，单台功率9.0kw.
④投药量计算：
由于废水pH=5～7，属于酸性废水，需要加碱进行调节，使pH调节到7时，选择投加石灰（CaO）。
CaO的投加量应满足下式：
X=1.1kg，石灰的投加量至少1.1kg。
6.5 UASB反应器的设计计算
（1）UASB，即上流式厌氧污泥床，集生物反应与沉淀于一体效率高的厌氧反应器。UASB使废水得到全面的净化，基本达到排放标准。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。
（2）设计参数
设计流量4000
=166.67
；
容积负荷（Nv）5.0kgCOD/(m3·d)；
污泥产率0.12kgMLSS/kgCOD；
产气率0.5m3/kgCOD。
（3）设计计算
①UASB反应器容积的确定：
本设计采用容积负荷法确定体积：
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).
取有效容积系数0.8，反应器实际容积:
②主要构造尺寸的确定:
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)]
反应器高度 : 
因表面积较大，采用2座相同的UASB反应器
单池直径：
，取D=12m。
污水在UASB反应器中的停留时间：
式中：T —污水的停留时间，h；
V—反应器的容积，m3；
Q—污水的每天流量，m3/d。
实际横截面积为:
实际表面水力负荷：
，故设计符合要求。
③配水系统设计:
本系统设计为圆形布水器，每个UASB反应器设36个布水点。
参数:每个池子流量：
。
设计计算：
圆环直径计算：每个孔口服务面积为:
, a在1～4m2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，中间设12个，最外围设18个孔口
A内圈6个孔口设计:
服务面积：
折合为服务圆的直径为：
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：
B中圈12个孔口设计:
服务面积：
折合成服务圆直径为：
中间圆环直径计算如下：
C外圈18个孔口设计:
服务面积：
折合成服务圈直径为：
外圆环的直径d3计算如下：
④三相分离器设计:
A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。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。
B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，这对固液分离不利，故设计时应满足以下要求：
沉淀区水力表面负荷＜1.0m/h；
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；
进入沉淀区前，沉淀槽底逢隙的流速≤2m/h；
总沉淀水深应大于1.5m；
水力停留时间介于1.5～2h；
如果以上条件均能满足，则可达到良好的分离效果。
C设计计算：
a沉淀器（集气罩）斜壁倾角θ＝50°，沉淀区面积为：
A=1/4πD2=1/4×3.14×122=113.04m2
b表面水力负荷为：
，故设计符合要求。
c回流缝设计：
取h1=0.3m,h2=0.5m,h3=1.5m
式中：
b1----------下三角集气罩底水平宽度，m；
θ----------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。
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：
，符合要求。
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。
上下三角形集气罩之间回流逢中流速(V2)可用下式计算：
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间面积，m2；
取回流逢宽CD=2.5m,上集气罩下底宽CF=7.0m
DH=CD×sin50°=1.92m
DE=2DH+CF=2×1.92+7.0=10.8m
=π(CF+DE)CD/2 =75.65m2
,故符合设计要求
确定上下三角形集气罩相对位置及尺寸，由图可知：
由上述尺寸可计算出上集气罩上底直径为：
CF-2h5tg40°=7.0-2×1.0×tg40°=5.32m
BC=CD/sin40°=2.5/sin40°=3.26m
AD=DI/cos50°=3/cos50°=4.67m
BD=DH/cos50°=1.92/cos50°=2.99m
AB=AD-BD=4.67-2.99=1.68m
d气液分离设计:
d=0.01cm(气泡)，T=20°С
ρ1=1.03g/cm3, ρg=1.2×10-3g/cm3
V=0.0101cm2/s, ρ=0.95
μ= Vρ1=0.0101×1.03 =0.0104g/cm·s
一般废水的μ＞净水的μ,故取μ=0.02g/cm·s
由斯托克斯工式可得气体上升速度为：
Va=V2=1.10m/h
因为
，故满足设计要求。
④出水系统设计:
采用锯齿形出水槽，槽宽0.1m,槽高0.1m。
⑤排泥系统设计:
产泥量为
kgMLSS/d
每日产泥量652.8kgMLSS/d，则每个USAB日产泥量326.4 kgMLSS/d,可用250mm
排泥管，每天排泥一次。
⑥理论上每日的污泥量:
W=Q
(C0-C1)/106(1-0.98)
式中：
Q ------------ 设计流量，m3/d；
C0------------ 进水悬浮物浓度，mg/L；
C1------------ 出水悬浮物浓度，mg/L；
P0------------ 污泥含水率，%。
⑦产气量计算:
每日产气量16000.850.54000×10-3=2720m3/d
6.6 SBR反应器的设计计算
经UASB处理后的废水,COD含量仍然很高,要达到排放标准,必须进一步处理,即采用好氧处理。
（1）设计参数
①污泥负荷率：
Ns取值为0.14kgBOD5/(kgMLSS·d)。
②污泥浓度和SVI：
污泥浓度采用2000mgMLSS/L,SVI取100。
③反应周期：
SBR周期采用T=6h,反应器一天内周期数n=24/6=4。
④周期内时间分配：
反应池数N=6；
进水时间：T/N=6/6=1.0h；
反应时间：3.0h；
静沉时间：1.0h；
排水时间：0.5h。
⑤周期进水量：
⑥设计水量为：Q=4000m3/d=166.67m3/h=0.046m3/s
（2）设计计算
①反应池有效容积：
式中：
n ------------ 反应器一天内周期数；
Q0 ------------ 周期进水量,m3/s；
S0 ------------ 进水BOD含量,mg/L；
X ------------- 污泥浓度,mgMLSS/L；
Ns ------------- 污泥负荷率。
②反应池最小水量：
③反应池中污泥体积：
Vmin＞Vx,符合设计要求。
④校核周期进水量：
周期进水量应满足下式：
，符合设计要求。
⑤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264.8/5=52.96m2，设SBR的长：宽=2：1，则SBR的池宽为：5.5m；池长为：11m。
SBR反应池的最低水位为：
SBR反应池污泥高度为：
1.62-0.88=0.74m＞0.5m
SBR最低水位与污泥位之间的距离为0.74m,大于0.5m的缓冲层高度符合要求。
⑥鼓风曝气系统:
A确定需氧量O2
公式：
aˊ----------- 微生物对有机污染物氧化分解过程的需氧kg；
Q ----------- 污水设计流量，m3/d；
S0 ------------ 进水BOD含量,mg/l；
S0 ------------ 出水BOD含量,mg/l ；
bˊ------------ 微生物通过内源代谢的自身氧化
过程的需氧率，kg；
Xv ------------单位曝气池容积内的挥发性悬浮
固体（MLVSS）量,kg/m3 。
取aˊ=0.5, bˊ=0.15；出水Se =11.2mg/L；
Xv=f×X =0.75×2000=1500mg/L =1.50kg/m3；
V=6V1=6264.8=1588.8
代入数据可得：
O2=0.5×4000×(111.2-18)/1000+0.15×1.5×1588.8=543.88kg O2/d
供氧速率为：
R= O2/24 =543.88/24=22.66 kg O2/h
B布气系统的计算
反应池的平面面积为：
每个扩散器的服务面积取1.7m2,则需363/1.7=214个.取214个扩散器，每个池子需36个。
C空气管路系统计算
按SBR的平面图，布置空气管道，在相邻的两个SBR池的隔墙上设一根干管，共两根干管，在每根干管上设5对配气竖管，共10条配气竖管。则每根配气竖管的供气量为： 
本设计每个SBR池内有36个空气扩散器,则每个空气扩散器的配气量为：
由此条件可选择罗茨RME-20型鼓风机转速1170r/min，配套电机功率为75kw。
⑦理论上每日的污泥量:
W=Q(C0-C1)/106(1-0.97)
式中：
Q ------------ 设计流量，m3/d；
C0------------ 进水悬浮物浓度，mg/L；
C1------------ 出水悬浮物浓度，mg/L；
P0------------ 污泥含水率，%。
⑧污泥产量计算:
选取a=0.6,b=0.075,则污泥产量为：
△x=aQSr-bVXv
△x=0.6×4000×(111.2-18)/1000-0.075×1588.8×1.5 =44.94kgMLVSS/d
6.7浓缩池的设计计算
为方便污泥的后续处理机械脱水，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浓缩池。
（1）设计参数
啤酒废水处理过程产生的污泥来自以下几部分：
沉砂池，Q1=26.67m3/d,含水率97%；
UASB反应器，Q2=20m3/d,含水率98%；
SBR反应器，Q3=16m3/d,含水率99%；
总污泥量为：
Q= Q1+ Q2+ Q3=26.67+20+16=62.67 m3/d
平均含水率为：
（2）参数选取
固体负荷（固体通量）M一般为10～35kg/m3d，取M=30 kg/m3d=1.25kg/m3d；浓缩时间取T=24h；设计污泥量Q=63m3/d； 浓缩后污泥含水率为96%；
浓缩后污泥体积：
（3）设计计算
①池子边长:
根据要求，浓缩池的设计横断面面积应满足：
A≥QC/M
式中：
Q----------------入流污泥量，m3/d ；
M----------------固体通量，kg/m3·d；
C----------------入流固体浓度kg/m3。
入流固体浓度（C）的计算如下：
沉砂池产生的污泥的固体浓度：
UASB反应器产生的污泥固体浓度：
SBR反应器产生的污泥固体浓度：
C=1520/63=24.13 kg/m3
浓缩后污泥浓度为：
浓缩池的横断面积为：
设计三座正方形浓缩池，则每座边长为B=7.1m取B=7.5m,则实际面积A=7.5×7.5=57m2。
②池子高度:
停留时间，取HRT=24h；则有效高度
=1.3m,取=1.5，超高
=0.5m；缓冲区高，
=0.5m。
池壁高
③污泥斗:
污泥斗下锥体边长取0.5m，高度取7m.
④总高度:
H=2.5+6=9.5m
6.8 机械脱水间的设计计算
污泥经浓缩后，尚有96%的含水率，体积仍很大，为了综合利用和最终处置，需对污泥作脱水处理。
（1）设计参数
设计泥量Q=28.35 m3/d；含水率为96%。
（2）设计计算
据设计泥量带式压滤机采用PFM-1000型，带宽1m，主机功率1.5kw,处理后的污泥含水率为75～80%，处理能力为7～8 m3/h,按每天工作8小时设计。外形尺寸：长×宽×高=4500×20##×1800。
6.9 构筑物计算结果及说明
7 结论
通过本次课程设计，使我受益匪浅。啤酒厂工业废水无毒有害，在对其进行工艺选择时，要充分考虑厂家提供的资料，包括废水的水质、水量等。同时要因地制宜，根据当地的基本资料选择最佳的处理工艺，使啤酒厂废水最终达标排放。
8 参考文献
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