啤酒厂课程设计任务书

某啤酒厂废水处理工艺设计
摘要：通过多年对啤酒废水处理工业的不断改进，目前世界上所使用的常用方法为：上流式厌氧污泥床(UASB)和循环性活性污泥法（CASS)组合起来进行对啤酒废水处理。

本设计啤酒厂设计废水量6000m3/d，主要进水指标为COD:2400mg/L；BOD：1400 mg/L；SS:460mg/L。

根据阅读相关资料和一些啤酒厂实际处理工艺，本设计选定主体工艺为： UASB+CASS生物反应池联合处理，使处理完的废水达到《啤酒工业污染物排放标准》（GB19821-2005）中啤酒企业的排放标准。

在采用该工艺处理时在UASB池会产生沼气，本设计遵循循环利用和零污染排放的原则，对产生的沼气进行回收利用，沼气用于啤酒厂锅炉房的燃料从而达到节能减排的作用。

关键词：啤酒废水; UASB; CASS
目录
封面 (1)
摘要 (1)
一、设计概况 (4)
1.水量和水质 (4)
2.出水水质情况 (4)
二、工艺选择 (4)
1.工艺选择依据 (4)
2.工艺的确定 (4)
三、构筑物设计与计算 (5)
1.格栅 (5)
（1）设计说明 (5)
（2）设计参数 (5)
（3）设计计算 (5)
2.集水池............................................................................................. 错误！未定义书签。

（1）设计说明........................................................................... 错误！未定义书签。

（2）设计参数 (7)
（3）设计计算 (8)
3.泵房................................................................................................. 错误！未定义书签。

（1）设计说明........................................................................... 错误！未定义书签。

（2）设计参数........................................................................... 错误！未定义书签。

（3）设计计算 (8)
4.水力筛............................................................................................. 错误！未定义书签。

（1）设计说明 (9)
（2）设计参数 (9)
（3）设计计算 (9)
5.调节沉淀池..................................................................................... 错误！未定义书签。

（1）设计说明 (10)
（2）设计参数 (10)
（3）设计计算 (11)
（4）pH调节 (12)
6.UASB反应池 (12)
（1）设计说明 (12)
（2）设计参数 (13)
（3）设计计算 (13)
7.CASS反应池 (18)
（1）设计说明 (18)
（2）设计参数 (18)
（3）设计计算 (19)
8.消毒池............................................................................................. 错误！未定义书签。

（1）设计说明 (26)
（2）消毒剂的投加 (26)
9.污泥浓缩池 (28)
（1）设计说明 (28)
（2）设计参数........................................................................ 2错误！未定义书签。

（3）设计计算 (29)
四、致谢 (31)
五、参考文献 (32)
六、设计分配 (33)
一、设计概况
1、水量和水质
（1）设计水量：6000 m3/d （2）原水水质：
CODcr （mg/L）
BOD5
（mg/L）
SS
（mg/L）
色度pH
浓度限值24001400460200-300 5.5-7.0 2、出水水质情况
水质指标
CODcr
（mg/L）
BOD5
（mg/L）
SS
（mg/L）
色度
（mg/L）
pH
（mg/L）
浓度限值≤80 ≤20≤70≤806-9
二、工艺选择
1、工艺选择依据
（1）厌氧处理工艺UASB：UASB是由污泥反应区﹑三相分离去和气室三部分组成。

UASB因结构紧凑﹑处理量大﹑处理效果好﹑投资较少因此在啤酒业内得到了广泛的应用。

其中UASB工艺在国内啤酒废水处理中的到广泛的应用，而且厌氧硝化工艺和啤酒酿造等相似，因此啤酒厂员工很容易掌握这项技术。

（2）好氧处理工艺CASS：CASS是一种循环式活性污泥法，CASS反应器由3个区域组成：生物选择区﹑兼氧去和主反应区。

目前有许多厂已经开始使用CASS工艺处理啤酒废水，CASS主要优点：可变容器的运行提高了对水质，水量的波动的适应性和运行操作的灵活性；良好的沉淀性能；有较为理想的脱氮除磷效果；工艺流程简单，土建和投资低；自动化程度高。

2、工艺的确定
三、构筑物设计与计算
1、格栅 （1）设计说明
污水中混有较大的悬浮物和漂浮物，为了防止水泵和处理构筑物的机械设备和管道被磨损或堵塞，使后续处理流程能顺利进行，在污水处理系统或水泵前，必须设置格栅。

本设计中采用中格栅。

（2）设计参数
设计流量Q=6000m 3/d=250m 3/h=0.069m 3/s 栅条宽度S=10mm ，栅条间隙b=15mm ，
栅前水深为h=0.4m, 格栅安装角度为α=60°， 栅前流速为0.8m/s ，过栅流速为0.9m/s. 单位栅渣量W=0.07m ³/10³m ³
（本设计水量较小故使 格栅直接安装于排水渠道中）
图4.1格栅示意图
（3）设计计算 ①栅条间隙数
（式1）
式中：Q ：设计流量，m/s α：格栅安装角度，° b:栅条间隙，m
bhv Q n αsin max =
500
B 1
1
1
1000
B
tg
1
H 2
B 1
h:栅前水深，m v ：过栅流速，m
n=15.45取整，n 取16根。

② 栅槽宽度
（式2）
式中：B ：栅槽的宽度，m S ：栅条的宽度，m b ：栅条的间隙，m n ：栅条的间隙数，m
栅槽宽度一般情况比格栅宽0.2m 到0.3m 本次设计取0.25m 。

即栅槽宽度为0.39+0.25=0.54m,取整为0.6m 。

③ 进水渠道渐宽部分的长度
设进水渠道宽B 1取0.45m ，其渐宽角α1=20°
则：
④ 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度为
m
L L 1.02
1
2==
⑤ 栅头的水头损失
本设计中栅条断面为锐边矩形断面，其阻力系数取K=3，β=2.42 则
αβsin 22
3
41g v b s k h ⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛⋅=（式3）
式中：k 水头损失增大倍数k=3 β :形状系数，β =2.42 S : 栅条宽度，m B :栅条间隙，m V :过栅流速，m/s
m bn n S B 39.016015.0)116(01.0)1(=⨯+-⨯=+-=m
B B l 21.020tan 245
.06.0tan 20
111≈-=-=α45
.159.04.0015.060sin 3.1069.0=⨯⨯⨯=o
n
α ：格栅倾角，°
（式4）
⑥ 栅后槽总高度
设栅前渠道超高h 2=0.3m.
则，H=h+h 1+h 2=0.4+0.17+0.3=0.87≈0.9m ⑦ 栅槽总长度
（式5）
式中：L ：栅槽总长度， m
L 1：进水渠道渐宽部分长度， m
L 2：栅渣与出水渠连接处的渐窄部分长度， m H 1：栅前渠道深，m (H 1=h+h 2)
（式6）
⑧ 每日栅渣量
栅渣量（m 3/103m 3
)污水取0.1~1.0，中格栅用小值，细格栅用大值，则本次设计取W=0.07m 3
/103m
3。

d
m d m K W Q w z /0.2＞/32.010*******
331max =⨯⨯⨯=
故采用机械排泥。

2、集水池 （1）设计说明
集水池是主要用来汇集将其输送到其它构筑物的小型贮水设备，设置集水池的作用主要是用来调节水量，贮存盈余，补充短缺，是生物池能在一天中均匀进水使其达到很好的处理效果保证水厂的正常运转。

（2）设计参数
m
h o 17.060sin 807.929.0)015.001.0(42.232
34
1=⨯⨯⨯⨯⨯=αtan 0.15.01
21H L L L +
+++=m L 26.260tan 4
.03.00.15.0015.021.00
=++
+++=
Q=6000×1.3m 3./d=325m 3./h=0.090m 3./s.
（3）设计计算
集水池的容量为大于一台泵5min 的流量，设三台泵（两用一备用）每台泵的设计流量为泵的设计流量为Q=0.045m 3./s 。

集水池的容积采用经验相当于一台泵30min 中的容量。

（式4-7）
有效水深采用3.0m 则集水池的池面积为327m H W
F ==
其尺寸为5.5m ×5.5m.
（4）集水池的构造
集水池内保证水流平稳，流态良好，不产旋流和滞留可在必要时间设置导流墙，水泵的吸水喇叭口按集水池中轴线对称布置，设置的原则为使每台泵吸水互
不干扰，为了保证水流平稳，其流速控制到s m /8.0~3.03
适合。

3、泵房 （1）设计说明
泵房采用圆形泵房，集水池与泵房合建，集水池在泵房下面，采用全地下式。

考虑三台水泵，其中一台备用。

（2）设计流量
设计流量 /s.0.090m /h 325m /d 1.3m 6000Q 333==⨯=
取Q=90L/s ，则一台泵的流量为45 L/s 。

（3）设计计算 ①选泵前总扬程估算
废水经过格栅水头损失为0.2m ，集水池最低水位与所需提升经常高水位之间的高差为： 78.5-73.412=4.5 ② 出水管水头损失
总出水管，选用管径DN350，查表的0.9m/s v =,1000i （海曾.威廉公式）=3.44,一根出水管，L/s 54Q =，选用管径DN200，v=0.97m/s,1000i=8.6，
90L/s Q =设管总长为40m ，局部损失占沿程的30%，则总损失为：
3
81100045
60301000m QT W =⨯⨯==
()9.91
4010.30.51000
m ⨯⨯+= ③ 水泵扬程
泵站内管线水头损失假设为1.5m ，考虑自由水头为1.0m,则水泵总扬程为： H=4.5+0.5+1.5+1.0=7.5m 取8m 。

④ 选泵
选择150QW180-15-15型污水泵性能三台，两用一备，其性能见表4.2
表4.2 150QW180-15-15型污水泵性能性能
流量 45L/s 电动机功率 15KW 扬程 15m 电动机电压 380V 转速 1450r/min 出口直径 150㎜ 轴功率 5.5KW 泵重量 280kg 效率 75.1%
4、水力筛 （1）设计说明
过滤废水中的细小悬浮物。

（2）设计参数
Q=6000×1.3m 3./d=325m 3./h=0.090m 3./s.
（3）设计计算
机型选取选用 HS120 型水力筛三台（两用一备），其性能如表 4-3：
表 4-3 HS120 型水力筛规格性能
水力筛外形如图所示：
5、调节沉淀池 （1）设计说明
啤酒废水的水量和水质随时间的变化较大，为了保证后续处理构筑物或者设备的正常运行，需对废水的水量和水质进行调节，保证后续处理构筑物能进行平稳的运行先对其进行改造，使其具有良好的沉淀作用和使PH 调节到一个合理的范围内。

（2）设计参数 水力停留时间T=6h
设计流量/s.0.090m /h 325m /d 1.3m 6000Q 333==⨯=
污泥含水率
表4.3 调节沉淀池进水与出水的水质指标
水质指标 COD BOD SS 进水水质 2400mg/L 1400mg/L 460mg/L 去除率 25% 25% 50% 出水水质
1800mg/L
1050mg/L
230mg/L
97.00=P
（3） 设计计算 ① 池子形状
图1调节沉淀池形状
② 池子的尺寸
池子的有效容积 V=QT=0.09污泥斗容积6×3600=325×6=1950m ³
取池子深为5.5m ，其中超高为0.5m 则有效水深h=5.0m.则池子的池面积为。

取池子的厂为20m 宽为20m,则池子的尺寸为L ×B ×H=20×20×5.5。

③ 泥斗尺寸
设调节沉淀池的污泥斗为四个每斗上口面积10.0m ×10.0m ，取泥斗底尺寸为1.0m ×1.0m,污泥斗的倾角取60度（方形泥斗的倾角不低于60度。

则污泥斗高度为
污泥斗容积
23900.51950
m h V S ==
m h 8.760tan 20
.10.1002=⨯-=
)
(31
21212s s s s h V ++⨯⨯=
式中： V: 污泥斗容积 m ³ h2: 污泥斗高度， m S1: 泥斗上口面积 ㎡ S2 泥斗下口面积 ㎡
理论每日污泥量；
（式4-11）
式中： Q : 设计流量 m ³/d C 0：进水悬浮物浓度 kg/m ³ C 1: 出水悬浮物浓度 kg/m ³ P 0: 污泥含水率
W=7800×（460-230）/{1000×（1-0.97）}×1/1000 =89.7m 3/d
由于W 总>W 符合设计要求所以采用机械式排泥发，其中泥斗的泥可以贮存约10天左右。

（4）pH 调节
在调节池中需要设置一个全自动pH 监测仪并控制阀门的开启和闭合调节强酸和强碱灌，从尔达到调节池子中的酸碱使池子的酸碱度符合后面构筑物的酸碱度。

选用WA-05-1型加药设备该设备具有酸碱两用的功能。

表4.4 105--W A 型加药设备规格
105--WA
微型计量泵
2300*2000*2600 0.75KW
0.09KW
6、UASB 反应池 （1）设计说明
UASB 反应池由进水分配系统、反应区、三相分离器、出水系统、排泥系统及沼
气收集系统组成。

UASB 反应池有以下四个优点： a 、沉降性能良好，不设沉淀池，无需污泥回流；
3
211126.288)11001100(8.731
)(31m s s s s h V =⨯++⨯⨯=++⨯⨯=1000
1
)-11000)(10⨯
⨯-⨯=
O P C C Q W （
b 、不填载体，构造简单节省造价；
c 、 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；
d 、污泥浓度和有机负荷高，停留时间短。

（2）设计参数
水质指标 COD BOD SS 进水水质 1800mg/L 1050mg/L 230mg/L 去除率 80% 87% 30% 出水水质
360mg/L
136.5mg/L
161mg/L
设计流量Q=6000m 3/d=0.069m 3/s=250m 3/h 进水COD=1800mg/L ，去除率为80% 容积负荷（Nv ）为：4.5kgCOD/（m 3/d ） 污泥产率：0.1kgMLSS/kg COD 产气率为：0.5m 3/kg COD （3）设计计算
●UASB 反应器结构尺寸计算
① 反应器容积计算 （包括沉淀区和反应区）
UASB 有效容积为：V 有效=
v
Q S N ´ 式中：V 有效－ 反应器有效容积，m 3
Q －设计流量，m 3/d S 0－进水COD 含量,g/L N v －容积负荷,kgCOD/(m 3·d)
则：V 有效=
5
.48
.16000⨯ = 2400 m 3
② UASB 反应器的形状和尺寸
设计UASB 反应器2座，共壁建造四边形。

⑪取UASB 有效高度为6m ，则： 横截面积2有效4006
2400
m h V s ===
单池面积22002
400
2
m s
s i ==
=
⑫单池从布水均匀性和经济性考虑，矩形池长宽比在2:1以下较为合适 。

设池长L=20m ，宽B=10m ，
单池截面积：22001020m B L s i =⨯=⨯= ⑬ 设计反应池总高H=9m ，其中超高0.5m
单池总容积3''1700)5.09(*200m H S V i i =-== 单池有效反应容积31'有效12006200m h S V i =⨯== 单个反应池实际尺寸3180091020m =⨯⨯ 反应器数量 2座
总池面积 2'
i 总4002200m n S S =⨯=⨯= 反应器总容积 3340021700m n V V i =⨯==
总有效反应容积 33有效i 有效1556240021200m m n V V >=⨯== 符合有机负荷要求 UASB 体积有效系数
%6.70%1003400
2400
=⨯，在70%~90%之间，符合要求。

⑭水力停留时间（HRT ）及水力负荷率（V r ）
h 6.9250
2400
有效===
Q V t T R H []
0.1)/(m m 625.02
20025023总<∙=⨯==
h S Q V r ，符合设计要求 ●三相分离器构造设计 ① 设计说明
三相分离器的主要功能为使气、液、固三相分离。

沉淀区、回流缝、气液分离器的设计构成了三相分离器的设计。

② 沉淀区的设计
沉淀区的面积和水深是三相分离器沉淀区设计的主要考虑因素，其面积取决于废水的水量和表面负荷率。

本工程设计中，与短边平行，沿长边每池布置8个集气罩，构成8个分离单元，则每池设置8个三相分离器。

三相分离器长度B=10m ，每个单元宽度b=L/8=20/8=2.5m 沉淀区的沉淀面积即为反应器的水平面积，即为200m 2。

沉淀区的表面积负荷率
[]
0.2~0.1)/(625.0200
2
/25023<==h m m S Q i ③ 三相分离器的结构及回流缝设计
如图所示：b 1：下三角集气罩底水平宽度b 1=0.5m b 2：相邻两个下三角形集气罩之间的水平距离b 2=1.75m 则下三角形回流缝面积为：
22114081075.1m n L b S =⨯⨯=∙∙=
下三角集气罩之间的污泥回流缝中混合液的上升流速（V 1）可用下式计算：V 1=Q
1
/S 1
V 1=
s m h m /0.2/89.0140
2
/250<=，符合设计要求 设上三角形集气罩下端与下三角形斜面之间水平距离的回流缝的宽度b 3=0.5m ，则上三角形回流缝面积为：
2328082105.02m n L b S =⨯⨯⨯=∙∙=
令上下三角形集气罩之间回流缝中流速为V 2
h m S Q V /56.180
2
/250/212==
= V 1s m V /0.22<< 符合设计要求 ④ 三相分离器的高度
三相分离区的总高度为h=3.5m ，UASB 总高H=9m ，沉淀区高4m ，污泥区高
2m ，悬浮区高2.5m ，超高2m 。

●布水系统设计计算
配水系统采用穿孔配管，进水管总管径取200mm ，流速约为0.93m/s 。

每个反应器设置10根DN150mm 支管，每根管之间的中心距离为2m ，配水孔径采用17mm ，孔距1.5m ，没孔服务面积为2m 2，孔径向下，穿孔管距反应池低0.2m ，每个
反应器有100个出水孔，采用连续进水
●排泥系统污泥总量计算
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15gVSS/L ，则两座UASB 反应器中污泥总量：G=VG SS =3423×15=51345kgss/d 。

2.产泥量计算 厌氧生物处理污泥产量取0.07kgMLSS/kgCOD 。

⑪UASB 反应器总产泥量
d /kgVSS 8.604＝8.08.1600007.0E rQC X ｏ⨯⨯⨯==∆
式中：ΔX ：UASB 反应器产泥量，kgVSS/d ；r ：厌氧生物处理污泥产量， KgVSS/kgCOD;Co:进水COD 浓度kg/m3；E ：去除率，本设计中取80%。

⑫据VSS/SS=0.8，ΔX=604.8/0.8=756kgSS/d
单池产泥 ΔX 1/2=756/2=378kgSS/d
⑬污泥含水率为98%，当含水率>95%,取ρs =1000kg/m 3，则
污泥产量()()d /m 8.37＝%9811000756
P 1X W 3s s -⨯=-∆=
ρ
单池排泥量d /m 9.182
8
.37W 3si == ⑭ 污泥龄
）d （92.67756
51345X G c ==∆=
θ ●排泥系统设计
在UASB 三相分离器下0.5m 和底部400mm 高处，各设置一个排泥口，共两个排泥口，每天排泥一次。

出水系统设计计算
出水系统的作用是把沉淀区液面的澄清水均匀的收集并排出。

出水是否均匀对处理效果有很大的影响。

出水槽设计 对于每个反应池，有8个单元三相分离器，出水槽共有8条，槽宽0.3m 。

单个反应器流量）/m （035.07200
250
23600 Q q 3i i s ==⨯=
设出水槽口附近水流速度为0.3m/s ，则
槽口附近水深m 058.025
.03.08035.0nua q i =⨯⨯==
h
取槽口附近水深为0.1m ，出水槽坡度为0.02；出水槽尺寸10m ×0.25m ×0.1 m ；出水槽数量为8座。

●溢流堰设计
①出水槽溢流堰共有18条（82⨯+2），每条长10m ，设计90︒
三角堰，堰高40mm ，堰口水面宽b=40mm 。

每个UASB 反应器处理水量35L/s ，查知溢流负荷为1~2L/（m ∙s ），设计溢流负荷f=1.8L/(m
∙s)则堰上水面总长度为：L=m f q i 44.198
.135==
三角堰数量：n=
48610
4044.193=⨯=-b L 个，每条溢流堰三角堰数量：486/18=27个。

一条溢流堰上共有27个100mm 的堰口，27个247mm 的间隙
②堰上水头校核
每个堰出流率：s m n q q i /102.7486
1035553
---⨯=⨯== 按︒90三角堰计算公式，5.243.1h q = 堰上水头：h=m q
24
.054
.0109.1)43
.1102.7()
43
.1(
--⨯=⨯=
③ 出水渠设计计算
反应器沿长边设一条矩形出水渠，8条出水槽的出水流至此出水渠。

设出水渠宽1m ，坡度0.003，出水渠渠口附近水流速度为0.4m/s 。

渠口附近水深
m a
u q i 0875.04
.01035
.0=⨯=
∙
以出水槽槽口为基准计算，出水渠渠深：0.3+0.0875=0.3875m ，离出水渠渠口最远的出水槽到渠口的距离为15m ，出水渠长为15m ，出水渠尺寸为15m m m 40.01⨯⨯，向渠口坡度0.001
●沼气收集系统设计计算
沼气主要产生厌氧阶段，设计产气率取0.5m 3/kg COD 。

⑪总产气量：
G h m E rQC /43208.08.160005.030=⨯⨯⨯== 每个UASB 反应器的产气量h m G
G i /21602
4320
2
3=
=
⑫集气管，每个集气罩的沼气用一根集气管收集，单池共有17根集气管。

每根集气管内最大气流量=
s m /105.117
3600242160
33-⨯=⨯⨯。

据资料，集气室沼气出气管最小直径d=100mm ，取100mm 。

⑬沼气主管，每池17根集气管先通到一根单池主管，然后再汇入两地沼气主管。

采用钢管，单沼气主管管道坡度为0.6%，单池沼气主管内最大气流量
s m q i /025.03600
242160
3=⨯=。

取D=150mm ，充满度为0.9，则流速为
s m V /24.015.09.04
025.0=⨯⨯⨯=
π
⑭ 两地沼气最大气流量为q s m /05.03600
244320
3=⨯=
取DN=250mm ，充满度为0.8，流速为s m v /27.18
.025.04
05.02
=⨯⨯⨯=π ●水封罐设计 水封高度：H=H 01H -
集气罩中出气气压最大H 1取2mH 2O,贮气罐内压强H 0为400mmH 2O ，水封高度取1.5m ，水封罐面积为进气管面积的4倍。

22196.0425.04
1
441m d S =⨯⨯=⨯=ππ
水封罐直径取0.5 ●气水分离器
气水分离器起到对沼气干燥的作用，选用Φ500mm ⨯H1800mm 刚制气水分离器一个，气水分离器中预装钢丝填料，在气水分离器前设置过滤器以净化沼气，在分离器出气管上装设流量计及压力表。

●沼气柜容积确定
由上述计算可知该处理站日产气4320m 3，则沼气柜容积应为3h 产气量的体积确定，即3540324/4320m qt V =⨯==。

设计选用800钢板水槽内导轨湿式储气柜，尺寸为Φ7000mm mm 6000⨯。

7、CASS 反应池
（1）设计说明
CASS 工艺的前身是SBE 该工艺是SBR 工艺的一次很好改良后的一种工艺，其可变容器的运行提高了对与水质。

水量波动的适应性和运行操作的灵活性；具有良好的沉淀性;有理想的脱氮除磷的效果；工艺流程简单，土建投资低，自动化程度很高，是污水处理厂自动化的一个很好的评判标准。

（2）设计参数
设计流量s
m
d
m
d
m
Q 3
3
3
090.03257800===
表4.6 CASS 池进水与出水水质指标
水质指标 COD(L m g /) BOD （L m g /)
SS(L m g /) 进水水质
360
136.5
161
去除率
80% 88% 60% （3运行周期及时间
X
L S t S R m 240
=
式中：R t ：反应时间h
m ：排水比，取2.5；
s L ：反应池的五日生化需氧量污泥负荷，）（d kgMLISS kgBOD ∙/5 X ：反应池混合液悬浮固体平均浓度，L mg /
h h X L m S t S R 244.13500
26.04
.05.13624/240≈=⨯⨯⨯==
活性污泥界面的初始沉降速度
s m V L mg x /1.5753500104.6X 104.6时，/3000当-1.264-1.264max =⨯⨯=⨯=≥
沉淀时间
max /V m H t s ε
+=
式中：S t 沉淀时间，h ；
H 反应池有效水深，m ，取5米； ε活性污泥界面上最小水深，m ，取0.5米；
h h V m H t s 259.1575.15
.04.05/max ≈=+⨯=+=
ε
排水时间，h t D 1= 闲置时间，h t b 1=
一个周期所需要的时间为：=总t +s t +D t +b t R t h 61122=+++=。

每日周期数为46
24
24
总
==
=
t N ● CSAA 反应池总容积及构造设计 ① 反应池的容积
R
s t XL S Q V 1000240
`=
式中：V : 反应池的有效容积, 3m
`Q : 每个周期的进水量, 3
195047800
m =；
O S ：反应池进水五日生化需氧量, L mg /
s L ;反应池的五日生化需氧量污泥负荷, 取0.26)/(5d kgMLSS kgBOD ⋅
X 反应池内混合液悬浮固体平均浓度，取3500L mgMLSS /；
R t :每个周期的反应时间, h ；
30
`35102
26.035005
.136********m t XL S Q V R
s =⨯⨯⨯⨯=
=
②反应器池子构造尺寸
CASS 反应池可以灵活调控水量且具有良好的沉淀性能，所以讲CASS 设计成一个矩形池子池子一端进水一端出水。

图4.4 CASS 池示意图
在CASS 池子尺寸设计需要满足如下几个设计要求:
2~1=H B , 6~4=B
L。

所以取池子的有效水深为m H 5=有效，m B 10=，池子长为m L 40=。

即池子的尺寸为
m m m H B L 0.100.540⨯⨯=⨯⨯，池子的容积为31200040105m V =⨯⨯=，池
子的单池面积为214005
2000
m H V S ===。

CASS 反应器是由3个区域组成——预反应区和主反应区，每个区域所占的比例为
20%预反应区占，%80主反应区占
，这样可以达到双重效果既可以脱氮也可以除磷。

则三个区域的尺寸长短为m 8L 预反应1=，m 23L 主反应2=。

③ 连通孔尺寸
隔墙底部设计有连通孔主要作用是连接两个区域的水流，在本工程设计连通孔一共设
3`=n ，则连通孔面积为1A 和通孔的高度1H
v H BL v nn Q A 1241`
1⎪⎪⎭
⎫ ⎝
⎛+=A 1Nn Q
H =（式4-22） 式中: Q : 日处理水量, d m /3
n: CASS 池子座数
v : 设计流速, h m /，可取20~50m/h ；
`n : 通孔个数
N : 每天运行的周期数
A : CASS 池子的池表面积, 2m
1L :预防应池长，m
m Nn Q H 625.1400
342
/7800A 1=⨯⨯==
2
1`23.3501）28105032247800（1/24m v m H BL v nn Q A =⨯⨯⨯+⨯⨯⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=（式4-23）
孔口的宽度为2米。

●污泥计算
① 污泥COD 负荷计算
在本设计CASS 池的去除率为%80。

则每日去除量为
d kg /4.22461000
8
.03607800=⨯⨯。

nXV
S
Q N ∆=
s 式中：s N ：污泥负荷率，)/(d kgMLSS kgCOD ⋅
Q ：日处理流量, d m /3
S ∆: 进出水COD 的浓度差, L mg /
n ：CASS 池子座数
X : 反应池混合液悬浮固体浓度.L mg /3500
V :主反应区池的体积, 3m
61.02000
35002288
7800s =⨯⨯⨯=∆=
nXV S Q N )/(d kgMLSS kgCOD ⋅（式4-24）
② 产泥量及排泥系统
CASS 池的剩余污泥量其主要来源有这几方面主要是有氧微生物的新陈代谢所产生的，其次是少量的悬浮物沉淀形成。

CASS 池生物代谢产泥量为：)()(00e v d e SS SS fQ VX K S S YQ -+--=∆X 式中：∆X ：剩余污泥量, d kgSS /
Y : 污泥产率系数, 5/6.0取kgBOD kg
Q ：设计流量，d m /3
0S ：反应池进水BOD ，35/m kg BOD e S ：反应池出水BOD ，35/m kg BOD d K ：污泥自身氧化率，1-d ，0.04~0.1
V ：反应池总容积，3m
v X ：反应池混合液挥发性悬浮液固体浓度，3/m kgMLSS =fX,f 取0.7~0.8
f ：进水悬浮液的污泥转化率
0SS ：反应池进水悬浮液浓度，3/m kg e SS ：反应池出水悬浮液浓度，3/m kg ()()
d kg SS SS fQ VX K S S YQ
e v d e /4.8010483.0161.0780075.0625.2400004.00164.01365.078006.0)()(00=-⨯⨯+⨯⨯--⨯⨯=-+--=∆X （式4-25） 污泥浓度L
mg m
X
N R /67.46664.0113500
/11=÷-=
-=
剩余污泥量
d m N X
X R
/73.17110
67.46664
.80133
'=⨯=
∆=
∆- 假定排泥含水率为98%则排泥量为：
d m Q S /07.40)
98.01(10004.801)98.01(103
3
=-⨯=-∆X =
③ 排泥系统
每池池底向排泥坡度01.0i =,池出水端池底设置一个3
）5.09.00.1（m ⨯⨯的排泥坑其中排泥坑接排泥管的直径为200=DN . ●曝气系统以及需氧量设计计算
根据国内外对于CASS 池子的运行经验当每千克COD 微生物氧化的参数为55.0`=a ，其微生物自身耗氧参数为18.0`=b 则一个池子需氧量为：
XV b S S Q a O e D `)(`0+-=
式中：D O : 污水需氧量，d kgO /2
Q : 单池污水设计流量，d m /3
e S : 反应池进水COD, L mg / 0S : 反应池出水COD, L mg /
X : 反应池混合液悬浮物固体浓度, L mg /
V : 反应池容积,3m
()d
kg XV b S S Q a O e D /4.17282000
10350018.0104.165.13678005.0`)(`330=⨯⨯⨯+⨯-⨯⨯=+-=--则每小时耗氧量为:
h kg /02.7224
4
.1728=（式4-26） 曝气池混合液中平均氧饱和度（按最不利温度条件考虑）
()L O P C C t s /mg 80.114296.1810066.210503.101.104210066.25553.12sb =⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯⨯⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛
+⨯= 标准状态下污水需氧量：2
O K O O S =
()20
03.12b 024.1)(--=
T s S
O C C C K βα（式4-27）
式中: O K ：需氧量修正系数
S O : 标准状态下污水需氧量，d kgO /2
2O 污水需氧量，d kgO /2
S C 标准状态下清水中饱和氧浓度，L mg /
α混合液中总传氧系数与清水中传氧系数之比
β混合的饱和溶解氧系数与清水中饱和溶解氧与清水饱和溶解氧之比
()3.12sb C 12.3℃时，鼓风曝气池内混合液溶解氧饱和度的平均值，L mg /
O C 混合液剩余溶解氧，L mg /
T :设计水温， 12.3℃
()()44
.1024.1280.11195.083.017
.9024.1)(203.1220
012.3sb =⨯-⨯⨯⨯=
-=-- T S
O C C C K βρα（式4-28）
d kg O S /9.24884.172844.1=⨯=
每小时供气量为：h kg /7.10324
9
.2488= ●供气计算
温度为20℃和12.3℃在水中溶解氧饱和度分别为L mg C sb /17.9)20(=和
L mg C sb /80.11)3.12(=
本设计取扩散器上淹没深度H=5米,采用微孔曝气设备在出口出的压强为：
a
10503.159********.1980010013.1555P H P ⨯=⨯+⨯=+⨯=
① 标准状态下的供气量
A
S
S E O G 28.0=
()()A t E -12179121+-=
A E O （式4-29） 式中：S G ：标准状态下的供气量，d m /3
S O ：标准状态下污水需氧量，d kgO /2
A E ：曝气设备的氧利用率，本设计取12%。

t O ：曝气后反应池水面逸出气体中氧的体积百分比，%
()()()%
96.18)12.01(217912.0121E -12179121A t =-⨯+-⨯=+-=
A E O
h d m E O G A
S
S /m 43.3086/4.7407412
.028.09
.248828.033==⨯=
=
每立方废水所需要的空气为
350.97800
4
.74074m =
每去除kgCOD 1所耗的空气的量为：
()kgCOD /m 97.3210
7236078004.74074空气3
3
=⨯-⨯- ② 布器设计计算
CASS 池的长宽尺寸分别为40m ×10m ，每个空气扩散器的服务面积按1.78m 3计，设曝气口40×10×1.78／2＝450个，则每个曝气口的曝气量为
h
m /86.6450
43
.30863=。

表4-7 盘式膜片曝气器参数300-QMZM 型号 通气量 服务面积 氧利用率 淹没深度 供气量 QMW350
8
2m 3
35%-59%
4-8米
12.5
从鼓风机房出来的一个空气主干管，在池子处分成20根空气支管,每个CASS 池分到10根空气支管，每根空气支管分成5根空气小支管，每支空气小支管再分成9个曝气口。

根据空气管流速与管径关系表查的，空气干管的流速为：s m /12，空气支管流
速为s m /6，空气小支管流速为：s m /5。

管径分别为mm DN 350=，mm DN 100=，
mm DN 60=。

③ 鼓风机房供气压力计算
曝气器的淹没深度为m H 5.4=，空气压力可按下式计算 KPa H P 8.58807.96807.9)5.1(=⨯=⨯+=
通过校核估算空气值鼓风机供气压力采用KPa 8.58选择曝气的风机曝气能力为
min /503m G =。

表4.8 离心鼓风机DG 设计流量 min /603
m
电动机形式 TEFC 压缩类型
空气
电动机功率
74KW
轴功率
80KW
重量
1.5t
（4） CASS 池液位控制
CASS 池子的有效水深为5.0米
池内设计最高水位和最低水位之间的高度
m
NV QH H 44.235104578001=⨯⨯==
当一个周期结束排水完成时的最低水位:
m m m h 35.21
5.20.510.5最低=-⨯=-⨯
=
m h h 44.544.23H 1最低最高=+=+==
CASS 池总高 取池体超高0.5米，则H 0=h 最高+0.5=5.44+0.5=6m
设保护水深为0.5m ，则污泥层的高度m h h s 5.25.0最低=-=。

保护水深的设置是为了避免当排水时对沉淀及排泥的影响，进水开始于结束由水位控制曝气水位。

表4.9 套筒式滗水器技术参数300-SXA 型号
流量（h /m 3）
堰长（m) 总管管径(mm) 滗水深度H （m ） 功率(KW) XBS-1-300
300 5
350
<2.5
0.55
8、消毒池 （1）设计说明
污水经过前面构筑物的处理得到了良好的改善但是由于处理完的污水含有大量的细菌，这些细菌中还有一定的病原菌如果不进行处理直接排出会对环境造成伤害，所以在排放前需要进行消毒处理，经过多年的工程经验和预算本工程采用氯消毒。

（2）消毒剂的投加 加氯量计算
达到《啤酒工业污染物排放标准》（GB19821-2005）表1所以采用液氯消毒，液氯的投加量为L mg /7
则每日的加氯量为：d kg qQ
Q /6.541000
7800
71000
0=⨯=
=
加氯设备
液氯由真空转自加氯机加入，加氯机设计两台，采用一用一备。

每小时的加氯量为
h kg /27.224
6
.54= 设计中采用转子加氯机。

本设计采用平流式消毒接触池 消毒接触池容积
V Qt =（式4-30）
式中 V ——接触池单池容积，3m ；
t ——消毒接触时间，一般取30min 。

设计中取30min t =
3162603009.0m Qt V =⨯⨯== 1、消毒接触池表面积
1
h V A =
式中 1h ——消毒接触池有效水深，m 。

设计中取m h 0.31=
2543
162
m A ==
2、消毒接触池池长
B
A L =
式中 /L ——消毒接触池廊道总长，m ；
B ——消毒接触池廊道单宽，m 。

设计中取 5.0B m =
m L 8.10554
==
池高 设计中取超高为：5.02=h
m h h h 5.35.00.321=+=+= 进水部分
消毒接触池的进水管管径350=DN ，s m V /9.0=。

混合：
采用管道混合的方式，加氯管线直接接入消毒接触池进水管，为增强混合效果，加氯点后接mm DN 350=的静态混合器。

出水计算：
采用非淹没式矩形薄壁堰出流 ，设计堰宽为 5.0b m =，计算为：
（式4-31）
出水管采用mm DN 350=的管道将水直接排出，流速为s m V /9.0=。

水厂出水管
采用重力铸铁管，流量为s m Q /090.03=，管径为，mm DN 350=流速为
s m V /9.0=，坡度为 2.05i =‰。

9、污泥浓缩池 （1）设计说明
污泥浓缩是污泥处理处置的开端，污泥浓缩的主要目的是使污泥的体积变小，减少后续处理构筑物的规模和处理设备的容积。

（2）设计参数
废水处理过程产生的污泥的来源以下几部分：
调节沉淀池：d m Q /7.8931=，其中含水率为：%97。

UASB 反应池：d m Q /8.3732=，其中含水率为：%98。

CASS 反应池：d m Q /07.4033=，其中含水率为：%98。

则总污泥量为：d m Q Q Q Q /57.1673321总=++=。

设计取整数d m /1683。

参数选取
固体负荷（固体通量）M 一般为10～35kg/m 3·h ，取M=30kg/m 3·d=1.25kg/m 3·h ；浓缩时间取T=20h ；设计污泥量Q=40m 3/d=0.0012 m 3/s ；浓缩后污泥含水率为97%；
m g Nnb Q
H 05.0807.920.542.0109.023
23
2=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯⨯=⎪⎪⎭
⎫
⎝
⎛=
由于污泥浓缩池浓缩混合污泥由经验得含水率为99 %，固体浓度为3/7m kg ，经过浓缩后含水率为97%即固体浓度为3/35m kg 。

（3）设计计算
①中心进泥管面积
01
v Q f =
，π40
f d =
式中：f ：浓缩池中心进泥管面积，m 2；
Q 1：中心进泥管设计流量，m 3
/s ；
v 0：中心进泥管流速，m/s ，一般采用v 0≤0.03m/s ，设计中取0.03m/s ； d 0：中心进泥管直径，m 故，f=0.0012/0.03=0.04 m 2，d 0=0.23m 设计中取d 0=0.25m ，进泥管采用DN150mm 。

管内流速 m 068.015
.014.30012.04π4221=⨯⨯==D Q v ②中心进泥管喇叭口与反射板之间的缝隙高度
1113d πv Q h =
式中：3h ：中心进泥管喇叭口与反射板之间的板缝高度，m ；
v 1：污泥从中心进泥管喇叭口与反射板之间缝隙流出速度，m/s ，一般采用0.02~0.03 m/s ，设计中取0.02 m/s ；
d 1：喇叭口直径，m ，一般采用d 1=1.35 d 0。

设计中d 1=0.34m 。

故h 3=0.06m
③浓缩后分离出的污水量
00
P 100--⨯
=P P Q q
式中：q:浓缩后分离出的污水量，m 3/s ； Q ：进入浓缩池的污泥量，m 3/s ；
P ：浓缩前的污泥含水率，一般采用99%；
P 0：浓缩后的污泥含水率，一般采用97%。

q=0.0008 m 3/s ④浓缩池水流部分面积
v q F =
式中：F ：浓缩池水流面积，m 2；
v ：污水在浓缩池内上升流速，m/s ，一般采用v=0.00005~0.0001 m/s ，设计中取0.00006 m/s 。

F=0.0008/0.00006=14 m 2 ⑤浓缩池直径
π
)
(4f F D +=
式中：D ：浓缩池直径，m 得D=5.43m ，设计中取为5.5m ⑥有效水深 h 2=v ×t=4.32m
式中：h 2：浓缩池有效水深，m ；
t ：浓缩时间，h ，一般采用10~16h ，设计中取12h 。

⑦浓缩后剩余污泥量
d
m s m P P Q
Q /56.34/0004.097
10099
1000012.010********=
=--⨯=--=
⑧浓缩池污泥斗容积
污泥斗设在浓缩池的底部，采用重力排泥。

h 5=tg α（R-r ）
式中：h 5：污泥斗高度，m ；
α：污泥斗倾角，圆型池体污泥斗倾角≥55°，设计中采用57°； r ：污泥斗底部半径，m ，一般采用0.5m ×0.5m ，r=0.25m ； R ：浓缩池半径，m ，设计中取2.75m 。

得h 5=3.86m。