某啤酒厂废水处理工艺设计毕业设计说明书 73页

'河北工业大学2013届本科毕业设计说明书河北工业大学毕业设计说明书题目：我国工业水污染现状及某啤酒厂废水处理工艺设计 河北工业大学2013届本科毕业设计说明书我国工业水污染现状及某啤酒厂废水处理工艺设计摘要：对啤酒废水的分析得知，啤酒废水中含有很高浓度的有机物，若未经处理排放，不仅污染环境也使啤酒工业原料利用率下降。因此，许多专家和啤酒生产厂家对啤酒废水的处理进行探讨，对比了几种常见的处理工艺。最终得出结论：单一处理工艺不能彻底地解决啤酒废水的污染问题，只有使用厌氧和好养的组合工艺，才能达到经济和环境效益的最佳统一。本文综合已有成果综述了啤酒废水的处理现状，结合啤酒废水的自身特点，通过对酸化―SBR处理工艺，新型接触氧化法处理工艺，UASB＋SBR法处理工艺，上流式厌氧污泥床（UASB），生物接触氧化法处理工艺等啤酒废水的几种处理方法的分析对比，确定最佳方案为UASB+SBR。UASB+SBR的主要组成部分为UASB反应器和SBR反应器。本文重点介绍UASB+SBR工艺流程、设计和计算，同时，对格栅、沉砂池、竖流沉淀池、UASB池、SBR池、消毒池、集泥井、污泥浓缩池等进行了详细地设计计算。并且对主要构筑物做了详细的说明。UASB+SBR工艺处理高浓度有机废水，关键是能培养出具有良好沉降性能的厌氧颗粒污泥。使用这种组合工艺，不但能够简化处理流程，而且还可以俭省运行费用。同时，还可以回收在厌氧处理过程中所产生的沼气，并能够作为能源来利用。关键词：啤酒工业废水处理UASBSBR 河北工业大学2013届本科毕业设计说明书毕业设计（论文）外文摘要TitlethepresentsituationofindustrialwaterpollutioninourcountryandabrewerywastewatertreatmentprocessdesignAbstractAftertheanalysisofbrewerywastewater,itcontainsveryhighconcentrationsoforganicpollutants.Ifdischargedwithoutanytreatment,itcouldpollutetheenvironment,alsoitcanmaketheutilizationrateofbeerindustrialrawmaterialdecline.So,manyexpertsandbeermanufacturerdiscussedthetreatmentofbrewerywastewater,comparingtheseveralcommontreatmenttechnology.Finallyherecomestheconclusion:thesingleprocesscan"tthoroughlysolvethepollutionproblemofthebrewerywastewater,onlyusecombinedtechniqueofanaerobicandaerobicprocesscanattaintheeconomicandenvironmentalbenefitsbest.Thispaperusesthepre-existingachievementsofbeerwastewatertreatment,combinedwiththecharacteristicsofbeerwastewater,contrastingseveralkindsofbrewerywastewatertreatmentmethodsliketheacidification-SBRprocess,anewcontactoxidationtreatmentprocess,UASB+SBRmethodprocessingcraft,upflowanaerobicsludgebed(UASB),biologicalcontactoxidationprocessandsoontodeterminethebestsolution:UASB+SBR.ThemaincomponentofUASB+SBRareUASBreactorandSBRreactor.ThisarticlefocusesonthedesignandcalculationoftheUASB+SBRprocess,atthesametime,itcontainsthedetaileddesignandcalculationofthegrille,gritchamber,verticalflowsedimentationtank,UASBpool,SBRpool,disinfectionpool,mudcollectingwell,sludgeconcentrationpoolandsoon,andmakeadetailaboutthemainstructure.thekeyofthetreatmentofhighconcentrationorganic 河北工业大学2013届本科毕业设计说明书wastewaterbyusingUASB+SBRtechniqueistocultivateanaerobicgranularsludgewithgoodsettlingperformance.Usingthiscombinedprocess,cannotonlysimplifytheprocess,butalsocanreducetheoperationcost.Meanwhile,biogascanberecycled,generatedfromtheanaerobictreatmentprocess,andcanbeusedasenergysource.Keywords：breweryindustry,wastewatertreatment,UASB,SBR 河北工业大学2013届本科毕业设计说明书目录1绪论…………………………………………………………………………………11.1我国工业水污染现状………………………………………………………………11.2啤酒废水的研究背景………………………………………………………………21.3啤酒废水的来源及特点……………………………………………………………31.4处理工艺的比较……………………………………………………………………31.5工程概况…………………………………………………………………………111.6工艺选择及流程选择……………………………………………………………122啤酒废水处理构筑物设计与计算…………………………………………………132.1污水处理程度计算………………………………………………………………132.2格栅的设计计算…………………………………………………………………232.3沉砂池的设计计算………………………………………………………………262.4初沉池的设计计算………………………………………………………………302.5UASB反应器设计计算……………………………………………………………342.6SBR反应器的设计计算……………………………………………………………482.7消毒池的设计计算………………………………………………………………563污泥部分处理构筑物设计及计算…………………………………………………583.1集泥井的设计计算………………………………………………………………583.2污泥浓缩池的设计计算…………………………………………………………593.3贮泥池的设计计算………………………………………………………………614废水站平面布置和高程布置………………………………………………………614.1废水站平面布置…………………………………………………………………614.2废水站高程布置…………………………………………………………………62结论…………………………………………………………………………………65参考文献………………………………………………………………………………66致谢……………………………………………………………………………68 河北工业大学2013届本科毕业设计说明书1绪论1.1我国工业水污染现状我国是人均水资源极其短缺的国家之一，水资源短缺以及工业污染等问题已成为制约经济持续发展的主要因素。[1]随着我国工业的高速发展以及人口的快速增长，各种生活垃圾和工业废弃物日益增加，自然水体正在承受着更多更复杂的污染物，而水体自净能力是十分有限，水体被污染的几率大大增加。我是一个来自长江沿岸小城镇的学生，我的家乡四面环山，山清水秀，风景独好。我在高中时期尤其喜欢在护城河游泳，然而光景不再。这也就是十几年前的事。一个规模宏大的啤酒厂设在了她的岸边，刚开始人们认为这个工厂建在这很好，因为空气中弥漫着让人陶醉的麦芽香味。随着日子一天天过去，当年的香味已远走，留下的竟是熏人的恶臭。跟着家人买鱼时听到是护城河的鱼就头也不回地离去。河里孩子们游泳的嬉戏声也早已不在。污染，我们的护城河被这个词深深羁绊住了。她也只是冰山一角，在工业发展的初期，人们更多地考虑发展生产、追求利益，忽视了工业废水对水环境的影响而未经处理就直接排放，不可避免地对水体和环境产生了严重的影响。发达国家无一例外地经历过先污染后治理的发展历程，污染的空气、发臭的河流和遍地的垃圾成为现代社会发展初期的历史景象。中国近几十年也在经历这一历史时期，并已产生了严重的危害。目前全国500多条主要河流中，有80%以上受到不同程度的污染。由此可见我国工业废水污染现象严重，最主要还是水体污染。造成这一现象主要是由于工业废水的排放造成的。[2]根据《流域分区河流水质状况评价结果（按评价河长统计）2008年》报告指出，我国流域水资源基本分为长江、黄河、海河、松花江、淮河、珠江和辽河七大水系，其沿岸汇集了全国80%以上的城市及乡镇，集中着全国主要人口。而这些流经全国40多个大城市的河流，有90%以上受到污染，污染如此严重，当之无愧的成为全国流域污染治理最重要的区域[3]。68 河北工业大学2013届本科毕业设计说明书过去几十年内，国内经济增长迅速，工业发展迅猛，这些污染的结果在巨大的利益面前显得微不足道。这使得政府和企业一直以来都是本着先污染后治理的原则。现在经济提上来了，环境质量却大幅度下降。中国环境经济核算报告显示，环境危机正在越来越严重地制约经济发展。在传统工业化模式下，不断增长的GDP数字，是建立在资源环境和公众健康不断透支的基础之上的。这种高消耗、高污染、高风险的发展方式是不可持续的。[4]环境污染治理往往举步维艰而且费用昂贵，太湖治污20年，投入已达百亿元，却并未遏制水质恶化。中国工业废水已经到了非治不可的严重地步！1.2啤酒废水的研究背景水是生命之源，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，人类的各项活动都离不开水。但我国人均水资源占有量不足世界平均水平的四分之一，是水资源极其短缺的国家，这阻碍了我国国民经济的更好更快发展。随着我国社会经济的迅速发展，工业水平呈现跳跃式发展，水资源污染尤其是工业废水污染问题日益突出。本次设计我们就讨论作为工业废水的一大重点部分——啤酒废水。随着经济水平和生活水平的日益提高，啤酒工业得到了充分发展，其产量逐年递增，自1996年以来跃居世界啤酒生产大国，带动了经济的同时也带来了令人头疼的高浓度有机废水污染的问题，啤酒废水对环境的影响突出，进而引起了各方单位的重视。啤酒是世界通用性饮料，是酒类中酒精含量最低的饮料酒，而且营养丰富。它以优质大麦和水为主要原料，啤酒花为香料，经过麦芽制备、麦芽汁制备、酿造或发酵等工序制成，富含营养物质和二氧化碳。我国的啤酒行业是国民经济的重要产业，发展迅速，啤酒产量较过去有了大幅度提高，我国已成为世界主要啤酒生产国之一。在整个一年内，啤酒啤酒酿造行业使用大量的水和排放大量的污水，这属于高污染行业。[5]啤酒工业在生产啤酒过程中耗水量相当大，吨酒耗水量约为6～10t，其产生的废水含有较高浓度的有机物，未经处理的废水若直接排入自然水体，很容易消耗水体中的溶解氧并造成水体缺氧，最终导致水质退化，严重威胁水体环境。随着啤酒生产的日益集中化、大规模化，啤酒废水污染环境的状况严重，这类环境污染问题越来越不容忽视了,啤酒废水的治理十分迫切。68 河北工业大学2013届本科毕业设计说明书啤酒生产过程需要大量的水，尤其是酿酒，灌装阶段会大量使用新鲜水，相应地也会产生大量高浓度废水。啤酒废水的水质、水量在不同季节有一定差别，夏季是啤酒饮用高峰期，由于废水产量大，处理能力有限并且有些小型企业偷排漏排的现象还时有发生，排入河流中废水的有机物含量也处于高峰。啤酒废水不能直接排入水体是由于啤酒废水自身水质特点。据统计，啤酒废水如未经处理而直接排入河流中，每100吨啤酒所排放的废水中含有的BOD等同于于14000人生活污水所包含的BOD值，悬浮固体（SS）的量相当于8000人生活污水所产生的量，这种污染形势相当严峻。啤酒厂排放的废水超标项目主要是B0D、C0D、SS三项，水量大，无毒有害，属于中高浓度有机废水。如若不合理排放至水体会导致水体质量严重下降，水体发黑发臭，损害居民的身心健康，严重威胁水体环境。考虑到水污染所带来的危害，为了保护环境，为了使排水水质达到国家废水排放标准，研究啤酒废水处理工艺是啤酒生产厂废水处理部门一项刻不容缓的重任!改革开放以来，不仅中国啤酒工业规模上得到了迅猛发展，而且对啤酒工业污染治理日趋完善。例如1982年青岛啤酒厂率先启动软性填料接触氧化法处理啤酒工业废水试验并获的成功后，作为国内完整的污水处理系统工程逐渐在全国啤酒行业从开发、设计、设备制造安装，运行管理，达标排放等方面形成了较为成熟的工业化规模。自后的啤酒生产、废水处理等有了系统完善的整合，逐渐形成一个产业链走向工业化、规范化。1.3啤酒废水的来源及特点1.3.1啤酒废水的来源啤酒是以大麦和水为主要原料，大米或谷物、酒花为辅料，经过糖化和发酵制成的富含营养物质和二氧化碳的饮料酒，酒精含量为3%—6%。啤酒生产中主要利用粮食中的淀粉，而大部分蛋白质等其他物质则残留在麦槽及凝固物中，同时还排出酵母等副产物。啤酒厂生产啤酒过程需要大量的水，特别是酿造、灌装工艺过程大量使用新鲜水，相应产生大量废水。[6]啤酒废水主要来自糖化车间（糖化，过滤洗涤废水），麦芽车间（浸麦废水），灌装车间（洗瓶，灭菌废水及瓶子破碎流出的啤酒），发酵车间（发酵罐洗涤，过滤洗涤废水），以及生产用冷却废水等。啤酒生产过程所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。[7]1.3.2啤酒废水的特点啤酒废水中含有较高浓度的糖类、醇类等有机物，没有毒性但很容易易腐败，所以排入水体会使水体中的溶解氧含量大幅度降低，因而严重危害水体环境。国内啤酒废水中BOD5含量平均为600～1500mg/L，68 河北工业大学2013届本科毕业设计说明书含量一般为：1000～2500mg/L，容易进行生化处理。且含有一定量的凯氏氮和磷，会导致水体严重富营养化，破坏水体的生态平衡，对环境造成严重污染，所以啤酒废水的处理势在必行。[8]1.4处理工艺比较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。由于废水中含有大量的悬浮物，进入生物处理单元之前需要进行预处理，如格栅、沉砂、沉淀及调节等工序。鉴于啤酒废水中COD,BOD,SS等含量较高，目前常依据/的比值来判断废水的可生化性，即当/>0.3时易生化处理，当/<0.25时难于生化处理。而啤酒废水的/>0.3，所以一般情况下会使用好氧工艺处理，但是为了降低污染负荷，在好氧处理前先经过厌氧处理。[9]啤酒废水属中高浓度有机废水，有很好的可生化性。厌氧处理工艺一般运用于高浓度有机废水，它是在无氧或缺氧的条件下，依靠厌氧和兼性细菌的代谢作用分解有机物。整个过程中，将近有50%～90%的有机基质转化为沼气（甲烷），且发酵后的残余物一般又作为优质肥料和饲料用于农业和畜牧业。因此，啤酒废水的厌氧生物处理受到的关注越来越多。目前，有机废水的生物处理方法主要有好养生物处理如活性污泥法、生物膜法、生物接触氧化法、深井曝气法等，厌氧生物处理如UASB法，以及好养厌氧组合工艺等。然而在进行传统的生化处理中，啤酒废水中含有大量有机碳而氮源含量较少，其含氮量远远低于BOD：N=100：5(质量比)的要求，致使有些啤酒厂采用传统方法处理的情况下效果一般比较差，甚至无法运行。为了既获得更好的处理效果，又可以降低处理成本，并且使能源得到合理有效地利用，废水的处理往往采用多种方法相结合的工艺，目前大多选择厌氧—好氧串联法处理，这是解决啤酒废水污染问题的根本出路。1.4.1好氧处理工艺（1）活性污泥法活性污泥法又称为悬浮生长法，是一种应用广泛的废水生物处理工艺，其主要由曝气池、沉淀池、曝气系统及污泥回流系统等组成。废水经过初沉池后与二次沉淀池底部回流的活性污泥同时进入曝气池，通过曝气使活性污泥呈悬浮状态并与废水充分接触。废水中的悬浮物固体和胶状物质被活性污泥吸附，而废水中的可溶性有机物质被活性污泥中的微生物通过新陈代谢一方面转化作自身营养物质，另一方面将有机物氧化成二氧化碳等。68 河北工业大学2013届本科毕业设计说明书在充氧的条件下，有机物被水中悬浮的活性污泥吸附并氧化分解，在重力的作用下污泥和水的分离。[10]活性污泥法的优点：1）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，活性污泥也经历着对数增长、减速增长、内源呼吸的完整生长周期。2）对废水的处理效果很好，BOD的去除率最高可达90%以上。3）适合用于处理净化程度高和稳定性要求较高的废水。活性污泥法的缺点：1）曝气池手段有机物负荷高，耗氧速率较高，为了避免由于缺氧而形成的厌氧状态，进水的有机物浓度不宜过高，则曝气池的容积需要建的相当大，占用土地面积大，基建费用较高。2）耗氧速率沿池长是变化的，而供养速率难于与其相吻合。在池前可能出现好养速率高于供养速率，而在池后又有可能出现溶解氧过剩的现象，从而影响处理效果。3）对进水水质、水量变化的适应性较低，运行结果容易受到水质、水量的变化的影响，脱氮除磷效果也不太理想。针对以上优缺点，传统活性污泥法问世以来，针对不同特征的废水，也在进行着各种各样对的变型和改良。（2）深井曝气法深井曝气法是利用深井作为曝气池的活性污泥法废水生物处理过程，是活性污泥法的一种变型或改良。深井曝气的深度可达100-300m，废水进入与回流污泥在井上部混合后，混合液沿井内中心管以1-2m/s的流速（超过气泡上升速度）向下流动。混合液到达井底后，气泡消失并折流，从中心管外面向上流动至深井顶部的锐气池，混合液中的二氧化碳、氮气和少量未被利用的氧气逸出。部分缓和液溢流至沉淀池进行泥水分离，沉淀活性污泥回流至深井，部分混合液在深井内进行循环。此法可大幅度提高氧的转换率和水中溶解氧浓度，氧的利用率达90%，动力效率可达6kg（氧）/(kw.h)，从而可提高处理效果（BOD去除率达85-95%），降低处理成本，节约用地，目前在欧洲已用于处理化工、食品工业废水。[11]深井曝气法的优点：占地少、运行费用低、投资省、耐水力和有机冲击负荷、调试启动时间短、污泥处置费用低、无丝状菌造成的污泥膨胀问题、受气温变化的影响小。深井曝气法的缺点：68 河北工业大学2013届本科毕业设计说明书1）一般深井曝气法适合生活污水，处理工业污水效果不好。2）处理过程容易遭受变化，要求比普通活性污泥法更高、更熟练的技术人员对它进行运行管理，否则很难进行正常的运行。（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。主要用于去除废水中溶解的或呈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（即生物膜）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。[12]生物膜自滤料向外可分为厌气层、好气层、附着水层、运动水层。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。生物膜法的主要优点是：1）对水量、水质、水温变动适应性强。2）处理效果好并具良好硝化功能。3）没有污泥膨胀现象，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。5） 微生物多样化，生物的食物链比较长，有利于提高污水处理效果和单位面积的处理负荷。6）优势菌群分段运行，有利于提高微生物对有机污染物的降解效率和增加难降解污染物的去除率，提高脱氮除磷效果。主要缺点是：1）生物膜法对环境温度的要求较高，气温过高或过低都会影响生物膜的活性，引起生物膜的坏死和脱落。2）由于生物膜需要附着在滤料上才能够对污水起到净化作用，因此载体的比表而积对生物膜处理的效果有着很大的影响，如果选用的滤料比表面积达不到要求，想要达到预期的处理效果就需要增加处理池的而积，使投资费用增大。3）生物膜法中使用的滤料属于消耗品，需要对其进行周性的更新，增大了运行期间的管理费用。68 河北工业大学2013届本科毕业设计说明书4）生物膜法对工艺设计和运行条件的要求较为严格，一旦发生问题，便会引起滤料的破损和堵塞，降低出水的水质。（4）SBR法间歇式活性污泥法（SBR法）是近几十年来活性污泥处理系统中较引人注目的一种废水处理工艺。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。尤其适用于间歇排放和流量变化较大的场合。SBR属于活性污泥法的一种，其反应机制及去除污染物的机理与传统的活性污泥法基本相同，只是运行操作方式有很大区别。它是以时间顺序来分割流程各单元，整个过程对于单个操作单元而言是间歇进行的。在该系统中，反应池在一定时间间隔内充满污水，以间歇处理方式运行，处理后混合液进行沉淀，借助专用的排水设备排除上清液，沉淀的生物污泥则留于池内，用于再次与污水混合处理污水，这样依次反复运行，构成了序批式处理工艺。[13]典型的SBR系统分为进水、反应、沉淀、排水与闲置五个阶段运行。SBR法运行方式灵活，可以根据水质水量的变化调整一个周期的各个工段的运行时间。与连续的活性污泥法相比，序批式活性污泥法（即SBR）的处理效率高，但在实际运行中有很大的困难。由于整个处理过程中缺氧、充氧交替发生，限制了丝状菌过度繁殖，同时采用限制曝气方式，增大反应过程中的传质梯度，故处理效果较为理想。SBR工艺的优点有：1）不易产生污泥膨胀，特别是在污水进入生化处理装置期间，维持在厌气的状态，使得SVI降低，还能俭省曝气的动力费用。2）处理构筑物简单，设备费用、管理费用也较连续式较少。3）大多数情况下不需要流量调节池。4）如若操作得当可以得到很好的出水水质，同时还可以实现单池生物脱氮、除磷的目的。SBR法主要缺点有：1）反应器容积利用率低（由于SBR反应器水位不恒定，反应器有效容积需要按照最高水位来设计，大多数时间，反应器内水位均达不到此值，所以反应器容积利用率低）。2）水头损失大。3）不连续的出水，要求后续构筑物容积较大，有足够的接受能力。而且不连续出水，使得SBR工艺串联其他连续处理工艺时较为困难。68 河北工业大学2013届本科毕业设计说明书4）峰值需氧量高，整个系统氧的利用率低。5）设备利用率低。6）不适合用于大型污水处理厂（采用SBR工艺的污水处理厂规模一般在20000t以下，规模大于100000t的污水处理厂几乎没有采用SBR工艺的）。1.4.2厌氧处理工艺厌氧生物处理适用于高浓度有机废水。它是在无氧或缺氧的条件下，依靠厌氧细菌的新陈代谢作用分解水中的有机物。所有的厌氧工艺都是利用厌氧过程的微生物把有机物在高效低耗的情况下降解为无污染的二氧化碳和水并产生甲烷。[14]厌氧生物处理包括多种方法，诸如厌氧消化池、厌氧接触池、升流式厌氧污泥床、厌氧流化床、水解酸化池等。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。由污泥反应区、气室和气液固三相分离器(包括沉淀区)三部分组成的UASB，在底部会存储大量的具有良好的沉淀性能和凝聚性能的厌氧污泥，并形成底部污泥层。从厌氧污泥床底部流入的需要处理的啤酒废水与污泥层中厌氧污泥充分接触混合，污泥中的相关厌氧细菌通过新陈代谢作用将污水中的有机物消化分解为沼气（甲烷）。以微小气泡形式放出的沼气在上升过程期间相互合并成较大的气泡，因为污泥床上部沼气的搅动使污泥浓度较稀，其与水一起上升进入三相分离器，当沼气碰到分离器反射板时会折向反射板的四周，进而穿过水层进入气室。沼气在气室中不断积累，再用导管导出，经过反射后的固液混合液再进入三相分离器的沉淀区，污水中的污泥产生絮凝现象，颗粒不断增大并在重力作用下沉降。[15]截至2000年9月，在全世界范围内已建成120座生产性处理啤酒废水的UASB反应器，总容积达25000立方米。污泥床内生物量多，折合浓度计算可达20-30g/L。容积负荷率高，在中温发酵条件下，一般可达左右，甚至能够高达15~40，反应器内的废水水力停留时间较短，故而反应池的容积也缩小了不少。UASB工艺设备简单，运行方便，不需要充填填料，不需要设沉淀池和污泥回流装置，也不需在反应区内设机械搅拌装置，这使得池体造价相对较低，便于统一规划管理，且不容易被堵塞。厌氧处理的优势：1）对于高、中浓度废水，厌氧比好养处理不仅运转费用要省的多，而且可以回收沼气，是一种产能工艺。2）采用现代高负荷厌氧反应器，处理废水所需要反应器的体积更小。68 河北工业大学2013届本科毕业设计说明书1）厌氧处理能适用于各种不同规模的废水处理工程。2）厌氧处理能耗低，一般为好养处理工艺的10%-15%。3）厌氧处理污泥产量少，仅仅为好养处理工艺的10%-15%。4）厌氧处理对营养物质需求量低。厌氧处理的缺点：1)厌氧微生物增殖缓慢，为增加反应器内生物量所需的时间较长，因而厌氧反应器启动时间和水力停留时间都比好氧法长。2)一般情况下出水水质不能直接达到符合排放标准的要求，需要进一步处理，因此在厌氧反应器后需要串联配置好氧处理过程。3)待处理废水浓度低或碳氮比较低时会形成碱度不足，需要补充和投加碱源。4)对温度要求严格，废水温度低时对处理效果的影响很大，管理操作比较复杂。5)无硝化作用，如果要维持较高的生物活性，要求N咐浓度在40～70mg／L。1.4.3厌氧-好养组合工艺的比较(1)酸化-SBR工艺采用酸化-SBR组合工艺处理啤酒废水时，在厌氧反应过程中，弃用限制条件要求高、反应时间长的沼气发酵过程阶段，使厌氧反应被控制在酸化阶段，这样反应迅速使得水解池体积小。反应过程中省去了收集产沼气过程，降低了造价，简化了构造。而且该过程产生的剩余污泥量少。同时，经水解反应后COD含量会有明显地增加，方便了微生物对基质的摄取，提高了有机物的降解速度，为后续生物处理创造更为有利的条件。酸化—SBR法非常适合处理高浓度啤酒废水，而且其效果也比较不错，去除率超过94%以上，最高的时候可以达到99%以上[16]。但是，在处理啤酒废水时，欲达到理想效果，就必须要求运行环境能够达到下面两个方面。（1）采用酸化—SBR法处理有机浓度比较高的啤酒废废水时应改进废水的有机成分，这一点就必须通过酸化反应达到，酸化反应后啤酒废水的可生化性能被大幅度提高。而且，这一工艺对有机物中的易降解的污染物的去除作用也是不能忽视的。（2）酸化—SBR法处理啤酒废水时受进水水质和温度的影响比较大，该方法的最佳温度为24摄氏度，最佳碱度范围是500～750mg/L。若进水水质和温度达不到设计要求，则需要设置预处理装置。(2)UASB-好养接触氧化工艺[17]68 河北工业大学2013届本科毕业设计说明书UASB具有效能高、耗电量省、投资少、处理费用低、占地面积比较小等一系列优点，非常适用于具有高浓度有机物特点的啤酒废水治理。前人用实践证明，UASB成功处理高浓度啤酒废水的关键之处是UASB池能够培养出具有良好沉降性能的厌氧颗粒污泥，这些污泥颗粒促使了反应器能够高效率的去除有机物质。但其缺点是出水的浓度仍达500mg/L左右，在进行处理时需同好氧处理工艺相结合，单独处理时在某些方面还无法达标，当进行再处理时与好氧处理工艺结合处理后的出水水质比较理想，故在工业处理上常常将UASB工艺与好养接触氧化工艺两个单元结合。此组合工艺的主要设备为UASB反应池及接触氧化池。处理的大致流程是：转鼓过滤机对悬浮固体的去除率达10%以上，效果不错，因此使废水先经过转鼓过滤机，很好地去除了麦壳类有机物，同时使废水中的有机物浓度降低了不少。UASB反应器很好地降低了好氧生物处理单元的处理负荷且好养接触氧化对废水中固体悬浮物和均有较高的去除率。但是废水经过厌氧处理后有机物含量依然比较高，所以UASB与好养接触氧化池相串联的废水处理工艺会比较理想，其具有处理效率高、容易调试运行稳定、耗能低和易于重新启动等很明显的优点。由于增加了厌氧处理单元，该工艺的处理效果非常好。啤酒废水在经过整个工艺处理后，COD的去除效率最高可达95%以上，SS的去除率可达97%以上，该工艺非常适合在啤酒废水处理中推广应用。(3)内循环UASB反应器+氧化沟工艺同UASB和好养接触氧化池组合工艺相同，本工艺也是采用厌氧和好氧相串联的方式，厌氧采用内循环UASB技术，好氧处理采用氧化沟工艺。UASB反应器的介绍如上面所说，出水水质一般比较稳定，通过内循环回流能提高UASB反应器对进水水质、pH值和COD浓度的适应能力。为了降低土建费用，因地制宜，采用氧化沟工艺。而氧化沟是一种完全混合，并不需要初沉池的延时曝气活性污泥工艺。其结构形式一般采用环形沟渠，混合液在氧化沟曝气器的推动下做水平流动[18]。氧化沟与活性污泥相比的主要优点是废水处理过程与污泥稳定化阶段的相结合，并简化了运行操作。经过内循环UASB反应器处理后，后续的氧化沟可以得到优良的水质，因此这一组合工艺适合对处理水质要求高的场合。此外，内循环UASB反应器可根据啤酒的生产季节性、水质和水量的变化情况适时调整运行参数，能进一步降低运行费用。68 河北工业大学2013届本科毕业设计说明书本次组合处理工艺的关键设备是UASB反应器和氧化沟。其中，UASB反应器是利用厌氧微生物降解废水中的有机物，同前面介绍的一样，UASB池主体分为配水系统、污泥反应区、三相分离系统、沼气收集系统四个部分。同好氧处理工艺相比，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7左右，最佳温度为35℃－40℃。不同于普通的UASB反应池，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，其主要包括回流水池及回流水泵。这种情况下，UASB反应器的出水水质一般都相对比较稳定，同时，在回流系统的作用下重新回到配水系统。如此一来既能能提高UASB反应器对进水水质、水温和pH的适应能力，也对COD浓度变化有一定的适应能力。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。此处理工艺主要优点：1）采用内循环UASB反应器＋氧化沟组合工艺处理啤酒废水被证明是可行的，而且其处理效果也比较理想，其运行结果表明总去除率甚至高达95％以上。2）内循环UASB反应器和氧化沟工艺串联组合工艺能够根据啤酒生产的季节性、水质和水量的情况做出适当的调整，以便进一步降低运行费用。(4)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。同样，使用的是厌氧和好氧处理工艺的串联，将UASB和SBR两种处理尊元进行组合，所形成的处理工艺不仅突出了各自处理单元的优点而且使得处理效果有一个适当的放大作用，两者的组合处理效果是两个单元各自处理效果的数倍，同时这种工艺使处理流程简洁，节省了运行费用。作为处理废水整个过程的一个预处理单元，UASB不仅能够降低废水浓度，还能够回收所产沼气作为能源利用[19]。同时，由于大幅度减少了进入好氧处理阶段的有机物量，大大降低了好氧单元的处理负荷，也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[21]。采用该工艺既降低处理成本，又能产生经济效益。采用UASB+SBR组合工艺处理啤酒废水，其处理效果及运行过程稳定，出水达到了国家一级排放标准，并且系统费用低、运行简单，且厌氧处理系统产生的沼气具有综合利用价值，能实现污水处理的资源化[20]。UASB+SBR法处理工艺的主要优点：1）UASB+SBR组合工艺合理,能够很好地运用于工业废水处理，实用性强。2）工艺调节灵活，可以随时根据具体实际情况调整进水、曝气、沉淀、排水时间。适合不同规模的啤酒企业使用。68 河北工业大学2013届本科毕业设计说明书3）处理啤酒废水时流程简单,安装操作及维修很方便。4）投资、运行费用低。5）处理能力比较高，处理效果不错。UASB反应器因反应区聚积大量厌氧颗粒污泥，废水可以与这些颗粒充分结合，反应速度也比较快，可降解水中80%以上的COD。6）工艺稳定，运用比较成熟，耐冲击负荷能力强，受水质和水量的波动的影响小，工艺自动化程度较高，运行管理和维修方便。1.5工程概况1.5.1某啤酒废水出水水质、水量以及出水排放标准该啤酒厂废水日产生量约为9000m3/d，该废水基本水质情况见下表：表1.1某啤酒厂废水水质与水量项目设计水量(m3/d)SS(mg/L)COD(mg/L)BOD5(mg/L)TN(mg/L)TP(mg/L)pH水温℃指标90004002300130035185.5~720根据中华人民共和国国家环保总局和国家质量监督检疫总局联合发布的啤酒工业污染物排放标准将从2006年1月1日起实施，该标准为强制性标准。，排水指标见表：表1.2出水排放标准项目CODBOD5SSTNTP指标（mg/L）8020701531.5.2气象资料(1)气温(℃)等资料年平均气温(℃)7.6月平均最高(℃)28年最低气温(℃)-28.1月平均最低(℃)-20.6年最高气温(℃)36.2月平均气温(℃)12温度在-10℃以下的天数（天）82温度在0℃以下的天数（天）105降雨量（mm/年）316120068 河北工业大学2013届本科毕业设计说明书年蒸发量（mm/年）(2)常年主导风向：西北风；最大风速：3.8m/s1.5.3地质资料土壤性质冰冻线深度(m)地下水位（在地表下）(m)承载力(kPa)排水管网干管处一般性资料良好-1.0-7.0≥170污水总泵站与污水处理厂址处良好-1.0-7.0≥1701.5.4受纳水体受纳水体为城市市政排水管网，汇同城市生活污水进入城市污水厂再进一步处理，达到中华人民共和国国家标准《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)，该现行标准规定城市污水厂的出水水质应达到一级标准B[22]。1.6工艺选择及流程选择综上各种处理方法的比较，本次设计决定采用UASB与SBR组合工艺。如上介绍，UASB+SBR法成功的原因是在处理高浓度啤酒废水时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群不断繁殖、积累，较多的污泥负荷使得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。采用该工艺既降低处理成本，又能产生经济效益采用UASB+SBR组合工艺处理啤酒废水，其处理效果稳定，出水达到了国家一级排放标准，并且系统运行简单、费用低，且厌氧处理系统产生的沼气具有综合利用价值，能实现污水处理的资源化。而且啤酒废水中的高浓度有机物质为UASB的成功运行提供了有利的条件。UASB+SBR法具有效能高，电耗省，投资少，处理费用低，占地面积小等一系列优点，很适用于高浓度啤酒废水的治理。唯一的缺点是工艺先进,因此对管理人员的素质要求较高。综上所述，本次设计采用UASB+SBR组合工艺，其具体流程如下：初沉池废水格栅水泵沉砂池68 河北工业大学2013届本科毕业设计说明书UASB池SBR池消毒池排入指定河流污泥集泥井贮泥池浓缩池图1.1UASB+SBR工艺流程图啤酒废水先经过格栅去除大杂质后进入集水池，用污水泵将废水提升至水力筛，然后进入沉砂池，经过一段时间的处理，废水中的泥砂含量大大降低，沉砂池的出水经由管道直接进入初沉池，此段废水中的有机物和悬浮物含量也有较明显的降低，在将出水直接送至UASB反应器进行厌氧消化，降低有机物浓度。厌氧处理过程中产生的沼气被收集到沼气柜。UASB反应器内的污水流入SBR池中进行好氧处理，而后达标出水。来自UASB反应器、SBR反应池的剩余污泥先收集到集泥井，在由污泥提升泵提升到污泥浓缩池内被浓缩，实现污泥的减量化。污泥脱水后形成泥饼，装车外运处置。68 河北工业大学2013届本科毕业设计说明书2啤酒废水处理构筑物设计与计算2.1污水处理程度计算水排入手拿水体后，经过物理的化学的和生物的作用，使污水中的污染浓度降低，受污染的受纳水体部分地或全部地恢复原状，这种现象称为水体自净或水体净化，水体所具备的这种能力称为水体自净能力。2.1.1废水的SS处理程度计算1.按水体中SS允许增加量计算排放的SS浓度废水排入受纳水体后，假设废水与全部河水完全混合并稀释，如图2.1所示图2.1废水排入受纳水体情况（1）计算处理后废水总出水口的SS浓度式中——处理后废水的SS浓度P——废水排入河流后混合水体中允许增加的SS值（），本次设计取1.2。——废水排入河流95%保证率枯水位时流量（），本次设计中取8.5。b——河流中原有SS的浓度（）设计时一般取22。——废水平均流量（），本次设计中，污水的流量为=9000=0.10568 河北工业大学2013届本科毕业设计说明书（1）计算处理程度式中，——SS的处理程度（%）C——进水的SS浓度（）带入数据得，2.按二级生物处理后的水质排放标准计算SS处理程度根据中华人民共和国国家环保总局和国家质量监督检疫总局联合发布的啤酒工业污染物排放标准将从2006年1月1日起实施，该标准为强制性标准。项目CODBOD5SSTNTP指标（mg/L）802070153表2.1出水排放标准由表2.1可知总出水口处废水的SS浓度为703.计算SS处理程度从以上两种计算方法比较得出，方法（2）得出的处理程度高于方法（1），所以本废水处理厂SS的处理程度为82.5%。2.1.2废水中的BOD5处理程度计算1.按河流中溶解氧的最低容许浓度计算废水排入受纳水体后，废水中的有机物经微生物降解会消耗河水中的溶解氧，使河水中溶解氧降低，同时空气中的氧通过河水水面不断地溶入水中，又会使废水中溶解氧逐渐恢复。如图2.2所示。68 河北工业大学2013届本科毕业设计说明书图2.2河水中溶解氧变化曲线（1）求出水口处DO的混合浓度式中，——混合后出水口处水体中的溶解氧浓度（）——废水排入河流95%保证率枯水位时流量（），本次设计中取8.5。——废水平均流量（）——河流原有的溶解氧浓度（），一般取5.5。DO——出水口处废水的溶解氧浓度（），一般采用1.5~2.5，本次设计取1.5（2）求出水口处水温的混合温度式中，——混合后出水口处水体中的水温（）68 河北工业大学2013届本科毕业设计说明书——河流原有的水温（），一般取22t——出水口处废水的温度（）（3）求水温为22时的耗氧速率常数式中，——22时的耗氧速率常数（）——20时的耗氧速率常数（），一般采用0.1/dΘ——温度系数，一般采用1.047（4）求水温为22℃时的复氧速率常数值式中，——22时的复氧速率常数（）——20时的复氧速率常数（），一般采用0.2~0.5/d，本次设计取0.3/d（5）求起始点的亏氧量和临界点的亏氧量式中，——河流在废水排入的起始点处亏氧量浓度（）——22℃时的饱和溶解氧浓度（）——河流在溶解氧为4.0的临界点亏氧量浓度（）。设计中查表2.2知=8.8568 河北工业大学2013届本科毕业设计说明书表2.2不同温度下的溶解氧量（3）求起始点的有机物浓度和临界时间式中，——河流在废水排入的起始点处浓度（）。——河流从起始点流到临界点的临界时间（d）。计算得=1.30d=19.0（4）求起始点允许的20℃时的浓度68 河北工业大学2013届本科毕业设计说明书式中，——河流在废水排入的起始点处浓度（）。t——的时间（d），一般采用t=5d。（3）计算废水处理厂允许排放的浓度式中，——处理后废水允许排放的浓度（）——河流中原有的浓度（）。（4）计算处理程度式中，——处理程度（%）L——进水的浓度（）。2.按河流中的最高允许浓度计算废水排入受纳水体后，假设河水与全部废水完全混合，废水中的有机物使河水中有机物急剧上升。随着河水的流动，河水中有机物被微生物氧化分解又会使河水中有机物逐渐恢复。如图2.3所示。68 河北工业大学2013届本科毕业设计说明书图2.3河水中有机物变化情况（1）计算由废水排放口流到下游取水口处的时间式中，t——废水排放口流到下游取水口处的时间（d）；x——废水排放口距下游取水口处的距离（m），本次设计取水口设在下游35m处；v——河流中水流的流速（），一般取0.8；d（2）将20℃标准下河流的值和河流任一时段最高允许的值得数值换算成22℃时的数值。式中，——20℃时河流任一时段最高允许的值，一般采用=4；——20℃时河流任一时段最高的值；推得换算成22℃时的，即68 河北工业大学2013届本科毕业设计说明书同理，20℃时的河流换算成22℃时的(3)求22℃时的的值式中，——处理后废水允许排放的浓度（）；（4）将22℃时的换算成20℃时的值=139.0（5）计算处理程度式中，——处理程度（%）；L——进水的浓度（）。3.按二级生物处理后的水质排放标准计算由表1.1可知，=204.计算的处理程度从以上3种计算方法中比较得出，方法（3）得出的处理程度较高，所以废水处理厂的处理程度为98.4%。2.1.3废水的氨氮处理程度计算根据中华人民共和国国家环保总局和国家质量监督检疫总局联合发布的啤酒工业污染物排放标准，由表1.1可知总出水处的氨氮浓度为1568 河北工业大学2013届本科毕业设计说明书式中，E——氨氮处理程度（%）；C——进水的氨氮浓度（）；——处理后废水允许排放的氨氮浓度（）。2.1.4废水的磷酸盐处理程度计算根据中华人民共和国国家环保总局和国家质量监督检疫总局联合发布的啤酒工业污染物排放标准，由表1.1可知总出水处的磷酸盐浓度为3式中，E——磷酸盐处理程度（%）；C——进水的磷酸盐浓度（）；——处理后废水允许排放的磷酸盐浓度（）。2.1.5废水的处理程度计算根据中华人民共和国国家环保总局和国家质量监督检疫总局联合发布的啤酒工业污染物排放标准，由表1.1可知总出水处的磷酸盐浓度为80式中，E——处理程度（%）；C——进水的浓度（）；——处理后废水允许排放的浓度（）。2.2格栅的设计及计算格栅是由一组平行的金属栅条制成，斜制在污水流经的渠道上或水泵前集水井处，用以截留污水中的大块悬浮杂质，以避免后续处理单元的水泵和减轻构筑物的处理负担。2.2.1格栅设计要求a)机械格栅不易小于2台。b)过栅流速一般为0.6-1.0m/s68 河北工业大学2013届本科毕业设计说明书a)格栅前的水流流速一般为0.4-0.9m/s格栅间必须设置工作台两侧过道宽度不应小于0.7m,工作台正面过道宽度人工清渣不应小于1.2m机械清渣不应小于1.5m。设置格栅装置的构筑物需考虑设有良好的通风设施。2.2.2格栅设计基本条件和数据本次设计取栅前水深h=0.4m，过栅流速为0.9，栅条间隙宽度b=0.02m，格栅倾角，栅条宽度S=0.01m，进水渠宽=0.30m，进水渠宽部分展开角（进水渠道内的流速为0.77），栅条断面为锐边矩形断面，删前渠道超高=0.3m，在格栅间隙20mm的情况下，取栅渣量为每1000废水产0.07。设计时设定为两组（一备用）。2.2.3平面格栅的计算图2.4格栅设计尺寸图（1）栅槽宽度B13.6，取n=14（个）m68 河北工业大学2013届本科毕业设计说明书式中，S——栅条宽度（m）；n——栅条间隙数（个）；b——栅条间隙（m）；——最大设计流量（）；α——栅格倾角（℃）；h——栅前水深（m），不能高于来水管水深；v——过栅流速（）。（2）过栅水头损失式中，k——系数，格栅堵塞时水头损失的增大倍数，一般采用3；——阻力系数，与栅条断面形状有关，锐边矩形的系数公式由表2.4可知为，其中2.42，g为重力加速度。表2.4距离系数计算公式栅条断面形状公式形状系数锐边矩形2.42迎水面为半圆形的矩形1.83圆形1.79迎水、背水均为半圆形的矩形1.67正方形:收缩系数，一般为0.64则68 河北工业大学2013届本科毕业设计说明书，代入数据得=0.0344符合要求（3）栅后槽总高H=0.803m式中，——栅前渠道超高，一般取0.3m。（4）栅槽总长式中，——进水渠道渐宽部分长度；——栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度；——栅前渠道深；为进水渠宽，本次设计取0.3m；——进水渠道渐宽部分的展开角度，一般采用20℃；代入数据得，0.15m，=0.08m，=0.7，L=2.14m（5）每日栅渣量W式中，——栅渣量，栅隙为16-25mm时；=0.10-0.05；本次设计取0.07；——污水流量总变化系数。则故宜采用机械清渣。68 河北工业大学2013届本科毕业设计说明书2.3沉砂池设计及计算废水在迁移、流动和汇集过程中不可避免会混入泥沙。为了减少城市污水处理系统中水泵与其它机械设备的磨损，保证沉淀池、曝气池等处理构筑物功能的正常发挥，沉砂池是城市污水处理厂必不可少的预处理构筑物。沉砂池分为平流式沉砂池、竖流式沉砂池、曝气沉砂池和旋流是沉砂池。对于一座理想的沉砂池，最好在去除所有的无机砂粒的同时，将砂粒表面附着的所有有机组成分离出来，以利于砂粒的最终处理。在设计沉砂池时应同时考虑两个主要问题：如何通过合理的水力设计，使得砂粒得以最大程度的沉降及排除；采用何种方式使得附着有机物尽量得以分离并送回废水中。平流式沉砂池因构造简单，除砂效果好，加之除砂设备国产化率高，已成为我国污水处理厂沉砂池的主要池型。本次设计就取平流式沉砂池。2.3.1平流式沉砂池的设计要求（1）一般按去除相对密度2.65，粒径大于0.2mm的沙粒确定。（2）沉砂池得座数或分格数不得少于两个，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。（3）设计流量的确定一般按最大设计流量计算。（4）最大设计流量时，污水在池内的最大流速为0.3m/s，最小流速为0.15m/s。（5）最大设计流量时，污水在池内停留时间不少于30s，一般为30-60s。（6）设计有效水深应不大于1.2m，一般采用0.25-1.0m，每格池宽不宜小于0.6m，超高不宜小于0.3m。（7）池底坡度一般为0.01-0.02，并可根据除砂设备要求，考虑池底得外形。2.3.2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，沉砂池设计流量为0.105，沉砂池的设计图如图2.5所示。68 河北工业大学2013届本科毕业设计说明书图2.5平流式沉砂池工艺图(1)沉砂长度L式中，L——沉砂池的长度（m）；v——最大设计流量时的速度（），设计时取0.15。t——最大设计流量时的停留时间（s），本次设计取60s。(2)水流断面面积A式中，——最大设计流量（）A——水流过水断面面积（）(3)池总宽度B式中，B——沉砂池宽度（m）；68 河北工业大学2013届本科毕业设计说明书——设计有效水深（m），一般采用0.25-1.00m，本次设计取0.5m。则每格池宽b符合要求(1)贮砂斗所需容积V式中，X——废水的沉砂量，一般采用0.03T——排砂时间间隔（d）;设计时取2d。——污水流量总变化系数；取1.5。（5）每个沉砂斗容积设计中取每一分格有2个沉砂斗，共有4个沉砂斗。则每个沉砂斗容积（6）贮砂斗各部分尺寸计算一般设贮砂斗底宽为0.5m，斗壁与水平面的倾角为；取贮砂斗高度=0.3m，则贮砂斗的上口宽为沉砂斗容积≈0.09（7）贮砂室的高度假设采用重力排砂，池底设坡度为0.06，坡向砂斗。式中，——沉砂池底长度（m），设计取2.6m。68 河北工业大学2013届本科毕业设计说明书（8）池总高度H式中，——超高（m），取0.3m；——有效水深（m）（9）最小流速在最小流量时，只用1格工作，n=1。（0.15，符合要求）式中，——最小流量（），一般取0.75——最小流量时的过水断面面积（）2.4初沉池的设计计算2.4.1初沉池的选择及原理沉淀是利用重力沉降原理来去除水中悬浮固体的工艺过程，主要去除悬浮于水中可以沉淀的固体悬浮物、无机颗粒和部分有机物。沉淀池在废水处理中应用广泛，常见的主要有平流式、竖流式和辐流式三种。啤酒厂废水流量一定，废水量不大，且鉴于资金和占地面积方面考虑，初沉池选择竖流沉淀池。竖流沉淀池的主要优点有占地面积小，排泥方便，运行管理简单，主要适用于小型废水处理厂。竖流沉淀池是利用污水从沉淀池中心管进入，沿着中心管向下流动，经过中心管下部的反射板折射向上方流动，污水以流速v自下而上流动，污水中的颗粒以沉速u向下沉降，当u>v时，颗粒开始下沉，u=v时颗粒悬浮污水中，u