某啤酒廠廢水處理工藝設計上.doc

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1、摘要 本設計為某啤酒廢水處理設計。設計程度為初步設計。啤酒廢水水質(zhì)的主要特點是含有大量的有機物，屬高濃度有機廢水，故其生化需氧量也較大。 該啤酒廢水處理廠的處理水量為3000m3/d，不考慮遠期發(fā)展。原污水中各項指標為：BOD濃度為2800mg/L，COD濃度為5000mg/L，SS濃度為2000mg/L。因該廢水BOD值較大，不經(jīng)處理會對環(huán)境造成巨大污染，故要求處理后的排放水要嚴格達到國家二級排放標準，即：BOD30mg/ L，COD150mg/ L，SS150mg/ L。經(jīng)分析知該處理水質(zhì)屬易生物降解又無明顯毒性的廢水，可采用兩級生物處理以使出水達標。一級處理主要采用物理法，用來去除污水中

2、的懸浮物質(zhì)和無機物。二級處理主要采用生物法，包括厭氧生物處理法中的UASB法和好氧生物處理法中的SBR法，可有效去除污水中的BOD、COD。）關鍵詞：啤酒廢水 設計 所采用的方法英文題目Beer waste water treatment process designAbstractThis design is one beer wastewater treatment. The degree of the design is in a preliminary phase. The main distinguishing feature of the beer waste water is t

3、hat it contains the massive organic matters, so it belongs to the high concentration organic waste water, therefore its biochemical oxygen demand is also high.The water which needs to treatment in the beer waste water treatment plant is 3000m3/d, regardless of the specified future development. Vario

4、us target in the raw waste water is: the concentration of BOD is 2800mg/L, the concentration of COD is 5000mg/L, the concentration of SS is 1500mg/L. For the beer waste waters BOD is high, it could pollute the enviroment if drained before treatment, so it request the beer waste water which drained m

5、ust be strictly treated to the two effluence standard in the country, which is as following: BOD30mg/ L, COD150mg/ L, SS150mg/ L.After the analysis, the quality of this processing water belongs to the waste water that easy biology degrade and not have the obvious poison, could use two levels of biol

6、ogical treatments to cause the water drained meet the designated standard. First level of processing mainly uses the physical methods, which removes the suspended matter and the inorganic substance in the sewage.Second levels of processing mainly uses the biology methods, consists of UASB of demand

7、oxygen biology methods and SBR of anaerobic oxygen biology methods, which could remove BOD, CODin the waste water. The technological process of this design isKey words:1 緒論1.1 研究的目的和意義近年來，隨著人民生活水平的提高，我國啤酒工業(yè)高速發(fā)展，啤酒生產(chǎn)廠已經(jīng)發(fā)展到600多家，啤酒產(chǎn)量以每年35%的速度增長，1993年年產(chǎn)啤酒1200萬t，1994年已突破1400萬t，成為世界上第二大啤酒生產(chǎn)國。每生產(chǎn)1t啤酒排放廢水1

8、220m3，廢水中含有釀造過程中產(chǎn)生的多種副產(chǎn)物和廢棄物，BOD5濃度為10002800mg/L。據(jù)國外統(tǒng)計，廢水不經(jīng)處理的啤酒廠每年生產(chǎn)1000t啤酒所排出廢水的BOD值相當于1.4萬人生活污水的BOD值，懸浮固值SS相當于8000人生活污水的SS值1。，其產(chǎn)生的廢水含有較高濃度的有機物，如未經(jīng)處理直接排入自然水體，易消耗水體中的溶解氧，造成水體缺氧，最終導致水質(zhì)發(fā)黑變臭，嚴重污染水體環(huán)境。因此，必須采取有效的處理措施對啤酒廢水進行處理。1.2 啤酒廢水的來源 啤酒廠廢水主要來源有：麥芽生產(chǎn)過程的洗麥水、浸麥水、發(fā)芽降溫噴霧水、麥槽水、洗滌水、凝固物洗滌水；糖化過程的糖化、過濾洗滌水；發(fā)酵過

9、程的發(fā)酵罐洗滌、過濾洗滌水；罐裝過程洗瓶、滅菌及破瓶啤酒；冷卻水和成品車間洗滌水；以及來自辦公樓、食堂、單身宿舍和浴室的生活污水。啤酒生產(chǎn)廢水的特點：啤酒生產(chǎn)過程用水量很大，特別是釀造、罐裝工序過程，由于大量使用新鮮水，相應產(chǎn)生大量廢水。由于啤酒的生產(chǎn)工序較多，不同啤酒廠生產(chǎn)過程中噸酒耗水量和水質(zhì)相差較大。管理和技術水平較高的啤酒廠噸酒耗水量為812t，我國啤酒廠的噸酒耗水量一般大于該數(shù)值。國內(nèi)每噸啤酒從糖化到灌裝總耗水1020m2。啤酒工業(yè)廢水可分為以下幾類：1清潔廢水冷凍機、麥汁和發(fā)酵冷卻水等。這類廢水基本上未受污染。2清洗廢水如大麥浸漬廢水、大麥發(fā)芽降溫噴霧水、清洗生產(chǎn)裝置廢水、漂洗酵母

10、水、洗瓶機初期洗滌水、酒罐消毒廢液、巴斯德殺菌噴淋水和地面沖洗水等。這類廢水受到不同程度的有機污染。3沖渣廢水如麥糟液、冷熱凝固物、酒花糟、剩余酵母、酒泥、濾酒渣和殘堿性洗滌液等。這類廢水中含有大量的懸浮性固體有機物。工段中將產(chǎn)生麥汁冷卻水、裝置洗滌水、麥糟、熱凝固物和酒花糟。裝置洗滌水主要是糖化鍋洗滌水、過濾槽和沉淀槽洗滌水。4裝酒廢水在灌裝酒時，機器的跑冒滴漏時有發(fā)生，還經(jīng)常出現(xiàn)冒酒。廢水中摻人大量殘酒。另外噴淋時由于用熱水噴淋，啤酒升溫引起瓶內(nèi)壓力上升，“炸瓶”現(xiàn)象時有發(fā)生，因此大量啤酒灑散在噴淋水中。循環(huán)使用噴淋水為防止生物污染而加入防腐劑，因此被更換下來的廢噴淋水含防腐劑成分。5洗瓶

11、廢水清洗瓶子時先用堿性洗滌劑浸泡，然后用壓力水初洗和終洗。瓶子清洗水中含有殘余堿性洗滌劑、紙漿、染料、漿糊、殘酒和泥沙等。堿性洗滌劑定期更換，更換時若直接排入下水道可使啤酒廢水呈堿性。因此廢堿性洗滌劑應先進入調(diào)節(jié)、沉淀裝置進行單獨處理。所以可以考慮將洗瓶廢水的排出液經(jīng)處理后儲存起來，用來調(diào)節(jié)廢水的pH值(啤酒廢水平肘呈弱酸性)，這可以節(jié)省污水處理的藥劑用量2。1.3 啤酒廢水的處理現(xiàn)狀對于啤酒廢水來講，BOD5/CODcr值非常高，有利于生化處理。根據(jù)廢水水質(zhì)的不同，可以采用好氧生物處理、厭氧生物處理、厭氧+好氧生物處理等。應用較多的處理工藝有全好氧處理和厭氧+好氧生物處理。UASB技術最為成

12、熟，它利用厭氧微生物降解廢水中的有機物，其主體分為配水系統(tǒng)，反應區(qū)，氣、液、固三相分離系統(tǒng)，排水系統(tǒng)與排泥系統(tǒng)，沼氣收集系統(tǒng)四個部分，具有效能高，處理費用低，電耗省，投資少，占地面積小等一系列優(yōu)點，完全適用于高濃度啤酒廢水的治理3。國內(nèi)應用較為廣泛的兩個工藝為UASB+生物接觸氧化法，EGSB+生物接觸氧化法。成都啤酒廠、安徽龍津啤酒、西昌啤酒廠、山東臨沂酒廠薯干酒精廢水處理、山東蘭陵集團郯城酒廠薯干酒精廢水處理均采用的是UASB+接觸氧化處理工藝4。天津市薊縣掛月王集團玉米酒精廢水處理、天津寧河天尊酒業(yè)集團玉米酒精廢水處理、山東潔晶集團日照化工二廠廢水處理均采用EGSB+接觸氧化處理工藝5。

13、1.4 設計任務 1.4.1 本畢業(yè)設計課題的目的和要求（1）課題：3000m3/d啤酒廢水處理設計（2）本設計的任務是在查閱資料基礎上，理論上計算啤酒生產(chǎn)廢水處理工藝的相關參數(shù)，設計出處理系統(tǒng)的合理方案。具體包括以下內(nèi)容：通過查閱資料，了解啤酒生產(chǎn)廢水處理的途徑，寫出文獻綜述。在消化相關資料的基礎上結合所學理論知識，提出污水處理系統(tǒng)的合理方案。根據(jù)方案，從工藝上、方法上、處理效率上等方面進行設計。工藝流程圖、主要構筑物設計圖、處理系統(tǒng)的平面和立面布置圖均用CAD繪制。翻譯與課題相關的外文資料一份。論文的觀點、結論要明確，語言要流暢，格式要規(guī)范。進而了解目前啤酒生產(chǎn)廢水處理現(xiàn)狀。了解啤酒生產(chǎn)廢

14、水處理工藝技術的發(fā)展趨勢。了解污水處理廠工藝設計的基本知識和方法。1.4.2本畢業(yè)設計課題的技術要求與數(shù)據(jù)某啤酒加工廠廢水水質(zhì)情況如下：廢水流量：Q=3000m3/d。進水水質(zhì)：COD=5000mg/L；BOD5=2800mg/L；SS=2000mg/L； pH=57；出水水質(zhì)：處理后的廢水達到GB(8978-1996)二級標準，即COD150mg/L；BOD530mg/L；SS150mg/L；pH=69；2 設計原理2.1工藝流程的選擇2.1.1 方案設計原則1.積極采用新技術、新設備，使技術改革后運行更可靠、更穩(wěn)定、維修更方便，服務年限更長。2.做到占地面積少，投資少，運行費用低。3.自動

15、化程度高，勞動強度低，操作方便。4.處理過程不產(chǎn)生二次污染，出水達到國家排放標準。2.1.2 啤酒廢水處理工藝 對于啤酒廢水來講，BOD5/CODcr值高，非常有利于生化處理。根據(jù)廢水水質(zhì)的不同，可采用單一好氧或厭氧與好氧相結合的方法3。 1、好氧生物處理 多用于中、低濃度有機廢水的處理，主要有以下兩種方式：（1）活性污泥法：該處理工藝的主要部分是曝氣池和沉淀池，廢水進入曝氣池后，與活性污泥(含大量好氧微生物)混合，在人工充氧的條件下，活性污泥吸附并氧化分解廢水中的有機物，而污泥和水的分離則由沉淀池來完成。應用較廣為序批式活性污泥法(SBR)和CASS反應池。SBR為過間歇曝氣可以使動力耗費顯

16、著降低，同時，廢水處理時間也短于普通活性污泥法。SBR法是一種改進型的活性污泥法，與其他活性污泥法相比，SBR法沒有設置二沉池和污泥回流設備，布置更為緊湊，占地面積少，基建及運行費用較低，不易發(fā)生污泥膨脹問題，耐沖擊負荷，處理效果穩(wěn)定采用此法處理啤酒廢水，COD的去除率可達90，出水COD100 m/L，符合國家規(guī)定排放標準6。CASS反應池是一種循環(huán)式活性污泥法，CASS反應池的運行一般包括三個部分：進水、曝氣、回流階段；沉淀階段；潷水、排泥階段周期為412 h，根據(jù)需要設計，反應池一般用隔墻分隔成三個區(qū)：生物選擇區(qū)、預反應區(qū)、主反應區(qū)生物選擇區(qū)曝氣，類似于SBR法中的限制性曝氣階段。在該區(qū)

17、內(nèi)，回流污泥中的微生物大量吸收有機物，能較迅速有效地降低廢水中有機物濃度；預反應區(qū)采取半限制性曝氣7-8。 （2）生物膜法：與活性污泥法不同，生物膜法是在處理池內(nèi)加入軟性填料，利用固著生長于填料表面的微生物對廢水進行處理，最大優(yōu)點是不會出現(xiàn)污泥膨脹的問題，且具有運轉管理方便，剩余污泥量較少等優(yōu)點。因而，生物膜法在啤酒廢水處理工程中，已受到很多廠家的歡迎并予以采用生物接觸氧化池和生物轉盤是這類方法的代表，在啤酒廢水治理中均被采用，主要是降低啤酒廢水中的BOD5 9。生物接觸氧化法在國內(nèi)應用很廣，其主要優(yōu)點是處理能力大，無污泥膨脹，運行管理方便等，但處理效果一般不及活性污泥法，建筑費用亦較高。2、

18、厭氧生物處理 適用于高濃度有機廢水的處理，其處理技術包括許多方法，如厭氧濾池、上流式厭氧污泥床（UASB），厭氧內(nèi)循環(huán)反應器（IC）等。（1）UASB：UASB技術最為成熟，它利用厭氧微生物降解廢水中的有機物，其主體分為配水系統(tǒng)，反應區(qū)，氣、液、固三相分離系統(tǒng)，排水系統(tǒng)與排泥系統(tǒng)，沼氣收集系統(tǒng)四個部分，具有效能高，處理費用低，電耗省，投資少，占地面積小等一系列優(yōu)點，完全適用于高濃度啤酒廢水的治理10。（2）IC：它是在UASB反應器的基礎上發(fā)展而來的，和UASB反應器一樣，可以形成高生物活性的厭氧顆粒污泥，但不同的是這種反應器內(nèi)部還能夠形成流體循環(huán)。此類反應器高度約為1625m，容積負荷為普通

19、升流式厭氧污泥床(UASB)的4倍左右，占地面積少，基建投資省，有機負荷高，抗沖擊負荷能力強，運行穩(wěn)定性好。3、厭氧+好氧生物處理 處理啤酒廢水(混合水)采用厭氧生物處理與好氧生物處理相結合是成熟、可靠的工藝，是可以大力推廣使用的。其中又分四類：（1）水解+好氧技術：水解+好氧生物處理技術的典型工藝流程為：格柵均質(zhì)調(diào)節(jié)酸化接觸氧化氣浮達標排放，此工藝流程的特點是將好氧工藝中的兩級接觸氧化工藝簡化為一級接觸氧化，使能耗大幅度下降。水解反應器利用厭氧反應中的水解酸化階段，而放棄了停留時間長的甲烷發(fā)酵階段，致使對有機物的去除率，特別是對懸浮物的去除率顯著高于相同停留時間的初沉池；由于啤酒廢水中大分子

20、、難降解有機物轉化為小分子、易降解的有機物，出水的可生化性能得到改善，使得好氧處理單元的停留時間少于傳統(tǒng)工藝；與此同時，懸浮固體物質(zhì)(包括進水懸浮物和后續(xù)好氧處理中的剩余污泥)被水解為可溶性物質(zhì)，使污泥得到處理。水解池是一種以水解菌為主的厭氧上流式污泥床，水解工藝是預處理工藝，其后可以采用各種好氧工藝，如活性污泥法、接觸氧化法、氧化溝法、SBR法等11，因此，水解一好氧工藝是一種新型處理工藝。啤酒廢水經(jīng)過水解酸化后進行接觸氧化處理，具有顯著節(jié)能效果，且p (BOD)/p(COD)值增大，廢水的可生化性增加，可充分發(fā)揮后續(xù)好氧生物處理作用，縮短全工藝的總水力停留時間，提高生物處理啤酒廢水的效率，

21、尤其是全系統(tǒng)剩余污泥量少。（2）UASB+好氧技術：USAB+好氧處理工藝，其特點有：在UASB反應器中大部分有機物被去除，且COD去除率在70以上，BOD去除率在80以上，降低了直接進行好氧處理的能耗；厭氧過程有機負荷高，水力停留時間短，且污泥產(chǎn)率低，從而可降低污泥處理費用；好氧池進一步降解UASB反應器出水中殘余的有機物；UASB反應器占地面積小，可節(jié)省投資，整套工藝處理效率高，操作簡單，運行穩(wěn)定。UASB其后可以生物接觸氧化、新型生物接觸氧化、A/O工藝、氧化溝、SBR等12。（3）EGSB+好氧技術：屬于一種新型的厭氧+好氧處理工藝，其特點：采用的厭氧技術是EGSB工藝，EGSB與UA

22、SB相比，EGSB具有布水容易、均勻、傳質(zhì)效果好、有機物去除率高、能夠在更高的進水濃度和更高的容積負荷下運行的優(yōu)點；EGSB裝置的高度可以為UASB裝置的2倍以上，其占地面積更小；在EGSB裝置中，污泥濃度可提高到2040 kg/m3。有機物主要是在這樣的顆粒層中被分解，產(chǎn)生大量的沼氣，可回收利用，具有良好的經(jīng)濟效益13。EGSB其后可以生物接觸氧化、新型生物接觸氧化、A/O工藝、氧化溝法、SBR等。 （4）ICCIRCOX反應器：IC反應器即厭氧內(nèi)循環(huán)反應器，它基于UASB的原理，是荷蘭的Paques公司于1986年開發(fā)完成:的，由兩個UASB反應器的單元相互疊加而成，上部是高濃度負荷，下部

23、是低濃度負荷14。從功能看，它是由4個不同的工藝單元結合而成，即混合區(qū)、膨脹區(qū)、精細處理區(qū)和回流系統(tǒng)。此反應器利用沼氣提升產(chǎn)生循環(huán)，不需用外力攪拌混合和使污泥回流，節(jié)省動力消耗。它與其他厭氧設備相比，具有占地面積小，有利于沼氣的收集；剩余污泥少；耐沖擊負荷強，處理效率高。 好氧氣提反應器(CIRCOX反應器)，又稱三相內(nèi)循環(huán)流化床，其特點是高度與直徑比大，占地面積?。挥袡C負荷與微生物濃度高；水力停留時間短；剩余污泥少；流化性能好；氧的轉移效率高；載體流失量少。將這兩種反應器串聯(lián)組合，IC反應器適于高濃度，CIRCOX反應器適于低濃度，工程具有占地面積小，無臭氣排放，污泥量少和處理效率高等優(yōu)點1

24、4。2.2 設計方案2.2.1 設計方案的比較（方案一）CASS工藝CASS是目前國際上最先進的一種間歇運行的活性污泥法工藝，能滿足各種嚴格的出水水質(zhì)要求。在CASS工藝中，活性污泥過程按曝氣和非曝氣階段不斷重復進行。在曝氣階段完成生物降解過程，在非曝氣階段主要是完成泥水分離過程和撇水過程。CASS工藝最重要的特征是不設獨立的沉淀池和刮泥系統(tǒng)，始終保持在一個池子中進行生物反應和泥水分離，因而能節(jié)約大量基建投資和運行費用15。CASS工藝具有如下優(yōu)點：（1）通過改變曝氣時間能較好地緩沖進水水量和水質(zhì)的波動；（2）處理效果好，排出的剩余污泥穩(wěn)定化程度高，量少；（3）能同時進行有機物的降解、硝化和反

25、硝化以及生物除磷過程，在不增加投資和運行能耗的條件用低；（4）自動化程度高、工藝簡單、維修方便，人力費用低；（5）無需設置二沉池和回流污泥系統(tǒng)，所需機械設備少；（6）能有效避免絲狀菌繁殖，防止污泥膨脹。其工藝流程圖如下：（方案二）UASB（升流式厭氧污泥反應器）+中間沉淀+SBR（序列間歇式活性污泥工藝）UASB反應器內(nèi)有大量沉淀性和凝結性很強的厭氧顆粒污泥，廢水在該反應器內(nèi)與之充分接觸，在無氧條件下，通過厭氧微生物的作用，絕大部分有機污染物分解為甲烷和CO2等，之后廢水中的剩余有機物，在有氧條件下，通過好氧微生物的作用，在SBR池繼續(xù)進行生化反應，污染物被分解為水、二氧化碳、氫氣等，使廢水進

26、一步凈化，達到排放之目的16。該系統(tǒng)的工藝過程是：廢氣先經(jīng)過格柵，截流水中的懸浮物、雜質(zhì)等，而后匯集于集水井，廢水經(jīng)泵送至UASB池內(nèi)，從反應器底部進入與污泥充分接觸，發(fā)生厭氧反應，自反應器頂部溢流至中間沉淀池，帶出的污泥沉淀并通過回流進入污泥池。厭氧反應階段可降解80以上的COD和90以上的BOD，經(jīng)厭氧反應后，廢水溢流至序列問歇式活性好氧池(SBR)進行曝氣，剩余有機污染物經(jīng)好氧微生物分解使廢水得到凈化，經(jīng)沉淀后排放。處理工程如下：2.2.2 兩工藝方案的工藝特點比較表2.1兩方案工藝特點比較工藝方案優(yōu)點缺點CASS1.處理效果好，排出的污泥穩(wěn)定化程度高。2. 無需設置二沉池和回流污泥系統(tǒng)

27、，所需機械設備少。3. 能同時進行有機物的降解、硝化和反硝化以及生物除磷過程。1.處理效率較低 2.運行成本高、占地面積大3.能耗高，剩余污泥產(chǎn)量多4.運行管理復雜UASB+中間沉淀+SBR1. UASB+中間沉淀+SBR工藝合理，實用性強。2.具有較高的容積負荷；具有較強的耐負荷沖擊能力，操作管理相對簡單。3投資費用低，比國外同類型設備價格低60。4處理費用低廉，處理排放物（CH4）可循環(huán)利用。1.接觸氧化法如設計或運行不當，容易造成填料堵塞。2.SBR工藝缺乏成熟的運行管理經(jīng)驗。3 廢水處理工程的設計和計算3.1格柵3.1.1設計說明 格柵安裝在廢水渠道、集水井的進口處，用于截留較大的懸浮

28、物或漂浮物，主要對水泵起保護主用。另外，可以減輕后續(xù)構筑物的處理負荷。由于處理水量不是很大，柵渣可用人工清除。設計參數(shù)：取中格柵；柵條間隙e=10mm；柵前水深h=0.4；過柵流速v=0.6m/s；安裝傾角=45。設計流量：Q=3000m3/d=125 m3/h=0.035 m3/s3.1.2 設計計算 圖3.1 格柵設計計算草圖柵條間隙數(shù)（n） 取n=13條。柵槽有效寬度（B）設計采用圓鋼為柵條，即S=0.02m 進水渠道漸寬部分長度 設進水渠道內(nèi)的流速為0.5m/s，進水渠道寬取B1=0.175，漸寬部分展開角=20。L1=柵槽與出水渠道連接處的漸窄部分長度 L2= L1/2=0.135m

29、過柵水頭損失 k=3 v=0.6m/s 柵槽總高度（H） 取柵前渠道超高h2=0.3m，柵前槽高H1=h+ h2=0.7m H=h+h1+ h2=0.4+0.176+0.3=0.876m柵槽總長度（L） 每日柵渣 取 （可采用人工清渣）式中：Q設計流量，m3/s； W1柵渣量（m3/103m3污水），取 0.10.01，粗格柵取小值，細格柵取大值，中格柵取中值。 3.2集水井3.2.1設計說明 由于工業(yè)廢水排放的不連續(xù)性，為了避免地基處理的難度，調(diào)節(jié)沉淀池的設在地上，所以在調(diào)節(jié)沉淀池之前和格柵之后設一集水井，其大小主要取決于提升水泵的能力，目的是防止水泵頻繁啟動。以延長水泵的使用壽命。具體設計時要選取適當?shù)脑O計參數(shù)及合適的水泵型號，已達到要求。3.2.2設計計算（1）參數(shù)選取 水力停留時間HRT=2h；集水井的有效水深h=4.5m；水面超高取0.5m（2）計算 集水井的有效容積 V=Q/T=(3000/24)2=250m3 集水井的高度 H=4.5+0.5=5m 集水井的面積 A=V/h=250/4.5=55.6m2 集水井的橫面為 則集水井的尺寸為 （3）提升泵的選取 提升流量Q=250 m3 揚程H=15m