日产2万吨啤酒废水处理工艺设计说明书.docx
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日产2万吨啤酒废水处理工艺设计说明书
吉林化工学院
毕业设计--说明书
题目：
20kt/d啤酒废水处理工艺设计
外文题目：
Thedesignfor20kt/dBrewery
wastewatertreatmentprocess
性质:
√毕业设计□毕业论文
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明
原创性声明
本人郑重承诺：
所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名：
日 期：
指导教师签名：
日 期：
使用授权说明
本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：
按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：
日 期：
摘要
本设计为20kt/d啤酒废水处理工艺设计，针对啤酒废水中COD含量高，易生化的特点，采用厌氧+好氧的工艺进行处理。
经过工艺比较和论证，最终确定采用UASB+SBR的组合工艺。
本设计对污水处理工艺的选择进行了论证和设计，计算了污水处理厂的主要污水和污泥处理构筑物，另外也对污水厂的平面和高程进行了布置，对主要处理设备进行了选型及对处理构筑物的运行维护进行了简要论述。
污水经过处理后，达到《啤酒工业污染物排放标准》（GB19821-2005）排放要求，满足处理要求。
关键词：
啤酒废水UASBSBR调节池
Abstract
Thedesignfor20kt/dBrewerywastewatertreatmentprocess,designforBrewerywastewaterCODcontentwashighandeasytobiochemicalcharacteristics,anaerobic+aerobicprocesswasusedintheprocessing.Aftercomparisonandverificationofprocess,andultimatelydeterminetheuseofUASB+SBRprocess.Thedesignofthesewagetreatmentprocesshasbeenselectedandverified;thecalculationofthesewagetreatmentplant'smainstructureofsewageandsludgetreatmenthasbeencompleted,alsowastewatertreatmentplantontheplaneandelevationtothelayoutofthemainprocessingequipmenttheselectionandhandlingoftheoperationandmaintenanceofstructureshavebeenbrief.AtlastthesewagehasbeentreatedtotheBeerindustryemissionstandards（GB19821-2005）
Keywords:
BrewerywastewaterUASBSBRRegulationpool
第1章总论
1.1研究背景与意义
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。
我国却是一个水资源十分短缺的国家，人均水资源占有量仅为世界平均水平的四分之一，严重制约着我国社会主义经济的发展。
经济的腾飞是以环境的代价为前提的。
随着近代我国社会主义经济的腾飞，社会主义工业呈现飞速发展，水资源污染尤其是工业废水污染也严重恶化。
工业废水的污染以其污染大、污染物浓度高、废水排放量大、废水中含有多种有毒有害物质、废水成分复杂以及水量变化大等特点而成为目前我们所面临的主要问题。
80年代以来，我国啤酒工业得到迅速发展，到目前我国啤酒生产厂已有上千多家，这使我国既成为世界啤酒生产大国，又成为较高浓度有机物污染大户，啤酒废水的排放和对环境的污染已成为突出问题，引起了各有关部门的重视。
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），发酵车间（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。
该废水中主要含糖类，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。
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，其污染程度相当严重。
基于水污染的危害性和严重性，以保护环境为宗旨，以达到国家废水排放标准为目的来设计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！
1.2啤酒废水特点
啤酒生产过程用水量很大,特别是酿造,罐装工序过程,由于大量使用新鲜水，相应产生大量废水。
由于啤酒的生产工序较多，不同的啤酒厂生产过程每吨酒的耗水量和水质相差较大.国内每吨啤酒从糖化到灌装总耗水
吨。
啤酒废水可分为以下几类：
（1）清洁废水：
冷冻机、麦汁和发酵冷却水等，这些水基本未受污染。
（2）清洗废水：
如清洗生产装置废水、漂洗酵母水、洗瓶机初期洗涤水、酒罐消毒废水、巴斯德杀毒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。
冲洗废渣水，如麦糟液、冷热凝固物、酒花糟、剩余酵母、酒泥、滤酒渣和残碱性洗涤液等，这类废水中含有大量的悬浮固体有机物。
工段中将产生麦汁冷却水、装置洗涤水、麦糟、热凝固物和酒花糟。
装置洗涤水主要是糖化锅洗涤水、过滤槽和沉淀槽洗涤水。
此外，糖化过程还要排出酒花糟、热凝固物等大量悬浮物。
（3）装酒废水：
在灌装酒时，机器的跑冒滴漏时有发生，还经常冒酒，废水中掺入大量残酒。
喷淋时由于用热水喷淋，啤酒升温引起瓶内压力增大，“炸瓶”现象时有发生，所以，在大量啤酒洒散在喷淋水中，循环使用喷淋水为防止生物污染而加入防腐剂，因此被更换下来的废喷淋水含防腐剂成分。
（4）洗瓶废水：
清洗瓶子时先用碱液洗涤剂浸泡,然后用压力水初洗和终洗.瓶子清洗水中含有残余碱性洗涤剂、浆纸、燃料、浆糊、残酒和泥砂等。
碱性洗涤剂的更换，更换时若是直接排入下水道可以使啤酒废水呈碱性。
因此废碱性洗涤剂应先进入调节池沉淀装置进行单独处理。
所以可以考虑将洗瓶废水的排出液经处理后储存起来，用来调节废水的pH值。
这样可以节省污水处理的药剂用量。
1.3设计资料
1.3.1设计题目
啤酒废水处理工艺设计
1.3.2设计主要参数及技术参数
1.3.2.1废水水质水量
水量：
水质（见表1.1）
表1-1啤酒废水水质
项目
数值
1.3.2.2处理要求
啤酒废水经处理后应达到以下标准：
《啤酒工业污染物排放标准》（GB19821-2005）（见表1-2）
表1-2《啤酒工业污染物排放标准》（GB19821-2005）
项目
（mg/L）
（mg/L）
（mg/L）
数值
80
20
70
1.3.2.3气象与水文资料
风向：
多年主导风向为西南风；
气温：
最冷月平均为-18.4℃；
最热月平均为22.4℃；
极端气温，最高为34.6℃，最低为-30.3℃，最大冻土深度为0.8m；
水文：
处理水排入《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）中Ⅳ类水体。
河道的最高洪水水位标高154.20m。
常水位标高为151.00m。
枯水位标高为147.00m。
地下水水位，地面下5～6m。
1.3.3厂址选择
对具体厂址的选择，需要进行深入的调查研究和详尽的技术经济分析，厂址对环境卫生、基建投资及运转费用都有重大影响。
并应遵循以下基本原则：
（1）为了保证环境卫生的要求，厂址应与规划居住区或公共建筑群保持一定的卫生防护距离。
防护距离的大小应根据当地具体情况，与有关环保部门协商确定，一般不应小于300m。
（2）场址应设在城市集中供水水源的下游区，至少500m。
（3）规模较大而对环境有较大影响的处理设备，应在厂区或厂外设置独立的处理站。
（4）厂址应尽可能少占农田或不占农田，而处理厂的位置又应便于农业灌溉和消化污泥。
（5）对环境没有显著影响的处理设备，最好设置在生产设备或车间附近这样可使路线短，提升少，废水排入下水道或回用都很方便。
（6）要充分利用地形，把厂址设在地形有适当坡度的城镇下游地区，以满足污水处理构筑物之间水头损失的要求，使污水和污泥有自流的可能，节约动力消耗。
（7）厂址如果靠近水体，应考虑汛期不受洪水的威胁。
（8）厂址应设在地质条件较好、地下水位较低的地区，以利施工，并降低造价。
（9）厂址选择应考虑交通运输及水电供应等条件。
（10）厂址选择应结合城市或工厂整体规划，既考虑目前，又顾及将来，留有余地。
1.4处理工艺论证
1.4.1好氧处理
1.4.1.1活性污泥法
活性污泥法是以活性污泥为主体的污水生物处理技术。
目前开发出的好氧生物法有传统活性污泥法、AB法、氧化沟等成熟工艺。
（1）SBR（SequencingBatchReactor）
SBR简称间歇式活性污泥处理系统，是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污处理技术，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。
正是SBR工艺这些特殊性使其具有以下优势：
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）运行效果稳定，污水在理想的静止状态下沉淀，需要时间短、效率高，出水水质好；3）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；4）工艺过程中的各工序可根据水质、水量进行调整，运行灵活；5）处理设备少，构造简单，便于操作和维护管理；6）反应池内存在DO、
浓度梯度，有效控制活性污泥膨胀；7）SBR法系统本身也适合于组合式构造方法，利于废水处理厂的扩建和改造；8）脱氮除磷，适当控制运行方式，实现好氧、缺氧、厌氧状态交替，具有良好的脱氮除磷效果；9）工艺流程简单、造价低[6]。
主体设备只有一个序批式间歇反应器，无二沉池、污泥回流系统，调节池、初沉池也可省略，布置紧凑、可有效的节约占地面积。
运行操作的五个步骤为：
流入、反应、沉淀、排放和待机
（2）AB（Adsorption-Biodegration）
AB法系“吸附---生物降解"工艺。
AB工艺属于两端活性污泥,整个工艺分为A段和B段,其中A段为吸附段,B段为生物氧化段。
AB法污水处理工艺的主要特征：
1）AB段不设初沉池,经预处理后直接进入A段曝气池,使污水中的微生物在A段得到充分应用；2）A段由吸附池和中间沉淀池组成,B段则由曝气池和二次沉淀池组成.A段和B段各自拥有独立的污泥回流系统,两段完全分开,每段能够培育出各自独立的适于本段水质特征的微生物种群；3）A段和B段分别在负荷相差极为悬殊的情况下运行,A段以高负荷运行,负荷通常为
，污泥龄约0.5天,水力停留时间一般为30分钟,A段对水质、水量、
值和有毒物质的冲击负荷有极好的缓冲作用。
A产生的污泥量较大,约占整个处理系统污泥产量的80%左右且剩余污泥中的有机物含量高；B段曝气池以低负荷运行，负荷通常为
，污泥龄为
天，水力停留时间为
小时,在B段曝气池中生长的微生物除菌胶团微生物外,有相当数量的高级微生物,这些微生物世代期较长,并适宜在有机物含量比较低的情况下生存和系列。
（3）氧化沟
又称循环曝气池，属于活性污泥法的一种变形。
它把连续环式反应池作为生化反应器，混合液在其中连续循环流动。
随着氧化沟技术的不断发展，氧化沟技术已远远超出最初的实践范围，具有多种多样的工艺参数、功能选择、构筑物形式和操作方式。
如卡鲁塞尔（Carrousel2000）氧化沟、三沟式（T型）氧化沟、奥贝尔（Orbal）氧化沟等。
氧化沟优点：
1）用转刷曝气时，设计污水流量多为每日数百立方米，用叶轮曝气时，设计污水流量可达每日数万立方米；2）氧化沟由环形沟渠构成，转刷横跨其上旋转而曝气，并使混合液在池内循环流动，渠道中的循环流速为
，循环流量一般为设计流量的
倍3）氧化沟的流型为循环混合式，污水从环的一端进入，从另一端流出，具有完全混合曝气池的特点；4）间歇运行适用于处理少量污水。
可利用操作间歇时间使沟内混合液沉淀而省去二沉池，剩余污泥通过氧化沟内污泥收集器排除。
连续运行适用于处理流量较大的污水，需另设二沉池和污泥回流系统5）工艺简单，管理方便，处理效果稳定，使用日益普通；6）氧化沟的设计可用延时曝气的设计方法进行。
即从污泥产量
出发，导出曝气池的体积，而后按氧化沟的工艺条件布置成环状循环混合式。
氧化沟缺点1）处理构筑物较多；2）回流污泥溶解氧较高，对除磷有一定的影响；3）容积及设备利用率不高。
1.4.1.2生物膜法
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。
生物膜自滤料向外可分为庆气层、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。
生物膜作为一种新兴的处理工艺其主要特征有：
1）微生物相方面的特征：
参与净化反应微生物多样化；生物的食物链长；能够存活世代时间较长的微生物；分段运行与优占钟属。
2）处理工艺方面的特征：
对水质、水量变动有较强的适应性；污泥沉降性能良好，易于固液分离；能够处理低浓度的污水；易于维护运行、节能。
（1）生物接触氧化
生物接触氧化处理技术的实质之一是在池内充填填料，已经充氧的污水浸没全部填料，并以一定流速流经填料。
在填料上布满生物膜，污水与生物膜广泛接触，在生物膜上微生物的新陈代谢功能作用下，污水中的有机污染物得到去除，污水得到净化，生物接触氧化法具有以下特点：
1）由于填料比表面积大，池内充氧条件良好，池内单位容积的生物固体量较高，因此，生物接触氧化池具有较高的容积负荷；2）由于生物接触氧化池内生物固体量多，水流完全混合，故对水质水量的骤变有较强的适应能力；3）剩余污泥量少，不存在污泥膨胀问题，运行管理简便。
（2）生物滤池
由碎石或塑料制品填料构成的生物处理构筑物。
污水与填料表面上生长的微生物膜间隙接触，使污水得到净化。
其性能特点：
1）生物滤池的处理效果非常好，在任何季节都能满足各地最严格的环保要求；2）不产生二次污染；3）微生物能够依靠填料中的有机质生长，无须另外投加营养剂。
因此停工后再使用启动速度快，周末停机或停工1至2周后再启动能立即达到很好的处理效果，几小时后就能达到最佳处理效果。
停止运行3至4周再启动立即有很好的处理效果，几天内恢复最佳的处理效果；4）生物滤池缓冲容量大，能自动调节浓度高峰使微生物始终正常工作，耐冲击负荷的能力强；5）运行采用全自动控制，非常稳定，无须人工操作。
易损部件少，维护管理非常简单，基本可以实现无人管理，工人只需巡视是否有机器发生故障；6）生物滤池的池体采用组装式，便于运输和安装；在增加处理容量时只需添加组件，易于实施；也便于气源分散条件下的分别处理。
1.4.2厌氧处理
厌氧生物处理法是利用兼性厌氧菌和专性厌氧菌将污水中大分子有机物降解为低分子化合物，进而转化为甲烷、二氧化碳的有机污水处理方法，分为酸性消化和碱性消化两个阶段。
在酸性消化阶段。
由产酸菌分泌的外酶作用，使大分子有机物变成简单的有机酸和醇类、醛类氨、二氧化碳等；在碱性消化阶段，酸性消化的代谢产物在甲烷细菌作用下进一步分解成甲烷、二氧化碳等构成的生物气体。
这种处理方法主要用于对高浓度的有机废水和粪便污水等处理。
（1）UASB（Up-flowAnaerobicSludgeBed）
升流式厌氧污泥床是集生物反应池与沉淀于一体的一种结构紧凑的厌氧反应器，进水配水系统、反应区、三相分离器、气室以及处理水排出系统五部分组成。
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层，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沿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[11]。
基本要求有：
1）为污泥絮凝提供有利的物理、化学和力学条件，使厌氧污泥获得并保持良好的沉淀性能；2）良好的污泥床常可形成一种相当稳定的生物相，保持特定的微生态环境，能抵抗较强的扰动力，较大的絮体具有良好的沉淀性能，从而提高设备内的污泥浓度；3）通过在污泥床设备内设置一个沉淀区，使污泥细颗粒在沉淀区的污泥层内进一步絮凝和沉淀，然后回流入污泥床内。
本工艺由于具有厌氧过滤及厌氧活性污泥法的双重特点，作为能够将污水中的污染物转化成再生清洁能源--沼气的一项技术。
对于不同含固量污水的适应性也强，且其结构、运行操作维护管理相对简单，造价也相对较低，技术已经成熟，正日益受到污水处理业界的重视，得到广泛的欢迎和应用。
（2）EGSB（ExpandedGranularSludgeBed）
EGSB又称膨胀颗粒污泥床反应器是第三代厌氧反应器，它基于UASB反应器（第二代厌氧反应器）内污泥已颗粒化基础上，相当于将两个UASB反应器重叠而成，一个是极端高负荷，一个是低负荷。
与厌氧滤池、厌氧接触反应器、厌氧流化床及UASB等新型厌氧反应器相比，EGSB反应器具有许多明显的优势：
1）占地面积小，EGSB反应器一般为圆柱状塔形结构设计，具有较大的高径比，反应器的高度可达15-20米，节省了平面占地面积；
2）有机负荷高，高的液体表面上升流速2.5-6米，水力停留时间短；
3）剩余污泥少，约为进水COD的1%，而且容易脱水；
4）依靠沼气的提升产生循环，不需要外部动力进行搅拌混合和污泥回流，节省了动力的消耗；
5）生物降解后出水为碱性，循环的液体量相当于第一级厌氧出水的回流，对pH起缓冲作用，使反应器内的pH保持稳定。
当进水酸度较高是，通过内循环使进水得到中和，可以减少药剂用量，降低运行费用；
6）耐冲击性强，处理效率高，COD去除率为75-80%，
去除率为80-85%；
7）可以在一定程度上减少结垢为题。
由于EGSB反应器的特殊循环，沼气中的
不像外循环一样可以从水中逸出，从而可以减少结垢问题；
8）出水的稳定性好。
EGSB反应器相当于有上、下两个UASB反应器串联运行，下面一个UASB反应器具有很高的有机负荷率，起“粗”处理作用，上面一个UASB反应器的负荷较低，起“精”处理作用。
1.4.3组合处理工艺
1.4.3.1水解酸化+UASB+推流式活性污泥法处理啤酒废水
啤酒污水pH变化较大，不利于生化系统的运行，甚至对生化系统具有破坏和毒害的作用。
同时，啤酒污水悬浮物浓度较高，在不经预处理直接进入UASB厌氧处理系统后，将导致厌氧处理系统悬浮物过多，引起处理效果下降。
因此，我们将改造并重新启用预沉池进行预处理，以高效地沉淀进水中的悬浮物，降低进入UASB系统中的悬浮物浓度，同时调节、控制pH的变化。
根据啤酒污水中的部分污染物质（主要是纤维素）具有在碱性状态下溶解，在酸性及近中性状态下转变为悬浮物的特性，我们拟在集水及pH粗调池前进行酸碱的初步调节，以实现在预沉池中尽量多地沉淀悬浮物，尽量减少进入UASB系统悬浮物的要求。
综上所述，该项目污水生化处理系统采用UASB厌氧和推流式好氧活性污泥池。
同时，针对啤酒污水的水质特性，在选择污水处理工艺时，应重点采取强化预处理，即采取严格的pH调节和去除悬浮物的措施，确保厌氧处理系统进水pH和悬浮物在设定的范围内，确保厌氧处理的效果，降低后续好氧处理的负担，确保各项指标达到排放标准的要求。
图1-1水解酸化+UASB+推流式活性污泥法工艺流程图
采用以强化pH调节和去除悬浮物的预处理工艺，同时配合UASB厌氧+推流式好氧活性污泥法为主体的生化工艺处理啤酒污水具有工艺可行、投资合理、运行管理简单可靠的优点。
该工程建成后，出水达到《啤酒工业水污染物排放标准》（GB19821—2005）中的排放标准，同时，该工程将减少该企业生产污水排放对周围水环境的影响，每年可减少排放COD为4350t、BOD为2370t、NH—N为52.5t、SS为645t、总磷为29.25t，该污水处理工程的建设将为当地水环境质量的改善提供可靠的物质保障。
1.4.3.2UASB—生物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接触氧化池（好氧），处理主要过程为：
废水经过格栅，随着悬浮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。
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。
图1-2UASB—生物接触氧化工艺流程图
UASB一生物接触氧化2种处理单元进行组合使处理流程简洁，节省了运行费用。
废水通过UASB处理单元后，生化指标下降明显，大大减轻了后续好氧处理单元的负荷，因此降低了好氧处理段的曝气能耗和剩余污泥量。
（1）由于本工程处在高寒地区，设计中充分考虑到了防寒保温措施，管道阀门尽量集中布置在管廊内。
为了防止UASB系统沼气外排点燃引起危害，UASB整个构筑物外围采取避雷措施，室内电气全部采用防爆电气。
（2）本套处理工艺具有处理效
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