本科毕业论文 啤酒厂污水处理工艺设计.docx

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本科毕业论文啤酒厂污水处理工艺设计

摘要…………………………………………………………………………………………1

关键词………………………………………………………………………………………1

Abstract……………………………………………………………………………………1

Keywords……………………………………………………………………………………1

1概述………………………………………………………………………………………1

1.1研究目的与意义………………………………………………………………………1

1.2国内外研究现状………………………………………………………………………2

1.3拟采用设计流程………………………………………………………………………2

1.4预计处理效果…………………………………………………………………………2

2啤酒废水处理构筑物设计与计算………………………………………………………2

2.1粗格栅和细格栅………………………………………………………………………2

2.1.1粗格栅………………………………………………………………………………2

2.1.2细格栅………………………………………………………………………………2

2.2调节沉淀池的设计计算………………………………………………………………2

2.2.1设计说明……………………………………………………………………………2

2.2.2设计参数……………………………………………………………………………2

2.2.3设计计算……………………………………………………………………………3

2.3UASB反应器的设计计算………………………………………………………………3

2.3.1设计说明……………………………………………………………………………3

2.3.2运行流程……………………………………………………………………………3

2.3.3设计计算……………………………………………………………………………3

2.4SBR反应器的设计计算………………………………………………………………5

2.4.1设计说明……………………………………………………………………………5

2.4.2运行流程……………………………………………………………………………5

2.4.3设计计算……………………………………………………………………………5

3污泥处理设计……………………………………………………………………………6

3.1重力溶缩池的设计计算………………………………………………………………6

3.1.1设计说明……………………………………………………………………………6

3.1.2设计参数……………………………………………………………………………6

3.1.3设计计算……………………………………………………………………………7

3.2机械脱水间的设计计算………………………………………………………………7

3.2.1设计说明……………………………………………………………………………7

3.2.2设计参数……………………………………………………………………………8

3.2.3设计计算……………………………………………………………………………8

4结论………………………………………………………………………………………8

致谢…………………………………………………………………………………………9

参考文献……………………………………………………………………………………9

啤酒厂污水处理工艺设计

环境科学专业学生

指导老师

摘要：

啤酒废水水质的主要特点是含有大量的有机物，属高浓度有机废水，故其生化需氧量也较大,不经处理会对环境造成巨大污染，故要求处理后的排放水要严格达到国家二级排放标准,即：

BOD≤30mg/L，COD≤100mg/L，SS≤70mg/L。

经分析知该处理水质属易生物降解又无明显毒性的废水，可采用两级生物处理以使出水达标。

一级处理主要采用物理法，用来去除污水中的悬浮物质和无机物。

二级处理主要采用生物法,包括UASB法和SBR法，可有效去除污水中的BOD、COD。

工艺流程为：

啤酒废水→格栅→调节沉淀池→UASB反应器→SBR池→污泥处理系统→处理水。

整个工艺具有总投资少，处理效果好，工艺简单，占地面积省，运行稳定，能耗少的优点。

关键词：

啤酒废水处理高浓度有机废水UASB法SBR法

Brewerysewagetreatmentcraftdesign

StudentmajoringinEnvironmentscienceJiangFei

TutorLiuJing

Abstract：

Themaindistinguishingfeatureofthebeerwastewaterwasthatitcontainedthemassiveorganicmatters,soitbelongedtothehighconcentrationorganicwastewater,thereforeitsbiochemicaloxygendemandwasalsohigh,soitrequestedthebeerwastewaterwhichdischargedmustbestrictlytreatedtothetwoeffluencestandardinthecountry,whichwasasfollowing:

BOD≤30mg/L,COD≤100mg/L,SS≤70mg/L.Aftertheanalysis,thequalityofthisprocessingwaterbelongedtothewastewaterthateasybiologydegradeandnothavetheobviouspoison,anditcouldusetwolevelsofbiologicaltreatmentstocausethewaterdrainedmeetthedesignatedstandard.Firstlevelofprocessingmainlyusedthephysicalmethods,whichremovedthesuspendedmatterandtheinorganicsubstanceinthesewage.Secondlevelsofprocessingmainlyusedthebiologymethods,consistedofUASBandSBR,whichcouldremoveBOD,CODinthewastewater.Thetechnologicalprocesswas:

Beerwastewater→Screens→Regulatesprecipitatingtank→ReactiontankofUASB→TankofSBR→Sludgedisposalsystem→Treatmentwater.Theentiretechnologicalprocesshadthecharacteristicsoflowerinvestment,goodtreatmenteffect,easytechnologyprocess，usingsmallarea,runningsteady,andconsuminglowerenergy.

Keywords:

Beerwastewatertreatment;Highconcentrationoforganicwastewater;UASBprocess;SBRprocess

1概述

1.1研究目的与意义

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800多家，据1996年统计我国啤酒产量达1650万t，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。

由于啤酒废水中含有大量的有机物，排放对自然水体的影响非常大。

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要求来设计啤酒废水排放设备，所以此处理工艺的设计旨在控制废水的COD浓度，减少对环境的污染。

1.2国内外研究现状

“七五”以来，我国对啤酒废水的处理工艺和技术进行了大量的研究和探索，特别是轻工业系统的XX和科研单位，对啤酒废水的处理进行了各方面的试验、研究和实践，取得了行之有效的成功经验，逐渐形成了以生化为主、生化与物化相结合的处理工艺。

生化法中常用的有活性污泥法、生物膜法、厌氧与好氧相结合法、水解酸化与SBR相组合等各种处理工艺。

这些处理方法与工艺各有其特点和不足之处，但各自都有较为成功的经验。

目前还有不少新的处理方法和工艺优化组合正在试验和研究，有的已取得了理想的成效，不久将应用于实践中。

1.3拟采用的设计流程:

USBA-SBR法流程

只用UASB处理啤酒废水出水的COD5仍然打不到废水排放标准，故将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，把UASB作为整个废水达标排放的一预处理单元，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。

采用该工艺既降低处理成本，又能产生经济效益。

1.4预计处理效果

设计排放废水量为3000m3/d。

COD2500mg/L,PH值约为6。

废水经处理后，要求达到《污水综合排放标准》（GB8978—1996）的一级标准，其主要水质指标见表1.1。

表1.1废水水质及排放标准

项目

CODCr（mg/L）

BOD5（mg/L）

SS（mg/L）

pH

原水

1500～3000

800～1600

250～1200

5～11

排放标准

≤100

≤30

≤70

6～9

注：

该废水中的酵母、酒糟经过回收和综合利用，故COD、BOD含量降低。

2啤酒废水处理构筑物设计与计算

2.1粗格栅和细格栅

2.1.1粗格栅

粗格栅包括平行的栅条，通常由金属制造并设计去除由进水携带而来的较大杂质。

格栅可由机械装置自动清理，也可定期手动清理（实际，经常，方便）。

积累的固体一般堆放一个池中并经过处理后作为固体废物处置。

2.1.2细格栅

细格栅包括横向平行的栅条，通常由不锈钢制造，一般称为水力筛或弧形。

设计去除由进水携带细小的悬浮物（0.5mm）。

水力筛可自动清理污物。

采用最大进流量（375m3/h），设计格栅缝隙:

0.5mm。

2.2调节沉淀池的设计计算

2.2.1设计说明

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，由于啤酒废水中悬浮物（ss）浓度较高，此调节池也兼具有沉淀池的作用，该池设计有沉淀池的泥斗，有足够的水力停留时间，保证后续处理构筑物能连续运行，其均质作用主要靠池侧的沿程进水，使同时进入池的废水转变为前后出水，以达到与不同时序的废水相混合的目的。

2.2.2设计参数

水力停留时间T=6h;设计流量Q=3000m3/d=125m3/h=0.035m3/s

表2.1调节沉淀池进出水水质指标

水质指标

COD

BOD

SS

进水水质（mg/L）

2500

960

500

去除率（%）

7

7

50

出水水质（mg/L）

2325

893

250

2.2.3设计计算

调节池设计停留时间为6h,容积为2500m3。

池体温度15-40℃，pH值为4.5—8.5。

设置一台液下式搅拌器。

2.3UASB反应器的设计计算

2.3.1设计说明

UASB，即升流式厌氧污泥床。

UASB反应器上部设置气、液、固三相分离器，下部设置为污泥悬浮层区和污泥床层区。

污水从反应器底部流入，向上升流至反应器顶部流出，混合液在沉淀区进行固液分离，污泥自行回流到污泥床区。

UASB反应器污泥床区中污泥可保持较高浓度，污泥可实现颗粒化，具有很好的沉降性能和很高的产甲烷活性。

2.3.2运行流程

UASB反应器在运行过程中，包含了极为复杂的生物反应过程。

厌氧反应过程中有多种微生物参加了有机污染物的转化代谢过程，并将污染物最终转化为最终产物。

参加反应的厌氧微生物主要包括主要包括水解-发酵（酸化）细菌，乙酸化细菌和产甲烷菌。

UASB反应器集中生物转化反应与沉淀于一体，结构紧凑。

废水由配水系统从反应器底部进入，通过反应区经气、固、液三相分离器后进入沉淀区。

气、固、液分离后，沼气由气室收集，再由沼气管流向沼气柜。

固体（污泥）由沉淀区沉淀后自行返回反应区，沉淀后的处理水充出水槽排出。

UASB反应器内不设搅拌设备，上升水流和沼气产生的气流足可满足搅拌要求。

UASB反应器构造简单，便于操作运行。

2.3.3设计计算

设计参数选取如下：

容积负荷（Nv）：

4.5kgCOD/（m3•d）；

污泥产率：

0.1kgMLSS/kgCOD；

产气率：

0.5m3/kgCOD

设计水量Q＝3000m3/d=125m3/h=0.035m3/s

表2.2UASB反应器进出水水质指标

水质指标

COD

BOD

SS

进水水质（mg/L）

2325

893

250

去除率（%）

75

80

50

出水水质（mg/L）

581

179

125

（一）反应器有效容积和主要尺寸

UASB有效容积：

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）

将UASB设计成圆形池子，布水均匀，处理效果好，反应器的有效高度一般为4-6m

（二）配水系统设计

本系统设计为圆形布水器，进水方式采用连续进水的运行方式。

（三）三相分离器设计

三相分离器设计计算草图见下图2.1：

图2.1UASB三相分离器设计计算草图

（1）设计说明

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。

（2）沉淀区的设计

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。

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：

1）沉淀区水力表面负荷﹤1.0m/h

2）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。

3）进入沉淀区前，沉淀槽底逢隙的流速≤2m/h

4）总沉淀水深应大于1.5m

5）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

（3）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=

=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

（4）回流缝设计

回流缝中混合液上升流速应小于2.0m/h，以使回流缝和沉淀区的水流稳定。

（四）出水系统设计

均匀的排除出水时反应器均匀稳定运行的关键，通常每个单元三相分离器设一个出水槽。

本设计采用锯齿形出水槽，槽宽0.2m,槽高0.2m

（五）浮渣清除系统

沉淀区页面的浮渣层可用刮渣机清除，在气室内形成的浮渣可定期进行沼气反冲的方法，需要设置循环水泵。

（六）排泥系统设计

在UASB三相分离器底部设置一个排泥口，每天排泥一次

（七）产气量计算

每日产气量：

2325×0.75×0.5×3000×10-3=2615.6m3/d

2.4SBR反应器的设计计算

2.4.1设计说明

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。

SBR法是序批式间歇活性污泥法的简称，工艺流程简单，运行控制灵活，占地面积小，处理效果好，且具有良好的适应性，易于维护管理。

2.4.2运行流程

SBR工艺一个运行周期包括五个阶段：

进水期，反应期，静置期，排水期，闲置期。

2.4.3设计计算

本设计采用4个SBR反应池，每个池子的运行周期为6h。

参数选取为：

（1）污泥负荷率Ns取值为0.13kgBOD5/（kgMLSS•d）

（2）污泥浓度和SVI污泥浓度采用3000mgMLSS/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=4进水时间：

T/N=6/4=1.5h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=3000m3/d=125m3/h=0.035m3/s

设计水质见下表2.3：

表2.3SBR反应器进出水水质指

水质指标

COD

BOD

SS

进水水质（mg/l）

581

179

125

去除率（%）

80

85

65

出水水质（mg/l）

116

25

43

（一）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

=344.2m3

（二）反应池最大水量和最小水量

Vmax=V1=344.2m3

Vmin=V1-Q0=344.2-187.5=156.7m3

（三）反应池中污泥体积

Vx=SVI•MLSS•V1/106=100×3000×344.2/106=103.2m3

Vmin﹥Vx,合格

（四）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,

（五）鼓风曝气系统

（1）确定需氧量O2

由公式：

O2=a′Q（S0-Se）+bˊXvV

式中:

aˊ-----------微生物对有机污染物氧化分解过程的需氧率，kg

Q-----------污水设计流量，m3/d

S0-----------进水BOD含量,mg/l

Se-----------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=25mg/L；

Xv=fX=0.75×3000=2250mg/L=2.25kg/m3；

V=4Vmax=4×344.2=1376.8m3

代入数据可得:

O2=0.5×3000×（179-25）/1000+0.15×2.25×1376.8

=695.7kgO2/d

供氧速率为：

R=O2/24=695.7/24=29kgO2/h

（3）布气系统

取170个扩散器，每个池子需50个。

（六）污泥产量计算

选取a=0.6,b=0.075,则污泥产量为：

△x=aQSr-bVXv

=0.6×3000×（179-25）/1000-0.075×1376.8×2.25

=44.9kgMLVSS/d

3污泥处理设计

3.1重力浓缩池的设计计算

3.1.1设计说明

为方便污泥的后续处理机械脱水，减小机械脱水中污泥的混凝剂用量以及机械脱水设备的容量，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，运行时，应先排除浓缩池中的上清液，腾出池容，再投入待浓缩的污泥，为此应在浓缩池深度方向的不同高度上设上清液排除管。

3.1.2设计参数

（一）设计泥量

啤酒废水处理过程产生的污泥来自以下几部分：

（1）调节沉淀池，Q1=25m3/d,含水率97%；

（2）UASB反应器，Q2=30m3/d,含水率98%；

（3）SBR反应器，Q3=8m3/d,含水率99%；

总污泥量为：

Q=Q1+Q2+Q3=63m3/d

平均含水率为：

（97%+98%+99%）/3=97.7%

（二）参数选取

固体负荷（固体通量）M一般为10～35kg/m3d取M=30kg/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：

V1=36.2m3/d

3.1.3设计计算

（一）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：

W1=Q1×1000×（1-97%）=750kg/d

W2=Q2×1000×（1-98%）=600kg/d

W3=Q3×1000×（1-99%）=80kg/d

那么，Qc=W1+W2+W3=1430kg/d=59.6kg/h

C=1430/63=22.7kg/m3

浓缩后污泥浓度为：

C1=1430/36.2=39.5kg/m3

浓缩池的横断面积为：

A=Qc/M=51m2

设计三座正方形浓缩池，则每座边长为B=7m

取B=7.5m,则实际面积A=7.5×7.5=57m2

（二）池子高度

停留时间，取HRT=24h

有效高度取h1=1.5m

超高取h2=0.5m

缓冲区高取h3=0.5m

池壁高H1=h1+h2+h3=2.5m

（三）污泥斗下锥体边长取0.5m，高度取7m.

（四）总高度H=2.5+7=9.5m

（五）排水口

浓缩后池内上清液利用重力排放，由站区溢流管管道排入格栅间，浓缩池设四根排水管于池壁，于浓缩池最高处设置一根，向下每个1.0m、0.6m、0.4m处设置一根排水管。

3.2机械脱水间的设计计算

3.2.1设计说明

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。

拟采用带式压滤机使污泥脱水，它有如下脱水特点：

（1）滤带能够回转，脱水效率高

（2）噪声小，能源节省

（3）附属设备少，维修方便，但必须正确使用有机高分子混凝剂，形成大而强度高的絮凝。

带式过滤脱水工艺流程见下图3.2：

图3.2带式过滤脱水工艺流程

3.2.2设计参数

设计泥量Q=36.2m3/d；含水率为96%。

3.2.3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7～8m3/h,按每天工作8小时设计。

外形尺寸：

长×宽×高