(完整版)某啤酒企业废水处理设计毕业论文设计.docx
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1.概述
啤酒行业是食品工业中耗水量较大的行业，虽然各企业间有较大差别，一般来说每生产1t啤酒的耗水量从8～25t不等。
以生产1t啤酒产生20m3废水计算，我国啤酒工业每年排放的废水量达3.72亿m3，而多数啤酒厂尚未进行综合利用和废水处理，因而给环境造成严重污染。
啤酒废水属于中等浓度有机废水。
一般COD为1500～3000mgL，BOD5为1000～1500mgL，BOD5COD的比值为0.5～0.6，表明其可生化性较好，污染物中的有机物容易降解。
啤酒生产工艺的每道工序都产生固体废弃物和废水。
其生产工艺与主要污染源见图1.1。
图1.1啤酒生产工艺与主要污染源流程
啤酒厂废水的主要来源有麦芽生产过程的洗麦水、浸麦水、发芽降温喷雾水、麦糟水、洗涤水、凝固物洗涤水；麦汁制备过程的糖化、过滤洗涤水；发酵过程的发酵罐洗涤、过滤洗涤水；罐装过程的洗瓶、灭菌、破瓶啤酒及冷却水和成品车间洗涤水；另外还有办公楼、食堂、宿舍和浴室的生活污水。
麦芽制备工段产生的废水主要来自浸麦、洗麦工序。
浸麦即用水浸渍大麦，其目的在于使麦粒吸水和吸氧、洗涤尘土、除杂以及除微生物，并将麦皮内的部分有害成分浸出，为发芽提供条件。
整个浸渍周期一般为2～3d，每浸渍1t大麦大约耗水18～60m3，浸渍废水中主要含有大麦粒、瘪大麦、麦芒、麦皮和泥砂等悬浮固体，以及浸渍过程中大麦内溶出的如单宁、矿物质、蛋白质、苦味质等。
每浸渍1t大麦产生COD约10～12kg或BOD5约5～6kg。
每制成1t成品酒，产生COD约2kg或BOD5约1kg。
在麦汁制备即糖化过程中，排出的废水主要为麦汁冷却水、糖化锅洗涤水、麦糟、热凝固物和酒花糟。
在麦汁制备工段，每制成1t成品酒，产生COD约7.24kg或BOD５约3.77kg。
发酵工段除产生大量的冷却水外，还有发酵罐洗涤水、废消毒液、酵母漂洗水和冷凝固物。
在发酵工段，每制成１t成品酒，COD约8.3kg或BOD5约5kg。
在成品酒工段，主要污染物来自滤酒工序的酒渣、部分滤酒材料和残酒，以及含有残酒和酒泥的洗桶、洗瓶排水。
在成品酒工段，每制成１t成品酒，产生COD约7.5kg或BOD５约4kg。
从上述分析可知，啤酒厂生产过程中排放的废水主要污染物为COD、BOD5、SS。
国内啤酒厂废水的水质可见表1.1。
占总废水量
混合废水
废水种类
废水来源
COD（mgL）
（％） COD（mgL）
麦糟水、糖化车间
5～10
2000～4000
的刷锅水
高浓度
有机废水
发酵车间的前酵
罐、后酵罐洗涤
2000～3000
20～25
2000～3000
水、洗酵母水等
制麦车间浸麦水、
20～25
300～400
低浓度
有机废水
刷锅水、冲洗水等
300～700
罐装车间的酒桶、
30～40 500～800
酒瓶洗涤水
冷却水
各种冷凝水、冷却
无有机污染物
<100
及其他
水及杀菌水
表1.1国内啤酒厂废水水质情况
由表1.1可见，啤酒生产废水主要来自两个方面，一是大量的冷却水（糖化、麦汁冷却、发酵等），二是大量的洗涤水、冲洗水（各种罐洗涤水、瓶洗涤水等）。
由此可见，啤酒废水的特点是水量大，无毒有害，属中等浓度有机废水。
2.建设规模及水质水量
本系统待处理的啤酒废水来自工厂各工段所排放的生产废水及生活污水。
处理站的建设规模为日处理啤酒废水5000m3d，污水
总变化系数KZ为1.3。
污水经处理后达到《污水综合排放标准》
（GB8978—1996）中规定的二级新扩改标准。
本废水处理站进出水水质情况见表2.1。
表2.1生产废水水质及排放要求
COD
BOD5
SS
项目
PH值
进水
（mgL）
2000
（mgL）
900
（mgL）
600
6～9
排放要求
<150
<30
<150
6～9
3.方案选择
3.1方案选择的原则
3.1.1技术先进、工艺合理、适用性强、有较好的耐冲击性和可操作性。
3.1.2处理效果稳定，有害物去除率高，处理后的废水可稳定达到国家规定的排放标准。
3.1.3运行、管理、操作方便，设备维护简便易行。
3.1.4运行费用（电费、药剂费）低，降低运行成本。
3.1.5基建投资省，占地面积小。
3.1.6污泥量少，脱水性能好；
3.1.7对有毒有害物质具有一定的去除效果。
3.2方案比较
啤酒废水属于中等浓度有机废水，其BOD5COD一般在0.5以上，属于可生化性较好的废水，污染物中的有机物较容易生物降解，宜采用以生化处理为主的工艺流程。
在我国，采用生化法处理啤酒废水的工艺流程主要有以下三种：
Ⅰ生物接触氧化——化学凝聚气浮工艺ⅡUASB 工艺——CASS工艺
Ⅲ水解（酸化）——曝气生物滤池工艺
众所周知，利用生物接触氧化——化学凝聚气浮工艺的处理效率高，SS、BOD5、COD处理效率高达90%以上，但能耗大，运行费用高，而且存在积泥清除困难和清泥不及时等问题。
近年来，国内也有几家啤酒厂采用上流式厌氧污泥床（UASB）
——好氧处理工艺。
该方法技术简单，成本低、效率高、可回收能源。
但调试周期长，颗粒污泥培养时间长，厌氧菌对废水中悬浮物含量、PH值、温度、要求苛刻、操作管理也复杂。
而且CASS池如设计或运行不当，填料可能堵塞，此外布水、曝气不易均匀，可能在局部出现死角。
为了解决UASB的上述问题，将UASB反应器的运行方式改变为部分厌氧，即主要在厌氧反应的水解和酸化阶段（这也是称为水解——曝气生物滤池工艺的原因），从而在反应器中取消了三相分离器，使得反应器结构十分简单，便于放大。
虽然水解反应器的停留时间很短，但分别可取得45.7%、42.3%、93.0%的COD、BOD5和SS的去除率。
同时，加上曝气生物滤池属于生物膜法处理工艺，其处理污水的高效性是通过滤池内的高浓度微生物量实现的；其高效节能性是通过陶粒滤料对曝气产生的气泡的不断切割，延长了气泡在滤池中的停留时间，使微生物、污水、空气三者能够充分接触。
上述三种工艺方案的主要技术经济指标对比，如下表3.1。
表3.1几种方案技术经济指标对照表
工艺
项目
生物接触氧化—化学凝聚气浮工艺
UASB—CASS
工艺
水解（酸化）—
曝气生物滤池工艺
处理效果
（按二级标准）
可达标
可达标
可达标
基建投资
高
高
低
能耗
高
低
低
占地面积
较少
大
少
可操作性
复杂
难控制
简便
4.废水处理工艺流程
4.1废水处理工艺流程图
废水处理工艺流程方框图见图4.1。
图4.1工艺流程方框图
4.2工艺流程简介
4.2.1工艺流程说明
生产过程中产生的啤酒废水在进入生化处理系统前先经过格栅，以截留较大的悬浮物和漂浮物，减轻后续处理单元的处理负荷。
之后的废水进入调节池，以调节水质水量，为后续处理提供稳定的水力负荷及有机负荷。
经调节池调节后的废水由泵打入水解池。
在水解池内啤酒废水内的有机物通过水解反应，将大分子物质水解为小分子物质，难溶于水的有机物转化为易溶于水的有机物，水解池处理后的废水其有机物浓度已大大降低，随后自流入沉淀池进行泥水分离。
上清液进入中间水池，中间水池内的废水通过泵打入曝气生物滤池进行进一步生化处理，以降解水解池出水中残余的有机物。
经曝气生物滤池处理过的废水经过清水池达标排放。
由沉淀池沉淀下来的污泥除部分回流外，剩余污泥直接进入污泥池，污泥池内的污泥定期用污泥泵打入污泥浓缩池浓缩，浓缩后的污泥由螺杆泵打入带式压滤机进行脱水处理，脱水后得到的泥饼含水率小于80%，比重大于1.2gcm3。
泥饼是很好的有机肥料，无毒害，可直接用于肥田，也可视同一般工业垃圾处置。
污泥浓缩池的上清液和带式压滤机的滤出水回流到调节池循环处理。
曝气生物滤池需鼓入压缩空气，向废水中充氧，以保证好氧微生物的生命代谢活动。
压缩空气由离心风机提供，曝气生物滤池采用高效曝气头曝气。
4.2.2处理工艺特点
水解（酸化）——曝气生物滤池工艺的特点是：
⑴水在好氧生化处理前，先经生物水解（在兼性微生物作用下水解和酸化）处理，可使大分子有机污染物小分子化，非溶性有机物水解为溶解性物质，使难生物降解物质转化为易生物降解物质，提高污水的可生化性，为后续好氧处理创造良好的生化条件。
因而提高了整个废水处理站的BOD5、COD去除率。
⑵水解工艺是一种凭自然界大量的兼养生物的代谢作用来降解（转化）有机物，它不需要鼓风曝气，不需要采用其他手段充氧，因而可以节省能耗，对啤酒废水来说，至少有50%的COD可依靠兼性微生物降解，因而比全好氧工艺节省能耗50%左右。
⑶水解工艺运行稳定，受外界气温变化影响小。
水温的适应范围为5～40℃。
冬、夏出水，COD去除率几乎无差异。
⑷水解池不产生如厌氧反应那样的恶臭。
水解池可设计成立体式池型，在池基地耐力许可的条件下，有效池深可达8.5～9m，可比常规方法节省用地25～30%。
⑸一般来说，各污水站都设有调节池。
可利用该池作为水解池，实现一池多用。
⑹水解工艺的产泥量为全耗氧工艺的13，可节省污泥处理系统的投资。
另外，曝气生物滤池与其他生物处理方法相比还具有以下几个优点：
⑴较小的池容和占地面积
3
曝气生物滤池的BOD5容积负荷可达到5～6kgBOD5（m²d），是常规活性污泥法或接触氧化法的6～12倍，所以它的池容和占地面积只有活性污泥法或接触氧化法的110左右，大大节省了占
地面积和大量的土建费用。
⑵高质量的处理出水
BOD5
容积负荷为6kgBOD（m3²d）时，其出水SS和BOD可保
5
5
持在10mgL以下，COD可保持在60mgL以下，远远低于国家《污水综合排放标准》之一级标准。
⑶简化处理流程
由于曝气生物滤池对SS的生物截流作用，使出水中的活性污泥很少，故不需设置二沉池和污泥回流泵房，处理流程简化，使占地面积进一步减少。
⑷基建费用、运转费用节省
由于该技术流程短、池容积小和占地省，使基建费用大大低于常规二级生物处理。
同时，粒状填料使得充氧效率提高，可接生能源消耗。
⑸管理简单
曝气器生物滤池抗冲击负荷能力很强，没有污泥膨胀问题，微生物也不会流失，能保持池内较高的微生物浓度，因此日常运行管理简单，处理效果稳定。
⑹设施可间断运行
由于大量的微生物生长在粒状填料粗糙多孔的内部和表面，微生物不会流失，即使长时间不运转也能保持其菌种如长时间停止不用后再使用，其设施可在几天内恢复正常运行。
故拟采用水解——曝气生物滤池工艺处理本工程废水。
4.3废水处理效率啤酒废水
Q=5000m3d
进水COD（mgL）20001800900COD去除率（%）105089
出水COD（mgL）1800900100<150
进水SS（mgL）600480192SS去除率（%）206050
出水SS（mgL）48019296<150
5.处理单元的计算和设计
5.1格栅
设置机械细格栅主要用于去除废水中的细小固体如空麦壳、麦粒和酵母等有机物质。
5.1.1栅条间隙数
n=
B=S（n-1）+bn
式中B ——格栅槽的宽度，m；S——栅条宽度，m；
n——栅条间隙数量；
b——栅条间隙，m；
——最大设计流量，m3s；
α——格栅的倾角；
=26个，
5.1.2通过格栅的水头损失
式中；
；
k——系数，格栅受栅渣堵塞时，水头损失增大的倍数， 一般取3；
——阻力系数，其值与栅条的断面形状有关，；
取栅条断面形状为半圆形矩形，1.83，
h0 3.14
0.92sin702g
0.12m
5.1.3栅后槽总高度
H＝；
；
。
取栅槽中的水深h为0.38m（等于栅前水深），则：
H＝0.36+0.3+0.38＝1.04m
5.1.4栅槽总长度
H1=；
L1——格栅前部渐宽段的长度，m；L2——格栅后部收缩段的长度，m；B1——进水渠宽度，m；
——进水渠渐宽段展开角，取20°；B——格栅槽宽度，m；
H1——栅前槽总高度，m。
取进水渠流速为0.67ms，则：
1
B Qmax
0.07523
0.30m
v2h
0.670.38
L2=0.14m
L=0.28+0.14+1.5+
5.1.5每日栅渣量
3
式中W ——每日栅渣量，md；
3 33
W1——栅渣量，取0.07m栅渣10m废水；
KZ——生活污水流量总变化系数。
m3d>0.2，故采用机械清渣。
5.1.6旋转式细格栅
机械细格栅选用旋转式格栅除污机一台，其主要性能参数见表5.1.1。
型号 安装角度 间隙 电机功率 运动速度 设备宽 排渣高度
XGS500
70°
8
0.75
2.2
500
800
表5.1.1旋转式格栅除污机主要技术参数
5.2废水调节池
由于啤酒废水属于发酵工业，其废水具有间隙排放的特点，因此造成水量和水质的波动较大。
水量和水质的较大波动直接影
响到后续处理设施的稳定运行，所以必须设置容积较大的调节池，以对水量和水质进行调节。
本设计调节池选用矩形池子，为半地下式，为钢筋混凝土结构。
V=QT
式中V——调节池容积，m3；
Q——进水流量，m3s；
T——调节时间，，则调节池平面面积为：
S=833.33=277.8m2
取S=280m，长L=20m，宽B=14m，平面尺寸为20m³14m。
设定废水处理站室外地坪为±0.000m，进水渠内水面标高为
-0.700m。
调节池超高取0.3m，则调节池实际水深为
H=0.7+3=3.7m。
所以调节池最终尺寸为长³宽³高=20m³14m³3.7m。
调节池向水解池提升废水所用提升泵选用KWQ型潜水排污泵二台，一用一备，其性能参数如表5.2.1。
排出口径
流量
m3h
扬程
转速
功率 重量
型号
mm
m
rmin
KW
Kg
200
250
15
1450 18.5 420
表5.2.1KWQ型潜水排污泵性能表
5.3水解酸化池
水解（酸化）池具有改善污水可生化性的特点，同时也可以去除废水中的部分有机物，并减少最终排放的剩余污泥量。
水解（酸化）反应池的设计主要包括池体的设计和布水系统
的设计。
5.3.1水解池的有效容积
W=
式中W ——水解池的有效容积，m3；
——进出水COD的差值，mgL；
——COD的容积负荷率，kgCOD（m3²d），取3kgCOD（m3²d）；
=2000（1-10%）-2000（1-10%）（1-50%）=900mgLW==1500m3
水解池的总面积A为：
A=
取水解池填料层高度为3.5m，则水解池截面积为：
2
A==428.6m
将水解池分为8格，每格面积为a=53.6m2
取池宽为3m，则池长为18m。
底部布水区的高度取0.5m，清水区高度在填料层以上0.5m，超高取0.5m，则水解池总高为H=3.5+0.5+0.5+0.5=5m。
3
水解池最终尺寸为8³18m³3m³5m。
校核接触时间t=
水解池选用组合纤维填料 1512m，其主要技术参数见表
5.3.1。
塑料环片直径 填料直径
单片间距离
型号
（mm）
（mm）
（mm）
理论比表面积
（m2m3）
表5.3.1组合纤维填料主要技术参数
75
150
80
2000
5.3.2布水系统
采用穿孔墙布水，取孔数为6个，单孔流量为：
q==0.0586=0.0097m3s
取方形孔，孔口尺寸取位300mm³200mm，则孔口流速为：
v q
0.06
0.0097
0.06
0.16m/s
根据水解池格墙的宽度布孔，则孔间距为500mm，孔边距为
200mm。
5.3.3布气系统设计
采用穿孔管布气，此阶段废水中的COD去除率为50%。
需气量按表面曝气强度计算，取为3m3（m2²==0.0290.00048=60
即沿池径每6°角设一个三角堰，堰宽B为：
B=Pn
2
式中P——沉淀池周长，m。
B==0.37m
三角堰有效截面积a==23010=23m
取方形格，则平面尺寸为4.8m4.8m。
取配水室高度为h1=1.2m，同时考虑检修人孔；承托层高度为
自
卵石直径mm
卵石高度mm
上
2—4
50
而
4—8
50
h2=0.5m，选用鹅卵石，并按一定的级配，如表5.5.1。
表5.5.1承托层级配表
下
8—16
100
16—25
300
清水区高度取，压力为46.71KPa，选用D型多级离心鼓风机D45－61型三台，两用一备，其性能参数见表5.5.2：
配套电动机
主机
型号
进口流量
（m3min）
升压
（kPa）
转速
功率
重
型号
（rmin）
（KW）
（Kg）
D45－
45
49
Y250M-2W
2970
55
3400
61
表5.5.2D型多级离心鼓风机主要性能参数表
5.5.4.5单孔膜曝气器
每个单孔膜曝气器的空气流量为0.2～
0.3m3=370.40.25=1480个。
为方便安装，实际选用曝气器1600
个，曝气器的布置间距为120mm。
5.5.5配水系统的设计
采用穿孔管大阻力配水系统。
5.5.5.1干管
进水量（水泵出水量）为Q=0.058m3s
干管流速取1.5ms，得管径dg=222mm，取dg=250mm，则干管流速vg=1.2ms
5.5.5.2支管
支管中心间距取az=0.8m
每池支管数
每根支管入口流量qz
qg 0.0058
nz 12
0.000484m3/s
2
采用支管管径dZ=20mm，则支管流速为vZ=1.54ms5.5.5.3孔眼布置
采用孔眼直径dk=8mm，单孔面积为fk=50.3mm
k
取孔口流速为3.5ms，则单孔流量q=0.000176m3s
每根支管孔眼数为
支管孔眼布置设两排，与垂线成45°向下交错排列。
每根支管长度lz
1（B
2
dg）
1（4.8
2
0.08）
2.36m
孔眼中心间距，取为780mm。
5.5.6集水系统设计
采用三角堰和环型集水槽集水
5.5.6.1三角堰集水
取挡板到料板沉淀区距离为0.5m料板设计为60°斜坡，考虑曝气生物滤池单池面积较小，故采用周边集水，采用直角三角薄壁堰，按单池进水量进行计算，以反冲水量进行校核。
取水头h=0.02m，则单堰流量q为：
q 1.4h2.5
1.4
0.022.5
0.0000792m3/s
三角堰数目
三角堰堰宽B为：
式中P——曝气池周长，m。
取三角堰堰高为0.1m，则堰宽为0.2m。
曝气生物滤池反冲时，单堰流量q
414
3600 72
0.0016m3/s，则
堰上水位高度h′=0.067m，没有超出三角堰的最大负荷。
三角堰有效截面积a=s
堰口下缘与出水槽水面的距离为0.07m。
5.5.6.2环形集水槽
以反冲水量计算环形集水槽。
环
q =414（2³3600）=0.0575m3s
环形集水槽宽b取0.4m，槽底坡度il取0。
槽内终点水深h1为：
s。
取槽内流速u为0.9ms，则：
槽内起点水深h2为：
；
，则槽断面高度为：
H=0.3+0.07+0.1=0.47m
5.5.6.3集水孔
集水孔即排水管管径，按反冲水量进行计算。
取孔内流速为1ms，则孔面积为S=0.0581=0.058m2
孔径D为：
D=
取孔径为250mm，则孔内流速v为：
v=0.058（0.785³0.25）=1.17ms
5.5.7反冲洗系统设计
采用固定式表面冲洗（水冲洗强度q取5L（m2²s））和空气辅助擦洗（气冲洗强度取10Lm2²s）。
5.5.7.1固定式表面冲洗
⑴干管
反冲洗水量（水泵出水量）为
Q=qf=5³23=115Ls=414m3s，得管径dg=383mm，取dg=400mm，则干管流速vg=0.92ms。
⑵支管
中心间距取az=0.3m
每池支管数
每根支管入口流量qz
qg 0.115
nz 32
0.0036m3/s
支管流速取2.5ms，得支管管径dz=42mm，取dz=50mm，则支 管流速为vz=1.83ms。
⑶孔眼布置
2
采用孔眼直径dk=9mm，单孔面积为fk=63.6mm
k
取孔口流速为4ms，则单孔流量q=0.000254m3s。
每根支管孔眼数为
支管孔眼
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