5000吨每天啤酒废水处理工艺设计.doc

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目录

前言 1

第1章概述 2

1.1啤酒废水的来源及分类 2

1.2啤酒废水的成分及水质特点 3

1.3啤酒废水的主要处理工艺 4

1.4设计资料与技术要求 11

第2章啤酒废水处理工艺的选择 12

2.1设计原则 12

2.2设计工艺选择 12

2.3设计工艺简述 13

第3章主要构筑物的设计计算 15

3.1粗格栅的计算 15

3.2细格栅的计算 17

3.3调节池计算 19

3.4沉淀池的计算 20

3.5水解酸化池计算 25

3.6生物接触氧化池计算 30

3.7气浮池的设计计算 34

3.8污泥的处理 39

3.9污泥脱水系统 41

第4章废水站平面及高程布置 42

4.1平面布置原则 42

4.2废水站平面布置 43

4.3高程布置原则 43

4.4水力计算 44

第5章工程预算 49

5.1投资估算 49

5.2技术经济分析 51

总结 52

致谢 53

参考文献 54

57

前言

近年来，我国啤酒工业发展迅速，其产量逐年上升，啤酒生产厂目前已达到1000多家，年产啤酒1000多万吨，成为世界第二大啤酒生产国。

但是在啤酒产量大幅度提高的同时，也向环境中排放了大量的有机废水。

据统计，每生产1吨啤酒需要10～30吨新鲜水，相应地产生10～20吨废水。

由于啤酒废水属于高浓度的有机废水，直接排放将给环境造成严重污染，因此啤酒废水对环境的污染已成为突出问题。

啤酒废水含有大量有机污染物、悬浮物浓度高，若不经处理排入水体，会消耗水中大量的溶解氧，造成水体缺氧，产生富营养化。

因此，啤酒废水必须进行处理后才能排放。

本设计主要针对的是啤酒厂废水站的设计，通过分析比较了各种生化单元处理方法的优缺点，确定该废水站所采用的生化处理方法是生物接触氧化法，在此重点介绍了生物接触氧化法。

啤酒废水主要来源来自于麦芽生产过程的洗麦水、浸麦水、发芽降温喷雾水、洗涤水；糖化过程的糖化、过滤洗涤水；发酵过程的发酵罐洗涤、过滤洗涤水；洗瓶、灭菌废水及瓶子破碎流出的啤酒；冷却水和成品车间洗涤水。

该废水的特点是有机物浓度较高，可生化性能好。

针对该废水特点，本设计采用水解酸化作为生物接触氧化的预处理，水解酸化不仅能去除部分有机物，而且提高了废水的可生化性，有益于后续处理。

另外，物化部分的设计计算包括粗格栅、细格栅、调节池、初次沉淀池、

气浮池、污泥浓缩池；以及各种设备的计算与选取和工程预算。

本设计在环保的规划要求下，结合实际情况，发挥工艺优势，做到工艺合理技术先进的要求，尽量减少投资和占地面积，在污水处理站的设计中贯彻节能的原则，最大限度地降低污水和污泥的处理成本，以保证运行费用低，自动化程度高，便于维护管理和操作；最大限度地降低二次污染。

由于本设计资料有限，设计计算中可能会出现一定的错误，望批评指正。

第1章概述

在当今社会，啤酒是风靡世界的饮料之一，近年来，我国的啤酒工业同样也发展迅速，到目前为止我国啤酒生产厂已有上百家，但我国啤酒的吨酒耗水量大，废水排放量接近于耗水量的90%，已对环境造成了严重污染。

因此，对啤酒废水处理达标后的排放标准以及治理已显得非常重要。

啤酒废水的排放和对环境的污染也已引起了各有关部门的重视。

1.1啤酒废水的来源及分类

啤酒废水的来源与其生产工艺有关。

啤酒生产工艺可分成制麦芽、糖化、发酵及后处理等四大工序，如图1-1所示。

发芽

粉碎

发酵

过滤

冷却

过滤

糖化

罐装

灭菌

大米

啤酒花

大麦

浸泡

废水

酵母菌

成品

图1-1啤酒生产工艺流程图

由图1-1可以看出，啤酒生产工艺中的每道工序都有固体废弃物（废弃麦根、冷凝凝固蛋白、酵母泥、废硅藻土、废麦糟等）、废水（洗灌水、洗槽水、浸麦水、酒桶与酒瓶洗涤水等）产生。

啤酒厂废水主要来源有：

1、麦芽生产过程的洗麦水、浸麦水、发芽降温喷雾水、麦槽水、洗涤水、凝固物洗涤水。

2、糖化过程的糖化、过滤、洗涤水。

3、发酵过程的发酵罐洗涤、过滤、洗涤水。

4、罐装过程洗瓶、灭菌、破啤酒瓶及冷却水和成品车间洗涤水。

5、生活污水主要来自办公楼、食堂、单身宿舍和浴室。

按有机物污染程度，啤酒废水可以分为下面几类。

（1）清洁废水

来自冷冻机、麦汁和发酵冷却水等。

这类废水基本上未受污染。

（2）清洗废水

来自大麦浸洗废水、大麦降温喷雾水、清洗生产装置废水、漂洗酵母水、洗瓶机初期洗涤水、酒罐消毒废液、巴斯德杀菌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。

（3）冲渣废水

来自麦糟液、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性固体有机物。

（4）装酒废水

在罐装酒时，机器的跑冒滴露时有发生，还经常出现冒酒，废水中参入大量残酒。

另外，由于用热水喷淋，啤酒升温引起瓶内压力上升，“炸瓶”现象时有发生，因此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。

（5）洗瓶废水

清洗瓶子时先用碱性洗涤剂浸泡，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、纸浆、染料、浆糊、残酒和泥砂等。

1.2啤酒废水的成分及水质特点

啤酒工业废水主要含糖类，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。

国内啤酒厂废水中：

CODcr含量为：

1000～2500mg/L，BOD5含量为：

600～1500mg/L。

啤酒废水有如下特点：

1、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10～30吨，随着生产工艺、生产水平和管理方式而异。

2、废水来源复杂、多样。

其来源有冷却水、清洗废水、冲渣废水、灌装废水、

洗瓶洗缸废水、清洁、生活废水。

3、废水中主要污染物成分是：

糖类、醇类、氨基酸、果胶、啤酒花、维生素、蛋白化合物及包装车间的有机物和少量无机盐类等。

其BOD5／COD较高，为0.4～0.6，并有大量悬浮物，如麦渣等，也常有在消毒清洁过程中投入的碱性清洗剂、杀菌剂。

4、废水水量水质常依赖生产周期，水量水质波动很大。

生产期废水量巨大，COD较高，可达数千，pH值以微碱至中碱性为主；生产间歇期废水量少，以生活污水为主，COD仅几百，pH值为微酸性。

现代啤酒厂常年生产不存在间歇期。

由此可见，啤酒废水的主要污染物指标为COD，BOD，SS。

1.3啤酒废水的主要处理工艺

啤酒废水含大量有机污染物、悬浮物浓度高。

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，其污染程度是相当严重的。

如不经处理排入水体，会消耗水中大量的溶解氧，造成水体缺氧，产生富营养化。

因此，要对啤酒废水进行有效处理。

啤酒生产过程中，各工序通常间歇排水，且COD及pH值波动大，数量不等，一般不易分质处理以混合后共同处理，针对啤酒废水BOD/COD值较高、无毒害物的特点，国内外主要采用生化处理法。

根据处理过程中是否需要曝气，可把生物处理法分为好氧生物处理和厌氧生物处理两大类。

目前国内的啤酒厂工业废水的污水处理工艺，主要采用好氧处理、厌氧—好氧、水解—好氧处理联合处理等工艺技术。

1.3.1好氧处理工艺

20世纪80年代初，啤酒废水处理主要采用好氧处理技术，如活性污泥法、高负荷生物过滤法和接触氧化法等。

近年来，SBR及其变种和氧化沟处理工艺也得到了很大程度的应用。

1、氧化沟活性污泥法

氧化沟是延时曝气法的一种特殊形式，它的池体狭长，池深较潜，在沟槽中设有表面曝气装置。

曝气装置的转动，推动沟内液体迅速流动，取得曝气和搅拌两个作用，沟中混合液流速约为0.3～0.6m/s，使活性污泥呈悬浮状态。

氧化沟根据其构造和运行特征，并根据不同发明者和专利情况可分为一下几种代表性的类型：

①卡鲁塞尔氧化沟；

②三沟式氧化沟（或二沟式氧化沟）；

③Orbal型氧化沟；

④一体化氧化沟。

氧化沟水处理技术已被公认为一种较成功的活性污泥法工艺，与传统的活性污泥系统相比，它在技术、经济等方面有一系列独特的优点：

①工艺流程简单，构筑物少，运行管理方便；

②处理效果稳定，出水水质好；

③基建费用低，运行费用低；

④污泥产量少，污泥性质稳定；

⑤能承受水量、水质冲击负荷，对高浓度工业废水有很大的稀释能力；

⑥占地面积少于传统活性污泥法处理厂。

2、曝气生物滤池法

曝气生物滤池（BAF,BiologicalAeratedFilters）也叫淹没式曝气生物滤池（SBAF,SubmergedAeratedFilters）。

工艺原理为在滤池中装填一定量粒径较小的粒状滤料，滤料表面生长着生物膜，滤池内部曝气，污水流经时利用滤料上高浓度生物膜的生物絮凝作用截流污水中的悬浮物,并保证脱落的生物膜不会随水漂出，运行一段时间后，因水头损失增加，需对滤池进行反冲洗，以释放者流的悬浮物并更新生物膜。

图1-2曝气生物滤池构造图

曝气生物滤池的特点:

（1）较小的池容和占地面积

曝气生物滤池的BOD5容积负荷大，一般可达到3～6kgBOD5/（m3·d），所以它的池容和占地面积较小，同时在滤池后不需设二沉池，节省了占地面积和土建费用。

（2）抗冲击负荷能力强，处理效果稳定，处理出水水质好。

由于整个滤池中分布着较高浓度的微生物，反应速率高，而高浓度的微生物以膜状存在于滤池的陶粒表面，其本身就耐水量的冲击，即使滤速增大较多也不会使微生物流失。

（3）对低浓度污水适应性强，不会产生由于营养物过低导致微生物无法培养的情况，且该工艺启动时间相对较短。

（4）氧的利用率高

一般用粒状填料作为生物载体，由于曝气颗粒填料的剪切作用，氧利用效率很高，可达20%～30%。

（5）受气候影响相对较小。

（6）构筑物模块化，可以分期施工，便于今后的扩建改建。

（7）主要设备和材料均可国内配套生产，不需进口，节省投资。

（8）基建费用、动转费用节省，由于该技术设备小，流程短，基建费用和常规二级生化处理。

同时该技术还具有自动化程度高，安装容易，对环境影响小等特点。

3、接触氧化工艺

生物接触氧化工艺（BiologicalContactOxidation）又称“淹没式生物滤池”、“接触曝气法”、“固着式活性污泥法”，是一种于20世纪70年代初开创的污水处理技术，其技术实质是在生物反应池内充填填料，已经充氧的污水浸没全部填料，并以一定的流速流经填料。

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的作用下，污水中有机污染物得到去除，污水得到净化。

生物接触氧化法兼有活性污泥法及生物膜法的特点，池内的生物固体浓度（5~10g/l）高于活性污泥法和生物滤池，具有较高的容积负荷（可达到2.0~3.0的BOD5mg/L），另外接触氧化工艺不需要污泥回流，无污泥膨胀问题，运行管理较活性污泥法简单，对水量水质的波动有较强的适应能力。

该法中微生物所需氧由鼓风曝气供给，生物膜生长至一定厚度后，填料壁的微生物会因缺氧而进行厌氧代谢，产生的气体及曝气形成的冲刷作用会造成生物膜的脱落，并促进新生物膜的生长，此时，脱落的生物膜将随出水流出池外。

生物接触氧化法具有以下特点：

（1）体积负荷高，处理时间短，节约占地面积；

（2）生物活性高；

（3）有较高的微生物浓度；

（4）污泥产量低，不需污泥回流；

（5）出水水质好而稳定；

（6）动力消耗低；

（7）挂膜方便，可以间歇运行；

（8）不存在污泥膨胀问题。

由于接触氧化法比活性污泥法有一定的优势，所