某啤酒厂废水处理工程设计毕业设计.docx
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某啤酒厂废水处理工程设计毕业设计
某啤酒厂废水处理工程设计----毕业设计
学士学位论文
THESISOFBACHELOR
（2012—2013年）
题目：
某啤酒厂废水处理工程设计（6000m3/d）
专业：
班级：
学号：
姓名：
指导教师：
起讫日期：
摘要
啤酒工业在我国迅猛发展的同时，排出了大量的啤酒废水，给环境造成了极大的威胁。
本设计为某啤酒废水处理设计。
设计程度为初步设计。
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。
该啤酒废水处理厂的处理水量为6000m3，不考虑远期发展。
原污水中各项指标为：
BOD浓度为1200mg/L，COD浓度为2000mg/L，SS浓度为700mg/L，pH=5-11。
因该废水BOD值较大，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啤酒工业污染物排放标准，即：
BOD≤20mg/L，COD≤80mg/L，SS≤70mg/L，pH=6-9。
本文分析了啤酒生产中废水产生的环节，污染物及主要污染来源，并从好氧、厌氧生物处理两方面来考虑了废水治理工艺，提出了A/O厌氧好氧处理的工艺流程。
可将废水COD由2000mg/L降至50～100mg/L，BOD从1200mg/L降至20mg/L以下，SS由700mg/L降到70mg/L以下，出水符合标准。
本设计工艺流程为：
Abstract
WiththerapiddevelopmentofbreweryindustryinChina,morebrewerywastewaterisdischarged,whichendangersenvironment.Thisdesignisonebeerwastewatertreatment.Thedegreeofthedesignisinapreliminaryphase.Themaindistinguishingfeatureofthebeerwastewateristhatitcontainsthemassiveorganicmatters,soitbelongstothehighconcentrationorganicwastewater,thereforeitsbiochemicaloxygendemandisalsohigh.
Thewaterwhichneedstotreatmentinthebeerwastewatertreatmentplantis6000m3,regardlessofthespecifiedfuturedevelopment.Varioustargetintherawwastewateris:
theconcentrationofBODis1200mg/L,theconcentrationofCODis2000mg/L,theconcentrationofSSis700mg/L，andpHis5-11.Forthebeerwastewater'sBODishigh,itcouldpollutetheenvironmentifdrainedbeforetreatment,soitrequestthebeerwastewaterwhichdrainedmustbestrictlytreatedtothebeerindustryemissionstandards,whichisasfollowing:
BOD≤20mg/L,COD≤80mg/L,SS≤70mg/L,pH=6-9.
Thispaperanalyzesthegenerationprocessesofwastewater,themajorcontaminatsandtheirmajorsourcesinbeerproduction.Italsointroducestheprimarybiologicalprocessingtechniquesofaerobicandanaerobictreatment.Accordingtotheproductscaleofbeerbrewery,themainstandardofdrainingwater\naturalmaterials,andsoon,themainprocesstechnologyofthebeerwastewaterdisposalstationisdefinedasA/Osystem.Practiceofprojectindicate,whenCODofwastewaterreducesfrom2000mg/Lto50~100mg/L,BODreducesfrom1200mg/Lto20mg/L,SSreducesfrom700mg/Lto70mg/L,sothatdrainsoutcanreachestheStandard.
Thetechnologicalprocessofthisdesignis:
Beerwastewater→Grating→Regulatestank→Primarysedimentationtank→A/Osystem→Treatmentwater
Thistechnologyofwastewatertreatmenthasmanytraits.Suchas,well-knitstructure,pithyquickcontrol,lastingattacked.Practiceindicatesthatthecomposedcrafthasreliablefunction,itsinvestmentislittle,anditsrunningandmanagementisuncomplicated.
Keywords:
beerwastewaterA/Ohighconcentrationorganicwastewater
第一部分设计说明书
第一章设计依据
1.1设计任务
啤酒是以优质大麦为主要原料，啤酒花为香料，经过制麦芽、糖化、发酵等工序制成的富含营养物质和二氧化碳的酿造酒。
随着人民生活水平的提高，我国啤酒工业得到了长足发展，已成为国民经济的重要产业，其产量逐年上升。
据统计，每生产1t啤酒需要8-40t新鲜水，相应地产生7-35t废水。
由于这种废水含有较高浓度的蛋白质、脂肪、纤维、碳水化合物、废酵母、酒花残渣等有机无毒成分，排入天然水体后将消耗水中的溶解氧，既造成水体缺氧，还能促使水底沉积化合物的厌氧分解，产生臭气，恶化水质[1]。
啤酒废水具有水量大，悬浮物及有机物含量高等特点，COD在几百到几万之间波动，SS在1000-1500mg/L之间波动，pH值约5-8，BOD/COD值高。
啤酒废水如直接排入水体，将导致水体发黑、发臭，严重影响渔业、农业、工业及饮用水源，破坏人类的生存环境。
因此，必须对啤酒废水进行一定的处理，这有利于保护生态环境，有益于国家长远健康发展。
1.2基础资料
1.2.1设计规模
设计规模按日最大处理水量Q=6000m3/d设计
1.2.2设计进水水质
pH：
5-11
总悬浮物：
700mg/L
COD：
2000mg/L
BOD5：
1200mg/L
1.2.3设计出水水质
pH：
6-9
总悬浮物：
70mg/L
COD：
80mg/L
BOD5：
20mg/L
出水水质达到《啤酒工业污染物排放标准》（GB19821-2005）要求
1.2.4处理程度
1.3设计依据
1.3.1设计原则
1.认真贯彻国家关于环境保护工作的方针和政策，符合国家的有关法律、规范、标准。
2.采用适合本地区条件的技术，选用高效节能的废水处理工艺，并充分利用废水厂厂址地形，因地制宜地采用现代化技术，提高管理水平，做到投资省、运行费低、技术可靠、运行稳定。
3.妥善处理、处置废水处理过程中产生的栅渣、污泥，避免二次污染。
4.选择国内或国外先进、可靠、高效、运行管理方便、维修简便的排水专用设备和控制系统。
5.合理利用水资源,考虑废水回用，充分发挥项目的社会、经济和环境效益。
1.3.2设计依据
1.《废水综合排放标准》（GB8978-2001）；
2.《啤酒工业污染物排放标准》（GB19821-2005）；
3.《室外排水设计规范》（GB50101-2005）；
4.《室外给水设计规范》（GB50013-2006）；
5.《城镇废水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）；
6.《CAD工程制图规则》（GB/T18229-2000）。
7.《地面水环境质量标准》（GB3838-2002）
8.《城市区域环境噪声标准》（GB3096-93）。
第二章处理方案的选择与确定
2.1处理方法的比较
啤酒废水中大量的污染物是溶解性的糖类、乙醇等，这些物质具有良好的生物可降解性，处理方法主要是生物氧化法[1]。
有以下几种常用方法处理啤酒废水。
2.1.1啤酒废水的好氧处理
1、SBR法
SBR是序批式活性污泥法（SequencingBatchReactor，SBR）的简称，我国近10多年来才开始对SBR生物废水处理进行研究[2,3]。
湖南湘潭大学于1989年完成了应用SBR工艺处理啤酒废水的中试工作[4]。
该工艺省去了二沉池、污泥回流设备，布置紧凑，节省土地而且又经过数年的完善，现在已开始应用于实际生产中。
SBR工艺典型的操作工序为：
进水、反应、沉淀、排水、闲置等5个工序，整个工序经厌氧、好氧、缺氧3个阶段。
根据出水情况可随时调整各工序的时间以达到最佳出水效果。
由于SBR反应池设置了填料，大大提高了单位体积的微生物数量，使SBR工艺综合了接触氧化法的优点，提高了处理效率，缩小了反应器的体积。
[9]
2、BAF法
曝气生物滤池法（BAF）法是20世纪80年代末在欧美发展起来的一种新型污水处理技术，它综合过滤、吸附和生物代谢等多种作用，使其具有占地少、出水水质好、对环境影响小，且不易形成活性污泥膨胀等优点[5]。
李汝琪等在实验室模拟了该技术，试验柱规格为D8.5cm@200cm，内装粒状填料，一般为石英砂、无烟煤等固体物质[6,7]。
并沿柱的不同高度设置多个采样口，试验中采用逆向流设计，污水由上部进入由底部排出，在柱底进行曝气。
曝气生物滤池中的粒状颗粒具有较大的比表面积，它一方面提供了微生物生长的场所，另一方面还可以截留产生的污泥。
该方法省去了二沉池，对BOD、COD的去除率可达到70%以上，另外，曝气生物滤池具有较强的抗冲击能力，运转方便，设备简单。
3、活性污泥法
活性污泥法是中、低浓度有机废水处理中使用最多，运行最可靠的方法[8]。
此工艺在国内由于工艺技术成熟，投资省，易启动，处理效果好等优点而受到一些企业的欢迎。
据报道,目前国内还有相当一部分厂家采用这种方法处理啤酒废水。
进水CODCr一般为1000~1500mg/L时，出水CODCr可降至50~100mg/L，去除率为92%~96%。
但传统污泥法由于曝气动力消耗大，每t废水处理费用居高不下，同时由于易产生污泥膨胀和产生大量的污泥，使许多用户在经济和管理上难以承受。
[9]
4、CASS工艺
CASS（循环式活性污泥系统）是SBR工艺的一种优化变型，在20世纪70年代开始得到研究和应用。
该工艺核心部分是CASS反应池，集曝气，二沉等过程于一体。
在SBR的基础上，在池子的前部增设了1个生物选择器。
这样，CASS池的反应池被隔墙分隔为3个区，即生物选择区、预反应区及主反应区。
目前很多厂家采用CASS工艺处理啤酒废水，都取得了预期的效果。
在进水水质平均为2000mg/L的情况下，出水水质达到污水排放新扩改二级标准。
CASS工艺处理啤酒废水，具有工艺简单，流程短，自动化程度高，操作方便等优点。
其不足之处为，操作管理要求相对较高，首次运行调试时间较长。
[9]
5、生物转盘法
生物转盘是较早用以处理啤酒废水的方法，该法运转稳定,动力消耗少，但低温对运行影响较大，一般适于南方地区中小啤酒企业废水处理。
另外，采用生物转盘和生物滤池处理废水都要注意处理站异味扰民的问题。
对于地处居民集区的啤酒企业应慎重采用。
6、生物接触氧化法
生物接触氧化法是一种介于活性污泥法和生物滤池法之间的处理方法，就是在池内设置填料，经过充氧的有机废水以一定的速度流经这些有生物膜的填料，使废水中的有机物与生物膜接触而被氧化分解。
该工艺综合了活性污泥法和生物膜的优点，具有耐冲击负荷、占地省、运行管理方便、污泥量少、处理成本低的优点。
对中小型企业的啤酒废，生物接触氧化法有取代活性污泥法的趋势[10]。
生物接触氧化法处理啤酒废水在国内应用很普遍。
杭州中策啤酒股份有限公司[11]采用接触氧化加气浮工艺处理啤酒废水，结果表明，啤酒废水中CODCr去除率达到85.16%。
山东省环科所报道了[12]加压生物接触氧化法处理啤酒废水的试验研究并应用于生产实践，当进水CODCr在1600mg/L左右，停留时间在6~7h，CODCr去除率达90%以上。
[9]
2.1.2厌氧法
20世纪70年代以来，废水厌氧处理技术因其具有投资少，运行费用低及能产生能量等优点而得到较快的发展和应用。
一般认为，厌氧生物处理技术的反应器主体经历了3个时代[13]。
传统厌氧发酵工艺（第一代反应器，以厌氧消化池为代表）因需要较高的温度，较长的停留时间，且处理效能低而被逐渐淘汰。
目前以上流式厌氧污泥床（UASB）为代表的第二代反应器和以厌氧颗粒污泥膨胀床（EGSB）和厌氧内循环反应器（IC）为代表的反应器已被广泛引入到啤酒废水处理工程应用中，并取得了良好的效果。
目前在啤酒处理工艺上，厌氧工艺应用比较多的有UASB工艺，IC工艺和酸化水解工艺。
1、UASB反应器
70年代荷兰Lettinga等发展的UASB反应器是一种悬浮生长型反应器，首次把颗粒污泥的概念引入反应器中。
该反应器特别适宜于处理高浓度有机废水[13]。
目前，很多国家相继开展了对UASB的深入研究和开发工作。
UASB工艺因其工艺结构紧凑，处理能力大，效果好，投资省而在国内外啤酒废水治理中得到十分广泛的应用。
2、EGSB反应器
UASB反应器在应用中取得了很大的成功，但UASB的传质过程并不理想，进一步提高有机负荷受到了限制。
为了使厌氧反应器中进水和污泥之间的接触更加充分，导致了第三代厌氧反应器的开发和应用。
EGSB反应器实际上是改进的UASB反应器，运行中维持高的上升流速（6~12m/h），使颗粒处于悬浮状态，同时也可以采用较高的反应器和采用出水回流以获得高的搅拌强度，从而保证进水与污泥颗粒的充分接触，这样可获得比通常UASB反应器好的运行结果[14]。
目前，UASB反应器在啤酒废水处理中已经发挥了重要的作用，而作为对UASB反应器改进的EGSB反应器，在处理各种浓度的有机废水方面有着别的厌氧反应器所不可比拟的优势，处理范围更广；同时，EGSB可以采用较大的高径比，占地面积更小，投资更省，在相同费用下，因而更具有市场竞争力。
3、IC反应器
内循环（IntenalCirculation，IC）厌氧反应器于20世纪80年代中期由荷兰PAQUES公司开发成功，被认为是第三代厌氧生化反应器的代表工艺之一[14]。
IC反应器实际上是由底部和上部2个UASB反应器串联叠加而成，下部为高负荷区，上部为低负荷区，利用沼气上升带动污泥循环。
IC工艺在国外应用以欧洲较为普遍，国内沈阳、上海率先采用了IC工艺处理啤酒废水[15,16]。
以沈阳华润雪花啤酒有限公司采用的IC反应器为例[15]，反应器高16m，有效容积70m3，处理CODCr平均浓度为4300mg/L的啤酒废水400m3/d，CODCr去除率稳定在80%，容积负荷高达25~30kg/（m3•d）。
2.1.3好氧——厌氧工艺
1、A/O工艺
A/O工艺将前段缺氧段和后段好氧段串联在一起，A段DO不大于0.2mg/L，O段DO=2～4mg/L。
在缺氧段异养菌将污水中的淀粉、纤维、碳水化合物等悬浮污染物和可溶性有机物水解为有机酸，使大分子有机物分解为小分子有机物，不溶性的有机物转化成可溶性有机物，当这些经缺氧水解的产物进入好氧池进行好氧处理时，可提高污水的可生化性及氧的效率；在缺氧段，异养菌将蛋白质、脂肪等污染物进行氨化（有机链上的N或氨基酸中的氨基）游离出氨（NH3、NH4+），在充足供氧条件下，自养菌的硝化作用将NH3-N（NH4+）氧化为NO3-，通过回流控制返回至A池，在缺氧条件下，异氧菌的反硝化作用将NO3-还原为分子态氮（N2）完成C、N、O在生态中的循环，实现污水无害化处理。
2、A2/O工艺
A2/O工艺亦称A-A-O工艺，是英文Anaerobic-Anoxic-Oxic第一个字母的简称（生物脱氮除磷）。
按实质意义来说，本工艺称为厌氧-缺氧-好氧法，生物脱氮除磷工艺的简称。
A2/O工艺是流程最简单，应用最广泛的脱氮除磷工艺。
污水首先进入厌氧池，兼性厌氧菌将污水中的易降解有机物转化成VFAs。
回流污泥带入的聚磷菌将体内的聚磷分解，此为释磷，所释放的能量一部分可供好氧的聚磷菌在厌氧环境下维持生存，另一部分供聚磷菌主动吸收VFAs，并在体内储存PHB。
进入缺氧区，反硝化细菌就利用混合液回流带入的硝酸盐及进水中的有机物进行反硝化脱氮，接着进入好氧区，聚磷菌除了吸收利用污水中残留的易降解BOD外，主要分解体内储存的PHB产生能量供自身生长繁殖，并主动吸收环境中的溶解磷，此为吸磷，以聚磷的形式在体内储存。
污水经厌氧，缺氧区，有机物分别被聚磷菌和反硝化细菌利用后浓度已很低，有利于自养的硝化菌的生长繁殖。
最后，混合液进入沉淀池，进行泥水分离，上清液作为处理水排放，沉淀污泥的一部分回流厌氧池，另一部分作为剩余污泥排放。
2.2工艺方案的比较选择
针对以上废水的特点，以及出水要求，一般啤酒厂废水的特点，宜采用生化处理为宜。
经过对比，有以下两种方案可用,如表2-1所示：
表2-1UASB工艺和A/O工艺的比较
工艺名称
UASB工艺
A/O工艺
优点
a.UASB内污泥浓度高，平均污泥浓度为20-40gVSS/1；
b.有机负荷高，水力停留时间短，采用中温发酵时，容积负荷一般为10kgCOD/m.d左右；
c.无混合搅拌设备，靠发酵过程中产生的沼气的上升运动，使污泥床上部的污泥处于悬浮状态，对下部的污泥层也有一定程度的搅动；
d.污泥床不填载体，节省造价及避免因填料发生堵赛问题；
e.UASB内设三相分离器，通常不设沉淀池，被沉淀区分离出来的污泥重新回到污泥床反应区内，通常可以不设污泥回流设备。
a.效率高。
该工艺对废水中的有机物，氨氮等均有较高的去除效果
b.流程简单，投资省，操作费用低。
c.缺氧反硝化过程对污染物具有较高的降解效率。
如COD、BOD5和SCN-在缺氧段中去除率在67%、38%、59%，酚和有机物的去除率分别为62%和36%，故反硝化反应是最为经济的节能型降解过程。
d.容积负荷高。
由于硝化阶段采用了强化生化，反硝化阶段又采用了高浓度污泥的膜技术，有效地提高了硝化及反硝化的污泥浓度，与国外同类工艺相比，具有较高的容积负荷。
e.厌氧/好氧工艺的耐负荷冲击能力强。
缺点
a.进水中悬浮物需要适当控制，不宜过高，一般控制在100mg/l以下；
b.污泥床内有短流现象，影响处理能力；
c.对水质和负荷突然变化较敏感，耐冲击力稍差
a.由于没有独立的污泥回流系统，从而不能培养出具有独特功能的污泥，难降解物质的降解率较低；
c.若要提高脱氮效率，必须加大内循环比，因而加大了运行费用。
另外，内循环液来自曝气池，含有一定的DO，使A段难以保持理想的缺氧状态，影响反硝化效果，脱氮率很难达到90％。
表中可以看出厌氧—好氧联合处理在啤酒废水处理方面有较大优点，啤酒废水厌氧—好氧处理技术是最好的选择，故选择A/O工艺。
2.3工艺线路的确定
通过上述分析比较，本案选用A/O工艺处理。
其工艺流程如图1所示。
图1工艺流程图
啤酒废水先经过中格栅去除大杂质后进入集水井，用污水泵将废水提升至调节池进行水质水量的调节。
进入调节池前，根据在线PH计的PH值用计量泵将酸碱送入调节池，调节池的PH值在6.5～7.5之间。
调节池中出来的水用泵连续送入初沉池进行沉淀，降低SS浓度。
流入A池进行厌氧消化，再流入O池中进行好养处理。
O池出水在二沉池中进行泥水分离，出水达标排放。
部分污泥回流至A池，剩余污泥到污泥浓缩池内浓缩，然后经过带式压滤机脱水，降低污泥的含水率，污泥脱水后形成泥饼，打包外运。
第三章主要处理设备及选型
3.1格栅池
3.1.1构筑物
功能：
放置机械格栅
数量：
1座
结构：
砖混结构
尺寸：
2700×3000×3000（H）mm
3.1.2主要设备
机械格栅
功能：
去除大颗粒悬浮物
型号：
HF-500
数量：
2台
栅宽：
S=10mm
栅隙：
S=16mm
安装角度：
α=60°
电机功率：
N=1.1kW
3.2集水井
3.2.1构筑物
功能：
贮存废水
数量：
1座
结构：
钢筋砼结构
尺寸：
Ф5800×2300（H）mm
3.2.2主要设备
废水提升泵
功能：
提升废水进入酸化调节池
型号：
100QW120-10-5.5
数量：
3台（2用1备）
流量：
Q=30L/s
扬程：
H=10.0m
功率：
N=5.5kW
3.3酸化调节池
3.3.1构筑物
功能：
调节并预酸化
数量：
1座
尺寸：
14000×14000×6000（H）mm
HRT：
T=5.0h
3.3.2主要设备
1、潜水搅拌机
功能：
使废水混合均匀
型号：
QJB7.5/6－640/3-303/c/s
推力：
990N
数量：
1台
功率：
N=7.5kW
2、加药装置
设备类型：
AHJ-I
数量：
1套
其中：
（1）、酸输送泵
数量：
1台
型号：
CQF40-25-120F
流量：
Q=6.3m3/h
扬程：
H=15.0m
功率：
N=0.75kW
（2）、碱贮罐
数量：
1台
尺寸：
1400×1400×1800（H）mm
3.4初沉池
3.4.1构筑物
类型：
平流式沉淀池
功能：
对污水中密度大的固体悬浮物进行沉淀分离
数量：
1座
结构：
钢筋砼结构
尺寸：
24000×4500×7500（H）mm
HRT:
T=1.5h
3.5厌氧池
3.5.1构筑物
功能：
对废水进行厌氧处理
数量：
1道
结构：
钢筋砼结构
尺寸：
56000×6000×5000（H）mm
HRT：
T=
升级会员 