酿酒废水处理的工程设计设计.docx

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酿酒废水处理的工程设计设计

密级

公开

学号

070423

毕业设计（论文）

酿酒废水处理的工程设计

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：

学位论文原创性声明

本人郑重声明：

所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：

日期：

年月日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权　　　　大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名：

日期：

年月日

导师签名：

日期：

年月日

指导教师评阅书

指导教师评价：

一、撰写（设计）过程

1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神

□优□良□中□及格□不及格

2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度

□优□良□中□及格□不及格

3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力

□优□良□中□及格□不及格

4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性

□优□良□中□及格□不及格

5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

指导教师：

（签名）单位：

（盖章）

年月日

评阅教师评阅书

评阅教师评价：

一、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

评阅教师：

（签名）单位：

（盖章）

年月日

教研室（或答辩小组）及教学系意见

教研室（或答辩小组）评价：

一、答辩过程

1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况

□优□良□中□及格□不及格

2、对答辩问题的反应、理解、表达情况

□优□良□中□及格□不及格

3、学生答辩过程中的精神状态

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

评定成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

教研室主任（或答辩小组组长）：

（签名）

年月日

教学系意见：

系主任：

（签名）

年月日

北京石油化工学院

学位论文授权使用协议

论文《酿酒废水处理的工程设计》系本人在北京石油化工学院学习期间创作完成的作品，并已通过论文答辩。

本人系作品的唯一作者，即著作权人。

现本人同意将本作品收录于《北京石油化工学院学位论文全文数据库》。

本人承诺：

已提交的学位论文电子版与印刷版论文的内容一致，如因不同而引起学术声誉上的损失由本人自负。

本人完全同意本作品在校园网上提供论文目录检索、文摘浏览以及全文部分浏览服务。

公开级学位论文全文电子版允许读者在校园网上浏览并下载全文。

注：

本协议书对于非公开学位论文在保密期限过后同样适用。

院系名称：

机械工程学院

作者签名：

学号：

070423

2011年05月27日

北京石油化工学院

毕业设计（论文）任务书

学院（系）机械工程学院专业环境工程班级环072

学生姓名指导教师/职称李旭源、梁存珍/高工、副教授

1.毕业设计（论文）题目

酿酒废水处理的工程设计

2.任务起止日期：

2011年2月21日至2011年5月27日

3.毕业设计（论文）的主要内容与要求（含原始数据及应提交的成果）

（1）主要内容

花冠集团酿酒有限公司始建于1971年，总投资达到2.8亿元，现有职工1000余人，公司日产酒1000吨，年产值达到2个亿。

现在日产污水约280吨，高浓度污水每天约80吨，COD浓度1600-1800mg/L。

低浓度污水每天200吨，COD浓度约150mg/L。

本课题针对这一废水进行工程设计。

论文中需要包括详细的设计计算、主要构筑物的施工图、工艺流程图、平面布置图等相关图纸。

（2）设计参数

本处理厂设计日处理能力为高浓度废水80m3，CODCr=1600-1800mg/L，BOD5=800-900mg/L，高浓度废水200m3，CODCr=150mg/L，BOD5=70mg/L。

污水经处理后应符合以下要求：

CODCr≤60mg/L，BOD5≤20mg/L。

（3）设计内容及工作量

资料查阅：

查阅15篇以上文献，其中英文参考文献为2篇以上，2010年6月以后文献不少于5篇。

通过查阅文献了解酿酒废水处理的现状和发展趋势，确定本设计的基本流程；翻译一篇不少于２万字符的与本设计相关的英文文献。

设计内容：

①进行有关设计计算，部分设计计算需要通过编程进行优化，并进行设备选型；②绘制工艺流程图；③绘制整个工程平面布置图；④绘制各处理单元及构筑物的结构详图。

绘图要求：

手工、计算机绘制有关图纸。

（4）最终提交材料

计算机或手工绘制所有设计图纸，设计说明书一份，外文文献及翻译。

4.主要参考文献

（1）C.Cronin,K.V.Lo.AnaerobictreatmentofbrewerywastewaterusingUASBReactorsseededwithactivatedsludge[J].BioresourceTechnology,1998（64）:

33-38

5.进度计划及指导安排

第1-3周整理文献，翻译一篇与本题目有关的英文文献，撰写开题报告；

第4周开题报告答辩；

第5-8周　进行有关设计计算，设备选型；

第9-11周　绘制所有要求的图纸；

第12-13周　撰写论文；

第14周　根据指导教师意见修改论文。

任务书审定日期年月日系（教研室）主任（签字）

任务书批准日期年月日教学院（部、系）院长（签字）

任务书下达日期年月日指导教师（签字）

计划完成任务日期年月日学生（签字）

摘要

本文通过对啤酒废水的水质、水量性质的分析，以及对现实中比较常用的处理方法进行分析并加以比较，最终提出了UASB和SBR法处理啤酒废水的可能性。

采用UASB和SBR工艺处理啤酒废水，效果稳定，运行管理简单，适应性较强，投资运行费用较低，占地小，出水水质好。

本文针对啤酒废水的水质水量情况，详细设计了包含UASB，SBR反应池在内的整个处理流程，并在此基础上，针对每一环节所涉及到的构筑物，从工艺方面给予了详细的计算和设计，对每个环节涉及到的机械设备进行了严密的选型。

关键词：

啤酒废水，SBR，UASB

Abstract

Thecharactersofpharmaceuticalwastewaterarecompletelyanalyzed,andallkindsoftraditionalmethodsarecomparedinthispaper,andthenthepaperreferstotherealisticpossibilityoftheUASB,SBRprocessusedinthesystemofpharmaceuticalwastewater.

TheUASB,SBRprocessusedtotreatpharmaceuticalwastewaterhasadvantagessuchasstabletreatmentresult,easymanagement,strongadaptability,lowinvestigating,smallcoverings,highqualityofeffluentandhighremovalofnitrogenandphosphorus.

ThewholeprocessincludingUASB,SBRaredesignedindetailinthefoundationofthequalityandquantityofthepharmaceuticalwastewaterandforeachbuildingreferredintheprocess,itgivesdetaileddesign,foreachmachineandequipment,itprovidestypechoosingproperly.

Keywords:

BreweryWastewater,SBR,UASB

第一章前言

1.1选题背景

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经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。

花冠集团酿酒有限公司始建于1971年，总投资达到2.8亿元，现有职工1000余人，公司日产酒1000吨，年产值达到2个亿。

2009年9月投资985万元建成占地面积2000平方米的污水处理车间，工作人员3名，设计规模日处理污水1000吨。

现在日产污水约280吨。

企业产生不同浓度的二股废水。

高浓度污水每天约80吨，COD浓度1600-1800mg/L。

低浓度污水每天200吨，COD浓度约150mg/L。

本课题针对这一废水进行工程设计。

1.2研究意义

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。

我国是世界上第二大啤酒生产国，啤酒生产过程中产生的大量废水，若不处理直接排放，易对环境及水源造成污染。

据统计，每生产100t啤酒产生的废水的生化需氧量相当于1.4万人生活污水的BOD5，SS值相当于0.8万人生活污水的SS值，由此可见，啤酒废水的污染程度很严重。

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。

1.3文献综述

1.3.1啤酒废水处理现状

“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设计院和科研单位，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。

尽管目前污水处理技术众多，但其发展目标是一致的，即以发展绿色技术、实现资源可持续开发利用和生态安全为目标。

根据国内外研究动向，啤酒废水处理技术发展趋势将表现在以下几个方面：

（1）充分利用新技术对现有的啤酒废水处理工艺进行因地制宜的技术改造,采用高效节能的生物反应器。

（2）实行污水规模化集中处理，可免除重复性设备投资，易于采用新技术。

（3）啤酒废水中含有多种有用物质，在处理前应尽量回收有用的固体物质,经加工后作饲料添加剂或药品，在处理时应多考虑变废为宝,提高经济效益。

（4）针对啤酒废水中有机物含量高、生物降解性差的特点，同时考虑能源紧张的形势，主要采用厌氧-好氧联合技术，并将产生的污泥干化后作肥料使用。

（5）当前全球水资源紧张已成为世界关注的焦点，而啤酒废水有害无毒，如能将其净化后回收利用，可达到节约水资源的目的。

（6）在污水处理中实行自动化控制技术,实现反应器自控管理，将节省人力。

（7）开发生物基因技术在环保领域的应用，向着节能、回收有用物质的方向发展。

1.3.2啤酒废水处理方法

我国是世界上第二大啤酒生产国，啤酒生产过程中产生的大量废水，若不处理直接排放，易对环境及水源造成污染。

据统计，每生产100t啤酒产生的废水的生化需氧量相当于1.4万人生活污水的BOD

5，SS值相当于0.8万人生活污水的SS值，由此可见，啤酒废水的污染程度很严重。

啤酒生产的主要原料是大麦和大米，啤酒废水产生于麦芽制作和酿造过程。

啤酒废水为高浓度有机废水，具有相当好的可生化性。

国内外一般采用生化处理为主并辅以物化处理的方法。

物化法主要有混凝法、吸附法、分光光度法、粉煤灰改性处理方法等。

生物法主要有光合细菌处理法、IC反应器处理法、SBR反应器处理法、A/O工艺法、OCO工艺处理法等。

组合工艺主要有酸化水解-生物接触氧化法，UASB与CASS组合工艺，UASB与SBR组合工艺，生物滤塔，UASB-好氧接触氧化组合工艺等。

1.3.2.1混凝处理法

废水混凝处理法是废水化学处理法之中的一种。

通过向废水中投加混凝剂，使其中的胶粒物质发生凝聚和絮凝而分离出来，以净化废水的方法。

混凝系凝聚作用与絮凝作用的合称。

前者系因投加电解质，使胶粒电动电势降低或消除，以致胶体颗粒失去稳定性，脱稳胶粒相互聚结而产生；后者系由高分子物质吸附搭桥，使胶体颗粒相互聚结而产生。

混凝剂可归纳为两类；①无机盐类，有铝盐（硫酸铝、硫酸铝钾、铝酸钾等）、铁盐（三氯化铁、硫酸亚铁、硫酸铁等）和碳酸镁等；②高分子物质，有聚合氯化铝，聚丙烯酰胺等。

处理时，向废水中加入混凝剂，消除或降低水中胶体颗粒间的相互排斥力，使水中胶体颗粒易于相互碰撞和附聚搭接而形成较大颗粒或絮凝体，进而从水中分离出来。

影响混凝效果的因素有：

水温、pH值、浊度、硬度及混凝剂的投放量等[2]。

混凝预处理可使啤酒废水CODCr降低40%，减少了后处理负荷。

单投混凝剂聚合氯化铝PAC或单投阴离子型聚丙烯酰胺PAM，或者投PAC加投PAM效果较好[1]。

1.3.2.2吸附处理法

吸附法处理是利用多孔性固体相物质吸着分离水中污染物的水处理过程。

吸着分离水中污染物的固体物质称做吸附剂。

吸附剂有：

活性炭、活化煤、焦炭、煤渣、树脂、木屑等。

吸附是一种与表面能有关的表面现象，常分为物理吸附（靠吸附剂与吸附质之间的分子作用）、化学吸附（靠化学键力作用）和离子交换吸附（靠静电引力作用）三种类型。

水处理过程中常采用吸附过滤床对水进行吸附法处理，可去除水中重金属离子（如汞、铬、银、镍、铅等），有时也用于水的深度处理。

吸附法还可用于净化水中低浓度有机废气，如含氟、硫化氢的废气，一般采用固定床吸附装置

[2]。

利用吸附法的啤酒废水处理系统不仅大幅度地降低了污水处理费用，还增加了企业治理污染的积极性，达到环境效益与经济效益的真正统一。

对达标后的废水进行适当的深度处理，达到中水回用的要求，从而实现清洁生产、污染物零排放的目标，保护了水资源，保护了环境。

对采用吸附降解法处理啤酒废水的工艺进行了改造，解决了污泥的堵塞、污泥的膨胀、池体有效容积下降、运行成本较高等问题。

运行结果表明，改造后的处理效果有明显提高，出水水质稳定，运行成本有了较大幅度的下降[3]。

1.3.2.3粉煤灰改性处理啤酒废水的研究

粉煤灰是一种散粒状物质，是燃煤电厂的主要排弃物。

全国每年有1亿t之多,而利用率仅在30%～40%，仍有较大量需开发利用。

由于其中含有大量的SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO、CaO和未燃尽炭等，并具有多孔性、比表面积大、吸附力强等特点，直接或做相应处理后即可作为新型吸附材料。

因此，用粉煤灰制备各种水处理剂得到了广泛的研究和开发，以粉煤灰处理废水是以废治废、实现废弃物的资源化的有效途径。

国外从20世纪80年代中期采用碱性溶液对粉煤灰进行改性，改性后粉煤灰的吸附性能大大提高。

粉煤灰对含铬废水、印染废水、造纸废水、生活污水、表面活性剂废水、含氟废水等均有较好的处理效果。

本研究选用多种改性剂对粉煤灰进行改性处理，制得改性粉煤灰水处理剂,对其吸附混凝性能及在处理啤酒废水应用进行了研究，确定了改性粉煤灰水处理剂处理啤酒废水的最佳条件。

以Na2CO3、CaO、HCl、H2SO4等多种试剂作改性剂对粉煤灰进行改性处理,得到改性粉煤灰,并以改性粉煤灰处理啤酒废水,研究了粉煤灰改性的最佳条件及改性粉煤灰处理啤酒废水的机理。

结果表明:

改性后粉煤灰的吸附混凝性能有显著的提高,啤酒废水中COD的去除率从50%增加到89%。

实验确定Na2CO3为最佳改性剂，最佳改性条件为改性剂与粉煤灰的用量比为10mL/5g，室温下搅拌5min，静置30min[4]。

1.3.2.4光合细菌处理法

光合细菌（简称PSB）是地球上出现最早、自然界中普遍存在、具有原始光能合成体系的原核生物，是在厌氧条件下进行不放氧光合作用的细菌的总称，是一类没有形成芽孢能力的革兰氏阴性菌，是一类以光作为能源、能在厌氧光照或好氧黑暗条件下利用自然界中的有机物、硫化物、氨等作为供氢体兼碳源进行光合作用的微生物。

光合细菌广泛分布于自然界的土壤、水田、沼泽、湖泊、江海等处，主要分布于水生环境中光线能透射到的缺氧区。

高浓度的有机废水目前已成为主要的水污染源，是环境保护领域急待解决的重点问题。

其中，啤酒废水大多属于高色度、难降解的高浓度有机废水，而且由于啤酒厂使用原料复杂、生产工艺不同、产品种类繁多，使得啤酒废水通常具有组成复杂，有机污染物种类多、浓度高，COD波动大，BOD/COD差异大的特点。

采用PSB法对其进行处理，进水可以不需稀释，设备的有机负荷较高且处理后产生的剩余菌体污泥中蛋白质及其他营养物质含量高，可在水产养殖业、畜禽饲养业和农业等方面进行综合利用，从而获得一定的经济效益，降低了处理成本。

可见，应用PSB法处理啤酒废水是具有很好发展的前景[5]。

1.3.2.5A/O工艺处理啤酒废水

采用A/O工艺处理高浓度的啤酒废水，出水CODCr、BOD5和SS的去除率分别为88.7%～92.8%、90.3%～95.4%和86.2%～90.0%，达到了啤酒工业污染物排放标准。

A/O工艺处理高浓度啤酒废水，具有结构紧凑、流程简单、停留时间短、水质水量适应范围广、有机物降解效率高，污泥沉淀性能好、不产沼气和防止污泥膨胀等特点，是一条有效可行的技术路线[6]。

1.3.2.6OCO工艺处理啤酒废水

OCO工艺是一种A2O活性污泥工艺，结合ABR反应器和氧化沟工艺的优点，具有节能、高效、运行灵活等特点。

OCO工艺的厌氧区为PABR反应器，反应器内设置竖向导流板，将反应器分隔成几个串联的反应室，每个反应室都是一个相对独立的上流式污泥床（UASB）系统。

它构造简单、施工简便、不需要三相分离器、造价低，并且极大地提高了处理效率。

处理后的出水水质稳定，各项指标均可达到国家污水排放综合标准（GB8978－96）一级排放标准。

对于水量较小、水质波动较大、高浓度的有机废水，可采用OCO工艺处理。

其构造简单，无需初沉池，硝化、反硝化区面积可灵活变化，运行方式灵活，可以A/O或A2/O方式运行；水下微孔曝气使充氧效率高，内回流不需泵送，污泥沉降性能好；占地面积小，处理效率高，电耗低，土建投资省[7]。

1.3.2.7利用IC反应器处理废水

IC反应器由2层UASB反应器串联而成。

按功能划分，反应器由下而上共分为5个区：

混合区、第1厌氧区、第2厌氧区、沉淀区和气液分离区。

混合区：

反应器底部进水、颗粒污泥和气液分离区回流的泥水混合物有效地在此区混合。

第1厌氧区：

混合区形成的泥水混合物进入该区，在高浓度污泥作用下，大部分有机物转化为沼气。

混合液上升流和沼气的剧烈扰动使该反应区内污泥呈膨胀和流化状态，加强了泥水表面接触，污泥由此而保持着高的活性。

随着沼气产量的增多，一部分泥水混合物被沼气提升至顶部的气液分离区。

气液分离区：

被提升的混合物中的沼气在此与泥水分离并导出处理系统，泥水混合物则沿