最新版某啤酒企业废水处理设计毕业论文.docx

1、最新版某啤酒企业废水处理设计毕业论文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825t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15003000mgL，BOD5为10001500mgL，BOD5COD的比值为0.50.6，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

2、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23d，每浸渍1t大麦大约耗水1860m3，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

3、、苦味质等。每浸渍1t大麦产生COD约1012kg或BOD5约56kg。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BOD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t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t成品酒，产生COD约7.5kg或

4、BOD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。表1.1 国内啤酒厂废水水质情况废水种类废水来源占总废水量（）COD（mgL）混合废水COD（mgL）高浓度有机废水麦糟水、糖化车间的刷锅水5102000400020003000发酵车间的前酵罐、后酵罐洗涤水、洗酵母水等202520003000低浓度有机废水制麦车间浸麦水、刷锅水、冲洗水等2025300400300700罐装车间的酒桶、酒瓶洗涤水3040500800冷却水及其他各种冷凝水、冷却水及杀菌水无有机污染物100由表1.1可见，啤酒生产废水主要来自两个方面，一

5、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（GB89781996）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项 目COD（mgL）BOD5（mgL）SS（mgL）PH值进 水200090060069排放要求15030150693方案选择3

6、.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

7、流程主要有以下三种： 生物接触氧化化学凝聚气浮工艺 UASB工艺CASS工艺 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

8、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

9、对照表工艺项目生物接触氧化化学凝聚气浮工艺UASBCASS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

10、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

11、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： 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。 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

12、，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。 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540。冬、夏出水，COD去除率几乎无差异。 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8.59m，可比常规方法节省用地2530%。 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。 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： 较小的池容和占地面积

13、曝气生物滤池的BOD5容积负荷可达到56kgBOD5（m3d），是常规活性污泥法或接触氧化法的612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。 高质量的处理出水BOD5容积负荷为6kgBOD5（m3d）时，其出水SS和BOD5可保持在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。 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。 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

14、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。 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。 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) 2000 1800 900COD去除率(%) 10 50 89出水COD(mgL) 1800 900 10

15、0150进水SS(mgL) 600 480 192SS去除率(%) 20 60 50出水SS(mgL) 480 192 960.2，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。表5.1.1 旋转式格栅除污机主要技术参数型号安装角度间隙电机功率运动速度设备宽排渣高度XGS5007080.752.25008005.2 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

16、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20m14m。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宽高=20m14m3.7m。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。表5.2.1 KWQ型潜水排污泵性能表型号排出口径mm流量m3h扬程m转速rmin功率KW重量K

17、g20025015145018.54205.3 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(m3d)，取 3kgCOD(m3d)；=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：A=428.6m2将水解池分为8格，每格面积为a=

18、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。水解池最终尺寸为818m3m5m。校核接触时间t=水解池选用组合纤维填料1512m3，其主要技术参数见表5.3.1。表5.3.1 组合纤维填料主要技术参数型号塑料环片直径(mm)填料直径(mm)单片间距离(mm)理论比表面积(m2m3)751508020005.3.2 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300mm200mm，则孔口流速为：根据水解池格

19、墙的宽度布孔，则孔间距为500 mm，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(m2=0.0290.00048=60即沿池径每6角设一个三角堰，堰宽B为：B=Pn式中 P沉淀池周长，m。B=0.37m三角堰有效截面积a=23010=23m2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 承托层级配表自上而下卵石直径mm卵石高度mm245048508161001625300清水区高

20、度取 ，压力为46.71KPa，选用D型多级离心鼓风机D4561型三台，两用一备，其性能参数见表5.5.2：表5.5.2 D型多级离心鼓风机主要性能参数表型号进口流量(m3min)升压(kPa)配套电动机主机重(Kg)型号转速(rmin)功率(KW)D45614549Y250M-2W29705534005.5.4.5 单孔膜曝气器每个单孔膜曝气器的空气流量为0.20.3m3=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

21、速取 1.5ms，得管径dg=222mm，取dg=250mm，则干管流速vg=1.2ms5.5.5.2 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采用支管管径dZ=20mm，则支管流速为vZ=1.54ms 5.5.5.3 孔眼布置采用孔眼直径dk=8mm，单孔面积为fk=50.3mm2取孔口流速为3.5ms，则单孔流量qk=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，

22、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：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，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。q环=414(23600)=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

23、为：；，则槽断面高度为：H=0.3+0.07+0.1=0.47m5.5.6.3 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(0.7850.25)=1.17ms5.5.7 反冲洗系统设计采用固定式表面冲洗（水冲洗强度q取5 L(m2s)）和空气辅助擦洗（气冲洗强度取10Lm2s）。5.5.7.1 固定式表面冲洗 干管反冲洗水量（水泵出水量）为Q=qf=523=115Ls=414m3s，得管径dg=383mm，取dg=400mm，则干管流速vg=0.92ms。 支管中心

24、间距取az=0.3m每池支管数每根支管入口流量支管流速取 2.5ms，得支管管径dz=42mm，取dz=50mm，则支 管流速为vz=1.83ms。 孔眼布置采用孔眼直径dk=9mm，单孔面积为fk=63.6mm2取孔口流速为4ms，则单孔流量qk=0.000254m3s。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。每根支管长度每排孔眼中心间距，取为310mm。 孔眼水头损失取支管壁厚=5mm孔眼直径与壁厚之比查表6-30给水排水手册P556，得流量系数=0.68则水头损失，式中反冲洗泵所需水泵扬程H为：式中 Q 水泵出水量，Ls；q 冲洗强度，L(m2s)；f 单格滤池面积

25、，m2；H 所需水泵压头，m；H0集水槽顶与清水池最低水位高差，m；。 配水系统水头损失，按孔口的平均水头损失计算式中 ；q 冲洗强度，L(m2s)；k 孔眼总面积与滤池面积之比，采用0.25%0.30%；流量系数，一般为0.65。 经承托层的水头损失式中 H1承托层厚度，m；q 冲洗强度，L(m2s)；取承托层高度为0.5m， 滤料层水头损失式中 滤料的容重；水的容重；滤料膨胀前的孔隙率；H2 滤料膨胀前的厚度，m。 滤料容重为2.3，滤料膨胀前的空隙率为75.6，则：所需水泵扬程H0=5.6m，取h1=1.0m、，故：H=5.6+1.0+1.96+0.055+0.92+2.0=11.54m

26、根据流量Q=414m3，考虑两座曝气生物滤池同时反冲，反冲泵选用TQL200200(I)型清水泵三台，二用一备，其主要性能参数见表5.5.3。表5.5.3 清水泵主要性能参数表型号流量m3h扬程m转速rmin电机功率KW气蚀余量m重量KgTQL200200(I)420121450223.53825.5.7.2 空气辅助擦洗 干管反冲洗气量为Q=qf=1023=230Ls=0.23m3s。干管流速取 10ms，得管径dg=171mm，取dg=150mm，则干管流速vg=13ms。 支管支管中心间距取az=0.4m每池支管数每根支管入口气流量支管流速取15ms，得支管管径dz=29mm。取dz=3

27、2mm，则支管流速为vz=11.9ms。 孔眼布置采用孔眼直径dk=3mm，单孔面积为fk=9.42mm2。取孔口流速为25ms，则单孔流量qk=0.000236m3s。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每排孔眼中心间距5.5.8 承托板配水孔采用平板式钢筋混凝土圆孔板。以反冲洗水量Q4.84.853.6414.72m3800mm，板厚为100mm，则板数为：nba0.644.84.80.6436个取开孔比为0.8%，则孔总面积为：Fk=0.640.8%=0.00512m2孔型取为圆筒型，孔径为20mm，则：fk=0.785202=0.000314m2孔数为，取为16个孔。孔中心距a8004200mm每孔流量为：孔流速为：5.5.9 污泥产量按每去除1KgCOD产生0.3