啤酒废水毕业设计.docx

1、啤酒废水毕业设计 啤酒废水毕业第一部分 设计说明书 1 绪论 1.1 概况 随着国内啤酒工业日益发展，建厂规模越来越大，啤酒废水的排放量成倍增加，污染强度逐日加剧，啤酒废水的处理问题已经提到日程上来。啤酒生产是耗水量最大的行业， 一般国内每生产1吨啤酒约耗水15吨左右，产生废水12吨左右。啤酒废水的组成变动也极大，这取决于酿造过程中的各种不同工序。啤酒生产的废水主要来自两个方面，一是大量的冷却水（糖化，麦芽冷却，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）。啤酒废水的有机组成通常是可以生物降解， 主要是由糖、可溶性淀粉、乙醇、挥发性脂肪酸等组成， 国内啤酒厂废水中CODcr含

2、量为：10002500mg/L，BOD5含量为6001500 mg/L，可生化性强。pH值取决于CIP即在线清洗单元上所使用的化学物质的数量和类型(如苛性钠、磷酸、硝酸)。氮和磷的含量主要取决于原料的加工以及污水中废酵母存在量。啤酒废水富含有机物和一定浓度的悬浮颗粒固体(SS)，其中COD、BOD质量浓度高达数千mgL ,另外还含有大量的N、P无机盐，这些废物本身并无毒，但含有大量可被生物降解的有机物质， 若不加治理直接外排， 将导致地表水体，破坏水体的生态平衡，对环境造成严重污染，所以啤酒废水的处理势在必行。 1.2 设计原始资料 某啤酒厂位于太湖周边某市，该厂的生产规模为10万吨啤酒/年，

3、年生产日期为300天，啤酒废水的主要来源是糖化车间、发酵车间、灌装车间以及生产用冷却废水等。部分车间 的定期消毒和冲洗地面也要排出一些废水。厂区也排出一定量的生活废水（工人数100人）。 要求废水处理后达到太湖地区城镇污水处理厂及重点工业行业主要水污染物排放限值（DB32-7/1072-2007）中的相应标准。 2 水量、水的确定 2.1 水量的确定 2.1.1 工业废水水量的确定 根据查太湖地区城镇污水处理厂及重点工业行业主要水污染物排放限值（DB32-7/1072-2007）中相应的标准。 序号 工 业 行 业 限值 1 纺织染整工业 百米布最高允许排水量，m3/100m布 （布幅以914

4、mm计；宽幅按比例折算） 2.0 吨纤维最高允许排水量，m3/t纤维 150 2 造纸工业 商品浆造纸企业 吨纸最高允许排水量，m3/t纸 12 废纸造纸企业 吨纸最高允许排水量，m3/t纸 15 3 钢铁工业 焦化：吨焦耗新鲜水量，m3/t焦 2.5 钢铁联合企业：吨钢最高允许排水量，m3/t钢 2 4 电镀工业 平方米镀件最高允许排水量，m3/m2镀件 0.2 5 食品制造工业 味精工业 吨产品最高允许排水量，m3/t产品 150 啤酒工业 废水产生量，m3/kL 4.5 注：1 城镇生活污水处理厂废水排放量不设允许排水量限值。 2 化学工业涉及的门类较多、产品复杂，有国家清洁生产标准的，

5、允许排水量限值执行清洁生产标准中一级标准（国际清洁生产先进水平）；没有国家清洁生产标准的，仍执行国家相应标准规定。 表1 太湖地区重点工业行业允许排水量限值 每生产1吨啤酒排放废水的限值为4.5吨，取4.2吨，符合标准，则该啤酒厂年产废水10万，10万m34.242万m3，每天约为4200003001400m3。 2.1.2 生活污水水量的确定 根据建筑给水排水设计规范相关规定：设计企业建筑时，管理人员的生活用水定额可取3050L/人班；车间工人的生活用水定额应根据车间性质确定，一般宜采用（3050）L/人班；用水时间宜取8h，小时变化系数宜取1.52.5。所以取每人生活定额为50 L/人班，

6、小时变化系数取2，排污系数取0.8，则每天生活污水的排放量为（5020.8100）10008m3。 2.1.3 处理规模及设计流量的确定 由工业废水1400m3/d和生活污水8m3/d，可以确定该啤酒厂废水的水量为：1408m3/d ，则取该啤酒厂废水的处理规模为1500m3/d；取时变化系数为2，则该啤酒厂的设计流量为35L/s。 2.2 水质的确定 2.2.1 进水水质的确定 a. 啤酒废水的来源 啤酒废水主要来源有：麦芽生产过程的洗麦水、浸麦水、发芽降温喷雾水、麦糟水、洗汲涤水、凝固物洗涤水；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;罐装过程洗瓶、灭菌及破瓶啤酒;冷却

7、水和成品车间洗涤水；以及来自办公楼、食堂等生活污水。 如图所示： 图1 啤酒厂生产流程 b. 啤酒废水的特点 啤酒生产过程用水量很大,特别是酿造,罐装工序过程,由于大量使用新鲜水，相应产生大量废水。由于啤酒的生产工序较多，不同的啤酒厂生产过程每吨酒的耗水量和水质相差较大.啤酒废水可分为以下几类： （1）清洁废水：冷冻机、麦汁和发酵冷却水等，这些水基本未受污染。 （2）清洗废水：如清洗生产装置废水、漂洗酵母水、洗瓶机初期洗涤水、酒罐消毒废水、巴斯德杀毒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。 冲洗 废渣水，如麦糟液、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

8、水中含有大量的悬浮固体有机物。工段中将产生麦汁冷却水、装置洗涤水、麦糟、热凝固物和酒花糟。装置洗涤水主要是糖化锅洗涤水、过滤槽和沉淀槽洗涤水。此外，糖化过程还要排出酒花糟、热凝固物等大量悬浮物。 （3）装酒废水：在灌装酒时，机器的跑冒滴漏时有发生，还经常冒酒，废水中掺入大量残酒。喷淋时由于用热水喷淋，啤酒升温引起瓶内压力增大，“炸瓶”现象时有发生，所以，在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。 （4）洗瓶废水：清洗瓶子时先用碱液洗涤剂浸泡,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、浆纸、燃料、浆糊、残酒和泥砂等。碱

9、性洗涤剂的更换，更换时若是直接排入下水道可以使啤酒废水呈碱性。因此废碱性洗涤剂应先进入调节池沉淀装置进行单独处理。所以可以考虑将洗瓶废水的排出液经处理后储存起来，用来调节废水的pH值。这样可以节省污水处理的药剂用量。 根据啤酒生产的特点，各工段废水的污染物浓度可见下表： 表2 啤酒生产中各工段废水的污染物浓度 水温为20-25，TN=30-70mg/L，NH3-N=30-40mg/L，TP=10-25mg/L。 现根据生产现状及排水情况，确定啤酒生产排放的废水进水水质： 废水种类 占总排放量百分比 pH CODcr mg/L BOD5 mg/L SS mg/L 排放方式 浸麦废水 20 6.5

10、-7.5 500-700 200-400 300-500 间歇排放 糖化发酵 废水 35 5-7 3000-5000 2000-3000 800-3500 间歇排放 灌装废水 40 6-9 100-800 70-450 100-200 连续排放 其他混合废水 5 6-7 总排放 混合污水 6-8 1000-2500 800-1500 350-800 表3 啤酒废水进水水质 2.2.2 出水水质的确定 根据查太湖地区城镇污水处理厂及重点工业行业主要水污染物排放限值（DB32-7/1072-2007）中相应的标准，以及城镇污水处理厂污染物排放标准（GB 18918-2002）中相应的一级A标准，得

11、到该啤酒厂污水排放的各项标准。 表4 啤酒废水出水水质 2.3 废水处理程度 表5 啤酒废水处理程度 3 工艺选择 啤酒厂废水中CODcr含量为：10002500mg/L，BOD5含量为6001500 mg/L，可生化性强。且含有一定量的凯氏氮和磷，会导致水体严重富营养化，破坏水体的生态平衡，对环境造成严重污染，所以啤酒废水的处理势在必行。 一般CODcr（氧化剂氧化水中有机污染物时所需的含氧量。以mg/L为单位，其水质标准 （mg/L） COD BOD SS TP TN NH3-N 进水 2000 1050 400 12 45 35 水质标准 （mg/L） COD BOD SS TP TN

12、NH3-N 出水 80 10 10 0.5 15 5 水质标准 （mg/L） COD BOD SS TP TN NH3-N 进水 2000 1050 400 12 45 35 出水 80 10 10 0.5 15 5 去除率（） 96 99 97.5 95.8 66.7 85.7 值越高，表示水污染越严重。）为15002500mg/L， BOD5 （地面水体中的有机物经微生物分解所消耗水中溶解氧的总量，用mg/L表示。通常采用一定体积的水样在20条件下培养5天后，测定水体中溶解氧消耗的毫克数。）为10001500mg/L，BOD5 /CODcr的比值为0.5-0.6，表明其可生化性较好，污染物

13、中的有机物容易降解。 目前常根据BOD5/CODcr比值来判断废水的可生化性，即BOD5/CODcr0.3时易生化处理，当BOD5/CODcr0.25时可生化处理，当BOD5/CODcr0.3m/s）。微生物的氧化过程消耗了水中溶解氧，直到DO值降为零，混合液呈缺氧状态。经过缺氧区的反硝化作用，混合液进入有氧区，完成一次循环。该系统中，BOD降解是一个连续过程，硝化作用和反硝化作用发生在同 一池中。由于结构的限制，这种氧化沟虽然可以有效的去除BOD，但除磷脱氮的能力有限。 （2）间歇式活性污泥法(SBR)：SBR是序列间歇式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor Acti

14、vated Sludge Process）的简称，是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术，又称序批式活性污泥法。与传统污水处理工艺不同，SBR技术采用时间分割的操作方式替代空间分割的操作方式，非稳定生化反应替代稳态生化反应，静置理想沉淀替代传统的动态沉淀。它的主要特征是在运行上的有序和间歇操作，SBR技术的核心是SBR反应池，该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，无污泥回流系统。 SBR工艺基本流程：SBR的核心部分是SBR反应池。它是按一定时间顺序间接操作运行的反应器。所谓“序批间歇”有两个含义：一是运行操作在空间上是按序列、间歇的方式进行的。为匹配多数情况下废水的连续排放

15、规律，必须两个或多个SBR池并联，按次序间接运行。二是每个SBR池的运行操作在时间上也是按次序排列、间歇运行的。一般可按运行次序将一个运行周期分为五个阶段：进水期，反应期，沉淀期，排水期，闲置期。 如下图所示： 进水期：指从反应器开始进水至到达反应器最大容积时的一段时间。在此期间可分为三种情况：曝气(好氧反应)、搅拌(厌氧反应)及静置。在曝气的情况下，有机物在进水过程中已经开始被大量氧化，在搅拌的情况下则抑制好氧反应。对应这三种方式就是非限制曝气、半非限制曝气和限制曝气。运行是可根据不同微生物的生长特点、废水的特性和要达到的处理目标，采用这三种不同的进水方式。通过控制进水 进水 曝气/不爆气进

16、水期 反应期 静置，不曝气沉淀期 排水排泥期 污泥活化 闲置期 曝气 图3 SBR工艺基本流 阶段的环境，就实现了反应器不变的情况下完成多种处理功能。 反应期：反应的目的是在反应器内最大水量的情况下完成进水期已经开始的反应。根据反应的目的决定进行曝气或搅拌，即进行好氧反应或缺氧反应。在反应阶段，通过改变反应条件，不仅可以达到有机物将解的目的，而且可以取得脱氮除磷的效果。 沉淀期：沉淀的目的是固液分离。本工序相当于二沉池。停止曝气和搅拌，污泥絮体和上清液分离。由于在沉淀时反应器内是完全静止的，在SBR系统中，这个过程比在CFS法中效果更高。沉淀过程一般是由时间控制的。沉淀时间一般在0.5-1h之

17、间，甚至可以达到2h，以便于下一个排水工序污泥层保持在排水设备的下面，并且在排放完成之前不上升超过排水设备。 排水期：排水的目的是从反应器中排除污泥的澄清液，一直恢复到循环开始时最低水位，该水位离污泥层还有一定的保护高度。反应器底部沉降下来的污泥大部分作为下一周期的回流污泥。过剩的污泥可在排水阶段排除，也可在闲置阶段排除。 SBR排水一般采用滗水器，滗水所用时间由滗水器来决定。一般不会影响下面的污泥层。 闲置期：沉淀之后到下个周期开始的时间为闲置期。根据需要可进行搅拌或曝气。在多池系统中，闲置的目的是在转向另一个单元前为一个反应器提供时间以完成他的整个周期。在待机期间，根据工艺和处理目的，可以

18、进行混合，去除剩余污泥，闲置期长短有原水量决定。 排除剩余污泥是SBR运行过程中的另一个重要步骤。它并不是5个基本过程，它是 SBR 工艺处理系统的工程设计之一，这是因为排放剩余污泥的时间不确定。与传统的连续式系统一样，排除剩余污泥的量和频率由运行要求决定。在SBR的运行过程中，剩余污泥排放通常在沉淀或闲置期间。SBR系统的一致特点是不需要回流系统，这就减少了机械设备和有关控制系统。 改变运行参数可实现好氧厌氧缺氧状态，通过对这些状态的精确控制可实现有机物的有效去除。 SBR反应池的工作原理：活性污泥法利用微生物去除有机物。首先需要微生物将有机物转化成二氧化碳和水以及微生物菌体，反应后需要将微

19、生物保存下来，在适当 时间通过排除剩余污泥从系统中除去新增的微生物。SBR是通过在时间上交替实现这一过程。它在流程上只设一个池子，将曝气池和二沉池的功能集中在该池子上，兼行水质水量调节、微生物降解有机物和固液分离等功能。 SBR在时间上的交替运行就是它的工作方式，它是传统活性污泥法的一种变形，其反应机制以及污染物的去除机制和传统活性污泥法基本相同，仅运行操作不一样。 在SBR运行中，每个周期循环过程即进水、反应、沉淀、排水和闲置都是可进行控制的。每个过程与特定的反应条件相联系（混合/静止，好氧/厌氧），这些反应条件促进污水物理和化学特性有选择的改变，这些改变使污水得到了完全的处理。 例如，珠江

20、啤酒厂引进比利时SBR专利技术，废水处理时间仅需1920 h ,比普通活性污泥法缩短1011 h，CODcr的去除率也在96%以上。扬州啤酒厂和三明市大田啤酒厂采用SBR技术处理啤酒废水，也收到了同样的效果。SBR法对废水的稀释程度低，反应基质浓度高，吸附和反应速率都较大，因而能在较短时间内使污泥获得再生。 （3）周期循环活性污泥法 (CASS):CASS(Cyclic Activated Sludge System)是周期循环活性污泥法的简称，又称为循环活性污泥工艺CAST(Cyclic Activated Sludge technology)，是在SBR的基础上发展起来的，即在SBR池内进

21、水端增加了一个生物选择器，实现了连续进水（沉淀期、排水期仍连续进水），间歇排水。设置生物选择器的主要目的是使系统选择出絮凝性细菌，其容积约占整个池子的10%。生物选择器的工艺过程遵循活性污泥的基质积累再生理论，使活性污泥在选择器中经历一个高负荷的吸附阶段(基质积累)，随后在主反应区经历一个较低负荷的基质降解阶段，以完成整个基质降解的全过程和污泥再生。 该工艺以一定的时间序列完成各个阶段的运行，其中由充水曝气、充水泥水分离、上清液滗除和充水闲置等四个阶段并组成其运行的一个周期。各运行阶段的运行方式可根据水质和处理要求进行调整，如无反应充水（即进水时既不曝气也不搅拌）、无曝气充水混合、充水曝气及进

22、水沉淀（为保证稳定的沉淀效果，在沉淀和排水阶段也可以不进水的方式运行,但此时需要两组CASS并联运行）等，一个运行周期结束后，重复上一周期的运行并由此循环不止。循环过程中，反应器内的水位随进水而由设计的初始最低水位逐渐上升至最高设计水位，因而运行过程中其实际运行容积 是逐渐增加的（即变容积运行）。 生物选择区 进水 排水主反应滗水器 污泥回流 缺氧区 图4 CASS工艺基本流程 （4）深井曝气法：为了提高曝气过程中氧的利用率，节省能耗，加拿大安大略省的巴利啤酒厂、我国的上海啤酒厂和北京五星啤酒厂均采用深井曝气法（超深水曝气）处理啤酒废水。深井曝气实际上是以地下深井作为曝气池的活性污泥法，曝气池

23、由下降管以及上升管组成。将废水和污泥引入下降管，在井内循环，空气注入下降管或同时注入两管中，混合液则由上升管排至固液分离装置，即废水循环是靠上升管和下降管的静水压力差进行的。其优点是：占地面积少，效能高，对氧的利用率大，无恶臭产生等。据测定，当进水BOD5浓度为2400 mg/L时，出水浓度可降为50 mg/L，去除率高达97.92%。当然，深井曝气也有不足之处，如施工难度大，造价高，防渗漏技术不过关等。 3.1.2 生物膜法 a. 生物膜法原理 由于生活污水中含有大量的有机成分，生物膜法依靠固定于载体表面上的微生物膜来降解有机物，由于微生物细胞几乎能在水环境中的任何适宜的载体表面牢固地附着、

24、生长和繁殖。由细胞内向外伸展的胞外多聚物使微生物细胞形成纤维状的缠结结构，因此生物膜通常具有孔状结构，并具有很强的吸附性能。生物膜附着在载体的表面,是高度亲水的物质，在污水不断流动的条件下，其外侧总是存在着一层附着水层 生物膜又是微生物高度密集的物质，在膜的表面上和内部生长繁殖着大量的微生物及微型动物，形成由有机污染物一细菌一原生动物（后生动物）组成的食物链。生物膜是由细菌、真菌、藻类、原生动物、后生动物和其他一些肉眼可见的生物群落组成。污水在流过载体表面时，污水中的有机污染物被生物膜中的微生物吸附，并通过氧向生物膜内部扩散，在膜中发生生物氧化等作用，从而完成对有机物的降解。生物膜表层生长的是

25、好氧和兼氧微生物，而在生物膜的内层微生物则往往处于厌氧状态。当生物膜逐渐增厚，厌氧层的厚度超过好氧层时，会导致生物膜的脱落，而新的生物膜又会在载体表面重新生成。通过生物膜的周期更新，以维持生物膜反应器的正常运行。 b. 生物膜法工艺类型： 润湿型：生物滤池、生物滤塔、生物转盘；浸没型：接触氧化、滤料浸没在滤池中；流动床型：生物活性碳，砂粒介质悬浮流动于池内。 生物接触氧化法是在微生物固着生长的同时，加以人工曝气。这种方法可以得到很高的生物固体浓度和较高的有机负荷，因此处理效率高，占地面积也小于活性污泥法。国内的淄博啤酒厂、青岛啤酒厂、渤海啤酒厂和徐州酿酒总厂等厂家的废水治理中采用了这种技术。青

26、岛啤酒厂在二段生物接触氧化之后辅以混凝气浮处理，啤酒废水中CODcr和BOD5的去除率分别在80%和90%以上。在此基础上，山东省环科所改常压曝气为加压曝气（P=0.250.30 MPa），目的在于强化氧的传质，有效提高废水中的溶解氧浓度，以满足中、高浓度废水中微生物和有机物氧化分解的需要。 3.2 厌氧生物处理 厌氧生物处理适用于高浓度有机废水（CODcr2000 mg/L, BOD51000 mg/L）。它是在无氧条件下，靠厌氧细菌的作用分解有机物。在这一过程中，参加生物降解的有机基质有50%90%转化为沼气（甲烷），而发酵后的剩余物又可作为优质肥料和饲料。因此，啤酒废水的厌氧生物处理受到了越来越多的关注。 厌氧生物处理包括多种方法，如升流式厌氧污泥床（UASB）、厌