啤酒厂污水处理可行研究报告.doc

啤酒酿造废水处理可行性研究报告一、背景近年来，啤酒酿造业在我国发展较快，这是我国近年来经济持续发展，人民生活水平连年提高的表现。但同时也应该看出，大量的啤酒厂向自然水体中排放了大量的啤酒生产污水，给环境造成了极大的危害。 众所周知，平均每酿造出1m的啤酒就会产生8-20m的废水，啤酒废水主要来自麦芽车间（浸麦废水），糖化车间（糖化，过滤洗涤废水），发酵车间（发酵罐洗涤，过滤洗涤废水），灌装车间（洗瓶，灭菌废水及瓶子破碎流出的啤酒）以及生产用冷却废水等。 啤酒工业废水主要含糖类，醇类等有机物，有机物浓度较高（BOD5为600-1500mg/L；COD为1000-2500mg/L），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。该废水具有较高的生物可降解性，且含有一定量的凯氏氮和磷。 啤酒废水按有机物含量可分为3类：第一类是清洁废水如冷冻机冷却水，麦汁冷却水等，这类废水基本上未受污染；第二类水是清洗废水如漂洗酵母水、洗瓶水、生产装置清洗水等，这类废水受到不同程度污染；第三类水是含渣废水如麦糟液、冷热凝固物。剩余酵母等，这类废水含有大量有机悬浮性固体。2、 项目概况 1. 项目名称: 啤酒酿造废水生物处理可行性研究报告 2. 项目承办单位: 3. 法人代表： 4. 项目主管部门：5. 项目建设地点：6. 可行性研究报告编制单位：中国地质大学（北京）水资源与环境学院环境工程专业第一小组三、研究工作的依据和标准中华人民共和国环境保护法； 啤酒工业污染物排放标准GB19821 2005 室外排水设计手册排水工程设计手册有关的设计规范及设计手册4、 设计原则 1、严格贯彻执行国家环境保护的有关规定，确保出水各项指标达到设计要求，达到或优于排放标准。 2、尽量采用功能可靠、运行稳定、操作简单、运行管理方便的处理工艺技术，以达到降低建设费用和处理成本。 3、结合工程条件和排放标准，谨慎合理选择工程设计方案，并尽量采用技术先进、新材料、新布局，以减少运行费用，确保处理系统长期运行安全可靠，出水稳定，达标有保障。 4、合理地解决污泥、泥渣的处理问题，控制好噪声，以避免二次污染。5、尽量采用机械与自动化操作，以减轻操作人员的劳动强度。五、设计条件1、设计水量和水质设计某啤酒厂年啤酒产量20万吨，则日产量约550吨，即550m。按生产1m啤酒排放废水20m，则该厂平均每日排放污水量Q=11000m/d460m/h0.13m/s。最大设计流量Qmax0.13m/s*1.50.2m/s；2、设计水质主要污染物pHCODBOD5SS原水污染物浓度91220001000450排放标准GB19821200569601550注：以上污染物的单位除pH值外均为mg/L。根据上表可知：（1）COD去除率=（2000-60）/2000 = 97.00 % ；（2） BOD5去除率=（1000-15）/1000 = 98.50 % ；（3） SS去除率=（450-50）/450 =88.89 % 。6、 处理工艺因为进水BOD5/COD0.3，所以宜用生物处理。 选用UASB好氧接触氧化工艺处理啤酒废水。7、 预计效果预处理（格栅+调节池）：COD：20001800mg/L 去除率10.00%BOD5：1000850mg/L 去除率15.00%SS：450280mg/L 去除率37.78%USAB反应器：COD：1800300mg/L 去除率83.33%BOD5：850180mg/L 去除率78.82%SS：28080mg/L 去除率71.43%接触氧化池:COD：30080mg/L 去除率73.33%BOD5：18020mg/L 去除率88.89%SS：8060mg/L 去除率25.00%沉淀池： COD：8060mg/L 去除率25.00%BOD5：2015mg/L 去除率25.00%SS：6050mg/L 去除率16.67% 八、设计思路根据啤酒废水的特点及处理的难点，设计思路大体如下：（1） 水中麦槽液等物理性污染物，一般采用物理方法如格栅、调节池、厌氧好氧反应以及沉淀池等工艺去除。结合本水质的特点，选择合理的工艺单元、构筑物及其型式。（2）对于难降解的COD，单纯采用好氧或是厌氧的方法很难保证出水达标。故拟采用生物接触氧化法，同时选择经济合理的组合方式和构筑物型式。（3）虽然设计任务中对氮磷的去除没做具体要求，但是考虑到其存在的客观性，在设计方案的敲定中，也考虑到对氮磷的部分去除。（4） 工艺方案确定后，具体的构筑物选型和设计时，要尽量做到组合的优化，比较准确的设计好各构筑物。工艺流程图：废水泵房格栅调节池UASB反应器生物接触氧化池沉淀池出水。污泥处理：污泥污泥浓缩池贮泥池污泥脱水外运泥饼9、 方案优点啤酒废水常用处理方案：1.酸化SBR法处理啤酒废水其主要处理设备是酸化柱和SBR反应器，这种方法在处理啤酒废水时，在厌氧反应中，放弃反应时间长、控制条件要求高的甲烷发酵阶段，将反应控制在酸化阶段，优点是水解池体积小，造价低、易于维护、产生的剩余污泥少。 2.新型接触氧化法处理啤酒废水废水首先通过微滤机去除大部分悬浮物，出水进入调节池，然后提升泵，在进入垂直折流式生物接触氧化反应器（VTBR）中进行生化处理，通过风机强制供风使废水与填料接触，维持生化反应的需氧量，VTBR反应器出水进入沉淀器，去除一部分脱落的生物膜以减轻气浮设备的处理负荷，之后流入气浮设备去除剩余的生物膜，污泥及浮渣送往污泥浓缩池浓缩后脱水。但是气浮设备所需能耗大，投资费用较高，并且使流程更加复杂不易管理维修等。3.生物接触氧化法处理啤酒废水该工艺采用水解酸化作为生物接触氧化的预处理，水解酸化菌通过新陈代谢将水中的固体物质水解为溶解性物质，将大分子有机物降解为小分子有机物。水解酸化不仅能去除部分有机污染物，而且提高了废水的可生化性，有益于后续的好氧生物接触氧化处理。该工艺在处理方法、工艺组合及参数选择上是比较合理的，充分利用各工序的优势将污染物质转化、去除。然而，如果由于某些构筑物的构造设计考虑不周会影响运行效果，致使出水水质不理想，使生物接触氧化池的出水(静沉30 min的澄清液)COD为500600 mg/L，经混凝气浮处理后出水COD仍高达300 mg/L，远高于排放要求(100 mg/L)。 4. UASB好氧接触氧化工艺处理啤酒废水 此处理工艺中主要处理设备室上流式厌氧污泥床和好氧接触氧化池，对SS的去除率在50以上。上流式厌氧污泥床能耗低、运行稳定、出水水质好。好氧处理对水中的SS和COD均有较高的去除率。此工艺的处理效果好、操作简单、稳定性高。只要投加占厌氧池体积1/3的厌氧污泥菌种，就能够保证污泥菌种的平稳增长，该工艺适合用在啤酒废水处理中。以上四种方案均有较高的COD去除率，但是考虑到废水中含有悬浮固体SS及一定量的氮磷，UASB好氧接触氧化工艺更符合设计要求，也有一定的优势，并且在获得同样的出水效果前提下，其建设和运行费用更低。10、 必要性自2002年中国啤酒产量达到2358万吨，首次登上世界第一以来，中国啤酒年产量不断走高，到2012年，中国啤酒产量已达到4902万吨。 啤酒生产既是耗水大户，同时也是污水产量大户，所以，对于啤酒生产的节水和污水的综合治理、处理水回用的新工艺技术的需求量增大，是实施啤酒工业可持续发展的必然趋势。因此对啤酒生产污水处理的工艺技术研究、筛选优化，具有重要的经济性，也是工业污染源治理的重大课题。十一、各部分构筑物设计1、 格栅格栅是污水处理厂的第一道处理构筑物，它的作用是保护水泵，用以拦截可能堵塞水泵机组和阀们的污水中较大的悬浮物、漂染物、纤维物质和固体颗粒物质，从而保证后续处理构筑物的处理能正常运行。最大设计流量=0.13m/s*1.5=0.2m/s； 设格栅为中格栅，栅条间隙d=20mm=0.02m；设栅前水深h=0.4m，过栅流速取v=0.9m/s，安装倾角=60，则： 栅条间隙数26栅槽宽度：取栅条宽度S=0.01m B=S（n-1）+dn=0.01*（26-1）+0.02*26=0.8m进水渠道渐宽部分长度：若进水渠宽B1=0.65m，渐宽部分展开角1=20，此时进水渠道内的流速为0.77m/s，则： l1=0.22m栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度： l2=l1/2=0.11m过栅水头损失：因栅条为矩形截面，k=3，=2.42， h1=kh0， h0=4/3v2/2gsin则h1=0.097m栅后槽总高度：取栅前渠道超高h2=0.3m，栅前槽高H1=h+h2=0.7m栅后槽总高度H=h+h1+h2=0.8m栅槽总长度：L=l1+l2+0.5+1.0+=2.24m每日栅渣量： =0.8m/d采用机械清渣。2、 调节池调节池的作用是减小和控制污水水量，水质的波动，为后续处理提供最佳运行条件。水量及水质的调节可以提高废水的可处理性，减少在生化处理过程中可能产生的冲击负荷，对微生物有毒的物质可以得到稀释，短期排出的高温废水还可以得到降温处理。 设计水力停留时间T=6h（1） 调节池有效容积池子有效容积V=Qmax*T=460m/h*6h=2760m（2） 调节池尺寸取池总高H=3.3m,其中超高0.3m,有效水深h=3.0m则池面积A=V/h=920池长取L=31m 池宽取B=31m则池子实际有效容积为L*B*H=31m*31m*4m=2883m。3、UASB反应器即上流式厌氧污泥床反应器，是一种处理污水的厌氧生物方法，由荷兰Lettinga教授于1977年发明。污水自下而上通过UASB，反应器底部有一个高浓度、高活性的污泥床，污水中的大部分有机污染物在此间经过厌氧发酵降解为甲烷和二氧化碳。因水流和气泡的搅动，污泥床之上有一个污泥悬浮层。反应器上部有设有三相分离器，用以分离消化气、消化液和污泥颗粒。消化气自反应器顶部导出；污泥颗粒自动滑落沉降至反应器底部的污泥床；消化液从澄清区出水。UASB 负荷能力很大，适用于高浓度有机废水的处理。运行良好的UASB有很高的有机污染物去除率，不需要搅拌，能适应较大幅度的负荷冲击、温度和pH变化。 设计参数： 设计流量0.2m/s=720m/h=17280m/d； 进水COD浓度=1800mg/L； 出水COD浓度=300mg/L； COD去除率为83.33%； 容积负荷Nv=4.0kgCOD/(m*d)； 产气率r=0.4m/kgCOD；污泥产率X=0.15kg/kgCOD。 设计计算： 反应器容积计算UASB有效容积： V=Qmax*Sr/Nv=17280m/d*（1.8g/L-0.3g/L）/4.0kgCOD/(m*d)=6480m式中：Q - 设计流量，m3/d Sr- 去除COD含量，g/L Nv-容积负荷，kgCOD/(m3d) 共设计20座反应器，则每座反应器的容积V1=6480m/20=325m；每池流量Q=36m3/h将UASB设计成圆形池子，布水均匀，处理效果好。取水力负荷q0.3m3/(m2h)，则： A=Q/q=36（m/h）/q0.3m3/(m2h)=120m2 则水深h=V1/A=325m/120m2=2.71m，超高0.3m 6.3m则实际横截面积A实=*r2=124.63m2实际表面水力负荷q1=Q/A实=36/124.63=0.2995%时，取污泥产量： 276.48m3/d排泥管采用DN=400mm的穿孔管排泥，安装在距池底0.1m。5、沉淀池 接触氧化池中的生物膜会老化脱落，而沉淀池的作用就是从废水中分离出脱落的生物膜，确保出水达标。 设每立方米污水中污泥的含量为6kg左右，约0.006m采用平流式沉淀池,最大流量Qmax=0.2m/s 设计参数表面负荷q=2.0m3/(m2h)； 沉淀时间t=1.5h； 最大设计流量时的水平流速v=8mm/s； 设计计算L=3.6vt=3.6*8*1.5=43.2mm2B=A/L=8.4m，所以合格。A实=362.88m2沉淀区有效深度h2=qt=2*1.5=3m，所以合格。沉淀池有效容积V1=Ah2=362.88*3=1088.64m3采用机械刮泥，污泥存留时间4h，则：W=污泥量*t=0.006m/m*0.2m/s*3600*4=17.28m设沉淀池单污泥斗，上口4000mm*4000mm；下底400mm*400mm，=60，则污泥斗高则污泥斗容积m17.76m17.28m，所以该沉淀池可满足要求。沉淀池总高度H=0.3+3+3=6.3m6、 污泥浓缩池主要处理来自UASB反应池、接触氧化池和沉淀池的污泥，污泥定期排放进入污泥浓缩池进行处理。（1） UASB厌氧池，Q1=194.4m3/d,含水率99.7%；（2） 生物接触氧化池，Q2=276.48m3/d,含水率99.7%；（3） 沉淀池，Q3=106.56m3/d,含水率99.7%；总污泥量为：Q= Q1+ Q2+ Q3 =194.4+276.48+106.56=577.44m3/d为考虑实际因素，取Q=600 m3/d平均含水率为：99.7% 设计参数污泥浓缩池采用辐流式重力浓缩池。浓缩池进口污泥流量Q=600m3/d（浓缩以后含水率为97%）。固体负荷（固体通量）M一般为1035kg/m3d，取M=20 kg/m3d；取污泥固体浓度C=3 kg/L，污泥浓缩时间T=20h。 设计计算（1）浓缩池面积 则浓缩池半径 （2）浓缩池高度 （3）浓缩池总深度 式中：h2超高，0.3m； h3缓冲层高度，0.5m。采用中心驱动式刮吸泥机1台，为增强浓缩功效，刮泥机上有垂直栅条，吸泥管将污泥吸到上部的集泥槽中，通过中心导流筒内的排泥管排泥。进泥管和排泥管均采用管径D=400mm。7、贮泥池污泥从浓缩池被排除后，没有压力进入污泥脱水机房，因此应设贮泥池。由浓缩池和预处理产生的污泥进入贮泥池，再由污泥泵将其提升，以便顺利进入污泥脱水机房。如果污泥脱水性能不理想，也可作为泥质调理池，加入混凝剂改善其脱水性能，提高脱水效果。 设计计算 污泥停留时间T=4h（1）污泥量确认来自浓缩池污泥量约为：（含水率为97%）。（2）贮泥池容积m3 （3） 贮泥池上部尺寸采用方形池子，具体尺寸为LBH0=3m3m1.5 m，则上部容积为13.5m3。（4） 斗部容积将贮泥池设为正方形，取斗底边l=1m，池，侧壁倾角=60，则泥斗高度所以斗内有效容积为m3（5） 贮泥池总高度设超高h2=0.3m， 则总高： H= h1+h2+H0=1.8+0.3+2+1=5.1m。（6） 校核：贮泥池总容积为13.5m3+7.54m310m3，符合要求。 (7)浓缩池排水量 污泥脱水浓缩后的污泥含水率为97%左右，但体积还是很庞大。为了综合利用和最终处置，需要对污泥进行脱水处理。经过脱水处理的污泥含水率可以降为6070%，便于运输和储存。 设计选型选用CW卧式螺旋卸料沉淀离心机15台，13用2备。干污泥定期拉走处理，脱出的废水回到调节池。8、污水处理站平面及高程布置平面布置原则(1) 处理构筑物的布置应紧凑，节约用地并便于管理。(2)处理构筑物应尽可能地按流程顺序布置，以避免管线迂回，同时应充分利用地形，以减少土方量。(3)经常有人工作的建筑物如办公，化验等用房应布置在夏季主风向的上风一方，在北方地区，并应考虑朝阳。(4)在布置总图时，应考虑安排充分的绿化地带，为污水处理厂的工作人员提供一个优美舒适的环境。(5)总图布置应考虑远近结合，有条件时，可按远景规划水量布置，将处理构筑物分为若干系列，分期建设。(6)构筑物之间的距离应考虑敷设管渠的布置，运转管理的需要和施工的要求，一般采用5到10米。(7)污泥处理构筑物应尽可能布置成单独的组合，以策安全，并方便管理。(8)变电站的位置应设在耗电量大的构筑物附近，高压线应 避免厂内架空敷设。(9)污水厂内管线种类很多，应综合考虑布置，以免发生矛盾，污水和污泥管道应尽可能考虑重力自流。(10)如有条件，污水厂内的压力管线和电缆可合并敷设在一条管廊或管沟内，以利于维护和检修。(11)污水厂内应设超越管，以便在发生事故时，使污水能超越一部分或全部构筑物，进入下一级构筑物或事故溢流。综上所述，设计污水处理站平面布置图时，要根据工艺要求满足各种管道布置间距，满足良好的交通功能，有良好的绿化环境，对四周环境没有污染，又要满足各种功能要求，节约用地的原则。高程设计任务及原则主要任务是：确定各处理构筑物和泵房的标高，确定处理构筑物之间连接管渠的尺寸及其标高，通过计算确定各部位的水面标高，从而能够使污水沿处理流程在处理构筑物之间通畅地流动，保证污水处理厂的正常运行。高程布置原则如下：(1) 选择一条距离最长，水头损失最大的流程进行水力计算。并应适当留有余地，以保证在任何情况下，处理系统都能够运行正常。(2)计算水头损失时，一般应以近期最大流量作为构筑物和管渠的设计流量；计算涉及远期流量的管渠和设备时，应以远期最大流量为设计流量，并酌加扩建时的备用水头。(3)设置终点泵站的污水处理厂，水力计算常以接纳处理后污水水体的最高水位作为起点，逆污水处理流程向上倒退计算，以使处理后污水在洪水季节也能自流排出，而水泵需要的扬程则较小，运行费用也较低。但同时应考虑到构筑物的挖土深度不宜过大，以免土建投资过大和增加施工上的困难。还应考虑到因维修等原因需将池水放空而在高程上提出的要求。(4)在作高程布置时还应注意污水流程与污逆流程的配合，尽量减少需抽升的污泥量。在决定污泥干化场，污泥浓缩池，消化池等构筑物的高程时，应注意它们的污泥水 能自动排入污水入流干管或其它构筑物的可能。 污水处理高程计算(1) 水头损失计算根据要求，管道损失一般不超过构筑物损失的30%，而总水头损失为管道损失和经过构筑物的损失之和，故而可近似认为总水头损失约是污水流经构筑物损失的1.3倍。本流程所设计的污水处理构筑物水头损失：格栅：0.3m；调节池：0.6mUASB反应器：0.5m接触氧化池：0.5m沉淀池：0.5m格栅水头损失h1=0.3*1.3=0.39m格栅至调节池的水头损失为h2=0.6*1.3=0.78m 调节池池至UASB池的水头损失为h3=0.5*1.3=0.65m UASB池至接触氧化池的水头损失为h4=0.5*1.3=0.65m 接触氧化池至沉淀池的水头损失为h5=0.5*1.3=0.65m 沿线损失约3.12m。(2)高程计算为简化计算，令地面标高为0m，令沉淀池水面标高为2.5m（需要里面的污泥能够顺利流入污泥浓缩池和贮泥池），则接触氧化池水面标高3.15m；UASB池水面标高3.80m；调节池水面标高4.45m；格栅水面标高4.84m。泵站（设于格栅前）建成地下式，底部标高为0m。各污水处理构筑物的设计水面标高池底标高及池顶标高：构筑物名称池顶标高(m)水面标高 (m)池底标高 (m)泵站0.00格栅5.144.844.34调节池4.754.451.45UASB反应池4.103.801.09接触氧化池3.453.15-1.85沉淀池2.