啤酒厂污水处理论文.doc

编号：CVIT060808-10081235毕业论文题目华润雪花啤酒（河北）有限公司生产现状及关键岗位生产操作分析 学生姓名 高歌 学号 10081235 班 级 100812 专 业 食品生物技术（啤酒工艺方向） 分 院 食品生物技术分院 指导教师 刘志勤 2012年09月01 日摘要 本文针对啤酒车间废水处理工艺进行初步设计。啤酒废水含有许多有机的物质，这些有机物浓度较高，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。 啤酒废水中BOD5/CODcr值高，在50及以上，非常有利于生化处理。同时生化处理与物理法、化学法相比较；一是处理工艺比较成熟；二是处理效率高，CODcr、BOD5去除率高，一般可达8090以上；三是处理成本低（运行费用省）；经过对各种处理工艺的对比，最终选择UASB+生物接触氧化作为处理工艺。关键词：啤酒废水；UASB；生物接触氧化。目录摘要.2关键词.2前言.41污水处理方案的确定.51.1 设计思路.51.2 方案比较.51.3 方案确定.61.3.1 污水处理流程.71.3.2 污泥处理流程.71.3.3 各级处理单元污染物去除率分析.72污水处理构筑物设计.82.1 格栅.82.1.1格栅的作用.82.1.2设计参数.82.1.3设计计算.82.1.3.1中格栅设计计算.82.1.3.2细格栅设计计算.112.2调节池.142.2.1调节池作用.142.2.2设计参数.142.2.3设计计算.142.3 UASB反应器.152.3.1 UASB反应器作用.152.3.2设计参数.152.3.3设计计算.16参考文献.19致谢.20前言 随着经济的快速发展，人民生活水平的提高，餐饮娱乐行业发展迅速，带动着我国啤酒产业的迅猛发展，其产量逐年上升，同时，也向环境中排放了大量的有机废水，每生产1 t啤酒约需要10 30 t新鲜水，相应地产生1020 t废水1。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。另外，上述成分多来自啤酒生产原料，弃之不用不仅造成资源的巨大浪费，也降低了啤酒生产的原料利用率，因此，在粮食缺乏，水和资源供应紧张的今天，如何既有效地处理啤酒废水又充分利用其中的有用资源，已成为环境保护的一项重要研究内容。1、啤酒废水的特点 啤酒工业废水主要含糖类，醇类等有机物，有机物浓度较高，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。国内啤酒厂废水中CODcr含量为：10002500mg/L，BOD5含量为6001500 mg/L，可生化性强。且含有一定量的有机氮和磷，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。2、啤酒废水处理现状与趋势鉴于啤酒废水中COD,BOD,SS等含量较高，目前常依据BOD5/CODcr的比值来判断废水的可生化性，即当BOD5/CODcr0.3时易生化处理2，当BOD5/CODcr0.3，所以一般多采用好氧生化处理，为了降低污染负荷，一般先采用厌氧处理，再用好氧生物处理。目前国内多用以生化处理为中心的方法。 啤酒废水属中高浓度有机废水，有很好的可生化性。啤酒废水中含有大量有机碳而氮源含量较少，在进行传统的生化处理中，其含氮量远远低于BOD：N=100：5(质量比)的要求，致使有些啤酒厂采用传统活性污泥法时，在不补充氮源情况下处理效果很差，甚至无法运行。要得到理想的处理结果，实现啤酒废水治理的环境效益和经济效益的统一，必须将两种或三种技术结合使用，这是解决啤酒废水污染问题的根本出路。3、啤酒废水处理技术目前国内外普遍采用生化法处理啤酒废水，根据处理过程中是否需要曝气，可把生物处理法分为好氧和厌氧两大类3。 通过我在该厂质控部实习的两个月认为该厂存在的环保问题有三点：一是污水超标排放。按照环评批复要求，该企业排入市政管网的污水COD浓度应低于150mg/L，现场取样检测污水COD浓度为396mg/L，超出环评批复要求1.64倍。二是污水处理设施运行管理存在问题。企业污水处理设施没有管理记录和运行台账，存在好氧池曝气不均匀、二沉池污泥膨胀、污泥压滤机长时间闲置不用等问题。三是自动监控设施存在二次取样问题。自动监控设施设置有储水槽，储水槽内的污水经监测COD浓度仅为95mg/L，存在污水经稀释后再进行监测的嫌疑。1污水处理方案的确定1.1 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SS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。1.2 方案比较根据啤酒废水特点和出水要求，暂定以下四种污水处理方案。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5-6。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）6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) 7。 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。对悬浮物的去除率达96.6，该工艺适合用在啤酒废水处理中8。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。1.3 方案确定1.3.1 污水处理流程通过比较研究，本方案采用UASB生物接触氧化为主体的处理工艺，工艺流程如下所示： 废水格栅调节池UASB反应器生物接触氧化池沉淀池出水1.3.2 污泥处理流程 本流程污泥的主要来源为格栅、调节池和沉淀池需要进行浓缩和脱水的处理后才能外运，处理流程如下： 污泥污泥浓缩池污泥脱水外运泥饼1.3.3 各级处理单元污染物去除率分析 根据处理要求和处理工艺流程，各级处理单元的污染物去除率分析如下表2-1所 表2-1 各级处理单元的污染物去除率分析序号名称项目CODcr(mg/l)BOD5(mg/l)SS(mg/l)TN(mg/l)TP(mg/l)1格栅+调节池进水1350700400303出水1215630280303去除率10%10%10%_2UASB反应器进水1215630280303出水425189112153去除率65%70%60%50%_3接触氧化池进水425189112153出水8523344.50.45去除率80%88%70%70%85%4沉淀池进水8523344.50.45出水6818274.280.41去除率20%20%20%5%10%2.污水处理构筑物设计2.1 格栅2.1.1格栅的作用 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。2.1.2设计参数设计流量Q=3000m3/d=125m3/h=0.035m3/s；最大设计流量Qmax=0.351.5=0.0525m3/s；进水渠内有效水深一般为0.20.5 m，现取值h=0.3m；栅前流速0.40.8m/s；现取值为v1=0.8m/s；过栅流速0.61.0m/s9；现取值为v=0.6m/s；进水渠道宽 m;2.1.3设计计算2.1.3.1中格栅设计计算10中格栅栅条间距为1040mm12，现取值为b=20mm=0.020m； 栅条间隙数（n） （n取值为15） 式中：最大设计流量，m3/s； 格栅倾角，（），取75； 格栅净间距，m；现取值为0.020m； 栅前水深，m； 过栅流速，m/s；图3-1 格栅设计计算示意图 栅槽宽度（B）设栅条断面为锐边圆形断面 式中：栅条宽度，m ； 栅条间隙数，个； 格栅净间距，m； 进水渠道渐宽部分的长度（）设渐宽部分展开角度，则 式中：栅槽宽度，m；进水渠宽，m；渐宽部分展开角度（）；校核栅前流速： ，符合要求 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度（） 式中：进水渠道渐宽部分的长度m 通过格栅的水头损失（）设栅条断面为锐边矩形断面，见下表3-1查得表3-1阻力系数计算公式10栅条断面形状公式形状系数锐边矩形2.42迎水面为半圆形的矩形1.83圆形1.79迎水、背水均为半圆形的矩形1.67正方形:收缩系数，一般为0.64 式中：形状系数 栅条宽度，m； 格栅间距，m； 过栅流速，m/s； 系数，格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数，一般采用数值为3； 格栅倾斜角，（60）； 栅后槽总高度（H）： 式中：栅前水深，m； 通过格栅的损失，m； 超高，一般采用0.3m； 栅槽总长度（L）： 式中：进水渠道渐宽部分的长度，m；栅槽与出水渠道连接处的窄部分的长度，m；栅前渠道深，m； ；格栅倾角（75）； 每日栅渣量（W）： 在格栅间隙20mm的情况下，设栅渣量为每1000m3污水产0.1m3 式中：栅渣量污水，格栅间隙为1625mm时， =0. 100.05格栅间隙为3050mm时， =0.030.01； 污水流量总变化系数1.21.5，现取1.5；渣量大于时，为了改善劳动与卫生条件用械清渣格栅10。校核： 式中：栅前水速，；一般取0.4m/s0.9m/s；最小设计流量，；进水断面面积，； 设计流量，。 在之间，符合设计要求。2.1.3.2细格栅设计计算细格栅栅条间距为310mm，现取b=8mm=0.008m 栅条间隙数（n） （n取值为36）式中：最大设计流量，m3/s； 格栅倾角（75）； 格栅净间距，m； 栅前水深，m； 过栅流速，m/s； 栅槽宽度（B）设栅条断面为锐边矩形断面 式中：栅条宽度，m； 栅条间隙数，个； 格栅净间距，m； 进水渠道渐宽部分的长度（）设渐宽部分展开角度，则式中：栅槽宽度，m； 进水渠宽，m；渐宽部分展开角度（）；校核栅前流速： ，符合要求 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度（） 式中：进水渠道渐宽部分的长度，m； 通过格栅的水头损失（）设栅条断面为锐边矩形断面，见上表查1得 式中：形状系数； 栅条宽度，m； 格栅间距，m； 过栅流速，m/s； 系数，格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数，一般采用数值为3； 格栅倾斜角（75）； 栅后槽总高度（H）： 式中：栅前水深m 通过格栅的损失m 超高，一般采用0.3m 栅槽总长度（L）：式中：进水渠道渐宽部分的长度，m；栅槽与出水渠道连接处的窄部分的长度，m；栅前渠道深，m； ；格栅倾角（75）； 每日栅渣量（W）： 在格栅间隙8mm的情况下，设栅渣量为每1000m3污水产0.15m3其中：栅渣量污水，格栅间隙为1625mm时， =0. 100.05，格栅间隙为310mm时， =0.100.15； 污水流量总变化系数1.21.5；由于渣量大于，宜采用机械清渣11。校核：式中：栅前水速，；一般取0.4m/s0.9m/s；最小设计流量，；进水断面面积，； 设计流量，； 在之间，符合设计要求。2.2调节池2.2.1调节池作用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13。2.2.2设计参数 设计水量Q=3000m3/d=125m3/h=0.035m3/s； 水力停留时间T=6h2.2.3设计计算（1）调节池有效容积14池子有效容积V=QT=1256=750 m3（2）调节池尺寸取池总高H=2m,其中超高0.5m,有效水深h=1.5m则池面积池长取L=25m 池宽取B=20m则池子总尺寸为LBH=25m20m2m（3）空气管设计空气量，根据空气主管、支管及穿孔管内气体流速的要求范围，管径分别选择150mm、80mm和40mm。其中空气主管1根，支管10根，每根支管连接2根穿孔管。为避免堵塞，穿孔管孔径取4mm，孔眼间距100mm。（4）总水头计算 式中：H总水头损失，m；H0穿孔管安装水深，m； h管距阻力损失，m；一般调节池的管距阻力损失不超过0.5m。根据空气量Qs和H选择型号为LSR125-1WD罗茨鼓风机5台，一台备用。2.3 UASB反应器2.3.1 UASB反应器作用 UASB，即上流式厌氧污泥床，集生物反应与沉淀于一体，是一种结构紧凑，效率高的厌氧反应器。废水在UASB反应器中进行厌氧分解，去除大部分COD并将难生物降解的大分子物质分解为易生物降解的小分子物质7。它的污泥床内生物量多，容积负荷率高，废水在反应器内的水力停留时间较短，因此所需池容大大缩小9。其设备简单，运行方便，勿需设沉淀池和污泥回流装置，不需充填填料，也不需在反应区内设机械搅拌装置，造价相对较低，便于管理，且不存在堵塞问题 15。2.3.2设计参数容积负荷（Nv）=3.0kgCOD/(m3d); 污泥产率=0.1kgMLSS/kgCOD；产气率=0.5m3/kgCOD; 设计水量 Q3000m3/d=125 m3/h=0.035 m3/s表3-2 UASB反应器进出水水质指标水质指标CODcrBOD5SSTN进水水质(mg/l)121563028030去除率（%）1665%70%60%50%出水水质(mg/l)425189112152.3.3设计计算（1）反应器容积计算UASB有效容积：式中：Q - 设计流量，m3/d S0 - 进水COD含量，g/l NV-容积负荷，kgCOD/(m3d) 将UASB设计成圆形池子，布水均匀，处理效果好16。取水力负荷q0.3m3/(m2h)，则： 由于面积较大，可采用2座相同的UASB反应器 则实际横截面积为：实际表面水力负荷为 ，故符合设计要求。（2）配水系统设计 本系统设计为圆形布水器，每个UASB反应器设120个布水点。参数：每个池子流量：m3/h圆环直径计算：每个孔口服务面积为:在12m2之间，符合设计要求。可设3个圆环，最里面的圆环设12个孔口，中间设36个，最外围设72个孔口。a.内圈6个孔口设计：服务面积：折合为服务圆的直径为： 用此直径作一个虚圆，在该圆内等分虚圆面积处设一实圆环，其上布12个孔口，则圆的直径计算如下： 则b.中圈36个孔口设计：服务面积：折合成服务圆直径为: 中间圆环直径计算如下： 则c.外圈72个孔口设计服务面积：折合成服务圈直径为：则外圆环的直径计算如下： 则（3）出水系统设计 采用锯齿形出水槽，槽宽0.2m，槽高0.2m。（4）排泥系统设计产泥量为：12150.650.1300010-3=237kgMLSS/d； 污泥浓度采用20000mgMLSS/L=20kg/m3；则产泥量237kgMLSS/d=11.85m3/d；每日产泥量237kgML