bysj01-028@啤酒废水处理工程（UASB-CASS工艺）毕业设计
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bysj01-028@啤酒废水处理工程（UASB-CASS工艺）毕业设计,毕业设计全套
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华北水利水电学院毕业设计 第 1 页 共 8 页 开 题 报 告 学生姓名：邹 仲 勋 学 号： 200306215 专 业：给水排水工程 题目名称： 某啤酒厂啤酒废水处理工程初步设计 题目来源： 自 选 一、选题的背景及意义 中国是一个发展中国家，正处于一个经济高速发展的阶段。然而经济的腾飞必须以强大的工业为基础，而工业的高速发展往往是以牺牲环境为代价的， 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有 800 多家，成为世界啤酒生产大国，又成为较高浓度有机物污染大户，目前全国啤酒废水年排放量在 3 亿 m3 以上。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。啤酒废水的水质和水量在不同季节有一定差别，处于高峰流量时的啤酒废水，有机物含量也处于高峰。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。如何进行啤酒废水的防治与治理成为了关键 ,环保也随之成为了一个热门的话题 ,它不仅关系到城市的市容市貌 ,工业企业的自身生存发展 ,也关系到民族国家的兴衰成败 ,更关系到我们人类的生存与发展 ,因为我们只有一个家 地球 本次设 计就是通过原始资料，查阅文献，根据自己四年所学的专业基本知识，对某啤酒厂啤酒废水处理工程初步设计。 二、选 题的依据及国内外现状 啤酒废水按有机物含量可分为 3 类：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。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。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。该废水具有较高的生物可降解性，且含有一定量的氮和磷。 国内外常根据 BOD5/CODcr 比值来判断废水的可生化性，即：当 BOD5/CODcr0.3 时易生化处理，当 BOD5/CODcr0.25 时可生化处理，当 BOD5/CODcr0.3 所以，处理啤酒废水的方法多是采用好氧生物处理，也可先采用厌氧处理，降低污染负荷，再用好氧生物处理。目前，啤酒厂工业废水的污水处理nts华北水利水电学院毕业设计 第 2 页 共 8 页 工艺，都是以生物化学方法为中心的处理系统。多数处理系统以好氧生化处理为主。由于受场地、气温、初次投资限制，除少数采用塔式生物滤池，生物转盘靠自然充氧外，多数采用机械曝气充氧，其电耗高及运行费用高制约了污水处理工程的发展和限 制了已有工程的正常使用或运行。 三、课程的主要内容 1、 确定啤酒废水处理程度，选择污水处理流程。 2、 选择啤酒废水和污泥处理构筑物。 3、 进行啤酒废水和污泥处理构筑物工艺设计计算，确定主要尺寸。 4、 进行啤酒废水处理厂（站）总体布置。 5、 整理计算书，编制说明书。 四、建设范围及原则 1、建设范围： 建设范围为该啤酒废水处理站所有废水、污泥处理工程及公用与辅助工程。 2、建设原则： 废水处理工艺技术方案，在达到处理要求的前提下应优先选择基建投资费用少、运行管理简便的先进工艺，所有废水、污泥处理技术和其它技术不仅要求先进，更要求成熟 可靠，与废水处理站配套的工程应同时建设，以使废水处理厂尽快完全发挥效益，废水处理厂出水应尽可有回用，以缓解城市严重缺水问题。污泥及浮渣处理应尽量完善，消除二次污染，尽量减少工程占地。 五、处理规模和程度 1.处理规模： 平均日水量为 10200m3/d 2.处理程度： 水质指标 BOD5（ mg/L） COD（ mg/L） SS（ mg/L） pH 原 水 1300 2200 310 6-10 排放标准 20 100 70 6-9 设计要求 20 90 60 6-9 五、处理工艺方案比较 nts华北水利水电学院毕业设计 第 3 页 共 8 页 1、工艺方案分析： 啤酒废水处理的特点为：主要含糖类，醇类等有机物，有机物浓度较高， BOD5/COD1300/2200 0.510.3。所以，具有较高的生物可降解性，且含有一定量的氮和磷。 针对上述特点，以及出水要求，非常有利于生化处理，同时生化处理与普通物化法、化学法相比较：一是处理工艺比较成熟；二是处理效率高， COD、 BOD5 去除率高，一般可达 80% 90% 以上；三是处理成本低 (运行费用省 )。因此可采用好氧生物处理，也可先采用厌氧处理，降低污染负荷，再用好氧生物处理。 根据国内外已运行的啤酒废水处理站的调查，要达到确 定的处理目标及基建投资费用少、运行管理简便的原则，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。一般采用 UASB-CASS 处理工艺和 IC-CIRCOX 处理工艺。 （ 1） UASB-CASS 处理工艺 UASB (Up-Flow-Anaerobic-Sludge-Blanket)是上流式厌氧污泥床的英文简称，是Lettinga等人于 1972-1978年间开发研制的一项有机废水厌氧生物处理技术 . 与其他大多数厌氧生物处理装置不同之处是 : 废水由下向上流过反 应器 ; 污泥无需特殊的搅拌设备 ; 反应器顶部有特殊的三相分离器 . 其突出的优点是处理能力大 ,处理效率高 ,运行性能稳定 ,构造比较简单 . 除此之外 ,UASB 反应器的工艺构造和实际运行具有以下几个突出的特点 : 反应器中高浓度的以颗粒状形式存在的高活性颗粒污泥 ,这种污泥是在一定的运行条件下 ,通过严格控制反应器的水力学特征以及有机物符合的条件下 ,经过一段时间的培养而形成的 .颗粒污泥特性的好坏将直接影响到 UASB 反应器的运 行性能 . 反应器内具有集泥 ,水 ,和气分离于一体的三相分离器 ,这种三相分离器可以自动地将泥 ,水 ,气加以分离并起到澄清出水 ,保证集气室正常水面的功能 . 反应器中无需安装任何搅拌装置 ,反应器的搅拌式通过产气的上升迁移作用而实现的 ,因而具有操作管理比较简单的特性 . CASS（ Cyclic Activated Sludge System）是循环式活性污泥法的英文简称， 为一间歇式生物反器，在此反应器中进行交替的曝气 -非曝气过程的不断重复，将生物反应过程和 泥水分离过程结合在一个池子中完成。 CASS 反应池一般用隔墙分隔成三个区：生物选nts华北水利水电学院毕业设计 第 4 页 共 8 页 择区、预反应区、主反应区。生物选择区内不进行曝气，类似于 SBR 法中的限制性曝气阶段。在该区内，回流污泥中的微生物大量吸附废水中的有机物，能较迅速有效地降低废水中有机物浓度；预反应区采取半限制性曝气，溶解氧保持在 0.5mg L 左右，使该区存在着反硝化进程的可能；主反应区进行强制鼓风曝气，使有机物及氨氮得到生化与硝化。 CASS 反应池的运行一般包括三个阶段：进水、曝气、回流阶段；沉淀阶段；滗水、排泥阶段。在进水阶段，一边进水一边曝气， 同时进行污泥回流，本阶段运行时间一般为 2h;在沉淀和排水阶段，停止曝气，同时停止进水和污泥回流，保证了沉淀过程在静止的环境中进行，并使排水的稳定性得到保障，沉淀排水阶段一般为 2h。对于二池 CASS 系统这样的运行程序保证了整体进水的连续性和风机的连续运行。 CASS 工艺是发生物反应动力学原理及合理的水力条件为基础而开发的一种新的废水处理工艺， CASS 工艺具有如下几个方面的特征和优点： 在反应器入口处设一个生物选择器，并进行污泥回流，保证了活性污泥不断地在选择器中经历了一个高絮体 负荷（ S0/X0）阶段，从而有利于系统中絮凝性细菌的生长并提高污泥活性，使其快速地去除废水中溶解基质，进一步有效地抑制丝状菌的生长和繁殖。这使得 CASS 系统的运行不取决于水处理厂的进水情况，可以在任意进水速率并且反应器在完全混合条件下运行而不发生污泥膨胀。 良好的污泥沉淀性能。 CASS 反应池中的混合液污泥浓度在最大水位时与传统的定容性污泥系统基本相同，由于曝气结束后的沉降阶段中整个池子面积均可用于泥水分离，其固体能量和泥水分离效果要优于传统活性污泥法。另外， CASS 沉淀阶段不 进水，保证了污泥沉降无水力干扰，取得良好的分离效果。曝气阶段结束后混合液中残余的能量用于沉淀初期的絮凝作用，又可进一步强化絮凝沉降的效果。 可变容积的运行提高了对水质、水量波动的适应性和操作运行的灵活性。 良好的脱氮除磷性能。如前所述， CASS 工艺在不设缺氧混合阶段的条件下，能在曝气阶段创造条件有效地进行硝化和反硝化。另外，非曝气阶段沉淀污泥床也有一定的反硝化作用，通过污泥回流带回生物选择器的部分硝酸盐氮也将得到反硝化，从而使系统有良好的脱氮效 果。 CASS 系统使活性污泥不断地经过好氧和厌氧的循环，有利于聚磷菌在系统中的生长和累积，而选择器中活性污泥（微生物）能通过快速酶去除机理吸附和吸收大量易降解的溶解有机物，从而保证了磷的去除。 根据生物反应动力学原理，采用多池串联运行，使废水在反应器的流动呈现出整体nts华北水利水电学院毕业设计 第 5 页 共 8 页 推流而在不同区域内为完全混合的复杂流态，不仅保证了稳定的处理效果，而且提高了容积利用率。 工艺流程简单，土建和投资低（无初沉池、二沉池及规模较大的回流污泥泵站，用于生物选择器的回流系 统的回流比仅为 20），自动化程度高，同时采用组合式模块结构，布置紧凑，占地少，分期建设和扩建方便。 （ 2） IC-CIRCOX 处理工艺 IC(厌氧内循环 )反应器根据 UASB 的原理， 80 年代中由荷兰帕克 (PAQUES)公司开发成功。它由混合区、污泥膨胀床、精处理区和循环系统四个部分组成。它与其它厌氧处理工艺相比有以下特点： 因反应器为立式结构，高度为 16 25m,故占地面积小，同时沼气收集也方便。 有机负荷高，水力停留时间短， 剩余污泥少，约为进水 COD 的 1%，且容易脱水。 靠沼气的提升产生循环，不需要外部动力进行搅拌混合和使污泥回流，节省动力消耗。 因生物降解后的出水为碱性，当进水酸度较高时，可通过出水的回流使进水中和，减少药剂使用量。 耐冲击负荷性能强，处理效率高， COD 去除率为 75% 80%,BOD 去除率为 80% 85%。 生物气纯度高 (CH4 为 70% 80%， CO2 为 20% 30%，其它有机物为 1% 5%)，可作燃料加以利用。 CIRCOX(封闭式空气提升好氧 )反应器为双层立式筒体 (外层为下降筒体，内层为上升筒体 )，水由底部进入反应器，与压缩空气一起从内层筒体 (也称上升管 )向上流，使进水与微生物充分接触，微生物粘附在载体 (细砂类物质 )表面，形成生物膜，使活性污泥有良好的沉降性能，不易被出水带离反应器而在系统内循环，筒体的上部做成“帽状” (直径放大约 1/3 左右 )，气、水和污泥的混合液进入反应器上部“帽状”的三相分离区分离；气体从上面离开反应器，澄清水从出水口流出，污泥经过沉降区 返回到反应器底部。与其它好氧处理工艺相比，有以下特点： 高度与直径比大，故占地面积小。 有机负荷与微生物浓度高，有机负荷为 4 10kgCOD/(m3 d),微生物浓度 15 30 kgVSS / m3。 nts华北水利水电学院毕业设计 第 6 页 共 8 页 水力停留时间短，一般为 0.5 4h。 剩余污泥少，小于进水 COD 的 5%；污泥回流在同一反应器内完成，不需要外加动力。 因该反应器为封闭系统， 可以容易地控制污水中易挥发物质，可根据需要设置生物过滤器或活性炭过滤器处理废气。 因反应器内液体的流速很高，约为 50，载体通过相互碰撞摩擦而自动脱膜，不需要另设脱膜装置；同时污水中的悬浮物很容易从反应器内冲出，允许进水悬浮物的浓度较高，不需设预沉池。 因活性污泥在反应器内循环，泥龄很高，污泥中可产生一些生长速度很慢的硝化细菌等，故 CIRCOX 反应器适合于处理含氮化合物及其它难降解的化合物。 IC 反应器应用于高浓度有机废水处理， CIRCOX 适用于低浓度的啤酒生产废水和城市污水处理，两者串连起来是优化的组合，体现了占地面积小，无臭气排放，污泥量少和处理效率高的优点。 2、 工艺流程图： （ 1） UASB-CASS 处理工艺 （ 2） IC-CIRCOX 处理工艺 风机 污泥泵 UASB 池 消毒 废水 格栅 筛网 调节池 提升泵 CASS 池 排放 污泥浓缩池 污泥脱水间 泥饼外运 滤液回流 上清液 污泥泵 IC 池 消毒 废水 格栅 筛网 调节池 提升泵 CIRCOX 池 排放 污泥浓缩池 污泥脱水间 泥饼外运 滤液回流 上清液 沉淀池 风机 nts华北水利水电学院毕业设计 第 7 页 共 8 页 3、工艺方案比较： （ 1）经济上： 从构造上看， IC-CIRCOX 反应器内部结构比 UASB-CASS 反应器复杂，设计施工要求高。反应器高径比大， 从而 增加了进水泵的动力消耗，提高了运行费用 。 CASS 工艺的曝气是间断的，利于氧的转移，曝气时间还可根据水质、水量变化灵活调整，均为降低运行成本创造了条件。 总的来说，厌氧与好氧为主体的处理工艺，产生的污泥量较少， IC-CIRCOX 处理工艺好氧生物处理后应设沉淀设施；而 UASB-CASS 处理工艺在好氧生物处理后不用设沉淀池，污泥量很少，大多数内部消化，故污泥直接进入污泥浓缩池，进行污泥的处理与处 置。IC-CIRCOX 处理工艺采用的是生物膜法，是好氧生物流化床原理发展而来，微生物粘附在细砂类载体物表面，形成生物膜，生物膜要进行新、老更替，老的膜剥落后需要经沉淀后去除 (当然同时也去除悬浮物等 )，故氧化 (好氧 )生物处理后要设沉淀设施。而 UASB-CASS处理工艺属活性污泥法范畴， CASS 反应池污泥用回流泵回流 (循环式活性污泥法 )，产泥少、污泥直接进污泥浓缩池，不设沉淀池。可见而 UASB-CASS 处理工艺省去了沉淀设施，减少了沉淀池的造价和占地面积。因此，污水处理设施布置紧凑、占地省、投资低。 （ 2）技 术上： IC 反应器在很大程度上解决了 UASB 的不足， COD 容积负荷大幅度提高，使 IC 反应器具备很高的处理容量，同时也带来了不少新的问题： IC 反应器加快了水流上升速度，使出水中细微颗粒物比 UASB 反应器多，加重了后续处理的负担。另外内循环中泥水混合液的上升还易产生堵塞现象，使内循环瘫痪，处理效果变差。 颗粒污泥在 IC 反应器中占有重要地位。它与处理同类废水的 UASB 反应器中的颗粒污泥相比，具有颗粒较大、结构较松散、强度较小等特点。 发酵细菌通过胞外酶作用将不溶性有机物水解成可溶性有机物，再将可溶性的大分子有机物转化成脂肪酸和醇类等，该类细菌水解过程相当缓慢。 IC 反应器较短的水力停留时间势必 影响 不溶性有机物的去除效果。 在厌氧反应中，有机负荷、产气量和处理程度三者之间存在着密切的联系和平衡关系。一般较高的有机负荷可获得较大的产气量，但处理程度会降低 13。因此， IC 反应器的总体去除效率相比 UASB 反应器来讲要 低些。 nts华北水利水电学院毕业设计 第 8 页 共 8 页 缺乏在 IC 反应器水力条件下培养活性和沉降性能良好的颗粒污泥关键技术。目前国内引进的 IC 反应器均采用荷兰进口的颗粒污泥接种，增加了工程造价。 CASS 反应器 与 CIRCOX 反应器 相比，有一下优点： 生化反应推动力大： CASS 工艺从污染物的降解过程来看，当污水以相对较低的水量连
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