啤酒厂的废水处理工艺

啤酒厂的废水处理工艺 摘要 近年来啤酒工业在我国发展迅速 啤酒行业是生物食品工业中耗水量比较大 的一个行业 啤酒的生产也伴随着大量污水的排出 给环境造成了很大的威胁 啤 酒污水主要含有大量的有机物 属于高浓度有机废水 如果直接排放 降低了原料 的利用率而且会对环境造成很大的压力 本论文主要采用厌氧 好氧处理工艺来处理 啤酒工厂的废水 使其达到排放标准 整个工艺具有投资少 处理效果好 工艺简 单 占地面积省 运行稳定 能耗少的的优点 关键词 啤酒污水 UASB CASS 目 录 1 引言 1 2 调查地址概况 1 2 1 调查的时间和地点 1 2 2 污水处理工程的设计依据 1 2 3 设计范围 1 2 4 设计原则 2 3 污水处理工艺流程 2 3 1 设计原水水质指标 2 3 2 设计出水水质指标 2 3 3 处理工艺流程的选择 2 3 4 处理工艺线路 3 3 5 处理工艺所需设备 3 4 啤酒废水处理构筑物 4 4 1 格栅 4 4 2 集水池 4 4 3 泵房 4 4 4 水力筛 4 4 5 酸化调节池 4 4 6 UASB 反应池 5 4 7 CASS 反应池 6 5 污泥部分各处理构筑物设计 7 5 1 集泥井 7 5 2 污泥浓缩池 7 5 3 污泥脱水间 7 6 构筑物高程 7 6 1 污水构筑物高程 7 6 2 污泥高程 7 7 预计处理效果及讨论 7 7 1 处理效果 7 7 2 讨论 8 参考文献 9 致 谢 11 0 1 引言 啤酒增产需要努力提高生产效率以及更加合理的使用原料 原料费用和劳务费 的增长直接影响企业盈利的增长 这使得企业经营者不得不考虑回收副产品和降低 能耗 啤酒企业还应注意工厂排放的污水会严重污染附近的河流和土地 啤酒厂的污 水来源如下图 从上图可以看出 污水的主要来源有 麦芽生产过程中的洗麦水 浸麦水 发 芽降温喷雾水 麦槽水 洗涤水 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 冷却水和 成品车间洗涤水 以及工厂员工的生活用水等等 2 调查地址概况 2 1 调查的时间和地点 研究时间是 2013 年 4 月 5 日到 5 月 1 日 地点是山西省洪洞县白石乡南段村 金星啤酒集团有限公司是 1995 年 10 月以河南金星啤酒公司为核心组建的集工 贸 科研一体化的国家大型啤酒集团企业 2 2 污水处理工程的设计依据 1 中华人民共和国污水排放标准 GB8978 1996 2 啤酒行业污水处理有关资料 3 啤酒厂方提供的基本资料 2 3 设计范围 1 本工程的设计范围为 生产污水流到处理厂界开始到出水达到指标为止 内部 工艺单元包括水工艺 土建 电气设备等专业内容 2 4 设计原则 1 严格按照国家环保局的有关法规 根据排放标准使排放的污水达到指标甚至 高于指标 2 采用先进 成熟可靠的处理工艺 最大程度提高环境效益还有经济效益 3 污水处理工艺能够在生产中有一定的灵活性还有可调节性 可以随着水质 水量的变化灵活应变 4 实际操作过程中要便于操作 管理还有维修 节省资源成本 3 污水处理工艺流程 3 1 设计原水水质指标 CODcr 1400 mg L BOD5 800 mg L SS 350 mg L pH 5 11 3 2 设计出水水质指标 CODcr 100 mg L BOD5 30 mg L SS 70 mg L pH 6 9 3 3 处理工艺流程的选择 厌氧 好氧处理工艺是一种有效去除有机污染物并使其炭化的技术 它将有机化 合物转化为二氧化碳和甲烷 这种工艺技术不仅运转费用低 而且还可以将废水转 化成沼气 这种工艺的特点是所需反应器体积小 约为好氧处理工艺的 10 15 产泥量也少 约为好氧工艺的 10 15 对营养物的需求量比较低 可以小规模也可以大规模 厌氧法的特点是不能除去碳和磷 出水一般不达标 常用的反应器有 UASB AF FASB 等 UASB 反应器与其他反应器相比有以下优点 水解 好氧技 术节能效果显著 且 BOD COD 值增大 污水的可生化性能增加 可缩短总水力停 留时间 提高处理效率 剩余污泥量少 对于 UASB 好氧技术主要技术上先进可 2 行 投资小 运行成本低 效果好 可回收能源 产出颗粒污泥产品 由一定收益 操作要求严 可以看出厌氧 好氧联合处理在啤酒污水处理方面有较大优点 故啤酒污水厌 氧 好氧处理技术是最好的选择 3 4 处理工艺线路 格栅集水池水力筛 酸碱灌沼气柜 调节池UASB反应器CASS反应池 污泥浓缩池脱水间 废水 污水 泥外运 污泥 达标排放 集泥井 图 1 啤酒污水处理工艺 Figure1 Brewery Wastewater Treatment Process 啤酒污水先经过格栅除去大的杂志然后进入集水池 用污水泵将污水提升到水 力筛 进入调节池对水质 水量进行调节 调节池 pH 在 6 5 7 5 之间 调节池中出 来的水用泵连续送入 UASB 反应器进行厌氧消化 降低有机物浓度 厌氧处理过程 中产生的沼气被收集到沼气柜 UASB 反应器内的污水流入 CASS 池中进行好氧处 理 而后达标出水 来自 UASB 反应器 CASS 反应池的剩余污泥先收集到集泥井 在由污泥提升泵提升到污泥浓缩池内被浓缩 浓缩后进入污泥脱水机房 进一步降 低污泥的含水率 实现污泥的减量化 污泥脱水后形成泥饼 装车外运处置 3 5 处理工艺所需设备 主要设备见表 1 3 表 1 主要设备一览表 Table1 Major Equipment List 序号设备名称 型号规格单位数量 1机械格栅HF 300 栅隙 15 mm台2 100QW120 10 5 5 2污水提升泵 Q 30 L s H 10 0 m N 5 5 KW 台3 3固定过滤机HS120台3 QJB7 5 6 640 3 303 c s 4潜水搅拌机 N 7 5 KW 台1 150QW1100 15 11 5配水泵 Q 30 L s H 15 m N 11 0 KW 台3 6加药装置AHJ I套1 7气水分离器 500 1800 H mm台1 8水封器 500 1200 H mm台2 9沼气贮罐 7000 mm H6000 mm个1 DG 超小型离心鼓风机 10鼓风机 N 75 0 KW 台2 4 啤酒废水处理构筑物 4 1 格栅 说明 1 粗格栅 包括平行的栅条 一般金属制造 主要用来除去水中较大的杂质 2 细格栅 平行栅条 由不锈钢制造 主要用来处理细微的悬浮物 0 5 mm 4 2 集水池 集水池是一种小型的贮水设备 用来调节水量 贮存盈余 补充短缺 保证正 常的运营 4 3 泵房 4 3 1 说明 采用下圆上方 集水池和泵房合建 集水池在泵房下面 4 3 2 计算 1 选泵前总扬程估算 4 经过格栅水头损失为 0 2 m 集水池最低水位与所需提升经常高水位之间的高差 为 78 5 73 412 4 5 m 2 出水管水头损失 总出水管 Q 60 L s 选用管径 DN250 查表的 v 1 23 m s 1000i 9 91 一根出水 管 Q 30 L s 选用管径 DN200 v 0 97 m s 1000i 8 6 设管总长为 40 m 局部损 失占沿程的 30 则总损失为 9 91 401 0 30 5 1000 m 3 水泵扬程 泵站内管线水头损失假设为 1 5 m 考虑自由水头为 1 0 m 则水泵总扬程为 H 4 5 0 5 1 5 1 0 7 5 m 取 8 m 4 4 水力筛 设计说明 过滤污水中的悬浮物 4 5 酸化调节池 4 5 1 设计说明 主要用来调节水质 水量 水温的变化 降低对生物设备的冲击 防止污染物 沉淀 4 5 2 计算 1 调节池有效容积 V QT 208 33 5 1041 65 m3 2 调节池水面面积 调节池有效水深取 5 5 米 超高 0 5 米 则 2 1041 65 189 4 5 5 V Am H 3 调节池的长度 取调节池宽度为 15 m 长为 13 m 池的实际尺寸为 长 宽 高 15 m 13 m 6 m 1170 m3 4 调节池的搅拌器 使污水混合均匀 调节池下设潜水搅拌机 选型 QJB7 5 6 640 3 303 c s1 台 4 6 UASB 反应池 4 6 1 设计说明 5 由进水分配系统 反应区 三相分离区 出水系统 排泥系统沼气收集系统组 成 有以下优点 1 沉降性能好 不需要设计沉淀池 2 结构简单 造价优惠 3 过程中产生气体 对污泥产生搅拌 不需要搅拌池 4 污泥浓度高 不会停留很长时间 4 6 2 计算 1 配水系统设计 本系统设计为圆形布水器 进水方式采用连续进水的运行方式 2 出水系统均匀的排除出水时反应器均匀稳定运行的关键 通常每个单元三 相分离器设一个出水槽 本设计采用锯齿形出水槽 槽宽 0 2 m 槽高 0 2 m 3 浮渣清除系统 沉淀区页面的浮渣层可用刮渣机清除 在气室内形成的浮渣可定期进行沼气反 冲的方法 需要设置循环水泵 4 排泥系统设计 在 UASB 三相分离器底部设置一个排泥口 每天排泥一次 5 产气量计算 每日产气量 2325 0 75 0 5 3000 10 3 2615 6m3 d 4 7 CASS 反应池 4 7 1 设计说明 CASS 工艺是 SBR 工艺的发展 前身是 ICEAS 由预反应区和主反应区组成 预反应区控制在缺氧状态 因此提高了对难降解有机物的去除效果 与传统的活性 污泥法相比 有以下优点 1 建设费用低 省去了初沉池 二沉池及污泥回流设备 2 运行费用低 节能效果显著 3 有机物去除率高 出水水质好 具有良好的脱氮除磷功能 4 管理简单 运行可靠 不易发生污泥膨胀 5 污泥产量低 性质稳定 便于进一步处理与处置 4 7 2 产泥量以及排泥系统 1 CASS 池产泥量 CASS 池的剩余污泥主要来自微生物代谢的增值污泥 还有很少部分由进水悬浮物沉淀形成 6 2 排泥系统 每池池底坡向排泥坡度 i 0 01 池出水端池底设 1 0 1 0 0 5 m3排泥坑一个 每池排泥坑中接出泥管 DN200 一根 4 7 3 布气系统 单个反应池平面面积为 40 10 设 423 个气器 选择 QMZM 300 盘式膜片式曝气器 其技术参数见表 2 表 2 QMZM 300 盘式膜片式曝气器技术参数 Table2 QMZM 300 disc diaphragm aerator technical parameters 型号工作通气量服务面积氧利用率淹没深度供气量 QMZM 3002 8 m3 h 个 0 5 1 0 m2 h 个 35 59 4 8 m4 25 m3 h 4 7 4 鼓风机房布置 选用两台 DG 超小型离心鼓风机 供气量大时 两台一起工作 供气量小时 一用一备 5 污泥部分各处理构筑物设计 5 1 集泥井 污水处理系统各构筑物所产生的污泥每日排泥一次 集中到集泥井 然后在由 污泥泵打到污泥浓缩池 污泥浓缩池为间歇运行 运行周期为 24 h 其中各构筑物排泥 污泥泵抽送污 泥时间为 1 0 1 5 h 污泥浓缩时间为 20 0 h 浓缩池排水时间为 2 0 h 闲置时间为 0 5h 1 0 h 5 2 污泥浓缩池 用来设计污泥量 啤酒污水处理过程产生的污泥来自以下几部分 1 UASB 反应器 Q1 24 5 m3 d 含水率 98 2 CASS 反应器 Q2 44 68 m3 d 含水率 99 总污泥量为 Q Q1 Q2 69 18 m3 d 设计中取 70 m3 d 5 3 污泥脱水间 设计泥量 浓缩后污泥含水率为 96 浓缩后污泥体积 35 m3 d 1 10098 V70 10096 6 构筑物高程 6 1 污水构筑物高程 7 UASB 处的地坪标高为 76 4 m 按结构稳定原则确定池底埋深为 1 5 m 然后 根据各处理构筑物之间的水头损失推求其它构筑物的设计水面标高 调节池设计成 地下式 确定水面标高为 76 4 m 从调节池到 UASB 经过提升泵提升 6 2 污泥高程 当污泥以重力流排出池体时 污泥处理构筑物的水头损失以各构筑物的出流水 头计算 浓缩池一般取 1 5 m CASS 与 UASB 取 1 2 m 7 预计处理效果及讨论 7 1 处理效果 设计排放废水量为 3000m3 d COD2500mg L pH 值约为 6 废水经处理后 要求达到 污水综合排放标准 GB 8978 1996 的一级标准 其主要水质指标见表 3 表 3 废水水质及排放标准 Table3 Wastewater quality and emission standards 项目CODCr mg L BOD5 mg L SS mg L pH 原水1500 3000800 1600250 12005 11 排放标准 100 30 706 9 注 该废水中的酵母 酒糟经过回收和综合利用 故 COD BOD 含量降低 7 2 讨论 本设计采用厌氧 好氧处理工艺 技术成熟 管理方便 能使水质稳定达标排放 具有显著效益 实现了经济效益和环境效益的统一 洪洞县金星啤酒有限公司早期 污水处理设备比较落后 监控方式大多采用人工方式 人工任务大 通过对方案的 设计 对工程作出系统的规划 为企业节省投资 对企业和社会都有巨大的经济效 益和环境效益 通过以上工艺主要有以下特点 1 水处理后有保证 生化 理化指标均达到排放标准 2 系统稳定可靠 3 投资较少 工艺流程简便 8 参考文献 1 孙慧修 排水工程上册 第 4 版 M 北京 中国建筑工业出版社 1998 年 2 张自杰 排水工程下册 第 4 版 M 北京 中国建筑工业出版社 2000 年 3 给水排水设计手册第 1 册 常用资料 M 北京 中国建筑工业出版社 1986 年 4 给水排水设计手册第 5 册 城市排水 M 北京 中国建筑工业出版社 1986 年 5 给水排水设计手册第 6 册 工业排水 M 北京 中国建筑工业出社 1986 年 6 给水排水设计手册第 9 册 专用机械 M 北京 中国建筑工业出社 1986 年 7 给水排水设计手册第 10 册 技术经济分析 M 北京 中国建筑工业出社 1986 年 8 给水排水设计手册第 11 册 常用设备 M 北京 中国建筑工业出社 1986 年 9 曾科 污水处理厂设计与运行 M 北京 化学工业出版社 2002 年 10 孙立平 污水处理新工艺与设计计算实例 M 北京 科学出版社 2001 年 9 Brewery Wastewater Treatmen