啤酒厂污水处理论文

编号 CVIT060808 10081235 毕毕业业论论文文 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 学生姓名学生姓名 高歌高歌 学号学号 1008123510081235 班班 级级 100812100812 专专 业业 食品生物技术 啤酒工艺方向 食品生物技术 啤酒工艺方向 分分 院院 食品生物技术分院食品生物技术分院 指导教师指导教师 刘志勤刘志勤 2012 年 09 月 01 日 精品文档 2欢迎下载 摘要摘要 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80 90 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 关键词 啤酒废水 UASB 生物接触氧化 精品文档 3欢迎下载 目录 摘要 2 关键词 2 前言 4 1 污水处理方案的确定 5 1 1 设计思路 5 1 2 方案比较 5 1 3 方案确定 6 1 3 1 污水处理流程 7 1 3 2 污泥处理流程 7 1 3 3 各级处理单元污染物去除率分析 7 2 污水处理构筑物设计 8 2 1 格栅 8 2 1 1 格栅的作用 8 2 1 2 设计参数 8 2 1 3 设计计算 8 2 1 3 1 中格栅设计计算 8 2 1 3 2 细格栅设计计算 11 2 2 调节池 14 2 2 1 调节池作用 14 2 2 2 设计参数 14 2 2 3 设计计算 14 2 3 UASB 反应器 15 2 3 1 UASB 反应器作用 15 2 3 2 设计参数 15 2 3 3 设计计算 16 参考文献 19 致谢 20 精品文档 4欢迎下载 前言前言 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 10 20 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 1000 2500mg L BOD5含量为 600 1500 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 CODcr 0 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 精品文档 5欢迎下载 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 1 污水处理方案的确定污水处理方案的确定 1 11 1 设计思路设计思路 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 21 2 方案比较方案比较 精品文档 6欢迎下载 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500 600 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 精品文档 7欢迎下载 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 31 3 方案确定方案确定 1 3 11 3 1 污水处理流程污水处理流程 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 21 3 2 污泥处理流程污泥处理流程 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 31 3 3 各级处理单元污染物去除率分析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 进水 1350700400303 出水 12156302803031 格栅 调节池 去除率 10 10 10 进水 1215630280303 出水 4251891121532 UASB 反应器 去除率 65 70 60 50 进水 425189112153 3 接触氧化池 出水 8523344 50 45 精品文档 8欢迎下载 去除率 80 88 70 70 85 进水 8523344 50 45 出水 6818274 280 414 沉淀池 去除率 20 20 20 5 10 2 2 污水处理构筑物设计污水处理构筑物设计 2 12 1 格栅格栅 2 1 12 1 1 格栅的作用格栅的作用 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 22 1 2 设计参数设计参数 设计流量 Q 3000m3 d 125m3 h 0 035m3 s 最大设计流量 Qmax 0 35 1 5 0 0525m3 s 进水渠内有效水深一般为 0 2 0 5 m 现取值 h 0 3m 栅前流速 0 4 0 8m s 现取值为 v1 0 8m s 过栅流速 0 6 1 0m s 9 现取值为 v 0 6m s 进水渠道宽 m max 1 0 0525 0 29 0 3 0 6 Q B hv 2 1 32 1 3 设计计算设计计算 2 1 3 12 1 3 1 中格栅设计计算中格栅设计计算 10 中格栅栅条间距为 10 40mm 12 现取值为 b 20mm 0 020m 栅条间隙数 n n 取值为 15 max sin0 0525sin75 14 4 0 020 0 3 0 6 Q n bhv 精品文档 9欢迎下载 式中 最大设计流量 m3 s max Q 格栅倾角 取 75 格栅净间距 m 现取值为 0 020m b 栅前水深 m h 过栅流速 m s v 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ms02 0 1 0 02 15 1 0 020 150 58Bs nbnm 式中 栅条宽度 m s 栅条间隙数 个 n 格栅净间距 m b 进水渠道渐宽部分的长度 1 l 设渐宽部分展开角度 1 20 则 1 1 1 0 580 29 0 4 2tan2tan20 BB lm 精品文档 10欢迎下载 式中 栅槽宽度 m B 进水渠宽 m 1 B 渐宽部分展开角度 1 校核栅前流速 符合要求 max 1 0 0525 0 6 0 29 0 3 Q m s Bh 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度 2 l 1 2 0 4 0 2 22 l lm 式中 进水渠道渐宽部分的长度 m 1 l 通过格栅的水头损失 1 h 设栅条断面为锐边矩形断面 见下表 3 1 查得42 2 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 3 4 b s 1 67 正方形 2 1 b sb 收缩系数 一般为 0 64 4 422 3 3 1 0 020 6 sin2 42 sin7530 13 20 022 9 8 sV hkm bg 式中 形状系数 栅条宽度 m s 格栅间距 m b 精品文档 11欢迎下载 过栅流速 m s v 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k 3 格栅倾斜角 60 栅后槽总高度 H 12 0 30 130 30 73Hhhhm 式中 栅前水深 m h 通过格栅的损失 m 1 h 超高 一般采用 0 3m 2 h 栅槽总长度 L 1 12 0 30 3 0 5 1 00 40 20 5 1 02 26 tantan75 H Lllm 式中 进水渠道渐宽部分的长度 m 1 l 栅槽与出水渠道连接处的窄部分的长度 m 2 l 栅前渠道深 m 1 H 12 0 30 30 6Hhh 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 33 max1 8640086400 0 0525 0 1 0 3024 0 2 10001000 1 5 z QW Wmdmd K 式中 栅渣量污水 格栅间隙为 16 25mm 时 1 W 33 10m 0 10 0 05 格栅间隙为 30 50mm 时 0 03 0 01 1 W 1 W 污水流量总变化系数 1 2 1 5 现取 1 5 z k 渣量大于时 为了改善劳动与卫生条件用械清渣格栅 10 dm 2 0 3 校核 max 1 0 0525 0 402 1 5 0 29 0 3 z Q vm s k Bh 精品文档 12欢迎下载 式中 栅前水速 一般取 0 4m s 0 9m s 1 vm s 最小设计流量 min Q 3 ms 进水断面面积 A 2 m 设计流量 Q 3 ms 在之间 符合设计要求 1 v0 4 0 9m sm s 2 1 3 22 1 3 2 细格栅设计计算细格栅设计计算 细格栅栅条间距为 3 10mm 现取 b 8mm 0 008m 栅条间隙数 n n 取值为 36 max sin0 0525sin75 35 8 0 008 0 3 0 6 Q n bhv 式中 最大设计流量 m3 s max Q 格栅倾角 75 格栅净间距 m b 栅前水深 m h 过栅流速 m s v 栅槽宽度 B 设栅条断面为锐边矩形断面 ms008 0 1 0 008 36 1 0 008 360 568Bs nbnm 式中 栅条宽度 m s 栅条间隙数 个 n 格栅净间距 m b 进水渠道渐宽部分的长度 1 l 设渐宽部分展开角度 1 20 则 1 1 1 0 5680 29 0 382 2tan2tan20 BB lm 精品文档 13欢迎下载 式中 栅槽宽度 m B 进水渠宽 m 1 B 渐宽部分展开角度 1 校核栅前流速 符合要求 max 1 0 0525 0 6 0 29 0 3 Q m s Bh 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度 2 l 1 2 0 382 0 191 22 l lm 式中 进水渠道渐宽部分的长度 m 1 l 通过格栅的水头损失 1 h 设栅条断面为锐边矩形断面 见上表查 1 得42 2 4 422 3 3 1 0 0080 6 sin2 42 sin7530 13 20 0082 9 8 sV hkm bg 式中 形状系数 栅条宽度 m s 格栅间距 m b 过栅流速 m s v 系数 格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数 一般采用数值k 为 3 格栅倾斜角 75 栅后槽总高度 H 12 0 30 130 30 73Hhhhm 式中 栅前水深 mh 通过格栅的损失 m 1 h 超高 一般采用 0 3m 2 h 栅槽总长度 L 精品文档 14欢迎下载 1 12 0 30 3 0 5 1 00 3820 191 0 5 1 02 234 tantan75 H Lllm 式中 进水渠道渐宽部分的长度 m 1 l 栅槽与出水渠道连接处的窄部分的长度 m 2 l 栅前渠道深 m 1 H6 03 03 0 21 hhH 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 33 max1 8640086400 0 0525 0 15 0 4536 0 2 10001000 1 5 z QW Wmdmd K 其中 栅渣量污水 格栅间隙为 16 25mm 时 0 1 W 33 10m 1 W 10 0 05 格栅间隙为 3 10mm 时 0 10 0 15 1 W 污水流量总变化系数 1 2 1 5 z k 由于渣量大于 宜采用机械清渣 11 dm 2 0 3 校核 max 1 0 0525 0 402 1 5 0 29 0 3 z Q vm s k Bh 式中 栅前水速 一般取 0 4m s 0 9m s 1 vm s 最小设计流量 min Q 3 ms 进水断面面积 A 2 m 设计流量 Q 3 ms 在之间 符合设计要求 1 v0 4 0 9m sm s 2 22 2 调节池调节池 2 2 12 2 1 调节池作用调节池作用 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 精品文档 15欢迎下载 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 22 2 2 设计参数设计参数 设计水量 Q 3000m3 d 125m3 h 0 035m3 s 水力停留时间 T 6h 2 2 32 2 3 设计计算设计计算 1 调节池有效容积 14 池子有效容积 V QT 125 6 750 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 2 750 1 5500AVhm 池长取 L 25m 池宽取 B 20m 则池子总尺寸为 L B H 25m 20m 2m 3 空气管设计 空气量 根据空气主管 支管及穿孔管内气体 3 125 4500 s QQDmh 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 mhHH7 15 02 1 0 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 32 3 UASBUASB 反应器反应器 2 3 12 3 1 UASBUASB 反应器作用反应器作用 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 精品文档 16欢迎下载 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 22 3 2 设计参数设计参数 容积负荷 Nv 3 0kgCOD m3 d 污泥产率 0 1kgMLSS kgCOD 产气率 0 5m3 kgCOD 设计水量 Q 3000m3 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 16 65 70 60 50 出水水质 mg l 42518911215 2 3 32 3 3 设计计算设计计算 1 反应器容积计算 UASB 有效容积 3 3 0 3000 1215 10 1215 3 V QS Vm N 有效 式中 Q 设计流量 m3 d S0 进水 COD 含量 g l NV 容积负荷 kgCOD m3 d 将 UASB 设计成圆形池子 布水均匀 处理效果好 16 取水力负荷 q 0 3 m3 m2 h 则 2 125 416 7 0 3 Q Am q 1215 2 92 416 7 V hm A 由于面积较大 可采用 2 座相同的 UASB 反应器 精品文档 17欢迎下载 2 1 1 416 7 208 35 22 44 208 35 16 3 3 14 A Am A Dm 则实际横截面积为 122 11 3 14 16 3 16 3208 57 44 ADm 实际表面水力负荷为 故符合设计要求 1 125 0 301 0 2 208 57 Q q A 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 2 125 75 5 2 mh 圆环直径计算 每个孔口服务面积为 2 2 1 4 1 74 120 D am 在 1 2m2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 2 1 12 1 7420 88Sm 折合为服务圆的直径为 1 44 20 88 5 16 3 14 S m 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 2 1 1 1 42 d S 1 1 22 20 88 3 65 3 14 S dm b 中圈 36 个孔口设计 服务面积 2 2 36 1 7462 64Sm 折合成服务圆直径为 12 4420 8862 64 10 315 3 14 SS m 精品文档 18欢迎下载 中间圆环直径计算如下 则 22 22 11 10 315 42 dS 2 8 155dm c 外圈 72 个孔口设计 服务面积 2 3 72 1 74125 28Sm 折合成服务圈直径为 123 4420 8862 64 125 28 16 31 3 14 SSS m 则外圆环的直径计算如下