分析与改进方案研究——废液来源排放现状与改进方案研究

1、北京理工大学珠海学院2020届本科生毕业论文龙狮啤酒厂排污（废）分析与改进方案研究废液来源、排放现状与改进方案研究龙狮啤酒厂排污（废）分析与改进方案研究废液来源、排放现状与改进方案研究摘 要在对龙狮啤酒厂的废水处理工艺和排污状况进行调查、分析的基础上，综合对比了目前国内外处理啤酒生产废水常用的工艺的优点、缺点以及改进费用和经济效益，结合龙狮啤酒厂现有的生产废水处理工艺，提出了一种用IC厌氧反应器-AO工艺来改善升级该啤酒厂的废水处理工艺，该工艺解决了旧工艺布水器出水口堵塞的问题以及除磷药物成本过高的问题，且较前工艺具有处理效果更高效、更稳定、更节能、更环保、运行维护成本低，操作简单等优点。工艺

2、改进后污染物排放浓度达到污水综合排放标准（GB8978-1996）的二级标准。关键词：啤酒厂废水；废水处理；IC厌氧反应器； 工艺改进Analysis of Wastewater Discharge (Waste) in Longshi Brewery and Study on Improvement SchemeResearch on waste liquid source, discharge status and improvement planAbstractOn the basis of the investigation and analysis of the wastewater

3、 treatment process and sewage situation of Longshi Brewery, a comprehensive comparison of the current process advantages and disadvantages as well as improvement costs and economic benefits of beer production wastewater treatment at home and abroad, combined with existing Production wastewater treat

4、ment process, an IC anaerobic reactor-aerobic process was proposed to improve and upgrade the brewerys wastewater treatment process, which solved the problem of clogging the outlet of the old process water distributor and the cost of phosphorus removal The problem is too high , and it has the advant

5、ages of more efficient, more stable, more energy-saving, more environmentally friendly, low operation and maintenance costs, simple operation and so on. After the process is improved, the pollutant discharge concentration reaches the secondary standard of the Comprehensive Wastewater Discharge Stand

6、ard (GB8978-1996).Keywords: Brewery wastewater; wastewater treatment; IC anaerobic reactor; process improvement目录龙狮啤酒厂排污（废）分析与改进方案研究废液来源、排放现状与改进方案研究11绪论11.1课题提出的背景11.2课题研究的目的和意义11.3课题研究的内容22龙狮啤酒厂废水处理概述32.1龙狮啤酒厂生产工艺简介32.2龙狮啤酒厂生产废水来源、组成及危害分析32.3啤酒厂生产废水处理现状82.4对比其他啤酒厂的处理工艺113龙狮啤酒厂废水处理站运行现状分析133.1龙狮啤酒厂项

7、目简介133.2污染源分析133.3啤酒产量与COD排放量、污泥产量的关系153.4龙狮啤酒厂废水处理站技术现状163.4.1工艺流程163.4.2主要构筑物及设计参数173.4.3主要存在问题184龙狮啤酒厂废液处理站改进方案研究194.1废水处理工艺的改进方案194.2药物投加的改进方案215效益分析225.1经济性效益分析225.2环境效益分析225.3社会效益分析236结论24参考文献25致谢27附录281绪论1.1课题提出的背景近数十年来，随着中国社会经济的飞速发展，人均收入的不断提高，工业化社会的告诉发展，我国已成为了全国的工业化大国之一，但随之而来的水体污染也成为了我国需要去整治

8、管理的一个大问题，水体污染进一步加剧了我国水资源短缺的问题。近年来，因为工业化社会的快速发展，水污染问题变得越来越严重。还没有得到有效治理的水污染问题导致我国水资源越来越短缺。根据20世纪末的中国水资源调查报告调查结果显示，我国70%的河流水质都已高于国家三级标准，水体污染已经面临着十分严峻的形势。尽管多年来中国投入了大量的金钱及研究了多种技术用来防护、护理水体环境，但并没有有效地遏制水环境整体恶化的趋势，而且在今后十分长的一段时间里，水体环境污染严重依然是我国要面临的一个棘手的问题。因此，水体资源的保护与水污染的防治是我国水污染治理问题中的当务之急。1.2课题研究的目的和意义直至2020年初

9、，中国啤酒行业稳步发展，国家统计局去年所得出的统计报告显示： 2019年整年里我国的啤酒总产量达到了3765.3万吨，位居世界啤酒生产总量的第二名，是啤酒生产大国之一。然而啤酒产业的耗水量和污染物排放浓度依然很高，实现啤酒产业的污染物减排依旧是个棘手的工作。一般情况下，消耗840t新鲜水才可以生产处1t的啤酒，而废水则会相应地产生735t。这种生产废水的组成成分有蛋白质、脂肪、纤维素、酒花残渣等1，虽然这些物质在学术上大部分被定义为有机无毒的物质，但是如果大量的有机废水无节制的往天然水体中排放，水体中的大部分溶解氧会被消耗殆尽，自然而然的会导致原本干净的水体发臭，大量的水生物种因缺氧而死亡，水

10、体生态链遭破坏等一系列问题。若不经处理直接将废水排放至水体，会严重的破坏水体水质。开发高效、节能的处理啤酒废水技术依然是目前研究的热点。近年来，环境保护与经济发展的关系日益受人们重视，保护环境是我国的基本国策之一。我国现代化建设必须坚持可持续发展观这一项基本国策，而保护环境也是重中之重，因为人类的生存和发展都基于一个良好的生态环境，社会和经济发展也需要靠可持续发展观来维持。所以，改进啤酒废水处理技术是实现科学发展观的一个需求。1.3课题研究的内容(1)研究啤酒厂废水的来源、种类、排放方式以及危害，研究国内外现有啤酒废水处理工艺及其处理效率、处理成本；(2)调查龙狮啤酒厂废水处理站各系统的工艺技

11、术参数；(3)根据龙狮啤酒厂废水处理站当前处理后废水的污染物排放浓度，分析废水系统的当前运行效果、存在问题；(4)对比龙狮啤酒厂废水处理站与其他啤酒废水站的工艺及运行情况，结合龙狮啤酒厂废水站的实际运行状况，在此基础上提出合理的改进方案。282龙狮啤酒厂废水处理概述2.1龙狮啤酒厂生产工艺简介项目主要产品为优质啤酒，啤酒生产的主要原料为麦芽、大米。原料处理、糖化、发酵和包装是啤酒生产工艺的四大组成部分，工艺流程简图如图2.1所示。包装麦芽大米原料处理糊化糖化发酵发酵车间包装车间糖化车间图2.1啤酒生产工艺流程工艺流程有以下特点：糖化：麦芽采用湿法粉碎；采用一段冷却法对麦汁进行冷却；用一次煮出法

12、进行糖化工艺。麦汁是由大米和麦芽原料通过机械搅碎、糊化、糖化、静置过滤、添加啤酒花后煮沸、再回旋沉淀、最后冷却，经过多道工序后后制得的。 发酵：发酵工艺为“一罐法”以及低压回收CO2等独特生产的技术；采用3倍扩大培养法进行酵母发酵，采用倒罐法进行酵母回收和添加，用倒罐法的目的是为了隔绝外部带菌空气，防止酵母被污染；啤酒的过滤结合了硅藻土过滤以及精滤的生产方法。“一罐法”就是先将冷麦汁装进锥形罐，然后通过人工加氧、添加酵母的发酵方法。过滤后的发酵液即清酒。包装：为了更好地完成啤酒的包装任务，厂内的纯生啤酒的包装设备均选购国内外最为先进的设备。2.2龙狮啤酒厂生产废水来源、组成及危害分析项目生产过

13、程中，主要产生废水的工序段为糖化工艺、发酵工艺和包装工艺。见图2.2、图2.3、图2.4。 麦芽浆大米粉浆 蒸汽 蒸汽 洗涤废水糖化糊化 水水 麦糟储仓洗涤废水过滤洗涤废水煮沸洗涤废水旋窝沉淀槽热凝固物热水冷水冷却器冷却汁发酵图2. 2糖化工艺流程及产污环节冷麦汁发酵充氧酵母贮存酵母添加装置废酵母CO2锥形发酵罐洗涤废水W2废硅藻土硅藻土硅藻土硅藻土过滤（2级）洗涤废水W2PVPP装置装置微孔精滤清酒罐包装图2.3发酵工艺流程及产污环节罐装压盖验瓶洗瓶输瓶带卸垛空瓶废水叉车入库验酒码垛装纸箱贴标杀菌叉车入库码垛装塑箱图2.4 包装工艺流程及产污环节从上述图中可看出，啤酒废水主要产生于制麦、糖化

14、、发酵及包装车间，大致可分成三类2：（1）冷却水，大约占总废水量的70%，这部分水较为清洁，没有被污染，为了减少总废水量和水的损耗，可以进行回收利用，主要有冲洗水、冷却水（包括冷冻机冷却水、热麦汁冷却水）。（2）有机物浓度较高的废水，这些废水是生产过程中物料流失所产生的，主要来自酿造车间，其中大部分是因为啤酒损失率较大（14.96%8.01%）造成，另一部分是副产品处理不当而排入废水系统，主要有废酵母、麦糟和洗糟水、硅藻土及冷热凝固物等，应该尽量作副产品回收利用，不仅可以减轻废水的污染程度，还可以节省生产的成本。（3）洗瓶、灭菌和冲洗水，大部分源于包装车间，这一类废水主要含碱、洗涤剂等无机物，

15、具有腐蚀性，约占总水量的20%。啤酒废水具有以下的特点及性质：（1）糖类、醇类、果胶、氨基酸、啤酒花、蛋白化合物、维生素以及包装车间产出的小部分无机盐类及有机物，是啤酒废水中的主要污染物，通常 BOD5/CODCr大于0.45的废水采用生化处理法，而啤酒废水的BOD5/CODCr在0.40.6的之间，废水的平均CODCr浓度在10002500mg/L，BOD5为8001500mg/L,SS为200600mg/L，pH为512，属高浓度有机废水，且在洗瓶过程中常投入碱性洗涤剂、杀菌剂。（2）废水的来源虽多样，但其中的污染物成分大致相同，其来源有：冷却水（较洁净）、清洗所产生出的废水、灌装洗瓶所产

16、出的废水、洗缸冲渣所产出的废水以及员工日常生活办公中产生的废水。（3）因为啤酒废水的氮磷含量比较高，所以对处理系统脱氮除磷的能力要求较高。同时，废水的水量水质受生产周期的影响较大，由于不同季度生产的啤酒量波动较大，所以水量水质的数值也很不稳定，因此在可调节性和抗冲击的能力上对处理系统有一定要求。（4）啤酒废水中的硅藻土容易引起污水处理系统的管道堵塞。（5）在生产啤酒的过程中，根据不同厂的生产工艺、生产水平的不同，每生产1吨啤酒的耗水量为510吨，耗水量十分巨大。啤酒废水的COD、SS主要来源见表2.1。表2.1啤酒厂废水主要来源3污染物来源COD(mg/L)SS(mg/L)污染物煮沸锅210低

17、残余的麦汁过滤槽96002000糖化醪残余物旋窝沉淀槽6000028000麦汁和凝固物沉淀发酵罐92000-残留酵母和凝固物渣等贮酒罐80000-残留酵母和凝固物渣等硅藻土过滤机2000040000酵母、硅藻土、蛋白质沉淀等清酒罐4800-啤酒及有机残留物纸板滤酒机10034啤酒装酒机4200-啤酒生酒桶洗涤机1600100啤酒及其他固形物酒糟干燥机2000015000麦芽汁及糖化醪残余物洗瓶机500125啤酒及其他固形物啤酒废水会通过以下几种方式排放：（1）直接排放到市政污水管网中；（2）直接排放到河流、湖泊、海洋或溪流等水体中；（3）经过预处理后排放到水道或者市政污水管网：（4）排放到啤酒

18、厂的污水处理站中。许多的水体污染都是因为不合理地排放未经过处理或部分处理的废水导致的，啤酒废水直接排放到水体主要引起的是有机化学污染。高浓度有机污染物排入水体大部分的溶解氧会被消耗掉，导致受纳水体中的DO浓度降低，对水生生物所需的氧气环境造成了破坏，从而带来了水生生物生长受抑制，死亡，水体发生腐败，产生恶臭，恶化水质及环境，严重影响水体周边民众的正常生活等一系列问题。其次为无机化学污染，即包装车间的含碱洗涤废水。碱污染会引起水体pH的变化，大部分的水生生物只能在pH6.59.5的水环境中生存，若超出这个范围将会严重影响其生长，而且会抑制微生物的生长，进而影响水体的自净能力。同时，碱还具有腐蚀性

19、，在一定的浓度和温度下会使金属发生应力腐蚀而开裂，对堤坝、桥梁以及其他水中的构筑物造成损耗。农业灌溉用水要求pH为5.58.5。渔业水体pH规定为69.2，超过该限值的话，会导致鱼类的生长率下降，甚至死亡。2.3啤酒厂生产废水处理现状由于啤酒废水BOD5/CODCr的值较大，生化性较好，目前，国内外啤酒厂大多采用以生化法为主、生化处理与物理处理相结合的方法4。这些方法处理效率高、工艺较成熟、处理成本较低。这些污水处理方法的出水水质已达到污水综合排放标准（GB8978-1996）的排放标准。但是传统的污水处理流程的耗能较高，就我国的能源危机现状看来，传统工艺已不适用，而且这些传统工艺的处理成本很

20、高，约为0.6元/t0.8元/t。因此，基于这些传统的处理工艺，又出现了厌氧和好氧的组合处理工艺。1、好氧生物处理技术现状SBR工艺的脱氮除磷能力较好，适用性较广，好氧和厌氧条件下都适用，而且曝气量、污泥龄和水力停留时间都比较容易调控。王克浩等5采用SBR工艺处理啤酒废水，出水CODCr、BOD5和SS去除率分别为71.7%、86.0%和56.2%，曝气、药物投加以及排泥均为计算机自动化操控，出水水质达到国家一级指标污水综合排放标准（GB8978-1996），废水处理费用为0.739元/m。 基于SBR工艺和氧化沟的技术，后续又研发出了CASS工艺。CASS工艺对预处理的要求相对较低，既不需要

21、初沉池和二沉池，也不需要污泥回流，相对于SBR工艺，CASS工艺的运行费降低了10%25%，而且CASS工艺具有以下优点：处理流程简单、占地面积比SBR工艺小，CODCr和SS去除率高达90%以上，已成为目前国内啤酒废水的主要处理工艺之一。汪波6采用CASS法来处理啤酒废水，在CASS池处理的过程中，硝化与反硝化能够得到同步实现，其容积负荷为0.9kgBOD5/(md)1.5 kgBOD5/(md)，CODCr、BOD5和SS去除率分别为98%、98%和95%，处理费用为0.53元/t。时鹏辉等7采用UASB-CASS工艺处理啤酒废水，其中CASS反应器，CODCr、BOD5和SS去除率分别为

22、95.1%、93.5%以及94.6%，处理的成本仅为0.32元/m。由图2.5可知，综合各指标分析的结果显示，CASS工艺不仅具有较高的CODCr、BOD5、SS去除率，而且处理费用比其他的活性污泥法更低。图 2.5不同的活性污泥法COD、BOD、SS去除率以及处理费用的比较2、厌氧生物处理技术现状生物处理是大部分污水处理的核心。其中消耗能源是不可避免的环节，因废水的好氧生物处理需提供足够的能满足好氧生物生长所需的氧气是好氧生物处理法的必要前提，且好氧生物处理法的处理负荷相对较低，需要将原水稀释小至十倍大至百倍，同时因受制于处理成本较高、反应器的体积及占地面积较大的两大因素，所以在常规高浓度有

23、机废水的生物处理中，一般会在厌氧生物处理的基础上再进行好氧处理。目前主流的厌氧生物反应器有以下几种：（1）升流式厌氧污泥床CRONIN C等8采用UASB工艺处理啤酒废水时，研究水力停留时间对处理效率的影响，当水力停留时间从12h增加到1.5d时，COD5的去除率达到91。匡武等9利用UASB法进行啤酒厂废水处理，在传统三相分离器的基础上，加置了一个斜板分离器，改造后污泥的沉降能力得到了提高，固形物和污水的分离率得到了提高，水力停留时间为6.0h时，COD5的去除率在85以上。（2）厌氧膨胀颗粒污泥床王笑冬等10采用EGSB工艺处理啤酒废水，反应器运行稳定后，负荷可达到15kg COD(m3d

24、)，CODCr、BOD5和SS去除率分别为98.0、98.94和97.2，水质满足啤酒工业污染物排放标准（GB19821-2005），运行费用为0.5元m左右。（3）厌氧序批式反应器GREGOR D等11采用ASBR工艺和半连续硝化工艺对啤酒浆料处理进行对比，ASBR工艺的CODCr降解率从79.6增加到88.9，SS的去除率从78.5增加到90.5，对照实验CODCr降解率为65，SS去除率为54，证明了ASBR工艺效率高于传统半连续硝化工艺。岳秀萍等12采用已形成污泥颗粒的ASBR工艺处理啤酒废水，COD的去除率可达到95以上。（4）内循环厌氧反应器IC反应器处理啤酒废水的水力停留时间仅为

25、2.0h4.2h，容积负荷为15kg COD(md)30kg COD(md)，CODCr去除率可以达75以上。而UASB反应器处理啤酒废水时的容积负荷通常仅为4kgCOD(md)7kgCOD(md)13。国内外已建成的IC反应器基本都用于处理啤酒废水，出水COD去除率均可高达75以上。DRIESSEN W等14研究当用IC反应器处理COD为1000mmgL2300mgL的工业废水，容积负荷为35kg(md)时，COD去除率最高可达91.1。朱文秀等15对IC反应器处理啤酒废水的效能进行研究，35时最大进水容积负荷为20kg COD(md)时，COD去除率可达85以上。表2.2 好氧、厌氧处理系

26、统对比项目好氧处理系统厌氧处理系统能耗高低有机物去除率高低COD去除率%90987085脱氮除磷高低空间需求大小连续操作困难容易3、优化组合工艺（1）厌氧-好氧组合工艺杨晓峰等16通过串联IC反应器与曝气池来处理啤酒废水，在实际的运行处理过程中发现，该组合工艺具有以下特点：处理稳定性高，反应器占地面积小，运行费用低、运行自动化程度高。而且IC反应器处理过程中会产生多余的颗粒污泥，该部分污泥可对外销售，增加企业受益，处理后的废水CODCr去除率为86左右，出水SS的平均去除率可达95以上。（2）厌氧-缺氧-好氧组合工艺何立惠等17采用UASB-缺氧池-接触氧化工艺处啤酒废水，废水从UASB反应器

27、进入厌氧池中，能够改善厌氧出水的理化性质，使其更稳定以便更好地适应好氧生物处理，进水COD为1800mg/L时，进水容积负荷为1.43kgCOD(md)，出水COD小于150mgL，总去除率达到93.3以上，运行费用为0.54元m。图2. 6 厌氧、好氧及组合工艺COD、BOD、SS去除率及处理费用传统的好氧、厌氧处理工艺均能够达到啤酒废水的处理和排放要求，虽然处理过后的废水可达到污水综合排放标准(GB8978-1996)，但动力消耗比较大、处理成本比较高等问题依旧存在。在当今我国日益加重的能源危机条件下，传统工艺已不适用于当环境，逐渐被优化处理工艺所替代。厌氧处理技术和好氧处理技术相结合的优

28、化组合工艺在实际应用上能耗更少、成本更低、处理效率更高，正成为我国啤酒废水处理的主流工艺。综合治理啤酒废水以减少环境污染的方法主要从以下几方面入手：（1）改进生产工艺，减少生产用水量进而降低了污水排放量。（2）实行清洁生产，降低废水的排放负荷，减轻废水处理系统的处理压力，提高企业管理，优化生产方案，并提高原料的回收利用率，降低生产过程中的损耗以减少废水的排放。（3）厂区的绿化灌溉用水用的都是处理后达标的污水，从而节约了绿化用水。（4）改进优化厂区废水处理站的处理工艺，就目前的优化组合工艺加以借鉴并实践，实现啤酒废水治理的经济、环境效益双赢，这是解决啤酒废水污染的主要途径。2.4对比其他啤酒厂的

29、处理工艺目前龙狮啤酒厂废水处理工艺的核心部分是UASB反应器。UASB反应器目前的应用十分广泛，但后期衍生的IC厌氧反应器弥补了UASB反应器的大部分缺点，表2.7归纳总结了UASB反应器和IC反应器的优缺点。表 2.7 UASB反应器与IC反应器优缺点对比项目UASB反应器IC反应器容积负荷520kgCOD/md2050 kgCOD/md抗冲击负荷由于没有内循环装置，抗冲击负荷能力较差有内循环装置，抗冲击负荷能力较强占地面积大小运行费用适中由于反应器比较高，所以泵的动力消耗较大，增加了运行费用污染物去除率较高处理过程中，与沼气产生量和有机负荷关联密切，所以污染物去除率比UASB反应器稍低运行

30、稳定性对水质和容积负荷变化敏感，污泥床容易发生短留现象，影响处理能力系统容易发生酸化建设投资投资成本较大投资成本小3龙狮啤酒厂废水处理站运行现状分析3.1龙狮啤酒厂项目简介龙狮啤酒厂年产啤酒8万吨,场地占地20万m。项目废水排入厂区废水处理站进行处理，厂区已建污水处理站设计处理能力为6000t/d。项目处理后的废水达到北区污水处理厂接管标准后排入金鼎工业区市政管网，进入珠海市北区污水处理厂进一步处理，最终受纳水体为金星门水道。3.2污染源分析1、生活污水厂内现有职工人数450人，年工作300日，均不在厂内食宿。根据广东用水定额（DB44/T1461-2014），非食宿职工生活用水按40L/人天

31、来计算，则生活用水年用水量为：45040300=5400 m/a产污系数取0.9，则生活污水年产生量为：54000.9=4860 m/a结合环境影响评价（环境保护部环境工程技术评估中心编制）表5-11及项目实际情况，生活污水主要污染物为COD(250mg/L)、BOD5(100 mg/L)、SS(150 mg/L)，氨氮(25 mg/L)。2、生产废水项目主要废水为生产车间设备、管道(糖化、储存、过滤等)洗涤产生的有机废水，罐装车间洗瓶机洗涤水等。项目废水通过污水管道排入污水站。 糖化车间废水主要是糊化、糖化锅，过滤槽、煮沸锅和沉淀槽等设备和管道CIP 洗涤水；发酵车间废水主要是洗涤水；包装车

32、间废水主要是洗瓶机、罐装机洗涤水及消毒水。（1）设备清洗废水项目生产不同产品前都需对设备及管线进行清洗，项目设置CIP清洗系统，实现自动化内部清洗消毒。清洗过程为：预清洗 2%NaOH溶液清洗 第二次纯水清洗 2%消毒剂清洗 第三次纯水清洗。CIP系统物料消耗约为25L碱液/t啤酒、25L消毒剂/t啤酒、0.4t纯水/t啤酒，则碱液和消毒清洗废水年产生量为：(25+25)8000030010-3=1200m/aCIP系统清洗过程中纯水用量为130000 m/a，纯水清洗产污系数以0.9计算，则CIP系统总废水产生量为：(1200+130000)0.9=118080 m/a（2）洗瓶废水 包装车

33、间产品进行灌装，对包装瓶进行清洗消毒，洗瓶用水每年约24万吨/年（240000m/a），产污系数取0.9，则产生的洗瓶废水为：2400000.9=216000 m/a（3）其他废水 项目其他废水主要为热能回收排放废水，约产生废水量为28000 m/a。总废水量为：4860+118080+216000+28000=366940 m/a=1223m/d日均最大处理污水量为1500m。根据啤酒制造业污染防治技术政策（征求意见稿），啤酒企业的处理前废水污染物为COD（18003000mg/L），BOD5（10001500mg/L），总氮（30100mg/L），总磷（1030mg/L）。本项目生活废水和

34、生产废水混合后浓度为COD（1400 mg/L），BOD（680 mg/L），SS（586 mg/L），氨氮（48.10 mg/L），总磷（14.68 mg/L）。COD产生量=1400mg/L10-6366940 m/a =513.7t/aBOD5产生量=680 mg/L10-6366940 m/a =249.5 t/aSS产生量=586 mg/L10-6366940 m/a=215 t/a氨氮产生量=48.10 mg/L10-6366940 m/a=17 t/a总磷产生量=14.68 mg/L10-6366940 m/a=5.4 t/a龙狮啤酒厂废水中的主要污染物是CODCr、BOD5、S

35、S以及pH，酿造车间和灌装车间是废水的主要排放源头。糖化车间和酿造车间的均为高浓度有机废水，而灌装车间的废水有机物浓度较低。各个车间的废水混合后的排放方式为连续性排放，且各污染因子的浓度波动较大，水污染物产排情况见表3.1。执行标准为污水综合排放标准（GB8978-1996）中的二级标准。表 3.1 水污染物产排情况污染物产生排放执行标准（mg/L，pH无量纲）浓度(mg/L)产生量(t/a)浓度(mg/L)*排放量(t/a)COD1400513.7280102.74220BOD5680249.542.2515.560SS58621548.7217.9200氨氮48.10175.682.115

36、总磷14.685.41.50.552pH4.5128.328.4269*类比2018年珠海市环境保护监测站监测结果由表3.1可知，COD排放浓度超标，现在的废水处理工艺不能满足排放要求。3.3啤酒产量与COD排放量、污泥产量的关系1、啤酒产量与COD排放量的关系从2018年的运行数据来看，啤酒的产量与COD的排放量呈正相关，但COD的排放浓度会降低，且COD排放量的增幅远小于啤酒产量的增幅。随着啤酒产量的增加，每生产1吨啤酒排放的COD的浓度逐渐减少，见图3.1。图3.1 啤酒产量与COD排放量的关系2、啤酒产量与污泥量的关系从2018年的运行数据来看，年污泥量随着啤酒产量呈正相关，污泥量的增

37、幅远小于啤酒产量的增幅，因此每吨污水的污泥量与污水量呈负相关，见图3.2。图 3.2 啤酒产量与污泥量的关系从上述关系可看出，啤酒产量越高，污水中的污染负荷越低，污水处理系统的运行负担越小，处理费用相应的降低了，对环境的负担也变小了。因此，啤酒应尽可能集中在同一季度量产。 3.4龙狮啤酒厂废水处理站技术现状3.4.1工艺流程该啤酒厂现阶段主要采用厌氧+好氧两级生化法进行处理。项目污水处理站工艺流程见图3.1。啤酒废水沼气锅炉脱硫塔沼气稳压柜机械格栅出水外排二沉池曝气池兼氧池UASB反应器预酸化池调节池回转滤网剩余污泥污泥回流出水回流水温39冷却塔污泥浓缩池干污泥带式压滤机图 3.1 现有污水处

38、理工艺流程各车间废水经管道排至厂内的污水处理站，经过粗格栅去除污水中的大部分漂浮物后进入回转滤网，经高压冲洗进一步去除了悬浮物，接着流入调节池以均衡水质水量，经过调节池调节后的污水，根据实时测定的水温不同，泵入预酸化池或者冷却塔中，若温度大于39，则先进入冷却塔冷却后，再流入预酸化池。预酸化池处理过后，进入UASB反应器，污水中的有机物在厌氧菌和甲烷菌的作用下转化为无机物CO2、水和有机物CH4等产物，不仅增殖了厌氧菌的数量，而且产生的CH4可以通过稳压柜和脱硫塔脱硫后进入锅炉中加以利用。经过厌氧池净化处理UASB反应器的出水后，其出水的COD和BOD5的去除率达到75%以上。此前的处理为厌氧

39、处理过程，接着污水进入兼氧池进行处理，接着进入二沉池沉淀，通过砂滤处理后稳定排放。污水处理站的污泥和废渣运送到污泥浓缩池进行浓缩，浓缩后的污泥经压滤装置和带式脱水机脱水变成固态泥饼；泥饼外运到城市生活垃圾处理厂或作为农肥。污泥浓缩池的上层清液和污泥脱水车间的脱水液都进行回流，重新进入处理系统中进行处理。3.4.2主要构筑物及设计参数1、机械格栅及回转滤网废水从厂内管网依靠重力流入体积为125m的集水井。由于生产工艺的特点原因啤酒废水中的悬浮物及固形物含量较多，这些固体物质对后续的处理系统影响较大。所以设有机械格栅和回转滤网，栅渣由人工定期清理。回转滤网e=0.5 mm，筛筒直径1300 mm，

40、筛筒长度2200mm。2、调节池经过回转滤网后，废水流入有效容积为1000m，平均水力停留时间为4h的调节池。其主要功能是调节水质和水量。调节池设有2台潜水搅拌器来维持池内水质的均匀混和以及防止固形物沉淀。3、预酸化池和冷却塔中温厌氧微生物适宜的生化反应温度在3040，而原废水水温范围波动较大，在1545之间，为了不让生物反应器的运行效果受到影响，在预酸化池上方加装1台冷却塔以调节废水的温度。废水从调节池提升到冷却塔，降温后靠重力流入预酸化池，预酸化池的有效容积为1000m。冷却塔水量的阀门装设在泵和预酸化池的连接管道之间，预酸化池的废水温度保持在设定的范围内。通常预酸化池的液位控制在75左右

41、，平均水力停留时间为3 h。为了更好地调控pH值和防止未去除的固形物沉淀在池子底部，预酸化池底下装有螺旋式搅拌器。如果水温在39以下，可以直接流入预酸化池。直接从调节池进入预酸化池。在预酸化池中，酸化细菌将废水的有机物部分酸化为挥发性脂肪酸(VFA)。预酸化池的pH和温度是24小时记录和监控的，如果pH发生波动不在设定范围内，通过控制药泵来投加NaOH或HCl。4、UASB反应器废水从预酸化池泵入UASB反应器，有效容积为367m(直径6 m，高13m)。设计处理水量为250mh，水力停留时间为6h。增加出水内循环系统，出水部分回流至预酸化池。5、兼氧池UASB反应器出水自流进入兼氧池，尺寸为

42、20.4m4.4 m5.6m。兼氧池进水不单只有UASB反应器处理后的水，曝气池出水和二沉池污泥也会部分回流的到在兼氧池中主要包括了所回流的曝气池出水与二沉池污泥，从而在兼氧池中发生反硝化反应。为确保均匀混合废水，兼氧池中设有2台螺旋式搅拌器。6、曝气池设有2座曝气池，单池尺寸为20.4 m10.8 m5.6m。2池底均匀分布1090个微孔曝气器，当橡胶片上的气孔关闭时，停止供气，曝气器内部不会进入污水。空气由鼓风机通过曝气器提供，进行微孔曝气。曝气池的出水口安装溶氧仪以连续监测曝气池的溶解氧。7、二沉池曝气池的泥水混合物由 重力流入直径为26m的二沉池(表面负荷为0.5 mh)。二沉池的一部

43、分沉淀污泥通过污泥回流泵送回兼氧池，多余部分排到污泥浓缩池。8、污泥浓缩池设有污泥浓缩池1座，尺寸为9.0m4.0m，水力停留时间为6小时。3.4.3主要存在问题1、投产初期，UASB容积有机负荷达到8kg COD/(md)，但是随着时间推移，反应器的处理能力越来越差，目前有机负荷仅有3 kg COD/(md)甚至更低，而且反应器处理后的出水中含有大量污泥，水质十分差。排空厌氧反应器后发现布水器系统的出水口堵塞严重，内部藏有大量污泥结垢。2、原处理工艺的除磷效率灵活性较差，由于水量水质因不同生产季度变化较大，原水的含磷量十分不稳定，导致出水的含磷量经常超过排放标准。二沉池出水含磷量较高时通过加

44、投化学药剂聚氯化铝（PAC）（Al2O3质量分数6%）加以除磷，处理费为0.9元/m。3、处理站内没有设置事故池。虽然厂内进行生产营业多年未发生过生产事故，但是以外状况突然发生的话，大量的高浓度有机废水会在短时间内一并排出，且其中的pH值的波动是比较大的，如果这些有机废水没有经过处理就直接排入后续的污水处理构筑物中的话），会造成不可逆的影响，会给运行中的污水处理系统带来相当大的冲击负荷，可能会对设施产生致命破坏，甚至可能会直接外排，严重影响环境。4龙狮啤酒厂废液处理站改进方案研究目前国内啤酒废水处理技术工艺相对成熟可靠，啤酒企业的废水处理部门累积了大量的运行经验和资料。针对上述情况，结合查阅的

45、文献资料，对龙狮啤酒厂提出以下改进方案。4.1废水处理工艺的改进方案目前厂区采用的废水处理方案为水解酸化-UASB反应器-AO工艺。鉴于UASB反应器处理能力逐年下降，综合现有工艺与目前国内外较为先进的处理技术，把处理方案改为水解酸化-IC反应器-AO工艺，改进方案如图4.1。事故池事故排放水啤酒废水机械格栅回转滤网冷却塔污泥浓缩池带式压滤机脱硫塔沼气稳压柜沼气锅炉污泥回流剩余污泥出水外排二沉池曝气池兼氧池IC反应器预酸化池调节池干污泥水温39出水回流图4.1 龙狮啤酒厂废水处理工艺改进流程图1、将UASB反应器改造成IC反应器IC反应器是新型的厌氧反应器，温度适宜的情况下IC反应器的容积负荷

46、有20kgCODm-3d-1左右。IC反应器运行过程中产生的沼气可以在无外界动力的情况下使发酵液自动循环，这是因为其内部有一个依据气提原理而制造的内循环装置，18这是IC反应器区别于其他反应器的一大特征。整个IC反应器被这个内循环装置分成上、下两个部分，分别近似于一个UASB和一个EGSB的结合体。这种结构既保证了污泥能被完好地保留在上部，反应器内的污泥浓度不会发生较大波动，同时下反应室的传质过程也不会发生明显变化，使其能保持较高的污泥浓度。与其他厌氧反应器的布水系统不同，IC反应器的布水系统是旋流式的，旋流式布水系统比其他的布水系统没那么容易发生堵塞问题，又可以强化传质过程。但是，参考了其他

47、使用IC反应器处理啤酒废水的案例，发现其运行过程中反应器酸化是比较容易出现的一种异常状况。一般来说，甲烷菌的生长pH范围是6.57.5，运行负荷过高或废水pH偏低时就反应器内挥发酸就会发生累积，导致产生甲烷的细菌大量失活，而产酸菌因为生长环境适宜而大量繁殖，一旦持续时间过长就会引起反应器酸化。19若长时间不处理，重新维护设备将变得十分麻烦。酸化恢复措施：（1）降低负荷：产生CH4的细菌生长繁殖被抑制是反应器酸化的最根本原因，污泥负荷下降的最直接原因是产CH4菌活性的降低，而厌氧反应器的容积负荷是由污泥负荷决定的。所以在IC反应器发生酸化时应第一时间控制进水，情况严重时要完全停止进水。（2）投加

48、碱度：通过投加NaOH来控制IC反应器的进水pH，预酸化池的pH控制在7.58.5。（3）外循环：增加IC反应器出水循环系统，外出水循环系统可以使IC反应器的出水部分回流到预酸化池中。出水再循环的作用是含有碱度的IC反应器的出水中和掉预酸化池进水中的酸；此外，预酸化池中突然激增的COD浓度也可以被稀释掉一部分，可以缓冲一定的冲击负荷，减少其中的不利影响。（4）投加新鲜污泥：相当于直接往反应器中加入产CH4菌的数量，酸化情况严重时，可直接提升反应器内产CH4菌的活性。改造后，理论上的COD去除率能稳定在90%以上，取90%，则改造后COD削减量为：513.7t/a90%=462.3t/a改造前的

49、COD削减量为：513.7t/a-102.74t/a=410.96t/a较改造前多削减了51.34t/a的COD。具体的改进工程如下：（1）在原有的UASB反应器（直径6m，高13m）的基础上，在上部再增加一层反应器，两个反应器通过栓接的方法连接起来。改造成IC反应器后尺寸为6m，高23m，有效容积为645m。（2）内循环系统则通过提升管和回流管连接气液分离器来组成。（3）将原来的支状布水系统改成旋流式布水系统，解决了容易堵塞和布水不均匀的问题。预计消耗钢材量：M=VV总=V上底+V下底+V侧面钢材=7850kg/m，反应器壁厚取0.1m，则M=7850(3.1430.12+3.14310-3

50、.142.910)=46833kg47t2、加设事故池为了避免生产过程中由于突发情况而导致类似事故性排放洗瓶废水的状况发生，需在污水处理系统中加设一个事故池。洗瓶废水的pH一般不会低于10，属于强碱废水，如果这类强碱性废水不经过处理而直接进入到后续的污水处理系统，会严重抑制各个构筑物中的微生物的生长，进而使处理系统无法正常运行，所以必须加设事故池，以消除事故污水对处理系统的影响。一般来说，事故池总容积应等于可能流出厂区的全部污水的总体积，则事故池总有效容积为：（详细计算公式见附录）V=(1000+700-800)+0+74=974m设计尺寸LBH=20m20m2.5m4.2药物投加的改进方案万

51、徐20通过采用同步沉析化学辅助生物除磷技术，对比了五种常用的生物除磷剂（FeCl3、FeSO4、Al2(SO4)3、AlCl3、聚合氯化铝PAC）的除磷效果发现，相对于铝系的化学同步除磷药剂，铁系化学同步除磷药剂的除磷效果更加显著，这五种除磷药剂抑制生物除磷效果从强到弱依次为：Al2(SO4)3、AlCl3、聚合氯化铝PAC、FeCl3、FeSO4。但是从除磷效果以及对生物除磷抑制效果两方面综合考虑，万徐认为FeSO4的除磷效果最好，比聚合氯化铝要更加高效， Fe/TP=1.6为最佳投加量，且处理成本仅为0.4元/m。预计每年可节约药物成本19万。5效益分析5.1经济性效益分析1、改造项目所需

52、材料采购费用预计为：（1）将UASB反应器改造成IC反应器后，预计消耗钢材47t，综合目前市场上钢材的价格，取单价为4800元/吨，则钢材采购费用为480047t=23万元（2）参考其他污水处理站的事故池造价，大约为800元/m，则事故池总造价为974m800元/m=78万元2、改造前污水处理成本0.739元/m，每年污水处理费用为0.73936694028万，改造后降到0.43元/m，预计每年污水处理费为0.4336694015万，合计每年可节约成本(28-15)/2846%。3、原除磷药剂聚合氯化铝的处理费为0.9元/m，药物成本为0.936694033万，改用为硫酸亚铁后，处理费仅为0.

53、4元/m，药物成本为0.436694014万，每年可节约药物成本（33-14）/3357%。项目原有工程的环境保护设施已投资1500万元，占原有项目总投资的5.6%。本次扩建新增项目环保投资101万元，加上原有环保投资共1601万元，占项目固定资产总投资（2.7亿元）的6.1%，改进后每年可节约污水处理成本52%，5年后即可回本。一般来说，建设项目的环保设施投资应占总项目投资的5%15%，综上所述该工程对环保设施的投资比例达到了环保要求。项目改造后减少了污水处理的费用成本，环境效益好，同时对此项目改造的经济性效益进行分析是很有必要的。5.2环境效益分析原项目废水处理后每年COD削减量为410t，但COD排放浓度未达到国家二级标准，就排放至金星门水道，对该水道的水质仍然会造成一定影响，同时这种影响深远持久，要等到河道水体完成自我净化的过程需要耗费很多年的时间。该项目改造运行后，每年可削减COD约462.3t，比改造前多减排了52.3t，且排放浓度达标，有效减少了被排放河道水体中的有机污染物含量，避免大量在有机污染物受江底底泥的吸附作用下而沉积难以分解，综上产生的环境效益较为显著。该改造方案减少废水污染物的排放，保护了水体生物的多样性与水体环境的稳定性，有效地改善了区域水环境，不仅降低了厂内的污水污