5000m3-d啤酒廢水處理站工藝設(shè)計含開題及8張CAD圖,5000,m3,啤酒,廢水處理,工藝,設(shè)計,開題,CAD 1 緒論 中國的啤酒行業(yè)已經(jīng)成為國民經(jīng)濟的重要產(chǎn)業(yè)，啤酒工業(yè)的發(fā)展迅速，產(chǎn)量有了大幅度的提高，我國已經(jīng)成為了世界武打啤酒生產(chǎn)國之一。 啤酒行業(yè)是耗水量較大的行業(yè)，雖然各企業(yè)見有加較大超別，一般來說每生產(chǎn)1t啤酒的耗水量約為10～50m。廢水中含有釀造過程中產(chǎn)生的多種副產(chǎn)物和廢棄物，BOD5濃度為1000～1500mg/L。據(jù)國外統(tǒng)計，廢水不經(jīng)處理的啤酒廠每年生產(chǎn)1000噸啤酒所排放出廢水的BOD值相當(dāng)于1.4萬人生活污水的BOD值，懸浮固體SS值相當(dāng)于8000人生活廢水的SS值。如果以生產(chǎn)每噸啤酒產(chǎn)生20m廢水計算，則啤酒行業(yè)排放的廢水量每年達4.0億立方米。如果不加妥善處理，將對環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的污染。 啤酒工業(yè)廢水主要含糖類，醇類等有機物，有機物濃度較高，雖然無毒，但易于腐敗，排入水體要消耗大量的溶解氧，對水體環(huán)境造成嚴(yán)重危害。啤酒廢水的水質(zhì)和水量在不同季節(jié)有一定差別，處于高峰流量時的啤酒廢水，有機物含量也處于高峰。啤酒廢水的排放和對環(huán)境的污染已成為突出問題。 1．1 啤酒生產(chǎn)廢水的特點 啤酒生產(chǎn)過程用水量很大，特別是釀造，灌裝工序過程，由于大量使用新鮮水，相應(yīng)生產(chǎn)大量廢水。其主要來源有麥芽生產(chǎn)過程的洗麥水，浸麥水，發(fā)芽降溫噴霧水，麥槽水，洗滌水，凝固物洗滌水；糖化過程的糖化，過濾洗滌水；發(fā)酵過程的發(fā)酵罐洗滌，過濾洗滌水；罐裝過程洗瓶，滅菌及破瓶啤酒；冷卻水和成品車間洗滌水；以及來自辦公樓，食堂，單身宿舍和浴室的生活用水。 啤酒廢水按有機物含量可分為3類：①清潔廢水如冷凍機冷卻水，麥汁冷卻水等。這類廢水基本上未受污染。②清洗廢水如漂洗酵母水、洗瓶水、生產(chǎn)裝置清洗水等，這類廢水受到不同程度污染。③含渣廢水如麥糟液、冷熱凝固物。剩余酵母等，這類廢水含有大量有機懸浮性固體。該廢水具有較高的生物可降解性，且含有一定量的氮和磷。 廢水排放的超標(biāo)項主要是：COD，BOD5，SS三項，氮，磷5項 國內(nèi)外常根據(jù)BOD5/CODcr比值來判斷廢水的可生化性，即：當(dāng)BOD5/CODcr>0.3時易生化處理，當(dāng)BOD5/CODcr>0.25時可生化處理，當(dāng)BOD5/CODcr<0.25難生化處理，而啤酒廢水的BOD5/CODcr的比值>0.3所以，處理啤酒廢水的方法多是采用好氧生物處理，也可先采用厭氧處理，降低污染負荷，再用好氧生物處理。目前，啤酒廠工業(yè)廢水的污水處理工藝，都是以生物化學(xué)方法為中心的處理系統(tǒng)。多數(shù)處理系統(tǒng)以好氧生化處理為主。由于受場地、氣溫、初次投資限制，除少數(shù)采用塔式生物濾池，生物轉(zhuǎn)盤靠自然充氧外，多數(shù)采用機械曝氣充氧，其電耗高及運行費用高制約了污水處理工程的發(fā)展和限制了已有工程的正常使用或運行。 1.2工藝方案分析 啤酒廢水中含有大量的懸浮物質(zhì)，具有很高的利用價值，如不進行預(yù)處理，將導(dǎo)致水質(zhì)變化大，COD值升高，污泥上浮等現(xiàn)象，影響后續(xù)性處理。因此，目前的處理技術(shù)大部分是現(xiàn)采取與處理回收有用的固體物質(zhì)，再治理廢水。 啤酒廢水適合生物處理，目前使用的生物處理法可根據(jù)是否需要曝氣分為好氧生物處理法和厭氧生物處理法兩大類。 1.2.1好氧法 好氧法包括活性污泥法、生物膜法等處理方法。 活性污泥法與生物膜法相比占地面積少處理效果好適于大中啤酒廠采用。據(jù)統(tǒng)計，進水CODcr為1200～1500mg/L時出水的CODcr可降至50～100mg/L，去除率為92%～96%，活性污泥法處理啤酒廢水的缺點是動力消耗大，處理中常出現(xiàn)污泥的膨脹。 改進的間歇式活性污泥法可是動力耗費顯著降低，廢水處理時間比普通活性污泥法短，CODcr的去除率達到96%以上，對廢水的稀釋程度低反應(yīng)機制濃度高，吸附和反應(yīng)速率大，可是污泥獲得再生。 生物膜法包括生物生物接觸氧化池和生物轉(zhuǎn)盤，主要是降低啤酒廢水中的BOD5。其中生物接觸氧化池處理效率高，占地面積小于活性污泥法。生物轉(zhuǎn)盤是較為早期的啤酒廢水處理方法。 1.2.2厭氧法 厭氧生物處理技術(shù)包括許多方法，如厭氧濾池、上流式厭氧污泥床（UASB）、厭氧內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器（IC）等。其中USAB技術(shù)最為成熟。截止1999年底，全世界已建成50座生產(chǎn)性UASB反應(yīng)器應(yīng)用于處理啤酒廢水。其具有效能高、處理費用低、投資少等一系列優(yōu)點，完全適用于高濃度啤酒廢水的治理，不足之處是出水CODcr仍達到500mg/L左右，需進行在處理或與好氧處理串聯(lián)才能達到排放標(biāo)準(zhǔn)。 好氧、水解-好氧和UASB-好氧工藝技術(shù)經(jīng)濟綜合比較 序號 項目 好氧處理 水解-好氧處理 UASB-好氧處理 Q=1000m3/d 進水CODcr=2500mg/L BOD5=1400mg/L （1）預(yù)處理 ① 調(diào)節(jié)池 a 調(diào)節(jié)池容/m3 2000 200 2000 b CODcr去除率 10 10 10 c 進水CODcr Mg/L 2250 2250 2250 ② 沉淀池 水解池 UASB反應(yīng)器 a HRT/h 3 3 8 b 池容/m3 1250 1250 3300 c 相對比例/% 100 100 330 d CODcr去除率 20 40 90 e 出水CODcr Mg/L 1800 1350 225 ㈡后續(xù)處理 ① 曝氣池 a 負荷 [kg CODcr/kgVSS`d] 0.5 0.5 0.5 b HRT/h 24.6 25.9 4.3 c 池容/m3 14400 10800 1800 d 二沉池池容 M3 1250 1250（或無） 1250 e 相對比例mg/L 100 75 12.5 f CODcr去除率 93.3 88.9 33.3 g 進水CODcr Mg/L 1800 1350 225 h 出水CODcr Mg/L <150 <150 <1000 ②-a 需氧量kg/d 16500 12000 1000 b 鼓風(fēng)量m3/min 290.9 213.75 37.8 c 風(fēng)機 6×D120-1.5 4×D120-1.5 2×D40-1.5 d 轉(zhuǎn)動功率 kw 4×185 3×185 55 e 相對比例 % 133 100 10 ㈢運轉(zhuǎn)費用 ① 動力費/萬元 245 1884 18 ② 藥劑和人工費/萬元 63 49 39 ③ 噸水直接處理成本/元 1.03 0.78 0.19 ④ 噸水耗電/（kW·h/m3） 1.6 1.20 0.20 根據(jù)經(jīng)濟技術(shù)綜合比較可以發(fā)現(xiàn)UASB-好氧處理經(jīng)濟技術(shù)條件更為合理。 1.3工藝方案比較： 啤酒廢水處理的特點為：主要含糖類，醇類等有機物，有機物濃度較高，BOD5/COD＝900/1500＝0.6>0.3。所以，具有較高的生物可降解性，且含有一定量的氮和磷 針對上述特點，以及出水要求，非常有利于生化處理，同時生化處理與普通物化法、化學(xué)法相比較：一是處理工藝比較成熟；二是處理效率高，COD、BOD5去除率高，一般可達80%～90% 以上；三是處理成本低(運行費用省)。因此可采用好氧生物處理，也可先采用厭氧處理，降低污染負荷，再用好氧生物處理。 根據(jù)國內(nèi)外已運行的啤酒廢水處理站的調(diào)查，要達到確定的處理目標(biāo)及基建投資費用少、運行管理簡便的原則，實現(xiàn)啤酒廢水治理的環(huán)境效益和經(jīng)濟效益的統(tǒng)一，必須將兩種或三種技術(shù)結(jié)合使用。一般采用UASB-A/O處理工藝和IC-CIRCOX處理工藝。 1.3.1 工藝介紹 ㈠IC-CIRCOX處理工藝 IC(厭氧內(nèi)循環(huán))反應(yīng)器根據(jù)UASB的原理，80年代中由荷蘭帕克(PAQUES)公司開發(fā)成功。它由混合區(qū)、污泥膨脹床、精處理區(qū)和循環(huán)系統(tǒng)四個部分組成。它與其它厭氧處理工藝相比有以下特點： ①因反應(yīng)器為立式結(jié)構(gòu)，高度為16～25m,故占地面積小，同時沼氣收集也方便。 ②有機負荷高，水力停留時間短， ③剩余污泥少，約為進水COD的1%，且容易脫水。 ④靠沼氣的提升產(chǎn)生循環(huán)，不需要外部動力進行攪拌混合和使污泥回流，節(jié)省動力消耗。 ⑤因生物降解后的出水為堿性，當(dāng)進水酸度較高時，可通過出水的回流使進水中和，減少藥劑使用量。 ⑥耐沖擊負荷性能強，處理效率高，COD去除率為75%～80%,BOD去除率為80%～85%。 ⑦生物氣純度高(CH4為70%～80%，CO2為20%～30%，其它有機物為1%～5%)，可作燃料加以利用。 CIRCOX(封閉式空氣提升好氧)反應(yīng)器為雙層立式筒體(外層為下降筒體，內(nèi)層為上升筒體)，水由底部進入反應(yīng)器，與壓縮空氣一起從內(nèi)層筒體(也稱上升管)向上流，使進水與微生物充分接觸，微生物粘附在載體(細砂類物質(zhì))表面，形成生物膜，使活性污泥有良好的沉降性能，不易被出水帶離反應(yīng)器而在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)，筒體的上部做成“帽狀”(直徑放大約1/3左右)，氣、水和污泥的混合液進入反應(yīng)器上部“帽狀”的三相分離區(qū)分離；氣體從上面離開反應(yīng)器，澄清水從出水口流出，污泥經(jīng)過沉降區(qū)返回到反應(yīng)器底部。與其它好氧處理工藝相比，有以下特點： ①高度與直徑比大，故占地面積小。 ②有機負荷與微生物濃度高，有機負荷為4～10kgCOD/(m3·d),微生物濃度15～30 kgVSS / m3。 ③水力停留時間短，一般為0.5～4h。 ④剩余污泥少，小于進水COD的5%；污泥回流在同一反應(yīng)器內(nèi)完成，不需要外加動力。 ⑤因該反應(yīng)器為封閉系統(tǒng)，可以容易地控制污水中易揮發(fā)物質(zhì)，可根據(jù)需要設(shè)置生物過濾器或活性炭過濾器處理廢氣。 ⑥因反應(yīng)器內(nèi)液體的流速很高，約為50ｍ／ｈ，載體通過相互碰撞摩擦而自動脫膜，不需要另設(shè)脫膜裝置；同時污水中的懸浮物很容易從反應(yīng)器內(nèi)沖出，允許進水懸浮物的濃度較高，不需設(shè)預(yù)沉池。 ⑦因活性污泥在反應(yīng)器內(nèi)循環(huán)，泥齡很高，污泥中可產(chǎn)生一些生長速度很慢的硝化細菌等，故CIRCOX反應(yīng)器適合于處理含氮化合物及其它難降解的化合物。 IC反應(yīng)器應(yīng)用于高濃度有機廢水處理，CIRCOX適用于低濃度的啤酒生產(chǎn)廢水和城市污水處理，兩者串連起來是優(yōu)化的組合，體現(xiàn)了占地面積小，無臭氣排放，污泥量少和處理效率高的優(yōu)點。 2 UASB-A/O處理工藝 UASB (Up-Flow-Anaerobic-Sludge-Blanket)是上流式厭氧污泥床的英文簡稱，是Lettinga等人于1972-1978年間開發(fā)研制的一項有機廢水厭氧生物處理技術(shù). 與其他大多數(shù)厭氧生物處理裝置不同之處是: ①廢水由下向上流過反應(yīng)器; ②污泥無需特殊的攪拌設(shè)備; ③反應(yīng)器頂部有特殊的三相分離器. 其突出的優(yōu)點是處理能力大,處理效率高,運行性能穩(wěn)定,構(gòu)造比較簡單. 除此之外,UASB反應(yīng)器的工藝構(gòu)造和實際運行具有以下幾個突出的特點: ①反應(yīng)器中高濃度的以顆粒狀形式存在的高活性顆粒污泥,這種污泥是在一定的運行條件下,通過嚴(yán)格控制反應(yīng)器的水力學(xué)特征以及有機物符合的條件下,經(jīng)過一段時間的培養(yǎng)而形成的.顆粒污泥特性的好壞將直接影響到UASB反應(yīng)器的運行性能. ②反應(yīng)器內(nèi)具有集泥,水,和氣分離于一體的三相分離器,這種三相分離器可以自動地將泥,水,氣加以分離并起到澄清出水,保證集氣室正常水面的功能. ③反應(yīng)器中無需安裝任何攪拌裝置,反應(yīng)器的攪拌式通過產(chǎn)氣的上升遷移作用而實現(xiàn)的,因而具有操作管理比較簡單的特性. A/O(Anoxic/Onxic)缺氧-好氧活性污泥法生物脫氮工藝。A/O法由發(fā)生在缺氧池的反硝化反應(yīng)和發(fā)生在好氧池的硝化反應(yīng)組成。廢水先進入缺氧池，并將好氧池的混合液和沉淀池的污泥同時回流至缺氧池。這樣可以保證缺氧池中既有從沸水中得到的充足有機物作為反硝化的碳源，因此可以在其中進行反硝化脫氮反應(yīng)。然后廢水進入好氧池，進行BOD5的進一步降解和硝化反應(yīng)。A/O工藝只有一個污泥系統(tǒng)，在此系統(tǒng)中同時存在分解有機物的異養(yǎng)菌群、反硝化菌群以及硝化菌群。混合的卻微生物菌群交替的處于好氧和缺氧環(huán)境中，有機物濃度高和低的條件下，分別發(fā)揮不同的作用。缺氧池和好氧池可以是兩個獨立的構(gòu)筑物，也可以合建在一個構(gòu)筑物內(nèi)，在使用隔板將兩段分隔。 與傳統(tǒng)生物脫氮工藝相比較，A/O工藝大幅度的縮短了脫氮的工藝流程，其主要優(yōu)點是： ① 流程簡單，構(gòu)筑物少，基建費用可大幅度節(jié)省； ② 不需要外加碳源，以原廢水為碳源，看我保證充分的反硝化反應(yīng)，降低了運營費用； ③ 好氧池設(shè)在缺氧池后，可使反硝化反應(yīng)殘留的有機污染物得到進一步去除，提高出水水質(zhì)，不需要再建后曝氣池； ④ 缺氧池在好氧池前，一方面可減輕好氧池的有機負荷，另一方面可以有效的控制污泥膨脹。反硝化過程中長生的堿度可以補償硝化過程消耗堿度的一半左右，對堿度不高的廢水可不必另行加堿。 1.3.2 經(jīng)濟技術(shù)比較 （1）經(jīng)濟上： ①從構(gòu)造上看，IC-CIRCOX反應(yīng)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)比UASB-A/O反應(yīng)器復(fù)雜，設(shè)計施工要求高。反應(yīng)器高徑比大，從而增加了進水泵的動力消耗，提高了運行費用。 ②不需要外加碳源，以原廢水為碳源，看我保證充分的反硝化反應(yīng)，降低了運營費用。 ③總的來說，厭氧與好氧為主體的處理工藝，產(chǎn)生的污泥量較少，IC-CIRCOX處理工藝好氧生物處理后應(yīng)設(shè)沉淀設(shè)施；而UASB-A/O處理工藝在好氧生物處理后不用設(shè)沉淀池，污泥量很少，大多數(shù)內(nèi)部消化，故污泥直接進入污泥濃縮池，進行污泥的處理與處置。IC-CIRCOX處理工藝采用的是生物膜法，是好氧生物流化床原理發(fā)展而來，微生物粘附在細砂類載體物表面，形成生物膜，生物膜要進行新、老更替，老的膜剝落后需要經(jīng)沉淀后去除(當(dāng)然同時也去除懸浮物等)，故氧化(好氧)生物處理后要設(shè)沉淀設(shè)施。廢水先進入缺氧池，并將好氧池的混合液和沉淀池的污泥同時回流至缺氧池。這樣可以保證缺氧池中既有從沸水中得到的充足有機物作為反硝化的碳源，因此可以在其中進行反硝化脫氮反應(yīng)。因此，污水處理設(shè)施布置緊湊、占地省、投資低。 （2）技術(shù)上： IC反應(yīng)器在很大程度上解決了UASB的不足， COD容積負荷大幅度提高，使IC反應(yīng)器具備很高的處理容量，同時也帶來了不少新的問題： ①IC反應(yīng)器加快了水流上升速度，使出水中細微顆粒物比UASB反應(yīng)器多，加重了后續(xù)處理的負擔(dān)。另外內(nèi)循環(huán)中泥水混合液的上升還易產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象，使內(nèi)循環(huán)癱瘓，處理效果變差。 ②顆粒污泥在IC反應(yīng)器中占有重要地位。它與處理同類廢水的UASB反應(yīng)器中的顆粒污泥相比，具有顆粒較大、結(jié)構(gòu)較松散、強度較小等特點。 ③發(fā)酵細菌通過胞外酶作用將不溶性有機物水解成可溶性有機物，再將可溶性的大分子有機物轉(zhuǎn)化成脂肪酸和醇類等，該類細菌水解過程相當(dāng)緩慢。IC反應(yīng)器較短的水力停留時間勢必影響不溶性有機物的去除效果。 ④在厭氧反應(yīng)中，有機負荷、產(chǎn)氣量和處理程度三者之間存在著密切的聯(lián)系和平衡關(guān)系。一般較高的有機負荷可獲得較大的產(chǎn)氣量，但處理程度會降低[13]。因此，IC反應(yīng)器的總體去除效率相比UASB反應(yīng)器來講要低些。 ⑤缺乏在IC反應(yīng)器水力條件下培養(yǎng)活性和沉降性能良好的顆粒污泥關(guān)鍵技術(shù)。目前國內(nèi)引進的IC反應(yīng)器均采用荷蘭進口的顆粒污泥接種，增加了工程造價。 第 10 頁