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啤酒廠的廢水處理工藝 摘要：近年來啤酒工業(yè)在我國發(fā)展迅速。啤酒行業(yè)是生物食品工業(yè)中耗水量比較大的一個行業(yè)。啤酒的生產(chǎn)也伴隨著大量污水的排出，給環(huán)境造成了很大的威脅。啤酒污水主要含有大量的有機物，屬于高濃度有機廢水，如果直接排放，降低了原料的利用率而且會對環(huán)境造成很大的壓力。本論文主要采用厭氧-好氧處理工藝來處理啤酒工廠的廢水，使其達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。整個工藝具有投資少，處理效果好，工藝簡單，占地面積省，運行穩(wěn)定，能耗少的的優(yōu)點。 關(guān)鍵詞: 啤酒污水; UASB; CASS 目 錄 1引言 1 2調(diào)查地址概況 1 2.1調(diào)查的時間和地點 1 2.2污水處理工程的設(shè)計依據(jù) 1 2.3設(shè)計范圍 1 2.4設(shè)計原則 2 3污水處理工藝流程 2 3.1設(shè)計原水水質(zhì)指標(biāo) 2 3.2 設(shè)計出水水質(zhì)指標(biāo) 2 3.3 處理工藝流程的選擇 2 3.4處理工藝線路 3 3.5處理工藝所需設(shè)備 3 4 啤酒廢水處理構(gòu)筑物 4 4.1 格柵 4 4.2集水池 4 4.3泵房 4 4.4 水力篩 4 4.5 酸化調(diào)節(jié)池 4 4.6 UASB反應(yīng)池 5 4.7 CASS反應(yīng)池 6 5污泥部分各處理構(gòu)筑物設(shè)計 7 5.1 集泥井 7 5.2 污泥濃縮池 7 5.3 污泥脫水間 7 6 構(gòu)筑物高程 7 6.1 污水構(gòu)筑物高程 7 6.2 污泥高程 7 7 預(yù)計處理效果及討論 7 7.1 處理效果 7 7.2 討論 8 參考文獻(xiàn) 9 致 謝 11 1引言 啤酒增產(chǎn)需要努力提高生產(chǎn)效率以及更加合理的使用原料。原料費用和勞務(wù)費的增長直接影響企業(yè)盈利的增長，這使得企業(yè)經(jīng)營者不得不考慮回收副產(chǎn)品和降低能耗。 啤酒企業(yè)還應(yīng)注意工廠排放的污水會嚴(yán)重污染附近的河流和土地。啤酒廠的污水來源如下圖: 從上圖可以看出，污水的主要來源有：麥芽生產(chǎn)過程中的洗麥水、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；以及工廠員工的生活用水等等。 2 調(diào)查地址概況 2.1 調(diào)查的時間和地點 研究時間是2013年4月5日到5月1日。地點是山西省洪洞縣白石鄉(xiāng)南段村。金星啤酒集團(tuán)有限公司是1995年10月以河南金星啤酒公司為核心組建的集工、貿(mào)、科研一體化的國家大型啤酒集團(tuán)企業(yè)。 2.2污水處理工程的設(shè)計依據(jù) (1)中華人民共和國污水排放標(biāo)準(zhǔn)（GB8978-1996）。 (2)啤酒行業(yè)污水處理有關(guān)資料。 (3)啤酒廠方提供的基本資料。 2.3設(shè)計范圍 本工程的設(shè)計范圍為：生產(chǎn)污水流到處理廠界開始到出水達(dá)到指標(biāo)為止，內(nèi)部工藝單元包括水工藝、土建、電氣設(shè)備等專業(yè)內(nèi)容。 2.4設(shè)計原則 (1)嚴(yán)格按照國家環(huán)保局的有關(guān)法規(guī)，根據(jù)排放標(biāo)準(zhǔn)使排放的污水達(dá)到指標(biāo)甚至高于指標(biāo)。 (2)采用先進(jìn)、成熟可靠的處理工藝，最大程度提高環(huán)境效益還有經(jīng)濟(jì)效益。 (3)污水處理工藝能夠在生產(chǎn)中有一定的靈活性還有可調(diào)節(jié)性，可以隨著水質(zhì)、水量的變化靈活應(yīng)變。 (4)實際操作過程中要便于操作，管理還有維修。節(jié)省資源成本。 3 污水處理工藝流程 3.1設(shè)計原水水質(zhì)指標(biāo) 　　CODcr=1400 mg/L 　　BOD5=800 mg/L SS=350 mg/L pH=5～11 3.2 設(shè)計出水水質(zhì)指標(biāo) CODcr≤100 mg/L BOD5≤30 mg/L SS≤70 mg/L pH=6～9 3.3 處理工藝流程的選擇 厭氧-好氧處理工藝是一種有效去除有機污染物并使其炭化的技術(shù)，它將有機化合物轉(zhuǎn)化為二氧化碳和甲烷。這種工藝技術(shù)不僅運轉(zhuǎn)費用低，而且還可以將廢水轉(zhuǎn)化成沼氣。這種工藝的特點是所需反應(yīng)器體積小，約為好氧處理工藝的10%～15%；產(chǎn)泥量也少，約為好氧工藝的10%～15%；對營養(yǎng)物的需求量比較低；可以小規(guī)模也可以大規(guī)模。 厭氧法的特點是不能除去碳和磷，出水一般不達(dá)標(biāo)，常用的反應(yīng)器有UASB、AF、FASB等，UASB反應(yīng)器與其他反應(yīng)器相比有以下優(yōu)點：水解-好氧技術(shù)節(jié)能效果顯著，且BOD/COD值增大，污水的可生化性能增加，可縮短總水力停留時間，提高處理效率，剩余污泥量少；對于UASB—好氧技術(shù)主要技術(shù)上先進(jìn)可行，投資小，運行成本低，效果好，可回收能源，產(chǎn)出顆粒污泥產(chǎn)品，由一定收益；操作要求嚴(yán) 可以看出厭氧—好氧聯(lián)合處理在啤酒污水處理方面有較大優(yōu)點，故啤酒污水厭氧—好氧處理技術(shù)是最好的選擇。 3.4處理工藝線路 圖1 啤酒污水處理工藝 Figure1 Brewery Wastewater Treatment Process 啤酒污水先經(jīng)過格柵除去大的雜志然后進(jìn)入集水池，用污水泵將污水提升到水力篩，進(jìn)入調(diào)節(jié)池對水質(zhì)，水量進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)池pH在6.5～7.5之間。調(diào)節(jié)池中出來的水用泵連續(xù)送入UASB反應(yīng)器進(jìn)行厭氧消化，降低有機物濃度。厭氧處理過程中產(chǎn)生的沼氣被收集到沼氣柜。UASB反應(yīng)器內(nèi)的污水流入CASS池中進(jìn)行好氧處理，而后達(dá)標(biāo)出水。來自UASB反應(yīng)器、CASS反應(yīng)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濃縮池內(nèi)被濃縮，濃縮后進(jìn)入污泥脫水機房，進(jìn)一步降低污泥的含水率，實現(xiàn)污泥的減量化。污泥脫水后形成泥餅，裝車外運處置。 3.5處理工藝所需設(shè)備 主要設(shè)備見表1。 表1 主要設(shè)備一覽表 Table1 Major Equipment List 序號 設(shè)備名稱 型號規(guī)格 單位 數(shù)量 1 機械格柵 HF-300 柵隙15 mm 臺 2 2 污水提升泵 100QW120-10-5.5 臺 3 Q=30 L/s H=10.0 m N=5.5 KW 3 固定過濾機 HS120 臺 3 4 潛水?dāng)嚢铏C QJB7.5/6－640/3-303/c/s 臺 1 N=7.5 KW 5 配水泵 150QW1100-15-11 臺 3 Q=30 L/s H=15 m N=11.0 KW 6 加藥裝置 AHJ-I 套 1 7 氣水分離器 φ5001800（H）mm 臺 1 8 水封器 φ5001200（H）mm 臺 2 9 沼氣貯罐 φ7000 mmH6000 mm 個 1 10 鼓風(fēng)機 DG超小型離心鼓風(fēng)機 臺 2 N=75.0 KW 4 啤酒廢水處理構(gòu)筑物 4.1 格柵 說明: (1)粗格柵：包括平行的柵條，一般金屬制造，主要用來除去水中較大的雜質(zhì)。 (2)細(xì)格柵：平行柵條，由不銹鋼制造，主要用來處理細(xì)微的懸浮物(0.5 mm)。 4.2集水池 集水池是一種小型的貯水設(shè)備，用來調(diào)節(jié)水量，貯存盈余，補充短缺，保證正常的運營。 4.3泵房 4.3.1 說明 采用下圓上方，集水池和泵房合建，集水池在泵房下面。 4.3.2 計算 (1)選泵前總揚程估算 經(jīng)過格柵水頭損失為0.2 m，集水池最低水位與所需提升經(jīng)常高水位之間的高差為： 78.5-73.412=4.5 m (2)出水管水頭損失 總出水管Q=60 L/s，選用管徑DN250，查表的v=1.23 m/s,1000i=9.91,一根出水管，Q=30 L/s，選用管徑DN200，v=0.97 m/s,1000i=8.6，設(shè)管總長為40 m，局部損失占沿程的30%，則總損失為： (3)水泵揚程 泵站內(nèi)管線水頭損失假設(shè)為1.5 m，考慮自由水頭為1.0 m,則水泵總揚程為： H=4.5+0.5+1.5+1.0=7.5 m 取8 m。 4.4 水力篩 設(shè)計說明:過濾污水中的懸浮物。 4.5 酸化調(diào)節(jié)池 4.5.1 設(shè)計說明 主要用來調(diào)節(jié)水質(zhì)、水量、水溫的變化。降低對生物設(shè)備的沖擊，防止污染物沉淀。 4.5.2計算 (1)調(diào)節(jié)池有效容積 V = QT = 208.335 =1041.65 m3 (2)調(diào)節(jié)池水面面積 調(diào)節(jié)池有效水深取5.5米，超高0.5米，則 (3)調(diào)節(jié)池的長度 取調(diào)節(jié)池寬度為15 m，長為13 m，池的實際尺寸為：長寬高=15 m13 m6 m = 1170 m3。 (4)調(diào)節(jié)池的攪拌器 使污水混合均勻，調(diào)節(jié)池下設(shè)潛水?dāng)嚢铏C，選型QJB7.5/6－640/3-303/c/s1臺 4.6 UASB反應(yīng)池 4.6.1 設(shè)計說明: 由進(jìn)水分配系統(tǒng)、反應(yīng)區(qū)、三相分離區(qū)、出水系統(tǒng)、排泥系統(tǒng)沼氣收集系統(tǒng)組成。有以下優(yōu)點： （1）沉降性能好，不需要設(shè)計沉淀池 （2）結(jié)構(gòu)簡單，造價優(yōu)惠 （3）過程中產(chǎn)生氣體，對污泥產(chǎn)生攪拌，不需要攪拌池 （4）污泥濃度高，不會停留很長時間 4.6.2 計算 （1）配水系統(tǒng)設(shè)計　 本系統(tǒng)設(shè)計為圓形布水器，進(jìn)水方式采用連續(xù)進(jìn)水的運行方式。 （2）出水系統(tǒng)均勻的排除出水時反應(yīng)器均勻穩(wěn)定運行的關(guān)鍵，通常每個單元三相分離器設(shè)一個出水槽。本設(shè)計采用鋸齒形出水槽，槽寬0.2 m,槽高0.2 m。 （3）浮渣清除系統(tǒng) 沉淀區(qū)頁面的浮渣層可用刮渣機清除，在氣室內(nèi)形成的浮渣可定期進(jìn)行沼氣反沖的方法，需要設(shè)置循環(huán)水泵。 (4）排泥系統(tǒng)設(shè)計 在UASB三相分離器底部設(shè)置一個排泥口，每天排泥一次。 （5）產(chǎn)氣量計算 每日產(chǎn)氣量：23250.750.5300010-3=2615.6m3/d。 4.7 CASS反應(yīng)池 4.7.1設(shè)計說明 CASS工藝是SBR工藝的發(fā)展，前身是ICEAS，由預(yù)反應(yīng)區(qū)和主反應(yīng)區(qū)組成。預(yù)反應(yīng)區(qū)控制在缺氧狀態(tài)，因此提高了對難降解有機物的去除效果，與傳統(tǒng)的活性污泥法相比，有以下優(yōu)點： （1）建設(shè)費用低，省去了初沉池、二沉池及污泥回流設(shè)備。 （2）運行費用低，節(jié)能效果顯著。 （3）有機物去除率高，出水水質(zhì)好，具有良好的脫氮除磷功能。 （4）管理簡單，運行可靠，不易發(fā)生污泥膨脹。 （5）污泥產(chǎn)量低，性質(zhì)穩(wěn)定，便于進(jìn)一步處理與處置。 4.7.2 產(chǎn)泥量以及排泥系統(tǒng) （1） CASS池產(chǎn)泥量：CASS池的剩余污泥主要來自微生物代謝的增值污泥，還有很少部分由進(jìn)水懸浮物沉淀形成。 （2）排泥系統(tǒng)：每池池底坡向排泥坡度i = 0.01 ，池出水端池底設(shè)（1.01.00.5）m3排泥坑一個，每池排泥坑中接出泥管DN200一根。 4.7.3 布?xì)庀到y(tǒng) 單個反應(yīng)池平面面積為4010，設(shè)423個氣器。 選擇QMZM-300盤式膜片式曝氣器。其技術(shù)參數(shù)見表2, 表2 QMZM-300盤式膜片式曝氣器技術(shù)參數(shù) Table2 QMZM-300 disc diaphragm aerator technical parameters 型號 工作通氣量 服務(wù)面積 氧利用率 淹沒深度 供氣量 QMZM-300 2～8 m3/h個 0.5～1.0 m2/h個 35%～59% 4～8 m 4.25 m3/h 4.7.4鼓風(fēng)機房布置 選用兩臺DG超小型離心鼓風(fēng)機，，供氣量大時，兩臺一起工作，供氣量小時，一用一備。 5污泥部分各處理構(gòu)筑物設(shè)計 5.1 集泥井 污水處理系統(tǒng)各構(gòu)筑物所產(chǎn)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濃縮池。 污泥濃縮池為間歇運行，運行周期為24 h，其中各構(gòu)筑物排泥、污泥泵抽送污泥時間為1.0～1.5 h，污泥濃縮時間為20.0 h，濃縮池排水時間為2.0 h，閑置時間為0.5h～1.0 h。 5.2 污泥濃縮池 用來設(shè)計污泥量，啤酒污水處理過程產(chǎn)生的污泥來自以下幾部分： （1）UASB反應(yīng)器，Q1 = 24.5 m3/d,含水率98% ； （2）CASS反應(yīng)器，Q2 =44.68 m3/d,含水率99% ； 總污泥量為：Q = Q1 + Q2 = 69.18 m3/d，設(shè)計中取70 m3/d。 5.3 污泥脫水間 設(shè)計泥量，濃縮后污泥含水率為96% ； 　　濃縮后污泥體積：= 35 m3/d。 6 構(gòu)筑物高程 6.1 污水構(gòu)筑物高程 UASB處的地坪標(biāo)高為76.4 m，按結(jié)構(gòu)穩(wěn)定原則確定池底埋深為-1.5 m，然后根據(jù)各處理構(gòu)筑物之間的水頭損失推求其它構(gòu)筑物的設(shè)計水面標(biāo)高，調(diào)節(jié)池設(shè)計成地下式，確定水面標(biāo)高為76.4 m，從調(diào)節(jié)池到UASB經(jīng)過提升泵提升。 6.2 污泥高程 當(dāng)污泥以重力流排出池體時，污泥處理構(gòu)筑物的水頭損失以各構(gòu)筑物的出流水頭計算，濃縮池一般取1.5 m,CASS與UASB取1.2 m。 7 預(yù)計處理效果及討論 7.1 處理效果 設(shè)計排放廢水量為3000m3/d。COD2500mg/L,pH值約為6。 廢水經(jīng)處理后，要求達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978—1996)的一級標(biāo)準(zhǔn)，其主要水質(zhì)指標(biāo)見表3, 表3 廢水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn) Table3 Wastewater quality and emission standards 項目 CODCr(mg/L) BOD5(mg/L) SS(mg/L) pH 原水 1500～3000 800～1600 250～1200 5～11 排放標(biāo)準(zhǔn) ≤100 ≤30 ≤70 6～9 注：該廢水中的酵母、酒糟經(jīng)過回收和綜合利用，故COD、BOD含量降低。 7.2 討論 本設(shè)計采用厭氧-好氧處理工藝，技術(shù)成熟，管理方便，能使水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放，具有顯著效益，實現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益的統(tǒng)一。洪洞縣金星啤酒有限公司早期污水處理設(shè)備比較落后，監(jiān)控方式大多采用人工方式，人工任務(wù)大。通過對方案的設(shè)計，對工程作出系統(tǒng)的規(guī)劃，為企業(yè)節(jié)省投資，對企業(yè)和社會都有巨大的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。通過以上工藝主要有以下特點： （1）水處理后有保證，生化、理化指標(biāo)均達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)； （2）系統(tǒng)穩(wěn)定可靠； （3）投資較少，工藝流程簡便。 參考文獻(xiàn) [1] 孫慧修. 排水工程上冊(第4版)[M]. 北京: 中國建筑工業(yè)出版社, 1998年. 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Beer wastewater contains large amounts of organic matter, which belongs to the high concentration organic wastewater, if the direct emissions, reduce the utilization rate of raw materials and will cause great pressure on the environment. Now many factories and scholars on the aspects of the study, this paper mainly discuss now beer factory on the process of wastewater treatment. Keywords: beer wastewater; UASB; CASS