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摘要
本設計為某啤酒廢水處理設計。設計程度為初步設計。啤酒廢水水質(zhì)的主要特點是含有大量的有機物，屬高濃度有機廢水，故其生化需氧量也較大。該啤酒廢水處理廠的處理水量為3000m3/d,不考慮遠期發(fā)展。原污水中各項指標為：BOD濃度為700mg/L,COD濃度為1350mg/L，SS濃度為400mg/L，TN為30 mg/ L，TP為3 mg/ L。因該廢水BOD值較大,不經(jīng)處理會對環(huán)境造成巨大污染，要求處理后達到以下要求,即：BOD≤20mg/ L，COD≤100mg/ L，SS≤60mg/ L, TN≤10mg/ L，TP≤0.5mg/ L。
經(jīng)分析知該處理水質(zhì)屬易生物降解又無明顯毒性的廢水，可采用兩級生物處理以使出水達標。一級處理主要采用物理法，用來去除污水中的懸浮物質(zhì)和無機物。二級處理主要采用生物法,包括厭氧生物處理法中的UASB法和好氧生物處理法中的SBR法，可有效去除污水中的BOD、COD。本設計工藝流程為：
啤酒廢水 → 格柵 → 污水提升泵房 → 調(diào)節(jié)沉淀池 → UASB反應器
→ SBR池 →處理水
整個工藝具有總投資少，處理效果好，工藝簡單，占地面積省，運行穩(wěn)定，能耗少的優(yōu)點。
關鍵詞：啤酒廢水處理，濃度有機廢水，UASB法，SBR法
Abstract
This design is one beer waste water treatment. The degree of the design is in a preliminary phase. The main distinguishing feature of the beer waste water is that it contains the massive organic matters, so it belongs to the high concentration organic waste water, therefore its biochemical oxygen demand is also high.
The water which needs to treatment in the beer waste water treatment plant is 3000, regardless of the specified future development. Various target in the raw waste water is: the concentration of BOD is 700mg/L, the concentration of COD is 1350mg/L, the concentration of SS is400mg/L,the concentration of TN is 30mg/L, the concentration of TP is 3mg/L .For the beer waste water's BOD is high, it could pollute the enviroment if drained before treatment, so it request the beer waste water which drained must be strictly treated to the standard, which is as following: BOD≤30mg/ L, COD≤100mg/ L, SS≤70mg/ L, the concentration of TN is 10mg/L, the concentration of TP is 0.5mg/L..
After the analysis, the quality of this processing water belongs to the waste water that easy biology degrade and not have the obvious poison, could use two levels of biological treatments to cause the water drained meet the designated standard. First level of processing mainly uses the physical methods, which removes the suspended matter and the inorganic substance in the sewage.Second levels of processing mainly uses the biology methods, consists of UASB of demand oxygen biology methods and SBR of anaerobic oxygen biology methods, which could remove BOD, CODin the waste water. The technological process of this design is:
Beer waste water → Screens → The sewage lift pump house → Regulates precipitating tank → Reaction tank of UASB → Tank of SBR →Treatment water
The entire technological process have the characteristics of lower investment, good treatment effect, easy technology process，using small area, running steady, and consuming lower energy.
Keyword: Beer waste water treatment ， High concentration of organic waste water，
UASB(Upflow Anaerobic Sludge Blanket)process ， SBR (Sequencing Batch Reactor)processs
目 錄
1 緒論 ……………………………………………………………………………… 1
1.1 啤酒廢水的來源及水質(zhì)分析 ………………………………………………… 1
1.2 廢水水質(zhì)水量及達標要求…………………………………………………… 2
2 處理的工藝流程及說明 ………………………………………………………………4
2.1 概述………………………………………………………………………… 4
2.2 方案選擇……………………………………………………………7
2.2.1常用的啤酒廢水處理方法 …………………………………………… 7
2.2.2 工藝流程及說明 ……………………………………………… 11
3 水處理構筑物設計與計算…………………………………………………… 16
3.1 格柵 …………………………………………………………………………………… 16
3.1.1 有關規(guī)定………………………………………………………… 16
3.1.2 設計參數(shù) ………………………………………………… 17
3.1.3 計計算 ……………………………………………………………… 17
3.2 調(diào)節(jié)沉淀池 …………………………………………………… 18
3.2.1 設計說明 ……………………………………………… 18
3.2.2 設計參數(shù) ……………………………………………………… 18
3.2.3 設計計算……………………………………………………… 19
3.3 UASB反應器 …………………………………………………………… 20
3.3.1 設計說明 ……………………………………………………… 20
3.3.2 設計參數(shù) …………………………………………………………… 21
3.3.3 設計計算 ……………………………………………… 21
3.4 SBR反應池 …………………………………………………………29
3.4.1 設計說明 …………………………………………………… 29
3.4.2 設計參數(shù) ………………………………………………………… 29
3.4.3 基本尺寸計算 ………………………………………………… 30
3.4.4 鼓風曝氣系統(tǒng) ………………………………………………… 32
3.4.5 污泥產(chǎn)量計算 …………………………………………………… 35
3.5 污水提升泵房 ………………………………………………………… 35
3.5.1 設計說明 ………………………………………………… 35
3.4.2 設計計算 …………………………………………………… 36
4 污泥處理構筑物設計與計算…………………………………………… 38
4.1 重力濃縮池 …………………………………………………………… 38
4.1.1 設計說明…………………………………………………… 38
4.1.2 設計參數(shù) ……………………………………………………………… 38
4.1.3 設計計算 ……………………………………………………… 38
4.2 機械脫水間 …………………………………………………………… 40
4.2.1 設計說明 …………………………………………………………… 40
4.1.2 設計參數(shù) …………………………………………………………… 41
4.1.3 設計計算 ………………………………………………………… 41
5構筑物尺寸及設備選型………………………………………………………42
5.1 格柵………………………………………………………………… 42
5.2 調(diào)節(jié)沉淀池…………………………………………………………… 42
5.3 UASB前提升泵房 ………………………………………………… 42
5.4 UASB反應器 ……………………………………………………………… 42
5.5 SBR反應池 …………………………………………………………43
5.6污泥濃縮池 …………………………………………………………… 43
5.7機械脫水間 …………………………………………………………… 43
5.8其它附屬設備……………………………………………………………… 43
6 勞動定員 ………………………………………………………………………………… 45
7 平面布置 ………………………………………………………………………………… 46
8 高程布置 ………………………………………………………………………………… 47
8.1 高程布置的注意事項 ………………………………………………………… 47
8.2 高程計算………………………………………………………………………………47
9工程概預算 …………………………………………………………………………………48
9.1直接費用 ……………………………………………………………………………… 48
9.1.1 土建費 …………………………………………………………… 48
9.1.2 設備費 ……………………………………………………………… 49
9.1.3 直接費用合計……………………………………………………… 50
9.2 間接費用 ……………………………………………………………… 50
9.3 運轉(zhuǎn)費用 ………………………………………………………………… 50
9.3.1 人工費 ………………………………………………………………50
9.3.2 電費 …………………………………………………………50
9.3.3 運行費用 ………………………………………………………51
9.3.4 維護費 ………………………………………………………………51
9.3.5 設備折舊費 …………………………………………………………51
結(jié)論………………………………………………………………………………………… 52
參考文獻…………………………………………………………………………………… 53
致謝………………………………………………………………………………………… 54
附錄………………………………………………………………………………………… 55
5
1 緒論
1. 1 啤酒廢水的來源及水質(zhì)分析
1.特點
生產(chǎn)產(chǎn)啤酒過程用水量很大，特別是釀酒、罐裝工藝過程大量使用新鮮水，相應產(chǎn)生大量廢水。啤酒的生產(chǎn)工藝較多，不同的啤酒廠生產(chǎn)過程中噸酒耗量和水質(zhì)相差很大。管理和技術水平較高的啤酒廠耗水量為8～12噸每噸，我國啤酒廠的噸酒耗水量一般大于該參數(shù)。國內(nèi)啤酒從糖化到罐裝總耗水10～20立方米每噸。釀造啤酒消耗的大量水除一部分轉(zhuǎn)入產(chǎn)品外，絕大部分作為工業(yè)廢水排入環(huán)境。啤酒工業(yè)廢水按其有機物含量可分為以下幾類：
（1）冷卻水 冷凍機，麥汁和發(fā)酵的冷卻水等。這類廢水基本上未受污染。
（2）清洗廢水 如大麥浸漬廢水，大麥發(fā)芽降溫噴霧水，清洗生產(chǎn)裝置廢水，漂洗酵母水，洗瓶機初期洗滌水，酒罐消毒廢水，巴斯德殺菌噴淋水和地面沖洗水等，這類廢水受到不同程度的有機污染。
（3）沖渣廢水 如麥渣液，冷熱凝固物酒槽剩余酵母，酒泥，慮酒渣和殘堿性洗滌液等，這類廢水中含有大量的懸浮性固體有機物，工作中將產(chǎn)生麥汁冷卻水，裝置洗滌水。麥糟，熱凝固物和等大量懸浮固體。
（4）罐裝廢水 在罐裝酒時，機器的冒泡滴時有發(fā)生，還經(jīng)常出現(xiàn)冒酒，使廢水中摻入大量殘酒。另外噴淋時由于用熱水噴淋，啤酒升溫引起平那壓力上升，“炸瓶”現(xiàn)象時發(fā)生，致使大量啤酒灑在噴淋水中。為防止生物污染，循環(huán)使用噴淋水時需加入防腐劑，因此別更換下來的廢噴淋水含防腐劑成分。
（5） 洗瓶廢水 清洗瓶子時先用堿性洗滌劑浸泡，然后用壓力水初洗，瓶子清洗水中含有殘余堿性洗滌劑，紙漿，染料，漿糊，殘酒和泥沙等。堿性洗滌劑要定期更換，更換是若直接排入下水道可使啤酒廢水呈堿性，銀絲廢堿性洗滌劑應先進入調(diào)節(jié)，沉淀裝置進行單獨處理。若將洗瓶廢水的排出液經(jīng)處理后儲存起來用以調(diào)節(jié)廢水的酸堿值（啤酒廢水平時呈酸性），則可以節(jié)省污水處理的藥劑用量 。
2．啤酒廢水來源
啤酒廢水主要來自麥芽車間（浸麥廢水），糖化車間（糖化，過濾洗滌廢水），發(fā)酵車（發(fā)酵罐洗滌，過濾洗滌廢水），灌裝車間（洗瓶，滅菌廢水及瓶子破碎流出的啤酒）以及生產(chǎn)用冷卻廢水等。
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。國內(nèi)啤酒廠廢水中：CODcr 含量為：1000～2500mg/L，BOD 含量為：600～1500 mg/L，該廢水具有較高的生物可降解性，且含有一定量的凱氏氮和磷。
啤酒生產(chǎn)工藝流程如圖1.1
排水
大米
粉碎
糊化
麥芽
粉碎
糖化
過濾
煮沸
酒花
成品
排水
包裝
啤酒過濾
發(fā)酵
沉淀
圖1.1 啤酒生產(chǎn)流程圖
麥芽生產(chǎn)過程如圖1.2
大麥
篩選
浸麥
發(fā)芽
干燥
排水
麥芽
圖1.2 麥芽生產(chǎn)流程圖
1. 2 廢水水質(zhì)水量及達標要求
（1）設計流量 3000 m3/d.
（2）生產(chǎn)廢水組成及各部分水質(zhì)，如表1.2所示：
表1. 1 生產(chǎn)廢水水質(zhì)及出水要求
項目
CODcr
SS
BOD5
TN
TP
進水水質(zhì)
1350
400
700
30
3
出水要求
100
60
20
10
0.5
處理效率
92.6%
85%
97.1%
66.7%
83.3%
處理要求：處理后出水水質(zhì)達到廣東省地方標準《水污染物排放限值》二時段一級排放標準的要求，即：CODcr100mg/L，SS60mg/L，BOD520mg/L，TN10mg/L，TP0.5mg/L。
2 處理的工藝流程及說明
2. 1 概述
鑒于啤酒廢水自身的特性，啤酒廢水不能直接排入水體，據(jù)統(tǒng)計，啤酒廠工業(yè)廢水如不經(jīng)處理，每生產(chǎn)100噸啤酒所排放出的BOD值相當于14000人生活污水的BOD值，懸浮固體SS值相當于8000人生活污水的SS，其污染程度是相當嚴重的。
目前常根據(jù) BOD/CODcr 比值來判斷廢水的可生化性，即：當BOD /CODcr>0.3 時易生化處理，當 BOD /CODcr>0.25 時可生化處理，當 BOD /CODcr<0.25 難生化處理，而啤酒廢水的BOD /CODcr>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。目前國內(nèi)的啤酒廠工業(yè)廢水的污水處理工藝，都是以生物化學方法為中心的處理系統(tǒng)。目前，國內(nèi)外普遍采取生化法處理啤酒廢水。啤酒廢水可生化性很好，以生化為主的工藝根據(jù)處理過程中是否需要曝氣，可把生物處理法可分為以下二類：
好氧生物處理
好氧生物處理是在氧氣充足的情況下，利用好氧微生物的生命活動氧化啤酒廢水中的有機物，其產(chǎn)物是二氧化碳、水及能量（釋放于水中）。
這種方法沒有考慮到廢水中有機物的利用問題，因此處理成本較高?；钚晕勰喾?、生物膜法、深井曝氣法是較有代表性的好氧生物處理方法。
1．活性污泥法
活性污泥法是中、低濃度有機廢水處理中使用最多，運行最可靠的方法，具有投資省，處理效果好等優(yōu)點。該處理工藝的主要部分是曝氣池和沉淀池。廢水進入曝氣池后，與活性污泥（含大量的好氧微生物）混合，在人工充氧的條件下，活性污泥吸附并氧化分解水中的有機物，而污泥和水的分離則由沉淀池來完成。我國的珠江啤酒廠，煙臺啤酒廠，上海益民啤酒廠，武漢西湖啤酒廠。廣州啤酒廠和長春啤酒廠等廠家均采用此法處理啤酒廢水。
據(jù)報道，進水CODcr為1200－1500mg/L時出水CODcr可降至50－100mg/L.去除率為94％－96％?；钚晕勰嗵幚砥【茝U水的缺點時動力消耗大，處理中常出現(xiàn)污泥膨脹。污泥膨脹的原因是啤酒廢水中碳水化合物含量過高，而 N,P,Fe 等營養(yǎng)物質(zhì)缺乏，各營養(yǎng)成分比例失調(diào)，導致微生物不能正常生長而死亡。解決的辦法是投加含N,P的化學藥劑，但這將使處理成本提高。而較為經(jīng)濟的方法是把生活污水（其中N,P濃度較大）和啤酒廢水混合。間歇式活性污泥法（SBR）通過間歇曝氣可以使動力消耗顯著降低，同時，廢水處理時間也短于普通活性污泥法。例如。珠江啤酒廠引進比利時SBR專利技術，廢水廠處理時間僅需19－20h，比普通活性污泥法縮短 10－11h,CODcr 的去除率也在 96％以上,揚州啤 酒廠和三明市大田啤酒廠采用SBR技術處理啤酒廢水，收到了同樣的效果.
2．深井曝氣法
為了提高曝氣過程中氧的利用率，節(jié)省能耗，加拿大安大略省的巴利啤酒廠，我國的上海啤酒廠和北京五星啤酒廠均采用深井曝氣法（超深水曝氣）處理啤酒廢水。深井曝氣實際上是以地下深井作為曝氣池的活性污泥法，曝氣池由下降管以及上升管組成。將廢水和污泥引入下降管，在井內(nèi)循環(huán)，空氣注入下降管或同時注入兩管中，混合液則由上升管排至固液分離裝置，即廢水循環(huán)是靠上升管和下降管的靜水壓力差進行的。其優(yōu)點是：占地面積少，效能高，對氧的利用率大，無惡臭產(chǎn)生等。
據(jù)測定，當進水BOD5 濃度為2400mg/L時，出水濃度可降為50mg/L,去除率高達97．92％。當然，深井曝氣也有不足之處，如施工難度大，造價高，防滲漏技術不過關等。
3．生物膜法
生物膜法時在處理池內(nèi)加入軟性填料，利用固著生長于填料表面的微生物對廢水進行處理，不會出現(xiàn)污泥膨脹的問題。生物接觸氧化池和生物轉(zhuǎn)盤是這類方法的代表，在啤酒廢水治理中均被采用，主要是降低啤酒廢水中的 BOD5。生物接觸氧化池是在微生物固著生長的同時，加以人工曝氣。這種方法可以得到很高的固體濃度和較高的有機負荷，因此處理效果高，占地面積也小于活性污泥法。國內(nèi)的淄博啤酒廠，青島啤酒廠，渤海啤酒廠荷徐州釀酒總廠等廠家的廢水處理中采用了這種技術。
青島啤酒廠在二段生物接觸氧化之后輔以混凝氣浮處理，啤酒廢水中CODcr和BOD 的取出率分別在80％和90％以上。
在此基礎上，山東省環(huán)科所改常壓曝氣為加壓曝氣（P＝0.25～0.30MPa）,目的在于強化氧的傳質(zhì)，有效提高廢水中溶解氧的濃度，以滿足中高濃度廢水中微生物和有機物氧化分解的需要。結(jié)果表明，當容積負荷<=13.33kg.m-3.d-1COD,停留時間為3～4小時.COD和BOD平均去除率分別達到 93.52％和 99.03％。由于停留時間縮短為原來的 1/3～1/4，運轉(zhuǎn)費用也降低。生物轉(zhuǎn)盤是較早用以處理啤酒廢水的方法。他主要由盤片、氧化槽轉(zhuǎn)動軸和驅(qū)動裝置等部分組成，依靠盤片的轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)廢水與盤上生物膜的接觸和充氧。該法運轉(zhuǎn)穩(wěn)定動力消耗少，但低溫對運行影響大，在處理高濃度廢水是需增加轉(zhuǎn)盤組數(shù)。該方法在美國應用較普及，國內(nèi)的杭州啤酒廠、上海華光啤酒廠和浙江慈溪啤酒廠也在使用。據(jù)報道，廢水中BOD 的去除率在80％以上。
厭氧生物處理
厭氧生物處理適用于高濃度有機廢水。它是在無氧條件下，靠厭氧細菌的作用分解有機物。在這一過程中，參加生物降解的有機基質(zhì)有 50％～90％轉(zhuǎn)化為沼氣（甲烷），而發(fā)酵后的剩余物又可作為優(yōu)質(zhì)肥料和飼料。因此，啤酒廢水的厭氧生物處理受到了越來越多的關注。厭氧生物處理包括多種方法，但以升流式厭氧污泥床(UASB) 技術在啤酒廢水的治理方面應用最為成熟。UASB的主要組成部分是反應器，其底部為絮凝和沉淀性能良好的厭氧污泥構成的污泥床，上部設置了一個專用的氣－液－固分離系統(tǒng)（三相分離室）。廢水從反應器低部加入，在向上流穿過生物顆粒組成的污泥床時得到降解，同時生成沼氣（氣泡）。氣，液，固（懸浮污泥顆粒）一同升入三相分離室，氣體被收集在氣罩里，而污泥顆粒受重力作用下沉至反應器底部，水則經(jīng)出流堰排出。
截至1990年9月，全世界已建成30座生產(chǎn)性 UASB 反應器處理啤酒廢水，總?cè)莘e達60600立方米。目前已有北京啤酒廠，沈陽啤酒廠等廠家利用UASB來處理啤酒廢水。荷蘭美國的某些公司所設計的UASB反應器對啤酒廢水 CODcr 的去處率為 80％－86％，北京啤酒廠 UASB 處理裝置中試結(jié)果也保持在這一水平，而且其沼氣產(chǎn)率為 0.3 －.5m3/kg(COD)。清華大學在常溫條件下利用 UASB 厭氧處理啤酒廢水的研究結(jié)果表明，進水 CODcr 濃度為 2000mg.L-1 時，去處率為 85％－90％。沈陽啤酒廠采用回收固性物及厭氧消化綜合治理工藝，實行清污分流，集中收集 CODcr 大于 5000mg.L-1d 的高濃度有機廢水送入 UASB 進行厭氧處理，廢水中CODcr的質(zhì)能利用率可達91.93％ 。
總的來說，好氧生物處理、厭氧生物處理是常見的啤酒廢水治理方法.好氧生物處理對于低濃度廢水有較高的COD去除率（＞90%），但是需要大量的投資 和場地，能耗較高，受外界環(huán)境（溫度等）影響較大；厭氧生物處理對于高濃度廢水有較高 的CODcr去除率，它克服了好氧生物處理的大多數(shù)缺點，還能進行生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化，大幅度降 低處理成本，因而為越來越多的廠家所采用，其最大缺陷是出水CODcr的濃度仍然很高，難以達到《污水綜合排放標準》的要求。
要得到理想的處理結(jié)果，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 兩種技術結(jié)合使用，這是解決啤酒廢水污染問題的根本出路.把厭氧和好氧處理池串聯(lián)使用，依靠前者把廢水的高負荷降低，再以后者把低濃度廢水處理達標，其動力消 耗則可由前一過程的質(zhì)能轉(zhuǎn)化予以補償。
2. 2 方案選擇
2.2.1 常用的處理啤酒廢水的方法
下面介紹幾種常用的處理啤酒廢水的方法，詳情如下
1． 酸化—SBR 法處理啤酒廢水
其主要處理設備是酸化柱和 SBR 反應器。這種方法在處理啤酒廢水時，在厭氧反應中，放棄反應時間長、控制條件要求高的甲烷發(fā)酵階段，將反應控制在酸化階段，這樣較之全過程的厭氧反應具有以下優(yōu)點：
（1）由于反應控制在水解、酸化階段反應迅速，故水解池體積小。
（2）不需要收集產(chǎn)生的沼氣，簡化了構造，降低了造價，便于維護，易于放大。
（3）對于污泥的降解功能完全和消化池一樣，產(chǎn)生的剩余污泥量少。同時，經(jīng)水解反應后溶解性COD比例大幅度增加，有利于微生物對基質(zhì)的攝取，在微生物的代謝過程中減少了一個重要環(huán)節(jié)，這將加速有機物的降解，為后續(xù)生物處理創(chuàng)造更為有利的條件。
（4）酸化—SBR法處理高濃度啤酒廢水效果比較理想，去除率均在94%以上，最高達 99%以上。
要想使此方法在處理啤酒廢水達到理想的效果時運行環(huán)境要達到下列要求：
（1）酸化—SBR 法處理中高濃度啤酒廢水，酸化至關重要，它具有兩個方面的作用，其一是對廢水的有機成分進行改性，提高廢水的可生化性；其二是對有機物中易降解的污染物有不可忽視的去除作用。酸化效果的好壞直接影響 SBR反應器的處理效果，有機物去 除主要集中在SBR反應器中。
（2）酸化—SBR法處理啤酒廢水受進水堿度和反應溫度的影響，最佳溫度是 24℃，最佳堿度范圍是 500～750mg/L。視原水水質(zhì)情況，如堿度不足，采取預調(diào)堿度方法進行本工藝處理；若溫度差別不大，運行參數(shù)可不做調(diào)整，若溫度差別較大，視具體情況而定。
2. UASB—好氧接觸氧化工藝處理啤酒廢水
此處理工藝中主要處理設備是上流式厭氧污泥床和好氧接觸氧化池，處理主要過程為：廢水經(jīng)過轉(zhuǎn)鼓過濾機，轉(zhuǎn)鼓過濾機對SS的去除率達 10%以上，隨著麥殼類有機物的去除，廢水中的有機物濃度也有所降低。調(diào)節(jié)池既有調(diào)節(jié)水質(zhì)、水量的作用，還由于廢水在池中的停留時間較長而有沉淀和厭氧發(fā)酵作用。由于增加了厭氧處理單元，該工藝的處理效果非常好。上流式厭氧污泥床能耗低、運行穩(wěn)定、出水水質(zhì)好，有效地降低了好氧生化單元的處理負荷和運行能耗(因為好氧處理單元的能耗直接和處理負荷成正比)。好氧處理(包括好氧生物接觸氧化池和斜板沉淀池)對廢水中SS和COD均有較高的去除率，這是因為廢水經(jīng)過厭氧處理后仍含有許多易生物降解的有機物。
該工藝處理效果好、操作簡單、穩(wěn)定性高。上流式厭氧污泥床和好氧接觸氧化池相串聯(lián)的啤酒廢水處理工藝具有處理效率高、運行穩(wěn)定、能耗低、容易調(diào)試和易于每年的重新啟動等特點。只要投加占厭氧池體積1/3 的厭氧污泥菌種，就能夠保證污泥菌種的平穩(wěn)增長，經(jīng)過3 個月的調(diào)試UASB即可達到滿負荷運行。整個工藝對COD的去除率達96.6%，對懸浮物的去除率達97.3%～98%，該工藝非常適合在啤酒廢水處理中推 廣應用。
3. 新型接觸氧化法處理啤酒廢水
此方法處理過程為：廢水首先通過微濾機去除大部分懸浮物，出水進入調(diào)節(jié)池,然后中提升泵打入 VTBR 反應器中進行生化處理，通過風機強制供風使廢水與填料接觸，維持生化反應的需氧量，VTBR反應器出水進入沉淀器，去除一部分脫落的生物膜以減輕氣浮設備的處理負荷，之后流人氣浮設備去除剩余的生物膜，污泥及浮渣送往污泥池濃縮后脫水。
該處理工藝有以下主要特點：
(1).VTBR反應器由廢舊酒精罐改造而成，節(jié)省了投資。與鋼筋混凝土結(jié)構相比,具有一次性投資低，運行穩(wěn)定，處理效果好等特點。
(2).冬季運行時，在 VTBR 反應器外部加了一層保溫材料，使罐中始終保持較高的溫度，提高了生物的活性。
(3).因 VTBR反應器高達10m左右，水深大，所選用風機為高壓風機，風壓為98kPa，N＝75kw，耗電量大。
4. 生物接觸氧化法處理啤酒廢水
該工藝采用水解酸化作為生物接觸氧化的預處理，水解酸化菌通過新陳代謝將水中的固體物質(zhì)水解為溶解性物質(zhì)，將大分子有機物降解為小分子有機物。水解酸化不僅能去除部分有機污染物，而且提高了廢水的可生化性，有益于后續(xù)的好氧生物接觸氧化處理。
該工藝在處理方法、工藝組合及參數(shù)選擇上是比較合理的，充分利用各工序的優(yōu)勢將污染物質(zhì)轉(zhuǎn)化、去除。然而，如果由于某些構筑物的構造設計考慮不周會影響運行效果，致使出水水質(zhì)不理想，使生物接觸氧化池的出水(靜沉30 min的澄清液)COD為500～600 mg/L，經(jīng)混凝氣浮處理后出水COD仍高達300 mg/L，遠高于排放要求(150 mg/L)。
5．UASB 反應器＋氧化溝工藝處理啤酒廢水
此工藝采用厭氧和好氧相串聯(lián)的方式，厭氧采用內(nèi)循環(huán)UASB技術 。
此處理工藝主要有以下特點：
（1）實踐證明，采用內(nèi)循環(huán) UASB 反應器＋氧化溝工藝處理啤酒廢水是可行的，其運行結(jié)果表明CODcr總?cè)コ矢哌_95％以上。
（2） 由于采用的是內(nèi)循環(huán)UASB反應器和氧化溝工藝串聯(lián)組合的方式，可根據(jù)啤酒生產(chǎn)的季節(jié)性、水質(zhì)和水量的情況調(diào)整 UASB反應器或氧化詢處理運行組合，以便進一步降低運行費用。
6．本設計處理啤酒廢水所選用工藝
本處理工藝主要包括UASB反應器和SBR反應器。將UASB和SBR兩種處理單元進行組合，所形成的處理工藝突出了各自處理單元的優(yōu)點，使處理流程簡潔，節(jié)省了運行費用，而把 UASB 作為整個廢水達標排放的一個預處理單元，在降低廢水濃度的同時，可回收所產(chǎn)沼氣作為能源利用。同時，由于大幅度減少了進入好氧處理階段的有機物量，因此降低了好氧處理階段的曝氣能耗和剩余污泥產(chǎn)量，從而使整個廢水處理過程的費用大幅度減少。采用該工藝既降低處理成本，又能產(chǎn)生經(jīng)濟效益。并且 UASB 池正常運行后，每天產(chǎn)生大量的沼氣，將其回收作為熱風爐的燃料，可供飼料烘干使用。UASB去除COD達7500kg/d，以沼氣產(chǎn)率為 0.5m3/kgCOD 計算，UASB產(chǎn)氣量為 3500m3/d(甲烷含量為 55%～65%)。沼氣的熱值約為 22 680kJ/ m3，煤的熱值為 21000 kJ/t 計算，則 1m3 沼氣的熱值相當于 1kg 原煤，這樣可節(jié)煤約 4t/d 左右，年收益約為39.6萬元。
UASB+SBR法處理工藝與水解酸化+SBR處理工藝相比有以下優(yōu)點：
（1）節(jié)約廢水處理費用。UASB 取代原水解酸化池作為整個廢水達標排放的一個預處理單元，削減了全部進水COD的75%，從而降低后續(xù)SBR池的處理負荷。也就是說，耗電量并沒有隨廢水處理量的增加而增加。同原工藝相比較，每天實際節(jié)約1 500～2 500 m3廢水的處理費用，節(jié)約能耗約21.4 萬元/a。
（2）節(jié)約污泥處理費用。廢水經(jīng)過 UASB 處理后，75%的有機物被去除，使SBR處理負荷大大降低，產(chǎn)泥量相應減少。水解酸化+SBR處理工藝工藝計算，產(chǎn)泥量達17 t/d(產(chǎn)泥率為0.3 kg污泥/kgCOD，污泥含水率為80%)，UASB+SBR法處理工藝產(chǎn)泥量只有5 t/d(含水率為80%)左右，只有水解酸化+SBR處理工藝的1/3，污泥處理費用大大減少，節(jié)約污泥處理費用約為20元/a。
實踐證明，UASB成功處理高濃度啤酒廢水的關鍵是培養(yǎng)出沉降性能良好的厭氧顆粒污泥。顆粒污泥的形成時厭氧細菌群不斷繁殖，積累的結(jié)果，較多的污泥負荷有利于細菌獲得充足的營養(yǎng) 基質(zhì)，故對顆粒污泥的形成和發(fā)展具有決定性的促進作用；適當高的水利負荷將長生污泥的水利篩選，淘汰沉降性能差的絮體污泥而留下沉降性能好的污泥同時產(chǎn)生剪切力，使污泥不對流旋轉(zhuǎn)，有利于絲狀菌相互纏繞成球。此外，一定的進水堿度也是顆粒污泥形成的必要條件，因為厭氧生物的生長要求適當高的堿度，例如：產(chǎn)甲烷細菌生長的最適宜 PH 值為 6.8－7.2。一定的堿度既能維持細菌生長所需的 PH 值，又能保證足夠的平衡緩沖能力。由于啤酒廢水的堿度一般為 500－800mgL-1，堿度不足，所以需投加姑爺碳酸鈉或氧化鈣加以補充。研究表明，在 UASB啟動階段，保持進水堿度不低于 1000mgL-1 對于顆粒污泥的培養(yǎng)和反應器在高負荷下的良好運行十分必要。應該指出。啤酒廢水中的乙醇是 一種有效的顆?；龠M劑，它為 UASB 的成功運行提供了有利的條件。
總之，UASB具有效能高，處理費用低，電耗省，投資少，占地面積 小等一系列優(yōu)點，完全適用于高濃度啤酒廢水的治理。其不足之處是出水CODcr的濃度仍達500mg.L-1左右，需進行再處理或好氧處理串連才能達標排放。
據(jù)本啤酒廠廢水水質(zhì)，來水COD為1350mg/l，BOD為700mg/l，BOD和COD之比為51.9%，可生化性好，不需進行水解酸化調(diào)節(jié)其可生化性。廢水COD為1350mg/l，屬于中低濃度廢水。通過水質(zhì)的分析和各種工藝的優(yōu)缺點比較，選用厭氧＋好氧工藝，厭氧段采用厭氧反應器――UASB，好氧段采用序批式間歇活性污泥法即SBR法。
只用UASB處理啤酒廢水出水的COD5仍然打不到廢水排放標準，故將UASB和SBR兩種處理單元進行組合，所形成的處理工藝突出了各自處理單元的優(yōu)點，使處理流程簡潔，節(jié)省了運行費用，而把UASB作為整個廢水達標排放的一個預處理單元，在降低廢水濃度的同時，可回收所產(chǎn)沼氣作為能源利用。同時，由于大幅度減少了進入好氧處理階段的有機物量，因此降低了好氧處理階段的曝氣能耗和剩余污泥產(chǎn)量，從而使整個廢水處理過程的費用大幅度減少。采用該工藝既降低處理成本，又能產(chǎn)生經(jīng)濟效益。
2.2.2 工藝流程及說明
1.流程
圖2.1 設計工藝流程
廢水先經(jīng)過格柵去除碎玻璃和雜物后流入調(diào)節(jié)沉淀池，在調(diào)節(jié)沉淀池調(diào)節(jié)其水質(zhì)水量，并初步去除COD、SS、BOD后，由提升泵房提升至UASB厭氧反應器，UASB厭氧反應器為本流程的主體構筑物，將大幅度的去除廢水中的BOD、COD、SS，廢水再進入SBR反應池，再去除COD、SS、BOD和脫氮除磷，使出水達到排水要求，然后排入附近河道。對于氮磷的去除，由資料可得（《污水處理新工藝及設計計算實例》），微生物生長所需的營養(yǎng)元素，在SBR中為BOD：N：P的比等于100：6.2：1.1，由于啤酒廢水中存在部分氮磷，其量和本廢水的BOD比也在100：6.2：1.1左右，故本流程以去處COD、BOD、SS為主要目的, 氮磷主要在SBR工藝去除。
2. 流程主要工藝說明
（1）厭氧工藝――UASB
厭氧生物處理作為利用厭氧性微生物的代謝特性，在毋需提供外源能量的條件下，以被還原有機物作為受氫體，同時產(chǎn)生有能源價值的甲烷氣體。厭氧生物處理法不僅適用于高濃度有機廢水，進水BOD最高濃度可達數(shù)萬mg/l，也可適用于低濃度有機廢水，如城市污水等。
??? 厭氧生物處理過程能耗低；有機容積負荷高，一般為5－10kgCOD/ m3.d，最高的可達30-50kgCOD/ m3.d；剩余污泥量少；厭氧菌對營養(yǎng)需求低、耐毒性強、可降解的有機物分子量高；耐沖擊負荷能力強；產(chǎn)出的沼氣是一種清潔能源。
UASB工作原理：
UASB由污泥反應區(qū)、氣液固三相分離器（包括沉淀區(qū)）和氣室三部分組成。在底部反應區(qū)內(nèi)存留大量厭氧污泥，具有良好的沉淀性能和凝聚性能的污泥在下部形成污泥層。要處理的污水從厭氧污泥床底部流入與污泥層中污泥進行混合接觸，污泥中的微生物分解污水中的有機物，把它轉(zhuǎn)化為沼氣。沼氣以微小氣泡形式不斷放出，微小氣泡在上升過程中，不斷合并，逐漸形成較大的氣泡，在污泥床上部由于沼氣的攪動形成一個污泥濃度較稀薄的污泥和水一起上升進入三相分離器，沼氣碰到分離器下部的反射板時，折向反射板的四周，然后穿過水層進入氣室，集中在氣室沼氣，用導管導出，固液混合液經(jīng)過反射進入三相分離器的沉淀區(qū)，污水中的污泥發(fā)生絮凝，顆粒逐漸增大，并在重力作用下沉降。沉淀至斜壁上的污泥沼著斜壁滑回厭氧反應區(qū)內(nèi)，使反應區(qū)內(nèi)積累大量的污泥，與污泥分離后的處理出水從沉淀區(qū)溢流堰上部溢出，然后排出污泥床。
圖2.2 UASB示意圖
UASB的池形狀有圓形、方形、矩形。污泥床高度一般為3－8m，多用鋼筋混凝土建造。當污水有機物濃度比較高時，需要的沉淀區(qū)與反應區(qū)的容積比值小，反應區(qū)的面積可采用與沉淀區(qū)相同的面積和池形。當污水有機物濃度低時，需要的沉淀面積大，為了保證反應區(qū)的一定高度，反應區(qū)的面積不能太大時，則可采用反應區(qū)的面積小于沉淀區(qū)，即污泥床上部面積大于下部的池形。?氣液固三相分離器是UASB的重要組成部分，它對污泥床的正常運行和獲良好的出水水質(zhì)起十分重要的作用，因此設計時應給予特別的重視。根據(jù)經(jīng)驗，三相分離器應滿足以下幾點要求：?
??? 1、混和液進入沉淀區(qū)之關，必須將其中的氣泡予以脫出，防止氣泡進入沉淀區(qū)
影響沉淀；?
??? 2、沉淀器斜壁角度約可大于45度角；?
??? 3、沉淀區(qū)的表面水力負荷應在0.7 m3/ m2.h以下，進入沉淀區(qū)前，通過沉淀槽縫
的流速不大于2m/ m2.h；
??? 4、處于集氣器的液一氣界面上的污泥要很好地使之浸沒于水中；?
??? 5、應防止集氣器內(nèi)產(chǎn)生大量泡沫。?
（2）序批式間歇活性污泥法――SBR法
SBR是序列間歇式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process）的簡稱，是一種按間歇曝氣方式來運行的活性污泥污水處理技術，又稱序批式活性污泥法。
1.SBR處理工藝基本流程
SBR 藝由按一定時間順序間歇操作運行的反應器組成。SBR 藝的一個完整的操作過程，亦即每個間歇反應器在處理廢水時的操作過程包括如下5個階段：① 進水期；②反應期；③沉淀期；④排水排泥期；⑤閑置期。SBR 的運行工況以間歇操作為特征。其中自進水、反應、沉淀、排水排泥至閑置期結(jié)束為一個運行周 期。在一個運行周期中，各個階段的運行時間、反應器內(nèi)混合液體積的變化及運行狀態(tài)等都可以根據(jù)具體污水的性質(zhì)、出水水質(zhì)及運行功能要求等靈活掌握。
圖2.3 SBR反應器運行過程
2. SBR工藝的主要性能特點
SBR作為廢水處理方法具有下述主要特點：在空間上完全混合，時間上完全推流式，反應速度高，為獲得同樣的處理效率SBR法的反應池理論明顯小于連續(xù)式的體積，且池越多，SBR的總體積越小。工藝流程簡單，構筑物少，占地省。造價低，設備費。運行管理費用低。靜止沉淀，分離效果好，出水水質(zhì)高。運行 方式靈活，可生成多種工藝路線。同一反應器僅通過改變運行工藝參數(shù)就可以處理不同性質(zhì)的廢水。由于進水結(jié)束后，原水與反應器隔離，進水水質(zhì)水量的變化 對反應器不再有任何影響，因此工藝的耐沖擊負荷能力高。間歇進水、排放以及每次進水只占反應器的2/3右，其稀釋作用進一步提高了工藝對進水沖擊負荷的耐受能力。
與傳統(tǒng)污水處理工藝不同，SBR技術采用時間分割的操作方式替代空間分割的操作方式，非穩(wěn)定生化反應替代穩(wěn)態(tài)生化反應，靜置理想沉淀替代傳統(tǒng)的動態(tài)沉淀。它的主要特征是在運行上的有序和間歇操作，SBR技術的核心是SBR反應池，該池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，無污泥回流系統(tǒng)。
3 水處理構筑物設計與計算
原始資料計算
流量的計算：
污水時平均流量： ==
=0.035m3/s＝35L/s＝125 m3/h
污水流量總變化系數(shù)：由公式 解得 =1.82
所以最大時流量 Qmax=.＝0.035 m3/s m3/s
最小時流量Qmin 根據(jù)經(jīng)驗約為平均日流量的1/2~1/4
所以最小時流量 Qmin=()＝ m3/s
設計流量：0.035m3/s
3. 1 格柵
格柵由一組平行的金屬柵條或篩網(wǎng)制成，安裝在污水渠道、泵房集水井的進水口處或污水處理廠的端部，用以截留較大的懸浮物或漂浮物，以便減輕后續(xù)處理構筑物的處理負荷。
3.1.1 有關規(guī)定
1.泵前格柵柵條間空隙寬度不大于20mm，污水處理系統(tǒng)前可不設格柵。
2.污水過柵流速宜采用0.6～1.0m/s,格柵傾角宜采用45o～75o。
3.污水上部必須設工作臺，其高度應高出格柵前最高設計水位0.5m，工作臺上應有安全和沖洗設施。
4.格柵工作臺兩側(cè)過道寬度不應小于0.7m。工作臺正面過道寬度，采用機械清渣時不應小于1.5m。
5.格柵應設通風設施。
6.中格柵間隙10-50mm。
7.柵前渠道內(nèi)的水流速度一般采用0.4～0.9m/s。
3.1.2 設計參數(shù)
設計流量:以日最高時流量計 Qmax=0.0633/s,
柵前流速v1=0.7m/s，過柵流速v2=0.9m/s
柵條寬度s=0.01m，柵前部分長度0.5m
格柵傾角α=60°，單位柵渣量ω1=0.05m3柵渣/103m3污水
初定格柵間隙e=20mm
3.1.3 設計計算
1. 確定格柵前水深，根據(jù)最優(yōu)水力斷面公式
柵前槽寬，則柵前水深
2. 柵條間隙數(shù)
3. 柵槽有效寬度B=s（n-1）+en=0.01×（16-1）+0.02×16=0.47m
4. 進水渠道漸寬部分長度：漸寬部分展開角α1一般取20o
5. 柵槽與出水渠道連接處的漸窄部分長度
6. 過柵水頭損失（h1）
格柵受污物堵塞后，水頭損失增大倍數(shù)一般取k=3， y阻力系數(shù)與柵條斷面形狀有關，，因柵條邊為矩形截面，，
則
7. 柵后槽總高度（H）
柵前渠道超高一般取h2=0.3m，柵前槽總高度H1=h+h2=0.21＋0.3＝0.51m
柵后槽總高度 H=h+h1+h2=0.21+0.103+0.3=0.61m
8. 格柵總長度 L=L1+L2+0.5+1.0+H1/tanα
=0.055+0.028+0.5+1.0+0.51/tan60°
=1.88m
9. 每日柵渣量
柵渣量小于0.2m3/d,采用人工清渣
10. 格柵計算草圖如下：
圖3.1 格柵計算草圖
3. 2 調(diào)節(jié)沉淀池
3.2.1設計說明
啤酒廢水的水量和水質(zhì)隨時間的變化幅度較大，為了保證后續(xù)處理構筑物或設備的正常運行，需對廢水的水量和水質(zhì)進行調(diào)節(jié)，由于啤酒廢水中懸浮物(SS)濃度較高，此調(diào)節(jié)池也兼具有沉淀池的作用，該池設計有沉淀池的泥斗，有足夠的水力停留時間，保證后續(xù)處理構筑物能連續(xù)運行，其均質(zhì)作用主要靠池側(cè)的沿程進水，使同時進入池的廢水轉(zhuǎn)變?yōu)榍昂蟪鏊?，以達到與不同時序的廢水相混合的目的。
3.2.2設計參數(shù)
水力停留時間T=6h;設計流量Q=3000m3/d=125m3/h=0.035m3/s,采用機械刮泥除渣。
表3. 1 調(diào)節(jié)沉淀池進出水水質(zhì)指標
水質(zhì)指標
COD
BOD
SS
TN
TP
進水水質(zhì)(mg/l)
1350
960
400
30
3
去除率（%）
7
7
50
0
0
出水水質(zhì)(mg/l)
1255.5
651
200
30
3
3.2.3設計計算
調(diào)節(jié)沉淀池的設計計算草圖見下圖3.2：
圖3.2 調(diào)節(jié)沉淀池計算草圖
1. 池子尺寸
池子有效容積為：
V=QT=125×6=750m3
取池子總高度H=5.5m,其中超高0.5m,有效水深h=5m
則池面積A==150m3
池長取L=25m,池寬取B=8m
則池子總尺寸為L×B×H=25×8×5.5
2. 理論上每日的污泥量
W=
式中：
Q ------------ 設計流量，m3/s
C0 ------------ 進水懸浮物濃度，kg/m3
C1 ------------ 出水懸浮物濃度，kg/m3
P0 ------------ 污泥含水率，%
W=
=25m3/d
3. 污泥斗尺寸
取斗底尺寸為400×400，污泥斗傾角取45°
則污泥斗的高度為：h2=(4-0.2) ×tg45°
=3.8m
污泥斗的容積V2= h2（a12+a1a2+a22）
=×4.592×(82+8×0.4+0.42)
=101.7m3
V總>W符合設計要求，采用機械泵吸泥
4. 進水布置
進水起端兩側(cè)設進水堰，堰長為池長2/3。
3. 3 UASB反應器
3.3.1 設計說明
UASB，即上流式厭氧污泥床，集生物反應與沉淀于一體，是一種結(jié)構緊湊，效率高的厭氧反應器。
它的污泥床內(nèi)生物量多，容積負荷率高，廢水在反應器內(nèi)的水力停留時間較短，因此所需池容大大縮小。
設備簡單，運行方便，勿需設沉淀池和污泥回流裝置，不需充填填料，也不需在反應區(qū)內(nèi)設機械攪拌裝置，造價相對較低，便于管理，且不存在堵塞問題。
3.3.2 設計參數(shù)
1. 參數(shù)選取
設計參數(shù)選取如下：
容積負荷（Nv）4.5kgCOD/(m3·d)；
污泥產(chǎn)率0.1kgMLSS/kgCOD；
產(chǎn)氣率0.5m3/kgCOD
2. 設計水質(zhì)
表3. 2 UASB反應器進出水水質(zhì)指標
水質(zhì)指標
COD