某啤酒企业废水处理毕业论文设计

毕业设计（论文）第1页共44页1．概述啤酒行业是食品工业中耗水量较大的行业，虽然各企业间有较大差别，一般来说每生产1t啤酒的耗水量从8～25t不等。以生产1t啤酒产生20m3废水计算，我国啤酒工业每年排放的废水量达3.72亿m3，而多数啤酒厂尚未进行综合利用和废水处理，因而给环境造成严重污染。啤酒废水属于中等浓度有机废水。一般COD为1500～3000mg/L，BOD5为1000～1500mg/L，BOD5/COD的比值为0.5～0.6，表明其可生化性较好，污染物中的有机物容易降解。啤酒生产工艺的每道工序都产生固体废弃物和废水。其生产工艺与主要污染源见图1.1。图1.1啤酒生产工艺与主要污染源流程小麦粗精选浸麦发芽干燥除根大米选分级粉碎喷射液化贮存沉淀煮沸麦汁过滤糖化粉碎冷却酵母增殖发酵滤酒包装锅炉排水沟废酵母酵母回收CO2回收废水处理站废水废水某啤酒厂生产废水设计第2页共44页啤酒厂废水的主要来源有麦芽生产过程的洗麦水、浸麦水、发芽降温喷雾水、麦糟水、洗涤水、凝固物洗涤水；麦汁制备过程的糖化、过滤洗涤水；发酵过程的发酵罐洗涤、过滤洗涤水；罐装过程的洗瓶、灭菌、破瓶啤酒及冷却水和成品车间洗涤水；另外还有办公楼、食堂、宿舍和浴室的生活污水。麦芽制备工段产生的废水主要来自浸麦、洗麦工序。浸麦即用水浸渍大麦，其目的在于使麦粒吸水和吸氧、洗涤尘土、除杂以及除微生物，并将麦皮内的部分有害成分浸出，为发芽提供条件。整个浸渍周期一般为2～3d，每浸渍1t大麦大约耗水18～60m3，浸渍废水中主要含有大麦粒、瘪大麦、麦芒、麦皮和泥砂等悬浮固体，以及浸渍过程中大麦内溶出的如单宁、矿物质、蛋白质、苦味质等。每浸渍1t大麦产生COD约10～12kg或BOD5约5～6kg。每制成1t成品酒，产生COD约2kg或BOD5约1kg。在麦汁制备即糖化过程中，排出的废水主要为麦汁冷却水、糖化锅洗涤水、麦糟、热凝固物和酒花糟。在麦汁制备工段，每制成1t成品酒，产生COD约7.24kg或BOD５约3.77kg。发酵工段除产生大量的冷却水外，还有发酵罐洗涤水、废消毒液、酵母漂洗水和冷凝固物。在发酵工段，每制成１t成品酒，COD约8.3kg或BOD5约5kg。在成品酒工段，主要污染物来自滤酒工序的酒渣、部分滤酒材料和残酒，以及含有残酒和酒泥的洗桶、洗瓶排水。在成品酒工段，每制成１t成品酒，产生COD约7.5kg或BOD５约4kg。从上述分析可知，啤酒厂生产过程中排放的废水主要污染物为COD、BOD5、SS。国内啤酒厂废水的水质可见表1.1。毕业设计（论文）第3页共44页表1.1国内啤酒厂废水水质情况废水种类废水来源占总废水量（％）COD（mg/L）混合废水COD（mg/L）高浓度有机废水麦糟水、糖化车间的刷锅水5～102000～40002000～3000发酵车间的前酵罐、后酵罐洗涤水、洗酵母水等20～252000～3000低浓度有机废水制麦车间浸麦水、刷锅水、冲洗水等20～25300～400300～700罐装车间的酒桶、酒瓶洗涤水30～40500～800冷却水及其他各种冷凝水、冷却水及杀菌水无有机污染物100由表1.1可见，啤酒生产废水主要来自两个方面，一是大量的冷却水（糖化、麦汁冷却、发酵等），二是大量的洗涤水、冲洗水（各种罐洗涤水、瓶洗涤水等）。由此可见，啤酒废水的特点是水量大，无毒有害，属中等浓度有机废水。2．建设规模及水质水量本系统待处理的啤酒废水来自工厂各工段所排放的生产废水及生活污水。处理站的建设规模为日处理啤酒废水5000m3/d，污水总变化系数KZ为1.3。污水经处理后达到《污水综合排放标准》（GB8978—1996）中规定的二级新扩改标准。本废水处理站进出水水质情况见表2.1。表2.1生产废水水质及排放要求项目COD（mg/L）BOD5（mg/L）SS（mg/L）PH值进水20009006006～9排放要求150301506～9某啤酒厂生产废水设计第4页共44页3．方案选择3.1方案选择的原则3.1.1技术先进、工艺合理、适用性强、有较好的耐冲击性和可操作性。3.1.2处理效果稳定，有害物去除率高，处理后的废水可稳定达到国家规定的排放标准。3.1.3运行、管理、操作方便，设备维护简便易行。3.1.4运行费用（电费、药剂费）低，降低运行成本。3.1.5基建投资省，占地面积小。3.1.6污泥量少，脱水性能好；3.1.7对有毒有害物质具有一定的去除效果。3.2方案比较啤酒废水属于中等浓度有机废水，其BOD5/COD一般在0.5以上，属于可生化性较好的废水，污染物中的有机物较容易生物降解，宜采用以生化处理为主的工艺流程。在我国，采用生化法处理啤酒废水的工艺流程主要有以下三种：Ⅰ生物接触氧化——化学凝聚气浮工艺ⅡUASB工艺——CASS工艺Ⅲ水解（酸化）——曝气生物滤池工艺众所周知，利用生物接触氧化——化学凝聚气浮工艺的处理效率高，SS、BOD5、COD处理效率高达90%以上，但能耗大，运行费用高，而且存在积泥清除困难和清泥不及时等问题。近年来，国内也有几家啤酒厂采用上流式厌氧污泥床（UASB）毕业设计（论文）第5页共44页——好氧处理工艺。该方法技术简单，成本低、效率高、可回收能源。但调试周期长，颗粒污泥培养时间长，厌氧菌对废水中悬浮物含量、PH值、温度、要求苛刻、操作管理也复杂。而且CASS池如设计或运行不当，填料可能堵塞，此外布水、曝气不易均匀，可能在局部出现死角。为了解决UASB的上述问题，将UASB反应器的运行方式改变为部分厌氧，即主要在厌氧反应的水解和酸化阶段（这也是称为水解——曝气生物滤池工艺的原因），从而在反应器中取消了三相分离器，使得反应器结构十分简单，便于放大。虽然水解反应器的停留时间很短，但分别可取得45.7%、42.3%、93.0%的COD、BOD5和SS的去除率。同时，加上曝气生物滤池属于生物膜法处理工艺，其处理污水的高效性是通过滤池内的高浓度微生物量实现的；其高效节能性是通过陶粒滤料对曝气产生的气泡的不断切割，延长了气泡在滤池中的停留时间，使微生物、污水、空气三者能够充分接触。上述三种工艺方案的主要技术经济指标对比，如下表3.1。表3.1几种方案技术经济指标对照表工艺项目生物接触氧化—化学凝聚气浮工艺UASB—CASS工艺水解（酸化）—曝气生物滤池工艺处理效果(按二级标准)可达标可达标可达标基建投资高高低能耗高低低占地面积较少大少可操作性复杂难控制简便某啤酒厂生产废水设计第6页共44页4．废水处理工艺流程4.1废水处理工艺流程图废水处理工艺流程方框图见图4.1。图4.1工艺流程方框图4.2工艺流程简介4.2.1工艺流程说明生产过程中产生的啤酒废水在进入生化处理系统前先经过格栅，以截留较大的悬浮物和漂浮物，减轻后续处理单元的处理负荷。之后的废水进入调节池，以调节水质水量，为后续处理提供稳定的水力负荷及有机负荷。经调节池调节后的废水由泵打入水解池。在水解池内啤酒废水内的有机物通过水解反应，将大分子物质水解为小分子物质，难溶于水的有机物转化为易溶于水的有机物，水解池处理后的废水其有机物浓度已大大降低，随后自流入沉淀池进行泥啤酒废水格栅调节池水解酸化池提升泵沉淀池达标排放曝气生物滤池清水池中间水池过滤泵鼓风机反冲泵反冲出水回流泵污泥池污泥浓缩池压滤机污泥泵浓浆泵上清液干泥外运栅渣外运污泥污泥清液毕业设计（论文）第7页共44页水分离。上清液进入中间水池，中间水池内的废水通过泵打入曝气生物滤池进行进一步生化处理，以降解水解池出水中残余的有机物。经曝气生物滤池处理过的废水经过清水池达标排放。由沉淀池沉淀下来的污泥除部分回流外，剩余污泥直接进入污泥池，污泥池内的污泥定期用污泥泵打入污泥浓缩池浓缩，浓缩后的污泥由螺杆泵打入带式压滤机进行脱水处理，脱水后得到的泥饼含水率小于80%，比重大于1.2g/cm3。泥饼是很好的有机肥料，无毒害，可直接用于肥田，也可视同一般工业垃圾处置。污泥浓缩池的上清液和带式压滤机的滤出水回流到调节池循环处理。曝气生物滤池需鼓入压缩空气，向废水中充氧，以保证好氧微生物的生命代谢活动。压缩空气由离心风机提供，曝气生物滤池采用高效曝气头曝气。4.2.2处理工艺特点水解（酸化）——曝气生物滤池工艺的特点是：⑴水在好氧生化处理前，先经生物水解（在兼性微生物作用下水解和酸化）处理，可使大分子有机污染物小分子化，非溶性有机物水解为溶解性物质，使难生物降解物质转化为易生物降解物质，提高污水的可生化性，为后续好氧处理创造良好的生化条件。因而提高了整个废水处理站的BOD5、COD去除率。⑵水解工艺是一种凭自然界大量的兼养生物的代谢作用来降解（转化）有机物，它不需要鼓风曝气，不需要采用其他手段充氧，因而可以节省能耗，对啤酒废水来说，至少有50%的COD可依靠兼性微生物降解，因而比全好氧工艺节省能耗50%左右。⑶水解工艺运行稳定，受外界气温变化影响小。水温的适应范某啤酒厂生产废水设计第8页共44页围为5～40℃。冬、夏出水，COD去除率几乎无差异。⑷水解池不产生如厌氧反应那样的恶臭。水解池可设计成立体式池型，在池基地耐力许可的条件下，有效池深可达8.5～9m，可比常规方法节省用地25～30%。⑸一般来说，各污水站都设有调节池。可利用该池作为水解池，实现一池多用。⑹水解工艺的产泥量为全耗氧工艺的1/3，可节省污泥处理系统的投资。另外，曝气生物滤池与其他生物处理方法相比还具有以下几个优点：⑴较小的池容和占地面积曝气生物滤池的BOD5容积负荷可达到5～6kgBOD5/（m3·d），是常规活性污泥法或接触氧化法的6～12倍，所以它的池容和占地面积只有活性污泥法或接触氧化法的1/10左右，大大节省了占地面积和大量的土建费用。⑵高质量的处理出水BOD5容积负荷为6kgBOD5/（m3·d）时，其出水SS和BOD5可保持在10mg/L以下，COD可保持在60mg/L以下，远远低于国家《污水综合排放标准》之一级标准。⑶简化处理流程由于曝气生物滤池对SS的生物截流作用，使出水中的活性污泥很少，故不需设置二沉池和污泥回流泵房，处理流程简化，使占地面积进一步减少。⑷基建费用、运转费用节省毕业设计（论文）第9页共44页由于该技术流程短、池容积小和占地省，使基建费用大大低于常规二级生物处理。同时，粒状填料使得充氧效率提高，可接生能源消耗。⑸管理简单曝气器生物滤池抗冲击负荷能力很强，没有污泥膨胀问题，微生物也不会流失，能保持池内较高的微生物浓度，因此日常运行管理简单，处理效果稳定。⑹设施可间断运行由于大量的微生物生长在粒状填料粗糙多孔的内部和表面，微生物不会流失，即使长时间不运转也能保持其菌种如长时间停止不用后再使用，其设施可在几天内恢复正常运行。故拟采用水解——曝气生物滤池工艺处理本工程废水。4.3废水处理效率啤酒废水Q=5000m3/d进水COD(mg/L)20001800900COD去除率(%)105089出水COD(mg/L)1800900100150进水SS(mg/L)600480192SS去除率(%)206050出水SS(mg/L)48019296150调节池水解池曝气生物滤池沉淀池某啤酒厂生产废水设计第10页共44页5．处理单元的计算和设计5.1格栅设置机械细格栅主要用于去除废水中的细小固体如空麦壳、麦粒和酵母等有机物质。5.1.1栅条间隙数n=bhvQsinmaxB=S(n-1)+bn式中B——格栅槽的宽度，m；S——栅条宽度，m；n——栅条间隙数量；b——栅条间隙，m；maxQ——最大设计流量，m3/s；α——格栅的倾角；h——栅前水深，m；v——过栅流速，m/s。栅前流速取0.5m/s，过栅流速v取0.9m/s，栅条间隙b取8mm，栅条宽度S取12mm，栅前水深h取0.4m，格栅倾角α取70°，水量变化系数取1.3。25864009.04.0008.070sin3.15000n格栅槽宽度B=12(25-1)+8×25=488mm取B=500mm，推算出n=26个，h=0.38m毕业设计（论文）第11页共44页5