【正文】 資源環(huán)境職業(yè)技術學院課 程 設 計題目： 青島酒精廠生產(chǎn)污水處理設計 系 部 氣象系 專業(yè)班級 11環(huán)境監(jiān)測與治理技術班 學生姓名蔡小霞、呂雪蕊、王婷婷、樊鑫 學 號 00002 指導教師 王瑾 二O一三 年 十二 月 六 日50 / 51 摘 要酒精工業(yè)是國內經(jīng)濟重要的基礎原料產(chǎn)業(yè)，酒精廣泛應用于化工、食品工業(yè)、日化、醫(yī)藥衛(wèi)生等領域，同時又是酒基、浸提劑、溶劑、洗滌劑和表面活性劑。我國酒精生產(chǎn)原料比例為：淀粉質原料（玉米、薯干、木薯）占7 5%，廢糖蜜原料占20%，合成酒精占5%。由此，我國酒精生產(chǎn)原料主要是玉米、薯干等淀粉質原料。酒精企業(yè)酒精糟的廢染是食品與發(fā)酵工業(yè)最嚴重的廢染源之一，由于投資、生產(chǎn)規(guī)模、技術管理等原因，大部分酒精企業(yè)的綜合利用率較低。本文介紹了酒精廠廢水的來源及特點，對上流式厭氧污泥床反應器（UASB）、厭氧膨脹顆粒污泥床—序批式活性污泥法（EGSBSBR）、UASB氧化塘等國內外酒精廢水的處理工藝進行了簡要的介紹，并通過具體工程實例的對比，確定了本酒精廢水處理工程的最優(yōu)主體工藝為UASBSBR聯(lián)合工藝。本文具體地介紹了UASBSBR工藝的特點、原理、運行條件等，同時進行了各構筑物的設計計算，并對各構筑物運行管理事項進行了詳述。關鍵詞：酒精廢水；USAB工藝；SBR工藝；工程設計 目 錄第一章 引言 11 酒精廢水的介紹 4 4 42酒精廢水的處理方法及效果 4 4 7 73酒精廢水處理工藝 9 上流式厭氧污泥床反應器（UASB） 9 厭氧膨脹顆粒污泥床序批式活性污泥法（EGSBSBR） 10 UASBSBR 11 USAB氧化塘 114本設計的意義 12第二章 本設計采用的方案 141本設計采用的方案及工藝流程 12 13 本設計確定的方案及工藝流程 13第三章 各構筑物的設計 141中格柵的意義 142污水提升泵的設計 17 3細格柵的設計 19 4調節(jié)池的設計 21 5初沉池的設計 22 6一級UASB的設計 24 7二級UASB的設計 33 8 SBR的設計 40第四章 污泥濃縮及脫水設備的計算與選型 451污泥濃縮池的設計計算 45 45 45 462污泥脫水間的設計 46第五章 平面布置 471平面布置 47 47 48 48第六章 結論 49參考文獻 50致 謝 49第一章 引言 酒精廢水的介紹酒精廢水是高濃度、高溫度、高懸浮物的有機廢水，其COD在40000㎎/L左右，BOD在20000㎎/L左右，SS為10000~40000㎎/L 。PH 4~6(顯微酸性)，酸性每噸廢水有機含量在500公斤以上。廢液中的廢渣含有粉碎后的木薯皮、根莖等粗纖維，這類物質在廢水中是不溶性的COD；木薯中的纖維素和半纖維素是多糖類物質，在酒精發(fā)酵中不能成為酵母菌的碳源而被利用，殘留在廢液中，表現(xiàn)為溶解性的COD；無機灰分的泥沙雜質。酒精糟雖然無毒，但是廢染負荷高成酸性。這些物質增加了廢水處理的難度。酒精廢水的主要特點有懸浮物含量高，平均懸浮物含量高達40000㎎/L；溫度高，平均水溫達70℃，蒸餾釜底排除的廢水溫度高達100℃；濃度高，廢水的COD高達2~3萬，包括懸浮固體、溶解性COD和膠體，有機物占93%~94%，無機物占6%~7%，有機物的成分是碳水化合物，其次是含氮化合物，生物菌和未分解出去的產(chǎn)品：如丁醇、乙醇等，此外還有500㎎/L的有機酸，廢水含有約500㎎/L左右機酸，廢水呈酸性。酒精廢水的可生化性。酒精工業(yè)廢水常用的處理方法大多為：化學法、物化法、生化法、其他組合工藝等?；瘜W法主要有混凝法、中和法、氧化還原法。物化法主要有萃取法、汽提法、吸附法、膜分離法、離子交換；生化法主要有上流式厭氧污泥床（UASB）法、序批式活性污泥法（SBR）、普通活性污泥法、生物接觸氧化發(fā)；化學法是利用化學反作用去除廢水中污染物的一種處理方法，主要用于處理廢水中的無機物和難降解的有機物或膠體物質。（1）化學混凝法化學混凝所處理的對象，主要是水中的微笑懸浮物和膠體雜質，粒度一般在1nm～100um之間?；炷瓤梢元毩⑹褂?，也可以和其他處理方法配合使用。因化學混凝涉及的因素很多，因此其機理至今仍未完全清楚，歸納起來主要有壓縮雙電層、吸附電中和、吸附架橋、沉淀網(wǎng)捕等四方面的作用，而將這四種作用產(chǎn)生的微粒凝結現(xiàn)象——凝聚和絮凝總稱為混凝?；炷齽┑姆N類很多，姚文娟，李績，肖冬光等人在《絮凝法處理酒精廢液的研究》中對個各種絮凝劑的作用進行了比較。采用不同絮凝劑處理酒精糟離心廢液的絮凝效果見表11[8]。從懸浮物除去率和COD 除去率看, 幾種絮凝劑的絮凝效果相差不大，其中以PAC、殼聚糖和膨潤土較好；從絮凝體的大小和過濾速率看, 以殼聚糖和陰離子型聚丙烯酰胺較好；綜合絮凝效果和使用成本，則以PAC法較為實用。表11 各種絮凝方法絮凝效果的比較絮凝劑懸浮物去除率（%）COD去除率（%）過濾速率（ml/min）添加量（ml/L）處理成本（元/噸廢液）聚氯化鋁 60100殼聚糖20125膨潤土500陽離子型聚丙烯酰胺 1220 陰離子型聚丙烯酰胺 1020 與其他處理法比較，混凝法的優(yōu)點是設備簡單，維護操作易于掌握，處理效果好，間歇或連續(xù)運行均可；缺點是需要不斷地向廢水中投藥，經(jīng)常性運行費用較高，沉渣量大，且沉渣脫水較困難。為了完成混凝沉淀過程，必須設置：① 配置和投加混凝劑的設備；② 使混凝劑與原水迅速混合的設備；③ 使細小礬花不斷增大的絮凝反應設備；④ 使混凝產(chǎn)物得以澄清的設備。（2） 氧化還原法氧化還原法應用于水處理工程的目的是使有害或有毒物質經(jīng)過氧化還原后，轉化為無害或無毒的存在形態(tài)，或使雜質轉化為容易從水中分離去除的形態(tài)。根據(jù)使用藥劑所起作用的不同，可分為氧化法和還原法。① 氧化劑在水處理過程中可以與水中的有機或無機污染物作用，使之分解破壞或轉化成其他形態(tài)，降低其危害性火使其易于去除；也可以于水中的微生物如原生動物、浮游生物、藻類、細菌、病毒等作用，使之滅活或強化去除，該或稱又被稱為消毒過程。常用的氧化劑有氧氣、臭氧、二氧化氯、次氯酸鹽、過氧化氫及高錳酸鉀等。② 一般使用藥劑還原劑來去除水中的有毒金屬無機離子。劉紅梅, 等人在《光催化臭氧聯(lián)用降解糖蜜酒精廢水的研究》中進行了光催化臭氧氧化處理酒精廢的最佳效率的研究。如圖15所示，通氣流量對脫色效率的影響。 圖12 通氣量對脫色率的影響由圖12[9]可知糖蜜酒精廢水的光催化臭氧氧化降解過程存在一個最佳氣流量值。脫色率并不是因為臭氧量增加而無限增大，在48 L /h(最佳流速)以前脫色率隨著流量增加而增大, 隨后脫色率反而因為氣流量的增加而減少，之后再增大。這是因為在光催化過程中臭氧起著雙重的作用：一是作為光生電子的俘獲劑；二是作為氧化劑與紫外光形成UV /氧化劑體系。在UV /催化劑/ O3 體系中， O3 具有很強的親電性，能捕獲UV /催化劑過程中產(chǎn)生的光生電子( e ) ，生成更多的強氧化劑羥基自由基( OH )，同時抑制了電子和空穴的簡單復合，提高了光量子效率。空氣流量大，臭氧含量高，則被吸附在催化劑表面的臭氧也越多，對光生電子的俘獲效果越好，能參與反應的空穴就越多，生成的過氧陰離子也越多，降解效果就越好。當體系中的臭氧溶解量達到一定值以后，也就是空氣的流量達到一定值時，臭氧在催化劑表面的吸附趨于飽和，此時再增加氣體流量，就不會再增加降解的效果，相反，由于體系中小氣泡塌陷成更大的氣泡，使得臭氧與反應液體的接觸面積越少，流速過快接觸時間減少，臭氧氣與紫外光接觸的幾率降低，降低了體系UV /氧化劑的作用，削減了脫色率。同時，O3 含量高，直接與 OH起作用，這就既消耗O3 又減少 OH，也是脫色率下降的原因；當流量再繼續(xù)增大，O3 直接與有機物接觸發(fā)生反應，脫色率再次提高。因此，確定該體系的最佳氣流量為48 L /h。 酒精廢水物化處理方法（1） 吸附法 吸附是一種界面現(xiàn)象，其作用發(fā)生在兩個相的界面上。具有吸附能力的多孔性固體物質成為吸附劑，而廢水中被吸附的物質成為吸附質。吸附劑與吸附質之間的作用除了分子之間的引力以外還有化學鍵力和靜電引力。根據(jù)固體表面吸引力的不同，吸附可分為物理吸附、化學吸附、離子交換吸附等三種類型。吸附過程是流體與附體顆粒之間的相際傳質過程，包括氣體吸附和液體吸附。在水污染控制工程領域，液體吸附廣泛應用于深度處理，其主要處理對象是廢水中難于生化降解的有機物或難于氧化的溶解性有機物。（2）膜分離法 膜分離法式一選擇性透過膜為分離介質，在其兩側施加某種推動力，是原料側組分選擇性地透過膜，從而達到分離或提純的目的。這種推動力可以是壓力差、溫度差、濃度差或電位差，水處理領域中的壓力驅動型膜分離工藝有微濾、超濾、納濾、反滲透等，電位差驅動型分離工藝主要有電滲析，濃度差驅動型膜分離工藝則主要是指（擴散）滲析膜。岳君容, 等人在《超濾處理木薯淀粉酒精廢液及凈化液回用研究》中隊超濾膜處理酒精廢水的效果進行了研究。廢液經(jīng)過預處理后, 泵入原料桶, 用超濾膜進行處理。用兩種不同的超濾膜進行廢水處理。測得原液和透過液的COD、OD, 計算可得到兩種膜處理后COD 和OD 的去除率，結果見表12[10]。通過比較脫色率和去除COD 率可知，截流分子量1 萬的超濾膜明顯優(yōu)于截流分子量為10萬的超濾膜處理的效果。這是由于前者膜孔孔徑較小，能夠截留更多的物質，因而對溶液組分的截留能力更強。 表12 不同超濾膜下脫色率和除COD率超濾膜的截留分子量脫色率（%）COD去除率（%）10萬1萬 酒精廢水生化處理方法（1）氧化溝系列方法氧化溝工藝綜合了推流式和完全混合式的有點：首先，污水一經(jīng)進入池中，立即與池內混合液完全混合，經(jīng)數(shù)十甚至數(shù)百圈的循環(huán)后各點的污染物濃度基本一致，這是氧化溝工藝抗沖擊負荷能力強的主要因素；其次，單從循環(huán)一圈來看，氧化溝又具有推流的特征，因為污水在溝中藥循環(huán)多圈，不像完全混合式那樣易發(fā)生短路。由于污水在溝渠內循環(huán)多圈，決定了水力停留時間和抱起時間充分延長，從而具有有機物負荷低、污泥齡長的特點，屬于延時曝氣法。在這樣的條件下運行出水水質好，污泥在氧化溝中得以充分地穩(wěn)定，不需要再進行厭氧消化處理。此外，氧化溝中產(chǎn)生交替循環(huán)的好氧區(qū)和缺氧區(qū)，能在不外加碳源的情況下，實現(xiàn)有機物和總氮的同時去除。（2）活性污泥法在活性污泥法中起主要作用的是活性污泥，它由具有活性的微生物、微生物自身氧化的殘留物、吸附在活性污泥上不能被微生物所降解的有機物和無機物組成，形狀像絮凝后的礬花?；钚晕勰鄬儆诘湫偷暮醚跎锾幚矸?，是采用人工曝氣的手段，使得活性污泥均勻分散于生物反應器中，與污水充分接觸，并在有溶解氧的條件下，對污水中所含的機底物進行合成和分解的代謝活動。典型處理工藝為常規(guī)A/A/O工藝，其主要去除目標為有機物及氮磷，典型泥齡為10～15天；BOD降解形式為厭氧/缺氧/好氧空間交替，內回流，進水分流；反應池流態(tài)及分布，推流為主，局部完全混合；典型曝氣設備為底部鼓風曝氣；固液分析在二沉池。（3）SBR法 序批式活性污泥法屬于間歇式活性污泥工藝。其反應機制以及污染物的去除原理與傳統(tǒng)活性污泥法基本相同，僅運行操作方式不同。有機廢水首先精格柵出去懸浮雜質，進入調節(jié)池進行水質水量調節(jié)，然后由泵提升至SBR反應器。一般在工程實踐中至少同時修建兩個SBR反應器，反應器平面既可以是方形，也可以是圓形。在SBR生化裝置中的反應過程由進水、曝氣、沉淀、潷水、閑置（排泥）五個階段組成，從污水流入開始到閑置（排泥）時間結束算一個周期。其循環(huán)周期和各階段的時間可以按照進水水質和出水要求擬定，并在調試過程中優(yōu)化。SBR工藝可以根據(jù)開始曝氣的時間與充水過程時序的不同，分成三種不同曝氣方式：①非限制曝氣——一邊充水一邊曝氣；②限制曝氣——充水完畢后在開始曝氣；③半限制曝氣——充水階段后期開始曝氣。 SBR工藝提供了一種時間程序的污水處理方法，而不是連續(xù)流空間程序的污水處理方法，與連續(xù)流活性污泥法相比，SBR法具有以下優(yōu)勢：① 可不設初沉池、二沉池和污泥回流系統(tǒng)，曝氣反應和靜沉時間都短，基建投資比常規(guī)活性污泥法節(jié)省20 %～25 %，占地面積減少40 %左右；② 由于SBR在時間上的不可逆，根本不存在返混現(xiàn)象，所以屬于理想推流式反應器；③ 經(jīng)典的SBR反應器在沉淀過程中沒有進水的擾動，屬于理想沉淀狀態(tài)；④ 好氧、缺氧、厭氧交替出現(xiàn)，能同時具有脫氮（80 %～90 %）和除磷（80 %）的功能, BOD5 去除率達95 %，且產(chǎn)泥量少；⑤ 曝氣反應池中的溶解氧濃度在0～2mg/L之間變化，可減少耗能，在同時完成脫氮除磷的情況下，其能耗僅相當于傳統(tǒng)活性污泥；⑥ 污泥處理機械和工藝設備較少，自控運行，管理簡便。SBR工藝的缺點是：① 連續(xù)進水時，對于單一SBR反應器需要在前面設置一個較大的調節(jié)池；② 對于多個SBR反應器，其進水和排水的閥門自動切換頻率，同意損壞；③ 無法達到大型污水