【正文】 資源環(huán)境職業(yè)技術(shù)學(xué)院課 程 設(shè) 計(jì)題目： 青島酒精廠生產(chǎn)污水處理設(shè)計(jì) 系 部 氣象系 專業(yè)班級(jí) 11環(huán)境監(jiān)測(cè)與治理技術(shù)班 學(xué)生姓名蔡小霞、呂雪蕊、王婷婷、樊鑫 學(xué) 號(hào) 00002 指導(dǎo)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(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)重要的基礎(chǔ)原料產(chǎn)業(yè)，酒精廣泛應(yīng)用于化工、食品工業(yè)、日化、醫(yī)藥衛(wèi)生等領(lǐng)域，同時(shí)又是酒基、浸提劑、溶劑、洗滌劑和表面活性劑。我國(guó)酒精生產(chǎn)原料比例為：淀粉質(zhì)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(guó)酒精生產(chǎn)原料主要是玉米、薯干等淀粉質(zhì)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(yán)重的廢染源之一，由于投資、生產(chǎn)規(guī)模、技術(shù)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(diǎn)，對(duì)上流式厭氧污泥床反應(yīng)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(guó)內(nèi)外酒精廢水的處理工藝進(jìn)行了簡(jiǎn)要的介紹，并通過具體工程實(shí)例的對(duì)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(diǎn)、原理、運(yùn)行條件等，同時(shí)進(jìn)行了各構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)計(jì)算，并對(duì)各構(gòu)筑物運(yùn)行管理事項(xiàng)進(jìn)行了詳述。關(guān)鍵詞：酒精廢水；USAB工藝；SBR工藝；工程設(shè)計(jì) 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(yīng)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(shè)計(jì)的意義 12第二章 本設(shè)計(jì)采用的方案 141本設(shè)計(jì)采用的方案及工藝流程 12 13 本設(shè)計(jì)確定的方案及工藝流程 13第三章 各構(gòu)筑物的設(shè)計(jì) 141中格柵的意義 142污水提升泵的設(shè)計(jì) 17 3細(xì)格柵的設(shè)計(jì) 19 4調(diào)節(jié)池的設(shè)計(jì) 21 5初沉池的設(shè)計(jì) 22 6一級(jí)UASB的設(shè)計(jì) 24 7二級(jí)UASB的設(shè)計(jì) 33 8 SBR的設(shè)計(jì) 40第四章 污泥濃縮及脫水設(shè)備的計(jì)算與選型 451污泥濃縮池的設(shè)計(jì)計(jì)算 45 45 45 462污泥脫水間的設(shè)計(jì) 46第五章 平面布置 471平面布置 47 47 48 48第六章 結(jié)論 49參考文獻(xiàn) 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(jī)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(jī)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(zhì)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(zhì)，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(jī)灰分的泥沙雜質(zhì)。酒精糟雖然無毒，但是廢染負(fù)荷高成酸性。這些物質(zhì)增加了廢水處理的難度。酒精廢水的主要特點(diǎn)有懸浮物含量高，平均懸浮物含量高達(dá)40000㎎/L；溫度高，平均水溫達(dá)70℃，蒸餾釜底排除的廢水溫度高達(dá)100℃；濃度高，廢水的COD高達(dá)2~3萬，包括懸浮固體、溶解性COD和膠體，有機(jī)物占93%~94%，無機(jī)物占6%~7%，有機(jī)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(jī)酸，廢水含有約500㎎/L左右機(jī)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(xué)法、物化法、生化法、其他組合工藝等。化學(xué)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(xué)法是利用化學(xué)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(jī)物和難降解的有機(jī)物或膠體物質(zhì)。（1）化學(xué)混凝法化學(xué)混凝所處理的對(duì)象，主要是水中的微笑懸浮物和膠體雜質(zhì)，粒度一般在1nm～100um之間?；炷瓤梢元?dú)立使用，也可以和其他處理方法配合使用。因化學(xué)混凝涉及的因素很多，因此其機(jī)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(jié)現(xiàn)象——凝聚和絮凝總稱為混凝。混凝劑的種類很多，姚文娟，李績(jī)，肖冬光等人在《絮凝法處理酒精廢液的研究》中對(duì)個(gè)各種絮凝劑的作用進(jìn)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(rùn)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(shí)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(rùn)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(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單，維護(hù)操作易于掌握，處理效果好，間歇或連續(xù)運(yùn)行均可；缺點(diǎn)是需要不斷地向廢水中投藥，經(jīng)常性運(yùn)行費(fèi)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(shè)置：① 配置和投加混凝劑的設(shè)備；② 使混凝劑與原水迅速混合的設(shè)備；③ 使細(xì)小礬花不斷增大的絮凝反應(yīng)設(shè)備；④ 使混凝產(chǎn)物得以澄清的設(shè)備。（2） 氧化還原法氧化還原法應(yīng)用于水處理工程的目的是使有害或有毒物質(zhì)經(jīng)過氧化還原后，轉(zhuǎn)化為無害或無毒的存在形態(tài)，或使雜質(zhì)轉(zhuǎn)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(jī)或無機(jī)污染物作用，使之分解破壞或轉(zhuǎn)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(dòng)物、浮游生物、藻類、細(xì)菌、病毒等作用，使之滅活或強(qiáng)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(jī)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(jìn)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(duì)脫色效率的影響。 圖12 通氣量對(duì)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(gè)最佳氣流量值。脫色率并不是因?yàn)槌粞趿吭黾佣鵁o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?yàn)闅饬髁康脑黾佣鴾p少，之后再增大。這是因?yàn)樵诠獯呋^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(qiáng)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(qiáng)氧化劑羥基自由基( OH )，同時(shí)抑制了電子和空穴的簡(jiǎn)單復(fù)合，提高了光量子效率?？諝饬髁看?，臭氧含量高，則被吸附在催化劑表面的臭氧也越多，對(duì)光生電子的俘獲效果越好，能參與反應(yīng)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(dāng)體系中的臭氧溶解量達(dá)到一定值以后，也就是空氣的流量達(dá)到一定值時(shí)，臭氧在催化劑表面的吸附趨于飽和，此時(shí)再增加氣體流量，就不會(huì)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(yīng)液體的接觸面積越少，流速過快接觸時(shí)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(shí)，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(dāng)流量再繼續(xù)增大，O3 直接與有機(jī)物接觸發(fā)生反應(yīng)，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(gè)相的界面上。具有吸附能力的多孔性固體物質(zhì)成為吸附劑，而廢水中被吸附的物質(zhì)成為吸附質(zhì)。吸附劑與吸附質(zhì)之間的作用除了分子之間的引力以外還有化學(xué)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(xué)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(zhì)過程，包括氣體吸附和液體吸附。在水污染控制工程領(lǐng)域，液體吸附廣泛應(yīng)用于深度處理，其主要處理對(duì)象是廢水中難于生化降解的有機(jī)物或難于氧化的溶解性有機(jī)物。（2）膜分離法 膜分離法式一選擇性透過膜為分離介質(zhì)，在其兩側(cè)施加某種推動(dòng)力，是原料側(cè)組分選擇性地透過膜，從而達(dá)到分離或提純的目的。這種推動(dòng)力可以是壓力差、溫度差、濃度差或電位差，水處理領(lǐng)域中的壓力驅(qū)動(dòng)型膜分離工藝有微濾、超濾、納濾、反滲透等，電位差驅(qū)動(dòng)型分離工藝主要有電滲析，濃度差驅(qū)動(dòng)型膜分離工藝則主要是指（擴(kuò)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(duì)超濾膜處理酒精廢水的效果進(jìn)行了研究。廢液經(jīng)過預(yù)處理后, 泵入原料桶, 用超濾膜進(jìn)行處理。用兩種不同的超濾膜進(jìn)行廢水處理。測(cè)得原液和透過液的COD、OD, 計(jì)算可得到兩種膜處理后COD 和OD 的去除率，結(jié)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(zhì)，因而對(duì)溶液組分的截留能力更強(qiáng)。 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(diǎn)：首先，污水一經(jīng)進(jìn)入池中，立即與池內(nèi)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(diǎn)的污染物濃度基本一致，這是氧化溝工藝抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)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?yàn)槲鬯跍现兴幯h(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(nèi)循環(huán)多圈，決定了水力停留時(shí)間和抱起時(shí)間充分延長(zhǎng)，從而具有有機(jī)物負(fù)荷低、污泥齡長(zhǎng)的特點(diǎn)，屬于延時(shí)曝氣法。在這樣的條件下運(yùn)行出水水質(zhì)好，污泥在氧化溝中得以充分地穩(wěn)定，不需要再進(jìn)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(shí)現(xiàn)有機(jī)物和總氮的同時(shí)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(jī)物和無機(jī)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ǎ遣捎萌斯て貧獾氖侄?，使得活性污泥均勻分散于生物反應(yīng)器中，與污水充分接觸，并在有溶解氧的條件下，對(duì)污水中所含的機(jī)底物進(jìn)行合成和分解的代謝活動(dòng)。典型處理工藝為常規(guī)A/A/O工藝，其主要去除目標(biāo)為有機(jī)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(nèi)回流，進(jìn)水分流；反應(yīng)池流態(tài)及分布，推流為主，局部完全混合；典型曝氣設(shè)備為底部鼓風(fēng)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(yīng)機(jī)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(yùn)行操作方式不同。有機(jī)廢水首先精格柵出去懸浮雜質(zhì)，進(jìn)入調(diào)節(jié)池進(jìn)行水質(zhì)水量調(diào)節(jié)，然后由泵提升至SBR反應(yīng)器。一般在工程實(shí)踐中至少同時(shí)修建兩個(gè)SBR反應(yīng)器，反應(yīng)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(yīng)過程由進(jìn)水、曝氣、沉淀、潷水、閑置（排泥）五個(gè)階段組成，從污水流入開始到閑置（排泥）時(shí)間結(jié)束算一個(gè)周期。其循環(huán)周期和各階段的時(shí)間可以按照進(jìn)水水質(zhì)和出水要求擬定，并在調(diào)試過程中優(yōu)化。SBR工藝可以根據(jù)開始曝氣的時(shí)間與充水過程時(shí)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(shí)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(shì)：① 可不設(shè)初沉池、二沉池和污泥回流系統(tǒng)，曝氣反應(yīng)和靜沉?xí)r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(shí)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(yīng)器；③ 經(jīng)典的SBR反應(yīng)器在沉淀過程中沒有進(jìn)水的擾動(dòng)，屬于理想沉淀狀態(tài)；④ 好氧、缺氧、厭氧交替出現(xiàn)，能同時(shí)具有脫氮（80 %～90 %）和除磷（80 %）的功能, BOD5 去除率達(dá)95 %，且產(chǎn)泥量少；⑤ 曝氣反應(yīng)池中的溶解氧濃度在0～2mg/L之間變化，可減少耗能，在同時(shí)完成脫氮除磷的情況下，其能耗僅相當(dāng)于傳統(tǒng)活性污泥；⑥ 污泥處理機(jī)械和工藝設(shè)備較少，自控運(yùn)行，管理簡(jiǎn)便。SBR工藝的缺點(diǎn)是：① 連續(xù)進(jìn)水時(shí)，對(duì)于單一SBR反應(yīng)器需要在前面設(shè)置一個(gè)較大的調(diào)節(jié)池；② 對(duì)于多個(gè)SBR反應(yīng)器，其進(jìn)水和排水的閥門自動(dòng)切換頻率，同意損壞；③ 無法達(dá)到大型污水