【正文】 目錄前 言 1第1章 概述 2 啤酒廢水的來源及分類 2 3 4 設計資料與技術要求 11第2章 啤酒廢水處理工藝的選擇 12 設計原則 12 設計工藝選擇 12 13第3章 主要構筑物的設計計算 15 15 細格柵的計算 17 19 20 水解酸化池計算 25 30 34 39 41第4章 廢水站平面及高程布置 42 42 43 43 44第5章 工程預算 49 投資估算 49 技術經(jīng)濟分析 51總 結 52致 謝 53參考文獻 5457前 言近年來，我國啤酒工業(yè)發(fā)展迅速，其產(chǎn)量逐年上升，啤酒生產(chǎn)廠目前已達到1000多家，年產(chǎn)啤酒1000多萬噸，成為世界第二大啤酒生產(chǎn)國。但是在啤酒產(chǎn)量大幅度提高的同時，也向環(huán)境中排放了大量的有機廢水。據(jù)統(tǒng)計，每生產(chǎn)1噸啤酒需要10～30噸新鮮水，相應地產(chǎn)生10～20 噸廢水。由于啤酒廢水屬于高濃度的有機廢水，直接排放將給環(huán)境造成嚴重污染，因此啤酒廢水對環(huán)境的污染已成為突出問題。啤酒廢水含有大量有機污染物、懸浮物濃度高，若不經(jīng)處理排入水體，會消耗水中大量的溶解氧，造成水體缺氧，產(chǎn)生富營養(yǎng)化。因此，啤酒廢水必須進行處理后才能排放。本設計主要針對的是啤酒廠廢水站的設計，通過分析比較了各種生化單元處理方法的優(yōu)缺點，確定該廢水站所采用的生化處理方法是生物接觸氧化法，在此重點介紹了生物接觸氧化法。啤酒廢水主要來源來自于麥芽生產(chǎn)過程的洗麥水、浸麥水、發(fā)芽降溫噴霧水、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；洗瓶、滅菌廢水及瓶子破碎流出的啤酒；冷卻水和成品車間洗滌水。該廢水的特點是有機物濃度較高，可生化性能好。針對該廢水特點，本設計采用水解酸化作為生物接觸氧化的預處理，水解酸化不僅能去除部分有機物，而且提高了廢水的可生化性，有益于后續(xù)處理。另外，物化部分的設計計算包括粗格柵、細格柵、調(diào)節(jié)池、初次沉淀池、氣浮池、污泥濃縮池；以及各種設備的計算與選取和工程預算。本設計在環(huán)保的規(guī)劃要求下，結合實際情況，發(fā)揮工藝優(yōu)勢，做到工藝合理技術先進的要求，盡量減少投資和占地面積，在污水處理站的設計中貫徹節(jié)能的原則，最大限度地降低污水和污泥的處理成本，以保證運行費用低，自動化程度高，便于維護管理和操作；最大限度地降低二次污染。由于本設計資料有限，設計計算中可能會出現(xiàn)一定的錯誤，望批評指正。第1章 概述在當今社會，啤酒是風靡世界的飲料之一，近年來，我國的啤酒工業(yè)同樣也發(fā)展迅速，到目前為止我國啤酒生產(chǎn)廠已有上百家，但我國啤酒的噸酒耗水量大，廢水排放量接近于耗水量的90%，已對環(huán)境造成了嚴重污染。因此，對啤酒廢水處理達標后的排放標準以及治理已顯得非常重要。啤酒廢水的排放和對環(huán)境的污染也已引起了各有關部門的重視。 啤酒廢水的來源及分類啤酒廢水的來源與其生產(chǎn)工藝有關。啤酒生產(chǎn)工藝可分成制麥芽、糖化、發(fā)酵及后處理等四大工序，如圖11所示。發(fā)芽粉碎發(fā)酵過濾冷卻過濾糖化罐裝滅菌大米啤酒花大麥 浸泡廢水酵母菌成品圖11 啤酒生產(chǎn)工藝流程圖由圖11可以看出，啤酒生產(chǎn)工藝中的每道工序都有固體廢棄物（廢棄麥根、冷凝凝固蛋白、酵母泥、廢硅藻土、廢麥糟等）、廢水（洗灌水、洗槽水、浸麥水、酒桶與酒瓶洗滌水等）產(chǎn)生。啤酒廠廢水主要來源有： 麥芽生產(chǎn)過程的洗麥水、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、破啤酒瓶及冷卻水和成品車間洗滌水。生活污水主要來自辦公樓、食堂、單身宿舍和浴室。按有機物污染程度，啤酒廢水可以分為下面幾類。（1）清潔廢水來自冷凍機、麥汁和發(fā)酵冷卻水等。這類廢水基本上未受污染。（2）清洗廢水來自大麥浸洗廢水、大麥降溫噴霧水、清洗生產(chǎn)裝置廢水、漂洗酵母水、洗瓶機初期洗滌水、酒罐消毒廢液、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）沖渣廢水來自麥糟液、冷熱凝固物、酒花糟、剩余酵母、酒泥、濾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。（4）裝酒廢水在罐裝酒時，機器的跑冒滴露時有發(fā)生，還經(jīng)常出現(xiàn)冒酒，廢水中參入大量殘酒。另外，由于用熱水噴淋，啤酒升溫引起瓶內(nèi)壓力上升，“炸瓶”現(xiàn)象時有發(fā)生，因此大量啤酒灑散在噴淋水中。循環(huán)使用噴淋水為防止生物污染而加入防腐劑，因此被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，然后用壓力水初洗和終洗。瓶子清洗水中含有殘余堿性洗滌劑、紙漿、染料、漿糊、殘酒和泥砂等。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，BOD5含量為：600～1500 mg/L。啤酒廢水有如下特點：啤酒工業(yè)在生產(chǎn)啤酒過程中耗水量相當大，噸酒耗水量約為10～30噸，隨著生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)水平和管理方式而異。廢水來源復雜、多樣。其來源有冷卻水、清洗廢水、沖渣廢水、灌裝廢水、洗瓶洗缸廢水、清潔、生活廢水。廢水中主要污染物成分是：糖類、醇類、氨基酸、果膠、啤酒花、維生素、蛋白化合物及包裝車間的有機物和少量無機鹽類等。其BOD5／COD較高，～，并有大量懸浮物，如麥渣等，也常有在消毒清潔過程中投入的堿性清洗劑、殺菌劑。廢水水量水質常依賴生產(chǎn)周期，水量水質波動很大。生產(chǎn)期廢水量巨大，COD較高，可達數(shù)千，pH值以微堿至中堿性為主；生產(chǎn)間歇期廢水量少，以生活污水為主，COD僅幾百，pH值為微酸性。現(xiàn)代啤酒廠常年生產(chǎn)不存在間歇期。由此可見，啤酒廢水的主要污染物指標為COD，BOD，SS。啤酒廢水含大量有機污染物、懸浮物濃度高。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。如不經(jīng)處理排入水體，會消耗水中大量的溶解氧，造成水體缺氧，產(chǎn)生富營養(yǎng)化。因此，要對啤酒廢水進行有效處理。啤酒生產(chǎn)過程中，各工序通常間歇排水，且COD及pH值波動大，數(shù)量不等，一般不易分質處理以混合后共同處理，針對啤酒廢水BOD/COD值較高、無毒害物的特點，國內(nèi)外主要采用生化處理法。根據(jù)處理過程中是否需要曝氣，可把生物處理法分為好氧生物處理和厭氧生物處理兩大類。目前國內(nèi)的啤酒廠工業(yè)廢水的污水處理工藝，主要采用好氧處理、厭氧—好氧、水解—好氧處理聯(lián)合處理等工藝技術。 好氧處理工藝 20世紀80年代初，啤酒廢水處理主要采用好氧處理技術，如活性污泥法、高負荷生物過濾法和接觸氧化法等。近年來，SBR及其變種和氧化溝處理工藝也得到了很大程度的應用。氧化溝活性污泥法氧化溝是延時曝氣法的一種特殊形式，它的池體狹長，池深較潛，在溝槽中設有表面曝氣裝置。曝氣裝置的轉動，推動溝內(nèi)液體迅速流動，取得曝氣和攪拌兩個作用，～，使活性污泥呈懸浮狀態(tài)。氧化溝根據(jù)其構造和運行特征，并根據(jù)不同發(fā)明者和專利情況可分為一下幾種代表性的類型：① 卡魯塞爾氧化溝；② 三溝式氧化溝（或二溝式氧化溝）；③Orbal型氧化溝；④一體化氧化溝。氧化溝水處理技術已被公認為一種較成功的活性污泥法工藝，與傳統(tǒng)的活性污泥系統(tǒng)相比，它在技術、經(jīng)濟等方面有一系列獨特的優(yōu)點：① 工藝流程簡單，構筑物少，運行管理方便；② 處理效果穩(wěn)定，出水水質好；③ 基建費用低，運行費用低；④ 污泥產(chǎn)量少，污泥性質穩(wěn)定；⑤ 能承受水量、水質沖擊負荷，對高濃度工業(yè)廢水有很大的稀釋能力；⑥占地面積少于傳統(tǒng)活性污泥法處理廠。曝氣生物濾池法曝氣生物濾池(BAF,Biological Aerated Filters)也叫淹沒式曝氣生物濾池(SBAF,Submerged Aerated Filters)。工藝原理為在濾池中裝填一定量粒徑較小的粒狀濾料，濾料表面生長著生物膜，濾池內(nèi)部曝氣，污水流經(jīng)時利用濾料上高濃度生物膜的生物絮凝作用截流污水中的懸浮物,并保證脫落的生物膜不會隨水漂出，運行一段時間后，因水頭損失增加，需對濾池進行反沖洗，以釋放者流的懸浮物并更新生物膜。圖12 曝氣生物濾池構造圖曝氣生物濾池的特點:（1）較小的池容和占地面積曝氣生物濾池的BOD5容積負荷大，一般可達到3～6kgBOD5/（m3d），所以它的池容和占地面積較小，同時在濾池后不需設二沉池，節(jié)省了占地面積和土建費用。（2）抗沖擊負荷能力強，處理效果穩(wěn)定，處理出水水質好。由于整個濾池中分布著較高濃度的微生物，反應速率高，而高濃度的微生物以膜狀存在于濾池的陶粒表面，其本身就耐水量的沖擊，即使濾速增大較多也不會使微生物流失。（3）對低濃度污水適應性強，不會產(chǎn)生由于營養(yǎng)物過低導致微生物無法培養(yǎng)的情況，且該工藝啟動時間相對較短。（4）氧的利用率高一般用粒狀填料作為生物載體，由于曝氣顆粒填料的剪切作用，氧利用效率很高，可達20%～30%。（5）受氣候影響相對較小。（6）構筑物模塊化，可以分期施工，便于今后的擴建改建。（7）主要設備和材料均可國內(nèi)配套生產(chǎn)，不需進口，節(jié)省投資。（8）基建費用、動轉費用節(jié)省，由于該技術設備小，流程短，基建費用和常規(guī)二級生化處理。同時該技術還具有自動化程度高，安裝容易，對環(huán)境影響小等特點。接觸氧化工藝生物接觸氧化工藝（Biological Contact Oxidation）又稱“淹沒式生物濾池”、“接觸曝氣法”、“固著式活性污泥法”，是一種于20世紀70年代初開創(chuàng)的污水處理技術，其技術實質是在生物反應池內(nèi)充填填料，已經(jīng)充氧的污水浸沒全部填料，并以一定的流速流經(jīng)填料。在填料上布滿生物膜，污水與生物膜廣泛接觸，在生物膜上微生物的新陳代謝的作用下，污水中有機污染物得到去除，污水得到凈化。 生物接觸氧化法兼有活性污泥法及生物膜法的特點，池內(nèi)的生物固體濃度（5~10g/l）高于活性污泥法和生物濾池，具有較高的容積負荷（~），另外接觸氧化工藝不需要污泥回流，無污泥膨脹問題，運行管理較活性污泥法簡單，對水量水質的波動有較強的適應能力。該法中微生物所需氧由鼓風曝氣供給，生物膜生長至一定厚度后，填料壁的微生物會因缺氧而進行厭氧代謝，產(chǎn)生的氣體及曝氣形成的沖刷作用會造成生物膜的脫落，并促進新生物膜的生長，此時，脫落的生物膜將隨出水流出池外。生物接觸氧化法具有以下特點：（1）體積負荷高，處理時間短，節(jié)約占地面積；（2）生物活性高；（3）有較高的微生物濃度；（4）污泥產(chǎn)量低，不需污泥回流；（5）出水水質好而穩(wěn)定；（6）動力消耗低；（7）掛膜方便，可以間歇運行；（8）不存在污泥膨脹問題。由于接觸氧化法比活性污泥法有一定的優(yōu)勢，所以在啤酒廢水的處理上得到廣泛的應用。采用接觸氧化工藝代替?zhèn)鹘y(tǒng)的活性污泥法，可以防止高糖含量廢水易引起污泥膨脹的現(xiàn)象，并且不用投配N、P營養(yǎng)。SBR及其變種工藝（1）SBR工藝間歇性活性污泥法或序批式活性污泥法簡稱SBR（Sequencing Batch Reactor）工藝，是近十幾年來活性污泥處理系統(tǒng)中較引人注目的一種廢水處理工藝。自`工藝的研究和應用也日益增多。SBR是現(xiàn)行的活性污泥法的一個變型，它的反應機制以及污染物質的去處機制和傳統(tǒng)活性污泥法基本相同，僅運行操作不一樣。圖13為SBR的基本操作運行模式：圖 13 SBR的操作模式由進水、反應、沉淀、排水和待機5個基本過程組成。從污水流入開始到待機時間結束算作一個周期。在一個周期內(nèi)，一切過程都在一個設有曝氣或攪拌裝置的反應池內(nèi)依次進行，這種操作周而復始反復進行，已到達不斷進行污水處理的目的。因此不需要傳統(tǒng)活性污泥法中必需設置的沉淀池、回流污泥泵等裝置。傳統(tǒng)活性污泥法是在空間上設置不同設施進行固定地連續(xù)操作；而SBR是在單一的反應池內(nèi)，在時間上進行各種目的不同的操