【正文】 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 1頁 前 言 我國現(xiàn)為世界五大啤酒生產(chǎn)國之一， 預(yù)計 20xx 年我國啤酒產(chǎn)量將達(dá)到3000 萬 t， 假如 以生產(chǎn) 1t 啤酒平均產(chǎn)生 15m3廢水計算 ， 則啤酒廢水年排放量將超過 4 億 m3。 隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平的提高 ， 我國啤酒產(chǎn)量不斷增長 ， 啤酒生產(chǎn)過程中的 廢水 與日俱增， 廢水 如 直接排放 則 嚴(yán)重污染了周圍環(huán)境，如處理則 加重了啤酒廢水的處理費用 ， 加 大了啤酒生產(chǎn)產(chǎn)家的經(jīng)濟(jì)成本 。對啤酒廢水治理技術(shù)的研究和實際生產(chǎn)中的應(yīng)用 日益受到啤酒行業(yè)、環(huán)保行業(yè) 乃至整個 社會的關(guān)注。 鑒于啤酒廢水對環(huán)境造成的嚴(yán)重污染 成為突出問題 ， 其處理技術(shù)引起了環(huán)保 工程技術(shù)人員 的充分重視和關(guān)注。 分析 啤酒廢水的主要成分和來源是：制麥、糖 化、果膠、發(fā)酵、蛋白化合物，包裝車間等有機(jī)物和少量無機(jī)鹽類，屬于 無毒 廢水 ，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(yán)重危害。 此外 ， 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(jī)物含量也處于高峰。 因此， 如何進(jìn)行啤酒廢水的治理成為 啤酒廠 家 生產(chǎn)末端環(huán)節(jié)的 關(guān)鍵， 它 關(guān)系到 工業(yè)企業(yè)的自身生存發(fā)展，更關(guān)系到我們?nèi)祟惖纳媾c發(fā)展。 本次畢業(yè)設(shè)計 —— 啤酒廢水工藝 設(shè)計 ， 是依據(jù) 原始資料， 通過查閱文獻(xiàn)，綜合 所學(xué)的專業(yè)知識， 熟悉啤酒工業(yè)廢水處理工藝，對處理構(gòu)筑物計算， 對啤酒廠 的啤酒廢水處理工藝 進(jìn)行初步設(shè)計 ，最終設(shè)計出廢水處理方案 ，使排 水 水質(zhì)達(dá)到國家 污水綜合 排放標(biāo)準(zhǔn) 。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 2頁 1 啤酒廢水的來源及特點 啤酒廢水的來源 啤 酒 的生產(chǎn) 是以大麥和水為主要原料， 以 大米或谷物、酒花為輔料，經(jīng)過制麥芽、糖化、發(fā)酵等工序制成的富含營養(yǎng)物質(zhì)和 CO2 的飲料酒，在生產(chǎn)過程中不加入任何有毒有害難降解的物質(zhì)， 其 酒精含量為 3%~6%。啤酒生產(chǎn)中主要利用糧食中的淀粉，大部分蛋白質(zhì)等其他物質(zhì)則殘留在麥糟及凝固物中，同時還排出酵母等副產(chǎn)物 [1]。啤酒行業(yè)是耗水量較大的行業(yè)，雖然各企業(yè)間有較大差別，一般說來每生產(chǎn) 1t 啤酒的耗水量為 10~50t。由于啤酒的生產(chǎn)工序較多，不同啤酒廠生產(chǎn)過程中水耗量和水質(zhì)相差很大。管理和技術(shù)水平較高的啤酒廠每噸酒耗水量為 8~12t，我國啤酒廠生產(chǎn)每噸酒的耗水量一般大于該參數(shù) [2]。因此，我國啤酒從糖化到灌裝一般總耗水為 10~20m3/t。釀造啤酒消耗大量的水，除一部分水轉(zhuǎn)入產(chǎn)品外，其余絕大部分將作為工業(yè)廢水排人周圍環(huán)境。 啤酒廢水的特點 啤酒廢水主要包括其工業(yè)生產(chǎn)過程中的污染物和啤酒廠的副產(chǎn)品。 主要污染物 啤酒工業(yè)廢水主要含廢水中有機(jī)污染物（以 COD 表示）大部分 為可生化降解，主要有糖、淀粉、乙烯醇、有機(jī)酸等；可生化性通常以 BOD5/COD 比值表示，約 ~；廢水中固形物多以 SS表示，主要來自于廢酒糟、硅藻土、廢酵母 等 。 由于有機(jī)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)境易造成危害。另外，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(jī)物含量也處于高峰， 啤酒廢水水質(zhì)水量 見表 11 所示。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 3頁 表 11 啤酒廢水水質(zhì)水量一覽表 [3 ] 廢 水來源 主要 污染物 COD 濃度/ 1??Lmg BOD5 濃度/ 1??Lmg 排放比 /% 排放 方式 浸麥、洗麥水 糖 、果膠、 礦物鹽、蛋白化合物等 500~800 300~500 20~25 間歇 糖化鍋、糊化鍋清洗水 ， 麥槽貯存池底流出 麥槽水 殘余麥汁、糖化槽 殘留物、熱冷凝固物等 20xx0~40000 15000~25000 5~10 間歇 發(fā)酵罐、貯酒罐清洗水 殘余酵母及凝固物、廢啤酒等 20xx~3000 1400~2400 15~20 間歇 洗瓶水、噴淋殺菌水、地面沖洗水、包裝物破損流出的殘酒 洗滌劑、堿、懸浮物、廢啤酒等 500~800 300~500 30~40 連續(xù) 廠 區(qū) 總排放口工藝水、清洗水 糖類、醇類、有機(jī)酸類等有機(jī)物 1500~2500 1000~1800 100 連續(xù) 廠副產(chǎn)品 雖然 啤酒生產(chǎn)的主要原料是大麥、酒花和大米，但并不是利用這些原料的全部，而是只利用其中的淀粉，大部分的蛋白質(zhì)留在了麥槽及凝固物中。同時，啤酒生產(chǎn)過程中還排出廢酵母、廢酒花、廢啤酒、二氧化碳等。這些副產(chǎn)物，含有許多營養(yǎng)成分 ，且無毒，適合生產(chǎn)飼料和 食物；但是含水量很高，不便于貯存和運輸。按全國平均水平，每制成 1t 的 成 品酒，排出的 CODCr約為 25kg，或者 BOD5 污染物 15kg，懸浮性固體約為 15 kg [4]。 根據(jù)上述分析， 啤酒廢水的主要特點 綜合 如下： (1)有機(jī)物濃度較高， BOD5/COD 值在 ~， 具有良好的可生化性 ； (2)有毒物質(zhì)少 ，基本無毒 ，營養(yǎng)配比適中，適合進(jìn)行生 物降解； (3)排放 水量 不均 勻，水質(zhì)、水量波動較大，要求處理系統(tǒng)須有一定的可南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 4頁 調(diào)性和抗沖擊 力； (4)pH 值變化較大，一般在 5~12之間； (5)懸浮物較高，含有較大量的麥皮、渣皮； (6)廢水中 含有一定量的硅藻土，容易引起處理系統(tǒng)的堵塞 [5]。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 5頁 2 啤酒廢水處理工藝介紹 啤酒廢水工藝簡介 由于啤酒廢水的 BOD5/COD 比值 大于 ，易于生化降解，國內(nèi)外廣泛采用生化處理工藝，其中包括好氧生物處理、厭氧生物處理、好氧與厭氧聯(lián)合生物 化 處理方法 。同時，生化處理與普通物化法、化學(xué)法相比：一是處理工藝比較成熟；二是處理效率高；三是運行成本較低。因此，生化處理啤酒廢水的技術(shù)得到了充分的重視和廣泛采用。生化處理工藝主要有好氧生物處理工藝、厭氧生物處理工藝、厭氧與好氧相結(jié)合的 處理 工藝。 好氧生物處理是指在氧氣充足的條件下 ， 利用好氧微生物的生命活動氧化啤酒廢水中的有機(jī)物 ， 其產(chǎn)物主要有二氧化碳、水及能量。好氧生物處理主要分為活性污泥法和生物膜法兩大類 [6][7]。 (1)普通 活性污泥法 活性污泥法處理啤酒廢水具有運行可靠、處理效果好的 優(yōu)點 ， 活性污泥法對于處理低濃度有機(jī)廢水是使用最多、運行可靠的廢水處理方法。與生物濾池等生物膜法相比 ， 占地面積少 ， 處理效果好 ， 適用于大中城市啤酒廠 。但是啤酒廢水氮磷含量低 ， 碳氮比例失調(diào) ， 運行中容易產(chǎn)生污泥膨脹。因此 ， 啤酒廢水處理過程中需添加一定量的氮磷。此外 ， 普通的活性 污泥法對啤酒廢水水質(zhì)、水量變化的適應(yīng)性較差 ， 且因污泥產(chǎn)量高 ， 處置麻煩 ， 不耐沖擊負(fù)荷 ， 還需要大量充氧 ， 增加了基建運行費用。 (2)間歇式活性污泥法 間歇式活性污泥法 （ Sequening Batch Reactor， SBR） 處理啤酒廢水能有效地去除 啤酒廢水中的有機(jī)污染物，當(dāng)進(jìn)水 COD 濃度為 1000~20xx Lmg/ 時，處理后出水可達(dá)國家 污水綜合 排放標(biāo)準(zhǔn)。該方法特點是進(jìn)水、曝氣、沉淀、排水均在一個池中順序完成，廢水分批處理 ， 運行靈活，能有效地抑制污泥膨脹問題，剩余污泥量少且濃縮脫水性能好，耐沖擊負(fù)荷，工作穩(wěn)定 ， 基建運行費用低。與常規(guī)活性污泥工藝相比，在同樣進(jìn)出水水質(zhì)前提下， 基建投資、運行費用以及占地面積均可減少 20%左右。我國目前廢水處理體制還處于各廠各點南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 6頁 分散治理狀態(tài) ， 常規(guī)活性污泥法處理水量較小的啤酒廠廢水，投資效 益很低，對于中小型啤酒廠難于接受，如果采用 SBR 法既可降低投資，又能得到好的出水水質(zhì)。 (3)生物膜法 低負(fù)荷生物濾池用于麥芽廢水的生物處理，效果相當(dāng)好， BOD5 去除率達(dá)94%~97%。其缺點是濾料表面生長藻類 ， 很快使濾池堵塞，若采用交替雙重過濾可避免堵塞發(fā)生，對糖化和發(fā)酵工序排出的廢水可用二級高負(fù)荷濾池處理。較大的工廠可用交替雙池過濾或幾個濾池串聯(lián)或并聯(lián)使用 ， 以提高處理能力和處理效果。 (4)生物轉(zhuǎn)盤法 該法是 較早用來處理啤酒廢水的方法 ， 具有運轉(zhuǎn)穩(wěn)定、運行費用低等優(yōu)點。為了提高盤面生物膜降解有機(jī)物的能力， 采取向氧化槽充氧曝氣的措施 ， 加速生物膜的脫落和更新 ， 大大提高了生物膜的活性， BOD5 去除率在 90%以上，高于一般的生物轉(zhuǎn)盤。生物濾池和生物轉(zhuǎn)盤只適用于平均氣溫不低于 4℃的地區(qū) ， 否則在冬季要有保溫措施。另外還應(yīng)注意處理站異味擾民的問題 ， 對于地處居民密集區(qū)的啤酒廠應(yīng)慎重采用。因此，前期基建投資高 ， 受氣溫變化影響大 ， 在氣溫偏低的地區(qū)處理效果較差。 (5)生物接觸氧化法 該法 處理啤酒廢水在國內(nèi)應(yīng)用很普遍。該工藝綜合了活性污泥法和生物膜法的優(yōu)點，克服了它們的缺點 ， 具有耐沖擊負(fù)荷、占地省、運行管理方便、處理成本較低的優(yōu) 點。近幾年人們致力于研究開發(fā)高效、高負(fù)荷低停留時間、低處理費用的生物接觸法新工藝，對氧化池中的填料、曝氣方法等進(jìn)行了研究，開發(fā)出新型軟性填料、半軟性組合式填料。生物接觸氧化法在國內(nèi)應(yīng)用很廣 ，其主要優(yōu)點是處理能力大 ， 耐沖擊負(fù)荷能力強 ， 占地面積少 ， 污泥生成量少 ，無污泥膨脹 ， 運行管理方便等。但是 ， 如果廢水中污染物濃度較高或前處理效果不理想 ， 生物接觸氧化池前端的有機(jī)物負(fù)荷較高 ， 使得供氧相對不足 ， 生物膜呈灰白色 ， 處于嚴(yán)重的缺氧狀態(tài) ， 而池末端成熟的好氧生物膜呈琥珀黃色。同時 ， 水中的生物活性抑制性物質(zhì)濃度也較高 ， 對微生物 也有一定的抑制作用。這些因素使得生物接觸氧化池沒有發(fā)揮出應(yīng)有的作用 ， 處理效果不理想。鑒于此 ， 可采取階段曝氣措施即多點進(jìn)水 ， 污水沿池長多點流入生物接觸氧化池以南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 7頁 均分負(fù)荷 ， 消除前端缺氧及抑制性物質(zhì)濃度較高的不利影響。 (6)膜 生物反應(yīng)器法 膜 生物反應(yīng)器是 20 世紀(jì) 90 年代興起的一種廢水生化處理的新技術(shù) ， 它是用膜組件替代傳統(tǒng)二沉池進(jìn)行固液分離的一種新型高效廢水處理技術(shù) ， 與傳統(tǒng)的活性污泥法相比 ， 具有污染物去除效率高、出水水質(zhì)穩(wěn)定、裝置容積負(fù)荷大、設(shè)備占地面積小、傳氧效率高、污泥產(chǎn)量低、操作運行簡便等優(yōu)點。文獻(xiàn)報道 ， 膜 生物反應(yīng)器對啤酒廢水的 COD 和 NH3N 具有良好的處理效果 ， 一般高于相同試驗條件下的普通活性污泥法。 與好氧生物處理相比 ， 厭氧生物處理具有動力消耗低、剩余污泥量少、處理設(shè)備較便宜、能降解某些好氧處理難于降解的物質(zhì)的優(yōu)勢。啤酒廢水的可生物降解的有機(jī)物含量較高 ， 適宜于厭氧發(fā)酵。目前厭氧技術(shù)在荷蘭、美國等國一些啤酒廠和我國沈陽、北京啤酒廠都有應(yīng)用。厭氧附著膨脹床采用小粒徑的固體顆粒作載體 ， 為厭氧微生物附著生長提供了巨大的比表面 ， 既可滯留大量的活性污泥 ， 又可使其相對疏散減少生物膜的厚 度 ， 增強微生物的活性。該方法對溫度有較強的適應(yīng)能力。目前用厭氧生物法處理啤酒廢水在國內(nèi)大都處于研究或工業(yè)化生產(chǎn)實驗階段 ， 要把厭氧技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn) ， 尚需進(jìn)行系統(tǒng)、深入和更大規(guī)模的生產(chǎn)性研究 ， 解決各種技術(shù)難關(guān)。另外在好氧生物處理工藝之前采用厭氧水解 (酸化 )作為預(yù)處理 ， 對減輕好氧生物處理的負(fù)荷 ， 提高污水可生化性及有機(jī)物去除率 ， 降低污泥產(chǎn)率極為有利 [8]。 (1)升流式厭氧污泥床法 升流式厭氧污泥床 (Upflow Anaerobic Sludge Blanket， UASB) 反應(yīng)器是在普通厭氧反應(yīng)器的基礎(chǔ)上開發(fā)出的 第二代高效厭氧反應(yīng)器。它具有效能高、處理費用低、電耗省、投資少、占地面積小等一系列優(yōu)點 ， 很 適用于高濃度啤酒廢水的治理 [9]。 (2)膨脹顆粒污泥床 反應(yīng)器 法 膨脹顆粒污泥床 反應(yīng)器 (Expanded Granular Sludge Bed， EGSB)實際上是改進(jìn) 型 的 UASB 反應(yīng)器 ， 其運行在高的上升流速下使顆粒污泥處于懸浮狀態(tài)。EGSB 反應(yīng)器的特點是顆粒污泥床通過采用較高的上升流速（與小于 1~2m/h的 UASB 反