【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 酵母菌 成 大麥 品 廢水 圖 11 啤酒生產(chǎn)工藝及廢水來(lái)源 啤酒生產(chǎn)過(guò)程中，糖化、發(fā)酵和灌裝等多道工序都產(chǎn)生廢水，主要包括以下幾種： (1)冷卻水，約占總水量的 70％，這類廢水基本上未受污染； (2)釀造測(cè)洗廢水 (如麥芽制作 “糖化 ”發(fā)酵 )約占總量的 5％一 6％，屬高濃度有機(jī)廢水； (3)洗瓶 “沖洗 ”殺菌水約占總量的 20％。由 于經(jīng)過(guò)多道工序，啤酒廢水的水量和水質(zhì)波動(dòng)都較大，但啤酒廢水無(wú)害無(wú)毒，其中主要有麥糟、糖類、果膠、酒花、酵母殘?jiān)?、蛋白化合物等有機(jī)物和少量鉀、鈣、鎂的硅酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽等無(wú)機(jī)物，并且啤酒廢水污泥中的粗蛋白、粗脂肪、總糖、還原糖等營(yíng)養(yǎng)成份的含量也因之比較高。啤酒污水的有機(jī)組成通?？梢陨锝到猓饕怯商?、可溶性淀粉、乙醇、揮發(fā)性脂肪酸等組成，從而導(dǎo)致 BOD/COD比值為 0． 60． 7。 pH值取發(fā) 芽 粉 碎 糖 化 過(guò) 濾 冷卻 發(fā) 酵 過(guò) 濾 罐 裝 浸 泡 滅 菌 2 決于 CIP單元上所使用的化學(xué)物質(zhì)的數(shù)量和類型 (如苛性鈉、磷酸、硝酸 )。氮和磷的含量主要取決于原料的加工以及污水中廢酵 母存在量。 綜上所述，啤酒廢水釀造過(guò)程中產(chǎn)生的廢水具有水量大，懸浮物質(zhì)、有機(jī)物質(zhì)含量高等特點(diǎn)，可生化性良好，屬于中高濃度有機(jī)廢水。 啤酒廢水主要處理工藝 目前國(guó)內(nèi)對(duì)啤酒廢水的處理主要采用生物處理法、活性污泥法、生物膜法、厭氧法、好氧法、厭氧好氧相結(jié)合法以及接觸氧化法等，這些處理方法與工藝各有其特點(diǎn)與不足之處，在實(shí)際處理過(guò)程中對(duì)各處理方法與工藝進(jìn)行優(yōu)化組合，以達(dá)到對(duì)啤酒廢水的最佳處理效果。目前厭氧與好氧工藝在啤酒廢水處理上的運(yùn)用較為廣泛。 厭氧處理工藝 好氧法 具有運(yùn)行管理費(fèi)用高、占地大，需要充氧設(shè)備繼而產(chǎn)生噪音，以及由于設(shè)備龐大、冬季保溫困難等一系列缺點(diǎn)，而厭氧生化法是在無(wú)氧的條件下，靠厭氧微生物作用將污水中的各種復(fù)雜有機(jī)物分解轉(zhuǎn)化成甲烷和 C02的過(guò)程。它特別適用于 COD2020mg/L， BOD1000 mg/L的高濃度有機(jī)廢水的處理參加生化降解的有機(jī)質(zhì) 50％一 90％轉(zhuǎn)化為沼氣，而發(fā)酵后的剩余產(chǎn)物還可回收作為優(yōu)質(zhì)肥料和飼料。參與厭氧消化過(guò)程的微生物主要為以下類群：包括發(fā)酵細(xì)菌群、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌群及同型產(chǎn)乙酸細(xì)菌群在內(nèi)的非產(chǎn)甲烷細(xì)菌和產(chǎn)甲烷菌。有機(jī)廢水中的有機(jī) 物，如碳水化合物 (糖類 )、脂肪、蛋白質(zhì)等，在水解酸化細(xì)菌、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌、同型產(chǎn)乙酸菌和產(chǎn)甲烷菌等微生物類群的次第作用下，先后經(jīng)歷了水解階段、產(chǎn)酸發(fā)酵階段、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段和產(chǎn)甲烷階段等分解代謝過(guò)程，最終被分解為CH C02和 H20。 近年來(lái)，出現(xiàn)了形式各樣、特點(diǎn)各異的厭氧處理工藝，目前厭氧反應(yīng)器主要有厭氧濾器 (AF)、厭氧流化床反應(yīng)器 (AFBR)、上流式厭氧污泥床反應(yīng)器 (UASB)、膨脹顆粒污泥床反應(yīng)器 (EGSB)和內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器 (IC)這幾種反應(yīng)器形式。而高濃度有機(jī)污水的處理較多采用 UASB、 EGSB和 IC反應(yīng)器。其中 UASB的應(yīng)用最為 3 廣泛。 UASB是厭氧反應(yīng)器的第二代產(chǎn)品，也是目前應(yīng)用最廣泛最成熟的厭氧反應(yīng)器。它屬于懸浮生長(zhǎng)型的生物反應(yīng)器，由反應(yīng)區(qū)、沉淀區(qū)和氣室三部分組成。UASB工藝近年來(lái)在國(guó)外發(fā)展很快，在國(guó)內(nèi)也己有生產(chǎn)性規(guī)模裝置，該工藝既節(jié)約能源，基至可回收能量，又解決環(huán)境污染問(wèn)題，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 好氧處理工藝 八十年代國(guó)內(nèi)主要采用好氧法，即傳統(tǒng)的活性污泥法和生物膜法，具有工藝技術(shù)成熟，易啟動(dòng)等特點(diǎn)；但占地面積大，曝氣耗能，運(yùn)行費(fèi)用高，污泥產(chǎn)量大，對(duì)啤酒廢 水水質(zhì)、水量變化的適應(yīng)性較差等缺點(diǎn)。近年來(lái)在傳統(tǒng)活性污泥法基礎(chǔ)上，引入了一些新工藝，如射流活性污泥法、生物接觸氧化法、 SBR(序批活性污泥法 )工藝等。但好氧法有運(yùn)行管理費(fèi)用高、占地大、一次性投資費(fèi)用高，需充氧設(shè)備，噪聲大，設(shè)備龐大冬季保溫困難，還有曝氣耗能、產(chǎn)泥量大的缺點(diǎn)。 厭氧 好氧處理工藝 在實(shí)際應(yīng)用中，單獨(dú)的好氧法或厭氧法都不能滿足啤酒廢水的處理要求，只有把二者結(jié)合起來(lái)。組成串聯(lián)工藝，才能取長(zhǎng)補(bǔ)短，使其在水處理中發(fā)揮更大的作用。在串聯(lián)工藝中，厭氧法作啤酒廢水的預(yù)處理，厭氧反應(yīng)可在常溫下進(jìn)行 ，不需額外加熱；好氧法作后處理，便可充分發(fā)揮二種處理方法的優(yōu)點(diǎn)。這種組合工藝在技術(shù)上可行，經(jīng)濟(jì)上合理，不失為一種有效的廢水處理方法。 設(shè)計(jì)任務(wù) 表 11 設(shè)計(jì)的進(jìn)水水質(zhì)及水量 廢水名稱 廢水水量（ m3/d） 廢水水質(zhì) (mg/L， pH 值、溫度除外 ) CODcr BOD5 SS pH 值 溫度 (℃ ) 啤酒廢水 8000 2500 1100 550 ～ ≤40 出水滿足《啤酒工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》 (GB 198212020)要求，見(jiàn)表 12。 4 表 12 設(shè)計(jì)的出水水質(zhì)及水量 廢水 名稱 廢水水量（ m3/d） 廢水水質(zhì) (mg/L， pH 值、溫度除外 ) CODcr BOD5 SS pH 值 溫度 (℃ ) 啤酒廢水 8000 80 20 70 ～ ≤40 設(shè)計(jì)工藝的確定 近年來(lái)，厭氧處理技術(shù)得到很快發(fā)展，常用的先進(jìn)技術(shù)有厭氧接觸工藝、上流式厭氧污泥床和厭氧過(guò)濾器。 厭氧接觸法屬于傳統(tǒng)厭氧消化技術(shù)的發(fā)展。它采用完全混合式消化反應(yīng)器，適合于處理含懸浮固體很高的廢水，預(yù)處理要求低，一需要設(shè)置池內(nèi)完全混合攪拌，池外還要設(shè)消化液沉淀池。本設(shè)計(jì)處理對(duì)象為較好生化處理的廢 水。為提高處理效率，節(jié)省工程投資和占地，因此不宜采用厭氧接觸法。 上流式厭氧污泥床（ UASB），屬采用了滯留型厭氧生物處理技術(shù)，在底部有污泥床，依據(jù)進(jìn)水與污泥的高效接觸提供高的去除率，依靠頂部的三相分離器，進(jìn)行氣、液、固分離，能使污泥維持在污泥床內(nèi)而很少流失。因而生物污泥停留時(shí)間長(zhǎng)，處理效率高，適合于處理較易生化降解， CODCr和 SS 濃度均較高的廢水。 厭氧過(guò)濾器采用附著型厭氧生物處理技術(shù)，在反應(yīng)器內(nèi)充填一部填料，使生物污泥附著在填料上生長(zhǎng)，不易隨出水流失，且填料對(duì)于改善水流均勻性有益，并起到 —定過(guò) 濾截留作用。但反應(yīng)器內(nèi)填料易發(fā)生堵塞現(xiàn)象，因此不適合處理有機(jī)物濃度過(guò)高的廢水，且要求進(jìn)水 SS 濃度應(yīng)較低， —般要求 SS200mg/L。盡管厭氧過(guò)濾器抗沖擊負(fù)荷能力大，處理效率亦高，但不適合本次設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì) (SS濃度較高 )。 綜合以上分析，結(jié)合類似工程資料，本設(shè)計(jì)厭氧處理裝置采用 UASB。 有機(jī)廢水經(jīng)厭氧處理，出水的 BOD5/CODCr會(huì)降低，出水可生化性較原污水差。采用一般好氧生物處理方法 (活性污泥法和生物膜法 )，處理厭氧處理出水，其 CODCr去除率約只有 60％，而處理同等濃度的原有機(jī)廢水， CODCr可達(dá) 80％。 5 盡管采用生物膜法處理效果可能會(huì)稍好，但難以適應(yīng) BOD5大于 250mg/L的來(lái)水。近年來(lái)開(kāi)發(fā)了一些處理此類廢水 (進(jìn)水濃度較高，可生化性較差，不易生化降解 )的工藝技術(shù)，如 AB 法活性污泥工藝、氧化溝活性污泥法、 SBR 法等。這些方法均能對(duì)不易生化降解有機(jī)廢水或厭氧處理出水有較好的處理效果。 以上三種好氧方法中， SBR 法具有特別顯著的特點(diǎn)：首先由于采用間歇運(yùn)行，運(yùn)行周期每一階段有適應(yīng)基質(zhì)特征的優(yōu)勢(shì)菌群存在；污泥不斷內(nèi)循環(huán)，排泥量少，生物固體平均停留時(shí)間長(zhǎng)；沉淀和排水時(shí)水流處于靜止?fàn)顟B(tài)，故處理效果優(yōu)于一般活性污泥法。其次由于進(jìn)水、曝氣、沉淀、排水等工序在一個(gè)池內(nèi)進(jìn)行，省去了沉淀池和污泥回流設(shè)施，故而其工程投資和占地面積均小于一般活性污泥法。 綜合以上分析，本設(shè)計(jì)好氧處理采用 SBR 工藝。工藝流程見(jiàn)圖 12。 廢水UAS B泥餅污泥脫水污泥濃縮集泥井出水SB R預(yù)曝沉淀池格柵 調(diào)節(jié)池 提升泵引燃鼓風(fēng)機(jī)房 圖 12 工藝流程圖 2 處理構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)計(jì)算 格柵 格柵主要是攔截廢水中的較大顆粒和漂浮物，以確保后續(xù)處理的順利進(jìn)行。 6 本設(shè)計(jì)處理生產(chǎn)廢水，盡管 SS 含量不低，但較大漂浮物及較大顆粒少，格柵攔截的污染物不多，故選用人 工清渣方式。 柵條寬度 S=，柵條間隙 e=，格柵安裝傾角 α=60176。，便于除渣操作。 最大設(shè)計(jì)污水量 Qmax= 8000m3/d=污水渠斷面尺寸為 600mm600mm 設(shè)柵前水深 h=，過(guò)柵流速 υ= 柵條間隙數(shù) ? ?ehQn sinm ax? = ??? = 取 n=24 柵槽寬度 B=S（ n－ 1)+en+=（ 24－ 1） +30+= 實(shí)取 連接處長(zhǎng)度 設(shè)漸寬部分展開(kāi)角 α1=30，進(jìn)水渠道內(nèi)的流速為 ，進(jìn)水渠寬 進(jìn)水渠道漸寬部分長(zhǎng)度 1L =11tan2 ?BB? = tan302 ?? = 柵槽與出水渠道連接處的漸窄部分長(zhǎng)度 2L = 21L = = 通過(guò)格柵的水頭損失 1h = 0h k （ 21） 0h =ξ g22? sinα （ 22） ξ=β 3/4)(bs （ 23） 7 式中 h1——設(shè)計(jì)水頭損失， m h0——計(jì)算水頭損失， m g ——重力加速度， m/s k ——格柵受污物堵塞時(shí)水頭損失增大倍數(shù)，采用 3 ξ——阻力系數(shù)，設(shè)柵條斷面為銳邊矩形斷面， β= 1h = 0h k=β 3/4)(bs g22? sinαk= 3/4)( 2? sin603= 格柵高度 設(shè)柵前渠道超高 h2= H=h+h1+h2=++= 柵前槽高 H1=h+h2=+= 柵槽總長(zhǎng) L= 1L + 2L +++ ?tan1H =++++ ? = 每日柵渣量 W=ZKWQ100086400 1max （ 24） 式中 W1——柵渣量， m3/10m3污水，取 W= ? ?? = 調(diào)節(jié)池 啤酒廢水的水量和水質(zhì)隨變化幅度較大， 為了保證后續(xù)處理構(gòu)筑物或設(shè)備的 8 正常運(yùn)行，需對(duì)廢水的水量和水質(zhì)進(jìn)行調(diào)節(jié)，由于調(diào)節(jié)池內(nèi)不安裝工藝設(shè)備或管道，考慮土建結(jié)構(gòu)可靠性高時(shí)，故障少，只設(shè)一個(gè)調(diào)節(jié)池。 調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)周期 T= 調(diào)節(jié)池容積 V=TQh=7416. 6=2900m3 取調(diào)節(jié)池有效水深 h=6m，備用構(gòu)筑物超高 0． 5m，故實(shí)際高為 調(diào)節(jié)池規(guī)格 22m22m， V 有 =3200m3 調(diào)節(jié)池設(shè)污泥斗四個(gè)，每斗上口面積 11m11m，下口面積 ，泥斗傾角 o30 ，泥斗高 。 泥斗容積 iV=3h（ 1S + 2S + 21SS ） = ）（ 2222 ??? = 3m 泥斗容積共 V=4 iV = 3m 調(diào)節(jié)池設(shè)計(jì)計(jì)算見(jiàn)圖 21。 圖 21 調(diào)節(jié)池工藝圖 調(diào)節(jié)池每日沉淀污泥重為 W=55040％ 8000= 610 g= 濕污泥體積約為 V=(設(shè)污泥密度為 1t/ 3m ) 泥斗可存約三天污泥。 提升泵 污水泵總提升能力按 Qmax考慮，即 Qmax=，選三臺(tái)泵，則每臺(tái) 流量為 。提升選用泵 KRT k100—315／ 232u 型潛水泵，流量為 230m3/h， 9 共三臺(tái)，兩用一備，電壓 380V，泵重 54kg。 UASB 的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)所處理啤酒生產(chǎn)廢水，屬高濃度有機(jī)廢水，生物降解性好， UASB 反應(yīng)器作為處理工藝的主體，擬按下列參數(shù)設(shè)計(jì)： 設(shè)計(jì)流量 8000m3/d，即 進(jìn)水濃度 CODCr2500mg/L， CODCr去除率 85% 容積負(fù)荷 NV=(m3d)(按常溫 23℃ ) 產(chǎn)氣率 r=污泥產(chǎn)率 X= UASB 總?cè)莘e計(jì)算 V=VNQSr （ 25） 式中 Q——設(shè)計(jì)處理流量， m3/d Sr——去除的有機(jī)污染物濃度， kg/m3 Nv——容積負(fù)荷， kgCOD/(m3d) V= % ?? = 選用 4 個(gè)池子，每個(gè)池子的體積為 Vi=V/4=,取反應(yīng)器高為