【文章內(nèi)容簡介】 我國的 啤酒年產(chǎn)量在連續(xù)九年名列世界第二后， 2020年以 2200多萬噸的產(chǎn)量，位居世界第一。但由于我國啤酒工業(yè)發(fā)展起步較晚，投資 資 費較低， 對 在生產(chǎn)中形成的廢渣、廢水的控制還 不 完善 ， 由此而導致 廢水量較大。據(jù)有關(guān)部門測算， 2020年全國啤酒廢水排量 高達 ，年排放 COD約為 ；啤酒廢水占全國廢水排放總量的 %， COD占全國工業(yè)廢水中 COD排放總量的 %。雖然啤酒生產(chǎn)的廢水屬有害而無毒性的廢水，但由于每年生產(chǎn) 100t啤酒，排放廢水中 BOD量相當于 萬人的生活污水，生產(chǎn)每瓶啤酒排放的廢水中 BOD含量相當于 1個人每天生活排放污水中 BOD的量。 隨著我國啤酒工業(yè)的迅速發(fā)展，啤酒工業(yè)廢水的排放量也相應增加，污染程度大大加重。因此只有有效合理的控制啤酒廠的廢水，才 能保證良好的經(jīng)濟效益、環(huán)境效益和社會效益。結(jié)臺我國企業(yè)的實際情況，對啤酒廢水的治理技術(shù)進行綜合分析與探討，研究先進合理的治理工藝在當前具有普遍的現(xiàn)實意義。 城市環(huán)境條件 地形 該城市地處低山丘陵 ,中部地勢相對較為平坦，北部海岸線曲折多變，海拔高 米。 氣候 受海洋影響較大，一年四季氣候分明，冬季無嚴寒，夏季無酷暑。年平均氣溫℃ ， 極端最高氣溫為 ℃ ，極端最低氣溫為 － ℃ ，月平均氣溫以 8 月份最高，一月份最低。由于受季風影響，降雨多集中在 6～ 9 月份，年平均降 雨量 ，平均蒸發(fā)量為 ，年平均相對濕度 %。 該地區(qū)全年主導風向為偏東北風，出現(xiàn)頻率占 33%，其次偏西風，頻率 21%，靜風頻率占 15%。年平均風速為 ，最大風速 25m/s。 水文 地下水位標高在 6～ 米。 煙臺大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 具體設(shè)計水位標高見表 。 表 海岸工程設(shè)計水位 Table Design water level of coast project 設(shè)計高水位 設(shè)計低水位 平均海水面 廠 址 地質(zhì)主要為遠古代黑云母花崗巖和混合花崗巖，及中生代燕山期斑狀花崗閃長巖及花崗巖。地震基本烈度為 7 級。工程地質(zhì)良好，適宜于工程建設(shè)，廠區(qū)地形平坦，海拔高度 米，計算時按地面相對標高 計。 設(shè)計水量及水質(zhì) 設(shè)計水量為 Q=7500m3/d, 污水總變化系數(shù) Kz =。 進水水質(zhì)： COD? 2600mg/L BOD? 1500mg/L SS=332~450mg/L PH=4~9 水溫 35℃ 出水水質(zhì)： COD? 100mg/L BOD? 60mg/L SS? 50mg/L PH=6~9。 設(shè)計原則 在進行畢業(yè)設(shè)計前，應首先通過查閱相關(guān)的文獻資料，熟悉啤酒廢水處理工藝設(shè)計的一些思路和方法，在已有的處理工藝的基礎(chǔ)上結(jié)合給定的水質(zhì)水量綜合考慮各種設(shè)計條件、 設(shè)計參數(shù)，進行多種方案的比較選擇，最后確定本設(shè)計的合理的廢水處理工藝。同時，應按照工程技術(shù)規(guī)范，進行 處理工程構(gòu)筑物及設(shè)備的選型計算， 按要求繪制工程圖（包括污水處理廠總平面布置圖、高程圖、主要構(gòu)筑物的平面圖、剖面圖等），編寫設(shè)計說明書。 最終，通過與實例比 較，根據(jù)處理效果及投資成本，驗證其可行性。 煙臺大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 2 方案比較及流程確定 污水處理程度的確定 處理效果分析 根據(jù)設(shè)計內(nèi)容及要求，本次設(shè)計水量為 7500m3/d,污水中 的 COD 及 BOD 含量較高，出水要求需要達到國家二級排放標準。因此，僅采用一級處理很難達到預期的處理效果，因此需要采用二級生物處理的方法來處理該廢水。 處理重點分析 由于啤酒廢水中的 BOD 含量較高，因此對于啤酒廢水的處理，重點在于生物處理，如何采用適當?shù)纳锾幚矸椒▉硖幚碓撈【茝S的廢水，以達到預期的設(shè)計出水效果是本設(shè) 計的重點內(nèi)容。 污水處理方案的比較 啤酒廢水的處理主要是采用好氧處理技術(shù)，比如活性污泥法、高負荷生物過濾法和生物接觸氧化法等。但近年來 ，國內(nèi)外啤酒廢水處理技術(shù)有了迅速的發(fā)展，常常采用以生化為主，生化與物化相結(jié)合的啤酒廢水處理工藝。其中，主要采用的生化處理方法有以下三種： ； ，再加上后續(xù)處理工藝； UASB反應器進行厭氧處理，再進行后續(xù)處理。 處理工藝流程選擇應考慮的因素 隨著科技的快速發(fā)展，啤酒廢水的處理方法也越來越多，越來越先進 。因此在進行廢水處理方案的選擇的時候，應結(jié)合給定的水量、水質(zhì)，以及當?shù)氐臍夂颦h(huán)境等各方面因素，做到經(jīng)濟效益和社會效益雙優(yōu)。下面對啤酒廢水常用的幾種處理方法進行比較。 接觸氧化法 該處理工藝是由以輕工部設(shè)計院為代表而推薦采用的方案，河南開封啤酒廠、青 島湖島啤酒廠、廈門冷凍廠啤酒廠等均采用此處理工藝流程，處理后廢水中各污染物的去除率較高，處理后的廢水可達標排放。 各部分的作用分析如下：細格柵起初步的固液分離作用，因此可以不設(shè)初沉池；酸化池中設(shè)填料，一方面為細菌提供呈立體狀的生物床，把水中的顆粒物質(zhì) 和膠體物質(zhì)截留和吸附，另一方面在水解菌的作用下，將不溶解性的有機物水解為溶解性的物煙臺大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 質(zhì)，在產(chǎn)酸菌的協(xié)同作用下，將大分子物質(zhì)、難于生物降解的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為易于生物降解的小分子物質(zhì)。 物化法中選用加藥反應氣浮池的理由主要為三點：一是懸浮物等去除率高，普通沉淀池去除率僅為 30％左右，豎流式沉淀池為 40％一 50％，而氣浮可達 80％～ 90％；二是氣浮污泥含水率為 97％～ 98％，氣浮排渣可直接進行脫水處理，而其他沉淀池的污泥含水率達 99％以上；三是氣浮池的氣浮水力停留時間短，約 30min左右，而其他沉淀池的水力停留時間一般為 1． 5一 2h左右，故氣浮池體積小，占地面積小。但氣浮處理需要增設(shè)一套空壓機、壓力溶氣罐、回流水泵等組成的輔助系統(tǒng)，操作管理相對較復雜。 生物接觸氧化法的工藝流程如圖 。 圖 接觸氧化法工藝流程圖 Figure Contact Oxidation Process Flow Diagram UASB 法 在主體處理系統(tǒng)上， UASB法 與接觸氧化法基本相同，主要原理都是利用水解酸化、接觸氧化和氣浮池等，但他們主要的不同點是： UASB法 的高濃度廢水先采用UASB(上流 式厭氧污泥床 )預處理后再進入低濃度廢水調(diào)節(jié)池，然后進行主體處理系統(tǒng)； UASB法在 主體處理系統(tǒng)中的調(diào)節(jié)池前增設(shè)了沉砂池和分離機 (高濃度廢水預處理系統(tǒng)中調(diào)節(jié)池前也增設(shè)了沉砂池和分離機 )。 UASB法 的工藝流程如圖 。 IC— CIRCOX 法 IC(厭氧內(nèi)循環(huán) )反應器是根據(jù) UASB的原理，由荷蘭帕克 (PAQUES)公司 于 20世紀80年代 研究出的重大成果 。 該法的主體工藝包括 混合區(qū)、污泥膨脹床、精處理區(qū)和循環(huán)系統(tǒng)四個部分。 CIRCOX(封閉式 空氣提升好氧 )反應器為雙層立式筒體 (外層為下降筒體， 內(nèi)層為上升筒體 )，水由底部進人反應器，與壓縮空氣一起從內(nèi)層簡體向上流，使進水與微生物充分接觸，微生物黏附在載體表面，形成生物膜，筒體的上部做成“帽煙臺大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 狀”，氣、水和污泥的混合液進入反應器上部“帽狀”的三相分離區(qū)分離；氣體從上面離開反應器，澄清水從出水口流出，污泥經(jīng)過沉降區(qū)返回到反應器底部 。 IC反應器 應用于高濃度有機廢水處理， CIRCOX適 用于低濃度的啤酒生產(chǎn)廢水和城市污水處理，兩者串聯(lián)起來是優(yōu)化的組合，體現(xiàn)了占地面積小，無臭氣排放，污泥量少和處理效率高的優(yōu)點。 1995年上海富仕達釀酒公司引進了帕克公司的專利技 術(shù)處理啤酒生產(chǎn)廢水，已建成投產(chǎn)，處理能力 4800m3/d，其工藝流程圖如圖 。 CASS 法 CASS法與 CAST法相似，是一種循環(huán)式 的 活性污泥法， CASS反應池的運行 一般包括三個階段：進水、曝氣、回流階段；沉淀階段；潷水、排泥階段。周期一般在 4—12h，可以根據(jù) 實際情況而自行 設(shè)定。 CASS反 應池一般用隔墻分隔成三個區(qū)：生物選擇區(qū)、預反應區(qū)和主反應區(qū)。在生物選擇區(qū)內(nèi)不進行曝氣， 類似于 SBR法中的限制性曝氣階段。在該區(qū)內(nèi)，回流污泥中的微生物大量吸附廢水中的有機物，能較迅速有效地降低廢水中有 機物濃度；預反應區(qū)采取半限制性曝氣，溶解氧保持在 ，使該區(qū) 有可能發(fā)生反硝化 ； 在主反應區(qū) 內(nèi)主要 進行強制鼓風曝氣， 其目的是 使有機物及氨氮得到生化與硝化。該處理工藝用于安徽某啤酒廢水處理中， 其中， CASS反應池運行周期 8h，進水、曝氣、回流時間 6h，進水、沉淀時間 l h，潷水、排泥時間 l h。 處理水量 3500m3/d，進水水質(zhì)為： CODcr ： 800~1500mg/L； BOD5： 400～ 800mg/L；SS： 300—600mg/L。處理后的出水 水質(zhì)為 ： CODcr ： 63~120mg/L； BOD5： 41~58mg/L；pH： ~8。 CASS法工藝流程如圖 。 水解酸化 SBR 法 該工藝是以水解酸化一 SBR為主體 的處理方法。其中， 在水解酸化池內(nèi)設(shè)置填料，水解酸化池內(nèi)的 水力停留時間在 4h左右 (其目的 主要是為了利用厭氧過程的前階段 )，COD的去除率 可達到 30％ 40％， pH值 為 ～ ； 在 SBR反應池內(nèi)的反應時間約為 6h，水溫在 20—25℃ 范圍 ，它的污泥濃度在 4000mg/L左右，其出水水質(zhì)可以達到原 GB897888一級排放標準， COD的總?cè)コ?92％， BOD總?cè)コ?98％。 SBR 處理工藝的特點是集生物降解和終沉排水等功能于一體， 該法 與傳統(tǒng)的連續(xù)式活性污泥法 (CFS)相比，可省去沉淀池和污泥回流設(shè)施，具有運行穩(wěn)定 、 凈化效率高 、 耐沖擊負荷 、 避免污泥膨脹 、 便于操作管理等特點 。水解酸化法工藝流程如圖 所示。 煙臺大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 圖 UASB法工藝流程圖 Figure UASB method process flow diagram 圖 ICCIRCOX法工藝流程圖 Figure process flow diagram of ICCIRCOX method 煙臺大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 圖 CASS法工藝流程圖 Figure Process Flow Diagram of CASS method 圖 水解酸化法工藝流程圖 Figure anaerobic process flow diagram 污水處理方案的確定 啤酒廢水 的 BOD/COD大 ，上述 5個處理工藝方案的共同點 是 均以生物處理為主體，而且基本上均以前級為厭氧 (水解酸化為主 )處理 ，后級為好氧處理。他們的不同之處包括：一是第二級好氧生化處理分為生物接觸氧化法 (生物膜法 )和活性污泥法 (微生物呈懸浮狀態(tài) )；在厭氧和好氧生物處理中，又分為成熟的傳統(tǒng)方法 (工藝 4)和較新技術(shù)應用的方法 (如工藝 2中預處理用 UASB，工藝 3中 IC和 CIRCOX及工藝 5中的 CASS法 )，它們的共同點是 ：啤酒廢水 (混合水 )采用厭氧 (水解酸化 )生物處理與好氧生物處理 相結(jié)合 (為主體 )的處理工藝是成熟、可靠的工藝 。 煙臺大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 綜上所述 ， 在以 厭氧 (水解酸化 )與好氧為主體的處理工藝 中，其 污泥 產(chǎn)量 較少，但上述 5個處理工藝中也有區(qū)別，處理工藝 1—3在好氧生物處理后均設(shè)沉淀設(shè)施 (工藝1和 2為氣浮池，工藝 3為斜管沉淀池 )；而處理工藝 4和 5，在好氧生物處理后不設(shè)沉淀池，污泥量很少，大多數(shù)內(nèi)部消化，故污泥直接進入污泥濃縮池，進行污泥的處理與處置。從上述 5個處理工藝分析，工藝 I一 3好氧生物處理采用的是生物膜法 (前兩個是生物接觸氧化法，第三個 CIRCOX反應器是好氧生物流化床原理發(fā)展而來，微生物黏附在 細砂類載體物表面，形成生物膜 )，生物膜要進行新、老更替，老的膜剝落后需要經(jīng)沉淀后去除 (當然同時也去除懸浮物等 )，故氧化 (好氧 )生物處理后要設(shè)沉淀設(shè)施。后兩種好氧生物處理均屬活性污泥法范疇， SBR集生物降解和終沉排水于一體，污泥濃縮在 SBR池下面，省去了沉淀池； CASS反應池污泥用回流泵回流 (循環(huán)式活性污泥法 )，產(chǎn)泥少、污泥直接進污泥濃縮池，不設(shè)沉淀池?？?