【正文】 速發(fā)展，到目前我國啤酒生產(chǎn)廠已有 800 多家，據(jù) 1996年統(tǒng)計(jì)我國啤酒產(chǎn)量達(dá) 1 650 萬 t，既成為世界啤酒生產(chǎn)大國，又成為較高濃度有機(jī)物污染大戶，啤酒廢水的排放和對環(huán)境的污染已成為突出問題，引起了各有關(guān)部門的重視。 該廢水中 主要含糖類，醇類等有機(jī)物，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)境造成嚴(yán)重危害。鑒于啤酒廢水自身的特性，啤酒廢水不能直接排入水體，據(jù)統(tǒng)計(jì)，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(dāng)于 14000 人生活污水的 BOD 值，懸浮固體 SS 值相當(dāng)于 8000 人生活污水的 SS，其污染程度相當(dāng)嚴(yán) 重 。生化法中常用的有活性污泥法、生物膜法、厭氧與好氧相結(jié)合法、水解酸化與 SBR 相組合等各種處理工藝。目前還有不少新的處理方法和 工藝優(yōu)化組合正在試驗(yàn)和研究，有的已取得了理想的成效，不久將應(yīng)用于實(shí)踐。根據(jù)國內(nèi)外研究動向 ,啤酒廢水處理技術(shù)發(fā)展趨勢將表現(xiàn)在 以下幾個(gè)方面 : (1) 充分利用新技術(shù)對現(xiàn)有的啤酒廢水處理工藝進(jìn)行因地制宜的技術(shù)改造 ,采用高效節(jié)能的生物反應(yīng)器。 (3) 啤酒廢水中含有多種有用物質(zhì) ,在處理前應(yīng)盡量回收有用的固體物質(zhì) ,經(jīng)加工后作飼料添加劑或藥品 ,在處理時(shí)應(yīng)多考慮變廢為寶 ,提高經(jīng)濟(jì)效益。 (5) 當(dāng)前全球水資源緊張已成為世界關(guān)注的 焦點(diǎn) ,而啤酒廢水有害無毒 ,如 能將其凈 化后回收利用 , 可達(dá)到節(jié)約水資源的目的。 (7) 開發(fā)生物基因技術(shù)在環(huán)保領(lǐng)域的應(yīng)用 ,向著節(jié)能、回收有用物質(zhì)的方向發(fā)展。 (2) 物理法 重點(diǎn)是旋流法 ,改進(jìn)水力旋流器結(jié)構(gòu) ,解決旋流分離效率低、處理量小的問題 ,開發(fā)各種高效旋流器 ,進(jìn)行動態(tài) 旋流器、多相分離旋流器以及低剪切增壓技術(shù)的研究 . 過濾法 ,進(jìn)行過濾材料的表面改性及抗油污染方面的研究 ,如纖維球過濾器、纖維束過濾器及其他精密過濾器的應(yīng)用究。研制高效生化反應(yīng)器如固定床生化反應(yīng)器、流化床生化反應(yīng)器及復(fù)合床生化反應(yīng)器。 (5) 新工藝研究 針對不同油田的特點(diǎn) ,對處理后水質(zhì) 要求的不同 ,對各單元過程進(jìn)行性能匹配和優(yōu)化研究 ,開發(fā)出多種組合工藝及多功能集成的一體化設(shè)備 . 集高效、經(jīng)濟(jì)、簡單易用等特點(diǎn)于一體的小型采油廢水處理裝置將在區(qū)塊采油開發(fā)中發(fā)揮重要作用 ,是今后一段時(shí)間的研究熱點(diǎn)。根據(jù)處理過程中是否需要曝氣，可以把升華處理法分為好氧生物處理和厭氧生物處理兩大類。這種 方法沒有考慮到廢水中有機(jī)物的利用問題，因此處理成本較高。 活性污泥法 活性污泥法于 1914 年由英國人 Ardernh 和 Lock2ett 實(shí)驗(yàn)成功 , 在中、低濃度污染物有機(jī)廢水處理中 , 其技術(shù)分支較為廣泛 , 也是使用最多 , 運(yùn)行可靠 ,最為成熟的方法。但是此法在用空氣曝氣時(shí)容易產(chǎn)生泡沫 , 造成難以充氧 , 管理不好則易產(chǎn)生污泥膨脹 , 此外還因動力消耗高、占地面積較大等缺點(diǎn)限制 了其應(yīng)用。采用活性污泥法處理啤酒廢水 , 廢水 COD 的進(jìn)水濃度為 1000 ～ 1500mg/ L , 出水為40 ～ 100mg/ L , 去除率 90 %～ 96 % , 運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi) 016～ 018 元 / 噸水 (按 1986 計(jì) ) 。無錫啤酒廠也采用與之類似的兩段曝氣 (Z A 法 ) + 氧化塘處理啤酒廢水 , COD 去除率為 90 %～ 95 % , 處理后的水可用于養(yǎng)魚。此外 , 活性污泥法對啤酒廢水水質(zhì)、水量變化的適應(yīng)性也較差 , 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(yùn)行費(fèi)用。 20 世紀(jì) 80 年代初，接觸氧化法比破同活性污泥法有一定的有時(shí)，因此在啤酒廢水處理上得到了廣泛的應(yīng)用。 采用接觸氧化工藝代替活性污泥法，可以防止高糖含量廢水易引起污泥膨脹的現(xiàn)象，并且不用投配氮、磷營養(yǎng)。用鼓風(fēng)曝氣，每去除 1kgBOD5 約需空氣 80m179。 SBR 工藝及應(yīng)用 SBR 法是對傳統(tǒng)活性污泥法的改進(jìn) ,近年來 ,在國內(nèi)外被引起廣泛重視和研究應(yīng)用。根據(jù)出水情況可隨時(shí)調(diào)整各工序的時(shí)間以達(dá)到最佳出水效果。付敏寧等人報(bào)道了填料式 SBR 技術(shù)在啤酒廢水處理工程中的應(yīng) 用。厭氧工藝 + SBR 組合工藝在實(shí)際中也得到了廣泛的應(yīng)用。常規(guī)活性污泥法相比 ,SBR 工藝不需要另設(shè)二次沉淀池、污泥回流及污泥回流設(shè)備 ,也可不設(shè)調(diào)節(jié)。有資料顯示 ,SBR 的主要構(gòu)筑物容積為常規(guī)活性污泥工 藝的 50 %～ 60 % ,運(yùn)行費(fèi)用及占地面積均可減少 20 %左右。 SBR 工藝是極具發(fā)展?jié)摿Φ囊环N處理工藝。目前普通 SBR 反應(yīng)器已發(fā)展到組合復(fù)雜的 SBR 反應(yīng)器。埠新啤酒廠用 CAST 工藝處理啤酒廢水的實(shí)踐結(jié)果表明，工藝處理效果穩(wěn) 定，可達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，平均出水水質(zhì)： COD 25 ～ 86 mg/L，去除率為 96%～ 98%； BOD5 21～ 25 mg/L，去除率為97%～ 98%； SS 52 ～ 64 mg/L，去除率為 88%～ 92%。 由于厭氧生物處理技術(shù)不能除磷，因此厭氧法后必須增加好氧處理，而 CAST 工藝剛好能滿足這一要求。由于其良好的工藝性能和靈活的操作，因此選擇 CAST進(jìn)行生物除磷。 CASS 工藝及應(yīng)用 CASS(循環(huán)式活性污泥系統(tǒng) ) 是 CAST工藝的一種優(yōu)化變型 ,在 20 世紀(jì) 70 年代開始得到研究和應(yīng)用。在 SBR 的基礎(chǔ)上 ,在池子的前部增設(shè)了 1 個(gè)生物選擇器。 目前很多廠家采用 CASS 工藝處理啤酒廢水 ,都取得了預(yù)期的效果。周剛報(bào)道了 CASS 工藝處理啤酒廢水在高寒地區(qū)的應(yīng)用。 CASS 工藝處理啤酒廢水 ,具有工藝簡單 ,流程短 ,自動化程度高 ,操作方便等優(yōu)點(diǎn)。 總之，好氧處理工藝存在曝氣耗能大、污泥產(chǎn)量大的缺點(diǎn)，故厭氧 — 好氧處理工藝逐漸被深入研究和開發(fā)利用。一般認(rèn)為 ,厭氧生物處理技術(shù)的反應(yīng)器主體經(jīng)歷了 3 個(gè)時(shí)代。目前以上流式厭氧污泥床 (UASB) 為代表的第二代反應(yīng)器和以厭氧顆粒污泥膨脹床 ( EGSB) 和厭氧內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器 ( IC) 為代表的反應(yīng)器已被廣泛引入到啤酒廢水處理工程應(yīng)用中 ,并取得了良好的效果。 UASB 反應(yīng)器 70 年代 荷蘭 Lettinga 等發(fā)展的 UASB 反應(yīng)器是一種懸浮生長型反應(yīng)器 ,首次把顆粒污泥的概念引入反應(yīng)器中。目前 ,很多國家相繼開展了對 UASB 的深入研究和開發(fā)工作。根據(jù)報(bào)道 , 當(dāng) UASB 反應(yīng)器進(jìn)水CODCr為 1 000～ 2 000 mg/L時(shí) ,出水 CODCr 一般在 500 mg/L 左右 ,也就是說 ,啤酒廢水中的大部分 CODCr 在 UASB 反應(yīng)器中被處理掉 ,同時(shí)也說明 ,在這 些工中 ,UASB 僅作為預(yù)處理單元 ,其出水通常還需好氧等工藝作為后繼處理 ,才能保證廢水達(dá)標(biāo)排放。同時(shí) UASB 池每天產(chǎn)生大量的沼氣 ,用于熱風(fēng)爐的燃料 ,供飼料烘干使用 ,可節(jié)煤 4 t/d 左右。但 UASB 工藝不適于處理高懸浮物固體濃度較高的廢水 ,三相分離器的好壞直接影響處理效果 ,在一些地區(qū) ,顆粒污泥培養(yǎng)較困難而使系統(tǒng)啟動較慢。 EGSB 反應(yīng)器 UASB 反應(yīng)器在應(yīng)用中取得了很大的成功 , 但 UASB 的傳質(zhì)過程并不理想 ,進(jìn)一步提高有機(jī)負(fù)荷受到了限制。 EGSB 反應(yīng)器實(shí)際上是改進(jìn)的 UASB 反應(yīng)器 ,運(yùn)行中 維持高的上升流速 (6～ 12 m/h) ,使顆粒處于懸浮狀態(tài) ,同時(shí)也可以采用較高的反應(yīng)器和采用出水回流以獲得高的攪拌強(qiáng)度 ,從而保證進(jìn)水與污泥顆粒的充分接觸 ,這樣可獲得比“通?！?UASB 反應(yīng)器好的運(yùn)行結(jié)果。但據(jù)左劍惡等人報(bào)道 ,EGSB 反應(yīng)器不適合處理含懸浮物的廢水。 HRT 為 h ,進(jìn)水 CODCr 為 420～ 3 690 mg/ L時(shí) ,EGSB 反應(yīng)器的 CODCr 去除率能維持在90. 38 %以上 ,即使是對于 200 mg/ L 左右的超低濃度 ,CODCr 去除率也能高達(dá) 85 %～ 90 %。進(jìn)水 CODCr 450 mg/ L 左右 , HRT 縮短至 0. 7 h時(shí) ,EGSB 反應(yīng)器仍能獲得 84. 96 %的高 CODCr去除率 ,有機(jī)負(fù)荷高達(dá) 30. 21 kg CODCr / (m3 與 UASB 反應(yīng)器相比 ,EGSB 反應(yīng)器具有啟動周期短、容積負(fù)荷率提高速率快等特點(diǎn)。 L1d1 ,而UASB 反應(yīng)器的最大容積負(fù)荷率僅為 g COD當(dāng)處理較低濃度 (500～ 1500 mg COD L1d1,CODCr 去除率達(dá)到 % ,比 UASB 反應(yīng)器具有更高的容積負(fù)荷率和 COD 去除率 ,表明了其在處理低濃度廢水方面較好的應(yīng)用前景。 目前 ,UASB 反應(yīng)器在啤酒廢水處理中已經(jīng)發(fā)揮了重要的作用 ,而作為對 UASB 反應(yīng)器改進(jìn)的 EGSB反應(yīng)器 ,在處理各種濃度的有機(jī)廢水方面有著別的厭氧反應(yīng)器所不可比擬的優(yōu)勢 ,處理范圍更廣 。 IC 反應(yīng)器 內(nèi)循環(huán) ( Intenal Circulation , IC) 厭氧反應(yīng)器于 20 世紀(jì) 80 年代中期由荷蘭 PAQUES 公司開發(fā)成功 ,被認(rèn)為是第三代厭氧生化反應(yīng)器的代表工藝之一。 IC 工藝在國外應(yīng)用以歐洲較為普遍 ,國內(nèi)沈陽、上海率先采用了 IC 工藝處理啤酒廢水。 ,處理 CODCr 平均濃度為 4 300 mg/L 的啤酒廢水 400 m179。 d) 。同時(shí)對啤酒廢水采用清濁分流 ,高濃度廢水采用厭氧 (如 UASB) 工藝預(yù)處理后與低濃度廢水混合進(jìn)入好氧處理系統(tǒng) ,更易達(dá)到環(huán)境效益與經(jīng)濟(jì)效益的統(tǒng)一。同時(shí)要充分考慮到工藝、設(shè)備、資金、場地、人員素質(zhì) ,所處地理環(huán)境及氣候條件等因素 ,靈活選擇適宜自己廠家特點(diǎn)的技術(shù)方法。先進(jìn)科學(xué)的管理也可以作為一種技術(shù)作用于工藝本身 ,使其發(fā)揮出應(yīng)有的作用。 。 重點(diǎn)研 究的問題 1 .改造完善主工藝流程，設(shè)計(jì)污水處理能力為 2 104m3/d，按重力混凝沉降流程進(jìn)行設(shè)備設(shè)計(jì)配套，滿足污水處理量和回注水質(zhì)的要求。 、沉降系統(tǒng)，使除油、沉降分布運(yùn)行，提高除油、去污處理效果，為后面過濾系統(tǒng)正常運(yùn)行奠定基礎(chǔ)。 六、 完成畢業(yè)設(shè)計(jì)所需具備的工作條件及解決的辦法 （ 1）查閱文獻(xiàn)資料，利 用計(jì)算機(jī)搜索最新相關(guān)期刊，書籍； （ 2）收集有關(guān)物性計(jì)算參數(shù)和企業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)； （ 3） 使用繪圖軟件 AutoCAD、 CAXA和繪圖儀 (上機(jī)時(shí)數(shù)約 60 小時(shí) )； （ 4） 使用計(jì)算工具進(jìn)行數(shù)學(xué)計(jì)算，同時(shí)使用 Office 辦公軟件編輯畢業(yè)論文； （ 5） 工具書：化學(xué)工程手冊、化工工藝設(shè)計(jì)手冊、化工物性手冊、英漢漢英化學(xué)化工詞匯等。 第二階段（ ～ ）： 開題報(bào)告答辯、整改及爭議答辯。 第五階段（ ～ ）： 提交設(shè)計(jì)二稿由指導(dǎo)教師對設(shè)計(jì)、譯文進(jìn)行二次修改得第三稿，將三稿的全套資料整理打印裝訂成冊后裝袋，并提交評閱老師評閱。 八、 指導(dǎo)教師意見 啤酒廢水處理工藝設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述 學(xué)生：李金輝，化學(xué)工程系 指導(dǎo)老師：朱卓堂，長江大學(xué) 摘要： 本文系統(tǒng)地介紹了近年來國內(nèi)啤酒 廢水處理技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀 ,通過調(diào)查分析 ,對目前國內(nèi)應(yīng)用比較廣泛的成熟工藝的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了介紹 ,并作了簡要的比較和探討 ,最后指出了啤酒廢水處理技術(shù)的應(yīng)用趨勢。 關(guān)鍵詞 : 啤酒廢水； 生化處理； 啤酒廢水； 厭氧處理 ；好氧處理 ；厭氧 好氧工藝 ；進(jìn)展 啤酒是當(dāng)今風(fēng)靡世界最流行的飲料之一 , 早在 4500 年前 , 啤酒就在古埃及問世 , 它略含苦味 , 富含營養(yǎng) , 素有液體面包之稱 , 已被國際營養(yǎng)會議推薦為營養(yǎng)食品之一。我國啤酒廠的噸酒耗水量較大 , 一般為10～ 20t/ t 啤酒 , 部分廠家可達(dá) 8～ 12t/ t 啤酒 , 廢水排放量接近于耗水量的 90 %。我國對啤酒廢水在治理技術(shù)上逐漸形成了以生化為主 ,生化和物化相結(jié)合的處理工藝。目前 ,多種工藝被廣泛應(yīng)用于啤酒廢水的處理上 ,但這些工藝本身尚需要進(jìn)行詳細(xì)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析。 清洗廢水，如大麥浸漬廢水、大麥發(fā)芽降溫噴霧廢水、清洗生產(chǎn)裝置廢水、漂洗酵母水、洗瓶初期 洗滌水、酒罐消毒廢液、巴斯德殺菌噴淋水和地面沖洗水等。 沖渣廢水，如麥糟液、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。工段中將產(chǎn)生麥汁冷卻水、裝置洗滌水、麥糟、熱凝固物和酒花糟。此外，糖化過程還要排出酒花糟、熱凝固物等大量懸浮固體。另外，噴淋時(shí)由于用熱水噴淋，啤酒升溫引起酒瓶內(nèi)壓力上升，“炸瓶”現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，致使大量啤酒散在噴淋水中。 洗瓶廢水，清洗瓶子時(shí)先用堿性洗滌液浸泡，然后用壓力水處洗和終洗，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。若將洗瓶廢水的排放液經(jīng)處理后儲存起來用以調(diào)節(jié)廢水的 pH 值（啤酒廢水平時(shí)呈弱酸性），則可以節(jié)省污水處理的藥劑用量。水質(zhì)變幅范圍一般為： pH 值 ，水溫 2025℃，COD10002500mg/L, BOD56001400mg/L,SS200600mg/L,TN3070mg/L 屬于濃度有機(jī)廢 水，BOD5/COD 約為 ，可生化性良好。 表 1 啤酒廠廢水的主要污染來源 污染來源 COD (mg/L) SS (mg/L) 污染物 麥汁煮沸鍋 210 低 麥汁殘余 過濾槽 9600 2020 糖化醪殘余物 回旋沉淀槽 60000 28000 麥汁和凝固物沉淀