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啤酒廠的廢水處理工藝 摘要：近年來啤酒工業(yè)在我國發(fā)展迅速。啤酒行業(yè)是生物食品工業(yè)中耗水量比較大的一個行業(yè)。啤酒的生產(chǎn)也伴隨著大量污水的排出，給環(huán)境造成了很大的威脅。啤酒污水主要含有大量的有機物，屬于高濃度有機廢水，如果直接排放，降低了原料的利用率而且會對環(huán)境造成很大的壓力。本論文主要采用厭氧-好氧處理工藝來處理啤酒工廠的廢水，使其達到排放標準。整個工藝具有投資少，處理效果好，工藝簡單，占地面積省，運行穩(wěn)定，能耗少的的優(yōu)點。關鍵詞: 啤酒污水; UASB; CASS 目 錄1引言12調(diào)查地址概況12.1調(diào)查的時間和地點12.2污水處理工程的設計依據(jù)12.3設計范圍12.4設計原則23污水處理工藝流程23.1設計原水水質(zhì)指標23.2 設計出水水質(zhì)指標23.3 處理工藝流程的選擇23.4處理工藝線路33.5處理工藝所需設備34 啤酒廢水處理構(gòu)筑物44.1 格柵44.2集水池44.3泵房44.4 水力篩44.5 酸化調(diào)節(jié)池44.6 UASB反應池54.7 CASS反應池65污泥部分各處理構(gòu)筑物設計75.1 集泥井75.2 污泥濃縮池75.3 污泥脫水間76 構(gòu)筑物高程76.1 污水構(gòu)筑物高程76.2 污泥高程77 預計處理效果及討論77.1 處理效果77.2 討論8參考文獻9致 謝111引言啤酒增產(chǎn)需要努力提高生產(chǎn)效率以及更加合理的使用原料。原料費用和勞務費的增長直接影響企業(yè)盈利的增長，這使得企業(yè)經(jīng)營者不得不考慮回收副產(chǎn)品和降低能耗。 啤酒企業(yè)還應注意工廠排放的污水會嚴重污染附近的河流和土地。啤酒廠的污水來源如下圖:從上圖可以看出，污水的主要來源有：麥芽生產(chǎn)過程中的洗麥水、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、滅菌及破瓶啤酒；冷卻水和成品車間洗滌水；以及工廠員工的生活用水等等。2 調(diào)查地址概況2.1 調(diào)查的時間和地點研究時間是2013年4月5日到5月1日。地點是山西省洪洞縣白石鄉(xiāng)南段村。金星啤酒集團有限公司是1995年10月以河南金星啤酒公司為核心組建的集工、貿(mào)、科研一體化的國家大型啤酒集團企業(yè)。2.2污水處理工程的設計依據(jù) (1)中華人民共和國污水排放標準（GB8978-1996）。 (2)啤酒行業(yè)污水處理有關資料。 (3)啤酒廠方提供的基本資料。2.3設計范圍 本工程的設計范圍為：生產(chǎn)污水流到處理廠界開始到出水達到指標為止，內(nèi)部工藝單元包括水工藝、土建、電氣設備等專業(yè)內(nèi)容。2.4設計原則 (1)嚴格按照國家環(huán)保局的有關法規(guī)，根據(jù)排放標準使排放的污水達到指標甚至高于指標。 (2)采用先進、成熟可靠的處理工藝，最大程度提高環(huán)境效益還有經(jīng)濟效益。 (3)污水處理工藝能夠在生產(chǎn)中有一定的靈活性還有可調(diào)節(jié)性，可以隨著水質(zhì)、水量的變化靈活應變。 (4)實際操作過程中要便于操作，管理還有維修。節(jié)省資源成本。3 污水處理工藝流程3.1設計原水水質(zhì)指標CODcr=1400 mg/LBOD5=800 mg/L SS=350 mg/LpH=5113.2 設計出水水質(zhì)指標 CODcr100 mg/LBOD530 mg/LSS70 mg/LpH=693.3 處理工藝流程的選擇厭氧-好氧處理工藝是一種有效去除有機污染物并使其炭化的技術，它將有機化合物轉(zhuǎn)化為二氧化碳和甲烷。這種工藝技術不僅運轉(zhuǎn)費用低，而且還可以將廢水轉(zhuǎn)化成沼氣。這種工藝的特點是所需反應器體積小，約為好氧處理工藝的10%15%；產(chǎn)泥量也少，約為好氧工藝的10%15%；對營養(yǎng)物的需求量比較低；可以小規(guī)模也可以大規(guī)模。厭氧法的特點是不能除去碳和磷，出水一般不達標，常用的反應器有UASB、AF、FASB等，UASB反應器與其他反應器相比有以下優(yōu)點：水解-好氧技術節(jié)能效果顯著，且BOD/COD值增大，污水的可生化性能增加，可縮短總水力停留時間，提高處理效率，剩余污泥量少；對于UASB好氧技術主要技術上先進可行，投資小，運行成本低，效果好，可回收能源，產(chǎn)出顆粒污泥產(chǎn)品，由一定收益；操作要求嚴可以看出厭氧好氧聯(lián)合處理在啤酒污水處理方面有較大優(yōu)點，故啤酒污水厭氧好氧處理技術是最好的選擇。3.4處理工藝線路圖1 啤酒污水處理工藝Figure1 Brewery Wastewater Treatment Process啤酒污水先經(jīng)過格柵除去大的雜志然后進入集水池，用污水泵將污水提升到水力篩，進入調(diào)節(jié)池對水質(zhì)，水量進行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)池pH在6.57.5之間。調(diào)節(jié)池中出來的水用泵連續(xù)送入UASB反應器進行厭氧消化，降低有機物濃度。厭氧處理過程中產(chǎn)生的沼氣被收集到沼氣柜。UASB反應器內(nèi)的污水流入CASS池中進行好氧處理，而后達標出水。來自UASB反應器、CASS反應池的剩余污泥先收集到集泥井，在由污泥提升泵提升到污泥濃縮池內(nèi)被濃縮，濃縮后進入污泥脫水機房，進一步降低污泥的含水率，實現(xiàn)污泥的減量化。污泥脫水后形成泥餅，裝車外運處置。3.5處理工藝所需設備主要設備見表1。表1 主要設備一覽表Table1 Major Equipment List序號設備名稱 型號規(guī)格單位數(shù)量1機械格柵HF-300 柵隙15 mm臺22污水提升泵100QW120-10-5.5臺3Q=30 L/s H=10.0 m N=5.5 KW3固定過濾機HS120臺34潛水攪拌機QJB7.5/6640/3-303/c/s臺1N=7.5 KW5配水泵150QW1100-15-11臺3 Q=30 L/s H=15 m N=11.0 KW6加藥裝置AHJ-I套17氣水分離器5001800（H）mm臺18水封器5001200（H）mm臺29沼氣貯罐7000 mmH6000 mm個110鼓風機DG超小型離心鼓風機臺2N=75.0 KW4 啤酒廢水處理構(gòu)筑物4.1 格柵 說明: (1)粗格柵：包括平行的柵條，一般金屬制造，主要用來除去水中較大的雜質(zhì)。 (2)細格柵：平行柵條，由不銹鋼制造，主要用來處理細微的懸浮物(0.5 mm)。4.2集水池 集水池是一種小型的貯水設備，用來調(diào)節(jié)水量，貯存盈余，補充短缺，保證正常的運營。4.3泵房4.3.1 說明 采用下圓上方，集水池和泵房合建，集水池在泵房下面。4.3.2 計算 (1)選泵前總揚程估算 經(jīng)過格柵水頭損失為0.2 m，集水池最低水位與所需提升經(jīng)常高水位之間的高差為： 78.5-73.412=4.5 m (2)出水管水頭損失總出水管Q=60 L/s，選用管徑DN250，查表的v=1.23 m/s,1000i=9.91,一根出水管，Q=30 L/s，選用管徑DN200，v=0.97 m/s,1000i=8.6，設管總長為40 m，局部損失占沿程的30%，則總損失為： (3)水泵揚程 泵站內(nèi)管線水頭損失假設為1.5 m，考慮自由水頭為1.0 m,則水泵總揚程為： H=4.5+0.5+1.5+1.0=7.5 m 取8 m。4.4 水力篩設計說明:過濾污水中的懸浮物。4.5 酸化調(diào)節(jié)池4.5.1 設計說明主要用來調(diào)節(jié)水質(zhì)、水量、水溫的變化。降低對生物設備的沖擊，防止污染物沉淀。 4.5.2計算 (1)調(diào)節(jié)池有效容積 V = QT = 208.335 =1041.65 m3 (2)調(diào)節(jié)池水面面積 調(diào)節(jié)池有效水深取5.5米，超高0.5米，則 (3)調(diào)節(jié)池的長度 取調(diào)節(jié)池寬度為15 m，長為13 m，池的實際尺寸為：長寬高=15 m13 m6 m = 1170 m3。 (4)調(diào)節(jié)池的攪拌器使污水混合均勻，調(diào)節(jié)池下設潛水攪拌機，選型QJB7.5/6640/3-303/c/s1臺4.6 UASB反應池4.6.1 設計說明: 由進水分配系統(tǒng)、反應區(qū)、三相分離區(qū)、出水系統(tǒng)、排泥系統(tǒng)沼氣收集系統(tǒng)組成。有以下優(yōu)點： （1）沉降性能好，不需要設計沉淀池 （2）結(jié)構(gòu)簡單，造價優(yōu)惠 （3）過程中產(chǎn)生氣體，對污泥產(chǎn)生攪拌，不需要攪拌池 （4）污泥濃度高，不會停留很長時間4.6.2 計算 （1）配水系統(tǒng)設計本系統(tǒng)設計為圓形布水器，進水方式采用連續(xù)進水的運行方式。（2）出水系統(tǒng)均勻的排除出水時反應器均勻穩(wěn)定運行的關鍵，通常每個單元三相分離器設一個出水槽。本設計采用鋸齒形出水槽，槽寬0.2 m,槽高0.2 m。 （3）浮渣清除系統(tǒng)沉淀區(qū)頁面的浮渣層可用刮渣機清除，在氣室內(nèi)形成的浮渣可定期進行沼氣反沖的方法，需要設置循環(huán)水泵。 (4）排泥系統(tǒng)設計在UASB三相分離器底部設置一個排泥口，每天排泥一次。（5）產(chǎn)氣量計算每日產(chǎn)氣量：23250.750.5300010-3=2615.6m3/d。4.7 CASS反應池4.7.1設計說明 CASS工藝是SBR工藝的發(fā)展，前身是ICEAS，由預反應區(qū)和主反應區(qū)組成。預反應區(qū)控制在缺氧狀態(tài)，因此提高了對難降解有機物的去除效果，與傳統(tǒng)的活性污泥法相比，有以下優(yōu)點： （1）建設費用低，省去了初沉池、二沉池及污泥回流設備。 （2）運行費用低，節(jié)能效果顯著。 （3）有機物去除率高，出水水質(zhì)好，具有良好的脫氮除磷功能。 （4）管理簡單，運行可靠，不易發(fā)生污泥膨脹。 （5）污泥產(chǎn)量低，性質(zhì)穩(wěn)定，便于進一步處理與處置。 4.7.2 產(chǎn)泥量以及排泥系統(tǒng) （1） CASS池產(chǎn)泥量：CASS池的剩余污泥主要來自微生物代謝的增值污泥，還有很少部分由進水懸浮物沉淀形成。 （2）排泥系統(tǒng)：每池池底坡向排泥坡度i = 0.01 ，池出水端池底設（1.01.00.5）m3排泥坑一個，每池排泥坑中接出泥管DN200一根。4.7.3 布氣系統(tǒng) 單個反應池平面面積為4010，設423個氣器。選擇QMZM-300盤式膜片式曝氣器。其技術參數(shù)見表2,表2 QMZM-300盤式膜片式曝氣器技術參數(shù)Table2 QMZM-300 disc diaphragm aerator technical parameters型號工作通氣量服務面積氧利用率淹沒深度供氣量QMZM-30028 m3/h個0.51.0 m2/h個35%59%48 m4.25 m3/h4.7.4鼓風機房布置選用兩臺DG超小型離心鼓風機，供氣量大時，兩臺一起工作，供氣量小時，一用一備。5污泥部分各處理構(gòu)筑物設計5.1 集泥井污水處理系統(tǒng)各構(gòu)筑物所產(chǎn)生的污泥每日排泥一次，集中到集泥井，然后在由污泥泵打到污泥濃縮池。污泥濃縮池為間歇運行，運行周期為24 h，其中各構(gòu)筑物排泥、污泥泵抽送污泥時間為1.01.5 h，污泥濃縮時間為20.0 h，濃縮池排水時間為2.0 h，閑置時間為0.5h1.0 h。5.2 污泥濃縮池用來設計污泥量，啤酒污水處理過程產(chǎn)生的污泥來自以下幾部分： （1）UASB反應器，Q1 = 24.5 m3/d,含水率98% ； （2）CASS反應器，Q2 =44.68 m3/d,含水率99% ；總污泥量為：Q = Q1 + Q2 = 69.18 m3/d，設計中取70 m3/d。5.3 污泥脫水間 設計泥量，濃縮后污泥含水率為96% ；濃縮后污泥體積：= 35 m3/d。6 構(gòu)筑物高程6.1 污水構(gòu)筑物高程UASB處的地坪標高為76.4 m，按結(jié)構(gòu)穩(wěn)定原則確定池底埋深為-1.5 m，然后根據(jù)各處理構(gòu)筑物之間的水頭損失推求其它構(gòu)筑物的設計水面標高，調(diào)節(jié)池設計成地下式，確定水面標高為76.4 m，從調(diào)節(jié)池到UASB經(jīng)過提升泵提升。6.2 污泥高程當污泥以重力流排出池體時，污泥處理構(gòu)筑物的水頭損失以各構(gòu)筑物的出流水頭計算，濃縮池一般取1.5 m,CASS與UASB取1.2 m。7 預計處理效果及討論7.1 處理效果 設計排放廢水量為3000m3/d。COD2500mg/L,pH值約為6。廢水經(jīng)處理后，要求達到污水綜合排放標準(GB 89781996)的一級標準，其主要水質(zhì)指標見表3,表3 廢水水質(zhì)及排放標準Table3 Wastewater quality and emission standards項目CODCr(mg/L)BOD5(mg/L)SS(mg/L)pH原水1500300080016002501200511排放標準100307069 注：該廢水中的酵母、酒糟經(jīng)過回收和綜合利用，故COD、BOD含量降低。7.2 討論 本設計采用厭氧-好氧處理工藝，技術成熟，管理方便，能使水質(zhì)穩(wěn)定達標排放，具有顯著效益，實現(xiàn)了經(jīng)濟效益和環(huán)境效益的統(tǒng)一。洪洞縣金星啤酒有限公司早期污水處理設備比較落后，監(jiān)控方式大多采用人工方式，人工任務大。通過對方案的設計，對工程作出系統(tǒng)的規(guī)劃，為企業(yè)節(jié)省投資，對企業(yè)和社會都有巨大的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。通過以上工藝主要有以下特點：（1）水處理后有保證，生化、理化指標均達到排放標準；（2）系統(tǒng)穩(wěn)定可靠；（3）投資較少，工藝流程簡便。參考文獻1 孫慧修. 排水工程上冊(第4版)M. 北京: 中國建筑工業(yè)出版社, 1998年.2 張自杰. 排水工程下冊(第4版)M. 北京: 中國建筑工業(yè)出版社, 2000年. 3 給水排水設計手冊第1冊(常用資料)M. 北京: 中國建筑工業(yè)出版社, 1986年. 4 給水排水設計手冊第5冊(城市排水)M. 北京: 中國建筑工業(yè)出版社, 1986年. 5 給水排水設計手冊第6冊(工業(yè)排水)M. 北京: 中國建筑工業(yè)出社, 1986年. 6 給水排水設計手冊第9冊(專用機械)M. 北京: 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