梅杰-包頭某啤酒廠廢水處理工程畢業(yè)設(shè)計開題報告

1、畢業(yè)設(shè)計開題報告課題名稱包頭某啤酒廠廢水處理工藝設(shè)計院系名稱能源與環(huán)境專 業(yè)環(huán)境工程班 級環(huán)境08（1）班學(xué)生姓名梅杰（內(nèi)容包括：該類食品廢水處理工藝技術(shù)的國內(nèi)外水平、現(xiàn)狀與發(fā)展?fàn)顩r；提出本次設(shè)計工藝流程的多種選擇方案并分析比較方案的利弊、說明方案的特點，做出技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，確定最優(yōu)處理工藝，并說明選擇理由)1 此次畢業(yè)設(shè)計污水特點及研究意義 隨著人民生活水平的提高，我國各行各業(yè)產(chǎn)生的污水也隨之增多。污水的產(chǎn)生，對我國的環(huán)境，經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展有極其消極的影響，不僅影響到我國經(jīng)濟(jì)社會的和諧建設(shè)，還嚴(yán)重威脅百姓的生活健康。因此，污水的處理的重要性逐漸被人們認(rèn)識，逐漸被人們重視。在很多地方，污水處理已經(jīng)

2、被提上議事日程。 通過本次畢業(yè)設(shè)計，熟悉并掌握環(huán)境工程污水處理的設(shè)計原理，多種處理工藝的對比，基于原始設(shè)計資料獨立制定設(shè)計方案，掌握污水廠設(shè)計的基本流程及各構(gòu)筑物得設(shè)計方法，學(xué)會設(shè)計計算，并用autocad計算機(jī)軟件繪制污水處理圖。將平時在課堂上所學(xué)到的專業(yè)理論知識用于設(shè)計實踐，可將所學(xué)知識系統(tǒng)掌握，并可提高自己的工程設(shè)計能力，為將來走上工作崗位進(jìn)行設(shè)計工作打下堅實的實踐基礎(chǔ)。而且在此次設(shè)計中，還鍛煉了自身能力，增強了團(tuán)體合作意識。2 國內(nèi)外啤酒廠工業(yè)廢水處理水平，現(xiàn)狀與發(fā)展?fàn)顩r 啤酒廠總排水屬于中、高濃度的有機(jī)廢水，呈酸性，pH值為4.56.56,其中 的主要污染因子是化學(xué)需氧量（CODcr

3、）、生化需氧量（BOD5）和懸浮物（SS），濃 度分別為10001500，5001000和220440 mg.L-13。啤酒廢水的可生化性（BOD5/CODcr）較大，為0.40.66，因此很多治理技術(shù)的主體部分是生化處理1啤酒廢水處理技術(shù)目前，國內(nèi)外普遍采用生化法處理啤酒廢水。根據(jù)處理過程中是否需要曝氣，可把生物處理法分為好氧生物處理和厭氧生物處理兩大類。2好氧生物處理好氧生物處理是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)物是二氧化碳、水及能量（釋放于水中）。這類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?；钚晕勰喾ā⑸锬し?、深井曝氣法是較有

4、代表性的好氧生物處理方法。2.1 活性污泥法活性污泥法是中、低濃度有機(jī)廢水處理中使用最多 、運行最可靠的方法，具有投資省、處理效果好等優(yōu)點。該處理工藝的主要部分是曝氣池和沉淀池。廢水進(jìn)入曝氣池后，與活性污泥（含大量的好氧微生物）混合，在人工充氧的條件下，活性污泥吸附并氧化分解廢水中的有機(jī)物，而污泥和水的分離則由沉淀池來完成。 活性污泥法處理啤酒廢水BOD,COD的去處率可達(dá)92%96% ,但是動力消耗大，處理中常出現(xiàn)污泥膨脹。污泥膨脹的原因是啤酒廢水中碳水化合物含量過高，而N，P，F(xiàn)e等營養(yǎng)物質(zhì)缺乏，各營養(yǎng)成分比例失調(diào)，導(dǎo)致微生物不能正常生長而死亡。解決的辦法是投加含N，P的化學(xué)藥劑，但這將使

5、處理成本提高。而較為經(jīng)濟(jì)的方法是把生活污水（其中N，P濃度較大）和啤酒廢水混合。其中間歇式活性污泥法（SBR）和深井曝氣法應(yīng)用較為廣泛。間歇式活性污泥法（SBR）此法集進(jìn)水、曝氣、沉淀、出水在一座池子中完成，常由四個或三個池子構(gòu)成一組，輪流運轉(zhuǎn)，一池一池地間歇運行，故稱序批式活性污泥法。間歇式活性污泥法（SBR）通過間歇曝氣可以使動力耗費顯著降低，同時，廢水處理時間也短于普通活性污泥法。例如，珠江啤酒廠引進(jìn)比利時SBR專利技術(shù)，廢水處理時間僅需1920 h ,比普通活性污泥法縮短1011 h，CODcr的去除率也在96%以上7。揚州 啤酒廠和三明市大田啤酒廠采用SBR技術(shù)處理啤酒廢水，也收到了

6、同樣的效果8,9。 該工藝具有很多優(yōu)點：工藝系統(tǒng)組成簡單，不設(shè)二沉池，無污泥回流設(shè)備；耐沖擊負(fù)荷，一般不用設(shè)置調(diào)節(jié)池；反映推動力大，易于得到優(yōu)于連續(xù)流系統(tǒng)的出水水質(zhì)；運行操作靈活，通過適當(dāng)調(diào)節(jié)各單元的狀態(tài)可達(dá)到脫氮除磷的效果；污泥沉淀性能好，SVI值較低，能有效的防治絲狀菌膨脹；各項運行指標(biāo)和各操作階段可通過計算機(jī)加以控制，便于自控運行，易于維護(hù)管理。通過間歇曝氣可以使動力耗費顯著降低，同時，廢水處理時間也短于普通活性污泥法。深井曝氣法為了提高曝氣過程中氧的利用率，節(jié)省能耗，很多國內(nèi)外啤酒廠采用深井曝氣工藝。深井曝氣池一般直徑為1.06.0，水深可達(dá)150300m，大大節(jié)省了用地面積。同時由于

7、水深大幅度增加，可以促進(jìn)氧傳遞效率，處理功能幾乎不受氣候條件的影響。深井曝氣實際上是以地下深井作為曝氣池的活性污泥法，曝氣池由下降管以及上升管組成。將廢水和污泥引入下降管，在井內(nèi)循環(huán)，空氣注入下降管或同時注入兩管中，混合液則由上升管排至固液分離裝置，即廢水循環(huán)是靠上升管和下降管的靜水壓力差進(jìn)行的。 該工藝的優(yōu)點是占地面積少，效能高，對氧的利用率大，無惡臭產(chǎn)生等。當(dāng)然，深井曝氣也有不足之處，如施工難度大，造價高，防滲漏技術(shù)不過關(guān)等。2.2生物膜法與活性污泥法不同，生物膜法是在處理池內(nèi)加入軟性填料，利用固著生長于填料表面的微生物對廢水進(jìn)行處理，不會出現(xiàn)污泥膨脹的問題。生物接觸氧化池和生物轉(zhuǎn)盤是這類

8、方法的代表。生物接觸氧化池生物接觸氧化法又稱浸沒式曝氣生物濾池，其實質(zhì)之一是在池內(nèi)充填料，已經(jīng)充氧的污水浸沒全部填料，并以一定的流速流經(jīng)填料。在填料上充滿生物膜，污水與生物膜廣泛接觸，在生物膜上的微生物的作用下得到凈化的過程，故又稱浸沒式生物濾池；其實質(zhì)之二是利用活性污泥法的曝氣充氧設(shè)備進(jìn)行充氧和攪拌，故又稱曝氣生物濾池。生物接觸氧化法介于活性污泥法和生物濾池二者之間的污水生物處理技術(shù)，兼有活性污泥法和生物膜法的特點，其優(yōu)點是：由于填料的比表面積大，池內(nèi)的充氧條件良好。生物接觸氧化池內(nèi)單位容積的生物固體量高于活性污泥法曝氣池和生物濾池。因此，生物接觸氧化池具有較高的容積負(fù)荷；不需要污泥回流，不

9、存在污泥膨脹問題，運行管理簡便；由于生物固體量多，水流又屬完全混合型，因此生物接觸氧化池對水質(zhì)水量的驟變有較強的適應(yīng)能力；有機(jī)容積負(fù)荷較高時，其F/M保持在較低水平，污泥產(chǎn)率較低。生物接觸氧化池是在微生物固著生長的同時，加以人工曝氣。這種方法可以得到很高的 生物固體濃度和較高的有機(jī)負(fù)荷，因此處理效率高，占地面積也小于活性污泥法。國內(nèi)的淄博啤酒廠、青島啤酒廠、渤海啤酒廠和徐州釀酒總廠等廠家的廢水治理中采用了生物接觸氧化工藝技術(shù)6。青島啤酒廠在二段生物接觸氧化之后輔以混凝氣浮處理，啤酒廢水中CODcr和B OD5的去除率分別在80% 和90%以上10。在此基礎(chǔ)上，山東省環(huán)科所改常壓曝氣為加壓曝氣（

10、P=0.250.30 MPa），目的在于強化氧的傳質(zhì)，有效提高廢水中的溶解氧濃度，以滿足中、高濃度廢水中微生物和有機(jī)物氧化分解的需要。生物轉(zhuǎn)盤生物轉(zhuǎn)盤是較早用以處理啤酒廢水的方法。它主要由盤片、氧化槽、轉(zhuǎn)動軸和驅(qū)動裝置等部分組成，依靠盤片的轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)廢水與盤上生物膜的接觸和充氧。它不僅有對有機(jī)物的氧化分解（BOD去除），還有一定的硝化和脫氮功能。該方法在美國應(yīng)用較為普及，國內(nèi)的杭州啤酒廠、上海華光啤酒廠和浙江慈溪啤酒廠也在使用6。生物轉(zhuǎn)盤作為一項附著生長法的生物處理技術(shù)，具有以下優(yōu)點：凈化效率高，具有較強的耐沖擊負(fù)荷的能力；污泥產(chǎn)量少，易于沉淀；具有硝化和反硝化的功能；可與初沉池，曝氣池和二沉

11、池合建，從而提高處理水水質(zhì)；管理簡單，穩(wěn)定可靠，沒有噪聲，不產(chǎn)生污泥膨脹和二次污染等問題；無污泥回流裝置，動力消耗低，運行費用低。但是低溫對運行影響大，在處理高濃度廢水時需增加轉(zhuǎn)盤組數(shù)。2.3厭氧生物處理厭氧生物處理適用于高濃度有機(jī)廢水（CODcr2000 mg.L-1, BOD51000 mg.L-1）。它是在無氧條件下，靠厭氣細(xì)菌的作用分解有機(jī)物。在這一過程中，參加生物降解的有機(jī)基質(zhì)有50%90%轉(zhuǎn)化為沼氣（甲烷），而發(fā)酵后的剩余物又可作為優(yōu)質(zhì)肥料和飼料11。因此，啤酒廢水的厭氧生物處理受到了越來越多的關(guān)注。厭氧生物處理包括多種方法，但以升流式厭氧污泥床（UASB）技術(shù)在啤酒廢水的治理方面

12、應(yīng)用最為成熟。升流式厭氧污泥床（UASB）UASB的主要組成部分是反應(yīng)器，其底部為絮凝和沉淀性能良好的厭氧污泥構(gòu)成的污泥床，上部設(shè)置了一個專用的氣-液-固分離系統(tǒng)（三相分離室）。廢水從反應(yīng)器底部加入，在上向流、穿過生物顆粒組成的污泥床時得到降解，同時生成沼氣（氣泡）。氣、液、固（懸浮污泥顆粒）一同升入三相分離室，氣體被收集在氣罩里，而污泥顆粒受重力作用下沉至反應(yīng)器底部，水則經(jīng)出流堰排出。截止1990年9月，全世界已建成30座生產(chǎn)性UASB反應(yīng)器用于處理啤酒廢水，總?cè)莘e達(dá)60 600 m312。國內(nèi)已有北京啤酒廠4,6、沈陽啤酒廠6,12 等廠家利用UASB來處理啤酒廢水。荷蘭、美國的某些公司所

13、設(shè)計的UASB反應(yīng)器對啤酒廢水CODcr的去除率為80%86%12,北京啤酒廠UASB處理裝置的中試結(jié)果也保持在這一水平，而且其沼氣 產(chǎn)率為0。30。5 m3.kg-1(COD)13。清華大學(xué)在常溫條件下利用UASB厭氧處理啤酒廢水的研究結(jié)果表明，進(jìn)水CODcr濃度為2000 mg.L-1時，去除率為85% 90%12。沈陽啤酒廠采用回收固形物及厭氧消化綜合治理工藝，實行清污分流，集中收集CODcr大于5000 mg.L-1的高濃度有機(jī)廢水送入UASB進(jìn)行厭氧處理，廢水中CODcr的質(zhì)能利用率可達(dá)91.93%12。UASB成功處理高濃度啤酒廢水的關(guān)鍵是培養(yǎng)出沉降性能良好的厭氧顆粒污泥 。顆粒污

14、泥的形成是厭氧細(xì)菌群不斷繁殖、積累的結(jié)果，較多的污泥負(fù)荷有利于細(xì)菌獲得充 足的營養(yǎng)基質(zhì)，故對顆粒污泥的形成和發(fā)展具有決定性的促進(jìn)作用；適當(dāng)高的水力負(fù)荷將產(chǎn) 生污泥的水力篩選，淘汰沉降性能差的絮體污泥而留下沉降性能好的污泥，同時產(chǎn)生剪切力 ，使污泥不斷旋轉(zhuǎn)，有利于絲狀菌互相纏繞成球。此外，一定的進(jìn)水堿度也是顆粒污泥形成的必要條件，因為厭氧生物的生長要求適當(dāng)高的堿度。堿度不足，所以需投加工業(yè)碳酸鈉或氧化鈣加以補充。研究表明4,12，在 UASB啟動階段，保持進(jìn)水堿度不低于1000 mg.L-1對于顆粒污泥的培養(yǎng)和反應(yīng)器在 高 負(fù)荷下的良好運行十分必要?？傊?，UASB具有效能高，處理費用低，電耗省，

15、投資少，占地面積小等一系列優(yōu)點，完全適用于高濃度啤酒廢水的治理。其不足之處是出水CODcr的濃度仍達(dá)500 mg.L-1左右，需進(jìn)行再處理或與好氧處理串聯(lián)才能達(dá)標(biāo)排放。 三、可行性研究 該啤酒廠廢水處理站的設(shè)計處理水量為6000m3/d。 各生產(chǎn)部門的廢水經(jīng)混合后，進(jìn)水水質(zhì)：CODcr =15001800mg/L，BOD5=9501100 mg/L L，SS =500-700mg/L； 處理后，執(zhí)行城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放一級B類標(biāo)準(zhǔn)：CODcr £60 mg/L，BOD5 £20mg/L，SS £20mg/L。 生產(chǎn)區(qū)廢水自流入污水處理站，廢水管道水面標(biāo)高按-0

16、。50m考慮，處理后的廢水通過埋地管道排出。 該地區(qū)夏季主導(dǎo)風(fēng)向為南風(fēng)。 根據(jù)污水的特點：（1）廢水以有機(jī)污染物為主，BOD/COD=0。6330。3，可生化性好，重金屬及其他難以生物降解的有毒有害污染物一般不超標(biāo)；（2）廢水中主要污染物指標(biāo)BOD、COD、SS都值都不高，屬中等啤酒廠廢水；（3）本課題污水處理量小，在達(dá)到污水處理要求的前提下，應(yīng)著重考慮工程占地面積和污水處理費用的節(jié)省。按城市污水處理和污染防治技術(shù)政策要求推薦，大于20 萬t/d 規(guī)模大型污水廠一般采用常規(guī)活性污泥法工藝，10-20 萬t/d 污水廠可以采用常規(guī)活性污泥法、氧化溝、SBR、AB 法等工藝，小型污水廠還可以采用生

17、物濾池、水解好氧法工藝等。對脫磷脫氮有要求的城市，應(yīng)采用二級強化處理，如A2/O 工藝，A/O 工藝，SBR 及其改良工藝，氧化溝工藝，以及水解好氧工藝，生物濾池工藝等。四.基本工作思路和方案針對以上廢水的特點，以及出水要求，一般啤酒廠廢水的特點，宜采用生化處理為宜。經(jīng)過對比，有以下三種方案可用：1。間歇式活性污泥法（ SBR活性污泥法）。 污水流入到間歇式曝氣池，按時間順序一次實現(xiàn)進(jìn)水反應(yīng)沉淀出水閑置等五個基本過程組成的處理周期，并周而復(fù)始反復(fù)進(jìn)行。SBR工藝同時具有均勻水量水質(zhì)、曝氣氧化、沉淀排水等三種功能?，F(xiàn)在又開發(fā)出一些連續(xù)進(jìn)水連續(xù)出水的改良性SBR工藝，如ICEAS法、CASS法、I

18、DEA法等。這種一體化工藝的特點是工藝簡單，由于只有一個反應(yīng)池，不需二沉池、回流污泥及設(shè)備，一般情況下不設(shè)調(diào)節(jié)池，多數(shù)情況下可省去初沉池，故節(jié)省占地和投資，耐沖擊負(fù)荷且運行方式靈活，可以從時間上安排曝氣、缺氧和厭氧的不同狀態(tài)，實現(xiàn)除磷脫氮的目的。SBR法中曝氣池兼具沉淀的作用，厭氧、好氧也在同一池進(jìn)行。其運行操作由流入、反應(yīng)、沉淀、排放、待機(jī)五個工序組成。通過調(diào)節(jié)每個工序的時間，可達(dá)到除磷脫氮的效果。 原水格柵泵房沉砂池初沉池SBR排放消毒二沉池污泥回流圖1 SBR活性污泥法工藝流程 該工藝不設(shè)二沉池和污泥回流設(shè)備，且曝氣池容積也小于連續(xù)式，所以它的工藝流程簡單，氧利用率高，基建費用和運行費用

19、均較低，不易產(chǎn)生污泥膨脹。同時通過對運行方式的調(diào)節(jié)，具有脫氮除磷的功能，且處理水水質(zhì)優(yōu)于連續(xù)式。但該工藝要求程序控制，自動化水平較高。2. 升流式厭氧污泥床反應(yīng)器（UASB） UASB反應(yīng)器上部設(shè)置氣、固、液三相分離器，下部設(shè)置污泥懸浮區(qū)和污泥床區(qū)。廢水由配水系統(tǒng)從反應(yīng)區(qū)經(jīng)氣、固、液三相分離器后進(jìn)入沉淀區(qū)。氣、固、液分離后，沼氣由氣室收集，再由沼氣管流向沼氣柜。固體由沉淀區(qū)沉淀后自行返回反應(yīng)區(qū)，沉淀后的處理水從出水槽排出。UASB反應(yīng)器處理工藝適合高濃度有機(jī)廢水的處理，且其設(shè)備運行時無需供氧，動力費用較低，污泥產(chǎn)量較低，并且厭氧污泥脫水性能優(yōu)于好氧污泥脫水性能，污泥處理系統(tǒng)的運行費用大大減少。

20、但是不足之處是其COD去除率可以達(dá)到60%80%，需進(jìn)行再處理或與好氧處理串聯(lián)才能達(dá)標(biāo)排放。根據(jù)此次廢水特點，可在其后加上一個接觸氧化池進(jìn)一步除COD，由于廢水中SS較高，可在其后再加上一個氣浮池。其工藝流程如圖2所示：格柵氣浮池 接觸氧化池UASB調(diào)節(jié)池原水 泥餅外運帶式壓濾機(jī)污泥池 UASB+接觸氧化池 工藝流程圖3. 生物接觸氧化池自1975年我國開始生物接觸氧化法污水處理的實驗工作后，隨著生物接觸氧化法污水技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的拓寬，氧化池形式的該進(jìn)，生物接觸氧化填料的研究開發(fā)，生物接觸氧化法在國內(nèi)的污水處理領(lǐng)域，特別是有機(jī)工業(yè)廢水生物處理、小型生活污水處理中得到廣泛應(yīng)用。生物接觸氧化池內(nèi)設(shè)置填料，填料淹沒在污水中，填料上長滿生物膜，污水與生物膜接觸過程中，水中的有機(jī)物被微生物吸附、氧化分解和轉(zhuǎn)化為新的生物膜。從填料上脫落的生物膜，隨水流到二沉池后被去除，污水得到凈化。空氣通過設(shè)在池底的布?xì)庋b置進(jìn)入水流，隨氣泡上升時向微生物提供氧氣。該工藝是介于活性污泥