優(yōu)質(zhì)案例啤酒廠廢水處理

1、啤酒廢水設計方案1 概述 1.1 工程概況 某啤酒廠位于江南某市，該地區(qū)常年主導風向為東南風。該廠以大麥為主要原料生產(chǎn)啤酒，年生產(chǎn)規(guī)模為3萬噸啤酒，擁有員工500多名。其生產(chǎn)過程中排放量為生產(chǎn)量的25倍，污水含有高濃度的有機污染物，是該市的污染大戶。為此，環(huán)保局要求該廠對其廢水進行限期治理，以達到有關部門有關排放標準，防止對附近河道的進一步污染，并在較短時間內(nèi)恢復該河道的水質(zhì)，以消除對廠周邊地區(qū)居民和其他企業(yè)生活和生產(chǎn)的影響。該廠排放的生產(chǎn)廢水(不包括生活污水)的水質(zhì)為：CODCr=800-1200mg/L,BOD5=500-750mg/L,SS=180-250mg/L,PH=6-8,色度為2

2、00倍。該公司按三班制方式生產(chǎn)，每天從生產(chǎn)車間集中排出無規(guī)律排放廢水。該廠擬建廢水處理站，要求廢水經(jīng)處理后達到啤酒工業(yè)污染物排放標準（GB19821-2005）.1.2 啤酒生產(chǎn)工藝 啤酒生產(chǎn)過程主要分為：制麥、糖化、發(fā)酵、罐裝四個部分。 在計算機及檢測設備的配合下，借助監(jiān)控組態(tài)軟件平臺，可根據(jù)不同需要選擇不同控制方案，實現(xiàn)生產(chǎn)過程溫度、壓力等參數(shù)的精確調(diào)節(jié)，確保生產(chǎn)工藝要求。幾十年來的啤酒產(chǎn)業(yè)發(fā)展，是一個工業(yè)化到自動化不斷演變的過程。啤酒產(chǎn)業(yè)的未來也應與其它流程行業(yè)相似，逐漸向管控一體化方向過渡，使生產(chǎn)數(shù)據(jù)更好地整合到經(jīng)營決策渠道，生產(chǎn)控制模型將愈加趨于合理，智能化程度也將得到進一步提高。

3、1.3 廢水來源 由圖中可以看出，廢水主要來源有：麥芽生產(chǎn)過程的洗麥水、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。 1.4 國內(nèi)啤酒廠廢水水質(zhì)情況 廢水種類廢水來源占總廢水量的/%COD /(mg/l)混合廢水 COD/(mg/l)綜合廢水 COD/(mg/l)高濃度有機廢水麥糟水、糖化車間的刷鍋水等5-1020000-400004000-60001000-1500發(fā)酵車間的前酵罐、后酵罐洗滌水、洗酵母水等20-252000-3000低濃度

4、有機廢水制麥車間浸麥水、刷鍋水、沖洗水等20-25300-400300-700罐裝車間的酒桶、酒瓶洗滌水30-40500-800冷卻水各種冷凝水、冷卻水及殺菌水無有機污染物<100由上表可知：啤酒生產(chǎn)過程用水量很大，特別是釀造、罐裝工序過程，由于大量使用新鮮水，相應產(chǎn)生大量廢水。由于啤酒的生產(chǎn)工序較多，不同啤酒廠生產(chǎn)過程中噸酒耗水量和水質(zhì)相差較大，管理和技術水平較高的啤酒廠噸酒耗水量為8-12噸。2 水質(zhì)水量和處理要求 2.1 原水水質(zhì) 原水中包括生產(chǎn)污水與生活污水，生產(chǎn)污水為其生產(chǎn)能力的25倍，那就是1噸啤酒產(chǎn)生25噸的生產(chǎn)污水。啤酒廠年產(chǎn)量為3萬噸，每天排放的生產(chǎn)污水為2054.8

5、m3。生活污水按每人每天180升計算，啤酒廠有員工500人，每天產(chǎn)生活污水：90 m3。因此，綜合排放水量Q為2145 m3，按2200 m3計算。Q=2200m3/dCODCr:1200mg/LBOD5:750mg/LSS:250mg/LPH:6-8NH3-N：2.6 mg/lTN：35 mg/lTP：10 mg/l含少量油類色度: 2002.2 總設計規(guī)模 Q=2200 m3/d2.3 處理要求 該污水處理站的排放標準執(zhí)行污水綜合排放標準、啤酒工藝污染物排放標準、地表水環(huán)境質(zhì)量標準等。選擇較嚴格標準執(zhí)行，廢水處理系統(tǒng)的最終排放執(zhí)行啤酒工業(yè)污染物排放標準（GB19821-2005）一級標準。

6、 CODcr80mg/lBOD520mg/l SS70mg/l PH: 6-9 NH3-N15 mg/lTN 20 mg/l T1 mg/l TP 3 mg/l 2.4 設計依據(jù) 城市污水處理工程項目建設標準 （2001） 室外排水設計規(guī)范 GB50014-2006 啤酒工藝污染物排放標準 GB19821-2005 污水綜合排放標準 GB8978-1996 給水排水工程結構設計規(guī)范 GB 5000692002 國家現(xiàn)行的建設項目環(huán)境保護法規(guī)、條例 其它有關設計規(guī)范 3 工藝流程的選擇 3.1 水質(zhì)分析 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，啤酒廠工業(yè)廢水如不經(jīng)處理，每生產(chǎn)1

7、00噸啤酒所排放出的BOD值相當于14000人生活污水的BOD值，懸浮固體SS值相當于8000人生活污水的SS，其污染程度是相當嚴重的，所以要對啤酒廢水進行一定的處理。啤酒廢水主要來自麥芽車間（浸麥廢水），糖化車間（糖化，過濾洗滌廢水），發(fā)酵車間（發(fā)酵罐洗滌，過濾洗滌廢水），灌裝車間（洗瓶，滅菌廢水及瓶子破碎流出的啤酒）以及冷卻水和成品車間洗滌水，辦公樓、食堂、浴室的生活污水等。工業(yè)廢水主要含糖類，醇類等有機物，有機物濃度較高，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)境造成嚴重危害。啤酒廢水的水質(zhì)和水量在不同季節(jié)有一定差別，處于高峰流量時的啤酒廢水，有機物含量也處于高峰。國內(nèi)

8、啤酒廠廢水中：CODcr含量為：10002500mg/L，BOD5含量為：6001500 mg/L，該廢水具有較高的生物可降解性，且含有一定量的凱氏氮和磷。 因為啤酒廢水的BOD/COD比高達0.5以上，所有具有良好的生物可降解性能，處理方法主要選擇生物氧化法。在生物氧化過程中，有些微生物如球衣細菌（俗稱絲狀菌）、酵母菌等雖能適應高有機碳、低N量的環(huán)境，由于球衣細菌、酵母菌等微生物體系大、密度小菌膠團細菌不能在活性污泥法的處理構筑物中正常生長，這也是早期活性污泥處理啤酒廢水不理想的主要原因之一。因此，早期啤酒廢水在進行生物氧化處理時，通常采用生物膜法，一般可選用生物接觸氧化法。生物接觸氧化法利

9、用池內(nèi)填料聚集球衣細菌等微生物，使處理取得理想的效果，所以啤酒廠廢水處理站的主要工藝建議采用生物接觸氧化法。也可先采用厭氧處理，降低污染負荷，再用好氧生物處理。目前國內(nèi)的啤酒廠工業(yè)廢水的污水處理工藝，都是以生物化學方法為中心的處理系統(tǒng)。80年代中前期，多數(shù)處理系統(tǒng)以好氧生化處理為主。由于受場地、氣溫、初次投資限制，除少數(shù)采用塔式生物濾池，生物轉盤靠自然充氧外，多數(shù)采用機械曝氣充氧，其電耗高及運行費用高制約了污水處理工程的發(fā)展和限制了已有工程的正常使用或運行。 隨著人們對于節(jié)能價值和意義的認識不斷變化與提高，開發(fā)節(jié)能工藝與產(chǎn)品引起了國內(nèi)環(huán)保界的重視。1988年開封啤酒廠國內(nèi)首次將厭氧酸化技術成功

10、的引用到啤酒廠工業(yè)廢水處理工程中，節(jié)能效果明顯，約節(jié)能3050%，而且使整個工藝達標排放更加容易和可靠。隨著改革開放的發(fā)展，90年代初完整的厭氧技術也在國內(nèi)啤酒、飲料行業(yè)得到應用。這里所說完整的意義在于除厭氧生化技術外，沼氣通過自動化系統(tǒng)得到燃燒，這是厭氧系統(tǒng)安全運行和不產(chǎn)生二次污染的重要保證，這也是國內(nèi)外開發(fā)厭氧技術和設備應充分引起重視的問題。厭氧技術的引進與應用能耗節(jié)約70%以上。以下列舉好氧和厭氧處理方法的各種工藝的處理效果及其優(yōu)缺點： 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

11、考慮到廢水中有機物的利用問題，因此處理成本較高?；钚晕勰喾?、生物膜法、深井曝氣法是較有代表性的好氧生物處理方法。 活性污泥法：中、低濃度有機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物，而污泥和水的分離則由沉淀池來完成。我國的珠江啤酒廠、煙臺啤酒廠、上海益民啤酒廠、武漢西湖啤酒廠、廣州啤酒廠和長春啤酒廠等廠家均采用此法處理啤酒廢水1,2。據(jù)報道，進水CODcr為12001500 mg/l時，出水 CODcr可降至50100

12、 mg/l，去除率為92%96%。活性污泥法處理啤酒廢水的缺點是動力消耗大，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的化學藥劑， 但這將使處理成本提高。而較為經(jīng)濟的方法是把生活污水（其中N，P濃度較大）和啤酒廢水混合。 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，珠江啤酒廠引進比利時SBR專利技術，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3。

13、揚州啤酒廠和三明市大田啤酒廠采用SBR技術處理啤酒廢水，也收到了同樣的效果4,5。劉永淞等認為3，SBR法對廢水的稀釋程度低，反應基質(zhì)濃度高，吸附和反應 速率都較大，因而能在較短時間內(nèi)使污泥獲得再生。 深井曝氣法：為了提高曝氣過程中氧的利用率，節(jié)省能耗，加拿大安大略省的巴利啤酒廠6、我國的上海啤酒廠和北京五星啤酒廠2 均采用深井曝氣法(超深水曝氣)處理啤酒廢水。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行的。 其優(yōu)

14、點是：占地面積少，效能高，對氧的利用率大，無惡臭產(chǎn)生等。據(jù)測定6，當進水BOD5濃度為2400 mg/l時，出水濃度可降為50 mg/l，去除率高達97.92%。當然，深井曝氣也有不足之處，如施工難度大，造價高，防滲漏技術不過關等。 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盤是這類方法的代表，在啤酒廢水治理中均被采用，主要是降低啤酒廢 水中的BOD5。 生物接觸氧化法：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負荷，因此處理效率高，占地面

15、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這種技術2。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7。在此基礎上，山東省環(huán)科所改常壓曝氣為加壓曝氣（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物氧化分解的需要。結果表明，當容積負荷1 3.33 kg.m-3.d-1COD,停留時間為34 h時，COD和BOD平均去除率分別達到 93.52%和99.03% 。由于停留時間縮短為原來的1/31/4，運轉

16、費用也較低8。 生物轉盤：是較早用以處理啤酒廢水的方法。它主要由盤片、氧化槽、轉動軸和驅(qū)動裝置等部分組成，依靠盤片的轉動來實現(xiàn)廢水與盤上生物膜的接觸和充氧。該法運轉穩(wěn)定、動力 消耗少，但低溫對運行影響大，在處理高濃度廢水時需增加轉盤組數(shù)。該方法在美國應用較為普及，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7。據(jù) 報道，廢水中BOD5的去除率在80%以上7。 厭氧生物處理 厭氧生物處理適用于高濃度有機廢水（CODcr2000 mg/l, BOD51000 mg/l）。它是在無氧條件下，靠厭氣細菌的作用分解有機物。在這一過程中，參加生物降解的有機基質(zhì)有50%90%轉化為沼氣（甲烷），

17、而發(fā)酵后的剩余物又可作為優(yōu)質(zhì)肥料和飼料9。因此，啤酒廢水的厭氧生物處理受到了越來越多的關注。 厭氧生物處理包括多種方法，但以升流式厭氧污泥床（UASB）技術在啤酒廢水的治理方面應用最為成熟。UASB的主要組成部分是反應器，其底部為絮凝和沉淀性能良好的厭氧污泥構成的污泥床，上部設置了一個專用的氣-液-固分離系統(tǒng)（三相分離室）10。廢水從反應器底部加入，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器底部，水則經(jīng)出流堰排出。 實踐證明，UASB成功處理高濃度啤酒廢水的關鍵是培養(yǎng)出沉

18、降性能良好的厭氧顆粒污泥。顆粒污泥的形成是厭氧細菌群不斷繁殖、積累的結果，較多的污泥負荷有利于細菌獲得充足的營養(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作用；適當高的水力負荷將產(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，有利于絲狀菌互相纏繞成球。此外，一定的進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高的堿度，例如：產(chǎn)甲烷細菌生長的最適宜pH值為6.87.2。一定的堿度既能維持細菌生長所需的pH值，又能保證足夠的平衡緩沖能力16,17。由于啤酒廢水的堿度一般為500800 mg/l(以CaCO3計)18，堿度不足

19、，所以需投加工業(yè)碳酸鈉或氧化鈣加以補充。研究表明4,15，在 UASB啟動階段，保持進水堿度不低于1000 mg/l對于顆粒污泥的培養(yǎng)和反應器在高負荷下的良好運行十分必要。應該指出，啤酒廢水中的乙醇是一種有效的顆?；龠M劑19，它為UASB的成功運行提供了十分有利的條件。 總之，UASB具有效能高，處理費用低，電耗省，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500 mg/l左右，需進行再處理或與好氧處理串聯(lián)才能達標排放。 由上可知，采用厭氧+好氧的工藝處理啤酒廢水是比較合適的，先厭氧使微生物處理掉較多的有機物，然后接好氧工藝做后續(xù)處理

20、，是廢水達標排放是我們這次設計的大方向。以下列舉各種厭氧+好氧的組合工藝情況及其優(yōu)缺點，然后從中選出2個較為可行的方法進行比較，選取合適的一個作為處理工藝流程并進行詳細計算。 3.2 各種流程比較 （1） 酸化SBR法處理啤酒廢水：其主要處理設備是酸化柱和SBR反應器。這種方法在處理啤酒廢水時，在厭氧反應中，放棄反應時間長、控制條件要求高的甲烷發(fā)酵階段，將反應控制在酸化階段，這樣較之全過程的厭氧反應具有以下優(yōu)點： 由于反應控制在水解、酸化階段反應迅速，故水解池體積??； 不需要收集產(chǎn)生的沼氣，簡化了構造，降低了造價，便于維護，易于放大； 對于污泥的降解功能完全和消化池一樣，產(chǎn)生的剩余污泥量少。同

21、時，經(jīng)水解反應后溶解性COD比例大幅度增加，有利于微生物對基質(zhì)的攝取，在微生物的代謝過程中減少了一個重要環(huán)節(jié)，這將加速有機物的降解，為后續(xù)生物處理創(chuàng)造更為有利的條件。 酸化SBR法處理高濃度啤酒廢水效果比較理想，去除率均在94%以上，最高達99%以上。 要想使此方法在處理啤酒廢水達到理想的效果時運行環(huán)境要達到下列要求： 酸化SBR法處理中高濃度啤酒廢廢水，酸化至關重要，它具有兩個方面的作用，其一是對廢水的有機成分進行改性，提高廢水的可生化性；其二是對有機物中易降解的污染物有不可忽視的去除作用。酸化效果的好壞直接影響SBR反應器的處理效果，有機物去除主要集中在SBR反應器中。 酸化SBR法處理啤

22、酒廢水受進水堿度和反應溫度的影響，最佳溫度是24，最佳堿度范圍是500750mg/L。視原水水質(zhì)情況，如堿度不足，采取預調(diào)堿度方法進行本工藝處理；若溫度差別不大，運行參數(shù)可不做調(diào)整，若溫度差別較大，視具體情況而定。 （2）UASB好氧接觸氧化工藝處理啤酒廢水：此處理工藝中主要處理設備是上流式厭氧污泥床和好氧接觸氧化池，處理主要過程為：廢水經(jīng)過轉鼓過濾機，轉鼓過濾機對SS的 去除率達10%以上，隨著麥殼類有機物的去除，廢水中的有機物濃度也有所降低。調(diào)節(jié)池既有調(diào)節(jié)水質(zhì)、水量的作用，還由于廢水在池中的停留時間較長而有沉淀和厭氧發(fā)酵作用。由于增加了厭氧處理單元，該工藝的處理效果非常好。上流式厭氧污泥床

23、能耗低、運行穩(wěn)定、出水水質(zhì)好，有效地降低了好氧生化單元的處理負荷和運行能耗(因為好氧處理單元的能耗直接和處理負荷成正比)。好氧處理(包括好氧生物接觸氧化池和斜板沉淀池)對廢水中SS和COD均有較高的去除率，這是因為廢水經(jīng)過厭氧處理后仍含有許多易生物降解的有機物。 該工藝處理效果好、操作簡單、穩(wěn)定性高。上流式厭氧污泥床和好氧接觸氧化池相串聯(lián)的啤酒廢水處理工藝具有處理效率高、運行穩(wěn)定 、能耗低、容易調(diào)試和易于每年的重新啟動等特點。只要投加占厭氧池體積1/3的厭氧污泥菌種，就能夠保證污泥菌種的平穩(wěn)增長，經(jīng)過3個月的調(diào)試UASB即可達到滿負荷運行。整個工藝對COD的去除率達96.6%，對懸浮物的去除率

24、達97.3%98%，該工藝非常適合在啤酒廢水處理中推廣應用。 （3）生物接觸氧化法處理啤酒廢水：該工藝采用水解酸化作為生物接觸氧化的預處理，水解酸化菌通過新陳代謝將水中的固體物質(zhì)水解為溶解性物質(zhì)，將大分子有機物降解為小分子有機物。水解酸化不僅能去除部分有機污染物，而且提高了廢水的可生化性，有益于后續(xù)的好氧生物接觸氧化處理。 該工藝在處理方法、工藝組合及參數(shù)選擇上是比較合理的，充分利用各工序的優(yōu)勢將污染物質(zhì)轉化、去除。然而，如果由于某些構筑物的構造設計考慮不周會影響運行效果，致使出水水質(zhì)不理想，使生物接觸氧化池的出水(靜沉30 min的澄清液)COD為500600 mg/L，經(jīng)混凝氣浮處理后出水

25、COD仍高達300 mg/L，遠高于排放要求(150 mg/L)。 但是此處理方法在設計和運行中會出現(xiàn)以下問題： 水解酸化池存在的問題主要是沉淀污泥不能及時排除。由于該廢水中懸浮物濃度較高，因而池內(nèi)污泥產(chǎn)量很大，而原工藝僅在水解酸化池前端設計了污泥斗，所以池子的后部很快就淤滿了污泥。另外，隨著微生物量的增加在軟性生物填料的中間部位形成了污泥團，使得傳質(zhì)面積減小。針對污泥淤積情況，在水解酸化池前可增設一級混凝氣浮以去除水中的懸浮物，經(jīng)此改進后水解酸化池能長期、穩(wěn)定、有效地運行，其出水COD也從11001200 mg/L降至900 1000mg/L，收到了較好的效果。不過，增設混凝氣浮增加了運行費

26、用，而且氣浮過程中溶入的O2還可能對水解酸化產(chǎn)生不利影響。因此，在設計采用水解酸化處理懸浮物濃度高的污水時，可增設污泥斗的數(shù)量以便及時排除沉淀污泥。此外，為防止填料表面形成污泥團應采用比表面積大、不結泥團的半軟性填料。 如果廢水中污染物濃度較高或前處理效果不理想，生物接觸氧化池前端的有機物負荷較高，使得供氧相對不足，此時該處的生物膜呈灰白色，處于嚴重的缺氧狀態(tài)，而池末端成熟的好氧生物膜呈琥珀黃色。同時，水中的生物活性抑制性物質(zhì)濃度也較高，對微生物也有一定的抑制作用。這些因素使得生物接觸氧化池沒有發(fā)揮出應有的作用，處理效果不理想。鑒于此，可一采取階段曝氣措施即多點進水，污水沿池長多點流入生物接觸

27、氧化池以均分負荷，消除前端缺氧及抑制性物質(zhì)濃度較高的不利影響。改為多點進水并經(jīng)過一段時間的穩(wěn)定運行后，生物接觸氧化池的出水(30 min的澄清液)COD為200300 mg/L。再經(jīng)混凝氣浮工序處理后最終出水COD150 mg/L(一般在130 mg/L)，達到了排放要求。 在調(diào)試運行過程中，生物接觸氧化池中生物膜脫落、氣泡直徑變大(曝氣方式為微孔曝氣)、出水渾濁、處理效果惡化的現(xiàn)象時有發(fā)生。經(jīng)研究、分析、驗證發(fā)現(xiàn)這是由于負荷波動或操作不當造成溶解氧不足而引起的。溶解氧不足使得生物膜由好氧狀態(tài)轉變?yōu)閰捬鯛顟B(tài)，其附著力下降，在空氣氣泡的攪動下生物膜大量脫落，導致水粘度增加、氣泡直徑增大、氧轉移效

28、率下降，這又進一步造成缺氧，如此形成惡性循環(huán)致使處理效果惡化。 在調(diào)試運行初期，發(fā)生這種現(xiàn)象時一般是增大供氣量以提高供氧能力來消除缺氧，結果由于氣泡攪動強度增大，造成了更大范圍的生物膜脫落、水粘度更大、氧轉移效率更低，非但沒 能提高供氧能力反而使情況更糟。正確的處理措施應是減小曝氣量，待脫落的生物膜隨水流 流出后再逐漸增加曝氣量使溶解氧濃度恢復到原有水平，若水溫適宜則23 d后生物膜就可恢復正常。 因此當采用此工藝處理啤酒廢水時要遵循下列要求：采用水解酸化作為預處理工序時應考慮懸浮物去除措施。采用推流式生物接觸氧化池時，為避免前端有機物負荷過高可采用多點進水。應嚴格控制溶解氧濃度，供氧不足會造

29、成生物膜大范圍脫落，導致運行失敗。 （4） 內(nèi)循環(huán)UASB反應器氧化溝工藝處理啤酒廢水：此工藝采用厭氧和好氧相串聯(lián)的方式，厭氧采用內(nèi)循環(huán)UASB技術，好氧處理用地有一處狹長形池塘，為了降低土建費用，因地制宜，采用氧化溝工藝。本處理工藝的關鍵設備是UASB反應器。該反應器是利用厭氧微生物降解廢水中的有機物，其主體分為配水系統(tǒng)，反應區(qū)，氣、液、固三相分離系統(tǒng)，沼氣收集系統(tǒng)四個部分。厭氧微生物對水質(zhì)的要求不象好氧微生物那么寬，最佳pH為6.57.8，最佳溫度為35402，而本工程的啤酒廢水水質(zhì)超出了這個范圍。這就要求廢水進入UASB反應器之前必需進行酸度和溫度的調(diào)節(jié)。這無形中增加了電器。儀表專業(yè)的設

30、備投資和設計難度。 內(nèi)循環(huán)UASB技術是在普通UASB技術的基礎上增加一套內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)，它包括回流水池及回流水泵。UASB反應器的出水水質(zhì)一般都比較穩(wěn)定，在回流系統(tǒng)的作用下重新回到配水系統(tǒng)。這樣一來能提高UASB反應器對進水水溫、pH值和COD濃度的適應能力，只需在UASB反應器進水前對其pH和溫度做一粗調(diào)即可。 UASB反應器采用環(huán)狀穿孔管配水，通過三相分離器出水，并在三相分離器的上方增加側向流絮凝反應沉淀器，它由玻璃鋼板成60°安裝而成，能在最大程度上截留三相分離出水中的顆粒污泥。 此處理工藝主要有以下特點：實踐證明，采用內(nèi)循環(huán)UASB反應器氧化溝工藝處理啤酒廢水是可行的，其運行結

31、果表明CODCr總去除率高達95以上。由于采用的是內(nèi)循環(huán)UASB反應器和氧化溝工藝串聯(lián)組合的方式，可根據(jù)啤酒生產(chǎn)的季節(jié)性、水質(zhì)和水量的情況調(diào)整UASB反應器或氧化詢處理運行組合，以便進一步降低運行費用。 （5） UASB+SBR法處理啤酒廢水：本處理工藝主要包括UASB反應器和SBR反應器。將UASB和SBR兩種處理單元進行組合，所形成的處理工藝突出了各自處理單元的優(yōu)點，使處理流程簡潔，節(jié)省了運行費用，而把UASB作為整個廢水達標排放的一個預處理單元，在降低廢水濃度的同時，可回收所產(chǎn)沼氣作為能源利用。同時，由于大幅度減少了進入好氧處理階段的有機物量，因此降低了好氧處理階段的曝氣能耗和剩余污泥產(chǎn)

32、量，從而使整個廢水處理過程的費用大幅度減少。采用該工藝既降低處理成本，又能產(chǎn)生經(jīng)濟效益。并且UASB池正常運行后，每天產(chǎn)生大量的沼氣，將其回收作為熱風爐的燃料，可供飼料烘干使用。UASB去除COD達7 500 kg/d，以沼氣產(chǎn)率為0.5m3/kgCOD計算，UASB產(chǎn)氣量為3500m3/d(甲烷含量為55%65%)。沼氣的熱值約為22 680kJ/m3，煤的熱值為21 000 kJ/t計算，則1m3沼氣的熱值相當于1 kg原煤，這樣可節(jié)煤約4 t/d左右，年收益約為39.6萬元。 UASB+SBR法處理工藝與水解酸化+SBR處理工藝相比有以下優(yōu)點：節(jié)約廢水處理費用。UASB取代原水解酸化池作

33、為整個廢水達標排放的一個預處理單元，削減了全部進水COD的75%，從而降低后續(xù)SBR池的處理負荷，使SBR池在廢水處理量增加的情況下，運行周期同樣為12 h，廢水也能達標排放。也就是說，耗電量并沒有隨廢水處理量的增加而增加。同原工藝相比較，每天實際節(jié)約1 5002 500 m3廢水的處理費用，節(jié)約能耗約21.4 萬元/a。節(jié)約污泥處理費用。廢水經(jīng)過UASB處理后，75%的有機物被去除，使SBR處理負荷大大降低，產(chǎn)泥量相應減少。水解酸化+SBR處理工藝工藝計算，產(chǎn)泥量達17 t/d(產(chǎn)泥率為0.3 kg污泥/kgCOD，污泥含水率為80%)，UASB+SBR法處理工藝產(chǎn)泥量只有5 t/d(含水率

34、為80%)左右，只有水解酸化+SBR處理工藝的1/3，污泥處理費用大大減少，節(jié)約污泥處理費用約為20萬元/a。 3.3工藝流程的擬定 由上可看出比較經(jīng)典的是傳統(tǒng)的水解酸化+接觸氧化法與先進的UASB+SBR工藝法。2個工藝各有其優(yōu)缺點，差異也較大，現(xiàn)將這兩個工藝方法進行比較，從中選取適用的一個作為該啤酒廠污水處理的實際方案。方案一為生物接觸氧化法；方案二為酸化-SBR法。 方案一流程圖： 方案一的流程說明： 第一階段為預處理階段，格柵+調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)池出水用泵直接打到水解酸化池，污水經(jīng)格柵去除較大的雜質(zhì)，經(jīng)調(diào)節(jié)池后，水質(zhì)水量得到均化。 第二階段為水解酸化階段，水解、產(chǎn)酸階段的產(chǎn)物主要為小分子有機

35、物，可生物降解性一般較好。故水解池可以改變原污水的可生化性，從而減少反應的時間和處理的能耗。水解酸化池對COD的去除率為40%。 第三階段為接觸氧化階段，用來降解小分子有機物，接觸氧化法的污泥不需回流，不會發(fā)生污泥膨脹的現(xiàn)象，而且負荷高，產(chǎn)泥少，可減小曝氣池體積。接觸氧化池多極串聯(lián)，設計對COD去除率為95%。 第四階段為二沉池，對接觸氧化池的出水進行沉淀，從而得到澄清的出水。經(jīng)過沉淀作用后，出水便可達到排放標準排出廠區(qū)。 污泥處理經(jīng)濃縮池濃縮后，脫水外運。濾液送到細格柵池子進行處理。該處理工藝是輕工部設計院為代表的推薦采用方案，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

36、藝流程，處理后均達標排放。細格柵起初步的固液分離作用，故不設初沉池；酸化池中設填料，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，同時在水解細菌作用下，將不溶解性有機物水解為溶解性物質(zhì)，在產(chǎn)酸菌協(xié)同作用下，將大分子物質(zhì)、難于生物降解的物質(zhì)轉化為易于生物降解的小分子物質(zhì)微生物所需要的營養(yǎng)，主要為碳水化合物、氮化合物、水、無機鹽類(氮和磷)及維生素。通常要求CODNP=10051,為滿足此要求，故在接觸氧化池前投加氨氮。 方案二流程圖： 方案二的流程說明： 第一階段為預處理階段，格柵+調(diào)節(jié)池后，出水用泵直接打到水解酸化池，污水經(jīng)格柵去除較大的雜質(zhì)，經(jīng)調(diào)節(jié)池后，水質(zhì)水量得到均化。

37、 第二階段為厭氧生化階段，UASB具有容積負荷高,運行成本低,占地面積小,污泥最少,設備簡單等優(yōu)點,是高濃度有機廢水前處理的有效處理方法,并且UASB已經(jīng)在傳統(tǒng)形式的基礎上進行改造,形成了多種更高效和方便的厭氧發(fā)生器。 第三階段為SBR反應階段，SBR池為間歇式活性污泥池，集曝氣、沉淀于一身，進一步降解小分子有機物，產(chǎn)泥少且不必回流污泥?？墒〉舫恋沓睾臀勰嗷亓鞯脑O施。 污泥處理經(jīng)濃縮池濃縮后，脫水外運。濾液送到細格柵池子進行處理。該工藝以厭氧生化-SBR為主體。水解酸化池內(nèi)設填料(球形填料)，水力停留時間為4h左右(利用厭氧過程的前階段)，COD去除率80%。SBR反應池內(nèi)反應時間約為6h左右

38、，水溫2025，污泥濃度4000mg/L左右，出水水質(zhì)達到原GB19821-2005一級排放標準，COD總去除率大于92%，BOD總去除率大于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，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。 4 污水處理方案比較 4.1 主要構筑物設計參數(shù) 方案一方案二調(diào)節(jié)池停留時間6h6h厭氧池容積負荷 停留時間 污泥產(chǎn)率3.6kgCOD/m3/d 4h 0.05kgMLSS/kgCOD4kgCOD/m3/d 10h 0.07kgVSS/kgCOD好氧池

39、容積負荷 停留時間 污泥產(chǎn)率1.5kgBOD/m3/d 11h 0.2kgMLSS/kgCOD0.1kgBOD/kgMLSS/d 8h 0.8kgVSS/kgBOD5二沉池停留時間2.5h構筑物設計參數(shù)選擇說明：(1) 調(diào)節(jié)池：調(diào)節(jié)池按2200m3/d計算，停留時間設為6h，有效水深為4米。(2) 厭氧反應器：方案一為水解酸化池，該池降解部分大分子有機物，按傳統(tǒng)經(jīng)驗數(shù)據(jù)降解率設為30%；方案二為UASB反應器，因其降解有機物能力比水解酸化池高，所以容積負荷也比水解酸化較高。 (3) 好氧反應器：方案一為接觸氧化池，大部分的有機物在這里被降解，考慮到出水水質(zhì)的要求，停留時間較長；方案二為SBR反

40、應器，周期設為8h，進水時攪拌不曝氣，曝氣后有2小時的攪拌時間用來去除N、P。(4) 二沉池：由于SBR反應器已有沉淀效果故方案二中不設二沉池。 4.2 兩個方案主要構筑物的比較表 主要設計參數(shù)水解酸化+接觸氧化工藝UASB+SBR工藝中格柵中格柵過水能力Q=2200 m3/d（一用一備）過柵流速v=0.6 m3/s柵間距10mm；柵條寬10mm單位柵渣量0.06 m3柵渣/103 m3污水同方案一調(diào)節(jié)池及提升泵調(diào)節(jié)池及提升泵設計流量Q=2200 m3/d停留時間為6h；池深4m； 有效容積550 m3；超高0.5m尺寸：12m×12m×4.5m 攪拌機型號：JWH-650

41、-1 提升泵揚程15m，流量91.7m3/h同方案一提升泵揚程15m，流量91.7 m3/h水解酸化池UASB反應池設計流量Q=2200 m3/d表面負荷q=1.0 m3/ m2/dHRT=4h；有效水深4m； 有效容積370m3，超高0.5m，尺寸：10m×9.5m×4.5m污泥產(chǎn)率0.05kgMLSS/kgCOD設計流量Q=2200 m3/d容積負荷4kgCOD/ m3/dHRT=10h；有效水深3.5m； 有效容積440 m3超高0.5m 尺寸：4*6m×5m×6.23m污泥產(chǎn)率0.07kgVSS/kgCOD水利負荷0.7 m3/ m2/h接觸氧化

42、池SBR反應池設計流量Q=2200 m3/d容積負荷1.5kgBOD/ m3d 填料容積1080 m3填料高度3m；總高4.8mHRT=11h；需氧量15 m3/ m2 尺寸：6*7m×9m×4.8m污泥產(chǎn)率0.2kgMLSS/kgCOD設計流量Q=2200 m3/d進水2h；周期T=8h；設4座 有效容積4*445m3 SVI=100；MLSS=3000mg/l充水比0.7 有效水深5m，超高0.5m尺寸：4*14m×7m×5.5m 污泥負荷0.1kgBOD/kgMLSS/d二沉池無設計流量Q=2200 m3/d，采用豎流式表面負荷q=2.52 m3/

43、 m2/hHRT=2.5h；上升流速v=2.5m/h 尺寸：圓柱部分：6.5m×6.85m 圓錐部分：錐底0.44m，傾角55°超高0.3m；緩沖高度0.5m 總高12.3m，總容積285 m34.3污泥的處理處置序號項目水解-好氧處理UASB-SBR處理1污泥量kg/d639401350002污泥體積/m3/d63.94135.03污泥貯存池/m333無4污泥濃縮池/m390102.855脫水機房/ m32402404.4 計算方案可行性 有機物的去除 序號項目水解-好氧處理UASB-好氧處理Q=2200m3/d,進水COD=1200mg/l,BOD5=750mg/l1水

44、解池UASB反應器HRT/h410COD去除率/%3080BOD去除率/%85出水COD/mg/l840240出水BOD/mg/l5251152接觸氧化法SBR法HRT/h118COD去除率/%9590BOD去除率/%9890進水COD/mg/l840240出水COD/mg/l<70（達標排放）<60（達標排放）進水BOD/mg/l525115出水BOD/mg/l<20（達標排放）20（達標排放）由上表可以看出兩個工藝流程對有機物的去除均能達到排放標準，方案二的出水水質(zhì)比方案一的較好。4.4.2 TP、TN的去除 項目水解-好氧處理UASB-好氧處理Q=2200m3/d 進水

45、TN=35mg/l TP=10mg/l水解酸化池（30051）UASB反應器（25051）去除BOD350mg/l1020mg/l去除N5.8 mg/l20.4mg/l去除P1.2mg/l4.08mg/l出水TN29.2 mg/l14.6mg/l出水TP8.8mg/l5.92mg/l接觸氧化池（10051）SBR反應器（除磷SBR）去除BOD830mg/l160 mg/l去除N41.5mg/l（加N肥）60%去除P8.3mg/l85%出水TN5mg/l （達標排放）5.8mg/l （達標排放）出水TP0.9mg/l （達標排放）0.89mg/l （達標排放）由上表可以看出兩個工藝流程對N、P的

46、去除均能達到排放標準，方案二的出水水質(zhì)比方案一的較好4.5 工藝方案的經(jīng)濟比較 根據(jù)這兩套流程的處理工藝，選擇合理的工藝設計參數(shù)，對兩個流程進行工藝計算和工程投資及運行費用計算，分別說明如下： 流程上的土建費用 水解好氧工藝的土建費用見下表 序號構筑物名稱有效容積/m3數(shù)量/個土建費用/元1調(diào)節(jié)池55012475002水解酸化池37011665003接觸氧化池108017329104二沉池28511710005儲泥池331162006污泥濃縮池901585007脫水機房2401960008鼓風機房3001120000合計1608610UASB+SBR工藝的土建費用見下表 序號構筑物名稱規(guī)格m3

47、數(shù)量/個土建費用/元1調(diào)節(jié)沉淀池55012475002UASB44013740003SBR44548195504污泥濃縮池102.851637505脫水機房2401960006鼓風機房100140000合計1640800流程上的設備費用 水解氧化工藝的設備費用見下表 序號名稱單位數(shù)量估算備 注1格柵臺3330002用1備2潛污泵臺2400001用1備3鼓風機套2400001用1備4曝氣頭個144774005熱交換器臺2500006水下攪拌器臺4100007室內(nèi)自動化設備個11000008潷水器套42400009自動化監(jiān)控系統(tǒng)臺110000010水封罐臺1300011沼氣收集器14000012帶

48、式壓濾機6500013閥與管道10000014合計898400UASB+SBR的設備費用見下表 序號 名稱 單位 數(shù)量 估算 備 注 1 格柵 臺 3 33000 2用1備 2 潛污泵 臺 2 40000 1用1備 3 鼓風機 套 2 40000 1用1備 4 曝氣頭 個 144 77400 5 熱交換器 臺 2 50000 6 水下攪拌器 臺 4 10000 7 室內(nèi)自動化設備 個 1 100000 8 潷水器 套 4 240000 9 自動化監(jiān)控系統(tǒng) 臺 1 100000 10 水封罐 臺 1 3000 11 沼氣收集器 1 40000 12 帶式壓濾機 65000 13 閥與管道 100

49、000 14 合計 898400 總建設費用 該建設費用只包括土建、設備、安裝費用，而不含場地費用。因任務書中有規(guī)定場地范圍為2000m2。 水解氧化工藝： 土建費用+設備費用+安裝費用=1608610+984000+500000=3092610元。 UASB+SBR工藝： 土建費用+設備費用+安裝費用=1640800+988400+500000=3129200元。 從建設費用上看方案一比方案二節(jié)約了3.7萬元；但是從總體費用上看，方案一的占地面積比方案二大，而且方案二每年收集的沼氣可以為公司節(jié)省8萬元左右的開支；所以從經(jīng)濟角度與長遠角度看：方案二優(yōu)于比方案一。 兩個工藝流程運行費用的比較見下

50、表 序號項目金額/（元/噸廢水）備注水解氧化UASB+SBR1電費0.520.48按0.8元/kwh計2人工費0.0420.042按2500元/人月計3藥劑費0.260.164維護費0.0380.03年維修費按直接的投資的2%計5運行費0.860.712為前4項之和6折舊費0.0520.04折舊費按5%計7處理成本0.9120.752運行費和折舊費之和4.6 總結 由以上幾張表格的比較可得出以下結論：水解氧化工藝UASB+SBR工藝污染物去除方面達到排放標準，但是N/P的出水濃度比UASB+SBR高達到排放標準且去除率較高，處理效果比較好產(chǎn)泥方面產(chǎn)泥量較大，增加污泥處理費用產(chǎn)泥量比水解氧化工藝

51、少，污泥處理費用少操作方面工藝組合與參數(shù)選擇較為合理，操作簡單處理流程簡潔，全自動化操作，節(jié)省勞動力構造方面如果構筑物的構造不合理會影響運行效果，致使出水水質(zhì)下降流程中可回收大量沼氣作為能源，節(jié)省運行費用造價方面造價較高，且運行成本高，占地面積大造價比水解酸化低，運行成本也較低，占地面積小終上所述，該工程應選用UASB+SBR工藝處理啤酒廠生產(chǎn)廢水，該工藝具體流程如下：5 主要處理設備和構筑物的設計計算 5.1中格柵 作用：去除污水中較大顆粒懸浮物，保證后續(xù)工藝的正常運行。計算時設計流量以2200 m3/d計，建2座，為一用一備。 設計參數(shù)： 設計流量：Q=2200m3/d=0.026 m3/

52、s 過柵流速：v2=0.6m/s；柵前水深：h=0.3m 柵條寬度：s=0.01m； 柵條間距：e=0.01m 柵前部分長0.5m ； 格柵傾角：=60° 單位柵渣量1=0.06m3柵渣/103m3污水 設計計算 （1）柵條數(shù)柵條間隙數(shù)n=12.5（取n=13）（2）格柵寬度 柵槽有效寬度B2=s（n-1）+en=0.01(13-1)+0.01x13=0.25m經(jīng)計算，由于流量過小，造成格柵難以實現(xiàn)，按設計經(jīng)驗取柵槽寬度0.8m 則代入上式，可得柵條間隙數(shù)n=41（3）進水槽寬進水槽寬取0.7m以便有利施工，為了保障水流速度，施工時將進水槽下方建窄以避免水流過慢影響格柵的正常運行，令

53、漸窄部分寬度為0.4m，高為0.5m以便使格柵容易安裝，且水流不易繞過格柵直接進入調(diào)節(jié)池。（4）過柵水頭損失（h1）因柵條邊為矩形截面，取k=3，則h1=kh0=ksin=3x2.42xxsin60=0.1m其中=（s/e）4/3 h0：計算水頭損失k：系數(shù)，格柵受污物堵塞后，水頭損失增加倍數(shù)，取k=3：阻力系數(shù)，與柵條斷面形狀有關，當為矩形斷面時=2.42（5）柵后槽總高度（H）取柵前渠道超高h2=0.4m，則柵前槽總高度H1=h+h2=0.4+0.3=0.7 m柵后槽總高度H=h+h1+h2=0.3+0.1+0.4=0.8 m（6）格柵總長度 格柵總長度L=L1+L2+0.5+1.0+0.

54、6/tan =0.14+0.07+0.5+1.0+0.68/tan60°=2.1 m（7）柵渣量的計算 中格柵柵渣量W1取0.06 m3 /103 m3 污水；污水總變化系數(shù)K取1.3每日柵渣量=QW1×86400/（Kz×1000）=0.026x86400/(1000x1.3)=1.728 m3 /d采用機械格柵，但是調(diào)節(jié)清理時間，格柵每2小時清理一次。（8）計算草圖如下：細格柵計算草圖5.2 調(diào)節(jié)池主要功能：將一段時間內(nèi)車間排放廢水的水量、水質(zhì)濃度、酸堿、溫度等進行均質(zhì)均量調(diào)節(jié)，不受廢水高、低峰流量或濃度變化影響，確保廢水處理構筑物正常運行.5.2.1 設計參數(shù)設計流量Q=2200m3/d91.7m3/h有效水深h=4m停留