啤酒廢水設(shè)計(jì)方案培訓(xùn)講義-wenkub

　

【正文】 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(shù)，好氧處理用地有一處狹長(zhǎng)形池塘，為了降低土建費(fèi)用，因地制宜，采用氧化溝工藝。正確的處理措施應(yīng)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(fù)到原有水平，若水溫適宜則2～3 d后生物膜就可恢復(fù)正常。 在調(diào)試運(yùn)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(shí)有發(fā)生。這些因素使得生物接觸氧化池沒有發(fā)揮出應(yīng)有的作用，處理效果不理想。因此，在設(shè)計(jì)采用水解酸化處理懸浮物濃度高的污水時(shí)，可增設(shè)污泥斗的數(shù)量以便及時(shí)排除沉淀污泥。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(shè)計(jì)了污泥斗，所以池子的后部很快就淤滿了污泥。水解酸化不僅能去除部分有機(jī)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。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(yùn)行穩(wěn)定 、能耗低、容易調(diào)試和易于每年的重新啟動(dòng)等特點(diǎn)。由于增加了厭氧處理單元，該工藝的處理效果非常好。 酸化—SBR法處理啤酒廢水受進(jìn)水堿度和反應(yīng)溫度的影響，最佳溫度是24℃，最佳堿度范圍是500～750mg/L。同時(shí)，經(jīng)水解反應(yīng)后溶解性COD比例大幅度增加，有利于微生物對(duì)基質(zhì)的攝取，在微生物的代謝過程中減少了一個(gè)重要環(huán)節(jié)，這將加速有機(jī)物的降解，為后續(xù)生物處理創(chuàng)造更為有利的條件。 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(jī)物，然后接好氧工藝做后續(xù)處理，是廢水達(dá)標(biāo)排放是我們這次設(shè)計(jì)的大方向。研究表明［4,15］，在 UASB啟動(dòng)階段，保持進(jìn)水堿度不低于1000 mg/l對(duì)于顆粒污泥的培養(yǎng)和反應(yīng)器在高負(fù)荷下的良好運(yùn)行十分必要。顆粒污泥的形成是厭氧細(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(yíng)養(yǎng)基質(zhì)，故對(duì)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(shí)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。 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應(yīng)用最為成熟。 厭氧生物處理 厭氧生物處理適用于高濃度有機(jī)廢水（CODcr＞2000 mg/l, BOD5＞1000 mg/l）。它主要由盤片、氧化槽、轉(zhuǎn)動(dòng)軸和驅(qū)動(dòng)裝置等部分組成，依靠盤片的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)廢水與盤上生物膜的接觸和充氧。在此基礎(chǔ)上，山東省環(huán)科所改常壓曝氣為加壓曝氣（P=～ MPa），目的在于強(qiáng)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。 生物接觸氧化法：是在微生物固著生長(zhǎng)的同時(shí)，加以人工曝氣。據(jù)測(cè)定［6］，當(dāng)進(jìn)水BOD5濃度為2400 mg/l時(shí)，出水濃度可降為50 mg/l，%。 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(guó)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。 間歇式活性污泥法（SBR）：通過間歇曝氣可以使動(dòng)力耗費(fèi)顯著降低，同時(shí)，廢水處理時(shí)間也短于普通活性污泥法?；钚晕勰喾ㄌ幚砥【茝U水的缺點(diǎn)是動(dòng)力消耗大，處理中常出現(xiàn)污泥膨脹。該處理工藝的主要部分是曝氣池和沉淀池。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(diǎn)： 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(dòng)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）。1988年開封啤酒廠國(guó)內(nèi)首次將厭氧酸化技術(shù)成功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30～50%，而且使整個(gè)工藝達(dá)標(biāo)排放更加容易和可靠。目前國(guó)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(xué)方法為中心的處理系統(tǒng)。在生物氧化過程中，有些微生物如球衣細(xì)菌（俗稱絲狀菌）、酵母菌等雖能適應(yīng)高有機(jī)碳、低N量的環(huán)境，由于球衣細(xì)菌、酵母菌等微生物體系大、密度小菌膠團(tuán)細(xì)菌不能在活性污泥法的處理構(gòu)筑物中正常生長(zhǎng)，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。工業(yè)廢水主要含糖類，醇類等有機(jī)物，有機(jī)物濃度較高，雖然無(wú)毒，但易于腐敗，排入水體要消耗大量的溶解氧，對(duì)水體環(huán)境造成嚴(yán)重危害。Q=2200m3/dCODCr:1200mg/LBOD5:750mg/LSS:250mg/LPH:68NH3N： mg/lTN：35 mg/lTP：10 mg/l含少量油類色度: 200 總設(shè)計(jì)規(guī)模 Q=2200 m3/d 處理要求 該污水處理站的排放標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》、《啤酒工藝污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》、《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》等。2 水質(zhì)水量和處理要求 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。啤酒產(chǎn)業(yè)的未來(lái)也應(yīng)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(yíng)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(jìn)一步提高。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(wú)規(guī)律排放廢水。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(wàn)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(jī)污染物，是該市的污染大戶。該廠擬建廢水處理站，要求廢水經(jīng)處理后達(dá)到《啤酒工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB198212005）. 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(gè)部分。 廢水來(lái)源 由圖中可以看出，廢水主要來(lái)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。啤酒廠年產(chǎn)量為3萬(wàn)噸， m3。選擇較嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)》（GB198212005）一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。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(shí)的啤酒廢水，有機(jī)物含量也處于高峰。因此，早期啤酒廢水在進(jìn)行生物氧化處理時(shí)，通常采用生物膜法，一般可選用生物接觸氧化法。80年代中前期，多數(shù)處理系統(tǒng)以好氧生化處理為主。隨著改革開放的發(fā)展，90年代初完整的厭氧技術(shù)也在國(guó)內(nèi)啤酒、飲料行業(yè)得到應(yīng)用。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。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(lái)完成。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(yíng)養(yǎng)物質(zhì)缺乏，各營(yíng)養(yǎng)成分比例失調(diào)，導(dǎo)致微生物不能正常生長(zhǎng)而死亡。例如，珠江啤酒廠引進(jìn)比利時(shí)SBR專利技術(shù)，廢水處理時(shí)間僅需19～20 h ,比普通活性污泥法縮短10～11 h，CODcr的去除率也在96%以上［3］。深井曝氣實(shí)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。當(dāng)然，深井曝氣也有不足之處，如施工難度大，造價(jià)高，防滲漏技術(shù)不過關(guān)等。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。結(jié)果表明，當(dāng)容積負(fù)荷≤1 ,停留時(shí)間為3～4 h時(shí)，COD和BOD平均去除率分別達(dá)到 %% 。該法運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定、動(dòng)力 消耗少，但低溫對(duì)運(yùn)行影響大，在處理高濃度廢水時(shí)需增加轉(zhuǎn)盤組數(shù)。它是在無(wú)氧條件下，靠厭氣細(xì)菌的作用分解有機(jī)物。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(gè)專用的氣液固分離系統(tǒng)（三相分離室）［10］。此外，一定的進(jìn)水堿度也是顆粒污泥形成的必要條件，因?yàn)閰捬跎锏纳L(zhǎng)要求適當(dāng)高的堿度，例如：～。應(yīng)該指出，啤酒廢水中的乙醇是一種有效的顆?；龠M(jìn)劑［19］，它為UASB的成功運(yùn)行提供了十分有利的條件。以下列舉各種厭氧+好氧的組合工藝情況及其優(yōu)缺點(diǎn)，然后從中選出2個(gè)較為可行的方法進(jìn)行比較，選取合適的一個(gè)作為處理工藝流程并進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算。 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(dá)99%以上。視原水水質(zhì)情況，如堿度不足，采取預(yù)調(diào)堿度方法進(jìn)行本工藝處理；若溫度差別不大，運(yùn)行參數(shù)可不做調(diào)整，若溫度差別較大，視具體情況而定。上流式厭氧污泥床能耗低、運(yùn)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(fù)荷和運(yùn)行能耗(因?yàn)楹醚跆幚韱卧哪芎闹苯雍吞幚碡?fù)荷成正比)。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(zhǎng)，經(jīng)過3個(gè)月的調(diào)試UASB即可達(dá)到滿負(fù)荷運(yùn)行。 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(shì)將污染物質(zhì)轉(zhuǎn)化、去除。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(tuán)，使得傳質(zhì)面積減小。此外，為防止填料表面形成污泥團(tuán)應(yīng)采用比表面積大、不結(jié)泥團(tuán)的半軟性填料。鑒于此，可一采取階段曝氣措施即多點(diǎn)進(jìn)水，污水沿池長(zhǎng)多點(diǎn)流入生物接觸氧化池以均分負(fù)荷，消除前端缺氧及抑制性物質(zhì)濃度較高的不利影響。經(jīng)研究、分析、驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)這是由于負(fù)荷波動(dòng)或操作不當(dāng)造成溶解氧不足而引起的。 因此當(dāng)采用此工藝處理啤酒廢水時(shí)要遵循下列要求：①采用水解酸化作為預(yù)處理工序時(shí)應(yīng)考慮懸浮物去除措施。本處理工藝的關(guān)鍵設(shè)備是UASB反應(yīng)器。這無(wú)形中增加了電器。這樣一來(lái)能提高UASB反應(yīng)器對(duì)進(jìn)水水溫、pH值和COD濃度的適應(yīng)能力，只需在UASB反應(yīng)器進(jìn)水前對(duì)其pH和溫度做一粗調(diào)即可。②由于采用的是內(nèi)循環(huán)UASB反應(yīng)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(yīng)器或氧化詢處理運(yùn)行組合，以便進(jìn)一步降低運(yùn)行費(fèi)用。采用該工藝既降低處理成本，又能產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。 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(diǎn)：①節(jié)約廢水處理費(fèi)用。②節(jié)約污泥處理費(fèi)用。2個(gè)工藝各有其優(yōu)缺點(diǎn)，差異也較大，現(xiàn)將這兩個(gè)工藝方法進(jìn)行比較，從中選取適用的一個(gè)作為該啤酒廠污水處理的實(shí)際方案。故水解池可以改變?cè)鬯目缮裕瑥亩鴾p少反應(yīng)的時(shí)間和處理的能耗。 第四階段為二沉池，對(duì)接觸氧化池的出水進(jìn)行沉淀，從而得到澄清的出水。該處理工藝是輕工部設(shè)計(jì)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藝流程，處理后均達(dá)標(biāo)排放。 第二階段為厭氧生化階段，UASB具有容積負(fù)荷高,運(yùn)行成本低,占地面積小,污泥最少,設(shè)備簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn),是高濃度有機(jī)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(chǔ)上進(jìn)行改造,形成了多種更高效和方便的厭氧發(fā)生器。濾液送到細(xì)格柵池子進(jìn)行處理。SBR處理工藝的特點(diǎn)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(shè)施，具有運(yùn)行穩(wěn)定，凈化效率高，耐沖擊負(fù)荷，避免污泥膨脹，便于操作管理等特點(diǎn)。(4) 二沉池：由于SBR反應(yīng)器已有沉淀效果故方案二中不設(shè)二沉池。因任務(wù)書中有規(guī)定場(chǎng)地范圍為2000m2。 序號(hào)項(xiàng)目金額/（元/噸廢水）備注水解氧化UASB+SBR1電費(fèi)2人工費(fèi)按2500元/人月計(jì)3藥劑費(fèi)4維護(hù)費(fèi)年維修費(fèi)按直接的投資的2%計(jì)5運(yùn)行費(fèi)為前4項(xiàng)之和6折舊費(fèi)折舊費(fèi)按5%計(jì)7處理成本運(yùn)行費(fèi)和折舊費(fèi)之和 總結(jié) 由以上幾張表格的比較可得出以下結(jié)論：水解氧化工藝UASB+SBR工藝污染物去除方面達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，但是N/P的出水濃度比UASB+SBR高達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)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(fèi)用產(chǎn)泥量比水解氧化工藝少，污泥處理費(fèi)用少操作方面工藝組合與參數(shù)選擇較為合理，操作簡(jiǎn)單處理流程簡(jiǎn)潔，全自動(dòng)化操作，節(jié)省勞動(dòng)力構(gòu)造方面如果構(gòu)筑物的構(gòu)造不合理會(huì)影響運(yùn)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(yùn)行費(fèi)用造價(jià)方面造價(jià)較高，且運(yùn)行成本高，占地面積大造價(jià)比水解酸化低，運(yùn)行成本也較低，占地面積小終上所述，該工程應(yīng)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(shè)備和構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)計(jì)算 ．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(yùn)行。（4）過柵水頭損失（h1）因柵條邊為矩形截面，取k=3，則h1=kh0=kεsinα==其中ε=β（s/e）4/3 h0：計(jì)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=3ε：阻力系數(shù)，與柵條斷面形狀有關(guān)，當(dāng)為矩形斷面時(shí)β=（5）柵后槽總高度（H）取柵前渠道超高h(yuǎn)2=，則柵前槽總高度H1=h+h2=+= m柵后槽總高度H=h+h1+h2=++= m（6）格柵總長(zhǎng)度 格柵總長(zhǎng)度L=L1+L2+++++++176。（6）攪拌機(jī)型號(hào)的選擇攪拌機(jī)選用4臺(tái)立軸式機(jī)械混合攪拌機(jī)，攪拌機(jī)型號(hào)為JWH6501。C 25 反應(yīng)區(qū)有效深度h1/m 空塔水流速度u/(m/h) ≤空塔沼氣上升速度ug/(m/h) ≤污泥層高度/m — 沼氣產(chǎn)率/（m3/ kgCOD（去除）） 污泥產(chǎn)率/（kg TSS/kgCOD（去除）） UASB反應(yīng)器的有效容積V有效：V有效=Q（CoCe）/Nv=2200x(1200400)x103/4=440(m3)式中 Q設(shè)計(jì)處理量，2200m3/d；Co，Ce進(jìn)出水COD的濃度，mg/l；NvCOD容積負(fù)荷，kgCOD/（m3 *d）。h）對(duì)于顆粒污泥，水力負(fù)荷Vr= m3/（m2配水管中心距池底一般為2025cm，配水管的直徑最好不小于100mm。 共設(shè)48個(gè)布水孔，則孔徑為： d=［4Q/3600nπu ］1/2= 本裝置采用