啤酒厂废水站大学本科毕业论文.doc

安徽工程大学毕业设计（论文）安徽工程大学本科生毕业设计（论文）专 业： 环境工程 题 目：啤酒厂废水处理站工艺设计作 者 姓 名： 黄海浪 指 导 老 师： 颜酉斌老师 导师所在单位： 安徽工程大学生物与化 学工程学院 2011年 6 月 10 日安徽工程大学本科毕业设计（论文）任务书 2011 届 生物与化学工程 学院 环境工程 专业学生姓名： 黄海浪 设计（论文）题目：中文： 啤酒厂废水处理站工艺设计英文： Brewery wastewater treatment plant process design 原始资料： 啤酒废水来自麦芽制作、酿酒与发酵和浆桶或装瓶的三个主要过程。废水的主要特点是固体悬浮物含量高，有机物浓度大。颜色成深褐色，无毒，其可生化性BOD5/CO大于0.5，故应采用以厌氧生物处理为主的工艺。水质指标如下：项目BOD5/(mg/L)CODCr/(mg/L)SS/(mg/L)pHTN/(mg/L)设计处理水量(m3/d)进水100020003007.59.51002000出水601502006940 毕业设计（论文）任务内容1、本课题研究的意义：我国啤酒生产废水水量较大，污染较重，废水中有机污染物多，因此本课题针对啤酒废水处理工艺，设计相关内容，满足其水质水量要求，经过相关处理工艺后，出水达到排放标准。设计内容包括工艺的选择、工艺设计计算，工艺路线图、构筑物设计图等。 2、本课题研究的主要内容： （1）污染治理工艺的选择：需采用先进的工艺与设备，并兼顾经济合理性，治理后达标。对确定的污染治理工艺进行简要论述，并采用工艺流程简图表示选择结果。 （2）工艺计算包括：物料衡算，效率，达标验算。 （3）主要设备选型计算包括：特征参数，设备主要结构参数，型号。 （4）系统布置图包括：系统图，平面图， 剖面图，高程图，尺寸标注。 （5）管道系统计算包括：管道系统图，流速，管径，压损。 （6）辅助设备选型计算包括配套水泵等。 （7）采用数据注明出处。3、提交的成果：（1）毕业设计正文一篇；（2）图纸至少六张；（3）至少一篇引用的外文文献及其译文：（4）附不少于10篇主要参考文献的题录及摘要。 指导教师（签字） 教研室主任（签字） 批 准 日 期 接受任务书日期 完 成 日 期 接受任务书学生（签字） 摘 要啤酒废水中有机物含量较高，如直接排放，即污染环境又降低啤酒工业的原料利用率，为此，许多学者和厂家对啤酒废水的处理和利用技 术进行研究，本文根据前人的研究成果综述了啤酒废水的处理和利用现 状，有针对性的对啤酒废水自身的特性，通过对UASB CASS 法处理啤酒废水，新型接触氧化法处理啤酒废水，生物接触氧化法处理啤酒废水，上流式厌氧污泥床（UASB ）等处理啤酒废水的的几种处理方法的详细分析，确定最佳方案UASB反应器。UASB主要组成部分是反应器。本文介绍了有关的处理流程和设计的计UASB 算，对格栅，调节池，UASB 池，接触氧化池，气浮池，污泥浓缩池等 进行了精细的设计和计算。并对主要构筑物UASB 池，接触氧化池做了 详细的说明。UASB 处理高浓度有机废水，其关键是培养出沉降性能良好的厌氧颗粒污泥。采用此工艺，不但使处理流程简洁，也节省了运行费用，在降低废水浓度的同时，还可以回收在处理过程中所产沼气作为能源的利用。以便我为进一步探讨效益资源型处理技术提供借鉴。 关键字 ： 啤酒工业 废水处理 UASB CASS 反应器 Abstract Being a liquid containing high organic pollutants, brewery wastewater may not only lead to environmental pollution,but also decreas e the utilization ratio of raw material used in beer production. Therefore,many scoholars and breweries have paid much attention to developing new techniques for t reating and making use of brewery wastewater.This paper makes a comparison among various new techniques on the basis of analyzing the sources and characteristic s of brewery wastewater.It is concluded that a single technique can not effectiv ely remove the contamination from brewery wastewater,and only the combination of various techniques can achieve great benefits both in economy and in environment.Thus,Used the present conditions. Make a focalization. For the character of the wastewater of the brewery. With the acid-SBR the brewery of treatment .UASB+SBR the brewery of the treatment ,the new type of the brewery of the treatment .The engage oxidize of biology to the brewery of the treatment.UASB the brewery of the treatment .and so on. Through the several treatment studing. I make the best way to treatment the wastewater of breweryUASB.UASB is made of reactor.From this literary you can achieve a lot of ways about UASB.The treatment of calculation ,for example,grid accommodator,the engage oxidize of biology flatulence reactor.concentrate mud pool.and make a detailed explanation for the main building.UASB pool and the engagy oxidize of biology flatulence reactor.Used UASB treating wastewater of the brewery is maintant the anaerobic granular sludge .With this way ,not only cleaning .but also saving the money ,Reducing the energy while retrieving the methane. several proposals are put forward for future research. Key words：brewery industry wastewater treatment UASB CASS reactor 目 录课题题目.2摘要.4插图清单和表格清单.7引言.8第1章 绪论91.1 传统啤酒废水处理方法.101.1.1酸化-SBR法101.1.2 UASB-好氧接触氧化工艺.121.1.3 内循环UASB反应器+氧化沟工艺121.2新型啤酒废水处理方法12.1.2.1 新型接触氧化法.131.2.3 膜-生物反应器与普通活性污泥法.131.3 啤酒废水处理技术展望.141.4运用UASB+CASS工艺处理废水所取得的效果的阐述.14第2章 设计概述与任务 .15 2.1 概述.152.2 设计任务.15第3章 工艺路线的确定及选择依据.163.1 处理方法比较163.2 处理工艺路线的确定.18第4章 处理构筑物设计与计算194.1 格栅池194.1.1 设计说明194.1.2 设计参数194.1.3 设计计算.194.2 酸化调节池204.2.1 设计说明204.2.2 设计参数204.2.3 设计计算214.3 泵房.224.3.1 设计说明.224.3.2 设计参数.224.3.3 设计计算.234.4 UASB反应器244.4.1 设计说明.244.4.2 设计参数244.4.3 设计计算254.5 CASS池334.5.1 设计说明.334.5.2 设计参数334.5.3 设计计算.34第5章 污泥部分各处理构筑物设计与计算.415.1集泥井.415.1.1 设计说明415.1.2 设计参数.425.1.3 设计计算.425.2 污泥浓缩池435.2.1 设计参数.435.2.2 设计计算.435.3 污泥脱水间.455.3.1 设计参数455.3.2 工艺流程.455.3.3 设计计算.45第6章 污水处理站总体布置496.1 布置原则496.2 管线设计496.3 布置特点506.4 高程布置.50第7章 构筑物高程计算.517.1 污水构筑物高程计算.517.1.1 污水流经各处理构筑物水头损失517.1.2 污水管渠水头损失计算表.527.1.3 高程确定.537.2 污泥高程计算.547.2.1 污泥管道水头损失547.2.2污泥处理构筑物的水头损失.547.2.3污泥高程布置.54第8章 主要处理构筑物设计及选型.558.1 格栅池.558.1.1 构筑物.558.1.2 主要设备.568.2 集水池.568.2.1 构筑物568.2.2 主要设备.578.3 酸化调节池.578.3.1 构筑物.578.3.2主要设备.578.4 UASB反应器.588.5 CASS池.598.5.1 构筑物.598.5.2 主要设备598.6 集泥井598.6.1 构筑物598.6.2 主要设备.598.7 污泥浓缩池598.8污泥脱水间.598.9 主要设备60第9章 工程概预算.619.1 预算概述.619.2 费用计算61设计总结64致谢.65参考文献66附录.67图表清单表2-1 啤酒废水水质指标-12-表3-1 不同处理方法的技术、经济特点比较.-15-图3-1 啤酒废水处理工艺-16-图4-1 格栅示意图-17-表4-1 HF-500型回转式格栅除污机性能规格表-18-表4-2 100QW120-10-5.5型污水泵性能-19-表4-3 150QW100-15-11型污水泵性能.-21-图4-2 三相分离器结构示意图.-24-图4-3 CASS池结构示意图.-32-表4-5 QMZM-300盘式膜片式曝气器技术参数.-36-表4-6 DG超小型离心鼓风机-37-表4-7 XBS-300型旋转式滗水器技术参数.-38-表5-1 80QW50-10-3型潜污泵性能.-40-图5-1 污泥浓缩池设计计算草图-42-图5-2 污泥脱水工艺流出图.-43-表5-2 DYQ-1000型带式压榨过滤机工作参数.-44-表5-3 ZJ-470型折桨式搅拌机性能及及外形尺寸.-44-表5-4 J-Z125/3.2 型柱塞计量泵性能.-44-表7-1 污水流经各处理构筑物水头损失表.-48-表7-2 污水管渠水头损失计算表.-48-表7-3 各处理构筑物的水面标高及池底标高-50-表7-4 污泥管道水头损失计算表.-51-表7-5 污泥处理各构筑物标高.-52-表8-1 主要设备一览表-57-表9.1建设费用详单-58-引 言我国是啤酒生产大国，啤酒废水已成为较高有机物污染大户，因此，对啤酒废水进行处理达标后排放已显得十分重要。80年代以来，我国啤酒工业得到迅速发展，到目前我国啤酒生产厂已有800多家，据1996年统计我国啤酒产量达1 650万t，既成为世界啤酒生产大国，又成为较高浓度有机物污染大户，啤酒废水的排放和对环境的污染已成为突出问题，引起了各有关部门的重视。啤酒废水的主要成分和来源是：制麦、糖化、果胶、发酵(残渣)、蛋白化合物，包装车间等有机物和少量无机盐类。其水质及变幅范围一般为：pH=5.57.0(显微酸性)，水温为2025，CODCr=12002300mg/L, BOD5=7001400mg/L, SS=300600mg/L, TN=3070mg/L。水量为每生产1t啤酒废水排放量为1020m3,平均约15m3，目前全国啤酒废水年排放量在2.5亿m3以上。啤酒废水的主要特点之一是BOD5/CODCr值高，一般在50%及以上，非常有利于生化处理，同时生化处理与普通物化法、化学法相比较：一是处理工艺比较成熟；二是处理效率高，CODCr、BOD5去除率高，一般可达80%90%以上；三是处理成本低(运行费用省)。因此生物处理在啤酒废水处理中，得到了充分重视和广泛采用水是不可再生资源，而且极易受到污染。随着人口的不断增长和经济发展，加之水污染的日益严重，可利用的水资源数量日益短缺，造成水危机。按照可持续发展的观点，人类要向长久地延续下去，水资源需循环利用。也就是必须进行污水治理，进行废水再生处理。我们要坚持可持续发展，爱护环境，保护环境，将科学发展观运用到实际中，积极处理环境污染问题，共创美好的生活环境。第1章 绪论啤酒是世界通用性饮料，是酒精含量最低的饮料酒，而且营养丰富。它以优质大麦和水为主要原料，啤酒花为香料，经过麦芽制备、麦芽汁制备、发酵等工程制成，富含丰富营养物质和二氧化碳。随着改革开放和人民生活水平的提高，我国的啤酒行业发展迅速，啤酒产量在连续九年名列世界第二后，2002年以2386.83万吨超过了美国的2200多万吨的产量，位居世界第一。但由于我国啤酒工业发展起步较晚，投资费较低，在生产中对形成的废渣、废水的控制还不得力，因此造成废水量较大。据有关部门测算，2002年全国啤酒废水排量2.7亿立方米，年排放COD约为2.9万吨；啤酒废水占全国废水排放总量的1.3%，COD占全国工业废水中COD排放总量的0.5%。虽然啤酒生产的废水属有害而无毒性的废水，但由于每年生产100t啤酒，排放废水中BOD量相当于1.4万人的生活污水，生产每瓶啤酒排放的废水中BOD含量相当于1个人每天生活排放污水中BOD的量。目前，国内外啤酒废水处理技术有了迅速的发展，常常采用以生化为主，生化与物化相结合的处理工艺。主要采用的生化处理有以下三种：直接使用好氧接触处理工艺；水解酸化，再加上后续处理工艺；采用UASB反应器进行厌氧处理，再进行后续处理。本设计采用的是UASB反应器加上好养接触氧化处理工艺。1.1传统啤酒废水处理方法1.1.1酸化-SBR法其主要处理设备是酸化柱和SBR反应器。这种方法在处理啤酒废水时，在厌氧反应中，放弃反应时间长、控制条件要求高的甲烷发酵阶段，将反应控制在酸化阶段，这样较之全过程的厌氧反应具有以下优点：（1）由于反应控制在水解、酸化阶段反应迅速，故水解池体积小；（2）不需要收集产生的沼气，简化了构造，降低了造价，便于维护，易于放大；（3）对于污泥的降解功能完全和消化池一样，产生的剩余污泥量少。同时，经水解反应后溶解性COD比例大幅度增加，有利于微生物对基质的摄取，在微生物的代谢过程中减少了一个重要环节，这将加速有机物的降解，为后续生物处理创造更为有利的条件。（4）酸化SBR法处理高浓度啤酒废水效果比较理想，去除率均在94%以上，最高达99%以上。要想使此方法在处理啤酒废水达到理想的效果时运行环境要达到下列要求：（1）酸化SBR法处理中高浓度啤酒废废水，酸化至关重要，它具有两个方面的作用，其一是对废水的有机成分进行改性，提高废水的可生化性；其二是对有机物中易降解的污染物有不可忽视的去除作用。酸化效果的好坏直接影响SBR反应器的处理效果，有机物去 除主要集中在SBR反应器中。（2）酸化SBR法处理啤酒废水受进水碱度和反应温度的影响，最佳温度是24，最佳碱度范围是500750mg/L。视原水水质情况，如碱度不足，采取预调碱度方法进行本工艺处理；若温度差别不大，运行参数可不做调整，若温度差别较大，视具体情况而定。1.1.2 UASB-好氧接触氧化工艺 此处理工艺中主要处理设备是上流式厌氧污泥床和好氧接触氧化池，处理主要过程为：废水经过转鼓过滤机，转鼓过滤机对SS的 去除率达10%以上，随着麦壳类有机物的去除，废水中的有机物浓度也有所降低。调节池既有调节水质、水量的作用，还由于废水在池中的停留时间较长而有沉淀和厌氧发酵作用。由于增加了厌氧处理单元，该工艺的处理效果非常好。上流式厌氧污泥床能耗低、运行稳定、出水水质好，有效地降低了好氧生化单元的处理负荷和运行能耗(因为好氧处理单元的能耗直接和处理负荷成正比)。好氧处理(包括好氧生物接触氧化池和斜板沉淀池)对废水中SS和COD均有较高的去除率，这是因为废水经过厌氧处理后仍含有许多易生物降解的有机物。该工艺处理效果好、操作简单、稳定性高。上流式厌氧污泥床和好氧接触氧化池相串联的啤酒废水处理工艺具有处理效率高、运行稳定 、能耗低、容易调试和易于每年的重新启动等特点。只要投加占厌氧池体积1/3的厌氧污泥菌种，就能够保证污泥菌种的平稳增长，经过3个月的调试UASB即可达到满负荷运行。整个工艺对COD的去除率达96.6%，对悬浮物的去除率达97.3%98%，该工艺非常适合在啤酒废水处理中推广应用。1.1.3 内循环UASB反应器+氧化沟工艺：此工艺采用厌氧和好氧相串联的方式，厌氧采用内循环UASB技术，好氧处理用地有一处狭长形池塘，为了降低土建费用，因地制宜，采用氧化沟工艺。本处理工艺的关键设备是UASB反应器。该反应器是利用厌氧微生物降解废水中的有机物，其主体分为配水系统，反应区，气、液、固三相分离系统，沼气收集系统四个部分。厌氧微生物对水质的要求不象好氧微生物那么宽，最佳pH为6.57.8，最佳温度为35402，而本工程的啤酒废水水质超出了这个范围。这就要求废水进入UASB反应器之前必需进行酸度和温度的调节。这无形中增加了电器。仪表专业的设备投资和设计难度。内循环UASB技术是在普通UASB技术的基础上增加一套内循环系统，它包括回流水池及回流水泵。UASB反应器的出水水质一般都比较稳定，在回流系统的作用下重新回到配水系统。这样一来能提高UASB反应器对进水水温、pH值和COD浓度的适应能力，只需在UASB反应器进水前对其pH和温度做一粗调即可。UASB反应器采用环状穿孔管配水，通过三相分离器出水，并在三相分离器的上方增加侧向流絮凝反应沉淀器，它由玻璃钢板成60安装而成，能在最大程度上截留三相分离出水中的颗粒污泥。此处理工艺主要有以下特点：实践证明，采用内循环UASB反应器氧化沟工艺处理啤酒废水是可行的，其运行结果表明CODCr总去除率高达95以上。由于采用的是内循环UASB反应器和氧化沟工艺串联组合的方式，可根据啤酒生产的季节性、水质和水量的情况调整UASB反应器或氧化询处理运行组合，以便进一步降低运行费用。1.2新型啤酒废水处理方法1.2.1 新型接触氧化法： 此方法处理过程为：废水首先通过微滤机去除大部分悬浮物，出水进入调节池，然后中提升泵打入VTBR反应器中进行生化处理，通过风机强制供风使废水与填料接触，维持生化反应的需氧量，VTBR反应器出水进入沉淀器，去除一部分脱落的生物膜以减轻气浮设备的处理负荷，之后流人气浮设备去除剩余的生物膜，污泥及浮渣送往污泥池浓缩后脱水。该处理工艺有以下主要特点：VTBR反应器由废旧酒精罐改造而成，节省了投资。与钢筋混凝土结构相比，具有一次性投资低，运行稳定，处理效果好等特点。冬季运行时，在VTBR反应器外部加了一层保温材料，使罐中始终保持较高的温度，提高了生物的活性。因 VTBR反应器高达10m左右，水深大，所选用风机为高压风机，风压为98kPa，N75kw，耗电量大。1.2.2 循环式活性污泥法（CASS）: 循环活性污泥系统简称为CASS(Cyclic Activated Sludge System)工艺，是一种在SBR工艺和氧化沟技术的基础上开发出的新工艺。CASS池是系统的核心。污水中的大部分污染物在此降解、去除。它将生物反应过程和泥水分离过程集中在同一个池内进行。CASS反应池分为生物选择区、兼氧区和好氧区。选择区的基本功能是防止污泥膨胀，污水中溶解性有机物能够通过酶反应而被污泥颗粒吸附除去，回流泥中的硝酸盐可在该选择区内得以反硝化；在兼氧区内，有微量曝气，基本处于缺氧状态，有机物在此区内得到初步降解，同时也可除去部分硝态氮；好氧区为曝气区，主要进行硝化和降解有机物，同时也进行硝化反硝化过程。废水经格栅除去粗大杂物后，进入集水池内，经水泵提升进入CASS反应池中，使废水中的大部分污染物在池中得到降解和去除。废水在这里得到生化处理，处理后的废水排入砂滤池，经过滤消毒后排人细河。CASS反应的剩余污泥排人浓缩池中，经浓缩后进入带式压滤机脱水，脱水后的干污泥外运，压滤机滤出水与浓缩池上清液返回集水池内。该法具有以下特点：工艺简单，稳定可靠，操作维修方便，无需进行大量污泥回流；运行周期灵活可变，耐冲击负荷能力强；能同时实现硝化反硝化，以去除污水中总氮，处理效率高，出水水质好；池中没有吸附选择区，故无污泥膨胀，污泥产生量少；在同一池内进行产物降解过程和泥水分离过程，无需设置初沉池和二沉池，初投资低，运行费用少，占地面积小；整套系统实行全自动控制，节省人工费用；组合简单，便于分阶段施工。1.2.3 膜-生物反应器与普通活性污泥法：膜-生物反应器（Membrane Bioreactor,简称MBR）是利用膜组件代替传统二沉池进行固液分离的一种新型水处理技术，与传统活性 污泥法相比，膜-生物反应器具有固液分离效率高出水水质好；耐冲击负荷；污泥产量低；易于自动控制等优点。啤酒生产中废水间歇排放，水质水量变化较大，经常导致传统活性污泥法出水水质恶化、稳定性差，故应用膜-生物反应器处理啤酒废水具有重要的意义。1.3 啤酒废水处理技术展望“七五”以来，我国对啤酒废水的处理工艺和技术进行了大量的研究和探索，特别是轻工业系统的设计院和科研单位，对啤酒废水的处理进行了各方面的试验、研究和实践，取得了行之有效的成功经验，逐渐形成了以生化为主、生化与物化相结合的处理工艺。生化法中常用的有活性污泥法、生物膜法、厌氧与好氧相结合法、水解酸化与SBR相组合等各种处理工艺。这些处理方法与工艺各有其特点和不足之处，但各自都有较为成功的经验。目前还有不少新的处理方法和工艺优化组合正在试验和研究，有的已取得了理想的成效，不久将应用于实践中。1.4运用UASB+CASS工艺处理废水所取得的效果的阐述 本工艺利用生流式厌氧生物反应器（UASB）联合循环活性污泥池处理啤酒生产废水， 进水主要指标为：COD为2000mg/L，BOD为1000mg/L,SS为300mg/L,TN为100mg/L.经 过此工艺处理后，COD浓度降至150mg/L以下，BOD浓度降至60mg/L以下，SS和TN的浓度分别降至200mg/L和40mg/L以下，污水pH值被调节为6-9。达到国家二级排放标准，处理过后的废水可被循环利用。由此可见，利用生物厌氧工艺处理啤酒生产废水是正确合理经济的方法，能取得比较理想的效果。第2 章 设计概述与任务2.1 概述啤酒是世界通用性饮料，是酒精含量最低的饮料酒，而且营养丰富。它以优质大麦和水为主要原料，啤酒花为香料，经过麦芽制备、麦芽汁制备、发酵等工程制成，富含丰富营养物质和二氧化碳。随着改革开放和人民生活水平的提高，我国的啤酒行业发展迅速，啤酒产量在连续九年名列世界第二后，2002年以2386.83万吨超过了美国的2200多万吨的产量，位居世界第一。但由于我国啤酒工业发展起步较晚，投资费较低，在生产中对形成的废渣、废水的控制还不得力，因此造成废水量较大。据有关部门测算，2002年全国啤酒废水排量2.7亿立方米，年排放COD约为2.9万吨；啤酒废水占全国废水排放总量的1.3%，COD占全国工业废水中COD排放总量的0.5%。虽然啤酒生产的废水属有害而无毒性的废水，但由于每年生产100t啤酒，排放废水中BOD量相当于1.4万人的生活污水，生产每瓶啤酒排放的废水中BOD含量相当于1个人每天生活排放污水中BOD的量。目前，国内外啤酒废水处理技术有了迅速的发展，常常采用以生化为主，生化与物化相结合的处理工艺。主要采用的生化处理有以下三种：直接使用好氧接触处理工艺；水解酸化，再加上后续处理工艺；采用UASB反应器进行厌氧处理，再进行后续处理。本设计采用的是UASB反应器加上好养接触氧化处理工艺。本次设计对某啤酒污水处理厂进行独立设计，并根据所确定的工艺和计算结果，绘制污水处理厂总平面布置图，工艺流程图及某些主要构筑物的平剖面图等，能够很好的完成这次毕业设计的任务，为今后的工作奠定良好的基础。2.2 设计任务2.2.1 设计题目：啤酒厂废水处理站工艺设计2.2.2 原始资料啤酒废水来自麦芽糖制作、酿酒与发酵和浆桶或装瓶的三个主要过程。废水的主要特点是固体悬浮物含量高，有机浓度大。颜色呈深褐色，无毒，其可生化性BOD5/COD大于0.5，故应采用厌氧生物处理为主的工艺。水质指标如下：表2-1 啤酒废水水质指标项目BOD5/(mg/L)CODcr(mg/L)SS(mg/L)pHTN(mg/L)设计处理水量（吨/天）进水100020003007.5-9.51002000出水601502006-9402.2.3毕业设计任务内容