湖南某大学本科生毕业设计(论文)2.doc

1 啤酒废水处理技术综述报告 1.1 概述啤酒是世界通用性饮料，是以优质大麦为主要原料，啤酒花为香料，经过制麦芽、糖化、发酵等工序制成的富含营养物质和二氧化碳的酿造酒。酒精含量为3%6%。具有酒花香和爽口的苦味，消费面广、消费量大，是世界产量最大的酒种。啤酒生产在我国虽有百年的历史，但是迅猛发展还是近20年的事。20世纪80年代以来，我国啤酒工业发展迅速，全国啤酒厂约800多家，啤酒年产量达1650多万t，与此同时每年约产生2.4亿t的啤酒废水。 啤酒是以大麦和水为主要原料，大米或谷物、酒花为辅料，经过制麦芽、糖化、发酵等工序制成的富含营养物质和CO2的饮料酒，酒精含量为3%一6%，每年需大麦约200多万t。应指出的是，啤酒生产中主要利用粮食中的淀粉，大部分蛋白质等其他物质则残留在麦糟及凝固物中，同时还排出酵母等副产物。啤酒行业是耗水量较大的行业，虽然各企业间有较大差别，一般说来每生产lt啤酒的耗水量为10-50t。与此同时，我国多数啤酒厂尚没进行综合利用和废水治理，因而给水环境造成了极大的污染，特别是高浓度的有机污染。啤酒废水的污染已成为突出的环境问题，引起了社会和有关部门的高度重视。目前，国内外啤酒废水处理技术有了迅速的发展，有采用接触氧化法、气动式生物转盘、生物滤池、深井曝气、两极活性污泥法、厌氧消化等工艺。在国外，传统活性污泥法、升流式流化床等工艺以广泛地应用于啤酒废水的处理。特别是啤酒废水的UASB的处理技术，可以大幅度的降低处理设施的建设费用和运行费用，具有很大的经济性，已经从欧洲的荷兰等国向亚洲辐射。1.1.1 啤酒的生产工艺成品啤酒按杀菌形式可分为3类：鲜啤酒：成品酒未经巴氏杀菌即出售；纯生啤酒：成品酒不用巴氏杀菌，而经超滤等方法进行无菌处理；熟啤酒：成品酒经巴氏杀菌处理。啤酒生产工艺分为：制麦芽；糖化；发酵；后处理等四大工序。(1) 麦芽制备工段 由原料大麦制成麦芽，习惯称为制麦，它是啤酒生产的开始，麦芽制备工段分为大麦贮存、筛选、浸渍、发芽、干燥和除根等六个工序（图1-1）筛选发芽干燥浸麦成品麦芽贮藏排水大麦图1 制麦工艺过程图麦芽制备工段用水主要包括浸麦洗麦用水和冷却用水两部分，用水浸渍大麦，俗称浸麦，浸麦目的在于使麦粒吸水和吸氧、洗涤除尘、除杂以及除微生物，并将麦皮内的部分有害万分浸出，为发芽提供条件。在浸麦时，浸麦用水中常投加化学用品，如饱和澄清石灰水、甲醛水溶液、高锰酸钾、氢氧化钠溶液。整个浸渍周期长达4872h，根据国内现行制麦工艺，每投产一吨大麦大约耗水1860m3,浸渍废水中含有大麦粒、瘪大麦、麦芒、麦皮和泥砂等悬浮固体，以及谷皮内的浸出物，如单宁物质、矿物质、蛋白质、苦味质等。悬浮固体含量约占原大麦投加量的2%左右。每浸渍1t大麦产生COD污染物约1012kg，或BOD5污染物56kg，废水中挟带的浮麦量约20.0kg。在麦芽制备段，每制成品酒1t，产生COD污染物约2kg，BOD5污染物约1kg。(2) 麦汁制备工段 麦汁制备过程俗称糖化。将麦芽粉碎和温水混合，借助麦芽自身的多种水解酶，将淀粉和蛋白质等高分子物质进一步分解成可溶性低分子糖类、糊精、氨基酸、胨、肽等，麦芽内容物的浸出率可达80%，这就是糖化过程。此工段中将产生麦汁冷却水、装置冷却水、麦槽、热凝固物和酒花糟，装置洗涤水主要是糖化锅洗涤水，过滤槽洗涤水和沉淀槽洗涤水，除此之外，糖化过程还要排出酒花糟、热凝固物等大量悬浮固体。在麦汁制备工段，每制成品酒1吨，产生COD污染物7.24kg，或BOD5污染物3.77kg。(3) 发酵工段 加酒花后的澄清麦汁冷却至6.58.0C，接种酵母，发酵正式开始。酵母对以麦芽糖为主的麦汁进行发酵，产生乙醇和CO2。发酵工段中除产生大量的冷却水外，还产生发酵罐洗涤水、废消毒液、酵母漂洗水和冷凝固物。在发酵工段，每制成品酒1t，产生COD污染物8.3kg，或BOD5污染物5kg。(4) 成品酒工段 经过后发酵的成熟酒，俗称嫩啤酒，入贮存罐。残余酵母和蛋白质等沉积于贮存罐底部，少量悬浮于酒中，须经分离后才能罐装，在滤酒工艺中，经滤器截留的酒渣、部分过滤材料及残酒随水排入下水道。经过滤后的成品酒可直接桶装或罐装，装酒用的桶或罐，有装酒前需要进行清洗和消毒，因此清洗水中含有残酒和酒泥。在成品酒工段，每制啤酒1t，产生废水约6.0m3，含有COD污染物7.5kg，或BOD5污染物4kg。 麦芽糖化过滤沉淀槽糊化大米排至处理场麦汁冷却发酵过滤清酒外运杀菌装瓶洗瓶 图2 啤酒工艺生产过程1.1.2 啤酒废水的主要来源啤酒废水的工艺流程如图1-2。由图可以看出，啤酒生产工艺中的每道工序都有废弃物(废弃的麦根、冷凝凝固蛋白、酵母泥、废硅藻土、废麦糟等)、废水(洗罐、洗糟水、浸麦水、酒桶与酒瓶洗涤水等)。啤酒厂废水主要来源有麦芽生产过程的洗麦水、浸麦水、发芽降温喷雾水、麦糟水、洗涤水、凝固物洗涤水;糖化过程的糖化、过滤洗涤水;发酵过程的发酵罐洗涤、过滤洗涤水;包装过程洗瓶、灭菌、破瓶啤酒及冷却水和成品车间洗涤水;生活污水主要来自办公楼、食堂、宿舍和浴室;每制成品酒It，产生生活污水约1.7m3，含COD污染物0.85kg或BOD5污染物0.5kg。啤酒厂排放的废水超标项目主要是CODCr、BOD5、SS三项。啤酒生产的废水主要来自两个方面，一是大量的冷却水；二是大量的洗涤水、冲洗水。由此可见，啤酒废水的特点是水量大，无毒有害，属高浓度有机废水。1.1.3 啤酒废水的特点啤酒厂生产啤酒过程用水量大，特别是酿造、灌装工艺过程，由于大量使用新鲜水，相应产生大量的废水。由于啤酒的生产工序较多，不同啤酒厂生产过程中t酒耗量和水质相差很大。管理和技术水平较高的啤酒厂每t酒耗水量为812t，我国啤酒厂的t酒耗水量一般大于该参数。我国啤酒从糖化到灌装总耗水为1020m3/t。酿造啤酒要消耗大量的水，除一部分水转人产品外，其余绝大部分将作为工业废水排人环境。如上所述，啤酒工业废水具有以下几类特点：冷却水：冷冻机、麦汁和发酵冷却水等，这类废水基本上未受污染。清洗废水：如大麦浸渍废水、大麦发芽降温喷雾水、清洗生产装置废水、漂洗酵母水、洗瓶机初期洗涤水、酒罐消毒废液、巴斯德杀菌喷淋水和地面冲洗水等。这类废水受到不同程度的有机污染。清洁废水：冷冻机、麦汁和发酵冷却水等。这类废水基本上未受污染。冲渣废水：如麦槽液、冷热凝固物、酒花槽、剩余酵母、酒泥、滤酒渣和残碱性洗涤液等。这类废水含有大量的悬浮性固体有机物。工段中将产生麦汁冷却水、装置洗涤水、麦槽、热凝固物和酒花糟。装置洗涤水主要是糖化锅洗涤水、过滤槽和沉淀槽洗涤水。此外，糖化过程还要排出酒花糟、热凝固物等大量悬浮固体。装酒废水: 在灌酒时，机器的跑冒滴漏时有发生，还经常出现冒酒。废水中掺入大量残酒。另外喷淋时由于用热水喷淋，啤酒升温引起瓶内压力上升，“炸瓶”现象时有发生，因此大量啤酒洒散在喷淋水中。循环使用喷淋水为防止生物污染而加入防腐剂，因此被更换下来的废喷淋水含防腐剂成份。洗瓶废水：清晰瓶子时先用碱性洗涤剂浸泡，然后用压力水初洗和终洗。瓶子清洗水中含有残余碱性洗涤剂、纸浆、染料、浆糊、残酒和泥沙等。碱性洗涤剂定期更换，更换时若直接排入下水道可使啤酒废水呈碱性。因此废碱性洗涤剂先进入调节、沉淀装置进行单独处理。所以可以考虑将洗瓶废水的排出液经处理后储存起来，用来调节废水的pH值（啤酒废水平时呈酸性），这可以节省污水处理的药剂用量。1.1.4 啤酒废水的水质水量啤酒废水富含糖类、蛋白质、淀粉、果胶、醇酸类、矿物盐、纤维素以及多种维生素，是一种中等浓度的有机废水，可生化性好。废水的产生量与厂家的生产规模和管理水平有关，据中内啤酒厂家每年用水量统计，每生产1 t 啤酒，就需用1030m3新鲜水，相应产生1020m3废水。啤酒生产废水主要由清洁废水、低浓度有机废水、高浓度有机废水三部分构成：清洁废水主要来自锅炉蒸汽冷凝水、制冷循环用外排水和给水厂反冲洗水，这部分废水占总废水量的20%左右；低浓度废水主要来自酿造车间和包装车间的地面冲洗水、洗瓶机和灭菌机废水以及厂区生活污水，这部分废水量较大，约占总废水量的70%，有机物浓度较高，COD=10070mg/L；高浓度废水主要来自洗槽废水、糖化锅和糊化锅冲洗水，贮酒罐前期冲洗水、过滤废藻泥冲洗水以及酵母压缩机冲洗水，这部分废水水量不大，约占总废水量的10%左右，但是，有机和的浓度特别高，COD2000mg/L。啤酒生产工业废水从各车间排放的废水水质水量波动较大，以扬州啤酒厂为例，其生产废水水质水量见表1。表1 扬州啤酒厂生产废水的污染物浓度废水种类水量（m3/t产品）pH值COD（mg/L）BOD5（mg/L）BOD5/CODSS（mg/L）浸麦废水3.656.57.55007002203000.45300500糖化发酵废水4.385.07.030006000200045000.758003300灌装废水5.846.09.0100600704500.75100200其他废水0.736.07.0200600全厂混合水14.66.08.0800200060015000.7435012001.1.5 啤酒工业废水的治理方法啤酒工业废水的性质和一般生活污水的性质比较接近，含有大量的有机物，可生化性很好，因此，治理的方法多是采用厌氧-好氧生物处理，也可采用好氧生物处理，达标后排放。目前，国内外处理啤酒工业废水的主要方法有：活性污泥法，生物膜法，厌氧生物法等。(1) 活性污泥法 啤酒工业废水是较高浓度的有机废水，BOD5/COD一般在0.5以上，可生化性很好，用活性污泥法进行处理速度快，有机物去除率高，但因废水的BOD5值高，且N、P、Fe等营养物质缺乏，C、N比例失调，用一般的曝气设备，很难使曝气的溶解氧达到较高的水平，而在低溶解氧（0.10.2mg/L）的情况下，球壳霉菌或丝状菌容易繁殖而造成污泥膨胀，采用纯氧曝气法，可以缓解污泥膨胀问题；另外，采用完全混合活性污泥法也可以解决污泥膨胀问题，目前采用的曝气方式主要有微孔曝气法、射流曝气法、延时曝气法、生物转盘曝气法等。活性污泥法的优点是占地面积小、投资省，缺点是曝气能耗大、运转费用高、冬季运行困难，且产生的剩余污泥量较大，处理起来比较麻烦。在啤酒废水处理中应用较多的活性污泥法有间歇式活性污泥法（SBR）、高浓度活性污泥法、循环式活性污泥法（CASS）等几种。活性污泥法处理啤酒废水的主要设计运行参数见表2表2 活性污泥法处理啤酒废水的主要设计运行参数处理方法进水容积负荷kgBOD5/(m3 .d)污泥负荷kgBOD5/(kgSS .d)污泥浓度（gMLSS/L）需氧量（kgO2/kg BOD5）产泥率（gSS/gBOD5)BOD5去除率（）普通活性污泥法0.30.80.20.41.520.81.10.20.49095两段活性污泥法0.61.20.30.5240.71.00.40.69095完全混合活性污泥法0.62.40.20.4360.71.10.40.68590射流曝气2.55.00.81.5350.81.00.50.89095延时曝气0.150.250.050.15251.41.80.150.395氧化沟0.10.20.050.15261.52.00.20.49598单级纯氧曝气2.43.20.40.6680.50.60.10.39095二级纯氧曝气3.03.60.50.7680.50.60.10.39095高浓度活性污泥法2.30.30.44.589098(2) 生物膜法 生物滤池法 曝气生物滤池（Biological Aerated Filter-BAF）是80年代末在欧美发展起来的一种新型污水处理技术，它采用了一种新型的粒状填料，综合了过滤、吸附和生物代谢等多种净化作用，使其具有占地小，出水水质好，流程简单，对环境影响小等诸多优点。另外，粒状填料对SS有很强的吸附和过滤作用，当啤酒废水通过滤层时，废水中的悬浮固体被截留，进而被粘附在滤料上的微生物所利用，使生物膜增厚，运行一段时间以后，大量繁殖的生物膜会阻塞滤料之间的空隙，增加水流的阻力损失，此时需对滤池进行反冲洗。 生物转盘法 生物转盘是表面附有生物膜的盘片（通常为圆形或多边形），通过水平轴，安装在装有废水的氧化池中，盘片大约有一半浸于废水水面之下，盘片在水平轴的带动下缓慢转动。浸于水面下的盘片上的生物膜会吸附废水中的有机物，而当这部分长年累盘片转出水面时，生物膜吸收大气中的氧，使吸附的有机物在好氧微生物的作用下得到氧化分解。生物转盘法一般不易发生污泥膨胀现象，其抗负荷变化的能力强于生物滤池法及活性污泥法。生物转盘法处理啤酒废水主要用在我国南方的小型啤酒厂。其主要工艺流程：废水滤池表曝池一沉池生物转盘二沉池出水。 生物接触氧化法 生物接触氧化法是利用固着在填料上的生物膜来吸附水中的有机污染物并加以氧化分解，使污水得到净化，它的特点是生物量较高，以MLSS计一般在1020g/L以上，加上曝气的充分搅动，因此耐冲击负荷能力较强，并且不产生污泥膨胀现象，运行管理也比较方便，它的技术关键是填料。接触氧化池一般采用底部进水、进气，废水和空气均从池底部均布进入填料层，因而填料直接受到水流、气流的强烈搅动，加速了生物膜的脱落与更新，使其经常保持了较高的活性，有利于水中的有机物的氧化分解，由于水气上升速度相差悬殊，水受空气的不断搅动呈紊流状态，整个池子中水的流态是“完全混合型”，空气泡在填料的空隙中充分搅动，加速了生物膜的脱落更新，使新生的生物膜具有较高的活性。国内外采用生物膜法处理啤酒废水的厂家有杭州啤酒厂、青岛、房山啤酒厂等，进水COD浓度10001500mg/L，出水浓度为100150mg/L，COD去除率达90%。(4) 厌氧生物法 啤酒生产废水中的制麦车间、发酵车间以及酿造车间所排放的高浓度有机废水若直接进入混合废水，将会使混合废水的有机物浓度大大增加，造成处理成本增加，处理变得困难。如实行清污分流，高浓度废水采用厌氧生物法处理后再进入好氧生物处理单元，可以降低处理成本，回收能源，而且有利于好氧处理单元的稳定运行。厌氧生物法是有机物在缺氧条件下被分解成气体（CH4与CO2），啤酒废水的厌氧生物处理法常有：UASB法、IC（内循环反应器）法、UBF（高效厌氧反应器）法、AAFEB（厌氧附着膨胀床）法等。厌氧生物法处理啤酒废水主要设计运行参数见表3。表3 厌氧生物法处理啤酒废水主要设计运行参数处理方法反应温度进水有机负荷kgCOD/(m3.d)污泥负荷kgCOD/(kgVSS.d)HRT(h)沼气产率（m3沼气/kgCOD去除）污泥产率（gVSS/gCOD 去除）COD去除率（%）UASB反应器常温680.30.35680.40.10.285UASB反应器中温8140.350.5460.50.10.285升流式厌氧滤池常温67790.40.10.285厌氧接触法中温250.10.234(d)0.40.50.10.290IC反应器184025厌氧过滤器310201.1.6 常用啤酒工业废水处理工艺目前我国啤酒废水的处理工艺较多,但各个工艺的核心部分以水解酸化-好氧处理、活性污泥法两种为主。(1) 以水解酸化-好氧为主体的处理工艺 该工艺根据啤酒生产废水排放的特点（由制麦、酿造、糖化、装瓶等工序排放的废水水量小，有机物浓度高），突出了两类生化处理技术的优势，使整个系统运行平稳，耐冲击负荷能力强，具有运行费用低，操作管理方便等特点。水解酸化段常采用上流式厌氧污泥床（UASB），常温下可去除60%以上的有机污染物，可以大幅度地减轻后续好氧处理的负荷。好氧处理常采用生物接触氧化法，生物接触氧化法兼有活性污泥法和生物膜法的特点，这种方法生物活性强，丝状菌多和污泥量少，具有容积负荷高，较传统的生物氧化法，曝气时间显著缩短，HRT仅6h，且占地面积少，去除效果好、管理简单（无污泥膨胀、不需回流）等优点。另外也常采用氧化沟等处理单元，氧化沟和生物接触氧化相比较，基建投资与运行费用较低，但占地面积较大。好氧处理速率高，可以使从水解酸化段排出的较高浓度的有机污染物得到较高程度的降解，使外排水质达标。(2) 以活性污泥法为主体的处理工艺 常用的活性污泥法有SBR法、CASS法以及高浓度活性污泥法。SBR法典型操作工序包括进水、反应、沉淀、排水、闲置等五道工序，并使这五道工序在同一反应池内进行，扩大了反应池的功能，省却了沉淀池。泥水分离在完全静止的理想状态下进行，沉淀性能好。整个工艺经历了厌氧、缺氧、好氧三个过程，反应器中底物和微生物的浓度是变化的，且不连续，在时间上是一个推流过程，并呈理想的推流状态，生化反应推动力大，效率高。同时采用进水期不曝气的限制曝气操作工艺，缩短进水时间，有效地抑制了丝状菌的生长，防止污泥膨胀。另外，SBR法采用间歇进水，对长时间高浓度的污水冲击，起了一定的分散作用，所以耐冲击负荷较强。整个工艺具有投资省，处理效果好，工艺简单，运行稳定，能耗少等特点。因啤酒生产废水中有机污染物浓度较高，要使废水经一步好氧处理达标，曝气池中需保持较高的污泥浓度。高浓度活性污泥法是处理啤酒废水的又一有效工艺。高浓度活性污泥法较UASB-好氧法水力停留时间短，不需加药、加热（啤酒废水碱度低，UASB反应器内需添加碱）等。但本工艺运行费用较高，主要是电耗高，因为曝气池容积负荷较高，需消耗较多的溶解氧，曝气能耗高，而且，水力停留时间较长（HRT=13），调节池容积较大。CASS（循环式活性污泥法）工艺反应池由生物选择区、预反应区、主反应区三个区域组成。啤酒废水与回流污泥混合后进入生物选择区，废水中的溶解性有机物通过酶反应机理而迅速去除，回流污泥中的硝酸盐在此进行反硝化，防止污泥膨胀，在预反应区（DO0.5mg/L），有机物初步降解，在主反应区为好氧曝气，DO控制在23mg/L左右，进行硝化和降解有机物。该工艺具有以下特点：占地面积小，不需初沉二沉池和复杂的污泥回流系统；机械设备简单，投资少，运行费用低；操作简单，自动化程度高；可通过调整曝气时间的方法缓解水质的波动；设有生物选择区，不会产生生物膨胀现象。(3) 以IC-CIRCOX为主体的处理工艺 厌氧内循环（IC）反应器和封闭式空气提升（CIRCOX）好氧反应器均为荷兰帕克公司（PAQUES）的专利产品。IC反应器是基于UASB反应吕的原理改进而成。根据IC反应器内各部位功能的不同，可将其分为混合区、污泥膨胀床、精处理区和循环系统四个部分。CIRCOX反应器是基于好氧生物流化床的原理改进而成，该反应器为双层立式结构（外层为下降筒体，内层为上升筒体）。将这两种反应器的结合使用是优化组合，体现了该工艺占地面积小、处理效率高、剩余污泥少和无臭气排放的优点。实践证明，厌氧-好氧串联工艺在啤酒处理工艺中具有优势，是我国啤酒废水治理工艺采用或整改的方向。同时对啤酒废水采用清浊分流，高浓度废水采用厌氧（如UASB）工艺与处理后与低浓度废水混合计入好氧处理系统更易达到环境效益与经济效益的统一。1.1.7 本工程概况设计中处理的啤酒废水属于有机污染型高浓度废水，含有大量的CODCr、BOD5和SS等主要污染物。若这些废水不经过处理直接排放将造成对周围环境的严重污染。本设计采用的工艺成熟，出水达标排放，主要构筑物设备简单，占地面积少。既保证了处理效果，又考虑到了运行费用、设备维护，人员配置等。同时根据需要采用自动化控制及监测技术，信息反馈及时，自动化程度高，减少能耗。并且啤酒厂用水量大，可采用深度处理系统使出水能够达到回用，节约了水资源。由于厌氧处理能产生沼气，回收并加以利用，可以作为经济能源。污泥作无害化处理后可以直接作为肥料加以利用。总之，本设计充分考虑到了环境效益、经济效益、社会效益三者的统一。1.2 设计原则、范围与依据1.2.1 设计原则 根据啤酒废水的特点，选择成熟的工艺路线，既要做到技术可靠确保处理后出水达标排放，出水稳定，还要设备简单、操作方便、易于维护检修。 由于废水水量大，对设计的出水水质要求高，考虑到水资源紧张，并建议增加深度处理系统，处理后作为绿化、冲洗水等使用，充分节约水资源。 污水处理站方案设计中，在保证处理效果前提下，充分考虑城市寸土寸金的现实，尽量减少占地面积，降低基建投资及日常运行维护费用。 平面布置和工程设计时，布局力求合理、通畅、美观，合乎工程建设标准。 本方案力求达到工艺先进、运行稳定、管理简单、能耗低、维修方便、造价低、施工方便、工期短等特点。1.2.2 设计范围 本设计需要针对啤酒废水特点和处理出水水质要求，在众多处理工艺方案中选择既能满足达标要求又能节省基建投资、能耗低的工艺流程。对所选方案中的格栅、集水井、调节沉淀池、UASB反应器、竖流式沉淀池、SBR反应器、污泥脱水机等处理单元工艺尺寸进行计算，其中包括调节时间、调节沉淀池有效容积和尺寸的确定，UASB池体的设计、进水和配水系统、三相分离器的设计、沼气量的计算、SBR有效容积的确定及鼓风曝气系统的设计；还有污泥产量的计算，污泥浓缩池、贮泥池的设计计算。并进行物料衡算和对自动控制及监测作讨论，对工程投资和人员编制、成本分析、运行管理进行分析和计算。1.2.3 设计依据（1）GB 89781996污水综合排放标准。在本设计中，废水处理后要求达到该标准的一级标准：CODCr100 mg/L, BOD530 mg/L,SS70mg/L，N15mg/L。（2）毕业设计任务书和设计要求。1.3 废水处理工艺的确定1.3.1 设计水质水量 根据所给资料该厂处理工程设计水量为3400md，处理水质执行污水综合排放标准（GB89781996）一级排放标准表4 进水水质及排放标准水 质 指 标COD（L）BOD（L）SS（L）N（/L）PH 值进 水 水 质4150260018938069设计出水水质100307015691.3.2 废水处理工艺流程的确定从表4可看出，该厂废水中的BODCOD值较高，约0.63，非常有利于进行生物处理。且生物理较之物化处理，化学处理工艺成熟，处理效率高。同时，运行费用、水处理成本低。本工艺拟采用UASBSBR（厌氧好氧相结合）工艺，将UASB和SBR两种处理单元进行组合。通过控制SBR的运行方式和进水方式可以实现一定的脱氮效果。首选UASB进行预处理，因为该工艺，耐冲击负荷好，处理能力大，能去除大部分的有机物，可以回收沼气，降低能源消耗。而且可以大幅度的降低建设费用和运行费用；那么作为UASB的后续处理，这里选择SBR法，它的处理效率高，占地省，运行灵活，污泥的性能良好，出水水质可达标。更重要是SBR法有除氮的功能。完全可以满足该厂的氮的去除。上流式厌氧污泥床反应器（UASB）上流式厌氧污泥床（Upflow Anaerobic Sludge Blanket,简称UASB）反应器是Lettinga等人于19721978年间开发研制的一项有机废水厌氧生物处理技术，这种反应器在经历60L、6m3、30 m3和200 m3等逐次放大的小试、中试和生产性试验的基础上，于20世纪80年代开始在高浓度有机废水的处理中得到日趋广泛的应用。UASB反应器与其他大多数厌氧生物处理装置不同之处是：（1）废水由下向上流过反应器；（2）污泥无需特殊的搅拌设备；（3）反应器顶部有特殊的三相分离器。与其他厌氧生物处理装置相比，其突出的优点是处理能力大，处理效率高，运行性能稳定，构造比较简单。在70年代开发的第二代厌氧处理工艺设备中，UASB反应器是在处理悬浮物含量少的高浓度有机废水方面应用最为广泛的一种。UASB反应器在运行过程中，废水通过进水配水系统以一定的流速自反应器的底部进入反应器，水流在反应器中的上升流速一般为0.51.5m/h，多宜在0.60.9m/h之间。水流依次流经污泥床、污泥悬浮层至三相分离器。UASB反应器中的水流呈推流形式，进水与污泥床及污泥悬浮层中的微生物充分混合接触并进行厌氧分解，厌氧分解过程中产生的沼气在上升过程中将污泥颗粒托起，由于大量气泡的产生，引起污泥床的膨胀。反应中产生的微小的沼气气泡在上升过程中相互结合而逐渐变成较大的气泡，将污泥颗粒向反应器的上部携带，最后由于气泡破裂，绝大部分污泥颗粒又返回到污泥床。随着反应器产气量的不断增加，由气泡上升所产生的搅拌作用变得日趋剧烈，气体便从污泥床内突发性地逸出，引起污泥床表面呈沸腾和流化状态。反应器中沉淀性能较差的絮体状污泥则在气体的搅拌作用下，在反应器上部形成污泥悬浮层；沉淀性能良好的颗粒状污泥则处于反应器下部形成高浓度的污泥床。随着水流的上升流动，气、水、泥三相混合液上升至三相分离器中，气体遇到档板后折向集气室而被有效的分离排出；污泥和水进入上部的沉淀区，在重力的作用下泥水发生分离，由于三相分离器的作用，使得反应器混合液中的污泥有一个良好的沉淀、分离和再絮凝的环境，有利于提高污泥的沉降性能。在一定的水力负荷条件下一步，绝大部分污泥能在反应器中保持很长的停留时间，使反应器中具有足够的污泥量。UASB的工艺构造和实际运行具有以下几个突出的特点：一是反应器中高浓度的以颗粒状形式存在的高活性颗粒污泥，这种污泥是在一定的运行条件下，通过严格控制反应器的水力特性以及有机负荷条件下，经过一段时间的培养而形成的。颗粒污泥特性的好坏将直接影响到UASB反应器的运行性能。二是反应器内具有集泥、水、气分离于一体的三相分离器，这种分离器可以自动地将泥、水、气加以分离并起到澄清出水，保证集气室正常水面的功能。三是反应器中无需安装任何搅拌装置，反应器的搅拌是通过产气的上升迁移作用而实现的，因而具有操作管理比较简单的特性。序批间歇活性污泥法(SBR法)SBR法(序批间歇活性污泥法)是20世纪70年代由Zrvine等研究出来的方法,的对传统活性污泥法的改进，应用十分广泛。SBR工艺典型的操作工序为：进水、反应、沉淀、排水、闲置等5个工序，整个工序经厌氧、好氧、缺氧3个阶段。根据出水情况可随时调整各工序的时间以达到最佳出水效果。整个反应池分为3个区:选择区、预反应区及主反应区。各区可以交替进水,易于自动化操作,废水与回流污泥混合后,进入生物选择区,该区内不曝气,利用微生物大量吸附废水中的有机物,能快速有效地降低废水中的有机物浓度;预反应区采用半限制性曝气方式,溶解氧控制在0.5mg/L以内,有机物初步降解;主反应区为好氧曝气,溶解氧控制在23mg/L,进行硝化和降解有机物。该法具有占地面积小、无需沉淀池和复杂的污泥回流系统、机械设备少、运行费用低、操作简单及自动化程度高等优点,但仍需曝气耗能。传统活性污泥法的曝气池，在流态上属推流、在有机物降解方面也是沿着空间而逐渐降解的。而SBR工艺的曝气池，在流态上属完全混合，在有机物降解上，却是时间上的推流，有机物是随着时间的推移而被降解的。其基本操作流程由进水，反应，沉淀，出水和闲置等五个基本过程组成，从污水流入到闲置结束构成一个周期，在每个周期里上述过程都是在一个设有曝气或搅拌装置的反应器内依次进行的。SBR工艺与连续流活性污泥工艺相比有一些优点：工艺系统组成简单，不设二沉池，曝气池兼有二沉池的功能，无污泥回流设备；耐冲击负荷，在一般情况下（包括工业污水处理）无需设置调节池；反应推动力大，易于得到优于连续流系统的出水水质；运行操作灵活，通过适当调节各单元操作的状态可达到脱氮除磷的效果；污泥沉降性能好，SVI值较低，能有效地防止丝状菌膨胀；该工艺的各操作阶段及各项运行指标可通过计算机加以控制，便于自控运行，易于维护管理。将UASB和SBR两种处理单元进行组合,所形成的处理工艺突出了各自处理单元的优点,使处理流程简洁,节省了运行费用,而把UASB作为整个废水达标排放的一个预处理单元,在降低废水浓度的同时,可回收所产沼气作为能源利用；同时,由于大幅度减少了进入好氧处理阶段的有机物量,因此降低了好氧处理阶段的曝气能耗和剩余污泥产量,从而使整个废水处理过程的费用大幅度减少，采用该工艺既降低处理成本,又能产生经济效益。因此本工程设计选择的工艺是UASB+SBR工艺，主要设备是UASB反应器 ，SBR反应器。 1.3.3 工艺特点及处理效果 UASBSBR处理工艺突出了各自处理单元的优点，使处理流程简洁，节省了运行费用，而把UASB作为整个废水达标排放的一个预处理单元，在降低废水浓度的同时，可回收所产沼气作为能源利用。同时，由于大幅度减少了进入好氧处理阶段的有机物量，降低了好氧处理阶段的曝气能耗和剩余污泥产量，从而使整个废水处理过程的费用大幅度减少。采用该工艺既降低处理成本，又能产生经济效益。厌氧好氧处理工艺的优点见表5：表5 厌氧好氧生物技术的优点厌氧好氧工艺与好氧工艺相比与水解好氧工艺相比提供了工艺稳定性减少了剩余污泥的处理处置费用减少了氮和磷的补充费用减少了处理装置总体积节省能源，确保生态和经济利益减少污泥脱水的药剂费用没有污泥膨胀问题是好氧工艺的20%啤酒废水相同是好氧工艺的45%是好氧工艺的10%是好氧工艺的20%没有污泥膨胀问题是水解工艺的35%啤酒废水相同是水解工艺的55%是水解工艺的15%是水解工艺的60%1.3.4 啤酒废水处理工艺流程图图3 啤酒废水处理工艺流程2 主要处理单元结构建筑物计算及设计2.1 格栅的设计计算2.1.1 设计说明 格栅是一种简单的过滤设备，由一组或多组平行的金属条制成的框架，斜置于废水流经的渠道中。格栅设于污水处理厂所有处理构筑物之前，或设在泵站前，用于截留废水中粗大的悬浮物或漂浮物，防止其后处理构筑物的管道阀门或水泵堵塞。按栅条间隙，可分为粗格栅（50-100mm）、中格栅（10-40mm）、细格栅（3-10mm）三种，按清渣方式可分为人工清渣格栅和机械清渣格栅两种。12.1.2 设计原则2.1.3 设计计算 (1) 栅条间隙数：n（个） 2(2) 栅条有效宽度B（m）B=S(n-1)+bnS栅条宽度（m）；设S=0.02B=0.02(17-1)+0.00817=0.46m；(3) 进水渠道渐宽部分的长度l1(m) 2B1进水渠宽（m）1进水渠道渐宽部分的展开角度，一般可采用20；设B1 =0.2m， 则进水渠道内的流速为0.49m/s；(4) 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度l2(m)l2=l1/2=0.18m(5) 通过格栅的水头损失h1 设栅条断面为圆形 2 k系数，格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数。K=3.36v-1.32=1.032h1(6) 栅槽总高度H(m) 取栅前渠道超高=0.3m, (7) 栅槽总长L(m) 栅前渠道深 H=h+h2=0.4+0.3=0.7mL=l1+l2+0.5+1.0+H1/tan60=0.36+0.18+0.5+1.0+0.7/tan60=2.45m图4 格栅结构设计计算图(8) 每日栅渣量W（m3/d） 工业污水流量总变化系数 Kz=1.3 栅渣量 W1=0.1m3/103m3污水 2 宜采用机械清渣2.2 事故池2.2.1 设计说明 由于啤酒厂废水出水水质、水量不稳定，波动较大，为防止出现恶性事故，破坏污水厂后续处理单元的正常运行，需设置一事故池，储留事故出水。事故池在啤酒厂废水水量超过设计水量时启用，当后续处理单元出现故障时，也可启用事故池。2.2.2 设计计算 取停留时间T=12小时2.3 集水池的设计计算2.3.1设计说明 在调节沉淀池之前和格栅之后设一集水池，其大小主要取决于提升水泵的能力，目的是防止水泵频繁启动。以延长水泵的使用寿命。集水池的设计遵循以下原则：最小池容：集水池的最小容积，不应小于最大一台污水泵6min的出水量。集水池应设置冲洗或清泥设施集水池的布置：应考滤水泵洗水管的水力条件，减少滞留或涡流2.3.2 设计参数 水力停留时间HRT=1h,有效水深h1=4.0m , 超高h2=0.5m;2.3.3 设计计算 (1) 集水池容积 V=Q/T=（3400/24）1=141.67m3 (2) 集水池的总高 H=h1h2=4.00.5=4.5m,(3) 集水池的面积 A=V/H=141.67/4.5=31.48m2 取A=35m2 集水池的横截面为： LB=75（m） 则集水池的尺寸为： LBH=754.5（m3）(4) 一次提升泵选取：提升流量Q=150，扬程10m，选泵。2.4 调节沉淀池的设计计算2.4.1 设计说明 啤酒废水的水量和水质随时间的变化幅度较大，为了保证后续处理构筑物或设备的正常运行，需对废水的水量和水质进行调节，由于啤酒废水中悬浮物（SS）浓度较高，此调节池兼有沉淀池的作用，该池设计有沉淀池的泥斗，有足够的水力停留时间，保证后续处理构造物能连续运行，其均质作用主要靠池侧的沿程进水，使同时进入池的废水转变为前后出水，以达到与不同时序的废水相混合的目的。2.4.2 设计原则 (1) 池子的长宽比不小于4,以45为宜，池子的长深比一般采用812；有效水深一般采用24m ；池子的超高一般取0.30.5m ； (2) 进出口处应设置挡板，高出水面0.10.15m；挡板的淹没深度视沉淀深度定：进口不小于0.25，一般为0.51.0m；出口一般为0.30.4m；挡板位置：距出水口为0.51.0m，距出水口为0.250.5m