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1、 中 北 大 学毕业设计开题报告学 生 姓 名： 张芳芳学 号：0904014107学 院 、 系 ： 化工与环境学院环境工程系专 业 ： 环境工程设 计 题 目 ： 太阳能电池生产废水处理工艺设计指 导 教 师 : 秦胜东 2009 年 3 月 20 日开题报告填写要求1开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效；2开题报告内容必须用按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；3学
2、生写文献综述的参考文献应不少于 15 篇（不包括辞典、手册） 。文中应用参考文献处应标出文献序号，文后“参考文献”的书写，应按照国标 GB 771487文后参考文献著录规则 的要求书写，不能有随意性；4学生的“学号”要写全号（如 0201140102,为 10 位数） ，不能只写最后 2 位或 1 位数字；5. 有关年月日等日期的填写，应当按照国标 GB/T 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2004 年 3 月 15 日”或“2004-03-15”；6. 指导教师意见和所在专业意见用黑墨水笔工整书写，不得随便涂改或潦草书写。毕 业
3、设 计 开 题 报 告1结合毕业设计课题情况，根据所查阅的文献资料，撰写 2000 字左右的文献综述：文 献 综 述1前言随着人们生活水平提高和饮用习惯的改变，近年来我国的啤酒生产得到了迅速发展，啤酒产量大幅增加。我国现为世界五大啤酒生产国之一。预计 2010 年我国啤酒产量将达到 3000 万吨 1。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、废水的控制还很不得力，因此造成废水量较大。啤酒厂排出的废水具有高强度的有机污染物和一定浓度的悬浮固体,容易造成水源的污染。据统计,废水不经处理的啤酒厂,每生产 100 吨啤酒所排放废水的生物需氧量(BOD 值),相当于 14000
4、 人生活污水的 BOD 值,悬浮固体(SS 值)相当于 8000 人生活污水的 SS 值,其污染程度是相当严重的 2。啤酒废水含有较高浓度的有机物,如未经处理直接排入自然水体后,在自然降解的过程中使水中的微生物大量繁殖,从而消耗了自然水体中的溶解氧,造成水体缺氧,最终导致水质发黑变臭,严重污染环境。酿酒废水也不应直接排入市政下水道，因为废水腐解酸化会侵蚀包括混凝土等多种材料的下水管道。啤酒废水对环境造成的严重污染已成为突出问题,其处理技术引起了有关方面的充分重视和关注。因此,一般新建厂都要根据当地环保要求,建设一定的废水处理设施。为了保护人类赖以生存的环境，使水资源免受污染，根据国家环境保护法
5、律法规和标准的要求，必须对排放废水进行有效地治理，实现达标排放。2国内外啤酒厂工业废水治理现状厌氧处理是一种高效污水处理工艺,具有有机物去除负荷高、可回收能源、剩余污泥少、可处理难降解物质等特点 3。然而厌氧反应器存在启动时间长、运行不稳定、控制因素复杂等问题。新型厌氧流化床反应器中主要流化载体为颗粒污泥。反应器反应区上部设置有集气罩,用于收集反应区所产消化气。消化气经压缩机和计量装置后回流至反应区底部。反应器左侧进水、右侧出水,反应区产生的沼气除用于反应区搅拌外,多余气体经分离收集后排出反应器。整个反应器通过温控装置将反应区温度控制在 351 4。消化气的回流量由气体回流计量装置控制调节,保
6、证混合区内污水与污泥的充分接触。相关研究表明消化气回流对厌氧消化过程有积极作用 5。刘子俊 6利用 UASBEIC 技术处理啤酒废水，系统运行稳定且出水达到污水综合排放二级标准。魏永等 7人研究了 CASS 工艺在啤酒废水处理中的问题，运行结果表明该工艺具有抗冲击负荷、运行稳定、处理效果好等特点。但事实上国内许多啤酒生产企业在废水的治理工作上并不成功，大部分企业都未能做到长期稳定达标。一些企业的生产废水工程应用了 UASB 技术，运行中，启动阶段的水力负荷太低，无法满足理想的水力筛分条件，在工程设计中，存在着工艺不成熟的问题，未考虑 UASB 的出水回流，以及稀释进水，保证稳定的水力负荷，使反
7、应器在水力负荷控制方面效果较差 8。许多企业采用的工艺在运行过程中都不稳定，最佳参数值也不确定，处理效果不佳，都还有待于进一步的研究。UASB 可与其它方法结合使用，会取得更好的处理效果。喻泽斌等人采用UASB+AS 工艺处理啤酒废水可以大幅度提高处理能力，改善出水水质，降低处理成本，减少剩余污泥产量，并产生清洁能源沼气。该工艺综合了厌氧和好氧处理工艺的优点，克服了彼此的缺点，说明此工艺是值得推广的啤酒废水处理技术 9。同时，班福忱等人采用 UASB-CASS 组合工艺处理啤酒废水，处理后的出水水质稳定，各项指标均可达到国家污水综合排放标准(GB897896 )一级排放标准。由于此工艺具有技术
8、简单、抗冲击负荷能力强、运行稳定可靠、污泥排放量少、便于操作管理等优点，适用于水质变化较大的工业废水处理 10。而李敬存介绍了用 UASB氧化沟工艺处理啤酒废水，啤酒废水经 UASB氧化沟工艺处理后 SS、CODcr、BOD 5 均有显著降低，且该工艺具有占地面积小，处理效果好，运行费用低等特点，能广泛应用于啤酒废水处理的实际工作中 11。李善评等 12人采用 BAF(biological aerated filter)曝气生物滤池对啤酒废水进行处理。该生物滤池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，具有占地小、出水质量好、流程简单、抗冲击负荷能力强等诸多优点。同时
9、实验发现 CODcr(污物)去除率达到 91%，氨氮去除率达到 97.2%。刘旭东等 13应用无机膜-生物反应器(IMBR)处理啤酒工业产生的废水,通过对膜出水 COD、BOD、总固体悬浮物、浊度、氨氮浓度及大肠菌群数等进行测定,结果表明 IMBR 对废水的 COD、 NH3-N、SS 、浊度的去除率分别达到 96%、99%、90%和100%,膜出水水质好且稳定,明显优于建设部杂用水水质标准 CJ25.1-1989,可回用于城市园林绿化、洒水车用水等。郑爱榕等 14利用啤酒废水养殖极大螺旋藻,经曝气处理的啤酒废水养殖的螺旋藻,相对生长率与 CFFRI 培养基的几乎一致 ,但蛋白质含量低于 CF
10、FRI 培养基养殖的,实验确定曝气处理废水养藻的最佳条件是用 NaOH 调废水 pH 值、藻初始密度 53.8mg/L、光照在 1000x100001x 范围 ,添加尿素或碳酸氢钠或曝气 8h/d；经光合细菌 PSB 处理的啤酒废水养殖的螺旋藻,蛋白质含量与 CFFRI 培养基养殖的相近,用 PSB 处理的废水养藻应控制废水 pH 值为 7.0 且废水与 PSB 的体积比为 31。可见,啤酒废水养殖极大螺旋藻方面有极大的实用价值。世界各国利用玉米等粮食作物生产乙醇燃料的技术工艺已经产业化,日前,国际玉米价格飞涨使乙醇燃料生产成本大大增加。生产啤酒主要原料为大米和小麦粮食作物,如果能利用啤酒产生
11、的废弃物生产乙醇燃料不但降低了生物乙醇燃料的生产成本,而且有利于环保,其经济效益可观。有报道 15称日本麒麟啤酒公司正利用生产啤酒过程中产生的麦芽酒糟、酵母等副产品以及大麦秸杆等废弃物开发生物乙醇燃料,预计 2009年前可正式投产。啤酒废水的土地利用其目的不单纯是废水农田灌溉,而是根据生态学原理,在充分利用水资源的同时,科学地运用土壤-植物系统的净化功能,使该系统起到废水的二、三级处理作用。废水的土地利用一般有快速渗滤和地表漫流两种方法。前者的特点是加入的废水大部分都经过土壤渗透到下层,因而仅限于在砂及砂质粘土之类的快渗土壤上使用,植物对废水的净化作用较小,主要是由土壤中发生的物理、化学和生物
12、学过程使废水得到处理。后者是一种固定膜生物处理法,废水从生长植物的坡地上游沿沟渠流下,流经植被表面后排入径流集水渠。废水净化主要是通过坡地上的生物膜完成的。这种方法对于渗透较慢的土壤最为适用。经调查,啤酒废水经过土地利用系统后,水质明显改善,能够达到农田灌溉水质标准(GB5084-85)的要求；同时又可节省水源 ,增加农田土壤的有机质含量,提高农作物产量。其经济效益在干旱地区更能得到体现 16。目前我国啤酒工业对啤酒酵母的回收利用已初步取得成绩,啤酒废酵母含有丰富的蛋白质、碳水化合物、脂肪、粗纤维、矿物质等多种营养成分。因此,经过处理后的啤酒废酵母在干燥之后,可以作为生产蛋白饲料的添加剂,通常
13、作为配制其他混合饲料的蛋白源,可配制畜牧、鱼虾等饲料,前景十分广阔。除此之外,还可以利用啤酒废酵母生产混合饲料。如一个年产 12 万吨啤酒、116 万吨麦芽的啤酒厂,每年生产 800 吨混合饲料,可创产值 1120 万元/年,获利润 500 万元以上 17。根据国家统计局公布的数字,2002 年我国啤酒产量达到 2386.83104t,有干菌体近20104t。目前,这些在生产过程中产生的废弃菌体主要用做饲料 ,而利用这种价廉易得的废弃菌体去除废水中的重金属具有重要的应用价值。当前国内的研究主要集中在静态吸附上 18,对动态吸附的研究相对较少,但静态吸附在工业化应用上有很大的限制。将非活性固定化
14、啤酒酵母废菌体装柱,研究了其对 Pb2+的动态吸附特性。之所以将啤酒酵母废菌体固定化,是因为固定化细胞体系在填充床或者流化床中有很大的应用潜力,同时也为了增加吸附剂的稳定性、多孔性、亲水性,以提高吸附剂处理效率和便于吸附后的固液分离 19-20。3目前啤酒厂工业废水处理工艺啤酒废水中主要含有糖、醇类等有机物，废水的 BOD5/COD 值约为 0.50.7，易于生化降解。国内外广泛采用生化处理工艺，其中包括好氧生物处理、厌氧生物处理、好氧与厌氧联合生物处理方法。由于啤酒生产过程属于生物发酵过程，同时未添加有毒物质，因此废水不含明显抑制微生物活性的物质，BOD/COD 比值一般大于 0.5，废水中
15、也含有一定量的氮和磷，所以对啤酒废水适合进行生物氧化处理。表 3.1 为某啤酒废水的 TN、TP 情况。表 3.1 啤酒废水水质指标一览表鉴于啤酒废水含有大量的有机碳，而氮源含量较少，因此早期啤酒废水在进行生物氧化处理时，通常采用生物膜法。一般选用生物接触氧化法，近年来，由于自动控制和控制元件的发展，使本来很烦琐的操作管理变得简单方便，SBR 和氧化沟工艺也得到了很大程度的应用，CIRCOX(三相内循环流化床)也在上海富士达酿酒公司用于处理啤酒生产废水。好氧生物处理需要消耗大量的氧气，同时产生大量的剩余污泥，增加运行的成本，投资和运行费用都比较高。随着厌氧技术的发展，厌氧处理从开始只能处理高浓
16、度的污水发展到可以处理中低浓度的污水，20 世纪 80 年代末轻工部北京设计规划研究院与北京环境保护科学研究院一起采用厌氧水解一好氧技术处理啤酒废水，由于高效厌氧反应器的发展，厌氧处理工艺也逐渐应用于常温低浓度啤酒废水处理，国外许多啤酒厂采用了厌氧处理工艺，其反应器规模由数百立方米到数千立方米不等，荷兰的 Paques、美国的 Biothane 和比利时的 Biotim 公司是世界主要三个 UASB技术的厂家。基于 UASB 的原理，荷兰 Paques 公司于 1986 年开发了厌氧内循环 IC 反应器，它是以 UASB 反应器内污泥以颗粒化为基础构造的新型厌氧反应器。由两个UASB 反应器的单元相互重叠而成，一个是极端高负荷，一个是低负荷。1995 年，上海富士达酿酒公司采用 Paques 公司的 IC 反应器技术处理啤酒生产废水。由于 UASB 需要复杂的配
