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1、1 1 绪论绪论 1.1 啤酒废水的来源及水质分析啤酒废水的来源及水质分析 1.特点 生产产啤酒过程用水量很大，特别是酿酒、罐装工艺过程大量使用新鲜水，相 应产生大量废水。啤酒的生产工艺较多，不同的啤酒厂生产过程中吨酒耗量和 水质相差很大。管理和技术水平较高的啤酒厂耗水量为 812 吨每吨，我国啤 酒厂的吨酒耗水量一般大于该参数。国内啤酒从糖化到罐装总耗水 1020 立 方米每吨。酿造啤酒消耗的大量水除一部分转入产品外，绝大部分作为工业废 水排入环境。啤酒工业废水按其有机物含量可分为以下几类： （1）冷却水 冷冻机，麦汁和发酵的冷却水等。这类废水基本上未受污染。 （2）清洗废水 如大麦浸渍废水
2、，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，酒罐消毒废水，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。 （3）冲渣废水 如麦渣液，冷热凝固物酒槽剩余酵母，酒泥，虑酒渣和残 碱性洗涤液等，这类废水中含有大量的悬浮性固体有机物，工作中将产生麦汁 冷却水，装置洗涤水。麦糟，热凝固物和等大量悬浮固体。 （4）罐装废水 在罐装酒时，机器的冒泡滴时有发生，还经常出现冒酒， 使废水中掺入大量残酒。另外喷淋时由于用热水喷淋，啤酒升温引起平那压力 上升， “炸瓶”现象时发生，致使大量啤酒洒在喷淋水中。为防止生物污染，循环 使用喷淋水时需加入防腐剂，因此别更换下来
3、的废喷淋水含防腐剂成分。 （5） 洗瓶废水 清洗瓶子时先用碱性洗涤剂浸泡，然后用压力水初洗，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 涤剂要定期更换，更换是若直接排入下水道可使啤酒废水呈碱性，银丝废碱性 洗涤剂应先进入调节，沉淀装置进行单独处理。若将洗瓶废水的排出液经处理 后储存起来用以调节废水的酸碱值（啤酒废水平时呈酸性） ，则可以节省污水处 理的药剂用量 。 2啤酒废水来源 2 啤酒废水主要来自麦芽车间（浸麦废水） ，糖化车间（糖化，过滤洗涤废水） ，发酵车（发酵罐洗涤，过滤洗涤废水） ，灌装车间（洗瓶，灭菌废水及瓶子破 碎流出的啤酒）以及生产用冷却废水等。
4、 啤酒工业废水主要含糖类，醇类等有机物，有机物浓度较高，虽然无毒， 但易于腐败，排入水体要消耗大量的溶解氧，对水体环境造成严重危害。啤酒 废水的水质和水量在不同季节有一定差别，处于高峰流量时的啤酒废水，有机 物含量也处于高峰。国内啤酒厂废水中：CODcr 含量为： 10002500mg/L，BOD 含量为：6001500 mg/L，该废水具有较高的生物可 降解性，且含有一定量的凯氏氮和磷。 啤酒生产工艺流程如图 1.1 图 1.1 啤酒生产流程图 麦芽生产过程如图 1.2 图 1.2 麦芽生产流程图 1.2 废水水质水量及达标要求废水水质水量及达标要求 （1）设计流量 5000 m3/d. （
5、2）生产废水组成及各部分水质，如表 1.2 所示： 大麦筛选浸麦发芽干燥 排水 麦芽 排水 大米粉碎糊化 麦芽粉碎糖化过滤煮沸 酒花 成品 排水 包装啤酒过滤发酵沉淀 3 表 1. 1 生产废水水质及出水要求 项目CODcrSSBOD5TNTP 进水水质1350Lmg /400Lmg /700Lmg /30Lmg /3Lmg / 出水要求100Lmg /60Lmg /20Lmg / 10 Lmg / 0.5Lmg / 处理效率92.6%85%97.1%66.7%83.3% 处理要求：处理后出水水质达到广东省地方标准水污染物排放限值二 时段一级排放标准的要求，即： CODcr100mg/L，SS
6、60mg/L，BOD520mg/L，TN10mg/L，TP0.5mg/L。 4 2 处理的工艺流程及说明处理的工艺流程及说明 2.1 概述概述 鉴于啤酒废水自身的特性，啤酒废水不能直接排入水体，据统计，啤酒厂 工业废水如不经处理，每生产 100 吨啤酒所排放出的 BOD 值相当于 14000 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，其污染程 度是相当严重的。 目前常根据 BOD/CODcr 比值来判断废水的可生化性，即：当 BOD /CODcr0.3 时易生化处理，当 BOD /CODcr0.25 时可生化处理，当 BOD /CODcr0.3 所以，
7、处理啤酒废 水的方法多是采用好氧生物处理，也可先采用厌氧处理，降低污染负荷，再用 好氧生物处理。目前国内的啤酒厂工业废水的污水处理工艺，都是以生物化学 方法为中心的处理系统。目前，国内外普遍采取生化法处理啤酒废水。啤酒废 水可生化性很好，以生化为主的工艺根据处理过程中是否需要曝气，可把生物 处理法可分为以下二类： 好氧生物处理 好氧生物处理是在氧气充足的情况下，利用好氧微生物的生命活动氧化啤 酒废水中的有机物，其产物是二氧化碳、水及能量（释放于水中） 。 这种方法没有考虑到废水中有机物的利用问题，因此处理成本较高。活性污泥 法、生物膜法、深井曝气法是较有代表性的好氧生物处理方法。 1活性污泥法
8、 活性污泥法是中、低浓度有机废水处理中使用最多，运行最可靠的方法， 具有投资省，处理效果好等优点。该处理工艺的主要部分是曝气池和沉淀池。 废水进入曝气池后，与活性污泥（含大量的好氧微生物）混合，在人工充氧的 条件下，活性污泥吸附并氧化分解水中的有机物，而污泥和水的分离则由沉淀 池来完成。我国的珠江啤酒厂，烟台啤酒厂，上海益民啤酒厂，武汉西湖啤酒 厂。广州啤酒厂和长春啤酒厂等厂家均采用此法处理啤酒废水。 据报道，进水 CODcr 为 12001500mg/L 时出水 CODcr 可降至 50100mg/L.去除率为 9496。活性污泥处理啤酒废水的缺点时动力消耗 5 大，处理中常出现污泥膨胀。污
9、泥膨胀的原因是啤酒废水中碳水化合物含量过 高，而 N,P,Fe 等营养物质缺乏，各营养成分比例失调，导致微生物不能正常 生长而死亡。解决的办法是投加含 N,P 的化学药剂，但这将使处理成本提高。 而较为经济的方法是把生活污水（其中 N,P 浓度较大）和啤酒废水混合。间歇 式活性污泥法（SBR）通过间歇曝气可以使动力消耗显著降低，同时，废水处 理时间也短于普通活性污泥法。例如。珠江啤酒厂引进比利时 SBR 专利技术， 废水厂处理时间仅需 1920h，比普通活性污泥法缩短 1011h,CODcr 的去除 率也在 96以上,扬州啤 酒厂和三明市大田啤酒厂采用 SBR 技术处理啤酒废 水，收到了同样的
10、效果. 2深井曝气法 为了提高曝气过程中氧的利用率，节省能耗，加拿大安大略省的巴利啤酒 厂，我国的上海啤酒厂和北京五星啤酒厂均采用深井曝气法（超深水曝气）处 理啤酒废水。深井曝气实际上是以地下深井作为曝气池的活性污泥法，曝气池 由下降管以及上升管组成。将废水和污泥引入下降管，在井内循环，空气注入 下降管或同时注入两管中，混合液则由上升管排至固液分离装置，即废水循环 是靠上升管和下降管的静水压力差进行的。其优点是：占地面积少，效能高， 对氧的利用率大，无恶臭产生等。 据测定，当进水 BOD5 浓度为 2400mg/L 时，出水浓度可降为 50mg/L,去除 率高达 9792。当然，深井曝气也有不
11、足之处，如施工难度大，造价高，防 渗漏技术不过关等。 3生物膜法 生物膜法时在处理池内加入软性填料，利用固着生长于填料表面的微生物 对废水进行处理，不会出现污泥膨胀的问题。生物接触氧化池和生物转盘是这 类方法的代表，在啤酒废水治理中均被采用，主要是降低啤酒废水中的 BOD5。生物接触氧化池是在微生物固着生长的同时，加以人工曝气。这种方法 可以得到很高的固体浓度和较高的有机负荷，因此处理效果高，占地面积也小 于活性污泥法。国内的淄博啤酒厂，青岛啤酒厂，渤海啤酒厂荷徐州酿酒总厂 等厂家的废水处理中采用了这种技术。 青岛啤酒厂在二段生物接触氧化之后辅以混凝气浮处理，啤酒废水中 6 CODcr 和 B
12、OD 的取出率分别在 80和 90以上。 在此基础上，山东省环科所改常压曝气为加压曝气（P0.250.30MPa）, 目的在于强化氧的传质，有效提高废水中溶解氧的浓度，以满足中高浓度废水 中微生物和有机物氧化分解的需要。结果表明，当容积负荷W 符合设计要求，采用机械泵吸泥 4. 进水布置 进水起端两侧设进水堰，堰长为池长 2/3 3. 3 UASB 反应器反应器 3.3.1 设计说明 UASB，即上流式厌氧污泥床，集生物反应与沉淀于一体，是一种结构紧 凑，效率高的厌氧反应器。 它的污泥床内生物量多，容积负荷率高，废水在反应器内的水力停留时间 较短，因此所需池容大大缩小。 设备简单，运行方便，勿
13、需设沉淀池和污泥回流装置，不需充填填料，也 不需在反应区内设机械搅拌装置，造价相对较低，便于管理，且不存在堵塞问 题。 3.3.2 设计参数 1. 参数选取 设计参数选取如下： 22 容积负荷（Nv）4.5kgCOD/(m3d)； 污泥产率 0.1kgMLSS/kgCOD； 产气率 0.35m3/kgCOD 2. 设计水质 表 3.2 UASB 反应器进出水水质指标 水质指标CODBODSS 进水水质(mg/l)1256651200 去除率（%）758050 出水水质(mg/l)314131100 3. 设计水量 Q5000m3/d=209m3/h=0.058m3/s 3.3.3 设计计算 1
14、. 反应器容积计算 UASB 有效容积：V有效 0 v QS N 式中： Q - 设计流量，m3/s S0 - 进水 COD 含量,mg/l Nv -容积负荷,kgCOD/(m3d) V有效 5 . 4 256 . 1 5000 =1396m3 将 UASB 设计成圆形池子，布水均匀，处理效果好 取水力负荷 q0.8m3/(m2h) 则 A= = =262m2 Q q8 . 0 209 h=6m V A262 1396 采用 6 座相同的 UASB 反应器 23 则 A1=43.7m2 4 A 6 262 D= 1 4A p 14 . 3 7 . 434 =7.5m 取 D=8m 则实际横截面
15、积为 2 A=D2=3.1482 1 4 1 4 =50.24m2 实际表面水力负荷为 q1=Q/A 24.506 209 =0.7净水的 ,故取 =0.02g/cms 由斯托克斯工式可得气体上升速度为： Vb = 2 1 () 18 g g d r rr m - = 23 01 . 0 )102 . 103. 1 ( 02 . 0 18 81 . 9 95 . 0 =0.00266cm/s =9.58m/h Va=V2=1.60m/h 则： =5.9, =4.56 b a V V 9.58 1.60 BC AB 1.87 0.41 ,故满足设计要求。 b a V V BC AB 4. 出水系
16、统设计 采用锯齿形出水槽，槽宽 0.2m,槽高 0.2m 5. 排泥系统设计 产泥量为：12560.750.1500010-3=471kgMLSS/d 设污泥含水量为 98，因含水率 P95，取 1000kg/m，则污泥产量为 Qs23.55（m3/d） %)981 ( 1 1000 471 每日产泥量 471kgMLSS/d，则每个 USAB 日产泥量 78.5kgMLSS/d,可用 150mm 排泥管，每天排泥一次。 6. 产气量计算 每日产气量：12560.750.35500010-3=1648.5m3/d 30 3.3.4 沼气管路系统设计计算 1、产气量计算 设计流量 Q209m3/h 进水 CODcr S01256mg/L
