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1、某啤酒废水处理工艺设计 摘 要 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。生产啤 酒产生的废水，主要含有淀粉、蛋白质、酵母菌残体、酒花残渣、残余啤酒、少 量酒精及洗涤用碱，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。随着啤酒行业的迅速发展，啤酒生产 产生的大量废水迫切需要适当的处理，以免对环境造成更恶劣的影响。目前，啤 酒废水处理的方法多种多样，由于啤酒废水具有良好的可生化性，常常采用以生 化为主，生化与物化相结合的处理工艺。 本设计处理啤酒废水采用的 UASB+CASS 法，是一种厌氧消化和好氧处理相 结合的工艺。厌氧处理能有
2、效处理高浓度有机废水，不但运转费用相对较便宜， 且可回收沼气；能耗低，产泥量少。后接的好氧处理，能弥补厌氧处理的不足， 能有效去除氮、磷，保证出水水质达标排放。经过设计计算，本工艺 COD 去除 率达到 98.8%，BOD 去除率高达 99%，处理效果显著，出水达到污水综合排放 标准GB8978-1996 一级标准，且回收了大量沼气，创造了一定的经济效益。 关键词：UASB，CASS，啤酒废水，有机废水 DESIGN OF A BREWERY WASTEWATER TREATMENT PROCESS ABSTRACT Beer is the international beverage, is
3、 the lowest alcohol content alcohol drinks, with abundant of nutritious. Wastewater generated by production of beer, contains mostly starch, protein, yeast residue, hop residue, residual beer, a small amount of alcohol and washing with alkali, organic matter concentration was higher, although non- t
4、oxic, but easy to corruption, into the water body to consume a large amount DO, on the aquatic environment causing serious harm. With the rapid development of the beer industry, beer production of large quantities of waste properly addressed urgently needed to avoid the impact of the environment eve
5、n worse. Currently, a wide variety of beer waste water treatment methods, because good beer wastewater biodegradability, often dominated by biochemical, biological and physicochemical treatment processes combined. The design treatment of brewery wastewater using the UASB + CASS method, is an anaerob
6、ic and aerobic digestion process of combining. Anaerobic treatment can effectively deal with high concentration organic wastewater, not only operating costs are relatively cheap, and recyclable methane; energy consumption is low, producing less sludge. Followed by aerobic treatment, anaerobic treatm
7、ent can compensate for the deficiency, can effectively remove nitrogen, phosphorus, and ensure the quality of the effluent discharge standards. By design calculations, this process COD removal rate 98.8%, BOD removal rate of up to 99%, a significant treatment effect, the water reached, “Integrated W
8、astewater Discharge Standard“ GB8978-1996 standard level, and the recovery of a large number of methane, creating a certain economic benefits. KEYWORD: UASB, CASS, BREWAGE WASTE WATER, ORGANIC WASTE WATER 目 录 第 1 章 前言.1 1.1 UASB+CASS 工艺的选择.1 1.2 UASB+CASS 工艺的概述.2 第 2 章 设计背景.3 2.1 项目概况及意义3 2.2 设计条件3
9、2.3 设计原则3 第 3 章 啤酒废水处理方法比较.4 3.1 酸化SBR 法处理啤酒废水.4 3.2 UASB好氧接触氧化工艺处理啤酒废水5 3.3 新型接触氧化法处理啤酒废水.5 3.4 生物接触氧化法处理啤酒废水.6 3.5 内循环 UASB 反应器氧化沟工艺处理啤酒废水7 3.6 UASB+SBR 法处理啤酒废水 .8 第 4 章 工艺流程的确定.10 4.1 工艺流程选择.10 4.2 工艺流程说明10 第 5 章 主要构筑物工艺尺寸设计计算.11 5.1 最大流量 QVmax设计计算.11 5.2 中格栅工艺尺寸设计计算11 5.3 调节池尺寸设计计算.12 5.4 UASB 反
10、应器的设计.13 5.4.1 UASB 工艺尺寸设计计算13 5.4.2 进水分配系统的设计14 5.4.3 三相分离器的设计16 5.4.4 排泥系统的设置.20 5.4.5 出水系统的设计计算.22 5.4.6 沼气收集系统的设计计算23 5.5 辐流式沉淀池.24 5.6 CASS 曝气池工艺尺寸设计计算27 第 6 章 啤酒废水处理厂平面布置.33 6.1 总平面图布置原则.33 6.2 总平面布置结果33 第 7 章 工程造价、效益分析.34 7.1 工程投资估算34 7.1.1 土建部分.34 7.1.2 设备费用.35 7.2 成本估算35 7.3 效益分析36 结 论.37 参
11、考文献.38 致 谢.40 第 1 章 前 言 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 序制成，富含营养物质和二氧化碳。我国的啤酒行业发展迅速，啤酒产量位居世 界首位，但由于我国的啤酒工业发展起步较晚，投资费较低，在生产中对形成的 残渣、废水的控制还很不得力，因此造成废水量较大。据有关部门推测，2002 年 全国啤酒废水排放量 2.7 亿立方米，年排放 COD 约 2.9 万吨；啤酒废水占全国工 业废水排放总量的 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
12、废水属于无毒的废水，但由于其排放量大、有机物浓度较高，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。 本文采用 UASB+CASS 工艺对给定的常州某啤酒有限公司排出的废水进行处 理，通过进水量和水质，对主要构筑物进行设计计算，构建啤酒废水处理厂，使 出水水质达到国家规定要求，从而达到一定的经济效益、社会效益、环境效益。 1.1 UASB+CASS 工艺的选择 根据啤酒废水的水质特征1，虽然其水质和水量常依生产周期波动很大，但 其 BOD5/CODCr值较高，为 0.4-0.7，可生化性良好，所以本设计采用生物法处理 啤酒废水2。根据相关资料中记载的啤酒废水处理的方法，发现厌
13、氧+好痒工艺处 理啤酒废水不但处理效果好，且所需费用较低，且在厌氧+好痒的相关工艺的比 较中发现3，UASB+CASS 法处理啤酒废水效果明显，流程简洁，费用低等一系 列优点4，最终本设计采用 UASB+CASS 法处理啤酒废水。 1.2 UASB+CASS 工艺的概述 UASB 是上流式厌氧污泥床反应器的简称5，由 Lettinga 等人于 1972 年开发 研制的一项有机废水厌氧生物处理技术，这种反应器在经过小试中试和生产性的 实验的基础上，于 20 实际 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6。该反应器集生物反应与沉淀于一体7，是一种结构紧凑、效率高的厌 氧反应器。
14、具有结构紧凑、简单，无需搅拌装置，负荷能力高、污泥颗粒化，处 理效果好，操作管理简便，运行成本低等优点8。 CASS，也称 CAST 工艺9，是 SBR 工艺的一种改进型，由 Goronszy 教授及 其同事在 SBR 工艺和氧化沟技术的基础上开发出来的，国内外公认的先进工艺10。 该工艺已广泛应用于欧美许多国家的城市污水和各种工业废水的处理。由于其具 有投资少、运行管理方便、可分期建设等特点，适合中国国情，近年来，在国内 已得到推广应用11。 将 UASB 和 CASS 两种处理单元进行组合12，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
15、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13。采用该工艺既降低处理成本，又能产生经济效益14。并且 UASB 池正常运 行后，每天产生大量的沼气，将其回收作为热风炉的燃料，可供饲料烘干使用15。 UASB 去除 COD 达 7500 kg/d，以沼气产率为 0.5m3/kgCOD 计算，UASB 产气量 为 3500m3/d(甲烷含量为 55%-65%)16。沼气的热值约为 22680kJ/m3，煤的热值为
16、21000 kJ/t 计算，则 1 m3沼气的热值相当于 1 kg 原煤，这样可节煤约 4 t/d 左右， 年收益约为 39.6 万元17。 第第 2 章章 设计背景 2.1 项目概况及意义 常州某啤酒有限公司计划建设年产 20 万吨啤酒生产设施。由于啤酒在生产 过程中排出大量的有机废水，直接排放将造成对周围环境的严重污染。为贯彻执 行“三同时”，保护环境，消除污染18，常州某啤酒有限公司拟配套实施废水处 理工程，对啤酒生产中排出的混合废水集中收集处理后达标排放，做到社会效益、 经济效益、环境效益的统一。 2.2 设计条件 1设计水量：Q=5000m3/d； 2进水水质：CODCr（mg/L）=2500，BOD5（mg/L）=1625，SS（mg/L） =540，NH3-N（mg/L）=15，pH=6-11，总磷为 2.5mg/L； 出水水质要求满足污水综合排放标准GB8978-1996 一级标准： CODCr0.2m，集气罩
