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1、 (20 屆)畢業(yè)設計UASB法處理啤酒廠廢水的工藝設計摘 要 針對啤酒工業(yè)廢水主要具有有機物濃度較高,易于腐敗等特點,本設計擬采用UASB法,去除啤酒工業(yè)廢水中的有機物和各種污染物。從運行結果可知,處理后出水CODcr、BOD5、SS去除率均大于90%,各項污染指標均可達到國家行業(yè)排放標準。 關鍵詞:啤酒工業(yè)廢水; UASB法 Brewery?wastewater?treatment?UASB?process?designAbstract Because of the beer wastewater contains high organic substance, and easy to c
2、orruption, the USAB process is applied to treat beer wastewater. Practical operation project shows that the residual CODcr、BOD5、SS in effluent are small.It is also quite suitable to meet the national industry wastewater disposal standard. Keywords: beer wastewater; UASB process 目錄1緒論11.1 概述11.2 工程簡介
3、及設計任務11.2.1 工程概況簡介11.2.2設計任務21.3設計依據及其原則21.3.1設計依據:21.3.2.設計原則:22污水處理工藝選擇及說明42.1啤酒廢水的來源及其特點42.1.1啤酒廢水的來源及特點42.2 工藝流程的確定42.2.1啤酒廢水處理方法42.3處理工藝的比較72.3.1酸化?SBR 法處理啤酒廢水72.3.2 UASB?好氧接觸氧化工藝處理啤酒廢水82.3.3 新型接觸氧化法處理啤酒廢水82.3.4 生物接觸氧化法處理啤酒廢水82.3.5 內循環(huán) UASB 反應器+氧化溝工藝處理啤酒廢水102.3.6 UASB+SBR法處理啤酒廢水102.4本設計的方案確定112
4、.5 UASB工藝介紹112.5.1 USAB工藝112.5.2 UASB的基本構造122.5.3 UASB工藝的特點122.5.4 影響UASB處理效果的因素122.6工藝設計132.6.1工藝流程圖132.6.2工藝說明132.7主要設備設計介紹142.7.1格柵142.7.2 提升泵站142.7.3調節(jié)沉淀池142.7.4 UASB反應器142.7.5好氧處理(接觸氧化池,氣浮池)142.7.6二沉池142.7.7污泥濃縮池152.7.8脫水間153啤酒廠廢水處理構筑物設計與計算163.1格柵的設計計算163.2提升泵站173.3調節(jié)池183.4 UASB反應池183.5接觸氧化池233
5、.6氣浮池253.7二沉池273.8污泥濃縮池283.9脫水間294主要構筑物和設備一覽表324.1構筑物一覽表324.2主要機械設備一覽325工程投資概算335.1工程投資估算335.2土建部分投資335.3工程投資估算345.4運行費用346結論36參考文獻37致謝38附錄39 附錄A 平面布置圖 附錄B 高程圖 1緒論1.1 概述 水乃生命之本,萬物之源,一切的都發(fā)展都源于這寶貴的物質基礎?，F今國內水資源狀況十分短缺,人均占有量也僅為世界平均水平的四分之一,阻礙和制約著我國社會主義經濟的發(fā)展。近代國內經濟水平突飛猛進,工業(yè)化程度也正呈現著高速發(fā)展的趨勢,但是經濟的發(fā)展總是以環(huán)境的破壞為代
6、價的,水資源污染中很大一部分就是工業(yè)廢水的嚴重惡化污染。工業(yè)廢水的污染以其污染大、污染物濃度高、廢水排放量大、廢水中含有多種有毒有害物質、廢水成分復雜以及水量變化大等特點而成為目前我們所面臨的主要問題。 啤酒廠生產啤酒過程用水量很大,特別是釀酒、罐裝工藝過程大量使用新鮮水,相應產生大量廢水。啤酒的生產工藝較多,不同的啤酒廠生產過程中噸酒耗量和水質相差很大。管理和技術水平較高的啤酒廠耗水量為812 噸/噸,我國啤酒廠的噸酒耗水量一般大于該參數。國內啤酒從糖化到罐裝總耗水1020立方米/噸。釀造啤酒消耗的大量水除一部分轉入產品外,絕大部分作為工業(yè)廢水排入環(huán)境。啤酒工業(yè)廢水主要含糖類,醇類等有機物,
7、有機物濃度較高,雖然無毒,但易于腐敗,入水體要消耗大量的溶解氧,對水體環(huán)境造成嚴重危害。啤酒廢水的水質和水量在不同季節(jié)有一定差別,處于高峰流量時的啤酒廢水,有機物含量也處于高峰。國內啤酒廠廢水中:CODcr含量為:15003000mg/L,BOD5含量為:8001600 mg/L,該廢水具有較高的生物可降解性,且含有一定量的凱氏氮和磷。1.2 工程簡介及設計任務1.2.1 工程概況簡介 為了解決啤酒廠廢水所帶來的一系列污染問題,同時有效妥善處理,減少污染,建設污水處理廠處理啤酒廠廢水,被設計處理量為4000m3/d,BOD51000mg/L,COD 2000mg/L,SS 500mg/L 。
8、廢水經處理后,要求達到污水綜合排放標準GB8978?1996的二級標準,其主要水質指標見表1。 表1原水水質和設計要求水質指標BOD5(mg/L)COD(mg/ L)SS(mg/ L)pH原 水8001600150030002501200511排放標準301007069設計要求3010070691.2.2設計任務 本設計依據啤酒廠廢水的主要特點,采用UASB法處理啤酒廠廢水。其出水的各項污染指標要達到國家GB8978?1996污水綜合排放標準的二級排放標準,實現水資源的循環(huán)利用。同時做出設計圖紙和相關設計說明書。1.3設計依據及其原則1.3.1設計依據: (1)中華人民共和國環(huán)境保護法和水污染
9、防治法 (2)污水綜合排放標準GB18918?2002 (3)城市污水處理及污染防治技術政策 (4)城市污水處理廠污水污泥排放標準CJ3025-2001 (5)城鎮(zhèn)污水處理廠附屬建筑和附屬設備建設標準CJJ31-2002 (6)建筑給排水設計規(guī)范GBJ15-88(1997年版)1.3.2.設計原則: (1)依照國家環(huán)境保護的基本國策,執(zhí)行國家有關法律法規(guī)、政策、規(guī)范和標準。 (2)依據城市的整體規(guī)劃,依據保護和改善環(huán)境、防止和減少污染、造福人民的原則,結合嘉興市的實際情況,對城市污水進行綜合處理,滿足現代化城市對環(huán)境的要求。 (3)依據城市基礎設施統(tǒng)一規(guī)劃、分期實施的方針,在廢水處理系統(tǒng)和廠區(qū)
10、的選擇方面,充分考慮近、遠期相結合,合理設計,并為遠景發(fā)展留有余地。 (4)采用集中處理和分散處理相結合、以集中處理為主的原則,充分利用現有的污水設施,實行污水綜合治理,設置污水處理廠并配套相應污水管道。 (5)處理構筑物盡可能布置緊湊以減少動力消耗,同時應根據河流的水位變化及環(huán)境容量,處理流程考慮多種運行方式。 (6)處理工藝力求技術先進、成熟、可靠、經濟合理、高效節(jié)能、運行管理方便、簡單、成本低、占地少。 (7)妥善處置污水處理過程中產生的柵渣、沉砂及污泥,避免二次污染2。 2污水處理工藝選擇及說明2.1啤酒廢水的來源及其特點2.1.1啤酒廢水的來源及特點 啤酒生產過程用水量很大,特別是釀
11、造,罐裝工序過程,由于大量使用新鮮水,相應產生大量廢水。由于啤酒的生產工序較多,不同的啤酒廠生產過程每噸酒的耗水量和水質相差較大.國內每噸啤酒從糖化到灌裝總耗水1020噸。啤酒廢水可分為以下幾類:1.清潔廢水 冷凍機、麥汁和發(fā)酵冷卻水等,這些水基本未受污染。2.清洗廢水 如清洗生產裝置廢水、漂洗酵母水、洗瓶機初期洗滌水、酒罐消毒廢水、巴斯德殺毒噴淋水和地面沖洗水等,這類廢水受到不同程度的有機污染。沖洗廢渣水,如麥糟液、冷熱凝固物、酒花糟、剩余酵母、酒泥、濾酒渣和殘堿性洗滌液等,這類廢水中含有大量的懸浮固體有機物。工段中將產生麥汁冷卻水、裝置洗滌水、麥糟、熱凝固物和酒花糟。裝置洗滌水主要是糖化鍋
12、洗滌水、過濾槽和沉淀槽洗滌水。此外,糖化過程還要排出酒花糟、 熱凝固物等大量懸浮物。3.裝酒廢水 在灌裝酒時,機器的跑冒滴漏時有發(fā)生,還經常冒酒,廢水中摻入大量殘酒。噴淋時由于用熱水噴淋,啤酒升溫引起瓶內壓力增大,“炸瓶”現象時有發(fā)生,所以,在大量啤酒灑散在噴淋水中,循環(huán)使用噴淋水為防止生物污染而加入防腐劑,因此被更換下來的廢噴淋水含防腐劑成分。4.洗瓶廢水 清洗瓶子時先用堿液洗滌劑浸泡,然后用壓力水初洗和終洗.瓶子清洗水中含有殘余堿性洗滌劑、漿紙、燃料、漿糊、殘酒和泥砂等。堿性洗滌劑的更換,更換時若是直接排入下水道可以使啤酒廢水呈堿性。因此廢堿性洗滌劑應先進入調節(jié)池沉淀裝置進行單獨處理。所以
13、可以考慮將洗瓶廢水的排出液經處理后儲存起來,用來調節(jié)廢水的pH值。這樣可以節(jié)省污水處理的藥劑用量。2.2 工藝流程的確定2.2.1啤酒廢水處理方法 鑒于啤酒廢水自身的特性,啤酒廢水不能直接排入水體,據統(tǒng)計,啤酒廠工業(yè)廢水如不經處理,每生產100 噸啤酒所排放出的BOD 值相當于14000 人生活污水的BOD 值,懸浮固體SS 值相當于8000 人生活污水的SS,其污染程度是相當嚴重的,所以要對啤酒廢水進行一定的處理。 目前常根據BOD5/CODcr 比值來判斷廢水的可生化性,即:當BOD5/CODcr0.3 時易生化處理,當BOD5/CODcr0.25 時可生化處理,當BOD5/CODcr0.
14、25 難生化處理,而啤酒廢水的BOD5/CODcr的比值0.3 所以,處理啤酒廢水的方法多是采用好氧生物處理,也可先采用厭氧處理,降低污染負荷,再用好氧生物處理。目前國內的啤酒廠工業(yè)廢水的污水處理工藝,都是以生物化學方法為中心的處理系統(tǒng)。80年代中前期,多數處理系統(tǒng)以好氧生化處理為主。由于受場地、氣溫、初次投資限制,除少數采用塔式生物濾池,生物轉盤靠自然充氧外,多數采用機械曝氣充氧,其電耗高及運行費用高制約了污水處理工程的發(fā)展和限制了已有工程的正常使用或運行。 隨著人們對于節(jié)能價值和意義的認識不斷變化與提高,開發(fā)節(jié)能工藝與產品引起了國內環(huán)保界的重視。1988 年開封啤酒廠國內首次將厭氧酸化技術
15、成功的引用到啤酒廠工業(yè)廢水處理工程中,節(jié)能效果明顯,約節(jié)能3050%,而且使整個工藝達標排放更加容易和可靠。隨著改革開放的發(fā)展,90 年代初完整的厭氧技術也在國內啤酒、飲料行業(yè)得到應用。這里所說完整的意義在于除厭氧生化技術外,沼氣通過自動化系統(tǒng)得到燃燒,這是厭氧系統(tǒng)安全運行和不產生二次污染的重要保證,這也是國內外開發(fā)厭氧技術和設備應充分引起重視的問題。厭氧技術的引進與應用能耗節(jié)約70%以上。 目前,國內外普遍采取生化法處理啤酒廢水。根據處理過程中是否需要曝氣,可以把升華處理法分為好氧生物處理和厭氧生物處理兩大類。1.好氧生物處理 好氧生物處理是在氧氣充足的情況下,利用好氧微生物的生命活動氧化啤
16、酒廢水中的有機物,其產物是二氧化碳、水及能量(釋放于水中)。這種方法沒有考慮到廢水中有機物的利用問題,因此處理成本較高?；钚晕勰喾?、生物膜法、深井曝氣法是較有代表性的好氧生物處理方法。(1)活性污泥法 活性污泥法是中、低濃度有機廢水處理中使用最多,運行最可靠的方法,具有投資省,處理效果好等優(yōu)點。該處理工藝的主要部分是曝氣池和沉淀池。廢水進入曝氣池后,與活性污泥(含大量的好氧微生物)混合,在人工充氧的條件下,活性污泥吸附并氧化分解水中的有機物,污泥和水的分離則由沉淀池來完成。我國的珠江啤酒廠、煙臺啤酒廠、上海益民啤酒廠、武漢西湖啤酒廠、廣州啤酒廠和長春啤酒廠等廠家均采用此法處理啤酒廢水。 據報道
17、,進水CODcr 為1200-1500mg/L 時出水CODcr 可降至50-100mg/L,去除率為94%-96%?；钚晕勰嗵幚砥【茝U水的缺點時動力消耗大,處理中常出現污泥膨脹。污泥膨脹的原因是啤酒廢水中碳水化合物含量過高,而N、P和Fe 等營養(yǎng)物質缺乏,各營養(yǎng)成分比例失調,微生物不能正常生長而死亡。解決的辦法是投加含N和P的化學藥劑,但這將使處理成本提高。而較為經濟的方法是把生活污水(其中N和P濃度較大)和啤酒廢水混合。間歇式活性污泥法(SBR)通過間歇曝氣可以使動力消耗顯著降低,同時,廢水處理時間也短于普通活性污泥法。例如,珠江啤酒廠引進比利時SBR專利技術,廢水廠處理時間僅需19-20
18、h,比普通活性污泥法縮短10-11h,CODcr 的去除率也在96%以上,揚州啤酒廠和三明市大田啤酒廠采用SBR技術處理啤酒廢水,也收到了同樣的效果。劉永淞等認為SBR 法對廢水的稀釋程度低,反應基質濃度高,吸附和反應速率都較大,因而能在較短的時間內使污泥獲得再生。(2)深井曝氣法 為了提高曝氣過程中氧的利用率,節(jié)省能耗,加拿大安大略省的巴利啤酒廠、我國的上海啤酒廠和北京五星啤酒廠均采用深井曝氣法(超深水曝氣)處理啤酒廢水。深井曝氣實際上是以地下深井作為曝氣池的活性污泥法,曝氣池由下降管以及上升管組成。將廢水和污泥引入下降管,在井內循環(huán),空氣注入下降管或同時注入兩管中,混合液則由上升管排至固液
19、分離裝置,即廢水循環(huán)是靠上升管和下降管的靜水壓力差進行的。其優(yōu)點是:占地面積少,效能高,對氧的利用率大,無惡臭產生等。 據測定,當進水BOD5 濃度為2400mg/L 時,出水濃度可降為50mg/L,去除率高達97.92%。當然,深井曝氣也有不足之處,如施工難度大,造價高,防滲漏技術不過關等。(3)生物膜法與活性污泥法 生物膜法時在處理池內加入軟性填料,利用固著生長于填料表面的微生物對廢水進行處理,不會出現污泥膨脹的問題。生物接觸氧化池和生物轉盤是這類方法的代表,在啤酒廢水治理中均被采用,主要是降低啤酒廢水中的BOD5。生物接觸氧化池是在微生物固著生長的同時,加以人工曝氣。這種方法可以得到很高
20、的固體濃度和較高的有機負荷,因此處理效果高,占地面積也小于活性污泥法。國內的淄博啤酒廠,青島啤酒廠,渤海啤酒廠荷徐州釀酒總廠等廠家的廢水處理中采用了這種技術。 青島啤酒廠在二段生物接觸氧化之后輔以混凝氣浮處理,啤酒滿足中高濃度廢水中微生物和有機物氧化分解的需要。結果表當容積負13.33kg.m-3.d-1COD,停留時間為34小時。COD和BOD平均去除率分別達到93.52%和99.03%。由于停留時間縮短為原來的1/31/4,運轉費用也降低。生物轉盤是較早用以處理啤酒廢水的方法。他主要由盤片、氧化槽轉動軸和驅動裝置等部分組成,依靠盤片的轉動來實現廢水與盤上生物膜的接觸和充氧。該法運轉穩(wěn)定動力
21、消耗少,但低溫對運行影響大,在處理高濃度廢水是需增加轉盤組數。該方法在美國應用較普及,國內的杭州啤酒廠、上海華光啤酒廠和浙江慈溪啤酒廠也在使用。據報道,廢水中BOD5 的去除率在80%以上。2.厭氧生物處理 厭氧生物處理適用于高濃度有機廢水。它是在無氧條件下,靠厭氧細菌的作用分解有機物。在這一過程中,參加生物降解的有機基質有50%90%轉化為沼氣(甲烷),而發(fā)酵后的剩余物又可作為優(yōu)質肥料和飼料。因此,啤酒廢水的厭氧生物處理受到了越來越多的關注。厭氧生物處理包括多種方法,但以升流式厭氧污泥床UASB技術在啤酒廢水的治理方面應用最為成熟。UASB 的主要組成部分是反應器,其底部為絮凝和沉淀性能良好
22、的厭氧污泥構成的污泥床,上部設置了一個專用的氣-液-固分離系統(tǒng)(三相分離室)。廢水從反應器低部加入,在向上流穿過生物顆粒組成的污泥床時得到降解,同時生成沼氣(氣泡)。氣,液,固(懸浮污泥顆粒)一同升入三相分離室,氣體被收集在氣罩里,而污泥顆粒受重力作用下沉至反應器底部,水則經出流堰排出,截至1990年9月,全世界已建成30座生產性UASB反應器處理啤酒廢水,總容積達60600立方米。目前已有北京啤酒廠、沈陽啤酒廠等廠家利用UASB 來處理啤酒廢水。荷蘭、美國的某些公司所設計的UASB反應器對啤酒廢水CODcr的去處率為80%-86%,北京啤酒廠UASB處理裝置中試結果也保持在這一水平, 而且其
23、沼氣產率為0.3-0.5m3/kgCOD。清華大學在常溫條件下利用UASB厭氧處理啤酒廢水的研究結果表明,進水CODcr濃度為2000mg.L-1時,去處率為85%-90%。沈陽啤酒廠采用回收固性物及厭氧消化綜合治理工藝,實行清污分流,集中收集CODcr 大于5000mg.L-1d-1 的高濃度有機廢水送入UASB進行厭氧處理,廢水中CODcr的質能利用率可達91.93% 。2.3處理工藝的比較 下面主要介紹一下處理啤酒廢水常用的幾種方法: 2.3.1酸化?SBR 法處理啤酒廢水 此方法主要處理設備是酸化柱和SBR反應器。這種方法在處理啤酒廢水時,在厭氧反應中,放棄反應時間長、控制條件要求高的
24、甲烷發(fā)酵階段,將反應控制在酸化階段,這樣較之全過程的厭氧反應具有以下優(yōu)點: (1)由于反應控制在水解、酸化階段反應迅速,故水解池體積小;(2)不需要收集產生的沼氣,簡化了構造,降低了造價,便于維護,易于放大; (3)對于污泥的降解功能完全和消化池一樣,產生的剩余污泥量少。同時,經水解反應后溶解性COD比例大幅度增加,有利于微生物對基質的攝取,在微生物的代謝過程中減少了一個重要環(huán)節(jié),這將加速有機物的降解,為后續(xù)生物處理創(chuàng)造更為有利的條件。 (4)酸化?SBR法處理高濃度啤酒廢水效果比較理想,去除率均在94%以上,最高達99%以上。 要想使此方法在處理啤酒廢水達到理想的效果時運行環(huán)境要達到下列要求
25、: (1)酸化?SBR法處理中高濃度啤酒廢廢水,酸化至關重要,它具有兩個方面的作用,其一是對廢水的有機成分進行改性,提高廢水的可生化性;其二是對有機物中易降解的污染物有不可忽視的去除作用。酸化效果的好壞直接影響SBR反應器的處理效果,有機物去 除主要集中在SBR反應器中。 (2)酸化?SBR法處理啤酒廢水受進水堿度和反應溫度的影響,最佳溫度是24,最佳堿度范圍是500750mg/L。視原水水質情況,如堿度不足,采取預調堿度方法進行本工藝處理;若溫度差別不大,運行參數可不做調整,若溫度差別較大,視具體情況而定。 2.3.2 UASB?好氧接觸氧化工藝處理啤酒廢水 此處理工藝中主要處理設備是上流式
26、厭氧污泥床和好氧接觸氧化池,處理主要過程為:廢水經過轉鼓過濾機,轉鼓過濾機對SS的 去除率達10%以上,隨著麥殼類有機物的去除,廢水中的有機物濃度也有所降低。調節(jié)池既有調節(jié)水質、水量的作用,還由于廢水在池中的停留時間較長而有沉淀和厭氧發(fā)酵作用。由于增加了厭氧處理單元,該工藝的處理效果非常好。上流式厭氧污泥床能耗低、運行穩(wěn)定、出水水質好,有效地降低了好氧生化單元的處理負荷和運行能耗因為好氧處理單元的能耗直接和處理負荷成正比。好氧處理包括好氧生物接觸氧化池和斜板沉淀池對廢水中SS和COD均有較高的去除率,這是因為廢水經過厭氧處理后仍含有許多易生物降解的有機物。 該工藝處理效果好、操作簡單、穩(wěn)定性高
27、。上流式厭氧污泥床和好氧接觸氧化池相串聯的啤酒廢水處理工藝具有處理效率高、運行穩(wěn)定、能耗低、容易調試和易于每年的重新啟動等特點。只要投加占厭氧池體積1/3的厭氧污泥菌種,就能夠保證污泥菌種的平穩(wěn)增長,經過3個月的調試UASB即可達到滿負荷運行。整個工藝對COD的去除率達96.6%,對懸浮物的去除率達97.3%98%,該工藝非常適合在啤酒廢水處理中推廣應用。 2.3.3 新型接觸氧化法處理啤酒廢水 此方法處理過程為 :廢水首先通過微濾機去除大部分懸浮物,出水進入調節(jié)池,然后中提升泵打入VTBR反應器中進行生化處理,通過風機強制供風使廢水與填料接觸,維持生化反應的需氧量,VTBR反應器出水進入沉淀
28、器,去除一部分脫落的生物膜以減輕氣浮設備的處理負荷,之后流人氣浮設備去除剩余的生物膜,污泥及浮渣送往污泥池濃縮后脫水。 該處理工藝有以下主要特點:VTBR反應器由廢舊酒精罐改造而成,節(jié)省了投資。與鋼筋混凝土結構相比,具有一次性投資低,運行穩(wěn)定,處理效果好等特點。冬季運行時,在VTBR反應器外部加了一層保溫材料,使罐中始終保持較高的溫度,提高了生物的活性。因 VTBR反應器高達10m左右,水深大,所選用風機為高壓風機,風壓為98kPa,N=75kw,耗電量大。 2.3.4 生物接觸氧化法處理啤酒廢水 該工藝采用水解酸化作為生物接觸氧化的預處理,水解酸化菌通過新陳代謝將水中的固體物質水解為溶解性物
29、質,將大分子有機物降解為小分子有機物。水解酸化不僅能去除部分有機污染物,而且提高了廢水的可生化性,有益于后續(xù)的好氧生物接觸氧化處理。該工藝在處理方法、工藝組合及參數選擇上是比較合理的,充分利用各工序的優(yōu)勢將污染物質轉化、去除。然而,如果由于某些構筑物的構造設計考慮不周會影響運行效果,致使出水水質不理想,使生物接觸氧化池的出水靜沉30 min的澄清液COD為500600 mg/L,經混凝氣浮處理后出水COD仍高達300 mg/L,遠高于排放要求150 mg/L。但是此處理方法在設計和運行中回出現以下問題: (1)水解酸化池存在的問題主要是沉淀污泥不能及時排除。由于該廢水中懸浮物濃度較高,因而池內
30、污泥產量很大,而原工藝僅在水解酸化池前端設計了污泥斗,所以池子的后部很快就淤滿了污泥。另外,隨著微生物量的增加在軟性生物填料的中間部位形成了污泥團,使得傳質面積減小。針對污泥淤積情況,在水解酸化池前可增設一級混凝氣浮以去除水中的懸浮物,經此改進后水解酸化池能長期、穩(wěn)定、有效地運行,其出水COD也從11001200 mg/L降至9001000mg/L,收到了較好的效果。不過,增設混凝氣浮增加了運行費用,而且氣浮過程中溶入的O2還可能對水解酸化產生不利影響。因此,在設計采用水解酸化處理懸浮物濃度高的污水時,可增設污泥斗的數量以便及時排除沉淀污泥。此外,為防止填料表面形成污泥團應采用比表面積大、不結
31、泥團的半軟性填料。 (2)如果廢水中污染物濃度較高或前處理效果不理想,生物接觸氧化池前端的有機物負荷較高,使得供氧相對不足,此時該處的生物膜呈灰白色,處于嚴重的缺氧狀態(tài),而池末端成熟的好氧生物膜呈琥珀黃色。同時,水中的生物活性抑制性物質濃度也較高,對微生物也有一定的抑制作用。這些因素使得生物接觸氧化池沒有發(fā)揮出應有的作用,處理效果不理想。鑒于此,可采取階段曝氣措施即多點進水,污水沿池長多點流入生物接觸氧化池以均分負荷,消除前端缺氧及抑制性物質濃度較高的不利影響。改為多點進水并經過一段時間的穩(wěn)定運行后,生物接觸氧化池的出水30min的澄清液COD為200300 mg/L。再經混凝氣浮工序處理后最
32、終出水COD150 mg/L一般在130 mg/L,達到了排放要求。 (3)在調試運行過程中,生物接觸氧化池中生物膜脫落、氣泡直徑變大曝氣方式為微孔曝氣、出水渾濁、處理效果惡化的現象時有發(fā)生。經研究、分析、驗證發(fā)現這是由于負荷波動或操作不當造成溶解氧不足而引起的。溶解氧不足使得生物膜由好氧狀態(tài)轉變?yōu)閰捬鯛顟B(tài),其附著力下降,在空氣氣泡的攪動下生物膜大量脫落,導致水粘度增加、氣泡直徑增大、氧轉移效率下降,這又進一步造成缺氧,如此形成惡性循環(huán)致使處理效果惡化。 (4)在調試運行初期,發(fā)生這種現象時一般是增大供氣量以提高供氧能力來消除缺氧,結果由于氣泡攪動強度增大,造成了更大范圍的生物膜脫落、水粘度更
33、大、氧轉移效率更低,非但沒 能提高供氧能力反而使情況更糟。正確的處理措施應是減小曝氣量,待脫落的生物膜隨水流 流出后再逐漸增加曝氣量使溶解氧濃度恢復到原有水平,若水溫適宜則23 d后生物膜就可恢復正常。 因此當采用此工藝處理啤酒廢水時要遵循下列要求:采用水解酸化作為預處理工序時應考慮懸浮物去除措施。采用推流式生物接觸氧化池時,為避免前端有機物負荷過高可采用多點進水。應嚴格控制溶解氧濃度,供氧不足會造成生物膜大范圍脫落,導致運行失敗。 2.3.5 內循環(huán) UASB 反應器+氧化溝工藝處理啤酒廢水 此工藝采用厭氧和好氧相串聯的方式,厭氧采用內循環(huán)UASB技術,好氧處理用地有一處狹長形池塘,為了降低
34、土建費用,因地制宜,采用氧化溝工藝。本處理工藝的關鍵設備是UASB反應器。該反應器是利用厭氧微生物降解廢水中的有機物,其主體分為配水系統(tǒng),反應區(qū),氣、液、固三相分離系統(tǒng),沼氣收集系統(tǒng)四個部分。厭氧微生物對水質的要求不象好氧微生物那么寬,最佳pH為6.5-7.8,最佳溫度為35-402,而本工程的啤酒廢水水質超出了這個范圍。這就要求廢水進入UASB反應器之前必需進行酸度和溫度的調節(jié)。這無形中增加了電器。儀表專業(yè)的設備投資和設計難度。 內循環(huán)UASB技術是在普通UASB技術的基礎上增加一套內循環(huán)系統(tǒng),它包括回流水池及回流水泵。UASB反應器的出水水質一般都比較穩(wěn)定,在回流系統(tǒng)的作用下重新回到配水系
35、統(tǒng)。這樣一來能提高UASB反應器對進水水溫、pH值和COD濃度的適應能力,只需在UASB反應器進水前對其pH和溫度做一粗調即可。 UASB反應器采用環(huán)狀穿孔管配水,通過三相分離器出水,并在三相分離器的上方增加側向流絮凝反應沉淀器,它由玻璃鋼板成60安裝而成,能在最大程度上截留三相分離出水中的顆粒污泥。 此處理工藝主要有以下特點:實踐證明,采用內循環(huán)UASB反應器+氧化溝工藝處理啤酒廢水是可行的,其運行結果表明COD 總去除率高達95%以上。由于采用的是內循環(huán)UASB反應器和氧化溝工藝串聯組合的方式,可根據啤酒生產的季節(jié)性、水質和水量的情況調整UASB反應器或氧化詢處理運行組合,以便進一步降低運
36、行費用。2.3.6 UASB+SBR法處理啤酒廢水 本處理工藝主要包括UASB反應器和SBR反應器。將UASB和SBR兩種處理單元進行組合,所形成的處理工藝突出了各自處理單元的優(yōu)點,使處理流程簡潔,節(jié)省了運行費用,而把UASB作為整個廢水達標排放的一個預處理單元,在降低廢水濃度的同時,可回收所產沼氣作為能源利用。同時,由于大幅度減少了進入好氧處理階段的有機物量,因此降低了好氧處理階段的曝氣能耗和剩余污泥產量,從而使整個廢水處理過程的費用大幅度減少。采用該工藝既降低處理成本,又能產生經濟效益。并且UASB池正常運行后,每天產生大量的沼氣,將其回收作為熱風爐的燃料,可供飼料烘干使用。UASB去除C
37、OD達7500 kg/d,以沼氣產率為0.5m3/kgCOD計算,UASB產氣量為3500m3 /d甲烷含量為55%65%。沼氣的熱值約為22680kJ/m3 ,煤的熱值為21000 kJ/t計算,則1m3 沼氣的熱值相當于1 kg原煤,這樣可節(jié)煤約4 t/d左右,年收益約為39.6萬元。 UASB+SBR法處理工藝與水解酸化+SBR處理工藝相比有以下優(yōu)點: (1)“UASB+SBR”工藝合理, 實用性強。本工藝的核心為SBR池,整個工藝經歷缺氧、好氧過程,能有效控制絲狀菌的生長,防止污泥膨脹,有效去除氨氮;因反應前、中期水中有機物濃度高,微生物處于對數生長, 處理速度快, 氧利用率高,從而降
38、低了能耗;同時,工藝調節(jié)靈活,進水、曝氣、沉淀、排水時間可根據實際情況調節(jié)易于操作。適合不同規(guī)模的啤酒企業(yè)使用。 (2)處理流程簡單,安裝操作及維修很方便。待處理污水經匯集后,泵入UASB反應器,其流速、進水量按設定工藝參數控制,污無需攪拌設備,后污水自然升流至SBR池,間歇式曝氣沉淀后排放,工藝過程簡單。構筑物UASB反應器中沉池、SBR池為半地下式的鋼混結構,曝氣裝置(除曝氣頭外)可現場制作,安裝制作簡單,操作控制靈活,可自控也可手動,維修保養(yǎng)也很方便。 (3)投資費用低,比國外同類型設備價格低60%。 (4)處理能力大,處理效果好。UASB反應器因反應區(qū)聚積大量厭氧顆粒污泥,廢水與之接觸
39、充分反應速度快,可降解水中80%以上的COD。反應器頂部設置三相分離器,能及時將處理過程中形成的固、液、氣分離,促進反應進程。SBR池集進水、曝氣、沉淀、排水于一體,擴大了反應池的功能,不僅提高了處理速度而且處理效果明顯。該池可降解90%以上的COD和BOD。 (5)工藝成熟穩(wěn)定,耐沖擊負荷,水質和水量的波動對出水影響小,工藝自動化程度較高,運行管理和維修方便,勞動定員少。2.4本設計的方案確定 針對啤酒工業(yè)廢水主要含糖類,醇類等有機物,有機物濃度較高,同時根據上述對啤酒廠污水處理技術的比較和綜合分析,本設計采取UASB處理工藝和好氧接觸氧化工藝組合的方法處理啤酒廢水,以便達到更好的效果。2.
40、5 UASB工藝介紹2.5.1 USAB工藝 升流式厭氧污泥床UASB Up-flow Anaerobic Sludge Bed,注:以下簡稱UASB)工藝由于具有厭氧過濾及厭氧活性污泥法的雙重特點,作為能夠將污水中的污染物轉化成再生清潔能源?沼氣的一項技術。由荷蘭Wageningen農業(yè)大學的教授Lettinga等人于1972-1978年間開發(fā)研制的一項污水厭氧生物處理新技術,這種工藝于20世界80年代初起在高濃度的有機廢水的處理中得到日趨廣泛的應用。國內對UASB反應器內一般情況下均能形成厭氧顆粒污泥,而厭氧顆粒污泥不僅有良好的沉淀性能,而且有比較高的比甲烷活性。由于UASB反應器設有三相
41、分離器,使得反應器內的污泥不易流失,所以反應器內能維持很高的生物量,平均濃度可達到80g SS/L左右。同時反應器的SRT很大,HRT很小,這使反應器很高的容積負荷率和處理效率以及運行穩(wěn)定性。2.5.2 UASB的基本構造 啤酒廠廢水由池底進入反應器,通過反應區(qū)經三相分離器進入沉淀區(qū)進行固液分離。澄清后的廢水由水渠排出,沉淀下來的微生物固體,即厭氧顆粒污泥靠重力自動返回反應區(qū),集氣室收集氣體排出。 USAB反應器主要包括進水分配系統(tǒng)、反應區(qū)、三相分離器、出水系統(tǒng)及排泥系統(tǒng)。反應區(qū)包括污泥床和污泥懸浮層區(qū),是UASB反應器的核心,也是培養(yǎng)和富集厭氧微生物的區(qū)域,廢水與厭氧污泥在這里充分接觸,產生
42、強烈的生化反應,有機物主要是在反應區(qū)被厭氧分解。三相分離器由沉淀區(qū)、集氣室和氣封組成,其功能是把產生的氣體、厭氧顆粒污泥和處理后的廢水分離開來。三相分離器分離效果的好壞直接影響反應器的處理效果。2.5.3 UASB工藝的特點(1)反應器中高濃度的以顆粒存在的高活性污泥 UASB是目前各種厭氧處理工藝所達到的處理負荷最高的高濃度有機廢水處理裝置之一。在反應器內產甲烷菌為主體的厭氧微生物行程了粒徑為1-5mm的顆粒污泥,讓UASB工藝具備很高的處理能力。這種活性污泥是在嚴格控制反應器的水力學及有機負荷條件下,通過污泥的自身絮凝、結合和逐步的固定化過程而形成。大量事實證明,顆粒污泥能長期保持其形態(tài)上
43、的穩(wěn)定性及良好的沉降性能。(2)反應器內具有集泥、水和氣分離于一體的三相分離器 這種三相分離器可以自動地將泥、水、氣分離并祈禱澄清出水、保證集氣室正常水面的功能。反應器中無需安裝任何攪拌裝置。反應器的攪拌是通過產氣的上升遷移作用而實現,因而具有操作管理比較簡單的特點。2.5.4 影響UASB處理效果的因素(1) PH值 PH值是影響UASB處理效果的一個重要的、不太敏感的指標。在啟動過程中,反應器內的PH值控制在6.87.2之間,偶爾PH值達到6.6,對處理效果沒有明顯地影響。若啟動過程過快或者負荷增加過多,因產甲烷菌增長慢,產酸菌可將廢水中地有機物轉化為小分子有機酸,導致反應器內的PH值下降
44、,VFA積累。一般出水PH值不能低于6.2,最好控制在6.5以上。若超過上述范圍,則應暫時停止進水23天,必要時加堿調PH值至6.8。(2)營養(yǎng)物質 菌類的生長代謝需要良好的營養(yǎng)條件,啤酒廠廢水含有豐富的營養(yǎng)物質,各營物質之間的比例基本能夠滿足微生物菌群的生長需要,在整個調試和正常運行期間,不需添加營養(yǎng)物質。(3)溫度 夏天時,廢水的溫度維持在2025,此時無需調節(jié)溫度,早正常運行過程中,溫度的變化對UASB的運行影響不大,產氣量的變化也比較小。2.6工藝設計2.6.1工藝流程圖 圖1.UASB法處理啤酒廠廢水的工藝設計流程2.6.2工藝說明 啤酒廠各工段廢水由廠區(qū)排水管(渠)收集后經排水總渠
45、送至廢水處理站進行處理。排放廢水先經過格柵去除大雜質(空麥殼,酵母,紙削等懸浮物),然后進入集水池,用污水泵將廢水提升至水力篩,進入調節(jié)池進行對水量以及水質的調節(jié),使調節(jié)后的水量、水質、PH值達到均勻保障后續(xù)處理的正常運行。調節(jié)池中出來的水進入UASB反應器進行厭氧消化,降低有機物濃度,產生的氣體排出收集利用。UASB反應器內的廢水流出進行好氧處理(包括氣浮池和接觸氧化池),有效的降低廢水中的SS和COD,而后達到出水標準。將UASB反應器、氧化池里的剩余污泥收集到集泥井,在由污泥提升泵提升到污泥濃縮池內被濃縮,濃縮后進入污泥脫水機房,進一步降低污泥的含水率,實現污泥的減量化。污泥脫水后形成泥
46、餅,裝車外運處置。該工藝處理效果好、操作簡單、穩(wěn)定性高。UASB和接觸氧化池相串聯的啤酒廢水處理工藝具有處理效率高、運行穩(wěn)定、能耗低、容易調試和易于每年的重新啟動等特點。從而既達到了處理廢水的目的,又節(jié)約了經濟成本,一舉兩得,故采用此工藝。2.7主要設備設計介紹2.7.1格柵 格柵由一組或數組平行的金屬柵條、塑料齒鉤或金屬篩網、框架及相關裝置組成,傾斜安裝在污水渠道、泵房集水井的進口處或污水處理廠的前端,用來截留污水中較粗大漂浮物和懸浮物,如纖維、碎片、毛發(fā)、果皮、蔬菜、木條、布條、塑料制品等,防止堵塞和纏繞水泵機組、曝氣機、管道閥門、處理構筑物配水設施、進出水口,減少后續(xù)處理產生的浮渣,保證
47、水處理設施的正常運行。2.7.2 提升泵站 提升泵四臺1臺備用,用于提升污水廠的污水,以保證污水能在后續(xù)處理構筑物內暢通的流動。機器間內設置水泵機組和有關的附屬設備,格柵和吸水管安裝在集水井內,集水井還可以在一定程度上調節(jié)來水的不均勻性,以便水泵較均勻工作,格柵的作用是阻攔水中粗大的固體雜質,以防止雜物阻塞和損壞水泵。2.7.3調節(jié)沉淀池 是用以調節(jié)進、出水流量的構筑物。 狹義定義:為了使管渠和構筑物正常工作,不受廢水高峰流量或濃度變化的影響,需在廢水處理設施之前設置調節(jié)池2.7.4 UASB反應器 UASB反應器是該系統(tǒng)中關鍵構筑物之一,其主體部分可分為兩個區(qū)域,即反應區(qū)和氣、液、固三相分離
48、區(qū)。在反應區(qū)下部是由沉淀性能良好的污泥形成的厭氧污泥床,當廢水由反應器底部進入反應器后,由于水的向上流動和產生的大量氣體上升,形成了良好的自然攪拌作用,并使一部分污泥在反應區(qū)的污泥床上方形成相對稀薄的污泥懸浮層,懸浮液進入分離區(qū)后,氣體首先進入集氣室被分離,含有懸浮液的廢水進入分離區(qū)的沉降室,污泥在此進行沉淀分離。本工藝將UASB設計成圓形池子。在反應池頂部即三相分離器的上部裝有斜板,該裝置對于系統(tǒng)調試初期防止菌種過量地洗出具有極作用,從而大大縮短調試周期。2.7.5好氧處理(接觸氧化池,氣浮池) 經UASB處理后的廢水,COD含量仍然很高,要達到排放標準,必須進一步處理,即采用好氧處理。2.
49、7.6二沉池 二沉池是生物處理系統(tǒng)中非常重要的組成部分。整個系統(tǒng)的處理效能與二沉池的設計和運行密切相關。2.7.7污泥濃縮池 為方便污泥的后續(xù)處理機械脫水,減小機械脫水中污泥的混凝劑用量以及機械脫水設備的容量,需對污泥進行濃縮處理,以降低污泥的含水率。2.7.8脫水間 污泥經濃縮后,尚有96%的含水率,體積仍很大,為了綜合利用和最終處置,需對污泥作脫水處理。 3啤酒廠廢水處理構筑物設計與計算3.1格柵的設計計算3.1.1格柵的作用 格柵的功能是用來去除廢水中較粗大懸浮物,為后續(xù)處理帶來方便。3.1.2格柵設計參數以設計草圖 設計參數:流量Q 4000/d 0.0463 /s 設計草圖如圖2 圖
50、2 格柵設計計算草圖 3.1.3格柵的設計與計算1.格柵的柵條間隙數n 設柵前水深h 0.50m,過柵流速v 0.6m/s ,柵條間隙寬度b 0.01m.格柵傾角 75 n取整數,故取152.柵槽有效寬度B 設計采用20圓鋼為柵條,即s0.02m,B Sn?1+ bn 0.0215-1+0.0115 0.43m3.進水渠道漸寬部分長度l1 設進水渠道寬B1 0.14m .其漸寬部分展開角度,進水渠道內流速為0.5m/s。則l1 0.4m4.柵槽與出水渠道連接處的漸窄部分長度(l2)l2 l1/20.4/20.2m5.通過格柵的水頭損失(h1) 設k 3 ,1.79柵條斷面為圓形,v0.6m/s
51、 h1 0.216m6.柵槽總高度H 取柵前渠道超高h20.3m, 柵前槽高H1h+h20.7m 則H0.4+0.216+0.30.916m7.柵槽總長度L Ll1+l2+0.5+1.0+8.每日柵渣量W 取W10.06m3/103m3柵渣量,取0.10.01,粗格柵用小值,細格柵用大值,中格柵用中值,K21.5 則W0.16 m3/d0.2m3/d 故采用人工清渣。3.2提升泵站3.2.1提升泵站配置與作用 提升泵站用于提升污水廠的污水,以保證污水能在后續(xù)處理構筑物內暢通的流動它由機器間、集水池、格柵、輔助間等組成,機器間內設置水泵機組和有關的附屬設備,格柵和吸水管安裝在集水池內,集水池還可
52、以在一定程度上調節(jié)來水的不均勻性,以便水泵較均勻工作,格柵的作用是阻攔水中粗大的固體雜質,以防止雜物阻塞和損壞水泵,輔助間一般包括貯藏室,修理間,休息室和廁所等。3.2.2選泵總揚程估算 設計流量:Q4000m3/d166.7m3/h 46.3L/s;經過格柵的水頭損失為0.216m,進水管渠內水面標高為-2.335m;則格柵后的水面標高為:-2.335-0.216-2.55m;設集水池的有效水深為2m,則最低工作水位為:-2.55-2-4.55m;所需提升的最高水位為6.78m;故集水池最低工作水位與所提升最高水位之間高差為:6.78-4.5511.33m;根據流量出水管管線水頭損失近似取1
53、.8m;泵站內的管線水頭損失假設為2.0m,考慮自由水頭為1m,則水泵總揚程為:H11.33+1.8+2+116.13m。3.2.3選泵 根據流量Q166.7m3/h,揚程H16.13m,擬選用100QW70-22-11型立式污水泵,每臺水泵的流量為Q70m3/h,揚程為H22m,選擇此泵比較合適。選4臺,3用1備。采用并聯方式。泵的工作參數如表2: 表2 100QW70-22-11型立式污水泵工作參數流量(m3/h)揚程(m)轉速(r/min)功率(kw)效率(%)排出口徑(mm)質量(Kg)702220002.269.51002603.3調節(jié)池3.3.1調節(jié)池的作用 調節(jié)池的功能是均衡水質
54、,使各處理單元構筑物在最佳工況點運行,減少后續(xù)處理的沖擊負荷;均衡水量,解決進水不均勻與處理構筑物規(guī)模恒定之間的矛盾。調節(jié)池內宜設置攪拌、混合裝置。3.3.2調節(jié)池工藝設計 水力停留時間T6h;則池容積V Qt 166.7 /h 6h 1000.2;取池子總高度H6m,其中超高0.5m, 保護水深(池底)0.5m,有效水深h5m;則池面積:AV/h1000/5200m3;池長取L25m,池寬取B8m;則池子總尺寸為LBH25861200m3。3.3.3工藝裝備 池內配置酸堿灌,適當調節(jié)水質的PH值,使廢水的PH水質保證在6-9。使廢水混合均勻,調節(jié)池下設潛水攪拌機,選型QJB7.5/6-640
55、/3-303/c/s 1臺。3.4 UASB反應池3.4.1 UASB反應池作用 UASB 池的功能是使廢水得到全面凈化.基本達到排放標準 采用矩形UASB ,三相分離器上下兩層折板型集氣罩組成配水采用集氣管,出水采用三角堰。3.4.2設計參數 設計流量:Q=4000m3/d166.7m3/h0.046m3/s;參數:現在國內平均容積負荷(Nv):5.3 kgCOD/m3?d;進水濃度:BOD5 1000mg/L,去除率E180% 出水200 mg/L;COD 2000mg/L,去除率E278%,出水440 mg/L,SS 500mg/L 。去除率E350%,出水250 mg/L。3.4.3設
56、計計算1.容積計算 UASB有效容積:V有效=1509.4m3;將UASB設計成圓形池子,布水均勻,處理效果好。根據廢水生物處理新技術,當有機CODcr符合在56 kgCOD/m3?d,水力符合一般為0.5-0.9 m3/(m2?h);此時反應器高度以69m為宜;取水力負荷q=0.8m3/m2?h: 則 A 208.4m2 h=6.4m(符合適宜高度)為保證處理高效率,方便維護和檢修,可采用4座相同的UASB反應器。每座UASB的有效容積V11509.4/4377.35 m3;有效單座面積A1377.35/6.459m2。2.三相分離裝置的設計(1)設計說明 三相分離器要具有氣、液、固三相分離的功能。三相分離器的設計主要包括沉淀區(qū)、回流縫、氣液分離器的設計。三相分離器是UASB反應的重要組成部分,它對污泥床的正常運行和獲得良好的出水水質起到十分重要的作用,要保證良好的氣液分離和固液分離,三相分離器應滿足一下幾點要求: 1)沉淀區(qū)水力表面負荷1.0m/h; 2)沉淀器斜壁角度設為50,使污泥不致積聚,盡快落入反應區(qū)內; 3)進入沉淀區(qū)前,沉淀槽底逢隙的流速?2m/h; 4)總沉淀水深應大于1.5m; 5)水力停留時間介于1.52h。 如果以上條件均能滿足,則可達到良好的分離效果。設計草圖如圖3
【環(huán)境工程專業(yè)】【畢業(yè)論文 開題報告 文獻綜述】UASB法處理啤酒廠廢水的工藝設計（可編輯）
