湖北省某啤酒廠工業(yè)廢水處理站設(shè)計開題報告

1、武漢紡織大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告課題名稱城市污水處理廠設(shè)計院系名稱環(huán)境與城建學(xué)院專業(yè)環(huán)境工程班級環(huán)境072班學(xué)生姓名劉行（內(nèi)容包括：該類工業(yè)廢水處理工藝技術(shù)的國內(nèi)外水平、現(xiàn)狀與發(fā)展狀況；提出本 次設(shè)計工藝流程的多種選擇方案并分析比較方案的利弊、說明方案的特點，做出技 術(shù)經(jīng)濟比較，確定最優(yōu)處理工藝，并說明選擇理由 ）一此次畢業(yè)設(shè)計污水特點及研究意義隨著人民生活水平的提高，我國各行各業(yè)產(chǎn)生的污水也隨之增多。 污水的產(chǎn)生， 對我國的環(huán)境，經(jīng)濟和社會發(fā)展有極其消極的影響，不僅影響到我國經(jīng)濟社會的和 諧建設(shè)，還嚴重威脅百姓的生活健康。因此，污水的處理的重要性逐漸被人們認識， 逐漸被人們重視。在很多地

2、方，污水處理已經(jīng)被提上議事日程。通過本次畢業(yè)設(shè)計，熟悉并掌握環(huán)境工程污水處理的設(shè)計原理，多種處理工藝 的對比，基于原始設(shè)計資料獨立制定設(shè)計方案，掌握污水廠設(shè)計的基本流程及各構(gòu) 筑物得設(shè)計方法，學(xué)會設(shè)計計算，并用autocad計算機軟件繪制污水處理圖。將平時 在課堂上所學(xué)到的專業(yè)理論知識用于設(shè)計實踐，可將所學(xué)知識系統(tǒng)掌握，并可提高 自己的工程設(shè)計能力，為將來走上工作崗位進行設(shè)計工作打下堅實的實踐基礎(chǔ)。而 且在此次設(shè)計中，還鍛煉了自身能力，增強了團體合作意識。二國內(nèi)外啤酒廠工業(yè)廢水處理水平，現(xiàn)狀與發(fā)展狀況啤酒廠總排水屬于中、高濃度的有機廢水，呈酸性， pH值為4.56.5 6, 其中的主要污染因子

3、是化學(xué)需氧量（CODc）、生化需氧量（BOD5和懸浮物（SS， 濃 度分別為10001500，5001000和220440 mg.L-1 3。啤酒廢水的可生化性（BOD5/CODCr較大，為0.40.6 6，因此很多治理技術(shù)的主體部分是生化處理。1啤酒廢水處理技術(shù)目前，國內(nèi)外普遍采用生化法處理啤酒廢水。根據(jù)處理過程中是否需要曝氣， 可把生物處理法分為好氧生物處理和厭氧生物處理兩大類。2好氧生物處理好氧生物處理是在氧氣充足的條件下，利用好氧微生物的生命活動氧化啤酒廢 水中的有 機物，其產(chǎn)物是二氧化碳、水及能量（釋放于水中）。這類方法沒有考慮 到廢水中有機物的 利用問題，因此處理成本較高。活性污泥

4、法、生物膜法、深井曝 氣法是較有代表性的好氧生物處理方法。2.1 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廢水中的有機物，而污泥和水的分離則由沉淀池來完成。活性污泥法處理啤酒廢水BOD,CO的去處率可達92%- 96%,但是動力消耗大，處理中常出 現(xiàn)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，F(xiàn)e等營養(yǎng)物質(zhì)缺乏，各營養(yǎng)成分比例失調(diào)，導(dǎo)致微生物不能正常生長而死亡。解決的辦法

5、是投加 含N，P的化學(xué)藥劑，但這將使處理成本提高。而較為經(jīng)濟的方法是把生活污水（其 中N, P濃度較大）和啤酒廢水混合。其中間歇式活性污泥法（SBR和深井曝氣法應(yīng) 用較為廣泛。間歇式活性污泥法（SBR此法集進水、曝氣、沉淀、出水在一座池子中完成，常由四個或三個池子構(gòu)成一組，輪流運轉(zhuǎn)，一池一池地間歇運行，故稱序批式活性污泥法。間歇式活性污泥法（SBR通過間歇曝氣可以使動力耗費顯著降低，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(shù)，廢水處理時間僅需19 20 h ,比普通活性污泥法縮短1011 h，CODc啲去除率也在96%以上： 7。揚州啤 酒廠和三明市大

6、田啤酒廠采用 SBR技術(shù)處理啤酒廢水，也收到了同樣的效果8,9 該工藝具有很多優(yōu)點：工藝系統(tǒng)組成簡單，不設(shè)二沉池，無污泥回流設(shè)備；耐 沖擊負荷，一般不用設(shè)置調(diào)節(jié)池；反映推動力大，易于得到優(yōu)于連續(xù)流系統(tǒng)的出水 水質(zhì)；運行操作靈活，通過適當調(diào)節(jié)各單元的狀態(tài)可達到脫氮除磷的效果；污泥沉 淀性能好，SVI值較低，能有效的防治絲狀菌膨脹；各項運行指標和各操作階段可通 過計算機加以控制，便于自控運行，易于維護管理。通過間歇曝氣可以使動力耗費 顯著降低，同時，廢水處理時間也短于普通活性污泥法。深井曝氣法為了提高曝氣過程中氧的利用率，節(jié)省能耗，很多國內(nèi)外啤酒廠采用深井曝氣 工藝。深井曝氣池一般直徑為1.06.

7、0，水深可達150300m大大節(jié)省了用地面積。 同時由于水深大幅度增加，可以促進氧傳遞效率，處理功能幾乎不受氣候條件的影 響。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(nèi)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。該工藝的優(yōu)點是占地面積少，效能高，對氧的利用率大，無惡臭產(chǎn)生等。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(shù)不過關(guān)等。2.2 生物膜法與活性污泥法不同，生物膜法是在處理池內(nèi)加入軟性填料，利用固著生長于填 料表面的微生物對

8、廢水進行處理，不會出現(xiàn)污泥膨脹的問題。生物接觸氧化池和生 物轉(zhuǎn)盤是這類方法的代表。生物接觸氧化池生物接觸氧化法又稱浸沒式曝氣生物濾池，其實質(zhì)之一是在池內(nèi)充填料，已經(jīng) 充氧的污水浸沒全部填料，并以一定的流速流經(jīng)填料。在填料上充滿生物膜，污水 與生物膜廣泛接觸，在生物膜上的微生物的作用下得到凈化的過程，故又稱浸沒式 生物濾池；其實質(zhì)之二是利用活性污泥法的曝氣充氧設(shè)備進行充氧和攪拌，故又稱 曝氣生物濾池。生物接觸氧化法介于活性污泥法和生物濾池二者之間的污水生物處理技術(shù)，兼 有活性污泥法和生物膜法的特點，其優(yōu)點是：由于填料的比表面積大，池內(nèi)的充氧 條件良好。生物接觸氧化池內(nèi)單位容積的生物固體量高于活性

9、污泥法曝氣池和生物 濾池。因此，生物接觸氧化池具有較高的容積負荷；不需要污泥回流，不存在污泥 膨脹問題，運行管理簡便；由于生物固體量多，水流又屬完全混合型，因此生物接 觸氧化池對水質(zhì)水量的驟變有較強的適應(yīng)能力；有機容積負荷較高時，其F/M保持在較低水平，污泥產(chǎn)率較低。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的 生物固體濃度和較高的有機負荷，因此處理效率高，占地面積也小于活性 污泥法。國內(nèi)的淄博啤酒廠、青島啤酒廠、渤海啤酒廠和徐州釀酒總廠等廠家的廢 水治理中采用了生物接觸氧化工藝技術(shù)6。青島啤酒廠在二段生物接觸氧化之后 輔以混凝氣浮處理，啤酒廢水中 CODc和B

10、 0D5勺去除率分別在80%和90%以上： 10。 在此基礎(chǔ)上，山東省環(huán)科所改常壓曝氣為加壓曝氣（P=0.250.30 MPa,目的在于強化氧的傳質(zhì)，有效提高廢水中的溶解氧濃度，以滿足中、高濃度廢水中微生物和 有機物氧化分解的需要。生物轉(zhuǎn)盤生物轉(zhuǎn)盤是較早用以處理啤酒廢水的方法。它主要由盤片、氧化槽、轉(zhuǎn)動軸和 驅(qū)動裝置等部分組成，依靠盤片的轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)廢水與盤上生物膜的接觸和充氧。它 不僅有對有機物的氧化分解（BO去除），還有一定的硝化和脫氮功能。該方法在美 國應(yīng)用較為普及，國內(nèi)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6。生物轉(zhuǎn)盤作為一項附著生長法的生物處理技術(shù)，具有以下優(yōu)點：凈化效率

11、高， 具有較強的耐沖擊負荷的能力；污泥產(chǎn)量少，易于沉淀；具有硝化和反硝化的功能； 可與初沉池，曝氣池和二沉池合建，從而提高處理水水質(zhì)；管理簡單，穩(wěn)定可靠， 沒有噪聲，不產(chǎn)生污泥膨脹和二次污染等問題；無污泥回流裝置，動力消耗低，運 行費用低。但是低溫對運行影響大，在處理高濃度廢水時需增加轉(zhuǎn)盤組數(shù)。2.3 厭氧生物處理厭氧生物處理適用于高濃度有機廢水（CODcr> 2000 mg.L-1, BOD5 > 1000mg.L-1 ）。它是在無氧條件下，靠厭氣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(zhì)有50%90%專化為沼氣（甲烷），而發(fā)酵后的剩余物又可作為優(yōu) 質(zhì)肥料和飼料

12、11。因此，啤酒廢水的厭氧生物處理受到了越來越多的關(guān)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(shù)在啤酒廢水的治理方 面應(yīng)用最為成熟。升流式厭氧污泥床（UASBUAS的主要組成部分是反應(yīng)器，其底部為絮凝和沉淀性能良好的厭氧污泥構(gòu)成的污泥床，上部設(shè)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(yīng)器 底部加入，在上向流、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(yīng)器底部，水則經(jīng)出流堰排出。截止1990年9月，全世界已建成30座生產(chǎn)性UAS反應(yīng)器用于處理啤酒

13、廢水，總?cè)?積達60 600 m3 12。國內(nèi)已有北京啤酒廠4,6 、沈陽啤酒廠6,12 等廠家利 用UAS來處理啤酒廢水。荷蘭、美國的某些公司所設(shè)計的UAS反應(yīng)器對啤酒廢水CODc的去除率為80%86% 12,北京啤酒廠UAS處理裝置的中試結(jié)果也保持在這 一水平，而且其沼氣 產(chǎn)率為0。30。5 m3.kg-1（COD） 13。清華大學(xué)在常溫條件 下利用UAS厭氧處理啤酒廢水的研究結(jié)果表明，進水 CODc濃度為2000 mg.L-1時， 去除率為85%90% 12。沈陽啤酒廠采用回收固形物及厭氧消化綜合治理工藝， 實行清污分流，集中收集CODc大于 5000 mg.L-1的高濃度有機廢水送入U

14、AS進行厭 氧處理，廢水中CODc的質(zhì)能利用率可達91.93% 12。UAS成功處理高濃度啤酒廢水的關(guān)鍵是培養(yǎng)出沉降性能良好的厭氧顆粒污泥。顆粒污泥的形成是厭氧細菌群不斷繁殖、積累的結(jié)果，較多的污泥負荷有利于細菌 獲得充足的營養(yǎng)基質(zhì)，故對顆粒污泥的形成和發(fā)展具有決定性的促進作用；適當高 的水力負荷將產(chǎn) 生污泥的水力篩選，淘汰沉降性能差的絮體污泥而留下沉降性能好 的污泥，同時產(chǎn)生剪切力，使污泥不斷旋轉(zhuǎn)，有利于絲狀菌互相纏繞成球。此外， 一定的進水堿度也是顆粒污泥形成的必要條件，因為厭氧生物的生長要求適當高的 堿度。堿度不足，所以需投加工業(yè)碳酸鈉或氧化鈣加以補充。研究表明4,12 ，在UAS啟動階

15、段，保持進水堿度不低于1000 mg.L-1對于顆粒污泥的培養(yǎng)和反應(yīng)器在高負荷下的良好運行十分必要。總之，UASE具有效能高，處理費用低，電耗省，投資少，占地面積小等一系列優(yōu)點，完全適用于高濃度啤酒廢水的治理。其不足之處是出水CODcr的濃度仍達500mg.L-1左右，需進行再處理或與好氧處理串聯(lián)才能達標排放。三方案的確定（一）、原始資料該啤酒廠廢水處理站的設(shè)計處理水量為 7500 m3/d。 各生產(chǎn)部門的廢水經(jīng)混合后， 進水水質(zhì)：CODcr= 2300 mg/L, BOD=1600 mg/L，SS =850 mg/L; 處理后，出水水質(zhì)達到國家污水綜合排放標準（GB8971996）中二級標準

16、：CODcr _100 mg/L，BOD _30 mg/L，SS _70mg/L。 生產(chǎn)區(qū)廢水自流入污水處理站，廢水管道水面標高按-0。50m考慮，處理后的廢水通過埋地管道排出。 該地區(qū)夏季主導(dǎo)風向為東南風。 廢水處理站用地為一塊長方形地，地形平坦，滿足處理工藝要求。（二八備選方案的提出針對以上廢水的特點，以及出水要求，一般啤酒廠廢水的特點，宜采用生化處 理為宜。經(jīng)過對比，有以下三種方案可用：1。間歇式活性污泥法（SBR活性污泥法）。污水流入到間歇式曝氣池，按時間順序一次實現(xiàn)進水一反應(yīng)一沉淀一出水一閑 置等五個基本過程組成的處理周期，并周而復(fù)始反復(fù)進行。SBF工藝同時具有均勻水 量水質(zhì)、曝氣氧

17、化、沉淀排水等三種功能。現(xiàn)在又開發(fā)出一些連續(xù)進水連續(xù)出水的改良性 SBR工藝，如ICEAS法、CASS法、 IDEA法等。這種一體化工藝的特點是工藝簡單，由于只有一個反應(yīng)池，不需二沉池、 回流污泥及設(shè)備，一般情況下不設(shè)調(diào)節(jié)池，多數(shù)情況下可省去初沉池，故節(jié)省占地 和投資，耐沖擊負荷且運行方式靈活，可以從時間上安排曝氣、缺氧和厭氧的不同 狀態(tài)，實現(xiàn)除磷脫氮的目的。SBR法中曝氣池兼具沉淀的作用，厭氧、好氧也在同一 池進行。其運行操作由流入、反應(yīng)、沉淀、排放、待機五個工序組成。通過調(diào)節(jié)每 個工序的時間，可達到除磷脫氮的效果。圖1 SBR活性污泥法工藝流程該工藝不設(shè)二沉池和污泥回流設(shè)備，且曝氣池容積也

18、小于連續(xù)式，所以它的工 藝流程簡單，氧利用率高，基建費用和運行費用均較低，不易產(chǎn)生污泥膨脹。同時 通過對運行方式的調(diào)節(jié)，具有脫氮除磷的功能，且處理水水質(zhì)優(yōu)于連續(xù)式。但該工 藝要求程序控制，自動化水平較高。2. 升流式厭氧污泥床反應(yīng)器（UASB +曝氣生物濾池UASB反應(yīng)器上部設(shè)置氣、固、液三相分離器，下部設(shè)置污泥懸浮區(qū)和污泥床區(qū)。 廢水由配水系統(tǒng)從反應(yīng)區(qū)經(jīng)氣、固、液三相分離器后進入沉淀區(qū)。氣、固、液分離 后，沼氣由氣室收集，再由沼氣管流向沼氣柜。固體由沉淀區(qū)沉淀后自行返回反應(yīng) 區(qū)，沉淀后的處理水從出水槽排出。UASB反應(yīng)器處理工藝適合高濃度有機廢水的處理，且其設(shè)備運行時無需供氧，排水 動力費用

19、較低，污泥產(chǎn)量較低，并且厭氧污泥脫水性能優(yōu)于好氧污泥脫水性能，污 泥處理系統(tǒng)的運行費用大大減少。但是不足之處是其CODfc除率可以達到60%80%需進行再處理或與好氧處理串聯(lián)才能達標排放。根據(jù)此次廢水特點，可在其后加上 一個曝氣生物濾池進一步除 COD由于廢水中SS較高，可在其后再加上一個氣浮池。 其工藝流程如圖2所示：原圖2 UASB+曝氣生物濾池工藝流程圖3. 生物接觸氧化池自1975年我國開始生物接觸氧化法污水處理的實驗工作后，隨著生物接觸氧化 法污水技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的拓寬，氧化池形式的該進，生物接觸氧化填料的研究開發(fā)， 生物接觸氧化法在國內(nèi)的污水處理領(lǐng)域，特別是有機工業(yè)廢水生物處理、小型生

20、活 污水處理中得到廣泛應(yīng)用。生物接觸氧化池內(nèi)設(shè)置填料，填料淹沒在污水中，填料上長滿生物膜，污水與 生物膜接觸過程中，水中的有機物被微生物吸附、氧化分解和轉(zhuǎn)化為新的生物膜。 從填料上脫落的生物膜，隨水流到二沉池后被去除，污水得到凈化?？諝馔ㄟ^設(shè)在 池底的布氣裝置進入水流，隨氣泡上升時向微生物提供氧氣。該工藝是介于活性污泥法和生物濾池二者之間的污水處理法，具有其它工藝沒 有的優(yōu)點。而且，對于南方小型的工業(yè)廢水，由于環(huán)境溫度相對較高，選擇生物接 觸氧化法，其負荷能力和運行費用都有很大的優(yōu)勢。（三）、工藝流程的確定根據(jù)污水的特點：（1）廢水以有機污染物為主，BOD/COD=0690。3,可生化 性好，

21、重金屬及其他難以生物降解的有毒有害污染物一般不超標；（2）廢水中主要污染物指標BOD COD SS都值都不高，屬中等啤酒廠廢水；（3）本課題污水處理量 小，在達到污水處理要求的前提下，應(yīng)著重考慮工程占地面積和污水處理費用的節(jié) 省。按城市污水處理和污染防治技術(shù)政策【】要求推薦，大于20萬t/d規(guī)模大型污水廠一般采用常規(guī)活性污泥法工藝，10-20萬t/d污水廠可以采用常規(guī)活性污泥法、氧化溝、SBR AB法等工藝，小型污水廠還可以采用生物濾池、水解好氧法 工藝等。對脫磷脫氮有要求的城市，應(yīng)采用二級強化處理，如A2/O工藝，A/O工藝, SBR及其改良工藝，氧化溝工藝，以及水解好氧工藝，生物濾池工藝等

22、。對比三種方案，SBRS性污泥法，UASB曝氣生物濾池，生物接觸氧化法不僅處 理能力強，效率高，出水滿足二級標準，而且對于小型廢水的處理設(shè)備簡單，可節(jié) 省經(jīng)濟成本，且對于南方廢水處理的溫度較高也有優(yōu)勢。根據(jù)本次廢水SS偏高的特點，可在生物接觸氧化池之前添置一污泥吸附池，不 僅可依靠其吸附作用去除污水中的較大部分的懸浮固體量，而且污水在吸附池的停 留時間可使它兼做二沉池，具有污泥的貯存和濃縮的作用。故本課題研究方案即工藝流程初定如圖3所示：廢格柵 水解酸化池-提升泵二沉池接觸氧化池污泥吸附池A.消毒 J1 fT1F出水污泥回流污泥處置圖3污泥吸附池+生物接觸氧化池工藝處理流程圖四研究目的啤酒廠工業(yè)廢水處理的工藝選擇，應(yīng)充分調(diào)查工廠排水水質(zhì)、水量、排水規(guī)律 和特點，必要時應(yīng)取樣化驗確認；應(yīng)考察工廠提供的建設(shè)場地地形條件和面積大小; 考察工廠所能承受的一次性投資及運行成本情況；考察工廠的管理水平和工人素質(zhì) 條件以及確定廠外排水條件及水電增容條件等進行適合本地區(qū)建設(shè)污水場并能長期 達標運行的方案比選。比選中簡單適用、運行可靠、