啤酒廢水畢業(yè)設計

啤酒廢水畢業(yè)設計啤酒廢水畢業(yè)設計第一部分設計說明書1緒論概況隨著國內(nèi)啤酒工業(yè)日益發(fā)展，建廠規(guī)模越來越大，啤酒廢水的排放量成倍增加，污染強度逐日加劇，啤酒廢水的處理問題已經(jīng)提到日程上來。啤酒生產(chǎn)是耗水量最大的行業(yè)，一般國內(nèi)每生產(chǎn)1噸啤酒約耗水15噸左右，產(chǎn)生廢水12噸左右。啤酒廢水的組成變動也極大，這取決于釀造過程中的各種不同工序。啤酒生產(chǎn)的廢水主要來自兩個方面，一是大量的冷卻水（糖化，麥芽冷卻，發(fā)酵等），二是大量的洗滌水，沖洗水（各種罐洗滌水，瓶洗滌水等）。啤酒廢水的有機組成通常是可以生物降解，主要是由糖、可溶性淀粉、乙醇、揮發(fā)性脂肪酸等組成，國內(nèi)啤酒廠廢水中CODcr含量為：1000?2500mg/L,BOD5含量為600?1500mg/L,可生化性強。pH值取決于CIP即在線清洗單元上所使用的化學物質(zhì)的數(shù)量和類型（如苛性鈉、磷酸、硝酸）。氮和磷的含量主要取決于原料的加工以及污水中廢酵母存在量。啤酒廢水富含有機物和一定濃度的懸浮顆粒固體（SS）,其中COD、BOD質(zhì)量濃度高達數(shù)千mg/L,另外還含有大量的N、P無機鹽，這些廢物本身并無毒，但含有大量可被生物降解的有機物質(zhì)，若不加治理直接外排，將導致地表水體，破壞水體的生態(tài)平衡，對環(huán)境造成嚴重污染，所以啤酒廢水的處理勢在必行。設計原始資料某啤酒廠位于太湖周邊某市，該廠的生產(chǎn)規(guī)模為10萬噸啤酒/年，年生產(chǎn)日期為300天，啤酒廢水的主要來源是糖化車間、發(fā)酵車間、灌裝車間以及生產(chǎn)用冷卻廢水等。部分車間的定期消毒和沖洗地面也要排出一些廢水。廠區(qū)也排出一定量的生活廢水（工人數(shù)100人）。要求廢水處理后達到《太湖地區(qū)城鎮(zhèn)污水處理廠及重點工業(yè)行業(yè)主要水污染物排放限值》（DB32-7/1072-2007）中的相應標準。2水量、水的確定水量的確定工業(yè)廢水水量的確定根據(jù)查《太湖地區(qū)城鎮(zhèn)污水處理廠及重點工業(yè)行業(yè)主要水污染物排放限值》（DB32-7/1072-2007）中相應的標準。每生產(chǎn)1噸啤酒排放廢水的限值為4.5噸，取4.2噸，符合標準，則該啤酒廠年產(chǎn)廢水10萬，10萬m3x4.2=42萬m3,每天約為*****+300=1400m3。生活污水水量的確定根據(jù)《建筑給水排水設計規(guī)范》相關規(guī)定：設計企業(yè)建筑時，管理人員的生活用水定額可取30?50L/人班；車間工人的生活用水定額應根據(jù)車間性質(zhì)確定，一般宜采用（30?50）L/人班；用水時間宜取8h,小時變化系數(shù)宜取L5?2.5。所以取每人生活定額為50L/人班，小（3）三相分離器：三相分離器的功能是把氣體、固體和液體分開，由沉淀區(qū)、集氣室和氣封組成。氣體先被分離后進入集氣室，然后固液混合液在沉淀區(qū)進行分離，下沉的固體靠重力由回流縫返回反應區(qū)。三相分離器的分離效果直接影響著反應器的處理效果。圖5UASB工藝基本流程（4）出水系統(tǒng)：出水系統(tǒng)的作用是將澄清后的廢水均勻的收集起來，排出反應器。出水是否均勻?qū)μ幚硇Ч泻艽蟮挠绊?。?）排泥系統(tǒng)及沼氣收集系統(tǒng)：排泥系統(tǒng)的作用上的定期均勻地排放反應區(qū)的聲譽厭氧污泥。根據(jù)不同的廢水性質(zhì)，反應器的構造有所不同，主要可分為開放式和封閉式兩種。開放式的特點是反應器的頂部不密封，不收集沉淀區(qū)液面釋放的沼氣。這種反應器主要是用于處理中低濃度的有機廢水，中低濃度的廢水經(jīng)反應區(qū)處理后，出水中的有機物濃度已較低，所以在沉淀區(qū)產(chǎn)生的沼氣量較少，一般不需要回收。這種形式的反應器構造比較簡單，易于施工安裝和維修。封閉式的特點是反應器的頂部是密封的，三相分離器的構造與開放是不同的，不需要專門的集氣室，而是在液面與池面之間形成一個大的集氣室，可以同時收集反應區(qū)和沉淀區(qū)的沼氣。這種形式的反應器適用于處理高濃度有機廢水或含硫酸鹽較高的有機廢水。因為處理高濃度有機廢水時，在沉淀區(qū)仍有較多的沼氣逸出，必須進行回收。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器底部，水則經(jīng)出流堰排出。實踐證明，UASB成功處理高濃度啤酒廢水的關鍵是培養(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。止匕外，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，例如：產(chǎn)甲烷細菌生長的最適宜pH值為6.8?7.2。一定的堿度既能維持細菌生長所需的pH值，又能保證足夠的平衡緩沖能力。由于一般啤酒廢水的堿度不足，所以需投加工業(yè)碳酸鈉或氧化鈣加以補充。研究表明，在UASB啟動階段，保持進水堿度不低于1000mg/L對于顆粒污泥的培養(yǎng)和反應器在高負荷下的良好運行十分必要。應該指出，啤酒廢水中的乙醇是一種有效的顆?；龠M劑，它為UASB的成功運行提供了十分有利的條件?？傊琔ASB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。3.2.2ABR反應器ABR厭氧折流反應器是在UASB基礎上開發(fā)出的一種新型高效厭氧反應器，其結(jié)構簡單、運行管理方便、無需填料、對生物量具有優(yōu)良的截留能力、啟動較快、水力條件好、運行性能穩(wěn)定可靠。ABR反應器的基本原理及工藝構造：ABR反應器中使用一系列垂直安裝的折流板使被處理的廢水在反應器內(nèi)沿折流板作上下流動，借助于處理過程中反應器內(nèi)產(chǎn)生的沼氣應器內(nèi)的微生物固體在折流板所形成的各個隔室內(nèi)作上下膨脹和沉淀運動，而整個反應器內(nèi)的水流則以較慢的速度作水平流動。由于污水在折流板的作用下，水流繞折流板流動而使水流在反應器內(nèi)的流徑的總長度增加，再加之折流板的阻擋及污泥的沉降作用，生物固體被有效地截留在反應器內(nèi)。由此可見，雖然在構造上ABR可以看作是多個UASB的簡單串聯(lián)，但在工藝上與單個UASB有著顯著的不同，UASB可近似看作是一種完全混合式反應器，ABR動力學的角度，這種完全混合與推流相結(jié)合的復合型流態(tài)十分利于保證反應器的容積利用率、提高處理效果及促進運行的穩(wěn)定性，是一種極佳的流態(tài)形式。同時，在一定處理能力下，這個復合型流態(tài)所需的反應器容積也比單個完全混合式的反應器容積低很多。ABR工藝在反應器中設置了上下折流板而在水流方向形成依次串聯(lián)的隔室，從而使其中的微生物種群沿長度方向的不同隔室實現(xiàn)產(chǎn)酸和產(chǎn)甲烷相的分離，在單個反應器中進行兩相或多相的運行。也就是說，ABR工藝可在一個反應器內(nèi)實現(xiàn)一體化的兩相或多相處理過程。在結(jié)構構造上，ABR比UASB更為簡單，不需要結(jié)構較為復雜的三相分離器，每個隔室的產(chǎn)氣可單獨收集以分析各隔室的降解效果、微生物對有機物的分解途徑、機理及其中的微生物類型，也可將反應器內(nèi)的產(chǎn)氣一起集中收集。圖6ABR工藝基本流程ABR反應器有兩種不同的構造型式。圖一為改進前的ABR反應器構造型式。這種反應器中的折流板是等間距均勻設置的，折板上不設轉(zhuǎn)角。這種構造型式的ABR反應器所存在的不足是，由于均勻地設置了上下折流板，加之進水一般為下向流形式的，因而容易產(chǎn)生短流、死區(qū)及生物固體的流失等問題。圖二為改進后的ABR反應器構造型式。改進后的ABR反應器中，其折流板的設置間距是不均等的，且每一塊折流板的末端都帶有一定角度的轉(zhuǎn)角。323IC反應器IC反應器構造及工藝原理：IC反應器可以看作是由兩個UASB反應器串聯(lián)而成的，具有很大的高徑比，一般為4?8。IC反應器由5個基本部分組成：混合區(qū)、污泥膨脹床區(qū)、內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)，精處理區(qū)和沉淀區(qū)。其中內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)是IC反應器工藝的核心構造，它由一級三相分離器、沼氣提升管、氣液分離器和泥水下降管組成（見下圖）圖71c反應器構造示意圖經(jīng)過調(diào)節(jié)pH值和溫度后的廢水進入反應器底部混合區(qū)，與從反應器上部返回的厭氧污泥顆粒和廢水均勻混合，由此對進水進行了稀釋和均質(zhì)作用，從而大大減輕了沖擊負荷及有害物質(zhì)的不利影響。廢水和顆粒污泥混合物在進水與循環(huán)水的共同推動下，進入污泥膨脹床區(qū),由于回流的影響，此部分產(chǎn)生較大的上升流速，最大可達10?20m/h[4],廢水中的大部分有機物在這里被轉(zhuǎn)化成沼氣，沼氣被一級三相分離器收集，沿著提升管并攜帶著混合液提升至氣液分離器，分離出的沼氣從氣液分離器的頂部沼氣排出管排出。分離出的泥水混合液將沿著泥水下降管返回到反應器底部的混合區(qū)，并與底部的顆粒污泥和進水充分混合，實現(xiàn)了混合液的內(nèi)循環(huán)。實現(xiàn)內(nèi)循環(huán)的氣提動力來自于上升的和返回的泥水混合物中氣體含量的差別，因此，泥水混合物的內(nèi)循環(huán)不需要外加動力。反應器內(nèi)液體內(nèi)循環(huán)促進了基質(zhì)和顆粒污泥的接觸，而且有很大的升流速度，故提高了傳質(zhì)效果，促進了產(chǎn)甲烷細菌的繁殖和增長，并使污泥膨脹床區(qū)去除有機物的能力增強。經(jīng)污泥膨脹床區(qū)處理后的廢水除一部分參與內(nèi)循環(huán)外，其余污水通過一級三相分離器進入精處理區(qū)繼續(xù)進行處理，可去除廢水中的剩余有機物，使廢水得到進一步的凈化，提高了出水水質(zhì)。由于大部分有機物已被降解，所以精處理區(qū)的COD負荷較低，產(chǎn)氣量也較小。精處理區(qū)產(chǎn)生的沼氣由二級三相分離器收集，通過集氣管進入氣液分離器并通過沼氣排出管排出。經(jīng)凈化的水從沉淀區(qū)沉淀后由出水管排走，顆粒污泥則返回精處理區(qū)污泥床。3.3主要處理方案酸化一SBR法其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，由于反應控制在水解、酸化階段反應迅速，故水解池體積??；不需要收集產(chǎn)生的沼氣，簡化了構造，降低了造價，便于維護，易于放大；對于污泥的降解功能完全和消化池一樣，產(chǎn)生的剩余污泥量少。同時，經(jīng)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(zhì)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。酸化一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：酸化一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。酸化一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240,最佳堿度范圍是500~750mg/Lo視原水水質(zhì)情況，如堿度不足，采取預調(diào)堿度方法進行本工藝處理；若溫度差別不大，運行參數(shù)可不做調(diào)整，若溫度差別較大，視具體情況而定。332UASB—好氧接觸氧化工藝此處理工藝中主要處理設備是上流式厭氧污泥床和好氧接觸氧化池，處理主要過程為：廢水經(jīng)過轉(zhuǎn)鼓過濾機，轉(zhuǎn)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(diào)節(jié)池既有調(diào)節(jié)水質(zhì)、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(zhì)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(jīng)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。上流式厭氧污泥床和好氧接觸氧化池相串聯(lián)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(diào)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(jīng)過3個月的調(diào)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973%?98%,該工藝非常適合在啤酒廢水處理中推廣應用。生物接觸氧化法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(zhì)水解為溶解性物質(zhì)，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(shù)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(zhì)轉(zhuǎn)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(zhì)不理想，使生物接觸氧化池的出水（靜沉30min的澄清液）COD為500-600mg/L,經(jīng)混凝氣浮處理后出水COD仍高達300mg/L,遠高于排放要求（150mg/L）。但是此處理方法在設計和運行中會出現(xiàn)以下問題：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(nèi)污泥產(chǎn)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(zhì)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(jīng)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1100?1200mg/L降至900?1000mg/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02還可能對水解酸化產(chǎn)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(shù)量以便及時排除沉淀污泥。止匕外，為防止填料表面形成污泥團應采用比表面積大、不結(jié)泥團的半軟性填料。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(zhì)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，可一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(zhì)濃度較高的不利影響。改為多點進水并經(jīng)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200~300mg/L。再經(jīng)混凝氣浮工序處理后最終出水CODVI50mg/L（一般在130mg/L）,達到了排放要求。在調(diào)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(xiàn)象時有發(fā)生。經(jīng)研究、分析、驗證發(fā)現(xiàn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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。在調(diào)試運行初期，發(fā)生這種現(xiàn)象時一般是增大供氣量以提高供氧能力來消除缺氧，結(jié)果由于氣泡攪動強度增大，造成了更大范圍的生物膜脫落、水粘度更大、氧轉(zhuǎn)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2?3d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：①采用水解酸化作為預處理工序時應考慮懸浮物去除措施。②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。③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。內(nèi)循環(huán)UASB反應器+氧化溝工藝此工藝采用厭氧和好氧相串聯(lián)的方式，厭氧采用內(nèi)循環(huán)UASB技術，好氧處理用地有一處狹長形池塘，為了降低土建費用，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(zhì)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回一40回，而本工程的啤酒廢水水質(zhì)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(diào)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(nèi)循環(huán)UASB技術是在普通UASB技術的基礎上增加一套內(nèi)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(zhì)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(diào)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(cè)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：①實踐證明，采用內(nèi)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(jié)果表明CODcr總?cè)コ矢哌_95%以上。②由于采用的是內(nèi)循環(huán)UASB反應器和氧化溝工藝串聯(lián)組合的方式，可根據(jù)啤酒生產(chǎn)的季節(jié)性、水質(zhì)和水量的情況調(diào)整UASB反應器或氧化詢處理運行組合，以便進一步降低運行費用。3.3.5UASB+SBR法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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)生經(jīng)濟效益。并且UASB池正常運行后，每天產(chǎn)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。3.4工藝流程的擬定現(xiàn)將UASB—好氧接觸氧化工藝和UASB+SBR法處理工藝這兩個工藝方法進行比較，從中選取適用的一個作為該啤酒廠污水處理的實際方案。341方案一：UASB+SBR工藝圖8UASB-SBR工藝基本流程工藝流程簡述（1）調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)池是用以調(diào)節(jié)進、出水流量的構筑物。由于該啤酒廢水是周期性排放的，廢水的排放量是不均衡的，而且廢水中污染物種類及濃度也會隨生產(chǎn)工藝的變化而發(fā)生改變。這些特點給污水處理帶來一定的難度，必須設一調(diào)節(jié)池以均合調(diào)節(jié)污水水質(zhì)水量，才不致后續(xù)處理受到較大的負荷沖擊。為了保證處理設備的正常運行，在污水進入處理設備之前，必須預先進行調(diào)節(jié)。將不同時間排出的污水，貯存在同一水池內(nèi)，并通過機械攪拌達到出水均勻的目的。調(diào)節(jié)池根據(jù)來水的水質(zhì)和水量的變化情況，不僅具有調(diào)節(jié)水質(zhì)的功能，還有調(diào)節(jié)水量的作用,對微生物有毒的物質(zhì)可以得到稀釋，短期排出的高溫廢水還可以得到降溫處理。時變化系數(shù)取2,排污系數(shù)取0.8,則每天生活污水的排放量為(50x2x0.8x100)/1000=8m3o處理規(guī)模及設計流量的確定由工業(yè)廢水1400m3/d和生活污水8m3/d,可以確定該啤酒廠廢水的水量為：1408m3/d,則取該啤酒廠廢水的處理規(guī)模為1500m3/d；取時變化系數(shù)為2,則該啤酒廠的設計流量為35L/So2.2水質(zhì)的確定進水水質(zhì)的確定a.啤酒廢水的來源啤酒廢水主要來源有：麥芽生產(chǎn)過程的洗麥水、浸麥水、發(fā)芽降溫噴霧水、麥糟水、洗汲滌水、凝固物洗滌水；糖化過程的糖化、過濾洗滌水;發(fā)酵過程的發(fā)酵罐洗滌、過濾洗滌水;罐裝過程洗瓶、滅菌及破瓶啤酒;冷卻水和成品車間洗滌水；以及來自辦公樓、食堂等生活污水。如圖所示：圖1啤酒廠生產(chǎn)流程b.啤酒廢水的特點啤酒生產(chǎn)過程用水量很大，特別是釀造，罐裝工序過程，由于大量使用新鮮水，相應產(chǎn)生大量廢水。由于啤酒的生產(chǎn)工序較多，不同的啤酒廠生產(chǎn)過程每噸酒的耗水量和水質(zhì)相差較大.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(chǎn)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(chǎn)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(jīng)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(nèi)壓力增大，'‘炸瓶〃現(xiàn)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(diào)節(jié)池沉淀裝置進行單獨處理。所以可以考慮將洗瓶廢水的排出液經(jīng)處理后儲存起來，用來調(diào)節(jié)廢水的pH值。這樣可以節(jié)省污水處理的藥劑用量。根據(jù)啤酒生產(chǎn)的特點，各工段廢水的污染物濃度可見下表：表2啤酒生產(chǎn)中各工段廢水的污染物濃度廢水種類浸麥廢水糖化發(fā)酵廢水灌裝廢水其他混合廢水總排放混合污水占總排放量百分比％2035405-pH6.5-7.55-76-96-76-8CODcrmg/L500-700BOD5mg/L200-400SSmg/L300-500800-3500100-200-350-800排放方式間歇排放間歇排放連續(xù)排放一一3000-50002000-3000100-800-1000-250070-450-800-1500水溫為20-25囿TN=30-70mg/L,NH3-N=30-40mg/L,TP=10-25mg/Lo現(xiàn)根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)狀及排水情況，確定啤酒生產(chǎn)排放的廢水進水水質(zhì)：表3啤酒廢水進水水質(zhì)水質(zhì)標準（mg/L）進水COD2000BOD1050SS400TP12TN45NH3-N35出水水質(zhì)的確定根據(jù)查《太湖地區(qū)城鎮(zhèn)污水處理廠及重點工業(yè)行業(yè)主要水污染物排放限值》(DB32.7/1072-2007)中相應的標準，以及《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB*****-2002)中相應的一級A標準，得到該啤酒廠污水排放的各項標準。表4啤酒廢水出水水質(zhì)水質(zhì)標準(mg/L)出水CODBODSSTPTNNH3-N<5<80<10<10<0.5<152.3廢水處理程度表5啤酒廢水處理程度水質(zhì)標準(mg/L)進水出水去除率(％)COD2000<80>96BOD1050<10>99SS400<10>97,5TP12<0.5>95.8TN45<15>66,7NH3-N35<5>85.73工藝選擇啤酒廠廢水中CODcr含量為：1000~2500mg/L,BOD5含量為600—1500mg/L,可生化性強。且含有一定量的凱氏氮和磷，會導致水體嚴重富營養(yǎng)化，破壞水體的生態(tài)平衡，對環(huán)境造成嚴重污染，所以啤酒廢水的處理勢在必行。一般CODcr（氧化劑氧化水中有機污染物時所需的含氧量。以mg/L為單位，其值越高，表示水污染越嚴重。）為1500?2500mg/L,BOD5（地面水體中的有機物經(jīng)微生物分解所消耗水中溶解氧的總量，用mg/L表示。通常采用一定體積的水樣在20團條件下培養(yǎng)5天后，測定水體中溶解氧消耗的毫克數(shù)。）為1000?1500mg/L,BOD5/CODcr的比值為0.5-0.6,表明其可生化性較好，污染物中的有機物容易降解。目前常根據(jù)BOD5/CODcr比值來判斷廢水的可生化性，即BOD5/CODcr0.3時易生化處理，當BOD5/CODcr0.25時可生化處理，當BOD5/CODcr0.25難生化處理。而啤酒廢水的BOD5/CODcr的比值大于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(nèi)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)。3.1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?；钚晕勰喾?、生物膜法是好氧生物處理方法的兩大類?；钚晕勰喾╝.活性污泥法流程與原理典型的活性污泥法是由曝氣池、沉淀池、污泥回流系統(tǒng)和剩余污泥排除系統(tǒng)組成污水和回流的活性污泥一起進入曝氣池形成混合液從空氣壓縮機站送來的壓縮空氣。通過鋪設在曝氣池底部的空氣擴散裝置，以細小氣泡的形式進入污水中，目的是增加污水中的溶解氧含量，還使混合液處于劇烈攪動的狀態(tài)，呈懸浮狀態(tài)。溶解氧、活性污泥與污水互相混合、充分接觸，使活性污泥反應得以正常進行第一階段。污水中的有機污染物被活性污泥顆粒吸附在菌膠團的表面上，是由于其巨大的表面積和多糖類黏性物質(zhì)的作用同時一些大分子有機物在細菌胞外酶作用下分解為小分子有機物。第二階段是微生物在氧氣充足的條件下,吸收這些有機物,并氧化分解,形成二氧化碳和水，一部分供給自身的增殖繁衍。活性污泥反應進行的結(jié)果，污水中有機污染物得到降解而去除，活性污泥本身得以繁衍增長，污水則得以凈化處理。經(jīng)過活性污泥凈化作用后的混合液進入二次沉淀池，混合液中懸浮的活性污泥和其他固體物質(zhì)在這里沉淀下來與水分離，澄清后的污水作為處理水排出系統(tǒng)。經(jīng)過沉淀濃縮的污泥從沉淀池底部排出，其中大部分作為接種污泥回流至曝氣池，以保證曝氣池內(nèi)的懸浮固體濃度和微生物濃度，增殖的微生物從系統(tǒng)中排出，稱為〃剩余污泥〃。事實上，污染物很大程度上從污水中轉(zhuǎn)移到了這些剩余污泥中。b.活性污泥法的主要分類活性污泥法的主要分為：氧化溝工藝活性污泥法；SBR工藝活性污泥法；深井曝氣活性污泥法等。(1)氧化溝工藝主要類型包括：卡魯塞爾氧化溝工藝；一體式氧化溝工藝；交替式氧化溝工；雙溝交替式氧化溝工藝；三溝交替式氧化溝工藝等?？斎麪栄趸瘻涎趸瘻系慕Y(jié)構：Carrousel氧化溝使用定向控制的曝氣和攪動裝置，向混合液傳遞水平速度，從而使被攪動的混合液在氧化溝閉合渠道內(nèi)循環(huán)流動。因此氧化溝具有特殊的水力學流態(tài)，既有完全混合式反應器的特點，又有推流式反應器的特點，溝內(nèi)存在明顯的溶解氧濃度梯度。氧化溝斷面為矩形或梯形，平面形狀多為橢圓形，溝內(nèi)水深一般為2.5?4.5m,寬深比為2:1,亦有水深達7m的，溝中水流平均速度為0.3m/s。氧化溝曝氣混合設備有表面曝氣機、曝氣轉(zhuǎn)刷或轉(zhuǎn)盤、射流曝氣器、導管式曝氣器和提升管式曝氣機等，近年來配合使用的還有水下推動器。圖2Carrousel氧化溝平面結(jié)構圖卡魯塞爾氧化溝處理污水的原理：最初的普通Carrousel氧化溝的工藝中污水直接與回流污泥一起進入氧化溝系統(tǒng)。表面曝氣機使混合液中溶解氧DO的濃度增加到大約2~3mg/Lo在這種充分摻氧的條件下，微生物得到足夠的溶解氧來去除BOD；同時，氨也被氧化成硝酸鹽和亞硝酸鹽，此時，混合液處于有氧狀態(tài)。在曝氣機下游，水流由曝氣區(qū)的湍流狀態(tài)變成之后的平流狀態(tài)，水流維持在最小流速，保證活性污泥處于懸浮狀態(tài)(平均流速0.3m/s)。微生物的氧化過程消耗了水中溶解氧，直到DO值降為零，混合液呈缺氧狀態(tài)。經(jīng)過缺氧區(qū)的反硝化作用，混合液進入有氧區(qū)，完成一次循環(huán)。該系統(tǒng)中，BOD降解是一個連續(xù)過程，硝化作用和反硝化作用發(fā)生在同一池中。由于結(jié)構的限制，這種氧化溝雖然可以有效的去除BOD,但除磷脫氮的能力有限。(2)間歇式活性污泥法(SBR)：SBR是序列間歇式活性污泥法(SequencingBatchReactorActivatedSludgeProcess)的簡稱，是一種按間歇曝氣方式來運行的活性污泥污水處理技術,又稱序批式活性污泥法。與傳統(tǒng)污水處理工藝不同，SBR技術采用時間分割的操作方式替代空間分割的操作方式，非穩(wěn)定生化反應替代穩(wěn)態(tài)生化反應，靜置理想沉淀替代傳統(tǒng)的動態(tài)沉淀。它的主要特征是在運行上的有序和間歇操作，SBR技術的核心是SBR反應池，該池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，無污泥回流系統(tǒng)。SBR工藝基本流程：SBR的核心部分是SBR反應池。它是按一定時間順序間接操作運行的反應器。所謂〃序批間歇〃有兩個含義：一是運行操作在空間上是按序列、間歇的方式進行的。為匹配多數(shù)情況下廢水的連續(xù)排放規(guī)律，必須兩個或多個SBR池并聯(lián)，按次序間接運行。二是每個SBR池的運行操作在時間上也是按次序排列、間歇運行的。一般可按運行次序?qū)⒁粋€運行周期分為五個階段：①進水期，②反應期，③沉淀期，④排水期，⑤閑置期。如下圖所不：曝氣/不爆氣進水期曝氣反應期靜置，不曝氣沉淀期排水排泥期污泥活化閑置期圖3SBR工藝基本流①進水期：指從反應器開始進水至到達反應器最大容積時的一段時間。在此期間可分為三種情況：曝氣（好氧反應）、攪拌（厭氧反應）及靜置。在曝氣的情況下，有機物在進水過程中已經(jīng)開始被大量氧化，在攪拌的情況下則抑制好氧反應。對應這三種方式就是非限制曝氣、半非限制曝氣和限制曝氣。運行是可根據(jù)不同微生物的生長特點、廢水的特性和要達到的處理目標，采用這三種不同的進水方式。通過控制進水階段的環(huán)境，就實現(xiàn)了反應器不變的情況下完成多種處理功能。反應期：反應的目的是在反應器內(nèi)最大水量的情況下完成進水期已經(jīng)開始的反應。根據(jù)反應的目的決定進行曝氣或攪拌，即進行好氧反應或缺氧反應。在反應階段，通過改變反應條件，不僅可以達到有機物將解的目的，而且可以取得脫氮除磷的效果。沉淀期：沉淀的目的是固液分離。本工序相當于二沉池。停止曝氣和攪拌，污泥絮體和上清液分離。由于在沉淀時反應器內(nèi)是完全靜止的，在SBR系統(tǒng)中，這個過程比在CFS法中效果更高。沉淀過程一般是由時間控制的。沉淀時間一般在0.5-lh之間，甚至可以達到2h,以便于下一個排水工序污泥層保持在排水設備的下面，并且在排放完成之前不上升超過排水設備。排水期：排水的目的是從反應器中排除污泥的澄清液，一直恢復到循環(huán)開始時最低水位,該水位離污泥層還有一定的保護高度。反應器底部沉降下來的污泥大部分作為下一周期的回流污泥。過剩的污泥可在排水階段排除，也可在閑置階段排除。SBR排水一般采用濯水器，灌水所用時間由淺水器來決定。一般不會影響下面的污泥層。閑置期：沉淀之后到下個周期開始的時間為閑置期。根據(jù)需要可進行攪拌或曝氣。在多池系統(tǒng)中，閑置的目的是在轉(zhuǎn)向另一個單元前為一個反應器提供時間以完成他的整個周期。在待機期間，根據(jù)工藝和處理目的，可以進行混合，去除剩余污泥，閑置期長短有原水量決定。排除剩余污泥是SBR運行過程中的另一個重要步驟。它并不是5個基本過程，它是SBR工藝處理系統(tǒng)的工程設計之一，這是因為排放剩余污泥的時間不確定。與傳統(tǒng)的連續(xù)式系統(tǒng)一樣，排除剩余污泥的量和頻率由運行要求決定。在SBR的運行過程中，剩余污泥排放通常在沉淀或閑置期間。SBR系統(tǒng)的一致特點是不需要回流系統(tǒng)，這就減少了機械設備和有關控制系統(tǒng)。改變運行參數(shù)可實現(xiàn)好氧玲厭氧3缺氧狀態(tài)，通過對這些狀態(tài)的精確控制可實現(xiàn)有機物的有效去除。SBR反應池的工作原理：活性污泥法利用微生物去除有機物。首先需要微生物將有機物轉(zhuǎn)化成二氧化碳和水以及微生物菌體，反應后需要將微生物保存下來，在適當時間通過排除剩余污泥從系統(tǒng)中除去新增的微生物。SBR是通過在時間上交替實現(xiàn)這一過程。它在流程上只設一個池子，將曝氣池和二沉池的功能集中在該池子上，兼行水質(zhì)水量調(diào)節(jié)、微生物降解有機物和固液分離等功能。SBR在時間上的交替運行就是它的工作方式，它是傳統(tǒng)活性污泥法的一種變形，其反應機制以及污染物的去除機制和傳統(tǒng)活性污泥法基本相同,僅運行操作不一樣。在SBR運行中，每個周期循環(huán)過程即進水、反應、沉淀、排水和閑置都是可進行控制的。每個過程與特定的反應條件相聯(lián)系（混合/靜止，好氧/厭氧），這些反應條件促進污水物理和化學特性有選擇的改變，這些改變使污水得到了完全的處理。例如，珠江啤酒廠引進比利時SBR專利技術，廢水處理時間僅需19?20h,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。SBR法對廢水的稀釋程度低，反應基質(zhì)濃度高，吸附和反應速率都較大，因而能在較短時間內(nèi)使污泥獲得再生。（3）周期循環(huán)活性污泥法（CASS）:CASS（CyclicActivatedSludgeSystem）是周期循環(huán)活性污泥法的簡稱，又稱為循環(huán)活性污泥工藝CAST（CyclicActivatedSludgetechnology）,是在SBR的基礎上發(fā)展起來的，即在SBR池內(nèi)進水端增加了一個生物選擇器，實現(xiàn)了連續(xù)進水（沉淀期、排水期仍連續(xù)進水），間歇排水。設置生物選擇器的主要目的是使系統(tǒng)選擇出絮凝性細菌，其容積約占整個池子的10%。生物選擇器的工藝過程遵循活性污泥的基質(zhì)積累一再生理論，使活性污泥在選擇器中經(jīng)歷一個高負荷的吸附階段（基質(zhì)積累），隨后在主反應區(qū)經(jīng)歷一個較低負荷的基質(zhì)降解階段，以完成整個基質(zhì)降解的全過程和污泥再生。該工藝以一定的時間序列完成各個階段的運行，其中由充水一曝氣、充水一泥水分離、上清液渾除和充水一閑置等四個階段并組成其運行的一個周期。各運行階段的運行方式可根據(jù)水質(zhì)和處理要求進行調(diào)整，如無反應充水（即進水時既不曝氣也不攪拌）、無曝氣充水混合、充水曝氣及進水沉淀（為保證穩(wěn)定的沉淀效果，在沉淀和排水階段也可以不進水的方式運行，但此時需要兩組CASS并聯(lián)運行）等，一個運行周期結(jié)束后，重復上一周期的運行并由此循環(huán)不止。循環(huán)過程中，反應器內(nèi)的水位隨進水而由設計的初始最低水位逐漸上升至最高設計水位，因而運行過程中其實際運行容積是逐漸增加的（即變?nèi)莘e運行）。（4）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