某啤酒厂废水处理工艺设计-前期报告

河北工业大学本科毕业设计（论文）前期报告

毕业设计（论文）题目：我国工业水污染现状及某啤酒厂废水处理工艺设计 专业（方向）：环境工程

学 生 信 息： 学号： 090561 姓名： 路宗逆 班级：环境091 指导教师信息：教师号： 姓名： 齐旭东 职称： 报告提交日期：2013年3月20号 一、任务书要求

1.我国工业水污染现状简介

中国正处在经济快速增长期,工业的迅速发展是经济快速增长的保证,但同时在工业生产中也排出大量的废水。工业废水具有污染物种类多、成份复杂、COD(化学需氧量)浓度高、可生化性差、毒害性大等特点。如果不对其进行有效的综合治理,必将造成严重的环境污染与生态破坏,危害人们身体健康。[1]现下，我国工业废水污染现象十分严重，目前在全国范围内500多条主要河流中，所有河流或多或少地受到污染，这主要是由于工业废水的超标或不合理的排放造成的。流经全国40多个大城市的河流，有90%以上受到污染，对生态环境和居民身体健康产生了较大的影响。我国流域水资源基本分为长江、黄河、海河、松花江、淮河、珠江和辽河七大水系，这些流域集中了全国80%以上的城市及乡镇，是全国流域污染治理最突出的重点区域[2]。

2.啤酒厂废水污染简介

啤酒是世界通用性饮料，是酒类中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、酿造或发酵等工序制成，富含营养物质和二氧化碳。我国的啤酒行业是国民经济的重要产业，发展迅速，啤酒产量较过去有了大幅度提高，我国已成为世界主要啤酒生产国之一。在整个一年内，啤酒啤酒酿造行业使用大量的水和排放大量的污水，这属于高污染行业[3]。啤酒工业在生产啤酒过程中耗水量相当大，吨酒耗水量约为6～10 t，其产生的废水含有较高浓度的有机物，未经处理的废水若直接排入自然水体，易消耗水体中的溶解氧并造成水体缺氧，最终导致水质退化，严重污染水体环境[4]。随着啤酒生产的日益集中化、大规模化，啤酒废水污染环境的状况严重，环境污染问题越来越不容忽视了,所以对啤酒废水的治理也是迫在眉睫。

本毕业设计课题是围绕啤酒厂废水的设计与计算而进行的，是对大学四年来主要专业知识的一次大检验，学生不但可以复习和巩固以前所学的基本知识和理论，而且还能够掌握工程设计的基础知识和技能，为以后顺利走上工作岗位或继续深造打下良好的基础。按照啤酒厂提供的设计资料和要求，本次设计主要范围包括：废水站平面图布置、废水站设计、废水站各构筑物间高程布置和工程概预算（选作）等。 二、过程要求

任务书： 2013-2-20到2013-3-18

前期报告与外文翻译：2013-3-19到2013-3-26

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调查报告： 2013-3-20到2013-4-15 中期报告：2013-3-27到2013-4-15

设计说明书编制：设计和计算，主要处理设备的工艺计算和选型、高程设计计算、管路设计计算如水头损失及泵的选择等 2013-3-到2013-5-17

制图：首页图、平面图、高程图（立面图）、带控制点的工艺流程图、2个主要设备（或构筑物）图，主要设备一览表和主要材料表，2013-5-18到2013-5-27 检查与修改，完成论文和图纸：2013-5-28到2013-6-7 答辩阶段：2013-6-09到2013-6-15 三、内容

1、前言

（1）啤酒废水的来源及特点[5]

啤酒是以大麦和水为主要原料，大米或谷物、酒花为辅料，经过唐华和发酵制成的富含营养物质和二氧化碳的饮料酒，酒精含量为3%—6%。啤酒生产中主要利用粮食中的淀粉，而大部分蛋白质等其他物质则残留在麦槽及凝固物中，同时还排出酵母等副产物。啤酒厂生产啤酒过程用水量很大，特别是酿造、灌装工艺过程大量使用新鲜水，相应产生大量废水。啤酒的生产工序较多，不同啤酒厂生产过程中吨酒耗水量和水质相差较大。管理和技术水平较高的啤酒厂耗水量为8~12t/t，我国啤酒厂的吨酒耗水量一般大于该参数[4]。国内啤酒从糖化到灌装总耗水10~20m/t。

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），发酵车间（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。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。啤酒废水水量、水质常依生产周期波动很大，其BOD／COD，较高，为0．4～0．6，可生化性好。因此，对啤酒废水采用合适的工艺进行处理非常必要[6]。

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，排入水体要消耗大量的溶解氧，对水体环境造成严重危害。国内啤酒厂废水中CODcr含量为：1000～2500mg/L，BOD5含量为600～1500 mg/L，可生化性强。且含有一定量的凯氏氮和磷，会导致水体严重富营养化，破坏水体的生态平衡，对环境造成严重污染，所以啤酒废水的处理势在必行。

（2）啤酒废水的处理方法

啤酒废水具有良好的生物可降解性，处理方法主要以生物法为主。由于废水中含有大量的悬浮物，进入生物处理单元之前需要进行预处理，如格栅、沉砂、沉淀及调节等工序。鉴于啤酒废水中COD,BOD,SS等含量较高，目前常依据BOD5/CODcr的比值来判断废水的可生化性，即当BOD5/CODcr>0.3时易生化处理，当BOD5/CODcr<0.25时难于生化处理。而啤酒废水的BOD5/CODcr>0.3，所以一般多采用好氧生化处理，为了降低污染负荷，一般先采用厌氧处理，再用好氧生物处理。啤酒废水属中高浓度有机废水，有很好的可生化性。厌氧生物处理适用于高浓度有机废水，它是在无氧条件下，靠厌气细菌的作用分解有机物.在这一过程中，参加生物降解的有机基质有50%～90%转化为沼气（甲烷），而发酵后的剩余物又可作为优质肥

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料和饲料，因此，啤酒废水的厌氧生物处理受到了越来越多的关注。目前，啤酒废水的生物处理方法主要有接触氧化法、SBR法及其改进工艺、厌氧-好养联合处理技术。啤酒废水中含有大量有机碳而氮源含量较少，在进行传统的生化处理中，其含氮量远远低于BOD：N=100：5(质量比)的要求，致使有些啤酒厂采用传统方法处理的情况下效果一般比较差，甚至无法运行[6]。为了既获得更好的处理效果，又可以降低处理成本，并且使能源得到合理有效地利用，废水的处理往往采用多种方法相结合的工艺，目前大多选择厌氧—好氧串联法处理，这是解决啤酒废水污染问题的根本出路。

1）接触氧化法

接触氧化法又称为淹没式生物滤池，是一种介于活性污泥法与生物滤池之间的生物处理技术，是20世纪80年代国内处理啤酒废水的主要工艺，由于进水的COD浓度比较高，一般采用两级接触氧化工艺。[5]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 生物固体浓度和较高的有机负荷，因此处理效率高，占地面积也小于活性污泥法。采用接触氧化法可以有效的防止高糖含量废水引起污泥膨胀的现象，并且不用配投N、P营养物质及污泥回流。生物接触氧化法的主要特征有：处理效率较高，节省占地面积；不需要专门培养菌种，挂膜方便，可以间歇运行；操作简单、运行方便、易于维护；污泥产生量少，污泥颗粒较大，易于沉淀；对冲击负荷有较强的适应能力，在间歇运行条件下仍能够保持良好的处理效果，对排水不均匀的企业更具有实际意义[7]。

2）SBR法

SBR法运行方式灵活，可以根据水质水量的变化调整一个周期的各个工段的运行时间。与连续的活性污泥法相比，序批式活性污泥法（即SBR）的处理效率高，但在实际运行中有很大的困难。由于整个处理过程中缺氧、充氧交替发生，了丝状菌过度繁殖，同时采用曝气方式，增大反应过程中的传质梯度，故处理效果较为理想。SBR工艺有如下特点：1、运行方式灵活，脱氮、除磷效果好；2、工艺简单，自动化程度高，节省费用；3、反应推动力大；4、能有效防止丝状菌的膨胀。本设计就采用UASB+SBR组合工艺来进行处理。

3）酸化-SBR工艺

水解酸化生物处理工艺较其它厌氧工艺对环境条件要求低，废水的可生化性和降解速度大幅度提高，经水解反应后溶解性COD比例有所增加，有利于微生物对基质的摄取，使后续的好氧生物处理可在较短的水力停留时间内达到较高的COD去除率。酸化-SBR法处理啤酒废水受进水碱度和反应温度的影响，最佳温度为24摄氏度，最佳碱度范围是500-750mg/l。酸化-SBR法处理高浓度啤酒废水时，去除率可以达到95%以上，最高可达99%。酸化-SBR法处理中高浓度啤酒废水时，前置酸化工艺至关重要，酸化效果直接影响SBR反应器的处理效果，而有机物的去除主要在SBR反应器中进行。采取酸化-SBR工艺处理啤酒废水时，厌氧反应放弃反应时间长、控制条件要求高的甲烷发酵阶段，将反应控制在酸化阶段，故水解池体积较小，不需要手机产生的沼气，简化了构造，降低了造价，便于维护，且产生的剩余污泥量少[8]。

4）UASB-好养接触氧化工艺[7]

厌氧生物处理包括多种方法，但以升流式厌氧污泥床（UASB）技术在啤酒废水的治理方面应用最为成熟。UASB的主要组成部分是反应器，其底部为絮凝和沉淀性能良好的厌氧污泥构成的污泥床，上部设置了一个专用的气-液-固分离系统（三相分离室）。UASB反应器对啤酒废水CODcr的去除率为60%～70%。实践

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证明，UASB成功处理高浓度啤酒废水的关键是培养出沉降性能良好的厌氧颗粒污泥[9]。UASB具有效能高、处理费用低、电耗省、投资少、占地面积小等一系列优点，完全适用于高浓度啤酒废水的治理。其不足之处是出水CODcr的浓度仍达500 mg/L左右，需进行再处理或与好氧处理串联才能达标排放，故在治理时常常将UASB与好养接触氧化工艺两个单元结合。上流式厌氧污泥床有效地降低了好养生化单元的处理负荷且好养接触氧化对废水中SS和COD均有较高的去除率。因为废水经过厌氧处理后仍然含有许多易生物降解的有机物。UASB与好养接触氧化池相串联的废水处理工艺特有的优点有处理效率高、运行稳定、耗能低、容易调试和易于重新启动等。在整个工艺处理后，对COD的去除效率可达95%以上，对悬浮物的去除率可达97%以上。

5）内循环UASB反应器+氧化沟工艺

UASB反应器的介绍如上面所说，出水水质一般比较稳定，通过内循环回流能提高UASB反应器对进水水质、pH值和COD浓度的适应能力。而氧化沟是一种完全混合，并不需要初沉池的延时曝气活性污泥工艺。其结构形式一般采用环形沟渠，混合液在氧化沟曝气器的推动下做水平流动[10]。氧化沟与活性污泥相比的主要优点是废水处理过程与污泥稳定化阶段的相结合，并简化了运行操作。经过内循环UASB反应器处理后，后续的氧化沟可以得到优良的水质，因此这一组合工艺适合对处理水质要求高的场合。此外，内循环UASB反应器可根据啤酒的生产季节性、水质和水量的变化情况适时调整运行参数，能进一步降低运行费用。 方案选择与工艺设计计算及要求

2.工艺选择及要求 （1）进水水质及工艺选择

该啤酒厂废水日产生量约为9000m/d，该废水基本水质情况见下表：

某啤酒厂废水水质与水量

设计 水量 3(m/d) 9000 SS (mg/L) COD (mg/L) BOD5 TN TP 水温 pH (mg/L) (mg/L) (mg/L) ℃ 5.5~7 3

项目 指标

400 2300 1300 35 18 20 应根据原始资料与厂区规划情况，同时考虑环境效应与社会效益合理选择废水处理站位置（本设计中主要考虑节省厂区空间以及主导风向等）。之后要根据废水水质、要求处理后水质以及国家环保部的具体要求来确定废水处理程度与处理工艺流程。本设计要求采用升流式厌氧活性污泥床（UASB）和序批式活性污泥法（SBR）组合工艺。有条件时，可以通过简单的技术经济分析，优化选择的工艺流程。平面图布置紧凑，便于管理。在确定流程时，同时选择适宜的处理单体构筑物类型。对其进行设计计算时，确定包括有关设计参数、负荷、尺寸与所需的材料、规格等。对废水处理系统要做出准确的水力计算与高程计算。对废水处理厂要进行经济概算与成本分析（选作）。

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（2）对本毕业设计课题成果的要求〔包括图表、实物等硬件要求〕： 1）设计计算书和设计任务书合计一份。

2） 绘制的图纸不得少于4张，图纸规格按实际需要而定。此外，应满足下列要求：

a废水处理站平面布置图1张； b废水处理站高程布置图1张；

c选择关键性单体构筑物绘制施工图及部分大样图2张以上。

3） 在废水处理站的平面图中，必须将废水处理构筑物、泵站及附属建筑物按各自的横向、纵向比例绘出并注明尺寸。废水处理站内尤其应当重视绿化，在图中绘出绿化带与风向玫瑰图。

4) 在废水处理站高程布置图中，必须注明地面平整后标高（绝对标高62 m，图中采用相对标高）、各构筑物的顶部、底部以及水面标高。横向比例和纵向比例可以分别选取。

3.预期效果

出水排放标准

啤酒厂废水处理后出水检测要求达到如上表的浓度标准，受纳水体为城市市政排水管网，汇同城市生活污水进入城市污水厂再进一步处理，达到中华人民共和国国家标准《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB118-2002)，该现行标准规定城市污水厂的出水水质应达到一级标准B[11]。

四、分析及总结

将UASB和SBR两种处理尊元进行组合，所形成的处理上艺突出了各自处理单元的优点，使处理流毪简洁，节省了运行费刷，而把UASB作为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，可同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[12]。采用该工艺既降低处理成本，又能产生经济效益采用UASB+SBR组合工艺处理啤酒废水，其处理效果稳定，出水达到了国家一级排放标准，并且系统运行简单、费用低，且厌氧处理系统产生的沼气具有综合利用价值，能实现污水处理的资源化[13]。 五、主要参考文献

[1]谭晓萍.中国工业废水污染现状及防治对策.潍坊学院学报.2006年第6期(1). [2]张越群.我国工业废水处理现状及趋势.水工业市场.2011年第6期（23）. [3]W. Parawira a, I. Kudita b, M.G. Nyandoroh b, R. Zvauya a,∗,A study of industrial anaerobic treatment of opaque beer brewery wastewater in a tropical climate using a full-scale UASB reactor seeded with activated sludge,17 January 2004.(1)

[4]北京水环境技术与设备研究中心,北京市环境保护科学研究院,国家城市环境污染控制工程技术研究中心.三废处理工程技术手册（废水卷）北京：化学工业出版社，2000：1-5

[5]沈淞涛，杨顺生，方发龙，陈亚平.啤酒工业废水的来源与水质特点.工业安全与环保，2003,29（12）：3-5

[6]潘涛，田刚. 废水处理工程技术手册.北京：化学工业出版社，2010.5（583-584）

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项目 指标（mg/L） COD 80 BOD5 20 SS 70 TN 15 TP 3 河北工业大学本科毕业设计（论文）前期报告

[7]耿士锁.UASB-好氧接触氧化工艺处理啤酒废水.中国给水排水，2002,18（10）：71-72

[8]霍明昕，崔玉波，李晓君，王翠兰，林英姿，韩相奎.酸化-SBR法处理啤酒废槽液.中国给水排水，1999,15（10）：56-58

[9]王军凯，左剑恶，甘海南，贾立敏等.UASB工艺的理论与工程实践.北京：中国环境科学出版社，2000

[10]肖志成.氧化沟基本特征的剖析.环境污染与防治，19，11（2）：29-32 [11]王凯军, 秦人伟. 发酵工业废水处理. 北京: 化学工业出版社, 2000, 9 [12]李智超,姜海萍,郭军,谈欣. UASB+SBR工艺处理啤酒废水的研究[J]. 安全与环境工程. 2009(01)

[13]张振家,周长波,熊庆明. UASB—SBR工艺处理啤酒生产废水[J]. 中国给水排水. 2001(09) [14]北京市市政工程设计研究总院. 给水排水设计手册(第5册)城镇排水. 北京：中国建筑工业出版社, 2004

[15]张自杰.排水工程（下册）.北京：中国建筑工业出版社，2002.

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