啤酒废水毕业设计

啤酒废水毕业设计EA!啤酒废水毕业设计 第一部分 设计说明书1 绪论1.1 概况随着国内啤酒工业日益发展，建厂规模越来越大，啤酒废水 的排放量成倍增加，污染强度逐日加剧，啤酒废水的处理问题已 经提到日程上来。啤酒生产是耗水量最大的行业， 一般国内每 生产 1吨啤酒约耗水 15吨左右，产生废水 12吨左右。啤酒废水 的组成变动也极大，这取决于酿造过程中的各种不同工序。啤酒 生产的废水主要来自两个方面，一是大量的冷却水（糖化，麦芽 冷却，发酵等），二是大量的洗涤水，冲洗水（各种罐洗涤水，瓶 洗涤水等）。啤酒废水的有机组成通常是可以生物降解， 主要是 由糖、可溶性淀粉、乙醇、挥发性脂肪酸等组成， 国内啤酒厂废 水中CODcr含量为：10002500mg/L, BOD5含量为6001500 mg/L，可生化性强。pH值取决于CIP即在线清洗单元上所使用 的化学物质的数量和类型（如苛性钠、磷酸、硝酸）。氮和磷的含 量主要取决于原料的加工以及污水中废酵母存在量。啤酒废水富 含有机物和一定浓度的悬浮颗粒固体（SS）,其中COD、BOD质量 浓度高达数千 mgL ,另外还含有大量的 N、 P 无机盐,这些废 物本身并无毒,但含有大量可被生物降解的有机物质, 若不加 治理直接外排， 将导致地表水体，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。1.2 设计原始资料某啤酒厂位于太湖周边某市，该厂的生产规模为 10 万吨啤 酒/年，年生产日期为 300天，啤酒废水的主要来源是糖化车间、 发酵车间、灌装车间以及生产用冷却废水等。部分车间 的定期 消毒和冲洗地面也要排出一些废水。厂区也排出一定量的生活废 水(工人数100人)。 要求废水处理后达到太湖地区城镇污水 处理厂及重点工业行业主要水污染物排放限值(DB32-7/1072- 2007)中的相应标准。2 水量、水的确定2.1 水量的确定2.1.1 工业废水水量的确定根据查太湖地区城镇污水处理厂及重点工业行业主要水污 染物排放限值(DB32-7/1072-2007)中相应的标准。每生产1吨啤酒排放废水的限值为4.5吨，取4.2吨，符合 标准，则该啤酒厂年产废水10万，10万m3x4.2 = 42万m3, 每天约为*-300 = 1400m3o 2.1.2生活污水水量的确定根据建筑给水排水设计规范相关规定：设计企业建筑时，管理人员的生活用水定额可取3050L/人班；车间工人的生活 用水定额应根据车间性质确定，一般宜采用(3050) L/人班;用水时间宜取8h,小时变化系数宜取1.52.5。所以取每人生活定额为50 L/人班，小时变化系数取2,排污系数取0.8,则每天生活污水的排放量为(50x2x0.8xl00)/l000 = 8m3o2.1.3 处理规模及设计流量的确定由工业废水1400m3/d和生活污水8m3/d,可以确定该啤酒 厂废水的水量为：1408m3/d，则取该啤酒厂废水的处理规模为 1500m3/d；取时变化系数为2,则该啤酒厂的设计流量为35L/S。2.2 水质的确定2.2.1 进水水质的确定 a. 啤酒废水的来源啤酒废水主要来源有：麦芽生产过程的洗麦水、浸麦水、发 芽降温喷雾水、麦糟水、洗汲涤水、凝固物洗涤水；糖化过程的 糖化、过滤洗涤水;发酵过程的发酵罐洗涤、过滤洗涤水;罐装过 程洗瓶、灭菌及破瓶啤酒;冷却水和成品车间洗涤水；以及来自办 公楼、食堂等生活污水。如图所示：图 1 啤酒厂生产流程b. 啤酒废水的特点啤酒生产过程用水量很大,特别是酿造,罐装工序过程,由于大 量使用新鲜水，相应产生大量废水。由于啤酒的生产工序较多， 不同的啤酒厂生产过程每吨酒的耗水量和水质相差较大 .啤酒废 水可分为以下几类：1)清洁废水：冷冻机、麦汁和发酵冷却水等，这些水基 本未受污染。（2）清洗废水：如清洗生产装置废水、漂洗酵母水、洗瓶 机初期洗涤水、酒罐消毒废水、巴斯德杀毒喷淋水和地面冲洗水 等，这类废水受到不同程度的有机污染。冲洗废渣水，如麦糟液、冷热凝固物、酒花糟、剩余酵母、酒泥、 滤酒渣和残碱性洗涤液等，这类废水中含有大量的悬浮固体有机 物。工段中将产生麦汁冷却水、装置洗涤水、麦糟、热凝固物和 酒花糟。装置洗涤水主要是糖化锅洗涤水、过滤槽和沉淀槽洗涤 水。此外，糖化过程还要排出酒花糟、热凝固物等大量悬浮物。（3）装酒废水：在灌装酒时，机器的跑冒滴漏时有发生， 还经常冒酒，废水中掺入大量残酒。喷淋时由于用热水喷淋，啤 酒升温引起瓶内压力增大，“炸瓶”现象时有发生，所以，在大量 啤酒洒散在喷淋水中，循环使用喷淋水为防止生物污染而加入防 腐剂，因此被更换下来的废喷淋水含防腐剂成分。（4）洗瓶废水：清洗瓶子时先用碱液洗涤剂浸泡,然后用压 力水初洗和终洗。瓶子清洗水中含有残余碱性洗涤剂、浆纸、燃 料、浆糊、残酒和泥砂等。碱性洗涤剂的更换，更换时若是直接 排入下水道可以使啤酒废水呈碱性。因此废碱性洗涤剂应先进入 调节池沉淀装置进行单独处理。所以可以考虑将洗瓶废水的排出 液经处理后储存起来，用来调节废水的 pH 值。这样可以节省污 水处理的药剂用量。根据啤酒生产的特点，各工段废水的污染物浓度可见下表：表 2 啤酒生产中各工段废水的污染物浓度废水种类 浸麦废水 糖化发酵废水 灌装废水 其他混合废水 总排放 混合污水占总排放量百分比20 35 40 5 pH 6.5-7.5 5-7 6-9 6-7 6-8CODcr mg/L 500-700BOD5 mg/L 200-400SS mg/L 300-500 800-3500 100-200 350-800排放方式 间歇排放 间歇排放 连续排放 3000-5000 2000-3000 100-800 1000-250070-450 800-1500水温为 20-25C。，TN=30-70mg/L, NH3-N=30-40mg/L,TP=10-25mg/L。现根据生产现状及排水情况，确定啤酒生产排放的废水进水水质：表 3 啤酒废水进水水质水质标准 （mg/L） 进水COD 2000BOD 1050SS 400TP 12TN 45NH3-N 352.2.2 出水水质的确定根据查太湖地区城镇污水处理厂及重点工业行业主要水污染物排放限值(DB32-7/1072-2007)中相应的标准，以及城 镇污水处理厂污染物排放标准(GB *-2002)中相应的一级 A 标准，得到该啤酒厂污水排放的各项标准。表 4 啤酒废水出水水质水质标准( mg/L ) 出水CODBODSSTPTNNH3-N W5W80 W10 W10 W0.5 W152.3 废水处理程度表 5 啤酒废水处理程度水质标准 （mg/L） 进水 出水 去除率（）COD 2000 W80 M96BOD 1050 W10 M99SS 400 W10 M97.5TP 12 W0.5 M95.8TN 45 W15 M66.7NH3-N 35 W5 M85.73 工艺选择啤酒厂废水中CODcr含量为：10002500mg/L, BOD5含 量为6001500 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。一般CODcr （氧化剂氧化水中有机污染物时所需的含氧量。 以 mg/L 为单位,其值越高,表示水污染越严重。）为 15002500mg/L, BOD5（地面水体中的有机物经微生物分解所消耗水中溶解氧的总量, 用mg/L表示。通常采用一定体积的水样在20C。条件下培养5天 后,测定水体中溶解氧消耗的毫克数。）为 10001500mg/L, BOD5 /CODcr 的比值为0.5-0.6,表明其可生化性较好,污染物 中的有机物容易降解。目前常根据BOD5/CODcr比值来判断废 水的可生化性, 即 BOD5/CODcr0.3 时易 生化处理, 当BOD5/CODcr0.25 时可生化处理，当 BOD5/CODcr0.25 难生化处 理。而啤酒废水的 BOD5/CODcr 的比值大于 0.3，所以，处理啤 酒废水的方法多是采用好氧生物处理，也可先采用厌氧处理，降 低污染负荷，再用好氧生物处理。目前国内的啤酒厂工业废水的 污水处理工艺，都是以生物化学方法为中心的处理系统。3.1 好氧生物处理好氧生物处理是在氧气充足的条件下，利用好氧微生物的生 命活动氧化啤酒废水中的有机物，其产物是二氧化碳、水及能量 （释放于水中）。这类方法没有考虑到废水中有机物的利用问题， 因此处理成本较高。活性污泥法、生物膜法是好氧生物处理方法 的两大类。 3.1.1 活性污泥法a. 活性污泥法流程与原理典型的活性污泥法是由曝气池、沉淀池、污泥回流系统和剩 余污泥排除系统组成污水和回流的活性污泥一起进入曝气池形 成混合液从空气压缩机站送来的压缩空气。通过铺设在曝气池底 部的空气扩散装置，以细小气泡的形式进入污水中，目的是增加 污水中的溶解氧含量，还使混合液处于剧烈搅动的状态，呈悬浮 状态。溶解氧、活性污泥与污水互相混合、充分接触，使活性污 泥反应得以正常进行第一阶段。污水中的有机污染物被活性污泥 颗粒吸附在菌胶团的表面上，是由于其巨大的表面积和多糖类黏 性物质的作用同时一些大分子有机物在细菌胞外酶作用下分解 为小分子有机物。第二阶段是微生物在氧气充足的条件下，吸收这些有机物， 并氧化分解，形成二氧化碳和水，一部分供给自身的增殖繁衍。 活性污泥反应进行的结果，污水中有机污染物得到降解而去除， 活性污泥本身得以繁衍增长，污水则得以净化处理。经过活性污 泥净化作用后的混合液进入二次沉淀池，混合液中悬浮的活性污 泥和其他固体物质在这里沉淀下来与水分离，澄清后的污水作为 处理水排出系统。经过沉淀浓缩的污泥从沉淀池底部排出，其中大部分作为接 种污泥回流至曝气池，以保证曝气池内的悬浮固体浓度和微生物 浓度，增殖的微生物从系统中排出，称为 “剩余污泥”。事实上， 污染物很大程度上从污水中转移到了这些剩余污泥中。 b. 活性 污泥法的主要分类活性污泥法的主要分为：氧化沟工艺活性污泥法；SBR工艺 活性污泥法；深井曝气活性污泥法等。（1）氧化沟工艺主要类型包括：卡鲁塞尔氧化沟工艺；一 体式氧化沟工艺；交替式氧化沟工；双沟交替式氧化沟工艺；三 沟交替式氧化沟工艺等。卡鲁塞尔氧化沟氧化沟的结构： Carrousel 氧化沟使用定向 控制的曝气和搅动装置，向混合液传递水平速度，从而使被搅动 的混合液在氧化沟闭合渠道内循环流动。因此氧化沟具有特殊的 水力学流态，既有完全混合式反应器的特点，又有推流式反应器 的特点，沟内存在明显的溶解氧浓度梯度。氧化沟断面为矩形或 梯形，平面形状多为椭圆形，沟内水深一般为2.54.5m，宽深 比为2:1,亦有水深达7m的，沟中水流平均速度为0.3m/s。氧 化沟曝气混合设备有表面曝气机、曝气转刷或转盘、射流曝气器、 导管式曝气器和提升管式曝气机等，近年来配合使用的还有水下 推动器。图 2 Carrousel 氧化沟平面结构图 卡鲁塞尔氧化沟处理污水的原理：最初的普通 Carrousel 氧 化沟的工艺中污水直接与回流污泥一起进入氧化沟系统。表面曝 气机使混合液中溶解氧DO的浓度增加到大约23mg/L。在这 种充分掺氧的条件下，微生物得到足够的溶解氧来去除BOD；同 时，氨也被氧化成硝酸盐和亚硝酸盐，此时，混合液处于有氧状 态。在曝气机下游，水流由曝气区的湍流状态变成之后的平流状 态，水流维持在最小流速，保证活性污泥处于悬浮状态(平均流 速0.3m/s)。微生物的氧化过程消耗了水中溶解氧，直到DO值 降为零，混合液呈缺氧状态。经过缺氧区的反硝化作用，混合液 进入有氧区，完成一次循环。该系统中，BOD降解是一个连续过 程，硝化作用和反硝化作用发生在同一池中。由于结构的限制，这种氧化沟虽然可以有效的去除 BOD，但除磷脱氮的能力有限。(2) 间歇式活性污泥法(SBR)： SBR是序列间歇式活性污泥 法(Sequencing Batch React or Activated Sludge Pr ocess ) 的简 称，是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术，又 称序批式活性污泥法。与传统污水处理工艺不同，SBR技术采用 时间分割的操作方式替代空间分割的操作方式，非稳定生化反应 替代稳态生化反应，静置理想沉淀替代传统的动态沉淀。它的主 要特征是在运行上的有序和间歇操作，SBR技术的核心是SBR反 应池，该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，无污 泥回流系统。SBR工艺基本流程：SBR的核心部分是SBR反应池。它是按 一定时间顺序间接操作运行的反应器。所谓“序批间歇”有两个含 义：一是运行操作在空间上是按序列、间歇的方式进行的。为匹 配多数情况下废水的连续排放规律，必须两个或多个 SBR 池并 联，按次序间接运行。二是每个 SBR 池的运行操作在时间上也是 按次序排列、间歇运行的。一般可按运行次序将一个运行周期分 为五个阶段： 进水期， 反应期， 沉淀期， 排水期， 闲 置期。 如下图所示：曝气/不爆气进水期 曝气 反应期 静置，不曝气沉淀期 排水排泥期 污泥活化 闲置期图 3 SBR 工艺基本流 进水期：指从反应器开始进水至到达反应器最大容积时 的一段时间。在此期间可分为三种情况：曝气（好氧反应）、搅拌（厌氧反应）及静置。在曝气的情况下，有机物在进水过程中已经开始被大量氧化，在 搅拌的情况下则抑制好氧反应。对应这三种方式就是非限制曝气 半非限制曝气和限制曝气。运行是可根据不同微生物的生长特点 废水的特性和要达到的处理目标，采用这三种不同的进水方式。通过控制进水 阶段的环境，就实现了反应器不变的情况下完成多种处理功 能。 反应期：反应的目的是在反应器内最大水量的情况下完 成进水期已经开始的反应。根据反应的目的决定进行曝气或搅拌 即进行好氧反应或缺氧反应。在反应阶段，通过改变反应条件， 不仅可以达到有机物将解的目的，而且可以取得脱氮除磷的效果 沉淀期：沉淀的目的是固液分离。本工序相当于二沉池。 停止曝气和搅拌，污泥絮体和上清液分离。由于在沉淀时反应器 内是完全静止的，在 SBR 系统中，这个过程比在 CFS 法中效果 更高。沉淀过程一般是由时间控制的。沉淀时间一般在 0.5-1h 之 间，甚至可以达到2h,以便于下一个排水工序污泥层保持在排 水设备的下面，并且在排放完成之前不上升超过排水设备。 排水期：排水的目的是从反应器中排除污泥的澄清液， 一直恢复到循环开始时最低水位，该水位离污泥层还有一定的保 护高度。反应器底部沉降下来的污泥大部分作为下一周期的回流 污泥。过剩的污泥可在排水阶段排除，也可在闲置阶段排除。SBR 排水一般采用滗水器，滗水所用时间由滗水器来决定。一般不会 影响下面的污泥层。 闲置期：沉淀之后到下个周期开始的时间为闲置期。根 据需要可进行搅拌或曝气。在多池系统中，闲置的目的是在转向 另一个单元前为一个反应器提供时间以完成他的整个周期。在待 机期间，根据工艺和处理目的，可以进行混合，去除剩余污泥， 闲置期长短有原水量决定。排除剩余污泥是 SBR 运行过程中的另一个重要步骤。它并不 是 5 个基本过程，它是 SBR 工艺处理系统的工程设计之一，这 是因为排放剩余污泥的时间不确定。与传统的连续式系统一样， 排除剩余污泥的量和频率由运行要求决定。在 SBR 的运行过程 中，剩余污泥排放通常在沉淀或闲置期间。SBR系统的一致特点 是不需要回流系统，这就减少了机械设备和有关控制系统。改变运行参数可实现好氧厌氧缺氧状态，通过对这些状 态的精确控制可实现有机物的有效去除。SBR 反应池的工作原理：活性污泥法利用微生物去除有机物 首先需要微生物将有机物转化成二氧化碳和水以及微生物菌体，反应后需要将 微生物保存下来，在适当时间通过排除剩余污泥从系统中除去新增的微生物。SBR是 通过在时间上交替实现这一过程。它在流程上只设一个池子，将 曝气池和二沉池的功能集中在该池子上，兼行水质水量调节、微 生物降解有机物和固液分离等功能。 SBR 在时间上的交替运行 就是它的工作方式，它是传统活性污泥法的一种变形，其反应机 制以及污染物的去除机制和传统活性污泥法基本相同，仅运行操 作不一样。 在 SBR 运行中，每个周期循环过程即进水、反应、 沉淀、排水和闲置都是可进行控制的。每个过程与特定的反应条 件相联系（混合/静止，好氧/厌氧），这些反应条件促进污水物理 和化学特性有选择的改变，这些改变使污水得到了完全的处理。例如，珠江啤酒厂引进比利时 SBR 专利技术，废水处理时间 仅需1920 h比普通活性污泥法缩短1011 h, CODcr的去除 率也在 96%以上。扬州啤酒厂和三明市大田啤酒厂采用 SBR 技术 处理啤酒废水，也收到了同样的效果。SBR法对废水的稀释程度 低，反应基质浓度高，吸附和反应速率都较大，因而能在较短时 间内使污泥获得再生。（3）周期循环活性污泥法 （CASS）:CASS（Cyclic ActivatedSludge System）是周期循环活性污泥法的简称，又称为循环活性 污泥工艺 CAST（Cyclic Activated Sludge technology）,是在 SBR 的 基础上发展起来的，即在 SBR 池内进水端增加了一个生物选择 器，实现了连续进水（沉淀期、排水期仍连续进水），间歇排水。 设置生物选择器的主要目的是使系统选择出絮凝性细菌，其容积 约占整个池子的 10%。生物选择器的工艺过程遵循活性污泥的基 质积累一再生理论，使活性污泥在选择器中经历一个高负荷的吸 附阶段（基质积累），随后在主反应区经历一个较低负荷的基质降 解阶段，以完成整个基质降解的全过程和污泥再生。该工艺以一定的时间序列完成各个阶段的运行，其中由充 水一曝气、充水一泥水分离、上清液滗除和充水一闲置等四个阶 段并组成其运行的一个周期。各运行阶段的运行方式可根据水质 和处理要求进行调整，如无反应充水（即进水时既不曝气也不搅 拌）、无曝气充水混合、充水曝气及进水沉淀（为保证稳定的沉 淀效果，在沉淀和排水阶段也可以不进水的方式运行 ,但此时需 要两组CASS并联运行）等，一个运行周期结束后，重复上一周 期的运行并由此循环不止。循环过程中，反应器内的水位随进水 而由设计的初始最低水位逐渐上升至最高设计水位，因而运行过 程中其实际运行容积是逐渐增加的（即变容积运行）。（4）深井曝气法：为了提高曝气过程中氧的利用率，节省 能耗，加拿大安大略省的巴利啤酒厂、我国的上海啤酒厂和北京五星啤酒厂均采 用深井曝气法（超深水曝气）处理啤酒废水。深井曝气实际上是 以地下深井作为曝气池的活性污泥法，曝气池由下降管以及上升 管组成。将废水和污泥引入下降管，在井内循环，空气注入下降 管或同时注入两管中，混合液则由上升管排至固液分离装置，即 废水循环是靠上升管和下降管的静水压力差进行的。其优点是： 占地面积少，效能高，对氧的利用率大，无恶臭产生等。据测定， 当进水BOD5浓度为2400 mg/L时，出水浓度可降为50 mg/L, 去除率高达 97.92%。当然，深井曝气也有不足之处，如施工难度 大，造价高，防渗漏技术不过关等。 3.1.2 生物膜法 a. 生物膜 法原理由于生活污水中含有大量的有机成分，生物膜法依靠固定于 载体表面上的微生物膜来降解有机物，由于微生物细胞几乎能在 水环境中的任何适宜的载体表面牢固地附着、生长和繁殖。由细 胞内向外伸展的胞外多聚物使微生物细胞形成纤维状的缠结结 构，因此生物膜通常具有孔状结构，并具有很强的吸附性能。生 物膜附着在载体的表面,是高度亲水的物质，在污水不断流动的 条件下，其外侧总是存在着一层附着水层。生物膜又是微生物高度密集的物质，在膜的表面上和内部生 长繁殖着大量的微生物及微型动物，形成由有机污染物一细菌一 原生动物（后生动物）组成的食物链。生物膜是由细菌、真菌、 藻类、原生动物、后生动物和其他一些肉眼可见的生物群落组成。 污水在流过载体表面时，污水中的有机污染物被生物膜中的微生 物吸附，并通过氧向生物膜内部扩散，在膜中发生生物氧化等作 用，从而完成对有机物的降解。生物膜表层生长的是好氧和兼氧 微生物，而在生物膜的内层微生物则往往处于厌氧状态。当生物 膜逐渐增厚，厌氧层的厚度超过好氧层时，会导致生物膜的脱落， 而新的生物膜又会在载体表面重新生成。通过生物膜的周期更新 以维持生物膜反应器的正常运行。 b. 生物膜法工艺类型：润湿型：生物滤池、生物滤塔、生物转盘；浸没型：接触氧 化、滤料浸没在滤池中；流动床型：生物活性碳，砂粒介质悬浮 流动于池内。生物接触氧化法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。国内的淄博啤酒厂、 青岛啤酒厂、渤海啤酒厂和徐州酿酒总厂等厂家的废水治理中采 用了这种技术。青岛啤酒厂在二段生物接触氧化之后辅以混凝气 浮处理，啤酒废水中CODcr和BOD5的去除率分别在80%和90% 以上。在此基础上，山东省环科所改常压曝气为加压曝气（P=0.250.30 MPa）,目的在于强化氧的传质，有效提高废水 中的溶解氧浓度，以满足中、高浓度废水中微生物和有机物氧化 分解的需要。3.2 厌氧生物处理厌氧生物处理适用于高浓度有机废水（CODc r2000 mg/L, BOD51000 mg/L）。它是在无氧条件下，靠厌氧细菌的作用分 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。厌氧生物处理包括多种方法，如升流式厌氧污泥床（UASB）、 厌氧折流板反应器（ABR）以及IC反应器。3.2.1 UAS反应器UASB 反应器的主要构造：进水分配系统、反应区、三相分 离器、出水系统、排泥系统及沼气收集系统等。（1）进水分配系统：配水系统设在反应器的底部，器功能 主要是把废水均匀的分配到整个反应器，使有机物能在反应区内 均匀分布，有利于废水与微生物的充分接触，使反应器内的微生 物能够充分获得营养，这样有利于提高反应器容积的利用率。同 时，进水分配系统还具有搅拌功能。（2）反应区：反应区是整个反应器的核心部分，包括污泥 床和污泥悬浮层区。反应区是培养和富集厌氧微生物的区域，废 水再这里与厌氧微生物充分接触，产生强烈的生化反应，使有机 物被厌氧菌分解，污泥床位于整个UASB反应器的底部，污泥床 具有很咼的污泥生物量，其浓度（MLSS）般位于*- *mg/L,甚至可达 *mg/L。（3）三相分离器：三相分离器的功能是把气体、固体和液 体分开，由沉淀区、集气室和气封组成。气体先被分离后进入集 气室，然后固液混合液在沉淀区进行分离，下沉的固体靠重力由 回流缝返回反应区。三相分离器的分离效果直接影响着反应器的 处理效果。图5 UASB工艺基本流程（4）出水系统：出水系统的作用是将澄清后的废水均匀的 收集起来，排出反应器。出水是否均匀对处理效果有很大的影响。（5）排泥系统及沼气收集系统：排泥系统的作用上的定期 均匀地排放反应区的声誉厌氧污泥。根据不同的废水性质，反应 器的构造有所不同，主要可分为开放式和封闭式两种。开放式的 特点是反应器的顶部不密封，不收集沉淀区液面释放的沼气。这 种反应器主要是用于处理中低浓度的有机废水，中低浓度的废水 经反应区处理后，出水中的有机物浓度已较低，所以在沉淀区产 生的沼气量较少，一般不需要回收。这种形式的反应器构造比较简单，易于施工安装和维修。封闭 式的特点是反应器的顶部是密封的，三相分离器的构造与开放是 不同的，不需要专门的集气室，而是在液面与池面之间形成一个 大的集气室，可以同时收集反应区和沉淀区的沼气。这种形式的 反应器适用于处理高浓度有机废水或含硫酸盐较高的有机废水。 因为处理高浓度有机废水时，在沉淀区仍有较多的沼气逸出，必 须进行回收。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）。废水从反应器底部加入，在上向流、穿 过生物颗粒组成的污泥床时得到降解，同时生成沼气（气泡）.气、 液、固（悬浮污泥颗粒）一同升入三相分离室，气体被收集在气 罩里，而污泥颗粒受重力作用下沉至反应器底部，水则经出流堰 排出。实践证明，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。颗粒污泥的形成是厌氧细菌群不 断繁殖、积累的结果，较多的污泥负荷有利于细菌获得充足的营 养基质，故对颗粒污泥的形成和发展具有决定性的促进作用；适 当高的水力负荷将产生污泥的水力筛选，淘汰沉降性能差的絮体 污泥而留下沉降性能好的污泥，同时产生剪切力 ，使污泥不断 旋转，有利于丝状菌互相缠绕成球。此外，一定的进水碱度也是 颗粒污泥形成的必要条件，因为厌氧生物的生长要求适当高的碱 度，例如：产甲烷细菌生长的最适宜pH值为6.87.2。一定的 碱度既能维持细菌生长所需的 pH 值，又能保证足够的平衡缓冲 能力。由于一般啤酒废水的碱度不足，所以需投加工业碳酸钠或 氧化钙加以补充。研究表明，在UASB启动阶段，保持进水碱度 不低于 1000 mg/L 对于颗粒污泥的培养和反应器在高负荷下的 良好运行十分必要。应该指出，啤酒废水中的乙醇是一种有效的 颗粒化促进剂，它为 UASB 的成功运行提供了十分有利的条件。总之， 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。3.2.2 ABR 反应器ABR厌氧折流反应器是在UASB基础上开发出的一种新型高 效厌氧反应器，其结构简单、运行管理方便、无需填料、对生物量具有优良的 截留能力、启动较快、水力条件好、运行性能稳定可靠。ABR反应器的基本原理及工艺构造：ABR反应器中使用一系 列垂直安装的折流板使被处理的废水在反应器内沿折流板作上 下流动，借助于处理过程中反应器内产生的沼气应器内的微生物 固体在折流板所形成的各个隔室内作上下膨胀和沉淀运动，而整 个反应器内的水流则以较慢的速度作水平流动。由于污水在折流 板的作用下，水流绕折流板流动而使水流在反应器内的流径的总 长度增加，再加之折流板的阻挡及污泥的沉降作用，生物固体被 有效地截留在反应器内。由此可见，虽然在构造上 ABR 可以看作是多个 UASB 的简 单串联，但在工艺上与单个UASB有着显著的不同，UASB可近 似看作是一种完全混合式反应器， ABR动力学的角度，这种完全混合与推流相结合的复合型流态十 分利于保证反应器的容积利用率、提高处理效果及促进运行的稳 定性，是一种极佳的流态形式。同时，在一定处理能力下，这个 复合型流态所需的反应器容积也比单个完全混合式的反应器容 积低很多。ABR 工艺在反应器中设置了上下折流板而在水流方向形成 依次串联的隔室，从而使其中的微生物种群沿长度方向的不同隔 室实现产酸和产甲烷相的分离，在单个反应器中进行两相或多相 的运行。也就是说， ABR 工艺可在一个反应器内实现一体化的两 相或多相处理过程。在结构构造上，ABR比UASB更为简单，不 需要结构较为复杂的三相分离器，每个隔室的产气可单独收集以 分析各隔室的降解效果、微生物对有机物的分解途径、机理及其 中的微生物类型，也可将反应器内的产气一起集中收集。图6 ABR工艺基本流程ABR 反应器有两种不同的构造型式。图一为改进前的 ABR 反 应器构造型式。这种反应器中的折流板是等间距均匀设置的，折 板上不设转角。这种构造型式的 ABR 反应器所存在的不足是，由 于均匀地设置了上下折流板，加之进水一般为下向流形式的，因 而容易产生短流、死区及生物固体的流失等问题。图二为改进后 的 ABR 反应器构造型式。改进后的 ABR 反应器中，其折流板的 设置间距是不均等的，且每一块折流板的末端都带有一定角度的 转角。 3.2.3 IC 反应器IC 反应器构造及工艺原理： IC 反应器可以看作是由两个 UASB反应器串联而成的，具有很大的高径比，一般为48。IC 反应器由 5 个基本部分组成：混合区、污泥膨胀床区、内循环系 统,精处理区和沉淀区。其中内循环系统是 IC 反应器工艺的核心 构造，它由一级三相分离器、沼气提升管、气液分离器和泥水下 降管组成（见下图）。图 7 IC 反应器构造示意图经过调节 pH 值和温度后的废水进入反应器底部混合区，与 从反应器上部返回的厌氧污泥颗粒和废水均匀混合，由此对进水 进行了稀释和均质作用，从而大大减轻了冲击负荷及有害物质的 不利影响。废水和颗粒污泥混合物在进水与循环水的共同推动下 进入污泥膨胀床区，由于回流的影响 ,此部分产生较大的上升流速，最大可达1020 m/ h4 ，废水中的大部分有机物在这里被转化成沼气，沼气被一级三相分离器收集，沿着提升管并携带 着混合液提升至气液分离器，分离出的沼气从气液分离器的顶 部沼气排出管排出。分离出的泥水混合液将沿着泥水下降管返回到反应器底部 的混合区，并与底部的颗粒污泥和进水充分混合，实现了混合液 的内循环。实现内循环的气提动力来自于上升的和返回的泥水混 合物中气体含量的差别，因此，泥水混合物的内循环不需要外加 动力。反应器内液体内循环促进了基质和颗粒污泥的接触，而且 有很大的升流速度，故提高了传质效果，促进了产甲烷细菌的繁 殖和增长，并使污泥膨胀床区去除有机物的能力增强。经污泥膨胀床区处理后的废水除一部分参与内循环外，其余 污水通过一级三相分离器进入精处理区继续进行处理，可去除废 水中的剩余有机物，使废水得到进一步的净化，提高了出水水质。 由于大部分有机物已被降解，所以精处理区的 COD 负荷较低， 产气量也较小。精处理区产生的沼气由二级三相分离器收集，通 过集气管进入气液分离器并通过沼气排出管排出。经净化的水从 沉淀区沉淀后由出水管排走，颗粒污泥则返回精处理区污泥床。3.3 主要处理方案3.3.1酸化一SBR法其主要处理设备是酸化柱和SBR反应器。这种方法在处理啤酒废水时，在厌氧反应中，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，这样较之全过程的厌氧 反应具有以下优点，由于反应控制在水解、酸化阶段反应迅速， 故水解池体积小；不需要收集产生的沼气，简化了构造，降低了 造价，便于维护，易于放大；对于污泥的降解功能完全和消化池 一样，产生的剩余污泥量少。同时，经水解反应后溶解性 COD 比 例大幅度增加，有利于微生物对基质的摄取，在微生物的代谢过 程中减少了一个重要环节，这将加速有机物的降解，为后续生物 处理创造更为有利的条件。酸化一SBR法处理高浓度啤酒废水效 果比较理想，去除率均在 94%以上，最高达 99%以上。要想使此 方法在处理啤酒废水达到理想的效果时运行环境要达到下列要 求：酸化一SBR法处理中高浓度啤酒废废水，酸化至关重要，它 具有两个方面的作用，其一是对废水的有机成分进行改性，提高 废水的可生化性；其二是对有机物中易降解的污染物有不可忽视 的去除作用。酸化效果的好坏直接影响SBR反应器的处理效果， 有机物去除主要集中在SBR反应器中。酸化一SBR法处理啤酒废 水受进水碱度和反应温度的影响，最佳温度是24C。，最佳碱度范围 是500750mg/L。视原水水质情况，如碱度不足，采取预调碱 度方法进行本工艺处理；若温度差别不大，运行参数可不做调整， 若温度差别较大，视具体情况而定。3.3.2 UASB好氧接触氧化 工艺此处理工艺中主要处理设备是上流式厌氧污泥床和好氧接 触氧化池，处理主要过程为：废水经过转鼓过滤机，转鼓过滤机 对 SS 的去除率达 10% 以上，随着麦壳类有机物的去除，废水中 的有机物浓度也有所降低。调节池既有调节水质、水量的作用， 还由于废水在池中的停留时间较长而有沉淀和厌氧发酵作用。由 于增加了厌氧处理单元，该工艺的处理效果非常好。上流式厌氧 污泥床能耗低、运行稳定、出水水质好，有效地降低了好氧生化 单元的处理负荷和运行能耗（因为好氧处理单元的能耗直接和处 理负荷成正比）。好氧处理（包括好氧生物接触氧化池和斜板沉 淀池）对废水中SS和COD均有较高的去除率，这是因为废水经 过厌氧处理后仍含有许多易生物降解的有机物。该工艺处理效果 好、操作简单、稳定性高。上流式厌氧污泥床和好氧接触氧化池 相串联的啤酒废水处理工艺具有处理效率高、运行稳定、能耗低、 容易调试和易于每年的重新启动等特点。只要投加占厌氧池体积 1/3 的厌氧污泥菌种，就能够保证污泥菌种的平稳增长，经过 3 个月的调试UASB即可达到满负荷运行。整个工艺对COD的去 除率达96.6%，对悬浮物的去除率达97.3%98%，该工艺非常适 合在啤酒废水处理中推广应用。 3.3.3 生物接触氧化法该工艺采用水解酸化作为生物接触氧化的预处理，水解酸化 菌通过新陈代谢将水中的固体物质水解为溶解性物质，将大分子 有机物降解为小分子有机物。水解酸化不仅能去除部分有机污染 物，而且提高了废水的可生化性，有益于后续的好氧生物接触氧 化处理。 该工艺在处理方法、工艺组合及参数选择上是比较合 理的，充分利用各工序的优势将污染物质转化、去除。然而，如 果由于某些构筑物的构造设计考虑不周会影响运行效果，致使出 水水质不理想，使生物接触氧化池的出水 (静沉 30 min 的澄清 液)COD为500600 mg/L,经混凝气浮处理后出水COD仍高达 300 mg/L,远高于排放要求(150 mg/L)。但是此处理方法在设计 和运行中会出现以下问题：水解酸化池存在的问题主要是沉淀污泥不能及时排除。由于 该废水中悬浮物浓度较高,因而池内污泥产量很大,而原工艺仅在水解酸化池前 端设计了污泥斗,所以池子的后部很快就淤满了污泥。另外,随 着微生物量的增加在软性生物填料的中间部位形成了污泥团,使 得传质面积减小。针对污泥淤积情况,在水解酸化池前可增设一 级混凝气浮以去除水中的悬浮物,经此改进后水解酸化池能长期 稳定、有效地运行,其出水 COD 也从 11001200 mg/L 降至 9001000mg/L,收到了较好的效果。不过，增设混凝气浮增加 了运行费用,而且气浮过程中溶入的 O2 还可能对水解酸化产生 不利影响。因此,在设计采用水解酸化处理悬浮物浓度高的污水 时,可增设污泥斗的数量以便及时排除沉淀污泥。此外,为防止 填料表面形成污泥团应采用比表面积大、不结泥团的半软性填料如果废水中污染物浓度较高或前处理效果不理想,生物接触 氧化池前端的有机物负荷较高,使得供氧相对不足,此时该处的 生物膜呈灰白色,处于严重的缺氧状态,而池末端成熟的好氧生 物膜呈琥珀黄色。同时，水中的生物活性抑制性物质浓度也较高， 对微生物也有一定的抑制作用。这些因素使得生物接触氧化池没 有发挥出应有的作用，处理效果不理想。鉴于此，可一采取阶段 曝气措施即多点进水，污水沿池长多点流入生物接触氧化池以均 分负荷，消除前端缺氧及抑制性物质浓度较高的不利影响。改为 多点进水并经过一段时间的稳定运行后，生物接触氧化池的出水 （30 min的澄清液）COD为200300 mg/L。再经混凝气浮工序处 理后最终出水CODV150 mg/L（一般在130 mg/L）,达到了排放 要求。 在调试运行过程中，生物接触氧化池中生物膜脱落、气 泡直径变大（曝气方式为微孔曝气）、出水浑浊、处理效果恶化的 现象时有发生。经研究、分析、验证发现这是由于负荷波动或操 作不当造成溶解氧不足而引起的。溶解氧不足使得生物膜由好氧 状态转变为厌氧状态，其附着力下降，在空气气泡的搅动下生物 膜大量脱落，导致水粘度增加、气泡直径增大、氧转移效率下降， 这又进一步造成缺氧，如此形成恶性循环致使处理效果恶化。在 调试运行初期，发生这种现象时一般是增大供气量以提高供氧能 力来消除缺氧，结果由于气泡搅动强度增大，造成了更大范围的 生物膜脱落、水粘度更大、氧转移效率更低，非但没能提高供氧 能力反而使情况更糟。正确的处理措施应是减小曝气量，待脱落 的生物膜随水流流出后再逐渐增加曝气量使溶解氧浓度恢复到 原有水平，若水温适宜则23d后生物膜就可恢复正常。因此当采用此工艺处理啤酒废水时要遵循下列要求：采用 水解酸化作为预处理工序时应考虑悬浮物去除措施。采用推流 式生物接触氧化池时，为避免前端有机物负荷过高可采用多点进 水。应严格控制溶解氧浓度，供氧不足会造成生物膜大范围脱 落，导致运行失败。3.3.4 内循环 UASB 反应器氧化沟工艺 此工艺采用厌氧和好氧相串联的方式，厌氧采用内循环UASB 技术，好氧处理用地有一处狭长形池塘，为了降低土建费 用，因地制宜，采用氧化沟工艺。本处理工艺的关键设备是 UASB 反应器。该反应器是利用厌氧微生物降解废水中的有机物，其主 体分为配水系统，反应区，气、液、固三相分离系统，沼气收集 系统四个部分。厌氧微生物对水质的要求不象好氧微生物那么宽 最佳pH为6.5 7.8,最佳温度为35C。一40C。，而本工程的啤酒 废水水质超出了这个范围。这就要求废水进入UASB反应器之前 必需进行酸度和温度的调节。这无形中增加了电器。仪表专业的 设备投资和设计难度。 内循环 UASB 技术是在普通 UASB 技术 的基础上增加一套内循环系统，它包括回流水池及回流水泵。UASB 反应器的出水水质一般都比较稳定，在回流系统的作用下 重新回到配水系统。这样一来能提高 UASB 反应器对进水水温、 pH值和COD浓度的适应能力，只需在UASB反应器进水前对其 pH 和温度做一粗调即可。 UASB 反应器采用环状穿孔管配水，通 过三相分离器出水，并在三相分离器的上方增加侧向流絮凝反应 沉淀器，它由玻璃钢板成 60安装而成，能在最大程度上截留三 相分离出水中的颗粒污泥。此处理工艺主要有以下特点：实践 证明，采用内循环 UASB 反应器氧化沟工艺处理啤酒废水是可 行的，其运行结果表明 CODcr 总去除率高达 95%以上。 由于采 用的是内循环UASB反应器和氧化沟工艺串联组合的方式，可根 据啤酒生产的季节性、水质和水量的情况调整UASB反应器或氧 化询处理运行组合，以便进一步降低运行费用。 3.3.5 UASB+SBR 法本处理工艺主要包括UASB反应器和SBR反应器。将UASB 和 SBR 两种处理单元进行组合，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。采用该 工艺既降低处理成本，又能产生经济效益。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。3.4 工艺流程的拟定现将UASB好氧接触氧化工艺和UASB+SBR法处理工艺这两个工艺方法进行比较，从中选取适用的一个作为该啤酒厂污水处理的实际方案。3.4.1方案一：UASB + SBR工艺图 8 UASB-SBR 工艺基本流程工艺流程简述 （1）调节池调节池是用以调节进、出水流量的构筑物。由于该啤酒废水 是周期性排放的，废水的排放量是不均衡的，而且废水中污染物 种类及浓度也会随生产工艺的变化而发生改变。这些特点给污水 处理带来一定的难度，必须设一调节池以均合调节污水水质水量 才不致后续处理受到较大的负荷冲击。为了保证处理设备的正常 运行，在污水进入处理设备之前，必须预先进行调节。将不同时 间排出的污水，贮存在同一水池内，并通过机械搅拌达到出水均 匀的目的。调节池根据来水的水质和水量的变化情况，不仅具有 调节水质的功能，还有调节水量的作用，对微生物有毒的物质可 以得到稀释，短期排出的高温废水还可以得到降温处理。