啤酒厂污水处理设计方案

一、啤酒废水的来源与特点1 . 啤酒废水的来源啤酒的废水主要来源于：麦芽生产过程的洗麦水、浸买水、麦槽水、洗涤水、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、过滤洗涤废水；罐装过程洗瓶、灭菌和破瓶啤酒废水；冷却车间和成品车间洗涤水。二、啤酒生产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.国每吨啤酒从糖化到灌装总耗水1020吨。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。3 处理要求污水处理的排放标准执行污水综合排放标准、啤酒工艺污染物排放标准、地表水环境质量标准等。选择较严格标准执行，废水处理系统的最终排放执行啤酒工业污染物排放标准（GB19821-2005）一级标准。 CODcr80mg/lBOD520mg/l SS70mg/l PH: 6-9 NH3-N15 mg/lTN 20 mg/l T1 mg/l TP 3 mg/l 三 工艺流程选择鉴于啤酒废水自身的特性，啤酒废水不能直接排入水体，据统计，啤酒厂工业废水如不经处理，每生产100吨啤酒所排放出的BOD值相当于14000人生活污水的BOD值，悬浮固体SS值相当于8000人生活污水的SS，其污染程度是相当严重的，所以要对啤酒废水进行一定的处理。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20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：当BOD5/CODcr0.3时易生化处理，当BOD5/CODcr0.25时可生化处理，当BOD5/CODcr0.3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。80年代中前期，多数处理系统以好氧生化处理为主。由于受场地、气温、初次投资限制，除少数采用塔式生物滤池、生物转盘靠自然充氧外，多数采用机械曝气充氧，其电耗高与运行费用高制约了污水处理工程的发展和限制了已有工程的正常使用或运行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、水与能量（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、深井曝气法是较有代表性的好氧生物处理方法。 活性污泥法：中、低浓度有机废水处理中使用最多、运行最可靠的方法，具有投资省、处理效果好等优点。该处理工艺的主要部分是曝气池和沉淀池。废水进入曝气池后，与活性污泥（含大量的好氧微生物）混合，在人工充氧的条件下，活性污泥吸附并氧化分解废水中的有机物，而污泥和水的分离则由沉淀池来完成。我国的珠江啤酒厂、啤酒厂、益民啤酒厂、西湖啤酒厂、广啤酒厂和啤酒厂等厂家均采用此法处理啤酒废水。据报道，进水CODcr为12001500 mg/l时，出水 CODcr可降至50100 mg/l，去除率为92%96%。活性污泥法处理啤酒废水的缺点是动力消耗大，处理中常出现污泥膨胀。污泥膨胀的原因是啤酒废水中碳水化合物含量过高，而N，P，Fe等营养物质缺乏，各营养成分比例失调，导致微生物不能正常生长而死亡。解决的办法是投加含N，P的化学药剂， 但这将使处理成本提高。而较为经济的方法是把生活污水（其中N，P浓度较大）和啤酒废水混合。 间歇式活性污泥法（SBR）：通过间歇曝气可以使动力耗费显着降低，同时，废水处理时间也短于普通活性污泥法。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。扬啤酒厂和市大田啤酒厂采用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，因而能在较短时间使污泥获得再生。 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、我国的啤酒厂和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，曝气池由下降管以与上升管组成。将废水和污泥引入下降管，在井循环，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。 生物膜法：与活性污泥法不同，生物膜法是在处理池加入软性填料，利用固着生长于填料表面的微生物对废水进行处理，不会出现污泥膨胀的问题。生物接触氧化池和生物转盘是这类方法的代表，在啤酒废水治理中均被采用，主要是降低啤酒废水中的BOD5。 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。国的啤酒厂、啤酒厂、渤海啤酒厂和徐酿酒总厂等厂家的废水治理中采用了这种技术。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B OD5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。 生物转盘：是较早用以处理啤酒废水的方法。它主要由盘片、氧化槽、转动轴和驱动装置等部分组成，依靠盘片的转动来实现废水与盘上生物膜的接触和充氧。该法运转稳定、动力 消耗少，但低温对运行影响大，在处理高浓度废水时需增加转盘组数。该方法在美国应用较为普与，国的杭啤酒厂、华光啤酒厂和浙江慈溪啤酒厂也在使用。据报道，废水中BOD5的去除率在80%以上。 2 厌氧生物处理 厌氧生物处理适用于高浓度有机废水（CODcr2000 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，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）。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。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。 由上可知，采用厌氧+好氧的工艺处理啤酒废水是比较合适的，先厌氧使微生物处理掉较多的有机物，然后接好氧工艺做后续处理，是废水达标排放是我们这次设计的大方向。以下列举各种厌氧+好氧的组合工艺情况与其优缺点，然后从中选出2个较为可行的方法进行比较，选取合适的一个作为处理工艺流程并进行详细计算。3 各种流程比较 （1） 酸化SBR法处理啤酒废水：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24，最佳碱度围是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。 （2）UASB好氧接触氧化工艺处理啤酒废水：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）生物接触氧化法处理啤酒废水：该工艺采用水解酸化作为生物接触氧化的预处理，水解酸化菌通过新代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、工艺组合与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与时排除。由于该废水中悬浮物浓度较高，因而池污泥产量很大，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900 1000mg/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与时排除沉淀污泥。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，消除前端缺氧与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COD150 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围脱落，导致运行失败。 （4） 循环UASB反应器氧化沟工艺处理啤酒废水：此工艺采用厌氧和好氧相串联的方式，厌氧采用循环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6.57.8，最佳温度为3540，而本工程的啤酒废水水质超出了这个围。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。 循环UASB技术是在普通UASB技术的基础上增加一套循环系统，它包括回流水池与回流水泵。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。 （5） UASB+SBR法处理啤酒废水：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。UASB去除COD达7 500 kg/d，以沼气产率为0.5m3/kgCOD计算，UASB产气量为3500m3/d(甲烷含量为55%65%)。沼气的热值约为22 680kJ/m3，煤的热值为21 000 kJ/t计算，则1m3沼气的热值相当于1 kg原煤，这样可节煤约4 t/d左右，年收益约为39.6万元。 UASB+SBR法处理工艺与水解酸化+SBR处理工艺相比有以下优点：节约废水处理费用。UASB取代原水解酸化池作为整个废水达标排放的一个预处理单元，削减了全部进水COD的75%，从而降低后续SBR池的处理负荷，使SBR池在废水处理量增加的情况下，运行周期同样为12 h，废水也能达标排放。也就是说，耗电量并没有随废水处理量的增加而增加。同原工艺相比较，每天实际节约1 5002 500 m3废水的处理费用，节约能耗约21.4 万元/a。节约污泥处理费用。废水经过UASB处理后，75%的有机物被去除，使SBR处理负荷大大降低，产泥量相应减少。水解酸化+SBR处理工艺工艺计算，产泥量达17 t/d(产泥率为0.3 kg污泥/kgCOD，污泥含水率为80%)，UASB+SBR法处理工艺产泥量只有5 t/d(含水率为80%)左右，只有水解酸化+SBR处理工艺的1/3，污泥处理费用大大减少，节约污泥处理费用约为20万元/a。 4 工艺流程的拟定 由上可看出比较经典的是传统的水解酸化+接触氧化法与先进的UASB+SBR工艺法。2个工艺各有其优缺点，差异也较大，现将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。方案一为生物接触氧化法；方案二为UASB-SBR法。 方案一流程图： 方案一的流程说明： 第一阶段为预处理阶段，格栅+调节池，调节池出水用泵直接打到水解酸化池，污水经格栅去除较大的杂质，经调节池后，水质水量得到均化。 第二阶段为水解酸化阶段，水解、产酸阶段的产物主要为小分子有机物，可生物降解性一般较好。故水解池可以改变原污水的可生化性，从而减少反应的时间和处理的能耗。水解酸化池对COD的去除率为40%。 第三阶段为接触氧化阶段，用来降解小分子有机物，接触氧化法的污泥不需回流，不会发生污泥膨胀的现象，而且负荷高，产泥少，可减小曝气池体积。接触氧化池多极串联，设计对COD去除率为95%。 第四阶段为二沉池，对接触氧化池的出水进行沉淀，从而得到澄清的出水。经过沉淀作用后，出水便可达到排放标准排出厂区。 污泥处理经浓缩池浓缩后，脱水外运。滤液送到细格栅池子进行处理。该处理工艺是轻工部为代表的推荐采用方案，河南啤酒厂、湖岛啤酒厂、冷冻厂啤酒厂等均采用此处理工艺流程，处理后均达标排放。细格栅起初步的固液分离作用，故不设初沉池；酸化池中设填料，为细菌提供呈立体状的生物床，把水中的颗粒物质和胶体物质截留和吸附，同时在水解细菌作用下，将不溶解性有机物水解为溶解性物质，在产酸菌协同作用下，将大分子物质、难于生物降解的物质转化为易于生物降解的小分子物质微生物所需要的营养，主要为碳水化合物、氮化合物、水、无机盐类(氮和磷)与维生素。通常要求CODNP=10051,为满足此要求，故在接触氧化池前投加氨氮。 方案二流程图： 方案二的流程说明： 第一阶段为预处理阶段，格栅+调节池后，出水用泵直接打到水解酸化池，污水经格栅去除较大的杂质，经调节池后，水质水量得到均化。 第二阶段为厌氧生化阶段，UASB具有容积负荷高,运行成本低,占地面积小,污泥最少,设备简单等优点,是高浓度有机废水前处理的有效处理方法,并且UASB已经在传统形式的基础上进行改造,形成了多种更高效和方便的厌氧发生器。 第三阶段为SBR反应阶段，SBR池为间歇式活性污泥池，集曝气、沉淀于一身，进一步降解小分子有机物，产泥少且不必回流污泥。可省掉沉淀池和污泥回流的设施。 污泥处理经浓缩池浓缩后，脱水外运。滤液送到细格栅池子进行处理。该工艺以厌氧生化-SBR为主体。水解酸化池设填料(球形填料)，水力停留时间为4h左右(利用厌氧过程的前阶段)，COD去除率80%。SBR反应池反应时间约为6h左右，水温2025，污泥浓度4000mg/L左右，出水水质达到原GB19821-2005一级排放标准，COD总去除率大于92%，BOD总去除率大于98%。SBR处理工艺的特点是集生物降解和终沉排水等功能于一体，与传统的连续式活性污泥法(CFS)相比，可省去沉淀池和污泥回流设施，具有运行稳定，净化效率高，耐冲击负荷，避免污泥膨胀，便于操作管理等特点。 5 污水处理方案比较 5.1主要构筑物设计参数 方案一方案二调节池停留时间6h6h厌氧池容积负荷 停留时间 污泥产率3.6kgCOD/m3/d 4h 0.05kgMLSS/kgCOD4kgCOD/m3/d 10h 0.07kgVSS/kgCOD好氧池容积负荷 停留时间 污泥产率1.5kgBOD/m3/d 11h 0.2kgMLSS/kgCOD0.1kgBOD/kgMLSS/d 8h 0.8kgVSS/kgBOD5二沉池停留时间2.5h构筑物设计参数选择说明：(1) 调节池：调节池按2200m3/d计算，停留时间设为6h，有效水深为4米。(2) 厌氧反应器：方案一为水解酸化池，该池降解部分大分子有机物，按传统经验数据降解率设为30%；方案二为UASB反应器，因其降解有机物能力比水解酸化池高，所以容积负荷也比水解酸化较高。 (3) 好氧反应器：方案一为接触氧化池，大部分的有机物在这里被降解，考虑到出水水质的要求，停留时间较长；方案二为SBR反应器，周期设为8h，进水时搅拌不曝气，曝气后有2小时的搅拌时间用来去除N、P。(4) 二沉池：由于SBR反应器已有沉淀效果故方案二中不设二沉池。5.2两个方案主要构筑物的比较表 主要设计参数水解酸化+接触氧化工艺UASB+SBR工艺中格栅中格栅过水能力Q=2200 m3/d（一用一备）过栅流速v=0.6 m3/s栅间距10mm；栅条宽10mm单位栅渣量0.06 m3栅渣/103 m3污水同方案一调节池与提升泵调节池与提升泵设计流量Q=2200 m3/d停留时间为6h；池深4m； 有效容积550 m3；超高0.5m尺寸：12m12m4.5m 搅拌机型号：JWH-650-1 提升泵扬程15m，流量91.7m3/h同方案一提升泵扬程15m，流量91.7 m3/h水解酸化池UASB反应池设计流量Q=2200 m3/d表面负荷q=1.0 m3/ m2/dHRT=4h；有效水深4m； 有效容积370m3，超高0.5m，尺寸：10m9.5m4.5m污泥产率0.05kgMLSS/kgCOD设计流量Q=2200 m3/d容积负荷4kgCOD/ m3/dHRT=10h；有效水深3.5m； 有效容积440 m3超高0.5m 尺寸：4*6m5m6.23m污泥产率0.07kgVSS/kgCOD水利负荷0.7 m3/ m2/h接触氧化池SBR反应池设计流量Q=2200 m3/d容积负荷1.5kgBOD/ m3d 填料容积1080 m3填料高度3m；总高4.8mHRT=11h；需氧量15 m3/ m2 尺寸：6*7m9m4.8m污泥产率0.2kgMLSS/kgCOD设计流量Q=2200 m3/d进水2h；周期T=8h；设4座 有效容积4*445m3SVI=100；MLSS=3000mg/l充水比0.7 有效水深5m，超高0.5m尺寸：4*14m7m5.5m 污泥负荷0.1kgBOD/kgMLSS/d二沉池无设计流量Q=2200 m3/d，采用竖流式表面负荷q=2.52 m3/ m2/hHRT=2.5h；上升流速v=2.5m/h 尺寸：圆柱部分：6.5m6.85m 圆锥部分：锥底0.44m，倾角55超高0.3m；缓冲高度0.5m 总高12.3m，总容积285 m35.3污泥的处理处置序号项目水解-好氧处理UASB-SBR处理1污泥量kg/d639401350002污泥体积/m3/d63.94135.03污泥贮存池/m333无4污泥浓缩池/m390102.855脱水机房/ m32402405.4计算方案可行性 5.4.1有机物的去除 序号项目水解-好氧处理UASB-好氧处理Q=2200m3/d,进水COD=1200mg/l,BOD5=750mg/l1水解池UASB反应器HRT/h410COD去除率/%3080BOD去除率/%85出水COD/mg/l840240出水BOD/mg/l5251152接触氧化法SBR法HRT/h118COD去除率/%9590BOD去除率/%9890进水COD/mg/l840240出水COD/mg/l70（达标排放）60（达标排放）进水BOD/mg/l525115出水BOD/mg/l20（达标排放）20（达标排放）由上表可以看出两个工艺流程对有机物的去除均能达到排放标准，方案二的出水水质比方案一的较好。54.2 TP、TN的去除 项目水解-好氧处理UASB-好氧处理Q=2200m3/d 进水TN=35mg/l TP=10mg/l水解酸化池（30051）UASB反应器（25051）去除BOD350mg/l1020mg/l去除N5.8 mg/l20.4mg/l去除P1.2mg/l4.08mg/l出水TN29.2 mg/l14.6mg/l出水TP8.8mg/l5.92mg/l接触氧化池（10051）SBR反应器（除磷SBR）去除BOD830mg/l160 mg/l去除N41.5mg/l（加N肥）60%去除P8.3mg/l85%出水TN5mg/l （达标排放）5.8mg/l （达标排放）出水TP0.9mg/l （达标排放）0.89mg/l （达标排放）由上表可以看出两个工艺流程对N、P的去除均能达到排放标准，方案二的出水水质比方案一的较好 6 工艺方案的经济比较 根据这两套流程的处理工艺，选择合理的工艺设计参数，对两个流程进行工艺计算和工程投资与运行费用计算，分别说明如下： 6.1流程上的土建费用 水解好氧工艺的土建费用见下表序号构筑物名称有效容积/m3数量/个土建费用/元1调节池55012475002水解酸化池37011665003接触氧化池108017329104二沉池28511710005储泥池331162006污泥浓缩池901585007脱水机房2401960008鼓风机房3001120000合计1608610UASB+SBR工艺的土建费用见下表序号构筑物名称规格m3数量/个土建费用/元1调节沉淀池55012475002UASB44013740003SBR44548195504污泥浓缩池102.851637505脱水机房2401960006鼓风机房100140000合计16408006.2流程上的设备费用 水解氧化工艺的设备费用见下表序号名称单位数量估算备 注1格栅台3330002用1备2潜污泵台2400001用1备3鼓风机套2400001用1备4曝气头个144774005热交换器台2500006水下搅拌器台4100007室自动化设备个11000008滗水器套42400009自动化监控系统台110000010水封罐台1300011沼气收集器14000012带式压滤机6500013阀与管道10000014合计898400UASB+SBR的设备费用见下表 序号名称单位数量估算备注1 格栅台3 33000 2用1备2 潜污泵台2 40000 1用1备3 鼓风机套2 40000 1用1备4 曝气头个144 77400 5 热交换器台2 50000 6 水下搅拌器台4 10000 7 室自动化设备个1 100000 8滗水器套4 240000 9 自动化监控系统台1 100000 10 水封罐台1 3000 11 沼气收集器1 40000 12 带式压滤机65000 13 阀与管道100000 14 合计898400 6.3总建设费用 该建设费用只包括土建、设备、安装费用，而不含场地费用。因任务书中有规定场地围为2000m2。水解氧化工艺：土建费用+设备费用+安装费用=1608610+984000+500000=3092610元。UASB+SBR工艺：土建费用+设备费用+安装费用=1640800+988400+500000=3129200元。从建设费用上看方案一比方案二节约了3.7万元；但是从总体费用上看，方案一的占地面积比方案二大，而且方案二每年收集的沼气可以为公司节省8万元左右的开支；所以从经济角度与长远角度看：方案二优于比方案一。两个工艺流程运行费用的比较见下表 序号项目金额/（元/吨废水）备注水解氧化UASB+SBR1电费0.520.48按0.8元/kwh计2人工费0.0420.042按2500元/人月计3药剂费0.260.164维护费0.0380.03年维修费按直接的投资的2%计5运行费0.860.712为前4项之和6折旧费0.0520.04折旧费按5%计7处理成本0.9120.752运行费和折旧费之和总结 由以上几表格的比较可得出以下结论：水解氧化工艺UASB+SBR工艺污染物去除方面达到排放标准，但是N/P的出水浓度比UASB+SBR高达到排放标准且去除率较高，处理效果比较好产泥方面产泥量较大，增加污泥处理费用产泥量比水解氧化工艺少，污泥处理费用少操作方面工艺组合与参数选择较为合理，操作简单处理流程简洁，全自动化操作，节省劳动力构造方面如果构筑物的构造不合理会影响运行效果，致使出水水质下降流程中可回收大量沼气作为能源，节省运行费用造价方面造价较高，且运行成本高，占地面积大造价比水解酸化低，运行成本也较低，占地面积小终上所述，该工程应选用UASB+SBR工艺处理啤酒厂生产废水，该工艺具体流程如下：7 主要处理设备和构筑物的设计计算 中格栅 作用：去除污水中较大颗粒悬浮物，保证后续工艺的正常运行。计算时设计流量以2200 m3/d计，建2座，为一用一备。设计参数： 设计流量：Q=2200m3/d=0.026 m3/s 过栅流速：v2=0.6m/s；栅前水深：h=0.3m栅条宽度：s=0.01m； 栅条间距：e=0.01m栅前部分长0.5m ； 格栅倾角：=60单位栅渣量1=0.06m3栅渣/103m3污水 设计计算 （1）栅条数栅条间隙数n=12.5（取n=13）（2）格栅宽度栅槽有效宽度B2=s（n-1）+en=0.01(13-1)+0.01x13=0.25m经计算，由于流量过小，造成格栅难以实现，按设计经验取栅槽宽度0.8m则代入上式，可得栅条间隙数n=41（3）进水槽宽进水槽宽取0.7m以便有利施工，为了保障水流速度，施工时将进水槽下方建窄以避免水流过慢影响格栅的正常运行，令渐窄部分宽度为0.4m，高为0.5m以便使格栅容易安装，且水流不易绕过格栅直接进入调节池。（4）过栅水头损失（h1）因栅条边为矩形截面，取k=3，则h1=kh0=ksin=3x2.42xxsin60=0.1m其中=（s/e）4/3 h0：计算水头损失k：系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增加倍数，取k=3：阻力系数，与栅条断面形状有关，当为矩形断面时=2.42（5）栅后槽总高度（H）取栅前渠道超高h2=0.4m，则栅前槽总高度H1=h+h2=0.4+0.3=0.7 m栅后槽总高度H=h+h1+h2=0.3+0.1+0.4=0.8 m（6）格栅总长度格栅总长度L=L1+L2+0.5+1.0+0.6/tan =0.14+0.07+0.5+1.0+0.68/tan60=2.1 m（7）栅渣量的计算中格栅栅渣量W1取0.06 m3 /103 m3污水；污水总变化系数K取1.3每日栅渣量=QW186400/（Kz1000）=0.026x86400/(1000x1.3)=1.728 m3 /d采用机械格栅，但是调节清理时间，格栅每2小时清理一次。（8）计算草图如下：细格栅计算草图调节池主要功能：将一段时间车间排放废水的水量、水质浓度、酸碱、温度等进行均质均量调节，不受废水高、低峰流量或浓度变化影响，确保废水处理构筑物正常运行.设计参数设计流量Q=2200m3/d91.7m3/h有效水深h=4m停留时间t=6h设计计算（1）有效容积V： VQt91.7x6=550 m3（2）池子的面积F：FV/h=550/4=138 m2(3）池子的平面尺寸：采用LB12m12m（4）池子的总高度H：设超高h10.5 m Hhh14.00.54.5 m（5）池子的几何尺寸：采用LBH12m12m4.5m考虑到应用过程中让调节池真正做到均质均量比较困难，在设计时于池子中间安装4台混合搅拌机，型号为JWH-650-1。对污水进行混合同时可以预防池底沉淀；调节池与格栅合建，格栅槽后出水口跟调节池进水口连接，出水口设出水槽，出经过泵送入UASB反应池。（6）搅拌机型号的选择搅拌机选用4台立轴式机械混合搅拌机，搅拌机型号为JWH-650-1。浆板深度2500mm，浆叶直径650mm，浆叶宽度120mm，转速250r/min，功率为7.5kW，重686kg，服务面积为3m3m4m。 UASB反应池Q=2200m3/d=91.7 m3/h，设UASB有机COD负荷为4kg/( m3d)反应器设计采用的参数：参数：取值：COD(mg/L) 进水1200，出水400 反应温度/C 25 反应区有效深度h1/m 5.0 空塔水流速度u/(m/h) 1.0m/h 空塔沼气上升速度ug/(m/h) 1.0m/h 污泥层高度/m 2.53.5 沼气产率/（m3/ kgCOD（去除）0.4 污泥产率/（kg TSS/kgCOD（去除）0.07 UASB反应器的有效容积V有效：V有效=Q（Co-Ce）/Nv=2200x(1200-400)x10-3/4=440(m3)式中 Q-设计处理量，2200m3/d；Co，Ce-进出水COD的浓度，mg/l；Nv-COD容积负荷，kgCOD/（m3 *d）。UASB反应器的形状与尺寸的确定：污水上升流速一般为0.6-0.9m/h，取0.8m/h。则表面积A=Q/V=91.7/0.8=114.6 m2, 取120 m2.有效高度h1=440/120=3.7(m)拟建4个一样的池子（便于管理与维护），单池面积f=120/4=30(m2)设L：B1：1（长宽比一般取1：14：1），计算得L=6m，B=5m合理性验证：空塔水流速度u=Q/F=91.7/(654)=0.76(m/h)1.0(m/h)，合理。反应器尺寸为：4*653.7水力停留时间（HRT）和水力负荷率（Vr）HRT=（440/2200）24=4.8h（取5h）Vr=Q/A=2200/（24120）=0.76 m3/（m2h）对于颗粒污泥，水力负荷Vr=0.1-0.9 m3/（m2h），符合要求。进水分配系统的设计（1）布水点的设置由于所取容积负荷为4.0kgCOD/ m3/d，所以每个点的布水负荷面积大于2m2；本设计池中共设置48个布水点，则每个点的负荷面积为：Si=S/n=120/48=2.5 m2（符合要求）（2）配水系统形式本设计采用U形穿孔管配水，一管多孔式为配水均匀，配水管中心距可采用1.0-2.0m，出水孔孔距也可采用1.0-2.0m，孔径一般为10-20mm，常采用15mm，孔口向下或与垂线呈45方向，每个出水孔的服务面积一般为2-4 m2。配水管中心距池底一般为20-25cm，配水管的直径最好不小于100mm。为了是穿孔管各孔出水均匀，要求出口流速不小于2m/s。本设计中进水总管管径取150mm，流速约为1.2m/s。单个反应器中设4根直径为75mm的支管，每两根之间的中心距为1.25m，每根管上有3个配水孔，孔距为1.6m，每个孔的服务面积1.61.25=2 m2，孔口向下。 共设48个布水孔，出水流速u选为2.4m/s，则孔径为： d=4Q/3600nu 1/2=0.015m本装置采用连续进料方式，布水孔孔口向下，有利于避免管口堵塞，而且由于UASB反应器底部反射散布作用，有利于布水均匀。为了增强污泥和废水之间的接触，减少底部进水管的堵塞，设计中布水管离UASB反应器底部200mm。（3）上升水流速度和气流速度本次设计中常温下容积负荷Nv=4.0kgCOD/ m3/d，沼气产率r=0.4 m3/ kgCOD，采用厌氧消化污泥接种，空塔水流速度uk1.0m/h；空塔沼气上升速度ug1.0m/h。空塔水流速度uk=Q/S=91.7/120=0.76m/h（符合要求）空塔气流速度 ug=QCor/S=（91.720.80.4）/120=0.49（符合要求）式中-COD的去除率，去80%。r-沼气产率，m3/ kgCOD （4）布水器配水压力计算 H4=h1+h2+h3，其中布水器配水压力其中布水器配水压力最大淹没水深h1=4.0mH2O；UASB反应器水头损失h2=1.0 mH2O；布水器布水所需自由水头h3=2.5 mH2O，则H4=7.5 mH2O。四格反应器呈田字形布置，设进水管2根，由2个潜污三相分离器的设计：三相分离器有气液分离、固液分离和污泥回流等3个功能，其组成分为气封、沉淀区和回流缝3个部分。（1） 沉淀区的设计与短边平行，沿长边布置3个集气罩，构成2个分离单元，则一共设置8个三相分离器。三相分离器单元结构示意图如下：三相分离器的长度为B=6m，每个单元宽度为6/2=3.0m，其中沉淀区长B1=5m，宽度b=2m，集气罩顶宽度a=0.5m，沉淀室底部进水口宽度b1=1m。沉淀区面积S1=nB1b=4252=80 m2沉淀区表面负荷q=Q/S1=75/80=0.94m3/m2h1.0 m3/m2h（符合要求）。沉淀室进水口面积S2=nBb1=4251=40m2沉淀室进水口水流上升速度v2=Q/S2=75/40=1.875 m3/m2h2.0 m3/m2h （符合要求）（2） 沉淀区斜壁角度与深度设计三相分离器沉淀区斜壁倾斜角度应在45-60之间；超高0.5m；集气罩顶以上的覆盖水深h2=0.5m；沉淀区斜面的高度h3=0.7m。则倾角=arctanh3/0.5（b-b1）=55（符合要求）。（3） 气液分离设计 如图所示：设倾角=60，=70，b2=0.6m，分隔板下端距反射锥的垂直距离MN=0.35m，则缝隙宽度l1=MNsin=0.35sin60=0.3m。废水流量为2200m3/d，根据资料设有0.7Q=1540 m3/d的废水通过进水缝进入沉淀区，另外0.3Q=540 m3/d的废水通过回流缝进入沉淀区，则M=0.3Q/24nl1B=660/（2480.36）=1.91 m/hMN/MB 合理。所以，该三相分离器可dg0.01cm的沼气泡，分离效果良好。（4） 分隔板的设计从图中可以看出b2=0.6m，b3=0.5（b- b2）=0.5（2-0.6）=0.7m上面已经计算出，气体因受浮力的作用，气泡上升速度在进水缝中N=9.58m/h ，沿进水缝向上的速度分量为Nsin=9.58sin55=7.8m/h，则进水缝中水流速度应该满足7.8m/h,否则水流把气泡带进沉淀区。假设水流速度刚好等于7.8m/h，前面计算中已经设有1540m3/d废水通过进水缝进入沉淀区，则三相分离器的进水缝纵截面总面积为： S进水缝=Q进水缝/=1540/247.8=8.2m2总共有8组（16条）进水缝，每条进水缝纵截面积S进水