毕业论文生物接触氧化法处理啤酒废水的工艺设计

毕业论文生物接触氧化法处理啤酒废水的工艺设计内容摘要：

理啤酒废水 ， 废水 COD 的进水浓度为 1000 1500mg/L， 出水为 40100mg/L，去除率 90%～ 96%， 运转费 ～ 元 / 吨水 (按 1986 计 )。 其中珠江啤酒厂从比利时引进TSU ( Two Stage Unitank)两阶段单一槽活性污泥工艺 ， 其特点是曝气与沉淀反复循环 ， 废水经第一段高负载混合曝气沉淀去除 80 %以上的 BOD5 ， 进入第二阶段低负载混合曝气沉淀槽 ,将剩余的 BOD5 进 —步降低 ,最终 BOD5去除率达到 95 %， 出水达到排放标准。 无锡啤酒厂也采用与之类似的两段曝气 (Z A 法 ) + 氧化塘处理啤酒废水 ， COD 去除率为 90%～ 95%， 处理后的水可用于养鱼。 可见活性污泥法处理啤酒废水具有运行可靠、处理效果较好的优点但啤酒废水氮磷含量低 ， 碳氮比例失调 ， 运行中容易产生污泥膨胀 ， 因此 ， 啤酒废水处理过 程中需添加一定量的氮磷。 此外 ， 活性污泥法对啤酒废水水质、水量变化的适应性也较差 ， 且因污泥产量高 ， 处置麻烦 ， 不耐冲击负荷 ， 还需要大量充氧 ， 增加了基建运行费用。 SBR 法 (序列间隙式活性污泥法 ) 是一种改进型的活性污泥法 ， 它是由原始的间歇式污泥法发展而来 ， 与其他活性污泥法相比 ， SBR 法没有设置二沉池和污泥回流设备 ， 布置更为紧凑 ， 占地面积少 ， 基建及运行费用较低 ， 不易发生污泥膨胀问题 ， 耐冲击负荷 ， 处理效果西安工业大学学士学位论文 4 稳定。 采用此法处理啤酒废水 ， COD的去除率可达 90%， 出水 COD100mg/ L， 符合国家规定排放标准。 SBR法处理啤酒废水运行费用主要来自电耗 ， 耗电量大致为 ， 而从国内啤酒生产废水生化处理其电耗为 1102114 kwh/吨水来看 ， 采用 SBR法其电耗降低 30%左右 ， 具有明显的优越性。 (2) 生物膜法 生物膜法是人们模仿土壤的自净过程而创造出来的 ， 并很早被人们应用于废水生物处理。 早在十九世纪 ， 1893 年英国科贝特 ( Corbett ) 在索尔福德城 (Salford) 创建了具有喷嘴布水装置的生物滤池 (洒滴滤池 )， 这也就是废水生物处理工程中最早出现的生物膜法滤池 [5]。 现在 ，随着科学技术的发 展和实践经验的积累 ， 生物膜法也经历了一个发展过程 ， 使用的处理设施(生物滤池 ) 及其运行方式 ， 已从原来的洒滴滤池 (普通生物滤池 ) 发展到现在的各种高负荷率型的生物滤池。 其运行原理是 ， 生物滤池内填有某种附着粘菌的介质 ， 废水流过滤池时与粘菌相接触 ， 其中的污染物将被这层生物膜去除。 以塑料为填料的池深可达 ， 水力负荷高达 3/minm2。 在适当的池深与流量条件下处理啤酒废水 ， BOD5 去除率可高达 90%。 生物膜法主要为生物接触氧化法和生物转盘 ， 该法主要用于去除水中的 BOD5。 国内采用生物接触氧化法 处理啤酒废水的啤酒厂有青岛啤酒厂、抚顺啤酒厂、房山啤酒厂等 ， 废水 COD为 10001200mg/L， 处理后出水 COD 为 100mg/L , 去除率达 90%92%。 生物接触氧化法在国内应用很广 , 其主要优点是处理能力大 ， 耐冲击负荷能力强 ， 占地面积少 ， 污泥生成量少 , 无污泥膨胀 , 运行管理方便等 ， 但处理效果一股不及活性污泥法 ， 建筑费用亦较高。 采用生物转盘的工厂有杭州啤酒厂、上海华光啤酒厂等 ， 进水 COD 为 1500mg/L , 处理后出水 COD 为30150mg/L， 去除率 90%98%。 生物转盘法是较早用来处 理啤酒废水的方法 ， 它具有的优点有处理效果比较稳定 ， 运行费用低 ， 动力消耗 ， 耐冲击负荷 ， 无污泥膨胀等 ， 但前期基建投资高 ， 受气温变化影响大 ， 不适合于气温偏低的地区使用。 综上所述 , 生物膜法不同于活性污泥法的最大优点是不存在污泥膨胀问题。 因为生物膜是附着在固体滤料表面上 , 微生物固着表面生长 , 而在活性污泥法中 , 微生物悬浮于液体之中生长。 因此对生物膜法来讲 , 不会引起污泥膨胀问题。 总之 , 生物膜法和活性污泥法相比 , 具有运转管理相对方便 , 而且剩余污泥量亦较少等优点。 因而 , 生物膜法在啤酒废水生物处理工程中 , 尤其在处理一般规模的场合下 , 已受到很多厂家欢迎并予以采用。 (3) 氧化塘法 氧化塘工艺一般可分为四种 : 兼性塘、厌氧塘、好氧塘和曝气塘 [6]。 一般来说 , 厌氧塘、兼性塘和好氧塘串联使用 , 从工艺设施构造和运行管理来看 , 这是较经济的一种处理方法 , 而且处理效果也令人满意 ,只是有些气味。 经氧化塘法工艺处理后的啤酒工业废水 , 出水CODCr浓度为 100150mg/ L , BOD5 浓度为 3090mg/L , SS 浓度为 3090mg/L , 出水水质达到国家二级排放标准。 氧化塘工艺具有前期基建投资 少及运行费用低等优点。 但是氧化塘工艺要实施必须占用有较大面积 , 这也就成为了它基建费用的主要内容。 因而选择此类工艺主要取决于当地实际情况。 (4) 膜 生物反应器 膜 生物反应器 (MBR)是 90 年代兴起的一种废水生化处理的新技术 , 它是用膜组件替代传统二沉池进行固液分离的一种新型高效废水处理技术 , 与传统的活性污泥法相比 , 膜 —生西安工业大学学士学位论文 5 物反应器具有污染物去除效率高、出水水质稳定、装置容积负荷大、设备占地面积小、传氧效率高、污泥产量低、操作运行简便等优点。 目前 , 国内由于对膜 生物反应器的研究起步较晚 , 尚无实际 应用的例子 , 但据近年来的实验报道 ,膜 生物反应器对啤酒废水的 COD 和 NH3N 具有良好的处理效果 , 去除率分别为 %和 % , 远远高于相同试验条件下的普通活性污泥法。 它已成为一项值得研究和推广的新型生物反应器处理技术。 厌氧生物处理 传统的厌氧发酵工艺需要较高的温度、较长的停留时间 , 且处理效能低。 20 世纪 60 年代末以来世界上先后出现了厌氧滤池 (AF)、升流式厌氧污泥床反应器 (UASB), 两相厌氧消化( TPAD)等工艺 , 以其较高的容积负荷率和较短的水力停留时间受 到人们的关注 , 被称为第二代厌氧反应器 [7]。 经过实践证明 ,这类反应器完全适用于处理啤酒废水 , 而且厌氧消化工艺相似于啤酒酿造、发酵生产工艺 , 很容易被啤酒厂家所掌握。 与好氧生物处理相比 , 厌氧生物处理的优点有 :动力消耗低、剩余污泥量少、处理设备较便宜、能降解某些好氧处理难于降解的物质。 其缺点分别是 : 厌氧污泥增殖缓慢、出水水质差、操作控制复杂以及废水浓度较低时产生的 CH4 回收价值小等。 厌氧生物处理是在无氧条件下 , 靠厌气细菌的作用分解有机物。 它适用于高浓度有机废水 (CODCr 2020mg/ L , BOD5 1000mg/ L)。 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 , 而发酵后的剩余物还可回收作为优质肥料和饲料。 因此 ,厌氧生物处理啤酒废水已经受到了越来越多的关注。 (1) 升流式厌氧污泥床 升流式厌氧污泥床 (USAB)是由荷兰 Wageninger 农业大学 Lettinga 教授提出。 它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 , 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 [8]。 沈阳啤酒厂采用回收固形物及厌氧消化综合治理工艺 , 实行清污分流 , 集中收集 CODCr大于 5000mg/L 的高浓度有机废水送入 UASB 进行厌氧处理 , 废水中 CODCr的质能利用率可达 %。 但其不足之处是出水 CODCr的浓度仍有 500mg/L 左右 ,需进行再处理或与好氧处理串联才能达标排放。 (2) 内循环厌氧反应器 内循环 ( Internal Circulation , IC) 厌氧反应器于 20世纪 80年代中期由荷兰 PAQUES公司开发研制成功 , 它是在 UASB 反应器的基础上发展而来的 , 和 UASB 反应器一样 , 可以形成高生物活性的厌氧颗粒污泥 , 但不同的是这种反应器内部还能够形成流体循环。 此类反应器高度约为 1625米 , 容积负荷为普通升流式厌氧污泥床 (UASB)的 4倍左右 , 占地面积少 , 基建投资省 , 有机负荷高 , 抗冲击负荷能力强 ,运行稳定性好。 沈阳华润雪花啤酒有限公司 1996年从荷兰 PAQUES公司引进 IC技术处理啤酒生产废水 ,设计日处理高浓度有机废水 400立方米、 CODCr负荷 2020kg/d、 CODCr去除率达 80% ,包括配套设施在内全部设施仅占地 245平方米。 上海富仕达啤酒厂采用 IC 厌氧反应器后接好氧处理系统 , 总出水 CODCr为 75mg/L ,CODCr的去除率为 %。 西安工业大学学士学位论文 6 厌氧和好氧技术的联合运用 近年，水处理工作打破传统工艺 ， 联合运用好氧和厌氧技术处理废水，取得了突出的效果。 啤酒废水中有很多复杂的有机物，对于好氧生物处理而言是属于难生物降解或不能降解的，但这些有机物往往可以通过厌氧菌分解为较小分子的有机物，而那些较小分子的有机物可以通过好氧菌进一步降解。 采用厌氧与好氧工艺相结合的流程，可以达到生物脱氮的目的。 具体的工艺有 :水 解酸化一生物接触氧化法 、 IC 一 ICRCOX反应器法 、 UASBSBR 组合工艺 、内循环 UASB 反应器十氧化沟工艺串联法等。 自然生物处理 啤酒废水的自然生物处理方法有氧化塘和土地处理法。 氧化塘基建投资小 , 运行费用低 , 维护简便 , COD、 BOD5 去除率可达 80%90% , 缺点是占地面积大。 对于地处郊外的小型啤酒厂 ,氧化塘法是比较经济简单的方法。 氧化塘还可做为好氧或厌氧生物处理的后处理 , 以提高出水水质。 如果啤酒厂附近有适当土地 , 可以采用土地处理法 , 废水经沉淀等预处理后 , 或灌溉农田或土 地处理 [9]。 物理化学处理法 生化法处理啤酒废水投资大 , 工艺长管理复杂 , 一些小型啤酒厂希望有简单 而且 有效且投资少的工艺。 这种方法运行费用高 , 且沉渣量大 , 处置麻烦 , 做为生物处理后的辅助处理方法是经济可行的。 锦州啤酒厂对此做了尝试。 他们用 H2O2 作氧化剂 , Fe3+ 为催化剂 , 在弱酸性条件下 , 将制麦废水氧化 45d, 污水澄清 , COD浓度由处理前的 mg/L 降到 mg/L , 处理后水可回用 [10]。 物理化学法处理啤酒废水目前尚无更多的报道。 这种方法运行费用 高 , 且沉渣量大 , 处置麻烦 , 做为生物处理后的辅助处理方法是经济可行的。 西安工业大学学士学位论文 7 设计背景 基本资料 该啤酒厂位于某市郊区，每天的排放废水 量平均 为 2500m3，最大 流量 为 3000m3。 COD:10801710mg/1； BOD:420690mg/1； SS:390630 mg/1； PH:。 其平均值分别为 14580、 4。 啤酒厂所处 地势平坦，地面标高 ，啤酒 废水直接排放影响周围环境，为适应当地环保工作的需要和建设项目三同时规定 ， 且它的总 排污口离饮用水源很近 ,所以要求处理后 ,出水达到《污水综合排放标准》 ( GB8979 —1996)的二 级标准 ，即 COD≤120 mg/1； BOD≤30mg/1；SS≤30mg/1。 据次此 投资兴建此配套污水处理设施。 污水处理后排入某一河流，污水处理厂距此河流 400m，此河流最高洪水位为 ；污水处理厂设计地面标高为 ；污水提升泵房进水间污水管引入标高为。 自然条件 1．气象条件 全年平均气温 9． 8℃ 夏季极端最高温度 39． 4℃ 冬季极端最低温度 ℃ 冬季最低水温 11℃ 全年主导风向 西北风 风荷载 O． 3Kpa 雪荷载 O． 2Kpa 全年采暖日数 137 天 全年平均蒸发量 907mm 全年平均降水量 2．工程地质条件 地震烈度 8 度 最大冻土深度 77cm 地基承载能力 120 吨／ m2 3．水文地质条件 地下水位埋深 10m 主要工程设计依据及规范 a. 可行性研究报告的批准文件 和工程建设单位的设计委托书； b. 厂家提供的有关设计文件和基础数据 c. 本工程执行《污水综合排放标准》（ GB89781996）二级排放标准；。