啤酒废水毕业设计

啤酒废水毕业设计内容摘要：

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 ～。 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。 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。 15 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则由于上下折流板的阻挡和分隔作用，使水流在不同隔室中的流态呈完全混合态（水流的上升及产气的搅拌作用），而在反应器的整个流程方向则表现为推流态。 在反应动力学的角度，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 16 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。 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 4～ 8。 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 10～20 m/ h[4 ] ，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 17 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。 主要处理方案 酸化 — 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 — 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 18 水碱度和反应温度的影响，最佳温度是 24℃ ，最佳碱度范围是 500～ 750mg/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。 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 %，对悬浮物的去除率达 %～ 98%，该工艺非常适合在啤酒废水处理中推广应用。 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 500～ 600 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 19 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 1100～ 1200 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 200～ 300 mg/L。 再经混凝气浮工序处理后最终出水 COD＜ 150 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 2～ 3d 后生物膜就可恢复正常。 20 因此当采用此工艺处理啤酒废水时要遵循下列要求： ① 采用水解酸化作为预处理工序时应考虑悬浮物去除措施。 ② 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。 ③ 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。 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 － ，最佳温度为35℃ － 40℃ ，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 60176。 安装而成，能在最大程度上截留。