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1、啤酒釀造廢水處理可行性研究報告一、背景近年來，啤酒釀造業在我國發展較快，這是我國近年來經濟持續發展，人民生活水平連年提高的表現。但同時也應該看出，大量的啤酒廠向自然水體中排放了大量的啤酒生產污水，給環境造成了極大的危害。 眾所周知，平均每釀造出1m的啤酒就會產生8-20m的廢水，啤酒廢水主要來自麥芽車間（浸麥廢水），糖化車間（糖化，過濾洗滌廢水），發酵車間（發酵罐洗滌，過濾洗滌廢水），灌裝車間（洗瓶，滅菌廢水及瓶子破碎流出的啤酒）以及生產用冷卻廢水等。 啤酒工業廢水主要含糖類，醇類等有機物，有機物濃度較高（BOD5為600-1500mg/L；COD為1000-2500mg/L），雖然無毒，但易2、于腐敗，排入水體要消耗大量的溶解氧，對水體環境造成嚴重危害。該廢水具有較高的生物可降解性，且含有一定量的凱氏氮和磷。 啤酒廢水按有機物含量可分為3類：第一類是清潔廢水如冷凍機冷卻水，麥汁冷卻水等，這類廢水基本上未受污染；第二類水是清洗廢水如漂洗酵母水、洗瓶水、生產裝置清洗水等，這類廢水受到不同程度污染；第三類水是含渣廢水如麥糟液、冷熱凝固物。剩余酵母等，這類廢水含有大量有機懸浮性固體。二、 項目概況 1. 項目名稱: 啤酒釀造廢水生物處理可行性研究報告 2. 項目承辦單位: 3. 法人代表： 4. 項目主管部門：5. 項目建設地點：6. 可行性研究報告編制單位：中國地質大學（北京）水資源與環境3、學院環境工程專業第一小組三、研究工作的依據和標準中華人民共和國環境保護法； 啤酒工業污染物排放標準GB19821 2005 室外排水設計手冊排水工程設計手冊有關的設計規范及設計手冊四、 設計原則 1、嚴格貫徹執行國家環境保護的有關規定，確保出水各項指標達到設計要求，達到或優于排放標準。 2、盡量采用功能可靠、運行穩定、操作簡單、運行管理方便的處理工藝技術，以達到降低建設費用和處理成本。 3、結合工程條件和排放標準，謹慎合理選擇工程設計方案，并盡量采用技術先進、新材料、新布局，以減少運行費用，確保處理系統長期運行安全可靠，出水穩定，達標有保障。 4、合理地解決污泥、泥渣的處理問題，控制好噪聲，以4、避免二次污染。5、盡量采用機械與自動化操作，以減輕操作人員的勞動強度。五、設計條件1、設計水量和水質設計某啤酒廠年啤酒產量20萬噸，則日產量約550噸，即550m。按生產1m啤酒排放廢水20m，則該廠平均每日排放污水量Q=11000m/d460m/h0.13m/s。最大設計流量Qmax0.13m/s*1.50.2m/s；2、設計水質主要污染物pHCODBOD5SS原水污染物濃度91220001000450排放標準GB19821200569601550注：以上污染物的單位除pH值外均為mg/L。根據上表可知：（1）COD去除率=（2000-60）/2000 = 97.00 % ；（2） BOD55、去除率=（1000-15）/1000 = 98.50 % ；（3） SS去除率=（450-50）/450 =88.89 % 。六、 處理工藝因為進水BOD5/COD0.3，所以宜用生物處理。 選用UASB好氧接觸氧化工藝處理啤酒廢水。七、 預計效果預處理（格柵+調節池）：COD：20001800mg/L 去除率10.00%BOD5：1000850mg/L 去除率15.00%SS：450280mg/L 去除率37.78%USAB反應器：COD：1800300mg/L 去除率83.33%BOD5：850180mg/L 去除率78.82%SS：28080mg/L 去除率71.43%接觸氧化池:COD6、：30080mg/L 去除率73.33%BOD5：18020mg/L 去除率88.89%SS：8060mg/L 去除率25.00%沉淀池： COD：8060mg/L 去除率25.00%BOD5：2015mg/L 去除率25.00%SS：6050mg/L 去除率16.67% 八、設計思路根據啤酒廢水的特點及處理的難點，設計思路大體如下：（1） 水中麥槽液等物理性污染物，一般采用物理方法如格柵、調節池、厭氧好氧反應以及沉淀池等工藝去除。結合本水質的特點，選擇合理的工藝單元、構筑物及其型式。（2）對于難降解的COD，單純采用好氧或是厭氧的方法很難保證出水達標。故擬采用生物接觸氧化法，同時選擇經濟合理7、的組合方式和構筑物型式。（3）雖然設計任務中對氮磷的去除沒做具體要求，但是考慮到其存在的客觀性，在設計方案的敲定中，也考慮到對氮磷的部分去除。（4） 工藝方案確定后，具體的構筑物選型和設計時，要盡量做到組合的優化，比較準確的設計好各構筑物。工藝流程圖：廢水泵房格柵調節池UASB反應器生物接觸氧化池沉淀池出水。污泥處理：污泥污泥濃縮池貯泥池污泥脫水外運泥餅九、 方案優點啤酒廢水常用處理方案：1.酸化SBR法處理啤酒廢水其主要處理設備是酸化柱和SBR反應器，這種方法在處理啤酒廢水時，在厭氧反應中，放棄反應時間長、控制條件要求高的甲烷發酵階段，將反應控制在酸化階段，優點是水解池體積小，造價低、易于維8、護、產生的剩余污泥少。 2.新型接觸氧化法處理啤酒廢水廢水首先通過微濾機去除大部分懸浮物，出水進入調節池，然后提升泵，在進入垂直折流式生物接觸氧化反應器（VTBR）中進行生化處理，通過風機強制供風使廢水與填料接觸，維持生化反應的需氧量，VTBR反應器出水進入沉淀器，去除一部分脫落的生物膜以減輕氣浮設備的處理負荷，之后流入氣浮設備去除剩余的生物膜，污泥及浮渣送往污泥濃縮池濃縮后脫水。但是氣浮設備所需能耗大，投資費用較高，并且使流程更加復雜不易管理維修等。3.生物接觸氧化法處理啤酒廢水該工藝采用水解酸化作為生物接觸氧化的預處理，水解酸化菌通過新陳代謝將水中的固體物質水解為溶解性物質，將大分子有機物9、降解為小分子有機物。水解酸化不僅能去除部分有機污染物，而且提高了廢水的可生化性，有益于后續的好氧生物接觸氧化處理。該工藝在處理方法、工藝組合及參數選擇上是比較合理的，充分利用各工序的優勢將污染物質轉化、去除。然而，如果由于某些構筑物的構造設計考慮不周會影響運行效果，致使出水水質不理想，使生物接觸氧化池的出水(靜沉30 min的澄清液)COD為500600 mg/L，經混凝氣浮處理后出水COD仍高達300 mg/L，遠高于排放要求(100 mg/L)。 4. UASB好氧接觸氧化工藝處理啤酒廢水 此處理工藝中主要處理設備室上流式厭氧污泥床和好氧接觸氧化池，對SS的去除率在50以上。上流式厭氧污泥10、床能耗低、運行穩定、出水水質好。好氧處理對水中的SS和COD均有較高的去除率。此工藝的處理效果好、操作簡單、穩定性高。只要投加占厭氧池體積1/3的厭氧污泥菌種，就能夠保證污泥菌種的平穩增長，該工藝適合用在啤酒廢水處理中。以上四種方案均有較高的COD去除率，但是考慮到廢水中含有懸浮固體SS及一定量的氮磷，UASB好氧接觸氧化工藝更符合設計要求，也有一定的優勢，并且在獲得同樣的出水效果前提下，其建設和運行費用更低。十、 必要性自2002年中國啤酒產量達到2358萬噸，首次登上世界第一以來，中國啤酒年產量不斷走高，到2012年，中國啤酒產量已達到4902萬噸。 啤酒生產既是耗水大戶，同時也是污水產量11、大戶，所以，對于啤酒生產的節水和污水的綜合治理、處理水回用的新工藝技術的需求量增大，是實施啤酒工業可持續發展的必然趨勢。因此對啤酒生產污水處理的工藝技術研究、篩選優化，具有重要的經濟性，也是工業污染源治理的重大課題。十一、各部分構筑物設計1、 格柵格柵是污水處理廠的第一道處理構筑物，它的作用是保護水泵，用以攔截可能堵塞水泵機組和閥們的污水中較大的懸浮物、漂染物、纖維物質和固體顆粒物質，從而保證后續處理構筑物的處理能正常運行。最大設計流量=0.13m/s*1.5=0.2m/s； 設格柵為中格柵，柵條間隙d=20mm=0.02m；設柵前水深h=0.4m，過柵流速取v=0.9m/s，安裝傾角=60，12、則： 柵條間隙數26柵槽寬度：取柵條寬度S=0.01m B=S（n-1）+dn=0.01*（26-1）+0.02*26=0.8m進水渠道漸寬部分長度：若進水渠寬B1=0.65m，漸寬部分展開角1=20，此時進水渠道內的流速為0.77m/s，則： l1=0.22m柵槽與出水渠道連接處的漸窄部分長度： l2=l1/2=0.11m過柵水頭損失：因柵條為矩形截面，k=3，=2.42， h1=kh0， h0=4/3v2/2gsin則h1=0.097m柵后槽總高度：取柵前渠道超高h2=0.3m，柵前槽高H1=h+h2=0.7m柵后槽總高度H=h+h1+h2=0.8m柵槽總長度：L=l1+l2+0.5+1.13、0+=2.24m每日柵渣量： =0.8m/d采用機械清渣。2、 調節池調節池的作用是減小和控制污水水量，水質的波動，為后續處理提供最佳運行條件。水量及水質的調節可以提高廢水的可處理性，減少在生化處理過程中可能產生的沖擊負荷，對微生物有毒的物質可以得到稀釋，短期排出的高溫廢水還可以得到降溫處理。 設計水力停留時間T=6h（1） 調節池有效容積池子有效容積V=Qmax*T=460m/h*6h=2760m（2） 調節池尺寸取池總高H=3.3m,其中超高0.3m,有效水深h=3.0m則池面積A=V/h=920池長取L=31m 池寬取B=31m則池子實際有效容積為L*B*H=31m*31m*4m=28814、3m。3、UASB反應器即上流式厭氧污泥床反應器，是一種處理污水的厭氧生物方法，由荷蘭Lettinga教授于1977年發明。污水自下而上通過UASB，反應器底部有一個高濃度、高活性的污泥床，污水中的大部分有機污染物在此間經過厭氧發酵降解為甲烷和二氧化碳。因水流和氣泡的攪動，污泥床之上有一個污泥懸浮層。反應器上部有設有三相分離器，用以分離消化氣、消化液和污泥顆粒。消化氣自反應器頂部導出；污泥顆粒自動滑落沉降至反應器底部的污泥床；消化液從澄清區出水。UASB 負荷能力很大，適用于高濃度有機廢水的處理。運行良好的UASB有很高的有機污染物去除率，不需要攪拌，能適應較大幅度的負荷沖擊、溫度和pH變化。15、 設計參數： 設計流量0.2m/s=720m/h=17280m/d； 進水COD濃度=1800mg/L； 出水COD濃度=300mg/L； COD去除率為83.33%； 容積負荷Nv=4.0kgCOD/(m*d)； 產氣率r=0.4m/kgCOD；污泥產率X=0.15kg/kgCOD。 設計計算： 反應器容積計算UASB有效容積： V=Qmax*Sr/Nv=17280m/d*（1.8g/L-0.3g/L）/4.0kgCOD/(m*d)=6480m式中：Q - 設計流量，m3/d Sr- 去除COD含量，g/L Nv-容積負荷，kgCOD/(m3d) 共設計20座反應器，則每座反應器的容積V1=16、6480m/20=325m；每池流量Q=36m3/h將UASB設計成圓形池子，布水均勻，處理效果好。取水力負荷q0.3m3/(m2h)，則： A=Q/q=36（m/h）/q0.3m3/(m2h)=120m2 則水深h=V1/A=325m/120m2=2.71m，超高0.3m 6.3m則實際橫截面積A實=*r2=124.63m2實際表面水力負荷q1=Q/A實=36/124.63=0.2995%時，取污泥產量： 276.48m3/d排泥管采用DN=400mm的穿孔管排泥，安裝在距池底0.1m。5、沉淀池 接觸氧化池中的生物膜會老化脫落，而沉淀池的作用就是從廢水中分離出脫落的生物膜，確保出水達標。 17、設每立方米污水中污泥的含量為6kg左右，約0.006m采用平流式沉淀池,最大流量Qmax=0.2m/s 設計參數表面負荷q=2.0m3/(m2h)； 沉淀時間t=1.5h； 最大設計流量時的水平流速v=8mm/s； 設計計算L=3.6vt=3.6*8*1.5=43.2mm2B=A/L=8.4m，所以合格。A實=362.88m2沉淀區有效深度h2=qt=2*1.5=3m，所以合格。沉淀池有效容積V1=Ah2=362.88*3=1088.64m3采用機械刮泥，污泥存留時間4h，則：W=污泥量*t=0.006m/m*0.2m/s*3600*4=17.28m設沉淀池單污泥斗，上口4000mm*400018、mm；下底400mm*400mm，=60，則污泥斗高則污泥斗容積m17.76m17.28m，所以該沉淀池可滿足要求。沉淀池總高度H=0.3+3+3=6.3m6、 污泥濃縮池主要處理來自UASB反應池、接觸氧化池和沉淀池的污泥，污泥定期排放進入污泥濃縮池進行處理。（1） UASB厭氧池，Q1=194.4m3/d,含水率99.7%；（2） 生物接觸氧化池，Q2=276.48m3/d,含水率99.7%；（3） 沉淀池，Q3=106.56m3/d,含水率99.7%；總污泥量為：Q= Q1+ Q2+ Q3 =194.4+276.48+106.56=577.44m3/d為考慮實際因素，取Q=600 m3/19、d平均含水率為：99.7% 設計參數污泥濃縮池采用輻流式重力濃縮池。濃縮池進口污泥流量Q=600m3/d（濃縮以后含水率為97%）。固體負荷（固體通量）M一般為1035kg/m3d，取M=20 kg/m3d；取污泥固體濃度C=3 kg/L，污泥濃縮時間T=20h。 設計計算（1）濃縮池面積 則濃縮池半徑 （2）濃縮池高度 （3）濃縮池總深度 式中：h2超高，0.3m； h3緩沖層高度，0.5m。采用中心驅動式刮吸泥機1臺，為增強濃縮功效，刮泥機上有垂直柵條，吸泥管將污泥吸到上部的集泥槽中，通過中心導流筒內的排泥管排泥。進泥管和排泥管均采用管徑D=400mm。7、貯泥池污泥從濃縮池被排除后，沒有20、壓力進入污泥脫水機房，因此應設貯泥池。由濃縮池和預處理產生的污泥進入貯泥池，再由污泥泵將其提升，以便順利進入污泥脫水機房。如果污泥脫水性能不理想，也可作為泥質調理池，加入混凝劑改善其脫水性能，提高脫水效果。 設計計算 污泥停留時間T=4h（1）污泥量確認來自濃縮池污泥量約為：（含水率為97%）。（2）貯泥池容積m3 （3） 貯泥池上部尺寸采用方形池子，具體尺寸為LBH0=3m3m1.5 m，則上部容積為13.5m3。（4） 斗部容積將貯泥池設為正方形，取斗底邊l=1m，池，側壁傾角=60，則泥斗高度所以斗內有效容積為m3（5） 貯泥池總高度設超高h2=0.3m， 則總高： H= h1+h2+H21、0=1.8+0.3+2+1=5.1m。（6） 校核：貯泥池總容積為13.5m3+7.54m310m3，符合要求。 (7)濃縮池排水量 污泥脫水濃縮后的污泥含水率為97%左右，但體積還是很龐大。為了綜合利用和最終處置，需要對污泥進行脫水處理。經過脫水處理的污泥含水率可以降為6070%，便于運輸和儲存。 設計選型選用CW臥式螺旋卸料沉淀離心機15臺，13用2備。干污泥定期拉走處理，脫出的廢水回到調節池。8、污水處理站平面及高程布置平面布置原則(1) 處理構筑物的布置應緊湊，節約用地并便于管理。(2)處理構筑物應盡可能地按流程順序布置，以避免管線迂回，同時應充分利用地形，以減少土方量。(3)經常有人22、工作的建筑物如辦公，化驗等用房應布置在夏季主風向的上風一方，在北方地區，并應考慮朝陽。(4)在布置總圖時，應考慮安排充分的綠化地帶，為污水處理廠的工作人員提供一個優美舒適的環境。(5)總圖布置應考慮遠近結合，有條件時，可按遠景規劃水量布置，將處理構筑物分為若干系列，分期建設。(6)構筑物之間的距離應考慮敷設管渠的布置，運轉管理的需要和施工的要求，一般采用5到10米。(7)污泥處理構筑物應盡可能布置成單獨的組合，以策安全，并方便管理。(8)變電站的位置應設在耗電量大的構筑物附近，高壓線應 避免廠內架空敷設。(9)污水廠內管線種類很多，應綜合考慮布置，以免發生矛盾，污水和污泥管道應盡可能考慮重力自23、流。(10)如有條件，污水廠內的壓力管線和電纜可合并敷設在一條管廊或管溝內，以利于維護和檢修。(11)污水廠內應設超越管，以便在發生事故時，使污水能超越一部分或全部構筑物，進入下一級構筑物或事故溢流。綜上所述，設計污水處理站平面布置圖時，要根據工藝要求滿足各種管道布置間距，滿足良好的交通功能，有良好的綠化環境，對四周環境沒有污染，又要滿足各種功能要求，節約用地的原則。高程設計任務及原則主要任務是：確定各處理構筑物和泵房的標高，確定處理構筑物之間連接管渠的尺寸及其標高，通過計算確定各部位的水面標高，從而能夠使污水沿處理流程在處理構筑物之間通暢地流動，保證污水處理廠的正常運行。高程布置原則如下：(24、1) 選擇一條距離最長，水頭損失最大的流程進行水力計算。并應適當留有余地，以保證在任何情況下，處理系統都能夠運行正常。(2)計算水頭損失時，一般應以近期最大流量作為構筑物和管渠的設計流量；計算涉及遠期流量的管渠和設備時，應以遠期最大流量為設計流量，并酌加擴建時的備用水頭。(3)設置終點泵站的污水處理廠，水力計算常以接納處理后污水水體的最高水位作為起點，逆污水處理流程向上倒退計算，以使處理后污水在洪水季節也能自流排出，而水泵需要的揚程則較小，運行費用也較低。但同時應考慮到構筑物的挖土深度不宜過大，以免土建投資過大和增加施工上的困難。還應考慮到因維修等原因需將池水放空而在高程上提出的要求。(4)在25、作高程布置時還應注意污水流程與污逆流程的配合，盡量減少需抽升的污泥量。在決定污泥干化場，污泥濃縮池，消化池等構筑物的高程時，應注意它們的污泥水 能自動排入污水入流干管或其它構筑物的可能。 污水處理高程計算(1) 水頭損失計算根據要求，管道損失一般不超過構筑物損失的30%，而總水頭損失為管道損失和經過構筑物的損失之和，故而可近似認為總水頭損失約是污水流經構筑物損失的1.3倍。本流程所設計的污水處理構筑物水頭損失：格柵：0.3m；調節池：0.6mUASB反應器：0.5m接觸氧化池：0.5m沉淀池：0.5m格柵水頭損失h1=0.3*1.3=0.39m格柵至調節池的水頭損失為h2=0.6*1.3=0.26、78m 調節池池至UASB池的水頭損失為h3=0.5*1.3=0.65m UASB池至接觸氧化池的水頭損失為h4=0.5*1.3=0.65m 接觸氧化池至沉淀池的水頭損失為h5=0.5*1.3=0.65m 沿線損失約3.12m。(2)高程計算為簡化計算，令地面標高為0m，令沉淀池水面標高為2.5m（需要里面的污泥能夠順利流入污泥濃縮池和貯泥池），則接觸氧化池水面標高3.15m；UASB池水面標高3.80m；調節池水面標高4.45m；格柵水面標高4.84m。泵站（設于格柵前）建成地下式，底部標高為0m。各污水處理構筑物的設計水面標高池底標高及池頂標高：構筑物名稱池頂標高(m)水面標高 (m)池底27、標高 (m)泵站0.00格柵5.144.844.34調節池4.754.451.45UASB反應池4.103.801.09接觸氧化池3.453.15-1.85沉淀池2.802.50-3.50污泥濃縮池1.301.00-5.10貯泥池0.700.40-4.40污水泵站的設計 選泵 總揚程估算 設泵站水頭損失約為1.5m，則泵所需總揚程=自由水頭+沿線水頭損失+泵站水頭損失1.0+（3.12+2.5）+1.5m=8.12m。擬采用12臺水泵（其中2臺備用），每臺水泵的流量為72m3/h。考慮總揚程和流量，選擇ISW80-100(I)A型離心泵（1450元/臺），流量為89m3/h，揚程為10m。十二28、資金概算工程投資估算表工程或費用名稱建筑工程費用（萬元）運輸安裝工程費用（萬元）設備購置費用（萬元）合計（萬元）（一）污水污泥處理部分提升泵房（包括泵）2226格柵10.523.5調節池321318UASB反應池2061339接觸氧化池2062046沉淀池661022污泥濃縮池64818貯泥池（包括污泥泵）44311污泥脫水間443543（二）附屬設備綜合實驗辦公樓1002050170車庫及傳達室1584063機修間、倉庫10151035總 計（萬元）19177.5204474.5 人數工人技術人員管理人員合計人數103215年總工資（元）400000180000190000770000表829、-3 項目運行費用項目數量單價費用（萬元/a）工資福利15人77電費60萬kWha0.35元/kWh21維修費總投資的1%4.7折舊總投資的5%23.5藥品費1總計127.2 總投資：474.5+127.2=601.7602（萬元） （3）經濟效益分析：當地污水處理費：工業企業未自建污水處理設施的，污水處理費0.8元/噸；工業企業已自建污水處理設施且污水達標排放并進入城市排污管網的，污水處理費0.12元/噸。該廠年排放污水約400萬噸，則若不建該套設施則每年需支付320萬元；而建設這套設施后每年需支付48萬元，節省272萬元。全部投資的回收期從建設開工算起約為4年，從投產算起約為3年，回收時間不長。從以上的主要指標看，該項目經濟效益好。另外，項目的實施可減少環境污染，綜合利用資源，所以該項目可以接受的。 21