襄樊市啤酒污水厌氧处理 返回列表页

一．   概述

1.   啤酒生产特点

80年代以来，我国啤酒工业得到迅速发展，到目前我国啤酒生产厂已有800多家，据1996年统计我国啤酒产量达1650万吨，既成为世界啤酒生产大国，又成为较高浓度有机物污染大户，啤酒废水的排放和对环境的污染已成为突出问题，引起了各有关部门的重视。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，产生大量废水。由于啤酒的生产工序较多，不同啤酒厂生产过程中耗水量和水质相差较大。管理技术水平较高的啤酒厂生产一吨啤酒大概需要耗水10-15吨，国内啤酒厂的耗水量一般大于该数值。国内每吨啤酒从糖化到灌装总耗水10～20m³。同时，啤酒生产还存在着很强的季节性，集中生产都在夏天非常炎热的时候，冬天气温低的时候停止生产。这种季节性生产特点对我们设计啤酒废水处理工艺也产生一定影响。襄樊市啤酒污水厌氧处理

2. 废水主要来源

啤酒废水主要来自麦芽车间（浸麦废水），糖化车间（糖化，过滤洗涤废水），发酵车间（发酵罐洗涤，过滤洗涤废水），灌装车间（洗瓶，灭菌废水及瓶子破碎流出的啤酒）以及生产用冷却废水等。

3. 废水特性

啤酒工业废水主要含糖类，醇类等有机物，有机物浓度较高，虽然无毒，但易于腐，排入水体要消耗大量的溶解氧，对水体环境造成严重危害。由于糖化液、发酵液等含渣废水含有大量有机悬浮固体，故SS很高，给废水的处理带来一定难度。啤酒废水的水质和水量在不同季节有一定差别，处于高峰流量时的啤酒废水，有机物含量也处于高峰。国内啤酒厂废水中：CODcr含量为：1000～2500mg/L，BOD₅含量为：600～1500 mg/L，SS：300～600mg/L。襄樊市啤酒污水厌氧处理

二. 水质、水量

九江市啤酒厂产生的废水性质与国内大多数厂家无异：

设计进水（经调节池调节后）：

Q=2000m³/d=0.023m³/s ； CODcr 1200mg/L ；

BOD 700mg/L ； SS 600mg/L  ； PH 5.5-7.0

沉淀池的进水来自于糖化、发酵废水，

Q=600m³/d； CODcr 4000mg/L ；

BOD 2000mg/L ； SS 1200mg/L 

设计出水：CODcr < 100mg/L ； BOD < 20mg/L ；

SS<30mg/L  ； PH 6.0-8.0

出水执行<污水综合排放标准>（GB8978-1996）一级标准

UASB反应器处理啤酒废水，需满足一定的营养元素比例关系：

COD：N：P=200：5：1，啤酒废水中由于含有大量酵母细胞，提供了丰富的氮元素，所以无需再补充氮元素，节约了部分成本

二.工艺路线及工艺流程

在工艺流程确定的过程中，主要考虑以下几条原则：

（1）啤酒废水可生化性好(BOD₅/COD_Cr＞0.50)，主体工艺采用生化方法；

（2）啤酒废水水质、水量变化大，如何尽量降低工程占地，又不影响后续处理的稳定运行，这要求后续生化处理有较高的耐冲击负荷能力；

（3）该公司啤酒废水属中浓度有机废水，单级好氧处理工艺难以保证废水达标排放，传统的厌氧反应器处理效率低、占地大，因此必须采用高效生物反应器；

（4）根据以往经验，若采用单级或两级好氧生物处理工艺，虽然可以达到处理要求，但能耗非常高（一般来说，好氧处理的费用与进水的污染物浓度成正比），因此，为了降低运行费用，可以在好氧生物处理前增加一个厌氧工艺。

根据上述原则，确定采用图1所示的处理工艺流程：

主要构筑物简介：

（1）格栅

把格栅设在处理构筑物之前，由于啤酒废水SS很高，采用两级格栅，主要拦截污水带来的瓶盖、塑料制品及车间与室外环境带来的较大漂浮物，保证后续处理设施的正常运行。

（2）沉淀池

糖化、发酵废水含有大量有机悬浮固体，SS很高，为了降低后续生物处理的有机负荷，在调节池前设沉淀池，以除去大部分可沉淀的悬浮物质，降低生物工艺负荷，节省能耗。池底设污泥斗，通过排泥管定期将沉淀污泥排出池外。

（3）水质调节池（均质池）

　　由于啤酒厂各工段排水水质差异很大，为了不形成对后续生化处理的负荷冲击和酸碱冲击，应设均质调节池，均匀水质，并起到一定的水量调节作用。为了把一部分有机物质酸化分解，以提高在UASB反应器中的去除速率，需在调节池中补加一定酸度，起到了酸化池的部分作用。

（4）UASB反应器

UASB反应器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，它具有截留污泥量大，颗粒化程度好，无需搅拌，耐冲击负荷，处理高浓度有机废水能力强等特点。UASB反应器在低温条件下处理效果会大幅度降低，但由于啤酒只在夏天气温高的时候生产，所以气温低时反应器会处于闲置状态，不需要将UASB反应器裹上一层保温材料，节约了经济耗费。

（5）接触氧化池

由于UASB反应器出水达不到排放标准，必须增加一个好氧工艺与UASB组合达到效果，以稳定出水水质。生物接触氧化池由于性能稳、产泥量少、易于启动、能耗低、出水效果好而成为理想选择。

（6）气浮池

啤酒废水SS很高，为了使处理后的废水达标排放，还需要增加一个气浮池，以去除水体中密度很小的悬浮固体。污水经气浮池后即可达标排放。沉淀池、接触氧化池及气浮池产生的污泥经污泥浓缩池浓缩后，脱水、外运。实践证明，气浮池与接触氧化池组合使用时，可以达到稳定的出水水质。

三.构筑物尺寸确定

（一）   格栅

采用两套格栅：

中格栅：设栅前水深h =0.3m，过栅流速取v=0.3m/s，栅条间隙e=20mm，格栅安装倾角α=60°

格栅宽度B = S( n-1)+ en

        n = = =7

       B=0.01(7-1)+0.02×7=0.2m

过栅水头损失h1=2..42×(0.01/0.02)^4/3sin60×3=0.012m

格栅总高度H=h+h1+h2=0.4+0.012+0.3=0.712m

细格栅：栅条间隙e=5mm，其它同上

N===24.8，取为25根

         B=0.005(25-1)+0.005×25=0.25m

过栅水头损失h1=2..42×(0.01/0.005)^4/3sin60×3=0.073m

格栅总高度H=h+h1+h2=0.4+0.073+0.3=0.773m

即中格栅设7根格条，栅宽宽度0.20m；总高度0.712m

细格栅设25根格条，栅宽宽度0.25m；总高度0.773m

（二）沉淀池

由于平流式沉淀池对冲击负荷和温度的适应能力较强，造价相对较低，故本设计中采用平流式沉淀池来去除糖化、发酵废水的SS

1. 沉淀区有效容积

取沉淀时间为2h，

V=Qt=360×2=720m³

2. 沉淀区有效水深

参考同类型数据，取表面水力负荷q=1m³/(m²·h)

h2 = qt = 2×1= 2m

3. 沉淀区长度

由上，沉淀池面积A=Qmax / h2 = 600×1.5（水量修正系数）÷24÷2 = 18.8m²，定沉淀池长度为9m，则

宽度B = 18.8÷9=2.01m，取2.00m

长宽比核算：9：2= 4.5：1，合格

4. 污泥区尺寸

污泥斗容积V = h₄ ( f1+f2+)

其中f1= 2×2=4m²，f2= 0.1×0.1=0.01m²，污泥斗为方斗，倾角α=60°，h4=1.65m

V=1.65×(4+0.01+) ÷3 = 2.32m³

按沉淀池去除50% SS计算，则每天产生的污泥量 W=360×600÷1000= 216 L

由于V > W，所以该设计符合要求，沉淀池底部清泥周期设为3天

5. 沉淀池高度

H = h1 + h2 +h3 + h4 = 0.3 +2 +0.6 +1.65 =4.55m

6. 沉淀池总长度 L = 0.5+ 0.3+ 9 = 9.8m

（三）均质池

 对于啤酒厂工业废水，调节池水力停留时间应在5～8h内，小不得小于3h

基于以上原则，采用穿孔导流槽式水质调节池，取停留时间为5h，则调节池的有效容积 V=2000×5÷24 = 417m³

有效水深取2m，则池面积为209m²，池宽取6m，池长为35m, 纵向隔板间距采用1.5m，将池宽分为4格。在调节池底设置穿孔管，用鼓风机进行鼓风曝气，达到比较好的搅拌效果，使水质均匀，见附图2

5-6mm3/(h;m2池面积)算经济耗费

（四）UASB反应器

1.有效容积和主要尺寸

V = QS₀ / Nv

取定容积负荷Nv为10 kgCOD / (m³·d )

则V = 2000×1.2÷10 = 240m³

由于污水的浓度不是很高，UASB的有效高度不宜太高，此处取定为4m

反应器面积S =V / h = 240÷4 = 60m²

反应器直径d = 2（S÷π）^0.5 = 8.74m，取为9m

2.     配水及进、出水系统

由于前面已经使用了调节池来均匀水质，此处采用连续均匀进水的运行方式，配水系统采用穿空管，出水系统采用三角堰溢流

3.     其它结构的确定

UASB反应器其它结构的确定主要依据以往经验：

1)       采用多孔管布水系统；

2)       支撑板采用多孔板；

3)       采用轻质滤料(此处采用塑料)，滤料层高度2m

（五）接触氧化池

采用外循环直流生物接触氧化池

1. 填料的容积计算

W =QS0 / Nw =(2000×105)÷1200 = 175m³ ，取容积负荷率为1.2 kgBOD/(m³·d)

2. 接触氧化池总面积

A =W / H = 175÷3 = 60m²，取填料层高度为3m，分3层，每层1m

为了保证布气均匀，采用4格，则每格面积为15m² < 25m²

进一步核算，污水与填料的接触时间t =175÷2000 = 2.1h,一般要求接触时间的范围为1.5-3.0h，故此设计可行

4.     接触氧化池的总高度

H₀ = H+ h1+ h2+ (m-1) h3+ h4 = 3.0+ 0.5+0.5+ 0.2×(3-1)+ 0.5 = 4.9m

5.     其它要素的确定

1)       填料采用尼龙软性填料；

2)       在池底安装穿孔管，鼓风曝气，维持气水比约为20:1。

（六）气浮池

采用如下设计参数：

1)       回流比取10%；

2)       接触室上升流速采用20mm/s；

3)       气浮室分离速度采用2mm/s；

4)       溶气罐内组装填料，单位面积过流能力取150m³/(m²·h)；

5)       溶气罐压力定为0.25MPa；

6)       气浮池分离室停留时间16min。

计算：

1.     加压溶气水水量Qp = R´Q = 10%×2000/24 = 8.3m³/h

2.     气浮所需空气量Qg = Qpαφ= 8.3×40×1.2 = 400 L/h

3.     空气压缩机所需额定空气量Qg´= 400÷60÷1000×1.4 = 0.009m³/min

4.     压力溶气罐直径D = 0.27m

5.     气浮接触室尺寸：

接触室平面面积Ac = 1.27m²

接触室宽度定为0.35m，则接触室长度为3.6m

6.     气浮分离室尺寸：

分离室平面面积As = 12.7m²

分离室长度为（12.7÷3.6）=3.5m

7.     气浮池水深H = 2×16×60 / 1000 = 1.92m

8.     气浮池的容积W = ( As + Ac ) H = ( 1.27 + 12.7 ) ×2.22 = 31m³

总停留时间 T= 60×31÷(2000÷24 + 8.3) = 20.3 min

接触室气水接触时间tc = (1.92 - 0.6) / 0.02 =66 s ( > 60s )

9.     集渣槽设于气浮池进水端，采用桥式刮渣机逆向刮渣

（七）污泥浓缩池

采用间歇运行污泥浓缩池，取固体负荷为60kg/(m³•d)，有效水深为3m，浓缩池面积定为10m²，排泥间隔时间为12 h

（八）污泥脱水离心机

采用应用较普遍的转筒式离心机，根据污泥性质，选用离子度低的阳离子有机高分子混凝剂，投加量为污泥干重的0.2%

表1 设计生化反应器处理效果

五．高程计算

污水处理厂的设计地面高程为20m

废水受纳水体（A河）水位高时为17m，因此出水口管线埋深定为1.2m，不会由于涨潮而导致河水回灌。此外，在污水处理厂内部管线全部采用地埋式，埋深1.2m。

表2 构筑物连接管路水力计算表

表3 局部水力损失计算表（水流速度全取为1.0m/s）

说明：①各个管线的直径不等，故选用的文氏管流量计也不相同，为了便于计算，把流量计的收缩截面直径/进水管直径确定为0.5，则局部阻力系数ξ= 2.76

②计算闸阀时设所有闸阀都是全开状态

③格栅杆条横断面为矩形

④弯管曲率半径取250mm

高程计算如下：                     高程（m）

河水水位                             17

排水管水位                          18.8

排水管沿程损失 0.047

局部损失0.141+0.005

气浮池理论出水水位                  18.947

气浮池实际出水水位④                20.92

气浮池进水端水位                    21.42

接触氧化池出水水位   

沿程损失0.03

局部损失0.005                   21.455

接触氧化池进水水位⑤                21.855

UASB中水位

沿程损失0.05

局部损失0.23+0.005+0.041×2      22.222

二级提升泵提升水位    

沿程损失0.132

局部损失0.044+0.141             22.533

调节池水位                          22

沉淀池出水水位 

   沿程损失0.157

   局部损失0.141                    22.298

潜水泵提升水位

   沿程损失0.012                    22.31

糖化废水入流水位                    18

蓄水池水位

   跌水0.5                          17.5

其它废水入流水位                    17.6

一级提升泵水位

沿程损失0.096+0.202

局部损失0.005+0012+0.073+0.141       22.523

说明：④若气浮池按照理论水位出水，则气浮池需建设在地下，大幅度增加了基建费用，所以考虑气浮池地下挖深1.0m

⑤接触氧化池共有4格，且每格内装有软性填料，水位压差应较大，但由于池底均匀曝气，相当于对水力有个提升作用，故取中间损失为0.4m