梅杰包头某啤酒厂废水处理工程毕业设计开题报告

毕业设计开题报告课题名称包头某啤酒厂废水处理工艺设计院系名称能源与环境专业环境工程班级环境08（1）班学生姓名梅杰（内容包括：该类食品废水处理工艺技术的国内外水平、现状与发展状况；提出本次设计工艺流程的多种选择方案并分析比较方案的利弊、说明方案的特点，做出技术经济比较，确定最优处理工艺，并说明选择理由)一．此次毕业设计污水特点及研究意义随着人民生活水平的提高，我国各行各业产生的污水也随之增多。污水的产生，对我国的环境，经济和社会发展有极其消极的影响，不仅影响到我国经济社会的和谐建设，还严重威胁百姓的生活健康。因此，污水的处理的重要性逐渐被人们认识，逐渐被人们重视。在很多地方，污水处理已经被提上议事日程。通过本次毕业设计，熟悉并掌握环境工程污水处理的设计原理，多种处理工艺的对比，基于原始设计资料独立制定设计方案，掌握污水厂设计的基本流程及各构筑物得设计方法，学会设计计算，并用autocad计算机软件绘制污水处理图。将平时在课堂上所学到的专业理论知识用于设计实践，可将所学知识系统掌握，并可提高自己的工程设计能力，为将来走上工作岗位进行设计工作打下坚实的实践基础。而且在此次设计中，还锻炼了自身能力，增强了团体合作意识。二．国内外啤酒厂工业废水处理水平，现状与发展状况啤酒厂总排水属于中、高浓度的有机废水，呈酸性，pH值为4.5～6.5［6］,其中的主要污染因子是化学需氧量（CODcr）、生化需氧量（BOD5）和悬浮物（SS），浓度分别为1000～1500，500～1000和220～440mg.L-1［3］。啤酒废水的可生化性（BOD5/CODcr）较大，为0.4～0.6［6］，因此很多治理技术的主体部分是生化处理1啤酒废水处理技术目前，国内外普遍采用生化法处理啤酒废水。根据处理过程中是否需要曝气，可把生物处理法分为好氧生物处理和厌氧生物处理两大类。2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、水及能量（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。2.1活性污泥法活性污泥法是中、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。活性污泥法处理啤酒废水BOD,COD的去处率可达92%～96%,但是动力消耗大，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。其中间歇式活性污泥法（SBR）和深井曝气法应用较为广泛。间歇式活性污泥法（SBR）此法集进水、曝气、沉淀、出水在一座池子中完成，常由四个或三个池子构成一组，轮流运转，一池一池地间歇运行，故称序批式活性污泥法。间歇式活性污泥法（SBR）通过间歇曝气可以使动力耗费显著降低，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19～20h,比普通活性污泥法缩短10～11h，CODcr的去除率也在96%以上［7］。扬州啤酒厂和三明市大田啤酒厂采用SBR技术处理啤酒废水，也收到了同样的效果［8,9］。该工艺具有很多优点：工艺系统组成简单，不设二沉池，无污泥回流设备；耐冲击负荷，一般不用设置调节池；反映推动力大，易于得到优于连续流系统的出水水质；运行操作灵活，通过适当调节各单元的状态可达到脱氮除磷的效果；污泥沉淀性能好，SVI值较低，能有效的防治丝状菌膨胀；各项运行指标和各操作阶段可通过计算机加以控制，便于自控运行，易于维护管理。通过间歇曝气可以使动力耗费显著降低，同时，废水处理时间也短于普通活性污泥法。深井曝气法为了提高曝气过程中氧的利用率，节省能耗，很多国内外啤酒厂采用深井曝气工艺。深井曝气池一般直径为1.0~6.0，水深可达150~300m，大大节省了用地面积。同时由于水深大幅度增加，可以促进氧传递效率，处理功能几乎不受气候条件的影响。深井曝气实际上是以地下深井作为曝气池的活性污泥法，曝气池由下降管以及上升管组成。将废水和污泥引入下降管，在井内循环，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。该工艺的优点是占地面积少，效能高，对氧的利用率大，无恶臭产生等。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。2.2生物膜法与活性污泥法不同，生物膜法是在处理池内加入软性填料，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。生物接触氧化池生物接触氧化法又称浸没式曝气生物滤池，其实质之一是在池内充填料，已经充氧的污水浸没全部填料，并以一定的流速流经填料。在填料上充满生物膜，污水与生物膜广泛接触，在生物膜上的微生物的作用下得到净化的过程，故又称浸没式生物滤池；其实质之二是利用活性污泥法的曝气充氧设备进行充氧和搅拌，故又称曝气生物滤池。生物接触氧化法介于活性污泥法和生物滤池二者之间的污水生物处理技术，兼有活性污泥法和生物膜法的特点，其优点是：由于填料的比表面积大，池内的充氧条件良好。生物接触氧化池内单位容积的生物固体量高于活性污泥法曝气池和生物滤池。因此，生物接触氧化池具有较高的容积负荷；不需要污泥回流，不存在污泥膨胀问题，运行管理简便；由于生物固体量多，水流又属完全混合型，因此生物接触氧化池对水质水量的骤变有较强的适应能力；有机容积负荷较高时，其F/M保持在较低水平，污泥产率较低。生物接触氧化池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。国内的淄博啤酒厂、青岛啤酒厂、渤海啤酒厂和徐州酿酒总厂等厂家的废水治理中采用了生物接触氧化工艺技术［6］。青岛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BOD5的去除率分别在80%和90%以上［10］。在此基础上，山东省环科所改常压曝气为加压曝气（P=0.25～0.30MPa），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。它不仅有对有机物的氧化分解（BOD去除），还有一定的硝化和脱氮功能。该方法在美国应用较为普及，国内的杭州啤酒厂、上海华光啤酒厂和浙江慈溪啤酒厂也在使用［6］。生物转盘作为一项附着生长法的生物处理技术，具有以下优点：净化效率高，具有较强的耐冲击负荷的能力；污泥产量少，易于沉淀；具有硝化和反硝化的功能；可与初沉池，曝气池和二沉池合建，从而提高处理水水质；管理简单，稳定可靠，没有噪声，不产生污泥膨胀和二次污染等问题；无污泥回流装置，动力消耗低，运行费用低。但是低温对运行影响大，在处理高浓度废水时需增加转盘组数。2.3厌氧生物处理厌氧生物处理适用于高浓度有机废水（CODcr＞2000mg.L-1,BOD5＞1000mg.L-1）。它是在无氧条件下，靠厌气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［11］。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。升流式厌氧污泥床（UASB）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。截止1990年9月，全世界已建成30座生产性UASB反应器用于处理啤酒废水，总容积达60600m3［12］。国内已有北京啤酒厂［4,6］、沈阳啤酒厂［6,12］等厂家利用UASB来处理啤酒废水。荷兰、美国的某些公司所设计的UASB反应器对啤酒废水CODcr的去除率为80%～86%［12］,北京啤酒厂UASB处理装置的中试结果也保持在这一水平，而且其沼气产率为0。3～0。5m3.kg-1(COD)［13］。清华大学在常温条件下利用UASB厌氧处理啤酒废水的研究结果表明，进水CODcr浓度为2000mg.L-1时，去除率为85%～90%［12］。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-1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91.93%［12］。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。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［4,12］，在UASB启动阶段，保持进水碱度不低于1000mg.L-1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。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500mg.L-1左右，需进行再处理或与好氧处理串联才能达标排放。三、可行性研究该啤酒厂废水处理站的设计处理水量为6000m3/d。⑴各生产部门的废水经混合后，进水水质：CODcr=1500～1800mg/L，BOD5=950～1100mg/LL，SS=500-700mg/L；⑵处理后，执行城镇污水处理厂污染物排放一级B类标准：CODcr60mg/L，BOD520mg/L，SS20mg/L。⑶生产区废水自流入污水处理站，废水管道水面标高按-0。50m考虑，处理后的废水通过埋地管道排出。⑷该地区夏季主导风向为南风。根据污水的特点：（1）废水以有机污染物为主，BOD/COD=0。633〉0。3，可生化性好，重金属及其他难以生物降解的有毒有害污染物一般不超标；（2）废水中主要污染物指标BOD、、COD、SS都值都不高，属中等啤酒厂废水；（3）本课题污水处理量小，在达到污水处理要求的前提下，应着重考虑工程占地面积和污水处理费用的节省。按《城市污水处理和污染防治技术政策》要求推荐，大于20万t/d规模大型污水厂一般采用常规活性污泥法工艺，10-20万t/d污水厂可以采用常规活性污泥法、氧化沟、SBR、AB法等工艺，小型污水厂还可以采用生物滤池、水解好氧法工艺等。对脱磷脱氮有要求的城市，应采用二级强化处理，如A2/O工艺，A/O工艺，SBR及其改良工艺，氧化沟工艺，以及水解好氧工艺，生物滤池工艺等。四.基本工作思路和方案针对以上废水的特点，以及出水要求，一般啤酒厂废水的特点，宜采用生化处理为宜。经过对比，有以下三种方案可用：1。间歇式活性污泥法（SBR活性污泥法）。污水流入到间歇式曝气池，按时间顺序一次实现进水—反应—沉淀—出水—闲置等五个基本过程组成的处理周期，并