UASB+SBR工艺处理啤酒开题报告.doc
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1、UASB+SBR工艺处理啤酒开题报告 作者: 日期:2 个人收集整理 勿做商业用途上海应用技术学院毕业设计(论文)开题报告 题目: 啤酒废水处理工艺设计 专业: 环境工程 班级: 10107412 学生姓名: 崔巍 学生学号: 1010741235 指导教师: 刘超男化学与环境工程学院2014年2月27日一、 选题依据20世纪80年代以来,中国啤酒工业得到迅速发展1988年中国有啤酒厂800多家,年产啤酒663万吨,位居世界第三1;到1998年啤酒厂达到1000多家,年产啤酒1987万吨,成为世界第二啤酒生产大国随着人民生活水平的提高2,中国啤酒消费量急剧增大,从1996年至2001年,全国啤
2、酒总产量分别为163176万吨,l86653万吨、19876l万吨、2088.40万吨、2231。32万吨和2274万吨,年平均增长速度约7,预计到2004年中国啤酒总产量达2400万吨3,超过美国,居世界第一位但是,中国啤酒厂的吨酒耗水量较大,据统计4,一般为(1030)tt啤酒(因不同企业不同酒类而有所不同),废水排放量接近于耗水量的90若单以2001年,每吨酒耗水20吨计算,当年共排放废水量约4.1亿吨5,可见啤酒行业排放废水量之巨大啤酒废水本身并无毒性6,但其中含有大量可生物降解的有机物质,若直接排入水体,要消耗水中大量的溶解氧,造成水体缺氧,导致生物鱼类死亡,另外废水中的一定量N、P
3、等无机盐,会导致水体富营养化,恶化水质,污染环境,若直接排入城市污水处理厂,由于污染物浓度过高,将对处理设施产生严重的冲击。啤酒生产的主要工序是7:浸麦麦芽糖化发酵滤酒包装.各道工序都要排放废水,如麦芽车间排放的浸麦废水,糖化发酵车间排放的糖化发酵废水,包装车间排放的洗涤废水及部分厂区的生活污水等。啤酒废水是上述各类废水的混合废水.啤酒废水主要来自麦芽车间(浸麦废水)8,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。其中包括:冷却水、清洁废水、冲渣废水、罐装废水、洗瓶废水。啤酒废水的处理有一下几个难点9
4、:有机物浓度较高,可生化性良好,BOD/COD值在0.6左右,有毒物质少,营养配比适中,适合进行生物降解;排放不均匀、水质、水量波动较大,要求处理系统必须有一定的可调性和抗冲击能力;pH值变化较大,大约在512之间;悬浮物较高,有大量的麦皮和渣皮;氮、磷含量较高,要求处理系统有较好的脱氮除磷能力;含有一定的硅藻土,容易引起处理系统的堵塞.通过以上对啤酒工业废水的来源与特点的分析,可以利用每个环节,通过改进技术和提高管理水平来控制污染物的排放;由于啤酒废水属于高浓度有机废水,可生化性较好,研究开发高效、经济的啤酒废水处理新技术成为环保工作者关注的热点;与此同时,由于啤酒废水含有大量的淀粉、糖类、
5、脂肪、蛋白质、醇类、纤维素等有机物,通过工艺的处理可以回收一些资源,广泛用于食品、饲料、生物制药等行业,具有可观的经济、社会和环境效益。本课题依据啤酒废水的水质特点,设计出合理的处理工艺,旨在为实际水处理提供可靠的参考。二 文献综述啤酒厂废水主要来源10:麦芽生产过程的洗麦水、浸麦水、发芽降温喷雾水、麦槽水、洗涤水、凝固物洗涤水;糖化过程的糖化、过滤洗涤水;发酵过程的发酵罐洗涤、过滤洗涤水;罐装过程洗瓶、灭菌及破瓶啤酒;冷却水和成品车间洗涤水;以及来自办公楼、食堂、单身宿舍和浴室的生活污水。啤酒工业废水可分为以下几类11:清洁废水:如冷冻水、麦汁和发酵冷却水等,这类废水基本上未受污染;清洗废水
6、:如大麦浸渍废水、大麦发芽降温喷雾水、清洗生产装置废水、漂洗酵母水、洗瓶机初期洗涤水、酒罐消毒废液、巴斯德杀菌喷淋水和地面冲洗水等,这类废水会受到不同程度的有机污染;冲渣废水:如麦糟液、冷热凝固物、酒花糟、剩余酵母、酒泥、滤酒渣和残碱性洗涤液等,这类废水中含有大量的悬浮性固体有机物。工段中将产生麦汁冷却水、装置洗涤水、麦糟、热凝固物和酒花糟。装置洗涤水主要是糖化锅洗涤水、过滤槽和沉淀槽洗涤水。此外,糖化过程还要排出酒花糟,热凝固物等大量悬浮固体;装酒废水:在灌装酒时,机器的跑冒滴漏时有发生,还经常出现冒酒,废水中掺入大量残酒。另外喷淋时由于用热水喷淋,啤酒升温引起瓶内压力上升,“炸瓶现象时有发
7、生,因此部分啤酒洒散在喷淋水中。循环使用喷淋水为防止生物污染而加入防腐剂,因此被更换下来的废喷淋水含防腐剂成分;洗瓶废水:清洗瓶子时先用碱性洗涤剂浸泡,然后用压力水初沈和终洗。瓶子清洗水中含有残余碱性洗涤剂、纸浆、染料、浆糊、残酒和泥砂等。碱性洗涤剂定期更换,更换时若直接排入下水道可使啤酒废水呈碱性。因此废碱性洗涤剂应先进入调节、沉淀装置进行单独处理。所以可以考虑将洗瓶废水的排出液经处理后储存起来,用来调节废水的PH值,这可以节省污水处理的药剂用量。本文为互联网收集,请勿用作商业用途文档为个人收集整理,来源于网络啤酒厂总排水属于中、高浓度的有机废水12,呈酸性,pH值为4。56.5,其中的主要
8、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10001500mg/l,15001000mg/l和220-440mg/113.啤酒废水的可生化性(BOD5CODcr)较大,为0。4-0。612,因此很多治理技术的主体部分是生化处理。1物理方法物理方法去除粗糙的固体物质14,而不能去除溶解性污染物。它可能是一个被动的过程,如沉积允许悬浮污染物自然沉淀或浮在水面上。一般来说,这些方法都取得了较小的效果,常常导致污染物去除和分离不彻底.例如,即使加入混凝剂或其他添加剂也不能使沉降结果令人满意。1。1 筛滤(截留)截留是指用孔板格栅、格筛、网筛等去除废水中颗粒较
9、大的悬浮物15。各种截留装置可分为固定式和可动式两种,截留悬浮物的清理方式可分为人工清理和机械清理两种.1。2 沉淀沉淀是指废水处理中用途最广泛的单元操作之一15,指利用重力沉降作用将比水中的悬浮颗粒从水中去除。沉淀和沉降两次可互相通用,沉淀池也可称为沉淀池。沉淀法可用于在初次沉淀池中去除杂粒、颗粒物,在活性污泥沉淀池中去除生物絮凝体,在化学混凝时去除化学絮凝体。在污泥浓缩池中也可采用沉淀法浓缩固体。许多情况下,沉淀的主要目的是使出水澄清,但也需要产生易于存运和处理的浓缩污泥。2化学方法不同的化学物质可以添加到啤酒厂废水中来改变它的化学性质16。化学预处理可能涉及pH值调整或混凝和絮凝。废水的
10、酸性或碱性影响废水处理过程和外部环境。低pH值表明酸度增加而高pH值表明碱度增加.废水的pH值需要保持在6和9之间才能保护有机体。混凝和絮凝通常用于去除胶体材料或水和废水的颜色的物理化学过程。在水和废水处理过程中,混凝指向非稳定的粒子中加入混凝剂的步骤,而这可能包括由于布朗运动形成的小的聚合物(周动混凝)。另一方面,随后的过程中,较大的聚合物(絮凝体)由剪切力的作用形成称为絮凝作用17。小颗粒形成较大的聚合物后,胶体物质可以更容易被随后的物理过程分离如沉降、浮选、过滤.2。1 化学沉淀法化学沉淀法作用是指向废水中加入化学药剂以改变其中的溶解固体和悬浮的物理状态15,从而便于通过沉淀将其去除。凝
11、聚剂加入废水中后,可使废水中的悬浮物或胶体粒子在静电、化学、物理方法的作用下凝聚成小块,加快其沉淀速度,从而达到分离的目的。有时加入化学药剂前后这种变化很小,去除作用主要是由混凝剂本身所产生的大量沉淀物夹带的后果。珠海某啤酒厂分别采用聚合氯化铝、聚合硫酸铁为混凝剂18,加入量都为90。0 mg/L,将废水pH调至7。0,试验结果如下表。可见经混凝沉淀处理后,好氧池出水CODcr可不同程度降低。从下表可知:聚合氯化铝的效果最好,可将CODcr降至80。2 mg/L。项目原水处理结果处理结果聚合氯化铝聚合氯化铁CODcr (mg/l)220。580.2112.4SS(mg/l)270。17。421
12、。63生物方法目前国内对啤酒废水的处理主要采用生物处理法、活性污泥法、生物膜法、厌氧法、好氧法、厌氧好氧相结合法以及接触氧化法等6,这些处理方法与工艺各有其特点与不足之处,在实际处理过程中对各处理方法与工艺进行优化组合,以达到对啤酒废水的最佳处理效果。目前厌氧与好氧工艺在啤酒废水处理上的运用较为广泛。3.1厌氧处理工艺好氧法具有运行管理费用高、占地大,需要充氧设备继而产生噪音6,以及由于设备庞大、冬季保温困难等一系列缺点,而厌氧生化法是在无氧的条件下,靠厌氧微生物作用将污水中的各种复杂有机物分解转化成甲烷和C02的过程。近年来,出现了形式各样、特点各异的厌氧处理工艺,目前厌氧反应器主要有厌氧滤
13、器(AF)、厌氧流化床反应器(AFBR)、上流式厌氧污泥床反应器(UASB)、膨胀颗粒污泥床反应器(EGSB)和内循环厌氧反应器(IC)这几种反应器形式.而高浓度有机污水的处理较多采用UASB、EGSB和IC反应器。其中UASB的应用最为广泛。该技。术由荷兰农业大学的Lettinga等在20世纪70年代研制而成。3.1。1上流式厌氧污泥床反应器(UASB)60年代荷兰农业大学环境系发明了上流式厌氧污泥床(UpflowAnaerobicSludgeBed简称UASB)19,UASB反应器是目前应用最为广泛的高速厌氧反应器。废水由反应器底部进入,反应器主体为无填料的空容器,其中含有大量厌氧污泥。U
14、ASB反应器中可以形成沉淀性能非常好的颗粒污泥,能够允许较大的上流速度和很高的容积负荷。UASB反应器具有效能高,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。至1990年9月20,全世界已建成30座生产性UASB反应器用于处理啤酒废水。桂林漓泉股份有限公司利用UASB可去除85以上的CODcr21,大大降低后续处理的负荷。3.1。2厌氧生物滤池(AF)厌氧微生物以生物膜的形态生长在滤料表面22,废水淹没地通过滤料,在生物膜的吸附作用和微生物的代谢作用以及滤料的截留作用下,废水中有机污染物被去除。产生的沼气则聚集于池顶部罩内,并从顶部引出,处理水则由旁侧流
15、出。为了分离处理水挟出的生物膜,一般在滤池后需设沉淀池。滤料是厌氧生物滤池的主体部分.厌氧生物滤池优点:处理能力高;滤池内可以保持很高的微生物浓度;不需另设泥水分离设备,出水SS较低;设备简单、操作方便。缺点是滤料费用较高;滤料易堵塞,尤其是下部,生物膜很厚;堵塞后,没有简单有效的清洗方法。因此,悬浮物高的废水不适用。3。1。3厌氧序批式间歇反应器(ASBR)ASBR是在90年代由美国Iowa州立大学土木建筑系RichardDague教授等提出并发展起来的一种新型高效厌氧反应23。它能够使污泥在反应器内的停留时间大为延长,污泥浓度大为增加,从而大大提高了厌氧反应器的负荷和处理效率,是水污染防治
16、领域一项有效的新技术。3.1。4厌氧上流污泥床一过滤器(UBF)UBF反应器是由上流式污泥床(UASB)和厌氧滤器(AF)构成的复合式反应器24,反应器上部省去三相分离器直接装填弹性立体填料。河南某啤酒有限公司通过UBF处理工艺25,工程总投资和运行费用低,运行稳定.UBF处理啤酒废水时效果较好,当反应器运行正常时,整个工艺对CODcr去除率可以达到90以上.3.1。5内循环厌氧反应器(InternalCirCUlation,IC)IC反应器于20世纪80年代中期由荷兰公司开发研制成功26,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
17、是这种反应器内部还能够形成流体循环。此类反应器高度容积负荷为普通升流式厌氧污泥床(UASB)的4倍左右27,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首次将该项技术引进国内处理啤酒废水。上海富仕达啤酒厂采用IC厌氧反应器后接好氧处理系统28,总出水CODcr为75mgL,CODcr的去除率为963%。3.1.6厌氧接触法厌氧接触法流程类似于好氧的传统活性污泥法2930,废水先进入混合接触池(消化池)与回流的厌氧污泥相混合,废水中的有机物被厌氧污泥所吸附、分解,厌氧反应所产生的消化气由顶部排出;消化池出水与沉淀池中完成固夜分离,上清液由沉淀池排出
18、,部分污泥回流至消化池,另一部分作为剩余污泥处置.厌氧接触法有机负荷率高,产生的消化气可以被回收利用,从而改善生态环境。将广泛应用于高浓度、高悬浮物的工业有机废水处理中。3。1。7 EGSB反应器EGSB反应器属于较先进的厌氧处理法31,是流化床(FB)和上流式厌氧污泥床(UASB)综合,兼具两者的优点,主要依靠颗粒污泥来处理废水。在反应器中,废水从底部的布水器进入反应器,通过污泥区,在厌氧菌的作用下,有机污染物被大量去除,产生大量沼气,在顶部通过三相分离器的作用,气体被排出,污泥沉降到污泥区。EGSB反应器通过在运行中维持较高的上升流速,使颗粒污泥处于悬浮状态;同时采用较高的反应器或出水回流
19、以获得较高的搅拌强度,以保证进水与污泥颗粒间的充分接触,促进有机物的降解速度。EGSB受悬浮物的影响较小,只要其沉速小于反应器内的上升流速就能通过污泥区得以去除。GeorgeRZoutberg等即J进行了利用EGSB处理啤酒废水的研究32,其工作温度在2530时,COD去除速度稳定在1040kgd,容积负荷COD高达30kg(m3d),优于UASB法.3.2 好氧处理工艺八十年代国内主要采用好氧法3334,即传统的活性污泥法和生物膜法,具有工艺技术成熟,易启动等特点;但占地面积大,曝气耗能,运行费用高,污泥产量大,对啤酒废水水质、水量变化的适应性较差等缺点。近年来在传统活性污泥法基础上,引入了
20、一些新工艺,如射流活性污泥法、生物接触氧化法、SBR(序批活性污泥法)工艺等.但好氧法有运行管理费用高、占地大、一次性投资费用高,需充氧设备,噪声大,设备庞大冬季保温困难,还有曝气耗能、产泥量大的缺点.3。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35,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。同时,活性污泥法处理啤酒废水的缺点是动力消耗大,处理中常出现污泥膨胀。3.2。2 序批式活性污
21、泥法(SBR)SBR法是一种改进型的活性污泥法36,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.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,处理效果稳定。采用此法处理啤酒废水,CODcr的去除率可达90,出CODcrlOOmgL,符合国家规定排放标准。珠江啤酒厂CODcr的去除率可以达到96%以上37,SBR法处理时宜采用限制曝气进水38。SBR法是一种处理啤酒生产废水的较为经济适用的方法39、40、41.3。2。3 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
22、的42,并很早被人们应用于废水生物处理.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,最大优点是不会出现污泥膨胀的问题,且具有运转管理方便,剩余污泥量较少等优点。因而,生物膜法在啤酒废水处理工程中,尤其在处理一般规模的场合下,已受到很多厂家的欢迎并予以采用。生物接触氧化池和生物转盘是这类方法的代表,在啤酒废水治理中均被采用,主要是降低啤酒废水中的BOD。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CODcr去除率可以达90到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,无污泥膨胀,运行
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