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UASB - SBR法处理啤酒废水

UASB - SBR法处理啤酒废水

废水从反应器底部流入由颗粒污泥组成的污泥床,废水中的有机物与颗粒污泥接触,有机物被微生物吸附降解产生沼气。沼气和一部分污泥同水上升至三相分离器,气体通过气室到收集罐,污泥和水在沉淀区在重力作用下固液分离,分离后的水进出水渠排出。UASB反应后的

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  • 详细描述

    UASB - SBR法处理啤酒废水
     
    啤酒废水中含有大量的蛋白质、淀粉、糖类和醇类等物质,废水中COD和BOD5很高,同时废水SS浓度也较高是一种中高浓度的有机废水。啤酒废水排入到江河湖泊会造成水体富营养化和鱼类死亡。目前国内外对啤酒废水的处理一般是采用厌氧与好氧相结合的技术,该技术具备厌氧与好氧两者的优点,是处理啤酒废水的首选工艺。本文采用UASB - SBR法处理啤酒废水,具有处理效果好、工艺稳定、产生的剩余污泥少、沼气回收和节约能源等特点。本工艺对BOD5、COD和SS的去除率分别是97.75%、97.75%和92.5%。本文指在通过UASB - SBR工艺解决某啤酒废水,通过废水水质确定合适工艺和确定工艺尺寸,同时画出单体构筑物图纸。主要目的在于为类似废水工艺提供参考。
    关键词:啤酒废水; 厌氧与好氧; UASB - SBR工艺;
     
    The Treatment of Brewery Wastewater By UASB - SBR Technique
    Abstract
    Brewery wastewater contains a large number of protein, amylum, saccharides and alcohols substances,what’s more,the thickness of COD and BOD5 can be large in brewery wastewater. And the superior thickness of (suspend solid)SS in brewery wastewater while belongs to a medium thickness high organic wastewater. brewery wastewater would lead to eutrophication and fish kills,if human discharge the water. At present, the treatment of brewery is generally a combination of anaerobic and aerobic technology wastewater at native and foreign. The combination technology has the benefits of both anaerobic and aerobic, and is the first choice for the treatment of brewery wastewater. In this paper, the UASB-SBR method is used to treat berwery wastewater, which has the characteristics of good treatment efficiency, stable process, less residual sludge, recovery of biogas and energy saving. The process removal rate about BOD5、COD and SS is 97.75%、97.75% and 92.5%.This paper used the UASB-SBR technique to solve brewery wastewater, through the water quality of wastewater to decide the appropriate technique and determine the size of the process, what’s moer,drawing a monomer structure. The main purpose is to provide reference value for similar wastewater treatment process.
        Key words: brewery wastewater; anaerobic and aerobic; UASB-SBR technique;

    目  录
    摘 要 I
    Abstract II
    目  录 III
    第一篇 设计说明书 1
    第一章 绪论 1
    1.1前言 1
    1.2设计依据、原则、范围及目标 2
    1.2.1设计依据 2
    1.2.2设计原则 2
    1.2.3设计范围 3
    1.2.4设计目标 3
    1.3系统水质水量的确定 3
    1.3.1处理水量 3
    1.3.2设计出水水质 3
    第二章 啤酒废水介绍 5
    2.1啤酒废水分析 5
    2.1.1水质分析 5
    2.2.2污染物去除 5
    第三章 废水工艺流程选取和确定 7
    3.1废水处理方法分析 7
    3.1.1好氧生物处理 7
    3.1.2厌氧生物处理 9
    3.1.2厌氧与好氧组合工艺 11
    3.2啤酒废水处理工艺选择 11
    3.2.1预处理 11
    3.2.2生物处理 12
    3.2.3消毒处理 12
    3.2.4污泥处置 13
    3.3工艺流程图的确定 14
    3.3.1工艺选择要求 14
    3.3.2工艺流程图 14
    3.3.3流程图说明 15
    第四章 技术经济分析 16
    4.1技术分析 16
    4.2经济分析 16
    4.2.1投资分析 16
    4.2.2效益分析 16
    第二篇 设计计算书 18
    第五章 主要构筑物设计计算 18
    5.1设计水量确定 18
    5.2格栅的设计 18
    5.2.1设计参数 18
    5.2.2设计计算 18
    5.2.3计算草图 20
    5.3集水井的设计 20
    5.3.1设计参数 20
    5.3.2设计计算 20
    5.3.3计算草图 21
    5.4调节池的设计 21
    5.4.1设计参数 21
    5.4.2设计计算 21
    5.4.3计算草图 23
    5.5 UASB的设计 23
    5.5.1设计参数 23
    5.5.2设计计算 24
    5.6 SBR的设计 31
    5.6.1设计参数 31
    5.6.2设计计算 32
    5.6.3计算草图 40
    5.7紫外消毒池 40
    5.7.1设计参数 40
    5.7.2设计计算 41
    5.8污泥浓缩脱水 41
    5.8.1设计参数 41
    5.8.2设计计算 43
    第六章 主要构筑物及设备 44
    6.1污水处理 44
    6.1.1格栅 44
    6.1.2集水井 44
    6.1.3调节池 45
    6.1.4 UASB 45
    6.1.5 SBR 46
    6.1.6紫外消毒池 47
    6.2污泥处理 47
    第七章 污水厂平面布置和高程布置 48
    7.1平面布置 48
    7.1.1平面布置原则 48
    7.1.2构筑物和建筑物的布置 48
    7.2高程布置 49
    7.2.1高程布置原则 49
    7.2.2构筑物高程布置 50
    第八章 管道选择及水头损失计算 51
    8.1污水管道水头损失计算 51
    8.1.1格栅到集水井 52
    8.1.2集水井到调节池 53
    8.1.3调节池到UASB 55
    8.1.4 UASB到SBR 56
    8.1.5 SBR到消毒池 58
    8.1.6污泥脱水间到调节池 59
    8.2污泥管道水头损失计算 61
    8.2.1调节池至污泥脱水间 61
    8.2.2 UASB至污泥脱水间 63
    8.2.3 SBR至污泥脱水间 64
    8.3各构筑物水头损失 66
    8.4各构筑物高程布置 67
    第九章 工程投资概算 68
    9.1 编制说明 68
    9.1.1估算内容 68
    9.1.2估算依据 68
    9.2土建投资概算 68
    9.3设备安装工程概算 69
    9.4工程概算 71
    9.5运行费用分析 71
    结 论 74
    结束语 75
    致 谢 76
    参考文献 77

    第一篇 设计说明书
    第一章 绪论
    1.1前言
        啤酒是以大麦芽、玉米、小麦和糖类等为主要原料,经过发酵而制成的酒精饮料。在生产过程中由于原料的清洗,糖化、过滤的洗涤,发酵过程的洗涤,装瓶过程中和生产中的冷却等是造成废水的主要来源。啤酒废水中的有机物含量较高,排放到水体环境中会对水中动植物的生长造成了严重的影响,而且也对地方环境造成了污染,为了利于公司的可持续发展,创造良好的社会效益和环境效益,因此,对啤酒废水进行处理,达标后排放已显得十分重要。
        国内外对啤酒废水的处理一般是生化法处理,生化法又可以分为好氧生物处理和厌氧生物处理以及好氧厌氧相结合的方法处理,一般后者应用的较为广泛。像生物接触氧化法、EGSB法、UASB - SBR工艺、UASB - CASS工艺、水解酸化-SBR工艺、射流曝气MBR工艺以及光合细菌治理工艺等[1-2]
    国内外对啤酒废水的处理都开始朝着综合而不是单一发展,以下几点:
    (1)将处理后的水用于循环用水,降低生产用水成本,做到不抛弃不放弃,充分的实行清洁生产,实现啤酒废水的无害化和资源化;
    (2)在经济合适的条件下,采用两种或两种以上工艺对废水进行综合处理,实现对啤酒废水处理的环境效益和经济效益统一;
    (3)微生物是处理废水的主体,加强对微生物的技术研究,分离纯化出更有效的微生物;
    (4)利用MBR或细菌等技术对废水进行处理。
        本设计的目的是对啤酒废水处理采用UASB - SBR法,确定出水水质的性能,为类似工艺废水处理提供参考依据。并根据所确定的工艺和计算结果,绘制污水处理厂总平面布置图,工艺流程图及某些主要构筑物的平剖面图等,为今后的工作奠定良好的基础。
    本工艺通过物理法和生物法相结合的技术对啤酒废水进行综合处理,使其出水水质达到《啤酒工业污染物排放标准》(GB19821—2005)中规定的相关排放指标。
    啤酒废水中含有高较高浓度的BOD5和COD,若直接排放到水体环境中,BOD5和COD会通过细菌微生物的分解代谢而大量消耗水体中的溶解氧。对于一些好氧微生物和鱼类而言,这将会极其的不利,倘若水体中没有及时的补充氧,这些好氧微生物和鱼类会因为缺氧而导致死亡。死亡的微生物和鱼类在水体中被细菌分解,而散发出臭味,污染了周围环境和水体健康。
    另一方面,BOD5和COD会慢慢的沉积在水底,水底的BOD5和COD会较高,使得水底处的厌氧细菌得到大量繁殖,造成该区域的水源恶化和水体变色浑浊。在污染物的排放口经常可以看见这类现象,排放口处严重影响了人们的生活环境和生活质量,导致疾病的发生率增加。
    啤酒废水中含有较高浓度的SS,直接排放到水体中导致水体出现浑浊,影响水生藻类等的光合作用,水中溶解氧含量下降。
    1.2设计依据、原则、范围及目标
    1.2.1设计依据
    《啤酒工业污染物排放标准》(GB19821—2005)
    《室外排水设计规范》(GB50014-2006)
    《给水排水制图标准》(GB/T50106-2001)
    《给水排水设计基本术语标准》(GBJ125-89)
    《建筑给水排水设计规范》(GB20015-2003)
    《总图制图标准》(GB/T50103-2001)
    《序批式活性污泥法污水处理工程技术规范》2010年版;
    《升流式厌氧污泥床反应器污水处理工程技术规范》2012年版;
    《给水排水工程构筑物结构设计规范》(GB50069-2002)
    《中华人民共和国环境保护法》2014.4.24 
    《中华人民共和国水污染防治法》2008.2.28 
    《中华人民共和国水污染防治法实施细则》2000.3.20
    《三废处理工程技术手册》(废水卷),化学工业出版社;
    《环境工程设计手册》,湖南科学技术出版社;
    1.2.2设计原则
    工程设计应遵循技术先进、安全可靠、经济合理、节约资源的原则。
    1、认真贯彻国家的经济建设方针、政策:工程设计要贯彻国家的建设方针和政策,包括产业政策、技术政策、能源政策、环境保护政策等。
    2、选用先进性原则:在设计中尽量采用先进的、成熟的、适用的技术。在符合国内管理水平和消化能力的前提下,积极吸收和引进国外先进技术和经验,但要注重与我国的技术标准、原材料供应、生产协作配套和维修零件供给条件相协调。
    3、坚持安全可靠、质量第一原则:工程设计要坚持安全可靠、质量第一的原则。安全可靠是指项目建成投产后,能保持长期安全正常生产。
    4、坚持经济合理原则:工程设计要以较低的投资,较短的建设周期,达到项目预期目标,实现技术经济指标的最优化。
    5、资源节约利用原则:根据技术上的可能性和经济上的合理性,节约、合理利用能源、水资源、土地资源等。
    6、环境工程设计必须遵守国家和地方制定的有关环境保护法律、法规、标准和技术政策合理开发并充分利用各种自然资源,严格控制环境污染,保护和改善生态建设。在实施重点污染物排放总量控制的区域内,还必须符合重点污染物排放总量的控制要求。
    7、与建设项目配套的环境保护设施,还必须与主体工程同时设计、同时施工、同时投产使用。
    8、坚持技术进步,贯彻“以防为主,防治结合”的方针。
    9、积极推行清洁生产,改进现有生产工艺,采用能耗、物耗低、环境影响小的生产工艺,实现工业污染防治从末端治理向生产全过程控制的转变。
    1.2.3设计范围
    对啤酒废水处理厂内的主要污水处理构筑物的工艺进行设计,包括调节池、UASB、SBR、等。
    另外要画出平面,管道布置图和单体构筑物的图纸。
    1.2.4设计目标
    本工艺啤酒废水排放标准执行《啤酒工业污染物排放标准》(GB19821—2005)
    各项排放指标见下表1.2.1
    表1.2.1 污染物排放指标
    水质指标 CODcr BOD5 SS
    ≤排放标准 80 20 70
    注:各水质指标的单位均为mg/L。
    1.3系统水质水量的确定
    1.3.1处理水量
    根据提供的数据可知啤酒废水水量为140m3/h=3360m3/d。
    1.3.2设计出水水质
    根据用户提供的水质水样,并结合同类废水水质情况得到水质情况和处理后出水要达到的标准见下表1.3.1:
    表1.3.1 废水水质及出水水质要求
    水质指标 CODcr BOD5 SS
    进水(mg/L) 1500-2000 600-800 400
    ≤出水(mg/L) 80 20 70
    去除率/(%) 94.7~96 96.7~97.5 82.5
     
    第二章 啤酒废水介绍
    2.1啤酒废水分析
    2.1.1水质分析
    啤酒废水的原料是大麦、大米和啤酒花,经过酵母发酵酿制而成。啤酒的酿制过程中需要消耗大量的水,每一步都要消耗许多水,因此啤酒废水的水量比一般工业的大。
    啤酒废水的主要来源有麦芽生产过程的洗麦水、浸麦水、洗涤水等;糖化过程的糖化、过滤、洗涤水;发酵过程的发酵罐洗涤水、过滤水;罐装过程的洗瓶水、损坏啤酒水;车间洗涤水。
    啤酒废水排放的COD、BOD5的浓度高,COD浓度一般在1000~2500mg/L,BOD5浓度一般在600~1500mg/L,SS浓度一般在200~1000mg/L。啤酒废水的可生化性较好,B/C比一般在0.5左右。同时啤酒废水中含有一定量的氮和磷。
    2.2.2污染物去除
    啤酒废水中含有COD、BOD5和SS 三类:
    1、BOD5的去除
    污水中BOD5的去除主要是靠微生物的吸附作用和代谢作用,然后对污泥与水进行分离来完成的。
        活性污泥中的微生物在有氧的条件下将污水中的一部分有机物用于合成新的细胞,将另一部分有机物进行分解代谢以便获得细胞合成所需的能量,其最终产物是CO2和H2O等稳定物质。在这种合成代谢与分解代谢的过程中,溶解性有机物(如低分子有机酸等易降解有机物)直接进入细胞内部被利用,而非溶解性有机物则首先被吸附在微生物表面,然后被酶水解后进入细胞内部被利用。由此可见,微生物的好氧代谢作用对污水中的溶解性有机物和非溶解性有机物都起作用,而且代谢产物是无害的稳定物质,因此,可以使处理后污水中的残余BOD5浓度很低。根据国外有关设计资料,在污泥负荷为0.3kgBOD5/kgMLSS·d以下时,就很容易使得出水BOD5保持在20mg/L以下。
    2、COD的去除
    污水中COD的去除原理与BOD5的基本相同,但COD去除率取决于原污水的可生化性,它与污水的组成有关。本工程中BOD5:COD=0.4,污水可生化性较好。
        3、SS的去除
    对于SS的去除,在工艺上主要是利用悬浮颗粒与水的密度差,在重力作用下达到沉淀的作用。SS的存在会间接影响水中的BOD5、CODcr浓度,增加后续构筑物的有机负荷,导致污染物去除效率降低,构筑物使用寿命减短。同时SS的排放浓度高也会对水体环境造成污染。因此对SS的去除是十分重要的,为了尽量去除污水中的SS浓度,可以采取一些措施来解决SS的高浓度。国内外常用的去除措施有采用斜管板来增加沉淀面积、采用较小的沉淀表面负荷和出水堰负荷、充分利用活性污泥悬浮层的吸附作用、还可以利用曝气和搅拌来使SS沉淀。
     
    结 论
    本次毕业设计为啤酒废水处理工程设计,其废水处理工程规模为140m3/h。本工艺对啤酒废水中的BOD5、COD和SS的去除率分别是97.75%、97.75%和92.5%。出水水质达到了《啤酒工业污染物排放标准》(GB19821—2005)中的排放指标。
    本工艺采用了UASB - SBR法处理,该工艺对水质具有良好的抗冲击性,有机负荷高,处理效果好,同时易于管理操作等优点。
    UASB反应池用于一级生物处理,主要目的是将废水中的大部分BOD5和COD分解代谢,降低SBR反应池的负荷,提高使SBR对BOD5和COD的去除率。
    SBR反应池用于二级生物处理,主要目的在于将废水中的BOD5和COD的浓度降国家规定排放指标以下。
    本工艺的预处理采用了调节池,未采用酸化调节池,因为B/C=0.4可生化性好。调节池用于调节废水,便于后续构筑物有效运行。
    本工程设计的工程投资合计238.85万元,运行费用合计54.406万元/年。

    参考文献
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