1、 毕业论文 开题报告 环境工程 USAB 法处理啤酒厂废水的工艺设计 一、选题的背景、意义 水乃生命之本，万物之源，一切的发展都源于这宝贵的物质基础。现今国内水资源状况十分短缺，人均占有量也仅为世界平均水平的四分之一，阻碍和制约着我国经济的发展。 改革开放以来我国 经济水平突飞猛进，工业化程度也呈高速发展的趋势，但是经济的发展 也带来一系列负面的问题，比如资源的浪费，无节制的开采以及生存环境的日益恶化。 经济 的发展不能以牺牲 环境为代价 ，所以我们要重视环境保护，加强对污染物的治理，尤其是废水的处理。在所有的 水资源污染中很 大一部分是工业废水。工业废水的污染以其污染大、污染物浓度高、废水排
2、放量大、废水中含有多种有毒有害物质、废水成分复杂以及水量变化大等特点而成为目前我们所面临的主要问题。 啤酒厂生产啤酒过程用水量很大，特别是酿酒、罐装工艺过程大量使用新鲜水，相应产生大量废水。啤酒的生产工艺较多，不同的啤酒厂生产过程中吨酒耗量和水质相差很大。管理和技术水平较高的啤酒厂耗水量为 8 12 吨 /吨，我国啤酒厂的吨酒耗水量一般大于该参数。国内啤酒从糖化到罐装总耗水 10 20 立方米 /吨。酿造啤酒消耗的大量水除一部分转入产品外，绝大部分作为 工业废水排入环境。 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，但易于腐败 ,入水体要消耗大量的溶解氧，对水体环境造成严重
3、危害。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： 1500 3000mg/L， BOD5 含量为： 800 1600 mg/L，该废水具有较高的生物可降解性，且含有一定量的凯氏氮和磷 。 二、相关研究的最新成果及动态 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 . 2.1 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
4、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。 2.1.1 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。我国的珠江啤酒厂、烟台啤酒厂、上海益民啤酒厂、武汉西湖啤酒厂、广州啤酒厂和长春啤酒厂等厂家均采用此法处理啤酒废水。据报道，进水 CODcr 为 1200 1500 mg.L-1时，出水 C
5、ODcr 可降至 50100 mg.L-1，去除率为 92% 96% 。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。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。此外间歇式活性污泥法（ 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 20 h ,比
6、普通活性污泥法缩短 10 11 h， CODcr 的去除率也在 96%以上。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。刘永淞等认为， SBR 法 对废水的稀释程度低，反应基质浓度高，吸附和反应速率都较大，因而能在较短时间内使污泥获得再生。 2.1.2 深井曝气法：为了提高曝气过程中氧的利用率，节省能耗，加拿大安大略省的巴利啤酒厂、我国的上海啤酒厂和北京五星啤酒厂均采用深井曝气法 (超深水曝气 )处理啤酒废水。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
7、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。其优点是：占地面积 少，效能高，对氧的利用率大，无恶臭产生等。据测定， 当进水 BOD5 浓度为 2400 mg.L-1时，出水浓度可降为 50 mg.L-1，去除率高达 97.92% 。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。 2.1.3 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，在啤酒废水治理中均被采用，主要是降低啤酒废水中 BOD5。 生物接触氧化池
8、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这种技术。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。在此基础上，山东省环科所改常压曝气为加压曝气（ P=0.25 0.30 MPa），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。结果表明，当容 积负荷 13.33 kg.m-3.d-1COD,停
9、留时间为3 4 h 时， COD 和 BOD 平均去除率分别达到 93.52%和 99.03% 。由于停留时间缩短为原来的 1/3 1/4，运转费用也较低。 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。该法运转稳定、动力 消耗少，但低温对运行影响大，在处理高浓度废水时需增加转盘组数 .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。据报道，废水 中BOD5 的去除率在 80%以上 . 2.2 厌氧生物处理：厌氧生物处理适用于高浓度有机废水（ CODcr 200
10、0 mg.L-1, BOD5 1000 mg.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。因此，啤酒废水的厌氧生物处理受到了越来越多的关注。 三、课题的研究内容及拟采取的研究方法（技术路线）、难点及预期达到的目标 采用 UASB 工艺 处理 啤酒厂 废水 ， 其出水的各项污染指标也均可达到 国家GB8978 1996污水综合排放标准的二级排放标准。采用上述工艺存在些自身的缺点 ，在设计与运行中也会遇到些困难。 主要工艺流程： UASB 工艺简介： 厌氧生物处理包括多种方
11、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。 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。实践证明， 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
12、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，例如：产甲烷细菌生长的最适宜 pH 值 为 6.8 7.2 一定的碱度既能维持细菌生长所需的 pH 值，又能保证足够的平衡缓冲能力。由于啤酒废水的碱度一般为 500 800 mg.L-1(以CaCO3计 )，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，在 UASB 启动阶段，保持进水碱度不低于 100
13、0 mg.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 .应该指出，啤酒废水中的乙醇是一种有效的颗粒化促进剂，它为 UASB 的成功运行提供了十分有利的条件。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格 栅 提升泵站 UASB池 接触氧化池 气浮池 二沉池 污泥浓缩池 脱水间 调节池 污泥回流池 泥饼外运 鼓风微孔曝气 废水 污泥回流 的浓度仍达 500 mg.L-1左右，需进行再处理或与好氧处理串联才能达标排放。 四、论文详细工作进度和安排 1. 2010 年 10 月下旬 2
14、011 年 1 月中旬，查阅文献资料，确定研究内容，并完成文献综述及开题报告。 2. 2010 年 10 月中旬 2010 年 11 月上旬，了解啤酒厂废水的特点，并制定具体的设计方案。 3. 2010 年 12 月上旬 2011 年 4 月中旬，根据啤酒厂废水的水质特征以及水污染控制理论与设计的相关资料和预先选择的合理设计路线和方法，完成包括设计说明书、计算书、设计图纸（工艺流程管线图、高程图、平面布置图、主要构筑物图等）等设计内容。 4. 2011 年 4 月中旬 2011 年 5 月中旬，对前期设计进行补充、修改和完善，撰写论文，准备答辩。 五、主要参考文献 1 孙慧修 .排水工程上册
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