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。
一:啤酒废水来源以及特性
1. 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。
2. 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,但易于腐败,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。
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/CODCr>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,最好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。
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(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组合达到最佳效果,以稳定出水水质。生物接触氧化池由于性能稳定、产泥量少、易于启动、能耗低、出水效果好而成为最理想选择。
(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
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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,最小不得小于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
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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
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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
四.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)水位最高时为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
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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
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工业废水处理技术篇:酒厂废水处理方法详解
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
五.主要设备及材料
(一)主要设备
(二)材料
六.投资估算
据估计资料,UASB反应器每去除1kgCOD可以产沼气约0.42m3
据此可算得该污水处理厂每天可以产沼气806m3
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原标题:【工艺设计】啤酒厂废水处理工艺设计说明书
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