工业废水处理课程设计报告Word文档下载推荐.docx
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制麦、糖化、果胶、发酵(残渣)、蛋白化合物,包装车间等有机物和少量无机盐类。
水量为每生产1t啤酒废水排放量为10~20m3,平均约15m3,目前全国啤酒废水年排放量在2.5亿m3以上。
现有某啤酒厂,每日排放啤酒生产废水4000吨,废水中含有大量有机物、悬浮物等,如将该废水直接排放必将严重污染排放水体,并危及人类的生命安全。
现要求设计一套废水处理系统,废水排放标准为(GB8978-1996)中一级排放标准,达标废水直接排放水体。
1.2水质分析
1.2.1设计资料
(1)水质指标
原水排放量为:
4000m3/d
指标
水温℃
CODCrmg∕L
BOD5mg∕L
SSmg∕L
PH
TN
进水指标
20~25
1200~1800
700~1100
300~600
5.5~7.0
30~70
排放指标
≤100
≤20
≤70
6~9
1.2.2啤酒废水来源
啤酒的废水主要来源于:
麦芽生产过程的洗麦水、浸买水、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、过滤洗涤废水;
罐装过程洗瓶、灭菌和破瓶啤酒废水;
冷却车间和成品车间洗涤水。
1.2.3啤酒废水特征
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,相应产生大量废水。
由于啤酒的生产工序较多,不同的啤酒厂生产过程每吨酒的耗水量和水质相差较大.国内每吨啤酒从糖化到灌装总耗水10~20吨。
啤酒废水可分为以下几类:
清洁废水、清洗废水、装酒废水、洗瓶废水等。
1.3其他资料
当地气温:
全年平均气温为18.5℃,最高气温为42.0℃,最低气温为-4.0℃;
降雨量:
年平均1200mm,日最大220mm,最大积雪深度500mm,最大冻土深度30mm;
厂区排水采用清污分流;
厂区地面标高为15.0米,排放水体常年平均水位标高12.5米,最高洪水位标高为14.0米。
1.4设计要求及成果
1.4.1设计要求
(1)工艺选择要求技术先进,在处理出水达到排放要求的基础上,积极慎重地采用新技术、新材料、新装备,实用性与先进性兼顾;
(2)废水处理流程要简单、可靠,占地面积小,投资少,运转费用低;
(3)废水处理工艺要具有较高的可靠性、稳定性、连续性,耐冲击负荷;
(4)废水处理工程的管理、运行和维修方便,自动化程度高,劳动强度低;
1.4.2设计成果
(1)完整方案说明书及工艺计算书一份
(2)工艺图纸若干(CAD图)
1.5处理程度计算
1.5.1BOD的去除率
BOD的去除率为
1.5.2COD的去除率
COD的去除率为
1.5.3SS的去除率
SS的去除率为
2、处理工艺比较与选择
2.1处理方法简述
目前常根据BOD5/CODcr比值来判断废水的可生化性,即:
当BOD5/CODcr>
0.3时易生化处理,当BOD5/CODcr>
0.25时可生化处理,当BOD5/CODcr<
0.25难生化处理,而啤酒废水的BOD5/CODcr的比值>
0.3所以,处理啤酒废水的方法多是采用好氧生物处理,也可先采用厌氧处理,降低污染负荷,再用好氧生物处理。
国内外广泛采用生化处理工艺,其中包括好氧生物处理、厌氧生物处理、好氧与厌氧联合生物处理方法。
从目前实施并运行的装置来看,应用最为广泛的是好氧生物处理,常采用的方法有活性污泥法及其改进形式和生物接触氧化法。
厌氧生物处理除有传统消化池应用生产外,一些新工艺如UASB、IC等正在逐渐被用于糖化、发酵工序的高浓度废水生产性实验研究,出水与低浓度制麦、包装废水混合后作进一步好氧处理。
2.2好氧生物处理
好氧生物处理是在氧气充足的情况下,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)。
这种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。
2.2.1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水中的有机物,污泥和水的分离则由沉淀池来完成。
据报道,进水CODcr为1200-1500mg/L时出水CODcr可降至50-100mg/L.去除率为94%-96%。
活性污泥处理啤酒废水的缺点时动力消耗大,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,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。
间歇式活性污泥法(SBR)通过间歇曝气可以使动力消耗显著降低,同时,废水处理时间也短于普通活性污泥法。
2.2.2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2400mg/L时,出水浓度可降为50mg/L,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。
2.2.3生物膜与活性污泥法
生物膜法时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的BOD5。
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固体浓度和较高的有机负荷,因此处理效果高,占地面积也小于活性污泥法。
2.3厌氧生物处理
传统的厌氧发酵工艺需要较高的温度、较长的停留时间,且处理效能低。
20世纪60年代末以来世界上先后出现了厌氧滤池(AF)、升流式厌氧污泥床反应器(UASB),两相厌氧消化(TPAD)等工艺,以其较高的容积负荷率和较短的水力停留时间受到人们的青睐,被称为第二代厌氧反应器。
第二代厌氧反应器完全适用于处理啤酒废水,而且厌氧消化工艺相似于啤酒酿造、发酵生产工艺,很容易被啤酒厂家所掌握。
2.3.1UASB
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)。
废水从反应器低部加入,在向上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。
2.4处理工艺比较
2.4.1UASB+好氧接触氧化工艺
此处理工艺中主要处理设备是上流式厌氧污泥床和好氧接触氧化池,处理主要过程为:
废水经过转鼓过滤机,转鼓过滤机对SS的去除率达10%以上,随着麦壳类有机物的去除,废水中的有机物浓度也有所降低。
调节池既有调节水质、水量的作用,还由于废水在池中的停留时间较长而有沉淀和厌氧发酵作用。
由于增加了厌氧处理单元,该工艺的处理效果非常好。
上流式厌氧污泥床能耗低、运行稳定、出水水质好,有效地降低了好氧生化单元的处理负荷和运行能耗(因为好氧处理单元的能耗直接和处理负荷成正比)。
好氧处理(包括好氧生物接触氧化池和斜板沉淀池)对废水中SS和COD均有较高的去除率,这是因为废水经过厌氧处理后仍含有许多易生物降解的有机物。
该工艺处理效果好、操作简单、稳定性高。
上流式厌氧污泥床和好氧接触氧化池相串联的啤酒废水处理工艺具有处理效率高、运行稳定、能耗低、容易调试和易于每年的重新启动等特点。
只要投加占厌氧池体积1/3的厌氧污泥菌种,就能够保证污泥菌种的平稳增长,经过3个月的调试UASB即可达到满负荷运行。
整个工艺对COD的去除率达96.6%,对悬浮物的去除率达97.3%~98%,该工艺非常适合在啤酒废水处理中推广应用。
2.4.2生物接触氧化
该工艺采用水解酸化作为生物接触氧化的预处理,水解酸化菌通过新陈代谢将水中的固体物质水解为溶解性物质,将大分子有机物降解为小分子有机物。
水解酸化不仅能去除部分有机污染物,而且提高了废水的可生化性,有益于后续的好氧生物接触氧化处理。
该工艺在处理方法、工艺组合及参数选择上是比较合理的,充分利用各工序的优势将污染物质转化、去除。
2.4.3内循环UASB反应器+氧化沟工艺
此工艺采用厌氧和好氧相串联的方式,厌氧采用内循环UASB技术,好氧处理采用氧化沟工艺。
本处理工艺的关键设备是UASB反应器。
该反应器是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,沼气收集系统四个部分。
厌氧微生物对水质的要求不象好氧微生物那么宽,最佳pH为6.5-7.8,最佳温度为35℃-40℃[2],而本工程的啤酒废水水质超出了这个范围。
这就要求废水进入UASB反应器之前必需进行酸度和温度的调节。
这无形中增加了电器。
仪表专业的设备投资和设计难度。
内循环UASB技术是在普通UASB技术的基础上增加一套内循环系统,它包括回流水池及回流水泵。
UASB反应器的出水水质一般都比较稳定,在回流系统的作用下重新回到配水系统。
这样一来能提高UASB反应器对进水水温、pH值和COD浓度的适应能力,只需在UASB反应器进水前对其pH和温度做一粗调即可。
UASB反应器采用环状穿孔管配水,通过三相分离器出水,并在三相分离器的上方增加侧向流絮凝反应沉淀器,它由玻璃钢板成60安装而成,能在最大程度上截留三相分离出水中的颗粒污泥。
此处理工艺主要有以下特点:
①实践证明,采用内循环UASB反应器+氧化沟工艺处理啤酒废水是可行的,其运行结果表明COD总去除率高达95%以上。
②由于采用的是内循环UASB反应器和氧化沟工艺串联组合的方式,可根据啤酒生产的季节性、水质和水量的情况调整UASB反应器或氧化询处理运行组合,以便进一步降低运行费用。
2.4.4UASB+SBR法
本处理工艺主要包括UASB反应器和SBR反应器。
将UASB和SBR两种处理单元进行组合,所形成的处理工艺突出了各自处理单元的优点,使处理流程简洁,节省了运行费用,而把UASB作为整个废水达标排放的一个预处理单元,在降低废水浓度的同时,可回收所产沼气作为能源利用。
同时,由于大幅度减少了进入好氧处理阶段的有机物量,因此降低了好氧处理阶段的曝气能耗和剩余污泥产量,从而使整个废水处理过程的费用大幅度减少。
采用该工艺既降低处理成本,又能产生经济效益。
UASB去除COD达7500kg/d,以沼气产率为0.5m3/kgCOD计算,UASB产气量为3500m3/d(甲烷含量为55%~65%)。
沼气的热值约为22680kJ/m3,煤的
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