工艺设计：啤酒厂废水处理工艺设计说明书

工艺设计：啤酒厂废水处理工艺设计说明书

20世纪80年代以来，我国啤酒工业迅速发展，目前，我国有啤酒生产厂800多家，据1996年统计，我国啤酒产量达1650万吨，不仅是世界上啤酒生产大国，而且也是高浓度有机物的污染大国。啤酒废水的排放和对环境的污染已成为突出问题，已引起有关部门的重视。啤酒生产工序耗水量很大，特别是在酿造、装罐工序，由于使用大量淡水，产生了大量的废水。由于啤酒生产工序众多，不同啤酒厂生产过程中的用水量和水质差别很大。管理技术水平较高的啤酒厂每生产一吨啤酒约需耗水10-15吨，国内啤酒厂的用水量一般都大于此值。 我国每吨啤酒从糖化到灌装总耗水量为10~20m3。同时啤酒生产的季节性也很强，夏季非常炎热时集中生产，冬季气温较低时停止生产。这种季节性生产特点也对我们啤酒废水处理工艺的设计产生了一定的影响。

1.啤酒废水来源及特性

1.废水主要来源

啤酒废水主要来源于麦芽车间（泡麦芽废水）、糖化车间（糖化、洗滤废水）、发酵车间（发酵罐洗、洗滤废水）、灌装车间（洗瓶、灭菌废水及破瓶流出的啤酒）、生产冷却废水等。

2.废水特点

啤酒工业产生的废水主要含有糖类、醇类等有机物，有机物浓度较高，虽无毒，但容易腐败，排入水体会消耗大量的溶解氧，对水环境造成严重的危害。由于糖化液、发酵液等含渣废水中含有大量的有机悬浮物，SS很高，给废水的处理带来一定的困难。啤酒废水的水质、水量随季节变化较大，高峰流量时啤酒废水的有机物含量也处于一个高峰。国内啤酒厂废水中：CODcr含量：1000~/L、BOD5含量：600~1500 mg/L、SS：300~600mg/L。

2. 水质和水量

九江啤酒产生的废水性质与国内大部分生产厂家无异：

设计进水量（经调节池调节后）：

Q=/d=0.023m3/s ; CODcr/L ;

毫克/升；SS600毫克/升；PH5.5-7.0

沉淀池的水来自糖化发酵废水。

Q=600m3/d;CODcr/L;

生化需氧量/升；悬浮物/升

设计出水：CODcr<100mg/L；BOD<20mg/L；

SS

出水执行《污水综合排放标准》（1996年）一级标准

UASB反应器处理啤酒废水，需要满足一定的营养元素配比：

COD：N：P=200：5：1。由于啤酒废水中含有大量的酵母细胞，提供了丰富的氮元素，因此不需要补充氮元素，节省了部分成本。

2.工艺路线及工艺流程

在确定工艺流程的过程中，主要考虑以下几个原则：

（1）啤酒废水可生化性好（BOD5/CODCr>0.50），主体工艺采用生化法；

（2）啤酒废水水质、水量变化较大，如何在不影响后续处理稳定运行的情况下，尽可能减少工程占地面积？这就要求后续生化处理具有较高的抗冲击负荷能力；

（3）该公司啤酒废水为中浓度有机废水，单级好氧处理工艺难以保证废水达标排放，传统厌氧反应器处理效率低、占地面积大，必须采用高效生物反应器；

（4）根据以往的经验，单级或两级好氧生物处理工艺虽然可以满足处理要求，但能耗很高（一般来说，好氧处理的成本与进水中污染物浓度成正比）。因此，为了降低运行费用，最好在好氧生物处理之前增加一段厌氧工艺。

根据以上原则，确定采用图1所示的处理工艺流程：

主要结构简介：

（1）格栅

格栅安装在处理构筑物前，由于啤酒废水SS很高，因此采用两级格栅，主要拦截污水带来的瓶盖、塑料制品以及车间及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。

（2）沉淀池

糖化发酵废水含有大量的有机悬浮物，SS较高，为减少后续生物处理的有机负荷，在调节池前设置沉淀池，去除大部分可沉淀的悬浮物，降低生物过程负荷，节约能源。池底部设置污泥斗，定期将沉淀的污泥通过排泥管排出池外。

（3）水质调节池（均质池）

由于啤酒厂各工段排水水质差别很大，为避免对后续生化处理造成负荷冲击和酸碱冲击，应设置均质调节池，使水质均匀，并起到一定的调节水量作用。为使UASB反应器中部分有机物酸化分解以提高去除率，需在调节池中外加一定量的酸度，起到酸化池的部分作用。

（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。具有污泥截留量大、颗粒化好、不需搅拌、抗冲击负荷能力强、处理高浓度有机废水能力强等特点。在低温条件下UASB反应器的处理效果会大大降低，但由于啤酒只在夏季气温高时生产，气温低时反应器处于闲置状态，也无需在UASB反应器外包裹一层保温材料，节省了经济成本。

（5）接触氧化池

由于UASB反应器出水达不到排放标准，必须在UASB反应器中增加好氧工艺，才能达到最佳效果，稳定出水水质。生物接触氧化池性能稳定，污泥产量低，启动容易，能耗低，出水效果好，是最理想的选择。

（6）浮选槽

啤酒废水SS很高，为了使处理后的废水达到排放标准，必须增设气浮池，去除水体中密度很低的悬浮物。污水经过气浮池后即可达到排放标准。沉淀池、接触氧化池、气浮池产生的污泥在污泥浓缩池浓缩，脱水后外运。实践证明，气浮池与接触氧化池联合使用，可达到稳定的出水水质。

3. 结构尺寸的确定

（一）格栅

使用两组格栅：

中部格栅：设格栅前水深h=0.3m，格栅流速v=0.3m/s，格栅杆间隙e=20mm，格栅安装角α=60°

网格宽度 B = S(n-1)+ en

n = = =7

B=0.01（7-1）+0.02×7=0.2米

通过筛管的水头损失 h1 = 2..42 × (0.01/0.02) 4/ × 3 = 0.012m

格栅总高度为H=h+h1+h2=0.4+0.012+0.3=0.712m

细栅：栅距e=5mm，其它同上

N===24.8，取 25

B=0.005(25-1)+0.005×25=0.25米

通过筛管的水头损失h1 = 2..42 × (0.01/0.005) 4 / × 3 = 0.073m

格栅总高度为H=h+h1+h2=0.4+0.073+0.3=0.773m

中部格栅共有7条，宽度为0.20m，总高度为0.712m。

细格栅共有25条，格栅宽度为0.25m，总高度为0.773m

（二）沉淀池

由于平流沉淀池对冲击负荷和温度的适应能力强且成本相对较低，因此本设计采用平流沉淀池去除糖化发酵废水中的SS。

1.沉淀区有效容积

沉淀时间为2h。

V = Qt = 360 × 2 = 720 立方米

2.淤积区有效水深

参照同类资料，取表面水力负荷q=1m3/(m2˙h)

h2 = qt = 2×1 = 2米

3. 沉淀区长度

由上可知沉淀池面积A=Qmax/h2=600×1.5（水量修正系数）÷24÷2=18.8m2，沉淀池长度为9m，则

宽度B=18.8÷9=2.01m，取2.00m

长宽比计算：9:2=4.5:1，合格

4.污泥面积大小

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 = 2.32 立方米

假设沉淀池去除50%的SS，则每天产生的污泥量为W=360×600÷1000=216L

由于V>W，设计满足要求，沉淀池底泥清淤周期定为3天。

5、沉淀池高度

高 = h1 + h2 + h3 + h4 = 0.3 +2 +0.6 +1.65 =4.55米

6、沉淀池总长度L=0.5+0.3+9=9.8m

（三）均质罐

对于啤酒工业废水，在调节池中的水力停留时间宜为5～8小时，最短不应少于3小时。

根据以上原则，采用穿孔导流槽水质调节池，以停留时间为5h，调节池有效容积为V=2000×5÷24=417m3

有效水深2m，池面积209m2，池宽6m，池长35m，纵向隔断间距1.5m，池宽划分为4格。调节池底部设置穿孔管，采用鼓风机曝气，达到较好的混合效果，使水质均匀，见图2

5-6mm3/(h;m2池面积)被认为是经济的

（四）UASB反应器

1.有效容积及主要尺寸

V = QS0 / Nv

取固定体积负荷Nv为10 kgCOD / (m3˙d )

则V=2000×1.2÷10=240m3

由于污水浓度不是很高，UASB的有效高度不宜过高，这里设置为4m。

反应器面积S=V/h=240÷4=60m2

反应堆直径d = 2(S÷π)0.5 = 8.74m，取9m

2.配水及进出水系统

由于已采用调节池来均衡水质，因此这里采用连续均匀进水运行方式，配水系统采用透气管，出水系统采用三角堰溢流。

3. 其他结构的测定

UASB反应器其他结构的确定主要根据以往的经验：

1）采用多孔管道配水系统；

2)支撑板为多孔板；

3）采用轻质滤料（本例中为塑料），滤层高度为2m

（五）接触氧化池

外循环直流生物接触氧化池

1. 填料体积的计算

W=QS0/Nw=（2000×105）÷1200=175m3，体积负荷率为1./(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，分为3层，每层1m

为保证气流分布均匀，采用4块栅格，每块栅格面积15m2<25m2

进一步计算得出污水与填料的接触时间为t=175÷2000=2.1h，一般接触时间范围为1.5～3.0h，因此此设计是可行的。

4、接触氧化池总高度

H0 = H+ h1+ h2+ (m-1) h3+ h4 = 3.0+ 0.5+0.5+ 0.2×(3-1)+ 0.5 = 4.9m

5. 其他因素的确定

1）填料采用尼龙软填料；

2）在池底安装穿孔管，提供曝气，保持空气与水的比例约为20:1。

（六）浮选槽

使用的设计参数如下：

1)回流比为10%；

2)接触室内上升流速为20mm/s；

3）浮选室分离速度为2mm/s；

4）填料装配于溶气罐内，单位面积流通能力为150m3/(m2˙h)；

5）溶气罐压力设置为0.25MPa；

6)浮选槽分离室的停留时间为16分钟。

计算：

1、加压溶气水量Qp=R´Q=10%×2000/24=8.3m3/h

2、浮选所需空气量Qg=Qpαφ=8.3×40×1.2=400L/h

3、空压机额定所需气量Qg´=400÷60÷1000×1.4=0.009m3/min

4.压力气罐直径D=0.27m

5、气浮接触室尺寸：

接触室平面面积Ac=1.27m2

接触室宽度设定为0.35m，接触室长度为3.6m

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、浮选槽深度H=2×16×60/1000=1.92m

8、浮选槽容积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分钟

接触室空气-水接触时间 tc = (1.92 - 0.6) / 0.02 = 66 s ( > 60 s )

9、集渣槽位于浮选槽进水端，采用桥式刮刀反向刮渣。

（七）污泥浓缩池

污泥浓缩池采用间歇运行方式，固体负荷为60kg/(m3•d)，有效水深为3m，浓缩池面积设定为10m2，排泥间隔时间为12小时。

（8）污泥脱水离心机

采用常用的转鼓离心机，根据污泥性质，选用离子度较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 所设计生化反应器处理效果

4. 高程计算

污水处理厂设计地面标高为20m

污水接收体（A河）最高水位为17m，为防止涨潮时河水回灌，出水管道埋深1.2m，另外污水处理厂内所有管道均埋入地下1.2m。

表3 局部水力损失计算表（水流速度均取1.0m/s）

注：①管道口径不同，所选用的文丘里流量计也不同，为计算方便，流量计缩径段直径/入口管道直径取0.5，则局部阻力系数ξ=2.76