啤酒厂啤酒废水处理工艺设计毕业论文

设计总说明

本设计为某啤酒厂啤酒废水处理工艺设计。啤酒废水水质的主要特点是含有大量的

有机物，属高浓度有机废水，故其生化需氧量也较大。该啤酒废水处理厂的处理水量为5000

BOD 浓度为1200 mg/L,COD 浓度为2000 mg/L，SS 浓度为700 mg/L。因该废水BOD值和COD值较大，不经处理会对环境造成巨大污染，

m3/d。原污水中各项指标为：

故要求处理后的排放水要严格达到国家二级排放标准，即：BO住20 mg/ L , COI^ 100

mg/

L , SS< 70 mg/ L

经分析知该处理水质属易生物降解又无明显毒性的废水，可采用两级生物处理以使出

水达标。一级处理主要采用物理法，用来去除污水中的悬浮物质和无机物。二级处理主要采用生物法，包括厌氧生物处理法中的UASB法和好氧生物处理法中的SBR法，可有效去除污

水中的BOD、COD。本设计工艺流程为:

啤酒废水7格栅7污水提升泵房7调节沉淀池7 UASB反应器7预曝气沉

淀池7 SBR池7处理水（污泥）

整个工艺具有总投资少，处理效果好，工艺简单，占地面积省，运行稳定，能耗少的优点。

关键词：啤酒废水处理，高浓度有机废水，UASB法，SBR法

General information of design

This design is the brewery water treatment of a Beer Company. The main

distinguishing feature of the brewery water is that it contains massive organic matters and it belongs to the high concentration organic wastewater, so its biochemical oxygen demand is also high. The

3

water which needs to be treated in the beer wastewater is 5000m /d . The concentrations of

BOD, COD and SS are 1200 mg/L, 2000mg/L and 700 mg/L, respectively. For the high value of BOD and COD for the brewery water, it can pollute the environment if it is

discharged

without disposal. So it is required to be strictly meet the secondary discharge

standard of National Wastewater Discharge Standards which requests BOD

SS< 70 mg/ L.

After the analysis, the brewery water can biodegrade easily and has no obvious

toxicity, so we use two levels of biological treatment to treat the drained water meet the designated standard. The first level of processing mainly uses the physical

methods, which remove the suspended matter and the inorganic substance in the

wastewater. The second level of processing is the biological methods, contains UASB (Up flow anaerobic sluge blanket) of anaerobic oxygen biology methods and SBR (Sequencing Batch Reactor) of demand oxygen biology methods, which could reduce BOD and COD in the waste water. The technological process of this design is:

Beer wastewater — Scree ns —Swage lift pump house — Regulates sen dimatati on

tank Tank of UASB —pre-aeration sedimentation tank water

(sludge) .

The technology has many advantagessuch as low investment, high efficiency, simple

process, less occupied area, steady running and energy saving.

Keyword: Brewery Water ，High Concentration of Organic Wastewater ，UASB Process ，

SBR Process

< 20 mg/ LmC/OD < 100

Tank of SBR — Treatment

1刖言

啤酒是当今风靡世界最流行的饮料之一，我国啤酒厂的吨酒耗水量较大，一般为

t?12 t，部分厂家可达10 t?20 t，每生产1 t啤酒将产生废液4 mL,而西方先进国家每产

1 t啤酒废水排放量约4 mL，废水排放接近于耗水量的90%。啤酒以大麦芽为主

要原料，加酒花，经酵母发酵酿制啤酒，年产量15万t。其生产工艺流程见图1.1。

图1.1啤酒生产工艺流程

啤酒废水来自于啤酒生产各工序中的排放，主要污染物成分是糖类、醇类、氨基酸、果胶、啤酒花、维生素、蛋白等有机物及钾、钙、镁的硅酸盐、硫酸盐、磷酸盐等无机

物。啤酒废水具有有机物浓度高，具有水量大、悬浮物及有机物含量高、COD波动大、BOD/COD高等特点，其中BOD/COD值较高，属于中等浓度有机废水，直接排入水体,

在自然降解的过程中使水中的微生物大量繁殖，从而消耗了自然水体中的溶解氧，造成水体缺氧，导致水质发黑变臭，严重影响渔业、农业、工业及饮用水源，破坏人类的生存环境。另外，上述成分多来自啤酒生产原料，弃之不用不仅造成资源的巨大浪费，也降低了啤酒生产的原料利用率。如何既有效地处理啤酒废水又充分利用其中的有用资源，已成为环境保护的一项重要研究内容。

1.1处理工艺

由于啤酒废水的可生化性良好，国内处理啤酒废水多采用生化法。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。目前国内的啤酒厂工业废水的污水处理工艺,都是以生物化学方法为中心的处

理系统。随着改革开放的发展，90年代初完整的厌氧技术也在国内啤酒、饮料行业得到应用。这里所说完整的意义在于除厌氧生化技术外，沼气通过自动化系统得到燃烧，这

是厌氧系统安全运行和不产生二次污染的重要保证，这也是国内外开发厌氧技术和设备

应充分引起重视的问题。厌氧技术的引进与应用能耗节约70%以上。

1.1.1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）。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。

1.1.1.1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。据报道,进水

COD Cr

为1200 mg/L?1500 mg/L时，出水COD cr可降至50 mg/L?100 mg/L,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。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?20h,比普通活性污泥法缩短10?11 h, COD cr的去除率也在96%以

上［1］。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[1]，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。

1.1.1.2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[2]，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,当进水浓度为2400

BOD mg/L时，出水浓度可降为50 mg/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。

1.1.1.3生物膜法

生物膜法是在处理池内加入软性填料,利用同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BOD。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[3]。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COD cr和BOD的去除率分别在

80％和90％以上[4]。在此基础上,山东省环科所改常压曝气为加压曝气（0.25?0．30MPa）, 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 -3m停留时间为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

1.3h?1.4 h,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。

1.1.2厌氧生物处理

厌氧生物处理适用于高浓度有机废水(COD cr >200 mg/L，BOD >1000 mg/L)。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)，而发酵后的剩余物质可作为优质肥料和饲料[5]。因此，啤酒废水的厌氧生物处理受到社会越来越多的关注。厌氧生物处理包括多种方法，但以升流式厌氧污泥床

(UASB) 技术在啤酒废水的治理方面最为成熟[6]。UASB 的主要组成部分是反应器[7]，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)[8]。废水从反应器底部加入，在向上流动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)、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[9]，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[10]。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为6.8?7.2。一定的碱度既能维持细菌生长

所需的pH ,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 mg/L?800 mg/L(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[11], 在UASB 启动阶段，保持进水碱度不低于l000 mg/L 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COD cr的浓度仍达500 mg/L左右，需进行再处理或与好氧处理串联才能达标排放。

厌氧反应器主要有厌氧滤器(AF) 、厌氧流化床反应器(AFBR) 、上流式厌氧污泥床反

应器(UASB)、膨胀颗粒污泥床反应器(EGSB)和内循环厌氧反应器(IC)这几种反应器形

式。目前高浓度有机污水较多采用UASB、EGSB和IC反应器，（表1.1）是三种反应器的性能对比。

表1. 1不同厌氧反应器的比较[19]

项目UASB EGSB IC

容积8?10 20 ?50 20 ?50

液体上升流速（m/h）0.5 ?1 4?6 4?8

处理效率高高高

反应器进水流量稳定-可控稳定-可控变动-不可控

耐负荷冲击强强最强

进水分布器堵塞会会不会沼气处理简单，无需简单，无需复杂，需要

沼气缓冲器沼气缓冲器沼气缓冲罐

提升泵扬程要求低高最高建筑高度+ / - 7 + / - 13 + /- 20

占地面积较大小较小

罐/池体材料水泥水泥/钢结构钢结构，需要保温

关键部位安装容易容易较复杂运行费用低较低较高

1.1.3组合工艺