啤酒廢水畢業(yè)設(shè)計

啤酒廢水畢業(yè)設(shè)計啤酒廢水畢業(yè)設(shè)計第一部分設(shè)計闡明書1緒論1.1概況伴隨國內(nèi)啤酒工業(yè)日益發(fā)展，建廠規(guī)模越來越大，啤酒廢水的排放量成倍增長，污染強(qiáng)度逐日加劇，啤酒廢水的處理問題已經(jīng)提到日程上來。啤酒生產(chǎn)是耗水量最大的行業(yè)，一般國內(nèi)每生產(chǎn)1噸啤酒約耗水15噸左右，產(chǎn)生廢水12噸左右。啤酒廢水的構(gòu)成變動也極大，這取決于釀造過程中的多種不一樣工序。啤酒生產(chǎn)的廢水重要來自兩個方面，一是大量的冷卻水（糖化，麥芽冷卻，發(fā)酵等），二是大量的洗滌水，沖洗水（多種罐洗滌水，瓶洗滌水等）。啤酒廢水的有機(jī)構(gòu)成一般是可以生物降解，重要是由糖、可溶性淀粉、乙醇、揮發(fā)性脂肪酸等構(gòu)成，國內(nèi)啤酒廠廢水中CODcr含量為：1000～2500mg/L，BOD5含量為600～1500mg/L，可生化性強(qiáng)。pH值取決于CIP即在線清洗單元上所使用的化學(xué)物質(zhì)的數(shù)量和類型(如苛性鈉、磷酸、硝酸)。氮和磷的含量重要取決于原料的加工以及污水中廢酵母存在量。啤酒廢水富具有機(jī)物和一定濃度的懸浮顆粒固體(SS)，其中COD、BOD質(zhì)量濃度高達(dá)數(shù)千mg／L,此外還具有大量的N、P無機(jī)鹽，這些廢物自身并無毒，但具有大量可被生物降解的有機(jī)物質(zhì)，若不加治理直接外排，將導(dǎo)致地表水體，破壞水體的生態(tài)平衡，對環(huán)境導(dǎo)致嚴(yán)重污染，因此啤酒廢水的處理勢在必行。1.2設(shè)計原始資料某啤酒廠位于太湖周圍某市，該廠的生產(chǎn)規(guī)模為10萬噸啤酒/年，年生產(chǎn)日期為300天，啤酒廢水的重要來源是糖化車間、發(fā)酵車間、灌裝車間以及生產(chǎn)用冷卻廢水等。部分車間的定期消毒和沖洗地面也要排出某些廢水。廠區(qū)也排出一定量的生活廢水（工人數(shù)100人）。規(guī)定廢水處理后到達(dá)《太湖地區(qū)城鎮(zhèn)污水處理廠及重點工業(yè)行業(yè)重要水污染物排放限值》（DB32-7/1072-）中的對應(yīng)原則。2水量、水確實定2.1水量確實定2.1.1工業(yè)廢水水量確實定根據(jù)查《太湖地區(qū)城鎮(zhèn)污水處理廠及重點工業(yè)行業(yè)重要水污染物排放限值》（DB32-7/1072-）中對應(yīng)的原則。每生產(chǎn)1噸啤酒排放廢水的限值為4.5噸，取4.2噸，符合原則，則該啤酒廠年產(chǎn)廢水10萬，10萬m3×4.2＝42萬m3，每天約為*****÷300＝1400m3。2.1.2生活污水水量確實定根據(jù)《建筑給水排水設(shè)計規(guī)范》有關(guān)規(guī)定：設(shè)計企業(yè)建筑時，管理人員的生活用水定額可取30～50L/人班；車間工人的生活用水定額應(yīng)根據(jù)車間性質(zhì)確定，一般宜采用（30～50）L/人班；用水時間宜取8h，小時變化系數(shù)宜取1.5～2.5。因此取每人生活定額為50L/人班，小時變化系數(shù)取2，排污系數(shù)取0.8，則每天生活污水的排放量為（50×2×0.8×100）／1000＝8m3。2.1.3處理規(guī)模及設(shè)計流量確實定由工業(yè)廢水1400m3/d和生活污水8m3/d，可以確定該啤酒廠廢水的水量為：1408m3/d，則取該啤酒廠廢水的處理規(guī)模為1500m3/d；取時變化系數(shù)為2，則該啤酒廠的設(shè)計流量為35L/s。2.2水質(zhì)確實定2.2.1進(jìn)水水質(zhì)確實定a.啤酒廢水的來源啤酒廢水重要來源有：麥芽生產(chǎn)過程的洗麥水、浸麥水、發(fā)芽降溫噴霧水、麥糟水、洗汲滌水、凝固物洗滌水；糖化過程的糖化、過濾洗滌水;發(fā)酵過程的發(fā)酵罐洗滌、過濾洗滌水;罐裝過程洗瓶、滅菌及破瓶啤酒;冷卻水和成品車間洗滌水；以及來自辦公樓、食堂等生活污水。如圖所示：圖1啤酒廠生產(chǎn)流程b.啤酒廢水的特點啤酒生產(chǎn)過程用水量很大,尤其是釀造,罐裝工序過程,由于大量使用新鮮水，對應(yīng)產(chǎn)生大量廢水。由于啤酒的生產(chǎn)工序較多，不一樣的啤酒廠生產(chǎn)過程每噸酒的耗水量和水質(zhì)相差較大.啤酒廢水可分為如下幾類：（1）清潔廢水：冷凍機(jī)、麥汁和發(fā)酵冷卻水等，這些水基本未受污染。（2）清洗廢水：如清洗生產(chǎn)裝置廢水、漂洗酵母水、洗瓶機(jī)初期洗滌水、酒罐消毒廢水、巴斯德殺毒噴淋水和地面沖洗水等，此類廢水受到不一樣程度的有機(jī)污染。沖洗廢渣水，如麥糟液、冷熱凝固物、酒花糟、剩余酵母、酒泥、濾酒渣和殘堿性洗滌液等，此類廢水中具有大量的懸浮固體有機(jī)物。工段中將產(chǎn)生麥汁冷卻水、裝置洗滌水、麥糟、熱凝固物和酒花糟。裝置洗滌水重要是糖化鍋洗滌水、過濾槽和沉淀槽洗滌水。此外，糖化過程還要排出酒花糟、熱凝固物等大量懸浮物。（3）裝酒廢水：在灌裝酒時，機(jī)器的跑冒滴漏時有發(fā)生，還常常冒酒，廢水中摻入大量殘酒。噴淋時由于用熱水噴淋，啤酒升溫引起瓶內(nèi)壓力增大，“炸瓶”現(xiàn)象時有發(fā)生，因此，在大量啤酒灑散在噴淋水中，循環(huán)使用噴淋水為防止生物污染而加入防腐劑，因此被更換下來的廢噴淋水含防腐劑成分。（4）洗瓶廢水：清洗瓶子時先用堿液洗滌劑浸泡,然后用壓力水初洗和終洗。瓶子清洗水中具有殘存堿性洗滌劑、漿紙、燃料、漿糊、殘酒和泥砂等。堿性洗滌劑的更換，更換時若是直接排入下水道可以使啤酒廢水呈堿性。因此廢堿性洗滌劑應(yīng)先進(jìn)入調(diào)整池沉淀裝置進(jìn)行單獨處理。因此可以考慮將洗瓶廢水的排出液經(jīng)處理后儲存起來，用來調(diào)整廢水的pH值。這樣可以節(jié)省污水處理的藥劑用量。根據(jù)啤酒生產(chǎn)的特點，各工段廢水的污染物濃度可見下表：表2啤酒生產(chǎn)中各工段廢水的污染物濃度廢水種類浸麥廢水糖化發(fā)酵廢水灌裝廢水其他混合廢水總排放混合污水占總排放量比例％2035405―pH6.5-7.55-76-96-76-8CODcrmg/L500-700BOD5mg/L200-400SSmg/L300-500800-3500100-200―350-800排放方式間歇排放間歇排放持續(xù)排放――3000-5000-3000100-800―1000-250070-450―800-1500水溫為20-25℃，TN=30-70mg/L，NH3-N=30-40mg/L，TP=10-25mg/L。現(xiàn)根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)實狀況及排水狀況，確定啤酒生產(chǎn)排放的廢水進(jìn)水水質(zhì)：表3啤酒廢水進(jìn)水水質(zhì)水質(zhì)原則（mg/L）進(jìn)水CODBOD1050SS400TP12TN45NH3-N352.2.2出水水質(zhì)確實定根據(jù)查《太湖地區(qū)城鎮(zhèn)污水處理廠及重點工業(yè)行業(yè)重要水污染物排放限值》（DB32-7/1072-）中對應(yīng)的原則，以及《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放原則》（GB*****-）中對應(yīng)的一級A原則，得到該啤酒廠污水排放的各項原則。表4啤酒廢水出水水質(zhì)水質(zhì)原則（mg/L）出水CODBODSSTPTNNH3-N≤5≤80≤10≤10≤0.5≤152.3廢水處理程度表5啤酒廢水處理程度水質(zhì)原則（mg/L）進(jìn)水出水清除率（％）COD≤80≥96BOD1050≤10≥99SS400≤10≥97.5TP12≤0.5≥95.8TN45≤15≥66.7NH3-N35≤5≥85.73工藝選擇啤酒廠廢水中CODcr含量為：1000～2500mg/L，BOD5含量為600～1500mg/L，可生化性強(qiáng)。且具有一定量的凱氏氮和磷，會導(dǎo)致水體嚴(yán)重富營養(yǎng)化，破壞水體的生態(tài)平衡，對環(huán)境導(dǎo)致嚴(yán)重污染，因此啤酒廢水的處理勢在必行。一般CODcr（氧化劑氧化水中有機(jī)污染物時所需的含氧量。以mg/L為單位，其值越高，表達(dá)水污染越嚴(yán)重。）為1500～2500mg/L，BOD5（地面水體中的有機(jī)物經(jīng)微生物分解所消耗水中溶解氧的總量，用mg/L表達(dá)。一般采用一定體積的水樣在20℃條件下培養(yǎng)5天后，測定水體中溶解氧消耗的毫克數(shù)。）為1000～1500mg/L，BOD5/CODcr的比值為0.5-0.6，表明其可生化性很好，污染物中的有機(jī)物輕易降解。目前常根據(jù)BOD5/CODcr比值來判斷廢水的可生化性，即BOD5/CODcr0.3時易生化處理，當(dāng)BOD5/CODcr0.25時可生化處理，當(dāng)BOD5/CODcr0.25難生化處理。而啤酒廢水的BOD5/CODcr的比值不小于0.3，因此，處理啤酒廢水的措施多是采用好氧生物處理，也可先采用厭氧處理，減少污染負(fù)荷，再用好氧生物處理。目前國內(nèi)的啤酒廠工業(yè)廢水的污水處理工藝，都是以生物化學(xué)措施為中心的處理系統(tǒng)。3.1好氧生物處理好氧生物處理是在氧氣充足的條件下，運用好氧微生物的生命活動氧化啤酒廢水中的有機(jī)物，其產(chǎn)物是二氧化碳、水及能量（釋放于水中）。此類措施沒有考慮到廢水中有機(jī)物的運用問題，因此處理成本較高。活性污泥法、生物膜法是好氧生物處理措施的兩大類。3.1.1活性污泥法a.活性污泥法流程與原理經(jīng)典的活性污泥法是由曝氣池、沉淀池、污泥回流系統(tǒng)和剩余污泥排除系統(tǒng)構(gòu)成污水和回流的活性污泥一起進(jìn)入曝氣池形成混合液從空氣壓縮機(jī)站送來的壓縮空氣。通過鋪設(shè)在曝氣池底部的空氣擴(kuò)散裝置，以細(xì)小氣泡的形式進(jìn)入污水中，目的是增長污水中的溶解氧含量，還使混合液處在劇烈攪動的狀態(tài)，呈懸浮狀態(tài)。溶解氧、活性污泥與污水互相混合、充足接觸，使活性污泥反應(yīng)得以正常進(jìn)行第一階段。污水中的有機(jī)污染物被活性污泥顆粒吸附在菌膠團(tuán)的表面上，是由于其巨大的表面積和多糖類黏性物質(zhì)的作用同步某些大分子有機(jī)物在細(xì)菌胞外酶作用下分解為小分子有機(jī)物。第二階段是微生物在氧氣充足的條件下，吸取這些有機(jī)物，并氧化分解，形成二氧化碳和水，一部分供應(yīng)自身的增殖繁衍?；钚晕勰喾磻?yīng)進(jìn)行的成果，污水中有機(jī)污染物得到降解而清除，活性污泥自身得以繁衍增長，污水則得以凈化處理。通過活性污泥凈化作用后的混合液進(jìn)入二次沉淀池，混合液中懸浮的活性污泥和其他固體物質(zhì)在這里沉淀下來與水分離，澄清后的污水作為處理水排出系統(tǒng)。通過沉淀濃縮的污泥從沉淀池底部排出，其中大部分作為接種污泥回流至曝氣池，以保證曝氣池內(nèi)的懸浮固體濃度和微生物濃度，增殖的微生物從系統(tǒng)中排出，稱為“剩余污泥”。實際上，污染物很大程度上從污水中轉(zhuǎn)移到了這些剩余污泥中。b.活性污泥法的重要分類活性污泥法的重要分為：氧化溝工藝活性污泥法；SBR工藝活性污泥法；深井曝氣活性污泥法等。（1）氧化溝工藝重要類型包括：卡魯塞爾氧化溝工藝；一體式氧化溝工藝；交替式氧化溝工；雙溝交替式氧化溝工藝；三溝交替式氧化溝工藝等?？斎麪栄趸瘻涎趸瘻系臉?gòu)造：Carrousel氧化溝使用定向控制的曝氣和攪動裝置，向混合液傳遞水平速度，從而使被攪動的混合液在氧化溝閉合渠道內(nèi)循環(huán)流動。因此氧化溝具有特殊的水力學(xué)流態(tài)，既有完全混合式反應(yīng)器的特點，又有推流式反應(yīng)器的特點，溝內(nèi)存在明顯的溶解氧濃度梯度。氧化溝斷面為矩形或梯形，平面形狀多為橢圓形，溝內(nèi)水深一般為2.5～4.5m，寬深比為2:1，亦有水深達(dá)7m的，溝中水流平均速度為0.3m/s。氧化溝曝氣混合設(shè)備有表面曝氣機(jī)、曝氣轉(zhuǎn)刷或轉(zhuǎn)盤、射流曝氣器、導(dǎo)管式曝氣器和提高管式曝氣機(jī)等，近年來配合使用的尚有水下推進(jìn)器。圖2Carrousel氧化溝平面構(gòu)造圖卡魯塞爾氧化溝處理污水的原理：最初的一般Carrousel氧化溝的工藝中污水直接與回流污泥一起進(jìn)入氧化溝系統(tǒng)。表面曝氣機(jī)使混合液中溶解氧DO的濃度增長到大概2～3mg/L。在這種充足摻氧的條件下，微生物得到足夠的溶解氧來清除BOD；同步，氨也被氧化成硝酸鹽和亞硝酸鹽，此時，混合液處在有氧狀態(tài)。在曝氣機(jī)下游，水流由曝氣區(qū)的湍流狀態(tài)變成之后的平流狀態(tài)，水流維持在最小流速，保證活性污泥處在懸浮狀態(tài)（平均流速0.3m/s）。微生物的氧化過程消耗了水中溶解氧，直到DO值降為零，混合液呈缺氧狀態(tài)。通過缺氧區(qū)的反硝化作用，混合液進(jìn)入有氧區(qū)，完畢一次循環(huán)。該系統(tǒng)中，BOD降解是一種持續(xù)過程，硝化作用和反硝化作用發(fā)生在同一池中。由于構(gòu)造的限制，這種氧化溝雖然可以有效的清除BOD，但除磷脫氮的能力有限。（2）間歇式活性污泥法(SBR)：SBR是序列間歇式活性污泥法（SequencingBatchReactorActivatedSludgeProcess）的簡稱，是一種按間歇曝氣方式來運行的活性污泥污水處理技術(shù)，又稱序批式活性污泥法。與老式污水處理工藝不一樣，SBR技術(shù)采用時間分割的操作方式替代空間分割的操作方式，非穩(wěn)定生化反應(yīng)替代穩(wěn)態(tài)生化反應(yīng)，靜置理想沉淀替代老式的動態(tài)沉淀。它的重要特性是在運行上的有序和間歇操作，SBR技術(shù)的關(guān)鍵是SBR反應(yīng)池，該池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，無污泥回流系統(tǒng)。SBR工藝基本流程：SBR的關(guān)鍵部分是SBR反應(yīng)池。它是按一定期間次序間接操作運行的反應(yīng)器。所謂“序批間歇”有兩個含義：一是運行操作在空間上是按序列、間歇的方式進(jìn)行的。為匹配多數(shù)狀況下廢水的持續(xù)排放規(guī)律，必須兩個或多種SBR池并聯(lián)，按次序間接運行。二是每個SBR池的運行操作在時間上也是按次序排列、間歇運行的。一般可按運行次序?qū)⒁环N運行周期分為五個階段：①進(jìn)水期，②反應(yīng)期，③沉淀期，④排水期，⑤閑置期。如下圖所示：曝氣/不爆氣進(jìn)水期曝氣反應(yīng)期靜置，不曝氣沉淀期排水排泥期污泥活化閑置期圖3SBR工藝基本流①進(jìn)水期：指從反應(yīng)器開始進(jìn)水至抵達(dá)反應(yīng)器最大容積時的一段時間。在此期間可分為三種狀況：曝氣(好氧反應(yīng))、攪拌(厭氧反應(yīng))及靜置。在曝氣的狀況下，有機(jī)物在進(jìn)水過程中已經(jīng)開始被大量氧化，在攪拌的狀況下則克制好氧反應(yīng)。對應(yīng)這三種方式就是非限制曝氣、半非限制曝氣和限制曝氣。運行是可根據(jù)不一樣微生物的生長特點、廢水的特性和要到達(dá)的處理目的，采用這三種不一樣的進(jìn)水方式。通過控制進(jìn)水階段的環(huán)境，就實現(xiàn)了反應(yīng)器不變的狀況下完畢多種處理功能。②反應(yīng)期：反應(yīng)的目的是在反應(yīng)器內(nèi)最大水量的狀況下完畢進(jìn)水期已經(jīng)開始的反應(yīng)。根據(jù)反應(yīng)的目的決定進(jìn)行曝氣或攪拌，即進(jìn)行好氧反應(yīng)或缺氧反應(yīng)。在反應(yīng)階段，通過變化反應(yīng)條件，不僅可以到達(dá)有機(jī)物將解的目的，并且可以獲得脫氮除磷的效果。③沉淀期：沉淀的目的是固液分離。本工序相稱于二沉池。停止曝氣和攪拌，污泥絮體和上清液分離。由于在沉淀時反應(yīng)器內(nèi)是完全靜止的，在SBR系統(tǒng)中，這個過程比在CFS法中效果更高。沉淀過程一般是由時間控制的。沉淀時間一般在0.5-1h之間，甚至可以到達(dá)2h，以便于下一種排水工序污泥層保持在排水設(shè)備的下面，并且在排放完畢之前不上升超過排水設(shè)備。④排水期：排水的目的是從反應(yīng)器中排除污泥的澄清液，一直恢復(fù)到循環(huán)開始時最低水位，該水位離污泥層尚有一定的保護(hù)高度。反應(yīng)器底部沉降下來的污泥大部分作為下一周期的回流污泥。過剩的污泥可在排水階段排除，也可在閑置階段排除。SBR排水一般采用潷水器，潷水所用時間由潷水器來決定。一般不會影響下面的污泥層。⑤閑置期：沉淀之后到下個周期開始的時間為閑置期。根據(jù)需要可進(jìn)行攪拌或曝氣。在多池系統(tǒng)中，閑置的目的是在轉(zhuǎn)向另一種單元前為一種反應(yīng)器提供時間以完畢他的整個周期。在待機(jī)期間，根據(jù)工藝和處理目的，可以進(jìn)行混合，清除剩余污泥，閑置期長短有原水量決定。排除剩余污泥是SBR運行過程中的另一種重要環(huán)節(jié)。它并不是5個基本過程，它是SBR工藝處理系統(tǒng)的工程設(shè)計之一，這是由于排放剩余污泥的時間不確定。與老式的持續(xù)式系統(tǒng)同樣，排除剩余污泥的量和頻率由運行規(guī)定決定。在SBR的運行過程中，剩余污泥排放一般在沉淀或閑置期間。SBR系統(tǒng)的一致特點是不需要回流系統(tǒng)，這就減少了機(jī)械設(shè)備和有關(guān)控制系統(tǒng)。變化運行參數(shù)可實現(xiàn)好氧→厭氧→缺氧狀態(tài)，通過對這些狀態(tài)的精確控制可實既有機(jī)物的有效清除。SBR反應(yīng)池的工作原理：活性污泥法運用微生物清除有機(jī)物。首先需要微生物將有機(jī)物轉(zhuǎn)化成二氧化碳和水以及微生物菌體，反應(yīng)后需要將微生物保留下來，在合適時間通過排除剩余污泥從系統(tǒng)中除去新增的微生物。SBR是通過在時間上交替實現(xiàn)這一過程。它在流程上只設(shè)一種池子，將曝氣池和二沉池的功能集中在該池子上，兼行水質(zhì)水量調(diào)整、微生物降解有機(jī)物和固液分離等功能。SBR在時間上的交替運行就是它的工作方式，它是老式活性污泥法的一種變形，其反應(yīng)機(jī)制以及污染物的清除機(jī)制和老式活性污泥法基本相似，僅運行操作不一樣樣。在SBR運行中，每個周期循環(huán)過程即進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、排水和閑置都是可進(jìn)行控制的。每個過程與特定的反應(yīng)條件相聯(lián)絡(luò)（混合/靜止，好氧/厭氧），這些反應(yīng)條件增進(jìn)污水物理和化學(xué)特性有選擇的變化，這些變化使污水得到了完全的處理。例如，珠江啤酒廠引進(jìn)比利時SBR專利技術(shù)，廢水處理時間僅需19～20h,比一般活性污泥法縮短10～11h，CODcr的清除率也在96%以上。揚州啤酒廠和三明市大田啤酒廠采用SBR技術(shù)處理啤酒廢水，也收到了同樣的效果。SBR法對廢水的稀釋程度低，反應(yīng)基質(zhì)濃度高，吸附和反應(yīng)速率都較大，因而能在較短時間內(nèi)使污泥獲得再生。（3）周期循環(huán)活性污泥法(CASS):CASS(CyclicActivatedSludgeSystem)是周期循環(huán)活性污泥法的簡稱，又稱為循環(huán)活性污泥工藝CAST(CyclicActivatedSludgetechnology)，是在SBR的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，即在SBR池內(nèi)進(jìn)水端增長了一種生物選擇器，實現(xiàn)了持續(xù)進(jìn)水（沉淀期、排水期仍持續(xù)進(jìn)水），間歇排水。設(shè)置生物選擇器的重要目的是使系統(tǒng)選擇出絮凝性細(xì)菌，其容積約占整個池子的10%。生物選擇器的工藝過程遵照活性污泥的基質(zhì)積累―再生理論，使活性污泥在選擇器中經(jīng)歷一種高負(fù)荷的吸附階段(基質(zhì)積累)，隨即在主反應(yīng)區(qū)經(jīng)歷一種較低負(fù)荷的基質(zhì)降解階段，以完畢整個基質(zhì)降解的全過程和污泥再生。該工藝以一定的時間序列完畢各個階段的運行，其中由充水―曝氣、充水―泥水分離、上清液潷除和充水―閑置等四個階段并構(gòu)成其運行的一種周期。各運行階段的運行方式可根據(jù)水質(zhì)和處理規(guī)定進(jìn)行調(diào)整，如無反應(yīng)充水（即進(jìn)水時既不曝氣也不攪拌）、無曝氣充水混合、充水曝氣及進(jìn)水沉淀（為保證穩(wěn)定的沉淀效果，在沉淀和排水階段也可以不進(jìn)水的方式運行,但此時需要兩組CASS并聯(lián)運行）等，一種運行周期結(jié)束后，反復(fù)上一周期的運行并由此循環(huán)不止。循環(huán)過程中，反應(yīng)器內(nèi)的水位隨進(jìn)水而由設(shè)計的初始最低水位逐漸上升至最高設(shè)計水位，因而運行過程中其實際運行容積是逐漸增長的（即變?nèi)莘e運行）。（4）深井曝氣法：為了提高曝氣過程中氧的運用率，節(jié)省能耗，加拿大安大略省的巴利啤酒廠、我國的上海啤酒廠和北京五星啤酒廠均采用深井曝氣法（超深水曝氣）處理啤酒廢水。深井曝氣實際上是以地下深井作為曝氣池的活性污泥法，曝氣池由下降管以及上升管構(gòu)成。將廢水和污泥引入下降管，在井內(nèi)循環(huán)，空氣注入下降管或同步注入兩管中，混合液則由上升管排至固液分離裝置，即廢水循環(huán)是靠上升管和下降管的靜水壓力差進(jìn)行的。其長處是：占地面積少，效能高，對氧的運用率大，無惡臭產(chǎn)生等。據(jù)測定，當(dāng)進(jìn)水BOD5濃度為2400mg/L時，出水濃度可降為50mg/L，清除率高達(dá)97.92%。當(dāng)然，深井曝氣也有局限性之處，如施工難度大，造價高，防滲漏技術(shù)不過關(guān)等。3.1.2生物膜法a.生物膜法原理由于生活污水中具有大量的有機(jī)成分，生物膜法依托固定于載體表面上的微生物膜來降解有機(jī)物，由于微生物細(xì)胞幾乎能在水環(huán)境中的任何合適的載體表面牢固地附著、生長和繁殖。由細(xì)胞內(nèi)向外伸展的胞外多聚物使微生物細(xì)胞形成纖維狀的纏結(jié)構(gòu)造，因此生物膜一般具有孔狀構(gòu)造，并具有很強(qiáng)的吸附性能。生物膜附著在載體的表面,是高度親水的物質(zhì)，在污水不停流動的條件下，其外側(cè)總是存在著一層附著水層。生物膜又是微生物高度密集的物質(zhì)，在膜的表面上和內(nèi)部生長繁殖著大量的微生物及微型動物，形成由有機(jī)污染物一細(xì)菌一原生動物（后生動物）構(gòu)成的食物鏈。生物膜是由細(xì)菌、真菌、藻類、原生動物、后生動物和其他某些肉眼可見的生物群落構(gòu)成。污水在流過載體表面時，污水中的有機(jī)污染物被生物膜中的微生物吸附，并通過氧向生物膜內(nèi)部擴(kuò)散，在膜中發(fā)生生物氧化等作用，從而完畢對有機(jī)物的降解。生物膜表層生長的是好氧和兼氧微生物，而在生物膜的內(nèi)層微生物則往往處在厭氧狀態(tài)。當(dāng)生物膜逐漸增厚，厭氧層的厚度超過好氧層時，會導(dǎo)致生物膜的脫落，而新的生物膜又會在載體表面重新生成。通過生物膜的周期更新，以維持生物膜反應(yīng)器的正常運行。b.生物膜法工藝類型：潤濕型：生物濾池、生物濾塔、生物轉(zhuǎn)盤；浸沒型：接觸氧化、濾料浸沒在濾池中；流動床型：生物活性碳，砂粒介質(zhì)懸浮流動于池內(nèi)。生物接觸氧化法是在微生物固著生長的同步，加以人工曝氣。這種措施可以得到很高的生物固體濃度和較高的有機(jī)負(fù)荷，因此處理效率高，占地面積也不不小于活性污泥法。國內(nèi)的淄博啤酒廠、青島啤酒廠、渤海啤酒廠和徐州釀酒總廠等廠家的廢水治理中采用了這種技術(shù)。青島啤酒廠在二段生物接觸氧化之后輔以混凝氣浮處理，啤酒廢水中CODcr和BOD5的清除率分別在80%和90%以上。在此基礎(chǔ)上，山東省環(huán)科所改常壓曝氣為加壓曝氣（P=0.25～0.30MPa），目的在于強(qiáng)化氧的傳質(zhì)，有效提高廢水中的溶解氧濃度，以滿足中、高濃度廢水中微生物和有機(jī)物氧化分解的需要。3.2厭氧生物處理厭氧生物處理合用于高濃度有機(jī)廢水（CODcr＞mg/L,BOD5＞1000mg/L）。它是在無氧條件下，靠厭氧細(xì)菌的作用分解有機(jī)物。在這一過程中，參與生物降解的有機(jī)基質(zhì)有50%～90%轉(zhuǎn)化為沼氣（甲烷），而發(fā)酵后的剩余物又可作為優(yōu)質(zhì)肥料和飼料。因此，啤酒廢水的厭氧生物處理受到了越來越多的關(guān)注。厭氧生物處理包括多種措施，如升流式厭氧污泥床（UASB）、厭氧折流板反應(yīng)器（ABR）以及IC反應(yīng)器。3.2.1UAS反應(yīng)器UASB反應(yīng)器的重要構(gòu)造：進(jìn)水分派系統(tǒng)、反應(yīng)區(qū)、三相分離器、出水系統(tǒng)、排泥系統(tǒng)及沼氣搜集系統(tǒng)等。（1）進(jìn)水分派系統(tǒng)：配水系統(tǒng)設(shè)在反應(yīng)器的底部，器功能重要是把廢水均勻的分派到整個反應(yīng)器，使有機(jī)物能在反應(yīng)區(qū)內(nèi)均勻分布，有助于廢水與微生物的充足接觸，使反應(yīng)器內(nèi)的微生物可以充足獲得營養(yǎng)，這樣有助于提高反應(yīng)器容積的運用率。同步，進(jìn)水分派系統(tǒng)還具有攪拌功能。（2）反應(yīng)區(qū)：反應(yīng)區(qū)是整個反應(yīng)器的關(guān)鍵部分，包括污泥床和污泥懸浮層區(qū)。反應(yīng)區(qū)是培養(yǎng)和富集厭氧微生物的區(qū)域，廢水再這里與厭氧微生物充足接觸，產(chǎn)生強(qiáng)烈的生化反應(yīng)，使有機(jī)物被厭氧菌分解，污泥床位于整個UASB反應(yīng)器的底部，污泥床具有很高的污泥生物量，其濃度(MLSS)一般位于*****--*****mg/L,甚至可達(dá)*****mg/L。（3）三相分離器：三相分離器的功能是把氣體、固體和液體分開，由沉淀區(qū)、集氣室和氣封構(gòu)成。氣體先被分離后進(jìn)入集氣室，然后固液混合液在沉淀區(qū)進(jìn)行分離，下沉的固體靠重力由回流縫返回反應(yīng)區(qū)。三相分離器的分離效果直接影響著反應(yīng)器的處理效果。圖5UASB工藝基本流程（4）出水系統(tǒng)：出水系統(tǒng)的作用是將澄清后的廢水均勻的搜集起來，排出反應(yīng)器。出水與否均勻?qū)μ幚硇Ч泻艽蟮挠绊?。?）排泥系統(tǒng)及沼氣搜集系統(tǒng)：排泥系統(tǒng)的作用上的定期均勻地排放反應(yīng)區(qū)的聲譽厭氧污泥。根據(jù)不一樣的廢水性質(zhì)，反應(yīng)器的構(gòu)造有所不一樣，重要可分為開放式和封閉式兩種。開放式的特點是反應(yīng)器的頂部不密封，不搜集沉淀區(qū)液面釋放的沼氣。這種反應(yīng)器重要是用于處理中低濃度的有機(jī)廢水，中低濃度的廢水經(jīng)反應(yīng)區(qū)處理后，出水中的有機(jī)物濃度已較低，因此在沉淀區(qū)產(chǎn)生的沼氣量較少，一般不需要回收。這種形式的反應(yīng)器構(gòu)造比較簡樸，易于施工安裝和維修。封閉式的特點是反應(yīng)器的頂部是密封的，三相分離器的構(gòu)造與開放是不一樣的，不需要專門的集氣室，而是在液面與池面之間形成一種大的集氣室，可以同步搜集反應(yīng)區(qū)和沉淀區(qū)的沼氣。這種形式的反應(yīng)器合用于處理高濃度有機(jī)廢水或含硫酸鹽較高的有機(jī)廢水。由于處理高濃度有機(jī)廢水時，在沉淀區(qū)仍有較多的沼氣逸出，必須進(jìn)行回收。UASB的重要構(gòu)成部分是反應(yīng)器，其底部為絮凝和沉淀性能良好的厭氧污泥構(gòu)成的污泥床，上部設(shè)置了一種專用的氣-液-固分離系統(tǒng)（三相分離室）。廢水從反應(yīng)器底部加入，在上向流、穿過生物顆粒構(gòu)成的污泥床時得到降解，同步生成沼氣（氣泡）.氣、液、固（懸浮污泥顆粒）一同升入三相分離室，氣體被搜集在氣罩里，而污泥顆粒受重力作用下沉至反應(yīng)器底部，水則經(jīng)出流堰排出。實踐證明，UASB成功處理高濃度啤酒廢水的關(guān)鍵是培養(yǎng)出沉降性能良好的厭氧顆粒污泥。顆粒污泥的形成是厭氧細(xì)菌群不停繁殖、積累的成果，較多的污泥負(fù)荷有助于細(xì)菌獲得充足的營養(yǎng)基質(zhì)，故對顆粒污泥的形成和發(fā)展具有決定性的增進(jìn)作用；合適高的水力負(fù)荷將產(chǎn)生污泥的水力篩選，淘汰沉降性能差的絮體污泥而留下沉降性能好的污泥，同步產(chǎn)生剪切力，使污泥不停旋轉(zhuǎn)，有助于絲狀菌互相纏繞成球。此外，一定的進(jìn)水堿度也是顆粒污泥形成的必要條件，由于厭氧生物的生長規(guī)定合適高的堿度，例如：產(chǎn)甲烷細(xì)菌生長的最合適pH值為6.8～7.2。一定的堿度既能維持細(xì)菌生長所需的pH值，又能保證足夠的平衡緩沖能力。由于一般啤酒廢水的堿度局限性，因此需投加工業(yè)碳酸鈉或氧化鈣加以補(bǔ)充。研究表明，在UASB啟動階段，保持進(jìn)水堿度不低于1000mg/L對于顆粒污泥的培養(yǎng)和反應(yīng)器在高負(fù)荷下的良好運行十分必要。應(yīng)當(dāng)指出，啤酒廢水中的乙醇是一種有效的顆?；鲞M(jìn)劑，它為UASB的成功運行提供了十分有利的條件。總之，UASB具有效能高，處理費用低，電耗省，投資少，占地面積小等一系列長處，完全合用于高濃度啤酒廢水的治理。3.2.2ABR反應(yīng)器ABR厭氧折流反應(yīng)器是在UASB基礎(chǔ)上開發(fā)出的一種新型高效厭氧反應(yīng)器，其構(gòu)造簡樸、運行管理以便、無需填料、對生物量具有優(yōu)良的截留能力、啟動較快、水力條件好、運行性能穩(wěn)定可靠。ABR反應(yīng)器的基本原理及工藝構(gòu)造：ABR反應(yīng)器中使用一系列垂直安裝的折流板使被處理的廢水在反應(yīng)器內(nèi)沿折流板作上下流動，借助于處理過程中反應(yīng)器內(nèi)產(chǎn)生的沼氣應(yīng)器內(nèi)的微生物固體在折流板所形成的各個隔室內(nèi)作上下膨脹和沉淀運動，而整個反應(yīng)器內(nèi)的水流則以較慢的速度作水平流動。由于污水在折流板的作用下，水流繞折流板流動而使水流在反應(yīng)器內(nèi)的流徑的總長度增長，再加之折流板的阻擋及污泥的沉降作用，生物固體被有效地截留在反應(yīng)器內(nèi)。由此可見，雖然在構(gòu)造上ABR可以看作是多種UASB的簡樸串聯(lián)，但在工藝上與單個UASB有著明顯的不一樣，UASB可近似看作是一種完全混合式反應(yīng)器，ABR動力學(xué)的角度，這種完全混合與推流相結(jié)合的復(fù)合型流態(tài)十分利于保證反應(yīng)器的容積運用率、提高處理效果及增進(jìn)運行的穩(wěn)定性，是一種極佳的流態(tài)形式。同步，在一定處理能力下，這個復(fù)合型流態(tài)所需的反應(yīng)器容積也比單個完全混合式的反應(yīng)器容積低諸多。ABR工藝在反應(yīng)器中設(shè)置了上下折流板而在水流方向形成依次串聯(lián)的隔室，從而使其中的微生物種群沿長度方向的不一樣隔室實現(xiàn)產(chǎn)酸和產(chǎn)甲烷相的分離，在單個反應(yīng)器中進(jìn)行兩相或多相的運行。也就是說，ABR工藝可在一種反應(yīng)器內(nèi)實現(xiàn)一體化的兩相或多相處理過程。在構(gòu)造構(gòu)造上，ABR比UASB更為簡樸，不需要構(gòu)造較為復(fù)雜的三相分離器，每個隔室的產(chǎn)氣可單獨搜集以分析各隔室的降解效果、微生物對有機(jī)物的分解途徑、機(jī)理及其中的微生物類型，也可將反應(yīng)器內(nèi)的產(chǎn)氣一起集中搜集。圖6ABR工藝基本流程ABR反應(yīng)器有兩種不一樣的構(gòu)造型式。圖一為改善前的ABR反應(yīng)器構(gòu)造型式。這種反應(yīng)器中的折流板是等間距均勻設(shè)置的，折板上不設(shè)轉(zhuǎn)角。這種構(gòu)造型式的ABR反應(yīng)器所存在的局限性是，由于均勻地設(shè)置了上下折流板，加之進(jìn)水一般為下向流形式的，因而輕易產(chǎn)生短流、死區(qū)及生物固體的流失等問題。圖二為改善后的ABR反應(yīng)器構(gòu)造型式。改善后的ABR反應(yīng)器中，其折流板的設(shè)置間距是不均等的，且每一塊折流板的末端都帶有一定角度的轉(zhuǎn)角。3.2.3IC反應(yīng)器IC反應(yīng)器構(gòu)造及工藝原理：IC反應(yīng)器可以看作是由兩個UASB反應(yīng)器串聯(lián)而成的，具有很大的高徑比，一般為4～8。IC反應(yīng)器由5個基本部分構(gòu)成：混合區(qū)、污泥膨脹床區(qū)、內(nèi)循環(huán)系統(tǒng),精處理區(qū)和沉淀區(qū)。其中內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)是IC反應(yīng)器工藝的關(guān)鍵構(gòu)造，它由一級三相分離器、沼氣提高管、氣液分離器和泥水下降管構(gòu)成(見下圖)。圖7IC反應(yīng)器構(gòu)造示意圖通過調(diào)整pH值和溫度后的廢水進(jìn)入反應(yīng)器底部混合區(qū)，與從反應(yīng)器上部返回的厭氧污泥顆粒和廢水均勻混合，由此對進(jìn)水進(jìn)行了稀釋和均質(zhì)作用，從而大大減輕了沖擊負(fù)荷及有害物質(zhì)的不利影響。廢水和顆粒污泥混合物在進(jìn)水與循環(huán)水的共同推進(jìn)下，進(jìn)入污泥膨脹床區(qū)，由于回流的影響,此部分產(chǎn)生較大的上升流速，最大可達(dá)10～20m/h[4]，廢水中的大部分有機(jī)物在這里被轉(zhuǎn)化成沼氣，沼氣被一級三相分離器搜集，沿著提高管并攜帶著混合液提高至氣液分離器，分離出的沼氣從氣液分離器的頂部沼氣排出管排出。分離出的泥水混合液將沿著泥水下降管返回到反應(yīng)器底部的混合區(qū)，并與底部的顆粒污泥和進(jìn)水充足混合，實現(xiàn)了混合液的內(nèi)循環(huán)。實現(xiàn)內(nèi)循環(huán)的氣提動力來自于上升的和返回的泥水混合物中氣體含量的差異，因此，泥水混合物的內(nèi)循環(huán)不需要外加動力。反應(yīng)器內(nèi)液體內(nèi)循環(huán)增進(jìn)了基質(zhì)和顆粒污泥的接觸，并且有很大的升流速度，故提高了傳質(zhì)效果，增進(jìn)了產(chǎn)甲烷細(xì)菌的繁殖和增長，并使污泥膨脹床區(qū)清除有機(jī)物的能力增強(qiáng)。經(jīng)污泥膨脹床區(qū)處理后的廢水除一部分參與內(nèi)循環(huán)外，其他污水通過一級三相分離器進(jìn)入精處理區(qū)繼續(xù)進(jìn)行處理，可清除廢水中的剩余有機(jī)物，使廢水得到深入的凈化，提高了出水水質(zhì)。由于大部分有機(jī)物已被降解，因此精處理區(qū)的COD負(fù)荷較低，產(chǎn)氣量也較小。精處理區(qū)產(chǎn)生的沼氣由二級三相分離器搜集，通過集氣管進(jìn)入氣液分離器并通過沼氣排出管排出。經(jīng)凈化的水從沉淀區(qū)沉淀后由出水管排走，顆粒污泥則返回精處理區(qū)污泥床。3.3重要處理方案3.3.1酸化―SBR法其重要處理設(shè)備是酸化柱和SBR反應(yīng)器。這種措施在處理啤酒廢水時，在厭氧反應(yīng)中，放棄反應(yīng)時間長、控制條件規(guī)定高的甲烷發(fā)酵階段，將反應(yīng)控制在酸化階段，這樣較之全過程的厭氧反應(yīng)具有如下長處，由于反應(yīng)控制在水解、酸化階段反應(yīng)迅速，故水解池體積??；不需要搜集產(chǎn)生的沼氣，簡化了構(gòu)造，減少了造價，便于維護(hù)，易于放大；對于污泥的降解功能完全和消化池同樣，產(chǎn)生的剩余污泥量少。同步，經(jīng)水解反應(yīng)后溶解性COD比例大幅度增長，有助于微生物對基質(zhì)的攝取，在微生物的代謝過程中減少了一種重要環(huán)節(jié)，這將加速有機(jī)物的降解，為后續(xù)生物處理發(fā)明更為有利的條件。酸化―SBR法處理高濃度啤酒廢水效果比較理想，清除率均在94%以上，最高達(dá)99%以上。要想使此措施在處理啤酒廢水到達(dá)理想的效果時運行環(huán)境要到達(dá)下列規(guī)定：酸化―SBR法處理中高濃度啤酒廢廢水，酸化至關(guān)重要，它具有兩個方面的作用，其一是對廢水的有機(jī)成分進(jìn)行改性，提高廢水的可生化性；其二是對有機(jī)物中易降解的污染物有不可忽視的清除作用。酸化效果的好壞直接影響SBR反應(yīng)器的處理效果，有機(jī)物清除重要集中在SBR反應(yīng)器中。酸化―SBR法處理啤酒廢水受進(jìn)水堿度和反應(yīng)溫度的影響，最佳溫度是24℃，最佳堿度范圍是500～750mg/L。視原水水質(zhì)狀況，如堿度局限性，采用預(yù)調(diào)堿度措施進(jìn)行本工藝處理；若溫度差異不大，運行參數(shù)可不做調(diào)整，若溫度差異較大，視詳細(xì)狀況而定。3.3.2UASB―好氧接觸氧化工藝此處理工藝中重要處理設(shè)備是上流式厭氧污泥床和好氧接觸氧化池，處理重要過程為：廢水通過轉(zhuǎn)鼓過濾機(jī)，轉(zhuǎn)鼓過濾機(jī)對SS的清除率達(dá)10%以上，伴隨麥殼類有機(jī)物的清除，廢水中的有機(jī)物濃度也有所減少。調(diào)整池既有調(diào)整水質(zhì)、水量的作用，還由于廢水在池中的停留時間較長而有沉淀和厭氧發(fā)酵作用。由于增長了厭氧處理單元，該工藝的處理效果非常好。上流式厭氧污泥床能耗低、運行穩(wěn)定、出水水質(zhì)好，有效地減少了好氧生化單元的處理負(fù)荷和運行能耗（由于好氧處理單元的能耗直接和處理負(fù)荷成正比）。好氧處理（包括好氧生物接觸氧化池和斜板沉淀池）對廢水中SS和COD均有較高的清除率，這是由于廢水通過厭氧處理后仍具有許多易生物降解的有機(jī)物。該工藝處理效果好、操作簡樸、穩(wěn)定性高。上流式厭氧污泥床和好氧接觸氧化池相串聯(lián)的啤酒廢水處理工藝具有處理效率高、運行穩(wěn)定、能耗低、輕易調(diào)試和易于每年的重新啟動等特點。只要投加占厭氧池體積1/3的厭氧污泥菌種，就可以保證污泥菌種的平穩(wěn)增長，通過3個月的調(diào)試UASB即可到達(dá)滿負(fù)荷運行。整個工藝對COD的清除率達(dá)96.6%，對懸浮物的清除率達(dá)97.3%～98%，該工藝非常適合在啤酒廢水處理中推廣應(yīng)用。3.3.3生物接觸氧化法該工藝采用水解酸化作為生物接觸氧化的預(yù)處理，水解酸化菌通過新陳代謝將水中的固體物質(zhì)水解為溶解性物質(zhì)，將大分子有機(jī)物降解為小分子有機(jī)物。水解酸化不僅能清除部分有機(jī)污染物，并且提高了廢水的可生化性，有益于后續(xù)的好氧生物接觸氧化處理。該工藝在處理措施、工藝組合及參數(shù)選擇上是比較合理的，充足運用各工序的優(yōu)勢將污染物質(zhì)轉(zhuǎn)化、清除。然而，假如由于某些構(gòu)筑物的構(gòu)造設(shè)計考慮不周會影響運行效果，致使出水水質(zhì)不理想，使生物接觸氧化池的出水(靜沉30min的澄清液)COD為500～600mg/L，經(jīng)混凝氣浮處理后出水COD仍高達(dá)300mg/L，遠(yuǎn)高于排放規(guī)定(150mg/L)。不過此處理措施在設(shè)計和運行中會出現(xiàn)如下問題：水解酸化池存在的問題重要是沉淀污泥不能及時排除。由于該廢水中懸浮物濃度較高，因而池內(nèi)污泥產(chǎn)量很大，而原工藝僅在水解酸化池前端設(shè)計了污泥斗，因此池子的后部很快就淤滿了污泥。此外，伴隨微生物量的增長在軟性生物填料的中間部位形成了污泥團(tuán)，使得傳質(zhì)面積減小。針對污泥淤積狀況，在水解酸化池前可增設(shè)一級混凝氣浮以清除水中的懸浮物，經(jīng)此改善后水解酸化池能長期、穩(wěn)定、有效地運行，其出水COD也從1100～1200mg/L降至900～1000mg/L，收到了很好的效果。不過，增設(shè)混凝氣浮增長了運行費用，并且氣浮過程中溶入的O2還也許對水解酸化產(chǎn)生不利影響。因此，在設(shè)計采用水解酸化處理懸浮物濃度高的污水時，可增設(shè)污泥斗的數(shù)量以便及時排除沉淀污泥。此外，為防止填料表面形成污泥團(tuán)應(yīng)采用比表面積大、不結(jié)泥團(tuán)的半軟性填料。假如廢水中污染物濃度較高或前處理效果不理想，生物接觸氧化池前端的有機(jī)物負(fù)荷較高，使得供氧相對局限性，此時該處的生物膜呈灰白色，處在嚴(yán)重的缺氧狀態(tài)，而池末端成熟的好氧生物膜呈琥珀黃色。同步，水中的生物活性克制性物質(zhì)濃度也較高，對微生物也有一定的克制作用。這些原因使得生物接觸氧化池沒有發(fā)揮出應(yīng)有的作用，處理效果不理想。鑒于此，可一采用階段曝氣措施即多點進(jìn)水，污水沿池長多點流入生物接觸氧化池以均分負(fù)荷，消除前端缺氧及克制性物質(zhì)濃度較高的不利影響。改為多點進(jìn)水并通過一段時間的穩(wěn)定運行后，生物接觸氧化池的出水(30min的澄清液)COD為200～300mg/L。再經(jīng)混凝氣浮工序處理后最終出水COD＜150mg/L(一般在130mg/L)，到達(dá)了排放規(guī)定。在調(diào)試運行過程中，生物接觸氧化池中生物膜脫落、氣泡直徑變大(曝氣方式為微孔曝氣)、出水渾濁、處理效果惡化的現(xiàn)象時有發(fā)生。經(jīng)研究、分析、驗證發(fā)現(xiàn)這是由于負(fù)荷波動或操作不妥導(dǎo)致溶解氧局限性而引起的。溶解氧局限性使得生物膜由好氧狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閰捬鯛顟B(tài)，其附著力下降，在空氣氣泡的攪動下生物膜大量脫落，導(dǎo)致水粘度增長、氣泡直徑增大、氧轉(zhuǎn)移效率下降，這又深入導(dǎo)致缺氧，如此形成惡性循環(huán)致使處理效果惡化。在調(diào)試運行初期，發(fā)生這種現(xiàn)象時一般是增大供氣量以提高供氧能力來消除缺氧，成果由于氣泡攪動強(qiáng)度增大