生物接触氧化法处理啤酒废水的工艺设计.docx

本科毕业设计论文

题目：生物接触氧化法处理啤酒废水的工艺设计

生物接触氧化法处理啤酒废水的工艺设计
摘要
我国是啤酒生产大国。啤酒废水中有机物含量高，若直接排放，会污染环境，因而啤酒废水的处理已经日见被人们重视。目前国内的啤酒厂工业废水的污水处理工艺，都是以生化法为中心的处理系统。
在详细调查啤酒企业生产工艺和废水排放情况的基础上，本设计采用水解酸化-生物接触氧化法处理啤酒厂的生产废水。该工艺具有处理效率高，出水水质稳定，运行成本低，容积符合高，调试运行方便，污泥产量小，不发生污泥膨胀等优点，并且可以取得良好的社会环境效益。处理后水质达到《污水综合排放标准》( GB8979 —1996)的二级标准。

关键词：啤酒废水；水解酸化；生物接触氧化

The Design of Abstract
wastewater contains a great deal of organic matter, it will pollute the environment if it discharges directly, so people have been pay more attention to the treatment of the brewery wastewater. In our country, people always use the method with the center of biochemical.
Based on the investigation of process of the beer production and wastewater drainage, the design used the technology of hydrolytic acidification-Biological touch oxidation. This system has many advantages: higher treatment efficiency, stable effluents quality, lower cost, higher loading and easier operation, the dirty mire yield is small, no expansion of sludge and so on, and the system is beneficial to the society and environment. The water quality being treated attained Integrated Wastewater Discharge Standard II(GB8978-1996).

Key words：

目录
1绪论 6
1.2 啤酒生产工艺及废水来源 6
1.3 啤酒废水的水质水量 7
1.4 啤酒废水主要处理工艺 8
1.4.1 好氧生物处理 8
1.4.2　厌氧生物处理 10
1.4.3 厌氧和好氧技术的联合运用 11
1.4.4　自然生物处理 11
1.4.5 物理化学处理法 12
2.项目概况 13
2.1 设计背景 13
2.1.1 基本资料 13
2.1.2 自然条件 13
2.2 主要工程设计依据及规范 14
2.3设计范围及原则 14
2.3.1设计范围 14
2.3.2设计原则 14
2.4 处理程度的计算 14
3.工艺流程的比较与确定 16
3.1 常用啤酒工业废水处理工艺 16
3.1.1处理工艺方案1 16
3.1.2处理工艺方案2 16
3.1.3处理工艺方案3 17
3.1.4　处理工艺方案4 18
3.1.5　处理工艺方案5 18
3.1.6 处理工艺浅析 19
3.2 处理工艺及流程 19
4.污水处理部分主要处理设备与构筑物的设计 21
4.1 设计流量 21
4.2 粗格栅的设计 21
4.3 细格栅的设计 24
4.4 竖流式沉砂池 26
4.4.1 设计资料 26
4.4.2 设计计算 26
4.5 调节池 28
4.5.1 概述 28
4.5.2 设计与计算 28
4.6 进水泵房 29

4.7 水解酸化池 29
4.7.1 设计与计算 29
4.7.2 反应器的配水系统 30
4.8 生物接触氧化池 30
4.8.1 生物接触氧化池设计要点： 30
4.8.2 设计与计算 31
4.8.3填料的选择 32
4.8.4 曝气器的选择 33
4.9 叶轮气浮池 33
4.9.1 设计说明 33
4.9.2 设计计算 34
5污泥处理构筑物的设计计算 36
5.1污泥泵房 36
5.1.1 设计说明 36
5.1.2 污泥量的确定 36
5.1.3 设计选型 36
5.2 污泥浓缩池 37
5.2.2设计与计算 37
5.4 污泥脱水车间 38
5.4.1 38
5.4.2 设计 38
6平面布置与高程布置 39
6.1平面布置原则 39
6.2高程布置 40
7工程建设总投资估算 42
6.1平面布置原则 39
6.1平面布置原则 39
致谢 44

1绪论
1.1 概述
八十年代以来，我国啤酒工业得到迅速发展。1988年全国有啤酒厂800多家，年产啤酒663万吨，位居世界第三；到1998年啤酒厂达到1000多家，年产啤酒1987万吨，成为世界第二啤酒生产大国[1]。随着人民生活水平的提高，我国啤酒消费量急剧增大，从1996年至2001年，全国啤酒总产量分别为1631.76万吨，1866.53万吨、1987.61万吨、2088.40万吨、2231.32万吨和2274万吨，年平均增长速度约7%，预计到2006年全国啤酒总产量达2600万吨，超过美国，居世界第一位。但是，我国啤酒厂的吨酒耗水量较大，据统计，生产1t啤酒产生废水为10一30t(因不同企业不同酒类而有所不同)，废水排放量接近于耗水量的90%。啤酒工业废水依废水来源可分两大类:一是高浓度有机废水，主要来自浸麦，糖化和发酵工序，废水量占总啤酒工业废水量的25-35%;二是低浓度有机废水，来自制麦车间和灌装车间等的浸麦水、冲洗水和洗涤水，废水量占总啤酒工业废水量65-75%。若单以2001年，每吨啤酒耗水20t计算，当年共排放废水量约4.1亿吨，可见啤酒行业排放废水量之巨大。啤酒废水含有较高浓度的有机物，如未经处理直接排入自然水体后，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，最终导致水质发黑变臭，严重污染环境。
“七五”以来,我国对啤酒废水的处理工艺和技术进行了大量的研究和探索,特别是轻工业系统的设计院和科研单位,对啤酒废水的处理进行了各方面的试验、研究和实践,取得了行之有效的成功经验,逐渐形成了以生化为主、生化与物化相结合的处理工艺[2]。生化法中常用的有活性污泥法、生物膜法、厌氧与好氧相结合法、水解酸化与SBR 相组合等各种处理工艺。这些处理方法与工艺各有其特点和不足之处,但各自都有较为成功的经验。目前还有不少新的处理方法和工艺优化组合正在试验和研究,有的已取得了理想的成效,不久将应用于实践中。
1.2 啤酒生产工艺及废水来源
啤酒的酿造方法随啤酒的种类不同而异，但一般可分为制麦和酿造两大主要工序，其主要工艺流程如图1.1所示。啤酒生产过程中，废水主要来自于麦芽制造、糖化、发酵、洗瓶机罐装等工序，但废水的排放量及污染物的波动较大[3]。
制麦，也称麦芽制造。该工艺过程的用水，有浸麦用水和冷却用水。冷却用水的水质较好，可回收循环使用，主要污染来自浸麦用水，浸麦废水是一种颜色很深、极易腐败的有机废水COD浓度500-800mg/L，BOD5 浓度300-500mg/L，废水的产生量，一般为每生产1t成品麦芽，约产生30m3左右，该废水采用间歇的排放方式。

酿造可细分为糖化、发酵（前酵）、贮酒（后酵）、过滤和包装几个工序，近几年，有些啤酒厂已将发酵和贮酒两道工序合并在大型锥形罐中一次性完成。

图1.1啤酒生产工艺流程
糖化工序的废弃物有麦糟、热凝固物和冷凝固物。麦糟是麦汁制备过滤后产生的副产物，含水75%-80%，组分主要有蛋白质、脂肪、淀粉、还原糖、粗纤维以及灰分。热凝固物是麦汁煮沸过程中，由于蛋白质变性和多酚物质氧化、聚合而产生的。热凝固物含水80%，组分为蛋白质、酒花树脂、多酚物质和灰分。冷凝物质是在麦汁冷却过程中分析出的，主要组分是蛋白质、碳水化合物、多酚物质和灰分。糖化工序的废水主要来自糖化锅、糊化锅的刷锅水、清洗水和麦糟贮存池底流出的麦糟水，一般热（冷）凝固物也含在废水中排出，所以糖化工序产生的废水中有机物质比较多，COD浓度高达2104-4104mg/L，其废水排放量约占废水总量的5%-10%，废水的排放为间歇排放。
发酵和贮酒工序的废弃物是废.酵母，酵母是在啤酒发酵过程中沉淀下来的。一般为生产需要，沉淀下来的酵母经洗涤后重复使用，但多余和失去活力的酵母，如不综合利用则随废水排除，酵母除含水80%-85%外，其他组分是蛋白质、脂肪、纤维、灰分和无机氮浸出物。这个工序的废水来源于洗涤水，COD浓度为2000-3000mg/L，废水排放量约为废水总量的15%-20%，采取间歇排放的方式。
包装工序的废水来自洗瓶水、喷淋杀菌水、洗麦水、地面冲洗水和包装物破损流出的残酒等。这部分的排放量较大，约占废水总量的30%-40%，COD浓度为500-800mg/L，连续排放。
此外，酿造过程中还有大量的冷却水和电渗析产生的废水，这些水基本上是未受污染，可循环使用。
1.3 啤酒废水的水质水量
啤酒废水富含糖类、蛋白质、淀粉、果胶、酵酸类、矿物盐、纤维素以及多种维生素，是一种中等浓度的有机废水，可生化性好。废水的产生量与厂家的生产规模和管理水平有关，据国内啤酒厂家每年用水量统计，每生产1t啤酒，就需用10-30m3新鲜水，相应产生10-203废水。
啤酒生产废水主要由清洁废水、低浓度有机废水、高浓度有机废水三部分构成：清洁废水主要来自锅炉蒸汽冷凝水、制冷循环用外排水和水厂反冲洗水，这部分废水占总废水量的20%左右；低浓度废水主要来自酿造车间和包装车间的地面冲洗水、洗瓶机和灭菌机废水以及厂区生活污水，这部分废水量较大，约占总废水量的70%，有机物浓度较高，COD=100-700mg/L；高浓度废水主要来自洗槽废水、糖化锅和糊化锅冲洗水，贮酒罐前期冲洗水、过滤废藻泥冲洗水以及酵母压缩机冲洗水，这部分废水量不大，约占总废水量的10%左右，但是，有机物浓度特别高，COD>2000mg/L。
1.4 啤酒废水主要处理工艺
由于啤酒废水的水量较大, 水中污染物浓度高,性质接近于生活污水, 可生化性良好, 所以目前国内多数企业均主要采用生化法处理啤酒废水, 其又可以大致分为好氧生物处理法及厌氧生物处理法及其他方法。
1.4.1 好氧生物处理
好氧生物处理是指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，其产物有二氧化碳、水及能量。但由于此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。
(1) 活性污泥法
活性污泥法于1914 年由英国人Ardernh 和Lock-ett 实验成功[4]，在中、低浓度污染物有机废水处理中，其技术分支较为广泛,，也是使用最多，运行可靠，最为成熟的方法。具有处理效果好、投资较少等优点，适用于大中城市啤酒厂采用。但是此法在用空气曝气时容易产生泡沫，造成难以充氧，管理不好则易产生污泥膨胀，此外还因动力消耗高、占地面积较大等缺点限制了其应用 。
目前, 国内有广州啤酒厂、珠江啤酒厂、无锡啤酒厂、华都啤酒厂、珠江啤酒厂等采用活性污泥法处理啤酒废水，废水COD 的进水浓度为1000- 1500mg/L，出水为40-100mg/L，去除率90%～96%，运转费0.6～0.8元/ 吨水(按1986 计) 。其中珠江啤酒厂从比利时引进TSU ( Two - Stage Unitank)两阶段单一槽活性污泥工艺，其特点是曝气与沉淀反复循环，废水经第一段高负载混合曝气沉淀去除80 %以上的BOD5 ，进入第二阶段低负载混合曝气沉淀槽,将剩余的BOD5 进—步降低,最终BOD5去除率达到95 %，出水达到排放标准。无锡啤酒厂也采用与之类似的两段曝气(Z - A 法) + 氧化塘处理啤酒废水，COD去除率为90%～95%，处理后的水可用于养鱼。可见活性污泥法处理啤酒废水具有运行可靠、处理效果较好的优点但啤酒废水氮磷含量低，碳氮比例失调，运行中容易产生污泥膨胀，因此，啤酒废水处理过程中需添加一定量的氮磷。此外，活性污泥法对啤酒废水水质、水量变化的适应性也较差，且因污泥产量高，处置麻烦，不耐冲击负荷，还需要大量充氧，增加了基建运行费用。
SBR 法(序列间隙式活性污泥法) 是一种改进型的活性污泥法，它是由原始的间歇式污泥法发展而来，与其他活性污泥法相比，SBR 法没有设置二沉池和污泥回流设备，布置更为紧凑，占地面积少，基建及运行费用较低，不易发生污泥膨胀问题，耐冲击负荷，处理效果稳定。采用此法处理啤酒废水，COD的去除率可达90%，出水COD<100mg/ L，符合国家规定排放标准。SBR法处理啤酒废水运行费用主要来自电耗，耗电量大致为0.6kwh/ 吨水，而从国内啤酒生产废水生化处理其电耗为1102-114 kwh/吨水来看，采用SBR法其电耗降低30%左右，具有明显的优越性。
(2) 生物膜法
生物膜法是人们模仿土壤的自净过程而创造出来的，并很早被人们应用于废水生物处理。早在十九世纪，1893年英国科贝特( Corbett ) 在索尔福德城 (Salford) 创建了具有喷嘴布水装置的生物滤池(洒滴滤池)，这也就是废水生物处理工程中最早出现的生物膜法滤池[5]。现在，随着科学技术的发展和实践经验的积累，生物膜法也经历了一个发展过程，使用的处理设施(生物滤池) 及其运行方式，已从原来的洒滴滤池(普通生物滤池) 发展到现在的各种高负荷率型的生物滤池。其运行原理是，生物滤池内填有某种附着粘菌的介质，废水流过滤池时与粘菌相接触，其中的污染物将被这层生物膜去除。以塑料为填料的池深可达12.2m，水力负荷高达0.16米3/min·m2 。在适当的池深与流量条件下处理啤酒废水，BOD5 去除率可高达90%。生物膜法主要为生物接触氧化法和生物转盘，该法主要用于去除水中的BOD5。国内采用生物接触氧化法处理啤酒废水的啤酒厂有青岛啤酒厂、抚顺啤酒厂、房山啤酒厂等，废水COD为1000-1200mg/L，处理后出水COD 为100mg/L , 去除率达90%-92%。生物接触氧化法在国内应用很广, 其主要优点是处理能力大，耐冲击负荷能力强，占地面积少，污泥生成量少, 无污泥膨胀, 运行管理方便等，但处理效果一股不及活性污泥法，建筑费用亦较高。采用生物转盘的工厂有杭州啤酒厂、上海华光啤酒厂等，进水COD为1500mg/L , 处理后出水COD 为30-150mg/L，去除率90%-98%。生物转盘法是较早用来处理啤酒废水的方法，它具有的优点有处理效果比较稳定，运行费用低，动力消耗，耐冲击负荷，无污泥膨胀等，但前期基建投资高，受气温变化影响大，不适合于气温偏低的地区使用。
综上所述, 生物膜法不同于活性污泥法的最大优点是不存在污泥膨胀问题。因为生物膜是附着在固体滤料表面上, 微生物固着表面生长, 而在活性污泥法中, 微生物悬浮于液体之中生长。因此对生物膜法来讲, 不会引起污泥膨胀问题。总之, 生物膜法和活性污泥法相比, 具有运转管理相对方便, 而且剩余污泥量亦较少等优点。因而, 生物膜法在啤酒废水生物处理工程中, 尤其在处理一般规模的场合下, 已受到很多厂家欢迎并予以采用。
(3) 氧化塘法
氧化塘工艺一般可分为四种: 兼性塘、厌氧塘、好氧塘和曝气塘[6] 。一般来说, 厌氧塘、兼性塘和好氧塘串联使用, 从工艺设施构造和运行管理来看, 这是较经济的一种处理方法, 而且处理效果也令人满意,只是有些气味。经氧化塘法工艺处理后的啤酒工业废水, 出水CODCr浓度为100-150mg/ L , BOD5 浓度为30-90mg/L , SS 浓度为30-90mg/L , 出水水质达到国家二级排放标准。氧化塘工艺具有前期基建投资少及运行费用低等优点。但是氧化塘工艺要实施必须占用有较大面积, 这也就成为了它基建费用的主要内容。因而选择此类工艺主要取决于当地实际情况。
(4) 膜-生物反应器
膜-生物反应器(MBR)是90年代兴起的一种废水生化处理的新技术, 它是用膜组件替代传统二沉池进行固液分离的一种新型高效废水处理技术, 与传统的活性污泥法相比, 膜—生物反应器具有污染物去除效率高、出水水质稳定、装置容积负荷大、设备占地面积小、传氧效率高、污泥产量低、操作运行简便等优点。
目前, 国内由于对膜-生物反应器的研究起步较晚, 尚无实际应用的例子, 但据近年来的实验报道,膜-生物反应器对啤酒废水的COD和NH3-N 具有良好的处理效果, 去除率分别为96.13 %和99.33 % , 远远高于相同试验条件下的普通活性污泥法。它已成为一项值得研究和推广的新型生物反应器处理技术。
1.4.2　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关注, 被称为第二代厌氧反应器[7]。经过实践证明,这类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。与好氧生物处理相比, 厌氧生物处理的优点有:动力消耗低、剩余污泥量少、处理设备较便宜、能降解某些好氧处理难于降解的物质。其缺点分别是: 厌氧污泥增殖缓慢、出水水质差、操作控制复杂以及废水浓度较低时产生的CH4 回收价值小等。厌氧生物处理是在无氧条件下, 靠厌气细菌的作用分解有机物。它适用于高浓度有机废水(CODCr >2000mg/ L , BOD5 > 1000mg/ L) 。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, 而发酵后的剩余物还可回收作为优质肥料和饲料。因此,厌氧生物处理啤酒废水已经受到了越来越多的关注。
(1) 升流式厌氧污泥床
升流式厌氧污泥床(USAB)是由荷兰Wageninger农业大学Lettinga教授提出。它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, 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[8]。
沈阳啤酒厂采用回收固形物及厌氧消化综合治理工艺, 实行清污分流, 集中收集CODCr大于5000mg/L 的高浓度有机废水送入UASB进行厌氧处理, 废水中CODCr的质能利用率可达91.93%。但其不足之处是出水CODCr的浓度仍有500mg/L左右,需进行再处理或与好氧处理串联才能达标排放。
(2) 内循环厌氧反应器
内循环( Internal Circulation , IC) 厌氧反应器于20世纪80年代中期由荷兰PAQUES公司开发研制成功, 它是在UASB反应器的基础上发展而来的, 和UASB反应器一样, 可以形成高生物活性的厌氧颗粒污泥, 但不同的是这种反应器内部还能够形成流体循环。此类反应器高度约为16-25米, 容积负荷为普通升流式厌氧污泥床(UASB)的4倍左右, 占地面积少, 基建投资省, 有机负荷高, 抗冲击负荷能力强,运行稳定性好。
沈阳华润雪花啤酒有限公司1996年从荷兰PAQUES公司引进IC技术处理啤酒生产废水,设计日处理高浓度有机废水400立方米、CODCr负荷2000kg/d、CODCr去除率达80% ,包括配套设施在内全部设施仅占地245平方米。上海富仕达啤酒厂采用IC厌氧反应器后接好氧处理系统, 总出水CODCr为75mg/L ,CODCr的去除率为96.3 %。
1.4.3 厌氧和好氧技术的联合运用
近年，水处理工作打破传统工艺，联合运用好氧和厌氧技术处理废水，取得了突出的效果。啤酒废水中有很多复杂的有机物，对于好氧生物处理而言是属于难生物降解或不能降解的，但这些有机物往往可以通过厌氧菌分解为较小分子的有机物，而那些较小分子的有机物可以通过好氧菌进一步降解。采用厌氧与好氧工艺相结合的流程，可以达到生物脱氮的目的。具体的工艺有:水解酸化一生物接触氧化法、IC一ICRCOX反应器法、UASB-SBR组合工艺、内循环UASB反应器十氧化沟工艺串联法等。
1.4.4　自然生物处理
啤酒废水的自然生物处理方法有氧化塘和土地处理法。氧化塘基建投资小, 运行费用低, 维护简便, COD、BOD5 去除率可达80%-90% , 缺点是占地面积大。对于地处郊外的小型啤酒厂,氧化塘法是比较经济简单的方法。氧化塘还可做为好氧或厌氧生物处理的后处理, 以提高出水水质。如果啤酒厂附近有适当土地, 可以采用土地处理法, 废水经沉淀等预处理后, 或灌溉农田或土地处理[9]。
1.4.5 物理化学处理法
生化法处理啤酒废水投资大, 工艺长管理复杂, 一些小型啤酒厂希望有简单而且有效且投资少的工艺。这种方法运行费用高, 且沉渣量大, 处置麻烦, 做为生物处理后的辅助处理方法是经济可行的。锦州啤酒厂对此做了尝试。他们用H2O2 作氧化剂, Fe3+ 为催化剂, 在弱酸性条件下, 将制麦废水氧化4-5d, 污水澄清, COD浓度由处理前的966.2 mg/L 降到87.2 mg/L , 处理后水可回用[10]。物理化学法处理啤酒废水目前尚无更多的报道。这种方法运行费用高, 且沉渣量大, 处置麻烦, 做为生物处理后的辅助处理方法是经济可行的。
2.项目概况
2.1 设计背景
2.1.1 基本资料
该啤酒厂位于某市郊区，每天的排放废水量平均为2500m3，最大流量为3000m3。COD:1080-1710mg/1；BOD:420-690mg/1；SS:390-630 mg/1；PH:7.4-11.3。其平均值分别为1420、580、420、8.0。
啤酒厂所处地势平坦，地面标高68.3m，啤酒废水直接排放影响周围环境，为适应当地环保工作的需要和建设项目三同时规定，且它的总排污口离饮用水源很近,所以要求处理后,出水达到《污水综合排放标准》( GB8979 —1996)的二级标准，即COD≤120 mg/1；BOD≤30mg/1；SS≤30mg/1。据次此投资兴建此配套污水处理设施。
污水处理后排入某一河流，污水处理厂距此河流400m，此河流最高洪水位为63.7m；污水处理厂设计地面标高为68.3m；污水提升泵房进水间污水管引入标高为59.9m。
2.1.2 自然条件
1．气象条件
全年平均气温 9．8℃
夏季极端最高温度 39．4℃
冬季极端最低温度 -17.2℃
冬季最低水温 11℃
全年主导风向 西北风
风荷载 O．3Kpa
雪荷载 O．2Kpa
全年采暖日数 137天
全年平均蒸发量 907mm
全年平均降水量 495.5mm
2．工程地质条件
地震烈度 8度
最大冻土深度 77cm
地基承载能力 120吨／m2
3．水文地质条件
地下水位埋深 10m
2.2 主要工程设计依据及规范
a. 可行性研究报告的批准文件和工程建设单位的设计委托书；
b. 厂家提供的有关设计文件和基础数据
c. 本工程执行《污水综合排放标准》（GB8978-1996）二级排放标准；
d. 《市外排放设计规范》1997年修订（GBJ14-87）；
e.《建筑给水排水设计规范》（GBJ15-88）
f.《给水排水设计手册》（1-11册）
2.3设计范围及原则
2.3.1设计范围
a. 生产废水流入污水处理场界区至全处理流程出水达标排放为止，设计内容包括水处理工艺、土建、排水等[11]。
b. 污水处理站的设计主要分为污水处理和污泥处理及处置两部分。
2.3.2设计原则
根据国家和当地有关环境保护法规的要求，对某味精厂在生产过程中排出的淀粉废水进行有效处理，使之符合国家和当地废水排放标准，取得明显的环境和社会效益，使企业树立良好社会形象。
a. 严格执行有关环境保护的各项规定，使处理后的各项指标达到或优于《污水综合排放标准》（GB8978-1996）二级排放标准；
b. 针对废水水质特点采用先进、合理、成熟、可靠的处理工艺和设备，最大可能的发挥投资效益，采用高效稳定的水处理设施和构筑物，尽可能的降低工程造价，同时结合企业的生产情况，对污水进行综合治理；
c. 工艺设计与设备选型能够在生产过程具较大的灵活性和调节余地，能适应水质水量的变化，确保出水水质稳定、达标排放；
d. 工艺运行过程中考虑操作自动化，减少劳动强度，便于操作、维修；
e. 建筑构筑物布置合理顺畅，降低噪声，消除异味，改善周围环境。
2.4 处理程度的计算
a．BOD的去除率：
b．COD的去除率：
c．SS的去除率：

3.工艺流程的比较与确定
3.1 常用啤酒工业废水处理工艺
啤酒废水的主要特点之一是 BOD5/CODCr值高 ,一般在50%及以上 ,非常有利于生化处理 ,同时生化处理与普通物化法、化学法相比较:一是处理工艺比较成熟;二是处理效率高 ,CODCr、BOD5去除率高 ,一般可达80%-90%以上;三是处理成本低(运行费用省)。因此生物处理在啤酒废水处理中 ,得到了充分重视和广泛采用。现把目前啤酒废水处理中相对比较成熟的生物处理工艺 ,进行一些阐述和比较[2]。　　　　
3.1.1处理工艺方案1
以水解酸化-生物接触氧化法为主体的处理工艺。该处理工艺是轻工部设计院为代表的推荐采用方案,河南开封啤酒厂、青岛湖岛啤酒厂、厦门冷冻厂啤酒厂等均采用此处理工艺流程,处理后均达标排放。细格栅起初步的固液分离作用,故不设初沉池;酸化池中设填料,为细菌提供呈立体状的生物床,把水中的颗粒物质和胶体物质截留和吸附,同时在水解细菌作用下,将不溶解性有机物水解为溶解性物质,在产酸菌协同作用下,将大分子物质、难于生物降解的物质转化为易于生物降解的小分子物质。物化法中选用加药反应气浮池的理由主要为三点:一是悬浮物等去除率高,普通沉淀池去除率仅为30%左右,竖流式沉淀池为40%-50% ,而气浮可达80%-90%; 二是气浮污泥含水率为97%-98% ,气浮排渣可直接进行脱水处理,而其它沉淀池的污泥含水率达99%以上;三是气浮池气浮水力停留时间短,约30min 左右,而其它沉淀池的水力停留时间1.5-2h ,故气浮池体积小,减少占地面积。但气浮处理需要增设一套空压机、压力溶气罐、回流水泵等组成的辅助系统(图1 中未绘出) ,操作管理相对较复杂。
微生物所需要的营养,主要为碳水化合物、氮化合物、水、无机盐类(氮和磷) 及维生素。通常要求BOD∶N∶P = 15∶5∶1 ,为满足此要求,故在接触氧化池前投加氨氮。
3.1.2处理工艺方案2
以UASB-生物接触氧化法为主的处理工艺。处理工艺方案2与处理工艺方案1在主体处理系统上基本上是相同的,都是水解酸化、接触氧化和气浮池,主要不同点:一是高浓度废水先采用UASB (上流式厌氧污泥床) 预处理后再进入低浓度废水调节池,进行主体处理系统;二是主体处理系统调节池前增设了沉砂池和分离机(高浓度废水预处理系统中调节池前也增设了沉砂池和分离机) [12]。把高浓度有机废水先单独进行预处理,反映了两个主要特点:一是采用厌氧生物处理中的UASB反应器,它具有截留污泥量大,颗粒化程度好,处理高浓度有机废水能力强等特点。该反应器采用中温发酵,内部具有热交换装置,结构较紧凑,温度、碱度、负荷等由微机控制;二是高浓度废水集中进行厌氧处理,产生沼气量大,可以集中使用。该反应器设计容积负荷为610kg/ (m3 ·d) ,去除lkgCOD 产生VSS 0.082kg ,产生沼气0.52m3 ,则1 天可产生1 000多m3 沼气[13]。
3.1.3处理工艺方案3
IC-OCIRCOX工艺，IC(厌氧内循环) 反应器根据UASB的原理,80年代中由荷兰帕克(PAQUES) 公司开发成功。它由混合区、污泥膨胀床、精处理区和循环系统四个部分组成。它与其它厌氧处理工艺相比有以下特点:
(1) 因反应器为立式结构,高度为16-25m ,故占地面积小,同时沼气收集也方便。
(2) 有机负荷高,水力停留时间短。
(3) 剩余污泥少,约为进水COD的1% ,且容易脱水。
(4) 靠沼气的提升产生循环,不需要外部动力进行搅拌混合和使污泥回流,节省动力消耗。
(5) 因生物降解后的出水为碱性,当进水酸度较高时,可通过出水的回流使进水中和,减少药剂使用量。
(6) 耐冲击负荷性能强,处理效率高,COD去除率为75%-80% ,BOD去除率为80%～85%。
(7) 生物气纯度高(CH4为70 %-80 % ,CO2为20%-30% ,其它有机物为1%-5%) ,可作燃料加以利用。
CIRCOX(封闭式空气提升好氧) 反应器为双层立式筒体(外层为下降筒体,内层为上升筒体) ,水由底部进入反应器,与压缩空气一起从内层筒体(也称上升管) 向上流,使进水与微生物充分接触,微生物粘附在载体(细砂类物质) 表面,形成生物膜,使活性污泥有良好的沉降性能,不易被出水带离反应器而在系统内循环,筒体的上部做成“帽状”(直径放大约1/3左右) ,气、水和污泥的混合液进入反应器上部 “帽状”的三相分离区分离;气体从上面离开反应器,澄清水从出水口流出,污泥经过沉降区返回到反应器底部。CIRCOX 反应器与其它好氧处理工艺相比,有以下特点:
(1) 高度与直径比大,故占地面积小。
(2) 有机负荷与微生物浓度高,有机负荷为4-10kgCOD/(m3·d) ,微生物浓度15-30kgVSS/m3 。
(3) 水力停留时间短,一般为0.5-4h 。
(4) 剩余污泥少,小于进水COD的5%;污泥回流在同一反应器内完成,不需要外加动力。
(5) 因该反应器为封闭系统,可以容易地控制污水中易挥发物质,可根据需要设置生物过滤器或活性炭过滤器处理废气。
(6) 因反应器内液体的流速很高,约为50m/h ,载体通过相互碰撞摩擦而自动脱膜,不需要另设脱膜装置;同时污水中的悬浮物很容易从反应器内冲出,允许进水悬浮物的浓度较高,不需设预沉池。
(7) 因活性污泥在反应器内循环,泥龄很高,污泥中可产生一些生长速度很慢的硝化细菌等,故CIRCOX反应器适合于处理含氮化合物及其它难降解的化合物。IC 反应器应用于高浓度有机废水处理,CIRCOX适用于低浓度的啤酒生产废水和城市污水处理,两者串连起来是优化的组合,体现了占地面积小,无臭气排放,污泥量少和处理效率高的优点。
3.1.4　处理工艺方案4
该工艺以水解酸化-SBR为主体。水解酸化池内设填料(球形填料) ,水力停留时间为4h左右(利用厌氧过程的前阶段) ,COD去除率30%-40% , pH值4.8-5.2 。SBR反应池内反应时间约为6h左右,水温20-25℃,污泥浓度4 000mg/L 左右,出水水质达到GB8979—1996一级排放标准,COD总去除率>92% ,BOD总去除率>98%。SBR处理工艺的特点是集生物降解和终沉排水等功能于一体, 与传统的连续式活性污泥法(CFS)相比,可省去沉淀池和污泥回流设施,具有运行稳定,净化效率高,耐冲击负荷,避免污泥膨胀,便于操作管理等特点。
3.1.5　处理工艺方案5
CASS反应池为主体处理工艺。CASS与CAST相似,是一种循环式活性污泥法,CASS反应池的运行一般包括三个阶段:进水、曝气、回流阶段;沉淀阶段;滗水、排泥阶段。周期为4-12h ,根据需要设定。CASS反应池一般用隔墙分隔成三个区:生物选择区、预反应区、主反应区。生物选择区内不进行曝气,类似于SBR法中的限制性曝气阶段。在该区内,回流污泥中的微生物大量吸附废水中的有机物,能较迅速有效地降低废水中有机物浓度;预反应区采取半限制性曝气,溶解氧保持在015mg/L左右,使该区存在着反硝化进程的可能;主反应区进行强制鼓风曝气,使有机物及氨氮得到生化与硝化。
该处理工艺用于安徽某啤酒废水处理中,CASS反应池运行周期8h ,其中进水、曝气、回流时间6h ,进水、沉淀时间1h ,滗水、排泥时间1h 。处理水量2500m3/d ,进水水质为: CODCr 800-1 500mg/L ; BOD540-800mg/L ; SS300-600mg/L 。根据测试,处理后的出水:CODCr63-120mg/L ;BOD54-58mg/L ;pH6.7-8.3 。当然还有其它处理工艺,如单独采用好氧法和单独采用厌氧法(包括UASB 反应器) 等,但并不具有代表性,故不作详述和介绍。
3.2 处理工艺浅析
根据啤酒废水BOD5/CODCr大的特点，上述5个处理工艺方案的共同点 ,均以生物处理为主体 ,而且基本上均以前级为厌氧(水解酸化为主) ,后级为好氧处理 ,所不同的为:一是后级好氧生化处理分为生物接触氧化法(生物膜法)和活性污泥法(微生物呈悬浮状态) ;二是在厌氧和好氧生物处理中 ,又分为成熟的传统方法(工艺 1、2、4)和较新技术应用的方法(如工艺2中预处理用 UASB ,工艺3中IC和CIRCOX及工艺5中的CASS法) 。但有一个共同点是可以肯定的:啤酒废水(混合水)采用厌氧(水解酸化)生物处理与好氧生物处理相结合(为主体)的处理工艺是成熟、可靠的工艺 ,是可以接受和被采用的。
处理工艺方案的比较 ,在处理效果好 ,达到国家规定的排放标准前提下还有投资、运行费用、管理操作 ,占地面积等诸方面 ,因素很多 ,情况复杂 。综合考虑之后，决定采用水解酸化-生物接触氧化法为主体的处理工艺。
该工艺采用水解酸化作为预处理,水解酸化池底部是个高浓度污泥床,在正常水温和厌氧状态下,大量微生物通过新陈代谢作用于难生化有机物,将大分子有机物降解为小分子有机物,将大部分不溶性有机物降解为溶解性物质。水解酸化不仅能去除部分有机污染物,而且提高了废水的BOD5/ COD 比值,改善废水的可生化性,有益于后续的好氧生物接触氧化处理。该法优点:不需要严格的厌氧条件,对温度、pH 的变化不敏感,便于控制。生物接触氧化法是兼有活性污泥和生物膜法特点的生物处理工艺,池内放置有填料,在鼓风充氧作用下,通过栖息在填料上的生物膜