1、资 源 环 境 职 业 技 术 学 院课 程 设 计题目： 青岛酒精厂生产污水处理设计 系 部 气象系 专业班级 11 环境监测与治理技术班 学生姓名 、 、 、 学 号 03、04、05、02 指导教师 二 O 一三 年 十二 月 六 日摘 要酒精工业是国内经济重要的基础原料产业，酒精广泛应用于化工、食品工业、日化、医药卫生等领域，同时又是酒基、浸提剂、溶剂、洗涤剂和表面活性剂。我国酒精生产原料比例为：淀粉质原料（玉米、薯干、木薯）占 7 5%，废糖蜜原料占20%，合成酒精占 5%。由此，我国酒精生产原料主要是玉米、薯干等淀粉质原料。酒精企业酒精糟的废染是食品与发酵工业最严重的废染源之一，由
2、于投资、生产规模、技术管理等原因，大部分酒精企业的综合利用率较低。本文介绍了酒精厂废水的来源及特点，对上流式厌氧污泥床反应器（UASB） 、厌氧膨胀颗粒污泥床序批式活性污泥法（EGSB-SBR） 、UASB-氧化塘等国内外酒精废水的处理工艺进行了简要的介绍，并通过具体工程实例的对比，确定了本酒精废水处理工程的最优主体工艺为 UASB-SBR 联合工艺。本文具体地介绍了 UASB-SBR工艺的特点、原理、运行条件等，同时进行了各构筑物的设计计算，并对各构筑物运行管理事项进行了详述。关键词：酒精废水；USAB 工艺；SBR 工艺；工程设计 1目 录第一章 引言 .11、1 酒精废水的介绍 .41.
3、1.1 酒精废水的来源 .41.1.2 酒精废水的特点 .41、2 酒精废水的处理方法及效果.41.2.1 酒精废水化学处理方法 .41.2.2 酒精废水物化处理方法 .71.2.3 酒精废水生化处理方法 .71、3 酒精废水处理工艺.91.3.1 上流式厌氧污泥床反应器（UASB） .91.3.2 厌氧膨胀颗粒污泥床-序批式活性污泥法（EGSB-SBR） .101.3.3 UASB-SBR .111.3.4 USAB-氧化塘 .111、4 本设计的意义 .12第二章 本设计采用的方案 .142、1 本设计采用的方案及工艺流程 .122.1.1 设计参数 .132.2.2 本设计确定的方案及工
4、艺流程 .13第三章 各构筑物的设计 .143、1 中格栅的意义 .143、2 污水提升泵的设计.173、3 细格栅的设计 .193、4 调节池的设计 .213、5 初沉池的设计 .223、6 一级 UASB 的设计 .243、7 二级 UASB 的设计 .333、8 SBR 的设计 .40第四章 污泥浓缩及脱水设备的计算与选型.454、1 污泥浓缩池的设计计算.454.1.1 设计参数 .454.1.2 设计计算 .453.1.3 刮泥机设备选型 .464、2 污泥脱水间的设计.46第五章 平面布置 .475、1 平面布置.4725.1.1 各处理单元构筑物的平面布置 .475.1.2 灌区
5、的平面布置 .485.1.3 辅助建筑物 .48第六章 结论 .49参考文献 .50致 谢 .493第一章 引言1.1 酒精废水的介绍1.1.1 酒精废水的来源酒精废水是高浓度、高温度、高悬浮物的有机废水，其 COD 在 40000/L 左右，BOD 在 20000/L 左右，SS 为 1000040000/L 。PH 46(显微酸性)，酸性每吨废水有机含量在 500 公斤以上。废液中的废渣含有粉碎后的木薯皮、根茎等粗纤维，这类物质在废水中是不溶性的 COD；木薯中的纤维素和半纤维素是多糖类物质，在酒精发酵中不能成为酵母菌的碳源而被利用，残留在废液中，表现为溶解性的 COD；无机灰分的泥沙杂质
6、。酒精糟虽然无毒，但是废染负荷高成酸性。这些物质增加了废水处理的难度。1.1.2 酒精废水的特点酒精废水的主要特点有悬浮物含量高，平均悬浮物含量高达 40000/L；温度高，平均水温达 70，蒸馏釜底排除的废水温度高达 100；浓度高，废水的 COD 高达 23 万，包括悬浮固体、溶解性 COD 和胶体，有机物占 93%94%，无机物占 6%7%，有机物的成分是碳水化合物，其次是含氮化合物，生物菌和未分解出去的产品：如丁醇、乙醇等，此外还有 500/L 的有机酸，废水含有约 500/L 左右机酸，废水呈酸性。酒精废水的可生化性。1.2 酒精废水的处理方法及效果酒精工业废水常用的处理方法大多为：
7、化学法、物化法、生化法、其他组合工艺等。化学法主要有混凝法、中和法、氧化还原法。物化法主要有萃取法、汽提法、吸附法、膜分离法、离子交换；生化法主要有上流式厌氧污泥床（UASB）法、序批式活性污泥法（SBR） 、普通活性污泥法、生物接触氧化发；1.2.1 酒精废水化学处理方法化学法是利用化学反作用去除废水中污染物的一种处理方法，主要用于处理废水中的无机物和难降解的有机物或胶体物质。（1）化学混凝法化学混凝所处理的对象，主要是水中的微笑悬浮物和胶体杂质，粒度一般在1nm100um 之间。混凝法既可以独立使用，也可以和其他处理方法配合使用。因化学混凝涉及的因素很多，因此其机理至今仍未完全清楚，归纳起
8、来主要有压缩双电层、吸附电4中和、吸附架桥、沉淀网捕等四方面的作用，而将这四种作用产生的微粒凝结现象凝聚和絮凝总称为混凝。混凝剂的种类很多，姚文娟，李绩，肖冬光等人在絮凝法处理酒精废液的研究中对个各种絮凝剂的作用进行了比较。采用不同絮凝剂处理酒精糟离心废液的絮凝效果见表1-18。从悬浮物除去率和 COD 除去率看, 几种絮凝剂的絮凝效果相差不大，其中以PAC、壳聚糖和膨润土较好；从絮凝体的大小和过滤速率看, 以壳聚糖和阴离子型聚丙烯酰胺较好；综合絮凝效果和使用成本，则以 PAC 法较为实用。表 1-1 各种絮凝方法絮凝效果的比较絮凝剂 悬浮物去除率（ %）COD 去除率（%）过滤速率（ml/m
9、in）添加量（ml/L）处理成本（元/吨废液）聚氯化铝 87.39 59.2 1.40 60-100 0.40-0.55壳聚糖 89.1 58.1 2.20 20-125 1.80-3.75膨润土 89.62 58.7 1.52 500 5.00阳离子型聚丙烯酰胺 86.57 58.4 1.43 12-20 0.65-1.30阴离子型聚丙烯酰胺 86.58 58.2 2.06 10-20 0.65-1.30与其他处理法比较，混凝法的优点是设备简单，维护操作易于掌握，处理效果好，间歇或连续运行均可；缺点是需要不断地向废水中投药，经常性运行费用较高，沉渣量大，且沉渣脱水较困难。为了完成混凝沉淀过程
10、，必须设置： 配置和投加混凝剂的设备； 使混凝剂与原水迅速混合的设备； 使细小矾花不断增大的絮凝反应设备； 使混凝产物得以澄清的设备。（2） 氧化还原法氧化还原法应用于水处理工程的目的是使有害或有毒物质经过氧化还原后，转化为无害或无毒的存在形态，或使杂质转化为容易从水中分离去除的形态。根据使用药剂所起作用的不同，可分为氧化法和还原法。 氧化剂在水处理过程中可以与水中的有机或无机污染物作用，使之分解破坏或转化成其他形态，降低其危害性火使其易于去除；也可以于水中的微生物如原生动物、浮游生物、藻类、细菌、病毒等作用，使之灭活或强化去除，该或称又被称为消毒过程。常用的氧化剂有氧气、臭氧、二氧化氯、次氯
11、酸盐、过氧化氢及高锰酸钾等。 一般使用药剂还原剂来去除水中的有毒金属无机离子。刘红梅, 等人在光催化臭氧联用降解糖蜜酒精废水的研究中进行了光催化臭氧氧化处理酒精废的最佳效率的研究。如图 1-5 所示，通气流量对脱色效率的影响。5图 1-2 通气量对脱色率的影响由图 1-29可知糖蜜酒精废水的光催化臭氧氧化降解过程存在一个最佳气流量值。脱色率并不是因为臭氧量增加而无限增大，在 48 L /h(最佳流速)以前脱色率随着流量增加而增大, 随后脱色率反而因为气流量的增加而减少，之后再增大。这是因为在光催化过程中臭氧起着双重的作用：一是作为光生电子的俘获剂；二是作为氧化剂与紫外光形成 UV /氧化剂体系
12、。在 UV /催化剂/ O3 体系中， O3 具有很强的亲电性，能捕获 UV /催化剂过程中产生的光生电子( e- ) ，生成更多的强氧化剂羟基自由基(- OH )，同时抑制了电子和空穴的简单复合，提高了光量子效率。空气流量大，臭氧含量高，则被吸附在催化剂表面的臭氧也越多，对光生电子的俘获效果越好，能参与反应的空穴就越多，生成的过氧阴离子也越多，降解效果就越好。当体系中的臭氧溶解量达到一定值以后，也就是空气的流量达到一定值时，臭氧在催化剂表面的吸附趋于饱和，此时再增加气体流量，就不会再增加降解的效果，相反，由于体系中小气泡塌陷成更大的气泡，使得臭氧与反应液体的接触面积越少，流速过快接触时间减少
13、，臭氧气与紫外光接触的几率降低，降低了体系 UV /氧化剂的作用，削减了脱色率。同时，O 3 含量高，直接与- OH 起作用，这就既消耗 O3 又减少- OH，也是脱色率下降的原因；当流量再继续增大，O 3 直接与有机物接触发生反应，脱色率再次提高。因此，确定该体系的最佳气流量为 48 L /h。1.2.2 酒精废水物化处理方法（1） 吸附法吸附是一种界面现象，其作用发生在两个相的界面上。具有吸附能力的多孔性固体物质成为吸附剂，而废水中被吸附的物质成为吸附质。吸附剂与吸附质之间的作用除了分子之间的引力以外还有化学键力和静电引力。根据固体表面吸引力的不同，吸附可分为物理吸附、化学吸附、离子交换吸
14、附等三种类型。吸附过程是流体与附体颗粒之间的相际传质过程，包括气体吸附和液体吸附。在水污染控制工程领域，液体吸附广泛应用于深度处理，其主要处理对象是废水中难于生化降解的有机物或难于氧化的溶解性有机物。（2）膜分离法膜分离法式一选择性透过膜为分离介质，在其两侧施加某种推动力，是原料侧组分选择性地透过膜，从而达到分离或提纯的目的。这种推动力可以是压力差、温度差、浓度差或电位差，水处理领域中的压力驱动型膜分离工艺有微滤、超滤、纳滤、反渗透等，电位6差驱动型分离工艺主要有电渗析，浓度差驱动型膜分离工艺则主要是指（扩散）渗析膜。岳君容, 等人在超滤处理木薯淀粉酒精废液及净化液回用研究中队超滤膜处理酒精废
15、水的效果进行了研究。废液经过预处理后, 泵入原料桶, 用超滤膜进行处理。用两种不同的超滤膜进行废水处理。测得原液和透过液的COD、OD, 计算可得到两种膜处理后COD 和 OD 的去除率，结果见表1-2 10。通过比较脱色率和去除COD 率可知，截流分子量1 万的超滤膜明显优于截流分子量为10万的超滤膜处理的效果。这是由于前者膜孔孔径较小，能够截留更多的物质，因而对溶液组分的截留能力更强。 表1-2 不同超滤膜下脱色率和除COD率超滤膜的截留分子量 脱色率（% ） COD去除率（ %）10万 15.4 16.71万 27.7 34.71.2.3 酒精废水生化处理方法（1）氧化沟系列方法氧化沟工
16、艺综合了推流式和完全混合式的有点：首先，污水一经进入池中，立即与池内混合液完全混合，经数十甚至数百圈的循环后各点的污染物浓度基本一致，这是氧化沟工艺抗冲击负荷能力强的主要因素；其次，单从循环一圈来看，氧化沟又具有推流的特征，因为污水在沟中药循环多圈，不像完全混合式那样易发生短路。由于污水在沟渠内循环多圈，决定了水力停留时间和抱起时间充分延长，从而具有有机物负荷低、污泥龄长的特点，属于延时曝气法。在这样的条件下运行出水水质好，污泥在氧化沟中得以充分地稳定，不需要再进行厌氧消化处理。此外，氧化沟中产生交替循环的好氧区和缺氧区，能在不外加碳源的情况下，实现有机物和总氮的同时去除。（2）活性污泥法在活
17、性污泥法中起主要作用的是活性污泥，它由具有活性的微生物、微生物自身氧化的残留物、吸附在活性污泥上不能被微生物所降解的有机物和无机物组成，形状像絮凝后的矾花。活性污泥属于典型的好氧生物处理法，是采用人工曝气的手段，使得活性污泥均匀分散于生物反应器中，与污水充分接触，并在有溶解氧的条件下，对污水中所含的机底物进行合成和分解的代谢活动。典型处理工艺为常规 A/A/O 工艺，其主要去除目标为有机物及氮磷，典型泥龄为1015 天；BOD 降解形式为厌氧/缺氧/好氧空间交替，内回流，进水分流；反应池流态及分布，推流为主，局部完全混合；典型曝气设备为底部鼓风曝气；固液分析在二沉池。（3）SBR 法序批式活性
18、污泥法属于间歇式活性污泥工艺。其反应机制以及污染物的去除原理与传统活性污泥法基本相同，仅运行操作方式不同。有机废水首先精格栅出去悬浮杂质，进入调节池进行水质水量调节，然后由泵提升至 SBR 反应器。一般在工程实践中至少同时修建两个 SBR 反应器，反应器平面既可以是方形，也可以是圆形。在 SBR 生化装置中的反应过程由进水、曝气、沉淀、滗水、闲置（排泥）五个阶段组成，从污水流入开始到闲置（排泥）时间结束算一个周期。其循环周期和各阶段的时间可以按照进水水质和出水要求拟定，并在调试过程中优化。SBR 工艺可以根据开始曝气的时间与充水过程时序的不同，分成三种不同曝气方式：非限制曝气一边充水一边曝气；
19、 限制曝气充水完毕7后在开始曝气；半限制曝气 充水阶段后期开始曝气。SBR 工艺提供了一种时间程序的污水处理方法，而不是连续流空间程序的污水处理方法，与连续流活性污泥法相比，SBR 法具有以下优势： 可不设初沉池、二沉池和污泥回流系统，曝气反应和静沉时间都短，基建投资比常规活性污泥法节省 20 %25 %，占地面积减少 40 %左右； 由于 SBR 在时间上的不可逆，根本不存在返混现象，所以属于理想推流式反应器； 经典的 SBR 反应器在沉淀过程中没有进水的扰动，属于理想沉淀状态； 好氧、缺氧、厌氧交替出现，能同时具有脱氮（ 80 %90 %）和除磷（80 %）的功能, BOD5 去除率达 9
20、5 %，且产泥量少； 曝气反应池中的溶解氧浓度在 02mg/L 之间变化，可减少耗能，在同时完成脱氮除磷的情况下，其能耗仅相当于传统活性污泥； 污泥处理机械和工艺设备较少，自控运行，管理简便。SBR 工艺的缺点是： 连续进水时，对于单一 SBR 反应器需要在前面设置一个较大的调节池； 对于多个 SBR 反应器，其进水和排水的阀门自动切换频率，同意损坏； 无法达到大型污水处理项目之连续进水、出水的要求； 设备的闲置率较高； 污水提升水头损失较大； 如果需要后处理，则需要在后面设置较大容积的调节池。SBR 的变型工艺主要有：间歇式循环延时曝气系统（ICEAS） 、循环式活性污泥法（CASS ） 、
21、需氧池 间歇曝气池(DAT - IAT)工艺、UNITANK 工艺、C - TECH 工艺。（4）生物膜法生物膜法式指使废水流过生长在固定或悬浮支撑物（也称载体或填料）表面上的生物膜，利用生物氧化作用和各相间的物质交换，降解废水中有机污染物的方法。好氧生物膜法废水处理用设备分为生物滤池、生物转盘、生物接触氧化装置、流动床生物膜反应器等。（5）厌氧法在不与空气接触的条件下，依赖兼性厌氧菌和转性厌氧菌的生物化学作用，对有机物进行生化降解的过程，称为厌氧生物处理法或厌氧消化法。与好氧生物处理工艺相比，厌氧生物处理工艺的主要优点如下： 无需充氧，运行能耗大大降低，而且能将有机污染物转化为沼气加以利用；
22、 污泥产量很少，剩余污泥处理费用低，产酸菌污泥产率为0.150.34kgVSS/kgCOD 、产甲烷菌污泥产率为 0.03kgVSS/kgCOD 左右，而好氧微生物污泥产率可达 0.250.6kgVSS/kgCOD； 适于处理难降解的有机废水，或者作为高难降解有机废水的与处理工艺，以提高废水可生化性和后续好氧处理工艺的处理效果； 厌氧过程和好氧过程的串联使用，还可以起到脱氮除磷的作用。厌氧生物反应器主要有：厌氧生物滤池、UASB 反应器、厌氧膨胀床和厌氧流化床、厌氧生物转盘、厌氧内循环（IC）反应器、厌氧膨胀颗粒污泥床（EGSB）反应器等 8。1.3 酒精废水处理工艺1.3.1 上流式厌氧污泥
23、床反应器（UASB）处理工艺该处理工艺属于典型的厌氧处理工艺，具体工艺流程如图 1-4 所示。废水经沉砂池去除大部分悬浮物和酒精生产中夹带的杂质，在集水池内与碱液混合调节 pH 值后进入调节池调节废水的浓度与温度，其中，对于复杂废水，在调节池中取得一定程度的酸化，会有益后续的厌氧处理。故在调节池前部设搅拌器，使进酒精废水能与回流水充分混合；后部密封并填充填料。经预处理后的废水由泵抽至 UASB 反应器内。UASB 反应器采用厌氧污泥作为接种污泥。UASB 反应器处理后的出水一部分装车拉到甘蔗地农灌，一部分出水经过冷却塔降低温度后回流至调节池，回流水起到降低水温与稀释的作用。该工艺具有处理8效率
24、高，运行稳定，管理方便，运行成本低等优点，经处理后的废水达到农灌的要求，实现了良好的环境效益和经济效益。沼气利用 阻火器 气柜 气封 进水 沉砂池 集水池 调节池 UASB 出水撞车农灌 碱液池 冷却塔 污泥利用 污泥干化场 图 1-4 厌氧生物处理工艺流程1.3.2 厌氧膨胀颗粒污泥床-序批式活性污泥法（EGSB-SBR）处理工艺EGSB 与 UASB 非常相似，其区别在于， EGSB 采用高达 2.56m/h 的上升流速，使得反应器中的颗粒污泥处于部分或者完全膨胀化。污泥颗粒之间的距离加大从而使污泥床的体积加大。在高的上升流速以及产气的作用下，废水中的有机物与污泥床更充分的接触。因此可以允
25、许废水在反应器中有更短的停留时间，从而，EGSB 可以用于处理较低浓度的废水。与 UASB 相比，它比 UASB 布水更容易均匀，传质效果更好，有机物去除率更高，能适应高浓度有机废水和低浓度有机废水，容积负荷高，COD 去除率高。具体工艺流程见图 1-5 12所示。图 1-5 EGSB-SBR 酒精废水处理工艺EGSB 的优点主要有使用范围广，不需要预酸化，流程简单；对进水的温度，pH 要求不高，进水 COD 可达 30，000mg/L；依靠进水和产气达到自行膨胀，并且会根据负荷的变化自动改变床层的膨胀度，无须另外增加循环泵保证膨胀，因此动力消耗小；反应器中床层的膨胀度由下自上逐渐增大，属于变
26、速膨胀床，其抗冲击负荷能力较强，有机物去除率较高（一般为 75%95%以上） ；三项分离器：三相分离器专利设计，有效地将气固液分离开，保证有效的污泥停留时间；反应器没有内循环，上升流速慢， 负荷高时也不影响分离； 操作维护容易，便于管理。 SBR 工艺集进水、曝气、沉淀在一个池子中完成。一般由多个池子构成生产废水细格栅/气浮降温+ 调节池配水井 UASB 缺氧池接触氧化池沉淀池出水一组，各池工作状态轮流变换运行，单池由滗水器滗水，间歇出水，故又称为序批式活性污泥法。该工艺将传统的曝气池、沉淀池由空间上的分布改为时间上的分布，形成一体化的集约构筑物，并利于实生产废水 细格栅/气浮 降温+调节池 配水井EGSB SBR 气浮池 出水
