金陵啤酒厂新厂生产废水处理工程开题报告

1．结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写

2000字左右的文献综述：

文 献 综 述

啤酒厂生产废水处理方法

摘要：啤酒厂产生的生产废水属于高浓度有机废水，通过厌氧与好氧处理工艺相结合的方式可以非常有效地处理废水中所含有的BOD、COD等有机物质。如UASB CAST法，其具有运行平稳、投资小、费用低、所需面积小、处理效果好等特点，并且处理后可以达到国家污水综合排放一级标准，可以应用于生产废水的处理。

关键字：啤酒厂生产废水处理 厌氧处理 好氧处理 UASB法 CAST法

啤酒是以麦芽、水为主要原料，加啤酒花、经酵母发酵的、含二氧化碳的、低酒精度的发酵酒。啤酒中含有丰富的营养物质，如：蛋白质、氨基酸、维生素、矿物质及抗氧化物^[1,2]。啤酒中的低分子糖和氨基酸易于人体消化吸收，并且可以在体内产生大量热能，因此受到人们的喜爱，啤酒也成为了人们家庭聚餐、朋友聚会等场合中，不可缺少的一部分。虽然啤酒拥有很多让人难以拒绝的优点，但对于生产啤酒的过程中产生的废水来说就不同了。啤酒在生产过程中产生的废水由于含有麦糟、酒花残渣、酵母菌和洗涤剂等物质，使其成为了无毒、有机物含量高、对环境有害的废水。

1.传统废水处理方法

1.1 物化法^[3]

1.1.1 混凝沉淀法

混凝沉淀过程是一种原始简单的处理方法，即投加铝盐、铁盐、无机混凝剂或有机高分子絮凝剂对废水进行混凝作用，但经铝盐、铁盐和无机混凝剂絮凝通常无法达到排放标准，而效果较好的有机高分子絮凝剂则价格昂贵，不能广泛的投用。

1.1.2 固液分离法

固液分离即通过沉淀过程可以去除SS（去除率可达94%）和部分COD（去除率约为25%），可以看出这种方法只能去除大部分的固体物质，不能实现有机物的去除，因此这种方法通常只作为废水的预处理过程。

1.2 好氧处理法^[1,4]

1.2.1 氧化沟

现阶段常见的氧化沟处理方法主要是卡罗塞尔氧化沟和奥尔贝氧化沟，氧化沟是集进水、曝气、沉淀和出水于一体的好氧处理方式。由于氧化沟特殊的构造，废水流入氧化沟后可以不断在曝气渠道中流动实现连续曝气，由此，氧化沟法具有较长的水力停留时间与较长的污泥龄，可以不设置调节池、初沉池与污泥消化池，具有出水水质良好、能耗低的特点，但仍存在污泥膨胀、上浮、沉积等问题。

1.2.2 CAST

CAST工艺是一种改良的SBR工艺，CAST工艺的反应器分为生物选择区、兼氧区和主反应区，在生物选择区中主要利用了活性污泥的吸附作用实现对溶解物的快速去除，还对难降解有机物发挥了水解酸化的作用，同时在污泥中过量吸收的磷也可在厌氧条件下得到释放。兼氧区主要是利用再生污泥的吸附作用来去除有机物，同时促进了磷的进一步释放和消化与反硝化过程，通过曝气作用还可以恢复污泥的活性。由此CAST工艺具有处理效果好、可承受较大的冲击负荷、可防止污泥膨胀现象及投资成本小的优点，与氧化沟工艺相比占地面积更小，更经济。但CAST工艺在设备维护检修方面较为复杂。

1.2.3 生物接触氧化法^[5,6]

生物接触氧化法是介于活性污泥法与生物滤池之间的工艺，其原理是将一定密度的填料放置在生物滤池中，使待处理废水水面高于填料表面，这样可以与填料上的生物膜广泛接触，通过生物膜上的微生物代谢去除废水中的有机物。这一方法中由于填料表面的生物膜上有大量的丝状菌存在，形成了一张生物网，经过的废水相当于经历了过滤过程，提高净水效果；其次在不断曝气的过程中，生物膜始终具有活性，抑制厌氧膜的增值，同时提高氧的利用率；此外生物接触氧化法产生的污泥量少，污泥颗粒较大，易于沉淀，不会产生污泥膨胀现象。因此生物接触氧化法适用于高浓度有机废水的净化工作。

污水

1.3 厌氧处理法

1.3.1 UASB（升流式厌氧污泥床）法

UASB反应器由进水分配系统、气液固三相分离器、污泥反应区（污泥床和污泥悬浮层区）、出水系统、排泥系统等构成。在UASB反应器中，厌氧活性污泥以絮体或颗粒状态悬浮于反应器中不断生长，反应器底部的污泥床使废水中的有机物在此被分解，产生并释放，气体上升聚集形成悬浮污泥层来进一步分解有机物，三相混合物上升经过分离器后沼气进入气室，污泥在沉淀区沉淀后在次回到污泥床，沉淀澄清后的废水由出水渠排出^[7]。整个UASB反应器运行过程简单、不需要填充填料和设置其他设备、便于管理，并且UASB较其他厌氧生物处理方法来说是一种相对成熟完善的生物处理体系，可应用于处理啤酒厂生产废水这样的高浓度有机废水中。UASB反应器构造如下图所示：

1.3.2 ABR（厌氧折流板反应器）法

ABR处理工艺是在反应器中设置上下折流板使反应器在水流方向上形成串联的隔室，在不同的隔室中可以实现产酸和产甲烷相的分离，在单个反应器中可以进行两相和多相的处理运行。由此可见，ABR工艺可以在一个反应器内实现两相或多相的处理过程。对于此种工艺来说，多间隔室串联使厌氧微生物都可以在其适宜的条件下生长繁殖，具有最高的活性，但如何使进水均匀分布仍是亟待解决的问题。

2.更为适合的厌氧好氧相结合的处理方法

对于像啤酒厂生产废水这样的高浓度有机废水，直接采用好氧生物法会消耗大量稀释水，同时会消耗大量的电能；而仅采用厌氧生物法，又不能达到废水排放标准，仍需要通过好氧生物法进一步处理。因此，对于这样的高浓度有机物废水通常采用以厌氧生物处理为主，好氧生物处理为辅的技术方法，从而不仅可以节省资源成本，同时可以更好地达到废水排放标准。结合各种好氧、厌氧处理工艺可以分出以下几类处理方法^[12]：

2.1 UASB 氧化沟^[6,9]

UASB 氧化沟处理工艺流程如图：

废水首先进入UASB反应器中，反应器中的兼性菌和厌氧菌对有机物进行分解,经过三相分离器后的颗粒污泥回流到污泥床中，产生的沼气经导管流入气柜作为锅炉燃料。反应完成后，UASB的出水进入氧化沟中，废水经过UASB反应器时与细菌反应充分，有机物去除率很高，再通过氧化沟的不断曝气作用，废水和污泥处于完全混合状态，生化反应完全。氧化沟出水经过二沉池沉淀后，大部分污泥被去除，二沉池中沉淀出的污泥再经过污泥浓缩池浓缩与脱水机脱水后形成泥渣。整个过程处理效果好、水质稳定，在经过厌氧处理后有机物去除率可达到80%，降低了处理成本，同时产生的污泥少、沼气也可直接回收利用，工艺流程也简单。可以作为啤酒厂生产废水的处理方式。

2.2 UASB CAST

UASB CAST处理工艺流程如图：

废水经格栅过滤去除悬浮物质后，进入调节池搅拌，使水质水量均衡，随后提升至UASB反应器中进行厌氧处理，去除水中含有的SS与COD。经过UASB进行厌氧处理之后，进入CAST反应器进行好氧生物处理。UASB法与CAST法相结合使整个处理过程更加经济、有机物处理效果好、出水效果更加稳定、水质更好，并且使用CAST法无需设置二沉池与污泥回流装置，节约了基建成本^[1]。

2.3 UASB 生物接触氧化^[8]

UASB 生物接触氧化法处理工艺流程如图^[11,12]：

废水经格栅过滤去除悬浮物质后，进入调节池搅拌，使水质水量均衡，调节完成后提升至水解酸化池。进入水解酸化池的废水首先进入UASB厌氧反应器，经由反应器底部的污泥床厌氧分解后，依靠重力流的作用进入好养反应器中进行有机物的分解^[13,14]。UASB反应器产生的污泥与二沉池沉淀出的污泥一同经污泥浓缩池浓缩脱水后运出。二沉池中的上层清液进入消毒池消毒，达标后排放^[15]。

3.小结

啤酒生产废水是一种无毒、有害的高浓度有机废水，通过单一厌氧或好氧处理途径

并不能使废水达到处理排放标准，因此选用厌氧好氧工艺相结合的形式，以厌氧处理为主、好氧处理为辅，不仅可以达到排放标准，还更加经济。厌氧好氧相结合的处理形式在实际生产过程中已得到广泛的使用，根据不同情况选择不同的处理工艺，可以更好地达到预期的处理效果。

参考文献：

[1]潘 红，张警中.啤酒厂废水处理工程实例分析[J].污染防治技术，2015，28（6）：40-42

[2]李智超，姜海萍，郭 军，等.UASB SBR工艺处理啤酒废水的研究[J].安全与环境工程，2009，16（1）：41-43

[3]刘 峰.啤酒厂废水处理技术浅析[J].污染防治技术，2007，20（5）：68-69

[4]李亚卓.啤酒厂生产废水CASS处理与深度处理回用工艺计[J].资源节约与环保，2013（1）：45-46

[5]陶华旸，王爱平.生物接触氧化法处理啤酒工业废水研究[J].甘肃科技，2019，35（8）：30-32,50

[6]石锦慎.啤酒工业废水的处理与利用[J].中国资源综合利用，2009.4：39-40

[7]彭赢环，李玉国.UASB法在啤酒厂处理废水中的应用[J].山西建筑，2011，37（21）：100

[8]李阳阳，吕树林.厌氧好氧联合处理技术在啤酒废水处理中的应用[J].中国资源综合利用，2013.9：25-27

[9]李敬存，李圣增，谷艳慧.UASB-氧化沟工艺处理啤酒废水[J].环境工程，2004，22（4）：15-16

[10]李晓婷.UASB CASS组合工艺处理啤酒废水工程实例[J].工业水处理，2016，36（3）：93-96

[11]吴 晓，崔建平.UASB 生物接触氧化组合工艺处理纺织印染废水工程实例[J],2019，（4）：135-137

[12]程 婷，龚淑芬，徐建飞.某啤酒厂污水处理工艺运行实例[J].山东化工，2019（48）：204-209

[13]刘 瑾，赵 斌.UASB-生物接触氧化工艺处理啤酒废水[J].环境保护与循环经济，2011，31（5）：63-64

[14]徐 宁，陈 畅.UASB-接触氧化工艺在啤酒废水中的应用[J].机电设备，2010,27（5）：52-54

[15]史立河，吕卫利，谢 浩，等.UASB-生物接触氧化工艺[J].工业给排水，2002,28（7）：38-40

[16]污水综合排放标准（GB8978-1996）

[17]啤酒工业污染物排放标准（GB19821-2005）

[18]张 统.污水处理工艺及工程方案设计.中国建筑工业出版社，2000.

[19]《室外排水设计规范》（GB50016-2006）（2014版）

[20]张自杰，排水工程（第五版）.中国建筑工业出版社，2015.

[21]给水排水设计手册（第二版）第五册－城镇排水.中国建筑工业出版社,2004.

[22]给水排水工程快速设计手册 第二册－排水工程.中国建筑工业出版社，1996.

２．本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：

1. 研究背景

南京一新建啤酒厂生产废水为无毒、有害的高浓度有机废水，直接或处理不充分时排入水体，易造成水体缺氧、富营养化等现象，会对环境造成极大的危害。因此，需要选择处理效果好、节省成本的方式对啤酒厂生产废水进行处理。根据搜集的数据，啤酒厂进水水质见表1：

表1

根据污水综合排放标准（GB8978-1996）可知污水经处理后的标准，见下表2：

表2

2.主要设计任务

比选出合适的废水处理工艺；计算各构筑物的尺寸；对各构筑物（附属构筑物）进行平面、高程布置。

3.选择处理工艺

由表1可知，啤酒厂生产废水是一种高浓度有机废水，直接采用好氧生物法会消耗大量稀释水，同时会消耗大量的电能；而仅采用厌氧生物法，又不能达到废水排放标准，仍需要通过好氧生物法进一步处理。因此，对于这样的高浓度有机物废水通常采用以厌氧生物处理为主，好氧生物处理为辅的技术方法，从而不仅可以节省资源成本，同时可以更好地达到废水排放标准。可以选用的处理方法有：UASB 氧化沟法、UASB CAST法和UASB 生物接触氧化法，这三种处理方法都可以是处理后的废水达到排放标准。

三种方法相比较来看氧化沟法是通过UASB反应器处理后进入氧化沟，处理完成后进入二沉池沉淀达标后排放，其两个反应过程中产生的污泥经浓缩、脱水后排出。整个过程可以达到污水排放标准，但在好氧处理过程中可能会产生污泥膨胀、上浮等现象，影响处理效果，因此我们可能需要考虑其他处理方法。UASB 生物接触氧化法和UASB CAST法都可以达到排放标准并避免污泥膨胀、上浮等问题，两种方法相比，前者的处理方法仍是经过厌氧、好氧处理后进入二沉池，达到排放标准后排出，两个阶段产生的污泥经浓缩与脱水处理后被运出，完成整个处理流程；但UASB CAST法不需设置二沉池沉淀，由CAST反应器处理完成后可直接排出，也不需要污泥回流设备使污泥回流至反应器中，在可以达到同样处理标准的条件下，操作过程更加简便、节约建造成本。通过这样直观的比较可以看出，选择UASB CAST法处理啤酒生产废水更合适。工艺流程见下图：

所需进行监测的控制点有：调节池进、出水，UASB反应器出水，CASS反应器出水。

4.UASB反应器调试

接种的污泥取自城市污水厂，在UASB反应器调试开始阶段先间歇性进水，由于甲烷菌正在酸性条件下生长会被抑制，因此先将反应器内的pH环境控制在6.5-7.5之间，出水回流比控制在2:1，之后可以再通过出水回流的量调节pH，使pH控制在6.8-7.2之间，最低不得低于6；温度最好控制在35℃-40℃之间，中温条件下产甲烷菌种类多，易培养和驯化；COD与流量随反应各阶段进行合理调节；VFA的值控制在3mmol/L左右；甲烷菌所需的营养物质氮、磷、硫及其他微量元素等，通常厌氧池的营养物质比例为BOD₅:N:P=(200-300):5:1。

5.CAST反应器调试

与厌氧反应器类似，CAST反应器接种的污泥取自城市污水厂曝气池，为使微生物更好生长繁殖，可以向活性污泥中投加磷肥。好氧反应器的pH值一般控制在6.0-8.5之间，过低或过高时都影响处理效果。

6.小结

UASB与CAST相结合进行啤酒厂生产废水的处理易于调试、能耗较低、运行平稳、处理水质稳定。一般一次投加适量的厌氧污泥菌种，就可以平稳生长，经过3个月的调试及基本就可正常运行。整个处理过程对COD的去除率可达96%，对SS的去除率可达97%左右。完全可以用于啤酒厂生产废水的处理。