黄鹤楼酒业酿造废水处理工程设计--《武汉工程大学》2015年硕士论文
黄鹤楼酒业酿造废水处理工程设计
【摘要】：白酒行业在国民经济中占有着重要地位,酒精生产工业是我国排放有机污染物浓度最高的行业。酿酒废水具有有机物浓度高、悬浮颗粒多、BOD/COD值较大等特点,是酿造业较难处理的一种废水,排放到河流中就会引起水体的严重富营养化,导致赤潮等现象。因此,探讨设计出一套经济有效的酿酒废水处理方案具有十分重要的意义。本文以天龙黄鹤楼酒业咸宁生态酿酒基地污水处理站工程为研究对象,该工程位于咸宁经济开发区,是黄鹤楼酒业咸宁酿酒基地的配套污水处理设施。本文针对黄鹤楼酒业酿造废水的特点,处理废水水量为100t/d,主要有机物浓度为：COD 20000 mg/L、NH3-N 45 mg/L,要求处理后的废水水质达到《发酵酒精和白酒工业水污染物排放标准》(GB)中表2新建企业水污染物直排限值,COD 100 mg/L、NH3-N 10mg/L,查阅文献、比选方案、实地考察,提出适宜的废水处理工艺方案,分阶段研究完成废水处理工程设计。本文在前期查阅了大量的文献,比较分析了国内外酿酒废水的处理方法及其优缺点,初步确定酿酒废水处理工程要采用以生物处理法为主、物理化学法为辅的“厌氧—好氧”的组合处理技术。根据对天龙黄鹤楼酒业咸宁生态酿酒基地废水处理工程概况、废水水质和排放标准等进行充分分析的基础上,提出了“预处理—厌氧—好氧—精处理”的工艺技术路线,并将厌氧产沼气发电和曝气生物滤池(BAF)做好氧处理工艺应用在本工程中,厌氧工艺中对UASB、IC及EGSB反应器的处理效率、性能、投资成本等方面进行了预测比较,确定了二级UASB反应器为厌氧处理；好氧工艺中对CASS、SBR及BAF的投资、运行、工艺效果及管理等四个方面进行预测比较,确定了“SBR+二级BAF”作好氧处理；经过主体工艺的比选,确定了本工程废水处理工艺流程,即“预处理-UASB-SBR-BAF (C)-BAF (N)—气浮—纤维球过滤—紫外线消毒”。在本工程废水处理方案研究成果的基础上,完成了废水处理工艺的主要构筑物的设计及设备选型,对污水站的平面布置及高程设计进行了相应的要求,确保污水站能顺利运行。项目投产运行后,当地环境保护监测站对出水口进行了监测,监测结果表明,出水水质已达到《发酵酒精和白酒工业水污染物排放标准》(GB)表2新建企业水污染物直接排放限值的要求,取得了较好的环境效益、经济效益和社会效益。本文所设计并实施的工艺路线及装置具有通用性,可为白酒行业酿造废水处理工程应用提供参考。
【关键词】：
【学位授予单位】：武汉工程大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2015【分类号】：X797【目录】：
摘要5-7ABSTRACT7-13第1章 文献综述13-29 1.1 酿酒废水概述13-14
1.1.1 酿酒废水的来源及特点13-14
1.1.2 酿酒废水的危害14 1.2 国内外酿酒废水处理技术现状14-21
1.2.1 物理化学法15-16
1.2.2 生物处理法16-20
1.2.3 其他处理方法20
1.2.4 未来研究的主要发展方向20-21 1.3 曝气生物滤池及废水处理沼气发电应用现状21-26
1.3.1 曝气生物滤池21-24
1.3.2 废水处理沼气发电24-26 1.4 本文研究内容26-27 1.5 创新点27-29第2章 黄鹤楼酒业酿造废水处理方案论证29-45 2.1 工程设计概况29-31
2.1.1 工程概况29
2.1.2 设计依据29
2.1.3 设计内容29-30
2.1.4 水质水量及排放标准30-31 2.2 废水处理工艺路线的确定31-43
2.2.1 废水收集32-33
2.2.2 厌氧处理系统33-37
2.2.3 好氧处理系统37-40
2.2.4 沼气回收系统40-41
2.2.5 精处理系统41-42
2.2.6 污泥处理系统42-43 2.3 污水处理设计效果43-45第3章 污水处理站设计45-65 3.1 主要构筑物设计与计算45-63
3.1.1 格栅井45-47
3.1.2 预处理池47-48
3.1.3 UASB厌氧反应器48-50
3.1.4 调节沉淀池50
3.1.5 SBR池50-55
3.1.6 中间水池55
3.1.7 曝气生物滤池55-59
3.1.8 气浮装置59-60
3.1.9 纤维球过滤器60
3.1.10 紫外线消毒器60
3.1.11 清水池60-61
3.1.12 污泥浓缩池61-63
3.1.13 工程设计说明63 3.2 总平面及高程设计63-65
3.2.1 总平面布置63
3.2.2 高程设计63-65第4章 投资概算和效益分析65-73 4.1 工程投资估算65-68
4.1.1 土建投资65-66
4.1.2 主要设备费用66-67
4.1.3 其他相关费用67
4.1.4 总投资费用67-68 4.2 运行费用分析68-70
4.2.1 人工费68
4.2.2 电费68-69
4.2.3 水费69
4.2.4 药剂费69
4.2.5 维修成本69-70
4.2.6 处理单位水量产生的经济效益估算70
4.2.7 单位水处理成本估算70 4.3 效益分析70-73
4.3.1 环境效益分析71
4.3.2 经济效益分析71-73第5章 工程运行效果及评价73-81 5.1 运行结果与分析73-77
5.1.1 竣工验收监测结果与日常监测结果73-75
5.1.2 运行结果分析75-77 5.2 与同行业废水处理设施运行效果对比分析77-81第6章 结论81-83参考文献83-89攻读硕士期间已发表的论文89-91致谢91-93附图附件93-105 1 污水站构筑物现场照片93 2 构筑物平面布置图93 3 工艺流程图93 4 SBR池、调节沉淀池、中间水池及清水池93 5 沼气工程工艺流程图及UASB反应器结构图93 6 污水处理站验收监测报告93-105
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白酒工业废水处理现状及展望
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&　　白酒是我国特有的具有悠久历史的传统酒种，全国共发放白酒生产许可证8788张在如此庞大生产规模的背后，潜藏严重的问题传统白酒的生产方法为固态发酵法，存在生产效率低，耗粮量大，机械化程度低，很难实现规模化生产等问题当前，全国多数白酒企业采用新型白酒生产工艺，使液态食用酒精和传统风味白酒工艺相合我国现在销售的酒精总量中有50%&&60%左右用于新型白酒资料显示，每生产1吨酒精，要产生12&&15吨左右的酒糟废液，其BOD5值为25g/L&&30g/L，CODcr值80g/L&&120g/L白酒生产废水基本上可以分为高浓度有机废水和低浓度有机废水两部分其中高浓度废水包括：蒸馏底锅水，白酒糟废液，发酵池渗沥水，地下酒库渗漏水，蒸馏工段冲洗水，制曲废水及粮食浸泡水等这些废水CODcrBODSS值高，成分复杂，pH为酸性，间歇性排放，属于主要污染物而低浓度废水包括：冷却水，洗瓶水，场地冲洗水等高浓度废水主要成分为水，低碳醇（乙醇戊醇丁醇等），脂肪酸，氨基酸等。
　　白酒废水属于易降解有机废水通常的处理方法有物理法化学法和生物法。而处理过程通常分为三部分：预处理二级处理和后处理。
　　1预处理方法
　　常用的预处理方法包括：过滤法，重力沉淀法，气浮法，离心法，中和法，厌氧降解法白酒废水通常含有较多悬浮物质，首先需进行固液分离通常是用设置离心。或气浮分离装置和初沉池，或是用格栅过滤白酒废水pH值小，对微生物的生长不利，会抑制甲烷菌生长，所以需设置调节池或设置水解酸化池，利用兼性水解菌对有机物进行初级分解，调节水质水量，以达到减轻后续处理负荷和为后续处理创造稳定条件的目的杨健等采用预曝气-化学混凝沉淀工艺对酿酒厌氧处理消化液进行预处理，消化液CODcr4500mg/L&&6000mg/L当预曝气时间为6小时，混凝剂FeCl3添加量为100mg/L时，消化液的CODcr和SS去除率分别为24.3%和75.4%，出水水质对后续好氧处理有利，欧阳玉祝等采用铁屑微电解法对白酒废水作预处理研究表明废水经过电解床后，CODcr去除率达75%，将此法与生物法结合，CODcr总去除率达98%使用电解法无需投加化学试剂，没有二次污染，而且大大提高废水可降解性此外，膜分离法和活性炭吸附法对SS也有较高的去除率，但作为预处理方法会增加处理成本，并且清洗困难，因此这两种方法常用作后处理方法。
　　2.二级处理方法
　　2.1厌氧生物法
　　根据白酒废水无毒可生化性等特点，厌氧生物处理可为最佳处理方式，并且整个过程耗能少，可回收沼气作为生物能源传统厌氧反应器为厌氧消化池，属于低负荷系统，效率低取而代之的是各种高效厌氧生物反应器，如：UASB（上流式厌氧污泥床），EGSB（厌氧膨胀颗粒污泥床），UAHB或UBF（上流式厌氧复合床），IC（厌氧高效内循环）AFB（厌氧流化床）等。
　　2.1.1UASB
　　UASB是基于微生物固定化原理发展起来的第二代厌氧处理器，目前应用较广连学林采用两级UASB作为底锅水和冲滩水厌氧处理反应器在常温条件下，进水CODcr15000mg/L&&20000mg/L，出水CODcr小于300mg/L，去除率达95%两级厌氧反应器比单级厌氧反应器具有更高处理效果，但设计和控制也更复杂实践证明UASB有较高的污泥负荷率，但不适合处理高VSS废水，而且颗粒污泥培养时间长且易造成堵塞。
　　2.1.2EGSB
　　EGSB反应器中颗粒污泥处于膨胀状态，成功解决堵塞问题，且有传质好，高径比大等优点EGSB反应器处理实验中，在中温，容积负荷为10kgCODcr/(m3d)反应器稳定运行6dCODcr去除率维95%左右当增大容积负荷至20kgCODcr/（m3dCODcr去除率也可维持在70%以上，而且采用UASB厌氧污泥接种到EGSB可达到快速启动的目的目前EGSB已被用于淀粉，酒精，屠宰，味精等工业废水，在处理高浓度有机废水中，应用前景较好。
　　2.1.3UAHB
　　UAHB或UBF将UASB与厌氧生物滤床相结合，其特点是在污泥床与三相分离器之间加入填料层可改善传统UASB出水水质差的问题张振家等研究表明，在55温度下，UAHB可有效处理酒精糟液当废水容积负荷在20kgCODcr/（m3d），糟液投配率为70%，水力停留时间缩短至1.4d，污泥床可去除70%的CODcr和80%的有机氮对于有机氮的去除效果是传统厌氧滤床所没有的。
　　2.1.4IC工艺
　　IC厌氧反应器由上下两个厌氧反应区串联组成，废水可在反应器内部实现循环其具有效率高高径比大占地少等优点徐富[11]等改进IC工艺，设计新型MIC厌氧反应器该反应器集厌氧多级内循环波浪式三相分离器内循环厌氧反应器回流管防堵装置于一体，将此反应器处理酒精废水，经1年多的运行表明，在中温，1kgCODcr/(m3d)条件下，CODcr的去除率在88%以上将此工艺配合两级氧化沟，出水达二级排放标准实践证明，此工艺处理酒精废水是可行的。
　　2.1.5AFB
　　AFB借鉴化工流态化技术，将微生物固定于小颗粒载体上，并使之处于流态化反应器具有生物质浓度高传质好对各种废水适应性强等特点徐培等采用AFB反应器处理白酒酒糟废水，并对反应器的启动运行特性。破坏后恢复方式进行研究，资料表明，常德市武陵酒厂采用AFB法处理酿酒车间废水。国外也研究以多孔介质为载体，在高温条件下处理酒厂废水，效。果较好目前AFB还没有大范围工业化使用，自身也存在一些缺陷，如快速启动问题回流能耗较大及操作系统控制因素复杂和严格等，此外反应器动力学还需深入研究。
　　2.2好氧生物法
　　厌氧生物处理可大幅度降低CODcrBOD5，但一般条件下，除去磷酸盐和氨的作用有限，好氧生物法一般适合处理中，低浓度的，适合作为厌氧法后处理工艺，常用的好氧处理工艺有：SBR（间歇式活性污泥）法，CASS（循环活性污泥）,氧化沟法，生物接触氧化法，膜生物反应器等
　　2.2.1SBR
　　内蒙古某白酒厂采用传统固态发酵工艺生产白酒，综合废水经厌氧处理后仍不达标，采用SBR工艺后，废水水质明显提高，如表1所示SBR集曝气沉淀于同一池，构造简单，投资少，产污泥率低，达到较好的脱氮除磷目的但SBR主要是间歇操作，当废水排放与间歇进水不匹配时，往往需要多套反应器并列运行，增加了控制系统的复杂性。
　　2.2.2CASS
　　CASS工艺采用周期性曝气，弥补了SBR进水的缺点，实现了连续进水，间歇排水CASS工艺流程简洁，主要是由预反应区和主反应区组成预反应区控制在缺氧状态，主反应区为曝气状态胡滨等以CASS工艺处理EGSB反应器出水，CASS进水CODcr为300mg/L&&500mg/L，好氧处理后CODcr稳定在70mg/L&&150mg/L，去除率为70&&80%，经分析BOD5/CODcr值低，是影响好氧CODcr去除率的一个因素这是由于厌氧处理后形成部分还原性物质（如H2S），而这些物质增大了CODcr浓度,使BOD5/CODcr减小。
　　2.2.3CAAS
　　在厌氧-好氧工艺中，若顺利实现厌氧处理与好氧处理之间的衔接，可提高后续好氧处理效果王炜等应用CAAS工艺合理实现了这一点CAAS反应器由缺氧区，预曝气区，沉淀区，曝气区组成白酒废水经厌氧处理后并非直接曝气，而是现进入缺氧产酸阶段，将废水中剩余有机物大分子降解为小分子有机物，提高BOD5/CODcr值在预曝气区内，使污泥中微生物得到增殖，并可除去部分CODcr在沉淀区可将前阶段的污泥分离最后废水可在最佳状态下进入曝气区CAAS工艺。使得废水好氧处理CODcr去除率提升至87.4%，BOD5去除率也提升到85%此外，生物接触氧化法氧化沟法膜生物反应器等在酒精中得到应用。
　　2.3厌氧-好氧
　　实践证明，采用厌氧-好氧工艺比单独使用厌氧工艺或是好氧工艺处理效果更好原因为：（1）厌氧工艺处理负荷高，好氧工艺脱氮除磷效果好，两者可互补；（2）厌氧工艺有着良好的耐冲击能力，为好氧创造稳定的进水条件，但是厌氧出水水质不能达标好氧能有效处理
　　厌氧出水中剩余有机物，出水水质优于厌氧；（3）厌氧过程可收集沼气，而好氧工艺相比其它物化方法成本低，耗能少目前国内大部分白酒生产企业都采用厌氧-好氧-物化工艺处白酒废水，见表2
　　3.后处理方法
　　酿造废水的色度去除是一个难题，特别是酒糟废液，经厌氧处理后，废水呈黑褐色，主要是由于蛋白黑素的存在下沙糙沙工艺中，高粱冲洗水和浸泡水呈红褐色，用物化处理较为有效白酒生产废水深度处理方法有：吸附法，膜过滤法，催化氧化法，混凝沉淀法等吸附法常用活性炭，粉煤灰，沙滤等为吸附剂李学平研究发现用陶粒代替活性炭，在酿造废水深度处理中，除色效果好进水色度为300倍，经吸附处理后出水色度为70倍，达到排放标准陶粒滤粒质轻面积大且又足够机械强度价格较活性炭便宜Fenton试剂的是Fe2+离子和过氧化氢之间的链反应催化生成OH自由基，其具有非常高的氧化能力周小波等采用Fenton试剂对酒精废水生物法处理的出水进行催化氧化实验处理CODcr600mg/L&&650mg/L，BOD570mg/L左右的，色度150倍的厌氧反应器出水在pH2.15&&3.5，硫酸亚铁和过氧化氢投加量分别为450mg/。L和300mg/L，反应时间0.5h条件下，处理后的废水CODcr去除率为60%，再用气相色谱-质谱分析，1-甲基-4（1-甲基乙烯基）环己烯，2-甲基戊醇等难生物降解有机物含量明显减少陈丽春采用臭氧氧化法作为深度处理方法，通过臭氧的强氧化性，去除难降解有机物，出水水质优于一般单纯生物法采用臭氧法无需投加任何药剂，无二次污染，但大规模处理废水时，成本相应也会增大此外，近来有报道把臭氧和紫外线
　　联合使用，处理效果比单独臭氧法好薛刚通过研究，使用高分子絮凝剂（聚丙烯酸钠）处理生物降解后的酒精废水，在pH8，絮凝剂加量为1.0mL/（250mL废液）条件下，沉降1.5&&2小时，出水达到排放标准。
　　4.展望
　　目前生化法最具发展前途和竞争力，随着研究人员的不断探索和实践，生化法也在不断完善与改进如应用EM技术提高处理效率，PSB技术结合传统工艺处理废水，改良传统厌氧反应器和采用多级A/O工艺等除了生化-物化法处理白酒废水外，科研工作者也在研究其它处理酒精废水的方法如超临界水氧化法，高效浓缩燃烧法，光催化氧化法等这些方法用于大规模处理中，费用较大，而且高温高压对设备具有很强腐蚀性，目前还处于试验阶段，需进一步研究但这些方法处理能力和处理时间是传统生物法难以比拟的，作为高效快速的处理方法则发展潜力巨大。
　　长期以来，企业的污染防治一般采用末端控制，重于治而疏于防随着科学技术的进步，环保意识的加强，传统工业生产模式逐步向无废生产模式转化2006年中国酿酒工业协会白酒分会的工作报告就提出白酒产业开展循环经济的5个关键技术环节，其中明确提出废水的综合利用要求当前，白酒生产企业就资源综合利用和水资源保护方面取得了显著成就如：加大白酒生产过程中的科技含量降低资源消耗酒糟废渣生产饲料酒糟废液用于菌体蛋白的生产蒸馏底锅水提取乳酸和乳酸钙发酵黄水生产酯化液及高级调味酒冷却水循环利用废水深度处理再利用建立酿酒生态园区等通过不断的创新与实践，白酒生产企业走清洁生产-循环经济-生态产业路线，既节约了成本和资源，降低了污染程度，还创造经济价值，真正实现了企业和环境的和谐发展。相关阅读《》
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项目名称：江西四特酒业有限责任公司污水处理改造工程冶污种类：酿酒行业废水
处理规模：日处理量3000吨
项目执行标准：GB
处理技术工艺：MUASB
项目承建时间：2014年11月
目前工程进度：工程建设中
计划工程周期：120天
案例详情 / CASE DETAILS
原水效果图
出水效果图
●&酿酒水处理特点及难点
江西四特酒业位于江西省樟树市，占地面积2000多亩，具有年产酒精15000吨的生产能力。由此产生了很多污染物，各种污染物的浓度特别高，所以我司对此公司进行了污水处理工程项目建设，使各个污染物的浓度达到国家排放标准。酿酒水处理特点是废水的有机物浓度很高，属高浓度的有机废水，但其可生化性良好，其B/C值在0.5左右，适合于进行生物降解；排放的废水中含有一定的色度，用生物处理法很难完全降解，需进一步进行物化处理才能达到较好的出水感观色度；水量水质波动大：废水受生产工艺过程限制，常常是间歇式排放，水质水量随时间、生产班次有较大的波动。故废水处理系统运行时要有一定的可调性，能够适应水质水量的变化。
●&解决方案及技术特点
废水经污水收集管网进入调节池，主要是为了均化水质水量，减少对系统的冲击。
絮凝沉淀系统可以去除废水中的悬浮物，降低后续系统的负荷。
MUASB反应器能高效的去除废水中的COD,出水自流至水解酸化池，可将大分子有机物分解成小分子有机物，提高了好氧生化的处理能力，同时可有效地进行脱氮除磷。
工艺设置有两级好氧池，好氧池内的好氧微生物可以利用废水中的有机物进行新陈代谢，降低废水中的有机物的含量，微生物絮体在沉淀池进行重力沉降，下沉污泥进入污泥浓缩池，上层清液进入气浮池，出水进入清水池，可达标排放。
污泥浓缩池的污泥由污泥泵入压滤机进行脱水，滤液回流至调节池，泥饼委托外运。
●&处理后效果
（1）工艺技术先进可靠，稳定达到发酵酒精和白酒工业水污染物排放标准GB-：结合废水的特性和国内外对该种废水处理的工程经验，采用技术先进并成熟可靠的废水处理技术，达到相关的处理效果，满足达标排放标准的要求，使废水处理系统不仅具有行业的领先水平，而且要有广泛的代表性。（2）投资少、能耗低、运行成本低：采用的工艺设计应尽可能降低工程投资，并能在运行中有较低的能耗和运行管理成本。（3）操作管理简单，运行维护方便：设计的废水处理系统在运行上要有较大的灵活性和可调性，可以适应废水水质、水量和水温的变化，使得操作管理简单方便；由于使用期限长，不应采用将来在长期运行过程中需要大规模停产检修的工艺和设备。（4）对各工艺单元采用先进、成熟的自动化控制技术，以确保系统的处理效果及运行的稳定性和可靠性。（5）设计的废水处理系统应考虑避免二次污染，尽可能减少噪声和臭味对周围环境的影响。
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