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青岛市啤酒污水厌氧反应器处理装置

更新时间:2019-04-13

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厂商性质:生产厂家

生产地址:

简要描述:
厌氧流化床反应器是一种高效的生物膜法处理方法。它是利用砂等大表面积的物质为载体。厌氧微生物以膜形式结在砂或其它载体的表面,在污水中成流动状态,微生物与污水中的有机物进行接触吸附分解有机物,从而达到处理的目的。青岛市啤酒污水厌氧反应器处理装置

青岛市啤酒污水厌氧反应器处理装置青岛市啤酒污水厌氧反应器处理装置

一.   概述

1.   啤酒生产特点

80年代以来,我国啤酒工业得到迅速发展,到目前我国啤酒生产厂已有800多家,据1996年统计我国啤酒产量达1650万吨,既成为世界啤酒生产大国,又成为较高浓度有机物污染大户,啤酒废水的排放和对环境的污染已成为突出问题,引起了各有关部门的重视。啤酒生产过程用水量很大,特别是酿造、罐装工序过程,由于大量使用新鲜水,产生大量废水。由于啤酒的生产工序较多,不同啤酒厂生产过程中耗水量和水质相差较大。管理技术水平较高的啤酒厂生产一吨啤酒大概需要耗水10-15吨,国内啤酒厂的耗水量一般大于该数值。国内每吨啤酒从糖化到灌装总耗水1020m3。同时,啤酒生产还存在着很强的季节性,集中生产都在夏天非常炎热的时候,冬天气温低的时候停止生产。这种季节性生产特点对我们设计啤酒废水处理工艺也产生一定影响。

2. 废水主要来源

啤酒废水主要来自麦芽车间(浸麦废水),糖化车间(糖化,过滤洗涤废水),发酵车间(发酵罐洗涤,过滤洗涤废水),灌装车间(洗瓶,灭菌废水及瓶子破碎流出的啤酒)以及生产用冷却废水等。

3. 废水特性

啤酒工业废水主要含糖类,醇类等有机物,有机物浓度较高,虽然无毒,但易于腐,排入水体要消耗大量的溶解氧,对水体环境造成严重危害。由于糖化液、发酵液等含渣废水含有大量有机悬浮固体,故SS很高,给废水的处理带来一定难度。啤酒废水的水质和水量在不同季节有一定差别,处于高峰流量时的啤酒废水,有机物含量也处于高峰。国内啤酒厂废水中:CODcr含量为:10002500mg/LBOD5含量为:6001500 mg/LSS300600mg/L

 

水质、水

九江市啤酒厂产生的废水性质与国内大多数厂家无异:

设计进水(经调节池调节后):

Q=2000m3/d=0.023m3/s  CODcr 1200mg/L 

BOD 700mg/L  SS 600mg/L   PH 5.5-7.0

沉淀池的进水来自于糖化发酵废水,

Q=600m3/d CODcr 4000mg/L 

BOD 2000mg/L  SS 1200mg/L 

设计出水:CODcr < 100mg/L  BOD < 20mg/L 

SS<30mg/L   PH 6.0-8.0

出水执行<污水综合排放标准>(GB8978-1996)一级标准

UASB反应器处理啤酒废水,需满足一定的营养元素比例关系:

CODNP=20051,啤酒废水中由于含有大量酵母细胞,提供了丰富的氮元素,所以无需再补充氮元素,节约了部分成本

 

三.工艺路线及工艺流程

在工艺流程确定的过程中,主要考虑以下几条原则:

1)啤酒废水可生化性好(BOD5/CODCr0.50),主体工艺采用生化方法;

2)啤酒废水水质、水量变化大,如何尽量降低工程占地,又不影响后续处理的稳定运行,这要求后续生化处理有较高的耐冲击负荷能力;

3)该公司啤酒废水属中浓度有机废水,单级好氧处理工艺难以保证废水达标排放,传统的厌氧反应器处理效率低、占地大,因此必须采用高效生物反应器;

4)根据以往经验,若采用单级或两级好氧生物处理工艺,虽然可以达到处理要求,但能耗非常高(一般来说,好氧处理的费用与进水的污染物浓度成正比),因此,为了降低运行费用,可以在好氧生物处理前增加一个厌氧工艺。

根据上述原则,确定采用图1所示的处理工艺流程:

主要构筑物简介:

1)格栅

把格栅设在处理构筑物之前,由于啤酒废水SS很高,采用两级格栅,主要拦截污水带来的瓶盖、塑料制品及车间与室外环境带来的较大漂浮物,保证后续处理设施的正常运行。

2)沉淀池

糖化、发酵废水含有大量有机悬浮固体,SS很高,为了降低后续生物处理的有机负荷,在调节池前设沉淀池,以除去大部分可沉淀的悬浮物质,降低生物工艺负荷,节省能耗。池底设污泥斗,通过排泥管定期将沉淀污泥排出池外。

3)水质调节池(均质池)

  由于啤酒厂各工段排水水质差异很大,为了不形成对后续生化处理的负荷冲击和酸碱冲击,应设均质调节池,均匀水质,并起到一定的水量调节作用。为了把一部分有机物质酸化分解,以提高在UASB反应器中的去除速率,需在调节池中补加一定酸度,起到了酸化池的部分作用。

4UASB反应器

UASB反应器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,它具有截留污泥量大,颗粒化程度好,无需搅拌,耐冲击负荷,处理高浓度有机废水能力强等特点。UASB反应器在低温条件下处理效果会大幅度降低,但由于啤酒只在夏天气温高的时候生产,所以气温低时反应器会处于闲置状态,不需要将UASB反应器裹上一层保温材料,节约了经济耗费。

(5)接触氧化池

由于UASB反应器出水达不到排放标准,必须增加一个好氧工艺与UASB组合达到效果,以稳定出水水质。生物接触氧化池由于性能稳定、产泥量少易于启动、能耗低、出水效果好而成为理想选择。

6)气浮池

啤酒废水SS很高,为了使处理后的废水达标排放,还需要增加一个气浮池,以去除水体中密度很小的悬浮固体。污水经气浮池后即可达标排放。沉淀池、接触氧化池及气浮池产生的污泥经污泥浓缩池浓缩后,脱水、外运。实践证明,气浮池与接触氧化池组合使用时,可以达到稳定的出水水质。

四.构筑物尺寸确定

(一)   格栅

采用两套格栅:

中格栅:设栅前水深h =0.3m,过栅流速取v=0.3m/s,栅条间隙e=20mm,格栅安装倾角α=60°

格栅宽度B = S( n-1)+ en

        n = = =7

       B=0.01(7-1)+0.02×7=0.2m

过栅水头损失h1=2..42×(0.01/0.02)4/3sin60×3=0.012m

格栅总高度H=h+h1+h2=0.4+0.012+0.3=0.712m

细格栅:栅条间隙e=5mm,其它同上

N===24.8,取为25根

         B=0.005(25-1)+0.005×25=0.25m

过栅水头损失h1=2..42×(0.01/0.005)4/3sin60×3=0.073m

格栅总高度H=h+h1+h2=0.4+0.073+0.3=0.773m

即中格栅设7根格条,栅宽宽度0.20m;总高度0.712m

细格栅设25根格条,栅宽宽度0.25m;总高度0.773m

(二)沉淀池

由于平流式沉淀池对冲击负荷和温度的适应能力较强,造价相对较低,故本设计中采用平流式沉淀池来去除糖化、发酵废水的SS

1. 沉淀区有效容积

取沉淀时间为2h

V=Qt=360×2=720m3

2. 沉淀区有效水深

参考同类型数据,取表面水力负荷q=1m3/(m2·h)

h2 = qt = 2×1= 2m

3. 沉淀区长度

由上,沉淀池面积A=Qmax / h2 = 600×1.5(水量修正系数)÷24÷2 = 18.8m2,定沉淀池长度为9m,则

宽度B = 18.8÷9=2.01m,取2.00m

长宽比核算:92= 4.51,合格

4. 污泥区尺寸

污泥斗容积V = h( f1+f2+)

其中f1= 2×2=4m2f2= 0.1×0.1=0.01m2,污泥斗为方斗,倾角α=60°h4=1.65m

V=1.65×(4+0.01+) ÷3 = 2.32m3

按沉淀池去除50% SS计算,则每天产生的污泥量 W=360×600÷1000= 216 L

由于V > W,所以该设计符合要求,沉淀池底部清泥周期设为3

5. 沉淀池高度

H = h1 + h2 +h3 + h4 = 0.3 +2 +0.6 +1.65 =4.55m

6. 沉淀池总长度 L = 0.5+ 0.3+ 9 = 9.8m

(三)均质池

 对于啤酒厂工业废水,调节池水力停留时间应在58h内,小不得小于3h

基于以上原则,采用穿孔导流槽式水质调节池,取停留时间为5h,则调节池的有效容积V=2000×5÷24 = 417m3

有效水深取2m,则池面积为209m2,池宽取6m,池长为35m纵向隔板间距采用1.5m,将池宽分为4格。在调节池底设置穿孔管,用鼓风机进行鼓风曝气,达到比较好的搅拌效果,使水质均匀,见附图2

5-6mm3/(h;m2池面积)算经济耗费

(四)UASB反应器

1.有效容积和主要尺寸

V = QS0 / Nv

取定容积负荷Nv10 kgCOD / (m3·d )

V = 2000×1.2÷10 = 240m3

由于污水的浓度不是很高,UASB的有效高度不宜太高,此处取定为4m

反应器面积S =V / h = 240÷4 = 60m2

反应器直径d = 2S÷π)0.5 = 8.74m,取为9m

2.     配水及进出水系统

由于前面已经使用了调节池来均匀水质,此处采用连续均匀进水的运行方式,配水系统采用穿空管,出水系统采用三角堰溢流

3.     其它结构的确定

UASB反应器其它结构的确定主要依据以往经验:

1)       采用多孔管布水系统;

2)       支撑板采用多孔板;

3)       采用轻质滤料(此处采用塑料),滤料层高度2m

(五)接触氧化池

采用外循环直流生物接触氧化池

1. 填料的容积计算

W =QS0 / Nw =(2000×105)÷1200 = 175m3 ,取容积负荷率为1.2 kgBOD/(m3·d)

2. 接触氧化池总面积

A =W / H = 175÷3 = 60m2,取填料层高度为3m,分3层,每层1m

为了保证布气均匀,采用4格,则每格面积为15m2 < 25m2

进一步核算,污水与填料的接触时间t =175÷2000 = 2.1h,一般要求接触时间的范围为1.5-3.0h,故此设计可行

4.     接触氧化池的总高度

H= H+ h1+ h2+ (m-1) h3+ h4 = 3.0+ 0.5+0.5+ 0.2×(3-1)+ 0.5 = 4.9m

5.     其它要素的确定

1)       填料采用尼龙软性填料;

2)       在池底安装穿孔管,鼓风曝气,维持气水比约为20:1

(六)气浮池

采用如下设计参数:

1)       回流比取10%

2)       接触室上升流速采用20mm/s

3)       气浮室分离速度采用2mm/s

4)       溶气罐内组装填料,单位面积过流能力取150m3/(m2·h)

5)       溶气罐压力定为0.25MPa

6)       气浮池分离室停留时间16min

计算:

1.     加压溶气水水量Qp = R´Q = 10%×2000/24 = 8.3m3/h

2.     气浮所需空气量Qg = Qpαφ= 8.3×40×1.2 = 400 L/h

3.     空气压缩机所需额定空气量Qg´= 400÷60÷1000×1.4 = 0.009m3/min

4.     压力溶气罐直径D = 0.27m

5.     气浮接触室尺寸:

接触室平面面积Ac = 1.27m2

接触室宽度定为0.35m,则接触室长度为3.6m

6.     气浮分离室尺寸:

分离室平面面积As = 12.7m2

分离室长度为(12.7÷3.6=3.5m

7.     气浮池水深H = 2×16×60 / 1000 = 1.92m

8.     气浮池的容积W = ( As + Ac ) H = ( 1.27 + 12.7 ) ×2.22 = 31m3

总停留时间 T= 60×31÷(2000÷24 + 8.3) = 20.3 min

接触室气水接触时间tc = (1.92 - 0.6) / 0.02 =66 s ( > 60s )

9.     集渣槽设于气浮池进水端,采用桥式刮渣机逆向刮渣

(七)污泥浓缩池

采用间歇运行污泥浓缩池,取固体负荷为60kg/(m3d),有效水深为3m,浓缩池面积定10m2,排泥间隔时间为12 h

(八)污泥脱水离心机

采用应用较普遍的转筒式离心机,根据污泥性质,选用离子度低的阳离子有机高分子混凝剂,投加量为污泥干重的0.2%

 

 

CODcr

BOD

SS

进水

1200

700

600

UASB出水

240

105

420

接触氧化池出水

36

16

42

设计生化反应器处理效果

五.高程计算

污水处理厂的设计地面高程为20m

废水受纳水体(A河)水位高时为17m,因此出水口管线埋深定为1.2m,不会由于涨潮而导致河水回灌。此外,在污水处理厂内部管线全部采用地埋式,埋深1.2m

 

管路编号

设计流量

( m3 / d )

管路设计参数

尺寸D(mm)

i

流速(m/s)

长度L(m)

压头降(m

1400

1400

600

600

2000

2000

2000

2000

2000

200

200

150

150

250

250

250

250

250

0.0106

0.0106

0.0098

0.0098

0.0071

0.0071

0.0071

0.0071

0.0071

1.0

1.0

1.0

1.0

1.0

1.0

1.0

1.0

1.0

9.0

19.0

1.2

16.0

18.6

6.2

7.0

4.2

6.6

0.096

0.202

0.012

0.157

0.132

0.044

0.050

0.030

0.047

构筑物连接管路水力计算表

局部构件

构件数量(个)

压头降h=ξm

水泵

潜水泵

文氏管流量计

止回阀(旋启式)

闸阀

格栅

90°弯管

2

1

4

1

5

2

2

0.051

0.051

0.141

0.230

0.005

0.012+0.073

0.041

局部水力损失计算表(水流速度全取为1.0m/s

说明:各个管线的直径不等,故选用的文氏管流量计也不相同,为了便于计算,把流量计的收缩截面直径/进水管直径确定为0.5,则局部阻力系数ξ= 2.76

计算闸阀时设所有闸阀都是全开状态

格栅杆条横断面为矩形

弯管曲率半径取250mm

高程计算如下:                     高程(m

河水水位                             17

排水管水位                          18.8

排水管沿程损失 0.047

局部损失0.141+0.005

气浮池理论出水水位                  18.947

气浮池实际出水水位                20.92

气浮池进水端水位                    21.42

接触氧化池出水水位   

沿程损失0.03

局部损失0.005                   21.455

接触氧化池进水水位                21.855

UASB中水位

沿程损失0.05

局部损失0.23+0.005+0.041×2      22.222

二级提升泵提升水位    

沿程损失0.132

局部损失0.044+0.141             22.533

调节池水位                          22

沉淀池出水水位 

   沿程损失0.157

   局部损失0.141                    22.298

潜水泵提升水位

   沿程损失0.012                    22.31

糖化废水入流水位                    18

蓄水池水位

   跌水0.5                          17.5

其它废水入流水位                    17.6

一级提升泵水位

沿程损失0.096+0.202

局部损失0.005+0012+0.073+0.141       22.523

 

说明:若气浮池按照理论水位出水,则气浮池需建设在地下,大幅度增加了基建费用,所以考虑气浮池地下挖深1.0m

接触氧化池共有4格,且每格内装有软性填料,水位压差应较大,但由于池底均匀曝气,相当于对水力有个提升作用,故取中间损失为0.4m

 

.主要设备及材料

()主要设备

1. 

种类

型号

扬程 (m)

出口管径(mm)

功率(kw

一级提升水泵

二级提升水泵

潜水泵

2PW

100WLI 100-10

50QW25-10-1.5

9.5

10

10

62.5

300

50

6.5

9.3

1.5

主要设备---

2. 其它

  

风机

变径管

流量计

闸阀

污泥离心机

沼气发动发电机

 

 

 

(二)材料

 

 

长度

直径

铸铁管

 

 

 

  

 

.投资估算

据估计资料,UASB反应器每去除1kgCOD可以产沼气约0.42m3

据此可算得该污水处理厂每天可以产沼气806m3

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