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 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 目 录第一章 引言11、1 酒精废水的介绍41.1.1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-SBR111.3.4 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17 3、3细格栅的设计19 3、4调节池的设计21 3、5初沉池的设计22 3、6一级UASB的设计24 3、7二级UASB的设计33 3、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475.1.1各处理单元构筑物的平面布置475.1.2灌区的平面布置485.1.3辅助建筑物48第六章 结论49参考文献 50致 谢49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。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：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，归纳起来主要有压缩双电层、吸附电中和、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/min）添加量（ml/L）处理成本（元/吨废液）聚氯化铝 87.3959.21.4060-1000.40-0.55壳聚糖89.158.12.2020-1251.80-3.75膨润土89.6258.71.525005.00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，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。 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。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，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，O3 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，O3 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1-210。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（%）10万15.416.71万27.734.71.2.3 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