啤酒分装生产污水处理工程工艺技术可行性分析报告 18页

'珠江啤酒厂梅州分厂啤酒分装生产污水处理工程工艺技术可行性分析报告嘉应学院《啤酒分装生产污水处理中试研究》课题组 珠江啤酒厂梅州分厂（梅州珠江啤酒分装有限公司）啤酒分装生产污水处理工程可行性分析报告项目负责人：吴馥萍教授技术方案设计与可行性分析报告撰稿：吴馥萍、张丰如承担单位：嘉应学院《啤酒分装生产污水处理中试研究》课题组 目录一、工程背景1二、设计依据及标准1三、设计原则1四、设计条件2五、立项依据35.1目的意义35.2国内外概况35.3市场预测和发展趋势4六、工艺技术可行性分析56.1研究开发内容56.2项目的特色和创新之处56.3要达到的技术、经济指标及社会、经济效益56.4采用的方法、技术路线以及工艺流程66.5工艺装置的功能与作用76.6工程布置基本原则96.7主要处理构筑物及工艺参数9七、电气与自控11八、紧急状态及处理措施12九、运行费用分析12十、质量与服务保证13十一、污水处理工程投资概算14十二、附设计平面图、高程图15 一、工程背景梅州珠江啤酒分装有限公司（珠江啤酒厂梅州分厂）位于梅江区内，主要从事于啤酒分装生产，污水主要来源于洗瓶废水。污水中主要污染物有碱性洗涤剂、纸浆、染料、浆糊、残酒和其它杂质等。此前该厂虽然设计有一污水处理装置，但由于所采用工艺技术不合理，因此该套装置一直至今天仍废弃，使污水未经处理直接排入程江再流入梅江上游。为了严格执行国家有关环保法规，保护人民健康，建设生态梅州，需重新设计一套啤酒分装生产污水处理专用装置。本项目课题组经现场堪察，对所排出污水进行采样监测，根据污水水质特点设计处理方案，提出工艺技术路线，写出可行性分析报告。二、设计依据及标准1、《中华人民共和国环境保护法》；2、《广东省地方标准——水污染物排放限值》（DB44/26－2001）第二时段一级标准；3、《污水综合排放标准》（GB8978－1996）一级标准；4、《室外排水设计手册》；5、《排水工程设计手册》；6、业主提供的有关资料及现场采水监测报告；7、有关的设计规范及设计手册。三、设计原则1、严格贯彻执行国家环境保护的有关规定，确保出水各项指标达到设计要求，达到或优于排放标准。2、尽量采用功能可靠、运行稳定、操作简单、运行管理方便的处理工艺技术，以达到降低建设费用和处理成本。15 3、结合工程条件和排放标准，谨慎合理选择工程设计方案，并尽量采用技术先进、新材料、新布局，以减少运行费用，确保处理系统长期运行安全可靠，出水稳定，达标有保障。4、合理地解决污泥、泥渣的处理问题，控制好噪声，以避免二次污染。5、尽量采用机械与自动化操作，以减轻操作人员的劳动强度。四、设计条件1、设计水量和水质根据厂方提供的资料，该厂排放啤酒瓶除油去污，含碱含洗涤剂污水水量平时大约300m3/d，峰值排放达400m3/d，车间每天分三班生产，生产污水为连续排放。其水质见下表。2、设计水质主要污染物pHCODCr悬浮物氨氮色度原水污染物浓度9～12900～1100862545排放标准DB44/26～20016～940201040注：以上污染物的单位除pH值外均为mg/l。设计处理水量为Q=400m3/d排放峰值，按全天三班连续运行计算。3、水质分析洗瓶工序中使用碱性洗涤液，使用一定时间后需要更换，更换时直接排入下水道使得啤酒污水呈碱性，当其集中排放时，污水的pH值在12以上，温度45℃～65℃，污水中的CODCr值也随之上升，并持续数小时之久，无疑这种高碱、高温、高有机物浓度的污水对生物处理装置中的微生物将是毁灭性的打击，因此废碱性洗涤剂应先进行汇集中和、冷却均化调节、沉淀后再进行生化处理。15 五、立项依据5.1目的意义珠江啤酒厂因企业上等级，股票上市，组建企业集团公司，要求对其下属各分厂相应建立啤酒分装生产污水处理工程。啤酒分装生产污水的特点是高碱度、高温度、高浓度有机物（CODCr含量达到1100mg/L以上），这种“三高”的污水不经处理排放到地表，使土壤板结、盐碱化、荒漠化，将使良田变为不毛之地；如排放入水体则使河（湖）水浑浊、水体腐败发臭、鱼虾绝迹、危害人体健康，使生态环境遭受严重破坏！所以啤酒分装生产污水是造成环境污染的重要污染源，对其污染治理是势在必行，也是啤酒生产实施可持续发展的必经途径。梅州市目前经济欠发达的重要原因是工业企业与经济开发的力度不够，企业数量少、规模小、经营粗放而企业等级偏低。因而所创造的经济价值和取得的利税在全省中也是偏低。珠江啤酒厂梅州分厂（梅州珠江啤酒分装有限公司）在梅州是算是有一定影响的国有企业，随着珠江啤酒总厂企业上等级、股票上市，组建企业集团公司，对梅州的经济发展具积极促进作用。本项目的立项对珠江啤酒厂梅州分厂啤酒分装生产污水处理工程建设，对啤酒生产企业上等级，梅州的经济建设上层次、创造更多的利税具有重要意义。5.2国内外概况随着人民生活水平的不断提高，我国的啤酒工业发展迅速，啤酒产量有了较大幅度的增长，已成为世界五大啤酒生产国之一。至目前为止全国啤酒年产量超过2500万吨，居世界首位。以生产1吨啤酒产生20m3废水计算，则啤酒工业排放的废水量每年达到3.7～4.5亿m3，污染物中BOD5为（18.6～33.5）万吨，CODCr为（37.2～55.8）万吨，SS为（7.4～14.9）万吨。啤酒生产废（污）水处理，在国内外多采用传统的活性污泥法、A/O法、接触氧化法等处理工艺。近年来国内有些单位开始研究和使用SBR法处理啤酒生产废水，以及采用UASB工艺再进行后续好氧处理等。15 欧盟的荷兰等国利用UASB技术处理啤酒生产废水的工艺正向亚洲国家辐射。啤酒生产废水主要来自冲洗水、洗涤水，是属于高耗水量的企业，每生产1吨啤酒耗水量可从20吨到50吨。其特点是高碱度、高温度和高浓度有机物，对土壤、水体、饮用水源的污染尤为严重，对生态环境造成巨大破坏，所以对啤酒生产废水治理是势在必行。5.3市场预测和发展趋势2002年中国啤酒产量达到2358万吨，首次登上世界第一，2003年不仅产量达到2510万吨，将位居第二的美国甩得更远，而且消费是突破2500万吨，首次超过美国成为世界最大的消费市场。全国平均吨酒利润首次突破百元大关。2003年以来，中国啤酒业联合、兼并走势强劲，如华润收购钱江、龙津，燕京收购惠泉，青啤收购甘肃农垦等。这些中、小啤酒厂之所以面临困境被收购、兼并，其主要原因就是生产工艺落后、耗水量大、生产污水未经处理严重污染环境，使企业不能上等级，因此这些企业被收购、兼并就是在所必然了。啤酒生产既是耗水大户，同时也是污水产量大户。每生产1吨啤酒产生20～50m3污水，全国啤酒生产污水量达3.7～4.5亿m3，其中污染物生化需氧量BOD5为（18.6～33.5）万吨，化学需氧量CODCr为（37.2～55.8）万吨，悬浮物SS为（7.4～14.9）万吨。这些污染物排放到水体，已对全国各大水系造成严重污染，对人的健康造成巨大危害，对生态环境造成巨大破坏。尤其地方小型啤酒厂和啤酒分装厂，其生产污水一般都未经处理就排放，所以对于啤酒生产的节水和污水的综合治理、处理水回用的新工艺技术的需求量增大，是实施啤酒工业可持续发展的必然趋势。因此对啤酒生产污水处理的工艺技术研究、筛选优化，具有重要的经济性，也是工业污染源治理的重大课题。15 六、工艺技术可行性分析6.1研究开发内容针对珠江啤酒厂梅州分厂啤酒分装生产污水高碱度、高温度、高浓度有机物的“三高”特点，设计降温、中和、调节、水解厌氧、接触氧化有别于传统生化处理新工艺，为啤酒分装生产污水的综合治理、工艺运行、达标排放、处理水回用，提供工程工艺设计参数和可靠的技术保证。重点解决的技术关键：根据啤酒分装生产污水“三高”（高碱度、高温度、高浓度有机物）的特点，进行三项技术攻关：（1）设计、制作中和反应池，采用碱液分流、折流混合、充气搅拌工艺，将高碱度（pH=11～12）的污水进行中和降低碱度。（2）设计均化调节池，采用充气调节和栅网喷淋式冷却系统将高温（52～65℃）污水降至常温以使后续生物处理微生物生长繁殖。（3）设计厌氧水解－好氧接触氧化生化处理装置，采用H/O双膜折流厌氧水解和好氧接触氧化（反应池布设软性滤料）工艺，将高浓度有机物（CODCr>1100mg/L）大幅度降低，达到污水综合排放一级标准：DB44/26-2001（CODCr<40mg/L）。6.2项目的特色和创新之处（1）碱液分流、折流混合、充气搅拌、安全操作中和反应池的设计与施工。（2）充气调节、栅网喷淋式冷却系统，克服污水处理场地狭小的创新设计。（3）双膜H/O厌氧水解－好氧接触氧化，有别于传统活性污泥法或SBR法的自行设计的新工艺。6.3要达到的技术、经济指标及社会、经济效益要达到的技术指标（mg/L）：（1）化学需氧量CODCr≤4015 （2）五日生化需氧量BOD5≤20（3）悬浮物SS≤20（4）氨氮≤10（5）色度≤40（6）pH=6~9社会经济效益：啤酒分装生产污水经处理后污染物主要指标达到DB44/26-2001污水综合排放一级标准。为珠江啤酒厂企业上等级、股票上市、组建企业集团公司提供必要的条件保证，收到预期的社会经济环境效益。6.4采用的方法、技术路线以及工艺流程采用的工艺方法：根据珠江啤酒厂梅州分厂啤酒分装生产排放污水水质“三高”（高碱度、高温度、高浓度有机物）的特点设计降温、中和、调节、厌氧水解、好氧接触氧化有别于传统生化处理工艺。中和反应池采用碱液分流、折流混合、充气搅拌工艺，将高碱度pH=11~12污水降至pH=6~9。均化调节池采用充气调节栅网喷淋冷却系统，将高温度52~65℃降至常温25~30℃，以使后续生化处理微生物得到正常生长繁殖。厌氧水解-好氧接触氧化池采用H/O双膜折流厌氧水解-好氧接触氧化（反应池布设尼龙花瓣型软性滤料）工艺，将高浓度有机物（CODCr>900~1100mg/L）大幅度降低至CODCr≤40mg/L达到DB44/26-2001一级排放标准。设计污泥浓缩处理装置，使污泥得到处理后作肥料，达到无害化。工艺流程：回流水加酸中和↓↓啤酒分装污水→回转式格栅→反应池→均化调节池→喷淋冷却→水解厌氧池→好氧接触氧化池↓处理水回用或排放←清水贮水池←砂虑池→污泥浓缩外运15 6.5工艺装置的功能与作用A：格栅格栅用于前处理、截留污水中纸屑、纤维和其它较大的废弃物和漂浮物，防止水泵、管道以及处理设备的堵塞。采用回转式机械细格栅，格栅宽度800mm，格栅间距6～10mm。B：反应池碱液分流、分段中和，设计折流式混合反应池，充气搅拌装置，用H2SO4调节pH值。用量计算：平时按照pH＝11计算，每立方废水需浓H2SO4为0.5×98＝49g/m3，若汇集碱液为80m3，则所需密度1.84、98％的浓H2SO4的用量为3920g。所以每中和80m3碱液需浓H2SO4用量为2.1L/次。加药泵选型为：6～7L/min。大洗时pH＞11，此时启动备用加药泵，加大投药量。C：均化调节池因考虑到处理场地面积小，采用增大有效容积来提高处理能力，用提升泵（Q＝20m3/h）将污水从格栅池中提升到栅网式喷淋冷却系统。大容积的均化调节池为排放污水水质、水量波动大以及生产的间断性而设计。其作用：★提高污水的可处理性，减少在生化处理过程中可能产生的冲击负荷。★对微生物有毒的物质可以得到稀释，短期排放出的高温污水还可以得到降温处理。★使pH值保持稳定，减少了由于调节pH值所需的酸量。★当处理设备发生故障时，可以起到临时的事故贮水池的作用。★当停止生产时可以为后续生化处理提供延续水源。D：折流式厌氧水解池15 厌氧处理是指在无分子氧条件下通过厌氧微生物（包括专性、兼性微生物）的作用，将污水中的各种复杂的大分子不溶性有机物分解转化成小分子可溶性有机物（如乙酸和其它有机酸），提高废水的可生化性。厌氧生物处理是一个复杂的生物化学过程，依靠主要几个类群的细菌，即水解产酸细菌、产氢产乙酸细菌的联合作用。厌氧生物处理的影响因素有：温度、pH值、有机负荷、搅拌和混合、污水的营养物质、有毒物质等。在厌氧滤池中微生物附着于填料的表面生长，当污水通过填料层时，在填料表面的厌氧生物膜作用下，污水中的有机物被降解。本工艺采用折流式厌氧滤池，其特点为：★由于填料为微生物附着生长提供了较大的表面积，滤池中的微生物量较高，因而可承受的有机容积负荷高，COD容积负荷为2～16kg/(m3/d)，而耐冲击负荷能力强。★污水与生物膜两相接触面大，强化了传质过程，因而有机物去除速度快。★微生物以固着生长为主，不易流失，不需污泥回流与搅拌装置。★启动或停止运行后再运行时间短（为间歇式生产所选）。E：好氧接触氧化池好氧接触氧化池的主要功能是进一步降解小分子有机物，使COD降解达标，并使氨氮硝化达到排放标准。采用曝气式生物滤池，内设置填料，填料表面上长满生物膜，污水与生物膜接触过程中，水中的有机物被微生物吸附，氧化分解和转化为新的生物膜。接触氧化法其主要优点如下：★填料表面全为微生物所布满，形成生物膜的主体结构，加上充沛的有机物和溶解氧，适宜微生物栖息繁殖，在生物膜上能够形成稳定的微生物群。★生物相浓度比活性污泥法高，在相同的进水负荷下，可缩短系列化降解时间，从而减少池体体积，节省土建成本。★在曝气的作用下，生物膜表面氧的浓度高，有利于保持生物膜的活性，提高氧的利用率。★对冲击负荷有较强的适应能力，在间歇运行条件下，仍有保持良好的处理效果，对排水不均匀的污水更具有实际意义。★操作简单，运行方便，易于维护管理，无需污泥回流，不产生污泥膨胀现象。15 F：砂滤池砂滤池是废水处理最基本的构筑物，通过过滤介质如石英砂等粒状滤料层截留水中悬浮物等杂质，从而使水质获得澄清的过程，特别是能有效地去除一般重力沉淀池不能去除的悬浮物，对COD、BOD亦有一定程度的去除效果。6.6工程布置基本原则污水处理系统主要构筑物包括中和反应池、栅网式喷淋冷却装置、厌氧水解池、好氧接触氧化池、砂滤池、污泥浓缩池、清水池。由于场地限制，在满足工艺流程畅通的条件下，使污水处理站的平面布置紧凑合理、水流顺畅，气路、水路、泥路、电路布局清晰；工艺流程布局合理，力求与厂区周围环境协调统一；充分结合利用地形、地质及水文等条件，构筑物选择合理的结构类型，力求经济合理；主要污染物排放标准按照DB44/26-2001一级标准规定的要求。6.7主要处理构筑物及工艺参数6.7.1格栅回转式机械细格栅，配套设施：提升泵2台（流量20m3/h，扬程15m，功率3kw，一用一备，配有自吸系统）。6.7.2中和反应池（一座）规格：L×B＝5000×1500有效水深He＝3000mm有效容积V＝22.5m3反应时间：1.3h配套设施：计量泵、鼓风搅拌装置6.7.3均化调节池（一座）规格：L×B×H＝8700×4700×4500（mm）有效水深He＝4200（mm）停留时间：1h6.7.4厌氧水解池（一座）15 规格：L×B×H＝8700×3000×4500（mm）有效水深He＝3900（mm）水力停留时间：6h出水堰负荷：1.5～3.0L（s·m）最大上升流速：Vmax＝1.2m/hBOD负荷：0.1kgBOD5/m3（滤料）·d配套设施：尼龙花瓣型填料6.7.5好氧接触氧化池（一座）规格：L×B×H＝8700×5000×4500（mm）有效水深He＝3600（mm）水力停留时间：9.5h溶解氧：DO=3～4mg/L曝气量：180m3/h（气水比=11m3/m3）BOD负荷：0.18kgBOD5/m3（滤料）·d配套设施：尼龙花瓣型填料、橡胶膜盘式曝气器6.7.6砂滤池（原污泥浓缩池改造）（一座）规格：φ＝1500mm有效水深He＝2500mm有效总容积V＝4.4m3工艺参数：滤速：3m/h滤层厚度：900（mm）底层铺碎石块、上层石英砂配套设施：布水装置，空压机1台7.5KW6.7.7污泥浓缩池（原三个好氧接触氧化池改造）规格：φ＝2000mm×3有效水深He＝3700mm工艺参数：重力浓缩，自然干化配套设施：污泥泵1台6.7.8硫酸稀释池（一座）规格：L×B×H＝2500×2500×1500（mm）15 置于碱液池之上，耐酸碱材料6.7.9清水池（一座）规格：L×B×H＝2500×2500×1500（mm）配套设施：管道泵1台（20m3/h，扬程：30m，功率3KW）七、电气与自控1、设计依据（1）工艺专业提供的电气设计要求及建设单位提供的有关电气设计资料。（2）《工业与民用供电系统设计规范》（GBJ52-83）（3）《低压配电装置及线路设计规范》（GBJ54-83）（4）《工业与民用通用设备电力装置设计规范》（GBJ55-83）（5）《建筑防雷设计规范》（GBJ57-83）（6）《工业与民用电力装置接地设计规范》（GBJ65-83）2、设计范围污水处理站的动力配电、照明配电、防雷接地系统、自动控制系统。3、供电设计（1）供电电源为0～380V、50Hz，由建设单位低压配电所引至污水处理站配电柜，负荷等级为三级。（2）污水处理站配电系统采用三相五线制，单相配电为三线制。4、动力配电及电缆敷设（1）污水处理站设1台GCL型配电柜，分别给各动力设备供电。（2）电力电缆选用VV型，控制电缆选用KVV型，经电缆沟或穿管敷设，需直埋的电力电缆或控制电缆用VV22或KVVP型。5、照明配电15 由配电柜提供0～220V电源作室内外照明电源，用BVV电线经难燃塑料线槽沿墙明敷。6、接地与防雷（1）利用建筑物的基础钢筋作自然接地体，或安装人工接地极，接地电阻应小于10欧姆。（2）建筑物用避雷带和短避雷计作防雷保护。7、测量及控制系统本工程须在地面上的配电间内设置一总电箱控制整个污水处理的电气。按电气要求，运行设备设置有过流、过载、断相、短路保护，故障自动切换并声光报警等自动化设施，运行可靠，使用寿命长。八、紧急状态及处理措施在进行设备维护或正常检修时，应启用备用系统进行工作，以保证处理系统的正常运行。对于水量突然大规模增大或水质明显恶化的情况，则应酌情调整中和药剂投加量以使污水处理系统正常运转，保证出水水质达标。当生产车间长期停止生产时，关闭清水池出水阀，启动清水回流泵，使系统进入自循环阶段（如停产时间过长可以考虑向系统投加微生物生长所需的营养成分）九、运行费用分析1、废水站运行电气费用废水站运行总电耗是21kW·h，电价按0.50元/度计，每天连续处理24小时，则吨水处理电费是21×24×0.5＝0.63元/吨废水2、人工费整个污水处理厂约需3人，月平均工资按500元/月·15 人计，则每吨水处理人工费是500×3÷30÷400＝0.125元/吨水。3、药品费浓度为98％硫酸按700元/吨计，每吨水处理药品费按0.05元计4、总计运行费用为0.63＋0.125＋0.05＝0.69元/吨废水十、质量与服务保证为保证质量及工程后服务，工艺技术设计和工程施工单位必须作出如下承诺：1、采用经中试运行考验的成熟工艺，做到工艺、布置合理，运行可靠。2、在保证质量的条件下，控制工程投资最低，占地面积最小。3、保证选用设备运行可靠、操作简单，所选择购置的设备、配件及电控元件采用成熟名牌产品。4、改造和施工安装严格执行双方协商后确定的进度计划、如无其他原因拖延进度，需受处罚。5、工程全过程应有工程技术人员在现场配合。6、厂方对工程提出的问题和建议，在不超过24小时内组织有关人员研究解决并给以答复。7、工程完成后设计和施工单位应向业主进行技术交底，并免费培训操作工人。8、工艺技术设计和工程施工单位，经政府或上级主管部门按公平、公正、公开招标后，中标单位与业主签订正式合同书，并按合同法中规定双方履行职责与责任。15 十一、污水处理工程投资概算序号名称数量单价（万元）总价（万元）备注1格栅池1座0.150.15污水泵2台0.40.850QW15-22-2.2；20m3/h；2.2KW；一备一用2反应池1台2.52.5监测装置、曝气搅拌装置加药装置2台0.51JM-500/0.1-1.6；0.75KW；一备一用3均化集水池1座0.50.5重新设计栅网喷淋降温装置1式7.27.2RC-80A，15KW鼓风机；橡胶膜曝气管污水泵2台0.40.850QW15-22-2.2；20m3/h；2.2KW；一备一用4硫酸稀释池1座0.80.8原污泥池改造而成，内衫耐酸瓷5厌氧缓冲池1座8.58.5钢结构，内衫沥青防腐61＃厌氧池1座9.59.5膜式厌氧，尼龙花瓣型填料2＃厌氧池1座3.510.5改装使用，膜式厌氧，尼龙花瓣型填料7接触曝气池1座8.68.6折流式盘膜式曝气头鼓风曝气机2台36RC-80A，一备一用，15KW8砂滤池1座3.83.8原污泥池改造污泥泵1台0.450.45污泥回流9清水池1座0.250.25重新设计，检修更新清水回流泵1台0.40.450QW15-22-2.2；20m3/h；2.2KW；停产时使用10管道、管件1批2.82.811电气、自控1批2.12.112小计66.65万元13设计费（12）×5％3.33万元14运输、管理费、安装、调试费（12）×15％9.99万元15合计（12）～（14）79.97万元说明：1、以上报价未包含工程验收监测费、税价。2、工程建设费是由业主自行筹集，本概算提供业主参考。15 十二、附设计平面图、高程图15'