摘 要

Abstract 2

1 绪论 3

1.1白酒废水的产生及特征 3

1.2国内外的研究现状分析 3

1.3设计目的和内容 4

2废水处理工艺的选择与设计 5

2.1 项目概况 5

2.2 设计依据、原则和范围 5

2.2.1 设计原则 5

2.2.2 设计依据及标准 5

2.2.3 设计范围 6

2.3 废水水质及水量 6

2.4 处理工艺的比选 6

2.5设计说明书 9

2.6 设计计算书 11

2.6.1 格栅 12

2.6.2 调节池 14

2.6.3 混凝沉淀池 14

2.6.4 UASB反应池 16

2.6.5 二级A/O池 17

2.6.6 二沉池 20

2.6.7 消毒池 21

2.7 中水回用 22

2.7.1 混凝沉淀池 22

2.7.2 普通快滤池 24

2.8 污泥脱水系统 25

2.9 水头损失计算 26

2.10高程计算 27

2.11 平面布置 27

3 经济分析 29

参考文献 31

致 谢 33

摘要

白酒想向来是我国独有的传统酒类，它有着较高的酒精浓度，常用含有较多淀粉的谷类为原材料，经由蒸煮、发酵和蒸馏等一系列过程而制成。白酒企业一直是我国经济的重要的组成部分，但随着行业的发展，酒厂数量逐渐增多、规模日趋扩大，废水排放量不断增加，若不加以严格治理，将会对水生生态系统构成严重威胁。

此次设计生产废水排放量为160m³/d，设计进水水质为COD_Cr 5000 mg/L、BOD₅3150mg/L，氨氮185 mg/L，总氮110 mg/L，总磷70 mg/L， pH5~7。出水分为两部分，一部分水直接排放，水质满足《发酵酒精和白酒工业水污染物排放标准》（GB 27631-2011）规定值，另一部分出水回用，水质满足《城市废水再生利用 城市杂用水水质》（GB/T 18920-2002）规定值。

经过工艺对比，本设计采用混凝沉淀---上流式厌氧污泥床---两级A/O混合工艺对废水进行处理，一部分水直接排入自然水体，一部分水经混凝沉淀---过滤进行回用。

关键词：白酒废水；UASB；A/O工艺；中水回用

Abstract

Liquor has always been a unique traditional wine in China. It has a high alcohol concentration and is generally colorless. It is made from grains containing a large amount of starch, which is cooked, saccharified, fermented and distilled. The liquor industry is an important industry in the national economy. However, with the development of the liquor industry, the number of wineries is gradually increasing, the scale is expanding, and the discharge of wastewater is increasing. If not strictly controlled, it will pose a serious threat to the aquatic ecosystem.

The design and production wastewater discharge is 160m3/d, and the designed influent water quality is COD_Cr 5000 mg/L, BOD₅3150mg/L, total nitrogen 110 mg/L, ammonia nitrogen 185 mg/L, total phosphorus 70 mg/L, pH 5~7. . The water is divided into two parts, some of which are directly discharged. The water quality requirements are up to the “Emission Standard for Water in Fermented Alcohol and Liquor Industry” (GB 27631-2011), and the other part is reused. The water quality reaches the “Urban Wastewater Recycling City Water Quality”. (GB/T 18920-2002) standard

After the process comparison, the design uses the coagulation sedimentation---UASB anaerobic reactor---two-stage A/O mixing process to treat the wastewater, a part of the water is directly discharged into the natural water body, and a part of the water is coagulated and precipitated--- Filter and reuse.

Key words: liquor wastewater; UASB; A/O process; water reuse

1 绪论

1.1白酒废水的产生及特征

白酒酿造废水属于轻工业废水，我们一般谈论的白酒废水，常指从车间到存储陈化之间的流程中产生的废水。据研究显示^[3]，生产1吨的白酒使用约水60吨，生产所产生的废水约占50吨，产生量是很大的。白酒具有高有机物浓度、高悬浮物浓度、呈酸性等特征。白酒废水从所含有机物的量上划分上可分为高浓度和低浓度有机废水两种。高浓度废水的主要来源有：白酒糟废液，发酵池渗沥水，地下酒库渗漏水，蒸馏锅底水，蒸馏清洗水等，这些废水有机物及悬浮物值高，成分多样，水质常为酸性，阶段性排放，属于主要污染物。低浓度污水有：冷却水，洗瓶水，场地清洗水等，其污染物的浓度要远远低于国家排放标准限值，故可以直接排入附近水体。

1.2国内外的研究现状分析

通过对国内外对酒精生产废水的处理工艺的分析，从工艺流程上大致可归纳为，物化法和生物法。处理技术根据处理程度的不同划分，可分为一级预处理、二级生化处理和三级深度处理。

①预处理工艺

常有的一级预处理流程包括：过滤、酸碱中和和沉淀等。首先是白酒废水的SS含量高，常常含有悬浮固体垃圾等，所以为了不让管道的频繁堵塞，可利用机械格栅或着初沉池等前级构筑物进行固废的去除。再有，白酒废水往往呈酸性，如不适当调节会对生化处理段的微生物起到抑制的作用，从而降低接下来厌氧处理的效果，故在厌氧池前可通过水解酸化池进行初步的处理，从而降低后续处理的负荷。另外，利用膜法和活性炭吸附对悬浮固体的去除也有较高效率^[1]，但作为预处理的程序会提高工艺成本，而且清洗比较困难，故这两种技术往往常用作后处理。

②生化处理工艺

在调查了国内大多白酒行业废水处理的情况后，可看出白酒废水处理大多使用生化法：即厌氧法和好氧法，或两者的结合。而一些成熟的工艺有很多,比如厌氧-好氧工艺、二级AO工艺、SBR工艺、升流式厌氧污泥床(UASB)处理工艺等。

（1）厌氧生物法

因为白酒废水的无有害物质、可生化性高等特性，最佳的处理工艺当选厌氧生物法，厌氧处理的反应耗能很少，且后续沼气可回收作为燃烧能源。一般厌氧反应器属于低负荷运行的系统，效率比较低。相比之下也有各种高效的厌氧生物反应器，比如：UASB（上流式厌氧污泥床），IC（厌氧高效内循环），AFB（厌氧流化床）等。

（2）好氧生物法

厌氧生物反应可大幅度降低有机物的浓度，不足的是，在一般条件下，厌氧法对磷酸盐和氨的去除是有限的。而好氧生物法正弥补了这个不足，好氧法常用作处理中或低浓度的有机废水，往往作为厌氧法后处理流程。一般的好氧处理工艺有：SBR （间歇式活性污泥）法，CASS（循环活性污泥），氧化沟法，AO法，生物接触氧化法，膜反应器等。

③深度处理

白酒废水常具有挺高的色度，其去除往往是一个难点，典型的有酒糟废液，在经过厌氧处理后，污水呈黑色。而在“下沙”“糙沙”，高粱洗涤水和浸泡水等废水经处理后往往显红黑色，而利用物化法去除是一种有效的方式。白酒废水常用的三级处理方法有：膜滤法，催化氧化，混凝沉淀，吸附法等。芬顿试剂^[2]的是利用Fe² 离子和过氧化氢链反应所产生的OH·自由基，其具有很高的氧化性。陈丽春^[6]等人利用臭氧氧化做为酒精废水深度处理工艺，臭氧的强氧化性可使得一些难降解有机物得到降解，处理后水质往往好于一般生物法。薛刚等人经过研究发现，利用高分子絮凝剂（PAC或PAM）处理被降解后的有机废水，当pH=8，絮凝剂添加量为1.0mL/（每250mL）时，沉降1到2小时，出水水质达标。

1.3设计目的和内容

此次的研究内容为为某白酒企业设计废水处理及中水回用方案，本次设计均采用国家最新的有关规定、标准和设计规范。最后的出水分为两部分，一部分直接排放到附近水体，出水满足《发酵酒精和白酒工业水污染物排放标准》（GB 27631-2011）规定标准，另一部分出水回用，水质将达到《城市废水再生利用 城市杂用水水质》（GB/T 18920-2002）要求，回用水用于绿化用水和硬地浇洒用水。

设计内容包括从废水纳污口至废水处理后排放口之间的设备选型、构筑物及管道设计等。

设计图纸包括处理站的整个工艺流程图、主要构筑物的平剖图、站区平面布置图、高程图及主要构筑物和管道的设计。

2废水处理工艺的选择与设计

2.1 项目概况

本酒业公司的生产废水可分为高浓度和低浓度有机废水两种。高浓度废水的主要来源包括：白酒糟废液，发酵池渗沥水，地下酒库渗漏水，蒸馏锅底水，蒸馏清洗水等。低浓度污水包括：冷却水，洗瓶水，场地清洗水等，其污染物的浓度要远远低于国家排放标准限值，故可以直接排入附近水体。最后的出水分为两部分，一部分直接排放到附近水体，出水满足《发酵酒精和白酒工业水污染物排放标准》（GB 27631-2011）规定标准，另一部分出水回用，水质将达到《城市废水再生利用 城市杂用水水质》（GB/T 18920-2002）要求，回用水用于绿化用水和硬地浇洒用水。

2.2 设计依据、原则和范围

2.2.1 设计原则

（一）贯彻并落实国家有关环境保护的政策，符合国家的有关法律法规及实行标准。

（二）根据所设计的进出水水质的要求，所用污水处理工艺力求运行稳妥可靠、技术先进、高效节能、经济合理，确保污水处理达标，减少工程成本及后期运行维护的费用。

（三）通过做到自动化控制及管理，实现技术可靠、经济适当。

（四）对于处理过程中产生的沙尘、污泥及废气要有效处理，避免二次污染。

2.2.2 设计依据及标准

a.《发酵酒精和白酒工业水污染物排放标准》（GB 27631-2011）

b.《污水综合排放标准》（GB8978-1996）

c.《建筑给水排水设计规范》（GB50015 — 2003）

d.《城市污水再生利用 城市杂用水水质》（GB/T18920-2002）

e.《工业企业设计卫生标准》（GBZ1-2010）

f.《给水排水设计规范》（GBJ69-2006）

2.2.3 设计范围

设计内容包括从废水纳污口至废水处理后排放口之间的设备选型、构筑物及管道设计等。

设计图纸包括处理站的整个工艺流程图、站区平面布置图、高程图、主要构筑物的平剖图及主要构筑物和管道的设计。

2.3 废水水质及水量

该酒厂生产废水排放量为160m³/d，属于小规模废水处理站，设计进水水质：COD_Cr 5000 mg/L，BOD₅3150mg/L，总氮110 mg/L，氨氮185 mg/L，总磷70 mg/L， pH5~7。

出水严格按照《发酵酒精和白酒工业水污染物排放标准》（GB 27631-2011）标准达标排放。具体废水水质及处理程度如表1所示：

表1

从表中可以看出COD，BOD和总磷的去除要求较高，且BOD/COD=0.63，属于完全可生物降解废水，表明本设计采取生化处理工艺是较好的选择。高浓度含氮量及高浓度磷表明后续好氧处理阶段需加强处理程度

2.4 处理工艺的比选

由于该白酒废水具有COD 浓度高，可生化性强和成分复杂等特点，所以为了降低好氧处理的处理负荷，使生化处理系统能够稳定运行，拟采用容积负荷高，污泥活性高的厌氧工艺与好氧处理工艺结合处理。将两种工艺相结合，一边利用厌氧法具有高有机负荷、低成本、耐冲击、耗能少的优势；另一边，结合拥有良好脱氮除磷效果好氧法的优势，常做厌氧法的后级工艺。就中国的目前状况谈论，现今绝大部分白酒企业使用的都是厌氧与好氧复合的处理工艺用以处理白酒废水^[6]。以下是目前常用的各厌氧与好氧工艺的研究情况与对比。

（1）厌氧法

厌氧法常用于高浓度有机废水的处理，可较大程度降低废水中的 COD_Cr、BOD₅的浓度，同时产生的沼气还能作为燃烧能源，其具有高负荷、高效和低耗能等优点。故此方法适用于高浓度白酒废水。目前，各类高效厌氧生物反应器经大量研究及实践已投入到处理中，如厌氧内循环（简称IC）、上流式厌氧污泥床（简称UASB），厌氧膨胀颗粒污泥床（简称EGSB），厌氧折板反应器(简称ABR) 等。

①UASB

UASB 反应器是目前应用最广的厌氧工艺，自1970 年 Lettinga ^[14]发明该工艺起，就普遍吸引大众的注意。Harada等人经实验分析，在55摄氏度的情况下，把酒精废水放在一个 120升的反应容器中进行了为期 420 天的反应，分析表明 COD的去除率较低，在40%-67 %左右，而BOD的去除率在90%以上。古德温^[16]等人在做了更深入的实验与研究之后，数据显示酒精废水在UASB反应器中时，反应的稳定受到挥发性脂肪酸的转换速率的影响。随着进一步的研究，

②EGSB

EGSB厌氧反应器是近年来新的高效厌氧生物反应器，与厌氧生物反应器 UASB 相对比，EGSB拥有传质好、有机物去除率高、容积负荷高、占地空间等优点。ESSB^[10]反应器是对UASB反应器的改进，除反应器主体外，EGSB反应器还由配水系统、反应区、三相分离器、沉淀区、出水系统和出水循环系统等构成。

③IC

IC反应器是1985年荷兰的一家公司在基于UASB反应器的基础上实验模拟并实际投入使用的第三代高效厌氧生物反应器。狄瑞森^[15]等人研究使用在高的重量/直径比的 IC 反应器中，通过气体驱动的内部回流，使得沼气分离。这系统可以处理高流的液体以及在低水力停留时间下处理高强度或者低强度的废水，其处理高强度废水如啤酒废水的 COD 可达 35kg·m^-3。

根据成本、白酒水质、每日水量及运行综合考虑，本方案采用升流式厌氧污泥床作为厌氧工艺。

（2）好氧法

跟厌氧工艺相比，常用的好氧工艺的主要作用是对磷酸盐和氨的去除，好氧法是经由各类好氧微生物降解有机物从而处理废水的，通常好氧法只适用于处理含中浓度和低浓度的有机废水。酒类废水一般的好氧处理工艺主要有周期循环活性污泥法 (简称 CASS)、序列式间歇式活性污泥法（简称SBR）、缺氧好氧工艺法（简称AO工艺法）

①SBR

SBR工艺是间歇式运行的好氧工艺。主要操作阶段包括五个：纳水、反应、沉降和排水，以及闲置。它的特点在于：主体反应区中几乎没有污泥膨胀、施工简单，能够同时脱氮除磷等。SBR原本发明于一做小型酒厂作为废水处理手段，该工艺系统包含初沉池，一座调节池，两个集水池和一座好氧池。工作者把废水放在好氧反应器中反应6天，结果显示COD去除率 89%，BOD 的去除率 95.5%^[12]。该实验表明：SBR反应器在常温下就能高效处理高浓度的白酒生产废水。

②CASS