2000m3/d玉米酒精发酵废水处理工程设计开题报告
2020-02-10 22:43:02
1. 研究目的与意义（文献综述）
在我国工业行业中，有机废水的排放量在酒精行业中集中度非常高，该行业也是引起严重水环境污染的第二大轻工业[1]。
酒精生产废水是一种富含糖类、蛋白质、有机酸等物质的有机物浓度非常高的废水，它的性质偏酸性，如果不做任何处理就直接排放，不仅会引起严重的环境污染，而且还会使很多有用物质白白流失[2] 。
酒精工业的污染以水的污染最为严重，生产过程中的废水主要来自蒸馏发酵成熟醪后排出的酒精糟，生产设备的洗涤水、冲洗水，以及蒸煮、糖化、发酵、蒸馏工艺的冷却水等[3] 。
玉米发酵酒精废水的特点：
(1)废水中悬浮物含量较高，可达40 000mg/L。
(2)工业酒精生产过程中，相关蒸馏等工艺处理致使废水平均水温较高。
(3)废水中化学需氧量可达20 000~30 000mg/L，其中包含固体悬浮物、溶解性质的化学需氧量和溶解胶体等，此外还有氮类化合物、生物细菌以及未被分解的产品。
(4)废水成酸性，有机酸含量达500mg/L，这些特点导致其不能直接排放[4] 。
本文是对某生物科技有限公司进行玉米深加工生产酒精的废水进行处理，生产过程中的废水主要来自蒸馏发酵后排出的酒精槽，生产设备的洗涤水、冲洗水、以及蒸煮、糖化、发酵、蒸馏工艺的冷却水等。这里是为该企业设计废水处理工艺方案。
鉴于酒精生产工艺的工业化和酒精废水的复杂性等特点，酒精废水的处理问题成为酒精生产发展中的主要的因素。当前，酒精废水的处理主要分为预处理过程、初级处理过程、二次处理过程、深度处理过程。其中，预处理是将大量的悬浮物用中、细格栅或筛网滤去；初级处理一般采用沉淀、气浮等物理过程来去除部分悬浮固体，有时也使用化学药品利用混凝法来去除；二次处理主要是对酒精废水中易溶解有机物进行生物降解，一般多采用厌氧、好氧联合方法进行处理；深度处理是物降解后，出水仍不完全达标，针对某些浓度指标进行特别针对性的处理，或者处理特殊类型残留物。
综合国内外酒精废水处理方法，一般思路为：首先将高悬浮物的废水通过压滤机或离心机进行固液分离；其次分为两种方式，一通过厌氧发酵的方法将其转变为能源的形式，二是固体制成滤饼作为饲料出售，同时上清滤液利用厌氧生物处理反应器降解其中有机物质，并回收可用沿气能源，再对此出水进行好氧生物后续处理，以求能满足排放要求[5]~[7] 。
对于酒精废水来讲，BOD/CODcr日值高，非常有利于生化处理。根据废水水质的不同，可采用单一好氧或厌氧与好氧相结合的方法[8]。
1、好氧生物处理多用于中、低浓度有机废水的处理，主要有以下两种方式:
(1) 活性污泥法:该处理工艺的主要部分是曝气池和沉淀池，废水进入曝气池后，与活性污泥混合，在人工充氧的条件下，活性污泥吸附并氧化分解废水中的有机物，而污泥和水的分离则由沉淀池来完成。
应用较广为序批式活性污泥法(SBR)和CASS反应池。①SBR为过间歇曝气可以使动力耗费显著降低，同时，废水处理时间也短于普通活性污泥法。②CASS反应池是一种循环式活性污泥法。根据需要设计，反应池一般用隔墙分成个区:生物选择区、预反应区、反应区，生物选择区曝气，在该区内、回流污泥中的微生物大量吸收有机物，能较迅速有效地降低废水中有机物浓度；预反应区采取半限制性曝气[9]。
（2）生物膜法：与活性污泥法不同，生物膜法是在处理池内加入软性填料，利用固着生长于填料表面的微生物对废水进行处理，最大优点是不会出现污泥膨胀的问题。
（3）生物接触氧化法在国内应用很广，其主要优点是处理能力大，无污泥膨胀，运行管理方便等，但处理效果一般不及活性污泥法，建筑费用亦较高[10] 。
2、厌氧生物处理适用于高浓度有机废水的处理，其处理技术包括许多方法，如厌氧滤池、上流式厌氧污泥床（UASB），厌氧内循环反应器（IC）等。
（1）UASB：UASB技术最为成熟，它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，排水系统与排泥系统，沼气收集系统四个部分，具有效能高，处理费用低，电耗省，投资少，占地面积小等一系列优点，完全适用于高浓度酒精废水的治理[11]。
采用内循环UASB对酒精废水进行厌氧处理, 对连续进水和脉冲进水2种进水方式处理效果进行了对比, 结果表明, 连续进水冬季处理效果较差, 脉冲进水COD、TP、SS的平均去除率分别达到了81.00%、24.02%、51.24%, 但由于反应器内的氨化反应, 导致氨氮浓度增加, 仍需进一步好氧处理[12]。
（2）IC：它是在UASB反应器的基础上发展而来的，和UASB反应器一样，可以形成高生物活性的厌氧颗粒污泥，但不同的是这种反应器内部还能够形成流体循环。
3、厌氧 好氧生物处理处理废水(泥合水)采用厌氧生物处理与好氧生物处理相结合是成然、可靠的工艺，是可以大力推广使用的。其中又分几类：
(1)水解 好氧技术：水解 好氧生物处理技术的典型工艺流程为：格棚一均质调节一酸化—接触氧化一气浮—达标排放。水解池是一种以水解菌为主的厌氧上流式污泥床，水解工艺是预处理工艺，其后可以采用各种好氧工艺，如活性污泥法、接触氧化法、氧化沟法、SBR等[13]。
(2)UASB 好氧技术：该工艺COD等去除率高，有机负荷高，水力停留时间短，占地面积小可节省投资，整套工艺处理效率高，操作简单，运行稳定。UASB其后可以生物接触氧化、新型生物接触氧化、A/O工艺、氧化沟、SBR等。
(3)EGSB 好氧技术:属于一种新型的厌氧 好氧处理工艺，其特点①采用的厌氧技术是EGSB工艺，EGSB与UASB相比，EGSB具有布水容易、均匀传质效果好、有机物除率高、能够在更高的进水浓度和更高的容积负荷下运行的优点；②EGSB装置的高度可以为UASB装置的2信以上，其占地面积更小；③在EGSB装置中，污泥浓度可提高20~40kg/m3有机物主要是在这样的颗粒层中被分解，产生大量的沼气，可回收利用，具有良好的经济效益。EGSB其后可以接生物接触氧化、新型生物接触氧化、AO工艺、氧化沟法、SBR等[14]~[15] 。
2. 研究的基本内容与方案
本课题依据任务书所给定的数据及出水要求，井结合技术可行性和社会经济性，对玉米酒精发酵废水的处理工艺、处理流程进行研究与设计，并对相关构筑物进行计算，得出符合实际的工艺设计流程。
首先，对某生物科技有限公司酒精废水的特点、性质和主要污染成分进行分析；其次，掌握水处理常用系统的运行原理和设计工艺;再次，根据该公司排放废水数据计算出相关的污水处理设计参数，并根据废水特点设计出相关工艺流程最后做出相应的cad工程图。
（1）资料收集
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3. 研究计划与安排
1～3周 查阅文献、确定工艺方案、编写开题报告，完成英文翻译；
4～8周 工艺流程的设计与计算，绘制图纸初稿，编写设计说明书、计算书；
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4. 参考文献（12篇以上）
[1]应一梅. 内循环厌氧生物反应器处理酒精工业废水的生产性启动研究［d］. 郑州: 郑州大学，2004: 1.
[2]卢颖.浅谈酒精废水综合治理及利用方法[j].黑龙江水利科技,2017,45(08):147-149.
[3]侯石磊. 处理玉米酒精废水的生产性启动研究[d].河南师范大学,2012.
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