工业园区沼气发电课程设计.doc

1. 绪论 1.1啤酒历史与发展[1][2] 啤酒的起源与谷物的起源密切相关。人类使用谷物制造酒类饮料已有8000多啤酒年的历史。已知最古老的酒类文献，是公元前6000年左右巴比伦人用黏土板雕刻的献祭用啤酒制作法。公元前4000年美索不达米亚地区已有用大麦、小麦、蜂蜜制作的16种啤酒。公元前3000年起开始使用苦味剂。公元前18世纪，古巴比伦国王汉穆拉比颁布的法典中，已有关于啤酒的详细记载。 公元前1300年左右，埃及的啤酒作为国家管理下的优秀产业得到高度发展。拿破仑的埃及远征军在埃及发现的罗塞塔石碑上的象形文字表明，在公元前196年左右当地已盛行啤酒酒宴。啤酒的酿造技术是由埃及通过希腊传到西欧的。 1881年，E.汉森发明了酵母纯粹培养法，使啤酒酿造科学得到飞跃的进步，由神秘化、经验主义走向科学化。蒸汽机的应用，1874年林德冷冻机的发明，使啤酒的工业化大生产成为现实。全世界啤酒年产量已居各种酒类之首，已突破100000。1986年全世界生产啤酒101588.7。 我国啤酒工业的未来主要有以下几方面的变化：产量的发展；规模的扩大；技术经济指标还有差距，要不断的提高；原料的发展；啤酒品种向多样化发展；高浓度酿造技术；非热消毒的纯生啤酒酿造；人才的培养等。 随着世界的发展，啤酒的生产技术逐步成为重点。当今，纯生啤酒的生产技术，膜过滤技术，微生物检测和控制技术，糖浆辅料的使用逐步发展起来。相信不久的将来，中国的啤酒业将以崭新的面貌跻身于世界啤酒先进领。 1.2存在问题[1][2] 我国的啤酒生产虽有一定的规模但产品结构不合理，粗放经营，资源浪费严重，经济效益低下，大多数啤酒生产企业的生产废物没有得到充分的回收利用。这不仅造成了资源的浪费，也对环境造成了一定的污染。 啤酒是以粮食（大麦，大米等）为原料酿造的营养性饮料，其酿造过程会产生大量的废气、废水和废糟。啤酒生产过程需要耗费大量的资源，包括水、电和煤炭，只有实施循环经济，推行清洁生产，才能有效解决经济效益与环境利益间的矛盾，实现我国啤酒生产的跃进。 1.3设计目的 针对啤酒厂生产过程中产生大量的废水，需要进行废水的处理，在处理废水的过程中会产生大量的沼气，利用沼气来进行发电来供应啤酒厂的一部分用电，实行清洁生产，废物利用，节省生产费用。 通过设计沼气发电流程，以及设备的选型，来为20万t/a啤酒工厂实现废水的综合利用。 2. 啤酒废水处理流程 2.1废水特性[2] 鉴于啤酒废水自身的特性，啤酒废水不能直接排入水体，据统计，啤酒厂工业废水如不经处理，每生产100吨啤酒所排放出的BOD值相当于14000人生活污水的BOD值，悬浮固体SS值相当于8000人生活污水的SS，其污染程度是相当严重的，所以要对啤酒废水进行一定的处理。 处理方法可分为两大类:一种是好氧生物处理，另一种是厌氧生物处理。 好氧生物处理是在氧气充足的条件下，利用好氧微生物的生命活动氧化啤酒污水中的有机物，其产物是二氧化碳、水及能量（释放于水中）。这类方法没有考虑到污水中有机物的利用问题，因此处理成本较高且处理时间长。活性污泥法、生物膜法、深井曝气法是较有代表性的好氧生物处理方法。 厌氧生物处理适用于高浓度有机废水(CODcr2000 mg/l, BOD51000 mg/l)。它是在无氧条件下，靠厌氧细菌的作用分解有机物。在这一过程中，参加生物降解的有机基质有50%～90%转化为沼气(甲烷)，而发酵后的剩余物又可作为优质肥料和饲料。 2.2废水处理工艺流程的选择[3] 厌氧生物处理包括多种方法，但以升流式厌氧污泥床(UASB)技术在啤酒废水的治理方面应用最为成熟。UASB的主要组成部分是反应器，其底部为絮凝和沉淀性能良好的厌氧污泥构成的污泥床，上部设置了一个专用的气-液-固分离系统(三相分离室)。废水从反应器底部加入，在上向流、穿过生物颗粒组成的污泥床时得到降解，同时生成沼气(气泡).气、液、固(悬浮污泥颗粒)一同升入三相分离室，气体被收集在气罩里，而污泥颗粒受重力作用下沉至反应器底部，水则经出流堰排出。 UASB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，完全适用于高浓度啤酒污水的治理.其不足之处是出水CODcr的浓度仍达500mg.L-1左右，需进行再处理或与好氧处理串联才能达标排放。 图2.1啤酒废水处理流程图 具体的流程为：污水进入处理厂，经过格栅过滤出较大的废渣，流至集水池调节pH，再通过污水提升泵提升到UASB反应器中，因为经过UASB反应器处理的出水不能达到出水标准，需要再经过好氧生物处理才能排放。 经过UASB之后的，产生大量的沼气，则利用这些沼气进行发电，是污染物的含量降到最低。同时可以利用沼气发电的能量进行啤酒生产。 3. 沼气发电系统设计 3.1废水