科研训练

编号：所属领域：C

学历：本科推荐类别：

学生科技创新基金项目申请书项目名称：啤酒厂废水处理相关设计

申请者：秦鑫张乐峰

所在学院：生命科学与工程学院

联系电话：183********

兰州理工大学

二〇一七年七月

填表说明

一．申请者填写申请书前应详细阅读《兰州理工大学学生科技创新基金管理办法》；

二．封面填写说明：

1.“编号”由校团委填写；

2.“所属领域”申报者依照《项目简表》中的“作品所属领域”填写简称，如：“自然C”或“哲社D”等；

3.“学历”申报者填写“本科”或“硕士”；

4.“推荐类别”由推荐单位依照一类3000元，二类2000元，三类500元的项目，填写“一类”或“二类”、“三类”。

三．申请书表二至表六中空格不够时可自行加页；

四．项目研究截止时间原则上为当年10月；

一、项目简表

项目名称啤酒厂废水处理相关设计申请

金额

2000元

作品所属领域自然科学类学

术论文

E

A.机械与控制（包括机械、仪器仪表、自动化控制、

工程、交通、建筑等）

B.信息技术（包括计算机、电信、通讯、电子等）

C.数理（包括数学、物力、地球与空间科学等）

D.生命科学（包括生物、农学、药学、医学、健康、

卫生、食品等）

E.能源化工（包括能源、材料、石油、化学、化工、

生态、环保等）

哲学社会科学

类社会调查报

告和学术论文

A.哲学

B.经济

C.社会

D.法律

E.教育

F.管理

科技制作发明

类

A类（科技含量高、成本投入大）

B类（投入较少的小发明、小制作）

负责人情况

姓名杨麦娟性别女年龄21 所在

学院

生命科学与工程学

院

现读

学历

本科年级专业2011级生物工程

其他成员情况

姓名性

别

年

龄

年级专业所在学院项目分工

张琳苑女21 2011级生物工程生命科学与工

程学院

干腐病优势病

原菌的分离纯

化及分子鉴定

高上贵男20 2012级生物工程生命科学与工

程学院

筛选有效抑制干

腐病优势病原

菌的益生菌

指导教师基本情况

（最多2人，必须有1位为副高职称）

姓名性

别

年

龄

职称专业所在院系备注

王玉丽女51 副教授生物学生命科学与工

程学院

王艳玲女29 讲师生物化学与

分子生物学

生命科学与工

程学院

二、项目简介

啤酒废水具有水量大、毒害小、属中浓度（COD cr为1 500~2 500 mg/L，BOD5为600~1 400 mg/L）,悬浮物含量大（SS为400~1 000mg/L）,TN 一般在30~70mg/L,BOD5/COD cr高达0.5~0.7，不含有毒害成分，具有良好的可生化性能等特点[1]。随着啤酒的需求量的不断增加，我国已经成为啤酒最大生产国。在啤酒生产过程中产生了大量的高负荷有机废水，其净化处理对消除水体污染、保护环境意义重大[2]。

啤酒废水会通过以下几种方式排放：（1）直接排入水道（海洋、河流、溪流和湖泊），（2）直接排入市政污水管道系统，（3）经过一些预处理排入水道或市政污水管道系统（4）排入啤酒废水处理厂。未经处理的啤酒废水会造成严峻的污染问题，因为这些废水含有好氧降解的有机化合物。

UASB上流式厌氧污泥床反应器是由荷兰Wageninhen农业大学G.Lettinga等人在1971-1978年间研制的，由于具有高负荷、易于启动等优点被广泛应用于淀粉废水、酒精废水、溶剂废水、屠宰废水、制药废水等领域[3]。处理后的废水必须达到《啤酒工业水污染排放标准》（GB 19821-2005）的排放要求：COD cr≤80mg/L;BOD5≤20mg/L;SS≤70mg/L;PH 6~9[4]。

参考文献：

[1]徐宁，陈畅，赵志刚.UASB-接触氧化工艺在啤酒厂废水处理中的应用[J].机电设备，2010（5）

[2]刘瑾，赵斌，潘博. UASB-接触氧化处理啤酒废水，05-0063-02

[3]李小华，付永胜，董亮.UASB反应器对啤酒生产中的废水处理[J].四川建筑，2005（6）

[4]国家环境保护总局科技标准司.GB 19821-2005啤酒工业水污染排放标准[S].2005.

三、本研究项目的科学依据和意义(包括科学意义和应用前景，国内

外研究概况、水平和发展趋势、学术思想，立论根据，特色或创新之处)

一、研究的目的和意义

水，作为一种必不可少的资源，长期以来被认为是取之不尽、用之不竭的。随着人类社会的不断发展和工业现代化，水环境的质量也越来越严重，这一切都加重了城市的负担，带来危及城市生存与发展的一系列问题为了确保城市环境的清洁和安全，提高废水处理方法的高效性具有重要意义。

当前我国污水处理主要依赖于化学方法和物理方法，但化学方法可能造成二次污染，物理方法又存在处理不彻底的问题，UASB净化能力强、工艺相简单，所以通过UASB方法处理废水意义重大。

二、国内外研究现状

近年来，随着人类环境意识的不断提升，人们对污水处理提出了更高的要求，人们逐渐增加水资源的要求，也在很大程度上限制了经济的发展。（1）国内现状

我国的污水处理技术经历了三个时期。一是七五时期，这个时期是指国家对复合生态系统以及氧化塘等自然技术处理方面做了科技攻关；二是八五时期这个时期国家深入研究了一体化氧化沟以及高负荷活性污泥，并引进了相关处理工艺，如SBR、A2O、AO、AB等；三是九五时期，这个时期主要对占地规模以及能耗等问题做出了解决，并探讨了成套的污水处理技术。我国经过这三个时期的努力，在污水处理工艺上取得了长远的进步，几乎达到了发达国家的水平，大多数的污水处理要求被满足。但是，我国缺少系统的、完整的污水处理技术上，其引进的污水处理技术不一定适用我国的国情。

（2）国外污水处理研究现状

发达国家在20世纪70年代就达到了污水处理的二级处理水平，其中，世界上建设污水处理厂最多的国家是美国。但是，二级处理因其能耗高、运行费用以及投资建设费用较大等缺点，发达国家开始对传统的工艺流程进行改进以及新技术的研究，其中，污水处理利用技术收到很大程度的重视。国外的污水处理技术主要有SBR法、电磁化法、隔膜吸附过滤法、生物降解法以及活性污泥法等，其污水处理排放标准非常严格。其中，应用最为广泛的方法是活性污泥法，主要是应用在大型的城市污水厂当中。比较发达的国家在广泛普及二级处理之后，投入了大量的科研力量以及资金来对处理污水的设备的运行、检测以及管理进行了有效的加强，在很大程度上实现了很多高科技的技术应用。在上个世纪的七十年代美国开始进行自动控制污水处理厂，现在处理污水的工厂大部分已经实现了自动控制以及测试。

三、学术思想和立论根据

在生活污水、食品加工和造纸等工业废水中，含有碳水化合物、蛋白质、油脂、木质素等有机物质。这些物质以悬浮或溶解状态存在于污水中，这种污染物可造成水中溶解氧减少，影响鱼类和其他水生生物的生长。水中溶解氧耗尽后，有机物进行厌氧分解，产生硫化氢、氨和硫醇等难闻气味，使水质进一步恶化。水体中有机物成分非常复杂，耗氧有机物浓度常用单位体积水中耗氧物质生化分解过程中所消耗的氧量表示，单位mg/L。植物营养物主要指氮、磷等能刺激藻类及水草生长、干扰水质净化，使BOD5升高的物质。水体中营养物质过量所造成的"富营养化"对于湖泊及

流动缓慢的水体所造成的危害已成为水源保护的严重问题。

富营养化（eutrophication）是指在人类活动的影响下，生物所需的氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡的现象。在自然条件下，湖泊也会从贫营养状态过渡到富营养状态，沉积物不断增多，先变为沼泽，后变为陆地。这种自然过程非常缓慢，常需几千年甚至上万年。而人为排放含营养物质的工业废水和生活污水所引起的水体富营养化现象，可以在短期内出现。

四、特色

我国是世界上第一的人口大国，也是世界上淡水需求量最大的国家，但人均淡水占有量仅为世界人均占有量的1/4，工农生产受到较为严重的影响，人们不得不开采地下水，有些地方甚至出现了地下水枯竭的现象，为了防止废水对环境造成污染从而影响生物的生存健康，我们用UASB 方法对啤酒厂废水进行处理，一般的物理化学方法操作相对复杂、造价高、处理不彻底，本研究从净化效率出发，效果好、运营操作管理相对简单，造价也比较低。

1.四、研究内容和预期成果(说明研究项目的具体内容并明确重点解决

的科学问题，预期成果和提交形式)

一、研究内容

1集水井集水:将啤酒厂废水通过沟槽进入集水井，对废水进行收集，便于集中处理。

2.沉淀池沉降：沉降池是应用沉淀作用除去水中悬浮物的一种构筑物，集水井的废水进入沉降池，采用蜂窝斜管异向流沉淀池，利用重力除去颗粒悬浮物。

3.调节罐调节：对从来自沉降池的污水进行缓冲处理，防止处理系统负荷急剧变化，减少进入污水处理系统污水流量的波动，控制污水的PH、稳

定水质，利用污水自身的中和能力。

4.加热罐加热：对自调节罐的废水加热，使罐内粘稠液体通过与热媒体的交换，实现对粘稠液体的升温，降低液体的粘度，改善其流动性，以便于泵的输送。

5.泵将废水转入UASB反应器：反应器废水被尽可能均匀的引入反应器的底部，污水向上通过包含颗粒污泥或絮状污泥的污泥床。厌氧反应发生在废水和污泥颗粒接触的过程。在厌氧状态下产生的沼气(主要是甲烷和二氧化碳)引起了内部的循环，这对于颗粒污泥的形成和维持有利。在污泥层形成的一些气体附着在污泥颗粒上，附着和没有附着的气体向反应器顶部上升。上升到表面的污泥撞击三相反应器气体发射器的底部，引起附着气泡的污泥絮体脱气。气泡释放后污泥颗粒将沉淀到污泥床的表面，附着和没有附着的气体被收集到反应器顶部的三相分离器的集气室。置于集气室单元缝隙之下的挡板的作用为气体发射器和防止沼气气泡进入沉淀区，累积在三相分离器上的污泥絮体在一定程度上将超过其保持在斜壁上的摩擦力，其将滑回反应区，这部分污泥又将与进水有机物发生反应。[1]

6、回收处理装置：产生的沼气通过水封器进行收集利用，剩余的污泥经过污泥凝缩池进行凝缩，凝缩后脱水，处理结束。

二、预期成果

1 净化效果更高，成本更低。

2 处理后的废水必须达到《啤酒工业水污染排放标准》

3水污染问题得到改善

三提交方式

以甘油保藏法保藏该优势菌种和筛选到有效抑制马铃薯干腐病菌的益生菌，并将可行性方案以及方案结果于书面方式提交。

五、预期学术价值或经济和社会效益

UASB为污水处理提供了新的途径，有效的节约了处理成本，提高了废水的处理利用率，同时产生的沼气作为燃料带来了经济效益。

废水处理再生进行灌溉，节约淡水，提高了淡水的利用率，改善了环境，提升了区域投资环境，使工业企业不在因为污水排放和污染物总量控制而制约发展，吸引了更多的外资投资，降低了污水治理的投资运营费用，减轻了政府和企业的沉重负担。处理后的泥饼可用于制造人行道地砖，解决了泥饼的销纳问题，减轻了污水处理厂的经济负担，还带来了经济效益，城市污水就近可得，来源稳定、容易收集，是可靠稳定的供水水源。城市污水净化后可作为市政绿化、观景水和工业用水。

六、拟采用的研究方法、技术路线和进度安排

研究方法和技术路线

进度安排

起止日期 实验（设 计）内 容

天数 2015.4.1.-2015.4.30 马铃薯干腐病优势病原菌对的分离和纯化 30 2015.5.1..2-2015.5.13 优势病原菌形态学特征研究及分子鉴定 13 2015.5.14-2015.5.30 腐皮镰刀菌和接骨木镰刀菌生理生化特征研究 16 2015.5.31-2015.6.12 腐皮镰刀菌和接骨木镰刀菌致病性的研究 13 2015.6.13-2014.6.30 有效抑制马铃薯干腐病优势病原菌益生菌的筛选 17 2015.7.1-2015.7.5 整理实验数据，并进行准确和合理地分析 5 2015.7.6-2015.7.21

撰写论文，并制作PPT

15

出水外排

回收蛋白

啤酒废水

回流

集水井

沉淀池 调节罐

加热罐 UASB

SBR

水封器

沼气利用

污泥凝缩

脱水机

污泥处运

七、申请者所在学院或社团团工委初审意见

指导教师意见：（对项目的意义、特色和创新之处及申请者的研究水平与学风签署具体意见）

指导教师签字：年月日

所在学院或社团团工委审查意见：□一类□二类□三类

主管领导签字：公盖：

年月日

八、学校审查意见

科技处审查意见：

领导签字：公章：

年月日

专家组评审意见：

评审人：

年月日