兩相厭氧－SBR法處理啤酒廢水工程實踐

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簡介： 云南某啤酒有限公司地處金沙江流域，產(chǎn)生大量污染極為嚴重的啤酒廢水。廢水處理規(guī)模：1000m3/d，進水CODCr=1850 mg/l，BOD5=600 mg/l，SS=700 mg/l，采用兩相厭氧-間歇式活性污泥法（SBR）為主體的處理工藝，出水達到GB8978－96一級排放標準，工程投資和運行費用低。
關(guān)鍵字：兩相厭氧 SBR 啤酒廢水

啤酒廢水具有有機物含量高、可生化性好、間歇排放等特點。通過對啤酒生產(chǎn)廢水目前處理狀況的研究，并結(jié)合國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的處理現(xiàn)狀和技術(shù)發(fā)展，針對云南南華某啤酒有限公司的啤酒生產(chǎn)廢水進行工藝選擇及設(shè)計。

　　1 工程基本情況簡介

　　本次處理工程是對云南某啤酒有限公司的生產(chǎn)廢水處理工程設(shè)計，設(shè)計處理能力為1000m³/d。要求出水達到國家《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)的一級排放標準，其污染物的含量和控制標準見表1。

　　表1 進出水水質(zhì)

　　Tab1  Wastewater quatity of influent and effluent

序  號污 染 物變化范圍平均含量排放標準1COD_Cr(mg/L)960.1～2847.518501002BOD₅(mg/L)375.4～980.2600203SS(mg/L)149.3～1531.6700704pH7.2～117~96~9

　　2 工程主體工藝流程確定

　　在工藝流程確定的過程中，主要考慮以下幾條原則：

　　(1)啤酒廢水可生化性好(BOD₅/COD_Cr＞0.30)，主體工藝采用生化方法。

　　(2)啤酒廢水水質(zhì)、水量變化大，如何盡量降低工程占地，又不影響后續(xù)處理的穩(wěn)定運行。這要求后續(xù)生化處理有較高的耐沖擊負荷能力。

　　(3)該公司啤酒廢水屬中高濃度有機廢水，單級好氧處理工藝難以保證廢水達標排放，傳統(tǒng)的厭氧反應(yīng)器處理效率低、占地大，UASB等高效厭氧反應(yīng)器容易在出現(xiàn)水解酸化階段酸性積累從而抑制產(chǎn)甲烷段處理效率的問題。

　　(4)二相厭氧反應(yīng)器的實質(zhì)就是將廢水在兩個不同的反應(yīng)器中依次完成厭氧降解過程。因為在厭氧生化過程中，水解與酸化過程是同時進行的；產(chǎn)乙酸和產(chǎn)甲烷過程也是同時進行的；但水解與酸化、產(chǎn)乙酸與甲烷這兩大過程，卻是相互制約的。因為這兩大過程所需要的微生物菌種不一樣，而不同微生物菌種群本身所要求的生存環(huán)境差異很大。同時不同的菌種生存在一起，有的會相互抑制或破壞，這樣使的厭氧生化過程的效果不好。如果按照厭氧生化過程，將這些相互制約的過程分開進行，則可以充分發(fā)揮各自的作用，使厭氧生化降解更徹底，處理廢水的效果更好?；谶@一原理，設(shè)計了二相厭氧反應(yīng)器，即進行水解和酸化的酸化反應(yīng)器和產(chǎn)乙酸和甲烷的產(chǎn)甲烷反應(yīng)器，并用來處理啤酒生產(chǎn)廢水。

　　(5)好氧工藝如何選擇，以達到與兩相厭氧結(jié)合后最佳的處理效果。SBR工藝技術(shù)先進、沉淀效果好、系統(tǒng)穩(wěn)定、運行靈活、污染物去除效率高等優(yōu)點，保證了兩相厭氧出水在好氧段高效穩(wěn)定地運行。

　　(6)該工程要求工藝先進，工程占地少，投資造價及運行成本低，出水達到國家一級排放標準。

　　根據(jù)上述原則，確定采用圖1所示的處理工藝流程。

　　啤酒生產(chǎn)廢水經(jīng)格柵后進入調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)池內(nèi)設(shè)置污泥斗，定時排放沉淀泥渣。經(jīng)均質(zhì)后泵入兩相厭氧池，在厭氧微生物的作用下，將廢水中的各種復(fù)雜有機物分解轉(zhuǎn)化成小分子有機物，甲烷和二氧化碳等物質(zhì)，剩余污泥進入污泥濃縮池。消化后的廢水再進入SBR反應(yīng)池，廢水在池中歷經(jīng)曝氣生物降解、沉淀泥水分離后由潷水器將上層清液排出，出水進入貯水池，出水達標排放。調(diào)節(jié)池沉渣及SBR反應(yīng)池排出剩余污泥由潛污泵送至污泥濃縮池，經(jīng)帶式壓濾機壓濾后泥餅外運。

　　3 主要構(gòu)筑物簡介

　　(1) 格柵

　　采用細格柵，設(shè)在處理構(gòu)筑物之前，柵隙為4mm，主要攔截污水帶來的瓶蓋、塑料制品及車間與室外環(huán)境帶來的較大漂浮物，保證后續(xù)處理設(shè)施的正常運行。安裝兩套格柵，交替進行攔截和人工清渣。

　　設(shè)計尺寸2.8m×0.80m×0.80m，格柵井為鋼混結(jié)構(gòu)。

　　(2) 沉淀調(diào)節(jié)池

　　由于啤酒廠各工段排水水質(zhì)、水量、排水時間及時段差異很大，為了不形成對后續(xù)生化處理的水力負荷沖擊、污染濃度負荷的沖擊和酸堿沖擊，應(yīng)設(shè)均質(zhì)調(diào)節(jié)池，均勻水質(zhì)和調(diào)節(jié)水量。池中設(shè)沉渣斗，通過排泥管定期排出池外。

　　采用鋼筋砼平流式沉淀池一座，地下式。設(shè)計尺寸10.0m×8.0m×3.0m，水力停留時間6h。底部設(shè)污泥斗4個，3天的污泥量約35m³。設(shè)污水泵2臺，Q=50m³/h，污泥泵2臺，一用一備。

　　(3) 兩相厭氧池

　　采用鋼筋砼結(jié)構(gòu)，中溫消化。產(chǎn)酸反應(yīng)器有效容積為：200m³，COD容積負荷率6.4kgCOD/(m³·d)，BOD₅容積負荷率2.89kgBOD₅/(m³·d)，設(shè)計尺寸為8.0m×5.0m×5.5m；產(chǎn)甲烷反應(yīng)尺寸為：375m³，COD容積負荷率2.4kgCOD/(m³·d)，BOD₅容積負荷率3.2kgBOD₅/(m³·d)，甲烷產(chǎn)率為0.15m³/kgCOD，設(shè)計尺寸為15.0m×5.0m×5.5m。

　　(4) SBR池

　　設(shè)計尺寸9.0m×5.0m×5.5m，2個池子，鋼筋混凝土。MLSS濃度為2000mg/L，周期為8h，反應(yīng)時間4h(進水2.5h后開始曝氣)，沉淀45min，潷水45min。污泥負荷0.35kgBOD5/(kgVSS·d)。每天產(chǎn)生的濕污泥量約10m³，可定期排放。

　　設(shè)BSL400型連桿式旋擺潷水器兩套，潷水能力400m³/h，出水管直徑450mm，潷水高度2～5m。YMB-2型膜片式微孔擴散器48個，通氣孔距池底0.3m，單個擴散器服務(wù)面積2m²，空氣量為6～9m²/(h·個)。采用C15-1.5離心鼓風(fēng)機3臺，該型空壓機風(fēng)壓49KPa，風(fēng)量15m³/min。正常條件下，2臺工作，1臺備用。

　　SBR運行中其曝氣、潷水及排泥等過程均采用計算機自動控制系統(tǒng)完成，因此需要配備相應(yīng)的電動、氣動閥門，以便控制氣、水的自動進出及關(guān)閉。

　　(5) 貯水池

　　潷水器出水進入貯水池，實現(xiàn)連續(xù)地達標排放。有效容積87.5m³，尺寸5.0m×5.0m×3.5m。

　　(6) 濃縮池

　　 采用間歇式重力濃縮池，半地面式。尺寸4.0m×4.0m×4.5m，濃縮時間為18h，固體負荷35kg/(m²·d)。設(shè)清水回流泵2臺(一用一備)，Q=12.5m³/h。

　　(7) 脫水機房

　　設(shè)置YDP-1000型帶式壓濾機一臺，處理量為3～4m³/h。3天內(nèi)進入脫水機房的污泥量約50m³。

　　4.運行結(jié)果

　　圖2 處理出水水質(zhì)
Fig2 Quality of treated waste water

　　工程經(jīng)三個月調(diào)試后，國家法定環(huán)境監(jiān)測單位對工程出水進行連續(xù)十二天監(jiān)測，監(jiān)測出水平均值為：COD_Cr 51.9mg/l；BOD₅ 12.3 mg/l；SS 44.7 mg/l；pH 6.85，出水達到國家一級排放標準。監(jiān)測結(jié)果如圖2所示，各處理單元進出水水質(zhì)以及去除效率見表2。

　　表2  監(jiān)測結(jié)果

　　Tab2  Monitoring results

　　 處理單元　　 COD_Cr　　 BOD₅　　 SS　　 pH　　 平均值(mg/L)　　 去除率(％)　　 平均值(mg/L)　　 去除率(％)　　 平均值(mg/L)　　 去除率(％)　　 平均值　　 進水　　 1896.3　　 -　　 612.7　　 -　　 629.4　　 -　　 7.63　　 格柵＋沉淀調(diào)節(jié)池　　 1330.0　　 29.9　　 481.6　　 21.4　　 383.9　　 39.0　　 7.23　　 酸化段　　 950.2　　 28.6　　 362.7　　 24.7　　 241.2　　 37.2　　 5.90　　 產(chǎn)氣段　　 183.1　　 80.7　　 87.8　　 75.8　　 107.0　　 55.6　　 6.27　　 SBR池　　 51.9　　 71.7　　 12.3　　 86.0　　 44.7　　 58.2　　 6.85

　　5.主要技術(shù)經(jīng)濟指標

　　(1)人員編制

　　現(xiàn)實行三班二人制，即一共三班，每班二人，主要工作為檢查各機械設(shè)備的運行情況。

　　(2)總投資概算

　　廢水處理站工程總投資：130.0萬元。其中，土建構(gòu)筑物：60.0萬元；設(shè)備：50.0萬元；其他費用共計：20.0萬元。

　　根據(jù)以上總投資，折合單位廢水投資為1300元/(m³·d)。

　　(3)運行費用

　　a.動力費  廢水處理站總裝機容量為122kW，最大使用容量為81.3kW，連續(xù)平均使用功率為41.6kW，每年電費約為17.8萬元。

　　b.人工費  操作人員以六人計，每人月工資500元，則6500/30=100元/天。

　　c.藥劑費  污泥脫水聚丙烯酰胺投藥量0.2%(按干重計)，則藥劑費估計為1.5萬元/年。

　　d.其他費用  包括維護維修費、污泥運費及污水廠區(qū)用水等費用共計6.0萬元/年。

　　合計年運行費用為：17.8+3.65+1.5+6.0=28.95萬元

　　則處理1ｍ³廢水的費用為：28.95/365/1000≈0.793元/m³

　　6. 結(jié)語

　　(1)格柵、沉淀調(diào)節(jié)池以及兩相厭氧預(yù)處理啤酒廢水收到很好效果，好氧段進水水質(zhì)已經(jīng)接近污水排放標準。盡管進水水質(zhì)水量變化很大，但是兩相厭氧出水COD基本穩(wěn)定在200mg/L左右，COD去處率＞85%，從而降低了SBR處理的難度。

　　(2)整個工藝投資省，運行穩(wěn)定，能耗低，剩余污泥量少，出水達到國家一級排放標準。

　　參考文獻

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　　Treatment of brewery wastewater by two phase anaerobic -SBR process

　　Li Dongwei^1，2   Wang Kehao¹ 

　　(1. College of Resource and Environmental Science，Chongqing University，  Chongqing  400044； 2. The Key Laboratory of the Exploitataion of Southwest Resources & the Environmental Hazards Control Engineering，Ministry of Education，Chongqing  400044)

　　Abstract: A Company of the Nanhua town of YunNan ，located at the basin of the Jinsha river， is a plant manufacturing beer. The amount of its waste water needing being treated comes up to 1000 cubic meters per day， among which the content of COD_cr=1850mg/l，BOD₅ =600mg/l，the content of SS 700 mg/l. The quality of treated water is up to the decreedⅠdischarge standard of GB8978-1996 by applying the treatment technology of two phase anaerobic-SBR process . This technology enjoys both low investment and low operation cost.

　　Keywords：two phase anaerobic , SBR , brewery wastewater

　　* 基金資助：重慶市自然科學(xué)基金(CSTC,2005BB7253)資助。

　　作者簡介：李東偉(1966-)，男，重慶人，重慶大學(xué)資源及環(huán)境科學(xué)學(xué)院博士后,副教授。主要從事工業(yè)有機廢水治理技術(shù)和環(huán)境災(zāi)害控制工程的研究與設(shè)計工作。E-mail：litonwei@126.com