酸化+UASB+A/0工藝處理啤酒廢水淺析

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簡介： 啤酒廢水是屬于較高濃度的有機污染廢水，酸化+UASB+A/0是一種運行穩(wěn)定、技術(shù)經(jīng)濟效益較高、工程應(yīng)用較多的一種處理工藝?，F(xiàn)結(jié)合工程調(diào)試經(jīng)驗對此工藝進行個人膚淺的闡述。
關(guān)鍵字：啤酒廢水 水解酸化 UASB A/O 運行 經(jīng)濟效益

1、概述

　　啤酒廢水是屬于較高濃度的有機污染廢水，主要污染來源于糖化、主酵、灌裝清洗等生產(chǎn)工序。因生產(chǎn)規(guī)模、設(shè)備和管理而異，一般啤酒生產(chǎn)廢水的COD和1000～2500mg/l左右，BOD為600～1400mg/l。噸產(chǎn)品的COD排放量約為28～32kg，BOD排放量為17～19kg。隨著國家對環(huán)境污染治理力度的加大，當(dāng)前控制啤酒廢水污染已是刻不容緩。

　　八十年代以來，國內(nèi)外對啤酒廢水處理進行大量的試驗、研究和生產(chǎn)性應(yīng)用，有相當(dāng)成效。例如，由荷蘭Lettimga教授研究開發(fā)的UASB（上流式厭氧污泥床）技術(shù)，由丹麥Kruger開發(fā)應(yīng)用的氧化溝處理技術(shù)等等。在國內(nèi)，清華大學(xué)、浙江農(nóng)大等單位進行了AFB（厭氧流化床），UASB和兩相厭氧清化處理啤酒廢水試驗研究。杭州中策啤酒、大梁山集團股份有限公司啤酒等啤酒廢水處理設(shè)施采用了酸化+UASB+A/0處理工藝，運行至今，處理后出水COD能穩(wěn)定在100mg/l以下。

　　2、工程概況

　　寧波某啤酒有限公司最大生產(chǎn)能力為300t/日啤酒。廢水處理量為3000m³/d，該工程于1998年4月開工，1998年11月完工并開始單機、清水聯(lián)動試車，1998年11月投入接種污泥開始污染馴化，12月中旬污泥馴化完成，經(jīng)7個多月的試運行結(jié)果表明，處理效果好，出水COD<100mg/l，BOD₅<20mg/l，SS<70mg/l，達(dá)到預(yù)期目的。

　　2.1 廢水量與水質(zhì)

　　1) 處理廢水量

　　設(shè)計廢水量3000m³/d。

　　2) 水質(zhì)

　　設(shè)計水質(zhì)如表1所示。處理水水質(zhì)要求達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）一級標(biāo)準(zhǔn)。

表1 設(shè) 計 水 質(zhì) 表

序號項目進水處理出水1pH6～96～92CODcr（mg/l）≤ 2500≤ 1003BOD₅（mg/l）≤ 1600≤ 204SS（mg/l）400≤ 70

　　2.2 處理工藝

　　改啤酒廢水的污染物濃度高，COD和BOD分別達(dá)到2500mg/l和1600mg/l。如果直接用好氧生物處理，一則處理難度較大，二則能耗較大，處理費用較高、污泥量較大，為此，選擇和引進了水解－UASB — A/O處理技術(shù)，具體如下。

　　工藝特點：

　?。?）本工程所采用的是由荷蘭Lettinga教授開發(fā)，并由PAQUES B.V成功地應(yīng)用于工業(yè)廢水處理的UASB，正如眾所周知的，UASB具有省能源、占地少、去降率高且穩(wěn)定、污泥產(chǎn)量少、處理成本低，同時產(chǎn)生的沼氣可回用利用等特點。

　?。?）本工程所采用的A/O技術(shù)，是標(biāo)準(zhǔn)活性污泥中包含厭氧（Anwaeobic）和好氧（Oxic）狀態(tài)下并存的一種活性污泥法，其特點是利用厭氧和好氧兩相的交替操作達(dá)到篩選微生物（Selector technology）的目的。這樣，可以利用微生物更有效地去除有機物，提高處理效果。

　?。?）采用分段進水，UASB反應(yīng)器進水為1800m3/h，A/O進水為1200m3/h，即可服了UASB反應(yīng)器出水B/C降低的缺點，同時也解決了A/O進水負(fù)荷低的缺點。使生化運行更加穩(wěn)定。

　　2.3 主要運行情況與結(jié)果

　　本工程自98年11月投入運行，用了七個多月，處理效果達(dá)到了設(shè)計要求，主要情況如下：

　　1． 污泥接種與馴化

　?、?上流式厭氧污泥慶反應(yīng)器（UASB）

　　接種污泥來源為國外進口顆粒厭氧污泥15m³。98年12月中旬投入池內(nèi)，1999年3月開始進水馴化。

　　起動時，反應(yīng)順有機負(fù)荷按2～3kgCOD/m³.d考慮。進水pH控制在6.8～7.5，然后再以少量原廢水循序漸進提高負(fù)荷，慢慢馴化污泥。起動后2個月，有機負(fù)荷提高到5kgCOD/m³.d，COD去除率為60%以上，產(chǎn)氣率0.35m³/kgCOD左右，據(jù)此，判斷厭氧污泥接種馴化階段基本完成，UASB可進入運行階段。

　?、?A/O系統(tǒng)

　　接種污泥來源為寧波某紙業(yè)活性污泥法處理濃縮池污泥16m³（含水率98%）。

　　接種污泥投入后，采用間端進水方式進行馴化，控制混合液pH6.5～8，溶解氧2～4mg/l。污泥全回流，使MLSS逐漸增加。馴化半個月后，進水量達(dá)1000m³/d左右。出水COD≤100mg/l，COD去除率達(dá)90%以上。實現(xiàn)了1月前達(dá)標(biāo)排放的要求，由此A/O系統(tǒng)進入正式運行階段。

　　2． 對有機污染物的去除效果

　　自投入正常運行以來，該工藝對有機物的去除效果是穩(wěn)定的，現(xiàn)將6月～7月連續(xù)兩個月的運行結(jié)果例舉如下（詳如表4）。

表4 改廢水處理工程6月～7月運行水質(zhì)分析表

日期

初沉池出水

UASB出水

二沉池出水

總處理水量

m³/d

CODcr

(mg/l)

pH

CODcr

(mg/l)

pH

處理量

m³/d

CODcr

(mg/l)

pH

6.1

6.2

6.3

6.7

6.8

6.9

6.10

6.11

6.12

6.13

6.14

6.15

6.16

6.17

6.18

6.19

6.20

6.21

6.22

6.23

6.24

6.25

6.26

6.27

6.28

6.29

1045

817

933

817

820

661

1329

762

972

1205

1291

1152

728

1100

1028

1040

816

840

1028

864

1000

1224

1240

1120

568

892

6.0

6.0

6.0

6.0

6.0

6.0

6.5

6.0

6.5

6.0

6.5

6.5

6.0

6.5

7.0

6.5

6.5

6.5

6.0

6.0

6.5

7.0～8.0

6.0

6.0

6.5

6.0

320

283

322

273

444

287

361

408

419

396

—

696

556

460

—

440

448

324

384

368

204

360

368

392

324

345

7.0～7.3

7.2～7.3

7.0～7.2

7.0～7.5

7.2～7.4

7.2～7.3

6.9～7.3

7.0～7.2

7.2～7.8

6.9～9.0

6.9～9.9

6.7～7.5

6.6～6.9

6.8～7.0

7.0～7.2

7.0

7.0～7.2

7.0～7.2

7.0～7.2

7.0～7.2

7.0～7.3

7.0

7.0～7.2

6.9～7.1

6.8～7.0

6.8～6.9

1691

1558

1529

2001

1776

1556

1670

1014

1783

1509

1398

1197

1135

935

1376

1459

1480

1456

1540

1422

1515

1523

1448

1440

1429

1345

73

69

66

69

66

58

69

31

38

33

91

98

97

96

86

44

56

32

58

28

32

36

56

64

68

36

7.5

7.0

7.0

7.0

7.0

6.5

7.0

7.0

6.5

6.5

7.5

7.0

7.0

7.0

7.0

7.0

7.0

7.5

7.0

7.0

7.0

7.0

7.0

7.0～8.0

7.0

7.0

2853

2981

2750

3104

2503

2612

2706

2201

2355

2281

2406

2319

2213

1999

—

2280

2390

2300

2576

1925

2508

2498

2750

2905

2572

2601

日期

初沉池出水

UASB出水

二沉池出水

CODcr

(mg/l)

pH

CODcr

(mg/l)

pH

處理量

m³/d

CODcr

(mg/l)

pH

總處理

水量

m³/d

6.30

7.1

7.2

7.3

7.4

7.5

7.6

7.7

7.8

7.9

7.10

7.11

7.12

7.13

7.14

7.15

7.16

7.17

7.18

913

1016

860

908

948

—

1016

968

940

1203

880

—

984

752

900

920

758

813

912

6.5

6.0

6.5

6.0

6.0

—

6.0

6.0

6.0

5.2

6.0～6.2

—

6.0

6.3～6.9

5.8

7.0

6.7

5.5

6.2

345

384

340

200

268

—

419

348

252

284

172

—

276

220

128

76

182

174

138

6.8～6.9

6.9～7.5

6.6～6.8

6.8～7.0

6.8～7.0

6.8～7.0

6.7～6.9

6.8～6.9

6.9

6.8～6.9

6.9

—

6.9～7.0

6.9

6.9

6.8～7.5

6.9～7.3

6.7～7.4

6.9

1588

1386

1497

1385

1408

1357

1306

1433

1415

1319

1543

1363

1373

1499

1526

1515

1397

1346

1366

50

40

56

48

44

68

63

40

30

46

24

—

32

28

52

40

35

64

39

7.0

7.0

7.0

7.0

7.0

7.0

7.0

7.0

7.0

7.0

7.8

—

7.0

7.0

7.8

7.0～7.5

7.8

7.7

7.8

2959

2937

2950

2810

2741

2798

2845

2530

2671

2247

1905

2549

2465

2645

2982

2662

2782

2756

2881

　　從表中可以看出：處理水量為2400～3000m³/d，進水COD為800～1400mg/l（初沉池出水），處理出水COD≤100mg/l，COD去除率達(dá)95%以上，處理效果好。

　　3． UASB運行狀況

　?、?COD去除率。從表4看出，UASB進水COD為850～1400mg/l（初沉池出水），出水為76～400mg/l，COD去除率為60～80%。

　?、?有機負(fù)荷， UASB處理水量一般為1500m³/d，按表4運行資料計算，COD容積負(fù)荷約為5～6kgCOD/m³.d，按實際工程運行經(jīng)驗，運行時間越長，UASB顆粒污泥進一步增多。有機負(fù)荷等增加到12～15kgCOD/m³.d。

　　③ 產(chǎn)氣率。本工程沼氣尚未利用，在貯氣罐中作調(diào)節(jié)儲存后，再自動點炎燒掉，預(yù)估產(chǎn)氣率為0.35m³/kg.COD。

　　4． A/O系統(tǒng)運行狀況

　?、?處理水量。A/O系統(tǒng)處理水量為2400～3000m³/d，其中1000～1500m³/d未經(jīng)UASB處理而直接進入A/O系統(tǒng)。

　?、?有機負(fù)荷。曝氣池共3座，合計有效容積為1500m³，正常運行時，MLSS為4000～4500mg/l，DO1～3mg/l，COD污泥負(fù)荷為0.33kgCOD/kgMLSS.d，COD去除率達(dá)90%以上。

　　5． 污泥處理與干污泥出路

　　采用B=1.0m帶式壓濾脫水機，目前平均每天產(chǎn)泥量估計為3t/d（含水率70%）。干污泥中含有大量的微生物，徑一段時間發(fā)酵后，可作農(nóng)肥使用，也可摻入燃煤中燃燒。目前主要是用作農(nóng)肥

　　3、技術(shù)經(jīng)濟分析

　　按照目前正常運行情況分析（處理水量為3000m³/d）

　　1． 電耗

　　廢水處理設(shè)施中，總裝機容量為103kw，實際使用能量約為51kw，平均電價按 0.9元/度。

　　則噸水用電費用：60×24×0.9÷3000=0.367元/m³。

　　2． 人工費

　　定員6人，每人工資按8000元/年計。

　　則噸水用費：8000×6÷360÷3000=0.044元/m³。

　　3． 藥耗

　?、?NaOH：按10噸/月，750元/噸。

　　則750×10÷30÷3000=0.083元/m³。

　　② Polymer：按2kg/天，95.0元/kg。

　　則95.0×2÷3000=0.063元/m³。

　　①+②=0.146元/m³。

　　4．噸水處理費用：1+2+3=0.432+0.044+0.146=0.557元。

　　5．按照其它工程運行經(jīng)驗，UASB內(nèi)顆粒成熟后，NaOH可以省去不加，由此認(rèn)為實際處理費用可減少到0.474元/m³.水。

　　4、問題討論

　　1． 關(guān)于啤酒廢水酸化＋UASB＋A/O的適用性與可行性

　　啤酒廢水屬于較高濃度的有機污染廢水，對于這類廢水如直接用好氧處理，則勢必會產(chǎn)生處理難度大，能耗高，經(jīng)常費用較大等問題。而采用厭氧 — 好氧處理，既可以發(fā)揮厭氧處理法的有機負(fù)荷高 ，能耗低，經(jīng)常費用省等優(yōu)勢，又能利用好氧處理進一步降解有機污染物質(zhì)使處理水出水達(dá)標(biāo)排放。經(jīng)過一年多的試運行表明，改啤酒有限公司所采用的酸化－UASB — A/O處理裝置，處理水COD均在100mg/l以下，運行穩(wěn)定，同時操作管理比較簡單，達(dá)到了預(yù)期要求，是可行的。

　　2． 關(guān)于UASB與A/O處理技術(shù)的特點

　　國內(nèi)外對上流式厭氧污泥床反應(yīng)器的技術(shù)開發(fā)已有較多的成果，國內(nèi)在工業(yè)廢水處理中亦有實例。本工程采用的是由荷蘭Lettinga教授研究開發(fā)，并由PAQUES B.V.成功地運用于工業(yè)廢水處理中的UASB裝置。該裝置由反應(yīng)槽和三相分離裝置兩部分組成，其中反應(yīng)槽由鋼筋砼建造，底部設(shè)有布水裝置。三相分離器為預(yù)制的組合體，由沼氣分離，廢水沉降，集水槽，沼氣收集等部分組成。布水裝置材質(zhì)為HDPE，三相分離器材質(zhì)為PE，上部再覆于FRP活動槽蓋。這種處理裝置運行正常后有機負(fù)荷可達(dá)10～20kg.COD/m³.d，水力停留時間4～24h，COD去除率80～90%，pH6～8。裝置緊湊，施工方便，耐腐蝕性能好，省動力，能耗低，運行時無噪音和異味的困擾。

　　本工程采用由美國Air products and chemicals 開發(fā)的A/O處理技術(shù)，其特點是利用厭氧和氧化兩相的交替操作達(dá)到篩選微生物的目的。A池的停留時間短，約1.0h，而大部分有機物均已在A池內(nèi)被微生物吸附，剩余BOD及吸附在微生物體內(nèi)的有機物在氧化槽內(nèi)被氧化分解。

　　3． 關(guān)于啤酒廢水處理的回收利用經(jīng)濟收益

　　啤酒廢水處理的回收利用與經(jīng)濟收益，主要體現(xiàn)在：

　　一是，如采用厭氧 — 好氧處理技術(shù)，可以回收厭氧處理所產(chǎn)生的沼氣。據(jù)處理水量3000m³/d，其中UASB處理量為1800 m³/d，沼氣產(chǎn)率0.35m³/kg.COD，沼氣甲烷含量為60%左右計算。每日約產(chǎn)生沼氣500m³。按每立方氣體價格0.80元/m³計，每天收益400元，折合處理1m³.水可回收經(jīng)濟效益0.13元。二是，處理水回收利用。據(jù)其他工程二沉池出水過濾回用的經(jīng)驗，今后可考慮二沉出水回用于脫水機濾布沖洗、鍋爐房沖渣、沖洗地面和綠化。這樣可以節(jié)省資源，減少水資源浪費。

　　因此，啤酒廢水處理不僅是一個處理問題，而且還有可能回收利用，有一定的經(jīng)濟收益。