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。通過對啤酒生產廢水目前處理狀況的研究，并結合國內外相關領域的處理現狀和技術發(fā)展，針對云南南華某啤酒有限公司的啤酒生產廢水進行工藝選擇及設計。

　　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廢水處理工程設計，設計處理能力為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

　　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、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，傳統的厭氧反應器處理效率低、占地大，UASB等高效厭氧反應器容易在出現水解酸化階段酸性積累從而抑制產甲烷段處理效率的問題。

　　(4)二相厭氧反應器的實質就是將廢水在兩個不同的反應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；產乙酸和產甲烷過程也是同時進行的；但水解與酸化、產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。基于這一原理，設計了二相厭氧反應器，即進行水解和酸化的酸化反應器和產乙酸和甲烷的產甲烷反應器，并用來處理啤酒生產廢水。

　　(5)好氧工藝如何選擇，以達到與兩相厭氧結合后最佳的處理效果。SBR工藝技術先進、沉淀效果好、系統穩(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。

　　根據上述原則，確定采用圖1所示的處理工藝流程。

　　啤酒生產廢水經格柵后進入調節(jié)池，調節(jié)池內設置污泥斗，定時排放沉淀泥渣。經均質后泵入兩相厭氧池，在厭氧微生物的作用下，將廢水中的各種復雜有機物分解轉化成小分子有機物，甲烷和二氧化碳等物質，剩余污泥進入污泥濃縮池。消化后的廢水再進入SBR反應池，廢水在池中歷經曝氣生物降解、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。調節(jié)池沉渣及SBR反應池排出剩余污泥由潛污泵送至污泥濃縮池，經帶式壓濾機壓濾后泥餅外運。

　　3 主要構筑物簡介

　　(1) 格柵

　　采用細格柵，設在處理構筑物之前，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)處理設施的正常運行。安裝兩套格柵，交替進行攔截和人工清渣。

　　設計尺寸2.8m×0.80m×0.80m，格柵井為鋼混結構。

　　(2) 沉淀調節(jié)池

　　由于啤酒廠各工段排水水質、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，應設均質調節(jié)池，均勻水質和調節(jié)水量。池中設沉渣斗，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。設計尺寸10.0m×8.0m×3.0m，水力停留時間6h。底部設污泥斗4個，3天的污泥量約35m³。設污水泵2臺，Q=50m³/h，污泥泵2臺，一用一備。

　　(3) 兩相厭氧池

　　采用鋼筋砼結構，中溫消化。產酸反應器有效容積為：200m³，COD容積負荷率6.4kgCOD/(m³·d)，BOD₅容積負荷率2.89kgBOD₅/(m³·d)，設計尺寸為8.0m×5.0m×5.5m；產甲烷反應尺寸為：375m³，COD容積負荷率2.4kgCOD/(m³·d)，BOD₅容積負荷率3.2kgBOD₅/(m³·d)，甲烷產率為0.15m³/kgCOD，設計尺寸為15.0m×5.0m×5.5m。

　　(4) SBR池

　　設計尺寸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)。每天產生的濕污泥量約10m³，可定期排放。

　　設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，單個擴散器服務面積2m²，空氣量為6～9m²/(h·個)。采用C15-1.5離心鼓風機3臺，該型空壓機風壓49KPa，風量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完成，因此需要配備相應的電動、氣動閥門，以便控制氣、水的自動進出及關閉。

　　(5) 貯水池

　　潷水器出水進入貯水池，實現連續(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)。設清水回流泵2臺(一用一備)，Q=12.5m³/h。

　　(7) 脫水機房

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

　　4.運行結果

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

　　工程經三個月調試后，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)測結果如圖2所示，各處理單元進出水水質以及去除效率見表2。

　　表2  監(jiān)測結果

　　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.主要技術經濟指標

　　(1)人員編制

　　現實行三班二人制，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，土建構筑物：60.0萬元；設備：50.0萬元；其他費用共計：20.0萬元。

　　根據以上總投資，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. 結語

　　(1)格柵、沉淀調節(jié)池以及兩相厭氧預處理啤酒廢水收到很好效果，好氧段進水水質已經接近污水排放標準。盡管進水水質水量變化很大，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

　　[1] 王凱軍，秦人偉.發(fā)酵工業(yè)廢水處理.北京:化學工業(yè)出版社.2000.241~435

　　[2] 管運濤等.兩相厭氧膜生物系統處理有機廢水研究.環(huán)境科學,1998,19(6):56～59

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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：重慶市自然科學基金(CSTC,2005BB7253)資助。

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