謝 韋 ，田 偉

(貴州綠色環(huán)保設(shè)備工程有限責任公司，貴州貴陽 550002)

1 概況

20世紀80年代以來，我國啤酒工業(yè)迅速發(fā)展，每年廢水的排放量約663萬t，經(jīng)過十幾年的發(fā)展，目前啤酒生產(chǎn)廠家已達到1000多家，年產(chǎn)啤酒1 000多萬t，成為世界第二大啤酒生產(chǎn)國，同時亦成為較高濃度有機物污染大戶。啤酒廢水的排放和對環(huán)境的污染已成為突出問題，經(jīng)濟、有效、節(jié)能地解決該類污水處理問題已經(jīng)成為當今環(huán)保工程領(lǐng)域的課題之一。

基于啤酒廢水中含有大量的有機物，若不治理或治理不達標則將對環(huán)境造成嚴重的危害，近年來我國對啤酒的處理工藝、技術(shù)進行了大量的研究和探索。本文通過某啤酒生產(chǎn)廠10 m3生產(chǎn)污水的中試工程運行情況、試驗數(shù)據(jù)，就新型高效厭氧生物處理器+A/O法工藝在啤酒廢水治理中的應(yīng)用進行討論。

啤酒生產(chǎn)的主要原料為麥芽、大米、酒花等，在生產(chǎn)過程中不加入有毒有害及難降解的物質(zhì)，因此廢水中主要是糧食釀酒后的殘留物，屬有害無毒的高濃度有機廢水，但易于腐敗，排入水體要消耗大量的溶解氧。啤酒廠產(chǎn)生的廢水主要來自生產(chǎn)車間、設(shè)備與管道洗滌水、地面沖洗水及來自生活辦公區(qū)的生活污水等。

現(xiàn)國內(nèi)外廣泛采用生化處理工藝處理該類廢水，主要包括好氧生物處理(活性污泥法、生物膜法)、厭氧生物處理、好氧與厭氧聯(lián)合生物處理方法。厭氧工藝具有高效、節(jié)能、產(chǎn)泥量少、能有效回收能源的優(yōu)點，但出水需要進一步處理才能達標，即要求好氧工藝作為后續(xù)處理單元。

從目前國內(nèi)的工程實施及運行情況來看，厭氧、好氧組合工藝綜合了厭氧工藝和好氧工藝的特點，揚長避短，在當今啤酒廢水處理中日益發(fā)揮出其優(yōu)勢，成為了近期國內(nèi)處理啤酒廢水的主流工藝。

本文根據(jù)中試運行情況，詳細說明經(jīng)過改進后的高效厭氧生物處理器在啤酒廢水處理中的處理情況。

2 工程簡介

某啤酒廠生產(chǎn)能力5萬t/a;噸啤酒單位廢水產(chǎn)生量7～15 m3/t;啤酒廠廢水排放量1 750 m3/d;中試水量:10 m3/h;廢水水質(zhì)的主要特點:啤酒生產(chǎn)過程中各工序為間歇排水，水量不等，水質(zhì)差別大，且COD和pH值波動較大，適宜混合后處理。啤酒生產(chǎn)廢水的主要污染物為糖類、醇類、多種維生素、酵母菌、纖維素、氨基酸、酒糟等有機物，其中COD和SS濃度均較高，以糖化廢水濃度最高。廢水的可生化性良好，B/C 值在0.5～0.7，有毒物質(zhì)少，營養(yǎng)配比適中。水質(zhì)如下:COD1500～2500mg/L;BOD 1 000～1 500 mg/L;SS 300～1 000 mg/L;pH值5～11;出水水質(zhì)達到《綜合污水排放標準》(GB8978－1 996)［1］一級排放標準:COD≤100mg/L;BOD≤30 mg/L;SS≤70 mg/L;pH值6～9。

3 工藝流程

具體工藝流程如圖1所示。

圖1 工藝流程圖

4 主要處理單元的說明

4.1 預(yù)處理單元

啤酒廢水中含有大量懸浮物和雜質(zhì)，需先進行預(yù)處理。預(yù)處理系統(tǒng)主要設(shè)置為粗格柵、細格柵、調(diào)節(jié)池、pH值調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

設(shè)置格柵的目的是去除污水中較大的懸浮物，以保證后續(xù)處理機泵和設(shè)施免于堵塞。同時不可生物降解的固體在厭氧生物處理器內(nèi)積累會占據(jù)大量的池容，池容的持續(xù)減少最終將導(dǎo)致厭氧系統(tǒng)完全失效。

由于啤酒廢水各生產(chǎn)單元非連續(xù)穩(wěn)定排水，水質(zhì)亦有一定差別，設(shè)置調(diào)節(jié)池，可使原水在池內(nèi)進行水質(zhì)、水量的均化。在一定程上還有去除或降解對厭氧過程有抑制作用的物質(zhì)、改善生物反應(yīng)條件和提高廢水可生化發(fā)酵的效果。

在池內(nèi)調(diào)整pH值，將pH值調(diào)整至7～8范圍內(nèi)。可采用計量泵自動投加酸、堿，通過調(diào)節(jié)池內(nèi)的潛水攪拌機攪拌達到中和效果。

調(diào)節(jié)池:按4 h停留時間進行設(shè)計。

提升泵:Q=10 m3/h;H≥10 m。

4.2 新型高效厭氧生物處理器

高效厭氧生物處理器的設(shè)計是在傳統(tǒng)UASB及其他項目設(shè)計經(jīng)驗的基礎(chǔ)上改良設(shè)計而成，反應(yīng)器的容積負荷由試驗確定，本中試的厭氧生物處理器容積負荷選用3～10 kg COD/m3·d。與傳統(tǒng)的UASB比較，在其底部設(shè)置保泥設(shè)施，以解決傳統(tǒng)UASB污泥層跑泥現(xiàn)象，確保污泥達到一定濃度以保證處理效率。

新型高效厭氧生物處理器由污泥反應(yīng)區(qū)、氣液固三相分離器(包括沉淀區(qū))和氣室三部分組成詳見圖2。在底部反應(yīng)區(qū)內(nèi)存留大量厭氧污泥，具有良好的沉淀性能和凝聚性能的污泥在下部形成污泥層。在厭氧生物處理器中，污泥層的主要任務(wù)是利用污泥中的微生物分解污水中的有機物，以達到凈化水質(zhì)的目的，故而該區(qū)內(nèi)的污泥濃度決定了該設(shè)備的處理效率，成為處理器的關(guān)鍵部分之一，在傳統(tǒng)的UASB中，由于有機物分解轉(zhuǎn)化為沼氣，沼氣以微小氣泡的形式釋放，將帶走部分污泥，使得底部污泥層的污泥濃度不高，不易達到理想的處理效率，改進的新型厭氧生物處理器，在污泥層頂部設(shè)置保泥設(shè)施，減少沼氣上升產(chǎn)生的跑泥現(xiàn)象。

圖2 新型高效厭氧生物處理器示意圖

污水從厭氧污泥床底部配水與污泥層中污泥進行混合接觸，經(jīng)微生物分解將有機物轉(zhuǎn)化為沼氣，沼氣上升碰撞形成較大氣泡，泥、水、氣三相進入三相分離器，并在此進行三相分離。沼氣穿過水層進入氣室，通過導(dǎo)管排出(由于中試水量較小，產(chǎn)氣量亦較小，故而未考慮沼氣收集和處置)。污泥在重力作用下滑落反應(yīng)區(qū)，處理后的出水通過設(shè)置的三角形溢流堰排出，完成厭氧反應(yīng)。

采用有機負荷或水力停留時間設(shè)計UASB反應(yīng)器是目前最為主要的方法。q或HRT確定，反應(yīng)器的體積可以根據(jù)公式計算。本設(shè)備的設(shè)計，仍然沿用傳統(tǒng)UASB的計算方式，采用有機負荷計算方式:

式中:Q——廢水流量，m3/d;

S0——進水有機物濃度，g COD/L或 g BOD5/L。

4.3 A/O 處理槽

A/O又稱前置反硝化，其最顯著的工藝特征是將脫氮池設(shè)置在除氮過程的前部，先將廢水引入缺氧池，回流污泥中的反硝化菌利用原污水中的有機物作為碳源，將回流混合液中的大量硝態(tài)氮還原成N2，從而達到脫氮的目的。然后進入后續(xù)的好氧池，進行有機物的生物氧化、有機氮的氨化和氨氮的硝化等生物反應(yīng)，O段后設(shè)二沉池，部分沉淀污泥回流至A段，以提供充足的微生物。同時，還將O段內(nèi)混合液回流至A段，以保證A段有足夠的硝酸鹽。

4.4 鼓風(fēng)機

鼓風(fēng)機為好氧池提供溶解氧，采用汽水比為10∶1～20∶1進行設(shè)計。

5 中試數(shù)據(jù)分析

5.1 中試水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)

本文選取中試期間部分水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析，數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 中試部分水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù) mg/L

5.2 本工藝對COD去除率的分析

厭氧系統(tǒng)對COD的平均去除率為81.2%;好氧系統(tǒng)對COD的平均去除率為75%，詳見圖3。

圖3 COD去除率

5.3 本工藝對BOD去除率的分析

厭氧系統(tǒng)對BOD的平均去除率為81.5%;好氧系統(tǒng)對BOD的平均去除率為78.1%，詳見圖4。

圖4 BOD去除率

6 結(jié)論

中試實驗數(shù)據(jù)證明，改良后的厭氧生物處理器+A/O法工藝處理效果好、操作簡單、穩(wěn)定性高。厭氧和好氧結(jié)合串聯(lián)的工藝在處理啤酒廢水時具有處理效率高、運行穩(wěn)定、能耗低、容易調(diào)試和重新啟動等特點。改良后的厭氧生物反應(yīng)器處理效率高，增加保泥設(shè)施大幅度提高厭氧反應(yīng)器運行的穩(wěn)定性，確保了處理效率。在調(diào)試初期只要投加占厭氧池體積1/3的厭氧污泥菌種，就能夠保證污泥菌種的平穩(wěn)增長，經(jīng)過近2個月的調(diào)試厭氧生物反應(yīng)器即可達到滿負荷運行。整個工藝對COD的去除率可達80%以上，對BOD的去除率達75%以上，對懸浮物的去除率可達85%以上，該工藝非常適合在啤酒廢水處理中推廣應(yīng)用。

7 存在問題

中試中采用鋼結(jié)構(gòu)設(shè)備，防腐工作不足，在中試中后期開始出現(xiàn)鋼板腐蝕的現(xiàn)場，將在以后的設(shè)計工程時考慮采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)替代。

［1］GB8978－1996.綜合污水排放標準［S］.

［2］給水排水設(shè)計手冊［M］.北京:北方工業(yè)出版社，2007.