水解酸化-外循环(EC)厌氧-接触氧化工艺处理啤酒废水.pdf

水解酸化 - 外循环 E C 厌氧 - 接触氧化工艺处理啤酒废水 ＊ 敖 凯 韩洪军 王 伟 张凌瀚 哈尔滨工业大学城市水资源与环境国家重点实验室, 哈尔滨 150090 摘要 内蒙古自治区某啤酒厂采用水解酸化 - 外循环 E C 厌氧 - 接触氧化工艺处理啤酒废水。 经过 4个月的调试达 到满负荷运行, 系统稳定可靠, 出水水质远优于 G B 19821-2005啤酒工业污染物排放标准。 C O D 、B O D 5、N H3- N 、T N 和 T O C的去除率分别达 97. 5、98. 5、85、75和 98. 5。 关键词 啤酒废水; 水解酸化; 外循环厌氧; 接触氧化 T H ET R E A T ME N TO FWA S T E WA T E RF R O M AB R E WE R YB YH Y D R O L Y T I CA C I D I F I C A T I O N - E X T E R I O RC I R C U L A T I O NA N A E R O B I C - B I O C O N T A C TO X I D I Z A T I O NP R O C E S S A oK a i H a nH o n g j u n Wa n gWe i Z h a n gL i n g h a n S t a t eK e yL a b o r a t o r yo f U r b a nWa t e r R e s o u r c e s a n dE n v i r o n me n t S K L U WR E , Ha r b i nI n s t i t u t eo f T e c h n o l o g y , Ha r b i n150090, C h i n a Ab s t r a c t T h ew a s t e w a t e r f r o mab r e w e r yi nI n n e r M o n g o l i aw a st r e a t e db yh y d r o l y t i ca c i d i f i c a t i o n - e x t e r i o r c i r c u l a t i o na n a e r o - b i c - b i o c o n t a c t o x i d i z a t i o np r o c e s s .A f t e r4 m o n t h s d e b u g g i n g , t h es y s t e mo p e r a t e da t f u l l l o a d i n gs t a b l ya n dr e l i a b l y , a n da l l e f f l u e n t i n d e x e sw e r emu c hb e t t e r t h a nt h e“D i s c h a r g eS t a n d a r do f P o l l u t a n t sf o r B e e r I n s u s t r y ” G B 19821-2005 .T h er e - m o v a l r a t e s o f C O D , B O D 5, N H3- N , T Na n dT O Cw e r e97. 5, 98. 5, 85, 75 a n d98. 5 r e s p e c t i v e l y . Ke y wo r d s b r e w e r yw a s t w a t e r ;h y d r o l y t i ca c i d i f i c a t i o n ;e x t e r i o r c i r c u l a t i o na n a e r o b i c ;b i o c o n t a c t o x i d i z a t i o n ＊国家高技术研究发展经费资助项目 863计划 2007A A 06A 411 。 0 引言 啤酒是世界上最为流行的饮料之一, 全球啤酒年 产量已达1 800 亿 t 以上 。据统计, 每生产 1t 啤酒将 产生 4 ～9 m 3 废水, 废水排放量大。啤酒废水来自于 啤酒生产各工序中的排放, 主要污染物成分是糖类、 醇类、 氨基酸 、 果胶、 啤酒花 、 维生素、蛋白质等有机物 及钾、钙、 镁的硅酸盐 、 硫酸盐 、 磷酸盐等无机物。啤 酒废水属于中等浓度有机废水 , 需经过处理才能排 放 。由于啤酒废水的可生化性良好, 国内处理啤酒废 水多采用生化法 [ 1] 。 典型的啤酒废水处理工艺是水解酸化 - 好氧法, 该工艺处理效果好,出水水质一般均可达 G B 19821 - 2005啤酒工业污染物排放标准。但该工艺存在污 泥易膨胀, 剩余污泥量大 , 运行费用高等弊病。随着 废水的厌氧生物处理技术的发展 ,啤酒废水处理中越 来越多的引进了厌氧工艺, 以抑制污泥的膨胀, 减少 剩余污泥的产量 ,降低运行费用 。因此本文拟采用厌 氧 - 好氧处理工艺处理啤酒废水。 1 废水处理工艺 1. 1 废水来源 该厂生产废水主要来源有 麦芽生产过程的洗麦 水 、 浸麦水、发芽降温喷雾水、 麦糟水 、 洗涤水、凝固物 洗涤水 ; 糖化过程的糖化、过滤洗涤水 ; 发酵过程的发 酵罐洗涤 、 过滤水; 包装过程洗瓶、灭菌、破瓶及冷却 水和成品车间洗涤水 。生活污水主要来自办公楼 、 食 堂 、 宿舍和浴室。 1. 2 废水特征 该厂啤酒废水的水量和水质波动较大。一般来 说 ,水量随着啤酒的产量而上下波动 , 啤酒销售旺季 时 , 废水量 可达 3 000 m 3 /d 以上 , 淡 季时 则仅 有 1 000 m 3 /d 左右。每日的废水量也有波动, 白天大晚 间小, 一般白天水量为晚间水量的 1. 5倍 ～ 2倍。由 于多数车间的废水为间歇性排放 ,而各车间废水水质 差别较大, 造成进水水质有较大的波动。总体来说, 该废水属于中等浓度有机废水 , 温度高 ,可生化性良 11 环 境 工 程 2010年 2月第 28卷第 1期 好 , 氨氮偏低 , p H值较高但易酸化 。废水水质见 表 1。 表 1 该厂啤酒废水水质 ρ C O D / m g L- 1 ρ B O D5 / m g L- 1 ρ N H3- N / m g L- 1 ρ T N / m g L- 1 ρ T O C / m g L- 1 ρ S S / m g L- 1 p H 温度 / ℃ 1 000 ～ 3 000 600 ～ 1 800 5 ～ 10 15 ～ 25 200 ～ 600 200 ～ 600 6～ 12 25～ 35 1. 3 处理工艺流程 该厂啤酒废水主要处理工艺流程见图 1。 图 1 主要处理工艺流程 2 主要处理构筑物和设备 2. 1 集水井 集水井为地下式建造, 钢混结构 。平面尺寸为 12 m 4. 5 m ,有效容积 120 m 3 ,设计水力停留时间 0. 8 h 。集水井进水端安装有机械格栅 ,可去除水中 较大的漂浮物和悬浮物。集水井出水通过淹没式污 水泵提升至水解酸化池顶的旋转滤网 ,去除麦糟等较 小的悬浮物 。 2. 2 事故池 事故池为半地下式建造 ,钢混结构 ,位于水解酸 化池东南,二者构成一个矩形池体。事故池的平面尺 寸为 12 m 6 m ,有效容积 480 m 3。事故池与水解酸 化池之间设溢流堰,进入事故池的废水根据要求经事 故泵提至水解酸化池的进水端或出水端 。事故池一 般用来贮存厂区的高碱水, 用来补充厌氧塔中的碱 度 。由于事故池的施工不符合要求, 与水解酸化池之 间为溢流孔而非溢流堰。该溢流孔高度过低, 造成事 故池无法使用。因此将事故池改为初沉池使用 ,废水 经旋转滤网后进入事故池, 再经溢流孔进入水解酸 化池。 2. 3 水解酸化池 水解酸化池为半地下式建造 , 钢混结构, 包括 1 大 1小 2个矩形池体, 两池间的隔墙底部设有 4个 1. 0 m 0. 8 m 的过流孔。总有效容积1 220 m 3,设计 停留时间 8. 4 h 。水解酸化池中安装有 3台水下搅拌 器 ,避免产生水流死区 。废水在水解酸化池中被水解 酸化细菌酸化,大分子长链有机物被降解为小分子短 链有机物。该池的 C O D 去除率为 20 ～ 30。该水 解酸化池兼作调节池 。 2. 4 E C 厌氧塔 E C 厌氧塔包括 A 、B 两塔, 为地上式建造 , 钢结 构 ,内壁做防腐处理, 外围做保温处理 。 E C 厌氧塔为 哈尔滨工业大学的专利技术 Z L 03157657. 5 。该技 术为两级厌氧, 一级 A 塔为粗处理段, 塔高 16 m , 直 径 6. 8 m , 有效容积 500 m 3 , 设计水力停留时间 3. 9 h 。二级 B 塔为精处理段 ,塔高 15 m , 直径 6. 8 m , 有 效容积 450 m 3 ,设计水力停留时间 3. 6 h 。二塔均设 有循环管线 。 A 塔 12 m处设循环管线 , 废水经循环 管线回流到厌氧投配罐中; B 塔出水设有循环管线, 出水可部分回流至水解酸化池出水端 。循环管线使 塔中水的上升流速大大增加。塔中污泥呈膨胀状态, 泥水混合效果好 ,同时回流液具有很好的缓冲作用, 可以有效稳定塔内的 p H值。由于 A 塔的循环为自 身循环 ,而 B 塔的出水回流至水解酸化池出水端, 因 此 A 塔的上升流速大于 B 塔。这是考虑到 A 塔的容 积负荷高, 而 B塔的容积负荷低而设计的。 A塔 C O D 去除率高 , B 塔 C O D 去除率较低 ,但处理效果稳 定 ,出水水质好 [ 2] 。布水方面 E C 厌氧塔采用特殊 的旋流配水装置 ,配水均匀无死角, 一定程度上提高 了传质效率 ; 三相分离器方面 E C 厌氧塔采用特殊的 小间距多层次三相分离器 , 泥、水 、气三相分离效果 好 [ 3] 。 E C 厌氧塔 A 前设投配罐 , 水解酸化池出水和 A 塔循环水一起进入投配罐 。投配罐连接蒸汽管道 和投碱管道 ,用于调节厌氧进水温度 、 碱度和 p H值。 2. 5 泥膜接触氧化池 泥膜接触氧化池为半地下式建造, 钢混结构, 共 有 2个, 对称布置, 每池含有 4个廊道。两池的平面 尺寸均为 13 m 13 m , 总有效容积为 1 530 m 3, 设计 水力停留时间 10. 5 h 。池中挂有半软性填料 ,供生物 膜附着生长 。运行时 ,池中既有大量生物膜又有相当 浓度的活性污泥 ,池中生物量较大, 可获得好而稳定 的处理效果。出水 D O 控制在 3 ～ 5 m g /L , 池中 p H 值为 7. 5 ～ 8. 0, 温度为 27～ 33 ℃。 2. 6 二沉池 二沉池为半地下式建造,钢混结构, 共有 2个 ,对 称布置 。两池的平面尺寸均为 11. 5 m10 m , 总有 效容积为900 m 3 ,设计上升流速 1. 1 c m/s 。该池为斜 管沉淀池 ,池中安装有高 1 m , 倾角 60 , 内切圆直径 12 环 境 工 程 2010年 2月第 28卷第 1期 80 m m的蜂窝斜管,斜管倾角朝向进水端 。二沉池采 用一根穿孔管横向配水, 池面设 3个出水槽, 每槽有 2排三角出水堰 。二沉池上安装有吸泥机, 每架吸泥 机有 2台吸泥泵 。污泥回流比采用 0. 6 ～ 0. 8, 每日 定期排泥, 将接触氧化池中的活性污泥浓度控制在 2 000 ～ 3 000 m g /L 。 2. 7 清水池 清水池位于两个二沉池中的鼓风机房中, 也为半 地下式建造 ,钢混结构 。清水池平面尺寸 2 m2 m , 有效容积 13 m 3。清水池在高程 0. 8 m处设溢流口出 水 。设该池的目的是为了中水回用, 作为回用水泵的 吸水井 。回用水除用作污水处理站自身的反冲洗水 外还供给锅炉房冲灰水,节省厂区的耗水量。 2. 8 污泥、 废气和沼气处理设备 污泥脱水采用带式压滤机处理剩余污泥, 处理后 的污泥含水率为 70 ～ 80, 最终处置措施为外运。 废气进入废气吸收塔后进沼气燃烧地面火炬。废气 吸收系统将水解酸化池、 事故池和污泥浓缩池中的废 气用碱液吸收。地面火炬含自动点火装置 ,保证多余 的沼气燃烧后排放。 3 调试运行 该工程于 2008年 7月 1日进水启动运行 。前两 个月厌氧没有启动, 为水解酸化 - 接触氧化运行模 式 ,在调试 15 d 后达到满负荷运行, 出水勉强达标, 但剩余污泥量太大, 池中污泥浓度过高 ,导致二沉池 中发生反硝化, 污泥严重上浮, 同时运行的能耗也 较高。 2008年 8月末厌氧系统启动, 经过 2个月的调 试 ,系统运行稳定 , C O D 去除率逐步上升 ,到 10月末 时厌氧系统 C O D去除率达到 60以上, 厌氧出水 C O D 稳定在 700 m g /L 左右 , 好氧出水 C O D为 50 m g /L 左右。 10月下旬出水水质情况见表 2。厌氧系 统稳定运行后,好氧剩余污泥量明显减少 ,二沉池污 泥上浮较少 。由于好氧段进水 C O D 和池中污泥浓度 的下降 ,好氧所需风量可下调, 同时污泥处置量也减 少 ,为整个系统的节能创造了条件。 表 2 2008年 10月下旬二沉池出水水质情况 ρ C O D / m g L - 1 ρ B O D5 / m g L - 1 ρ N H3- N / m g L- 1 ρ T N / m g L- 1 ρ T O C / m g L- 1 ρ S S / m g L- 1 p H 温度/ ℃ 40～ 60 10～ 15 0. 8～ 2 4～ 8 6～ 10 10 ～ 30 7. 5～ 8. 2 28～ 32 4 结论 实际运行结果表明 , E C 厌氧反应器应用于啤酒 废水处理是切实可行的。其占地面积小, 运行稳定, 抗冲击负荷能力强, 运行费用大大降低 ,所产生的沼 气可用作能源。 参考文献 [ 1] 岳秀萍, 郁晓青. 啤酒废水生物处理工艺的应用与发展[ J ] . 科技情报开发与经济, 2007, 17 12 178- 180. 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