酸化+UASB+A/0工艺处理啤酒废水浅析

申请免费试用、咨询电话：400-8352-114

简介： 啤酒废水是属于较高浓度的有机污染废水，酸化+UASB+A/0是一种运行稳定、技术经济效益较高、工程应用较多的一种处理工艺。现结合工程调试经验对此工艺进行个人肤浅的阐述。
关键字：啤酒废水 水解酸化 UASB A/O 运行 经济效益

1、概述

　　啤酒废水是属于较高浓度的有机污染废水，主要污染来源于糖化、主酵、灌装清洗等生产工序。因生产规模、设备和管理而异，一般啤酒生产废水的COD和1000～2500mg/l左右，BOD为600～1400mg/l。吨产品的COD排放量约为28～32kg，BOD排放量为17～19kg。随着国家对环境污染治理力度的加大，当前控制啤酒废水污染已是刻不容缓。

　　八十年代以来，国内外对啤酒废水处理进行大量的试验、研究和生产性应用，有相当成效。例如，由荷兰Lettimga教授研究开发的UASB（上流式厌氧污泥床）技术，由丹麦Kruger开发应用的氧化沟处理技术等等。在国内，清华大学、浙江农大等单位进行了AFB（厌氧流化床），UASB和两相厌氧清化处理啤酒废水试验研究。杭州中策啤酒、大梁山集团股份有限公司啤酒等啤酒废水处理设施采用了酸化+UASB+A/0处理工艺，运行至今，处理后出水COD能稳定在100mg/l以下。

　　2、工程概况

　　宁波某啤酒有限公司最大生产能力为300t/日啤酒。废水处理量为3000m³/d，该工程于1998年4月开工，1998年11月完工并开始单机、清水联动试车，1998年11月投入接种污泥开始污染驯化，12月中旬污泥驯化完成，经7个多月的试运行结果表明，处理效果好，出水COD<100mg/l，BOD₅<20mg/l，SS<70mg/l，达到预期目的。

　　2.1 废水量与水质

　　1) 处理废水量

　　设计废水量3000m³/d。

　　2) 水质

　　设计水质如表1所示。处理水水质要求达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级标准。

表1 设 计 水 质 表

序号项目进水处理出水1pH6～96～92CODcr（mg/l）≤ 2500≤ 1003BOD₅（mg/l）≤ 1600≤ 204SS（mg/l）400≤ 70

　　2.2 处理工艺

　　改啤酒废水的污染物浓度高，COD和BOD分别达到2500mg/l和1600mg/l。如果直接用好氧生物处理，一则处理难度较大，二则能耗较大，处理费用较高、污泥量较大，为此，选择和引进了水解－UASB — A/O处理技术，具体如下。

　　工艺特点：

　　（1）本工程所采用的是由荷兰Lettinga教授开发，并由PAQUES B.V成功地应用于工业废水处理的UASB，正如众所周知的，UASB具有省能源、占地少、去降率高且稳定、污泥产量少、处理成本低，同时产生的沼气可回用利用等特点。

　　（2）本工程所采用的A/O技术，是标准活性污泥中包含厌氧（Anwaeobic）和好氧（Oxic）状态下并存的一种活性污泥法，其特点是利用厌氧和好氧两相的交替操作达到筛选微生物（Selector technology）的目的。这样，可以利用微生物更有效地去除有机物，提高处理效果。

　　（3）采用分段进水，UASB反应器进水为1800m3/h，A/O进水为1200m3/h，即可服了UASB反应器出水B/C降低的缺点，同时也解决了A/O进水负荷低的缺点。使生化运行更加稳定。

　　2.3 主要运行情况与结果

　　本工程自98年11月投入运行，用了七个多月，处理效果达到了设计要求，主要情况如下：

　　1． 污泥接种与驯化

　　① 上流式厌氧污泥庆反应器（UASB）

　　接种污泥来源为国外进口颗粒厌氧污泥15m³。98年12月中旬投入池内，1999年3月开始进水驯化。

　　起动时，反应顺有机负荷按2～3kgCOD/m³.d考虑。进水pH控制在6.8～7.5，然后再以少量原废水循序渐进提高负荷，慢慢驯化污泥。起动后2个月，有机负荷提高到5kgCOD/m³.d，COD去除率为60%以上，产气率0.35m³/kgCOD左右，据此，判断厌氧污泥接种驯化阶段基本完成，UASB可进入运行阶段。

　　② A/O系统

　　接种污泥来源为宁波某纸业活性污泥法处理浓缩池污泥16m³（含水率98%）。

　　接种污泥投入后，采用间端进水方式进行驯化，控制混合液pH6.5～8，溶解氧2～4mg/l。污泥全回流，使MLSS逐渐增加。驯化半个月后，进水量达1000m³/d左右。出水COD≤100mg/l，COD去除率达90%以上。实现了1月前达标排放的要求，由此A/O系统进入正式运行阶段。

　　2． 对有机污染物的去除效果

　　自投入正常运行以来，该工艺对有机物的去除效果是稳定的，现将6月～7月连续两个月的运行结果例举如下（详如表4）。

表4 改废水处理工程6月～7月运行水质分析表

日期

初沉池出水

UASB出水

二沉池出水

总处理水量

m³/d

CODcr

(mg/l)

pH

CODcr

(mg/l)

pH

处理量

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

处理量

m³/d

CODcr

(mg/l)

pH

总处理

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

　　从表中可以看出：处理水量为2400～3000m³/d，进水COD为800～1400mg/l（初沉池出水），处理出水COD≤100mg/l，COD去除率达95%以上，处理效果好。

　　3． UASB运行状况

　　① COD去除率。从表4看出，UASB进水COD为850～1400mg/l（初沉池出水），出水为76～400mg/l，COD去除率为60～80%。

　　② 有机负荷， UASB处理水量一般为1500m³/d，按表4运行资料计算，COD容积负荷约为5～6kgCOD/m³.d，按实际工程运行经验，运行时间越长，UASB颗粒污泥进一步增多。有机负荷等增加到12～15kgCOD/m³.d。

　　③ 产气率。本工程沼气尚未利用，在贮气罐中作调节储存后，再自动点炎烧掉，预估产气率为0.35m³/kg.COD。

　　4． A/O系统运行状况

　　① 处理水量。A/O系统处理水量为2400～3000m³/d，其中1000～1500m³/d未经UASB处理而直接进入A/O系统。

　　② 有机负荷。曝气池共3座，合计有效容积为1500m³，正常运行时，MLSS为4000～4500mg/l，DO1～3mg/l，COD污泥负荷为0.33kgCOD/kgMLSS.d，COD去除率达90%以上。

　　5． 污泥处理与干污泥出路

　　采用B=1.0m带式压滤脱水机，目前平均每天产泥量估计为3t/d（含水率70%）。干污泥中含有大量的微生物，径一段时间发酵后，可作农肥使用，也可掺入燃煤中燃烧。目前主要是用作农肥

　　3、技术经济分析

　　按照目前正常运行情况分析（处理水量为3000m³/d）

　　1． 电耗

　　废水处理设施中，总装机容量为103kw，实际使用能量约为51kw，平均电价按 0.9元/度。

　　则吨水用电费用：60×24×0.9÷3000=0.367元/m³。

　　2． 人工费

　　定员6人，每人工资按8000元/年计。

　　则吨水用费：8000×6÷360÷3000=0.044元/m³。

　　3． 药耗

　　① NaOH：按10吨/月，750元/吨。

　　则750×10÷30÷3000=0.083元/m³。

　　② Polymer：按2kg/天，95.0元/kg。

　　则95.0×2÷3000=0.063元/m³。

　　①+②=0.146元/m³。

　　4．吨水处理费用：1+2+3=0.432+0.044+0.146=0.557元。

　　5．按照其它工程运行经验，UASB内颗粒成熟后，NaOH可以省去不加，由此认为实际处理费用可减少到0.474元/m³.水。

　　4、问题讨论

　　1． 关于啤酒废水酸化＋UASB＋A/O的适用性与可行性

　　啤酒废水属于较高浓度的有机污染废水，对于这类废水如直接用好氧处理，则势必会产生处理难度大，能耗高，经常费用较大等问题。而采用厌氧 — 好氧处理，既可以发挥厌氧处理法的有机负荷高 ，能耗低，经常费用省等优势，又能利用好氧处理进一步降解有机污染物质使处理水出水达标排放。经过一年多的试运行表明，改啤酒有限公司所采用的酸化－UASB — A/O处理装置，处理水COD均在100mg/l以下，运行稳定，同时操作管理比较简单，达到了预期要求，是可行的。

　　2． 关于UASB与A/O处理技术的特点

　　国内外对上流式厌氧污泥床反应器的技术开发已有较多的成果，国内在工业废水处理中亦有实例。本工程采用的是由荷兰Lettinga教授研究开发，并由PAQUES B.V.成功地运用于工业废水处理中的UASB装置。该装置由反应槽和三相分离装置两部分组成，其中反应槽由钢筋砼建造，底部设有布水装置。三相分离器为预制的组合体，由沼气分离，废水沉降，集水槽，沼气收集等部分组成。布水装置材质为HDPE，三相分离器材质为PE，上部再覆于FRP活动槽盖。这种处理装置运行正常后有机负荷可达10～20kg.COD/m³.d，水力停留时间4～24h，COD去除率80～90%，pH6～8。装置紧凑，施工方便，耐腐蚀性能好，省动力，能耗低，运行时无噪音和异味的困扰。

　　本工程采用由美国Air products and chemicals 开发的A/O处理技术，其特点是利用厌氧和氧化两相的交替操作达到筛选微生物的目的。A池的停留时间短，约1.0h，而大部分有机物均已在A池内被微生物吸附，剩余BOD及吸附在微生物体内的有机物在氧化槽内被氧化分解。

　　3． 关于啤酒废水处理的回收利用经济收益

　　啤酒废水处理的回收利用与经济收益，主要体现在：

　　一是，如采用厌氧 — 好氧处理技术，可以回收厌氧处理所产生的沼气。据处理水量3000m³/d，其中UASB处理量为1800 m³/d，沼气产率0.35m³/kg.COD，沼气甲烷含量为60%左右计算。每日约产生沼气500m³。按每立方气体价格0.80元/m³计，每天收益400元，折合处理1m³.水可回收经济效益0.13元。二是，处理水回收利用。据其他工程二沉池出水过滤回用的经验，今后可考虑二沉出水回用于脱水机滤布冲洗、锅炉房冲渣、冲洗地面和绿化。这样可以节省资源，减少水资源浪费。

　　因此，啤酒废水处理不仅是一个处理问题，而且还有可能回收利用，有一定的经济收益。