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
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序号
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项目
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进水
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处理出水
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1
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pH
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6～9
|
6～9
|
|
2
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CODcr（mg/l）
|
≤ 2500
|
≤ 100
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|
3
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BOD5（mg/l）
|
≤ 1600
|
≤ 20
|
|
4
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SS（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
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日期 |
初沉池出水 |
UASB出水 |
二沉池出水 |
总处理水量 m3/d |
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|
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 |
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日期 |
初沉池出水 |
UASB出水 |
二沉池出水 |
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|||||
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CODcr (mg/l) |
pH |
CODcr (mg/l) |
pH |
处理量 m3/d |
CODcr (mg/l) |
pH |
总处理 水量 m3/d |
||
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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。