啤酒工业废水处理工艺

啤酒工业废水处理工艺内容摘要：

年代以来，废水厌氧处理技术因其具有投资少，运行费用低及能产生能量等优点而得到较快的发展和应用。 一般认为，厌氧生物处理技术的反应器主力经历了 3 个时代。 传 统厌氧发酵工艺（第一代反应器，以厌氧消化池为代表）因需要较高的温度，较长的停留时间，且处理效能低而被逐渐淘汰。 目前以上流式厌氧污泥床（ UASB）为代表的第二代反应器和以厌氧颗粒污泥膨胀床（ EGSB）和厌氧内循环反应器（ IC）为代表的反应器已被广泛引入到啤酒废水处理工程应用中，并取得了良好的效果。 目前在啤酒处理工艺上，厌氧工艺应用比较多的有 UASB 工艺， IC 工艺和酸化水解工艺。 UASB 反应器 70 年代荷兰 lettinga 等发展的 UASB 反应器是一种悬浮生长型反应器，首次把颗粒污泥的概念引 入反应器中。 该反应器特别适宜于处理高浓度有机废水。 目前，很多国家相继开展了对 UASB 的深入研究和开发工作。 UASB 工艺因其工艺结构紧凑，处理能力打，效果好，投资省而在国内外啤酒废水治理中得到十分广泛的应用。 根据报道，当 UASB 反应器进水 CODCr 为 1000~2020mg/L 时，出水CODCr 一般在 500mg/L 左右，也就是说，啤酒废水中的大部分 CODCr 在 UASB反应器中被处理掉，同时也说明，在这些工艺中， UASB 仅作为预处理单元，其出水通常还需好氧等工艺作为后继处理，才能保证废水达标排放。 据张振家等人报道 ，桂林漓泉有限公司采用 UASBSBR 工艺处理废水， UASB 反应器进水CODCr 在 1000~3000mg/L 之间波动是，出水上清液的 CODCr 稳定在 200mg/L 左右。 同时 UASB 池每天产生大量的沼气，同时热风炉的燃料，供饲料烘干使用，可节煤 4t/d 左右。 UASB 工艺在国内啤酒废水处理方面应用很普遍，实践证明 第一章 引言 5 UASB 完全适用于处理啤酒废水，而且厌氧硝化工艺相似于啤酒酿造、发酵生产工业，很容易被啤酒厂家所掌握。 但 UASB 工艺不适用于处理高悬浮物固体浓度较高的废水，三相分离器的好坏直接影响处理效果，在一些地区， 颗粒污泥培养较困难而使系统启动较慢。 在 UASB 基础上，研究者开发了 EGSB 和 IC 反应器。 EGSB 反应器 UASB 反应器在应用中取得了很大的成功，但 UASB 的传质过程并不理想，进一步提高有机负荷收到了限制。 为了使厌氧反应器中进水和污泥之间的接触更加充分，导致了第三代厌氧反应器的开发和应用。 EGSB 反应器实际上是改进的UASB 反应器，运行中维持高的上升流（ 6~12m/h），使颗粒处于悬浮状态，同时也可以采用较高的反应器和采用出水回流以获得高的搅拌强度，从而保证进水与污泥颗粒的充分接触，这样可 以获得比“通常” UASB 反应好的运行结果。 据杨云龙等人的报道， EGSB 受 SS 的影响较小，只要 SS 的沉速 反应器内的上升流速（ 3~10m/h）， SS 就能通过无你去得以去除，而 UASB 最大上升流速为 1m/h，易受 SS 的影响。 但据左剑恶等人报道， GESB 反应器不适合处理悬浮物废水。 与 UASB 相比， EGSB 对布水系统要求较为宽松，但对三相分离器要求更为严格。 与 UASB 反应器相比， EGSB 反应器具有启动周期短、容积负荷率提高速率快等特点。 在 COD 去除率均为 86%左右时， EGSB 反应器最大容积负荷率达到,而 UASB 反应器的最大容积负荷率仅为 ， EGSB反应器比 UASB 反应器有着更高的处理效能。 当处理较低浓度废水时 EGSB 反应器容积负荷率达到 ， CODCr 去除率达到 %，比 UASB 反应器具有更高的容积负荷率和 COD 去除率，表明了其在处理低浓度废水方面较好的应用前景。 EGSB 反应器比 UASB 反应器具有更强的抗温度和进水 PH 值变化的能力，且其系统处理效果恢复也快。 目前， UASB 反应器在啤酒废水处理中发挥了重要的作用，而作为对 UASB反应器 改进的 EGSB 反应器，在处理各种浓度的有机废水方面有着别的厌氧反应器所不可比拟的优势，处理范围更广；同时， EGSB 可以采用较大的高径比，占地面积更小，投资更省，在相同的费用下，因而更就有市场竞争力。 IC 反应器 内循环（ Intenal Circulation , IC）厌氧反应器于 20 世纪 80 年代中期由荷兰PAQUES 公司开发成功，被认为是第三代厌氧生化反应器的代表工业之一。 IC反应器实际上是由底部和上部 2 个 UASB 反应器串联叠加而成，下部为高负荷区，上部为低负荷区，利用沼气上升带动污泥循环。 IC 工艺在国外应用以欧洲 第一章 引言 6 较为普遍，国内沈阳、上海率先采用了 IC 工艺处理啤酒废水。 以沈阳华润雪花啤酒有限公司采用的 IC 反应器为例，反应器高 16m,有效容积 70m3，处理 CODCr平均浓度为 4300mg/L 的啤酒废水 400m3/d， CODCr 去除率稳定在 80%，容积负荷高达 25~30kg/(m3d)。 第二章 工艺方法的比较及确定 7 第二章 工艺方法的比较及确定 1 处理啤酒废水常用的几种方法： 酸化 —— SBR 法 此法主要处理设备是酸化柱和 SBR 反应器。 这种方法在处理啤酒废水时，在厌 氧反应中，放弃反应时间长、控制条件要求高的甲烷发酵阶段，将反应控制在酸化阶段，这样较之全过程的厌氧反应具有以下优点： （ 1） 由于反应控制在水解、酸化阶段反应迅速，故水解池体积小； （ 2） 不需要收集产生的沼气，简化了构造，降低了造价，便于维护，易于放大； （ 3） 对于污泥的降解功能完全和消化池一样，产生的剩余污泥量少。 同时，经水解反应后溶解性 COD 比例大幅度增加，有利于微生物对基质的摄取，在微生物的代谢过程中减少了一个重要环节，这将加速有机物的降解，为后续生物处理创造更为有利的条件。 （ 4） 酸化 —— SBR 法处理高浓度啤酒废水效果比较理 想，去除率均在 94%以上，最高达 99%以上。 要想使用此法在处理啤酒废水达到理想效果时运行环境要达到下列要求： （ 1）酸化 —— SBR 法处理中高浓度啤酒废水，酸度至关重要，它具有两个方面的作用，其一是对废水的有机成分进行改性，提高废水的可生化性；其二是对有机物中极易降解的污染物尤不可忽视的去除作用。 酸化效果的好坏直接影响SBR 反应器的处理效果，有机物去除主要集中在 SBR 反应器中。 （ 2）酸化 —— SBR 法处理啤酒废水受进水碱度和反应温度的影响，最佳温度是 24。 C,最佳碱度范围是 500~750mg/L。 视原水水质情况，如碱度不足，采用预调碱度方法进行工艺处理；若温度差别不大，运行参数可不做调整，若温度差别较大，视具体情况而定。 UASB—— 好氧接触氧化工艺 此处理工艺中主要处理设备是上流式厌氧污泥床和好氧接触氧化池，处理主要过程 :废水经过转鼓过滤机，转鼓过滤机对 SS 去除率达 10%以上，随着麦壳类有机物的去除，废水中的有机物浓度也有所降低。 调节池既有调节水质、水量的作用，还由于废水池在池中的停留时间较长而有沉淀和厌氧发酵作用。 由于增加了厌氧处理单元，该工艺的处理效果非常好。 上流式厌氧污泥床能耗低、运 行稳定、出水水质好，有效的降低了好氧生化单元的处理负荷和运行能耗（因为好氧处理单元的能耗直接和处理负荷成正比）。 好氧处理 (包括好养生物接触氧化池和 第二章 工艺方法的比较及确定 8 斜板沉淀池）对废水中 SS 和 COD 均有较高的去除率，这是因为废水经厌氧处理后仍含有许多易生物降解的有机物。 该工艺处理效果好、操作简单、稳定行高。 上流式厌氧污泥床和好氧接触氧化池相串联的啤酒废水处理工艺具有处理效率高、运行稳定、耗能低、容易调试和易于每年的重新启动等特点。 只要投加占厌氧池体积 1/3 的厌氧污泥菌种，就能够保证污泥菌种的平稳增长，经过 3 个月的调试 UASB 即 可达到满负荷运行。 整个工艺对 COD 的去除率达 %，对悬浮物的去除率达 %~98%，该工艺非常适合啤酒废水处理中推广应用。 新型接触氧化法 此方法处理过程为：废水首先通过微滤机去除大部分悬浮物，出水进入调节池，然后中提升泵打入 VTBR 反应器中进行生化处理，通过风机强制供风使废水与填料接触，维持生化反应的需氧量， VTBR 反应器出水进入沉淀器，去除一部分脱落的生物膜以减轻气浮设备的处理负荷，之后流入气浮设备去除剩余的生物膜，污泥及浮渣送往污泥池浓缩后脱水。 该处理工艺有以下主要特点： （ 1） VTBR 反应器由废酒精罐改造而成，节省了投资。 与钢筋混凝土结构相比，具有一次性投资低，运行稳定，处理效果好等特点。 （ 2） 冬季运行时，在 VTBR 反应器外部加了一层保温材料，使罐中始终保持较高温度，提高了生物的活性。 （ 3） 因 VTBR 反应器高达 10m左右，水深大，所选风机为高压风机，风压为 98kpa， N=75w,耗电量大。 生物接触氧化法 该工艺采用水解酸化作为生物接触氧化的预处理，水解酸化菌通过新陈代谢将水中的固体物质水解为溶解性物质，将大分子有机物降解为小分子有机物。 水解酸化不仅能去除部分有机污染物，而且提高了废水 的可生化性，有益于后续的好氧生物接触氧化处理。 该工艺在处理方法、工艺组合及参数选择上是比较合理的，充分利用各工序的优势将污染物质转化、去除。 然而，如果由于某些构筑物的构造设计考虑不周会影响运行效果，致使出水水质不理想，使生物接触氧化池的出水（静沉 30min 的澄清液） COD 为 500~600mg/L，经混凝气浮处理后出水COD 仍高达 300mg/L 远高于排放要求（ 150mg/L）。 但是此处理方法在设计和运行中会出现以下问题： （ 1） 水解酸化池存在的问题主要是沉淀污泥不能及时排出。 由于该废水中悬浮物浓度较高，因而池内污 泥产量很大，而原工艺仅在水解酸化池前端设计了污泥斗，所以池子的后部很快就淤满了污泥。 另外，随着微生物量的增加在软性 第二章 工艺方法的比较及确定 9 生物填料的中间部位形成了污泥团，使得传质面积减小。 （ 2） 如果废水中污染物浓度较高或者前期处理效果不理想，生物接触氧化池前端的有机负荷较高，使得供养相对不足，此时该处理的生物膜呈灰白色，处于严重缺氧状态，而池末端成熟的好氧生物膜呈琥珀黄色。 同时，水中的生物活性抑制性物质浓度也较高，对微生物也有一定的抑制作用，处理效果不理想。 （ 3） 在调试运行过程中，生物接触氧化池中生物膜脱落、气泡直径变大、出水浑浊、处理效 果恶化的现象时有发生。 （ 4） 在调试运行初期，发生这种现象时一般是增大供气量以提高供氧能力来消除缺氧，结果由于起泡搅动强度增大，造成了更大范围的生物膜脱落、水粘度更大、氧转移效率更低，非但没提高供氧能力反而使情况更糟。 因此采用此工艺处理啤酒废水时要遵循下列要求：①采用水解酸化作为预处理时应考虑悬浮物去除措施。 ②采用推流式生物接触氧化池时为避免前端有机物负荷过高可采用多点进水。 ③应严格控制溶解氧浓度，供养不足会造成生物膜大范围脱落，导致运行失败。 内循环 UASB 反应器 +氧化沟工艺 此 工艺采用厌氧和好氧相串联的方式，厌氧采用内循环 UASB 技术，好氧处理用地有一条狭长形池塘，为了降低土建费用，因地制宜，采用氧化沟工艺。 本处理工艺的关键设备是 UASB 反应器。 该反应器是利用厌氧微生物降解废水中的有机物，其主体分为配水系统，反应区，气、液、固三相分离系统个，沼气收集系统四部分。 厌氧微生物对水质的要求不像好氧微生物那么宽，最佳 PH 为— ，最佳温度为 35— 40 摄氏度，而本工程的啤酒废水水质超出了这个范围。 这就要求废水进入 UASB 反应器之前必需进行酸度和温度的调节。 这无形中增加了电器。 仪表专 业的设备和设计难度。 内循环 UASB 技术是在普通 UASB 技术的基础上增加一套内循环系统，它包括回流水池及回流水泵。 UASB 反应器的出水水质一般都比较稳定，在回流系统的作用下重新回到配水系统。 这样一来能提高 UASB 反应器对进水水温、 PH 值和 COD 浓度的适应能力，只需在 UASB反应器进水之前对其 PH 和温度做一粗调即可。 UASB 反应器采用环状穿孔管配水，通过三相分离器出水，并在三相分离器的上方增加侧向流絮凝反应沉淀器，它由玻璃板成 60176。 安装而成，能最大限度上截留三相分离出水中颗粒污泥。 此处理工艺主要有 以下特点：①实践证明，采用内循环 UASB 反应器 +氧化沟工艺处理啤酒废水时可行的，其运行结果表明 COD 总去除率高达 95%以上。 ②由于采用的内循环 UASB 反应器和氧化沟工艺串联组合的方式，可根据啤酒生产的季节性、水质和水量的情况调整 UASB 反应器或氧化询处理运行组合， 第二章 工艺方法的比较及确定 10 以便进一步降低运行费用。 EGSB+CASS 法处理啤酒废水 本处理工艺主要包括 EGSB 反应器。 将 CASS 反应器。 将 EGSB 和 CASS 两种处理单元进行结合，所形成的处理工艺突出了各自处理单元的优点，使处理流。