福建省環(huán)境保護設(shè)計院 李紅亮

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水解酸化-EGSB-生物接觸氧化工藝處理啤酒廢水

福建省環(huán)境保護設(shè)計院 李紅亮

根據(jù)某啤酒廠的水量、水質(zhì)，選擇水解酸化-EGSB-生物接觸氧化工藝作為主體工藝處理該啤酒廢水。工程調(diào)試運行結(jié)果表明，該工藝運行穩(wěn)定，抗沖擊負荷能力強，出水水質(zhì)達到《啤酒工業(yè)污染物排放標(biāo)準》(GB19821-2005)的排放要求。

啤酒廢水 EGSB 接觸氧化 水解酸化

啤酒是以大麥芽、啤酒花、水為主要原料，經(jīng)酵母發(fā)酵作用釀制而成的富含營養(yǎng)物質(zhì)和二氧化碳的低酒精度酒。在其生產(chǎn)過程會產(chǎn)生相應(yīng)的污水，主要為麥糟廢水，糖化、發(fā)酵、灌裝等車間所排的廢液，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，其主要成分有淀粉、蛋白質(zhì)、酒花殘渣、酵母菌殘體、少量酒精及洗滌用堿等，屬于中高濃度有機廢水。啤酒廢水具有可生化性好(BOD/COD一般為0.5~0.7 )、毒性較小的特點。目前國內(nèi)外一般采用生化處理工藝，主要有UASB、EGSB、IC、SBR法、生物接觸氧化法等。

某啤酒集團新建分廠，根據(jù)“三同時”要求，需新建一個污水處理站。經(jīng)過多方調(diào)研論證，最終選擇水解酸化-EGSB-生物接觸氧化工藝。工程竣工之后，進行了三個多月的調(diào)試運行，出水水質(zhì)達到了設(shè)計要求。

1 工藝流程說明

根據(jù)水量，進、出水水質(zhì)的要求，并結(jié)合工程實際，本設(shè)計采用水解酸化/EGSB/生物接觸氧化工藝為主體工藝。具體工藝流程見圖1。

廢水經(jīng)廠區(qū)的排水管網(wǎng)收集后，首先經(jīng)過機械格柵去除廢水中的較大顆粒固體雜物后流入集水井中，由潛污泵提升至旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)去除小顆粒的懸浮物，出水流入調(diào)節(jié)水解酸化池。污水在調(diào)節(jié)水解酸化池內(nèi)進行均質(zhì)調(diào)峰和水解酸化反應(yīng)，將水中難降解的大分子有機物質(zhì)裂解生成易生物降解的小分子有機物質(zhì)，然后由供料泵提升送入EGSB厭氧反應(yīng)器進行厭氧處理，去除大部分有機污染物。EGSB厭氧反應(yīng)器出水進入生物接觸氧化池進行好氧生物降解，最后經(jīng)過斜管二沉池進行泥水分離。二沉池出水部分回用于廢氣處理系統(tǒng)。

調(diào)節(jié)水解酸化池、生物接觸氧化池前端和污泥濃縮池產(chǎn)生的廢氣經(jīng)廢氣收集系統(tǒng)收集后，進入滌氣塔內(nèi)進行處理。滌氣塔采用二沉池出水添加堿液進行循環(huán)噴淋，滌氣廢液最終排入生物接觸氧化池前端，與廢水一同處理。

二沉池部分污泥回流進入生物接觸氧化池前端，剩余污泥直接排入污泥濃縮池。濃縮后的污泥通過螺桿泵送至帶式壓濾機進行污泥脫水處理，脫水后的污泥由污泥車外運，按當(dāng)?shù)丨h(huán)保局要求妥善處置。

圖1 廢水處理工藝流程

2 工藝設(shè)計

2.1 設(shè)計水量及水質(zhì)

根據(jù)該廠提供的有關(guān)數(shù)據(jù)，廢水為24小時連續(xù)排放，設(shè)計水量為6000m3/d。廢水經(jīng)過處理后，出水水質(zhì)指標(biāo)應(yīng)達到《啤酒工業(yè)污染物排放標(biāo)準》(GB19821-2005)的要求，具體設(shè)計進、出水水質(zhì)詳見表1。

表1 設(shè)計進、出水水質(zhì)

2.2 主要構(gòu)筑物設(shè)計

2.2.1集水井

廢水通過廠區(qū)的排水管網(wǎng)收集后，依靠重力流入集水井。集水井為地下式鋼砼結(jié)構(gòu)，平面尺寸為15m×5.0m，有效容積187m3，平均水力停留時間0.75h。集水井內(nèi)安裝一臺機械格柵（B=1.0m，e=5mm），同時配備3臺(2用1備)潛水無堵塞提升泵用以將廢水提升至旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)（e=0.5mm），由浮球液位計控制其運行。

2.2.2調(diào)節(jié)水解酸化池

調(diào)節(jié)水解酸化池為半地下式鋼混結(jié)構(gòu)，平面尺寸25m×15m，有效容積2100m3，平均水力停留時間8.4h，污泥濃度4000mg/L。該單元不僅起到調(diào)節(jié)水質(zhì)水量的作用，而且將污水中的有機污染物通過酸化菌的作用部分地轉(zhuǎn)化為揮發(fā)性脂肪酸(VFA)，為后續(xù)的EGSB反應(yīng)器的運行創(chuàng)造良好的條件。對調(diào)節(jié)水解酸化池內(nèi)的pH值和溫度進行連續(xù)監(jiān)控，通過投加NaOH(或HCl)來實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)。設(shè)計6臺潛水?dāng)嚢铏C連續(xù)運行以維持池內(nèi)混和均勻。該池加蓋密封，并設(shè)有引風(fēng)設(shè)備，將產(chǎn)生的廢氣送入滌氣塔進行處理。

2.2.3厭氧處理系統(tǒng)

厭氧處理系統(tǒng)主要包括投配罐，供料泵，循環(huán)泵，EGSB厭氧反應(yīng)器。

投配罐直徑1.2m，高度3.6m，設(shè)置2個，碳鋼結(jié)構(gòu)。EGSB厭氧反應(yīng)器設(shè)計2組，并聯(lián)運行，每組2臺分級串聯(lián)運行，此舉可提高厭氧系統(tǒng)的抗沖擊負荷能力和處理效率，單臺直徑為6m，總高度16m，總水力停留時間為5.8h，碳鋼結(jié)構(gòu)，整套厭氧系統(tǒng)需做防腐。一級EGSB的容積負荷為13.3kgCOD/ (m3·d)，二級EGSB的容積負荷為8.5kgCOD/(m3·d)。

對EGSB的配水系統(tǒng)和三相分離器這兩個關(guān)鍵部分進行改良，采用等阻力多管配水系統(tǒng)和雙層三相分離器，可提高進水分配的均勻性和泥、水、氣三相的分離效率，從而提高整個厭氧系統(tǒng)的處理效率。等阻力多管配水系統(tǒng)是由6根DN80的進水管按60°夾角組成，這樣能保證各點進水量基本相等。

2.2.4生物接觸氧化池

厭氧處理出水重力流入有效容積為3000m3的生物接觸氧化池中，其平面尺寸為30m×25m，均分為10個廊道，有效水深4.2m，分為2組，并聯(lián)運行，平均水力停留時間12h，污泥負荷0.10kgBOD5／(kg·d)。為了增加池內(nèi)的微生物量，設(shè)置2100m3的組合彈性填料。

在生物接觸氧化池池底均勻分布880個管狀微孔曝氣器，氣水比為18:1，由4臺(3用1備)羅茨鼓風(fēng)機供氣，每臺風(fēng)量為25m3/min，總曝氣量為4500m3/h。

2.2.5斜管二沉池

斜管二沉池設(shè)計2個，并聯(lián)運行，單個平面尺寸為14.6m×11m，設(shè)計表面負荷為0.8m3/(m2.h)，平均水力停留時間為2h。

在斜板二沉池中，活性污泥依靠重力沉降得以污水分離。污水經(jīng)出水槽收集排走，污泥采用SHB型行車式泵吸排泥機抽吸至污泥槽，部分污泥回流到生物接觸氧化池前端，剩余污泥進入污泥濃縮池進行濃縮，再經(jīng)螺桿泵送至帶式壓濾機壓縮處理。

3 工程調(diào)試

工程竣工后，經(jīng)過清水、污水聯(lián)動試車，結(jié)果表明設(shè)備運轉(zhuǎn)正常。開始啟動系統(tǒng)，進行調(diào)試運行。

3.1 調(diào)節(jié)水解酸化池調(diào)試

采用接種培馴法，接種污泥來自于某啤酒廠脫水后的厭氧污泥，共200m3，VSS/TSS為75%～80%。進水pH值控制在5.5~6.5，通過投加酸來實現(xiàn)，同時投加適量的氮磷營養(yǎng)物。采用連續(xù)運行，間歇進水，控制進水流量為50m3/h,而后按10%的增加量遞增。運行4周后，出水較為清澈。當(dāng)進水流量達到230m3/h時，COD去除率穩(wěn)定在19%左右，水解酸化池達到設(shè)計要求，調(diào)試工作完成。

3.2 厭氧處理系統(tǒng)調(diào)試

一級EGSB反應(yīng)器投加厭氧污泥120m3，二級EGSB反應(yīng)器投加80m3。水溫控制在33℃±1℃，pH值控制在7.0±0.2,回流量70m3/h。厭氧反應(yīng)器采用連續(xù)運行，間歇進水，開始階段的進水量為50m3/h，COD濃度約為1500mg/L，而后逐漸提高進水量，并逐漸縮短進水周期。

4周之后，COD去除率逐漸從20%提高到60%，出水pH值在7.0左右，觀察污泥呈黑色，出現(xiàn)少量1mm顆粒污泥，表明污泥馴化期結(jié)束，進入負荷提高階段。

通過逐漸增加進水量和加大進水COD濃度來提高反應(yīng)器的容積負荷，每次負荷提高幅度為1kgCOD/ (m3·d)，控制COD去除率達到60%以上穩(wěn)定運行一周，當(dāng)容積負荷達到設(shè)計要求，反應(yīng)器內(nèi)污泥沉降性能良好,厭氧系統(tǒng)COD總?cè)コ蕿?0%，此時基本達到設(shè)計要求。

3.3 生物接觸氧化池調(diào)試

好氧接種污泥來自某啤酒廠的曝氣池，接種污泥量約為300m3。投入污泥后，采用先間歇進水，連續(xù)悶曝3d后改為連續(xù)進水，逐漸提高容積負荷，池內(nèi)DO濃度維持在2~5mg/L，當(dāng)進水COD濃度提高至500~550mg/L,去除率達到68%，出水水質(zhì)穩(wěn)定，開始全負荷進水。

4 運行情況

工程竣工之后，經(jīng)過三個多月的調(diào)試運行，各處理單元達到設(shè)計要求，出水水質(zhì)基本穩(wěn)定，各項污染物指標(biāo)達到排放標(biāo)準。在調(diào)試工作結(jié)束后，對系統(tǒng)各處理單元的處理效果進行連續(xù)監(jiān)測，結(jié)果見表2 (表2中數(shù)據(jù)為連續(xù)10d的平均值)。

表2 工藝處理效果

5 投資運行估算

本污水處理工程總投資為1288.9萬元，其中土建工程306.8萬元，安裝工程25.8萬元，設(shè)備材料費用為884.6萬元，其他費用（含設(shè)計調(diào)試費、稅金等）71.7萬元。噸水造價為2148元/m3。直接運行成本0.68元/t，其中電費0.53元/t，藥劑費0.08元/t，人工費0.07元/t。

6 結(jié)論

6.1 采用水解酸化-EGSB-生物接觸氧化工藝處理啤酒廢水,具有運行穩(wěn)定，抗沖擊負荷能力強，高效低耗、剩余污泥量少、管理方便等優(yōu)點。

6.2 對EGSB的配水系統(tǒng)和三相分離器這兩個關(guān)鍵部分進行改良，可提高厭氧反應(yīng)器的處理效率。

6.3 水解酸化池和EGSB在整個處理工藝中起著重要作用，需嚴格控制其運行條件，主要是控制pH值。

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