UASB+CASS組合工藝處理啤酒廢水工程實(shí)例

1、引用本文李曉婷.UASB+CASS組合工藝處理啤酒廢水工程實(shí)例J工業(yè)水處理，2016,36(3):93-96.電LiXiaoting.Casestudyonthecombinedprocess,UASB+CASSforthetreatmentofbeerwastewaterJINDUSTRIALWATERTREATMENT,2016,36(3):93-96.UASB+CASS組合工藝處理啤酒廢水工程實(shí)例李曉婷摘要：通過對(duì)啤酒生產(chǎn)制作廢水特點(diǎn)的綜合分析，結(jié)合原有污水處理站工藝及多家同類污水站的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，提出采用UASB+CASS組合工藝處理啤酒廢水。運(yùn)行結(jié)果表明：出水COD、BOD5、SS、NH

2、3-N均滿足啤酒工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB19821-2005)一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，出水動(dòng)植物油、陰離子表面活性劑滿足污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)(GB8978-1996)一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，采用該組合工藝處理啤酒生產(chǎn)廢水，在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上可行。關(guān)鍵詞：啤酒廢水升流式厭氧污泥床循環(huán)式活性污泥法Casestudyonthecombinedprocess,UASB+CASSforthetreatmentofbeerwastewaterLiXiaotingMAbstract:Basedonthecomprehensiveanalysisofthecharacteristicsofthewastewaterfrombeerproduct

3、ion,combiningwiththeoriginaltechnologyinwatertreatmentstationsandanumberofpracticalexperiencesofsimilarwaste-waterplants,itisproposedthatthecombinedprocess,UASB+CASS,istobeusedforthetreatmentofbeerwaste-water.TherunningresultsshowthatalltheeffluentCOD,BOD5,SS,andNH3-Ncanmeettherequirementsspecifiedi

4、nLevelloftheDischargeStandardofPollutantsforBeerIndustry(GB19821-2005).Theeffluent,animalandplantoils,andanionicsurfactantcanmeettherequirementsspecifiedinLevellofIntegratedWastewaterDischargeStandard(GB8978-1996).Usingthecombinedprocessforthetreatmentofwastewaterfrombeerproductionistechnicallyandec

5、onomicallyfeasible.Keywords:beerwastewaterupflowanaerobicsludgebedcyclicactivatedsludgemethod江西某啤酒廠是一家以大麥芽、酒花、酵母、釀造用水為主要原料，以玉米、大米、大麥、小麥、糖類等為輔助原料1,生產(chǎn)及精加工飽含二氧化碳的低酒精度酒的生產(chǎn)企業(yè)，企業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水由原有廢水處理站采用水解酸化+接觸氧化組合工藝進(jìn)行凈化處理。現(xiàn)企業(yè)因擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，增加排放的污水總量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過現(xiàn)有污水處理站原始設(shè)計(jì)處理能力，導(dǎo)致廢水中所含污染物降解去除效果持續(xù)降低，出水水質(zhì)不斷惡化且不能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，故對(duì)現(xiàn)有污水處理站

6、進(jìn)行擴(kuò)建改造，確保污水經(jīng)系統(tǒng)處理后出水排放各項(xiàng)污染物指標(biāo)均能達(dá)到國家啤酒工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB198212005)、污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)(GB89781996)中的一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。1廢水水質(zhì)分析1.1廢水主要組成及特點(diǎn)啤酒生產(chǎn)主要是以大麥和大米為主要原料，輔之以啤酒花及鮮酵母，經(jīng)過長時(shí)間的發(fā)酵釀造而成。該廢水屬于中高濃度的有機(jī)污染廢水，廢水的主要來源有：麥芽生產(chǎn)過程的洗麥水、浸麥水、發(fā)芽降溫噴霧水、麥槽水、洗滌水、凝固物洗滌水；糖化過程的糖化、過濾洗滌水；發(fā)酵過程的發(fā)酵罐洗滌水、過濾洗滌水；罐裝過程的洗瓶、滅菌、破瓶啤酒；冷卻水和成品車間沖洗地面水；生產(chǎn)、生活區(qū)的生活污水2冏。啤酒廢水含有大量的有

7、機(jī)碳、懸浮有機(jī)污染物，但氮源污染物質(zhì)較少，其COD、SS、BOD5濃度均較高，pH11.013.0,同時(shí)含有一定量的動(dòng)植物油、陰離子表面活性劑。啤酒廢水屬于有害無毒的有機(jī)廢水，但是很容易腐壞，一旦排入水體會(huì)消耗受納水體內(nèi)大量的溶解氧，對(duì)周圍水體環(huán)境造成嚴(yán)重的危害41.2廢水水質(zhì)及水量工程設(shè)計(jì)流量為5000m3/d,本項(xiàng)目廢水有機(jī)物濃度較高，懸浮有機(jī)污染物含量較高，主要含有大量的麥皮、渣皮等，在生產(chǎn)制作過程中廢水排放不均勻，水質(zhì)水量波動(dòng)較大，但該類廢水的可生化性良好，有毒物質(zhì)較少，營養(yǎng)配比適中4。廢水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)見表1。表1廢水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目COD/(mgL-1)BOD5/(mgL-1)S

8、S/(mgL-1)pHNH3-N/(mgL-1)廢水水質(zhì)2500350022025030040011.013.03555排放標(biāo)準(zhǔn)<100<20<706.09.0<15表選項(xiàng)2廢水處理工藝2.1廢水處理主體工藝的選擇目前國內(nèi)外常用的啤酒廢水處理方法主要包括生化處理法、物化與生化相結(jié)合的處理辦法。具體有水解酸化+SBR法、UASB+好氧接觸氧化法、新型獨(dú)立接觸氧化法、生物接觸氧化法、內(nèi)循環(huán)UASB反應(yīng)器+氧化溝法、UASB+SBR法等5。結(jié)合該公司啤酒廢水的水質(zhì)及排放狀況，且兼顧因地制宜等因素，確定采用內(nèi)循環(huán)UASB反應(yīng)器+好氧CASS反應(yīng)器組合工藝進(jìn)行處理，工藝流程見圖1

9、。生產(chǎn)廢水生酒再水廠U-劉池卜-；癡郴集水闈：箱開至4水京達(dá)標(biāo)片放一CASS一u501污泥幢水外店一I行泥米縮河火東螭燒圖1工藝流程圖選項(xiàng)2.2工藝流程說明(1)污水、污泥部分。各生產(chǎn)環(huán)節(jié)產(chǎn)生的污水經(jīng)廠區(qū)管網(wǎng)匯集到污水處理站的格柵集水井，經(jīng)過提升泵提升并經(jīng)過水力篩的攔截，將破碎商標(biāo)紙、麥殼等雜物隔除，隔除雜質(zhì)后的污水進(jìn)入調(diào)節(jié)池后采用液下攪拌進(jìn)行水質(zhì)、水量的調(diào)節(jié)，同時(shí)在調(diào)節(jié)池的前端還設(shè)置了事故池，根據(jù)集水井的在線pH計(jì)測定的pH,當(dāng)綜合污水pH大于9時(shí)，開啟泵出水管線上去事故池的電動(dòng)閥門，關(guān)閉去水篩的電動(dòng)閥門；當(dāng)pH小于9時(shí)，則關(guān)閉去水管線上去事故池的電動(dòng)閥門，同時(shí)開啟去水篩的電動(dòng)閥門。調(diào)節(jié)池中

10、的污水經(jīng)過均質(zhì)、均量后由調(diào)節(jié)泵提升至UASB中進(jìn)行厭氧分解。厭氧出水靠重力自流入CASS池，在CASS池內(nèi)進(jìn)行進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、排水、閑置5個(gè)工序，沉淀池污泥、反應(yīng)器剩余污泥由污泥泵提升入污泥濃縮池后再進(jìn)行帶式壓濾機(jī)脫水，脫水后污泥外運(yùn)或者制作磚塊加以利用。(2)空氣部分。由羅茨鼓風(fēng)機(jī)在CASS池底部連續(xù)鼓入進(jìn)行好氧反應(yīng)所需的空氣，同時(shí)往調(diào)節(jié)池中定期鼓入空氣，確保池內(nèi)不會(huì)淤積污泥。pH在線儀、泵與風(fēng)機(jī)自動(dòng)切(3)儀器、儀表、自控及配電部分。主要包括液位控制儀、流量計(jì)、換裝置、報(bào)警裝置等。3主要構(gòu)筑物及配套設(shè)備技術(shù)參數(shù)(1)格柵集水井。1座，地下式硅結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)尺寸12.5mX2.5mX3.5m,

11、有效水深1.5m,設(shè)計(jì)過水量250m3/h,過柵流速5m/s；配套集水井提升泵兩臺(tái)，型號(hào)CP(T)515-200沉水式污物泵，流量300m3/h,揚(yáng)程11m,功率5kW。(2)調(diào)節(jié)池。1座，鋼混結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)尺寸15mx12mx6m,有效容積900m3,HRT=4h;配套設(shè)備包括GL-150型水力篩2臺(tái)，篩筒縫隙0.81.0mm,材質(zhì)SS304;LPF配套浮球液位計(jì)1套；曝氣量為3.0m3/(m2h)的環(huán)狀式水下空氣混合裝置1套；LDE-65型電磁流量計(jì)1套；KDV-23L型酸計(jì)量泵1臺(tái)；KDV-23L型堿計(jì)量泵1臺(tái)；ABBACS140-1K1-1型計(jì)量變頻器2臺(tái)。(3) UASB反應(yīng)器。1座，鋼

12、混結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)尺寸23.5mX14.0mX8.2m,有效水深7.5m,有效容積1785m3,反應(yīng)區(qū)水力停留時(shí)間HRT=8.6h,反應(yīng)器水力停留時(shí)間HRT=11.8h,COD容積負(fù)荷7.0kg/(m3d)。該裝置主要由污泥床區(qū)、污泥懸浮區(qū)和沉降區(qū)三部分組成，廢水由泵輸送進(jìn)入，自下而上經(jīng)過反應(yīng)器，對(duì)廢水中的高濃度有機(jī)物從酸化至甲烷化平衡完成，使系統(tǒng)運(yùn)行負(fù)荷高而且不易發(fā)生酸化現(xiàn)象，經(jīng)過反應(yīng)器反應(yīng)后，產(chǎn)生過量的沼氣則由火炬燃燒處理。配套設(shè)備包括：出水斜板沉淀池(與UASB反應(yīng)器合建)2座，鋼混結(jié)構(gòu)，單池設(shè)計(jì)尺寸6.0mx11.5m>8.2m;厭氧布水器20套，材質(zhì)不銹鋼SS304,型號(hào)YHWJ-1

13、;厭氧三相分離器20套，材質(zhì)玻璃鋼，尺寸6.5mX2.0mX1.5m,型號(hào)YHTS-1;水封罐1臺(tái)，材質(zhì)不銹鋼SS304,尺寸D1.2m>2.3m；氣水分離器1臺(tái)，材質(zhì)不銹鋼SS304,尺寸D1.2m2.3m;pH計(jì)(帶溫度計(jì))2套，規(guī)格alph-pH800;二級(jí)提升泵2臺(tái)(1用1備)，型號(hào)G-320-200(4P),流量210m3/h,揚(yáng)程10m,功率11kW;厭氧進(jìn)水泵2臺(tái)(1用1備)，型號(hào)G-330-250(4P),流量400m3/h,揚(yáng)程10m,功率18.5kW;電磁流量計(jì)1臺(tái),規(guī)格BURKERT8045DN250;玻璃鋼罩4個(gè)，尺寸3mX0.8m>0.5m；臭氧洗滌器1套

14、，規(guī)格BIOFILTER-1500,處理風(fēng)量1500m3/h；臭氧收集風(fēng)機(jī)1臺(tái)，型號(hào)4-713.15A,風(fēng)量2000m3/h,全壓1600Pa,功率1.5kW(防爆電機(jī))；溫度控制器2套，型號(hào)OMRONpt1000.0+200o(4) CASS池。1座，3組，鋼混結(jié)構(gòu)，單組設(shè)計(jì)尺寸27mx8.3mX6.0m,有效水深5m,總有效容積3200m3,名義水力停留時(shí)間HRT=15.36h,污泥負(fù)荷(以BOD5/MLVSS計(jì))0.15kg/(kgd),污泥質(zhì)量濃度3000mg/L,浮水率30%。對(duì)于該啤酒廢水，在經(jīng)過UASB厭氧生物處理后，有機(jī)污染物濃度仍然較高，利用CASS池可以在同一個(gè)周期內(nèi)通過調(diào)

15、節(jié)曝氣量以改變運(yùn)行方式，極大限度地提高有機(jī)污染物去除率，保證較好的出水水質(zhì)，尤其是對(duì)于一些難降解物質(zhì)，可以在CASS池中通過缺氧-好氧的循環(huán)作用得到良好的去除效果。配套設(shè)備包括：鼓風(fēng)機(jī)4臺(tái)(3用1備)，型號(hào)SSR-125,供風(fēng)量18.3m3/min,升壓49kPa,電機(jī)功率22kW;微孔曝氣頭1600個(gè)，尺寸D=240mm,服務(wù)面積0.3m2,單個(gè)出風(fēng)量1.53.0m3/h；浮水器3臺(tái)，型號(hào)SHB-350,浮水量350m3/h,電機(jī)功率1.5kW;污泥回流泵3臺(tái)，型號(hào)CP(T)51.5-65,流量25m3/h,揚(yáng)程10m,電機(jī)功率1.5kW。（5）污泥濃縮池。1座，鋼混結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)尺寸3.5mX

16、2.5mX4.5m,配套G35-1型螺桿泵2臺(tái)，XAYJ40/800-UB型廂式壓濾機(jī)1套，污泥抽吸泵2臺(tái)。（6）綜合操作間。1座（利用原有），地上磚混結(jié)構(gòu)加彩鋼瓦，設(shè)計(jì)尺寸為8.0mX6.0mX3.0m。4工程啟動(dòng)及運(yùn)行4.1UASB反應(yīng)器本次調(diào)試所接種的污泥取自某城市污水處理廠的脫水硝化污泥，開始階段首先將UASB反應(yīng)器內(nèi)的溫度控制在30c左右，進(jìn)水量控制在50m3/h左右，進(jìn)水方式為白天進(jìn)水、夜間停止進(jìn)水。同時(shí)及時(shí)清理UASB反應(yīng)器液面上由污泥帶入的懸浮雜物，并且注意觀察液面，避免反應(yīng)器內(nèi)的接種污泥流失。一旦出水中帶有大量污泥，則必須停止進(jìn)水，同時(shí)密切監(jiān)控UASB反應(yīng)器的進(jìn)水總量、進(jìn)出水

17、pH、溫度，整個(gè)啟動(dòng)階段pH需控制在6.58.0之間6,隨后逐步增大進(jìn)水量，并控制反應(yīng)器揮發(fā)酸質(zhì)量濃度不高于2.5mg/L,對(duì)COD每天定時(shí)取樣監(jiān)測，當(dāng)反應(yīng)器出水COD去除率能穩(wěn)定達(dá)到80%左右時(shí)，再逐漸加大進(jìn)水流量，大約經(jīng)過90d左右的調(diào)試啟動(dòng)，UASB反應(yīng)器啟動(dòng)調(diào)試成功并可正常運(yùn)行。4.2 CASS反應(yīng)池常規(guī)CASS反應(yīng)池主要組成部分為生物選擇區(qū)、兼氧區(qū)、好氧區(qū)。CASS反應(yīng)池實(shí)質(zhì)上屬于間歇式處理反應(yīng)器，此反應(yīng)器可以通過調(diào)節(jié)曝氣量使得反應(yīng)器內(nèi)不斷進(jìn)行曝氣與非曝氣交替循環(huán)過程，如此，UASB反應(yīng)器出水在CASS池內(nèi)按一定的周期及階段得到進(jìn)一步的深度處理。CASS池內(nèi)污水處理循環(huán)主要包括進(jìn)水/

18、曝氣/污泥回流階段一完成生物降解過程、非曝氣/污泥沉淀階段一泥水分離過程、灌水/剩余污泥排放階段一上清液排出過程、閑置階段一恢復(fù)污泥活性過程。一個(gè)完整的循環(huán)操作周期由上述四個(gè)階段組成，可根據(jù)污水水量及所含有機(jī)污染物濃度的高低，靈活選擇運(yùn)轉(zhuǎn)形式周期（每周期的運(yùn)作時(shí)間可選6、8、12h等）。在CASS反應(yīng)池調(diào)試初期，需先往CASS池內(nèi)泵入少量的中低濃度有機(jī)廢水進(jìn)行預(yù)曝氣處理，同時(shí)往池內(nèi)投加一定量的營養(yǎng)物質(zhì)（營養(yǎng)物質(zhì)比例按照C、N、P的質(zhì)量比為100：5：1計(jì)）網(wǎng)，并且由池內(nèi)污泥沉降比的變化曲線來不斷調(diào)整CASS反應(yīng)池內(nèi)的污泥負(fù)荷。隨后便開始慢慢加大進(jìn)水水量，使CASS反應(yīng)池內(nèi)的好氧活性污泥微生物種

19、群可以逐步適應(yīng)待處理的啤酒廢水。大約經(jīng)過25d的處理后，CASS反應(yīng)池內(nèi)污泥沉降比可穩(wěn)步增長至20%以上。進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室鏡像檢測可以發(fā)現(xiàn)，此時(shí)CASS池內(nèi)微生物種群種類豐富，存在著大量的活性菌膠團(tuán)、鐘蟲及輪蟲網(wǎng)，此現(xiàn)象表明，CASS反應(yīng)池內(nèi)已經(jīng)形成了良好的生物相體系，活性污泥菌膠團(tuán)結(jié)構(gòu)致密、沉降速率快、泥水分離速度快，上清液出水清澈透明，水質(zhì)狀況良好，說明CASS反應(yīng)池內(nèi)的生物種群已經(jīng)適應(yīng)了本項(xiàng)目需處理的啤酒廢水，馴化菌種的培養(yǎng)過程已經(jīng)基本成功。CASS反應(yīng)池處理負(fù)荷在經(jīng)過60d左右的調(diào)試啟動(dòng)后可完全達(dá)到設(shè)計(jì)能力，全系統(tǒng)能夠運(yùn)行穩(wěn)定。4.3 浮水器浮水器是CASS處理法的重要設(shè)備，本項(xiàng)目采用的旋轉(zhuǎn)

20、式浮水器運(yùn)行穩(wěn)定可靠，負(fù)荷大、浮水深度行程大，可操控性好。4.4 運(yùn)行效果廢水處理效果如表2所示表2工程運(yùn)行監(jiān)測結(jié)果項(xiàng)目PHCOD/(mgL-1)BOD5/(mgL-1)SS/(mgL-1)氨氮/(mgL-1)原水平均進(jìn)水11.013.0300025030045調(diào)節(jié)池出口7.198.93275522619640UASB出口7.758.45523.538.426615CASS出口8.148.2849.15.613.70.685表選項(xiàng)由表2可以看出，該工程對(duì)COD、BOD、SS、氨氮的總體去除率可分別達(dá)到98.4%、97.8%、95.4%、98.5%。5經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及環(huán)境效益分析(1)工程造價(jià)。該工程

21、總投資為319.26萬元，其中土建費(fèi)34.89萬元，設(shè)備材料費(fèi)256.15萬元,其他設(shè)計(jì)、安裝、運(yùn)輸及調(diào)試等間接費(fèi)用12.99萬元。(2)運(yùn)行成本。單位廢水的處理成本約為1.48元/m3(不計(jì)設(shè)備折舊、維修費(fèi)用)，其中電費(fèi)0.58元/m3,人工費(fèi)0.33元/m3(污水處理站操作人員按10人計(jì))，藥劑費(fèi)合計(jì)0.57元/m3(HCl投加質(zhì)量濃度按100mg/L計(jì)、PAC投加質(zhì)量濃度按100mg/L計(jì)、PAM投加質(zhì)量濃度按5.0mg/L計(jì))。(3)環(huán)境效益。污水處理站改建運(yùn)行投入使用后，企業(yè)每年可減少COD約3896.64t、BOD5約322.74t、SS約377.78t,大量減排的污染物質(zhì)對(duì)改善周

22、圍水體環(huán)境能夠起到非常關(guān)鍵的作用。6結(jié)論(1)采用內(nèi)循環(huán)UASB反應(yīng)器+好氧CASS反應(yīng)器組合工藝處理啤酒廢水可以取得很好的處理效果。采用該工藝處理本項(xiàng)目啤酒廢水，系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行期間COD、BOD5、SS、氨氮平均去除率分別達(dá)98.4%、97.8%、95.4%、98.5%,系統(tǒng)出水水質(zhì)能夠穩(wěn)定達(dá)到國家啤酒工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB198212005)及污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)(GB89781996)中的一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)要求。(2) UASB反應(yīng)器是整個(gè)組合處理工藝的核心組成部分，具有較高的COD容積負(fù)荷，啟動(dòng)運(yùn)行調(diào)試的關(guān)鍵在于反應(yīng)器內(nèi)厭氧顆粒污泥良好沉降性能的培養(yǎng)，而培養(yǎng)厭氧顆粒污泥群的前提條件是為其提供良好的營養(yǎng)環(huán)境、維持適宜的進(jìn)水酸堿度及適時(shí)地調(diào)整進(jìn)水水力負(fù)荷，同時(shí)UASB反應(yīng)系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，具有很強(qiáng)的耐沖擊負(fù)荷能力，高效低耗、結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、剩余污泥產(chǎn)量少、操作管理簡便等顯著特點(diǎn)。(3) CASS是SBR工藝的改良型。它既涵蓋了傳統(tǒng)SBR工藝的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)運(yùn)行管理更加方便、基建投資更省、抗沖擊負(fù)荷能力更強(qiáng)。對(duì)于本項(xiàng)目啤酒廢水，在