啤酒廢水處理

啤酒廢水處理工藝及淺析提要:我國是啤酒生產(chǎn)大國，啤酒廢水已成為較高有機物污染大戶，因此，對啤酒廢水進行處理達標后排放已顯得十分重要。介紹了5種較成熟的啤酒廢水處理工藝(流程)方案，簡述了各自的特點和優(yōu)缺點，并對5種工藝方案進行了初步分析。關鍵詞:啤酒廢水生化處理物化處理處理工藝水解酸化接觸氧化厭氧內(nèi)循環(huán)概述80年代以來，我國啤酒工業(yè)得到迅速發(fā)展，到目前我國啤酒生產(chǎn)廠已有800多家，據(jù)1996年統(tǒng)計我國啤酒產(chǎn)量達1650萬t，既成為世界啤酒生產(chǎn)大國，又成為較高濃度有機物污染大戶，啤酒廢水的排放和對環(huán)境的污染已成為突出問題，引起了各有關部門的重視。啤酒廢水的主要成分和來源是：制麥、糖化、果膠、發(fā)酵(殘渣)、蛋白化合物，包裝車間等有機物和少量無機鹽類。其水質(zhì)及變幅范圍一般為：pH=5.5～7.0(顯微酸性)，水溫為20～25℃，CODCr=1200～2300mg/L,BOD5=700～1400mg/L,SS=300～600mg/L,TN=30～70mg/L。水量為每生產(chǎn)1t啤酒廢水排放量為10～20m3,平均約15m3，目前全國啤酒廢水年排放量在2.5億m3以上。“七五”以來，我國對啤酒廢水的處理工藝和技術進行了大量的研究和探索，特別是輕工業(yè)系統(tǒng)的設計院和科研單位，對啤酒廢水的處理進行了各方面的試驗、研究和實踐，取得了行之有效的成功經(jīng)驗，逐漸形成了以生化為主、生化與物化相結合的處理工藝。生化法中常用的有活性污泥法、生物膜法、厭氧與好氧相結合法、水解酸化與SBR相組合等各種處理工藝。這些處理方法與工藝各有其特點和不足之處，但各自都有較為成功的經(jīng)驗。目前還有不少新的處理方法和工藝優(yōu)化組合正在試驗和研究，有的已取得了理想的成效，不久將應用于實踐中。啤酒廢水的主要特點之一是BOD5/CODCr值高，一般在50%及以上，非常有利于生化處理，同時生化處理與普通物化法、化學法相比較：一是處理工藝比較成熟；二是處理效率高，CODCr、BOD5去除率高，一般可達80%～90%以上；三是處理成本低(運行費用省)。因此生物處理在啤酒廢水處理中，得到了充分重視和廣泛采用?，F(xiàn)把目前啤酒廢水處理中相對比較成熟的生物處理工藝，進行一些闡述和比較。1處理工藝1.1處理工藝方案1(見圖1)圖1處理工藝方案1該處理工藝是輕工部設計院為代表的推薦采用方案，河南開封啤酒廠、青島湖島啤酒廠、廈門冷凍廠啤酒廠等均采用此處理工藝流程，處理后均達標排放。細格柵起初步的固液分離作用，故不設初沉池；酸化池中設填料，為細菌提供呈立體狀的生物床，把水中的顆粒物質(zhì)和膠體物質(zhì)截留和吸附，同時在水解細菌作用下，將不溶解性有機物水解為溶解性物質(zhì)，在產(chǎn)酸菌協(xié)同作用下，將大分子物質(zhì)、難于生物降解的物質(zhì)轉化為易于生物降解的小分子物質(zhì)。物化法中選用加藥反應氣浮池的理由主要為三點：一是懸浮物等去除率高，普通沉淀池去除率僅為30%左右，豎流式沉淀池為40%～50%，而氣浮可達80%～90%；二是氣浮污泥含水率為97%～98%，氣浮排渣可直接進行脫水處理，而其它沉淀池的污泥含水率達99%以上；三是氣浮池氣浮水力停留時間短，約30min左右，而其它沉淀池的水力停留時間1.5～2h,故氣浮池體積小，減少占地面積。但氣浮處理需要增設一套空壓機、壓力溶氣罐、回流水泵等組成的輔助系統(tǒng)(圖1中未繪出)，操作管理相對較復雜。微生物所需要的營養(yǎng)，主要為碳水化合物、氮化合物、水、無機鹽類(氮和磷)及維生素。通常要求BOD∶N∶P=15∶5∶1,為滿足此要求，故在接觸氧化池前投加氨氮。1.2處理工藝方案2(見圖2)處理工藝方案2與處理工藝方案1在主體處理系統(tǒng)上基本上是相同的，都是水解酸化、接觸氧化和氣浮池，主要不同點：一是高濃度廢水先采用UASB(上流式厭氧污泥床)預處理后再進入低濃度廢水調(diào)節(jié)池，進行主體處理系統(tǒng)；二是主體處理系統(tǒng)調(diào)節(jié)池前增設了沉砂池和分離機(高濃度廢水預處理系統(tǒng)中調(diào)節(jié)池前也增設了沉砂池和分離機)。圖2處理工藝方案2該工藝用在山東省三孔啤酒有限公司廢水處理中，高濃度有機廢水水量水質(zhì)為:Q1=500m3/d;CODCr:5000mg/L;BOD5:2500mg/L;SS:3000mg/L。低濃度有機廢水：Q2=3500m3/d;CODCr:500mg/L;BOD5:250mg/L;SS:500mg/L。Q=Q1+Q2=4000m3/d。設計按當時的GB8978—88現(xiàn)有企業(yè)欄標準，即：CODCr≤150mg/L;BOD5≤60mg/L;SS≤100mg/L;pH=6～9。UASB進出水水質(zhì)和混合水經(jīng)主體處理系統(tǒng)的進出水水質(zhì)見表1和表2?？梢娞幚砗蟮某鏊|(zhì)好于設計采用的標準值，全部達標排放。表1UASB進出水水質(zhì)項目進水水質(zhì)出水水質(zhì)除率(%)COD(mg/L)2320～3300560～64375.9～80.5BOD(mg/L)800～1640365～40754.4～71.2SS(mg/L)634～1076090～123685.8～88.5PH5.20～5.636.80～7.32表2混合水經(jīng)主體處理進出水水質(zhì)段。在該區(qū)內(nèi)，回流污泥中的微生物大量吸附廢水中的有機物，能較迅速有效地降低廢水中有機物濃度；預反應區(qū)采取半限制性曝氣，溶解氧保持在0.5mg／L左右，使該區(qū)存在著反硝化進程的可能；主反應區(qū)進行強制鼓風曝氣，使有機物及氨氮得到生化與硝化。該處理工藝用于安徽某啤酒廢水處理中，CASS反應池運行周期8ｈ，其中進水、曝氣、回流時間6ｈ，進水、沉淀時間1ｈ，潷水、排泥時間1ｈ。處理水量3500ｍ3／ｄ，進水水質(zhì)為：CODCr:800～1500ｍｇ／Ｌ；BOD5:400～800ｍｇ／L；SS300～600mg/L。根據(jù)測試，處理后的出水：CODCr:63～120ｍｇ／L;BOD5:41～58mg/L;pH:6.7～8.3。當然還有其它處理工藝，如單獨采用好氧法和單獨采用厭氧法(包括UASB反應器)等，但并不具有代表性，故不作詳述和介紹。2處理工藝淺析就上述介紹的具有一定代表性的啤酒廢水處理工藝談些粗略看法和分析。(1)根據(jù)啤酒廢水BOD5／CODCr大的特點，上述5個處理工藝方案的共同點，均以生物處理為主體，而且基本上均以前級為厭氧(水解酸化為主)，后級為好氧處理，所不同的為：一是后級好氧生化處理分為生物接觸氧化法(生物膜法)和活性污泥法(微生物呈懸浮狀態(tài))；是在厭氧和好氧生物處理中，又分為成熟的傳統(tǒng)方法(工藝1、2、4)和較新技術應用的方法(如工藝2中預處理用UASB，工藝3中IC和CIRCOX及工藝5中的CASS法)。但有一個共同點是可以肯定的：啤酒廢水(混合水)采用厭氧(水解酸化)生物處理與好氧生物處理相結合(為主體)的處理工藝是成熟、可靠的工藝，是可以接受和被采用的。(2)總的來說，厭氧(水解酸化)與好氧為主體的處理工藝，產(chǎn)生的污泥量較少，但上述5個處理工藝中也有區(qū)別，處理工藝1～3在好氧生物處理后均設沉淀設施(工藝1和2為氣浮池，工藝3為斜管沉淀池)；而處理工藝4和5，在好氧生物處理后不設沉淀池，污泥量很少，大多數(shù)內(nèi)部消化，故污泥直接進入污泥濃縮池，進行污泥的處理與處置。從上述5個處理工藝分析，工藝1～3好氧生物處理采用的是生物膜法(前兩個是生物接觸氧化法，第三個CIRCOX反應器是好氧生物流化床原理發(fā)展而來，微生物粘附在細砂類載體物表面，形成生物膜)，生物膜要進行新、老更替，老的膜剝落后需要經(jīng)沉淀后去除(當然同時也去除懸浮物等)，故氧化(好氧)生物處理后要設沉淀設施。后兩種好氧生物處理均屬活性污泥法范疇，SBR集生物降解和終沉排水于一體，污泥濃縮在SBR池下面，省去了沉淀池；CASS反應池污泥用回流泵回流(循環(huán)式活性污泥法)，產(chǎn)泥少、污泥直接進污泥濃縮池，不設沉淀池?？梢姾髢煞N工藝省去了沉淀設施，減少了沉淀池的造價和占地面積?？梢赃@樣說：好氧生物處理采用生物膜法，后面要設沉淀池，其處理工藝由生化和物化相結合；好氧生物處理采用SBR和CASS反應池的，后面可不設沉淀池，其處理工藝省去了物化處理，由單一的生化處理組成。(3)處理工藝2中，把高濃度有機廢水采用UASB進行預處理后再進入總調(diào)節(jié)池，與低濃度有機廢水進行混合，再進入主體處理工藝系統(tǒng)。從表1數(shù)據(jù)可見，高濃度有機廢水采用厭氧處理中的UASB反應器進行處理，效果是好的，CODCr、BOD5、SS等去除率均較高，因此它不僅可用于高濃度啤酒廢水的處理，也可用于豆制品等其它高濃度有機廢水的處理。有資料報道，啤酒廢水處理中，高濃度廢水采用UASB反應器進行預處理，混合廢水進入AS(活性污泥法)處理(稱為UASB+AS法)與全部直接進入AS法處理比較，UASB+AS法比AS法節(jié)省曝氣電費68%，節(jié)省污泥處理費59%，沼氣還可利用；與SBR法比較，運行費和污泥處理費也比SBR低。1996年11月7日日本的《日經(jīng)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟新聞》報道，朝日啤酒公司將在1999年以前更新其所屬日本國內(nèi)的全部啤酒廠廢水處理設備，全部采用UASB+AS法工藝。因此，我國的啤酒廢水處理工藝中，應重視采用UASB技術。(4)總的來說，啤酒廢水采用厭氧(水解酸化)預處理，再進行好氧處理是比較理想的，但上述5個處理工藝方案中，也各有所不同。如處理工藝方案2處理后的出水水質(zhì)遠好于排放標準，這對于水資源緊缺的地方來說，稍加深度處理后即可回用，對于回用水水質(zhì)要求不高的地方來說，可直接回用(如綠化、澆馬路等)。又如處理工藝方案5采用CASS反應器，調(diào)試相對較麻煩、時間可能較長；操作管理要嚴密妥當，否則有可能產(chǎn)生污泥膨脹；潷水器的下降速度要與水面的下降速度基本相同，否則可能擾動已沉淀的污泥層等。同時從處理后的出水水質(zhì)來看，