【正文】 生化處理，通過(guò)風(fēng)機(jī)強(qiáng)制供風(fēng)使廢水與填料接觸，維持生化反應(yīng)的需氧量， VTBR 反應(yīng)器出水進(jìn)入沉淀器，去除一部分脫落的生物膜以減輕氣浮設(shè)備的處理負(fù)荷，之后流入氣浮設(shè)備去除剩余的生物膜，污泥及浮渣送往污泥池濃縮后脫水。 厭氧反應(yīng)器主要有厭氧濾器 (AF)、厭氧流化床反應(yīng)器 (AFBR)、上流式厭氧污泥床反應(yīng)器 (UASB)、膨脹顆粒污泥床反應(yīng)器 (EGSB)和內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器 (IC)這幾種反應(yīng)器形式。研究表明 [11]，在 UASB 啟動(dòng)階段，保持進(jìn)水堿度不低于 l000 mg/L 對(duì)于顆粒污泥的培養(yǎng)和反應(yīng)器在高負(fù)荷下的良好運(yùn)行 十分必要。此外，一定的進(jìn)水堿度也是顆粒污泥形成的必要條件，因?yàn)閰捬跎锏纳L(zhǎng)要求適當(dāng)高的堿度，例如產(chǎn)甲烷細(xì)菌生長(zhǎng)的最適宜 pH 為 ～ 。廢水從反應(yīng) 器底部加入，在向上流動(dòng)穿過(guò)生物顆粒組成的污泥床時(shí)得到降解，同時(shí)生成沼氣 (氣泡 )、液、固 (懸浮污泥顆粒 )一同升入三相分離室，氣體被收集在氣罩里，而污泥顆粒受重力作用下沉至反應(yīng)器底部，水則經(jīng)出流堰排出。在這一過(guò)程中，參加生物降解的有機(jī)基質(zhì)有50％～ 90％轉(zhuǎn)化為沼氣 (甲烷 )，而發(fā)酵后的剩余物 質(zhì) 可作為優(yōu)質(zhì)肥料和飼料 [5]。該法運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定，動(dòng)力消耗少，但低溫對(duì)運(yùn)行影響大，在處理高濃度廢水 時(shí)需增加轉(zhuǎn)盤組數(shù)。m3, 停留時(shí)間為 3～ 4 h時(shí)， COD 和 BOD 平均去除率分別達(dá)到 ％和 ％。國(guó)內(nèi)的淄博啤酒廠、青島啤酒廠、渤海啤酒廠和徐州釀酒總廠等廠家的廢水治理中采用了這種技術(shù) [3]。 生物膜法 生物膜法是在處理池內(nèi)加入軟性填料，利用同著生長(zhǎng)于填料表面的微生物對(duì)廢水進(jìn)行處理，不會(huì)出現(xiàn)污泥膨脹的問(wèn)題。將廢水和污泥引入下降管，在井內(nèi)循環(huán)，空氣注入下降管或同時(shí)注入兩管中，混合液則由上升管排至固液分離裝置，即廢水循環(huán)是靠上升管和下降管的靜水壓力差進(jìn)行的。揚(yáng)州啤酒廠和三明市大田啤酒廠采用 SBR 技術(shù)處理啤酒廢水，也收到了同樣的效果。解決的辦法是 投加含 N、 P 的化學(xué)藥劑，但這將使處理成本提高。我國(guó)的珠江啤酒廠、煙臺(tái)啤酒廠、上海益民啤酒廠、武漢西湖啤酒廠、廣州啤酒廠和長(zhǎng)春啤酒廠等廠家均采用此法。活性污泥法、生物膜法、深井曝氣法是較有代表性的好氧生物處理方法。隨著改革開放的發(fā)展， 90 年代初完整的厭氧技術(shù)也在國(guó)內(nèi)啤酒、飲料行業(yè)得到應(yīng)用。如何既有效地處理啤酒廢水又充分利用其中的 有用資源，已成為環(huán)境保護(hù)的一項(xiàng)重要研究?jī)?nèi)容。其生產(chǎn)工藝流程見圖 。二級(jí)處理主要采用生物法 ,包括厭氧生物處理法中的 UASB 法和好氧生物處理法中的 SBR 法，可有效去除污水中的 BOD、 COD。原污水中各項(xiàng)指標(biāo)為： BOD 濃度為 1200 mg/L,COD 濃度為 2020 mg/L， SS濃度為 700 mg/L。 設(shè)計(jì)總說(shuō)明 本設(shè)計(jì)為某啤酒廠啤酒廢水處理工藝設(shè)計(jì)。因該廢水 BOD 值和 COD 值較大 ,不經(jīng)處理會(huì)對(duì)環(huán)境造成巨大污染，故要求處理后的排放水要嚴(yán)格達(dá)到國(guó)家二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn) ,即： BOD≤20 mg/ L， COD≤100 mg/ L， SS≤70 mg/ L。本設(shè)計(jì)工藝流程為： 啤酒廢水 → 格柵 → 污水提升泵房 → 調(diào)節(jié)沉淀池 → UASB 反應(yīng)器 → 預(yù)曝氣沉淀池 → SBR 池 → 處理水（污泥） 整個(gè)工藝具有總投資少，處理效果好，工藝簡(jiǎn)單，占地面積省，運(yùn)行穩(wěn)定，能耗少的優(yōu)點(diǎn) 。 圖 啤酒生產(chǎn)工藝流程 啤酒廢水來(lái)自于啤酒生產(chǎn)各工序中的排放，主要污染物成分是糖類、醇類、氨基酸、果膠、啤酒花、維生素、蛋 白等有機(jī)物及鉀、鈣、鎂的硅酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽等無(wú)機(jī)物。 麥芽 糖化 過(guò)濾 麥汁煮沸 沉淀槽 大米 糊化 生產(chǎn)廢水 發(fā)酵 過(guò)濾 清酒 洗瓶罐裝 殺菌 外運(yùn) 麥汁冷卻 處理工藝 由于啤酒廢水的可生化性良好，國(guó)內(nèi)處理啤酒廢水多采用生化法。這里所說(shuō)完整的意義在于除厭氧生化技術(shù)外，沼氣通過(guò)自動(dòng)化系統(tǒng)得到燃燒，這是厭氧系統(tǒng)安全運(yùn)行和不產(chǎn)生二次污染的重要保證，這也是國(guó)內(nèi)外開發(fā)厭氧技術(shù) 和設(shè)備應(yīng)充分引起重視的問(wèn)題。 活性污泥法 活性污泥法是中、低濃度有機(jī)廢水處理中使用最多、運(yùn)行最可靠的方法，具有投資省、處理效果好等優(yōu)點(diǎn)。據(jù)報(bào)道，進(jìn)水 CODCr為 1200 mg/L～ 1500 mg/L 時(shí)，出水 CODCr 可降至 50 mg/L～ 100 mg/L，去除率為 92％～96％。而較為經(jīng)濟(jì)的方法是把生活污水 (其中 N、 P 濃度較大 )和啤酒廢水混合。劉永淞等認(rèn)為 [1]， SBR 法對(duì)廢水的稀釋程度低，反應(yīng)基質(zhì)濃度高，吸附和反應(yīng) 速率都較大，因而能在較短時(shí)間內(nèi)使污泥獲得再生。其優(yōu)點(diǎn)是：占地面積少，效能高，對(duì)氧的利用率大，無(wú)惡臭產(chǎn)生 等。生物接觸氧化池和生物轉(zhuǎn)盤是這類方法的代表，在啤酒廢水治理中均被采用，主要是降低啤酒廢水中的 BOD。青島啤酒廠在二段生物接觸氧化之后輔以混凝氣浮處理，啤酒廢水中 CODCr 和 BOD 的去除率分別在80％和 90％以上 [4]。由于停留時(shí)間縮短為原來(lái)的 h～ h，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用也較低。該方法在美國(guó)應(yīng)用較為普及，國(guó)內(nèi)的杭州啤酒廠、上海華光啤酒廠和浙江慈溪啤酒廠也在使用。因此，啤酒廢水的厭氧生物處理受到社會(huì)越來(lái)越多的關(guān)注。實(shí)踐證明 [9]， UASB 成功處理高濃度啤酒廢水的關(guān)鍵是培養(yǎng)出沉降性能良好的厭氧顆粒污泥。一定的堿度既能維持細(xì)菌生長(zhǎng)所需的 pH，又能保證足夠的平衡緩沖能力。應(yīng)該指出，啤酒廢水中的乙醇是一種有效的顆粒化促進(jìn)劑，它為 UASB 的成功運(yùn)行提供了十分有利的條件。目前高濃度有機(jī)污水較 多采用 UASB、 EGSB和 IC反應(yīng)器， (表 )是三種反應(yīng)器的性能對(duì)比。該處理工藝有以下主要特點(diǎn)： （ 1） 投資少，處理穩(wěn)定，處理效果好； （ 2） 生物活性高； （ 3） 水深大，耗電大。采用此工藝處理啤酒廢水時(shí)要遵循下列要求： （ 1） . 采用水解酸化作為預(yù)處理工序時(shí)應(yīng)考慮懸浮物去除措施； （ 2） . 采用推流式生物接觸氧化池時(shí)，為避免前端有機(jī)物負(fù)荷過(guò)高可采用多點(diǎn)進(jìn)水； （ 3） . 應(yīng)嚴(yán)格控制溶解氧 濃度，供氧不足會(huì)造成生物膜大范圍脫落，導(dǎo)致運(yùn)行失敗。厭氧微生物對(duì)水質(zhì)的要求不象好氧微生物那么高，最佳 pH 為 － ，最佳溫度為 35℃ ～ 40℃ ，而本工程的 啤酒廢水水質(zhì)超出了這個(gè)范圍。 UASB 反應(yīng)器的出水水質(zhì)一般都比較穩(wěn)定，在回流系統(tǒng)的作用下重新回到配水系統(tǒng)。此處理工藝主要有以下特點(diǎn)： （ 1） . 實(shí)踐證明，采用內(nèi)循環(huán) UASB 反應(yīng)器＋氧化溝工藝處理啤酒廢水是可行的，其 運(yùn)行結(jié)果表明 CODCr 總?cè)コ矢哌_(dá) 95％以上。同時(shí)，由于大幅度減少了進(jìn)入好氧處理階段的有機(jī)物量，因此降低了好氧處理階段的曝氣能耗和剩余污泥產(chǎn)量，從而使整個(gè)廢水處理過(guò)程的費(fèi)用大幅度減少。沼氣的熱值約為 22680 kJ/m3，煤的熱值為 21000 kJ/t 計(jì)算，則1 m3 沼氣的熱值相當(dāng)于 1 kg 原煤，這樣可節(jié)煤約 4 t/d 左右，年收益約為 萬(wàn)元。同原工藝相比較，每天實(shí)際節(jié)約 1500 m3～ 2500 m3 廢水的處理費(fèi)用，節(jié)約能耗約 萬(wàn)元 /a； （ 2） . 節(jié)約污泥處理費(fèi)用。 原水水質(zhì)指標(biāo)及處理后水質(zhì)要求如下表 ： 表 水質(zhì)要求 PH BOD(mg/L) COD(mg/L) SS(mg/L) 進(jìn)水水質(zhì) 510 1200 2020 700 出水水質(zhì) 69 20 100 70 2 啤酒廢水處理工藝流程 根據(jù) 綜述中對(duì)處理工藝 的比較，厭氧－好氧聯(lián)合工藝是 較佳的技術(shù)手段 ，該工藝投資小，運(yùn)行成本低，單位面積的污水處理能力高，污泥產(chǎn)量大大減少，適于難生物降解的污水處理，是一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用、高質(zhì)高效的啤酒廢水處理技術(shù)。 USAB＋ SBR 工藝，處理效率高，并具有脫氮除磷的功能。 UASB 為主要的生化處理裝置，全鋼結(jié)構(gòu)，地上式，考慮保溫。 SBR 池為半地下式，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，運(yùn)行中采用自動(dòng)控制。預(yù)曝氣沉淀池去除率為CODCr ％、 ％、 SS ％，出水水質(zhì)分別為 150 mg/L、 mg/L、 mg/L。 設(shè)計(jì)流量：平日流量 Qd＝ 5000 m3/d＝ 208 m3/h= m3/s 最大日流量 Qmax=Kz Qd=208＝ m3/h＝ m3/s 設(shè)計(jì)參數(shù)：柵條間隙 e＝ m，過(guò)柵流速 v= m/s, 柵前水深 h＝ m，安裝傾角 δ＝ 60176。格柵計(jì)算示意圖如下圖 ： 圖 格柵計(jì)算示意圖 調(diào)節(jié)池的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)說(shuō)明 根據(jù)生產(chǎn)廢水排放規(guī)律，后續(xù)處理構(gòu)筑物對(duì)水質(zhì)水量穩(wěn)定性的要求，調(diào)節(jié)池停留時(shí)間取 h。 調(diào)節(jié)池最高水位設(shè)置為＋ m，超高為 m，頂標(biāo)高為 m。 圖 調(diào)節(jié)池工藝計(jì)算圖 污水泵設(shè)計(jì)計(jì)算 設(shè)計(jì)說(shuō)明 污水泵從集水井中吸水壓至調(diào)節(jié)池，污水泵設(shè)置于地面上，不能自灌，設(shè)置引水筒。 污水泵房地下一層，深 m，平面面積（ ） m2，設(shè)積水坑 300 mm500 mm500 mm 一個(gè)，地面排水由污水泵吸水管預(yù)留管排出。80 年代以后，我國(guó)開始研制 UASB 在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用， 90 年代該工藝在處理工程中被廣泛采用 [20]。 工藝構(gòu)造設(shè)計(jì) UASB 的重要構(gòu)造是指反應(yīng)器內(nèi)三相分離器的構(gòu)造，三相分離 器的設(shè)計(jì)直接影響氣、液、固三相在反應(yīng)器內(nèi)的分離效果和反應(yīng)器的處理效果。 ③ 沉降斜板傾角不應(yīng)小于 50176。 小斜板（反射錐）臨界長(zhǎng)度 計(jì)算。 且其中 Up 由斯托克斯公式計(jì)算： Up＝?18Bg（ ρ1－ ρ2） dg2 （ ） 式（ ）中 Up——?dú)馀葑杂缮仙俣龋?cm/s； B——?dú)馀菖鲎蚕禂?shù)； g——重力加速度， 980cm/s2； ρ1——液體密度， g/cm3； ρg——?dú)?體密度， g/cm3； μ——液體動(dòng)力粘度， g/()； dg——?dú)怏w直徑， cm。 圖 三相分離器工藝計(jì)算圖 圖中 D1＝ m， D2＝ m， D3＝ m， α1＝ 176。集氣罩頂直徑 D1＝ m，大斜板長(zhǎng) L 大 ＝ m，傾角 α2＝ 176。氣泡進(jìn)入氣室，必須保證滿足以下公式要求 Up/vL2/L1 （ ） 式（ ）中 Up——?dú)馀荽怪鄙仙俣龋? v——?dú)馀輰?shí)際縫隙流速； L2——回流縫垂直長(zhǎng)度； L1——小斜板與大斜板重疊長(zhǎng)度。 產(chǎn)泥量 的計(jì)算 產(chǎn)泥系數(shù) r＝ kg 干泥 /（ ） 設(shè)計(jì)流量 Q＝ 208 m3/h 進(jìn)水 COD 濃度 S0＝ 1500 mg/L CODCr 去除率 E＝ ％ 則 UASB 反應(yīng)器總產(chǎn)泥量為 △ X＝ rQSr＝ rQS0E＝ 50006 ＝ kg（干） /d＝ kg（干） /h （ ） 每池產(chǎn)泥 △ Xi＝ △ X/6＝ kg（干） /d 設(shè)污泥含水量為 98％，因含水率 P95％，取 ρ＝ 1000 kg/m，則污泥產(chǎn)量為 Qs＝%)981( ??＝ （ m3/d） （ ） 每池排泥量 Qsi＝ ＝ （ m3/d） 沼氣管路系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算 產(chǎn)氣量計(jì)算 設(shè)計(jì)流量 Q＝ 208 m3/h 進(jìn)水 CODCr S0＝ 1500 mg/L COD 去除率 E＝ m3 氣 /kgCOD 則總產(chǎn)量為 G＝ eQSr＝ eQS0E＝ 208＝ （ m3/h） （ ） 每個(gè) UASB 反應(yīng)器產(chǎn)氣量 Gi＝ G/6＝ m3/h 沼氣集氣系統(tǒng)布置 由于有機(jī)負(fù)荷較高，產(chǎn)氣量大，每三臺(tái)反應(yīng)器設(shè)置一個(gè)水封罐，水封罐出來(lái)的沼氣分別進(jìn)入氣水分離器，氣水分離器設(shè)置一套兩級(jí)，共兩個(gè)，從分離器出來(lái)去沼氣貯柜。 UASB 反應(yīng)中大集氣罩中出氣氣體壓力為 p1＝ mH2O（ 1 mH2O＝ 9800Pa） ,小集氣罩中出氣體壓力為 p2＝ mH2O，則兩者氣壓差為 △ p＝ p2p1＝ （ mH2O） （ ） 故水封罐中該兩收氣管的水封深度差為 mH2O。氣水分離器中預(yù)裝鋼絲填料，在各級(jí)氣水分離器 前設(shè)置過(guò)濾器以凈化沼氣，在分離器的出氣管上裝設(shè)流量計(jì)、壓力表及溫度計(jì)。 （ 3）采光 為保證檢修的采光，除采用臨時(shí)燈光處，還可移走 UASB 反應(yīng)器