【正文】 rd: Brewery Water， High Concentration of Organic Wastewater， UASB Process，SBR Process 1 前言 啤酒是當今風 靡世界最流行的飲料之一，我國啤酒廠的噸酒耗水量較大，一般為 8 t～ 12 t，部分廠家可達 10 t～ 20 t，每生產(chǎn) 1 t 啤酒將產(chǎn)生廢液 4 mL，而西方先進國家每產(chǎn) 1 t 啤酒廢水排放量約 4 mL，廢水排放接近于耗水量的 90％。啤酒廢水水質的主要特點是含有大量的有機物，屬高濃度有機廢水，故其生化需氧量也較大。一級處理主要采用物理法，用來去除污水中的懸浮物質和無機物。另外，上述成分多來自啤酒生產(chǎn)原料，棄之不用不僅造成資源的巨大浪費，也降低了啤酒生產(chǎn)的原料利用率。 好氧生物處理 好氧生物處理是在氧氣充足的條件下，利用好氧微生物的生命活動氧化啤酒廢水中的有機物，其產(chǎn)物是二氧化碳、水及能量 (釋放于水中 )。污泥膨脹的原因是啤酒廢水中碳水化合物含量過高，而 N、 P、 Fe 等營養(yǎng)物質缺乏，各營養(yǎng)成分比例失調(diào)，導致微生物不能正常生長而死亡。深井曝氣實際上是以地下深井作為曝氣池的活性污泥法，曝氣池由下降管及上升管組成。這種方法可以得到很高的生物固體濃度和較高的有機負 荷，因此處理效率高，占地面積也小于活性污泥法。它主要由盤片、氧化槽、轉動軸和驅動裝置等部分組成，依靠盤片的轉動來實現(xiàn)廢水與盤上生物膜的接觸和充氧。 UASB 的主要組成部分是反應器 [7]，其底部為絮凝和沉淀性能良好的厭氧污泥構成的污泥床，上部設置了一個專用的氣 液 固分離系統(tǒng) (三相分離室 )[8]。堿度不足，所以需投加工業(yè)碳酸鈉或氧化鈣加以補充。這種方法在處理啤酒廢水時，在厭氧反應中，放棄反應時間長、控制條件要求高的甲烷發(fā)酵階段，將反應控制在酸化階段，這樣較之全過程的厭氧反應具有以下優(yōu)點： (1) 所需水解池體積??； (2) 構造簡，造價低，維護方便，易于放大； (3) 產(chǎn)生污泥量少，有機 物降解迅速； (4) 去除率高。本處理工藝的關鍵設備是 UASB 反應器。 UASB 反應器采用環(huán)狀穿孔管配水，通過三相分離器出水，并在三相分離器的上方增加側向 流絮凝反應沉淀器，它由玻璃鋼板成 60176。并且 UASB 池正常運行后，每天產(chǎn)生大量的沼氣，將其回收作為熱風爐的燃料，可供飼料烘干使用。水解酸化 +SBR 處理工藝工藝計算，產(chǎn)泥量達17 t/d(產(chǎn)泥率為 kg 污泥 / kgCOD，污泥含水率為 80%)， UASB+SBR 法處理工藝產(chǎn)泥量只有 5 t/d(含水率為 80%)左右，只有水 解酸化 +SBR 處理工藝的 1/3，污泥處理費用大大減少，節(jié)約污泥處理費用約為 20 元 /t。 污水提升泵，污水泵設置地面上露 天放置（考慮環(huán)境氣溫不低于－ 3 ℃ ），污水泵配套引水筒。 啤酒廢水各級處理效果如下 [18， 21， 22]：調(diào)節(jié)沉淀池進水 CODCr2020 mg/L， BOD51200 mg/L， SS700 mg/L，去除率分別為 CODCr 25％、 BOD510％、 SS 40％，出水水質分別為1500 mg/L、 1080 mg/L、 420 mg/L。 L1=?tan2 1BB?＝??20tan2 ＝ m （ ） 柵槽與出水渠道連接處的漸窄部分長度 L2＝ L1/2＝ ＝ m 過 柵水力損失 h1=β )(eS 4/3 gv22 sinα.k＝ （ ） 4/3 2? sin60176。調(diào)節(jié)池出 水端設吸水段。 污水泵設就地控制柜一組，設流量計于控制柜，并遠程傳至中控室。 ① 混合液進入沉淀區(qū)之前，必須將其中的氣泡予以脫出，以防氣泡進入沉淀影響沉淀。N 大集氣罩的收氣面積占總面積的比例為 A3/A＝ ? ?? ??225 )( ＝ 52％ 符合要求 沉淀區(qū)面積 S＝41π（ 5－ ） 2－41π＝ （ m2） （ ） 回流縫的過水流速為： v＝ 6/208?＝ （ m/h） 符合要求。)/〔 ()21 176。 水封罐直徑 1800 mm，設進氣管 DN100 鋼管四根，出氣管 DN150 鋼一根，進水管 DN52 鋼管一根，放空管 DN50 鋼管一根，并設液面計。 ? 在 UASB 反應器頂面之下 m之處設置鋼架、鋼板行走平臺，并連接上臺鋼梯。 預曝氣沉淀池，曝氣時間 10～ 15 min，沉淀時間 1 h，沉 淀池表面負荷 ～ m3/()。 沉淀池污泥斗容積為 Vi＝ ? ?22212221531 aaaaH ???? ＝ 2222 ( ????? )＝ （ m3） () 總容積 V＝ 2Vi＝ m3 沉淀污泥量計算 預曝氣沉淀池污泥主要因懸浮物沉淀產(chǎn)生，不考慮微生物代謝造成的污泥增量。配水槽長 m，寬 m，深 m。 SBR 處理污泥負荷設計為 N3＝ kgBOD5/() SBR 反應池容積計算 根據(jù)運行周期時間安排和自動控制特點， SBR 反應池設置 4 個。保護水深的設置是為避免排水時對沉淀及排泥的影響。 SX1 型空氣擴散器的氧轉移效率為 E＝ 8％ [25]。 即 ps＝ H1＋ H2＋ H3＝ ＋ ＋ ＝ （ mH2O） 鼓風機的選擇 綜合以上計算，鼓風機總供風量及風壓為 Qs＝ m3/min， ps＝ mH2O 擬選用 TSC－ 1000 鼓風機三臺 [25]，二用一備。 調(diào)節(jié)沉淀池 24 m3/d P＝ ％ UASB m3/d P＝ 98％ 預曝氣沉淀池 m3/d P＝ 99％ SBR 反應池 26 m3/d P＝ 98％ 則污水處理系統(tǒng)每日總排泥量為 V＝ m3。設計平面尺寸為 3（ ）m2，則凈面積為為 m2。 污泥貯柜除進出泥管外，需設置泥位計、通風孔、入孔。設計投藥量為 ‰ ，則每日需藥劑為 5000＝ kg 需用純度為 90％的固體聚丙烯酰胺為 ＝ kg 調(diào)配的絮凝劑溶液濃度為 ％～ ％，則溶解所需溶藥罐最小容積為 2020 L。綜合樓的功能包括辦公值班、化驗、配電、控制機房。集泥井至濃縮池，濃縮池排泥泵貯泥柜，貯泥柜至脫水機間均為壓力輸送污泥管。引入辦公綜合樓、泵房及各池均為 DN40，鍍鋅鋼管。 （ 4）協(xié)調(diào)好污水處理廠總體高程布置與單體豎向設計，既便于正常排放，又有利于檢修排空。國內(nèi)設備按廠家出廠價格另外加運雜費用，引進設備按到岸價另加國內(nèi)運雜費用。 另外， UASB 反應器產(chǎn)沼氣量為 m3/h，即 2300 m3/d。土方工程計取地區(qū)材料基價系數(shù)，按《廣東省市政工程費用定額》中土石方工程費率計算。 （ 2）協(xié)調(diào)好高程布置與平面布置的關系，做到既減少占地，又利于污水、污泥輸送，并有利于減少工程投資和運行成本。 （ 4） . 給水管 沿主干道設置供水干管 DN50，鍍鋅鋼管。設置溢流管， DN200 鑄鐵管， 。 脫水機房面積 脫水機房建筑尺寸為（ ） m2，必要時可設置（ ） m2 的污泥柵。 投藥裝置 投藥量 根據(jù)對城市污水污泥、啤酒廠污水站污泥絮凝劑脫水試驗知，常用絮凝劑的投藥量分別為： ％～ ％，硫酸鋁 ％～ ％，聚合氯化鋁 ％～％，聚丙烯酰胺 ‰ ～ ‰ 。 污泥脫水系統(tǒng)設計 污泥貯柜 濃縮后需排出污泥 118 m3，污泥貯柜容積應為 V≥ m3。 濃縮前污泥量為 m3，含水率 P＝ 98％。鼓風機在出風支管上裝設壓力表及安全閥，鼓風機由值班室和中控室均可控制。 供風風壓 預曝氣沉淀池供風風壓為 ～ mH2O， SBR 反應池需供風風壓為 m3/min， 鼓風機供風以 SBR 反應池為準。 需氧量設計計算 需氧量計算 SBR 反應池需氧 O2 計算式為 O2＝ a’QSr＋ b’XV＝ a’QSr＋ b’(QSr/NS) （ ） 式 ()中 a’——微生物代謝有機物需氧率， kg/kg； b’——微生物自養(yǎng)需氧率， 1/d。排水時水深為 m，排水結束后 m。而且該廢水中不含特別難降解的污染物和有害物質， SBR 運行周期反應時間，根據(jù)類似工程經(jīng)驗確定為 8～ 9 h， 設置兩套設備，間歇使用 。 排泥 預曝氣沉淀池內(nèi)污泥貯存在 1～ 2 d 后，每天排泥一次，采用重力排泥，流入集泥井，排泥管管徑 DN200。 沉淀池總深度 H 為 H＝ H1＋ H2＋ H3＋ H4＋ H5 () 式（ ）中 H1——超高，取 H1＝ m； H2——沉淀區(qū)高度， H2＝ m； H3——隙高度，取 H3＝ m； H4——緩沖層高度，取 H4＝ m； H5——污泥區(qū)高度， H5＝ m。 預曝氣沉淀池工藝構造計算 進水水質 mg/L， BOD5108 mg/L， SS126 mg/L。 （ 3）采光 為保證檢修的采光，除采用臨時燈光處，還可移走 UASB 反應器的活動頂蓋，或不設 UASB 頂蓋。 UASB 反應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。氣泡進入氣室，必須保證滿足以下公式要求 Up/vL2/L1 （ ） 式（ ）中 Up——氣泡垂直上升速度； v——氣泡實際縫隙流速； L2——回流縫垂直長度； L1——小斜板與大斜板重疊長度。 圖 三相分離器工藝計算圖 圖中 D1＝ m， D2＝ m， D3＝ m， α1＝ 176。 小斜板（反射錐）臨界長度 計算。 工藝構造設計 UASB 的重要構造是指反應器內(nèi)三相分離器的構造，三相分離 器的設計直接影響氣、液、固三相在反應器內(nèi)的分離效果和反應器的處理效果。 污水泵房地下一層，深 m，平面面積（ ） m2，設積水坑 300 mm500 mm500 mm 一個，地面排水由污水泵吸水管預留管排出。 調(diào)節(jié)池最高水位設置為＋ m，超高為 m，頂標高為 m。 設計流量：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 設計參數(shù)：柵條間隙 e＝ m，過柵流速 v= m/s, 柵前水深 h＝ m，安裝傾角 δ＝ 60176。 SBR 池為半地下式，鋼筋混凝土結構，運行中采用自動控制。 USAB＋ SBR 工藝，處理效率高，并具有脫氮除磷的功能。同原工藝相比較，每天實際節(jié)約 1500 m3～ 2500 m3 廢水的處理費用，節(jié)約能耗約 萬元 /a； （ 2） . 節(jié)約污泥處理費用。同時，由于大幅度減少了進入好氧處理階段的有機物量，因此降低了好氧處理階段的曝氣能耗和剩余污泥產(chǎn)量，從而使整個廢水處理過程的費用大幅度減少。 UASB 反應器的出水水質一般都比較穩(wěn)定，在回流系統(tǒng)的作用下重新回到配水系統(tǒng)。采用此工藝處理啤酒廢水時要遵循下列要求： （ 1） . 采用水解酸化作為預處理工序時應考慮懸浮物去除措施； （ 2） . 采用推流式生物接觸氧化池時，為避免前端有機物負荷過高可采用多點進水； （ 3） . 應嚴格控制溶解氧 濃度，供氧不足會造成生物膜大范圍脫落，導致運行失敗。目前高濃度有機污水較 多采用 UASB、 EGSB和 IC反應器， (表 )是三種反應器的性能對比。一定的堿度既能維持細菌生長所需的 pH，又能保證足夠的平衡緩沖能力。因此，啤酒廢水的厭氧生物處理受到社會越來越多的關注。由于停留時間縮短為原來的 h～ h，運轉費用也較低。生物接觸氧化池和生物轉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。劉永淞等認為 [1]， SBR 法對廢水的稀釋程度低，反應基質濃度高，吸附和反應 速率都較大，因而能在較短時間內(nèi)使污泥獲得再生。據(jù)報道，進水 CODCr為 1200 mg/L～ 1500 mg/