【文章內(nèi)容簡介】 年代以來，廢水厭氧處理技術因其具有投資少，運行費用低及能產(chǎn)生能量等優(yōu)點而得到較快的發(fā)展和應用。一般認為，厭氧生物處理技術的反應器主力經(jīng)歷了 3 個時代。傳 統(tǒng)厭氧發(fā)酵工藝（第一代反應器，以厭氧消化池為代表）因需要較高的溫度，較長的停留時間，且處理效能低而被逐漸淘汰。目前以上流式厭氧污泥床（ UASB）為代表的第二代反應器和以厭氧顆粒污泥膨脹床（ EGSB）和厭氧內(nèi)循環(huán)反應器（ IC）為代表的反應器已被廣泛引入到啤酒廢水處理工程應用中，并取得了良好的效果。目前在啤酒處理工藝上，厭氧工藝應用比較多的有 UASB 工藝， IC 工藝和酸化水解工藝。 UASB 反應器 70 年代荷蘭 lettinga 等發(fā)展的 UASB 反應器是一種懸浮生長型反應器，首次把顆粒污泥的概念引 入反應器中。該反應器特別適宜于處理高濃度有機廢水。目前，很多國家相繼開展了對 UASB 的深入研究和開發(fā)工作。 UASB 工藝因其工藝結(jié)構(gòu)緊湊，處理能力打，效果好，投資省而在國內(nèi)外啤酒廢水治理中得到十分廣泛的應用。根據(jù)報道，當 UASB 反應器進水 CODCr 為 1000~2020mg/L 時，出水CODCr 一般在 500mg/L 左右，也就是說，啤酒廢水中的大部分 CODCr 在 UASB反應器中被處理掉，同時也說明，在這些工藝中， UASB 僅作為預處理單元，其出水通常還需好氧等工藝作為后繼處理，才能保證廢水達標排放。據(jù)張振家等人報道 ，桂林漓泉有限公司采用 UASBSBR 工藝處理廢水， UASB 反應器進水CODCr 在 1000~3000mg/L 之間波動是，出水上清液的 CODCr 穩(wěn)定在 200mg/L 左右。同時 UASB 池每天產(chǎn)生大量的沼氣，同時熱風爐的燃料，供飼料烘干使用，可節(jié)煤 4t/d 左右。 UASB 工藝在國內(nèi)啤酒廢水處理方面應用很普遍，實踐證明 第一章 引言 5 UASB 完全適用于處理啤酒廢水，而且厭氧硝化工藝相似于啤酒釀造、發(fā)酵生產(chǎn)工業(yè)，很容易被啤酒廠家所掌握。但 UASB 工藝不適用于處理高懸浮物固體濃度較高的廢水，三相分離器的好壞直接影響處理效果，在一些地區(qū)， 顆粒污泥培養(yǎng)較困難而使系統(tǒng)啟動較慢。在 UASB 基礎上，研究者開發(fā)了 EGSB 和 IC 反應器。 EGSB 反應器 UASB 反應器在應用中取得了很大的成功，但 UASB 的傳質(zhì)過程并不理想，進一步提高有機負荷收到了限制。為了使厭氧反應器中進水和污泥之間的接觸更加充分，導致了第三代厭氧反應器的開發(fā)和應用。 EGSB 反應器實際上是改進的UASB 反應器，運行中維持高的上升流（ 6~12m/h），使顆粒處于懸浮狀態(tài)，同時也可以采用較高的反應器和采用出水回流以獲得高的攪拌強度，從而保證進水與污泥顆粒的充分接觸，這樣可 以獲得比“通?！?UASB 反應好的運行結(jié)果。據(jù)楊云龍等人的報道， EGSB 受 SS 的影響較小，只要 SS 的沉速 反應器內(nèi)的上升流速（ 3~10m/h）， SS 就能通過無你去得以去除，而 UASB 最大上升流速為 1m/h，易受 SS 的影響。但據(jù)左劍惡等人報道， GESB 反應器不適合處理懸浮物廢水。與 UASB 相比， EGSB 對布水系統(tǒng)要求較為寬松，但對三相分離器要求更為嚴格。 與 UASB 反應器相比， EGSB 反應器具有啟動周期短、容積負荷率提高速率快等特點。在 COD 去除率均為 86%左右時， EGSB 反應器最大容積負荷率達到,而 UASB 反應器的最大容積負荷率僅為 ， EGSB反應器比 UASB 反應器有著更高的處理效能。當處理較低濃度廢水時 EGSB 反應器容積負荷率達到 ， CODCr 去除率達到 %，比 UASB 反應器具有更高的容積負荷率和 COD 去除率，表明了其在處理低濃度廢水方面較好的應用前景。 EGSB 反應器比 UASB 反應器具有更強的抗溫度和進水 PH 值變化的能力，且其系統(tǒng)處理效果恢復也快。 目前， UASB 反應器在啤酒廢水處理中發(fā)揮了重要的作用，而作為對 UASB反應器 改進的 EGSB 反應器，在處理各種濃度的有機廢水方面有著別的厭氧反應器所不可比擬的優(yōu)勢，處理范圍更廣；同時， EGSB 可以采用較大的高徑比，占地面積更小，投資更省，在相同的費用下，因而更就有市場競爭力。 IC 反應器 內(nèi)循環(huán)（ Intenal Circulation , IC）厭氧反應器于 20 世紀 80 年代中期由荷蘭PAQUES 公司開發(fā)成功，被認為是第三代厭氧生化反應器的代表工業(yè)之一。 IC反應器實際上是由底部和上部 2 個 UASB 反應器串聯(lián)疊加而成，下部為高負荷區(qū)，上部為低負荷區(qū)，利用沼氣上升帶動污泥循環(huán)。 IC 工藝在國外應用以歐洲 第一章 引言 6 較為普遍，國內(nèi)沈陽、上海率先采用了 IC 工藝處理啤酒廢水。以沈陽華潤雪花啤酒有限公司采用的 IC 反應器為例，反應器高 16m,有效容積 70m3，處理 CODCr平均濃度為 4300mg/L 的啤酒廢水 400m3/d， CODCr 去除率穩(wěn)定在 80%，容積負荷高達 25~30kg/(m3d)。 第二章 工藝方法的比較及確定 7 第二章 工藝方法的比較及確定 1 處理啤酒廢水常用的幾種方法： 酸化 —— SBR 法 此法主要處理設備是酸化柱和 SBR 反應器。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） 由于反應控制在水解、酸化階段反應迅速，故水解池體積??； （ 2） 不需要收集產(chǎn)生的沼氣，簡化了構(gòu)造，降低了造價，便于維護，易于放大； （ 3） 對于污泥的降解功能完全和消化池一樣，產(chǎn)生的剩余污泥量少。同時，經(jīng)水解反應后溶解性 COD 比例大幅度增加，有利于微生物對基質(zhì)的攝取，在微生物的代謝過程中減少了一個重要環(huán)節(jié)，這將加速有機物的降解，為后續(xù)生物處理創(chuàng)造更為有利的條件。 （ 4） 酸化 —— SBR 法處理高濃度啤酒廢水效果比較理 想，去除率均在 94%以上，最高達 99%以上。 要想使用此法在處理啤酒廢水達到理想效果時運行環(huán)境要達到下列要求： （ 1）酸化 —— SBR 法處理中高濃度啤酒廢水，酸度至關重要，它具有兩個方面的作用，其一是對廢水的有機成分進行改性，提高廢水的可生化性；其二是對有機物中極易降解的污染物尤不可忽視的去除作用。酸化效果的好壞直接影響SBR 反應器的處理效果，有機物去除主要集中在 SBR 反應器中。 （ 2）酸化 —— SBR 法處理啤酒廢水受進水堿度和反應溫度的影響，最佳溫度是 24。 C,最佳堿度范圍是 500~750mg/L。 視原水水質(zhì)情況，如堿度不足，采用預調(diào)堿度方法進行工藝處理；若溫度差別不大，運行參數(shù)可不做調(diào)整，若溫度差別較大，視具體情況而定。 UASB—— 好氧接觸氧化工藝 此處理工藝中主要處理設備是上流式厭氧污泥床和好氧接觸氧化池，處理主要過程 :廢水經(jīng)過轉(zhuǎn)鼓過濾機，轉(zhuǎn)鼓過濾機對 SS 去除率達 10%以上，隨著麥殼類有機物的去除，廢水中的有機物濃度也有所降低。調(diào)節(jié)池既有調(diào)節(jié)水質(zhì)、水量的作用，還由于廢水池在池中的停留時間較長而有沉淀和厭氧發(fā)酵作用。由于增加了厭氧處理單元，該工藝的處理效果非常好。上流式厭氧污泥床能耗低、運 行穩(wěn)定、出水水質(zhì)好，有效的降低了好氧生化單元的處理負荷和運行能耗（因為好氧處理單元的能耗直接和處理負荷成正比）。好氧處理 (包括好養(yǎng)生物接觸氧化池和 第二章 工藝方法的比較及確定 8 斜板沉淀池）對廢水中 SS 和 COD 均有較高的去除率，這是因為廢水經(jīng)厭氧處理后仍含有許多易生物降解的有機物。該工藝處理效果好、操作簡單、穩(wěn)定行高。上流式厭氧污泥床和好氧接觸氧化池相串聯(lián)的啤酒廢水處理工藝具有處理效率高、運行穩(wěn)定、耗能低、容易調(diào)試和易于每年的重新啟動等特點。只要投加占厭氧池體積 1/3 的厭氧污泥菌種，就能夠保證污泥菌種的平穩(wěn)增長，經(jīng)過 3 個月的調(diào)試 UASB 即 可達到滿負荷運行。整個工藝對 COD 的去除率達 %，對懸浮物的去除率達 %~98%，該工藝非常適合啤酒廢水處理中推廣應用。 新型接觸氧化法 此方法處理過程為：廢水首先通過微濾機去除大部分懸浮物，出水進入調(diào)節(jié)池，然后中提升泵打入 VTBR 反應器中進行生化處理，通過風機強制供風使廢水與填料接觸，維持生化反應的需氧量， VTBR 反應器出水進入沉淀器，去除一部分脫落的生物膜以減輕氣浮設備的處理負荷，之后流入氣浮設備去除剩余的生物膜，污泥及浮渣送往污泥池濃縮后脫水。 該處理工藝有以下主要特點： （ 1） VTBR 反應器由廢酒精罐改造而成，節(jié)省了投資。與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，具有一次性投資低，運行穩(wěn)定，處理效果好等特點。 （ 2） 冬季運行時，在 VTBR 反應器外部加了一層保溫材料，使罐中始終保持較高溫度，提高了生物的活性。 （ 3） 因 VTBR 反應器高達 10m左右，水深大，所選風機為高壓風機，風壓為 98kpa， N=75w,耗電量大。 生物接觸氧化法 該工藝采用水解酸化作為生物接觸氧化的預處理，水解酸化菌通過新陳代謝將水中的固體物質(zhì)水解為溶解性物質(zhì)，將大分子有機物降解為小分子有機物。水解酸化不僅能去除部分有機污染物，而且提高了廢水 的可生化性，有益于后續(xù)的好氧生物接觸氧化處理。該工藝在處理方法、工藝組合及參數(shù)選擇上是比較合理的，充分利用各工序的優(yōu)勢將污染物質(zhì)轉(zhuǎn)化、去除。然而，如果由于某些構(gòu)筑物的構(gòu)造設計考慮不周會影響運行效果，致使出水水質(zhì)不理想，使生物接觸氧化池的出水（靜沉 30min 的澄清液） COD 為 500~600mg/L，經(jīng)混凝氣浮處理后出水COD 仍高達 300mg/L 遠高于排放要求（ 150mg/L）。 但是此處理方法在設計和運行中會出現(xiàn)以下問題： （ 1） 水解酸化池存在的問題主要是沉淀污泥不能及時排出。由于該廢水中懸浮物濃度較高，因而池內(nèi)污 泥產(chǎn)量很大，而原工藝僅在水解酸化池前端設計了污泥斗，所以池子的后部很快就淤滿了污泥。另外，隨著微生物量的增加在軟性 第二章 工藝方法的比較及確定 9 生物填料的中間部位形成了污泥團，使得傳質(zhì)面積減小。 （ 2） 如果廢水中污染物濃度較高或者前期處理效果不理想，生物接觸氧化池前端的有機負荷較高，使得供養(yǎng)相對不足，此時該處理的生物膜呈灰白色，處于嚴重缺氧狀態(tài)，而池末端成熟的好氧生物膜呈琥珀黃色。同時，水中的生物活性抑制性物質(zhì)濃度也較高，對微生物也有一定的抑制作用，處理效果不理想。 （ 3） 在調(diào)試運行過程中，生物接觸氧化池中生物膜脫落、氣泡直徑變大、出水渾濁、處理效 果惡化的現(xiàn)象時有發(fā)生。 （ 4） 在調(diào)試運行初期，發(fā)生這種現(xiàn)象時一般是增大供氣量以提高供氧能力來消除缺氧，結(jié)果由于起泡攪動強度增大，造成了更大范圍的生物膜脫落、水粘度更大、氧轉(zhuǎn)移效率更低，非但沒提高供氧能力反而使情況更糟。 因此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，供養(yǎng)不足會造成生物膜大范圍脫落，導致運行失敗。 內(nèi)循環(huán) UASB 反應器 +氧化溝工藝 此 工藝采用厭氧和好氧相串聯(lián)的方式，厭氧采用內(nèi)循環(huán) UASB 技術，好氧處理用地有一條狹長形池塘，為了降低土建費用，因地制宜，采用氧化溝工藝。本處理工藝的關鍵設備是 UASB 反應器。該反應器是利用厭氧微生物降解廢水中的有機物，其主體分為配水系統(tǒng)，反應區(qū)，氣、液、固三相分離系統(tǒng)個，沼氣收集系統(tǒng)四部分。厭氧微生物對水質(zhì)的要求不像好氧微生物那么寬，最佳 PH 為— ，最佳溫度為 35— 40 攝氏度，而本工程的啤酒廢水水質(zhì)超出了這個范圍。這就要求廢水進入 UASB 反應器之前必需進行酸度和溫度的調(diào)節(jié)。這無形中增加了電器。儀表專 業(yè)的設備和設計難度。內(nèi)循環(huán) UASB 技術是在普通 UASB 技術的基礎上增加一套內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)，它包括回流水池及回流水泵。 UASB 反應器的出水水質(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)。這樣一來能提高 UASB 反應器對進水水溫、 PH 值和 COD 濃度的適應能力，只需在 UASB反應器進水之前對其 PH 和溫度做一粗調(diào)即可。 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(cè)向流絮凝反應沉淀器，它由玻璃板成 60176。安裝而成，能最大限度上截留三相分離出水中顆粒污泥。 此處理工藝主要有 以下特點：①實踐證明，采用內(nèi)循環(huán) UASB 反應器 +氧化溝工藝處理啤酒廢水時可行的，其運行結(jié)果表明 COD 總?cè)コ矢哌_ 95%以上。②由于采用的內(nèi)循環(huán) UASB 反應器和氧化溝工藝串聯(lián)組合的方式，可根據(jù)啤酒生產(chǎn)的季節(jié)性、水質(zhì)和水量的情況調(diào)整 UASB 反應器或氧化詢處理運行組合， 第二章 工藝方法的比較及確定 10 以便進一步降低運行費用。 EGSB+CASS 法處理啤酒廢水 本處理工藝主要包括 EGSB 反應器。將 CASS 反應器。將 EGSB 和 CASS 兩種處理單元進行結(jié)合，所形成的處理工藝突出了各自處理單元的優(yōu)點，使處理流