【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 年代以來，廢水厭氧處理技術(shù)因其具有投資少，運(yùn)行費(fèi)用低及能產(chǎn)生能量等優(yōu)點(diǎn)而得到較快的發(fā)展和應(yīng)用。一般認(rèn)為，厭氧生物處理技術(shù)的反應(yīng)器主力經(jīng)歷了 3 個(gè)時(shí)代。傳 統(tǒng)厭氧發(fā)酵工藝（第一代反應(yīng)器，以厭氧消化池為代表）因需要較高的溫度，較長(zhǎng)的停留時(shí)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(yīng)器和以厭氧顆粒污泥膨脹床（ EGSB）和厭氧內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器（ IC）為代表的反應(yīng)器已被廣泛引入到啤酒廢水處理工程應(yīng)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(yīng)用比較多的有 UASB 工藝， IC 工藝和酸化水解工藝。 UASB 反應(yīng)器 70 年代荷蘭 lettinga 等發(fā)展的 UASB 反應(yīng)器是一種懸浮生長(zhǎng)型反應(yīng)器，首次把顆粒污泥的概念引 入反應(yīng)器中。該反應(yīng)器特別適宜于處理高濃度有機(jī)廢水。目前，很多國(guó)家相繼開展了對(duì) 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(guó)內(nèi)外啤酒廢水治理中得到十分廣泛的應(yīng)用。根據(jù)報(bào)道，當(dāng) UASB 反應(yīng)器進(jìn)水 CODCr 為 1000~2020mg/L 時(shí)，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(yīng)器中被處理掉，同時(shí)也說明，在這些工藝中， UASB 僅作為預(yù)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(dá)標(biāo)排放。據(jù)張振家等人報(bào)道 ，桂林漓泉有限公司采用 UASBSBR 工藝處理廢水， UASB 反應(yīng)器進(jìn)水CODCr 在 1000~3000mg/L 之間波動(dòng)是，出水上清液的 CODCr 穩(wěn)定在 200mg/L 左右。同時(shí) UASB 池每天產(chǎn)生大量的沼氣，同時(shí)熱風(fēng)爐的燃料，供飼料烘干使用，可節(jié)煤 4t/d 左右。 UASB 工藝在國(guó)內(nèi)啤酒廢水處理方面應(yīng)用很普遍，實(shí)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(dòng)較慢。在 UASB 基礎(chǔ)上，研究者開發(fā)了 EGSB 和 IC 反應(yīng)器。 EGSB 反應(yīng)器 UASB 反應(yīng)器在應(yīng)用中取得了很大的成功，但 UASB 的傳質(zhì)過程并不理想，進(jìn)一步提高有機(jī)負(fù)荷收到了限制。為了使厭氧反應(yīng)器中進(jìn)水和污泥之間的接觸更加充分，導(dǎo)致了第三代厭氧反應(yīng)器的開發(fā)和應(yīng)用。 EGSB 反應(yīng)器實(shí)際上是改進(jìn)的UASB 反應(yīng)器，運(yùn)行中維持高的上升流（ 6~12m/h），使顆粒處于懸浮狀態(tài)，同時(shí)也可以采用較高的反應(yīng)器和采用出水回流以獲得高的攪拌強(qiáng)度，從而保證進(jìn)水與污泥顆粒的充分接觸，這樣可 以獲得比“通?！?UASB 反應(yīng)好的運(yùn)行結(jié)果。據(jù)楊云龍等人的報(bào)道， EGSB 受 SS 的影響較小，只要 SS 的沉速 反應(yīng)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(bào)道， GESB 反應(yīng)器不適合處理懸浮物廢水。與 UASB 相比， EGSB 對(duì)布水系統(tǒng)要求較為寬松，但對(duì)三相分離器要求更為嚴(yán)格。 與 UASB 反應(yīng)器相比， EGSB 反應(yīng)器具有啟動(dòng)周期短、容積負(fù)荷率提高速率快等特點(diǎn)。在 COD 去除率均為 86%左右時(shí)， EGSB 反應(yīng)器最大容積負(fù)荷率達(dá)到,而 UASB 反應(yīng)器的最大容積負(fù)荷率僅為 ， EGSB反應(yīng)器比 UASB 反應(yīng)器有著更高的處理效能。當(dāng)處理較低濃度廢水時(shí) EGSB 反應(yīng)器容積負(fù)荷率達(dá)到 ， CODCr 去除率達(dá)到 %，比 UASB 反應(yīng)器具有更高的容積負(fù)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(yīng)用前景。 EGSB 反應(yīng)器比 UASB 反應(yīng)器具有更強(qiáng)的抗溫度和進(jìn)水 PH 值變化的能力，且其系統(tǒng)處理效果恢復(fù)也快。 目前， UASB 反應(yīng)器在啤酒廢水處理中發(fā)揮了重要的作用，而作為對(duì) UASB反應(yīng)器 改進(jìn)的 EGSB 反應(yīng)器，在處理各種濃度的有機(jī)廢水方面有著別的厭氧反應(yīng)器所不可比擬的優(yōu)勢(shì)，處理范圍更廣；同時(shí)， 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(fèi)用下，因而更就有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。 IC 反應(yīng)器 內(nèi)循環(huán)（ Intenal Circulation , IC）厭氧反應(yīng)器于 20 世紀(jì) 80 年代中期由荷蘭PAQUES 公司開發(fā)成功，被認(rèn)為是第三代厭氧生化反應(yīng)器的代表工業(yè)之一。 IC反應(yīng)器實(shí)際上是由底部和上部 2 個(gè) UASB 反應(yīng)器串聯(lián)疊加而成，下部為高負(fù)荷區(qū)，上部為低負(fù)荷區(qū)，利用沼氣上升帶動(dòng)污泥循環(huán)。 IC 工藝在國(guó)外應(yīng)用以歐洲 第一章 引言 6 較為普遍，國(guó)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(rùn)雪花啤酒有限公司采用的 IC 反應(yīng)器為例，反應(yīng)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(fù)荷高達(dá) 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(shè)備是酸化柱和 SBR 反應(yīng)器。這種方法在處理啤酒廢水時(shí)，在厭 氧反應(yīng)中，放棄反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、控制條件要求高的甲烷發(fā)酵階段，將反應(yīng)控制在酸化階段，這樣較之全過程的厭氧反應(yīng)具有以下優(yōu)點(diǎn)： （ 1） 由于反應(yīng)控制在水解、酸化階段反應(yīng)迅速，故水解池體積小； （ 2） 不需要收集產(chǎn)生的沼氣，簡(jiǎn)化了構(gòu)造，降低了造價(jià)，便于維護(hù)，易于放大； （ 3） 對(duì)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(shí)，經(jīng)水解反應(yīng)后溶解性 COD 比例大幅度增加，有利于微生物對(duì)基質(zhì)的攝取，在微生物的代謝過程中減少了一個(gè)重要環(huán)節(jié)，這將加速有機(jī)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(dá) 99%以上。 要想使用此法在處理啤酒廢水達(dá)到理想效果時(shí)運(yùn)行環(huán)境要達(dá)到下列要求： （ 1）酸化 —— SBR 法處理中高濃度啤酒廢水，酸度至關(guān)重要，它具有兩個(gè)方面的作用，其一是對(duì)廢水的有機(jī)成分進(jìn)行改性，提高廢水的可生化性；其二是對(duì)有機(jī)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(yīng)器的處理效果，有機(jī)物去除主要集中在 SBR 反應(yīng)器中。 （ 2）酸化 —— SBR 法處理啤酒廢水受進(jìn)水堿度和反應(yīng)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(yù)調(diào)堿度方法進(jìn)行工藝處理；若溫度差別不大，運(yùn)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(shè)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(jī)，轉(zhuǎn)鼓過濾機(jī)對(duì) SS 去除率達(dá) 10%以上，隨著麥殼類有機(jī)物的去除，廢水中的有機(jī)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(shí)間較長(zhǎng)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(yùn) 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(fù)荷和運(yùn)行能耗（因?yàn)楹醚跆幚韱卧哪芎闹苯雍吞幚碡?fù)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(duì)廢水中 SS 和 COD 均有較高的去除率，這是因?yàn)閺U水經(jīng)厭氧處理后仍含有許多易生物降解的有機(jī)物。該工藝處理效果好、操作簡(jiǎn)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(yùn)行穩(wěn)定、耗能低、容易調(diào)試和易于每年的重新啟動(dòng)等特點(diǎn)。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(zhǎng)，經(jīng)過 3 個(gè)月的調(diào)試 UASB 即 可達(dá)到滿負(fù)荷運(yùn)行。整個(gè)工藝對(duì) COD 的去除率達(dá) %，對(duì)懸浮物的去除率達(dá) %~98%，該工藝非常適合啤酒廢水處理中推廣應(yīng)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(jī)去除大部分懸浮物，出水進(jìn)入調(diào)節(jié)池，然后中提升泵打入 VTBR 反應(yīng)器中進(jìn)行生化處理，通過風(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。 該處理工藝有以下主要特點(diǎn)： （ 1） VTBR 反應(yīng)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(yùn)行穩(wěn)定，處理效果好等特點(diǎn)。 （ 2） 冬季運(yùn)行時(shí)，在 VTBR 反應(yīng)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(yīng)器高達(dá) 10m左右，水深大，所選風(fēng)機(jī)為高壓風(fēng)機(jī)，風(fēng)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(yù)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(jī)物降解為小分子有機(jī)物。水解酸化不僅能去除部分有機(jī)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(shì)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(shè)計(jì)考慮不周會(huì)影響運(yùn)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(dá) 300mg/L 遠(yuǎn)高于排放要求（ 150mg/L）。 但是此處理方法在設(shè)計(jì)和運(yùn)行中會(huì)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(shí)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(shè)計(jì)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(tuán)，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(jī)負(fù)荷較高，使得供養(yǎng)相對(duì)不足，此時(shí)該處理的生物膜呈灰白色，處于嚴(yán)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(shí)，水中的生物活性抑制性物質(zhì)濃度也較高，對(duì)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(yùn)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(shí)有發(fā)生。 （ 4） 在調(diào)試運(yùn)行初期，發(fā)生這種現(xiàn)象時(shí)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(dòng)強(qiáng)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(shí)要遵循下列要求：①采用水解酸化作為預(yù)處理時(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)荷過高可采用多點(diǎn)進(jìn)水。③應(yīng)嚴(yán)格控制溶解氧濃度，供養(yǎng)不足會(huì)造成生物膜大范圍脫落，導(dǎo)致運(yùn)行失敗。 內(nèi)循環(huán) UASB 反應(yīng)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(shù)，好氧處理用地有一條狹長(zhǎng)形池塘，為了降低土建費(fèi)用，因地制宜，采用氧化溝工藝。本處理工藝的關(guān)鍵設(shè)備是 UASB 反應(yīng)器。該反應(yīng)器是利用厭氧微生物降解廢水中的有機(jī)物，其主體分為配水系統(tǒng)，反應(yīng)區(qū)，氣、液、固三相分離系統(tǒng)個(gè)，沼氣收集系統(tǒng)四部分。厭氧微生物對(duì)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(gè)范圍。這就要求廢水進(jìn)入 UASB 反應(yīng)器之前必需進(jìn)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(shè)備和設(shè)計(jì)難度。內(nèi)循環(huán) UASB 技術(shù)是在普通 UASB 技術(shù)的基礎(chǔ)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(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)。這樣一來能提高 UASB 反應(yīng)器對(duì)進(jìn)水水溫、 PH 值和 COD 濃度的適應(yīng)能力，只需在 UASB反應(yīng)器進(jìn)水之前對(duì)其 PH 和溫度做一粗調(diào)即可。 UASB 反應(yīng)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(yīng)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(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時(shí)可行的，其運(yùn)行結(jié)果表明 COD 總?cè)コ矢哌_(dá) 95%以上。②由于采用的內(nèi)循環(huán) UASB 反應(yīng)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(yīng)器或氧化詢處理運(yùn)行組合， 第二章 工藝方法的比較及確定 10 以便進(jìn)一步降低運(yùn)行費(fèi)用。 EGSB+CASS 法處理啤酒廢水 本處理工藝主要包括 EGSB 反應(yīng)器。將 CASS 反應(yīng)器。將 EGSB 和 CASS 兩種處理單元進(jìn)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(diǎn)，使處理流