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——五种啤酒废水处理工艺及浅析——
 
慧聪网   2005年12月20日11时11分   信息来源:佳工机电网    

    CIRCOX反应器与其它好氧处理工艺相比,有以下特点:

    (1)高度与直径比大,故占地面积小。 
    (2)有机负荷与微生物浓度高,有机负荷为4~10kgCOD/(m3·d),微生物浓度15~30 kgVSS / m3。 
    (3)水力停留时间短,一般为0.5~4h。 
    (4)剩余污泥少,小于进水COD的5%;污泥回流在同一反应器内完成,不需要外加动力。 
    (5)因该反应器为封闭系统,可以容易地控制污水中易挥发物质,可根据需要设置生物过滤器或活性炭过滤器处理废气。 
    (6)因反应器内液体的流速很高,约为50m/h,载体通过相互碰撞摩擦而自动脱膜,不需要另设脱膜装置;同时污水中的悬浮物很容易从反应器内冲出,允许进水悬浮物的浓度较高,不需设预沉池。 
    (7)因活性污泥在反应器内循环,泥龄很高,污泥中可产生一些生长速度很慢的硝化细菌等,故CIRCOX反应器适合于处理含氮化合物及其它难降解的化合物。

    IC反应器应用于高浓度有机废水处理,CIRCOX适用于低浓度的啤酒生产废水和城市污水处理,两者串连起来是优化的组合,体现了占地面积小,无臭气排放,污泥量少和处理效率高的优点。1995年上海富仕达酿酒公司引进了帕克公司的专利技术处理啤酒生产废水(工艺流程如图3所示),已建成投产,处理能力4800m3/d。

     图3中,旋转滤网的出水管上设温度和pH在线测定仪表,当温度和pH的测定值满足控制要求时,废水就进入缓冲槽,否则排至应急槽,再用泵提升到旋转滤网进水管内。缓冲槽内设淹没式搅拌机,使废水均质并防止沉淀。设预酸化槽的目的为:一是使有机物部分降解为挥发性脂肪酸;二是调节营养比例;三是调节pH值。

    1.4处理工艺方案4(见图4) 
 
   

chuli4

 图4处理工艺方案4(SBR为主体)

    该工艺以水解酸化-SBR为主体。水解酸化池内设填料(球形填料),水力停留时间为4h左右(利用厌氧过程的前阶段),COD去除率30%~40%,pH值4.8~5.2。SBR反应池内反应时间约为6h左右,水温20~25℃,污泥浓度4 000mg/L左右,出水水质达到原GB8978—88一级排放标准,COD总去除率>92%,BOD总去除率>98%。

    SBR处理工艺的特点是集生物降解和终沉排水等功能于一体,与传统的连续式活性污泥法(CFS)相比,可省去沉淀池和污泥回流设施,具有运行稳定,净化效率高,耐冲击负荷,避免污泥膨胀,便于操作管理等特点。

    1.5处理工艺方案5(见图5) 
 

chuli5

    图5CASS反应池为主体处理工艺

    CASS与CAST相似,是一种循环式活性污泥法,CASS反应池的运行一般包括三个阶段:进水、曝气、回流阶段;沉淀阶段;滗水、排泥阶段。周期为4~12h,根据需要设定。CASS反应池一般用隔墙分隔成三个区:生物选择区、预反应区、主反应区。生物选择区内不进行曝气,类似于SBR法中的限制性曝气阶段。在该区内,回流污泥中的微生物大量吸附废水中的有机物,能较迅速有效地降低废水中有机物浓度;预反应区采取半限制性曝气,溶解氧保持在0.5mg/L左右,使该区存在着反硝化进程的可能;主反应区进行强制鼓风曝气,使有机物及氨氮得到生化与硝化。

    该处理工艺用于安徽某啤酒废水处理中,CASS反应池运行周期8h,其中进水、曝气、回流时间6h,进水、沉淀时间1h,滗水、排泥时间1h。处理水量3500m3/d,进水水质为:CODCr: 800~1 500mg/L; BOD5:400~800mg/L; SS300~600mg/L。根据测试,处理后的出水:CODCr: 63~120mg/L; BOD5:41~58mg/L; pH:6.7~8.3。当然还有其它处理工艺,如单独采用好氧法和单独采用厌氧法(包括UASB反应器)等,但并不具有代表性,故不作详述和介绍。

    2处理工艺浅析

    就上述介绍的具有一定代表性的啤酒废水处理工艺谈些粗略看法和分析。

    (1)根据啤酒废水BOD5/CODCr大的特点,上述5个处理工艺方案的共同点,均以生物处理为主体,而且基本上均以前级为厌氧(水解酸化为主),后级为好氧处理,所不同的为:一是后级好氧生化处理分为生物接触氧化法(生物膜法)和活性污泥法(微生物呈悬浮状态);是在厌氧和好氧生物处理中,又分为成熟的传统方法(工艺1、2、4)和较新技术应用的方法(如工艺2中预处理用UASB,工艺3中IC和CIRCOX及工艺5中的CASS法)。但有一个共同点是可以肯定的:啤酒废水(混合水)采用厌氧(水解酸化)生物处理与好氧生物处理相结合(为主体)的处理工艺是成熟、可靠的工艺,是可以接受和被采用的。

    (2)总的来说,厌氧(水解酸化)与好氧为主体的处理工艺,产生的污泥量较少,但上述5个处理工艺中也有区别,处理工艺1~3在好氧生物处理后均设沉淀设施(工艺1和2为气浮池,工艺3为斜管沉淀池);而处理工艺4和5,在好氧生物处理后不设沉淀池,污泥量很少,大多数内部消化,故污泥直接进入污泥浓缩池,进行污泥的处理与处置。从上述5个处理工艺分析,工艺1~3好氧生物处理采用的是生物膜法(前两个是生物接触氧化法,第三个CIRCOX反应器是好氧生物流化床原理发展而来,微生物粘附在细砂类载体物表面,形成生物膜),生物膜要进行新、老更替,老的膜剥落后需要经沉淀后去除(当然同时也去除悬浮物等),故氧化(好氧)生物处理后要设沉淀设施。后两种好氧生物处理均属活性污泥法范畴,SBR集生物降解和终沉排水于一体,污泥浓缩在SBR池下面,省去了沉淀池;CASS反应池污泥用回流泵回流(循环式活性污泥法),产泥少、污泥直接进污泥浓缩池,不设沉淀池。可见后两种工艺省去了沉淀设施,减少了沉淀池的造价和占地面积。可以这样说:好氧生物处理采用生物膜法,后面要设沉淀池,其处理工艺由生化和物化相结合;好氧生物处理采用SBR和CASS反应池的,后面可不设沉淀池,其处理工艺省去了物化处理,由单一的生化处理组成。

    (3)处理工艺2中,把高浓度有机废水采用UASB进行预处理后再进入总调节池,与低浓度有机废水进行混合,再进入主体处理工艺系统。从表1数据可见,高浓度有机废水采用厌氧处理中的UASB反应器进行处理,效果是好的,CODCr、BOD5、SS等去除率均较高,因此它不仅可用于高浓度啤酒废水的处理,也可用于豆制品等其它高浓度有机废水的处理。有资料报道,啤酒废水处理中,高浓度废水采用UASB反应器进行预处理,混合废水进入AS(活性污泥法)处理(称为UASB+AS法)与全部直接进入AS法处理比较,UASB+AS法比AS法节省曝气电费68%,节省污泥处理费59%,沼气还可利用;与SBR法比较,运行费和污泥处理费也比SBR低。1996年11月7日日本的《日经产业经济新闻》报道,朝日啤酒公司将在1999年以前更新其所属日本国内的全部啤酒厂废水处理设备,全部采用UASB+AS法工艺。因此,我国的啤酒废水处理工艺中,应重视采用UASB技术。

    (4)总的来说,啤酒废水采用厌氧(水解酸化)预处理,再进行好氧处理是比较理想的,但上述5个处理工艺方案中,也各有所不同。如处理工艺方案2处理后的出水水质远好于排放标准,这对于水资源紧缺的地方来说,稍加深度处理后即可回用,对于回用水水质要求不高的地方来说,可直接回用(如绿化、浇马路等)。又如处理工艺方案5采用CASS反应器,调试相对较麻烦、时间可能较长;操作管理要严密妥当,否则有可能产生污泥膨胀;滗水器的下降速度要与水面的下降速度基本相同,否则可能扰动已沉淀的污泥层等。同时从处理后的出水水质来看,处理工艺方案5的出水CODCr常大于100mg/L,BOD5常大于50mg/L,比其它4个工艺方案差,如果排放标准较高些,则采用此工艺要慎重。

    (5)处理工艺方案的比较,在处理效果好,达到国家规定的排放标准前提下还有投资、运行费用、管理操作,占地面积等诸方面,因因素很多,情况复杂,故无法进行全面、系统地论述。上述介绍与浅析仅供参考,不妥之处,欢迎指正。


 

 
作者:同济大学环境工程学院电话 朱月海 
 
 
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