張振家1，周長(zhǎng)波2，熊慶明3
(1.上海交通大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，上海200240；
2.南開(kāi)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，天津300071；3.桂林漓泉啤酒有限公司，廣西桂林541000)

　　摘 要：廣西桂林漓泉啤酒有限公司采用UASB—SBR工藝進(jìn)行廢水處理，以城市污水處理廠的厭氧消化脫水污泥為接種污泥，運(yùn)行約3個(gè)月時(shí)開(kāi)始形成顆粒污泥；在進(jìn)水水量、COD濃度和水溫均隨生產(chǎn)和季節(jié)變化的情況下，UASB及SBR出水的COD濃度始終穩(wěn)定在200～500 mg/L和20～30 mg/L以下；UASB所產(chǎn)生的沼氣被回收作為熱風(fēng)爐的燃料，供飼料烘干使用。實(shí)踐表明，該組合工藝處理性能可靠，投資少，運(yùn)行管理簡(jiǎn)單。
　　關(guān)鍵詞：啤酒廢水；UASB；SBR；能源回收
　　中圖分類號(hào)：X505
　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：C
　　文章編號(hào)：1000-4602(2001)09-0054-03

1 廢水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)

　　桂林漓泉啤酒有限公司目前生產(chǎn)能力為25×10⁴ t/a，噸啤酒產(chǎn)生廢水量為7～8m³，排放廢水量為6500 m³/d。廢水經(jīng)處理后，要求達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978—1996)的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，其主要水質(zhì)指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 廢水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn) 項(xiàng)目 CODCr(mg/L) BOD₅(mg/L) SS(mg/L) pH 原水 1 500～3000 800～1600 250～1200 5～11 排放標(biāo)準(zhǔn) ≤100 ≤30 ≤70 6～9 注：該廢水中的酵母、酒糟經(jīng)過(guò)回收和綜合利用，故COD、BOD含量降低。

2　主要構(gòu)筑物及設(shè)備

　　①UASB池：由原有的水解/酸化池改造而成，容積負(fù)荷為8.7 kgCOD/(m³·d)，水力停留時(shí)間為7.0 h，設(shè)計(jì)水量為6500m³/d，有效容積為1 870m³。共分12組并聯(lián)運(yùn)行，每組的有效尺寸為13.3 m×8.5 m×5.5 m。三相分離器采用南開(kāi)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院的專利技術(shù)制造。
　　②SBR池：即原有的SBR池，其進(jìn)水包括UASB池出水、低濃度廢水以及鍋爐房排水。SBR池的污泥負(fù)荷為0.17 kgBOD/(m³·d)，周期T為12 h。其中，進(jìn)水時(shí)間為4 h，曝氣時(shí)間為6 h(曝氣從進(jìn)水結(jié)束前2 h開(kāi)始)，沉淀時(shí)間為2 h，排水時(shí)間為1 h，閑置時(shí)間為1 h(有時(shí)視水量而變化)。SBR池的COD去除率達(dá)95%，出水的COD濃度≤20～30 mg/L。SBR池分3組交替進(jìn)水，每組的有效尺寸為38.4 m×16 m×5.4 m。采用螺旋式曝氣器，每個(gè)曝氣器的服務(wù)面積為1.5m²，共297個(gè)。構(gòu)筑物一覽表見(jiàn)表2。

表2 構(gòu)筑物一覽表 構(gòu)筑物 結(jié)構(gòu) 尺寸(m) 數(shù)量 設(shè)計(jì)運(yùn)行參數(shù)及備注 集水井? 鋼混 ￠5×4.6 1 　 集水池 鋼混 8×3.2×3.4 1 　 污水泵房 磚砌 6×8×4 1 　 UASB 鋼混 13.3×8.5×5.5 12系列 停留時(shí)間為7 h SBR 鋼混 38.4×16×5.4 3系列 運(yùn)行周期為12 h 污泥濃縮池 鋼混 2.8×2.8×3.3 3 梯形漏斗深為1.5 m 鼓風(fēng)機(jī)房 磚砌 19.5×6×5.5 1 R363型羅茨鼓風(fēng)機(jī) 污泥脫水機(jī)房 磚砌 16×9×4.3 1 DYB—XB型帶式壓榨脫水機(jī)

3　工藝流程

　　保留原有的SBR工藝，將水解/酸化反應(yīng)池改造成UASB反應(yīng)池的過(guò)程中，同時(shí)實(shí)行清污分流，將冷卻水直接排放，高濃度廢水先經(jīng)過(guò)UASB池處理，出水再與低濃度廢水混合進(jìn)入SBR反應(yīng)池。整個(gè)工藝流程如圖1所示。

4　實(shí)際運(yùn)行效果

　

4.1　UASB的啟動(dòng)
　　啟動(dòng)過(guò)程經(jīng)歷了污泥活性恢復(fù)、提高負(fù)荷和滿負(fù)荷進(jìn)水三個(gè)階段。啟動(dòng)于2000年5月開(kāi)始，從成都污水處理廠運(yùn)來(lái)80 t厭氧消化脫水污泥，采用邊用廢水對(duì)泥餅進(jìn)行溶化、稀釋、攪拌，邊向UASB池內(nèi)泵入的方式完成接種污泥的投放。緊接著開(kāi)始進(jìn)水，直到池子被充滿(三相分離器開(kāi)始出水為止)。大約靜置1 d以后，UASB開(kāi)始產(chǎn)氣，說(shuō)明厭氧污泥的活性開(kāi)始恢復(fù)。此后根據(jù)UASB出水的pH值和揮發(fā)酸(VFA)濃度的變化，逐步增加進(jìn)水量，直至達(dá)到滿負(fù)荷。
　　啟動(dòng)過(guò)程到2000年11月中旬結(jié)束。在此期間，不同進(jìn)水量下的處理效果見(jiàn)表3。

表3　不同進(jìn)水量下的UASB處理效果　 進(jìn)水量(m³/d) 進(jìn)水COD(mg/L) 出水COD(mg/L) 去除率(%) 600 1156.0 317.4 72.0 1000 1795.0 673.2 62.4 2000 2448.0 832.0 66.0 2500 1572.9 701. 55.4 3000 1739.9 613.7 64.7 3500 1256.4 405.9 67.7 5000 1971.4 459.9 76.7

4.2　運(yùn)行情況
　　由于廠區(qū)占地有限，UASB之前未設(shè)調(diào)節(jié)池，進(jìn)水COD濃度、pH值一天之內(nèi)波動(dòng)很大。在較強(qiáng)的沖擊負(fù)荷下，UASB出水有時(shí)帶出一些絮狀污泥，使其COD增高，在一定程度上影響了出水水質(zhì)，但從總的運(yùn)行來(lái)看，UASB具有較強(qiáng)的抗廢水沖擊能力，處理效果穩(wěn)定，出水COD(混合液)一般在500 mg/L左右，pH在7左右。2001年6月6日對(duì)UASB進(jìn)行了24 h連續(xù)監(jiān)測(cè)，所測(cè)數(shù)據(jù)包括進(jìn)、出水COD濃度、pH值，其中出水COD分別測(cè)混合液和上清液兩種水樣。圖2、3分別為UASB進(jìn)、出水COD和pH值的24 h變化曲線。

　　UASB正常運(yùn)行后，厭氧出水和鍋爐廢水混合后的COD濃度比以前大大降低，但水質(zhì)波動(dòng)仍然很大(COD濃度在400～1 200 mg/L之間)。盡管如此，SBR的出水COD濃度始終保持在20～40 mg/L之間。從實(shí)際運(yùn)行來(lái)看，該系統(tǒng)經(jīng)過(guò)改造后，SBR反應(yīng)池運(yùn)行更加穩(wěn)定，出水水質(zhì)較好。圖4為SBR反應(yīng)池進(jìn)、出水COD濃度的變化情況，
整個(gè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 運(yùn)行監(jiān)測(cè)COD值(日平均值)mg/L

表 采樣日期 UASB SBR 進(jìn)水 出水 進(jìn)水 出水 5月5日 903.2 210.5 582.3 20.0 5月6日 1781.1 459.1 657.4 24.3 5月7日 1971.4 791.8 1169.1 26.3 5月8日 1660.4 450.1 1178.1 25.6 5月9日 1832.5 521.4 1110.3 27.2 注：UASB出水有時(shí)帶泥，使所測(cè)數(shù)值過(guò)高。

　　由表4可以看出，滿負(fù)荷運(yùn)行期內(nèi)，UASB的COD去除率為70%～75%，SBR的COD去除率＞95%，排放水各項(xiàng)指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

5　分析及總結(jié)

　　將UASB和SBR兩種處理單元進(jìn)行組合，所形成的處理工藝突出了各自處理單元的優(yōu)點(diǎn)，使處理流程簡(jiǎn)潔，節(jié)省了運(yùn)行費(fèi)用，而把UASB作為整個(gè)廢水達(dá)標(biāo)排放的一個(gè)預(yù)處理單元，在降低廢水濃度的同時(shí)，可回收所產(chǎn)沼氣作為能源利用。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。采用該工藝既降低處理成本，又能產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。
5.1　沼氣回收
　　UASB池正常運(yùn)行后，每天產(chǎn)生大量的沼氣，將其回收作為熱風(fēng)爐的燃料，可供飼料烘干使用。UASB去除COD達(dá)7 500 kg/d，以沼氣產(chǎn)率為0.5m³/kgCOD計(jì)算，UASB產(chǎn)氣量為3 500m³/d(甲烷含量為55%～65%)。沼氣的熱值約為22 680kJ/m³，煤的熱值為21 000 kJ/t計(jì)算，則1m³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39.6萬(wàn)元。
5.2 減少處理費(fèi)用
　 ①節(jié)約廢水處理費(fèi)用
　　SBR池設(shè)計(jì)能力為6 500m³/d，原實(shí)際處理水量為4 000 m³/d，由于原工藝(水解酸化+SBR工藝)短路，相當(dāng)于原水直接進(jìn)入SBR池，使其運(yùn)行周期達(dá)12 h后出水才得以達(dá)標(biāo)排放。隨著啤酒年生產(chǎn)能力的提高，廢水處理量也相應(yīng)增加，原工藝的SBR池處理量要達(dá)到設(shè)計(jì)值(6 500m³/d)并達(dá)標(biāo)排放，就必須增加曝氣時(shí)間。現(xiàn)工藝經(jīng)改造后，UASB(取代原水解酸化池)作為整個(gè)廢水達(dá)標(biāo)排放的一個(gè)預(yù)處理單元，削減了全部進(jìn)水COD的75%，從而降低后續(xù)SBR池的處理負(fù)荷，使SBR池在廢水處理量增加的情況下，運(yùn)行周期同樣為12 h，廢水也能達(dá)標(biāo)排放。也就是說(shuō)，耗電量并沒(méi)有隨廢水處理量的增加而增加。同原工藝相比較，每天實(shí)際節(jié)約1 500～2 500 m³廢水的處理費(fèi)用，節(jié)約能耗約21.4 萬(wàn)元/a。
　　②節(jié)約污泥處理費(fèi)用
　　該公司廢水經(jīng)過(guò)UASB處理后，75%的有機(jī)物被去除，使SBR處理負(fù)荷大大降低，產(chǎn)泥量相應(yīng)減少。按原來(lái)的工藝計(jì)算，產(chǎn)泥量達(dá)17 t/d(產(chǎn)泥率為0.3 kg污泥/kgCOD，污泥含水率為80%)，而目前產(chǎn)泥量只有5 t/d(含水率為80%)左右，只有改造前的1/3，污泥處理費(fèi)用大大減少，節(jié)約污泥處理費(fèi)用約為20元/a。

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　　收稿日期：2001-06-29