啤酒废水处理工艺调试

摘要：河南某啤酒实业有限公司污水处理工程于2004年3月份开始调试。经过为期三个月的调试和试运行，现有废水经污水处理厂处理后出水水质达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)表4二级标准和当地总量控制的要求。调试期间，操作人员认真负责，对操作人员也进行了技术培训，于2004年7月份圆满完成了污水处理站的调试工作。调试人员对污水处理站的试运行切实做到了控制、观察、记录和分析试验工作，对于提高污水处理站技术管理水平、运行水平有积极的现实意义。

关键词：啤酒废水 工艺调试 活性污泥的培养

　　引言

　　河南某啤酒实业有限公司污水处理工程于2004年3月份开始调试。经过为期三个月的调试和试运行，现有废水经污水处理厂处理后出水水质达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)表4二级标准和当地总量控制的要求。调试期间，操作人员认真负责，对操作人员也进行了技术培训，于2004年7月份圆满完成了污水处理站的调试工作。调试人员对污水处理站的试运行切实做到了控制、观察、记录和分析试验工作，对于提高污水处理站技术管理水平、运行水平有积极的现实意义。

　　1.1 污水来源

　　根据该厂啤酒生产工艺，废水主要来源有：麦芽生产过程的洗麦水、浸麦水、发芽降温喷雾水、麦槽水、洗涤水、凝固物洗涤水；糖化过程的糖化、过滤洗涤水；发酵过程的发酵罐洗涤、过滤洗涤水；罐装过程洗瓶、灭菌及破瓶啤酒；冷却水和成品车间洗涤水；以及来自办公楼、食堂和浴室的生活污水。

　　生产废水为每天24小时连续排放。

　　1.2 污水处理规模

　　该污水处理站处理规模按照最高日流量1500 m³/d，其中高浓度废水量500 m³/d，中低浓度废水量1000 m³/d。

　　1.3 污水水质

　　该污水处理站设计进水水质如下：

　　高浓度废水

　　COD_Cr　　　　 4000mg/l

　　BOD₅　　　　 2000mg/l

　　SS　　　　 400mg/l

　　PH　　　　 6－9

　　中低浓度废水

　　COD_Cr　　　　 500mg/l

　　BOD₅　　　　 200mg/l

　　SS　　　　 400mg/l

　　PH　　　　 6－9

　　1.4 处理后水质要求

　　根据厂方的要求，外排废水应达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)二级标准。其具体指标如下：

　　COD_Cr≤150mg/l

　　BOD₅≤60mg/l

　　SS≤150mg/l

　　PH 6～9

　　其中COD_Cr指标不大于100mg/l。

　　2 污水处理工艺简介

　　该工程采用厌氧＋好氧为主的生化处理工艺。

　　厌氧生化法是指在无分子氧条件下通过厌氧微生物的作用，将废水中的各种复杂有机物分解转化为甲烷和二氧化碳等物质的过程，该工艺可用于中高浓度的有机废水处理。该工艺在国内外有较多的成功实例。

　　该厌氧处理工艺采用UASB反应器，底部设布水装置，顶部设三相分离器和集水排水装置。

　　高浓度废水单独进行厌氧处理后，与中低浓度废水混合进行好氧处理。

　　好氧生化法有较多的工艺，本工程采用CASS生物反应器。

　　CASS生物反应器是SBR工艺的一种改良型工艺。

　　在序批式反应器系统（Sequencing Batch Reactor简称SBR法）中，曝气池、二沉池合二为一，在单一反应池内利用活性污泥完成废水的生物处理和固液分离，SBR是废水活性污泥生化处理系统的先驱，然而直到最近几年随着监控与测试技术的飞速发展，这一技术才得以完全更新并被美国环境保护署（US EPA）推荐为一项低投资、低操作成本及低维修费用，高效益的环境处理新技术。据EPA调查，在废水流量一定时，选择SBR要比传统的活性污泥法处理费用节省许多，这一点已被大量的工程实例所证实，特别是在啤酒废水处理工程中得到了广泛应用。

　　工艺运行方式

　　SBR工艺主体构筑物由SBR反应池组成，SBR反应池的运行操作由进水、反应、沉淀、滗水和待机五个阶段组成。

　　 进水期：废水进入反应池。

　　 反应期：废水进入反应池中发生生化反应，在这阶段可以只混合不曝气，或既混合又曝气，使废水处在反复的好氧—缺氧中，反应期的长短一般由进水水质及所要求的处理程度而定。

　　 沉降期：在此阶段反应器内混合液进行固液分离，因该阶段在完全静止条件下进行，表面水力和固体负荷低，沉淀效率高于一般沉淀池的沉淀效率。

　　 排水期：当沉淀阶段结束，设置在反应池末端的滗水器开动，将上清液缓缓滗出池外，当池水位降到低水位时停止滗水。

　　 待机期：在每池滗水后完成了一个运行周期，在实际操作中，滗水所需时间往往小于理论最大时间，故滗水完成后两周期间闲置时间就是待机期，该阶段可视废水的水质、水量和处理要求决定其长短或取消。在此阶段可以从反应池排除剩余活性污泥。反应池排出的剩余污泥泥龄长，已基本稳定。

　　SBR法与其它活性污泥处理技术比较有以下优点：

　　 SBR系统以一组反应池取代了传统方法及其它变型方法中的初次沉淀池、曝气池及二次沉淀池，整体结构紧凑简单，无需复杂的管线传输，系统操作简单且更具有灵活性。

　　 SBR反应池具有调节池均质的作用，可最大限度地承受高峰BOD₅浓度及有毒化学物质对系统的影响。

　　 在废水流量低于设计值时，SBR系统可以调节液位计的设定值使用反应池部分容积，或调节反应时间，从而避免了不必要的电耗。其它生物处理方法则无这样的功能。

　　 因为对于每个反应单体而言出水是间断的，在高负荷时活性污泥不会流失，因而可以保持SBR系统在高负荷时的处理效率。而其它的生物处理方法在高流量负荷时经常会出现活性污泥流失的问题。

　　 SBR在固液分离时整体水体接近完全静止状态，不会发生短流现象，同时，在沉淀阶段整个SBR反应池容积都用于固液分离，较小的活性污泥颗粒都可得到有效的固液分离，因此，SBR的出水质量高于其它的生物处理方法。

　　 易产生污泥膨胀的丝状细菌在SBR反应池中因反应条件的不断的循环变化而得到有效的抑制。而污泥膨胀问题是其它活性污泥方法中很常见且很难控制的问题之一。

　　CASS是利用活性污泥基质再生理论，将生物选择器与间歇式活性污泥法加以有机结合研究开发的新型高效好氧生物处理技术。

　　CASS主要具有以下特征：

　　 根据生物选择性原理，利用位于反应器前端的预反应区作为生物选择器对进水中有机物进行快速吸附和吸收作用，提高了去除效率增强了系统运行的稳定性；

　　 可变容积的运行提高了系统对水质水量变化的适应性和操作的灵活性；

　　 根据生物反应动力学原理，使废水在反应器内的流动呈现出整体推流而在不同区域内为完全混合的复杂流态，不仅保证了稳定的处理效果，而且提高了容积利用率；

　　 通过对反应速率的控制，使反应器以缺氧-好氧状态周期循环运行，微生物种类多，生化作用强，运行费用低；

　　 在好氧条件下，在机物被降解的同时，污水中有机氮被异养菌氧化为氨氮，在供氧充足的条件下，氨氮再被硝化菌氧化成硝态氮，产生的能量用于合成新的硝化菌细胞。在缺氧条件下，反硝化细菌利用NO₃^-，通过混和液回流到缺氧段，在缺氧条件下，反硝化细菌利用NO₃^-作为最终电子受体，氧化水中有机物，用于产能和增殖。与此同时，硝酸盐被异化还原成氮气，从水中逸出，从而达到除氮的目的。

　　 通过同时硝化/反硝化实现脱氮必须连续测定池子主曝气区的溶解氧数值，并加以控制调节，在曝气阶段需要不断调节溶解氧水平，在曝气开始时，溶解氧控制在较低的水平（约0.2-0.5mgO₂/L），直到在曝气阶段结束前，才使溶解氧达到最高水平（约2-3mgO₂/L）。

　　这种运行方式无需如前置反硝化系统那样需要将硝酸盐氮从硝化区回流至反硝化区，因此可省去内循环系统，而且在CASS系统中，也不需要单独设置一个缺氧运行阶段以进行反硝化。

　　 在主曝气区进行上述过程时，在选择器中，大量吸收的易降解物质得到水解并转移至细胞内，从而提高了后续主曝气区内微生物的呼吸速率，加速了整个过程的进行。

　　 工艺结构简单，投资费用省，而且运行管理方便；

　　 采用组合式模块结构，布置紧凑，占地面积小；

　　 可以采用稳定的自动化控制和先进的探测仪器和设备，以保证出水水质达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）表4二级标准和当地环保部门的要求。

　　高浓度废水经格栅、格网拦截大的杂质后进入调节池，在调节池均质均量后，由污水泵提升进入UASB 反应器，UASB 反应器出水自流至中低浓度废水调节池，完全混合后用泵提升进入CASS反应器进行好氧处理，出水达标排放。

　　UASB反应器产生的污泥自流进入污泥浓缩池，CASS反应器产生的生化污泥部分回流至预反应区，剩余污泥进入污泥浓缩池，浓缩后的污泥排入污泥干化场处理，上清液回流至调节池与原水一并处理。工艺流程图见图4-1。

　　4 活性污泥的培养

　　4.1 污泥的培养与驯化

　　活性污泥的培养与驯化可归纳为异步培驯法、同步培驯法和接种培驯法。异步培驯法即先培养后驯化；同步法则培养、驯化同时进行或交替进行；接种法则利用其他污水处理厂的剩余污泥进行培养驯化。本污水处理厂主要采用接种法，这样既能提高驯化效果，又能缩短培养驯化的时间，从而缩短调试时间。

　　该工程工艺调试初期主要从郸城金丹乳酸厂引进厌氧颗粒污泥，从舞钢造纸厂引入好氧剩余污泥，作为种泥进行培养。同时投加大量的麦麸、尿素等作为调试初期的营养物质，利于污泥的快速生长。

　　前期UASB反应器采用间歇脉冲进水方式，适当补充高浓度啤酒废水，提高菌种对啤酒废水的适应能力。

　　培养驯化初期在CASS反应池中加入少量的中低浓度废水进行曝气，并适当添加营养物质，在培养的过程中逐渐增加进水量，使活性污泥生物群体逐渐适应现有水质状况，具有较好的生物活性和絮凝性。

　　4.2 整体试运行

　　当整体运行条件基本具备后，污水处理站于6月份开始进行满负荷进水试运行。

　　4.3 水质分析

　　试运行期间，我们特委托县环境监测站对外排废水进行了监测，监测结果见表1。

　　另外，对污水处理厂总出水渠道的水样进行为期两个多月的连续监测，本次选取具有代表性的几组实测数据进行水质分析，其各项指标见表2。

　　注：以上结果为现场自测结果。

　　由上表可知，经过污水处理厂处理后的排放水水质已达到了《污水综合排放标准》(GB8978-1996)表4二级标准和当地环保部门的要求。

　　4.4 异常现象及处理方法

　　在运行过程中曾出现污泥膨胀和发黑现象。经检测，主要是溶解氧不足。通过取样分析判断，导致溶解氧不足的直接原因是厌氧出水夹带的H₂S毒性气体对好氧菌造成了抑制。后改变运行方式，启动调节池的预曝气作用，这种现象很快消失，污泥开始增长，运行稳定至今。

　　4.5 运行成本

　　经统计和计算，污水处理直接运行成本为0.29元/吨水（含电费、人工费）。

　　5.调试总结

　　经过3个月的调试运行，在满负荷运行的情况下，污水处理站各构筑物、设备均能满足设计要求，鼓风机、潜污泵等设施以及整个系统运行正常、稳定。

　　经过连续监测分析，主要污染物COD排放浓度均值22.84mg/l，远低于标准（70mg/l）的要求，达标率100％。处理规模和出水水质均能达到设计要求。

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