UASB—SBR工艺技术处理啤酒生产废水_废水治理

1 废水水质及排放标准

　　桂林某啤酒有限公司目前生产能力为25×10⁴ t/a，吨啤酒产生废水量为7～8m³，排放废水量为6500 m³/d。废水经处理后，要求达到《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)的一级标准，其主要水质指标见表1。

**表1 废水水质及排放标准**
项目	CODCr(mg/L)	BOD₅(mg/L)	SS(mg/L)	pH
原水	1500～3000	800～1600	250～1200	5～11
排放标准	≤100	≤30	≤70	6～9
注：该废水中的酵母、酒糟经过回收和综合利用，故COD、BOD含量降低。

2　主要构筑物及设备

　　①UASB池：由原有的水解/酸化池改造而成，容积负荷为8.7 kgCOD/(m³·d)，水力停留时间为7.0 h，设计水量为6500m³/d，有效容积为1 870m³。共分12组并联运行，每组的有效尺寸为13.3 m×8.5 m×5.5 m。三相分离器采用南开大学环境科学与工程学院的专利技术制造。
　　②SBR池：即原有的SBR池，其进水包括UASB池出水、低浓度废水以及锅炉房排水。SBR池的污泥负荷为0.17 kgBOD/(m³·d)，周期T为12 h。其中，进水时间为4 h，曝气时间为6 h(曝气从进水结束前2 h开始)，沉淀时间为2 h，排水时间为1 h，闲置时间为1 h(有时视水量而变化)。SBR池的COD去除率达95%，出水的COD浓度≤20～30 mg/L。SBR池分3组交替进水，每组的有效尺寸为38.4 m×16 m×5.4 m。采用螺旋式曝气器，每个曝气器的服务面积为1.5m²，共297个。构筑物一览表见表2。

**表2 构筑物一览表**
构筑物	结构	尺寸(m)	数量	设计运行参数及备注
集水井	钢混	￠5×4.6	1
集水池	钢混	8×3.2×3.4	1
污水泵房	砖砌	6×8×4	1
UASB	钢混	13.3×8.5×5.5	12系列	停留时间为7 h
SBR	钢混	38.4×16×5.4	3系列	运行周期为12 h
污泥浓缩池	钢混	2.8×2.8×3.3	3	梯形漏斗深为1.5 m
鼓风机房	砖砌	19.5×6×5.5	1	R363型罗茨鼓风机
污泥脱水机房	砖砌	16×9×4.3	1	DYB—XB型带式压榨脱水机

3　工艺流程

　　保留原有的SBR工艺，将水解/酸化反应池改造成UASB反应池的过程中，同时实行清污分流，将冷却水直接排放，高浓度废水先经过UASB池处理，出水再与低浓度废水混合进入SBR反应池。整个工艺流程如图1所示。

4　实际运行效果

4.1　UASB的启动
　　启动过程经历了污泥活性恢复、提高负荷和满负荷进水三个阶段。启动于2000年5月开始，从成都污水处理厂运来80 t厌氧消化脱水污泥，采用边用废水对泥饼进行溶化、稀释、搅拌，边向UASB池内泵入的方式完成接种污泥的投放。紧接着开始进水，直到池子被充满(三相分离器开始出水为止)。大约静置1 d以后，UASB开始产气，说明厌氧污泥的活性开始恢复。此后根据UASB出水的pH值和挥发酸(VFA)浓度的变化，逐步增加进水量，直至达到满负荷。
　　启动过程到2000年11月中旬结束。在此期间，不同进水量下的处理效果见表3。

**表3　不同进水量下的UASB处理效果**
进水量(m³/d)	进水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　运行情况
　　由于厂区占地有限，UASB之前未设调节池，进水COD浓度、pH值一天之内波动很大。在较强的冲击负荷下，UASB出水有时带出一些絮状污泥，使其COD增高，在一定程度上影响了出水水质，但从总的运行来看，UASB具有较强的抗废水冲击能力，处理效果稳定，出水COD(混合液)一般在500 mg/L左右，pH在7左右。2001年6月6日对UASB进行了24 h连续监测，所测数据包括进、出水COD浓度、pH值，其中出水COD分别测混合液和上清液两种水样。图2、3分别为UASB进、出水COD和pH值的24 h变化曲线。

　　UASB正常运行后，厌氧出水和锅炉废水混合后的COD浓度比以前大大降低，但水质波动仍然很大(COD浓度在400～1 200 mg/L之间)。尽管如此，SBR的出水COD浓度始终保持在20～40 mg/L之间。从实际运行来看，该系统经过改造后，SBR反应池运行更加稳定，出水水质较好。图4为SBR反应池进、出水COD浓度的变化情况，整个系统监测结果见表4。

表4 运行监测COD值(日平均值)mg/L

表
采样日期	UASB		SBR
采样日期	进水	出水	进水	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出水有时带泥，使所测数值过高。

　　由表4可以看出，满负荷运行期内，UASB的COD去除率为70%～75%，SBR的COD去除率＞95%，排放水各项指标均满足设计标准。

5　分析及总结

　　将UASB和SBR两种处理单元进行组合，所形成的处理工艺突出了各自处理单元的优点，使处理流程简洁，节省了运行费用，而把UASB作为整个废水达标排放的一个预处理单元，在降低废水浓度的同时，可回收所产沼气作为能源利用。同时，由于大幅度减少了进入好氧处理阶段的有机物量，因此降低了好氧处理阶段的曝气能耗和剩余污泥产量，从而使整个废水处理过程的费用大幅度减少。采用该工艺既降低处理成本，又能产生经济效益。
5.1　沼气回收
　　UASB池正常运行后，每天产生大量的沼气，将其回收作为热风炉的燃料，可供饲料烘干使用。UASB去除COD达7 500 kg/d，以沼气产率为0.5m³/kgCOD计算，UASB产气量为3 500m³/d(甲烷含量为55%～65%)。沼气的热值约为22 680kJ/m³，煤的热值为21 000 kJ/t计算，则1m³沼气的热值相当于1 kg原煤，这样可节煤约4 t/d左右，年收益约为39.6万元。
5.2 减少处理费用
　 ①节约废水处理费用
　　SBR池设计能力为6 500m³/d，原实际处理水量为4 000 m³/d，由于原工艺(水解酸化+SBR工艺)短路，相当于原水直接进入SBR池，使其运行周期达12 h后出水才得以达标排放。随着啤酒年生产能力的提高，废水处理量也相应增加，原工艺的SBR池处理量要达到设计值(6 500m³/d)并达标排放，就必须增加曝气时间。现工艺经改造后，UASB(取代原水解酸化池)作为整个废水达标排放的一个预处理单元，削减了全部进水COD的75%，从而降低后续SBR池的处理负荷，使SBR池在废水处理量增加的情况下，运行周期同样为12 h，废水也能达标排放。也就是说，耗电量并没有随废水处理量的增加而增加。同原工艺相比较，每天实际节约1 500～2 500 m³废水的处理费用，节约能耗约21.4 万元/a。
　　②节约污泥处理费用
　　该公司废水经过UASB处理后，75%的有机物被去除，使SBR处理负荷大大降低，产泥量相应减少。按原来的工艺计算，产泥量达17 t/d(产泥率为0.3 kg污泥/kgCOD，污泥含水率为80%)，而目前产泥量只有5 t/d(含水率为80%)左右，只有改造前的1/3，污泥处理费用大大减少，节约污泥处理费用约为20元/a。

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