UASB—SBR工藝技術(shù)處理啤酒生產(chǎn)廢水
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1 廢水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)

桂林某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)的一級標(biāo)準(zhǔn)，其主要水質(zhì)指標(biāo)見表1。

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)，水力停留時間為7.0 h，設(shè)計水量為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)水時間為4 h，曝氣時間為6 h(曝氣從進(jìn)水結(jié)束前2 h開始)，沉淀時間為2 h，排水時間為1 h，閑置時間為1 h(有時視水量而變化)。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，每個曝氣器的服務(wù)面積為1.5m2，共297個。構(gòu)筑物一覽表見表2。

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)池的過程中，同時實行清污分流，將冷卻水直接排放，高濃度廢水先經(jīng)過UASB池處理，出水再與低濃度廢水混合進(jìn)入SBR反應(yīng)池。整個工藝流程如圖1所示。

4 實際運(yùn)行效果

4.1 UASB的啟動

啟動過程經(jīng)歷了污泥活性恢復(fù)、提高負(fù)荷和滿負(fù)荷進(jìn)水三個階段。啟動于2000年5月開始，從成都污水處理廠運(yùn)來80 t厭氧消化脫水污泥，采用邊用廢水對泥餅進(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。緊接著開始進(jìn)水，直到池子被充滿(三相分離器開始出水為止)。大約靜置1 d以后，UASB開始產(chǎn)氣，說明厭氧污泥的活性開始恢復(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。
　　
啟動過程到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表3。

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)波動很大。在較強(qiáng)的沖擊負(fù)荷下，UASB出水有時帶出一些絮狀污泥，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UASB進(jìn)行了24 h連續(xù)監(jiān)測，所測數(shù)據(jù)包括進(jìn)、出水COD濃度、pH值，其中出水COD分別測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。從實際運(yùn)行來看，該系統(tǒng)經(jīng)過改造后，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，整個系統(tǒng)監(jiān)測結(jié)果見表4。

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%，排放水各項指標(biāo)均滿足設(shè)計標(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，使處理流程簡潔，節(jié)省了運(yùn)行費(fèi)用，而把UASB作為整個廢水達(dá)標(biāo)排放的一個預(yù)處理單元，在降低廢水濃度的同時，可回收所產(chǎn)沼氣作為能源利用。同時，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，從而使整個廢水處理過程的費(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)計能力為6 500m3/d，原實際處理水量為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)計值(6 500m3/d)并達(dá)標(biāo)排放，就必須增加曝氣時間�，F(xiàn)工藝經(jīng)改造后，UASB(取代原水解酸化池)作為整個廢水達(dá)標(biāo)排放的一個預(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，耗電量并沒有隨廢水處理量的增加而增加。同原工藝相比較，每天實際節(jié)約1 500～2 500 m3廢水的處理費(fèi)用，節(jié)約能耗約21.4 萬元/a。
　　
②節(jié)約污泥處理費(fèi)用
　　
該公司廢水經(jīng)過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。按原來的工藝計算，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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