五种啤酒废水处理设备工艺及浅析

　　概述
　　
　　80年代以来，我啤酒工业得到迅速发展，到目前我啤酒已800多家，据1996年统计我啤酒产量达1650t，既成为啤酒大，又成为较高浓度机物污染大户，啤酒废水的放和对环境的污染已成为突出问题，引起了各关部门的重视。
　　
　　啤酒废水的主要成分和来源是：制麦、糖化、果胶、发酵(残渣)、蛋白化合物，包装车间等机物和少量机盐类。其水质及变幅范围一般为：pH=5.5～7.0(显微酸性)，水温为20～25℃，CODCr=1200～2300mg/L,BOD5=700～1400mg/L,SS=300～600mg/L,TN=30～70mg/L。水量为每1t啤酒废水放量为10～20m3,平均约15m3，目前啤酒废水年放量在2.5亿m3以上。
　　
　　“七五”以来，我对啤酒废水的处理工艺和技术进行了大量的研究和探索，别是轻工业系统的设计院和科研单位，对啤酒废水的处理进行了各方面的试验、研究和实践，取得了行之效的成功经验，逐渐形成了以生化为主、生化与物化相结合的处理工艺。生化法中常用的活性污泥法、生物膜法、厌氧与好氧相结合法、水解酸化与SBR相组合等各种处理工艺。这些处理方法与工艺各其点和不足之处，但各自都较为成功的经验。目前还不少新的处理方法和工艺优化组合正在试验和研究，的已取得了理想的成效，不久将于实践中。
　　
　　啤酒废水的主要特点之一是BOD5/CODCr值高，一般在50%及以上，非常利于生化处理，同时生化处理与普通物化法、化学法相比较：一是处理工艺比较成熟；二是，CODCr、BOD5去除率高，一般可达80%～90%以上；三是处理(省)。因此生物处理在啤酒废水处理中，得到了充分重视和采用。现把目前啤酒废水处理中相对比较成熟的生物处理工艺，进行一些阐述和比较。
　　
　　处理后均达标放。细格栅起初步的固液分离，故不设初沉池；酸化池中设填料，为细菌提供呈立体状的生物床，把水中的颗粒物质和胶体物质截留和吸附，同时在水解细菌下，将不溶解性机物水解为溶解性物质，在产酸菌协同下，将大分子物质、难于生物降解的物质转化为易于生物降解的小分子物质。物化法中选用加药反应浮池的理由主要为三点：一是悬浮物等去除率高，普通沉淀池去除率仅为30%左右，竖流式沉淀池为40%～50%，而浮可达80%～90%；二是浮污泥含水率为97%～98%，浮渣可直接进行脱水处理，而其它沉淀池的污泥含水率达99%以上；三是浮池浮水力停留时间短，约30min左右，而其它沉淀池的水力停留时间1.5～2h,故浮池，减少占地面积。但浮处理需要增设一套空压机、压力溶罐、回流水泵等组成的辅助系统，操作管理相对较复杂。
　　
　　微生物所需要的营养，主要为碳水化合物、氮化合物、水、机盐类(氮和磷)及维生素。通常要求BOD∶N∶P=15∶5∶1,为满足此要求，故在接触氧化池前投加氨氮。
　　
　　处理工艺方案2与处理工艺方案1在主体处理系统上基本上是相同的，都是水解酸化、接触氧化和浮池，主要不同点：一是高浓度废水先采用UASB(上流式厌氧污泥床)预处理后再进入低浓度废水调节池，进行主体处理系统；二是主体处理系统调节池前增设了沉砂池和分离机(高浓度废水预处理系统中调节池前也增设了沉砂池和分离机)。
　　
　　把高浓度机废水先单独进行预处理，反映了两个主要特点：一是采用厌氧生物处理中的UASB反应器，它具截留污泥量大，颗粒化程度好，处理高浓度机废水等点。该反应器采用中温发酵，内部具热交换装置，结构较紧凑，温度、碱度、负荷等由微机控制；二是高浓度废水集中进行厌氧处理，产生量大，可以集中使用。该反应器设计容积负荷为6.0kg/(m3·d),去除lkgCOD产生VSS0.082kg,产生0.52m3,则1天可产生1000多m3。
　　
　　IC(厌氧内循环)反应器根据UASB的原理，80年代中由荷兰帕克(PAQUES)开发成功。它由混合区、污泥膨胀床、精处理区和循环系统四个部分组成。它与其它厌氧处理工艺相比以下点：
　　
　　(1)因反应器为立式结构，高度为16～25m,故，同时沼收集也方便。
　　
　　(2)机负荷高，水力停留时间短，它与其它厌氧处理工艺的机负荷和水力停留时间比较见表3。
　　
　　表3各种厌氧处理工艺的机负荷与水力停留时间
　　
　　(3)剩余污泥少，约为进水COD的1%，且容易脱水。
　　
　　(4)靠的提升产生循环，不需要外部动力进行搅拌混合和使污泥回流，节省动力消耗。
　　
　　(5)因生物降解后的出水为碱性，当进水酸度较高时，可通过出水的回流使进水中和，减少药剂使用量。
　　
　　(6)耐冲击负荷性能强，，COD去除率为75%～80%,BOD去除率为80%～85%。
　　
　　(7)生物纯(CH4为70%～80%，CO2为20%～30%，其它机物为1%～5%)，可作燃料加以利用。
　　
　　CIRCOX(封闭式空提升好氧)反应器为双层立式筒体(外层为下降筒体，内层为上升筒体)，水由底部进入反应器，与压缩空一起从内层筒体(也称上升管)向上流，使进水与微生物充分接触，微生物粘附在载体(细砂类物质)表面，形成生物膜，使活性污泥良好的沉降性能，不易被出水带离反应器而在系统内循环，筒体的上部做成“帽状”(直径放大约1/3左右)，、水和污泥的混合液进入反应器上部“帽状”的三相分离区分离；体从上面离开反应器，澄清水从出水口流出，污泥经过沉降区返回到反应器底部。
　　
　　CIRCOX反应器与其它好氧处理工艺相比，以下点：
　　
　　(1)高度与直径比大，故。
　　
　　(2)机负荷与微生物浓，机负荷为4～10kgCOD/(m3·d),微生物浓度15～30kgVSS/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。
　　
　　(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反应器于高浓度机废水处理，CIRCOX适用于低浓度的啤酒废水和城市，两者串连起来是优化的组合，体现了，臭放，污泥量少和的优点。1995年上海富仕达酿酒引进了帕克的技术处理啤酒废水(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。设预酸化槽的为：一是使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。
　　
　　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，也各所不同。如处理工艺方案2处理后的出水水质远好于放规准，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，如果放规准较高些，则采用此工艺要慎重。