12 艺。与此同时,悬浮固体物质(包括进水悬浮物和后续好氧处理中的剩余污泥)被水解为可 溶性物质,使污泥得到处理。事实上水解池是一种以水解产酸菌为主的厌氧上流式污泥床, 水解反应工艺是一种预处理工艺,其后面可以采用各种好氧工艺。在各种工程中,分别采用 过活性污泥法、接触氧化法、氧化沟和序批法(SBR)。因此,水解好氧生物处理工艺是具 有自己特点的一种新型处理工艺。 2.水解好氧处理的应用条件 20世纪80年代末,轻工部北京设计规划研究院与北京市环科院一起采用北京市环科院 开发的厌氧水解好氧技术应用于啤酒废水处理(见表1-1-12)。啤酒废水中大量的污染物是 溶解性的糖类、乙醇等。这些物质是容易生物降解的,一般并不需要水解酸化。但由于啤酒 废水的悬浮性有机物成分较高,而水解池又具有有效地截留去除悬浮性颗粒物质的特点,将 其应用于啤酒废水的处理可去除相当一部分的有机物,从实验结果看水解池最高COD去除 率可以达到50%,当废水中包含制麦废水(浓度较低)时去除率也在30%~40%。因此 水解和好氧处理相结合,确实要比完全好氧处理经济一些。这也是在20世纪80年代末期和 ∞0年代初期,啤酒废水处理采用水解好氧工艺的原因。水解好氧工艺的典型工艺流程见 图1-1-7。 11-2厌氧(水解酸化)好氧处理啤酒废水 流量/m2/d)水解停留时间h进水COD/mg)厌氧去除率/%投入运转时间 开封啤酒厂 1990年 震门冷冻厂啤酒车间 4.0 青岛湖岛制麦厂 30 94年 背田啤酒厂 2500 1993年 藻州市啤酒∫ 2000 4.0 1990年 格一均质调一一接触氧化一[浮一达标排题 图1-17水解好氧工艺流程 该工艺主要特点是由于水解池较高的去除率(30%~50%),所以将完全好氧工艺中二 级的接触氧化工艺简化为一级接触氧化,并且能耗大幅度降低,从实际运行结果看出水 COD浓度也有所改善。 3.水解好氧处理的设计参数 由于采用水解处理啤酒废水出水水质一般不能满足排放标准,后处理工艺可以采用不同 的好氧处理工艺,例如活性污泥法、接触氧化和SBR工艺等。有关的设计参数如下。 ①D以 水解池的设计参数 以细格栅和沉砂池作为预处理设备; ②平均水力停留时间:HRT=25~3.0h; ③最大上升流速(vmx)=2.5m/h(持续时间不小于30b) ④反应器深度:H=4.0~6.0m; ⑤布水管密度:1-2m2; ⑥出水三角堰负荷:15~3.0L/sm); ⑦污泥床的高度在水面之下1.0~1.5m; ⑧污泥排放口在污泥层的中上部,即在水面下2.0~25m; ⑨在污泥齡大于15天时,柯泥水解率为所去除Ss的25%~50%。设计污泥系统需按
冬季最不利情况考虑。 (2)活性污泥后处理水解的好氧后处理可釆用各种处理工艺,其中水解反应将啤酒废 水中大分子难降解有机物转变为小分子易降解的有机物,出水的可生化性能得到改善,这使 得好氧处理单元的停留时间小于传统的工艺。所以在传统好氧工艺的设计参数上可以取上限 值。例如,对于传统活性污泥工艺的池容、曝气量和回流污泥比等均可按传统约活性污泥工 艺设计。水解反应器对悬浮物的去除率很高,可去除80%以上的进水悬浮物,并且在水解 细菌的作用下,可将悬浮物中的50%水解成溶解性物质。因此,总的污泥产量比传统工艺 流程低30%~50%,从有机物降解角度讲,水解池排泥是稳定污泥。所以好氧产生的剩余 污泥可以排入水解池消化处理。水解污泥的污泥脱水性能较好,可以直接脱水。这样可以简 化工艺流程,实现了污水、污泥一次处理。 三、厌氧好氧联合处理技术 1.厌氧处理技术 厌氧处理技术是一种有效去除有机污染物并使其矿化的技术,它将有机化合物转变为甲 烷和二氧化碳。厌氧技术发展到今天,其早期的一些缺点已经不存在。具不完全统计,目前 (1997年)在全世界范围内共有914座厌氧处理厂,其中有600座以上采用UASB反应器。 该系统结构简单,便于放大,运行管理简单是其最大的优点。 2.厌氧(UASB)技术在国内外的应用 近年来由于高效厌氧反应器的发展,厌氧处理工艺已经可以应用于常温低浓度啤酒废水 处理。在国外许多啤酒厂采用了厌氧处理工艺,其反应器规模由数百立方米到数千立方米不 等。荷兰的 PAQUES、美国的 BIOTHANE和比利时的BOTM公司是世界上三个主要 UASB技术的厂家。据不完全统计,仅这三家公司就已建成100余家厌氧处理啤酒废水处理 装置。表1-1-13所列为我国啤酒废水UASB处理装置的不完全统计,其中国外引进部分主 要为 Paques和 Biotin两家公司在我国承担的工程。 衰1113我国啤酒废水厌氧处理(主要为UASB)装量的统计 (企业)名称 流量/(m3/d) 工艺 容积负荷了 gCoD/(md COD去除率/%BOD去除率/%6 内设计 肥啤酒厂 1800400U 沈阳啤酒 400 UASB 国外引进 生力啤酒顺德有限公司 1200 UASB 90 保定生力啤酒 方看限公司 限公司 圳啤酒厂三期工程150UASB 苏州狮王啤酒 百戚啤酒有限公司 惠州啤酒有限公司 UASB 深圳青岛嗶酒有限公司 UASB 999000卯000 UASB 90 海离太平洋酸酒有限公司 杭州中簟啤酒 海高仕达啤酒厂 南啤酒厂 UASB
从上面的介绍可以看出,啤酒废水的处理与其他废水处理一样是从好氧处理发展到水解 好氧联合处理然后进一步发展为厌氧(UASB)-好氧处理。表1-1-14为厌氧好氧联合工艺 反应器设计及运行参数及与好氧工艺池容的对比。 1114厌氧好氧联合工艺反应儡设计及运行参数及与好氧工艺池容的对比 项目老的好氧工艺新厌氧好氧纯好氧工艺项目老的好氧工艺新厌复好氧单好复工艺 调节池hn315 沉淀池直径/m 2×D20 好氧池/mn3 3000 3000 能耗/kWhm3) 836 厌氧池m3 较少 3.UASB技术在国外的应用 图1-18为Boim公司在越南胡志明市的 Heineken啤酒厂UASB的工艺图。啤酒废水 水质水量如下 沼气到锅 NaOHHCL 或自燃火炬 啤酒废水 调节池 UAsB反应器 出水 活性污泥工艺 压缩空气 二沉池 回流污泥 污泥浓缩 化 图1.18厌氧(UASB反应器)好氧联合处理工艺图示 项 最小 设计 流量/(m3/d) COD/(mg/L) 1300 2200 BOD/(mg/L) 1400 去除效果 COD去除率 甲烷产量/m3 4300(75%的甲烷) 投资分析 厌氧+(老好氧) 土建费用/SD 250000 管道费用/SD 6000 设备安装SD 950000 仅为好氧附加费用 土建费用SD 600000 设备安装USD 200000 总计/SD 206000 4.我国UASB技术的应用
我国清华大学环境工程系从20世纪80年代中期开始利用厌氧UASB反应器处理啤酒 废水的研究工作,在北京啤酒厂建成日处理4500m3的UASB反应器。通过厌氧处理可以达 到85%~90%以上的去除率。北京啤酒厂废水水质如下 COD 2300mg; 8~32℃; BOD 1500mg 43mg /L; TSS 700mg 10mg/ 碱度 450ng/ 由于啤酒厂地处市区,并且下游有高碑店城市污水处理厂,因此啤酒厂仅仅进行一级厌 氧处理,处理后的污水需达到排入城市污水管道的标准(COD<00mg)。工艺流程如图 1-1-9所示。UASB反应器总池容为200mn3由于这是我国第一个啤酒废水厌氧处理设备 为了减少放大的风险和运行管理方便,在设计上将UASB分成8个单元,每个单元的有效 容积为250m3。 沼气利用←闻火器一气柜←封←计量表[水分离 加药剂 棄一门一格一→医勇→过滤机→调节一已泵房一回A+排入下水道 废渣 上清液及过滤液 污泥利用一脱水机·缩池污泥泵一廉泥井 图1-19呻酒废水处理工艺流程图 为了实验的目的,8个单元分别投入不同来源和量的接种污泥。废水在25℃下处理时, 反应器负荷7~12 coDCR/(m3·d),水力停留时间为5-6h,COD去除率75%~93%,出 水CODc<500mgL。 第五节技术经济分析 、废水处理工艺 对于啤酒废水的处理,国内外有采用直接好氧处理,如氧化沟、SBR等工艺,或水解 好氧处理工艺、厌氧(UASB)反应器好氧联合处理。工艺包括如下的技术环节:粗细格 栅、泵房、调节(酸化)池、升流式厌氧污泥床反应器(或为水解或初沉池)、好氧曝气池、 二沉池和污泥处理系统等。其中预处理部分[粗细格栅、泵房、调节(酸化)池]、好氧处 理(好氧曝气池、二沉池和供气系统)和污泥处理部分(集泥池、浓缩池和污泥脱水机房 各种工艺单元相差不大,仅仅在体积和设备的数量上有差别,有共性可以统一分析对比。真 正的差别是在生物预处理(UASB,水解池和初沉池)工艺上,所以重点评价厌氧好氧联 合处理工艺 污水处理工艺流程如下:啤酒生产废水先经格栅去除粗大杂物,经格柵的污水流入集水 池;由污水泵抽提到水力筛,然后进入酸化调节池,进行水质水量调节;再用泵连续送入生 物预处理装置(UASB反应器);经过物理或生物预处理,废水进人好氧后处理工艺,经过 好氧处理工艺出水可以达到排放标准;在处理过程中产生污泥进人污泥处理系统
不同废水处理工艺流程分析 1.不同系统设计参数对比 三种不同工艺的主要设计参数列于表1-1-15,根据工艺参数计算了主要处理构筑物的投 资和运转费用。其中能耗和污泥处置的详细对比结果如下。 衰1-115好氧、水解好氧和UASB-好氧工艺技术经济综合对比 项目 好氧处理 厌氧(水解)好氧处理UASB好氟处理 Q=1000m3l,进水COn=2500mg1L,BOD2=1400mg几 (1)预处理 调节池 调节池容 000 bCO去除率/% 进水COD/(mgL) 2250 2250 沉淀池 水解池 UASB反应器 HRT/h 池容/m 1250 相对比例/% Cx去除率/% 出水COD/(mgL) 1800 1350 225 (2)后处理 磲气池 负kCOD2人 kg VSS'd HRTAh 池容m3 1800 d二沉池池容3 125或无) 1250(或无) 1250 5 COD去除率/% 889 33.3 进水COD/(mg) 1800 1350 出水CODb/(mg) <150 ②需氧量/(kg(d) 16500 鼓风量/(m3/min) 6XD120-1,5 4×DI20-1.5 2×D40~1.5 运转功率1kW 3×185 相对比例/% (3)运转费用 动力费历元 剂和人工费历万元 5089 49 ③吨水直接处理成本/元 0,19 吨水电耗/(kWh/m3) 注:投资估算混凝土以400元/m3计,电费046元/(kW·h)。其他费用按UASB好氧工艺计算。 2.不同系统曝气系统(能耗)对比 对于啤酒废水,采用鼓风曝气在污水中的风量计算,按照动力学方程生物需氧量的计算 公式计算。可参见第二篇有关内容。 (1)厌氧好氧联合处理工艺好氧需风量为52m3/min。需选D60风机两台(1用1 备),用电功率75kW,配电功率150kW。 (2)水解好氧系统好氧需风量为369m3min。需选取D120风机4台(3用1备), 用电功率55kW,配电功率740kW。 (3)好氧工艺系统好氧需风量为501m3/mind选取D120风机6台(4用2备)用电