啤酒废水处理工艺研究.docx

1、啤酒废水处理工艺研究啤酒废水的处理工艺研究樊祥德(甘肃农业大学 资源与环境学院 08环境工程)摘要 啤酒废水具有COD、BOD浓度高、可生化性好的特点，其处理工艺已日趋成熟，但废水处理成本偏高使企业污水处理设施运营成本偏高，导致该类废水的处理存在一定的局限性，传统的污水处理工艺不符合现代科学发展的要求。本文从污水的来源及特点出发，对目前国内啤酒废水处理工艺进行优化和升级，针对废水处理中沼气利用问题进行经济效益分析，并对该类高浓度有机废水的处理提供经济分析。关键字 啤酒废水 EC厌氧 好氧处理 沼气利用 1.前言 我国是啤酒生产大国，啤酒废水已成为较高有机物污染大户，因此，对啤酒废水进行处理达标

2、后排放已显得十分重要。啤酒工业废水主要含糖类，醇类等有机物，有机物浓度较高，虽然无毒，但易于腐败，排入水体要消耗大量的溶解氧，对水体环境造成严重危害。啤酒废水的水质和水量在不同季节有一定差别，处于高峰流量时的啤酒废水，有机物含量也处于高峰。改革开放以来，我国对啤酒废水的处理工艺和技术进行了大量的研究和探索，特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，取得了行之有效的成功经验，逐渐形成了以生化为主、生化与物化相结合的处理工艺。生化法中常用的有活性污泥法、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。而且随着人们对于节能价值和意义的认识

3、不断变化与提高，开发节能工艺与产品引起了国内环保界的重视。1988年开封啤酒厂国内首次将厌氧酸化技术成功的引用到啤酒厂工业废水处理工程中，节能效果明显，约节能3050%，而且使整个工艺达标排放更加容易和可靠。随着改革开放的发展，90年代初完整的厌氧技术也在国内啤酒、饮料行业得到应用。这里所说完整的意义在于除厌氧生化技术外，沼气通过自动化系统得到燃烧，这是厌氧系统安全运行和不产生二次污染的重要保证，这也是国内外开发厌氧技术和设备应充分引起重视的问题。厌氧技术的引进与应用能耗节约70%以上。2啤酒工业废水的来源及特点啤酒生产项目投入运营后，排水主要为生产车间排放的生产废水、锅炉排水、制冷站排水、生

4、活污水。进入厂区污水处理站的废水有：麦糟水、糖化车间洗锅水，发酵罐洗涤水、洗酵母水等高浓度有机废水；糖化、发酵管道后冲洗水，CO2回收系统洗气水，灌装水等低浓度有机废水；生活污水，锅炉排水；制冷站排水，废水水质成分主要为CODcr、BOD5、SS等，根据国内相关企业的数据统计结果分析：该综合污水水质浓度为：CODcr：14002200mg/L，BOD5：7301800mg/L，SS：350400mg/L，pH：6.07.0；N-NH3：25mg/L。另外，生产过程中灌装车间产生洗瓶机前洗水，此类废水含碱性洗涤剂、少量纸浆、染料、残酒和泥沙等，进入厂区酸碱池单独处理。该类废水量一般为444m3/

5、d，133200m3/a，废水水质成分主要为CODcr、BOD5、SS等，根据类比分析，该水质浓度为：CODcr：6080mg/L，BOD5：1020mg/L，SS：5070mg/L，pH：10。纯水制备的反渗透浓缩废水、杀菌水、空压机和制冷机冷却废水等主要是无机盐和少量悬浮物，浓度较低。3.排放标准根据于2006年1月1日开始实施的啤酒工业污染物排放标准（GB19821-2005）相关要求，企业须执行以下浓度排放限值：pH 6-9 ，CODcr80mg/L，BOD520mg/L，SS70mg/L ，NH3N15mg/L ，TP98mg/L，去除率93.5；BOD5 800-29mg/L，去除

6、率96.4；各项技术经济指标：工程总投资800万元；吨水投资指标1330元/m3水；占地面积指标0.64m2/m3水；耗电指标0.73度/m3水；吨水处理运行成本0.59元/m3水（不含折旧费）；吨水处理总成本0.68元/m3水（含折旧费）；每瓶啤酒或本费增加0.005元人民币。4.2.3厌氧好氧联合处理方案（EC厌氧+好氧）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。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m3到数千m3不等。荷兰的PAQUES、美国的

7、BIOTHANE和比利时的BIOTIM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。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好氧处理。4.2.3.1实例分析：方案4雪花啤酒厂废水处理工程。l.废水水质及排放标准雪花啤酒有限公司目前生产能力为20104t/a。吨啤酒产生废水量为78m3，排放陂水量为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4-1。表4-1 废水水质及排放标准项目CODcr (

8、mg/L)BOD5(mg/L)SS(mg/L)pH原水1500300080016002501200511排放标准1003070692.废水处理效果 华润雪花决定在兰州建设年产20万吨分厂以后，选择了EC厌氧联合好氧工艺来处理废水，达到良好的处理效果，公司于2006年12月委托兰州交通大学环境影响评价所从事该工程的环境影响评价工作。2007年1月12日由甘肃省环境保护局在兰州市主持召开了本项目报告书送审稿的评审会，与会代表和专家踏勘了项目建设厂址，认真了解了厂址周边环境现状及环境敏感目标，详细听取了建设单位项目进展状况及评价单位环评报告中拟采取的治理方案和措施。审批稿中初步分析得到此工艺的处理效

9、果如下表： 表4-2 废水处理效果工 艺 段项 目CODcr(mg/L)BOD5(mg/L)SS(mg/L)初沉池进 水出 水去除率400010%200010%120050%EC厌氧反应池进 水出 水去除率360090%180090%60070%好氧反应池进 水出 水去除率36080%18080%18040%二沉池进 水出 水去除率7230%3630%10030%3.分析及总结将厌氧和好氧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，节省了运行费踊，而把UASB作为整个凌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

10、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。4.有机废水处理方案选择为使本工程废水达到啤酒工业污染物排放标准(GBi9821-2005)要求，报告选取了可以有效去除N、P的以SBR工艺为主的三种废水处理方案予以分析，分析结果见表4-3：表4-3处理方案比较好氧处理工艺水解-好氧处理工艺厌氧-好氧联合处理工艺方案1（CASS）方案2-1（水解-SBR-微絮凝过滤）方案2-2（水解-SBR）方案3（EC厌氧+好氧处理）工艺特点预反应区采用限制曝气，控制溶解氧在0.5mg/L

11、,使反应硝化过程得以进行。主反应区的作用是完成有机物的降解或氨氮的硝化。 水解酸化可使啤酒废水中的大分子难降解有机物被转变为小分子易降解有机物。SBR工艺为了不同的净化目的，可以通过不同的控制手段，灵活的运行。微絮凝直接过滤工艺中的过滤，实质上是混凝过程的连续，是一种特殊形式的絮凝作用。具有上向流和下向流过滤装置激发了过滤效果，能在相对较短时间内高效的除磷、除浊以及去除有机物，同时对氨氮的去除率也能达到50%60%。水解酸化可使啤酒废水中的大分子难降解有机物被转变成小分子易降解的有机物。SBR工艺为了不同的净化目的，可以通过不同的控制手段灵活的运行。外循环(EC)厌氧是在UASB反应器基础上发

12、展起来的。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，使处理流畅简单，降低废水浓度的同时，可回收所产生的沼气作为能源利用。采用该工艺及降低处理成本，又能产生经济效益。处理效果CODcr150mg/LBOD560mg/LSS200mg/LNH3-N20mg/LTP5mg/LCODcr60mg/LBOD520mg/LSS50mg/LNH3-N15mg/LTP3mg/LCODcr100mg/LBOD530mg/LSS70mg/LNH3-N20mg/LTP5mg/L达标分析超标达标超标达标投资估算折合吨污水投资为1300元吨水投资指标1600元吨水投资指标1300

13、元吨水投资指标1300元运行费用吨水处理运行成本0.53吨水处理运行成本0.71吨水处理运行成本0.59吨水处理运行成本0.55根据表4-3的分析结果，方案2-1和方案3均可达到啤酒工业污染物排放标准（GBl9821-2005）要求，但方案2-1工程投资及运行费用均较方案3高，所以本报告推荐方案3为本工程废水处理方案。由于目前啤酒废水治理技术已经比较成熟，只要选择恰当的工艺路线和合理的设计参数，精心施工建设，并严格按照规范要求进行操作管理，完全可以实现废水达标排放，因此，建议业主通过对方案的实际考察和深入论证选用，在确保达标排放的前提下，不排除采用其它有效的方案。无论采用何种处理方案，都应针对

14、啤酒废水水量变化大的特点，采取均质调节池进行调节，使进水浓度水量稳定在一定范围内，避免对水处理系统造成冲击，保证废水处理的正常运行。另外设置事故应急池，主要用于水处理系统发生事故时的应急措施，根据废水排放量，按最大排水量计算，一般事故排放时间不超过2h，排水量达200m3，因此，建议事故池容积为500m3。若发生事故排放时，将事故排水放入应急池内，待事故处理完毕后，逐渐将事故排水引入处理系统进行重新处理。事故应急池平时必须空置，并加盖防雨。事故应急池投资估算约5万元。4.3 EC厌氧+好氧废水处理工艺外循环(EC)厌氧反应器是在升流式厌氧污泥床UASB反应器基础上发展起来的。其采用外循环和内循

15、环相结合的方式促进颗粒污泥的形成，是膨胀颗粒污泥床反应器EGSB和内循环厌氧反应器IC的改进型,属于第三代高效厌氧生物反应器.EC反应器底部设有旋流配水系统，污水在EC反应器内呈旋流上升状，布水均匀且避免了“短流”现象的发生.其水力上升速度可达5一12M/H，故颗粒污泥处于膨胀状态，与废水中的有机物接触更加充分，传质效率高，有机物去除率高，容积负荷提高可达到10一26kgCOD/(m3.d)。 4.4工艺流程鼓风机A/B/C/DPH调整沼气处理系统栅渣外运斜管沉淀池泥膜接触氧化EC厌氧塔BEC厌氧塔A投配罐调节预酸化池集水井旋转细格栅机械粗格栅来水 泵 泵 泵 排水废气处理系统 污泥回流带式污

16、泥浓缩脱水机污泥浓缩池 污泥外运 污泥泵 滤后水 上清液污水处理工艺流程简图实验处理工艺流程如上图主要处理单元包括：机械粗格栅、集水井、旋转细格栅、调节预酸化池、厌氧塔A、厌氧塔B、接触氧化池、废气吸收塔、二沉池、污泥浓缩脱水间、鼓风机房、配电室、在线监测室、化验室。4.5各构筑物功能、技术参数4.5.1集水井生产污水经集水系统收集首先通过粗格栅进入集水井。集水井为地下式钢混结构，尺寸为1553.5m，集水井内设机械粗格栅一台和潜水提升泵3台；污水通过提升泵进入旋转细格栅后流入酸化池。4.5.2旋转细格栅根据工程设计要求，旋转滤网设在调节酸化池顶部，污水由集水井泵入安装在池上方1台旋转滤网(e

17、=0.5mm)以去除细小的颗粒物质和大麦皮等，然后重力流入调节酸化池中，旋转滤网的过水能力为400m3/h。旋转滤网喷淋水管上的喷淋阀用于控制旋转滤网的冲洗，以防止阻塞现象的发生。4.5.3调节预酸化池调节酸化池尺寸为15.025.06.0m，调节酸化池内的pH值和温度来水管路上连续时时监控；调节酸化池内设ITT飞力潜水搅拌机4台，运行以维持调节酸化厌氧池内均匀混和、防止固形物沉淀以及优化pH控制，将污水中的有机污染物通过酸化菌的作用部分地转化为有机脂肪酸(VFA)、为后续的EC反应器的运行创造最佳的条件，调节酸化池中液位计用于控制水泵的运行。4.5.4事故池事故池尺寸为10.07.356.5

18、m ，可将生产中pH过高或过低的来水暂时放入事故池中，与调节酸化池中pH适中的水进行中和，以减少酸碱的投入量。4.5.5厌氧反应池为除去水中大部分有机物质设厌氧反应塔，尺寸为7.817.0m，厌氧反应池前端设投配池，供内循环回流和调节PH值使用。EC厌氧反应塔设计为1组， 2台串联运行的EC反应器系统，每台直径为7.8m，容积为660m3，有效高度15 m，总停留时间为6.3小时，串联运行。每台反应器设排泥管线，EC反应器与空气接触部分的三相分离器和出水管线等进行防腐处理，在高效EC厌氧反应塔内高浓度污水中大量的COD被生物降解并转化为沼气。沼气出口总管流量指示、累积，末端设自动点火沼气燃烧器

19、，符合消防安全的规定。厌氧出水回流至调节预沉池，以补充水量和稀释原水，并方便调试运行。三相分离器采用工程塑料，出水管线罐内采用工程塑料，罐体外部采用碳钢管线。4.5.6接触氧化池EC反应器的出水由EC反应器的顶部溢流进入好氧处理系统。接触氧化池系统为2组12格，每格尺寸16.03.05.0m；接触氧化池的池底均匀分布总共600个管状微孔曝气器，管状微孔曝气器的氧利用率高、检修方便、使用寿命长。接触氧化池的管状微孔曝气器供气由4台低噪声罗茨鼓风机完成，鼓风机3用1备，总曝气量为3600m3/h。接触氧化池中增加生物环填料，填料总数为1440m3，并采用软性支架固定。使接触氧化池设计为具备除氮、除

20、磷的功能。4.5.7废气吸收塔废气吸收塔将调节酸化以及好氧池第一组产生的废气，通过引风设备，将污水中产生的废气排入废气吸收塔。塔内喷淋系统将氢氧化钠溶液自上而下充分与废气进行混合吸收。4.5.8二沉池为保证出水水质，二沉池内设有斜板隔层，保证泥水有效分离，并能保证底部污泥停留在池内。二沉池剩余污泥大部分因进水重新补入好氧池，剩余的直接排入污泥浓缩脱水间的贮泥池。4.5.9污泥浓缩脱水单元污泥浓缩脱水单元由污泥浓缩脱水间、贮泥池组成。终沉池排出的剩余污泥送至浓缩脱水单元，经浓缩脱水后外运。主机间设浓缩脱水机；辅机间供料泵和絮凝剂的调制、投加、储存设施及配电值班室。采用带式压滤浓缩脱水一体机。絮凝

21、剂采用聚丙烯酰胺(PAM)高分子药剂，投量按污泥干质的35，采用粉状药剂，调制浓度5，投加浓度1。4.6洗瓶废水治理方案洗瓶工序中使用碱性洗涤液，洗瓶机前洗水中含有大量的游离NaOH、洗涤剂、纸浆和无机杂质，报告提出将洗瓶机前洗水全部打入pH调节池处理方案，工艺流程见图4-5。 加酸洗瓶机前洗水PH调节池(V=100m3)出水过滤沉淀 (V=1500m3) 图4-5 洗瓶和前洗水处理工艺流程示意图通过调节pH值、沉淀、过滤，废水可以达到啤酒工业污染物排放标准（GBl9821-2005）要求，洗瓶机前洗水废水处理投资50万元，经济技术可行。5.沼气综合利用经济效益分析利用该工艺处理啤酒废水，设计处理量为1500t/d，总投资约500万元。运行费用以1.0元/吨废水考虑，考虑厌氧过程中沼气作为能源用于发电的效益。按厌氧去除每公斤COD 产