UASB-BSR 工艺在啤酒废水处理中的应用

Posted 2023-01-12 反应器

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陕西某啤酒生产企业，在陕西省实施《黄河流域(陕西段)污水综合排放标准》(DB61/224-2011)后，原有废水处理站出水水质不能达到新的标准，对现有废水处理站进行改造，改造后采用UASB-SBR工艺，满足企业生产规模扩大、废水排放量加大的现状，同时使出水水质满足新的排放标准，并降低了废水处理成本。
中国分类号：X797文献标识码：A文章编号：(G)01-0079(2013)03-36-38-03
1.项目背景
目前我国啤酒行业稳步向前，继续巩固全球啤酒产销量第一的地位。2012年啤酒产量达4600.86万KL，但啤酒行业吨产品水耗和污染物排放浓度仍然较高，啤酒行业污染物减排形势依然严峻。为强化污染物减排和治理，实现“十二五"节能减排目标，陕西省颁布了《黄河流域(陕西段)污水综合排放标准》(DB61/224-2011)，对污染物的排放浓度作出了进一步的提升，这使得原有废水处理工艺不能满足排放要求。因此，陕西某啤酒生产企业决定对原有废水处理站进行改造，采用运行稳定、处理效率高的UASB-SBR工艺。
啤酒废水的主要来源包括：麦芽车间浸麦水；糖化车间糖化、过滤洗涤废水；灌装车间的洗瓶、灭菌废水；酒瓶破碎流出的啤酒；生产过程中使用的冷却水；啤酒厂排出的生活污水。该公司废水设计排放量为3000m3/d(考虑到生产规模扩大)，废水水质污染物浓度及新修定的排放标准，详见表1。

2.废水处理工艺流程
企业原有废水处理站，采用“水解酸化-活性污泥"工艺，出水水质基本达到《渭河水系(陕西段)污水综合排放标准》(DB61/224-2006)，但废水处理站运行不够稳定，且废水处理站运行费用较高，处理能力有限，限制了企业规模的扩大。随着《黄河流域(陕西段)污水综合排放标准》(DB61/224-2011)实施，企业废水处理站出水必须达到新的排放标准。改造后，废水处理站采用UASB-SBR工艺[3～5]。该工艺的优点是：UASB反应器能够承受高负荷，处理效率高和污泥产量低的特点，并能减轻后续SBR工艺的BOD负荷、降低废水处理成本；SBR工艺能够将厌氧处理出水CODCr、BOD5等指标进一步降低，以实现出水水质新的排放标准要求。废水处理工艺流程见图1。

3.处理构筑物及设备
3.1预处理系统
3.1.1格栅和细滤网
改造原有粗格栅，栅条材质为不锈钢，间隙15mm，格栅宽0.3m，过水流量125m3/h。在格栅渠道后安装1台细滤网，其过水部分为不锈钢材质，栅条间隙0.5mm。细滤网直径1.2m，安装角度为35°，细滤网过水流量为150m3/h。
粗格栅能够截留啤酒废水中的悬浮物和大颗粒难溶固体，旋转细滤网去除小颗粒物质以减轻后续生物处理系统的运行负荷。
3.1.2调节池
改造废水处理站原有调节池及提升泵。调节池2座，地下式钢筋混凝土结构，直径7.0m，有效水深3.2m，HRT2.0h。设提升泵2台，在2台提升泵的出水管道上串联2台管道增压水泵(1用1备)，流量150m3/h，扬程18m。
调节池对废水进行水质和水量的调节，使进入生物处理系统的水量均衡、水质稳定，防止废水水质的变化对UASB反应器造成冲击。调节池中废水经提升泵和管道增压水泵的提升作用，进入UASB反应器。
3.1.3事故罐
事故罐位于洗瓶车间，有效容积80m3。事故罐中设有液位计控制提升泵运行。2台事故罐提升泵可将事故罐中的废水送至调节池。提升泵流量6m3/h，扬程5m。
事故罐的主要功能是避免系统受到有机负荷和有毒物质的冲击，同时调节废水的酸碱平衡以减少调节pH所需药品量。
3.2厌氧处理系统
3.2.1UASB反应器
设计UASB反应器2座，为圆柱塔形，UASB反应采用碳钢板防腐制作，并联运行。单塔直径7m，总高度15m，其中三相分离器高2.4m，保护高度1m，有效高度11m，有效容积840m3，HRT6.72h，MLSS1.4g/L，容积负荷5.0kgCODCr/(m3d)，污泥负荷0.60kgBOD5/(kgMLSS.d)。
废水经旋流配水管从塔底部进入，然后向上均匀流动，速度为2.12m/h。在水流的上升过程中，废水中的有机物被厌氧微生物转化为沼气而被去除，黏附气泡的污泥颗粒随着水流上升撞击到三相分离器的脱气挡板从而使颗粒上的气泡释放，脱气的污泥颗粒沉淀到污泥层的表面然后会自行回到反应器继续参加处理过程，而自由气体和从污泥颗粒释放的气体会被收集到反应器顶部的集气室内。最后，澄清水从沉淀区上部溢流排出。
3.2.2脱泡稳压罐
每座UASB反应器配备脱泡稳压罐1台，罐体直径0.6m，高1.2m，不锈钢材质。UASB反应器顶部集气室中的沼气由管道送入脱泡稳压罐，之后进入1台沼气燃烧器进行燃烧。每座UASB反应器进水管道上都安装温度计和pH计。温度计与调节池中的蒸汽喷射器联机，控制进入UASB反应器的废水温度为25～36℃。pH计与投加酸碱设备联机，控制进入UASB反应器的废水，pH为7.0～7.6。
3.3好氧处理系统
3.3.1沉淀池
沉淀池平面尺寸为15m×7.5m，有效水深3.5m，单池HRT为3.15h。
在沉淀池的一侧池底安装2条穿孔排泥管，另一侧安装2台潜水搅拌器。沉淀池间歇排泥至调节池。反应器出水进入沉淀池，一方面可以在SBR反应器受到冲击而造成厌氧污泥流失时，将污泥收集。
3.3.2SBR池
改造原有活性污泥主反应区对厌氧段出水进行好氧处理，进一步去除废水中的污染物。主反应区平面尺寸为24m×21m，有效水深4.0m，MLSS为4g/L。容积负荷0.96kgCODCr/(m3.d)，污泥负荷0.15kgBOD5/(kgMLSS.d)。SBR池部分污泥回流，剩余污泥经污泥泵提升至污泥浓缩池。
SBR池运行周期为6h，为半限量曝气方式，采用穿孔管曝气。SBR池运行周期时间分配：进水3h；进水开始1h后曝气，时间1.6h；曝气结束后进行沉淀，沉淀时间1.2h；滗水时间1.2h。
3.3.3清水池和纤维过滤器
清水池为地下式钢筋混凝土结构，平面尺寸10m×15m，有效水深4.0m，HRT4.8h。清水池一侧池底安装有4台清水池提升泵，将水从清水池提升至纤维过滤器；池底另一侧新增1台潜污排泥泵，流量为6m3/h，扬程6m，排泥泵将清水池中沉淀下来的污泥送入污泥浓缩池。将废水处理站原有一体化净水器改造成纤维过滤器，直径为3.2m，共4台。纤维过滤器配套有絮凝剂、助凝剂投加设备及气、水反冲洗设备。废水与絮凝剂及助凝剂充分混合后进入纤维过滤器，进一步去除其中的悬浮物。
3.4污泥处理系统
污泥浓缩池共2座，半地下式钢筋混凝土结构，平面尺寸4.5m×8.0m，有效水深4.5m，剩余污泥浓缩时间为60h。剩余污泥浓缩至含水率96%。
利用原有带式压滤机1台，滤带宽度为1.5m，配套有投加絮凝剂设备和反冲洗设备。带式压滤机将剩余污泥含水率降至80%，泥饼外运。
4.处理效果
通过对原有处理构筑物和设备的技术改造，出水能够达到设计要求，满足辽宁省污水综合排放标准(DB21/1627-2008)。各构筑物出水水质及系统出水水质见表2。

5.结论
改造后，废水处理采用UASB-SBR工艺，该工艺系统能够承受高的有机负荷，抗冲击能力强；废水处理站污泥产量低，污泥处置成本低；占地面积小。废水处理站进行改造后，系统出水CODCr为34.5mg/L、BOD5为8.2mg/L、SS为17.00mg/L、NH3-N为4.8mg/L、磷酸盐(以P计)为0.45mg/L，达到《黄河流域(陕西段)污水综合排放标准》(224-2011)要求。