UASB—SBR工艺技术处理啤酒生产废水

UASB—SBR工艺技术处理啤酒生产废水

1 废水水质及排放标准

假设某啤酒有限公司目前生产能力为25×104 t/a，吨啤酒产生废水量为7～8m3，排放废水量为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1。

表1 废水水质及排放标准

2　主要构筑物及设备

①UASB池：由原有的水解/酸化池改造而成，容积负荷为8.7 kgCOD/(m3·d)，水力停留时间为7.0 h，设计水量为6500m3/d，有效容积为1 870m3。共分12组并联运行，每组的有效尺寸为13.3 m×8.5 m×5.5 m。

②SBR池：即原有的SBR池，其进水包括UASB池出水、低浓度废水以及锅炉房排水。SBR池的污泥负荷为0.17 kgBOD/(m3·d)，周期T为12 h。其中，进水时间为4 h，曝气时间为6 h(曝气从进水结束前2 h开始)，沉淀时间为2 h，排水时间为1 h，闲置时间为1 h(有时视水量而变化)。SBR池的COD去除率达95%，出水的COD浓度≤20～30 mg/L。SBR池分3组交替进水，每组的有效尺寸为38.4 m×16 m×5.4 m。采用螺旋式曝气器，每个曝气器的服务面积为1.5m²，共297个。构筑物一览表见表2。

表2 构筑物一览表

3　工艺流程

保留原有的SBR工艺，将水解/酸化反应池改造成UASB反应池的过程中，同时实行清污分流，将冷却水直接排放，高浓度废水先经过UASB池处理，出水再与低浓度废水混合进入SBR反应池。整个工艺流程如图1所示。

4　实际运行效果

4.1 UASB的启动
启动过程经历了污泥活性恢复、提高负荷和满负荷进水三个阶段。开始，从污水处理厂运来80 t厌氧消化脱水污泥，采用边用废水对泥饼进行溶化、稀释、搅拌，边向UASB池内泵入的方式完成接种污泥的投放。紧接着开始进水，直到池子被充满(三相分离器开始出水为止)。大约静置1 d以后，UASB开始产气，说明厌氧污泥的活性开始恢复。此后根据UASB出水的pH值和挥发酸(VFA)浓度的变化，逐步增加进水量，直至达到满负荷。
在此期间，不同进水量下的处理效果见表3。

表3　不同进水量下的UASB处理效果

4.2　运行情况

假设厂区占地有限，UASB之前未设调节池，进水COD浓度、pH值一天之内波动很大。在较强的冲击负荷下，UASB出水有时带出一些絮状污泥，使其COD增高，在一定程度上影响了出水水质，但从总的运行来看，UASB具有较强的抗废水冲击能力，处理效果稳定，出水COD(混合液)一般在500 mg/L左右，pH在7左右。经过一段时间对UASB进行了24 h连续监测，所测数据包括进、出水COD浓度、pH值，其中出水COD分别测混合液和上清液两种水样。图2、3分别为UASB进、出水COD和pH值的24 h变化曲线。

UASB正常运行后，厌氧出水和锅炉废水混合后的COD浓度比以前大大降低，但水质波动仍然很大(COD浓度在400～1 200 mg/L之间)。尽管如此，SBR的出水COD浓度始终保持在20～40 mg/L之间。从实际运行来看，该系统经过改造后，SBR反应池运行更加稳定，出水水质较好。图4为SBR反应池进、出水COD浓度的变化情况，整个系统监测结果见表4。

表4 运行监测COD值(日平均值)mg/L

由表4可以看出，满负荷运行期内，UASB的COD去除率为70%～75%，SBR的COD去除率＞95%，排放水各项指标均满足设计标准。

5　分析及总结

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，使处理流程简洁，节省了运行费用，而把UASB作为整个废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。
5.1　沼气回收
UASB池正常运行后，每天产生大量的沼气，将其回收作为热风炉的燃料，可供饲料烘干使用。UASB去除COD达7 500 kg/d，以沼气产率为0.5m3/kgCOD计算，UASB产气量为3 500m3/d(甲烷含量为55%～65%)。沼气的热值约为22 680kJ/m3，煤的热值为21 000 kJ/t计算，则1m3沼气的热值相当于1 kg原煤，这样可节煤约4 t/d左右，年收益约为39.6万元。
5.2 减少处理费用
①节约废水处理费用
SBR池设计能力为6 500m3/d，原实际处理水量为4 000 m3/d，由于原工艺(水解酸化+SBR工艺)短路，相当于原水直接进入SBR池，使其运行周期达12 h后出水才得以达标排放。随着啤酒年生产能力的提高，废水处理量也相应增加，原工艺的SBR池处理量要达到设计值(6 500m3/d)并达标排放，就必须增加曝气时间。现工艺经改造后，UASB(取代原水解酸化池)作为整个废水达标排放的一个预处理单元，削减了全部进水COD的75%，从而降低后续SBR池的处理负荷，使SBR池在废水处理量增加的情况下，运行周期同样为12 h，废水也能达标排放。也就是说，耗电量并没有随废水处理量的增加而增加。同原工艺相比较，每天实际节约1 500～2 500 m3废水的处理费用，节约能耗约21.4 万元/a。
②节约污泥处理费用
该公司废水经过UASB处理后，75%的有机物被去除，使SBR处理负荷大大降低，产泥量相应减少。按原来的工艺计算，产泥量达17 t/d(产泥率为0.3 kg污泥/kgCOD，污泥含水率为80%)，而目前产泥量只有5 t/d(含水率为80%)左右，只有改造前的1/3，污泥处理费用大大减少，节约污泥处理费用约为20元/a。

 

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