接觸氧化法在啤酒生產(chǎn)廢水中的應(yīng)用

更新時(shí)間：2010-08-21

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啤酒工業(yè)廢水中含有大量的有機(jī)物，COD_cr的質(zhì)量濃度一般為1000－2500mg/L，可生化性較好。治理的方法多是采用好氧生物處理，也可先采用厭氧處理，降低污染負(fù)荷，再用好氧生物處理。目前國內(nèi)外啤酒工業(yè)廢水的處理工藝較多，大致有：活性污泥法、生物轉(zhuǎn)盤法、生物接觸氧化法、厭氧生物法等。而本文介紹的是一種新型的生化反應(yīng)器。

已知在常溫和常壓下，水中溶解氧與壓力有如下關(guān)系：

C_s＝C_s0×p/p0 　　

式中：C_s，C_s0——壓力分別為p，p0時(shí)氧在水中的飽和溶解度，mg/L。

當(dāng)水中的溶解氧質(zhì)量濃度低于飽和溶解度時(shí)氧的傳遞速率為：

d_C/d_t=KLa×（Cs-C）

式中：KLa——氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)，L/h；C——水中實(shí)際溶解氧質(zhì)量濃度，mg/L

由以上兩式知壓力越高水中溶解氧質(zhì)量濃度越大，氧傳遞速率越快，根據(jù)這一原理我們研制出了垂直折流生化反應(yīng)器（VTBR）。其主要特點(diǎn)為：該反應(yīng)器高達(dá)10m，由于水深，與傳統(tǒng)生物接觸氧化法相比增加了氧利用率，供氣量小，容積負(fù)荷高，內(nèi)設(shè)導(dǎo)流板，可以使水在反應(yīng)器中形成環(huán)流，提高了處理效率。并且占地面積小，總投資少，操作管理方便，無污泥膨脹問題、無異味污染。該裝置已在河南省新鄉(xiāng)市亞洲啤酒有限公司廢水處理工程中運(yùn)用。實(shí)踐證明該工藝是可行的，為啤酒廢水處理提供了一個(gè)成功實(shí)例。該工程被評(píng)為1999年河南省環(huán)保局主辦的環(huán)境污染防治工程設(shè)計(jì)一等獎(jiǎng)。

一、廢水水質(zhì)水量及排放標(biāo)準(zhǔn)

該啤酒廠生產(chǎn)能力為10×104t/a，廢水量排放為2040m³/d，主要廢水指標(biāo)如表1。

表1 啤酒廢水水質(zhì)

取樣地點(diǎn)	ρ（COD_cr）/ （mg.L^-1）	ρ（BOD₅）/ （mg.L^-1）	ρ（SS）/ （mg.L^-1）	pH值
麥芽車間	1500	800	100	6-7
糖化車間	4000	2000	1500	6-7
發(fā)酵車間	2000	1000	500	6-7
罐裝車間	400	200	300	6-7
總排放口	2000	1100	1000	6-7

設(shè)計(jì)水量：2040m³/d

設(shè)計(jì)水質(zhì)：p（COD_cr）＝1500－2500mm/L；p（BOD₅）＝800－1500mg/L；ρ（SS）＝1000－2500mg/L；pH＝6-7。

根據(jù)環(huán)保部門要求廢水處理后水質(zhì)必須達(dá)到以下指標(biāo)：ρ（COD_cr）≤150mg/L；ρ（BOD₅）≤60mg/L；ρ（SS）≤200mg/L； pH=6－9。

二、廢水處理工藝設(shè)計(jì)

廢水首先通過微濾機(jī)去除大部分懸浮物，出水進(jìn)入調(diào)節(jié)池，然后中提升泵打入VTBR反應(yīng)器中進(jìn)行生化處理，通過風(fēng)機(jī)強(qiáng)制供風(fēng)使廢水與填料接觸，維持生化反應(yīng)的需氧量，VTBR反應(yīng)器出水進(jìn)入沉淀器，去除一部分脫落的生物膜以減輕氣浮設(shè)備的處理負(fù)荷，之后流人氣浮設(shè)備去除剩余的生物膜，污泥及浮渣送往污泥池濃縮后脫水。

三、主要構(gòu)筑物及設(shè)備

3.1 調(diào)節(jié)池

由于啤酒廠所排廢水水質(zhì)、水量不穩(wěn)定，波動(dòng)大，故設(shè)調(diào)節(jié)池1座兼作提升泵集水井。外形尺寸為15m×6m×3.5m，停留時(shí)間4h。內(nèi)設(shè)80WG污水泵2臺(tái)，1用1備。

3.2 VTBR反應(yīng)器

VTBR反應(yīng)器利用原有廢舊酒精罐改造而成，罐高10m，直徑4.5m。分為并聯(lián)運(yùn)行的2組，每組串聯(lián)5個(gè)，共計(jì)10個(gè)。均采用鼓風(fēng)機(jī)供氣，曝氣裝置為KBB－215可變孔式曝氣器，內(nèi)設(shè)BRT半軟性生物填料，反應(yīng)器外部加有一層保溫材料。

VTBR反應(yīng)器（Ⅰ）

容積負(fù)荷（以COD_cr計(jì)）為：3kg/（m³·d），停留時(shí)間9h。

VTBR反應(yīng)器（Ⅱ）

容積負(fù)荷（以COD_cr計(jì)）為：2kg/（m³·d），停留時(shí)間6h。

3.3 沉淀器

利用原有廢舊酒精罐改造而成，鋼制設(shè)備直徑6m，內(nèi)設(shè)斜管，有效水深3.5m，停留時(shí)間1.5h，表面水力負(fù)荷：3m³/（m²·h）。

3.4 氣浮設(shè)備

采用QF－100型成套氣浮設(shè)備包括溶氣罐、空壓機(jī)、刮渣機(jī)、回流泵、釋放器。溶氣罐壓力為0.25－0.3MPa，回流比30％－40％。

3.5 風(fēng)機(jī)

機(jī)房設(shè)RE－145型高壓鼓風(fēng)機(jī)2臺(tái)，1用1備，H＝98kPa，q＝24.5m³/min，N＝75kW。

四、處理效果

工程由環(huán)保監(jiān)測部門連續(xù)2d采樣監(jiān)測，其監(jiān)測結(jié)果如表2。

表2 啤酒廢水驗(yàn)收監(jiān)測結(jié)果

原水				生化出水				氣浮出水
ρ（COD_cr）/（mg.L-1）	ρ（BOD₅）/（mg.L-1）	ρ（SS）/（mg.L-1）	pH值	ρ（COD_cr）/（mg.L-1）	ρ（BOD₅）/（mg.L-1）	ρ（SS）/（mg.L-1）	pH值	ρ（COD_cr）/（mg.L-1）	ρ（BOD₅）/（mg.L-1）	ρ（SS）/（mg.L-1）	pH值
1650	846	774	5.06	208	97.8	226	7.40	90.5	19.38	137	7.60
1690	841	1417	5.98	231	109.4	197	7.40	97.2	24.52	101	7.62
1780	980	1678	5.98	221	104.3	277	7.50	114	28.24	108	7.64
1707	888	1290	5.63	220	103.8	233	7.43	101	24.05	115	7.62
2370	1475	2354	6.20	185	86.72	295	7.48	95.0	18.42	111	7.74
1570	876	2498	7.18	203	78.02	318	7.62	124	26.55	129	7.78
3490	1676	4459	6.90	253	120.6	326	7.60	123	28.22	104	7.70
2477	1342	3104	6.76	214	95.11	313	7.57	114	24.40	115	7.74
2092	1115	2197	6.20	217	99.46	273	7.50	108	24.23	115	7.68

由表2知，出水產(chǎn)（COD_cr）＜150mg/L，ρ（BOD₅）＜30mg/L，ρ（SS）＜200mg/L，pH＜8，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到了國家二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。

五、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

該廠污水處理站設(shè)計(jì)水量2040m³/d，占地面積1000m²，工程總造價(jià)234萬元。設(shè)備總裝機(jī)功率156.12kw，運(yùn)行功率78.62kw，勞動(dòng)定員15人，四班三運(yùn)轉(zhuǎn)，處理費(fèi)用0.55元/m³污水。

六、結(jié)論及經(jīng)驗(yàn)

1.VTBR反應(yīng)器由廢舊酒精罐改造而成，節(jié)省了投資。與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，具有一次性投資低，運(yùn)行穩(wěn)定，處理效果好等特點(diǎn)。

2.冬季運(yùn)行時(shí)，在VTBR反應(yīng)器外部加了一層保溫材料，使罐中始終保持較高的溫度，提高了生物的活性。

3.因 VTBR反應(yīng)器高達(dá)10m左右，水深大，所選用風(fēng)機(jī)為高壓風(fēng)機(jī)，風(fēng)壓為98kPa，N＝75kw，耗電量大。

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