接觸氧化法在啤酒生產廢水中的應用

更新時間：2010-08-21

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接觸氧化法在啤酒生產廢水中的應用

啤酒工業廢水中含有大量的有機物，COD_cr的質量濃度一般為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，降低污染負荷，再用好氧生物處理。目前國內外啤酒工業廢水的處理工藝較多，大致有：活性污泥法、生物轉盤法、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器。

已知在常溫和常壓下，水中溶解氧與壓力有如下關系：

C_s＝C_s0×p/p0 　　

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

當水中的溶解氧質量濃度低于飽和溶解度時氧的傳遞速率為：

d_C/d_t=KLa×（Cs-C）

式中：KLa——氧總轉移系數，L/h；C——水中實際溶解氧質量濃度，mg/L

由以上兩式知壓力越高水中溶解氧質量濃度越大，氧傳遞速率越快，根據這一原理我們研制出了垂直折流生化反應器（VTBR）。其主要特點為：該反應器高達10m，由于水深，與傳統生物接觸氧化法相比增加了氧利用率，供氣量小，容積負荷高，內設導流板，可以使水在反應器中形成環流，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市亞洲啤酒有限公司廢水處理工程中運用。實踐證明該工藝是可行的，為啤酒廢水處理提供了一個成功實例。該工程被評為1999年河南省環保局主辦的環境污染防治工程設計一等獎。

一、廢水水質水量及排放標準

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

表1 啤酒廢水水質

取樣地點	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

設計水量：2040m³/d

設計水質：p（COD_cr）＝1500－2500mm/L；p（BOD₅）＝800－1500mg/L；ρ（SS）＝1000－2500mg/L；pH＝6-7。

根據環保部門要求廢水處理后水質必須達到以下指標：ρ（COD_cr）≤150mg/L；ρ（BOD₅）≤60mg/L；ρ（SS）≤200mg/L； pH=6－9。

二、廢水處理工藝設計

廢水首先通過微濾機去除大部分懸浮物，出水進入調節池，然后中提升泵打入VTBR反應器中進行生化處理，通過風機強制供風使廢水與填料接觸，維持生化反應的需氧量，VTBR反應器出水進入沉淀器，去除一部分脫落的生物膜以減輕氣浮設備的處理負荷，之后流人氣浮設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、主要構筑物及設備

3.1 調節池

由于啤酒廠所排廢水水質、水量不穩定，波動大，故設調節池1座兼作提升泵集水井。外形尺寸為15m×6m×3.5m，停留時間4h。內設80WG污水泵2臺，1用1備。

3.2 VTBR反應器

VTBR反應器利用原有廢舊酒精罐改造而成，罐高10m，直徑4.5m。分為并聯運行的2組，每組串聯5個，共計10個。均采用鼓風機供氣，曝氣裝置為KBB－215可變孔式曝氣器，內設BRT半軟性生物填料，反應器外部加有一層保溫材料。

VTBR反應器（Ⅰ）

容積負荷（以COD_cr計）為：3kg/（m³·d），停留時間9h。

VTBR反應器（Ⅱ）

容積負荷（以COD_cr計）為：2kg/（m³·d），停留時間6h。

3.3 沉淀器

利用原有廢舊酒精罐改造而成，鋼制設備直徑6m，內設斜管，有效水深3.5m，停留時間1.5h，表面水力負荷：3m³/（m²·h）。

3.4 氣浮設備

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

3.5 風機

機房設RE－145型高壓鼓風機2臺，1用1備，H＝98kPa，q＝24.5m³/min，N＝75kW。

四、處理效果

工程由環保監測部門連續2d采樣監測，其監測結果如表2。

表2 啤酒廢水驗收監測結果

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（COD_cr）＜150mg/L，ρ（BOD₅）＜30mg/L，ρ（SS）＜200mg/L，pH＜8，各項指標均達到了國家二級排放標準。

五、技術經濟分析

該廠污水處理站設計水量2040m³/d，占地面積1000m²，工程總造價234萬元。設備總裝機功率156.12kw，運行功率78.62kw，勞動定員15人，四班三運轉，處理費用0.55元/m³污水。

六、結論及經驗

1.VTBR反應器由廢舊酒精罐改造而成，節省了投資。與鋼筋混凝土結構相比，具有一次性投資低，運行穩定，處理效果好等特點。

2.冬季運行時，在VTBR反應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反應器高達10m左右，水深大，所選用風機為高壓風機，風壓為98kPa，N＝75kw，耗電量大。

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