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接觸氧化法在啤酒生產廢水中的應用
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，CODcr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：
Cs＝Cs0×p/p0
式中：Cs，Cs0——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：
dC/dt=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（CODcr）/ （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（CODcr）＝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（CODcr）≤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CODcr計）為：3kg/（m3·d），停留時間9h。
VTBR反應器（Ⅱ）
容積負荷（以CODcr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（CODcr）/（mg.L-1） | ρ（BOD5）/（mg.L-1） | ρ（SS）/（mg.L-1） | pH值 | ρ（CODcr）/（mg.L-1） | ρ（BOD5）/（mg.L-1） | ρ（SS）/（mg.L-1） | pH值 | ρ（CODcr）/（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（CODcr）＜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。
