啤酒生產(chǎn)制麥部污水處理改擴(kuò)建工程工藝設(shè)計(jì)

王俊先 張楚寧（廣東恩維樂環(huán)境科技有限公司 廣東廣州 511431）

1 工程概況

沿海某市啤酒生產(chǎn)企業(yè)為國內(nèi)大型啤酒生產(chǎn)集團(tuán)重要的南方生產(chǎn)基地，該廠制麥部生產(chǎn)啤酒釀造用的麥芽，其生產(chǎn)過程由選麥、洗麥、浸麥、過麥、發(fā)芽、烘干、除根、成品包裝等工序構(gòu)成，每日消耗自來水近1200噸，其中80-90%以廢水形式排放。排放的廢水略偏酸性，含有大量懸浮物，膠體性和溶解性有機(jī)污染物，平均CODcr約在1600mg/l，B/C接近0.5，屬于高濃度容易降解廢水。

該公司原有一套處理規(guī)模為，700m3/d的廢水處理站，工藝為“調(diào)節(jié)池+水解酸化+好氧+混凝沉淀+砂過濾”。原處理系統(tǒng)主要存在以下問題：（1）處理規(guī)模不足，原設(shè)計(jì)700m3/d的廢水處理站由于無機(jī)物沉積實(shí)際有效容積不足一半。（2）水解酸化工藝非專性厭氧工藝，厭氧效果差。（3）曝氣系統(tǒng)布?xì)庠O(shè)施陳舊落后并且損壞嚴(yán)重，氧的利用率低，導(dǎo)致供氧不足，浪費(fèi)大量的電能。主供氣管道管徑小、管內(nèi)空氣流速高，估算為22m/s，大大超出規(guī)范值。（4）由于生化系統(tǒng)處理效果不好，混凝沉淀過程投藥量大、負(fù)荷高、污泥量大。加藥設(shè)施簡陋，重力式投加，無計(jì)量手段，藥劑投加量無法正確控制，運(yùn)行中沒有對污泥進(jìn)行實(shí)質(zhì)性的分離，而是將污泥排入調(diào)節(jié)池，污泥在調(diào)節(jié)池內(nèi)日積月累，消減了該池的有效容積。（5）污泥干化池操作不便，勞動強(qiáng)度大，氣味污染環(huán)境，而且受氣候影響，技術(shù)落后，實(shí)際上也沒有使用。

啤酒廢水屬于典型高濃度易降解廢水[1]，基于其廢水特征及現(xiàn)狀條件，為了滿足排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，需對現(xiàn)有工藝進(jìn)行升級改造，原水經(jīng)過預(yù)處理進(jìn)入由原1#、2#好氧池組成的調(diào)節(jié)池，利用原有厭氧池組成內(nèi)循環(huán)（IC）兩相厭氧反應(yīng)器，消減一定量的有機(jī)物。將原有的灰渣池（3000m3）改為SBR，實(shí)現(xiàn)安全的好氧生化處理，滿足達(dá)標(biāo)排放要求。利用原有設(shè)施做過濾與消毒，使一部分處理后的污水可再生利用，實(shí)現(xiàn)節(jié)水減排。

2 工藝設(shè)計(jì)

2.1 水量水質(zhì)

升級改造后廢水的處理規(guī)模為1300m3/d，24小時運(yùn)行。設(shè)計(jì)的進(jìn)、出水水質(zhì)指標(biāo)如表1所示，出水執(zhí)行廣東省地方標(biāo)準(zhǔn)《水污染物排放限值》（DB44/26-2001）第二時段一級標(biāo)準(zhǔn)及《啤酒工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB19821-2005）二者標(biāo)準(zhǔn)較嚴(yán)值。

表1 設(shè)計(jì)進(jìn)水和出水水質(zhì)

2.2 工藝流程及說明

根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)情況和出水水質(zhì)要求，采用“格柵+沉砂＋水利篩分+調(diào)節(jié)+兩相厭氧＋SBR＋砂過濾”的組合工藝，具體工藝流程見圖1。

圖1 水處理工藝流程

廢水通過原有的排水管（渠）經(jīng)過新設(shè)置的3mm機(jī)械格柵，去除部分雜物進(jìn)入集水池，集水池內(nèi)設(shè)置了沉沙區(qū)、機(jī)械刮泥機(jī)、排泥泵等，隨時可以將沉積的泥沙排除至原有的污泥干化池。

新增pH計(jì)和投堿設(shè)備，自動調(diào)節(jié)廢水的pH，達(dá)到7.5-8.2范圍，使之適合于后續(xù)的生化處理?xiàng)l件。新增的液位自動控制裝置，利用原有的提升泵組將廢水輸送至水力篩去除麥殼類渣物，廢水進(jìn)入重新組合的調(diào)節(jié)池。

新組合的調(diào)節(jié)池由原有的1#、2#好氧池以及中間沉淀池改造，設(shè)2臺二級提升泵將調(diào)節(jié)池污水輸送至兩相厭氧反應(yīng)器，利用微生物先后進(jìn)行水解酸化和甲烷化，去除約40%有機(jī)物。該兩相厭氧反應(yīng)器設(shè)置了內(nèi)循環(huán)（IC），以期實(shí)現(xiàn)優(yōu)化運(yùn)行，減少前面堿的消耗，并提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

厭氧出水利用5m高度，以一定的壓力自然流向SBR，SBR是利用原有的灰渣池改造成2個SBR反應(yīng)器，每池有效容積約1400m3，設(shè)計(jì)周期為8小時，進(jìn)水時間4h，兩池交替進(jìn)水，形成厭氧與好氧之間連續(xù)性處理。每周期處理污水量217m3，排水比16%。按照厭氧去除40%，好氧進(jìn)水COD=960mg/h，有機(jī)負(fù)荷0.45kgCOD/m3·d。

剩余污泥排至原有的、位于灰渣池附近的污泥濃縮池，利用原系統(tǒng)的二級提升泵為污泥提升泵，將濃縮后的污泥和另加入的PAM脫水劑輸送至帶式壓濾機(jī)進(jìn)行脫水。脫水后的污泥含水率約70%，集中后可送至鍋爐燃燒或外運(yùn)處置。污泥濃縮池的上清液可利用污泥泵在濃縮污泥提升完成后，通過管道閥門切換，排至SBR池。脫水機(jī)濾后液可以排至污泥濃縮池。

2.3 主要處理單元及設(shè)計(jì)參數(shù)

（1）集水池（改造）。原有一、二級集水池連通，二級集水池結(jié)構(gòu)尺寸9.3×3.5×4m有效容積70m3最大小時流量（280m3/h）下HRT=15min可以滿足規(guī)范要求（規(guī)范要求不小于5min）。

（2）水力篩（原有）。利用原有1臺，不銹鋼，過流能力大于280m3/h，設(shè)在調(diào)節(jié)池進(jìn)水處，設(shè)置落渣管（PVC）。

（3）調(diào)節(jié)池（改造）。原1#好氧池、2#好氧池及中間沉淀池改造，1#好氧池結(jié)構(gòu)尺寸6.40m×6.20m×5.00m有效容積170m3，2#好氧池結(jié)構(gòu)尺寸7.70m×7.00m×5.00m，有效容積215m3；中間沉淀池結(jié)構(gòu)尺寸7.00m×2.70m×5.00m有效容積76m3，總有效容積170+215+76=461m3，HRT=8.5h。

（4）兩相厭氧池（改造）。利用原水解池，環(huán)氧煤瀝青涂刷防腐，結(jié)構(gòu)尺寸9.5×7.5×5.2m，總有效容積約300m3，升流式雙層污泥床，底部為流動污泥床0.8m（45m3），上部為固定填料床2.5m（140m3），進(jìn)水流量 Q=54.2m3/h，內(nèi)循環(huán)Q=50m3/h，上升流速 3-4m/h，總有機(jī)負(fù)荷 6.9kg（COD）/m3·d，設(shè)計(jì) COD 去除率 40%。

（5）SBR池（改造）。利用原有灰渣池改造，結(jié)構(gòu)尺寸（41.00m×8.25m×4.90m）1座，均分成 2池，單池有效容積1436m3，總有效容積2872m3，單組運(yùn)行周期T=8h（進(jìn)水2h、曝氣4h、沉淀 1h、潷水 1h），有機(jī)負(fù)荷 0.43kgCOD/m3·d，周期（批）處理水量220m3，排水比15.3%，總COD去除率91.7%，總需氧量約1320kg/d，總供空氣量20640m3/d。

（6）再生水處理系統(tǒng)（改造）。過濾池利用原有的圓形反應(yīng)池改造，日處理水量Q=300m3/d小時處理量Q=50m3/h，濾速v=8m/h，直徑Φ3.0m，過濾面積7m2。

（7）生化剩余污泥處理系統(tǒng)（改造）。利用灰渣池附近原有水池改造，濃縮池1座，直徑Φ8.4m深6.0m，有效容積280m3，平均每日產(chǎn)生含水99.7%污泥量52m3，濃縮后含水97.5%，污泥體積6.5m3。

2.4 設(shè)計(jì)特點(diǎn)

（1）原設(shè)施正好有兩個水解池串聯(lián)，很容易改造成兩相厭氧反應(yīng)器。而且該池液位是原污水處理系統(tǒng)中的最高水位處，出水重力流向100m遠(yuǎn)的SBR，可利用條件好。

（2）本項(xiàng)目所在地區(qū)氣候條件適合于常溫厭氧，即使冬季水溫可能低于20℃，采用兩相厭氧去除40%有機(jī)物是完全可以實(shí)現(xiàn)的。相對于水解酸化，兩相厭氧去除效率優(yōu)異，進(jìn)水有機(jī)負(fù)荷為 6.9kgCODcr/m3·d，去除負(fù)荷為 2.8kgCODcr/m3·d，厭氧出水 COD可降低至960mg/l，有效減輕了好氧負(fù)荷。

（3）本項(xiàng)目原水BOD/COD=0.5，其可生化性好，容易發(fā)生厭氧，采用兩相厭氧工藝，將甲烷相出水（pH略高）回流，可以利用其中的堿度維持所需要的pH，節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用。

3 運(yùn)行情況

（1）運(yùn)行效果。本工程取某城市污水處理廠的活性污泥進(jìn)行馴化，經(jīng)過3個月的調(diào)試，系統(tǒng)運(yùn)行情況穩(wěn)定，處理出水效果較好。各項(xiàng)出水指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)的排放標(biāo)準(zhǔn)。

（2）運(yùn)行費(fèi)用分析。廢水處理工程的運(yùn)行成本為2.02元/m3，其中：

①電費(fèi)。工程每天耗電為850kW·h，電價為0.65元/（kW·h），則電費(fèi)為 0.43 元/m3。

②藥劑費(fèi)。PAC投加量：0.05kg/m3，藥劑單價：2.0元/kg；污泥脫水PAM投加量：2kg/d，藥劑單價：30元/kg，則藥劑費(fèi)合計(jì)為0.14元/m3。

③污泥處置費(fèi)用。污泥（含水率為80%）產(chǎn)量為3m3/d（含初沉池及生化池污泥），按280元/m3的處置費(fèi)計(jì)算，污泥處置費(fèi)為840元/d，折算后的污泥處置費(fèi)用為0.65元/m3。

④人工費(fèi)。廢水處理站設(shè)操作人員6名，按工資為3500元/月/人，折算后的人工費(fèi)用為0.53元/m3。

結(jié)語

（1）采用“預(yù)處理＋二項(xiàng)厭氧＋SBR＋砂過濾”工藝處理制麥廢水，盡量利用現(xiàn)有設(shè)施，減少投資，穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行等優(yōu)點(diǎn)。

（2）工程運(yùn)行結(jié)果表明，該工藝處理制麥廢水的CODCr去除效率為98%，BOD5去除效率為99%，出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。