啤酒發(fā)酵廢水作為污水處理廠外加碳源的可行性研究

許杰 郝萍 王亮

摘 要：本文試驗為日照市大學(xué)城污水處理廠，工藝基本原理是AAO，污水處理廠進水基本為生活污水，通過投加啤酒發(fā)酵廢水，改善生物污泥活性狀態(tài)，增加碳源以減少藥劑乙酸鈉的投加，從而能減少生產(chǎn)成本，為解決日照市生活污水處理碳源不足的生物脫氮工藝提供運行指導(dǎo)意見。

關(guān)鍵詞：啤酒發(fā)酵廢水；外加碳源；污水處理；節(jié)約資金

1日照市污水處理廠去除總氮存在的問題和困難

1.1進水有機物含量低

當(dāng)前除開發(fā)區(qū)廢水處理廠外，其他各廠因進水管網(wǎng)未實現(xiàn)雨污分流而存在進水碳氮比失調(diào)問題，尤其在汛期特別嚴(yán)重，進水COD僅有約50mg/L，而總氮可達20mg/L。因進水碳源不足，可生化有機物含量偏低，導(dǎo)致現(xiàn)有脫氮工藝無法滿足缺氧反硝化階段對碳源的需求，而氮元素的去除恰恰就在反硝化階段進行，這樣反硝化過程受阻，就會大大影響污水處理廠脫氮效果。

1.2污水處理廠設(shè)計工藝落后，升改工作滯后 部分廠建設(shè)前期設(shè)計未嚴(yán)格考慮除磷脫氮工藝要求，由于脫氮過程中，硝化、反硝化的充分反應(yīng)起著關(guān)鍵作用，而現(xiàn)有污水處理廠普遍存在設(shè)計內(nèi)回流比較低、缺氧段停留時間較短、曝氣負(fù)荷較低等問題，因此難以應(yīng)對較高的進水總氮，導(dǎo)致無法實現(xiàn)穩(wěn)定達標(biāo)，需對生化池進行升級改造或新建反硝化池。

2試驗裝置

試驗工藝單元即污水處理廠的厭、缺氧段。大學(xué)城污水處理廠加于預(yù)處理缺氧區(qū)，擬輔助反硝化脫氮。試驗投加裝置，利用噸桶連接組合制作臨時儲罐和車載儲罐，因開展試驗的兩個污水處理廠均為地下式污水處理廠，發(fā)酵廢水進行高位滴加或直接卸池。

3投加發(fā)酵廢水對系統(tǒng)總氮的去除的影響

3.1大學(xué)城污水處理廠未加啤酒發(fā)酵廢水脫氮原始工況

2018年1月-5月（旱季），大學(xué)城污水處理廠進水COD均值 316mg/L，總氮均值79.8mg/L（進水設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)40mg/L），C/N 碳氮比約3.96，明顯低于反硝化最佳條件C/N5～10，必須通過外加碳源來提高脫氮效率。選用乙酸鈉作為外部投加碳源，因為進水超標(biāo)、曝氣系統(tǒng)老化、沉淀池排泥管經(jīng)常性堵塞等因素，出水總氮未穩(wěn)定達標(biāo)，但加之調(diào)控溶解氧及回流泵等工藝系統(tǒng)調(diào)試，出水總氮均值21.7mg/L，平均去除率由50%提高到85%左右。

經(jīng)運行調(diào)試來看，當(dāng)進水總氮低于80mg/L時，通過投加碳源，出水可以達標(biāo)，穩(wěn)定在10.9mg/L左右（3月30日-4月6日）。當(dāng)進水總氮超過80mg/L時，則超出系統(tǒng)處理能力，系統(tǒng)不能完全硝化，出水氨氮、總氮同時上升，1月-5月進出水總氮趨勢分析如下圖1：

3月30日-4月7日該廠系統(tǒng)穩(wěn)定期間，日均處理水量8332m3/d，進水COD均值314mg/L，總氮均值81.0mg/L，C/N3.88，乙酸鈉（25%乙酸鈉）投加量為2.80噸/天，噸水增加費用約0.41元/噸。6月份至10月份（雨季），該廠進水COD均值216mg/L，總氮均值44.5mg/L，C/N4.85，出水總氮均值10.4mg/L，乙酸鈉日均用量0.87噸，出水總氮穩(wěn)定達標(biāo)，6月-10月進出水總氮趨勢分析如下圖2：

3.1.2大學(xué)城污水處理廠投加啤酒發(fā)酵廢水脫氮情況總結(jié)

3月13日-19日，該廠在缺氧區(qū)投加發(fā)酵廢水試驗。經(jīng)理論計算和短期投加，可明顯看出污泥濃度的增長，污泥活性增強，并可以對應(yīng)減少乙酸鈉的投加，節(jié)約生產(chǎn)成本，理論可行。由于進水超標(biāo)、硝化不完全等問題，暫停試驗。5月18日-21日，氣溫回升，污水水溫上升，進水總氮降低，適合再次進行發(fā)酵廢水投加試驗。起初試驗階段每天投加發(fā)酵廢水1.5t，暫停乙酸鈉投加，出水總氮尚可穩(wěn)定達標(biāo)。乙酸鈉每天減少投加約0.7噸，可節(jié)省藥劑費用約800元/天。9月6日至9月8日，再次進行投加試驗，停加乙酸鈉并投加啤酒發(fā)酵廢水。進水COD、總氮值比較穩(wěn)定，COD均值124mg/L，總氮均值43.9mg/L，C/N2.82，進水水質(zhì)穩(wěn)定，可不考慮進水波動對試驗的影響。試驗分別于6日11：00、7日11：00和16：00、8日11：00，分四次投加啤酒發(fā)酵廢水，直接將啤酒發(fā)酵廢水卸車于缺氧區(qū)，每次投加約5噸。從圖3可以看出，投加8至10小時后，出水總氮有明顯下降趨勢，總氮去除率升高，趨勢如圖3。

經(jīng)投加試驗可以看出，啤酒發(fā)酵廢水可以作為外加碳源來輔助反硝化脫氮，且總氮去除效果明顯，可以完全或部分替代乙酸鈉藥劑。

3.2投加啤酒發(fā)酵廢水對污泥系統(tǒng)的影響

大學(xué)城污水處理廠3月13-19日，于缺氧區(qū)高位、連續(xù)滴加啤酒發(fā)酵廢水，日均投加量約3噸/天，連續(xù)培養(yǎng)7天（未排剩余污泥）觀察污泥形狀和SV30變化。通過投加啤酒發(fā)酵廢水，顯示看出，SV30先升高再降低并穩(wěn)定在35%左右，且污泥絮體良好，上清液澄清，泥水分離較快。隨著污泥濃度的增長，排除剩余污泥，同時對生物除磷起到了很好的輔助作用。

4結(jié)論

（1）通過向低碳氮比的城市生活污水廠投加啤酒發(fā)酵廢水，可顯出提高系統(tǒng)的脫氮效率，且利用率高、無副產(chǎn)物，通過在日照大學(xué)城污水處理廠、山海天污水處理廠試驗，可以作為外加碳源使用。

（2）日照青島啤酒廠啤酒發(fā)酵廢水COD約10萬mg/L，可以按照適當(dāng)?shù)谋壤谏钗鬯幚韽S投加使用，節(jié)省乙酸鈉等其他碳源的使用，極大地減少生產(chǎn)成本。

（3）啤酒發(fā)酵廢水的投加，可以改善活性污泥生物活性，提高SV30，可明顯見系統(tǒng)污泥顏色由發(fā)黑向黃褐色轉(zhuǎn)變，污泥絮體良好，可正常排放剩余污泥，提高系統(tǒng)生物除磷能力，對整個污水廠活性污泥系統(tǒng)起到良好的調(diào)節(jié)作用。

參考文獻：

[1] 段怡彤，劉方婧，......啤酒廢水為外加碳源對A2/O工藝脫氮除磷的影響.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，[J]2014（10）.

（作者單位：日照市水務(wù)集團污水處理有限公司）