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廣州市綠燁環(huán)保設(shè)備有限公司作者
接觸氧化法在啤酒生產(chǎn)廢水中的應(yīng)用
啤酒工業(yè)廢水中含有大量的有機(jī)物，CODcr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(guó)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：
Cs＝Cs0×p/p0
式中：Cs，Cs0——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：
dC/dt=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(wú)污泥膨脹問(wèn)題、無(wú)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（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(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（CODcr）＝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（CODcr）≤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(guò)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(guò)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CODcr計(jì)）為：3kg/（m3·d），停留時(shí)間9h。
VTBR反應(yīng)器（Ⅱ）
容積負(fù)荷（以CODcr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(cè)部門連續(xù)2d采樣監(jiān)測(cè)，其監(jiān)測(cè)結(jié)果如表2。
表2 啤酒廢水驗(yàn)收監(jiān)測(cè)結(jié)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(chǎn)（CODcr）＜150mg/L，ρ（BOD5）＜30mg/L，ρ（SS）＜200mg/L，pH＜8，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到了國(guó)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(wàn)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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