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1、啤酒工業(yè)廢水處理,（Beer Industrial wastewater treatment ）,啤酒是世界通用性飲料，它以優(yōu)質大麥芽為主要原料，啤酒花為香料，經過制麥芽、糖化、發(fā)酵等工序制成的富含營養(yǎng)物質和二氧化碳的釀造酒。酒精含量為3一6(體積分數)。有酒花香和爽口的苦味，深受消費者歡迎，消費量大，是世界產量最大的酒種。,我國的啤酒行業(yè)是國民經濟的重要產業(yè)，發(fā)展迅速，啤酒產量較過去有了大幅度提高，我國已成為世界五大啤酒生產國之一。隨著改革開放和人民生活水乎的不斷提高，1990年、1996年、1998年全國啤酒產量分別達到690萬t、1682萬t、1987萬t。 截止2006年12月底，全行
2、業(yè)規(guī)模以上企業(yè)數量為580家，遍布各省、市、自治區(qū)，以山東、浙江兩省產量最大，浙江省企業(yè)數最多。,啤酒生產的主要原料大麥，每年約稍耗200多萬t。還應指出的是，啤酒生產主要利用糧食(大麥、大米)中的淀粉，大部分蛋白質等留在麥糟及凝固物中，同時排出酵母副產物，合理利用這些副產物是節(jié)糧、減少污染物排放的重要措施。 該行業(yè)還是耗水量較大的行業(yè)，各企業(yè)間相差較大，每生產1t啤酒耗水量從10t到50t 。以生產每噸啤酒產生20m3廢水計算，我國啤酒工業(yè)排放的廢水量每年達4.0億m3，而我國多數啤酒廠綜合利用和廢水治理情況不理想，給環(huán)境造成嚴重污染。,第一節(jié) 啤酒生產工藝,一、啤酒生產的原輔料和生產用水
3、二、啤酒生產工藝,一、啤酒生產的原輔料和生產用水,釀造啤酒的主要原料是大麥、水和酒花。為降低生產成本，提高出酒率，改善啤酒風味和色澤，增強啤酒的保存性，在糖化操作時，常用大米、大麥、玉米和蔗糖等中的一種來代替部分麥芽。在我國一般都用大米作輔料，而歐美國家較普遍使用玉米。,1大麥 選擇大麥作為生產啤酒的主要原科，其原因是大麥在世界上的種植面積極廣，而且發(fā)芽能力強，價格較便宜；大麥經發(fā)芽、干燥后制成的干大麥芽，內含各種水解酶酶源和豐富的可浸出物，因此，能較容易制備到符合啤酒發(fā)酵用的麥芽汁。大麥的谷皮是很好的麥芽汁過濾介質。,麥芒很長，和麥穗的長 度差不多，小麥的芒相 對來說要短，大麥的外 殼很難剝
4、下來，小麥的 外殼在脫粒時已經掉了， 大麥粒兩頭較尖、較細 長。小麥粒兩頭較園、 較短、較園潤。,2大米 大米作為輔料，主要是為啤酒釀造提供淀粉來源一般大米用量為大麥質量的25一45。大米淀粉含量比大麥、玉米高出10一20，而蛋白質含量低于兩者3左右，為6一9。因此，用大米代替部分麥芽，既可提高出酒率，又對改善啤酒風味有利。,3玉米 歐美國家較普遍用玉米作為輔助原料。玉米所含的蛋白質、纖維素比大米多，特別是脂肪含量高出大米好幾倍，而淀粉的含量比大米少10左右，但比大麥略多。,4酒花 酒花又稱蛇麻花、啤酒花等，它是雌雄異株，用于啤酒發(fā)酵的是成熟的雌花。酒花在啤酒中的作用是：賦予啤酒香味和爽口苦味
5、；提高啤酒泡沫的持久性；使蛋白質沉淀，有利于啤酒澄清；酒花有抑菌作用，將它加入麥芽汁中能增強麥芽汁和啤酒的防腐能力。,1079年,德國人首先在釀制啤酒時添加了酒花,從而使啤酒具有了清爽的苦味和芬芳的香味.從此后,酒花被譽為“啤酒的靈魂”,成為啤酒釀造不可缺少的原料之一,5水 啤酒生產中，水的作用非常大，名牌啤酒往往與名泉等相聯(lián)系，以糖化操作對水的要求最高，它直接關系到啤酒質量的好壞。不同用途的水，有不同的質量要求。 以我國名酒青島啤酒為例，其對水的碳酸鹽硬度、非碳酸鹽硬度和總硬度的要求分別是0.749mmol/L(2.1。d)、0.570mmol/L(1.6 。d)和1.319mmol/L (
6、3.7。d)，水中存在碳酸氫鈣會使麥芽汁酸度降低。在用溫水和麥芽汁調制糖化醪（lao二聲）時，如因水質而造成酸度不夠高，往往需要使用乳酸來調整pH值，或用加硫酸鈣、離子交換法等方法提高酸度。對含溶解鹽類較多，總硬度在3.2087.842mmol/L(9。22 。 d)的硬水可用電滲析法除鹽。,二、啤酒生產工藝,成品啤酒按殺菌形式可分成三類： 鮮啤酒（生?。?：成品酒未經巴氏殺菌即出售，因啤酒中保存了一部分營養(yǎng)豐富的酵母菌,所以口味鮮美。但穩(wěn)定性差,不能長時間存放,常溫下保鮮期僅一天左右,低溫下可保存3天左右。其產品就地銷售,多數桶裝鮮啤酒具有爽口美味的優(yōu)點；（扎啤，即重加二氧化碳鮮啤酒。由于這
7、種啤酒多數以廣口瓶(Jar)為計量單位進行零售,故依其英語jar一詞的發(fā)音稱為 “扎啤。 ） 純生啤酒：成品酒不用巴氏殺菌，而經超濾等方法進行無菌過濾處理； 熟啤酒：成品酒經巴氏殺菌處理。,啤酒生產工藝分為制麥芽、糖化、發(fā)酵及后處理等四大工序。 1麥芽制備工段 由原料大麥制成麥芽，習慣稱為制麥，它是啤酒生產的開始。發(fā)芽后制得的新鮮麥芽叫綠麥芽，經干燥后的麥芽稱為干麥芽。 麥芽制備的主要目的是：使大麥生成各種酶，并使大麥胚乳中的成分在酶的作用下，達到適度的溶解；去掉綠麥芽的生腥味，產生啤酒特有的色、香和風味成分。 麥芽制備工段分為大麥貯存、篩選、浸麥、發(fā)芽、干燥和除根等6個工序。,圖 制麥工藝過
8、程,麥芽制備工段用水主要包括浸麥洗麥用水和冷卻用水兩部分。 用水浸漬大麥，俗稱浸麥。浸麥的目的在于使麥粒吸水和吸氧、洗滌除塵、除雜以及除微生物，并將麥皮內的部分有害成分浸出，為發(fā)芽提供條件。 在浸麥時，浸麥用水中常投加化學藥品，可以加速麥皮中有害物質（如酚類等）的浸出，縮短發(fā)芽周期，達到清洗和衛(wèi)生的要求。如飽和澄清石灰水、甲醛水溶液、高錳酸鉀、氫氧化鈉成氫氧化鉀溶液。,整個浸漬周期長達48-72d。隨著排水時間的推延，每一階段產生的廢水中含有機污染物濃度由高而低。根據國內現行制麥工藝，每投產1t大麥大約耗水18-60m3。 浸漬廢水中含有大麥粒、癟大麥、麥芒、麥皮和泥砂等懸浮固體，以及谷皮內的
9、浸出物，如單寧物質、礦物質、蛋白質、苦味質等。 懸浮固體含量約占原大麥投加質量的2左右。每浸漬1t大麥產生CODcr污染物約1012kg，或BOD5污染物56kg，廢水中挾帶的浮麥量約20kg，這與國外資料(表)提供的數據基本相符。 在麥芽制備段，每制1t成品酒，產生CODcr污染物約2kg、 BOD5污染物約1kg：,表 國外浸麥廢水的污染度,2麥汁制備工段 麥汁制備過程俗稱糖化。將麥芽粉碎后與溫水混合，借助麥芽自身的多種水解酶，將淀粉和蛋白質等高分子物質進一步分解成可溶性低分子糖類、糊精、氨基酸、胨、肽等，麥芽內容物的浸出率可達80，這就是糖化過程。 此工段中將產生麥汁冷卻水、裝置洗滌水、
10、麥糟、熱凝固物和酒糟。裝置洗滌水主要是糖化鍋洗滌水、過濾槽洗滌水和沉淀槽洗滌水。除此之外，糖化過程還要排出酒花槽、熱凝固物等大量懸浮固體。在麥汁制備工段，每制1t成品酒，產生CODcr污染物7.24kg，或BOD5污染物3.77kg。,3發(fā)酵工段 加酒花后的澄清麥汁冷卻至6.58.0，接種酵母，發(fā)酵正式開始。酵母對以麥芽糖為主的麥汁進行發(fā)酵，產生乙醇和CO2。發(fā)酵工段中除產生大量的冷卻水外，還產生發(fā)酵罐洗滌水、廢消毒液、酵母漂洗水和冷凝固物。在發(fā)酵工段，每制1t成品酒，產生CODcr污染物8.3kg或BOD5污染物5kg。,4成品酒工段 經過后發(fā)酵的成熟酒俗稱嫩啤酒，入貯存罐。殘余酵母和蛋白質
11、等沉積于貯存罐底部，少量懸浮于酒中，須經分離后才能罐裝。在濾酒工藝中，經濾器裁留的酒渣、部分過慮材料及殘酒隨水排入下水道。 經過濾后的成品酒可直接桶裝或罐裝。裝酒用的桶或罐，在裝酒前需要進行清洗和消毒，因此清洗水中含有殘酒和酒泥。在成品酒工段，每制1t啤酒，產生廢水約6m3，含CODcr污染物7.5kg，或BOD5污染物4kg。,第二節(jié) 啤酒生產廢水主要來源,從主要工藝流程可看出，啤酒生產工藝中的每道工序都有固體廢棄物(廢棄麥根、冷凝凝固蛋白、酵母泥、廢硅藻土、廢麥糟等)、廢水（洗罐花、洗槽水、浸麥水、酒桶與酒瓶洗滌水等）。,圖 啤酒生產工藝與主要污染源,啤酒廠廢水主要來源有：麥芽生產過程的洗
12、麥水、浸麥水、發(fā)芽降溫噴霧水、麥槽水、洗滌水、凝固物洗滌水；糖化過程的糖化、過濾洗滌水；發(fā)酵過程的發(fā)酵隨洗滌、過濾洗滌水；罐裝過程洗瓶、滅菌、破瓶啤酒及冷卻水和成品車間洗滌水；生活污水主要來自辦公樓、食堂、單身宿舍和浴室，每制1t成品酒，產生生活污水約1.7m3，含CODcr污染物0.85kg或BOD5污染物0.5kg。,啤酒廠排放的廢水超標項目主要是CODcr 、 BOD5 、SS三項。啤酒廢水的水質水量可見下表。由表可見，啤酒生產的廢水主要來自兩個方面，一是大量的冷卻水(糟化、麥汁冷卻、發(fā)酵等)，二是大量的洗滌水、沖洗水(各種罐洗滌水、并洗滌水等)。由此可見，啤酒廢水的特點是水量大，無毒有
13、害，屬高濃度有機廢水。,表 啤酒廢水水質水量,第三節(jié) 啤酒生產廢水水質特征,啤酒廠生產啤酒過程用水量很大，特別是釀造、罐裝工藝過程大量使用新鮮水，相應產生大量廢水。啤酒的生產工序較多，不同啤酒廠生產過程中噸酒耗水量和水質相差較大。管理和技術水平較高的啤酒廠耗水量為812t/t，我國啤酒廠的噸酒耗水量一般大于該參數。 國內啤酒從糖化到罐裝總耗水10一20m3/t。,1、類型 釀造啤酒消耗的大量水除一部分轉入產品外，絕大部分作為工業(yè)廢水排入環(huán)境。如上所述，啤酒工業(yè)廢水按其有機物含量可分為以下幾類。,(1)冷卻水 冷凍機、麥汁和發(fā)酵的冷卻水等。這類廢水基本上未受污染。 (2)清洗廢水 如大麥浸漬廢水
14、、大麥發(fā)芽降溫噴霧水、清洗生產裝置廢水、漂洗酵母水，洗瓶機初期洗渙水、酒罐消毒廢液、巴氏殺菌噴淋水和地面沖洗水等。這類廢水受到不同程度的有機污染。,(3)沖渣廢水如麥糟液、冷熱凝固物、酒花糟、剩余酵母、酒泥、濾酒渣和殘堿性洗滌液等。這類廢水中含有大量的懸浮性固體有機物。工段中將產生麥汁冷卻水、裝置洗滌水、麥糟、熱凝固物和酒花糟。裝置洗滌水主要是糖化鍋洗滌水、過濾槽和沉淀槽洗滌水。此外，糖化過程還要排出酒花糟、熱凝固物等大量懸浮固體。,(4)酒裝廢水 在灌裝酒時，機器的跑冒滴漏時有發(fā)生，還經常出現冒酒，使廢水中摻入大量殘酒。另外噴淋時由于用熱水噴淋，啤酒升溫引起瓶內壓力上升，“炸瓶”現象時有發(fā)生
15、，致使大量啤酒灑散在噴淋水中。為防止生物污染，循環(huán)使用噴淋水時需加入防腐劑，因此被更換下來的廢噴淋水含防腐劑成分。,(5)洗瓶廢水 清洗瓶子時先用堿性洗滌劑浸泡，然后用壓力水初洗和終洗，瓶子清洗水中含有殘余堿性洗滌劑、紙漿、染料、漿糊、殘酒和泥砂等。堿性洗滌劑要定期更換，更換時若直接排入下水道可使啤酒廢水呈堿性，因此廢堿性洗滌劑應先進入調節(jié)、沉淀裝置進行單獨處理?？鄬⑾雌繌U水的排出液經處理后儲存起來用以調節(jié)廢水的pH值(啤酒廢水平時呈弱酸性)，則可以節(jié)省污水處理的藥劑用量。,2、單位產污量 下表是國內相關廠家的生產情況，經過統(tǒng)計噸酒平均耗水量為17-30m3/t。,表 啤酒廠耗水量統(tǒng)計（198
16、3年）,由上表可以看出廠與廠之間啤酒生產的廢水排量差距很大，這與生產工藝及生產管理水平等圍康密切相關。同時對于同一個廠不同時間的排水量也有較大差別，這是由于季節(jié)不同生產量不同所造成。,下表所列熱水和冷水耗用量，是指國內較先進的年產萬t啤酒、每日糖化6次的生產廠日耗水量。季節(jié)廢水流量可能會有波動，一般夏季生產量大于冬季，水量也因此變化。甚至每周也有水量的變化，有的工廠啤酒生產每周7天日夜進行，但裝瓶工序在周末停止兩天，因此到周一時廢水排放出現峰值。間歇排放方式的啤酒廢水的水質逐時變化范圍較大，最大值為平均值的近2倍。,表 年產萬噸啤酒廠日熱水和冷水耗量,從麥芽制備開始直到成品酒出廠，每一道工序都
17、有酒損產生。酒損率與生產廠的設備先進性、完好性和管理水平有關。酒損率越高，造成的環(huán)境污染越嚴重；先進廠的酒損率約6一8，落后廠的酒損率可高達18以上，一般水平的啤酒廠的酒損率為10一12。,3、水質 與廢水排放量一樣，廢水的水質在不同季節(jié)也有一定的差別，尤其是處于高峰流量時的啤酒廢水，其有機物含量也處于高蜂。一般地說每制1t成品酒，排出CODcr污染物約25kg，或BOD5 15kg，懸浮性固體約15kg。 北京某廠啤酒廢水中主要污染物的CODcr 、 BOD5及pH值列于下表。,表 北京某啤酒廠廢水水質,國內有關啤酒廠其他廢水特性參見下表。國內啤酒廠進水CODcr多在1000-2500mg/
18、L之間， BOD5600-1500mg/L之間。 從以上各表可以看出，啤酒廢水BOD5與CODcr的比例高達0.5左右，說明這種廢水具有較高的生物可降解性。,國內幾家啤酒廠污水處理工程進、出水指標,啤酒廢水中也含有一定量的凱氏氮（凱氏氮是指以基耶達（Kjeldahl)法測得的含氮量。它包括氨氮和在此條件下能轉化為銨鹽 而被測定的有機氮化合物。此類有機氮化合物主要有蛋白質、氨基酸、肽、胨、核酸、尿素 以及合成的氮為負三價形態(tài)的有機氮化合物，但不包括疊氮化合物，硝基化合物等。 總氮包括溶液中所有含氮化合物，即亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氮、無機鹽氮、溶解態(tài)氮及大部分有機含氮化合物中的氮的總和。在水處理領域，
19、一般認為總氮=總凱氏氮+硝氮+亞硝氮 ）和磷。下表,第四節(jié) 節(jié)水和減污措施,啤酒行業(yè)的廢水主要來自沖洗水、洗滌水。據調查，各生產企業(yè)耗水量相差較大，每生產1t啤酒耗水量可從10t到50多t。,減少啤酒生產排放廢水可從三個方面著手： 降低生產用水，直接降低排放量； 降低廢水排放負荷，特別是要做到清污分流，減輕處理負荷。有效地控制洗糟水，回收利用冷熱凝固物和酵母、麥糟，加強管理降低酒損等，均可降低污染負荷； 合理利用，變廢為寶。,當前，我國每噸成品酒實際耗水量為10一50t，與國外先進廠耗水10t/t相比，節(jié)水潛力很大。一般啤酒廠現生產啤酒耗水20一25t/t，應通過落實節(jié)水措施把噸酒耗水降到15
20、t(達到行業(yè)用水標準)；循環(huán)使用冷卻水；盡力對浸漬大麥和洗瓶工序實行逆流用水，這三項措施的實施可使噸酒耗水量降到15t以下。 1采用逆流用水浸漬工藝 浸漬工藝是用水量比較大的工序之一，消耗的水量約占總用水量的20。,從整個浸漬工序而言，有4次集中排放浸麥廢水，廢水污染物濃度一次比一次低，因此在浸漬過程中可考慮采用逆流浸漬的用水方法，即增添一個蓄水池，貯存浸斷3和浸斷4排出的浸麥洗麥廢水，作為浸漬下一批大麥時浸斷l(xiāng)和浸斷2的浸麥洗麥用水。 浸斷3和浸斷4的廢水在進入蓄水池前，可用過濾裝置去除浮麥，為了防止該水在蓄水池內發(fā)生腐敗現象，可在蓄水池內安裝氣管必要時鼓入適量空氣。采用逆沉浸漬工序，可使每
21、制1t啤酒節(jié)約用水1.63.0m3。,2洗瓶機終洗水的再利用 洗瓶機終洗水基本上未受污染，經回收后不用任何處理就可直接用于洗瓶機初洗或沖洗地面。實現洗瓶機終洗水的再利用，可使耗水量減少2m3t。 加強管理、減少污染是環(huán)境保護的有效方法之一。在啤酒生產過程中，包裝工段的廢堿性洗滌液和殘漏酒液是兩個主要污染源，在管理中稍加注意即可解決這個問題。,3廢堿性洗滌液的單獨處理 洗瓶工序中使用堿性洗滌液，使用一定時間后需要更換。廢堿性洗滌液中含有大量的游離NaOH、洗滌劑、紙漿、染料和無機雜質。 當其集中排放時，使廢水的pH值在11以上，廢水的COD地值也隨之上升，并持續(xù)數小時之久。這對生物處理裝量中的微
22、生物無疑是毀滅性的打擊因此廢堿性洗滌液不允許直接排入排污溝中，應考慮單獨處置。,4殘漏酒液 洗瓶工序每天外排的污染物主要是來自灌瓶釩的酒液漏損和包裝線上的碎瓶殘剩酒。漏損1L啤酒，可造成約0.13kg的COD污染韌，或0.09kgBOD5染物；隨手扔掉一個碎瓶殘酒，相當于一個人一天的COD排污量。因此減少啤酒的漏損和把碎瓶殘酒收集起來，是減少BOD5污染物的關鍵。收集的散酒要設法利用，或設法單獨處理。 新建、擴建啤酒廠還可采用低層糖化樓的設計、高濃度發(fā)酵后的稀釋工藝，改糖化麥糟加水稀釋后泵送或自流出糟為“干出糟”，大力推廣酶法液化等，從而大力提高原材料利用率、能源利用串，減少污染物排放置。,第
23、五節(jié) 啤酒生產廢水處理,啤酒廢水屬中等濃度有機廢水，具有良好的生物可降解性，處理方法主要是生物氧化法。,鑒于啤酒廢水含有大量的有機碳，而氮源含量較少，在進行傳統(tǒng)生物氧化法時含N量遠遠低于BOD5：N100：5(質量比)的要求，致使有些啤酒廠的廢水處理采用活性污泥法時，如不補充氮源則處理效果很差，甚至無法進行。,在生物氧化過程中，有些微生物如球衣細菌(俗稱絲狀菌)、酵母菌等雖能適應高有機碳、低N的環(huán)境，由于球衣細菌、酵母菌等微生物體系大、密度小，菌膠團細菌不能在活性污泥法的處理構筑物中正常生長，這也是早期活性污泥法處理啤酒廢水不理想的主要原因之一。 因此，早期啤酒廢水在進行生物氧化處理時，通常采
24、用生物膜法，一般可選用生物接觸氧化法。生物接觸氧化法利用池內填料聚集球衣細菌等微生物，使處理取得理想的效果，所以啤酒廠廢水處理站的主工藝建議采用生物接觸氧化法。,啤酒廢水中含有大量懸浮有機污染物，進入生物接觸氧化池前應進行初級處理。初級處理裝置可選用格柵和機械細篩兩級處理，使懸浮有機物的去除率達80以上。,啤酒廢水自然存放4h就會發(fā)生腐敗，腐敗的廢水進入好氧處理系統(tǒng)會影響處理效果，因此設調節(jié)池時應考慮設預曝氣裝置；也可考慮不設調節(jié)池，但必須加大好氧生物處理裝量的容量，使該裝置具備足夠的緩沖能力。,一、好氧處理工藝,1接觸氧化工藝 20世紀80年代初，啤酒廢水處理主要采用好氧處理技術，如活性污泥
25、法、高負荷生物過濾法和接觸氧化法等?，F在也有的用曝氣生物濾池。當時接觸氧化法比活性污泥法有一定的優(yōu)勢，所以在啤酒廢水的處理上得到了廣泛的應用。 (表)。,表 國內部分啤酒廠廢水處理工藝,由于啤酒廢水進水COD濃度高，所以一般采用二級接觸氧化工藝。下圖為北京市環(huán)境保護科學研究院為北京某啤酒廠設計的典型的兩級接觸氧化工藝流程圖。 該二級接觸氧化工藝日處理廢水2000t，高峰流量200m3/h。,圖 兩級接觸氧化工藝流程圖,進水水質： COD: 1000mg/L，BOD: 600mg/L， (SS): 600mg/L。 處理后的出水水質： COD 60mg/L，BOD 10mg/L， (SS) 30
26、mg/L 。 啤酒工業(yè)污染物排放標準.pdf,采用接觸氧化工藝代替?zhèn)鹘y(tǒng)活性污泥法，可以防止高糖含量廢水引起污泥膨脹的現象（污水種類對污泥膨脹有著明顯的影響。通常來說，那些含有易生物降解和溶解的有機成份，特別是低分子量的烴類、糖類和有機酸類等類型基質的污水易引起污泥膨脹，例如釀酒、乳品、石化和造紙廢水等。），并且不用投配N、P營養(yǎng)。用生物接觸氧化法，可以選擇的BOD5負荷范圍是1.01.5kg(m3d) ；用鼓風曝氣，每去除1kgBOD5污染物約需空氣80m3。 近年來，SBR和氧化溝工藝也得到很大程度的應用。,2SBR反應器 (1)序批間歇式活性污泥法簡稱為SBR法。 SBR法實際上并不是一種
27、新的技術，而是早期充排式反應器PDR(Fill-Drow Reactor)的一種再現和改進，它比連續(xù)流活性污泥法出現得更早。,盡管間歇式比連續(xù)式具有明顯的處理效率高等優(yōu)點，但在實際運行中有很多困難，如曝氣池水流的反復切換位操作煩瑣；難以取出澄清的處理出水；曝氣設備容易被沉淀污泥堵塞。因此，過去充排式活性污泥法極少被污水處理廠采用，最終演變成現今的連續(xù)式活性污泥法。,由于自動控制和控制元件的發(fā)展，SBR工藝目前投入運行的SBR裝置基本上實現了自動控制。所用電控系統(tǒng)一般由電磁閥、水位計和電子機械定時器或微電腦組成，費用低廉且穩(wěn)定可靠，使本來很煩瑣的操作管理變得簡單方便，使SBR工藝又得到很大的發(fā)展
28、。 如同大多數活性污泥工藝一樣，從SBR開發(fā)起就有許多變形工藝，如ICEAS、CASS等。,(2)SBR反應器的特點 運行方式靈活，脫氮、除磷效果好。SBR在運行操作過程中，可以根據廢水水量水質的變化、出水水質的要求，調整一個運行周期中各個工段的運行時間、反應器的混合液容積的變化和運行狀態(tài)以滿足多功能的要求，具有很強的靈活性。 工藝簡單，節(jié)省費用。與普通活性污泥法工藝相比，SBR原則上不需要二沉他、回流行泥及其設備，一般情況下不必設調節(jié)池，多數情況下可以省去初沉池。,反應推動力大。在采用限制曝氣和半限制曝氣方式運行時，有機物濃度的變化在時間上是一個理想的推流過程，從而使它保持了最大的反應推動力
29、。 能有效地防止絲狀菌膨脹。 目前國內還沒有SBR反應器的設計規(guī)范和標準，一般按活性污泥法動力學公式或負荷來計算反應器的容積。,(3)對SBR技術的評價 SBR工藝提供了時間序列上的廢水處理，從而決定了它具有很多傳統(tǒng)活性污泥工藝所不具備的優(yōu)點。大量的試驗研究和實際運行結果表明它具有如下特點： 不需單獨的沉淀池和刮污泥等機械裝置； 不需污泥循環(huán)系統(tǒng)； 固液的分離是在表面負荷很小的條件下進行的 可以控制污泥膨脹； 通過微處理器很容易地控制整個過程。,3SBR工藝處理啤酒廢水的實例 CASS(Cyclic Activated Sludge System)是在SBR的基礎上發(fā)展起來的，即在SBR池內進
30、水端增加一個生物選擇器，實現連續(xù)進水(沉淀期、排水期仍連續(xù)進水)，間歇排水。設置生物選擇器的主要目的是使系統(tǒng)選擇出絮凝性細菌，其容積約占整個池子10%。生物選擇器的工藝過程遵循活性污泥的基質積累-再生理論，使活性污泥在選擇器中經歷一個高負荷的吸附階段(基質積累)，隨后在主反應 區(qū)經歷一個較低負荷的基質降解階段，以完成整個基質降解的全過程和污泥再生。,據有關資料介紹，污泥膨脹的直接原因是絲狀菌的過量繁殖。由于絲狀菌比菌膠團的比表面積大，因此有利于攝取低濃度底物。但一般絲狀菌的比增殖速 率比非絲狀菌小，在高底物濃度下菌膠團和絲狀菌都以較大速率降解底物與增殖，但由于膠團細菌比增殖速率較大，其增殖量也
31、較大，從而較絲狀菌占優(yōu)勢，這樣可利用基質作為推動力選擇性地培養(yǎng)膠團細菌，使其成為曝氣池中的優(yōu)勢菌。所以，在CASS池進水端增加一個設計合理的生物選擇器，可以有效地抑制絲狀菌的生長和繁殖，克服污泥膨脹，提高系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性。 CASS工藝對污染物質降解是一個時間上的推流過程，集反應、沉淀、排水于一體，是一個好氧-缺氧-厭氧交替運行的過程，因此具有一定脫氮除磷效果。,安徽某啤酒廠采用CASS工藝處理工程實例。該廠處理流量3500m3d，采用的工藝流程如圖所示。 cass.swf,進水通過機械格柵能有效地分離3mm以上的固體顆粒。然后進入調節(jié)池，由于采用好氧處理，不需添加任何化學藥劑。通過污水泵將污
32、水泵入CASS池， CASS法反應池的容積一般包括選擇區(qū)、預反應區(qū)和主反應區(qū)。廢水由污水提升泵直接提升到CASS的選擇區(qū)與回流污泥混合，選擇區(qū)不曝氣相當于活性污泥工藝中的厭氧選擇器。在該區(qū)內回流污泥中的微生物菌膠團大量吸附廢水中的有機物，能迅速降低廢水中有機物濃度，并防止污泥膨脹。預反應區(qū)采用限制曝氣，控制溶解氧在0.5mg/L，使反硝化過程得以可能進行。主反應區(qū)的作用是完成有機物的降解和氨氮的硝化。選擇區(qū)、預反應區(qū)和主反應區(qū)的體積比為1：5：20，反應池污泥回流比一般為30一50。工藝曝氣方式采用鼓風曝氣，曝氣器選用可變微孔曝氣器。,工藝中的撇水裝置采用旋轉式潷水器。該裝置主要有浮箱、堰口、
33、支撐架、集水支管、集水總管(出水管)、軸承、電動推桿、減速機、電機等部件組成。潷水器和整個工藝采用可編程序控制器(PLC)進行控制，主要根據時間、液位，撇水器位置等綜合控制各部件運行。主要控制參數有污水流量，提升時間，污泥回流時間，曝氣時間、氣量，沉淀時間，撤水時間、流量、撇水器的速度及原點，高低位，剩余污泥排放時間，流量，主反應池高、低液位，污泥池高、低液位等。工藝控制系統(tǒng)預先設置控制程序發(fā)出指令，控制部件能夠按照設定的程序自動操作，既省勞動力，又簡化操作。污水處理廠的日常管理一般只要1人。污水處理詳細的設計參數如下。,設計水量：Q3500m3d。 設計進水水質：COD800-1000mg/
34、L，BOD5400-800mg/L， (SS) 300-600 mg/L。 設計出水水質按當地污水排放新改擴二級標準： CODcr 150mg/L ， BOD5 60mg/L ，(SS) 200mg/L 。,由于該啤酒廠酵母回收裝置尚不十分完善，廢水排放水質及水量不穩(wěn)定。實際進水水質COD達 2000mg/L (超出設計指標，pH值為6-11。出水水質COD保持在100mg/L以下， BOD5、 (SS)及其他指標均低于設計排放標準。 CASS工藝的好氧BOD負荷為0.4kg(kg.d)(假設MLSS3g/L)，停留時間(HRT)16h。根據介紹實際運行BOD負荷為0.675 kg(kg.d)
35、，已經達到較高的負荷，但是仍能達到穩(wěn)定達標排放，這充分體現了SBR工藝的優(yōu)勢。 技術經濟指標分析其總投資455萬元，折合噸水投資為1300元；日耗電量2208.1kwh，折合噸水日耗電為0.63kwhm3。,4 各種好氧工藝的設計參數 采用各種工藝的設計參數參見下表。,二、水解好氧處理,隨著厭氧技術的發(fā)展，厭氧處理從開始只能處理高濃度的污水發(fā)展到可以處理中低濃度的污水，如啤酒、屠宰甚至生活污水。特別是對于低濃度污水，北京市環(huán)科院開發(fā)了水解好氧生物處理技術。,水解反應器利用厭氧反應中的水解酸化階段，而放棄了停留時間長的甲烷發(fā)酵階段。 水解反應器對有機物的去除率，特別是對懸浮物的去除率顯著高于具有
36、相同停留時間的初沉池。 由于水解反應器可使啤酒廢水中的大分子難降解有機物被轉變?yōu)樾》肿右捉到獾挠袡C物，出水的可生化性能得到改善，這使得好氧處理單元的停留時間小于傳統(tǒng)的工藝。,與此同時，懸浮固體物質(包括進水懸浮物和后續(xù)好氧處理中的剩余污泥)被水解為可溶性物質，使污泥得到處理。,事實上水解池是一種以水解產酸菌為主的厭氧上流式污泥床，水解反應工藝是一種預處理工藝，其后面可以采用各種好氧工藝。在各種工程中，分別采用過活性污泥法、接觸氧化法、氧化溝和序批法(SBR)。因此，水解好氧生物處理工藝是具有自己特點的一種新型處理工藝。,啤酒廢水中大量的污染物是溶解性的糖類、乙醇等。這些物質是容易生物降解的，一
37、般并不需要水解酸化。 但由于啤酒廢水的懸浮性有機物成分較高，而水解池又具有有效地截留去除懸浮性顆粒物質的特點，將其應用于啤酒廢水的處理可去除相當一部分的有機物，從實驗結果看水解池最高COD去除率可以達到50，當廢水中包含制麥廢水(濃度較低)時去除率也在3040。,因此，水解和好氧處理相結合，確實要比完全好氧處理經濟一些。這也是在20世紀80年代末期和90年代初期，啤酒廢水處理采用水解好氧工藝的原因。. 該工藝主要特點是由于水解池較高的去除率(3050)，所以將完全好氧工藝中二級的接觸氧化工藝簡化為一級接觸氧化，并且能耗大幅度降低，從實際運行結果看出水COD濃度也有所改善。,酸化SBR法處理啤酒
38、廢水,其主要處理設備是酸化柱和SBR反應器。這種方法在處理啤酒廢水時，在厭氧反應中，放棄反應時間長、控制條件要求高的甲烷發(fā)酵階段，將反應控制在酸化階段，這樣較之全過程的厭氧反應具有以下優(yōu)點： （1）由于反應控制在水解、酸化階段反應迅速，故水解池體積??； （2）不需要收集產生的沼氣，簡化了構造，降低了造價，便于維護，易于放大；,（3）對于污水的降解功能完全和消化池一樣，產生的剩余污泥量少。同時，經水解反應后溶解性COD比例大幅度增加，有利于微生物對基質的攝取，在微生物的代謝過程中減少了一個重要環(huán)節(jié)，這將加速有機物的降解，為后續(xù)生物處理創(chuàng)造更為有利的條件。 （4）酸化SBR法處理高濃度啤酒廢水效果
39、比較理想，去除率均在94%以上，最高達99%以上。,要想使此方法在處理啤酒廢水達到理想的效果時運行環(huán)境要達到下列要求： （1）酸化SBR法處理中高濃度啤酒廢廢水，酸化至關重要，它具有兩個方面的作用，其一是對廢水的有機成分進行改性，提高廢水的可生化性；其二是 對有機物中易降解的污染物有不可忽視的去除作用。酸化效果的好壞直接影響SBR反應器的處理效果，有機物去 除主要集中在SBR反應器中。 （2）酸化SBR法處理啤酒廢水受進水堿度和反應溫度的影響，最佳溫度24，最佳堿度范圍是500750mg/L。視原水水質情況，如堿度不足，采取預調堿度方法進行本工藝處理；若溫度差別不大，運行參數可不做調整，若溫度
40、差別較大，視具體情況而定。,水解好氧處理的設計參數,(1)水解池的設計參數 以細格柵和沉砂池作為預處理設備； 平均水力停留時間：HRT=2.53.0h； 最大上升流速(Vmax)=2.5mh(持續(xù)時間不小于3.0h)； 反應器深度：H=4.06.0m； 布水管密度：12m2/孔； 出水三角堰負荷：1.53.0L(sm)； 污泥床的高度在水面之下1.01.5m； 污泥排放口在污泥層的中上部，即在水面下2.02.5m； 在污泥齡大于15天時，污泥水解率為所去除SS的25一50。設計污泥系統(tǒng)需按冬季最不利情況考慮。,(2)活性污泥后處理 水 解的好氧后處理可采用各種處理工藝，其中水解反應將啤酒廢水中
41、大分子難降解有機物轉變?yōu)樾》肿右捉到獾挠袡C物，出水的可生化性能得到改善，這使得好氧處理 單元的停留時間小于傳統(tǒng)的工藝。所以在傳統(tǒng)好氧工藝的設計參數上可以取上限值。 例如，對于傳統(tǒng)活性污泥工藝的池容、曝氣量和回流污泥比等均可按傳統(tǒng)的活性 污泥工藝設計。水解反應器對懸浮物的去除率很高，可去除80以上的進水懸浮物，并且在水解細菌的作用下，可將懸浮物中的50水解成溶解性物質。因此，總的污泥產量比傳統(tǒng)工藝流程低3050，從有機物降解角度講，水解池排泥是穩(wěn)定污泥。所以好氧產生的剩余污泥可以排入水解池消化處理。水解污泥的污泥脫水性能較好，可以直接脫水。這樣可以簡化工藝流程，實現了污水、污泥一次處理。,工程實
42、例,1、廢水水質及水量 金源公司在張家崗釀酒總廠的啤酒廢水項目中采用水解好氧工藝。張家崗釀酒總廠啤酒每年約有3個月停產期(主要在每年10月、11月和12月)。在停產期間的廢水主要是一定量的堿性洗瓶水；旺季集中在每年3月份以后。由于啤酒生產具有以上特點，就決定啤酒廢水水質水量變化較大。就每天排放水質來講，變化也較大，其中有兩股高濃度廢水(即糟液廢水及酵母廢水)排放。 正常生產狀況下總排水質： COD：12002000mg/L； (SS) 300-400 mg/L ； pH值為6.58.5；水溫為常溫；BOD/COD=0.65-0.7 停產季節(jié)水質(洗瓶水)： COD：300500mg/L ；pH
43、值為9.510.5。水量設計規(guī)模為奶4000m3d。,2、工藝流程,機械格柵主要是去除廢水中大的懸浮物，如標簽紙、垃圾。然后通過轉篩去除水中的麥糟、麩皮、紙漿等，根據實踐經驗，此工藝比較關鍵，否則影響出水懸浮物含量。生化處理首先采用水解池。水解池采用特殊的布水結構，在水解酸化池內自身培養(yǎng)一定層厚的污泥層，讓水流從池底均勻穿過污泥層，并使生物代謝控制于水解酸化段。水解池為矩形鋼筋混凝土結構，池體尺寸(L x B x H)為16m x 8m x 4.5m，有效容積500m3，設計有效停留時間3h。,好氧后處理采用兩級接觸氧化工藝，其中一級生物接觸氧化池(A段)為鋼筋泥凝土結構(L x B x H1
44、9m x 8m x 6.5m)且為高負荷段。CODcr設計負荷為3.4kg/（m3d）。 二級生物接觸氧化池(B段)為鋼筋混凝土結構(L x B x H19mXl6m x 6.5m)，低負荷段CODcr設計負荷為0.6 3.4kg/（m3d）。 曝氣采用軟管曝氣并取得良好效果。 由于工程中場地緊張，生化出水后處理采用淺層簡效氣浮設備，使用效果較好，氣浮水力表面負荷5.6m3/(m3h)，有效水深500mm。,(3)工程運轉效果該工程建成投入運行后，處理效果穩(wěn)定，處理后排水的各項指標滿足GB 89781996中一級誹放標準要求，整個工程達到設計要求(表)。,工程運行數據見表、圖。,三、厭氧好氧聯(lián)
45、合處理技術,1厭氧處理技術 厭氧處理技術是一種有效去除有機污染物的技術，它將有機化合物轉變?yōu)榧淄楹投趸肌捬跫夹g發(fā)展到今天，其早期的一些缺點已經不存在。具不完全統(tǒng)計，到1997年，在全世界范圍內共有914座厭氧處理廠，其中有600座以上采用UASB反應器。該系統(tǒng)結構簡單，便于放大，運行管理簡單是其最大的優(yōu)點。,2厭氧(UASB)技術在國內外的應用 近年來由于高效厭氧反應器的發(fā)展，厭氧處理工藝已經可以應用于常溫低濃度啤酒廢水處理。在國外許多啤酒廠采用了厭氧處理工藝，其反應器規(guī)模由數百立方米到數千立方米不等。荷蘭的PAQUES、美國的BIOTHANE和比利時的BIOTIM公司是世界上三個主要U
46、ASB技術的廠家。據不完全統(tǒng)計，僅這三家公司就已建成100余家厭氧處理啤酒廢水處理裝置。中國引進的主要為PAQUES和BIOTIM兩家公司技術。,我國部分啤酒廢水處理厭氧裝置,從上面的介紹可以看出，啤酒廢水的處理與其他廢水處理一樣是從好氧處理發(fā)展到水解好氧聯(lián)合處理，然后進一步發(fā)展為厭氧(UASB)好氧處理。,Biotin公司在越南胡志明市的Heineken啤酒廠所做工程,厭氧-好氧聯(lián)合工藝的設計運行參數及好氧工藝池容對比,Biotim公司在越南胡志明市的Heineken啤酒廠啤酒廢水水質水量如下： 項目 最小 設計 流量(m3d) 1700 5300 COD(mgL) 1300 2200 BO
47、D(rogL) 830 1400 去除效果 COD去除率 93 甲烷產量m3 4300(75的甲烷) 投資分析 （美元） 厭氧+(老好氧) 土建費用 250000 管道費用 60000 設備安裝 950000 僅好氧附加費用 土建費用 600000 設備安裝 200000,工程實例,三孔啤酒有限公司廢水處理工程設計 山東省三孔啤酒有限公司廢水處理中， 高濃度有機廢水水量水質為:Q1 = 500 m3/d; CODCr:5000mg/L; BOD5:2500mg/L; SS:3000mg/L。 低濃度有機廢水：Q2=3500m3/d; CODCr:500mg/L; BOD5: 250mg/L;
48、SS:500mg/L。Q=Q1+Q2=4000m3/d。 設計按當時的GB897888現有企業(yè)標準，即：CODCr150mg/L; BOD560mg/L; SS100mg/L;pH=69。,處理流程,廢水實行清濁分流，冷卻水直接排放。高濃度廢水采用UASB工藝處理，出水再與低濃度有機廢水混合，采用水解好氧處理。在好氧處理工藝選擇上，因三孔啤酒有限公司所提供的用地面積較小，決定采用占地面積較小的接觸氧化工藝。整個廢水處理站實行微機自控。,UASB進出水水質和混合水經主體處理系統(tǒng)的進出水水質見表。可見處理后的出水水質好于設計采用的標準值，全部達標排放。 表 UASB進出水水質,表 混合水經主體處理
49、進出水水質,把高濃度有機廢水先單獨進行預處理，反映了兩個主要特點： 一是采用厭氧生物處理中的UASB反應器，它具有截留污泥量大，顆?；潭群茫幚砀邼舛扔袡C 廢水能力強等特點。該反應器采用中溫發(fā)酵，內部具有熱交換裝置，結構較緊湊，溫度、堿度、負荷等由微機控制； 二是高濃度廢水集中進行厭氧處理，產生沼氣量 大，可以集中使用。該反應器設計容積負荷為6.0kg/(m3d),去除lkgCOD產生VSS0.082kg,產生沼氣0.52m3,則1天可產生 1000多m3沼氣。,IC-CIRCOX工藝,查資料、課本 自學,習題,1、啤酒廢水的來源？水質特征？ 2、啤酒生產的清潔生產措施有哪些？ 3、啤酒生產廢水的處理方法有哪些？,
《啤酒工業(yè)廢水處》PPT課件
