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1、栏 目 特 约 : 挤索 器喊泌 J氏渊游瓣牺股份有限公司啤酒处理设施的运行和控制 P IJ IC H U LI S HE S 日I D YU N XING H 住 KO NG Z H I左永泉(山东博兴蒙特啤酒有限公司2565 0 0 )摘 要采用 厌氧(uASB) +好氧(接触氧化)工艺处理啤酒工业度水， 可以以最小的能耗 取得最佳的处理效果， 其中， 厌氧污泥的“ 颗杜化” 是废水处理系 统成功启动和高负 荷运行的关健。 通过对运行过程的监测与控制可以确保系统的稳定性。 关键词 啤酒庆水 厌氧(UASB )好氧(接触氧化)运行 控制概述:目 前， 随着国内外工业废水处理技术的迅 速发展，
2、 厌氧+好氧的综合生化处理工艺开始应用 于啤 酒工业废水的处理， 并已取得了极大的成功。 我公司于199 8 年将该废水综合生化处理设施投人 运行， 三年多的运行实践证明， 该设施运行稳定， 取 得了良好的环境效益和社会效益厂现就处理设施的 启动、 运行和监测控制等技术问题总结下， 供同行参考。1 啤酒废水的特性一般地说， 每生产 1吨啤酒约产生 1 0 一 1 6 吨废 水， 排出COD25kg或BoD 51 5kg、 悬浮 物15kg。 废 水中的主要污染物来源于设备、 管道中残留的麦汁、 啤酒以及麦糟、 酵母、 硅藻土等废弃物， 含有大量的 碳氢化合物、 蛋白质、 纤维素等有机物， BO
3、几 与 COD的比 值高达0 5 左右， 且浓度较高， 具有较高 的生物可降解性。 废水的水质特性及波动 情况见下 表: 啤 酒 厂 废 水 的 水 质 情 况单 位:mg/ L项目水温t 七 少Pl l 值CO DE ODSSCaC03T NT P一般范围;:毛，:6夕1 00 O一 1匕 伏孺4 D 0 一6 0 04哭0 - -言5 一7 环286 4136 0翻 C5204356 062 啤酒废水处理工艺流程2.1博兴蒙特啤酒有限公司废水处理工程采 用了升流式厌氧污泥床(UASB ) 与生物接触氧化法 相串联的二级生化处理工艺。先将废水经厌氧去除 有机污染的大部分负荷， 再用好氧进行补
4、充处理。 具体工艺流程图如下:啤 酒 废 水 一 匪 画 一 匾亘区 羞 一正 玉 )一 压 麦 亘 医 遥 亘 王 园 个 沼气 刊调 节 沉 淀 池 1 提 升 泵 uA s B反 应 器 寺 厌氧污泥 翅颤 夔 巫 困一 匿 盛 巫 亘 遥 鱼 一 一 上 清 液 达 标 排 放2.2该处理方案按啤酒厂的实际水质进行设 计， 出水水质的排放标准执行国家 污水综合排放标 准 (GB8978一 19 9 6)二级(现有)标准， 即PH值6一 9COD150mg/ L BODS蕊 60mg/ L55蕊20 ( ) mg/ L 设计最大处理能力为so o T/d o3. 啤酒废水处理设施的启动由
5、 于各处理单元的工艺特点不同， 其启动过程 也有所不同。对于好氧工艺系统一般需要2一 3周 的时间， 而厌氧工艺系 统的启动可能需要持续1一 3 个月甚至更长的时间。 3. 1厌氧系统的启动 3.1. 1对于一个新建的 UASB 系统来说， 启 动过程主要是用未经驯化的絮状污泥对其进行接 种， 使反应器处理能力达到设计负荷并实现有机物 的 有效去除， 通常这一过程伴随着污泥颗粒化的完 成， 因 此也称为污泥的颗粒化。由于厌氧微生物特 别是甲 烷菌增殖很慢， 厌氧反应器的启动需要很长 时间。 但是， 一旦启动 完成， 在停止 运行后的 再次 启 动可以迅速完成。 3.1.2当 没有现成的厌氧污泥
6、或颗粒污泥时， 通常采用城市污水厂的消化污泥。污泥 vSs ( 挥发 性悬浮固 体)的 接种浓度至少不 低于10 k 酬m3(反 应嚷沙栏目 牛 乡约:J氏荡游溅酒股份有 限公司幼粼器容积)， 接种污泥的填充量不超过反应器容积的60 % 3.1.3当用非颗粒污泥接种时， 为了培养颗粒 污泥或沉降性能较好的污泥， 都存在一个将絮状污 泥和分散的小污泥由反应器“ 洗出” 的阶段， 这是反 应器完成颗粒化的先决条件。该阶段是一个微生物 逐步进化的过程， 其中水力停留时间(HRT)是控制 的 关键因素之一， 它对厌氧工艺的影响是通过上升 流速来表现的。一般升流速度为0.4 一 1.om八， 如 有必要
7、可以采用出水的回 流。 3.1.4从负荷角度考虑， usAB初次启动和颗 粒化进程可分为三个阶段。 3.1 4.1 污泥驯化期 即启动初始阶段， 这一 阶段是低COD负荷的阶段， 要求控制 COD负荷 Z k g/m ， d， 采 用间歇 进水 方式， 并 逐步 缩短 进水间 隔时间， 增加进水时间和进水量， 以使污泥逐步适应 啤酒废水的处理要求。 3.1.4.2逐步提高负荷期即当反应器 COD 负 荷 上 升 到2一 sk岁 I n3 d的 启 动阶 段 。 这 一阶 段 污泥的洗出量增大， 其中大多为细小的絮状污泥， 实 际上是在反应器里对较重的污泥颗粒和分散的絮状 污泥进行选择， 使这一
8、阶段末期留下的污泥开始产 生颗粒污泥或保留沉淀性能良好的污泥。所以 coD负 荷 在5.o k 盯 m 3 d左 右 是 反 应 器中 以 颗 粒污 泥或絮状污泥为主的一个重要分界点。 3.1.4.3 满负荷前运行期 这一阶段是指反 应 器CO D超 过s k 岁 m 3 d的 启动 阶 段， 此 时 絮 状 污 泥迅速减少， 而颗粒污泥加速形成， 直到反应器内不 再有絮状污泥存在。当反应器 COD 负荷大于 5.o k g/m 3 d时， 由 于 颗粒污泥的 不断 形成， 反 应器 容积的大部分被颗粒污泥充满， 其最大的COD负荷 可 以 达 到20 k 梦 m 3 d以 上。 3 1.4.
9、4 培养厌氧颗粒污泥的关键技术是提 供良 好的营养条件、 维持适当的进水碱度和适时调 整水力负荷 3.2好气系统的启动 相对于厌氧工艺来说， 好氧工艺的启动要容易 得多， 但在调试过程中， 也要严密监测来水(厌氧出 水)水质， 相应地采取应急措施， 确保调试过程的顺 利进行。 3.2.1 接触氧化在启动运行中， 应注意以 下问题 : 门、 存牛物培养阶段 采用小负荷进水式， 使填料表层逐渐被膜状污泥生物膜覆盖。 (2)启动运行中， 应严格监测微生物生长状态及 种 类， 控 制 溶 解 氧 在2一 4m梦L， 温 度22一 37 ( 3 ) 控制生物膜的厚度， 保持好氧层厚度在 Zmm左右， 防
10、止厌氧层过分增长， 使生物膜的脱落 均衡地进行。 3.2.2 采用生物接触氧化法， 代替传统的活性 污泥法， 可以防止高碳水化合物废水引起的污泥膨 胀现象， 并且不用投配N、 P 营养。生物接触氧化法 可 以 选 择的B O D S负 荷 是10一 1.skg/。 3 d;采 用 鼓 风曝气时， 每去除I kgBOD S污染物， 约需空气 80m3。4. 啤酒废水处理设施的运行UASB反应器是啤酒废水处理设施的核心， 污 染负荷的大部分要靠它削减。如何使 UAsB稳定 运行， 以达到其设计功能， 发挥其净化水质的作用， 对于整个处理设施的稳定运行和达标排放关系重 大。影响厌氧运行效果的主要因素
11、包括碱度、 温度、 水力停留时间以及营养条件等。 4.1进水碱度和进水 COD 比值对 UASB运行的影响 uAs B 系统在处理啤酒废水时可能产生的主 要 问 题是不适当的 进水碱度和进水coD比 值问 题， 它 不仅影响到颗粒污泥的形成， 而且可能引起反应器 的PH值下降， 进而导致系统酸化。UASB进水碱 度的高低应取决于废水有机物的浓度。处理啤酒废 水的 碱 度 需 要量是1.2一 1.6gC a C03 /gCOD， 这个 量足以使 PH值保持在6.6 以上。 4.2温度对 UASB运行的影响 厌氧过程比好氧过程对温度的变化更为敏感。 特别值得指出的是， 已经发现将乙酸转化为甲烷的
12、甲 烷菌比产乙酸菌对温度更敏感。低温时挥发酸 (vFA)浓度增加就是因为产酸菌的代谢速率受温 度影响比甲烷菌小而造成的。此时的VFA浓度增 加可能会使 VFA超过系统的缓冲能力， 导致 PH值 灾难性地降低， 从而严重的影响工艺运行和系统的 最大处理能力。 一般地， 控制uAS B 反应器在3 0 - 3 7 的中 温条件下运行。 4.3有机负荷率和水力停留时间对 UASB运 行的影响 UASB系统超负荷运行会引起颗粒污泥性质的 改变， 从而严重影响 UASB的运行稳定性。在一些栏目 特 约 : 擂粼3 情况下， uAs B 反应器运行失败主要是由于负荷率造 成的。 试验表明， 当 处理CoD
13、为3 0 。 一 1oo o m酬L的 低浓度废水时， 如果水力停留时间为Z h 或者更短(有 机 负 荷 率 为3.6一 1 2 k酬 m 3 d ) 就 会出 现 生 物固 体 的 流失。颗粒污泥的水力分级也表明， 当升流速度为 9.3。 /h、 污 泥 床 生 物 体 平 均 浓 度为40kg/耐时， 反应 器中有5 0 %的接种污泥流失掉。 4.4常t 营养和微t 营养对 USAB运行的影 响 与好氧过程相比， 由于厌氧过程大大减少了生物 体的合成(厌氧工艺中合成生物量仅为好氧工艺的5 一 2 0 %)， 所以 除N以外对其它常量营养的需要都成 比例地减少了。为满足厌氧微生物的生长需要
14、， 反应 器中N的浓度必须控制在4 0 一 7 0 mg/ L范围内;当 厌氧反应器出水挥发酸浓度长期居高不下时， 可能表 明营养不足。在这种情况下， 应首先直接向反应器中 投加微量金属(CO和 N i )。以检验微量金属的需要 量。微量金属虽然不能解决厌氧处理运行中的所有 难题， 但是， 提高微量金属的生物有效度会解决大部 分运行中的问题。 当然， 出现过高的挥发酸浓度也可能由毒素或 氮、 磷缺乏所致。如果主要的挥发酸为丙酸盐， 可通 过进一步厌氧降解来解决。厌氧处理出水中挥发酸浓度不应超过 5 0 - lo o mg/ L 。 如果环境条件不利的活， 就会使 vFA增 高。监测 vFA浓度
15、或 vFA与碱度的比值可以提供 工艺过程开始偏离正常的警示信号。如前所述， 尽管 VFA浓度升高的原因十分复杂， 但一个主要原因是 缺乏微量金属而产生了 代谢限制。研究表明， 无机的 微量金属对 uAsB顺利产甲烷有着意想不到的作 用。 5 3废水处理系 统的监测要求与作用 废水处理系统的监测要求与控制系统所采用的 负荷率和设计上的生物安全系数有关。系统内过剩 的生物处理能力使其具有较大的生物安全系数， 可以 弥补由于毒性、 温度和PH值降 低等所带来的不利影 响。但由于在高负荷率下工艺过程可能会出现短时 间的不平衡， 从而使监测和控制变得非常关键。低有 机负荷条件下的 监测频率可以 低于高有
16、机负荷条件 下的 监测频率。 合适的监测和控制可以防止运行中发生的小问 题， 演变为严重的后果;通过监测和控制还可以减少 运行费用。6结语5. 监测与控制通过合适的监测和控制， 能够对处理过程中的运 行情况和水质净化效果进行评价， 以及时发现并解决 运行中出现的问题。 除了 对废 水流 量、 温度、 碱度、 coD、 B oD。 、 PH值 进行监测外， 还要定期监测产甲烷速率和挥发酸浓 度。 5.1 产甲烷速率的监测与控制 产甲烷速率代表厌氧工艺的脉搏。如果没有甲 烷生成， 就表明系统中关键的甲烷菌的生物生长受到 影响。没有甲烷的产生， 也就没有任何有机污染物 (BO几/ COD)的去除。另外， 测定甲烷产生速率和 PH值， 还可以衡量生物体正常与否， 但不能鉴别功 能不佳的原因。 在厌氧处理过程中， COD与甲烷的当量关系是: lgCOD产 生0.3 5 L甲 烷(标准 状态 下)， 据此我们 可 以方便地对产甲 烷速率进行监测与控制。 5.2挥发酸浓度的监测与控制2 0 世纪7 0 年代开发的uAsB反应器， 实
