1 廢水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)
桂林某啤酒有限公司目前生產(chǎn)能力為25×104 t/a,噸啤酒產(chǎn)生廢水量為7~8m3,排放廢水量為6500 m3/d。廢水經(jīng)處理后,要求達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978—1996)的一標(biāo)準(zhǔn),其主要水質(zhì)指標(biāo)見表1。
項(xiàng)目 | CODCr(mg/L) | BOD5(mg/L) | SS(mg/L) | pH |
原水 | 1500~3000 | 800~1600 | 250~1200 | 5~11 |
排放標(biāo)準(zhǔn) | ≤100 | ≤30 | ≤70 | 6~9 |
注:該廢水中的酵母、酒糟經(jīng)過回收和綜合利用,故COD、BOD含量降低。 |
2 主要構(gòu)筑物及設(shè)備
①UASB池:由原有的水解/酸化池改造而成,容積負(fù)荷為8.7 kgCOD/(m3·d),水力停留時(shí)間為7.0 h,設(shè)計(jì)水量為6500m3/d,有效容積為1 870m3。共分12組并聯(lián)運(yùn)行,每組的有效尺寸為13.3 m×8.5 m×5.5 m。三相分離器采用南開大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院的技術(shù)制造。
?、赟BR池:即原有的SBR池,其進(jìn)水包括UASB池出水、低濃度廢水以及鍋爐房排水。SBR池的污泥負(fù)荷為0.17 kgBOD/(m3·d),周期T為12 h。其中,進(jìn)水時(shí)間為4 h,曝氣時(shí)間為6 h(曝氣從進(jìn)水結(jié)束前2 h開始),沉淀時(shí)間為2 h,排水時(shí)間為1 h,閑置時(shí)間為1 h(有時(shí)視水量而變化)。SBR池的COD去除率達(dá)95%,出水的COD濃度≤20~30 mg/L。SBR池分3組交替進(jìn)水,每組的有效尺寸為38.4 m×16 m×5.4 m。采用螺旋式曝氣器,每個(gè)曝氣器的服務(wù)面積為1.5m2,共297個(gè)。構(gòu)筑物一覽表見表2。
構(gòu)筑物 | 結(jié)構(gòu) | 尺寸(m) | 數(shù)量 | 設(shè)計(jì)運(yùn)行參數(shù)及備注 |
集水井 | 鋼混 | ¢5×4.6 | 1 |
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集水池 | 鋼混 | 8×3.2×3.4 | 1 |
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污水泵房 | 磚砌 | 6×8×4 | 1 |
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UASB | 鋼混 | 13.3×8.5×5.5 | 12系列 | 停留時(shí)間為7 h |
SBR | 鋼混 | 38.4×16×5.4 | 3系列 | 運(yùn)行周期為12 h |
污泥濃縮池 | 鋼混 | 2.8×2.8×3.3 | 3 | 梯形漏斗深為1.5 m |
鼓風(fēng)機(jī)房 | 磚砌 | 19.5×6×5.5 | 1 | R363型羅茨鼓風(fēng)機(jī) |
污泥脫水機(jī)房 | 磚砌 | 16×9×4.3 | 1 | DYB—XB型帶式壓榨脫水機(jī) |
3 工藝流程
保留原有的SBR工藝,將水解/酸化反應(yīng)池改造成UASB反應(yīng)池的過程中,同時(shí)實(shí)行清污分流,將冷卻水直接排放,高濃度廢水先經(jīng)過UASB池處理,出水再與低濃度廢水混合進(jìn)入SBR反應(yīng)池。整個(gè)工藝流程如圖1所示。
4 實(shí)際運(yùn)行效果
4.1 UASB的啟動(dòng)
啟動(dòng)過程經(jīng)歷了污泥活性恢復(fù)、提高負(fù)荷和滿負(fù)荷進(jìn)水三個(gè)階段。啟動(dòng)于2000年5月開始,從成都污水處理廠運(yùn)來80 t厭氧消化脫水污泥,采用邊用廢水對(duì)泥餅進(jìn)行溶化、稀釋、攪拌,邊向UASB池內(nèi)泵入的方式完成接種污泥的投放。緊接著開始進(jìn)水,直到池子被充滿(三相分離器開始出水為止)。大約靜置1 d以后,UASB開始產(chǎn)氣,說明厭氧污泥的活性開始恢復(fù)。此后根據(jù)UASB出水的pH值和揮發(fā)酸(VFA)濃度的變化,逐步增加進(jìn)水量,直至達(dá)到滿負(fù)荷。
啟動(dòng)過程到2000年11月中旬結(jié)束。在此期間,不同進(jìn)水量下的處理效果見表3。
進(jìn)水量(m3/d) | 進(jìn)水COD(mg/L) | 出水COD(mg/L) | 去除率(%) |
600 | 1156.0 | 317.4 | 72.0 |
1000 | 1795.0 | 673.2 | 62.4 |
2000 | 2448.0 | 832.0 | 66.0 |
2500 | 1572.9 | 701. | 55.4 |
3000 | 1739.9 | 613.7 | 64.7 |
3500 | 1256.4 | 405.9 | 67.7 |
5000 | 1971.4 | 459.9 | 76.7 |
4.2 運(yùn)行情況
由于廠區(qū)占地有限,UASB之前未設(shè)調(diào)節(jié)池,進(jìn)水COD濃度、pH值一天之內(nèi)波動(dòng)很大。在較強(qiáng)的沖擊負(fù)荷下,UASB出水有時(shí)帶出一些絮狀污泥,使其COD增高,在一定程度上影響了出水水質(zhì),但從總的運(yùn)行來看,UASB具有較強(qiáng)的抗廢水沖擊能力,處理效果穩(wěn)定,出水COD(混合液)一般在500 mg/L左右,pH在7左右。2001年6月6日對(duì)UASB進(jìn)行了24 h連續(xù)監(jiān)測(cè),所測(cè)數(shù)據(jù)包括進(jìn)、出水COD濃度、pH值,其中出水COD分別測(cè)混合液和上清液兩種水樣。圖2、3分別為UASB進(jìn)、出水COD和pH值的24 h變化曲線。
UASB正常運(yùn)行后,厭氧出水和鍋爐廢水混合后的COD濃度比以前大大降低,但水質(zhì)波動(dòng)仍然很大(COD濃度在400~1 200 mg/L之間)。盡管如此,SBR的出水COD濃度始終保持在20~40 mg/L之間。從實(shí)際運(yùn)行來看,該系統(tǒng)經(jīng)過改造后,SBR反應(yīng)池運(yùn)行更加穩(wěn)定,出水水質(zhì)較好。圖4為SBR反應(yīng)池進(jìn)、出水COD濃度的變化情況,整個(gè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)結(jié)果見表4。
表4 運(yùn)行監(jiān)測(cè)COD值(日平均值)mg/L
采樣日期 | UASB | SBR | ||
進(jìn)水 | 出水 | 進(jìn)水 | 出水 | |
5月5日 | 903.2 | 210.5 | 582.3 | 20.0 |
5月6日 | 1781.1 | 459.1 | 657.4 | 24.3 |
5月7日 | 1971.4 | 791.8 | 1169.1 | 26.3 |
5月8日 | 1660.4 | 450.1 | 1178.1 | 25.6 |
5月9日 | 1832.5 | 521.4 | 1110.3 | 27.2 |
注:UASB出水有時(shí)帶泥,使所測(cè)數(shù)值過高。 |
由表4可以看出,滿負(fù)荷運(yùn)行期內(nèi),UASB的COD去除率為70%~75%,SBR的COD去除率>95%,排放水各項(xiàng)指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。
5 分析及總結(jié)
將UASB和SBR兩種處理單元進(jìn)行組合,所形成的處理工藝突出了各自處理單元的優(yōu)點(diǎn),使處理流程簡(jiǎn)潔,節(jié)省了運(yùn)行費(fèi)用,而把UASB作為整個(gè)廢水達(dá)標(biāo)排放的一個(gè)預(yù)處理單元,在降低廢水濃度的同時(shí),可回收所產(chǎn)沼氣作為能源利用。同時(shí),由于大幅度減少了進(jìn)入好氧處理階段的有機(jī)物量,因此降低了好氧處理階段的曝氣能耗和剩余污泥產(chǎn)量,從而使整個(gè)廢水處理過程的費(fèi)用大幅度減少。采用該工藝既降低處理成本,又能產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益。
5.1 沼氣回收
UASB池正常運(yùn)行后,每天產(chǎn)生大量的沼氣,將其回收作為熱風(fēng)爐的燃料,可供飼料烘干使用。UASB去除COD達(dá)7 500 kg/d,以沼氣產(chǎn)率為0.5m3/kgCOD計(jì)算,UASB產(chǎn)氣量為3 500m3/d(甲烷含量為55%~65%)。沼氣的熱值約為22 680kJ/m3,煤的熱值為21 000 kJ/t計(jì)算,則1m3沼氣的熱值相當(dāng)于1 kg原煤,這樣可節(jié)煤約4 t/d左右,年收益約為39.6萬元。
5.2 減少處理費(fèi)用
①節(jié)約廢水處理費(fèi)用
SBR池設(shè)計(jì)能力為6 500m3/d,原實(shí)際處理水量為4 000 m3/d,由于原工藝(水解酸化+SBR工藝)短路,相當(dāng)于原水直接進(jìn)入SBR池,使其運(yùn)行周期達(dá)12 h后出水才得以達(dá)標(biāo)排放。隨著啤酒年生產(chǎn)能力的提高,廢水處理量也相應(yīng)增加,原工藝的SBR池處理量要達(dá)到設(shè)計(jì)值(6 500m3/d)并達(dá)標(biāo)排放,就必須增加曝氣時(shí)間。現(xiàn)工藝經(jīng)改造后,UASB(取代原水解酸化池)作為整個(gè)廢水達(dá)標(biāo)排放的一個(gè)預(yù)處理單元,削減了全部進(jìn)水COD的75%,從而降低后續(xù)SBR池的處理負(fù)荷,使SBR池在廢水處理量增加的情況下,運(yùn)行周期同樣為12 h,廢水也能達(dá)標(biāo)排放。也就是說,耗電量并沒有隨廢水處理量的增加而增加。同原工藝相比較,每天實(shí)際節(jié)約1 500~2 500 m3廢水的處理費(fèi)用,節(jié)約能耗約21.4 萬元/a。
?、诠?jié)約污泥處理費(fèi)用
該公司廢水經(jīng)過UASB處理后,75%的有機(jī)物被去除,使SBR處理負(fù)荷大大降低,產(chǎn)泥量相應(yīng)減少。按原來的工藝計(jì)算,產(chǎn)泥量達(dá)17 t/d(產(chǎn)泥率為0.3 kg污泥/kgCOD,污泥含水率為80%),而目前產(chǎn)泥量只有5 t/d(含水率為80%)左右,只有改造前的1/3,污泥處理費(fèi)用大大減少,節(jié)約污泥處理費(fèi)用約為20元/a。