摘要 本課題對曝氣生物濾池處理啤酒廢水進(jìn)行了研究拱驗(yàn)共歷時(shí)6 個(gè)月， 進(jìn)行了4 個(gè)階段的研究，取得了較大成果。簡述如下：一、7 一 采用了新型的掛膜方法，使得掛膜時(shí)間大大縮短，耐沖擊能力大大增 強(qiáng)。錳悶曝后第4 天開始按正常情況進(jìn)水。第5 天反應(yīng)器的c o d 去除率就 達(dá)到并穩(wěn)定在8 0 以上，b o d 去除率穩(wěn)定在8 p 9 0 之間。實(shí)驗(yàn)中采用三 種不同的水力負(fù)荷進(jìn)行反沖洗，結(jié)果表明反沖洗后生物陶粒反應(yīng)濾池的 c o d 去除率均有所下降，c o d 去除率維持在7 0 以上。但一般經(jīng)過1 天 的穩(wěn)定運(yùn)行后，反應(yīng)濾池的c o d 去除率又很快恢復(fù)到8 0 以上。本論文還 從機(jī)理上進(jìn)行了分析。) r 。 研究了不同的氣水e 匕和停留時(shí)間對c o d c r 、氨氮、可溶性正磷酸鹽的 去除情況的影響。f 實(shí)驗(yàn)表明隨著氣水比的增大，c 0 d c r 、氨氮的去除率也隨 之增大；隨著停留時(shí)間的減小，c o d e r 的去除率開始下降，而氨氮的去除率 反而上升；同時(shí)還發(fā)現(xiàn)氣水比和停留時(shí)間對可溶性正磷酸鹽的去除影響不 磷酸鹽的去 質(zhì)的前提下 切實(shí)可行。礦 同步監(jiān)測了自馬山啤酒廠廢水處理設(shè)施的出水水質(zhì)，并對曝氣生物濾 池與( 曝氣池+ 二沉池) 的處理效果進(jìn)行了比較。f 結(jié)果表明，在其他條件相 同的情況下，曝氣生物濾池的c o d 去除率和出水水質(zhì)明顯好于后者。 課題研究表明，曝氣生物濾池具有體積小、處理效率高、出水水質(zhì)好、 流程簡單等優(yōu)點(diǎn)，另外它對基建投資和占，皇面積的要求低、處理成本少， 因而更適合于我國國情，符合國民經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)的要求，將 產(chǎn)生重大的社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。，萬 關(guān)鍵詞：曝氣生物濾池啤酒廢水磷酸鹽氨氮?dú)馑韧Ａ魰r(shí)間 一一一、- “h 一 一1 - _ _ 一”。一_ 一 a b s t r a c t t h i si s s u em a k e sar e s e a r c h0 1 3 b i o l o g i c a la e r a t e df i l t e r 僻a f ) t r e a t i n gb e e r w a s t e w a t e r i tt a k e ss i xm o m h sl o n ga n dp r o c e e d sf o u rs t a g e sr e s e a r c hi tg a i n s s o r t i ea c h i e v e m e n t sa sb e l o w u s i n g an e w h a n g i n g - m e m b r a n e m e t h o dm a k e st h et i m eo f h a n g i n g - m e m b r a n es h o r t e ra n dc a p a c i t yf o ra b s o r b i n gs h o c kl o a dh i g h e r a f t e r a e r a t e df o rt h r e ed a y s ，t h er e a c t o rb e g i n sp e r f o r m i n ga tf o u r t hd a y o nf i f t hd a y , t h ec o dr e m o v a lr a t i or e a c h e s e i g h t yp e r c e n ta b o v ea n d t h eb o dr e m o v a lr a t i o i sb e t w e e n e i g h t ya n dn i n e t yp e r c e n t i tu s e st h r e es h o c kl o a d st ob a c kw a s h i n g d u r i n ge x p e r i m e n t t h er e s u l t ss h o wt h a tt h ec o d r e m o v a lr a t i oi sd e c r e a s e d a n dr e m a i n ss e v e n t yp e r c e n ta b o v et h ec o dr e m o v a lr a t i oq u i c n yr e t u r n st o e i g h t yp e r c e n ta b o v ea f t e ro n ed a y so p e r a t i o n 1 1 1 i si s s u ea l s oa n a l y s e si t o n m e c h a n i s mt e r m i ta l s o i n v e s t i g a t e s t h ee f f e c to fc o d 、a m m o n i an i t r o g e n 、s o l u b l e o r t h o p h o s p h a t er e m o v a lr a t i ob yd i f f e r e n tg a s - w a t e rr a t i oa n dr e s i d e n c et i m e t h er e s u l t ss h o wt h a ti fg a s - w a t e rr a t i oi si n c r e a s e d ，t h ec o da n da m m o n i a n i t r o g e nr e m o v a l r a t i oi sa l s oi n c r e a s e d i f r e s i d e n c et i m ei sd e s c e n d e d t h ec o d r e m o v a l i sa l s od r o p p e db u tt h ea n a m o n i a n i t r o g e nr e m o v a l r a t i oi si n c r e a s e d a t t h es a m e t i m e ，i ta l s os h o w s t h a tt h e g a s - w a t e r r a t i oa n dr e s i d e n c et i m eh a v el e s s e f f e c to nt h es o l u b l eo r t h o p h o s p h a t er e m o v a lr a t i o t h ei s s u ea l s oa n a l y s e si to n m e c h a n i s mt e r ma n dm a k e ss p e c i a l i n v e s t i g a t i o no ns o l u t eo r t h o p h o s p h a t e r e m o v a l r e g u l a r i t y i tc h o o s e st h eb e s to p e r a t i n gc o n d i t i o nt h r o u g ho r t h o g o n a l e x p e r i m e n t b e c a u s et h i so p e r a t i n gc o n d i t i o nm e e t st h es t a n d a r do f w a t e ro u t l e tq u a l i t ya n d c o n s i d e r se c o n o m i cf a c t o r s ，i tb e c o m e s f e a s i b l e d u r i n ge x p e r i m e n tp r o c e e d i n g ，w es y n c h r o n o u s m o n i t o r st h ew a t e ro u t l e t q u a l i t y o fb a i m am o u n t a i nb e e rp l a n t sw a s t e w a t e rt r e a t m e mf a c i l i t y a n d c o m p a r e s t h et r e a t m e n te f f e c tb e t w e e nb i o l o g i c a la e r a t e df i l t e r a f ) a n d a e r a t i o nt a n ka d d i n gs e d i m e n t a t i o nt a n kt h e c o n s e q u e n c es h o w s t h a tt h ec o d r e m o v a lr a t i oa n dw a t e ro u t l e tq u a l i t yo f b i o l o g i c a la e r a t e df i l t e r 國a f ) i sb e t t e r t h a nt h el a t t e ru n d e ro t h e ri d e n t i c a lc o n d i t i o n s t h ee x p e r i m e n ts h o w st h a t b i o l o g i c a l a e r a t e df i l t e rm a f ) h a sm a n y a d v a n t a g e s ，s u c h a ss m a l l v o l u m e ，h i g ht r e a t m e n te f f i c i e n c y , g o o d e f f l u e n t q u a l i t ya n ds i m p l ep r o c e s s b y t h ew a y , i ta l s or e q u i r e sl i t t l ec a p i t a li n v e s t m e n t ， g r o u n da r e aa n d c o s to f t r e a t m e n t ，s oi ti sv e r ys u i t a b l et oo u rc o u n t r yc o n d i t i o n s b e c a u s ei tc o n f o r m st od e m a n d so fn a t i o n a le c o n o m y , s o c i a ld e v e l o p m e n ta n d e n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o n , i tw i l l b r i n ga b o u tg r a n ds o c i a lb e n e f i t ，e c o n o m y e f f e c ta n de n v i r o n m e n tb e n e f i t k e y w o r d s ：b i o l o g i c a la e r a t e d f i l t e r0 3 a f )b e e rw a s t e w a t e r 、s o l u b l e o r t h o p h o s p h a t e a m m o n i a n i t r o g e n g a s w a t e rr a t i o r e s i d e n c et i m e 第一章前言 隨著人民生活水平的不斷提高，我國的啤酒工業(yè)迅速發(fā)展，啤酒產(chǎn)廈 較過去有了大幅度提高，已成為世界五大啤酒生產(chǎn)國之一。啤酒工業(yè)產(chǎn)量 的增加，產(chǎn)生的廢水也相應(yīng)增加，加重了水環(huán)境的污染。 全國啤酒企業(yè)約7 0 0 家，遍布全國各省、市、自治區(qū)。全國啤酒企業(yè) 中年產(chǎn)1 0 萬噸以上的有3 6 家，占總量的3 5 8 ；年產(chǎn)5 萬噸以上1 0 萬噸 以下的企業(yè)約有5 0 家，占總量的5 0 左右。 啤酒工業(yè)是耗水量較大的行業(yè)，企業(yè)每生產(chǎn)1 噸啤酒耗水量最低8 1 0 噸，最高達(dá)3 0 多噸，各企業(yè)間差距較大。截止到1 9 9 8 年上半年，全國啤 酒產(chǎn)量為1 8 6 0 萬噸，以生產(chǎn)1 噸啤酒產(chǎn)生2 0 m 3 廢水計(jì)算，則啤酒工業(yè)排 放的廢水量每年達(dá)37 2 億m 3 ，污染物中b o d 5 為1 86 3 3 5 萬噸，c o d c r 為3 7 2 。5 5 8 萬噸，s s 為7 4 1 4 9 萬噸”。因此，一套切實(shí)有效的啤酒廢水 處理工藝有著重要的社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。 1 1 啤酒廢水概述 1 1 1 生產(chǎn)工藝 制造啤酒的主要原料是大麥和小米，輔以啤酒花和鮮酵母。其具體生 產(chǎn)工藝見下圖： a 、釀造： 自 大 自 大 酒糟廢酒花排水 1 室 b 、制麥 自來 大 浮麥洗麥水 t 1 2 啤酒廢水的主要來源 啤酒生產(chǎn)廢水中有麥芽生產(chǎn)過程的洗麥水、浸麥水、麥槽水、洗滌水、； 麥汁制備過程的糖化、過濾洗滌水；發(fā)酵過程的發(fā)酵罐洗滌、過濾洗滌水； 罐裝過程的洗瓶、滅菌及冷卻水和成品車間洗滌水；另外還有辦公樓、食 堂、宿舍和浴室的生活污水。啤酒廢水按其有機(jī)物含量可分為以下幾類。 ( 1 ) 冷卻排水冷凍機(jī)、麥汁和發(fā)酵的冷卻水等，這類排水基本上 只是受熱污染，而未受有機(jī)物污染。 ( 2 ) 清洗廢水如大麥浸漬廢水、大麥發(fā)芽降溫噴霧水、清洗生產(chǎn) 裝置用水、漂洗酵母水、洗瓶機(jī)初期洗滌水、酒罐消毒廢液和車間地面沖 洗水等。這類廢水受到不同程度的有機(jī)污染。 ( 3 ) 沖渣廢水如麥槽液、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(jī)物。工 段中將產(chǎn)生麥汁冷卻水、裝置洗滌水、麥槽、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，糖化過程中還 要排除酒花糟、熱凝固物等大量懸浮固體。 ( 4 ) 裝酒廢水在罐裝酒時(shí)，機(jī)器的跑冒滴漏時(shí)有發(fā)生，還經(jīng)常出 現(xiàn)冒酒，使廢水中摻入大量的殘酒。另外，由于用熱水噴淋，啤酒升溫引 起瓶內(nèi)壓力上升，“炸瓶”現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，因此使大量啤酒進(jìn)入噴淋排水中。 ( 5 ) 洗瓶廢水清洗新酒瓶及回收來的酒瓶時(shí)先用堿性洗滌劑浸 泡，然后用壓力水清洗。清洗排水含有殘余堿性洗滌劑紙漿、染料、漿 糊、殘酒和泥砂等。 咽儼骨 對 1 1 3 啤酒廢水的主要特點(diǎn) 啤酒廠生產(chǎn)啤酒過程中用水量很大，特別是釀造、罐裝工藝過程大量 使用新鮮水，相應(yīng)產(chǎn)生大量廢水。釀造啤酒消耗的大量水除一部分轉(zhuǎn)入產(chǎn) 品外，絕大部分作為工業(yè)廢水排入自然環(huán)境。從啤酒廢水的來源可見，啤 酒生產(chǎn)廢水主要來自兩個(gè)方面，一是大量的冷卻水( 糖化、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、瓶洗滌水等) 。因此， 啤酒廢水的特點(diǎn)是水量大、無毒有害，屬濃度較高的有機(jī)廢水。 1 1 4 廢水水質(zhì) 從上述分析可知，啤酒廠生產(chǎn)過程中排放的廢水主要污染物為c o d c r 、 b o d ，、s s 。與廢水排放量一樣，啤酒廢水的水質(zhì)在不同季節(jié)也有一定的差 別，尤其是處于高峰流量時(shí)的啤酒廢水其有機(jī)物含量處于高峰。從全國平 均水平，每制成1 噸成品酒，排出的污染物為c o d c r 2 5 k g 、b o d 5 1 5 k g 、懸 浮物固體約1 5 埏。國內(nèi)啤酒廠廢水的水質(zhì)情況可見表1 1 【2 】；北京某廠啤 酒廢水中主要污染物列于表l 2 中1 3 i ；國外啤酒廠廢水的水質(zhì)情況可見表 l 一3 f 2 】a 。國內(nèi)有關(guān)啤酒廠其他廢水特性參見表1 4 。從表1 4 中可以看 出，啤酒廢水c o d b o d 5 值高達(dá)o 5 左右，說明這種廢水具有較高的生物 降解性，可以采用生物法進(jìn)行處理。另外，啤酒廢水中也含有一定量的氮 和磷( 參見表l 5 ) 3 1 。 表l l國外啤酒廠廢水水質(zhì)情況 廠名污水類別 p h 值b o d s ( m g 幾)s s ( m g l ) 大麥漫泡液 6 41 7 02 7 5 發(fā)酵罐洗滌水 5 2 6 58 0 0 1 3 4 06 3 0 - 1 1 0 0 英國啤 洗桶廢水 5 1 6 44 6 0 7 0 05 3 1 6 8 酒廠 洗啤酒瓶水 1 0 7 1 l1 4 0 2 1 03 4 - 2 6 0 麥芽浸泡液 63 6 一1 7 0 6 5 02 1 0 表l 一2 北京某廠啤酒廢水中主要污染物 性質(zhì)指標(biāo)( m g l ) 車間名稱 備注 c o d c rb o d ts s p l q 值 麥芽 5 4 03 5 76 76 7 -測定日期：1 9 8 4 年3 糖化 3 5 4 0 02 5 7 0 01 8 6 06 7 月。2 4 h 定時(shí)取樣，測 發(fā)酵 1 4 2 08 4 05 06 7 定混合水樣的水質(zhì)， 罐裝 1 4 2 08 4 05 0 6 7 連續(xù)監(jiān)測7 天，表中 酵母 1 2 3 5 08 8 3 07 5 l6 7 數(shù)據(jù)多為平均值。 總排放口 1 0 7 07 3 61 2 56 7 表l 一3國內(nèi)啤酒廠廢水水質(zhì)情況( m g ，l ) 占總廢 廢水混合廢水 綜合廢水 廢水來源水量的 c o d c r 種類 c o d c rc o d c r 高濃麥槽水、糖化車間的刷 5 一1 02 0 0 0 0 4 0 0 0 0 度有鍋水 4 0 0 0 6 0 0 0 機(jī)廢發(fā)酵車間的前酵罐、后 2 0 2 52 0 0 0 3 0 0 0 水酵罐洗滌水、洗酵母水 低濃制麥車間漫麥水、刷鍋 2 0 - 2 53 0 0 - 4 0 0 度有水、沖洗水等 1 0 0 0 1 5 0 0 3 0 0 7 0 0 機(jī)廢罐裝車間的酒桶、酒瓶 3 0 - 4 05 0 0 8 0 0 水 洗滌水 冷卻 各種冷凝水、冷卻水及 水及無有機(jī)污染物 i 0 0 殺菌水 其他 4 表l 一4 國內(nèi)有關(guān)啤酒廠其他廢水特性參見表 c o d c rb o d ts s 污水量 廠名 p h 值 ( 1 n g 幾)( n a g l )( r a g l ) ( m d ) 青啤( 徐州金波) 2 2 0 01 3 2 04 0 06 652 5 0 0 青啤( 馬鞍山) 1 5 0 0 2 5 0 08 0 0 1 5 0 04 6 35 1 l53 5 0 0 福卅第一家 1 5 0 08 0 02 0 06 92 0 0 0 杭州中策 2 5 0 01 4 0 03 3 2 4 6 44 98 0 0 0 燕京啤酒 1 5 0 0 8 0 02 0 0 5 0 06 - 91 5 0 0 0 表l 5 啤酒廢水水質(zhì)指標(biāo) 水溫 c o d c rb o d 。 s st nt p p h 值 。c ( m g l ) 5 61 6 3 01 0 0 0 2 5 0 06 0 0 1 5 0 04 0 0 4 5 0 3 0 0 6 0 02 5 8 0 1 2 啤酒廢水處理技術(shù) 啤酒廢水處理在八十年代主要是用好氧處理技術(shù)，八十年代末發(fā)展到 厭氧( 水解) 好氧聯(lián)合處理技術(shù)。十幾年來通過實(shí)踐不斷改進(jìn)、提高， 啤酒廢水的處理技術(shù)從工藝到設(shè)備結(jié)構(gòu)日漸成熟?，F(xiàn)有啤酒廢水處理主要 采用厭氧( 水解) 好氧處理方法。 1 2 1 厭氧( 水解) 法 這項(xiàng)新技術(shù)主要采用水解反應(yīng)器，在厭氧池中經(jīng)水解酸化的大分子、 難降解有機(jī)物被轉(zhuǎn)化為小分子的易降解的有機(jī)物，使出水的可生化性能得 到改善，使好氧處理單元的停留時(shí)間小于傳統(tǒng)工藝。與好氧初沉池相比， c o d 去除率高于好氧初沉池，可去除c o d 3 0 4 0 4 1 。水解酸化工藝是一種 預(yù)處理工藝，其后面接各種好氧處理工藝，如活性污泥法、氧化溝法、s b r 法等。 1 2 2 啤酒廢水處理中的好氧處理方法 1 2 2 1 普通活性污泥法 活性污泥法是微生物在有機(jī)廢水中充氧曝氣，將其中難沉淀有機(jī)溶解 物、膠體及浮游生物，通過微生物的作用進(jìn)行吸附、氧化、固化，最終變 成易沉淀的污泥，從水中分離出來?；钚晕勰喾ㄊ且环N成熟的高效生物處 理方法。但活性污泥法處理啤酒廢水也存在如下問題： 1 ) 因廢水b o d 值較高，用一般的通氣設(shè)備很難使曝氣的溶解氧達(dá)到 工程要求，在低溶解氧情況下，易產(chǎn)生污泥膨脹，使出水水質(zhì)不穩(wěn)定； 2 ) 因啤酒廢水中含氮、磷較低，需添加營養(yǎng)鹽； 3 ) 活性污泥法產(chǎn)生大量污泥，處理起來較困難； 4 ) 運(yùn)行費(fèi)用高，占地面積較大，耗能高。 1 2 2 2 序批式活性污泥法( s b r ) 序批間歇式活性污泥法簡稱s b r 法。s b r 的反應(yīng)機(jī)理以及污染物的去 除機(jī)制和連續(xù)式活性污泥法( c f s ) 基本相同，只是運(yùn)行時(shí)按進(jìn)水、反應(yīng)、 沉淀、出水和閑置五個(gè)工序?yàn)橐粋€(gè)周期，在一個(gè)設(shè)有曝氣或攪拌裝置的s b r 反應(yīng)器中進(jìn)行，省去t - - 沉池及污泥回流泵等裝置。與連續(xù)式活性污泥法 ( c f s ) 相比，其優(yōu)點(diǎn)如下【3 l ： 1 ) 運(yùn)行管理簡單，孵控，也可鴦?wù)黮s b r 在運(yùn)彳亍操作過程中，可以 根據(jù)廢水水量水質(zhì)的變化、出水水質(zhì)豹要求來調(diào)攘一個(gè)運(yùn)行周期中各個(gè)工 段的運(yùn)行時(shí)間、反應(yīng)器的混合液容積的變化和運(yùn)行狀態(tài)來滿足多功能的要 求。 2 ) 無需初沉池、二沉池和污泥回流系統(tǒng)，造價(jià)低； 3 ) 沉淀時(shí)無進(jìn)出水干擾，泥水分離效果好； 4 ) 能有效防止絲狀菌膨脹，不易產(chǎn)生污泥膨脹，污泥產(chǎn)量少； 5 ) 處理效果穩(wěn)定。 雖然s b r 法處理啤酒廢水有以上優(yōu)點(diǎn)，但其同樣不可避免的存在缺點(diǎn)： 6 1 ) 因啤酒廢水中含氮、磷較低，需添加營養(yǎng)鹽； 2 ) 由于南水北調(diào)，現(xiàn)有企業(yè)污水c o d e r 排放濃度應(yīng)低于1 0 0 m g l ， 而s b r 法的出水不滿足條件，需要增設(shè)其他處理設(shè)施，增加了投資。 1 2 2 3 生物膜法 生物膜法是使微生物群體附著于其他物體表面上呈膜狀，并讓它和廢 水接觸使之凈化的方法。利用生物膜凈化廢水的設(shè)備有生物濾池、塔濾、 生物轉(zhuǎn)盤、生物接觸氧化法等，其中又以生物接觸氧化法最為普遍。 1 2 2 3 1 生物濾池 生物濾池是目前生產(chǎn)上常用的生物處理方法。濾池中裝有比表面積較 大的填料，通過固定生長技術(shù)在填料表面形成生物膜，水體與生物膜不斷 接觸過程中，使有機(jī)物及氮等營養(yǎng)物質(zhì)被生物膜吸收利用而去除。這種濾 池在運(yùn)行中有時(shí)需補(bǔ)充一定量的壓縮空氣，這不僅為生物生長提供足夠的 溶解氧，而且有助于新老生物膜的更新?lián)Q代，保證生物膜的離氧化能力。 這種工藝的特點(diǎn)是運(yùn)行費(fèi)用低，處理效果穩(wěn)定，管理方便，污染物去除效 率高，污泥產(chǎn)量少，且受外界環(huán)境變化的影響較小。 1 2 2 3 2 生物塔濾 人們在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)高度大于8 m 左右，可以克服濾料空隙小所造成的 通風(fēng)不良的困難，因此創(chuàng)造了池身很高的濾池。近幾年來，由于輕質(zhì)濾料 的采用，塔濾池的平面尺寸有了擴(kuò)大的可能性。目前國外已廣泛使用塑料 制的大孔徑波紋板濾料和管式濾料，我國常采用的是環(huán)氧樹脂固化的玻璃 鋼蜂窩填料。同生物濾池相同，塔式濾池控制污染也是通過濾料表面的生 物膜的新陳代謝活動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的。塔式濾料的主要優(yōu)點(diǎn)是負(fù)荷高、產(chǎn)水量大、 占地面積小、且對水量、水質(zhì)突然變化的適應(yīng)性較強(qiáng)，因?yàn)樵谑軟_擊負(fù)荷 后，一般只是上層濾料的生物膜受影響，因此能較快地恢復(fù)正常工作，其 缺點(diǎn)是動(dòng)力消耗較大，且運(yùn)行管理較為不便。 1 2 2 3 3 生物接觸氧化 7 生物接觸氧化法也叫做浸沒式生物膜法，即是在池內(nèi)設(shè)置人工合成填 料，經(jīng)過充氧的水以一定的速度流經(jīng)填料，使填料上長滿生物膜，水體與 生物膜接觸過程中，通過生物凈化的作用使水中污染物質(zhì)得到降解與去除， 這種工藝是介于活性污泥法與生物過濾之間的處理方法，具有這兩種處理 方法的優(yōu)點(diǎn)。接觸氧化法的生物膜上生物相很豐富，除細(xì)菌外，球衣細(xì)菌 等絲狀菌也得以大量生長，并且還繁殖著多種種屬的原生動(dòng)物與后生動(dòng)物。 生物接觸氧化法的主要優(yōu)點(diǎn)是處理能力大，對沖擊負(fù)荷及溫度有較強(qiáng) 的適應(yīng)性，污泥生成量少，能保證出水水質(zhì)，易于維護(hù)管理，但缺點(diǎn)是在 填料間水流緩慢，水力沖刷少，生物膜只能自行脫落，更新速度慢易引起 堵塞，而且布水布?xì)獠灰走_(dá)到均勻，另外填料較貴，投資費(fèi)用高。 2 0 世紀(jì)8 0 年代初，啤酒廢水處理工藝中，接觸氧化法有一定的優(yōu)勢， 所以在啤酒廢水的處理上得到了廣泛的應(yīng)用。由于啤酒廢水進(jìn)水濃度高， 所以一般采用二級(jí)接觸氧化工藝。 但由于接觸氧化法在運(yùn)行過程中能耗較大。近年來，隨著中高濃度有 機(jī)廢水的厭氧、水解處理工藝的發(fā)展，啤酒廢水處理由純耗氧工藝漸漸發(fā) 展為厭氧( 或水解酸化) + 好氧組合工藝，而好氧處理部分較多采用的還是 接觸氧化法。由于厭氧( 或水解酸化) + 好氧組合工藝降低能耗的功能明顯， 所以接觸氧化法在啤酒廢水處理中由最初的主處理工藝變?yōu)閮啥翁幚砉に?中的好氧處理工藝。 1 2 2 3 4 生物流化床反應(yīng)器 在流化床反應(yīng)器中，生物膜是均勻分布的，生物膜與營養(yǎng)基質(zhì)( 溶解氧、 c 、n 、p 等) 接觸幾率的增加，導(dǎo)致傳質(zhì)效果的改進(jìn)，基質(zhì)在液相和生物膜 之間的轉(zhuǎn)移加快，從而使生物氧化在更快的反應(yīng)速度下進(jìn)行。 t h n e t 等人對三相流化床反應(yīng)器的研究表明，流化介質(zhì)的投加濃度及介 質(zhì)大、是決定反應(yīng)器內(nèi)生物膜特性的重要因素，在較高湍流度和適宜流化 介質(zhì)濃度下易形成密而薄的生物膜，這種生物膜在運(yùn)行中不易脫落，有較 r 好的生物降解性能，三相中氣相的工藝條件也是一個(gè)重要的影響因素。維 持反應(yīng)器內(nèi)高的細(xì)菌濃度，就可能使生物流化床的污染物負(fù)荷提高，并保 證出水水質(zhì)良好。 生物流化床的應(yīng)用，解決了固定填料床中常出現(xiàn)的堵塞問題，但由于 保持流化狀態(tài)消耗的動(dòng)力費(fèi)用較高，且維護(hù)管理較為復(fù)雜，在運(yùn)行中有時(shí) 還出現(xiàn)流化介質(zhì)跑料現(xiàn)象。 國內(nèi)部分啤酒廠廢水處理工藝見表l 一6 【6 】。 表1 6 部分國內(nèi)啤酒廠廢水處理工藝 處理水量 廠名核心工藝 ( m 3 d ) 青啤( 馬鞍山)u a s b + 接觸氧化 3 5 0 0 北京華都啤酒廠兩段活性污泥法 2 4 0 0 杭州啤酒廠兩級(jí)充氧型生物轉(zhuǎn)盤 2 1 0 0 青島啤酒廠三段接觸氧化 2 0 0 0 無錫啤酒廠兩段活性污泥法 1 2 0 0 廣卅啤酒廠普通活性污泥法 4 0 0 0 珠江啤酒廠兩段活性污泥法 1 7 0 0 上海江南啤酒廠塔濾+ 射流曝氣 3 0 0 0 上海華光啤酒廠生物轉(zhuǎn)盤+ 曝氣池 2 0 0 0 撫順啤酒廠曝氣池+ 生物接觸氧化 2 1 0 0 長江啤酒廠兩段表面曝氣池3 6 0 0 上海益民啤酒廠塔濾+ 曝氣池2 2 0 0 1 3 小結(jié)及展望 近幾十年來，隨著現(xiàn)代工業(yè)和城市建設(shè)的發(fā)展，我國的啤酒工業(yè)迅速 發(fā)展，啤酒產(chǎn)量較過去有了大幅度提高，已成為世界五大啤酒生產(chǎn)國之一。 9 啤酒工業(yè)產(chǎn)量的增加，產(chǎn)生的廢水也相應(yīng)增加，加重了水環(huán)境的污染。截 止到1 9 9 8 年上半年，全國啤酒產(chǎn)量為1 8 6 0 萬噸，以生產(chǎn)1 噸啤酒產(chǎn)生2 0 m 3 廢水計(jì)算，則啤酒工業(yè)排放的廢水量每年達(dá)37 2 億m 3 ，污染物中b o d 5 為 1 8 6 3 3 5 萬噸，c o d c r 為3 7 2 5 5 8 萬噸，s s 為7 4 1 49 萬噸。這使得我國 城市的環(huán)境污染特別是水污染問題日趨嚴(yán)重，同時(shí)水資源問題也日趨緊張。 我國是一個(gè)人均水資源占有量匱乏的國家，僅為世界人均值的1 4 ，而且時(shí) 空分布不均，開發(fā)利用難度大，許多地區(qū)和城市嚴(yán)重缺水。可以說水污染 嚴(yán)重和水資源的短缺已經(jīng)成為制約我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展、危害生態(tài)環(huán)境、 影響人民生活和身體健康的突出問題，迫切需要加以解決。但是，在我國 水污染治理領(lǐng)域，現(xiàn)有建成運(yùn)行的污水處理廠( 站) 基本上都是采用傳統(tǒng) 活性污泥法及其變形工藝、氧化溝工藝、a - b 法工藝、s b r 法等工藝，雖 然這些工藝處理效果尚可甚至也比較好，但普遍存在著占地面積大、基建 投資高、處理負(fù)荷低、運(yùn)行啟動(dòng)慢、經(jīng)常出現(xiàn)污泥膨脹、不能承受沖擊負(fù) 荷等不足之處，同時(shí)工藝設(shè)備處理效能低、能耗高，不能滿足高效低能的 要求。因此近幾十年來，各種啤酒廢水處理新技術(shù)工藝不斷涌現(xiàn)。目前來 說，最經(jīng)濟(jì)有效的方法仍然是生物處理法。隨著越來越多的啤酒廢水處理 設(shè)施投入運(yùn)轉(zhuǎn)，生物處理技術(shù)己成為啤酒廢水處理中的主要方法。 由于廢水處理主要是一項(xiàng)側(cè)重于環(huán)境效益和社會(huì)效益的工程，在建設(shè) 和實(shí)際運(yùn)行過程中常常受到資金的限制，使得治理技術(shù)與資金問題相連成 為解決我國水污染的“瓶頸”。因此，開展經(jīng)濟(jì)有效的廢水處理新工藝，研 究一種適合我國國情的啤酒廢水處理工藝，從而降低廢水處理的投資和運(yùn) 行費(fèi)用、節(jié)省用地、管理方便、出水水質(zhì)好、能達(dá)到城市生活雜用水標(biāo)準(zhǔn)， 將對我國國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展及環(huán)境保護(hù)具有十分重要的意義。 生物接觸氧化法作為好氧處理工藝的代表，受到了廣泛應(yīng)用，但其較 高的投資和運(yùn)行費(fèi)用，較大的占地面積及復(fù)雜的操作工藝，顯然布符合我 國國情。顆粒填料曝氣生物濾池正是在這種情況下應(yīng)運(yùn)而生的，其無論是 l o 在投資、池容和占地面積、運(yùn)行費(fèi)用和自動(dòng)化操作程度方面，還是在出水 水質(zhì)方面，都具有巨大的優(yōu)越性，并且出水可以回用，拓寬了處理水的范 圍。它不僅節(jié)約了寶貴的土地及水資源，也減輕了國家和企業(yè)的負(fù)擔(dān)。因 此，受到了環(huán)保界的極大關(guān)注。 第二章顆粒填料曝氣生物濾池 2 1 概述 曝氣生物濾池( b i o l o g i c a la e r a t e df i l t e r ，b a f ) 是8 0 年代末在歐美發(fā) 展起來的種新型污水處理技術(shù)。它采用了一種新型的粒狀填料，綜合了 過濾、吸附和生物代謝等多種凈化作用，使其具有占地小、出水質(zhì)量好、 流程簡單、對環(huán)境影響小等諸多優(yōu)點(diǎn) 7 1 0 l ，在美國和日本，9 0 年代初已有 5 0 多座b a f 處理設(shè)施投入運(yùn)行“1 ”。在國內(nèi)，b a f 在處理工業(yè)廢水上的 應(yīng)用正慢饅成為主流。表2 1 為德國p h i l i p pm i i e r 公司對三種污水 處理工藝處理效果的比較，表2 2 為該公司對三種污水處理工藝占地、投 資費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用的比較，表2 3 為法國o t v 公司對a 2 o 、s b r 、b a f 三種污水處理工藝的比較【1 3 】。 表2 一l 不同工藝處理出水水質(zhì)的比較( m 嘰) 處理工藝b o d 5 c o d i , v h r n t nt ps s 活性污泥法 1 57 551 8l1 0 混合法 1 0 6 0 2 1 0 l 1 0 曝氣生物濾池 1 0 6 0 2 1 0 7 0 ，生物膜厚度 0 2 m m ，鏡檢微生物相良好且穩(wěn)定。 4 1 2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 ( 1 ) 鏡檢結(jié)果 經(jīng)掛膜過程后，觀察反應(yīng)柱中水顏色發(fā)黃，略帶淺黃色。取出反應(yīng)柱 中的陶粒進(jìn)行鏡檢，發(fā)現(xiàn)陶粒上已生長有生物膜，其中菌膠團(tuán)細(xì)菌是生物 膜的主體，邊緣有絲狀菌生長，并有大量原生動(dòng)物和后生動(dòng)物，如線蟲等。 實(shí)驗(yàn)反應(yīng)柱中存在種群豐富、結(jié)構(gòu)完整、功能穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)。 ( 2 ) 生物膜厚度 陶粒上附著有一層薄薄的生物膜，生物膜厚度達(dá)到2 5 m m 。 3 0 ( 3 ) 反應(yīng)器運(yùn)行情況 悶曝結(jié)束后，第4 天開始按正常情況進(jìn)水。第5 天反應(yīng)器的c o d 去除 率就達(dá)到并穩(wěn)定在8 0 以上，b o d 去除率穩(wěn)定在8 0 9 0 左右，其具體情 況見圖4 1 。 v 料 籃 稍 1 0 0 ；9 0 v 鐾8 0 悄 7 0 6 0 12345 67891 01 1 時(shí)間( d ) 圖4 一l生物陶粒濾池運(yùn)行參數(shù)的變化 ( 4 ) 附著牢固性 為了監(jiān)測所掛膜的附著牢固性，在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行到第l o 天后，進(jìn)行了三次 反沖洗，強(qiáng)度逐漸加強(qiáng)，分別為： i 、第1 1 天進(jìn)行了第一次反沖洗，強(qiáng)度為水l m 3 1 1 ，氣1m 3 h ； i i 、第1 5 天進(jìn)行了第二次反沖洗，強(qiáng)度為水5 m 3 l ，氣15 m 3 1 1 ； i i i 、第1 9 天進(jìn)行了第三次反沖洗，強(qiáng)度為水3 m 3 ，h ，氣3m 3 h 。 監(jiān)測結(jié)果見圖4 2 。 l o o 墓8 0 斛6 0 囂4 0 謇 2 ( ) 0 l35 791 1 1 31 5 1 71 92 l 時(shí)間( d ) 圖4 2生物陶粒濾池反沖洗實(shí)驗(yàn)監(jiān)測情況圖 根據(jù)監(jiān)測結(jié)果，經(jīng)反沖洗后，生物陶粒反應(yīng)濾池的c o d 去除率均有所 下降，c o d 去除率維持在7 0 以上。但一般經(jīng)過l 天的穩(wěn)定運(yùn)行后，反應(yīng) 濾池的c o d 去除率又很快恢復(fù)到8 0 以上。由此可以推知，經(jīng)過新型掛膜 方法所掛的生物膜耐沖擊負(fù)荷，對高強(qiáng)度的水力沖刷具有一定的適應(yīng)性， 生物的固著度較好。 4 1 3 理論分析 分析生物膜的形成過程：當(dāng)把接種污泥加入反應(yīng)器后，少量污泥截留 附著在載體表面，這些固著態(tài)微生物將攝取廢水中的營養(yǎng)物，進(jìn)行降解代 謝有機(jī)物的生命活動(dòng)，并在載體表面生長、繁殖，逐漸形成一層薄的膠質(zhì) 粘膜。隨著微生物不斷攝取營養(yǎng)物質(zhì)而增長，從載體表面向外擴(kuò)展，并分 裂為新細(xì)胞，逐步覆蓋先前已形成的膜層，進(jìn)而形成成熟的生物膜。 分析生物膜的形成過程，可以得知載體上的生物膜是同著態(tài)微生物自 身生長的結(jié)果，而非懸浮態(tài)微生物的粘附作用的結(jié)果。因此，為使反應(yīng)器 快速掛膜，促使固著態(tài)微生物高速繁殖是關(guān)鍵因素。而懸浮態(tài)微生物與固 著態(tài)微生物是一對此消彼長的共同體，它們在反應(yīng)器中爭奪營養(yǎng)物來滿足 自身生長。如果反應(yīng)器中懸浮態(tài)微生物占優(yōu)勢，那么就消弱了生物膜中固 3 2 著態(tài)微生物的生長，使掛膜速度減慢。反之，如果在掛膜期間，盡量減少 反應(yīng)器中懸浮態(tài)微生物的數(shù)量，那么固著態(tài)微生物就會(huì)快速繁殖，就能達(dá) 到快速掛膜的目的。 本掛膜方法在初期加入活性污泥及營養(yǎng)物質(zhì)，使得反應(yīng)器中保持充足 的營養(yǎng)基質(zhì)。在悶曝2 4 小時(shí)后，使得部分微生物固著在載體上生長，然后 將反應(yīng)器中的水全部排掉，使得剩余懸浮態(tài)微生物得以排出。然后再加入 活性污泥及營養(yǎng)物質(zhì)，悶曝3 天，使得已有的固著態(tài)微生物在此條件下高 速繁殖，同時(shí)也進(jìn)一步使載體上附著微生物。這樣經(jīng)過3 天后，生物膜就 已基本成熟，可以直接進(jìn)行正常工況的實(shí)驗(yàn)。 另外由于在悶曝過程中所采用的曝氣強(qiáng)度較大，這就使附著在載體上 的固著態(tài)微生物能夠適應(yīng)較強(qiáng)的沖擊負(fù)荷，所以形成的生物膜比較耐沖擊 負(fù)荷，實(shí)驗(yàn)也證明了這一點(diǎn)。 4 1 4 結(jié)語 ( 1 ) 該掛膜方法是根據(jù)生物膜的形成原理產(chǎn)生的，在理論上成立，實(shí) 驗(yàn)證明它在實(shí)際中也是可行的。 ( 2 ) 該掛膜方法可在較短時(shí)間內(nèi)在載體上形成一層成熟的生物膜，比 傳統(tǒng)的掛膜時(shí)間大大縮短。 ( 3 ) 使用該掛膜方法形成的生物膜中微生物固著度較好，比一般的接 種掛膜形成的生物膜更耐沖擊負(fù)荷。 4 2 正常運(yùn)行階段 本階段主要是探討對曝氣生物濾池去除率的影響因素，同時(shí)為選取最 佳運(yùn)行工況奠定基礎(chǔ)。本階段歷時(shí)4 個(gè)月，實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析如下： 4 2 1 氣水比 ( 1 ) 對有機(jī)物( c o d c r ) 去除效果的影響 圖卜叼、4 4 、4 5 分別為停留時(shí)間為8 小時(shí)、6 小時(shí)，4 小時(shí)情況 下的去除效果。 吉 j 魁 避 5 0 0 0 4 5 00 4 0 0 0 3 5 00 3 0 00 2 5 00 2 0 0 0 】5 0 。0 1 0 0 0 5 00 00 0 毋0 掌掌掌心0 0 日期( 月日) l o o 0 9 5 o 9 0 o ；8 5 - 0 斟8 0 0 逝 粕7 50 7 0 0 6 5 0 6 00 廣迸水濃度( m g l ) _ 卜一一出水濃度( m g l ) 苓掌p 0 0 毒0 擎 e l 期( 月日) 去除辜( ) 圖4 3反應(yīng)器對c o d c r 的去除效果( r t = 8 h ) 注：5 月7 日至5 月2 0 日為氣水比6 ：l ，6 月1 8 日至7 月1 日為氣水比7 ：i ，7 月 3 0 日至8 月1 2 日為氣水比4 ：l 。 3 4 v 礙 鑿 1 4 5 00 4 i ) o0 3 5 00 3 0 00 2 5 00 2 0 0 0 1 5 0 0 1 0 00 5 0 0 、00 p o00 0 0 0 。 日期( 月te 1 ) 1 0 0 0 9 5 0 9 00 8 5 0 8 00 7 50 7 00 6 50 6 0o r 一進(jìn)水濃度( m g l ) _ 卜一出水濃度( m g l ) 苓 o 囊0 0 日期( 月日) 一去除率( ) 圖4 4 反應(yīng)器對c o d e r 的去除情況( h r t - 曲) 注：5 月2 1 日至( 月3 日為氣水比6 ；l ，7 月2 日至7 月1 5 日為氣水比5 ：1 8 月 1 3 日至8 月2 6 日為氣水比4 ：l 。 3 5 一，暑曼)魁艇 噎 j 世 艇 0 鼉 篷 柑 5 0 00 4 5 00 4 0 00 3 5 00 3 0 00 2 5 00 2 0 0 0 1 5 00 1 0 0 0 5 0 0 0 0 岔毒0 00 摯零毋p 毋毋 日期( 月曰) 1 0 0 0 9 5 0 9 0 0 8 5 0 8 0 0 7 5 0 7 00 6 5 0 6 00 廣一進(jìn)水濃度( m g l ) - 一出水濃度( m g l ) 0 窖爸0 零藎毋毋毋毋 日期( 月日) 一去賒率( ) 圖4 5 反應(yīng)器對c o d e r 的去除情況( h r r = 4 h ) 注：6 月4 日至6 月1 7 了為氣水比6 ：l ，7 月1 6 日至7 月2 9 日為氣水比5 ：l ，8 尸 2 7 日至9 月9 日為氣水比4 ：l 。 3 6 從圖4 3 、4 4 、4 5 可以看出，在停留時(shí)間相同的條件下，氣水比 越大，曝氣生物濾池對c o d c r 的去除率越大。因?yàn)閷ζ貧馍餅V池反應(yīng)器 來講，其凈化作用的主要是專性好氧微生物及兼性微生物，它們生長在氧 化還原電位較高的有氧環(huán)境中1 3 ”。在一定范圍內(nèi)，停留時(shí)間一定，氣水比 越大，反應(yīng)器中的溶解氧就越高，生物膜中的微生物就越活躍，新陳代謝 作用就越強(qiáng)，從而使得反應(yīng)器對c o d c r 的去除率升高。反之，氣水比越小， 反應(yīng)器中的溶解氧就較低，好氧微生物的活性就受到影響，新陳代謝能力 降低，微生物的生長規(guī)律遭到破壞，好氧微生物受到抑制而死亡。因此， 氣水比的控制并不是越高越好，要綜合考慮技術(shù)及出水水質(zhì)的要求，這點(diǎn) 在選取最佳工況條件時(shí)加以了考慮。 ( 2 ) 對氨氮( n h 3 - n ) 去除效果的影響 圖4 - - 6 、4 7 、4 8 分別為停留時(shí)間為8 小時(shí)、6 小時(shí)、4 小時(shí)情況 下的去除效果。 h 目 v 世 蠖 l o o 5o 0 0 0 掌掌掌心o 疊0 日期( 月日) r 一進(jìn)水濃度( m g l ) _ 卜一出水濃度( m g l ) 1 0 0 。 9 50 9 ( ) 0 8 50 8 00 7 5 0 7 00 6 5o 6 0o 礦 0 0 掌0 0 毒營00 e l 期( 月e 1 ) 一去除率( ) 圖4 6 反應(yīng)器對氨氮的去除情況( h r t = 8 h ) 注：5 月7 日至5 月2 0 日為氣水比6 ：1 6 月1 8 日至7 月1 日為氣水比5 ：1 ，7 月 3 0 日至8 月1 2 日為氣水比4 ：1 。 5 0 0 4 50 4 0 0 3 5 0 3 0 0 2 5 0 2 0 0 1 5 0 1 00 5 0 0 0 掌旁 o 毒0 o p 0 蕊 e l 瓣( 月e 1 ) r 一進(jìn) 濃度( m g l ) - 一i t t g 濃度( m g l ) 6一詩籃川 ，暑e)魁蟶 1 0 00 9 5o 9 00 ，、8 50 筆 料8 00 鑿 稍7 50 7 00 6 50 6 00 0 o 囊0 0 心0 0 日期( 月e t ) 一去除率( * ) 圖4 7 反應(yīng)器對氨氮的去除情況( h r t = 6 h ) 注：5 月2 1 日至6 月3 日為氣水比6 ：1 ，7 月2 日至7 月1 5 曰為氣水比5 ：1 8 月 1 3 日至8 月2 6 日為氣水比4 ：1 。 5 00 4 50