光合污泥在啤酒廢水處理中的應用

張翠英

(巴中市環境監測中心站， 四川 巴中 636000)

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光合污泥在啤酒廢水處理中的應用

張翠英

(巴中市環境監測中心站， 四川 巴中 636000)

利用酸化—兩級光合污泥—砂濾工藝處理啤酒廢水，通過比較是否酸化、光合污泥和普通活性污泥的處理效果，得到最優的處理工藝。實驗結果表明：該工藝能有效處理啤酒廢水，CODCr去除率達96.3%，比未酸化工藝CODCr去除率提高近5%，比普通活性污泥法CODCr去除率提高10%以上。各工藝平行試驗顯示，各工藝出水水質較穩定，試驗結果可靠。

酸化；啤酒廢水；CODCr;光合污泥

啤酒廢水主要來自麥芽車間、糖化車間、發酵車間、灌裝車間以及生產用冷卻廢水等。廢水一般呈酸性，水溫在20～25℃，CODCr在1200～2300mg/L, BOD5在700～1400mg/L,總磷在30～70mg/L。每生產1t啤酒廢水排放量為10～20m3,平均約15m3。啤酒廢水雖無毒，但易于腐敗，排入水體要消耗大量的溶解氧，對水體環境造成嚴重危害[1]。啤酒廢水的主要特點之一是BOD5/CODCr值高，一般在50%以上，非常利于生化處理。光合細菌(Photosynthetic Bacteria)簡稱PSB，是由一群具有原始光能合成體系、能在厭氧條件下進行不放氧光合作用的原核生物組成[2]。由于PSB能耐受高濃度有機物, 具有去除和分解有機物能力, 因此被用來處理高濃度有機廢水。將光合細菌接種到普通活性污泥中進行馴化培養，由于光合細菌主要利用小分子物質，對大分子物質利用效率很低，需對廢水進行酸化處理，將啤酒廢水中的大分子有機物酸化水解為小分子，為光合污泥對小分子有機物的吸收降解提供良好的基質條件[3]。

1 材料與方法(Materials and Methods)

1.1 光合細菌、活性污泥及酸化菌液

原光合細菌由北京美添佳生物菌肥制品有限公司提供，每毫升含光合細菌數約4×108個。

活性污泥由城市生活污水處理廠提供。混合液懸浮固體(MLSS)濃度4000mg/L左右，污泥沉降比(SV%)為25%。

將光合細菌菌液和活性污泥按1∶9的體積比進行混合，然后用啤酒廢水對光合細菌和活性污泥混合液(后稱光和污泥)進行馴化。

酸化菌液：由10g酵母粉溶解于1000mL水中充分溶解而成，每一周期按照5‰的比例投加到實驗水樣中。

1.2 實驗水樣

啤酒廢水，來自某啤酒廠，其CODCr為2000mg/L左右，BOD5為700～900mg/L，氨氮為40～70mg/L，SS為300～600mg/L，CODCr與BOD5比值較高，適宜采用生物方法進行處理。

1.3 主要測試項目及相關儀器

CODCr：標準重鉻酸鉀法測定[4]。

2 實驗內容及步驟

2.1 實驗工藝流程(圖1)

2.2 實驗工藝及參數表

(1) 調節沉淀池

對浸麥工段、糖化、發酵和裝罐過程中產生的廢水進行收集，調節進入后處理階段的水量和水質。

(2) 預酸化處理

對1號和3號反應器投加1.1中的酸化菌液，2號不投加，保持各反應器的溫度基本一致，厭氧酸化時間為6h，pH值在5.5～7.0，微好氧酸化階段控制反應器溶解氧在1～2mg/L。

(3) 光合細菌和火星污泥反應階段

在1號和2號反應器分別接種經馴化后的光合細菌和活性污泥，3號接種普通活性污泥，水力停留時間分別控制在8h和6h，進水pH值控在7.5～8.0，采用白天自然光照，夜間日光燈照射，控制光照強度為3000Lx，第一個周期向反應器各加入體積比為10%的光合細菌和活性污泥，以后各周期添加比控制在1%，通過沉淀池的污泥回流即可，不再投加光合細菌和活性污泥。出水經沉淀后進入下沉淀處理階段。

表1 對照實驗參數

實驗工藝進水CODCr/(mg/L)廢水量/mL酸化與否污泥類別PSB液/mL污泥曝氣時間/h酸化-光合污泥工藝20642000酸化光合污泥208未酸化工藝光合污泥工藝20642000未酸化光合污泥208酸化-普通活性污泥工藝20642000酸化活性污泥08

(4) 沉淀階段

兩級光合污泥處理后的出水經沉淀后進入砂濾工序。

(5)砂濾階段

為了進一步降低色度，去除廢水中懸浮物質，將光合污泥沉淀后的出水引入砂濾池，進一步去除廢水中的色度、懸浮物質和少量有機物后排放。

3 結果及討論

3.1 酸化工序對光合污泥處理啤酒廢水的影響

為進一步了解酸化與否對光合污泥處理啤酒廢水的影響，試驗取2個2.5L的反應器，1號反應器投加20mL光合細菌菌液，2號反應器加入20mL自來水作為對照，后續處理工藝及溫度、光照均保持一致。具體見表2。

表2 不同處理工藝CODCr變化情況 (mg/L)

表2中工藝CODCr變化情況顯示：經酸化處理的廢水在酸化結束后CODCr有所上升，而未經酸化處理的廢水CODCr降低了57mg/L，主要是由于加入酸化細菌后酸化菌液自身對CODCr的貢獻，未經酸化處理廢水加入自來水對廢水進行了稀釋，使CODCr略有下降。廢水經酸化處理后，在兩級光合污泥處理出水和沉砂池水質兩個工段出水水質明顯優于未經酸化處理工藝。兩種工藝CODCr去除率分別為96.5%和91.1%，經酸化處理工藝CODCr去除率提高了5.4%。同時還可以看出，廢水經酸化后在光合污泥段CODCr去除率為93.4%，未經酸化的廢水在光和污泥段CODCr去除率為84.3%，酸化工藝CODCr去除率提高近10%。這是由于光合細菌主要利用小分子物質，對大分子物質利用效率很低，因此，在廢水進入光合污泥反應器前進行酸化處理，使廢水中的大分子化合物通過酸化作用降解成為小分子物質，為光合細菌反應提供良好的基質條件[5]。

3.2 光合污泥與普通活性污泥處理啤酒廢水的情況

為進一步了解光合污泥與普通活性污泥處理啤酒廢水的效果差異，試驗取2個2.5L的反應器，1號反應器投加經啤酒廢水馴化的光合污泥，3號反應器加入普通的活性污泥作為對照，后續處理工藝及溫度、光照均保持一致。具體處理方式及結果見表3。

不同污泥處理工藝CODCr變化情況顯示：光合污泥處理工藝廢水出水水質明顯優于普通活性污泥工藝。光合污泥處理工藝廢水CODCr去除率為96.5%，而普通活性污泥廢水CODCr去除率為85.7%， CODCr去除率提高10%以上。同時，從出水水質看，光合污泥處理工藝廢水CODCr達到了《GB19821-2004 啤酒工業污染物排放標準》規定的要求，而普通活性污泥無法達到相應的排水要求。由于啤酒廢水中大量有機大分子物質經酸化處理后被降解為小分子物質，光合細菌主要利用廢水中的小分子物質，酸化工藝為光合細菌提供了良好的基質條件[6]。而普通活性污泥的廢水去除效率較低，且在一定時段后，廢水CODCr不再隨時間的延長而明顯下降。因此，光合污泥工藝處理啤酒廢水明顯優于普通活性污泥工藝。

表3 不同污泥處理工藝CODCr變化情況 (mg/L)

3.3 各工藝平行試驗結果情況

為進一步說清楚光合污泥工藝處理啤酒廢水的明顯作用，試驗對酸化-光合污泥工藝、未酸化工藝光合污泥和酸化-普通活性污泥工藝進行了3組平行試驗，試驗周期為4個月。對其結果進行統計分析，具體情況見表4。

表4 不同處理工藝平行試驗CODCr變化情況 (mg/L)

3種工藝平行試驗顯示，酸化-光合污泥工藝和砂濾段出水水質明顯優于未酸化光合污泥工藝和酸化-普通活性污泥工藝，且各工藝出水水質較穩定。

4 結論

(1) 與未經酸化處理的廢水相比，酸化工序能有效水解啤酒廢水中大分子有機物為小分子物質，為光合細菌提供營養基質。經酸化工序廢水CODCr降解率較未經酸化光合污泥工序提高近5%。

(2)光合污泥工藝廢水CODCr去除率為96.3%，而普通活性污泥廢水CODCr去除率為86.2%，光合污泥處理工藝廢水CODCr去除率明顯提高10%以上。光合污泥能有效處理啤酒廢水中CODCr。

(3)各工藝平行試驗顯示，各工藝出水水質較穩定，試驗結果可靠。

(4)利用酸化—兩級光合污泥—砂濾工藝能高效處理該類苯胺廢水，整個工藝CODCr去除率達96.3 %。

[1] 徐懷東,鐘月華,伍勇,等. 我國啤酒廢水處理工藝進展[J].四川環境,2003，22(3)：27-32.

[2] 東秀珠,蔡妙英.常見細菌系統鑒定手冊[M].北京:科學出版社,2001.

[3] 程樹培,崔益斌,申為民,等.外循環氣升反應器中光合細菌處理味精廢水的研究[J].環境科學,1993 (2):6-10.

[4] 國家環境保護局,本書編委會.水和廢水檢測分析方法[M].北京:中國環境科學出版社,1989.

[5]楊云龍,薛嶸,吳國慶.固定化PSB 處理亞硫酸鈉造紙廢水[J].中國環境科學,2001,21(4) :351-354.

[6]同幟,李海紅,崔雙科.有使光合細菌處理有機廢水的研究[J].陜西科技大學學報,2005(3):28-31.

Application of Photosynthetic Sludge in Treating Beer Brewery Wastewater

ZHANG Cui-ying

(Bazhong Environmental monitoring central station, Bazhong Sichuan 636000 ,China)

The research used acidification and two stage photosynthetic sludge and sand filtration process to treat beer brewery wastewater. By comparing the treatment results of acidification、photosynthetic sludge, and ordinary active sludge, the best way to treat the wastewater was identified. The results showed that the above process could effectively treat beer wastewater. Its removal rate of CODCrreached 96.3%, which increased nearly 5% than the unacidification process and was more than 10% comparing with the conventional activated sludge process. Additionally, the tests indicated that the results were dependable.

acidification; beer brewery wastewater; CODCr; photosynthetic sludge

2016-04-01

張翠英(1973-)，女，專科，工程師，主要從事環境監測工作。

X703

A

1673-9655(2016)06-0075-03