啤酒生產制麥部污水處理改擴建工程工藝設計

王俊先 張楚寧（廣東恩維樂環境科技有限公司 廣東廣州 511431）

1 工程概況

沿海某市啤酒生產企業為國內大型啤酒生產集團重要的南方生產基地，該廠制麥部生產啤酒釀造用的麥芽，其生產過程由選麥、洗麥、浸麥、過麥、發芽、烘干、除根、成品包裝等工序構成，每日消耗自來水近1200噸，其中80-90%以廢水形式排放。排放的廢水略偏酸性，含有大量懸浮物，膠體性和溶解性有機污染物，平均CODcr約在1600mg/l，B/C接近0.5，屬于高濃度容易降解廢水。

該公司原有一套處理規模為，700m3/d的廢水處理站，工藝為“調節池+水解酸化+好氧+混凝沉淀+砂過濾”。原處理系統主要存在以下問題：（1）處理規模不足，原設計700m3/d的廢水處理站由于無機物沉積實際有效容積不足一半。（2）水解酸化工藝非專性厭氧工藝，厭氧效果差。（3）曝氣系統布氣設施陳舊落后并且損壞嚴重，氧的利用率低，導致供氧不足，浪費大量的電能。主供氣管道管徑小、管內空氣流速高，估算為22m/s，大大超出規范值。（4）由于生化系統處理效果不好，混凝沉淀過程投藥量大、負荷高、污泥量大。加藥設施簡陋，重力式投加，無計量手段，藥劑投加量無法正確控制，運行中沒有對污泥進行實質性的分離，而是將污泥排入調節池，污泥在調節池內日積月累，消減了該池的有效容積。（5）污泥干化池操作不便，勞動強度大，氣味污染環境，而且受氣候影響，技術落后，實際上也沒有使用。

啤酒廢水屬于典型高濃度易降解廢水[1]，基于其廢水特征及現狀條件，為了滿足排放標準的要求，需對現有工藝進行升級改造，原水經過預處理進入由原1#、2#好氧池組成的調節池，利用原有厭氧池組成內循環（IC）兩相厭氧反應器，消減一定量的有機物。將原有的灰渣池（3000m3）改為SBR，實現安全的好氧生化處理，滿足達標排放要求。利用原有設施做過濾與消毒，使一部分處理后的污水可再生利用，實現節水減排。

2 工藝設計

2.1 水量水質

升級改造后廢水的處理規模為1300m3/d，24小時運行。設計的進、出水水質指標如表1所示，出水執行廣東省地方標準《水污染物排放限值》（DB44/26-2001）第二時段一級標準及《啤酒工業污染物排放標準》（GB19821-2005）二者標準較嚴值。

表1 設計進水和出水水質

2.2 工藝流程及說明

根據進水水質情況和出水水質要求，采用“格柵+沉砂＋水利篩分+調節+兩相厭氧＋SBR＋砂過濾”的組合工藝，具體工藝流程見圖1。

圖1 水處理工藝流程

廢水通過原有的排水管（渠）經過新設置的3mm機械格柵，去除部分雜物進入集水池，集水池內設置了沉沙區、機械刮泥機、排泥泵等，隨時可以將沉積的泥沙排除至原有的污泥干化池。

新增pH計和投堿設備，自動調節廢水的pH，達到7.5-8.2范圍，使之適合于后續的生化處理條件。新增的液位自動控制裝置，利用原有的提升泵組將廢水輸送至水力篩去除麥殼類渣物，廢水進入重新組合的調節池。

新組合的調節池由原有的1#、2#好氧池以及中間沉淀池改造，設2臺二級提升泵將調節池污水輸送至兩相厭氧反應器，利用微生物先后進行水解酸化和甲烷化，去除約40%有機物。該兩相厭氧反應器設置了內循環（IC），以期實現優化運行，減少前面堿的消耗，并提高系統的穩定性。

厭氧出水利用5m高度，以一定的壓力自然流向SBR，SBR是利用原有的灰渣池改造成2個SBR反應器，每池有效容積約1400m3，設計周期為8小時，進水時間4h，兩池交替進水，形成厭氧與好氧之間連續性處理。每周期處理污水量217m3，排水比16%。按照厭氧去除40%，好氧進水COD=960mg/h，有機負荷0.45kgCOD/m3·d。

剩余污泥排至原有的、位于灰渣池附近的污泥濃縮池，利用原系統的二級提升泵為污泥提升泵，將濃縮后的污泥和另加入的PAM脫水劑輸送至帶式壓濾機進行脫水。脫水后的污泥含水率約70%，集中后可送至鍋爐燃燒或外運處置。污泥濃縮池的上清液可利用污泥泵在濃縮污泥提升完成后，通過管道閥門切換，排至SBR池。脫水機濾后液可以排至污泥濃縮池。

2.3 主要處理單元及設計參數

（1）集水池（改造）。原有一、二級集水池連通，二級集水池結構尺寸9.3×3.5×4m有效容積70m3最大小時流量（280m3/h）下HRT=15min可以滿足規范要求（規范要求不小于5min）。

（2）水力篩（原有）。利用原有1臺，不銹鋼，過流能力大于280m3/h，設在調節池進水處，設置落渣管（PVC）。

（3）調節池（改造）。原1#好氧池、2#好氧池及中間沉淀池改造，1#好氧池結構尺寸6.40m×6.20m×5.00m有效容積170m3，2#好氧池結構尺寸7.70m×7.00m×5.00m，有效容積215m3；中間沉淀池結構尺寸7.00m×2.70m×5.00m有效容積76m3，總有效容積170+215+76=461m3，HRT=8.5h。

（4）兩相厭氧池（改造）。利用原水解池，環氧煤瀝青涂刷防腐，結構尺寸9.5×7.5×5.2m，總有效容積約300m3，升流式雙層污泥床，底部為流動污泥床0.8m（45m3），上部為固定填料床2.5m（140m3），進水流量 Q=54.2m3/h，內循環Q=50m3/h，上升流速 3-4m/h，總有機負荷 6.9kg（COD）/m3·d，設計 COD 去除率 40%。

（5）SBR池（改造）。利用原有灰渣池改造，結構尺寸（41.00m×8.25m×4.90m）1座，均分成 2池，單池有效容積1436m3，總有效容積2872m3，單組運行周期T=8h（進水2h、曝氣4h、沉淀 1h、潷水 1h），有機負荷 0.43kgCOD/m3·d，周期（批）處理水量220m3，排水比15.3%，總COD去除率91.7%，總需氧量約1320kg/d，總供空氣量20640m3/d。

（6）再生水處理系統（改造）。過濾池利用原有的圓形反應池改造，日處理水量Q=300m3/d小時處理量Q=50m3/h，濾速v=8m/h，直徑Φ3.0m，過濾面積7m2。

（7）生化剩余污泥處理系統（改造）。利用灰渣池附近原有水池改造，濃縮池1座，直徑Φ8.4m深6.0m，有效容積280m3，平均每日產生含水99.7%污泥量52m3，濃縮后含水97.5%，污泥體積6.5m3。

2.4 設計特點

（1）原設施正好有兩個水解池串聯，很容易改造成兩相厭氧反應器。而且該池液位是原污水處理系統中的最高水位處，出水重力流向100m遠的SBR，可利用條件好。

（2）本項目所在地區氣候條件適合于常溫厭氧，即使冬季水溫可能低于20℃，采用兩相厭氧去除40%有機物是完全可以實現的。相對于水解酸化，兩相厭氧去除效率優異，進水有機負荷為 6.9kgCODcr/m3·d，去除負荷為 2.8kgCODcr/m3·d，厭氧出水 COD可降低至960mg/l，有效減輕了好氧負荷。

（3）本項目原水BOD/COD=0.5，其可生化性好，容易發生厭氧，采用兩相厭氧工藝，將甲烷相出水（pH略高）回流，可以利用其中的堿度維持所需要的pH，節省運行費用。

3 運行情況

（1）運行效果。本工程取某城市污水處理廠的活性污泥進行馴化，經過3個月的調試，系統運行情況穩定，處理出水效果較好。各項出水指標均達到設計的排放標準。

（2）運行費用分析。廢水處理工程的運行成本為2.02元/m3，其中：

①電費。工程每天耗電為850kW·h，電價為0.65元/（kW·h），則電費為 0.43 元/m3。

②藥劑費。PAC投加量：0.05kg/m3，藥劑單價：2.0元/kg；污泥脫水PAM投加量：2kg/d，藥劑單價：30元/kg，則藥劑費合計為0.14元/m3。

③污泥處置費用。污泥（含水率為80%）產量為3m3/d（含初沉池及生化池污泥），按280元/m3的處置費計算，污泥處置費為840元/d，折算后的污泥處置費用為0.65元/m3。

④人工費。廢水處理站設操作人員6名，按工資為3500元/月/人，折算后的人工費用為0.53元/m3。

結語

（1）采用“預處理＋二項厭氧＋SBR＋砂過濾”工藝處理制麥廢水，盡量利用現有設施，減少投資，穩定達標，系統運行穩定，經濟運行等優點。

（2）工程運行結果表明，該工藝處理制麥廢水的CODCr去除效率為98%，BOD5去除效率為99%，出水水質穩定達標。