啤酒生产制麦部污水处理改扩建工程工艺设计

王俊先 张楚宁（广东恩维乐环境科技有限公司 广东广州 511431）

1 工程概况

沿海某市啤酒生产企业为国内大型啤酒生产集团重要的南方生产基地，该厂制麦部生产啤酒酿造用的麦芽，其生产过程由选麦、洗麦、浸麦、过麦、发芽、烘干、除根、成品包装等工序构成，每日消耗自来水近1200吨，其中80-90%以废水形式排放。排放的废水略偏酸性，含有大量悬浮物，胶体性和溶解性有机污染物，平均CODcr约在1600mg/l，B/C接近0.5，属于高浓度容易降解废水。

该公司原有一套处理规模为，700m3/d的废水处理站，工艺为“调节池+水解酸化+好氧+混凝沉淀+砂过滤”。原处理系统主要存在以下问题：（1）处理规模不足，原设计700m3/d的废水处理站由于无机物沉积实际有效容积不足一半。（2）水解酸化工艺非专性厌氧工艺，厌氧效果差。（3）曝气系统布气设施陈旧落后并且损坏严重，氧的利用率低，导致供氧不足，浪费大量的电能。主供气管道管径小、管内空气流速高，估算为22m/s，大大超出规范值。（4）由于生化系统处理效果不好，混凝沉淀过程投药量大、负荷高、污泥量大。加药设施简陋，重力式投加，无计量手段，药剂投加量无法正确控制，运行中没有对污泥进行实质性的分离，而是将污泥排入调节池，污泥在调节池内日积月累，消减了该池的有效容积。（5）污泥干化池操作不便，劳动强度大，气味污染环境，而且受气候影响，技术落后，实际上也没有使用。

啤酒废水属于典型高浓度易降解废水[1]，基于其废水特征及现状条件，为了满足排放标准的要求，需对现有工艺进行升级改造，原水经过预处理进入由原1#、2#好氧池组成的调节池，利用原有厌氧池组成内循环（IC）两相厌氧反应器，消减一定量的有机物。将原有的灰渣池（3000m3）改为SBR，实现安全的好氧生化处理，满足达标排放要求。利用原有设施做过滤与消毒，使一部分处理后的污水可再生利用，实现节水减排。

2 工艺设计

2.1 水量水质

升级改造后废水的处理规模为1300m3/d，24小时运行。设计的进、出水水质指标如表1所示，出水执行广东省地方标准《水污染物排放限值》（DB44/26-2001）第二时段一级标准及《啤酒工业污染物排放标准》（GB19821-2005）二者标准较严值。

表1 设计进水和出水水质

2.2 工艺流程及说明

根据进水水质情况和出水水质要求，采用“格栅+沉砂＋水利筛分+调节+两相厌氧＋SBR＋砂过滤”的组合工艺，具体工艺流程见图1。

图1 水处理工艺流程

废水通过原有的排水管（渠）经过新设置的3mm机械格栅，去除部分杂物进入集水池，集水池内设置了沉沙区、机械刮泥机、排泥泵等，随时可以将沉积的泥沙排除至原有的污泥干化池。

新增pH计和投碱设备，自动调节废水的pH，达到7.5-8.2范围，使之适合于后续的生化处理条件。新增的液位自动控制装置，利用原有的提升泵组将废水输送至水力筛去除麦壳类渣物，废水进入重新组合的调节池。

新组合的调节池由原有的1#、2#好氧池以及中间沉淀池改造，设2台二级提升泵将调节池污水输送至两相厌氧反应器，利用微生物先后进行水解酸化和甲烷化，去除约40%有机物。该两相厌氧反应器设置了内循环（IC），以期实现优化运行，减少前面碱的消耗，并提高系统的稳定性。

厌氧出水利用5m高度，以一定的压力自然流向SBR，SBR是利用原有的灰渣池改造成2个SBR反应器，每池有效容积约1400m3，设计周期为8小时，进水时间4h，两池交替进水，形成厌氧与好氧之间连续性处理。每周期处理污水量217m3，排水比16%。按照厌氧去除40%，好氧进水COD=960mg/h，有机负荷0.45kgCOD/m3·d。

剩余污泥排至原有的、位于灰渣池附近的污泥浓缩池，利用原系统的二级提升泵为污泥提升泵，将浓缩后的污泥和另加入的PAM脱水剂输送至带式压滤机进行脱水。脱水后的污泥含水率约70%，集中后可送至锅炉燃烧或外运处置。污泥浓缩池的上清液可利用污泥泵在浓缩污泥提升完成后，通过管道阀门切换，排至SBR池。脱水机滤后液可以排至污泥浓缩池。

2.3 主要处理单元及设计参数

（1）集水池（改造）。原有一、二级集水池连通，二级集水池结构尺寸9.3×3.5×4m有效容积70m3最大小时流量（280m3/h）下HRT=15min可以满足规范要求（规范要求不小于5min）。

（2）水力筛（原有）。利用原有1台，不锈钢，过流能力大于280m3/h，设在调节池进水处，设置落渣管（PVC）。

（3）调节池（改造）。原1#好氧池、2#好氧池及中间沉淀池改造，1#好氧池结构尺寸6.40m×6.20m×5.00m有效容积170m3，2#好氧池结构尺寸7.70m×7.00m×5.00m，有效容积215m3；中间沉淀池结构尺寸7.00m×2.70m×5.00m有效容积76m3，总有效容积170+215+76=461m3，HRT=8.5h。

（4）两相厌氧池（改造）。利用原水解池，环氧煤沥青涂刷防腐，结构尺寸9.5×7.5×5.2m，总有效容积约300m3，升流式双层污泥床，底部为流动污泥床0.8m（45m3），上部为固定填料床2.5m（140m3），进水流量 Q=54.2m3/h，内循环Q=50m3/h，上升流速 3-4m/h，总有机负荷 6.9kg（COD）/m3·d，设计 COD 去除率 40%。

（5）SBR池（改造）。利用原有灰渣池改造，结构尺寸（41.00m×8.25m×4.90m）1座，均分成 2池，单池有效容积1436m3，总有效容积2872m3，单组运行周期T=8h（进水2h、曝气4h、沉淀 1h、滗水 1h），有机负荷 0.43kgCOD/m3·d，周期（批）处理水量220m3，排水比15.3%，总COD去除率91.7%，总需氧量约1320kg/d，总供空气量20640m3/d。

（6）再生水处理系统（改造）。过滤池利用原有的圆形反应池改造，日处理水量Q=300m3/d小时处理量Q=50m3/h，滤速v=8m/h，直径Φ3.0m，过滤面积7m2。

（7）生化剩余污泥处理系统（改造）。利用灰渣池附近原有水池改造，浓缩池1座，直径Φ8.4m深6.0m，有效容积280m3，平均每日产生含水99.7%污泥量52m3，浓缩后含水97.5%，污泥体积6.5m3。

2.4 设计特点

（1）原设施正好有两个水解池串联，很容易改造成两相厌氧反应器。而且该池液位是原污水处理系统中的最高水位处，出水重力流向100m远的SBR，可利用条件好。

（2）本项目所在地区气候条件适合于常温厌氧，即使冬季水温可能低于20℃，采用两相厌氧去除40%有机物是完全可以实现的。相对于水解酸化，两相厌氧去除效率优异，进水有机负荷为 6.9kgCODcr/m3·d，去除负荷为 2.8kgCODcr/m3·d，厌氧出水 COD可降低至960mg/l，有效减轻了好氧负荷。

（3）本项目原水BOD/COD=0.5，其可生化性好，容易发生厌氧，采用两相厌氧工艺，将甲烷相出水（pH略高）回流，可以利用其中的碱度维持所需要的pH，节省运行费用。

3 运行情况

（1）运行效果。本工程取某城市污水处理厂的活性污泥进行驯化，经过3个月的调试，系统运行情况稳定，处理出水效果较好。各项出水指标均达到设计的排放标准。

（2）运行费用分析。废水处理工程的运行成本为2.02元/m3，其中：

①电费。工程每天耗电为850kW·h，电价为0.65元/（kW·h），则电费为 0.43 元/m3。

②药剂费。PAC投加量：0.05kg/m3，药剂单价：2.0元/kg；污泥脱水PAM投加量：2kg/d，药剂单价：30元/kg，则药剂费合计为0.14元/m3。

③污泥处置费用。污泥（含水率为80%）产量为3m3/d（含初沉池及生化池污泥），按280元/m3的处置费计算，污泥处置费为840元/d，折算后的污泥处置费用为0.65元/m3。

④人工费。废水处理站设操作人员6名，按工资为3500元/月/人，折算后的人工费用为0.53元/m3。

结语

（1）采用“预处理＋二项厌氧＋SBR＋砂过滤”工艺处理制麦废水，尽量利用现有设施，减少投资，稳定达标，系统运行稳定，经济运行等优点。

（2）工程运行结果表明，该工艺处理制麦废水的CODCr去除效率为98%，BOD5去除效率为99%，出水水质稳定达标。