唐山欧联豪门啤酒废水处理站设计.doc

唐山欧联豪门啤酒废水处理站设计
邹启贤 深圳滨河污水处理厂 陆正禹 清华大学

摘 要： 唐山欧联豪门啤酒废水处理站工程规模为10000m3/d。进水CODcr=2000mg/L，BOD5=1000mg/L，采用UASB反应器-生物接触氧化处理工艺，可以保证出水CODcr≤150mg/L，BOD5≤60mg/L，从而使出水达标排放。
关键词： UASB 生物接触氧化池 啤酒废水

一、工程概述
　　啤酒废水主要含淀粉、糖类、蛋白质、醇类、纤维素等有机物。目前，我国每年大约排放2.4亿吨啤酒废水，其CODcr一般在1200-2500mg/l，BOD5为 800-1500mg/l，对人畜虽无直接危害，但因有机浓度较高，如直接排入水体，会造成下列严重危害：
1、 大量消耗水中的溶解氧，直接威胁水中动植物的生存；
2、 水体在缺氧或厌氧的情况下，有机物进行厌氧发酵，致使河段释放有害气体，河泥淤积，水体的自然生态环境受到污染；
3、 如果直接排入城市下水道，可能会腐蚀管道，也会干扰城市污水处理厂的正常运行。
二、工艺流程
1、原废水水量及水质
水量、水质参数由厂方提供，其具体如下：
　水量=10000 m3/d，CODCr=2000 mg/L
　BOD5=1000 mg/L，SS=400 mg/L
　pH=7.5～9.4
2、处理后水质
　根据省市环保局的要求，该公司的啤酒废水经处理后应达到
　CODCr：≤150mg/L， BOD5：≤60mg/L
　SS： ≤200 mg/L， pH：= 6～9
3、工艺流程的确定
　 啤酒废水是一种中高浓度的有机废水，其中所含有机物大多为易生物降解的（BOD/COD≥0.45），根据清华大学环境工程设计研究院在处理啤酒废水方面的实际经验，本设计决定采用UASB──生物接触氧化组合工艺，以确保将啤酒废水处理达到国家扩改二级标准。
（1） UASB反应器
　 70年代末，荷兰Wageniger农业大学的Lettinga教授成功研制出了UASB这种新型厌氧反应器。该反应器现已广泛应用于啤酒、酒精、柠檬酸等各种中、高浓度工业废水的处理。UASB反应器的主要特点是集厌氧消化与三相分离（沼气、污水、污泥）于一体，结构紧凑；在适宜的运行条件下，反应器内可培养出颗粒污泥，污泥浓度高，可达20-40 gVSS/l，有机容积负荷大，水力停留时间短，克服了传统厌氧反应器效率低、体积大的缺点。
（2） 生物接触氧化池
　 生物接触氧化法是利用固着在填料上的生物膜来吸附水中有机污染物并加以氧化分解，使污水净化，它的特点是生物量较高，以MLSS计一般在10g/l-20g/l以上，从而有机容积负荷大，可节省投资；微生物附着生长既可提高对冲击负荷的抵抗能力，又可不考虑污泥膨胀现象的发生，运行管理也较为方便。采用悬浮型新型填料可克服一般固定式填料常发生的堵塞问题；另外，选用水下曝气机曝气可克服传统鼓风曝气功率消耗大、噪音大的缺点。在1998年5月竣工的山东蒙阴啤酒废水处理厂，应用了本工艺，并取得了良好的运行效果。因此本工程中好氧段选用生物接触氧化法。
三、工艺设计说明
1、闸门井：
　 闸门井的作用是万一主体处理构筑物发生事故或来水水质、水量发生突然变化时，可关闭进水闸门，使来水从超越管排走。基本尺寸是：2m×2.3m×3.3m。
2、格栅
　 格栅的作用是拦截较大的漂浮物和颗粒物，以保护水泵和主体处理构筑物。过栅流量按10000m3/d计算。格栅间的基本尺寸是6.9m×0.5m×4.7m，内设粗、细格栅各一道，粗格栅栅条间隙为20mm；细格栅栅条间隙为4mm。
3、过滤机、过滤机房过滤机的作用是去除较小的悬浮物（如麦粒、麦皮等），按Q=10000m3/d设计，选用ZF--Ⅲ型过滤机，共4台，3用一备。过滤机房基本尺寸是：6m×12m×4m，建在调节池上以节省占地面积。
4、调节池
　 调节池的作用是均匀水量、水质，同时起着预酸化的作用。按Q=10000m3/d设计，停留时间为4小时，内设折流墙以避免短流和加强搅拌混合。调节池的基本尺寸是：20m×18m×5m，其中超高0.4m，为钢筋混凝土结构，全地下式。有效调节容积为1656m3。
5、加药间
　 其作用是调节水质，以利于UASB稳定、高效地运行。加药间的基本尺寸是：6m×7.6m×5.3m，建在调节池上。调节池内设两个加药口，一是向集水井内加药，调节来水水质；另一个是向调节池内加药，调节预酸化后的废水的水质。
6、泵房
　 一级泵房和二级泵房合建，一级泵房内的污水泵是将集水井内污水提升进过滤机，过滤后的污水进入调节池。二级泵房内的污水泵是将调节池内的污水泵入UASB反应器。泵房的基本尺寸是：6.2m×11.6m×9.3m，选用型号为6MF-14A的污水泵6台，4用2备，单台污水泵的最大流量为267m3/h，扬程H=13.9m，电机配用功率为18.5KW。为检修方便，内设SDXQ-1型手动单梁悬挂起重机一台，跨度为4m。
7、UASB反应器
　 UASB反应器是整个工艺的核心，它可以去除原废水中大约80%左右的COD，并产生沼气。共设4个UASB反应器，每个反应器的基本尺寸为：20m×10m×6m(超高0.3m)。其基本技术参数：常温下运行，COD容积负荷为4.4kgCOD/m3.d，COD去除率为80%。UASB反应器由池体、配水系统、三相分离器、出水系统、排泥系统组成。本设计中池体采用钢筋混凝土形式，配水系统采用穿孔管，排泥系统与配水系统共用一管，在配水的同时实现了排泥管的反冲，既节省了反冲装置，也有效地解决了管道堵塞问题。出水系统采用三角堰溢流出水，由支渠汇入出水渠，然后通过管道进入接触氧化池。

8、生物接触氧化池
　 生物接触氧化池的作用是进一步降解UASB反应器出水中残余的有机物。接触氧化池的基本尺寸是：20m×23m×5m，其中保护高度0.3米，COD容积负荷为1.85kgCOD/m3.d。为降低电耗和防止鼓风机噪音扰民，本次设计中采用SBQ-Ⅱ/3型水下曝气机，其充氧能力为5.3-6.5kgO2/h，功率为4.4kw，共16台。为克服固定型填料固有的堵塞问题，填料选用球型悬浮填料。
9、二沉池
　 二沉池的作用是将生物接触氧化池出水的悬浮固体（SS）沉淀下来，以保证出水达标排放。二沉池的基本尺寸是：φ25×5.4m（边深3m），辐流式，表面负荷为0.85m/h。排泥采用CG25-BⅠ型周边传动刮吸泥机，驱动功率为0.74kw。
10、污泥浓缩池
　 污泥浓缩池的作用是浓缩从二沉池排出的剩余污泥，以利于后续污泥脱水的顺利进行。污泥浓缩池的基本尺寸是：φ12×5.8m（边深4m），为提高浓缩效率，选用NG12型浓缩机，驱动功率为0.75kw。
11、贮泥池
　 贮泥池的作用是暂时贮存污泥,其基本尺寸为5×10×5.8m，贮泥池分为上下两层，上层存放浓缩后的好氧污泥，下层存放厌氧污泥。在贮泥池内设有潜污泵平台，以抽吸贮泥池中的上清液。同时好氧、厌氧污泥都设有回流装置，以利于调试时抽提接种污泥和污泥回流。
12、脱水机房
　 脱水机房的作用是对污泥脱水，以减小污泥体积，便于运输。其基本尺寸是：8m×10m×4m，内设DYQ1000B型带式压滤机一台。
四、主体工艺参数及主要污染物去除情况分析
1、工艺参数的确定
　在常温条件下，UASB的COD容积负荷在4-6kgCOD/m3.d时，COD去除率达75%--85% 。根据实地情况，厂内利用明沟排出废水，且厂区距处理站较远（大约600m），因此冬季水温较低，本工程设计选用负荷为4.5 kgCOD/m3.d，并要求厂方把明沟改造为暗沟，保证冬季时水温不致过低。
　 对于接触氧化池，一般认为，当其COD容积负荷在2-4kgCOD/m3.d（1-2kgBOD/m3.d）时，COD去除率可达80%，本工艺中选用负荷为2kgCOD/m3.d，COD去除率可达75% 。
2、污染物去除情况分析
　 经过本工艺各主要构筑物的处理，原啤酒废水中所含有的主要污染物的去除情况如表1。可以看出，欧联豪门啤酒有限公司的啤酒废水经过本工艺的处理后可以达到预计的处理要求。
表1 主要污染物去除情况
序号 主要构筑物 CODcr BOD5
进水 出水 去除率 进水 出水 去除率
1 UASB 2000 400 80% 1000 150 85%
2 接触氧化池 400 100 75% 150 30 80%
3 最终出水 - 100 - - 30 -

表2 欧联豪门啤酒有限公司废水处理站装机容量
设备名称 常用装机容量(kw) 最大装机容量(kw)
数量 单台功率 总功率 数量 单台功率 总功率
细格栅 1 0.75 0.75 1 0.75 0.75
转鼓过滤机 3 0.75 2.25 4 0.75 3.0
污水泵 4 18.5 74 6 0.75 111
污泥泵 1 2.2 2.2 1 18.5 2.2
回流污泥泵 - - - 2 2.2 6
水下曝气机 16 4.4 70.4 16 3 70.4
刮吸泥机 1 0.74 0.74 1 4.4 0.74
浓缩机 1 0.37 0.37 1 0.74 0.37
照明 10 0.1 1.0 10 0.37 1.0
带式压滤机 1 1.1 1.1 1 0.1 1.1
小计 - - - - 1.1 196.6

五、 废水处理站主要技术经济指标
　 本废水处理站于1999年12月建成，占地11200m2，总投资1262万元，其中土建投资604万元，设备投资658万元。
1、 废水处理站人员编制
　 处理站设置人员13名，其中行政负责1人，生产操作人员12名（四班三运转编制）。
2、 装机容量及耗电量 见表2。
3、 废水处理成本
　由于UASB反应器内所产生的沼气
　用于厂内供热，所以不考虑沼气回收费用。
（1）电费（M1）：
按每天工作24h，每kwh电费收费0.6元，则：
M1=152.8kw×24h×0.6元/kwh/10000m3（废水）
=0.21元/m3（废水）
（2）药剂费（M2）：
　 一般啤酒废水TN=43mg/l，TP=10mg/l，碱度为450mg/lCaCO3，而厌氧反应器要求COD:N:P=200:5:1，碱度为1500mg/l左右，故需补充N、P和纯碱。该处理站每天投加尿素150kg和磷酸二氢钠30kg，药品费M2=0.15元/m3。
（3）人员工资：
　按每人每月工资800元计算，则：
M3=800×13/（30×10000）
=0.03元/m3
（4）折旧费（M4）：
　本工程总投资1262万元，折旧率按4%计算，每年运转300天，则：
　M4=1262×104×4%/（300×10000）=0.17元/m3
（5）维修费（M5）：
　设备投资产652万元，按工程设备投资的2%，每年运行300天计算，则：
　M5=652×104×2%/（300×10000）
=0.04元/m3
（6）少交排污费（M6）：
　废水处理工程投产运行后，每年至少可以少交排污费30万，则：
　M6=30×104/300×10000
=0.10元/m3
（7）处理成本
Ⅰ、不考虑排污收费时的成理成本：
Ma=M1+M2+M3+M4+M5
=0.21+0.15+0.03+0.17+0.04
=0.60元/m3（废水）
Ⅱ、考虑排污收费时的处理成本：
Mb=M1+M2+M3+M4+M5-M6
=0.21+0.15+0.03+0.17+0.04-
0.10=0.50元/m3（废水）。

六、结语
　 唐山欧联豪门啤酒废水处理站设计处理能力为10000m3/d，进水CODCr =2000mg/L BOD5 = 1000mg/L，经过我们所设计的工艺处理后，出水水质CODCr 和BOD5分别在150 mg/L、=30mg/L以下，可以达标排放。本工程总造价为1262万元，其中土建投资为604万元，设备投资为658万元，运行费用为0.60元/m3（废水）。应用UASB-生物接触氧化工艺处理啤酒废水投资低，而且运行费用也低。