啤酒厂发酵废水UASB处理法文献综述

1本科生毕业设计文献综述20世纪80年代以来，我国啤酒工业迅速发展，每年废水的排放量约663万t，经过十几年的发展，目前啤酒生产厂家已达到1000多家，年产啤酒1000多万t，成为世界上第二大啤酒生产国，同时亦成为较高浓度有机物污染大户。据2010统计得出我国啤酒年产量达4483.04万t，酒厂废水如不经处理，每产100t啤酒所排放出的BOD值相当于14000人生活污水的BOD值，SS相当于8000人生活污水的SS，污染程度十分严重。由于该废水BOD5/CODcr约为0.5。属于可生化废水，目前的处理方法以生化法为主、生化处理与物理处理相结合。到目前，国内仍是好氧处理占主导地位，常用的有活性污泥法、生物膜法、膜生物处理法和新型深井曝气法。厌氧工艺比好氧工艺更加高效节能，迅速发展起来。UASB是（Up-flowAnaerobicSludgeBed/Blanket）的英文缩写。名叫上流式厌氧污泥床反应器，是一种处理污水的厌氧生物方法，又叫升流式厌氧污泥床。由荷兰Lettinga教授于1977年发明。早期的厌氧消化工艺可以称为第一代厌氧消化工艺，以厌氧消化池为代表，属于低负荷系统。早期的低负荷厌氧系统使人们认为厌氧系统的运行结果不理想时本质上不及好氧系统，不幸的是这种观点一直延续至今。由于厌氧微生物生长缓慢，世代时间长，故保持足够长的停留时间是厌氧消化工艺成功的关键条件。正是随着对厌氧发酵过程认识不断提高，人们认识到反应器内保持大量的微生物和尽可能长的污泥龄是高反应效率和反应器成败的关键。McKiney和Eckenfelder等人在好氧及厌氧污水处理数学模型方面进行的研究，从理论上阐明了将污泥龄作为生物处理设计与运行参数的重要性。Schroppter仿照好氧活性污泥法，开发了厌氧接触工艺；增加微生物与废水的固液分离与回流，从而可以提高消化池的污泥龄，与普通消化池相比，它的水力停留时间可大大缩短。为了保持大量的厌氧活性污泥和足够长的污泥龄，在20世纪70年代末期人们成功的开发了各种新型厌氧工艺，例如，厌氧滤池（AF）、上流式厌氧污泥床反应器（UASB）、厌氧流化床等（FB）等。UASB技术刚开始主要应用于农副产品加工业，如酒精、制糖、啤酒等行业。在其逐步成熟后才逐渐扩大到其他领域，如含有难降解有机物的化工废水、低浓度的屠宰和城市废水等。国际上荷兰的PAQUES、美国的BIOTHANE和比利时2的BIOTIM公司是世界上主要三个UASB技术的厂家。仅这三家公司占市场份额的74%，这反映了UASB技术除其本身技术特点外，其市场化水平也是比较高的。[1]这与UASB技术本身有关，如UASB的反应器、三相分离器和颗粒污泥等等都是专利技术，技术含量较高。荷兰首先推出了UASB工艺，已普遍形成了颗粒污泥。这使得传统工艺的处理时间从十天缩短为一天到几天。有机负荷从几公斤提高到几十公斤，使反应效率提高几十倍甚至上百倍。这使得厌氧UASB工艺在欧洲迅速得到了推广和普及。[2]Yue-GenYan[3]等运用UASB处理21.8的啤酒废水（COD=2030mg/L,Bod5=1150mg/L）,出水的COD、BOD去除率分别为89.1%和91.3%，我国左永权[4]等应用UASB处理COD=1000～1800mg/L、BOD5=530mg/L的啤酒废水，在HRT=6h时，CODcr去除率平均在80%左右，沼气产率为0.495m³/kg，污泥产率为0.1kg/kg。聂洪文等将UASB与AF结合起来构成UAMB（UpflowAnaerobicMultibdeReactor）反应器，研究了在35℃时COD=7000～10000mg/L的啤酒废水，其COD去除率达80%以上，沼气含量为70.3%。吴允等向接种厌氧污泥中加入膨润土和非离子聚丙烯酰胺，处理啤酒生产废水，4周内形成稳定颗粒污泥床。[5]UASB法占地面积小，不需曝气耗能，能回收能源，变废为宝，投资少。但UASB反应器内污泥浓度高，产沼气不断上升且进水流速较大，易造成固液难分离和污泥易流失。三相分离器的好坏直接影响废水处理的效果。管锡珺[6]等对UASB进行改良时在三相分离器前采用回流方式，改良后的UASB处理有机废水时，在最后141～151d尽管负荷达11kg/m³，但COD去除率达92%以上。李庆新等[7]采用UASB+SBR工艺对皂素生产废水进行了处理研究，以生活污水处理厂剩余污泥为种泥，成功实现了UASB+SBR处理系统的快速启动，消除硫酸根对生物处理系统的影响，并在较短的时间内（21d左右）培养出了厌氧颗粒污泥。UASB启动后，在进水COD质量浓度34000mg/L左右时，COD的去除率一直保持在95%以上，出水COD质量浓度维持在1300mg/L左右。厌氧出水经过SBR处理后，出水水质达到了《综合污水排放标准》中的二级排放标准要求。陈明忠等[7]采用UASB/SBR工艺完成了燃料乙醇生产废水处理工程的设计和建设。对燃料乙醇生产废水进行了分质处理，对高浓度废水采用UASB/SBR工艺处理，对于低浓度废水则在其水质满足设计值时，经格栅处理后直接进入预曝池进行好氧处理即可，当其水质高于设计值时则经格栅处理后与3高浓度废水一并处理。运行结果表明，在实际进水浓度高于设计值的情况下，出水水质达到了《污水综合排放标准》（GB8978—1996）的一级标准，表明工艺设计合理，处理效果良好。袁雅静等[8]对啤酒生产废水中的UASB+生物接触氧化和EGSB+生物园接触氧化两种工艺进行了对比研究，发现其去除效率较水解酸化池高，能有效地降低后续好氧处理的能耗。对于啤酒生产过程中的低浓度废水，北京市环境保护科学研究院（原北京市环境保护研究所）在20世纪80年代初开发了水解（酸化）-好氧生物处理工艺。20世纪80年代末轻工部北京规划设计研究院与北京环境保护科学研究院一起采用了这套技术处理啤酒废水[9]。马娜[10]等将水解酸化与SBR法相结合进行啤酒废水处理，排放废水经水解酸化处理使大分子难降解有机物转成为易于生物降解的小分子、溶解性物质，后再采用SBR法进行处理。进水BOD5400mg/L~1800mg/L，COD为800mg/L~3000mg/L，SS为350mg/L~600mg/L时，经过处理后出水水质可达到GB8978-1996《污水综合排放标准》污水排放一级指标。陶有胜[11]将水解酸化与生物接触氧化工艺相结合，厌氧状态下，水解细菌降解部分有机物质，使得整个工艺HRT缩短为6h，啤酒废水BOD5/CODcr从原来的0.151提高为0.172，废水的可生化性得以提高。何素娟等也将水解酸化和生物接触氧化相结合，其中水解酸化工艺的加入可减少臭气产生，比全好氧工艺节能40%左右，污泥产量为全好氧工艺的1/3，出水COD长期稳定在100mg/L以下，COD平均去除率为97.6%，BOD平均去除率为98%。[12]张季惠［13］利用UASB—生物转盘联合工艺技术处理啤酒废水，厌氧过程采用了UASB厌氧污泥床应器，BOD，COD的去除率可达86%以上；好氧过程选用生物转盘，其运行简单、易于管理，BOD，COD去除率可达72%，啤酒废水最终经过此处理工艺，达到出水水质要求并安全排放。陈温华等［14］用UASB-SBR工艺处理啤酒废水，原水COD为1700~2500mg/L，BOD为1300~1700mg/L，处理后出水COD稳定在30mg/L以下。该系统运行简单，运行费用低，且厌氧处理系统中产生的沼气具有较大的使用价值，实现了污水处理的资源化。黑龙江华润啤酒有限公司［15］采用EGSB+接触氧化工艺处理啤酒废水，经过4个月的调试达到满负荷运行，其系统稳定可靠，出水水质远优于《啤酒工业污染物排放标准》（GB19821-2005）的排放标准，COD，BOD5，SS，NH3-N和TP的去除率分别达到98.1%，98.5%，95.4%，82%和86.7%。4参考文献[1]罗光俊，康媞.厌氧技术——UASB处理工业废水的研究现状及发展趋势.能源与环境，1672-9064(2013)02－081－04.[2]刘瑾，UASB-生物接触氧化工艺处理啤酒废水.1674－1021（2011）05-0063-02.[3]Yue-GenYan,Joo-HwaTay.BreweryWastewaterTreatmentinUASBReactorAtAmientTemperature[J].JournaofEnviromentEngineering,1996,(6):550-553.[4]左永泉.啤酒废水处理技术的应用[J].环境工程,2000,18（1）：26-28.[5]徐庆贤.UASB处理污水现状及效果分析.能源与环境，2006，（2）[6]管锡珺,郑西来.现行的UASB反应器的设计问题及改良的可行性[J].环境工程,2004，（2）：17-19.i[7]李庆新，.陈明忠.厌氧技术——UASB处理工业废水的研究现状及发展趋势[J].能源与环境，1672-9064(2013)02－081－04。[8]袁雅静、王三反、韩晓东.啤酒生产废水处理工艺的对比分析[J].酿酒科技，2008（10）130-132.[9]食品工业废水处理.北京：化学工业出版社，2001，5.[10]马娜，陈玲.水解酸化-序批式活性污泥法处理啤酒生产废水[J].环境与科学技术，2003,26（1）34-35.[11]陶友胜.水解酸化-生物接触氧化工艺处理啤酒废水工程实例[J].环境工程，1998.16（4）：20-22[12]LAIS，GUANX，CHENF，JIANGQ，etal．AnalysisandPollutionAssessmentontheDissolvedOrganicMatterintheSedimentofHydro-fluctuationBelt(YunyangPart)［J］．MeteorologicalandEnvironmentalResearch，2010，1(8):98－101．[13]张季惠.啤酒废水处理的研究［J］.西北民族大学学报：自然科学版，2004，25（3）:22-27.[14]陈温亮，艾光华.UASB-SBR处理啤酒废水［J］.天津化工，2006，20（1）：49-50.[15]丁振宇，黎忠.EGSB+生物接触氧化工艺处理啤酒废水［J］.安全与环境工程，2011,18,(1):18-19,24.