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1、第二章 啤酒工业废水处理,（Beer Industrial wastewater treatment ）,啤酒是世界通用性饮料，它以优质大麦芽为主要原料，啤酒花为香料，经过制麦芽、糖化、发酵等工序制成的富含营养物质和二氧化碳的酿造酒。酒精含量为3一6(体积分数)。有酒花香和爽口的苦味，深受消费者欢迎，消费量大，是世界产量最大的酒种。,我国的啤酒行业是国民经济的重要产业，发展迅速，啤酒产量较过去有了大幅度提高，我国已成为世界五大啤酒生产国之一。随着改革开放和人民生活水乎的不断提高，1990年、1996年、1998年全国啤酒产量分别达到690万t、1682万t、1987万t。截止2006年12月底
2、，全行业规模以上企业数量为580家，遍布各省、市、自治区，以山东、浙江两省产量最大，浙江省企业数最多。,啤酒生产的主要原料大麦，每年约稍耗200多万t。还应指出的是，啤酒生产主要利用粮食(大麦、大米)中的淀粉，大部分蛋白质等留在麦糟及凝固物中，同时排出酵母副产物，合理利用这些副产物是节粮、减少污染物排放的重要措施。 该行业还是耗水量较大的行业，各企业间相差较大，每生产1t啤酒耗水量从10t到50t 。以生产每吨啤酒产生20m3废水计算，我国啤酒工业排放的废水量每年达4.0亿m3，而我国多数啤酒厂综合利用和废水治理情况不理想，给环境造成严重污染。,第一节 啤酒生产工艺,一、啤酒生产的原辅料和生产
3、用水二、啤酒生产工艺,一、啤酒生产的原辅料和生产用水,酿造啤酒的主要原料是大麦、水和酒花。为降低生产成本，提高出酒率，改善啤酒风味和色泽，增强啤酒的保存性，在糖化操作时，常用大米、大麦、玉米和蔗糖等中的一种来代替部分麦芽。在我国一般都用大米作辅料，而欧美国家较普遍使用玉米。,1大麦 选择大麦作为生产啤酒的主要原科，其原因是大麦在世界上的种植面积极广，而且发芽能力强，价格较便宜；大麦经发芽、干燥后制成的干大麦芽，内含各种水解酶酶源和丰富的可浸出物，因此，能较容易制备到符合啤酒发酵用的麦芽汁。大麦的谷皮是很好的麦芽汁过滤介质。,麦芒很长，和麦穗的长度差不多，小麦的芒相对来说要短，大麦的外壳很难剥下
4、来，小麦的外壳在脱粒时已经掉了，大麦粒两头较尖、较细长。小麦粒两头较园、较短、较园润。,2大米 大米作为辅料，主要是为啤酒酿造提供淀粉来源一般大米用量为大麦质量的25一45。大米淀粉含量比大麦、玉米高出10一20，而蛋白质含量低于两者3左右，为6一9。因此，用大米代替部分麦芽，既可提高出酒率，又对改善啤酒风味有利。,3玉米 欧美国家较普遍用玉米作为辅助原料。玉米所含的蛋白质、纤维素比大米多，特别是脂肪含量高出大米好几倍，而淀粉的含量比大米少10左右，但比大麦略多。,4酒花 酒花又称蛇麻花、啤酒花等，它是雌雄异株，用于啤酒发酵的是成熟的雌花。酒花在啤酒中的作用是：赋予啤酒香味和爽口苦味；提高啤酒
5、泡沫的持久性；使蛋白质沉淀，有利于啤酒澄清；酒花有抑菌作用，将它加入麦芽汁中能增强麦芽汁和啤酒的防腐能力。,1079年,德国人首先在酿制啤酒时添加了酒花,从而使啤酒具有了清爽的苦味和芬芳的香味.从此后,酒花被誉为“啤酒的灵魂”,成为啤酒酿造不可缺少的原料之一,5水 啤酒生产中，水的作用非常大，名牌啤酒往往与名泉等相联系，以糖化操作对水的要求最高，它直接关系到啤酒质量的好坏。不同用途的水，有不同的质量要求。以我国名酒青岛啤酒为例，其对水的碳酸盐硬度、非碳酸盐硬度和总硬度的要求分别是0.749mmol/L(2.1。d)、0.570mmol/L(1.6 。d)和1.319mmol/L (3.7。d)
6、，水中存在碳酸氢钙会使麦芽汁酸度降低。在用温水和麦芽汁调制糖化醪（lao二声）时，如因水质而造成酸度不够高，往往需要使用乳酸来调整pH值，或用加硫酸钙、离子交换法等方法提高酸度。对含溶解盐类较多，总硬度在3.2087.842mmol/L(9。22 。 d)的硬水可用电渗析法除盐。,二、啤酒生产工艺,成品啤酒按杀菌形式可分成三类：鲜啤酒（生啤） ：成品酒未经巴氏杀菌即出售，因啤酒中保存了一部分营养丰富的酵母菌,所以口味鲜美。但稳定性差,不能长时间存放,常温下保鲜期仅一天左右,低温下可保存3天左右。其产品就地销售,多数桶装鲜啤酒具有爽口美味的优点；（扎啤，即重加二氧化碳鲜啤酒。由于这种啤酒多数以广
7、口瓶(Jar)为计量单位进行零售,故依其英语jar一词的发音称为 “扎啤。 ）纯生啤酒：成品酒不用巴氏杀菌，而经超滤等方法进行无菌过滤处理；熟啤酒：成品酒经巴氏杀菌处理。,啤酒生产工艺分为制麦芽、糖化、发酵及后处理等四大工序。 1麦芽制备工段 由原料大麦制成麦芽，习惯称为制麦，它是啤酒生产的开始。发芽后制得的新鲜麦芽叫绿麦芽，经干燥后的麦芽称为干麦芽。 麦芽制备的主要目的是：使大麦生成各种酶，并使大麦胚乳中的成分在酶的作用下，达到适度的溶解；去掉绿麦芽的生腥味，产生啤酒特有的色、香和风味成分。 麦芽制备工段分为大麦贮存、筛选、浸麦、发芽、干燥和除根等6个工序。,图 制麦工艺过程,麦芽制备工段用
8、水主要包括浸麦洗麦用水和冷却用水两部分。 用水浸渍大麦，俗称浸麦。浸麦的目的在于使麦粒吸水和吸氧、洗涤除尘、除杂以及除微生物，并将麦皮内的部分有害成分浸出，为发芽提供条件。 在浸麦时，浸麦用水中常投加化学药品，可以加速麦皮中有害物质（如酚类等）的浸出，缩短发芽周期，达到清洗和卫生的要求。如饱和澄清石灰水、甲醛水溶液、高锰酸钾、氢氧化钠成氢氧化钾溶液。,整个浸渍周期长达4872d。随着排水时间的推延，每一阶段产生的废水中含有机污染物浓度由高而低。根据国内现行制麦工艺，每投产1t大麦大约耗水18一60m3。 浸渍废水中含有大麦粒、瘪大麦、麦芒、麦皮和泥砂等悬浮固体，以及谷皮内的浸出物，如单宁物质、
9、矿物质、蛋白质、苦味质等。 悬浮固体含量约占原大麦投加质量的2左右。每浸渍1t大麦产生CODcr污染物约1012kg，或BOD5污染物56kg，废水中挟带的浮麦量约20kg，这与国外资料(表)提供的数据基本相符。 在麦芽制备段，每制1t成品酒，产生CODcr污染物约2kg、BOD5污染物约1kg：,表 国外浸麦废水的污染度,2麦汁制备工段 麦汁制备过程俗称糖化。将麦芽粉碎后与温水混合，借助麦芽自身的多种水解酶，将淀粉和蛋白质等高分子物质进一步分解成可溶性低分子糖类、糊精、氨基酸、胨、肽等，麦芽内容物的浸出率可达80，这就是糖化过程。 此工段中将产生麦汁冷却水、装置洗涤水、麦糟、热凝固物和酒花糟
10、。装置洗涤水主要是糖化锅洗涤水、过滤槽洗涤水和沉淀槽洗涤水。除此之外，糖化过程还要排出酒花槽、热凝固物等大量悬浮固体。在麦汁制备工段，每制1t成品酒，产生CODcr污染物7.24kg，或BOD5污染物3.77kg。,3发酵工段 加酒花后的澄清麦汁冷却至6.58.0，接种酵母，发酵正式开始。酵母对以麦芽糖为主的麦汁进行发酵，产生乙醇和CO2。发酵工段中除产生大量的冷却水外，还产生发酵罐洗涤水、废消毒液、酵母漂洗水和冷凝固物。在发酵工段，每制1t成品酒，产生CODcr污染物8.3kg或BOD5污染物5kg。,4成品酒工段 经过后发酵的成熟酒俗称嫩啤酒，入贮存罐。残余酵母和蛋白质等沉积于贮存罐底部，
11、少量悬浮于酒中，须经分离后才能罐装。在滤酒工艺中，经滤器裁留的酒渣、部分过虑材料及残酒随水排入下水道。 经过滤后的成品酒可直接桶装或罐装。装酒用的桶或罐，在装酒前需要进行清洗和消毒，因此清洗水中含有残酒和酒泥。在成品酒工段，每制1t啤酒，产生废水约6m3，含CODcr污染物7.5kg，或BOD5污染物4kg。,第二节 啤酒生产废水主要来源,从主要工艺流程可看出，啤酒生产工艺中的每道工序都有固体废弃物(废弃麦根、冷凝凝固蛋白、酵母泥、废硅藻土、废麦糟等)、废水（洗罐花、洗槽水、浸麦水、酒桶与酒瓶洗涤水等）。,图 啤酒生产工艺与主要污染源,啤酒厂废水主要来源有：麦芽生产过程的洗麦水、浸麦水、发芽降
12、温喷雾水、麦槽水、洗涤水、凝固物洗涤水；糖化过程的糖化、过滤洗涤水；发酵过程的发酵随洗涤、过滤洗涤水；罐装过程洗瓶、灭菌、破瓶啤酒及冷却水和成品车间洗涤水；生活污水主要来自办公楼、食堂、单身宿舍和浴室，每制1t成品酒，产生生活污水约1.7m3，含CODcr污染物0.85kg或BOD5污染物0.5kg。,啤酒厂排放的废水超标项目主要是CODcr 、 BOD5 、SS三项。啤酒废水的水质水量可见下表。由表可见，啤酒生产的废水主要来自两个方面，一是大量的冷却水(糟化、麦汁冷却、发酵等)，二是大量的洗涤水、冲洗水(各种罐洗涤水、并洗涤水等)。由此可见，啤酒废水的特点是水量大，无毒有害，属高浓度有机废水
13、。,表 啤酒废水水质水量,第三节 啤酒生产废水水质特征,啤酒厂生产啤酒过程用水量很大，特别是酿造、罐装工艺过程大量使用新鲜水，相应产生大量废水。啤酒的生产工序较多，不同啤酒厂生产过程中吨酒耗水量和水质相差较大。管理和技术水平较高的啤酒厂耗水量为812t/t，我国啤酒厂的吨酒耗水量一般大于该参数。国内啤酒从糖化到罐装总耗水10一20m3/t。,1、类型酿造啤酒消耗的大量水除一部分转入产品外，绝大部分作为工业废水排入环境。如上所述，啤酒工业废水按其有机物含量可分为以下几类。,(1)冷却水 冷冻机、麦汁和发酵的冷却水等。这类废水基本上未受污染。 (2)清洗废水 如大麦浸渍废水、大麦发芽降温喷雾水、清
14、洗生产装置废水、漂洗酵母水，洗瓶机初期洗涣水、酒罐消毒废液、巴氏杀菌喷淋水和地面冲洗水等。这类废水受到不同程度的有机污染。,(3)冲渣废水如麦糟液、冷热凝固物、酒花糟、剩余酵母、酒泥、滤酒渣和残碱性洗涤液等。这类废水中含有大量的悬浮性固体有机物。工段中将产生麦汁冷却水、装置洗涤水、麦糟、热凝固物和酒花糟。装置洗涤水主要是糖化锅洗涤水、过滤槽和沉淀槽洗涤水。此外，糖化过程还要排出酒花糟、热凝固物等大量悬浮固体。,(4)酒装废水 在灌装酒时，机器的跑冒滴漏时有发生，还经常出现冒酒，使废水中掺入大量残酒。另外喷淋时由于用热水喷淋，啤酒升温引起瓶内压力上升，“炸瓶”现象时有发生，致使大量啤酒洒散在喷淋
15、水中。为防止生物污染，循环使用喷淋水时需加入防腐剂，因此被更换下来的废喷淋水含防腐剂成分。,(5)洗瓶废水 清洗瓶子时先用碱性洗涤剂浸泡，然后用压力水初洗和终洗，瓶子清洗水中含有残余碱性洗涤剂、纸浆、染料、浆糊、残酒和泥砂等。碱性洗涤剂要定期更换，更换时若直接排入下水道可使啤酒废水呈碱性，因此废碱性洗涤剂应先进入调节、沉淀装置进行单独处理。苦将洗瓶废水的排出液经处理后储存起来用以调节废水的pH值(啤酒废水平时呈弱酸性)，则可以节省污水处理的药剂用量。,2、单位产污量下表是国内相关厂家的生产情况，经过统计吨酒平均耗水量为17-30m3/t。,表 啤酒厂耗水量统计（1983年）,由上表可以看出厂与
16、厂之间啤酒生产的废水排量差距很大，这与生产工艺及生产管理水平等围康密切相关。同时对于同一个厂不同时间的排水量也有较大差别，这是由于季节不同生产量不同所造成。,下表所列热水和冷水耗用量，是指国内较先进的年产万t啤酒、每日糖化6次的生产厂日耗水量。季节废水流量可能会有波动，一般夏季生产量大于冬季，水量也因此变化。甚至每周也有水量的变化，有的工厂啤酒生产每周7天日夜进行，但装瓶工序在周末停止两天，因此到周一时废水排放出现峰值。间歇排放方式的啤酒废水的水质逐时变化范围较大，最大值为平均值的近2倍。,表 年产万吨啤酒厂日热水和冷水耗量,从麦芽制备开始直到成品酒出厂，每一道工序都有酒损产生。酒损率与生产厂
17、的设备先进性、完好性和管理水平有关。酒损率越高，造成的环境污染越严重；先进厂的酒损率约6一8，落后厂的酒损率可高达18以上，一般水平的啤酒厂的酒损率为10一12。,3、水质与废水排放量一样，废水的水质在不同季节也有一定的差别，尤其是处于高峰流量时的啤酒废水，其有机物含量也处于高蜂。一般地说每制1t成品酒，排出CODcr污染物约25kg，或BOD5 15kg，悬浮性固体约15kg。北京某厂啤酒废水中主要污染物的CODcr 、 BOD5及pH值列于下表。,表 北京某啤酒厂废水水质,国内有关啤酒厂其他废水特性参见下表。国内啤酒厂进水CODcr多在1000-2500mg/L之间， BOD5600-15
18、00mg/L之间。从以上各表可以看出，啤酒废水BOD5与CODcr的比例高达0.5左右，说明这种废水具有较高的生物可降解性。,表 国内几家啤酒厂污水处理工程进、出水指标,啤酒废水中也含有一定量的凯氏氮（凯氏氮是指以基耶达（Kjeldahl)法测得的含氮量。它包括氨氮和在此条件下能转化为铵盐 而被测定的有机氮化合物。此类有机氮化合物主要有蛋白质、氨基酸、肽、胨、核酸、尿素 以及合成的氮为负三价形态的有机氮化合物，但不包括叠氮化合物，硝基化合物等。 总氮包括溶液中所有含氮化合物，即亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、无机盐氮、溶解态氮及大部分有机含氮化合物中的氮的总和。在水处理领域，一般认为总氮=总凯氏氮+硝氮
19、+亚硝氮 ）和磷。下表,第四节 节水和减污措施,啤酒行业的废水主要来自冲洗水、洗涤水。据调查，各生产企业耗水量相差较大，每生产1t啤酒耗水量可从10t到50多t。,减少啤酒生产排放废水可从三个方面着手：降低生产用水，直接降低排放量；降低废水排放负荷，特别是要做到清污分流，减轻处理负荷。有效地控制洗糟水，回收利用冷热凝固物和酵母、麦糟，加强管理降低酒损等，均可降低污染负荷；合理利用，变废为宝。,当前，我国每吨成品酒实际耗水量为10一50t，与国外先进厂耗水10t/t相比，节水潜力很大。一般啤酒厂现生产啤酒耗水20一25t/t，应通过落实节水措施把吨酒耗水降到15t(达到行业用水标准)；循环使用冷
20、却水；尽力对浸渍大麦和洗瓶工序实行逆流用水，这三项措施的实施可使吨酒耗水量降到15t以下。 1采用逆流用水浸渍工艺浸渍工艺是用水量比较大的工序之一，消耗的水量约占总用水量的20。,从整个浸渍工序而言，有4次集中排放浸麦废水，废水污染物浓度一次比一次低，因此在浸渍过程中可考虑采用逆流浸渍的用水方法，即增添一个蓄水池，贮存浸断3和浸断4排出的浸麦洗麦废水，作为浸渍下一批大麦时浸断l和浸断2的浸麦洗麦用水。浸断3和浸断4的废水在进入蓄水池前，可用过滤装置去除浮麦，为了防止该水在蓄水池内发生腐败现象，可在蓄水池内安装气管必要时鼓入适量空气。采用逆沉浸渍工序，可使每制1t啤酒节约用水1.63.0m3。,
21、2洗瓶机终洗水的再利用 洗瓶机终洗水基本上未受污染，经回收后不用任何处理就可直接用于洗瓶机初洗或冲洗地面。实现洗瓶机终洗水的再利用，可使耗水量减少2m3t。 加强管理、减少污染是环境保护的有效方法之一。在啤酒生产过程中，包装工段的废碱性洗涤液和残漏酒液是两个主要污染源，在管理中稍加注意即可解决这个问题。,3废碱性洗涤液的单独处理 洗瓶工序中使用碱性洗涤液，使用一定时间后需要更换。废碱性洗涤液中含有大量的游离NaOH、洗涤剂、纸浆、染料和无机杂质。 当其集中排放时，使废水的pH值在11以上，废水的COD地值也随之上升，并持续数小时之久。这对生物处理装量中的微生物无疑是毁灭性的打击因此废碱性洗涤液
22、不允许直接排入排污沟中，应考虑单独处置。,4残漏酒液 洗瓶工序每天外排的污染物主要是来自灌瓶钒的酒液漏损和包装线上的碎瓶残剩酒。漏损1L啤酒，可造成约0.13kg的COD污染韧，或0.09kgBOD5染物；随手扔掉一个碎瓶残酒，相当于一个人一天的COD排污量。因此减少啤酒的漏损和把碎瓶残酒收集起来，是减少BOD5污染物的关键。收集的散酒要设法利用，或设法单独处理。 新建、扩建啤酒厂还可采用低层糖化楼的设计、高浓度发酵后的稀释工艺，改糖化麦糟加水稀释后泵送或自流出糟为“干出糟”，大力推广酶法液化等，从而大力提高原材料利用率、能源利用串，减少污染物排放置。,第五节 啤酒生产废水处理,啤酒废水属中等
23、浓度有机废水，具有良好的生物可降解性，处理方法主要是生物氧化法。,鉴于啤酒废水含有大量的有机碳，而氮源含量较少，在进行传统生物氧化法时含N量远远低于BOD5：N100：5(质量比)的要求，致使有些啤酒厂的废水处理采用活性污泥法时，如不补充氮源则处理效果很差，甚至无法进行。,在生物氧化过程中，有些微生物如球衣细菌(俗称丝状菌)、酵母菌等虽能适应高有机碳、低N的环境，由于球衣细菌、酵母菌等微生物体系大、密度小，菌胶团细菌不能在活性污泥法的处理构筑物中正常生长，这也是早期活性污泥法处理啤酒废水不理想的主要原因之一。 因此，早期啤酒废水在进行生物氧化处理时，通常采用生物膜法，一般可选用生物接触氧化法。
24、生物接触氧化法利用池内填料聚集球衣细菌等微生物，使处理取得理想的效果，所以啤酒厂废水处理站的主工艺建议采用生物接触氧化法。,啤酒废水中含有大量悬浮有机污染物，进入生物接触氧化池前应进行初级处理。初级处理装置可选用格栅和机械细筛两级处理，使悬浮有机物的去除率达80以上。,啤酒废水自然存放4h就会发生腐败，腐败的废水进入好氧处理系统会影响处理效果，因此设调节池时应考虑设预曝气装置；也可考虑不设调节池，但必须加大好氧生物处理装量的容量，使该装置具备足够的缓冲能力。,一、好氧处理工艺,1接触氧化工艺 20世纪80年代初，啤酒废水处理主要采用好氧处理技术，如活性污泥法、高负荷生物过滤法和接触氧化法等。现
25、在也有的用曝气生物滤池。当时接触氧化法比活性污泥法有一定的优势，所以在啤酒废水的处理上得到了广泛的应用。(表)。,表 国内部分啤酒厂废水处理工艺,由于啤酒废水进水COD浓度高，所以一般采用二级接触氧化工艺。下图为北京市环境保护科学研究院为北京某啤酒厂设计的典型的两级接触氧化工艺流程图。 该二级接触氧化工艺日处理废水2000t，高峰流量200m3/h。,图 两级接触氧化工艺流程图,进水水质：COD:1000mg/L，BOD:600mg/L，(SS):600mg/L。 处理后的出水水质： COD 60mg/L，BOD 10mg/L，(SS) 30mg/L 。啤酒工业污染物排放标准.pdf,采用接触
26、氧化工艺代替传统活性污泥法，可以防止高糖含量废水引起污泥膨胀的现象（污水种类对污泥膨胀有着明显的影响。通常来说，那些含有易生物降解和溶解的有机成份，特别是低分子量的烃类、糖类和有机酸类等类型基质的污水易引起污泥膨胀，例如酿酒、乳品、石化和造纸废水等。），并且不用投配N、P营养。用生物接触氧化法，可以选择的BOD5负荷范围是1.01.5kg(m3d) ；用鼓风曝气，每去除1kgBOD5污染物约需空气80m3。近年来，SBR和氧化沟工艺也得到了很大程度的应用。,2SBR反应器 (1)序批间歇式活性污泥法简称为SBR法。 SBR法实际上并不是一种新的技术，而是早期充排式反应器PDR(Fill-Dro
27、w Reactor)的一种再现和改进，它比连续流活性污泥法出现得更早。,尽管间歇式比连续式具有明显的处理效率高等优点，但在实际运行中有很多困难，如曝气池水流的反复切换位操作烦琐；难以取出澄清的处理出水；曝气设备容易被沉淀污泥堵塞。因此，过去充排式活性污泥法极少被污水处理厂采用，最终演变成现今的连续式活性污泥法。,由于自动控制和控制元件的发展，SBR工艺目前投入运行的SBR装置基本上实现了自动控制。所用电控系统一般由电磁阀、水位计和电子机械定时器或微电脑组成，费用低廉且稳定可靠，使本来很烦琐的操作管理变得简单方便，使SBR工艺又得到很大的发展。 如同大多数活性污泥工艺一样，从SBR开发起就有许多
28、变形工艺，如ICEAS、CASS等。,(2)SBR反应器的特点 运行方式灵活，脱氮、除磷效果好。SBR在运行操作过程中，可以根据废水水量水质的变化、出水水质的要求，调整一个运行周期中各个工段的运行时间、反应器的混合液容积的变化和运行状态以满足多功能的要求，具有很强的灵活性。 工艺简单，节省费用。与普通活性污泥法工艺相比，SBR原则上不需要二沉他、回流行泥及其设备，一般情况下不必设调节池，多数情况下可以省去初沉池。,反应推动力大。在采用限制曝气和半限制曝气方式运行时，有机物浓度的变化在时间上是一个理想的推流过程，从而使它保持了最大的反应推动力。能有效地防止丝状菌膨胀。 目前国内还没有SBR反应器
29、的设计规范和标准，一般按活性污泥法动力学公式或负荷来计算反应器的容积。,(3)对SBR技术的评价 SBR工艺提供了时间序列上的废水处理，从而决定了它具有很多传统活性污泥工艺所不具备的优点。大量的试验研究和实际运行结果表明它具有如下特点：不需单独的沉淀池和刮污泥等机械装置；不需污泥循环系统；固液的分离是在表面负荷很小的条件下进行的可以控制污泥膨胀；通过微处理器很容易地控制整个过程。,3SBR工艺处理啤酒废水的实例 CASS(Cyclic Activated Sludge System)是在SBR的基础上发展起来的，即在SBR池内进水端增加了一个生物选择器，实现了连续进水(沉淀期、排水期仍连续进水
30、)，间歇排水。设置生物选择器的主要目的是使系统选择出絮凝性细菌，其容积约占整个池子的10%。生物选择器的工艺过程遵循活性污泥的基质积累-再生理论，使活性污泥在选择器中经历一个高负荷的吸附阶段(基质积累)，随后在主反应 区经历一个较低负荷的基质降解阶段，以完成整个基质降解的全过程和污泥再生。,据有关资料介绍，污泥膨胀的直接原因是丝状菌的过量繁殖。由于丝状菌比菌胶团的比表面积大，因此有利于摄取低浓度底物。但一般丝状菌的比增殖速 率比非丝状菌小，在高底物浓度下菌胶团和丝状菌都以较大速率降解底物与增殖，但由于胶团细菌比增殖速率较大，其增殖量也较大，从而较丝状菌占优势，这样可利用基质作为推动力选择性地培
31、养胶团细菌，使其成为曝气池中的优势菌。所以，在CASS池进水端增加一个设计合理的生物选择器，可以有效地抑制丝状菌的生长和繁殖，克服污泥膨胀，提高系统的运行稳定性。 CASS工艺对污染物质降解是一个时间上的推流过程，集反应、沉淀、排水于一体，是一个好氧-缺氧-厌氧交替运行的过程，因此具有一定脱氮除磷效果。,安徽某啤酒厂采用CASS工艺处理工程实例。该厂处理流量3500m3d，采用的工艺流程如图所示。 cass.swf,进水通过机械格栅能有效地分离3mm以上的固体颗粒。然后进入调节池，由于采用好氧处理，不需添加任何化学药剂。通过污水泵将污水泵入CASS池， CASS法反应池的容积一般包括选择区、预
32、反应区和主反应区。废水由污水提升泵直接提升到CASS的选择区与回流污泥混合，选择区不曝气相当于活性污泥工艺中的厌氧选择器。在该区内回流污泥中的微生物菌胶团大量吸附废水中的有机物，能迅速降低废水中有机物浓度，并防止污泥膨胀。预反应区采用限制曝气，控制溶解氧在0.5mg/L，使反硝化过程得以可能进行。主反应区的作用是完成有机物的降解和氨氮的硝化。选择区、预反应区和主反应区的体积比为1：5：20，反应池污泥回流比一般为30一50。工艺曝气方式采用鼓风曝气，曝气器选用可变微孔曝气器。,工艺中的撇水装置采用旋转式滗水器。该装置主要有浮箱、堰口、支撑架、集水支管、集水总管(出水管)、轴承、电动推杆、减速机
33、、电机等部件组成。滗水器和整个工艺采用可编程序控制器(PLC)进行控制，主要根据时间、液位，撇水器位置等综合控制各部件运行。主要控制参数有污水流量，提升时间，污泥回流时间，曝气时间、气量，沉淀时间，撤水时间、流量、撇水器的速度及原点，高低位，剩余污泥排放时间，流量，主反应池高、低液位，污泥池高、低液位等。工艺控制系统预先设置控制程序发出指令，控制部件能够按照设定的程序自动操作，既省劳动力，又简化操作。污水处理厂的日常管理一般只要1人。污水处理详细的设计参数如下。,设计水量：Q3500m3d。 设计进水水质：COD800-1000mg/L，BOD5400-800mg/L， (SS) 300-60
34、0 mg/L。 设计出水水质按当地污水排放新改扩二级标准： CODcr 150mg/L ， BOD5 60mg/L (SS) 200mg/L 。,由于该啤酒厂酵母回收装置尚不十分完善，废水排放水质及水量不稳定。实际进水水质COD达 2000mg/L (超出设计指标，pH值为6-11。出水水质COD保持在100mg/L以下， BOD5、 (SS)及其他指标均低于设计排放标准。 CASS工艺的好氧BOD负荷为0.4kg(kg.d)(假设MLSS3g/L)，停留时间(HRT)16h。根据介绍实际运行BOD负荷为0.675 kg(kg.d)，已经达到较高的负荷，但是仍能达到稳定达标排放，这充分体现了S
35、BR工艺的优势。技术经济指标分析其总投资455万元，折合吨水投资为1300元；日耗电量2208.1kwh，折合吨水日耗电为0.63kwhm3。,4 各种好氧工艺的设计参数采用各种工艺的设计参数参见下表。,二、水解好氧处理,随着厌氧技术的发展，厌氧处理从开始只能处理高浓度的污水发展到可以处理中低浓度的污水，如啤酒、屠宰甚至生活污水。特别是对于低浓度污水，北京市环科院开发了水解好氧生物处理技术。,水解反应器利用厌氧反应中的水解酸化阶段，而放弃了停留时间长的甲烷发酵阶段。水解反应器对有机物的去除率，特别是对悬浮物的去除率显著高于具有相同停留时间的初沉池。由于水解反应器可使啤酒废水中的大分子难降解有机
36、物被转变为小分子易降解的有机物，出水的可生化性能得到改善，这使得好氧处理单元的停留时间小于传统的工艺。,与此同时，悬浮固体物质(包括进水悬浮物和后续好氧处理中的剩余污泥)被水解为可溶性物质，使污泥得到处理。,事实上水解池是一种以水解产酸菌为主的厌氧上流式污泥床，水解反应工艺是一种预处理工艺，其后面可以采用各种好氧工艺。在各种工程中，分别采用过活性污泥法、接触氧化法、氧化沟和序批法(SBR)。因此，水解好氧生物处理工艺是具有自己特点的一种新型处理工艺。,啤酒废水中大量的污染物是溶解性的糖类、乙醇等。这些物质是容易生物降解的，一般并不需要水解酸化。但由于啤酒废水的悬浮性有机物成分较高，而水解池又具
37、有有效地截留去除悬浮性颗粒物质的特点，将其应用于啤酒废水的处理可去除相当一部分的有机物，从实验结果看水解池最高COD去除率可以达到50，当废水中包含制麦废水(浓度较低)时去除率也在3040。,因此，水解和好氧处理相结合，确实要比完全好氧处理经济一些。这也是在20世纪80年代末期和90年代初期，啤酒废水处理采用水解好氧工艺的原因。.该工艺主要特点是由于水解池较高的去除率(3050)，所以将完全好氧工艺中二级的接触氧化工艺简化为一级接触氧化，并且能耗大幅度降低，从实际运行结果看出水COD浓度也有所改善。,酸化SBR法处理啤酒废水,其主要处理设备是酸化柱和SBR反应器。这种方法在处理啤酒废水时，在厌
38、氧反应中，放弃反应时间长、控制条件要求高的甲烷发酵阶段，将反应控制在酸化阶段，这样较之全过程的厌氧反应具有以下优点：（1）由于反应控制在水解、酸化阶段反应迅速，故水解池体积小；（2）不需要收集产生的沼气，简化了构造，降低了造价，便于维护，易于放大；（3）对于污水的降解功能完全和消化池一样，产生的剩余污泥量少。同时，经水解反应后溶解性COD比例大幅度增加，有利于微生物对基质的摄取，在微生物的代谢过程中减少了一个重要环节，这将加速有机物的降解，为后续生物处理创造更为有利的条件。（4）酸化SBR法处理高浓度啤酒废水效果比较理想，去除率均在94%以上，最高达99%以上。,要想使此方法在处理啤酒废水达到
39、理想的效果时运行环境要达到下列要求：（1）酸化SBR法处理中高浓度啤酒废废水，酸化至关重要，它具有两个方面的作用，其一是对废水的有机成分进行改性，提高废水的可生化性；其二是 对有机物中易降解的污染物有不可忽视的去除作用。酸化效果的好坏直接影响SBR反应器的处理效果，有机物去 除主要集中在SBR反应器中。（2）酸化SBR法处理啤酒废水受进水碱度和反应温度的影响，最佳温度是24，最佳碱度范围是500750mg/L。视原水水质情况，如碱度不足，采取预调碱度方法进行本工艺处理；若温度差别不大，运行参数可不做调整，若温度差别较大，视具体情况而定。,水解好氧处理的设计参数,(1)水解池的设计参数 以细格栅
40、和沉砂池作为预处理设备； 平均水力停留时间：HRT=2.53.0h； 最大上升流速(Vmax)=2.5mh(持续时间不小于3.0h)； 反应器深度：H=4.06.0m； 布水管密度：12m2/孔； 出水三角堰负荷：1.53.0L(sm)； 污泥床的高度在水面之下1.01.5m； 污泥排放口在污泥层的中上部，即在水面下2.02.5m； 在污泥龄大于15天时，污泥水解率为所去除SS的25一50。设计污泥系统需按冬季最不利情况考虑。,(2)活性污泥后处理 水 解的好氧后处理可采用各种处理工艺，其中水解反应将啤酒废水中大分子难降解有机物转变为小分子易降解的有机物，出水的可生化性能得到改善，这使得好氧处
41、理 单元的停留时间小于传统的工艺。所以在传统好氧工艺的设计参数上可以取上限值。例如，对于传统活性污泥工艺的池容、曝气量和回流污泥比等均可按传统的活性 污泥工艺设计。水解反应器对悬浮物的去除率很高，可去除80以上的进水悬浮物，并且在水解细菌的作用下，可将悬浮物中的50水解成溶解性物质。因此，总的污泥产量比传统工艺流程低3050，从有机物降解角度讲，水解池排泥是稳定污泥。所以好氧产生的剩余污泥可以排入水解池消化处理。水解污泥的污泥脱水性能较好，可以直接脱水。这样可以简化工艺流程，实现了污水、污泥一次处理。,工程实例,1、废水水质及水量 金源公司在张家岗酿酒总厂的啤酒废水项目中采用水解好氧工艺。张家
42、岗酿酒总厂啤酒每年约有3个月停产期(主要在每年10月、11月和12月)。在停产期间的废水主要是一定量的碱性洗瓶水；旺季集中在每年3月份以后。由于啤酒生产具有以上特点，就决定啤酒废水水质水量变化较大。就每天排放水质来讲，变化也较大，其中有两股高浓度废水(即糟液废水及酵母废水)排放。正常生产状况下总排水质：COD：12002000mg/L； (SS) 300-400 mg/L ； pH值为6.58.5；水温为常温；BOD/COD=0.65-0.7停产季节水质(洗瓶水)： COD：300500mg/L ；pH值为9.510.5。水量设计规模为奶4000m3d。,2、工艺流程,机械格栅主要是去除废水中
43、大的悬浮物，如标签纸、垃圾。然后通过转筛去除水中的麦糟、麸皮、纸浆等，根据实践经验，此工艺比较关键，否则影响出水悬浮物含量。生化处理首先采用水解池。水解池采用特殊的布水结构，在水解酸化池内自身培养一定层厚的污泥层，让水流从池底均匀穿过污泥层，并使生物代谢控制于水解酸化段。水解池为矩形钢筋混凝土结构，池体尺寸(L x B x H)为16m x 8m x 4.5m，有效容积500m3，设计有效停留时间3h。,好氧后处理采用两级接触氧化工艺，其中一级生物接触氧化池(A段)为钢筋泥凝土结构(L x B x H19m x 8m x 6.5m)且为高负荷段。CODcr设计负荷为3.4kg/（m3d）。二级
44、生物接触氧化池(B段)为钢筋混凝土结构(L x B x H19mXl6m x 6.5m)，低负荷段CODcr设计负荷为0.6 3.4kg/（m3d）。 曝气采用软管曝气并取得良好效果。由于工程中场地紧张，生化出水后处理采用浅层简效气浮设备，使用效果较好，气浮水力表面负荷5.6m3/(m3h)，有效水深500mm。,(3)工程运转效果该工程建成投入运行后，处理效果稳定，处理后排水的各项指标满足GB 89781996中一级诽放标准要求，整个工程达到设计要求(表)。,工程运行数据见表、图。,三、厌氧好氧联合处理技术,1厌氧处理技术厌氧处理技术是一种有效去除有机污染物的技术，它将有机化合物转变为甲烷和
45、二氧化碳。厌氧技术发展到今天，其早期的一些缺点已经不存在。具不完全统计，到1997年，在全世界范围内共有914座厌氧处理厂，其中有600座以上采用UASB反应器。该系统结构简单，便于放大，运行管理简单是其最大的优点。,2厌氧(UASB)技术在国内外的应用近年来由于高效厌氧反应器的发展，厌氧处理工艺已经可以应用于常温低浓度啤酒废水处理。在国外许多啤酒厂采用了厌氧处理工艺，其反应器规模由数百立方米到数千立方米不等。荷兰的PAQUES、美国的BIOTHANE和比利时的BIOTIM公司是世界上三个主要UASB技术的厂家。据不完全统计，仅这三家公司就已建成100余家厌氧处理啤酒废水处理装置。中国引进的主
46、要为PAQUES和BIOTIM两家公司技术。,我国部分啤酒废水处理厌氧装置,从上面的介绍可以看出，啤酒废水的处理与其他废水处理一样是从好氧处理发展到水解好氧联合处理，然后进一步发展为厌氧(UASB)好氧处理。,Biotin公司在越南胡志明市的Heineken啤酒厂所做工程,厌氧-好氧联合工艺的设计运行参数及好氧工艺池容对比,Biotim公司在越南胡志明市的Heineken啤酒厂啤酒废水水质水量如下： 项目 最小 设计 流量(m3d) 1700 5300 COD(mgL) 1300 2200 BOD(rogL) 830 1400 去除效果 COD去除率 93 甲烷产量m3 4300(75的甲烷)
47、 投资分析（美元） 厌氧+(老好氧) 土建费用 250000 管道费用 60000 设备安装 950000 仅好氧附加费用 土建费用 600000 设备安装 200000,工程实例,三孔啤酒有限公司废水处理工程设计山东省三孔啤酒有限公司废水处理中，高浓度有机废水水量水质为:Q1 = 500 m3/d; CODCr:5000mg/L; BOD5:2500mg/L; SS:3000mg/L。低浓度有机废水：Q2=3500m3/d; CODCr:500mg/L; BOD5: 250mg/L; SS:500mg/L。Q=Q1+Q2=4000m3/d。 设计按当时的GB897888现有企业标准，即：CO
48、DCr150mg/L; BOD560mg/L; SS100mg/L;pH=69。,处理流程,废水实行清浊分流，冷却水直接排放。高浓度废水采用UASB工艺处理，出水再与低浓度有机废水混合，采用水解好氧处理。在好氧处理工艺选择上，因三孔啤酒有限公司所提供的用地面积较小，决定采用占地面积较小的接触氧化工艺。整个废水处理站实行微机自控。,UASB进出水水质和混合水经主体处理系统的进出水水质见表。可见处理后的出水水质好于设计采用的标准值，全部达标排放。 表 UASB进出水水质,表 混合水经主体处理进出水水质,把高浓度有机废水先单独进行预处理，反映了两个主要特点：一是采用厌氧生物处理中的UASB反应器，它具有截留污泥量大，颗粒化程度好，处理高浓度有机 废水能力强等特点。该反应器采用中温发酵，内部具有热交换装置，结构较紧凑，温度、碱度、负荷等由微机控制；二是高浓度废水集中进行厌氧处理，产生沼气量 大，可以集中使用。该反应器设计容积负荷为6.0kg/(m3d),去除lkgCOD产生VSS0.082kg,产生沼气0.52m3,则1天可产生 1000多m3沼气。,IC-CIRCOX工艺,查资料、课本自学,习题,1、啤酒废水的来源？水质特征？ 2、啤酒生产的清洁生产措施有哪些 3、啤酒生产废水的处理方法有哪些,
