厌氧处理啤酒工业废水的研究进展_吕伟民

收稿日期:2005-03-10作者简介:吕伟民(1971-),黑龙江省人,大学本科,高级工程师,现任黑龙江省轻工科学研究院工业发酵室主任。文章编号:1002-8110(2005)05-0049-03厌氧处理啤酒工业废水的研究进展吕伟民1,孙兴滨2(1.黑龙江省轻工科学研究院,哈尔滨150010;2.哈尔滨工业大学市政环境工程学院,哈尔滨150090)摘要:对厌氧处理啤酒工业废水的最新进展进行了较全面综述。介绍了高效厌氧反应器的发展和应用实例,主要包括:UASB,EGSB,IC等工艺;并对厌氧生物技术在啤酒工业废水治理中的应用前景进行了展望。关键词:厌氧;啤酒废水;UASB;EGSB;IC中图分类号:TS262.5文献标识码:B0引言啤酒由埃及人首创,是以优质大麦为主要原料,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。我国的啤酒行业已成为国民经济的重要产业,全国啤酒企业约600多家,1998年已发展到1990余万t/a的规模,到2010年将达到3000万t/a。伴随啤酒产量的提高,啤酒生产废水的治理也日益受到广泛的关注。啤酒行业是耗水量较大的行业,虽然各企业间有较大的差别,一般来说每生产1t啤酒的耗水量是10～20t。如果以生产每吨啤酒产生20m3废水计算,则啤酒工业排放的废水水量每年达4.0亿m3,啤酒废水具有水量大,悬浮物及有机物含量高等特点:COD几百到几万之间波动,SS在1000～1500mg/L之间波动,pH值约5～8,BOD/COD值高。啤酒废水如直接排入水体,将导致水体发黑、发臭,严重影响渔业、农业、工业及饮用水源,破坏人类的生存环境。1啤酒废水治理技术现状目前国内外啤酒废处理技术已有了迅速的发展,有采用接触氧化法、生物滤池、SBR及改进工艺、厌氧消化等工艺。在国外,传统活性污泥法、升流式流化床等工艺已广泛应用于啤酒废水的处理。特别是啤酒废水的上流式厌氧污泥床(UpflowAnaerobicSludgeBlanket,UASB)处理技术,可以大幅度地降低处理设施的建设费用和运行费用,具有很大的经济性,已经从欧洲的荷兰等国向亚洲辐射。而在UASB反应器的基础上发展起来的以厌氧颗粒污泥膨胀床(ExpandedGran-ularSludgeBed,EGSB)及厌氧内循环反应器(InternalCycle,IC)为代表的第三代厌氧反应器,也已经引入啤酒废水处理的实际工程应用中,并取得了良好的效果。2厌氧生物技术在啤酒废水处理中的应用厌氧处理工艺形式多样,特点各异,但其基本原理都是利用厌氧水解菌和厌氧产甲烷菌的代谢活动,将水中的大分子有机污染物水解为小分子的醇类和有机酸,最终转化为甲烷和二氧化碳。处理啤酒废水时,有很多与普通厌氧处理法不同的地方。近年来研究应用较多的厌氧工艺简要如下。2.1UASB反应器UASB反应器是由Lettinga在20世纪70年代开发的。待处理的废水引入UASB反应器的底部,向上流过由絮状或颗粒污泥组成的污泥床。随污水与污泥相接触而发生厌氧反应,产生沼气(主要是甲烷和二氧化碳)引起污泥床搅动。在污泥产生的气体中有一部分附着在污泥颗粒上,自由气泡附着在污泥颗粒上的气泡上升至反应器的顶部。污泥颗粒上升撞击到脱气挡板的底部,这引起附着的气泡释放;脱气的污泥颗粒沉淀回到污泥层的表面。自由气体和从污泥颗粒释放的气体被收集在反应器顶部的集气室内。液体中包含一些剩余的固体物和生物颗粒进入到沉淀室内,剩余固体和生物颗粒从液体中分离并通过反射板落回到污泥层的上面。图1UASB反应器装置示意图该反应器特别适宜于处理高浓度废水,目前国内外已广泛应用于实践。根据报道[1～3],当UASB反应器进水COD为1000～2000mg/L时,出水COD一般在500mg/L左右,也就是说,啤酒废水中的大部分COD在UASB反应器中被处理掉,同时也说明,在这些工艺中,UASB仅作为预处理单元,其出水通常还需好氧等工艺作为后继处理,才能保证废水达标排放。据张振家等人报道[4],林漓泉有限公司采用UASB-SBR工艺处理废水,UASB反应器进水COD在1000～3000mg/L之间波动时,出水上清液的COD稳定在200mg/L左右。我第32卷第5期2005年9月酿酒LIQUORMAKINGVol.32,No.5Sep.,2005国清华大学环境工程系从80年代中期开始利用厌氧UASB反应器处理啤酒废水的研究工作,在北京啤酒厂建成了日处理4500m3的UASB反应器。通过厌氧处理可以达到85%～90%以上的去除率。废水在低于25℃处理时,反应器负荷7～12kgCOD/(m3·d),水力停留时间为5～6h时。COD去除率75～93%,出水CO出水500mg/L,产气产率为0.42m3/㎏COD(去除),剩余污泥