循環(huán)式活性污泥法(CASS)處理啤酒廢水

1、循環(huán)式活性污泥法(CASS)處理啤酒廢水阜新啤酒廠建于1981年，建廠初期由于規(guī)模較小，生產過程中污水直接排人細河。近年來企業(yè)規(guī)模不斷擴大，污染也越來越嚴重，其COD排放量占阜新全市工業(yè)污染量的20以上。雖然采取了干法排糟、酵母回收等措施，減少了廢水中酒糟和酵母等污染物的含量，但仍不能達標排放，對細河兩岸的生態(tài)系統(tǒng)和細河本身造成嚴重污染。一、污水水質水量啤酒生產以大麥和大米為原料，輔以啤酒花和鮮酵母，經較長時間發(fā)酵釀造而成。污水中有機物濃度較高，雖然無毒，但易腐敗，對水體造成嚴重危害。    1廢水成分    廢水主要來自麥芽、糖化、

2、發(fā)酵、灌裝及生產用冷卻廢水等，各車間廢水水質見表1。表1  各車間廢水水質車間名稱CODcrmgLBOD5mgLSSmgLpH排放量m3d麥芽60040012067 糖化3640026700194067 發(fā)酵3400276032067 灌#160;酵母9200650024056 總排放口220012008006.550002設計進出水水質水量  見表2。表2  設計進出水水質水量項  目CODmgLBOD5mgLSSmgLpH排水量m3d采用標準處理前22001200800675000&#

3、160;處理后10030706.5 GB8978-1996二、工程設計1方案選擇啤酒廢水屬中高濃度有機廢水，有很好的可生化性，但生產季節(jié)性較強，排放不連續(xù)，尤其是地面沖洗水，水量和濃度波動較大。該廠將各車間的廢水匯集到一起，因無機負荷并不高，不適合目前國內常用的“厭氧+好氧”方法中對原水COD>6000mgL的要求。另外，阜新地處東北，即使采用中溫厭氧消化也需達到30cC，冬季熱費用加大，占地面積也大，故不采用“厭氧+好氧”方法。    啤酒廢水中含有大量有機碳而氮源含量較少，在進行傳統(tǒng)的生化處理中，其含氮量遠遠低于BOD：N：100：5(質量比)

4、的要求，致使有些啤酒廠采用傳統(tǒng)活性污泥法時，在不補充氮源情況下處理效果很差，甚至無法運行。經多種方案比較，確定采用CASS法處理啤酒廢水。    2CASS法工藝藝流程    廢水經格柵除去粗大雜物后，進入集水池內，經水泵提升進入CASS反應池中，使廢水中的大部分污染物在池中得到降解和去除。廢水在這里得到生化處理，處理后的廢水排入砂濾池，經過濾消毒后排人細河。CASS反應的剩余污泥排人濃縮池中，經濃縮后進入帶式壓濾機脫水，脫水后的干污泥外運，壓濾機濾出水與濃縮池上清液返回集水池內。工藝流程見圖1。   

5、該法具有以下特點：工藝簡單，穩(wěn)定可靠，操作維修方便，無需進行大量污泥回流；運行周期靈活可變，耐沖擊負荷能力強；能同時實現(xiàn)硝化反硝化，以去除污水中總氮，處理效率高，出水水質好；池中沒有吸附選擇區(qū)，故無污泥膨脹，污泥產生量少；在同一池內進行產物降解過程和泥水分離過程，無需設置初沉池和二沉池，初投資低，運行費用少，占地面積??；整套系統(tǒng)實行全自動控制，節(jié)省人工費用；組合簡單，便于分階段施工。    三、主要構筑物及設計參數1格柵除污機    用于去除廢水中大顆粒固體污染物(瓶蓋、標簽等)，以防止對泵的損害并可降低部分污染負荷，廢水過柵速度V=

6、0.7ms，格柵總寬B=800mm，總深l0rn。    2集水池    啤酒生產工藝廢水水質水量相對比較穩(wěn)定，但車間地面沖洗水、消毒水等尚有一定的沖擊性，設備檢修等也有一定的影響。因此，雖然CASS池具有一定的抗沖擊負荷的能力，但集水池的均化水質、水量作用是不可替代的。集水池的有效容積為720m3，廢水停留時間4h。    3CASS反應池    循環(huán)活性污泥系統(tǒng)簡稱為CASS(Cyclic Activated Sludge System)工藝，是一種在SBR工藝和氧化溝技

7、術的基礎上開發(fā)出的新工藝。CASS池是系統(tǒng)的核心。污水中的大部分污染物在此降解、去除。它將生物反應過程和泥水分離過程集中在同一個池內進行。CASS反應池分為生物選擇區(qū)、兼氧區(qū)和好氧區(qū)。選擇區(qū)的基本功能是防止污泥膨脹，污水中溶解性有機物能夠通過酶反應而被污泥顆粒吸附除去，回流泥中的硝酸鹽可在該選擇區(qū)內得以反硝化；在兼氧區(qū)內，有微量曝氣，基本處于缺氧狀態(tài)，有機物在此區(qū)內得到初步降解，同時也可除去部分硝態(tài)氮；好氧區(qū)為曝氣區(qū)，主要進行硝化和降解有機物，同時也進行硝化反硝化過程。CASS池是一個間歇反應器，在此反應器內不斷重復地進行曝氣與非曝氣過程。污水按一定周期和階段得到處理，每一循環(huán)有下列各個階段組

8、成：進水曝氣污泥回流階段完成生物降解過程；非曝氣沉淀階段實現(xiàn)泥水分離；潷水剩余污泥排除階段排出上清液；閑置階段恢復活性污泥活性。    上述各階段組成一個循環(huán)操作周期，根據污水水量和濃度，它的運轉方式可采取6周期天、4周期天、3周期天的形式，每周期運行時間分別為4、6、8小時。循環(huán)過程中，首先進行充水、曝氣和污泥回流，CASS池內的水位隨進水而由初始的設計最低水位逐漸上升至最高設計水位。當經過一定時間曝氣與混合后停止曝氣，在靜止的條件下使活性污泥絮凝并進行泥水分離。沉淀結束后通過移動堰表面潷水器排出上清液并使水位恢復至設計最低水位，然后重復運行。為保證系統(tǒng)在最佳條

9、件下運行，必須定時排泥，排出剩余污泥的過程一般在沉淀結束后進行，污泥濃度可高達10gL，所排出的剩余污泥量要比傳統(tǒng)的活性污泥處理工藝少得多。    CASS反應池設置2個，外形尺寸為50×20×5m。容積負荷為0.91.5kgBOD5m3·d，停留時間6h。    4潷水器    潷水器是CASS法的關鍵設備，旋轉式潷水器運行可靠，負荷大，潷水深度行程大，可控性好。主要裝置有浮箱、堰口、支撐架、集水支管、集水總管(出水管)、軸承、電動推桿、減速機、電機等。潷水器負荷2532L

10、m·s，潷水范圍1.02.3m，潷水保護高0.31.0m。    5砂濾池    濾池幾何尺寸為：9×20×4.5m，濾速為1mh，濾料每周更換1次，鋼筋混凝土結構。    6污泥濃縮池    濃縮池采用平流式，幾何尺寸為8×7×6m，停留時間為3h，鋼筋混凝土結構。    四、主要設備及電耗參數  見表3表3  設備及電耗設備名稱數量單機功率kW使用功率kW運行時間hd耗電量

11、度天設備型號備注總數備用機械格柵1 0.750.7564.5XGS-800間斷運行污水提升泵318.537.516592WQ250-10-18羅茨鼓風機31751501624003L63LD旋轉潷水器2 1.12.248.8PS-8000污泥回流泵315.51116176AS5.5-4CB剩余污泥排出泵315.511444 污水提升泵4 5.52216352AS4.5-4CB帶式壓濾機1 6.56.5852DQ1/2000-B螺桿泵1 3.03.0824C35-1加藥裝置(污泥CASS脫水用)1 0.370.3782.96&

12、#160;加藥裝置(消毒用)4 0.371.481623.68 總計   245.3 3679.4 注：以上未包括照明用電。污水從集水池進入CASS池，再由CASS池出水，幾乎所有的污染物均在CASS池內去除，結果見表4。                       表4  主要構筑物進出水水質及去

13、除率名稱水質進水mgL出水mgL去除率%CASS池生物選擇吸附區(qū)CODcr220080065BOD5120035070SS80030060兼氧區(qū)CODcr80040050BOD535030015SS30025016主曝氣區(qū)CODcr4008080BOD53005080SS25010060砂濾池CODcr804050BOD5502550SS1004060總去除率CODcr22004098以上BOD512002598以上SS8004095以上五、工程投資1初投資  包括土建和設備兩大部分，見表5、表6。表5  土建投資    單位：萬元名 

14、; 稱規(guī)  格數  量單  價總  價集水池19×10×4.5m124.524.5CASS反應池45×20×5m2138276污泥濃縮池8×7×6m18.18.1輔助用房  2.32.3其它   5.6總計   316.5表6  設備投資    單位：萬元設備名稱規(guī)格型號數量單價總價格柵XGS-80018.58.5污水提升泵WQ2500-10-1833.811.4羅茨鼓風機3L

15、63LD39.327.9CASS池曝氣系統(tǒng) 23264旋轉式潷水器PS-80022.484.96污泥回流泵AS5.5-4CB31.654.95帶式壓濾機C35-1120.820.8螺桿泵JYIV12.22.2加藥裝置 22.55污水流量計 14.54.5控制系統(tǒng) 122.522.5其它   38.6總計   215.312運行費用由電費、人工費、藥劑費等組成。    (1)電費：從表3可見電耗為3679.4度天，電價以0.6元度計，按設計處理能力5000噸天計，則噸

16、耗電費用為：3679.4×0.65000=0.44元噸。    (2)人工工資：污水處理站定員10人，人均工資以1萬元年計，則年工資費用為10萬元，若年運行時間按330天計，則每噸水的人工工資為0.055元。    (3)藥劑費用：污泥脫水藥劑，若去除1kgBOD生產干泥按0.1kg計，則每天產生的干泥為0.65t，污泥濃縮后含水按98計，則污泥量為32.5td，污泥脫水藥劑采用2HL8藥劑，投加比例為0.6，藥劑購價為1000元噸，則噸水的藥劑費用為0.035元噸水。    CASS法與傳統(tǒng)的

17、普通活性污泥法經濟性比較見圖2。     六、討論    1阜新地處東北，CASS法冬季運行成為關鍵問題。由于冬季啤酒產量小，污水在CASS池內的停留時間長；另外，生化反應又是一個放熱過程，而且啤酒污水本身具有一定的溫度，所以冬季的低溫不會對CASS池出水水質產生太大的影響。    2CASS法優(yōu)點之一是可脫磷、脫氮。利用回流污泥、回流硝化液在第一級進行硝化過程，產生甲烷的安全性成為焦點問題之一。    在CASS池內，各級的容量比是1：5：30，故此污水在第一、二級的停留時間較