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以玉米米为辅料之啤酒废水的治理吉林华润啤酒有限公司废水治理实践田霖摘要：本文以吉林华润啤酒有限公司废水治理的实践经验为基础，对治理玉米米为辅料生产啤酒所产生废水的新技术进行了深入地探索与研究。该技术可使高浓度啤酒废水的COD值由1800mg/L降至60mg/L以下，为同类废水的治理提供了宝贵的经验。关键词：啤酒、废水、治理、玉米米1概述啤酒生产国内通常以麦芽为主要原料,大米作辅料；而吉林华润啤酒有限公司则使用麦芽为主要原料，玉米米作辅料。该公司生产原料的不同使其完全继承了欧美啤酒的特色，但也使废水的治理方法与其它同类啤酒废水有所不同。吉林华润啤酒废水治理项目采用了国内比较成熟的水解酸化—接触氧化工艺。由于该项技术过去均是应用在以大米为辅料生产啤酒的废水治理中，以玉米米为辅料生产啤酒的废水处理尚无成熟经验，该装置于1999年末投产后,运行一直不稳定，后几经改进终于成功开发了一套工艺先进、技术合理、高效低耗的啤酒废水处理工艺，为同类废水的治理提供了非常宝贵的经验。2啤酒废水的来源及特点2.1吉林华润啤酒废水的主要来源及水质情况(见表1)吉林华润啤酒废水的主要来源及水质情况表1工段主要成分pHCOD/mg.L-1日排水量/t.d-1制麦洗麦、浸麦废水麦皮、浸出物6.4~9.01800~3000500糖化沉降槽清洗煮沸锅排水过滤糟排水CIP清洗水淀粉、糖蛋白质、醇类纤维素玉米米骨架（含脂肪、蛋白质、纤维素）5.5~6.51800~60000450发酵发酵冲洗水滤酒冲洗水、洗罐水酵母、乙醇乙醇、酒泥4.910000~500002000~10000230150包装灌装废水碱性洗涤剂、纸浆、染料、浆糊、残酒9~13800~30002300其它生活污水、地面冲洗水、化验废水6~9200~10003002.2啤酒废水的水质水量特点吉林华润啤酒有限公司年产啤酒25万吨，其每日的水量变化规律如图1示。废水COD浓度为1200~2500mg/L，如有酵母水排入最高浓度可达11760mg/L。混合后的啤酒废水进入污水处理装置前pH值为5~12，SS为400~800mg/L，主要悬浮颗粒物为玉米米骨架、麦皮及部分淀粉等物质的细残渣。水量/m3.h-120010004812162024时间/h图1华润啤酒废水每日水量变化情况23吉林华润啤酒废水治理的实践3.1工艺流程如图2所示：3.2主要设计参数(见表2)水量水质指标项目进水出水项目进水出水CODcr/mg.L-13314不大于100SS/mg.L-1370不大于70BOD5/mg.L-11300不大于30pH5~126~9主要工艺参数调节池HRT4hDO水解酸化池HRT8h水解酸化池DO不大于0.5mg/L接触氧化池HRT13.5h接触氧化池DO不小于2mg/L3.3本生产装置的工艺启动本装置启动采用水解酸化和接触氧化同步进行微生物的培养和驯化。污泥接种浓度为正常活性污泥浓度的20%，采取间歇式进水培养。一个月后，接触氧化池微生物系统已基本成熟，连续进水缓慢打通流程，两个月后，水解酸化池底部填料盘上慢慢长成了扁平状黑色含纤维泥块，厌氧生物膜成熟，但酸化池内仍保留少量污泥。3.4微生物驯化成熟后的运行指标微生物驯化成熟后，按设计工艺流程进行高负荷运行。其中，二沉池污泥回流至进水提升泵房；初沉池投药因效果不好而停加，沉淀污泥进贮泥池后脱水；因二沉池出水指标较高，砂滤池未投入使用。主要工艺运行指标见表3指标总进水调节池出水初沉池出水二沉池出水COD/mg.L-11500~55001500~3000900~160090~250BOD5/mg.L-1700~2000700~1500450~80020~50SS/mg.L-1200~700200~400100~50070~150PH7~116~95.5~77~8提升泵调节池水解酸化池初沉池接触氧化池二沉池砂滤池污泥池污泥脱水间机械格栅进水沉淀污泥沉淀污泥出水PAC泥饼外运做肥料图2吉林华润啤酒废水处理工艺流程表2主要工艺设计参数表6600m3/d工艺运行指标表33运行中发现，水解酸化池COD去除率可达40%以上，接触氧化池COD去除率也在85%以上。但进水COD浓度超过1500mg/L后，各段出水也随之升高。当进水为2500mg/L时，初沉池出水即在1200~1500mg/L范围内，二沉池出水即可达200mg/L以上，且二沉池出水很不稳定。由此可见，本工艺难以做到稳定达标运行。3.5水质波动的主要原因3.5.1玉米米酸败的影响由于生产使用玉米米为特色辅料，在本装置设计时对玉米米在废水处理中所产生的影响缺乏足够的认识。从而导致①间隙3mm的机械格栅对玉米米根本没有截留作用；②调节池和水解酸化池采用穿孔管曝气，搅拌不均，使玉米米大量沉积。玉米米对污水处理的影响主要是由其成分及特点决定的（玉米米含蛋白质8—11%，纤维素1.5%，脂肪1.5%，淀粉69—72%）。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几倍；而淀粉的含量比大米少10%左右，但比大麦略多。在啤酒生产中，玉米米中高中分子蛋白质、脂肪和纤维素不能分解，故玉米米颗粒形状基本不会改变，每日随水流入污水处理站的玉米米湿重达1吨以上。玉米米在缺氧的条件下会发生腐败（或称酸败）。腐败的玉米米骨架不变，但会释放出以蛋白质和霉菌为主的pH值可达4.5以下的白色粘稠液体，使污水pH值降低，COD升高，好氧池发生污泥膨胀，影响了污水处理效果。在本装置中，玉米米的酸败影响分两种情况：①沉积的玉米米集中酸败。②玉米米在酸性环境下的连续酸败。3.5.2啤酒废水自身腐败的影响原设计调节池水力停留时间为4h，由于废水排放量的减少使其增加至6—8h。啤酒废水在较高温度下存放4小时后，会产生腐败（或称酸败）。腐败废水进入接触氧化池后，腐殖菌还会抑制好氧菌的生长和繁殖，使丝状菌和放线菌过量增殖。3.5.3初沉池污泥上浮原工艺设计在初沉池投加碱式氯化铝。连续投药后尽管初沉池出水SS含量大幅度降低，但同时在初沉池表面上有大量泡沫污泥浮起，每日浮起厚度达10cm以上，如不及时清除，几天后即流到接触氧化池并影响其运行效果。主要原因是酸化反应时产生的氢气和二氧化碳，使进入初沉池的污泥颗粒仍含有小气泡，投加絮凝剂后，正好造成了颗粒悬浮物的气浮现象，影响了该单元的工艺处理效果。针对这种情况，我们对两组反应系统进行了平行对比试验，在一组停止加药，另一组继续加药的情况下，停加药一组初沉池出水COD、SS分别比加药一组高出5%~10%和20%~40%，但总出水却无大差别。由此可见，通过絮凝沉淀所去除的部分COD和SS，对接触氧化池的生化反应并无多大益处。3.5.4生物膜脱落影响接触氧化池生物膜的脱落，一方面造成本工艺单元去除效率下降，另一方面增加二沉池负荷，使出水COD和SS升高，造成水质的波动。一般生物膜脱落有自然新陈代谢周期性脱落、水质冲击脱落、低负荷营养不平衡脱落以及鼓风量突然增大的吹脱等几种原因。3.6对该治理工程工艺技术的评价本装置由于采用单纯的膜法水解酸化—接触氧化工艺无法承担较高COD负荷，抗冲击能力差；而物化处理的投药絮凝部分，因存在污泥上浮问题无法投入运行；由于二沉池出水水质波动太大，砂滤池也不起任何作用。因此，本套装置不能长周期稳定运行，必须对其工艺进行改进。4吉林华润啤酒废水治理工程的工艺改进4.1改进后的工艺4.1.1增加玉米米过滤设备4增设了2台XGA-W双向流旋转细格栅，栅隙0.5mm可将75%以上的玉米米截留去除。4.1.2超越调节池运行为了克服啤酒废水在调节池内的酸败，将调节池改为事故池，贮存事故状态下的高浓度废水。提升泵房出水直接进入水解酸化池。4.1.3水解酸化池和接触氧化池均增设了污泥回流系统初沉池沉淀污泥回流至水解酸化池进水口处与调节池出水混合进入水解酸化池，二沉池沉淀污泥回流至接触氧化池进水口处，与初沉池出水混合进入接触氧化池；两单元形成污泥回流循环后，可以在原有生物膜法运行的基础上进行活性污泥法和生物膜法同步运行即泥膜混合运行。4.1.4酸化池内增加两个回流点，以便于调节酸化时间酸化反应时间过长也会引起pH的下降，因此本次改进在酸化池中部和后部沿池长2/3处新设两个污泥回流点，即可调节回流污泥进入酸化池的位置，以便灵活控制酸化时间。4.1.5新增出水回用设备，降低处理成本在滤池间增加两台清水管道泵，将二沉池出水加压后用于旋转细格栅的冲洗和带式脱水机的滤带冲洗。4.2改进后的运行指标情况（见表5）指标进水初沉池出水水解酸化去除率%二沉池出水接触氧化去除率%总去除率%COD/mg.L-1180080055.66092.596.7BOD5/mg.L-190042053.33798.3399.22SS/mg.L-13009568.333563.1688.33pH7.86.57.92注：因二沉池出水已能达标排放故砂滤池未投入使用。5改进后的运行管理5.1旋转细格栅旋转细格栅每日可截留湿渣2.5t左右，其中玉米米和麦皮等各约占一半，达到预期的截留效果。5.2水解酸化池5.2.1主要运行参数SV：15%~30%MLSS：3~5g/LSVI：40~60DO：不大于0.9mg/L酸化出水pH：6~85.2.2运行中的控制（1）水解酸化条件的控制实践表明：水解酸化反应关键是要使水解反应顺利完成，并抑制过度酸化。水解反应可以在低氧曝气条件下较彻底地完成，同时低氧曝气还可以有效地抑制过度的酸化反应，从而防止水中残存玉米米的酸败及固体颗粒酸化溶出COD。（2）酸化污泥活性的控制水解酸化系统运行中，酸化污泥要通过适当补充好氧污泥来提高其活性。经多次试验证明，每日向水解酸化池排入好氧污泥量最多不应超过水解酸化池内污泥总量的5%。5.3接触氧化池5.3.1主要运行参数SV：10—20%MLSS：1—2g/LSVI：120~150DO：2~4mg/L5.3.2运行中的控制（1）活性污泥浓度的控制改进后的运行指标表45在接触氧化池内，生物膜分布密实，生物活性非常好，平均微生物浓度为7~10g/L，是比较理想的状态。但其生物膜遇有负荷变化较大时，极易造成生物膜的集中脱落。投入活性污泥系统运行后，在接触氧化池的前部，活性污泥的吸附作用对生物膜起到了很好的保护作用，为防止生物膜脱落和提高该单元的降解效果起到了其它方法无法替代的作用。图3为投入活性污泥后与无泥运行时接触氧化池内COD变化情况。COD/mg.L-11000750500250单纯膜法运行COD变化曲线泥膜混合运行COD变化曲线00481216（水力停留时间/h）图3接触氧化池内有泥与无泥的COD变化情况由图3可见，有泥与无泥运行接触氧化池处理效果的区别是明显的。投入活性污泥运行，其抗冲击的作用尤为重要。运行中发现，污泥系统的运行，要保持其浓度的稳定，并依生产变化情况适当调整。由于水解后的啤酒废水分子结构简单、易降解，相对营养底物较少。进入接触氧化池后，如果活性污泥浓度过高，会使泥膜互争营养物，而生物膜在缺少营养物时会发生生物膜脱落现象。因此，要控制好接触氧化池内的活性污泥浓度；但在进水浓度较高时又要适当提高活性污泥浓度，通过加大回流比，减少或停止剩余污泥排放来保证活性污泥对接触氧化系统的缓冲效果。（2）DO的控制运行中对池内有机物降解情况进行分析发现，接触氧化一般在8h以内可完成所有的生物氧化反应。但由于接触氧化池实际停留时间可达到16h，对活性污泥影响较大，易产生过氧化现象，二沉池出水呈酱红色，SS增多不易沉降。在实际操作中保持供氧使池内前部DO在2~5mg/L范围内，后部控制DO在1~2mg/L范围内，可基本维持系统的稳定。（3）污泥产量及泥龄分析在接触氧化池内，因酸化后的水质成份比较简单而新增污泥量极少，本系统新增泥量为30m3/d，浓度为1g/L，折干为30kg/d。其中，SS在接触氧化池系统的日截留量为259kg。如考虑SS则无法计算出泥龄，只考虑排泥量计算泥龄为（0.5×30×16.4×5.0×2）/30×1=82d，此泥龄尚包括生物膜脱落污泥。可见，此接