已知在常溫和常壓下，水中溶解氧與壓力有如下關(guān)系：
Cs＝Cs0×p/p0 （1）
式中：Cs，Cs0——壓力分別為p，p0時(shí)氧在水中的飽和溶解度，mg/L。
當(dāng)水中的溶解氧質(zhì)量濃度低于飽和溶解度時(shí)氧的傳遞速率為：
dC/dt=KLa×(Cs-C）（2）
式中：KLa——氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)，L/h；
C——水中實(shí)際溶解氧質(zhì)量濃度，mg/L。
由以上兩式知壓力越高水中溶解氧質(zhì)量濃度越大，氧傳遞速率越快，根據(jù)這一原理我們研制出了垂直折流生化反應(yīng)器（VTBR）。其主要特點(diǎn)為：該反應(yīng)器高達(dá)10m，由于水深，與傳統(tǒng)生物接觸氧化法相比增加了氧利用率，供氣量小，容積負(fù)荷高，內(nèi)設(shè)導(dǎo)流板，可以使水在反應(yīng)器中形成環(huán)流，提高了處理效率。并且占地面積小，總投資少，操作管理方便，無(wú)污泥膨脹問(wèn)題、無(wú)異味污染。該裝置已在河南省新鄉(xiāng)市亞洲啤酒有限公司廢水處理工程中運(yùn)用。實(shí)踐證明該工藝是可行的，為啤酒廢水處理提供了一個(gè)成功實(shí)例。該工程被評(píng)為1999年河南省環(huán)保局主辦的環(huán)境污染防治工程優(yōu)秀設(shè)計(jì)一等獎(jiǎng)。
1 廢水水質(zhì)水量及排放標(biāo)準(zhǔn)
該啤酒廠生產(chǎn)能力為10×104t/a，廢水量排放為2040m3/d，主要廢水指標(biāo)如表1。
表1 啤酒廢水水質(zhì)
|
取樣地點(diǎn) |
ρ(CODcr)/ |
ρ(BOD5)/ |
ρ(SS)/ |
pH值 |
|
麥芽車間 |
1500 |
800 |
100 |
6-7 |
|
糖化車間 |
4000 |
2000 |
1500 |
6-7 |
|
發(fā)酵車間 |
2000 |
1000 |
500 |
6-7 |
|
罐裝車間 |
400 |
200 |
300 |
6-7 |
|
總排放口 |
2000 |
1100 |
1000 |
6-7 |
設(shè)計(jì)水量：2040m3/d
設(shè)計(jì)水質(zhì)：p（CODcr）＝1500－2500mm/L；p（BOD5）＝800－1500mg/L；ρ（SS）＝1000－2500mg/L；pH＝6-7。
根據(jù)環(huán)保部門要求廢水處理后水質(zhì)必須達(dá)到以下指標(biāo)：
ρ（CODcr）≤150mg/L；ρ(BOD5）≤60mg/L；ρ（SS）≤200mg/L； pH=6－9。
2 廢水處理工藝設(shè)計(jì)
廢水首先通過(guò)微濾機(jī)去除大部分懸浮物，出水進(jìn)入調(diào)節(jié)池，然后中提升泵打入VTBR反應(yīng)器中進(jìn)行生化處理，通過(guò)風(fēng)機(jī)強(qiáng)制供風(fēng)使廢水與填料接觸，維持生化反應(yīng)的需氧量，VTBR反應(yīng)器出水進(jìn)入沉淀器，去除一部分脫落的生物膜以減輕氣浮設(shè)備的處理負(fù)荷，之后流人氣浮設(shè)備去除剩余的生物膜，污泥及浮渣送往污泥池濃縮后脫水。
3 主要構(gòu)筑物及設(shè)備
由于啤酒廠所排廢水水質(zhì)、水量不穩(wěn)定，波動(dòng)大，故設(shè)調(diào)節(jié)池1座兼作提升泵集水井。外形尺寸為15m×6m×3.5m，【水處理技術(shù)】停留時(shí)間4h。內(nèi)設(shè)80WG污水泵2臺(tái)，1用1備。
3.2 VTBR反應(yīng)器
VTBR反應(yīng)器利用原有廢舊酒精罐改造而成，罐高10m，直徑4.5m。分為并聯(lián)運(yùn)行的2組，每組串聯(lián)5個(gè)，共計(jì)10個(gè)。均采用鼓風(fēng)機(jī)供氣，曝氣裝置為KBB－215可變孔式曝氣器，內(nèi)設(shè)BRT半軟性生物填料，反應(yīng)器外部加有一層保溫材料。
VTBR反應(yīng)器（Ⅰ）
容積負(fù)荷（以CODcr計(jì)）為：3kg/(m3·d），停留時(shí)間9h。
VTBR反應(yīng)器（Ⅱ）
容積負(fù)荷（以CODcr計(jì)）為：2kg/（m3·d），停留時(shí)間6h。
3.3 沉淀器
利用原有廢舊酒精罐改造而成，鋼制設(shè)備直徑6m，內(nèi)設(shè)斜管，有效水深3.5m，停留時(shí)間1.5h，表面水力負(fù)荷：3m3/（m2·h）。
3.4 氣浮設(shè)備
采用QF－100型成套氣浮設(shè)備包括溶氣罐、空壓機(jī)、刮渣機(jī)、回流泵、釋放器。溶氣罐壓力為0.25－0.3MPa，回流比30％－40％。
3.5 風(fēng)機(jī)
機(jī)房設(shè)RE－145型高壓鼓風(fēng)機(jī)2臺(tái)，1用1備，H＝98kPa，q＝24.5m3/min，N＝75kW。
4 處理效果
工程由環(huán)保監(jiān)測(cè)部門連續(xù)2d采樣監(jiān)測(cè)，其監(jiān)測(cè)結(jié)果如表2。
表2 啤酒廢水驗(yàn)收監(jiān)測(cè)結(jié)果
|
原水 |
生化出水 |
氣浮出水 |
|||||||||
|
ρ(CODcr)/ |
ρ(BOD5)/ |
ρ(SS)/ |
pH值 |
ρ(CODcr)/ |
ρ(BOD5)/ |
ρ(SS)/ |
pH值 |
ρ(CODcr)/ |
ρ(BOD5)/ |
ρ(SS)/ |
pH值 |
|
1650 |
846 |
774 |
5.06 |
208 |
97.8 |
226 |
7.40 |
90.5 |
19.38 |
137 |
7.60 |
|
1690 |
841 |
1417 |
5.98 |
231 |
109.4 |
197 |
7.40 |
97.2 |
24.52 |
101 |
7.62 |
|
1780 |
980 |
1678 |
5.98 |
221 |
104.3 |
277 |
7.50 |
114 |
28.24 |
108 |
7.64 |
|
1707 |
888 |
1290 |
5.63 |
220 |
103.8 |
233 |
7.43 |
101 |
24.05 |
115 |
7.62 |
|
2370 |
1475 |
2354 |
6.20 |
185 |
86.72 |
295 |
7.48 |
95.0 |
18.42 |
111 |
7.74 |
|
1570 |
876 |
2498 |
7.18 |
203 |
78.02 |
318 |
7.62 |
124 |
26.55 |
129 |
7.78 |
|
3490 |
1676 |
4459 |
6.90 |
253 |
120.6 |
326 |
7.60 |
123 |
28.22 |
104 |
7.70 |
|
2477 |
1342 |
3104 |
6.76 |
214 |
95.11 |
313 |
7.57 |
114 |
24.40 |
115 |
7.74 |
|
2092 |
1115 |
2197 |
6.20 |
217 |
99.46 |
273 |
7.50 |
108 |
24.23 |
115 |
7.68 |
由表2知，出水產(chǎn)（CODcr）＜150mg/L，ρ（BOD5）＜30mg/L，ρ（SS）＜200mg/L，pH＜8，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到了國(guó)家二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。
5 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析
6 結(jié)論及經(jīng)驗(yàn)
②冬季運(yùn)行時(shí)，在VTBR反應(yīng)器外部加了一層保溫材料，使罐中始終保持較高的溫度，提高了生物的活性。
③因 VTBR反應(yīng)器高達(dá)10m左右，水深大，所選用風(fēng)機(jī)為高壓風(fēng)機(jī)，風(fēng)壓為98kPa，N＝75kw，耗電量大。
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