啤酒发酵废水作为污水处理厂外加碳源的可行性研究

许杰 郝萍 王亮

摘 要：本文试验为日照市大学城污水处理厂，工艺基本原理是AAO，污水处理厂进水基本为生活污水，通过投加啤酒发酵废水，改善生物污泥活性状态，增加碳源以减少药剂乙酸钠的投加，从而能减少生产成本，为解决日照市生活污水处理碳源不足的生物脱氮工艺提供运行指导意见。

关键词：啤酒发酵废水；外加碳源；污水处理；节约资金

1日照市污水处理厂去除总氮存在的问题和困难

1.1进水有机物含量低

当前除开发区废水处理厂外，其他各厂因进水管网未实现雨污分流而存在进水碳氮比失调问题，尤其在汛期特别严重，进水COD仅有约50mg/L，而總氮可达20mg/L。因进水碳源不足，可生化有机物含量偏低，导致现有脱氮工艺无法满足缺氧反硝化阶段对碳源的需求，而氮元素的去除恰恰就在反硝化阶段进行，这样反硝化过程受阻，就会大大影响污水处理厂脱氮效果。

1.2污水处理厂设计工艺落后，升改工作滞后 部分厂建设前期设计未严格考虑除磷脱氮工艺要求，由于脱氮过程中，硝化、反硝化的充分反应起着关键作用，而现有污水处理厂普遍存在设计内回流比较低、缺氧段停留时间较短、曝气负荷较低等问题，因此难以应对较高的进水总氮，导致无法实现稳定达标，需对生化池进行升级改造或新建反硝化池。

2试验装置

试验工艺单元即污水处理厂的厌、缺氧段。大学城污水处理厂加于预处理缺氧区，拟辅助反硝化脱氮。试验投加装置，利用吨桶连接组合制作临时储罐和车载储罐，因开展试验的两个污水处理厂均为地下式污水处理厂，发酵废水进行高位滴加或直接卸池。

3投加发酵废水对系统总氮的去除的影响

3.1大学城污水处理厂未加啤酒发酵废水脱氮原始工况

2018年1月-5月（旱季），大学城污水处理厂进水COD均值 316mg/L，总氮均值79.8mg/L（进水设计标准40mg/L），C/N 碳氮比约3.96，明显低于反硝化最佳条件C/N5～10，必须通过外加碳源来提高脱氮效率。选用乙酸钠作为外部投加碳源，因为进水超标、曝气系统老化、沉淀池排泥管经常性堵塞等因素，出水总氮未稳定达标，但加之调控溶解氧及回流泵等工艺系统调试，出水总氮均值21.7mg/L，平均去除率由50%提高到85%左右。

经运行调试来看，当进水总氮低于80mg/L时，通过投加碳源，出水可以达标，稳定在10.9mg/L左右（3月30日-4月6日）。当进水总氮超过80mg/L时，则超出系统处理能力，系统不能完全硝化，出水氨氮、总氮同时上升，1月-5月进出水总氮趋势分析如下图1：

3月30日-4月7日该厂系统稳定期间，日均处理水量8332m3/d，进水COD均值314mg/L，总氮均值81.0mg/L，C/N3.88，乙酸钠（25%乙酸钠）投加量为2.80吨/天，吨水增加费用约0.41元/吨。6月份至10月份（雨季），该厂进水COD均值216mg/L，总氮均值44.5mg/L，C/N4.85，出水总氮均值10.4mg/L，乙酸钠日均用量0.87吨，出水总氮稳定达标，6月-10月进出水总氮趋势分析如下图2：

3.1.2大学城污水处理厂投加啤酒发酵废水脱氮情况总结

3月13日-19日，该厂在缺氧区投加发酵废水试验。经理论计算和短期投加，可明显看出污泥浓度的增长，污泥活性增强，并可以对应减少乙酸钠的投加，节约生产成本，理论可行。由于进水超标、硝化不完全等问题，暂停试验。5月18日-21日，气温回升，污水水温上升，进水总氮降低，适合再次进行发酵废水投加试验。起初试验阶段每天投加发酵废水1.5t，暂停乙酸钠投加，出水总氮尚可稳定达标。乙酸钠每天减少投加约0.7吨，可节省药剂费用约800元/天。9月6日至9月8日，再次进行投加试验，停加乙酸钠并投加啤酒发酵废水。进水COD、总氮值比较稳定，COD均值124mg/L，总氮均值43.9mg/L，C/N2.82，进水水质稳定，可不考虑进水波动对试验的影响。试验分别于6日11：00、7日11：00和16：00、8日11：00，分四次投加啤酒发酵废水，直接将啤酒发酵废水卸车于缺氧区，每次投加约5吨。从图3可以看出，投加8至10小时后，出水总氮有明显下降趋势，总氮去除率升高，趋势如图3。

经投加试验可以看出，啤酒发酵废水可以作为外加碳源来辅助反硝化脱氮，且总氮去除效果明显，可以完全或部分替代乙酸钠药剂。

3.2投加啤酒发酵废水对污泥系统的影响

大学城污水处理厂3月13-19日，于缺氧区高位、连续滴加啤酒发酵废水，日均投加量约3吨/天，连续培养7天（未排剩余污泥）观察污泥形状和SV30变化。通过投加啤酒发酵废水，显示看出，SV30先升高再降低并稳定在35%左右，且污泥絮体良好，上清液澄清，泥水分离较快。随着污泥浓度的增长，排除剩余污泥，同时对生物除磷起到了很好的辅助作用。

4结论

（1）通过向低碳氮比的城市生活污水厂投加啤酒发酵废水，可显出提高系统的脱氮效率，且利用率高、无副产物，通过在日照大学城污水处理厂、山海天污水处理厂试验，可以作为外加碳源使用。

（2）日照青岛啤酒厂啤酒发酵废水COD约10万mg/L，可以按照适当的比例在生活污水处理厂投加使用，节省乙酸钠等其他碳源的使用，极大地减少生产成本。

（3）啤酒发酵废水的投加，可以改善活性污泥生物活性，提高SV30，可明显见系统污泥颜色由发黑向黄褐色转变，污泥絮体良好，可正常排放剩余污泥，提高系统生物除磷能力，对整个污水厂活性污泥系统起到良好的调节作用。

参考文献：

[1] 段怡彤，刘方婧，......啤酒废水为外加碳源对A2/O工艺脱氮除磷的影响.安徽农业科学，[J]2014（10）.

（作者单位：日照市水务集团污水处理有限公司）