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1、葡萄酒废水处理工程的设计与运行 某葡萄酒有限公司以当地盛产的葡萄为原料生产葡萄酒，其生产 工艺为：葡萄原料、分选、破碎、分离、澄清、发酵（加酒母）、原 酒储存、调配、罐装产品。所排放的废水主要有发酵车间、调配车间 及灌装车间的洗涤水和冲洗水用F放废水以有机物为主， 采用生物技 术对本废水处理是经济有效的方法1 ，现将该废水处理工程有关的 设计和运行情况介绍如下。 1 废水水质水量 废水排放量为 960m 3d，设计水量为 1000m3/d ，处理后出水水质 执行污水综合排放标准）GB 8978-1996 中的一级排放标准，设 计进水水质和排放标准见表1。 表 1 设计水质和排放标准 项目 pH
2、 SS/(mg.L -1 ) CODcr/(mg.L -1 ) BOD5/(mg.L -1 ) 氨氮 /(mg.L -1) 进水 水质 6-9 375 850 465 排放 标准 6-9 70 100 20 15 2 废水处理工艺 21 废水处理工艺 根据本厂的水质特性和工程经验， 废水处理采用的工艺流程见图 1。 22 处理技术说明 周期循环活性污泥系统（ CASS ） 2-3 是本废水处理系统的核心单 元，大部分有机污染物在本反应器中进行生物降解而去除。CASS 是 美国 Goronszy 教授研究开发的新型好氧生物处理技术，其反应器设 有一个分建或合建式的生物选择器，是以曝气-非曝气方式
3、运行的充 放式间歇活性污泥处理工艺， 在一个反应器中完成有机污染物的生物 降解和泥水分离的处理功能， 整个系统以推流方式运行， 而各反应区 则以完全混合的方式运行，实现同步碳化和脱氮除磷功能。 本技术主要具有以下特征： 根据生物选择性原理， 利用位于主反 应区前端的预反应区， 作为生物选择器对磷的释放、反硝化作用及对 进水中有机物的快速吸附及吸收作用，增强了系统运行的稳定性； 可 变容积的运行提高了系统对水质水量变化的适应性和操作的灵活性； 根据生物反应动力学原理，使废水在反应器的流动呈现出整体推流， 而在不同区域内为完全混合的复杂流态，不仅保证了稳定的处理效 果，而且提高了容积利用率；通过对
4、生物速率的控制，使反应器以好 氧一缺氧一厌氧状态周期循环运行，使其具有优良的脱氮除磷效果， 降低了运转费用；工艺结构简单，管理方便，投资费用省，运行费用 低，采用组合式模块结构，布置紧凑占地面积少。 3 设计参数和主要构筑物 本废水处理工程的设计参数及主要构筑物见表2。 表 2 设计参数和主要构筑物 构筑 物 设计参数 有效 容积 /m3 规格尺寸 数 量 调节 沉淀 池 HRT=8.0h 330 20.0m7.0m3.0m 1 座 CASS 反应 池 Nv=0.9kgCODcr/(m 3.d) 860 20.0m10.0m 5.0m 1 座 分 2 格 污泥 浓缩 池 HRT=24.0h 6
5、5 4.0m4.0m6.0m 1 座 4 工程运行效果 本工程 1998 年 11 月的监测验收期间， 商丘市环境保护监测站进 行了每天 4 次连续 3d 的监测，监测结果见表3。1999年 2 月-1999 年 7 月 CASS 的运行效果见图 2。 表 3 工程运行监测结果 项 目 pH SS/(mg.L -1 ) CODcr/(mg. L -1 ) BOD5/(mg.L -1 ) 氨氮 /(mg.L -1 ) 进 水 6.16-7.98(7 .12) 236-473(3 27) 479-1277(8 17) 238-561(429 ) 1.19-2.68(1 .87) 出 水 7.00-
6、7.91(7 .38) 37-56(41) 31-69(49) 2.96-6.88(4 .46) 0.03-0.05(0 .04) 标 准 6-9 70 100 20 15 表 4 废水处理运行成本 项目数量单价 费用/ （万 元.a -1 ) 工资费4 人6000 元/a 2.40 电费19kW 0.50 元/ （kW.h) 8.20 维修费2% 总投资1.64 折旧费5% 总投资4.10 合计16.34 5 工程运行成本 本废水处理工程处理水量为960m 3/d ， 工程总投资为 82.0 万元废 水处理运行成本见表4，工程运行费用每年为16.34 万元，单位处理 成本为 0.47 元m
7、3，不计折旧费单位直接处理成本为 0.36 元m 3。 曝气池容积计算方法分析 曝气池是活性污泥处理系统中的核心构筑物，其容积的大小不仅关系 到整个处理系统的净化效果，同时还关系到建造费用的问题。因此， 有必要对曝气池容积的计算方法进行分析，从而得到较佳的设计取 值。长期以来，曝气池容积的计算，采用较普遍的是按BOD 污泥负 荷率法，但近来也有人建议采用污泥龄法。那么，二者之间有何异同， 是否有某种内在的联系、 可否将二者有机地结合起来呢？本文就此进 行如下的分析讨论。 1 BOD 污泥负荷率 (Ns) 曝气池容积计算法 1.1 BOD污泥负荷率 (Ns) 的物理概念 曝气池内单位重量 (千克
8、) 的活性污泥，在单位时间内能够接受并将其 降解到某一规定额数的BOD5重量值，被称为BOD 污泥负荷率 (Ns) 。 即 12 ： 式中 NsBOD 污泥负荷率 , kg BOD5/kgMLSS d Q 污水设计流量， m 3/d Sa原污水的 BOD5 值，mg/l X曝气池内混合液悬浮固体浓度 (MLSS),mg/l V曝气池容积， m 3 1.2 曝气池物料平衡方程式 如图 1 为完全混合活性污泥系统的物料平衡图 14 。 在稳定条件下，对于系统中的有机物进行物料平衡，则有： 整理得： 由莫诺 (Monod)方程式的推论知 14 ： 代入式，并整理得： 或 又 代入式得： 或 式中 X
9、V曝气池混合液挥发性悬浮固体 浓度(MLVSS),mg/l Se处理水出水有机物浓度，mg/l 有机物降解速度， K2有机物降解常数。 1.3 曝气池容积计算 由式有： 将式代入式得： 式即为按 BOD 污泥负荷率法计算曝气池容积得计算公式，式为 经变换后得计算公式。 2 污泥龄( c) 曝气池容积计算法 2.1 污泥龄 ( c) 的物理概念 曝气池内活性污泥总量与每日排放污泥量之比，称为污泥龄(c) 。 也即劳伦斯麦卡蒂 (LawrenceMcCayty)的“生物固体平均停留时 间” 1 。即： 式中c污泥龄， d Xv曝气池内每日增加的挥发性 污泥量 (Vss) ，kmg/l 其它同前 2
10、.2 生物增长基本方程式 在曝气池内，活性污泥微生物的增殖是微生物的合成和内源代谢共同 活动的结果。即： 或 此式经整理即可得劳伦斯麦卡蒂(LawrenceMcCayty)方程式的 推论曝气池内活性污泥浓度与污泥龄之间的关系式 1 该式即为资料 12 推荐的按污泥龄计算曝气池容积公式: 将式与式代入式得: 式中Y微生物产率系数 ,kgVss/kgBOD5 Kd微生物衰减系数， d -1 其它同前。 2.3 曝气池容积计算 由式有 将式、式、代入式，并整理得： 式或式即为污泥龄法计算曝气池容积计算公式。式为经变换后 的计算公式。 3 两种计算方法的讨论 3.1 两种计算方法的相同之处 虽然两种计
11、算方法的原始概念不同，但经过分析可知， 两种计算方法 的计算公式式与式是完全相同的。也就是说，在遵循莫诺 (monod) 反应动力学方程式的推论下，两种计算方法并无本质上的任何区别， 完全可以用同一公式来表达:式。 3.2 两种计算方法的不同之处 尽管两种计算方法在理论是统一的式，但在实际设计过程中， 采用 的均是其原始概念下的公式式和式或式。从表面上看显然是有 区别的，而且在应用中，由于引入的概念不同，也是各有侧重。 对于负荷率法，考虑的主要是处理水质、种类及要求(、Se)与污泥 的凝聚沉淀性能 (SVI) 。而污泥龄法考虑的则主要是处理水质下的微 生物世代时间的长短。 同时，人们一般认为污泥负荷率作为活性污泥 处理系统的设计与管理的指标是合理的，而污泥龄作为活性污泥处理 系统运行管理最重要的指标则要较污泥负荷率更为稳妥 3 。由此说， 污泥负荷侧重于设计，而污泥龄则侧重于运行管理。 4 结论 虽然引入的概念不同，考虑的角度不同、侧重不同，但作为设计计算 公式来说，二者在本质上是完全统一的。因此，在设计计算过程中， 应将二者有机结合，综合考虑。在原始概念计算公式的条件下，相互 校核，共同优化，从而使曝气池的设计与运行管理更趋合理。