關(guān)于玉米發(fā)酵酒精廢水處理技術(shù)綜述

劉 輝 盧清峰 李麗珍 史學(xué)峰 向 怡

(1.中國輻射防護(hù)研究院，山西 太原 030006;2.臨汾市環(huán)境保護(hù)應(yīng)用技術(shù)研究所，山西 臨汾 041000)

1 玉米酒精糟液分離技術(shù)

1.1 板框壓濾

板框壓濾是最早應(yīng)用于酒精糟液固液分離的一種工藝簡單的方法，壓濾后濾餅含水率約為70%～80%。雖然該方法存在效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度高、不能連續(xù)生產(chǎn)等缺點(diǎn)，屬于淘汰工藝，但由于其投資少、工藝簡單，目前仍有部分中小企業(yè)在使用。

1.2 離心分離

酒精糟液固液分離采用的離心分離技術(shù)主要包括過濾式離心機(jī)和沉降式離心機(jī)。臥式螺旋沉降離心機(jī)(簡稱臥螺離心機(jī))是一種高速回轉(zhuǎn)的沉降式離心機(jī)，為沉降式離心機(jī)的典型代表，目前，該技術(shù)已成為國內(nèi)外酒精糟液固液分離最先進(jìn)的分離手段。臥螺離心機(jī)具有不需過濾介質(zhì)，可連續(xù)自動(dòng)操作，單機(jī)生產(chǎn)能力大，耐磨保護(hù)性好，且占地省，能耗低等優(yōu)點(diǎn)，在酒糟固液分離中應(yīng)用較廣。

1.3 清液蒸發(fā)濃縮

將酒糟經(jīng)離心分離后的清液再進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，濃縮后的固形物與離心分離后的固形物一起進(jìn)行干燥，加工成飼料，即DDGS 工藝。DDGS 工藝基本全部回收了酒糟的固形物，只需處理少量的蒸發(fā)冷凝液，故而很好地解決了酒糟的污染問題，蒸發(fā)冷凝液中COD 含量降低至約4000～8000mg/L，大大降低了后續(xù)廢水處理的負(fù)荷。目前我國玉米發(fā)酵酒精生產(chǎn)企業(yè)普遍采用該工藝，該工藝也可認(rèn)為是酒精廢水的預(yù)處理。

2 酒精廢水處理技術(shù)

酒精工業(yè)廢水具有溫度高、懸浮物和COD 含量高的特點(diǎn)，廢水呈酸性，可生化性較好，易于生物降解，宜采用生物處理法(厭氧處理和好氧處理)。

2.1 厭氧生物處理

玉米酒精廢水處理常用的厭氧生物處理技術(shù)主要有:厭氧生物濾池(AF)、升流式厭氧污泥床(UASB)、升流式固體厭氧反應(yīng)器(USR)、厭氧折流板反應(yīng)器(ABR)、內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器(IC)、厭氧顆粒污泥膨脹床(EGSB)、多級(jí)內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器(MIC)等。

在上述厭氧生物處理技術(shù)中，應(yīng)用最為廣泛的是UASB，為避免UASB 配水不均勻及溝流現(xiàn)象，提高其抗沖擊負(fù)荷能力，宋宏杰等對(duì)傳統(tǒng)的UASB 進(jìn)行改進(jìn)，在反應(yīng)器內(nèi)三相分離器前增設(shè)了強(qiáng)制回流裝置［2］，改良后的UASB 可克服上述缺點(diǎn)，并縮短了啟動(dòng)期，對(duì)酒精廢水有較好的處理效果。EGSB 和IC 反應(yīng)器則是在UASB 的基礎(chǔ)上改進(jìn)而成的，IC 反應(yīng)器實(shí)際上由兩個(gè)上下重疊的UASB 反應(yīng)器串聯(lián)組成，EGSB 則是在運(yùn)行方式上采用了處理水回流技術(shù)。MIC 反應(yīng)器是在IC 反應(yīng)器基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)的一種高效多級(jí)內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器。

2.2 好氧生物處理

玉米酒精廢水處理常用的好氧生物處理技術(shù)主要有:傳統(tǒng)活性污泥法、氧化化溝、接觸氧化法、序列間歇式活性污泥法(SBR)、間歇式循環(huán)延時(shí)曝氣活性污泥法(ICEAS)、周期循環(huán)活性污泥法(CASS)等。

在上述好氧生物處理技術(shù)中，發(fā)酵酒精行業(yè)多采用接觸氧化工藝和SBR 工藝，ICEAS 工藝和CASS 工藝均為SBR 的變形改良工藝。ICEAS 是一種連續(xù)進(jìn)水、間歇曝氣和周期排水的工藝，將傳統(tǒng)的SBR 反應(yīng)池沿長度方向分為兩個(gè)部分，前部為預(yù)反應(yīng)區(qū)，后部為主反應(yīng)區(qū)。美國環(huán)保局于1986年正式承認(rèn)該工藝為革新代用技術(shù)(I/A)，目前已在世界各地得到廣泛應(yīng)用。CASS 工藝是近年來國際公認(rèn)的先進(jìn)工藝，是在SBR 基礎(chǔ)上，反應(yīng)池沿池長方向設(shè)計(jì)為三部分，前部為生物選擇區(qū)，后面依次為兼氧區(qū)和主反應(yīng)區(qū)，并在主反應(yīng)區(qū)后部安裝自動(dòng)撇水裝置。該工藝集曝氣、沉淀、排水功能于一池內(nèi)周期循環(huán)運(yùn)行，省去了二沉池和污泥回流系統(tǒng)，兼顧脫氮除磷，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)總體上連續(xù)進(jìn)水，間斷排水。李濟(jì)源等［3］采用將人工合成高聚物填料加入CASS 工藝的復(fù)合式CASS 反應(yīng)器處理酒精廢水，比常規(guī)的CASS 工藝更具有抗沖擊負(fù)荷強(qiáng)、曝氣時(shí)間短等優(yōu)勢(shì)。

2.3 處理工藝組合

各酒精生產(chǎn)企業(yè)根據(jù)廢水水質(zhì)及排水要求采取不同的厭氧+ 好氧生物處理工藝組合，王志欽等［4］采用EGSB+射流曝氣(HCR)組合工藝、張毅等［5］采用UASB+CASS+接觸氧化工藝對(duì)DDGS 污凝水等混合廢水進(jìn)行處理，處理后出水達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978－1996)一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的要求，同時(shí)也能滿足行業(yè)直接排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。孫俊偉等［6］對(duì)某企業(yè)的UASB+CASS 廢水處理工藝進(jìn)行改進(jìn)，在CASS 反應(yīng)器內(nèi)加入聚丙烯多面空心球填料，填料－CASS 對(duì)玉米酒精廢水處理效果良好，出水也能達(dá)到上述要求。徐發(fā)凱［7］采用ABR+SBR工藝并在各段均投加EMO 復(fù)合菌微生物，對(duì)酒精廢水中COD 有很高的去除率，但氨氮出現(xiàn)超標(biāo)，需增設(shè)氨氮吹脫單元。侯石磊［8］研究了外循環(huán)UASB+SBR 工藝對(duì)酒精廢水處理效果良好，且投資少運(yùn)行費(fèi)用低。蘇濤［9］研究了IC+活性污泥工藝處理酒精廢水，運(yùn)行穩(wěn)定，COD 去除效率達(dá)95%以上，且IC 反應(yīng)器易于成功啟動(dòng)。

對(duì)于固液分離后的高濃度酒糟廢水，劉丹等［10］研究了厭氧處理采用UASB 工藝，好氧單元采用ICEAS+接觸氧化池，該工藝運(yùn)行穩(wěn)定，同時(shí)實(shí)現(xiàn)除磷脫氮，處理效果好，達(dá)到污水綜合排放一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。孫根行等［11］對(duì)山東某酒廠現(xiàn)行的污水處理站進(jìn)行改造，采取UASB+兩級(jí)生物接觸氧化+過濾工藝，運(yùn)行結(jié)果表明，該工藝處理效果好，出水可穩(wěn)定達(dá)到上述標(biāo)準(zhǔn)。薛來平［12］對(duì)安徽某酒廠的酒精廢水采用兩級(jí)厭氧(MIC)+兩級(jí)好氧(滴濾塔+氧化溝)生物處理法，COD 出水濃度＜100mg/L，可達(dá)到上述標(biāo)準(zhǔn)要求。許英杰［13］介紹了采用IC+CASS 工藝處理固液分離后的酒精廢液，COD 去除效率＞97%，出水濃度＜300mg/L，可達(dá)到排放要求。李梅等［14］將UASB+接觸氧化+SBR 組合工藝用于酒糟處理，出水滿足污水綜合排放二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求。

由于酒精廢水水質(zhì)波動(dòng)大，為解決UASB 抗負(fù)荷能力不足的問題，有人研究了在UASB 反應(yīng)器前增加水解酸化作為廢水預(yù)處理手段［15－16］，即采用中溫兩相厭氧工藝，對(duì)COD 去除效果良好。

3 結(jié) 語

基于酒精廢水COD 濃度高、可生化性較好的特點(diǎn)，目前酒精企業(yè)均采取厭氧+好氧生物技術(shù)進(jìn)行處理。企業(yè)采取DDGS 工藝回收酒糟固形物生產(chǎn)高蛋白飼料后，廢水中COD 濃度可由原來的50000～70000mg/L 降至約4000～8000mg/L，大大降低了廢水處理負(fù)荷。目前各種厭氧+好氧組合工藝在國內(nèi)研究很多且有成功的運(yùn)行實(shí)例，企業(yè)可根據(jù)廢水水質(zhì)和出水要求選擇不同的組合工藝。

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