玉米發(fā)酵酒精廢水處理工藝的選擇

劉 輝 盧清峰 李麗珍 史學峰 向 怡

1 廢水處理工藝背景分析

某公司采用玉米發(fā)酵工藝生產(chǎn)酒精，需要選取相應(yīng)廢水處理工藝以保證廢水達標排放。

1.1 廢水來源

該廠產(chǎn)生的廢水主要包括DDGS 工段蒸發(fā)冷凝水、精餾塔排水、設(shè)備沖洗水、以及軟水站排水、鍋爐排污水和循環(huán)冷卻排污水等生產(chǎn)凈廢水，此外還有生活污水。生產(chǎn)凈廢水可不經(jīng)處理直接排放，剩余廢水則全部排入廠內(nèi)污水處理站進行處理。

1.2 廢水特點

酒精廠進入污水處理站處理的廢水具有以下特點:

(1)由于各工段排水時間不一致，從而導(dǎo)致廢水水質(zhì)、水量波動較大。

(2)廢水為酸性有機廢水，pH 在4～5 之間;污染物為COD、BOD、SS、氨氮等常規(guī)污染物，無重金屬及其他毒性物質(zhì)。

(3)廢水B/C=0.5～0.6，可生化性較好，易于生物降解。

鑒于酒精廢水的上述特點，宜采用生物法進行處理。

1.3 廢水水質(zhì)

根據(jù)該廠竣工環(huán)保驗收監(jiān)測結(jié)果，并類比同類企業(yè)監(jiān)測資料，確定進入污水處理站的廢水水質(zhì)，見表1。

表1 污水處理站進水水質(zhì)

2 廢水處理工藝選擇

2.1 國內(nèi)常用的處理工藝

目前，玉米酒精廢水多采用厭氧+好氧生物處理組合工藝進行處理。

厭氧技術(shù)較為常用的有UASB、USR、ABR、IC、EGSB、MIC 等工藝，其中UASB 工藝成熟穩(wěn)定、運行成本低、處理效率高，目前已在國內(nèi)外廣泛應(yīng)用。EGSB和IC 反應(yīng)器是UASB 的改進工藝，MIC 又是IC 反應(yīng)器的改進工藝。

常用的好氧技術(shù)有傳統(tǒng)活性污泥法、氧化化溝、接觸氧化法、SBR、ICEAS、CASS 等。其中以SBR 和接觸氧化法最為多用。ICEAS 和CASS 均是SBR 的改進工藝［1］。

各企業(yè)根據(jù)當?shù)厥芗{水體水質(zhì)要求確定廢水排放執(zhí)行標準，以此確定廢水處理采用何種厭氧+好氧組合工藝。據(jù)報導(dǎo)，采用UASB+SBR 工藝、UASB+接觸氧化法、UASB+接觸氧化法+SBR、UASB+ICEAS+接觸氧化法、UASB+ CASS+ 接觸氧化法、ABR+ SBR 工藝、EGSB+HCR 工藝、IC+活性污泥法、IC+CASS 工藝、MIC+滴濾塔+氧化溝等組合工藝處理酒精廢水，處理效果均達到預(yù)期，出水達標排放。

2.2 排水要求

該廠廢水排放要達到GB27631－2011 發(fā)酵酒精和白酒工業(yè)水污染物排放標準［2］表2 中直接排放的標準限值，標準值見表2。

2.3 廢水處理工藝選擇

廠內(nèi)已建有污水處理站，處理工藝為水解酸化+接觸氧化工藝，為滿足新排放標準的要求，要對現(xiàn)有污水處理站進行改造，改造工程盡可能地利用現(xiàn)有場地和設(shè)施。為提高廢水處理效率，企業(yè)擬采用國內(nèi)常用的厭氧+好氧處理工藝。

表2 發(fā)酵酒精和白酒工業(yè)水污染物排放標準

由于該廠采用DDGS 工藝處理酒精糟液，回收固形物后，蒸發(fā)冷凝廢液中SS 和COD 濃度大幅降低(約4000mg/L 左右)，在厭氧段采用UASB 工藝較為適宜，同時考慮該工藝技術(shù)成熟運行穩(wěn)定，確定厭氧處理采用UASB 工藝。

考慮到SBR 雖然工藝流程簡單占地省，但大部分自控設(shè)備需要進口且操作管理要求高，活性污泥法和生物轉(zhuǎn)盤投資高且工藝復(fù)雜、氧化溝占地太大，根據(jù)場地條件和現(xiàn)有設(shè)施，本次在好氧段依舊選擇生物接觸氧化法，該法結(jié)構(gòu)緊湊占地省，投資和運行成本均較低，適合于企業(yè)實際情況。為提高廢水的可生化性，在接觸氧化池前端加水解酸化池，可將其中難于生物降解的有機物轉(zhuǎn)變?yōu)橐咨锝到獾挠袡C物，從而提高好氧處理的效率。

為了保證色度達標，在末端考慮加入化學氧化工藝，氧化劑為二氧化氯，主要用于脫色處理，同時也具有一定的COD 降解作用。

根據(jù)上述原則、進水水質(zhì)及執(zhí)行的廢水排放標準，確定廢水處理采用UASB+水解酸化+接觸氧化+化學氧化的組合處理工藝。

2.4 預(yù)期處理效果

根據(jù)實驗數(shù)據(jù)及工程技術(shù)經(jīng)驗，采用上述處理工藝對COD、BOD、SS 去除效果較好，去除效率可達到97.9%、99%和90.9%以上，在生化處理單元采用的高效微生物處理技術(shù)，對氨氮的去除率也可達到80%以上。污水處理站出水能夠達到GB27631－2011 發(fā)酵酒精和白酒工業(yè)水污染物排放標準表2 中直接排放的標準要求。

根據(jù)文獻報導(dǎo)，對固液分離后的高濃度玉米酒糟廢水，劉丹等［3］采用UASB+ICEAS+接觸氧化工藝進行處理，孫根行等［4］采用UASB+兩級生物接觸氧化+過濾工藝進行處理，處理后出水均可達到GB8978－1996污水綜合排放標準一級標準及GB27631－2011 的要求。

該廠由于采用DDGS 工藝對酒糟中的固形物進行回收，所以進入污水處理站的廢水較僅對酒糟進行固液分離的廢水污染物濃度要低得多，采取相同或相近的厭氧－好氧處理工藝后出水濃度要更低，因此，該廠采用UASB+酸化水解+ 兩段式接觸氧化+ 化學氧化工藝，處理后廢水水質(zhì)達到GB27631－2011 的直接排放標準是有保證的。

3 結(jié) 語

據(jù)以上分析，本研究提出以下研究結(jié)論:(1)該廠采用DDGS 工藝消除了酒精糟液的污染，大大減少了進入污水處理站的廢水量，同時廢水污染物濃度大大降低，減輕了廢水處理負荷。(2)該廠根據(jù)污水處理站現(xiàn)有場地和現(xiàn)有設(shè)施情況，采用UASB+接觸氧化工藝處理酒精廢水工藝成熟，在好氧處理前加入酸化水解池，以提高廢水可生化性和好氧處理效率。(3)接觸氧化池采用組合式填料，掛膜迅速，無堵塞現(xiàn)象。(4)廢水處理工藝大部分采用自流方式，減少廢水泵的提升次數(shù)，降低能耗;整個工程過程全自動控制，系統(tǒng)自動運行，可實現(xiàn)穩(wěn)定達標排放。

［1］劉輝，盧清峰，李麗珍等．玉米發(fā)酵酒精廢水處理技術(shù)綜述［J］．環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展．2014，40(1):189－190．

［2］環(huán)境保護部，國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局．GB27631－2011．發(fā)酵酒精和白酒工業(yè)水污染物排放標準［S］．北京:中國環(huán)境科學出版社，2011．