淺談發(fā)酵酒精廢水的末端處理技術(shù)

邵麗 劉東玲（山東省環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究設(shè)計(jì)院山東濟(jì)南250013）

淺談發(fā)酵酒精廢水的末端處理技術(shù)

邵麗 劉東玲
（山東省環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究設(shè)計(jì)院山東濟(jì)南250013）

末端處理在發(fā)酵酒精廢水處理過(guò)程當(dāng)中是十分關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，本文結(jié)合發(fā)酵酒精廢水的特點(diǎn)，分析了不同酒精生產(chǎn)原料所需采用的處理方法，并列舉了幾種常見(jiàn)的處理工藝，指出做好廢水末端處理和綜合利用，可實(shí)現(xiàn)很好的經(jīng)濟(jì)效益。

發(fā)酵酒精廢水；末端處理；綜合利用；經(jīng)濟(jì)效益

發(fā)酵酒精行業(yè)是指以谷類(lèi)、薯類(lèi)、糖蜜為原料，經(jīng)發(fā)酵、蒸餾而生產(chǎn)食用酒精、工業(yè)酒精和燃料乙醇的工業(yè)。企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的污染物包括廢水、廢氣、廢渣和噪聲。其污染特點(diǎn)是：資源和能源消耗量大，產(chǎn)污環(huán)節(jié)多，而且分散排放；污染物無(wú)毒、無(wú)害，絕大部分可回收利用；生產(chǎn)耗水量大，廢水量大。

1 概述

隨著發(fā)酵酒精行業(yè)的發(fā)展，其生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的污染（尤其是廢水污染）也不容忽視。據(jù)調(diào)查結(jié)果測(cè)算，2010年行業(yè)年產(chǎn)生廢水總量約2.5億m3，其中酒精糟為9000多萬(wàn)m3，年排有機(jī)污染物CODcr約7.2萬(wàn)噸。酒精廢水占全國(guó)工業(yè)廢水排放總量的1%，所排CODcr占全國(guó)工業(yè)廢水中CODcr排放總量的1.2%。為降低行業(yè)污染排放量，改善環(huán)境質(zhì)量，迫切需要增加科技投入，推進(jìn)資源、能源節(jié)約，推行清潔生產(chǎn)，加強(qiáng)“三廢”治理和循環(huán)利用，實(shí)現(xiàn)“三廢”無(wú)害化處理，提升行業(yè)整體的污染防治水平。

發(fā)酵酒精行業(yè)能源和資源消耗量大，即在生產(chǎn)過(guò)程中需要大量的蒸汽和電能，采用清潔生產(chǎn)工藝和設(shè)備，合理提高出酒率和廢物綜合利用率，可以有效提高能源和資源利用效率。酒精糟是發(fā)酵酒精行業(yè)最主要的污染源，主要產(chǎn)生于酒精企業(yè)的蒸餾塔，其特點(diǎn)為產(chǎn)生量大、呈酸性、高度溫、有機(jī)負(fù)荷高。

生產(chǎn)酒精的原料不同所需采取的處理和綜合利用方法也有所差別。一般采取的工藝流程如圖1所示。

圖1 酒精廢水處理流程示意

從圖中可看出酒精生產(chǎn)企業(yè)排放的酒精綜合廢水主要經(jīng)過(guò)四個(gè)步驟即預(yù)處理、厭氧處理、好氧處理以及深度處理。按照不同的生產(chǎn)原料在這四個(gè)步驟中采取的方法稍有差別比如以玉米為原料的發(fā)酵酒精，其酒精糟可處理后用于生產(chǎn)DDGS。這種方法既能實(shí)現(xiàn)消除污染的目的，還能獲得蛋白飼料這種副產(chǎn)品，不過(guò)生產(chǎn)DDGS的設(shè)備成本較高，而且能耗也高生產(chǎn)1tDDGS就需要250t水、2.7t蒸汽和電耗200kW/h，并且技術(shù)要求高，只有少部分企業(yè)在采取這種方法，固液分離依然是主流。又如薯干為原料的酒精，所排放的廢水，普遍采用厭氧處理+好氧處理的方法，能夠去除80%的COD，固液分離也比較常用，濾液回用或生化處理達(dá)標(biāo)，濾渣直接做飼料。

2 末端處理技術(shù)

2.1 常見(jiàn)工藝

2.1.1 EASB

EASB，厭氧反應(yīng)器，可承受具有高濃度特點(diǎn)的固體懸浮物，高溫發(fā)酵，能夠達(dá)到7.0kgCOD（m3.d）的容積負(fù)荷，相比傳統(tǒng)全渣厭氧發(fā)酵效果好2到3倍，能夠去除90%以上的COD。

2.1.2 UASB+缺氧池+接觸氧化

流程如圖2所示。

圖2 流程圖

UASB目前已是主流的厭氧處理技術(shù)，中文名稱(chēng)上流式厭氧污泥反應(yīng)器。上部是懸浮污泥層（低濃度），下部是污泥床（高濃度），廢水由反應(yīng)器底部均勻進(jìn)入并向上層流動(dòng)，顆粒污泥處于懸浮狀態(tài)，并在向上流動(dòng)過(guò)程中進(jìn)行處理，有機(jī)物轉(zhuǎn)變成甲烷和二氧化碳。上部三相分離器作用是脫氣并使污泥沉淀。其COD負(fù)荷高，污泥濃度高達(dá)100~150g/L，去除率相對(duì)較高可達(dá)95%左右。缺氧池的作用在于預(yù)處理和消化處理并與后續(xù)接觸氧化形成A/O模式，同步脫氮除磷。接觸氧化是好氧處理流程中的一部分，其優(yōu)點(diǎn)在于處理時(shí)間短，占地面積小，可達(dá)2~6kgBOD(m3.d)的體積負(fù)荷，生物活性高，相比活性污泥法其好氧速率要快1.8倍，出水水質(zhì)好。

2.1.3 IC+A/O

流程如圖3所示。

圖3 流程圖

膨脹顆粒污泥床反應(yīng)器（IC），這是新一代厭氧處理反應(yīng)器，相當(dāng)于兩個(gè)UASB的重疊串聯(lián)。優(yōu)點(diǎn)在于容積負(fù)荷率高，處理時(shí)間短，抗沖擊負(fù)荷強(qiáng)，很少產(chǎn)生固體沉積物，投資小結(jié)合沼氣實(shí)現(xiàn)內(nèi)循環(huán)，還能減少能耗，而且出水水質(zhì)有著很好的穩(wěn)定性。

A/O即Anoxic/Oxic，這種模式是常規(guī)二級(jí)生化處理延伸出來(lái)的生物去碳除氮技術(shù)，主要用于廢水脫氮。同時(shí)還能保持較高的COD、BOD去除率，深度處理剩余污泥少。

2.1.4 EGSB+SBR

EGSB同UASB類(lèi)似，但比UASB更有優(yōu)勢(shì)，廢水在反應(yīng)器中的上升流速更快，可使顆粒污泥完全膨脹化，布水更均勻，有機(jī)物去除率更高（可達(dá)90%以上），使用廣泛，流程簡(jiǎn)單，對(duì)進(jìn)水溫度和pH值的要求不高。SBR在一個(gè)池中完成進(jìn)水、曝氣和沉淀，具體可稱(chēng)為序批式活性污泥法，結(jié)合PLC可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。

2.1.5 UASB+氧化塘

流程如圖4。

圖4 流程圖

這種工藝模式對(duì)郊區(qū)的木薯酒精生產(chǎn)企業(yè)特別合適，氧化塘能夠停留數(shù)月的廢水，適合長(zhǎng)時(shí)間的污水處理。

2.2 實(shí)際應(yīng)用

某酒精生產(chǎn)企業(yè)，酒精原料主要是木薯淀粉，年產(chǎn)量約6萬(wàn)t，淀粉廢水達(dá)到4800m3/d，CODcr、BOD5、SS含量分別是30000mg/L、18000mg/L、2000mg/L，pH值4~5。根據(jù)GB8978系列國(guó)標(biāo)的要求，要達(dá)到一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，COD、BOD、SS應(yīng)分別效益100mg/L、20mg/L和70mg/ L，pH值6~9。

末端處理系統(tǒng)投運(yùn)后，預(yù)處理階段在0.05~0.35元/噸水（添加藥劑按最高值算），厭氧處理階段（包括溫度調(diào)節(jié)和反應(yīng)器的形式）綜合成本在0.65~1.0元/噸水之間，好氧處理階段成本大約在0.2~1.5元/噸水之間，直接費(fèi)用1.0元/噸水，人工成本0.5元/噸水。

投運(yùn)后厭氧處理階段回收沼氣51840m3，接收COD約129600公斤。沼氣回用相當(dāng)于1kg煤產(chǎn)生的熱量值，達(dá)到5500千卡/m?，可節(jié)約51噸/天的標(biāo)準(zhǔn)煤，按當(dāng)?shù)?00元/噸的煤價(jià)算，能夠節(jié)約30600元的成本。如果全年生產(chǎn)時(shí)間計(jì)算為300天，那么即可節(jié)約15300噸左右的煤，全年可節(jié)約900多萬(wàn)的成本，除去運(yùn)行成本后每處理一噸水可達(dá)到5.0元/噸左右的收益。

結(jié)語(yǔ)

發(fā)酵酒精廢水是酒精工業(yè)中最嚴(yán)重的污染源，末端處理是最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。本文分析了整個(gè)廢水處理流程中比較常用的工藝，可按照企業(yè)實(shí)際并結(jié)合廢水水質(zhì)在末端處理的四個(gè)步驟中選擇相應(yīng)的處理方式，必將獲得理想的經(jīng)濟(jì)效益，最終的目的是要實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，為美麗中國(guó)的建設(shè)提供助力。

[1]閆莉,呂惠生,張敏華.纖維素乙醇生產(chǎn)技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展[J].釀酒科技,2013,10:80-84+89.

[2]何惠昭.白酒生產(chǎn)企業(yè)污水治理的現(xiàn)狀及措施——白酒生產(chǎn)企業(yè)GB 27631-2011解讀[J].釀酒, 2012,03:77-78.