釀酒廢水處理工程實(shí)例

胡瑋，馬輝

（1.廣東省環(huán)境保護(hù)產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)，廣州 510045；2.中國(guó)環(huán)境保護(hù)產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)，北京 100037）

1 項(xiàng)目概況

國(guó)內(nèi)某釀酒企業(yè)的主要產(chǎn)品是白酒及原酒，其生產(chǎn)原料為谷類等淀粉類糧食，生產(chǎn)方式為淀粉質(zhì)原料發(fā)酵法。為了實(shí)現(xiàn)更好的環(huán)境、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益，需建設(shè)一座日處理高濃度釀酒污水400m3的污水處理站。該項(xiàng)目實(shí)行“清污分流”，冷卻水單獨(dú)收集循環(huán)使用，廢水主要來(lái)源于鍋底水和沖洗水。結(jié)合釀酒廢水的水質(zhì)特點(diǎn)，工程采用UASB+A/DAT-IAT主體生化處理工藝，具有回收利用資源、處理成本較低、自動(dòng)化程度高的特點(diǎn)。

2 廢水來(lái)源、水質(zhì)及處理要求

2.1 廢水來(lái)源及特性

白酒廢水具有有機(jī)物、懸浮物含量高且可生化性高等特點(diǎn)，主要含有淀粉、糖類、蛋白質(zhì)、纖維素等高分子有機(jī)物，廢水主要是酒精糟以及釀酒設(shè)備的清洗水和生產(chǎn)車間的地面沖洗水等。酒精廢水酒糟可通過(guò)固液分離后回收用作蛋白質(zhì)飼料。

2.2 廢水水質(zhì)

污水處理站設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)為：CODCr=10 000mg/L，BOD5=6000mg/L，SS=4000mg/L，pH=3.5～6.0。

2.3 廢水處理要求

經(jīng)處理后的廢水需達(dá)到《發(fā)酵酒精和白酒工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 27631—2011）表2規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)，具體指標(biāo)：COD≤100mg/L，BOD5≤30mg/L，SS≤50 mg/L，NH3-N≤10mg/L，TN≤20mg/L，TP≤1.0mg/L，pH=6.0～9.0，色度40倍。

3 廢水處理工藝

釀酒廢水為高濃度可生化廢水，首先必須采用厭氧處理回收沼氣資源，工程采用高效的UASB厭氧處理系統(tǒng)。排放標(biāo)準(zhǔn)對(duì)廢水脫氮提出了較高的要求，為保證廢水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放，工程好氧處理采用A/DAT-IAT序批法，具有自控程度高、脫氮效果較理想等特點(diǎn)。

3.1 廢水厭氧處理

厭氧處理是一種經(jīng)濟(jì)的處理高濃度有機(jī)廢水的方法。該工程的UASB系統(tǒng)由反應(yīng)區(qū)、沉淀區(qū)和氣室組成。反應(yīng)器由下而上分別為高濃度污泥床、相對(duì)低濃度的懸浮污泥層，污泥床和懸浮層為反應(yīng)區(qū)，反應(yīng)區(qū)上部布置有三相分離器。

廢水從污泥床底部進(jìn)入，并與污泥床中的污泥混合。廢水中的有機(jī)物被微生物分解產(chǎn)生沼氣。在上升過(guò)程中，微小的沼氣氣泡合并逐漸形成較大的氣泡。由于氣泡上升引起的強(qiáng)烈攪拌，在污泥床上形成懸浮污泥層。沼氣氣泡、廢水和厭氧活性污泥的混合物上升到三相分離器。當(dāng)氣泡升到分離器下部反射板時(shí)，被有效分離并排放到氣室。污泥和水通過(guò)通道進(jìn)入三相分離器的沉淀區(qū)。在重力的作用下，上清液由沉淀區(qū)上部排出，沉淀區(qū)下部污泥沿斜壁返回反應(yīng)區(qū)。在一定的水力負(fù)荷下，大多數(shù)污泥顆?？梢粤粼诜磻?yīng)區(qū)，使反應(yīng)區(qū)保持有高濃度的顆粒污泥。酒精廢水排水的溫度較高，可滿足中溫消化對(duì)水溫的要求。反應(yīng)器污泥濃度高，平均濃度為30～40g/L，底層污泥床濃度達(dá)到60～80g/L，懸浮層濃度為5～7g/L。系統(tǒng)保有的污泥濃度高，使UASB反應(yīng)器具有抗沖擊能力強(qiáng)，有機(jī)負(fù)荷高，水力停留時(shí)間較短的特點(diǎn)，容積負(fù)荷可達(dá)10～20kgCOD/（m3·d），污泥床不需填充載體填料，節(jié)省了建造成本，避免了堵塞維護(hù)等問(wèn)題。

3.2 廢水好氧處理

A/DAT-IAT工藝是由SBR工藝改良完善發(fā)展而來(lái)的一種污水處理工藝，其污染物質(zhì)去除機(jī)理與傳統(tǒng)的SBR基本相同，只是構(gòu)筑物的組合方式及控制不一樣。污水進(jìn)入A池與回流污泥混合進(jìn)行生物選擇，在DAT池進(jìn)行好氧生物處理后進(jìn)入IAT池。由于連續(xù)曝氣起到了水力平衡的作用，提高了整個(gè)過(guò)程的穩(wěn)定性，進(jìn)水過(guò)程只在A/DAT池中進(jìn)行，排水過(guò)程只在IAT池中進(jìn)行，進(jìn)一步提高了整個(gè)生物處理系統(tǒng)的可調(diào)節(jié)性，有利于去除有機(jī)物。

從IAT池回流部分剩余污泥至A池，從IAT池回流部分混合液到DAT池。與其他續(xù)批處理工藝相比，A/DAT處理系統(tǒng)是一種更加靈活的反應(yīng)器，使A/DAT池和IAT池可以保持較長(zhǎng)的污泥齡和較高的污泥濃度，具有較強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷能力。

A/DAT-IAT系統(tǒng)中A池為生物選擇區(qū)，DAT池為主反應(yīng)區(qū)，污水持續(xù)流入DAT池與從IAT池回流的混合液混合并連續(xù)曝氣，充分利用了活性污泥的降解作用將大部分可溶性有機(jī)污染物去除。IAT池與傳統(tǒng)的SBR池功能相當(dāng)，區(qū)別在于采用連續(xù)進(jìn)水，在IAT池通過(guò)潷水器潷除上清液同時(shí)排除剩余污泥。由于A/DAT池在調(diào)節(jié)、平衡和生物選擇進(jìn)水水質(zhì)方面的作用，使得進(jìn)入IAT池的水質(zhì)穩(wěn)定，有機(jī)物負(fù)荷低，對(duì)水質(zhì)變化的適應(yīng)性強(qiáng)。此外，間歇曝氣可以形成好氧-缺氧-厭氧交替的不同環(huán)境，因此該系統(tǒng)同時(shí)具有去除BOD5和脫氮除磷作用。

3.3 廢水脫氮處理

在厭氧條件下，廢水中的蛋白質(zhì)水解為氨基酸，然后轉(zhuǎn)化為氨氮。同時(shí)廢水中的核酸、脂肪胺、氨基糖等有機(jī)氮也轉(zhuǎn)化為氨氮，廢水中的氨氮含量迅速提高。厭氧菌自身繁殖消耗去除40%的氨氮，剩余部分氨氮在DAT-IAT池中進(jìn)行去除，DAT反應(yīng)池始終曝氣，廢水處于好氧生化狀態(tài)；IAT反應(yīng)池曝氣、沉淀、潷水過(guò)程交替進(jìn)行，廢水也處于好氧、缺氧交替狀態(tài)。在好氧條件下，廢水中的氨氮經(jīng)硝化菌轉(zhuǎn)化為硝酸鹽氮，在缺氧條件下反硝化菌將硝酸鹽氮還原成氮?dú)?，從水中分離，去除率可達(dá)95%。

厭氧-缺氧-好氧的環(huán)境使本污水系統(tǒng)具有較好的脫氮效果，并且工藝設(shè)計(jì)潷水率很低，總水力停留時(shí)間達(dá)到32h，能夠取得較好的脫氮效果。

3.4 廢水處理工藝流程（見下圖）

工藝流程圖

4 廢水處理工程主要內(nèi)容

4.1 柵網(wǎng)、柵網(wǎng)井

設(shè)計(jì)采用篩網(wǎng)去除進(jìn)水中的雜物，避免堵塞水泵及影響后續(xù)處理系統(tǒng)，柵網(wǎng)置于柵網(wǎng)井中，柵渣定期裝車外運(yùn)做飼料。設(shè)人工柵網(wǎng)1套，柵孔20目，柵寬1000mm，材質(zhì)為304SS，柵網(wǎng)井尺寸為2.5×1.0×2.0m3。

4.2 事故池

用于儲(chǔ)存事故排放廢水，正常工況下空置。設(shè)事故池1座，池體尺寸為10.0×10.0×3.5m3，有效容積為300m3，配置事故污水提升泵1臺(tái)，單機(jī)流量為15m3/h，電機(jī)功率為0.75kW。

4.3 初次沉淀池

酒精廢水中的懸浮物通過(guò)加入混凝、絮凝劑進(jìn)行沉淀去除。沉淀物中含有大量可做飼料的殘?jiān)杓右曰厥?。設(shè)計(jì)沉淀池1座，尺寸為8.0×4.0×3.5m3，有效容積為96m3，HRT為4h，池內(nèi)配置污泥提升泵2臺(tái)（1臺(tái)備用），單機(jī)流量為6.0m3/h，電機(jī)功率為2.2kW。

4.4 污泥濃縮池

用于貯存沉淀池沉渣，尺寸為8.0×4.5×3.5m3，有效容積為108m3，配置40m2板框壓濾機(jī)1臺(tái)，電機(jī)功率為1.5kW，污泥螺桿泵1臺(tái)，單機(jī)流量為5.0m3/h，電機(jī)功率為2.2kW。

4.5 一級(jí)水解調(diào)節(jié)池

由于廢水水質(zhì)水量變化較大，設(shè)置調(diào)節(jié)池以均質(zhì)均量，并用穿孔管間斷曝氣攪拌。設(shè)一級(jí)水解調(diào)節(jié)池1座，尺寸為10.0×8.0×3.5m3，有效容積為240m3，水力停留時(shí)間為12h。

4.6 二級(jí)水解調(diào)節(jié)池

起預(yù)酸化作用。設(shè)二級(jí)水解調(diào)節(jié)池1座，尺寸為10.0×8.0×3.5m3，有效容積為240m3，水力停留時(shí)間為12h。設(shè)提升水泵2臺(tái)（1臺(tái)備用），單機(jī)流量為20m3/h，電機(jī)功率為3.7kW。

4.7 UASB反應(yīng)器

采用中溫厭氧消化，設(shè)計(jì)有機(jī)負(fù)荷為5kgCOD/（m3·d），該處理工段可去除廢水中8 0%以上有機(jī)物。主要設(shè)計(jì)參數(shù)：UASB反應(yīng)器1套，玻璃鋼防腐處理，尺寸為8.0×8.0×11.0m3，有效水深為10.0m，有效容積為640m3，有機(jī)負(fù)荷為5kgCOD/（m3·d），水力停留時(shí)間為32h，沼氣產(chǎn)率為0.4m3/kgCOD。配套沼氣收集系統(tǒng)一套。

4.8 厭氧沉淀池

設(shè)沉淀池1座，沉淀UASB出水，將污泥回流到UASB池，尺寸為4.0×4.0×5.0m3，有效容積為72m3，設(shè)置2臺(tái)污泥回流泵（1臺(tái)備用），單機(jī)流量為6.0m3/h，電機(jī)功率為2.2kW。

4.9 A/DAT-IAT池

該工程建設(shè)一座A/DAT-IAT池，A/DAT池連續(xù)運(yùn)行，IAT池運(yùn)行周期為8h、進(jìn)水1.5h、曝氣4h、沉淀1.5h、潷水1h，不設(shè)閑置時(shí)間。A/DAT-IAT池主要設(shè)計(jì)參數(shù)：A池1座，尺寸為6.0×4.0×5.0m3，有效容積為108m3，內(nèi)設(shè)推流攪拌器2臺(tái)，電機(jī)功率0.37kW。DAT-IAT池1座，尺寸為20.0×5.0×5.0m3，有效容積為450m3，氣水比為90 : 1，污泥負(fù)荷為0.1kgBOD/kgMLSS·d，混合液濃度3500mg/L，總停留時(shí)間為27h，配套變頻鼓風(fēng)機(jī)2臺(tái)（1臺(tái)備用），供風(fēng)量為12m3/min，升壓為49kPa，電機(jī)功率為15kW，泵形潷水器1臺(tái)，潷水量為160m3/h，電機(jī)功率為5.5kW。潷水率為25%，回流泵2臺(tái) （1臺(tái)備用），單機(jī)流量為18m3/h，電機(jī)功率為1.5kW。污泥回流泵2臺(tái)（1臺(tái)備用），單機(jī)流量為10m3/h，電機(jī)功率為0.75kW。

4.10 潷水池

設(shè)潷水池1座，尺寸為5.0×4.0×5.0m3，有效容積為90m3，內(nèi)設(shè)清水提升泵2臺(tái)（1臺(tái)備用），單機(jī)流量為16m3/h，電機(jī)功率為1.5kW。

4.11 氣浮機(jī)

配置氣浮機(jī)1套，電機(jī)功率為5.5kW。

5 總結(jié)

工程建設(shè)期間，企業(yè)采取了完善的清污分流，保證了廢水站水質(zhì)的穩(wěn)定性，使污水處理運(yùn)行有了良好的保證。

采用UASB工藝，厭氧處理能耗低，系統(tǒng)產(chǎn)生了較穩(wěn)定的沼氣，減少了企業(yè)鍋爐燃?xì)馐褂昧?，?jié)約了大量的運(yùn)行成本和生產(chǎn)成本。UASB池采用完善的防腐處理，運(yùn)行多年來(lái)防腐層一直完好，未見剝落，確保了工程主體的使用年限。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用了較低的設(shè)計(jì)負(fù)荷，留有較大的提升空間，多年來(lái)一直穩(wěn)定運(yùn)行。

系統(tǒng)自動(dòng)化程度較高，通過(guò)水位、堿度、溶解氧等在線監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)調(diào)整系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，僅需酒廠原有的檢修人員對(duì)污水站定期巡檢，系統(tǒng)運(yùn)行多年來(lái)，因采用負(fù)荷較低，一直不需排泥而保證了污水處理廠的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。

污水站廢水具有弱酸性特征，在運(yùn)行初期，需要通過(guò)出水回流來(lái)中和廢水的酸度。運(yùn)行穩(wěn)定后，系統(tǒng)緩沖能力增強(qiáng)，可不再回流。生產(chǎn)淡季廢水量過(guò)小時(shí)，適當(dāng)投加片堿以維持系統(tǒng)堿度，防止系統(tǒng)酸化，保持系統(tǒng)穩(wěn)定性。