白酒釀造廢水處理工藝設(shè)計(jì)

趙陽(yáng)麗 王玉曉

（1、博天環(huán)境集團(tuán)股份有限公司陜西分公司，陜西 西安710065 2、陜西環(huán)保集團(tuán)有限責(zé)任公司，陜西 西安710065）

白酒釀造廢水屬于輕工業(yè)廢水，具有高COD、低pH 值、SS 高、氨氮以及磷濃度高等特點(diǎn)，直接排向外環(huán)境，勢(shì)必引起嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題[1-2]。目前，市面上的白酒以濃香型和醬香型為主導(dǎo)，由于其釀造生產(chǎn)工藝不同，產(chǎn)生的廢水水量、水質(zhì)差異較大。經(jīng)實(shí)地調(diào)研，醬香型白酒生產(chǎn)廢水水量是普通白酒生產(chǎn)廢水水量的2～6 倍，污染物含量約為2 倍。赤水河流域分布較多的白酒生產(chǎn)企業(yè)，更是醬香型白酒的原產(chǎn)地和主產(chǎn)地，聚集了國(guó)內(nèi)頂尖的醬香型白酒生產(chǎn)企業(yè)，占全國(guó)醬香酒生產(chǎn)量的77%[3-5]。

1 項(xiàng)目概述

四川某白酒生產(chǎn)基地，主要產(chǎn)品為醬香型白酒。生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢水主要包括鍋底水、窖底水、地下酒庫(kù)滲漏水、蒸餾工段沖洗水，制曲廢水及糧食浸泡水等[6～8]。各車(chē)間廢水經(jīng)管網(wǎng)收集匯入污水處理廠的水量為2000m3/d，pH低 至 3.5，COD、BOD、TN、NH3-N、TP、SS、 色 度 分 別 高 達(dá)30000mg/L、7000mg/L、900mg/L、500mg/L、450mg/L、900mg/L、2000度。出水水質(zhì)要求達(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）中表三要求的排放限值。

2 工藝設(shè)計(jì)

2.1 工藝流程（圖1）

醬香型白酒生產(chǎn)廢水經(jīng)過(guò)管網(wǎng)收集后匯入格柵井去除酒糟和大粒徑懸浮物后，進(jìn)入調(diào)節(jié)池均質(zhì)均量。調(diào)節(jié)池出水由泵提升至混凝沉淀池，并在混凝區(qū)投加NaOH、PAC 和PAM，調(diào)節(jié)pH值，去除廢水中細(xì)微懸浮物、膠體微粒，同時(shí)在此進(jìn)行預(yù)除磷?；炷醭脸爻鏊缌鬟M(jìn)入中間水池，經(jīng)泵提升至EGSB 罐，利用厭氧菌降解有機(jī)物以減輕系統(tǒng)后續(xù)工藝的處理負(fù)荷。EGSB 罐出水自流進(jìn)入兩級(jí)A/O 池，利用缺氧和好氧環(huán)境條件的變化進(jìn)行脫氮除磷并去除有機(jī)物。兩級(jí)A/O 出水自流入二沉池進(jìn)行固液分離后，通過(guò)混凝沉淀池進(jìn)行后化學(xué)除磷，再經(jīng)反硝化濾池脫氮。最后在通過(guò)臭氧氧化和BAF 進(jìn)一步降解有機(jī)物等污染物后進(jìn)入消毒池。消毒劑采用次氯酸鈉，出水水質(zhì)符合排放要求后外排。污泥濃縮池主要收集混凝初沉池、二沉池、混凝沉淀池的污泥。濃縮后的污泥進(jìn)入板框壓濾機(jī)脫水處理，脫水后泥餅含水率達(dá)60%后外運(yùn)。污泥濃縮池上清液和板框壓濾機(jī)的濾液經(jīng)室外管網(wǎng)收集后回流至調(diào)節(jié)池處理。

圖1 工藝流程圖

污水處理系統(tǒng)中設(shè)置事故池，當(dāng)來(lái)水水質(zhì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)設(shè)計(jì)值時(shí)，進(jìn)水切換至事故池中進(jìn)行暫存，最后通過(guò)事故泵均勻輸送至調(diào)節(jié)池均質(zhì)均量后進(jìn)入后續(xù)處理。

2.2 主要工藝單元設(shè)計(jì)

2.2.1 調(diào)節(jié)池

1 座分2 格，主要用于均質(zhì)、均量。有效池容為2000m3，HRT為24h。池體采用半地上式鋼砼結(jié)構(gòu)，內(nèi)壁防腐。調(diào)節(jié)廢水pH 值至中性。經(jīng)調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)水質(zhì)水量，進(jìn)入后續(xù)水處理系統(tǒng)的COD、BOD、TN、NH3-N、TP、SS、色 度 分 別 為13000mg/L、4200mg/L、300mg/L、250mg/L、120mg/L、500mg/L、1000 度。

2.2.2 混凝初沉池

2 座，采用半地上鋼砼結(jié)構(gòu)。沉淀區(qū)表面負(fù)荷為1.5m3/(m2·h)。

2.2.3 兩級(jí)EGSB 罐

兩級(jí)EGSB 罐分別設(shè)2 座，利用厭氧菌群形成污泥床降解污水中的有機(jī)污染物，為后續(xù)生化系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行提供有利保障。采用鋼制結(jié)構(gòu)，內(nèi)壁防腐。一級(jí)EGSB 罐設(shè)計(jì)容積負(fù)荷為12kgCOD/(m3·d)，二級(jí)EGSB 罐設(shè)計(jì)容積負(fù)荷為3.0kgCOD/(m3·d)，上升流速均為3.0m/h，回流比均為275%。

2.2.4 兩級(jí)A/O 池

兩級(jí)A/O 池分別設(shè)1 座，生物池主要作用是去除來(lái)水的有機(jī)物、硝態(tài)氮及氨氮、總磷等污染物。包括厭氧池、一級(jí)缺氧池、一級(jí)好氧池、二級(jí)缺氧池、二級(jí)好氧池。厭氧池停留時(shí)間為2h，一級(jí)缺氧池硝態(tài)氮負(fù)荷為0.027kgNO3-N/ (kgMLSS·d)，HRT 為15.7h，DO 值控制在0.5mg/L 以下。一級(jí)好氧池BOD 污泥負(fù)荷為0.081kgBOD5/kgMLSS ·d， 氨 氮 污 泥 負(fù) 荷 為0.046kgNH3-N/kgMLSS·d，MLSS 為4000mg/L，HRT 為26h，氣水比為26.1:1。一級(jí)好氧池混合液回流至一級(jí)缺氧池，回流比為400%，污泥回流比為100%。二級(jí)缺氧池硝態(tài)氮負(fù)荷為0.039kgNO3-N/(kgMLSS·d)，HRT 為4h。二級(jí)好氧池BOD 污泥負(fù)荷 為 0.093kgBOD5/kgMLSS ·d， 氨 氮 污 泥 負(fù) 荷 為0.046kgNH3-N/kgMLSS·d，MLSS 為3500mg/，HRT 為4h，氣水比為26.1:1L。二級(jí)好氧池混合液回流至二級(jí)缺氧池，回流比為200%，污泥回流比為100%。

2.2.5 混凝沉淀池

2 座，采用半地上鋼砼結(jié)構(gòu)。二沉池出水進(jìn)入混凝沉淀池，投加PAC 和PAM，形成絮體，然后進(jìn)入斜板沉淀池。主要功能是通過(guò)化學(xué)除磷去除水中TP，同時(shí)去除水中懸浮物、膠體物質(zhì)及其他污染物。沉淀區(qū)表面負(fù)荷為1.88m3/(m2·h)。

2.2.6 反硝化濾池

2 座，采用半地上鋼砼結(jié)構(gòu)。反硝化濾池在本項(xiàng)目中作為深度去除總氮（后置反硝化）、SS 去除的強(qiáng)化工藝。硝態(tài)氮負(fù)荷：0.7kgTN/m2·d，濾速：2.85m/h。

2.2.7 臭氧氧化塔

4 座，臭氧氧化塔是為了進(jìn)一步去除污水中難降解的有機(jī)物，采用臭氧高級(jí)氧化方法。臭氧具有較強(qiáng)的氧化能力，可以將污水中的難降解有機(jī)物氧化成易降解小分子物質(zhì)，便于污水進(jìn)一步處理。HRT 為60min，O3：COD 為3:1。配套主要設(shè)備：2 套臭氧發(fā)生器，臭氧產(chǎn)量為3kg/h，N=48kW；4 座臭氧氧化塔，Φ2.0×9.0m。

2.2.8 曝氣生物濾池

2 座，采用半地下式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)采用上向流進(jìn)水方式，降解臭氧氧化處理后的小分子有機(jī)污染物及去除懸浮物，BOD 污泥負(fù)荷為0.047kgBOD5/kgMLSS·d，濾速為1.74m/h，濾料層高度1.5m，陶粒粒徑為3～5mm，安裝高度0.9m，氣水比為反沖采用氣水聯(lián)合反沖洗，氣沖強(qiáng)度為15m/h，水沖洗強(qiáng)度為5m/h，反洗周期24h。

2.2.9 污泥處理系統(tǒng)

設(shè)計(jì)1 座污泥濃縮池，采用半地上式鋼砼結(jié)構(gòu)。污泥濃縮時(shí)間為12h，池體極限固體通量為35kg/(m3·d)。選擇過(guò)濾面積200m2的板框壓濾機(jī)一臺(tái)，處理能力3.0t/d；同時(shí)配備2 臺(tái)(1 用1 備)污泥進(jìn)料泵，Q=25m3/h，H=1.2MPa，N=25kW；2 臺(tái)（1 用1 備）壓榨泵，Q=6m3/h，H=186m，N=7.5kW；1 套PAM、鐵鹽投加裝置。

3 實(shí)際運(yùn)行效果

污水處理站經(jīng)過(guò)一段時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行后，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)、出水進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)（數(shù)據(jù)均為連續(xù)監(jiān)測(cè)的平均值），處理前后的水質(zhì)指標(biāo)及去除率如表1 所示。

表1 工藝進(jìn)出水水質(zhì)檢測(cè)值及去除率

監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，進(jìn)水CODCr、BOD5、SS、NH3-N、TN 和TP 在設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)左右波動(dòng)，出水基本穩(wěn)定在達(dá)標(biāo)排放限值以下。

4 效益分析

4.1 投資與成本

本項(xiàng)目建設(shè)總投資8332.65 萬(wàn)元，噸水投資為4.16 萬(wàn)元。直接運(yùn)行成本包括：藥劑費(fèi)、電費(fèi)、污泥處置費(fèi)以及人工費(fèi)，約為9.42 元/噸水。

4.2 經(jīng)濟(jì)效益

EGSB 反應(yīng)器沼氣產(chǎn)率為0.45～0.50Nm3/kgCODCr，本項(xiàng)目?jī)杉?jí)EGSB 反應(yīng)器COD 去除率高達(dá)95%，經(jīng)核算，平均每天可產(chǎn)沼氣約12950m3，按每立方米沼氣1.2 元計(jì)算，每天收益1.55 萬(wàn)元，沼氣收益為7.77 元/噸水。

4.3 環(huán)境效益

項(xiàng)目建成后，每年可削減COD 排放量9454t，TN 排放量178.9t，TP 排放量87.2t。

5 結(jié)論

5.1 該工程實(shí)踐表明，針對(duì)醬香型白酒釀造廢水的特點(diǎn)，采用“混凝初沉- 兩級(jí)EGSB- 兩級(jí)A/O- 后除磷- 反硝化濾池-臭氧氧化- 曝氣生物濾池”工藝，運(yùn)行穩(wěn)定、抗沖擊能力強(qiáng)，出水水質(zhì)能到達(dá)《發(fā)酵酒精和白酒工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB27631-2011)中污染物排放限值。

5.2 EGSB 厭氧處理技術(shù)其處理效果明顯優(yōu)于普通厭氧法，本項(xiàng)目采用兩級(jí)EGSB 串聯(lián)的方式運(yùn)行，負(fù)荷高，污染物去除率高，出水?dāng)y帶的懸浮物少，保障了兩級(jí)A/O 的進(jìn)水要求。

5.3 采用“O3/BAF”組合工藝對(duì)釀酒廢水進(jìn)行深度處理，發(fā)揮化學(xué)氧化和生物降解的協(xié)同降解效果。O3有效去除釀酒廢水生化處理出水中的殘余COD，提高了廢水的可生化性，為提高BAF 有效去除率提供了有利的保障，同時(shí)，利用O3的強(qiáng)氧化性對(duì)釀酒廢水生化處理出水具有良好的脫色效果。

5.4 本項(xiàng)目具有良好的經(jīng)濟(jì)及環(huán)境效益。要充分利用沼氣，防止沼氣外泄對(duì)周?chē)用癍h(huán)境的污染，同時(shí)可以取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。