湖南某白酒生產(chǎn)廢水處理工程改擴(kuò)建實(shí)例分析

摘要：湖南某大型白酒生產(chǎn)企業(yè)隨著業(yè)務(wù)發(fā)展有了擴(kuò)大產(chǎn)能的需求，因而實(shí)施了三期生產(chǎn)線(xiàn)擴(kuò)建工程，但現(xiàn)有的污水處理站無(wú)法滿(mǎn)足產(chǎn)能擴(kuò)建后的排水要求，必須同步進(jìn)行廢水處理工程的改擴(kuò)建?，F(xiàn)主要介紹了工程改擴(kuò)建的內(nèi)容和改造后的運(yùn)行情況，并對(duì)這次項(xiàng)目實(shí)施進(jìn)行了總結(jié)。

關(guān)鍵詞：廢水處理工程;厭氧反應(yīng);總氮控制;解決方案

中圖分類(lèi)號(hào)：X797? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? 文章編號(hào)：1671-0797（2022）06-0040-04

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2022.06.012

0? ? 引言

湖南某白酒生產(chǎn)企業(yè)的污水處理站為2013年建設(shè)，2014年投產(chǎn)運(yùn)行，原先設(shè)計(jì)的工藝路線(xiàn)為“轉(zhuǎn)鼓格柵+調(diào)節(jié)池+微電解池+水解酸化池+UASB池+CASS池+BAF池+脫色池+澄清池+除磷池”;污泥處理采取的主要工藝為“污泥池+帶式壓濾機(jī)+污泥堆肥”，污泥最終成為有機(jī)肥，脫水濾液及污泥池的上清液回流進(jìn)入調(diào)節(jié)池。

原工藝設(shè)計(jì)在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中存在諸多問(wèn)題：

（1）微電解池并未發(fā)揮作用，僅作為預(yù)曝氣池使用;

（2）BAF池和脫色池僅作為出水池使用;

（3）原有處理工藝較為復(fù)雜，有些處理工藝并不適合釀酒廢水處理;

（4）未能有效發(fā)揮處理單元的作用，處理效率低下;

（5）缺氧池設(shè)計(jì)池容過(guò)小，導(dǎo)致時(shí)常出現(xiàn)出水總氮不達(dá)標(biāo)情況。

本次改擴(kuò)建工程將針對(duì)目前存在的問(wèn)題進(jìn)行分析和解決。

1? ? 污水站水量和水質(zhì)分析

1.1? ? 水量分析

現(xiàn)狀污水處理站設(shè)計(jì)能力為1 200 m3/d，改擴(kuò)建工程是在原污水處理站基礎(chǔ)上再增加污水處理能力1 200 m3/d，使得污水處理站整體設(shè)計(jì)能力達(dá)到2 400 m3/d。

1.2? ? 水質(zhì)分析

該白酒生產(chǎn)企業(yè)在每年1月—6月和9月—12月正常生產(chǎn)，而在7月—8月期間因釀酒車(chē)間氣溫過(guò)高停止生產(chǎn)。停產(chǎn)期間污水站進(jìn)水以生活污水為主，污水站進(jìn)入設(shè)備檢修階段，等到9月1日釀酒車(chē)間復(fù)產(chǎn)，污水處理站恢復(fù)正常進(jìn)水。

根據(jù)污水處理站提供的2018-01-01至2019-10-23的運(yùn)行數(shù)據(jù)，同時(shí)對(duì)主要構(gòu)筑物的進(jìn)出水?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行分析，主要包括CODcr、氨氮、總氮、總磷、pH等，分別得出正常階段、復(fù)產(chǎn)階段、停產(chǎn)階段污水處理站的進(jìn)水水質(zhì)參數(shù)，如表1所示。

本項(xiàng)目改建后排水按照《發(fā)酵酒精和白酒工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 27631—2011）中的“表3? 水污染物特別排放限值”間接排放標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

2? ? 改擴(kuò)建前存在問(wèn)題和解決思路

依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)踏勘情況，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維人員反饋和相關(guān)資料，梳理污水站各處理單元存在的問(wèn)題，并提出如下解決方案。

2.1? ? 格柵

存在問(wèn)題：現(xiàn)有轉(zhuǎn)鼓格柵年久失修，導(dǎo)致糧食麩殼去除效果不盡如人意，糧食麩殼漏料進(jìn)入后續(xù)的處理構(gòu)筑物，影響后續(xù)正常處理工作。另外，該格柵設(shè)置于地面以下，占地面積較大，檢修和日常維護(hù)極不方便。

解決方案：考慮將原有轉(zhuǎn)鼓格柵機(jī)拆除，更換為效率較高的內(nèi)進(jìn)水格柵機(jī)，通過(guò)修改管路和閥門(mén)，將格柵布置在地面上。

2.2? ? 調(diào)節(jié)池

現(xiàn)有調(diào)節(jié)池尺寸為22 m×14 m×4.5 m，有效容積為1 232 m3，按照2 400 m3/d的設(shè)計(jì)進(jìn)水規(guī)模，調(diào)節(jié)池的水力停留時(shí)間為12 h。依據(jù)《釀造工業(yè)廢水治理工程技術(shù)規(guī)范》（HJ 575—2010）第7.1.2.2條“調(diào)節(jié)池的水力停留時(shí)間（HRT）宜為6～12 h”，現(xiàn)有調(diào)節(jié)池可以滿(mǎn)足擴(kuò)建后對(duì)水質(zhì)水量調(diào)節(jié)的需求，本次改造可以利用原有調(diào)節(jié)池。

存在問(wèn)題：

（1）現(xiàn)場(chǎng)管道閥門(mén)和管道銹蝕嚴(yán)重。

（2）水泵流量不滿(mǎn)足擴(kuò)容后處理量要求。

解決方案：考慮更換為大流量的潛污泵，同時(shí)更換銹蝕嚴(yán)重的管道和閥門(mén)。

2.3? ? 水解酸化池

現(xiàn)有水解酸化池尺寸為10.45 m×8.4 m×4.5 m，有效容積為351 m3，按照2 400 m3/d處理量計(jì)算，上升流速和停留時(shí)間均滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。因此，對(duì)水解酸化池原處理單元進(jìn)行再利用。

存在問(wèn)題：

（1）微電解池不起作用，填料淤積嚴(yán)重。

（2）水解酸化池的進(jìn)水泵和出水泵流量偏差較大，導(dǎo)致時(shí)常出現(xiàn)水池滿(mǎn)水溢流的問(wèn)題。

（3）管道和閥門(mén)銹蝕明顯。

解決方案：

（1）清理微電解池的淤泥，將其改為pH預(yù)調(diào)節(jié)池。

（2）水解酸化池增加一根溢流管，當(dāng)水位變大時(shí)，污水可溢流進(jìn)入調(diào)節(jié)池。

（3）更換銹蝕嚴(yán)重的管道和閥門(mén)。

2.4? ? UASB池

現(xiàn)有UASB池單格尺寸為21.8 m×16.8 m×6.5 m，有效容積為1 779 m3，UASB池正常工況下運(yùn)行效果較好，但當(dāng)9月份復(fù)產(chǎn)后，進(jìn)水的CODcr負(fù)荷突然增大，其數(shù)值可達(dá)到7 000～12 000 mg/L，容積負(fù)荷短時(shí)間內(nèi)從0增加到4～5 kg CODcr/（m3·d），由此產(chǎn)生了很多問(wèn)題。

存在問(wèn)題：

（1）瞬時(shí)沖擊負(fù)荷過(guò)大，出水無(wú)法達(dá)標(biāo)。

（2）UASB反應(yīng)池的出水產(chǎn)生浮泥現(xiàn)象。

（3）復(fù)產(chǎn)后UASB池運(yùn)行維護(hù)難度大。

解決方案：考慮到復(fù)產(chǎn)初期的水質(zhì)沖擊負(fù)荷較大，UASB池的容積負(fù)荷需要一個(gè)緩慢提升的過(guò)程。

（1）在復(fù)產(chǎn)初期，從水解酸化池出水管處引一路污水超越至應(yīng)急池進(jìn)行緩存，利用曝氣降解一部分CODcr，后續(xù)再用泵提返回到調(diào)節(jié)池中。

（2）在復(fù)產(chǎn)前一段時(shí)間，提前投加營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)緩慢提升UASB池的容積負(fù)荷，提高污泥濃度及其活性。

（3）通過(guò)調(diào)節(jié)池平衡水量分布，復(fù)產(chǎn)初期緩慢提高進(jìn)水水量，待系統(tǒng)逐步穩(wěn)定后再提升水量。

2.5? ? CASS池

存在問(wèn)題：

（1）現(xiàn)有CASS池中的潷水器和曝氣設(shè)備年久失修，曝氣效果差。

（2）正常運(yùn)行時(shí)期CASS池的進(jìn)水CODcr過(guò)低（200～300 mg/L），其進(jìn)水BOD5/TN的數(shù)值小于4，脫氮所需碳源供給不足，導(dǎo)致出水總氮不達(dá)標(biāo)。

（3）原來(lái)設(shè)計(jì)的缺氧區(qū)池容過(guò)小，經(jīng)計(jì)算無(wú)法滿(mǎn)足未來(lái)脫氮池容的要求。

解決方案：

（1）UASB池設(shè)計(jì)需充分考慮進(jìn)水總氮出現(xiàn)峰值的情況，結(jié)合以往運(yùn)行數(shù)據(jù)提供的廢水總氮150 mg/L的濃度，確定總氮峰值為200 mg/L。為確保有效脫氮，使得BOD5/TN的比值盡量控制在4～7，需要控制UASB池的出水CODcr數(shù)值，通過(guò)計(jì)算將UASB池出水CODcr控制在1 000～1 500 mg/L比較適宜。

（2）為保證AAO池中進(jìn)水CODcr數(shù)值不能過(guò)低，考慮增加一根超越管，當(dāng)脫氮碳源不足時(shí)，超越部分水解酸化池出水至缺氧池。

（3）為滿(mǎn)足總氮的去除要求，按2 400 m3/d的處理水量和150 mg/L的總氮設(shè)計(jì)，計(jì)算出脫氮池容積為1 600 m3，考慮到總氮指標(biāo)要求嚴(yán)格，為使極端情況下總氮出現(xiàn)峰值時(shí)仍能滿(mǎn)足排水總氮達(dá)標(biāo)的要求，本方案按照10%的富余量考慮脫氮池，新建脫氮池按照1 800 m3設(shè)計(jì)，經(jīng)計(jì)算，現(xiàn)有CASS缺氧池、好氧池及潷水區(qū)尺寸為21.8 m×18.0 m×5.5 m，有效容積為1 960 m3，滿(mǎn)足缺氧區(qū)容積要求，將原有CASS池整個(gè)改造為缺氧池，同時(shí)考慮生物除磷的要求，在生化池前段設(shè)置厭氧區(qū)。

2.6? ? 好氧池

存在問(wèn)題：原CASS池全部改成缺氧池后，現(xiàn)有的好氧區(qū)已經(jīng)取消，無(wú)法應(yīng)對(duì)正常階段和復(fù)產(chǎn)階段的兩種工況。按照《厭氧-缺氧-好氧活性污泥法污水處理工程技術(shù)規(guī)范》（HJ 576—2010），在正常工況時(shí)，為了滿(mǎn)足硝化和CODcr降解的要求，好氧區(qū)容積需達(dá)1 800 m3;在復(fù)產(chǎn)初期，鑒于水質(zhì)沖擊負(fù)荷的影響（好氧池進(jìn)水CODcr極端情況按6 000 mg/L考慮），得出峰值進(jìn)水所需好氧池容積為9 000 m3。

解決方案：由于原CASS池中的好氧區(qū)已改為缺氧池，另外原事故池將作廢，因此本次改造中將好氧池和事故池合建在一起。新建的好氧事故池分為5格，單格池容為1 900 m3，中間設(shè)置手動(dòng)閘門(mén)，前面3格為好氧池區(qū)域，后面2格為事故池區(qū)域，5格池體內(nèi)部均設(shè)有管式曝氣裝置，可靈活應(yīng)對(duì)不同的處理工況。

2.7? ? 沉淀池

存在問(wèn)題：原設(shè)計(jì)CASS池潷水區(qū)，隨著潷水時(shí)間的推移，污泥液位上升，時(shí)常發(fā)生出水跑泥現(xiàn)象。

解決方案：新建輻流式沉淀池，進(jìn)出水設(shè)計(jì)成常見(jiàn)的中間進(jìn)水周邊出水方式，在自然沉降下通過(guò)中心傳動(dòng)刮泥機(jī)將沉淀污泥收集到中心泥斗，再通過(guò)回流泵將污泥回流到厭氧池，剩余污泥則通過(guò)剩余污泥泵接入污泥濃縮池，上清液進(jìn)入后續(xù)處理單元。

2.8? ? 除磷池

存在問(wèn)題：

（1）現(xiàn)有除磷系統(tǒng)設(shè)計(jì)沒(méi)有考慮二期擴(kuò)建的要求，無(wú)法滿(mǎn)足水量增加后除磷的需求。

（2）現(xiàn)有除磷設(shè)備老舊，需要更新?lián)Q代。

（3）目前采用化學(xué)除磷法，藥劑投加量較大，運(yùn)營(yíng)費(fèi)較高。

解決方案：

（1）新建除磷系統(tǒng)，采用高密度沉淀池，通過(guò)沉淀污泥回流的方式，提高除磷效率，降低藥耗。

（2）鑒于該項(xiàng)目總磷高、藥劑消耗量大、藥劑成本高的特點(diǎn)，本方案生化階段考慮了生物除磷，將進(jìn)入高效沉淀池的總磷控制在1 mg/L以下，實(shí)現(xiàn)出水總磷濃度的降低，達(dá)到減少藥劑用量的目的。

2.9? ? 污泥濃縮池

存在問(wèn)題：現(xiàn)狀污泥濃縮池直徑6 m，池深3 m，總?cè)莘e約85 m3，根據(jù)《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范（2016年版）》（GB 50014—2006）第7.2.1條要求“濃縮時(shí)間不宜小于12 h，有效水深宜為4 m”，原有污泥濃縮池?zé)o法滿(mǎn)足擴(kuò)建后污泥濃縮的需求。

解決方案：根據(jù)建設(shè)單位運(yùn)行要求，結(jié)合污泥產(chǎn)生條件，本方案新建2座直徑6 m的污泥濃縮池，同時(shí)新建管道，原有污泥濃縮池作為污泥中轉(zhuǎn)池，繼續(xù)保留。

2.10? ? 加藥系統(tǒng)

存在問(wèn)題：加藥系統(tǒng)自動(dòng)化程度低，人工投藥工作繁重，目前主要投加的藥劑有PAC、PAM、NaOH。

解決方案：重新定做PAC、PAM、NaOH加藥系統(tǒng)，增加加藥系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)控和自動(dòng)制備程序，大大降低藥劑制備的勞動(dòng)強(qiáng)度。

2.11? ? 風(fēng)機(jī)房

存在問(wèn)題：原系統(tǒng)曝氣采用3臺(tái)羅茨風(fēng)機(jī)，噪聲十分大，電能消耗較大。

解決方案：選用2臺(tái)噪聲小、節(jié)能高效的磁懸浮鼓風(fēng)機(jī)（Q=120 m3/min，P=60 kPa，N=150 kW），按照一用一備考慮。

3? ? 改造后的調(diào)試及運(yùn)行情況

本次擴(kuò)建及改造項(xiàng)目于2021年3月開(kāi)始實(shí)施，并于9月底完成設(shè)備安裝及工藝調(diào)試工作。

3.1? ? UASB反應(yīng)池調(diào)試

本系統(tǒng)中的UASB池屬于二次啟動(dòng)模式，因此系統(tǒng)啟動(dòng)難度小一些[1]。在8月初，每天向UASB池中投加一定量面粉，保持系統(tǒng)中污泥的生物活性。待8月底進(jìn)水開(kāi)始，通過(guò)調(diào)節(jié)池引少量的低濃度生產(chǎn)廢水，逐步增加進(jìn)水水量和濃度，以提高UASB反應(yīng)池的容積負(fù)荷。進(jìn)水水量從40 m3/h逐漸增至80 m3/h，進(jìn)水CODcr從3 000 mg/L逐漸提高至8 000 mg/L，容積負(fù)荷從0.5 kg CODcr/（m3·d）開(kāi)始啟動(dòng)，后面容積負(fù)荷提高幅度為0.5 kg CODcr/（m3·d），每次容積負(fù)荷提高后需穩(wěn)定運(yùn)行10 d，直至系統(tǒng)出水穩(wěn)定。

3.2?   AAO反應(yīng)池調(diào)試

AAO池于7月份完成土建施工，之后利用新建事故池區(qū)域存儲(chǔ)大量未處理的生產(chǎn)污水，以此作為好氧池污泥培養(yǎng)的碳源，從原CASS池中引入污泥作為接種源，采用間歇性進(jìn)水和悶曝方式培養(yǎng)污泥。待8月份污泥濃度達(dá)到3 000 mg/L（此時(shí)SV30達(dá)到30%左右）時(shí)，開(kāi)啟內(nèi)回流模式，逐漸提高厭氧區(qū)和缺氧區(qū)的污泥濃度。AAO池調(diào)試初期由于反硝化細(xì)菌生長(zhǎng)緩慢，出水總氮經(jīng)兩周左右才逐漸達(dá)標(biāo)，經(jīng)過(guò)一個(gè)月的水質(zhì)調(diào)試，最終實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)穩(wěn)定排放，進(jìn)出水參數(shù)如表2所示。

4? ? 改造中存在的問(wèn)題反思

4.1? ? UASB反應(yīng)池出水中帶少許浮泥

UASB反應(yīng)池設(shè)置了三相分離器，污泥結(jié)團(tuán)之前仍會(huì)帶有一定松散污泥，此部分會(huì)隨水流跑出三相分離器，導(dǎo)致出水中帶出少部分污泥[2]。通過(guò)化驗(yàn)UASB反應(yīng)池內(nèi)絮狀污泥性狀，結(jié)合UASB系統(tǒng)的去除率和運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行分析，得出需要控制進(jìn)水容積負(fù)荷，同時(shí)增加排泥量和排泥時(shí)間，將污泥濃度控制在40～60 mg/L。

4.2? ? 控制UASB池的pH值

在UASB池正常運(yùn)行時(shí)，最佳pH為6.8～7.2，由于白酒廢水中含有大量有機(jī)酸而使pH偏低，在調(diào)試過(guò)程中需要重點(diǎn)關(guān)注pH值，嚴(yán)格控制酸化調(diào)節(jié)池中污泥濃度及活性與pH值的相互關(guān)系，這是保證UASB池運(yùn)行穩(wěn)定的關(guān)鍵性因素。因此，需要及時(shí)向水解酸化池中投加NaOH，確保系統(tǒng)在穩(wěn)定的工況下運(yùn)行。

4.3? ? 總氮控制

在運(yùn)行過(guò)程中需要控制從水解酸化池至AAO池的超越水量，確保缺氧區(qū)脫氮有穩(wěn)定的碳源供給，經(jīng)過(guò)實(shí)踐論證，當(dāng)AAO池內(nèi)CODcr≥600 mg/L時(shí)，其脫氮效果較為穩(wěn)定，出水總氮可以穩(wěn)定在15 mg/L以下。

5? ? 結(jié)語(yǔ)

本項(xiàng)目的改擴(kuò)建工程現(xiàn)已完成，投運(yùn)后幾個(gè)月的運(yùn)行實(shí)踐表明，其水質(zhì)指標(biāo)符合國(guó)家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到了工藝改擴(kuò)建設(shè)計(jì)的目的，證明工藝路線(xiàn)穩(wěn)定可靠，從而為該企業(yè)未來(lái)的擴(kuò)大生產(chǎn)奠定了良好的基礎(chǔ)，也為同類(lèi)型白酒生產(chǎn)企業(yè)的污水改造提供了有益借鑒，因而有著良好的環(huán)境效益和社會(huì)效益。

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收稿日期：2021-11-28

作者簡(jiǎn)介：朱寅（1984—），男，江蘇泰興人，工程師，研究方向：廢水處理設(shè)計(jì)及應(yīng)用。