五級(jí)Bardenpho +MBR 膜工藝在醬香型白酒廢水中脫氮效果的應(yīng)用研究

文章編號(hào)：1674-6139（2025）05-0097-06

中圖分類號(hào)：X703.1文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

Application of Five Stage Bardenpho + MBR Membrane Process in Nitrogen Removal from Sauce- flavored Liquor Production Wastewater

PanGuangshuai，Liu Kaihua，Chen Xuzhou，Zhong Xing，Jiang Songzhu （Guizhou Xijiu Co.，Ltd.，Xishui 56460O，China）

Abstract：Thisstudyexaminesthedenitrificationperformanceofafive-stageBardenphocoupledwithanMBRmembraneproces employedbyasaucefavoredhiteliquoroverthecourseofoneproductionyear.Thefindingsindicatethatthoverallnitrogenremoval efficiency of the five-stage Bardenpho + MBR system reaches 87. 12% throughout the year.The most eficient period for total nitrogen removalccursuringepteberctoberndoeberocidingwitteompanyfftithndventhtatiohs， with removal rates exceeding 89% in each of these months.The monthly average total nitrogen removal rate remains consistently above （204 80% for the entire year.The annual average ammonia nitrogen removal rate stands at 97.51% ，with optimal performance also observed during September，October，and November.In these months，theammonia nitrogen removal eficiency surpasses 99% ．For the entire year，the monthly average ammonia nitrogen removal rate remains above 90% .In conclusion，the five-stage Bardenpho + MBR membraneprocesdmonstratesmarkablednitrficationefiiencyprtularlysuitableforectivelyemovingothtotlrgend monia nitrogen in the wastewater generated by sauce-flavored liquor.

Keywords：five-stage Bardenpho +MBR membrane；sauce-flavored liquorproduction wastewater；denitrification effect

前言

中國(guó)食品報(bào)披露中國(guó)醬香型白酒市場(chǎng)正處于成長(zhǎng)期，醬酒的消費(fèi)人群不斷擴(kuò)大[1]。醬酒的釀造伴隨著釀造廢水的產(chǎn)生，自2009年起，中國(guó)每年都會(huì)排放超過10000萬t釀酒廢水，而白酒廢水在釀酒廢水中占據(jù)了極大的比例。這些廢水含有雜質(zhì)、污染物濃度極高，若未經(jīng)處理達(dá)標(biāo)直接排放，隨徑流流入水體，將嚴(yán)重危害自然環(huán)境[2]。另一方面，由于大部分醬香型白酒企業(yè)產(chǎn)生的釀造廢水中氨氮及總氮的濃度較高，傳統(tǒng)活性污泥法難適用于此類廢水的處理。

五級(jí)Bardenpho工藝是在傳統(tǒng)AAO工藝上進(jìn)行改進(jìn)的新工藝，具有較好的脫氮處理效果。工藝在“慶氧 + 缺氧 + 好氧”的基礎(chǔ)上，后置“缺氧 + 好氧池”，能夠讓污水中的氨氮再次發(fā)生反硝化及硝化反應(yīng)，從而加強(qiáng)脫氮效果。部分污水處理廠在實(shí)際運(yùn)行過程中為了進(jìn)一步加強(qiáng)脫氮效果，將后置好氧池更換為MBR膜池，提高硝化菌的種群密度，讓污水與硝化菌的接觸面更大。這種“五級(jí)Bardenpho+ MBR膜”的工藝模式不僅占地面積小，而且脫氮效果得到進(jìn)一步提高。

赤水河中游某醬香型白酒企業(yè)配套的污水處理廠采用“五級(jí)Bardenpho +MBR 膜”工藝，能夠穩(wěn)定將釀酒廢水中的氨氮、總氮濃度很好地去除。文章研究該污水處理廠在2023年一個(gè)醬香型白酒生產(chǎn)輪次中，不同濃度的生產(chǎn)廢水通過五級(jí)“Bardenpho+ MBR膜”工藝后對(duì)氨氮、總氮的去除效果。

1污水處理工藝及進(jìn)水水質(zhì)介紹

1.1 污水處理工藝介紹

該污水處理廠的五級(jí)Bardenpho +MBR 膜處理單元前，還設(shè)置有 5mm 間隙的粗格柵 ，3mm 固液分離機(jī) ?1mm 固液分離機(jī)、溶氣氣浮池、一級(jí)絮凝沉淀池、調(diào)節(jié)池、UASB池、化學(xué)脫氮除磷單元對(duì)污水進(jìn)行處理。

1.2五級(jí)Bardenpho + MBR膜工藝進(jìn)水水質(zhì)介紹

該污水處理廠接收的廢水中污染物指標(biāo)主要包括COD、氨氮、 TN，TP 。其中，TP經(jīng)過化學(xué)脫氮除磷單元處理后，進(jìn)入五級(jí)Bardenpho +MBR 膜工藝單元的TP年平均進(jìn)水濃度為 1.25mg/L ，最大日均值濃度為 13.01mg/L ，最小日均值濃度為 0.08mg/L 。

COD經(jīng)過該污水處理廠的UASB厭氧處理單元處理后，進(jìn)入到五級(jí)Bardenpho +MBR 膜工藝單元的年平均進(jìn)水濃度為 110.81mg/L ，最大日均值濃度為 488.20mg/L ，最小日均值濃度為 20.5mg/L_o 為保障五級(jí)Bardenpho +MBR 膜工藝單元的C：N滿足微生物的需求，一般保持進(jìn)水的C：N在 8～10 左右，同時(shí)也可將調(diào)節(jié)池的污水通過超越管道超越至該單元作為碳源使用，降低運(yùn)行成本。（見表1）

文章主要對(duì)該五級(jí)Bardenpho + MBR膜工藝單元對(duì)總氮、氨氮的去除效果進(jìn)行研究，故不再對(duì)該系統(tǒng)的TP、COD 進(jìn)行分析。該五級(jí)Bardenpho + MBR膜工藝單元進(jìn)水中總氮及氨氮濃度變化趨勢(shì)在全年呈現(xiàn)倒V型變化趨勢(shì)，均在10月份達(dá)到最高峰，在1月份達(dá)最低值?？偟缕骄鶟舛茸罡邽?9.52mg/L ，最低為 10.77mg/L ；氨氮月平均最高濃度為 79.57mg/L ，最低為 9.06mg/L 。

從進(jìn)水的總氮濃度變化趨勢(shì)分析，總氮全年最大日均值超過 120mg/L ，最小值低于 2mg/L ?？偟獫舛仍?月份之前數(shù)據(jù)波動(dòng)較小，且濃度增長(zhǎng)變化幅度不大；自7月份后，總氮濃度變化趨勢(shì)較大，至10月份達(dá)峰值后呈下降趨勢(shì)。

從進(jìn)水的氨氮濃度變化趨勢(shì)分析，氨氮全年最大日均值為 113.88mg/L ，最小日均值為 0.24mg/ L，濃度落差較大。氨氮濃度在7月份之前數(shù)據(jù)波動(dòng)較??；自7月份后，氨氮濃度變化趨勢(shì)較大，至10月份達(dá)峰值，然后呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。（見圖1）

2“五級(jí)Bardenpho + MBR膜”工藝介紹

醬香型白酒釀造企業(yè)產(chǎn)生的污水中總氮、氨氮等污染物濃度較傳統(tǒng)生活污水中的濃度高，且傳統(tǒng)的AAO工藝受碳因素影響較多，很難保證生化單元處理后的污水中總氮、氨氮的濃度降低至《發(fā)酵酒精和白酒工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB27631－2011）表3標(biāo)準(zhǔn)。1976年，由Barnard提出的五級(jí)Bardenpho 工藝具有高效的脫氮效果[3]。五級(jí)Bardenpho工藝在AAO工藝的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改良，前三級(jí)與AAO 相似，但后二級(jí)則較單一缺氧區(qū)工藝呈現(xiàn)出兩個(gè)重要的作用：1.2#缺氧區(qū)進(jìn)一步強(qiáng)化了反硝化，使出水TN濃度進(jìn)一步降低；2.減少了下一單元中硝酸鹽的量。但傳統(tǒng)的五級(jí)Bardenpho工藝受限于流程長(zhǎng)，占地面積大，因而應(yīng)用較少[4]。五級(jí)Barden-pho +MBR 膜工藝則是在傳統(tǒng)五級(jí)Bardenpho工藝的基礎(chǔ)上，將2#好氧池更換為MBR膜池。這不僅能減少占地面積，還能夠提高污泥濃度并且具有較好的泥水分離效果[5]。該工藝結(jié)構(gòu)為\"厭氧處理單元 +1 #缺氧處理單元 + 好氧處理單元 +2 #缺氧處理單元+MBR 膜處理單元”[6]

3主要構(gòu)筑物及運(yùn)行效果

3.1 厭氧單元

有效容積 120m³ ，水力停留時(shí)間 2.67h ，溶解氧濃度保持在 0.1～0.2mg/L，pH 值維持在7＼～8之間。污水進(jìn)入五級(jí)Bardenpho + MBR膜工藝單元時(shí)，先發(fā)生氨化反應(yīng)，即在厭氧單元將污水中的有機(jī)氮氨化為氨氮。除此之外，厭氧單元還能促進(jìn)聚磷菌釋放體內(nèi)多聚磷酸鹽，提高聚磷菌在好氧單元除磷效率。

3.2 1#缺氧單元

有效容積 360m³ ，水力停留時(shí)間 ，溶解氧濃度 ?0.5mg/L 。該單元通過反硝化作用將污水中的硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮反硝化為氮?dú)?、氧化氮等氣體，從而降低污水中的總氮含量。

3.3 好氧單元

好氧單元容積為 360m³ ，水力停留時(shí)間為 ，溶解氧濃度維持在 4～5mg/L 之間，污泥濃度維持在 8000～12000mg/L ，污泥負(fù)荷為 0.18kg COD/kgMLSS?d ，污泥齡為20d，硝化液回流比為 300% 。MBR系統(tǒng)好氧池中污泥質(zhì)量濃度高于常規(guī)工藝，存在大量的硝化菌，對(duì) NH₃-N 具有較高去除能力[7]

污水中的有機(jī)氮在厭氧池氨化為氨氮后，在好氧池發(fā)生硝化作用，氨氮硝化為硝酸鹽氮和亞硝酸鹽氮。這部分硝酸鹽氮以及亞硝酸鹽氮再通過好氧單元內(nèi)回流泵的作用回流到1#缺氧池發(fā)生反硝化作用。經(jīng)過上述氨化、硝化、反硝化作用后，該系統(tǒng)的總氮及氨氮已去除大部分。

好氧池出水總氮月均值最低的月份為2月，濃度為 1.53mg/L ;好氧池出水總氮月均值最高為8月，濃度為 11.35mg/L 。好氧池出水氨氮月均值濃度最低為2月，濃度為 0.56mg/L ；好氧池出水氨氮月均值濃度最高為8月，濃度為 1.95mg/L 。從好氧池總氮日均值變化趨勢(shì)看，好氧池總氮濃度呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢(shì)，并在11月過后逐漸下降，其最大日均值為 15.62mg/L ，最小日均值為 0.57mg/L ，全年平均值為 7.00mg/L ;好氧池氨氮濃度日均值濃度最高為 3.69mg/L ，最低為 0.03mg/L ，全年濃度平均值為 1.04mg/L （見表2）

如圖2所示，經(jīng)過好氧池處理后污水中的總氮濃度基本滿足《發(fā)酵酒精和白酒工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB27631－2011）表3標(biāo)準(zhǔn)要求的 TN?15 的排放要求，但還存在少數(shù)情況不能滿足。經(jīng)過好氧池處理后污水中的氨氮濃度均遠(yuǎn)低于《發(fā)酵酒精和白酒工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB27631－2011）表3標(biāo)準(zhǔn)要求的氨氮 ?5 的排放要求。

3.42#缺氧單元

該單元有效容積為 120m³ ，水力停留時(shí)間為

2.67h ，溶解氧濃度同1#缺氧單元。污水中的總氮經(jīng)過好氧池和1#缺氧池反硝化、硝化反應(yīng)后，已經(jīng)降低至較低水平，但依然不能保障此時(shí)水中的總氮能夠穩(wěn)定達(dá)到《發(fā)酵酒精和白酒工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB27631－2011）表3標(biāo)準(zhǔn)。因此為避免某時(shí)總氮數(shù)據(jù)異常導(dǎo)致超標(biāo)情況發(fā)生，需要將好氧池中殘留的硝酸鹽、亞硝酸鹽在2#缺氧池通過反硝化作用進(jìn)一步降解。（見表3）

3.5 MBR膜處理單元

該單元容積為 240m³ ，水力停留時(shí)間為 5.34h ，溶解氧濃度在 8～9mg/L 之間，污泥濃度在 9000～ 12000mg/L 之間。MBR膜通量 0.3m³/m²?d ，膜面積大于 3333m² ，污泥回流量為 100% 。該單元能夠保持較高的污泥負(fù)荷，有效降低污水中的氨氮濃度。

3.6“五級(jí)Bardenpho +MBR 膜”工藝對(duì)總氮、氨氮的去除效果分析

通過對(duì)MBR膜池出水進(jìn)行分析，總氮月均值濃度最大為 10.60mg/L ，最低為 1.17mg/L ，月均去除率最高為 89.67% ，出現(xiàn)在2月；最低為 83.98% ，出現(xiàn)在6月，全年月均去除率均大于 80% 。MBR膜池出水中氨氮月均最大濃度為 1. 25mg/L ，最低為0.29mg/L ，去除率最高為 99.49% ，出現(xiàn)在11月；最低為 92.72% ，出現(xiàn)在1月，全年月均去除率均大于 90% 。

從MBR膜池出水總氮日均值濃度變化趨勢(shì)看，經(jīng)過五級(jí)Bardenpho + MBR膜工藝處理后的污水中總氮濃度穩(wěn)定在 15mg/L 以內(nèi)，能夠穩(wěn)定達(dá)到《發(fā)酵酒精和白酒工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB27631-2011）表3標(biāo)準(zhǔn)。

MBR膜池出水中氨氮日均值濃度最大值為3.69mg/L ，最小值為 0.03mg/L ，全年出水氨氮濃度較為穩(wěn)定，大部分時(shí)間低于 1mg/L ，濃度高峰期出現(xiàn)在7月至9月，但濃度基本不高于 2mg/L （見圖3）

4結(jié)論

五級(jí)Bardenpho + MBR膜工藝對(duì)總氮的年均去除率為 87.12% ，出水總氮年均濃度為 6.30mg/L 氨氮年均去除率為 97.51% ，出水氨氮年均濃度為0.71mg/L ?？偟?、氨氮去除效果最高時(shí)間為9月至11月，該期間正值該公司生產(chǎn)的五、六、七輪次，污水水量較大且濃度較高?？偟戮コ史讲?σ₁²=σ 0.0056，氨氮月均去除率方差 σ₂²=0.0046 。方差σ₁² σ₂² 均較小，表明五級(jí) Bardenpho +MBR 膜工藝對(duì)氨氮及總氮的去除率波動(dòng)較小，全年脫氮效果較為穩(wěn)定，對(duì)氨氮及總氮的去除效果較好，在醬香白酒廢水的處理中有很好的應(yīng)用前景。

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