酒精废水处理工程实例

ρ（ ＮＨ３－ Ｎ） ／（ｍｇ·Ｌ－１） １５０ １２８
该工艺的特点是： ① 固液分离。酒精糟液采用板框压滤机进行 固液分离， 该工艺耗电少， 磨损少， 运行费用低； 分 离 后 的 滤 饼 含 水 率 低 （ 约 为 ６０％） ， 为 烘 干 节 能 奠定了基础。固液分离后的糟渣采用转筒干燥炉烘 干制成饲料， 燃料采用厌氧工艺产生的沼气。 ② 厌氧工艺。ＩＣ 反应器由上下 ２ 个厌氧反应 室叠加而成， 这种结构既强化了处理效果， 又能有 效地防止污泥流失， 增强反应器对悬浮物的适应 性， 非常适合酒精糟液悬浮物高的特点。反应器中 很大的内循环流量可以对 ｐＨ 值起到较好的缓冲作
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ＩＮＤＵＳＴＲＩＡＬ ＷＡＴＥＲ ＆ ＷＡＳＴＥＷＡＴＥＲ
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工程实例
工业用水与废水
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酒精废水处理工程实例
Ｖｏｌ ． ３８ Ｎｏ ． １ Ｆｅｂ．， ２００７
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刘广亮， 买文宁， 赵雅光
（ 郑州大学 环境与水利学院， 郑州 ４５０００２）
摘要： 采用酒精糟固液分离 － 内循环厌氧生物反应器 － 循环式活性污泥法（ ＤＤＧ － ＩＣ － ＣＡＳＳ） 工艺处理酒精废 水 ， 设 计 规 模 为 ７００ ｔ ／ｄ。 在 进 水 ＣＯＤＣｒ、ＢＯＤ５、ＳＳ 的 质 量 浓 度 分 别 为 ８５ ０００、４５ ０００、４３ ０００ ｍｇ ／Ｌ 时 ， 处 理 后 出水的 ＣＯＤＣｒ、ＢＯＤ５、ＳＳ 的质量浓度分别为 １３０、２１、９７ ｍｇ ／Ｌ， 达到了《污水综合排放标准》（ ＧＢ ８９７８－ １９９６） 二级 标准。工程实践表明该工艺具有投资小、占地面积少、运行效果稳定、运行费用低、可回收能源等优点。
ＣＡＳＳ 工艺的启动过程为： 首次加入厌氧出水 后， 再加入部分清水将水位调至最大水位， 开始曝 气。曝气和沉淀交替进行， 曝气 ２ ｈ， 沉淀 ２ ｈ， 然 后再曝气 ２ ｈ， 再沉淀 ２ ｈ， 如此循环。定期取样测 定 ＳＳ、ｐＨ 值 和 ＣＯＤＣｒ（ 过 滤 后 ） 值 ， 至 ＣＯＤＣｒ 去 除 率达到 ８０％ 以上时可以排水， 基本上为 ２ ｄ 一个周 期。连续 ３ 个周期后， 改为 １ ｄ 一个周期。这样运 行半个月后， 污泥呈现土黄色， 沉淀后的上清液呈 黄绿色， 表明活性污泥基本培养成功， 启动完成。 ３．２ 运行效果
污泥浓缩池 ＨＲＴ 为 ２４ ｈ
４ ×４ ×６ ２ 钢砼
污泥脱水间 ＢＡＪ１２ ／４５０－ Ｕ 型板 框压滤机 ２ 台
９ ×６ ×４
１ 砖混
鼓风机房 ＳＳＲ－ １５０ 型鼓风机 ２ 台 ６ ×６ ×４ １ 砖混
沼气储柜 ３００ ｍ３
１ 钢结构
３ 工程运行 ３．１ 启动过程
ＩＣ 反应器的 接 种 污 泥 有 ３ 个 来 源 ： 该 酒 精 厂 厌氧消化池自行培养的厌氧絮状污泥； 郑州市城市 污水处理厂的厌氧脱水污泥； 孟州酒厂的厌氧颗粒 污泥。ＩＣ 反应器启动初期过高的进 水 浓 度 不 利 于 反应器的快速启动， 而且酒糟原液 ｐＨ 值很低， 一 般在 ３．６ 左右， 在反应器内循环尚未形成之前采用 如此低的进水 ｐＨ 值， 会对产甲烷菌的活性产生抑 制， 因此， 将反应器进水与出水以 １ ∶１ 的体积比 稀释至 ＣＯＤＣｒ 的质量浓度为 １５ ０００ ｍｇ ／Ｌ 左右， 稀 释后 ｐＨ 值在 ４．０ ～５．０。为尽快提高反应器内的 ｐＨ 值 ， 在 进 水 中 加 入 ＮＨ４ＨＣＯ３ 调 节 ｐＨ 值 至 ５．０ ～
在反应器启动过程中， 每天测定反应器第一反 应 室 和 第 二 反 应 室 的 ＣＯＤＣｒ 及 其 去 除 率 、 出 水 ＶＦＡ、ｐＨ 值等指标， 并定期测定反应器中污 泥 浓 度， 观察污泥形态变化。随着系统的稳定运行， 污 泥床高度不断增加， 第 １５ 天时已观察到 反 应 器 ９ ｍ 处出现大量污泥， 说明污泥床已上升到了第二反 应室， 二级处理进入正常。随后几天出水 ＣＯＤＣｒ 明 显下降， 第 ２０ 天时下降至 １ ４００ ｍｇ ／Ｌ， 第 ３０ 天出 水 ＣＯＤＣｒ 下 降 到 了 ７００ ｍｇ ／Ｌ 左 右 ， 此 时 的 ＣＯＤＣｒ 去除率已高达 ９４％。
６．０， ＮＨ４ＨＣＯ３ 投 加 量 为 ２００ ｇ ／ｍ３。 反 应 器 初 始 进 水 有 机 负 荷 在 ３５０ ｋｇ［ ＣＯＤＣｒ］ ／ｄ， 出 水 ＣＯＤＣｒ 的 质 量 浓 度 为 ３ ０００ ｍｇ ／Ｌ 左 右 ， １０ ｄ 后 降 低 到 ２ ４００ ｍｇ ／Ｌ， 去除率由 ８０％ 提高到 ８５％ 左右。稳定运行 一段时间后， 逐步增大有机负荷， 测得的 ＣＯＤＣｒ 去 除率仍维持在 ８０％ 以上。待负荷提高， 内循环形 成后 ， 借 助 ＩＣ 反 应 器 的 内 循 环 流 量 对 ｐＨ 值 的 缓 冲作用， 不再加 ＮＨ４ＨＣＯ３ 调节 ｐＨ 值。
参考文献： ［ １］ 李卓丹． 论我国酒精工业推行清洁生产的潜力和机会［ Ｊ］ ． 环境
科学研究， １９９９， １２（ ２） ： １－ ７． ［ ２］ 应一梅． 内循环厌氧生物反应器处理酒精工业废水的生产性启
动研究［ Ｄ］ ． 郑州： 郑州大学， ２００４． ［ ３］ Ｊ Ｈ Ｆ Ｐｅｒｅｂｏｏｍ． Ｓｉｚｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ｆｏｒ ｍｅｔｈａｎｏｇｅｎｉｃ ｇｒａｎｕｌｅｓ
ＳＳ
出水质量浓度 ／ 去除率 ／
（ ｍｇ·Ｌ－１）
％
１０ ０００
１ ２８０
８７．２
５４３
５７．６
９７
８２．１
２００
ＣＯＤＣｒ
出水质量浓度 ／ （ ｍｇ·Ｌ－１）
去除率 ／ ％
３０ ０００
１ ２６０
９５．８
１ １３４
１０．０
１３０
８８．５
３００
ＢＯＤ５
出水质量浓度 ／ 去除率 ／
（ ｍｇ·Ｌ－１）
％
１５ ０００
调试运行结束后， 委托当地监测站于 ２００４ 年 １２ 月 对 废 水 进 行 了 连 续 ３ ｄ、 每 天 ４ 次 的 取 样 监 测， 各处理单元的处理效果见表 ３。 ３．３ 问题及讨论
① ＩＣ 反应器运行 １ 年多来， 出现过由于排泥 不及时， 导致处理出水 ＣＯＤＣｒ 浓度偏高的问题， 分 析认为反应器内污泥浓度太高， 颗粒污泥流动性能 变差， 引起短流、有效容积减少等现象， 降低了反 应器的处理效率。
③ 采用脉冲进水可以增加反应区的升流速度， 改善传质效果， 提高了反应器的处理效率。 ４ 工程效益 ４．１ 环境效益
本工程建成后每天去除 ＣＯＤＣｒ 高达 ６０ ｔ， 出水 可以达到国家《污水综合排放标准》酒精工业二级排 放标准， 为企业的进一步发展铺平了道路； 同时大 大减轻了水体污染， 对促进区域经济发展和改善生 态环境都将产生积极的作用。 ４．２ 经济效益
整个工程分为饲料车间和废水处理系统两部 分。其中饲料车间主要由板框压滤设备、离心设 备、热风烘干设备和燃烧炉组成， 工程投资约 ６２．０ 万元； 废水处理系统部分投资 １０６．８ 万元， 主要处 理构筑物及设计参数见表 ２。
表 ２ 主要处理构筑物及设计参数
构筑物名称
主要设计参数
糟液储池 ＨＲＴ 为 ４ ｈ
规格 ／ ｍ
８ ×４ ×５
数量 ／ 备注 座 １ 钢砼
调节池
ＨＲＴ 为 １２ ｈ
８ ×８ ×５ １ 钢砼
有机负荷为
ＩＣ
１２ ｋｇ［ ＣＯＤＣｒ］ ／（ ｍ３·ｄ） Ｄ７ ×Ｈ１８ ２ 钢结构
中沉池
ＨＲＴ 为 ６ ｈ
６ ×６ ×８ ２ 钢砼
ＣＡＳＳ
有机负荷为 １．０ ｋｇ［ ＣＯＤＣｒ］ ／（ ｍ３·ｄ） １２ ×６ ×５ ２ 钢砼
② ＩＣ 反 应 器 设 计 进 水 水 温 为 ３５ ℃ 左 右 ， 但 糟液经板框过滤后的出水温度较高， 经过调节池 后， 水温在 ４５ ℃ 左右。反应器启动时降低进水水 温至 ３５ ℃， 在运行过程中， 进水水温逐步升高到 ４３ ～４５ ℃， 恰在传 统 认 为 的 高 温 厌 氧 区 与 中 温 厌
关键词： 酒精废水； 酒精糟液固液分离； 内循环厌氧生物反应器； 循环式活性污泥法 中图分类号： Ｘ７０３．１ 文献标识码： Ｂ 文章编号： １００９ － ２４５５（ ２００７） ０１ － ００８６ － ０３
酒精废水是一种高浓度有机废水， 其 ＣＯＤＣｒ 的 质量浓度 高 达 ８０ ～１００ ｇ／Ｌ， 即使经固液分离后仍 达 ２０ ～３０ ｇ ／Ｌ， 是我国排放有机污染物浓度最高、 造 成 水 环 境 污 染 严 重 的 第 二 大 轻 工 废 水 ［ １］ 。 目 前 酒 精废水处理常用的方法有： 浓缩燃烧法、培养饲料 酵母法、浓缩蒸发制饲料蛋白（ ＤＤＧＳ） 工艺和固液 分离制饲料蛋白（ ＤＤＧ） － 沼气工艺［２］。其中 ＤＤＧ － 沼气工艺处理以玉米为原料的酒精生产废水应用最 广， 而常用的厌氧工艺为 ＵＡＳＢ 反应器， 该反应器 存 在 占 地 面 积 较 大 、 处 理 效 率 较 低 ［ ３］ 、 投 资 费 用 高 等缺点。在本工程应用中， 采用新型高效内循环厌 氧生物反应器（ ＩＣ 反应器） 处理酒精 工 业 废 水 ， 经 过近 １ 年多的实际运行证明， ＩＣ 反 应 器 启 动 速 度 较快， 运行稳定性强， ＩＣ 反应器出 水 再 经 周 期 循 环式活性污泥系统（ ＣＡＳＳ） 处理， 水质可达到《污水 综合排放标准》（ ＧＢ ８９７８－ １９９６） 二级标准。 １ 废水来源及水质
该工程建成运行后， 每年饲料车间获得的经济 效益为 １ ０８０ 万元， 沼气利用获得的经济效益 １０５ 万元。运行费用主要包括燃料费、人工费、电费、
折 旧 费 、 维 修 费 等 ， 每 年 运 行 费 用 合 计 为 ５６０ 万 元。除去运行费用， 每年可获得的经济效益为 ６２５ 万元。该工艺有很高的推广价值。
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工业用水与废水
Ｖｏｌ ． ３８ Ｎｏ ． １ Ｆｅｂ．， ２００７
表 ３ 废水处理系统各单元处理效果（３ ｄ 平均值）
处理单元
板框压滤液 ＩＣ 反应器 中沉池 ＣＡＳＳ 反应器 排放标准
ｐＨ 值
３．６ ～４．０ ６．８ ～７．０ ６．８ ～７．０ ７．８ ～８．１ ６．０ ～９．０
４３５
９７．１
４１５
４．６
２１
９５．０
１５０
ＮＨ３－ Ｎ
出水质量浓度 ／ 去除率 ／
（ ｍｇ·Ｌ－１）
％
１２８
１３６
１３１．２
３．５
２１．５
８３．６
２５
氧区之间， 运行结果表明， 反应器的处理效率及沼 气产率都比中温时要高， 分析认为在厌氧微生物 中， 从常温到高温有一个连续的菌种链， 在长期的 运行过程中， 适应 ４５ ℃ 的厌氧菌群成了优势菌种。
基金项目： 河南省重点科技攻关计划项目（ ０２２４６６００３１） 收稿日期： ２００６ － ０８ － ３０； 修回日期： ２００６ － １１ － １５
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用［４］。另外， 反应器高径比大， 占地面积小， 非常 适合该厂土地紧张的状况。
③ 好氧工艺。ＣＡＳＳ 是 ＳＢＲ 工艺及间歇式循环 延时曝气活性污泥工艺（ ＩＣＥＡＳ） 的一种更新变形［５］， 该工艺集生物反应和沉淀于一体， 结构简单， 投资来自百度文库省 ， 运 行 管 理 方 便 。 在 ＣＡＳＳ 中 不 易 产 生 污 泥 膨 胀， 泥水分离效果好， 而且耐冲击负荷， 处理效率 高， 出水水质好。经工程实践证明， ＣＡＳＳ 技术尤 其适用于处理难度较大的工业废水。 ２．２ 主要处理构筑物及设计参数
河南某酒精厂以玉米为原料生产酒精， 生产能 力为 ２ 万 ｔ ／ａ， 生产过程中排放的废水主要来源于 酒精蒸馏后剩余的糟液， 生产每吨酒精排放糟液约 １２ ｔ， 每天排放量为 ７００ ｔ， 其主要成分是未充分发 酵的粮食颗粒、残糖、发酵微生物的悬浮物和胶状 液体。废水水质水量见表 １。 ２ 工艺技术说明 ２．１ 工艺流程
废水处理工艺流程如图 １ 所示。
表 １ 废水水质水量
废水名称 水量 ／（ｔ·ｄ－１） ρ（ ＣＯＤＣｒ） ／（ｍｇ·Ｌ－１）
糟液
７００
８５ ０００
压滤液
５８０
３０ ０００
废水名称 ｐＨ 值
ρ（ ＢＯＤ５） ／（ｍｇ·Ｌ－１）
糟液
３．６ ～４．０
４５ ０００
压滤液 ３．６ ～４．０
１５ ０００
ρ（ ＳＳ） ／（ｍｇ·Ｌ－１） ４３ ０００ １０ ０００