玉米發(fā)酵酒精廢水處理工藝的選擇

劉 輝 盧清峰 李麗珍 史學(xué)峰 向 怡

1 廢水處理工藝背景分析

某公司采用玉米發(fā)酵工藝生產(chǎn)酒精，需要選取相應(yīng)廢水處理工藝以保證廢水達(dá)標(biāo)排放。

1.1 廢水來源

該廠產(chǎn)生的廢水主要包括DDGS 工段蒸發(fā)冷凝水、精餾塔排水、設(shè)備沖洗水、以及軟水站排水、鍋爐排污水和循環(huán)冷卻排污水等生產(chǎn)凈廢水，此外還有生活污水。生產(chǎn)凈廢水可不經(jīng)處理直接排放，剩余廢水則全部排入廠內(nèi)污水處理站進(jìn)行處理。

1.2 廢水特點(diǎn)

酒精廠進(jìn)入污水處理站處理的廢水具有以下特點(diǎn):

(1)由于各工段排水時(shí)間不一致，從而導(dǎo)致廢水水質(zhì)、水量波動較大。

(2)廢水為酸性有機(jī)廢水，pH 在4～5 之間;污染物為COD、BOD、SS、氨氮等常規(guī)污染物，無重金屬及其他毒性物質(zhì)。

(3)廢水B/C=0.5～0.6，可生化性較好，易于生物降解。

鑒于酒精廢水的上述特點(diǎn)，宜采用生物法進(jìn)行處理。

1.3 廢水水質(zhì)

根據(jù)該廠竣工環(huán)保驗(yàn)收監(jiān)測結(jié)果，并類比同類企業(yè)監(jiān)測資料，確定進(jìn)入污水處理站的廢水水質(zhì)，見表1。

表1 污水處理站進(jìn)水水質(zhì)

2 廢水處理工藝選擇

2.1 國內(nèi)常用的處理工藝

目前，玉米酒精廢水多采用厭氧+好氧生物處理組合工藝進(jìn)行處理。

厭氧技術(shù)較為常用的有UASB、USR、ABR、IC、EGSB、MIC 等工藝，其中UASB 工藝成熟穩(wěn)定、運(yùn)行成本低、處理效率高，目前已在國內(nèi)外廣泛應(yīng)用。EGSB和IC 反應(yīng)器是UASB 的改進(jìn)工藝，MIC 又是IC 反應(yīng)器的改進(jìn)工藝。

常用的好氧技術(shù)有傳統(tǒng)活性污泥法、氧化化溝、接觸氧化法、SBR、ICEAS、CASS 等。其中以SBR 和接觸氧化法最為多用。ICEAS 和CASS 均是SBR 的改進(jìn)工藝［1］。

各企業(yè)根據(jù)當(dāng)?shù)厥芗{水體水質(zhì)要求確定廢水排放執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，以此確定廢水處理采用何種厭氧+好氧組合工藝。據(jù)報(bào)導(dǎo)，采用UASB+SBR 工藝、UASB+接觸氧化法、UASB+接觸氧化法+SBR、UASB+ICEAS+接觸氧化法、UASB+ CASS+ 接觸氧化法、ABR+ SBR 工藝、EGSB+HCR 工藝、IC+活性污泥法、IC+CASS 工藝、MIC+滴濾塔+氧化溝等組合工藝處理酒精廢水，處理效果均達(dá)到預(yù)期，出水達(dá)標(biāo)排放。

2.2 排水要求

該廠廢水排放要達(dá)到GB27631－2011 發(fā)酵酒精和白酒工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)［2］表2 中直接排放的標(biāo)準(zhǔn)限值，標(biāo)準(zhǔn)值見表2。

2.3 廢水處理工藝選擇

廠內(nèi)已建有污水處理站，處理工藝為水解酸化+接觸氧化工藝，為滿足新排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，要對現(xiàn)有污水處理站進(jìn)行改造，改造工程盡可能地利用現(xiàn)有場地和設(shè)施。為提高廢水處理效率，企業(yè)擬采用國內(nèi)常用的厭氧+好氧處理工藝。

表2 發(fā)酵酒精和白酒工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)

由于該廠采用DDGS 工藝處理酒精糟液，回收固形物后，蒸發(fā)冷凝廢液中SS 和COD 濃度大幅降低(約4000mg/L 左右)，在厭氧段采用UASB 工藝較為適宜，同時(shí)考慮該工藝技術(shù)成熟運(yùn)行穩(wěn)定，確定厭氧處理采用UASB 工藝。

考慮到SBR 雖然工藝流程簡單占地省，但大部分自控設(shè)備需要進(jìn)口且操作管理要求高，活性污泥法和生物轉(zhuǎn)盤投資高且工藝復(fù)雜、氧化溝占地太大，根據(jù)場地條件和現(xiàn)有設(shè)施，本次在好氧段依舊選擇生物接觸氧化法，該法結(jié)構(gòu)緊湊占地省，投資和運(yùn)行成本均較低，適合于企業(yè)實(shí)際情況。為提高廢水的可生化性，在接觸氧化池前端加水解酸化池，可將其中難于生物降解的有機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)橐咨锝到獾挠袡C(jī)物，從而提高好氧處理的效率。

為了保證色度達(dá)標(biāo)，在末端考慮加入化學(xué)氧化工藝，氧化劑為二氧化氯，主要用于脫色處理，同時(shí)也具有一定的COD 降解作用。

根據(jù)上述原則、進(jìn)水水質(zhì)及執(zhí)行的廢水排放標(biāo)準(zhǔn)，確定廢水處理采用UASB+水解酸化+接觸氧化+化學(xué)氧化的組合處理工藝。

2.4 預(yù)期處理效果

根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及工程技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，采用上述處理工藝對COD、BOD、SS 去除效果較好，去除效率可達(dá)到97.9%、99%和90.9%以上，在生化處理單元采用的高效微生物處理技術(shù)，對氨氮的去除率也可達(dá)到80%以上。污水處理站出水能夠達(dá)到GB27631－2011 發(fā)酵酒精和白酒工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)表2 中直接排放的標(biāo)準(zhǔn)要求。

根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)，對固液分離后的高濃度玉米酒糟廢水，劉丹等［3］采用UASB+ICEAS+接觸氧化工藝進(jìn)行處理，孫根行等［4］采用UASB+兩級生物接觸氧化+過濾工藝進(jìn)行處理，處理后出水均可達(dá)到GB8978－1996污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)一級標(biāo)準(zhǔn)及GB27631－2011 的要求。

該廠由于采用DDGS 工藝對酒糟中的固形物進(jìn)行回收，所以進(jìn)入污水處理站的廢水較僅對酒糟進(jìn)行固液分離的廢水污染物濃度要低得多，采取相同或相近的厭氧－好氧處理工藝后出水濃度要更低，因此，該廠采用UASB+酸化水解+ 兩段式接觸氧化+ 化學(xué)氧化工藝，處理后廢水水質(zhì)達(dá)到GB27631－2011 的直接排放標(biāo)準(zhǔn)是有保證的。

3 結(jié) 語

據(jù)以上分析，本研究提出以下研究結(jié)論:(1)該廠采用DDGS 工藝消除了酒精糟液的污染，大大減少了進(jìn)入污水處理站的廢水量，同時(shí)廢水污染物濃度大大降低，減輕了廢水處理負(fù)荷。(2)該廠根據(jù)污水處理站現(xiàn)有場地和現(xiàn)有設(shè)施情況，采用UASB+接觸氧化工藝處理酒精廢水工藝成熟，在好氧處理前加入酸化水解池，以提高廢水可生化性和好氧處理效率。(3)接觸氧化池采用組合式填料，掛膜迅速，無堵塞現(xiàn)象。(4)廢水處理工藝大部分采用自流方式，減少廢水泵的提升次數(shù)，降低能耗;整個工程過程全自動控制，系統(tǒng)自動運(yùn)行，可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。

［1］劉輝，盧清峰，李麗珍等．玉米發(fā)酵酒精廢水處理技術(shù)綜述［J］．環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展．2014，40(1):189－190．

［2］環(huán)境保護(hù)部，國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局．GB27631－2011．發(fā)酵酒精和白酒工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)［S］．北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社，2011．