某甜菜制糖企業糖蜜酒精廢水處理工藝探討

黃 玲 晏 波 李寶花 王文祥

（1廣東環境保護工程職業學院 廣東佛山 528216 2中國科學院廣州地球化學研究所有機地球化學國家重點實驗室和廣東省環境資源利用與保護重點實驗室 廣東廣州 510640）

引言

甜菜制糖屬高用水量工業，一般用水量為菜水比的1:4.5左右[1]。2012/2013榨季我國由甜菜生產的甜菜糖為108.5萬t[2]，按甜菜出糖率14%估算[3]，產生高濃度制糖廢水約3500萬m3。新疆是我國主要糖業生產基地，甜菜制糖企業的發展維系到當地數百甜菜種植戶和制糖企業職工的生活問題。但制糖企業同時也是廢水排放大戶，甜菜制糖廢水包括蔗糖生產過程廢水和糖蜜酒精（或酵母）廢水兩部分，該廢水具有水量大、成分復雜、有機物濃度高[4]、季節性強的特點。同時，糖蜜酒精廢水中還含有高濃度的硫酸鹽，硫酸鹽在厭氧過程中容易被硫酸鹽還原菌（SRB）還原成有毒的硫化氫（H2S）氣體，發出難聞的惡臭，引起金屬腐蝕，影響人體健康和降低生活質量[5]。硫化氫的存在，還會對廢水生物處理系統中的微生物產生毒性作用，使硫酸鹽還原過程本身不能進行，處理系統遭到破壞甚至崩潰[6]，目前很多已建成的處理高濃度硫酸鹽有機廢水的設施，因為沒有消除高濃度硫酸鹽還原過程的毒性問題而使處理系統難以進行[7-10]。

目前國內外對甜菜制糖廢水處理工藝及工程應用已有較多的研究[11-13]，但多集中在中低濃度的生產廢水處理，涉及糖蜜酒精廢水處理的工程實例還較少。糖蜜酒精廢水處理的關鍵是首先要解決廢水中高濃度硫酸鹽對生物處理系統的影響。本文是在現有高濃度硫酸鹽廢水處理研究成果的基礎上，結合新疆某甜菜制糖企業的實際廢水情況，對其廢糖蜜制酒精廢水處理的工藝設計進行探討。

1 廢水水質水量

廢水取自新疆某糖業有限責任公司，目前該廠全廠廢水外排量將達到18000m3/d（含酒精車間生產時的糖蜜酒精廢水），每年排放的COD總量達14918噸，BOD總量8484噸，年排放廢水量約216萬m3該企業的，主要的廢水主要來自制糖車間、酸洗工段、酒精車間、干粕車間和熱電站。廢水的水量及水質見表1。出水水質達到廣東省水污染物排放限值(DB44/26-2001)第二時段一級排放標準，具體要求見表2。

表1 廢水水質水量情況一覽表

酒精車間排放的廢水中有酒精蒸餾塔排放出的廢醪液、部分冷卻排水和少量的餾出水，由表1可知，酒精廢水中COD、BOD的含量分別為70000mg/L及45000mg/L，遠遠高于標2中水污染排放限值，同時酒精廢水中含有高濃度硫酸鹽。總體來講，該企業廢水屬高濃度重污染廢水。

表2 出水水質要求

2 廢水處理工藝設計

2.1 處理工藝流程

酒精廢水處理單元采用硫酸鹽還原－脫硫－一次混凝－厭氧－好氧－二次混凝的處理方式，由于使用該方式處理后的廢水仍不能達到直接排放的水質標準，再并入非酒精廢水處理系統的好氧段進一步處理到已達到排放要求。非酒精廢水處理單元采用混凝－厭氧－好氧的處理方式進行處理。該糖蜜酒精廢水的具體工藝流程如圖1所示。

圖1 糖蜜酒精廢水處理工藝流程圖

2.2 技術分析與說明

（1）根據酒精廢水處理單元廢水水質情況，采用硫酸鹽還原－脫硫－一次混凝－厭氧－好氧－二次混凝的處理工藝，硫酸鹽還原采用兩相厭氧處理，第一相以硫酸鹽還原為主，利用硫酸鹽還原菌在厭氧條件下將硫酸鹽還原為硫化氫，同時高濃度有機物得到水解，硫酸鹽還原后的含H2S廢水進入脫硫反應池進行生物氧化脫硫，由于S2-的氧化還原電位低，很容易被空氣中的氧氧化，因此在脫硫反應器中進行曝氣，大部分S2-被氧化，少部分H2S被空氣吹脫進入廢氣處理工序吸收，殘留的少量H2S在后續的混凝工序通過投加脫硫劑徹底去除。

（2）酒精廢水處理單元中的廢水SS很高，但由于懸浮物具有溫度高，粘度大，不易混凝沉淀等特點，所以廢水首先進入生物處理系統進行硫酸鹽還原，待改善理化特性后再進行混凝處理以去除大部分顆粒不溶性有機污染物，減少后段生物處理系統的負荷；

（3）廢水進入中間池時，溫度降低到20℃以下，需要進行加熱升溫，因而采用蒸汽加熱的方式使水溫升高，這樣可使后續的UASB段的反應器溫度能處于中溫范圍，提高生化處理效率；

（4）由于廢水中COD濃度高，因而采用生物處理的方式最為經濟合理，采用厭氧-好氧的生物處理方式。選用高效的UASB反應器作為厭氧處理反應器，因UASB反應器的處理效率高，同時可以減少占地面積，對于公司用地緊張的情況尤為重要；UASB出水進入接觸氧化池進行好氧處理；好氧池的出水先進入二沉池進行初步沉淀，生化污泥供回流使用，補充生物處理系統污泥的流失；

（5）由于酒精單元廢水的色度很高，色度在厭氧過程和一次混凝時得到初步處理降低，但在好氧階段又會部分上升，需要進行二次脫色，因此需進行二次混凝處理；處理后的廢水仍不能達到直接排放的水質標準，再并入其它不含硫酸鹽的廢水處理系統的好氧段進一步處理到達標排放；

（6）流洗水和壓粕水不含硫酸鹽，進行合并后單獨處理，組成非酒精廢水處理單元；該處理單元SS和COD濃度均較高，因此采用先混凝沉淀而后厭氧——好氧處理的方法；最終使廢水達到排放標準。

2.3 主要結構及設計參數

廢水處理單元主要構筑物的設計參數見下表：

?

3 運行效果估算

3.1 廢水處理單元污染物去除效果

廢水處理單元污染物去除效果表估算見表3，表4。由該表可知，廢水使用硫酸鹽還原+脫硫+UASB+好氧的處理方式后，酒精廢水中的高COD、BOD、SS及硫酸鹽均能較好的去除，對COD、BOD、、NH3-N、SS的去除率分別可達到 99.6%、99.8%，99.6%，97.8%，98%。

表3 酒精廢水處理單元污染物去除效果估算表

表4 非酒精廢水處理單元污染物去除效果估算表

3.2 技術運行分析

本估算包括以下幾項費用，即動力費用，藥劑費，人工費，蒸汽費，其中電費為0.63元/（t廢水），藥劑費為0.5元/（t廢水），人工費為0.6元/（t廢水），蒸汽費為0.4元/（t廢水），最終得到該處理工程的預計直接運行總費用為每噸廢水2.13元。

結語

（1）采用分流處理的方式，將廢水分為兩個處理單元處理新疆某甜菜制糖企業糖蜜酒精廢水，其中酒精單元廢水采用硫酸鹽還原+脫硫+UASB+好氧的處理方式，糖蜜酒精廢水經初步處理后并入非酒精廢水處理系統，非酒精單元廢水采用UASB+好氧的生物處理方式。

（2）分流處理對廢水中的高COD、BOD、硫酸鹽及SS均有較好的去除率。對該工程進行技術經濟分析，廢水的運行總費用為每噸廢水2.13元。