白酒廢水處理站工藝改造與擴建設計分析

賴建平

（鵬凱環境科技股份有限公司，廣州 511400）

某白酒生產企業位于工業園區內，現狀白酒廢水處理站占地面積為831 m2，建筑面積為1 559 m2，設計處理規模為2 000 m3/d，工藝流程為：格柵+旋轉過濾器+調節池+一級反應沉淀池+加熱池+多級內循環（MIC）厭氧反應器+改良厭氧-缺氧-好氧法（A2O）單元+二沉池+臭氧接觸池+曝氣生物濾池（BAF）+提升池+二級反應沉淀池+生物炭濾池+清水池及出水池。廢水處理后，出水需要達到《發酵酒精和白酒工業水污染物排放標準》（GB 27631—2011）的污染物排放限值要求。但是，受諸多因素影響，系統運行不穩定，廢水處理效果較差，當前急需進行工藝改造與擴建。

1 白酒廢水處理站運行現狀

根據現場調研，目前，該白酒廢水處理站的實際處理規模為1 000～1 500 t/d，無法達到設計處理規模要求。實際進水水質與設計進水水質相差較大，特別是化學需氧量（COD）、總氮（TN）和總磷（TP）均遠高于設計值。

1.1 存在的問題

MIC 厭氧反應器存在嚴重的跑泥現象，無法形成顆粒污泥。MIC 厭氧反應器處理能力低，COD 負荷僅為3 kg/m3左右。進水TN、TP 超設計值，原A2O 工藝無法滿足脫氮除磷要求。生化段監測系統基本無法正常使用。曝氣生物濾池和活性炭濾池的填料都出現嚴重板結，基本處于廢棄狀態。廢水處理站的沼氣系統基本廢棄，沼氣系統的供熱量無法滿足MIC 厭氧反應器的升溫需求，設備基本已無法正常使用?；鹁媾c沼氣柜距離太近，有嚴重的安全隱患。在原有的污泥脫水車間，脫水后的污泥含水量仍然大于90%，不能滿足生產需要。部分設備與施工圖設備表參數不一致。超濾系統的膜通量下降很快，達不到設計使用年限，系統無法正常運行。白酒廢水處理站的自控儀表設備基本處于廢棄狀態[1]。

1.2 污染物處理效果

根據監測數據，現狀項目各單元COD 平均去除率為15.4%，去除效果較差，不能達標排放。一級反應沉淀池運行不正常，對COD 和TP 去除幾乎沒有作用。MIC 厭氧反應器對COD 的去除率僅為64.1%，導致出水COD 濃度較高。A2O 單元對COD 的去除率為92.1%，去除效果較好。二級反應沉淀池對COD的去除率僅為26.5%。MIC 厭氧反應器對TN 的去除率為10%，對TP 的去除率為19.2%。A2O 單元對TN 和TP 的去除效果一般，去除率分別為78.1%和88.1%。二級混凝沉淀對TN 和TP 的去除率分別為30%和37.5%。

2 白酒廢水處理工藝分析

白酒廢水中，有機物含量高，水質不穩定。本項目進水COD濃度大于10 000 mg/L，TN濃度大于300 mg/L，TP 濃度大于100 mg/L，屬高濃度有機廢水，水量與水質隨著生產周期波動，變化較大。白酒廢水可生化性較高，但仍存在不可生化降解的物質。白酒廢水主要來源于糧食發酵，COD 的主要成分為小分子有機物，生化降解性好，但部分有機物不可生化降解[2]。

白酒廢水處理要求高。本項目要求出水COD 濃度小于50 mg/L，TN 濃度小于15 mg/L，TP 濃度小于0.5 mg/L。進水含有大量高粱殼、酒糟、糧食碎屑、糊精等懸浮物和膠體物，如不去除，則會影響后續生化系統處理效果。本項目工藝改造的設計重點是經濟高效地削減COD、TN、TP 等指標，使得出水達到相關標準要求。目前，白酒廢水一般采用“前處理+厭氧好氧+深度處理”的多級處理技術路線。白酒廢水性質復雜，要將多種處理方法優化組合，形成最佳處理工藝路線[3-4]。

3 工藝設計

改造后，本項目采用“集水池+淺層氣浮池+磁混凝沉淀池+酸化均質池+一級厭氧池+膨脹顆粒污泥床（EGSB）厭氧反應罐+厭氧斜管沉淀池+厭氧好氧工藝-膜生物反應器（AO-MBR）組合池+AO一體化反應池+Fenton 高級氧化池+曝氣生物濾池”的組合工藝[5]。

3.1 集水池

原廢水管道分為南北兩條，將廢水分別送入廢水處理站，北向管道廢水進入現有集水池，南向管道廢水進入現有調節池?，F將南向管道也接到集水池，廢水先統一收集至集水池。集水池設計水量為2 000 m3/d，有效容積為96 m3，水力停留時間為1.1 h。配備機械格柵1臺，功率為1.1 kW；提升泵流量為50 m3/h，揚程為14 m，功率為4 kW，3 用1 備；浮球液位計配備1 套。

3.2 淺層氣浮池

新增1 臺淺層氣浮池，最高處理負荷是平均負荷的2～3倍，設計水量為2 000 m3/d，表面負荷為1.7～2.7 m3/（m2·h）。加壓提升泵流量為45 m3/h，揚程為38 m，功率為11 kW，2 用1 備。同時，利用原有空壓機作為配套設備。

3.3 磁混凝沉淀池

利用原有反應沉淀池進行改造，磁混凝沉淀池設計水量為2 000 m3/d，其分別設有混凝反應池、絮凝反應池和物化沉淀池。其中，混凝反應池投加藥劑聚合氯化鋁（PAC）和磁粉，有效容積為20 m3，水力停留時間為15 min，配有攪拌反應器1臺，功率為1.5 kW；絮凝反應池有效容積為20 m3，水力停留時間為15 min，配有攪拌反應器1臺，功率為1.5 kW；物化沉淀池表面負荷為2.0～3.2 m3/（m2·h），配有磁分離機1臺，主電機功率為1.5 kW，物料提升泵有2臺，流量為10 m3/h，揚程為10 m，功率為0.75 kW，1 用1 備。

3.4 酸化均質池

利用原有調節池，酸化均質池設計水量為2 000 m3/d，有效水深為5.0 m，有效容積為830 m3，水力停留時間為10 h。提升泵流量為55 m3/h，揚程為22 m，功率為7.5 kW，2 用1 備；電磁流量計有2臺，口徑為125 mm；浮球液位計配備1套，測量范圍為0～9 m；潛水攪拌機有4臺，功率為4 kW。

3.5 一級厭氧池

利用原有MIC 厭氧反應器，作為后續新增EGSB厭氧反應罐的預處理工序，設計水量為2 000 m3/d，有效容積為1 900 m3，水力停留時間為22.5 h。配有水封罐、三相分離器、布水系統、設備本體管道、爬梯護欄和循環水泵。循環水泵配備2臺，流量為85 m3/h，揚程為8 m，功率為4.0 kW。

3.6 EGSB 厭氧反應罐

新增EGSB厭氧反應罐2套，設計流量為2 000 m3/d，有效容積為3 633 m3，水力停留時間為43.6 h，COD負荷為5.9 kg/（m3·d）。配有水封罐、三相分離器、布水系統、設備本體管道和爬梯護欄。沼氣燃燒系統沼氣產量為700 m3/h。循環水泵流量為85 m3/h，揚程為8 m，功率為4.0 kW，2 用1 備。

3.7 厭氧斜管沉淀池

新增構筑物，采用斜管沉淀池的工藝形式。設計水量為2 000 m3/d，有效容積為3 633 m3，水力停留時間為43.6 h，表面負荷為1.4 m3/（m2·h），配有斜管填料60 m2。污泥回流泵流量為30 m3/h，揚程為18 m，功率為4.0 kW，2 用1 備。同時，配備6 個自動閥。

3.8 AO-MBR池

利用原有生化池進行改造，AO 反應池處理量為1 200 m3/d，MBR 系統設計過水量為2 000 m3/d，設有缺氧池、好氧池、MBR 池及MBR 清水池。缺氧池超高為0.5 m，有效容積為540 m3，水力停留時間為10.8 h，配有潛水攪拌機3 套。好氧池超高為0.5 m，有效容積為1 555 m3，水力停留時間為31.1 h，配有曝氣系統1 套、潛水推流器4 套。MBR 池超高為0.7 m，有效容積為677 m3，水力停留時間為13.5 h，配有曝氣系統1套，混合液回流泵3 用1備，產水泵2 用1備，反洗泵1 用1 備。MBR 清水池有效容積為65 m3，水力停留時間為1.3 h，配有反洗泵，流量為70 m3/h，揚程為8 m，功率為3.7 kW，1 用1 備。

3.9 AO 一體化反應池

該系統包括缺氧段、好氧段和澄清段，與上一組AO-MBR 系統并聯使用，以有效應對濃度多變的來水水質。設計水量為800 m3/d，有效容積為2 000 m3，水力停留時間為2.5 d。配有曝氣系統、自動回流系統、高效分離系統、移動床生物膜反應器（MBBR）填料、碳源加藥裝置、內部管材和管件。

3.10 Fenton 高級氧化池

Fenton 高級氧化池由原曝氣生物濾池改造，分為1 池和2池，設計流量為2 000 m3/d，有效水深為6.0 m，有效容積為104 m3，水力停留時間為75 min。1 池配有pH 儀表1 臺、攪拌反應器1 臺、曝氣攪拌穿孔管1批，2 池配有氧化還原電位（ORP）儀表1 臺、攪拌反應器1 臺、曝氣攪拌穿孔管1 批。pH 調節池有效容積為20 m3，投加藥劑液堿，水力停留時間為14 min，配有pH 儀表1 臺、攪拌反應器1 臺。絮凝反應池有1座，投加藥劑聚丙烯酰胺（PAM），有效容積為20 m3，水力停留時間為14 min，配有攪拌反應器1 臺。物化沉淀池有1座，配有刮泥機1 臺、排泥泵2 臺。

3.11 曝氣生物濾池

曝氣生物濾池由原生物炭濾池改造，作為末端水質把關措施，可去除部分懸浮物和COD，確保水質達標排放。設計水量為2 000 m3/d，有效容積為136 m3，水力停留時間為4.4 h，過濾速度為3 m/h，配有曝氣系統和高效濾料。

4 結論

經工藝改造，該白酒廢水處理站擴建可采用“格柵+淺層氣浮池+磁混凝沉淀池+酸化均質池+一級厭氧池+EGSB 厭氧反應罐+厭氧斜管沉淀池+AOMBR 池+AO 一體化反應池+Fenton 高級氧化池+曝氣生物濾池”的組合工藝。研究表明，該工藝投資較小，施工期較短，出水達標保障率高，是目前穩妥可行的改造方案。