湖南某白酒生產廢水處理工程改擴建實例分析

摘要：湖南某大型白酒生產企業隨著業務發展有了擴大產能的需求，因而實施了三期生產線擴建工程，但現有的污水處理站無法滿足產能擴建后的排水要求，必須同步進行廢水處理工程的改擴建。現主要介紹了工程改擴建的內容和改造后的運行情況，并對這次項目實施進行了總結。

關鍵詞：廢水處理工程;厭氧反應;總氮控制;解決方案

中圖分類號：X797? ? 文獻標志碼：A? ? 文章編號：1671-0797（2022）06-0040-04

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2022.06.012

0? ? 引言

湖南某白酒生產企業的污水處理站為2013年建設，2014年投產運行，原先設計的工藝路線為“轉鼓格柵+調節池+微電解池+水解酸化池+UASB池+CASS池+BAF池+脫色池+澄清池+除磷池”;污泥處理采取的主要工藝為“污泥池+帶式壓濾機+污泥堆肥”，污泥最終成為有機肥，脫水濾液及污泥池的上清液回流進入調節池。

原工藝設計在實際運行過程中存在諸多問題：

（1）微電解池并未發揮作用，僅作為預曝氣池使用;

（2）BAF池和脫色池僅作為出水池使用;

（3）原有處理工藝較為復雜，有些處理工藝并不適合釀酒廢水處理;

（4）未能有效發揮處理單元的作用，處理效率低下;

（5）缺氧池設計池容過小，導致時常出現出水總氮不達標情況。

本次改擴建工程將針對目前存在的問題進行分析和解決。

1? ? 污水站水量和水質分析

1.1? ? 水量分析

現狀污水處理站設計能力為1 200 m3/d，改擴建工程是在原污水處理站基礎上再增加污水處理能力1 200 m3/d，使得污水處理站整體設計能力達到2 400 m3/d。

1.2? ? 水質分析

該白酒生產企業在每年1月—6月和9月—12月正常生產，而在7月—8月期間因釀酒車間氣溫過高停止生產。停產期間污水站進水以生活污水為主，污水站進入設備檢修階段，等到9月1日釀酒車間復產，污水處理站恢復正常進水。

根據污水處理站提供的2018-01-01至2019-10-23的運行數據，同時對主要構筑物的進出水數據進行分析，主要包括CODcr、氨氮、總氮、總磷、pH等，分別得出正常階段、復產階段、停產階段污水處理站的進水水質參數，如表1所示。

本項目改建后排水按照《發酵酒精和白酒工業水污染物排放標準》（GB 27631—2011）中的“表3? 水污染物特別排放限值”間接排放標準執行。

2? ? 改擴建前存在問題和解決思路

依據現場踏勘情況，結合現場運維人員反饋和相關資料，梳理污水站各處理單元存在的問題，并提出如下解決方案。

2.1? ? 格柵

存在問題：現有轉鼓格柵年久失修，導致糧食麩殼去除效果不盡如人意，糧食麩殼漏料進入后續的處理構筑物，影響后續正常處理工作。另外，該格柵設置于地面以下，占地面積較大，檢修和日常維護極不方便。

解決方案：考慮將原有轉鼓格柵機拆除，更換為效率較高的內進水格柵機，通過修改管路和閥門，將格柵布置在地面上。

2.2? ? 調節池

現有調節池尺寸為22 m×14 m×4.5 m，有效容積為1 232 m3，按照2 400 m3/d的設計進水規模，調節池的水力停留時間為12 h。依據《釀造工業廢水治理工程技術規范》（HJ 575—2010）第7.1.2.2條“調節池的水力停留時間（HRT）宜為6～12 h”，現有調節池可以滿足擴建后對水質水量調節的需求，本次改造可以利用原有調節池。

存在問題：

（1）現場管道閥門和管道銹蝕嚴重。

（2）水泵流量不滿足擴容后處理量要求。

解決方案：考慮更換為大流量的潛污泵，同時更換銹蝕嚴重的管道和閥門。

2.3? ? 水解酸化池

現有水解酸化池尺寸為10.45 m×8.4 m×4.5 m，有效容積為351 m3，按照2 400 m3/d處理量計算，上升流速和停留時間均滿足設計要求。因此，對水解酸化池原處理單元進行再利用。

存在問題：

（1）微電解池不起作用，填料淤積嚴重。

（2）水解酸化池的進水泵和出水泵流量偏差較大，導致時常出現水池滿水溢流的問題。

（3）管道和閥門銹蝕明顯。

解決方案：

（1）清理微電解池的淤泥，將其改為pH預調節池。

（2）水解酸化池增加一根溢流管，當水位變大時，污水可溢流進入調節池。

（3）更換銹蝕嚴重的管道和閥門。

2.4? ? UASB池

現有UASB池單格尺寸為21.8 m×16.8 m×6.5 m，有效容積為1 779 m3，UASB池正常工況下運行效果較好，但當9月份復產后，進水的CODcr負荷突然增大，其數值可達到7 000～12 000 mg/L，容積負荷短時間內從0增加到4～5 kg CODcr/（m3·d），由此產生了很多問題。

存在問題：

（1）瞬時沖擊負荷過大，出水無法達標。

（2）UASB反應池的出水產生浮泥現象。

（3）復產后UASB池運行維護難度大。

解決方案：考慮到復產初期的水質沖擊負荷較大，UASB池的容積負荷需要一個緩慢提升的過程。

（1）在復產初期，從水解酸化池出水管處引一路污水超越至應急池進行緩存，利用曝氣降解一部分CODcr，后續再用泵提返回到調節池中。

（2）在復產前一段時間，提前投加營養物質緩慢提升UASB池的容積負荷，提高污泥濃度及其活性。

（3）通過調節池平衡水量分布，復產初期緩慢提高進水水量，待系統逐步穩定后再提升水量。

2.5? ? CASS池

存在問題：

（1）現有CASS池中的潷水器和曝氣設備年久失修，曝氣效果差。

（2）正常運行時期CASS池的進水CODcr過低（200～300 mg/L），其進水BOD5/TN的數值小于4，脫氮所需碳源供給不足，導致出水總氮不達標。

（3）原來設計的缺氧區池容過小，經計算無法滿足未來脫氮池容的要求。

解決方案：

（1）UASB池設計需充分考慮進水總氮出現峰值的情況，結合以往運行數據提供的廢水總氮150 mg/L的濃度，確定總氮峰值為200 mg/L。為確保有效脫氮，使得BOD5/TN的比值盡量控制在4～7，需要控制UASB池的出水CODcr數值，通過計算將UASB池出水CODcr控制在1 000～1 500 mg/L比較適宜。

（2）為保證AAO池中進水CODcr數值不能過低，考慮增加一根超越管，當脫氮碳源不足時，超越部分水解酸化池出水至缺氧池。

（3）為滿足總氮的去除要求，按2 400 m3/d的處理水量和150 mg/L的總氮設計，計算出脫氮池容積為1 600 m3，考慮到總氮指標要求嚴格，為使極端情況下總氮出現峰值時仍能滿足排水總氮達標的要求，本方案按照10%的富余量考慮脫氮池，新建脫氮池按照1 800 m3設計，經計算，現有CASS缺氧池、好氧池及潷水區尺寸為21.8 m×18.0 m×5.5 m，有效容積為1 960 m3，滿足缺氧區容積要求，將原有CASS池整個改造為缺氧池，同時考慮生物除磷的要求，在生化池前段設置厭氧區。

2.6? ? 好氧池

存在問題：原CASS池全部改成缺氧池后，現有的好氧區已經取消，無法應對正常階段和復產階段的兩種工況。按照《厭氧-缺氧-好氧活性污泥法污水處理工程技術規范》（HJ 576—2010），在正常工況時，為了滿足硝化和CODcr降解的要求，好氧區容積需達1 800 m3;在復產初期，鑒于水質沖擊負荷的影響（好氧池進水CODcr極端情況按6 000 mg/L考慮），得出峰值進水所需好氧池容積為9 000 m3。

解決方案：由于原CASS池中的好氧區已改為缺氧池，另外原事故池將作廢，因此本次改造中將好氧池和事故池合建在一起。新建的好氧事故池分為5格，單格池容為1 900 m3，中間設置手動閘門，前面3格為好氧池區域，后面2格為事故池區域，5格池體內部均設有管式曝氣裝置，可靈活應對不同的處理工況。

2.7? ? 沉淀池

存在問題：原設計CASS池潷水區，隨著潷水時間的推移，污泥液位上升，時常發生出水跑泥現象。

解決方案：新建輻流式沉淀池，進出水設計成常見的中間進水周邊出水方式，在自然沉降下通過中心傳動刮泥機將沉淀污泥收集到中心泥斗，再通過回流泵將污泥回流到厭氧池，剩余污泥則通過剩余污泥泵接入污泥濃縮池，上清液進入后續處理單元。

2.8? ? 除磷池

存在問題：

（1）現有除磷系統設計沒有考慮二期擴建的要求，無法滿足水量增加后除磷的需求。

（2）現有除磷設備老舊，需要更新換代。

（3）目前采用化學除磷法，藥劑投加量較大，運營費較高。

解決方案：

（1）新建除磷系統，采用高密度沉淀池，通過沉淀污泥回流的方式，提高除磷效率，降低藥耗。

（2）鑒于該項目總磷高、藥劑消耗量大、藥劑成本高的特點，本方案生化階段考慮了生物除磷，將進入高效沉淀池的總磷控制在1 mg/L以下，實現出水總磷濃度的降低，達到減少藥劑用量的目的。

2.9? ? 污泥濃縮池

存在問題：現狀污泥濃縮池直徑6 m，池深3 m，總容積約85 m3，根據《室外排水設計規范（2016年版）》（GB 50014—2006）第7.2.1條要求“濃縮時間不宜小于12 h，有效水深宜為4 m”，原有污泥濃縮池無法滿足擴建后污泥濃縮的需求。

解決方案：根據建設單位運行要求，結合污泥產生條件，本方案新建2座直徑6 m的污泥濃縮池，同時新建管道，原有污泥濃縮池作為污泥中轉池，繼續保留。

2.10? ? 加藥系統

存在問題：加藥系統自動化程度低，人工投藥工作繁重，目前主要投加的藥劑有PAC、PAM、NaOH。

解決方案：重新定做PAC、PAM、NaOH加藥系統，增加加藥系統運行狀態遠程監控和自動制備程序，大大降低藥劑制備的勞動強度。

2.11? ? 風機房

存在問題：原系統曝氣采用3臺羅茨風機，噪聲十分大，電能消耗較大。

解決方案：選用2臺噪聲小、節能高效的磁懸浮鼓風機（Q=120 m3/min，P=60 kPa，N=150 kW），按照一用一備考慮。

3? ? 改造后的調試及運行情況

本次擴建及改造項目于2021年3月開始實施，并于9月底完成設備安裝及工藝調試工作。

3.1? ? UASB反應池調試

本系統中的UASB池屬于二次啟動模式，因此系統啟動難度小一些[1]。在8月初，每天向UASB池中投加一定量面粉，保持系統中污泥的生物活性。待8月底進水開始，通過調節池引少量的低濃度生產廢水，逐步增加進水水量和濃度，以提高UASB反應池的容積負荷。進水水量從40 m3/h逐漸增至80 m3/h，進水CODcr從3 000 mg/L逐漸提高至8 000 mg/L，容積負荷從0.5 kg CODcr/（m3·d）開始啟動，后面容積負荷提高幅度為0.5 kg CODcr/（m3·d），每次容積負荷提高后需穩定運行10 d，直至系統出水穩定。

3.2?   AAO反應池調試

AAO池于7月份完成土建施工，之后利用新建事故池區域存儲大量未處理的生產污水，以此作為好氧池污泥培養的碳源，從原CASS池中引入污泥作為接種源，采用間歇性進水和悶曝方式培養污泥。待8月份污泥濃度達到3 000 mg/L（此時SV30達到30%左右）時，開啟內回流模式，逐漸提高厭氧區和缺氧區的污泥濃度。AAO池調試初期由于反硝化細菌生長緩慢，出水總氮經兩周左右才逐漸達標，經過一個月的水質調試，最終實現達標穩定排放，進出水參數如表2所示。

4? ? 改造中存在的問題反思

4.1? ? UASB反應池出水中帶少許浮泥

UASB反應池設置了三相分離器，污泥結團之前仍會帶有一定松散污泥，此部分會隨水流跑出三相分離器，導致出水中帶出少部分污泥[2]。通過化驗UASB反應池內絮狀污泥性狀，結合UASB系統的去除率和運行參數進行分析，得出需要控制進水容積負荷，同時增加排泥量和排泥時間，將污泥濃度控制在40～60 mg/L。

4.2? ? 控制UASB池的pH值

在UASB池正常運行時，最佳pH為6.8～7.2，由于白酒廢水中含有大量有機酸而使pH偏低，在調試過程中需要重點關注pH值，嚴格控制酸化調節池中污泥濃度及活性與pH值的相互關系，這是保證UASB池運行穩定的關鍵性因素。因此，需要及時向水解酸化池中投加NaOH，確保系統在穩定的工況下運行。

4.3? ? 總氮控制

在運行過程中需要控制從水解酸化池至AAO池的超越水量，確保缺氧區脫氮有穩定的碳源供給，經過實踐論證，當AAO池內CODcr≥600 mg/L時，其脫氮效果較為穩定，出水總氮可以穩定在15 mg/L以下。

5? ? 結語

本項目的改擴建工程現已完成，投運后幾個月的運行實踐表明，其水質指標符合國家規定的排放標準，達到了工藝改擴建設計的目的，證明工藝路線穩定可靠，從而為該企業未來的擴大生產奠定了良好的基礎，也為同類型白酒生產企業的污水改造提供了有益借鑒，因而有著良好的環境效益和社會效益。

[參考文獻]

[1] 宋杰書，錢麗華，劉宏杰.白酒釀造廢水的排放及防治對策[J].釀酒，2005，32（1）：72-73.

[2] 連學林.常溫UASB裝置設計與運行控制[J].重慶環境科學，2001，23（4）：42-43.

收稿日期：2021-11-28

作者簡介：朱寅（1984—），男，江蘇泰興人，工程師，研究方向：廢水處理設計及應用。