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预处理+两级厌氧+A2O工艺在处理白酒酿造废水中的运用

时间:2016-05-03来源: 作者: 点击: 306次


庄仲昌,胡浩

(泗阳城东污水处理有限公司,江苏泗阳223700;洋河酒厂泗阳分公司安环办,江苏泗阳223700)

 

 

摘要: 某白酒生产企业统筹考虑工业污染治理和资源综合利用, 采用“物化预处理+两级厌氧+AAO工艺”处理白酒酿造废水,并回收大量沼气生产蒸汽回用到生产过程中。本文介绍上述工艺在白酒酿造废水处理工程中的实际应用,分析总结工程设计及运行经验。该工艺具有运行稳定和处理效率高等优点,实现企业良好的经济效益、社会效益和环境效益。

 

关键词: 白酒酿造废水; 两级厌氧; 处理工艺; 经济效益

“Appliaction of pretreatment an two stage anaerobic A2O process” in the treatment of liquormaking wastewater

Zhuangzhongchang1,huhao2

(Siyang East Sewage Treatment Co.Ltd,jiangsu Siyang 223700;the Yanghe winery Siyang branch jiangsu Siyang 223700 rings.)


Abstract: Overall consideration of industrial pollution control and comprehensive utilization of resources in a liquor enterprise,that deal with the liquor wastewater by the "physical pretreatment + two stage anaerobic +AAO process" and 
recoveres a large amount of methane gas producing the steam used in the production.This paper introduced the application of this technology in liquor brewing wastewater treatment project,analyzed and summarized the engineering design and operation experience.This process has the advantages of high processing efficiency and stable operation,achieving the good economic benefits, social benefits and environmental benefits.

Keywords: liquor making wastewater, two stage anaerobic process, treatment technology , economic benefit

 

白酒酿造产生的污水具有高浓高温、富含氮磷、并呈酸性的一种有机废水, 废水中主要污染物为糖类、醇类、维生素等物质, BOD5值高、可生化性好, 具有潜在的资源可利用特性。废水来源于白酒生产过程中甑锅底水、发酵废水(又称黄水)、清洗场地用水及包装洗瓶水等。对酿造生产废水的处理通常采用 厌氧+ 好 氧 工艺处理, 项目投资大, 运行及设备维护费用高,本项目6000/日处理规模投资近7660万,吨水处理直接成本4.2元。

 

某白酒生产基地现有年产3.6 t 原酒生产车间20, 企业通过内部管理、减排降耗,并将污染治理和资源综合利用统筹考虑, 采用预处理+两级厌氧+AAO工艺,将厌氧处理过程中产生沼气全部回收,用于自建沼气锅炉生产蒸汽用于生产过程中。通过该工艺的稳定运行证明:该工艺技术先进、运行可靠、经济可行, 既实现污染物的达标排放, 运用全新的环保理念改造传统白酒工业, 开辟了循环经济的新型发展之路。

 

1、企业生产概况

    该厂以优质高粱、小麦、大麦、豌豆等为原料,年产原酒3.6 万 t ,废水的排放总量为 2600 m 3 d- 1 ,其中发酵废水(黄水)160 m 3 d- 1

2、处理工艺

    2.1  工艺简介  本工程采用采用物化预处理+两级厌氧+A2O工艺。以物化为预处理和后端深度处理主要手段; 以 一级EGSB和二级UASB 为厌氧处理的主要装置; A2O为主要好氧生物处理方式。

    2. 2  废水水质                                                                                 

    根据项目管理部门提供的相关资料, 其进水水质的指标参数如下表所示:   

                           

                           

 

1       进水水质指标

废水量

t/d

污染物

名称

产生浓度mg/l

产生量t/a

排放浓度mg/l

排放量t/a

排放标准mg/l

2600(生产期265天)

pH

        3.9-4.5

         6-9

   6-9

处理达到《发酵酒精和白酒工业水污染物排放标准》(GB27631-2011)和城东污水处理厂接管标准后,排入城东污水处理厂深度处理。

COD

30030

20691

380

262

400

BOD5

11157

7687

70

48

80

SS

3130

2156

120

83

140

NH3-N

168

116

8

5.5

30

TN

862

594

35

24

35

TP

224

119

3

2.1

3

色度

190

-

80

80

 

其他指标    SO 42-         1400mg/l        水温 50

   

 

 

 

 

 

2 .3  工艺流程示意图

文本框: 恶臭气体文本框: 污泥


加以论述。

工艺说明:

    1、污水处理系统

废水排入集水井,设置粗、细格栅以拦截较大的悬浮物,经泵送至调节池,pH调节后续满足生化系统的要求,池内设换热器,出水先后进入EGSBUASB池。废水进入EGSB反应器的有机物充分与底部的污泥接触,大部分被处理吸收。高水力负荷和高产气负荷使污泥与有机物充分混合,污泥处于充分的膨胀状态,传质速率高,经过三相分离器把污泥、污水、沼气分离开来。EGSB出水进入一级分离池进行泥水分离。一级分离池污水进入UASB进行二级厌氧处理。通过产甲烷菌,将水中的有机污染物分解为甲烷、二氧化碳和水等产物。UASB池采用脉冲布水方式进行配水,中温下运行(30-35°C),池体外部包裹保温材料,预留蒸汽加热及换热装置,确保冬季运行的稳定性。UASB池出水进入二级分离池进行泥水分离。污泥回流到UASB池中,回流比为100%,剩余污泥输送到污泥处理设施进行处理。

废水经分离处理后进入AAO生化池的厌氧反应器,使高COD物质在该段得到部分分解,后进入缺氧段反硝化,再进入氧化降解和硝化反应的好氧段。为保证反硝化的效率,好氧段部分出水通过回流而进入缺氧阶段,与厌氧段的出水混合,以充分利用废水中的碳源。另一部分出水进入二沉池,分离活性污泥后作为出水,污泥直接回流到厌氧段。二沉池污水输送到絮凝沉淀池进行泥水分离,絮凝池出水进入中间水池后进入生物滤池经进行深度处理,二沉、絮凝池污泥输送到污泥处理设施进行处理,尾水进入清水池达标排放。

2、污泥处理系统

污泥采用连续重力浓缩,将浓缩池的剩余污泥初步减容,使其体积减小,降低其处理费用,污泥再进入除磷浓缩池处理。处理后的污泥在污泥脱水间用离心脱水机对污泥压滤脱水,将初步浓缩后的污泥利用物理方法去除污泥中的水分,经离心脱水机脱水处理后,污泥体积减少,成泥饼状,含水率可达到80%左右,便于外运处置。

3、除臭系统

根据白酒酿造企业污水处理站实际情况,恶臭气体的主要成分为H2S NH3厌氧前段在运行过程中恶臭产生量较大,收集到的恶臭气体采用生物除臭法进行处理。其工作原理是恶臭气体经去尘增湿或降温等预处理后,从滤床底部由下往上通过滤层时恶臭物质从气相转移至水-微生物混合相(生物层),由附着生长在滤料上的微生物的代谢作用而被分解掉。这一方法主要是利用微生物的生物化学作用,使污染物分解,转化为无害的物质。有机物作为其生长繁殖所需的基质,通过异化作用最终氧化分解为简单的水、二氧化碳等无机物,同时经同化作用并利用异化作用过程中所产生的能量,使微生物的生物体得到增长繁殖,为进一步发挥处理能力创造有利的条件。

4、沼气处理利用系统

从厌氧EGSBUASB反应器产生的沼气收集后经过汽水分离、多级脱硫、储气、二次增压后输送至沼气锅炉用于生产蒸汽。储气柜采用安全性较高的双膜法气柜,沼气增压风机及配套风机房均采用防爆设计。沼气回收利用系统设有多道阻火、防爆以及自排装置,确保系统安全可靠。沼气在使用前需要进行脱硫。脱硫采用常温Fe2O3干式脱硫法,以湿态(含水40%左右)填充于脱硫装置内,对H2S进行快速的不可逆化学吸附。当脱硫装置出口沼气中H2S浓度为20mg/m3时,即脱硫剂失去活性时,需要对脱硫剂进行更换处理。

 

 

3 主要构筑物及设备

 

3 . 1主要构筑物一览表

 2  污水处理站主要构筑物一览表

序号

项目

规格(m)长××

参数

数量

单位

备注

1

格栅井

1.0×5.0×4.5

容积12.5 m3

2

内部防腐

2

集水井

1.0×5.0×4.5

容积12.5 m3

2

内部防腐

3

调节池

6.0×5.0×6.5

有效容积200m3

1

内部防腐

4

一级厌氧

12.5×8.0×15

有效容积1500 m3

7

内部防腐

5

一级分离池

6.0×8.0×15

有效容积720 m3

1

内部防腐

6

二级厌氧

12.5×8.0×15

有效容积1500 m3

6

内部防腐

7

二级分离池

6.0×8.0×15

有效容积720 m3

1

--

8

综合生化池

58.4×46×5.5

有效容积13000 m3

1

--

9

二沉池

Φ20×4.0

有效容积1000 m3

1

--

10

絮凝搅拌池

4.0×4.0×3.5

有效容积48 m3

1

--

11

絮凝沉淀池

Φ20×4.0

有效容积1000 m3

1

--

12

中间水池

22×7.3×2.5

有效容积320 m3

1

--

13

一级滤池

5.0×5.0×6.0

有效容积137 m3

4

--

14

二级滤池

5.0×4.0×5.5

有效容积100 m3

4

--

15

清水池

22×4×2.5

有效容积220 m3

1

--

16

排水检测渠

4.0×0.8×1

有效容积3.2 m3

1

--

17

污泥井

4.0×4.0×3.5

有效容积48 m3

1

--

18

污泥浓缩池

Φ8×5.0

有效容积225 m3

2

--

19

除磷浓缩池

Φ6×4.5

有效容积125 m3

1

--

20

事故池

16×15×4

容积966 m3

1

 

21

风机房

24×8.0×5

192 m2

1

隔音降噪

22

污泥脱水间

15×12×8.5

180 m2

1

--

23

配电间

12×8.0×3.5

96 m2

1

--

24

综合用房

25×6.5×3.2

162.5 m2

1

--

25

锅炉机房

35×14×6.5

476 m2

1

--

 

3.2主要设备及机械一览表                             

污水处理站工程主要工艺设备表

序号

项目

规格型号

技术参数

数量

单位

1

粗格栅

GS-1-4.5

1米深4.510MM

1

2

捞渣机

LZ-1-4.5

1米深4.51MM

1

3

电动吊机

0.4TR1.0M

0.4TR1.0M

1

4

潜水搅拌机

QJB2.5/8-400/3-740S

--

2

5

三相分离器

双层12.5m

304不锈钢

32

6

PVFD集气室

--

--

13

7

斜板分离器

60度斜板组件48.5平米

不锈钢斜板及框架

1

8

空气、混凝搅拌器

--

--

2+1

9

周边传动刮泥机

半径10米、线速度3米、

---

1

10

浓缩、反应搅拌机

--

--

2+1

11

曝气风机

BR125-1150

R1150Q9.6N15

7

12

负压风机

HM-1000D

Q35000H70Pa

3

13

水平、倾斜螺旋输送机

Φ300

--

2

14

电动泥斗

--

--

1

15

机械调速螺杆泵

--

Q1H60

2

16

原水箱

3×3×4不锈钢拼装

--

1

17

多介质及保安过滤器

Φ20.5米、10微米米全自动

--

2

18

20吨反渗透纯水机及水箱

--

3×3×4不锈钢拼装外保温

1+1

19

加药装置

--

--

1

20

4t沼气锅炉

--

--

4

21

分气缸

--

--

1

22

汽水分离器

--

--

3

23

多级脱硫器

--

--

3

24

水封

--

--

1

25

储气柜

双模储气罐

2500立方

1

26

恶臭气体排放烟囱

H20

--

2

27

锅炉废气排放烟囱

H11

--

1

3 .3  各工序处理效果及出水水质      

4各工序处理效果一览表     (单位:mg/LpH、色度除外)

     

处理单元

pH

COD

BOD5

SS

NH3-N

TN

TP

色度

进水

3.9-4.5

30030

11157

3130

168

862

224

190

格栅、调节池

6.0-7.0

28528(5%)

10600(5%)

2504(20%)

8350%

43150%

12345%

一级厌氧EGSB

6.0-7.0

15690(45%)

5830(45%)

876(65%)

105倍(45%)

二级厌氧UASB

6.0-7.0

1569(90%)

1166(80%)

438(50%)

AAO生化池

6.0-9.0

314(80%)

128(78%)

175(60%)

1088%

6984%

3076%)

75倍(30%

二沉池

6.0-9.0

28310%

1225%

15810%

20(35%)

45倍(40%

混凝沉淀池

6.0-9.0

19820%

9820%

10530%

730%

4830%

2(90%)

两级生物滤池

6.0-9.0

1875%

935%

445%

2745%

出水

6.0-9.0

187

93

31.5

4

27

2

45

排放标准

6.0-9.0

≤450

≤250

≤300

≤8

≤35

≤3

≤80

                  

         注:括号内的数据为该处理单元的去除率,各处理单元均为出水水质。

 

4、 项目经济分析

     该生产基地污水处理工程投资费用为 7660(含沼气综合利用投资)万元。按设计能力日处理污水 6000 t d- 1 , 则吨水基建投资 1.27万元. 按现时处理水量,每天可削减 CODcr 高达70t, 出水优于国家规定的行业排放标准和集中式污水厂纳管标准, 为企业的持续发展提供基础; 同时大大减轻了水体污染, 对促进区域经济发展和生态环境保护都产生积极的作用。

 

          运营费用如表( 只计算直接生产成本)

   类别                                            

                  

人工费用            定员26,年工资福利30000 / , 人工费0.52 / t

 电费              电耗 6111kW . h/ d, 电价按 0 .667 / kW , 运行费用 1.41/ t   

综合药剂费(含污泥处理费)    0.732/ t.

尾水委托处理费         1.54/ t

合计                  0.52+1.41+0.732+1.54=4.202/ t

注:污泥外运、设备折旧及维修、水质监测等费用暂未列入

 

  4.1项目效益分析

 

                          6    项目效益分析表

   类别                                           效益分析

                  

蒸汽产出           按照厌氧系统每去除1kgCOD产生0.3N.m3沼气。工程可日产沼气14000N.m3 ,使用自建沼气锅炉,燃烧85m3沼气生产出1吨蒸汽,蒸汽单价210/t,整个基地每年可少支出蒸汽费用:14000/85*210*265=917万元

 

 

 

    通过上述项目成本、效益分析可以得出, 项目每年运行费用约为290万元,加上尾水委托处理费用130万元,仅蒸汽产出917万元,完全可以消化污水站运行的生产成本,还有近500万元收益。该项目的实施,既解决项目污水处理问题,又充分考虑企业发展的空间,特别是将再生资源得到有效的利用,实现企业良好的经济效益、社会效益和环境效益。

 

 

5讨论与建议

 

( 1) 白酒酿造废水处理的核心是厌氧系统,维护、培养高适应能力和降解能力的优势菌群至关重要。尤其关注厌氧系统进水的各项条件,其中PH、水温、SS等指标较为关键,硫化物指标也不容忽视;加强运行过程中挥发酸、碱度、容积负荷等指标的调控,准确实施系统内排泥、回流等操作;系统的停启需把握好节奏,停须“缓”、启需“早”,提前做好物料准备,按照先厌氧后好氧次序,处理负荷逐步增加,厌氧启动则越早越稳妥。

(2)过程控制中,严格遵守操作规程,密切关注生化系统溶解氧、污泥回流比、ORP等控制性指标,关注营养组合比指标,避免出现生化系统碳源不足或营养比失衡的情况,影响好氧系统除磷脱氮的效果。如果在调节池设置添加营养物质或控制好厌氧回流装置,将会有更好的处理效果。

(3)白酒酿造废水的色度一般都比较高,与酿酒原料谷物中含有木质素、单宁物质有关,与原水PH、硫化物等指标也都相关。因考虑处理成本,现时工程实践中常投加二氯和次氯来进行脱色处理,受投加物质制备条件和药剂稳定性的影响,运行效果很一般。如果从厌氧、好氧反应池中加入一些脱色性能效果好的菌种,或在后端化学除磷工序选用具有脱色除磷复合功能的混凝药剂,不仅减少人工、物料投入,而且处理效果更佳。

(4)污水处理站构筑物和主要工艺设备勤于保养系统维护,风机房、进水格栅、污泥脱水等工艺设备加强巡检,特别重视锅炉房、超压保护及脱硫等预处理装置的安全维护,克服天气以及废水腐蚀性等因素对工艺条件的影响,在必要处理单元采取防腐与保温措施,停产后集水井、调节池、滤池及污泥脱水机房及时清污清淤,更好保障工艺环境的稳定性,确保整个系统的安全可靠运行。

(5)在做好污水站物料、药剂以及产出废弃物科学管理的同时,积极开展资源可利用性实践。污水站化验室(含酒品分析)废液、废脱硫剂、阻垢剂等废弃物按照管理部门要求,委托有资质单位处理,在现有废糟、沼气回收综合利用基础上,逐步实施酿造车间黄水、包装车间清洗水、污水站尾水以及污泥的资源利用,最终实现节能减排的目标。

 

 

参考文献:

[1]贾晓凤,王晓睿,等.酒精废水处理工程的设计与运行[J].工业用水与废水,2004,356):7374.

[2]陈丽春,卢春平.酒精生产高浓度有机废水处理途径研究[J].环境科学与管理,2007,322):85-87.

[2]王富花,陈秀清.白酒酿造中废水处理方法及工程治理措施[J].酿酒科技,2013,123):22-23.

 

 

 作者简介:庄仲昌(1980-  ),男,江苏泗阳人,汉族,大学本科,工程师,主要从事污水处理和污染防治工作。

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