酒精废水排放标准与水质特点

Posted 2023-01-14 反应器

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酒精工业是国民经济重要的基础原料产业，酒精广泛应用于化工、食品工业、日化、医药卫生等领域，同时又是酒基、浸提剂、溶剂、洗涤剂和表面活性剂。我国酒精生产的原料比例为：淀粉质原料（玉米、薯干、木薯）占75%，废糖蜜原料占20%，合成酒精占5%。由此，我国酒精生产的原料主要是玉米、薯干等淀粉质原料。

酒精企业酒精糟的污染是食品与发酵工业最严重的污染源之一，由于投资、生产规模、技术、管理等原因，大部分酒精企业的综合利用率较低。
酒精废水具体特点如下：

1、悬浮物含量高，平均悬浮物含量高达40000mg/L；

2、温度高，平均水温达70℃，蒸馏釜底排出的废水温度高达100℃；

3、浓度高，废水的COD高达2-3万，包括悬浮固体、溶解性COD和胶体，有机物占93%-94%，无机物占6%-7%，有机物的成分是碳水化合物，其次是含氮化合物，生物菌和未分解出去的产品：如丁醇、乙醇等，此外还有500mg/L的有机酸；

4、废水含有约500mg/L左右的有机酸，废水呈酸性，运行初期可考虑加碱或污泥的回流以平衡废水的酸碱度，运行稳定后系统具备足够的缓冲能力，则不需要加碱或回流；

5、无机物主要是来自原料中的灰尘和杂质。

河南某酒精年产酒精1.5万t其主要以玉米为原料,日排放废糟液750m3左右,pH值为4.0左右,COD达80g/L,BOD达45g/L以上,废水最后注入附近的河流，造成严重的污染。

废水名称	进水	出水
COD (mg/L)	80000	≤ 300
BOD (mg/L)	45000	≤ 150
SS (mg/L)	50000	≤ 200
NH 3 -N (mg/L)	150	≤ 10
pH	4	6.0-9.0

酒精废水处理主要方法

酒精糟虽然无毒，但是污染负荷高成酸性。根据酒精生产的原料不同，其酒精糟的综合利用和处理采用不同的方法。

1、玉米酒精糟的综合利用
玉米酒精糟生产DDGS，既能较彻底的消除污染，使废水处理达标，又能获得高质量的蛋白饲料。但是DDGS生产设备投资大，能耗高（1tDDGS需要200kw•h电耗，蒸汽2.7t，水耗250t），技术要求高，所以国内只有一部分企业实现DDGS生产，部分企业仍采用先进行固液分离，滤渣生产DDG，做饲料，滤液部分回用生产，部分经生化处理，逐步实现酒精糟生产DDGS。

2、薯干酒精糟的综合利用
部分企业将薯干酒精糟经厌氧+好氧处理，该方法COD去除率可达到80%。还有企业将酒精糟采用固液分离，滤液回用生产或者经生化处理达标，滤渣直接做饲料。

用厌氧消化处理酒精废醪经过30多年的研究实践，已证明是一种切实可行的高效产能的处理方法，得到国内外普遍的承认和应用。我国现行的酒精废醪治理工程中绝大多数采用了厌氧消化工艺。

3、糖蜜酒精废水处理方法
目前，对糖蜜酒精糟采用浓缩燃烧或者浓缩后制作颗粒肥料用，对综合废水仍采用二级生化处理技术。

酒精废水治理的常规流程

糟液中含有大量的有机物，并具有良好的可生物降解性能。所以，糟液的常规综合治理流程是以生物处理中的厌氧反应器为核心，以回收糟液中的潜有能源和其他资源。为了保证糟液通过厌氧反应器回收沼气的效果，糟液在进入反应器前应进行预处理。

通过厌氧反应器，将糟液中极大部分有机物转化为沼气，糟液的COD值也大幅度下降，但残存的有机物浓度仍不能满足国家规定的排放标准的要求。须接受进一步的处理，若先进行好氧生物处理，随后再进行以混凝过程和氧化吸附等技术后处理，满足排放标准的要求。混凝、过滤、氧化和吸附等处理方法称为深度处理。

糟液综合治理的常规流程可归纳为预处理，厌氧生物处理、好氧生物和深度处理等四部分组成。
工艺流程说明

UASB+缺氧池+接触氧化

上流式厌氧污泥反应器（UASB）技术在国内外已经发展成为厌氧处理的主流技术之一，在UASB中没有载体，污水从底部均匀进入，向上流动，颗粒污泥（污泥絮体）在上升的水流和气泡作用下处于悬浮状态。反应器下部是浓度较高的污泥床，上部是浓度较低的悬浮污泥层，有机物在此转化为甲烷和二氧化碳气体。在反应器的上部有三相分离器，可以脱气和使污泥沉淀回到反应器中。UASB的COD负荷较高，反应器中污泥浓度高达100—150g/L，因此COD去除效率比普通的厌氧反应器高三倍，可达80%～95%。

缺氧池具有双重作用，一是对废水进行生物预处理，改善其生化性，并吸附、降解一部分有机物；二是对系统的污泥进行消化处理。可以与后续的接触氧化形成A/O模式，具有同步脱氮除磷作用，其中厌氧段主要作用是去除有机污染物和释放磷，缺氧段的主要作用是反硝化脱氮，由于具有同步去除有机污染物、脱氮、除磷作用，因而目前该工艺广泛应用在需要脱氮除磷的污水处理方案中。

生物接触氧化法是生物膜法的一种，属于好氧生化处理工艺。整个系统由池体、填料、曝气设备等组成。好氧生化法是细菌及菌类的微生物、后生动物等一类的微型动物在填料载体上生长繁殖，微生物摄取污水中的有机物作为养份，吸附分解污水中的有机物，微生物不断新陈代谢，保持活性，从而使污水得以净化。在溶解氧和食物都充足的情况下，微生物繁殖十分迅速，生物膜逐渐增厚，溶解氧和污水中的有机物凭借扩散作用，被微生物利用。当生物膜达到一定厚度时，氧气无法向生物膜内部扩散，好氧菌死亡，而兼性细菌和厌氧菌开始大量繁殖，形成厌氧层，利用死亡的好氧菌为基质，并在此基础上不断繁殖厌氧菌，经过一段时间后在数量上开始下降，加上代谢气体的逸出，使生物膜大块脱落。在脱落的生物膜表面新的生物膜又重新发展起来，在接触氧化池内，由于填料表面积大，所以生物膜发展的每一个阶段都是存在的，使去除有机物的能力稳定在一个水平上。接触氧化工艺的主要优点如下：

体积负荷高，处理时间短，节约占地面积。生物接触氧化法的体积负荷最高可达3～6kgBOD（m3•d），污水在池内停留时间最短只需0.5～1.5h。同样体积的设备，生物接触氧化的处理能力高出几倍，处理效率高，所以节约占地面积。

生物活性高。由于曝气系统设置在填料之下，不仅供氧充分而且对生物膜起到扰动作用，加速生物膜的更新，大大提高生物膜的活性。曝气形成的紊流使得生物膜不断的连续的与污水中有机物接触，避免形成死角。经过我们在类似工程中的检测，同样湿重的丝状菌生物膜，其好氧速率比活性污泥法高1.8倍。

微生物浓度高，一般的活性污泥法的污泥浓度为2～3g/L，微生物在池中处于悬浮状态；而接触氧化池中绝大多数微生物附着在填料上，单位体积内水中和填料上的微生物浓度可达到10～20g/L。由于生物接触氧化工艺的微生物浓度高，所以有利于提高容积负荷，从而降低占地面积。
污泥产量低。

出水水质好而且稳定。在进水短期发生变化时，出水水质受的影响很小，而且生物膜活性恢复快，适合短期间断运行的需要。

EGSB+SBR

EGSB与UASB非常相似，其区别在于，EGSB采用高达2.5～6m/h的上升流速，使得反应器中的颗粒污泥处于部分或者完全膨胀化。污泥颗粒之间的距离加大从而使污泥床的体积加大。在高的上升流速以及产气的作用下，废水中的有机物与污泥床更充分的接触。因此可以允许废水在反应器中有更短的停留时间，从而，EGSB可以用于处理较低浓度的废水。与UASB相比，它比UASB布水更容易均匀，传质效果更好，有机物去除率更高，能适应高浓度有机废水和低浓度有机废水，容积负荷高，COD去除率高。

IC+A/O

IC反应器即膨胀颗粒污泥床反应器，是在UASB反应器的基础上发展起来的第三代厌氧生物反应器，它通过出水回流再循环，大大提高了污水的上升流速，反应器中颗粒污泥始终处于膨胀状态，加强污水与微生物之间的接触和传质，获得较高的去除效率，反应器的高度高达16-25m。从外观上看，IC反应器由第一厌氧反应室和第二厌氧反应室叠加而成，每个厌氧反应器的顶部各设一个气-固-液三相分离器。如同两个UASB反应器的上下重叠串联。

IC的特点：

容积负荷率高，水力停留时间短
IC反应器生物量大（可达到60g/L），污泥龄长。特别是由于存在着内、外循环，传质效果好。处理高浓度有机废水，进水容积负荷率可达15～25kgCOD/m3•d。

抗冲击负荷强
在IC反应器中，当COD负荷增加时，沼气的产生量随之增加，由此内循环的气提增大。处理高浓度废水时，循环流量可达进水流量的10～20倍。废水中高浓度和有害物质得到充分稀释，大大降低有害程度，从而提高了反应器的耐冲击负荷能力；当COD负荷较低时，沼气产量也低，从而形成较低的内循环流。因此，内循环实际为反应器起到了自动平衡COD冲击负荷的作用。

避免了固形物沉积
有一些废水中含有大量的悬浮物质，会在UASB等流速较慢的反应器内容易发生累积，将厌氧污泥逐渐置换，最终使厌氧反应器的运行效果恶化乃至失效。而在IC反应器中，高的液体和气体上升流速，将悬浮物冲击出反应器。

基建投资省和占地面积小
由于IC反应器的容积负荷率比普通的UASB反应器要高3～4倍以上，则IC反应器的体积为普通UASB反应器的1/4～1/3左右。而且有很大的高径比，所以，占地面积特别省，非常使用于占地面积紧张的厂矿企业采用。并且，可降低反应器的基建投资。。

依靠沼气提升实现自身的内循环，减少能耗
厌氧流化床载体的膨胀和流化，是通过出水回流出水泵加压实现。依次必须消耗一部分动力。而IC反应器正常运行时是以自身产生的沼气作为提升的动力，实现混合液内循环，不必开水泵实现强制循环，从而减少能耗。

减少药剂投量，降低运行费用
内外循环的液体量相当于第一级厌氧出水的回流，对pH起缓冲作用，使反应器内的pH保持稳定。可减少进水的投碱量，从而节约药剂用量，而减少运行费用。

出水的稳定性好
因为，IC反应器相当有上、下两个UASB反应器串联运行，下面一个UASB反应器具有很高的有机负荷率，起“粗”处理作用，上面一个UASB反应器的负荷较低，起“精”处理作用。一般说，多级处理工艺比单级处理的稳定性好，出水水质稳定。

IC可以在较高温度下运行，非常适合于生产废水温度较高的情况，可节省污水蒸汽加热的运行费用。
A/O工艺：系Anoxic/Oxic（兼氧/好氧）工艺的简写。是常规二级生化处理基础上发展起来的生物去碳除氮技术，是考虑污水脱氮采用较多的一种处理工艺。充分利用缺氧生物和好氧生物的特点，使废水得到净化。
目前典型A/O工艺是把缺氧工段提前到好氧工段前，利用原水中有机物作为有机碳源，故称为前置反硝化作用，转化为硝化态氮，在缺氧段时，活性污泥中的反硝化细菌利用硝化态氨和废水中的含碳有机物进行反硝化作用，使化合态氨转化为分子态氨，获得去碳脱氮的效果，同时具有生物选择的作用，防止污泥膨胀。因此A/O工艺不但具有稳定的脱氮功能，而且对COD、BOD有较高的去除率，处理深度高，剩余污泥量少。

UASB+氧化塘
该工艺特别适合于建在郊区的木薯酒精生产企业，氧化塘的废水停留时间可达数月，由于这类企业多处于市郊或乡镇，而且每年的生产期为间歇式生产，从而为这种占地面积大，处理时间长的污水处理方式提供了可能。

酒精废水的资源化利用
以某木薯酒精厂废水处理工程为例说明。主要生产木薯淀粉，年产6万吨，淀粉废水水量为4800m3/d，CODcr30000mg/L，BOD518000mg/L，SS2000mg/L，pH4-5。根据环保部门的关规定，废水排放应达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中的一级标准：CODcr≤100mg/L，BOD5≤20mg/L，SS≤70mg/L，pH6－9。
运行费用：人工费用0.05元/吨水；吨水电耗0.65元/吨水，药剂费0.25元/吨水，直接费1.00元/吨水。效益分析：厌氧段每天接纳COD总量约为129600公斤，则沼气日产量为51840m3。沼气发热量约为5500千卡/m3，相当于1kg燃煤的热值，回收用于厂内生产锅炉燃烧，每天节约标准煤51吨，吨煤按600元计，每天可收益30600元，全年按300天生产时间计算，可节约标准煤炭15300余吨，每年节约煤款918万元。除去年运行费用约144万元，吨水收益5.3元/吨水。