酒精废水处理方法

Posted 2023-01-15 反应器

篇首语：惜时专心苦读是做学问的一个好方法。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了酒精废水处理方法相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

酒精废水具有COD 高、SS 含量多、酸性强、水量大（每生产1 t 酒精排12 t 废水）等污染特点，属于高浓度农产品加工有机废水，对酒精废水的处理一般采取厌氧+好氧的方式。UASB 是常用的厌氧处理技术〔1, 2〕，具有有机负荷率和去除率高、不需搅拌、耐冲击负荷性能好等特点。但UASB 在启动运行过程中难以实现均匀布水，且容易产生沟流和死角，在负荷较高时易发生污泥流失、上升流速过低等现象〔3〕，另外对废水中的高SS 很敏感，因而在实际应用中受到一定限制。

R. R. Dague 等〔4〕在厌氧活性污泥法研究基础上提出并发展了内循环UASB。通过对UASB 的内部结构进行改造，增加内循环工艺，内循环UASB 可用来处理垃圾渗滤液等高浓度废水〔5, 6, 7〕，相对于常规 UASB，内循环UASB 对COD 的适应范围更广，可用于处理含高SS 的废水〔8〕，具有污泥不易流失，对污染物去除率高，抗冲击负荷能力更强，处理效果更好，接种污泥更少，颗粒污泥形成周期更短、强度更强，污泥流失量更少等特点。

由于冬季气温较低，UASB 内废水的温度也较低，厌氧颗粒污泥活性受到抑制，因此冬季处理废水效果较其他季节差〔9〕。自《发酵酒精和白酒行业水污染物排放标准》实施以来，酒精厂废水污染物排放不再执行《污水综合排放标准》（GB 8978—1996）,酒精厂排放废水时有不达标现象。为了解决冬季厌氧处理效果差的问题，并为后续好氧处理提供优质水源，笔者研究了采用内循环UASB 处理酒精废水时，连续进水和大流量的脉冲进水两种进水方式对废水处理效果的影响，以期为内循环UASB 应用于酒精废水的处理提供参考〔10〕。

1 试验装置与方法 1.1 试验水质
试验所用玉米酒精废水来自河南省某大型酒精厂，其废水处理工艺流程见图 1。

图 1 废水处理工艺流程

该企业先对原糟液进行固液分离，其中滤渣干燥后用来生产玉米酒糟蛋白饲料（DDGS），滤液则一部分回用于生产，一部分进入五效蒸发器处理，从五效蒸发器出来的冷凝液排入污水站进行生化处理，糟液则干燥后用来生产玉米酒糟蛋白饲料。冷凝液与企业排放的洗涤水、冷却水、生活污水在污水站集水池混合后，有机物浓度得到大幅度降低，该混合废水先经过格栅进行固液分离、再进入调节池冷却、最后排入中和池，在中和池进行加碱调pH，中和池水温基本保持在37 ℃左右。试验于2011 年11 月14 日—12 月20 日进行，试验用水取自中和池，具体进水水质为：COD、TP、NH3-N、SS 分别为3 150～4 230、 20.4～37.6、4.2～12.5、1 322～2 130 mg/L，pH 为5.5～7.0。

1.2 试验装置
试验采用图 2 所示内循环UASB 装置，该装置由钢板制成，尺寸为D 1 050 mm×4 150 mm，有效水深为3.85 m，有效容积为3.33 m3。

在UASB 三相分离器下面设有回流管，通过管道增压泵将废水回流至进液管中。回流水与原水混合后由内循环UASB 底部配水系统均匀地分配到反应器底面上。反应器具体运行时间和运行参数如下：

连续进水阶段（11 月14 日—12 月2 日）：进水流量200 L/h，回流水流量220 L/h，回流比110%，水力停留时间16.65 h，上升流速0.486 m/h，容积负荷 4.64 kg/（m3·d）；

脉冲进水阶段（12 月3 日—12 月20 日）：进水流量1 000 L/h，每次进水48 min，每天进水6 次，水力停留时间16.65 h，瞬时上升流速1.155 m/h，容积负荷4.64 kg/（m3·d）。

图 2 内循环UASB 装置

1.3 分析项目与方法
COD：重铬酸钾法；NH3-N：纳氏试剂比色法； TP：钼酸铵分光光度法；SS：重量法；pH：玻璃电极法；PH3：用Agilent 4890D GC-NPD 分析测定〔11〕； VFA：磷酸酸化-氢氧化钠滴定法〔12〕。

1.4 接种污泥
接种污泥取自该酒精生产厂现有污水处理设施 UASB 出水沉淀池，接种污泥体积为1 000 L，SS= 42.21 g/L，VSS=22.32 g/L，VSS/SS=52.88%。内循环 UASB 启动完成后，系统对COD 的去除率稳定在 80%左右，反应器内出现不同粒径的颗粒污泥。

2 试验结果与讨论 2.1 对COD 的去除效果
由于两种进水方式的对比试验是在同套装置下进行的，两种进水方式下的进水水质存在一定的差异，为了比较两种进水方式的处理效果，在进水水质不一样的条件下，只比较两种进水方式下对污染物的去除率。两种进水方式下，系统对COD 的去除率对比见图 3。

图 3 两种进水方式下COD 去除率的对比

从图 3 可以看出，在进水COD 为3 150～4 230 mg/L 情况下，采用连续进水方式时，系统对COD 的去除率维持在66%～77%，而同样进水方式情况下，历史数据表明，该企业春、夏、秋三季系统对COD 的平均去除率在80%左右；采用脉冲进水方式，系统对COD 的去除率维持在80%左右，这是因为两种进水方式下进水温度虽然都在37 ℃左右，反应器在未设置加热措施的前提下，连续进水方式受外界低气温的影响更大，如连续进水阶段反应器下端第二个取样口处的废水温度仅有26 ℃左右，而相应情况下脉冲进水阶段第二个取样口处的废水温度则有33 ℃左右。可以认为单位时间内大流量的脉冲进水提供了更多的热量，保证了反应器内主反应区的废水温度，从而维持了微生物较高的活性。

2.2 对NH3-N 的去除效果
试验监测了两种进水方式下，出水NH3-N 的变化。结果显示，两种进水方式下，出水NH3-N 浓度都高于进水，但增长率相差不大。这主要是由于HRT 过长时，厌氧反应器内既有氨化作用发生，也有硝化作用和反硝化作用发生，其中氨化反应速率相对较快，使得NH3-N 浓度有不同程度的升高〔13〕。

2.3 对TP 的去除效果
在厌氧条件下，除磷菌可通过脱氢酶的酶促反应等生理代谢活动将有机物进行脱氢，产生还原性辅酶等，将P 转化为气态PH3 从而去除〔14, 15〕。试验考察了两种进水方式下，系统对TP 的去除率，结果见图 4。

图 4 两种进水方式下TP 去除率的对比

由图 4 可以看出，两种进水方式下UASB 对TP 都有一定的去除效果，但脉冲进水方式的处理效果要好于连续进水方式，这主要是因为单位时间内大流量的脉冲进水提供了更多的热量，保证了反应器内主反应区的废水温度，较高的废水温度为除磷菌提供了适宜的生长环境。对试验过程中产生的沼气组分进行分析，结果显示有PH3 气体生成。

2.4 对SS 的去除效果
悬浮物指悬浮在水中的固体物质，包括不溶于水中的无机物、有机物及泥砂、黏土、微生物等。废水中悬浮物含量是衡量水污染程度的指标之一，悬浮物也是造成反应器出水浑浊的主要原因。水体中的有机悬浮物沉积后易厌氧发酵，使水质恶化，导致反应器运行不稳定。试验期间考察了两种进水方式下，系统对SS 的去除率，结果见图 5。

图 5 两种进水方式下SS 去除率的对比

由图 5 可以看出，内循环UASB 克服了传统厌氧反应器对SS 敏感的弱点，两种进水方式下反应器对SS 都有明显的去除效果，其中脉冲进水方式去除效果更为显著，主要是因为连续进水时部分粒重较小的SS 不能悬浮于反应器内，而随出水流出反应器，导致反应器对SS 的去除效果低于脉冲进水方式。。

2.5 出水VFA 的变化
出水挥发性脂肪酸（VFA）产生量取决于废水水质特征、外界环境、反应器类型和水力运行条件， VFA 浓度过高表明反应器有酸化现象。试验表明，当进水COD 控制在3 150～4 230 mg/L 时，反应器对 COD 的去除率维持在（80±10）%，出水pH 显中性、 VFA 在300 mg/L 以下，各项指标正常，说明反应器运行稳定〔16〕。试验期间出水VFA 的变化情况见图 6。

图 6 出水VFA 的变化

由图 6 可以看出，两种进水方式下，出水VFA 的质量浓度在140 mg/L 左右，说明反应器运行稳定，没有出现酸化现象。

3 结论
（1）内循环UASB 有效克服了现行各种高效反应器对高SS 进水敏感的局限性，并且污泥不易流失，对污染物去除率高。

（2）冬季气温低，连续进水时主反应区温度较低，处理效果较其他季节差，采用大流量的脉冲进水时，可以保证颗粒污泥与废水充分混合，由于单位时间内提供了较高的热量保证了主反应区的温度，维持了厌氧微生物较高的活性，其处理效果要好于连续进水方式。如果日处理水量不大，冬季厌氧处理可以考虑采用脉冲进水方式。

（3）从试验结果可以得出，冬季采用连续进水方式，内循环UASB 对COD、TP 、SS 的平均去除率分别为72% 、19.29% 、38.79% ；脉冲进水方式时对 COD、TP 、SS 的平均去除率分别为81%、24.02% 、51.24%；由于反应器内氨化反应为主导反应，两种进水方式下，NH3-N 经厌氧处理后都有不同程度的增加；两种进水方式下出水VFA 质量浓度都在140 mg/L 左右，反应器运行稳定。