酱香型白酒生产废水处理工艺

1、酱香型白酒生产废水处理工艺某酱香型白酒生产企业一新建废水处理工程的设计过程。通过方案论证比较，采用“预处理UASB化学除氮磷五级BardenphoMBR臭氧氧化混凝沉淀深度处理”工艺流程，并结合建设厂址狭长、分期建设的实际情况，对全流程进行了工艺设计，工程投入使用后，出水水质达到发酵酒精和白酒行业最严格的排放限值要求。1、工程概况1.1工程介绍某酱香型白酒企业为其某片区制酒车间配套新建废水处理厂一座，该厂临近赤水河，受厂址狭长所限，本工程统一规划、分期设计和建设，对应白酒产能：期3700吨/年、期3500吨/年。一期工程已建成并投入运行。1.2设计水量、水质根据企业多年排水数据，以及充分考虑生

2、产过程中排水的波动性、易变性等因素，废水处理厂设计规模为2000m/d，其中期工程1000m/d，期工程1000m/d。废水处理厂来水均为酱香型白酒生产过程中排放的废水，该废水在不同的生产时段排放浓度相差较大，特别是氮、磷等指标，在设定进水污染物浓度时，充分考虑到了水质浓度波动和平均浓度两个因素。设计进水水质指标见表1。1.3排放标准该厂位于赤水河沿岸，处理后达标水排入赤水河附近的支流，最终汇入赤水河。排水需满足发酵酒精和白酒工业污染物排放标准（GB27631-2011）中的直接排放限值（见表1）。进一步经过深度处理单元后，主要污染物指标可以达到地表水类水质要求（总氮指标除外）。1.4工艺流程

3、酱酒生产废水普遍具有悬浮物、有机物和氮磷、色度等污染物指标均较高的特点。在不同的生产周期，其排水浓度波动较大，全年排水有一定的间歇性。根据行业排放标准的要求，上述指标均需达到非常高的去除率，才能实现达标排放。由于废水中碳、氮、磷在不同生物和化学处理单元中的去除效果不同，在设计工艺路线时，不仅要采用多级、物化生化联合处理工艺，而且要恰当控制好各级污染物的去除效率，以期达到全流程各项污染物的协同去除，尽量减少外界化学物质的投加，节省运行费用和外排水的含盐量。本设计采用物理化学法预处理，以厌氧、好氧生物处理为主体，再辅以化学后处理和膜分离深度处理等多级串联工艺，完成该废水的达标排放任务。具体工艺流程

4、如图1所示。1.5两期主要工艺单元及设计参数1.5.1预处理单元格栅：设三级格栅去除固形物，一级为2台循环耙齿格栅除污机、1台人工格栅，栅齿间隙5mm。二级为4台旋转式固液分离机（每期2台），栅网间隙2mm，处理水量580m/h。三级为4台旋转式固液分离机（每期2台），栅网间隙1mm，处理水量230m/h。缓冲池：有效容积206m。气浮：带混凝段的溶气气浮系统，2台（期新增），单台处理水量80m/h。混凝反应池：混合池4座、反应池4座（每期各2座），有效容积36m。一级沉淀池：中心传动幅流式沉淀池4座（每期2座），表面负荷1m/h。调节池：期池体有效容积2700m。期池体有效容积2300m。H

5、RT=60h。事故池：期池体有效容积1300m。期池体有效容积1200m。HRT=30h。1.5.2厌氧处理单元采用UASB工艺，期与期相同，两期合建，每期池体有效容积1540m。常温厌氧发酵，有机负荷Nv=8.0kgCOD/（md），COD去除率70%80%。设出水回流，回流比按100%200%计。无回流时，厌氧池表面负荷为0.2m/（mh），有回流时，表面负荷为0.5m/（mh）。采用一管一点式布水方式。1.5.3化学处理单元设反应池4座，依次为吹脱除CO2、磷酸铵镁（MAP）结晶除氮磷、羟基磷酸钙（HAP）结晶除磷、二级混凝沉淀单元，配套幅流式沉淀池2座。期与期相同。吹脱池气水比（48）

6、1，MAP池、HAP池结晶反应时间均为60min，设置慢速搅拌，反应pH=89.5。絮凝反应时间60min，设置慢速搅拌，反应pH=895。沉淀池表面负荷为0.7m/（mh）。1.5.4好氧处理单元采用带膜分离功能的五级Bardenpho工艺，第二个好氧池内设有浸没式板式膜组件，大幅度提高了污泥浓度和泥水分离效率。期与期相同，共2座，单池有效池容1100m，分2个序列运行。有机负荷0.18kgBOD5/（kgMLSSd），平均污泥浓度8g/L，膜通量0.3m/（md）。污泥回流比50%100%，混合液回流比300%400%。总HRT=26.4h。1.5.5后处理单元臭氧氧化：臭氧氧化塔2台，每

7、期1台，停留时间1h；臭氧发生器2台，单台产气量5.0kgO3/h。三级混凝沉淀：混凝反应池，每期1座，有效容积32m。三级沉淀池，每期2座，表面负荷0.7m/（mh），沉淀时间大于2h。1.5.6深度处理单元采用“砂滤+超滤+活性炭”组合工艺，进一步去除排水中的有机物、色度、氨氮、总氮和总磷。期与期相同，每期配置如下。砂滤：石英砂过滤罐3台，滤速8m/h。超滤：采用浸没式超滤单元，运行通量Flux25LMH。炭滤：活性炭罐3台，滤速8m/h，内装高性能水处理用活性炭。1.5.7污泥处理单元污泥浓缩池：2座，两期共用。浓缩池A用于初沉污泥浓缩，浓缩池B用于其他污泥浓缩。浓缩池A表面负荷0.06

8、5m/（mh），固体通量1.3kg/（mh）。浓缩池B表面负荷0.065m/（mh），固体通量0.67kg/（mh）。叠螺脱水机：4台，每期2台。单台污泥处理量300kgDS/h，按每日运行10h计算。脱水后污泥干重3t/d，湿体积15m（80%含水率）。污泥烘干机：2台，每期1台。单台除湿量为10t/d，预计烘干脱去10t水后，污泥含水量为2t/d，污泥固含量为3t/d，总体积为5m左右，含水率为40%。1.5.8臭气处理单元臭气收集系统：只收集预处理、污泥处理、厌氧出水吹脱池3个区域的臭气。生物除臭单元：两期共用，处理能力按期臭气量为2500m，期臭气量2500m/h计。水洗区喷淋加湿流量

9、为10m/h。生物脱臭填料区气体停留时间为60s。2、设计要点2.1预处理单元预处理工艺包括3个方面的功能：固液分离、悬浮物初沉和水质水量均衡调节。针对固形物和悬浮物的冲击，本工程重点强化预处理过程，设三级格栅、气浮、混凝沉淀等多种预处理措施，可确保在预处理阶段高效去除固形物和悬浮物，且以上设施均设于调节池前，可防止这些固态污染物在长时间的存贮过程中再次溶解释放，增加废水中各项溶解性污染物的浓度。一期运行时发现初沉池表面存在大量浮渣，撇渣后仍有少量进入调节池，为增强悬浮物去除效果，二期新增了气浮设备。缓冲池的设置，是为气浮、混凝的加药提供相对稳定的水量和相对均衡的水质。针对来水水量和水质波动大

10、的特点，设置超大容积调节池（停留时间大于2d）和事故池（停留时间大于1d），且期与期预处理单元可根据来水情况在并联和串联模式间灵活切换。2.2厌氧处理单元该废水处理厂地处赤水河河岸斜坡上，属侵蚀性低山河谷斜坡地貌，且该厂紧邻赤水河。为保证后续好氧生物处理及脱氮除磷对碳源的需求，需将COD去除率控制在70%80%，为后续处理预留较多的碳源。基于以上两个原因，本设计选用了技术成熟、运行简易稳定、施工难度小的UASB工艺，而非除碳效率高且对地载力要求高、施工难度大的IC、EGSB等高效厌氧工艺。因就地利用较为困难，本工程厌氧产生的沼气，由沼气火炬就地燃烧处理。2.3化学脱氮除磷单元本工程原水中的氮磷

11、浓度较高，仅靠好氧生物脱氮除磷是很难实现达标排放，需在好氧单元前进行化学法脱氮除磷。为尽量减少药耗及化学药剂对后续生化单元的影响，本设计采用“吹脱CO2+MAP+HAP+混凝沉淀”工艺。吹脱CO2可提高废水pH，可减少后段化学反应中碱的投加量，预计厌氧出水经过化学脱氮除磷单元后，预计其TP和TN（以NH+4-N形式存在）分别小于10mg/L和100mg/L。2.4好氧处理单元化学处理后的废水中氮、磷仍较高，须选择具有脱氮除磷功能的好氧生化工艺。采用具有高效脱氮性能的五级Bardenpho工艺，且将MBR引入该工艺替代二沉池。通过投加外碳源调整C/N6，此单元氨氮和总氮去除率均可达到90%以上，

12、预计出水TP0.5mg/L、TN15mg/L、COD50mg/L。MBR工艺中选用经久耐用且操作运行简单的板式膜，使上述好氧工艺具备了高效和运行稳定的双重特性。期与期好氧池可实现并联和串联模式灵活切换，低浓度或大水量轮次时可采用并联模式运行，高浓度排水轮次时可采用串联模式运行。2.5“臭氧氧化+后混凝”单元MBR出水的色度和TP（部分TP以有机磷形态存在）两项指标仍有可能会超标，为此选用臭氧氧化和后混凝工艺。通过强氧化过程，既脱色又改变含磷污染物和有机物的分子形态，再用混凝沉淀的方法，将上述微量的污染物去除，从而使有机物、氮、磷、色度等各项指标均稳定地达到GB27631-2011（直排）排放要

13、求（见表1）。2.6深度处理单元为满足类地表水质排放要求，有机物、氮、磷、色度等各项指标仍需进一步降低。为此本设计设置了可满足更高水质要求的深度处理单元：砂滤+浸没式超滤+活性炭吸附。浸没式超滤操作弹性大，运行管理方便，维护成本低，对大分子胶体污染物有较好的去除效果，再辅以活性炭对超滤出水中的微量溶解性污染物进行吸附，可全面降低各类污染物浓度，为出水水质达到类地表要求提供保障。2.7污泥处理系统本设计采用两级脱水工艺，第一级采用叠螺式污泥脱水工艺，脱水后的污泥含水率约为80%85%。第二级采用空气源热泵低温干化设备，通过热泵产生热风对脱水污泥进行深度脱水，烘干后的污泥含水率低于50%，为后续的

14、综合利用、焚烧、填埋创造了条件。烘干尾气冷凝后返回废水系统进行处理，整个烘干过程不产生异味。2.8臭气处理系统本设计选择生物除臭工艺处理收集的尾气。厌氧和好氧、后处理等单元基本不产生臭气，因此只对预处理、厌氧出水吹脱和污泥浓缩、污泥处理等单元扩散的尾气进行专门收集。经过生物处理后，收集的高浓度臭气中的NH3和H2S及其他致臭污染物，均可得到高效去除，使外排尾气不造成周边空气污染，厂界臭气浓度符合臭气污染物排放标准要求。2.9自控与监控设计该废水处理厂建设场地狭长，长350m，宽30m，配电系统设计上采用放射式与树干式相结合的混合配电方式。全厂自动化程度较高，设自动控制系统和视频监控系统，全部数

15、据上传至办公楼中控室上位机中，并设电视幕墙，可随时监测现场情况，方便远程控制和监督管理。3、工程投资废水厂总占地面积8700m。建筑面积：期工程3100m，期工程1200m；构筑物池容：期13000m，期7200m。土建工程费用估算约为4000万元，工艺设备及安装部分工程估算约为5500万元，合计总投资约为9500万元，吨水投资为4.75万元/m。该投资额远高于一般工业废水处理的投资强度，除与本项目规模较小有关外，还与本项目要达到的高排放标准有关。4、运行效果对2021年4至6月的连续运行数据分析如下。4.1进水水量及水质进水水量及水质情况见图2。日均进水量为678.9m/d，进水COD、总氮

16、、总磷的平均浓度分别为：7513.2mg/L，154.3mg/L和43.7mg/L；峰值分别达到41900mg/L，1030.5mg/L和351.5mg/L。4.2出水水质处理出水水质情况见图3。出水水质能稳定达到GB27631-2011（直排）限值要求（见表1），COD、TN、TP的均值分别为：22.0mg/L、9.64mg/L和0.1mg/L，均远优于标准值。此段时间深度处理单元未运行。5、能耗和药耗统计与分析5.1能耗和药耗统计由于本工程未对每个处理单元单独进行电耗计量，故以设计参数和设备用电负荷为满负荷运行时的工况，对各单元和主要用电设备进行测算分析。本工程满负荷运行时的吨水电耗为10

17、5kWh/m，去除单位COD量电耗为3.0kWh/kgCOD，远高于城市污水处理的吨水电耗（90%、脱氮去除率85%TN=（R+r）/（1+R+r）。再经过后续单元处理后，可满足COD50mg/L、TN15mg/L的排放要求。好氧单元鼓风机除了为氧化氨氮供氧和提供MBR膜擦洗空气外，还要为氧化过量投加的外碳源（约为氨氮量的3倍，300mg/L左右）供氧，由此导致好氧单元和鼓风机耗电量在全流程中占比最高。外碳源用量与废水中的总氮密切相关，一方面来水总氮浓度高，对外碳源需求量大，同时高效能的外碳源价格也较高，由此导致外碳源的费用在全流程药耗中占比最高。通过上面的分析可以看出，在高有机物高总氮类废水

18、处理方面，我们现有的工艺技术存在较为显著的高能耗和高药耗的弊端，市场急需能满足低C/N废水高效脱氮需求的新工艺。根据目前低碳脱氮技术的研究进展，以厌氧氨氧化技术为代表的新工艺有望在这一领域得到应用，该技术可实现节省60%的供氧电耗和节省100%的外碳源，与现有工艺相比具有显著的经济性。针对目前传统生物脱氮工艺而言，只能通过精细化管理，通过在线监测好氧单元进水中的NH3-N浓度，精确控制外碳源投加量和鼓风机供氧量，从而达到节约电能和减少药耗的目的。长远来看，还是要依靠技术进步，摆脱传统硝化反硝化脱氮工艺的限制，实现厌氧氨氧化技术类低碳低耗脱氮。5.2.2污泥处理能耗与药耗本项目中能耗占比第二的单元是污泥处理，电耗最大的设备是污泥烘干机。来水中悬浮物很高（SS约为2000mg/L），通过大量投加PAC去除悬浮物的同时，会生成大量的初沉污泥，同时好氧单元由于过量外碳源的投加也