发酵工业废水处理

第一章发酵工业废水处理发酵定义发酵(Fermentation)？来源：拉丁语ferver（发泡、沸涌）指酵母作用于果汁或谷物，进行酒精发酵时产生二氧化碳(CO2)的现象。实际上，在黄酒、啤酒、果酒等的酿造中，以起泡现象作为直观观察发酵的指标。利用微生物在有氧或无氧条件下的生命活动来制备微生物菌体本身，或其直接代谢产物或次级代谢产物的过程。发酵工业利用微生物的生命活动产生的酶对无机或有机原料进行加工获得产品的工业。•传统酿造工业（Brewingindustry）各种酒类，副食佐餐调味品等•发酵工业（Fermentationindustry）酒精、抗生素、柠檬酸等产业布局由沿海港口等经济发达地区向原料产地转移产业现状表12006-2010年发酵产品的能耗、水耗情况单位：吨发酵产品20062007200820092010吨产品吨产品吨产品吨产品吨产品吨产品吨产品吨产品吨产品吨产品水耗煤耗水耗煤耗水耗煤耗水耗煤耗水耗煤耗味精1051.9951.86921.83901.75851.69柠檬酸577.32316.43286.12265.37255.10酶制剂112.00101.9591.9081.897.91.82酵母901.98831.95781.93731.91701.85表2我国发酵行业集中度情况行业产量企业个数产量总量比例（%）味精行业10万吨以上784柠檬酸行业6万吨以上578乳酸行业2万吨以上273淀粉酶行业20万吨以上760酵母行业4万吨以上367发酵工业废水的来源及水量原料处理淀粉发酵分离与提取产品糖化原料处理后剩下的废渣分离与提取主要产品后废母液与废糟加工和生产过程中各种冲洗水、洗涤剂和冷却水淀粉淀粉发酵工业废水的水质特征1、酒精工业废水发酵酒精工业：指以谷类、薯类、糖蜜或其他生物质等为原料，经发酵、蒸馏而制成食用酒精、工业酒精、变性燃料乙醇等酒精产品的工业。淀粉质：75%废糖蜜：20%合成酒精：5%高浓度废水中浓度废水低浓度废水酒精糟主要特征：1.高温:蒸馏釜底排出的废液温度可达100℃。2.高浓度：CODCr(5～7)×104mg/L，包括悬浮固体（SS），溶解性CODCr和胶体，有机物占93%～94%。主要是碳水化合物及含氮化合物、生物菌体及微量醇等，另外还有约500mg/L的有机酸。无机物6%～7%，为泵水中的离子及原料杂质、灰尘。3.高悬浮固体（SS）：悬浮固体约占60%～80%，浓度30～50g/L。酒精糟呈酸性，是酒精行业最主要的污染源。表1.X酒精制造行业产排污系数表原料名称规模等级（万千升/年）污染物指标单位产污系数工业废水量①吨/千升-产品下限：18.55中值：20.325上限：22.18化学需氧量克/千升-产品568,810五日生化需氧量克/千升-产品342,508≥8氨氮克/千升-产品650工业废水量①吨/千升-产品下限：25.383中值：27.192上限：29.08化学需氧量克/千升-产品644,528五日生化需氧量克/千升-产品382,5714～8氨氮克/千升-产品750工业废水量①吨/千升-产品下限：30.53中值：32.675上限：34.82化学需氧量克/千升-产品660,855五日生化需氧量克/千升-产品406,190玉米≤4氨氮克/千升-产品780工业废水量①吨/千升-产品下限：20.959中值：22.503上限：24.048化学需氧量克/千升-产品431,749五日生化需氧量克/千升-产品246,126≥8氨氮克/千升-产品380工业废水量①吨/千升-产品下限：29.07中值：30.815上限：32.56化学需氧量克/千升-产品457,512五日生化需氧量克/千升-产品282,7514～8氨氮克/千升-产品640工业废水量①吨/千升-产品下限：33.659中值：34.464上限：35.27化学需氧量克/千升-产品481,164五日生化需氧量克/千升-产品288,620薯类≤4氨氮克/千升-产品690工业废水量①吨/千升-产品下限：47.543中值：49.621上限：51.7化学需氧量克/千升-产品1632,230五日生化需氧量克/千升-产品801,977糖蜜所有规模氨氮克/千升-产品5,970①工业废水量取值方法为：低醪发酵取上限值、中醪发酵取中值、浓醪发酵取下限值。数据来源:第一次全国污染源普查：工业污染源产排污系数手册：第03分册2.啤酒工业废水麦芽生产过程：洗麦水、浸麦水、发芽降温喷雾水、麦糟水、洗涤水等糖化过程：糖化、过滤洗涤水发酵过程：发酵罐洗涤、过滤洗涤水灌装过程：洗瓶、灭菌、破瓶啤酒及冷却水和成品车间洗涤水生活污水：来自办公大楼、食堂、单位宿舍和浴室（1.7m3/t啤酒）（1）废水来源(2)水量取决于耗水量一般8~12m3/t（管理和技术水平较高）国内：10~20m3/t(糖化—灌装)实际啤酒厂统计：17~30m3/t(3)水质先进酒厂：6%~8%酒损率一般水平酒厂：10%~12%后进酒厂：﹥18%环境污染越严重北京某啤酒厂各车间及总排放口水质指标从各车间排放的废水水质水量波动大啤酒废水水质指标中浓度有机废水，可生化性好车间名称COD/(mg/L)BOD/(mg/L)SS/(mg/L)pH麦芽540357676~7糖化354002570018606~7发酵339026582106~7灌装1420840506~7酵母1235088307516~7总排放口10707361256~7水量大、无毒有害、属中浓度有机废水表2各类发酵废水的污染负荷3.味精工业废水原料处理后剩下的废渣（米渣）发酵液经提取谷氨酸后的废母液或离子交换尾液各种设备洗涤水离子交换树脂洗涤与再生废水各阶段冷却水（液化95℃↓糖化60℃↓发酵30℃）各种冷凝水（液化、糖化、浓缩等工艺）(1)来源(2)废水水量与水质高CODCr;高菌体含量;高BOD5;高NH4+-N;高SO42-低pH“五高一低”废水味精生产主要污染物、污染负荷及单位废水排放量4.抗菌素工业废水酸、碱废水和有机溶剂废水提取过程中需要采用一些提取工艺和特殊的化学药品造成的。设备与地板等的洗涤废水成分与发酵废水相似，BOD5质量浓度为500~1500mg/L。冷却水发酵残余的营养物及酸、碱、有机溶剂和化工原料。(1)来源发酵废水BOD5：4000~13000mg/L（不含有最终成品）BOD5：（2~3)×104mg/L（发酵过程失败）（2）抗生素废水的特点1）排水点多。2）高浓度废水间歇排放，酸碱性及温度变化较大3）废水的CODCr含量高4）碳氮比低5）含氮量高6）悬浮物（SS）浓度高7）硫酸盐浓度高8）含有难降解物质和有抑菌作用的抗菌素9）有生物毒性表1发酵废水分类收集要求“清污分流、浓淡分家”发酵工业废水处理技术酒精工业废水1、固液分离-滤液循环2、DDG-厌氧消化（UASB）啤酒工业废水（2）以水解酸化-好氧为主体的处理工艺（1）以活性污泥法为主体的处理工艺（SBR,CASS）（3）以IC-CIRCOX为主体的处理工艺耐冲击负荷能力强占地面积小投资省、效果好、工艺简单、运行稳定、能耗少啤酒工业废水安徽某啤酒厂废水处理水质水量设计值Q(m3/d)COD(mg/L)BOD5(mg/L)SS(mg/L)进水水质3500800~1500800mg300~600出水水质—≤150≤60≤200CASS工艺COD:300~3000mg/LBOD5:100~2000mg/LSS:200~2500mg/LTN:≤100mg/LTP:≤10mg/L废水机械格栅集水调节池提升泵CASS反应器出水风机污泥浓缩池泵压滤机干泥外运上清液滤液回流图啤酒废水CASS工艺流程图BOD负荷：0.675kg/(kgMLSS·d)HRT=16hHRT=8h啤酒工业废水啤酒工业废水以水解酸化-好氧为主体的处理工艺以活性污泥法为主体的处理工艺（SBR,CASS）以IC-CIRCOX为主体的处理工艺耐冲击负荷能力强水解酸化：UASB，60%好氧处理：生物接触氧化法，容积负荷高，HRT短……耐冲击负荷能力强占地面积小投资省、效果好、工艺简单、运行稳定、能耗少啤酒工业废水高浓度有机废水格栅沉砂池分离机调节池泵UASB沼气低浓度有机废水格栅沉砂池分离机调节池泵水解池接触氧化池离心风机带式压滤机污泥泵污泥浓缩池气浮池泥饼外运排放图山东三孔啤酒有限公司废水处理工艺流程啤酒工业废水HRT=40sHRT=40sHRT=8hHRT=8h啤酒工业废水以水解酸化-好氧为主体的处理工艺以活性污泥法为主体的处理工艺（SBR,CASS）以IC-CIRCOX为主体的处理工艺(内循环厌氧反应器-封闭式空气提升反应器)耐冲击负荷能力强水解酸化：UASB，60%好氧处理：生物接触氧化法，容积负荷高，HRT短……耐冲击负荷能力强占地面积小投资省、效果好、工艺简单、运行稳定、能耗少有机负荷高，HRT短占地面积小剩余污泥少能耗少啤酒工业废水占地小，沼气收集方便有机负荷高，HRT短2~5h剩余污泥少，易脱水沼气提升搅拌混合使污泥回流，能耗低耐冲击负荷性能强处理效率高，COD：75%～80%,BOD：80%～85%生物气纯度高占地面积小有机负荷与微生物浓度高HRT短，0.5～4h剩余污泥少，污泥回流不需外加动力反应器为封闭系统，污水中易挥发物质易控制不需要另设脱膜装置及预沉池适合于处理含氮化合物及其它难降解的化合物封闭式空气提升反应器(CIRCOX)内循环厌氧反应器(IC)啤酒废水进水井泵旋转滤网缓冲池泵预酸化池泵IC反应器CIRCOX反应器斜板沉淀池出水池泵泵应急池泵污泥凝聚剂压缩空气沼气至火炬燃烧或回收利用回用排放酸、碱、营养剂HRT3hHRT2hCOD负荷:15kg/(m3·d)HRT1.5hCOD负荷:6kg/(m3·d)啤酒工业废水啤酒工业废水味精工业废水GB1978-1996味精行业二级标准HRT=8h脱除SO42-HRT=0.5h除NH4+-NpH=9~10HRT=1.0hUASBI硫酸盐还原COD负荷20kg/m3dSO42-负荷10kg/m3dUASBIICOD负荷5-10kg/m3dCOD负荷0.2kg/m3dHRT=8h脱除SO42-HRT=0.5h除NH4+-NpH=9~10HRT=1.0hUASBI硫酸盐还原COD负荷20kg/m3dSO42-负荷10kg/m3dUASBIICOD负荷5-10kg/m3dCOD负荷0.2kg/m3dHRT=8h脱除SO42-HRT=0.5h除NH4+-NpH=9~10HRT=1.0hUASBI硫酸盐还原COD负荷20kg/m3dSO42-负荷10kg/m3dUASBIICOD负荷5-10kg/m3dCOD负荷0.2kg/m3dHRT=8h脱除SO42-HRT=0.5h除NH4+-NpH=9~10HRT=1.0hUASBI硫酸盐还原COD负荷20kg/m3dSO42-负荷10kg/m3dUASBIICOD负荷5-10kg/m3dCOD负荷0.2kg/m3d味精工业废水