UASB二级接触氧化组合工艺处理酒厂废水工程实例许炜

第37卷第12期2017年12月工业水处理IndustrialWaterTreatmentVol.37No.12Dec.，2017许炜，等UASB+二级接触氧化组合工艺处理酒厂废水工程实例许炜，高慧琴，牛晨雨，李雪飞，黄永炳（武汉理工大学资源与环境工程学院，湖北武汉430070）［摘要］以某酒厂废水处理工程为实例，介绍了白酒、黄酒综合废水处理工艺、构筑物参数及设备运行工况。针对该废水污染物浓度较高、有机成分较复杂的情况，以UASB＋二级生物接触氧化为主体工艺对其进行处理。该工艺技术可行性高、运行稳定、管理方便、工程投资少、运营成本低，最终处理出水可达到《发酵酒精和白酒工业水污染物排放标准》（GB27631—2011）的间接排放标准要求。［关键词］酒厂综合废水；UASB；二级生物接触氧化［中图分类号］X703［文献标识码］B［文章编号］1005-829X（2017）12-0102-04CasestudyonthecombinedprocessUASB+secondarybiologicalcontactoxidationprocessforthetreatmentofthewastewaterfromawineryXuWei，GaoHuiqin，NiuChenyu，LiXuefei，HuangYongbing（SchoolofResourcesandEnvironmentalEngineering，WuhanUniversityofScience&Technology，Wuhan430070，China）Abstract：Takingthewastewatertreatmentprojectofawineryasexample，thetreatmentprocessofthecombinedwastewatercontainingliquorandyellowwine，structureparametersandoperationconditionsareintroduced.Aim⁃ingatthesituationthattheconcentrationofwastewaterpollutantsarehighandtheorganiccomponentsarecompli⁃cated，thewastewaterhasbeentreatedbyusingUASB+secondarybiologicalcontactoxidationasthemainprocess.Theprocesstechnologiesarecharacterizedbyhighfeasibility，stableoperation，convenientmanagement，lessin⁃vestmentandlowrunningcosts.ThefinaltreatedeffluentcanmeettherequirementsforindirectdischargestandardspecifiedintheDischargeStandardofWaterPollutantsforFermentationAlcoholandDistilledSpiritsIndustry（GB27631-2011）.Keywords：wineryintegratedwastewater；UASB；secondarybiologicalcontactoxidationprocess［基金项目］国家自然科学基金（41471407）湖北十堰某酒厂年产米香型白酒1500t、黄酒3500t，生产过程中产生大量有机废水。笔者对白酒及黄酒生产废水的特点进行综合分析，结合原有污水处理站工艺及多家同类污水站的实践经验，提出采用UASB＋二级生物接触氧化组合工艺进行处理。同时依据该废水的水质特点及处理要求，采取了在水解酸化池前加调节池的工艺设计，保证废水的主工艺程序能稳定运行，使出水水质达到《发酵酒精和白酒工业水污染物排放标准》（GB27631—2011）的间接排放标准。1废水水质1.1废水主要组成及特点白酒生产废水包括蒸馏底锅水、白酒糟废液、发酵池渗沥水、地下酒库渗漏水、蒸馏工段冲洗水、制曲废水、粮食浸泡水、冷却水、洗瓶水及场地冲洗水等〔1〕。黄酒生产过程中主要产生冲米废水、米浆废水、淋饭废水、前酵罐冲洗废水、后酵罐冲洗废水、洗滤布废水、洗绵饼废水、洗坛废水等〔2〕。白酒、黄酒综合废水的特点：属于高浓度有机废水，可生化性较好；废水pH呈弱酸性；SS较高，含有一定量的无机盐。该废水一旦排入水体会消耗受纳水体内的大量溶解氧，对周围水体环境造成严重危害。1.2废水水质及水量拟建工程处理废水主要包括白酒生产废水、黄酒生产废水和生活废水，三股废水分别经各自支管汇入总管组成综合废水，再排入污水处理站--102工业水处理2017-12，37（12）许炜，等：UASB+二级接触氧化组合工艺处理酒厂废水工程实例收集水池，进入污水处理系统处理。其中白酒生产线废水水量为65.51m3/d，黄酒生产线废水水量为38.75m3/d，生活废水水量为23.80m3/d。废水排放总量为128.06m3/d，污水处理站按照150m3/d设计。进水水质及排放标准见表1。表1进水水质及排放标准项目白酒生产废水/（mg·L-1）黄酒生产废水/（mg·L-1）生活废水/（mg·L-1）排放标准/（mg·L-1）CODCr125029814350≤400BOD53431284570≤80NH3-N807730≤30SS306291200≤140TP1092≤3.02废水处理工艺目前国内外常用的白酒、黄酒废水处理工艺包括ABR+CSTR法、UASB+CASS法、UASB+SBR法等，其中UASB+二级生物接触氧化工艺在大豆废水、淀粉废水、黄酒废水等的处理工程的应用都达到了理想的运行效果和经济效益〔3〕。结合该酒厂的废水水质及实际排放状况，兼顾因地制宜等因素，确定采用UASB＋二级生物接触氧化组合工艺进行处理，工艺流程见图1。图1工艺流程3主要构筑物及设计参数（1）调节池。地下式钢砼结构，尺寸为3000mm×2000mm×3000mm，有效容积15m3，水力停留时间1.5h。向该池投加氢氧化钠使其pH达到7.0左右，以保证后续的生化系统能稳定运行。调节池内设穿孔曝气管，气水体积比为4∶1，起到内置搅拌的作用，防止污泥在池内沉淀。设加药设备1套，pH计1套，浮球液位计1套；潜污泵2台，1备1用。（2）水解酸化池。地下式钢砼结构，尺寸6000mm×4000mm×3500mm，有效容积72m3，水力停留时间15.0h。采用弹性纤维一体化填料，型号DFS-100，聚乙烯材质，55m3，出水设置低水位自动停机保护，中水位自动开启泵，高水位自动报警系统。设提升泵2台，1备1用；浮球液位计2套；电磁流量计，1套。（3）UASB反应器。半地下式钢砼结构，水封罐，尺寸为7000mm×5000mm×4500mm，有效容积140m3，水力停留时间23h，CODCr容积负荷为5kg/（m3·d）。内设加热盘管装置并通入蒸汽加热，通过调节回流量和蒸汽管道上的电动阀，使UASB厌氧反应器内水温稳定在（35±2）℃，为降解污染物提供有利的外界条件。通过全自动沼气点火装置收集UASB产生的沼气，由三相分离器收集气体输送至沼气燃烧器，通过压力控制仪检测管内气压，当压力达到设定值时（一般压力上限为3kPa，下限为1.5kPa），启动点火装置，打开气动阀，沼气通过阻火器至燃烧器，与空气混合燃烧，经排气孔排入大气；当管道内压力低于设定值时，关闭阀门，结束燃烧。UASB反应器进水采用均匀布水系统，出水设置钢结构三相分离器，pH一般控制在6.5～7.5之间。设pH计1套，温度计1套，温控系统PTC-1型（含蒸汽电磁阀等控制原件）1套；回流泵2台，1备1用；沼气自动点火系统1套。（4）二级生物接触氧化池。地上式钢砼结构，一级尺寸为5000mm×5000mm×3500mm，水力停留时间10h；二级尺寸为5000mm×4000mm×3500mm，水力停留时间6h。采用廊道式，设计为两廊道，每廊道宽2.0m，有效容积60m3。填料高度2.0m3，填料容量35m3，两级串联。气水比控制在20∶1，且底部设排泥放空装置。生物接触氧化池内设高效传质填料，采用弹性纤维一体化填料，型号DFS-100，聚乙烯材质，共75m3。4工程启动及运行情况4.1UASB反应器的启动本次调试接种污泥取自当地市政污水处理厂的厌氧池，整个调试分为3个阶段，共耗时约3个月。初始启动时接种污泥量为反应器有效容积的30%，污泥质量浓度为20kg/m3左右，初始配水最低CODCr为1000mg/L左右，CODCr容积负荷为0.5kg/（m3·d），内循环1个周期后，每次提升0.2kg/（m3·d），逐步提升CODCr容积负荷至2.0kg/（m3·d），直到可降解的CODCr去除率达到80%为止。第2阶段COD容积负荷由2.0kg/（m3·d）开始，每次负荷增加20%，每次操作所需时间为数天到2周不等，经过多次重复操作提升COD容积负荷至5.0--103工业水处理2017-12，37（12）工程实例kg/（m3·d）。随着COD容积负荷的逐渐提高，那些颗粒比较细小、沉降性能比较差的污泥将随出水而被洗出反应器，重质污泥则留在反应器内。由于进水及产气的搅拌作用，截留在反应器内的污泥通过不同途径在重质污泥颗粒的表面富集、絮凝并生长繁殖，最终形成1~5mm的颗粒污泥〔4〕。第3阶段的运行中，pH、温度、CODCr容积负荷、挥发性有机物（VFA）等各项操作参数必须严格控制，随着有机负荷的不断提高，反应器内的污泥质量浓度逐步提高，颗粒污泥床的高度也相应增高，此时反应器的处理效果也达到良好状态〔5〕。UASB启动期间进出水的CODCr和pH变化情况如图2、图3所示。图2UASB启动期间进出水CODCr变化曲线图3UASB启动期间进出水pH变化曲线由图2可见，UASB反应器启动初期，随着进水CODCr的增加，出水CODCr也相应升高，主要原因是接种污泥驯化需要一定时间，厌氧菌未成为优势菌种，活性不高，对有机物的去除效果也不明显。图3表明在整个调试期间UASB反应器内的进出水pH并未出现较大波动，主要原因是前置系统设置了调节池，并通过pH计实时监测和加碱调节使pH达到稳定状态，为后续的生化处理系统提供了有利条件。UASB反应器初始启动时容积负荷与CODCr去除率并不高，随着反应器容积负荷的逐步提高，池内的污泥质量浓度也逐渐增加，厌氧菌在整个微生物系统中占主导地位，并产生粒径较小的颗粒污泥，使出水的有机物浓度降低，CODCr去除率也逐渐趋于稳定。UASB的CODCr去除率及容积负荷变化曲线如图4所示。从图4可以看出，第20天至30天时，由于容积负荷提升过快，反应器受到较大冲击，由于其耐冲击负荷的能力较弱，导致CODCr去除率明显下降。图5考察了UASB的CODCr去除率与温度的变化关系。图4UASB的CODCr去除率与容积负荷变化曲线图5UASB的CODCr去除率与温度变化曲线启动前期处于9月份，水温波动较小。在反应器稳定运行阶段，由夏季逐渐进入秋季，温度下降较为明显，UASB反应器内的微生物活性降低，CODCr去除率由80%降至74%左右。稳定运行阶段后期通过蒸汽盘管对反应器内部进行加热和内循环作用，可使反应器温度维持在（33±2）℃，此时颗粒污泥已经大量生成，反应器CODCr容积负荷达到设计要求，即5.0kg/（m3·d），从而使CODCr去除率维持在75%上下。稳定运行25d后，表明UASB反应器启动成功，达到后置二级接触氧化池处理的进水水质要求〔6-7〕。4.2二级接触氧化池的启动在好氧调试启动的前期，首先需启动罗茨鼓风机完成对整个曝气管线的吹扫，检查池内曝气头是否有堵塞情况并完成检修。启动过程中先后进行污泥接种、驯化、提升负荷、稳定运行4个阶段，接种污泥后先进行闷曝至污泥颜色泛白，停止曝气，如此不断重复。在此