浅谈酒精废液厌氧出水冷却分离装置的改造

2013-08-23张树龙喻金票

科学之友 2013年8期

张树龙，喻金票

（广西金源生物化工实业有限公司，广西桂平 537200）

目前国内大多数酒精生产厂家使用的原料都是红薯或木薯等薯类生产酒精后，排放的废糟液属于高浓度、高悬浮物的高温废液。通过研究废液的水质特征，发现木薯酒精废液主要来自于酒精蒸馏塔排出的废液，糟液温度高达 90℃左右，pH为4.0～4.2，废水的COD和SS分别为40～70 g/L和20～30 g/L，总碳水化合物质量浓度达45.2 g/L，属于高含糖酸性有机废水。

一般COD在50 000～60 000 mg/L，SS在25 000～35 000 mg/L，温度在 80 ℃以上。最终处理排放标准为 COD＜100mg/ L，SS＜70 mg/ L一般采用的环保处理工艺为厌氧—好氧处理工艺。

厌氧处理能回收大量的沼气，降低处理成本，好氧处理作为深度处理，这样的工艺处理方法将废液处理达标，是最佳的处理方法。木薯酒精废水经一级厌氧沉淀处理后，TCOD去除率为90 %左右，SS去除率＞80 %，产气量18 L/d，其中甲烷体积分数为55 %～60 %；二级厌氧处理后，TCOD去除率为44 %左右，SS平均去除率40%，产气量0.25 L/d，其中甲烷体积分数为55 %～60 %。两级厌氧对COD、SS、溶解性TN、溶解性TP的总平均去除率分别达到94 %、96 %、44 %、87 %。而高温厌氧CSTR适用于处理高固含量的木薯酒精废水，TCOD和SCOD的去除率分别为90 %和86 %，部分SS能够在全糟厌氧反应器中进行降解，降解率约为50 %。甲烷产率以TCOD和SCOD计分别是0.20～0.25、0.37～0.50 m3，其中以SCOD计的甲烷产气率大于理论值（0.35 m3），这是由于在厌氧消化过程中部分SS转变为SCOD。而SS中包含的难降解的COD通过沉淀去除，且没有产生甲烷，使以TCOD计的甲烷产气率较小。

采用中温 UASB对发酵残液进行后续处理，当 UASB的COD容积负荷在3 kg/（m3·d）左右时，对TCOD的去除率为44 %左右，产气量为0.25 L/d，但甲烷体积分数＞55 %，同样以SCOD计的甲烷产气率＞TCOD甲烷产气率，但二者均低于理论值，这是由于废水经过一级厌氧处理，其中的易生物降解有机物被大量利用于产甲烷，二级厌氧可利用的有机物可生化性相对较差。

木薯酒精废水经两级厌氧处理后，每一级出水的m（C）∶m（N）和m（C）∶m（P）相对于进水均显着降低。针对二级厌氧处理废水COD去除率较低，出水含有大量N、P的特点，可在二级厌氧处理后再进行好氧处理，达到进一步去除有机物和脱氮除磷的目的。

不过，在两级厌氧过程中都存在固液分离和温度控制的技术难题。各处理单元进出水指标要求如下：

表1 厌氧环保污水处理工艺单元指标

通过上表可知，两级厌氧处理之间主要的处理工艺就是降温和去除SS，一般采用的通过斜筛分离，再进入沉淀池沉淀分离。上清液通过螺旋板换热处理，达到降温除SS的目的。此工艺主要存在以下难题：①废水经过斜筛分离后，温度易燃较高，在沉淀池内厌氧反应持续，有沼气产生，不利于沉淀；②沉淀效果差的污水含有大量的SS，进入螺旋板换热器后易出现堵塞的现象，且不利于二级厌氧的进料。

通过观察研究，我们决定对斜筛进行改造，利用风冷原理，达到对厌氧出水分离冷却的目的，有利于下一步的沉淀处理。

2 改造内容

2.1 主要结构

主要结构，见图1。其中，1为引风机，2为出风口，3为进料槽，4为设备房，5为振动筛，6为进风口，7为筛上物接纳槽，8为筛下物接纳槽，9为鼓风机。

图1 主要结构

2.2 工作原理

高温的待分离冷却物料进入进料槽 3，均匀撒落在振动筛的两组筛网上。冷空气由鼓风机 9送入进风口6，上升穿过筛网进入风道，由引风机1排入外界。筛上物流入筛上物接纳槽7内。筛下物落入筛下物接纳槽 8的过程中，与上升的空气充分交换热量。热空气由引风机1带出设备房。冷却后的筛下物由筛下物接纳槽8流出，进入下一道工序。

2.3 现场应用

2.3.1 筛网的选择

通过试验，分别选用不同材质和目数的筛网进行对比，效果如下：

表2 不同材质和目数的筛网性能比表图

80目：初期筛上物水分含量小，不易下滑，易堵塞；不易冲洗，使用一段时间后，效果较好，使用时间长

100目：初期筛上物水分含量小，可以下滑，易堵塞；易冲洗，使用一段时间后，效果较好，使用时间较长

120目：初期筛上物水粉适中，物料流动性好，易堵塞；不易冲洗，使用一段时间后，堵塞严重。使用时间短

通过以上比较，采用100目尼龙网，用木条钉成筛框，将尼龙网钉在框上制成斜筛，使用效果较好，可反复拆洗，耐腐蚀。

2.3.2 风机的选择

引风机：采用普通强力鼓风机，风压在3 000～5 000 Pa，风量根据进料量选择。

抽风机：采用玻璃钢风机，有利于防腐，提高使用寿命，风压在1 000～2 000 Pa，风量可以适量加大，采用低风压流量风机。

2.3.3 运维管理

运维管理：①筛网要定期冲洗，以保证筛分效果；②风机要定期加油，特别是引风机要定期检查风叶，清洗附着物，以保证风机运转平衡；③筛网的安装要保证张紧度，避免筛网松弛，形成堵塞团。

3 结论与建议

3.1 结论

第一，酒精废液厌氧处理要实现高效率的 COD、SS去除率，在两级厌氧处理设施的中间工艺可以加这套经改造的冷却分离装置：振动筛下方内侧设有筛下物接纳槽，振动筛下方两边外侧各设一个筛上物接纳槽，在设备房的上方设引风机，通过风道与设备房连通；振动筛分两组，呈“八”字型布置，每组由1块或1块以上依次错开的筛网组成；对应在振动筛“八”字下方的设备房围护墙上开设进风口。在进行固液分离的同时，对物料进行通风冷却。

第二，配套冷却分离装置选择的筛网需采用100目尼龙网，用木条钉成筛框，将尼龙网钉在框上制成斜筛，并采用强力鼓风机作为设备房外的引风机，以及采用玻璃钢材质的低风压流量鼓风机作为抽风机。

第三，在运维管理方面，需要加强筛网的定期清洁管理，提高材料的利用率；并注意风机的定期维护。