浅谈发酵酒精废水的末端处理技术

2017-05-11邵丽刘东玲山东省环境保护科学研究设计院山东济南250013

资源节约与环保 2017年1期

关键词：反应器污泥酒精

邵丽刘东玲（山东省环境保护科学研究设计院山东济南250013）

浅谈发酵酒精废水的末端处理技术

邵丽刘东玲
（山东省环境保护科学研究设计院山东济南250013）

末端处理在发酵酒精废水处理过程当中是十分关键的环节，本文结合发酵酒精废水的特点，分析了不同酒精生产原料所需采用的处理方法，并列举了几种常见的处理工艺，指出做好废水末端处理和综合利用，可实现很好的经济效益。

发酵酒精废水；末端处理；综合利用；经济效益

发酵酒精行业是指以谷类、薯类、糖蜜为原料，经发酵、蒸馏而生产食用酒精、工业酒精和燃料乙醇的工业。企业在生产过程中产生的污染物包括废水、废气、废渣和噪声。其污染特点是：资源和能源消耗量大，产污环节多，而且分散排放；污染物无毒、无害，绝大部分可回收利用；生产耗水量大，废水量大。

1 概述

随着发酵酒精行业的发展，其生产过程中产生的污染（尤其是废水污染）也不容忽视。据调查结果测算，2010年行业年产生废水总量约2.5亿m3，其中酒精糟为9000多万m3，年排有机污染物CODcr约7.2万吨。酒精废水占全国工业废水排放总量的1%，所排CODcr占全国工业废水中CODcr排放总量的1.2%。为降低行业污染排放量，改善环境质量，迫切需要增加科技投入，推进资源、能源节约，推行清洁生产，加强“三废”治理和循环利用，实现“三废”无害化处理，提升行业整体的污染防治水平。

发酵酒精行业能源和资源消耗量大，即在生产过程中需要大量的蒸汽和电能，采用清洁生产工艺和设备，合理提高出酒率和废物综合利用率，可以有效提高能源和资源利用效率。酒精糟是发酵酒精行业最主要的污染源，主要产生于酒精企业的蒸馏塔，其特点为产生量大、呈酸性、高度温、有机负荷高。

生产酒精的原料不同所需采取的处理和综合利用方法也有所差别。一般采取的工艺流程如图1所示。

图1 酒精废水处理流程示意

从图中可看出酒精生产企业排放的酒精综合废水主要经过四个步骤即预处理、厌氧处理、好氧处理以及深度处理。按照不同的生产原料在这四个步骤中采取的方法稍有差别比如以玉米为原料的发酵酒精，其酒精糟可处理后用于生产DDGS。这种方法既能实现消除污染的目的，还能获得蛋白饲料这种副产品，不过生产DDGS的设备成本较高，而且能耗也高生产1tDDGS就需要250t水、2.7t蒸汽和电耗200kW/h，并且技术要求高，只有少部分企业在采取这种方法，固液分离依然是主流。又如薯干为原料的酒精，所排放的废水，普遍采用厌氧处理+好氧处理的方法，能够去除80%的COD，固液分离也比较常用，滤液回用或生化处理达标，滤渣直接做饲料。

2 末端处理技术

2.1 常见工艺

2.1.1 EASB

EASB，厌氧反应器，可承受具有高浓度特点的固体悬浮物，高温发酵，能够达到7.0kgCOD（m3.d）的容积负荷，相比传统全渣厌氧发酵效果好2到3倍，能够去除90%以上的COD。

2.1.2 UASB+缺氧池+接触氧化

流程如图2所示。

图2 流程图

UASB目前已是主流的厌氧处理技术，中文名称上流式厌氧污泥反应器。上部是悬浮污泥层（低浓度），下部是污泥床（高浓度），废水由反应器底部均匀进入并向上层流动，颗粒污泥处于悬浮状态，并在向上流动过程中进行处理，有机物转变成甲烷和二氧化碳。上部三相分离器作用是脱气并使污泥沉淀。其COD负荷高，污泥浓度高达100~150g/L，去除率相对较高可达95%左右。缺氧池的作用在于预处理和消化处理并与后续接触氧化形成A/O模式，同步脱氮除磷。接触氧化是好氧处理流程中的一部分，其优点在于处理时间短，占地面积小，可达2~6kgBOD(m3.d)的体积负荷，生物活性高，相比活性污泥法其好氧速率要快1.8倍，出水水质好。

2.1.3 IC+A/O

流程如图3所示。

图3 流程图

膨胀颗粒污泥床反应器（IC），这是新一代厌氧处理反应器，相当于两个UASB的重叠串联。优点在于容积负荷率高，处理时间短，抗冲击负荷强，很少产生固体沉积物，投资小结合沼气实现内循环，还能减少能耗，而且出水水质有着很好的稳定性。

A/O即Anoxic/Oxic，这种模式是常规二级生化处理延伸出来的生物去碳除氮技术，主要用于废水脱氮。同时还能保持较高的COD、BOD去除率，深度处理剩余污泥少。

2.1.4 EGSB+SBR

EGSB同UASB类似，但比UASB更有优势，废水在反应器中的上升流速更快，可使颗粒污泥完全膨胀化，布水更均匀，有机物去除率更高（可达90%以上），使用广泛，流程简单，对进水温度和pH值的要求不高。SBR在一个池中完成进水、曝气和沉淀，具体可称为序批式活性污泥法，结合PLC可实现自动化控制。

2.1.5 UASB+氧化塘

流程如图4。

图4 流程图

这种工艺模式对郊区的木薯酒精生产企业特别合适，氧化塘能够停留数月的废水，适合长时间的污水处理。

2.2 实际应用

某酒精生产企业，酒精原料主要是木薯淀粉，年产量约6万t，淀粉废水达到4800m3/d，CODcr、BOD5、SS含量分别是30000mg/L、18000mg/L、2000mg/L，pH值4~5。根据GB8978系列国标的要求，要达到一级标准，COD、BOD、SS应分别效益100mg/L、20mg/L和70mg/ L，pH值6~9。

末端处理系统投运后，预处理阶段在0.05~0.35元/吨水（添加药剂按最高值算），厌氧处理阶段（包括温度调节和反应器的形式）综合成本在0.65~1.0元/吨水之间，好氧处理阶段成本大约在0.2~1.5元/吨水之间，直接费用1.0元/吨水，人工成本0.5元/吨水。

投运后厌氧处理阶段回收沼气51840m3，接收COD约129600公斤。沼气回用相当于1kg煤产生的热量值，达到5500千卡/m?，可节约51吨/天的标准煤，按当地600元/吨的煤价算，能够节约30600元的成本。如果全年生产时间计算为300天，那么即可节约15300吨左右的煤，全年可节约900多万的成本，除去运行成本后每处理一吨水可达到5.0元/吨左右的收益。