湖南某白酒生产废水处理工程改扩建实例分析

摘要：湖南某大型白酒生产企业随着业务发展有了扩大产能的需求，因而实施了三期生产线扩建工程，但现有的污水处理站无法满足产能扩建后的排水要求，必须同步进行废水处理工程的改扩建。现主要介绍了工程改扩建的内容和改造后的运行情况，并对这次项目实施进行了总结。

关键词：废水处理工程;厌氧反应;总氮控制;解决方案

中图分类号：X797    文献标志码：A    文章编号：1671-0797（2022）06-0040-04

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2022.06.012

0    引言

湖南某白酒生產企业的污水处理站为2013年建设，2014年投产运行，原先设计的工艺路线为“转鼓格栅+调节池+微电解池+水解酸化池+UASB池+CASS池+BAF池+脱色池+澄清池+除磷池”;污泥处理采取的主要工艺为“污泥池+带式压滤机+污泥堆肥”，污泥最终成为有机肥，脱水滤液及污泥池的上清液回流进入调节池。

原工艺设计在实际运行过程中存在诸多问题：

（1）微电解池并未发挥作用，仅作为预曝气池使用;

（2）BAF池和脱色池仅作为出水池使用;

（3）原有处理工艺较为复杂，有些处理工艺并不适合酿酒废水处理;

（4）未能有效发挥处理单元的作用，处理效率低下;

（5）缺氧池设计池容过小，导致时常出现出水总氮不达标情况。

本次改扩建工程将针对目前存在的问题进行分析和解决。

1    污水站水量和水质分析

1.1    水量分析

现状污水处理站设计能力为1 200 m3/d，改扩建工程是在原污水处理站基础上再增加污水处理能力1 200 m3/d，使得污水处理站整体设计能力达到2 400 m3/d。

1.2    水质分析

该白酒生产企业在每年1月—6月和9月—12月正常生产，而在7月—8月期间因酿酒车间气温过高停止生产。停产期间污水站进水以生活污水为主，污水站进入设备检修阶段，等到9月1日酿酒车间复产，污水处理站恢复正常进水。

根据污水处理站提供的2018-01-01至2019-10-23的运行数据，同时对主要构筑物的进出水数据进行分析，主要包括CODcr、氨氮、总氮、总磷、pH等，分别得出正常阶段、复产阶段、停产阶段污水处理站的进水水质参数，如表1所示。

本项目改建后排水按照《发酵酒精和白酒工业水污染物排放标准》（GB 27631—2011）中的“表3  水污染物特别排放限值”间接排放标准执行。

2    改扩建前存在问题和解决思路

依据现场踏勘情况，结合现场运维人员反馈和相关资料，梳理污水站各处理单元存在的问题，并提出如下解决方案。

2.1    格栅

存在问题：现有转鼓格栅年久失修，导致粮食麸壳去除效果不尽如人意，粮食麸壳漏料进入后续的处理构筑物，影响后续正常处理工作。另外，该格栅设置于地面以下，占地面积较大，检修和日常维护极不方便。

解决方案：考虑将原有转鼓格栅机拆除，更换为效率较高的内进水格栅机，通过修改管路和阀门，将格栅布置在地面上。

2.2    调节池

现有调节池尺寸为22 m×14 m×4.5 m，有效容积为1 232 m3，按照2 400 m3/d的设计进水规模，调节池的水力停留时间为12 h。依据《酿造工业废水治理工程技术规范》（HJ 575—2010）第7.1.2.2条“调节池的水力停留时间（HRT）宜为6～12 h”，现有调节池可以满足扩建后对水质水量调节的需求，本次改造可以利用原有调节池。

存在问题：

（1）现场管道阀门和管道锈蚀严重。

（2）水泵流量不满足扩容后处理量要求。

解决方案：考虑更换为大流量的潜污泵，同时更换锈蚀严重的管道和阀门。

2.3    水解酸化池

现有水解酸化池尺寸为10.45 m×8.4 m×4.5 m，有效容积为351 m3，按照2 400 m3/d处理量计算，上升流速和停留时间均满足设计要求。因此，对水解酸化池原处理单元进行再利用。

存在问题：

（1）微电解池不起作用，填料淤积严重。

（2）水解酸化池的进水泵和出水泵流量偏差较大，导致时常出现水池满水溢流的问题。

（3）管道和阀门锈蚀明显。

解决方案：

（1）清理微电解池的淤泥，将其改为pH预调节池。

（2）水解酸化池增加一根溢流管，当水位变大时，污水可溢流进入调节池。

（3）更换锈蚀严重的管道和阀门。

2.4    UASB池

现有UASB池单格尺寸为21.8 m×16.8 m×6.5 m，有效容积为1 779 m3，UASB池正常工况下运行效果较好，但当9月份复产后，进水的CODcr负荷突然增大，其数值可达到7 000～12 000 mg/L，容积负荷短时间内从0增加到4～5 kg CODcr/（m3·d），由此产生了很多问题。

存在问题：

（1）瞬时冲击负荷过大，出水无法达标。

（2）UASB反应池的出水产生浮泥现象。

（3）复产后UASB池运行维护难度大。

解决方案：考虑到复产初期的水质冲击负荷较大，UASB池的容积负荷需要一个缓慢提升的过程。

（1）在复产初期，从水解酸化池出水管处引一路污水超越至应急池进行缓存，利用曝气降解一部分CODcr，后续再用泵提返回到调节池中。

（2）在复产前一段时间，提前投加营养物质缓慢提升UASB池的容积负荷，提高污泥浓度及其活性。

（3）通过调节池平衡水量分布，复产初期缓慢提高进水水量，待系统逐步稳定后再提升水量。

2.5    CASS池

存在问题：

（1）现有CASS池中的滗水器和曝气设备年久失修，曝气效果差。

（2）正常运行时期CASS池的进水CODcr过低（200～300 mg/L），其进水BOD5/TN的数值小于4，脱氮所需碳源供给不足，导致出水总氮不达标。

（3）原来设计的缺氧区池容过小，经计算无法满足未来脱氮池容的要求。

解决方案：

（1）UASB池设计需充分考虑进水总氮出现峰值的情况，结合以往运行数据提供的废水总氮150 mg/L的浓度，确定总氮峰值为200 mg/L。为确保有效脱氮，使得BOD5/TN的比值尽量控制在4～7，需要控制UASB池的出水CODcr数值，通过计算将UASB池出水CODcr控制在1 000～1 500 mg/L比较适宜。

（2）为保证AAO池中进水CODcr数值不能过低，考虑增加一根超越管，当脱氮碳源不足时，超越部分水解酸化池出水至缺氧池。

（3）为满足总氮的去除要求，按2 400 m3/d的处理水量和150 mg/L的总氮设计，计算出脱氮池容积为1 600 m3，考虑到总氮指标要求严格，为使极端情况下总氮出现峰值时仍能满足排水总氮达标的要求，本方案按照10%的富余量考虑脱氮池，新建脱氮池按照1 800 m3设计，经计算，现有CASS缺氧池、好氧池及滗水区尺寸为21.8 m×18.0 m×5.5 m，有效容积为1 960 m3，满足缺氧区容积要求，将原有CASS池整个改造为缺氧池，同时考虑生物除磷的要求，在生化池前段设置厌氧区。

2.6    好氧池

存在问题：原CASS池全部改成缺氧池后，现有的好氧区已经取消，无法应对正常阶段和复产阶段的两种工况。按照《厌氧-缺氧-好氧活性污泥法污水处理工程技术规范》（HJ 576—2010），在正常工况时，为了满足硝化和CODcr降解的要求，好氧区容积需达1 800 m3;在复产初期，鉴于水质冲击负荷的影响（好氧池进水CODcr极端情况按6 000 mg/L考虑），得出峰值进水所需好氧池容积为9 000 m3。

解决方案：由于原CASS池中的好氧区已改为缺氧池，另外原事故池将作废，因此本次改造中将好氧池和事故池合建在一起。新建的好氧事故池分为5格，单格池容为1 900 m3，中间设置手动闸门，前面3格为好氧池区域，后面2格为事故池区域，5格池体内部均设有管式曝气装置，可灵活应对不同的处理工况。

2.7    沉淀池

存在问题：原设计CASS池滗水区，随着滗水时间的推移，污泥液位上升，时常发生出水跑泥现象。

解决方案：新建辐流式沉淀池，进出水设计成常见的中间进水周边出水方式，在自然沉降下通过中心传动刮泥机将沉淀污泥收集到中心泥斗，再通过回流泵将污泥回流到厌氧池，剩余污泥则通过剩余污泥泵接入污泥浓缩池，上清液进入后续处理单元。

2.8    除磷池

存在问题：

（1）现有除磷系统设计没有考虑二期扩建的要求，无法满足水量增加后除磷的需求。

（2）现有除磷设备老旧，需要更新换代。

（3）目前采用化学除磷法，药剂投加量较大，运营费较高。

解决方案：

（1）新建除磷系统，采用高密度沉淀池，通过沉淀污泥回流的方式，提高除磷效率，降低药耗。

（2）鉴于该项目总磷高、药剂消耗量大、药剂成本高的特点，本方案生化阶段考虑了生物除磷，将进入高效沉淀池的总磷控制在1 mg/L以下，实现出水总磷浓度的降低，达到减少药剂用量的目的。

2.9    污泥浓缩池

存在问题：现狀污泥浓缩池直径6 m，池深3 m，总容积约85 m3，根据《室外排水设计规范（2016年版）》（GB 50014—2006）第7.2.1条要求“浓缩时间不宜小于12 h，有效水深宜为4 m”，原有污泥浓缩池无法满足扩建后污泥浓缩的需求。

解决方案：根据建设单位运行要求，结合污泥产生条件，本方案新建2座直径6 m的污泥浓缩池，同时新建管道，原有污泥浓缩池作为污泥中转池，继续保留。

2.10    加药系统

存在问题：加药系统自动化程度低，人工投药工作繁重，目前主要投加的药剂有PAC、PAM、NaOH。

解决方案：重新定做PAC、PAM、NaOH加药系统，增加加药系统运行状态远程监控和自动制备程序，大大降低药剂制备的劳动强度。

2.11    风机房

存在问题：原系统曝气采用3台罗茨风机，噪声十分大，电能消耗较大。

解决方案：选用2台噪声小、节能高效的磁悬浮鼓风机（Q=120 m3/min，P=60 kPa，N=150 kW），按照一用一备考虑。

3    改造后的调试及运行情况

本次扩建及改造项目于2021年3月开始实施，并于9月底完成设备安装及工艺调试工作。

3.1    UASB反应池调试

本系统中的UASB池属于二次启动模式，因此系统启动难度小一些[1]。在8月初，每天向UASB池中投加一定量面粉，保持系统中污泥的生物活性。待8月底进水开始，通过调节池引少量的低浓度生产废水，逐步增加进水水量和浓度，以提高UASB反应池的容积负荷。进水水量从40 m3/h逐渐增至80 m3/h，进水CODcr从3 000 mg/L逐渐提高至8 000 mg/L，容积负荷从0.5 kg CODcr/（m3·d）开始启动，后面容积负荷提高幅度为0.5 kg CODcr/（m3·d），每次容积负荷提高后需稳定运行10 d，直至系统出水稳定。

3.2    AAO反应池调试

AAO池于7月份完成土建施工，之后利用新建事故池区域存储大量未处理的生产污水，以此作为好氧池污泥培养的碳源，从原CASS池中引入污泥作为接种源，采用间歇性进水和闷曝方式培养污泥。待8月份污泥浓度达到3 000 mg/L（此时SV30达到30%左右）时，开启内回流模式，逐渐提高厌氧区和缺氧区的污泥浓度。AAO池调试初期由于反硝化细菌生长缓慢，出水总氮经两周左右才逐渐达标，经过一个月的水质调试，最终实现达标稳定排放，进出水参数如表2所示。

4    改造中存在的问题反思

4.1    UASB反应池出水中带少许浮泥

UASB反应池设置了三相分离器，污泥结团之前仍会带有一定松散污泥，此部分会随水流跑出三相分离器，导致出水中带出少部分污泥[2]。通过化验UASB反应池内絮状污泥性状，结合UASB系统的去除率和运行参数进行分析，得出需要控制进水容积负荷，同时增加排泥量和排泥时间，将污泥浓度控制在40～60 mg/L。

4.2    控制UASB池的pH值

在UASB池正常运行时，最佳pH为6.8～7.2，由于白酒廢水中含有大量有机酸而使pH偏低，在调试过程中需要重点关注pH值，严格控制酸化调节池中污泥浓度及活性与pH值的相互关系，这是保证UASB池运行稳定的关键性因素。因此，需要及时向水解酸化池中投加NaOH，确保系统在稳定的工况下运行。

4.3    总氮控制

在运行过程中需要控制从水解酸化池至AAO池的超越水量，确保缺氧区脱氮有稳定的碳源供给，经过实践论证，当AAO池内CODcr≥600 mg/L时，其脱氮效果较为稳定，出水总氮可以稳定在15 mg/L以下。

5    结语

本项目的改扩建工程现已完成，投运后几个月的运行实践表明，其水质指标符合国家规定的排放标准，达到了工艺改扩建设计的目的，证明工艺路线稳定可靠，从而为该企业未来的扩大生产奠定了良好的基础，也为同类型白酒生产企业的污水改造提供了有益借鉴，因而有着良好的环境效益和社会效益。

[参考文献]

[1] 宋杰书，钱丽华，刘宏杰.白酒酿造废水的排放及防治对策[J].酿酒，2005，32（1）：72-73.

[2] 连学林.常温UASB装置设计与运行控制[J].重庆环境科学，2001，23（4）：42-43.

收稿日期：2021-11-28

作者简介：朱寅（1984—），男，江苏泰兴人，工程师，研究方向：废水处理设计及应用。