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酒精廢水特點(diǎn)及廢水處理工藝介紹
點(diǎn)擊率:2406  更新時(shí)間:2013/1/27 10:22:34
  hbzhan內(nèi)容導(dǎo)讀:酒精廢水是高濃度、高溫度、高懸浮物的有機(jī)廢水,處理技術(shù)起步較早,發(fā)展較快。廢液中的廢渣含有粉碎后的木薯皮、根莖等粗纖維,這類物質(zhì)在廢水中是不溶性的COD;木薯中的纖維素和半纖維素是多糖類物質(zhì),在酒精發(fā)酵中不能成為酵母菌的碳源而被利用,殘留在廢液中,表現(xiàn)為溶解性COD;無(wú)機(jī)灰分的泥砂雜質(zhì)。這些物質(zhì)增加了廢水處理的難度。
  
  一.概述
  
  酒精工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)重要的基礎(chǔ)原料產(chǎn)業(yè),酒精廣泛應(yīng)用于化工、食品工業(yè)、日化、醫(yī)藥衛(wèi)生等領(lǐng)域,同時(shí)又是酒基、浸提劑、溶劑、洗滌劑和表面活性劑。
  
  我國(guó)酒精生產(chǎn)的原料比例為:淀粉質(zhì)原料(玉米、薯干、木薯)占75%,廢糖蜜原料占20%,合成酒精占5%。由此,我國(guó)酒精生產(chǎn)的原料主要是玉米、薯干等淀粉質(zhì)原料。
  
  酒精企業(yè)酒精糟的污染是食品與發(fā)酵工業(yè)最嚴(yán)重的污染源之一,由于投資、生產(chǎn)規(guī)模、技術(shù)、管理等原因,大部分酒精企業(yè)的綜合利用率較低。
  
  二.酒精生產(chǎn)廢水特點(diǎn)
  
  酒精工業(yè)的污染以水的污染最為嚴(yán)重,生產(chǎn)過(guò)程中的廢水主要來(lái)自蒸餾發(fā)酵成熟醪后排出的酒精糟,生產(chǎn)設(shè)備的洗滌水、沖洗水,以及蒸煮、糖化、發(fā)酵、蒸餾工藝的冷卻水等。
  
  酒精廢水是高濃度、高溫度、高懸浮物的有機(jī)廢水,處理技術(shù)起步較早,發(fā)展較快。廢液中的廢渣含有粉碎后的木薯皮、根莖等粗纖維,這類物質(zhì)在廢水中是不溶性的COD;木薯中的纖維素和半纖維素是多糖類物質(zhì),在酒精發(fā)酵中不能成為酵母菌的碳源而被利用,殘留在廢液中,表現(xiàn)為溶解性COD;無(wú)機(jī)灰分的泥砂雜質(zhì)。這些物質(zhì)增加了廢水處理的難度。
  
  三、酒精廢水處理主要方法
  
  酒精糟雖然無(wú)毒,但是污染負(fù)荷高成酸性。根據(jù)酒精生產(chǎn)的原料不同,其酒精糟的綜合利用和處理采用不同的方法。
  
  1、玉米酒精糟的綜合利用
  
  玉米酒精糟生產(chǎn)DDGS,既能較徹底的消除污染,使廢水處理達(dá)標(biāo),又能獲得高質(zhì)量的蛋白飼料。但是DDGS生產(chǎn)設(shè)備投資大,能耗高(1tDDGS需要200kw•h電耗,蒸汽2.7t,水耗250t),技術(shù)要求高,所以國(guó)內(nèi)只有一部分企業(yè)實(shí)現(xiàn)DDGS生產(chǎn),部分企業(yè)仍采用先進(jìn)行固液分離,濾渣生產(chǎn)DDG,做飼料,濾液部分回用生產(chǎn),部分經(jīng)生化處理,逐步實(shí)現(xiàn)酒精糟生產(chǎn)DDGS。
  
  2、薯干酒精糟的綜合利用
  
  部分企業(yè)將薯干酒精糟經(jīng)厭氧 好氧處理,該方法COD去除率可達(dá)到80%。還有企業(yè)將酒精糟采用固液分離,濾液回用生產(chǎn)或者經(jīng)生化處理達(dá)標(biāo),濾渣直接做飼料。
  
  用厭氧消化處理酒精廢醪經(jīng)過(guò)30多年的研究實(shí)踐,已證明是一種切實(shí)可行的高效產(chǎn)能的處理方法,得到國(guó)內(nèi)外普遍的承認(rèn)和應(yīng)用。我國(guó)現(xiàn)行的酒精廢醪治理工程中絕大多數(shù)采用了厭氧消化工藝。
  
  3、糖蜜酒精廢水處理方法
  
  目前,對(duì)糖蜜酒精糟采用濃縮燃燒或者濃縮后制作顆粒肥料用,對(duì)綜合廢水仍采用二級(jí)生化處理技術(shù)。
  
  4、酒精廢水常用處理工藝
  
  4.1高效全混厭氧污泥罐(EASB)
  
  厭氧反應(yīng)器采用鋼結(jié)構(gòu),其外形結(jié)構(gòu)類似于第三代厭氧反應(yīng)器EGSB和IC,能承受高濃度的固體懸浮物(SS),是三代厭氧反應(yīng)器EGSB和IC不具備的特點(diǎn),采用高溫發(fā)酵,容積負(fù)荷可高達(dá)7.0kgCOD/(m3.d),高于傳統(tǒng)全渣厭氧發(fā)酵工藝的2—3倍,COD去除率高達(dá)90%。該工藝有以下優(yōu)點(diǎn):
  
 ?、賹?duì)高濃度污染物高SS的酒精有機(jī)廢水,耐沖擊力高承受力強(qiáng),可完全達(dá)到高濃度懸浮物廢水處理的要求。
  
 ?、谠诟邼舛葢腋∫旱那闆r下,雖不能或很難形成顆粒污泥,但高效厭氧裝置可以培養(yǎng)出沉淀性能很好和活性很高的污泥,這對(duì)于保證COD去除率是關(guān)鍵的。
  
  ③在高濃度懸浮液的情況下,容積負(fù)荷比普通全渣反映罐高很多,所以產(chǎn)沼氣量很大,能產(chǎn)生較好的經(jīng)濟(jì)效益。
  
  4.2UASB 缺氧池 接觸氧化
  
  上流式厭氧污泥反應(yīng)器(UASB)技術(shù)在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)發(fā)展成為厭氧處理的主流技術(shù)之一,在UASB中沒(méi)有載體,污水從底部均勻進(jìn)入,向上流動(dòng),顆粒污泥(污泥絮體)在上升的水流和氣泡作用下處于懸浮狀態(tài)。反應(yīng)器下部是濃度較高的污泥床,上部是濃度較低的懸浮污泥層,有機(jī)物在此轉(zhuǎn)化為甲烷和二氧化碳?xì)怏w。在反應(yīng)器的上部有三相分離器,可以脫氣和使污泥沉淀回到反應(yīng)器中。UASB的COD負(fù)荷較高,反應(yīng)器中污泥濃度高達(dá)100—150g/L,因此COD去除效率比普通的厭氧反應(yīng)器高三倍,可達(dá)80%~95%。
  
  缺氧池具有雙重作用,一是對(duì)廢水進(jìn)行生物預(yù)處理,改善其生化性,并吸附、降解一部分有機(jī)物;二是對(duì)系統(tǒng)的污泥進(jìn)行消化處理??梢耘c后續(xù)的接觸氧化形成A/O模式,具有同步脫氮除磷作用,其中厭氧段主要作用是去除有機(jī)污染物和釋放磷,缺氧段的主要作用是反硝化脫氮,由于具有同步去除有機(jī)污染物、脫氮、除磷作用,因而目前該工藝廣泛應(yīng)用在需要脫氮除磷的污水處理方案中。
  
  生物接觸氧化法是生物膜法的一種,屬于好氧生化處理工藝。整個(gè)系統(tǒng)由池體、填料、曝氣設(shè)備等組成。好氧生化法是細(xì)菌及菌類的微生物、后生動(dòng)物等一類的微型動(dòng)物在填料載體上生長(zhǎng)繁殖,微生物攝取污水中的有機(jī)物作為養(yǎng)份,吸附分解污水中的有機(jī)物,微生物不斷新陳代謝,保持活性,從而使污水得以凈化。在溶解氧和食物都充足的情況下,微生物繁殖十分迅速,生物膜逐漸增厚,溶解氧和污水中的有機(jī)物憑借擴(kuò)散作用,被微生物利用。當(dāng)生物膜達(dá)到一定厚度時(shí),氧氣無(wú)法向生物膜內(nèi)部擴(kuò)散,好氧菌死亡,而兼性細(xì)菌和厭氧菌開(kāi)始大量繁殖,形成厭氧層,利用死亡的好氧菌為基質(zhì),并在此基礎(chǔ)上不斷繁殖厭氧菌,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后在數(shù)量上開(kāi)始下降,加上代謝氣體的逸出,使生物膜大塊脫落。在脫落的生物膜表面新的生物膜又重新發(fā)展起來(lái),在接觸氧化池內(nèi),由于填料表面積大,所以生物膜發(fā)展的每一個(gè)階段都是存在的,使去除有機(jī)物的能力穩(wěn)定在一個(gè)水平上。接觸氧化工藝的主要優(yōu)點(diǎn)如下:
  
 ?、袤w積負(fù)荷高,處理時(shí)間短,節(jié)約占地面積。生物接觸氧化法的體積負(fù)荷最高可達(dá)3~6kgBOD(m3•d),污水在池內(nèi)停留時(shí)間最短只需0.5~1.5h。同樣體積的設(shè)備,生物接觸氧化的處理能力高出幾倍,處理效率高,所以節(jié)約占地面積。
  
 ?、谏锘钚愿?。由于曝氣系統(tǒng)設(shè)置在填料之下,不僅供氧充分而且對(duì)生物膜起到擾動(dòng)作用,加速生物膜的更新,大大提高生物膜的活性。曝氣形成的紊流使得生物膜不斷的連續(xù)的與污水中有機(jī)物接觸,避免形成死角。經(jīng)過(guò)我們?cè)陬愃乒こ讨械臋z測(cè),同樣濕重的絲狀菌生物膜,其好氧速率比活性污泥法高1.8倍。
  
 ?、畚⑸餄舛雀?,一般的活性污泥法的污泥濃度為2~3g/L,微生物在池中處于懸浮狀態(tài);而接觸氧化池中絕大多數(shù)微生物附著在填料上,單位體積內(nèi)水中和填料上的微生物濃度可達(dá)到10~20g/L。由于生物接觸氧化工藝的微生物濃度高,所以有利于提高容積負(fù)荷,從而降低占地面積。
  
 ?、芪勰喈a(chǎn)量低。
  
 ?、莩鏊|(zhì)好而且穩(wěn)定。在進(jìn)水短期發(fā)生變化時(shí),出水水質(zhì)受的影響很小,而且生物膜活性恢復(fù)快,適合短期間斷運(yùn)行的需要。
  
 ?、捱\(yùn)行管理方便
  
  4.3EGSB SBR
  
  EGSB與UASB非常相似,其區(qū)別在于,EGSB采用高達(dá)2.5~6m/h的上升流速,使得反應(yīng)器中的顆粒污泥處于部分或者完全膨脹化。污泥顆粒之間的距離加大從而使污泥床的體積加大。在高的上升流速以及產(chǎn)氣的作用下,廢水中的有機(jī)物與污泥床更充分的接觸。因此可以允許廢水在反應(yīng)器中有更短的停留時(shí)間,從而,EGSB可以用于處理較低濃度的廢水。與UASB相比,它比UASB布水更容易均勻,傳質(zhì)效果更好,有機(jī)物去除率更高,能適應(yīng)高濃度有機(jī)廢水和低濃度有機(jī)廢水,容積負(fù)荷高,COD去除率高。
  
  EGSB優(yōu)點(diǎn):
  
  1、使用范圍廣,不需要預(yù)酸化,流程簡(jiǎn)單;
  
  2、對(duì)進(jìn)水的溫度,pH要求不高,進(jìn)水COD可達(dá)~30,000mg/L;
  
  3、依靠進(jìn)水和產(chǎn)氣達(dá)到自行膨脹,并且會(huì)根據(jù)負(fù)荷的變化自動(dòng)改變床層的膨脹度,無(wú)須另外增加循環(huán)泵保證膨脹,因此動(dòng)力消耗??;
  
  4、反應(yīng)器中床層的膨脹度由下自上逐漸增大,屬于變速膨脹床,其抗沖擊負(fù)荷能力較強(qiáng),有機(jī)物去除率較高(一般為75%~95%以上);
  
  5、三項(xiàng)分離器:三相分離器專利設(shè)計(jì),有效地將氣固液分離開(kāi),保證有效的污泥停留時(shí)間;
  
  6、反應(yīng)器沒(méi)有內(nèi)循環(huán),上升流速慢,負(fù)荷高時(shí)也不影響分離;
  
  7、操作維護(hù)容易,便于管理。
  
  SBR工藝集進(jìn)水、曝氣、沉淀在一個(gè)池子中完成。一般由多個(gè)池子構(gòu)成一組,各池工作狀態(tài)輪流變換運(yùn)行,單池由潷水器潷水,間歇出水,故又稱為序批式活性污泥法。
  
  該工藝將傳統(tǒng)的曝氣池、沉淀池由空間上的分布改為時(shí)間上的分布,形成一體化的集約構(gòu)筑物,并利于實(shí)現(xiàn)緊湊的模塊布置,最大的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省占地。另外,可以減少污泥回流量,有節(jié)能效果。典型的SBR工藝沉淀時(shí)停止進(jìn)水,靜止沉淀可以獲得較高的沉淀效率和較好的水質(zhì)。隨著自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展和PLC控制系統(tǒng)的普及化,SBR工藝的工程應(yīng)用又進(jìn)入了一個(gè)新的時(shí)代。
  
  4.4IC A/O
  
  IC反應(yīng)器即膨脹顆粒污泥床反應(yīng)器,是在UASB反應(yīng)器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的第三代厭氧生物反應(yīng)器,它通過(guò)出水回流再循環(huán),大大提高了污水的上升流速,反應(yīng)器中顆粒污泥始終處于膨脹狀態(tài),加強(qiáng)污水與微生物之間的接觸和傳質(zhì),獲得較高的去除效率,反應(yīng)器的高度高達(dá)16-25m。從外觀上看,IC反應(yīng)器由第一厭氧反應(yīng)室和第二厭氧反應(yīng)室疊加而成,每個(gè)厭氧反應(yīng)器的頂部各設(shè)一個(gè)氣-固-液三相分離器。如同兩個(gè)UASB反應(yīng)器的上下重疊串聯(lián)。
  
  IC的特點(diǎn):
  
  (1)容積負(fù)荷率高,水力停留時(shí)間短
  
  IC反應(yīng)器生物量大(可達(dá)到60g/L),污泥齡長(zhǎng)。特別是由于存在著內(nèi)、外循環(huán),傳質(zhì)效果好。處理高濃度有機(jī)廢水,進(jìn)水容積負(fù)荷率可達(dá)15~25kgCOD/m3•d。
  
  (2)抗沖擊負(fù)荷強(qiáng)
  
  在IC反應(yīng)器中,當(dāng)COD負(fù)荷增加時(shí),沼氣的產(chǎn)生量隨之增加,由此內(nèi)循環(huán)的氣提增大。處理高濃度廢水時(shí),循環(huán)流量可達(dá)進(jìn)水流量的10~20倍。廢水中高濃度和有害物質(zhì)得到充分稀釋,大大降低有害程度,從而提高了反應(yīng)器的耐沖擊負(fù)荷能力;當(dāng)COD負(fù)荷較低時(shí),沼氣產(chǎn)量也低,從而形成較低的內(nèi)循環(huán)流。因此,內(nèi)循環(huán)實(shí)際為反應(yīng)器起到了自動(dòng)平衡COD沖擊負(fù)荷的作用。
  
  (3)避免了固形物沉積
  
  有一些廢水中含有大量的懸浮物質(zhì),會(huì)在UASB等流速較慢的反應(yīng)器內(nèi)容易發(fā)生累積,將厭氧污泥逐漸置換,最終使厭氧反應(yīng)器的運(yùn)行效果惡化乃至失效。而在IC反應(yīng)器中,高的液體和氣體上升流速,將懸浮物沖擊出反應(yīng)器。
  
  (4)基建投資省和占地面積小
  
  由于IC反應(yīng)器的容積負(fù)荷率比普通的UASB反應(yīng)器要高3~4倍以上,則IC反應(yīng)器的體積為普通UASB反應(yīng)器的1/4~1/3左右。而且有很大的高徑比,所以,占地面積特別省,非常使用于占地面積緊張的廠礦企業(yè)采用。并且,可降低反應(yīng)器的基建投資。
  
  (5)依靠沼氣提升實(shí)現(xiàn)自身的內(nèi)循環(huán),減少能耗
  
  厭氧流化床載體的膨脹和流化,是通過(guò)出水回流出水泵加壓實(shí)現(xiàn)。依次必須消耗一部分動(dòng)力。而IC反應(yīng)器正常運(yùn)行時(shí)是以自身產(chǎn)生的沼氣作為提升的動(dòng)力,實(shí)現(xiàn)混合液內(nèi)循環(huán),不必開(kāi)水泵實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制循環(huán),從而減少能耗。
  
  (6)減少藥劑投量,降低運(yùn)行費(fèi)用
  
  內(nèi)外循環(huán)的液體量相當(dāng)于第一級(jí)厭氧出水的回流,對(duì)pH起緩沖作用,使反應(yīng)器內(nèi)的pH保持穩(wěn)定??蓽p少進(jìn)水的投堿量,從而節(jié)約藥劑用量,而減少運(yùn)行費(fèi)用。
  
  (7)出水的穩(wěn)定性好
  
  因?yàn)?,IC反應(yīng)器相當(dāng)有上、下兩個(gè)UASB反應(yīng)器串聯(lián)運(yùn)行,下面一個(gè)UASB反應(yīng)器具有很高的有機(jī)負(fù)荷率,起“粗”處理作用,上面一個(gè)UASB反應(yīng)器的負(fù)荷較低,起“精”處理作用。一般說(shuō),多級(jí)處理工藝比單級(jí)處理的穩(wěn)定性好,出水水質(zhì)穩(wěn)定。
  
  (8)IC可以在較高溫度下運(yùn)行,非常適合于生產(chǎn)廢水溫度較高的情況,可節(jié)省污水蒸汽加熱的運(yùn)行費(fèi)用。
  
  A/O工藝:系A(chǔ)noxic/Oxic(兼氧/好氧)工藝的簡(jiǎn)寫。是常規(guī)二級(jí)生化處理基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的生物去碳除氮技術(shù),是考慮污水脫氮采用較多的一種處理工藝。充分利用缺氧生物和好氧生物的特點(diǎn),使廢水得到凈化。
  
  目前典型A/O工藝是把缺氧工段提前到好氧工段前,利用原水中有機(jī)物作為有機(jī)碳源,故稱為前置反硝化作用,轉(zhuǎn)化為硝化態(tài)氮,在缺氧段時(shí),活性污泥中的反硝化細(xì)菌利用硝化態(tài)氨和廢水中的含碳有機(jī)物進(jìn)行反硝化作用,使化合態(tài)氨轉(zhuǎn)化為分子態(tài)氨,獲得去碳脫氮的效果,同時(shí)具有生物選擇的作用,防止污泥膨脹。因此A/O工藝不但具有穩(wěn)定的脫氮功能,而且對(duì)COD、BOD有較高的去除率,處理深度高,剩余污泥量少。
  
  4.5UASB 氧化塘
  
  該工藝特別適合于建在郊區(qū)的木薯酒精生產(chǎn)企業(yè),氧化塘的廢水停留時(shí)間可達(dá)數(shù)月,由于這類企業(yè)多處于市郊或鄉(xiāng)鎮(zhèn),而且每年的生產(chǎn)期為間歇式生產(chǎn),從而為這種占地面積大,處理時(shí)間長(zhǎng)的污水處理方式提供了可能。
  
  四、酒精廢水的資源化利用
  
  以某木薯酒精廠廢水處理工程為例說(shuō)明。主要生產(chǎn)木薯淀粉,年產(chǎn)6萬(wàn)噸,淀粉廢水水量為4800m3/d,CODcr30000mg/L,BOD518000mg/L,SS2000mg/L,pH4-5。根據(jù)環(huán)保部門的有關(guān)規(guī)定,廢水排放應(yīng)達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)中的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn):CODcr≤100mg/L,BOD5≤20mg/L,SS≤70mg/L,pH6-9。
  
  運(yùn)行費(fèi)用:人工費(fèi)用0.05元/噸水;噸水電耗0.65元/噸水,藥劑費(fèi)0.25元/噸水,直接費(fèi)用1.00元/噸水。
  
  效益分析:厭氧段每天接納COD總量約為129600公斤,則沼氣日產(chǎn)量為51840m3。沼氣發(fā)熱量約為5500千卡/m3,相當(dāng)于1kg燃煤的熱值,回收用于廠內(nèi)生產(chǎn)鍋爐燃燒,每天節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤51噸,噸煤按600元計(jì),每天可收益30600元,全年按300天生產(chǎn)時(shí)間計(jì)算,可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤炭15300余噸,每年節(jié)約煤款918萬(wàn)元。除去年運(yùn)行費(fèi)用約144萬(wàn)元,噸水收益5.3元/噸水。
 

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