IC厭氧+二級AO+臭氧工藝改造 白酒類廢水工程案例分析

文_李文輝 黃莉 楊紅梅

1 舍得酒業(yè)股份有限公司 2 四川恒泰環(huán)境技術(shù)有限責(zé)任公司 3 四川大學(xué)建筑與環(huán)境學(xué)院

白酒是我國的傳統(tǒng)酒種，白酒行業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的重要的行業(yè)。但白酒的生產(chǎn)過程會排出大量高有機(jī)物、高氮、高磷和低pH值廢水，對生態(tài)環(huán)境造成污染和破壞?，F(xiàn)有白酒廢水處理方法主要是以“厭氧+好氧”為主的工藝，厭氧主要采用UASB、EGSB，好氧主要有SBR、CASS等工藝。隨著白酒企業(yè)的發(fā)展以及環(huán)保要求的提高，原有污水處理設(shè)施的容量和水質(zhì)不能滿足新的要求，需進(jìn)行提標(biāo)改造。本案例采用“預(yù)處理+IC厭氧+二級AO+臭氧”等深度處理對原有的“UASB+CASS”工藝進(jìn)行擴(kuò)容提標(biāo)改造，并通過調(diào)試運行驗證改造工藝的可行性，為同類工程的改造、設(shè)計和運行提供參考。

1 項目概況

某白酒廠廢水處理廠現(xiàn)有系統(tǒng)主要采用“預(yù)處理+厭氧+CASS”的工藝。存在處理能力不足、厭氧UASB效率不高、總氮和色度出水不達(dá)標(biāo)等問題，需對原有污水處理廠進(jìn)行擴(kuò)容升級改造。改造后廢水水質(zhì)達(dá)到《發(fā)酵酒精和白酒工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（B 27631-201）中表2直接排放標(biāo)準(zhǔn)。

2 改造工藝流程

2.1 改造措施

2.1.1 技術(shù)路線

廢水站工藝路線仍以“厭氧+好氧”為主，其中厭氧采用IC反應(yīng)器，好氧生化池采用兩級AO的工藝形式。

2.1.2 具體改造措施

新增厭氧IC反應(yīng)塔，并利用厭氧能源加熱進(jìn)水；原UASB改造為一級A/O系統(tǒng)（一級缺氧池、一級好氧池，缺氧池利用原UASB的分格，每格加設(shè)潛水?dāng)嚢杵鳎?。CASS工藝改為二級A/O系統(tǒng)，CASS末端分格作為二沉池。增加缺氧池碳源投加系統(tǒng)（并考慮用原水或者液體碳源作為碳源的管線）；增加好氧堿度調(diào)節(jié)系統(tǒng)。系統(tǒng)末端增加臭氧脫色單元。生化出水新增反硝化濾池作為安保措施，確保TN穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。預(yù)處理裝置新增氣浮裝置，保證后續(xù)厭氧系統(tǒng)的進(jìn)水條件。增加格柵井、調(diào)節(jié)池、預(yù)沉池等的臭氣收集及處理系統(tǒng)。

2.2 改造后工藝流程

污水經(jīng)過粗細(xì)格柵、氣浮和沉淀后去除懸浮物，再進(jìn)入IC厭氧塔進(jìn)行厭氧反應(yīng)，去除大部分COD，產(chǎn)生的沼氣用于產(chǎn)生沼氣加熱進(jìn)水。厭氧出水一次進(jìn)入一級AO和二級AO，去除剩余的COD和氨氮、總氮。反硝化濾池作為備用措施，保證總氮達(dá)標(biāo)。再進(jìn)入臭氧池脫色，然后經(jīng)過除磷池去除剩余的總磷，最后經(jīng)過纖維轉(zhuǎn)盤濾池過濾后達(dá)標(biāo)排放。改造后工藝流程見圖1。

圖1 改造后工藝流程框圖

3 主要設(shè)計參數(shù)

3.1 設(shè)計水量及進(jìn)出水水質(zhì)

改造后系統(tǒng)能力達(dá)到3500m3/d，進(jìn)水指標(biāo)為COD15000 mg/L，氨氮260mg/L，總氮450mg/L，總磷120mg/L，色度200倍，BOD56500mg/L，SS5000mg/L，pH3～4。出水滿足《發(fā)酵酒精和白酒工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB27631-2011）中表2直接排放標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 主要單元設(shè)計參數(shù)

3.2.1 預(yù)處理部分

預(yù)處理系統(tǒng)包括粗格柵、預(yù)調(diào)節(jié)池、一級提升泵房、細(xì)格柵、平流預(yù)沉池、二調(diào)池、氣浮單元，其中氣浮單元為新增單元。氣浮池設(shè)計回流比30%，表面負(fù)荷4m3/(m2·h)，絮凝時間4.6min。

3.2.2 厭氧系統(tǒng)

新建IC厭氧反應(yīng)器，厭氧反應(yīng)器產(chǎn)生沼氣處理后，一路進(jìn)入沼氣鍋爐進(jìn)行燃燒，產(chǎn)生熱量對厭氧進(jìn)水進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)。多余沼氣利用地面外燃式火炬燃燒排放。IC厭氧反應(yīng)器設(shè)計停留時間21h，設(shè)計容積負(fù)荷12.6 kgCOD/(m3·d) ，沖擊負(fù)荷16 kgCOD/(m3·d)，回流比300%，上升流速3～6 m/h。

3.2.3 好氧生化系統(tǒng)

將原有UASB+CASS工藝改為二級A/O系統(tǒng)。一級AO設(shè)計污泥濃度3300mg/L，COD污泥負(fù)荷0.21kgCOD/kg MLSS.d，停留時間缺氧段21.9h，好氧段21.9h。二級AO設(shè)計污泥濃度3300mg/L，COD污泥負(fù)荷0.27kgCOD/kg MLSS.d，停留時間缺氧段34.6h，好氧段27.1h。二沉池表面負(fù)荷0.75m3/(m2·h)。

3.2.4 深度處理

深度處理系統(tǒng)包括反硝化濾池單元、臭氧脫色單元、除磷單元、轉(zhuǎn)盤過濾單元，其中反硝化濾池單元及脫色單元為新增，其他利用現(xiàn)有系統(tǒng)。反硝化單元TN負(fù)荷0.68kgNO3-N/m3·d，強(qiáng)制濾速6.5m/h，峰值濾速4.3 m/h，水洗反沖洗強(qiáng)度4.1L/（m2·s），氣洗反沖洗強(qiáng)度 24.7L/（m2·h），單獨氣洗時間2min，單獨水洗5min，氣水同時洗10min。臭氧投加濃度60mg/L，停留時間30min。

4 改造后運行結(jié)果

4.1 進(jìn)水水質(zhì)檢測

為分析進(jìn)水水質(zhì)的變化，進(jìn)行了12個月水質(zhì)檢測（從6月開始），每月檢測污染物平均值結(jié)果見圖2。

圖2 進(jìn)水污染物濃度

根 據(jù)圖2可知，進(jìn) 水 的COD在1658～7947mg/L，除了上一年度7～9月水質(zhì)較低，其它時間COD基本在5000～8000 mg/L之 間，NH3-N在100～300mg/L之間，TN在150～450mg/L之間，總磷（TP）在30～130 mg/L之間，pH值在4～6，屬于高有機(jī)物、高氮、高磷、酸性廢水。

4.2 運行結(jié)果

4.2.1 各單元主要污染物去除結(jié)果

改造后進(jìn)行通水調(diào)試，為分析正常運行過程中各單元污染物的去除效果，對主要監(jiān)測指標(biāo)COD，NH3-N，TN進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果見圖3。

圖3 正常運行過程中COD、NH3-N和TN濃度及去除率

由圖3a可知，COD在氣浮（去除率10.1%），水解酸化（12.8%），IC厭 氧(89.1%)，一 級AO(78.5%)，二 級AO(43.8%)和深度處理(38.9%)單元均有去除效果。其中IC厭氧和一級AO去除率最高。由于一級AO將易降解的COD基本已降解完成，二級AO的COD去除率較低，且出水大于排放標(biāo)準(zhǔn)（100 mg/L），所以后端接深度處理非常必要。實踐證明，后端的臭氧深度處理，既可以解決色度問題，也可以保證出水COD達(dá)標(biāo)。因此，IC厭氧、一級AO和后端的深度處理是保證出水COD穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的關(guān)鍵工藝。

由圖3b可知，NH3-N在IC厭氧罐前去除率較少（17%），在IC厭氧罐單元反而升高28%，可能歸因于有機(jī)氮在厭氧段轉(zhuǎn)化為氨氮。一級AO（90.8%）和二級AO（86.8%）的NH3-N去除率較高，深度處理段去除率較低（8.5%）。一級AO出水NH3-N 26.9mg/L，二級AO出水NH3-N為3.5mg/L。由此可見，兩級AO是保證NH3-N穩(wěn)定達(dá)標(biāo)（10mg/L）的關(guān)鍵工藝。

由圖3c可知，TN和NH3-N一樣，在IC厭氧罐前去除率較少（9%），在一級AO（71.2%）和二級AO（91.1%）去除率較高，深度處理段去除率較低（6.4%）。一級AO出水TN109mg/L，二級AO出水TN為9.6mg/L。由此可見，兩級AO也是保證TN穩(wěn)定達(dá)標(biāo)（20mg/L）的關(guān)鍵工藝。TP主要通過化學(xué)除磷和生物除磷相結(jié)合去除，二級AO出水TP在20～25mg/L，總排口TP0.13mg/L，達(dá)到出水標(biāo)準(zhǔn)（≤1.0 mg/L）。

4.2.2 出水口水質(zhì)檢測

經(jīng)過調(diào)試改造，最后穩(wěn)定運行出水水質(zhì)為CODCr88mg/L，氨氮3.24mg/L，總氮9.02mg/L，總磷0.13mg/L，色度16倍，BOD20mg/L，SS12 mg/L，pH7.26出水水質(zhì)能達(dá)到設(shè)計的《發(fā)酵酒精和白酒工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB27631-2011）中表2直接排放標(biāo)準(zhǔn)，說明改造工藝可行。

4.3 直接運行費用

正常運行過程中，直接運行費用主要消耗在水、電和藥劑上。水可以采用出水口清水進(jìn)行回用配藥和沖洗。藥劑主要有液堿、PAM、PAC、除磷劑和復(fù)合碳源。在每天處理水量3500m3/d情況下，直接運行費用為6～8元/m3。

5 結(jié)語

采用“氣浮預(yù)處理+IC厭氧罐+二級AO +臭氧脫色+化學(xué)除磷”對某白酒廠的原有的“厭氧+CASS”工藝進(jìn)行改造，出水水質(zhì)COD88 mg/L，NH3-N 3.24mg/L，TN9.02 mg/L，TP0.13mg/L，色度16mg/L，SS12mg/L，滿足《發(fā)酵酒精和白酒工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB27631-2011）中表2直接排放標(biāo)準(zhǔn)，改造工藝可行，改造后直接運行費用6～8元/m3。