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酒精废水处理技术


酒精废水处理技术

交 流 资 料

山东国瑞环保产业有限公司
二○○九年八月

目录
一.概述 .....................................................................................................

...................................................... 3 二.酒精生产废水特点 ................................................................................................................................... 3 三、酒精废水处理主要方法 ........................................................................................................................... 3 1、玉米酒精糟的综合利用 ............................................................................................................................. 4 2、薯干酒精糟的综合利用 ............................................................................................................................. 4 3、糖蜜酒精糟处理方法 ................................................................................................................................. 4 4、酒精废水常用处理工艺 ............................................................................................................................. 4

4.1 高效全混厌氧污泥罐(EASB)....................................................................................... 4 4.2 UASB+HASB+接触氧化 ................................................................................................... 5 4.3 EGSB+SBR......................................................................................................................... 7 4.4 IC+A/O ............................................................................................................................... 8 4.5 UASB+氧化塘 .................................................................................................................. 10
四、酒精废水的资源化利用 ..........................................................................................................................11

一.概述 酒精工业是国民经济重要的基础原料产业,酒精广泛应用于化 工、食品工业、日化、医药卫生等领域,同时又是酒基、浸提剂、溶 剂、洗涤剂和表面活性剂。 我国酒精生产的原料比例为:淀粉质原料(玉米、薯干、木薯) 占75%,废糖蜜原料占20%,合成酒精占5%。由此,我国酒精生产的原 料主要是玉米、薯干等淀粉质原料。 酒精企业酒精糟的污染是食品与发酵工业最严重的污染源之一, 由于投资、生产规模、技术、管理等原因,大部分酒精企业的综合利 用率较低。 二.酒精生产废水特点 酒精工业的污染以水的污染最为严重, 生产过程中的废水主要来 自蒸馏发酵成熟醪后排出的酒精糟,生产设备的洗涤水、冲洗水,以 及蒸煮、糖化、发酵、蒸馏工艺的冷却水等。 酒精废水是高浓度、高温度、高悬浮物的有机废水,处理技术起 步较早,发展较快。废液中的废渣含有粉碎后的木薯皮、根茎等粗纤 维,这类物质在废水中是不溶性的COD;木薯中的纤维素和半纤维素 是多糖类物质,在酒精发酵中不能成为酵母菌的碳源而被利用,残留 在废液中,表现为溶解性COD;无机灰分的泥砂杂质。这些物质增加 了废水处理的难度。 三、酒精废水处理主要方法 酒精糟虽然无毒,但是污染负荷高成酸性。根据酒精生产的原料 不同,其酒精糟的综合利用和处理采用不同的方法。

1、玉米酒精糟的综合利用 玉米酒精糟生产DDGS, 既能较彻底的消除污染, 使废水处理达标, 又能获得高质量的蛋白饲料。但是DDGS生产设备投资大,能耗高 (1tDDGS需要200kw·h电耗,蒸汽2.7t,水耗250t),技术要求高, 所以国内只有一部分企业实现DDGS生产, 部分企业仍采用先进行固液 分离,滤渣生产DDG,做饲料,滤液部分回用生产,部分经生化处理, 逐步实现酒精糟生产DDGS。 2、薯干酒精糟的综合利用 部分企业将薯干酒精糟经厌氧+好氧处理, 该方法COD去除率可达 到80%。还有企业将酒精糟采用固液分离,滤液回用生产或者经生化 处理达标,滤渣直接做饲料。 用厌氧消化处理酒精废醪经过30多年的研究实践, 已证明是一种 切实可行的高效产能的处理方法,得到国内外普遍的承认和应用。我 国现行的酒精废醪治理工程中绝大多数采用了厌氧消化工艺。 3、糖蜜酒精废水处理方法 目前,对糖蜜酒精糟采用浓缩燃烧或者浓缩后制作颗粒肥料用, 对综合废水仍采用二级生化处理技术。 4、酒精废水常用处理工艺 4.1 高效全混厌氧污泥罐(EASB) 厌氧反应器采用钢结构,其外形结构类似于第三代厌氧反应器 EGSB 和 IC,能承受高浓度的固体悬浮物(SS) ,是三代厌氧反应器 EGSB 和 IC 不 具 备 的 特 点 , 采 用 高 温 发 酵 , 容 积 负 荷 可 高 达 7.0kgCOD/(m3.d), 高于传统全渣厌氧发酵工艺的 2—3 倍, COD 去 除率高达 90%。该工艺有以下优点:

①对高浓度污染物高 SS 的酒精有机废水,耐冲击力高承受力 强,可完全达到高浓度悬浮物废水处理的要求。 ②在高浓度悬浮液的情况下,虽不能或很难形成颗粒污泥,但 高效厌氧装置可以培养出沉淀性能很好和活性很高的污泥, 这对于保 证 COD 去除率是关键的。 ③在高浓度悬浮液的情况下,容积负荷比普通全渣反映罐高很 多,所以产沼气量很大,能产生较好的经济效益。 4.2 UASB+缺氧池+接触氧化 上流式厌氧污泥反应器(UASB)技术在国内外已经发展成为厌 氧处理的主流技术之一, 在UASB中没有载体, 污水从底部均匀进入, 向上流动,颗粒污泥(污泥絮体)在上升的水流和气泡作用下处于悬 浮状态。反应器下部是浓度较高的污泥床,上部是浓度较低的悬浮污 泥层,有机物在此转化为甲烷和二氧化碳气体。在反应器的上部有三 相分离器,可以脱气和使污泥沉淀回到反应器中。UASB的COD负荷 较高,反应器中污泥浓度高达100—150 g/L,因此COD去除效率比普 通的厌氧反应器高三倍,可达80%~95%。 缺氧池具有双重作用,一是对废水进行生物预处理,改善其生化 性,并吸附、降解一部分有机物;二是对系统的污泥进行消化处理。 可以与后续的接触氧化形成A/O模式,具有同步脱氮除磷作用,其中 厌氧段主要作用是去除有机污染物和释放磷, 缺氧段的主要作用是反 硝化脱氮,由于具有同步去除有机污染物、脱氮、除磷作用,因而目 前该工艺广泛应用在需要脱氮除磷的污水处理方案中。 生物接触氧化法是生物膜法的一种,属于好氧生化处理工艺。整 个系统由池体、填料、曝气设备等组成。好氧生化法是细菌及菌类的 微生物、后生动物等一类的微型动物在填料载体上生长繁殖,微生物

摄取污水中的有机物作为养份,吸附分解污水中的有机物,微生物不 断新陈代谢,保持活性,从而使污水得以净化。在溶解氧和食物都充 足的情况下,微生物繁殖十分迅速,生物膜逐渐增厚,溶解氧和污水 中的有机物凭借扩散作用, 被微生物利用。 当生物膜达到一定厚度时, 氧气无法向生物膜内部扩散,好氧菌死亡,而兼性细菌和厌氧菌开始 大量繁殖,形成厌氧层,利用死亡的好氧菌为基质,并在此基础上不 断繁殖厌氧菌,经过一段时间后在数量上开始下降,加上代谢气体的 逸出,使生物膜大块脱落。在脱落的生物膜表面新的生物膜又重新发 展起来,在接触氧化池内,由于填料表面积大,所以生物膜发展的每 一个阶段都是存在的,使去除有机物的能力稳定在一个水平上。接触 氧化工艺的主要优点如下: ① 体积负荷高,处理时间短,节约占地面积。生物接触氧化法 的体积负荷最高可达3~6kgBOD(m3·d) ,污水在池内停留时间最 短只需0.5~1.5h。同样体积的设备,生物接触氧化的处理能力高出几 倍,处理效率高,所以节约占地面积。 ② 生物活性高。由于曝气系统设置在填料之下,不仅供氧充分 而且对生物膜起到扰动作用,加速生物膜的更新,大大提高生物膜的 活性。曝气形成的紊流使得生物膜不断的连续的与污水中有机物接 触,避免形成死角。经过我们在类似工程中的检测,同样湿重的丝状 菌生物膜,其好氧速率比活性污泥法高1.8倍。 ③ 微生物浓度高,一般的活性污泥法的污泥浓度为2~3g/L,微 生物在池中处于悬浮状态; 而接触氧化池中绝大多数微生物附着在填 料上,单位体积内水中和填料上的微生物浓度可达到10~20g/L。由 于生物接触氧化工艺的微生物浓度高,所以有利于提高容积负荷,从 而降低占地面积。 ④ 污泥产量低。

⑤ 出水水质好而且稳定。在进水短期发生变化时,出水水质受 的影响很小,而且生物膜活性恢复快,适合短期间断运行的需要。 ⑥ 运行管理方便 工艺流程如下所示:
生产废水 细格栅/气浮 回流 降温+调节池 配水井 UASB

缺氧池

接触氧化池

沉淀池

出水

4.3 EGSB+SBR EGSB与UASB非常相似, 其区别在于, EGSB采用高达2.5~6m/h 的上升流速,使得反应器中的颗粒污泥处于部分或者完全膨胀化。污 泥颗粒之间的距离加大从而使污泥床的体积加大。 在高的上升流速以 及产气的作用下,废水中的有机物与污泥床更充分的接触。因此可以 允许废水在反应器中有更短的停留时间,从而,EGSB可以用于处理 较低浓度的废水。与UASB相比,它比UASB布水更容易均匀,传质 效果更好,有机物去除率更高,能适应高浓度有机废水和低浓度有机 废水,容积负荷高,COD去除率高。 EGSB优点: 1、使用范围广,不需要预酸化,流程简单; 2、对进水的温度,pH要求不高,进水COD可达~30,000mg/L; 3、依靠进水和产气达到自行膨胀,并且会根据负荷的变化自动 改变床层的膨胀度, 无须另外增加循环泵保证膨胀, 因此动力消耗小; 4、反应器中床层的膨胀度由下自上逐渐增大,属于变速膨胀床, 其抗冲击负荷能力较强, 有机物去除率较高 (一般为75%~95%以上) , 5、三项分离器:三相分离器专利设计,有效地将气固液分离开, 保证有效的污泥停留时间;

6、反应器没有内循环,上升流速慢,负荷高时也不影响分离; 7、操作维护容易,便于管理。 SBR工艺集进水、曝气、沉淀在一个池子中完成。一般由多个池 子构成一组,各池工作状态轮流变换运行,单池由滗水器滗水,间歇 出水,故又称为序批式活性污泥法。 该工艺将传统的曝气池、 沉淀池由空间上的分布改为时间上的分 布,形成一体化的集约构筑物,并利于实现紧凑的模块布置,最大的 优点是节省占地。另外,可以减少污泥回流量,有节能效果。典型的 SBR工艺沉淀时停止进水, 静止沉淀可以获得较高的沉淀效率和较好 的水质。随着自动化技术的发展和PLC控制系统的普及化,SBR工艺 的工程应用又进入了一个新的时代。 工艺流程如下所示:

生产废水

细格栅/气浮

降温+调节池

配水井

EGSB

SBR

气浮池 2

出水

4.4 IC+A/O IC反应器即膨胀颗粒污泥床反应器,是在UASB反应器的基础上 发展起来的第三代厌氧生物反应器,它通过出水回流再循环,大大提 高了污水的上升流速,反应器中颗粒污泥始终处于膨胀状态,加强污 水与微生物之间的接触和传质,获得较高的去除效率,反应器的高度 高达16-25m。 从外观上看, IC反应器由第一厌氧反应室和第二厌氧反 应室叠加而成,每个厌氧反应器的顶部各设一个气-固-液三相分离 器。如同两个UASB反应器的上下重叠串联。 IC的特点:

(1)容积负荷率高,水力停留时间短 IC反应器生物量大(可达到60g/L) ,污泥龄长。特别是由于存在 着内、外循环,传质效果好。处理高浓度有机废水,进水容积负荷率 可达15~25kgCOD/m3·d。 (2)抗冲击负荷强 在IC反应器中,当COD负荷增加时,沼气的产生量随之增加,由 此内循环的气提增大。处理高浓度废水时,循环流量可达进水流量的 10~20倍。废水中高浓度和有害物质得到充分稀释,大大降低有害程 度,从而提高了反应器的耐冲击负荷能力;当COD负荷较低时,沼气 产量也低,从而形成较低的内循环流。因此,内循环实际为反应器起 到了自动平衡COD冲击负荷的作用。 (3)避免了固形物沉积 有一些废水中含有大量的悬浮物质,会在UASB等流速较慢的反 应器内容易发生累积,将厌氧污泥逐渐置换,最终使厌氧反应器的运 行效果恶化乃至失效。而在IC反应器中,高的液体和气体上升流速, 将悬浮物冲击出反应器。 (4)基建投资省和占地面积小 由于IC反应器的容积负荷率比普通的UASB反应器要高3~4倍 以上,则IC反应器的体积为普通UASB反应器的1/4~1/3左右。而且 有很大的高径比,所以,占地面积特别省,非常使用于占地面积紧张 的厂矿企业采用。并且,可降低反应器的基建投资。 (5)依靠沼气提升实现自身的内循环,减少能耗 厌氧流化床载体的膨胀和流化,是通过出水回流出水泵加压实 现。依次必须消耗一部分动力。而IC反应器正常运行时是以自身产生 的沼气作为提升的动力,实现混合液内循环,不必开水泵实现强制循 环,从而减少能耗。

(6)减少药剂投量,降低运行费用 内外循环的液体量相当于第一级厌氧出水的回流,对pH起缓冲 作用,使反应器内的pH保持稳定。可减少进水的投碱量,从而节约 药剂用量,而减少运行费用。 (7)出水的稳定性好 因为,IC反应器相当有上、下两个UASB反应器串联运行,下面 一个UASB反应器具有很高的有机负荷率,起“粗”处理作用,上面 一个UASB反应器的负荷较低,起“精”处理作用。一般说,多级处 理工艺比单级处理的稳定性好,出水水质稳定。 (8)IC可以在较高温度下运行,非常适合于生产废水温度较高的 情况,可节省污水蒸汽加热的运行费用。 A/O工艺:系Anoxic/Oxic(兼氧/好氧)工艺的简写。是常规二 级生化处理基础上发展起来的生物去碳除氮技术, 是考虑污水脱氮采 用较多的一种处理工艺。充分利用缺氧生物和好氧生物的特点,使废 水得到净化。 目前典型A/O工艺是把缺氧工段提前到好氧工段前,利用原水中 有机物作为有机碳源,故称为前置反硝化作用,转化为硝化态氮,在 缺氧段时, 活性污泥中的反硝化细菌利用硝化态氨和废水中的含碳有 机物进行反硝化作用,使化合态氨转化为分子态氨,获得去碳脱氮的 效果,同时具有生物选择的作用,防止污泥膨胀。因此A/O工艺不但 具有稳定的脱氮功能,而且对COD、BOD有较高的去除率,处理深 度高,剩余污泥量少。
生产废水 细格栅/气浮 降温+调节池 配水井 IC 反应器

A/O

沉淀池

出水

4.5 UASB+氧化塘

该工艺特别适合于建在郊区的木薯酒精生产企业, 氧化塘的废水 停留时间可达数月,由于这类企业多处于市郊或乡镇,而且每年的生 产期为间歇式生产,从而为这种占地面积大,处理时间长的污水处理 方式提供了可能。 工艺流程如下所示:

生产废水

细格栅/气浮

降温+调节池

配水井

UASB

氧化塘

出水

四、酒精废水的资源化利用 以某木薯酒精厂废水处理工程为例说明。主要生产木薯淀粉,年 产6万吨,淀粉废水水量为4800m3/d,CODcr 30000mg/L,BOD5 18000mg/L,SS 2000mg/L,pH 4-5。根据环保部门的有关规定,废水 排放应达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中的一级标准: CODcr ≤100mg/L,BOD5 ≤20mg/L,SS≤70mg/L,pH 6-9。 运行费用:人工费用0.05 元/吨水;吨水电耗0.65 元/吨水,药剂 费0.25元/吨水,直接费用1.00元/吨水。 效益分析: 厌氧段每天接纳COD总量约为129600公斤, 则沼气日 产量为51840m3。沼气发热量约为5500千卡/m3,相当于1kg燃煤的热 值,回收用于厂内生产锅炉燃烧,每天节约标准煤51吨,吨煤按600 元计,每天可收益30600元,全年按300天生产时间计算,可节约标准 煤炭15300余吨,每年节约煤款918万元。除去年运行费用约144万元, 吨水收益5.3元/吨水。


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