醬香型白酒生產(chǎn)廢水處理工藝

1、醬香型白酒生產(chǎn)廢水處理工藝某醬香型白酒生產(chǎn)企業(yè)一新建廢水處理工程的設(shè)計(jì)過程。通過方案論證比較，采用“預(yù)處理UASB化學(xué)除氮磷五級(jí)BardenphoMBR臭氧氧化混凝沉淀深度處理”工藝流程，并結(jié)合建設(shè)廠址狹長(zhǎng)、分期建設(shè)的實(shí)際情況，對(duì)全流程進(jìn)行了工藝設(shè)計(jì)，工程投入使用后，出水水質(zhì)達(dá)到發(fā)酵酒精和白酒行業(yè)最嚴(yán)格的排放限值要求。1、工程概況1.1工程介紹某醬香型白酒企業(yè)為其某片區(qū)制酒車間配套新建廢水處理廠一座，該廠臨近赤水河，受廠址狹長(zhǎng)所限，本工程統(tǒng)一規(guī)劃、分期設(shè)計(jì)和建設(shè)，對(duì)應(yīng)白酒產(chǎn)能：期3700噸/年、期3500噸/年。一期工程已建成并投入運(yùn)行。1.2設(shè)計(jì)水量、水質(zhì)根據(jù)企業(yè)多年排水?dāng)?shù)據(jù)，以及充分考慮生

2、產(chǎn)過程中排水的波動(dòng)性、易變性等因素，廢水處理廠設(shè)計(jì)規(guī)模為2000m/d，其中期工程1000m/d，期工程1000m/d。廢水處理廠來水均為醬香型白酒生產(chǎn)過程中排放的廢水，該廢水在不同的生產(chǎn)時(shí)段排放濃度相差較大，特別是氮、磷等指標(biāo)，在設(shè)定進(jìn)水污染物濃度時(shí)，充分考慮到了水質(zhì)濃度波動(dòng)和平均濃度兩個(gè)因素。設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)見表1。1.3排放標(biāo)準(zhǔn)該廠位于赤水河沿岸，處理后達(dá)標(biāo)水排入赤水河附近的支流，最終匯入赤水河。排水需滿足發(fā)酵酒精和白酒工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB27631-2011）中的直接排放限值（見表1）。進(jìn)一步經(jīng)過深度處理單元后，主要污染物指標(biāo)可以達(dá)到地表水類水質(zhì)要求（總氮指標(biāo)除外）。1.4工藝流程

3、醬酒生產(chǎn)廢水普遍具有懸浮物、有機(jī)物和氮磷、色度等污染物指標(biāo)均較高的特點(diǎn)。在不同的生產(chǎn)周期，其排水濃度波動(dòng)較大，全年排水有一定的間歇性。根據(jù)行業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，上述指標(biāo)均需達(dá)到非常高的去除率，才能實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。由于廢水中碳、氮、磷在不同生物和化學(xué)處理單元中的去除效果不同，在設(shè)計(jì)工藝路線時(shí)，不僅要采用多級(jí)、物化生化聯(lián)合處理工藝，而且要恰當(dāng)控制好各級(jí)污染物的去除效率，以期達(dá)到全流程各項(xiàng)污染物的協(xié)同去除，盡量減少外界化學(xué)物質(zhì)的投加，節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用和外排水的含鹽量。本設(shè)計(jì)采用物理化學(xué)法預(yù)處理，以厭氧、好氧生物處理為主體，再輔以化學(xué)后處理和膜分離深度處理等多級(jí)串聯(lián)工藝，完成該廢水的達(dá)標(biāo)排放任務(wù)。具體工藝流程

4、如圖1所示。1.5兩期主要工藝單元及設(shè)計(jì)參數(shù)1.5.1預(yù)處理單元格柵：設(shè)三級(jí)格柵去除固形物，一級(jí)為2臺(tái)循環(huán)耙齒格柵除污機(jī)、1臺(tái)人工格柵，柵齒間隙5mm。二級(jí)為4臺(tái)旋轉(zhuǎn)式固液分離機(jī)（每期2臺(tái)），柵網(wǎng)間隙2mm，處理水量580m/h。三級(jí)為4臺(tái)旋轉(zhuǎn)式固液分離機(jī)（每期2臺(tái)），柵網(wǎng)間隙1mm，處理水量230m/h。緩沖池：有效容積206m。氣?。簬Щ炷蔚娜軞鈿飧∠到y(tǒng)，2臺(tái)（期新增），單臺(tái)處理水量80m/h?；炷磻?yīng)池：混合池4座、反應(yīng)池4座（每期各2座），有效容積36m。一級(jí)沉淀池：中心傳動(dòng)幅流式沉淀池4座（每期2座），表面負(fù)荷1m/h。調(diào)節(jié)池：期池體有效容積2700m。期池體有效容積2300m。H

5、RT=60h。事故池：期池體有效容積1300m。期池體有效容積1200m。HRT=30h。1.5.2厭氧處理單元采用UASB工藝，期與期相同，兩期合建，每期池體有效容積1540m。常溫厭氧發(fā)酵，有機(jī)負(fù)荷Nv=8.0kgCOD/（md），COD去除率70%80%。設(shè)出水回流，回流比按100%200%計(jì)。無回流時(shí)，厭氧池表面負(fù)荷為0.2m/（mh），有回流時(shí)，表面負(fù)荷為0.5m/（mh）。采用一管一點(diǎn)式布水方式。1.5.3化學(xué)處理單元設(shè)反應(yīng)池4座，依次為吹脫除CO2、磷酸銨鎂（MAP）結(jié)晶除氮磷、羥基磷酸鈣（HAP）結(jié)晶除磷、二級(jí)混凝沉淀單元，配套幅流式沉淀池2座。期與期相同。吹脫池氣水比（48）

6、1，MAP池、HAP池結(jié)晶反應(yīng)時(shí)間均為60min，設(shè)置慢速攪拌，反應(yīng)pH=89.5。絮凝反應(yīng)時(shí)間60min，設(shè)置慢速攪拌，反應(yīng)pH=895。沉淀池表面負(fù)荷為0.7m/（mh）。1.5.4好氧處理單元采用帶膜分離功能的五級(jí)Bardenpho工藝，第二個(gè)好氧池內(nèi)設(shè)有浸沒式板式膜組件，大幅度提高了污泥濃度和泥水分離效率。期與期相同，共2座，單池有效池容1100m，分2個(gè)序列運(yùn)行。有機(jī)負(fù)荷0.18kgBOD5/（kgMLSSd），平均污泥濃度8g/L，膜通量0.3m/（md）。污泥回流比50%100%，混合液回流比300%400%。總HRT=26.4h。1.5.5后處理單元臭氧氧化：臭氧氧化塔2臺(tái)，每

7、期1臺(tái)，停留時(shí)間1h；臭氧發(fā)生器2臺(tái)，單臺(tái)產(chǎn)氣量5.0kgO3/h。三級(jí)混凝沉淀：混凝反應(yīng)池，每期1座，有效容積32m。三級(jí)沉淀池，每期2座，表面負(fù)荷0.7m/（mh），沉淀時(shí)間大于2h。1.5.6深度處理單元采用“砂濾+超濾+活性炭”組合工藝，進(jìn)一步去除排水中的有機(jī)物、色度、氨氮、總氮和總磷。期與期相同，每期配置如下。砂濾：石英砂過濾罐3臺(tái)，濾速8m/h。超濾：采用浸沒式超濾單元，運(yùn)行通量Flux25LMH。炭濾：活性炭罐3臺(tái)，濾速8m/h，內(nèi)裝高性能水處理用活性炭。1.5.7污泥處理單元污泥濃縮池：2座，兩期共用。濃縮池A用于初沉污泥濃縮，濃縮池B用于其他污泥濃縮。濃縮池A表面負(fù)荷0.06

8、5m/（mh），固體通量1.3kg/（mh）。濃縮池B表面負(fù)荷0.065m/（mh），固體通量0.67kg/（mh）。疊螺脫水機(jī)：4臺(tái)，每期2臺(tái)。單臺(tái)污泥處理量300kgDS/h，按每日運(yùn)行10h計(jì)算。脫水后污泥干重3t/d，濕體積15m（80%含水率）。污泥烘干機(jī)：2臺(tái)，每期1臺(tái)。單臺(tái)除濕量為10t/d，預(yù)計(jì)烘干脫去10t水后，污泥含水量為2t/d，污泥固含量為3t/d，總體積為5m左右，含水率為40%。1.5.8臭氣處理單元臭氣收集系統(tǒng)：只收集預(yù)處理、污泥處理、厭氧出水吹脫池3個(gè)區(qū)域的臭氣。生物除臭單元：兩期共用，處理能力按期臭氣量為2500m，期臭氣量2500m/h計(jì)。水洗區(qū)噴淋加濕流量

9、為10m/h。生物脫臭填料區(qū)氣體停留時(shí)間為60s。2、設(shè)計(jì)要點(diǎn)2.1預(yù)處理單元預(yù)處理工藝包括3個(gè)方面的功能：固液分離、懸浮物初沉和水質(zhì)水量均衡調(diào)節(jié)。針對(duì)固形物和懸浮物的沖擊，本工程重點(diǎn)強(qiáng)化預(yù)處理過程，設(shè)三級(jí)格柵、氣浮、混凝沉淀等多種預(yù)處理措施，可確保在預(yù)處理階段高效去除固形物和懸浮物，且以上設(shè)施均設(shè)于調(diào)節(jié)池前，可防止這些固態(tài)污染物在長(zhǎng)時(shí)間的存貯過程中再次溶解釋放，增加廢水中各項(xiàng)溶解性污染物的濃度。一期運(yùn)行時(shí)發(fā)現(xiàn)初沉池表面存在大量浮渣，撇渣后仍有少量進(jìn)入調(diào)節(jié)池，為增強(qiáng)懸浮物去除效果，二期新增了氣浮設(shè)備。緩沖池的設(shè)置，是為氣浮、混凝的加藥提供相對(duì)穩(wěn)定的水量和相對(duì)均衡的水質(zhì)。針對(duì)來水水量和水質(zhì)波動(dòng)大

10、的特點(diǎn)，設(shè)置超大容積調(diào)節(jié)池（停留時(shí)間大于2d）和事故池（停留時(shí)間大于1d），且期與期預(yù)處理單元可根據(jù)來水情況在并聯(lián)和串聯(lián)模式間靈活切換。2.2厭氧處理單元該廢水處理廠地處赤水河河岸斜坡上，屬侵蝕性低山河谷斜坡地貌，且該廠緊鄰赤水河。為保證后續(xù)好氧生物處理及脫氮除磷對(duì)碳源的需求，需將COD去除率控制在70%80%，為后續(xù)處理預(yù)留較多的碳源?；谝陨蟽蓚€(gè)原因，本設(shè)計(jì)選用了技術(shù)成熟、運(yùn)行簡(jiǎn)易穩(wěn)定、施工難度小的UASB工藝，而非除碳效率高且對(duì)地載力要求高、施工難度大的IC、EGSB等高效厭氧工藝。因就地利用較為困難，本工程厭氧產(chǎn)生的沼氣，由沼氣火炬就地燃燒處理。2.3化學(xué)脫氮除磷單元本工程原水中的氮磷

11、濃度較高，僅靠好氧生物脫氮除磷是很難實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，需在好氧單元前進(jìn)行化學(xué)法脫氮除磷。為盡量減少藥耗及化學(xué)藥劑對(duì)后續(xù)生化單元的影響，本設(shè)計(jì)采用“吹脫CO2+MAP+HAP+混凝沉淀”工藝。吹脫CO2可提高廢水pH，可減少后段化學(xué)反應(yīng)中堿的投加量，預(yù)計(jì)厭氧出水經(jīng)過化學(xué)脫氮除磷單元后，預(yù)計(jì)其TP和TN（以NH+4-N形式存在）分別小于10mg/L和100mg/L。2.4好氧處理單元化學(xué)處理后的廢水中氮、磷仍較高，須選擇具有脫氮除磷功能的好氧生化工藝。采用具有高效脫氮性能的五級(jí)Bardenpho工藝，且將MBR引入該工藝替代二沉池。通過投加外碳源調(diào)整C/N6，此單元氨氮和總氮去除率均可達(dá)到90%以上，

12、預(yù)計(jì)出水TP0.5mg/L、TN15mg/L、COD50mg/L。MBR工藝中選用經(jīng)久耐用且操作運(yùn)行簡(jiǎn)單的板式膜，使上述好氧工藝具備了高效和運(yùn)行穩(wěn)定的雙重特性。期與期好氧池可實(shí)現(xiàn)并聯(lián)和串聯(lián)模式靈活切換，低濃度或大水量輪次時(shí)可采用并聯(lián)模式運(yùn)行，高濃度排水輪次時(shí)可采用串聯(lián)模式運(yùn)行。2.5“臭氧氧化+后混凝”單元MBR出水的色度和TP（部分TP以有機(jī)磷形態(tài)存在）兩項(xiàng)指標(biāo)仍有可能會(huì)超標(biāo)，為此選用臭氧氧化和后混凝工藝。通過強(qiáng)氧化過程，既脫色又改變含磷污染物和有機(jī)物的分子形態(tài)，再用混凝沉淀的方法，將上述微量的污染物去除，從而使有機(jī)物、氮、磷、色度等各項(xiàng)指標(biāo)均穩(wěn)定地達(dá)到GB27631-2011（直排）排放要

13、求（見表1）。2.6深度處理單元為滿足類地表水質(zhì)排放要求，有機(jī)物、氮、磷、色度等各項(xiàng)指標(biāo)仍需進(jìn)一步降低。為此本設(shè)計(jì)設(shè)置了可滿足更高水質(zhì)要求的深度處理單元：砂濾+浸沒式超濾+活性炭吸附。浸沒式超濾操作彈性大，運(yùn)行管理方便，維護(hù)成本低，對(duì)大分子膠體污染物有較好的去除效果，再輔以活性炭對(duì)超濾出水中的微量溶解性污染物進(jìn)行吸附，可全面降低各類污染物濃度，為出水水質(zhì)達(dá)到類地表要求提供保障。2.7污泥處理系統(tǒng)本設(shè)計(jì)采用兩級(jí)脫水工藝，第一級(jí)采用疊螺式污泥脫水工藝，脫水后的污泥含水率約為80%85%。第二級(jí)采用空氣源熱泵低溫干化設(shè)備，通過熱泵產(chǎn)生熱風(fēng)對(duì)脫水污泥進(jìn)行深度脫水，烘干后的污泥含水率低于50%，為后續(xù)的

14、綜合利用、焚燒、填埋創(chuàng)造了條件。烘干尾氣冷凝后返回廢水系統(tǒng)進(jìn)行處理，整個(gè)烘干過程不產(chǎn)生異味。2.8臭氣處理系統(tǒng)本設(shè)計(jì)選擇生物除臭工藝處理收集的尾氣。厭氧和好氧、后處理等單元基本不產(chǎn)生臭氣，因此只對(duì)預(yù)處理、厭氧出水吹脫和污泥濃縮、污泥處理等單元擴(kuò)散的尾氣進(jìn)行專門收集。經(jīng)過生物處理后，收集的高濃度臭氣中的NH3和H2S及其他致臭污染物，均可得到高效去除，使外排尾氣不造成周邊空氣污染，廠界臭氣濃度符合臭氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)要求。2.9自控與監(jiān)控設(shè)計(jì)該廢水處理廠建設(shè)場(chǎng)地狹長(zhǎng)，長(zhǎng)350m，寬30m，配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)上采用放射式與樹干式相結(jié)合的混合配電方式。全廠自動(dòng)化程度較高，設(shè)自動(dòng)控制系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)，全部數(shù)

15、據(jù)上傳至辦公樓中控室上位機(jī)中，并設(shè)電視幕墻，可隨時(shí)監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)情況，方便遠(yuǎn)程控制和監(jiān)督管理。3、工程投資廢水廠總占地面積8700m。建筑面積：期工程3100m，期工程1200m；構(gòu)筑物池容：期13000m，期7200m。土建工程費(fèi)用估算約為4000萬元，工藝設(shè)備及安裝部分工程估算約為5500萬元，合計(jì)總投資約為9500萬元，噸水投資為4.75萬元/m。該投資額遠(yuǎn)高于一般工業(yè)廢水處理的投資強(qiáng)度，除與本項(xiàng)目規(guī)模較小有關(guān)外，還與本項(xiàng)目要達(dá)到的高排放標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)。4、運(yùn)行效果對(duì)2021年4至6月的連續(xù)運(yùn)行數(shù)據(jù)分析如下。4.1進(jìn)水水量及水質(zhì)進(jìn)水水量及水質(zhì)情況見圖2。日均進(jìn)水量為678.9m/d，進(jìn)水COD、總氮

16、、總磷的平均濃度分別為：7513.2mg/L，154.3mg/L和43.7mg/L；峰值分別達(dá)到41900mg/L，1030.5mg/L和351.5mg/L。4.2出水水質(zhì)處理出水水質(zhì)情況見圖3。出水水質(zhì)能穩(wěn)定達(dá)到GB27631-2011（直排）限值要求（見表1），COD、TN、TP的均值分別為：22.0mg/L、9.64mg/L和0.1mg/L，均遠(yuǎn)優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)值。此段時(shí)間深度處理單元未運(yùn)行。5、能耗和藥耗統(tǒng)計(jì)與分析5.1能耗和藥耗統(tǒng)計(jì)由于本工程未對(duì)每個(gè)處理單元單獨(dú)進(jìn)行電耗計(jì)量，故以設(shè)計(jì)參數(shù)和設(shè)備用電負(fù)荷為滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的工況，對(duì)各單元和主要用電設(shè)備進(jìn)行測(cè)算分析。本工程滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的噸水電耗為10

17、5kWh/m，去除單位COD量電耗為3.0kWh/kgCOD，遠(yuǎn)高于城市污水處理的噸水電耗（90%、脫氮去除率85%TN=（R+r）/（1+R+r）。再經(jīng)過后續(xù)單元處理后，可滿足COD50mg/L、TN15mg/L的排放要求。好氧單元鼓風(fēng)機(jī)除了為氧化氨氮供氧和提供MBR膜擦洗空氣外，還要為氧化過量投加的外碳源（約為氨氮量的3倍，300mg/L左右）供氧，由此導(dǎo)致好氧單元和鼓風(fēng)機(jī)耗電量在全流程中占比最高。外碳源用量與廢水中的總氮密切相關(guān)，一方面來水總氮濃度高，對(duì)外碳源需求量大，同時(shí)高效能的外碳源價(jià)格也較高，由此導(dǎo)致外碳源的費(fèi)用在全流程藥耗中占比最高。通過上面的分析可以看出，在高有機(jī)物高總氮類廢水

18、處理方面，我們現(xiàn)有的工藝技術(shù)存在較為顯著的高能耗和高藥耗的弊端，市場(chǎng)急需能滿足低C/N廢水高效脫氮需求的新工藝。根據(jù)目前低碳脫氮技術(shù)的研究進(jìn)展，以厭氧氨氧化技術(shù)為代表的新工藝有望在這一領(lǐng)域得到應(yīng)用，該技術(shù)可實(shí)現(xiàn)節(jié)省60%的供氧電耗和節(jié)省100%的外碳源，與現(xiàn)有工藝相比具有顯著的經(jīng)濟(jì)性。針對(duì)目前傳統(tǒng)生物脫氮工藝而言，只能通過精細(xì)化管理，通過在線監(jiān)測(cè)好氧單元進(jìn)水中的NH3-N濃度，精確控制外碳源投加量和鼓風(fēng)機(jī)供氧量，從而達(dá)到節(jié)約電能和減少藥耗的目的。長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，還是要依靠技術(shù)進(jìn)步，擺脫傳統(tǒng)硝化反硝化脫氮工藝的限制，實(shí)現(xiàn)厭氧氨氧化技術(shù)類低碳低耗脫氮。5.2.2污泥處理能耗與藥耗本項(xiàng)目中能耗占比第二的單元是污泥處理，電耗最大的設(shè)備是污泥烘干機(jī)。來水中懸浮物很高（SS約為2000mg/L），通過大量投加PAC去除懸浮物的同時(shí)，會(huì)生成大量的初沉污泥，同時(shí)好氧單元由于過量外碳源的投加也