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酒精廢水處理技術(shù)
發(fā)布時間:2017-08-18   瀏覽:2489次
酒精廢水處理技術(shù)

一.概述

酒精工業(yè)是國民經(jīng)濟重要的基礎(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,同時又是酒基、浸提劑、溶劑、洗滌劑和表面活性劑。

我國酒精生產(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)***嚴重的污染源之一,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

酒精工業(yè)的污染以水的污染***為嚴重,生產(chǎn)過程中的廢水主要來自蒸餾發(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;無機灰分的泥砂雜質(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

酒精糟雖然無毒,但是污染負荷高成酸性。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。

玉米酒精糟生產(chǎn)DDGS,既能較徹底的消除污染,使廢水處理達標,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,所以國內(nèi)只有一部分企業(yè)實現(xiàn)DDGS生產(chǎn),部分企業(yè)仍采用先進行固液分離,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,逐步實現(xiàn)酒精糟生產(chǎn)DDGS。

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)生化處理達標,濾渣直接做飼料。

用厭氧消化處理酒精廢醪經(jīng)過30多年的研究實踐,已證明是一種切實可行的高效產(chǎn)能的處理方法,得到國內(nèi)外普遍的承認和應(yīng)用。我國現(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。

目前,對糖蜜酒精糟采用濃縮燃燒或者濃縮后制作顆粒肥料用,對綜合廢水仍采用二級生化處理技術(shù)。

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EGSBIC,能承受高濃度的固體懸浮物(SS),是三代厭氧反應(yīng)器EGSBIC不具備的特點,采用高溫發(fā)酵,容積負荷可高達7.0kgCOD/(m3.d), 高于傳統(tǒng)全渣厭氧發(fā)酵工藝的23倍, COD 去除率高達90%。該工藝有以下優(yōu)點:

對高濃度污染物高SS的酒精有機廢水,耐沖擊力高承受力強,可完全達到高濃度懸浮物廢水處理的要求。

在高濃度懸浮液的情況下,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,這對于保證COD 去除率是關(guān)鍵的。

在高濃度懸浮液的情況下,容積負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)濟效益。

4.2 UASB+缺氧池+接觸氧化

上流式厭氧污泥反應(yīng)器(UASB)技術(shù)在國內(nèi)外已經(jīng)發(fā)展成為厭氧處理的主流技術(shù)之一,在UASB中沒有載體,污水從底部均勻進入,向上流動,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,有機物在此轉(zhuǎn)化為甲烷和二氧化碳氣體。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。UASBCOD負荷較高,反應(yīng)器中污泥濃度高達100150 g/L,因此COD去除效率比普通的厭氧反應(yīng)器高三倍,可達80%95%

缺氧池具有雙重作用,一是對廢水進行生物預(yù)處理,改善其生化性,并吸附、降解一部分有機物;二是對系統(tǒng)的污泥進行消化處理。可以與后續(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。整個系統(tǒng)由池體、填料、曝氣設(shè)備等組成。好氧生化法是細菌及菌類的微生物、后生動物等一類的微型動物在填料載體上生長繁殖,微生物攝取污水中的有機物作為養(yǎng)份,吸附分解污水中的有機物,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物憑借擴散作用,被微生物利用。當(dāng)生物膜達到一定厚度時,氧氣無法向生物膜內(nèi)部擴散,好氧菌死亡,而兼性細菌和厭氧菌開始大量繁殖,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)過一段時間后在數(shù)量上開始下降,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,在接觸氧化池內(nèi),由于填料表面積大,所以生物膜發(fā)展的每一個階段都是存在的,使去除有機物的能力穩(wěn)定在一個水平上。接觸氧化工藝的主要優(yōu)點如下:

 體積負荷高,處理時間短,節(jié)約占地面積。生物接觸氧化法的體積負荷***高可達36kgBODm3·d),污水在池內(nèi)停留時間***短只需0.51.5h。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。

 生物活性高。由于曝氣系統(tǒng)設(shè)置在填料之下,不僅供氧充分而且對生物膜起到擾動作用,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)的與污水中有機物接觸,避免形成死角。經(jīng)過我們在類似工程中的檢測,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。

 微生物濃度高,一般的活性污泥法的污泥濃度為23g/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到1020g/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荷,從而降低占地面積。

 污泥產(chǎn)量低。

 出水水質(zhì)好而且穩(wěn)定。在進水短期發(fā)生變化時,出水水質(zhì)受的影響很小,而且生物膜活性恢復(fù)快,適合短期間斷運行的需要。

 運行管理方便

4.3 EGSB+SBR

EGSBUASB非常相似,其區(qū)別在于,EGSB采用高達2.56m/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,有機物去除率更高,能適應(yīng)高濃度有機廢水和低濃度有機廢水,容積負荷高,COD去除率高。

EGSB優(yōu)點:

1、使用范圍廣,不需要預(yù)酸化,流程簡單;

2、對進水的溫度,pH要求不高,進水COD可達~30,000mg/L

3、依靠進水和產(chǎn)氣達到自行膨脹,并且會根據(jù)負荷的變化自動改變床層的膨脹度,無須另外增加循環(huán)泵保證膨脹,因此動力消耗小

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,其抗沖擊負荷能力較強,有機物去除率較高(一般為75%~95%以上),

5、三項分離器:三相分離器專利設(shè)計,有效地將氣固液分離開,保證有效的污泥停留時間;

6反應(yīng)器沒有內(nèi)循環(huán),上升流速慢,負荷高時也不影響分離;

7、操作維護容易,便于管理。

SBR工藝集進水、曝氣、沉淀在一個池子中完成。一般由多個池子構(gòu)成一組,各池工作狀態(tài)輪流變換運行,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間上的分布,形成一體化的集約構(gòu)筑物,并利于實現(xiàn)緊湊的模塊布置,***大的優(yōu)點是節(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工藝沉淀時停止進水,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)用又進入了一個新的時代。 

4.4 IC+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)展起來的第三代厭氧生物反應(yīng)器,它通過出水回流再循環(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16-25m。從外觀上看,IC反應(yīng)器由***厭氧反應(yīng)室和第二厭氧反應(yīng)室疊加而成,每個厭氧反應(yīng)器的頂部各設(shè)一個氣--液三相分離器。如同兩個UASB反應(yīng)器的上下重疊串聯(lián)。

IC的特點:

1)容積負荷率高,水力停留時間短

IC反應(yīng)器生物量大(可達到60g/L),污泥齡長。特別是由于存在著內(nèi)、外循環(huán),傳質(zhì)效果好。處理高濃度有機廢水,進水容積負荷率可達1525kgCOD/m3·d。

2)抗沖擊負荷強

IC反應(yīng)器中,當(dāng)COD負荷增加時,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,循環(huán)流量可達進水流量的1020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)器的耐沖擊負荷能力;當(dāng)COD負荷較低時,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)實際為反應(yīng)器起到了自動平衡COD沖擊負荷的作用。

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,***終使厭氧反應(yīng)器的運行效果惡化乃***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)器的容積負荷率比普通的UASB反應(yīng)器要高34倍以上,則IC反應(yīng)器的體積為普通UASB反應(yīng)器的1/41/3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,是通過出水回流出水泵加壓實現(xiàn)。依次必須消耗一部分動力。而IC反應(yīng)器正常運行時是以自身產(chǎn)生的沼氣作為提升的動力,實現(xiàn)混合液內(nèi)循環(huán),不必開水泵實現(xiàn)強制循環(huán),從而減少能耗。

6)減少藥劑投量,降低運行費用

內(nèi)外循環(huán)的液體量相當(dāng)于***級厭氧出水的回流,對pH起緩沖作用,使反應(yīng)器內(nèi)的pH保持穩(wěn)定??蓽p少進水的投堿量,從而節(jié)約藥劑用量,而減少運行費用。

7)出水的穩(wěn)定性好

因為,IC反應(yīng)器相當(dāng)有上、下兩個UASB反應(yīng)器串聯(lián)運行,下面一個UASB反應(yīng)器具有很高的有機負荷率,起“粗”處理作用,上面一個UASB反應(yīng)器的負荷較低,起“精”處理作用。一般說,多級處理工藝比單級處理的穩(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行費用。

A/O工藝:系Anoxic/Oxic(兼氧/好氧)工藝的簡寫。是常規(guī)二級生化處理基礎(chǔ)上發(fā)展起來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,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,利用原水中有機物作為有機碳源,故稱為前置反硝化作用,轉(zhuǎn)化為硝化態(tài)氮,在缺氧段時,活性污泥中的反硝化細菌利用硝化態(tài)氨和廢水中的含碳有機物進行反硝化作用,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COD、BOD有較高的去除率,處理深度高,剩余污泥量少。

 

4.5 UASB+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間可達數(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,處理時間長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明。主要生產(chǎn)木薯淀粉,年產(chǎn)6萬噸,淀粉廢水水量為4800m3/d,CODcr 30000mg/LBOD5 18000mg/L,SS 2000mg/LpH 4-5。根據(jù)環(huán)保部門的有關(guān)規(guī)定,廢水排放應(yīng)達到《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)中的一級標準:CODcr 100mg/LBOD5 20mg/L,SS70mg/L,pH 69

運行費用:人工費用0.05 /噸水;噸水電耗0.65 /噸水,藥劑費0.25/噸水,直接費用1.00/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)約標準煤51噸,噸煤按600元計,每天可收益30600元,全年按300天生產(chǎn)時間計算,可節(jié)約標準煤炭15300余噸,每年節(jié)約煤款918萬元。除去年運行費用約144萬元,噸水收益5.3/噸水。


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