酒精废水处理技术总结

摘要：随着我国对环保行业的发展，研发经济高效的酒精废水处理技术日益成为当今环保行业关注的课题，对于保护水环境和酒精行业发展都有很大的意义。本文总结了酒精废水的一些常规处理工艺，主要对预处理-好氧-厌氧法处理酒精废水中的常用处理办法和研究进展进行了综述。

关键词：酒精废水、好氧处理、厌氧处理

1.引言

酒在中国有着悠久的历史，是中国文化的一种象征，也造就了酒行业的兴旺发达。随着社会的发展，酒精不再仅仅用于造酒，其用途越来越广，在食品、化工、能源、医疗等许多领域都得到了广泛的应用^[1]。然而随着酒精生产和应用的增多，酒精废水已经成为了继造纸废水之后的第二大有机污染源。

酒精发酵工业主要是利用粮食中的淀粉部分，使淀粉转化成酒精，其余部分未加以利用，如用薯干、玉米等发酵只利用了原料中的淀粉和可发酵性糖的85～93%，其他有机物包括工艺过程中的非挥发性产物都残留在酒精糟中，以产一吨酒精计算，残留的有机物约为500公斤。据此估算，酒精废糟液中含有极高的有机污染物，约占全国工业废水中有机物排放总量的 1/10 左右，是我国向环境排放有机物最高、环境污染最重的一个。

1.处理技术发展演变

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^[2]。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。

目前，厌氧－好氧组合工艺是酒精废水处理的主流方法，在这方面的技术也相对成熟，但随着污水排放标准的提高，厌氧－好氧组合工艺也需要进一步改善，改变反应器类型、在反应器中加入不同填料、与其他工艺进行进一步组合或许会成为厌氧－好氧技术进一步发展的有效途径。现绿色化工、资源循环利用等多种社会需求，各种其他的新型处理方法也逐渐在被研究和应用，但这些新型方法仍存在一些问题: 出水 COD 偏高、造价高等，如何进一步解决这些问题是这些新型方法推广的关键。

2.1预处理

由于酒精废水悬浮物浓度较高，过高的悬浮物含量是制约运用高效厌氧处理工艺的主要因素。因此，在进行厌氧反应之前先进行预处理去除大量悬浮物漂浮物、砂粒等无机颗粒将有助于后面的厌氧处理。预处理常用的方法主要是采用板框压滤进行固液分离然后用调节沉淀池将废水中较大的颗粒物去除，为后续生化处理工序创造条件，同时削减部分的有机污染物^[3]。

压滤机作为固液分离设备，应用于工业生产已有悠久的历史，它具有分离效果好，适应性广，特别是对于酒糟类的粘细物料的分离，有其独特的优越性。压滤机是一种间歇性固液分离设备，采用机电一体化设计制造，结构合理，操作简单方便，能实现滤板压紧、保压、滤板松开等各道工序。由厢式版排列构成滤室，在进料泵的压力下，将料浆送入滤室，通过过滤介质，将固体和液体分离，广泛应用于化工、染料、石油、陶瓷、制药以及各行业的污水处理等。酒精糟液完全符合板框压滤机的工作特性^[4]。

2.1厌氧处理

厌氧生化处理工艺处理高浓度有机废水，不仅可以降低废水处理的能耗，还能产生新的能源，大幅度减轻污染，因此，厌氧生化处理在处理高浓度有机废水中得到广泛应用^[5]。目前，厌氧工艺采用的主要有传统消化、升流式厌氧污泥反应器（UASB）、厌氧膨胀颗粒污泥床（EGSB）和厌氧内循环反应器（IC）等。

2.1.1升流式厌氧污泥反应器（UASB）

厌氧处理领域应用最为广泛的是UASB反应器^[6]。它是一种具有厌氧过滤和厌氧活性污泥法双重特点的厌氧设备，不仅处理能力大、处理效果好，而且能够将污水中的污染物转化成再生清洁能源#8212;沼气，并保持较高的微生物浓度的新型厌氧处理设备。

UASB反应器内的污水流向与沼气上升方向一致，沼气在上升过程中，带动污水和污泥不断搅动，使污水与厌氧污泥有更完全的接触，一方面减少了反应器被堵塞的几率，一方面也加强了反应器对对污泥床的搅拌混合作用，有利于微生物与污水之间的混合接触，并促进颗粒污泥的形成。该工艺不仅投资省、运行费用低、操作简便，同时产生可供利用的沼气，可获得较好的经济效益和环境效益。有研究者研究认为上流式厌氧污泥床装置用UASB处理高浓度酒精废水是可行的，当酒精废水的COD为4000-8000mg/L，COD容积负荷达4-5kg/(m#183;d)时，处理效率可达90％以上^[7]。

2.1.2厌氧膨胀颗粒污泥床（EGSB）

厌氧膨胀颗粒污泥床实际上是改进的UASB，该工艺采用高达 20～30 米的反应器再配以出水回流以获得高的上升流速，使厌氧颗粒污泥在反应器内成膨胀状态，激发菌群活性。EGSB工艺实质上也是固体流态化技术在有机废水生物处理领域的具体应用。与废水的好氧生物法相比，厌氧法具有负荷高产泥少、能耗低、回收部分生物能等优点，但是厌氧法启动周期长，随环境因素敏感，有臭味等缺点，一定程度上限制了其发展。

EGSB反应器高的有机负荷使得其能够在较短的时间内完成高浓度废水的净化，从而能够克服传统厌氧池的不足，目前，EGSB 反应器已被广泛应用于处理高浓度废水的实际工程中^[8]。但是由于 EGSB 采用很高的上升流速，运行条件和控制条件都很高，并且实践证明不适用于处理固体物较高的废水，因悬浮固体通过颗粒污泥床时会随出水而很快被冲出，难以得到降解。

2.1.3厌氧内循环反应器（IC）

由于IC反应器具有处理效率和有机负荷高、出水水质好等特点，且对高浓度悬浮物具有较好的适应性^[9]。IC反应器很大程度上解决了UASB应器的不足，大大提高了单位反应器的处理容量。它把进液和混合一布水系统、流化床反应室、内循环系统、深度净化反应室4个重要的工艺过程集合在同一个反应器内。事实上，IC反应器也可简单化理解为两个上下组合的UASB反应器，一个是下部的高负荷部分，一个是上部的低负荷部分。用下面的第一个UASB反应器产生的沼气作为动力,实现了下部混合液的内循环,使废水获得强化的预处理，上面的第二个UASB反应器对废水继续进行后处理，使出水可达到预期的处理要求。

2.2好氧处理

好氧生物处理是在有游离氧(分子氧)存在的条件下，好氧微生物降解有机物，使其稳定、无害化的处理方法。微生物利用废水中存在的有机污染物(以溶解状与胶体状的为主)，作为营养源进行好氧代谢。好氧生物处理的反应速度较快，所需的反应时间较短，故处理构筑物容积较小。且处理过程中散发的臭气较少。所以，目前对中、低浓度的有机废水，或者说BOD浓度小于500mg/L的有机废水，基本上采用好氧生物处理法。在酒精废水处理中好氧工艺都是在厌氧工艺之后进行的，主要有序批式活性污泥法（SBR）、循环式活性污泥法（CASS）、氧化沟、生物膜法等。

2.2.1序批式活性污泥法（SBR）

序批式活性污泥法SBR工艺投资小、运行费用低、运行方式灵活、处理效率高、具有良好的脱氮除磷效果。它是早期的充排式反应器的一种改进，比CFS早，但由于运行管理繁琐而逐渐被后者所代替。

20世纪70年代初，美国Notredame大学的Irvine教授和他的同事对法重新进行了实验研究^[10]。近年来，位计和水位计等过程控制所需要的既经济、精度又高的监测仪器的出现使得早期的SBR反应器操作复杂问题得以改进。随着SBR工艺的进一步完善，水处理设施的小规模化发展以及氮磷去除标准的提高，工艺在当代成为一种各国竞相开发的热门工艺。SBR工艺简单,不需二沉池和污泥回流，节省费用；沉淀性能好；耐冲击负荷，有机物去除效率高；提高难降解废水的处理效率；抑制丝状菌膨胀，能有效地控制污泥膨胀，并能在不投加药剂的情况下达到脱氮、脱磷的效果。

2.2.2循环式活性污泥法（CASS）

循环活性污泥系统工艺是在序批式活性污泥法（SBR）工艺基础上发展起来的，由于其占地面积小、造价及运行费用低、操作管理方便等优点，因而使其在国内外水处理中得到了越来越多的应用^[11]。CASS 工艺以连续进水间歇排水的方式运行，也属于间歇式生物反应器，运行过程中间歇曝气，使曝气－非曝气过程的不断循环，由于CASS反应器池型较长，可不设二次沉淀池，将生物代谢过程和泥水沉淀过程结合在一个池子中完成。CAST工艺与SBR运行方式相似，一般也分为四个阶段：进水曝气阶段、沉淀阶段、滗水阶段、闲置阶段。

该工艺有以下优点：

①流程简单，与传统活性污泥法相比不设初沉及二沉池，污染物的去除在一个池子内完成，无需回流，投资省。②水利停留时间短，处理效果好。③运行方式灵活，可以根据出水情况调节运行参数。④耐冲击负荷，抗污泥膨胀^[12]。

2.2.3氧化沟

氧化沟是20世纪60年代初荷兰的pasveer首先研究开发的，第一座氧化沟污水处理厂pasveer于1954年在荷兰的Voorshoten建造的^[13]。氧化沟是将曝气、沉淀和污泥稳定等处理过程集于一体，间歇运行，是活性污泥法的一种变形，经过50年的发展，形成了多种类型的处理系统，已广泛应用于城市污水和工业污水的处理工程中。

氧化沟是活性污泥法的发展，由于氧化沟的水力停留时间较长，又需二沉池，因此占地积就较大，对于占地不大的酒精厂就更需要节约土降低造价，因此氧化沟在酒精废水处理中并不常用^[14]。

2.2.4生物膜法

生物膜法是好氧法运用得较多的一种工艺，具有良好的脱氮效果，酒精废水悬浮物浓度较生物膜容易堵塞膜法需要较多的填料和支撑结构，基建投资大出常常携带较大的脱落的生物膜片，大量非活性细小悬浮物分散水中使处水的澄清度降低，对酒精废水的悬浮物去除效果不理想。

生物接触氧化法是生物膜法中的一种，它是以附着在载体（俗称填料）上的生物膜为主，净化有机废水的一种高效水处理工艺^[15]。具有活性污泥法特点的生物膜法，兼有活性污泥法和生物膜法的优点。在可生化条件下，不论应用于工业废水还是养殖污水、生活污水的处理，都取得了良好的经济效益。该工艺因具有高效节能、占地面积小、耐冲击负荷、运行管理方便等特点而被广泛应用于各行各业的污水处理系统。

2.结论与展望

由于单独使用厌氧或好氧处理工艺都很难达到理想的去除效果，好氧工艺运行负荷较低，耗能大，污泥产量大，厌氧工艺出水难达到排放标准，通常是将两种方法联合。但是采用厌氧加好氧的常规工艺处理，存在着投资高、占地面积大、运行管理难度大等问题。如果能在酒精废水处理过程中，同时回收有用物质，做到废水的资源化，将具有广阔的应用前景。

我国酒精工业存在着巨大的清洁生产潜力和机会，而且许多清洁生产方案是无费、低费方案。只要更新观念，加强管理，改变生产模式，从末端治理转向源头削减，从粗放式经营转向集约化管理，从资源型转向效益型，就可以充分发挥清洁生产的巨大作用。通过推行清洁生产，在降低消耗的同时，大幅度削减污染，再辅以必要的末端治理措施，我国酒精工业必然会得到健康、高速、持续的发展，实现生产效益、经济效益和环境效益相统一^[16]。

参考文献

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1.研究背景

酒精工业是国民经济重要的基础原料产业，广泛应用于化工、食品工业、日化、医药卫生等领域。我国酒精生产的原料主要是玉米、薯干等淀粉质原料。酒精糟的污染是食品与发酵工业最严重的污染源之一。目前我国相当一部分酒精生产企业的废水治理设施处理效率低，费用又相对高，酒精废水处理后不能稳定达标排放。随着我国污水排放标准的不断提高，如何有效削减污染负荷，减少污染物排放成为我国酒精制造业不得不面对的问题。

宿迁市奇隆公司位于江苏省宿迁市骆马湖工业园区，公司为食用酒精制造企业，产品原料来自于广东与越南、泰国的薯干类，采用发酵法生产酒精，生产过程产生大量的废液#8212;槽液，废糟浓含有大量的有机物，废液浑浊，呈微酸性。废糟液CODcr40000-50000mg/L，BOD520000-25000，SS＜40000mg/L，pH6-7。

2.方案设计

2.1 水质水量要求

考虑该厂水中的物质对园区污水厂来说，可以提高其可生化性，根据园区协商，对其出水提出特殊要求，如下表：

该厂每日产生酒稿废槽液等废水1500m3，要求污水站处理规模2000m3/d。污水从原污水池提升进入污水站，进行有效的污水处理，达标后进入园区管网接口进入园区污水处理厂。

2.2 拟采用的研究手段

(1)通过查阅相关资料，了解污水处理现状及方法。

(2)根据污水处理厂的实际情况和设计要求，确定合适的处理工艺。

(3)查阅工艺设计中构筑物参数的选取和计算方法，根据污水的实际情况，完成构筑物的设计。

(4)得出污水处理工艺及污水处理厂总设计方案。绘制出主要构筑物的CAD图纸及流程图，并核算工程造价及运行费用，对其进行技术校核和经济效益评估。

2.3 工艺方案选择

本工程拟用预处理-厌氧-好氧的方法对酒精废水进行处理。可供选择的厌氧工艺有：升流式厌氧污泥反应器（UASB）、厌氧膨胀颗粒污泥床（EGSB）和厌氧内循环反应器（IC）。可供选择的好氧工艺有：序批式活性污泥法（SBR）、循环式活性污泥法（CASS）、氧化沟、生物接触氧化法等。

由于该公司是以薯干类作为产品原料，而其废醪液泥砂含量大，其中的木薯渣又特别容易沉淀，会造成板框压滤机的脱水效果不好，因此预处理过程采用细格栅截留和去除大颗粒的悬浮物及难溶性固体，再进行调节沉淀处理，调节温度和PH使废水适于后续处理。

厌氧处理采用UASB反应器，废水自反应器底部进入，通过高效污泥床，经过微生物的分解代谢来降低废水中的有机物浓度。微生物在代谢过程中产生沼气，以沼气气泡上升的浮力为动力，将废水、污泥提升至反应器顶部的的三项分离器，固液气三相分流后，固态污泥在沿反应器的斜壁回流至反应器底部，实现了污泥的在循环利用，同时提高了反应器的水力负荷，保证泥水的充分混合，使废水获得稳定的处理效果。

好氧处理采用SBR工艺，由于厌氧处理出水可生化性很差，所以需用好氧工艺加以强化。SBR工艺相对比于其他工艺简单、剩余污泥处置麻烦少、节约投资投资省、占地少、运行费用低、处理有毒或高浓度有机废水的能力强，运行方式灵活。

2.4 工艺流程

本设计拟采用工艺流程如下：