一种玉米酒精废水的集成处理方法

摘要

本发明涉及玉米酒精废水的集成处理方法，有效解决生化效率高、操作简单、处理费用低、生化出水优于发酵酒精废水排放标准，同时深度出水满足工业循环冷却水补充用水的问题，方法是，格栅拦截粗大悬浮物，经降温，调节pH值；将调pH值后的废水泵入水解酸化池，水解酸化后经内循环上流式厌氧污泥反应器厌氧处理，厌氧处理后的部分废水进行填料循环式活性污泥法好氧处理，未经厌氧处理的部分废水回流至上流式厌氧污泥反应器进水口，再次进入上流式厌氧污泥反应器，进行厌氧处理，好氧处理过程中要进行鼓风，好氧处理后的废水进入中间水井，再进行混凝沉淀池沉淀后，进入多介质的过滤器过滤，消毒，本发明操作简单、处理费用低、生化效率高。

说明书

技术领域

本发明涉及废水处理，特别是一种玉米酒精废水的集成处理方法。

背景技术

玉米酒精废水是以玉米为原料蒸馏发酵成熟醪时粗蒸馏塔底部排放的蒸馏残留物——酒精废醪（高浓度有机废水），以及生产过程中的洗涤水（中浓度有机废水）和冷却水。玉米酒精废水排放量大，每生产1吨酒精排出的废水为10~14吨，是酒精工业重要的污染源。玉米酒精废水主要污染物为CODcr、NH3-N、SS，其浓度分别在3000~15000mg/L、10~35mg/L，800~2500mg/L之间。其它污染物主要包括：悬浮在废水中的油脂、淀粉、胶；溶解在水中的糖、酸、碱、盐等；平均水温达75℃，蒸馏釜底排出的废水温度高达100℃；悬浮物含量高，其中有机物占94%~95%，灰分占5%~6%；外观浑浊、色度高、易腐败。废水颜色较深，不能直接排入水体，否则会影响水生植物及藻类的光合作用，降低水中溶解氧浓度，从而影响水生动物的生长。玉米酒精废水呈酸性（pH一般低于5.5），含有磷酸盐及有机酸，腐蚀性强。这些有机酸和无机酸直接排灌农田不仅烧死庄稼，而且使土壤板结。此外，玉米酒精废水中含有大量低分子化合物，如丁醇、乙醇、丙酮等，以及大量的碳水化合物、氮化合物、脂肪等有机物，氮、磷含量高，如果直接排放，会造成水体富营养化。

目前国内外采用的处理方法主要是生化处理法。

玉米酒精废水中的主要成分多为微生物可利用的营养物质，废水的可生化性好，因此国内外对此废水较常采用生化法进行处理。根据这类废水有机物浓度高的特点，采用的方法主要是厌氧+好氧处理。生化法是目前玉米酒精废水处理采用的最广泛的方法，并取得了一定的去除效果。但是仍存在着不足之处：厌氧处理时间较长，反应器初次启动过程缓慢，且玉米酒精废水中悬浮物浓度高，限制了厌氧反应器的运行效果。冬季运行不稳定，对氨氮去除效果波动大。自2012年1月《发酵酒精和白酒行业水污染物排放标准》实施以来，酒精厂废水污染物排放不再执行《污水综合排放标准》（GB8978-1996）,执行标准的严格，造成了部分酒精厂排放的废水时有不达标现象。同时厌氧法与好氧法对玉米酒精废水的色度去除效果不明显，因此探索一种操作简便、处理效果好、投资少、运行费用低的玉米酒精废水处理工艺是一个亟需解决的问题。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的就是提供一种玉米酒精废水的集成处理方法，可有效解决生化效率高、操作简单、处理费用低、生化出水优于发酵酒精废水排放标准，同时深度出水满足工业循环冷却水补充用水水质要求的问题。

本发明解决的技术方案是，首先在调节池调节废水pH；将废水进行水解酸化预处理，去除废水中部分悬浮物、提高废水的可生化性，水解酸化水力停留时间为10~12h；再将经水解酸化处理后的废水进行内循环上流式厌氧污泥反应器（UASB，又称升流式厌氧污泥床）厌氧处理，内循环的开启可自主调节上流式厌氧污泥反应器（UASB）容积负荷；然后再将厌氧处理后的废水进行填料循环式活性污泥法（CASS）好氧处理，最后将好氧处理后的废水采用混凝沉淀-过滤及消毒工艺进行深度处理，其步骤是：格栅拦截粗大悬浮物，经冷却塔降温，进入调节池调节pH值；将调pH值后的废水泵入水解酸化池，水解酸化后经内循环上流式厌氧污泥反应器厌氧处理，厌氧处理后的部分废水进行填料循环式活性污泥法好氧处理，未经厌氧处理的部分废水回流至上流式厌氧污泥反应器进水口，再次进入上流式厌氧污泥反应器，进行厌氧处理，好氧处理过程中要进行鼓风，好氧处理后的废水进入中间水井，再进行混凝沉淀池沉淀后，进入多介质的过滤器过滤，经消毒后，即可达到排放标准，再利用。

本发明集成处理技术具有操作简单、处理费用低、生化效率高，深度出水可满足《工业循环冷却水处理设计规范》（GB50050-2007）要求，是玉米酒精废水处理上的一大创新。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。

由附图给出，本发明在具体实施中，首先在调节池调节废水pH；将废水进行水解酸化预处理，去除废水中部分悬浮物、提高废水的可生化性，水解酸化水力停留时间为10-12h；再将经水解酸化处理后的废水进行内循环上流式厌氧污泥反应器（UASB，又称升流式厌氧污泥床）厌氧处理，内循环的开启可自主调节上流式厌氧污泥反应器（UASB）容积负荷；然后再将厌氧处理后的废水进行填料循环式活性污泥法（CASS）好氧处理，最后将好氧处理后的废水采用混凝沉淀-过滤及消毒工艺进行深度处理，其具体步骤是：

（1）废水进入污水站后先经间距5mm的格栅拦截除去粗大悬浮物，再进入冷却塔将废水温度降至38-40℃，冷却塔出水自流入调节池，通过氢氧化钠碱液调节废水pH为 6.0±0.5，调节池表面负荷为0.7-0.8m³/m²·h，水力停留时间2.5-3h；

（2）将经pH调节后的废水泵入水解酸化池进行水解酸化，水力停留时间为10-12h；经水解酸化的废水，废水量设为Q₁，泵入内循环上流式厌氧污泥反应器进水管，同时部分借助上流式厌氧污泥反应器内循环装置回流的废水，回流的废水量设为Q₂，并入到内循环上流式厌氧污泥反应器的进水管中，进水管中水量设为Q，Q= Q₁+Q₂，回流比Q₂︰Q₁=50-300︰100（即Q₂︰Q₁＝50-300%），通过其底部的布水系统将混合后的废水均匀分布到内循环上流式厌氧污泥反应器中，从而实现容积负荷的自主调节；

（3）将经内循环上流式厌氧污泥反应器厌氧处理后的废水自流入填料循环式活性污泥法池进行好氧处理，填料循环式活性污泥法池的容积负荷为0.3-0.5 kgBOD/m³·d、通过调节鼓风机曝气量控制池内溶解氧浓度为2.0-2.5mg/L、污泥浓度4000-5000 mg/L、填料循环式活性污泥法池出水自流入中间水井，中间水井的水力停留时间为3-4h；

（4）将经步骤（3）处理后的废水泵入混凝沉淀池，同时由计量泵向池内投加聚合硫酸铝（PAS）进行混凝，每处理1m³废水聚合硫酸铝投加量为60g；混凝沉淀出水泵入多介质过滤器，多介质过滤器中由上至下填充砾石、石英砂、无烟煤介质；采用二氧化氯（ClO₂）发生器对过滤出水进行消毒处理，每1m³废水中二氧化氯投加量为20g；消毒处理后，即成为达到《工业循环冷却水处理设计规范》（GB50050-2007）要求。

为了保证使用效果，所述的内循环上流式厌氧污泥反应器的主体部分颗粒污泥床与三相分离器之间的空隙处增设内回流管路，内循环系统有助于调节废水温度和pH值，提高上升流速，提升泥水混合效率，缩短上流式厌氧污泥反应器启动期和颗粒污泥培养周期，提高污水净化处理效率，降低末端处理污染负荷（即以解决末端处理污染负荷偏高的问题）；内循环系统通过调节回流比实现自主调节容积负荷；

所述的填料循环式活性污泥法池，通过在反应池滗水器0.5m以下、池底部1.0m以上设置网箱，网箱内装填直径8cm悬浮球（悬浮球为市售产品，如巩义市豫嵩给排水器材厂、河北耀兴塑料制品厂的产品）作为循环式活性污泥法池填料，填料可有效避免曝气气泡对其表面生物膜的剪切、减小水流对生物膜的冲刷，从而有利于微生物附着，生物膜厚度逐渐增大，最终生物膜厚度大概在0.4mm，创造了同步硝化和反硝化的条件，使一些世代时间较长、比增值速度较小的硝化菌得以附着繁殖，最终达到CASS池强化生物脱氮效果；生物膜内生物相丰富，延长了微生物食物链，提高了生物量，从而提升CASS池的抗冲击能力；另外填料的填加可以降低污泥产率，从而不易产生污泥膨胀。

还需要说明是：

（1）格栅

由于玉米酒精废水中的大漂浮物和颗粒物都比较少，格栅拦截的污染物不多，选用人工清渣方式；格栅间距5mm。

（2）冷却塔

由于玉米酒精废水温度太高，超过微生物所能承受的范围，需通过冷却塔将废水稳定降至38~40℃，以使后续生化过程顺利进行。

（3）调节池

由于玉米酒精废水为酸性废水，废水pH值较低不适宜中温产甲烷菌生长，需要加碱调节废水至6.0左右，以使后续生化过程顺利进行。

（4）水解酸化池

调节池水泵入水解酸化池中。水解酸化池给污水创造了一定的兼性厌氧环境进行水解酸化，发生厌氧处理的水解酸化过程，将难降解的物质分解成容易降解的有机底物，同时废水由于酸化作用部分被转化为挥发性脂肪酸，另外池内的填料通过吸附作用可去除废水中部分悬浮物。厌氧反应器部分回流水与水解酸化出水混合后泵入内循环UASB反应器，以降低厌氧反应器进水有机物浓度。水解酸化池水力停留时间为10~12h。

（5）内循环UASB反应器

内循环UASB是在反应器三相分离器下部增设内循环装置，内循环系统有助于调节废水温度和pH，可提高上升流速，提升泥水混合效率，明显缩短UASB反应器启动期和颗粒污泥培养周期，提高污水净化处理效率，较大幅度的去除废水中有机物，可解决末端处理污染负荷偏高的问题；另外内循环系统可通过调节回流比实现自主调节容积负荷。

（6）填料CASS池

内循环UASB出水自流入填料CASS池中，进水流量通过配水设备调控。在填料CASS池中，利用好氧微生物的作用，使废水中有机物进一步降解，从而使废水得以净化，出水进入中间水井。填料CASS池底部设有微孔曝气装置，通过调节鼓风机曝气量控制池内溶解氧浓度为2.0~2.5mg/L，上部设滗水器进行排水，容积负荷为0.3~0.5 kgBOD/(m³·d)，污泥浓度4000~5000 mg/L。

（7）中间水井

为了确保废水以稳定的流速和负荷进入混凝沉淀池，设置中间水井，填料CASS出水自流入中间水井，中间水井水力停留时间为3~4h。

（8）混凝沉淀池

将经好氧处理后的废水由泵送至混凝沉淀池，同时由计量泵向池内投加PAS进行混凝，每处理1m³废水PAS投加量为60g。

（9）多介质过滤器

混凝沉淀出水泵入多介质过滤器，过滤器中由上至下填充砾石、石英砂、无烟煤等介质，通过过滤器中介质的吸附作用，可有效去除废水中悬浮物和色度。

（10）消毒池

过滤出水自流入消毒池，采用ClO₂发生器对过滤出水进行消毒，每处理1m³废水ClO₂投加量为20g，过滤出水经消毒处理后满足工业循环冷却水补充用水要求。

由述可以看出，本发明处理方法是采用预处理+内循环UASB厌氧处理+填料CASS好氧处理+混凝沉淀-过滤及消毒工艺深度处理的组合工艺技术。废水先经过水解酸化处理，可减少难降解物质及抑制离子的浓度，去除废水中部分悬浮物及提高废水的可生化性；经水解酸化处理后的废水进入内循环UASB厌氧处理工段，利用厌氧微生物降解水中大部分有机物；厌氧出水再进行填料CASS好氧处理，可进一步降解有机物；经好氧处理后的废水浊度、微生物量都较大，最后采用混凝沉淀-过滤及消毒工艺深度处理，深度处理系统可根据生化系统的处理效果通过调节加药量来保证出水水质满足循环冷却水补充用水要求。本发明集成处理技术具有操作简单、处理费用低、生化效率高、保证深度出水水质满足工业循环冷却水补充用水要求等优点。

本发明经实验和测试，取得了良好的有益技术效果，如：

实验例1

河南某玉米酒精厂采用本发明方法对该厂废水进行处理，原水COD为3500 mg/L左右，设计处理量2000m³，调节池表面负荷0.8m³/m²·h，水力停留时间2.5h，水解调节池水力停留时间10h，内循环UASB反应器的容积负荷4.75 kgCOD/m³·d，上升流速为0.45m/h，CASS池的容积负荷0.4kgBOD/m³·d，溶解氧2.5mg/L，污泥浓度4500mg/L，好氧出水COD平均为60mg/L、NH₃-N平均为0.8mg/L，每处理1m³废水PAS投加量为60g，，多介质过滤器中由上至下填充砾石、石英砂、无烟煤等介质，介质填充高度1.2m，最后经过消毒处理，出水的COD平均为45mg/L、NH₃-N平均为0.7mg/L，满足工业循环冷却水补充用水要求。

实验例2

河南某玉米酒精厂采用本发明方法对该厂废水进行处理，原水COD为10000 mg/L左右，设计处理量2000m³，调节池表面负荷0.8m³/m²·h，水力停留时间2.5h，水解调节池水力停留时间12h，内循环UASB反应器的容积负荷13.4 kgCOD/m³·d，上升流速为0.3m/h，CASS池的容积负荷0.5kgBOD/m³·d，溶解氧2.5mg/L，污泥浓度4500mg/L，好氧出水COD平均为65mg/L、NH₃-N平均为1.0mg/L，每处理1m³废水PAS投加量为60g，，多介质过滤器中由上至下填充砾石、石英砂、无烟煤等介质，介质填充高度1.2m，最后经过消毒处理，出水的COD平均为50mg/L、NH₃-N平均为0.8mg/L，满足工业循环冷却水补充用水要求。

经反复多次在不同地方和不同工厂进行实验，均取得了相同或相近似的结果，表明方法稳定可靠，使用效果好，经测试：经消毒处理后COD≤50mg/L、NH₃-N≤1.0mg/L、SS≤5mg/L、浊度≤5NTU、总Fe≤0.3mg/L和碳酸盐碱度≤100mg/L，满足《工业循环冷却水处理设计规范》（GB50050-2007）的工业用水要求，很好的满足工业循环冷却水补充用水要求，实现了玉米酒精废水的回收再利用，减少了环境污染，节约资源及污水处理费用1倍以上，生产效率和生化效率提高50%以上，经济和社会效益巨大，是玉米酒精废水处理上的一大创造。