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計過程。通過方案論證比較，采用“預處理UASB化學除氮磷五級BardenphoMBR臭氧氧化混凝沉淀深度處理”工藝流程，并結合建設廠址狹長、分期建設的實際情況，對全流程進行了工藝設計，工程投入使用后，出水水質(zhì)達到發(fā)酵酒精和白酒行業(yè)最嚴格的排放限值要求。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，受廠址狹長所限，本工程統(tǒng)一規(guī)劃、分期設計和建設，對應白酒產(chǎn)能：期3700噸/年、期3500噸/年。一期工程已建成并投入運行。1.2設計水量、水質(zhì)根據(jù)企業(yè)多年排水數(shù)據(jù)，以及充分考慮生

2、產(chǎn)過程中排水的波動性、易變性等因素，廢水處理廠設計規(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)時段排放濃度相差較大，特別是氮、磷等指標，在設定進水污染物濃度時，充分考慮到了水質(zhì)濃度波動和平均濃度兩個因素。設計進水水質(zhì)指標見表1。1.3排放標準該廠位于赤水河沿岸，處理后達標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)污染物排放標準（GB27631-2011）中的直接排放限值（見表1）。進一步經(jīng)過深度處理單元后，主要污染物指標可以達到地表水類水質(zhì)要求（總氮指標除外）。1.4工藝流程

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

4、如圖1所示。1.5兩期主要工藝單元及設計參數(shù)1.5.1預處理單元格柵：設三級格柵去除固形物，一級為2臺循環(huán)耙齒格柵除污機、1臺人工格柵，柵齒間隙5mm。二級為4臺旋轉式固液分離機（每期2臺），柵網(wǎng)間隙2mm，處理水量580m/h。三級為4臺旋轉式固液分離機（每期2臺），柵網(wǎng)間隙1mm，處理水量230m/h。緩沖池：有效容積206m。氣浮：帶混凝段的溶氣氣浮系統(tǒng)，2臺（期新增），單臺處理水量80m/h。混凝反應池：混合池4座、反應池4座（每期各2座），有效容積36m。一級沉淀池：中心傳動幅流式沉淀池4座（每期2座），表面負荷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，有機負荷Nv=8.0kgCOD/（md），COD去除率70%80%。設出水回流，回流比按100%200%計。無回流時，厭氧池表面負荷為0.2m/（mh），有回流時，表面負荷為0.5m/（mh）。采用一管一點式布水方式。1.5.3化學處理單元設反應池4座，依次為吹脫除CO2、磷酸銨鎂（MAP）結晶除氮磷、羥基磷酸鈣（HAP）結晶除磷、二級混凝沉淀單元，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池結晶反應時間均為60min，設置慢速攪拌，反應pH=89.5。絮凝反應時間60min，設置慢速攪拌，反應pH=895。沉淀池表面負荷為0.7m/（mh）。1.5.4好氧處理單元采用帶膜分離功能的五級Bardenpho工藝，第二個好氧池內(nèi)設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個序列運行。有機負荷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，每

7、期1臺，停留時間1h；臭氧發(fā)生器2臺，單臺產(chǎn)氣量5.0kgO3/h。三級混凝沉淀：混凝反應池，每期1座，有效容積32m。三級沉淀池，每期2座，表面負荷0.7m/（mh），沉淀時間大于2h。1.5.6深度處理單元采用“砂濾+超濾+活性炭”組合工藝，進一步去除排水中的有機物、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，濾速8m/h。超濾：采用浸沒式超濾單元，運行通量Flux25LMH。炭濾：活性炭罐3臺，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表面負荷0.06

8、5m/（mh），固體通量1.3kg/（mh）。濃縮池B表面負荷0.065m/（mh），固體通量0.67kg/（mh）。疊螺脫水機：4臺，每期2臺。單臺污泥處理量300kgDS/h，按每日運行10h計算。脫水后污泥干重3t/d，濕體積15m（80%含水率）。污泥烘干機：2臺，每期1臺。單臺除濕量為10t/d，預計烘干脫去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)：只收集預處理、污泥處理、厭氧出水吹脫池3個區(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。水洗區(qū)噴淋加濕流量

9、為10m/h。生物脫臭填料區(qū)氣體停留時間為60s。2、設計要點2.1預處理單元預處理工藝包括3個方面的功能：固液分離、懸浮物初沉和水質(zhì)水量均衡調(diào)節(jié)。針對固形物和懸浮物的沖擊，本工程重點強化預處理過程，設三級格柵、氣浮、混凝沉淀等多種預處理措施，可確保在預處理階段高效去除固形物和懸浮物，且以上設施均設于調(diào)節(jié)池前，可防止這些固態(tài)污染物在長時間的存貯過程中再次溶解釋放，增加廢水中各項溶解性污染物的濃度。一期運行時發(fā)現(xiàn)初沉池表面存在大量浮渣，撇渣后仍有少量進入調(diào)節(jié)池，為增強懸浮物去除效果，二期新增了氣浮設備。緩沖池的設置，是為氣浮、混凝的加藥提供相對穩(wěn)定的水量和相對均衡的水質(zhì)。針對來水水量和水質(zhì)波動大

10、的特點，設置超大容積調(diào)節(jié)池（停留時間大于2d）和事故池（停留時間大于1d），且期與期預處理單元可根據(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碳源的需求，需將COD去除率控制在70%80%，為后續(xù)處理預留較多的碳源。基于以上兩個原因，本設計選用了技術成熟、運行簡易穩(wěn)定、施工難度小的UASB工藝，而非除碳效率高且對地載力要求高、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現(xiàn)達標排放，需在好氧單元前進行化學法脫氮除磷。為盡量減少藥耗及化學藥劑對后續(xù)生化單元的影響，本設計采用“吹脫CO2+MAP+HAP+混凝沉淀”工藝。吹脫CO2可提高廢水pH，可減少后段化學反應中堿的投加量，預計厭氧出水經(jīng)過化學脫氮除磷單元后，預計其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到90%以上，

12、預計出水TP0.5mg/L、TN15mg/L、COD50mg/L。MBR工藝中選用經(jīng)久耐用且操作運行簡單的板式膜，使上述好氧工藝具備了高效和運行穩(wěn)定的雙重特性。期與期好氧池可實現(xiàn)并聯(lián)和串聯(lián)模式靈活切換，低濃度或大水量輪次時可采用并聯(lián)模式運行，高濃度排水輪次時可采用串聯(lián)模式運行。2.5“臭氧氧化+后混凝”單元MBR出水的色度和TP（部分TP以有機磷形態(tài)存在）兩項指標仍有可能會超標，為此選用臭氧氧化和后混凝工藝。通過強氧化過程，既脫色又改變含磷污染物和有機物的分子形態(tài)，再用混凝沉淀的方法，將上述微量的污染物去除，從而使有機物、氮、磷、色度等各項指標均穩(wěn)定地達到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，有機物、氮、磷、色度等各項指標仍需進一步降低。為此本設計設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，運行管理方便，維護成本低，對大分子膠體污染物有較好的去除效果，再輔以活性炭對超濾出水中的微量溶解性污染物進行吸附，可全面降低各類污染物濃度，為出水水質(zhì)達到類地表要求提供保障。2.7污泥處理系統(tǒng)本設計采用兩級脫水工藝，第一級采用疊螺式污泥脫水工藝，脫水后的污泥含水率約為80%85%。第二級采用空氣源熱泵低溫干化設備，通過熱泵產(chǎn)生熱風對脫水污泥進行深度脫水，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)進行處理，整個烘干過程不產(chǎn)生異味。2.8臭氣處理系統(tǒng)本設計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，因此只對預處理、厭氧出水吹脫和污泥濃縮、污泥處理等單元擴散的尾氣進行專門收集。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準要求。2.9自控與監(jiān)控設計該廢水處理廠建設場地狹長，長350m，寬30m，配電系統(tǒng)設計上采用放射式與樹干式相結合的混合配電方式。全廠自動化程度較高，設自動控制系統(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中，并設電視幕墻，可隨時監(jiān)測現(xiàn)場情況，方便遠程控制和監(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；構筑物池容：期13000m，期7200m。土建工程費用估算約為4000萬元，工藝設備及安裝部分工程估算約為5500萬元，合計總投資約為9500萬元，噸水投資為4.75萬元/m。該投資額遠高于一般工業(yè)廢水處理的投資強度，除與本項目規(guī)模較小有關外，還與本項目要達到的高排放標準有關。4、運行效果對2021年4至6月的連續(xù)運行數(shù)據(jù)分析如下。4.1進水水量及水質(zhì)進水水量及水質(zhì)情況見圖2。日均進水量為678.9m/d，進水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，均遠優(yōu)于標準值。此段時間深度處理單元未運行。5、能耗和藥耗統(tǒng)計與分析5.1能耗和藥耗統(tǒng)計由于本工程未對每個處理單元單獨進行電耗計量，故以設計參數(shù)和設備用電負荷為滿負荷運行時的工況，對各單元和主要用電設備進行測算分析。本工程滿負荷運行時的噸水電耗為10

17、5kWh/m，去除單位COD量電耗為3.0kWh/kgCOD，遠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。好氧單元鼓風機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，由此導致好氧單元和鼓風機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，一方面來水總氮濃度高，對外碳源需求量大，同時高效能的外碳源價格也較高，由此導致外碳源的費用在全流程藥耗中占比最高。通過上面的分析可以看出，在高有機物高總氮類廢水

18、處理方面，我們現(xiàn)有的工藝技術存在較為顯著的高能耗和高藥耗的弊端，市場急需能滿足低C/N廢水高效脫氮需求的新工藝。根據(jù)目前低碳脫氮技術的研究進展，以厭氧氨氧化技術為代表的新工藝有望在這一領域得到應用，該技術可實現(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)濟性。針對目前傳統(tǒng)生物脫氮工藝而言，只能通過精細化管理，通過在線監(jiān)測好氧單元進水中的NH3-N濃度，精確控制外碳源投加量和鼓風機供氧量，從而達到節(jié)約電能和減少藥耗的目的。長遠來看，還是要依靠技術進步，擺脫傳統(tǒng)硝化反硝化脫氮工藝的限制，實現(xiàn)厭氧氨氧化技術類低碳低耗脫氮。5.2.2污泥處理能耗與藥耗本項目中能耗占比第二的單元是污泥處理，電耗最大的設備是污泥烘干機。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，會生成大量的初沉污泥，同時好氧單元由于過量外碳源的投加也