固液分离UASBSBR技术处理酒精糟液工程

固液分离-UASB-SBR技术处理酒精糟液工程酒精工业是国民经济重要的基础原料产业。酒精广泛应用于化学、食品、日用化工、医药卫生等领域。我国的酒精年产量约为300万t，生产原料以粮食(玉米、薯干等)为主，粮食酒精中约有80%是用薯干酿造的。酒精生产过程中蒸馏工序排放的酒精糟液是一种含高悬浮物、高浓度的有机废液。据统计，每生产1t酒精，排放的有机物含量达500kg以上。全国每年排放的酒精工业废水约为1200万m3。大量的高浓度有机废水如果不经严格的处理直接排放，将会造成严重的污染。资源浪费、污染环境已成为制约国内酒精工业发展的一个重要因素。安徽省泗州酒厂是一个以薯干为原料生产酒精的白酒厂，年产酒精5000t。正常生产时排放酒精糟液250m3/d，糟液温度为90℃。废水中主要含糖类、有机酸、蛋白质和纤维素等，有机物浓度很高，CODCr达到30000～45000mg/L，BOD5达到15000～25000mg/L。糟液非常浑浊，SS约为40000mg/L。废液呈酸性，pH为3～4。酒精糟液虽然污染物浓度高，但没有生物毒性，可生化性好。该厂属于淮河流域限期治理项目。为了彻底根治其对周围环境和地下水资源的严重污染，该厂对酒糟废液进行综合利用，建成处理能力为250m3/d的高浓度有机废水(酒精糟液)处理厂。同时回收糟液中的饲料和生产沼气。设计废水水质指标为：CODCr：40000mg/L；BOD5：25000mg/L；SS：20000mg/L；pH：3.5～4。处理后出水水质应达到《污水综合排放标准》(GB8978-88)中的行业一级标准：CODCr：＜350mg/L；BOD5：＜200mg/L；SS：＜200mg/L；pH：6～9。1处理工艺选择酒精糟液综合利用和深度处理的关键之一是对酒精糟液进行有效的固液分离。薯干酒精糟液的脱水处理具有很大难度，过去采用离心脱水机和箱式压滤机两种脱水设备进行脱水试验，由于薯干酒精糟液粘度大，粒度小，容易将离心脱水机的滤网和箱式压滤机的滤布堵塞，结果均不很成功。因而无法应用于薯干酒精糟液的脱水。原机械部环保所对酒精糟液脱水工艺进行了深入研究，开发研制出新型带式压滤机(见图1)。新型带式压滤机特点如下：①超长的重力脱水区；②超长的斜式楔形区；③结构紧凑、压力递增的压榨区；④独创滤带偏移检测方式和双端纠偏机构；⑤性能好、效率高的反冲洗方式。图1新型带式压滤机工作原理1带压机2反应器3流量计4速溶机5加药泵6输料泵7空压机8冲洗泵9输送机在某酿酒厂进行的工业性试验结果显示：进料酒精糟液含水率为96%～96.5%，pH值为4.0，温度为70℃。脱水处理后酒糟滤饼含水率72%。利用带式压滤机进行酒精糟液脱水是一种尝试和突破。技术关键是针对性地提出调节等电点和相应的絮凝处理工艺，可以提高糟渣回收率，提高糟液CODCr去除率(74%)，对减轻后部滤液深度处理负荷具有明显效果。经过带式压滤机对酒糟废液进行固液分离以后，滤液的CODCr可降低50%左右，SS也大幅度降低，有利于废水的厌氧和好氧的生化处理。后续的厌氧工艺采用上流式厌氧污泥床(UASB)，好氧工艺采用序批式活性污泥反应器(SBR)。2处理工艺介绍本工艺的核心是：固液分离、UASB和SBR。酒糟废液经过粗格栅进入调节池进行冷却和调节，再用立式污泥泵将糟液泵入污泥浓缩池，浓缩后的糟液进入带式压滤机进行固液分离。滤渣经挤压、干燥可制成直接供销售的饲料。滤液泵入厌氧UASB和好氧SBR单元进行处理，出水达标排放。UASB产生的沼气经水封阻火器后进入储气柜或输送到工厂锅炉直接燃烧(见图2)。图2泗州酒厂酒精糟液处理流程3主要处理构筑物、设备的设计3.1调节沉淀池调节沉淀池为地下结构，总体尺寸为：长10m，宽4.5m，深3.0m，水力停留时间?2.0h。调节池底部设污泥斗，污泥斗倾角50°，斗内设污泥提升泵将沉淀污泥提升至浓缩池。调节池浅水区设厌氧进水泵2台，1用1备。3.2UASB反应器酒糟废液经固液分离后CODCr去除50%，UASB进水CODCr=20000mg/L，Q＝225m3/d。设计负荷为7.0kgCODCr/(m3·d)，消化温度35～37℃。UASB反应罐选用D＝11m，H＝8.0m，有效水深H＝7.5m。UASB内设有供水、泥、气分离用的三相分离器，以维持反应罐内高活性的厌氧污泥菌群，并有效地回收沼气，UASB出水CODCr≤3000mg/L，SS≤1500mg/L。其沼气产量为2000m3/d。3.3SBR反应器进水CODCr≤3000mg/L，SS≤1500mg/L，污泥负荷为0.3kgCOD/(kgMLSS·d)，污泥浓度为3g/L，SBR反应器有效容积为750m3。依据废水处理工艺要求设置2座圆形SBR反应器。每座SBR反应器的尺寸为：D＝11m，H＝5.0m，有效水深4.5m。根据SBR反应器的运行规律和设计要求确定不同的运行周期，排水方式采用篦水器排水，依据时间控制其升降实现排水。曝气装置采用中微孔曝气器曝气，曝气器的氧利用率按10%计算，曝气池对CODCr去除率为90%，则供气量应为10m3/min，选SSR100风机3台，2用1备。3.4风机房风机房安装3台SSR100离心风机，2用1备。单机风量为6.73m3/min，H＝5.0m。风机房设有隔音的配电室及操作休息间，风机房总尺寸：长×宽×高＝10m×5m×7m。3.5污泥浓缩池酒糟液进入调节沉淀池后，大部分污泥将沉淀于污泥斗内，经污泥泵提升至污泥浓缩池进行浓缩，以利于后续的污泥机械脱水。污泥浓缩池为半地下式钢筋混凝土结构，其几何尺寸为：D×H＝5.0m×7.0m。浓缩后污泥进入带式压滤机进行机械脱水，浓缩池上清液回流至调节池后进入UASB厌氧反应器进行处理。3.6污泥脱水机及脱水机房浓缩以后的糟液和污泥，用泥浆泵输送到管道混合器与高分子絮凝剂和助凝剂混合，在折板式絮凝反应器中反应后流入带式压滤机脱水，设计中选用带式压滤机，带宽1.5m，处理量为13.5m3湿泥/h。脱水机滤后的上清液回流至调节池后进入UASB进一步处理，带式压滤机反冲洗所用的自来水和空气由离心泵和空压机供给。脱水以后的污泥饼(含水率80%)有很高的营养价值。工艺中所用药剂经药品毒理试验及饲用试验均证明对牲畜无毒无害，所以带式压滤机分离出的泥饼可直接做饲料，若以每t饲料(干物质)500元计，每年以300个工作日计算，则年收益为120万元。污泥脱水机房由机房、配电室及值班室组成。内装有带宽1.5m的带式压滤机1台及相应的污泥泵、溶药罐、空压机等辅助设备，脱水机房平面尺寸：L×B＝12.0m×5.0m，檐高5.0m，砖混结构。4运行调试和处理效果工程调试先从厌氧部分开始，分为三个阶段：污泥驯化培养期、负荷提高期和满负荷运转期。从1997年10月开始厌氧部分的调试，至1998年4月酒精废水全部进入UASB反应器，有机负荷达8.0kgCODCr/(m3·d)，CODCr去除率稳定在90%以上，出水CODCr为2500mg/L左右，SS为1500mg/L左右。1998年3月好氧系统也投入运行，经过3个月的运转，各项指标均达标。第一阶段污泥驯化培养期：利用邻县的灵璧酒厂厌氧处理装置中的厌氧污泥接种，接种后反应器污泥浓度约为20.0g/L。由于两厂水质及发酵温度相似，因此污泥不需要进行驯化，从而缩短启动时间。厌氧罐由20℃升至37℃，每日升温1～2℃。将少量调节池中的高温废水泵入厌氧罐，多余废水流出，如此进行加热循环。控制进水量为4～6m3/h。同时控制以0.1～0.3kgCODCr/(m3·d)的容积负荷投加废水，当温度升高到37℃时，负荷达2kgCODCr/(m3·d)时，进入提高负荷阶段。第二阶段负荷提高期：在反应罐稳定运行的基础上，负荷从2kgCODCr/(m3·d)提高到设计负荷7.0kgCODCr/(m3·d)。驯化期内间歇进水，一天两次，根据浓度和水量控制负荷。要求控制反应罐出水挥发性有机酸(VFA)小于200mg/L，pH7.2以上，CODCr去除率80%以上且产气正常，方可进一步提高负荷。整个调试期约7个月(第一阶段4个月，第二阶段3个月)，自1998年4月UASB达到设计负荷后，CODCr去除率一直维持在90%以上。虽然水质有波动，但有机负荷总是稳定在7.0kgCODCr/(m3·d)以上。随着有机负荷的提高，产气量也相应提高，产气率为2.6～3.7m3/(m3·d)。SBR好氧反应器的调试比较简单。先在反应器中注入清水和少量废液开始曝气，待生长出污泥后逐渐增加废水量。1998年3月开始达到满负荷运行，CODCr去除率达到90%以上，出水水质达到规定的排放标准。安徽省环境监测中心站于1998年5月19～21日对酒厂生产排放废水进行监测，结果表明：泗州酒厂酒精生产排放废水CODCr、SS平均浓度、pH值及酒精吨排水量均符合《污水综合排放标准》(GB8978－88)中发酵、酿造工业的有关规定。