IC厭氧+二級AO+臭氧工藝改造 白酒類廢水工程案例分析

文_李文輝 黃莉 楊紅梅

1 舍得酒業股份有限公司 2 四川恒泰環境技術有限責任公司 3 四川大學建筑與環境學院

白酒是我國的傳統酒種，白酒行業是國民經濟的重要的行業。但白酒的生產過程會排出大量高有機物、高氮、高磷和低pH值廢水，對生態環境造成污染和破壞。現有白酒廢水處理方法主要是以“厭氧+好氧”為主的工藝，厭氧主要采用UASB、EGSB，好氧主要有SBR、CASS等工藝。隨著白酒企業的發展以及環保要求的提高，原有污水處理設施的容量和水質不能滿足新的要求，需進行提標改造。本案例采用“預處理+IC厭氧+二級AO+臭氧”等深度處理對原有的“UASB+CASS”工藝進行擴容提標改造，并通過調試運行驗證改造工藝的可行性，為同類工程的改造、設計和運行提供參考。

1 項目概況

某白酒廠廢水處理廠現有系統主要采用“預處理+厭氧+CASS”的工藝。存在處理能力不足、厭氧UASB效率不高、總氮和色度出水不達標等問題，需對原有污水處理廠進行擴容升級改造。改造后廢水水質達到《發酵酒精和白酒工業水污染物排放標準》（B 27631-201）中表2直接排放標準。

2 改造工藝流程

2.1 改造措施

2.1.1 技術路線

廢水站工藝路線仍以“厭氧+好氧”為主，其中厭氧采用IC反應器，好氧生化池采用兩級AO的工藝形式。

2.1.2 具體改造措施

新增厭氧IC反應塔，并利用厭氧能源加熱進水；原UASB改造為一級A/O系統（一級缺氧池、一級好氧池，缺氧池利用原UASB的分格，每格加設潛水攪拌器）。CASS工藝改為二級A/O系統，CASS末端分格作為二沉池。增加缺氧池碳源投加系統（并考慮用原水或者液體碳源作為碳源的管線）；增加好氧堿度調節系統。系統末端增加臭氧脫色單元。生化出水新增反硝化濾池作為安保措施，確保TN穩定達標。預處理裝置新增氣浮裝置，保證后續厭氧系統的進水條件。增加格柵井、調節池、預沉池等的臭氣收集及處理系統。

2.2 改造后工藝流程

污水經過粗細格柵、氣浮和沉淀后去除懸浮物，再進入IC厭氧塔進行厭氧反應，去除大部分COD，產生的沼氣用于產生沼氣加熱進水。厭氧出水一次進入一級AO和二級AO，去除剩余的COD和氨氮、總氮。反硝化濾池作為備用措施，保證總氮達標。再進入臭氧池脫色，然后經過除磷池去除剩余的總磷，最后經過纖維轉盤濾池過濾后達標排放。改造后工藝流程見圖1。

圖1 改造后工藝流程框圖

3 主要設計參數

3.1 設計水量及進出水水質

改造后系統能力達到3500m3/d，進水指標為COD15000 mg/L，氨氮260mg/L，總氮450mg/L，總磷120mg/L，色度200倍，BOD56500mg/L，SS5000mg/L，pH3～4。出水滿足《發酵酒精和白酒工業水污染物排放標準》（GB27631-2011）中表2直接排放標準。

3.2 主要單元設計參數

3.2.1 預處理部分

預處理系統包括粗格柵、預調節池、一級提升泵房、細格柵、平流預沉池、二調池、氣浮單元，其中氣浮單元為新增單元。氣浮池設計回流比30%，表面負荷4m3/(m2·h)，絮凝時間4.6min。

3.2.2 厭氧系統

新建IC厭氧反應器，厭氧反應器產生沼氣處理后，一路進入沼氣鍋爐進行燃燒，產生熱量對厭氧進水進行溫度調節。多余沼氣利用地面外燃式火炬燃燒排放。IC厭氧反應器設計停留時間21h，設計容積負荷12.6 kgCOD/(m3·d) ，沖擊負荷16 kgCOD/(m3·d)，回流比300%，上升流速3～6 m/h。

3.2.3 好氧生化系統

將原有UASB+CASS工藝改為二級A/O系統。一級AO設計污泥濃度3300mg/L，COD污泥負荷0.21kgCOD/kg MLSS.d，停留時間缺氧段21.9h，好氧段21.9h。二級AO設計污泥濃度3300mg/L，COD污泥負荷0.27kgCOD/kg MLSS.d，停留時間缺氧段34.6h，好氧段27.1h。二沉池表面負荷0.75m3/(m2·h)。

3.2.4 深度處理

深度處理系統包括反硝化濾池單元、臭氧脫色單元、除磷單元、轉盤過濾單元，其中反硝化濾池單元及脫色單元為新增，其他利用現有系統。反硝化單元TN負荷0.68kgNO3-N/m3·d，強制濾速6.5m/h，峰值濾速4.3 m/h，水洗反沖洗強度4.1L/（m2·s），氣洗反沖洗強度 24.7L/（m2·h），單獨氣洗時間2min，單獨水洗5min，氣水同時洗10min。臭氧投加濃度60mg/L，停留時間30min。

4 改造后運行結果

4.1 進水水質檢測

為分析進水水質的變化，進行了12個月水質檢測（從6月開始），每月檢測污染物平均值結果見圖2。

圖2 進水污染物濃度

根 據圖2可知，進 水 的COD在1658～7947mg/L，除了上一年度7～9月水質較低，其它時間COD基本在5000～8000 mg/L之 間，NH3-N在100～300mg/L之間，TN在150～450mg/L之間，總磷（TP）在30～130 mg/L之間，pH值在4～6，屬于高有機物、高氮、高磷、酸性廢水。

4.2 運行結果

4.2.1 各單元主要污染物去除結果

改造后進行通水調試，為分析正常運行過程中各單元污染物的去除效果，對主要監測指標COD，NH3-N，TN進行檢測，檢測結果見圖3。

圖3 正常運行過程中COD、NH3-N和TN濃度及去除率

由圖3a可知，COD在氣浮（去除率10.1%），水解酸化（12.8%），IC厭 氧(89.1%)，一 級AO(78.5%)，二 級AO(43.8%)和深度處理(38.9%)單元均有去除效果。其中IC厭氧和一級AO去除率最高。由于一級AO將易降解的COD基本已降解完成，二級AO的COD去除率較低，且出水大于排放標準（100 mg/L），所以后端接深度處理非常必要。實踐證明，后端的臭氧深度處理，既可以解決色度問題，也可以保證出水COD達標。因此，IC厭氧、一級AO和后端的深度處理是保證出水COD穩定達標的關鍵工藝。

由圖3b可知，NH3-N在IC厭氧罐前去除率較少（17%），在IC厭氧罐單元反而升高28%，可能歸因于有機氮在厭氧段轉化為氨氮。一級AO（90.8%）和二級AO（86.8%）的NH3-N去除率較高，深度處理段去除率較低（8.5%）。一級AO出水NH3-N 26.9mg/L，二級AO出水NH3-N為3.5mg/L。由此可見，兩級AO是保證NH3-N穩定達標（10mg/L）的關鍵工藝。

由圖3c可知，TN和NH3-N一樣，在IC厭氧罐前去除率較少（9%），在一級AO（71.2%）和二級AO（91.1%）去除率較高，深度處理段去除率較低（6.4%）。一級AO出水TN109mg/L，二級AO出水TN為9.6mg/L。由此可見，兩級AO也是保證TN穩定達標（20mg/L）的關鍵工藝。TP主要通過化學除磷和生物除磷相結合去除，二級AO出水TP在20～25mg/L，總排口TP0.13mg/L，達到出水標準（≤1.0 mg/L）。

4.2.2 出水口水質檢測

經過調試改造，最后穩定運行出水水質為CODCr88mg/L，氨氮3.24mg/L，總氮9.02mg/L，總磷0.13mg/L，色度16倍，BOD20mg/L，SS12 mg/L，pH7.26出水水質能達到設計的《發酵酒精和白酒工業水污染物排放標準》（GB27631-2011）中表2直接排放標準，說明改造工藝可行。

4.3 直接運行費用

正常運行過程中，直接運行費用主要消耗在水、電和藥劑上。水可以采用出水口清水進行回用配藥和沖洗。藥劑主要有液堿、PAM、PAC、除磷劑和復合碳源。在每天處理水量3500m3/d情況下，直接運行費用為6～8元/m3。

5 結語

采用“氣浮預處理+IC厭氧罐+二級AO +臭氧脫色+化學除磷”對某白酒廠的原有的“厭氧+CASS”工藝進行改造，出水水質COD88 mg/L，NH3-N 3.24mg/L，TN9.02 mg/L，TP0.13mg/L，色度16mg/L，SS12mg/L，滿足《發酵酒精和白酒工業水污染物排放標準》（GB27631-2011）中表2直接排放標準，改造工藝可行，改造后直接運行費用6～8元/m3。