酒精漕液廢水屬高濃度有機廢水，采用現(xiàn)有技術進行處理，通過工藝流程和費用分析，可以看出，處理效率低下，成本高，而采用本文提出的新技術進行處理，效率可提高四倍以上，出水可達到國家1996年二級排放標準，并且處理一噸污水可獲得2.90元的經濟效益。

1 概述

1.1 生產原料及其水質特征

采用液體發(fā)酵法生產酒精，其原料一般以薯干、木薯、玉米和高粱等為主�；春恿饔虻貐^(qū)的山東省和安徽省等以采用薯干為原料者居多。其生產過程中所產生的高濃度有機污水主要為酒精蒸餾塔的釜底殘液，即酒精蒸餾塔所排出的酒精糟液。糟液的排出量一般為10～15m3/t酒精，其水質特征為（1）溫度高，一般在70℃以上；（2）所含懸浮物濃度高，一般在3萬mg/L 以上；（3）有機物（COD）濃度高，一般在4萬mg/L～5萬mg/L；（4）pH低，一般為4～5。因此是一種高溫，高懸浮物的高濃度有機污水。

對于污水中溶解性的有機污染成分來說，薯干類污水主要以糖類和脂肪酸類化合物為主，玉米、高粱等污水中含有較多的蛋白質。前者容易進行厭氧沼氣發(fā)酵處理，后者較難。

1.2 現(xiàn)有處理技術的缺陷

目前，在酒精糟液處理方面主要采取固體物（懸浮物）分離作飼料厭氧產沼氣處理法。固體物分離采用離心機或沉淀過濾池，產沼氣則采用全混式沼氣發(fā)酵罐。由于投資和國產設備的性能所限，糟液中的固體物分離很低，殘存在分離液中的懸浮物濃度仍在1萬mg/L水平上，同時，這種老式的沼氣發(fā)酵罐效率很低，體積很大，一般水力停留時間要在10天左右，而且要靠水泵循環(huán)進行攪拌動力消耗大，攪拌不均勻。

從環(huán)保角度看，這種處理工藝所存在的最重要的問題是處理水質不達標。一般，經這種厭氧大罐處理后的水，COD濃度仍在1.0～1.4萬mg/L以上，懸浮物濃度仍在1.0萬mg/以上，分別超出《污水綜合排放標準》GB8978-1996標準中所規(guī)定的相應二級標準（COD≤300mg/L，懸浮物≤200mg/L）30倍以上和50倍以上。

為了排放達標，近幾年不少廠家和環(huán)保公司采用［厭氧＋好氧］的處理工藝。對于處理高濃度的有機污水，國外已普遍采用這種工藝。但是，同樣是［好氧＋厭氧］工藝，在系統(tǒng)組成和處理單元的設計上卻有很大不同�，F(xiàn)在普遍存在的問題是處理構筑物體積大，運轉能耗高、處理水質仍然達標困難。具體舉例分析如下。

1.3 處理工藝及其造價和運轉能耗

現(xiàn)以酒精生產量1.5萬t/a的薯干酒精糟液污水處理工廠為例進行分析。

1.3.1 糟液量及其濃度

糟液量：750m3/d；COD：50kg/m3

1.3.2 處理工藝流程

糟液→除砂→離心機物體分離→分離液（污水）→溫度調整至60℃→加石灰調整pH值為7以上→進料泵→ 全混式沼氣發(fā)酵罐→出水→冷卻至30℃左右→氣浮池去除懸浮物→活性污泥曝氣池→沉淀池→排放

1.3.3 處理構筑物容積

a. 污水有機物負荷量（L1）

一般，離心機固體物的體積占糟液體積的10%，COD的去除率為30%。因此，分離液的有機物負荷為 L1=［750×（1-0.1）］m3/d×［50×（1-0.3）］kg/m3=23625kgCOD/d

b. 全混式沼氣發(fā)酵罐容積（V1）

一般，全混式沼氣發(fā)酵罐容積負荷為3kgCOD/m3·d，則其有效容積為： V1=23625COD/d÷3kgCOD/m3·d=7875m3 水力停留時間=7875m3÷［750×（1-0.1）］m3/d=9.45 d 按照以上計算，發(fā)酵罐的進水COD濃度為35000mg/L，去除率為70%，出水的COD濃度為10500mg/L。

c. 活性污泥曝氣池容積（V2）

一般，全混式沼氣發(fā)酵罐的COD去除率為70%，氣浮池的COD去除率為30%，浮渣體積占污水體積5%，所以，進入曝氣池的有機物負荷（L2）為：

L2=［750×（1-0.15）］m3/d×［50×（1-0.3）×（1-0.7）］kgCOD/m3 =6693.75kgCOD/d

曝氣池的容積一般取1.0kgCOD/m3·d，則： V2=6693.75kgCOD/d÷1.0kgCOD/m3·d=6693.75m3 水力停留時間=6693.75m3÷［750×（1-0.15）］m3/d=7.59 d

按照以上計算，曝氣池的進水COD濃度為7350mg/L，如果要求出水的COD濃度滿足二級排放標準，即COD濃度不大于300mg/L，則曝氣池的COD去除率不得小于96%。這是很難達到的。

也就是說，即使采用上述所謂的［厭氧＋好氧］處理工藝，其處理結果也很難達標。

1.3.4 運轉費用核算

我們再來看其運轉費用。以下僅以上述工藝所獲得的經濟效益（沼氣）和曝氣池電耗進行考慮。

a. 沼氣產量

一般，厭氧處理段每去除1kgCOD可產沼氣0.5Nm3，其甲烷含量為60%左右。即1Nm3沼氣的發(fā)熱量相當于1kg原煤。因此，上述沼氣罐的沼氣產量為：
23625kgCOD/d×0.7×0.5=8268.75Nm3 即，可獲得相當于8噸原煤的經濟效益。這就是為什么多半酒廠都積極上厭氧處理的原因。

b. 曝氣池電能消耗

根據日本的活性污泥法處理廠運行資料統(tǒng)計，每去除1kgCOD，曝氣池的電能消耗（鼓風機電耗）為1.3-1.8kw·h。在此按二級處理標準（COD=300mg/L）并以去除電耗為1.5kw·h/kgCOD計算上述曝氣池的能耗，則為：

［750×（1-0.15）］m3×［50×（1-0.3）×（1-0.7）-0.3］kgCOD/m3×1.5kw·h/kgCOD=6502.5kw·h/d 即，每天的處理電耗至少為6500kw·h

c. 運轉費用核算

設原煤每噸售價為240元，電費每度為0.6元。則上述情況下的運轉費用（不含設備折舊費、人工工資等）為： 8噸煤/天×240元/噸煤-6500度電/天×0.6元/度電=-1980元/天 即，每天需要支出運轉費至少1980元，年累計額為59.4萬元（以年300天工作日計）。折合成每噸污水的處理費用為2.64元。

建造上述形式的污水處理設施大約要投資500萬元，再加上如此高的運轉費，對于企業(yè)是一筆沉重的負擔。

我國的酒廠數(shù)量非常多，而且多半分布在經濟基礎較薄弱的地區(qū)。因此，開發(fā)投資省、運轉費用低的處理技術具有非常重要的意義。

2 新技術介紹

根據上述情況，我們開發(fā)了針對酒精漕液污水的綜合處理技術，其具體特點介紹如下。

2.1 指導思想

采用酒廠現(xiàn)有在鍋爐節(jié)煤和能源充分利用方面所積累的成熟經驗，即：

（1）將燃煤型鍋爐改造為煤-沼氣混合燃燒型。通過加入助燃既節(jié)省一部分燃料煤，又因沼氣燃燒快而使爐膛溫度快速提高，使送入的煤得以燃燒充分，提高煤的利用率，減少煤灰中的含碳率。

（2）將鍋爐供汽壓力提高到16kgf/cm2，后接背壓發(fā)電機，實行熱-電聯(lián)產，以提高鍋爐的熱效率。

在以上基礎上，對于糟液污水處理采用先進的沼氣發(fā)酵工藝，最大限度地從糟液中提取沼氣，以創(chuàng)造污水處理的經濟效益。同時，由于沼氣產率的提高造成后續(xù)好氧處理單元的進水濃度降低，因而減少了好氧處理的運轉能耗，并可保證處理結果達標。

2.2 處理工藝流程

糟液→除砂→離心機物體物分離→分離液（污水）→溫度調整至60℃→加石灰調整pH值為7以上→進料泵→全混式沼氣發(fā)酵罐→出水→冷卻至40℃左右→氣浮池去除懸浮物→兩級串聯(lián)型高效厭氧污泥床（UASB）沼氣發(fā)酵裝置→高效生物接觸氧化池→沉淀池→排放

其中，自動內循環(huán)型全混式氣發(fā)酵罐、高效厭氧污泥床（USSB）沼氣發(fā)酵裝置和高效生物接觸氧化池是本工藝的特有技術。高效厭氧污泥床（UASB）沼氣發(fā)酵裝置及其顆粒污泥的快速形成方法已在日本和中國申請發(fā)明專利。

2.3 技術參數(shù)

2.3.1 自動內循環(huán)型全混式沼氣發(fā)酵罐
　
容積負荷：10kgCOD/m3·d
　
去除率：70%COD

2.3.2 高效厭氧污泥床（UASB）沼氣發(fā)酵裝置
　
容積負荷：第一級10-15kgCOD/m3·d，第二級5-8kgCODm3·d
　
去除率：第一級70%COD，第二級70%COD

2.3.3 高級生物接觸氧化池
　
容積負荷：3kgCOD/m3·d
　
去除率：70COD以上

2.4 處理構筑物容積及能耗計算

仍以上述同類酒廠進行計算比較

2.4.1 自動內循環(huán)型全混式沼氣發(fā)酵罐

有效容積=23625kgCOD/d÷10kgCOD/m3·d=2362.5m3
　
水力停留時間=2362.5m3÷［750×（1-0.1）］m3/d=3.5d
　
進水COD濃度為35000mg/L，去除率為70%，出水的COD濃度為10500mg/L。
　
沼氣產量=23625kgCOD/d×0.7×0.5Nm3/kgCOD=8268.8Nm3/d

2.4.2 高效厭氧污泥床（UASB）沼氣發(fā)酵裝置

a. 第一級

有機負荷=［750×（1-0.15）］m3/d×7.35kgCOD/m3 =4685.6kgCOD/d÷10kgCODm3·d =468.6m3

有效容積=4685.6kgCOD/d÷10kgCODm3·d=468.6m3

水力停留時間=468.6m3÷［750×（1-0.15）］m3/·d=0.74d

進水COD濃度為73500mg/L，去除率為70%，出水的COD濃度為2200mg/L。

沼氣產量=5685.6kgCOD/d×0.7×0.5Nm3/kgCOD=1640Nm3/d

b. 第二級

有機負荷=［750×（1-0.15）］m3/d×2.2kgCOD/m3=1402.5kgCOD/d

有效容積=1402.5kgCOD/d÷5kgCODm3·d=280.5m3

水力停留時間=280.5m3÷［750×（1-0.15）］m3/d=0.44d

進水COD濃度為2200mg/L，去除率為70%，出水的COD濃度為660mg/L。

沼氣產量=1402.5kgCOD/d×0.7×0.5Nm3/kgCOD=490Nm3/d

2.4.3 高效生物接觸氧化池

有機負荷=［750×（1-0.15）］m3/d×0.66kgCOD/m3=420.8kgCOD/d

有效容積=420.8kgCOD/d÷2kgCODm3·d=210m3

水力停留時間=210m3÷［750×（1-0.15）］m3/d=0.33d

進水COD濃度為660mg/L，去除率為70%，出水的COD濃度為200mg/L，達到排放標準。

好氧處理段的電耗以每去除1kgCOD耗電1.8kw·h計，則

電耗=420.8kgCOD/d×0.7×1.8kw·h=530.2kw·h

以上總的沼氣產量為10400Nm3/d。即，相當于10.4噸原煤。

2.5 運轉費用核算

同上方法，每天的運轉費用為： 10.4噸煤/天×240元/噸煤-530.2度電/天×0.6元/度電=2177.9/天.與現(xiàn)有技術相比，本技術每天可以獲2177.9元，年累可獲得為65.3346萬元（以年300天工作日計）。即，每處理1噸污水或獲得2.90元的經濟效益。這是目前其他的技術不可比的。

另外還可以看出，本技術的設施容積較現(xiàn)有技術的要小、占地少，因此建設投資也會降低。

2.6 示范工程

本技術已于1997年建成兩個示范工程，他們分別在山東省臨沭酒廠和蘭陵集團郯城分公司酒廠。一年多的運行結果充分證實了本技術的效果，得到了用戶的好評。