導(dǎo)讀:：厭氧出水經(jīng)好氧工藝及混凝沉淀池處理后排放。最大限度的回收沼氣。

關(guān)鍵詞：]酒糟廢水，升流式厭氧固體反應(yīng)器，好氧工藝，沼氣

山東某酒精廠以薯干為原料生產(chǎn)酒精，日排酒糟廢液2600 m3。以薯干為原料的酒精生產(chǎn)排放的酒糟廢水是一種粘度大、有機(jī)物濃度高、溫度高、懸浮物含量高的酸性有機(jī)廢水，固液分離效果差，有機(jī)物成分主要為淀粉、 粗蛋白、 纖維素和菌絲體等物質(zhì), 可生化性好，蛋白含量低、生物質(zhì)能回收潛力大。因此，該廠酒精糟液處理工程采用“全糟厭氧 +UASB+ 曝氣池” 工藝，最大限度的回收沼氣，并對(duì)沼氣進(jìn)行凈化提純使其達(dá)到車用天然氣的標(biāo)準(zhǔn)。 生產(chǎn)運(yùn)行證明，該工藝運(yùn)行穩(wěn)定可靠、 經(jīng)濟(jì)可行，實(shí)現(xiàn)了污染物的達(dá)標(biāo)排放和能源回收的目的，符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求，也為生物質(zhì)能的高值利用提供了一條途徑。

1. 廢水水質(zhì)及水量

該廠酒精生產(chǎn)排放的酒糟廢液日平均廢水量為2600m3，廢水含固量高，總固體中有機(jī)物含量在 90%以上，主要是碳水化合物，其次是含氮有機(jī)物。酒糟廢水的溫度在 80～90 ℃之間，pH 值為 3～5，COD約為50000mg/L左右，其中以懸浮固體狀態(tài)存在的約占 60%～80%，BOD/COD為0.4～0.6，具有良好的可生物降解性。該廠污水處理出水進(jìn)入城市污水廠，產(chǎn)生的沼氣50%用于發(fā)電，另外50%進(jìn)入沼氣凈化提純站生產(chǎn)生物天然氣。設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)見表1，生物天然氣純度見表2.。

表1 設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)

表2 設(shè)計(jì)沼氣與天然氣成分

2. 工藝流程及技術(shù)參數(shù)改進(jìn)

2.1 污水處理與沼氣凈化流程

根據(jù)酒糟廢液的粘度大不易分離的水質(zhì)特點(diǎn)[1]和回收沼氣的目的，采用全糟厭氧發(fā)酵工藝作為一級(jí)厭氧，采用經(jīng)過改進(jìn)的高效上流式固體厭氧反應(yīng)器，由于該反應(yīng)器出水COD仍然較高，一級(jí)厭氧出水進(jìn)入U(xiǎn)ASB反應(yīng)器進(jìn)一步降解有機(jī)物并產(chǎn)生沼氣，厭氧出水經(jīng)好氧工藝及混凝沉淀池處理后排放，工藝主體流程如下：

酒精廢渣 → 降溫塔 → 降溫沉砂池 → 集水井 → 上流式固體厭氧反應(yīng)器→沉淀濃縮池 → 中間池 → UASB反應(yīng)器 → 曝氣池 → 二沉池 → 混凝池→ 沉淀池 →達(dá)標(biāo)排放。

沼氣凈化與提純工藝主體流程如下：

沼氣→ 沼氣儲(chǔ)柜 →沼氣加壓 →氣液分離器→沼氣脫硫 →沼氣脫碳 → 沼氣深度脫水→ 生物天然氣供應(yīng)

2.2 工藝流程說明及參數(shù)

(1) 降溫塔及沉砂降溫渠

由于酒糟廢水溫度較高，為了保證厭氧反應(yīng)器的高效運(yùn)行，采用降溫塔進(jìn)行降溫;由于酒糟廢水中含有較多的砂粒及細(xì)小顆粒(木薯原料摻雜物)，在重力作用下廢水中的泥沙在沉砂渠內(nèi)自然沉降，以減少對(duì)設(shè)備的磨損，保護(hù)后續(xù)反應(yīng)器，同時(shí)水溫進(jìn)一步得到降低。為了保證后續(xù)厭氧罐內(nèi)處于高溫發(fā)酵高效區(qū)，且保持反應(yīng)溫度基本恒定，進(jìn)罐水溫一般在60℃以上，且根據(jù)季節(jié)調(diào)控廢水的降溫幅度。

(2)USR厭氧反應(yīng)器

由于該工程以充分回收沼氣資源為目的，因此，采用適于全糟發(fā)酵的上流式固體反應(yīng)器，并設(shè)計(jì)較低的有機(jī)負(fù)荷。為了充分利用水溫并提高厭氧反應(yīng)速率，提高產(chǎn)氣效率，采用高溫厭氧發(fā)酵方式，厭氧反應(yīng)溫度控制在53℃左右。采用 8 個(gè) Φ22 m ×18 m 的厭氧罐，總?cè)莘e 36000 m3。

接種污泥為其它酒廠污水站厭氧污泥和城市污水廠污泥，接種量為15gVSS/L，以0.5kgCOD/(m3.d)的負(fù)荷開始間歇進(jìn)水，并進(jìn)行回流循環(huán)，逐步緩慢提高負(fù)荷到1.5kgCOD/ (m3.d)時(shí)，即進(jìn)入正常提高負(fù)荷階段。酒精糟液的pH 值為4～5，為保證反應(yīng)器內(nèi)pH為中性和充足的堿度，在進(jìn)水中投加一定量的石灰調(diào)節(jié)，調(diào)試階段向水中投加石灰量約為0.15kg CaO/m3，穩(wěn)定運(yùn)行過程中一般不需投堿，反應(yīng)器混合液堿度保持在3000mg/L左右，出水揮發(fā)酸一般在500mg/L以下，出水pH在6.9～7.6范圍，保證了反應(yīng)器的穩(wěn)定運(yùn)行。負(fù)荷從 1.5 kgCOD/ (m3.d)起，按每10天提高0.5 kgCOD/ (m3.d)的幅度提高負(fù)荷，全部高濃度廢水進(jìn)入?yún)捬醭�，USR運(yùn)行的水力停留時(shí)間為13.5d，有機(jī)負(fù)荷為4kgCOD/(m3.d)環(huán)境保護(hù)，單位體積廢水產(chǎn)氣量為25m3/m3廢水，單位池容產(chǎn)氣量為1.8 m3/m3。

該厭氧罐下部為錐體，利于攪拌混合及排泥。罐內(nèi)底部設(shè)置了水泵回流水力強(qiáng)制攪拌系統(tǒng)，罐內(nèi)一定高度(中部)設(shè)置了沼氣集氣破殼裝置，出水設(shè)分離裝置與溢流堰。水力強(qiáng)制攪拌采用間歇運(yùn)行方式，保證了反應(yīng)罐下部區(qū)域混合液的攪拌混合，提高了基質(zhì)與微生物的接觸傳質(zhì)效率，提高了反應(yīng)速率和沼氣產(chǎn)率。罐內(nèi)設(shè)置集氣裝置，將罐中一定面積內(nèi)的沼氣收集后集中從集氣裝置頂部釋放，大大提高了沼氣的釋放強(qiáng)度，又防止了表面污泥結(jié)殼，保證了反應(yīng)器的運(yùn)行效率。

(3)沉淀濃縮池：USR出水中仍含有一定量的懸浮物, 為了保證后續(xù)UASB反應(yīng)器的運(yùn)行，因此沉淀裝置進(jìn)一步去除懸浮物, 使廢水得以澄清。沉淀污泥經(jīng)脫水處理后至鍋爐作為燃料燃燒。

(4)UASB 反應(yīng)器

采用1座 Φ26 m ×7 m 的UASB厭氧罐， 總?cè)莘e 3700m3，UASB發(fā)酵溫度 35℃左右。

(5)曝氣池

采用推流式活性污泥法，曝氣池池體尺寸為30m×39m×5m，曝氣系統(tǒng)采用微孔曝氣器，采用羅茨風(fēng)機(jī)供氣，曝氣池內(nèi)保持溶解氧為4～6 mg/L。

(6)二次沉淀池1座，池體直徑24m，總高度5m，表面負(fù)荷為0.5 m3/ (m2.h)，

設(shè)回流泵將沉淀污泥提升回流至曝氣池，剩余污泥排入污泥濃縮池。

(7)沼氣凈化與提純：

沼氣首先經(jīng)過氣液分離器分離沼氣中的水分和油，然后經(jīng)脫硫罐(Fe2O­3作為脫硫劑)脫除沼氣中的硫化氫，再經(jīng)過變壓吸附塔[2]除去沼氣中的CO2，使甲烷含量達(dá)到90%以上，吸附塔中裝填吸附劑為活性氧化鋁，提純后的氣體再經(jīng)過干燥器進(jìn)行深度脫水，得到高純甲烷含量的生物天然氣。

1)設(shè)置脫硫塔2個(gè)，單塔容積4.2m3，設(shè)計(jì)溫度50℃，設(shè)計(jì)壓力0.4Mpa，以Fe2O­3作為脫硫吸附劑。

2)變壓吸附脫碳塔共5個(gè)，吸附劑為活性氧化鋁，設(shè)計(jì)壓力為0.5Mpa，單塔容積為7.4m3。使用真空泵抽真空使填料脫附，恢復(fù)填料吸附能力發(fā)表。

3. 運(yùn)行效果與效益分析

3.1 運(yùn)行效果

(1)對(duì)COD去除效果

進(jìn)水COD為45000～60000mg/L的條件下，USR出水COD為3000～8000mg/L，UASB出水COD為800～1200mg/L，好氧工藝出水COD為300～400mg/L，總排放口COD小于300mg/L。廢水處理工藝對(duì)COD的總?cè)コ蔬_(dá)到99%以上。

(2)沼氣凈化效果

經(jīng)過凈化提純環(huán)境保護(hù)，沼氣硫化氫含量小于20 mg/Nm3，甲烷含量大于98%，日產(chǎn)生物天然氣15000m3，生物天然氣已供應(yīng)市場(chǎng)。

3.2 效益分析

(1)減少CODcr排放量

該工程每年削減 CODcr排放量4.67萬t，環(huán)境效益顯著。

(2)沼氣高值利用效益

污水處理工程厭氧反應(yīng)器每天產(chǎn)沼氣總量為60000 m3, 沼氣中甲烷含量55%左右。每天生物天然氣產(chǎn)量15000m3，甲烷含量達(dá)到98%以上，生物天然氣達(dá)到車用標(biāo)準(zhǔn)，按4元/m3天然氣計(jì)算，每天沼氣高值利用的產(chǎn)值可達(dá)6萬左右，與沼氣直接燃燒利用相比，高值利用效益大大提高。

4. 小結(jié)

(1)在工藝前段采取降溫措施是必要的，可以保證厭氧工藝處于高效溫區(qū)。采用USR工藝全糟高溫發(fā)酵，降解效率高，對(duì)COD去除率可達(dá)90%，沼氣產(chǎn)量也較高。

(2)全糟厭氧USR-UASB-好氧工藝處理酒精糟液是可行的，既盡可能回收了沼氣，又降低了污水處理運(yùn)行費(fèi)用，出水COD達(dá)到了當(dāng)?shù)嘏欧乓蟆?/p>

(3)經(jīng)過凈化提純，沼氣硫化氫含量小于20 mg/Nm3，甲烷含量大于98%，沼氣高值利用具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益，又為解決能源短缺提供了途徑。

參考文獻(xiàn)

[1]印輝,魏梅.“全糟厭氧+UASB+好氧”工藝在酒糟廢水治理中的應(yīng)用. 江蘇環(huán)境科技,2005,18(4):21~23.

[2]汪玉同。天然氣中CO2 脫除技術(shù)。油氣田地面工程，2008，27(3)：51～52.。

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