陳亞平，羅思強，肖杰，姜延雄，張愛平，楊靜

1. 四川省生態(tài)環(huán)境科學(xué)研究院（成都 610041）；2. 四川省環(huán)?？萍脊こ逃邢挢熑喂荆ǔ啥?610041）；3. 四川師范大學(xué)（成都 610031）

白酒工業(yè)生產(chǎn)廢水主要來自發(fā)酵、蒸餾、設(shè)備地面沖洗水等中等偏高濃度有機廢水，其BOD5/COD在0.4左右，營養(yǎng)配比較均衡，是適宜生化處理的無毒有機廢水。四川省某酒廠是國內(nèi)第一個被許可使用“純糧固態(tài)發(fā)酵白酒”標志的企業(yè)，原有一座處理規(guī)模3 000 m3/d的污水處理站，運行負荷80%以上。廢水處理采用“厭氧發(fā)酵+好氧”為主體，污泥處理采用帶式濃縮一體機，污泥含水率降至80%后外運。長期運行以來存在問題：（1）因建設(shè)年代較早，現(xiàn)有污水處理系統(tǒng)存在充氧效率低、運行管護不方便、處理效果差、穩(wěn)定達標排放壓力大等現(xiàn)象；（2）酒廠需新增2條生產(chǎn)線，擴建后廢水產(chǎn)生量及排放量均隨之增加，現(xiàn)有廢水處理站不能滿足企業(yè)發(fā)展需求。

針對該酒廠廢水特點以及原處理工藝存在問題，園區(qū)污水處理站經(jīng)擴建改造，設(shè)計處理廢水規(guī)模提至4 500 m3/d。廢水處理采用“預(yù)處理→厭氧發(fā)酵→氣浮→多級A/O→A2/O→超磁除磷”的組合工藝，出水水質(zhì)滿足GB 27631—2011《發(fā)酵酒精和白酒工業(yè)水污染物排放標準》，污泥處理采用“濃縮→機械脫水→低溫干化”工藝，污泥含水率降至50%以下外運。擴容改造后，該酒廠設(shè)施新增占地約1 412 m2，總投資約2 407萬元。

1 設(shè)計進、出水水質(zhì)及執(zhí)行的排放標準

設(shè)計進、出水水質(zhì)見表1，出水水質(zhì)達到GB 27631—2011《發(fā)酵酒精和白酒工業(yè)水污染物排放標準》直接排放的水污染物排放限值。

表1 設(shè)計進、出水水質(zhì)及執(zhí)行的排放標準

2 工藝流程及裝置

2.1 工藝的選擇

酒廠原處理廢水的工藝：生產(chǎn)車間廢水→收集池→粗格柵間及提升泵房→細格柵間→儲配池→兩級厭氧發(fā)酵→豎流式沉淀池→好氧曝氣池→幅流式沉淀池→超磁除磷。其中，污水站預(yù)處理系統(tǒng)、厭氧處理系統(tǒng)運行效果相對穩(wěn)定高效，僅需對其合理優(yōu)化即可發(fā)揮最佳功效，而好氧系統(tǒng)運行效率較低，氮、磷去除效率低，存在較大環(huán)保壓力。酒廠污水各構(gòu)筑物進水水質(zhì)見表2。

表2 酒廠原污水站各構(gòu)筑物進水水質(zhì) 單位：mg/L

可以看出，該酒廠進水中有機物、NH3-N和TN濃度較高，但經(jīng)過厭氧反應(yīng)器高效處理后，好氧池進水COD質(zhì)量濃度僅150 mg/L，而NH3-N和TN濃度仍有上百毫克每升，而好氧處理系統(tǒng)適宜的C∶N∶P為100∶5∶1[1]，可見污水處理站好氧池中營養(yǎng)比例嚴重失調(diào)。分析可知，這是由于部分非溶解態(tài)物質(zhì)在厭氧狀態(tài)下由有機氮轉(zhuǎn)化為NH3-N，溶于水中，而厭氧環(huán)境下的微生物對氮、磷元素的降解能力非常有限，只能依靠后續(xù)的好氧單元進一步去除[2]。綜上，為確保出水水質(zhì)達標排放，應(yīng)全面提升生化處理系統(tǒng)的脫氮除磷能力，故好氧系統(tǒng)的改造是污水站擴容改造的重點。

綜合考慮項目的經(jīng)濟效益、HJ 575—2010《釀造工業(yè)廢水治理工程技術(shù)規(guī)范》的要求以及釀造廢水應(yīng)遵循“清污分流，濃淡分離”的原則，擴建改造工程將好氧系統(tǒng)升級為多級A/O工藝。多級A/O工藝又稱“缺氧+好氧法”，是由多個串聯(lián)A/O組成[3]，對廢水COD、NH3-N、TN等污染物有較高的去除率。設(shè)計方案在既有好氧曝氣池新增微孔曝氣，改造為多級A/O池，采用鼓風(fēng)曝氣，曝氣設(shè)備為管式微孔曝氣器，微孔曝氣系統(tǒng)氧轉(zhuǎn)移效率較高，通過控制溶解氧濃度可實現(xiàn)短程硝化反硝化，從而提高脫氮效率。

2.2 整體工藝流程

酒廠廢水處理整體工藝見圖1。各生產(chǎn)車間排出的高濃廢水通過污水管道首先進入格柵池，在回轉(zhuǎn)式格柵機的作用下去除較大的懸浮物，經(jīng)過回轉(zhuǎn)格柵后的廢水進入滾筒格柵，對水中的酒糟等較細懸浮物進行進一步的固液分離，廢水進入地埋式集水池，集水池出水進入綜合調(diào)配池進行酸堿中和調(diào)節(jié)，使其堿度達到厭氧發(fā)酵的要求后，約85%的廢水在高壓泵作用下通過底部布水系統(tǒng)進入兩組串聯(lián)的厭氧反應(yīng)器，為減少碳源的添加，將剩余15%的廢水直接進入氣浮池，待后續(xù)進入多級A/O處理系統(tǒng)。

圖1 酒廠廢水處理整體工藝流程圖

厭氧反應(yīng)器出水進入豎流式沉淀池進行固液分離，厭氧反應(yīng)器出水進入氣浮設(shè)備進行除渣除磷，物化除磷和除渣后的廢水分別進入改建多級A/O池體，進水與回流的好氧污泥及營養(yǎng)液一道進行充分混合，最后一級好氧池出水進入末端好氧池進一步去除有機物和營養(yǎng)物，廢水中的污染物在此得到進一步的降解后自流進入平流沉淀池單元，廢水流出平流沉淀池后，進入原有12格好氧曝氣池。通過對現(xiàn)有曝氣池的改造，優(yōu)先改造曝氣方式，改造后為A2/O處理工藝，達到深度生化脫氮除磷效果。經(jīng)過上述兩段生化工藝，池體部分混合液和污泥回流至各段生化池前段進行反硝化脫氮及生物除磷，可以充分保證廢水COD、NH3-N、TN等指標達標。后進入二次沉淀池泥水分離可實現(xiàn)達標排放，但為保證總磷的穩(wěn)定達標，其生化出水再經(jīng)過超磁加藥脫磷反應(yīng)裝置后排放。

3 主要處理構(gòu)（建）筑物設(shè)計

3.1 預(yù)處理系統(tǒng)構(gòu)筑物

格柵池、應(yīng)急池、收集池、綜合調(diào)配池（利舊），預(yù)處理加藥間改造，新增設(shè)備。

應(yīng)急池峰值水量600 m3/h，峰值時間3 h；峰值泥量200 m3/d；新增2臺轉(zhuǎn)鼓格柵電機，功率為0.75 kW；全自動pH加藥裝置2套（1用1備），1.5 m3加藥箱2套，酸堿攪拌器4套，自動pH監(jiān)測儀器1套；水泵KQW150/370-37/4，37 kW，2臺。

3.2 厭氧處理系統(tǒng)構(gòu)筑物

一級厭氧發(fā)酵罐1座，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，土建工程按4 500 m3/d建設(shè)，設(shè)施尺寸Φ22.0 m，H=24.0 m，有效容積9 000 m3，停留時間HRT=48 h。二級厭氧發(fā)酵罐2座鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，罐體（利舊），管路校核后改造，土建工程按4 500 m3/d建設(shè)，設(shè)施尺寸Φ21.0 m，H=20 m，單座容積7 700 m3，總停留時間HRT=82 h。二級厭氧沼氣罐2座鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，總停留時間HRT=53 h，設(shè)施尺寸Φ21.0 m，H=18 m，單座容積5 000 m3，土建工程按4 500 m3/d建設(shè)。豎流沉淀池（利舊）1座，新增1座，鋼結(jié)構(gòu)，土建工程按4 500 m3/d建設(shè)，改造出水管路200 m。設(shè)施尺寸Φ7.0 m，H=11.5 m，總停留時間HRT=2.4 h，單座容積220 m3。

3.3 前置脫氮除磷處理系統(tǒng)構(gòu)筑物

新建1座4 500 m3/d鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)加藥攪拌間，設(shè)施尺寸9.6 m×13.8 m×7.1 m，分2格，配套加藥系統(tǒng)2套，分別為PAC、PAM投加裝置，沉淀池2套。新建2座4 500 m3/d鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)氣浮池，設(shè)施尺寸5.0 m×14.2 m×6.5 m，分2格，表面負荷1.0 m3/（m2·h），HRT小于2 h，配套斜板沉淀4套；反洗設(shè)備4套；排泥系統(tǒng)4套。

3.4 多級A/O裝置

1座2組，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，前置三級A/O一體池+末端好氧池+平流沉淀池，前置三級A/O一體池土建工程按4 500 m3/d建設(shè)，尺寸為14.9 m×46.3 m×7.8 m，分2格，配曝氣管路系統(tǒng)4套，曝氣風(fēng)機2套。末端好氧池按4 500 m3/d建設(shè)，尺寸為5.1 m×9.1 m×7.8 m，分2格，配污泥回流泵2套。總停留時間HRT為13.0 h，各級停留時間：HRTA1=1.4 h，HRTO1=2.2 h，HRTA2=0.8 h，HRTO2=3.6 h，HRTA3=1.5 h，HRTO3=3.5 h。新建平流沉淀池1座，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，按4 500 m3/d建設(shè)，設(shè)施尺寸5.1 m×10.0 m×6.6 m，表面負荷1.0 m3/（m2·h），HRT約2 h，配桁架泵吸泥機1套。

3.5 除磷加藥系統(tǒng)構(gòu)筑物

輻流沉淀池及回用水池。利用原有藥劑系統(tǒng)，深度去除水體TP，輻流沉淀池總停留時間HRT=3 h，Φ2.5 m，H=4 m，4座，藥箱2 m×1 m，2座，土建工程按4 500 m3/d建設(shè)。計量泵JBM 0.37 kW，4臺，回用水池6.0 m×3.0 m×3.5 m，有效容積60 m3，鋼砼結(jié)構(gòu)。配套潛水泵WQ20-40-7.5，水量20 m3/h，H=40 m，P=7.5 kW，2臺，自耦變頻。

3.6 污泥脫水烘干系統(tǒng)構(gòu)筑物

新建污泥脫水進料攪拌池2座，高位Φ6.0 m×3.5 m，鋼結(jié)構(gòu)。新建污泥脫水及烘干設(shè)施40 m×18 m廠房1座。疊螺污泥脫水機P=3.75 kW 1臺，串螺污泥脫水機P=2.2 kW 1臺，進泥泵P=2.4 kW 2臺，加藥系統(tǒng)P=2.6 kW 171套，螺旋輸送機P=2.2 kW 1套。烘干設(shè)備（安尼康配套），處理量20 t/d（進泥含水率75%～80%），干化后污泥含水率50%（≤50%可調(diào)節(jié)），運行時間21.5 h/d，PLC自控，安裝尺寸2 m×2.4 m×2.78 m，總功率1 77.6 kW/h（380 V/3PH/50 Hz）。冷卻塔P=0.59 kW 2臺，循環(huán)液輸送泵P=2.8 kW 2臺。

3.7 工程投資及經(jīng)濟指標

某酒廠擴容改造項目總投資估算約2 407萬元，其中項目工程第1部分建設(shè)費用1 851萬元，項目工程第2部分其他費用321萬元，基本預(yù)備費195萬元，鋪底流動資金40萬元。工程采用EPC方式實施，資金全部由企業(yè)自籌。

4 運行效果

四川某酒廠擴建工程于2019年5月建成，經(jīng)16個月的調(diào)試運行，處理效果穩(wěn)定，其長期調(diào)試運行數(shù)據(jù)見表3。經(jīng)核心工藝多級A/O處理后，COD、NH3-N、TN與TP的處理率分別達99.25%，96.31%，94.92%和85.78%，脫氮效果顯著，且處理過程和出水水質(zhì)的pH均非常溫和，一直保持在pH 6～9。經(jīng)多級A/O工藝處理后，輻流沉淀池出水再經(jīng)超磁除磷工藝處理，出水TP的去除率可達98%及以上，最終出水COD、NH3-N、TN、TP均穩(wěn)定在100，10，20和0.5 mg/L以下，出水水質(zhì)優(yōu)于設(shè)計GB 27631—2011《發(fā)酵酒精和白酒工業(yè)水污染物排放標準》直接排放的水污染物排放限值。

表3 長期調(diào)試運行數(shù)據(jù)

5 結(jié)語

與四川某酒廠的生產(chǎn)工藝同步，在不停產(chǎn)的情況下，將既有3 000 m3/d的酒廠廢水處理系統(tǒng)擴建為4 500 m3/d，核心工藝采用多級A/O，出水水質(zhì)優(yōu)于G 27631—2011《發(fā)酵酒精和白酒工業(yè)水污染物排放標準》直接排放的水污染物排放限值。工程擴建方案充分考慮節(jié)約投資和占地，具有一定的經(jīng)濟、環(huán)境和社會效應(yīng)?！邦A(yù)處理+厭氧發(fā)酵+氣浮+多級A/O+A2/O+超磁除磷”組合工藝對于去除酒廠廢水COD、NH3-N、TN、TP有明顯效果，可為其他酒廠工藝設(shè)計和提標改造提供參考。