IC厌氧+二级AO+臭氧工艺改造 白酒类废水工程案例分析

文_李文辉 黄莉 杨红梅

1 舍得酒业股份有限公司 2 四川恒泰环境技术有限责任公司 3 四川大学建筑与环境学院

白酒是我国的传统酒种，白酒行业是国民经济的重要的行业。但白酒的生产过程会排出大量高有机物、高氮、高磷和低pH值废水，对生态环境造成污染和破坏。现有白酒废水处理方法主要是以“厌氧+好氧”为主的工艺，厌氧主要采用UASB、EGSB，好氧主要有SBR、CASS等工艺。随着白酒企业的发展以及环保要求的提高，原有污水处理设施的容量和水质不能满足新的要求，需进行提标改造。本案例采用“预处理+IC厌氧+二级AO+臭氧”等深度处理对原有的“UASB+CASS”工艺进行扩容提标改造，并通过调试运行验证改造工艺的可行性，为同类工程的改造、设计和运行提供参考。

1 项目概况

某白酒厂废水处理厂现有系统主要采用“预处理+厌氧+CASS”的工艺。存在处理能力不足、厌氧UASB效率不高、总氮和色度出水不达标等问题，需对原有污水处理厂进行扩容升级改造。改造后废水水质达到《发酵酒精和白酒工业水污染物排放标准》（B 27631-201）中表2直接排放标准。

2 改造工艺流程

2.1 改造措施

2.1.1 技术路线

废水站工艺路线仍以“厌氧+好氧”为主，其中厌氧采用IC反应器，好氧生化池采用两级AO的工艺形式。

2.1.2 具体改造措施

新增厌氧IC反应塔，并利用厌氧能源加热进水；原UASB改造为一级A/O系统（一级缺氧池、一级好氧池，缺氧池利用原UASB的分格，每格加设潜水搅拌器）。CASS工艺改为二级A/O系统，CASS末端分格作为二沉池。增加缺氧池碳源投加系统（并考虑用原水或者液体碳源作为碳源的管线）；增加好氧碱度调节系统。系统末端增加臭氧脱色单元。生化出水新增反硝化滤池作为安保措施，确保TN稳定达标。预处理装置新增气浮装置，保证后续厌氧系统的进水条件。增加格栅井、调节池、预沉池等的臭气收集及处理系统。

2.2 改造后工艺流程

污水经过粗细格栅、气浮和沉淀后去除悬浮物，再进入IC厌氧塔进行厌氧反应，去除大部分COD，产生的沼气用于产生沼气加热进水。厌氧出水一次进入一级AO和二级AO，去除剩余的COD和氨氮、总氮。反硝化滤池作为备用措施，保证总氮达标。再进入臭氧池脱色，然后经过除磷池去除剩余的总磷，最后经过纤维转盘滤池过滤后达标排放。改造后工艺流程见图1。

图1 改造后工艺流程框图

3 主要设计参数

3.1 设计水量及进出水水质

改造后系统能力达到3500m3/d，进水指标为COD15000 mg/L，氨氮260mg/L，总氮450mg/L，总磷120mg/L，色度200倍，BOD56500mg/L，SS5000mg/L，pH3～4。出水满足《发酵酒精和白酒工业水污染物排放标准》（GB27631-2011）中表2直接排放标准。

3.2 主要单元设计参数

3.2.1 预处理部分

预处理系统包括粗格栅、预调节池、一级提升泵房、细格栅、平流预沉池、二调池、气浮单元，其中气浮单元为新增单元。气浮池设计回流比30%，表面负荷4m3/(m2·h)，絮凝时间4.6min。

3.2.2 厌氧系统

新建IC厌氧反应器，厌氧反应器产生沼气处理后，一路进入沼气锅炉进行燃烧，产生热量对厌氧进水进行温度调节。多余沼气利用地面外燃式火炬燃烧排放。IC厌氧反应器设计停留时间21h，设计容积负荷12.6 kgCOD/(m3·d) ，冲击负荷16 kgCOD/(m3·d)，回流比300%，上升流速3～6 m/h。

3.2.3 好氧生化系统

将原有UASB+CASS工艺改为二级A/O系统。一级AO设计污泥浓度3300mg/L，COD污泥负荷0.21kgCOD/kg MLSS.d，停留时间缺氧段21.9h，好氧段21.9h。二级AO设计污泥浓度3300mg/L，COD污泥负荷0.27kgCOD/kg MLSS.d，停留时间缺氧段34.6h，好氧段27.1h。二沉池表面负荷0.75m3/(m2·h)。

3.2.4 深度处理

深度处理系统包括反硝化滤池单元、臭氧脱色单元、除磷单元、转盘过滤单元，其中反硝化滤池单元及脱色单元为新增，其他利用现有系统。反硝化单元TN负荷0.68kgNO3-N/m3·d，强制滤速6.5m/h，峰值滤速4.3 m/h，水洗反冲洗强度4.1L/（m2·s），气洗反冲洗强度 24.7L/（m2·h），单独气洗时间2min，单独水洗5min，气水同时洗10min。臭氧投加浓度60mg/L，停留时间30min。

4 改造后运行结果

4.1 进水水质检测

为分析进水水质的变化，进行了12个月水质检测（从6月开始），每月检测污染物平均值结果见图2。

图2 进水污染物浓度

根 据图2可知，进 水 的COD在1658～7947mg/L，除了上一年度7～9月水质较低，其它时间COD基本在5000～8000 mg/L之 间，NH3-N在100～300mg/L之间，TN在150～450mg/L之间，总磷（TP）在30～130 mg/L之间，pH值在4～6，属于高有机物、高氮、高磷、酸性废水。

4.2 运行结果

4.2.1 各单元主要污染物去除结果

改造后进行通水调试，为分析正常运行过程中各单元污染物的去除效果，对主要监测指标COD，NH3-N，TN进行检测，检测结果见图3。

图3 正常运行过程中COD、NH3-N和TN浓度及去除率

由图3a可知，COD在气浮（去除率10.1%），水解酸化（12.8%），IC厌 氧(89.1%)，一 级AO(78.5%)，二 级AO(43.8%)和深度处理(38.9%)单元均有去除效果。其中IC厌氧和一级AO去除率最高。由于一级AO将易降解的COD基本已降解完成，二级AO的COD去除率较低，且出水大于排放标准（100 mg/L），所以后端接深度处理非常必要。实践证明，后端的臭氧深度处理，既可以解决色度问题，也可以保证出水COD达标。因此，IC厌氧、一级AO和后端的深度处理是保证出水COD稳定达标的关键工艺。

由图3b可知，NH3-N在IC厌氧罐前去除率较少（17%），在IC厌氧罐单元反而升高28%，可能归因于有机氮在厌氧段转化为氨氮。一级AO（90.8%）和二级AO（86.8%）的NH3-N去除率较高，深度处理段去除率较低（8.5%）。一级AO出水NH3-N 26.9mg/L，二级AO出水NH3-N为3.5mg/L。由此可见，两级AO是保证NH3-N稳定达标（10mg/L）的关键工艺。

由图3c可知，TN和NH3-N一样，在IC厌氧罐前去除率较少（9%），在一级AO（71.2%）和二级AO（91.1%）去除率较高，深度处理段去除率较低（6.4%）。一级AO出水TN109mg/L，二级AO出水TN为9.6mg/L。由此可见，两级AO也是保证TN稳定达标（20mg/L）的关键工艺。TP主要通过化学除磷和生物除磷相结合去除，二级AO出水TP在20～25mg/L，总排口TP0.13mg/L，达到出水标准（≤1.0 mg/L）。

4.2.2 出水口水质检测

经过调试改造，最后稳定运行出水水质为CODCr88mg/L，氨氮3.24mg/L，总氮9.02mg/L，总磷0.13mg/L，色度16倍，BOD20mg/L，SS12 mg/L，pH7.26出水水质能达到设计的《发酵酒精和白酒工业水污染物排放标准》（GB27631-2011）中表2直接排放标准，说明改造工艺可行。

4.3 直接运行费用

正常运行过程中，直接运行费用主要消耗在水、电和药剂上。水可以采用出水口清水进行回用配药和冲洗。药剂主要有液碱、PAM、PAC、除磷剂和复合碳源。在每天处理水量3500m3/d情况下，直接运行费用为6～8元/m3。

5 结语

采用“气浮预处理+IC厌氧罐+二级AO +臭氧脱色+化学除磷”对某白酒厂的原有的“厌氧+CASS”工艺进行改造，出水水质COD88 mg/L，NH3-N 3.24mg/L，TN9.02 mg/L，TP0.13mg/L，色度16mg/L，SS12mg/L，满足《发酵酒精和白酒工业水污染物排放标准》（GB27631-2011）中表2直接排放标准，改造工艺可行，改造后直接运行费用6～8元/m3。