IC+二級A/O工藝處理白酒廢水
瀘(lu)州(zhou)某釀酒(jiu)廠秉承了傳承百年的(de)(de)(de)秘制釀造(zao)技(ji)術，依(yi)靠百年積淀而成(cheng)的(de)(de)(de)有(you)機(ji)(ji)酸窖泥(ni)，釀制出具(ju)有(you)瀘(lu)州(zhou)獨(du)特(te)風味的(de)(de)(de)優質白(bai)酒(jiu)。白(bai)酒(jiu)釀造(zao)過程(cheng)中產生(sheng)一種高COD、高SS含量、高色度的(de)(de)(de)，成(cheng)分(fen)復雜(za)的(de)(de)(de)白(bai)酒(jiu)廢水(shui)(shui)，且(qie)廢水(shui)(shui)中有(you)機(ji)(ji)物多(duo)(duo)為(wei)碳水(shui)(shui)化合物，容易實現降解、可生(sheng)化性較好[1-2]。在(zai)處理白(bai)酒(jiu)廢水(shui)(shui)和與其相(xiang)類(lei)似的(de)(de)(de)釀造(zao)廢水(shui)(shui)研究中，有(you)很(hen)多(duo)(duo)方法雖然去除效果(guo)很(hen)好，且(qie)系統(tong)運行(xing)穩定，但均存(cun)在(zai)不(bu)同程(cheng)度的(de)(de)(de)活性污(wu)泥(ni)發(fa)黑、曝氣不(bu)足的(de)(de)(de)現象[3-8]。因此采用“IC+二級A/O”工藝處理該企(qi)業(ye)排(pai)放的(de)(de)(de)白(bai)酒(jiu)廢水(shui)(shui)。
1、廢水及分析方法
廢水工藝流程(cheng)如圖1所示(shi)。
廢(fei)水(shui)(shui)(shui)經過(guo)收集管道，用(yong)(yong)泵提升進(jin)入(ru)(ru)細格柵，去(qu)除(chu)酒糟及(ji)大顆粒(li)懸浮物(wu)，之(zhi)后自流進(jin)入(ru)(ru)調節池(chi)。在(zai)(zai)2臺潛水(shui)(shui)(shui)攪(jiao)拌機的作用(yong)(yong)下(xia)，快速混(hun)勻(yun)。混(hun)勻(yun)后的廢(fei)水(shui)(shui)(shui)經3臺自吸(xi)泵進(jin)入(ru)(ru)初(chu)沉池(chi)，進(jin)一步(bu)去(qu)除(chu)大顆粒(li)懸浮物(wu)。經初(chu)沉池(chi)后，廢(fei)水(shui)(shui)(shui)自流入(ru)(ru)循(xun)環(huan)池(chi)，污(wu)泥(ni)(ni)進(jin)入(ru)(ru)污(wu)泥(ni)(ni)處理(li)系(xi)統(tong)。流入(ru)(ru)循(xun)環(huan)池(chi)的廢(fei)水(shui)(shui)(shui)由泵抽(chou)入(ru)(ru)IC厭(yan)氧反應器中。在(zai)(zai)厭(yan)氧反應器中，廢(fei)水(shui)(shui)(shui)與(yu)厭(yan)氧微生物(wu)充分(fen)(fen)(fen)接觸，水(shui)(shui)(shui)中90%污(wu)染物(wu)被去(qu)除(chu)，并從頂部出水(shui)(shui)(shui)，一部分(fen)(fen)(fen)流入(ru)(ru)二(er)級(ji)A/O池(chi)，另(ling)一部分(fen)(fen)(fen)回(hui)流至循(xun)環(huan)池(chi)。流入(ru)(ru)二(er)級(ji)A/O反應器的廢(fei)水(shui)(shui)(shui)，分(fen)(fen)(fen)別(bie)在(zai)(zai)缺(que)氧（A1）、好氧（O1）、缺(que)氧（A2）、好氧（O2）不同環(huan)境中進(jin)一步(bu)凈化，然(ran)后在(zai)(zai)二(er)沉池(chi)實現泥(ni)(ni)水(shui)(shui)(shui)分(fen)(fen)(fen)離，污(wu)泥(ni)(ni)則(ze)由刮(gua)泥(ni)(ni)機的吸(xi)泥(ni)(ni)泵打入(ru)(ru)污(wu)泥(ni)(ni)管道，進(jin)入(ru)(ru)污(wu)泥(ni)(ni)處理(li)系(xi)統(tong)。二(er)沉池(chi)出水(shui)(shui)(shui)進(jin)入(ru)(ru)曝氣(qi)(qi)絮凝池(chi)，在(zai)(zai)空氣(qi)(qi)的攪(jiao)拌作用(yong)(yong)下(xia)，廢(fei)水(shui)(shui)(shui)與(yu)藥劑充分(fen)(fen)(fen)混(hun)合(he)，通(tong)過(guo)穿(chuan)孔花墻(qiang)流入(ru)(ru)三沉池(chi)。達標廢(fei)水(shui)(shui)(shui)則(ze)由排水(shui)(shui)(shui)管道排出廠外(wai)。
3、主要構筑物及設備參數
3.1 IC反應器
IC反(fan)應器(qi)1座，圓柱體，直(zhi)徑(jing)d=6.68m，高(gao)h=21m，有效容積800m3，碳鋼材質。COD負荷(he)8.0kg/(m3·d)，高(gao)徑(jing)比3:1。IC反(fan)應器(qi)為(wei)反(fan)應器(qi)沿著(zhu)污(wu)水流動方向設(she)5個(ge)取樣口，分(fen)別為(wei)1.2、4.7、8.2、11.7、16.6m，便(bian)于在(zai)啟動和(he)運行過程中觀察反(fan)應器(qi)內部(bu)變化情況[11]。
IC反應器(qi)三相分離器(qi)d=6.50，h=2.3m，采用(yong)聚丙烯（PP）特殊塑料(liao)材質(zhi)。反應器(qi)出(chu)水分配(pei)罐h=6.0 m采用(yong)環(huan)(huan)氧(yang)樹脂(zhi)纏繞玻璃鋼（FRP）材質(zhi)。反應器(qi)內(nei)涂(tu)環(huan)(huan)氧(yang)煤瀝青、外涂(tu)環(huan)(huan)氧(yang)鐵紅，作(zuo)防(fang)腐(fu)處(chu)理。罐體外部(bu)采用(yong)巖棉保(bao)溫，外部(bu)用(yong)彩(cai)瓦圍(wei)擋。
3.2 一體化二級A/O反應器
一體化二(er)級A/O反應器長×寬×高(gao)（l×b×h）=37.3m×15.4m×4.5m（超(chao)高(gao)0.5m），鋼筋(jin)混凝土(tu)結構(gou)，有效(xiao)容(rong)積2300m3。
一(yi)體化構筑物包括初沉池(chi)(chi)(chi)、循環池(chi)(chi)(chi)、缺氧(yang)池(chi)(chi)(chi)A1、好氧(yang)池(chi)(chi)(chi)O1、缺氧(yang)池(chi)(chi)(chi)A2、好氧(yang)池(chi)(chi)(chi)O2、二沉池(chi)(chi)(chi)、曝氣(qi)絮凝(ning)池(chi)(chi)(chi)、三沉池(chi)(chi)(chi)，其中，二級A/O池(chi)(chi)(chi)l×b=24.9m×15.4m，有效容積1500m3，污泥COD負荷(he)取(qu)0.1kg/(kg·d)。A、O容積比(bi)(bi)1:1，一(yi)級A/O、二級A/O容積比(bi)(bi)4:1。二沉池(chi)(chi)(chi)采用(yong)平流式(shi)，l×b=4.0m×12.7m，進水前端設置有l×b=150mm×150mm的穿孔配水花墻。
4、工程調試
采用接種馴(xun)化(hua)方法培養(yang)的活性污泥(ni)(ni)，可大大縮(suo)短(duan)污泥(ni)(ni)馴(xun)化(hua)時(shi)(shi)間，同時(shi)(shi)縮(suo)短(duan)調試時(shi)(shi)間[12-17]。二級A/O反(fan)應器內接種泥(ni)(ni)取自瀘縣污水(shui)處理廠污泥(ni)(ni)脫水(shui)車間壓濾混合污泥(ni)(ni)，初次投入約(yue)4.0kg。
4.1 IC反應器的啟動
啟動(dong)(dong)前(qian)(qian)用螺(luo)桿泵泵入IC反(fan)應器(qi)內400m3接種(zhong)污泥，根據(ju)以往調試經(jing)驗及相關文獻分析，起始COD負荷定于0.5kg/(m3·d)，體(ti)積流(liu)量(liang)qV =80m3/d，進水(shui)COD為7～8g/L[18-21]。啟動(dong)(dong)期間，進水(shui)溫度(du)30～33℃。每(mei)(mei)(mei)天每(mei)(mei)(mei)4h進水(shui)25～28m3，體(ti)積流(liu)量(liang)qV1=6～7m3/h。強(qiang)制外循環體(ti)積流(liu)量(liang)qV2=2qV1，每(mei)(mei)(mei)次間隔(ge)進水(shui)前(qian)(qian)，監(jian)測出水(shui)COD、pH、揮發(fa)性脂肪酸（VFA）含量(liang)的變化。若進水(shui)前(qian)(qian)，出水(shui)pH≥6.80及VFA濃度(du)≤1～2mmol/L，說明IC反(fan)應器(qi)穩定啟動(dong)(dong)中，則繼(ji)續執行此(ci)啟動(dong)(dong)方案。啟動(dong)(dong)方案持(chi)續34d。
啟動(dong)進行115d時，反(fan)(fan)應器底(di)部顆(ke)粒污泥(ni)直徑0.2～2.5mm，沉降速度54～65m/h，說明已經(jing)完成污泥(ni)顆(ke)粒化。IC反(fan)(fan)應器進、出水COD的變化見圖(tu)2。
由圖2可見，啟動前10d，COD負(fu)荷維持在0.5kg/(m3·d)左右，出水COD不斷增加(jia)，最高達到4～4.5g/L；COD去除率不斷下降，跌至45%。分析有(you)2部分原因：
1）啟動(dong)(dong)初期，反(fan)應(ying)(ying)器(qi)內(nei)絮(xu)狀(zhuang)污泥(ni)(ni)仍在馴化，不(bu)能完全適應(ying)(ying)水質(zhi)(zhi)，故對有機物(wu)的降解能力未(wei)完全發揮。而且，啟動(dong)(dong)初期維持(chi)COD負荷(he)≥0.5m3/(m2·h)，出水SS含量增加，致使出水COD增加。11d后，絮(xu)狀(zhuang)污泥(ni)(ni)逐漸適應(ying)(ying)水質(zhi)(zhi)，生物(wu)活性(xing)有所(suo)增強，且此(ci)時輕質(zhi)(zhi)絮(xu)狀(zhuang)泥(ni)(ni)大(da)部(bu)分從IC反(fan)應(ying)(ying)器(qi)中沖(chong)走，故此(ci)時COD去除率逐步上升。
2）啟動初(chu)期(qi)，IC反(fan)應(ying)器罐(guan)內(nei)(nei)已有約400m3的(de)(de)清水(shui)(shui)(shui)(shui)，前期(qi)IC反(fan)應(ying)器出(chu)水(shui)(shui)(shui)(shui)大部分是原(yuan)(yuan)水(shui)(shui)(shui)(shui)被稀(xi)釋(shi)后的(de)(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)質，COD去除率(lv)(lv)(lv)很高(gao)。隨著進水(shui)(shui)(shui)(shui)增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)多，原(yuan)(yuan)水(shui)(shui)(shui)(shui)在罐(guan)內(nei)(nei)所占比例變大，故出(chu)水(shui)(shui)(shui)(shui)COD逐漸(jian)增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)；20d左右COD去除率(lv)(lv)(lv)明顯(xian)增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)，從55%增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)至73%。原(yuan)(yuan)因是沼氣的(de)(de)產生(sheng)具有攪拌(ban)作用(yong)，使得污泥(ni)床膨化度增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)，污泥(ni)與廢(fei)水(shui)(shui)(shui)(shui)接觸面積變大；34d提(ti)高(gao)負荷，每次提(ti)高(gao)，COD去除率(lv)(lv)(lv)基本都有先(xian)降(jiang)后升(sheng)的(de)(de)過(guo)程，但隨著負荷的(de)(de)提(ti)高(gao)，降(jiang)幅程度和速率(lv)(lv)(lv)減小，升(sheng)高(gao)速率(lv)(lv)(lv)變快。原(yuan)(yuan)因是伴隨啟動時(shi)間的(de)(de)推移，IC反(fan)應(ying)器耐沖(chong)擊(ji)負荷能(neng)力逐漸(jian)增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)強(qiang)，水(shui)(shui)(shui)(shui)質和水(shui)(shui)(shui)(shui)量變化影響逐漸(jian)降(jiang)低；第(di)94－106天(tian)，COD去除率(lv)(lv)(lv)≥85%，穩(wen)定時(shi)可達92.4%。
IC啟(qi)動期間pH和VFA含量(liang)變化見(jian)圖3。
從(cong)圖3可知，第(di)80天，COD負荷從(cong)3.5kg/(m3·d)提升(sheng)至4.7kg/(m3·d)時(shi)，VFA的濃度立即從(cong)1.54mmol/L躍升(sheng)至4.94mmol/L，而在第(di)82天，pH才出現下降趨勢(shi)。原因是反(fan)應器內存(cun)在由弱(ruo)酸（如HCO3-鹽及銨鹽）組成的緩沖系統(tong)，使IC反(fan)應器具有一定的抗pH沖擊能力。
4.2 二級A/O反應器的啟動
基于小試(shi)研究結果，當污(wu)泥負荷(he)Ns=0.1～0.2kg/(kg·d)時，系統對有機(ji)污(wu)染物去除率達到最大。因此二(er)級A/O反應器啟動過程中，污(wu)泥負荷(he)保持在0.1～0.2kg/(kg·d)。
第(di)93天(tian)，即COD負荷達到6.0kg/(m3·d)時開始。IC反應器啟(qi)動(dong)前3d，向二級A/O反應器投入(ru)接種(zhong)污(wu)泥(ni)(ni)約20t。投入(ru)3/4清水(shui)+1/4原(yuan)(yuan)水(shui)，悶曝2.5d，使其恢復活性。2.5d后(hou)，污(wu)泥(ni)(ni)顏色(se)呈黃褐色(se)，土腥(xing)味，能快速沉降，且泥(ni)(ni)水(shui)界面清晰。鏡檢(jian)能清晰觀察到一些(xie)原(yuan)(yuan)生動(dong)物和后(hou)生動(dong)物，如鐘蟲及少量(liang)絲狀菌。此時監測各項出水(shui)指標正常，認為反應器接種(zhong)污(wu)泥(ni)(ni)成功。圖4是二級A/O出水(shui)COD變化(hua)。
從圖4可知(zhi)，93～97d，二(er)級A/O進水(shui)COD在(zai)1.109～1.631 mg/L波動(dong)，出(chu)水(shui)COD在(zai)207～110mg/L波動(dong)，COD去除(chu)率在(zai)92%左右。原(yuan)因分析：第93天，前(qian)段IC反應(ying)器(qi)剛(gang)提升至滿負荷(he)運行，還未適應(ying)，從而反應(ying)器(qi)出(chu)水(shui)（即二(er)級A/O進水(shui)）COD波動(dong)比(bi)較大。98～107d，IC反應(ying)器(qi)漸趨穩定及二(er)級A/O反應(ying)器(qi)的活性污(wu)泥逐步(bu)成熟，出(chu)水(shui)COD在(zai)60.24～80.25 mg/L波動(dong)，此時(shi)出(chu)水(shui)已達標。第108－116天，出(chu)水(shui)COD為51.03～68.34 mg/L，去除(chu)率94%～95%。
從圖5可(ke)知(zhi)，啟動前期(qi)出(chu)水水質(zhi)變(bian)化(hua)(hua)較(jiao)大(da)，原因是進水負荷存在(zai)波動。第97天，TN、NH3-N去除(chu)率有較(jiao)為明(ming)顯的(de)變(bian)化(hua)(hua)，出(chu)水TP含量(liang)變(bian)化(hua)(hua)不(bu)大(da)。第104天，將回流(liu)體積比由200%提(ti)高(gao)到220%；第109天，控(kong)制(zhi)排泥頻率，曝氣量(liang)以及活性污泥含量(liang)，改變(bian)污泥停留時間（SRT）為12d，從而提(ti)高(gao)TP的(de)去除(chu)率。
5、效益分析
工程(cheng)竣(jun)工后，COD去除量每天高達5.95t，大大減輕了水體污染，有效的(de)促進了區域(yu)經濟的(de)發展和生態環境的(de)改善。
廢(fei)水(shui)(shui)處理裝(zhuang)置年(nian)運行(xing)費(fei)用為(wei)60萬元(yuan)(yuan)，處理成(cheng)本(ben)為(wei)3.28元(yuan)(yuan)/m3。廢(fei)水(shui)(shui)處理工程中，在(zai)厭氧(yang)處理環節，日(ri)產生(sheng)沼氣(qi)量為(wei)2380m3（標(biao)準狀態），按沼氣(qi)0.5元(yuan)(yuan)/m3計算，每年(nian)可獲得經濟效(xiao)益(yi)43.435萬元(yuan)(yuan)，則(ze)每年(nian)的實際運行(xing)費(fei)用為(wei)16.565萬元(yuan)(yuan)，處理成(cheng)本(ben)為(wei)0.91元(yuan)(yuan)/m3。采用此工藝(yi)經濟可行(xing)，值得推廣。
6、結 論
實際運行結果表明，采用“IC+二(er)級A/O"工藝處理白酒廢水(shui)切實可行，去(qu)除效(xiao)果很好，且系統(tong)運行穩定，而且解(jie)決(jue)了之前類似廢水(shui)研究中出現(xian)(xian)的活性污泥發(fa)黑、曝氣不足的現(xian)(xian)象(xiang)。
從經濟(ji)與技術角度考慮，污泥負(fu)荷為(wei)0.1～0.2kg/(kg·d)、回(hui)流體積比200%～250%、SRT為(wei)10～15 d時(shi)，二級A/O工藝對COD，TN，TP的(de)去除(chu)效果最好。
工程啟(qi)動調試共116d，COD、氨(an)氮、TN、TP的去除(chu)率分別達到99.57%、96.0%、86.55%、99.1%，出水水質滿足GB 27631－2011要(yao)求。
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