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    二级A/O+IC工艺处理白酒污水

    泸州某 酿酒厂秉承了传承百年的秘制酿造技术,依靠百 年积淀而成的有机酸窖泥,酿制出 具有泸州独特风味的优质白酒。白酒酿 造过程中产生一种高COD、高SS含量、高色度的,成分复杂的白酒废水,且废水 中有机物多为碳水化合物,容易实现降解、可生化性较好[1-2]。在处理 白酒废水和与其相类似的酿造废水研究中,有很多 方法虽然去除效果很好,且系统运行稳定,但均存 在不同程度的活性污泥发黑、曝气不足的现象[3-8]。因此采用“IC+二级A/O”工艺处 理该企业排放的白酒废水。

    一、废水及分析方法

    图1 废水工艺流程

    废水经过收集管道,用泵提升进入细格栅,去除酒 糟及大颗粒悬浮物,之后自流进入调节池。在2台潜水 搅拌机的作用下,快速混匀。混匀后的废水经3台自吸泵进入初沉池,进一步 去除大颗粒悬浮物。经初沉池后,废水自流入循环池,污泥进 入污泥处理系统。流入循 环池的废水由泵抽入IC厌氧反应器中。在厌氧反应器中,废水与 厌氧微生物充分接触,水中90%污染物被去除,并从顶部出水,一部分流入二级A/O池,另一部 分回流至循环池。流入二级A/O反应器的废水,分别在缺氧(A1)、好氧(O1)、缺氧(A2)、好氧(O2)不同环 境中进一步净化,然后在 二沉池实现泥水分离,污泥则 由刮泥机的吸泥泵打入污泥管道,进入污泥处理系统。二沉池 出水进入曝气絮凝池,在空气的搅拌作用下,废水与药剂充分混合,通过穿 孔花墙流入三沉池。达标废 水则由排水管道排出厂外。

    二、主要构 筑物及设备参数

    1.一体化二级A/O反应器

    一体化二级A/O反应器长×宽×高(l×b×h)=37.3m×15.4m×4.5m(超高0.5m),钢筋混凝土结构,有效容积2300m3。

    一体化 构筑物包括初沉池、循环池、缺氧池A1、好氧池O1、缺氧池A2、好氧池O2、二沉池、曝气絮凝池、三沉池,其中,二级A/O池l×b=24.9m×15.4m,有效容积1500m3,污泥COD负荷取0.1kg/(kg·d)。A、O容积比1:1,一级A/O、二级A/O容积比4:1。二沉池采用平流式,l×b=4.0m×12.7m,进水前端设置有l×b=150mm×150mm的穿孔配水花墙。
     

    2. IC反应器

    IC反应器1座,圆柱体,直径d=6.68m,高h=21m,有效容积800m3,碳钢材质。COD负荷8.0kg/(m3·d),高径比3:1。IC反应器 为反应器沿着污水流动方向设5个取样口,分别为1.2、4.7、8.2、11.7、16.6m,便于在 启动和运行过程中观察反应器内部变化情况[11]。

    IC反应器三相分离器d=6.50,h=2.3m,采用聚丙烯(PP)特殊塑料材质。反应器出水分配罐h=6.0 m采用环 氧树脂缠绕玻璃钢(FRP)材质。反应器 内涂环氧煤沥青、外涂环氧铁红,作防腐处理。罐体外 部采用岩棉保温,外部用彩瓦围挡。

    三、工程调试

    采用接 种驯化方法培养的活性污泥,可大大 缩短污泥驯化时间,同时缩短调试时间[12-17]。二级A/O反应器 内接种泥取自泸县污水处理厂污泥脱水车间压滤混合污泥,初次投入约4.0kg。

    1.二级A/O反应器的启动

    基于小试研究结果,当污泥负荷Ns=0.1~0.2kg/(kg·d)时,系统对 有机污染物去除率达到最大。因此二级A/O反应器启动过程中,污泥负荷保持在0.1~0.2kg/(kg·d)。

    第93天,即COD负荷达到6.0kg/(m3·d)时开始。IC反应器启动前3d,向二级A/O反应器 投入接种污泥约20t。投入3/4清水+1/4原水,闷曝2.5d,使其恢复活性。2.5d后,污泥颜色呈黄褐色,土腥味,能快速沉降,且泥水界面清晰。镜检能 清晰观察到一些原生动物和后生动物,如钟虫及少量丝状菌。此时监 测各项出水指标正常,认为反 应器接种污泥成功。

    图2 二级A/O出水COD变化
     

    从图2可知,93~97d,二级A/O进水COD在1.109~1.631 mg/L波动,出水COD在207~110mg/L波动,COD去除率在92%左右。原因分析:第93天,前段IC反应器 刚提升至满负荷运行,还未适应,从而反应器出水(即二级A/O进水)COD波动比较大。98~107d,IC反应器 渐趋稳定及二级A/O反应器 的活性污泥逐步成熟,出水COD在60.24~80.25 mg/L波动,此时出水已达标。第108-116天,出水COD为51.03~68.34 mg/L,去除率94%~95%。

    从图可知,启动前 期出水水质变化较大,原因是 进水负荷存在波动。第97天,TN、NH3-N去除率 有较为明显的变化,出水TP含量变化不大。第104天,将回流体积比由200%提高到220%;第109天,控制排泥频率,曝气量 以及活性污泥含量,改变污泥停留时间(SRT)为12d,从而提高TP的去除率。 

    2. IC反应器的启动

    启动前用螺杆泵泵入IC反应器内400m3接种污泥,根据以 往调试经验及相关文献分析,起始COD负荷定于0.5kg/(m3·d),体积流量qV =80m3/d,进水COD为7~8g/L[18-21]。启动期间,进水温度30~33℃。每天每4h进水25~28m3,体积流量qV1=6~7m3/h。强制外循环体积流量qV2=2qV1,每次间隔进水前,监测出水COD、pH、挥发性脂肪酸(VFA)含量的变化。若进水前,出水pH≥6.80及VFA浓度≤1~2mmol/L,说明IC反应器稳定启动中,则继续 执行此启动方案。启动方案持续34d。

    启动进行115d时,反应器 底部颗粒污泥直径0.2~2.5mm,沉降速度54~65m/h,说明已 经完成污泥颗粒化。

    图3 IC反应器进、出水COD的变化

    由图3可见,启动前10d,COD负荷维持在0.5kg/(m3·d)左右,出水COD不断增加,最高达到4~4.5g/L;COD去除率不断下降,跌至45%。分析有2部分原因:

    2.1启动初期,反应器 内絮状污泥仍在驯化,不能完全适应水质,故对有 机物的降解能力未完全发挥。而且,启动初期维持COD负荷≥0.5m3/(m2·h),出水SS含量增加,致使出水COD增加。11d后,絮状污 泥逐渐适应水质,生物活性有所增强,且此时 轻质絮状泥大部分从IC反应器中冲走,故此时COD去除率逐步上升。

    2.2启动初期,IC反应器罐内已有约400m3的清水,前期IC反应器 出水大部分是原水被稀释后的水质,COD去除率很高。随着进水增多,原水在 罐内所占比例变大,故出水COD逐渐增加;20d左右COD去除率明显增加,从55%增加至73%。原因是 沼气的产生具有搅拌作用,使得污 泥床膨化度增加,污泥与 废水接触面积变大;34d提高负荷,每次提高,COD去除率 基本都有先降后升的过程,但随着负荷的提高,降幅程度和速率减小,升高速率变快。原因是 伴随启动时间的推移,IC反应器 耐冲击负荷能力逐渐增强,水质和 水量变化影响逐渐降低;第94-106天,COD去除率≥85%,稳定时可达92.4%。

    图4 IC启动期间pH和VFA含量变化

    从图4可知,第80天,COD负荷从3.5kg/(m3·d)提升至4.7kg/(m3·d)时,VFA的浓度立即从1.54mmol/L跃升至4.94mmol/L,而在第82天,pH才出现下降趋势。原因是 反应器内存在由弱酸(如HCO3-盐及铵盐)组成的缓冲系统,使IC反应器具有一定的抗pH冲击能力。

    四、效益分析

    工程竣工后,COD去除量每天高达5.95t,大大减轻了水体污染,有效的 促进了区域经济的发展和生态环境的改善。

    废水处 理装置年运行费用为60万元,处理成本为3.28元/m3。废水处理工程中,在厌氧处理环节,日产生沼气量为2380m3(标准状态),按沼气0.5元/m3计算,每年可获得经济效益43.435万元,则每年 的实际运行费用为16.565万元,处理成本为0.91元/m3。采用此工艺经济可行,值得推广。

    五、结 论

    实际运行结果表明,采用“IC+二级A/O"工艺处 理白酒废水切实可行,去除效果很好,且系统运行稳定,而且解 决了之前类似废水研究中出现的活性污泥发黑、曝气不足的现象。

    从经济 与技术角度考虑,污泥负荷为0.1~0.2kg/(kg·d)、回流体积比200%~250%、SRT为10~15 d时,二级A/O工艺对COD,TN,TP的去除效果最好。

    工程启动调试共116d,COD、氨氮、TN、TP的去除率分别达到99.57%、96.0%、86.55%、99.1%,出水水质满足GB 27631-2011要求。


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