酒精废水处理的技术和方案，内容挺全。希望跟大家分享

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酒精废水产生背景
酒精是一种用途广泛的化工产品，也是一种清洁燃料。酒精的生产方法有发酵法和合成法。发酵法是以植物为原料，通过微生物发酵，经蒸馏制取酒精。   
        制取酒精的原料可分为两大类。一类是含糖植物，如甘蔗、甜菜、或制糖厂的副产品糖蜜；另一类是含淀粉的植物，如玉米、薯干。   
        玉米和薯干，在发酵时投加不同种类的微生物，可制取丙酮、丁酮和酒精等溶剂。   
        我国是生产酒精大国，用液态发酵生产的白酒，其原料也是含淀粉的植物如玉米、高粱等，生产工艺类同制取酒精。   
        发酵法制取酒精和溶剂，虽然采用的原料和生产工艺有所不同，但在制取过程中都产生大量的糟液，糟液中含有高浓度的有机物。糟液很难直接利用，废弃的糟液对环境造成严重污染。

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酒精生产主要以玉米、木薯、甘薯等为原料。生产过程初馏塔排出的酒精废水含有蛋白质、粗脂肪等可作为饲料的有用成份。酒精废水是一种高浓度的有机废水，具有极高的污染负荷。水中ρ(COD)为4x104-5x104mg/L。ρ(BOD5)为3×104-4×104mg/L，ρ(SS)为1.3×104-4x104mg/L，pH值3.5-4.5。这些污染物质若不控制，肆意排入水体会消耗水中大量的溶解氧，破坏氧的平衡，导致水质恶化，对环境带来严重的污染。

        特点如下：

        1、悬浮物含量高，平均悬浮物含量高达40000mg/L；

        2、温度高，平均水温达70℃，蒸馏釜底排出的废水温度高达100℃；

        3、浓度高，废水的COD高达2-3万，包括悬浮固体、溶解性COD和胶体，有机物占93%-94%，无机物占6%-7%，有机物的成分是碳水化合物，其次是含氮化合物，生物菌和未分解出去的产品：如丁醇、乙醇等，此外还有500mg/L的有机酸；

        4、废水含有约500mg/L左右的有机酸，废水呈酸性，运行初期可考虑加碱或污泥的回流以平衡废水的酸碱度，运行稳定后系统具备足够的缓冲能力，则不需要加碱或回流；

        5、无机物主要是来自原料中的灰尘和杂质。

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糟液中含有大量的有机物，并具有良好的可生物降解性能。所以，糟液的常规综合治理流程是以生物处理中的厌氧反应器为核心，以回收糟液中的潜有能源和其他资源。为了保证糟液通过厌氧反应器回收沼气的效果，糟液在进入反应器前应进行预处理。   

        通过厌氧反应器，将糟液中极大部分有机物转化为沼气，糟液的COD值也大幅度下降，但残存的有机物浓度仍不能满足国家规定的排放标准的要求。须接受进一步的处理，若先进行好氧生物处理，随后再进行以混凝过程和氧化吸附等技术后处理，满足排放标准的要求。混凝、过滤、氧化和吸附等处理方法称为深度处理。   

        糟液综合治理的常规流程可归纳为预处理，厌氧生物处理、好氧生物和深度处理等四部分组成。   

        1 预处理

        2 厌氧生物处理

        3 好氧生物处理

        4 深度处理

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厌氧反应器的糟液温度可分为三类，高温、中温和常温。高温，其适宜温度在50℃～56℃；中温，其适宜温度在35℃～40℃；常温，则随自然温度而变化。   

        新鲜的糟液，其温度在80℃以上，应先通过热交换器回收热能，将糟液降到适宜的温度再进入厌氧反应器。   

        糟液在接受厌氧反应器处理时，通常采用的操作温度是高温和中温。   

        厌氧反应器内的pH值是影响处理效果的主要因素之一，一般控制在Ph7左右。   

        进液的pH值不一定需要调整到反应器内控制的pH值范围，因为进入反应器后，经反应器内料液的稀释和生物化学反应可以改变进液的pH值。   

        糟液中的有机物主要是碳水化合物，在制取酒精过程中已被酸化，其中部分有机物是以挥发性有机酸的形式存在，使糟液的pH值偏酸性。但其进入厌氧反应器后，经稀释和生物化学反应等作用，糟液的pH值很快调整到反应器内控制的pH值范围。所以，糟液的pH值一般不需要进行预调整。

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糟液的厌氧处理是糟液综合治理的核心工艺，常用的厌氧反应器有UASB、AF和厌氧接触工艺等。   

        糖蜜糟液中硫酸盐含量较高，一般采用中温厌氧接触工艺。因为在中温状态下，与高温状态时相比，反应器中硫酸盐还原菌与产甲烷菌之间竞争利用乙酸的速度基本相同。因此，采用中温厌氧反应器处理含高浓度的糖蜜酒糟时对反应器的甲烷产率影响不明显。   

        淀粉糟液的厌氧处理，有采用一段法的，有的采用二段法的。一段法的，一般使用高温UASB或高温厌氧接触工艺；采用二段法时，一般选用高温UASB串联中温AF工艺，或高温厌氧接触工艺串联中温厌氧接触工艺。   

        厌氧处理可使糟液的COD值下降75%～90%，即由数万mg/L，下降到数千mg/L当环境允许时，可将厌氧反应器的出液灌溉农田，以增加土壤的肥力。但对排放标准比较严格的地区，厌氧反应器的出液需要好氧生物处理等工艺处置。

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厌氧反应器的出液与厂内其他有机低温度的废水，如地面冲洗水、设备清洗水等合并，进行好氧生物处理。

        由于混合废水有机物浓度偏高，又属酿造废水，为防止好氧生物处理装置出现污泥膨胀现象而影响正常运转，好氧生物处理装置一般选用生物膜类型的，如生物接触氧化装置、生物转筒等。这些装置可单一选用，也可多级串联选用。   

        好氧生物处理工艺可降解混合废水中COD值的75%～90%。其出水COD值一般在400mg/L～800mg/L。出水带有较高的色度。在有城市下水道，其下游建设城市污水集中处理厂的地区，好氧生物处理的出水可直接排入城市下水道，如果该厂位于排放标准较为严格的地区，则好氧生物处理装置的出水还需要进行深度处理。

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高温厌氧CSTR反应器处理木薯酒精废水
1 材料与方法

1.1 淡水水质

        木薯酒精废水取自江苏某木薯酒精厂的总排放口，其水质见表1。可以看出，废水中的COD和SS浓发都很高，滞蟹镳骶，其C：N：P基本上能够满足厌氧消化对营养物的要求。



1.2 试验装置

        CSTR反应器如图1所示。



        CSTR反应器的总容积为5L，其中3L用来处理废水，上部的1L用来储存消化气。采用电动搅拌器进行搅拌，转速控制在200r/min。采用水浴加热，并通过自动控制装置使反应器内温度维持在(55±1)℃。废水由蠕动泵从配水槽抽至CSTR反应器，出水进入沉淀池，经泥水分离后沉淀下来的污泥定期圆滚至CSTR反应器内，回流比为1：1。CSTR反应器产生的气体经出气管进入集气装置。

1.3 分析项目与方法

        将样品在3500r/min的转速下离心10min，上清液经0.45um膜过滤后测定SCOD、VFAs、碱度。TCOD和SCOD采用重铬酸钾法测定；VFAs采用气相色谱仪分析；产气量采用饱和NaCl溶液排水集气法测定；气体组成采用气相色谱仪分析；碱度采用酸碱指示剂滴定法测定。

2 结论


        ①以中温厌氧颗粒浮泥为种泥，在高温(55℃)条件下成功地实现了处理木薯酒精废水的CSTR反应器的启动。采照低负荷启动，且维持增幅为lkgCOD/(m3/d)，可使对TCOD的去除率稳定在90%左右。

        ②进入稳定运行期爝，容积受荷的提高幅度可达2-4kgCOD/(m3•d)。经过80d左右的运行，容积负荷达到了14kgCOD/(m3•d)，对TCOD去除率达90%，产气量为18L/d，其中甲烷含量量>55%。

        ③在厌氧消化过程巾部分SS转变为SCOD，这使得以SCOD计熬甲烷产率较大，可达0.370.50m3/kgSCOD。

        ④启动及运行过程中不需对进水的pH值进行调节，也无需露反应器中投热碱性物质，就可实现CSTR反应器的离效稳定运行。

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EIC厌氧反应器处理酒精废水
有机废水的处理，通常采用好氧和厌氧生物处理方法。好氧处理动力大，处理成本高，而厌氧处理的动力消耗只是好氧的1/8。因此，尽量扩大厌氧处理的应用范围，先经厌氧处理，以减少好氧处理的负荷，这是有机废水处理技术的发展趋势。酿酒废水的处理工艺，经历了从“二级好氧”到“水解-好氧”再到“厌氧-好氧”三个处理阶段，其中以最后一种处理工艺成本最低。

        厌氧处理方法因COD去除率高、运行费用低，在有机废水处理中已得到广泛应用。厌氧反应器是厌氧处理中的关键设备，其处理效率决定了处理工程的建设费用，产业化程度决定了应用规模。因此，追求厌氧反应器的高有机负荷，实现反应器的产业化一直是厌氧技术发展的主攻方向。要提高反应器的有机负荷，必须提高反应器中的污泥浓度，并强化其传质过程，第一代的常规厌氧反应器、第二代的UASB反应器均不能同时满足这两个条件，故有机负荷不高。EIC反应器基于其工作原理，实现了“高负荷与污泥流失相分离”，既强化了传质过程，又保持污泥的高浓度，故有机负荷较高。

        (1)处理效率高。EIC反应器的有机负荷是UASB的5倍，UASB处理啤酒废水的有机负荷为5～7kg/(m3•d)，而厌氧反应器的有机负荷达到了25kg/(m3•d)。

        (2)反应器造价低。因有机负荷比UASB高5倍，因此，处理同样规模的有机废水，EIC反应器的容积只需UASB的1/5，故EIC反应器的造价比UASB至少低50%以上。

        (3)处理成本低。厌氧处理的动力消耗是好氧的1/8，运行费用是好氧处理的1/5，而EIC反应器的处理效率却比其他厌氧反应器高得多，因此，处理成本也更低。

        (4)应用范围广。其他的厌氧反应器通常只能处理浓度为5000mg/L以上的有机废水，但EIC反应器不仅可以处理高浓度的有机废水，还可以处理浓度较低(COD1000mg/L)和温度较低(温度>20℃)的有机废水，应用更广。

        (5)占地面积小。只有USAB的1/5。

        (6)操作简便，耐冲击负荷能力强，运行稳定，且用计算机操作，自动化程度高。

        (7)可产业化。EIC反应器的关键部件为内循环装置，可工厂化生产，便于迅速、大规模地推广应用这一厌氧处理技术。

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粮食发酵生产酒精的过程中会产生大量的废糟液，废糟液的BOD和COD含量都相当高，如果直接排放，会对环境造成很大污染。同时酒精废糟液中富含有机物和矿物质，具有很高的营养价值，可将其回收制成DDG饲料。唐山市冀东溶剂有限公司有一条年产3.3万t食用酒精生产线，根据酒精废糟液的上述特性，公司采用DDG饲料十厌氧消化工艺来治理废糟液，即先将废糟液进行固液分离，得到DDG湿饲料，再将滤液即废水采用新型的中温厌氧颗粒污泥膨胀床工艺处理联产沼气，然后将所产沼气用来烘干DDG饲料。经过处理的酒精废水，生物降解率达到96%以上，COD小于l000mg/L，BOD小于600mg/L，达到GB8978-1996《污水综合排放标准》污水三级排放标准，排放人城市污水管网。该工艺同时产生大量的清洁能源沼气可用于烘干饲料。这样即解决了酒精废水、废气环境污染的问题，又做到了节能和废弃物资源化的再生利用。按年产3.3万t酒精计，公司每年可处理33万t酒精废水，烘干23000tDDG饲料，节煤6000t，多创利润285.30万元。经权威部门查新，目前国内尚未见与该工艺综合技术特点相同且规模相当的酒精废水处理及资源化利用的文献报道。

1 酒精废水处理的工艺流程

        唐山市冀东溶剂有限公司原废水处理采用的是中温UASB工艺，长期运行也没能形成颗粒污泥，因此对酒精废水的处理一直不理想。为此，在2004年，公司重新建造了2座2400m3的钢制EGSB厌氧反应器，并采用中温厌氧发酵工艺处理酒精生产中产生的废水。中温厌氧发酵工艺的优点是能耗低，厌氧发酵所产生的沼气还可代替原煤烘干DDG饲料，不仅节约了能源，降低了成本，而且根治了因燃煤造成的大气污染，提高了饲料的品质。2套厌氧系统均正常启动，短期内形成了大量的颗粒污泥，处理能力也都达到了设计水平，且运行稳定。酒精废水处理率达100%，产生了显著的经济和社会效益。具体工艺流程如图1所示。

2 酒精废水处理的各个工艺单元



2.1 板框压滤生产DDG饲料

        将酒精生产中产生的废糟液通过板框压滤进行固液分离，得到DDG蛋白饲料，同时还减少了下游处理的生物负荷及处理水量。经本单元处理后，废糟液的生物负荷可以削减40%以上。经板框压滤后酒糟滤饼水分在66%-67%，因而烘干成ltDDG饲料需要3t滤饼，也就是说生产hDDG饲料需要烘掉近Zt水分。经计算处理水量可减少15%。

2.2 中温厌氧发酵联产沼气

        新建成的反应器采用厌氧颗粒污泥膨胀床工艺(EGSB)，该工艺是布水系统从反应器底部均匀进水，使污水与厌氧反应器中的污泥充分接触、混合，污水中有机物在厌氧菌群作用下被分解，产生沼气。经厌氧反应后的水在厌氧反应器上部三相分离器的作用下，分离沼气、沉降污泥、澄清出水。厌氧颗粒污泥膨胀床工艺成功的关键是形成大量颗粒污泥，而不是絮状悬浮泥。如不能形成大量优质的颗粒污泥，反应器就会维持在较低的负荷水平，达不到理想的处理能力。

2.3 沼气代煤烘干DDG饲料

        提取酒精废糟液中DDG蛋白饲料采用的是板框压滤+热风炉烘干工艺。原来在没有厌氧发酵生产沼气前全部使用燃煤，而煤的燃烧会对大气造成污染，且在烘干饲料的过程中，会有一部分烟尘、炉灰等有害物进人到饲料中，严重影响饲料的质量。用沼气烘干饲料就避免了这样的问题。厌氧发酵的成功运行，必然会产生大量的清洁能源沼气，目前2套厌氧设备可日产沼气1800om3，折标煤18t。而且从生产实践中得出，酒精糟液提取饲料后的废水经厌氧发酵后产生的沼气足以用来烘干饲料。公司从2005年4月起就完全用沼气代替了原煤，每年可节煤约6000t，多创利润285.3万元。

3 中温厌氧工艺的优缺点

3.1 中温厌氧发酵工艺的优点

        高温厌氧发酵工艺为了保证58~60℃的高温条件，需要消耗大量的能源，尤其是在寒冷的冬季，高温厌氧发酵工艺的耗能更大。中温厌氧发酵工艺只需控制温度在36-38℃，与高温厌氧发酵工艺相比极大地节省了能源。

4 效益分析

        中温厌氧发酵的能耗远低于高温厌氧发酵，且用厌氧发酵产生的沼气代替燃煤烘干饲料，可节约大量的煤炭，从而降低成本。

        (l)沼气代替燃煤烘干饲料，可节约能源费用302.50万元。
        (2)沼气代替燃煤烘干饲料，可使饲料质量提高，售价每吨提高10元，按饲料年产量23000t计算，产品销售收人提高23万元。
        (3)采用中温厌氧发酵工艺，成本增加40.20万元。
        (4)预计每年节约成本费用：302.5+23-40.2=285.30万元。

        综上所述，采用中温厌氧发酵工艺真正做到了酒精废水的资源化开发再利用，起到了节能、环保、创效三赢的目的，具有显著的经济、社会和环保效益，且投资小回收期短，实用性强，符合我国可持续发展的政策，具有很好的推广价值。

5 结论

        (1)中温厌氧发酵工艺比高温厌氧发酵工艺极大地降低了能耗，年可处理废水33万t，烘干DDG饲料23000t，处理后的废水达到GB8978-1996《污水综合排放标准》三级排放标准。
        (2)用中温厌氧发酵产生的沼气烘干酒糟饲料，根治了燃煤对大气的污染，提高了饲料品质，每年可节煤6000t，多创利润285.30万元。

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文中以中国南方某酒精企业为例。该企业系用薯干为主要原料、发酵法生产酒精，酒精的产量约为5×104t/a。

1　废水水质和水量

        该企业废水主要来自于粗馏塔酒糟废水、精馏塔余馏水等废水，废水水质和水量如表1所示。设计出水水质须达到当地城市污水处理厂接管标准。



2　工艺流程的选择

        酒糟废液排放量大，污染物和悬浮物浓度高，国内薯干酒糟一般采用厌氧、好氧的工艺处理。糟液中含有淀粉、多羟基糖和多元醇类，易于生物降解，可生化性好，适合用生化方法进行处理。该企业结合国内外酒精废水的处理技术，确定采用厌氧-气浮-SBR组合工艺。项目在厌氧后续工段增加气浮工段，保证了后续SBR好氧处理的效率，也保证了废水经处理后具有良好的出水水质，并能够回用于生产过程中。同时，该工程在设计过程中充分考虑了各工段的处理效率，延长了废水在各个工段的停留时间，保证了废水的处理效果。工艺流程如图1。



3　主要构筑物及设备

        工程中主要设备及构筑物见表2。



4　处理效果和工艺分析

        酒糟废水经隔栅去除大的颗粒物后，全部进入厌氧发酵罐进行全糟发酵，废水经厌氧发酵罐后去除掉大部分污染物，COD和SS分别由50000mg/L左右和35000mg/L降低至15000mg/L和15000mg/L，并且能够产生较多的沼气，具有较好的经济效益。

        废水经发酵罐后，经固液分离和气浮可以去除约60%的COD和93%的SS，可使COD和SS的浓度降到6000mg/L和1000mg/L左右。废水经气浮后仍有较高的浓度，需进一步处理，废水经UASB后COD和SS的去除效率可以达到67%和40%。再经SBR处理后废水水质COD和SS可以达到200mg/L和70mg/L。能够达到当地污水处理厂的接管标准，并部分回用至生产中。酒精废水COD和SS总的去除效率分别达到99.6%和99.8%以上。

5　主要技术经济指标

        ⑴废水处理站总投资约4600万元。具体运行费用如下。电费：5500元/d；药剂：5000元/d；人工费用：1000元/d；污水处理厂的接管费用：1920元/d；设备维修及其它费用：1000元/d；设备折旧费：9580元/d；则总运行费用24000元/d(包括折旧费)。经计算得出废水处理费用约为11元/t。

        ⑵废水处理站运行后取得的经济效益。废水处理站产生的沼气为50万m3/d，折合煤50t/d，可以节省原煤50t/d，按原煤现价580元/t计，则经济效益为29000元/d。通过该废水处理工程，污水处理站盈利为29000-24000=5000元/d，年增效益约为150万元。

        ⑶废水处理站运行后取得的环境效益。污水处理设施运行后，可处理酒精生产废水66万t/a，削减COD约为35万t/a，其环境效益十分显著。

6　经验和教训

        ⑴建设项目采用全糟发酵，可以回收大量的沼气送锅炉房代替煤作为燃料，产生了良好的经济效益。

        ⑵厌氧发酵池设计时，需有足够长的水力停留时间，保证具有较好的COD和SS去除效率和较高的沼气产生率。保证经后续废水处理能够达到设计的出水水质。

        ⑶由于原水的污染物浓度过高，废水经上述处理后不能直接排放至地表水体中，需要在SBR池后增加物化或生化等深度处理工段进一步处理，使得废水能够达到相应的标准。对待酒精生产中产生的高浓度有机废水，采用所介绍的处理工艺，具有运行稳定和处理效率高等优点，为企业带来了良好的经济效益和社会效益。因此，其设计和运行是成功的。