酒精废水的处理技术综述.docx

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酒精废水的处理技术综述

酒精废水的处理技术综述（总10页）

酒精废水的处理技术综述

摘要酒精废水未达标排放会对水体以及生物体造成危害。

本文主要介绍了酒精废水来源、水质特点、水质危害以及常见的几种处理的方法与工艺流程，包括浓缩燃烧法、生产蛋白饲料工艺（DDGS）、生物法。

认为酒精废水是高浓度有机废水，可生化性强，生物法处理具有一定可行性，采用厌氧-好氧组合法工艺是一种有效的处理工艺。

关键词酒精废水燃烧法DDGS生物法

引言

据不完全统计,我国每年的工业废水和城镇生活污水排放总量已达到631亿吨,而其中更是有大部分污水未经处理就直接排入了江河湖海,水污染现象十分严重[1]。

酒精废水作为一种高浓度的有机废水,如果不采取有效措施进行处理,其COD常高达8xIO4mg/L以上,将会对水环境成极大的危害。

现在虽然大部分酒精厂都采用了固液分离后技术,但COD仍在2x104mg/L以上,是我国水体最严重的污染源之一,不仅对环境造成了极大的破坏,而且限制了企业的生存和发展[2]。

据统计，以玉米为原料每生产1t酒精要排放14～16tCOD浓度在55g/L左右的废水[2]。

我国80%左右的酒精用淀粉质（玉米、小麦、高粱、甘薯、木薯等）原料生产，约有10%的酒精以糖蜜为原料。

酒精发酵工业主要是利用粮食中的淀粉部分，使淀粉转化成酒精，其余部分（蛋白质、无机盐、粗脂肪等）未加以利用，如用薯干、玉米等发酵只利用了原料中的淀粉和可发酵性糖的85～93%，其他有机物包括工艺过程中的非挥发性产物都残留在酒精糟中[3]。

生产过程中的废水主要来自蒸馏发酵成熟醪后排出的酒精糟，即蒸馏废水（酒精废水的主要成分），以及设备的洗涤水、浸泡水、蒸煮废水、糖化废水、发酵废水、冲洗水、冷却水等。

酒精废水作为我国一种严重的污染源，废水悬浮物含量高，平均悬浮物含量高达40000

mg/L。

废水温度高，平均水温达80℃，蒸馏釜底排出的废水温度高达100℃。

废水浓度高，废水的COD高达3～6万mg/L，以废糖蜜为原料的酒精废液COD更高达11～13万mg/L，包括悬浮固体、溶解性COD和胶体，有机物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。

由于废水含有约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[4]。

高浓度酒精废水若直接排放进入临近水体，会造成水体富营养化。

水体富营养化使水域生物种群发生变化．藻类大量繁殖，使水体的透明度下降。

许多藻类能够合成、分泌、释放有毒性物质，对在富营养化水域饮水的野生动物、牲畜造成毒害，甚至造成死亡，并可能对人类的健康造成潜在的不良影响。

藻类及其他浮游生物死亡后的残体沉入水底，代代堆积，湖泊逐渐变浅，直至成为死湖或沼泽，加重水源耗竭的危机。

国内外不同的研究者从不同角度出发，对酒精废水的综合处理及利用进行了各种探索，取得了许多成功的经验。

现列举其中的部分代表性治理技术并逐个分析：

一、浓缩燃烧法

该方法非常简单,其核心技术就是需要利用到多效蒸发器与燃烧炉的作用,酒精废醪在多效蒸发器的作用下被蒸发成含水率大约为40%左右的泥饼,然后把泥饼投入到专用的燃烧炉中燃烧,在此过程将会产生热能,其中一部分热能用于生产中的酒精蒸馏工序,另一部分热能用于蒸发工序,从而使能源得到了充分的利用，从而实现废液零排放的目的。

目前,利用浓缩燃烧法处理酒精废醒较为成功的要数荷兰HCG公司与瑞典Alfa-Laval公司[5]。

图1浓缩燃烧法工艺流程

二、酒精糟生产蛋白饲料（DDGS）工艺

玉米酒精废水中含有大量的悬浮物和溶解物,如加适当的以处理利用,都可转化为营养价值很高的饲料,即蛋白饲料,又称DDGS。

在消除酒精废液污染的同时又产生了新的经济效益,因此该技术已越来越受到人们的关注。

该技术的工艺流程如图2所示:

先将酒精糟液通过压滤机等设备进行固液分离,其中的悬浮物被分出,滤出液则被送往蒸发站蒸发浓缩,取得浓缩物,然后将浓缩物和固液分离产生的固体物质一起进入干燥设备中干燥,最后将干燥后的物质挤压成粉状饲料,即DDGS。

目前,开始采用此工艺处理玉米酒精糟的主要分布在一些经济发达的国家,如美国、西欧等[5]。

图2酒精糟生产蛋白饲料（DDGS）工艺流程图

三、生物法

工程实际中还采用厌氧+好氧的组合工艺，处理酒精废水。

酒精废水属于含固量较高的高浓度有机废水，可生化性好，是一种丰富的能源，经过厌氧处理后的废水仍然具有一定浓度的COD物质，并且厌氧过程本身没有特别明显的氨氮、总磷去除能力，故在厌氧处理之后需要进一步的采用后续的好氧处理。

目前用于处理玉米酒精废水的厌氧技术主要有上流式厌氧污泥床（UASB）、升流式厌氧生物滤床（UAF）、厌氧颗粒污泥膨胀床（EGSB）、内循环厌氧反应器（IC）等，稳定运行后COD去除率均在80%以上。

目前常用的好氧处理法有接触氧化法、间歇式活性污泥法（SBR）和循环式活性污泥法（CASS），稳定运行后，接触氧化法COD去除率达70%以上，SBR与CASS对COD去除率达80%以上。

图3生物法处理基本工艺流程

（一）UASB+生物接触氧化

孙根行等人采用UASB+生物接触氧化-过滤工艺处理酒精废水，废水来源于一家以玉米为原料生产酒精的企业,年产酒精5万ｔ,同时,每日产生酒精废水2000多ｔ。

原水水质为:

ｐＨ～;ＣＯＤ≤40000ｍｇ/Ｌ,ＢＯＤ5≤28000ｍｇ/Ｌ,ＮＨ3-Ｎ≤300ｍｇ/Ｌ,ＳＳ≤40000ｍｇ/Ｌ。

采用ＵＡＳＢ-生物接触氧化工艺处理酒精废水,无需药剂,处理效果稳定,系统ＣＯＤ<100ｍｇ/Ｌ,色度<50倍,ＳＳ<70ｍｇ/Ｌ,ＮＨ3-Ｎ<15ｍｇ/Ｌ,ＴＰ<ｍｇ/Ｌ,均达到综合废水排放标准（ＧＢ8978-1996）一级标准[6]。

在处理废水的同时，产生的沼气得以回收利用，产生了可观的经济价值。

其工艺流程如下图4：

图4UASB-两级生物接触氧化工艺流程图

（二）二级IC+卡罗塞尔

吴建华等人采用两级厌氧一级好氧技术处理废水，设计厌氧采用先进的IC反应器，好氧则采用卡罗塞尔3000型。

该废水水质为COD浓度：

l，NH3

-N浓度l，SS浓度1500mg/L左右。

经处理后出水COD浓度100mg/L-150mg/L左右,NH3-N浓度25mg/L[5]。

厌氧采用中温发酵技术，一级厌氧进水温度在39℃左右，二级厌氧进水温度在37℃左右。

原水储罐用于贮存多余、暂时不能完全处理的废水，运行出现问题的特殊情况时用做事故池。

用冷却水泵将废水提升进入换热器内进行冷却。

调节塔调节进入厌氧反应池浓度。

从一级厌氧出水后，在脱气调节塔中进行一级提升进入二级厌氧池，并将没有分离的CO2等气体分离，防止二级厌氧泵的气蚀现象，并为二级厌氧泵提供缓冲体积。

为保证二级厌氧处理的营养均衡，有机物满足要求，将原水贮罐和调节塔中的一部分水进入脱气调节塔，以保证脱气调节塔中的水温在37℃、有机物充足。

图5两级IC厌氧+氧化沟工艺流程图

（三）IC+活性污泥法

河南省淇县动力源粮油贸易有限公司新建一座酒精生产厂,以玉米为原料生产酒精,然后以玉米酒精糟生产DDG,酒精生产规模为2万t/a。

酒精废水1000t/d,水质如下表所示，进水COD浓度为30000mg/L。

针对该酒精废水，苏涛等人运用IC+传统活性污泥工艺对污水处理过程中的反应机理、运行规律、影响因素进行了分析，系统稳定运行后，,厌氧反应后出水COD浓度为2000mg/L，最终出水COD稳定在200mg/L左右,COD去除率大于90%,处理后出水水质达到国家《污水综合排放标准》（GB8978-1996），其工艺流程为图6所示[2]。

图6IC+好养活性污泥法工艺流程图

（四）二级UASB+生物活性污泥法

刘华等人使用二级厌氧与好氧活性污泥法工艺处理废水，设计玉米酒精废水量为1500m3/d,设计出水水质执行《污水综合排放标准》（GB8978-1996）中酒精行业二级标准。

其水质情况与具体处理效果如下表1所示，工艺流程图如下图7。

图7二级UASB+好氧活性污泥法工艺流程图

酒精蒸馏后的糟液经管道进入糟液沉淀罐进行沉淀、降温，采用二级UASB厌氧处理与好氧活性污泥法处理废水。

其中第一级高温厌氧，第二级中温厌氧。

本工艺一级高温厌氧54～56℃，二级中温厌氧30～35℃,好氧活性污泥法，水温在15~25℃[7]。

表1

（五）二级UASB+CASS

孙青斌等人采用二级UASB厌氧与CASS好氧工艺处理玉米酒精废水，废水处理水量2500m3/d，处理工艺流程及效果如下图8与表2[8]：

图8二级UASB+CASS工艺流程图

检测水样

COD（mg/L）

BOD（mg/L）

SS（mg/L）

PH

进水

22100

10300

2760

3-8

出水

45

25

36

表2

结论与展望

燃烧法如果运行得当，燃烧投入的费用与产生的热能价值能够互相弥补，但是一般不能富余热量[9]。

但是目前该技术也存在了诸多难点，如炉膛的结焦问题，对流换热面堵灰问题，影响了锅炉的运行，废液与煤粉的比例只能在1/10左右[10]，处理量远远低于产生的废液量，很难处理完，所以该技术在国内一直未能推广。

蛋白饲料法技术有重要的缺陷，如废水的滤渣需要干燥后才能作为饲料，在过滤和干燥的过程中需要耗费大量的能源，甚至投入超过了产出的价值。

并且饲料的营养成分往往不全或不足[11]，需要额外添加一定量的辅助物质，且饲料粘度大，无机物混杂在饲料中不能分离，降低了饲料的品质，且整个工艺投资巨大，能耗高，不是一种绿色环保的废水处理方法。

燃烧法和蛋白饲料法采用多效蒸发技术降低了处理负荷，出水水质较好，但由于能耗大难以推广;生物法具有能耗低、投资少等特点，但是传统厌氧工艺需要严格的管理工艺，存在着高浓度的SS物质容易造成布水系统的堵塞和反应器酸化问题[12]。

目前高浓度有机废水的相对经济有效的处理方法是“厌氧+好氧”为主体的生化法。

而厌氧、好氧反应器的选择是方案设计的重中之重。

参考文献

[1]沈连峰,田立江,陈荣平,等.酒精废水的处理和综合利用技术[J].水处理技术，2007,33（8）:

68-70.

[2]苏涛，买宁文.玉米酒精废水处理工艺及启动研究[D].郑州：

郑州大学，2010.

[3]马赞华.酒精高效清洁生产新工艺[M].北京:

化学工业出版社，2003.

[4]于宏仪，季民，张泽生.高浓度酒精废水处理的工程实践研究[D].天津：

天津大学，2012.

[5]吴建华，李勇.20万吨燃料酒精废水处理工程设计及运行分析[D].苏州：

苏州科技学院环境科学与工程学院，2013.

[6]孙根行，闫东峰，李连清.UASB-生物接触氧化处理酒精废水工程设计[J].环境工程学报，2010，4（11）：

2542-2546.

[7]刘华，孙丽娜，陈锡剑,等.酒精废水处理及资源利用[J].环境科学与技术,2011,34（4）:

180-183.

[8]孙青斌，范毓萍.酒精废水处理工程实例[J].河南机电高等专科学校学报,2012,20（5）：

26-28.

[9]于鲁冀,王惠英,陈涛,等.改良UASB处理玉米酒精废水的启动研究[J.]中国给水排水，2013,29

（1）:

26-29.

[10]刘辉,卢清峰,李丽珍,等.关于玉米发酵酒精废水处理技术综述[J].环境与可持续发展，2015,1:

189-190.

[11]严凯,姜涛,宋雅建,等.UASB-SBR组合工艺处理小麦酒精废水[J].工业水处理，2014,34（9）:

57-60.

[12]王五洲,田晋平,别晓群.玉米酒精生产废水处理工艺设计实例[J].中国给水排水，2013,29（4）:

68-70.