酒精废水处理方案

酒精废水处理方案

江苏某酒精厂酒精废水处理初步方案**环保工程技术有限公司n江苏某酒精厂酒精废水处理初步方案一、水量及水质概况1.废水的水量根据该公司提供的水量资料，每天排放的酒精糟废液为700m3/d，本方案设计规模按700m3/d设计。Q=700m3/d=29.2m3/h2.废水水质及出水水质数据见表一单位：mg/L项目pHCODcrBOD5SS色度进水水质4.5510002800030000出水水质6～930015020080去除率99.4%99.5%99.3%二、废水处理工程设计原则及设计依据１、设计原则：1）经过本方案工艺技术处理后的水质，要求必须可靠地达到国家污水综合排放标准(GB8978-1996)中的第二类污染物最高允许排放浓度的二级标准；2）工艺方案技术先进、成熟，处理效果稳定；3）投资省、运行费用低，便于操作管理；在满足工艺要求的前提下尽量节约投资，单位造价低于国内平均水平；4）适应该厂的具体情况，尽量减少占地面积。2.设计依据及本设计方案采用的主要技术规范及技术标准：根据“酿酒工业环境保护行业政策、技术政策和污染防治对策”、“轻工业资源综合利用技术政策”，实现有经济效益的综合利用和废水达标排放的要求，结合该厂废水性质及实际情况。本设计方案采用的主要技术规范及技术标准：n１)室外排水设计规范GBJ14-87２)污水综合排放标准GB8978-1996３)建筑结构荷载规范GBJ9-87４)混凝土结构设计规范GBJ10-89５)建筑地基基础设计规范GBJ7-89６)建筑抗震设计规范GBJ11-89７)建筑设计防火规范GBJ16-89８)工业企业电气设计标准９)其他专业设计规范及标准三、废水处理的工艺方案的确定根据该公司提供的水质资料，该公司废水中的COD、BOD以及SS等都严重超标，成为水体污染的主体污染源，也是该公司处理的污染物对象。酒精生产的废水主要来自蒸馏发酵成熟醪时初馏塔底排放的蒸馏残留物—酒精糟（即高浓度有机废水），以及生产过程中的洗涤水（中浓度有机废水）和冷却水。本次治理的重点是高浓度有机废水。该废水中含有大量供微生物生长的有机物和微生物，适合生化处理。根据该公司提供的废水资料，废水的可生化比为0.55，属于可生化性较好的高浓度有机废水。对于高浓度的有机废水处理工艺，同行业大多数采用厌氧+好氧的生化处理工艺。高浓度的有机废水采用厌氧生化处理工艺，已得到广泛的应用。厌氧生化工艺降解废水中的高分子物质基本分为四个阶段：水解阶段：即高分子物质通过酶促作用转化为可溶性碎片。产酸阶段：产生各种短链的有机酸。产乙酸阶段：有机酸和醇类转化为有机酸。产甲烷阶段：甲烷（沼气）主要由乙酸产生，也有氢气和二氧化碳产生。n近年来由于对厌氧反应动力学的深入研究为开发高效厌氧反应工艺和反应器提供了理论依据。厌氧技术发展很快，日趋成熟。目前各种厌氧反应器已实际运用到高浓度的有机废水处理工程中如厌氧滤池、厌氧复合床反应器、厌氧接触法、两步厌氧法和复合厌氧法及上流式厌氧污泥床反应器(UASB)。UASB厌氧反应器具有以下特点：①动耗低，是一般好氧生化动耗的1/10；②反应器内污泥浓度高。一般平均污泥浓度为30～40g/L；③有机负荷高，水力停留时间短。中温消化COD容积负荷一般为10～20kgCOD/m3·d；④反应器内设三相分离器，被沉淀区分离的污泥能自流回到反应区，一般无污泥回流设备；⑤无混合搅拌装置。运行时利用本身的沼气和进水搅动；⑥污泥床内无填料和载体，节省工程造价，运行中无堵塞现象。UASB反应器处理工艺是目前研究较多，应用日趋广泛的新型污水厌氧生物处理工艺，它具有其它厌氧处理工艺(厌氧流化床、厌氧滤池等)难以比拟的优点：可实现污泥的颗粒化；生物固体的停留时间可长达100d；气、固、液的分离实现了一体化；通常情况下不发生堵塞。具有以上特点因而它具有很高的处理能力和处理效率，尤其适用于如酒精糟等高浓度有机废水的处理。UASB反应器运行一般不加热，利用废水本身水温，反应器一般采取保温措施和防腐措施。UASBn反应器的主体部分是一个无填料的设备，它的工艺构造和实际运行具有以下几个突出的特点：一是反应器中高浓度的以颗粒状形式存在的高活性污泥。这种污泥是在一定的运行条件下，通过严格控制反应器的水力特性以及有机污染物负荷的条件下，经过一段时间的培养而形成的。颗粒污泥特性的好坏将直接影响UASB反应器的运行性能，即是说有否性能良好的颗粒污泥存在是UASB反应器运行的关键所在。颗粒污泥是在反应器运行过程中，通过污泥的自身絮凝、结合及逐步的固化过程而形成的。二是反应器内具有集泥、水和气分离于一体的三相分离器。这种三相分离器可以自动地将泥、水、气加以分离并起到澄清出水，保证集气室正常水面的功能。三是反应器中无需安装任何搅拌装置，反应器的搅拌是通过布水装置产生的上升迁移作用而实现的，因而具有操作管理比较简单的特性。厌氧UASB对BOD、COD去除率可达90％,为后续处理保证出水水质达标提供有力保证。采用厌氧UASB反应器，1g的COD在厌氧反应器完全降解的条件下，可产生0.25g的沼气(CH4)，相当于标准状态下的沼气0.40L。沼气是一种很好的气态燃料，发热量为20000～23000kJ/m3沼气。处理700m3/d的酒精废水，产生的沼气量的热值相当于8吨燃煤热值。厌氧工艺去除COD产生的沼气回用每去除1kg的COD可产生0.3～0.4元的经济效益。根据以上所述，本方案酒精废水的第一级生化处理确定为UASB厌氧处理工艺。经厌氧后的消化液的COD值仍较高，且又黑又臭，需进一步处理。根据该公司的实际情况，后续处理工艺采用好氧生化工艺。对于好氧生化工艺，根据近年来国内外有关资料及文献表明，多数如味精、食品、酒精、啤酒等高浓度有机废水后级的好氧处理采用SBR生化工艺，并取得很好的治理效果。我方选用自行研究的高效射流曝气SBR法(即序批式活性污泥法)工艺。SBR工艺是八十年代发展起来的新型好氧生化工艺，是将生化反应过程：进水—反应—沉淀—排水集中在一个生化反应池内完成。n在生化反应过程中SBR工艺经历缺氧—好氧的环境更替，为需氧的氨化作用和硝化作用以及微需氧的反硝化作用创造条件。SBR工艺间歇运行，不需要设回流二沉装置，不仅节省了投资造价，还可以保留大量的污泥，使吸附其上的硝化菌和反硝化菌不致流失。增强了好氧生化处理硝化和反硝化的功能。SBR工艺的缺氧—好氧环境更替，为反应池中菌种物相复杂，能更好地适应各类有机废水的降解。我方的SBR工艺曝气设备采用高效射流曝气装置充氧，高效射流曝气装置将过去的一级气液混合改为二级液液混合，使气水比由原1:1.2改变为1:0.6，大大降低了能耗。对于好氧生化工艺关键是氧的转移率和活性污泥的质量，高效射流曝气器氧的转化率经同济大学测定高达30％。充氧速率比其他方式高154～174%。高效射流曝气器无主动部件。反应室用耐磨材料，耐磨损。其使用寿命可在15年以上。高效射流曝气器可切割活性污泥，提高内传质速率，增加了污泥活性。高效射流曝气器形成高流速(8m/s)，使SBR生化反应池深达6.5～7.0米。可大大节省占地面积。SBR工艺我公司采用潜水曝气泵，因此不存在噪音污染等现象。我方研究开发的高效射流曝气SBR工艺已成功从93年开始使用于制革废水，啤酒废水，制药废水，印染废水及城市生活污水等工程上。国家环保总局解振华局长曾到我方承包的湖南省株州董家段污水处理厂进行视察，给予肯定和好评，并多次在全国环保工作会议上表扬。高效射流曝气SBR工艺还具有其他特点：1)处理效果好，运行稳定，处理后水质优于国家排放标准指标。2)工艺简单实用，工程造价较其他工艺节省30～35%,，设备运行期长，基本不需要经常维修更换，设备维修费用低。3)实现操作自动化，减少或基本不需专职操作人员，减少运行成本。4)不设二沉池，减少构筑物占地面积，降低工程造价。nSBR法处理食品工业、化学工业废水的效果及运转情况见下表表二试样PHCOD(mg/L)BOD(mg/L)SS(mg/L)运转情况豆汁废水原水5.8～6.510000～2000015000～300001500～3500BOD负荷1.5～4kg/(m3·d)MLSS600～10000(mg/L)SVI41～61处理水8.8～9.188～29014～18031～95面筋废水原水6.2～7.3900～17001000～1800100～350BOD负荷0.5～0.9kg/(m3·d)MLSS4000～6000(mg/L)SVI80～100处理水7.8～8.210～153～122～8薯粉废水原水5.5～6.310000～2100012000～230003300～17000BOD负荷1.3～2.5kg/(m3·d)MLSS800～10000(mg/L)SVI50～80处理水8.0～8.3130～25080～120-溶剂蒸馏精制废液原水7.0～9.830000～5100086000～200～900BOD负荷2.5～4kg/(m3·d)MLSS15000(mg/L)SVI41～55处理水8.8～9.1380～950300～97020～75植物成分萃取废液原水5.6～7.5-11000～15000100～2400BOD负荷1.3～1.8kg/(m3·d)MLSS13000～18000(mg/L)SVI4～65处理水7.8～8.2-10～1560～110感光剂工业废水原水7.6～8.98100～56003700～1100044～300BOD负荷1.9～3.9kg/(m3·d)MLSS8000～12000(mg/L)SVI处理水8.7～9.1650～80080～30020～40针对该公司生产酒精的废水。本方案确定采用UASB——SBR工艺系统进行净化处理。其总去除率可达99%以上。四、工艺流程及说明(一)工艺流程图（如下）n酒精废水直流出售微孔过滤格栅机滤渣调节池沼气利用药池UASB反应器投加絮凝剂投药装置气浮池SBR反应池上清液污泥浓缩池上清液污泥脱水车间排放外运（二）、工艺流程说明：酒精废水经明渠管道汇流至集水井。集水井内设置微孔过滤格栅机，以去除废水中大颗粒的悬浮物、杂质，随后直流至调节池。加NaOH或石灰乳调节pnH至6.5～7.8，废水在调节池内预曝以防止水质腐败和具有初级水解作用。调节后的废水用泵提升到UASB反应器，酒精废水经厌氧反应，将大分子物质降解为小分子物质后，泵至气浮池，并投加PAC和PAM混凝剂。经气浮后废水直流至SBR生化反应池。池内配置高效射流曝气器充氧，进行好氧生化反应。经过SBR生化反应后的废水达标排放。SBR生化池的剩余活性污泥用泵抽排至贮泥池后进行机械脱水。厌氧池生化反应产生的沼气，经收集后存于贮气柜，再增压后，净化脱H2S后，用于锅炉的燃料或民用。浓缩池及脱水机的上清液及过滤液回流至调节池。（三）、处理工艺设计及各项水质指标去除率：（表3）单位：mg/L工艺项目pHCODBODSS色度（倍）微孔过滤格栅机进水510002800030000出水35700252009000去除率301070调节池出水32130226807650去除率101015厌氧生化出水7～8321322683825去除率909050气浮池出水25702041383去除率201090SBR生化出水7～8<300<150<10030去除率88.39374总去除效率99.499.599.3五、主要构筑物及设备配置1、集水格栅井集水格栅井建筑容积按三班制生产确定建筑容积为2m×1.5m×1.0m，半地下式钢砼结构。集水井内配置ZJ—XZ型旋转反切式机械格栅机1台，材质为不锈钢材料，分离废水中大颗粒的固体物；主要设备配置：nZJ—XZ型格栅(固液分离机)1台栅距：0.3mm处理水量：80m3/h电机功率：N=1.1KW2、调节池由于该厂废水水质、水量波动较大，且pH为4.5，必须设调节池进行均衡才能保证处理工艺的稳定运行。本方案调节池水力停留时间设计为8小时，调节池容积10m×4m×6m。并设有预曝装置，且具有水解功能。由于悬浮物的沉淀及微生物的降解作用，调节池对有机物的去除率达10%左右，调节池进水COD=35700mg/L，出水COD=32130mg/L。均衡调节后的废水由潜污泵提升至厌氧UASB反应器。沉淀污泥由潜污泵送至贮泥池。每天抽排２小时，潜污污泥泵在不排泥时可做曝气泵使用。主要设备：80W40-15-4型潜污排泥泵2台（一用一备）Q=40m3/hH=15mN=4.0Kw80W40-1０-３型潜污提升泵2台（一用一备）Q=40m3/hH=1０mN=３.0Kw3、UASB反应器设计容积负荷为10KgCOD/(m3·d)，COD去除率85%，水力停留时间40小时，进水COD=32130mg/L，出水COD=3213mg/L。UASB反应器分为二组池子，单组容积为7m×14m×6m。有效容积为1200m3。UASB反应器主要构造：进水、配水系统其功能主要将废水均匀地分配至各个反应器，并且有水力搅拌功能是高效反应器运行的关键之一。反应区是反应器的主要部位。包括污泥床区和污泥悬浮区，有机物质主要在这区被细菌分解。n三相分离器：使在反应区上部的气、液、固三相分离。对UASB的正常运行和获得良好的出水水质起到十分重要的作用。出水系统：把沉淀区经过三相分离器分离处理过的水均匀的收集、排出，反应器用集水槽收集出水。气室：也称集气罩，用于收集沼气用。排泥系统：污泥泵应设置2台(一用一备)。电机选用防爆型，按自灌运行设计。污泥流速为0.9～1.5m/s。UASB主要构造有二种：一种敞开式，另一种封闭式，本方案选用封闭式。４、沼气的收集、贮存、综合利用及安全措施系统：①收集：UASB反应器中产生的沼气从污泥的表面散出来，聚集在反应器的上部。集气罩应有足够的空间，以保证一定的容积。集气罩直径大于4m，高度2m，气体出口应不小于100mm。出气管直接与贮气柜连接，中间绝对不允许连接其它管道。沼气管内气流速度最大为8m/s。平均为5m/s。沼气管应用镀锌钢管或铸铁管。②沼气的净化：沼气中硫化氢的体积含量一般占0.005～0.01%，在有水分的条件下，当沼气中硫化氢超过约1.1×10-6的浓度时，对沼气发动机将有很强的腐蚀性。当沼气作为燃料时，根据城市煤气的质量规定，硫化氢允许含量应小于20mg/m3。沼气脱硫装置一般采用干法脱硫。干法脱硫一般采用常压氧化铁法脱硫，选用经过氧化处理的铸铁屑作脱硫剂，疏松剂一般为木屑，放在脱硫箱中，厚约0.3～0.8m。气体以0.4～0.6m/min的速度通过。当沼气中硫化氢含量较低时，气速可适当提高，接触时间一般为2～3min。硫化氢被铁屑吸收，沼气得以净化。③贮存：沼气产量和用气量均不是恒定的。贮气柜是对产气量和用气量不平衡进行人工调节。贮气柜容积一般按日产气量的25～40%相当于6～10n小时平均产气量的确定。为了防止腐蚀，贮气柜内部必须进行防腐处理。贮气柜应设置安全阀，贮气柜的进出气管道必须加设水封罐(阻火器)以确保安全。阻火器的作用是防止明火沿沼气管道流窜，引起贮气柜、集气室及其它重要附属设施的爆炸。一般在贮气柜的进出气管上及压缩机或鼓风机前后均应设置止火器。阻火器兼有保安和调整气柜压力的作用。沼气柜常用低压浮盖式贮存柜，维持的沼气压力为0.98～2.94kPa(相当于100～300mm水柱)。贮气柜直径与高度之比一般为1.5:1。④厌氧反应及沼气回用的安全措施：厌氧设备的运行管理及沼气的利用很重要的是安全问题。沼气中的甲烷比空气轻、非常易燃。空气中甲烷含量在5%——15%时，遇明火则发生爆炸，因此厌氧发生器、贮气柜、沼气输送管道及附属设备应绝对密封，并且不能使空气进入沼气系统。周围也严禁明火及电器火花。沼气的贮气柜、闸门、沼气压缩机房，按照生产的火灾危险性分类，属于甲类生产建筑。电器防爆登记为Q—Z。沼气管道敷设不能穿过其他配电间，厌氧发生器的排水管末端应设定水封。主要设备：贮气柜、制、保温1座脱硫装置1台沼气压缩机：采用转式风机1台阻火器（水封罐）6只气压表2只５、气浮池气浮池对那些难以沉淀的轻浮絮体的去除，效果明显，由于它有曝气充氧过程，可去色、臭，增加水中的溶解氧，更能有效地去除有机物。气浮池为地上式钢砼结构，水力停留时间20min，结构尺寸2m×2m×2.5m，该池配置JY-E型自动投药装置一台，投加PAC混凝剂，该种加药装置投量准确，并设有液位监测器和溶药搅拌装置。主要设备：100WQ100-7-4潜污泵2台Q=100m3/hH=7mN=4Kwn自动投药设备2台JY-E型空气压缩机1台N=0.37KW压力溶气罐TR-5（D=0.5m）刮渣机TX-1型行星式刮渣机N=0.75KW6、高效射流曝气SBR池本工程SBR生化池设2组，每组池的平面结构为8m×4m×6m，钢砼结构。2组SBR池组合运行，可根据实际情况随时调整运行。SBR池运行共分五个阶段，即“进水—曝气—沉淀—排放—闲置”，每组运行周期12小时，进水2小时、曝气8小时、沉淀1小时、排水2小时。整个运行由ZJ型SBR污水处理电脑控制仪自控运行，由液位传感器及时间程序等参数自动控制。进水排水采用电动阀门，自动控制进水排水。SBR生化池的剩余污泥穿插在“排水”期进行。SBR配置射流曝气装置12套，潜污式射流曝气泵3台（二用一备，N=11Kw），射流泵选用自动耦合式潜污式射流泵，无须建泵房，减少占地面积和不产生噪声污染。主要设备配置：①QW型潜污泵3台（二用一备）Q=200m3/hH=10mN=11Kw②ZJ-SP型高效射流曝气器12台（每组6台）③电动阀门Φ1506台（进水2台，出水4台）④两点式液位传感器2套（每组SBR生化池各一套）⑤PW型污泥泵1台Q=35m3/hN=2.2KwH=23m7、贮泥池本工程采用2m×2m×2m浓缩池2座，贮泥池配置螺杆泵2台，将污泥运到污泥脱水车间，上清液回流至调节池。主要设备：污泥搅拌机2台N=0.22Kw.8、脱水车间脱水车间面积为4m×5m脱水车间内设带宽1.0m的带式压滤机1台，每天工作8h，并设置助凝剂自动投加设施，投加量≤3ppmn。脱水车间为单层砼混结构，经带式压滤机脱水后形成的泥饼含水率至85%左右，达到方便运输的程度。主要设备：①PFM型带式压滤机带宽1000mm处理能力3～5m3/hN=1.5kw②螺杆泵2台（一用一备）传送到脱水间B型螺杆泵：Q=3～5m3/hN=3kw六、本工程工艺运行成本分析本方案仅考虑工艺运行直接成本，末考虑设备折旧及管理费成本费用。1、电耗及电费成本1）格栅机电耗：1.1KW×1×24h/700m3=0.037KWh/m3废水2）调节池工艺电耗：提升泵：３kw×1台×24h/1000m3废水/天=0.072kwh/m3废水3）UASB污泥泵电耗：4kw×2h/700m3废水=0.01kwh/m3废水4）气浮池废水提升电耗：4kwh×2h/700m3=0.01kwh/m3废水5）刮渣机电耗：0.75kw×24h/700m3废水=0.025kwh/m3废水6）SBR生化电耗：11kw×8h/175m3废水=0.502kwh/m3废水7）SBR池污泥泵电耗：n2.2kw×1.0/175m3废水=0.012kwh/m3废水8）污泥脱水螺杆泵电耗：3kw×8h/700m3废水=0.024kwh/m3废水9）其他电耗：〔包括加药装置，脱水机等设备〕0.1kwh/m3废水10）电耗合计：0.78kwh/m3废水11）电费成本：（工业用电按0.5元/kwh计）0.39元/m3废水2、污水处理人员编制及人工成本费用：1）人员编制：本方案处理系统，人员编制为6人。其中：工艺操作管理（三班制）4人污泥脱水操作（一班制）1人化验员１人2）人工成本费：人员工资福利按8000元/人年计；处理单位废水人工成本费为0.18元/m3废水3、药剂费：1）投加PAC药剂量按400mg/L计，PAC药剂单价为0.6元/kg,，单位水药剂费为0.24元/m3废水。2）投加PAM药剂量为0.3%，单位废水药剂费为0.01元/m3废水。3）药剂费合计：0.25元/m3废水。4、设备年维修费用为15000元/年，单位废水维修费为0.06元/m3废水。5、本工程废水处理直接成本费合计为：0.88元/m3废水。工作日运行费用为616元/天。年运行费为18.48万元（工作日按300天/年计）。6、沼气利用经济效益：废水厌氧产生沼气可做能源利用：每去除1kgCOD产生沼气n0.40m3计。供锅炉作为燃料使用。每年可产生沼气292万m3。每立方沼气按0.3元计，全年收入可达87.6万元，扣除全年废水处理运行费用18.48万元，全年净创效益69.12万元。七、本工程造价估算1、概算依据1）全国土建工程预算定额标准统一基价表2）全国安装工程预算定额标准统一基价表3）设备生产厂设备报价4）国家环保工程技术服务收费标准2、工程造价名细表（见表4）3、主要设备名细表（见表5）n工程造价名细表（表4）(单位：万元)序号项目名称土建费设备及配管费安装费小计甲第一部分112.815119.0282.81格栅井(3m3)0.125.00.55.62调节池(240m3)10.04.01.015.03UASB厌氧(1200m3)48.060.05.0113.04气浮池（10m3）(Φ5.5m×6m)0.45.01.56.95SBR生化池(2座)10m×5m×7m14.025.05.044.06贮泥池（8m3）0.322.00.52.87污泥脱水间25.02.027.08电器及仪表20.02.022.09贮气柜(砼1260m3)40.05.01.546.5乙第二部分17.01设计费(3.5%)9.92调试费(2.5%)7.1丙税金（3.5%）10.5丁合计叁佰壹拾万叁仟元310.3n主要设备名细表（表5）序号设备名称性能参数及规格型号单位数量备注1QW型潜污提升泵80QW40—10--3台22QW型潜污泵QW200—10—11台33高效射流曝气器ZJ—SP型台124电动蝶阀DN150N=0.22KW台65液位传感器雷体可液位计IQ160套26电控柜（含自控系统）GCK-F台17不锈钢格栅微滤机ZJ—XZ型台18QW型潜污提升泵100QW100—7—4台29QW潜污排泥泵80QW40—15—4台210PW型污泥泵QW35—23—2.2台111带式压滤机PFM型台112螺杆泵B型台213潜污泵100QW100—7—4台214自动投药装备JY-E型台215不锈钢搅拌机N=0.22KW台216空气压缩机N=0.37KW台117压力溶气罐TR-5（D=0.5m）台118刮渣机TX-1型台119UASB三相分离器台420沼气回用设备20-1回转式鼓风机N=3KW台120-2干法沼气净化设备ZJ型台1