泸州市IC+二级A/O工艺处理白酒污水
泸州市IC+二级A/O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*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。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。因此采用“IC+二级A/O”工艺处理该企业排放的白酒废水。
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废水及分析方法
废水主要来源于该企业新老厂区排出的酿酒废水。针对该酒厂酿酒废水排放的实际状况，进入该废水处理系统的综合废水设计进水体积流量为500m3/d。对企业废水连续监测，综合废水COD≤12g/L，BOD5 ≤7g/L，pH为4～5，SS、NH3-N、TN、TP的质量浓度分别≤2400、≤70、≤100、≤20mg/L。出水指标满足GB 27631－2011。
分析指标有COD和氨氮、TP、TN含量等。COD用重铬酸钾法，氨氮含量用纳氏试剂分光光度法，TP含量用连华科技测定仪检测，TN含量用碱性过钾消解紫外分光光度法[10]。
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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。
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主要构筑物及设备参数
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3.1 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。
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3.2 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。
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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。
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4.1 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。IC反应器进、出水COD的变化。
启动*d，COD负荷维持在0.5kg/(m3·d)左右，出水COD不断增加，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：
1）启动初期，反应器内絮状污泥仍在驯化，不能*适应水质，故对有机物的降解能力未*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）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%。
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。
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4.2 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4是二级A/O出水COD变化。
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%
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。
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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。
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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。
