欧阳道创编 2021.03.06
酒精废水的处理技术综述
时间：2021.03.06 创作：欧阳道 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
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破坏,而且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40000mg/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
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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
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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]。
酒精废醪 多效蒸发器 泥饼 燃烧炉 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]。
酒精废醪 压滤机 滤渣 浓缩物 滤液 多效蒸发器 欧阳道创编 2021.03.06 DDGS粉末 干燥器 欧阳道创编 2021.03.06
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2 000多
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ｔ。原水水质为:ｐＨ 3.5 ～ 5.5;ＣＯＤ ≤40 000 ｍｇ/Ｌ, ＢＯＤ5 ≤ 28 000 ｍｇ/Ｌ, ＮＨ3 -Ｎ ≤300ｍｇ/Ｌ, ＳＳ≤40 000 ｍｇ/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 <100 ｍｇ/Ｌ, 色度<50倍, ＳＳ<70 ｍｇ/Ｌ,ＮＨ3 -Ｎ <15 ｍｇ/Ｌ, ＴＰ<0.5 ｍｇ/Ｌ, 均达到综合废水排放标准(ＧＢ78-1996)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 4 UASB-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：41131.91mg/l，NH3-N浓度250.53mg/l ，SS浓度1500 mg/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
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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。
酒精废水
出水 氧化沟 二级厌氧罐 沼气 脱气调节塔 原水储罐 换热器 调节塔 沼气 一级厌氧罐 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
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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》(GB78-1996)，其工艺流程为图6所示[2]。
图 6 IC+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》（GB 78-1996）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
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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 进水 出水 COD（mg/L） 22100 45 BOD(mg/L) 10300 25 SS(mg/L) 2760 36 PH 3-8 7.1 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
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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
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时间：2021.03.06 创作：欧阳道 欧阳道创编 2021.03.06
