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二級A/O+IC工藝處理白酒污水

瀘州某釀酒廠秉承了傳承百年的秘制釀造技術，依靠百年積淀而成的有機酸窖泥，釀制出具有瀘州獨特風味的優質白酒。白酒釀造過程中產生一種高COD、高SS含量、高色度的，成分復雜的白酒廢水，且廢水中有機物多為碳水化合物，容易實現降解、可生化性較好[1-2]。在處理白酒廢水和與其相類似的釀造廢水研究中，有很多方法雖然去除效果很好，且系統運行穩定，但均存在不同程度的活性污泥發黑、曝氣不足的現象[3-8]。因此采用“IC+二級A/O”工藝處理該企業排放的白酒廢水。

一、廢水及分析方法

圖1 廢水工藝流程

廢水經過收集管道，用泵提升進入細格柵，去除酒糟及大顆粒懸浮物，之后自流進入調節池。在2臺潛水攪拌機的作用下，快速混勻?；靹蚝蟮膹U水經3臺自吸泵進入初沉池，進一步去除大顆粒懸浮物。經初沉池后，廢水自流入循環池，污泥進入污泥處理系統。流入循環池的廢水由泵抽入IC厭氧反應器中。在厭氧反應器中，廢水與厭氧微生物充分接觸，水中90%污染物被去除，并從頂部出水，一部分流入二級A/O池，另一部分回流至循環池。流入二級A/O反應器的廢水，分別在缺氧（A1）、好氧（O1）、缺氧（A2）、好氧（O2）不同環境中進一步凈化，然后在二沉池實現泥水分離，污泥則由刮泥機的吸泥泵打入污泥管道，進入污泥處理系統。二沉池出水進入曝氣絮凝池，在空氣的攪拌作用下，廢水與藥劑充分混合，通過穿孔花墻流入三沉池。達標廢水則由排水管道排出廠外。

二、主要構筑物及設備參數

1.一體化二級A/O反應器

一體化二級A/O反應器長×寬×高（l×b×h）=37.3m×15.4m×4.5m（超高0.5m），鋼筋混凝土結構，有效容積2300m3。

一體化構筑物包括初沉池、循環池、缺氧池A1、好氧池O1、缺氧池A2、好氧池O2、二沉池、曝氣絮凝池、三沉池，其中，二級A/O池l×b=24.9m×15.4m，有效容積1500m3，污泥COD負荷取0.1kg/(kg·d)。A、O容積比1:1，一級A/O、二級A/O容積比4:1。二沉池采用平流式，l×b=4.0m×12.7m，進水前端設置有l×b=150mm×150mm的穿孔配水花墻。 

2. IC反應器

IC反應器1座，圓柱體，直徑d=6.68m，高h=21m，有效容積800m3，碳鋼材質。COD負荷8.0kg/(m3·d)，高徑比3:1。IC反應器為反應器沿著污水流動方向設5個取樣口，分別為1.2、4.7、8.2、11.7、16.6m，便于在啟動和運行過程中觀察反應器內部變化情況[11]。

IC反應器三相分離器d=6.50，h=2.3m，采用聚丙烯（PP）特殊塑料材質。反應器出水分配罐h=6.0 m采用環氧樹脂纏繞玻璃鋼（FRP）材質。反應器內涂環氧煤瀝青、外涂環氧鐵紅，作防腐處理。罐體外部采用巖棉保溫，外部用彩瓦圍擋。

三、工程調試

采用接種馴化方法培養的活性污泥，可大大縮短污泥馴化時間，同時縮短調試時間[12-17]。二級A/O反應器內接種泥取自瀘縣污水處理廠污泥脫水車間壓濾混合污泥，初次投入約4.0kg。

1.二級A/O反應器的啟動

基于小試研究結果，當污泥負荷Ns=0.1～0.2kg/(kg·d)時，系統對有機污染物去除率達到最大。因此二級A/O反應器啟動過程中，污泥負荷保持在0.1～0.2kg/(kg·d)。

第93天，即COD負荷達到6.0kg/(m3·d)時開始。IC反應器啟動前3d，向二級A/O反應器投入接種污泥約20t。投入3/4清水+1/4原水，悶曝2.5d，使其恢復活性。2.5d后，污泥顏色呈黃褐色，土腥味，能快速沉降，且泥水界面清晰。鏡檢能清晰觀察到一些原生動物和后生動物，如鐘蟲及少量絲狀菌。此時監測各項出水指標正常，認為反應器接種污泥成功。

圖2 二級A/O出水COD變化
 

從圖2可知，93～97d，二級A/O進水COD在1.109～1.631 mg/L波動，出水COD在207～110mg/L波動，COD去除率在92%左右。原因分析：第93天，前段IC反應器剛提升至滿負荷運行，還未適應，從而反應器出水（即二級A/O進水）COD波動比較大。98～107d，IC反應器漸趨穩定及二級A/O反應器的活性污泥逐步成熟，出水COD在60.24～80.25 mg/L波動，此時出水已達標。第108－116天，出水COD為51.03～68.34 mg/L，去除率94%～95%。

從圖可知，啟動前期出水水質變化較大，原因是進水負荷存在波動。第97天，TN、NH3-N去除率有較為明顯的變化，出水TP含量變化不大。第104天，將回流體積比由200%提高到220%；第109天，控制排泥頻率，曝氣量以及活性污泥含量，改變污泥停留時間（SRT）為12d，從而提高TP的去除率。 

2. IC反應器的啟動

啟動前用螺桿泵泵入IC反應器內400m3接種污泥，根據以往調試經驗及相關文獻分析，起始COD負荷定于0.5kg/(m3·d)，體積流量qV =80m3/d，進水COD為7～8g/L[18-21]。啟動期間，進水溫度30～33℃。每天每4h進水25～28m3，體積流量qV1=6～7m3/h。強制外循環體積流量qV2=2qV1，每次間隔進水前，監測出水COD、pH、揮發性脂肪酸（VFA）含量的變化。若進水前，出水pH≥6.80及VFA濃度≤1～2mmol/L，說明IC反應器穩定啟動中，則繼續執行此啟動方案。啟動方案持續34d。

啟動進行115d時，反應器底部顆粒污泥直徑0.2～2.5mm，沉降速度54～65m/h，說明已經完成污泥顆?；?

圖3 IC反應器進、出水COD的變化

由圖3可見，啟動前10d，COD負荷維持在0.5kg/(m3·d)左右，出水COD不斷增加，最高達到4～4.5g/L；COD去除率不斷下降，跌至45%。分析有2部分原因：

2.1啟動初期，反應器內絮狀污泥仍在馴化，不能完全適應水質，故對有機物的降解能力未完全發揮。而且，啟動初期維持COD負荷≥0.5m3/(m2·h)，出水SS含量增加，致使出水COD增加。11d后，絮狀污泥逐漸適應水質，生物活性有所增強，且此時輕質絮狀泥大部分從IC反應器中沖走，故此時COD去除率逐步上升。

2.2啟動初期，IC反應器罐內已有約400m3的清水，前期IC反應器出水大部分是原水被稀釋后的水質，COD去除率很高。隨著進水增多，原水在罐內所占比例變大，故出水COD逐漸增加；20d左右COD去除率明顯增加，從55%增加至73%。原因是沼氣的產生具有攪拌作用，使得污泥床膨化度增加，污泥與廢水接觸面積變大；34d提高負荷，每次提高，COD去除率基本都有先降后升的過程，但隨著負荷的提高，降幅程度和速率減小，升高速率變快。原因是伴隨啟動時間的推移，IC反應器耐沖擊負荷能力逐漸增強，水質和水量變化影響逐漸降低；第94－106天，COD去除率≥85%，穩定時可達92.4%。

圖4 IC啟動期間pH和VFA含量變化

從圖4可知，第80天，COD負荷從3.5kg/(m3·d)提升至4.7kg/(m3·d)時，VFA的濃度立即從1.54mmol/L躍升至4.94mmol/L，而在第82天，pH才出現下降趨勢。原因是反應器內存在由弱酸（如HCO3-鹽及銨鹽）組成的緩沖系統，使IC反應器具有一定的抗pH沖擊能力。

四、效益分析

工程竣工后，COD去除量每天高達5.95t，大大減輕了水體污染，有效的促進了區域經濟的發展和生態環境的改善。

廢水處理裝置年運行費用為60萬元，處理成本為3.28元/m3。廢水處理工程中，在厭氧處理環節，日產生沼氣量為2380m3（標準狀態），按沼氣0.5元/m3計算，每年可獲得經濟效益43.435萬元，則每年的實際運行費用為16.565萬元，處理成本為0.91元/m3。采用此工藝經濟可行，值得推廣。

五、結 論

實際運行結果表明，采用“IC+二級A/O"工藝處理白酒廢水切實可行，去除效果很好，且系統運行穩定，而且解決了之前類似廢水研究中出現的活性污泥發黑、曝氣不足的現象。

從經濟與技術角度考慮，污泥負荷為0.1～0.2kg/(kg·d)、回流體積比200%～250%、SRT為10～15 d時，二級A/O工藝對COD，TN，TP的去除效果最好。

工程啟動調試共116d，COD、氨氮、TN、TP的去除率分別達到99.57%、96.0%、86.55%、99.1%，出水水質滿足GB 27631－2011要求。

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