生化法处理高浓度燃料乙醇有机废水的应用研究.doc

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生化法处理高浓度燃料乙醇有机废水的应用研究

Applied Study on High Concentration Wastewater Treatment from Fuel Ethanol Production Using Biochemical Method

摘 要
燃料乙醇生产的有机废水是一种高浓度有机废水，是造成我国水环境污染严重的第二大轻工废水，若直接将这些废水排放，将会对周围环境造成严重污染。因此而带来的水资源的短缺影响着人民群众的身心健康，这也成为可持续发展的严重制约素。
介绍了目前国内xxxx燃料乙醇、xxxx造纸厂等几个主要工业机构所采用的污水处理工艺技术， 并对各工艺的特点作了讨论和分析。
针对高浓度燃料乙醇有机废水的COD高、温度高、SS高、pH低等特点，主要介绍了用生化法UASB—CASS(上流式厌氧污泥床反应器—周期循环活性污泥法反应池)工艺处理酒精废水，xxxx工程运行表明，高浓度的酒精废水可以得到有效治理，出水水质能够满足GB8978—1996《污水综合排放标准》二级排放标准的要求。

关键词 生化法；高浓度；酒精废水；工艺
Abstract
Fuel ethanol production in the organic wastewater is a high concentration organic waste water is causing serious water pollution in China's second-largest light industrial wastewater， if discharged directly to the waste water will cause serious pollution to the surrounding environment. Therefore， the shortage of water brought with the people's physical and mental health effects， it has become a serious constraint for sustainable development factors.
Introduced the current domestic Jilin Fuel Ethanol， Heilongjiang paper mill， and several major industrial organizations， the technology used in sewage treatment， and the characteristics of each technology are discussed and analyzed.
High concentration of fuel ethanol for organic wastewater of high COD， high temperature， SS high， pH and low， mainly introduced by biochemical UASB-CASS (upflow anaerobic sludge blanket reactor - the cycle of activated sludge reactor ) Process wastewater， Tian Guan engineering operation showed that high concentrations of alcohol can be effective wastewater treatment， water quality can meet the GB8978-1996 "Integrated Wastewater Discharge Standard" 2 emission standards.

Keywords Biochemical method high concentration alcohol wastewater Technology
III
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目 录
1 绪论 1
1.1选题意义和背景 1
1.1.1“水危机”日趋严重 1
1.1.2 生化法处理废水的优势 1
1.2 主要研究内容 2
1.2.1 生化法国内研究现状 2
1.2.2 UASB工艺 2
1.2.3 利用IC反应器处理废水的工艺 2
1.2.4 CASS工艺 3
1.2.5 SBR工艺 5
1.2.6 MBR一体化工艺 6
2 国内主要燃料乙醇厂所采用的废水处理工艺 7
2.1xxxx燃料乙醇 7
2.1.1原水及出厂水质 7
2.1.2涡旋混凝低脉动沉淀技术机理 8
2.1.3工艺的生产运行状况 8
2.2 xxxx污水处理厂 8
2.2.1废水的生化处理系统 9
2.2.2 污泥处理系统 10
2.3xxxx酒业南阳啤酒有限公司 10
2.3.1处理工艺流程 10
2.3.2实验情况 11
2.4 小结 11
3 UASB—CASS研究方法及其工艺 12
3.1 废水水质 12
3.2　处理工艺 12
3.2.1　工艺流程 12
3.2.2 工艺说明 13
3.2.3 主要构筑物及工艺参数 13
3.2.4　运行效果 13
4 结论 15
致谢 16
参考文献 17

16
1 绪论
1.1选题意义和背景
污水处理是现代城市的基础设施和基础产业，与社会生产和居民生活密切相关。尤其水资源的短缺尤其影响着人民群众的身心健康，已经成为可持续发展的严重制约因素。
20世纪50年代以后，全球人口急剧增长，工业发展迅速。全球水资源状况迅速恶化，“水危机”日趋严重。一方面，人类对水资源的需求以惊人的速度扩大；另一方面，日益严重的水污染蚕食大量可供消费的水资源。
燃料乙醇废水是一种高浓度有机废水，是我国排放有机污染物浓度最高、造成水环境污染严重的第二大轻工废水。若直接将这些废水排放，将会对周围环境造成严重污染。
综上所述，高效处理高浓度燃料乙醇有机废水已成为现阶段的研究热点。
1.1.1“水危机”日趋严重
1.1.1.1地球可用水资源极其有限
地球虽然有70.8％的面积为水所覆盖，但淡水资源却极其有限，人类真正能够利用的是江河湖泊以及地下水中的一部分，仅占地球总水量的0.26％，而且分布不均。
1.1.1.2 水资源污染严重
全世界每天约有200吨垃圾倒进河流、湖泊和小溪，每升废水会污染8升淡水；所有流经亚洲城市的河流均被污染；美国40％的水资源流域被加工食品废料、金属、肥料和杀虫剂污染；欧洲55条河流中仅有5条水质差强人意。20世纪，世界人口增加了两倍，而人类用水增加了5倍。世界上许多国家正面临水资源危机：12亿人用水短缺，30亿人缺乏用水卫生设施。
1.1.1.3中国污水处理现状
在中国，水资源人均占有量少，空间分布不平衡。随着城市化、工业化的加速，水资源的需求缺口也日益增大。在这样的背景下，污水处理行业成为新兴产业，目前与自来水生产、供水、排水、中水回用行业处于同等重要地位。虽然由于国家和各级政府对环境保护重视程度的不断提高，中国污水处理行业正在快速增长，污水处理总量逐年增加，城镇污水处理率不断提高。但目前中国污水处理行业仍处于发展的初级阶段。
一方面，中国目前的污水处理能力尚跟不上用水规模的迅速扩张，管网、污泥处理等配套设施建设严重滞后。另一方面，中国的污水处理率与发达国家相比，还存在着明显的差距，且处理设施的负荷率低。
1.1.2 生化法处理废水的优势
废水的BOD、COD 值较高， 如直接采用好氧处理，必然造成运行成本过高。根据国内外类似工程的成功经验，采用厌氧-好氧结合工艺是处理该类废水最经济成熟的技术工艺，也是目前我国高浓度酒精废水应用最为广泛和成功的技术工艺。上流式厌氧污泥床反应器（UASB）为无填料的容器，废水由反应器底部进入，其中含有大量厌氧污泥。废水以一定的流速自下向上流动以及厌氧过程产生大量沼气的搅拌作用，废水与污泥充分混合，有机质被吸附分解。反应器中可以形成沉淀性能非常好的颗粒污泥，能够允许较大的上升流速和很高的容积负荷。与其它厌氧工艺相比，具有运转简单，适应负荷范围大， 在国内燃料乙醇行业具有较多的成功应用等优点。
1.2 主要研究内容
1.2.1 生化法国内研究现状
　 燃料乙醇废水的处理利用一直是环境保护的一大课题。废水中有机物和悬浮物含量高，COD一般为30000～60000mg·L-1 ，SS为10000～20000 mg·L-1。目前通常是回收饲料和采用传统厌氧发酵工艺进行处理。
由于燃料乙醇废水中的主要成分多为微生物可利用的营养物质，废水的可生化性好，因此国内外对此废水较常采用生化法进行处理。
1.2.2 UASB工艺
UASB系统每日处理的水量为1040～1340 m3，每日处理有机物为COD30t，SS12t。厌氧段要求COD去除率达到85%以上，以便与后续的好氧处理相衔接，使出水达到排放标准。
关于处理工艺的几点说明:
1) 酒精废水中含有大量的悬浮物。采用醪液过滤池分离 ，分离时间一般为5～7天 ，分离后水量减至75%，悬浮物含量减少约50%。分离出的固形物用作饲料。
2) 分离后的废水温度迅速下降。为了适应夏季温度和提高消化效率，采用高温发酵。冬天在调节池中设有蒸汽加热。
3) 废水虽然pH 较低，但在初期运转时考虑适当回流，可以平衡酸碱度的要求，污泥成熟后，系统具备足够的缓冲能力，则不需回流。
4) UASB 共分10个单元，其总容积为3950m3，有效容积 2700m3 。
5) UASB 产生的沼气，含硫量低，无需脱硫，直接送入锅炉中燃烧。
6) UASB 的出水BOD含量很低，一般为600～900 mg·L-1，BOD/COD小于0.2。为
了达到国家《污水综合排放标准》GB8978-1996中的要求COD小于100 mg·L-1。
1.2.3 利用IC反应器处理废水的工艺
内循环厌氧反应器（Internal Circulation Reactor，简称IC反应器，是由荷兰PAQUES公司于二十世纪80年代中期在UASB反应器的基础上开发成功，并在1986年以后应用于生产。它是最先进的第三代厌氧反应器的代表，目前已在一些工业废水处理中成功运行。
IC反应器是在UASB反应器的基础上发展而来的，其工作原理和结构示意图见图1。
图1 IC反应器的结构示意图

IC反应器的工作原理是：污水直接进入反应器的底部，通过布水系河南农业大学博士学位论文统与颗粒污泥混合，在第一级高负荷的反应区内包含有一个污泥澎胀床，在这里COD的大部分几乎被转化为沼气。沼气被一级三相分离器所收集，由于采用的负荷高，产生的沼气量很大，其在上升的过程中会产生很强的提升能力，迫使污水和部分污泥通过提升管上升到反应器顶部的气液分离器中，在这个分离器中产生的气体离开反应器，而污泥与水的混合液通过下降管回到反应器的底部，从而完成了内循环的过程。从底部第一个反应室内的出水进到上部的精细处理区进行后处理，在此产生的沼气被二级三相分离器所收集，因为COD浓度已经降低很多，所以产生的沼气量降低，因此扰动和提升作用不大，从而出水可以保持较低的悬浮物。
IC反应器具有以下特点：
(1)在结构上它是由两个UASB反应器的单元相互重叠而成，具有较大的高径比，一般为4:1。
(2)只要能提供有利于污泥絮凝并能够保持良好的絮凝污泥的物理条件，厌氧污泥就能够获得和保持良好的沉降性能。
(3)污泥床反应区可以看作一个独立的流化段，在颗粒污泥形成良好的条件下，生物相就比较稳定，这样就可以耐受较大负荷的冲击。
Figure 1 IC Schematic diagram of reactor
(4)由于污泥床区产气量较大，且反应器表面负荷率较大，就会引起部分沉降性能良好的污泥的流失，而内循环系统的存在则保证了这部分污泥在被气体带出后重新返回到污泥床反应区内。
1.2.4 CASS工艺
1） CASS工艺原理
CASS工艺是将序批式活性污泥法(SBR)的反直池沿长度方向分为两部分，前部为生物选择区也称预反应区，后部为主反应区+在主反应区后部安装了可升降的滗水装置，实现了连续进水间歇排水的周期循环运行，集曝气 沉淀、排水于一体。CASS工艺是一个好氧/缺氧/厌氧交替运行的过程，具有一定脱氮除磷效果，废水以推流方式运行，而各反应区则以完全混合的形式运行以实现同步硝化一反硝化和生物除磷。对于一般城市污水，CASS工艺需要很高程度的预处理 ，只需设置粗格栅、细格栅和沉砂池，无需初沉池和二沉池，也不需要庞大的污泥回流系统 (只在CASS反应器内部有约2O％的污泥回流)国内常见的CASS工艺流程如图2所示：
泵
出水
粗隔栅
沉砂池
细隔栅
反应器
污泥处理
消毒池
回 流
污水
泥饼外运
图 2 CASS工艺流程图

Figure 2 CASS Flow Chart

2）CASS工艺运行
完整的CASS工艺可分为4个阶段，以一定的时间序列运行。
① 充水一曝气阶段
边进水、边曝气，并将主反应区的污泥 回流至预反应区(生物选择器)。在该阶段，曝气系统向反应池内供氧，一方面满足好氧微生物对氧的需要，另一方面有利于活性污泥与有机物的混合与接触，从而使有机污染物被微生物氧化分解。同时，污水中的氨氮也通过微生物的硝化作用转化为硝态氮。
② 充水—沉淀阶段
停止曝气，进行泥水分离，但不停止进水，且污泥回流也不停止。停止曝气后，微生物继续利用水中剩余的溶解氧进行氧化分解，随着溶解氧含量的降低，好氧状态逐渐向缺氧转化，并发生一定的反硝化作用。由于沉淀初期，前一阶段曝气所产生的搅拌作用使污泥发生絮凝作用，随后以区域沉降的形式沉降，因此，即使在该阶段不停止进水，依然能获得良好的沉淀效果。当混合液的污泥浓度为3500mg·L-1～5000 mg·L-1，沉淀后污泥浓度可达15000 mg·L-1左右。
③ 滗水阶段
沉淀阶段完成后，置于反应池末端的滗水器在程序控制下开始工作，自上而下逐层排出上清液。排水结束后，滗水器将自动复位。排水过程中，反应池底部污泥层内由于较低的溶解氧含量而发生反硝化作用。CASS反应器在滗水阶段需停止进水。若处理系统有两个或两个以上CASS池，当一个CASS池处于滗水阶段时，可将原水引入其他 CASS池；
若处理系统只存在一个CASS反应器时，原水可先流入反应器前的集水井中。为了提高污泥浓度，加强反硝化及聚磷菌的过量释磷，污泥回流系统照常运行。
④ 充水—闲置阶段
闲置阶段的时间一般较短，主要保证滗水器在此阶段内上升到原始位置，防止污泥流失。若在此阶段进行适量的曝气，则有利于恢复污泥的活性。正常的闲置期通常在滗水器恢复待运行状态4min后开始。CASS工艺的运行就是上述4个阶段依次进行并不断循环重复的过程。典型的运行周期为4h，其中曝气2h，沉淀1h，滗水1h。
1.2.5 SBR工艺
SBR是序批式活性污泥法（SBR—Sequencing Batch Reactor）的简称，是早在1914年就由英国学者Ardern和Locket发明了的水处理工艺。SBR工艺的过程是按时序来运行的，一个操作过程分五个阶段：进水、反应、沉淀、滗水、闲置。
由于SBR在运行过程中，各阶段的运行时间、反应器内混合液体积的变化以及运行状态等都可以根据具体污水的性质、出水水质、出水质量与运行功能要求等灵活变化。对于SBR反应器来说，只是时序控制，无空间控制障碍，所以可以灵活控制。
SBR工艺优点
1、理想的推流过程使生化反应推动力增大，效率提高，池内厌氧、好氧处于交替状态，净化效果好。
2、运行效果稳定，污水在理想的静止状态下沉淀，需要时间短、效率高，出水水质好。
3、耐冲击负荷，池内有滞留的处理水，对污水有稀释、缓冲作用，有效抵抗水量和有机污物的冲击。
4、工艺过程中的各工序可根据水质、水量进行调整，运行灵活。
5、处理设备少，构造简单，便于操作和维护管理。
6、反应池内存在DO、BOD5浓度梯度，有效控制活性污泥膨胀。
7、SBR法系统本身也适合于组合式构造方法，利于废水处理厂的扩建和改造。
8、脱氮除磷，适当控制运行方式，实现好氧、缺氧、厌氧状态交替，具有良好的脱氮除磷效果。
9、工艺流程简单、造价低。主体设备只有一个序批式间歇反应器，无二沉池、污泥回流系统，调节池、初沉池也可省略，布置紧凑、占地面积省。
 SBR系统的适用范围
 由于上述技术特点，SBR系统进一步拓宽了活性污泥法的使用范围。就近期的技术条件，SBR系统更适合以下情况：
1) 中小城镇生活污水和厂矿企业的工业废水，尤其是间歇排放和流量变化较大的地方。
2) 需要较高出水水质的地方，如风景游览区、湖泊和港湾等，不但要去除有机物，还要求出水中除磷脱氮，防止河湖富营养化。
3) 水资源紧缺的地方。SBR系统可在生物处理后进行物化处理，不需要增加设施，便于水的回收利用。
4) 用地紧张的地方。
5) 对已建连续流污水处理厂的改造等。
6) 非常适合处理小水量，间歇排放的工业废水与分散点源污染的治理。
1.2.6 MBR一体化工艺
    MBR一体化设备利用膜生物反应器（MBR）进行污水处理及回用的一体化设备，其具有膜生物反应器的所有优点：出水水质好，运行成本低、系统抗冲击性强、污泥量少，自动化程度高等，另外，作为一体化设备，其具有占地面积小，便于集成。它既可以作为小型的污水回用设备，又可以作为较大型污水处理厂（站）的核心处理单元，是目前污水处理领域研究的热点之一，具有广阔的应用前景。
1）工作原理
膜生物反应器（MBR）工艺是膜分离技术与生物技术有机结合的新型废水处理技术。它利用膜分离设备将生化反应池中的活性污泥和大分子有机物质截留住，省掉二沉池。活性污泥浓度因此大大提高，水力停留时间（HRT）和污泥停留时间（SRT）可以分别控制，而难降解的物质在反应器中不断反应、降解。
因此，膜生物反应器（MBR）工艺通过膜分离技术大大强化了生物反应器的功能。与传统的生物处理方法相比，是目前最有前途的废水处理新技术之一。
2）设备性能参数
 MBR一体化设备的核心部件是膜生物反应器，其进水水质要求如下：
         COD<500 mg·L-1     BOD5<300 mg·L-1     
         SS<100 mg·L-1          NH3-N<50 mg·L-1
         大肠杆菌数<10000个/L
    一体化设备可根据原水水质灵活配置工艺流程，使该设备具有广泛的适用性。能直接将生活污水、医院污水处理达到生活杂用水标准。
出水水质：
     出水水质达到生活杂用水标准：
        COD<50 mg·L-1          BOD5<10 mg·L-1
        SS<10 mg·L-1           NH3-N<10 mg·L-1
        大肠杆菌数<3个/L
3）工艺流程
    MBR一体化设备处理生活污水的工艺流程如图3所示：

Figure 3 MBR integration process

图3 MBR一体化工艺流程

2 国内主要燃料乙醇厂所采用的废水处理工艺
2.1xxxx燃料乙醇
xxxx60万t/a燃料乙醇工程是新兴能源的试点、示范工程，也是国家2001年十大重点项目之一。净水场为其配套工程，工程总规模为20万t/d，采用一次规划设计，分二期建设的方式。
该场以第二松花江水为水源，采用涡旋混凝低脉动沉淀给水处理技术、高效均质滤池过滤的净水工艺流程，并对滤池反冲洗废水进行了回收和处理。
2.1.1原水及出厂水质
本工程水源为第二松花江水，由取水戽头、导水管、岸边泵房经长距离输水管线至净水场。取水戽头位于第二松花江xxxx市九站江段，原水水质指标正常时浊度小于40NTU，设计最大浊度指标小于1000NTU。水源水质达到《地面水环境质量标准》（GB3838-1988）中III~V类水质标准，仅能作为生产用水水源。
出厂水质达到《国家生活饮用水卫生规范》(2001年)要求，出厂水浊度小于1NTU。水场自用水量按设计规模的5%计。xxxx60万t/a燃料乙醇工程净水场的可行性研究报告由上海某设计院提出。设计规模为20万t/a投资估算为人民币7000万元，推荐净水工艺流程如图4所示。
原水
管道混凝
机械搅拌反应池
气浮池
高效纤维过滤
出水
混凝剂
空压机
溶气罐
回流水
图4 推荐净水工艺流程

Figure 4 Recommended water flow

一期建设规模为10万t/d。设计选用混凝 沉淀 过滤这一常规净水工艺流程，通过多次考察比较、论证分析，其具体工序选择了当前流行的先进技术，即哈尔滨工业大学提出的“涡旋混凝低脉动沉淀给水处理技术“及高效均质滤池过滤结合的净水工艺流程，如图5所示。
混凝剂
原水
管式微涡混凝
高频微涡絮凝反应
出水
逆向流小间距斜板沉淀
高效均质滤料滤池

2.1.2涡旋混凝低脉动沉淀技术机理
涡旋混凝低脉动沉淀给水处理技术是根据多相工艺研究中心提出的多相流动物系反应控制惯性效应理论，结合给水工程实践，经近十年的研究而发明的。该技术涉及了给水处理中混合、絮凝反应、沉淀三大主要工艺。
理论上，首次从湍流微结构的尺度即亚微观尺度对混凝的动力学问题进行了深入的研究，提出了“惯性效应”是絮凝动力学致因湍流剪切力是絮凝反应中决定性的动力学因素，并建立了絮凝的动力相似准则；首次指出扩散过程应分为宏观扩散和亚微观扩散两个不同的物理过程，而亚微观扩散的动力学致因是惯性效应，特别是湍流微旋涡的离心惯性效应。由于新理论克服了现有传统给水处理技术理论上的缺陷和实践上的不足，因而实现了在给水处理技术上的重大突破。
实践中，发明了管式微涡混合设备、高频微涡絮凝设备、小间距斜板沉淀设备等几项专利技术。目前这项技术已在大量净水工程中成功地推广使用，也得了明显的经济效益和社会效益。
2.1.3工艺的生产运行状况
净水场工程自2003年6月试运行始，各工艺单元，主要设备及自控系统运行正常，出厂水水质指标优于国家饮用水水质标准，其中浊度指标可达到国际标准，出厂水可控制在1NTU以下。各种经济指标也较为理想，平均聚合铝单耗7g/m3；电单耗0.224Kw.h(以单位水量计)。技术经济比较表明， 采用涡旋混凝低脉动沉淀给水处理技术为主体的工艺设计与传统常规工艺比较，可节省总投资人民币2000多万元；节省净水工艺占地30%以上；同时大幅度地降低了运行成本。
2.2 xxxx污水处理厂
xxxx造纸厂筹建的污水处理厂规模为40000m3/d ，水量变化系数值k = 11125 。污水经处理后，可满足受纳水体的要求。xxxx造纸厂的污水经处理后排放的水体为嫩江，嫩江作为松花江水系的一条大江，是许多城镇的供水水源，根据国家环保总局1999 年10 月10 日发布的《造纸工业水污染物排放标准GWPB2 —1999》，其允许造纸工业水污染物排放值为: BOD5 = 70 mg·L-1 、CODcr =350 mg·L-1 、SS = 100 mg·L-1 。随着经济发展，国家对环保的要求日益严格，为更好保护嫩江、松花江水系，本污水处理工程要求处理后的水质达到:BOD5 ≤70 mg·L-1 、CODcr≤180 mg·L-1 、SS≤100 mg·L-1 。根据国际、国内一些造纸厂的污水处理的运行情况，对造纸废水的处理方法及处理效果可以看出单独采用混凝沉淀法一级处理的方法来处理本工程的污水不能达到排放标准，因此本工程采用生化法二级处理方法。在生化法中，普通活性污泥法对造纸污水处理效果好、成本低，但也存在着曝气池污泥易发生污泥膨胀的缺点，因此在整个工艺流程设计上进行了改进，在曝气池前增设了一个小体积的生物选择池。工艺流程如图6。
矿井
纤维回收浆
初沉淀
均衡池
消泡剂
氮、磷
营养盐
生物选择器
曝气池
二沉池
出水
空气
污泥储池
带式脱水机
聚合物配置系统
图6 废水处理工艺
进水

Figure 6 Waste Water Treatment Technology

2.2.1废水的生化处理系统
废水经沉淀处理后进入生化处理系统。生化处理系统主要由生物选择池、曝气池和二沉池组成。污水首先进入选择池。生化系统的回流污泥在生物选择池内与废水相混合，回流污泥内含有絮状菌和丝状菌。进水流入体积较小的生物选择池内，其有机物浓度较高; 这样，通过两种途径产生了可以选择絮状菌的有机物消耗梯度。第一种途径是利用了絮状菌与丝状菌之间的生长速率的差异，在高有机物浓度下，絮状菌对于有机物的利用率要高于丝状菌。由于在生物选择池内有机物起始浓度较高，因此生物选择池内更适于絮状菌繁殖生长。第二种途径是利用了絮状菌比丝状菌更高的基质累积能力。当回流污泥流入生物选择池内后，有机物浓度较高，这样各菌群便会提高快速吸收有机基质再将其储存于细胞内部以便将来利用的能力，以调整自己来适应新的生存环境。絮状菌调整自身的速度高于丝状菌，这样在生物选择池内絮状菌被选择出来。抑制丝状菌的过分繁殖也就避免了由其产生的污泥膨胀，同时得到了更多的絮状菌，由大量絮状菌组成的活性污泥可以有效沉淀，避免活性污泥流失，造成出水水质恶化和污泥体积庞大，增加污泥脱水处理费用;另外，絮状菌可以吸附水中不溶性有机物和悬浮颗粒，改善出水水质。曝气池内的曝气系统采用了鼓风机与循环水泵引射相结合的水联系统，曝气头采用美国贝克公司生产的射流曝气头，大幅度提高氧的传质效率以降低能耗。该系统配置简单，运行可靠，水下无运动部件，无需维修。曝气池的出水流入辐流式二沉池进行泥水分离处理。二沉池的出水可以直接排放，污泥由污泥泵输送到污泥储池，与初沉池污泥合并处理。
2.2.2 污泥处理系统
污泥处理系统由污泥储池、污泥输送泵、加药系统和污泥脱水机组成。来自初沉池和二沉池的污泥被收集到污泥储池，进行初步的浓缩。然后由污泥输送泵输送至带式污泥脱水机进行脱水处理。在污泥进入带式脱水机之前，向污泥中投加聚合物以改善污泥脱水性能。在带式污泥脱水机中，设有污泥预浓缩系统，可以把污泥的浓度大幅度提高，以减少污泥体积，降低总的污泥处理量。
污水处理系统各工序水质检测
Sewage treatment system and water quality testing process
污染物指标
原水
初沉池出水
曝气池出水
二沉池出水
去除率（%）
COD ，mg/ L
490
300
200
180
63.3
BOD ，mg/ L
130
100
80
70
46.2
SS ，mg/ L
350
110
150
100
71.4

本污水处理工艺采用了生物选择池、水联泵循环式射流曝气器，预浓缩式带式脱水机等具有国际先进水平的工艺和设备，组成了一个比较先进的工艺系统。系统设备均有成功的运行实例，工作稳定可靠，运行成本低廉。
2.3xxxx酒业南阳啤酒有限公司
xxxx酒业南阳啤酒有限公司排放的啤酒废水经UASB和CASS工艺处理，再进入组合生化池进行好氧处理后，出水水质COD150 mg·L-1，BOD50 mg·L-1，SS100 mg·L-1，达到企业二级水体排放标准。
进入处理设施的废水可分为酸性废水和碱性废水，水质水量如下:
⑴自糖化、发酵工段的废水—酸性废水，水量400m3/d，COD5000 mg·L-1，BOD2500 mg·L-1，SS3000 mg·L-1，pH5~6。
⑵自灌装车间的废水—碱性废水水量2600m3/d，COD500 mg·L-1，BOD250 mg·L-1，SS500 mg·L-1，pH9~10。
⑶性废水和碱性废水在调节池内混合调节后废水水质为水量3000m3/d
COD1100-1200 mg·L-1，BOD1000-1400 mg·L-1，SS1200-1800 mg·L-1，pH5~9。
2.3.1处理工艺流程
废水实行清浊分流，酸性废水和碱性废水在调节池内进行水质和水量调节，首先经过反应器进行厌氧消化，此时去除率在以上，再进人生化池进行好氧处理， 最后经生物滤池过滤，出水可达国家二级废水排放标准。
工艺流程如下图7：
泵
CASS罐养池

曝气池
预曝池
沉池
污池泵
污泥干化场
脱水
外运或焚烧
生物滤池
二沉池
达标排放
白面筛
调节池
UASB反应器
格栅
集水井
车间废水
供锅炉使用
沼气柜
计量泵
水封罐

2.3.2实验情况
天冠啤酒公司污水处理项目于2000年12月底建成，2001 年3月份开始试运行，2001至年6月底达到满负荷稳定运行。
处理结果：见表1、表2
表1 UASB反应器处理结果
Table 1 UASB reactor results
进水COD(mg/L)
2184.2
3221
1395.36
1264.8
1928.53
1967.30
1579.67
出水COD(mg/L)
279.3
438
191.22
150.96
192.03
204.23
258.42
去除率（%）
87.2
86.4
86.3
88.0
90
89.6
83.6

表2 CASS处理出水效果
Table 2 CASS effect the effluent
进水COD(mg/L)
223.84
245.92
282.24
251.46
280.22
420.49
397.48
出水COD(mg/L)
48.77
59.36
60.48
21.34
36.29
65.24
41.28
去除率（%）
78.3
75.8
78.6
91.5
87.0
84.0
89.6
CASS出水经过生物滤池过滤，总排放口出水水质平均仅有COD55~65mg/L，可以直接外排。
2.4 小结
综上可以看出，不同工艺的出水COD去除率的差别还是比较明显的。以xxxx的UASB-CASS工艺的出水COD最低，其他工艺较之稍高，说明了几种工艺在处理该混合废水的效果上存在一定的差异，选择出水指标最好的工艺， 即UASB-CASS工艺作为进一步实验研究的处理工艺。
下面具体介绍一下UASB-CASS工艺的研究方法。
3 UASB—CASS研究方法及其工艺
燃料乙醇一般以玉米、木薯、甘薯等为原料。其生产工艺为:原料→粉碎(过筛) →配料→预煮→高压蒸煮→糖化→发酵→粗馏→精馏→成品。粗馏下的醪液经板框压滤后产生的固形物经烘干、配兑、制成生物蛋白饲料。所排废水主要是粗馏塔的废醪液以及其他车间的冷却水、洗涤水和冲洗水等一些较低浓度的废水。工程采取了多项节水措施， 如: (1) 冷却水自低温至高温多次循环套用， 最后用于拌料; (2) 锅炉排水用作水膜除尘器的补充水; (3) 醪液经固液分离后液体回用于拌料; (4) 减少设备冲洗水等。
酒精废醪液以有机物为主，废水CODCr浓度高， 本工程采用UASB—CASS处理系统对酒精废水进行处理，保证了废水出水水质能够稳定达标。
3.1 废水水质
由于其工业废水来源较多，必须合理确定其混合后的水质情况。在每个车间的排放口分别取样，每4h取样一次，每次取1000mL，连续取样24h，并参考国内类似厂家的废水水质， 设计废水主要水质指标。
现用某工程为例，工程废水水质情况见表1。废水排放量为418 m3/d ， 设计水量为500 m3/d， 处理后出水水质要求达到GB8978—1996《污水综合排放标准》中的二级排放标准(表3)。
表3 工程废水水质情况
Table 3 the water quality of waste water

pH
CODcr （mg/L）
BOD5 （mg/L）
SS（mg/L）
水量（mg/L）
废水水质
3.9
21200
10600
3810
418
排放标准
6~9
150
30
150

去除率（%）

99.3
99.7
96.1

3.2　处理工艺
3.2.1　工艺流程(图8)
粗馏塔的废醪液经提取生物饲料后， 其工艺废水首先进入调节沉淀池除去部分颗粒物， 经调节水量、pH 值， 均化水质， 然后进入UASB 反应器， 在此降解了大部分难降解有机物， 提高废水的可生化性， 出水再与工程所产生的无污染物水混合后进入CASS池， 以去除可生物降解的污染物后达标排放。

沼气
二级UASB
CASS
一级UASB
调节沉淀池
废水
排放
板框压滤
污泥池
外运
污泥
图8 UASB—CASS废水处理工艺流程

Figure 8 UASB-CASS Wastewater Treatment Process

3.2.2 工艺说明
(1) 调节沉淀池: 首先采用将废水中较大的颗粒物去除， 调节pH 值， 作为预处理工序， 为后续生化处理工序创造条件， 同时削减部分有机污染物。
(2) 厌氧处理采用两级UASB反应器，UASB反应器主体为无填料的容器， 废水由反应器底部进入， 其中含有大量厌氧污泥。由于废水以一定的流速自下向上流动以及厌氧过程产生大量沼气的搅拌作用， 废水与污泥充分混合，有机质被吸附分解。又由于反应器中可以形成沉淀性能非常好的颗粒污泥，能够允许较大的上升流速和很高的容积负荷， 两级UA SB 处理对CODCr的去除率可以高达95% ，BOD5去除率高达96%，是CODCr、BOD5的主要去除场所。
(3) 好氧处理采用CASS反应池。由于厌氧处理出水可生化性很差，必须对好氧工艺加以强化，方可实现达标，根据我院对可生化性较差的废水进行好氧处理多年的应用与研究经验，采用CASS工艺是一种合适的选择。CASS工艺的曝气与非曝气阶段不断重复，将生物反应过程和泥水分离过程结合在一个池子中进行。其流程由进水、反应、沉淀、闲置等基本过程组成， 实行连续进水、静态沉淀和间歇排水， 对污染物质降解经历着“好氧—缺氧—厌氧”交替运行的过程，加之采用延时曝气与生物选择，有效地促进了难降解有机物的好氧生化。
CASS工艺的优点: 运行费用省，自动化控制程度高，管理方便; 氧的吸收率高；运行灵活，可根据实际情况改变运行方式。
3.2.3 主要构筑物及工艺参数
本废水处理工程主要构筑物为调节沉淀池、UASB反应器、CASS池、污泥浓缩池等。其设计参数见表4。

表4 各处理单元设计参数
Table 4 Design parameters of the processing units
序号
处理单元
工艺参数
1
调节沉淀池（1个）
有效容积200m3，HRT:10h
2
UASB器（4