某甜菜制糖企业糖蜜酒精废水处理工艺探讨

黄 玲 晏 波 李宝花 王文祥

（1广东环境保护工程职业学院 广东佛山 528216 2中国科学院广州地球化学研究所有机地球化学国家重点实验室和广东省环境资源利用与保护重点实验室 广东广州 510640）

引言

甜菜制糖属高用水量工业，一般用水量为菜水比的1:4.5左右[1]。2012/2013榨季我国由甜菜生产的甜菜糖为108.5万t[2]，按甜菜出糖率14%估算[3]，产生高浓度制糖废水约3500万m3。新疆是我国主要糖业生产基地，甜菜制糖企业的发展维系到当地数百甜菜种植户和制糖企业职工的生活问题。但制糖企业同时也是废水排放大户，甜菜制糖废水包括蔗糖生产过程废水和糖蜜酒精（或酵母）废水两部分，该废水具有水量大、成分复杂、有机物浓度高[4]、季节性强的特点。同时，糖蜜酒精废水中还含有高浓度的硫酸盐，硫酸盐在厌氧过程中容易被硫酸盐还原菌（SRB）还原成有毒的硫化氢（H2S）气体，发出难闻的恶臭，引起金属腐蚀，影响人体健康和降低生活质量[5]。硫化氢的存在，还会对废水生物处理系统中的微生物产生毒性作用，使硫酸盐还原过程本身不能进行，处理系统遭到破坏甚至崩溃[6]，目前很多已建成的处理高浓度硫酸盐有机废水的设施，因为没有消除高浓度硫酸盐还原过程的毒性问题而使处理系统难以进行[7-10]。

目前国内外对甜菜制糖废水处理工艺及工程应用已有较多的研究[11-13]，但多集中在中低浓度的生产废水处理，涉及糖蜜酒精废水处理的工程实例还较少。糖蜜酒精废水处理的关键是首先要解决废水中高浓度硫酸盐对生物处理系统的影响。本文是在现有高浓度硫酸盐废水处理研究成果的基础上，结合新疆某甜菜制糖企业的实际废水情况，对其废糖蜜制酒精废水处理的工艺设计进行探讨。

1 废水水质水量

废水取自新疆某糖业有限责任公司，目前该厂全厂废水外排量将达到18000m3/d（含酒精车间生产时的糖蜜酒精废水），每年排放的COD总量达14918吨，BOD总量8484吨，年排放废水量约216万m3该企业的，主要的废水主要来自制糖车间、酸洗工段、酒精车间、干粕车间和热电站。废水的水量及水质见表1。出水水质达到广东省水污染物排放限值(DB44/26-2001)第二时段一级排放标准，具体要求见表2。

表1 废水水质水量情况一览表

酒精车间排放的废水中有酒精蒸馏塔排放出的废醪液、部分冷却排水和少量的馏出水，由表1可知，酒精废水中COD、BOD的含量分别为70000mg/L及45000mg/L，远远高于标2中水污染排放限值，同时酒精废水中含有高浓度硫酸盐。总体来讲，该企业废水属高浓度重污染废水。

表2 出水水质要求

2 废水处理工艺设计

2.1 处理工艺流程

酒精废水处理单元采用硫酸盐还原－脱硫－一次混凝－厌氧－好氧－二次混凝的处理方式，由于使用该方式处理后的废水仍不能达到直接排放的水质标准，再并入非酒精废水处理系统的好氧段进一步处理到已达到排放要求。非酒精废水处理单元采用混凝－厌氧－好氧的处理方式进行处理。该糖蜜酒精废水的具体工艺流程如图1所示。

图1 糖蜜酒精废水处理工艺流程图

2.2 技术分析与说明

（1）根据酒精废水处理单元废水水质情况，采用硫酸盐还原－脱硫－一次混凝－厌氧－好氧－二次混凝的处理工艺，硫酸盐还原采用两相厌氧处理，第一相以硫酸盐还原为主，利用硫酸盐还原菌在厌氧条件下将硫酸盐还原为硫化氢，同时高浓度有机物得到水解，硫酸盐还原后的含H2S废水进入脱硫反应池进行生物氧化脱硫，由于S2-的氧化还原电位低，很容易被空气中的氧氧化，因此在脱硫反应器中进行曝气，大部分S2-被氧化，少部分H2S被空气吹脱进入废气处理工序吸收，残留的少量H2S在后续的混凝工序通过投加脱硫剂彻底去除。

（2）酒精废水处理单元中的废水SS很高，但由于悬浮物具有温度高，粘度大，不易混凝沉淀等特点，所以废水首先进入生物处理系统进行硫酸盐还原，待改善理化特性后再进行混凝处理以去除大部分颗粒不溶性有机污染物，减少后段生物处理系统的负荷；

（3）废水进入中间池时，温度降低到20℃以下，需要进行加热升温，因而采用蒸汽加热的方式使水温升高，这样可使后续的UASB段的反应器温度能处于中温范围，提高生化处理效率；

（4）由于废水中COD浓度高，因而采用生物处理的方式最为经济合理，采用厌氧-好氧的生物处理方式。选用高效的UASB反应器作为厌氧处理反应器，因UASB反应器的处理效率高，同时可以减少占地面积，对于公司用地紧张的情况尤为重要；UASB出水进入接触氧化池进行好氧处理；好氧池的出水先进入二沉池进行初步沉淀，生化污泥供回流使用，补充生物处理系统污泥的流失；

（5）由于酒精单元废水的色度很高，色度在厌氧过程和一次混凝时得到初步处理降低，但在好氧阶段又会部分上升，需要进行二次脱色，因此需进行二次混凝处理；处理后的废水仍不能达到直接排放的水质标准，再并入其它不含硫酸盐的废水处理系统的好氧段进一步处理到达标排放；

（6）流洗水和压粕水不含硫酸盐，进行合并后单独处理，组成非酒精废水处理单元；该处理单元SS和COD浓度均较高，因此采用先混凝沉淀而后厌氧——好氧处理的方法；最终使废水达到排放标准。

2.3 主要结构及设计参数

废水处理单元主要构筑物的设计参数见下表：

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3 运行效果估算

3.1 废水处理单元污染物去除效果

废水处理单元污染物去除效果表估算见表3，表4。由该表可知，废水使用硫酸盐还原+脱硫+UASB+好氧的处理方式后，酒精废水中的高COD、BOD、SS及硫酸盐均能较好的去除，对COD、BOD、、NH3-N、SS的去除率分别可达到 99.6%、99.8%，99.6%，97.8%，98%。

表3 酒精废水处理单元污染物去除效果估算表

表4 非酒精废水处理单元污染物去除效果估算表

3.2 技术运行分析

本估算包括以下几项费用，即动力费用，药剂费，人工费，蒸汽费，其中电费为0.63元/（t废水），药剂费为0.5元/（t废水），人工费为0.6元/（t废水），蒸汽费为0.4元/（t废水），最终得到该处理工程的预计直接运行总费用为每吨废水2.13元。

结语

（1）采用分流处理的方式，将废水分为两个处理单元处理新疆某甜菜制糖企业糖蜜酒精废水，其中酒精单元废水采用硫酸盐还原+脱硫+UASB+好氧的处理方式，糖蜜酒精废水经初步处理后并入非酒精废水处理系统，非酒精单元废水采用UASB+好氧的生物处理方式。

（2）分流处理对废水中的高COD、BOD、硫酸盐及SS均有较好的去除率。对该工程进行技术经济分析，废水的运行总费用为每吨废水2.13元。