功率740kW,配电功率1110kW 3.污泥处理系统 (1)不同系统污泥产量 ①厌氧好氧联合处理工艺污泥产量厌氧产率取Y1=0.15 kaSS/ kgBOD去除,好氧产 率Y2=0.5 kg tss/ kgBOD去除。 厌氧产泥: W1=(10000×1.125×0.15)kgld=1687.5kg/d 好氧污泥 W2=(0.105×10000×0.5)kgad=502.5kg/d 总产泥量: W=W1+W2=2190kg/d(干基) 含水率为98%的厌氧污泥85m3,好氧污泥含水率为995%的污泥量为100m3。 ②水解好氧系统污泥产量计算水解率取Y3=50%,好氧污泥产率Y2=0.5 kaSS koBOL去除 水解去除悬浮物产泥:W1=(1000×1.0×0.15)kg/=1500kg/d 好氧污泥: W2=(0.855×10000×0,5)kg=4260kgld(回流至水解池) 总产泥量: W=W1+W2×0.5=3630kg/d(干基) 含水率(P=98%)的污泥量为180m3。 ③好氧工艺系统污泥产量计算 好氧总泥量 W1=(1.23×10000×1.0)kg(d=12300kgl 含水率(P=99%)的污泥量为1200m3 (2)污泥贮存池按照规范污泥贮存池的停留时间为24h,污泥贮存池内设潜污泵,用 于将原污泥打入污泥浓缩池。 (3)污泥浓缩池浓缩池采用重力式,污泥浓缩池的停留时间为12~24h。 (4)污泥脱水机房采用带式脱水机,对浓缩后污泥脱水。脱水机脱水能力按200g (mh)能力选取,拟采用工作时间8~12h/d。脱水后污泥含水率70%~80%,然后可作为 农肥或饲料外运。脱水需投加絮凝剂,如采用阳离子聚丙烯酰胺,投加量为干污泥量的 0.3%。干粉阳离子型聚丙烯酰胺价格5万元t。 (5)不同系统污泥处理投资和费用对比见表1-1-16 衰1-116不同处理系统污泥处理对比衰 项目 好氧处理 水解好氧处理 UASB好氧处理 1污泥量/(kg/d) 12300 3630 2190 2污泥体积(m3/d) 3污泥储存池m3 600(HRT=12h) 200 污泥浓编池 带式脱水机 2(W=3000mm) 1(W=2000mm) 1(W=1000mm 药剂费/(万元/年 16 ①W为带宽 三、厌氧工艺的综合分析 从上面的分析可以看出,过去十几年厌氧生物技术在低浓度废水上的巨大进展,使得在 大多数情况下厌氧好氧联合工艺的优点远远大于其缺点,并在啤酒废水处理方面有较大的 优势。总结起来其优点列于表1-1-17
8 衰1I-17厌氧生物技术的优点 厌氧好氧工艺 与好氧或水解好氧工艺相比 提供了工艺稳定性 没有污泥膨胀问题 减少了剩余污泥的处理、处置费用 是好氧(或水解)工艺的20%(35%) 减少了氮和确的补充费用 薄酒废水相同 减少了处理装置总体积 是好氧(或水解)工艺的4%(55% 节省能源,确保生态和经济利益 是好氧(或水解)工艺的10%(15%) 减少污泥脱水的药剂费用 是好氧(或水解)工艺的20%(60%) 仔细考虑表1-117这些情况和表1118所列的厌氧处理可能的缺点,可以清楚看出, 对于啤酒废水厌氧处理技术是较好的选择。 裹1-1-18厌氧处理啤酒废水可能的缺点 需要长的起动时间培养生物量 在低浓度或碳水化合物废水存在下产生碱度能力不足的可能 在一些情况下对于排放地表水出水水质不够 对低浓度啤酒度水产生的沼气不足以将废水加热到20℃的最佳温度 考文献 1北京市环境保护科学研究所编,水污染防治手册,上海:上海科学技术出版社,1986 2张自杰等.环境工程手册水污染防治卷,北京:高等教育出版社,1993 3王凯军.环境科学.1998,19(1):94 北京市市政设计院主编,给水捧水没计手册,第5册.北京:中国建筑工业出版社,19 Mogens Henze Wastewater Treatment Springer Press Company, 1996 6王凯军编菁,低浓度污水厌氧水解处理工艺,北京:中国环境科学出版社,1992
第二章酒精工业废水 第一节概述 、酒精工业发展概况 酒精工业是国民经济重要的基础原料产业。酒精广泛应用于化学工业、食品工业、日用 化工、医药卫生等领域,它是酒基、浸提剂、洗涤剂、溶剂、表面活性剂。 建国前,我国酒精工业发展缓慢,只有辽宁、吉林、黑龙江、四川以及沿海等地30多 家发酵法酒精生产厂。建国后,随着国民经济的不断发展,特别是液态法生产白酒的推广, 酒精工业有了很快的发展。 到目前为止,酒精生产企业(包括车间)已达900多个,遍布各省、市、自治区(除西 藏外),其中以山东、四川为最多。应指出的是,不少酒精企业是随着液态法白酒生产的发 展而筹建的,因此,很多酒精厂、白酒厂是自产自销酒精,难以统计较为准确的数字。据不 完全统计,我国酒精生产能力已达450-500万t,1998年我国酒精生产量为308万t(包括 自产自用、未进入市场流通的部分)。 目前,部分酒精厂正在通过技术改造等途径扩大酒精产量。按企业规模经济效益(包括 综合利用经济效益)和废水治理工艺科学性等特点,酒精行业划分为以下三种规模:①大型 企业,年生产酒精3万t以上,采用玉米、薯干、木薯原料,发挥规模、技术、综合利用优 势,酒精、综合利用等产品较为畅销,且废糟水经生产DDG(玉米酒精糟滤渣蛋白饲料)、 DDGS(玉米酒精糟全糟蛋白饲料)或厌氧好氧工艺处理基本上能达标排放;②中型企业, 年生产酒精1万~3万t,能发挥原料、技术优势,已经建立或正在筹建综合利用与废水处 理设施;③小型企业,年生产酒精1万t以下,基本上采用附近地区原料,酒精产品部分自 用。由于这部分生产企业的规模很不符合国家规定(国家计委、轻工总会明文规定,酒精企 业生产与综合利用最小经济规模应为年产3万t以上),因此正在观望之中。酒精厂年产量 分布见表1-21,由表可见,大部分酒精厂的年产量在1万t以下,属于小型企业,这就给 这些厂的综合利用和废水处理带来极大困难。这部分小厂应通过技术改造或企业重组扩大酒 精产量。 襄1-21酒精厂年产量分布 产量/万t 1-3 企业数 80~100 20多家 600~700 酒精行业存在的主要问题 (1)酒精产品市场基本上是供大于求,企业库存增加,市场竞争激烈。 (2)继石油危机和美国大力发展汽油醇后,先进国家的酒精生产技术和设备发展很快。 因此,我国的酒精生产在节能、自动化、综合利用和废糟水治理等方面与先进国家尚有很大 的差距。国外生产1t玉米酒精(包括酒精糟生产蛋白词料)的总能耗为600~70kg标煤;国 内即为700~900kg(尚未包括生产蛋白饲料)。同时,国外采用先进生产工艺,投料3t玉
米除能生产1t酒精外,尚能生产蛋白饲料、二氧化碳等,原料利用率可达90%以上;国内 只达50%左右。 (3)酒精企业酒精糟的污染是食品与发酵工业最严重的污染源之一。由于投资、生产规 模、技术、管理等原因,大部分酒精企业的综合利用率较低,而废水处理是刚起步。特别是 有些企业尽管有废水处理设施,但是不能坚持运行。 (4)有识之士认为,酒精行业应向规模型、集团化综合型、多种产品等方向发展或开发 新的原料资源,从而增强企业综合竞争实力 (5)需调整原料结构和产品结构。酒精生产原料结构应由以薯类为主调整为以玉米为 主,以有利于实行有经济效益而无污染的综合利用。 三、酒精工业有关的产业政策 为促进酿酒工业发展和推进酿酒工业污染防治,中国轻工总会发布了“酿酒工业环境保 护行业政策、技术政策和污染防治对策”、“轻工业资源综合利用技术政策”。 1.企业规模、原料 (1)企业规模酒精生产和综合利用的最小经济规模为3万t/a; 2)酒精生产原料结构由以薯类为主逐步调整为以玉米为主,实现有经济效益的综合利 用和废水达标排放 (3)提倡糖蜜酒精集中加工处理和综合利用; (4)严格控制扩大酒精生产能力的基建、技改项目 2.技术政策 (1)限制和淘汰的技术 ①淀粉原料高温蒸煮糊化技术; ②低浓度酒精发酵技术; ③常压蒸馏技术和装置。 (2)宜推广应用的综合利用、治理污染的技术 ①以玉米为原料的酒精糟生产优质蛋白饲料(DDGS)技术; ②薯类酒精糟厌氧发酵制沼气,消化液再经好氧处理技术; ③糖蜜酒精糟采用大罐通风发酵生产单细胞蛋白饲料技术。 (3)资源综合利用技术政策 ①发酵工业应采用淀粉质原料,特别是采用玉米为原料,应首先经前分离副产品后再生 产淀粉和淀粉糖。 ②酒精行业应采用耐高温a-淀粉酶和糖化酶的双酶法新工艺;应用高温、浓醪酒精发 酵工艺,淘汰低温、低浓发酵技术;应用固定化连续发酵以及差压蒸馏节能技术与装置。 ③糖蜜酒精糟生产颗粒有机肥或复合肥;糖蜜生产甘油、蔗渣与糖蜜原料生产纤维性 饲料。 四、酒精行业污染严量的原因 酒精工业严重污染环境,但长期以来整个行业的综合利用和污染治理进展迟缓。从技术 角度深究其原因,主要是尚未抓住酒精工业污染全过程控制,即将原料、生产工艺与设备 综合利用与废水处理作为一个整体考虑。 从发达国家工业污染防治的经验来分析,这些国家强调生产全过程的节能、降耗、减污。 在制定行业污染物排放标准时,根据行业的排污、生产工艺和设备、生产规模以及不同时期特
性,提出与排放标准相匹配的实用技术,使环境管理与工业污染源控制技术结合起来。 第二节酒精生产工艺与废水来源 、生产工艺 我国酒精生产的原料比例为:淀粉质原料(玉米、薯干、木薯)占75%,废糖蜜原料 占20%,合成酒精占5%。由此可知,我国生产酒精的主要原料是淀粉质,而淀粉质原料中 主要是薯干、玉米,这是不同于世界酒精生产的特点。世界范围内,废糖蜜、玉米是酒精生 产的重要原料。 酒精生产分为发酵法和化学合成法两种。发酵法是将淀粉质、糖质原料,在微生物作用 下经发酵生产酒精。该法根据原料不同可分为以下三种。 原料 1.淀粉质原料发酵生产酒精 这是我国生产酒精的主要方法。该法是以 拌料 玉米薯于,木等含有淀粉的农副产品为主[。 高温或中温 并进一步发酵生产酒精。其生产工艺流程见图 冷却了 1-2-1。 2.糖蜜原料发酵生产酒精 纪离]一 该法是以制糖生产工艺排出的废糖蜜为原 冷却 料,经稀释并添加营养盐,在微生物作用下再 进一步发酵生产酒精。其生产工艺包括稀糖液〖酒母一匚发]匚∞2↑ 制备、酒母培养、发酵、蒸馏等。 L酒糖·匚焘馏]一匚杂醇油 3.亚硫酸盐纸浆废液发酵生产酒精 该法是以裂解石油废气为原料,经化学合 酒却 成生产酒精。 淀粉原料发酵法生产酒糖工艺流程 、废水来源 酒精工业的污染以水的污染最为严重。生产过程的废水主要来自蒸馏发酵成熟醪后排出的 酒精糟,生产设备的洗涤水、冲洗水,以及蒸煮、糖化、发酵、蒸馏工艺的冷却水等。 酒精生产工艺基本不排放废渣和废气,排放的废气、废渣主要来自锅炉房。酒精生产污染 物的来源与排放可见图122。由图中可见,酒精生产的废水主要来自蒸馏发酵成熟醪时粗馏 塔底部排放的蒸馏残留物——酒精糟(即高浓度有机废水),以及生产过程中的洗涤水(中浓 度有机废水)和冷却水。酒精糟、洗涤水、冷却水的水质和吨产品排水量可见表122。 锅炉房 废气(CO、CnHm、NOx、SO2、烟尘) 废渣煤灰、炉渣) 蒸汽 保持6℃ 保持30C [粉率]并料素}却姗化-冷却发聊}{燕馏]槽 中温或高温 粉尘」冲洗水 冷却水冲洗水冷都水db 毒茶酒槽冷却水 图1-22酒精生产污染物的来源与排放