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因規(guī)劃調(diào)整，某豉香型白酒廠原污水處理設(shè)施須進行遷改；另外，原處理設(shè)施采用多級AO工藝，存在處理成本高、占地面積大等問題?？紤]到厭氧氨氧化工藝具有減少約60%供氧量、90%以上碳源、約85%的污泥等優(yōu)點，該項目擬采用預(yù)處理+UABR+厭氧/好氧（AO）+厭氧氨氧化+好氧（O）+高效沉淀處理工藝，以較小的占地面積和較低的運行成本使出水水質(zhì)達到《發(fā)酵酒精和白酒工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB27631—2011）中表2間接排放限值和廣東省地方標(biāo)準(zhǔn)《水污染物排放限值》（DB44/26—2001）第二時段三級標(biāo)準(zhǔn)兩者中較嚴值。

1、工藝路線論證

1.1 廢水水量和水質(zhì)

豉香型白酒以大米為原料，經(jīng)過洗米、蒸煮等工序處理，采用邊糖化邊釀造的模式，其中“肉埕陳釀”工藝會產(chǎn)生含油脂廢水，因此需先去除油脂，再引入調(diào)節(jié)池。設(shè)計廢水處理量為500m3/d，設(shè)計進、出水水質(zhì)見表1。

1.2 工藝流程

豉香型白酒廢水含有豐富的低碳醇、有機酸、醛、酯等有機物，可生化性好，氮含量高；其中“肉埕陳釀”工藝含有油脂，易導(dǎo)致微生物生長停滯和死亡。針對上述水質(zhì)特點，制定了廢水處理工藝路線（見圖1）。

針對此廢水，設(shè)計隔油池和氣浮機去除油脂、大部分懸浮物、膠體等，避免對生化系統(tǒng)造成沖擊。厭氧系統(tǒng)將大分子有機物分解為小分子有機物、可溶性單體等，產(chǎn)生甲烷氣體，同時可將有機氮轉(zhuǎn)化為氨氮。短程硝化系統(tǒng)的一級缺氧反硝化池為一級好氧池補充堿度，一級好氧池實現(xiàn)短程硝化，積累亞硝酸鹽。厭氧氨氧化系統(tǒng)以氨氮和亞硝酸鹽為底物產(chǎn)生氮氣，實現(xiàn)高效脫氮。深度處理系統(tǒng)的二級O池采用低曝氣量，使池內(nèi)發(fā)生同步硝化反硝化，結(jié)合排泥實現(xiàn)深度脫氮除磷。

其中，UABR是在ABR基礎(chǔ)上自主研發(fā)的一種厭氧反應(yīng)器。該項目UABR共三級，分為3個池體，每個池體內(nèi)部設(shè)有三相分離器取表層水，通過管道流入下級底部，三相分離器內(nèi)部反射板的污泥積累到一定程度后通過下方排泥孔回流至本級池體內(nèi)部。同時，厭氧系統(tǒng)設(shè)計有渦流式布水系統(tǒng)，水箱布設(shè)在池體上部，通過水泵將池中部水輸送至水箱，待水位達到一定高度后，利用虹吸原理將水輸送至底部渦流布水器。該系統(tǒng)解決了傳統(tǒng)潛水?dāng)嚢铏C、推流器存在的泥水混合能耗高、易產(chǎn)生死角、底部積泥、泥水無法充分接觸反應(yīng)等問題，從而形成高效的污泥膨脹床。

1.3 主要構(gòu)筑物及設(shè)計運行參數(shù)

①預(yù)處理系統(tǒng)

隔油池和氣浮機采用碳鋼結(jié)構(gòu)，設(shè)計處理量為60m3/d，結(jié)構(gòu)尺寸分別為3.0m×1.6m×2.5m、4.0m×2.5m×2.5m，有效水深2m。隔油池收集的油脂可售賣給下游單位。

②厭氧系統(tǒng)

采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，分為一級UABR（水解酸化）、二級UABR（甲烷化）、三級UABR（深度厭氧區(qū)），結(jié)構(gòu)尺寸分別為15.0m×8.0m×7.5m、15.0m×16.0m×7.5m、14.0m×8.0m×7.5m，有效水深為6.5m，HRT分別為36、72和34h，MLSS約8000mg/L。一級和三級UABR接種周邊城鎮(zhèn)污水處理廠厭氧系統(tǒng)和本酒廠二沉池的混合污泥，混合比例約3∶1。二級UABR接種某酒廠厭氧顆粒污泥啟動。主要設(shè)備有三相分離器、進水泵、污泥收集泵、渦流式布水器等。運行控制參數(shù)：pH為5~8、溫度為30~35℃、ORP為-300~-200mV。

③短程硝化系統(tǒng)

短程硝化系統(tǒng)包含一級缺氧和好氧池，一級缺氧池進一步降低COD、降低C/N比，一級好氧池積累亞硝酸鹽。采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，一級缺氧和好氧池結(jié)構(gòu)尺寸分別為5.0m×8.0m×7.5m、9.5m×8.0m×7.5m，有效水深為6.5m，HRT分別為12、24h，MLSS約6000mg/L。接種某酒廠二沉池污泥。缺氧池控制指標(biāo)：pH為6.5~7.5、ORP為-100~100mV、溫度為20~30℃；好氧池控制指標(biāo)：DO為0.01~0.5mg/L、ORP為-50~100mV、pH為6.5~8.5、溫度為25~35℃，實現(xiàn)短程硝化。主要設(shè)備有三相分離器（缺氧池）、渦流式布水器、可拆卸式微孔曝氣器、污泥收集泵、鼓風(fēng)機等。

④厭氧氨氧化系統(tǒng)

采用鋼筋混凝土構(gòu)筑物，結(jié)構(gòu)尺寸為9.0m×8.0m×7.5m，有效水深為6.5m，HRT為25h，設(shè)計水溫為30~35℃，pH為7.5~8.5，MLSS約7000mg/L。當(dāng)pH較低時需適當(dāng)補充堿度。主要設(shè)備有渦流式布水器、三相分離器、污泥收集泵。運行控制參數(shù)：pH為6.5~8.5、溫度為30~35℃、ORP為-100~100mV。

⑤深度處理系統(tǒng)

采用鋼筋混凝土構(gòu)筑物，結(jié)構(gòu)尺寸為8.0m×8.0m×7.5m，有效水深為6.5m，HRT為20h，MLSS約6000mg/L。接種某酒廠二沉池污泥，硝化液回流至一級缺氧池。主要設(shè)備有渦流式布水器、可拆卸式微孔曝氣器、污泥收集泵、鼓風(fēng)機和硝化液回流泵等。運行控制參數(shù)：pH為7.5~8.5、溫度為25~35℃、ORP為-100~150mV、DO為0.1~0.4mg/L。

⑥高效沉淀系統(tǒng)

高效沉淀區(qū)底部采用倒錐形，便于污泥收集和排放。采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，設(shè)計尺寸為?7.0m×4.5m，有效水深為3.9m，HRT為6h。設(shè)混凝和絮凝工作區(qū)，當(dāng)二級O池出水總磷偏高時，此區(qū)啟動應(yīng)急系統(tǒng)，采用化學(xué)除磷，確保出水達標(biāo)。主要設(shè)備有污泥收集泵、加藥泵等。

⑦剩余污泥處理系統(tǒng)

污泥收集、儲存在污泥濃縮池內(nèi)，而后通過污泥泵運送至板框壓濾機進行脫水，濾液回流至污水處理系統(tǒng)，泥餅則送至電廠焚燒處理。

1.4 短程硝化控制

短程硝化階段利用氨氧化細菌（AOB）將氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝態(tài)氮，抑制亞硝酸鹽氧化細菌（NOB）將亞硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮。由于兩者對生長環(huán)境要求不同，需將參數(shù)調(diào)控在適宜AOB生長的范圍。調(diào)控參數(shù)：DO為0.01~0.5mg/L、C/N<2、pH為6.5~7.5，在此環(huán)境條件下，短程硝化系統(tǒng)中無充足碳源及溶解氧供異養(yǎng)好氧菌生長，避免了異養(yǎng)好氧菌與AOB競爭；因游離氨≥150mg/L會抑制AOB生長，游離氨≥1mg/L會抑制NOB生長，為此需嚴格控制此系統(tǒng)進水氨氮濃度為500~800mg/L；同時，結(jié)合系統(tǒng)排泥，將污泥齡控制在15~25d，逐漸淘汰NOB，使AOB成為優(yōu)勢菌，實現(xiàn)短程硝化。另外，該系統(tǒng)的在線監(jiān)測探頭與控制系統(tǒng)相連，通過調(diào)控曝氣、加藥系統(tǒng)等實現(xiàn)對短程硝化的精準(zhǔn)控制。

1.5 厭氧氨氧化調(diào)試

厭氧氨氧化系統(tǒng)接種凡星生物厭氧氨氧化顆粒污泥，污泥濃度約7000mg/L。以配水（COD為300mg/L、氨氮為250mg/L、亞硝態(tài)氮為10mg/L、堿度為1750mg/L）方式進行初期啟動，現(xiàn)場檢測COD、氨氮、總氮、亞硝態(tài)氮等指標(biāo)，必要時適量添加Ca、Mg、Cu、Fe等金屬的單質(zhì)或離子提高厭氧氨氧化菌的活性，促進菌群的多樣性。而后，進水氨氮濃度一直維持在250mg/L左右，亞硝態(tài)氮濃度以10mg/L為梯度逐步提高至250mg/L，當(dāng)池體內(nèi)亞硝酸鹽濃度<30mg/L，證明系統(tǒng)啟動成功。需注意，任何時間池內(nèi)亞硝態(tài)氮濃度不得超過100mg/L，否則會完全抑制厭氧氨氧化菌種活性。

啟動成功后，逐步替換短程硝化出水進行馴化培養(yǎng)，替換比例依次為25%、50%、75%和100%。該過程需注意控制進水流速和水量，其他指標(biāo)與啟動檢測相同。當(dāng)池內(nèi)亞硝態(tài)氮濃度<30mg/L，證明系統(tǒng)調(diào)試成功。

2、運行效果及分析

經(jīng)試驗驗證，系統(tǒng)穩(wěn)定運行半年后的進、出水水質(zhì)見表2，其中氨氮偏差是由于酒糟水產(chǎn)量減少，導(dǎo)致停留時間較長，發(fā)生厭氧反應(yīng)使部分有機氮轉(zhuǎn)化為氨氮，此時氨氮雖超過設(shè)計值，但不影響系統(tǒng)運行。

各處理單元實際處理效果見表3。

厭氧系統(tǒng)可將進水中97%的有機氮轉(zhuǎn)化為氨氮，COD去除率約96%，C/N比值基本維持在0.95，有效提高了短程硝化效率，減少了曝氣量。一、二和三級厭氧系統(tǒng)的容積負荷分別為10.51、4.09和0.78kgCOD/（m3·d），其中，二級厭氧系統(tǒng)的COD去除率高達90%，去除負荷為3.5kgCOD/（m3·d）。一、二和三級厭氧系統(tǒng)的氨氮轉(zhuǎn)化率分別為81.8%、33.33%和60%。

短程硝化系統(tǒng)總氮、氨氮和總磷去除率分別約16%、62%和63.5%，去除負荷分別為0.07kgN/（m3·d）、0.26kgNH3-N/（m3·d）和0.02kgP/（m3·d），該系統(tǒng)反硝化使COD去除率高達50%。短程硝化系統(tǒng)在低DO條件下實現(xiàn)亞硝酸鹽積累，硝酸鹽氮含量低于10mg/L，亞硝酸鹽積累率高達96.5%，亞硝態(tài)氮與氨氮比值為1.20，與厭氧氨氧化理論值（1.30）接近；另外，該系統(tǒng)通過定期排泥控制污泥濃度，達到去除總磷的效果。厭氧氨氧化系統(tǒng)的總氮和氨氮去除率分別約91%和87%，去除負荷分別為0.53kgN/（m3·d）和0.22kgNH3-N/（m3·d）。

二級O池的總氮、氨氮和總磷去除率分別約40%、50%和88.5%，去除負荷分別為0.07kgN/（m3·d）、0.02kgNH3-N/（m3·d）和0.02kgP/（m3·d）。二級O池通過定期排泥除磷，采用石灰水沉淀區(qū)將pH提升至9.5，再投加新型除磷劑（主要含硫酸鐵、氯化鐵等）調(diào)節(jié)pH至7.0，通過與磷形成沉淀去除總磷，其泛用性和穩(wěn)定性較強。該組合工藝處理出水COD、總氮、氨氮和總磷分別維持在200、30、15和2.2mg/L，遠低于設(shè)計排放標(biāo)準(zhǔn)，滿足環(huán)保要求。

3、技術(shù)經(jīng)濟分析

該項目投資費用為3000萬元，其中直接工程費用約2720萬元。運行成本為5.61元/m3，其中，電費2.2元/m3、藥劑費2.01元/m3、人工費1.4元/m3。

4、結(jié)論

采用預(yù)處理+UASB+厭氧/好氧（A/O）+厭氧氨氧化+好氧（O）+高效沉淀組合工藝處理豉香型白酒廢水，UABR厭氧系統(tǒng)能夠?qū)⒂袡C氮轉(zhuǎn)化為氨氮，轉(zhuǎn)化率高達97%，COD去除率高達96%，為后續(xù)處理奠定了良好基礎(chǔ)。厭氧氨氧化系統(tǒng)的總氮和氨氮去除率分別為91%和87%，去除負荷分別達到0.53kgN/（m3·d）和0.22kgNH3-N/（m3·d）。該項目出水水質(zhì)滿足排放要求，豉香型白酒廢水處理成本低至5.61元/m3。