当前位置:主页 >> 废气处理

USRUASB好氧工艺处理酒糟废液及沼气高值利用

2021-10-15 12:38:35| 来源:| 编辑:| 点击:1次

USR-UASB-好氧工艺处理酒糟废液及沼气高值利用

导读::厌氧出水经好氧工艺及混凝沉淀池处理后排放。最大限度的回收沼气。

关键词:]酒糟废水,升流式厌氧固体反应器,好氧工艺,沼气

山东某酒精厂以薯干为原料生产酒精,日排酒糟废液2600 m3。以薯干为原料的酒精生产排放的酒糟废水是一种粘度大、有机物浓度高、温度高、悬浮物含量高的酸性有机废水,固液分离效果差,有机物成分主要为淀粉、 粗蛋白、 纤维素和菌丝体等物质, 可生化性好,蛋白含量低、生物质能回收潜力大。因此,该厂酒精糟液处理工程采用“全糟厌氧 +UASB+ 曝气池” 工艺,最大限度的回收沼气,并对沼气进行净化提纯使其达到车用天然气的标准。 生产运行证明,该工艺运行稳定可靠、 经济可行,实现了污染物的达标排放和能源回收的目的,符合循环经济发展要求,也为生物质能的高值利用提供了一条途径。

1. 废水水质及水量

该厂酒精生产排放的酒糟废液日平均废水量为2600m3,废水含固量高,总固体中有机物含量在 90%以上,主要是碳水化合物,其次是含氮有机物。酒糟废水的温度在 80~90 ℃之间,pH 值为 3~5,COD约为50000mg/L左右,其中以悬浮固体状态存在的约占 60%~80%,BOD/COD为0.4~0.6,具有良好的可生物降解性。该厂污水处理出水进入城市污水厂,产生的沼气50%用于发电,另外50%进入沼气净化提纯站生产生物天然气。设计进出水水质见表1,生物天然气纯度见表2.。

表1 设计进出水水质

pH

COD

(mg/L)

BOD

(mg/L)

SS

(mg/L)

酒糟废水

4~5

50000

25000

25000

出水水质

6~9

≤300

≤100

≤150

表2 设计沼气与天然气成分

甲烷含量(%)

硫化氢含量(mg/Nm3)

沼气

55

120~200

生物天然气

≥90

≤ 30

2. 工艺流程及技术参数改进

2.1 污水处理与沼气净化流程

根据酒糟废液的粘度大不易分离的水质特点[1]和回收沼气的目的,采用全糟厌氧发酵工艺作为一级厌氧,采用经过改进的高效上流式固体厌氧反应器,由于该反应器出水COD仍然较高,一级厌氧出水进入UASB反应器进一步降解有机物并产生沼气,厌氧出水经好氧工艺及混凝沉淀池处理后排放,工艺主体流程如下:

酒精废渣 → 降温塔 → 降温沉砂池 → 集水井 → 上流式固体厌氧反应器→沉淀浓缩池 → 中间池 → UASB反应器 → 曝气池 → 二沉池 → 混凝池→ 沉淀池 →达标排放。

沼气净化与提纯工艺主体流程如下:

沼气→ 沼气储柜 →沼气加压 →气液分离器→沼气脱硫 →沼气脱碳 → 沼气深度脱水→ 生物天然气供应

2.2 工艺流程说明及参数

(1) 降温塔及沉砂降温渠

由于酒糟废水温度较高,为了保证厌氧反应器的高效运行,采用降温塔进行降温;由于酒糟废水中含有较多的砂粒及细小颗粒(木薯原料掺杂物),在重力作用下废水中的泥沙在沉砂渠内自然沉降,以减少对设备的磨损,保护后续反应器,同时水温进一步得到降低。为了保证后续厌氧罐内处于高温发酵高效区,且保持反应温度基本恒定,进罐水温一般在60℃以上,且根据季节调控废水的降温幅度。

(2)USR厌氧反应器

由于该工程以充分回收沼气资源为目的,因此,采用适于全糟发酵的上流式固体反应器,并设计较低的有机负荷。为了充分利用水温并提高厌氧反应速率,提高产气效率,采用高温厌氧发酵方式,厌氧反应温度控制在53℃左右。采用 8 个 Φ22 m ×18 m 的厌氧罐,总容积 36000 m3。

接种污泥为其它酒厂污水站厌氧污泥和城市污水厂污泥,接种量为15gVSS/L,以0.5kgCOD/(m3.d)的负荷开始间歇进水,并进行回流循环,逐步缓慢提高负荷到1.5kgCOD/ (m3.d)时,即进入正常提高负荷阶段。酒精糟液的pH 值为4~5,为保证反应器内pH为中性和充足的碱度,在进水中投加一定量的石灰调节,调试阶段向水中投加石灰量约为0.15kg CaO/m3,稳定运行过程中一般不需投碱,反应器混合液碱度保持在3000mg/L左右,出水挥发酸一般在500mg/L以下,出水pH在6.9~7.6范围,保证了反应器的稳定运行。负荷从 1.5 kgCOD/ (m3.d)起,按每10天提高0.5 kgCOD/ (m3.d)的幅度提高负荷,全部高浓度废水进入厌氧池,USR运行的水力停留时间为13.5d,有机负荷为4kgCOD/(m3.d)环境保护,单位体积废水产气量为25m3/m3废水,单位池容产气量为1.8 m3/m3。

该厌氧罐下部为锥体,利于搅拌混合及排泥。罐内底部设置了水泵回流水力强制搅拌系统,罐内一定高度(中部)设置了沼气集气破壳装置,出水设分离装置与溢流堰。水力强制搅拌采用间歇运行方式,保证了反应罐下部区域混合液的搅拌混合,提高了基质与微生物的接触传质效率,提高了反应速率和沼气产率。罐内设置集气装置,将罐中一定面积内的沼气收集后集中从集气装置顶部释放,大大提高了沼气的释放强度,又防止了表面污泥结壳,保证了反应器的运行效率。

(3)沉淀浓缩池:USR出水中仍含有一定量的悬浮物, 为了保证后续UASB反应器的运行,因此沉淀装置进一步去除悬浮物, 使废水得以澄清。沉淀污泥经脱水处理后至锅炉作为燃料燃烧。

(4)UASB 反应器

采用1座 Φ26 m ×7 m 的UASB厌氧罐, 总容积 3700m3,UASB发酵温度 35℃左右。

(5)曝气池

采用推流式活性污泥法,曝气池池体尺寸为30m×39m×5m,曝气系统采用微孔曝气器,采用罗茨风机供气,曝气池内保持溶解氧为4~6 mg/L。

(6)二次沉淀池1座,池体直径24m,总高度5m,表面负荷为0.5 m3/ (m2.h),

设回流泵将沉淀污泥提升回流至曝气池,剩余污泥排入污泥浓缩池。

(7)沼气净化与提纯:

沼气首先经过气液分离器分离沼气中的水分和油,然后经脱硫罐(Fe2O­3作为脱硫剂)脱除沼气中的硫化氢,再经过变压吸附塔[2]除去沼气中的CO2,使甲烷含量达到90%以上,吸附塔中装填吸附剂为活性氧化铝,提纯后的气体再经过干燥器进行深度脱水,得到高纯甲烷含量的生物天然气。

1)设置脱硫塔2个,单塔容积4.2m3,设计温度50℃,设计压力0.4Mpa,以Fe2O­3作为脱硫吸附剂。

2)变压吸附脱碳塔共5个,吸附剂为活性氧化铝,设计压力为0.5Mpa,单塔容积为7.4m3。使用真空泵抽真空使填料脱附,恢复填料吸附能力发表。

3. 运行效果与效益分析

3.1 运行效果

(1)对COD去除效果

进水COD为45000~60000mg/L的条件下,USR出水COD为3000~8000mg/L,UASB出水COD为800~1200mg/L,好氧工艺出水COD为300~400mg/L,总排放口COD小于300mg/L。废水处理工艺对COD的总去除率达到99%以上。

(2)沼气净化效果

经过净化提纯环境保护,沼气硫化氢含量小于20 mg/Nm3,甲烷含量大于98%,日产生物天然气15000m3,生物天然气已供应市场。

3.2 效益分析

(1)减少CODcr排放量

该工程每年削减 CODcr排放量4.67万t,环境效益显著。

(2)沼气高值利用效益

污水处理工程厌氧反应器每天产沼气总量为60000 m3, 沼气中甲烷含量55%左右。每天生物天然气产量15000m3,甲烷含量达到98%以上,生物天然气达到车用标准,按4元/m3天然气计算,每天沼气高值利用的产值可达6万左右,与沼气直接燃烧利用相比,高值利用效益大大提高。

4. 小结

(1)在工艺前段采取降温措施是必要的,可以保证厌氧工艺处于高效温区。采用USR工艺全糟高温发酵,降解效率高,对COD去除率可达90%,沼气产量也较高。

(2)全糟厌氧USR-UASB-好氧工艺处理酒精糟液是可行的,既尽可能回收了沼气,又降低了污水处理运行费用,出水COD达到了当地排放要求。

(3)经过净化提纯,沼气硫化氢含量小于20 mg/Nm3,甲烷含量大于98%,沼气高值利用具有显著的经济效益,又为解决能源短缺提供了途径。

参考文献

[1]印辉,魏梅.“全糟厌氧+UASB+好氧”工艺在酒糟废水治理中的应用. 江苏环境科技,2005,18(4):21~23.

[2]汪玉同。天然气中CO2 脱除技术。油气田地面工程,2008,27(3):51~52.。

巴彦淖尔漏水检测

坐便器漏水检测

排水管漏水维修公司

友情链接: