01水質參數
本項目主要進水水質指標如表1所示。
02厭氧技術在制醋污水處理設備中的使用與改進
2.1制醋污水原有處理工藝及運轉情況
制醋污水原有工藝流程如圖1所示。
原有污水處理設備設計規模為1300m3/d，待處理污水中是沒有引入醋糟壓榨水的，醋糟未經壓榨進入肥料廠，醋糟水在肥料廠的水處理設備進行處理，故進水CODCr=2500mg/L，TSS=300mg/L。原系統中AO池設計水力停留時長為70h，MLSS濃度約2500mg/L，經原有系統處理后能滿足污水排放要求。本項目出水排放至市政管網，zui終出水的排放要求如表2所示。
2.2制醋污水改造后的工藝流程
改造后的處理流程主要增加了UASB厭氧反應裝置及配套的沼氣處理設施，即沼氣滌氣塔、沼氣穩壓柜、，沼氣燃燒器、蒸汽鍋爐。UASB厭氧反應裝置設計進水量為2160m3/d，進水SCOD負荷為11000kg/d。工藝流程如圖2所示。
當前主流的厭氧工藝設備有UASB厭氧反應裝置和IC厭氧反應裝置，對于厭氧工藝的選擇主要包括下述考慮：本項目中醋糟壓榨水和醋超濾濃水盡管水量較小，但是在混合污水的COD濃度中貢獻較大，這兩股污水的主要成分是醋酸。由醋酸轉化成甲烷的化學反應方程[式(1)]可知，該反應形成的吉布斯自由能較低，理論上合成的微生物細胞少，不利于污泥的顆粒化生長。
如果反應裝置內為絮狀污泥，則IC厭氧反應裝置并不適合。采用UASB反應裝置，可以控制相對較低的上升流速，適用于絮狀污泥。本項目UASB反應裝置滿負荷時上升流速為0.5m/h。
本項目UASB反應裝置直徑為15m，高為17m，有效容積為2827m3，水力停留時長為31h，設計容積負荷為3.9kgSCOD/m3。實際工程應用流程中，出于迅速起動的目的，UASB反應裝置內接種的是造紙污水項目IC反應裝置內性能優秀的顆粒污泥。接種污泥的顆粒粒徑較大，平均直徑為2~5mm。通過1年的運轉后，顆粒污泥的粒徑明顯變小，平均直徑為0.5~1mm。污泥顆粒完整、表面黑亮光澤、降沉性良好、甲烷比產氣率高、污泥活性良好。污泥顆粒逐步減少與設計前的預判一致。運轉流程中出現進水施加負荷過高的情況，厭氧出水取樣有污泥隨水流出反應裝置。這時用50mL量筒取反應裝置底部污泥樣，發現污泥出現分層現象，上層污泥表面附著微小氣泡，樣品靜置30min后，污泥全部落至量筒底部。按照以上情況可知，即便選擇很低的上升流速，滿負荷情況下仍然容易出現污泥流失的情況。
厭氧降解流程中有機污染物被微生物降解形成甲烷和二氧化碳，即我們一般所說的沼氣的主要成分，因此，在工藝流程中設置了沼氣處理系統。據報道，每處理1kgCOD理論上可以形成0.35m3的CH4氣體(0℃、1.013×105Pa下)。CH4氣體的燃燒值為3.93×107J/m3，大于天然氣的燃燒值3.53×107J/m3。當前工程實際中經常使用的反應裝置為中溫厭氧反應裝置，反應裝置的zui佳運轉溫度為35~38℃，而制醋污水無論沖洗水、壓榨水還是醋超濾濃水都是常溫水，尤其是在冬天，不能滿足厭氧進水要求，因此，需要進行蒸汽加熱。本項目利用厭氧系統形成的沼氣作為蒸汽鍋爐燃料，制備蒸汽對反應裝置進水進行回暖，實現資源利用，運轉低成本。本項目預期滿負荷時沼氣產量為200m3/h，設計選擇2t/h的蒸汽鍋爐，蒸汽壓力1.0Mpa。沼氣中包括少量的硫化氫氣體，為了杜絕硫化氫對蒸汽鍋爐造成腐蝕，設置沼氣滌氣塔，通過堿液噴淋吸收沼氣中的硫化氫。鑒于瞬間沼氣產量的調整，沼氣滌氣塔處理性能按照400m3/h設計。凈化后的沼氣進入沼氣穩壓柜，恒壓輸送至蒸汽鍋爐。考慮鍋爐檢修等特殊情況，設置沼氣燃燒器，當沼氣不能被利用時輸送至沼氣燃燒器，避免沼氣直接排放形成安全隱患及損壞臭氧層。
本項目實際運轉流程中厭氧反應裝置的進水量為1100m3/d，進水SCOD平均值為3500mg/L，容積負荷為1.4kgSCOD/m3。厭氧單元的COD消除率高，好氧單元重要影響是脫氮除磷。厭氧單元具體運轉數據如圖3所示。
由圖3可知，厭氧進水SCOD有調整，但是厭氧出水SCOD比較穩定，厭氧SCOD消除率>90%。
厭氧降解流程中形成沼氣，相當高的COD消除率，意味著相當高的沼氣產量，從能源利用角度來看，增加厭氧系統可以創造相當高的經濟效益。沼氣產量與COD消除量曲線如圖4所示。
由圖4可知，厭氧系統沼氣產量與SCOD消除量成比重，經核算比產氣率平均值約0.8m3沼氣/(kgSCOD)。比產氣率曲線如圖5所示。
制醋污水中很多懸浮物質是可被降解的COD，在SCOD的測定中這部分物質沒有計入，因此，用SCOD核算的比產氣率十分高。具體聯系污水寶或參見http://www.dowater.com更多相關技術文檔。
厭氧出水COD濃度較低，因此，好氧單元的污泥負荷大幅下滑，需氧量減少，曝氣設備的運轉能耗減少。同時因好氧進水有機物濃度減少，好氧污泥產量減少，污泥處理成本減少。
綜上可見，厭氧技術應用在制醋污水處理中，擁有有機物消除率高，污水處理系統能耗減少，污泥處理成本減少，形成清潔能源的優點。
2.3厭氧單元運轉流程中存在問題及改進方案
2.3.1厭氧供料泵吸入口籃式過濾器頻繁堵塞
本項目原水中有醋糟壓榨水，麩皮、谷糠等難降解的木質纖維素構成大量懸浮物，原有預處理設備中有1臺機械格柵，齒耙間隔為5mm，可以攔截污水中的部分塑料膠條和麩皮等，但是在調整池內仍然發現有麩皮等留存，為了杜絕懸浮物堵塞厭氧進水泵或進入厭氧反應裝置，設計時在厭氧供料泵吸入口管道上增加了籃式過濾器。實際運轉流程中發現，通過機械格柵攔截之后進入調整池的污水中仍然包括很多懸浮物，導致籃式過濾器堵塞頻繁，設備沖洗頻率十分高，人工操作強度高度。厭氧顆粒污泥取樣流程中發現有麩皮留存于底部污泥床。
結合現場具體情況，為避免麩皮等惰性物質進入厭氧反應裝置，并在系統內累積，影響厭氧污泥活性，工藝設計進行了調優：在調整池頂增加轉動濾網，濾網采用柵條形不銹鋼網，柵條間隔0.5mm。從調優后的運轉情況看，柵格間距為0.5mm的轉動濾網可以有效的攔截麩皮、谷糠的懸浮物質，有助于后續厭氧系統運轉。
2.3.2沼氣滌氣塔填料結晶
厭氧降解流程中形成沼氣，其主要成分是甲烷和二氧化碳，另外還有少量的硫化氫氣體和水蒸氣。本項目設計原水硫酸根濃度小于30mg/L，因此估計沼氣中的硫化氫濃度應小于1‰，故設計采用沼氣堿洗滌氣塔，通過堿液噴淋沼氣以消除沼氣中的硫化氫氣體。實際運轉流程中測試發現沼氣中硫化氫濃度大概在3‰，二氧化碳大概在200‰。滌氣塔運轉流程中控制相當高的pH值以保證出口硫化氫濃度低于0.1‰不對后續鍋爐造成腐蝕，但相當高的pH和二氧化碳濃度導致滌氣塔內構成碳酸鈉結晶，同時堿的使用量十分高。
結合本項目的具體情況，結晶主要在氣溫較低的時候出現，在沼氣滌氣塔底部增加了盤管式電加熱裝置，以減慢結晶。從工藝原理角度看，對于二氧化碳濃度相當高的沼氣，沼氣脫硫裝置不能采用堿洗脫硫設備，宜采用生物法脫硫設備，以減少化學品消耗量和避免填料結晶。
03結論
厭氧技術使用在制醋污水處理擁有有機污染物消除高效、形成可以利用清潔能源、大幅度減少后續生化處理系統的能耗等特點，在制醋污水處理領域推廣應用擁有很好的節能效益。(來源：凈水技術作者:盛煒)
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