1、工程概况

白酒废水主要来源于窖池发酵过程中产生的黄水、底锅水、低度酒尾水、摊晾机清洗水、冷却排污水等。其中，窖池发酵产生的黄水[1-2],CODCr质量浓度最高可达100 000 mg/L，有机物含量较高、色度较高，含有大量的糖分和有机物、麦壳等悬浮物质，属于高浓度有机废水，且可生化性较好。某项目白酒废水处理采用了IC厌氧-两级AO-深度处理的组合工艺，处理出水CODCr、BOD5、NH3-N指标满足GB 3838—2002《地表水环境质量标准》中Ⅳ类标准要求，其他指标满足GB/T 18920—2020《城市污水再生利用城市杂用水水质》中城市绿化及道路清扫水质要求。

2、设计规模及进出水水质

该项目白酒废水处理量为300 m3/d，主要分为高浓度的窖池废水和低浓度的冲洗废水。其中，高浓度废水日产生量为45 m3，主要来源于原料浸泡、蒸煮、酒曲制作、酒糟及发酵池滤液等生产工艺单元，含有如多糖、有机酸、乙醇、甘油等高浓度溶解性有机物，具有CODCr、BOD5及TN浓度高、色度高、溶解氧浓度低等特征，pH值呈酸性，处理难度大，但可生化性较好。低浓度废水日产生量为255 m3，主要来源于设备及场地清洗、锅底水等，成分简单，CODCr浓度相对较低。两股废水统一经排水管道输送至格栅渠，经机械格栅过滤后自流至集水池中一起处理。设计进出水水质见表1。

表1设计进出水水质

该废水处理的难点主要表现为：有机物浓度较高，以窖池废水为主的高浓度废水CODCr质量浓度在50 000 mg/L左右，TN质量浓度在550 mg/L左右，且废水中还含有大量的有机酸，废水显酸性，需要与低浓度废水充分混合，以降低综合废水中各项指标浓度，实现水质均衡，有助于后续工艺的稳定运行。另一方面，废水中还有大量的麦壳等大颗粒悬浮物，极易造成管道及设备的堵塞，需要在废水处理前端增加拦截并有效分离悬浮物的预处理设施，保证废水处理系统的连续运行。

3、废水处理工艺

3.1工艺选择

针对白酒废水中有机物浓度高的特点，许多白酒废水处理项目中，均采用了IC或UASB厌氧反应器[3-8]，工程实践结果表明，厌氧反应器对白酒废水中的高浓度有机物有很好的降解效果，其去除率均达到了90%以上。

白酒废水中TN及NH3-N的浓度较高，本项目设计采用了改良型AO反应池，即两级AO模式。一级A段设计为多功能模式，即搅拌/曝气模式可任意切换。一级A池搅拌模式用于常规运行状态，IC厌氧出水稳定时，关闭曝气阀门，开启潜水搅拌机，使废水处于缺氧状态，溶解氧质量浓度控制在0.5 mg/L左右，实现反硝化工艺。一级A池曝气模式可用于好氧进水端COD较高的情况下，采用穿孔曝气模式，表面空气搅拌负荷设置为3 m3/（m2·h），开启曝气管道上的阀门，关闭潜水搅拌机，溶解氧质量浓度控制在3 mg/L左右，形成高溶解氧模式，快速有效地去除有机物，防止对系统的冲击，同时使C/N保持在2∶1以下，为二级A池的厌氧氨氧化颗粒污泥的培养和驯化提供必要条件。一级O段出水直接进入二级A段，且在此设置组合填料，便于厌氧氨氧化菌挂膜。二级A池严格控制溶解氧浓度，使其培养出厌氧氨氧化颗粒污泥，提升TN去除效果[9-12]。综上，采用改良型AO反应池，COD、NH3-N、TN的去除效果较明显[13-15]。

白酒酿造以高粱、青稞、大麦、稻谷为原料，经酒曲发酵后，会释放出含有氮、磷等元素的多种物质，因此，本项目采用混凝沉淀工艺进行深度处理[16-19]，去除废水中较高浓度的含磷污染物，即通过药剂的混凝和助凝作用，使废水中的含磷污染物互相聚合而形成胶体，然后与水体中的杂质结合形成更大的絮凝体，进而从废水中沉淀去除。同时，在出水末端增设砂滤罐[20]，有效截留悬浮物，保证废水的达标排放。

3.2工艺流程

综上所述，本项目的主体处理工艺流程为IC厌氧-两级AO-混凝沉淀-砂滤。工艺流程见图1。

白酒废水经机械格栅拦截去除废水中较大颗粒物（谷物壳等）后进入集水池暂存，然后经泵提至固液分离机进一步去除较小悬浮物后进入收集池，加碱调节废水pH值至中性后，经泵提至初沉池沉淀去除密度较大的悬浮物，出水自流至调节池，均衡水质、水量。调节池出水经配水池加热至（35±2）℃后泵提进入IC厌氧反应器，利用厌氧微生物降解废水中大部分有机物。出水自流至后续两级AO工艺，一级AO池投加优势硝化-反硝化菌种，实现NH3-N在亚硝酸盐菌作用下转化为NO2--N，再在硝酸盐菌作用下转化为NO3--N，最后由反硝化菌作用转化为N2的反应过程，从而实现了废水中NH3-N及TN的降解；在二级AO池中进行短程硝化-反硝化反应，即NH3-N在亚硝酸盐菌作用下转化为NO2--N，再由厌氧氨氧化菌将NO2--N直接转化为N2，最终实现同步除碳脱氮作用。好氧池出水经二沉池泥水分离，上清液自流进入混凝反应池，投加除磷剂、助凝剂，与废水中磷酸盐聚合沉淀，去除剩余的磷酸盐。混合液自流进入三沉池沉淀分离絮状物。三沉池出水经中间水池泵提至砂滤罐去除废水中细小悬浮物等污染物后，经清水池消毒达标排放。系统产生的污泥排至污泥浓缩池暂存浓缩，调质加药后利用污泥脱水机进行脱水，泥饼定期外运处理。

图1白酒废水处理工艺流程

4、主要处理构筑物及设计参数

(1）集水池。1座，地下钢砼结构，尺寸为4.00 m×4.00 m×4.80 m，有效水深为4.30 m，有效容积为68 m3，水力停留时间为5.4 h。设提升泵2台，1用1备，单台流量为15 m3/h，扬程为10 m，功率为1.5 kW；机械格栅1套，格栅渠深1 700mm，宽500 mm，栅隙为3 mm，功率为0.75 k W；固液分离机1套，栅隙为0.5 mm，功率为0.25kW。30%液碱投加量为0.5 L/h，设空气搅拌装置1套，曝气量为3 m3/（m2·h），鼓风机与曝气系统共用；液位控制系统1套。

(2）收集池。1座，地下钢砼结构，尺寸为8.80 m×4.00 m×4.80 m，有效水深为4.30 m，有效容积为151 m3，水力停留时间为12 h。设提升泵2台，1用1备，单台流量为15 m3/h，扬程为13m，功率为2.2 kW；空气搅拌装置1套，曝气量为3 m3/（m2·h），鼓风机与曝气系统共用；液位控制系统及pH/T在线监测系统各1套；30%液碱加药装置1套，投加量为0.25 L/h，液碱储药罐采用PE材质，罐体容积为5 m3。

(3）初沉池。1座，半地上钢砼结构。尺寸为4.40 m×3.60 m×5.50 m，设计表面负荷为0.79 m3/（m2·h），有效水深为5.00 m。设排泥泵2台，1用1备，单台流量为10 m3/h，扬程为10 m，功率为0.75 kW；φ400 mm中心导流筒1套，碳钢防腐材质；宽0.30 m、高0.30 m出水堰1套；池体底部设泥斗，倾角为53°，泥斗垂直高度为2 m。

(4）调节池。1座，半地上钢砼结构，尺寸为11.90 m×4.40 m×5.50 m，有效水深为5.00 m，有效容积为261 m3，水力停留时间为20.9 h。设潜水搅拌机2台，整机SUS304材质，功率为2.2 kW。

(5）配水池。1座，半地上钢砼结构，尺寸为4.40 m×1.70 m×5.50 m，有效水深为5.00 m，有效容积为37 m3，水力停留时间为3 h。设提升泵2台，1用1备，单台流量为15 m3/h，扬程为24 m，功率为5.5 kW；液位控制系统、镀锌盘管蒸汽加热装置及pH/T在线监测系统各1套，池内控制水温为（35±2）℃；备用30%液碱及碱度加药装置各1套，以应对厌氧反应器出现酸化异常的突发情况，加药泵各1台，单台流量为100 L/h，扬程为50 m，功率为90 W。

(6) IC厌氧反应器。1座，碳钢防腐结构，尺寸为φ5.00 m×18.00 m，有效容积为350 m3，水力停留时间约为28 h。设计进水CODCr质量浓度为11 750 mg/L，容积负荷为10 kg[CODCr]/（m3·d），污泥浓度为40 g/L。循环管道上设备用管道蒸汽释放器1套，应对于冬季配水池蒸汽加热不足的情况，保证厌氧反应器内部温度保持在（35±2）℃，上升流速控制在3 m/h左右。罐体外部采用厚度50 mm，容重80 kg/m3的岩棉保温，外加1层0.5mm厚的彩钢板。内部12～13 m、15～16.5 m高度上设置三相分离器。罐顶设汽水分离罐1套，并配套内燃式沼气燃烧火炬1套。罐内设热电阻温度计1套。设循环泵2台，1用1备，单台流量为45m3/h，扬程为10 m，功率为4.0 kW。

(7）改良型AO反应池。1座，半地上钢砼结构，分4格。污泥浓度为5 000 mg/L，反硝化速率为0.1 kg[NO3--N]/（kg[MLSS]·d),NH3-N负荷为0.05 kg[NH3-N]/（kg[MLSS]·d),BOD5污泥负荷为0.1 kg[BOD5]/（kg[MLSS]·d）。

一级A池尺寸为7.90 m×3.85 m×5.50 m，有效水深为5.00 m，有效容积约为152 m3，水力停留时间约为12 h。设潜水搅拌机1台，单台功率为1.5 k W;PVC穿孔曝气装置1套。为保证二级A池的厌氧氨氧化效果，一级A池出水C/N值应不超过2。当厌氧出水CODCr浓度较低时，开启搅拌模式，关闭曝气阀门，保持一级A池的溶解氧质量浓度为0.5 mg/L；当厌氧出水CODCr浓度较高时，应降低废水中的CODCr浓度，控制C/N值不超过2，此时停止潜水搅拌，开启曝气模式，控制溶解氧质量浓度为3 mg/L左右。

一级O池尺寸为8.00 m×3.85 m×5.50 m，有效水深为5.00 m，有效容积为154 m3，水力停留时间约为12 h，溶解氧质量浓度为2～3 mg/L，回流比为4。设置双管可提升式管式微孔曝气器30套，罗茨风机2台，与二级O池共用，1用1备，单台风量为10.5 m3/min，风压为58.8 kPa，功率为18.5kW。硝化液由一级O池末端回流至一级A池前端，设硝化液回流泵3台，2用1备，单台流量为25 m3/h，扬程为10 m，功率为1.5 kW。

二级A池尺寸为3.60 m×3.85 m×5.50 m，有效水深为5.00 m，有效容积约为69 m3，水力停留时间约为5.5 h。池内满铺组合填料，高度为3.00m，溶解氧质量浓度小于0.5 mg/L,pH值控制在7.5～8.0。设置双管可提升式管式微孔曝气器8套。

二级O池尺寸为7.90 m×3.85 m×5.50 m，有效水深为5.00 m，有效容积为152 m3，水力停留时间约为12 h，溶解氧质量浓度为2～3 mg/L，回流比为4。设置双管可提升式管式微孔曝气器32套，曝气风机与一级O池共用。硝化液由二级O池末端回流至二级A池前端，设硝化液回流泵3台，2用1备，单台流量为25 m3/h，扬程为10 m，功率为1.5 k W。

(8）二沉池。1座，尺寸为5.50 m×3.85 m×5.50 m，设计表面负荷为0.59 m3/（m2·h），有效水深为4.80 m，污泥回流比为80%。设φ550 mm中心导流筒1套；0.30 m宽、0.30 m高出水堰1套；池体底部设泥斗，倾角为52°，泥斗垂直高度为2.00 m；污泥回流泵2台，1用1备，单台流量为10 m3/h，扬程为10 m，功率为0.75 kW。

(9）混凝反应池。1座，半地上钢砼结构，分2格，单格尺寸为1.80 m×1.50 m×5.50 m，有效水深为4.50 m，水力停留时间约为2 h。设快速搅拌装置1套，转速为40 r/min，功率为2.2 kW；慢速搅拌装置1套，转速为10 r/min，功率为2.2kW，搅拌装置搅拌轴液下采用碳钢加聚脲防腐材质。设硫酸亚铁除磷剂、PAM、液碱加药装置各1套，硫酸亚铁除磷剂质量分数为30%，投加量为15 L/h;PAM质量分数为0.1%，投加量为70 L/h；液碱质量分数为30%，投加量为0.25 L/h。设pH在线监测系统1套。

(10）三沉池。1座，尺寸为5.50 m×3.85 m×5.50 m，有效水深为4.50 m。沉淀段表面负荷为0.59 m3/（m2·h）。设宽0.30 m、高0.30 m出水堰1套；φ80 mm×1 mm的斜管，安装角度为60°；底部泥斗倾角为46°，泥斗垂直高度为1.60 m；排泥泵2台，1用1备，单台流量为10 m3/h，扬程为10 m，功率为0.75 kW。

(11）砂滤罐。1座，玻璃钢结构，尺寸为φ1.40 m×2.80 m，滤速为8.1 m/h，过滤面积为1.5 m2。上层采用无烟煤滤料，粒径为0.8～1.6mm，填装高度为1 200 mm；下层采用石英砂滤料，粒径为0.5～0.8 mm，填装高度为800 mm。

(12）清水池。1座，半地上钢砼结构，尺寸为2.10 m×1.80 m×5.50 m，有效水深为5.00 m，水力停留时间约为1.5 h。设次氯酸钠消毒剂加药装置1套，质量分数为30%，投加量为2.5 L/h。

(13）污泥浓缩池。1座，半地上钢砼结构，尺寸为4.40 m×2.00 m×5.50 m，有效水深为4.85m，有效容积为42 m3。设污泥螺杆泵2台，1用1备，单台流量为3 m3/h，扬程为20 m，功率为1.5kW。配套202型叠螺脱水机1套，处理量为30～40 kg[DS]/h，功率为1.29 kW。PAM质量分数为0.1%，投加量为25 L/h。

5、工程设计特点

(1) IC厌氧反应器采用中温厌氧发酵方式，设计容积负荷为10 kg[CODCr]/（m3·d），厌氧效果较好，有效地降解废水中绝大部分有机物，大大降低后续生化工艺负荷。

(2）改良型AO反应池采用两级AO工艺，其中一级A池采用多功能模式，即曝气/搅拌可切换，以满足不同水质的处理需求；二级A池采用厌氧氨氧化工艺，且增设组合填料，便于厌氧氨氧化菌挂膜。该改良工艺耐冲击能力强，有机物降解效率高，运行稳定性较好，经处理后废水中绝大部分的TN及NH3-N得以去除，其他污染物也得以有效降解，保证了废水的达标排放。同时，短程硝化-反硝化反应较传统的硝化-反硝化工艺，能够减少NO2--N向NO3--N转化的步骤，降低了氧气需求量，实现了降耗增效。

6、工程调试及运行效果

该项目IC厌氧反应器的设计容积负荷为10 kg[CODCr]/（m3·d），调试过程中，因废水的有机物浓度较高，以及投加的颗粒污泥并非来源于处理同类废水的厌氧反应器，因此，需对IC厌氧反应器颗粒污泥进行逐步驯化，从低负荷向高负荷逐步适应，使厌氧微生物逐步适应新的废水水质。IC厌氧反应器初始启动容积负荷为3 kg[CODCr]/（m3·d），启动运行后，每日检测出水的VFA、SV30、CODCr、p H值等数据，连续运行7 d，当ρ（VFA)<300 mg/L,SV30<2%,CODCr去除率大于85%,pH值为6.8～7.2时，视为运行稳定，然后逐步提升负荷。单次阶段性提升负荷为1 kg[CODCr]/（m3·d），稳定运行5 d提升1次负荷，42 d后，IC厌氧反应器达到设计负荷，且运行效果好，出水水质较稳定。

调试过程中，因车间排水异常，仅排放了高浓度废水，没有及时排放低浓度废水，较高的有机物浓度对IC厌氧反应器造成了不利的冲击影响，导致容积负荷瞬间增高，出水效果较差，带少量絮状污泥。当发现该现象时，立即将二沉池出水调配至配水池中，对IC厌氧反应器进水进行稀释置换，降低容积负荷，调整效果明显，IC厌氧反应器很快恢复正常运行。

好氧系统运行过程中，系统只有低浓度废水时，好氧系统的容积负荷较低，因没有及时调整曝气量，导致好氧池过量曝气，溶解氧质量浓度达到了5 mg/L，导致污泥老化，二沉池出现了翻泥现象，总出水CODCr浓度也随之升高。为解决该问题，及时调整二沉池排泥，降低污泥龄，减少曝气量，将好氧池溶解氧质量浓度控制在2～3 mg/L，好氧系统很快恢复活性，且正常运行，保证了出水的达标排放。

调试运行完毕，整套设施运行正常，连续稳定运行6个月，出水CODCr、BOD5、NH3-N指标满足GB 3838—2002中Ⅳ类地表水标准要求，其他指标满足GB/T 18920—2020中城市绿化及道路清扫水质要求。实际运行数据见表2，其中进水是指白酒废水调节池综合废水的平均值。

表2某白酒废水处理站运行数据

7、项目投资及运行成本

本项目总投资为265万元。稳定运行后，直接运行费用为4.05元/m3，其中电费2.16元/m3，药剂费1.00元/m3，人工费0.89元/m3。冬季增加蒸汽费2.50元/m3。

8结语

(1）本项目采用IC厌氧-两级AO-混凝沉淀-砂滤的组合工艺处理白酒废水，处理后CODCr、BOD5、NH3-N指标满足GB 3838—2002中Ⅳ类地表水要求，其他指标满足GB/T 18920—2020中城市绿化及道路清扫水质要求，直接运行成本为4.05元/m3。

(2）本项目设计IC厌氧反应器的容积负荷为10 kg[CODCr]/（m3·d），上升流速控制在3 m/h左右，罐内温度控制在（35±2）℃范围内，能够高效降解废水中的有机污染物，保障了后续单元的稳定运行。

(3）本项目改良型AO反应池采用两级AO工艺，一级A池能够实现曝气/搅拌的任意切换，二级A池接种厌氧氨氧化颗粒污泥，结合O池的曝气反应，很好地实现了CODCr、NH3-N、TN等污染物的高效去除，达到了降耗增效的目的。

(4）白酒废水有机物浓度较高，厌氧反应过程中产生的大量沼气是很好的清洁能源，将来设计中可将沼气转化为热能，变废为宝，充分应用于生产生活，从而提高废水处理的经济效益。

参考文献:

[1]苟梓希,苏建,张富勇,等.UASB厌氧氨氧化反应器处理酿酒黄水的研究[J].工业用水与废水,2024, 55(2):52-55.

[2]张勇,陶杰,马三剑,等.IC-生物接触氧化工艺处理仁怀某白酒废水工程实例及调试[J].水处理技术,2014, 40(5):124-127.

[3]李文辉,黄莉,杨红梅.IC厌氧+二级AO+臭氧工艺改造白酒类废水工程案例分析[J].节能与环保,2022,(7):80-82.

[4]赖建平.白酒废水处理站工艺改造与扩建设计分析[J].中国资源综合利用,2022, 40(11):202-204.

[5]陆艳侠,任鹏.IC厌氧反应器处理白酒厂酿造废水的研究[J].齐鲁工业大学学报,2017, 31(1):24-28.

[6]王曦,朱羽廷,梁郡.贵州大规模集中处理酱香型白酒废水处理厂设计及运行[J].中国给水排水,2023, 39(18):61-66.

[7]苏先真.IC厌氧反应器-接触氧化-曝气生物滤池处理酿酒废水[J].广州化工,2016, 44(1):138-140.

[8]唐黎明,张书良.白酒高浓度有机废水处理技术研究[J].现代食品,2015,(24):65-67.

[9]马艳红,秦彦荣,陈永志.厌氧氨氧化生物脱氮技术研究[J].兰州交通大学学报,2010, 39(4):119-125.

[10]孙鑫,薛同站,李卫华,等.厌氧氨氧化反应器的快速启动及脱氧性能研究[J].工业用水与废水,2022, 53(6):21-27.

[11]史晓北.铁元素强化厌氧氨氧化反应的研究进展[J].环境工程,2023, 41(5):231-236.

[12]王静,郝建安,张爱君,等.厌氧氨氧化反应研究进展[J].水处理技术,2014, 40(3):1-4.

[13]赵明杰,栗勇田.UASB-两级A/O-混凝工艺处理生猪养殖污水工程实例[J].工业用水与废水,2024, 55(1):81-85.

[14]任杰,王先锋,涂照妹,等.某循环经济示范园污水处理厂工程设计实例[J].工业用水与废水,2023, 54(6):66-70.

[15]戚广贤,王建明,陈顺权.A/O+膜炭生物反应器处理制膜废水工程实例[J].工业水处理,2023, 43(12):188-192.

[16]黄生林,陈小光,马春燕,等.我国白酒废水处理工艺探讨[J].中国酿造,2023, 43(3):28-33.

[17]李蓓遥,苏建,孙铜,等.中国白酒企业酿酒废水处理现状与展望[J].酿酒科技,2024,(2):84-96.

[18]唐受印,戴友芝.水处理工程师手册[M].北京:化学工业出版社,2000.

[19]中国建筑设计研究院有限公司.给水排水设计手册第3册城镇排水[M].第3版.北京:中国建筑工业出版社,2017.

[20]蔡九茂,翟国亮,吕谋超,等.微灌砂石过滤器滤帽水力性能试验及内部流场模拟[J].农业工程学报,2020, 36(13):67-74.

文章来源:滕丽君,梁军,姜峰,等.IC厌氧-两级AO工艺处理白酒废水工程实例[J].工业用水与废水,2024,55(06):91-96.