01水质参数
本项目主要进水水质指标如表1所示。
02厌氧技术在制醋污水处理设备中的使用与改进
2.1制醋污水原有处理工艺及运转情况
制醋污水原有工艺流程如图1所示。
原有污水处理设备设计规模为1300m3/d，待处理污水中是没有引入醋糟压榨水的，醋糟未经压榨进入肥料厂，醋糟水在肥料厂的水处理设备进行处理，故进水CODCr=2500mg/L，TSS=300mg/L。原系统中AO池设计水力停留时长为70h，MLSS浓度约2500mg/L，经原有系统处理后能满足污水排放要求。本项目出水排放至市政管网，zui终出水的排放要求如表2所示。
2.2制醋污水改造后的工艺流程
改造后的处理流程主要增加了UASB厌氧反应装置及配套的沼气处理设施，即沼气涤气塔、沼气稳压柜、，沼气燃烧器、蒸汽锅炉。UASB厌氧反应装置设计进水量为2160m3/d，进水SCOD负荷为11000kg/d。工艺流程如图2所示。
当前主流的厌氧工艺设备有UASB厌氧反应装置和IC厌氧反应装置，对于厌氧工艺的选择主要包括下述考虑：本项目中醋糟压榨水和醋超滤浓水尽管水量较小，但是在混合污水的COD浓度中贡献较大，这两股污水的主要成分是醋酸。由醋酸转化成甲烷的化学反应方程[式(1)]可知，该反应形成的吉布斯自由能较低，理论上合成的微生物细胞少，不利于污泥的颗粒化生长。
如果反应装置内为絮状污泥，则IC厌氧反应装置并不适合。采用UASB反应装置，可以控制相对较低的上升流速，适用于絮状污泥。本项目UASB反应装置满负荷时上升流速为0.5m/h。
本项目UASB反应装置直径为15m，高为17m，有效容积为2827m3，水力停留时长为31h，设计容积负荷为3.9kgSCOD/m3。实际工程应用流程中，出于迅速起动的目的，UASB反应装置内接种的是造纸污水项目IC反应装置内性能优秀的颗粒污泥。接种污泥的颗粒粒径较大，平均直径为2~5mm。通过1年的运转后，颗粒污泥的粒径明显变小，平均直径为0.5~1mm。污泥颗粒完整、表面黑亮光泽、降沉性良好、甲烷比产气率高、污泥活性良好。污泥颗粒逐步减少与设计前的预判一致。运转流程中出现进水施加负荷过高的情况，厌氧出水取样有污泥随水流出反应装置。这时用50mL量筒取反应装置底部污泥样，发现污泥出现分层现象，上层污泥表面附着微小气泡，样品静置30min后，污泥全部落至量筒底部。按照以上情况可知，即便选择很低的上升流速，满负荷情况下仍然容易出现污泥流失的情况。
厌氧降解流程中有机污染物被微生物降解形成甲烷和二氧化碳，即我们一般所说的沼气的主要成分，因此，在工艺流程中设置了沼气处理系统。据报道，每处理1kgCOD理论上可以形成0.35m3的CH4气体(0℃、1.013×105Pa下)。CH4气体的燃烧值为3.93×107J/m3，大于天然气的燃烧值3.53×107J/m3。当前工程实际中经常使用的反应装置为中温厌氧反应装置，反应装置的zui佳运转温度为35~38℃，而制醋污水无论冲洗水、压榨水还是醋超滤浓水都是常温水，尤其是在冬天，不能满足厌氧进水要求，因此，需要进行蒸汽加热。本项目利用厌氧系统形成的沼气作为蒸汽锅炉燃料，制备蒸汽对反应装置进水进行回暖，实现资源利用，运转低成本。本项目预期满负荷时沼气产量为200m3/h，设计选择2t/h的蒸汽锅炉，蒸汽压力1.0Mpa。沼气中包括少量的硫化氢气体，为了杜绝硫化氢对蒸汽锅炉造成腐蚀，设置沼气涤气塔，通过碱液喷淋吸收沼气中的硫化氢。鉴于瞬间沼气产量的调整，沼气涤气塔处理性能按照400m3/h设计。净化后的沼气进入沼气稳压柜，恒压输送至蒸汽锅炉。考虑锅炉检修等特殊情况，设置沼气燃烧器，当沼气不能被利用时输送至沼气燃烧器，避免沼气直接排放形成安全隐患及损坏臭氧层。
本项目实际运转流程中厌氧反应装置的进水量为1100m3/d，进水SCOD平均值为3500mg/L，容积负荷为1.4kgSCOD/m3。厌氧单元的COD消除率高，好氧单元重要影响是脱氮除磷。厌氧单元具体运转数据如图3所示。
由图3可知，厌氧进水SCOD有调整，但是厌氧出水SCOD比较稳定，厌氧SCOD消除率>90%。
厌氧降解流程中形成沼气，相当高的COD消除率，意味着相当高的沼气产量，从能源利用角度来看，增加厌氧系统可以创造相当高的经济效益。沼气产量与COD消除量曲线如图4所示。
由图4可知，厌氧系统沼气产量与SCOD消除量成比重，经核算比产气率平均值约0.8m3沼气/(kgSCOD)。比产气率曲线如图5所示。
制醋污水中很多悬浮物质是可被降解的COD，在SCOD的测定中这部分物质没有计入，因此，用SCOD核算的比产气率十分高。具体联系污水宝或参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。
厌氧出水COD浓度较低，因此，好氧单元的污泥负荷大幅下滑，需氧量减少，曝气设备的运转能耗减少。同时因好氧进水有机物浓度减少，好氧污泥产量减少，污泥处理成本减少。
综上可见，厌氧技术应用在制醋污水处理中，拥有有机物消除率高，污水处理系统能耗减少，污泥处理成本减少，形成清洁能源的优点。
2.3厌氧单元运转流程中存在问题及改进方案
2.3.1厌氧供料泵吸入口篮式过滤器频繁堵塞
本项目原水中有醋糟压榨水，麸皮、谷糠等难降解的木质纤维素构成大量悬浮物，原有预处理设备中有1台机械格栅，齿耙间隔为5mm，可以拦截污水中的部分塑料胶条和麸皮等，但是在调整池内仍然发现有麸皮等留存，为了杜绝悬浮物堵塞厌氧进水泵或进入厌氧反应装置，设计时在厌氧供料泵吸入口管道上增加了篮式过滤器。实际运转流程中发现，通过机械格栅拦截之后进入调整池的污水中仍然包括很多悬浮物，导致篮式过滤器堵塞频繁，设备冲洗频率十分高，人工操作强度高度。厌氧颗粒污泥取样流程中发现有麸皮留存于底部污泥床。
结合现场具体情况，为避免麸皮等惰性物质进入厌氧反应装置，并在系统内累积，影响厌氧污泥活性，工艺设计进行了调优：在调整池顶增加转动滤网，滤网采用栅条形不锈钢网，栅条间隔0.5mm。从调优后的运转情况看，栅格间距为0.5mm的转动滤网可以有效的拦截麸皮、谷糠的悬浮物质，有助于后续厌氧系统运转。
2.3.2沼气涤气塔填料结晶
厌氧降解流程中形成沼气，其主要成分是甲烷和二氧化碳，另外还有少量的硫化氢气体和水蒸气。本项目设计原水硫酸根浓度小于30mg/L，因此估计沼气中的硫化氢浓度应小于1‰，故设计采用沼气碱洗涤气塔，通过碱液喷淋沼气以消除沼气中的硫化氢气体。实际运转流程中测试发现沼气中硫化氢浓度大概在3‰，二氧化碳大概在200‰。涤气塔运转流程中控制相当高的pH值以保证出口硫化氢浓度低于0.1‰不对后续锅炉造成腐蚀，但相当高的pH和二氧化碳浓度导致涤气塔内构成碳酸钠结晶，同时碱的使用量十分高。
结合本项目的具体情况，结晶主要在气温较低的时候出现，在沼气涤气塔底部增加了盘管式电加热装置，以减慢结晶。从工艺原理角度看，对于二氧化碳浓度相当高的沼气，沼气脱硫装置不能采用碱洗脱硫设备，宜采用生物法脱硫设备，以减少化学品消耗量和避免填料结晶。
03结论
厌氧技术使用在制醋污水处理拥有有机污染物消除高效、形成可以利用清洁能源、大幅度减少后续生化处理系统的能耗等特点，在制醋污水处理领域推广应用拥有很好的节能效益。(来源：净水技术作者:盛炜)
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