截至2009年底，我国约有木薯酒精生产企业30多家，木薯酒精产量700万t/a，平均每家企业产量133t/al。以木薯为原料生产酒精在我国广西、广东、湖北、江苏等省有较为广阔的市场。常规生产工艺中每生产1t木薯酒精排出的废水约为12~15t，且木薯酒精废槽液出水温度高，含有大量的有机化合物及悬浮物，CODcr高达50~80g/L，SS(悬浮物)高达60~80g/L，属于典型的高浓度有机废水。
酒精酿造是借助高活性微生物的代谢作用，使用淀粉类物质(木薯、谷类及玉米等)转化为糖，继而生成酒精的过程。工业生产过程包括粉碎、糖化、发酵、精馏、分子筛脱水等过程，其中精馏过程产生的废醪液为酒精酿造的主要废水来源。
广东某木薯酒精加工企业，燃料乙醇年产量达15万吨/年，废醪液排放量达4000t/d。因木薯酒精废醪液含有大量的有机化合物及悬浮物，其浓度高、粘度大，直接固液分离处理较为困难，且分离后的醪渣由于蛋白质含量低，做饲料销售困难。建设方出于资源化利用的考虑，采用“高温CSTR厌氧反应器”工艺，通过厌氧生物处理回收大量沼气用于发电。
项目建成后投产运行，CSTR厌氧反应器出水的悬浮物经“斜筛过滤+混凝气浮+平流沉淀”工艺处理后依然高达8~15g/L，影响后续二级UASB厌氧系统和A/O好氧系统的运行效果，最终出水的CODcr和SS均不能稳定达标。于是对CSTR厌氧反应器的出水悬浮物去除工艺进行技术改造，改造后各项出水指标稳定达到设计要求，本工艺改造案例可为同类型木薯酒精废水处理提供参考。
1、污水处理站运行概况
1.1 进出水水质及原工艺流程
木薯酒精废醪液处理规模为4000t/d，温度高达80℃以上。本项目设计进水的CODcrq为60~80g/L，SS为50~70g/L，总氮为1g/L，总磷为0.3g/L。设计出水执行广东地方标准《水污染物排放限值》(DB44/26-2001)的第二时段一级标准。处理工艺如下：
1.2 主要设计参数
(1)CSTR高温厌氧反应器工艺：8个厌氧发酵罐，单个罐体规格尺寸：φ24.00x23.00m，有效容积8000m，容积负荷4.45kgCODcr/(m3·d)，停留时间16d；
(2)斜筛过滤工艺：过滤目数为60目，安装角度为60°；
(3)混凝气浮工艺：处理能力为100m3/h，数量为2台；
(4)平流沉淀工艺：平流沉淀池，表面负荷0.2m3/m2·h；
(5)UASB中温厌氧反应器工艺：容积负荷2.0kgCODcr/(m3·d)，停留时间2.8d；
(6)A/O生化池工艺：污泥负荷为0.09kgBOD5/(kgMLSS·d)，停留时间130h；气水比110：1。
(7)芬顿氧化工艺：芬顿氧化塔1座，规格尺寸：φ3.6x15m；
(8)污泥处理系统：板框压滤机9台，过滤目数200目，过滤面积450m2，用于处理厌氧污泥；带式压滤机2台，带宽3m，用于处理好氧系统及芬顿系统的污泥。
1.3 设计水质与实际水质对比
CSTR厌氧反应器出水的悬浮物经“斜筛过滤+混凝气浮+平流沉淀”工艺处理后依然高达8~15g/L，大量的悬浮物进入后续的处理单元，导致后续二级UASB厌氧系统产沼气率和CODcr去除率低，A/O生化系统的SVI指数低于80，活性污泥结块成团下沉等情况，最终出水的CODcr和SS均不能稳定达标排放。污水处理站运行1年，设计进、出水水质及实际出水质对比如下：
2、现状问题诊断及原因分析
2.1 实际运行主要存在的问题
CSTR工艺为完全混合式厌氧反应器，罐内设置水力搅拌装置，出水SS与反应器内部的浓度一致，高达20~30g/L。原处理工艺采用“斜筛过滤+混凝气浮+平流沉淀”的组合工艺，计划将CSTR厌氧出水悬浮物降低至5g/L以下，再进入二级UASB厌氧工艺。
实际运行中发现，采用“斜筛过滤+混凝气浮+平流沉淀”组合工艺后，出水悬浮物高达8~15g/L，且每个工艺段经常出现不同的问题，不能稳定连续运行。各工艺段的问题如下：
(1)“斜筛过滤”工艺段：斜筛的进水悬浮物高达20-30g/L，在实际运行中发现筛上物很多为编织物，经分析，农民的木薯通常采用编织袋装好木薯运送至收集单位，木薯加工段的粉碎机将编织袋及木薯一并粉碎，最终编织物在污水处理设施的斜筛上截留下来，同时还有部分粒径小的编织物通过斜筛后，进入后续的污水处理设置，影响后续的生化处理及深度处理系统。同时，斜筛过滤的进水悬浮物量大，筛网经常堵塞，需要操作工人采用高压喷枪冲洗，刚清洗后又很快堵塞。CSTR高温厌氧反应器出水温度高达60℃，而斜筛过滤区域需考虑加盖除臭，工人的操作环境很差。
(2)“混凝气浮”工艺段：因斜筛出水的SS还是高达15g/L以上，用混凝气浮法去除SS，SS去除率能达到40%~50%，混凝气浮后SS仍然达到8~10g/L，气浮机的溶气释放器因进水的悬浮物含量高导致经常堵塞，经气浮后出水的SS去除率不能得到保障，影响后续的工段运行。
(3)“平流沉淀”工艺段：主要作用是通过重力沉淀，分离污水中的悬浮物。本项目的表面负荷为0.2m3/m2·h，在实际运行中发现，平流沉淀效果不佳，主要原因是该悬浮物不易沉淀，排泥不干净，导致很快形成厌氧的情况，产生的沼气带动污泥上浮。类比同类型的木薯酒精废水处理项目，CSTR厌氧反应器出水后设置停留时间超过30h的辐流式沉淀池，用于分离出水的悬浮物。
2.2 出水污染物浓度超标原因分析
本项目计划采用“斜筛过滤+混凝气浮+平流沉淀”组合工艺，将CSTR出水中生化性较差的悬浮物分离处理，分离后的清液再进入后续的二级厌氧和好氧生化系统。但是实际运行中发现，该组合工艺不能稳定连续运行，出水SS在8~10g/L之间波动，出水中的SS主要为难降解的纤维素、木质素及经粉碎后的编织物，进入后续的二级厌氧及好氧生化系统，严重影响后续的生化处理效果，导致出水不达标。
该组合工艺繁杂，工人操作量大，且卫生环境差。斜筛和气浮释放器经常堵塞，平流沉淀池排泥等都需要大量的人工操作，卫生条件极差，且一旦失误，SS进入后续的生化系统，导致最终出水不达标。
3、工艺运行调整
CSTR厌氧反应器出水的悬浮物多为生化性较差的木质素、纤维素等，悬浮物没有在“斜筛+混凝气浮+平流沉淀”的组合工艺中得到有效稳定的去除，对后续的厌氧和好氧系统有较大的影响，最终出水不达标。通过考察同类型的木薯酒精废水处理站，CSTR厌氧出水多采用辐流式沉淀池进行分离去除悬浮物，停留时间长达30h，且最终的去除率只有50%左右，因此需要一种更高效、经济、稳定的处理工艺，解决CSTR厌氧出水悬浮物高的问题。
因本项目CSTR厌氧反应器出水悬浮物的去除是采用“斜筛+混凝气浮+平流沉淀”的物理分离工艺，悬浮物始终没有得到根本的去除(没有增减)，只是从污水中通过重力、机械等的作用分离出来，最终去到污泥系统通过板框压滤分离，污泥处理的规模是按绝干污泥量计算的，因此污泥处理的建设规模并没有因此而减少。
CSTR厌氧反应器出水的悬浮物高达20~30g/L，已经满足板框压滤机的进料要求了，不需进一步的浓缩，可以直接经泵加压进入板框压滤机进行脱水，悬浮物经脱水后形成泥饼，含水率可降至60%~65%，因有机物含量高，可作有机肥料出售，板框压滤机的滤液再进入后续的厌氧和好氧系统处理。板框压滤机滤布的目数为200目(孔径为75微米)，对滤液进行化验分析，滤液的悬浮物稳定在3g/L以下，满足降低CSTR出水去除悬浮物的工艺需求。
一般的市政污水，板框压滤机的进料泵采用螺杆泵，采用高、低压进料的方式，将污泥加压提升进入高压隔膜板框脱水机内，高压进料螺杆泵为0.6Mpa，低压进料螺杆泵为0.2Mpa。因为木薯带有泥沙，在生产燃料乙醇的粉碎机工艺段，会将木薯上的泥沙一并粉碎，最终粉碎的泥沙会从蒸馏塔上随酒精废醪液一起进入污水处理系统。如果采用螺杆泵，粉碎的泥沙容易磨坏螺杆泵的转子。经经济比较及考察同类型的木薯酒精废水处理项目，采用卧式离心泵更适合于作为板框压滤机的进料泵，进料快且较为稳定，而且采用卧式离心泵可以通过自动阀门的切换，一组卧式离心进料泵可为4台板框压滤机进料，进料时间可以控制在0.7h之内。
3.1 工艺流程图及说明
改造工艺流程说明：CSTR厌氧反应器出水的SS高达20~30g/L，出水后进入水量缓存池A，调节水量，采用离心泵作为进料泵，将污水提升加压进入板框压滤机进行过滤脱水，滤液进入水量缓冲池B，滤液的含水率在3g/L以下。污水中的悬浮物经板框的滤布截留脱水压榨，最终形成泥饼(含水率在60%~65%左右)。
3.2 设计计算及可行性分析
(1)设计进水悬浮物为20g/L，板框过滤脱水后，滤液的悬浮物为3g/L，每天处理的绝干泥量为68t/d，悬浮物的去除率为85%；
(2)原设计有9台板框脱水机用于厌氧污泥脱水，过滤面积450m2，过滤滤布的目数为200目(孔径为75微米)，且会在滤布上形成一个污泥层，过滤效果更佳。按每100m2过滤面积处理0.4t绝干污泥计算，每台板框压滤机工作周期按3.0h设置(因处理的是厌氧污泥，含纤维素、木质素等物质较多，脱水效果较好)，板框压滤机进料的时间控制在0.7h以内，板框脱水机每天工作5个周期，处理能力=450/100x0.4x5x9=81t绝干污泥；因此，将原有的9台过滤面积为450m2的板框脱水机，改造后作为CSTR厌氧反应器出水悬浮物的去除工艺，能完成过滤分离CSTR反应器出水悬浮物的任务，同时兼具污泥脱水的功能。
4、工艺改造优势及经济性
(1)原工艺是采用“斜筛过滤+混凝气浮+平流沉淀”组合工艺，计划将CSTR厌氧反应器出水的悬浮物从20~30g/L降至5g/L以下，物理分离后的悬浮物最终进入污泥处理系统，需处理的绝干污泥量为60t/d。采用“板框过滤”工艺，直接处理CSTR厌氧反应器出水的悬浮物，悬浮物从20~30g/L降至3g/L以下，需处理的绝干泥量为68t/d，同样需要9台过滤面积450m2的板框脱水机。工艺改造后，将污泥处理工艺直接作为CSTR反应器出水去除悬浮物的工艺，省去“斜筛过滤+混凝气浮+平流沉淀”组合工艺，节省了运行费用。
(2)板框压滤机进泥含固率要求达到2%~3%，本项目CSTR厌氧反应器出水的悬浮物浓度符合板框压滤机的进泥含固率的要求，不需设置污泥浓缩工艺，可以直接进料至板框压滤机进行脱水。
(3)因CSTR厌氧反应器的停留时间高达16d，废醪液中大部分易生化的悬浮物及有机物已经在厌氧反应器中去除，并转化为热量及沼气。CSTR厌氧反应器出水的悬浮物多为生化性较差的木质素、纤维素等。经板框过滤出水的悬浮物能稳定降低至3g/L以下，减少了悬浮物对后续厌氧和好氧系统的冲击，进入芬顿系统的CODcr及悬浮物含量均有较大的降低，大大减少了项目的运行费用，最终出水能稳定达标。
5、优化后的水质
本项目经工艺改造后，我们对各污水处理工艺段的出水CODcr及悬浮物做了横向对比。结果如下：
经工艺改造后，将“板框过滤”作为CSTR厌氧出水后过滤分离悬浮物的工艺，板框滤液的悬浮物能稳定在3g/L以下，悬浮物去除率在80%~88%左右。通过对比工艺改造前后各污水处理单元CODcr及SS的出水水质发现，工艺改造后，二级厌氧系统和A/O生化池系统的CODcr及SS的去除率均提升10%~20%左右，出水水质均能达到预期的效果，同时，因进入芬顿流化床的CODcr及SS降低，因芬顿加药量减少，整个系统的运行费也能进一步降低。
6、结论
(1)CSTR厌氧反应器的出水需分离污水中大量的悬浮物，用“板框过滤”工艺代替“斜筛过滤+混凝气浮+平流沉淀”组合工艺，悬浮物的去除率可高达85%~88%，并稳定在3g/L以下；
(2)工艺调整后，“板框过滤”工艺同时兼具污泥脱水和CSTR厌氧反应器出水悬浮物去除的功能，不需额外再设置CSTR厌氧反应器出水的悬浮物去除工艺，节省工程投资费用；
(3)CSTR厌氧反应器出水的悬浮物因采用“板框过滤”工艺得到有效的分离去除，二级UASB厌氧反应器的产气率得到提高，A/O好氧池污泥SVI指数也回到100~150以下，最终进入芬顿流化床的进水CODcr从改造前的0.56g/L降低至0.24g/L，SS从改造前的0.9g/L降低至0.15g/L。因CODcr及SS指标降低，芬顿系统的加药量得到大大降低，节省了运行费用。（来源：中交第四航务工程勘察设计院有限公司）