小麥酒精廢水屬于高濃度有機廢水，很多生產企業轉化利用率不高，廢水處理效率低、去除效果差，尤其是《發酵酒精和白酒工業水污染物排放標準》（GB 27631—2011）的頒布和實施，酒精工業的廢水污染問題已成為制約酒精生產企業發展的瓶頸。目前厭氧-好氧組合工藝在酒精廢水的處理中應用十分廣泛。一方面厭氧處理過程中產泥量少，運行費用低，產生的沼氣可用來發電、產蒸汽、制取生物天然氣等，可以帶來較好的經濟和社會效益；另一方面高濃度酒精廢水經厭氧處理后達不到排放標準，通常需后續好氧處理。筆者采用UASB-SBR組合工藝處理小麥酒精廢水，分析出水水質，旨在為該類廢水處理工程的設計、調試及運行提供參考。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

實驗廢水取自河南某酒精制造有限公司。該廢水水質： COD 50 000~60 000 mg/L， NH3-N 23.6 mg/L，TP 16.5 mg/L， pH 為4~5。

1.2 分析方法

采用重鉻酸鉀滴定法測定COD；使用玻璃電極法測定pH；采用標準重量法測定SS 含量；采用酸堿聯合滴定法測定揮發性脂肪酸（VFA）；利用濕式流量計測定產氣量。

1.3 實驗裝置

實驗采用自行設計的升流式厭氧污泥床反應器（UASB）。UASB 反應器流程如圖1 所示。

 實驗裝置由有機玻璃加工而成，直徑90 mm，總高700 mm，三相分離器高80 mm，有效容積3 L。實驗接種的污泥來自無錫某檸檬酸廠IC 裝置中的顆粒污泥，其含水率約為90%，密度是1.15 g/cm3，污泥粒徑比較均勻，約1~2 mm，顏色為灰黑色，表面光滑有光澤，VSS 為64.91 g/L，TSS 為6.79 g/L，VSS/SS 為0.75，接種污泥約為1 L，占裝置容積的1/3。利用水浴箱使溫度控制在（37±2）℃，通過蠕動泵使配水從裝置底部進入，經過厭氧生物處理后的出水從裝置頂部溢流出，產生的沼氣從裝置上部排出，經過水封，接入濕式氣體流量計，記錄產氣量。

好氧處理的主要裝置是SBR 反應器，直徑120 mm，總高400 mm，有效容積3 L。筆者實驗的接種污泥取自蘇州市新區污水處理廠氧化溝，接種量約為反應器體積的1/3，即在有效容積3 L的好氧反應器加入1 L的好氧污泥。通過蠕動泵將經UASB反應器處理后廢水打入SBR 反應器。SBR 工藝的運行工況是按一定時間順序間歇操作，通過電磁閥自動控制進水、反應、沉淀、排水和閑置。在一個反應器內將這五個工序按順序依次運行，一個循環完成后進入下個循環，如此反復，以達到處理污水的目的。SBR 反應器流程如圖2 所示。

 2 結果與分析

2.1 UASB 反應器運行情況

UASB 反應器中接種1 L厭氧污泥，溫度控制在（37±2）℃，每天通過PLC 控制蠕動泵向UASB 反應器中進水3 L。啟動初期，進水采用啤酒加原水的方式馴化污泥，用自來水稀釋進水濃度，用碳酸氫鈉調節進水pH 為6.8~7.2。通過添加碳酸氫銨和磷酸二氫鉀，使得進水符合ρ（COD）∶ρ（N）∶ρ（P）=（250~300）∶5∶1。設定廢水HRT 為24 h，以確保厭氧污泥與廢水充分接觸。反應初期待厭氧出水COD 去除率達到90％以上，逐步提高進水中小麥酒精廢水的比例，逐步馴化微生物對該廢水的適應能力。

2.1.1 UASB 反應器進水情況與COD 去除率的關系

UASB 反應器容積負荷和COD 去除率的關系如圖3 所示。

由圖3 可見，UASB 反應器啟動初期厭氧污泥的活性還沒能恢復，反應器容積負荷由1 kg/（m3·d）提高至3 kg/（m3·d）， COD 的去除率波動較大。隨著厭氧污泥對小麥酒精廢水逐漸適應，運行至15 d時，COD 去除率穩定在90%以上，可以看出厭氧污泥已經較好地適應了小麥酒精廢水，完成了對厭氧污泥的馴化。隨著反應器容積負荷的提高，COD 去除率比較穩定。當反應器的容積負荷提升到13.0kg/（m3·d）時，COD 去除率有所下降，從最高時的96％下降到82％。當反應器的容積負荷穩定在13.0kg/（m3·d）時，COD 去除率穩定在85％以上。

 UASB 反應器進水、出水COD 和COD 去除率的關系如圖4 所示。

 由圖4 可見，UASB 反應器污泥馴化階段進水COD 從1 000 mg/L 提升到3 000 mg/L，出水COD 保持在300 mg/L 以下。當進水COD 從3 000 mg/L 提升至13 000 mg/L 時，出水COD 從260 mg/L 上升到1 600 mg/L 左右。當系統進水COD 穩定在13 000mg/L 時，出水COD 波動不大，基本保持在1 650 mg/L以下，反應器運行穩定。

2.1.2 UASB 反應器出水VFA 和COD 去除率的關系

在廢水厭氧處理產酸過程中，大分子有機物會轉變成簡單的有機物，再進一步發酵生成短鏈脂肪酸如乙酸、丙酸、丁酸，這些酸在常壓下易揮發，故稱之為揮發性脂肪酸（VFA）。VFA 可直接反映系統產甲烷菌活性，產甲烷菌活性越高，出水VFA 就越低。系統COD 去除率與出水VFA 的關系如圖5 所示。

 由圖5 可見，在實驗前15 d，廢水COD 去除率呈上升趨勢，出水VFA 總體呈下降趨勢，運行至15 d后反應器開始進小麥酒精廢水，COD 去除率略有下降并逐漸趨于穩定，出水VFA 波動不大。隨著實驗的進行，系統對小麥酒精廢水水質基本適應，COD去除率穩定在85％左右，出水VFA 也保持在4mmol/L 以下，反應器運行穩定。

2.1.3 UASB 反應器容積負荷對沼氣產量的影響

系統容積負荷和沼氣產量的關系如圖6 所示。

 由圖6 可見，沼氣產量與UASB 反應器容積負荷呈正相關關系。在系統運行初期，隨著UASB 反應器容積負荷的不斷提升，沼氣產量也穩步上升。系統運行后期，UASB 反應器容積負荷穩定在13.0kg/（m3·d），UASB 可產沼氣約17 L/d。

2.2 SBR 反應器運行情況

筆者研究采用PLC 自動控制系統控制SBR 反應器運行，SBR反應器的運行參數如表2 所示。

 該系統馴化成熟，能夠穩定運行，以UASB 穩定運行階段的出水作為好氧SBR 進水，研究COD 的變化規律。配水采用厭氧出水加自來水的方式，進水水量為3 L/d。按照表2 確定的運行參數，逐漸提升反應器進水COD，從200 mg/L 逐漸提升至1 600mg/L，曝氣階段溶解氧在0.5~2 mg/L 之間變化，總體上是呈先降低后升高的現象，這是因為廢水一開始進入SBR 裝置后，系統中的污染物濃度較高，活性污泥利用污染物進行生長代謝，此過程消耗氧氣，而且供氧速率小于好氧速率，溶解氧下降，隨著反應的進行，污染物逐步被生物降解，系統中耗氧速率已經低于供氧速率，溶解氧逐步提升。

SBR 反應器進、出水COD 的變化情況以及COD 的去除率如圖7 所示。

 由圖7 可見，隨著反應器進水COD 從200 mg/L提升到1 600 mg/L，反應器出水COD 也相應地上升，從100 mg/L 提升到300 mg/L，這是由于進水中不可生物降解物質的累積和負荷的提高引起的。從而也間接地說明實驗所用的小麥酒精廢水中不可生物降解的物質較少。微生物對小麥酒精廢水已有較好的適應性，容積負荷從0.2 kg/（m3·d）逐步提高至1.6 kg/（m3·d）并穩定運行，去除率基本穩定在80%以上，出水COD 在300 mg/L 以下，反應器運行穩定，達到接入市政污水管網的標準。具體參見http://www.jianfeilema.cn更多相關技術文檔。

3 結論

在中溫（37±2）℃條件下，采用有效容積3 L的UASB 反應器處理小麥酒精廢水，容積負荷可以達到13 kg/（m3·d），COD 去除率維持在85%以上，厭氧出水COD 保持在1 650 mg/L 以下，出水VFA 在3.5 mmol/L 以下，反應器的產氣量維持在17 L/d左右。

通過對小麥酒精廢水好氧處理的實驗結果表明：采用SBR 反應器處理，最高負荷為1.6 kg/（m3·d），即最大進水COD 為1 600 mg/L，去除率基本保持在80%以上，說明SBR 法后續處理工藝能在常溫下有效處理厭氧出水，且處理效率較高，處理效果穩定。

小麥酒精廢水經過UASB-SBR 組合工藝處理后，出水COD 在300 mg/L 以下，達到接入市政污水管網的標準。