浅谈酒精废水处理技术
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摘要：发展酒精工业是我国社会发展和工业发展的需要，而酒精生产所排放的污染物主要为废水造成严重的污染环境。因此，本文主要分析了利用厌氧―好氧法对酒精废水的处理，具有一定的参考价值。
关键词：酒精废水处理厌氧―好氧法
一、厌氧消化原理
所谓厌氧消化是指在无氧的环境下，利用厌氧微生物的生命活动，把降解，转化为化合物，同时释放能量。这一处理方法实际上是多种不同类型微生物完成代谢的过程，也是一复杂且相互制约的生物化学过程。“三阶段四菌群”理论是厌氧消化的主要理论之一。第一阶段主要是利用水解发酵细菌的作用，将碳水化合物、蛋白质与脂肪等复杂有机物转化成脂肪酸、H2、CO2等产物；第二阶段利用产氢、产乙酸菌的作用，把第一阶段的产物转化成H2、CO2和乙酸；第三阶段是利用两组生理上不同的产甲烷菌的作用，把第二阶段的产物转化为CH4和CO2等产物。其中一组是把H2和CO2转化成甲烷；另一组则是把乙酸脱羧转化为甲烷。此外，在厌氧发酵的过程中还存在，产氢、产乙酸菌把H2\ CO2和有机基质转化为乙酸的横向转化的过程。
一般来说，按照代谢的差异，可以把在厌氧消化过程中将参与发酵的细菌划分为水解发酵细菌群、产氢产乙酸细菌群、同型产乙酸细菌群和产甲烷细菌群这4类。
水解发酵细菌群主要由细菌、真菌和原生动物组成。水解发酵细菌在厌氧消化系统中的作用主要有两个方面：一是在水解酶的催化作用下，将大分子不溶性有机物水解成小分子的水溶性有机物；二是发酵细菌可以将水解产物吸收进细胞内，然后在细胞内复杂的酶系统的催化作用下将一部分有机物转化为代谢产物，并排入细胞外的水溶液里，使之成为参与下一阶段生化反应的细菌群吸收利用的基质。
产氢、产乙酸菌的作用则是把第一阶段的脂肪酸等发酵产物转化为乙酸、H2／CO2等产物的细菌种类。由于产氢产乙酸细菌的代谢产物中有分子态氢，所以在这一体系中，对氢分压的高低的控制，就成了代谢反应的关键步骤。如果甲烷细菌因为受这种条件的影响，如环境条件的影响，就会放慢对分子态氢的利用速率，这就可能降低产氢产乙酸细菌对丙酸、丁酸和乙醇的利用。也就是说，如果厌氧发酵系统出现故障，那就往往会出现有机酸的积累。
在厌氧消化系统中可以产生乙酸的细菌主要有两类：一类是异养型厌氧细菌；二是混合营养型厌氧细菌。这是两种不同类型的乙酸细菌，在进行处理分解时，应采用不同的方法，例如同型产乙酸菌就可以利用氢以降低氢分压，这不仅对产氢的发酵细菌有利，同时还对利用乙酸的甲烷菌有利。
产甲烷细菌一般是甲烷发酵阶段的主要细菌，属于绝对的厌氧菌，甲烷菌的能源和碳源物质主要包括H2／CO2、甲酸、甲醇和乙酸等，其主要的代谢产物是甲烷。甲烷菌常见的有四类，分别是甲烷杆菌、甲烷球菌、甲烷八叠球菌和甲烷丝状菌。
一般来说，在底物相同的情况下，厌氧消化所产生的能量通常为好氧消化的l／30一1／20左右，而且这些能量大部分都会用于维持细菌的生活，只有少部分的能量用于合成新细菌，因此甲烷菌生长很慢。
二、好氧处理
好氧处理具有能部分回收生物能的优点，但与此同时也有十分明显缺陷。首先，因为酒精糟液有机物浓度较高，酒精糟液要进行甲烷发酵，需要先经过稀释等预处理后才能正式进行。此外，甲烷发酵周期通常都比较长，发酵所需要的容积也相对较大，因此不仅投资大，占地面积也比较大。其次，在经过厌氧处理后，COD含量仍然很高，因此需经过好氧处理后才能达标排放。但是，厌氧残液量通常比较大，所进行好氧处理的费用也比较高。再次，好氧处理的过程中遇到的污泥数量多，处理难度也比较大，这就大大增加了处理费用。此外，好氧处理的处理效果要受季节、气候等外界环境的影响。
1.好氧处理的原理
好氧处理主要是在有游离氧存在的情况下，通过利用好氧和兼性异养菌的生命活动来氧化分解污水中的污染物质。这种处理方法是污水处理一般都采用这种处理方法，这也是最常见的一种手段，这种方法具有稳定、无害化等特点，受到了广泛的应用及推广。
微生物以废水中存在的有机污染物，作为营养源而进行好氧呼吸代谢。这些高能位的有机物质会经过一系列的生化反应。
在这一过程中，能量会被逐级释放，最终以低能位的无机物质稳定下来，实现无害化的目标。
2.废水好氧生物处理的新工艺
废水好氧处理的工艺主要有，CASS工艺、SBR工艺、AB工艺物滤池、生物流化床等，目前在我国的酒精行业中，进行酒精废水处理时最常用的是CASS工艺。
CASS工艺是循环活性污泥处理技术的一种，它是SBR工艺及ICEAS工艺的一种更新变型。CASS的整个工艺为一间歇式反应器，在此反应器中进行交替的曝气―非曝气过程不断重复，最后将生物反应过程及泥水分离过程结合在一个池子中完成。该工艺目前已在欧美许多国家的城市污水和各种工业废水的处理中得到了广泛的应用。
CASS工艺是以生物反应动力学原理及合理的水利条件为基础而开发的一种新的废水处理工艺，与传统活性污泥处理工艺相比，CASS酒精废水的工艺具有一定的优点：
①利用这种工艺可以有效促进系统中絮凝性细菌的生长，并有效提高污泥活性，达到快速除去废水中溶解性易降解的基质，进一步有效地抑制丝状菌的生长和繁殖。因为CASS工艺通常会在反应器入口处设置一个生物选择器，进行污泥回流，这样就可以有效的保证活性污泥不断地在选择器中经历一个高絮体负荷的阶段。
也就是说使用CASS系统并不取决于水处理厂的进水情况，可以在任意进水速率并且反应器在完全混合条件下运行而不发生污泥膨胀。
②具有良好的污泥沉淀性能。虽然，CASS反应器中混合液污泥浓度在最大水位时与传统的定容积活性污泥法系统基本相同，但由于曝气结束后沉降阶段中整个池子面积均可用于泥水分离，其固体通量和泥水分离效果要优于传统活性污泥法。而且，在CASS的沉淀阶段并不进水，这样就可以避免污泥沉降产生水力干扰的情况，会取得很好的分离效果。而且在曝气阶段结束后，混合液中残余的能量用于沉淀初期的絮凝作用，又可进一步强化絮凝沉淀的效果。
③由于CASS可以通过反应器可变容积的运行，通过调节曝气循环过程、调整曝气时间和强度来适应进水负荷的变化，因此其对水量、水质的适应性较强。而且，还有良好的脱氦除磷性能。CASS工艺具有在不设缺氧混合阶段的情况下下，能在曝气阶段创造条件有效地进行硝化和反硝化的特点。另外，非曝气阶段的沉淀污泥床可以通过污泥回流带回生物选择器的部分硝酸盐氦，以使其得到反硝化，具有一定的反硝化作用，这有利于聚磷菌在系统中的生长和积累。同时，选择器中的活性污泥，可以通过快速酶去除机理吸附和吸收大量易降解的溶解性有机物，这样可以有效的把磷去除掉。
④CASS具有稳定的处理效果，和较高的容积利用率，因为反应器可使废水在反应器的流动呈现整体推流而在不同区域内为完全混合的复杂流态。同时，工艺流程也比较简单，土建和投资都比较低，在不设独立的二沉池、刮泥系统和较大规模的回流污泥泵站的情况下，为生物选择器而设置的污泥回流系统回流比仅为20％，其自动化程度也比较高，因为采用组合式模块结构的模式，其布置较为紧凑，方便分期建设和扩建。
此外，SBR在近年来也成了酒精废水处理的一种新方式。SBR是Sequencing batch reactor的简写，我们称为序批式间歇活性污泥法。SBR近年来得到了国内外许多酒精工厂的广泛重视，对其研究也日益增多，是得到广泛认可的一种污水生物处理新技术，是一种集调节池、初沉池、曝气池、二沉池为一池，连续进水、间歇排水，工艺流程简单、布局紧凑合理的好氧微生物污水处理技术。
三、结束语
随着我国工业化进程的进一步发展，对酒精行业的需要也越来越大，而酒精工业的发展，也会带来酒精废水污染的问题。在环保经济成为世界经济主导的背景下，如何处理酒精废水就成了酒精行业发展所必须解决的问题。
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