葡萄酒污水处理工艺技术

一、葡萄酒厂废水的特点

葡萄酒厂废水水质主要特点是含有大量有机物，属高浓度有机废水，且水质及水量随季节变化大，分为榨汁季和非榨汁季。

在榨汁季，废水主要来源于葡萄破碎、发酵、分离压榨、过滤设备及酒罐的冲洗，其特点是间断排放、水量大、有机污染物浓度高。例如，中国长城葡萄酒厂在榨汁季，废水排水量最大可达 15 万吨，此时废水中的污染物主要为有机物和悬浮物等。葡萄酒生产废水因不同葡萄品种、不同生产工艺、不同贮存方式而各有区别，但整体上在榨汁季废水具有明显的特点。

在非榨汁季，废水主要来源于过滤设备、酒罐的冲洗，其特点是间断排放、水量相对较小、有机污染物浓度高。例如，非榨汁季时，中国长城葡萄酒厂的废水来源主要是过滤设备和酒罐冲洗，水量相对榨汁季减少。

葡萄酒生产废水具有以下特点：一是生产废水为季节性排放，水量变化大。每年 9 月 - 4 月是榨汁季，水量较大；4 月 - 9 月是非榨汁季，水量相对较小。二是生产废水可生化性较好，BOD/COD 接近 0.5。这使得在处理废水时，可以采用生物处理方法，提高处理效率。

二、常见的葡萄酒生产废水处理方法

1.多级好氧处理工艺

多级好氧处理工艺能够提高废水净化效率，有效去除氮以及 BOD（生化需氧量）和 COD（化学需氧量）。在污水处理过程中，该工艺表现出较高的稳定性和抗冲击负荷能力，处理效果通常能达到排放标准。然而，此工艺存在一些明显的缺点。首先，它需要稀释水进行配水，这不仅增加了处理过程的复杂性，还可能消耗更多的水资源。其次，污泥产量大，会带来后续污泥处理的压力和成本增加。再者，运行成本较高，并且由于生产周期的变化，可能会造成设施浪费。因此，多级好氧处理工艺一般不单独使用，而是多与其他工艺结合，以发挥各自的优势，提高废水处理的综合效果。

2.SBR 处理工艺

SBR（序批式活性污泥法）处理工艺在某些情况下具有一定的优势。其反应机制及去除污染物的机理与传统的活性污泥法基本相同，但 SBR 与传统水处理工艺的区别在于它是以时间顺序来分割流程各单元。整个过程对于单个操作单元而言是间歇进行的，但是通过多个单元组合调度后又是连续的。SBR 集曝气、沉淀于一池，不需设置二沉池及污泥回流设备，使处理流程简洁，节省了运行费用。然而，在出水要求较高时，SBR 处理工艺最终水质不稳定，需要进行深度处理以达标。这无疑会增加前期投资及运行费用，所以 SBR 处理工艺常与其他处理工艺结合使用。

3.CASS 处理工艺

CASS（周期循环活性污泥系统）处理工艺先设置格栅过滤悬浮物，再进行预处理和 CASS 反应池处理。这种工艺具有多方面的优点，处理效果理想且水质稳定。根据生物选择性原理，利用位于主反应区前端的预反应区，作为生物选择器对磷的释放、反硝化作用及对进水中有机物的快速吸附及吸收作用，增强了系统运行的稳定性。可变容积的运行提高了系统对水质水量变化的适应性和操作的灵活性。通过对生物速率的控制，使反应器以好氧 — 缺氧 — 厌氧状态周期循环运行，使其具有优良的脱氮除磷效果。采用组合式模块结构，布置紧凑占地面积少，分期建设和扩建方便。但是，当废水浓度极高时，CASS 处理工艺的处理水质可能不达标。

4.UASB - 组合接触氧化工艺

UASB（上流式厌氧污泥床）- 组合接触氧化工艺具有诸多优点。该工艺运行稳定，能满足各种水质变化要求，无论水质怎样变化，浓度或高或低，它都可以进行有效的处理。其技术成熟，处理过程中产生的污泥量较少，处理速度快，出水水质稳定。在处理葡萄酒生产废水方面，UASB - 组合接触氧化工艺表现出了较高的可靠性和有效性。

三、葡萄酒酿造中废水处理的具体步骤

以一种典型的处理方法为例，包括调酸、固液分离、预酸化处理、厌氧反应、三段式生物反应、沉淀处理、混凝反应、砂滤、消毒及排放、污泥处理等步骤。

1.调酸

将从集水井出来的葡萄酒废水，用氢氧化钠调节 pH 值在 6.5～7.5 之间。这一步骤至关重要，合适的 pH 值范围能为后续的处理过程创造良好的条件，确保微生物的活性和处理效果。

2.固液分离

把调酸后的废水打入固液分离器，去除固体颗粒，滤液进入调节池。通过固液分离，可以有效地去除废水中的大颗粒固体物质，减少后续处理单元的负荷。

3.预酸化处理

将调节池内的废水打入预酸化罐进行预酸化处理。预酸化过程有助于将废水中的复杂有机物转化为更易于生物降解的物质，为后续的厌氧反应做好准备。

4.厌氧反应

将预酸化处理的废水送入厌氧反应器，在反应器启动前添加含耐低温的微生物菌种的厌氧颗粒污泥，添加量占反应器有效容积的 1/5～1/2，反应温度在 14 摄氏度～20 摄氏度之间。厌氧反应产生的沼气经气水分离、脱硫、脱水后作为能源循环使用。厌氧反应主要利用厌氧微生物的作用，将废水中的有机物转化为甲烷等气体，实现能源的回收利用。

5.三段式生物反应

将经过厌氧反应的废水送入三段式生物反应池，每一段分别包含单独的兼氧和好氧反应单元、单独的废水和菌种回流系统，依次经过三段的多级兼氧和好氧反应。三段式生物反应能够充分发挥兼氧和好氧微生物的协同作用，进一步去除废水中的有机物和营养物质，提高处理效果。

6.沉淀处理

将经过好氧反应的废水通入沉淀池进行沉淀。沉淀处理可以使废水中的固体颗粒和生物污泥沉淀下来，实现固液分离，为后续的处理步骤提供更清澈的废水。

7.混凝反应

对经过沉淀后的废水进行混凝反应，按每吨废水投入固体聚合氯化铝 1 克～15 克或液体聚合氯化铝 3 克～40 克。混凝反应通过添加混凝剂，使废水中的微小颗粒和胶体物质凝聚成较大的颗粒，便于后续的过滤和去除。

8.砂滤、消毒及排放

向经过混凝反应的废水中投入石英砂填料，进行砂滤，然后采用二氧化氯消毒器进行消毒处理。砂滤可以进一步去除废水中的细小颗粒和杂质，消毒处理则可以杀灭废水中的细菌和病毒，确保排放的废水符合环保标准。

9.污泥处理

将从调节池、厌氧反应器、沉淀池及混凝沉淀出来的污泥通入加药池，加药池中的聚合氯化铝的用量为污泥的 0.05%、聚丙烯酰胺用量为污泥的 0.01%，然后用压滤机脱水，最后排放。污泥处理是废水处理过程中的重要环节，通过合理的处理方法，可以减少污泥对环境的影响。

四、不同处理工艺的选择依据

在选择葡萄酒废水处理工艺时，需综合考虑多方面因素。水质是关键因素之一，若废水中有机物含量高、悬浮物多，可能需要先进行预处理，如采用格栅过滤等方式去除大颗粒物质。水量的大小也影响工艺选择，水量大时，需要处理能力强的工艺，如 UASB - 组合接触氧化工艺，其运行稳定，能满足各种水量变化要求。季节变化也是重要考量因素，榨汁季和非榨汁季水量和水质不同，需选择适应性强的工艺。

投资费用方面，不同工艺的设备投入和建设成本差异较大。例如，多级好氧处理工艺可能需要较多的设备和设施，投资相对较高；而 SBR 处理工艺设备相对简单，投资费用可能较低。运行成本包括能源消耗、药剂费用等。好氧处理工艺需要充足的氧气供应，能源消耗较大；而厌氧处理工艺如 UASB 反应器，虽然产生的沼气可作为能源循环使用，但在启动和运行过程中也需要一定的成本。处理效果是选择工艺的核心指标，应确保处理后的废水符合排放标准。如采用 UASB - 组合接触氧化工艺，处理速度快，出水水质稳定，有机物去除率高。

同时，要请专业技术人员对水质进行化验，选择最佳型号的阳离子聚丙烯酰胺等药剂。根据水质的特点，如酸碱度、有机物含量、悬浮物浓度等，确定合适的药剂种类和用量。例如，在污泥脱水环节，阳离子聚丙烯酰胺的选择应考虑其离子度、分子量等因素，以提高脱水效果，减少污泥处理成本。