固態(tài)發(fā)酵白酒制造業(yè)廢水碳源利用技術(shù)指南 編制說明

固態(tài)發(fā)酵白酒制造業(yè)廢水碳源利用技術(shù)指南

編制說明

（征求意見稿）

二〇二三年二月

1項目背景

1.1編制背景

目前，我國多數(shù)固態(tài)發(fā)酵白酒制造企業(yè)的生產(chǎn)廢水經(jīng)預(yù)處理后，排入城鎮(zhèn)或

園區(qū)污水處理廠進行深度處理。固態(tài)發(fā)酵白酒制造企業(yè)廢水屬于有機廢水，可生

化性較好，不含有毒有害物質(zhì)，但廢水中化學(xué)需氧量濃度高，甚至達到數(shù)萬毫克

/升。按照傳統(tǒng)排放標準規(guī)定，固態(tài)發(fā)酵白酒制造企業(yè)需采取措施將廢水中化學(xué)

需氧量大幅削減至數(shù)百毫克/升后方可排入污水處理廠，污水處理設(shè)施建設(shè)投資

和運行成本比較高。與此同時，城鎮(zhèn)或園區(qū)污水處理廠為了提高氮、磷脫除效率，

實現(xiàn)達標排放，需要補充碳源。固態(tài)發(fā)酵白酒制造業(yè)廢水中易降解有機物含量高，

可為污水處理廠穩(wěn)定補充優(yōu)質(zhì)碳源，協(xié)同推進污水處理廠穩(wěn)定運行。

此外，固態(tài)發(fā)酵白酒制造企業(yè)在生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生固態(tài)酒糟、爐渣等固體廢

物，其直接資源化或加工為高附加值產(chǎn)品的潛力巨大。

1.2編制目標

為深入貫徹黨中央、國務(wù)院關(guān)于碳達峰、碳中和的重大戰(zhàn)略決策部署，扎實

落實《黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展規(guī)劃綱要》相關(guān)要求，全面提升酒類制造

行業(yè)清潔生產(chǎn)水平，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)低碳化發(fā)展、能源綠色化轉(zhuǎn)型、設(shè)施集聚化共享、

資源循環(huán)化利用，編制本技術(shù)指南。

指南根據(jù)固態(tài)發(fā)酵白酒制造企業(yè)性質(zhì)、規(guī)模、污染物特性、排水去向等，并

兼顧實際生產(chǎn)和配套設(shè)施情況進行指導(dǎo)。為固態(tài)發(fā)酵白酒制造企業(yè)及所在工業(yè)園

區(qū)環(huán)保設(shè)施的規(guī)劃、建設(shè)、運行提供技術(shù)支持，供發(fā)改、環(huán)保、住建、園區(qū)等有

關(guān)部門參考。

1.3編制過程

以資料調(diào)研、歷史數(shù)據(jù)分析及跟蹤監(jiān)測為依據(jù)，通過實地調(diào)研和調(diào)查走訪，

確定了本文件的協(xié)商排放原則、實施建議等內(nèi)容，依據(jù)《標準化工作導(dǎo)則第1

部分：標準化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》（GB/T1.1-2020），編寫形成了指南文本及

編制說明。

2022年10月~12月，編制單位多次召開線上線下工作討論會，修改完善《固

1

態(tài)發(fā)酵白酒制造業(yè)廢水碳源利用技術(shù)指南（初稿）》。

2023年1月~2月，編制單位組織召開了《固態(tài)發(fā)酵白酒制造業(yè)廢水碳源利

用技術(shù)指南》專家討論會，就固態(tài)發(fā)酵白酒制造企業(yè)產(chǎn)污分析、碳源利用、系統(tǒng)

技術(shù)管理等問題進行咨詢和討論，形成《固態(tài)發(fā)酵白酒制造業(yè)廢水碳源利用技術(shù)

指南（討論稿）》。

2023年2月~3月，濟南市生態(tài)環(huán)境局多次聽取技術(shù)指南編制進展情況，經(jīng)

修改完善形成《固態(tài)發(fā)酵白酒制造業(yè)廢水碳源利用技術(shù)指南（征求意見稿）》。

2《指南》制訂的必要性分析

釀酒廢水排放量占全國工業(yè)廢水排放量的1.83%，排放COD占全國工業(yè)廢

水COD排放總量的3.46%（2020年），廢水污染物減排和資源回收利用是影響

釀酒行業(yè)可持續(xù)發(fā)展重要出路。固態(tài)發(fā)酵白酒制造業(yè)廢水中含有大量的有機物，

廢水中化學(xué)需氧量濃度高，按照現(xiàn)行排放標準規(guī)定，酒類制造企業(yè)需采取措施將

廢水中化學(xué)需氧量大幅削減至數(shù)百毫克/升后，方可排入污水處理廠，污水處理

設(shè)施建設(shè)投資和運行成本都比較高。

固態(tài)發(fā)酵白酒制造企業(yè)每年需要投入大量資金對生產(chǎn)廢水進行預(yù)處理，處理

達標后排放至市政污水管網(wǎng)，而這一過程實際就是固態(tài)發(fā)酵白酒制造企業(yè)去除

“碳源”的過程。同時，污水處理廠需要外購“碳源”，固態(tài)發(fā)酵白酒制造企業(yè)

每年花費巨資把廢水中“碳源”去除后再排入污水處理廠，究其原因是受到排放

標準的限制。

我國一些污水處理廠為了提高氮磷脫除效率，實現(xiàn)達標排放，需要補充碳源。

酒類企業(yè)生產(chǎn)廢水中易降解有機物含量高，氮磷濃度低且不含有毒有害物質(zhì)。將

酒類企業(yè)生產(chǎn)廢水作為外加碳源，既處理了酒類企業(yè)生產(chǎn)廢水，又可以節(jié)省污水

處理廠購置碳源的成本，實現(xiàn)酒類企業(yè)生產(chǎn)廢水與污水處理廠的減污降碳協(xié)同治

理。

2021年生態(tài)環(huán)境部與國家市場監(jiān)督管理總局聯(lián)合發(fā)布了《發(fā)酵酒精和白酒

工業(yè)水污染物排放標準》（GB27631-2011）修改單。修改單明確了固態(tài)發(fā)酵白酒

制造企業(yè)可與下游污水處理廠協(xié)商約定間接排放濃度限值的規(guī)定。一方面，固態(tài)

發(fā)酵白酒制造企業(yè)執(zhí)行約定的濃度限值，有利于降低生產(chǎn)企業(yè)的污水處理設(shè)施建

設(shè)和運行成本；另一方面，城鎮(zhèn)和園區(qū)污水處理廠可以利用上述優(yōu)質(zhì)碳源提高氮、

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磷去除效率，降低其對于商品碳源的依賴，穩(wěn)定發(fā)揮減排效益。

在此背景下，濟南市生態(tài)環(huán)境局啟動鼓勵酒類等生產(chǎn)企業(yè)與下游污水處理企

業(yè)開展污水資源化利用試點工作，通過讓“放錯位置的資源”化身為寶，切實減

輕企業(yè)生產(chǎn)治污成本，積極為企業(yè)在疫情期間困解難出實招、見實效，積極推進

酒類制造企業(yè)和污水處理行業(yè)低碳轉(zhuǎn)型，助力碳達峰、碳中和，促進經(jīng)濟與環(huán)境

雙贏。

并以習(xí)近平生態(tài)文明思想為指引，以實現(xiàn)減污降碳協(xié)同增效為總抓手，以依

法治污、精準減負、科學(xué)增效為工作方針為切實推進污水資源化利用，減輕企業(yè)

生產(chǎn)、治污成本，實現(xiàn)企業(yè)減污降碳、減負增效，指導(dǎo)各地做好白酒制造企業(yè)廢

水協(xié)商排放及資源化利用相關(guān)工作，編制《白酒制造企業(yè)廢水資源化利用技術(shù)指

南》（以下簡稱指南）。

3固態(tài)發(fā)酵白酒制造業(yè)廢水基本概況

3.1行業(yè)現(xiàn)狀

近些年來，隨著GDP的持續(xù)增長，酒水行業(yè)顯性擴容。根據(jù)國家統(tǒng)計局數(shù)

據(jù)，截止2022年11月，2022年全國白酒（折65度，商品量）總產(chǎn)量為597.3

萬千升，白酒行業(yè)依然是酒行業(yè)的主體。伴隨產(chǎn)業(yè)日趨集中，白酒質(zhì)量與單升價

格獲得整體提升。行業(yè)呈現(xiàn)“利潤增速”大于“收入增速”、“收入增速”遠大于

“產(chǎn)量增速”的結(jié)構(gòu)性增長，趨勢鮮明。白酒品類主要包括濃香型、醬香型和清

香型三類。濃香型白酒的市場占有率持續(xù)穩(wěn)步提升，目前市場占有率超50%，是

白酒消費市場當(dāng)之無愧的絕對主流。行業(yè)數(shù)據(jù)顯示，2021年中國醬酒產(chǎn)能約60

萬千升，和2020年基本持平，約占我國白酒產(chǎn)能的715.63萬千升的8.4%，實現(xiàn)

銷售收入1900億元，同比增長22.6%，約占我國白酒行業(yè)銷售收入6033.48億元

的31.5%，實現(xiàn)利潤約780億元，同比增長23.8%，約占我國白酒行業(yè)利潤1701.94

億元的45.8%。醬香酒市場占有率從2020年至2021年提升4.5個百分點。清香

白酒，以汾酒為核心的全國化布局，清香代表汾酒產(chǎn)品結(jié)構(gòu)持續(xù)優(yōu)化。2022年

1-9月，汾酒實現(xiàn)營業(yè)總收入221億元左右，同比增長28%左右。2022年白酒行

業(yè)A股上市公司三季度報告數(shù)據(jù)顯示，20家上市公司中（同花順白酒行業(yè)口徑），

有19家上市公司保持凈盈利，茅臺、五糧液、洋河、汾酒、瀘州老窖五大巨頭

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在較高基數(shù)的前提下，仍然實現(xiàn)了穩(wěn)定增長。部分規(guī)模性上市企業(yè)季度財報顯示，

目前酒類規(guī)模性企業(yè)發(fā)展的前景看好，但目前白酒行業(yè)集中度加速提升的前提下，

產(chǎn)銷量基本呈現(xiàn)穩(wěn)中有降趨勢，規(guī)模以上酒企數(shù)量繼續(xù)減少。2022年白酒消費

已經(jīng)是中高端與高端消費占據(jù)主要地位，消費升級、健康飲酒消費理念的深入人

心及全國化品牌效應(yīng)的引領(lǐng)，帶動消費價位上移，迎來次高端、高端價位的擴容，

但是中端價位仍然占據(jù)主導(dǎo)?！拔幕辈攀且粋€企業(yè)或者地區(qū)持續(xù)發(fā)展的靈魂，

更是一個品牌的核心競爭力，以文化品牌和以產(chǎn)區(qū)為代表的品質(zhì)競爭成為新的競

爭賽道。近年來，獨立的環(huán)境、社會責(zé)任和治理（ESG）關(guān)注度持續(xù)升溫，不僅

是衡量企業(yè)可持續(xù)發(fā)展能力的重要指標，更是資本市場對企業(yè)價值評估的核心參

考標準。推動行業(yè)高質(zhì)量持續(xù)發(fā)展，成為頭部白酒企業(yè)共同關(guān)心的問題。2022

年已有5家A股白酒企業(yè)陸續(xù)披露了獨立的環(huán)境、社會責(zé)任與治理（ESG）報

告。并且隨著碳達峰、碳中和政策頒布，“雙碳”戰(zhàn)略將是酒業(yè)發(fā)展的核心戰(zhàn)略，

生態(tài)釀造、綠色發(fā)展，既是中國酒業(yè)的當(dāng)下，更是中國酒業(yè)的未來。

3.2排放現(xiàn)狀

固態(tài)發(fā)酵白酒制造業(yè)廢水需考察的污染物指標主要有COD、BOD5、TP、TN、

pH等。固態(tài)發(fā)酵白酒制造業(yè)廢水中，窖底廢水（黃水）、鍋底水為高濃度廢水，

洗瓶廢水、清洗廢水等為低濃度廢水。釀造廢水中污染物主要包括糖類、醇類、

氨基酸、蛋白質(zhì)等有機物，具有良好的資源回收潛力。每生產(chǎn)一噸酒精，要產(chǎn)生

12至15噸左右的酒精廢液。每生產(chǎn)1噸65%vol的白酒，約耗水60噸，產(chǎn)生廢

水48噸。高濃度工藝廢水量占排放廢水總量的4%~5%左右。釀酒廢水排放量占

全國工業(yè)廢水排放量的1.83%，排放COD占全國工業(yè)廢水COD排放總量的

3.46%（2020年），其中白酒廢水排放需執(zhí)行《發(fā)酵酒精和白酒工業(yè)水污染物排

放標準》（GB27631-2011），但2020年12月生態(tài)環(huán)境部與國家市場監(jiān)督管理總

局發(fā)布修改單，明確酒類制造企業(yè)可與下游污水處理廠協(xié)商簽訂具有法律效力的

書面合同，約定間接排放濃度限值將不再受納管排污標準的限制。

在實際應(yīng)用中，白酒制造企業(yè)廢水間接排放出水COD、BOD5濃度往往遠低

于排放標準，而氨氮、總氮濃度卻處于較高水平，對下游污水處理廠造成一定負

擔(dān)。

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3.3技術(shù)現(xiàn)狀

白酒廢水處理需執(zhí)行《釀造工業(yè)廢水治理工程技術(shù)規(guī)范》（HJ575-2010），該

規(guī)范主要圍繞以下四個方面實現(xiàn)廢水處理。

（1）依靠先進的管理技術(shù)、實用的治理技術(shù)和資源綜合利用技術(shù)，實現(xiàn)全

過程控制。貫徹落實全過程削減污染負荷，減少污染物產(chǎn)生和排放。優(yōu)先采用效

率高、成本低的工藝，并且保證處理水達標，處理單元穩(wěn)定運行。保證處理單元

的完整性，按照相關(guān)部門要求設(shè)置在線監(jiān)測系統(tǒng)并做好二次污染應(yīng)急預(yù)案。

（2）實行清潔生產(chǎn)，加強生產(chǎn)工藝的用水管理和排放管理，減少廢水產(chǎn)生

量和排放量。加強對低濃度工藝廢水的循環(huán)利用，沖洗設(shè)備及管路時，采取“少

量、多次”的方法或者逆流漂洗。高濃度酸性廢液和堿性廢液單獨收集并處理，

并且盡可能利用酸性廢液和堿性廢液實現(xiàn)廢水自然中和。

（3）采取削減有機污染負荷的工藝廢水單獨收集、處理措施，控制綜合廢

水處理系統(tǒng)的進水水質(zhì)。含有大量固體或者半固態(tài)的污染物、濃度較高并且具有

資源回收價值的廢水單獨收集并處理。濃度較高但沒有資源回收價值的廢水在混

入綜合廢水之前進行污染負荷削減。

（4）釀造廢水總體上應(yīng)采取“資源回收-厭氧生物處理-生物脫氮除磷處理-

回用或排放”的分散與集中相結(jié)合的綜合治理技術(shù)路線。資源回收采用固液分離、

干燥等處理技術(shù)。厭氧生物處理采用兩級厭氧處理技術(shù)，其中一級厭氧發(fā)酵處理

針對高濃度有機廢水和廢渣水，二級厭氧消化處理針對釀造綜合廢水。生物脫氮

除磷采用“厭氧+缺氧+好氧+二沉/過濾”的污水活性污泥處理技術(shù)。廢水回用采

用凝聚、過濾、膜分離等物化處理技術(shù)進行深度處理。

各類釀造制品生產(chǎn)的工藝廢水水質(zhì)差異較大，根據(jù)廢水水質(zhì)、污染性質(zhì)和污

染無濃度，決定資源回收的需要，選擇厭氧生物處理的級數(shù)，釀造廢水治理工藝

流程圖如圖1所示。

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圖1釀造廢水治理工藝流程組合框架圖

4《指南》制訂的原則、技術(shù)內(nèi)容及說明

4.1《指南》制訂基本原則

（1）科學(xué)性原則

從固態(tài)發(fā)酵白酒制造業(yè)廢水的碳源有效利用、污水摻混比例、生物毒性、處

理工藝、污泥產(chǎn)量以及后續(xù)的污水處理達標排放、資源化技術(shù)路線等，進行科學(xué)

計算、定性與定量分析。

（2）綠色低碳原則

考慮經(jīng)濟、社會發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護的目標和要求，降低固態(tài)發(fā)酵白酒制造

企業(yè)經(jīng)營成本，推動水污染防治技術(shù)進步，引領(lǐng)綠色、低碳、可持續(xù)發(fā)展。滿足

碳達峰、碳中和的整體政策要求。

（3）合理可行性原則

考慮技術(shù)、經(jīng)濟等綜合因素，明確實施廢水資源化的技術(shù)路線，分析環(huán)境效

益與經(jīng)濟成本，確保技術(shù)可達、經(jīng)濟可行。

（4）合法性原則

應(yīng)符合國家各項法律、法規(guī)要求，符合環(huán)境影響評價、排污許可、總量控制、

環(huán)境保護稅、監(jiān)督執(zhí)法等生態(tài)環(huán)境管理制度的實施。特別是固態(tài)發(fā)酵白酒制造業(yè)

廢水的轉(zhuǎn)運以及污水排放的法律規(guī)定和相關(guān)標準的制定。

（5）因地制宜原則

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以“個性問題”精準對接、“共性問題”集中解決為原則，積極引導(dǎo)相關(guān)固

態(tài)發(fā)酵白酒制造企業(yè)和下游污水處理廠對接，針對每個企業(yè)的重點難點問題，因

地制宜、“一企一策”指導(dǎo)幫扶企業(yè)，創(chuàng)新企業(yè)治污新路徑。

4.2《指南》結(jié)構(gòu)框架

《指南》主要包括以下內(nèi)容：

（一）范圍

（二）規(guī)范性引用文件

（三）術(shù)語和定義

（四）固態(tài)發(fā)酵白酒制造業(yè)廢水

（五）固態(tài)發(fā)酵白酒制造業(yè)廢水的碳源利用

（六）廢水碳源利用的監(jiān)督管理

4.3《指南》適用范圍

本指南規(guī)定了固態(tài)發(fā)酵白酒制造企業(yè)廢水資源化利用技術(shù)具體指南，適用于

固態(tài)發(fā)酵白酒制造業(yè)廢水水質(zhì)要求和作為污水處理廠碳源利用的過程控制，以及

固態(tài)發(fā)酵白酒制造業(yè)廢水的運輸、投加、儲存方式。勾兌型白酒及果酒等生產(chǎn)廢

水也可根據(jù)實際情況參照該技術(shù)指南執(zhí)行。

4.4術(shù)語和定義

（1）固態(tài)發(fā)酵白酒制造業(yè)廢水Solid-statefermentationBaijiu

manufacturingindustrywastewater

指固態(tài)發(fā)酵白酒制造過程中產(chǎn)生的鍋底水、黃漿水及其他清洗廢水，但不包

括回收酒瓶清洗廢水。

（2）碳源利用Carbonsourceutilization

指固態(tài)發(fā)酵白酒制造業(yè)廢水中有機物可作為協(xié)議受納廢水廠脫氮除磷過程

的碳源使用。

（3）碳源利用質(zhì)量評估Qualityassessmentofcarbonsourceutilization

指碳源利用時對固態(tài)發(fā)酵白酒制造業(yè)廢水及其有機物可使用性的評估。

（4）工藝能力測試Processremovalperformanceassessment

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指受納污水處理廠生物處理工藝污染物去除能力及碳源利用能力的評估。

（5）廢水碳源利用匹配性Matchability

指固態(tài)發(fā)酵白酒制造業(yè)廢水與受納污水處理廠生物處理工藝能力之間的適

應(yīng)性。

4.5規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其

中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文

件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。

GB18918城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準

GB27631發(fā)酵酒精和白酒工業(yè)水污染物排放標準修改單

GB/T18916.15取水定額第15部分：白酒制造

HJ575釀造工業(yè)廢水治理工程技術(shù)規(guī)范

HJ1028排污許可證申請與核發(fā)技術(shù)規(guī)范酒、飲料制造工業(yè)

HJ/T402清潔生產(chǎn)標準固態(tài)發(fā)酵固態(tài)發(fā)酵白酒制造業(yè)

CJJ60城鎮(zhèn)污水處理廠運行、維護及安全技術(shù)規(guī)程

IPCC2006年國家溫室氣體清單指南

城鎮(zhèn)污水處理廠污染物去除協(xié)同控制溫室氣體核算技術(shù)指南(試行)

污水處理廠(站)低碳運行評價標準(征求意見稿)

排放源統(tǒng)計調(diào)查產(chǎn)排污核算方法和系數(shù)手冊

4.6固態(tài)發(fā)酵白酒制造業(yè)產(chǎn)污分析

4.6.1固態(tài)發(fā)酵白酒制造業(yè)廢水的產(chǎn)生環(huán)節(jié)

固態(tài)發(fā)酵白酒生產(chǎn)工藝流程主要包含：原料粉碎、潤料、配料、上甑、蒸餾、

加漿、糊化、出甑涼渣、鼓風(fēng)降溫、加曲拌醅、入池、封窖發(fā)酵、勾兌、灌裝等。

其廢水可按產(chǎn)生過程分為窖底廢水（黃水）、鍋底水、洗瓶廢水、清洗廢水、生

活廢水等幾類。清蒸與出甑涼渣環(huán)節(jié)產(chǎn)生的鍋底水,窖池部分產(chǎn)生的黃水為高濃

度廢水的主要來源，其余環(huán)節(jié)可產(chǎn)生一般廢水。

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圖2固態(tài)發(fā)酵白酒制造企業(yè)排污流程圖

4.6.2固態(tài)發(fā)酵白酒制造業(yè)廢水的水質(zhì)與水量分析

固態(tài)發(fā)酵白酒制造業(yè)廢水的主要污染物指標應(yīng)包括COD、BOD5、SS、氨氮、

TN等，其測定應(yīng)符合GB18918-2002中相關(guān)指標測定的要求。應(yīng)對主要生產(chǎn)環(huán)

節(jié)的廢水分別進行水量統(tǒng)計與水質(zhì)分析（參見表1），并對合并后的總排放廢水

進行水量統(tǒng)計與水質(zhì)分析；數(shù)值應(yīng)包括日平均與月平均值。廢水的水量統(tǒng)計依據(jù)

HJ/T402-2007相關(guān)規(guī)定，并依據(jù)《排放源統(tǒng)計調(diào)查產(chǎn)排污核算方法和系數(shù)手冊》

中“1512白酒制造行業(yè)系數(shù)手冊”進行計算校核。廢水的水質(zhì)范圍參見表2及

HJ575-2010中“各類白酒制造廢水的污染負荷”的內(nèi)容。

表1固態(tài)發(fā)酵白酒制造企業(yè)廢水主要水質(zhì)指標

稻殼清蒸及蒸餾工序產(chǎn)生的鍋底廢水COD、BOD5、氨氮、SS、TP、TN

發(fā)酵過程產(chǎn)生的黃水COD、BOD5、氨氮、SS、TP、TN

純水制備過程產(chǎn)生的濃鹽廢水全鹽量

洗瓶廢水COD、BOD5、SS

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車間地面及設(shè)備清洗廢水COD、BOD5、氨氮、SS

生活污水COD、BOD5、氨氮、SS

噴淋廢水COD、BOD5、SS

表2各生產(chǎn)環(huán)節(jié)產(chǎn)生廢水的水質(zhì)范圍表

污染因子（mg/L，pH無量綱）

廢水種類

pHCODBOD5SS氨氮TN備注

可作為

鍋底廢水4.5~5.510000~1000008000~1500100~80050~15080~200

碳源利

用的高

窖底廢水5.5~6.5100000~30000050000~180000200~1000500~2000600~2500濃度廢

水

純水制備濃水6~9＜50＜10＜10//

洗瓶廢水6~9//200~350//

車間地面及設(shè)備沖其他廢

5.5~6.5＜5000＜1000＜800＜35＜50

洗廢水水

生活廢水6~9200~600150~40050~320020~4530~70

噴淋廢水6~9＜1000＜500＜200＜35＜50

4.7固態(tài)發(fā)酵白酒制造業(yè)廢水碳源利用

4.7.1固態(tài)發(fā)酵白酒制造業(yè)廢水碳源利用的質(zhì)量分析

固態(tài)發(fā)酵白酒制造業(yè)廢水碳源利用質(zhì)量分析應(yīng)包括廢水產(chǎn)生量、廢水水質(zhì)及

關(guān)鍵碳源利用參數(shù)。廢水產(chǎn)生量及廢水水質(zhì)的統(tǒng)計與分析應(yīng)符合第4.6.2節(jié)的要

求。廢水的關(guān)鍵碳源利用參數(shù)應(yīng)包括B/C比與C/N比。

4.7.2協(xié)議受納污水處理廠的碳源需求

傳統(tǒng)污水處理工藝無法解決C/N比例失調(diào)、碳源偏低這一城市污水技術(shù)難

題。因此，為滿足脫氮達標排放，應(yīng)首先計算協(xié)議受納污水處理廠理論碳源需求

量和常規(guī)進水中的實際可使用碳源量，若需外加碳源應(yīng)進一步計算日消耗市售商

品碳源。

4.7.2.1污水處理廠碳源需求現(xiàn)狀

隨著水污染防治攻堅戰(zhàn)、生態(tài)文明建設(shè)的開展與深化，“新環(huán)保法”、“水十

條”等國家層面政策出臺，我國城鎮(zhèn)污水處理廠排放標準不斷修訂完善，污水處

10

理行業(yè)發(fā)展迅速，污水處理廠處理能力得到極大提升，污水排放標準也更加嚴格。

截至2017年，全國正常運營城鎮(zhèn)污水處理廠達8969個，污水管道接駁率達93%

以上，污水收集率達90%以上，污水處理率達90%以上，污水處理能力達1.64

億m3/d，90%以上城鎮(zhèn)污水處理廠出水水質(zhì)要求達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排

放標準》（GB18918—2002）的一級A/B標準，并有進一步提高標準的趨勢。

根據(jù)《第二次全國污染源普查公報》，2017年全國污水處理廠化學(xué)需氧量

（COD）、氨氮（NH3-N）、總氮（TN）、總磷（TP）削減量分別為1523.40、144.43、

153.4、21.75萬噸，相比2010年顯著提升。調(diào)研發(fā)現(xiàn)，我國污水處理廠多采取

傳統(tǒng)生物/化學(xué)工藝處理低碳源污水，氮、磷等污染物高效去除仍是污水處理廠

穩(wěn)定運行的核心問題，與河水地下水滲入、生物活性不高、自控水平偏低等有關(guān)。

基于《室外排水設(shè)計規(guī)范》（GB50014）建議的生物脫氮的污水BOD5/TKN

＞4評價指標，住建部城鎮(zhèn)污水處理系統(tǒng)的水質(zhì)數(shù)據(jù)分析顯示我國70%左右的城

鎮(zhèn)污水處理廠進水BOD5/TN比值小于4，其中北方城市污水處理廠進水BOD5/TN

比值為4，南方城市污水處理廠進水BOD5/TN比值為3，由此可見碳源不足在全

國范圍內(nèi)都是一個棘手的問題。

目前低碳源污水常用處理優(yōu)化措施包括：（1）分段進水活性污泥法；（2）合

理設(shè)置初沉池；（3）改進傳統(tǒng)水處理工藝；（4）合理篩選外部碳源等。雖然可以

滿足城鎮(zhèn)污水排放標準，但污水處理廠運行成本較高，同時進水方式復(fù)雜、操控

困難，也給污水處理廠處理低碳源污水增加了難度，主要存在以下兩大問題：

（1）污水處理廠運行成本高

在污水處理廠實際進水遠低于生物脫氮進水要求（BOD5/TN＞4），導(dǎo)致出水

TN難以達到要求，進水碳源不足易導(dǎo)致脫氮除磷效率低下，嚴重影響出水水質(zhì)。

此時需規(guī)范添加有機物碳源作為電子供體進行反硝化脫氮處理補充，將亞硝態(tài)氮

或硝態(tài)氮還原為氮氣去除。污水處理廠通常選擇乙酸、乙醇、葡萄糖等有機物作

為外加碳源，其市場均價在2500元以上（各地方數(shù)據(jù)有所偏差）。

能量

??

（2）進CH水3C方O式OH復(fù)+雜8NO3→6H2O+10CO2+4N2+8OH+

為了提高生物脫氮效率，大多數(shù)污水處理廠采用分段進水和周期性改變進水

的方法。一方面改良分段進水擁有充分利用碳源、脫氮效率高、運行管理方便等

11

優(yōu)點，另一方面也存在分段進水工藝操作復(fù)雜，運行調(diào)控困難等不足。此外需要

多個反應(yīng)器串聯(lián)運行，占地面積大，運行成本增加。

根據(jù)相關(guān)公開文獻資料，以廣州市污水處理系統(tǒng)為例，其污水碳、氮、磷比

例明顯失調(diào)，BOD5值為60-80mg/L，總氮值為20-30mg/L，明顯存在碳源偏低現(xiàn)

象，嚴重影響了脫氮除磷效率?，F(xiàn)行傳統(tǒng)污水處理工藝無法解決C/N比例失調(diào)、

碳源偏低這一城市污水技術(shù)難題。

4.7.2.2市售碳源現(xiàn)狀

（1）甲醇

甲醇具有運行費用低和污泥產(chǎn)量小的優(yōu)勢。但在甲醇不足時，存在亞硝酸鹽

積累現(xiàn)象。以甲醇為碳源時的反硝化速率比以葡萄糖為碳源時快3倍，其最佳碳

氮比為2.8～3.2。缺點包括：1）甲醇易燃，為甲類?；?，儲存和使用均有嚴

格要求；2）微生物對甲醇響應(yīng)時間較慢，用于污水處理廠應(yīng)急投加碳源時效果

不佳；3）甲醇具有一定的毒害作用，作為長期碳源對尾水的排放會造成一定影

響。

（2）乙酸鈉

乙酸鈉作為小分子有機酸鹽，反硝化菌易于利用，脫氮效果良好，可迅速響

應(yīng)反硝化過程，作為水廠應(yīng)急處置時使用。缺點包括：1）乙酸鈉多為20%、25%、

30%的液體，由于當(dāng)量COD低，運輸費用高，不能遠距離運輸；2）產(chǎn)泥量大，

污泥處理費用增加；3）價格昂貴，污水處理廠大規(guī)模投加乙酸鈉幾乎不可能。

（3）葡萄糖

以葡萄糖為碳源的最佳碳氮比高于甲醇碳源（6:1~7:1），對亞硝氮累積速率

基本不存在影響。但糖類作為多分子化合物，易引起細菌的大量繁殖，導(dǎo)致污泥

膨脹，增加出水中COD值，影響出水水質(zhì)，同時，與醇類碳源相比，糖類物質(zhì)

更容易產(chǎn)生亞硝態(tài)氮積累的現(xiàn)象。缺點包括：1）需要現(xiàn)場配置成溶液，勞動強

度大，投加精準性差，大型污水處理廠無法使用；2）工業(yè)葡萄糖含雜質(zhì)多，成

本居高。

表3不同碳源特點

序號碳源甲醇乙酸鈉葡萄糖

1工業(yè)級含量（%）996099

2運輸安全性較差好好

12

序號碳源甲醇乙酸鈉葡萄糖

3反硝化反應(yīng)響應(yīng)性需訓(xùn)化1月好好

去除單位硝態(tài)氮的純碳源投

43.85.721

加量（g/g）

5市場單價（元/噸）250025002680

6按TN去除增量（mg/L）555

7噸水運行增加成本（元/噸水）0.0480.1390.284

COD當(dāng)量高；價方便運輸、成

8優(yōu)點性質(zhì)穩(wěn)定

格便宜本低

COD當(dāng)量低，人工易造成絲狀

9缺點危險品

工作量大膨脹

從長期投加成本上看，葡萄糖＞乙酸鈉＞甲醇，甲醇經(jīng)過馴化后，投加成本

最低。但是甲醇對運輸、儲存和使用的安全要求極高，一般在進水碳源長期不足、

總氮長期不達標時，甲醇是最經(jīng)濟的碳源。而乙酸鈉在成本、安全性、反應(yīng)速度

等方面具有優(yōu)勢，是污水處理廠較好的備用外加碳源。

4.7.2.3污水處理廠碳源需求量計算及判斷依據(jù)

協(xié)議受納污水處理廠的碳源需求應(yīng)包括污水處理工藝滿足達標排放時其脫

氮所需的理論碳源需求量、常規(guī)進水條件下的實際可使用碳源量及日消耗市售商

品碳源量。污水處理廠脫氮理論碳源需求及實際可使用碳源可按下列（1）、（2）、

（3）公式計算。

（1）活性污泥脫氮過程的理論碳源需求量計算公式如下。

?3

式中：Ct—脫氮理論?碳?=源?需×求?量×，?k×gC1O0D；

Q—污水處理廠每日進水量，m3；

N—進水總氮與出水標準總氮的差值，mgN/L；

k—1kgNO3-N反硝化所需碳源的計量學(xué)系數(shù)，可采用范圍5～7，

本文件推薦采用5，kgCOD/kgN。

注：Q、N值建議使用日均測定值。

（2）常規(guī)進水中可使用碳源量的計算公式如下。

?3

???

式中：Cp—可使用碳?源量=，?k×gC?OD×；10

Q—污水處理廠每日進水量，m3；

13

Cin—生物處理工藝進水的COD值，mgCOD/L。

注：Cin的測定應(yīng)符合GB18918-2002測定要求。

（3）日消耗市售商品碳源量計算公式如下。

?

??×?×?

式中：Cc—消耗市售商?品碳=源量，kgCOD；

100

M—市售碳源的使用質(zhì)量，kg；

R—市售碳源的有效百分含量，%；

Kr—市售碳源的COD當(dāng)量轉(zhuǎn)換系數(shù)，kgCOD/kg。

常見市售碳源的轉(zhuǎn)換系數(shù)可參考表4。

表4常見碳源COD當(dāng)量轉(zhuǎn)換系數(shù)表

碳源甲醇乙酸乙酸鈉葡萄糖

COD當(dāng)量系數(shù)Kr

1.51.070.680.6

（kgCOD/kg）

根據(jù)以上計算，當(dāng)(Ct-Cp)/Cp×100%≥5%時，可視處理工藝需要外加碳源以滿

足脫氮需要?？衫肅c、Cp與Ct的關(guān)系判斷現(xiàn)有工藝對市售碳源使用量的合理

性，當(dāng)Cc+Cp≈Ct時，可認為目前工藝投加市售碳源量基本符合理論計算需求。

4.7.3協(xié)議受納污水處理廠工藝能力測試

受納污水處理廠工藝能力的測試內(nèi)容應(yīng)包括碳源利用效率與殘留COD測試。

碳源利用效率，即為投加定量碳源后，活性污泥反硝化過程中的碳源消耗速率。

殘留COD測試可與碳源利用效率測試相結(jié)合，完成碳源利用效率測試試驗后，

測定剩余廢水中COD值。COD測試應(yīng)符合GB18918-2002測定要求。

4.7.3.1碳源利用效率

投加定量碳源后，應(yīng)計算活性污泥反硝化過程中的碳源消耗速率。碳源投加

量應(yīng)以COD計，商品碳源的COD換算可參考4.7.2.3（3）計算。測定單位時間

變化時溶液中COD與NO3-N的濃度比值，以時間為橫軸，NO3-N和COD濃度

為縱軸，按如下公式計算碳源利用效率：

1????

式中：k1—碳源利用率；?=

???3??

—單位時間內(nèi)COD變化濃度，mg/L；

????

14

—單位時間內(nèi)氨氮變化濃度，mg/L。

4.7.3.2殘留C?O?D?3測?試?

殘留COD測試可與碳源利用效率測試相結(jié)合。完成碳源利用效率測試實驗

后，測定剩余廢水中COD值。COD測試應(yīng)符合GB18918-2002測定要求。

碳源利用效率測試與殘留COD測試后，分別獲得以固態(tài)發(fā)酵白酒制造業(yè)廢

水和常用市售碳源為投加碳源時，污水處理廠活性污泥在標準時間內(nèi)反硝化所消

耗的COD的量及殘留COD的量。

4.7.4碳源利用的理論碳減排量

固態(tài)發(fā)酵白酒碳源利用應(yīng)計算污水進行碳源利用后的理論碳減排量。固態(tài)發(fā)

酵白酒制造企業(yè)及受納污水處理廠碳減排計算可參照《IPCC2006年國家溫室氣

體清單指南2019修訂版》，《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物去除協(xié)同控制溫室氣體核算

技術(shù)指南(試行)》及《污水處理廠(站)低碳運行評價標準(征求意見稿)》提供的方

法與參數(shù)設(shè)置進行。白酒釀造企業(yè)進行協(xié)議排放、釀造廢水資源化后，其碳減排

總量應(yīng)為原污水處理過程節(jié)省藥劑及動力消耗產(chǎn)生的碳排放總和。

（1）節(jié)省藥劑產(chǎn)生的碳排放如下式：

?

?1=