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      工業污廢水
      投藥氣浮-UASB-SBR工藝處理淀粉廢水
      來源:本站原創  發布時間:2014-02-20 13:29:06

          馬鈴薯生產淀粉過程中將產生大量的廢水,這些淀粉廢水有機物含量高,若不經過處理直接排放,其水中所含有的有機物,進入水體后迅速消耗水中的溶解氧,造成水體缺氧而影響魚類和其他水生動物的生存,同時廢水中懸浮物易在厭氧條件下分解產生臭氣,惡化水質。由于我國淀粉生產工藝相對落后,資源的利用率較低,淀粉生產過程中大量的植物蛋白未加利用而隨生產廢水排放,不僅影響了環境衛生,而且造成了巨大的浪費。在淀粉廢水處理過程中,如果能夠同時回收植物蛋白,做到廢水的資源化利用,將具有廣闊的應用前景。

      1.廢水水質、水量

          該淀粉廠廢水主要來源于生產過程中的工藝廢水(主要包括蛋白液、中間產品的洗滌水、各種設備的沖洗水等),廢水中有機物含量較高,CODcr含量為12000mg/L,BOD5/CODcr=0.53,可生化性較好。廢水處理工程的設計規模1000m3/d,處理后水質要求達到《污水綜合排放標準》(GB8978—1996)一級排放標準,進水水質和排放標準見表1。

      表1  廢水的污染狀況及執行的排放標準

      2.廢水處理工藝流程

      2.1處理工藝的確定

          馬鈴薯淀粉生產廢水本身含有機質多、濃度高且懸浮物含量大,廢水BOD5/CODcr=0.53,可生化性較好,同時在本工程中出水水質要求較高。考慮到以上因素,工藝選用物理與生化處理相結合的方式。物理法通過藥劑投加、絮凝氣浮工藝主要去除懸浮物、膠體物質及部分有機物,同時回收植物蛋白飼料。針對廢水本身有機物濃度高的特點,生化處理采用厭氧-好氧相結合的處理工藝。

          具體處理工藝流程見圖.1。

      2.2工藝設計說明

          原生產廢水經機械格柵截留大塊飄浮物后,進入調節池均勻調節水質與水量,調節池設機械攪拌裝置,通過機械攪動使原水混合均質,阻止懸浮物沉淀,懸浮物隨水流入氣浮池。同時投加絮凝劑聚合氯化鋁(PAC)和聚丙烯酰胺(PAM),蛋白質為兩性電解質,其等電點約為pH4.0~5.5,淀粉廢水的pH值正好為蛋白質的等電點,因此淀粉廢水中的蛋白具有自動凝聚的趨勢,這種凝聚方式形成的絮粒很小,同時由于絮粒表面帶有相同電荷及水化層的影響,絮粒很不穩定。加入無機高分子凝聚劑中和絮粒上的電荷,使絮粒易于靠近凝聚成較大的絮粒,加入有機高分子絮凝劑,可使絮粒之間通過吸附架橋作用形成較穩定的大絮團;無機凝聚劑主要是依靠中和粒子的電荷凝聚成絮粒,有機絮凝劑則主要依靠吸附架橋作用使絮粒凝聚成絮團,先加無機凝聚劑中和電荷,然后再加有機絮凝劑生成絮團,兩者聯合使用絮凝效果較好,而且可大大降低絮凝劑的用量。此工藝可回收淀粉廢水中的植物蛋白,同時廢水中CODcr以及SS都有顯著下降,減輕了后續處理工藝的負荷。

          氣浮池出水流入UASB厭氧反應器,由于淀粉廢水呈酸性,會使后續厭氧處理過程受到抑制,產甲烷菌不能承受低pH值的環境,UASB反應器運行的最佳pH值為6.8~7.2。因此,本工程采用出水回流的方法用出水堿度調節pH值,雖然進水pH值有波動,但并不影響反應器的正常運行。在產酸菌和產甲烷菌的作用下,將大部分的有機物分解為無機小分子物質和甲烷,剩余污泥進入污泥濃縮池,甲烷通過三向分離器收集凈化處理后可以作為能源供生產、生活使用,出水則流入預曝氣沉淀池。預曝沉淀池是厭氧處理單元和好氧處理單元之間的重要構筑物,其功能主要是去除厭氧出水的懸浮物和H2S等有害氣體,增加水中的溶解氧,為好氧處理創造有利的條件。預曝沉淀池的出水自流進入SBR進行好氧生物處理,以進一步降解水中的有機物。

          調節沉淀池、UASB、預曝沉淀池、SBR等處理單元產生的污泥排入污泥濃縮池進行濃縮,提高污泥的含固率,使污泥含水率低于95%。污泥經濃縮后進入污泥脫水間進行機械脫水,產生的泥餅外運,污泥濃縮池上清夜及機械壓濾液回流至調節沉淀池再繼續處理。

      3.各主要構筑物介紹

      3.1調節池

          此處調節池采用矩形對角線出水的均質調節池。該調節池的特點是出水槽沿對角線方向設置,廢水由左右兩側進入池后,經過不同的時間才流到出水槽,使出水槽的混合廢水是從不同時間內流進來的,也就是說其濃度是不相同的,這樣就達到了自動調節均和的目的。由于淀粉廢水中含有大量的懸浮物質,考慮到要回收廢水中的大量植物蛋白,調節池設機械攪拌裝置,通過機械攪動阻止廢水中懸浮物質的沉淀。調節池采用鋼筋混凝土結構,容積250m3,池體尺寸為14.0m×6.0m×3.5m,停留時間6h。

      3.2氣浮池

          由于廢水的固體懸浮物含量很高,且含有大量的蛋白,所以設一氣浮池,分離提取蛋白質,提高經濟效益,同時減輕后續處理構筑物的壓力。此工藝選用壓力回流溶氣方式。回流溶氣方式是將氣浮池的部分出水(總水量的20%)回流加壓溶氣后與進水混合進入氣浮池。回流溶氣氣浮具有溶氣罐容積小,氣泡分散度高且比較均勻的優點,但氣浮池容積較大。絮凝劑采用計量泵投加,PAC配制成濃度為5%-10%的水溶液,加入量為廢水量的1%-2%;PAM配制成0.05%-0.1%的水溶液,加人量為廢水量的2%-4%。氣浮池平均水深2m,凈容積24m3。選取TS-V型的溶氣釋放器和TR-4型的壓力溶氣罐,溶氣罐容積0.625m3,直徑0.4m,所需空氣量0.025m3/min。

      3.3UASB反應器

          UASB反應器采用半地下式鋼筋混凝土結構,為了滿足池內厭氧狀態并防止臭氣散逸,UASB池上部采用蓋板密封,出水管和出氣管分別設水封裝置。由于SBR的水回流,此時進入UASB的水量為1500m3/d,反應區容積為1615m3,采用3座UASB并聯運行,則單個UASB反應區的容積為538.3m3,處理水量為62.5m3/h。在常溫(20℃~25℃)運行,容積負荷為6.0kgCOD/(m3.d),沉淀區表面負荷0.649m3/(m2.h),反應區水力停留停留時間8.6h。

      3.4預曝氣沉淀池

          預曝氣沉淀池采用平流式沉淀池,鋼筋混凝土結構,池子有效容積3.6m3,尺寸為:7.2m×0.5m×1.56m,每小時所需空氣量6.25m3/h。

      3.5SBR反應器

          考慮到進水的連續性,采用兩個SBR反應器并聯運行,一個反應池進水完成后,停止進水,在進行曝氣、沉淀、出水等工藝時,另一反應池進水。池子為鋼混結構,反應池容量1000m3,尺寸為:20m×10m×5m,BOD-污泥負荷0.3kg/(kg.d),曝氣池內MLSS濃度2000mg/l,一周期運行時間8h,其中進水4h,曝氣3h,沉淀0.5h,排水0.5h。曝氣階段每池供氧量9.685kgO2/h,排出比為1/4。

      4.工程的啟動運行

      4.1UASB的啟動

          接種污泥取自城市污水廠的絮狀消化污泥,污泥體積25m3。經篩網過濾后污泥投加UASB反應器,注入淀粉廢水浸泡。在啟動開始階段采用間歇進水,同時由于甲烷菌活性在酸性條件下會受到抑制,UASB反應器內的最佳ph值為6.8~7.2,在啟動開始時應投入石灰調節PH值在6.5~7.5范圍內,后逐步用出水回流調節PH值,控制出水回流比為1:0.5。待出水CODcr去除率達到80%時,再增加進水量和進水頻率,控制CODcr容積負荷由2.0kgCOD/(m3.d)逐漸提高到6kgCOD/(m3.d),每階段以CODcr去除率為指標,當出水CODcr去除率10天內穩定在80%左右時,方可進入下一階段提高負荷。運行3個月后,反應器內污泥濃度逐漸增大,產氣量穩定,CODcr去除率穩定在90%左右。

      4.2SBR的啟動

          SBR啟動時接種污泥與UASB接種污泥取自同一城市污水廠,污泥濃度為3000mg/l,考慮到廢水中含磷量較少,達不到活性污泥對微生物的需求,因此需連續投加磷肥。開始時悶曝至污泥呈現黃褐色后逐步加大水量,每曝氣10小時后靜置停留2小時,排出1/3的上清液再補充新鮮污水,經過3個多月的調試后進入穩定運行期。

      5.主要技術經濟指標

          廢水處理站工程總投資:282.5萬元。其中:土建構筑物:176.5萬元;設備:77.4萬元;間接費用:28.6萬元。工程運行費用如下:

          動力費:廢水處理站總裝機容量為110kW,實際工作容量為75kW。每m3廢水處理費用為:75×0.5×24/1000=0.90元/m3。

          人工費:操作人員以6人計,每人月工資1000元,人工費為:(6×1000)/(30×1000)=0.20元/m3廢水。

          藥劑費:藥劑費按1500元/d記,每m3廢水處理費用為:1500/1000=1.50元/m3。

          總運行費用為:2.6元/m3廢水。

          在運行過程中每m3廢水可提取蛋白飼料5.0kg,按1150元/t計算,每m3廢水可產生效益5.75元。每年可以提取蛋白飼料1750t,UASB處理過程中每m3廢水沼氣產量約為1.90m3,按0.50元/m3記,每m3廢水可產生效益0.95元,去除厭氧冬季加熱費用,沼氣效益約為0.50元/m3。效益合計為:6.25元/m3,去除運行費用,處理每m3廢水可獲得3.65元的額外經濟效益。具體參見http://www.dowater.com更多相關技術文檔。

      6.工程運行情況

          經過近半年的調試運行,出水水質較好,國家法定環境監測單位對工程出水進行監測,結果為:CODcr80.7mg/L;BOD18.9mg/L;SS50.7mg/L;pH7.43;色度7倍。各處理單元出水檢測結果(平均值)見表2。

                                                              表2 檢測結果  
       

      7.結果與討論

      (1)絮凝氣浮法能有效的去除淀粉廢水中的懸浮物、降低廢水CODcr,同時能獲得較高的蛋白飼料回收率。

      (2)絮凝劑的投加比例以及投加量對CODcr的去除率有很大的影響,在工程運行實踐中如果能夠更精確確定絮凝劑的最優投加比和投加量,不僅可以得到更好的出水水質,而且能夠減少運行費用,提高經濟效益。

      (3)UASB運行過程中,可以通過出水回流調節pH值在產甲烷菌的適宜范圍內,節省了投加石灰調節pH值的運行費用。

      (4)厭氧菌對溫度比較敏感,在溫度較低時,活性降低甚至死亡,因此冬季運行時需對UASB反應器進行加溫,可以利用反應器產生的沼氣作為能源提供UASB所需的溫度,使資源得到充分利用。

      (5)由于出水水質較好,可對出水進行深度處理,處理水可回用于廠區綠化、澆灑道路以及廁所雜用水。

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