江西某生化公司兩相厭氧處理高濃度含硫有機(jī)廢水改造設(shè)計(jì)
概況
江西某生化有限公司以生產(chǎn)赤霉素為主，該公司在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水主要來自提煉的溶媒萃取余液和板框過濾、超納濾膜的洗滌廢液。其主要的污染物及指標(biāo)見表1。
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根據(jù)廢水出水水質(zhì)要求，出水需達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。排放指標(biāo)見表2。
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2 原工藝分析
2.1 原處理工藝流程
該公司原廢水處理工藝采用化學(xué)混凝和生物處理聯(lián)合工藝。其主要構(gòu)筑物有：中和池、沉淀池、調(diào)節(jié)池、加藥池、混凝池、氣浮池、水解酸化池、UASB、SBR、生物接觸氧化、斜板沉淀池。其工藝流程如圖1所示。
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2.2 原工藝存在的問題及原因分析
原工藝在運(yùn)行過程中COD、BOD5長(zhǎng)期不能達(dá)標(biāo)，其主要影響因素是高濃度的硫酸根離子抑制后續(xù)生物處理過程。原工藝中化學(xué)混凝的作用主要是去除硫酸根離子，但在高濃度的有機(jī)廢水環(huán)境中，混凝的效果很差，使硫酸根離子的去除沒有達(dá)到預(yù)期的效果，從而嚴(yán)重抑制了后續(xù)生物處理過程。原工藝存在的問題還有以下三方面。
(1)原工藝中的SBR采用人工控制，自動(dòng)化程度太低。
(2)設(shè)備腐蝕現(xiàn)象非常嚴(yán)重。
(3)化學(xué)混凝需要投加的藥品較多，運(yùn)行費(fèi)用高。
3 工藝改進(jìn)與設(shè)計(jì)
新工藝采用生物法，利用硫酸鹽還原菌(SRB)去除硫酸根離子。新工藝最大限度地利用和改造了原有處理設(shè)施，并增加了處理硫酸根離子的兩相厭氧工藝。其主要工藝流程見圖2。
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3.1 污水部分
萃取廢液中含有高濃度的硫酸根離子，抑制后續(xù)的生物處理過程。本工藝采用兩相厭氧法，利用硫酸鹽還原菌將硫酸根離子還原成H2S，去除高濃度硫酸根離子對(duì)后續(xù)處理的影響。在厭氧條件下，硫酸鹽還原菌(SRB)在反應(yīng)器UASB1中將大部分的硫酸根還原成H2S。生成的H2S大部分溶解在水中進(jìn)入微氧池后在氧化池內(nèi)被氧化成為單質(zhì)S，在加入混凝劑后在豎流式沉淀池中沉淀分離。
綜合廢水與經(jīng)過預(yù)處理的萃取廢水在調(diào)節(jié)池2中充分混合后進(jìn)入后續(xù)的常規(guī)處理單元，經(jīng)過UASB2，A/O池，豎流式沉淀池，生物接觸氧化池，斜板沉淀池后達(dá)標(biāo)排放。
3.2 污泥部分
整個(gè)系統(tǒng)的污泥主要來自三個(gè)沉淀池，兩個(gè)UASB反應(yīng)器和IC反應(yīng)器。污泥進(jìn)入污泥濃縮池后加入適量的藥劑進(jìn)行重力濃縮，后進(jìn)入好氧消化池消化，消化后的污泥泵入板框壓濾機(jī)進(jìn)行脫水處理，脫水污泥外運(yùn)填埋。污泥濃縮池上清液及壓濾機(jī)濾液返回調(diào)節(jié)池2。
3.3 曝氣部分
曝氣部分主要有微氧曝氣池，A/O池的好氧段，生物接觸氧化池，和污泥好氧消化池。
3.4 加藥部分
萃余液中的pH值為2～3，在中和池中加NaOH溶液第一次中和，在進(jìn)入U(xiǎn)ASB1前再次加NaOH溶液第二次中和，控制pH值在6～7之間，以利于硫酸鹽還原菌的生長(zhǎng)。經(jīng)過預(yù)處理的萃取廢水與綜合廢水混合時(shí)，在調(diào)節(jié)池2將混合廢水的pH值在6.8～7.2之間以利于UASB2中甲烷菌的生長(zhǎng)。NaOH溶液的投加均采用在線自動(dòng)控制。
經(jīng)過微氧曝氣池后的出水進(jìn)入加藥池，在加藥池中加入適量的PAC和PAM，生成的S單質(zhì)在豎流式沉淀池中充分去除。污泥濃縮池中也需要加入適量的PAC和PAM，以利于污泥濃縮和脫水。
4 新工藝設(shè)計(jì)要點(diǎn)
4.1 構(gòu)筑物尺寸(見表3)
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4.2 新建主要構(gòu)筑物設(shè)計(jì)參數(shù)
(1)UASB1
UASB1是該工藝的主體設(shè)備，主要使SO2-4在硫酸鹽還原菌的作用下還原成H2S。其規(guī)格為：ª3.75m×615m，池容72m3。水利停留時(shí)間為6小時(shí)。硫酸鹽負(fù)荷：5kg/m3·d。
(2)微氧曝氣池規(guī)格為：ª4.8m×4.8m。主要作用是將生成的H2S氧化成S單質(zhì)從而在后續(xù)豎流式沉淀池中分離。曝氣強(qiáng)度：012m3/min。
(3)豎流式沉淀池規(guī)格：ª2.5m×3.5m，泥斗高115m，池容22m3；炷恋砣コ龁钨|(zhì)S和SS。中心管直徑400mm，水流流速0103m/s。上升流速：010008m/s。
(4)IC反應(yīng)器[4-5]池容106m3。COD負(fù)荷：25kg/m3·d。
(5)UASB2(2座)COD負(fù)荷：9kg/m3·d，停留時(shí)間：6小時(shí)。
4.3 舊構(gòu)筑物相關(guān)參數(shù)
(1)A/O池
A段停留時(shí)間12h;O段停留時(shí)間8h;COD負(fù)荷：2kg/m3·d。氣水比8：1。
(2)生物接觸氧化池
停留時(shí)間1.2h;COD負(fù)荷：2kg/m3·d;氣水比10：1。
5 運(yùn)行成本
(1)電費(fèi)：總裝機(jī)容量10018kW，每天電耗2420kW，運(yùn)行系數(shù)018，電費(fèi)按016元/(kW·h)計(jì)，電費(fèi)為1160元/天。
(2)藥劑費(fèi)：每天需PAC、PAM、NaOH的費(fèi)用約為300元/天。
(3)人工費(fèi)：處理站調(diào)試完成后，自控運(yùn)行，由3人輪流值班計(jì)150元/天。
(4)折舊費(fèi)：(300×90%×010481×104)/365=35518元/天。
(5)管理維修費(fèi)：35518×30%=10617元/天。
(6)總運(yùn)行成本：不計(jì)折舊和維修，合計(jì)運(yùn)行費(fèi)用為1610元/天，折合單位廢水為119元/m3;計(jì)折舊和維修，合計(jì)運(yùn)行費(fèi)用為2073元/天，折合單位廢水為2144元/m3。
結(jié)論
(1)兩相厭氧工藝成功地實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)酸相與產(chǎn)氣相的分離，將硫酸鹽還原作用控制在產(chǎn)酸階段完成，然后利用微氧池將生成的H2S分離，從而實(shí)現(xiàn)了生物脫硫的過程。解決了高濃度硫酸根離子對(duì)后續(xù)生物處理過程的影響。
(2)硫酸根離子經(jīng)過處理后，最終主要以S單質(zhì)的形式在微氧曝氣池后的豎流式沉淀池中沉淀下來，減少了H2S氣體的產(chǎn)生，有利于大氣環(huán)境，且可以減輕對(duì)設(shè)備的腐蝕作用。
(3)生物脫硫技術(shù)成功地解決了在高濃度有機(jī)廢水環(huán)境下，化學(xué)混凝對(duì)硫酸根離子去除效果較差的問題。
(4)生物脫硫工藝所需要的藥劑費(fèi)比化學(xué)混凝法大大減低，節(jié)省了運(yùn)行成本。
(5)新工藝中兩相厭氧工藝采用了UASB和IC反應(yīng)器，具有處理負(fù)荷高，處理效果好，占地面積小，運(yùn)行管理簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)過處理后的廢水完全可以達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB897821996)二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。在處理該類型廢水中有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
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