摘要:采用UASB—A/O工藝處理淀粉、淀粉制糖、VB12混合廢水的實際運行結果表明,系統(tǒng)運行穩(wěn)定,對 COD、NH3-N的去除率分別為98·2%和92%,出水水質達到了《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918- 2002)中的二級標準值。

關鍵詞:淀粉;淀粉制糖; VB12混合廢水; UASB反應器; A/O池

某企業(yè)年產(chǎn)玉米淀粉5萬t,口服葡萄糖2萬t、 VB123 000 kg。在淀粉、淀粉制糖和VB12的生產(chǎn)過程中均有廢水產(chǎn)生。淀粉、淀粉制糖、VB12混合廢水具有以下特點:廢水中的有機污染物濃度高, COD為4 500~11 500 mg/L;由于VB12提煉廢水的pH值范圍為:2~12,導致混合廢水的pH值波動大;廢水水質變化大,沖擊負荷高;成分復雜,處理難度大。此外,廢水的BOD5/CODcr>0·47,因而可生化性較好,可采用生物法處理。根據(jù)混合廢水的特點,以及相關行業(yè)廢水處理現(xiàn)狀和處理技術,本企業(yè)選擇了UASB—A/O處理工藝。隨著環(huán)境污染危害的日益凸顯,國家下大力度整治企業(yè)的三廢排放問題,這也促使企業(yè)加快了廢水處理工程的建設步伐,在取得經(jīng)濟效益的同時還要考慮環(huán)境效益。

1　廢水水量及水質

設計水量為5 000 t/d。設計進水水質:pH= 4.5,COD≤5 500 mg/L,BOD5≤4 500 mg/L,SS≤ 750 mg/L,NH3-N≤300 mg/L。出水水質:滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918- 2002)中的二級標準值:即COD≤100 mg/L,BOD5 ≤30 mg/L,SS≤30 mg/L,NH3-N≤25 mg/L,pH =6~9。

2　廢水處理工藝

廢水處理工藝流程見圖1。

圖1　UASB(上流式厭氧污泥床)—A/O(缺氧/好氧) 工藝流程圖

上流式厭氧污泥床(UASB)是第二代高效厭氧反應器,在反應器中可形成產(chǎn)甲烷活性高、沉淀性能良好的顆粒污泥,能夠承受高有機負荷和水力負荷, 因而廣泛應用在輕工、制藥等高濃度有機廢水處理工程中[1-4],本工程亦采用UASB反應器作為厭氧處理單元。由于單純采用厭氧處理很難實現(xiàn)出水達標排放,故參考同行業(yè)及相關行業(yè)廢水處理現(xiàn)狀和處理技術,最終選擇了UASB與A/O相結合的處理工藝。工藝流程中的主要設備尺寸見表1。

表1　UASB—A/O工藝流程中的主要設備尺寸

(1)調節(jié)池采用地上式鋼筋混凝土結構,總有效容積為 2 220 m3,分東、西2個池區(qū),輪流進行調節(jié)工作,停留時間為11 h。

功能:調節(jié)池分東、西2個池區(qū),獨立使用,分別具有進水、出水口,通過閥門控制,輪流用于廢水的 COD濃度、pH值及反應器進水量調節(jié)。

(2)UASB反應器

采用地上式碳鋼結構,外表面保溫采用5 cm厚的巖棉。共4座UASB反應器,每座的有效容積為1 000 m3。采用中溫消化,溫度控制在(35±1)℃,水力停留時間為20 h,設計容積負荷為6 kg COD/(m3· d)。

功能:廢水首先通過反應器下部的均勻布水系統(tǒng),在反應器底部的污泥床上,由厭氧微生物將大部分有機物降解為沼氣;厭氧混合液(沼氣、污泥、廢水)向上經(jīng)過三相分離器完成沼氣、污泥、廢水的良好分離,并防止了污泥的流失;在沉淀區(qū)內廢水中的污泥沉降分離返回到污泥床層,有效的保證厭氧反應器中具有較大的污泥存有量,并在反應器中培養(yǎng)、馴化出大量的高活性厭氧顆粒污泥。反應器的構造示意圖如圖2所示。

圖2　UASB反應器構造示意圖

(3)厭氧沉淀池

采用地上式碳鋼結構,豎流式沉淀池。共2座, 每座的有效容積為350 m3,停留時間為7 h。

功能:對厭氧反應器出水進行泥水分離,厭氧污泥向沉淀池底部沉淀,然后經(jīng)輸泥管道運送到污泥濃縮池,經(jīng)混凝、脫水,做成泥餅;上清液向上經(jīng)溢流堰排入出水口,通過輸水管道進入下一個處理工段。

(4)A/O(缺氧/好氧)池

采用地上式鋼筋混凝土結構,A池的有效容積為4 160 m3,O池的有效容積為12 480 m3。

功能:將A/O工藝作為UASB厭氧工藝的后續(xù)處理。UASB出水先進入缺氧池(A池),再進入好氧池(O池),并將好氧池的混合液部分回流到缺氧池,好氧池混合液的回流保證了缺氧池和好氧池中有足夠數(shù)量的微生物,并使缺氧池得到好氧池中硝化所產(chǎn)生的硝酸鹽。而原水和混合液的直接進入,又為缺氧池反硝化提供了充足的碳源,使反硝化反應能夠順利進行。反硝化反應后的出水可在好氧池中進行有機物的降解和硝化,反硝化過程中生成的堿度可補償硝化反應消耗的堿度。

(5)好氧沉淀池

采用輻流式沉淀池,池身為地上式鋼筋混凝土結構,刮泥機為碳鋼結構,有效容積為1 750 m3。

功能:對A/O池出水進行泥水分離,好氧污泥向沉淀池底部沉淀,部分進行污泥回流,回流至缺氧池,保證缺氧池和好氧池中有足夠的污泥濃度,剩余污泥經(jīng)輸泥管道運送到污泥濃縮池,混凝、脫水,做成泥餅;上清液經(jīng)出水口排入市政管網(wǎng)。

3　系統(tǒng)的啟動運行

3.1　厭氧反應器的啟動及運行

接種污泥以城市污水處理廠厭氧消化污泥為主,并按1∶1比例投加豬糞,接種污泥的VSS/SS (揮發(fā)性懸浮固體體積分數(shù)/懸浮固體體積分數(shù))為 0·56,污泥接種量為20 gVSS/L。接種污泥投加量為UASB反應器有效容積的30%。

厭氧反應器的啟動及運行一般分為3個階段, 即啟動階段、負荷提高階段、穩(wěn)定運行階段。啟動階段采用低有機濃度、高水力負荷、連續(xù)進水的方式, 控制一定的進水COD濃度及進水量,控制水溫為 (35±1)℃,對所接種的厭氧污泥進行培養(yǎng)馴化,使其適應進水水質;負荷提高階段,首先逐步提高進水量,然后逐步提高進水COD濃度,來實現(xiàn)容積負荷的提高,使微生物逐步適應較高的運行負荷;穩(wěn)定運行階段則是在較高的進水負荷水平上穩(wěn)定運行,考察厭氧反應器的處理效果,并觀察相關因素對厭氧反應過程的影響。UASB厭氧反應器啟動運行情況見表2,由表可知,當進水COD濃度在5 500 mg/L 左右波動時,出水COD可達320~430 mg/L,COD 平均去除率為93·2%,有機物去除率高,反應器運行穩(wěn)定。

表2　UASB反應器啟動運行情況

為了考察厭氧反應器處理混合廢水的效能,污泥顆�；瓿珊�,又進一步提高了反應器的負荷。進水流量由30 m3/h逐步提高到50 m3/h,反應器水力停留時間由33 h減少到20 h。相應反應器運行負荷由4 kg COD/(m3·d-1)提高到了6 kg COD/(m3·d-1),COD去除率仍保持在90%以上�？梢�,負荷的提高對反應器的運行效果未產(chǎn)生明顯的影響,厭氧反應器運行穩(wěn)定正常。

3.2　A/O池的啟動及運行

從城市污水處理廠的好氧沉淀池采取接種污泥,接種污泥濃度為4·1 g MLSS/L。

A/O池經(jīng)過40多天的污泥馴化,MLSS(混合液懸浮固體體積分數(shù))增至4 000 mg/L,SV(污泥沉降比)增至30%左右,DO控制在2~2·5 mg/L, 出水COD濃度達到250 mg/L,菌種已基本適應廢水水質。將好氧池的混合液與好氧沉淀池的污泥部分回流至缺氧池,回流比為150%,保證A/O池足夠的污泥濃度,為缺氧池反硝化提供充足的碳源,使反硝化反應能夠順利進行。經(jīng)過大約20 d的運行, 好氧沉淀池出水COD濃度已達到100 mg/L,COD 去除率達到75%;當進水NH3-N濃度140~180 mg/L時,出水NH3-N濃度最低達10 mg/L, NH3-N去除率達到92%;SS(懸浮固體體積分數(shù)) 降到20 mg/L。A/O池運行狀況良好。

4　運行處理效果

廢水處理工程采用的厭氧反應器為UASB反應器,穩(wěn)定運行結果表明:采用UASB反應器處理淀粉、淀粉制糖、VB12混合廢水,可培養(yǎng)出高活性顆粒污泥,當反應器容積負荷達到4 kg COD/(m3· d-1)時,COD去除率可達到93·2%,反應器出水 COD平均為375 mg/L。進一步的效能考察運行結果表明:污泥顆�；膮捬醴磻魅莘e負荷可達到 6 kg COD/(m3·d-1),COD去除率為90%。

A/O池作為UASB反應器的后續(xù)處理設施,使厭氧出水得到了進一步的凈化,整體處理系統(tǒng)出水 COD濃度降至100 mg/L,COD去除率為98·2%, 且具有很好的除氮效果,出水NH3-N濃度最低達 10 mg/L,NH3-N去除率為92%。系統(tǒng)總體出水達到了《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918- 2002)中的二級標準值。其中缺氧池作為中間設置, 充分考慮了厭氧、好氧生化處理單元間的生物特性差異,順利實現(xiàn)了兩者之間的過渡和銜接。

5　結論

(1)UASB—A/O組合工藝對淀粉、淀粉制糖、 VB12混合廢水具有很好的處理效果,當進水COD 濃度為5 500 mg/L時,系統(tǒng)出水COD濃度可達 100 mg/L,COD去除率為98·2%,主要污染指標也均達到了《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》 (GB18918-2002)中的二級標準值。

(2)選擇UASB反應器作為厭氧生物處理裝置,其具有占地面積小、處理能力大、處理效率高、操作簡單,并可產(chǎn)生沼氣等優(yōu)點。A/O池作為UASB 反應器的后續(xù)處理設施,使厭氧出水得到了進一步的凈化,其中A池作為中間設置,充分考慮了厭氧、好氧生化處理單元間的生物特性差異,順利實現(xiàn)了兩者之間的過渡和銜接。

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