水解酸化-UASB-SBR處理淀粉廢水實例
某淀粉廠位于XX市郊經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū),占地4.8萬m2, 擁有固定資產(chǎn)原值5600萬元,F(xiàn)有職工300余人,其中技術(shù)人員30人。企業(yè)產(chǎn)品為淀粉和粗伺料,淀粉年產(chǎn)量10萬噸。
水質(zhì)水量
混合廢水水質(zhì):CODcr4600~6300mg/L, BOD1800~2500mg/L, SS21500~2100mg/L, pH5.0~6.5, 水溫22~32℃。混合廢水水量:2400m3/d 。
水文氣象資料
多年平均氣溫14.6℃,最高氣溫39.6℃, 最低溫度-7℃,最冷月平均氣溫-0.2℃, 常年平均降雨量998mm,蒸發(fā)量1400mm, 凍土深度16cm, 常年主導(dǎo)風(fēng)向東北, 建址現(xiàn)場為砂壤土,無自然河溝,常年地下水水位4~6m。
處理要求
按環(huán)保部門要求,處理后出水應(yīng)達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB8978-1996表2中二級標(biāo)準(zhǔn),即:CODcr150mg/L, BOD560mg/L, SS90mg/L,pH6~9。
為了減輕后續(xù)處理構(gòu)筑物的處理負(fù)荷,保護(hù)后續(xù)處理設(shè)施,應(yīng)在處理設(shè)施的前端安裝格柵,以截留原污水中較大的懸浮物或漂浮物。廠區(qū)內(nèi)廢水的水質(zhì)水量變化較大,為了保證后續(xù)處理構(gòu)筑物運行的穩(wěn)定性,同時增強(qiáng)污水的可生化性,應(yīng)在格柵之后設(shè)置水解酸化池。水解酸化池有調(diào)節(jié)水質(zhì)、水量、沉淀及一定的水解酸化作用。原水的BOD5/COD=0.4>0.3,屬高濃度可生化有機(jī)廢水,故可采用生化處理方法。
由于原污水的BOD5較高,要求達(dá)到的處理效果也較高,擬采用厭氧—好氧的處理路線。厭氧法處理高濃度有機(jī)廢水較經(jīng)濟(jì),即節(jié)能又可回收沼氣。廢水中難降解的COD經(jīng)厭氧處理后轉(zhuǎn)化為較易降解的COD,高分子有機(jī)物轉(zhuǎn)化為低分子有機(jī)物。但出水有機(jī)物濃度仍較高,達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)。好氧生物處理法工藝成熟、穩(wěn)定性好、出水水質(zhì)較好。因此,采用厭氧—好氧的處理路線較合理。
方案為:
原污水 → 格柵 →水解酸化池 → 厭氧處理 → 好氧處理 → 出水
厭氧處理方案的優(yōu)選
工業(yè)廢水常用的幾種厭氧處理單元有:厭氧接觸法,厭氧過濾器,厭氧生物轉(zhuǎn)盤,升流式厭氧污泥床。
它們優(yōu)缺點詳介如下:
(1) 厭氧接觸法
接觸法屬于傳統(tǒng)厭氧消化技術(shù)的發(fā)展。它采用完全混合攪拌,池外還要設(shè)消化液沉淀池。其處理效率比傳統(tǒng)厭氧消化技術(shù)有提高,但中溫消化時容積負(fù)荷只有1.0~3.0kgCOD/( m3?d), 其水力停留時間仍然較長。要求的消化池容積大。本工程處理對象為較好生化處理的廢水。為提高處理效率,節(jié)省工程投資和占地,不宜采用厭氧接觸法。
(2) 厭氧過濾器
厭氧過濾器采用附著型厭氧生物處理技術(shù),在反應(yīng)器內(nèi)充填一部分填料,使生物污泥附著在填料上生長,不易隨出水流失,且填料對于改善水流均勻性有益,并起到一定過濾截留作用。但反應(yīng)器內(nèi)填料易發(fā)生堵塞現(xiàn)象,因此不適合處理有機(jī)物濃度過高的廢水,且要求進(jìn)水SS濃度應(yīng)較低,一般要求SS<200mg/L. 盡管厭氧過濾器抗沖擊負(fù)荷能力大,處理效率亦高,但不適合本工程進(jìn)水水質(zhì)(SS濃度較高)。
(3)厭氧生物轉(zhuǎn)盤
厭氧生物轉(zhuǎn)盤可承受高有機(jī)負(fù)荷,中溫發(fā)酵條件下,COD去除可達(dá)90%,廢水在反應(yīng)器內(nèi)按水平方向流動,勿需提升廢水,從這個意義來說是節(jié)能的。但是厭氧生物轉(zhuǎn)盤的盤片成本較高因而使整個裝置造價很高,不經(jīng)濟(jì)。
(4) 升流式厭氧污泥床(UASB)
升流式厭氧污泥床(UASB),采用了滯留型厭氧生物處理技術(shù),在底部有污泥床,底部污泥顆;,進(jìn)水與污泥的高效接觸,因而具有很高的去除率,依靠頂部的三相分離器進(jìn)行氣、液、固三相的分離,能使污泥維持在污泥床內(nèi)而很少流失。因而生物污泥停留時間長,處理效率高,適合于處理較易生化降解,CODcr和SS 濃度均較高的廢水(一般要求進(jìn)水SS不大于4000mg/(m3?d). 常溫條件下,對于較易生物降解的有機(jī)廢水,容積符合可達(dá)4~8 kgCOD/(m3?d),在中溫發(fā)酵條件下,一般可達(dá)10 kgCOD/(m3?d). 廢水在反應(yīng)器內(nèi)的水力停留時間較短,所需池容積大大縮小,并且設(shè)備簡單,運行方便,勿需設(shè)沉淀池和污泥回流裝置,造價相對較低,而且不存在堵塞問題。
綜合以上比較,從造價、管理、處理效果等各方面考慮,并結(jié)合類似工程資料,本工程廢水的厭氧處理裝置采用UASB。
好氧處理方案的優(yōu)選
有機(jī)廢水經(jīng)厭氧處理,出水的BOD5/CODcr 會降低,出水可生化性較原污水差。采用一般好氧生物處理方法(活性污泥法和生物膜法)處理厭氧出水,其CODcr 去除率約只有60%,而處理同等濃度的原有機(jī)廢水,CODcr 去除率可達(dá)80%. 盡管采用生物膜法處理效果可能會稍好,但難以適應(yīng)BOD5大于250mg/L的來水。近年來開發(fā)了一些處理此類廢水(進(jìn)水濃度較高,可生化性較差,不易生化降解的有機(jī)廢水或厭氧處理出水)的新型工藝,有較好的處理效果,F(xiàn)就這幾種工藝進(jìn)行比較:
(1) 兩段活性污泥法(AB法)
兩段活性污泥法(AB法)與單段系統(tǒng)相比,微生物群隔開的兩段系統(tǒng)均能取得更佳和更穩(wěn)定的處理效果,對于連續(xù)工作的吸附―沉淀段,由外界連續(xù)不斷地接種具有很強(qiáng)的繁殖能力和抗環(huán)境變化能力的短代原核微生物,大大提高了處理工藝的穩(wěn)定性。該系統(tǒng)運行穩(wěn)定、總反應(yīng)時間短、設(shè)備體積小、節(jié)能、處理效果好,但需設(shè)B級曝氣池和B級沉淀池,占地面積過大,也給運行管理帶來不便。
(2) 氧化溝
氧化溝是活性污泥法的一種改型,其曝氣池呈封閉的溝渠型,污水和污泥的混合液在其中進(jìn)行不斷的循環(huán)流動。該工藝不需設(shè)初沉池,對水溫、水質(zhì)、水量的變動有較強(qiáng)的適應(yīng)性,若運行得當(dāng),氧化溝還具有反硝化脫氮作用。但氧化溝池體體積過大,占地面積過大。
(3) 續(xù)批式活性污泥法(SBR)
SBR法采用間歇運行,運行周期每一階段有適應(yīng)基質(zhì)特征的優(yōu)勢菌群存在;污泥不斷內(nèi)循環(huán),排泥量少,生物固體平均停留時間長;沉淀和排水時水流處于靜止?fàn)顟B(tài),故處理效果優(yōu)于一般活性污泥法。由于進(jìn)水、曝氣、沉淀、排水等工序在一個池內(nèi)進(jìn)行,工藝簡單,運行費用低。SBR原則上不需要二沉池和污泥回流設(shè)施,多數(shù)情況下可以省去初沉池,故而其工程投資和占地面積均小于一般活性污泥法。
另外,反應(yīng)推動里力大,凈化效率高。并能有效抑制絲狀菌的繁殖。
綜合以上分析,從造價、管理、處理效果等各方面考慮,并結(jié)合類似工程資料,本工程好氧處理采用SBR法工藝。
污泥處理方案的優(yōu)選
結(jié)合當(dāng)?shù)貤l件、環(huán)保要求、投資情況、運行費用及維護(hù)管理等多種因素,選污泥處理方案為:
污泥 → 集泥井 → 污泥提升泵 → 濃縮池 → 脫水機(jī)房 → 泥餅外運
工藝流程圖
經(jīng)以上論證,工藝流程圖如下:
對該處理工藝流程作以下說明:
(1)廢水通過格柵截留大顆粒有機(jī)物和漂浮物,由于截污量較小,采用人工清渣方式。雨季或生產(chǎn)不正常時排出雨水或事故廢水,通過分流格柵槽中溢流口閘板控制。
(2)從格柵到調(diào)節(jié)池設(shè)置集水井,選取潛污泵從集水井中抽水到水解酸化池。
(3)水解酸化沉淀池在調(diào)節(jié)水量同時,去除一部分格柵無法截留的懸浮顆粒有機(jī)物,如玉米碎粒、玉米皮、泥砂等,并將復(fù)雜難降解CODcr轉(zhuǎn)化為易降解的CODcr,高分子有機(jī)物轉(zhuǎn)化為低分子有機(jī)物。該池采用半地下式結(jié)構(gòu),便于沉淀物的排除。
(4)用泵將水解酸化沉淀池的廢水提到UASB反應(yīng)器。
(5) UASB為主要的生化處理裝置,混凝土結(jié)構(gòu),地上式,考慮保溫。沼氣部分,設(shè)計水封罐、氣水分離器。
(6)預(yù)曝氣沉淀池,要改變厭氧出水的溶解氧含量,沉淀去除UASB出水帶來的懸浮污泥。該池為地上式,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。
(7)SBR池為半地下式,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),運行中采用自動控制。處理出水排入市政污水管。
(8)淀粉廢水各級處理效果如下:
水解酸化池
進(jìn)水水質(zhì)分別為CODcr6300mg/L, BOD5 2500mg/L, SS2100 mg/L
出水水質(zhì)分別為CODcr4725mg/L, BOD52000 mg/L, SS1260 mg/L
去除率分別為 CODcr25%, BOD520%, SS40%,
UASB
出水水質(zhì)分別為CODcr945mg/L, BOD400 mg/L, SS378mg/L
去除率分別為 CODcr80%, BOD580%, SS70%
預(yù)曝氣沉淀池
出水水質(zhì)分別為CODcr756mg/L, BOD340 mg/L, SS226.8 mg/L
去除率為 CODcr20%, BOD515%, SS40%
SBR
水質(zhì)為CODcr113.4mg/L, BOD34 mg/L, SS68mg/L
去除率分別為CODcr85% , BOD590%, SS70%
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