1.前言

檸檬酸是一種重要的有機物，廣泛應用與人造飲料和食品工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、化學工業(yè)和洗滌工業(yè)，用作食品和飲料的酸性調(diào)味劑、食用油的抗氧化劑、添加鈣鐵離子的強化劑、醫(yī)藥原料、金屬表面的洗滌劑，還可用于水泥混凝、含SO2處理和食品包裝薄膜的增塑劑等。該在生產(chǎn)檸檬酸中要排放大量的、和廢渣，由于投資技術(shù)以及運行成本等原因，該三廢排放基本處于任意排放狀態(tài)，嚴重污染環(huán)境，同時重慶田野實業(yè)地處長江流域，為保護環(huán)境，減少向三峽庫區(qū)水體排放污染物，對該公司檸檬酸進行處理，要求達到GB8978-1996一級排放標準。

2.工程基本情況簡介

在檸檬酸生產(chǎn)過程中，薯干粉原料在發(fā)酵罐與發(fā)酵菌混合，在通風和攪拌的條件下進行發(fā)酵反應。發(fā)酵后的混合液中，大部分是溶解態(tài)的檸檬酸，并含有許多其他雜質(zhì)與代謝產(chǎn)物，如薯干粉渣、蛋白質(zhì)、菌絲體以及一些不能利用的糖類等。將濾液加溫到70℃以上再開始加碳酸鈣，隨著溫度升高，檸檬酸鈣的溶解度降低，而其他雜質(zhì)逐漸呈溶解狀態(tài)，此時進行抽濾，即可得檸檬酸固體。含有其他鈣鹽和物質(zhì)的溶液即可排出，這股一般稱為濃糖水。所得的檸檬酸固體還需要用80℃左右的熱水洗滌，以提高其純度，所排出的洗液稱為洗糖水。洗糖水和濃糖水的COD都很高，顏色呈褐色，主要含有還原性糖、非發(fā)酵性糖、多糖及草酸鈣、葡萄糖鈣及蛋白質(zhì)等雜質(zhì)。濃糖水和洗糖水是檸檬酸生產(chǎn)的主要廢水，該廢水雖然無毒，但有機物含量很高，須處理后排放。

本次處理工程是重慶田野實業(yè)的的生產(chǎn)廢水處理工程，設(shè)計處理能力為：1000m3/d，其污染物的含量和控制標準見表1。

表1廢水的污染狀況及執(zhí)行的排放標準

4 PH

3.工程主體工藝流程確定

在工藝流程確定的過程中，主要考慮以下幾條原則：

(1)檸檬酸生產(chǎn)廢水含有機質(zhì)多，濃度，同時本工程中廢水排放要求較高。

(2)檸檬酸生產(chǎn)廢水可生化性較好，易于生物降解。

(3)本工程要求低運行成本。

生產(chǎn)工藝廢水通過格柵池進入污水處理段調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)水質(zhì)水量，氣浮池在絮凝劑和物理作用下，去除廢水中的懸浮物和膠體物質(zhì)等污染物，降低后續(xù)處理單元的工作負荷。進入二相厭氧反應器之前用清水將污水進行1:1的稀釋降低進入反應器的污水負荷，然后經(jīng)泵定量提升進入二相厭氧反應器，在厭氧微生物的作用下，將廢水中的各種復雜有機物分解轉(zhuǎn)化成小分子有機物,甲烷和二氧化碳等物質(zhì)，剩余污泥進入污泥。消化后的廢水再進入延時曝氣池，與污泥中的好氧微生物的進一步作用，去除剩余的有機物，部分隨水流帶出的懸浮物在斜管中得以沉淀出來后廢水達標排放。厭氧接觸池、延時曝氣池及的剩余污泥通過污泥泵進入污泥儲存池，加入絮凝劑后，經(jīng)過板框脫水處理后運走。濾液回流到調(diào)節(jié)池進行循環(huán)處理。整個工藝具體分為如下三個階段：

(1)廢水物理處理階段。廢水流經(jīng)格柵池、調(diào)節(jié)池、氣浮池有效去除不溶性懸浮物，減輕后續(xù)生化處理的負荷。

(2)廢水生化處理階段。經(jīng)物理處理后的廢水，先流入二相厭氧反應器中，進行厭氧反應處理。水解酸化階段作為不完全厭氧過程,并沒有直接降低廢水中CODCr及BOD5,而是使廢水中結(jié)構(gòu)復雜的大分子有機物降解轉(zhuǎn)變成結(jié)構(gòu)簡單的小分子有機物,使它們易于生物降解。同進水相比,水解酸化階段其CODcr并沒有降低,而是pH值降低,揮發(fā)有機酸升高，BOD5/CODCr值提高。因此，二相厭氧工藝的引入,使廢水中難降解的污染物變?yōu)橐捉到獾奈廴疚?改變了廢水的可生化性,為后續(xù)好氧生物降解提供了保證。在這一過程中，采用了自行設(shè)計的二相厭氧器。在設(shè)計中利用了水力自流作用，使廢水進出反應器時，無需外加動力。

采用二相厭氧—好氧組合工藝處理高濃度檸檬酸有機廢水，要保證最后出水水質(zhì)，仍是好氧階段起決定性的作用。在該項工程中，好氧處理采用了延時曝氣法，選用了供氧能力大、氧利用效率高的導流式機械曝氣機進行階段曝氣，曝氣機的開啟與停止，均是根據(jù)廢水中的DO濃度自動實行在線控制，取得良好效果。通過現(xiàn)場測定,曝氣池內(nèi)殘余溶解氧在1.5～2.5mg/l之間。經(jīng)二沉后的廢水達標排放。

(3)二次沉淀階段。向好氧反應器處理排出的廢水中投入微量絮凝劑，使廢水中的懸浮物在絮凝劑的作用下，經(jīng)斜管填料進行最后沉淀。

4.主要構(gòu)筑物簡介

(1)沉淀調(diào)節(jié)池

采用鋼筋砼平流式沉淀池一座，地下式，置于廠區(qū)綠化帶下，既不影響廠區(qū)美觀，又具保溫功效，同時由于生產(chǎn)排水不均勻，可兼有調(diào)節(jié)池功能。水力停留時間8h，尺寸為：13.5×6.0×5.0m。

(2)氣浮池

采用鋼筋砼平流式氣浮池一座，地上式，置于平臺基礎(chǔ)之上，可使污水靠重力自流進入?yún)捬醭毓?jié)省動力費用，對不溶性懸浮固體的去除效率很高。尺寸為：5.5×2.0×3.0m。

(3)二相厭氧反應器

采用鋼筋砼結(jié)構(gòu)，中溫消化。產(chǎn)酸反應器有效容積為：1875m3，COD容積負荷率6.4kgCOD/(m3·d)，BOD5容積負荷率2.89kgBOD5/(m3·d);產(chǎn)甲烷反應尺寸為：

3500m3，COD容積負荷率2.4kgCOD/(m3·d)，BOD5容積負荷率3.2kgBOD5/(m3·d)。

(4)延時曝氣池

采用矩形鋼筋砼結(jié)構(gòu)，有效容積1351m3。污泥負荷率(NS)為：0.1kgBOD5/(kgMLVSS·d)，采用4廊道曝氣，水力停留時間為16.2h。采用清華同方生產(chǎn)的導流式機械曝氣機8臺，4用4備。單臺溶氧量8kgO2/h，配套電機4Kw。工程運行時采用階段曝氣，曝氣機的開啟與停止，均是根據(jù)廢水中的DO濃度自動實行在線控制。

(5)二沉池

采用斜管填料沉淀池，水力停留時間1.5h。

5.主要技術(shù)經(jīng)濟指標

(1)人員編制

由于本工程基本無需人員操作，現(xiàn)實行三班一人制，即一共三班，每班一人，主要工作為檢查各機械設(shè)備的運行情況。

(2)總投資概算

廢水處理站工程總投資：261.9萬元。其中：土建構(gòu)筑物：166.2萬元;設(shè)備：73.3萬元;間接費用：22.4萬元。

根據(jù)以上總投資，折合單位廢水投資為2619元/(m3·d)。

(3)運行費用

a.動力費：廢水處理站總裝機容量為110kW，實際工作容量為70kW。每m3廢水處理費用為：70×0.5×24/1000=0.88元/m3。

b.人工費：操作人員以6人計，每人月工資500元，人工費為：(6×500)/(30×1000)=0.1元/m3廢水。

以上上二相費用合計為：0.98元/m3廢水。

6.工程運行結(jié)果

工程經(jīng)四個月調(diào)試后，國家法定環(huán)境監(jiān)測單位對工程出水進行監(jiān)測，結(jié)果為：CODcr86.4mg/l;BOD519.8mg/l;SS66.2mg/l;ph7.43;色度5倍。

7.環(huán)境效益

經(jīng)處理后,每年可少向環(huán)境排放污染負荷為：

CODcr：(12000-100)×10-6×1000×300=3570t;

BOD5：(3000-20)×10-6×1000×300=894t;

SS：(3500-70)×10-6×1000×300=1029t。

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