厭氧—好氧工藝處理檸檬酸廢水
1 水質、水量的確定
根據(jù)企業(yè)現(xiàn)有排水管路,所排放的廢水主要包括濃廢水和淡廢水兩部分,濃廢水主要包括廢糖水原液和洗糖水。排放廢水處理后要求達到《污水綜合排放標準》GB 8978—1996味精工業(yè)二級標準,廢水水質、水量及排放標準詳見表1。
表1 廢水水質、水量及排放標準
排放廢水 |
水量 |
PH值 |
CODcr |
BOD5 |
SS |
氨氮 |
濃廢水 |
700 |
5-5.5 |
16000 |
6500 |
450 |
60 |
淡廢水 |
700 |
5.5-6.0 |
1500 |
650 |
400 |
10 |
合計 |
1400 |
|
8750(均值) |
3750(均值) |
425(均值) |
35(均值) |
標準值 |
|
6-9 |
300 |
150 |
200 |
25 |
2 工程設計
2.1 工藝流程
由車間排放的濃廢水自流至濃水調節(jié)池,調節(jié)pH后由污水泵提升至UASB反應器,出水一部分回流至濃水調節(jié)池,它與UASB反應器形成集調節(jié)、厭氧降解為一體的處理系統(tǒng);一部分自流至曝氣調節(jié)池與淡廢水混合,經(jīng)曝氣后由污水泵提升至沉淀池形成一級好氧系統(tǒng);此時沉淀池出水已近達標,再自流至接觸氧化池、氣浮池進行好氧生化和物化處理(見圖1)。
2.2 設計參數(shù)的確定
工程設計中著重強化厭氧處理單元,同時好氧工段采用較低的負荷,以穩(wěn)定剩余污泥,減少污泥排放量,改善污泥脫水性能,具體設計參數(shù)見表2。
3 處理效果和處理成本
3.1 處理效果
工程屬省控污染治理項目,山東省環(huán)保局委托泰安市環(huán)保監(jiān)測站于1999年10月8日—9日進行了為期兩天的現(xiàn)場采樣、監(jiān)測。監(jiān)測項目為pH、CODCr、BOD5、SS、NH3-N、流量共6項,
監(jiān)測頻率每天采樣4次,均測單樣,監(jiān)測結果見表3。
表2 處理設施設計參數(shù)
設施名稱
|
參數(shù)
|
附屬設備
|
備注
|
濃水調節(jié)池
|
HRT=8h
|
簡易石灰中和篩
|
現(xiàn)石灰投加量200kg/d
|
污水泵
|
N=7.5kw,一用一備
|
||
UASB反應器
|
NV=8.0kgCOD/(m3.d)
q=2.25-0.5m3/(m2.h) |
三相分離器均勻布水器
|
設備自制
|
曝氣調節(jié)池
|
HRT=.5h
NV=3.2kgCOD/(m3.d) |
微孔曝氣器
|
共300只
|
污水泵
|
N=7.5kw,二用一備
|
||
豎流式沉淀池
|
HRT=3.5h
q=1.0m3/(m2.h) |
|
污泥回流比R=30%-35%
|
接觸氧化池
|
HRT=20hNV=1.0kgCOD/(m3.d)
|
微孔曝氣器
|
共500只
|
組合填料
|
共800m3
|
||
氣浮池
|
處理量Q=60m3/h
|
溶氣系統(tǒng)、加藥系統(tǒng)等
|
|
機房
|
建筑面積=200m2
|
風機
|
N=55kw,利用原有建筑物
|
污泥濃縮池
|
有效容積=200m3
|
污泥濃縮機
|
因資金所限未上
|
均質池
|
有效容積=25m3
|
泥漿泵
|
|
污泥干化池
|
干化面積=200m2
|
|
|
表3 污水處理工程監(jiān)測結果
監(jiān)測點位 |
監(jiān)測指標 |
||||||
PH |
CODcr |
BOD5 |
SS |
氨氮 |
流量 |
||
濃廢水入口 |
最高值 |
5.89 |
20400 |
8164 |
472 |
69.0 |
890 |
最低值 |
4.66 |
11000 |
4395 |
391 |
49.2 |
430 |
|
平均值 |
5.43 |
16388 |
6555 |
421 |
61.0 |
675 |
|
淡廢水入口 |
最高值 |
5.47 |
6385 |
2623 |
392 |
6.0 |
871 |
最低值 |
4.34 |
182 |
66 |
89 |
3.9 |
644 |
|
平均值 |
5.21 |
1481 |
519 |
153 |
5.2 |
750 |
|
總排口 |
最高值 |
7.54 |
220 |
20.9 |
104 |
0.697 |
1656 |
最低值 |
6.80 |
126 |
11.2 |
56 |
0.338 |
1124 |
|
平均值 |
7.12 |
170 |
15.6 |
77 |
0.465 |
1425 |
|
標準值 |
6-9 |
300 |
150 |
200 |
25 |
|
監(jiān)測結果表明,治理工程設計合理,處理效果明顯,排污口廢水中的污染物達到國家規(guī)定的相應排放標準。
3.2 處理成本
工程總投資307萬元,處理成本主要包括動力費,人員工資、福利,藥劑費,工程折舊和設施維修費等,其經(jīng)濟技術指標見表4。
表4 工程經(jīng)濟技術指標
工程規(guī)模 |
工程投資 |
工程占地 |
總處理成本 |
直接費用 |
定員 |
COD削減總量 |
電耗 |
1400 |
307 |
3200 |
1.20 |
0.59 |
19 |
10.2 |
0.93 |
4 工程特點
工程設計中結合水力澄清池和IC厭氧反應器的特點對進液布水系統(tǒng)進行了精心的研究,采用8套均勻布水系統(tǒng)(每套服務面積36m2,可獨立操作運行,通過人工控制可靈活調節(jié)各布水系統(tǒng)水力負荷,也可使整個系統(tǒng)形成脈沖進水);為提高局部進水點的流速,增強系統(tǒng)布水均勻性,設計采用較小的開孔比(15%)以形成污泥與進液間充分的接觸、最大限度地利 用反應器內的污泥和有效容積,防止反應器內形成溝流和死角;對于三相分離器,設計成雙層分離隔板,采用適宜的表面負荷q=0.25~0.5m3/(m2·h)和較低的出水堰負荷qL=0.08~0.16L/(m·s),使三相分離器能保留盡可能多的污泥和排放沼氣,提高出水凈化效果。
由于工程在設計中較好地解決了均勻布水、三相分離等問題,UASB反應器的出水水質澄清、呈青灰色(感官與城市生活污水相似),COD去除率高(平均去除率達94.9%),啟動周期短、調試迅速(三個月),污泥床內形成了顆粒污泥(質軟、有韌性,粒徑在0.5~1.5mm之間),污泥沉降性能好。整個工程具備以下特點:
①生化處理(厭氧、好氧單元)始終處于較高的處理水平,固液分離效果明顯,總排口CODCr去除率達98.5%,BOD5去除率達99.6%,SS去除率達97.3%,氨氮去除率達99.0%。
②工程厭氧處理系統(tǒng)對溫度變化適應性強。整個調試期間水溫在25~55 ℃間變化,厭氧處理單元都能達到滿意的處理效果。由于生產(chǎn)過程中排放的廢水水溫較高(80 ℃),根據(jù)氣溫變化,可通過調節(jié)淡廢水水量將厭氧反應池內的水溫控制在適宜的范圍內,設計中不需另考慮 熱交換設施。
③工程厭氧處理系統(tǒng)抗沖擊負荷能力強。生產(chǎn)過程中排放的廢水量大、呈周期性變化,濃廢水CODCr濃度從40000mg/L到5000mg/L不等,每班(8h)為一變化周期,瞬時COD容積負荷從3kgCOD/(m3·d)到35 kgCOD/(m3·d)變化,但只要日平均容積負荷約為8 kgCODCr/(m3·d),厭氧出水水質就能穩(wěn)定在1 000 mg/L左右,因此,總排口出水水質波動不大。
④接觸氧化池出水中有機污染物多以溶解狀態(tài)存在,經(jīng)氣浮處理COD去除率不高(≤15%),故企業(yè)實際運行中氣浮設施基本不開,只有當接觸氧化池出水COD≥200mg/L時才啟動氣浮設施,實際運行費用較表4所列數(shù)據(jù)低。
⑤由于進水COD以溶解狀態(tài)存在,且絕大多數(shù)COD是通過厭氧反應去除的,而好氧工段采用 較低的負荷,雖然調節(jié)曝氣池容積負荷較高[3.2 kgCOD/(m3·d)],但因活性污泥濃度較高MLSS=6500mg/L),其污泥負荷并不高[0.49 kgCOD/(kgMLSS·d)],故剩余污泥排放量較低,沉淀池每天排放污泥20m3,厭氧剩余污泥自調試以來(半年)共排放80m3。
5 經(jīng)驗與總結
① 檸檬酸廢水濃度高,厭氧反應池處理效果的好壞是整個工程造價和運行成本高低的關鍵,為此本工程采用并強化了運行穩(wěn)定、效果優(yōu)良的UASB厭氧處理技術,以最大程度 地提高厭氧處理元的CODCr去除率。
②以瓜干為原料的發(fā)酵廢水通過生化處理可以達到較高的COD去除率,但廢水中的色度很難解決,最終出水經(jīng)混凝氣浮也難以達到滿意的效果,物化工段色度去除率≤30%,氯氧化或臭氧氧化因成本過高未采用,因此工程最終出水澄清但呈黃色,與淡茶水相似。
③檸檬酸廢水pH較低、呈酸性,在進入UASB前(特別是調試初期)應對其進行調節(jié),使廢水呈中性。原設計采用變速中和濾塔調節(jié)來水pH,由于企業(yè)資金緊張,故嘗試在濃水調節(jié)池上改用簡易石灰篩網(wǎng)。實踐表明,該設施運行簡單、效果穩(wěn)定、成本較低,宜于在中、小型廢水治理工程中使用。
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