1.概述

檸檬酸是一種重要的有機(jī)物，廣泛應(yīng)用與人造飲料和食品工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、化學(xué)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(qiáng)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廢氣處理和食品包裝薄膜的增塑劑等。該公司在生產(chǎn)檸檬酸中要排放大量的廢水、廢氣和廢渣，由于投資技術(shù)以及運(yùn)行成本等原因，該公司三廢排放基本處于任意排放狀態(tài)，嚴(yán)重污染環(huán)境，同時(shí)重慶田野實(shí)業(yè)公司地處長(zhǎng)江流域，為保護(hù)環(huán)境，減少向三峽庫(kù)區(qū)水體排放污染物，對(duì)該公司檸檬酸廢水進(jìn)行處理，要求達(dá)到GB8978-1996一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。

2.工程基本情況簡(jiǎn)介

在檸檬酸生產(chǎn)過(guò)程中，薯干粉原料在發(fā)酵罐與發(fā)酵菌混合，在通風(fēng)和攪拌的條件下進(jìn)行發(fā)酵反應(yīng)。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(lèi)等。將濾液加溫到70℃以上再開(kāi)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(shí)進(jìn)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，這股廢水一般稱(chēng)為濃糖水。所得的檸檬酸固體還需[i]要用80℃左右的熱水洗滌，以提高其純度，所排出的洗液稱(chēng)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(wú)毒，但有機(jī)物含量很高，須處理后排放。

本次處理工程是重慶田野實(shí)業(yè)的的生產(chǎn)廢水處理工程，設(shè)計(jì)處理能力為：1000m3/d，其污染物的含量和控制標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

表1 廢水的污染狀況及執(zhí)行的排放標(biāo)準(zhǔn)

Tab1 Pollution Matter Content of Wastewater

序 號(hào)

污 染 物 平均含量 排放標(biāo)準(zhǔn)

1 CODcr(mg/L) 12000 100

2 BOD5(mg/L) 3000 20

3 SS(mg/L) 3500 70

4 pH 6 6~9

3.工程主體工藝流程確定

在工藝流程確定的過(guò)程中，主要考慮以下幾條原則：

(1)檸檬酸生產(chǎn)廢水含有機(jī)質(zhì)多，濃度，同時(shí)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(yùn)行成本。

根據(jù)上述原則，確定采用圖1所示的處理工藝流程。

圖1 檸檬酸廢水處理工藝流程圖

Fig1 Technics Process of CA Wastewater Treatment

生產(chǎn)工藝廢水通過(guò)格柵池進(jìn)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(fù)荷。進(jìn)入二相厭氧反應(yīng)器之前用清水將污水進(jìn)行1:1的稀釋降低進(jìn)入反應(yīng)器的污水負(fù)荷，然后經(jīng)泵定量提升進(jìn)入二相厭氧反應(yīng)器，在厭氧微生物的作用下，將廢水中的各種復(fù)雜有機(jī)物分解轉(zhuǎn)化成小分子有機(jī)物,甲烷和二氧化碳等物質(zhì)，剩余污泥進(jìn)入污泥沉淀池。消化后的廢水再進(jìn)入延時(shí)曝氣池，與污泥中的好氧微生物的進(jìn)一步作用，去除剩余的有機(jī)物，部分隨水流帶出的懸浮物在斜管沉淀池中得以沉淀出來(lái)后廢水達(dá)標(biāo)排放。厭氧接觸池、延時(shí)曝氣池及沉淀池的剩余污泥通過(guò)污泥泵進(jìn)入污泥儲(chǔ)存池，加入絮凝劑后，經(jīng)過(guò)板框壓濾機(jī)脫水處理后運(yùn)走。濾液回流到調(diào)節(jié)池進(jìn)行循環(huán)處理。整個(gè)工藝具體分為如下三個(gè)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(fù)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(yīng)器中，進(jìn)行厭氧反應(yīng)處理。水解酸化階段作為不完全厭氧過(guò)程 ,并沒(méi)有直接降低廢水中CODCr及BOD5,而是使廢水中結(jié)構(gòu)復(fù)雜的大分子有機(jī)物降解轉(zhuǎn)變成結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的小分子有機(jī)物 ,使它們易于生物降解。同進(jìn)水相比 ,水解酸化階段其CODcr并沒(méi)有降低 ,而是pH值降低 ,揮發(fā)有機(jī)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(guò)程中，采用了自行設(shè)計(jì)的二相厭氧器。在設(shè)計(jì)中利用了水力自流作用，使廢水進(jìn)出反應(yīng)器時(shí)，無(wú)需外加動(dòng)力。

采用二相厭氧—好氧組合工藝處理高濃度檸檬酸有機(jī)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(xiàng)工程中，好氧處理采用了延時(shí)曝氣法，選用了供氧能力大、氧利用效率高的導(dǎo)流式機(jī)械曝氣機(jī)進(jìn)行階段曝氣，曝氣機(jī)的開(kāi)啟與停止，均是根據(jù)廢水中的DO濃度自動(dòng)實(shí)行在線控制，取得良好效果。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)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(dá)標(biāo)排放。

(3)二次沉淀階段。向好氧反應(yīng)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(jìn)行最后沉淀。

4.主要構(gòu)筑物簡(jiǎn)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(shí)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(shí)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(tái)基礎(chǔ)之上，可使污水靠重力自流進(jìn)入?yún)捬醭毓?jié)省動(dòng)力費(fèi)用，對(duì)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(yīng)器

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

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

(4)延時(shí)曝氣池

采用矩形鋼筋砼結(jié)構(gòu)，有效容積1351m3。污泥負(fù)荷率(NS)為：0.1kg BOD5/(kgMLVSS?d)，采用4廊道曝氣，水力停留時(shí)間為16.2h。采用清華同方生產(chǎn)的導(dǎo)流式機(jī)械曝氣機(jī)8臺(tái)，4用4備。單臺(tái)溶氧量8kgO2/h，配套電機(jī)4Kw。工程運(yùn)行時(shí)采用階段曝氣，曝氣機(jī)的開(kāi)啟與停止，均是根據(jù)廢水中的DO濃度自動(dòng)實(shí)行在線控制。

(5)二沉池

采用斜管填料沉淀池，水力停留時(shí)間1.5h。

5.主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

(1)人員編制

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

(2)總投資概算

廢水處理站工程總投資：261.9萬(wàn)元。其中：土建構(gòu)筑物：166.2萬(wàn)元;設(shè)備：73.3萬(wàn)元;間接費(fèi)用：22.4萬(wàn)元。

根據(jù)以上總投資，折合單位廢水投資為2619元/(m3?d)。

(3)運(yùn)行費(fèi)用

a.動(dòng)力費(fèi)：廢水處理站總裝機(jī)容量為110kW，實(shí)際工作容量為70kW。每m3廢水處理費(fèi)用為：70×0.5×24/1000=0.88元/m3。

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

以上上二相費(fèi)用合計(jì)為：0.98元/m3廢水。

6.工程運(yùn)行結(jié)果

工程經(jīng)四個(gè)月調(diào)試后，國(guó)家法定環(huán)境監(jiān)測(cè)單位對(duì)工程出水進(jìn)行監(jiān)測(cè)，結(jié)果為：CODcr 86.4mg/l;BOD5 19.8 mg/l;SS 66.2 mg/l;ph 7.43;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(fù)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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