石浦是象山縣漁業(yè)重鎮(zhèn),水產(chǎn)品加工業(yè)發(fā)達(dá), 特別是魚糜(魚粉) 制品加工企業(yè)發(fā)展迅速。所謂魚糜制品是將魚肉經(jīng)采肉、漂洗、擂潰、拌餡、成型、熟制等工序而制成的產(chǎn)品。魚糜制品沒有腥味、富彈性、風(fēng)味獨(dú)特、營養(yǎng)豐富且價(jià)格便宜,深受大眾喜愛。然而魚糜加工排放的廢水含有大量的水溶性蛋白,COD 高。目前,魚糜加工廢水的處理方法仍采用傳統(tǒng)的A/ O工藝,出水水質(zhì)很難達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》( GB 8978 —1996) 一級(jí)標(biāo)準(zhǔn), 而且處理成本很高。

現(xiàn)以寧波某食品開發(fā)有限公司魚糜加工廢水處理項(xiàng)目為例,介紹采用凝聚回收—氣浮—厭氧折流板反應(yīng)器(ABR) —A/ O 工藝的設(shè)計(jì)思路和水質(zhì)監(jiān)測(cè)情況。

魚糜加工廢水處理一、工程概況

該企業(yè)生產(chǎn)原料多以狹鱈魚、日本海藍(lán)鱈魚、竹筴魚等魚類為主,產(chǎn)品包括魚香腸、魚丸、冷凍魚糜、魚排和魚糜蟹腿等,遠(yuǎn)銷日本和韓國。為改善魚糜制品的彈性和凝膠強(qiáng)度,在加工過程中添加淀粉、多磷酸鹽、乳清蛋白和大豆蛋白等成分。

企業(yè)日排放魚糜加工廢水約800 m3 ,包括魚肉清洗廢水、漂洗混合廢水、旋轉(zhuǎn)混合廢水和壓榨廢水。廢水水質(zhì)分析見表1 ,廢水污染物進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)設(shè)計(jì)值見表2。

魚糜加工廢水處理二、工藝選擇主要考慮因素

(1) 魚糜加工廢水中除了含有脂肪、無機(jī)鹽、細(xì)小魚皮等外,還有大量的微細(xì)魚糜和水溶性蛋白等有價(jià)物質(zhì),約占總量的15 % ,這些物質(zhì)可以通過凝聚加以回收,在減輕廢水處理負(fù)荷的同時(shí)能產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益。

(2) 由于魚糜加工廢水有機(jī)物含量高,采用好氧生物處理能耗大,而采用常規(guī)的厭氧生物處理,達(dá)到甲烷化階段時(shí),需要很長的水力停留時(shí)間,且設(shè)施建造結(jié)構(gòu)復(fù)雜。為此采用ABR ,其結(jié)構(gòu)簡單,類似于多級(jí)上流式厭氧污泥床(UASB) 串聯(lián)(接近于推流式反應(yīng)器) ,且無三相分離器,造價(jià)低。

(3) 考慮魚糜加工廢水中TP 濃度較高,而氨氮濃度相對(duì)較低的特點(diǎn),采用A/ O 工藝。利用厭氧條件對(duì)聚磷菌的抑制作用,促使其以溶解磷的形式釋放在好氧池中富集的磷,并大量吸收揮發(fā)性有機(jī)碳源;利用好氧條件下聚磷菌的過量攝取,使磷能以較快的速率下降 。

三、工藝流程和設(shè)計(jì)參數(shù)

魚糜加工廢水處理3. 1 　工藝流程

從經(jīng)濟(jì)和處理效果上考慮,最終采用凝聚回收— 氣浮—ABR —A/ O 工藝。工藝流程見圖1。

魚糜加工廢水處理3. 2 　主要工藝設(shè)計(jì)參數(shù)

3. 2. 1 　機(jī)械格柵

選用BGF2600 型機(jī)械格柵,最大流量80 m3 / h , 尼龍耙齒間距5 mm ,運(yùn)行速度2 m/ min。去除廢水中殘余的魚頭、腐塊等雜物,收集后可制作畜禽飼料。

3. 2. 2 　魚肉蛋白的凝聚回收

魚糜加工廢水中水溶性蛋白回收的關(guān)鍵在于確定魚肉蛋白的等電點(diǎn)。采樣進(jìn)行小試,通過調(diào)整不同的p H ,均靜止10 min 后,用雙縮脲比色法測(cè)定廢水中蛋白質(zhì)的濃度。最終確定魚肉蛋白的等電點(diǎn)在 p H = 4. 20～5. 00 ,魚肉蛋白回收率最高可達(dá)87 % , 同時(shí)COD 下降42 %。

在實(shí)際工程中,采用批量控制方法控制計(jì)量泵自動(dòng)加藥,通過設(shè)定p H 儀參數(shù),控制廢水的p H 在 4. 50～5. 00 。同時(shí),投加適量CaCl2 ,利用Ca2 + 和魚肉中的肌鈣蛋白(具有很強(qiáng)的鈣結(jié)合能) 結(jié)合,使魚肉失水變硬,使其加速下沉,同時(shí)也可去除廢水中的部分磷酸鹽。

凝聚回收的魚肉蛋白采用豎流式沉淀池(凝聚池) 固液分離, 設(shè)計(jì)沉淀表面負(fù)荷為0. 60 m3 / (m2 ?h) 。單獨(dú)配套離心式脫水機(jī)干化,送至專業(yè)單位制作魚漿蛋白粉。

3. 2. 3 　氣浮設(shè)備

選用GXQF235 型高效氣浮裝置,最大處理能力35 m3 / h 。反應(yīng)區(qū)內(nèi)投加聚合氯化鋁( PAC) 、液堿和聚丙烯酰胺( PAM) 藥劑,調(diào)節(jié)氣浮出水p H 在 7. 80～8. 20 。

3. 2. 4 　ABR

ABR 是美國著名教授MCCARTY 于1982 年開發(fā)出來的一種高效節(jié)能厭氧裝置。ABR 的結(jié)構(gòu)見圖2 。

在實(shí)際工程中采用4 格ABR ,前3 格每格上、下流室體積比為(2. 5～3. 0) ∶1. 0 ,第4 格安裝聚酯紡粘長絲布填料,可有效控制污泥流失現(xiàn)象。ABR 設(shè)計(jì)COD 負(fù)荷為5. 6 kg/ (m3 ?d) ,有效容積800 m3 ,水力停留時(shí)間24. 0 h 。

3. 2. 5 　A/ O 生化池、二沉池

A 池設(shè)計(jì)反硝化速率常數(shù)( MNO - 3 2N / MMLVSS ,20 ℃) 為0. 03～0. 04 ,有效容積140 m3 ,水力停留時(shí)間 4. 2 h 。采用傘型攪拌機(jī)攪拌。

在兼氧段,生物除磷系統(tǒng)適宜的p H 為中性或微堿性,范圍在6～8。由于厭氧生化段是酸化過程,ABR 出水p H 在5. 6 左右,為避免污泥中毒,在 A 池滴加液堿,回調(diào)p H 到7. 8 左右。

由于生物除磷工藝采用的是高污泥負(fù)荷、低污泥齡系統(tǒng),通過排泥完成磷的去除,因此O 池設(shè)計(jì)污泥BOD 負(fù)荷為0. 10～0. 12 kg/ (kg ?d) (以 ML SS 計(jì)) ,有效容積720 m3 ,水力停留時(shí)間21. 6 h 。池底安裝可提升式微孔曝氣器充氧,供氣量按去除1 kg BOD 需要1. 2 kg O2 計(jì)算。

二沉池采用豎流式沉淀池,設(shè)計(jì)沉淀表面負(fù)荷為1. 00 m3 / (m2 ?h) 。安裝臥式離心泵回流污泥, A 池的污泥回流比取1. 0 ∶0. 6 ,保證反硝化脫氮; ABR 的污泥回流比取1. 0 ∶0. 1 ,以促進(jìn)污泥顆粒的形成,保持ABR 內(nèi)的污泥濃度。

3. 2. 6 　終沉池

終沉池采用斜管式沉淀池,設(shè)計(jì)沉淀表面負(fù)荷為0. 68 m3 / (m2 ?h) 。反應(yīng)區(qū)投加PAC 和PAM。安裝直徑50 mm 的PVC 型蜂窩斜管。

魚糜加工廢水處理四、工程監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

工程于2007 年初動(dòng)工,同年7 月建成并開始進(jìn)水,經(jīng)過近4 個(gè)月工藝調(diào)試正式投入使用。整套設(shè)施一直穩(wěn)定運(yùn)行,寧波市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心對(duì)該工程進(jìn)行了監(jiān)測(cè),監(jiān)測(cè)結(jié)果(平均值) 見表3 。

由表3 可以看出,廢水經(jīng)處理后,出水各項(xiàng)指標(biāo)能滿足GB 8978 —1996 一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求,整個(gè)工程達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

魚糜加工廢水處理五、經(jīng)濟(jì)效益分析

在工程設(shè)計(jì)的總體布局上,采用廢水2 次提升, 池體一體化組合設(shè)計(jì),使整套廢水處理設(shè)施簡潔、緊湊、便于操作管理,減少了一次性投資。該項(xiàng)工程總投資344 萬元,工程占地1 000 m2 ,運(yùn)行費(fèi)用為4. 24 元/ m3。

魚糜加工廢水處理六、討論與總結(jié)

(1) 通過調(diào)節(jié)p H ,使廢水中的魚肉蛋白到達(dá)等電點(diǎn),廢水開始分層,其回收率達(dá)80 %以上,同時(shí)廢水COD 下降42 % ,具有明顯的環(huán)境效益。

(2) ABR 具有復(fù)雜的混合型水力流態(tài),且更接近于推流式反應(yīng)器。在ABR 中,各個(gè)反應(yīng)室中的微生物相是隨流程逐級(jí)遞變的,通過鏡檢可以觀察到短桿、長桿、弧菌、絲狀菌和球菌等,其中產(chǎn)甲烷菌以絲狀菌和桿菌為主。

(3) 由于厭氧處理反應(yīng)器中存在一定數(shù)量的 “喜氧”甲烷菌,這些甲烷菌可在有氧的條件下保持良好的活性,同時(shí)由于污泥床的阻隔作用,可保持污泥床的良好厭氧環(huán)境。因而對(duì)于具有分段特性的 ABR ,與A/ O 工藝相結(jié)合,可以取得很好的廢水處理效果。

(4) 雖然A/ O 工藝具有很好的生物脫氮除磷效果,但是要降低魚糜加工廢水中的磷酸鹽濃度,還是要依靠投加藥劑去除。

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