摘要：以某淀粉生產(chǎn)企業(yè)廢水處理為例，介紹了IC+A/B工藝處理高濃度淀粉廢水的工程設(shè)計(jì)，該工程設(shè)計(jì)規(guī)模為2500m3/d，進(jìn)水COD為10000mg/L，處理后達(dá)到國(guó)家一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明：該廢水處理技術(shù)不但能夠保證出水水質(zhì)，而且高效低耗，具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益，是一種切實(shí)可行的處理技術(shù)。

關(guān)鍵詞：IC+A/B工藝； 淀粉廢水；  顆粒污泥； 工程調(diào)試

山東省濰坊市某淀粉企業(yè)是以玉米為生產(chǎn)原料，年生產(chǎn)淀粉32萬(wàn)噸的企業(yè)，由于該企業(yè)屬于新建項(xiàng)目，故執(zhí)行“三同時(shí)”的標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)企業(yè)的生產(chǎn)要求，設(shè)計(jì)每天的處理水量為2500m3/d。

1 玉米淀粉的生產(chǎn)工藝及其廢水的特征

1.1  玉米淀粉的生產(chǎn)工藝

該企業(yè)玉米經(jīng)過(guò)清理、稱重后送入浸泡罐，在一定溫度下進(jìn)行浸泡。浸泡后的玉米輸送入脫坯磨，破碎籽粒游離出坯芽分離出的坯芽被洗滌干燥，送入榨油工序。經(jīng)過(guò)精磨作用后纖維上粘附的淀粉和蛋白質(zhì)被去除，篩離洗滌后纖維進(jìn)行干燥。含有淀粉和蛋白質(zhì)的淀粉乳進(jìn)入分離機(jī)進(jìn)行分離，分離出的蛋白質(zhì)進(jìn)行濃縮干燥；淀粉進(jìn)一步經(jīng)洗滌后得到純凈淀粉乳進(jìn)行干燥或送入淀粉洗滌加工工段。

1.2  玉米淀粉廢水的特征

隨著淀粉行業(yè)技術(shù)的發(fā)展，處理淀粉廢水的工藝在節(jié)水方面也有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。90年代末，噸淀粉用水量還在6～8m3，而在最近一兩年內(nèi)，由于水資源的日益匱乏，淀粉生產(chǎn)廠家在清潔生產(chǎn)方面加大了力度，噸淀粉用水降至3 m3甚至更低。水循環(huán)利用次數(shù)的增加，使淀粉廢水又有了新的特征。

由于該廠沒有菲汀車間，故菲汀水不用考慮，其他工序排水工段主要集中在玉米浸泡輸送、纖維榨水、浮選濃縮、蛋白壓濾等工藝。其中浮選濃縮工段排水量最大，占總水量的70%左右，其他工段用水通過(guò)工藝改造都用車間的工藝水進(jìn)行閉路循環(huán)，基本上不排水，所以總的處理水量相對(duì)來(lái)說(shuō)較低。

1.3  廢水的進(jìn)水水質(zhì)及出水要求

根據(jù)企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模及生產(chǎn)廢水的水質(zhì)數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)及出水要求如表1所示。

2 廢水處理工藝

2.1  廢水處理工藝流程

考慮到其他工段的水都實(shí)現(xiàn)了閉路循環(huán)，廢水主要是淀粉洗滌的工藝水，COD濃度在10000mg/l左右，B/C在0.4左右，可生化性較好，故采用以厭氧生物處理為主的處理工藝。由于此水溫度較高（一般在460C左右）必須經(jīng)過(guò)通過(guò)沉降罐降溫，而且沉降回收部分蛋白后再進(jìn)入?yún)捬酢?/P>

廢水經(jīng)厭氧處理后雖然可以去除92%以上的COD，但由于原水的有機(jī)物的濃度較高，而且經(jīng)過(guò)厭氧處理后氨氮的濃度較高，因此厭氧處理后的好氧處理必須對(duì)COD   和氨氮都同時(shí)考慮。經(jīng)過(guò)仔細(xì)分析比較，再考慮到工人的實(shí)際的操作運(yùn)行的管理方便，本工程好氧采用了A/B法的處理工藝，在B段的氧化池中加掛了填料以提高對(duì)氨氮的去除率。為確保出水水質(zhì)達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，采用混凝沉淀作為最后一道處理工藝，以確保出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。工藝流程如圖2

2.2  污泥處理工藝流程

2.3  厭氧及好氧系統(tǒng)的特點(diǎn)

2.3.1  厭氧處理系統(tǒng)的特點(diǎn)

本工程厭氧系統(tǒng)采用的是IC內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器。他是由上、下兩個(gè)動(dòng)力學(xué)過(guò)程不同的反應(yīng)室組合而成，相當(dāng)于兩個(gè)UASB疊加而成。IC利用下集氣罩收集的沼氣產(chǎn)生的提升作用，通過(guò)提升管將沼氣和廢水提升到氣液分離器進(jìn)行氣水分離，液體通過(guò)回流管返回到下反應(yīng)室與進(jìn)水混合攪拌，使下反應(yīng)室保持較高的水力負(fù)荷，顆粒污泥處于充分的膨脹狀態(tài)，強(qiáng)化了顆粒污泥與有機(jī)廢水的接觸和傳質(zhì)，大大提高了有機(jī)物的消化速率和反應(yīng)器的有機(jī)負(fù)荷，而上反應(yīng)室始終維持較低的水力負(fù)荷和產(chǎn)氣負(fù)荷，對(duì)污泥攪動(dòng)作用很小，有利于污泥、廢水的分離和保持污泥的高濃度，有利于提高有機(jī)污染物的去除。

當(dāng)進(jìn)水濃度的突然增加或進(jìn)水量的突然加大，都會(huì)對(duì)厭氧反應(yīng)器造成負(fù)荷沖擊，IC因其內(nèi)循環(huán)作用，瞬間的高濃度廢水進(jìn)入反應(yīng)器后，產(chǎn)氣量大，氣提量會(huì)隨著增大，從而內(nèi)循環(huán)量大，大的內(nèi)循環(huán)量能將高濃度的廢水迅速的釋稀，從而減少了有機(jī)負(fù)荷變化對(duì)反應(yīng)器的沖擊。

2.3.2  好氧處理系統(tǒng)的特點(diǎn)

A-B活性污泥法即吸附生物氧化法。A-B法的技術(shù)核心可追溯到原來(lái)的兩段活性污泥及高負(fù)荷活性污泥法，它的特點(diǎn)有對(duì)處理復(fù)雜變化較大的污水水質(zhì)具有較大的適應(yīng)能力；可大幅度地去除污水中難降解物質(zhì)；處理效率高，出水水質(zhì)好，BOD5去除率可達(dá)90%～95%，還可進(jìn)行深度處理脫氮處理；總反應(yīng)時(shí)間短，構(gòu)筑物體積小，占地少，約可節(jié)省投資15%～20%、節(jié)能20%～25%；為了更好的去除氨氮，在B段采用了生物接觸氧化法。

2.4  構(gòu)筑物設(shè)計(jì)參數(shù)及設(shè)主要設(shè)備

2.4.1  調(diào)節(jié)沉淀罐：1座,鋼混結(jié)構(gòu)

有效容積Φ10m×20m=1570m3,停留時(shí)間為8h。主要是調(diào)節(jié)車間排出的廢水的水質(zhì)、水量，并沉淀水中大部分蛋白質(zhì)，減輕后續(xù)處理的負(fù)荷。

2.4.2  篩網(wǎng)：1座,鋼混結(jié)構(gòu)

主要是截留廢水中的漂浮物及纖維物，以保證后續(xù)處理的正常運(yùn)行，延長(zhǎng)污水泵的使用壽命。篩網(wǎng)采用10～20目不銹鋼制，由于篩留物很少，可采用人工定期清除。

2.4.3 預(yù)酸化池：1座,鋼混結(jié)構(gòu)

對(duì)廢水進(jìn)行預(yù)酸化作用，以提高厭氧處理系統(tǒng)的去除效率。有效容積10m×8m×6m＝440m3，停留時(shí)間為4h。

2.4.4  IC反應(yīng)器：1座,鋼制結(jié)構(gòu)

有效容積Φ11m×17m=1600m3,停留時(shí)間為15h，F(xiàn)v=16kgCOD/m3·d,去除大部分有機(jī)物和懸浮物，COD去除率達(dá)到92%以上，出水COD濃度低于1200mg/l。

2.4.5  A/B系統(tǒng)：4座,鋼混結(jié)構(gòu)（包括A段曝氣池、A段沉淀池、B段曝氣池、B段沉淀池）

其中A段曝氣池有效容積25m×4m×6m＝440m3，停留時(shí)間為5h，設(shè)計(jì)BOD5污泥負(fù)荷為2kgBOD5/(kgMLSS·d)。A段沉淀池有效容積22m×3m×6m＝440m3，停留時(shí)間為3h，設(shè)計(jì)表面負(fù)荷為1.6m3/(m2·h)。B段曝氣池有效容積25m×8m×6m＝1200m3，停留時(shí)間為11h，設(shè)計(jì)BOD5污泥負(fù)荷為0.16kgBOD5/(kgMLSS·d)。B段沉淀池有效容積25m×4m×6m＝440m3，停留時(shí)間為4.5h，設(shè)計(jì)表面負(fù)荷為1.0m3/(m2·h)。

2.4.6  污泥濃縮池：2座,鋼混結(jié)構(gòu)

有效容積8m×6m×6m＝288m3。兩座并聯(lián)使用。濃縮池上清液自流入預(yù)酸化池。

2.4.7  附屬構(gòu)筑物（包括值班室、化驗(yàn)室、加藥間、鼓風(fēng)機(jī)房、脫水機(jī)房、沼氣發(fā)電機(jī)房等）

鼓風(fēng)機(jī)房：F=9m×5.1m；   房高H=4.5m；  混磚結(jié)構(gòu)。

壓濾機(jī)房：F=12m×9m；房高H=4.5m；  混磚結(jié)構(gòu)。

加藥間：  F=9m×5.1m；   房高H=4.5m；  混磚結(jié)構(gòu)。

發(fā)電機(jī)房：F=12m×9m；房高H=4.5m；  混磚結(jié)構(gòu)。

值班室：  F=5.1m×4.2m； 房高H=3.0m；  混磚結(jié)構(gòu)。

化驗(yàn)室：  F=5.1m×2.4m； 房高H=3.0m；  混磚結(jié)構(gòu)

2.4.8  鼓風(fēng)機(jī)

型號(hào)：3HE-200,Qs=60m3/min,N=110kw·h, Pa=68kPa。

2.4.9  帶式壓濾機(jī)

型號(hào)：WDY-20，帶寬2m，傳動(dòng)功率2.2 kw·h，處理量15 m3/h。

2.4.10  高效絮凝器

為加藥混合反應(yīng)而設(shè)。型號(hào)：HCV-1600，處理量110 m3/h。

2.4.11 自動(dòng)加藥系統(tǒng)

 型號(hào)：HW－1000，1套。

2.4.12  沼氣發(fā)電機(jī)

設(shè)計(jì)采用了勝利油田動(dòng)力機(jī)械有限公司的沼氣發(fā)電機(jī)，2臺(tái)。

型號(hào)為：500GF。

2.5 系統(tǒng)運(yùn)行

整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行包括厭氧系統(tǒng)和好氧系統(tǒng)兩部分，這兩部分調(diào)試運(yùn)行都采用污泥接種的方法，由于厭氧微生物生長(zhǎng)生長(zhǎng)繁殖的速率比好氧微生物要低的多，因此本工程的啟動(dòng)主要是厭氧系統(tǒng)的啟動(dòng)。

2.5.1  厭氧系統(tǒng)的接種與馴化

由于本工程設(shè)計(jì)的IC反應(yīng)器負(fù)荷較高，污泥的接種是從同類型行業(yè)接種的運(yùn)行較好的厭氧顆粒污泥，接種量為600 m3，在接種前首先向反應(yīng)器內(nèi)注入1000 m3清水，然后開始加溫使反應(yīng)器內(nèi)的溫度達(dá)到35℃左右，然后將接種的600 m3的顆粒污泥用轉(zhuǎn)速較低的螺桿泵打入反應(yīng)器內(nèi)，并開啟循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行內(nèi)循環(huán)，讓接種的顆粒污泥逐漸的恢復(fù)活性，此階段用時(shí)三天左右，然后開始提高負(fù)荷首先將進(jìn)水COD濃度控制在2500±300mg/L，進(jìn)水量為200m3/h,運(yùn)行負(fù)荷為8kgCOD/m3.d，此階段運(yùn)行用了8天的時(shí)間然后依次運(yùn)行負(fù)荷至9.6 kgCOD/m3.d(進(jìn)水COD為3000±300mg/L，進(jìn)水量為200m3/h，用時(shí)15天)、11.2 kgCOD/m3.d(進(jìn)水COD為3500±300mg/L，進(jìn)水量為200m3/h，用時(shí)5天)、14.6 kgCOD/m3.d(進(jìn)水COD為3500±300mg/L，進(jìn)水量為260m3/h，用時(shí)10天)，直至達(dá)到設(shè)計(jì)16.6 kgCOD/m3.d(進(jìn)水COD為4500±300mg/L，進(jìn)水量為260m3/h，用時(shí)8天)一共調(diào)試了50天左右。在運(yùn)行的過(guò)程中反應(yīng)器內(nèi)的溫度一直控制在36℃～38℃，進(jìn)料溫度控制在38℃～40℃，由于厭氧過(guò)程中產(chǎn)甲烷菌最適宜的PH值范圍為6.5～7.2，過(guò)高或過(guò)低都會(huì)都會(huì)影響產(chǎn)甲烷菌的活性，雖然原水的PH值在4.0經(jīng)過(guò)回流水稀釋后，PH值基本在6.5左右。

2.5.2  厭氧出水VFA的變化及厭氧結(jié)晶的影響

厭氧發(fā)酵的限速步驟為產(chǎn)甲烷階段，在運(yùn)行過(guò)程中最容易出現(xiàn)的問(wèn)題是VFA的積累，從而導(dǎo)致系統(tǒng)的酸化，使產(chǎn)甲烷菌受到抑制，IC反應(yīng)器難以正常運(yùn)行故厭氧出水的殘余VFA能比較準(zhǔn)確的反映厭氧系統(tǒng)的運(yùn)行情況，實(shí)際的運(yùn)行結(jié)果表明，IC反應(yīng)器出水VFA在2.5～3.5mmol/L時(shí)運(yùn)行情況較好。

雖然本工程設(shè)計(jì)的為IC反應(yīng)器上升流速較高，但運(yùn)行一段時(shí)間后在管道的的轉(zhuǎn)彎處和泵的入口處形成了鳥糞石（MgNH4PO4）管道容易被堵塞影響進(jìn)水量。后來(lái)經(jīng)過(guò)改后造將原有的管道全部換成U-PVC管，由于U-PVC管耐腐蝕及表面光滑，結(jié)晶不易在管壁上吸附，得到了較好的效果。另外在運(yùn)行的過(guò)程中適當(dāng)?shù)奶砑覨e鹽，也防止了鳥糞石的形成，投加量為現(xiàn)場(chǎng)PO43--P(PO4以P計(jì))和投加Fe之比為0.37較為合適。

2.6  好氧系統(tǒng)運(yùn)行

好氧系統(tǒng)由于采用A/B法的處理工藝，A段曝氣池利用IC反應(yīng)器出水帶出的污泥加上A段沉淀池的回流污泥直接曝氣。B段曝氣池就近接種了污水處理廠沉淀池的回流污泥，接種量為池容積的10%左右直接進(jìn)行悶曝。B段悶曝三天后微生物開始繁殖，約10天后填料上開始有生物膜出現(xiàn)，然后開始進(jìn)水，進(jìn)水量為設(shè)計(jì)水量的20%，四天后開始增加進(jìn)水量至設(shè)計(jì)水量的30%，根據(jù)微生物的繁殖情況依次增加進(jìn)水量至40%、60%、80%，直到達(dá)到設(shè)計(jì)負(fù)荷共用了40天左右。A段曝氣池由于直接采用厭氧出水帶出的污泥進(jìn)行培養(yǎng)在曝氣約兩一周后微生物開始出現(xiàn)，培養(yǎng)的方法參照B段曝氣池的培養(yǎng)方法，由于A段曝氣池的負(fù)荷較高，微生物的適應(yīng)能力強(qiáng)從開始培養(yǎng)到達(dá)到設(shè)計(jì)負(fù)荷共用了30天。

在好氧系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中為最大限度的發(fā)揮脫氮除磷的作用好氧池必須，供給足夠的DO，運(yùn)行結(jié)果表明A段在DO≤1.0mg/l條件下總氮的去除率可達(dá)到30%，而B段由于采用的是生物膜法，脫氮除磷主要是靠生物膜的脫落來(lái)完成，實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明在B段曝氣池出水末端DO＞2mg/l時(shí)才能滿足其需要，而膜的脫落量40mg/周期（即:4mg/L）才能達(dá)到較好的效果，去除率基本上在55%左右。

2.7  過(guò)濾系統(tǒng)運(yùn)行

污泥處理系統(tǒng)作為后處理在生物處理系統(tǒng)運(yùn)行正常后開始運(yùn)行。調(diào)節(jié)沉降罐沉淀下來(lái)的蛋白全部回收到車間，AB段沉淀池的部分污泥及段沉淀池的污泥進(jìn)入污泥濃縮池進(jìn)行濃縮后進(jìn)入帶式壓濾機(jī)壓濾脫水后，泥餅外運(yùn)填埋，污泥濃縮池的上清液及帶式壓濾機(jī)的濾液返回預(yù)酸化池進(jìn)行處理。

2.8  沼氣發(fā)電系統(tǒng)

本工程IC反應(yīng)器產(chǎn)生的沼氣經(jīng)過(guò)水封、脫硫罐后進(jìn)入儲(chǔ)氣柜，實(shí)際運(yùn)行中每天產(chǎn)生了12000m3沼氣，每方沼氣可發(fā)1.8度電，選用了山東東營(yíng)勝利油田動(dòng)力機(jī)械有限公司2臺(tái)每小時(shí)發(fā)電500kW·h的發(fā)電機(jī)，每小時(shí)可發(fā)電900kW·h，沼氣發(fā)電產(chǎn)生的余熱經(jīng)過(guò)余熱回收裝置一部分進(jìn)入鍋爐，另一部分進(jìn)入IC反應(yīng)器對(duì)廢水進(jìn)行加熱以維持反應(yīng)器內(nèi)的溫度。

2.9  經(jīng)濟(jì)效益分析

本工程總投資為1300萬(wàn)元，土建部分的投資為400萬(wàn)元，設(shè)備部分的投資為800萬(wàn)元，其他部分的投資為100萬(wàn)。

2.9.1電費(fèi)

廢水處理站總裝機(jī)功率為300kW·h，實(shí)際運(yùn)行功率為150 kW·h，正常運(yùn)行耗電量為3600（kw·h）/d，則電費(fèi)為1908元/ d，處理噸水的電費(fèi)為0.76元/m3。

2.9.2  藥劑費(fèi)

其中PAM的消耗量為7ppm，市場(chǎng)價(jià)為15000元/噸，PAC的消耗量為80ppm，市場(chǎng)價(jià)為1700元/噸，處理噸水的費(fèi)用為0.23元/m3。

2.9.3  人工費(fèi)

廢水處理站編制為8人，工資為40元/(人·d)，處理噸水人工費(fèi)為0.13元/m3。

2.9.4  處理成本

綜合以上費(fèi)用，得廢水處理的成本為1.12元/m3。

2.9.5  效益回收

2臺(tái)沼氣發(fā)電機(jī)每小時(shí)可發(fā)電900kW·h,每度電的價(jià)格按0.53元計(jì)算，則每天可產(chǎn)生11400元的效益，除去污水處理每天的處理成本2800元，則通過(guò)沼氣發(fā)電每天可產(chǎn)生8600元的利潤(rùn)，一年可凈賺300萬(wàn)元。

2.10  結(jié)束語(yǔ)

(1)實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明，采用IC+A/B工藝處理高濃度淀粉廢水是切實(shí)可行的，出水水質(zhì)可達(dá)到國(guó)家《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

(2)在厭氧系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中要注意出水VFA的變化和厭氧結(jié)晶對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的影響。

(3)好氧系統(tǒng)B段采用生物膜法可提高好氧系統(tǒng)脫氮除磷的能力。

(4)通過(guò)沼氣發(fā)電可抵消廢水處理的運(yùn)行費(fèi)用，而且給廢水處理站帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

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