某食品加工廠占地100 余畝,其中主廠區(qū)主要為蜜餞果脯車間和豆干車間。蜜餞果脯工藝有鹽漬、漂洗、蒸煮、制醬、成型、烘干、曬坯、糖制、調(diào)味、脫鹽、脫水等生產(chǎn)環(huán)節(jié),豆干工藝有清洗、浸泡、碾磨、去水、切坯、消毒、鹵制、過油、調(diào)味等生產(chǎn)環(huán)節(jié)。廢水來源為原料處理設備、殺菌、各種容器、設備的清洗水等,污水特點為COD、BOD5濃度高,鹽度高。目前對此類廢水還沒有有效的處理方法。筆者采用氣浮-厭氧水解酸化-SBR 組合工藝對該廠廢水進行處理研究,為該廠廢水處理工程的設計提供依據(jù)。
1 試驗材料與方法
1.1 原水來源與水質(zhì)
原水取自蜜餞果脯車間與豆干車間廢水的匯合排污口,水質(zhì)渾濁,色度較高且呈暗紅色,有機物含量高,散發(fā)惡臭。靜置1 d 左右,下部有大量沉淀物,上清液中含有油脂。原水水質(zhì):pH 為3.5~4.0,COD、BOD5、TP、NH4+-N、動植物油分別為5 000~6 000、2 000~2 500、30~33、19~22、430~467mg/L。
1.2 試驗裝置與流程
實驗流程見圖1。氣浮柱為D 100 mm×1 500 mm的有機玻璃柱,采用壓力溶氣罐產(chǎn)生溶氣水。厭氧處理裝置采用兩根直徑為100 mm有機玻璃柱串聯(lián),內(nèi)置懸掛式纖維填料,整個裝置放于恒溫箱內(nèi),維持溫度在35 ℃。SBR 反應器采用兩根尺寸為D 200 mm×1 200 mm 有機玻璃柱,每根有效容積約為20 L。
1.3 分析方法
COD 的測定采用重鉻酸鉀標準法,BOD5采用YSI-model 測定儀(美國金泉儀器公司)快速測定,SS 采用重量法測定。
2 試驗結果與討論
2.1 氣浮試驗
首先采用氣浮柱對廢水進行氣浮。實驗過程中,將廢水沉淀后的上清液調(diào)至中性后注入帶攪拌槳的加藥槽內(nèi),投加PAC 藥劑進行絮凝反應,絮凝后的廢水泵入氣浮柱內(nèi)。氣浮柱內(nèi)的溶氣水由壓力溶氣罐提供,罐內(nèi)工作壓力保持在0.3 MPa 左右,所得溶氣水經(jīng)釋放器釋放后進入氣浮柱。氣浮出水一部分回流至溶氣罐,另一部分作為出水排水。著重探討了PAC 投加量和出水的回流比對氣浮效果的影響。
(1)PAC 投加量對氣浮效果的影響。在溶氣罐內(nèi)工作壓力為0.3 MPa、出水回流體積為廢水體積50%的條件下,研究了PAC 投加量對氣浮柱出水水質(zhì)的影響,結果如圖2 所示。
從圖2 可以看出,隨著PAC 投加量的增加,氣浮池出水中COD 與SS 的去除率都逐步增加。當PAC 投加量為70mg/L 時,COD 去除率能夠達到25%。隨著PAC 投加量的繼續(xù)增加,COD 與SS 的去除率增加幅度有限?紤]到工程運行的經(jīng)濟性,確定PAC 投加量為70mg/L。
(2)回流比對氣浮效果的影響。在溶氣罐內(nèi)工作壓力為0.3 MPa、PAC 投加量為70mg/L 的條件下,考察出水回流比對氣浮柱出水水質(zhì)的影響,結果如圖3 所示。
從圖3 可知,隨著出水回流比的增加,氣浮柱出水中污染物的去除率得到顯著提高。當出水回流體積為廢水進水體積的50%時,COD 與SS 的去除率分別為26%、85%。因此確定氣浮池的溶氣水回流比為50%。
最終確定的氣浮條件為PAC 投加量70mg/L,溶氣水回流比50%。在穩(wěn)定運行情況下,氣浮柱出水的COD、BOD5、SS 分別為4 300 ~4 600、1 450 ~1 750、1 400~1 650mg/L。
2.2 厭氧水解酸化試驗
(1)厭氧污泥的培養(yǎng)。接種污泥取自該廠廢水排放溝的底泥,總體積約占厭氧反應器容積的50%。進水直接用原廢水沉淀后的上清液,溫度控制在35 ℃。經(jīng)過25 d 左右的培養(yǎng),發(fā)現(xiàn)污泥長勢良好,而且可以看到填料已掛膜。經(jīng)厭氧水解酸化處理后COD 去除率保持在35%左右,這表明反應器內(nèi)的污泥已經(jīng)馴化培養(yǎng)成熟。
(2)厭氧運行試驗。水解酸化反應器的進水為氣浮柱出水,實驗溫度控制為35 ℃,水力停留時間12 h。連續(xù)兩周運行發(fā)現(xiàn)反應器出水COD、BOD5保持在2 800~3 100、1 100~1 300mg/L,平均去除率分別為33%、24%,可見該厭氧反應器對有機物的降解效果良好。
2.3 SBR 生化處理試驗
(1)SBR 運行試驗。取某屠宰廠污水處理站曝氣池內(nèi)的污泥作為接種污泥,水解酸化反應器出水加少量淘米水作為營養(yǎng)液,用自來水稀釋至COD 為1 000~1 100mg/L,間歇進水。經(jīng)過一個半月的不斷調(diào)試,最終確定SBR 運行方式為進水2 h,曝氣15 h,沉降2 h,排水0. 5 h,靜止0. 5 h,每周期20 h。此時SBR 系統(tǒng)出水COD 降至310mg/L 以下,BOD5降至240mg/L 以下;系統(tǒng)中活性污泥外觀顏色為黃褐色,質(zhì)量濃度為5 g/L 左右,而且沉降性能良好;鏡檢發(fā)現(xiàn)污泥中有大量線蟲、鐘蟲、輪蟲。這些表明SBR 池內(nèi)污泥已經(jīng)馴化成熟。
(2)曝氣時間對降解效果的影響。在曝氣階段的不同時間分別從曝氣池抽取部分混合液,沉淀60 min 后取上清液測定COD、BOD5,結果如圖4 所示。
從圖4 發(fā)現(xiàn),隨著曝氣時間的增加系統(tǒng)出水中COD、BOD5下降明顯。曝氣時間為12 h 時,出水的COD 已經(jīng)<500mg/L。曝氣時間超過16 h 后,出水COD 在250~310mg/L 波動?梢娺m當延長曝氣時間有利于降低COD、BOD5,但曝氣時間過長其有利效應不會繼續(xù)增加。因此適宜的曝氣時間為15~16 h。
(3)沉淀時間對降解效果的影響。考察了SBR反應器的沉淀時間對降解效果的影響。當沉淀時間為30、45、60、75、90、120 min 時,上清液中的COD分別為338.4、331.2、314.4、311.0、309.8、310.4mg/L。由實驗結果可知, SBR 系統(tǒng)的活性污泥表現(xiàn)出良好的污泥沉淀性能。活性污泥沉淀30 min 與120 min 時上清液中的COD 僅相差30mg/L 左右。但考慮到SBR 系統(tǒng)的脫氮除磷要求以及SBR 在工程應用中的活性污泥沉淀條件,確定SBR 池沉淀時間為120 min。具體參見http://www.northcarolinalenders.com更多相關技術文檔。
(4)污泥負荷對COD 降解效果的影響。保持SBR 池內(nèi)污泥質(zhì)量濃度為5 000mg/L 改變原水的稀釋倍數(shù),考察不同污泥負荷下COD 隨時間的變化情況,如圖5 所示。由圖5 可知,當COD 污泥負荷在0.31~0.43 kg/(kg·d)之間,曝氣16 h 后該SBR 系統(tǒng)出水中COD 為310~450mg/L。當COD 污泥負荷為0.48 kg/(kg·d)時,曝氣16 h 后出水COD 保持在550mg/L 左右。一般情況下,好氧活性污泥系統(tǒng)中一定數(shù)量的微生物在一定時間內(nèi)只能降解一定數(shù)量的有機物,如果供給的可生物降解有機物超過了這個限度,微生物對有機物的降解能力反而下降。相反,如果提供的有機物不足,也將影響微生物的正常生長,導致系統(tǒng)處理能力降低。對于該好氧處理系統(tǒng),筆者認為當活性污泥保持在5 000mg/L,進水COD<1 400mg/L,曝氣時間15~16 h 時,出水COD能夠滿足當?shù)丨h(huán)境保護部門對于COD <500mg/L 的要求。
3 結論
利用氣浮-厭氧-SBR 組合工藝處理該高濃度有機廢水具有一定的可行性。其中氣浮最佳運行條件:PAC 投加量為70mg/L,溶氣水回流比為50%;當SBR 反應器COD 污泥負荷為0.31~0.43 kg/(kg·d),曝氣時間為15~16 h 時,出水COD 為310~450mg/L。考慮到實際廢水水質(zhì)與水量的不穩(wěn)定性,筆者建議在工程設計應在氣浮工藝之前增加隔油裝置,同時還需適當改進厭氧裝置以提高厭氧處理效果。