在馬鈴薯淀粉生產過程中,會產生大量高濃度有機廢水,該廢水具有pH 低,有機物、懸浮物、氨氮含量高,黏度大,可生化性好等特點。馬鈴薯淀粉廢水沒有毒性,但有機負荷高,排放量大,且處理難度大。因此,低耗、快速、高效的馬鈴薯淀粉廢水處理工藝成為國內外研究的焦點。沈陽市某淀粉廠是一家以馬鈴薯淀粉加工為主的生產企業(yè),其所排放廢水中的主要污染指標為COD﹑BOD5﹑SS﹑NH3-N 等。2010 年該企業(yè)投資267 余萬元建設了廢水處理工程,該工程采用UASB—SBBR—混凝—氣浮處理工藝。工程自2011 年投產運行以來,廢水處理效果穩(wěn)定,處理出水中各項指標均達到《污水綜合排放標準》(GB 8978—1996)中的一級排放標準。
1 廢水水量﹑水質
根據(jù)該淀粉廠的實際情況,參照同類型企業(yè)的廢水水質,本著處理效果好﹑運行成本低﹑投資省的原則對該廠的污水處理工程進行設計,設計處理水量為480 m3/d,設計出水水質須滿足《污水綜合排放標準》(GB 8978—1996)中的一級排放標準要求。設計進出水水質見表1。
2 工藝流程
近年來,國內外關于馬鈴薯淀粉廢水的處理方法有很多,如物理法,包括沉淀、離心、擴散、反滲透等;化學法,包括臭氧氧化、高錳酸鉀氧化、高級催化氧化等;以及生物法,包括活性污泥法、生物膜法、厭氧生物處理等。由于馬鈴薯淀粉廢水有機負荷高,厭氧和好氧聯(lián)合處理工藝應用較多。針對馬鈴薯淀粉廢水的水質特點,確定采用UASB—SBBR—混凝—氣浮工藝對其進行處理。工藝流程見圖1。
馬鈴薯淀粉廢水經(jīng)地下管道流至格柵,以去除大顆粒懸浮物,出水進入調節(jié)池進行水質、水量調節(jié)。調節(jié)池出水提升進入?yún)捬醭,厭氧池采用升流式厭氧污泥床反應器(UASB),25~35 ℃中溫運行,污水從厭氧污泥床底部流入與污泥進行混合接觸,污泥中的微生物分解污水中的有機物,將其轉化為沼氣。泥水氣混合物上升進入三相分離器,沼氣穿過水層進入氣室,由導管導出。泥水混合液進入三相分離器的沉淀區(qū),污泥發(fā)生絮凝,在重力作用下沉降;沉淀至斜壁上的污泥沿著斜壁滑回厭氧反應區(qū)內,與污泥分離后的出水從沉淀區(qū)溢流堰上部溢出,排出污泥床。厭氧池出水重力流入好氧池,好氧池采用序批式生物膜反應器(SBBR),大量的微生物凝聚在填料表面上,在好氧條件下,污水中的溶解性有機質在微生物的生化作用下轉化成無機質。好氧池出水重力流入混凝反應池,在此投加適量的絮凝劑;炷磻爻鏊魅氤恋沓,進行泥水分離。沉淀池出水進入中間水池,調節(jié)水質、水量,使其均勻穩(wěn)定,有利于后續(xù)處理。然后進行氣浮,采用HRQF-20(B)型氣浮裝置,進行深度處理后排放。
該系統(tǒng)產生的污泥通過污泥濃縮池濃縮脫水后,泥餅外運,上清液回流到均質調節(jié)池內,重新回到污水處理系統(tǒng)。
3 主要構筑物
3.1 格柵集水井
格柵集水井為鋼筋混凝土結構,半地下式,共1座,凈尺寸:2 m×2 m×4.5 m,有效容積為9 m3,水力停留時間為0.45 h。內設1 座HRGS-500 型機械格柵,N=1.10 kW。
3.2 調節(jié)池
調節(jié)池為鋼筋混凝土結構,地下式,共1 座,凈尺寸:6 m×8 m×5.5 m,有效容積為240 m3,水力停留時間為12 h。內設2 臺HRJBQ-15 型潛水攪拌器,N=1.5 kW。配2 臺WQ25-17-3 型污水提升泵(1 用1 備),Q=25 m3/h,H=17 m,N=3 kW。
3.3 厭氧池(UASB)
厭氧池為鋼筋混凝土結構(內部防腐,外部保溫),半地下式,共2 座,凈尺寸:10 m×8 m×7 m,有效容積為480 m3,并聯(lián)運行,每座水力停留時間為24 h。內設pH 監(jiān)測儀、溫度監(jiān)測儀、污泥濃度監(jiān)測儀、流量計等自控系統(tǒng)。
3.4 好氧池(SBBR)
好氧池為鋼筋混凝土結構,半地下式,共1 座,分2 格,凈尺寸:8 m×8 m×5.5 m,有效容積為320 m3,水力停留時間為16 h。內置好氧生物組合填料1 600根,尺寸為D 180mm×3 m,裝填率為60%,鋼結構填料支架2 套。采用高效膜片微孔曝氣裝置,池底安裝ABS型曝氣管和QMZM 型微孔曝氣器,氣泡小﹑均勻,溶氣效率高,配2 臺FTB-80 型羅茨鼓風機(1 用1 備)。
3.5 混凝反應池
混凝反應池為鋼筋混凝土結構,半地下式,共1座,凈尺寸:2 m×4 m×4.5 m,有效容積為32 m3,水力停留時間為1.6 h。設HRJY-2 型加藥裝置1 套,投加PAC ,采用泵前加藥,管道混合器前投加PAM。
3.6 沉淀池
豎流式沉淀池,鋼筋混凝土結構,半地下式,共1 座,凈尺寸:5.7 m×4 m×4.5 m,有效容積為91.2 m3,水力停留時間為4.5 h。
3.7 中間水池
中間水池為鋼筋混凝土結構,半地下式,共1座,凈尺寸:2 m×8 m×4.5 m,有效容積為64 m3,水力停留時間為3.2 h。
3.8 污泥濃縮池
污泥濃縮池為鋼筋混凝土結構,半地下式,共1座,凈尺寸:3.5 m×2.5 m×3.5 m,有效容積為25.2 m3。內設WQ5-17-0.75 型污泥泵1 臺,Q=5 m3/h,H=17 m,N=0.75 kW;HRDY-400 型帶式壓濾機1 臺,P=0.75 kW。
4 工藝調試運行及運行效果
4.1 啟動調試
該項目于2010 年5 月開始啟動調試,以同類馬鈴薯淀粉廢水處理工程取得的厭氧顆粒污泥作為UASB 反應器的接種污泥,采用中溫厭氧消化,溫度控制在30~35 ℃,pH 控制在6~8。調試初期采用間歇進水的方式啟動馴化,每天進水2 次,逐步增加進水負荷,隨時檢測出水水質,確保微生物良好的生長環(huán)境。待菌種恢復活性,并適應馬鈴薯淀粉廢水后,改用連續(xù)進水,每天進水20 h,進一步增加進水負荷,直至滿負荷運行。80 d 后經(jīng)鏡檢,厭氧顆粒污泥馴化良好。好氧池(SBBR)的接種污泥取自市政污水處理廠二沉池的回流污泥,用水稀釋后投入,溫度控制在25~30 ℃,pH 控制在7~8。采用間歇進水方式(進水4 h,曝氣14 h,沉淀2 h,排水排泥3 h,閑置1 h),逐步增加曝氣量和容積負荷,使菌種在填料上穩(wěn)定生長。28 d 后鏡檢觀察,填料上生物膜生長良好,掛膜成功。啟動成功后,進入試運行階段。
4.2 運行效果
該工程于2011 年6 月經(jīng)當?shù)丨h(huán)境監(jiān)測部門連續(xù)取樣檢測,順利通過驗收。運行1 a來,工藝系統(tǒng)廢水處理效果穩(wěn)定。表2 為2011 年6 月環(huán)境監(jiān)測部門對工程進出水水質的檢測結果(平均值)。
由于廢水中的NH3-N 要由幾個構筑物通過硝化反硝化去除,因此沒有逐個構筑物進行檢測。進水NH3-N 平均質量濃度為160 mg/L,出水NH3-N 質量濃度為13.1 mg/L。
從以上數(shù)據(jù)可以看出,該處理工藝對馬鈴薯淀粉廢水的處理效果較好,對廢水中COD﹑BOD5﹑SS﹑NH3-N 的去除率分別達到了99.7%﹑99.7%﹑98.8%﹑91.8%,相應的出水質量濃度分別為38﹑18﹑24﹑13mg/L,均達到《污水綜合排放標準》(GB 8978—1996)中的一級排放標準。
5 技術經(jīng)濟分析
該工程土建部分投資為183.15 萬元,設備部分投資為80.81 萬元,其他費用為3.96 萬元,工程總造價為267.92 萬元。設備總功率為14.27 kW,按當?shù)仉妰r0.5 元/(kW·h)計,則動力費為0.357 元/m3。助凝劑加藥量為10 mg/L,按每噸7 500 元計;混凝劑加藥量為30 mg/L,按每噸2 000 元計,則藥劑費為0.135 元/m3。本污水處理工程設置人員1 名,工人工資福利按2 000 元/月計,則工資福利費為0.139 元/m3。
本工程運行費用為動力費﹑藥劑費和工資福利費之和,則合計運行成本為0.63 元/m3。具體參見http://www.northcarolinalenders.com更多相關技術文檔。
6 結論
(1)采用UASB—SBBR—混凝—氣浮組合工藝處理馬鈴薯淀粉廢水能夠取得較好的處理效果,出水水質穩(wěn)定,各項指標均達到《污水綜合排放標準》(GB 8978—1996)中的一級排放標準。
(2)該工藝系統(tǒng)具有構造簡單﹑抗沖擊能力強﹑運行穩(wěn)定﹑易于操作﹑運行投資省等優(yōu)點,運行成本僅為0.63 元/m3,對于目前馬鈴薯淀粉廢水的處理,是一種較理想的處理工藝,值得推廣。