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投藥氣浮

更新時間:2009-10-19 15:27:29 來源:|0 瀏覽0收藏0

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  馬鈴薯生產(chǎn)淀粉過程中將產(chǎn)生大量的廢水,這些淀粉廢水有機物含量高,若不經(jīng)過處理直接排放,其水中所含有的有機物,進入水體后迅速消耗水中的溶解氧,造成水體缺氧而影響魚類和其他水生動物的生存,同時廢水中懸浮物易在厭氧條件下分解產(chǎn)生臭氣,惡化水質(zhì)。由于我國淀粉生產(chǎn)工藝相對落后,資源的利用率較低,淀粉生產(chǎn)過程中大量的植物蛋白未加利用而隨生產(chǎn)廢水排放,不僅影響了環(huán)境衛(wèi)生,而且造成了巨大的浪費。在淀粉廢水處理過程中,如果能夠同時回收植物蛋白,做到廢水的資源化利用,將具有廣闊的應(yīng)用前景。

  1.廢水水質(zhì)、水量

  該淀粉廠廢水主要來源于生產(chǎn)過程中的工藝廢水(主要包括蛋白液、中間產(chǎn)品的洗滌水、各種設(shè)備的沖洗水等),廢水中有機物含量較高,CODcr含量為12000mg/L, BOD5 / CODcr =0.53,可生化性較好。廢水處理工程的設(shè)計規(guī)模1000m3/d,處理后水質(zhì)要求達到《污水綜合排放標準》(GB8978―1996)一級排放標準,進水水質(zhì)和排放標準見表1。

  表1  廢水的污染狀況及執(zhí)行的排放標準

  Tab1  Pollution Matter Content of Wastewater

序  號 污 染 物 進水設(shè)計值 排放標準
1 CODcr(mg/L) 12000 100
2 BOD5(mg/L) 6400 30
3 SS(mg/L) 800~1400 60
4 pH 4.0~5.5 6~9

  2.廢水處理工藝流程

  2.1 處理工藝的確定

  馬鈴薯淀粉生產(chǎn)廢水本身含有機質(zhì)多、濃度高且懸浮物含量大,廢水BOD5/CODcr=0.53,可生化性較好,同時在本工程中出水水質(zhì)要求較高。考慮到以上因素,工藝選用物理與生化處理相結(jié)合的方式。物理法通過藥劑投加、絮凝氣浮工藝主要去除懸浮物、膠體物質(zhì)及部分有機物,同時回收植物蛋白飼料。針對廢水本身有機物濃度高的特點,生化處理采用厭氧-好氧相結(jié)合的處理工藝。

  具體處理工藝流程見圖.1。

  

  圖.1污水及污泥處理工藝流程

  Fig1  The process of treat waste water and sludge

  2.2 工藝設(shè)計說明

  原生產(chǎn)廢水經(jīng)機械格柵截留大塊飄浮物后,進入調(diào)節(jié)池均勻調(diào)節(jié)水質(zhì)與水量,調(diào)節(jié)池設(shè)機械攪拌裝置,通過機械攪動使原水混合均質(zhì),阻止懸浮物沉淀,懸浮物隨水流入氣浮池。同時投加絮凝劑聚合氯化鋁(PAC)和聚丙烯酰胺(PAM),蛋白質(zhì)為兩性電解質(zhì),其等電點約為pH4.0~5.5,淀粉廢水的pH值正好為蛋白質(zhì)的等電點,因此淀粉廢水中的蛋白具有自動凝聚的趨勢,這種凝聚方式形成的絮粒很小,同時由于絮粒表面帶有相同電荷及水化層的影響,絮粒很不穩(wěn)定。加入無機高分子凝聚劑中和絮粒上的電荷,使絮粒易于靠近凝聚成較大的絮粒,加入有機高分子絮凝劑,可使絮粒之間通過吸附架橋作用形成較穩(wěn)定的大絮團;無機凝聚劑主要是依靠中和粒子的電荷凝聚成絮粒,有機絮凝劑則主要依靠吸附架橋作用使絮粒凝聚成絮團,先加無機凝聚劑中和電荷,然后再加有機絮凝劑生成絮團,兩者聯(lián)合使用絮凝效果較好,而且可大大降低絮凝劑的用量[1-2]。此工藝可回收淀粉廢水中的植物蛋白,同時廢水中CODcr以及SS都有顯著下降,減輕了后續(xù)處理工藝的負荷。

  氣浮池出水流入UASB厭氧反應(yīng)器,由于淀粉廢水呈酸性,會使后續(xù)厭氧處理過程受到抑制,產(chǎn)甲烷菌不能承受低pH值的環(huán)境,UASB反應(yīng)器運行的最佳pH值為6.8~7.2[3]。因此,本工程采用出水回流的方法用出水堿度調(diào)節(jié)pH值,雖然進水pH值有波動,但并不影響反應(yīng)器的正常運行。在產(chǎn)酸菌和產(chǎn)甲烷菌的作用下,將大部分的有機物分解為無機小分子物質(zhì)和甲烷,剩余污泥進入污泥濃縮池,甲烷通過三向分離器收集凈化處理后可以作為能源供生產(chǎn)、生活使用,出水則流入預(yù)曝氣沉淀池。預(yù)曝沉淀池是厭氧處理單元和好氧處理單元之間的重要構(gòu)筑物,其功能主要是去除厭氧出水的懸浮物和H2S等有害氣體,增加水中的溶解氧,為好氧處理創(chuàng)造有利的條件[4]。預(yù)曝沉淀池的出水自流進入SBR進行好氧生物處理,以進一步降解水中的有機物。

  調(diào)節(jié)沉淀池、UASB、預(yù)曝沉淀池、SBR等處理單元產(chǎn)生的污泥排入污泥濃縮池進行濃縮,提高污泥的含固率,使污泥含水率低于95%。污泥經(jīng)濃縮后進入污泥脫水間進行機械脫水,產(chǎn)生的泥餅外運,污泥濃縮池上清夜及機械壓濾液回流至調(diào)節(jié)沉淀池再繼續(xù)處理。

  3.各主要構(gòu)筑物介紹

  3.1 調(diào)節(jié)池

  此處調(diào)節(jié)池采用矩形對角線出水的均質(zhì)調(diào)節(jié)池。該調(diào)節(jié)池的特點是出水槽沿對角線方向設(shè)置,廢水由左右兩側(cè)進入池后,經(jīng)過不同的時間才流到出水槽,使出水槽的混合廢水是從不同時間內(nèi)流進來的,也就是說其濃度是不相同的,這樣就達到了自動調(diào)節(jié)均和的目的[5]。由于淀粉廢水中含有大量的懸浮物質(zhì),考慮到要回收廢水中的大量植物蛋白,調(diào)節(jié)池設(shè)機械攪拌裝置,通過機械攪動阻止廢水中懸浮物質(zhì)的沉淀。調(diào)節(jié)池采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),容積250 m3,池體尺寸為14.0m×6.0m×3.5m,停留時間6h。

  3.2 氣浮池

  由于廢水的固體懸浮物含量很高,且含有大量的蛋白,所以設(shè)一氣浮池,分離提取蛋白質(zhì),提高經(jīng)濟效益,同時減輕后續(xù)處理構(gòu)筑物的壓力。此工藝選用壓力回流溶氣方式;亓魅軞夥绞绞菍飧〕氐牟糠殖鏊(總水量的20%)回流加壓溶氣后與進水混合進入氣浮池;亓魅軞鈿飧【哂腥軞夤奕莘e小,氣泡分散度高且比較均勻的優(yōu)點,但氣浮池容積較大。絮凝劑采用計量泵投加,PAC配制成濃度為5%-10%的水溶液,加入量為廢水量的1%-2%; PAM配制成0.05%-0.1%的水溶液,加人量為廢水量的2%-4%。氣浮池平均水深2m,凈容積24m3。選取TS-V型的溶氣釋放器和TR-4型的壓力溶氣罐,溶氣罐容積0.625m3,直徑0.4m,所需空氣量0.025m3/min。

  3.3 UASB反應(yīng)器

  UASB反應(yīng)器采用半地下式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),為了滿足池內(nèi)厭氧狀態(tài)并防止臭氣散逸,UASB池上部采用蓋板密封,出水管和出氣管分別設(shè)水封裝置。由于SBR的水回流,此時進入UASB的水量為1500m3/d,反應(yīng)區(qū)容積為1615m3,采用3座UASB并聯(lián)運行,則單個UASB反應(yīng)區(qū)的容積為538.3m3,處理水量為62.5m3/h。在常溫(20℃~25℃)運行,容積負荷為6.0kgCOD/(m3.d),沉淀區(qū)表面負荷0.649m3/(m2.h),反應(yīng)區(qū)水力停留停留時間8.6h。

  3.4 預(yù)曝氣沉淀池

  預(yù)曝氣沉淀池采用平流式沉淀池,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),池子有效容積3.6m3,尺寸為:7.2m×0.5m×1.56m,每小時所需空氣量6.25m3/h。

  3.5 SBR反應(yīng)器

  考慮到進水的連續(xù)性,采用兩個SBR反應(yīng)器并聯(lián)運行,一個反應(yīng)池進水完成后,停止進水,在進行曝氣、沉淀、出水等工藝時,另一反應(yīng)池進水。池子為鋼混結(jié)構(gòu),反應(yīng)池容量1000m3,尺寸為:20m×10m×5m,BOD-污泥負荷0.3kg/(kg.d),曝氣池內(nèi)MLSS濃度2000mg/l,一周期運行時間8h,其中進水4h,曝氣3h,沉淀0.5h,排水0.5h。曝氣階段每池供氧量9.685kgO2/h,排出比為1/4。

  4.工程的啟動運行

  4.1 UASB的啟動

  接種污泥取自城市污水廠的絮狀消化污泥,污泥體積25m3。經(jīng)篩網(wǎng)過濾后污泥投加UASB反應(yīng)器,注入淀粉廢水浸泡。在啟動開始階段采用間歇進水,同時由于甲烷菌活性在酸性條件下會受到抑制,UASB反應(yīng)器內(nèi)的最佳ph值為6.8~7.2,在啟動開始時應(yīng)投入石灰調(diào)節(jié)PH值在6.5~7.5范圍內(nèi),后逐步用出水回流調(diào)節(jié)PH值,控制出水回流比為1:0.5。待出水CODcr去除率達到80%時,再增加進水量和進水頻率,控制CODcr容積負荷由2.0kgCOD/(m3.d)逐漸提高到6kgCOD/(m3.d),每階段以CODcr去除率為指標,當(dāng)出水CODcr去除率10天內(nèi)穩(wěn)定在80%左右時,方可進入下一階段提高負荷。運行3個月后,反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度逐漸增大,產(chǎn)氣量穩(wěn)定,CODcr去除率穩(wěn)定在90%左右。

  4.2 SBR的啟動

  SBR啟動時接種污泥與UASB接種污泥取自同一城市污水廠,污泥濃度為3000mg/l,考慮到廢水中含磷量較少,達不到活性污泥對微生物的需求,因此需連續(xù)投加磷肥。開始時悶曝至污泥呈現(xiàn)黃褐色后逐步加大水量,每曝氣10小時后靜置停留2小時,排出1/3的上清液再補充新鮮污水,經(jīng)過3個多月的調(diào)試后進入穩(wěn)定運行期。

  5.主要技術(shù)經(jīng)濟指標

  廢水處理站工程總投資:282.5萬元。其中:土建構(gòu)筑物:176.5萬元;設(shè)備:77.4萬元;間接費用:28.6萬元。工程運行費用如下:

  動力費:廢水處理站總裝機容量為110kW,實際工作容量為75kW。每m3廢水處理費用為:75×0.5×24/1000=0.90元/m3。

  人工費:操作人員以6人計,每人月工資1000元,人工費為:(6×1000)/(30×1000)=0.20元/m3廢水。

  藥劑費:藥劑費按1500元/d記,每m3廢水處理費用為:1500/1000=1.50元/m3。

  總運行費用為:2.6元/m3廢水。

  在運行過程中每m3廢水可提取蛋白飼料5.0kg,按1150元/t計算,每m3廢水可產(chǎn)生效益5.75元。 每年可以提取蛋白飼料1750t,UASB處理過程中每m3廢水沼氣產(chǎn)量約為1.90m3,按0.50元/m3記,每m3廢水可產(chǎn)生效益0.95元,去除厭氧冬季加熱費用,沼氣效益約為0.50元/m3。效益合計為:6.25元/m3,去除運行費用,處理每m3廢水可獲得3.65元的額外經(jīng)濟效益。

  6.工程運行情況

  經(jīng)過近半年的調(diào)試運行,出水水質(zhì)較好,國家法定環(huán)境監(jiān)測單位對工程出水進行監(jiān)測,結(jié)果為:CODcr 80.7mg/L;BOD 18.9 mg/L;SS 50.7 mg/L;pH 7.43;色度 7倍。各處理單元出水檢測結(jié)果(平均值)見表2。

  表2 檢測結(jié)果

  Tab2  Examined result

處理單元 CODcr(mg/L) BOD5(mg/L) SS(mg/L)
氣浮池 6460 3242.7 65.33
UASB 638 312.06 62.1
預(yù)曝沉淀池 613.7 286.8 58.96
SBR 80.7 27.3 50.7

  7.結(jié)果與討論

  (1)絮凝氣浮法能有效的去除淀粉廢水中的懸浮物、降低廢水CODcr,同時能獲得較高的蛋白飼料回收率。

  (2)絮凝劑的投加比例以及投加量對CODcr的去除率有很大的影響,在工程運行實踐中如果能夠更精確確定絮凝劑的最優(yōu)投加比和投加量,不僅可以得到更好的出水水質(zhì),而且能夠減少運行費用,提高經(jīng)濟效益。

 。3)UASB運行過程中,可以通過出水回流調(diào)節(jié)pH值在產(chǎn)甲烷菌的適宜范圍內(nèi),節(jié)省了投加石灰調(diào)節(jié)pH值的運行費用。

 。4)厭氧菌對溫度比較敏感,在溫度較低時,活性降低甚至死亡,因此冬季運行時需對UASB反應(yīng)器進行加溫,可以利用反應(yīng)器產(chǎn)生的沼氣作為能源提供UASB所需的溫度,使資源得到充分利用。

 。5)由于出水水質(zhì)較好,可對出水進行深度處理,處理水可回用于廠區(qū)綠化、澆灑道路以及廁所雜用水。

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