果脯生產廢水的“厭氧生化+接觸氧化+沉淀”處理工藝

金玉濤,楊利鋒,尹曉峰

(1.邯鄲鋼鐵集團邯寶公司能源中心,河北邯鄲 056003;2.中國船舶重工集團公司第七一八研究所,河北邯鄲 056027)

果脯生產廢水的“厭氧生化+接觸氧化+沉淀”處理工藝

金玉濤1,楊利鋒1,尹曉峰2

(1.邯鄲鋼鐵集團邯寶公司能源中心,河北邯鄲 056003;2.中國船舶重工集團公司第七一八研究所,河北邯鄲 056027)

采用“厭氧生化+接觸氧化+沉淀”工藝處理某果脯廠的生產廢水,排放量為40m3/d。運行結果表明,該工藝處理出水水質達到GB18918—2002《城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級標準。

厭氧生化;接觸氧化;果脯生產廢水

1 工程概況

河北省邯鄲市某果脯廠是一家生產加工果脯產品的企業,該廠投資建設污水處理工程,以實現廢水的達標排放,其廢水主要由原材料清洗廢水、設備器具清洗廢水及廠區生活廢水等混合組成,混合廢水中含有高濃度糖類等有機物。該廠目前廢水排放量為40m3/d。

1.1 廢水水質

根據對該廠提供的廢水水樣進行檢測分析,確定廢水性質,排放標準執行GB18918—2002《城鎮污水處理廠污染物排放標準》[1]中所規定的一級B標準,設計進水水質及排放標準見表1。

1.2 工藝流程與描述

果脯生產廢水屬于典型有機廢水,可生化性較好,廢水有機濃度較高,適宜采用生物處理方法,因此根據廢水特點及廢水處理技術的發展水平,確定采用“厭氧+好氧”生物處理工藝進行污水處理,工藝流程如圖1所示。

表1 處理廢水水質與排放標準

圖1 污水工藝流程框圖

1.2.1 預處理

預處理部分主要包括格柵、調節池。

廠區廢水首先經過人工格柵,去除廢水中的果殼、果籽及果肉殘渣等雜質,以減少對后續構筑物的影響。由于生產工藝的不連續性,廢水水質、水量的波動性較大,且變化沒有規律,因此需在格柵后設調節池,對廢水的水質水量進行調節,根據檢測,原水pH值較小,因此需在調節池中投加CaO以調節原水pH值。調節池末端安裝污水提升泵,將廢水水位進行一次提升,使廢水自流通過以后各處理單元,避免重復提升,以降低能耗。

1.2.2 生物處理

生物處理包括厭氧池、接觸氧化池。

a.厭氧處理工藝:厭氧接觸池。廢水厭氧處理工藝有很多種,如厭氧接觸池、上流式厭氧污泥床、厭氧流化床等,其中以厭氧接觸池技術效果理想而廣泛應用于高濃度有機廢水的處理[2-3],主要優點如下:①動力能耗低。厭氧分解有機物過程是無氧呼吸,不需要提供氧氣,因此不需要曝氣設備,減少了動力消耗。②產生的污泥量少。由于厭氧菌世代周期長,其分解有機物時,產生污泥產率低,而且性質穩定,可以降低污泥處理的費用。③厭氧菌附著在填料上,增加了與廢水接觸面積,增大了容積負荷,生物處理效率高[2]。④對氮、磷的需求量少。⑤對難降解的有機物有較好的分解能力。

b.好氧處理工藝:接觸氧化。活性污泥法是當今應用最為廣泛的一種生物處理工藝,具有處理能力高,出水水質好等特點,但存在負荷低,基建與運行費用較高,管理復雜,容易發生污泥膨脹與上浮等問題[4]。生物膜法雖然起步較晚,但它所具有的污泥負荷高,抗沖擊負荷強,無污泥膨脹等優點,在實際工程中被廣泛采用,特別是在城市污水和食品、釀造、造紙等工業廢水處理中,表現尤為突出[5]。

c.接觸氧化工藝[6-7](biological contact oxidation)又稱“淹沒式生物濾池”、“接觸曝氣法”、“固著式活性污泥法”,它兼有活性污泥法及生物膜法的特點。該工藝的主要優點有:①接觸氧化池內濃度較高,具有較大的容積負荷,生物處理效率高。②出水水質優良穩定,對水質水量的沖擊負荷有較強的適應能力。③不需要污泥回流,無污泥膨脹問題,減少二次污染。④工藝流程簡單,占地面積較小,節約基建投資。⑤管理簡單,自動化程度較高,無需專人管理。

d.調節池出水經泵提升從厭氧接觸池底部進入,厭氧池底部設攪拌器,使廢水與厭氧污泥充分接觸,厭氧池內布置生物填料,減少厭氧污泥的流失。廢水在厭氧生物處理環節大部分有機物被分解,可生化性進一步提高,減輕后續好氧處理構筑物的負荷。接觸氧化池采用微孔曝氣方式,厭氧池出來的廢水中剩余有機物在好氧池內被好氧生物降解,在接觸氧化池去除大部分的污染物后,污水污泥混合液進入二沉池,投加氯化鐵加強絮凝效果,進行泥水分離。二沉池出水達標外排。

e.生物處理采用“厭氧-好氧接觸”氧化工藝,大大減少了剩余污泥量[8],工藝成熟,出水水質穩定,具有較好的技術經濟性。

1.2.3 后處理與污泥處理

后處理部分為沉淀池,投加絮凝劑以加強沉淀效果,保證出水水質。絮凝劑選擇聚合氯化鐵,投藥量需由實驗室燒杯試驗確定。

污泥處理包括污泥池、污泥濃縮池。

二沉池的污泥排放至污泥濃縮池,上清液排至調節池,剩余污泥進污泥濃縮池進一步微生物硝化后,污泥排放量低。硝化后的污泥可定期干化外運,用做農肥或焚燒。

2 主要構筑物與設備

①人工細格柵:柵距20mm,1臺。人工清理格柵截流物。②調節池。設計參數:鋼筋混凝土結構,4.0m×4.0m×3.5m,分兩格。有效容積48m3。

提升泵:流量Q=2 m3/h;揚程H=7 m;功率N=0.75kW;臺數2臺,1用1備。

厭氧接觸池設計參數:鋼筋混凝土結構,4.0m×4.0m×3.5m;有效容積48m3。

組合填料:體積32m3,高度2.0m。

攪拌機:葉輪直徑3m,功率0.37kW。

接觸氧化池設計參數:鋼筋混凝土結構,5.0m×4.0m×3.5m;有效容積60m3。

組合填料:體積40m3,高度2.0m。

曝氣器:傳氧效率22%,服務面積0.5 m3/個,40套。

鼓風機:型號TSR50;Q=0.83m3/min;風壓P=44kPa;功率N=1.5kW;臺數2臺,1用1備。

二沉池:設豎流式沉淀池一座,用于固液分離,沉淀污泥部分回流至接觸氧化池,剩余污泥濃縮后外運。

設計參數:鋼筋混凝土結構,直徑D=4.0m,沉淀區有效高度2.0m,內有中心布水裝置。

污泥濃縮池:二沉池排出的剩余污泥經濃縮池濃縮后,含水率降至80%后,外運。

設計參數:鋼筋混凝土結構,3.0m×4.0m×3.5m。

污泥回流泵:流量Q=1.0 m3/h;揚程H=8.0m;功率N=0.75kW;臺數2臺,1用1備。

表2 進出水水質對比及去除率

3 系統調試及運行

工程設1座厭氧接觸池和1座好氧接觸池,同時啟動。為了縮短系統啟動時間,分別取當地城市污水處理廠的硝化污泥和二沉池脫水污泥進行接種培養,投加量按MLSS為3000mg/L(厭氧,24h不間斷攪拌)/5500mg/L(好氧,24h不間斷曝氣)投加。調試分為3個階段,每階段調試20d。

a.第1階段。排水比0.3,混合液SV30為10%,向厭氧接觸池、接觸氧化池各投加尿素0.4kg/d,磷酸氫二鉀0.2kg/d。厭氧接觸池/好氧接觸池填料表面開始有掛膜,上水流處掛膜情況好于水流末端,掛膜呈黑(厭氧)/土褐色(好氧);出水渾濁,有異味。

b.第2階段。排水比0.5,混合液SV30為15%;向厭氧接觸池、接觸氧化池各投加尿素0.2kg/d,磷酸氫二鉀0.1 kg/d。菌膠團增多,厭氧池填料表面掛膜明顯增厚,上水流處填料片表面已完全被菌膜覆蓋,掛膜呈黑褐色;接觸氧化池填料表面掛膜增厚,膜呈土色。菌膠團之間有很多的絲狀菌連接,出水變清,異味減輕。

c.第3階段。排水比0.7,混合液SV30為20%;厭氧接觸池水流上方填料表面掛膜開始有脫落現象,填料片表面已完全被菌膜覆蓋,掛膜呈黑褐色,有少量氣泡產生,出水清澈;接觸氧化池填料片表面完全被菌膜覆蓋,開始有菌膜更新脫落,膜呈土褐色。菌膠團密實,之間有很多的絲狀菌連接,偶爾可以觀察到游動型原生動物,污泥絮凝性能良好,沉淀速度快,出水水質穩定。

d.排泥。運行一段時間后,厭氧/好氧接觸池中更新的菌泥會過量積累,使出水懸浮物增高,這樣系統就需要按時排除多余污泥。正常情況下當水解酸化池、接觸氧化池出水含有懸浮物時,系統就需要排泥。

工程經過兩個月的運行調試,厭氧接觸池、接觸氧化池中填料上的菌膜掛膜完成,啟用絮凝沉淀池,使出水水質達到要求,經當地環保局檢測驗收,出水各項指標均達到GB 18918—2002《城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級A標準(表2)。

4 技術經濟分析

本工程項目總投資33.1萬元。土建費用13.54萬元;設備采購、安裝和調試費用17.76萬元。

廢水處理采用“厭氧+好氧生物法”,處理過程運行費較低,企業完全可以承擔,從而確保了廢水處理系統的長期正常運行。

本工程在工藝設計中采用重力自流方式,減少動力提升,在設備選擇上選擇高效、低能耗的產品。節約能源的同時降低了運行成本。

5 結 語

從工程設計及運行結果來看,對于可生化性較好、廢水有機濃度高的果脯生產廢水,采用“調節-厭氧接觸-好氧接觸氧化-絮凝沉淀”的工藝具有良好的處理效果,尤其適用于水量較小的中小型果脯廠廢水的處理,其COD去除率大于93%、BOD去除率大于93%、SS去除率大于 96%、色度去除率大于72%。整套處理系統能耗低、占地小、運行穩定、耐沖擊、負荷能力強。排水可滿足GB 18918—2002一級A排放要求,減少了大量污染物質的排放。若按年生產日365 d計算,每年減少COD排放13.432t,減少了企業對環境的污染和危害。

[1]GB18918—2002 城鎮污水處理廠污染物排放標準[S].

[2]余淦申,付德龍.A/O法處理技術及其在工業廢水中的應用[J].環境污染與防治,2005(6):367-370.

[3]陳堅,童曉慶.兩相厭氧工藝的研究現狀及其應用[J].環境科技,2009(8):65-69.

[4]文武,賈麗艷,劉洪波,等.城市污水處理技術與工藝研究進展綜述[J].環境保護科學,2007(12):53-55.

[5]田素波.生物膜法在市政水處理中的應用[J].城市道橋與防洪,2009(4):67-69.

[6]王志勇,彭福全,沃留杰,等.生物接觸氧化技術在河道治理中的研究進展[J].市政技術,2009(3):171-173.

[7]潘碌亭,束玉保,屠小青.接觸氧化-強化混凝組合工藝處理低碳源城鎮污水[J].水處理技術,2009(7):70-72.

[8]梁鵬,黃霞,錢易,等.污泥減量化技術的研究進展[J].環境污染治理技術與設備,2003,4(1):44-52.

Engineering practice of treating wastewater of preserved fruit production by anaerobic biological process/contact oxidation process

JIN Yu-tao1,YANG Li-feng1,YIN Xiao-feng2
(1.Energy Center of Hanbao Iron and Steel Company,Handan Iron and Steel Group Limited Company,Handan 056003,China;2.The 718th Research Institute,China Shipbuilding Industry Corporation,Handan 056027,China)

The Anaerobic biological process/Contact oxidation process/Sedimentation was adopted to treat wastewater of preserved fruit production.The design treatment capacity is 40 m3/d.The operation results showed that the water quality of effluent could meet the criteria specified in the Discharge Standard of Pollutants for Municipal Wastewater Treatment Plant(GB 18918-2002).

anaerobic biological process;contact oxidation process;wastewater of preserved fruit production

X703

B

1004-6933(2011)03-0080-03

10.3969/j.issn.1004-6933.2011.03.020

金玉濤(1983—),男,河北邯鄲人,碩士,從事水污染控制與污水資源化工作。E-mail:jinyutao2006@126.com

(收稿日期:2010-06-08 編輯:高渭文)