食品工業(yè)廢水的處理技術(shù)

鄒 文 鄭 瑤 鄭 超

(1.吉林省雙龍環(huán)境工程有限公司,吉林長春 130117)(2.吉林建筑大學城建學院，吉林長春 130011)（3.恒大長白山礦泉水有限公司,吉林白山)

1 引言

根據(jù)實際工程數(shù)據(jù)，山東省某食品企業(yè)污水處理廠二沉池出水COD并不能穩(wěn)定低于60mg/L。為響應國家減排號召，山東省某食品企業(yè)污水處理廠將進行提標改造工作，其出水COD要求低于30 mg/L，其他指標要求同一級A。處理的污水包括低濃度廢水和高濃度廢水。其中低濃度水由大部分的生活污水和蒸發(fā)冷凝水，及少部分的以山東省某食品企業(yè)污水處理廠為主的工業(yè)廢水構(gòu)成。高濃度廢水主要為淀粉和葡萄糖廢水。

2 試驗方案

2.1 工藝技術(shù)

根據(jù)污水水質(zhì)的特點及我公司的經(jīng)驗，本試驗采用了曝氣生物濾池和后置二級臭氧塔的聯(lián)合處理工藝。

2.1.1 曝氣生物濾池

生物濾池凈水原理是濾池內(nèi)濾料上生長的生物膜中微生物氧化分解作用，濾料及生物膜的吸附截留作用和沿水流方向形成的食物鏈分級捕食作用以及生物膜內(nèi)部微環(huán)境和厭氧段的反硝化作用。濾池的濾料表面附著生長著高活性的生物膜，內(nèi)部曝氣。

本生物濾池采用的濾料為火山巖濾料（粒徑為2-4mm）。選用火山巖濾料優(yōu)勢為：

（1）火山巖生物濾料物理結(jié)構(gòu)特點：

火山巖生物濾料在物理微觀結(jié)構(gòu)方面表現(xiàn)為：表面粗糙多微孔，這些特點特別適合于微生物在其表面生長、繁殖，形成生物膜。

（2）火山巖生物濾料在化學微觀結(jié)構(gòu)方面表現(xiàn)為：

①微生物化學穩(wěn)定性：火山巖生物濾料抗腐蝕，具有惰性，在環(huán)境中不參與生物膜的生物化學反應。

②表面電性與親水性：火山巖生物濾料表面帶有正電荷，有利于微生物固著生長，親水性強，附著的生物膜量多且速度快。

③對生物膜活性的影響方面：作為生物膜載體，火山巖生物濾料對所固定的微生物無害、無抑制性作用，實踐證明不影響微生物的活性。

（3）火山巖生物濾料在水力學方面表現(xiàn)為：

①空隙率：內(nèi)外平均孔隙率在 40%左右，對水的阻力小，同時與同類濾料相比，所需濾料量少，同樣能達到預期過濾目標。

②比表面積：比表面積大、開孔率高且惰性，有利于微生物的接觸掛膜和生長，保持較多的微生物量，有利于微生物代謝過程中所需的氧氣與營養(yǎng)物質(zhì)及代謝產(chǎn)生的廢物的傳質(zhì)過程。

③濾料形狀與水的流態(tài)：由于火山巖生物濾料是無尖粒狀，且孔徑大多數(shù)比陶粒要大，所以在使用時對水流的阻力小，節(jié)省能耗。

2.1.2 臭氧高級氧化技術(shù)

臭氧具有很強的氧化性，與有機物反應途徑有直接反應和利用臭氧分解產(chǎn)生的HO·進行間接反應。臭氧與污水中難降解的有機物反應過程中，通過開環(huán)、斷鏈等方式來使難降解機物氧化成簡單的有機物或二氧化碳和水從而達到去除有機物的目的。

2.1.3 工藝耦合與強化

通過曝氣生物濾池可除去絕大部分懸浮物、SS及部分難降解有機物，可提高臭氧的利用率，以達到減少臭氧的投加量，進而減少臭氧發(fā)生器的耗電量即節(jié)能目的。并且后置臭氧，在調(diào)節(jié)臭氧量時不會對現(xiàn)有的曝氣濾池上的生物膜產(chǎn)生沖擊，臭氧量的改變不會產(chǎn)生連鎖效應。于是可根據(jù)曝氣生物濾池的出水隨時調(diào)整臭氧量，不必顧慮其他的不良影響，它具有即時的作用。

整個試驗工藝是一個有機整體，多個技術(shù)的互相耦合保證了工藝流程的完整性、穩(wěn)定性和高效性。

2.2 臭氧—生物炭工藝

為了試驗在低負荷的情況下（進水COD在35mg/L左右），生物碳的運行效果。本次試驗的中后期特格外增加了一個生物碳池，以獲取臭氧—生物碳工藝在低負荷的情況下的運行數(shù)據(jù)，為以后的試驗工藝的選取提供一定的經(jīng)驗教訓。

2.2.1 活性炭生物床

利用生物炭的吸附作用，協(xié)同附著在生物炭上微生物的生物降解作用，即實現(xiàn)了活性炭生物床對污水COD的降解作用，又可以實現(xiàn)生物炭床的再生功能。煤質(zhì)炭具有價格低廉、孔徑大、易掛膜的優(yōu)勢，是生物炭的首選材料。

2.2.2 臭氧-生物炭凈水原理

該工藝利用臭氧預氧化作用，使水中難以生物降解的有機物斷鏈、開環(huán)，轉(zhuǎn)化成簡單的脂肪烴，改變其生化特性。臭氧除了自身能將某些有害有機物氧化變成無害物外，在客觀上還可以增加小分子的有機物，使活性炭的吸附功能得到更好的發(fā)揮。活性炭能夠迅速地吸附水中的溶解性有機物，同時也能富集微生物，使其表面能夠生長出良好的生物膜，靠本身的充氧作用，炭床中的微生物就能以有機物為養(yǎng)料大量生長繁殖好氧菌，致使活性炭吸附的小分子有機物充分生物降解。

3 設計參數(shù)及工藝流程

3.1 設計參數(shù)

本試驗系統(tǒng)設計處理流量為：400L/h。

本項目只針對去除COD有所要求，其他水質(zhì)指標在處理前均已達標。具體進、出水指標如下：進水指標控制在60mg/l左右，出水指標控制在30mg/L以下。

3.2 工藝流程

針對該水廠提供數(shù)據(jù)，本試驗主體工藝流程為：

二沉池出水→曝氣生物濾池→兩級臭氧塔→出水。

額外增加生物碳池后的工藝流程為：

二沉池出水→曝氣生物濾池→兩級臭氧塔→臭氧吹脫裝置→曝氣生物碳池→出水。

4 試驗結(jié)果分析

通過一個多月的運行數(shù)據(jù)來看，生物碳池出水較穩(wěn)定，它的COD的平均去除率為12.2%。從中可看出，此次生物碳池對COD的去除效果不是很高，原因為：

（1）經(jīng)過曝氣生物濾池的生化處理后，到達生物碳池的污水的可生化性變得很低，生物碳池的處理COD的能力因此發(fā)揮不出來。

（2）生物濾池因設在室外，在冬季氣溫低的情況下，它的運行溫度不是很高，約18℃左右。雖然采取了很多的保溫措施，如：在生物碳池進水的儲水池和生物碳池外包棉被做保溫，在生物碳池進水的儲水池內(nèi)放置恒溫加熱棒進行加熱，在碳池進水管外套保溫棉做保溫等。但是這些對碳池溫度的提高的作用有限。估計如此的運行水溫也是影響此次碳池處理能力的一個制約因素。

5 試驗結(jié)論及建議

1、實驗證明：該工藝處理該水廠的低負荷污水，能夠滿足一級A標準。本工藝系統(tǒng)具有一定的抗沖擊及迅速恢復的能力。

2、在火山巖裝填過程中發(fā)現(xiàn)火山巖的碎渣很多，反洗時很難徹底清洗干凈，所以建議在火山巖裝填前應先用水清洗一下。

3、曝氣生物濾池的生物膜培養(yǎng)初期除添加適量的葡萄糖做營養(yǎng)源外，添加少量的磷元素也有很大的積極意義。

4、曝氣生物濾池的生物膜馴化過程中，逐步提高進水流量有其必要性。但在實際工程中，可縮短馴化周期。

5、鑒于當?shù)囟練鉁剌^低，在工程設計時應考慮管道的保溫措施。

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