骨粒廠(chǎng)生產(chǎn)廢水預(yù)處理試驗(yàn)研究

摘要：骨粒廠(chǎng)生產(chǎn)廢水具有很高的化學(xué)需氧量（Chemical Oxygen Demand，COD），同時(shí)含有大量蛋白膠體物質(zhì)及細(xì)骨粉。以往采用蒸發(fā)濃縮處理生產(chǎn)廢水，這種方法處理成本高且存在一定安全風(fēng)險(xiǎn)。該生產(chǎn)廢水含有高濃度的有機(jī)物，具有可生化性。通過(guò)試驗(yàn)探索骨粒廠(chǎng)生產(chǎn)廢水預(yù)處理方法，分析不同藥劑對(duì)生產(chǎn)廢水中蛋白的分離效果。預(yù)處理后，生產(chǎn)廢水中骨粉與蛋白實(shí)現(xiàn)分離，脫蛋白后的廢水進(jìn)行生化處理，處理后廢水進(jìn)一步回用，實(shí)現(xiàn)廢水零排放。研究結(jié)果表明，骨粒廠(chǎng)生產(chǎn)廢水原水加入聚合氯化鋁（Polyaluminum Chloride，PAC）、聚丙烯酰胺（Polyacrylamide，PAM）與石灰組合的混凝劑調(diào)理后，蛋白分離效果較好。

關(guān)鍵詞：骨粒廠(chǎng)生產(chǎn)廢水；預(yù)處理；蛋白分離；混凝劑

中圖分類(lèi)號(hào)：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1008-9500（2024）04-00-04

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2024.04.010

Experimental Study on Pretreatment of Production Wastewater in Bone Pellet Plant

RUAN Shuxian1， ZHU Xiaojie1， DAI Xingfei2

（1. Zhejiang Huanyao Environmental Construction Co.， Ltd.;

2. Hangzhou New Century Energy Environmental Protection Engineering Co.， Ltd.， Hangzhou 310000， China）

Abstract： The wastewater produced by the bone pellet plant has a high Chemical Oxygen Demand （COD）， as well as a large amount of protein colloidal substances and bone powder. In the past， evaporation concentration was used to treat production wastewater， which had high treatment costs and certain safety risks. The production wastewater contains high concentrations of organic matter and is biodegradable. This paper explores the pretreatment methods of bone pellet plant production wastewater through experiments， and analyzes the separation effect of different agents on protein in production wastewater. After pretreatment， the bone powder and protein in the production wastewater are separated， and the deproteinized wastewater is subjected to biochemical treatment， and the treated wastewater is further reused to achieve zero discharge of wastewater. The research results indicate that the protein separation effect of the raw water from bone pellet plant production wastewater is better after being treated with a coagulant combination of Polyaluminum Chloride （PAC）， Polyacrylamide （PAM）， and lime.

Keywords： bone pellet plant production wastewater; pretreatment; protein separation; coagulant

隨著人們生活水平的提高，越來(lái)越多的蛋白產(chǎn)品進(jìn)入居民的日常生活中，明膠行業(yè)飛速發(fā)展。明膠行業(yè)骨粒脫脂廢水含有細(xì)粉、油脂（包括皂化油）及蛋白，化學(xué)需氧量（Chemical Oxygen Demand，COD）往往達(dá)到萬(wàn)級(jí)甚至十萬(wàn)級(jí)水平[1]。該生產(chǎn)廢水直接排放將帶來(lái)嚴(yán)重污染。研究骨粒廠(chǎng)生產(chǎn)廢水預(yù)處理方法，使廢水中骨粉、蛋白分離，脫蛋白后的廢水進(jìn)行生化處理，這對(duì)于實(shí)現(xiàn)骨粒廠(chǎng)生產(chǎn)廢水零排放具有重要意義。

1 骨粒廠(chǎng)生產(chǎn)廢水簡(jiǎn)介

1.1 廢水來(lái)源

骨粒廠(chǎng)生產(chǎn)過(guò)程中，將雜骨原料加水蒸煮，骨頭煮軟化后進(jìn)破碎機(jī)破碎，碎骨水進(jìn)入推料離心機(jī)，在推料離心機(jī)內(nèi)進(jìn)行骨水分離；骨粒進(jìn)行回收，混合液進(jìn)入臥式離心機(jī)進(jìn)行固液分離；固體顆粒進(jìn)入三層振動(dòng)篩進(jìn)行油脂和骨渣分離，離心液為生產(chǎn)廢水，進(jìn)入污水調(diào)節(jié)池收集儲(chǔ)存，便于進(jìn)一步處理。骨粒廠(chǎng)生產(chǎn)工藝流程如圖1所示。

1.2 廢水水質(zhì)特點(diǎn)

從骨料生產(chǎn)工藝流程可以看出，雜骨水洗蒸煮過(guò)程中，骨料中大量蛋白膠體、脂肪和細(xì)骨粉溶入水中。生產(chǎn)廢水進(jìn)入調(diào)節(jié)收集池時(shí)的水溫約為80 ℃，呈乳白色，為濃稠的液體狀態(tài)，可以流動(dòng)。廢水靜置冷卻后會(huì)有固體顆粒析出，不同溫度下析出狀態(tài)不同，在10 ℃室溫下，生產(chǎn)廢水會(huì)析出大量固體顆粒，但仍呈可流動(dòng)狀態(tài)，在5 ℃溫度下，生產(chǎn)廢水會(huì)凝固成豆腐塊狀，如圖2所示。原水水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果如表1所示。根據(jù)《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》[2]，對(duì)水樣進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析。主要監(jiān)測(cè)指標(biāo)有pH、總化學(xué)需氧量（Total Chemical Oxygen Demand，TCOD）、溶解性化學(xué)需氧量（Soluble Chemical Oxygen Demand，SCOD）、五日生化需氧量（5-day Biochemical Oxygen Demand，BOD5）、氨氮、總氮、總磷和懸浮物。

從原水水質(zhì)看，水中COD與懸浮物濃度非常大，達(dá)到十萬(wàn)級(jí)水平?，F(xiàn)場(chǎng)采用烘箱法測(cè)定懸浮物，根據(jù)骨粒廠(chǎng)生產(chǎn)工藝初步推斷，測(cè)出的濃度達(dá)到十萬(wàn)級(jí)水平的固體并非懸浮物，因工藝流程采用的是普通破碎機(jī)。原水中濃度達(dá)到十萬(wàn)級(jí)水平的固體大概率為蛋白膠體物質(zhì)。廢水中的蛋白膠體物質(zhì)性質(zhì)十分穩(wěn)定，難以過(guò)濾沉淀。

2 原水厭氧水解實(shí)驗(yàn)室模擬試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)材料與設(shè)備

活性顆粒污泥質(zhì)量為（含水率約90%）300 g，原水水樣體積為3.5 L。攪拌機(jī)（JJ-1A型）配置1臺(tái)，大燒杯（5 L）配備1個(gè)。

2.2 試驗(yàn)方法

將3.5 L原水水樣置于5 L的大燒杯中，向燒杯中加入300 g含水率約90%的活性顆粒污泥。將燒杯用保鮮膜密封，然后置于攪拌機(jī)中攪拌24 h，觀(guān)察燒杯中水樣常溫下厭氧水解的狀態(tài)。

2.3 試驗(yàn)結(jié)果分析

如圖3所示，在常溫下原水厭氧水解和攪拌后，污泥膨脹，停止攪拌后，燒杯中大部分為膨脹的污泥固體，約占90%。原水不可直接進(jìn)行厭氧水解，否則極易導(dǎo)致污泥膨脹，堵塞污水管道。

3 實(shí)驗(yàn)室混凝沉淀試驗(yàn)

3.1 試驗(yàn)材料與設(shè)備

水樣為原水，試劑有聚合氯化鋁（Polyaluminum Chloride，PAC）、聚丙烯酰胺（Polyacrylamide，PAM）、石灰和氫氧化鈉等。主要設(shè)備有燒杯、玻璃棒、水浴鍋和離心機(jī)等。

3.2 試驗(yàn)方法

取200 mL原水水樣置于燒杯中，放入水浴鍋中加熱，使水樣溫度保持在30 ℃左右，向燒杯中緩慢加入不同的試劑溶液，邊加邊均勻攪拌，觀(guān)察混凝試驗(yàn)結(jié)果。混凝沉淀靜置2 h后，重新攪拌樣品，取混合液50 mL，采用離心機(jī)離心10 min（轉(zhuǎn)速4 500 r/min），觀(guān)察離心后狀態(tài)。

向水樣中緩慢滴加氫氧化鈉溶液（濃度50%），調(diào)節(jié)pH，使其保持在6～7，然后緩慢加入PAM（濃度0.1%）至10 mL，再加入PAC（濃度1%）至20 mL，邊滴加邊均勻攪拌，觀(guān)察混凝過(guò)程。試驗(yàn)編號(hào)記為S1。

向水樣中緩慢滴加石灰粉約0.26 g，調(diào)節(jié)pH，使其保持在6～7，然后緩慢加入PAM（濃度0.1%）10 mL，再加入PAC（濃度1%）20 mL，邊滴加邊均勻攪拌，觀(guān)察混凝過(guò)程。試驗(yàn)編號(hào)記為S2。

取100 mL原水水樣置于燒杯中，加100 mL自來(lái)水稀釋?zhuān)♂尡稊?shù)為2，向水樣中緩慢滴加石灰粉約0.26 g，調(diào)節(jié)pH，使其保持在6～7，然后緩慢加入PAM（濃度0.1%）5 mL，再加入PAC（濃度1%）10 mL，邊滴加邊均勻攪拌，觀(guān)察混凝過(guò)程。試驗(yàn)編號(hào)記為S3。

3.3 試驗(yàn)結(jié)果分析

混凝試驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。水樣加堿液或石灰調(diào)節(jié)pH至中性，然后投加PAM、PAC，未見(jiàn)混凝分層。在加藥過(guò)程中，可見(jiàn)明顯的絮體形成并析出，加藥量越多，絮體量越多，顆粒越大。離心后水樣的狀態(tài)如圖5所示。離心后，無(wú)固液分層。

4 混凝沉淀現(xiàn)場(chǎng)小型試驗(yàn)

4.1 試驗(yàn)材料與設(shè)備

水樣為原水，試劑有PAC、PAM、石灰和片堿。主要設(shè)備為板框壓濾機(jī)。

4.2 試驗(yàn)方法

向約5 m3原水水樣中一次加入不同量的不同藥劑，其中PAC濃度為0.06%，PAM濃度為0.01%，邊加邊均勻攪拌，觀(guān)察加藥后原水水樣的混凝過(guò)程，記錄混凝效果最佳的藥劑量，并用高壓板框壓濾機(jī)對(duì)最佳混凝混合液進(jìn)行壓濾，觀(guān)察濾餅狀態(tài)、含水率及濾液水質(zhì)情況。

設(shè)計(jì)6個(gè)試驗(yàn)組，投加不同組配的混凝劑。試驗(yàn)組1中，原水加PAC和PAM；試驗(yàn)組2中，原水加石灰、PAC和PAM；試驗(yàn)組3中，原水加硫酸鈣、PAC和PAM；試驗(yàn)組4中，原水加入米糠粉、PAC和PAM；試驗(yàn)組5中，原水加清水稀釋1倍后，加PAC和PAM；試驗(yàn)組6中，原水加清水稀釋1倍后，加硫酸鈣、PAC和PAM。

4.3 試驗(yàn)結(jié)果分析

混凝沉淀現(xiàn)場(chǎng)小型試驗(yàn)顯示，試驗(yàn)組2混凝效果最佳，原水水樣加入石灰、PAC和PAM。處理水量5 m3/d的水樣時(shí)，石灰最佳投加量為77 kg/d，PAC最佳投加量為66.5 kg/d，PAM最佳投加量為1 kg/d。試驗(yàn)組2混凝混合液經(jīng)高壓隔膜壓濾機(jī)壓濾，可以進(jìn)行泥水分離，壓濾出泥成型，泥餅含水率在40%左右，壓濾后上清液COD下降，為8 000～12 000 mg/L?，F(xiàn)場(chǎng)混凝試驗(yàn)結(jié)果如圖6、圖7所示。

4.4 工藝調(diào)整建議

經(jīng)骨粒廠(chǎng)生產(chǎn)廢水水質(zhì)分析、實(shí)驗(yàn)室模擬試驗(yàn)研究和生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)混凝試驗(yàn)研究，骨粒廠(chǎng)生產(chǎn)廢水原水加入一定比例的混凝劑（PAC、PAM與石灰組合）調(diào)理后，蛋白分離效果較好。骨粒廠(chǎng)可以投加混凝劑使生產(chǎn)廢水中的大量蛋白膠體脫穩(wěn)，形成大顆粒絮狀沉淀，壓濾機(jī)去除大部分蛋白析出物后，采用生化方法處理濾液[3]。改進(jìn)后，骨粒廠(chǎng)采用的污水處理工藝流程如圖8所示。

5 結(jié)論

骨粒廠(chǎng)生產(chǎn)廢水含有大量COD，同時(shí)含有細(xì)粉、油脂及蛋白，直接排放將帶來(lái)嚴(yán)重污染。以往采用蒸發(fā)濃縮處理生產(chǎn)廢水，這種方法處理成本高且存在一定安全風(fēng)險(xiǎn)。該生產(chǎn)廢水含有高濃度的有機(jī)物，具有可生化性。骨粒廠(chǎng)生產(chǎn)廢水預(yù)處理后，骨粉與蛋白實(shí)現(xiàn)分離，脫蛋白后的廢水進(jìn)行生化處理，處理后廢水進(jìn)一步回用，實(shí)現(xiàn)廢水零排放。研究發(fā)現(xiàn)，骨粒廠(chǎng)生產(chǎn)廢水原水加入PAC、PAM與石灰組合的混凝劑調(diào)理后，蛋白分離效果較好。

參考文獻(xiàn)

1 李亞仙.明膠生產(chǎn)骨粒廠(chǎng)脫脂廢水零排放研究試驗(yàn)[J].明膠科學(xué)與技術(shù)，2016（3）：46-49.

2 國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》編委會(huì).水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法[M].北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2002：2-3.

3 陳慶揚(yáng).明膠生產(chǎn)污水處理工藝探討[J].中國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè)，2010（11）：48-50.