山東某阿膠廠污水的處理流程
一 . 概述
山東省某阿膠廠是福膠集團(tuán)設(shè)于平陰縣東阿鎮(zhèn)的老廠，主要生產(chǎn)傳統(tǒng)阿膠及阿膠保健品的原料—清膠，生產(chǎn)過程排放的污水中污染物主要有驢毛、驢皮碎塊等不溶物和溶解性、膠狀蛋折質(zhì)等有機(jī)污物，具有濃度較大、有機(jī)物含量高、可生化性好等特點(diǎn)，直接排放將嚴(yán)重污染環(huán)境。該廠污水治理被列為濟(jì)南市重點(diǎn)污染限期治理項(xiàng)目。該污水治理工程采用調(diào)節(jié)+SBR法污水處理工藝，經(jīng)過1個(gè)半月的調(diào)試運(yùn)行后通過監(jiān)測驗(yàn)收。監(jiān)測結(jié)果表明該工藝設(shè)計(jì)合理、處理效果良好、出水穩(wěn)定，出水水質(zhì)符合GB8979--1996《國家污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》的二級排放標(biāo)準(zhǔn)。
二 . 設(shè)計(jì)簡介
1 . 設(shè)計(jì)水質(zhì)、水量的確定
①生產(chǎn)工藝簡介及污水來源
阿膠的生產(chǎn)工藝是先將原料—干驢毛浸泡、清洗，清除驢皮上沾染的污物，再經(jīng)高壓熔化，而后添加黃酒等輔料熬制成膠。泡皮、洗皮過程排放的污水量約占污水總量的1/3，水中主要污染物是泥砂、驢毛、驢皮碎塊等不溶物。驢皮溶化、熬膠過程所排放的污水中主要是溶解的或膠狀的蛋白質(zhì)等有機(jī)污染物。阿膠廠污水還包括該廠附近宿舍區(qū)排放的生活污水。全廠污水經(jīng)蓋板渠匯合后進(jìn)入污水處理站集中處理。混合污水官感很差，并有很重的氣味。
②設(shè)計(jì)水質(zhì)、水量的確定
根據(jù)廠方提供的日排放污水量資料，設(shè)計(jì)處理規(guī)模：800m3/d。
根據(jù)廠方的提供有關(guān)水質(zhì)資料，原水水質(zhì)見表1。經(jīng)過實(shí)測，混合污水水質(zhì)具體數(shù)據(jù)詳見表3。處理要求：經(jīng)處理達(dá)到國家規(guī)定的二級排放標(biāo)準(zhǔn)（GB8978-96）。
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2.污水處理工藝設(shè)計(jì)
①工藝選擇與確定
從水質(zhì)情況來看，本工程污水屬高濃度有機(jī)污水，污水可生化性好。從投資情況來看，廠方提供污水處理用地少，經(jīng)費(fèi)少。由于有機(jī)物濃度高，采用傳統(tǒng)的物理化學(xué)法和生物處理法將對于秦效；采用物化法+生物法，將增加工程投資和日常處理費(fèi)用，所以工藝選擇以高效生化法為主，經(jīng)技術(shù)比選二級處理工藝采用SBR法。
SBR法（間歇式活性污泥法）是一種處理高濃度有機(jī)污水行之有效的生物處理技術(shù)。SBR法是對傳統(tǒng)活性污泥法的改進(jìn)，具有工藝系統(tǒng)組成簡單，一池多用，無須高污泥回流設(shè)備、二沉池，建設(shè)費(fèi)用都較低等特點(diǎn)。在運(yùn)行時(shí)，一般不產(chǎn)生污泥膨脹現(xiàn)象，管理較簡單。并且通過對運(yùn)行方式的調(diào)節(jié)，在單一的曝氣池內(nèi)能進(jìn)行脫氮和除磷，運(yùn)行管理得當(dāng)，處理水質(zhì)優(yōu)于傳統(tǒng)活性污泥法。該法相對于傳統(tǒng)活性污泥法具有工藝結(jié)構(gòu)與形式簡單、占地少、處理效率高、投資省、省處理費(fèi)用低、對沖擊負(fù)荷適應(yīng)能力強(qiáng)等特點(diǎn)，并且具有運(yùn)行方式靈活多變、空間上完全混合、時(shí)間上理想推流等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。
②工藝流程
污水處理選擇以SBR法為體的二級生物處理工藝，其流程如圖1。
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污水經(jīng)格柵攔截水中大塊污物、驢毛后進(jìn)入調(diào)節(jié)沉淀池，并由潛污泵將污水抽入SBR反應(yīng)池，經(jīng)過曝氣反應(yīng)、沉淀，完成水質(zhì)凈化后排放。SBR池中剩余污泥重力排至污泥濃縮池，重力分離后再由污泥泵提升至污泥干化場，半干污泥最后用作農(nóng)肥。
③SBR運(yùn)行周期設(shè)計(jì)
SBR生化系統(tǒng)運(yùn)行過程以進(jìn)水、曝氣反應(yīng)、沉淀、潷水和閑置（排泥）5個(gè)階段為一個(gè)運(yùn)行周期。污水進(jìn)入系統(tǒng)前，反應(yīng)器內(nèi)已存在高濃度的活性污泥混合液，進(jìn)水后活性污泥與污水互相混合、充分接觸，進(jìn)水達(dá)到一定高度即停止進(jìn)水，并且向池內(nèi)曝氣供氧（或進(jìn)水的同時(shí)曝氣）進(jìn)行生物降解，發(fā)生有機(jī)物的去除、硝化、磷的吸收等反應(yīng)，然后停止曝氣和攪拌，混合液處于靜止沉淀狀態(tài)，泥水分離，上清液通過潷水器排放，而污泥存留在SBR池內(nèi)，作為種泥時(shí)入系統(tǒng)的下一個(gè)周期，剩余污泥則需要定期排放。
SBR池典型的運(yùn)行模式如下：
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3.主要構(gòu)筑物設(shè)計(jì)簡介
①格柵
包括車間出口的格柵和處理站的兩道格柵。由于污水中攜有大量驢毛，限于投資，采用簡單格柵層層加以攔截，各主要排放含驢毛的車間出水口、浸皮池放水口等處均設(shè)格柵。全廠污水匯合進(jìn)入污水處理站后，再安置粗、細(xì)兩道格柵。
粗細(xì)柵間隙：20mm,細(xì)格柵間隙：10 mm，傾角60o。人工清除污物。
②調(diào)節(jié)池
鑒于車間生產(chǎn)污水間隙式排放，排水很不均勻，水量水質(zhì)波動大，為保證生物處理設(shè)施進(jìn)水的均衡，需要設(shè)置有足夠調(diào)節(jié)容積的調(diào)節(jié)池。調(diào)節(jié)池前端設(shè)整流板和較大泥斗，使污水中懸浮物和不溶有機(jī)物在此沉淀，并設(shè)污泥泵定期將沉泥抽入污泥濃縮池。在調(diào)節(jié)池的后端設(shè)離心式潛污泵，將污水按SBR運(yùn)行要求提升至SBR系統(tǒng)進(jìn)行處理。調(diào)節(jié)池中存活的厭氧及兼氣微生物也能分解有機(jī)物，使大分子有機(jī)物分解成小分子，提高可生化性，也將影響有機(jī)物的總?cè)コ省？紤]到調(diào)節(jié)池應(yīng)定期清理，為了使清理期不導(dǎo)致系統(tǒng)停運(yùn)，調(diào)節(jié)池分2格，分格清理，清理時(shí)維持系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量按40T/h，表面負(fù)荷2m3/m2.h。
③SBR反應(yīng)池
SBR反應(yīng)池為本工程主體構(gòu)筑物，該池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一體。SBR反應(yīng)器的運(yùn)行操作由進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、排水、閑置五個(gè)工序組成，這五個(gè)工序在SBR池內(nèi)分時(shí)段進(jìn)行。
采用2格反應(yīng)池，兩上池子交替運(yùn)行，以使整個(gè)系統(tǒng)能接納連續(xù)的進(jìn)水。對每格來說，運(yùn)行操作按序間歇進(jìn)行。
設(shè)計(jì)一周期8小時(shí)。每周期SBR運(yùn)行程序安排如下：
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兩格SBR反應(yīng)池運(yùn)行周期如下表反示：
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反應(yīng)池體積采用350m3每格，總?cè)莘e為700m3。
采用鋼筋砼結(jié)構(gòu)，半地下式。
④污泥濃縮池 選用φ5×5m,鋼筋砼圓形池。
⑤污泥干化場 選用13.22m×6.15m，三格，磚砌。
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4.SBR系統(tǒng)主要設(shè)備：
①攪拌設(shè)備
選用潛水?dāng)嚢铏C(jī)，設(shè)在SBR池前端，固定在池壁上。1格1臺，共2臺。
②曝氣設(shè)備
選用離心式潛水曝氣機(jī)，對混合液起曝氣和攪拌作用，效果好，性能穩(wěn)定。免除了鼓風(fēng)設(shè)備、曝氣管路系統(tǒng)、閘閥、曝氣器等一系列設(shè)備。1格3臺，共6臺。
③潷水器
采用自行研制的機(jī)械式潷水器，由潷水槽、傳動裝置、排水管等組成。潷水槽是四周帶有三角堰的不銹鋼槽，并帶有擋浮渣的擋板，保證浮渣不被排走。傳動裝置上下運(yùn)動，下降速度與水位下降同步，排水平穩(wěn)。1格1臺，共2臺。
④計(jì)量設(shè)備
水量計(jì)量設(shè)備采用超聲波流量計(jì)，由換能器發(fā)射或接收超聲波脈沖信信號，然后根據(jù)水位差由微計(jì)算機(jī)自動算出管道中的流量，可以連續(xù)自動顯示瞬時(shí)流量和累計(jì)流量。該設(shè)備安裝時(shí)注意流槽內(nèi)不可積水，否則會造成誤差，顯示瞬時(shí)流量，并使累計(jì)流量偏大。這就需要流槽后保持一定的坡度，保證排水通暢。
⑤PLC自動控制系統(tǒng)
污水處理系統(tǒng)中所有電氣設(shè)備的控制采用集中控制與現(xiàn)場手動控制相結(jié)合。采用PLC可編程序控制嚦嚦與各設(shè)備電控聯(lián)合，實(shí)現(xiàn)自動控制。SBR反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的啟停，按設(shè)定的運(yùn)行程序，根據(jù)水位和設(shè)定時(shí)間，由PLC控制。電控系統(tǒng)達(dá)到了較高自動化水平，減輕了工人的勞動強(qiáng)度。
三.調(diào)試、進(jìn)行極驗(yàn)收情況
1.污泥接種
菌種取自市政污水處理廠的濃縮污泥，泥種用量30t。
2.調(diào)試
①污泥馴化期
引進(jìn)菌種之后，即進(jìn)入量污水和清水，清水：污水=2：1，連續(xù)曝氣約20個(gè)小時(shí)，然后再進(jìn)少量污水和清水，曝氣直至混合液顏色變淺，之后，不再進(jìn)清水，逐漸增加污水進(jìn)水時(shí)間和頻率，縮短進(jìn)水的時(shí)間間隔，進(jìn)水量可按10%遞增，20天后完成污泥馴化。同步監(jiān)測出水CODcr濃度等指標(biāo)，并觀察混合液污泥性狀。在污泥馴化期還要適時(shí)排放代謝產(chǎn)物，即泥水分離后上清液。
②滿負(fù)荷運(yùn)行期
在這個(gè)階段，由于池中已培養(yǎng)和保持了高濃度、高活性的足夠數(shù)量的活性污泥，池中曝氣后混合液的MLSS達(dá)到5000mg/1，污泥負(fù)荷在0.4kgBOD5/MLVSS.d,COD的去除率達(dá)到90%-95%，SBR法充分發(fā)揮作用。此過程同步監(jiān)測溶解氧，控制曝氣機(jī)的運(yùn)行，并進(jìn)行污泥的生物相鏡檢，共歷時(shí)10天左右。
從2000年6月下旬開始污泥接種進(jìn)行調(diào)試，出水水質(zhì)逐漸好轉(zhuǎn)，并趨于穩(wěn)定，7月下旬運(yùn)行趨于正常，各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到或超過國標(biāo)要求。
3.調(diào)試期間的監(jiān)測和控制
在調(diào)試及運(yùn)行過程中有許多影響處理效果的因素，主要有進(jìn)水CODcr濃度、pH值溫度、溶解氧等，所以對整個(gè)系統(tǒng)通過感官判斷和化學(xué)分析方法進(jìn)行監(jiān)測是必不可少的。根據(jù)監(jiān)測分析的結(jié)果對影響因素進(jìn)行調(diào)整，使處理達(dá)到最佳效果。
①溫度
溫度是影響整個(gè)工藝處理的主要環(huán)境因素，各種微生物都在特定范圍的溫度內(nèi)生長。生化處理的溫度范圍在10--40℃，最佳溫度在20--30℃。該工程調(diào)試運(yùn)行期間正值盛夏，進(jìn)水溫度在26--29℃，SBR池內(nèi)平均水溫27--32℃。
②pH值
pH值也是影響因素之一。阿膠污水的pH值使用電極式測量儀測定，范圍較窄，進(jìn)水pH值在6.5--7.5之間，混合液pH值在7.0--7.5之間，而且SBR反應(yīng)系統(tǒng)也具有較大的緩沖能力，所以對處理效果沒有明顯地影響。
③營養(yǎng)物質(zhì)
良好的營養(yǎng)條件是產(chǎn)甲烷菌和有關(guān)菌群代謝、生長的前提。阿膠污水中含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，生化處理系統(tǒng)不需添加營養(yǎng)物質(zhì)。
④懸浮物質(zhì)SS：
阿膠污水中含有大量的懸浮物，通過預(yù)處理懸浮物已大部分去除，但也有部分不有降解的SS進(jìn)入SBR池，曝氣時(shí)會形成浮渣層，但不影響SBR系統(tǒng)對污水的處理。
⑤溶解氧量DO：
通過溶解氧測定儀測出混合液溶解氧濃度，控制適當(dāng)?shù)墓┭酰岣哐醯睦寐剩ＷC生化過程需要的氧量。是工藝控制的主要指標(biāo)。本工程曝氣時(shí)，DO控制在0.3--1.5mg/L。
⑥混合液濃度MLSS：
微生物是生物污泥中有活性的部分，也是有機(jī)物代謝的主體，在生物處理工藝中起主要作用，而混合液污泥濃度MLSS的數(shù)值即大概能表示活性部分的多少。對高濃度有機(jī)污水的生物處理一般均需保持較高污泥濃度，本工程調(diào)試運(yùn)行期間MLSS范圍在：4.4--5.6g/1之間，最佳值為4.8g/1左右。
⑦進(jìn)水CODcr濃度進(jìn)水中有機(jī)物濃度對SBR處理影響很大，詳見“分析”部分。
⑧污泥的生物相鏡檢
活性污泥處于不同的生長階段，各類微生物也呈現(xiàn)出不同的比例。細(xì)菌承擔(dān)著分解有機(jī)物的基本和基礎(chǔ)的代謝作用，而原生動物（也包括后生動物）則吞食游離細(xì)菌。阿膠污水調(diào)試運(yùn)行期間出現(xiàn)的微生物種類繁多，有細(xì)菌、綠藻等藻類、原生動物和后生動物，原生動物有太陽蟲、蓋纖蟲、累枝蟲等，后生動物出現(xiàn)了線蟲。調(diào)試運(yùn)行后期SBR池混合液中固著型纖毛蟲，如累枝蟲的大量存在，說明處理系統(tǒng)有良好的出水水質(zhì)。
⑨污泥指數(shù)SVI正常運(yùn)行時(shí)污泥指數(shù)在801/mg左右。
4.運(yùn)行結(jié)果與分析
運(yùn)行結(jié)果及運(yùn)行數(shù)據(jù)平均值如下表：
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原水的CODcr變化幅度較大，最高值在3446mg/1，最小值是839mg/1。說明該處理工藝耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，即對進(jìn)水水質(zhì)急劇變化引起的沖擊負(fù)荷的適應(yīng)能力強(qiáng)。CODcr的去除率在一定范圍內(nèi)會隨進(jìn)水CODcr濃度的提高而增長，如圖2所示。然而濃度過高，超過微生物的耐受能力時(shí)，將導(dǎo)致處理效果的降低。
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調(diào)試運(yùn)行完畢，CODcr濃度的變化對本工藝出水水質(zhì)的影響甚微，無論進(jìn)水的CODcr突然升高或降低，出水的CODcr值變化不大，能保證出水CODcr值在100mg/1左右，低于國標(biāo)要求的150mg/1。如圖3所示。
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5.監(jiān)測驗(yàn)收情況
系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行半個(gè)月后，由市環(huán)保局監(jiān)測站連續(xù)2天跟蹤取樣監(jiān)測，結(jié)果表明，出水完全達(dá)到設(shè)計(jì)和排放標(biāo)準(zhǔn)要求。
四.總結(jié)
1.工程造價(jià)與運(yùn)行成本
基建投資35萬元，設(shè)備及安裝35.5萬元，工程總投資75萬元。
日耗電量：530kW.h，以每度電0.50元計(jì)，則日電費(fèi)265.00元，噸水電耗費(fèi)用：W1=0.33元/m3。
設(shè)計(jì)操作管理定員5人，人均月工資按450元計(jì)，噸水人工費(fèi)用為：W2=0.09元/m3。
工程折舊費(fèi)：W3=0.10元/m3。
每噸水處理成本：W=W1+W2+W3=0.52元/m3。
日常處理費(fèi)用：0.29元/kgCOD。
2.本工程特點(diǎn)
本工程設(shè)計(jì)工藝流程簡潔，技術(shù)可靠，高效穩(wěn)定，操作管理靈活簡便，全自動運(yùn)行，投資省，造價(jià)低，運(yùn)行費(fèi)用及成本均較低，節(jié)約能源。本工程實(shí)踐證明系統(tǒng)設(shè)計(jì)先進(jìn)、工藝合理、SBR法效果顯著，消除了人們對SBR活性泥法的誤解和疑慮。調(diào)節(jié)池設(shè)置合理，為處理成功奠定了基礎(chǔ)，確保了出水CODcr、SS值的達(dá)標(biāo)。
3.體會
①阿膠污水的特點(diǎn)除驢毛、泥砂含量大外，有些類似于肉類加工廢水，懸浮物和有機(jī)污染物濃度高，可生化性好，宜采用完善的預(yù)處理＋以生物處理為主體的處理工藝流程。
②調(diào)節(jié)+SBR法處理阿膠污水效果十分理想，CODcr、SS等指標(biāo)的去除率均達(dá)到90%以上，并且具有剩余污泥少、耐沖擊負(fù)荷、費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，是一種高效、低能耗的污水處理工藝。
③SBR反應(yīng)池內(nèi)活性污泥馴化后，活性高、沉降性能好、適應(yīng)能力強(qiáng)，通過調(diào)節(jié)曝氣機(jī)的運(yùn)行時(shí)間和臺數(shù)、控制混合液溶解氧量、調(diào)節(jié)SBR池剩余活性污泥的排放和沉淀、閑置時(shí)間等措施，使有機(jī)污染物得到有效去除，能保證SBR系統(tǒng)具有良好的處理效果。
④活性污泥法在調(diào)試運(yùn)行初期提高有機(jī)負(fù)荷應(yīng)該慎重，以免造成超負(fù)荷運(yùn)行。在高度后期，則需有意加大負(fù)荷，以期促進(jìn)污泥生長，提高污泥濃度。
⑤本工藝處理流程簡潔、造價(jià)低、運(yùn)行操作靈活簡便、運(yùn)行費(fèi)用也較低，特別適合于一般中、小型食品加工廠等有機(jī)濃度高、可生化性好且水量不大的工業(yè)廢水處理。SBR法處理高濃度有機(jī)污水及工業(yè)污水，經(jīng)濟(jì)有效，是一種很具優(yōu)勢的技術(shù)，在污水處理中具有較大的推廣應(yīng)用價(jià)值。
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