厭氧—好氧工藝處理檸檬酸廢水
1 水質、水量的確定
根據企業現有排水管路，所排放的廢水主要包括濃廢水和淡廢水兩部分，濃廢水主要包括廢糖水原液和洗糖水。排放廢水處理后要求達到《污水綜合排放標準》GB 8978—1996味精工業二級標準，廢水水質、水量及排放標準詳見表1。
表1 廢水水質、水量及排放標準
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排放廢水 |
水量 |
PH值 |
CODcr |
BOD5 |
SS |
氨氮 |
|
濃廢水 |
700 |
5-5.5 |
16000 |
6500 |
450 |
60 |
|
淡廢水 |
700 |
5.5-6.0 |
1500 |
650 |
400 |
10 |
|
合計 |
1400 |
|
8750（均值） |
3750（均值） |
425（均值） |
35（均值） |
|
標準值 |
|
6-9 |
300 |
150 |
200 |
25 |
2 工程設計
2.1 工藝流程
由車間排放的濃廢水自流至濃水調節池，調節pH后由污水泵提升至UASB反應器，出水一部分回流至濃水調節池，它與UASB反應器形成集調節、厭氧降解為一體的處理系統;一部分自流至曝氣調節池與淡廢水混合，經曝氣后由污水泵提升至沉淀池形成一級好氧系統;此時沉淀池出水已近達標，再自流至接觸氧化池、氣浮池進行好氧生化和物化處理(見圖1)。
2.2 設計參數的確定
工程設計中著重強化厭氧處理單元，同時好氧工段采用較低的負荷，以穩定剩余污泥，減少污泥排放量，改善污泥脫水性能，具體設計參數見表2。
3 處理效果和處理成本
3.1 處理效果
工程屬省控污染治理項目，山東省環保局委托泰安市環保監測站于1999年10月8日—9日進行了為期兩天的現場采樣、監測。監測項目為pH、CODCr、BOD5、SS、NH3-N、流量共6項，
監測頻率每天采樣4次，均測單樣，監測結果見表3。
表2 處理設施設計參數
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設施名稱
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參數
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附屬設備
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備注
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濃水調節池
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HRT＝８h
|
簡易石灰中和篩
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現石灰投加量200kg/d
|
|
污水泵
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N=7.5kw，一用一備
|
||
|
UASB反應器
|
NV=8.0kgCOD/(m3.d)
q=2.25-0.5m3/(m2.h) |
三相分離器均勻布水器
|
設備自制
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曝氣調節池
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HRT=.5h
NV=3.2kgCOD/(m3.d) |
微孔曝氣器
|
共300只
|
|
污水泵
|
N=7.5kw,二用一備
|
||
|
豎流式沉淀池
|
HRT=3.5h
q=1.0m3/(m2.h) |
|
污泥回流比R=30%-35%
|
|
接觸氧化池
|
HRT=20hNV=1.0kgCOD/(m3.d)
|
微孔曝氣器
|
共500只
|
|
組合填料
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共800m3
|
||
|
氣浮池
|
處理量Q=60m3/h
|
溶氣系統、加藥系統等
|
|
|
機房
|
建筑面積=200m2
|
風機
|
N=55kw,利用原有建筑物
|
|
污泥濃縮池
|
有效容積=200m3
|
污泥濃縮機
|
因資金所限未上
|
|
均質池
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有效容積=25m3
|
泥漿泵
|
|
|
污泥干化池
|
干化面積=200m2
|
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表3 污水處理工程監測結果
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監測點位 |
監測指標 |
||||||
|
PH |
CODcr |
BOD5 |
SS |
氨氮 |
流量 |
||
|
濃廢水入口 |
最高值 |
5.89 |
20400 |
8164 |
472 |
69.0 |
890 |
|
最低值 |
4.66 |
11000 |
4395 |
391 |
49.2 |
430 |
|
|
平均值 |
5.43 |
16388 |
6555 |
421 |
61.0 |
675 |
|
|
淡廢水入口 |
最高值 |
5.47 |
6385 |
2623 |
392 |
6.0 |
871 |
|
最低值 |
4.34 |
182 |
66 |
89 |
3.9 |
644 |
|
|
平均值 |
5.21 |
1481 |
519 |
153 |
5.2 |
750 |
|
|
總排口 |
最高值 |
7.54 |
220 |
20.9 |
104 |
0.697 |
1656 |
|
最低值 |
6.80 |
126 |
11.2 |
56 |
0.338 |
1124 |
|
|
平均值 |
7.12 |
170 |
15.6 |
77 |
0.465 |
1425 |
|
|
標準值 |
6-9 |
300 |
150 |
200 |
25 |
|
|
監測結果表明，治理工程設計合理，處理效果明顯，排污口廢水中的污染物達到國家規定的相應排放標準。
3.2 處理成本
工程總投資307萬元，處理成本主要包括動力費，人員工資、福利，藥劑費，工程折舊和設施維修費等，其經濟技術指標見表4。
表4 工程經濟技術指標
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工程規模 |
工程投資 |
工程占地 |
總處理成本 |
直接費用 |
定員 |
COD削減總量 |
電耗 |
|
1400 |
307 |
3200 |
1.20 |
0.59 |
19 |
10.2 |
0.93 |
4 工程特點
工程設計中結合水力澄清池和IC厭氧反應器的特點對進液布水系統進行了精心的研究，采用8套均勻布水系統(每套服務面積36m2，可獨立操作運行，通過人工控制可靈活調節各布水系統水力負荷，也可使整個系統形成脈沖進水);為提高局部進水點的流速，增強系統布水均勻性，設計采用較小的開孔比(15%)以形成污泥與進液間充分的接觸、最大限度地利 用反應器內的污泥和有效容積，防止反應器內形成溝流和死角;對于三相分離器，設計成雙層分離隔板，采用適宜的表面負荷q=0.25～0.5m3/(m2·h)和較低的出水堰負荷qL=0.08～0.16L/(m·s)，使三相分離器能保留盡可能多的污泥和排放沼氣，提高出水凈化效果。
由于工程在設計中較好地解決了均勻布水、三相分離等問題，UASB反應器的出水水質澄清、呈青灰色(感官與城市生活污水相似)，COD去除率高(平均去除率達94.9%),啟動周期短、調試迅速(三個月)，污泥床內形成了顆粒污泥(質軟、有韌性，粒徑在0.5～1.5mm之間)，污泥沉降性能好。整個工程具備以下特點：
①生化處理(厭氧、好氧單元)始終處于較高的處理水平，固液分離效果明顯，總排口CODCr去除率達98.5%，BOD5去除率達99.6%，SS去除率達97.3%，氨氮去除率達99.0%。
②工程厭氧處理系統對溫度變化適應性強。整個調試期間水溫在25～55 ℃間變化，厭氧處理單元都能達到滿意的處理效果。由于生產過程中排放的廢水水溫較高(80 ℃)，根據氣溫變化，可通過調節淡廢水水量將厭氧反應池內的水溫控制在適宜的范圍內，設計中不需另考慮 熱交換設施。
③工程厭氧處理系統抗沖擊負荷能力強。生產過程中排放的廢水量大、呈周期性變化，濃廢水CODCr濃度從40000mg/L到5000mg/L不等，每班(8h)為一變化周期，瞬時COD容積負荷從3kgCOD/(m3·d)到35 kgCOD/(m3·d)變化，但只要日平均容積負荷約為8 kgCODCr/(m3·d)，厭氧出水水質就能穩定在1 000 mg/L左右，因此，總排口出水水質波動不大。
④接觸氧化池出水中有機污染物多以溶解狀態存在，經氣浮處理COD去除率不高(≤15%)，故企業實際運行中氣浮設施基本不開，只有當接觸氧化池出水COD≥200mg/L時才啟動氣浮設施，實際運行費用較表4所列數據低。
⑤由于進水COD以溶解狀態存在，且絕大多數COD是通過厭氧反應去除的，而好氧工段采用 較低的負荷，雖然調節曝氣池容積負荷較高[3.2 kgCOD/(m3·d)],但因活性污泥濃度較高MLSS=6500mg/L)，其污泥負荷并不高[0.49 kgCOD/(kgMLSS·d)]，故剩余污泥排放量較低，沉淀池每天排放污泥20m3，厭氧剩余污泥自調試以來(半年)共排放80m3。
5 經驗與總結
① 檸檬酸廢水濃度高，厭氧反應池處理效果的好壞是整個工程造價和運行成本高低的關鍵，為此本工程采用并強化了運行穩定、效果優良的UASB厭氧處理技術，以最大程度 地提高厭氧處理元的CODCr去除率。
②以瓜干為原料的發酵廢水通過生化處理可以達到較高的COD去除率，但廢水中的色度很難解決，最終出水經混凝氣浮也難以達到滿意的效果，物化工段色度去除率≤30%，氯氧化或臭氧氧化因成本過高未采用，因此工程最終出水澄清但呈黃色，與淡茶水相似。
③檸檬酸廢水pH較低、呈酸性，在進入UASB前(特別是調試初期)應對其進行調節，使廢水呈中性。原設計采用變速中和濾塔調節來水pH，由于企業資金緊張，故嘗試在濃水調節池上改用簡易石灰篩網。實踐表明，該設施運行簡單、效果穩定、成本較低，宜于在中、小型廢水治理工程中使用。
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