黄姜加工废水处理工艺

Posted 2023-01-13 水处理

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陕西省山阳某黄姜加工公司主要从事黄姜皂素的生产，采用预分离淀粉和纤维素后再进行酸水解的清洁生产工艺。皂素生产废水具有水量大、色度高、有机物浓度高、酸度高、盐度高、可生化性差等特点，属于难处理废水。

目前此类废水国内一般采用厌氧－好氧相结合的生物处理工艺，并辅以中和、催化氧化等物化方法，但由于废水中有机物浓度高、盐度高，加大了生化处理的难度，出水水质往往难以达到国家规定的排放标准。采用预处理/两级厌氧/多级水解好氧处理工艺，将有机物浓度高的水解废液先进行预处理，并充分考虑高含盐量对处理系统的抑制性影响，经过工程调试投入实际运行后，实现处理出水稳定达标排放。

1 废水特性及排放标准

该公司产生的废水分为水解废液和综合废水，排放量分别为80m3/d 和485m3/d。水解废液COD 浓度很高，达到46 000 mg/L，硫酸盐含量达54 000 mg/L，氢离子浓度达0．8 mol/L;综合废水包括淀粉洗涤水、水解物和纤维素等洗涤水以及生活污水。综合废水COD 浓度较低，平均值为2 900mg/L。出水水质执行《皂素工业水污染物排放标准》(GB 20425—2006)。

设计进、出水水质见表1。

2 废水处理工艺流程

废水处理工艺流程见图1。

水解废液流入废液贮池，均化水质后进入废水反应槽，用氧化钙中和后进入干化场进行泥水分离，干污泥定期外运，渗滤液与综合废水进入综合废水处理系统再进行处理。调节池对混合废水进行中和后进行两级厌氧处理，即依次进入一级UASB 反应池、吹脱池和二级UASB 反应池，其中吹脱池通入大量空气可将一级UASB 出水中溶解态的H2S 吹脱，降低废水的毒性。UASB 出水再进入多级水解好氧段生物处理工艺，依次为一级好氧池、一级水解池、二级好氧池、中沉池、二级水解池、三级好氧池，有效降低废水中高含盐量对生物的抑制作用，最后进行混凝沉淀后达标排放。

3 主要构筑物及设计参数

①废液贮池。尺寸为5．0 m×2．0 m×5．0m，水力停留时间为10 h，有效容积为40m3。设置提升泵2 台，1 用1 备。

②废水反应槽。由两池组成，交替反应。单池反应设计尺寸为1．6 m×1．6 m×1．7 m，水力停留时间为50 min。反应槽投加CaO 调节pH 值到10，反应槽内设有搅拌装置，加速反应。

③干化场。干化场四周采用钢筋混凝土筑成高1．0 m的围堤，槽底坡度为0．03，8 块，单块尺寸为2．7 m×7．0 m。

④调节池。用于调节水量、均化水质，并设有加药和搅拌装置，加碱中和，改善后续生物反应条件。尺寸为10．0 m×5．0 m×5．0 m，水力停留时间为10 h，设置提升泵2 台，1 用1 备。

⑤一级UASB 反应池。设计两池，并联运行，两池尺寸均为9．0 m×9．0 m×7．0 m。三相分离器采用钢筋混凝土浇筑，集气罩斜面的水平夹角为54°，回流缝宽为0．25 m。池内设有内循环装置。

⑥吹脱池。吹脱池尺寸为3．0 m×3．0 m×5．0 m，有效容积为36m3，水力停留时间为1 h。

⑦二级UASB 反应池。设计四池，并联运行，单池尺寸为9．0 m×9．0 m×7．0 m。池内设有内循环装置。

⑧多级水解好氧段。包括3 座好氧池、2 座水解池和1 座中沉池。其中，一级好氧池共5 池，单池尺寸为6．0 m×4．0 m×5．0 m;一级水解池尺寸为12．0 m×4．0 m×5．0 m;二级好氧池共2 池，第一池尺寸为4．0 m×4．0 m×5．0 m，第二池尺寸为10．0 m×4．0 m×5．0 m;中沉池尺寸为4．0 m×4．0m×5．0 m。二级水解池共2 池，单池尺寸均为3．5m×7．0 m×5．0 m;三级好氧池共3 池，单池尺寸均为3．5 m×7．0 m×5．0 m。好氧池采用接触氧化工艺，微孔曝气，水解池安装机械搅拌装置，各池悬挂组合生物填料。

⑨沉淀池。采用辐流式沉淀池，表面负荷为1．5m3/(m2·h)。

⑩混凝反应池。反应池尺寸为1．5 m×1．5m×6．0 m，水力停留时间为20 min。投加絮凝剂(聚合氯化铝)加速沉淀，投加量为30～60 mg/L。

混凝沉淀池。采用辐流式沉淀池，表面负荷为1．5m3/(m2·h)。

4 调试与运行

该废水处理工程从2011 年11月开始调试，接种城市污水处理厂脱水污泥，同时辅以鸡粪、猪粪调配补充均衡废水中的营养成分，进行污泥培养。两级UASB 反应池和多级水解好氧段的菌种驯化均采用间歇进水培养，并逐步过渡到连续进水。在UASB 反应池调试过程中，pH 值控制在6．5～7，以创造适于甲烷菌生长的环境。经过5 个多月的调试，两级UASB 反应池的水封罐明显产气，二级UASB 反应池污泥中有甲烷菌存在;好氧污泥中有大量的钟虫，SVI 值基本处于50～120 mL/g，出水水质达到《皂素工业水污染物排放标准》(GB 20425—2006)。各单元的处理效果见表2。此处需要说明的是UASB 反应池出水氨氮为208 mg/L，远高于进水氨氮浓度，原因可能是废水中的有机氮在这一阶段被厌氧微生物不断降解，产生了大量的氨氮。

5 结论

①该工程总投资为1 201 万元，其中土建投资为520 万元;运行成本为9．13 元/m3，与传统皂素废水处理工艺运行成本(12～15 元/m3 ) 相比，可节省2．87～5．87 元/m3，其中药剂费占处理成本的91%。。

②采用预处理/两级厌氧/多级水解好氧处理工艺处理黄姜加工废水，系统运行稳定，处理效果好，运行成本低，出水可达标排放。

③为了有效减少废水中硫酸盐对处理系统的抑制性影响，对水解废液先进行中和预处理，两级厌氧采用UASB 工艺，并在两级厌氧之间设置吹脱池，改善废水的可生化性。

④采用多级水解/好氧工艺效果好、运行稳定。糖类、淀粉等有机物的断链降解和菌体代谢速度加快，同时减少了微生物自身产生的难降解物质，可以最大限度地降低出水有机物浓度，保证出水水质达标。