两级厌氧-生物接触氧化处理淀粉与酒精废水

Posted 2023-01-13 淀粉

篇首语：三人行必有我师焉。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了两级厌氧-生物接触氧化处理淀粉与酒精废水相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

　　淀粉和酒精在食品和工业领域中都有着极其广泛的应用，我国同时生产淀粉与酒精的企业有上百家，而生产过程中产生的废水如不经处理直接排放，将会造成水体的严重污染〔1〕。笔者介绍了安徽某食品厂的淀粉与酒精综合废水实际处理工程，以期为此类废水的处理提供相关经验与借鉴。

　　1 水量与水质

　　安徽某食品厂以小麦面粉为原料进行淀粉的生产，并利用生产中残余的淀粉渣生产酒精。日产淀粉70 t，酒精5 t。其中每生产1 t淀粉约产生10～15 t废水，每生产1 t酒精约产生30 t废水。该厂废水排放总量约为850～950 m3/d，其中淀粉废水700～800 m3/d，酒精废水150 m3/d。废水水量及水质见表 1。

　　2 工程概况

　　2.1 工艺选取

　　由于淀粉废水和酒精废水的COD都很高，单纯的厌氧、好氧生物处理都无法满足排放要求，所以拟采用厌氧-好氧联用的方法。又由于酒精废水有机物浓度、温度均较淀粉废水高，所以选用高温厌氧消化法先对酒精废水进行处理，经高温消化后的酒精废水再与淀粉废水混合进行二级厌氧处理。最终确定采用高温厌氧-中温厌氧-生物接触氧化法处理该厂综合废水。

　　2.2 工艺流程

　　首先，酒精废水和淀粉废水分别流入各自调节池进行水质水量调节，其中通过向淀粉废水调节池投加石灰，调节淀粉原水pH，以满足后续厌氧处理要求。随后酒精废水进入高温厌氧消化反应器，以去除大部分有机物。经高温厌氧消化后的酒精废水与经过调节池的淀粉废水在沉淀池处混合，综合废水中的大部分SS在此处被去除。沉淀池出水流入作为二级厌氧的中温UASB进行厌氧处理。经两级厌氧处理后，废水中92%的COD被去除。UASB出水流入水解酸化池，以提高废水的可生化性。水解酸化池出水依次流入生物接触氧化池、气浮池、二沉池以降解剩余部分的有机物和悬浮物质。厌氧系统所产沼气通入锅炉燃烧，产生蒸汽供车间使用。处理工艺流程见图 1。

图 1 废水处理工艺流程

　　2.3 主要处理构筑物及设计参数

　　2.3.1 调节池

　　酒精废水调节池1座，尺寸为9 m×6 m×5 m，有效容积240 m3，停留时间38.4 h，钢砼结构，半地下式。设水泵2台，1用1备，流量为25 m3/h，扬程为32 m。调节池上方设冷却塔，内部设潜水搅拌器。

　　淀粉废水调节池1座，尺寸为38 m×10 m×5 m，有效容积1 700 m3，停留时间51 h，钢砼结构，半地下式。设水泵2台，1用1备，流量为50 m3/h，扬程为20 m。调节池内设预曝气和加碱装置。

　　调节池的主要作用是调节原水的水量、水质、水温。

　　2.3.2 高温厌氧消化罐

　　高温厌氧消化罐2座，其中1座尺寸为D 6 m×14.5 m，有效容积350 m3，停留时间196.8 h，碳钢防腐，地上式;另1座尺寸为D 10.5 m×12 m，有效容积880 m3，停留时间196.8 h，碳钢防腐，地上式。高温厌氧消化罐的主要功能是降解酒精废水中大部分的COD，以及降低SS，使水质能满足二级厌氧处理的进水要求。

　　2.3.3 沉淀池

　　沉淀池1座，尺寸为D 8 m×9 m，有效容积380 m3，停留时间9.6 h，碳钢防腐，地上式。淀粉废水和经高温消化后的酒精废水在此进行混合，通过沉淀去除大部分悬浮物质，以减轻对后续构筑物的冲击。

　　2.3.4 中温UASB

　　中温UASB 2座，其中1座尺寸为D 14 m×14.5 m，有效容积1 900 m3，停留时间100 h，碳钢防腐，地上式;另1座尺寸为D 16 m×16 m，有效容积2 700 m3，停留时间120 h，碳钢防腐，地上式。每座中温UASB中设有蒸汽加温系统。作为二级厌氧处理的中温UASB可使综合废水COD降至1 000 mg/L以下。

　　2.3.5 水解酸化池

　　水解酸化池1座，尺寸为12 m×10 m×5 m，有效容积510 m3，停留时间13 h，钢混结构，半地下式。水解酸化池的作用是降低废水BOD5/COD，为后续好氧处理创造良好的条件。

　　2.3.6 生物接触氧化池

　　生物接触氧化池1座，尺寸为40 m×22 m×5 m，有效容积3 700 m3，停留时间93 h，钢砼结构，半地下式。生物接触氧化池的主要作用是进一步降解厌氧出水中的有机物。生物接触氧化池选用悬浮型填料，按池容的15%投加。供氧系统采用罗茨风机(3用1备)，风量为19.6 m3/min，风压50 kPa。

　　2.3.7 气浮池

　　气浮池1座，尺寸为7 m×2.6 m×2.5 m。气浮池的作用是进一步去除废水中的SS和不溶性的COD，确保出水达标排放。

　　2.3.8 二沉池

　　二沉池1座(2格)，尺寸为8 m×6 m×3.3 m，钢砼结构，半地下式，表面负荷为0.88 m3/(m3·h)。二沉池的主要作用是沉降分离接触氧化池出水中的好氧污泥。

　　2.3.9 污泥浓缩池

　　污泥浓缩池1座，尺寸为3 m×3 m×4.5 m，有效容积36 m3，钢砼结构，半地下式。污泥浓缩池的主要功能是利用污泥自身的消化浓缩作用，对污泥进行减量化处理。

　　2.3.10 带式压滤机

　　带式压滤机1台，型号为DYQ2000-XA。污泥经带式压滤机压滤脱水后外运。

　　3 调试和运行

　　3.1 厌氧系统的调试

　　厌氧系统的调试分为高温厌氧消化罐调试和中温厌氧UASB调试。

　　高温厌氧消化罐的启动：向高温厌氧消化罐中投加含水率为80%的消化污泥，使污泥质量浓度(以VSS计)在10 kg/m3以上。通过冷却塔和调节池对酒精废水进行降温，严格控制高温厌氧消化罐内水温在50～55 ℃，且波动幅度控制在1～2 ℃。反应器启动阶段，控制COD容积负荷为0.5 kg/(m3·d)，采用反应器出水或清水稀释进水〔2〕，控制进水COD在3 000 mg/L以下。运行2周后，系统COD去除率达90%，VFA<3 mmol/L。此时开始提升负荷，以每次增加COD容积负荷0.5 kg/(m3·d)为宜。经过2个月的运行，酒精废水已全部进入反应器中，高温厌氧消化罐COD容积负荷已升至6.7 kg/(m3·d)，COD去除率达93%，至此反应器成功启动，进入稳定运行阶段。

　　中温厌氧UASB的启动：控制反应器内水温为(35±2) ℃，调节进水pH至6左右。其他启动方式与高温厌氧消化罐相似，在此不做赘述。

　　3.2 厌氧反应器的稳定运行

　　稳定运行期间，一、二级厌氧处理情况分别如图 2、图 3所示。

图 2 一级厌氧处理的进出水COD及COD去除率

　　经过近3个月的调试，一、二级厌氧处理系统都已达到满负荷运行。其中一级厌氧反应器COD容积负荷为5.5～6.7 kg/(m3·d)，COD去除率达93%;二级厌氧反应器COD容积负荷为2～3 kg/(m3·d)，COD去除率达89%。

　　3.3 生物接触氧化池的调试

　　培菌采用自培菌和接种培菌结合的方式〔3〕。将UASB出水引入生物接触氧化池中，闷曝48 h。闷曝结束后，投加含水率为90%的污泥30 t。为减少曝气对填料表面的冲刷，初期采用较小的曝气强度，以曝气22 h、沉淀排水2 h方式运行〔4〕，控制溶解氧在2.0 mg/L以上，每天换水1次，排出上清液，引入UASB出水，换水量占容积的20%～30%。随着反应的进行，逐步增加换水量，减小曝气时间。启动10 d后，填料表面显灰白色。经过1个月的培养，生物接触氧化池填料上出现较厚的生物膜，出水COD在150 mg/L以下。

　　4 工程处理效果

　　该废水处理系统于2012年4月投入运行，经过4个月的调试运行后，已达到设计负荷，处理出水达到《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)的一级标准。工程处理效果见表 2。。

　　5 工程效益分析

　　工程总投资1 000万元，处理水量950 m3/d，每日去除COD量为20 t。人工费为0.25元/m3，电费为2元/m3，药剂费为0.08元/m3，废水处理总运行费用为2.33元/m3。日产沼气9 000～12 000 m3，沼气热值约23～27 MJ/m3〔5〕，1 m3沼气相当于1 kg燃煤的热值，每吨煤按700元计，则每日节约燃煤费用约 7 000元。工程效益分析结果表明，该处理系统具有较好的环境效益和经济效益，具有较高的推广价值〔6〕。