厌氧—好氧工艺处理柠檬酸废水

Posted 2023-01-15 工艺

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1 水质、水量的确定

　　根据企业现有排水管路，所排放的废水主要包括浓废水和淡废水两部分，浓废水主要包括废糖水原液和洗糖水。排放废水处理后要求达到《污水综合排放标准》GB 8978—1996味精工业二级标准，废水水质、水量及排放标准详见表1。

**表1 废水水质、水量及排放标准**
排放废水	水量（m3/d)	PH值	CODcr (mg/L)	BOD5 (mg/L)	SS (mg/L)	氨氮 (mg/L)
浓废水	700	5-5.5	16000	6500	450	60
淡废水	700	5.5-6.0	1500	650	400	10
合计	1400		8750（均值）	3750（均值）	425（均值）	35（均值）
标准值		6-9	300	150	200	25

　　2 工程设计

　　2.1 工艺流程

　　由车间排放的浓废水自流至浓水调节池，调节pH后由污水泵提升至UASB反应器，出水一部分回流至浓水调节池，它与UASB反应器形成集调节、厌氧降解为一体的处理系统；一部分自流至曝气调节池与淡废水混合，经曝气后由污水泵提升至沉淀池形成一级好氧系统；此时沉淀池出水已近达标，再自流至接触氧化池、气浮池进行好氧生化和物化处理(见图1)。

　　2.2 设计参数的确定

　　工程设计中着重强化厌氧处理单元，同时好氧工段采用较低的负荷，以稳定剩余污泥，减少污泥排放量，改善污泥脱水性能，具体设计参数见表2。

　　3 处理效果和处理成本

　　3.1 处理效果

　　工程属省控污染治理项目，山东省环保局委托泰安市环保监测站于1999年10月8日—9日进行了为期两天的现场采样、监测。监测项目为pH、COD_Cr、BOD₅、SS、NH₃-N、流量共6项，
监测频率每天采样4次，均测单样，监测结果见表3。

**表２　　处理设施设计参数**
设施名称	参数	附属设备	备注
浓水调节池	HRT＝８h	简易石灰中和筛	现石灰投加量200kg/d
浓水调节池	HRT＝８h	污水泵	N=7.5kw，一用一备
UASB反应器	NV=8.0kgCOD/(m³.d) q=2.25-0.5m3/(m².h)	三相分离器均匀布水器	设备自制
曝气调节池	HRT=.5h NV=3.2kgCOD/(m³.d)	微孔曝气器	共300只
曝气调节池	HRT=.5h NV=3.2kgCOD/(m³.d)	污水泵	N=7.5kw,二用一备
竖流式沉淀池	HRT=3.5h q=1.0m³/(m².h)		污泥回流比R=30%-35%
接触氧化池	HRT=20hNV=1.0kgCOD/(m³.d)	微孔曝气器	共500只
接触氧化池	HRT=20hNV=1.0kgCOD/(m³.d)	组合填料	共800m³
气浮池	处理量Q=60m³/h	溶气系统、加药系统等
机房	建筑面积=200m²	风机	N=55kw,利用原有建筑物
污泥浓缩池	有效容积=200m³	污泥浓缩机	因资金所限未上
均质池	有效容积=25m³	泥浆泵
污泥干化池	干化面积=200m²

**表3 污水处理工程监测结果**
监测点位		监测指标
监测点位		PH	CODcr (mg/L)	BOD₅ (mg/L)	SS (mg/L)	氨氮（mg/L)	流量（m³/d）
浓废水入口	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
淡废水入口	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
总排口	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
	标准值	6-9	300	150	200	25

　　监测结果表明，治理工程设计合理，处理效果明显，排污口废水中的污染物达到国家规定的相应排放标准。

 3.2 处理成本

　　工程总投资307万元，处理成本主要包括动力费，人员工资、福利，药剂费，工程折旧和设施维修费等，其经济技术指标见表4。

**表４　　工程经济技术指标**
工程规模（m³/d)	工程投资（万元）	工程占地（m²)	总处理成本（元／m³)	直接费用（元／m^３）	定员（人）	COD削减总量（t/d）	电耗（kw.h/m³)
1400	307	3200	1.20	0.59	19	10.2	0.93

　　4 工程特点

　　工程设计中结合水力澄清池和IC厌氧反应器的特点对进液布水系统进行了精心的研究，采用8套均匀布水系统（每套服务面积36m²，可独立操作运行，通过人工控制可灵活调节各布水系统水力负荷，也可使整个系统形成脉冲进水）；为提高局部进水点的流速，增强系统布水均匀性，设计采用较小的开孔比（15%）以形成污泥与进液间充分的接触、最大限度地利用反应器内的污泥和有效容积，防止反应器内形成沟流和死角；对于三相分离器，设计成双层分离隔板，采用适宜的表面负荷q=0.25～0.5m³/(m²·h)和较低的出水堰负荷qL=0.08～0.16L/(m·s)，使三相分离器能保留尽可能多的污泥和排放沼气，提高出水净化效果。

　　由于工程在设计中较好地解决了均匀布水、三相分离等问题，UASB反应器的出水水质澄清、呈青灰色（感官与城市生活污水相似），COD去除率高（平均去除率达94.9%）,启动周期短、调试迅速（三个月），污泥床内形成了颗粒污泥（质软、有韧性，粒径在0.5～1.5mm之间），污泥沉降性能好。整个工程具备以下特点：

　　①生化处理（厌氧、好氧单元）始终处于较高的处理水平，固液分离效果明显，总排口COD_Cr去除率达98.5%，BOD₅去除率达99.6%，SS去除率达97.3%，氨氮去除率达99.0%。

　　②工程厌氧处理系统对温度变化适应性强。整个调试期间水温在25～55 ℃间变化，厌氧处理单元都能达到满意的处理效果。由于生产过程中排放的废水水温较高（80 ℃），根据气温变化，可通过调节淡废水水量将厌氧反应池内的水温控制在适宜的范围内，设计中不需另考虑热交换设施。

　　③工程厌氧处理系统抗冲击负荷能力强。生产过程中排放的废水量大、呈周期性变化，浓废水COD_Cr浓度从40000mg/L到5000mg/L不等，每班（8h）为一变化周期，瞬时COD容积负荷从3kgCOD/(m³·d)到35 kgCOD/(m³·d)变化，但只要日平均容积负荷约为8 kgCOD_Cr/(m³·d)，厌氧出水水质就能稳定在1 000 mg/L左右，因此，总排口出水水质波动不大。

　　④接触氧化池出水中有机污染物多以溶解状态存在，经气浮处理COD去除率不高（≤15%），故企业实际运行中气浮设施基本不开，只有当接触氧化池出水COD≥200mg/L时才启动气浮设施，实际运行费用较表4所列数据低。

　　⑤由于进水COD以溶解状态存在，且绝大多数COD是通过厌氧反应去除的，而好氧工段采用较低的负荷，虽然调节曝气池容积负荷较高［3.2 kgCOD/（m³·d）］,但因活性污泥浓度较高MLSS=6500mg/L），其污泥负荷并不高［0.49 kgCOD/（kgMLSS·d）］，故剩余污泥排放量较低，沉淀池每天排放污泥20m³，厌氧剩余污泥自调试以来(半年)共排放80m³。

　　5 经验与总结

　　① 柠檬酸废水浓度高，厌氧反应池处理效果的好坏是整个工程造价和运行成本高低的关键，为此本工程采用并强化了运行稳定、效果优良的UASB厌氧处理技术，以最大程度地提高厌氧处理元的COD_Cr去除率。

　　②以瓜干为原料的发酵废水通过生化处理可以达到较高的COD去除率，但废水中的色度很难解决，最终出水经混凝气浮也难以达到满意的效果，物化工段色度去除率≤30%，氯氧化或臭氧氧化因成本过高未采用，因此工程最终出水澄清但呈黄色，与淡茶水相似。

　　③柠檬酸废水pH较低、呈酸性，在进入UASB前（特别是调试初期）应对其进行调节，使废水呈中性。原设计采用变速中和滤塔调节来水pH，由于企业资金紧张，故尝试在浓水调节池上改用简易石灰筛网。实践表明，该设施运行简单、效果稳定、成本较低，宜于在中、小型废水治理工程中使用。