玉米深加工生产废水深度处理技术

Posted 2023-01-15 生物

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随着环境对污水处理程度的要求提高，国内现有大多污水处理站都需要提标改造，提高出水水质，并要求对出水进行回用来节约水资源、降低单位产品水耗量。山东某玉米深加工公司，主要生产果糖、低聚糖、食用级和药用级葡萄糖等产品。原水COD过高，经过原污水站的处理后，出水只能达到《污水综合排放标准》（GB 8978—1996）二级标准。且原有的污水处理没有三级处理工艺，废水处理效果不稳定，根据厂方要求，要进行深度处理，工程进水为原有工程的二沉池出水，要求整套工艺设计清水回收率≥97%，工程日处理量为24 000 m3。本深度处理工程，只需串联在原有的生物处理之后，不需要对原有的工艺、构筑物进行破拆，可以为类似需要提高出水水质的企业提供借鉴。

1 原有工艺及问题分析

原污水处理站污水由两部分组成，一部分是高浓度废水，一部分是生活污水，高浓度废水由各生产单位的生产废水组成，高浓度废水经过调节池调节后进入EGSB反应器进行厌氧处理，经过EGSB反应器的出水与生活污水共同进入A/O生物反应池进行好氧处理，A/O池出水进入二沉池，二沉池出水直接排放，具体污水及污泥处理工艺流程如图 1。

由于二沉池后未有三级处理，排水指标不稳定，所以选取二沉池出水指标作为深度处理进水的设计指标。废水进水水量24 000 m3/d，根据厂方要求设计出水由原来的《污水综合排放标准》二级出水标准升级为《生活杂用水水质标准》（CJ/T 48—1999），出水达到中水水质标准，用于地面冲洗、冲厕、绿化等。设计水质见表 1。

表 1 废水进水水质及排放标准

项目	COD/(mg.L -1 )	BOD 5 /(mg.L -1 )	NH 3 -N/(mg.L -1 )	SS/(mg.L -1 )	游离氯/(mg.L -1 )	总大肠菌/L -1	pH
进水水质	60	20	20	50	3	50	6～9
出水标准	50	10	10	10	0.2	3	6.5～9.0

2 工艺流程及改造方案

工艺流程及改造方案见图 2。

二沉池出水经过提升泵提升进入曝气生物滤池，凭借曝气滤池内粗糙多孔的球状滤料，可以为生物提供较佳的生长环境，通过滤料的截留作用以及滤料表面微生物和代谢中产生的黏性物质形成的吸附作用来去除有机物，同时还可以降低出水中的悬浮物浓度，利于后续处理。曝气生物滤池出水进入密封的臭氧反应池进行臭氧消毒，臭氧反应池出水进入臭氧吹脱池，防止水中残留的臭氧对后续滤布滤池中的微生物产生影响。臭氧吹脱池出水进入滤布滤池，滤布滤池是采用滤盘外包滤布代替传统滤池的砂滤料，可以截留粒径为几μm的微小颗粒，进一步降低出水中的细小悬浮物质。滤布滤池出水直接进入超滤缓冲池，利用超滤设备进行处理，超滤可以利用其多孔介质的拦截能力，用物理截留的方式去除水中一定大小的杂质颗粒，压力驱动下，水、有机低分子等尺寸小的物质可以通过纤维壁上的微孔达到膜的另一侧，溶液中菌体、胶体、有机大分子等大尺寸物质则不能透过纤维壁而被截留。曝气生物滤池与滤布滤池进行反冲洗的滤液废水回流至原有的A/O生化池。

3 主要构筑物

（1）原水池，1 座，半地下钢混结构，尺寸为12.4 m×4.5 m×8.0 m，总容积595.2 m3。

（2）曝气生物滤池，分2座4格，半地下钢混结构，反洗水用清水池中的水。填料高度3.5 m，填料接触时间60 min，配水水深1.5 m，清水水深1.0 m，超高0.5 m，单池尺寸为8.0 m×9.0 m×6.5 m，总容积1 872 m3。

（3）臭氧反应池，2座，半地下钢混结构，总停留时间1 h，有效容积1 050 m3，总容积1 120 m3，池 1尺寸为10.3 m×6.5 m×8.0 m，池2尺寸为10.3 m×7.1 m×8.0 m。

（4）臭氧吹脱池，1座，半地下钢混结构，总停留时间12.3 min，有效容积204 m3，总容积225 m3，池子尺寸为7.10 m×5.75 m×5.50 m。

（5）转盘滤池，2座，半地下钢混结构，总停留时间55 min，有效容积990 m3，总容积1 056 m3，单池尺寸为10.15 m×6.50 m×8.00 m。

（6）反洗废水缓冲池，1座，半地下钢混结构，总停留时间20 min，有效容积325 m3，总容积358 m3，池子尺寸为10.0 m×6.5 m×5.5 m。

（7）清水池，1座，半地下钢混结构，停留时间 1 h，池子尺寸为21.15 m×9.85 m×5.50 m，有效容积 1 042 m3，总容积1 146 m3。

（8）超滤缓冲水池，1座，半地下钢混结构，停留时间30 min，池子尺寸为5.15 m×16.30 m×6.50 m，有效容积504 m3，总容积546 m3；超滤膜组件设计流量500 m3/h，14根/套，共5套，膜丝材料选用改性PVC。

（9）配电室，1间，单层框架砖混结构，尺寸为9 m×4 m×5 m。

（10）臭氧设备间，1间，单层框架砖混结构，平面尺寸为16.3 m×9.0 m×5.0 m。

（11）泵房、鼓风机房，1间，可在两座曝气生物滤池之间加盖顶，两端加门平面尺寸为16.25 m×6.00 m×4.50 m。

4 主要设备

（1）提升泵：Q=600 m3/h，扬程H=13 m，N=22 kW，3台，2用1备。

（2）反冲洗风机：Q=33.5 m3/min，扬程H=5 m， N=45 kW，2台，1用1备。

（3）反冲洗水泵：Q=800 m3/h，扬程H=10 m，N=37 kW，2台，1用1备。

（4）回流泵：Q=800 m3/h，扬程H=10 m，N=37 kW，1台。

（5）反洗鼓风机：Q=69.5 m3/min，扬程H=7 m， N=110 kW，1台。

（6）反洗泵：Q=50 m3/h，扬程H=7 m，N=2.2 kW，2台，1用1备。

（7）驱动电机：N=2.2 kW，1台。

（8）反洗水提升泵：Q=50 m3/h，扬程H=13 m，N=4 kW，2台，1用1备。

（9）臭氧发生器：产量10 kg/h，N=90 kW，1套。

（10）空气压缩机：排气量0.45 m3/min，N=4 kW，1台。

（11）冷冻式干燥机：排气量0.7 m3/min，N=0.8 kW，1台。

（12）无热再生吸附式干燥机：排气量0.6 m3/min，N=0.06 kW，1台。

（13）尾气破坏系统：N=3 kW，加热式，2套。

（14）尾气破坏系统水泵：Q=24.3 m3/h，扬程H=11 m，N=1.5 kW，2台，1用1备。

5 工程运行效果及分析

5.1 运行效果

经调试后，该污水站深度处理工艺于2012年10月进行调试，12月正式运行，经过2个月的连续监测，出水水质稳定，出水水质指标均值如表 2所示。

表 2 工程运行效果

项目	COD/(mg.L -1 )	BOD 5 /(mg.L -1 )	NH 3 -N/(mg.L -1 )	SS/(mg.L -1 )	游离氯/(mg.L -1 )	总大肠菌/L -1	pH
进水水质	60	20	20	50	3	50	6～9
出水标准	50	10	10	10	0.2	3	6.5～9.0

5.2 运行效果分析

（1）曝气生物滤池的菌群结构合理。传统活性污泥法中，微生物分布相对均匀，而在BAF中从上到下形成了不同的优势菌种，因此使得除碳、硝化/反硝化能在一个池子中发生，脱氮指标可以达到回用水标准。

（2）曝气生物滤池可以采用纯培养方式直接挂膜，池内具有较高生物活性的生物膜，可以高效地降解有机物，反冲洗采用气洗、气水联合反冲洗、水漂洗三个连续步骤，生物膜不仅得以有效更新，可以让曝气生物滤池的使用年限提高，且生物膜很薄，活性很高，高活性的生物膜不仅体现在生物氧化、降解方面，更表现为生物絮凝、吸附作用。对一些难降解的物质，可将其吸附、截留在池中得以去除，出水SS为10 mg/L，出水COD可以控制在50 mg/L以下。

（3）臭氧对几乎所有细菌、病毒、真菌及原虫、卵囊都具有明显的灭活效果，经过臭氧消毒池后的出水，利用吹脱将水中残留的臭氧去除，可以保持后续滤布滤池的生物活性。

（4）超滤膜的高效能可以保证出水达到《生活杂用水水质标准》的要求。

6 经济分析

工程装机容量及费用：总装机功率601.96 kW，总运行功率212.16 kW，电价0.75元/（kW·h），折合单位处理电费总成本为0.159元/m3，其中功率因子按0.75计算。

人工费：本工程可以由原有一期工作人员操作。

氧气费：0.009元/m3。

新增单位总运行费用=单位处理电费+人工费+氧气费=0.159元/m3+0.009元/m3=0.168元/m3。

7 结论

（1）曝气生物滤池/臭氧消毒/滤布生物滤池可以作为污水处理的深度处理部分，出水水质可以达到《生活杂用水水质标准》（CJ/T 48—1999），满足厂区的绿化、冲洗地面的水质要求。。

（2）曝气生物滤池同时具有生物氧化降解和过滤的作用，因而可获得很高的出水水质。曝气生物滤池处理有机物不仅依赖于生物氧化，还存在显著的生物吸附和过滤作用，可吸附去除一些可生化性不强的物质。臭氧消毒处理后的水经过超滤池处理，可达到回用水水质标准。

（3）该深度处理工艺具有灵活性，可以加在现有的二级生物处理后的清水池之后，无需对原有的处理工艺或构筑物进行破拆。该工程在类似的企业中具有推广价值。