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淀粉废水处理工艺之投药气浮-UASB-SBR工艺

发布日期:2011-05-06  浏览次数:2010

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文章摘要:  马铃薯生产淀粉过程中将产生大量的废水,这些淀粉废水有机物含量高,若不经过处理直接排放,其水中所含有的有机物,进入水体

  马铃薯生产淀粉过程中将产生大量的废水,这些淀粉废水有机物含量高,若不经过处理直接排放,其水中所含有的有机物,进入水体后迅速消耗水中的溶解氧,造成水体缺氧而影响鱼类和其他水生动物的生存,同时废水中悬浮物易在厌氧条件下分解产生臭气,恶化水质。由于我国淀粉生产工艺相对落后,资源的利用率较低,淀粉生产过程中大量的植物蛋白未加利用而随生产废水排放,不仅影响了环境卫生,而且造成了巨大的浪费。在淀粉废水处理过程中,如果能够同时回收植物蛋白,做到废水的资源化利用,将具有广阔的应用前景。

  1.废水水质、水量

  该淀粉厂废水主要来源于生产过程中的工艺废水(主要包括蛋白液、中间产品的洗涤水、各种设备的冲洗水等),废水中有机物含量较高,CODcr含量为12000mg/L, BOD5 / CODcr =0.53,可生化性较好。废水处理工程的设计规模1000m3/d,处理后水质要求达到《污水综合排放标准》(GB8978—1996)一级排放标准,进水水质和排放标准见表1。

  表1 废水的污染状况及执行的排放标准

  Tab1 Pollution Matter Content of Wastewater

序 号

污 染 物

进水设计值

排放标准

1

CODcr(mg/L)

12000

100

2

BOD5(mg/L)

6400

30

3

SS(mg/L)

800~1400

60

4

pH

4.0~5.5

6~9

  2.废水处理工艺流程

  2.1 处理工艺的确定

  马铃薯淀粉生产废水本身含有机质多、浓度高且悬浮物含量大,废水BOD5/CODcr=0.53,可生化性较好,同时在本工程中出水水质要求较高。考虑到以上因素,工艺选用物理与生化处理相结合的方式。物理法通过药剂投加、絮凝气浮工艺主要去除悬浮物、胶体物质及部分有机物,同时回收植物蛋白饲料。针对废水本身有机物浓度高的特点,生化处理采用厌氧-好氧相结合的处理工艺。

  具体处理工艺流程见图.1。

  

  图.1污水及污泥处理工艺流程

  Fig1 The process of treat waste water and sludge

  2.2 工艺设计说明

  原生产废水经机械格栅截留大块飘浮物后,进入调节池均匀调节水质与水量,调节池设机械搅拌装置,通过机械搅动使原水混合均质,阻止悬浮物沉淀,悬浮物随水流入气浮池。同时投加絮凝剂聚合氯化铝(PAC)和聚丙烯酰胺(PAM),蛋白质为两性电解质,其等电点约为pH4.0~5.5,淀粉废水的pH值正好为蛋白质的等电点,因此淀粉废水中的蛋白具有自动凝聚的趋势,这种凝聚方式形成的絮粒很小,同时由于絮粒表面带有相同电荷及水化层的影响,絮粒很不稳定。加入无机高分子凝聚剂中和絮粒上的电荷,使絮粒易于靠近凝聚成较大的絮粒,加入有机高分子絮凝剂,可使絮粒之间通过吸附架桥作用形成较稳定的大絮团;无机凝聚剂主要是依靠中和粒子的电荷凝聚成絮粒,有机絮凝剂则主要依靠吸附架桥作用使絮粒凝聚成絮团,先加无机凝聚剂中和电荷,然后再加有机絮凝剂生成絮团,两者联合使用絮凝效果较好,而且可大大降低絮凝剂的用量[1-2]。此工艺可回收淀粉废水中的植物蛋白,同时废水中CODcr以及SS都有显著下降,减轻了后续处理工艺的负荷。

  气浮池出水流入UASB厌氧反应器,由于淀粉废水呈酸性,会使后续厌氧处理过程受到抑制,产甲烷菌不能承受低pH值的环境,UASB反应器运行的最佳pH值为6.8~7.2[3]。因此,本工程采用出水回流的方法用出水碱度调节pH值,虽然进水pH值有波动,但并不影响反应器的正常运行。在产酸菌和产甲烷菌的作用下,将大部分的有机物分解为无机小分子物质和甲烷,剩余污泥进入污泥浓缩池,甲烷通过三向分离器收集净化处理后可以作为能源供生产、生活使用,出水则流入预曝气沉淀池。预曝沉淀池是厌氧处理单元和好氧处理单元之间的重要构筑物,其功能主要是去除厌氧出水的悬浮物和H2S等有害气体,增加水中的溶解氧,为好氧处理创造有利的条件[4]。预曝沉淀池的出水自流进入SBR进行好氧生物处理,以进一步降解水中的有机物。

  调节沉淀池、UASB、预曝沉淀池、SBR等处理单元产生的污泥排入污泥浓缩池进行浓缩,提高污泥的含固率,使污泥含水率低于95%。污泥经浓缩后进入污泥脱水间进行机械脱水,产生的泥饼外运,污泥浓缩池上清夜及机械压滤液回流至调节沉淀池再继续处理。

  3.各主要构筑物介绍

  3.1 调节池

  此处调节池采用矩形对角线出水的均质调节池。该调节池的特点是出水槽沿对角线方向设置,废水由左右两侧进入池后,经过不同的时间才流到出水槽,使出水槽的混合废水是从不同时间内流进来的,也就是说其浓度是不相同的,这样就达到了自动调节均和的目的[5]。由于淀粉废水中含有大量的悬浮物质,考虑到要回收废水中的大量植物蛋白,调节池设机械搅拌装置,通过机械搅动阻止废水中悬浮物质的沉淀。调节池采用钢筋混凝土结构,容积250 m3,池体尺寸为14.0m×6.0m×3.5m,停留时间6h。

  3.2 气浮池

  由于废水的固体悬浮物含量很高,且含有大量的蛋白,所以设一气浮池,分离提取蛋白质,提高经济效益,同时减轻后续处理构筑物的压力。此工艺选用压力回流溶气方式。回流溶气方式是将气浮池的部分出水(总水量的20%)回流加压溶气后与进水混合进入气浮池。回流溶气气浮具有溶气罐容积小,气泡分散度高且比较均匀的优点,但气浮池容积较大。絮凝剂采用计量泵投加,PAC配制成浓度为5%-10%的水溶液,加入量为废水量的1%-2%; PAM配制成0.05%-0.1%的水溶液,加人量为废水量的2%-4%。气浮池平均水深2m,净容积24m3。选取TS-V型的溶气释放器和TR-4型的压力溶气罐,溶气罐容积0.625m3,直径0.4m,所需空气量0.025m3/min。

  3.3 UASB反应器

  UASB反应器采用半地下式钢筋混凝土结构,为了满足池内厌氧状态并防止臭气散逸,UASB池上部采用盖板密封,出水管和出气管分别设水封装置。由于SBR的水回流,此时进入UASB的水量为1500m3/d,反应区容积为1615m3,采用3座UASB并联运行,则单个UASB反应区的容积为538.3m3,处理水量为62.5m3/h。在常温(20℃~25℃)运行,容积负荷为6.0kgCOD/(m3.d),沉淀区表面负荷0.649m3/(m2.h),反应区水力停留停留时间8.6h。

  3.4 预曝气沉淀池

  预曝气沉淀池采用平流式沉淀池,钢筋混凝土结构,池子有效容积3.6m3,尺寸为:7.2m×0.5m×1.56m,每小时所需空气量6.25m3/h。

  3.5 SBR反应器

  考虑到进水的连续性,采用两个SBR反应器并联运行,一个反应池进水完成后,停止进水,在进行曝气、沉淀、出水等工艺时,另一反应池进水。池子为钢混结构,反应池容量1000m3,尺寸为:20m×10m×5m,BOD-污泥负荷0.3kg/(kg.d),曝气池内MLSS浓度2000mg/l,一周期运行时间8h,其中进水4h,曝气3h,沉淀0.5h,排水0.5h。曝气阶段每池供氧量9.685kgO2/h,排出比为1/4。

 
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