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        柑橘加工廢水處理工程實(shí)例

        2010-01-07 06:51:02福建省環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)院
        海峽科學(xué) 2010年6期
        關(guān)鍵詞:沉淀池混凝果膠

        福建省環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)院 袁 松

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        柑橘加工廢水處理工程實(shí)例

        福建省環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)院 袁 松

        介紹采用“混凝沉淀—水解酸化—接觸氧化”工藝處理柑橘罐頭加工廢水的效能及工藝設(shè)計(jì)、調(diào)試運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。在進(jìn)水COD為800~1200mg/L的條件下,經(jīng)該工藝處理后出水為100mg/L以下,各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到國(guó)家《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn),工程實(shí)踐表明該處理系統(tǒng)具有耐沖擊負(fù)荷、運(yùn)行管理簡(jiǎn)單、工程投資省、運(yùn)行費(fèi)用低等特點(diǎn)。

        柑橘罐頭加工廢水 混凝沉淀 接觸氧化

        柑橘罐頭加工廢水具有水量大、懸浮物多、含有大量難以降解的果膠等特點(diǎn),是一種較難處理的食品加工廢水,許多設(shè)計(jì)單位對(duì)柑橘罐頭加工廢水的特性認(rèn)識(shí)不足,僅將其作為一般食品加工廢水處理,對(duì)廢水中的果膠等物質(zhì)的去除不夠重視,結(jié)果導(dǎo)致建成的污水處理設(shè)施無(wú)法正常運(yùn)行。受福建省漳州市某罐頭食品有限公司委托,對(duì)該公司所屬柑橘罐頭加工廠生產(chǎn)廢水進(jìn)行處理,設(shè)計(jì)采用“混凝沉淀—水解酸化—接觸氧化”工藝處理該廢水,強(qiáng)化對(duì)果膠等物質(zhì)的去除,工程現(xiàn)已建成并投入使用,取得了良好的處理效果,出水各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)均達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

        1 設(shè)計(jì)背景

        1.1 廢水來(lái)源

        該柑橘罐頭加工廠的加工工藝為:原料→熱燙→去皮→分瓣→酸堿處理→分選→裝罐→灌汁→排氣→封罐→ 滅菌→入庫(kù)。廢水主要來(lái)自加工中的燙橘熱水、剝皮分瓣浸泡水、酸堿處理流槽水、分選檢驗(yàn)流槽水以及低溫滅菌廢水。廢水中主要含有橘皮、果膠、經(jīng)絡(luò)、果囊、囊衣、有機(jī)酸以及糖類等污染物,不含重金屬和有毒化學(xué)物質(zhì),B/C較高,屬于可生化污水。

        1.2 廢水水質(zhì)水量

        該廠年加工柑橘罐頭1.5萬(wàn)噸,設(shè)計(jì)水量取2500m3/d。根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門要求,處理后出水需達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978—1996)一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn),設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)見表1。

        表1 廢水進(jìn)、出水水質(zhì)

        2 工藝流程

        柑橘罐頭加工廢水是一種生化降解性較好的食品廢水,適合采用生化法處理,但其中含有大量細(xì)小的懸浮物,應(yīng)在廢水進(jìn)入生化處理系統(tǒng)前采用有效的預(yù)處理去除,以防止設(shè)備堵塞并降低后續(xù)生化處理設(shè)施的負(fù)荷,又因該污水果膠含量很高,所以在工藝選擇上考慮強(qiáng)化去除,為此,采用“混凝沉淀—水解酸化—接觸氧化”為主體的處理工藝,工藝流程見圖1。

        圖1 廢水處理工藝流程

        3 主要處理構(gòu)筑物和設(shè)備

        3.1 格柵井

        柑橘罐頭加工廢水中含有大量的懸浮物,其中經(jīng)絡(luò)、囊衣等細(xì)小懸浮物格柵不易攔截,為此,在機(jī)械格柵后設(shè)置旋轉(zhuǎn)篩網(wǎng),旋轉(zhuǎn)篩網(wǎng)采用不銹鋼網(wǎng),孔目20目。

        格柵井為地下鋼砼結(jié)構(gòu),尺寸6m×1.0m×1.8m,內(nèi)置1臺(tái)機(jī)械格柵,柵條間距為20mm,功率為0.55kW,其后設(shè)置1臺(tái)旋轉(zhuǎn)篩網(wǎng),轉(zhuǎn)速10r/min,功率為0.55kW。

        3.2 調(diào)節(jié)池

        因柑橘罐頭加工的多道工序產(chǎn)生的廢水濃度和水量不一樣,且班次之間出水不同,因此設(shè)置調(diào)節(jié)池用于調(diào)節(jié)水量和調(diào)勻水質(zhì),減少水量和水質(zhì)的大幅度波動(dòng)對(duì)后續(xù)生化系統(tǒng)的沖擊。調(diào)節(jié)池內(nèi)設(shè)潛水?dāng)嚢铏C(jī)進(jìn)行攪拌,以避免懸浮物沉淀在池內(nèi)。

        調(diào)節(jié)池為地下鋼砼結(jié)構(gòu),尺寸14m×12m×4.5m,有效水深為4m,HRT = 6h,設(shè)提升泵兩臺(tái),1用1備,流量120m3/h,揚(yáng)程10m,配套電機(jī)功率為5.5kW;設(shè)置攪拌器1臺(tái),葉輪直徑620mm,攪拌器轉(zhuǎn)速480r/min,功率為4.0kW。

        3.3 混凝沉淀池

        由于廢水中含有果膠,因此設(shè)置混凝沉淀池,主要用于去除廢水中果膠以及部分SS。果膠溶解于酸性水體,投加NaOH調(diào)節(jié)pH至7,有利于果膠的析出,其中投加聚合氯化鐵(PAFC)與果膠發(fā)生鹽析作用生成果膠鹽,經(jīng)絮凝沉淀使得果膠從溶液中分離,沉積下來(lái)的果膠污泥泵至1#污泥濃縮池?;炷恋沓貫榧炷磻?yīng)、排泥、布水、集水于一體的構(gòu)筑物。

        混凝沉淀池為半埋地鋼砼結(jié)構(gòu),尺寸14 m ,高4.8m,HRT = 4h,內(nèi)設(shè)周邊驅(qū)動(dòng)刮泥機(jī)1臺(tái)。

        3.4 水解酸化池

        水解酸化池溶解氧濃度很低,好氧菌在此生長(zhǎng)受到抑制,池中設(shè)置3.5m的填料層,填料層上附著生長(zhǎng)厭氧水解和酸化細(xì)菌,污水穿透填料層時(shí)其中的顆粒物質(zhì)和膠體被迅速截留和吸附在填料表面,進(jìn)行代謝分解,在水解菌以及酶的作用下將不溶性有機(jī)物水解為溶解性有機(jī)物,在產(chǎn)酸菌的作用下,將大分子物質(zhì)、難于降解的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為易于降解的小分子物質(zhì),以便于在后續(xù)生化處理系統(tǒng)中降解。水解酸化池池底設(shè)穿孔布水器及水流反射器,并設(shè)置潛水?dāng)嚢铏C(jī),以保持池底污泥懸浮。

        水解酸化池為半地下鋼砼結(jié)構(gòu),尺寸20m×12m×5.5m,有效水深為5m,HRT = 12h,分為4格,內(nèi)掛組合填料840m3;設(shè)置攪拌器1臺(tái),葉輪直徑620mm,攪拌器轉(zhuǎn)速480r/min,功率為5.0kW。

        3.5 接觸氧化池

        接觸氧化池內(nèi)設(shè)置組合彈性填料,微生物附著在填料上生長(zhǎng),使得填料表面和填料間的空隙生成膜狀生物性污泥,廢水與其接觸從而得到凈化,生物接觸氧化池池底設(shè)曝氣管道,在曝氣條件下,填料上固著的好氧微生物在新陳代謝作用下降解有機(jī)污染物。

        接觸氧化池為半地下鋼砼結(jié)構(gòu),尺寸25m×10m×5.8m,有效水深為5.3m,HRT=13h,分為10格,內(nèi)掛組合填料750m3,填料容積負(fù)荷1500gBOD5/(m3·d);氣水比取20m3/m3。設(shè)備間設(shè)羅茨風(fēng)機(jī)兩臺(tái),風(fēng)量18.9m3/min,風(fēng)壓58.8kPa,功率30 kW,池底均勻布置260mm微孔曝氣頭500個(gè)。

        3.6 二沉池

        采用輻流式沉淀池,通過(guò)沉降去除生化出水中衰老的生物膜及部分懸浮物,通過(guò)污泥泵定期將沉降下來(lái)的污泥回流至水解酸化池,剩余污泥泵至2#污泥濃縮池。

        二沉池為半埋地鋼砼結(jié)構(gòu),尺寸14 m,高4.8m,水力表面負(fù)荷為0.65m3/(m2·d),HRT = 4h,內(nèi)設(shè)周邊驅(qū)動(dòng)刮泥機(jī)1臺(tái),設(shè)污泥泵2臺(tái),1用1備,流量100m3/h,揚(yáng)程8m,配套電機(jī)功率為5.5 kW。

        3.7 污泥濃縮池

        1#污泥濃縮池儲(chǔ)存混凝沉淀池產(chǎn)生的果膠泥,濃縮后利用離心脫水機(jī)脫水回收果膠。1#污泥濃縮池為半埋地鋼砼結(jié)構(gòu),尺寸10m,高4.5m,有效水深為4.0m,污泥固體負(fù)荷為60kg/(m2·d),HRT = 12h。

        2#污泥濃縮池儲(chǔ)存接觸氧化池產(chǎn)生的剩余污泥,濃縮后利用板框壓濾機(jī)脫水。2#污泥濃縮池為半埋地鋼砼結(jié)構(gòu),尺寸12 m ,高4.5m,有效水深為4.0m,污泥固體負(fù)荷為80kg/(m2·d),HRT = 10h。

        4 調(diào)試情況及處理效果

        4.1 工程調(diào)試

        污泥培馴采用接種培菌法,種泥取自某污水處理廠,接種75噸脫水污泥(含水率80%)。其中25噸種泥投加在接觸氧化池,50噸種泥投加在水解酸化池,向接觸氧化池注入500噸經(jīng)過(guò)預(yù)處理的生產(chǎn)廢水,然后加清水貯滿水池開始培養(yǎng)。為了加快生物膜的形成,避免廢水營(yíng)養(yǎng)單一,每天加入一次營(yíng)養(yǎng)物(尿素6kg/d,磷肥3kg/d,面粉40kg/d,白糖2kg/d),首次接種污泥后靜置20h不曝氣,使固著態(tài)微生物接種到填料上,然后曝氣24 h,靜置1h后排掉接觸氧化池的上清液,再泵入100噸污水,重復(fù)操作6d后,觀察到填料表面已掛上生物膜。然后增加換水次數(shù)(2次/d)以達(dá)到增加換水量之目的,同時(shí)注意控制溶解氧在2~4mg/L之間。調(diào)試期間二沉池污泥完全回流至水解酸化池。經(jīng)過(guò)15d培養(yǎng),鏡檢觀察到填料出現(xiàn)變形蟲、漫游蟲。增加換水次數(shù)(3次/d),再經(jīng)過(guò)20d培養(yǎng),鏡檢觀察到輪蟲、鐘蟲等后生動(dòng)物,手摸填料有粘性、滑膩感,這表明污泥的接種培養(yǎng)已經(jīng)完成。

        污泥培養(yǎng)結(jié)束后,系統(tǒng)開始連續(xù)小水量運(yùn)行,以5d為一個(gè)馴化周期,控制進(jìn)水量為20m3/h,連續(xù)運(yùn)行6天后增加進(jìn)水量至40m3/d,依次增大進(jìn)水量梯度60 m3/h 、80 m3/h,5個(gè)周期后,處理系統(tǒng)滿負(fù)荷運(yùn)行。污泥馴化過(guò)程中,每次改變污水進(jìn)水量的初期注意觀察污泥性狀,重點(diǎn)監(jiān)測(cè)COD、SV,保證接觸氧化池中污泥負(fù)荷合理性。經(jīng)過(guò)兩個(gè)月的培養(yǎng)馴化,生化系統(tǒng)進(jìn)入正常運(yùn)行階段。

        4.2 運(yùn)行效果分析

        廢水經(jīng)過(guò)機(jī)械格柵、旋轉(zhuǎn)篩網(wǎng)后,其中經(jīng)絡(luò)、囊衣以及大部分SS被攔截,在混凝沉淀池中通過(guò)投加NaOH調(diào)節(jié)pH至7,在聚合氯化鐵作用下,廢水中大部分果膠鹽析,經(jīng)過(guò)絮凝沉淀被分離,廢水經(jīng)過(guò)混凝沉淀后仍然有少量果膠存在,果膠在好氧條件很難降解,這些大分子物質(zhì)附著性極好,能包裹在菌膠團(tuán)外面,使菌膠團(tuán)缺氧,導(dǎo)致污泥膨脹,對(duì)生化處理單元構(gòu)成不利影響。在水解酸化池的缺氧環(huán)境下,果膠等物質(zhì)在酶的作用下,可被水解成可溶性果膠和多縮戊糖,可溶性果膠在果膠甲基脂酶作用下被水解成果膠酸,果膠酸進(jìn)一步被果膠酸酶水解切斷α-1,4-糖苷鍵,生成半乳糖醛酸,然后進(jìn)入微生物細(xì)胞內(nèi)通過(guò)糖代謝途徑被分解、利用并釋放能量,廢水最終進(jìn)入接觸氧化池,在曝氣條件下,廢水中的有機(jī)污染物被填料上吸附的好氧微生物作用進(jìn)一步降解。在調(diào)試運(yùn)行期間,觀察接觸氧化池以及二沉池表面未發(fā)現(xiàn)有成團(tuán)浮渣出現(xiàn),觀察板框壓濾機(jī)所干化的污泥與一般污水處理廠干化污泥類似,這表明經(jīng)過(guò)混凝沉淀池和水解酸化池的作用后,只有少量果膠進(jìn)入接觸氧化池中,果膠無(wú)法與菌膠團(tuán)粘結(jié)形成大的污泥團(tuán),該處理工藝能有效避免果膠對(duì)生化系統(tǒng)的影響。

        該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定,處理效果良好,現(xiàn)已通過(guò)市環(huán)境監(jiān)測(cè)站驗(yàn)收監(jiān)測(cè),運(yùn)行效果能達(dá)到環(huán)保部門和企業(yè)的要求,根據(jù)3月份監(jiān)測(cè)各主要處理構(gòu)筑物的運(yùn)行記錄(見圖2),可以看出該工藝處理效果略優(yōu)于排放標(biāo)準(zhǔn),系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定,平均處理量為2500m3/d,總進(jìn)水COD平均為1032mg/L,混凝沉淀池出水COD平均為649mg/L,去除率37%;水解酸化池出水COD平均為605mg/L,去除率7%;接觸氧化池出水COD平均為91mg/L,去除率85%。

        圖2 連續(xù)運(yùn)行處理效果分析

        5 結(jié)論

        5.1原水經(jīng)過(guò)機(jī)械格柵、旋轉(zhuǎn)篩網(wǎng)、混凝沉淀、水解酸化等處理設(shè)施,去除大部分固體污染物以及果酸,大大降低了后續(xù)生化處理系統(tǒng)的壓力,保證了系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

        5.2 該工藝由機(jī)械格柵、旋轉(zhuǎn)篩網(wǎng)、混凝沉淀池、水解酸化池和接觸氧化池組合,整個(gè)流程連續(xù)流暢,操作簡(jiǎn)便,工藝完善合理,經(jīng)過(guò)半年多的運(yùn)行實(shí)踐表明,處理系統(tǒng)在長(zhǎng)期高負(fù)荷運(yùn)行條件下,能保持穩(wěn)定的處理效果,COD去除率大于94.5%,出水水質(zhì)優(yōu)于設(shè)計(jì)要求。

        5.3 該工藝的運(yùn)行費(fèi)用為1.16元/噸,略低于同規(guī)模其他橘罐頭加工廢水處理工藝,又加之該工藝能將污水中的果膠回收利用,因此具有一定的經(jīng)濟(jì)效益。

        [1] 賈素云,王香梅,高建峰.果膠工藝廢水處理方法研究[J].山西化工,2002,20(1):11-13.

        [2] 張自杰.環(huán)境工程手冊(cè),(水污染防治卷)[M].北京:高等教育出版社,1996.

        [3] 橋本獎(jiǎng),須藤隆一.新活性污染法[M].北京:學(xué)術(shù)書刊出版社,l992.

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