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        斜板隔油-渦凹?xì)飧?ABR-接觸氧化組合工藝處理油脂廢水

        2020-07-22 02:33:22白王軍倪軍祝建中
        工業(yè)用水與廢水 2020年3期
        關(guān)鍵詞:外形尺寸廢水處理油脂

        白王軍, 倪軍, 祝建中

        (1.河海大學(xué), 南京 210098; 2.河海大學(xué) 環(huán)境學(xué)院, 南京 210098)

        油脂廢水中的動植物油以浮油、 分散油、 溶解油等形式存在, 其危害性是油脂在靜置后形成一層油膜, 從而隔絕空氣中的氧溶解到水體中, 使得水中溶解氧大幅減少, 導(dǎo)致水體中生物因缺氧而死亡, 同時也妨礙水生植物的光合作用, 最終影響水體自凈功能降低, 更有甚者致使整個水體變臭, 破壞地區(qū)水生態(tài)環(huán)境。

        本文介紹了某油脂企業(yè)的廢水處理工程, 該工程根據(jù)油脂廢水的特點(diǎn), 采用物化-生化組合處理工藝, 優(yōu)化運(yùn)行參數(shù)后出水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)要求, 為油脂企業(yè)的廢水處理工程的設(shè)計和運(yùn)行提供參考。

        1 工程概況

        安徽某油脂企業(yè)主要產(chǎn)品為菜籽、 玉米胚芽、米糠三大油料的植物油制取品等, 年生產(chǎn)規(guī)模為1.5 萬t, 生產(chǎn)工藝主要為油料預(yù)處理、 機(jī)械壓榨法取油、 浸出法制油、 油脂精煉、 油脂的改性與調(diào)制等工序。 油脂廢水主要產(chǎn)生于油脂生產(chǎn)車間各個生產(chǎn)過程中, 包括水化、 酸化、 中和、 脫膠、 脫臭、水洗、 過濾等生產(chǎn)環(huán)節(jié)。 廢水所含主要污染物除高濃度油脂外, 還含有磷脂、 皂等有機(jī)物以及酸、 堿和懸浮物等, 結(jié)果造成廢水中COD 和BOD5濃度都很高。 廢水特征主要為成分復(fù)雜, 水量、 水質(zhì)波動性大, 含油量高, 碳氮質(zhì)量比較低。

        2 設(shè)計規(guī)模及進(jìn)出水水質(zhì)

        2.1 設(shè)計規(guī)模

        依據(jù)該企業(yè)提供的數(shù)據(jù), 處理量為600 m3/d,處理設(shè)施運(yùn)行時間每天按24 h 計, 則設(shè)計規(guī)模為25 m3/h。

        2.2 設(shè)計進(jìn)出水水質(zhì)

        該廢水來源于生產(chǎn)車間產(chǎn)生的生產(chǎn)廢水、 沖洗廢水以及廠區(qū)少量的生活污水。 根據(jù)環(huán)評和環(huán)保部門的要求, 出水水質(zhì)需達(dá)到GB 8978—1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》的一級標(biāo)準(zhǔn)。 設(shè)計進(jìn)出水水質(zhì)見表1。

        表1 設(shè)計進(jìn)出水水質(zhì)Tab. 1 Design influent and effluent water quality

        3 廢水處理工藝

        3.1 廢水處理工藝選擇

        油脂廢水大多數(shù)為間歇性排放, 含有的污染物成分復(fù)雜, 水質(zhì)水量波動幅度大, 從而導(dǎo)致難以有效處理, 且對廢水處理設(shè)施有較強(qiáng)沖擊。 目前, 按其作用原理和去除對象可分為物理化學(xué)法、 化學(xué)法和生物處理法, 雖然油脂廢水的處理工藝較多, 但生物處理仍是降解油脂廢水最重要、 最穩(wěn)定的一種工藝。 喬大磊等[1]采用CAF-EGSB-SBR 組合工藝處理植物油脂廢水, COD、 BOD5和SS 去除率分別可達(dá)95.0%、 95.3%、 88.9%; 賴萬東等[2]通過篩選高效降油菌進(jìn)行除油試驗(yàn), 廢水中總油的去除率可達(dá)90.7% 以上; 劉妮妮等[3]采用隔油、 破乳、 絮凝、 氣浮和生化處理相結(jié)合的工藝有效降低了廢水中的COD 濃度和含油量; 李德勝[4]采用酸析-隔油-氣?。瑼/O-BAF 工藝處理油脂廢水, 出水指標(biāo)達(dá)到GB 8978—1996 的二級標(biāo)準(zhǔn)。

        目前, 油脂廢水處理的技術(shù)相對比較成熟,采用的主體工藝包括隔油-氣?。璘ASB-接觸氧化-混凝沉淀或隔油-氣?。馑峄佑|氧化-混凝沉淀等處理單元。 如果廢水中COD 濃度不高, 則采用水解酸化或ABR 即可; 相反, 如果COD 濃度較高, 則選擇UASB 處理較為合適。 而對于油脂廢水中的動植物油、 SS 等污染物可以通過隔油-氣浮等物理單元進(jìn)行去除, 以減輕后續(xù)污染負(fù)荷,從而縮短工藝流程, 節(jié)省日常運(yùn)行費(fèi)用。

        預(yù)處理后續(xù)的生化處理單元目前應(yīng)用最多的是SBR 工藝和接觸氧化工藝。 SBR 法是集調(diào)節(jié)、 初沉、 生物降解和終沉排水等功能于一體的組合工藝, 無需污泥回流系統(tǒng)[5], SBR 的基本操作從時序上依次為進(jìn)水、 反應(yīng)、 沉淀、 出水和閑置5 個過程, 并組成一個周期[6]; 接觸氧化法則具有工藝相對成熟、 去除污染物負(fù)荷高、 耐沖擊能力強(qiáng)及產(chǎn)生污泥量少等優(yōu)點(diǎn), 且具有成功處理油脂廢水的實(shí)例[7-8]。 接觸氧化相對SBR 有很多設(shè)計和運(yùn)行上的優(yōu)點(diǎn), 鄔容偉等[9]采用混 凝氣浮-UASB-接觸氧化-混凝沉淀組合工藝處理油脂廢水, 其運(yùn)行數(shù)據(jù)表明接觸氧化工藝的處理效果較佳。

        3.2 廢水處理工藝流程

        在油脂廢水處理的過程中, 雖然有很多不同的工藝組合, 但需結(jié)合實(shí)際情況, 并考慮廢水的水質(zhì)特征。 本工程根據(jù)進(jìn)出水的特點(diǎn), 采用的主體工藝為斜板隔油-渦凹?xì)飧。瑼BR-接觸氧化, 具體的廢水處理工藝流程如圖1 所示。

        圖1 廢水處理工藝流程Fig. 1 Wastewater treatment process

        油脂廢水首先經(jīng)格柵池攔截廢水中大的雜物,防止堵塞水泵的葉輪; 之后廢水流入CPI 斜板隔油池去除浮油、 分散油和少量乳化油, 減輕后續(xù)工藝單元的油負(fù)荷; 廢水再用泵提升至渦凹?xì)飧C(jī), 此階段廢水中含有較多以乳化油的形式存在的油脂,同時廢水中含有的懸浮物無法通過前序工藝去除,因此在渦凹?xì)飧C(jī)中設(shè)置加藥系統(tǒng)以投加混凝劑PAC 和助凝劑PAM, 去除廢水中含有的乳化油和懸浮物[10-11], 以保障后續(xù)工藝的安全運(yùn)行, 同時可以進(jìn)一步降低生化負(fù)荷。

        經(jīng)上述預(yù)處理后的廢水自流至調(diào)節(jié)池進(jìn)行水質(zhì)、 水量調(diào)節(jié), 然后泵至后續(xù)處理: 首先進(jìn)入ABR 池, 通過厭氧水解作用將比較難降解的大分子轉(zhuǎn)化成小分子, COD、 BOD5濃度大幅降低, 提高了廢水的可生化性, 更有利于后續(xù)生化過程的處理; 之后自流進(jìn)入接觸氧化池, 由于生物膜上的各類生物相非常豐富, 在接觸氧化池內(nèi)BOD5進(jìn)一步得到降解, 且由于生物膜由外向內(nèi)微生物的不同, 也會有硝化菌和反硝化菌的存在, 可以在降解BOD5的同時消減TN。 最后廢水進(jìn)入二沉池,進(jìn)行泥水分離, 分離后的污泥排至污泥濃縮池,上清液則進(jìn)入消毒池經(jīng)消毒后排放至水體。

        廢水預(yù)處理過程中產(chǎn)生的浮渣、 ABR 池底泥和接觸氧化池生物污泥自流進(jìn)入污泥濃縮池, 進(jìn)行混合重力濃縮后, 經(jīng)污泥泵打入污泥脫水機(jī)進(jìn)行脫水, 脫水污泥外運(yùn)妥善處置, 污泥濃縮池的上清液和脫水機(jī)的壓濾水回流至調(diào)節(jié)池。 格柵產(chǎn)生的浮渣進(jìn)行清運(yùn), 隔油池的油進(jìn)行收集回收。同時, 工程設(shè)置事故池, 用于發(fā)生事故時廢水暫存,事故解除后則少量、 分批次進(jìn)入廢水處理系統(tǒng)。

        4 主要構(gòu)筑物及設(shè)計參數(shù)

        (1) 粗格柵。 1 臺, 不銹鋼304 材質(zhì), 格柵池內(nèi)深度為5 000 mm, 寬度為800 mm, 柵間隙為20 mm。 機(jī)械式循環(huán)齒耙清污機(jī)材質(zhì)為不銹鋼304,機(jī)械粗格柵根據(jù)液位差計控制自動運(yùn)行。

        (2) CPI 斜板隔油池。 1 座, 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),外形尺寸為6 000 mm × 3 000 mm × 3 300 mm, 有效水深2.8 m, 有效容積為50 m3, 停留時間為2 h,最大表面負(fù)荷為1.4 m3/(m2·h)。

        (3) 渦凹?xì)飧C(jī)。 2 套, 采用方形碳鋼防腐,外形尺寸為4 800 mm × 2 000 mm × 1 800 mm, 有效水深1.0 m, 總停留時間為23 min。 配套設(shè)1 臺風(fēng)機(jī)、 4 臺溶氣釋放器、 2 臺刮渣機(jī)。

        (4) 調(diào)節(jié)池。 1 座, 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu), 外形尺寸為10 000 mm×6 000 mm×5 500 mm, 有效水深5.0 m, 有效容積為300 m3, 停留時間為12 h。 調(diào)節(jié)池內(nèi)設(shè)置UPVC 材質(zhì)穿孔曝氣攪拌裝置1 套; 轉(zhuǎn)鼓細(xì)格柵1 套, 直徑為800 mm, 柵距為3 mm, 配套螺旋輸送機(jī)1 臺, 轉(zhuǎn)鼓細(xì)格柵根據(jù)液位差計自動運(yùn)行。

        (5) 提升泵池。 1 座, 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu), 外形尺寸為5 000 mm × 4 000 mm × 5 500 mm。 設(shè)置廢水提升泵3 臺, 2 用1 備; 超聲波液位控制器1套, 根據(jù)水位高程自動控制調(diào)整提升泵的啟停。

        (6) ABR 池。 1 座2 組, 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu), 外形尺寸為10 000 mm×5 700 mm×5 500 mm, 有效水深5.0 m, 水力停留時間為11.4 h。 ABR 池采用等間距敞口并增設(shè)立體彈性填料, 填料高度為3.0 m;同時為保障均勻上向流布水, 在ABR 池底部設(shè)置穿孔配水渠, 頂部設(shè)置三角堰集水槽。 ABR 反應(yīng)器分隔成6 隔室, 容積負(fù)荷為1.0 kg[COD]/(m3·d), 污泥質(zhì)量濃度為15 g/L。

        (7) 接觸氧化池。 1 座2 組, 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu), 外 形 尺 寸 為11 000 mm × 6 000 mm × 5 200 mm, 有效水深為4.5 m, 有效容積為300 m3, 設(shè)計停留時間為12 h, 污泥質(zhì)量濃度為5 000 mg/L, 容積負(fù)荷為2.0 kg/(m3·d), 溶解氧質(zhì)量濃度為2.5 ~3.5 mg/L, 氣水比為(15 ~20)∶1。 池內(nèi)安裝立體彈性填料, 直徑為150 mm, 填料高度為3.0 m, 采用穿孔管曝氣。

        (8) 二沉池。 設(shè)置形式為斜管沉淀池, 1 座,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu), 外形尺寸為5 000 mm × 5 000 mm×4 500 mm, 有效水深3.0 m, 設(shè)計停留時間為3.0 h, 表面負(fù)荷為1.0 m3/(m2·h)。

        (9) 消毒池。 1 座, 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu), 外形尺寸為2 900 mm×2 000 mm×3 000 mm, 有效水深2.5 m,停留時間為35 min。 采用二氧化氯消毒。

        (10) 鼓風(fēng)機(jī)房及配電室。 1 座, 磚混結(jié)構(gòu), 平面尺寸為8 000 mm×4 000 mm。 設(shè)置羅茨鼓風(fēng)機(jī)2臺, 1 用1 備; 配電自控系統(tǒng)1 套。

        (11) 污泥濃縮池。 1 座, 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),直徑為5 000 mm, 有效水深3.0 m。

        (12) 污泥脫水間。 1 座, 磚混結(jié)構(gòu), 平面尺寸為6 000 mm×4 000 mm。 設(shè)置污泥脫水機(jī)、 加藥設(shè)備、 污泥泵、 無軸螺旋輸送器等。

        (13) 事故池。 1 座, 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu), 外形尺寸為10 000 mm×6 000 mm×5 500 mm, 有效水深5.0 m, 有效容積為300 m3。

        5 運(yùn)行效果

        經(jīng)過近2 個月的單機(jī)調(diào)試, 以及3 個月的聯(lián)動調(diào)試后投入運(yùn)行, 各處理單元的去除率基本達(dá)到設(shè)計要求, 最終的出水指標(biāo)平均值為: COD 95.2 mg/L, BOD523.8 mg/L, SS 62.0 mg/L, 動植物油7.0 mg/L, 出水水質(zhì)達(dá)到GB 8978—1996 中的一級標(biāo)準(zhǔn)。 各處理單元的出水水質(zhì)檢測數(shù)據(jù)見表2。

        表2 各處理單元的出水水質(zhì)及去除率Tab. 2 Effluent water quality and pollutants removal rate of each treatment unit

        6 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

        該工程的總建設(shè)費(fèi)用為230.0 萬元, 其中土建費(fèi)用120.0 萬, 設(shè)備及材料費(fèi)用80.0 萬元, 安裝費(fèi)及相關(guān)技術(shù)服務(wù)費(fèi)30.0 萬。

        該 工 程 的 運(yùn) 行 費(fèi) 用 為1.50 元/m3, 包 括 電 費(fèi)0.8 元/m3, 藥劑(PAC、 PAM)費(fèi)用0.21 元/m3, 人工費(fèi)0.34 元/m3, 污泥處置費(fèi)0.15 元/m3。

        7 結(jié)語

        (1) 從運(yùn)行實(shí)踐可知, 該工程采用斜板隔油-渦凹?xì)飧。瑼BR-接觸氧化組合工藝處理油脂廢水是可行的。 經(jīng)過該工藝處理后, 出水各指標(biāo)平均值為: COD 95.2 mg/L, BOD523.8 mg/L, SS 62.0 mg/L,動植物油7.0 mg/L, 出水水質(zhì)達(dá)到GB 8978—1996中的一級標(biāo)準(zhǔn)。

        (2) 該工程采用的CPI 斜板隔油和渦凹?xì)飧?,克服了浮油?分散油、 乳化油、 少量溶解油難以去除的問題, 可以有效防止油脂過高對后續(xù)單元的影響。

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