謝計(jì)平
(甘肅省生態(tài)環(huán)境科學(xué)設(shè)計(jì)研究院,甘肅 蘭州 730020)
目前,乳制品行業(yè)已是我國(guó)新興的且發(fā)展勢(shì)頭迅猛的行業(yè)之一。伴隨而來的是大量乳制品工業(yè)廢水的產(chǎn)生,這種廢水中含有大量的固體懸浮物(SS)、油類物質(zhì)、高濃度有機(jī)物[1-3],若未經(jīng)處理或處理不當(dāng)直接排入水體,勢(shì)必對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生極大危害。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)乳制品廢水的處理多采用生物處理技術(shù)[4]。乳品生產(chǎn)廢水生化性較好,污染物濃度值在1d內(nèi)變化較大,這就要求污水處理設(shè)施具有較強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷能力[5]。本文對(duì)某乳制品企業(yè)生產(chǎn)廢水處理工程進(jìn)行分析,有針對(duì)性地進(jìn)行設(shè)計(jì),以期為同類工程設(shè)計(jì)提供借鑒。
某乳制品企業(yè)位于甘肅省甘南藏族自治州,主要產(chǎn)品為干酪素等乳制品。該乳制品企業(yè)所排放的廢水中80%以上為生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水。主要來自生產(chǎn)工藝過程中產(chǎn)品加工、設(shè)備消毒清洗。廢水中含有大量的可溶解性有機(jī)物,主要污染物有COD、BOD、動(dòng)物油、SS、酸性物質(zhì),屬于高濃度有機(jī)廢水,外觀呈乳白色。
乳制品行業(yè)生產(chǎn)廢水水質(zhì)較復(fù)雜,采用單一方法處理廢水往往達(dá)不到排放要求。廢水水質(zhì)、水量不僅隨著季節(jié)有一定的變化,即使在同一天也會(huì)存在很大波動(dòng)。另外,該企業(yè)地處青藏高原東部,平均海拔較高(3000m),常年氣溫低,且有凍融現(xiàn)象??紤]前述生產(chǎn)廢水水質(zhì)特點(diǎn),在選擇處理工藝時(shí),應(yīng)重點(diǎn)從廢水處理工藝穩(wěn)定性、節(jié)能環(huán)保、運(yùn)行管理和達(dá)標(biāo)排放等以下四個(gè)方面選擇:
(1)處理工藝要穩(wěn)定可靠,能夠耐沖擊負(fù)荷,并且適應(yīng)高寒地區(qū);(2)運(yùn)行管理簡(jiǎn)單,日常費(fèi)用低;(3)設(shè)備裝置節(jié)能環(huán)保;(4)達(dá)標(biāo)排放,滿足《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。
2.2.1 工藝流程簡(jiǎn)介
該生產(chǎn)廢水B/C值為0.428,可生化性較好??紤]廢水進(jìn)水和出水水質(zhì)情況,設(shè)計(jì)采用氣浮-EGSB-AO廢水處理工藝,該工藝包括廢水處理和污泥處理及處置兩部分,出水水質(zhì)執(zhí)行《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。廢水處理工藝流程如圖1所示。
圖1 廢水處理工藝流程
生產(chǎn)廢水經(jīng)收集后進(jìn)入格柵渠,格柵渠內(nèi)設(shè)人工簡(jiǎn)易粗格柵一道、細(xì)格柵一道,主要攔截污水中的大顆粒漂浮物,避免漂浮物對(duì)后續(xù)處理及管道設(shè)備堵塞,經(jīng)格柵處理后的污水自流進(jìn)入調(diào)節(jié)隔油池,調(diào)節(jié)池隔油處理后,由提升泵提升進(jìn)入連續(xù)二級(jí)氣浮裝置。其出水自流進(jìn)入中間水池,由提升泵提升進(jìn)入升流式厭氧污泥膨脹床EGSB反應(yīng)器,處理后的污水自流進(jìn)入A/O池,A/O池生化反應(yīng)完成后進(jìn)入沉淀池,沉淀后污泥進(jìn)入回流井,大部分回流到A段,剩余污泥泵入污泥濃縮池,濃縮后上清液進(jìn)入中和水池,污泥進(jìn)入污泥脫水機(jī),壓縮后的濾液進(jìn)入調(diào)節(jié)池,濾餅外運(yùn),沉淀池出水到清水池,經(jīng)消毒后達(dá)標(biāo)排放或部分回用于綠化。污水處理部分設(shè)施出現(xiàn)故障時(shí),污水經(jīng)調(diào)節(jié)池流入應(yīng)急事故池。
2.2.2 工藝流程主要優(yōu)點(diǎn)
1)采用運(yùn)行、出水穩(wěn)定、防腐性能良好的升流式厭氧污泥膨脹床EGSB反應(yīng)器,對(duì)于低溫度高濃度的污水適應(yīng)能力強(qiáng),且能承受較大的有機(jī)負(fù)荷,符合當(dāng)?shù)貧夂驙顩r;
2)考慮到廢水中乳清蛋白和多肽蛋白的存在,在厭氧及好氧處理中無法將其完全處理會(huì)導(dǎo)致出水COD升高,而該兩種蛋白在pH值為8~8.5時(shí)能快速聚合產(chǎn)生絮體,利用浮選的原理將其取去除。因此,采用連續(xù)二級(jí)氣浮,一級(jí)氣浮部分投加PAC和PAM,去除其他懸浮狀態(tài)物質(zhì),降低COD濃度,在一級(jí)氣浮出水底部加堿作為絮凝劑,調(diào)節(jié)pH至8~8.5之間,二級(jí)氣浮去除乳清蛋白及多肽蛋白,節(jié)省占地面積,為EGSB反應(yīng)器創(chuàng)造更好的運(yùn)行條件;
3)考慮到經(jīng)濟(jì)成本,采用高濃度、高負(fù)荷的活性污泥運(yùn)行工藝,能提高污染物去除率,節(jié)小池容,降低造價(jià),且污泥池中的污泥通過濃縮脫水后泥餅外運(yùn),避免對(duì)環(huán)境造成二次污染;
4)本方案在處理過程中采用節(jié)能降噪設(shè)備,A/O池曝氣風(fēng)機(jī)采用變頻控制好氧池的溶解氧濃度與風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)自動(dòng)連鎖,隨著水量與有機(jī)物濃度的變化,風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速相應(yīng)的變化,有效降低能耗,運(yùn)行費(fèi)用低,噪音小。
根據(jù)企業(yè)提供的進(jìn)水水量及水質(zhì)參數(shù),目前,設(shè)計(jì)廢水處理量為2000m3/d。生產(chǎn)廢水處理工程的工藝選擇與設(shè)計(jì)分析,目前,整個(gè)工藝運(yùn)行穩(wěn)定,處理后出水水質(zhì)達(dá)到 《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)后進(jìn)入市政管網(wǎng),見表1。
表1 設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)
污水排放標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行 《污水處理綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》 (GB8978-1996)中的一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。見表2。
表2 設(shè)計(jì)出水水質(zhì)
預(yù)處理主要包括粗格柵、細(xì)格柵、調(diào)節(jié)隔油池、加藥裝置、連續(xù)二級(jí)氣浮裝置和中間水池。
3.1.1 粗格柵、細(xì)格柵
設(shè)置簡(jiǎn)易粗格柵一道,柵寬0.5m,柵隙20mm,格柵傾角60°。選用回轉(zhuǎn)式機(jī)械細(xì)格柵一道,柵寬0.5m,柵隙6mm,格柵傾角60°。粗格柵和細(xì)格柵的設(shè)計(jì)流量為85m3/h,功率為0.55kW,將粗、細(xì)格柵設(shè)置于格柵渠內(nèi),主要攔截污水中的大顆粒漂浮物,以確保管道設(shè)備等正常運(yùn)行。
3.1.2 調(diào)節(jié)隔油池
調(diào)節(jié)隔油池有效容積500m3,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。設(shè)置WQ型污水提升泵2臺(tái),功率7.5kW;QJB400/740-2.5型攪拌器2臺(tái),功率2.5kW;浮油收集器1個(gè),功率1.1kW。液位控制器2個(gè),一用一備。
調(diào)節(jié)隔油池中配套兩臺(tái)提升泵,考慮到業(yè)主生產(chǎn)運(yùn)行的不穩(wěn)定性及季節(jié)性因素的影響,提升泵由液位控制,高液位時(shí)提升泵運(yùn)行,后續(xù)系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行;低液位時(shí)提升泵停止運(yùn)行,后續(xù)系統(tǒng)設(shè)備間歇運(yùn)行,實(shí)現(xiàn)污水處理序批式進(jìn)水。
3.1.3 加藥裝置
分別設(shè)置PAC、PAM和 NaoH加藥裝置各 1套,型號(hào)均為JY-Ⅰ,為碳鋼襯膠材質(zhì)。該裝置全自動(dòng)連續(xù)配置并投加藥物,從粉劑到配制好的溶液,整個(gè)過程均能達(dá)到全自動(dòng)、安全、連續(xù)運(yùn)行。
3.1.4 連續(xù)二級(jí)氣浮裝置
采用HQF-50型連續(xù)二級(jí)氣浮裝置2套,每套長(zhǎng)6.0m,寬3.7m,高 2.0m,設(shè)計(jì)單臺(tái)流量50m3/h,水力停留時(shí)間控制在0.7h,最大氣壓為0.23kg/cm2,氣浮池濕重為36.80t。
3.1.5 中間水池
氣浮出水進(jìn)入中間水池,為后續(xù)EGSB反應(yīng)器提供進(jìn)水條件。設(shè)計(jì)1座中間水池,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),有效容積為36m3,池中配套3臺(tái)提升泵,兩用一備,由液位控制器控制水泵的啟停。每臺(tái)提升泵的功率為7.5kW。
生物處理構(gòu)筑物主要包括EGSB反應(yīng)器和A/O池。
3.2.1 EGSB反應(yīng)器
設(shè)置兩套EGSB反應(yīng)器,為并聯(lián)關(guān)系根據(jù)實(shí)際水量可單套運(yùn)行。每套EGSB反應(yīng)器直徑4.5m,高16m,由配水系統(tǒng)、反應(yīng)區(qū)、三相分離器、沉淀區(qū)、出水系統(tǒng)、出水循環(huán)部分組成一個(gè)完整系統(tǒng), 建筑材料為碳鋼加防腐涂層。
EGSB設(shè)計(jì)液體上升流速為6m/h,采用出水外循環(huán)方式,回流比控制在200%,設(shè)計(jì)容積負(fù)荷15.0kgCOD/m3d,管道循環(huán)泵3臺(tái),兩用一備,功率7.5kW。運(yùn)行控制溫度為:中溫厭氧反應(yīng)的最適宜溫度范圍為 35~38°C,運(yùn)行過程中的溫度波動(dòng)≤2°C/d。pH:正常情況下進(jìn)水pH值控制在6.5以上,出水6.8~7.2。
3.2.2 A/O池
設(shè)置一組生物處理池(合建),鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。A池(缺氧池)容積425m3,溶解氧控制在0.2~0.4mg/L。A池采用新型彈性立體填料。這種填料具有不易堵塞、重量輕、比表面積大,處理效果穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn),并且易于檢修和更換。
O池(好氧池)容積1190m3,氣水比為18:1左右,有效水深4m。好氧池采用EPDM橡膠膜微孔爆氣器,每個(gè)曝氣器服務(wù)面積0.5m2,氧的利用率為30%以上??諝饬康湫椭禐?5±2Nm3/h·只。填料采用柱狀生物載體填料,該填料比表面積大,為一般生物填料的16~20倍(同單位體積),因此池內(nèi)保持較高的生物量,達(dá)到高速高效去除有機(jī)污染物的目的。配套2臺(tái)變頻控制曝氣風(fēng)機(jī),一用一備,每臺(tái)風(fēng)機(jī)供氣量為26.15m3/min,功率為30kW。
污水處理過程中產(chǎn)生的污泥,除無機(jī)惰性物質(zhì)外,還含有較多的有機(jī)物,有機(jī)物顆粒較細(xì),含有病原菌和寄生蟲卵,易腐化發(fā)臭,若不經(jīng)處理,直接排入自然環(huán)境中,將會(huì)造成二次污染,故必須進(jìn)行污泥處理。
設(shè)置一座容積為90m3的污泥濃縮池,設(shè)計(jì)停留時(shí)間為1h。配置SDG1000型污泥脫水機(jī)1套;濃縮污泥進(jìn)料螺桿泵2臺(tái),一用一備,流量6m3/h,功率2.2kW。
該日處理2000m3/d干酪素生產(chǎn)廢水處理項(xiàng)目于2017年5月份開始建設(shè),2017年11月建設(shè)完畢,2018年5月開始運(yùn)行調(diào)試,EGSB調(diào)試污泥接種的是污水處理廠的消化污泥,通過3~4個(gè)月的調(diào)試試運(yùn)行,基本達(dá)到了穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài),出水水質(zhì)滿足《污水處理綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)中的一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn),降低了環(huán)境污染,取得了良好的環(huán)境效益,見表3。
表3 廢水監(jiān)測(cè)結(jié)果及處理效果
該項(xiàng)目總投資約890萬元,其中工程費(fèi)用450.3萬元,工程建設(shè)其他費(fèi)用為366.7萬元,預(yù)備費(fèi)為73萬元。生產(chǎn)成本為3.12~4.05元/m3,平均經(jīng)營(yíng)成本為1.78元/m3。
1)運(yùn)行結(jié)果表明,該企業(yè)乳制品廢水采用預(yù)處理+生物處理+深度處理的廢水處理工藝,處理效果可穩(wěn)定達(dá)到 《污水處理綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)中的一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn);
2)EGSB采用出水回流技術(shù),反應(yīng)器內(nèi)的液體具有較高的上升流速,且出水回流可稀釋硫酸鹽及其它有毒有害物質(zhì)的濃度,污水與微生物之間可充分接觸,能承受較大的有機(jī)負(fù)荷,有效避免反應(yīng)器內(nèi)死角和短流的產(chǎn)生;
3)沼氣產(chǎn)生量不太穩(wěn)定,有時(shí)會(huì)出現(xiàn)因產(chǎn)生量少而未及時(shí)收集處置利用的現(xiàn)象。在以后的設(shè)計(jì)中,建議加強(qiáng)沼氣的回收處理利用,避免浪費(fèi)和污染環(huán)境。