兩級(jí)厭氧-生物接觸氧化處理淀粉與酒精廢水

　　淀粉和酒精在食品和工業(yè)領(lǐng)域中都有著極其廣泛的應(yīng)用，我國(guó)同時(shí)生產(chǎn)淀粉與酒精的企業(yè)有上百家，而生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢水如不經(jīng)處理直接排放，將會(huì)造成水體的嚴(yán)重污染〔1〕。筆者介紹了安徽某食品廠的淀粉與酒精綜合廢水實(shí)際處理工程，以期為此類(lèi)廢水 的處理提供相關(guān)經(jīng)驗(yàn)與借鑒。

　　1 水量與水質(zhì)

　　安徽某食品廠以小麥面粉為原料進(jìn)行淀粉的生產(chǎn)，并利用生產(chǎn)中殘余的淀粉渣生產(chǎn)酒精。日產(chǎn)淀粉70 t，酒精5 t。其中每生產(chǎn)1 t淀粉約產(chǎn)生10~15 t廢水，每生產(chǎn)1 t酒精約產(chǎn)生30 t廢水。該廠廢水排放總量約為850~950 m3/d，其中淀粉廢水700~800 m3/d，酒精廢水150 m3/d。廢水水量及水質(zhì)見(jiàn)表 1。

　　2 工程概況

　　2.1 工藝選取

　　由于淀粉廢水和酒精廢水的COD都很高，單純的厭氧、好氧生物處理都無(wú)法滿(mǎn)足排放要求，所以擬采用厭氧-好氧聯(lián)用的方法。又由于酒精廢水有機(jī)物濃度、溫度均較淀粉廢水高，所以選用高溫厭氧消化法先對(duì)酒精廢水進(jìn)行處理，經(jīng)高溫消化后的酒精廢水再與淀粉廢水混合進(jìn)行二級(jí)厭氧處理。最終確定采用高溫厭氧-中溫厭氧-生物接觸氧化法處理該廠綜合廢水。

　　2.2 工藝流程

　　首先，酒精廢水和淀粉廢水分別流入各自調(diào)節(jié)池進(jìn)行水質(zhì)水量調(diào)節(jié)，其中通過(guò)向淀粉廢水調(diào)節(jié)池投加石灰，調(diào)節(jié)淀粉原水pH，以滿(mǎn)足后續(xù)厭氧處理要求。隨后酒精廢水進(jìn)入高溫厭氧消化反應(yīng)器，以去除大部分有機(jī)物。經(jīng)高溫厭氧消化后的酒精廢水與經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)池的淀粉廢水在沉淀池處混合，綜合廢水中的大部分SS在此處被去除。沉淀池出水流入作為二級(jí)厭氧的中溫UASB進(jìn)行厭氧處理。經(jīng)兩級(jí)厭氧處理后，廢水中92%的COD被去除。UASB出水流入水解酸化池，以提高廢水的可生化性。水解酸化池出水依次流入生物接觸氧化池、氣浮池、二沉池以降解剩余部分的有機(jī)物和懸浮物質(zhì)。厭氧系統(tǒng)所產(chǎn)沼氣通入鍋爐燃燒，產(chǎn)生蒸汽供車(chē)間使用。處理工藝流程見(jiàn)圖 1。

 圖 1 廢水處理工藝流程

　　2.3 主要處理構(gòu)筑物及設(shè)計(jì)參數(shù)

　　2.3.1 調(diào)節(jié)池

　　酒精廢水調(diào)節(jié)池1座，尺寸為9 m×6 m×5 m，有效容積240 m3，停留時(shí)間38.4 h，鋼砼結(jié)構(gòu)，半地下式。設(shè)水泵2臺(tái)，1用1備，流量為25 m3/h，揚(yáng)程為32 m。調(diào)節(jié)池上方設(shè)冷卻塔，內(nèi)部設(shè)潛水?dāng)嚢杵鳌?/P>

　　淀粉廢水調(diào)節(jié)池1座，尺寸為38 m×10 m×5 m，有效容積1 700 m3，停留時(shí)間51 h，鋼砼結(jié)構(gòu)，半地下式。設(shè)水泵2臺(tái)，1用1備，流量為50 m3/h，揚(yáng)程為20 m。調(diào)節(jié)池內(nèi)設(shè)預(yù)曝氣和加堿裝置。

　　調(diào)節(jié)池的主要作用是調(diào)節(jié)原水的水量、水質(zhì)、水溫。

　　2.3.2 高溫厭氧消化罐

　　高溫厭氧消化罐2座，其中1座尺寸為D 6 m×14.5 m，有效容積350 m3，停留時(shí)間196.8 h，碳鋼防腐，地上式;另1座尺寸為D 10.5 m×12 m，有效容積880 m3，停留時(shí)間196.8 h，碳鋼防腐，地上式。高溫厭氧消化罐的主要功能是降解酒精廢水中大部分的COD，以及降低SS，使水質(zhì)能滿(mǎn)足二級(jí)厭氧處理的進(jìn)水要求。

　　2.3.3 沉淀池

　　沉淀池1座，尺寸為D 8 m×9 m，有效容積380 m3，停留時(shí)間9.6 h，碳鋼防腐，地上式。淀粉廢水和經(jīng)高溫消化后的酒精廢水在此進(jìn)行混合，通過(guò)沉淀去除大部分懸浮物質(zhì)，以減輕對(duì)后續(xù)構(gòu)筑物的沖擊。

　　2.3.4 中溫UASB

　　中溫UASB 2座，其中1座尺寸為D 14 m×14.5 m，有效容積1 900 m3，停留時(shí)間100 h，碳鋼防腐，地上式;另1座尺寸為D 16 m×16 m，有效容積2 700 m3，停留時(shí)間120 h，碳鋼防腐，地上式。每座中溫UASB中設(shè)有蒸汽加溫系統(tǒng)。作為二級(jí)厭氧處理的中溫UASB可使綜合廢水COD降至1 000 mg/L以下。

　　2.3.5 水解酸化池

　　水解酸化池1座，尺寸為12 m×10 m×5 m，有效容積510 m3，停留時(shí)間13 h，鋼混結(jié)構(gòu)，半地下式。水解酸化池的作用是降低廢水BOD5/COD，為后續(xù)好氧處理創(chuàng)造良好的條件。

　　2.3.6 生物接觸氧化池

　　生物接觸氧化池1座，尺寸為40 m×22 m×5 m，有效容積3 700 m3，停留時(shí)間93 h，鋼砼結(jié)構(gòu)，半地下式。生物接觸氧化池的主要作用是進(jìn)一步降解厭氧出水中的有機(jī)物。生物接觸氧化池選用懸浮型填料，按池容的15%投加。供氧系統(tǒng)采用羅茨風(fēng)機(jī)(3用1備)，風(fēng)量為19.6 m3/min，風(fēng)壓50 kPa。

　　2.3.7 氣浮池

　　氣浮池1座，尺寸為7 m×2.6 m×2.5 m。氣浮池的作用是進(jìn)一步去除廢水中的SS和不溶性的COD，確保出水達(dá)標(biāo)排放。

　　2.3.8 二沉池

　　二沉池1座(2格)，尺寸為8 m×6 m×3.3 m，鋼砼結(jié)構(gòu)，半地下式，表面負(fù)荷為0.88 m3/(m3·h)。二沉池的主要作用是沉降分離接觸氧化池出水中的好氧污泥。

　　2.3.9 污泥濃縮池

　　污泥濃縮池1座，尺寸為3 m×3 m×4.5 m，有效容積36 m3，鋼砼結(jié)構(gòu)，半地下式。污泥濃縮池的主要功能是利用污泥自身的消化濃縮作用，對(duì)污泥進(jìn)行減量化處理。

　　2.3.10 帶式壓濾機(jī)

　　帶式壓濾機(jī)1臺(tái)，型號(hào)為DYQ2000-XA。污泥經(jīng)帶式壓濾機(jī)壓濾脫水后外運(yùn)。

　　3 調(diào)試和運(yùn)行

　　3.1 厭氧系統(tǒng)的調(diào)試

　　厭氧系統(tǒng)的調(diào)試分為高溫厭氧消化罐調(diào)試和中溫厭氧UASB調(diào)試。

　　高溫厭氧消化罐的啟動(dòng)：向高溫厭氧消化罐中投加含水率為80%的消化污泥，使污泥質(zhì)量濃度(以VSS計(jì))在10 kg/m3以上。通過(guò)冷卻塔和調(diào)節(jié)池對(duì)酒精廢水進(jìn)行降溫，嚴(yán)格控制高溫厭氧消化罐內(nèi)水溫在50~55 ℃，且波動(dòng)幅度控制在1~2 ℃。反應(yīng)器啟動(dòng)階段，控制COD容積負(fù)荷為0.5 kg/(m3·d)，采用反應(yīng)器出水或清水稀釋進(jìn)水〔2〕，控制進(jìn)水COD在3 000 mg/L以下。運(yùn)行2周后，系統(tǒng)COD去除率達(dá)90%，VFA<3 mmol/L。此時(shí)開(kāi)始提升負(fù)荷，以每次增加COD容積負(fù)荷0.5 kg/(m3·d)為宜。經(jīng)過(guò)2個(gè)月的運(yùn)行，酒精廢水已全部進(jìn)入反應(yīng)器中，高溫厭氧消化罐COD容積負(fù)荷已升至6.7 kg/(m3·d)，COD去除率達(dá)93%，至此反應(yīng)器成功啟動(dòng)，進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行階段。

　　中溫厭氧UASB的啟動(dòng)：控制反應(yīng)器內(nèi)水溫為(35±2) ℃，調(diào)節(jié)進(jìn)水pH至6左右。其他啟動(dòng)方式與高溫厭氧消化罐相似，在此不做贅述。

　　3.2 厭氧反應(yīng)器的穩(wěn)定運(yùn)行

　　穩(wěn)定運(yùn)行期間，一、二級(jí)厭氧處理情況分別如圖 2、圖 3所示。

 圖 2 一級(jí)厭氧處理的進(jìn)出水COD及COD去除率

 
圖 3 二級(jí)厭氧處理的進(jìn)出水COD及COD去除率

　　經(jīng)過(guò)近3個(gè)月的調(diào)試，一、二級(jí)厭氧處理系統(tǒng)都已達(dá)到滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行。其中一級(jí)厭氧反應(yīng)器COD容積負(fù)荷為5.5~6.7 kg/(m3·d)，COD去除率達(dá)93%;二級(jí)厭氧反應(yīng)器COD容積負(fù)荷為2~3 kg/(m3·d)，COD去除率達(dá)89%。

　　3.3 生物接觸氧化池的調(diào)試

　　培菌采用自培菌和接種培菌結(jié)合的方式〔3〕。將UASB出水引入生物接觸氧化池中，悶曝48 h。悶曝結(jié)束后，投加含水率為90%的污泥30 t。為減少曝氣對(duì)填料表面的沖刷，初期采用較小的曝氣強(qiáng)度，以曝氣22 h、沉淀排水2 h方式運(yùn)行〔4〕，控制溶解氧在2.0 mg/L以上，每天換水1次，排出上清液，引入U(xiǎn)ASB出水，換水量占容積的20%~30%。隨著反應(yīng)的進(jìn)行，逐步增加換水量，減小曝氣時(shí)間。啟動(dòng)10 d后，填料表面顯灰白色。經(jīng)過(guò)1個(gè)月的培養(yǎng)，生物接觸氧化池填料上出現(xiàn)較厚的生物膜，出水COD在150 mg/L以下。

　　4 工程處理效果

　　該廢水處理系統(tǒng)于2012年4月投入運(yùn)行，經(jīng)過(guò)4個(gè)月的調(diào)試運(yùn)行后，已達(dá)到設(shè)計(jì)負(fù)荷，處理出水達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978—1996)的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。工程處理效果見(jiàn)表 2。具體參見(jiàn)http://www.yiban123.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

　　5 工程效益分析

　　工程總投資1 000萬(wàn)元，處理水量950 m3/d，每日去除COD量為20 t。人工費(fèi)為0.25元/m3，電費(fèi)為2元/m3，藥劑費(fèi)為0.08元/m3，廢水處理總運(yùn)行費(fèi)用為2.33元/m3。日產(chǎn)沼氣9 000～12 000 m3，沼氣熱值約23~27 MJ/m3〔5〕，1 m3沼氣相當(dāng)于1 kg燃煤的熱值，每噸煤按700元計(jì)，則每日節(jié)約燃煤費(fèi)用約 7 000元。工程效益分析結(jié)果表明，該處理系統(tǒng)具有較好的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益，具有較高的推廣價(jià)值〔6〕。